JP5623417B2 - 生物学的サンプルを扱うおよび／または調製するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、生物学的サンプルを分析するおよび／または扱うおよび／または調製するための装置に関します。

そのような装置は、生物学的プロトコルを自動化する状況、特に、複雑な生物学的なプロトコルの中で、使用されるように意図されました。

制限しない例として、そのような装置は、病原体の検出、または、病原体の分子、核酸あるいはタンパク質の検出に適用することができます。それは、標本サイト上で直接行われるそのような検出に、特に望ましい。

この検出は、例えば、複数のステップ、いくつかの試薬、を含む複雑な生物学的プロトコルを通して一般に行われている、ＤＮＡの抽出を構成する、および、例えば定量的ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を用いる、病原体を検出するためにフェーズに従う、例えば加熱のような機能に関連して用いられる、例えばサンプルを調製するための第１段階を含みます。標本サイト上での検出の実行は、容積、非汚染、オートメーションおよび強健さと関係する制約を課します。

そのような生物学的プロトコルは、検出モジュールに接続され、各テスト間で交換される、安くて消費可能な装置の中でむしろ実行されるに違いありません。この消費可能なものは、高価な構成要素（例えば機械的か光学部品）を含んでいる処理装置に挿入することができます。

数ミリメートルのサンプルからのＤＮＡの調製および抽出のような複雑な生物学的なプロトコルを自動化するために異なる技術が使用されます。すべての場合に、いくつかの試薬の存在は、異なる保管チャンバおよび少なくとも１つの反応部屋の存在を要求します。さらに、流体の移動を可能にする手段は必要です。

Ｇｅｎｐｏｉｎｔによって特に使用され、およびＴｅｃａｎによって売られた調製ロボットによって実行される一番知られた装置は、ピペットと、多くの穴（wells）（試薬かサンプルのいずれかを含んでいる穴）があるプレートと、の三次元の移動のための手段を含みます。

ピペットは、試薬をある特定の分量引き出すために穴の中で位置するようにプレート上に移動され、次に、サンプルを含んでいる穴へ試薬のある特定の分量搬送するために、サンプルを含んでいる穴の中で位置され、各試薬について連続的になされます。

反応の進行に必要な追加の手段は、特に、加熱手段あるいは磁気捕獲手段（浮遊している粒子の磁気による体積作用）であり、プレートの下に配置させることができます。

そのような装置にはピペットを移動させるために機械的に精密な手段を使用する欠点があり、それは複雑で、輸送することが困難です。

更に、そのような装置は開放穴を含み、穴間で汚染が生じる場合があります。

これらの汚染を制限するために、特に、使い捨てのピペット円錐を使用することが考えられ、それはできる限りエアゾール（aerosol）の形の汚染を防ぐために理解（cottoned）され、サンプリング針を洗うための手段を提供するため、接触による汚染を防ぐため、あるいは試薬を使い捨ての消費可能な閉じたコンテナーに置くためです。したがって、ピペッティングロボットに相当するある装置では、試薬は、単に試験の時だけに開かれる、使い捨ての消耗品内に置かれます。ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘによって売られたＶＩＤＡＳＲ系は特にそのような装置を含みます。しかしながら、反応スペースを含んでいる部屋（chamber）は、エアゾール汚染に結びつく可能性のある外気（open air）にまだ露出されます。穴のあるプレートが、薄膜シールあるいは隔膜（septa）によって閉じた貯蔵所を含んでいます。これらの貯蔵所は同じ面の上に分配されます。したがって、サンプリングヘッド（sampling head）の移動は３つの軸に沿って行われます。

したがって、試験間の汚染を防ぐために、密閉された使い捨ての装置中の単一の試験を生み出すことが考えられました。

したがって、特に、サンプル、洗浄流体、溶出流体、試薬を受け取るように意図された複数の部屋または貯蔵所の集合（assembly）を含む使い捨てのカートリッジを含む装置であって、該複数の部屋または貯蔵所が１セットのチャネルによって接続されたものがＵＳ６８７８５４０、ＵＳ６４４０７２５およびＵＳ６８８１５４１の文献に説明されています。これらの装置はさらに微小溶液（microfluidic）のチップを含みます。異なる部屋と貯蔵所の間の流体の移動は、ポンプ、およびバルブ或いは流体のダイオード・タイプのフロー制御手段の作用の下、前記チャネルのセットによって保証されます。これらの装置の１つの用途は、特にＰＣＲによって、核酸を抽出し増幅するための流体サンプルの処理の実行です。

文献ＵＳ６３７４６８４は、さらに１セットの部屋および貯蔵所を含む使い捨てのカートリッジについて記述します。この文献の場合には、一つの処理部屋が使用され、一つの処理部屋は、回転式の部材の中に形成されたチャネル経由で選択的に他の部屋あるいは貯蔵所との流体コミュニケーション下に置かれることができます。

これらの解決策は、有効に汚染を減少させることを可能にしますが、部屋間の流体コミュニケーションおよび移動構造を置くことを必要とし、それは複雑なままです。

文献ＵＳ６９６４８６２は、所定の圧力以上で流体コミュニケーションを許容する壁によって分離された部屋を有する使い捨てのエレメントを含む装置について記述します。各部屋は、閉鎖の前に特定の流体で満たされます。２つの隣接した部屋に含まれていた流体をコミュニケーション状態に置くことは、２つの部屋のうちの１つに対する機械的な圧力によってなされ、それが分離している壁内に開口を生じさせます。

この装置は、部屋間のコミュニケーションの実現を単純化することを可能にし、試験間の汚染を制限することをさらに可能にします。しかしながら、それには部屋を連続使用しなければならないこと、および逆には使用できないことの欠点があります。

文献ＷＯ９５／２１３８２は、その順に整列し、ポリマー壁によって分離された第１の部屋、第２の部屋、および第３の部屋を有する使い捨てのエレメントを含む装置について記述します。吸引手段は第２の部屋の空間に接続されます。内部の空洞の２つの端部に位置していた２つの開口を含む内部の空洞の限界を定める針は、第１の部屋と第２の部屋、あるいは第２の部屋と第３の部屋の間のコミュニケーションを生産するように移動されることができます。

