JP5225294B2 - 核酸増幅のための装置および方法 - Google Patents
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Description
本発明は、逐次的な核酸増幅反応を行う装置であって、
該装置は、流体サンプルを受容して第1増幅反応を行い得るサンプル区画と、複数の反応区画とを含むプラットフォームを含み、上記プラットフォームは、上記流体サンプルを第2増幅反応を行う上記複数の反応区画へと実質的に均一に配分し得る装置を提供する。
サンプル区画と複数の反応区画とを含むプラットフォームを配備する段階と、
上記サンプル区画に対して流体サンプルを装填し且つ第1増幅反応を行う段階と、
上記流体サンプルを第2増幅反応を行う上記複数の反応区画に対して実質的に均一に配分する段階とを含む、
逐次的な核酸増幅反応を行う方法を提供する。
上記第1の側面に係る装置を配備する段階と、
上記サンプル区画に対して流体サンプルを装填し且つ第1増幅反応を行う段階と、
上記流体サンプルを第2増幅反応を行う上記複数の反応区画に対して実質的に均一に配分する段階とを含む、
逐次的な核酸増幅反応を行う方法を提供する。
本発明を記述かつ権利請求する上で、以下の用語は下記に示される定義に従い使用される。また本明細書中で使用される用語は、本発明の特定実施態様を記述することのみを目的としており、限定を意図しないことも理解すべきである。別様に定義されなければ、本明細書中で使用される全ての技術的および科学的な用語は、本発明が関連する分野の当業者により一般的に理解されるのと同一の意味を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1a】回転可能プラットフォームが8個のサンプル区画(および、各区画の夫々の希釈/計量区画)を有する環状ディスクであるという本発明の一実施態様に係る装置の平面図である。
【図1b】回転可能プラットフォームが単一のサンプル区画のみを(対応する希釈/計量区画と共に)有する環状ディスクのセグメントのみであるという本発明の別実施態様に係る装置の平面図である。
【図2】図1に示された装置の下面図である。
【図3】図1に示された装置のひとつのセクタの拡大平面図である。
【図4】図3に示された拡大セクタの斜視図である。
【図5】図4に示されたデバイスの斜視下面図である。
2 回転可能プラットフォーム/環状プラットフォーム
3 概略的に平面的で円形もしくは環状のディスク
4 楔状部材/楔形状プラットフォーム
5 径方向内側サンプル区画
6 希釈区画
7 チャネル
8 計量マニフォルド
9 チャネル
10 径方向外側反応区画
11 チャネル
12 漏斗
Claims (33)
- 逐次的な核酸増幅反応に用いるための装置であって、
該装置は、
流体サンプルを受容して第1増幅反応を行い得るサンプル区画と、
上記流体サンプルの第2増幅反応を行い得る複数の反応区画と、
上記サンプル区画において反応させた流体サンプルを希釈するための希釈区画と、
上記希釈区画において希釈された流体サンプルを上記反応区画のそれぞれに実質的に均一に配分するための計量マニフォルドと、
前記サンプル区画および前記希釈区画および前記計量マニフォルドの間における流体接続を提供すべく実質的に径方向に延在するチャネルと
を含むプラットフォームを含み、
上記プラットフォームは、前記流体サンプルが前記チャンネルを通過して流れるのに十分な遠心力を生成すべく回転可能である円形又は環状のディスクであり、
上記サンプル区画、上記希釈区画、上記計量マニフォルド、及び上記反応区画は、この順にそれぞれ、上記プラットフォームの中心から外周方向に向けて該プラットフォームに設けられており、
前記サンプル区画は上記希釈区画に対して流体接続され、上記希釈区画は上記計量マニフォルドに対して流体接続され、且つ、上記計量マニフォルドは前記複数の反応区画に対して流体接続されており、かつ
前記各チャネルは、ひとつの区画/マニフォルドから次の区画/マニフォルドに対して前記流体を搬送するために更に大きな1分当たりの回転数が必要とされるように、内側区画から外側区画にかけて次第に小さくなる直径を有する、
上記装置。 - 前記サンプル区画、希釈区画および計量マニフォルドは直列に流体接続され、且つ、
