JP5931275B2 - 流体的に統合された回転式ビーズビータ - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、ビーズビータに関する。
分子試験および免疫アッセイ技法の自動化の複雑性を考えると、患者近傍試験環境において臨床的に使用可能であるための適切な性能を提供する製品が欠けている。典型的分子試験は、正確な用量の試薬、試料導入、試料均質化、ＤＮＡおよび／またはＲＮＡを抽出するための細胞の溶解、精製ステップ、および後に続くその検出のための増幅を伴う種々のプロセスを含む。これらのプロセスのうちのいくつかを自動化する中央ラボラトリ（ｃｅｎｔｒａｌ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）のロボットプラットフォーム（ｒｏｂｏｔｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍ）が存在するが、短いターンアラウンドタイムを必要とする多くの試験のために、中央ラボラトリは、必要とされる時間要件で結果を提供することができない。
生物学的標本の均質化および／または溶解は、通常、好適に精製された分析物（単数または複数）が分子試験のための得られることができるような、試験プロセスにおける初期ステップである。概して、細胞溶解に対して、化学的、酵素的、および物理的の３つの主要アプローチがある。これらのプロセスは、単独でまたは組み合わせて、連続してまたは単一ステップにおいて使用され、より最適なプロセスを達成し得る。細胞壁を破壊するために使用されるいくつかの化学物質が、存在するいかなる酵素も変性させ得るか、または後に続くプロセスにおける問題を発生させ得るので、化学的および酵素的なプロセスの使用は、問題となることが示され得る。
細胞破壊のための物理的方法は、超音波処理、加熱（通常、９０℃〜１００℃）、凍結−解凍の反復、圧力の高速かつ大きな変化の生成、および機械的方法を含む。機械的方法は、ビーズから成る小粒子をしばしば用いて、細胞の高剪断力、グラインディング、およびボンバードメント等の物理的力を通した細胞壁の物理的破壊を伴う。機械的破砕方法は、多数の利点を有する。それらは、多くの場合、１ステッププロセスを用い、概して非常に高速であり、自動化に適用可能であり、かつ着目分析物（単数または複数）が機械的均質化なしでは得られ得ない場合がある骨等の固体標本を破砕する能力を有する。
患者近傍試験システムと統合され得る機械的ビーズビータのシステムおよび方法が、提供される。
ある実施形態では、試料の均質化および溶解のうちの少なくとも１つのためのシステムは、入口と複数の流体接続とを有する封入チャンバを形成する１つまたはそれよりも多くの壁を含む。第１の流体ネットワークは、複数の流体接続のうちの少なくとも１つに結合され、第２の流体ネットワークは、複数の流体接続のうちの少なくとも１つに結合される。このシステムは、チャンバ内の回転要素と、回転要素を回転させるように構成されているアクチュエータとをさらに含む。第１の流体ネットワークは、少なくとも試料を少なくとも１つの第１のリザーバからチャンバに導入するように構成される。第２の流体ネットワークは、少なくとも試料をチャンバから少なくとも１つの第２のリザーバに排出するように構成される。回転要素は、回転要素の長さに沿って延びる軸を中心として、アクチュエータによって回転させられる。
ある実施形態では、分子試験を行うためのシステムは、１つまたはそれよりも多くの流体チャンバおよび流体ネットワークを含む筐体と、筐体内に配置されているビーズビータと、アクチュエータとを含む。流体ネットワークは、少なくとも１つまたはそれよりも多くの流体チャンバを可動中央チャンバに接続する。ビーズビータは、入口と複数の流体接続とを含む封入チャンバを形成する１つまたはそれよりも多くの壁と、封入チャンバ内の回転要素とをさらに含む。複数の流体接続の少なくとも一部は、筐体の流体ネットワークに結合される。回転要素は、回転要素の長さに沿って延びる軸を中心として、アクチュエータによって回転させられる。
試料を溶解する例示的方法が、説明される。本方法は、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される流体ネットワークに結合されている流体接続を介して、試料を封入チャンバ内に導入することを含む。本方法は、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、封入チャンバ内の回転要素を回転させることをさらに含む。本方法は、回転要素の移動を介して、封入チャンバ内の試料を溶解することをさらに含む。
試料を溶解する別の例示的方法が、説明される。本方法は、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される流体ネットワークに結合されている流体接続を介して、試料を封入チャンバ内に導入することを含む。本方法は、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、封入チャンバ内の回転要素を回転させることをさらに含む。本方法は、回転要素の移動によって、封入チャンバ内の複数のビーズを励振することをさらに含む。本方法は、回転要素および複数のビーズの移動を介して、封入チャンバ内の試料を溶解することをさらに含む。
試料を均質化する例示的方法もまた、説明される。本方法は、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される流体ネットワークに結合されている流体接続を介して、試料を封入チャンバ内に導入することを含む。本方法は、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、封入チャンバ内の回転要素を回転させることをさらに含む。本方法は、回転要素の移動を介して、封入チャンバ内の試料を均質化することをさらに含む。
試料を均質化する別の例示的方法が、説明される。本方法は、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される流体ネットワークに結合されている流体接続を介して、試料を封入チャンバ内に導入することを含む。本方法は、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、封入チャンバ内の回転要素を回転させることをさらに含む。本方法は、回転要素の移動によって、封入チャンバ内の複数のビーズを励振することをさらに含む。本方法は、回転要素および複数のビーズの移動を介して、封入チャンバ内の試料を均質化することをさらに含む。
好ましい実施形態において、本発明は、例えば、下記の項目を提供する。
（項目１）
試料の均質化および溶解のうちの少なくとも１つのためのシステムであって、前記システムは、
入口と複数の流体接続とを有する封入チャンバを形成する１つまたはそれよりも多くの壁と、
前記複数の流体接続のうちの少なくとも１つに結合され、少なくとも１つの第１のリザーバから前記チャンバに少なくとも前記試料を導入するように構成されている第１の流体ネットワークと、
前記複数の流体接続のうちの少なくとも１つに結合され、前記チャンバから少なくとも１つの第２のリザーバに少なくとも前記試料を排出するように構成されている第２の流体ネットワークと、
前記チャンバ内に配置されている回転要素と、
前記回転要素に結合されているアクチュエータであって、前記回転要素の長さに沿って延びる軸を中心として前記回転要素を回転させるように構成される、アクチュエータと、
を含む、システム。
（項目２）