この装置は、第２の部屋に向かう流体の課された移動とともに、前もって定義した順に部屋が使用されることを必要とし、３部屋の使用に制限されています。さらに、部屋の使用は不可逆です。

発明の説明

本発明は、前述の欠点のすべてあるいはいくつかを解決することを目標とします。

その目的へ、本発明は、生物学的サンプルを準備し、処理し、および／または、分析をするための装置に関し、該装置は、保管部屋および／または流体を受け取るように意図された反応部屋の集合（assembly）を含んでおり、前記部屋は、与えられた軸に沿って整列した、隣接した部屋の集団となるために、共有したあるいは隣接した複数の壁を有し、その結果、前記壁の少なくとも１つは薄膜または隔壁を含んでいて、前記薄膜は針によって貫通されることができること、その後一旦針が除去されればそのシールが回復され、該装置は、前記集合（assembly）の前記部屋の少なくとも１つへのおよび／または１つから前記流体を移動させるための手段を含み、前記移動手段は、転送区画に接続された針と、前記針の上流に接続された前記液体のための吸引／配達手段であって、集合の部屋の体積からは分離された吸引／配達手段と、部屋の整列軸に沿った互いに関する部屋の集合および針を移動させる駆動手段と、を含む。

したがって、生物学的プロトコルが実行される場合、標本抽出（sample）するか第１の部屋へ流体を注ぐかできる針は、その後、第２の部屋で位置し、かつ隔壁を通り抜けるように軸に沿って移動され、その部屋の流体をある分量注ぐかサンプリングすることができます。

針は、部屋のスペースから分離された流体のコミュニケーション回路によって吸引／配達手段に接続されます。流体の吸引および／または配達は、部屋の集合（assembly）のうちの任意の１つの部屋で行うことができます。

ある部屋から別の部屋へ液体を移すための針の機械的な運動が最小化されるように、部屋の集合（assembly）の配置がなされ、該配置は、異なるボリューム範囲（volume ranges）の管理に適しています。

本発明による配置は、たった１つの移動軸を要求する単純でコンパクトな流体のアドレス指定方式を使用して、バルブのような複雑な機械的なコンポーネントを廃止することを可能にします。

部屋の集合（assembly）は閉まっており、それは外部の汚染の危険を防ぎます。この装置、あるいは部屋の集合（assembly）を含むそれのサブの一部は、特に、消費可能で閉じられた形式で作ることができるとともに作るのが簡単であり、それは安く、使い捨てであり、それは高価で永続性の構成要素（例えば、ポンプ、あるいは針を位置させるための機械的な精密手段のような光学的あるいは機械的な構成要素）を含む装置に挿入されるだろう。

発明によるアレンジ（arrangements）は、さらに同じプロトコル（装置の残りが狭い場合）でいくつかのサンプルあるいは配達されるべき液体を同じ部屋の中に入れることを可能にします。例として、一つの保管部屋は、プロトコルの様々なステップにおいて針によってサンプリングされる試薬を含むことができます。装置は、そのために生物学的プロフィールの実行での柔軟性を提示し、それは、その生産における大きな変化なしに多くの個別のプロトコルに装置を適応させることを可能にします。

有利に、隔壁または複数の隔壁は、部屋の整列する軸によって横断（traversed）された平面にある壁を構成します。

最初の実施形態によれば、転送スペースは装置の下流にある処理手段に向けて流体をある一定量を転送するように配置されます。これらのアレンジ（arrangements）は、サンプルの単純な調製を生み出すことを可能にし、次に、装置の下流に位置した処理モジュールに調製の結果物を送ることを可能にします。装置の下流は外部設備に対応しており、外部設備はその装置によって作られた生物学的プロトコルの産物として開発される。

別の実施形態によれば、装置は、吸引および／または配達手段の下流と、針および転送スペースの上流と、生物学的サンプルに作用することができる反応部屋および／または検波手段と、を含みます。それはプロトコルの進行に必要な１つあるいはいくつかの特異試薬を含むことができ、例えば、酵素免疫測定法タイプ（ＥＬＩＳＡ）の試験プロトコルの場合の抗体を捕らえます。

有利に、針を支持する装置の部分は、反応排液の格納のために保管部屋を含みます。装置はこのように必要物が全てそろった集合（assembly）であり、つまり、それは針と、反応部屋で生じる反応の利用できない産物をすべて受け取るように意図された排液保管部屋と、の両方を含んでいます。この消費可能な装置と、それが組み入れられる装置との間の汚染の危険はしたがってありません。一旦サンプルが装置に入ったならば、したがってそれ（サンプル）とその環境の間に接続はこれ以上ありません。

むしろ、部屋の整列は垂直方向に位置します。部屋の集合（assembly）の垂直の配置は、液体のボリューム範囲の変更中に重力の作用を利用することを可能にします。

有利に、少なくとも１つの部屋には先細か或いは円錐形の壁があります。円錐形の形は、そこに含まれていたボリュームにかかわらず部屋の円錐の軸に沿った針の有効な配置（positioning）を可能にします。

発明の特定の実施例によれば、装置は、単独であるいはコンビネーションの中で考慮され、１つ以上の次の特徴を含んでもよい、
部屋の集合（assembly）の部屋の少なくとも１つは、磁界の影響下で動作が始まる磁気エレメントを含み、
装置は、部屋の集合（assembly）中の部屋の少なくとも１つでの物理的或いは化学的パラメータをモニターするように意図されたセンサーおよび／または部屋の内容に作用するように意図したアクチュエーターを含み、
針はセンサーおよび／またはアクチュエーターに接続され、
針はサンプルをとるように配置され、
部屋の少なくとも１つのサイドウォールは、部屋の整列する軸と交わる軸に沿って移動する第２の針を利用する、ある特定量のサンプリングあるいは導入を許容するように配置された隔壁を含みます。

