JP3725824B2 - ディスポーザブル試験デバイス用の核酸増幅反応装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、核酸増幅反応を行うための方法および装置の分野に関する。より詳細には、本発明は、核酸増幅反応を行うための自動化装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
核酸に基づく増幅反応は、現在、遺伝子疾患および感染性疾患を検出するために研究室および臨床試験室において広く使用されている。現在知られている増幅法は、ＤＮＡ増幅、または多量の最初の二次構造を含むＲＮＡ増幅のために（典型的には、≧６５℃の温度で行われる）最初の変性工程の後、反応が変性温度とプライマーアニーリングおよびアンプリコン合成（またはポリメラーゼ活性）の温度との間における温度の連続的な繰り返し（「サイクリング反応」）によって行われるかどうかに基づいて、あるいは温度が、酵素増幅プロセス中、一定に保たれている（「等温反応」）かどうかに基づいて２つのクラスに大まかに分けることができる。典型的なサイクリング反応は、ポリメラーゼ連鎖反応およびリガーゼ連鎖反応（それぞれ、ＰＣＲおよびＬＣＲ）である。代表的な等温反応法には、ＮＡＳＢＡ（核酸配列に基づく増幅）、転写媒介増幅（ＴＭＡ）および鎖置換増幅（ＳＤＡ）がある。等温反応の場合、最初の変性工程の後（必要とされる場合）、反応が、一定の温度で、典型的には、酵素増幅反応が最適化されている温度よりも低い温度で行われる。
【０００３】
熱に安定な酵素が発見されるまでは、温度サイクリングを使用する方法は、変性させるために必要とされる高い温度により、ポリメラーゼが各サイクルのときに不活性化されるために、各変性サイクルの後に新しいポリメラーゼを増幅チューブ（試験チューブなど）に分注しなければならないことによって著しく妨げられていた。ＰＣＲアッセイ手順のかなりの簡略化が、熱に安定なＴａｑポリメラーゼが（水生高温生物(Thermophilus aquaticus)から）発見されたことによって達成された。このような改良により、各増幅の後に増幅チューブを開けて、新しい酵素を加える必要性がなくなった。これにより、汚染の危険性および酵素関連費用が共に低下した。熱に安定な酵素の導入は、またＰＣＲ技術の比較的簡便な自動化を可能にしている。さらに、この新しい酵素は、温度サイクリング装置とともに使用される簡便なディスポーザブルデバイス（単一チューブなど）の提供を可能にした。
【０００４】
ＴＭＡは少なくとも２つの酵素を混合活性を必要とするが、その最適な熱安定性変異体はこれまで記載されていない。ＴＭＡ反応における最適なプライマーアニーリングのためには、（≧６５℃の温度における）最初の変性工程が、標的の二次構造を除くために行われる。その後、反応混合物は、プライマーのアニーリングを行わせるために４２℃の温度にまで冷却される。この温度はまた、内在性のＲＮａｓｅＨ活性を含むか、あるいは別の試薬によってもたらされるＴ７ＲＮＡポリメラーゼおよび逆転写酵素（ＲＴ）の混合活性に関して最適な反応温度である。温度は、その後の等温増幅反応を通して４２℃に保たれる。しかし、増幅サイクルに先立つ変性工程は、使用者に、酵素の不活性化を避けるために、冷却期間の後に酵素を試験チューブに加えることを余儀なくさせている。従って、変性工程は、増幅工程とは別に行う必要がある。
【０００５】
本発明の実施により、試験サンプルまたはコントロールサンプルあるいはその両方を増幅試薬混合物（典型的には、ヌクレオチドおよびプライマーを含む）に加えた後、試験チューブは≧６５℃の温度に付され、その後、４２℃の増幅温度にまで冷却される。その後、酵素が、増幅反応を開始させるために手で加えられる。この工程は、典型的には、増幅チューブを開けることが求められる。酵素を加えるために増幅チューブを開けること、または開けたチューブに酵素を続けて加えることは、不便であるだけでなく、汚染の危険性を増大させる。
【０００６】
ＤＮＡサンプルを増幅することに対する別の方法が、コーベット(Corbett)他の米国特許第５，２７０，１８３号に記載されている。この技術の場合、反応混合物がキャリア流体の流れに注入される。その後、キャリア流体は、ポリメラーゼ連鎖反応が行われる多数の温度域を通過する。種々の帯域の温度、およびそのような温度域を通り抜けるキャリア流体に要求される通過時間は制御されているので、ＤＮＡ鎖の変性、ＤＮＡ内の相補的配列に対するオリゴヌクレオチドプライマーのアニーリンング、および新しいＤＮＡ鎖の合成の３つの事象が生じる。チューブならびに組み合わせられる温度域およびポンプ手段が、この'１８３号特許のプロセスを実施するために備えられている。
【０００７】
本発明は、汚染の危険性が実質的に除かれた核酸増幅反応システムを提供し、そして核酸増幅反応に関して便利で簡便な直ちに使用できる方法を提供する。本発明による試験デバイスおよび増幅装置により、手で酵素を移す必要がなく、かつ環境に増幅チャンバを曝すことなく、変性工程を増幅工程と一体化することが達成される。処理装置内におけるサンプル汚染に対するサンプルからの汚染の危険性が、増幅反応チャンバが密封され、そして患者サンプルを酵素に導入するために開放されないために避けられる。環境起源の汚染は、増幅反応チャンバが密封されたままであるので避けられる。多量の増幅産物が生じるために、核酸増幅反応における汚染の危険性は特に重要である。
【０００８】
（発明の開示）
第１の特徴において、一体型のディスポーザブル試験デバイスにおいて行われる核酸増幅反応を行うための装置が提供される。この試験デバイスは、第１の核酸増幅試薬（プライマーおよびヌクレオチドなど）を含む第１の反応チャンバと、第２の核酸増幅試薬（例えば、ＲＴなどの増幅酵素）を含むか、あるいは第２の核酸増幅試薬（例えば、ＲＴなどの増幅酵素）と流体的に連絡している第２の反応チャンバとを有する。
【０００９】
この装置は、上記の試験デバイスを収容する支持構造体を含む。例示された実施形態において、この支持構造体は、反応チャンバを含むディスポーザブル試験ストリップを収容する一組の高くなった隆起部を含む。この装置はさらに、試験デバイス用の温度制御システムを含む。この温度制御システムは、第１の反応チャンバを第１の高い温度で維持する。このとき、流体サンプルまたは標的と第１の増幅試薬との間での反応が第１の反応チャンバにおいて行われる。しかし、この温度制御システムは、同時に第２の核酸増幅試薬が保存されるように、第２の核酸増幅試薬を第１の温度よりも低い第２の温度で維持する。例示された実施形態において、温度制御システムは、支持構造体に連結された１対の熱電素子を含む。
【００１０】
上記の装置はさらに、第１および第２の反応チャンバを相互に流体的に連絡させるために試験デバイスに作用し得る作動装置を含む。第１および第２の反応チャンバは、通常、第１および第２のチャンバを連結する連結導管における閉じた弁によって互いに隔離されている。作動装置は、反応が第１の反応チャンバにおいて第１の温度で行われた後で試験デバイスに作用し得る。第２の部分の核酸増幅反応（例えば、サンプル中の標的ＲＮＡ配列または標的ＤＮＡ配列の増幅）が、第２のチャンバにおいて第２の核酸増幅試薬により行われる。第２の核酸増幅試薬は、第１のチャンバにおける反応が第１の（すなわち、より高い）温度で行われている間、試薬を第２の（すなわち、より低い）温度で維持することによって保存される。
【００１１】
本明細書中に記載されているように、増幅装置は、多数の試験デバイスを同時に処理するように設計することができる。この実施形態において、支持構造体、温度制御システムおよび作動装置は、すべての試験デバイスに対して同時に作用するように設計されている。
【００１２】
流体サンプルと第１の反応チャンバ内の試薬との間での反応が行われた後、反応液は第２の反応チャンバに導かれる。いくつかの可能な機構が、反応液を第２の反応チャンバに移動させることを助けるために考えられている。１つの実施形態において、真空が、本発明者らの先行技術である米国特許第５，７８６，１８２号に記載されているような方法で第２の反応チャンバにもたらされる。より好ましい実施形態において、支持構造体は、試験デバイスの周りに真空容器を形成させるために、支持構造体にまで下降する真空ハウジングとともに作動する。真空が真空容器にもたらされる。真空が解除された場合、第１の反応チャンバと第２の反応チャンバとの間での圧力勾配により、反応液が第１の反応チャンバと第２の反応チャンバとの間で流れるようになる。
【００１３】
従って、本発明の第２の特徴において、多数のディスポーザブル試験デバイスにおいて多数の核酸増幅反応を行うための増幅装置が提供される。この増幅装置は、多数のこの試験デバイスを収容するために適合した支持構造体および試験デバイス用の温度制御システム、作動装置アセンブリおよび空気圧システムを含む。温度制御システムにより、試験デバイスの温度が、核酸増幅反応に関して望ましいプロフィル（１つまたは複数）に従って維持される。作動装置アセンブリは、試験デバイスにおける流体導管を開けるように試験デバイスのそれぞれに作用し、それにより、反応液を試験デバイスの第１の場所（例えば、第１の反応チャンバ）からその試験デバイスの第２の場所（例えば、増幅酵素を含む第２の反応チャンバ）まで流すことができる。空気圧システムは、作動アセンブリが試験デバイスに作用して、第１の部分および第２の部分を相互に流体的に連絡させた後、反応液を第１の場所から第２の場所にまで抜き取るために試験デバイスに作用する。
【００１４】
本発明の１つの考えられる実施形態において、増幅装置は、試験デバイスを攪拌し、それによって、第１および第２の反応チャンバにおける反応液と試薬との混合を促進させる機械的な攪拌システムを含む。
【００１５】
増幅装置において処理される試験デバイスの形態要因は重要であるとは見なされない。例示された実施形態において、試験デバイスは、現在得られる分析用の流体移送検出装置（すなわち、本発明の本出願人(ビオメリュー株式会社(bioMerieux,Inc.))によって製造および販売されているVIDAS^TM装置）と適合し得る試験ストリップの形態を取る。従って、既存の装置または選ばれた装置の基体において容易に使用できるサイズ的および形態的な要因で試験デバイスを提供することにより、少ない資本費用とともに、そして反応物を処理し、得られる増幅物を検出するための新しい装置を開発する必要もなく、試験デバイスを広く商品化して使用することができる。しかし、本発明は、本明細書中に詳しく記載されている現時点で好ましい実施形態から得られる他の構成および形態的要因で実施できることは、下記の詳しい説明から明らかである。