前記１つまたはそれよりも多くの壁は、略円筒形封入チャンバを形成する、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記１つまたはそれよりも多くの壁は、長方形断面を有する封入チャンバを形成する、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記入口は、固体試料、半固体試料、または液体試料を外部環境から導入するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記入口は、前記封入チャンバの上部に位置する、項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記入口は、前記封入チャンバの側面に位置する、項目１に記載のシステム。
（項目７）
蓋をさらに備え、前記蓋は、前記入口を覆って嵌合し、漏出を防止するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目８）
前記第１の流体ネットワークまたは前記第２の流体ネットワークのいずれかの少なくとも一部は、前記チャンバを加圧または減圧するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記封入チャンバに結合されている第３の流体ネットワークをさらに備え、前記第３の流体ネットワークは、前記チャンバを加圧または減圧するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
前記チャンバ内に配置されている複数のビーズをさらに含む、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記複数のビーズは、プラスチック、ガラス、セラミック、およびシリカから成る群から選択される材料を含む、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
前記複数のビーズは、直径が１ミクロン〜約３０００ミクロンの範囲である、項目１０に記載のシステム。
（項目１３）
前記回転要素は、前記複数のビーズを励振するように構成される、項目１０に記載のシステム。
（項目１４）
前記アクチュエータは、結合機構を介して前記回転要素に取り外し可能に結合される、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
実質的に前記結合機構に配置されている支持体をさらに含み、前記支持体は、漏出を防止するように構成される、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
前記封入チャンバの側面に配置されている空洞をさらに含み、前記空洞に対して設置された加熱されている表面が、前記封入チャンバ内の温度を実質的に上昇させる、項目１に記載のシステム。
（項目１７）
前記封入チャンバの１つまたはそれよりも多くの壁のうちの少なくとも１つは、熱的に制御可能な表面を含む、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
分子試験を行うためのシステムであって、前記システムは、
筐体であって、
１つまたはそれよりも多くの流体チャンバと、
少なくとも前記１つまたはそれよりも多くの流体チャンバを可動中央チャンバに接続する流体ネットワークと、
を含む、筐体と、
前記筐体内に配置されているビーズビータであって、
１つまたはそれよりも多くの壁であって、前記１つまたはそれよりも多くの壁は、入口と複数の流体接続とを有する封入チャンバを形成し、それの少なくとも一部は、前記流体ネットワークに結合される、１つまたはそれよりも多くの壁と、
前記封入チャンバ内に配置されている回転要素と
を含む、ビーズビータと、
前記回転要素に結合されているアクチュエータであって、前記回転要素の長さに沿って延びる軸を中心として前記回転要素を回転させるように構成される、アクチュエータと
を含む、システム。
（項目１９）
前記１つまたはそれよりも多くの壁は、略円筒形封入チャンバを形成する、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
前記１つまたはそれよりも多くの壁は、長方形断面を有する封入チャンバを形成する、項目１８に記載のシステム。
（項目２１）
前記入口は、固体試料、半固体試料、または液体試料を外部環境から導入するように構成される、項目１８に記載のシステム。
（項目２２）
前記入口は、前記封入チャンバの上部に位置する、項目１８に記載のシステム。
（項目２３）
前記入口は、前記封入チャンバの側面に位置する、項目１８に記載のシステム。
（項目２４）
蓋をさらに含み、前記蓋は、前記入口を覆って嵌合し、漏出を防止するように構成される、項目１８に記載のシステム。
（項目２５）
前記流体ネットワークの少なくとも一部は、前記チャンバを加圧または減圧するように構成される、項目１８に記載のシステム。
（項目２６）
前記チャンバ内に配置されている複数のビーズをさらに含む、項目１８に記載のシステム。
（項目２７）
前記複数のビーズは、プラスチック、ガラス、セラミック、およびシリカから成る群から選択される材料を含む、項目２６に記載のシステム。
（項目２８）
前記複数のビーズは、直径が１ミクロン〜約３０００ミクロンの範囲である、項目２６に記載のシステム。
（項目２９）
前記回転要素は、前記複数のビーズを励振するように構成される、項目２６に記載のシステム。
（項目３０）
前記アクチュエータは、結合機構を介して前記回転要素に取り外し可能に結合される、項目１８に記載のシステム。
（項目３１）
前記ビーズビータは、実質的に前記結合機構に配置されている支持体をさらに含み、前記支持体は、漏出を防止するように構成される、項目３０に記載のシステム。
（項目３２）
前記封入チャンバの側面に配置されている空洞をさらに含み、前記空洞に対して設置された加熱されている表面は、前記封入チャンバ内の温度を実質的に上昇させる、項目１８に記載のシステム。
（項目３３）
前記封入チャンバの１つまたはそれよりも多くの壁のうちの少なくとも１つは、熱的に制御可能な表面を含む、項目１８に記載のシステム。
（項目３４）
試料を溶解するための方法であって、前記方法は、
流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される、ことと、
前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を回転させることと、
前記回転要素の移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を溶解することと
を含む、方法。
（項目３５）
前記流体ネットワークに結合されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、項目３４に記載の方法。
（項目３６）
前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、項目３４に記載の方法。
（項目３７）
結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、項目３４に記載の方法。
（項目３８）
外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、項目３４に記載の方法。
（項目３９）
前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、項目３８に記載の方法。
（項目４０）
前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、項目３４に記載の方法。
