JP2759071B2 - 核酸増幅方法及び装置 - Google Patents

核酸増幅方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この出願は、１９９４年３月１４日に出願
された “Nucleic Acid Amplification Method and App
aratus"という表題の Hugh V. Cottingham らの同時係
属中の米国特許出願第０８／２１３３０４号の一部継続
出願であって、この第０８／２１３３０４号の開示内容
は参照により明白にここに組み入れられる。
【０００２】
【関連出願】関連する主題が、本願と同日に出願された
“System for Nucleic Acid BasedDiagnostic Assay"
という表題の Allen S. Reichlerらの同時係属中の特許
出願及び本願と同日に出願された “Pipette Tip"とい
う表題の Michael L. Lamosらの同時係属中の米国特許
出願に開示されている。前記両出願は参照により明白に
ここに組み入れられる。
【０００３】
【発明の属する技術的分野】本発明は、核酸増幅の如き
生物学的プロセスを行うのに有用な装置に関し、特定的
には、汚染アンプリコンが除去されるか又は破壊される
汚染除去段階及び標的核酸セグメントの数が増える増幅
段階を含む生物学的プロセスを行うのに有用な単一装置
又はモジュールに関する。
【０００４】
【従来の技術】生物学的プロセスは、臨床診断アッセイ
に利用されることが多い。しかしながら、それらプロセ
スの諸段階は、実験室の異なる場所で及び／又は異なる
容器（vessels or containers）内で行われるのが頻繁
であり、このことにより、生物学的サンプル及び試薬を
移送する必要が生じて他の臨床サンプルとの汚染の危険
性が増えている。
【０００５】汚染の危険性は、そのプロセスが、核酸
（標的核酸）の一本のストランドを数百万のコピー（ア
ンプリコン）に増加させることができるストランド追い
出し増幅 (strand displacement amplification)（ＳＤ
Ａ）又はポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）の如き核酸増
幅反応を含む場合は特に心配な事柄である。核酸増幅反
応は、臨床検査室において途方もなく大きな潜在的有用
性があるが、前の増幅反応の増幅産物（アンプリコン）
で容易に汚染され得る。かかる汚染アンプリコンは、続
いて、臨床検査室に入ってくる新たなサンプルを汚染
し、その汚染されたサンプルにおいて検出される基質に
関し誤った陽性の指示（即ち、不正確な診断）をもたら
す。
【０００６】アンプリコン汚染の問題は、幾つかの汚染
除去技術の開発をもたらしてきた。効果的であるために
は、これら汚染除去技術では、一般に、その方法の汚染
除去段階が増幅段階の前に存在することにより、汚染性
アンプリコンが増幅段階中の標的核酸として認識される
であろう可能性を大きく低下させることが必要である。
【０００７】汚染除去試薬及び増幅試薬は、互いに適合
しないことが多いので、それら自身の反応条件が必要と
なり得る。時々、汚染除去及び増幅のための試薬を混合
すると、それらは互いを不活性化することである。更に
は、１つの容器中で汚染除去反応を行いそして汚染除去
したサンプルを増幅用のもう１つの容器に移すことは、
そのサンプルを移す間に再汚染されてしまう可能性が高
いので、実行できる選択ではない。
【０００８】前述の Hugh V. Cottingham らの “Nucle
ic Acid Amplification Method andApparatus"という表
題の同時係属中の特許出願では、汚染除去及び増幅が単
一の装置又はモジュールの範囲内で行えるようにするこ
とによってこれら問題を軽減又は排除する装置が記載さ
れている。一般に、その開示された装置は、液体生物学
的サンプルの導入及び取り出しのためのサンプルウェ
ル、該サンプルウェルと流体連絡した少なくとも１の反
応室、該反応室及び該サンプルウェルと空気連絡した空
気室、及び該装置を空気吸引／送出手段につなぐための
空気室内の空気口を含む。この空気吸引／送出手段を作
動させると、液体生物学的サンプルがサンプルウェルと
反応室の間を制御されて流れるようになる。好ましい態
様においては、この装置は、概して細長い形状をしてお
り、サンプルウェルと空気口が相対する端にあり、そし
て反応室がその間にある。汚染除去反応及び増幅反応に
必要な試薬は、その反応室内の別々の位置に離れて添え
られている。
【０００９】上記の装置では、微小溝の形の液体流制御
手段を用いて、液体生物学的サンプルがサンプルウェル
と反応室の間を流れるのを制御し、そして１より多くの
反応室が与えられている場合には、諸反応室自体の間を
流れるのを制御する。所望の液体流制御機能を行うのに
加えて、この微小溝は、汚染除去段階及び増幅段階の間
に液体生物学的サンプルが装置から蒸発するのを減少さ
せもする。用いられる液体生物学的サンプルが比較的少
量（典型的には約５５マイクロリッター）で、比較的高
い温度（８０℃まで）がそのプロセスの一定の部分の間
に用いられ、そして汚染除去反応及び増幅反応を完了さ
せるだけの長さの時間（それぞれ約１時間及び約２時
間）が要求されると仮定すると、サンプルの蒸発は大き
な問題となり得る。極端な場合には、蒸発の程度が相当
なものなので、汚染除去段階及び増幅段階が完了した後
に回収してアッセイするには不十分な量の液体生物学的
サンプルが残っているだけということにもなり得る。し
かしながら、正確に寸法を測った微小溝では、蒸発損失
の問題を抑えることができる。
【００１０】不運にも、微小溝は、それらの利点にも拘
らず、むしろ厳密な寸法公差を必要とするので製造する
のが難しい。前述の Hugh V. Cottingham らの同時係属
中の特許出願に開示されているように、連続反応室間の
流れ制御は、液体生物学的サンプルを装置内に単一の非
分割単位（小塊) として流すことにより、微小溝を使用
しないでも可能である。しかしながら、微小溝は、一部
にはサンプルウェルから空気口にかけての蒸発損失を減
少させるために、依然として装置の両端に保持されてい
る。理想的には、これら残っている微小溝の一方又は両
方を取り除いて、装置の設計及び製造を更に簡略化する
ことが望ましい。
【００１１】蒸発損失の他に、装置から微小溝を取り除
いた場合に起こり得る１つの問題は、空気吸引／送出手
段が作動しない間隔の間に液体小塊の流れが制御されな
いこと又は移動することである。これは、少なくとも部
分的に、装置の内部の隅又は縁で生成する液体の薄い流
れから生じると考えられ、これら流れがそれら流れの方
向に小塊を引き寄せる毛管引力を発するものと考えられ
る。微小溝の遮断作用がなければ、この毛管流現象が装
置内の小塊の位置を制御するのを難しくし得る。例え
ば、サンプルウェルと反応室（又は諸反応室）の間の微
小溝を取り除くと、液体生物学的サンプルが空気吸引／
送出手段によりサンプルウェル内に押し込められた後
に、毛管流がその液体生物学的サンプルをサンプルウェ
ルから反応室に戻し得る。これは、汚染除去段階及び増
幅段階が完了した後にアッセイ用のサンプルを回収する
のを困難にするか又は不可能にする。
【００１２】前述の Hugh V. Cottingham らの同時係属
中の米国特許出願に記載された装置には、空気吸引／送
出手段のピペットとの空気シールを形成するために
“Ｏ”リングの如きシール装置が装置の一端において空
気口の回りに配置されている。この配置は効果的なシー
ルを生み出すが、別に“Ｏ”リングが必要になるため
に、装置の設計及び製作を複雑なものにするのでそのコ
ストが増す。理想的には“Ｏ”リング又は他の別のシー
ル装置を必要とすることなく、空気吸引／送出手段で効
果的なシールを作り出して、汚染除去装置及び増幅装置
の全ての部品を同じ材料から作られるのが望ましいであ
ろう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、汚染除去プロセス及び増幅プロセスの間の液体生物
学的サンプルの過剰な蒸発を起こすことなく微小溝及び
類似のタイプの流れ制御手段を所望により削除すること
ができる、生物学的プロセスを行うための装置を提供す
ることである。
【００１４】本発明の他の目的は、微小溝及び類似の流
れ制御装置を必要とすることなく液体小塊の位置につい
て向上した制御を得ることができ、そして液体小塊の毛
管流の問題が軽減又は排除された、生物学的プロセスを
行うための装置を提供することである。
【００１５】本発明の更なる目的は、空気吸引／送出手
段で効果的なシールを作り出すのに別の“Ｏ”リング又
は他のバラバラのシール装置を必要としない、生物学的
プロセスを行うための装置を提供することである。
【００１６】本発明のなお更なる目的は、生物学的プロ
セスを行うための方法であって、ここに開示しかつ特許
請求した例示的装置を用いて行うことができる方法を提
供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面によれ
ば、液体生物学的サンプルを含有しそしてそれで生物学
的プロセスを行うための装置は、液体生物学的サンプル
を受けるためのサンプル域、該サンプル域と流体連絡し
ている少なくとも１の反応域、及び該反応域及び該サン
プル域と空気連絡している空気域を含む。このサンプル
域は、液体生物学的サンプルをサンプル域に入れるため
のオリフィスを有する。この空気域には、この装置を空
気吸引／送出手段につなげるようにする空気口が備えら
れており、それは液体生物学的サンプルをサンプル域と
反応域の間に流れさせるのに有効である。この装置は、
液体生物学的サンプルのサンプル域及び反応域からの蒸
発を減少させるために、サンプル域と流体連絡している