【００１６】
本発明のこれらの特徴および多くの他の特徴は下記の詳しい説明から容易に理解される。
【００１７】
本発明の現時点で好ましい実施形態が、添付された図面と組み合わせて下記に記載されている。この場合、対応する参照数字は、様々な図において対応する要素を示す。
【００１８】
（発明を実施するための最良の形態）
Ｉ．概要
図１を参照すると、ディスポーザブル試験デバイスにおける核酸増幅反応を制御する装置の好ましい実施形態が参照数字１によって一般的に示されている。ディスポーザブル試験デバイスの現時点で好ましい実施形態が図１Ａ〜図１７に示され、本明細書中に詳しく記載されている。１つまたは２つ以上のディスポーザブル試験デバイス（１個〜６個または６個〜１２個の図２のそのようなデバイスなど）が装置１に手動で挿入され、その中の支持構造体に装着される。ディスポーザブル試験デバイスは、核酸増幅反応に必要な増幅反応チャンバ、試薬およびサンプルを含む。
【００１９】
装置１は、格納区画Ａおよび格納区画Ｂと記された２つの格納区画３を有する増幅モジュール２を含む。さらなる格納区画を含むさらなるモジュールを、サンプルの処理能力を増大させることが所望されるときには加えることができる。格納区画３はそれぞれ、増幅モジュール２内に位置する増幅装置２００の開口部として作用する。増幅装置２００は、図２０以降にさらに詳しく示されている。増幅モジュール２は、図２のディスポーザブル試験デバイスにおいて行われる核酸増幅反応を制御する機械的システム、空気圧システム、温度システムおよび電気システムを含む。これらのシステムは下記に詳しく記載される。
【００２０】
増幅モジュール２は、中央処理装置６およびユーザーインターフェース７を含む多目的コンピューターシステム５にＲＳ−２３２ケーブル４によって連結される。ＣＰＵ６には、使用者がユーザーインターフェース７を介して装置１の操作を制御することを可能にするソフトウェアプログラムが搭載されている。好ましい実施形態において、ＣＰＵはモジュール２に組み込まれる。２つ以上の増幅モジュール２を、さらに大きな能力で実施する際にはコンピューターシステム５に連結することができる。３つの格納区画を有するさらなる増幅モジュール（合計で５個の格納区画が得られる）をコンピューターシステムに連結することができる。ユーザーインターフェース７のメニュー画面により、使用者は、モジュール２、または加えられ得る任意の拡張モジュールにおける各格納区画の操作を制御することができる。記載されているシステムは汎用的であり、様々な試験状況について使用者の条件に合わせることができる。
【００２１】
核酸増幅反応が、装置１の格納区画３内に挿入されたディスポーザブル試験デバイスにおいて行われた後、デバイスは装置１から手で取り出され、１つまたは２つ以上のプローブ（例えば、検出プローブおよび捕獲プローブ）に増幅産物をハイブリダイゼーションさせて、検出プローブの存在を光学技術で検出するために別の装置に移される。図１Ａの試験ストリップを処理する好適な装置は、ビオメリュー株式会社(bioMerieux,Inc.)のVIDAS^TM装置である。
【００２２】
試験デバイスを処理するためのその後の分析装置の選択は、試験デバイスの設計および形態の要因に依存していることが理解される。増幅装置の本発明の原理は他の形態的要因に適用することができ、従って、本発明は、何らかの特定タイプの試験デバイスまたは分析装置に限定されない。
【００２３】
図１の装置１における増幅装置２００の設計の詳しい説明は、そのような装置で使用される試験デバイスの設計およびその操作理論に既に熟知していれば、より容易に理解される。従って、本明細書の次節では、装置１により処理される図１Ａのディスポーザブル試験デバイスが詳しく説明される。装置１の作用的特徴が、本明細書のその後の節に、そして図１８から始まる図面に詳しく示されている。さらに、図１Ａの２つの格納区画３の後方に位置する増幅装置２００はともに同一であり、従って、本明細書では一方の増幅装置のみが説明されていることに注意しなければならない。２つの増幅装置は空気圧システムまたは電気システムの共通した構成要素を有しているので、それらの特徴もまた説明される。
【００２４】
ＩＩ．ディスポーザブル試験デバイスの構造および操作の詳細な説明
図１、図１Ａおよび図２〜図３を参照すると、図１の増幅装置２００は、デュアルチャンバ反応容器１２を有する試験ストリップ１０を収容するように設計されている。反応容器１２は、核酸増幅反応（例えば、ＴＭＡ反応）などの、特徴的な熱および格納部を典型的に必要とする反応を行うための単回用量または単位用量の試薬が直ちに使用されるように充填されている。デュアルチャンバ反応容器は、単回使用のディスポーザブルユニットとして設計される。反応容器は、好ましくは、異なる増幅反応（ハイブリダイゼーション）産物の検出装置において使用される１組の洗浄試薬用および検出用のウェル１３を有するストリップ１０などの試験デバイスに一体的に成型される。あるいは、反応容器１２は、そのような試験デバイスで提供される場合、指定の空間に装着することができるフランジまたは他の好適な構造を有する独立型ユニットとして作製することができる。
【００２５】
デュアルチャンバ反応容器１２には、２つの離れた反応チャンバ（ＡおよびＢ）が備えられている。容器内における反応に必要な２つの主要な試薬が、空間的に隔てられた様式で貯蔵される。一方のチャンバ（チャンバＡ）は、（プライマー、ヌクレオチド、および他に必要に塩類および緩衝剤成分を含む）熱に安定なサンプル／増幅試薬を有し、もう一方のチャンバ（チャンバＢ）は、熱に不安定な酵素試薬（例えば、Ｔ７およびＲＴ）を含む。あるいは、熱に不安定な酵素試薬は、第１のチャンバからの反応液が途中にある中間のチャンバを通って第２のチャンバに流れるように第２のチャンバと流体的に連絡している中間のチャンバまたはウェルに貯蔵することができる。
【００２６】
２つのチャンバは、第１のチャンバから第２のチャンバにまで達する流路または連結導管５０によって相互に連結されている。第１のチャンバから第２のチャンバまでの流路を通る流体の流れを制御または可能にする手段が提供される。様々な流体流量制御手段が考えられ、例えば、米国特許第５，７８６，１８２号に記載されているような弁が流路に備えられる。いくつかの異なる弁の実施形態が上記米国特許に記載されている。
【００２７】
使用者により、流体サンプルが第１のチャンバＡに入れられ、試験ストリップ１０が図１の装置１の格納区画３に入れられる。増幅装置２００の内部において、熱電的な温度制御システムにより、第１のチャンバのみが変性温度（例えば、９５℃）にまで加熱される。第１のチャンバ内の増幅試薬が流体サンプルと反応して、変性プロセスが完了した後、第１のチャンバは、プライマーアニーリングのために４２℃にまで急冷される。反応容器の２つのチャンバは、変性工程および冷却工程が完了するまでは相互に流体的に連絡していない。これらの工程が完了した後、流体の流れを制御する手段が作用して、反応液が、流路５０を通って第１のチャンバＡから第２のチャンバＢに流れるようになる。例えば、流路内の弁が開き、流体サンプルが、加圧技術または真空技術のいずれかによって第２のチャンバに導かれる。その後、反応液は増幅酵素（例えば、Ｔ７および／またはＲＴ）と接触させられ、酵素増幅プロセスが第２のチャンバにおいて４２℃で進行する。
【００２８】
好ましい実施形態において、チャンバＢにおける増幅反応が完了した後、試験デバイスは、図１の増幅装置１から手で取り出され、別の検出型装置に挿入される。検出型装置において、ＳＰＲ^TM（固相容器として作用する流体移動デバイス）のピペット様デバイスが第２のチャンバに導入される。試験ストリップ１０には、一列に配置された多数のウェルが含まれる。その後、ハイブリダイゼーション、洗浄、光学分析および除去が、増幅産物を検出するためによく知られている技術に従ってウェル１３において行われる。そのような処理は、ビオメリュー株式会社(bioMerieux,Inc.)のVIDAS^TM装置において自動的にデュアルチャンバ反応容器の試験ストリップ実施形態の隣接するウェルで行うことができる。
【００２９】
次に、増幅装置において使用される試験デバイスの構造を詳しく説明すると、図１Ａは、上記の条件を満たす、核酸増幅反応に必要なデュアルチャンバ反応容器１２が組み込まれたストリップ１０の形態にある試験デバイスの斜視図である。試験ストリップ１０は、多数のハイブリダイゼーション用および洗浄用のウェル１３、ならびに組み合わせられるカバー部材１４を含む。図１の試験ストリップ１０は、好ましくは、ポリプロピレンなどの成型されたポリマー物質から作製される。
【００３０】
ポリプロピレンでコーティングされたアルミニウムフィルムなどのシール膜が、ウェルおよび溶液１２に、適切な酵素液、試薬液、洗浄液または緩衝液などが前もって入れられた後、ウェル１３およびデュアルチャンバ反応容器１２を覆うために試験ストリップの上面１５に張りつけられる。そのような膜は、試験ストリップ１０の構造をより分かりやすく示すために、図１Ａには示されていない。試験ストリップに取り付けられる前のカバー部材１４が、デュアルチャンバ反応容器１２の近くに示されている。
【００３１】
図１Ａの試験ストリップは、本発明の可能な１つの実施形態に従って等温的な核酸増幅反応（例えば、ＴＭＡ反応）を行うために図１の増幅装置において使用することができる。デュアルチャンバ反応容器１２のチャンバＡは、増幅用の試薬または混合物（すなわち、デオキシヌクレオチド、プライマー、ＭｇＣｌ_２および他の塩類ならびに緩衝剤成分）を液体形態またはペレット形態で含む。チャンバＢは、増幅反応を触媒する増幅酵素（例えば、Ｔ７および／またはＲＴ）を液体形態またはペレット形態で含む酵素ペレットウェル５２と流体的に連絡している。別の実施形態では、増幅酵素がチャンバＢに直接入れられる。
【００３２】
