JP4857112B2 - サンプル採取および準備のための保持器 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２００３年１２月４日に出願した米国特許出願第１０／７２７，０３７号の一部継続出願であり、したがって２００２年１２月４日に出願した米国特許仮出願第６０／４３０，９９４号の利益を受ける権利がある。本願はまた、２００３年５月２８日に出願した米国特許仮出願第６０／４７３，５３９号の優先権および利益を主張する。上記三件の出願の全てを参照によって、全体的にここに組み込む。

本願は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を検出するように設計されたシステムに関する。該システムは、ＤＮＡ増幅を通して生物剤の有無を検出するように設計された装置を含む。検出は、使い捨て反応管に配置されたＰＣＲ反応混合物の加熱および冷却を通して達成される。検出対象の生物剤の存在は、蛍光発光の増加によって示される。

本発明は、プランジャ筺体および反応管に作動的に接続可能なバッファ容器筺体を備えた、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）採取および準備のための保持器に関する。

本発明は、生物戦剤（例えば炭疽菌、野兎病、疫病、または天然痘）が存在しないか野外または現地で分析するサンプルの採取および準備に関する。

従来のＰＣＲの採取および準備は、ほとんどの野外要員の技量を超える技量を要求する。一般的なＰＣＲ採取および準備は複雑な手順である。

従来のＰＣＲ採取および準備は、分析の前にサンプルを処理する必要がある。サンプル採取および準備の欠点は、それが少なくとも三つの複雑なステップを含むことである。第一に、環境中のフミン酸および金属のような阻害物質を除去する。第二に、サンプルを濾過し、濃縮する。第三に、ＰＣＲアッセイに必要な試薬の組合せをサンプルに添加する。

従来のＰＣＲ採取および準備の別の欠点は、作業が一般的に野外ではなく、研究室で実行されることである。一般的に、そのような採取および準備は、生物戦剤の現地検査のために野外用として携帯することができない。

本発明の一実施形態では、ＰＣＲ分析用のサンプルを採取しかつ準備するための装置を提供する。該装置はバッファ容器筺体およびプランジャ筺体を含む。バッファ容器筺体は、バッファ容器筺体の内側に配置されたバッファ容器を含む。プランジャ筺体は、プランジャ筺体の内側に配置されるように構成されたプランジャを含む。プランジャの一端にスワブが取り付けられ、プランジャ筺体の一端に反応管が取り付けられる。バッファ容器筺体は、プランジャ筺体に作動的に接続されるように構成される。

本発明の別の態様では、ＰＣＲ分析準備方法を提供する。該方法は、スワブおよびプランジャを含む装置を提供するステップと、試験表面をスワブで拭いてサンプルを採取するステップとを含む。ＰＣＲ分析準備方法はさらに、プランジャ筺体とバッファ容器筺体との間のねじり動作を使用してプランジャ筺体をバッファ容器筺体に取り付けることによって、スワブをバッファ容器内に挿置し、よってバッファが放出されてスワブ中を通過することを可能にし、かつバッファおよびサンプルが試薬混合物と混合するためにチャンバ内に進むことを可能にすることを含む。該方法はさらに、装置をホイップし、よって準備されたサンプルを反応管に送り込むことを含む。

上述した一般的説明および以下の詳細な説明は単なる例示であって、請求する発明を限定するものではないことを理解されたい。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、付属の請求の範囲、および図面の簡単な説明の部で簡単に述べる図面に示す添付の模範的実施形態から明らかになるであろう。

以下で、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

生物剤（例えば炭疽菌、野兎病、疫病、または天然痘）の有無を決定するＰＣＲ分析のためのサンプルを採取しかつ準備するための装置１を図１に開示する。装置１は、プランジャ筺体６０に作動的に接続されるバッファ容器筺体１０と、バッファ容器２０と、プランジャ５０と、スワブ３０と、スワブ支持体４０と、反応管７０とを含む。