サンプル塔も含む。このサンプル塔は、液体生物学的サ
ンプルをこの装置に入れるためのサンプル口を有する。
本発明の好ましい態様においては、空気域は、空気域を
通る液体生物学的サンプルの蒸発を減少させるために、
類似の塔を含むことができる。
【００１８】本発明の他の側面においては、液体生物学
的サンプルを含有しそしてそれで生物学的プロセスを行
うための装置は、液体生物学的サンプルを受けるための
サンプル域、該サンプル域と流体連絡している少なくと
も１の反応域、及び該反応域及び該サンプル域と空気連
絡している空気域を含む。この空気域には、この装置を
空気吸引／送出手段につなげるようにする空気口であっ
て、液体生物学的サンプルをサンプル域と反応域の間に
流れさせる空気口が備えられている。この装置は、サン
プル域内に導入されるべき液体生物学的サンプルを入れ
るための、サンプル域と流体連絡しているサンプル送入
手段も含む。このサンプル送入手段とサンプル域の間に
は、それらの間に流体連絡を提供するための及び液体生
物学的サンプルのサンプル域から反応域への毛管流を阻
害するための制限オリフィスが、サンプル域からのサン
プルの取り出しを容易にするために備えられている。こ
のサンプル送入手段は、先に記載したタイプのサンプル
塔を含むことができる。
【００１９】本発明の更なる側面においては、液体生物
学的サンプルを含有しそしてそれで生物学的プロセスを
行うための装置は、液体生物学的サンプルを受けるため
のサンプル域、該サンプル域と流体連絡している少なく
とも１の反応域、及び該反応域及び該サンプル域と空気
連絡している空気域を含む。この空気域には、この装置
を空気吸引／送出手段につなげるようにする空気口であ
って、液体生物学的サンプルをサンプル域と反応域の間
に流れさせる空気口が備えられている。このサンプル域
と反応域は、液体生物学的サンプルが液体小塊の形で流
れる連続溝の形で備えられている。液体流の方向に伸び
るその溝の少なくとも１の隅は、液体生物学的サンプル
の毛管流を少なくするためにまるくなっている。本発明
の好ましい態様においては、この溝は液体流の方向に伸
びる２の上方縁部を有し、そしてその溝の上方縁部の両
方は液体生物学的サンプルの毛管流を少なくするために
まるくなっている。
【００２０】本発明のなおも更なる側面においては、生
物学的プロセスを行うためのシステムは、液体生物学的
サンプルを含有するための装置及び該装置内でのサンプ
ルの流れを制御するための空気吸引／送出手段を含む。
この装置は、液体生物学的サンプルを受けるためのサン
プル域、該サンプル域と流体連絡している少なくとも１
の反応域、該反応域及び該サンプル域と空気連絡してい
る空気域、及び該空気域内の空気口を含む。空気吸引／
送出手段は、空気口と接触して液体生物学的サンプルを
サンプル域と反応域の間に流れさせるように作られてい
る。この装置の空気口は、少なくとも１の硬質シールリ
ングにより周りを囲まれており、そして空気吸引／送出
手段は、そのシールリングとの接触により変形して空気
口の周りに空気シールを生み出すように作られている弾
力部分を有する。本発明の好ましい態様においては、こ
の空気吸引／送出手段は硬質の吸引／送出ピペットを含
み、そして弾力部分はこのピペットに貼り付く弾力チッ
プを含み、この弾力チップ内の開口部はピペットの内空
と連絡していてこの装置の空気口と連絡するように作ら
れている。
【００２１】添付の図面と関連付けて読めば、以下の詳
細な説明から本発明の種々の目的、効果及び新規な特徴
がより容易に分かるであろう。
【００２２】図１は、本発明による装置の１態様の透視
図である。
【００２３】図２は、図１に示した装置の側面図であ
る。
【００２４】図３は、図２に示した装置の左端図であ
る。
【００２５】図４は、図２に示した装置の右端図であ
る。
【００２６】図５は、図２に示した装置の上部平面図で
ある。
【００２７】図６は、図１〜５に示した装置の分解組立
図であって、装置の底が超音波で溶接されたプラグ又は
インサートにより閉じられている様子を示すものであ
る。
【００２８】図７は、図５の線７−７に沿った断面図で
あって、装置の内部形状を示すものである。
【００２９】図８は、図７の線８−８に沿った断面図で
あって、サンプル域の詳細を示すものである。
【００３０】図９は、図７の線９−９に沿った断面図で
あって、空気域の詳細を示すものである。
【００３１】図１０は、図９の空気域の上方部分の拡大
断面図であって、空気口の周りに形成された同軸シール
リングを示すものである。
【００３２】図１１は、図７の線１１−１１に沿った断
面図であって、装置の反応域の横断面の形状を示すもの
である。
【００３３】図１２は、図１１の反応域の１下方縁部の
拡大断面図であって、底部プラグ又はインサートが装置
内に受け入れられている様子を示すものである。
【００３４】図１３及び１４は、それぞれ、図１〜１２
の装置内の液体生物学的サンプルの流れを制御するのに
用いられる空気吸引／送出手段の一部分の断面図と分解
組立図である。
【００３５】図１５〜３１は、図７の断面図と類似の側
面断面図であって、液体生物学的サンプルがサンプル域
から反応域の汚染除去ゾーン及び増幅ゾーンに流れ、そ
して空気吸引／送出手段の制御下にサンプル域に戻って
いく様子を示すものである。
【００３６】図３２は、図１〜１２の装置におけるサン
プル塔の高さと蒸発損失の間の関係を示すグラフであ
る。
【００３７】図面全体を通して、同じ符号は同じ部分及
び部品を指示することが理解できるであろう。
【００３８】上述のように、本発明は、生物学的プロセ
スを行うための方法及び装置を提供する。概説すると、
本発明の１つの態様は、その中に形成されたサンプル域
及び少なくとも１の反応域を含む装置を提供する。反応
域は、サンプル域と流体連絡している。生物学的プロセ
スの諸段階を反応域内の異なる部位又はゾーンで行うこ
とができる。
【００３９】汚染除去段階及び増幅段階を含む生物学的
プロセスで用いるのに相応しい１つの態様では、反応域
の汚染除去ゾーンはサンプル域と流体連絡しており、反
応域の増幅ゾーンは汚染除去ゾーンと流体連絡してい
る。アンプリコン汚染除去試薬は汚染除去ゾーン内に存
在しており、核酸増幅試薬は増幅ゾーン内に存在してい
る。使用中に、核酸を含有する液体生物学的サンプルが
サンプル域から反応域の汚染除去ゾーンの中に移動して
ゆき、そこで液体サンプルが汚染除去試薬と接触してサ
ンプル中のアンプリコンが分解される。次いで、その液
体サンプルは汚染除去ゾーンから増幅ゾーンまで移動し
て増幅試薬と接触し、かくしてそのサンプル中にアンプ
リコンが生成する。次いで、その液体サンプルは増幅ゾ
ーンから汚染除去ゾーンを通ってサンプル域まで移動
し、そこでサンプルを抜き取ることができる。サンプル
の移動はどのような適する空気手段によって行ってもよ
く、そしてサンプルをどのような適するピペッティング
手段によって抜き取ってもよい。
【００４０】サンプルを抜き取ったら、サンプル中のア
ンプリコンの存在をどのような適する手段によって検出
してもよく、例えば、それらアンプリコンに結合する核
酸プローブであって検出可能な基（例えば、酵素、放射
性同位元素など）で標識されたプローブで全て既知の技
術に従って検出することができる。また、装置内に追加
の区域及び追加の試薬を含めることによって検出段階が
in situ で行えるように装置を形造ってもよい。
【００４１】本発明による汚染除去及び増幅装置５０の
好ましい態様は、図１〜１２に示されている。とりわけ
図１の透視図を参照すると、装置５０は大体において長
く伸びた直方体のような形状をし、その両端に高くなっ
た又は立ち上がった塔５２及び５４があり、長く伸びた
直方体ボディ部分５６がそれら塔の間に伸びており、そ
してボディ部分５６よりも幾分幅広のベースフランジ５
８がある。この装置は、長さ約１．６６９インチ（４．
２３９センチ）、幅約０．３０４インチ（０．７７２セ
ンチ）及び高さ約０．１６５インチ（０．４１９１セン
チ）（塔５２及び５４を除く）の計画外側寸法を有す
る。ベースフランジ５８はその右端５９が約０．１５０
インチ（０．３８１センチ）の半径でまるくなっている
が、このベースフランジの左端６１は真っ直ぐになって
いる。これは、装置５０が自動核酸アッセイ中に送りト
レイ（示していない）内で確実に所望の方向に位置付け
されるように、図５及び６に示すように、この装置に平
面で非対称の傾斜又は曲線を与えている。（“System f
or Nucleic Acid Based Diagnostic Assay"という表題
の Allen S. Reichlerらの前述の同時係属中の米国特許
出願のトレイ及び自動アッセイ操作の説明を参照のこ
と。）塔５２は、フランジ５８の底面から約０．４５０
インチ（１．１４３センチ）の高さを有し、そして塔５
４は同じ面から測って約０．３２０インチ（０．８１３
センチ）の高さを有する。この装置の壁は約０．０４０
インチ（０．１０２センチ）の厚さである。この装置５
０は、約５５マイクロリッター（μＬ）の容量を有する
液体生物学的サンプルを受けるよう設計されている。当
業者は認識するであろうが、装置５０の寸法は上に記載
したほど具体的である必要はないので、所望のサンプル
容量及び他の要因に依存して大幅に変動することができ
る。しかしながら、諸寸法の変動の一般的ガイドライン
は、上に具体的に記載した寸法により表されるのと大体
同じの諸寸法間の比率を維持することである。
【００４２】図７に最も明瞭に示されているように、装
置５０の長く伸びた直方体ボディ部分５６は、液体生物
学的サンプル（示していない）を含有するための及びそ
のサンプルで所望の生物学的プロセスを行うための幾つ
かの区域又はゾーンの境界を定める内部溝６０を含む。
好ましい態様においては、装置５０の寸法及び材料は、
液体生物学的サンプルが外部からかけられる空気吸引又