標的（または試験サンプル）をチャンバＡに加えた後、カバー部材１４が、記載されている様式で試験ストリップ１０にかぶせられ、そして試験ストリップが図１の装置１の格納区画３の一方に入れられる。装置の内部において、ＤＮＡの核酸標的を変性し、かつ／またはＲＮＡの二次構造を取り除くために、熱がチャンバＡに加えられる。その後、チャンバＡの温度はプライマーアニーリングのために急冷される。続いて、チャンバＡの溶液がペレットウェル５２内の酵素ペレットと接触させられ、溶液がチャンバＢに導入される。その後、チャンバＡおよびＢは、今回は互いに流体的に連絡しているが、増幅反応に最適な温度（例えば、４２℃）で維持される。チャンバＡをチャンバＢから空間的に離すことによって、また変性するために熱をチャンバＡだけに加えることによって、酵素ペレットウェル５２内の熱に不安定な酵素は変性工程時の不活性化から保護される。
【００３３】
核酸増幅反応が完了した後、試験ストリップ１０は、図１の装置１から取り出され、試験ストリップを処理するために適合した別の検出装置において、例えばVIDAS^TM装置において処理される。図１Ａの試験ストリップ１０は任意の特定の形態的な要因（例えば、形状、長さ、幅、高さ、末端部１８Ａおよび１８Ｂなど）をとり、その結果、試験ストリップを、試験ストリップ自体において核酸増幅反応の結果を処理するための固相容器および他の器具を有する既存の装置の基体と適合させることができる。さらに、試験ストリップの形態的要因により、図１の増幅装置２００における機械部が設計される。従って、試験ストリップ１０の好ましい実施形態は出願人の装置の基体に適した形態的要因を有しているが、上記デュアルチャンバ容器が組み込まれる試験デバイスの異なるサイズ、形状、構成および他の物理的特性を、他の分析装置、および核酸増幅反応がそのようなデュアルチャンバ容器で行われる他の装置に合うように変化させ得ることが理解される。従って、本発明者らは、本発明が、図面に例示された特定の試験ストリップに限定されないと考える。
【００３４】
図２および図３は、図１Ａの試験ストリップ１０およびカバー部材１４のさらなる斜視図である。図４は、カバー部材の分離斜視図である。図２〜図４を参照すると、カバー部材１４は、図７〜図１０と組み合わせて下記に説明されているように、試験ストリップの上部縁に形成されている対応するレッジ７２Ａにかみ合う楔２１を有する１対の弾力性脚２０を有する。脚２０は、カバー１４の後方部２２を試験ストリップ１０に確実かつ正確に結合させることができ、同時に、カバー１４の別の前方部を後方部２２に対して上げ下げすることができる。成型されたポリマー物質から作製されるカバー１４は、上記部分２２および２４を連結する一体的なヒンジ部２６を含む。カバーはまた中央の開口部２８を含み、その中には、多孔性のメッシュフィルターが、（チャンバＡの上部からシール膜が除かれた後）空気をチャンバＡに進入させ、あるいは空気をチャンバＡから除くことができ、同時に、チャンバＡからの流体または試薬の漏出または外来物質のチャンバＡへの進入を実質的に阻止することができるように設置されている。
【００３５】
カバー１４の目的は、チャンバＡに対する使用者による操作を規制することであり、そして核酸増幅反応を行っているときの環境からの保護バリアを提供することである。試験ストリップの製造時に、試薬がチャンバＡおよびＢ（ならびにウェル１３）に入れられ、その後、シール膜が試験ストリップ１０の表面１５に張りつけられ、ウェル１３ならびにチャンバＡおよびチャンバＢのすべてが覆われる。この膜は、チャンバＡに隣接した３４で示される位置に打ち抜き穴または破断線を備えることができる。その後、カバー部材１４が試験ストリップ１０に装着される。使用者が試験ストリップ１０を直ちに使用する場合、使用者は、図２に示される位置までカバーの前方部２４を持ち上げる。縁３０は、部分２４を持ち上げることを助けるために使用者の指に対する湾曲したくぼみ部を有する。その後、使用者は、（試験ストリップの構造を図示する図２には破断して示されている）膜の自由端をつかみ、そして３４で示されている打ち抜き穴で膜が分離されるように膜を引き離す。この動きにより、デュアルチャンバ反応容器１２のチャンバＡが露出する。その後、使用者により、流体サンプルがチャンバＡに導入され、カバー部材１４が閉じられる。
【００３６】
最適には図４Ａおよび図４Ｂを参照し、そして好ましい実施形態において、フィルムまたは膜はチャンバＡを覆って所定の位置に留まる。カバー部材は、その下面に突出する点または面４１Ｂを有する手動ボタン４１を含み、その結果、カバー部材１４が使用者によって閉じられたときに、使用者がボタン４１を動かして押し下げ、それにより、突出点４１Ｂに、チャンバＡの上方で試験ストリップの上部を覆う膜に穴を開けさせ、試験サンプル導入用の小さな開口部が得られる。この実施形態において、箔膜は使用者によって取り除かれず、むしろ所定の位置に残される。このボタン／突出点の作用は、使用時にチャンバＡにもたらされる機構である。この実施形態は、何らかの流体または反応液が、意図に反して、チャンバＢから、そして環境に移動し得る可能性を低下させる。図４Ａにおいて理解されるように、ボタン４１は、ボタン４１および突出点４１Ｂをカバー部材に対して動かし、それにより、膜に穴を開けることができる弾力性脚４１Ａによってカバーの支え部に連結されている。下方の位置に動かされると、ボタンの側壁４１Ｄが、図４Ｂに最もよく示されているカバー部材１４の対応する円形の壁部４１Ｅの中にぴったりはまる。
【００３７】
カバー部材１４は、その反対側に、もう１対の弾力性のかみ合う脚３８を有する。これは、試験ストリップの反対側の縁にあるリム部７２Ｂにはまり、その結果、試験ストリップ１０に対するカバー１４の安定したかみ合わせが得られる。脚３８は、後方側の脚２０よりもはるかに小さい力でストリップ１０をつかみ、従って、使用者がカバーの前方部２４を持ち上げたときに、カバー１４が試験ストリップから完全に外れるようにはならない。もう１対の脚３６がカバーに備えられ、カバーを閉じたときに、前方部を試験ストリップ１０に並ばせることを助ける。
【００３８】
図５および図６を参照すると、試験ストリップ１０の上面１５には、連結導管５０を開けるプロセスのときに（図１４〜図１６に示されている）フォークを収容するために設計された開口部７０が含まれる。図３および図４のカバー部材１４は、カバー部材の開口部４０が試験ストリップの開口部７０のすぐ上方に位置するように試験ストリップ１０の上部に装着される。図５にはまた、カバー部材１４が試験ストリップに装着されたときに、カバー部材１４の弾力性の脚２０および３８を試験ストリップに固定させることができるレッジ７２Ａおよび７２Ｂが示されている。図９および図１０を参照すると、試験ストリップは傾斜部７４を有し、この上で、カバー部材の楔部２１（図４）が、楔部２１がレッジ部７６の下部にはまり、壁部７８に押しつけられるまでスライドする。カバー部材の脚２０の弾性および棚７６に対する楔２１の作用により、カバー部材の前方部２４を上げ下げする操作のときにカバー部材１４が試験ストリップから外れることが防止される。図９の傾斜面８０は、カバー部材を装着すること、および脚２０をレッジ７２に対して並ばせることを助ける。レッジ７２Ｂの作用は、カバー１４のレッジ３８に関して同じである。
【００３９】
図６および図８を参照すると、試験ストリップは、試験ストリップをテーブル上面に安定した水平姿勢で置くことができる試験ストリップの底部に成型された１対の横方向に広がる隆起部８４を有している。
【００４０】
図２および図８には、別途製造された底キャップ８６が示されている。キャップ８６は、チャンバＡの底、チャンバＡを連結導管５０に連結するウェブ８７、および連結導管５０の底に超音波溶接される。キャップ８６は、チャンバＡの最下端部を覆い、チャンバＡの底から垂直に配置された連結導管５０の底に溶液が通る流路をもたらす。キャップ８６は、基本的には、米国特許第５，７８６，１８２（これは参考として援用される）における類似した機構を示すそのようなキャップと同じ構造である。
【００４１】
図５、図８および図１１に最もよく示されているように、試験ストリップ１０はさらに、チャンバＢと空気または流体が連絡する状態で設置された１対の乾燥剤ウェル５４および５６を含む。乾燥剤ウェル５４は、図５の線６−６に沿って得られる試験ストリップの断面図である図６にも示されている。乾燥剤ウェル５４および５６は、相互の上部に積み重ねられる１つまたは２つ以上の小さな乾燥剤ペレットをそのそれぞれのウェルに保持するように設計される。試験ストリップを組み立てる際、乾燥剤ウェルの機械検査により、ウェル５４および５６における乾燥剤ペレットの量が確認される。乾燥剤の目的は、特に、増幅酵素がペレット形態にあり、そして湿潤環境の存在下で分解しやすい場合に、試験ストリップに入れられた増幅酵素の寿命を延ばすことである。チャンバＡに入れられたヌクレオチド、ＭｇＣｌ_２、プライマーおよび他の試薬が液体形態である場合、乾燥剤ウェル５４および５６を、チャンバＡと空気または流体が直接連絡する状態で設置する必要はない。しかし、チャンバＡ内の試薬がペレット形態であるか、あるいはそうでなければ、湿潤環境で分解しやすい場合、乾燥剤ウェルは、チャンバＢに加えて、チャンバＡと連絡するように設計され、組み立てられる。あるいは、もう１組の乾燥剤ウェルを、チャンバＡ内の試薬に作用するように、チャンバＡに隣接して配置することができる。
【００４２】
図６および図１１を特に参照すると、乾燥剤ウェル５４の最側端部には、チャンバＢとの空気連絡（および究極的には、酵素ペレットウェル５２内に置かれた酵素ペレットとの空気連絡）を可能にする５８で示される通路が含まれる。通路５８は、乾燥剤ウェル５４の側方部をチャンバＢから隔てる壁６０の上方に配置される。３個または４個の乾燥剤ボール６２が乾燥剤ウェル５４内に置かれる。あるいは、乾燥剤ボールは、チャンバＢ（および必要な場合にはチャンバＡ）内に直接置くことができ、あるいはデュアルチャンバ反応容器１２を形成する材料の中に成型することができる。
【００４３】
反応容器Ａにおける流体サンプルの変性およびプライマーアニーリングが第１の反応温度で行われた後、図１２および図１３において参照数字１０２によって一般的に示されるボール弁が開けられる。このボール弁は、円筒形状の中間領域１０６において、連結導管５０内に配置されている金属球１０４からなる。球１０４は、その直径が中間領域１０６の直径に等しいようなサイズであり、従って、球は、通常、連結導管の完全な妨害を形成する。連結導管５０の壁１０８は変形し得る材料から作製される（ポリプロピレンは本発明の目的に関して十分な変形性を有する）。壁１０８のこの変形性は、壁１０８が球１０４の両端で圧縮されたときに、壁１０８が、球の両側で、圧縮力に直交する方向で変形し、それにより、球の周りに流体の通れが形成される程度である。