本発明は、さらに前のクレームのうちの１つによる装置の中で使用される保管部屋および／または反応部屋の集合（assembly）を製造する方法に関し、該方法は、部屋本体の集合（assembly）を作るための第１のステップであって、部屋本体の壁が集合（assembly）表面に現れる少なくとも一つの開口を含んでいる第１のステップと、その後２つの開口の間に保管部屋あるいは反応部屋を形成するように、２つの隣接した部屋本体の間に隔壁シートを挿入することにより、整列方向に沿って部屋本体を組み立てるための第２のステップと、を含んでいます。

そのような生産方法は、同一の部屋の集合（assembly）の中で使用される部屋の寸法およびタイプを変えることができるように互いに独立になった部屋を生産することを可能にします。例えば、異なる材料から作られたいくつかの部屋を提供することは可能です。

いくつかの装置を同時に接続することを可能にする方法の１つの実施形態によれば、第１の生産ステップは同じタイプの部屋本体を一まとめにするプレートの集合（assembly）を製造することを含み、次に第２のステップは、プレートの間に隔壁を挿入することにより異なるプレートを組み立てるためのものです。

この方法は、各専門化された部屋あるいはセンサーの構成要素のそれぞれあるいは特別の部屋に結合したアクチュエーター・タイプを集合的に製造することを可能にします。

方法中に、部屋の集合（assembly）は、接着させるかねじで止めることにより好都合に組み立てることができます。

方法は部屋の集合（assembly）に針を組み入れるための１ステップを含むことができます。

発明は、追加された図面と関連する、下に提供される詳細な記述を使用して、一層よく理解されるでしょう。
発明による装置の操作の図表です。 異なる部屋および貯蔵所の集合（assembly）を示す斜視図です。 ３つの異なるタイプの貯蔵所を備えた装置の場合の異なる部屋および貯蔵所の集合（assembly）を分解した斜視図です。 異なる部屋および貯蔵所の別の集合（assembly）の代表的な図表です。 発明による別の装置の操作の図表です。

上に定義された図の次の詳細な記述では、同じ要素あるいは同一の機能を行なう要素は発明を理解することをより簡単にするために同じ参照を維持するかもしれません。

発明の詳細な説明

図１に示される第１の実施形態によれば、発明によってサンプルを調製するか或いは生物学的反応を行なうことを意図した装置は、部屋３の集合（assembly）２を含み、これらの部屋は、保管部屋および／または反応部屋となることができるように、流体を受け取ることが意図され、部屋は、隣接した部屋が垂直に整列した集合となるように壁４によって境界が定められます。

隣接する２つの部屋３は、密閉する薄膜５あるいは隔壁によって分離されます。

反応部屋３が、処理されるべきサンプル、特に、生物学的サンプル（とりわけ反応、混合物）に「アクション」がその内側で起こる囲いを指すことに注目されるべきです。
多くの生物学的プロトコルでは、反応は、保管部屋で直接起こることができ、したがって、反応部屋および保管部屋はそうゆうわけで組み合わせられます。反応体積が、プロトコル中の実質的に一定か、例えば数ｍｌから１ダースのμｌまで体積が変動することになりえることも注目されるべきです。

装置は、第１の部屋３と第２の部屋３の間である特定の分量の流体を移すことを可能にする針６を含みます。

針は、その動作の間に部屋を分離する隔壁を貫通することができ、マイクロメーターのカラム７は、その垂直位置の修正により、所定の部屋に針の先端を位置させるように、垂直に針を移すことを可能にします。

装置は、針６の内部スペースからあるいは針６の内部スペースに、或いは、針に接続された転送スペースからあるいは針に接続された転送スペースに、液体を搬送および／または吸引することを可能にするポンプ８をさらに含みます。

針は、ホース９を含み、ホース９は、ポンプに針を接続し、２つの部屋間、あるいは装置の下流の処理手段に向かう、ある特定分量の流体のための転送スペースを構成します。

針は、針およびホース９、ポンプによって形成された、転送容積の上流と、反応排液保管容積を構成するように意図された部屋１０、つまり「排液かご」とばれるスペース、とを接続します。この排液保管部屋は、プロトコルに起因する流体を受け取るように意図されます。

生物学的プロトコルの実行中に、１またはいくつかの隔壁３を横切り、その後部屋３内の流体をサンプリングし、その後別の部屋３内にそれ自体の位置決めするように移動するとともにその部屋内である特定分量の流体を注ぐか或いはサンプリングするように、針６は軸に沿って移動されます。部屋集合（assembly）内での１セットのサンプリングおよび／または配達ステップは、このように行なわれます。

装置は、生物学的プロトコルの結果を開発するモジュールに容易に接続することができます。例えば、生物学的プロトコルの最後のステップが起こる反応部屋３内で、針は、サンプルから標本抽出します。その後、針は、反応部屋３の後ろの隔壁を横断し、装置の末端にある、下流のモジュール（図示されない）のチップ（chip）にサンプルを置きます。針が埋め込まれるようになるシリンダのような他のタイプの接続を考慮することは可能です。

例えば、ＤＮＡ抽出の場合には、抽出されたＤＮＡを増幅および／または検知するであろう、定性的のＰＣＲによる下流の検出モジュールに装置を接続することが可能です。

その装置を利用して実行された生物学的プロトコルの中で扱われたそれとは異なる標本空間範囲を扱う下流のモジュールへ、この装置を利用して作られた生物学的プロトコルの最終生産物を転送することをその装置が可能にすることに注目されるべきです。例えば、生物学的プロトコルが１０００の因数まで（by a factor of 1000）、濃度が増加することを保証すれば、下流モジュールはその装置によって扱われた体積よりも１０００倍小さいサンプル・ボリュームを扱うだけ済むでしょう。