は空気送出の制御下に溝６０の種々の区域又はゾーン
を、それら区域又はゾーンの間に遮断壁又は隔壁を必要
とすることなく、単一の非分割単位又は小塊として移動
するように選ばれる。これは、溝６０の寸法を適切に選
ぶことにより及び装置５０と液体サンプルの表面間を９
０°よりやや大きいか又は等しい接触角を維持する非湿
潤性材料（ポリプロピレンの如きもの）から装置５０を
作ることにより行うことができる。この示した態様にお
いては、図１１に示すように、溝６０は、横断面が約
０．０８５インチ（０．２１６センチ）の高さで約０．
１２５インチ（０．３１８センチ）の幅の凡そ長方形で
ある。図７の溝６０の最も左の域６２は、液体生物学的
サンプルの導入及び抜き取りのためのサンプル域として
の役目を果たす。このサンプル域は、溝６０内で約０．
４インチ（１．０２センチ）の長さと約６５μＬの容量
を有する。サンプル域６２の一端は、図１の装置５０の
円い左端６４に対応してまるくなっている。液体生物学
的サンプルは、塔５２を通ってサンプル域６２の中に
（典型的にはピペットによって）導入される。この塔を
サンプル塔と言う。サンプル塔５２は、サンプルを装置
５０の中に入れるためのサンプル口６６をその上端に有
し、サンプル域６２との流体連絡を提供するオリフィス
６８をその下端に有する。図７のサンプル域６２の右
に、溝６０は反応領域７２と呼ぶ箇所の第１部分を構成
する汚染除去ゾーン７０の境界を定めている。この反応
域７２は、サンプル域６２の右端と垂直壁７４の間の溝
６０の全ての体積を占めており、好ましい態様において
は、約０．９３インチ（２．３６センチ）の長さと約１
５０μＬの容量を有する。汚染除去ゾーン７０は、反応
域の長さ（約０．４インチ（１．０２センチ））の約半
分とその容量（約６５μＬ）の約半分を占めている。汚
染除去ゾーン７０内に含有されているのは、汚染除去反
応に必要な核酸汚染除去試薬７６である。汚染除去試薬
７６（上記の汚染除去反応に必要な活性成分）は、汚染
除去のどのような適する手段に要求されるものであって
もよい。汚染除去試薬７６はどのような適する形態であ
ってもよく、乾燥フィルム、凍結乾燥ペレット又は試薬
を含浸させた紙の如き固体が含まれるが、それらに限定
されない。本発明の好ましい態様においては、汚染除去
試薬７６は、乾燥形態で溝６０の上部内表面に図７のベ
ースフランジ５８の左端から０．６０インチ（１．５２
センチ）点と０．８０インチ（２．０３センチ）点の間
の位置に配置されかつ接着されている。この乾燥汚染除
去試薬７６の位置は図１、２、５、６、７及び１１に見
ることができる。汚染除去試薬７６を乾燥する好ましい
方法は、米国特許第４８９１３１９号及び特許協力条約
国際公開第ＷＯ８７／００１９６号に教示されているよ
うに試薬をトレハロースの存在下で乾燥することであ
る。これら両特許は Quadrant Bioresources Limited
により所有されておりそして参照によりここに組み入れ
られるものとする。簡単に説明すると、好ましい乾燥方
法は、生物学的物質を乾燥中の変性から保護し、そして
その生物学的物質を含有する水性系をその水性系の総重
量を基準にして約０．０５〜２０重量％の量のトレハロ
ースの存在下で凍結温度よりも高い温度にさらすことを
包含する。トレハロースは、α−Ｄ−グルコピラノシル
−α−Ｄ−グルコピラノシドとしても知られる天然に存
在する非還元性二糖類である。トレハロースの存在下で
の乾燥は、好ましくは大気圧での単なる風乾であっても
よい。汚染除去試薬７６（及び間もなく記載する増幅試
薬）の乾燥では、トレハロースが試薬の化学的安定性を
有意に増す。従って、トレハローステクノロジーは、こ
の装置で用いられるあらゆる試薬の乾燥にとって優れた
システムである。
【００４３】図７の汚染除去ゾーン７０の右に、溝６０
は、反応域７２の第２部分を形成する増幅ゾーン７８の
境界を定めている。本発明の好ましい態様においては、
溝６０の増幅ゾーン７８は、長さが約０．５５インチ
（１．４０センチ）であって約９０μＬの容量を有す
る。増幅ゾーン７８内に含有されているのは、増幅反応
に必要な１又は複数の試薬８０である。この増幅試薬８
０は、上記のように、どのような適する核酸増幅反応に
要求される活性物質であってもよい。本発明の好ましい
態様においては、用いる増幅方法はストランド追い出し
増幅である。汚染除去試薬７６と同じく、増幅試薬８０
はどのような適する形態であってもよく、乾燥フィル
ム、凍結乾燥ペレット、又は試薬を含浸させた紙の如き
固体が含まれるがそれらに限定されない。増幅試薬８０
は、上で説明したように、特に検出が in situ で行わ
れる場合、生ずるアンプリコンの検出に必要なプローブ
の如き活性物質を場合により含むことができる。もちろ
ん、増幅試薬８０は、汚染除去試薬７６と同じ形態で与
えられる必要はなく、汚染除去試薬７６中に部分的に含
められてもよい。本発明の好ましい態様においては、図
７に示すように、１又は複数の増幅試薬８０は、乾燥形
態で溝６０の上部内面に配置されかつ接着されている。
１又は複数の増幅試薬８０の好ましい位置は、図７のベ
ースフランジ５８の左端から測って１．００インチ
（２．５４センチ）点と１．２０インチ（３．０５セン
チ）点の間である。汚染除去試薬７６の乾燥にとって好
ましいトレハローステクノロジーはは、増幅試薬８０の
乾燥にとっても好ましい。
【００４４】示したように連続の非分割溝の形でサンプ
ル域６２と反応域７２を備えることが好ましいが、所望
によりこれら区域間に隔壁又は遮断壁を備えることは本
発明の範囲内に属する。反応域７２の汚染除去ゾーン７
０と増幅ゾーン７８の間に隔壁又は遮断壁を備えること
も本発明の範囲内に属する。これら隔壁又は遮断壁の幾
つか又は全て（もし備えられているなら）は、同時係属
中の米国特許出願第０８／２１３３０４号に記載された
タイプの微小溝又は他のタイプの流れ制御装置を含むこ
とができる。
【００４５】反応域７２の増幅ゾーン７８は、壁７４と
溝６０の底壁を形成するプラグ又はインサート８６の上
面との仮想上の接合点により作り出される微小溝８４に
よって空気室８２と連絡している。微小溝８４を作って
いる壁７４とプラグ又はインサート８６の上面との間の
間隙は、好ましくは高さが約０．００６インチ（０．０
１５センチ）であって、溝６０の横幅をその両側から横
切って途中まで伸びている。しかしながら、図４、６及
び９で最もよく見えるように、微小溝８４の中間部分は
壁７４内に形成された半円アーチ８８によって拡大し
て、約０．０２５インチ（０．０６４センチ）の半径を
有する。微小溝８４は、空気室８２への液体生物学的サ
ンプルの進入を実質的に阻止する一方、溝６０の中の液
体生物学的サンプルの移動を制御するという目的で溝６
０との空気連絡を可能にする液体流制御手段としての役
目を果たす。微小溝８４とそれが隣接する溝６０の区域
の間で高さが急激に増すと、装置５０を作っている材料
の湿潤特性と合わさって、毛管力及び静水力に起因して
液体が流れるのが本質的に阻止される。微小溝８４は、
空気室８２を通る液体生物学的サンプルの蒸発損失も減
少させる。微小溝８４に半円アーチ又はドーム８８を付
加すると、微小溝８４が濃縮の結果又は製造中に塞がっ
た場合に、反応域７２と空気室８２の間の空気連絡が確
保される点で有利である。
【００４６】空気室８２の詳細は、図２、４、７及び９
から最もよく分かる。一般に、空気室８２は下方部分９
０と上方部分９２を含み、上方部分９２は塔５４により
囲まれている。塔５４をここでは空気塔と言うことに
し、その目的は間もなく説明する。空気室８２の下方部
分９０は、長さが約０．１３インチ（０．３３セン
チ）、幅が約０．１２５インチ（０．３１８センチ）そ
して高さが約０．８５インチ（２．１６センチ）であっ
て、後者の２寸法は溝６０の寸法と大体同じである。下
方部分９０は、一端において微小溝８４の境界を定めて
いる真っ直ぐな壁７４が境界となっており、他端におい
ては装置５０のまるくなった右端９４が境界となってい
るので、平面図として見たときに先端を切り取った
“Ｕ”字型を有している。装置５０の垂直壁は好ましく
は底部から頂部にかけて僅かに内側に向かって約２°の
逓減度を有するので、空気室８２の下方部分９０の曲が
った又はまるくなった部分は、僅かに円錐台−円錐の形
状（frusto-conical）を有している。空気室８２の上方
部分９２は、平面図で見たときは横断面が円形である。
やはり、底部から頂部にかけて僅かに内側に向かって約
２°の逓減度を有して、僅かに円錐台−円錐の形状を有
している。上方部分９２は、約０．１５０インチ（０．
３８１センチ）の高さを有し、底部から頂部にかけて約
０．１４７インチ（０．３７３センチ）から約０．１２
５インチ（０．３１８センチ）まで直径が変化する。空
気室の上方部分９２の頂部は、空気口９６で周囲大気と
連絡していて、形状が円筒形であって約０．０３２イン
チ（０．０８１センチ）の直径を有する。以下でより詳
しく説明するように、空気口９６は、溝６０内での液体
生物学的サンプルの流れを制御するために装置５０を空
気吸引／送出手段につなげるようにしている。
【００４７】空気室８２の容量は、上方部分９２及び下
方部分９０を含めて、約３５μＬである。サンプル域６
２及び反応域７２の汚染除去ゾーン７０と増幅ゾーン７
８それぞれの場合におけるように、空気室８２の容量及
び寸法は、特定の用途の要件に応じて変動することがで
きる。
【００４８】図１０は、空気塔５４の上方部分の横断面
図であって、空気口９６の周りに備えられた新規なシー
ル集成装置を示すものである。このシール集成装置は、
空気口９６の上端を囲む一対の硬質同軸円形シールリン
グ９８及び１００を含む。シールリング９８及び１００
は好ましくは空気塔５４と一体化していて、装置５０の
残りの部分と同じ材料（好ましくは、射出成形ポリプロ
ピレン）でできている。後でより詳しく説明するよう