図２（ａ）および２（ｂ）から分かるように、バッファ容器筺体１０は円筒形筺体部分１６の一端にタブ１４を含む。円筒形筺体部分１６は、外方に突出するねじ山１２を含む。ねじ山１２は、図４（ａ）、４（ｂ）から分かるように、プランジャ筺体６０のねじ溝６２に対応するように構成される。タブ１４は、使用者がバッファ容器筺体１０をプランジャ筺体６０とねじり合わせ、あるいは螺合するのを助けるように構成される。

バッファ容器２０は、バッファを収容するためのいずれかの適切な容器、例えばワットマン社のＭｉｎｉ ＵｎｉＰｒｅｐブランドのバッファチャンバ２０とすることができる。

図１に示すスワブまたはスワビングマトリクス（swabbing matrix）３０は、プランジャ５０の一端に取り付けられる。スワブ支持体４０はスワブ３０をプランジャ５０上に支持する。図３（ａ）および３（ｂ）から分かるように、スワブ支持体４０は凸状枠組４２および枠４４を含む。枠４４は略円形とすることができる。凸状枠組４２は枠４４の内側に配置され、スワブ３０がプランジャ５０から離れて突出し、かつ分析のためにサンプルがその上で採取される表面と係合することを確実にするように構成される。

スワブ３０は、生物剤の有無を決定するＰＣＲ分析用の試料のサンプルを採取するように構成される。スワブ３０はドーム形に形成することができる。

スワブ３０はフィルタ様材料、または分析対象の物質を採取するのに適したいずれかの他の材料、例えばイソコードペーパ（IsoCode paper）とすることができる。

図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）から分かるように、プランジャ筺体６０は、プランジャ筺体６０の内部表面にねじ溝６２を含む。プランジャ筺体６０は円筒形の形状とすることができる。半径方向延出タブ６４は、プランジャ筺体６０の外面から突出することができる。半径方向延出タブ６４は、反応管７０がサンプル（図示せず）のさらなる分析用の検出器のスロットと適切に係合すること、および（２）装置が重度危険物質用手袋で適切に取り扱うことができることを確実にする。

図１に示すプランジャ５０は、取り付けられたスワブ３０およびスワブ支持体４０と共に、プランジャ筺体６０の内部に配置することができる。例えばセラミック混合ビーズのような試薬ビーズ（図示せず）は、プランジャ５０の内部チャンバ（図示せず）の内側に配置することができる。

プランジャ５０は、ワットマン社のＭｉｎｉ ＵｎｉＰｒｅｐブランドのプランジャ５０またはいずれかの他の適切なプランジャ５０を含むことができる。

図５（ａ）、５（ｂ）、および５（ｃ）から分かるように、反応管７０は管部７４および管部７４の一端の杯部７２を含む。位置合わせタブ７３が杯部７２の縁から延びる。位置合わせタブ７３は、反応管７０がプランジャ筺体６０に適切に取り付けられ、位置合わせされ、かつ保持されることを確実にするように構成される。

反応管７０は、準備されたサンプルをさらなる分析のために保持するためのいずれかの適切な管、例えばＢｉｏ−Ｓｅｅｑブランドの反応管７０を含むことができる。反応管７０は使い捨てにすることができる。

装置１は、生物戦剤で汚染されているかもしれない表面を拭くために使用することができる。プランジャ５０の一端に取り付けられた装置１のスワブ３０は、可能性のある汚染物質のサンプルを採取し、次いでバッファ容器２０内に挿置する。スワブ３０は、プランジャ筺体６０とバッファ容器筺体１０との間のねじり動作によって、バッファ容器２０内に挿置される。スワブ３０がバッファ容器２０の内部に配置される速度は、ねじり動作によって制御され、したがってそれはバッファ容器２０内に含まれるバッファがスワブ３０を通過し、サンプルを溶出または洗い落とす速度を制御する。サンプルおよびバッファは内部チャンバ内に進み、こうして凍結乾燥された試薬ビーズを再水和し、それは次いでサンプルと混合される。次いでサンプルは分析用に準備され、反応管７０内に送り込まれる。サンプルはホイッピング動作によって反応管７０内に進む。装置１の使用者は装置１を数回ホイッピングして、準備されたサンプルを反応管７０内部へ送り込ませる。装置１に取り付けられた反応管７０は次いで、サンプルを分析するための手持ち式検出器の内部に配置することができる。