前記各反応区画は上記計量マニフォルドに対して並列に流体接続される、請求項1に記載の装置。 - 前記サンプル区画、希釈区画、計量マニフォルドおよび反応区画は、上記円形もしくは環状のディスクの表面内に埋設されている、請求項1または2に記載の装置。
- 前記複数の反応区画は前記ディスクの周縁部の回りに円周方向に離間される、請求項1から3の何れか1項に記載の装置。
- 前記サンプル区画、希釈区画、計量マニフォルドおよび反応区画は前記ディスクのひとつのセクタを画成する、請求項1から4の何れか1項に記載の装置。
- 前記ディスクは複数のセクタを含む、請求項5に記載の装置。
- 3個〜12個のセクタを含む、請求項6に記載の装置。
- ひとつのセクタ毎に2個〜12個の反応区画を含む、請求項6または7に記載の装置。
- 前記サンプル区画の容積は5μL〜20μLであり、前記希釈区画の容積は100μL〜500μLであり、前記計量区画の容積は100μL〜1,200μLであり、且つ、前記反応区画の各々の容積は20μL〜250μLである、請求項1から8の何れか1項に記載の装置。
- 前記1分当たりの回転数は200〜1,000rpmの間である、請求項1から9の何れか1項に記載の装置。
- 前記各反応区画を前記計量マニフォルドに流体接続している前記チャネルは、該チャネルを通る流体流を選択的に許容し、かつ所定溶融温度を有するワックス・バルブを含む、請求項1から10の何れか1項に記載の装置。
- 前記ワックス・バルブの回りにおける局所的温度を前記所定溶融温度より高く上昇させると、前記チャネルは開かれることで該チャネルを通る流体流が許容される、請求項11に記載の装置。
- 前記所定溶融温度は95℃である、請求項12に記載の装置。
- 前記サンプル区画および前記反応区画は、上記プラットフォームの厚さ方向において実質的に円筒形状に形作られたウエルとしてそれぞれ形成され、且つ、前記希釈区画および前記計量マニフォルドは、上記プラットフォームの中心に対して同心円上に設けられた実質的に弧状の谷部として、それぞれ形成されている、請求項1から13の何れか1項に記載の装置。
- 前記希釈区画を前記計量マニフォルドに流体接続している前記チャネルは、前記各弧状谷部の共通端部に配設され、加速下における当該装置の回転方向に依存して、上記希釈区画から上記計量マニフォルドへの流体の選択的移動を許容する、請求項14に記載の装置。
- 前記ディスクは射出成形された熱可塑性材料から形成される、請求項1から15の何れか1項に記載の装置。
- 前記ディスクのひとつのセクタは、射出成形された熱可塑性材料から形成される、請求項5から16の何れか1項に記載の装置。
- 前記熱可塑性材料は所定波長にて透明であることにより、ひとつの区画において行われている反応を光源/検出器機構が監視することを許容する、請求項16または17に記載の装置。
- 前記各区画または前記マニフォルドは、カバーシートに対してシール係合する隆起上側唇部を含む、請求項1から18の何れか1項に記載の装置。
- 前記カバーシートはプラスチックであり且つ前記シールは溶着物である、請求項19に記載の装置。
- 前記カバーシートは、希釈流体を加えるために前記希釈区画の上方に位置された開孔を含む、請求項19または20に記載の装置。
- 前記流体サンプルは、核酸増幅を行うための試薬を含む反応混合物である、請求項1から21の何れか1項に記載の装置。
- 前記各ウエルは、前記ディスクの回転により遠心力が付与されたときに前記流体が前記チャネルへと排出されて次続的な区画/マニフォルドに至る傾向であるように傾斜された壁部を含む、請求項14から22の何れか1項に記載の装置。
- 前記サンプル区画および反応区画は夫々、前記第1および第2の増幅反応を行うべく熱交換器と熱的に連通し得る、請求項1から23の何れか1項に記載の装置。
- 前記第1増幅反応は多重PCR反応から成り、且つ、前記第2増幅反応はネスト式もしくは半ネスト式のPCR反応を含む、請求項1から24の何れか1項に記載の装置。
- 上記サンプル区画、上記希釈区画、及び上記計量マニフォルドは、それぞれ、複数個存在し、
上記複数の反応区画は、複数の配列を構成し、かつ該複数の配列群のそれぞれには複数の反応区画が存在し、
上記サンプル区画のそれぞれは上記希釈区画のそれぞれに対して流体接続されており、
上記希釈区画のそれぞれは、上記計量マニフォルドのそれぞれに対して流体接続されており、