（項目４１）
試料を溶解するための方法であって、前記方法は、
流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される、ことと、
前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を回転させることと、
前記回転要素の移動によって、前記封入チャンバ内に配置されている複数のビーズを励振することと、
前記回転要素および前記複数のビーズの移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を溶解することと
を含む、方法。
（項目４２）
前記流体ネットワークに接続されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、項目４１に記載の方法。
（項目４３）
前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、項目４１に記載の方法。
（項目４４）
結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、項目４１に記載の方法。
（項目４５）
外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、項目４１に記載の方法。
（項目４６）
前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、項目４１に記載の方法。
（項目４８）
試料を均質化するための方法であって、前記方法は、
流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される、ことと、
前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を回転させることと、
前記回転要素の移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を均質化することと
を含む、方法。
（項目４９）
前記流体ネットワークに結合されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、項目４８に記載の方法。
（項目５０）
前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、項目４８に記載の方法。
（項目５１）
結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、項目４８に記載の方法。
（項目５２）
外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、項目４８に記載の方法。
（項目５３）
前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、項目５２に記載の方法。
（項目５４）
前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、項目４８に記載の方法。
（項目５５）
試料を均質化するための方法であって、前記方法は、
流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合される、ことと、
前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って、前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を回転させることと、
前記回転要素の移動によって、前記封入チャンバ内に配置されている複数のビーズを励振することと、
前記回転要素および前記複数のビーズの移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を均質化することと
を含む、方法。
（項目５６）
前記流体ネットワークに結合されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、項目５５に記載の方法。
（項目５７）
前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、項目５５に記載の方法。
（項目５８）
結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、項目５５に記載の方法。
（項目５９）
外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、項目５５に記載の方法。
（項目６０）
前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、項目５９に記載の方法。
（項目６１）
前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、項目５５に記載の方法。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の実施形態を図示し、説明と一緒に、さらに、本発明の原理を説明することに役割を果たし、当業者が本発明を作製および使用することを可能にすることに役割を果たす。
図１は、ある実施形態による試験カートリッジプラットフォームのグラフィカル表現である。
図２Ａ〜２Ｂは、実施形態によるビーズビータシステムを表す。 図２Ａ〜２Ｂは、実施形態によるビーズビータシステムを表す。
図３Ａ〜３Ｂは、実施形態によるビーズビータシステムのさらなる図を表す。 図３Ａ〜３Ｂは、実施形態によるビーズビータシステムのさらなる図を表す。
図４は、ある実施形態によるビーズビータシステムの分解図を表す。
図５は、ある実施形態によるビーズビータシステムの内側を示す図を表す。
図６Ａ〜６Ｂは、実施形態によるビーズビータシステムの断面図を表す。 図６Ａ〜６Ｂは、実施形態によるビーズビータシステムの断面図を表す。
図７Ａ〜７Ｅは、実施形態による回転要素の図を表す。 図７Ａ〜７Ｅは、実施形態による回転要素の図を表す。 図７Ａ〜７Ｅは、実施形態による回転要素の図を表す。 図７Ａ〜７Ｅは、実施形態による回転要素の図を表す。 図７Ａ〜７Ｅは、実施形態による回転要素の図を表す。
図８〜１１は、実施形態によるビーズビータシステムによって行われる方法を図示する略図である。 図８〜１１は、実施形態によるビーズビータシステムによって行われる方法を図示する略図である。 図８〜１１は、実施形態によるビーズビータシステムによって行われる方法を図示する略図である。 図８〜１１は、実施形態によるビーズビータシステムによって行われる方法を図示する略図である。
図１２は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ胞子から測定されたＤＮＡ濃度のグラフである。
図１３は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞から測定されたＤＮＡ濃度のグラフである。
図１４は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞から回収されたＤＮＡのグラフである。 図１５は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞から測定されたＤＮＡおよびＲＮＡ濃度のグラフである。
図１６は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞からのＲＮＡ回収のグラフである。