磁性粒子と呼ばれる磁気ビーズの使用を要求する生物学的プロトコルの処理に対応する特定の応用を意図した装置の１つの代案によれば、部屋の少なくとも１つは、磁界の影響で始動させることができる、磁気ビーズ（示されない）を含みます。この種のプロトコルでは、これらビーズの捕獲およびそれらの再懸濁に対応する２つのメイン機能の実行は保証されるべきです。ビーズの捕獲は永久磁石か電磁石タイプの磁石によって行うことができ、それは、部屋の集合（assembly）の１つの例中の図４に示されるタイプのアクセス窓１２を経由して反応部屋３によって接近されます。反応部屋３が大きい場合には、部屋に対して並列に軟質の鉄棒を合体させること、および、コイルで前記部屋を囲むこと、が可能です。このように形成された磁場の勾配は、反応部屋のある区域でのサンプルの前集中を許容します。磁気ビーズの再懸濁は、ポンプ８に接続された針６を使用して行われます。流体の吸引と配達の動作は有効な再懸濁を可能にします。この同じ方法も溶液を均質化するために使用することができます。

図４に示される第１の実施形態の代替実施形態によれば、部屋３は、先細か円錐形の形の壁を４ｃ持っています。

別の代案によれば、針はさらにサンプルをとるように配置されます。例えば、注射器を使用して、血液サンプルをとること、次に、例えば、流体の移動の実行およびそれをモニターするために注射器のプッシャーを利用するように、前に記述された装置の針およびポンプによって形成された集合（assembly）として、その注射器とその針を使用することは可能です。

別の代替実施形態によれば、装置は、部屋の少なくとも１つの内部、あるいはその１つの近くに位置する、生物学的プロトコルに関する物理的あるいは化学的パラメータをモニターするように意図されたセンサーと、生物学的プロトコルの適切な進行を保証するために、部屋の内容物に作用するように意図されたアクチュエーターと、を含みます。

網羅的でない例として、光学的、電気的、また、蛍光のレベルのような化学的センサー、あるいは温度センサーは使用することができます。

アクチュエーターは、反応或いは保管部屋の外部に配置され、加熱装置、圧電性の攪拌モジュール、磁石、バクテリアを溶解するために使用される超音波プローブのように、アクセス窓を経由して遠隔から作用でき、あるいは生産の間に反応部屋または貯蔵所内に直接組み入れることができます。

別の代替実施形態によれば、針は、生物学的プロトコルに関する物理的或いは化学的パラメータをモニターするように意図されたセンサーと、および／または、生物学的プロトコルの適切な進行を保証するために部屋の内容物に作用するように意図されたアクチュエーターと、に接続される。そのようなセンサーあるいはアクチュエーターは、針に直接固定するか、あるいは針とポンプ装置との間で位置させることができます。そのような場合では、針とポンプ装置の間で位置した要素はすべて、針モジュールとして定義されるでしょう。それの実施形態の一例は第２の実施形態で見つかります。

網羅的でない例は、流量コントローラ、部屋が空かどうか判断することを可能にする湿度試験装置、ｐＨプローブ、あるいはセンサーとして使用することができる他の電気化学的に測定する系、を含んでいます。センサーに接続された針の例は、文献「ｐＯ２、ｐＣＯ２およびｐＨのための微細作成針型センサー。Xiaowen Wang、Hiroaki Suzuki、Katsuyoshi Hayashi、Takashi Kaneko、およびKenji Sunagawa。ＩＥＥＥセンサー・ジャーナル２００６年２月１日ＶＯＬ．６、ＮＯ．１」で見つけることができます。

まだ、制限されない例として、溶液を熱するための加熱手段、下流のモジュールで結合するのに役立つ低下を放出するために、バクテリアを溶解するために超音波振動子に接続されたソノトロード（sonotrode）、下流側のモジュールと結ぶために役立ち、針の端に位置して液滴を射出するように意図された圧電性のモジュールは、針あるいは針モジュールに組み入れることができるアクチュエーターのタイプです。

保管または反応部屋３の構成に関して、壁４は、異なる材料から機械加工するか成型することにより作ることができます。これらは、好ましくはプラスチックであり、例えば、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリプロピレン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、シクロ・オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、で可能です。金属、例えばステンレス鋼、アルミニウム、或いはニッケルもグラス或いはセラミックと同様に使用することができます。下流のモジュールを備えたより大きな小型化のため、ケイ素（silicon）を備えた実施形態はさらに可能です。ある応用は、ガス、特に蒸気の漏れない材料の使用を要求します。この場合、材料は、ガスと蒸気に対して密封するものがむしろ選ばれるでしょう。

針を用いた小さな体積の回収を容易にするために、部屋内にある液体が壁のすべてに広まらないように、これらの部屋の壁に疎水性の処理を行うことができます。

隔壁５は、特に、Viton（登録商標）、ポリブチレン、ＰＤＭＳあるいはシリコーン・ファミリーからの材料のようなエラストマーから作ることができます。それらの厚さは一般に１００〜１０００μｍの間で異なります。

隔壁を貫通するために使用される針６は、金属、特にステンレス鋼あるいは真鍮とニッケルの合金によって、むしろ作られる。隔壁を容易に貫通することができるようにその端に斜角がつけられます。その直径と寸法は次のプロトコルに適しています。

異なるタイプのポンプ８、特に、蠕動ポンプ、ダイヤフラムポンプあるいは注射器のプッシャー（pusher）タイプの装置、を使用することができます。注射器のプッシャーの使用は、ポンプおよび注射器からの針を含む集合（assembly）となることを可能にします。

サンプル調製プロトコルに必要な試薬は、液体の形式で貯蔵することができ、隔壁は、部屋の密閉を保証するとともに、それらが乾燥した形式または冷凍乾燥された形式に蒸発することを防ぐことができます。針によって溶媒を回収することは可能であり、保管部屋内ではその目的に専用化され、試薬を可溶化することもできます。生物学的サンプルが含まれている緩衝液はさらにこの目的に役立つことができます。このアクションは、使用の間にいつでも行なうことができ、したがって、試薬およびそれらを含んでいる装置の容易な保管を許容します。

