JP4246721B2 - 信頼性の高い分析のための装置 - Google Patents

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Description

本発明の主題は、分析物を確定するための診断装置、この装置を使って分析物を確定する方法、及びこの装置を使って分析物の存在を確定するための機器である。
本発明は、装置の内面に確保されて固定された試薬を含む装置がサンプルに接触して、このサンプル中の一つの成分をこの装置に結合させる分析の分野において有用である。特に、本発明は、診断の分野、特に分子的診断、例えば人の体液や環境のサンプル中の核酸や蛋白質成分の分析に有用である。
ＥＰ０２０１１８４に開示されているようなポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）及びＥＰ０２００３６２に開示されているこれに引き続く検出によって核酸序列を拡大することによる検定の感度の増加で達成された進歩に起因して、分子的診断はＢ型肝炎ウィルス及びＨＩＶ等のウィルス及び細菌のようなパラメーターを含む核酸を求めるための道具として確立されている。ＰＣＲに基づく検定は、ＥＰ０４２０２６０に開示されているようないわゆる不均質フォーマットを用いて開発された。ロシュのＡＭＰＬＩＣＯＲに例示されているこれらの検定においては、Ｂ型肝炎ウィルス及びＨＩＶ等の規定された分析物の核酸の核酸序列が、チューブに含まれたいわゆる捕捉プローブ上で拡大され、動かなくなる。核酸は捕捉プローブにゆっくりと拡散するので、完了するまでに或る時間固定することが必要である。検出のためにプローブを固定しなくても良いいわゆる均質検定によって、この不利益が回避された。この一例がＥＰ０５４３９４２に開示されている。
ＰＣＲを行うための機器は、プライマーを目的の核酸になるように加熱・徐冷するのに必要な熱サイクルを行うのが便利なように開発され、目標核酸を原型として用いてプライマーを延長し、この核酸の束を分離して一本ずつにし、これらは再びプライマーをまとめることができる。熱サイクルを行うのに有用な熱サイクル装置がＥＰ０２３６０６９に開示されている。
サンプル中に僅かな量だけ存在する核酸序列を拡大し、そして一つのサンプル中の異なる序列を拡大するＰＣＲの能力に起因して、検定は数個の分析物やパラメーターを独立に平行して拡大・検出するように開発された。特に、一つのサンプルに１０種より多い分析物が含まれ且つ検出されることが疑われる場合には、これらの検定には対応する数のプローブ、好ましくは固い表面の別々の箇所に固定されたプローブを使用することが必要である。多数の異なる結合用薬剤を含むチップの製造が、ＥＰ０４７６０１４に開示されている。
チップを保持し、分析反応を行う装置はＥＰ１１６１９８９に提案されている。液体をこの装置で処理する第１の方法はＥＰ１２２６８３に開示されている。この方法においては、チップの入ったカートリッジが前後に動かされて、該カートリッジに入った液体を混合する。ＥＰ１２２４９７６においては、カートリッジが前後に揺すぶられて液体がチップの表面を強制的に通過するようにしたカートリッジを混合する方法が記載されている。これらの装置は、チップの表面まで長い距離に渡り液体を運ぶことを避けるために、非常に薄い空洞を有している。薄い空洞は、液体を満たすのに比較的複雑な入口及び出口のチャンネルと、この入口・出口チャンネルを流体システムに接続するアダプターとを必要とする欠点を有する。
ＥＰ０６９５９４１においては、偏平な空洞と入口・出口チャンネルが装置の平らな表面に配置されたチップの入った偏平な装置が開示されている。この装置も、入口・出口チャンネルが機器に強固に接続されている必要があるので、この装置を満たすことが難しい。ＥＰ６９５９４１は、扁平なキャリアが、この扁平なキャリアと装置の本体の周囲の間隙に付与された接着剤を用いて装置本体に固定されている装置が記載されている。これは、接着剤を付与する前にキャリアと装置とを整合させておくことが必要である。一般的に、接着剤はキャリア上の試薬を害する有機溶剤を放出する。ＵＳ６０４３０８０はチップの入った偏平な装置を記載している。この装置も同じ欠点を有している。
チップを保持するためのもう一つの装置がＥＰ１４１９８２１に開示されている。この装置は太い空洞を持っているので、これに入っている液体サンプルの成分の活性表面への拡散が日常的な診断のためには余りにも長く生じる。この参考文献は、混合のために液体に渦流を起こさせることを述べている。
現在知られているこれらの装置は、製造が比較的難しく、サンプルや試薬を信頼性が高く保持することができず、或いはキャリアに入っている試薬を害する補助薬品を使用する欠点を有する。
第１の実施形態において、本発明は、サンプル入口、窓部分を有する処理チャンバ、及び前記処理チャンバに対面する前面を有する偏平なキャリアを具え、前記前面は活性前面に固定された診断用試薬を含む前記活性前面と延長前面とを有している診断装置であって、更に、前記窓部分は、前記延長前面を介して前記チャンバを前記キャリアによって密閉するリム部分を、前記延長前面に対面して具え、更に、キャリアを前記リム部分の方へデッドストップ位置まで押すロッキング・フレームであって、前記ロッキング・フレームの隅部同士を結合するクリップを備え、前記クリップは、前記フレームよりもしなやかであるロッキング・フレームを具えた診断装置に向けられている。
もう一つの実施形態においては、本発明は、窓部分を有する処理チャンバと、前面、裏面、及び一つ以上の側面を有する偏平なキャリアとを具え、前記前面は活性前面に固定された診断用試薬を含む前記活性前面と延長前面とを有している診断装置を組み立てる方法であって、
開放された窓部分であって、更にリム部分を具えた窓部分を有する処理チャンバを具えた装置を準備する段階と、
該装置を位置決めする段階と、
前記偏平なキャリアを準備する段階と、
前記前面が処理チャンバに対面し、前記リムが前記延長前面を介して前記キャリアに対して前記チャンバを密閉するように、前記キャリアの前面を前記リム部分の上に載せる段階と、