上記反応区画のそれぞれは、チャネルにより、夫々の計量マニフォルドに対して流体接続されており、かつ上記チャネルは該チャネルを通る流体流を選択的に許容し、かつ所定溶融温度を有するワックス・バルブを有する、
請求項1から25の何れか1項に記載の装置。 - 上記プラットフォームに十分な遠心力が付与されると、前記流体は、区画から区画へ、または、区画からマニフォルドへ、または、マニフォルドから区画へと選択的に搬送される、請求項26に記載の装置。
- 請求項11から27の何れか1項に記載の装置を配備する段階と、
前記サンプル区画に流体サンプルを装填する段階と、
第1増幅反応を行う段階と、
前記希釈区画に希釈液体を充填する段階と、
上記プラットフォームに十分な遠心力を付与して、上記流体サンプルを該サンプルの希釈のために上記希釈区画へと搬送する段階と、
上記プラットフォームに十分な遠心力を付与して、前記希釈済み流体サンプルを前記計量マニフォルドへと搬送する段階と、
前記ワックス・バルブを起動する段階と、
上記プラットフォームに十分な遠心力を付与して、上記希釈済み流体サンプルを前記各反応区画に対して実質的に均一に配分する段階と、
第2増幅反応を行う段階とを含む、
核酸増幅を行う方法。 - 流体サンプルを受容して第1増幅反応を行い得るサンプル区画と、
上記流体サンプルの第2増幅反応を行い得る複数の反応区画と、
上記サンプル区画において反応させた流体サンプルを希釈するための希釈区画と、
上記希釈区画において希釈された流体サンプルを上記反応区画のそれぞれに実質的に均一に配分するための計量マニフォルドと、
前記サンプル区画および前記希釈区画および前記計量マニフォルドの間における流体接続を提供すべく実質的に径方向に延在するチャネルと
を含むプラットフォームであって、
上記プラットフォームは、前記流体サンプルが前記チャンネルを通過して流れるのに十分な遠心力を生成すべく回転可能である円形又は環状のディスクであり、
上記サンプル区画、上記希釈区画、上記計量マニフォルド、及び上記反応区画は、この順にそれぞれ、上記プラットフォームの中心から外周方向に向けて該プラットフォームに設けられており、
前記サンプル区画は上記希釈区画に対して流体接続され、上記希釈区画は上記計量マニフォルドに対して流体接続され、且つ、上記計量マニフォルドは前記複数の反応区画に対して流体接続されており、かつ
前記各チャネルは、ひとつの区画/マニフォルドから次の区画/マニフォルドに対して前記流体を搬送するために更に大きな1分当たりの回転数が必要とされるように、内側区画から外側区画にかけて次第に小さくなる直径を有する、
上記プラットフォームを配備する段階と、
上記サンプル区画に対して流体サンプルを装填し且つ第1増幅反応を行う段階と、
上記流体サンプルを第2増幅反応を行う上記複数の反応区画に対して実質的に均一に配分する段階と、
上記第2増幅反応を実施する段階とを含む、
逐次的な核酸増幅反応を行う方法。 - 請求項1から27の何れか1項に記載の装置と、
上記装置を受容する基部と、
所定シーケンスに従い上記装置を回転させ、前記流体サンプルをひとつの区画/マニフォルドから次の区画/マニフォルドへと選択的に搬送する回転手段と、
前記反応区画およびサンプル区画と熱的に連通する温度制御要素であって、前記第1および第2の増幅反応のそれぞれを行うための熱的変化特性シーケンスに従って記前反応区画およびサンプル区画のそれぞれの温度を制御し得る、上記温度制御要素と、
上記各シーケンスの情報が保存されたプログラム可能コントローラであって、該各シーケンスの情報に基づいて上記回転手段及び上記温度制御要素のそれぞれを制御する、上記プログラム可能コントローラとを含む、
核酸増幅に用いるためのデバイスであって、
上記装置が上記基部に装備されている、デバイス。 - 前記第1増幅反応は多重PCR反応から成り、且つ、前記第2増幅反応はネスト式もしくは半ネスト式のPCR反応を含む、請求項30に記載のデバイス。
- 請求項1から27の何れか1項に記載の装置又は請求項30若しくは31に記載のデバイスと、
前記第2増幅反応を行うために必要な試薬であって前記反応区画内に収容された試薬とを含む、
逐次的な核酸増幅に用いるためのキット。 - 前記第1増幅反応の生成物を希釈するために必要な試薬であって前記希釈区画内に収容された試薬を更に含む、請求項32に記載のキット。
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