【００４４】
フォークが、壁１０９および球１０４に対してこの変形作用をもたらすように増幅装置２００において提供される。フォーク１１０は、それぞれの位置に関して２つの叉を有する。すなわち、一度に６個の試験ストリップを含むように設計された格納区画の場合、６個のフォークは１つの格納区画あたり合計で１２個の叉を有する。フォーク１１０は、（図１４に最もよく示されているように）カバーの開口部４０を通して、（図１１に最もよく示されている）試験ストリップの上部における開口部７０を通して下げられ、その結果、叉１１２が、図１６に最もよく示されているように、球１０４の両端で直接的に連結導管５０の壁１０８と圧縮的に接触するようになる。この圧縮作用は、図１７に示されているように壁１０８を変形させ、球１０４の両側に通路１０６を形成させる。
【００４５】
ちょうど記載されているように、ボール弁が開くと同時に、あるいはボール弁が開いた直後に、真空が、試験ストリップに対して、特に第１の反応チャンバＡに対してもたらされる。これは、増幅装置１の格納区画３において試験ストリップの周りに真空容器（下記により詳しく記載される）を設置して、真空容器内の空気を排気することによって達成される。真空がもたらされることにより、両チャンバはこの状態で相互に空気および流体が連絡しているために、第１および第２のチャンバＡおよびＢの両方で圧力が低下する。真空が解除された場合、チャンバＡがより大きな圧力を有する圧力勾配がチャンバＡとチャンバＢとの間に存在する。圧力勾配は、チャンバＡ内の流体溶液を、キャップ８６内の通路（図１２および図１３を参照のこと）を通って、図１７において矢印で示されているように連結導管５０内の通路１１６を抜けて連結導管５０の上部にまで押し進める。
【００４６】
流体溶液が連結導管５０の上部に達すると、流体は、酵素ペレットウェル５２に至る導管１００（図１１および図１２を参照のこと）に入る。流体はウェル５２内の酵素ペレット１３０（図１２）を溶解し、増幅酵素をチャンバＢ内に運ぶ。流体サンプル内の核酸の増幅がチャンバＢにおいて指定の温度（例えば、４２℃）で行われる。
【００４７】
次に、図１４および図１５を参照すると、フォーク１１０がボール弁を開ける往復運動作用が概略的に示されている。図１４には、試験ストリップ１０が、デバイスが製造され、直ちに使用できる状態にある場合であるように、上記に記載された様式で試験ストリップの上面に張りつけられたシール膜４２とともに示されている。膜４２は、使用されている試験ストリップのタイプまたは他の関連情報を識別するバーコード４３を有する。
【００４８】
図１５には、図１の増幅装置１におけるフォーク１１０の作用の基本的特徴が示されている。図１５には、増幅装置に装着された２つの試験ストリップ１０が示され、一部が断面である端面図で示されている。フォーク１１０が、増幅装置１において真空カバーハウジング１３４の上部にボルトで固定されるクロス部材１３２との一体として示されている。試験ストリップ１０は、米国特許第５，７８６，１８２号に詳しく記載されているように、試験ストリップ１０内のデュアルチャンバ反応容器の２つのチャンバを適正な温度で維持するＴＥＣ／吸熱源アセンブリ１３６に装着される。真空カバーハウジング１３４は、下部支持構造体１３８に対して真空カバーハウジングを上げ下げする機械的な駆動機構に取り付けられる。カバーハウジング１３４および支持構造体１３８により、真空容器または真空チャンバ１４０が規定される。真空カバーハウジング１３４はさらに、真空容器１４０から空気を抜き、そして真空容器１４０に空気を導入して戻すためのポート（示されず）を含む。真空カバーハウジング１３４が支持構造体１３８にまで下げられると、支持構造体１３８との気密シールが（領域１３９における適切なガスケット構造体を使用して）形成され、これにより、真空を容器内にもたらすことができる。真空が容器１４０内にもたらされることにより、空気が、デュアルチャンバ反応容器から、カバー部材１４の開口部２８およびそれに設置された通気性フィルター１４２（図１４参照）を介して抜かれる。その後、（真空の解放時にハウジング１３４が下降位置にされたまま）真空が容器１４０において解除されると、チャンバＡとチャンバＢとの圧力差により、チャンバＡ内の流体溶液は、上記に記載された様式で、フォーク１１０の作用で開けられた連結導管を通って酵素ペレットチャンバおよびチャンバＢに移動させられる。
【００４９】
現時点で好ましい試験ストリップ１０のさらなる細部は米国特許第５，に示されている。
【００５０】
ＩＩ．増幅装置の詳細な説明
概論
次に、図１８および図１９を参照すると、増幅モジュール２の上部カバーが、格納区画３のすぐ後方に置かれた２つの同一の増幅装置２００をより十分に図示するために取り除かれて示されている。増幅モジュール２はまた、図４６と組み合わせて下記に記載されている、増幅装置２００に対する空気圧システム２０４の１対のガラス瓶２０２および関連構成要素を含む。
【００５１】
図１８〜図１９の増幅装置２００の一方が、図２０に斜視図で示されている。図２０〜図２７は、増幅装置２００の１組の立面図および斜視図である。これらの図面を図１および図２とともに参照すると、増幅装置は、１個〜６個の図１Ａ〜図１７のディスポーザブル試験デバイス１０を収容するようにされた支持構造体２０６を含む。特に、支持構造体２０６は、それぞれが溝２１０（図２１）を有する１組の高くなった隆起部２０８を含む。隆起部２０８の長さに伸びる溝２１０は、図２の試験ストリップ１０の端１８Ｂにおける外側に突き出た円筒部を受け入れる。試験ストリップは格納区画３に手で挿入される。その際、端１８Ｂが最初に挿入され、その結果、ストリップが、高くなった隆起部２０８内の溝２１０により保持される端１８Ｂの作用により所定の位置に保持される。
【００５２】
増幅装置２００は、試験ストリップに対する温度制御システムを含む。温度制御システムは、図３４、図３５、図３７および図３８と一緒に説明される。基本的には、温度制御システムは、熱電加熱素子、組み合わせられる吸熱源、およびフィードバック制御システムからなる。温度制御システムは、試験ストリップのチャンバＡを、試験ストリップ１０のチャンバＡにおいてサンプルの変性を行うために第１の高い温度で維持する。温度制御システムは、同時に、酵素ペレットウェル内の増幅酵素をこの第１の温度よりも低い第２の温度で維持して、第２の核酸増幅試薬を保存するようにする（すなわち、増幅酵素の不活性化を防止する）。温度制御システムはまた、試験ストリップのチャンバＢを、その中で行われる増幅反応のために所望の温度で維持する。熱電加熱素子が、試験ストリップのすぐ近くにある支持構造体２０６と熱的および物理的に接触した状態で設置され、これにより熱が試験ストリップの反応チャンバに加えられ、あるいは熱が試験ストリップの反応チャンバから除かれる。
【００５３】
増幅装置２００はまた、第１および第２の反応チャンバを相互に流体的に連絡させるために試験ストリップ１０に作用し得る作動装置を含む。作動装置は、反応が第１の反応チャンバＡにおいて第１の高い温度で行われた後、試験ストリップに作用し得る。作動装置の構造は、試験ストリップの設計に依存して変化する。好ましい試験ストリップの実施形態において、作動装置は、２つの叉または枝１１２を有するフォーク１１０からなる。この実施形態では、６個のそのようなフォーク１１０（試験ストリップあたり１つ）が存在する。フォークは、図２４および図２８に最もよく示されている。フォークは、真空ハウジング１３４の上面に取り付けられ、下記においてより詳細に記載されている様式で、支持構造体２０６および試験ストリップに対して真空ハウジング１３４とともに上下に往復運動する。
【００５４】
好ましい実施形態において、増幅装置は、試験ストリップの第１のチャンバＡから第２のチャンバＢへの反応液の移動を促進させる空気圧システムを含む。そのような空気圧システムの１つの可能な実施は、試験ストリップの第２のチャンバＢに真空をもたらす真空プローブを使用することである。真空により、流体が、チャンバＡから試験ストリップ内の連結導管５０を通って第２のチャンバＢに引き入れられる。この技術は、米国特許第５，７８６，１８２（これは参考として本明細書中に援用される）に詳しく記載されている。
【００５５】
より好ましい実施形態において、試験ストリップの全体、および実際には、６個の試験ストリップすべての全体が真空容器の中に置かれ、真空が試験ストリップにもたらされる。真空の解除により、流体が、２つのチャンバ間の圧力差のためにチャンバＡからチャンバＢに移動させられる。増幅装置２００は、上部真空チャンバハウジング１３４（図２３〜図２６を参照のこと）および支持構造体２０６によって規定される真空容器に真空を生じさせ、そして真空を解除する空気圧システムを含む（これは図４７に図示され、下記に説明される）。上部真空チャンバハウジング１３４は、図２３に示されている上昇位置と下降位置との間を駆動システムによって上下に動く。下降位置において、真空チャンバハウジング１３４のガスケット保持部２２２に保持されたガスケット２２０（図２９Ｃ）が、支持構造体２０６の平らな周囲面２２４に収まる。ガスケット２２０により、真空チャンバハウジング１３４と支持構造体との間に気密シールが形成され、真空チャンバハウジングの内部に真空をもたらすことができる。真空チャンバハウジング１３４が支持構造体表面２２４にまで下降すると、フォーク１１０が、図１５に示されている様式で試験ストリップの弁を開けるように作動する。図２０〜図２７から明らかなように、増幅装置に入れられた試験ストリップはすべて、弁作動、および試験ストリップにおける反応チャンバＡから反応チャンバＢへの流体の空気圧的な移動に同時に付される。
【００５６】
支持構造体２０６、および特にその周囲面２２４は、真空ハウジング１３４が支持構造体２０６にまで下降したときに、気密シールがガスケット２２０によって形成されるように絶対的に平らであることが重要である。真空ハウジングの駆動システムに対するガイドスクリューの上部にあるカラー２２６を緩めることによって、真空ハウジング１３４が、支持構造体に一様に降りて真空シールを形成するのに十分な役割を有していることが見出された。