前記フレームの隅部同士を結合するクリップを有するロッキング・フレームであって、前記クリップが前記フレームよりもしなやかであるロッキング・フレームを準備する段階と、
前記ロッキング・フレームを前記装置の方に加圧して、前記ロッキング・フレームがキャリアを固定する位置に保持されるようにする段階と、を有する方法に向けられている。
別の実施形態においては、本発明は、機器においてサンプル中の分析物の存在を確定するための方法であって、
本発明の装置を準備する段階と、
前記装置を前記機器内に位置決めする段階と、
前記サンプルを前記装置に載せて、前記サンプルが前記キャリアの活性表面に接触させる段階と、
前記分析物を前記診断用試薬と反応させる段階と、
この反応の結果を前記サンプル中の分析物の存在の指標として判断する段階と、を有する方法に向けられている。
別の実施形態において、本発明は、サンプル中の分析物の存在を確定するための診断機器であって、
一つ以上の本発明の装置と、
該装置にサンプルを入れるためのモジュールと、
前記サンプル中の分析物と前記試薬との反応の結果を判断するためのモジュールとを具えた診断機器に向けられている。
本発明のもう一つの主題は、サンプル入口、窓部分を有する処理チャンバ、及び前記処理チャンバに対面する前面を有する偏平なキャリアを具え、前記前面は活性前面に固定された診断用試薬を含む前記活性前面と延長前面とを有している診断装置であって、更に、前記窓部分は、前記延長前面を介して前記チャンバを前記キャリアによって密閉するリム部分を、前記延長前面に対面して具える診断装置に、前記キャリアを前記リム部分の方へデッドストップ位置まで押してロックするための単一の材料で作られた物品であって、実質的に矩形状のフレームと、前記矩形の隅部同士を結合する、前記フレームよりもしなやかな二つ以上のクリップとを具えた物品である。
表面上のサンプルの成分を分析するためのチップは、例えばＥＰ０４７６０１４等から周知である。これらは、通常、サンプル及びこのサンプルとその成分に反応させるのに使用されている試薬とに対して不活性なガラスその他の材料で作られた偏平なプレートである。このチップ即ちキャリアは、２０mmより小さい側辺寸法を有している。本発明においては、６mmより小さい辺を有するキャリア上で生じる反応でも分析することができる。これらの辺の一つ、好ましくは、前辺は、分析対象のサンプルが存在している場合にはその成分を固定するように構成された試薬によって少なくとも部分的に被覆されている。前記試薬によって被覆された前記辺の面積は約４mm2〜約２cm2であり、活性表面と称されている。この被覆された表面は平坦であることが好ましい。この固定用試薬は、分析対象の成分に対して特定のものであることが好ましい。抗体を求める場合には、固定用試薬は、抗体によって固定可能な抗原であってもよい。核酸を分析するためには、固定用試薬は求める対象の核酸と混成可能な序列を具えた核酸であってもよい。核酸の場合には、表面に固定される核酸は、通常、オリゴヌクレオチド即ち化学的に合成されたポリヌクレオチドである。これの合成はＥＰ０４７６０１４に開示されている。この装置において求められる対象の分析物の数に応じて、対応する数の異なった固定用試薬が表面に固定される。これらの試薬は、幾何学的に決められたやり方で配置されることが好ましい。１０種以上、好ましくは１００〜１００万種の異なる固定用試薬が一つのチップの上に固定される。これらの配列は、アレイ(array)と呼ばれることが多い。キャリアを製造する場合、前面の一部は不可避的に固定用試薬によって被覆されない。前面のこの部分は延長前面と呼ばれる。通常、これは活性表面を取り囲んでいる。これは３mmより小さい、好ましくは１mmより小さいバンド幅を有している。更に、キャリアは裏面と側面を有している。裏面はこの装置の外側を向き、次のような外形を有する窓を通じて光学素子等の検出手段にアクセス可能になっている。
チップは、空洞の内部を向いているチップの表面で生じたすべての信号を検出するのに用いられる放射線に対して透明であることが好ましい。
本発明の装置は、底壁、側壁、キャップ（３）やシールによって閉鎖可能な上部開口を具えたほぼチューブ状の本体を有する。この本体は、１０〜８００、好ましくは２０〜２００μlの容積を有する空洞を有することが好ましい。この空洞は、サンプル流体を処理する処理チャンバとして使用される。したがって、これは、少なくとも処理のために装置に搬送されるサンプル流体の容積に等しい大きさになるように構成されている。この容積は搬送される液体の容積より少なくとも１０％は大きいことが好ましい。更に、この空洞はサンプル液体がチップ表面の固定試薬に充分に接触できる形を有している。チップは、表面にピペットを接触させることなく、空洞がサンプル液体及び／又は試薬を吸入して供給するピペット装置にアクセス可能になるように、装置の側壁の一つに設けられることが好ましい。空洞は、固定用試薬を担持した表面から空洞の最も近い壁までの距離が少なくとも１．５mmになるような形状を有している。空洞は、チップの領域に少なくとも３mmの直径を有している。底から開口までの空洞の長さは、少なくとも５mmであることが好ましい。装置の本体は、好ましくは熱可塑性ポリマー、更に好ましくは、ポリカーボネートで射出成形によって作られている。
一つの好適実施形態においては、空洞は、等しい又は同じ程度の大きさの側面長さを有する直方体の形状を有している。この直方体は３mm以上の側面長さを有している。
一つの好適実施形態においては、この装置は、装備、自動化又は組立の目的のために、この装置を取り上げて搬送する手段（１５）を具え、この手段は装置の上方部分に、好ましくは装置の両側に対をなして対向配置されている。これらの取り上げ・搬送手段は、キャリア自体、装置の組立プロセス及び装置の開口を通じての液体の付与に悪影響を与えないように配置されている。これらの取り上げ・搬送手段は、装置の表面に形成された溝、凹部、突起、ノーズ、突出部からなる群から選ばれることが好ましい。これらの手段は装置上のアクセス可能な箇所に形成され、この装置を取り上げて搬送するように設計された機器上の把持装置と係合可能になっている。更に好ましくは、この手段は装置の表面に設けられた溝である。この溝は、０．１〜５mmの深さを有し、表面の０．０１〜０．５mm2の面積に広がることが好ましい。これらの手段は装置の上方部分、即ちキャップに近い半分以内にあることが好ましい。