装置１は、それを野外で使用するために容易に運ぶことができるように、適切な大きさおよび重量に構成することができる。例えば装置１は、簡単に携帯できるようにオペレータの手で持ち運ぶことができる。

代替実施形態では、バッファ容器２０は、バッファ容器２０の一端を被覆する膜２２（図示せず）を含む。プランジャ５０およびスワブ３０は、スワブ３０をバッファ容器２０内に押し込むねじり動作によって、膜２２を破断する。膜２２が破断すると、バッファ（図示せず）はバッファ容器２０から放出され、スワブ３０を通過してサンプルを溶出させる。

図６に示す代替実施形態では、スワブ１３０とバッファ容器１２０との間にスパイク１２５が配置される。スパイク１２５は、バッファ容器１２０を被覆する膜１２２を破断して、バッファをバッファ容器１２０から放出させてスワブ１３０中を貫流させるように構成される。スパイク１２５は、バッファ容器筺体１１０とプランジャ筺体１６０との間のねじり動作により、スパイク１２５をバッファ容器１２０内に押し込むことによって、バッファ容器１２０を被覆する膜１２２を破断する。

別の代替実施形態では、スワブ３０はメッシュ３２（図示せず）によって被覆することができる。代替的に、スワブ３０がメッシュ３２を被覆することができる。

装置は、計器内に導入する前に、結合されたサンプル−試薬混合物の視認性を改善する添加剤、例えば指示化学染料を含むことができる。この染料は、試薬ビーズとサンプルの再水和の前に一つの色を出現し、サンプルが試薬と完全に混合された後で別の色を出現するように、試薬物質にも感応させることができる。該染料の別の特徴は、ＰＣＲ処理の前に、色の変化を使用して、未知のサンプルのｐＨが試薬系と融和性がないことを示すことができることである。好適な実施形態では、クレゾールレッド、化学式Ｃ₂₅Ｈ₁₈Ｏ₅Ｓをバッファ内に配置する。中性溶液中のこの物質の通常の色は黄色である。ＰＣＲ試薬と適切に混合されると、溶液は紫色ないし赤色になる。何らかの理由で試薬が存在しない場合、またはサンプルが間違ったｐＨを持つ場合、バッファは黄色になり、反応に問題があることを示す。

本発明の開示を前提として、当業者は、本発明の範囲および精神内で他の実施形態および変形があることを理解されるであろう。したがって、当業者が本発明の範囲および精神内で本開示から到達できる全ての変形は、本発明のさらなる実施形態として含まれるものとする。本発明の範囲は、請求の範囲に記載する通りに定義されるものとする。

ＰＣＲ分析のためのサンプルを採取しかつ準備するための装置の実施形態の分解組立図である。 図１のバッファ容器筺体の斜視図である。 図１のバッファ容器筺体の側面図である。 図１のスワブ支持体の斜視図である。 図１のスワブ支持体の側面図である。 図１のプランジャ筺体の斜視図である。 図１のプランジャ筺体の断面図である。 図１のプランジャ筺体の側面図である。 図１の反応管の斜視図である。 図１の反応管の側面図である。 図１の反応管の断面図である。 ＰＣＲ分析のためのサンプルを採取しかつ準備するための装置の別の実施形態の分解組立図である。

Claims (24)