異なる生産方法は、装置のモジュール方式（modularity）を開発するために発明による装置用に熟考することができます。
第１の実施形態によれば、以前に記述されるような装置の中で使用される保管および／または反応部屋の集合（assembly）の製造は、部屋本体２２の集合（assembly）を製造するための第１のステップを含みます、部屋本体２２の壁は、少なくとも一方の側面で開いています。

第２のステップで、整列方向に沿った部屋の集合（assembly）は、２つの隣接した部屋と２つの開口（openings）の間に隔壁シート５を挿入することにより作られます。図２に示されるように、部屋の集合（assembly）は、部屋本体２２の穴２４および隔壁シート５の開口２５に通されるねじ２３をねじこむことにより組み立てることができます。ねじ２３は、様々な部屋本体２２をともに締めることを可能にします。部屋の数およびタイプは、扱われる生物学的プロトコルの機能として選ばれます。

１つの代案によれば、部屋の集合（assembly）は文献ＦＲ２８５６０４７に記述された方法を例えば使用して接着させることにより組み立てることができます。

第２の実施形態によれば、多くの装置の集合的な製造は終っています。この場合、第１のステップで、同じタイプの部屋本体２２を一緒にグループ化した、或いはセンサーまたはアクチュエーターの構成要素を一緒にグループ化した、プレート２６ａ、２６ｂ、２６ｃの集合（assembly）の製造がなされ、第２のステップで、図３に示されるように、プレート間の隔壁シート５を挿入することより、異なるプレート２６ａ、２６ｂ、２６ｃの集合（assembly）の組み立てがなされます。

図３に示される例によれば、プレートを貫通された穴２４は、各部屋本体２２のねじによって留められることを許容します。上部のプレート２６ａが抵抗性のある加熱エレメント２７が周囲に接着された部屋集合（assembly）を含むことはさらに注目されるべきです。

第３のステップで、個々の装置を分離するように、隔壁の面を横断する集合（assembly）を切り取ることが可能です。

１つの代案によれば、方法は、それの製造中に部屋の集合（assembly）に針を組み入れるための１ステップを含み、それによって、分解することができない密閉された集合（assembly）を生産します。それから必要とされるのは、器機を含んでいる装置（apparatus）の中への装置（device）を挿入している間にそれをポンプに接続するだけです。この配置は、生物学的サンプルによる汚染現象を防ぐとともに、装置（device）および装置（device）を受け取るように意図された処理装置によって形成された集合（assembly）の再利用性を最適化します。

図５に示される装置の第２の実施形態によれば、検出機能は装置に組み入れられます。特に、装置は、酵素免疫測定法タイプ(ＥＬＩＳＡ)の試験プロトコルに参加する針の内部に移植された捕獲抗体タイプの試薬を含みます。

したがって、装置は、針６を含むサンプリングモジュール或いは針モジュール１３と、転送区画として役立つ針に接続された中間保管部屋１４と、中間保管部屋１４に接続された流体チャネル１５と、中間保管部屋１４とは反対側の流体チャンネルの端部で反応排液を保管するための保管部屋１０と、を含んでいる。流体チャネル１５は、そのテストの捕獲抗体の移植によって機能的にされます。電極の形をしているセンサー１８は、テストの結果を見ることを可能にします。

反応排液保管部屋１０は、疎水性のフィルタ１６あるいは変形可能で密封された薄膜によって閉じられます。針モジュール１３は、疎水性のフィルタ１６の位置でポンプ８に集合（assembled）され、ポンプ８によって真空を適用すること、或いは薄膜１６に圧力を適用すること、或いはその薄膜を通過する圧力を適用すること、によりサンプリングモジュールの中への汲み出され配達されます。

装置（device）は、保管部屋３の集合（assembly）２を含み、保管部屋３は、水平軸に沿って整列され、隔壁５によって分離されて内蔵された試薬を収納しています。

有利に、針モジュールはプラスチックの流体のカード１１を含み、それはポリエチレン(ＰＥ)かシクロ・オレフィン共重合体(ＣＯＣ)から特に作ることができ、それの内部に流体チャネル１５、中間保管部屋１４および排液保管部屋１０が形成される。中間保管部屋１４および流体部屋１５は、カプトン（kapton）シート１７でカードを密閉することにより閉じられるとともに、電気化学的測定用の電極のための金属付着１８と、計測器にこれらの電極を接続するために接触ピックアップ１９と、を含む。流体チャネルは、カプトン（kapton）シートを使用して密閉する前に、熟考されたＥＬＩＳＡテストからの移植される捕獲抗体によって機能的にされます。この実施形態では、針モジュール１３は流体のカード１１に針６を挿入することにより得られます。その後、針６は、この針モジュール１３と保管部屋の集合（assembly）２との間のインターフェースを構成します。保管部屋３の集合（assembly）２は、当業者に知られていた成形方法による重合を使用して、ＰＤＭＳの成形物により得られた複数の大おけの細長い一片から構成されます。部屋間の仕切り（その厚さはほぼ５００μｍである）は、隔壁として役立ちます。部屋は疎水性のフィルタ２０によって閉じられます。あるいは、排液かごの部屋で体積の変化を吸収するように弾性膜によってフィルタと置き換えることができるかもしれません。

１つの代案によれば、部屋の少なくとも１つの側壁は、部屋整列軸と交わる軸に沿って移動する第２の針を使用する、ある特定分量の液の回収或いは導入を許容するように配置された隔壁を含みます。
示されない別の代替実施形態によれば、複数の分離した針およびこれらの異なる針に接続されたいくつかのポンプを使用することを考慮することは可能です。