この装置は、装置とキャリアを装置ホルダーその他のインターフェースに対して正確に位置決めする手段（１０）も具えている。装置が如何にして機器に保持されるかが、一例として図１に示されている。これらの位置決め手段は、装置のすべての自由度が固定され、活性表面の位置が装置の処理、検出又は組立の際に装置に対して規定されるように装置上に配列されている。
機器における同定とプロセス制御のために、この装置は一体化された部品として、例えばバーコードによるラベル付けのための平面状でプリント可能な空間（７）を具え、このラベル付けプロセスがキャリア自体又はキャリアの固定プロセスと干渉しないように、そして装置の組立の際又はその後に行えるようにしている。好適な実施形態においては、自動化及び組立の目的のために、このプリント可能な空間はキャリアと同じ装置の面上に設けられている。
好適な実施形態において、本発明の装置は、参考として本明細書中に組み入れられて装置の特徴と製造を開示しているＥＰ１４１９８２１にかかる装置に類似している形状を有している。この装置は、渦流による混合が前記チャンバ内で非常に効率的に行われる利点を有している。
装置のキャップは、装置に固定され、孔が空けられない場合には開口を塞ぐことが好ましい。この固定は、装置かキャップの何れかを破壊しなければキャップを取り外すことができないようにきつくすることが好ましい。キャップを装置にしっかりと固定するのに好適な方法と手段は、スナップ嵌合である。キャップはキャップと装置を移送モジュールによって取り上げる手段を具えている。自動化された移送手段によって取り上げられるのに適したキャップの形状は、参考としてここに組み入れられているＥＰ９０７０８３に開示されている。好適実施形態においては、キャップは装置にしっかりと、逆転できないように固定されている。
好適な実施形態においては、キャップは処理チャンバを環境から分離するための薄膜を具えている。更に好ましくは、この薄膜は突き破り可能である。このような突き破り可能な薄膜の材料は、シリコーンとポリマーを含んでいる。最も好ましいのは自己シール性材料、例えばエラストマー、最も好ましくはＴＰＥ（熱可塑性エラストマー、溶融処理可能なゴム）である。１６時間、６０℃加熱されると、突き破られた場合に、この材料は９０％以上の液体を保持する。キャップは二成分射出成形によって製造されることが好ましい。チャンバに対面する領域におけるキャップの直径がこの領域のチャンバの内径より僅かに大きい場合、処理チャンバに完全に適合して僅かな圧力がチャンバの内径上に維持される。
リム部分は弾性材料で作られた周壁を具えていることが好ましい。更に、これらの材料は、核酸を混成させ検出するのに使用される臨床サンプルと試薬に対して不活性であることが好ましい。４〜９５℃の温度で形状の不可逆変化に対して不活性な材料が好ましい。このような材料はシリコーン又はポリマーの群から選ばれ、最も好ましくはＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）である。これらの材料は溶融処理可能であり、装置の本体と同じプロセスで製造可能な利点を有している。リムは、チップの表面の形状を完全に反映させた平坦或いは直線状輪郭を有していることが更に好ましい。チップの表面はほぼ平坦なので、リムの輪郭は本質的に直線状で、且つ干渉しないでチップの活性表面を本質的に取り囲んでいる。図３にはリムの輪郭の例が示されている。好ましい輪郭はチップの表面に接触する縁が無い。チップの表面に対向するリムの断面は基本的に湾曲していることが更に好ましい。断面の例が図２に示されている。
このリムは装置とは別に準備され、そしてリムの材料のリングと該リングを受け入れる凹部を有する装置とを準備し、次いでリムのリングを装置のこの凹部に押し込むことによって前記装置と組合せられる。更に好ましいモードにおいては、凹部を有する装置が従来のように準備され、次ぎにリムが型を用いてこの装置の凹部に射出成形される。
本発明の装置のもう一つの好適特徴は、延長前面に対向する領域に装置上に設けられたデッドストップである。これは、検出の正確性と適合の緊密性の両方のために、装置におけるキャリアの位置を規定するのに使用される。このデッドストップは、キャリアがリムの方に押されてリムを圧縮する場合、デッドストップの位置に達するとキャリアが前進を停止するように位置決めされている。このデッドストップは延長前面に対向するリムを取り囲むことが好ましいが、緊密に密閉する必要はない。これは装置及び該装置の一体化された部分と同じ材料で作られることが好ましい。デッドストップの位置は、位置決め手段と共に、装置内に、したがって機器内にキャリアの位置を規定し、基準とする。
好適な実施形態においては、本発明の装置は、キャリアを前記リム部分の方に押すロッキング・フレームを具えている。この特長によって、キャリアはリム部分の方に押圧されて、リムと前記表面の対向部分との間に空間が無くなる。更に、ロッキング・フレームは、キャリアに対して加えられる圧力によってリム部分が圧縮されるようにしている。これによって、リムが全部の温度及び圧力にわたって前記表面に確実に適合し、リムとキャリアの接続部を通って液体が脱出しないようになる。表面に対して加えられる圧力は、１〜１０００mbarが好ましい。ロッキング・フレームは、キャリアの活性表面への及び活性表面からの電磁放射線のアクセスも可能にする。したがって、このフレームは活性表面の形状に似た又はこれよりも僅かに大きい、即ち１００％まで大きい窓をその構造に有している。キャリアの裏面を被覆するフレームの部分が小さければ小さいほど、キャリアの高価格と装置の望ましい小型サイズを勘案してフレームが良好になる。