【００５７】
増幅装置２００のさらなる機構部
図２０、図２２および図２３を特に参照すると、増幅装置２００は、真空ハウジング１３４に機械的に固定され、それとともに上下に往復運動する扉２３０を含む。扉が、図面で示されている上昇位置にある場合、使用者は、試験ストリップを、図１の格納区画３の中に入れて、支持構造体２０６の隆起部２０８の中に入れることができる。センサプレート２３２もまた、真空ハウジングに機械的に固定されている。センサプレート２３２は、構造的な支持部材２３７の開口部２３６において上下に動くフランジ２３４を有する。３つの光学割り込みセンサ２３８Ａ、２３８Ｂおよび２３８Ｃが装置の側面パネル２４０に取り付けられ、センサプレート２３２の上部境界および下部境界（それぞれ、２４２および２４４）の通過を検出する。光学割り込みセンサ２３８Ａ〜Ｃは、装置のデジタル電子制御システムにシグナルをもたらし、扉２３０および真空ハウジング１３４の上昇および下降をモニターして制御するために使用される。
【００５８】
増幅装置の上部には、必要に応じて使用されるエアーフィルター２５２を有するトレー２５０が含まれる。エアーフィルター２５２は、真空ハウジング１３４に至る空気導入配管２５４内の空気をろ過する。トレー２５０はまた、真空ハウジング１３４に至る配管２５４および２５８における真空の提供および解除を制御する２つのソレノイド弁２５６Ａおよび２５６Ｂを有する。弁２５６Ａおよび２５６Ｂの操作は下記において議論される。配管２６０は、真空チャンバハウジングポート２９２から、真空チャンバハウジング内部の圧力をモニターする圧力センサにまで達する。
【００５９】
次に、図２１、図２４〜図２６および図３１を参照すると、光学読み取りアセンブリ２７０が支持構造体２０６の後方上部に取り付けられている。光学読み取りアセンブリ２７０は、支持構造体２０６の隆起部２０８間の空間２７２の上部に直接配置された１つの位置あたり６個までの光学センサを含む。光学センサは、使用者が試験ストリップを支持構造体２０６に入れたかどうかを、例えば、試験ストリップが空間２７２を占めているかどうかを検出する。光学読み取りアセンブリ２７０は、図３２Ａ〜図３２Ｄにおいていくつかの図で分離して示されている。
【００６０】
これらの図、主に図３１を参照すると、光学読み取りアセンブリ２７０は、光学センサに対するケーブル２７４を含む。ケーブル２７４は、装置に対する電子制御システムに至る別のケーブルに接続されたプラグ２７６を有する。ケーブル２７４は、支持構造体２０６の開口部に収容されるハウジング２７６に達する。ハウジング２７６は、Ｃ−クリップ２８０により支持構造体２０６に保持される。ガスケット２８２は、空気が真空操作時にハウジング２７６の周囲から漏れることを防止する。ケーブル２７４は、カバー２８６の内部に位置する６個の光学センサ列２８４に達する。
【００６１】
図２６、図２７および図３１を参照すると、真空ハウジング１３４は、真空ハウジングが支持構造体２０６にまで下降したときにハウジング２７６を収容する突出部２９０を含む。真空ハウジング１３４は、図２９Ａおよび図２９Ｂに分離して示されている。真空ハウジング１３４は、３つのポート２９２、２９４および２９６を含む。ポート２９２は、ハウジング１３４が支持構造体２０６にまで下降したときに真空ハウジング１３４内部の空気圧をモニターする圧力センサに至るチューブ２５０（図２０）を受け入れる。ポート２９４は、図２０のソレノイド弁２５６Ｂに至るチューブ２５８を受け入れる。空気は、真空ハウジング１３４によってもたらされる真空容器から、ポート２９４およびそれに結合するチューブ２５６を介して抜かれる。ポート２９６は、図２０のソレノイド弁２５６Ａに至る第３のチューブ２５４を受け入れる。空気は、ポート２９６を介して真空容器の中に再び導入される。
【００６２】
真空ハウジング１３４はまた、負の温度係数を有する温度センサ３００を収容する。このタイプのセンサは、検知される温度が上昇したときに、抵抗値を低下させる。温度センサ３００は、下記においてより詳しく記載されている、装置に対する電子回路および温度フィードバック制御システムに電圧シグナルを伝える配線３０２を有する。基本的には、環境温度センサ３００によってもたらされるフィードバックにより、真空チャンバ内の環境空気が加熱されることによる支持構造体の温度変化を補償することができる。
【００６３】
図２０、図２３、図２８、図２９Ａおよび図２９Ｃを参照すると、真空ハウジング１３４はまた、１対のボルト３０６を受ける開口部３０４を含む。ボルト３０６は、水平方向に向いた支持部材３０８に、真空ハウジング１３４、クロス部材１３２、およびフォーク１１０を固定する。１対のＯ−リング３０９は、空気がボルト３０６の近くでクロス部材１３２の周りから進入することを防止する。支持部材３０８は、その両側において、３１４で一般的に示されているモーターおよびベルトの駆動システムにより駆動される先導ねじ３１２の回転作用によって上げ下げされるガイドカラー３１０に固定される。図４０もまた参照のこと。
【００６４】
次に、図２０、図２１および図２３を参照すると、１対のファン３２０が増幅装置の下部に配置されている。ファン３２０により、空気が、水平な支持部材２０６の下方の空間に、特に、装置に対する温度制御システムの熱電素子に吸熱源をもたらす１組のファン３２２の上方に導かれる。
【００６５】
次に、図３６、図３３Ａおよび図３３Ｂを参照すると、付属する吸熱源フィン３２２を含む支持構造体２０６の全体が斜視図で分離されて示されている。図３３Ｃは支持構造体２０６の上面図である。支持構造体２０６はトレー支持体２０７を含む。トレー支持体２０７は３つのガイドカラー３２４を含み、一方の面に２つが存在し、反対側に１つが存在する。ガイドカラー３２４は、装置の前部から装置の後部まで伸びるシャフトを受ける。シャフトは、参照数字３２６として図２４および図２５に示されている。図３６に示されているように、ガイド３２４は、プラスチック製の低摩擦性挿入体３２８を含む。図２０、図２２、図２３に最もよく示されているコイルバネ３３０が、ガイドカラーの端部と装置の上部構造体との間に配置されている。コイルバネ３３０、ガイドカラー３２４、およびシャフト３２６により、支持構造体の全体を、試験ストリップにおける反応液の攪拌および混合のためにシャフト３２６の軸に沿って前後に動かして酵素ペレットを完全に溶解させることができる。攪拌および混合を行う支持構造体２０６の前後運動は、下記にさらに詳しく記載されている、モーター、ベルトおよび偏心ギアのアセンブリによってもたらされる。
【００６６】
図３３Ｂおよび図３３Ｃに示されているように、支持構造体は１対の直立したフランジ３４０を含む。図３２Ａの光学読み取りアセンブリ２７０のカバー２８６がフランジ３４０に機械的に固定される。従って、光学読み取りアセンブリのセンサは、高くなった隆起部２０８間の空間２７２の上方に直接配置される。図３３Ｃにはまた、６対の凹領域３４２が支持構造体２０６の前方部に図示されている。凹領域３４２は、フォーク１１０の叉１１２（図２８）が、支持構造体２０６の底に突き当たることなく、そしてフォークを損傷させることなく、試験ストリップの中に完全に挿入されるように設計されている。図３３Ｃにはまた、光学読み取りアセンブリのハウジング２７６を収容する、支持構造体の開口部３４４が示されている（図３１参照）。
【００６７】
次に図２８および図３０Ａ〜図３０Ｄを参照すると、図２８のクロス部材１３２およびフォーク１１０が分離されて示されている。クロス部材１３２は、真空ハウジングに対するシールを形成するＯ−リング３０９（図２９）を受ける１対の凹部３５４を有する。円筒状の隆起部３５６は、クロス部材を主要な水平スパン部材に固定する図２８のボルト３０６を受ける。クロス部材１３２および一体的なフォーク１１２および叉１１２は、装置の寿命中にわたって、６個の試験ストリップにおける６個のボール弁を開けるために必要とされる力に耐える高規格のステンレス鋼から作製される。
【００６８】
クロス部材１３２はさらに、バネが入れられた６個の位置調節叉３６０を１組含む。位置調節叉３６０は、バイアス付加用バネ３６４の力に対して、クロス部材１３２の円筒状凹部３６２の中で可動する。位置調節叉３６０は、試験ストリップ１０のカバー１４（図２）に押し下げられ、カバー１４が試験ストリップにおいてチャンバＡの周りにシールを形成することを助ける。この目的は、空気が真空操作のときに試験ストリップのチャンバＡおよびチャンバＢから排気され、その後、真空を解除したときにチャンバ内に再導入された場合、空気が、カバー１４の多孔性メッシュフィルター１４２（図１４）を通って流れるが、カバー部材の縁の周りを流れないようにすることである。バネ３６４は、カバー１４に加えられる力の大きさを約３ポンドに制限し、これにより、フォークおよび真空チャンバ１３４が試験ストリップおよび支持構造体２０６にまで下降させたときに、カバーが破損することを防止する。
【００６９】
次に図２４および図２５を参照すると、装置２００は、２つの脚３５２および足形パッド３５４によって図１の増幅モジュール２の内部に直立している。
【００７０】
温度制御システムの操作特徴
次に、図３３Ｂ、図３４および図３５を参照すると、装置に関する温度制御システムの一般的な作用が記載されている。図３４は装置２０２の底面図であり、これは、駆動モーターおよび他の構成要素のすべてが、温度制御システムの基本的特徴をより明瞭に示すために除かれている。支持構造体２０６は、概念的には２つの温度制御領域（第１の領域３７０および第２の領域３７２）に分けることができる。領域３７０は、サンプルの変性を行うために、試験ストリップのチャンバＡを、例えば、≧６５℃の第１の高い温度に加熱することを目的とする。領域３７２は、酵素ペレットウェル内の増幅酵素の完全性を保存し、試験ストリップのチャンバＢにおける増幅反応を所望の温度（例えば、約４２℃）で行うために、第１の温度よりも低い第２の温度に試験ストリップのチャンバＢを加熱することを目的とする。
【００７１】
領域３７０は、試験ストリップを支える隆起部の前方部と物理的および熱的に接触している２つの熱電冷却機（ＴＥＣ）素子３７４Ａおよび３７４Ｂによって第１の温度に維持される。熱電冷却機３７４Ａおよび３７４Ｂは、吸熱源フィン３２２と物理的および熱的に接触している。熱電冷却機３７４Ａおよび３７４Ｂは、図３７および図３８と組み合わせて下記に記載されているように、フィン３２２と支持構造体の上面との間に配置されている。支持構造体に埋め込まれる感熱抵抗器（すなわち、サーモスタット）と、吸熱源とにより、コンピューター制御システムへのフィードバックが得られる。