例
発明の実施形態の２つの例が、上に記述された発明の第１と第２の実施形態にそれぞれ対応して、それら２つの特定の適用に関して、下記に述べられます。

例１：生物学的サンプル調製モジュール
この第１の例は、以前に発明による装置が記述された第１の実施形態に関係があります。この装置は、２〜１０ｍｌの最初のサンプル・ボリューム、１０μＬの近くのアウトプット・ボリューム、あるいは１０００の因数までの濃度（by a factor of 1000）のために、生物学的サンプルを調製するために使用されます。開発された生物学的プロトコルは、バクテリアを含んでいるサンプルに適用され、核酸はバクテリアから抽出され濃縮されるだろう。その後、この抽出とこの濃縮の産物は、装置に接続されたＰＣＲモジュールによって処理され、ＰＣＲモジュールは、サンプルの中にある最初のバクテリアを検知し且つ特定することを可能にします。

１．１装置の説明
図４に示される部屋集合（assembly）２は、２つの反応部屋３Ｒ１、３Ｒ２および4つの保管部屋３Ｓ１、３Ｓ２、３Ｓ３、３Ｓ４を含む直立した集合（assembly）です。部屋は、それらの役割によって変わる側面と厚さとを備え機械加工された４×４ｃｍのポリカーボネート立方体です。保管部屋３Ｓ１、３Ｓ２、３Ｓ３、３Ｓ４の各々は、１５ｍｍの高さのために６ｍｍの直径を備えた１８０μｌの容積を有する円筒から成ります。部屋の壁を疎水性にするように表面処理がなされています。

２つの反応部屋３Ｒ１、３Ｒ２は、異なる容積を備えてサンプル処理します。第１の反応部屋３Ｒ１では、１０ｍｌのサンプルが扱われます。次に、その体積は５０μｌに減らされます。体積の変動に適合するために、壁４ｃの反応部屋３Ｒ１はテーパ形をなし、その最大の直径は約３ｃｍで、その最も小さな直径が約４ｍｍです。

第２の反応部屋３Ｒ２は、２５０μｌのサンプルを扱うように配置され、その後、それについての体積は１０μｌに減らされます。この第２の部屋３Ｒ２は、同様にテーパ形をなし、第１の部屋よりも小さな直径を備えています。反応部屋３Ｒ１、３Ｒ２の側面に形成されたアクセス窓１２は、生物学的プロトコルの適切な進行のために必要なアクチュエーター（特に、加熱手段あるいは反応部屋３Ｒ１、３Ｒ２の中にある磁気ビーズを捕らえることを可能にする磁石）を近づけることを可能にします。

隣接した部屋を分離する隔壁５は、厚さ０．７５ｍｍのViton（登録商標）ディスクによって形成されます。異なる部屋は別々に製造され、次に、２つの隣接した部屋の間に隔壁を設けて、ねじ止めにより組み立てられます。

針６は、真鍮／ニッケル合金から作られたモデルで、１８の標準寸法（gauge）で、長さは２０ｃｍです。ゲージ１８の針は、０．８ｍｍの内径および１．２７ｍｍの外部の直径を有し、針の容積は約７５μｌです。この容積は下記に述べられたプロトコルで１の部屋から別の部屋への転送中に液体を格納するのに十分です。

針６は、針による液体のサンプリング中のよい精度、および従ってよい再現性を保証するために、垂直軸に向けられたマイクロメーターカラム7に１００μｍの位置決め精度をもってマウントされます。移動の最高速度は約２０ｍｍ／ｓです。ＲＳ２３２タイプのインターフェースによって制御されたAxe Micos VT-75-200-SM タイプのマイクロメーターカラムは、特に使用することができます。

針６は蠕動ポンプ８に接続され、それについての流量は１００μｌ／ｍｉｎと１５ｍｌ／ｍｉｎの間で変わることができるます。特に、ＩＳＭＡＴＥＣによるＩＰＣＮタイプの蠕動ポンプを使用することができます。排液貯水槽１０はこの蠕動ポンプの出口に位置します。

１．２実行
第１のステップで、最初のサンプル（２〜１０ｍｌ）は、最初の反応部屋３Ｒ１の中で機能的にされた磁気ビーズとともに混合され、磁気ビーズ上にはサンプルの中で探し出された特定のものが相互作用します。この混合はその部屋内に位置した針６のためになされ、それは液体を吸引し、次に、放出します。磁気ビーズは、反応部屋３Ｒ１のアクセス窓１２に置かれた磁石のために捕らえられます。部屋からの液体は、排液貯水槽１０へ転送され、排液貯水槽１０は、針６に接続されたポンプ８の出口に位置しており、反応部屋３Ｒ１はビーズを除いて空になります。

第２のステップで、その後、５０μｌ量の試薬は、第１の保管部屋３Ｓ１から反応部屋３Ｒ１まで転送されます。ビーズは針６およびポンプ８を使用して、この試薬の中で再懸濁され、それが連続的な吸引および配達作業を行ないます。試薬が作用したビーズの新規の捕獲は磁石によって行われ、反応部屋３Ｒ１の中の液体は排液貯水槽１０へ転送されます。

第３のステップで、新規の試薬は針６によって第２の保管部屋３Ｓ２から反応部屋３Ｒ１へもたらされます。異なる反応のための定温放置時間は１０分まで拡張することができます。試薬が作用したビーズの新規の捕獲は磁石によって行われます。

第４のステップで、上澄みは針６によって吸引され、第２の反応部屋３Ｒ２に注入され、第２の反応部屋３Ｒ２には緩衝液の２００μＬが磁気ビーズとともに含まれています。針６は、反応部屋３Ｒ２の中にある２５０μＬの均一な混合を保証します。磁気ビーズは、反応部屋３Ｒ２のアクセス窓１２に置かれた磁石のために捕らえられます。部屋からの液体は排液貯水槽１０へ転送されます。

第５のステップで、その後、５０μＬの量の試薬は、第３の保管部屋３Ｓ３から反応部屋３Ｒ２まで転送されます。ビーズはこの試薬の中で再懸濁され、次に、磁石で捕らえられ、上澄みは、その後排液貯水槽１０に排出させられます。このステップは２度繰り返すことができます。