窓は、主としてキャリアの活性表面の外縁を反射する実質的に矩形又は正方形の内縁を有している。更に、ロッキング・フレームは実質的に偏平な構造を有していることが好ましい。窓の内縁において、これはキャリアの裏面から０．３mmより小さく突出していることが好ましく、０．０１〜０．３mmの範囲が更に好ましい。ロッキング・フレームは少なくとも２４ヵ月以上の間に加えられる温度範囲にわたって、好ましくは１０％以上、更に好ましくは５％以上の非可逆的変形と予張力の損失に対して不活性な材料で作られることが好ましい。この材料は２０μm/m℃より小さい伸長係数を有することが好ましい。このロッキング・フレームは単一の材料で作ることができ、或いは複合材料であってもよい。フレームは好ましくは鋼、最も好ましくはステンレス鋼で作られた金属部分を含んでいることが好ましく、金属は一般的に温度範囲全体にわたって高い張力保持力を有しており、破壊に対して安定しているからである。ロッキング・フレームを構成するのに有用な他の材料はプラスチックである。特に好ましいのは金属とプラスチックとの複合材料、即ち鋼とポリマーの複合材料である。ロッキング・フレームは０．１mmの厚さの鋼で作られることが好ましい。
ロッキング・フレームは本発明のもう一つの主題である。これはキャリアを装置のリム部分に固定するのに使用される部品である。これは実質的に矩形のフレームと、この矩形の隅部同士を結んでフレームより曲がり易くする二つ以上のクリップを具えている。
矩形と云う用語は、少なくとも四辺、好ましくは丁度四辺を有する幾何学形状を意味する。これらの辺は（正方形を形成する）同じ長さ或いは異なる長さを持っている。隣接する辺同士は９０°の角度をなし、隅部を形成する。したがって、フレームは四つの隅部を有することが好ましい。更に、フレームは辺又は隅部に凹部又は突出部を目立つようにしても良い。これらの凹部及び／又は突出部は、装置内にロッキング・フレームを位置決めする手段として使用されることが好ましい。別の用途は、フレームの剛性を調節して可撓性を与え、フレームが捻じれて装置の各凹部（５）に嵌合し、力を維持したまま凹部（５）内に留まるようにすることである。
ロッキング・フレームは、これが装置内に挿入された場合、キャリアを装置本体に押し込む手段を具えている。これはフレームの隅部同士を結ぶクリップによって行われることが好ましい。これらのクリップはフレームよりもしなやかであって、ロッキング・フレームが装置内に挿入された場合にクリップが変形するようになっている。したがって、クリップによってキャリアに付与される力は一種のばね力であると言える。幾つかの実施形態の場合には高い圧力は不要であって、フレームの向かい合う隅部に二つのクリップを用いれば充分であるが、すべての隅部同士を結ぶ三つ又は四つのクリップを使用することが非常に好ましい。
一つの好適実施形態においては、クリップは、矩形の隣り合う二辺を接続することによって一つの隅部を架橋するかすがいである。更に好ましくは、各クリップとそれが結んでいる隅部との間に間隙が存在する。この間隙はロッキング・フレームにおいて異なる機能を有している。第１の実施形態においては、これは、例えばガイドを間隙に挿入し、ロッキング・フレームを所望の位置に押しやることによって、ロッキング・フレームを装置上に位置決めするのに使用可能である。
装置へのロッキング・フレームの固定は、ロッキング・フレーム上に設けられた手段によって行うことができる。これらの固定手段は、キャリアの活性表面上の光学的検出を妨げない実質的にすべての位置に設けることができる。最も好ましいのは、キャリアの延長活性表面に対向する裏面の領域である。フレームの隅部によって、又はその上にこれらの好適手段が設けられる。非常に好ましい実施形態においては、隅部自体がフレームを装置に固定するのに使用されている。このために、隅部は一つの形状を有し、又は装置のこれに対応する箇所はこれらの隅部が共に嵌合してフレームを固定するような形状を有する。しかし、フレームの外側面やフレームの内縁の中にも、フレームを装置に固定するのに使用可能なフレーム上の他の位置がある。この場合、最も好ましくは、クリップとフレームの隅部との間に形成された間隙が、フレームを固定するのに使用される。これは、間隙内に突出する手段及びフレーム上のエレメントとスナップ係合するエレメントを間隙の周縁に有する手段を装置に設けることによって行うことができる。
キャリアを装置に固定するには、クリップは好ましくはキャリアの隅部の上の活性表面の外側のキャリアの裏面に重ねられる。クリップだけをキャリアに重ねて、ロッキング・フレームの他の部品は重ねないことが好ましい。その結果、フレームと偏平なキャリアの表面の９９％より大きい、好ましくは９９．５％より大きいクリップによって窓が形成される。この窓は、フレームの隅部に対向する実質的に丸い隅部を有することが更に好ましい。実質的に丸いとは、隅部が７０°より大きい角度、更に好ましくは４５°より広くない角度をはさんでいないことを意味する。最も好ましくは、隅部は目で見得る角度を有せず円滑に湾曲していることである。隅部のそのような形状の利点は、実質的に丸い隅部がキャリアの活性表面からの信号を検出するために、窓を最も効率的に使用できることである。こうしたロッキング・フレーム（４）の実施例が図３ａと図３ｂに示されている。最も好ましいのは図３ｂの物品であり、これは偏平であり、製造と取り扱いが容易である。
製造される物品は、偏平な物品を製造するために一般に知られている方法によって準備されることができる。特別な方法は製造に使用される材料に依存している。金属フレームの場合、ロッキング・フレームは金属板から打ち抜くことができる。もう一つのモードは金属板からエッチングによって型を作ることである。複合ロッキング・フレームの場合には、製造プロセスは、射出成形、打ち抜き及び／又はエッチングを含む幾つかのステップからなる。