に、同軸シールリング９８及び１００は、空気吸引／送
出手段（示していない）が空気塔５４の頂部と接触する
と、その空気吸引／送出手段により保持されている弾力
チップ又はカラーを変形させる役割を果たす。これは、
装置５０自体の上に装着される“Ｏ”リング又は他のタ
イプの弾力シール装置を必要とすることなく、空気口９
６の周りに効果的な空気シールを生み出す。このことが
装置５０の設計及び構成を簡単にしてそのコストを低減
するのである。好ましい態様においては、同軸シールリ
ング９８及び１００は、空気口９６の出口平面１０２の
上に約０．０１０インチ（０．０２５センチ）の高さを
有する。シールリング９８の直径は約０．０７８インチ
（０．１９８センチ）であり、シールリング１００の直
径は約０．１８２インチ（０．４６２センチ）であっ
て、両シールリングは空気口９６の中心軸１０３に関し
て同軸である。各シールリングの高くなった縁又はリム
は、約０．００５インチ（０．０１３センチ）の半径の
大体半円形の断面を有し、これら２つのシールリング９
８及び１００は、これら２つの高くなったシールリング
の間に穏やかな凹型曲線を形成する環状くぼみ１０４に
より離されている。これら２つのシールリング９８及び
１００は、所望により１個のシールリングにより置き換
えてもよい。しかしながら、２つの同軸シールリング９
８及び１００を用いるのが好ましい。というのは、空気
口９６と空気吸引／送出手段の間の空気シールが向上す
るので、シールの一体性に実質的に影響を与えることな
く、これら２構成部品間のある程度の不具合が許される
からである。
【００４９】サンプル塔５２の詳細は、図１〜３、７及
び８から分かる。サンプル塔５２は、示すように、全体
に高くなった又は立ち上がった形状を有しており、円形
の横断面及び底部から頂部にかけて僅かに内側に向かっ
て（好ましくは約１°の角度で）細くなって円錐台−円
錐の形状をもたらす外壁を有している。サンプル塔５２
の内壁１０６は、サンプル口６６とオリフィス６８の間
で反対方向に（即ち、頂部から底部にかけて内側に向か
って、やはり約１°の角度で）細くなっている。かくし
て、サンプル塔５２の内部は逆円錐台−円錐の形状を有
している。このことで、サンプル塔５２は、液体生物学
的サンプル（典型的にはピペッによりサンプル口６６か
ら導入される）をサンプル域６２と連絡しているオリフ
ィス６８に向けるための漏斗として本質的に機能できる
のである。オリフィス６８は形状が円形であり、そして
サンプル塔５２の円形横断面とぴったり合っている。し
かしながら、間もなく説明する理由のために、オリフィ
ス６８の直径は、サンプル域６２とサンプル塔５２の隣
接部分の直径よりも小さい。好ましい態様においては、
オリフィス６８は約０．０８０インチ（０．２０３セン
チ）（溝６０の内高より僅かに小さく、その幅よりもか
なり小さい）の直径を有する一方、サンプル塔５２の下
方内部部分は約０．１１インチ（０．２８センチ）の直
径を有する。４５°ベベル１０８で、サンプル塔５２の
下方内部部分とオリフィス６８の間を円滑に移行でき
る。そしてピペットがサンプル口６６の中に円滑に入れ
るように、類似の４５°ベベル１１０がサンプル塔５２
の頂部に形成されている。ベベル１０８及び１１０は、
サンプル塔５２の傾斜内壁１０６と一緒になって、液体
生物学的サンプルを導入又は抜き取るためにピペットを
サンプル塔５２の中に挿入してオリフィス６８に通すと
きに起こり得る僅かな不具合を修正するのに有用であ
る。かかる不具合の修正は、ピペットを手動というより
むしろロボットで操作する場合に特に重要である。とい
うのは、ロボットでの操作は、それ自身ではかかる不具
合を検出して修正することが一般にはできないからであ
る。
【００５０】図６は、装置５０が組み立てられる様子を
示している。一般に、装置５０は２つの部分を含み、そ
の第１は塔５２及び５４、長く伸びた直方体ボディ部分
５６及びベースフランジ５８を含む上側部分１１２であ
り、そしてその第２部分は底部プラグ又はインサート８
６である。部分１１２及び８６それぞれは、ポリプロピ
レンの如き射出成形されたプラスチック材料からできて
おり、これら２つの部分は、超音波溶接により一緒に接
合されて単一の一元的装置５０を形成する。装置５０の
上側部分１１２は、下方に面する４５°ベベル１１６を
有する開口部１１８を有する。図１２に示すように、開
口部１１８はその下端で外側に向かって曲がっているの
で、プラグ又はインサート８６よりも僅かに大きい。こ
れは、超音波溶接の前にプラグ又はインサート８６を開
口部１１８と合わせ易くする穏やかな引込面を提供す
る。また、プラグ又はインサート８６の縁部と開口部１
１８の外周の間にできる間隙は、溶融又は軟化したプラ
スチック材料のリッジ又は突起がこれら表面が合わさる
所で超音波溶接中に時々形成され得るのを阻止する。超
音波溶接方法の性質はそうしたものなので、溶接は主と
してベベル１１６とプラグ又はインサート８６の鋭い上
方の隅又は縁１１４との間で起こるであろう。溶接中、
上側部分１１２及びプラグ又はインサート８６のプラス
チック材料は、隅１１４とベベル１１６との接合点で瞬
時に溶融してそれらの境界がなくなる。プラグ又はイン
サート８６は、好ましくは、図１２に示すように、プラ
グ又はインサート８６の底面が確実にいつも装置５０の
最下面になるように、それを受け入れる上側部分１１２
内の対応する開口部１１８よりも僅かに（約０．０１０
インチ（０．０２５センチ）だけ）厚い。装置５０を用
いて核酸汚染除去及び増幅プロセスを行うときに普通に
するように、装置５０を熱盤上に載せると、これで熱盤
がプラグ又はインサート８６と確実に良好な熱接触状態
となり、熱を溝６０内に含有される液体生物学的サンプ
ルに効率的に伝えることができる。
【００５１】図１１に示すように、液体生物学的サンプ
ルの流れ方向に伸びている溝６０の上方の隅１２０は穏
やかにまるくなっており、好ましくは約０．０４０イン
チ（０．１０２センチ）の半径である。これは、液体生
物学的サンプルの毛管流を誘発するであろう隅が鋭い溝
を回避するものである。以下の説明から分かるように、
核酸汚染除去プロセス及び増幅プロセスを行うために装
置５０を使用している間、液体生物学的サンプルが溝６
０の高さ方向全体を満たす。従って、溝６０の上方部分
の形状は、この装置の性能に重要な関係を有する。所望
により、溝６０の下方縁部に沿ってまるい隅を設けると
いう対策を講じてもよい。とはいえ、これは溝６０の下
方部分が別々のプラグ又はインサート８６により閉じら
れていると仮定するとやや難しい。装置５０の直方体ボ
ディ部分５６を一体型円筒管と置き換えることにより、
溝６０における隅を全体的に避けることができる。しか
しながら、この方法での組立は望ましくない毛管流を減
少させる点で有利であるが、製造するのがより難しい。
【００５２】図１〜１２の装置５０の好ましい態様にお
いては、溝６０の形状因子は、反応域７２の頂部での空
気の閉じ込めが減少するか又はなくなるように、及び液
体生物学的サンプルの装置内でのバラバラで正確で予測
可能な位置付けに寄与する直線的輪郭を生じるように選
ばれる。特に、汚染除去ゾーン７０の長さは溝６０の高
さよりも大きくあるべきであり、そして同じことを増幅
ゾーン７８に当てはめるべきである。この形状因子（即
ち、長さが高さより大きいこと）で、空気が汚染除去ゾ
ーン７０又は増幅ゾーン７８の頂部で閉じ込められない
ことが確実になり、従って、これらゾーン内のそれぞれ
の試薬７６及び８０が液体生物学的サンプルに十分に曝
されるのが確実になる。
【００５３】溝６０の形状因子は、液体生物学的サンプ
ルの蒸発損失が最小になるようにも選ばれる。これは、
液体小塊の長さがその幅又は高さよりも実質的に大きく
なるように溝の寸法を選んで、小塊のいずれかの相対的
に小さな正面域だけが空気に曝されるようにすることに
よって達成することができる。本発明の好ましい態様に
おいては、約０．１２５インチ（０．３１８センチ）の
幅と約０．０８５インチ（０．２１６センチ）の高さを
有する溝６０中の５５μＬ液体小塊の長さは、約０．３
４インチ（０．８６４センチ）である。一般に、少なく
とも約２：１の比率が液体小塊の長さと溝６０の最大横
寸法の間に維持されるべきである。これは、一般に、長
さがその幅又は高さよりもずっと大きな溝６０をもたら
すであろう。とはいえ、現実を考慮すると、溝６０の長
さと狭さは制限され得る。
【００５４】装置５０は、単一部品又は後で組み立てる
ための複数部品のいずれかとして、どのような適するプ
ラスチックからでも及びどのような適するプラスチック
加工法によっても組み立てることができる。かかる材料
及び方法には、射出成形の如き慣用的成形技術を用いて
成形された熱可塑性ポリマーが含まれるが、それらに限
定されない。好例となる熱可塑性ポリマーには、ポリプ
ロピレン、ポリメチルペンテン、及びそれらのコポリマ
ー及び混合物が含まれる。
【００５５】先に記載したように、装置５０は、好まし
くはポリプロピレンプラスチックから製造され、それを
射出成形して、図６において１１２及び８６で示される
２つの部分を形成する。上側部分１１２を逆さまにして
汚染除去及び増幅に必要な試薬７６と８０をそれぞれ溝
６０内の汚染除去ゾーン７０と増幅ゾーン７８の内上面
にフィルムとして乾燥する。続いて、底部プラグ又はイ
ンサート８６を上記のように上側部分１１２上に超音波
溶接して単一装置５０を形成する。
【００５６】装置５０では、液体生物学的サンプルは、
好ましくはヘッドスペースがないようなやり方で反応域
７２の汚染除去ゾーン７０及び増幅ゾーン７８それぞれ
の中に閉じ込められる。ヘッドスペースとは、容器内の
液体の上の空気で満たされた空間のことをいう。ヘッド
スペースは、一部の液体を容器の壁又は天井で濃縮させ
てその液体の本体とは異なる温度で存在させるから、液
体が一様な温度で化学反応を受けることが要求される系