【００７２】
同様に、領域３７２の温度は、試験ストリップを支える隆起部の後方部と、そして冷却フィンまたは吸熱源３２２と物理的および熱的に接触している２つの熱電冷却機３７６Ａおよび３７６Ｂによって制御される。
【００７３】
図３５には、熱電冷却機の作用が概略的に図示されている。基本的には、熱電冷却機は、可動性の部分、流体またはガスを全く用いることなく熱ポンプとして機能する固体デバイスである。熱電冷却機は、２つの半導体素子から、主として、電子過剰（Ｎ型）または電子不足（Ｐ型）のいずれかを生じさせるために濃厚にドープ処理されたテルル化ビスマスから作製される。冷接点で吸収された熱が、回路を流れる電流および対の数に比例した割合で熱接点に輸送される。冷接点において、電子が、Ｐ型半導体素子の低エネルギー状態からＮ型半導体素子の高エネルギー状態に移るときにエネルギー（熱）を吸収する。ＤＣ電源により、電子をシステムに流すためのエネルギーが供給される。熱接点において、電子が高エネルギー状態の素子（Ｎ型）から低エネルギー状態の素子（Ｐ型）に移動するときに、エネルギーが吸熱源に放出される。ＤＣ電源の極性を逆にすることによって、吸熱源は熱源になり、熱源は吸熱源になる。従って、図３４および図３５の熱電冷却機は、核酸増幅反応に望まれる温度プロフィルに従って支持構造体および試験ストリップの加熱および冷却の両方を行うために使用することができる。図３４の熱電冷却機３７４Ａ、３７４Ｂ、３７６Ａおよび３７６Ｂは市販されている。
【００７４】
図３７を参照すると、支持構造体２０６および温度制御システムが、図３４の線３７−３７に沿って得られる断面図で示されている。図３７には、フィン（吸熱源）３２２のすぐ上方にそれらと熱的に接触した状態で配置されている２つのＴＥＣモジュール３７４Ａおよび３７６Ａが示されている。前方のＴＥＣモジュール３７４Ａにより、領域３７０の支持構造体２０６の前部が、上記に記載されているように典型的には６５℃よりも高い第１の高い温度にされる。ＴＥＣモジュール３７６Ａは、同様に、後方組の吸熱源フィン３２２と熱的および物理的に接触しており、これにより支持構造体の領域３７２は第２の温度（例えば、４２℃）で維持される。
【００７５】
図３８は、図３７の領域３７０および領域３７２のより詳しい断面図である。サーミスター４００が吸熱源３２２に埋め込まれ、これにより、吸熱源の温度が温度制御フィードバックシステムのためにモニターされる。ＴＥＣモジュール３７４Ａは、吸熱源３２２と、電気絶縁体４０１と、支持構造体２０６の前方部を形成するプラスチックトレー４０２との間に挟まれている。ボルト４０４により、アセンブリ３２２、３７４Ａ、４０２および２０６が固定される。ガスケット４０６は、空気または流体がプラスチックトレー４０２のまわりから漏れることを防止する。高くなった隆起部２０８の前方領域４１０に埋め込まれている第２のサーミスター４０８は、試験ストリップのチャンバＡにすぐ隣接する領域における支持構造体の温度をモニターする。第２のサーミスター４０８は、支持構造体を横断して広がるプラスチック製架台４１２によって、高くなった隆起部２０８の内部に取り付けられ、固定具アセンブリ４１４により所定の位置に固定される。
【００７６】
架台４１２および第２の固定具アセンブリ４１６はまた、第３のサーミスター４１８を固定する。支持構造体の高くなった隆起部２０８の２つの温度領域３７０および３７２は、断熱性のデルリンスペーサー４２０、空気のすき間４２２、および設置用ねじ４２４によって互いに隔てられている。
【００７７】
図３８の左側を参照すると、後方側の熱領域３７２は、ＴＥＣ３７６Ａ、ならびに電気絶縁体４２６、アセンブリを固定するＯ−リングガスケット４２８および固体具４３０を含む。
【００７８】
図３７を再び参照すると、支持構造体２０６の高くなった隆起部２０８は、（試験ストリップのチャンバＢおよび増幅酵素に対する）後方側または「増幅」の熱領域３７２に対する熱伝導性のアルミニウムブロック４３２と、（チャンバＡに対する）前方または「サンプル」の熱領域３７０に対する第２の熱伝導性のアルミニウムブロック４３４とを含むことが理解される。高くなった隆起部の最後方部４３６のために選ばれる材料は特に重要ではない。そのような材料は、例示された実施形態において何らかの熱移動機能を果たさないからである。
【００７９】
図３７にはまた、図３４の２つのサンプルファン３２０ならびにＴＥＣモジュール３７６Ａ〜Ｂおよび３７４Ａ〜Ｂに対する電子回路を含む回路ボード４３３が示されている。
【００８０】
図３９を参照すると、支持構造体２０６および組み合わせられる熱制御システム要素が、図３３Ｃおよび図３４の線３９−３９に沿って得られる別の断面図で示されている。サンプル吸熱源３２２の全体が、サンプル熱ブロック４３４にボルト４４０および４０４によって取り付けられている。引張りバネ４４２およびガスケット４４４が、ボルト４４０および４０４によってＴＥＣモジュール３７４Ａおよび３７４Ｂに加えられる力の大きさを制限するためにアセンブリの両側に配置される。
【００８１】
攪拌およびベルト駆動システムの操作特徴
図４０は増幅装置２００の上部構造の斜視図であるが、その部品の大部分が、装置の駆動システムをよりよく図示するために除かれている。駆動システムは、２つの異なるアセンブリからなる：（１）支持構造体に対して真空チャンバハウジングを上げ下げするためのベルト駆動システム５００、および（２）シャフト３２６の軸（図２２参照）に沿って支持構造体を前後方向に運動させるための攪拌駆動システム５０２。
【００８２】
図４０、図２８、図４２および図４３を参照すると、ベルト駆動システム５００は、１対のギア５０８および取り付けられた先導ねじ３１２を回転させる歯付きベルト５０６を駆動させるステップモーター５０４を含む。カラー３１０内における先導ねじ３１２の回転により、水平な支持部材３０８、カラー３１０、および取り付けられた真空チャンバハウジング１３４／フォーク１１０アセンブリを、先導ねじに対して上下に移動させることができる。図２２の光学センサ２３８Ａ〜Ｃは、センサを横切る光路をセンサパネル２３４が妨害しているかどうかをモニターすることによって駆動システム５００の位置を検知する。
【００８３】
図２６、図４０および図４２〜図４４を参照すると、攪拌駆動システム５０２は、ステップモーター５５０、歯付きベルト５５４、および偏心ギアアセンブリ５５６を含む。光学センサ５５８は、ギア５５６に取り付けられた円盤５６２の切り抜き部５６０の位置を検出して、偏心ギア５５６をホームポジションに戻すためにモーター５５０によって使用されるシグナルを発生する。偏心ギアは、（図２８、図３３Ｂおよび図３７に最もよく示されている）支持構造体２０６の下面に取り付けられたブロック５６４に接し、シャフト３２６を囲むコイルバネ（図２３、図２５）の作用によってブロック５６４に対して保持される。偏心ギア５５６の回転は支持構造体２０６の全体を前後方向に移動させ、支持構造体に載せられている試験ストリップに与えられる振とう運動を生じさせ、ペレットの完全な溶解を促進し、試験ストリップにおける流体サンプルとの試薬の混合を促進する。
【００８４】
攪拌システムの運動は約８ヘルツ〜１０ヘルツであり、３ｍｍ＋／−１．５ｍｍの振幅である。攪拌は６０秒間生じ、流体が試験ストリップにおいてチャンバＡからチャンバＢに移された後、フォークおよび真空チャンバハウジングが駆動システム５００によって上昇させられたときに始まる。従って、攪拌は、チャンバＡから来る反応液と増幅酵素との間の反応を促進させる。
【００８５】
図４３および図４４に示されているように、偏心ギア５５６は、装置の基体または架台の開口部を抜けて広がる。基体５７０は、図２２のシャフト３２６を支えるための１対の直立したガイド５７２を含む。
【００８６】
電子回路システムの操作特徴
図４５を参照すると、増幅装置２００に対する電子回路システム６００がブロック線図で示されている。電子回路システム６００は、温度領域３７０に対応する支持構造体の前方部にある受動的な温度センサからのシグナルを受け取り、そのシグナルをトレーインターフェースボード６０４に送る前方トレーボード６０２を含む。後方トレーボード６０６は、温度領域３７２に対応する支持構造体の後方部にある受動的な温度センサからのシグナルを受け取り、そのシグナルをトレーインターフェースボード６０４に送る。
【００８７】
サーボボード６１０は、空気圧システムの真空弁、ファン、および駆動システムのモーターを含む装置の能動的な構成要素を制御する。サーボボード６１０はまた、ストリップが支持構造体のいずれかの所定スロットに載せられているかどうかを検出するための命令を光学読み取りシステムの光学センサに発する。１つの格納区画について１つのサーボボード６１０が存在する。
【００８８】
インターフェースボード６１２は、ＲＳ４８５連絡を介するサーボボードの制御、図１の外部の多目的コンピューターシステム５との連絡、真空供給、ならびにReadyおよびPower OnのＬＥＤ管理を含む様々な仕事に関わる。インターフェースボード６１２には、６８ＨＣ１１ａマイクロコントローラー、装置に電源が入れられる毎にコンピューターシステムからのフラッシュメモリー保存ソフトウェア、ＲＡＭ保存プログラムデータ、マイクロコントローラーおよびサーボボード６１０との間のインターフェースを提供するドライバー／レシーバー、マイクロコントローラーおよびコンピューターシステム５との間のインターフェースを提供する別のドライバー／レシーバー、空気圧システムの真空タンクの内部の真空を測定する電圧基準、真空モーターポンプおよび大気圧弁に電源を供給するＭＯＳトランジスター、ならびに１２Ｖの保護をもたらすフューズが含まれる。
【００８９】
電子回路システムの細部は本発明に関連しないと見なされ、当業者により容易に開発することができる。
【００９０】
サーボボード６１０は、インターフェースボード６１２により命令される温度サイクルプロセス全体を制御する。装置内の４つの温度センサ（真空チャンバ環境温度センサ、吸熱源温度センサ、支持構造体における前方および後方の温度センサ）は、温度プロセスを制御するための測定値を提供する。これらのセンサはすべて、上記に説明されているように負の温度係数（ＮＴＣ）を有するサーミスターである。温度の取得は、いずれかの温度センサの値について１２ビットＡ／Ｄ変換器を登録するサーボボード上のマイクロコントローラーによる。電圧値はセンサのインピーダンスを表し、これは温度の読み取り値に相関させることができる。