ロッキング・フレームが偏平であり、キャリアを示している装置の側面の全面を覆って１mm以上突出していない場合、更に好ましくは、０．５mm以上は突出していない場合には、特に有利であることが証明された。このことは、キャリアの表面上にもたらされた信号を都合よく検出するのに非常に有利である。照射は同焦点照射によって行われることが好ましい。得られた光の検出は、ＣＣＤによって行われる。この方法は、キャリア（光学的孔）の内面上の特定の箇所に焦点を結んだ衝突光のコーンを使用している。したがって、フレームの窓は、衝突する光ビームの角度に応じて活性表面よりも大きいことが必要である。
好ましいフレームが図１、３ａ及び３ｂに示されている。
図１には、左側に、窓（８）、装置（１）の凹部（５）に係合するリップ（６）、及びキャリアに接触するリテーナー（９）を具えたフレームが示されている。図３ａには、概略的な図が、フレーム（４）、リテーナー（９）、窓（８）及び位置決め手段（１０）を示している。このフレームは診断装置の本体に対面するものであり、本体に接続されている。このフレームは弾性（金属）かすがいの支持体でもある。弾性（金属）かすがいはキャリア（チップ）と対面し、装置を一定の時間の非依存性（クリープの生じない）力によってリムに固定している。この金属かすがいはフレームに接続されている。位置決めマーカーによって、フレームと処理チャンバとは規定通りにうまく接続され、金属かすがいと診断装置とは規定通りにうまく接続される。
ロッキング・フレームは公知の方法によって準備可能である。金属で作られる場合には、金属板が所定の形状に切断される。即ち薄い金属板から所望の外形と窓部分を有するピースを打ち抜き、このピースをプレスして最終的な三次元形状を与える。複合材料から作られる場合には、任意の金属部品が上述のように形成され、次ぎにプラスチック部品がこの金属部品を取り囲んで射出成形される。
ロッキング・フレームは、これを装置に対して可逆的又は非可逆的に取り付ける手段を具えることが好ましい。ロッキング・フレームは装置の凹部（５）に嵌合するスナップ・イン手段を有し、装置又はフレームを非可逆的に壊さない限り、フレームが取り外せないようになっている。部品は、使用後には壊されて分離され、別々に廃棄される。これは、廃棄物を分別する必要性に関して、接着や溶融等より優れたもう一つの利点である。
熱可塑性プラスチックが高温で変形する傾向があって信頼性の高いシールが得られない熱可塑性材料を用いたキャリアを溶融するやり方よりも、本発明は優れた利点を有している。更に、熱可塑性材料はキャリアと共に加熱されて、キャリアを装置に緊密にシールする必要がある。これは、活性表面の接合性を破壊し、或いは少なくともこれに悪影響を与える恐れがある。接着剤は、一般的に装置の検出条件に影響を与える自由モノマーをセットする悪い傾向がある。
図３は、好適なロッキング・フレームの幾つかの実施形態を示している。図３ａはロッキング・フレーム（４）の好ましい基本的な特色が概略的に示されている。以下の符号を参照されたい。図３ｂには特に好ましいロッキング・フレームが示されている。これは基本的に偏平で、前述の機能を有する領域を有している。特に、窓は、この窓に対面するクリップの形状によって与えられた丸い隅部を有している。
図５ａは本発明の装置（１）であって、キャリアが所定位置に設けられていないものの断面図を示す。リムがデッドロックの上に突出している。図５ｂは偏平なキャリア（２）に近い領域における同じ装置を示し、延長全面と処理チャンバ（１３）に対面する活性表面とを切断したものである。ロッキング・フレーム（４）はキャリア（２）をデッドストップ（１４）とリム（１２）の方に押している。装置の凹部（５）はロッキング・フレーム（４）をロッキング・フレーム（４）の隅部（６）に固定し、これらが射出成形によって製造可能となるようにセットアップされている。リム部分（１２）はデッドストップ部分（１４）取り囲んでいるのが判る。これは、リムを装置に入っている液体の大部分から遮蔽するのに好ましい。
本発明の次のモードは、窓部分と、活性前面に固定された診断用試薬を有する活性表面と延長前面を有する前面、裏面及び一つ以上の側面とを有する偏平なキャリアとを有する処理チャンバを具えた診断装置を組み立てる方法であり、次のステップを含む。
開放された窓部分であって、更にリム部分を具えた窓部分を有する処理チャンバを具えた装置を準備するステップ。
該装置を位置決めするステップ。
前記偏平なキャリアを準備するステップ。
前記前面が処理チャンバに対面し、前記リムが前記延長前面を介して前記キャリアに対して前記チャンバを密閉するように、前記キャリアの前面を前記リム部分の上に載せるステップ。
前記キャリアをロッキング・フレームによって装置に固定するステップ。
好ましくは、キャリアは、ロッキング・フレームを装置の方に加圧することによって装置に固定され、キャリアを固定する位置にそれが保持されるように、即ちロッキング・フレームが装置の凹部（５）にスナップ嵌合するようになっている。
好ましくは、前述のロッキング・フレームによるこの作用によって、チャンバが流体の漏洩に対してシールされるように、キャリアはリム部分に押し付けられる。ロッキング・フレームは、キャリアの前面が装置のリムにぴったりと押し付けられるように、キャリアの後面に加圧される。キャリアに接するロッキング・フレームの部分は、ロッキング・フレーム上のリテーナー（９）であることが好ましく、更に好ましくは窓（８）の隅部に設けられている。好ましい固定手段は上に開示されている。最も好ましい固定はスナップ嵌合構造によるもので、リップ（６）が凹部（５）の下に嵌まり込んでいる。
本発明の一つの利点は、固定された試薬の入った装置を信頼性が高く且つ効率的に結合し、着色又は洗浄できることである。
好適な実施形態において、この装置はキャリアと製造情報によって、例えばバーコード・ラベルを用いてラベル付けされている。その上、このラベルは個々の装置を特定する情報を含んでいる。これによって、サンプル又はプロセスの特定が可能になる。
組立機械内での装置の位置決めは、手段１５及び／又は１０を用いて行われることが好ましい。これによってリムとデッドロックに対するキャリアの正確な位置決めが可能になる。