では望ましくないことが多い。異なる温度であることに
より、幾つかの化学反応はにきちんと完了しない。液体
サンプルの増幅の場合には、これは通常は低度の増幅し
か得られないことを意味する。装置５０では、液体生物
学的サンプルは、殆どヘッドスペースなしに汚染除去ゾ
ーン７０及び増幅ゾーン７８の天井に十分に接触する。
【００５７】増幅段階を含む生物学的プロセスを行うた
めに用いる場合、装置５０の第一義的機能の１つは、汚
染性アンプリコンのない環境を提供することである。汚
染性核酸を含有する液体核酸サンプルに加えて、汚染し
た器具とのサンプルの接触がアンプリコン汚染の主要な
様式である。核酸増幅を行う実験室では、全てのものが
潜在的なアンプリコン汚染源である。装置５０は、増幅
ゾーン７８内の増幅環境を物理的に隔離している。装置
５０の設計は、開けようと思えばいつでも開けることが
できる非移動部分を含むので、増幅ゾーン７８をアンプ
リコンに汚染された外部環境に曝すことは決してない。
増幅ゾーン７８内でのサンプルの内部接触は、両サイド
で汚染除去ゾーン７０と空気室７２により、及び微小溝
８４により阻止される。
【００５８】装置５０を通る空気流は、空気口９６に連
結された空気吸引／送出手段のピペットにより生じるエ
アロゾルアンプリコン汚染を最小にするように設計され
る。増幅前の種々の段階の間、このピペットは装置５０
から空気を吸引するだけで空気をその装置内に送出しな
い。こうして、そのピペットを汚染しているかも知れな
いアンプリコンを増幅ゾーン７８から抜き出すのであ
る。
【００５９】増幅が起こると、空気流の方向が反対にな
る。この時、空気吸引／送出手段のピペットは装置５０
の中に空気を送出するだけとなる。こうして、増幅ゾー
ン７８内のアンプリコンがピペットから離れる方向に流
れてゆき、ピペットのエアロゾルアンプリコン汚染の可
能性が少なくなる。増幅した液体サンプルは、装置５０
のサンプル域６２に戻ってゆき、そして後の核酸プロー
ブアッセイ用に取り出され得る。
【００６０】装置５０の大きさ及び物理的形状は、同時
に反応する類似の装置を多数並べるのを可能にし、そし
てそれらの最終増幅アウトプットがオペレーターの介在
なしに核酸プローブアッセイに自動的に移行されるのを
可能にする。
【００６１】図１３及び１４は、図１〜１２の装置５０
内の液体生物学的サンプルの移動を制御するのに用いる
ことができる好ましいタイプの空気吸引／送出手段１２
４を示している。この空気吸引／送出手段１２４は、硬
質で概して円筒形のプラスチック製ピペット１２６を含
む。軸方向導管又は内空１３０は、空気を送出又は吸引
するためにピペット１２６を垂直に貫いている。図１４
のピペット１２６の上方部分１３２は正及び負の空気圧
源（示していない）に、及び場合によっては、空気吸引
／送出手段１２４を１又は複数の装置５０の諸空気塔５
４と接触させるようにプログラムされたロボットマニプ
レーターにつながれていることが理解できるであろう。
この目的のために、ピペット１２４の上方部分１３２
は、その内壁が頂部から底部にかけて僅かに内側に向か
って細くなり、かつその底部が内空１３０と連絡してい
る拡大円筒形キャビティ１３３を有するように形成され
ている。このキャビティ１３３は、本願と同日に出願さ
れた “System for NucleicAcid Based Diagnostic Ass
ay" という表題の Allen S. Reichlerらの前述の米国特
許出願に記載されたように、ピペット１２６がロボット
マニプレーターの吸引／送出ノズルに摩擦によって連結
するのを可能にする。示したように小さな直径を有して
もよいピペット１２６の下方部分１３４は、好ましくは
シリコーンゴム製の弾力チップ１３６を保持する。この
弾力チップ１３６は、形状が大体円筒形で、約０．１９
０インチ（０．４８３センチ）の外径を有し、内部円筒
形キャビティ１３８はピペット１３４の下方部分の大き
さ及び形状と一致している。空気吸引／送出手段１２４
の組み立てた状態では、弾力チップ１３６はピペット１
２６の下方部分１３４の周りにぴったりと合っている。
約０．０５０インチ（０．１２７センチ）の直径を有す
る円筒形ホール１３８は、弾力チップ１３６の下端を貫
いて形成されており、類似の直径を有するピペット１２
６の内空１３０と連絡している。使用に際しては、組み
立てられた空気吸引／送出手段１２４が（手動で又はロ
ボットによって）下降して弾力チップ１３６を装置５０
の空気塔５４の上端と接触させ、その結果、弾力チップ
１３６内のホール１３８が空気口９６と一直線上に並
ぶ。弾力チップ１３６と空気塔５４の間に僅かな圧力を
加えることにより、空気口９６を囲んでいる同軸シール
リング９８及び１００が弾力チップ１３６に対して負荷
をかけて僅かに変形させる。これが、ホール１３８と空
気口９６の間の界面の周りに効果的な空気シールを作り
出す。次いで、装置１２４に取り付けられた正及び負の
空気圧源（示していない）により空気吸引及び送出を行
うことができる。スイス，Hombrechtiken の TECAN AG
により製造されたTECAN RSP 9000 Series の如きプロ
グラム可能なロボット吸引／送出システムを図１３及び
１４のピペット１２６及び弾力チップ１３６に装着する
ことができ、そして出来た装置を用いて図１〜１２の装
置５０内での液体生物学的サンプルの移動を制御するこ
とができる。
【００６２】図１〜１２の装置５０内の液体核酸サンプ
ルの流れ又は移動が図１３及び１４の空気吸引／送出手
段１２４を用いて制御される様子が、図１５〜３１の流
れ図に示されている。
【００６３】図１５は、装置５０の初期の空状態を示し
ている。ピペットチップ１４０が手動又はロボットによ
るかのいずれかでサンプル塔５２の中に下降し、そして
液体生物学的サンプルをサンプル域６２に導入するため
に、一部分がオリフィス６８を通ってサンプル域６２に
中に下降している。装置５０は、図７に示すように、普
通は熱盤１２２と１２３の間に位置付けされるであろう
が、図１５（及び以降の流れ図）においては平明さのた
めに熱盤を削除してある。
【００６４】図１６は、サンプル域６２内の液体サンプ
ル１４２を示している。装置５０の寸法、液体サンプル
１４２の表面張力及び装置５０を作っているプラスチッ
ク材料の湿潤性の結果として、液体サンプル１４２が明
瞭な右側表面１４３を有する小塊の形にあることが観察
されるであろう。結果として、この小塊は、サンプル域
６２と反応域７２の間に隔壁がなくても、サンプル域６
２内に留まる。
【００６５】図１７は、装置５０の空気塔５４に取り付
けられた（そしてそれにより僅かに変形した）空気吸引
／送出手段１２４の弾力チップ１３６を示している。空
気吸引／送出手段１２４によって空気が装置５０から空
気口９６を通って吸引され、その結果、液体サンプル１
４２が反応域７２の汚染除去ゾーン７０内に移動してい
るところである。
【００６６】図１８は、液体サンプル１４２が尚も更に
進んで反応域７２の汚染除去ゾーン７０内に吸引されて
いるところである。液体小塊が汚染除去ゾーン７０に入
ると、それは汚染除去試薬７６と接触する。
【００６７】図１９は、液体サンプル１４２が汚染除去
ゾーン７０内に完全に位置を占めていることを示してい
る。汚染除去試薬７６は液体小塊１４２により完全に接
触され（覆われ）、そして液体小塊はその直線縁を保持
している。
【００６８】図２０は、汚染除去中の液体サンプル１４
２を示している。空気吸引／送出手段１２４は装置５０
から取り外されており、汚染除去が完了して次の区域に
液体サンプル１４２を移動することが要求されるまで必
要とされない。一方、汚染除去が完了するまで吸引を始
めないなら、空気吸引／送出手段１２４を取り外さなく
てもよい。
【００６９】図２１〜２４は、空気吸引／送出手段１２
４を装置５０の空気口９６に取り付け直して、液体サン
プル１４２を汚染除去ゾーン７０から増幅ゾーン７８に
移動させているのを示している。これは、空気吸引／送
出手段１２４を用いて、装置５０から空気口９６を通し
て空気を吸引することにより行うことができる。
【００７０】図２５は、増幅中の液体小塊１４２を示し
ている。やはり、空気吸引／送出手段１２４は、装置５
０の空気口９６から取り外されており、増幅が完了して
液体サンプル１４２を移動することが要求されるまで必
要とされない。しかしながら、汚染除去段階と同じく、
増幅が完了するまで空気送出を始めないなら、空気吸引
／送出手段１２４を取り外さなくてもよい。
【００７１】図２６〜２９は、空気吸引／送出手段１２
４を装置５０の空気口９６に取り付け直して、液体サン
プル１４２を汚染除去ゾーン７０を通ってサンプル域６
２まで逆向きに移動させているのを示している。この逆
の流れは、空気吸引／送出手段１２４により装置５０に
空気口９６を通して空気を送出することにより行うこと
ができる。好ましい態様においては、増幅したサンプル
１４２をすっかり逆向きにサンプル域６２に戻すには、
空気吸引／送出手段１２４は、汚染除去ゾーン７０及び
サンプル域６２を合わせた総容量に等しいか又はより多
い容量の空気を、又は具体的に開示した態様において
は、約１２５μＬに等しいか又はより多い容量の空気を
送出することになろう。
【００７２】図２９から、液体生物学的サンプル１４２
が、空気吸引／送出手段１２４により、その小塊の一端
が制限オリフィス６８に強引に通されてサンプル塔５２
の底部の直ぐ上に存在するという風にして、サンプル域
６２に戻されることが注目されるであろう。この位置で
は、制限オリフィス６８が小塊１４２に細管保持力を加
えて、その小塊が毛管力及び重力の影響下で反応域７２
の汚染除去ゾーン７０に向かって戻る自然の傾向を打ち
消す。こうして、液体サンプル１４２をアッセイ用に装
置５０から取り出すといった時まで、サンプル域６２内
に保持することができる。液体サンプル１４２をサンプ
ル域６２内に保持することに加えて、制限オリフィス６