第６と最終のステップは、第４の保管部屋３Ｓ４の中でサンプリングされた、求める種類の上澄み中で塩析するための１０μＬの溶出緩衝液中でそのビーズを再懸濁することから成ります、ビーズは磁石で捕らえ、針６を利用して１０μＬの上澄みを回復します。

その後、針６は全装置を通り抜けて、ＰＣＲが起こる増幅／検出モジュール（示されない）にこの体積を置きます。

例２：免疫学のテストの自動操作
第２の例は、以前に発明による装置に記述された第２の実施形態に関係があります。この装置は全血の免疫学のテストを自動化するために、サンプリングサイト上で使用することができます。分析された血液の中にある特定の抗原の濃度を決定するように意図された生物学的プロトコルは、測定電極の系を含むチャネル内において酵素で明らかにする産物の電気化学的検出を利用する、伝統的なＥＬＩＳＡプロトコルです。

２．１ 装置の説明
装置は、第２の実施形態のための図５に関連して示された方法で構築されます。この装置はサンプリングモジュール１３と、水平軸に沿って整列され、内蔵される試薬を含むとともに隔壁５によって分離される保管部屋３の集合（assembly）２と、を含みます。集合（assembly）は、４つの試薬保管部屋３Ｓ１´、３Ｓ２´、３Ｓ３´、３Ｓ４´を含みます。

サンプリングモジュール１３は真空管中でのヘパリン添加血液をサンプリングするために使用され、次に、装置は、集合（assembly）２に関するサンプリングモジュール１３の相対移動のための手段が設けられる装置の中で位置するように意図されます。

２．２生物学的プロトコル中の実行
第１のステップで、サンプルは得られます。針モジュール１３は、例えばVacutainerブランドの下で既知のタイプに真空管中のヘパリン添加血液を回収するために使用されます。１００μＬ／ｍｉｎで、血液の１０μＬサンプルが得られます。その後、血液は針６の内部空間および中間部屋１４（その内部容積は１０μｌがである）の一部に、満たされます。

第２のステップで、サンプルとマーカー共役（conjugate）の間の相互作用は起こります。その目的のために、針モジュール１３は、集合（assembly）２に対するサンプリングモジュール１３の相対運動のための手段が設けられる装置内において、部屋３の集合（assembly）２と一列に整列します。第１の隔壁５あるいは仕切りは、針モジュール１３に対するの集合（assembly）２の相対運動によって穿孔され、したがって、針６が４０μｌのマーカー緩衝液を含む第１の保管部屋３Ｓ１の内容物にアクセスします。

マーカー緩衝液は、求められた抗原の特定のエピトープを認識する第二の抗体およびアルカリフォスファターゼ酵素分子(PAL)の化学カップリングによって形成されたマーカー共役（marker conjugates）を含んでいる溶液です。最初の部屋３Ｓ１´の中への血液の配達がなされ、その後、血液／共役混合物を均質化するための前後の移動が針の中で行われ、それは２分間、１５μＬの振幅で１００μＬ／ｍｉｎの流量でなされます。

第３のステップで、抗原／共役複合体の定温放置はチャネル１５内で行われます。チャネル１５は、捕獲抗体を含み、捕獲抗体は、求められた抗原の第２の特定のエピトープを認識します。これらの抗体は、当業者に知られていた吸着技術によって流体のカード１１に保有されたチャネル１５の表面上に移植（grafted）されました。部屋３Ｓ１´からの４０μＬ量の混合物は、１０μＬ／ｍｉｎ近くの低流量で流体チャネル１５内に吸引される。パルに結合された捕獲抗体／抗原／第二抗体の免疫複合体が形成されます。

第４のステップでは、洗浄がなされます。集合（assembly）２は、サンプリングモジュール１３に対して移動され、その結果針６は、洗浄緩衝液を含む第２の保管部屋３Ｓ２´の内容物にアクセスします。洗浄緩衝液は、５０μＬの量まで、１０μＬ／ｍｉｎの流量で吸引されます。集合（assembly）２はサンプリングモジュール１３に対して移動され、その結果針６は、第２の洗浄緩衝液を含む第３の保管部屋３Ｓ３´の内容物にアクセスできます。その洗浄緩衝液は、５００μＬの量まで、１００μＬ／ｍｉｎの流量で吸引されます。

第５のステップで、明らかにすること（revelation）、その後信号を読取ること、がなされます。集合（assembly）２は、サンプリングモジュール１３に対して移動され、その結果針６は、ＰＡＰＰ基質（パラ・アミノフェニル・リン酸塩（ＰＡＬのアルカリフォスファターゼの基質）)を含む緩衝液によって形成された酵素発覚混合物（an enzymatic revelation mixture）を収納する第４の保管部屋３Ｓ４´の内容物にアクセスされます。洗浄緩衝液は、４０μＬ量まで、１００μＬ／ｍｉｎの流量で吸引されます。電極１８上の時間（chrono）−電流測定の読み取りは、１秒間２回、−０．２／０．２Ｖから変動する電位で、チャネル内でＰＡＰ（パラ・アミノフェノール（ＰＡＬによってＰＡＰＰを脱燐した産物））の蓄積を測定することを可能にします。

したがって、この発明は、コンパクトな流体の分配装置（addressing device）について説明し、複雑な生物学的プロトコルの処理に専用のもので、大きな柔軟性を持って、それは様々な分野に適用することができます。その実施形態の可能性は、広範囲のプロトコルをカバーし、接続している別のモジュール上の開発のための試料調製から、この装置によってＰＣＲでサイクリングする必要な温度を実行できるようにプロトコルを完成することまでカバーします。

このコンパクトで、強健で、輸送できる装置の特異性はそれを特にin situでの使用にふさわしくします。適切な装置に組み入れられて、それは、その後、それらが必要な場所へできるだけ接近してプロトコルを行なうことを可能にします。