1. ポリメラーゼ連鎖反応分析用のサンプルを採取し、準備するための装置であって、
   バッファ容器筺体と、
   バッファ容器と、
   プランジャの一端に取り付けられたスワブと、
   プランジャ筺体に取り付けられた反応管と、
   前記プランジャ筺体の内部表面のねじ溝と、を備え、
   前記ねじ溝が、前記バッファ容器筺体から突出するねじ山に対応するように構成され、
   前記プランジャが前記プランジャ筺体の内部に配置されるように構成され、
   前記バッファ容器が前記バッファ容器筺体の内側に配置され、前記バッファ容器筺体が前記プランジャ筺体に作動的に接続された、
   装置。
2. 前記バッファ容器筺体が円筒形筺体部分の一端にタブ部を含む、請求項１に記載の装置。
3. 突出するねじ山が、前記バッファ容器筐体の前記円筒形筺体部分に備えられた、請求項２に記載の装置。
4. 前記スワブがフィルタ様材料を含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記スワブを支持するスワブ支持体をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
6. 前記スワブ支持体は、前記スワブが前記プランジャから離れて突出するように前記スワブを配置するように構成された、枠の内側に配置された凸状枠組を含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記プランジャ筺体から突出する少なくとも一つの半径方向延出タブをさらに含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記反応管が杯部および管部を含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記杯部の縁に配置され、前記プランジャ筺体内に前記反応管を保持するように構成された少なくとも一つの位置合わせタブをさらに含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記プランジャ筺体と前記バッファ容器筺体との間のねじり動作によって、前記スワブが前記バッファ容器内に挿置されるように構成された、請求項１に記載の装置。
11. 前記バッファ容器筺体および前記プランジャ筺体は、前記スワブが前記バッファ容器内に挿置されたときに、前記バッファ容器内に含まれるバッファが前記スワブを通過するように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. サンプルと混合するためにプランジャの内部チャンバ内に配置された試薬ビーズをさらに含む、請求項１に記載の装置。
13. 前記反応管が、前記装置をホイッピングすることによって、ＰＣＲ分析を受けるように準備された物質のサンプルを受容するように構成された、請求項１に記載の装置。
14. 前記バッファ容器筺体、プランジャ筺体、および反応管が携帯可能に構成された、請求項１に記載の装置。
15. 前記バッファ容器が前記バッファ容器の一端を被覆する膜を含む、請求項１に記載の装置。
16. 前記スワブを前記バッファ容器内に押し込むねじり動作によって前記膜が破断されるように構成され、バッファが前記膜の破断によって放出される、請求項１５に記載の装置。
17. 前記バッファ容器と前記スワブとの間に配置されたスパイクをさらに含み、前記スパイクが前記バッファ容器の一端を被覆する膜を破断するように構成された、請求項１に記載の装置。
18. 前記スワブを被覆するメッシュをさらに含む、請求項１に記載の装置。
19. 処理前にサンプルおよび試薬の混合物の視認性を改善するための添加剤をさらに含む、請求項１に記載の装置。
20. 指示染料をさらに含む、請求項１に記載の装置。
21. 試薬が存在し、正しく混合されている場合、前記染料の色が変化するように構成された、請求項２０に記載の装置。
22. サンプルのｐＨが適正である場合、前記染料の色が変化するように構成された、請求項２０に記載の装置。
23. 前記染料がクレゾールレッドを含む、請求項２０に記載の装置。
24. スワブおよびプランジャを含む装置を提供し、前記スワブで試験表面上を拭いてサンプルを採取するステップと、
    プランジャ筺体の内部表面のネジ溝とバッファ容器筺体から突出するねじ山との間のねじり動作を使用して前記プランジャ筺体を前記バッファ容器筺体に取り付けることによって、前記スワブをバッファ容器内に挿置し、よってバッファが放出され前記スワブ中を通過することを可能にし、バッファおよびサンプルが試薬混合物と混合するためにチャンバ内に進むことを可能にするステップと、
    装置をホイッピングし、よって準備されたサンプルを反応管内に送り込むステップと、
    を含む、ポリメラーゼ連鎖反応分析準備方法。