８は、それが小塊１４２の上部表面を幾分持ち上げてピ
ペット等による取り出しをより便利にするという点でも
有利である。
【００７３】制限オリフィス６８が小塊１４２に保持力
を加える物理的メカニズムは、次のように説明すること
ができる。液体と周囲空気の間の圧力差は、関係式ΔＰ
＝２τ／Ｒにより表わすことができる。ここで、τは液
体の表面張力であり、Ｒは液体が空気に曝される開口部
の有効半径であり、そしてΔＰは表面張力作用により生
ずる最大圧力差である。制限オリフィス６８は溝６０の
有効半径よりも小さな半径を有するので、それはサンプ
ル域６２内の小塊端により加えられる下向き圧力よりも
大きな上向き圧力を小塊に加える。
【００７４】図３０及び３１は、液体生物学的サンプル
１４２がサンプル域６２に戻って空気口９６から空気吸
引／送出手段１２４を取り外した後の装置５０の状態を
示している。液体小塊１４２の表面は、オリフィス６８
の直ぐ上のサンプル塔５２の底部に位置している。ピペ
ット１４４をサンプル塔５２及びオリフィス６８を通し
て下降させると、それはサンプル域６２の半ばまで達す
るので、それを用いて装置５０からサンプルを吸引す
る。ピペット１４４は（図１５のピペット１４０のよう
に）使い捨てタイプのものであってもよく、そして手動
で制御しても自動制御してもよい。後者の場合には先に
記載したタイプの慣用的なロボット装置によってもよ
い。サンプル１４２をサンプル域６２に戻した後ピペッ
ト１４４により回収する前までの時間、液体小塊１４２
は、反応域７２の汚染除去ゾーン７０の方向の毛管作用
によりその小塊が流れる傾向を打ち消す制限オリフィス
６８により決まった場所に止まっている。これは、例え
ば、幾つかの異なる装置５０が１つロボットマニプレー
ターにより自動的に処理される情況では、重要な利点で
ある。そのような情況では、液体小塊１４２が空気吸引
／送出手段１２４により所与の装置５０のサンプル域６
２に戻った時間と、同じサンプル１４２がピペット１４
４により回収される時間との間に、数分又はそれより長
い時間が経過し得る。
【００７５】図１５〜３１により表される操作を続ける
間、サンプル塔５２はサンプル１４２の蒸発損失を軽減
するという重要な働きを行う。先に説明したように、サ
ンプルの蒸発損失は、比較的小容量（約５５μＬ）の関
与する液体、それが曝される温度（８０℃まで）、及び
汚染除去プロセス及び増幅プロセスが起こるのに要求さ
れる時間（それぞれ約１時間及び２時間）を仮定すれ
ば、大きな問題であると言える。サンプル塔５２がない
と、サンプル域６２及びオリフィス６８を通ってかなり
の蒸発損失が生じ得る。しかしながら、汚染除去及び増
幅の間のサンプル１４２によりもたらされる液体蒸気
は、周囲大気に逃げる前にサンプル塔５２内で凝集する
ことによって、サンプル域６２及びオリフィス６８から
の蒸発損失の速度を低下させる湿度勾配を形成する傾向
がある。この効果は、この勾配を形成する路の長さ（サ
ンプル塔５２の高さ）を最大にし、そしてこの勾配方向
を横断する横断面積（サンプル塔５２の内部横断面積）
を最小にすることによって最大にすることができる。こ
のサンプル塔は、オリフィス６８の付近の空気循環を制
限するオリフィス６８のためのシュラウドとしても働
く。最後に、サンプル塔５２の内壁１０６は、サンプル
塔５２が装置５０のボディ部分５６内で液体サンプルを
インキュベートするのに用いられる熱盤から比較的遠い
ので、サンプル１４２により生成する蒸気の凝集面とし
て働く。サンプル塔５２の内壁１０６上に堆積した凝集
サンプル蒸気は、液滴の形でオリフィス６８を通ってサ
ンプル域６２に戻り、そして図３１のピペット１４４に
より液体サンプル１４２の残りと一緒に回収される。
【００７６】図３２は、所与のサンプル塔半径について
の蒸発損失とサンプル塔の高さの関係を示すグラフであ
る。このグラフは、サンプル塔の高さが増すにつれて蒸
発損失が有意に減少することを示している。核酸増幅の
後に装置５０がその中に配置される他の装備により課さ
れる圧迫のために、本発明の好ましい態様には０．４５
インチ（１．１４センチ）のサンプル塔の高さを選んだ
が、サンプル塔の高さを更に増してもなお蒸発損失を減
少できることが明白であろう。
【００７７】本発明の別の態様では、サンプル塔５２以
外の（又はサンプル塔５２の他の）構造体を用いて蒸発
損失を減少させてもよい。これらには、ピエレケイブル
・セプタ (pierecable septa) 、多孔膜、及びロボット
で転置可能なカバー又は蓋が含まれる。これら択一的構
造体の全ては蒸発損失の減少に有効であるが、空気吸引
／送出手段を用いて液体小塊の制御された移動を可能に
するには十分な空気を通すことが見込まれる。
【００７８】この装置の反対側の空気塔５４は、サンプ
ル塔５２と類似の機能を果たす。空気室８２を長くする
ことにより、空気塔５４は、空気口９６を通る蒸発損失
を減少させる湿度勾配及び増幅ゾーン７８に凝集物を戻
すことによりなおも進んで蒸発損失を減少させる比較的
冷たい凝集面を提供する。加えて、空気口９６の比較的
小さな直径は、蒸発損失に対する追加の遮断壁を与え
る。
【００７９】装置５０の使用中、熱盤がボディ部分５６
の上部及び下部に配置されて、それらが反応域７２の汚
染除去ゾーン７０及び増幅ゾーン７８を覆うが、サンプ
ル域６２を覆わない。その結果として、熱盤を作動させ
て図１５〜３１により表される操作の流れの間の種々の
時点において反応域７２に熱をかけているときは、サン
プル域６２の壁は反応域７２の壁よりも幾分冷たいまま
なので加熱中の液体サンプル１４２により生成する蒸気
の凝集面としての役割を果たす。熱盤がサンプル１４２
に熱をかけているとき、この蒸気は主としてそれぞれ図
２０及び２５の汚染除去及び増幅段階の間に生成する。
次いで、これら時間内にサンプル域６２の壁の上に生成
する凝集液滴は、図２６〜３１に示すようにサンプル１
４２がサンプル域６２内に逆に移動するときに回収され
る。この凝集物回収現象は、装置５０からの液体サンプ
ル１４２の蒸発損失を更に減少させる。
【００８０】一般に、本発明で用いられる液体サンプル
は、そのいずれか（又は両方）が一本鎖型である、標的
核酸（即ち、リボ核酸（ＲＮＡ）又はデオキシリボ核酸
（ＤＮＡ））及び何らかの汚染性アンプリコンを含有す
る水性試料となろう。例えば、標的核酸は、不規則に剪
断された遺伝子ＤＮＡ断片を含むことができる。試料
は、既知技術に従って核酸増幅操作に用いるのに適する
形態となるであろう。標的核酸は、典型的には長さが約
５，０００ヌクレオチド〜２００，０００ヌクレオチド
の核酸断片（長さは試料中に見出される平均の長さを表
わす）を含むであろう。標的核酸の中に増幅しようとす
る興味の対象である配列がある。増幅用の配列は僅か１
０塩基対から数千までに及ぶことができ、約１５〜約２
００の塩基対が好ましい。
【００８１】本発明の方法により分解されるアンプリコ
ンの長さは、そのアンプリコンが生成する個々の核酸増
幅方法に依存して変動するであろうが、通常は長さが少
なくとも約２５ヌクレオチドであり、典型的には長さが
約２，０００ヌクレオチドより多くはないであろう。ア
ンプリコンがストランド追い出し増幅（ＳＤＡ）により
生成するときは、それらは典型的には長さが約１２００
ヌクレオチドより多くはないであろう。
【００８２】標的核酸配列を含有するサンプル中の汚染
性アンプリコンを除去する汚染除去は、二本鎖特異的エ
キソヌクレアーゼ及び一本鎖特異的エキソヌクレアーゼ
を用いることを含むあらゆる適する手段により行うこと
ができる。このことから、汚染除去試薬は１又は２以上
の一本鎖又は二本鎖特異的エキソヌクレアーゼを含有す
ることができる。例えば、R. Griffs のＰＣＴ出願ＷＯ
９１／００３６３（１９９１年１月１０日公開）は、Ｐ
ＣＲ反応産物を５’λエキソヌクレアーゼで汚染除去す
る方法を開示している。同様に、Y.S. Zhuら, Nucleic
Acids Res. 19,2511 (1991)は、ＰＣＲ反応産物からア
ンプリコンを除去するのにエキソヌクレアーゼIII を用
いることを開示している。λエキソヌクレアーゼ及びエ
キソヌクレアーゼIII の両方は二本鎖特異的エキソヌク
レアーゼである。本発明の実施には、アンプリコンを分
解できる限り、あらゆる一本鎖特異的エキソヌクレアー
ゼを用いることができる。適する一本鎖特異的エキソヌ
クレアーゼの例には、エキソヌクレアーゼ VII（例え
ば、J. Chaseと C. Richardson, J. Biol. Chem. 249,
4545-4552 (1974)；J. Chaseと C. Richardson, J. Bio
l. Chem. 249, 4553-4561 (1974)を参照のこと）、エキ
ソヌクレアーゼＩ（例えば、R. Brody, Biochemistry 3
0 7072-7080 (1991)を参照のこと）、Pyrococcus furio
sus 由来のＰｆｕＤＮＡポリメラーゼ (Stratagene, La
jolla, CA)、ＤＮＡポリメラーゼ、Ｔ４ＤＮＡポリメラ
ーゼ、脾臓エキソヌクレアーゼ（J. Biol. Chem. 253,
424 (1978)）、Ｔ５Ｄ１５エキソヌクレアーゼ（Nuclei
c Acids Research 19, 4127 (1991)、Thermocuccus lit
oralis由来の“Ｖｅｎｔ”ＤＮＡポリメラーゼ (New En
gland Bilabs, Beverly, MA)、及び３’−５’エキソヌ
クレアーゼ活性を有するＤＮＡポリメラーゼが含まれる
が、これらに限定されない。本発明を実施するのに用い
られる３’−５’エキソヌクレアーゼ活性を有するＤＮ
Ａポリメラーゼは、分解されるアンプリコンがＳＤＡの
産物であるなら、ホスホロチオエート結合を分解できな
ければならない。概略的には、F. Eckstein, Ann Rev.