【００９１】
温度制御システムはさらに、各ＴＥＣモジュールに正または負の電圧を供給する４つのパワーＭＯＳＥＦＴトランジスターを含む。サーボボード６１０にあるマイクロコントローラーは、８個のすべてのパワーＭＯＳＥＦＴトランジスターを制御するドライバーを管理する。各ＴＥＣは独立的に制御される。
【００９２】
空気圧システムの操作特徴
図１８および図１９の空気圧システム２０４が図４６に概略図で示されている。システム２０４は、装置１の両方の格納区画に作用する。このシステムは、試験ストリップ１０および支持構造体２０６の周りに容器を形成する真空ハウジング１３４、図４６において実線で示めされている真空回路７００、および点線で示されている大気圧回路７０２を含む。
【００９３】
真空回路７００は、２つの真空タンク２０２の内部を真空（５０ｋＰＡ）に保持する真空ポンプ７０４を含む。真空センサ７０６は、真空タンク２０２の内部の圧力を測定する。この回路はまた、大気圧弁ＥＶ３を含む。真空タンク２０２は、流量減少器７０８、Ｔ継ぎ手７１０、ならびに真空弁ＥＶ１（図２０における記号２５６Ｂ）および真空チューブ２５８に至る真空配管を介して２つの格納区画に必要な真空ハウジング１３４に連結されている。各真空ハウジング１３４は、真空ハウジングが支持構造体２０６にまで下降したときに、真空ハウジング１３４内部の真空をモニターする真空圧力センサに至るチューブ７１２を有する。
【００９４】
真空回路７００は下記のように作用する。電気弁ＥＶ２が閉じているとき、真空ハウジングは大気圧にある。弁ＥＶ１が開いたとき、真空ハウジング内の空気が流量減少器７０８を通って真空タンク２０２に流れる。流量減少器７０８は、真空ハウジング１３４内部の圧力の緩やかな低下を保証する。
【００９５】
大気圧回路７０２は、各格納区画に対する大気圧弁ＥＶ２（図２０における記号２５６Ａ）、真空ハウジング１３４からフィルター２５２および弁ＥＶ２に至るチューブ２５４、ならびに流量減少器７１６を含む。
【００９６】
大気圧回路７０２は下記のように機能する。電気弁ＥＶ１が閉じ、真空ハウジング内の真空は５０ｋＰａである。電気弁ＥＶ２が開いたとき、周囲の空気が流量減少器７１６およびフィルター２５２を通って真空ハウジングに流れる。流量減少器７１６は、真空ハウジング１３４内部の圧力の緩やかな上昇を保証する。
【００９７】
装置２００が初期化されたとき、装置のソフトウェアにより大気圧弁ＥＶ３が開けられ、現在の大気圧における真空センサ７０６および７１４のずれが記録される。
【００９８】
熱サイクル
試験ストリップのチャンバＡは、前述の２つのＴＥＣモジュール２７４Ａおよび２７４Ｂによって加熱または冷却される。同じ吸熱源は、熱をＴＥＣモジュールから消散させる。同様に、試験ストリップの増幅反応チャンバＢが２つのＴＥＣモジュール２７６Ａおよび２７６Ｂによって加熱または冷却され、ＴＥＣモジュール２７６Ａおよび２７６Ｂに連結された吸熱源およびフィンは熱をこれらのＴＥＣから消散させる。
【００９９】
増幅されたカルミジア・トラコマティス(Chalmydia trachomatis)試験に関する核酸増幅反応の代表的な実施形態について増幅装置２００により実施される熱サイクルプロセスが図４７に示されている。時刻ｔ０で、支持構造体の前方部の温度は約９５℃の変性およびプライマーアニーリングの温度にまで上げられ、その温度で約１０分間維持される。時刻ｔ１で、温度は９５℃から４２℃にまで急速に下げられる。時刻ｔ２で、チャンバＡからチャンバＢへの反応液の移動が試験ストリップにおいて行われる（真空チャンバが試験ストリップにまで下降し、上記の真空プロセスが行われる）。時刻ｔ２からｔ３まで（約６０分）、増幅反応が試験ストリップのチャンバＢにおいて行われる。時刻ｔ３で、チャンバＢの温度は、時刻ｔ４で６５℃の不活性化温度にまで急速に上げられ、時刻ｔ５になるまでその温度で１０分間保持される。時刻ｔ５で、温度は、プロセスが繰り返されるまで、３７℃の空運転温度にまで下げられる。その後、試験ストリップは格納区画３から取り出され、プローブ、固相容器または他の装置で増幅産物を処理するために別の装置に入れられる。
【０１００】
代替的な実施
上記に何度か記載されているように、当業者は、多くの変化を、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上記に記載された好ましく代替的な実施形態に対して行い得ることを理解している。
【０１０１】
１つの可能な代替的な実施形態は、格納区画内の支持構造体を、引っ込められた位置と押し出された位置との間で格納区画戸口に対して支持構造体を移動させるさらなる駆動システムに連結させることである。そのような駆動システムは、任意の適する設計であり得る。支持構造体は、押し出された位置において、戸口の開口部内に、あるいはさらに外側に突き出て、それにより、使用者は、支持構造体に対する操作がさらに容易になり、試験ストリップを支持構造体に装着することができる。使用者が試験ストリップを載せたときに、試験ストリップが載せられたことをユーザーインターフェース上に示し、その後、試験ストリップが、図２０以降に示されている位置で、格納区画内に駆動システムによって引き入れられる。
【０１０２】
別の例として、特定の反応の場合には、増幅装置は、試験デバイスにおいて１つの温度範囲を維持すること（すなわち、４２℃などの反応温度で第２の反応チャンバを維持すること）だけを必要とする場合がある。従って、２つのＴＥＣユニットおよび組み合わせられる吸熱源の代わりに、１つだけのＴＥＣユニットおよび組み合わせられる吸熱源が、試験ストリップのチャンバＢに隣接する増幅装置に配置される。
【０１０３】
本発明の真の精神および範囲は、添付された請求項を参照することによって決定され、前述を考慮して解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の好ましい実施形態による増幅反応装置の斜視図である。
【図１Ａ】 図１Ａは、図１の本発明の増幅反応装置とともに使用される試験ストリップおよび組み合わせられるカバー部材の斜視図である。
【図２】 図２は、図１Ａの試験ストリップおよびカバー部材の別の斜視図であり、試験ストリップに取り付けられたカバー部材が示されている。この場合、カバー部材の一部が、試験ストリップにおいてデュアルチャンバ反応容器の第１の反応チャンバに対する操作を可能にする上げられた位置または高い位置にある。
【図３】 図３は、図２の試験ストリップの別の斜視図である。
【図４】 図４は、下側から示される、図２〜図３のカバー部材の分離斜視図である。
【図４Ａ】 図４Ａは、図４のカバー部材の別の実施形態の斜視図であり、手で作動し得るボタンが、図の試験ストリップのチャンバＡを覆うフィルム膜を突き抜けるように配置されていることを示している。
【図４Ｂ】 図４Ｂは、下側から示される、図４Ａのカバー部材の分離斜視図であり、図４Ａのボタンが押し下げられたときに膜を突き抜ける突出点が示されている。
【図５】 図５は、図２〜図３の試験ストリップの上面図である。
【図６】 図６は、図５の線６−６に沿って得られる図５の試験ストリップの断面図である。
【図７】 図７は、図５の線７−７に沿って得られる図５の試験ストリップの断面図である。
【図８】 図８は、図５の試験ストリップの側立面図である。
【図９】 図９は、第２の反応容器に隣接する領域における試験ストリップの上部の詳細な立面図であり、カバー部材を試験ストリップに固定するために、カバー部材の弾力性脚によって確実につかまれる試験ストリップの側面の構成体が示されている。
【図１０】 図１０は、図９に示された固定用構成体を図示する、一部が破断された試験ストリップの詳細な断面図である。
【図１１】 図１１は、第１の反応チャンバを第２の反応チャンバに連結する連結導管の領域における図５の試験ストリップの上面の詳細な平面図である。
【図１２】 図１２は、図１３の線１２−１２によって、すなわち、第１の反応チャンバを第２の反応チャンバに連結する連結導管の領域における試験ストリップの長軸に沿って得られる図５および図１１の試験ストリップの部分断面図であり、連結導管を閉じる弁として作用する連結導管の内部にボールが設置されていることを示している。
【図１３】 図１３は、図１１および図１２の線１３−１３に沿って、カプセルの長軸に直交する方向で得られる図５の試験ストリップの部分断面図である。
【図１４】 図１４は、連結導管を開けるために使用されるフォーク手段とともに図５に示される種類の試験ストリップの斜視図である。矢印は、試験ストリップに対するフォークの相対的な動きを示し、点線は、連結導管におけるボール弁を開けるためにフォークの叉が試験ストリップに挿入されることを示している。
【図１５】 図１５は、試験ストリップ用の吸熱熱が組み込まれ、かつ試験ストリップの周囲に真空容器を形成させるための支持構造体と合わせられるハウジングを有する真空装置の概略図である。この場合、各試験ストリップは、真空チャンバハウジングが下方に動き、支持構造体とかみ合ったときに連結導管を開けるためのフォークと組み合わせられる。
【図１６】 図１６は、連結導管の近傍における試験ストリップの長軸に対して直角方向で得られる図５の試験ストリップの断面図であり、連結導管の材料を変形させ、それによって弁を開ける際の図１４および図１５のフォークの作用を示している。
【図１７】 図１７は、図１６の試験ストリップの断面図であり、連結導管の変形および連結導管を通る流体の流れを示している。
【図１８】 図１８は、２つの格納区画および空気圧システムの細部を示すために上部パネルおよび側面パネルが除かれた図１の装置の斜視図である。
【図１９】 図１９は、背面から見たときの、図１および図１８の装置の斜視図である。
【図２０】 図２０は、図１Ａの装置内に存在する１つの装置の斜視図であり、その機械的特徴をよりよく図示するために装置の台架から分離して示されている。
【図２１】 図２１は、図２０の装置のその後方からの立面図である。
【図２２】 図２２は、図２０の装置の側立面図である。
【図２３】 図２３は、図２０の装置の別の立面図である。