図１７Ａ〜１７Ｃは、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓからのＢｉｏａｎａｌｙｚｅｒ ｒＲＮＡプロファイルである。
図１７Ａ〜１７Ｃは、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓからのＢｉｏａｎａｌｙｚｅｒ ｒＲＮＡプロファイルである。
図１７Ａ〜１７Ｃは、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓからのＢｉｏａｎａｌｙｚｅｒ ｒＲＮＡプロファイルである。
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して説明される。
詳しい説明
特定の構成および配置が論じられるが、これは、例証の目的のためだけに行なわれることが、理解されるべきである。当業者は、他の構成および配置も、本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用されることができることを認識する。本発明が種々の他の適用において用いられることができることも、当業者には明白である。
「一実施形態」、「ある実施形態」、「ある例示的な実施形態」等の、本明細書における言及は、説明される実施形態が、特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、全ての実施形態が、特定の特徴、構造、または特性を必ずしも含まなくてもよいことを示すことが、留意される。また、そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を指しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が実施形態に関連して説明される場合、明示的に説明されるか否かにかかわらず、他の実施形態に関連するそのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことは、当業者の知識の範囲内である。
本明細書で説明される実施形態は、試料の均質化および／または溶解のためのビーズビータシステムに関する。試料は、液体、固体、半固体、またはそれらの組み合わせであり得る。一実施形態では、ビーズビータシステムは、試験カートリッジプラットフォームと統合される。試験カートリッジプラットフォームは、流体チャネルのネットワークを含み、それの一部は、統合されたビーズビータに結合し得る。流体チャネルは、試料をビーズビータチャンバに提供し、試料をビーズビータチャンバから抽出し、かつ／またはビーズビータチャンバを加圧するために使用され得る。
ビーズビータシステムは、例えばビーズビータチャンバ内の回転要素の回転によって、試料の物理的破砕を使用するために設計される。そして、この物理的破砕は、ビーズ（例えば、ガラスおよび／または他の材料から作製される不活性ビーズ）の存在によって支援され得る。一例では、溶解および／または均質化のプロセスは、ビーズビータチャンバ内での溶解緩衝剤の使用を通してさらに最適化される。別の例では、酵素溶解が、熱を試料に適用することによって行われる。試料の加熱は、いくつかの例では、試料の実際のビーズビーティングの前に行われ得る。ある実施形態では、ビーズビータの必要な試薬および構成要素の全ては、試験カートリッジプラットフォーム内に含まれる。
いくつかの実施形態では、試験カートリッジプラットフォームおよび統合されたビーズビータは両方とも、使用後に使い捨てであるように設計される。試薬または試料が試験カートリッジ内に設置されると、それらは、外部環境と、または外部測定器具の任意の部品と再び接触することはない。この特徴は、製品をその使用後に安全に廃棄するために、多くのラボラトリおよび病院にとって重要である。
ビーズビータチャンバ自体は、種々の標本を処理することと、種々の細胞タイプを破砕することとが可能であるように設計される。これは、部分的に、各特定の標本／細胞タイプの組み合わせに特異的である異なる試験カートリッジプラットフォームの可用性によって達成される。別の例では、回転要素の回転の速度および持続時間等の、分析器によって制御される可変条件は、種々の試料タイプを処理することを可能にする。
ビーズビータシステムの構成要素に関するさらなる詳細は、図へなされる参照を用いて本明細書で説明される。各物理的構成要素の例示は、限定を意味するものではなく、本明細書の説明を与えられた関連分野（単数または複数）の当業者は、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、構成要素のいずれかを再配置または別様に改変する方法を認識することが、理解されるべきである。
図１は、ある実施形態によるビーズビータが統合され得る例示的な試験カートリッジシステムを図示する。例示的な試験カートリッジシステムの構造を本明細書で参照するが、当業者は、本明細書で説明されるビーズビータ実施形態が任意の数の試験システムのタイプおよび構成とともに使用され得ることを認識する。
試験カートリッジシステムは、カートリッジ筐体１０２と、移送モジュール１０４とを含む。分析器モジュールあるいはポンプまたはヒータ等の種々の能動的構成要素のような、他の構成要素は、試験カートリッジシステムに含むことについて同様に検討され得る。移送モジュール１０４は、内側筐体１１０と、ジャケット１０８と、蓋１０６とを含む。ジャケット１０８は、ある実施形態によると、内側筐体１１０の周りに嵌合するように設計される。蓋１０６は、移送モジュール１０４の端部を封止して漏出を防止するように設計される。移送モジュール１０４は、チャンバベイ１２０を介してカートリッジ筐体１０２内に挿入されるように設計される。
カートリッジ筐体１０２は、種々の流体チャネルと、チャンバと、リザーバとを含む。例えば、カートリッジ筐体１０２は、アッセイまたはＰＣＲプロトコルの最中に使用されるべき種々の緩衝剤または他の試薬を含み得る複数の貯蔵チャンバ１１６を含み得る。貯蔵チャンバ１１６は、種々の液体を用いて事前に充填され得、その結果として、エンドユーザは、試験カートリッジシステムを分析器内に設置する前に貯蔵チャンバ１１６を充填する必要がない。カートリッジ筐体１０２は、カートリッジ筐体１０２の側面に沿って流体チャネルに接続されている１つまたはそれよりも多くの処理チャンバ１２４ａ〜ｂをさらに含み得る。処理チャンバ１２４ａ〜ｂは、種々の処理および／または廃棄物の用途のために使用され得る。一例では、チャンバ１２４ａは、廃棄物チャンバであり、チャンバ１２４ｂは、上に試料を有するスワブの長さを受け取るようにサイズ決めされたチャンバである。
試料は、ある実施形態によると、試料ポート１１４を介してカートリッジ筐体１０２内に導入される。ユーザは、スワブを試料ポート１１４およびその対応するチャンバ１２４ｂ内に完全に設置し、続いて、ポート蓋１１２を用いてポートを封止し得る。別の例では、試料ポート１１４は、固体試料、半固体試料、または液体試料を受け取る。ある実施形態では、カートリッジ筐体１０２は、試料を導入するための１つよりも多くの入口を含む。
カートリッジ筐体１０２の周りの種々のチャンバおよびチャネルは、カバー１１８、１２６、１２７、および１２８の使用を介して封止され得る。カバーは、流体をカートリッジ筐体１０２内に封止可能なフィルムであり得る。別の例では、カバーは、プラスチックパネルであり得る。ある例では、カバーのうちの１つまたはそれよりも多くは、透明である。加えて、カバーのうちの１つまたはそれよりも多くは、筐体１０２の一部を加熱するために熱的に制御され得る。