キャリアがリム部分に対して加圧されていない状態が図５ａに示されている。キャリアがデッドロックに近づくとそれは先ずリム部分に接触し、更にデッドロックの方に進んだ場合のみ、キャリアがデッドロックによって止められるまでリムが変形させられように、リムはデッドロックの上方に僅かに突出していることが判る。キャリアがデッドロックに対して加圧されると、リムは変形状態になって圧縮されるか或いはキャリアによって圧力が加えられない箇所において突出するかのいずれかである。リムをデッドロックと組み合わせることによって、キャリアの流体に対する密閉と装置内でのキャリアの正確な位置決めが提供される。
もう一つの態様において、本発明は機器におけるサンプル内の分析物の存在を求める方法を提供する。これは次のステップを含む。
本発明による装置を準備するステップ。
該装置を前記機器内に位置決めするステップ。
前記サンプルが前記キャリアの活性表面に接触するように、サンプルを装置内に載置するステップ。
前記分析物を前記診断用試薬と反応させるステップ。
該反応の結果をサンプル内の分析物の存在の指標として求めるステップ。
本発明によるサンプルは、分析されることを意図した任意の液体である。通常、サンプルは人体から採取された尿、痰、血液等の体液、或いはそれらから得られた血清や血漿等の液体又は流体である。好ましいサンプルは、良好な分析ができるように予備処理された前述の流体である。予備処理は、成分の分離、サンプルからの成分の除去、濃縮、希釈、試薬の添加、成分の拡大、及び細胞の溶解の群から選ばれている。これらの予備処理ステップは手作業で行われたり、別の機器で行われたり、又は同じ機器で行われることもある。サンプルは入口ポートを通じて液体をピペットによって装置内に入れるのが最も便利である。この目的のために、入口ポートは注射器やピペットの先端で突き破ることができる。最も好ましくは、この入口ポートは、突き破られた場合に小さな孔が保持され、ガスの出口として作用することができる材料で作られる。したがって、液体即ちサンプルが入口ポートに達せず、したがって逃げ出さないように、入口ポートは図６の装置の上部に設けられることが好ましい。このような突き破り可能な入口ポートの好適な材料は、密閉機能を有すると共に複数回の入口の突き破りによって繰り返して液体の付与を可能にするシリコーン及びポリマー、好ましくはＴＰＥ（熱可塑性エラストマー、溶融処理可能なゴム）である。
更に詳しくは、この本発明の方法は次のステップを含んでいる。
１．サンプル、試薬及び診断装置を載置するステップ。
２．サンプルの準備を行う（制約酵素による裂開で規定された長さの核酸を作り出す）ステップ。
３．時間が遅れる場合には、サンプルを冷却して保持するステップ。
４．サンプルを診断装置に移送するステップ。
５．混成を開始するステップ。
６．洗浄するステップ。
７．着色を開始するステップ。
８．洗浄するステップ。
９．検出ステーションに移送するステップ。
１０．廃棄ステーションに移送するステップ。
本発明の一つの利点は、固定された結合用試薬の入った装置内で信頼性のある効率的な結合、着色又は洗浄を提供することにある。
固定された結合試薬の入った一台以上の本発明の分析装置の自動化された処理法は次のステップを含むことが好ましい。
第１ステップにおいて、サンプルはサンプル載置領域（１０１）に載置される。図４は、それぞれが６つの空洞を持って各空洞に一つのサンプルを保持する４枚の別々のプレートにおける２４個のサンプル容器のラックを示している。このため、培養器（１０４）が開かれ、この培養器にはサンプル用チューブが装填される。試薬タンク（１０２）に入っている試薬ボトルから試薬が吸引される。サンプル用チューブが開かれる。試薬がピペットによって各サンプル用チューブに供給される。サンプル用チューブが閉じられる。針が洗浄される。次ぎにサンプル用チューブは４０℃及び９５℃まで加熱・保温される。このステップの際に、大きくなった核酸はより短いピースに変換（裂開）される。着色ステップにおいては、次のステップが行われる。培養器が開かれ、試薬が吸引され、サンプル用チューブが閉じられ、針が洗浄される。混合物は４０℃及び７５℃まで加熱・保温される。
結合のために次のステップが行われる。サンプルと混成用緩衝液を得て、突き破り可能なキャップを通じて廃棄可能なチップを満たし、装置を取り上げて混成ステーションに載置し、６０℃で１６時間加熱・混合する。
洗浄は次のように行われる。装置を取り上げて洗浄ステーションに置き、洗浄用緩衝液Ａによって突き破り可能なキャップを通じて（複数回）洗浄し、洗浄の際に混合を行い、毎回に針を洗浄し、着色用緩衝液で装置を満たす。
着色のために次のステップが行われる。装置を取り上げて着色ステーションに置き、着色の際に混合する。
もう一回の洗浄が次のように行われる。装置を取り上げて洗浄ステーションに置き、洗浄用緩衝液Ｂによって突き破り可能なキャップを通じて（複数回）洗浄し、洗浄工程で混合し、毎回針を洗浄し、装置を着色用緩衝液で再び満たす。
検出は、装置を取り上げてスキャナーの入口に置き、検出を開始することによって行われる。
好適な実施形態においては、機器内における装置の位置決めは前述の手段１５及び／又は１０によって行われる。正確な位置決めは、キャリアの活性表面からの信号を正確に読み取るために重要である。
別の態様において、本発明はサンプル中の分析物の存在を求めるための診断機器を目的とし、これは次の構成を有する。
この機器内にしっかりと位置決めされた一台以上の本発明の装置。
該装置にサンプルを入れるためのモジュール。
前記サンプル中の分析物と前記試薬との反応の結果を求めるためのモジュール。
本発明の説明のために、この機器の詳細が図４に示された符号を参照して説明される。