【図２４】 図２４は、装置の下面から前面に向かって示される図２０の装置の別の斜視図であり、真空容器ハウジングの上昇および下降ならびに試験ストリップの機械的攪拌を制御するベルト駆動機構が示されている。
【図２５】 図２５は、図２２の反対側から示される図２０の装置の側立面図である。
【図２６】 図２６は、図２０の装置の前立面図である。
【図２７】 図２７は、図２０の装置の上面図である。
【図２８】 図２８は、図２５および図２７の線２８−２８に沿って得られる図２０の装置の垂直断面図である。
【図２９Ａ】 図２９Ａは、真空容器を試験ストリップの周囲に形成させるために試験ストリップを有する支持構造体に下降する図１０〜図２８の真空ハウジングの斜視図である。
【図２９Ｂ】 図２９Ｂは、真空容器を試験ストリップの周囲に形成させるために試験ストリップを有する支持構造体に下降する図１０〜図２８の真空ハウジングの斜視図である。
【図２９Ｃ】 図２９Ｃは、図２９Ａの真空ハウジングの断面図である。
【図３０Ａ】 図３０Ａは、試験ストリップに配置されたデュアルチャンバ反応容器の第１のチャンバから第２のチャンバに反応液が流れるように試験ストリップの弁に作用する図２８の作動装置アセンブリのいくつかの図である。
【図３０Ｂ】 図３０Ｂは、試験ストリップに配置されたデュアルチャンバ反応容器の第１のチャンバから第２のチャンバに反応液が流れるように試験ストリップの弁に作用する図２８の作動装置アセンブリのいくつかの図である。
【図３０Ｃ】 図３０Ｃは、試験ストリップに配置されたデュアルチャンバ反応容器の第１のチャンバから第２のチャンバに反応液が流れるように試験ストリップの弁に作用する図２８の作動装置アセンブリのいくつかの図である。
【図３０Ｄ】 図３０Ｄは、試験ストリップに配置されたデュアルチャンバ反応容器の第１のチャンバから第２のチャンバに反応液が流れるように試験ストリップの弁に作用する図２８の作動装置アセンブリのいくつかの図である。
【図３１】 図３１は、試験ストリップを保持する支持構造体に対して上昇位置にある図２９Ａおよび図２９Ｂの真空ハウジングの一部が断面である部分側面図である。
【図３２Ａ】 図３２Ａは、使用者が試験ストリップを支持構造体のそれぞれのスロットに装着したかどうかを検出するために支持構造体の上部に設置された光学センサの配置のいくつかの図である。
【図３２Ｂ】 図３２Ｂは、使用者が試験ストリップを支持構造体のそれぞれのスロットに装着したかどうかを検出するために支持構造体の上部に設置された光学センサの配置のいくつかの図である。
【図３２Ｃ】 図３２Ｃは、使用者が試験ストリップを支持構造体のそれぞれのスロットに装着したかどうかを検出するために支持構造体の上部に設置された光学センサの配置のいくつかの図である。
【図３２Ｄ】 図３２Ｄは、使用者が試験ストリップを支持構造体のそれぞれのスロットに装着したかどうかを検出するために支持構造体の上部に設置された光学センサの配置のいくつかの図である。
【図３３Ａ】 図３３Ａは、試験ストリップを装置内に保持する図２０の支持構造体のいくつかの図である。
【図３３Ｂ】 図３３Ｂは、試験ストリップを装置内に保持する図２０の支持構造体のいくつかの図である。
【図３３Ｃ】 図３３Ｃは、試験ストリップを装置内に保持する図２０の支持構造体のいくつかの図である。
【図３４】 図３４は、図３３Ａの支持構造体の底面図であり、デュアルチャンバ反応容器を適正な温度で維持する熱電素子および試験ストリップ用吸熱源の位置が示されている。
【図３５】 図３５は、図３４の熱電素子の作用を示す概略図である。
【図３６】 図３６は、線３６−３６に沿って得られる図３３Ａのトレー支持部材の断面図である。
【図３７】 図３７は、図３４の線３７−３７に沿って得られる図３３Ａのトレー支持部材の断面図であり、熱電素子および吸熱源が示されている。
【図３８】 図３８は、図３７の右側面の支持構造体のより詳細な断面図である。
【図３９】 図３９は、図３３Ｃおよび図３４の線３９−３９に沿って得られる図３３Ｃの支持構造体の別の断面図である。
【図４０】 図４０は、装置の駆動システムをよりよく図示するために装置のほとんどの部分が取り除かれた装置の上部構造物の斜視図である。
【図４１Ａ】 図４１Ａは、図２８の水平支持部材および先導ねじ式カラーの分離された斜視図である。
【図４１Ｂ】 図４１Ｂは、図４１Ａの支持部材およびカラーの断面図である。
【図４２】 図４２は、図４０の駆動システムの下面からの斜視図である。
【図４３】 図４３は、図４０および図４２に示される駆動システムの底面図である。
【図４４】 図４４は、線４４−４４に沿って得られる図４０の駆動システムの断面図である。
【図４５】 図４５は、図２０の装置の電気システムの概略図である。
【図４６】 図４６は、図２０の装置の空気圧システムの概略図である。
【図４７】 図４７は、図２０の装置の代表的な熱サイクルを示すダイアグラムおよびチャートである。

Claims (11)

1. 第１の核酸増幅試薬を含む第１の反応チャンバと、第２の核酸増幅試薬を含むか、または第２の核酸増幅試薬と流体的に連絡している第２の反応チャンバとを有するディスポーザブル試験デバイスにおいて核酸増幅反応を行うための装置において、
   試験デバイスを収容する支持構造体と；
   前記第１の反応チャンバを第１の温度で維持し、しかし同時に、前記第２の核酸増幅試薬が保存されるように、前記第２の核酸増幅試薬を前記第１の温度とは異なる温度で維持する前記試験デバイスに対する少なくとも１つの温度制御システムと；
   前記第１および第２の反応チャンバを相互に流体的に連絡させるように前記試験デバイスに作用し得る作動装置で、反応が前記第１の反応チャンバにおいて前記第１の温度で行われた後に前記試験デバイスに作用し得る作動装置と；
   前記作動装置に含まれる、前記装置に装着された多数の前記試験デバイスとかみ合って、前記第１および第２の反応チャンバを連結する連結導管を開けるために適合した多数のフォークと；
   前記作動装置が前記第１および第２のチャンバを相互に流体的に連絡させるように前記デバイスに作用した後、反応液を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバにまで抜き出すように前記試験デバイスに作用し得る、真空容器および真空源を含む空気圧システムとを含み、
   それにより、前記第１のチャンバおよび前記第１の核酸増幅試薬を前記第１の温度で維持し、前記第２の核酸増幅試薬を前記第２の温度で維持することによって、前記核酸増幅反応の第２の部分を前記第２チャンバ中で、前記第２チャンバに保存されている前記第２の核酸増幅試薬を用いて行い、
   前記真空容器は、前記支持構造体および前記試験デバイスに対して動かすことができるハウジングを含み、該ハウジングにより前記試験デバイスを囲い、真空を前記試験デバイスにもたらし、
   前記真空源は、前記真空容器と連絡して配置され、かつ空気を前記容器から引き抜き、そして空気を前記容器に入れ、それによって前記反応液を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバに移動させるように作用することができることを特徴とする装置。
2. 前記試験デバイスは、（１）前記第１および第２のチャンバと、前記チャンバを連結する連結導管とを有する細長いストリップ、および（２）多数のウェルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記支持構造体は多数の前記試験デバイスを収容し、かつ前記温度制御システムおよび作動装置は前記多数の試験デバイスのそれぞれに対して作用することができ、それにより、前記装置は実質的に同時に前記多数の試験デバイスを処理することができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記装置はさらに、前記試験デバイスが前記支持構造体に装着された後、前記試験デバイスを攪拌する、前記支持構造体に連結された機械的な攪拌サブシステムを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記装置はさらに、前記支持構造体に対する操作を可能にする戸口を有する前面パネルを含み、かつ前記支持構造体は、引っ込んだ位置と、前記試験デバイスを前記支持構造体に都合良く装着することを使用者に可能にする押し出された位置との間で前記支持構造体を前記戸口に対して移動させる駆動システムに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記温度制御システムは、
   前記支持構造体の第１の部分の近くにおいて前記装置に装着され、前記第１のチャンバを第１の温度で維持する第１の熱電素子、および
   前記支持構造体の第２の部分の近くにおいて前記装置に装着され、前記第２のチャンバを第２の温度で維持する第２の熱電素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記第１および第２の熱電素子とそれぞれ熱的に接触している第１および第２の吸熱源をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記支持構造体は、前記試験デバイス上のリム部を収容する１対の細長い溝を含み、それにより使用者が前記支持構造体に対して前記試験デバイスをスライドさせ、それにより前記試験デバイスを前記第１および第２の熱電素子に対して正確に配置させることができることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記多数のフォークは、前記真空容器に固定され、そして前記支持構造態に対して開位置と閉位置との間で前記真空容器とともに往復運動することを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記核酸増幅反応が行われた後、前記試験デバイスは、前記装置外の既存の前記試験デバイスを処理するための分析装置に合うような形態的要因を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
11. 前記連結導管に設けられたボール弁を更に有することを特徴とする請求項１に記載の装置。

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