統合された試験カートリッジシステムは、ユーザが、試料を例えば試料ポート１１４内に設置し、次いで、試験カートリッジシステムを分析器内に設置することを可能にする。実施形態では、行われるべき反応ステップは、全て、エンドユーザが介入するいかなる必要もなく、分析器との相互作用を介して試験カートリッジシステム内で行われることができ、行われるべき反応ステップは、例えば、精製、溶解、混合、結合、標識付け、および／または検出を含む。加えて、液体の全てが試験カートリッジシステム内に封止されたままであるので、試験が完了した後、試験カートリッジシステムは、分析器の汚染なしで、分析器から除去され、安全に廃棄され得る。
試験カートリッジシステムは、開口部１３２を有する内側処理チャンバに通じる流体チャネルをさらに含み得る。ある実施形態では、内側処理チャンバは、カートリッジ筐体１０２内に配置された統合されているビーズビータチャンバである。チャンバ自体は、図１の図から隠されているが、システムの種々の他の構成要素が、分解図に示される。例えば、ビーズビータシステムは、開口部１３２を覆って嵌合する処理蓋１３４を含む。ある実施形態によると、チャンバ自体内には、回転要素１３６が、配置される。ある実施形態では、回転要素１３６は、封止部１３８およびブッシング１３９を介してアクチュエータ（図示せず）に結合する。封止部１３８およびブッシング１３９は、支持体１４０によって定位置に保持され得る。一例では、封止部１３８は、リップシールである。他のタイプの封止構成要素も、利用され得る。支持体１４０はまた、内側処理チャンバの端部内に嵌合し得、いかなる漏出もないようそれを封止し得る。ビーズビータシステムの構成要素の各々は、下記でより詳細に説明される。
図２Ａおよび２Ｂは、回転式ビーズビータシステムの例示的な実施形態を図示する。両実施形態における類似の特徴は、同一の数字標識を与えられる。各実施形態の説明は、ビーズビータシステム上またはビーズビータシステム内に存在し得る特徴を説明するために記載されるが、特徴の設置または寸法の特性についての限定であるべきではない。
図２Ａおよび２Ｂは、実施形態による試験カートリッジシステム内に統合され得るビーズビータ２０１の斜視図を提供する。図２Ｂに図示されるビーズビータ２０１の外側図は、ある実施形態によるビーズビータ２０１の上部表面における処理入口１３２を表す。図２Ａに図示されるビーズビータ実施形態では、処理入口は、ページから向こうの方に向いたビーズビータ２０１の側面にあり、したがって、図示されない。処理入口１３２は、液体、固体、半固体、または任意のそれらの組み合わせを含む任意のタイプの試料を受け入れるように構成される。処理入口１３２は、ビーズビーティングプロセスが生じる封入チャンバ内に通じる。別の例では、処理入口１３２に進入する試料は、第１のチャンバに導かれ、次いで、第１のチャンバから、ビーズビーティングプロセスが生じる第２のチャンバ内に移送される。
ビーズビータ２０１の片側には、流体入口が、流体ネットワークと結合するように提供される。図２Ａのビーズビータ実施形態は、３つの流体入口２０３ａ〜ｃを有する一方で、図２Ｂのビーズビータ実施形態は、２つの流体入口２０３ａおよび２０３ｂを有する。例えば、流体入口２０３ａ〜ｃは、カートリッジ筐体１０２の貯蔵チャンバ１１６のいずれかに結合し得る。ある実施形態では、流体入口２０３ａ〜ｃは、ビーズビーティングが生じるチャンバ内に通じる。したがって、流体入口２０３ａ〜ｃは、任意の液体をビーズビーティングチャンバ内に導入するため、任意の液体をビーズビーティングチャンバから抽出するため、またはビーズビーティングチャンバにおいて圧力差を適用するため、あるいは任意のそれらの組み合わせのために使用され得る。任意の数の流体接続が、ビーズビーティングチャンバ内に通じるように存在し得ることが、理解されるべきである。さらに、複数の流体接続のいずれもが、カートリッジ筐体１０２の１つまたはそれよりも多くのチャンバに通じ得る。ある実施形態では、第１の流体ネットワークは、流体入口に結合され、少なくとも試料を、第１のリザーバからチャンバに導入する一方で、第２の流体ネットワークは、流体接続に結合され、少なくとも試料を、チャンバから第２のリザーバに排出するために使用される。ある実施形態では、流体ネットワーク、ビーズビータ、およびリザーバは、封入システムを形成する。
ある実施形態によると、ビーズビータ２０１の外部には、アクチュエータシステム２０２が、ビーズビータチャンバ内に配置されている回転要素１３６（図示せず）に取り付けられる。一例では、アクチュエータシステム２０２は、回転式アクチュエータである。アクチュエータシステム２０２は、結合２０４を介して種々の信号を受信し得る。例えば、信号は、電力または制御信号を含み得る。結合２０４は、有線、ＲＦ信号、または光学信号を表し得る。アクチュエータシステム２０２は、アクチュエータシステム２０２の能力内の任意の速度で回転要素１３６を回転させ得る。一例では、アクチュエータシステム２０２は、５０ＲＰＭ〜３０，０００ＲＰＭの範囲の速度で回転要素１３６を回転させる。
図２Ａに図示されるビーズビータ２０１の実施形態はまた、ビーズビータ２０１の側壁に配置されている空洞２０５を含む。空洞２０５は、例えばアルミニウム箔等の、伝熱性の材料によって被覆され得る。伝熱性の材料を加熱することによって、ビーズビータ２０１の内側処理チャンバ内の内容物は、空洞２０５を介して加熱され得る。空洞２０５の設置はビーズビータ２０１の側面に限定されないことが、理解されるべきである。空洞はまた、ビーズビータ２０１の上部またはビーズビータ２０１の裏面に配置され得る。別の例では、内側処理チャンバの壁のうちの１つまたはそれよりも多くは、空洞を必要とせずに内側処理チャンバの内容物を加熱するための熱的に制御された表面であり得る。内側処理チャンバの壁のうちの１つまたはそれよりも多くは、アルミニウム、銅等のような高い伝熱性を有する金属から製造され得る。内側処理チャンバ内への熱の導入は、試料の酵素溶解が生じることを可能にし得る。一例では、酵素溶解は、試料の実際のビーズビーティングが始まる前に、試料に適用される熱を使用して行われ得る。
図３Ａは、アクチュエータ２０２がビーズビータ２０１の主要本体から取り外されているビーズビータ２０１の別の図を図示する。結合要素３０２は、アクチュエータ２０２をビーズビータチャンバ内の回転要素１３６（図示せず）に取り付けられるために提供される。結合要素３０２は、例えばシャフト、ねじ、または別の要素を受け取るための陥凹であり得る。アクチュエータ２０２は、ユーザによる努力がほとんど要求されずに、ビーズビータチャンバ内の回転要素１３６から手動または自動で取り外し可能であるように構成される。結合要素３０２は、回転要素１３６の受け取り部分内に嵌合するように好適に成形されても、それ自体が回転要素１３６の一部を受け取ってもよい。ある実施形態によると、結合要素３０２の回転は、回転要素１３６の回転を生じさせる。
図３Ｂは、ある実施形態によるビーズビータ２０１の別の図を図示する。図３Ｂは、アクチュエータ２０２が除去されている状態の、図２Ａに示されるようなビーズビータ２０１の別の角度の図を図示する。支持体１４０は、ある実施形態により、ビーズビータ２０１の側面にある孔内に差し込まれて示される。支持体１４０の外側部分は、陥凹３０４を含む。ある実施形態によると、陥凹３０４内には、回転要素１３６の一部が、封入チャンバから延び出る。回転要素１３６のこの区画は、構造部３０６を含む。構造部３０６は、アクチュエータ２０２から結合要素３０２内へぴったりと嵌合するように設計され得る。ある例では、アクチュエータ２０２による結合要素３０２の回転は、回転要素１３６の端部にある構造部３０６と実質的に同一の回転を生じさせる。