通常、サンプル導入ステーションは、一つ以上のサンプル容器の入ったコンテナーを受け入れる位置を規定している。これらの位置は、この機器が各位置を認識して規定されたサンプルを受け入れるように規定されている。このサンプルは、サンプルが機器に入る前又はその後、若しくはその時点において読取り可能なバーコード用ラベル等のラベルによって特定されることが好ましい。これは、サンプル導入用ステーションに隣接して又はその中に設けられた読取器によって行われる。好適な実施形態においては、サンプル受け入れステーションは、サンプル容器を受け入れるために少なくとも四つ、好ましくは八つ、更に好ましくは８〜９６のサンプル容器用位置を有している。このようにして、この機器は、機器内で生じる他の処理を停止することなく、対応する多数のサンプル用流体を取り扱うことが可能である。
サンプルを装置に入れるモジュールは、サンプルを本発明の診断用装置に供給するのに使用される機器の一部をなしていてもよい。これは自動的に行われることが好ましい。便利な手段は、コンピュータによって制御可能なヒペット手段である。こうしたピペット装置は一般に公知であり、本発明において使用可能である。好ましくは、この装置はピペットを受け入れるソケットと、僅かな真空をピペットノ先端に付与するポンプとを具え、ヒペット先端の下部開口がサンプルに接触した場合、サンプルがピペットの先端に吸引されるように構成されている。サンプルを吸引した後、この装置は本発明の装置の方に動かされ、ピペットの先端を入口ポートを通じて本発明の装置の中に挿入する。そして、液体は解放され、本装置内に供給される。同じことが反応に必要な試薬についても行われる。
本発明の移送モジュールは、一つの箇所から別の箇所にサンプル用体液や試薬等の流体を移送したり、及び／又は空の或いは流体の入った装置を搬送したりすることを意図した機器の一部である。したがって、好適な移送モジュールはピペットの先端や注射器を受け入れるためのソケットのような液体取り扱いユニット及び／又は装置や装置の一部に相互連結するためのグリッパーを具えている。好適な移送モジュールは、例えばＥＰ０９０７０８３によって周知になっている。前述の装置のための好適なグリッパーが図７に示されている。図７は、図１に示されたような装置の上部にあるグリッパー用インターフェース（１５）の好ましい実施形態も示している。
処理ステーションは、分析プロセスの際に装置を処理するように構成されたステーションである。これはサンプルの入った装置をステーション内の規定された位置に維持する位置を具えている。好適な位置決め手段は、装置のためのホルダーを形成するこのステーション内の凹部である。特に好ましい実施形態においては、この処理ステーションは、ディスポ・キャリア（dispo carrier)と呼ばれる装置キャリアを具え、これは１台以上、好ましくは２台以上、最も好ましくは４〜４８台の装置を受け入れる開口を有している。凹部の内側形状は、処理の際に装置が処理ステーションを偶然に脱出しないように、特定の処理ステーション内で処理される装置の少なくとも一部の外形に似ていることが好ましい。
好ましい処理ステーションは、結合ステーション、着色ステーション、洗浄ステーション、或いは結合及び着色、着色及び洗浄、結合及び洗浄、結合及び着色及び洗浄ステーション等の任意の組合せステーションから選ばれる。このステーションの構成は、その機能によって決められる。したがって、処理ステーションの機能は結合、着色及び洗浄機能から選ばれる。
第１の好適な実施形態では、第１処理ステーションが結合ステーションである。結合ステーションは、サンプルの成分を装置に固定された一種以上の結合試薬と効率的に結合させるのに必要なすべての条件を提供することが好ましい。効率的な結合は、装置内にサンプルを規定された温度で維持することで得られるのが好ましい。核酸を捕捉プローブに結合するための好ましい温度は、２０〜９５℃、更に好ましくは４０〜６０℃である。意図する温度に到達するために、結合ステーションは、抵抗ヒーター、ジュール・ヒーター、ペルティエ・エレメント等の加熱要素を有することが好ましい。所望の温度を維持するために、このステーションは装置及び／又はヒーターの周囲に隔離手段を具えている。このような隔離手段はポリスチレンその他の隔離プラスチックで作られ、カバー内に入っている。
第２の実施形態においては、処理ステーションは着色ステーションである。着色は装置に固定された結合用試薬に結合された成分を可視化するプロセスである。これは、主として、成分が直接には検出不可能であり、信号を出すには更に試薬が必要な場合に使用される。このような試薬は、装置に結合された成分に結合可能な化合物である。一例としては分析対象のサンプルの成分はビオチンによってラベル付けされた核酸である。この場合、着色はサンプルをアビジン（avidin)又はストレプタビジン(streptavidin)と蛍光ラベルとの共役物に接触させることによって、着色を行うことができる。ビオチンと（ストレプト）アビジンとの結合反応が完了した後、得られた錯体は蛍光特性を有するであろう。
第３の実施形態においては、処理ステーションは洗浄ステーションである。洗浄は、結合成分からサンプルの望ましくない成分を除去するプロセスである。このため、結合反応が完了した後、液体が装置から除去され、結合試薬によって結合された任意の成分が装置に残る。装置になおも付着している望ましくない成分を更に希釈するために、洗浄液が装置に加えられる。この洗浄液は望ましくない成分と共に装置から除去される。このプロセスは、望ましくない成分が意図する分析物の決定に対して障害とならない濃度になるまで、何度も繰り返されることが好ましい。洗浄液は、求める分析物の結合に実質的に悪影響を与えない化学組成を有している。この液は、装置の開口、好ましくは図６に示されているように突き破り可能な薄膜（１６）を有するキャップ（３）を通じて、装置に直接付与される。開閉プロセスのための或いは特別な流体付与ステーションにドッキングする補助装置は不要である。