Biochem. 54,367-402 (1985) を参照のこと。（Ｔ４Ｄ
ＮＡポリメラーゼの３’−５’エキソヌクレアーゼ活性
はホスホロチオエートＤＮＡを開裂できるが、大腸菌Ｄ
ＮＡポリメラーゼＩからの活性は開裂できない）。エキ
ソヌクレアーゼは、アンプリコンが後の核酸増幅反応の
基質として役立たないように（即ち、アンプリコンによ
る汚染のための増幅反応用の基質としての他には役立た
ないであろう核酸試料からの誤った陽性結果をもたらさ
ないように）アンプリコンを十分に分解することだけが
必要であることが分かるであろう。
【００８３】また、このプロセスの汚染除去段階を米国
特許第５０３５９９６号又はヨーロッパ特許出願第０４
１５７５５Ａ２に教示された技術を用いて行うこともで
きる。まお、これら両特許は参照によりここに組み入れ
られるものとする。これら特許刊行物は、Life Technol
ogies Inc.により所有されているものであって、増幅操
作に用いられる４種の普通のリボヌクレオチド又はデオ
キシリボヌクレオチドの１種を外サンプルヌクレオチド
(exo-sample nucleotide) で置換する汚染除去技術を
記載している。次いで、増幅後に他のサンプルを汚染し
得るあらゆるアンプリコンを物理的、化学的、酵素的、
又は生物学的処理に付して、外サンプルヌクレオチドを
含有するアンプリコンを実質的に増幅不能にする。好ま
しい外サンプルヌクレオチドは、標的核酸がＤＮＡのと
きはデオキシウリジン（ｄＵＴＰ）である。ｄＵＴＰを
外サンプルヌクレオチドとして用いるときは、汚染性ア
ンプリコンをウラシルＤＮＡグリコシラーゼ（ＵＤＧ）
での酵素処理に付してそのアンプリコンを増幅不能にす
る。
【００８４】選択された核酸配列又は標的核酸配列の増
幅は、どのような適する手段によっても行うことができ
る。概略的には、D. Kwoh と T. Kwoh, Am. Biotechno
l. Lab. 8, 14-25 (1990)を参照のこと。適する増幅技
術の例には、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、リガー
ゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、ストランド追い出し増幅（ＳＤ
Ａ）、転写に基づく増幅（D. Kwoh ら, Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA 86, 1173-1177 (1989) を参照のこと）、
自己持続的配列複製 (self-sustained sequencereplica
tion)（又は“３ＳＲ”）（J. Guatelli ら, Proc. Nat
l. Acad. Sci. USA 87, 1874-1878 (1990) を参照のこ
と）、Ｑβレプリカーゼ系（P. Lizardiら,BioTechnolo
gy 6, 1197-1202 (1988) を参照のこと）、核酸配列に
基づく増幅（又は“ＮＡＳＢＡ”）（R. Lewis, Geneti
c Engineering News 12 (9), 1 (1992) を参照のこ
と）、修復連鎖反応（又は“ＲＣＲ”）（R. Lewis, 前
記文献を参照のこと）、及びブーメランＤＮＡ増幅（又
は“ＢＤＡ”）（R. Lewis, 前記文献を参照のこと）が
含まれるが、これらに限定されない。ストランド追い出
し増幅（又は“ＳＤＡ”）が好ましい。
【００８５】ストランド追い出し増幅は、既知の技術に
従って行うことができる。概略的には、G. Walker ら,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 392-396 (1992) ；G.
Walker ら, Nucleic Acids Res. 20, 1691-1696 (199
2) を参照のこと。例えば、ＳＤＡを一本の増幅プライ
マー又は一対の増幅プライマーで行ってもよく、後者で
は指数的増幅を達成することができる。一般に、ＳＤＡ
増幅プライマーは、５’方向から３’方向に、フランキ
ング配列（このＤＮＡ配列は重要ではない）、この反応
で用いられる制限酵素のための制限部位、及び増幅及び
／又は検出される標的配列にハイブリダイズするオリゴ
ヌクレオチド配列を含む。このフランキング配列は、制
限酵素がその認識部位に結合するのを容易にしかつその
制限部位が切れ目をつけられた後にＤＮＡポリメラーゼ
プライミング部位を提供するのに役立つのであるが、好
ましくは約１５〜２０ヌクレオチドの長さである。この
制限部位は、ＳＤＡ反応において機能性である（即ち、
プライマーストランド内に組み入れられたホスホロチオ
エート結合は、非回文性認識部位の使用により満足され
得る条件下で後の切れ目づけを阻害しない）。オリゴヌ
クレオチドプローブ部分は好ましくは約１３〜１５ヌク
レオチドの長さである。
【００８６】ＳＤＡは、一本の増幅プライマーでは次の
ようにして行う。ＤＮＡサンプルを１又は２以上の制限
酵素で消化することにより検出すべき配列を含有する制
限断片（好ましくは長さが約５０〜１００ヌクレオチド
で好ましくは低ＧＣ含量のもの）を調製し、ＳＤＡ増幅
プライマーをその制限断片を含有する反応混合液に加え
ると、その制限断片と増幅プライマー間の二重鎖が各末
端において５’突き出し部分を伴って形成され、その増
幅プローブ上の制限部位に結合する制限酵素（例えば、
Ｈｉｎｃ II ）をその反応混合液に加え、エキソヌクレ
アーゼ欠乏ＤＮＡポリメラーゼ（例えば、大腸菌ＤＮＡ
ポリメラーゼＩのエキソヌクレアーゼ欠乏型、V. Derby
shire, Science 240, 199-201 (1988)を参照のこと）を
その反応混合液に加え、そして３種のｄＮＴＰと、用い
られる特定の制限酵素についての制限部位においてホス
ホロチオエート結合がそのプライマーストランドの中に
組み入れられるように選ばれる１種のｄＮＴＰ〔Ｓ〕
（例えば、制限酵素がＨｉｎｃ II であるときは、ｄＧ
ＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＴＴＰ、及びｄＡＴＰ〔Ｓ〕）とを
その反応混合液に加える。ＤＮＡポリメラーゼがこの二
重鎖の３’末端をこれらｄＮＴＰで伸長して標的ストラ
ンドの下流相補体を形成する。制限酵素が増幅プライマ
ー上の制限部位に切れ目をつけ、そしてＤＮＡポリメラ
ーゼがその切れ目において増幅プライマーの３’末端を
伸長して、先に形成された標的ストランドの下流相補体
を追い出す。このプロセスは本来反復性である。という
のは、制限酵素が、その制限部位から新たな相補ストラ
ンドが形成されるとそれらに継続的に切れ目をつけ、そ
してＤＮＡポリメラーゼがその切れ目がついた制限部位
から新たな相補ストランドを継続的に形成するからであ
る。
【００８７】ＳＤＡは、一対のプライマーで二本鎖標的
ＤＮＡ配列についても行うことができ、第２プライマー
が相補ストランドの３’末端に結合するので、２組の反
復反応が同時に起こる。このプロセスは、１組の反応の
生成物がもう１組の反応における増幅プライマーについ
ての標的として役立つので指数的に進行する。
【００８８】ＳＤＡ反応においてまずＤＮＡサンプルを
消化して制限断片を形成する段階は、ＤＮＡポリメラー
ゼのストランド追い出し作用を利用し、そしてフランキ
ング位置５’で基質に結合する一対の“バンパー”プラ
イマーを各増幅プライマーが結合する位置に付加するこ
とによって削除することができる。各バンパープライマ
ー伸長産物は、対応する増幅プライマー伸長産物を追い
出す。次いで、過剰に存在する増幅プライマーが追い出
されたプライマー伸長産物に結合し、そして伸長して二
本鎖ＤＮＡ断片が形成される。これは、その増幅プライ
マー対での指数的ＳＤＡ用の基質として役立つことがで
きる。
【００８９】ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）も既知技
術に従って行うことができる。例えば、米国特許第４６
８３１９５号；４６８３２０２号；４８００１５９号；
及び４９６５１８８号を参照のこと（ここで引用した全
ての米国特許文献の開示内容は参照によりここに組み入
れられるものとする）。一般に、ＰＣＲは、まず、核酸
サンプルを、ハイブリダイズ条件下で検出される特定配
列の各ストランドについての１つのオリゴヌクレオチド
プライマーで（例えば、熱安定性ＤＮＡポリメラーゼの
存在下で）処理して、各核酸ストランドに相補的である
各プライマーの伸長産物をその特定配列の各ストランド
に十分に相補的なプライマーで合成してそれとハイブリ
ダイズさせ、各プライマーから合成した伸長産物を、そ
れがその相補体と離れたときに、他のプライマーの伸長
産物の合成用鋳型として役立たせることができ、次いで
検出すべき１又は複数の配列が存在するならそのサンプ
ルを加熱してプライマー伸長産物をそれらの鋳型から離
すことを包含する。これら段階は、好ましくはサーマル
・サイクラー内で所望の度合いの増幅が得られるまで周
期的に継続される。増幅した配列の検出は、反応生成物
にその反応生成物とハイブリダイズすることができるオ
リゴヌクレオチドプローブ（例えば、本発明のオリゴヌ
クレオチドプローブ）であって、検出可能な標識を有す
るプローブを加えてから、既知技術に従ってその標識を
検出することによって行うことができる。
【００９０】リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）も既知技術に
従って行うことができる。例えば、R. Weiss, Science
254, 1292 (1991)を参照のこと。一般に、この反応は二
対のオリゴヌクレオチドプローブで行われ、一方の対が
検出すべき配列の１本のストランドに結合し、他方の対
が検出すべき配列の他のストランドに結合する。各対は
一緒になってそれが対応するストランドと完全に重複す
る。この反応は、まず検出すべき配列のストランドを変
性（例えば、分離）してから、それらストランドを二対
のオリゴヌクレオチドプローブと、熱安定性リガーゼの
存在下で、各対のオリゴヌクレオチドプローブが一緒に
連結するように反応させてから、反応生成物を分離し、
そして配列が所望の度合いに増幅されるまでそのプロセ
スを周期的に反復することにより行われる。次いで、Ｐ
ＣＲに関して上で説明したのと同じようにして検出を行
うことができる。
【００９１】以上は本発明を説明するものであって、本
発明を限定するものとして解釈されるべきではない。と
いうのは、本発明を取り込んだ上記の方法及び装置に対
して数多くの変更が当業者に明らかであろうからであ
る。従って、本発明は特許請求の範囲の請求項により限
定され、それら請求項の均等物もここに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の１態様の透視図である。
【図２】図１に示した装置の側面図である。
【図３】図２に示した装置の左端図である。
【図４】図２に示した装置の右端図である。
【図５】図２に示した装置の上部平面図である。
【図６】図１〜５に示した装置の分解組立図であって、
装置の底が超音波で溶接されたプラグ又はインサートに
より閉じられている様子を示すものである。
【図７】図５の線７−７に沿った断面図であって、装置
の内部形状を示すものである。
【図８】図７の線８−８に沿った断面図であって、サン
プル域の詳細を示すものである。
【図９】図７の線９−９に沿った断面図であって、空気
域の詳細を示すものである。
【図１０】図９の空気域の上方部分の拡大断面図であっ
て、空気口の周りに形成された同軸シールリングを示す
ものである。
【図１１】図７の線１１−１１に沿った断面図であっ
て、装置の反応域の横断面の形状を示すものである。
【図１２】図１１の反応域の１下方縁部の拡大断面図で
あって、底部プラグ又はインサートが装置内に受け入れ
られている様子を示すものである。
【図１３】図１〜１２の装置内の液体生物学的サンプル
の流れを制御するのに用いられる空気吸引／送出手段の
一部分の断面図である。
【図１４】図１〜１２の装置内の液体生物学的サンプル
の流れを制御するのに用いられる空気吸引／送出手段の
一部分の分解組立図である。