図４は、ある実施形態による回転要素１３６およびアクチュエータ２０２の種々の構成要素の分解図を図示する。ビーズビータ２０１の開口部４０１は、ある実施形態によると、回転要素１３６とのアクチュエータ２０２の接続を容易にする支持体１４０を受け取る。例えば封止部１３８およびブッシング１３９等の、さらなる要素が回転要素１３６をアクチュエータ２０２に接続するために同様に含まれ得る。これらの要素はまた、回転要素１３６がチャンバから延び出る場所の周りのエリアからビーズビータチャンバ内の試料が漏出することを防ぐためのバリアを提供し得る。
シャフト４０２は、ある実施形態によると、回転要素１３６の端部上の構造部３０６を回転体４０４と接続する。回転体４０４は、種々の形状およびサイズをとってもよい。シャフト４０２の長さは、ビーズビータチャンバの種々のサイズのために調節可能であり得る。いくつかの実施形態では、示される構成要素の全ては、アクチュエータ２０２を除き、ビーズビータ２０１の単回使用後または単一の試験中の一連の使用後に使い捨てであるように意図されることが、留意される。
さらに、ビーズビータ２０１の側面に図示されるものは、複数のフリット（ｆｒｉｔ）４０６である。各フリット４０６は、種々の粒子サイズを濾過または捕捉するように設計されている種々の材料を含み得る。一例では、フリット４０６は、５ミクロン〜５００ミクロンの任意の範囲であり得る選択可能な細孔サイズを備える薄いメッシュを有するプラスチック材料である。一実施形態では、フリット４０６は、約２０ミクロンの細孔サイズを有する。ビーズビータチャンバから抽出される流体は、濾過されるために、フリット４０６のうちの少なくとも１つを通過し得る。
図５は、ビーズビータ２０１のビーズビータチャンバの内側の図を図示する。封入チャンバ５０２は、試料の均質化および／または溶解が生じるエリアを提供する。ある実施形態では、封入チャンバ５０２は、形状が略円筒形である。円筒形形状は、回転するにつれて、回転要素の周りに効率的な流体運動を提供する。封入チャンバ５０２はまた、長方形断面を有し得る。封入チャンバ５０２の他の形状も、例えば封入チャンバ５０２内に配置されている複数のビーズの、撹拌を向上させるために同様に想定され得る。均質化および／または溶解のプロセスを改善するための複数のビーズの使用は、図６Ｂに関してより詳細に説明される。
ある実施形態によると、封入チャンバ５０２への種々の流体接続が、含まれる。流体入口２０３ａ〜ｃは、これまでに説明されているように側面に沿って示される。一例では、試料および／または他の液体は、流体入口２０３ａまたは２０３ｂを介して封入チャンバ５０２内に導入され得る。別の例では、溶解または均質化のいずれかの後に得られた混合物は、流体入口２０３ｃを介して、封入チャンバ５０２から排出され得る。種々の流体接続は、封入チャンバ５０２の周りの任意の場所に任意の角度で設置され得る。処理入口１３２および加熱空洞２０５も、封入チャンバ５０２の側面に同様に図示される。熱的に制御された表面が、加熱空洞２０５を封止し得、封入チャンバ５０２の内容物を加熱し得る。一例では、封入チャンバ５０２の内容物の加熱は、酵素溶解を生じさせる。別の例では、シャフト４０２は、加熱プロセス中、回転させられることにより試料を撹拌し得、封入チャンバ５０２の内側の温度を均質化し得る。
図６Ａは、ある実施形態により、カバーが除去されていて処理入口１３２が見えるビーズビータ２０１の側面図を図示する。一例では、回転体４０４は、封入チャンバ５０２内で実質的に中心に置かれているように観察される。
図６Ｂは、ある実施形態による支持体１４０を含む封入チャンバ５０２の内部の断面図を図示する。シャフト４０２は、支持体１４０を通して延在し、封入チャンバ５０２内の回転体４０４に接続する。シャフト４０２の一端は、ある実施形態によると、封入チャンバ４０２のノッチ６０２内に嵌合するように構成される。ノッチ６０２は、封入チャンバ５０２内におけるシャフト４０２の位置を安定化させるために使用され得る一方で、依然として、回転体４０４の回転を可能にする。封入チャンバ５０２はまた、複数のビーズ６０４を含み得る。ビーズは、封入チャンバ５０２内の試料の均質化および／または溶解のプロセスを支援するために含まれ得る。回転体４０４の回転はまた、複数のビーズ６０４が移動するように励振する。複数のビーズ６０４における個々のビーズは、サイズが直径１ミクロンから最大で直径３０００ミクロンの範囲であり得る。加えて、複数のビーズ６０４は、プラスチック、ガラス、セラミック、およびシリカを含む種々の不活性材料から製造され得る。
図７Ａ〜７Ｅは、回転要素１３６の種々の実施形態を図示する。これらの実施形態は例示であり、他の設計もまた本明細書における説明を与えられた当業者によって想定され得ることが、理解されるべきである。各実施形態における回転要素１３６は、上記で説明されているように、一端に構造部３０６を備えるシャフト４０２を含む。種々の設計が、本体７０２および特徴７０４に対して図示される。本体７０２は、骨および組織等の強靭な試料タイプの均質化を行うために十分に好適に硬質である任意の材料であり得る。加えて、本体７０２は、生体適合性がある材料であり得る。特徴７０４は、パターン化された形状を本体７０２に与えるように提供される。封入チャンバ５０２内の特徴７０４の回転は、チャンバの周りに試料および任意の他の材料の高速移動を生じさせる。別の例では、特徴７０４の回転は、複数のビーズ６０４の励振および移動を生じさせる。図示される各設計はまた、いくつかの実施形態によると、回転要素１３６の一端にペグ７０６を含む。ペグ７０６は、封入チャンバ５０２のノッチ６０２内に嵌合するように構成され得る。ペグ７０６は、回転要素１３６の必要とされる要素ではないが、封入チャンバ５０２内の安定性を向上させるために使用され得ることが、理解されるべきである。
図８〜１１は、実施形態により、ビーズを用いて、または用いずに試料を均質化または溶解するために用いられるべき例示的方法を説明する。方法８００、９００、１０００、および１１００は、ビーズビータ２０１を用いて行われ得る例示的な動作シークエンスを説明するものであることが理解されるべきであり、限定として見なされるべきではない。方法８００、９００、１０００、および１１００はいずれもまた、酵素溶解を行うために、ビーズビータ２０１内の内容物を加熱するステップを含み得る。一例では、酵素溶解は、ビーズビーティングが生じる前に行われる。
図８は、ビーズビータ２０１を使用して試料を溶解するための例示的方法８００の流れ図を表す。細胞溶解の目的は、分析のために必要とされる細胞内容物を解放することである。細胞内容物の例は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ポリペプチド、酵素、プリオン、タンパク質、抗体、抗原、アレルゲン、およびバイロンを含むが、それらに限定されない。
ブロック８０２では、少なくとも試料が、流体ネットワークに接続された入口ポートを介して封入チャンバ内に導入される。試料は、例えば流体入口２０３ａ〜ｃを通して、導入され得る。
ブロック８０４では、回転要素が、封入チャンバ内で回転させられる。回転要素は、外部アクチュエータによって、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させられるように構成される。
ブロック８０６では、試料は、回転要素の移動を介して封入チャンバ内で溶解される。溶解物は、流体入口２０３ａ〜ｃのうちの１つを介して封入チャンバから第２のチャンバに移送され得る。