検出ステーションは、サンプルを刺激した際にサンプルから受信した信号を検出するユニットを具えた機器の一部である。サンプルを刺激する手段は、分析物の存否や存在量の指標である装置内の成分を刺激するのに適した光等の電磁放射線による照射を含んでいる。好適な実施形態においては、この光はプローブに取付けられたラベルを刺激するのに用いられる。この信号、即ち装置から戻ってきた光は、既知の分析物を有するサンプルから受信した基準信号に関係している。更に好ましい実施形態においては、空洞の内部に対面しているチップの表面は信号のために走査され、信号を示す箇所と各箇所から受信した信号の強度が特定される。これらの検出器は同焦点型顕微鏡装置も具えている。好適な走査型検出器は周知である。
好適実施形態においては、この機器は、装置の手段５及び／又は１０と係合する位置に設けられた位置決め手段を具えている。これによって、反応の結果としてキャリアの活性表面からの信号を正確に読み取る。
その表面に固定された試薬を有するチップ（偏平なキャリア（２））を含む本発明の装置（１）の分解図である。 本発明によるリム（１２）とチップが入っていないこの装置の底部とを特に示している装置の実施形態の断面図であり、リムから装置の外側まで延びている灰色の領域は、このリムを作るのに使用された材料の注入経路を示している。 ロッキング・フレーム構造を概略的に示す図である。 ロッキング・フレーム（４）の一例を示す図である。 本発明の機器を上から見て概略的に示した平面図である。 組立前の状態を示す本発明の装置のキャリアの隅の断面図である。 組立後の状態を示す本発明の装置のキャリアの隅の断面図である。 突き破り可能な薄膜（１６）を有するキャップ（３）を示す断面図である。 機器の自動化用のためのこの装置（１）のグリッパーを示す図である。
符号の説明
１ 本発明の装置
２ 偏平なキャリア（裏面から示されている）
３ 突き破り可能なキャップ
４ 本発明のロッキング・フレーム
５ ロッキング・フレームを維持するための凹部
６ 凹部／隅部を切り落としたロッキング・フレームのリップ
７ バーコード・ラベル用の空間
８ 窓
９ リテーナー／クリップ
１０ 調節用凹部／位置決め手段
１１ 間隙
１２ リム
１３ 処理チャンバ
１４ デッドストップ
１５ グリッパー用インターフェース
１６ 突き破り可能な薄膜
１０１ サンプル導入モジュール
１０２ 試薬導入モジュール
１０３ 屑物廃棄位置
１０４ 培養器
１０５ 装置導入モジュール
１０６ 混成ステーション
１０７ 洗浄ステーション
１０８ 検出ステーション
１０９ 着色ステーション
１１０ すすぎステーション

Claims (10)

  1. サンプル入口、窓部分を有する処理チャンバ、及び前記処理チャンバに対面する前面を有する偏平なキャリアを具え、前記前面は活性前面に固定された診断用試薬を含む前記活性前面と延長前面とを有している診断装置であって、更に、前記窓部分は、前記延長前面を介して前記チャンバを前記キャリアによって密閉するリム部分を、前記延長前面に対面して具え、更に、前記キャリアを前記リム部分の方へデッドストップ位置まで押すロッキング・フレームであって、前記ロッキング・フレームの隅部同士を結合するクリップを備え、前記クリップは、前記フレームよりもしなやかであるロッキング・フレームを具えた診断装置。
  2. 前記ロッキング・フレームが金属材料を含む偏平な部材である請求項１に記載の装置。
  3. 前記サンプル入口が突き破り可能な薄膜を具えるキャップにより閉鎖されている請求項１又は２に記載の装置。
  4. 窓部分を有する処理チャンバと、前面、裏面、及び一つ以上の側面を有する偏平なキャリアとを具え、前記前面は活性前面に固定された診断用試薬を含む前記活性前面と延長前面とを有している診断装置を組み立てる方法であって、
    開放された窓部分であって、更にリム部分を具えた窓部分を有する処理チャンバを具えた装置を準備する段階と、
    該装置を位置決めする段階と、
    前記偏平なキャリアを準備する段階と、
    前記前面が処理チャンバに対面し、前記リムが前記延長前面を介して前記キャリアに対して前記チャンバを密閉するように、前記キャリアの前面を前記リム部分の上に載せる段階と、
    前記フレームの隅部同士を結合するクリップを有するロッキング・フレームであって、前記クリップが前記フレームよりもしなやかであるロッキング・フレームを準備する段階と、
    前記ロッキング・フレームを前記装置の方に加圧して、前記ロッキング・フレームが前記キャリアを固定する位置に保持されるようにする段階と、を有する方法。
  5. サンプル中の分析物の存在を確定するための診断機器であって、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の一台以上の装置と、
    該装置にサンプルを入れるためのモジュールと、
    前記サンプル中の分析物と前記試薬との反応の結果を判断するためのモジュールとを具えた診断機器。
  6. 偏平なキャリアを診断装置にロックするために単一の材料で作られた物品であって、
    実質的に矩形状のフレームと、
    前記矩形の隅部同士を結合して前記フレームよりもしなやかな二つ以上のクリップとを具え、
    前記診断装置は、サンプル入口及び窓部分を有する処理チャンバを具え、前記偏平なキャリアは、前記処理チャンバに対面する前面を有し、前記前面は活性前面に固定された診断用試薬を含む前記活性前面と延長前面とを有しており、更に、前記窓部分は、前記延長前面を介して前記チャンバを前記キャリアによって密閉するリム部分を、前記延長前面に対面して具える診断装置であって、前記物品は前記キャリアを前記リム部分の方へデッドストップ位置まで押すようにする物品。
  7. 前記クリップが、矩形の隣接する二辺同士を接続することによって隅部を架橋しているかすがいである請求項６に記載の物品。
  8. 各クリップとそれが架橋している隅部との間に間隙が存在している請求項６又は７に記載の物品。
  9. 更に、位置決め手段を具えた請求項６〜８のいずれか１項に記載の物品。
  10. 更に、前記フレームとクリップによって形成され、前記偏平なキャリアの表面の９９％より大きい窓を具えている請求項６〜９のいずれか１項に記載の物品。
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