当然、化学と生物学用のマイクロシステム、一般にラボ・オン・チップ（ＬＯＣ）あるいはミクロトータル分析系（μＴＡＳ）に呼ばれるものは、検出(それはマイクロシステム上で起こるだろう)の上流の巨視的な規模の生物学的サンプルを調製することが必要なすべてのケースで、この発明から利益を得るかもしれません。この装置は、実際、異なる体積規模で作動する下流のモジュールに容易に接続できることを目指しています。

発明は特定の実施形態に関して記述されましたが、それはそれに制限されてしまうことが全くないことは明らかです。発明は、記述された手段の技術的な等価なすべての物はもちろん、それのコンビネーションが発明の範囲内の場合にはそれも包含します。

Claims (19)

1. 生物学的サンプルを調整し、扱い、および／または分析するための装置であって、
   流体を受け取るように意図された複数の保管部屋および／または反応部屋(３)の集合体(２)であって、前記複数の保管部屋および／または反応部屋(３)は、与えられた整列軸に沿って整列した、隣接した部屋（３）の集合を形成するように、共有あるいは隣接した複数の壁（５)を有し、前記壁（５）の少なくとも１つは、隔壁を構成する薄膜を含み、前記薄膜は針によって貫通されることができ、その後、一度その針が除去されればそのシールが回復される保管部屋および／または反応部屋(３)の集合体(２)と、
   前記集合体（２)の前記保管部屋および／または反応部屋（３）の少なくとも１つに向けておよび／または１つから前記流体を移動させるための手段であって、前記手段は、
   転送区画（９、１４）に接続された針（６）と、
   前記針の上流側に接続され、前記集合体（２）の前記保管部屋および／または反応部屋の容積から分離している前記流体用の吸引／吐出手段（８）と、
   前記保管部屋および／または反応部屋の前記整列軸に沿って、針（６）と前記保管部屋および／または反応部屋（３）の集合体（２）とを相対的に移動するように配置される駆動手段（７）と、
   を含む装置。
   
2. 前記隔壁の少なくとも１つは、前記整列軸によって横切られる平面内に位置される壁を構成する請求項１に記載の装置。
3. 前記転送区画（９）は、装置の下流にある処理手段に向けて特定分量の流体を輸送するように配置される請求項１または２に記載の装置。
4. 前記吸引および／または吐出手段（８）の下流、および針（６）および転送区画（１４）の上流に、生物学的サンプルに作用することができる反応部屋および／または検出手段（１５）含む請求項１ないし３のうちの１つに記載の装置。
5. 前記針を支持する装置の一部は、反応排液の格納のための保管部屋（１０）を含む請求項１ないし４のうちの１つに記載の装置。
6. 前記複数の保管部屋および／または反応部屋（３）の少なくとも１つは、テーパ形もしくは円錐形の壁（４ｃ）を有する請求項１ないし５のうちの１つに記載の装置。
7. 前記複数の保管部屋および／または反応部屋（３）の整列は、垂直方向に並べて配置する請求項１ないし６のうちの１つに記載の装置。
8. 前記複数の保管部屋および／または反応部屋の少なくとも１つは、磁界の影響で運転することができる磁気エレメントを含む請求項１ないし７のうちの１つに記載の装置。
9. 前記複数の保管部屋および／または反応部屋の少なくとも１つ内での物理的化学的のパラメータをモニターするように意図されたセンサーと、および／または部屋の内容物に作用するように意図されたアクチュエーターと、を含む請求項１ないし８のうちの１つに記載の装置。
10. 前記針（６）は、センサーおよび／またはアクチュエーターに接続される請求項１ないし９のうちの１つに記載の装置。
11. 前記針（６）は、サンプルをとるように配置される請求項１ないし１０のうちの１つに記載の装置。
12. 前記複数の保管部屋および／または反応部屋（３）の少なくとも１つの側壁は、前記整列軸（３）を横切る軸に沿って移動する第２の針（６）を使用して、ある特定の分量の流体のサンプリングおよび導入のいずれか一方が許容されるように配置される隔壁（５）を含む請求項１ないし１１のうちの１つに記載の装置。
13. 前記針（６）の上流側は、前記転送区画を介して、反応排液保管容積を構成するように意図された部屋（１０）に接続されている請求項１ないし１２のうちの１つに記載の装置。
14. 請求項１ないし１３のうちの１つに記載の装置で使用される保管部屋および／または反応部屋の集合体を製造する方法であって、
    部屋本体（２２）の壁（４）が集合体の表面上に現れる少なくとも１つの開口を含むように複数の部屋本体（２２）の集合体を製造する第１のステップと、
    それから、保管部屋および／または反応部屋（３）を形成するために、２つの開口の間の隣接した２つの部屋本体の間に隔壁シート（５）を挿入することによって、整列方向に沿った部屋本体（２２）組み立てる第２のステップと、
    を含む方法。
15. 同じタイプの部屋本体（２２）を一まとめにするプレート（２６a、２６b、２６c）の集合体を製造する第１の生産ステップと、
    それから前記プレート（２６a、２６b、２６c）の間に隔壁（５）を挿入することにより、異なるプレート（２６a、２６b、２６c）を組み立てるための第２のステップと、
    を含む請求項１４に記載の方法。
16. 個別の装置に分離するように、隔壁（５）の平面を横切るようにプレート（２６a、２６b、２６c）の集合を切り取るステップを含む請求項１５に記載の方法。
17. 前記保管部屋および／または反応部屋（３）の集合体は、接着剤により組み立てられる請求項１４ないし１６のいずれか１つに記載の方法。
18. 前記保管部屋および／または反応部屋（３）の集合体は、ねじで固定することにより組み立てられる請求項１４ないし１６のいずれか１つに記載の方法。
19. 前記保管部屋および／または反応部屋（２）の集合体に、針（６）を組み入れるためのステップを含む請求項１４ないし１８のいずれか１つに記載の方法。

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