【図１５】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図１６】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図１７】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図１８】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図１９】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２０】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２１】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２２】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２３】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２４】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２５】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２６】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルがサンプル域から反応域の汚染除
去ゾーン及び増幅ゾーンに流れる様子を示すものであ
る。
【図２７】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルが空気吸引／送出手段の制御下に
サンプル域に戻っていく様子を示すものである。
【図２８】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルが空気吸引／送出手段の制御下に
サンプル域に戻っていく様子を示すものである。
【図２９】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルが空気吸引／送出手段の制御下に
サンプル域に戻っていく様子を示すものである。
【図３０】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルが空気吸引／送出手段の制御下に
サンプル域に戻っていく様子を示すものである。
【図３１】図７の断面図と類似の側面断面図であって、
液体生物学的サンプルが空気吸引／送出手段の制御下に
サンプル域に戻っていく様子を示すものである。
【図３２】図１〜１２の装置におけるサンプル塔の高さ
と蒸発損失の間の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・エイ・バーデル アメリカ合衆国ペンシルバニア州17326, グレン・ロック，ロスター・ロード（番 地なし），アールアール １，ボックス 16ケイ (72)発明者 レイモンド・エフ・クラコアー アメリカ合衆国ミネソタ州55447，プリ マス，フィフス・アベニュー・ノース 16315 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C12Q 1/00 - 1/70 C12M 1/00 - 1/42 C12N 15/00 - 15/90

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体生物学的サンプルを含有しそしてそ
    れで生物学的プロセスを行うための装置であって、 液体生物学的サンプルを受けるためのサンプル域であっ
    て、前記サンプルを前記サンプル域に入れるためのオリ
    フィスを有するサンプル域；前記サンプル域と流体連絡
    している少なくとも１の反応域；前記反応域及び前記サ
    ンプル域と空気連絡している空気域；前記装置を空気吸
    引／送出手段につなぐための前記空気域内の空気口であ
    って、前記吸引／送出手段が前記サンプル域と前記反応
    域の間で前記液体生物学的サンプルの流れを起こさせる
    空気口；及び前記サンプル域及び前記反応域からの前記
    液体生物学的サンプルの蒸発を減少させるために前記サ
    ンプル域と流体連絡しているサンプル塔であって、前記
    液体生物学的サンプルを前記装置に入れるためのサンプ
    ル口を有するサンプル塔；を含む装置。
  2. 【請求項２】 前記サンプル塔と前記サンプル域の間に
    制限流路を提供するために前記オリフィスが前記サンプ
    ル塔と前記サンプル域の隣接部分よりも小さな大きさで
    あって、前記制限流路が前記サンプル域から前記反応域
    への前記液体生物学的サンプルの毛管流を阻害する、請
    求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記サンプル塔が前記サンプル域の上に
    位置しており、前記サンプル口が前記サンプル塔の上端
    に位置し、そして前記オリフィスがその下端に位置して
    いる、請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 液体生物学的サンプルを含有しそしてそ
    れで生物学的プロセスを行うための装置であって、 液体生物学的サンプルを受けるためのサンプル域；前記
    サンプル域と流体連絡している少なくとも１の反応域；
    前記反応域及び前記サンプル域と空気連絡している空気
    域；前記装置を空気吸引／送出手段につなぐための前記
    空気域内の空気口であって、前記吸引／送出手段が前記
    サンプル域と前記反応域の間で前記液体生物学的サンプ
    ルの流れを起こさせる空気口；導入されるべき液体生物
    学的サンプルを前記サンプル域内に入れるための前記サ
    ンプル域と流体連絡しているサンプル送入手段；及び前
    記サンプル送入手段と前記サンプル域の間に前記流体連
    絡を提供するための及び前記サンプル域から前記反応域
    への前記液体生物学的サンプルの毛管流を阻害して前記
    サンプル域からの前記サンプルの取り出しを容易にする
    ための、前記サンプル送入手段と前記サンプル域の間の
    制限オリフィス；を含む装置。
  5. 【請求項５】 液体生物学的サンプルを含有しそしてそ
    れで生物学的プロセスを行うための、 液体生物学的サンプルを受けるためのサンプル域；前記
    サンプル域と流体連絡している少なくとも１の反応域；
    前記反応域及び前記サンプル域と空気連絡している空気
    域；及び前記装置を空気吸引／送出手段につなぐための
    前記空気域内の空気口であって、前記吸引／送出手段が
    前記サンプル域と前記反応域の間で前記液体生物学的サ
    ンプルの流れを起こさせる空気口；を含む装置であっ
    て、 前記サンプル域と前記反応域が、前記液体生物学的サン
    プルが液体小塊の形で流れる連続溝の形で与えられてお
    り、そして液体流の方向に伸びている前記溝の少なくと
    も１の隅が前記液体生物学的サンプルの毛管流を減少さ
    せるためにまるくなっている装置。
  6. 【請求項６】 液体生物学的サンプルを含有する装置で
    あって、前記液体生物学的サンプルを受けるためのサン
    プル域、前記サンプル域と流体連絡している少なくとも
    １の反応域、前記反応域及び前記サンプル域と空気連絡
    している空気域、及び前記空気域内の空気口を含む装
    置；並びに前記液体生物学的サンプルを前記サンプル域
    と前記反応域の間に流すために前記空気口と接触させら
    れるように作られた空気吸引／送出手段；を含む生物学
    的プロセスを行うための系であって、 前記装置の前記空気口が少なくとも１の硬質シールリン
    グにより囲まれ、そして前記空気吸引／送出手段が前記
    シールリングとの接触により変形して前記空気口の周り
    に空気シールを生み出すように作られた弾力部分を有す
    る系。
  7. 【請求項７】 生物学的プロセスを行う方法であって、 液体生物学的サンプルを含有するための装置であって、
    前記液体生物学的サンプルを受けるためのサンプル域、
    前記サンプル域と流体連絡している少なくとも１の反応
    域、前記反応域及び前記サンプル域と空気連絡している
    空気域、及び前記装置を空気吸引／送出手段につなぐた
    めの前記空気域内の空気口を含む装置を提供し；液体生
    物学的サンプルを前記サンプル域内に導入し；前記吸引
    ／送出手段を用いて前記液体生物学的サンプルを前記サ
    ンプル域と前記反応域の間に流れさせ；そして前記サン
    プル域と周囲大気の間に湿度勾配を与えることによって
    前記サンプル域と前記反応域からの前記液体生物学的サ
    ンプルの蒸発を阻害する；段階を含む方法。
  8. 【請求項８】 生物学的プロセスを行う方法であって、 液体生物学的サンプルを含有するための装置であって、
    前記液体生物学的サンプルを受けるためのサンプル域、
    前記サンプル域と流体連絡している少なくとも１の反応
    域、前記反応域及び前記サンプル域と空気連絡している
    空気域、及び前記装置を空気吸引／送出手段につなぐた
    めの前記空気域内の空気口を含む装置を提供し；液体生
    物学的サンプルを前記サンプル域内に導入し；前記液体
    生物学的サンプルを前記サンプル域から前記反応域に流
    れさせて前記反応域内で反応を受けさせ；前記液体生物
    学的サンプルを前記反応が完了した後に前記装置から取
    り出すために前記反応域から前記サンプル域に逆に流れ
    させ；そして前記サンプルを前記サンプル域に逆に流し
    ながら、前記サンプルの少なくとも一部分を制限オリフ
    ィスに通過させることにより前記サンプル域から前記反
    応域への前記液体生物学的サンプルの毛管流を阻害し
    て、前記サンプル域からの前記サンプルの取り出しを容
    易にする；段階を含む方法。
  9. 【請求項９】 生物学的プロセスを行う方法であって、 液体生物学的サンプルを含有するための装置であって、
    液体生物学的サンプルを受けるためのサンプル域、前記
    サンプル域と流体連絡している少なくとも１の反応域、
    及び前記装置を空気吸引／送出手段につなぐための前記
    空気域内の空気口を含み、前記サンプル域及び前記反応
    域が前記液体生物学的サンプルが液体小塊の形で流れる
    連続溝の形で与えられており、前記溝が液体流の方向に
    伸びている少なくとも１の隅を有する装置を提供し；液
    体生物学的サンプルを前記サンプル域内に導入し；前記
    吸引／送出手段を用いて前記液体生物学的サンプルを前
    記サンプル域と前記反応域の間に流れさせ；そして前記
    溝の前記隅における液体蓄積を阻止して前記液体生物学
    的サンプルの毛管流を減少させる；段階を含む方法。
  10. 【請求項１０】 生物学的プロセスを行う方法であっ
    て、 液体生物学的サンプルを含有するための装置であって、
    液体生物学的サンプルを受けるためのサンプル域、前記
    サンプル域と流体連絡している少なくとも１の反応域、
    前記反応域及び前記サンプル域と空気連絡している空気
    域、及び前記装置を空気吸引／送出手段につなぐための
    前記空気域内の空気口を含む装置を提供し；前記液体生
    物学的サンプルを前記サンプル域と前記反応域の間に流
    すための空気吸引／送出手段であって、前記空気口とシ
    ール接触させるように作られた弾力部分を有する空気吸
    引／送出手段を提供し；液体生物学的サンプルを前記サ
    ンプル域内に導入し；前記空気吸引／送出手段の弾力部
    分を前記空気口とシール接触させ；そして前記液体生物
    学的サンプルを前記サンプル域と前記反応域の間に流れ
    させるように前記空気吸引／送出手段を作動させる；段
    階を含む方法。
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