図９は、複数のビーズを含むビーズビータ２０１を使用して試料を溶解するための例示的方法８００の流れ図を表す。細胞溶解の目的は、分析のために必要とされる細胞内容物を解放することである。細胞内容物の例は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ポリペプチド、酵素、プリオン、タンパク質、抗体、抗原、アレルゲン、およびバイロンを含むが、それらに限定されない。含まれるビーズは、細胞壁を引き裂いて細胞内容物を解放するプロセスを加速するように作用する。
ブロック９０２では、少なくとも試料が、流体ネットワークに接続された入口ポートを介して封入チャンバ内に導入される。試料は、例えば流体入口２０３ａ〜ｃを通して、導入され得る。
ブロック９０４では、回転要素が、封入チャンバ内で回転させられる。回転要素は、外部アクチュエータによって、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させられるように構成される。
ブロック９０６では、チャンバ内の複数のビーズが、回転要素の移動によって励振される。ビーズは、上記で説明されているように、形状、サイズ、および／または材料が様々であり得る。チャンバ内のビーズのさらなる移動は、細胞のさらなるビーティングを提供し、より効率的な溶解プロセスにつながる。
ブロック９０８では、試料が、回転要素および複数のビーズの移動を介して封入チャンバ内で溶解される。溶解物は、流体入口２０３ａ〜ｃのうちの１つを介して封入チャンバから第２のチャンバに移送され得る。
図１０は、ビーズビータ２０１を使用して試料を均質化するための例示的方法１０００の流れ図を表す。
ブロック１００２では、少なくとも試料が、流体ネットワークに接続された入口ポートを介して封入チャンバ内に導入される。試料は、例えば流体入口２０３ａ〜ｃまたは任意の他の好適なポートを通して、導入され得る。ある実施形態では、固体試料、半固体試料、または液体試料が、均質化のために提供され得る。例えば、高い粘性を備える試料（例えば、痰、組織、骨）は、試料の細胞構成要素を一緒に保持する複雑な基質を破壊するための均質化に非常に適している。
ブロック１００４では、回転要素が、封入チャンバ内で回転させられる。回転要素は、外部アクチュエータによって、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させられるように構成される。
ブロック１００６では、試料は、回転要素の移動を介して封入チャンバ内で均質化される。均質化された試料は、ビーズビータ２０１を使用して溶解されても、またはさらなる処理のために別のチャンバに移送されてもよい。
図１１は、複数のビーズを含むビーズビータ２０１を使用して試料を均質化するための例示的方法１０００の流れ図を表す。
ブロック１１０２では、少なくとも試料が、流体ネットワークに接続された入口ポートを介して封入チャンバ内に導入される。試料は、例えば流体入口２０３ａ〜ｃまたは任意の他の好適なポートを通して、導入され得る。ある実施形態では、固体試料、半固体試料、または液体試料が、均質化のために提供され得る。例えば、高い粘性を備える試料（例えば、痰、組織、骨）は、試料の細胞構成要素を一緒に保持する複雑な基質を破壊するための均質化に非常に適している。
ブロック１１０４では、回転要素が、封入チャンバ内で回転させられる。回転要素は、外部アクチュエータによって、回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させられるように構成される。
ブロック１１０６では、チャンバ内の複数のビーズが、回転要素の移動によって励振される。ビーズは、上記で説明されているように、形状、サイズ、および／または材料が様々であり得る。チャンバ内のビーズのさらなる移動は、試料のさらなるビーティングを提供し、より効率的な溶解プロセスにつながる。
ブロック１１０８では、試料は、回転要素および複数のビーズの移動を介して封入チャンバ内で均質化される。均質化された試料は、ビーズビータ２０１を使用して溶解されても、さらなる処理のために別のチャンバに移送されてもよい。
ここで、ビーズビータ２０１の実施形態を使用して行われる例示的プロトコルが、論じられる。そのようなプロトコルは、例示にすぎず、本発明の実施形態の限定ではない。例示的プロトコルのために、種々の試料から抽出されたＤＮＡおよびＲＮＡが、ビーズビータの有効性を決定するために、分析され、対照と比較された。ここに列挙されるステップは、システムを使用するための可能な例のいくつかを提供するにすぎないことが、理解されるべきである。
実施例１：Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ内生胞子からのＤＮＡ抽出
ｈａｙ ｂａｃｉｌｌｕｓまたはｇｒａｓｓ ｂａｃｉｌｌｕｓとしても知られるＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓは、グラム陽性かつカタラーゼ陽性の細菌である。Ｂａｃｉｌｌｕｓ属の１種であるＢ． ｓｕｂｔｉｌｉｓは、桿形状であり、頑健かつ防御的な内生胞子を形成することにより生物が極端な環境条件に耐えることを可能にする能力を有する。種々のＢａｃｉｌｌｕｓ種の内生胞子は、概して環境における低下した栄養レベルによって誘発されるプロセスである胞子形成において形成される。内生胞子は、厳しい物理的処理および化学的処理にも極めて耐性がある外側の胞子皮層を含むことにより、数分で完了され得る胞子溶解方法を識別することを困難にする。
Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓの細胞を溶解するための例示的プロトコルは、Ｗ． ＮｉｃｈｏｌｓｏｎおよびＰ． Ｓｅｔｌｏｗ， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｂａｃｉｌｌｕｓ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ， ｐｐ．３９１−４５０，１９９０から適応する。この例示的プロトコルでは、胞子形成媒体（ＳＭ）中で成長させたＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ亜種ｓｐｉｚｉｚｅｎｉｉ（ＡＴＣＣ ６６３３）の１００ｍＬ培養物を、ボルテックスし、次いで、５０ｍＬの２つの体積に分離する。１５分間、３７５０ｇで遠心分離した後、ペレットを、３〜５回、５０ｍＬ滅菌冷温蒸留水を用いて洗浄し、洗浄の度に、１５分間、３７５０ｇで遠心分離する。最終ペレットを、５０ｍＬの滅菌冷温蒸留水中で再懸濁する。胞子懸濁液を、ＤＮａｓｅを用いて処理することにより外部残留ＤＮＡを除去し、定量化し、最終濃度５×１０９内生胞子／ｍＬまで希釈する。１０倍段階希釈液を、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤中で調製し（５×１０９、５×１０７、５×１０５、５×１０３、および５０内生胞子／ｍＬ）、流体的に統合された回転式ビーズビータにおいて開始材料として使用する。
第１に、直径１５０〜２１２μｍ（ＳＩＧＭＡ Ｇ１１４５−１００Ｇ）を備える滅菌して酸で洗浄した４００ｍｇのガラスビーズを、ビーズビータチャンバ内に導入する。第２に、２００μＬ内生胞子希釈液を、２００μＬ Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤１ｘ中に再懸濁し、処理入口を介してビーズビータチャンバに移送する。ビーズビータを、約２分間、回転速度１０，０００ＲＰＭを用いて動作させる。胞子をビーズビータの機械的作用によって破砕して、細菌核酸を解放する。核酸抽出物は、−８０℃または−２０℃で凍結保存されると、数ヶ月間、安定したままであり、核酸抽出物を、ＰＣＲ分析感度にいかなる有意な損失もなく、数回、凍結および解凍し得る。
Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ内生胞子からのＤＮＡの増幅および検出を、製造業者の指示に従って、Ｔａｋａｒａ製ＰｒｅｍｉｘＥｘＴａｑ（Ｐｒｏｂｅ ｑＰＣＲ）（カタログ番号ＲＲ３９０Ａ）を用いて、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ製ＳｔｅｐＯｎｅＰｌｕｓＴＭ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ＰＣＲ Ｓｙｓｔｅｍ上で行う。１．５μＬの調製した溶解物を、１ｘ Ｐｒｅｍｉｘ Ｅｘ Ｔａｑ（ＴａＫａＲａ Ｅｘ Ｔａｑ ＨＳ、ｄＮＴＰ Ｍｉｘｔｕｒｅ、Ｍｇ２＋、およびＴｌｉ ＲＮａｓｅＨを含む）、１ｘ ＲＯＸリファレンス色素、０．５０μＭの各ＳｐｏＡ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ特異的プライマー、０．２０μＭのＳｐｏＯＡ ＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブ、および０．２ｍｇ／ｍＬ ＢＳＡから成るｑＰＣＲ反応（最終体積１５μＬ）に直接添加する。並行して、処理なしの胞子を、未処理対照として試験した（同一の濃度において）。１．５μＬの蒸留水もまた、陰性対照として、ｑＰＣＲ反応に添加する。最大感度および最大特異度のための最適なサイクリング条件は、初期変性について、９５℃で１０秒と、その次の、９５℃で１秒および６０℃で１０秒から成る２つのステップの５０サイクルとである。増幅を、蛍光のレベルを測定することによって、各伸長サイクル中に監視する。ＤＮＡ濃度もまた、較正曲線におけるＣｔ値（陽性シグナルを産生するために必要とされるＰＣＲサイクルの数）を補間することによって計算する。下記の表１は、ＴａｑＭａｎ（登録商標）ｑＰＣＲ反応において使用されるＳｐｏＯＡ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ特異的なプライマーおよびプローブ配列を提供する。
Figure 0005931275
図１２は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓに対するＤＮＡ抽出プロトコルからの結果のグラフを提供する。結果を、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ胞子の開始濃度と比較して、抽出したＤＮＡ濃度に基づいて示す。結果は、各濃度における１５の反復物（ｒｅｐｌｉｃａｔｅ）の平均である。観察されるように、流体的に統合された回転式ビーズビータを用いて溶解された内生胞子は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ胞子の全ての開始濃度について、未処理内生胞子よりも高いＤＮＡ濃度をもたらした。
実施例２：Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞からのＤＮＡ抽出
本実施例では、ビーズビータを、最初に、直径１５０〜２１２μｍ（ＳＩＧＭＡ Ｇ１１４５−１００Ｇ）を備える滅菌されて酸で洗浄されたガラスビーズ４００ｍｇで装填する。対数増殖期中期（Ｏ．Ｄ５５０＝０．６０〜０．７０）におけるＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ亜種ｓｐｉｚｉｚｅｎｉｉ（ＡＴＣＣ６６３３）増殖性細胞の体積３ｍＬの肉汁培養物を、遠心分離し、ペレットを、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤中に再懸濁し、最終Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ濃度を５×１０８ＣＦＵ／ｍＬに得る。１０倍の段階希釈液を、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤中に調製する（５×１０８、５×１０６、５×１０４、５×１０２および５ＣＦＵ／ｍＬ）。２００μＬの増殖性細胞希釈液を、２００μＬ Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤１ｘ中に再懸濁し、最終混合物は、処理入口によって、ビーズビータデバイスに移送される。ビーズビータを、約２分間、回転速度１０，０００ＲＰＭで回転させる。
Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞からのスパイクされたＤＮＡの増幅および検出を、製造業者の指示に従って、Ｔａｋａｒａ製ＰｒｅｍｉｘＥｘＴａｑ（Ｐｒｏｂｅ ｑＰＣＲ）（カタログ番号ＲＲ３９０Ａ）を用いて、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ製ＳｔｅｐＯｎｅＰｌｕｓＴＭ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ＰＣＲ Ｓｙｓｔｅｍ上で行う。１．５μＬの調製した溶解物を、１ｘ Ｐｒｅｍｉｘ Ｅｘ Ｔａｑ（ＴａＫａＲａ Ｅｘ Ｔａｑ ＨＳ、ｄＮＴＰ Ｍｉｘｔｕｒｅ、Ｍｇ２＋、およびＴｌｉ ＲＮａｓｅＨを含む）、１ｘ ＲＯＸリファレンス色素、０．５０μＭの各ＳｐｏＡ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ特異的プライマー、０．２０μＭのＳｐｏＯＡ ＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブ（実施例１の表１参照）および０．２ｍｇ／ｍＬ ＢＳＡから成るｑＰＣＲ反応（最終体積１５μＬ）に直接添加する。並行して、処理なしの増殖性細胞もまた、未処理対照として試験した（同一の濃度において）。１．５μＬの蒸留水もまた、陰性対照としてｑＰＣＲ反応に添加する。最大感度および最大特異度のための最適サイクリング条件は、初期変性について、９５℃で１０秒と、それに続く９５℃で１秒および６０℃で１０秒から成る２つのステップの５０サイクルとである。増幅を、各伸長サイクル中、蛍光のレベルを測定することによって監視する。ＤＮＡ濃度もまた、Ｃｔ値を較正曲線において補間することによって計算する。
図１３は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞に対するＤＮＡ抽出プロトコルからの結果のグラフを提供する。結果を、細胞の開始濃度と比較して、抽出されたＤＮＡ濃度に基づいて示す。結果は、各濃度における１５の複製物の平均である。流体的に統合された回転式ビーズビータを用いたＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞からの溶解物の検出は、約５０〜約５００ＣＦＵ／ｍＬ（１０〜１００ＣＦＵ／反応）であった。増幅信号を、５．０×１０４ＣＦＵ／ｍＬ濃度まで、未処理Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞中で観察しなかった。
実施例３：Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞についてのＤＮＡ回収物比較
本実施例では、ＤＮＡ対照を、Ｎｏｒｇｅｎ ＲＮＡ／ＤＮＡ／Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｋｉｔを使用して、Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ亜種ｓｐｉｚｉｚｅｎｉｉ（ＡＴＣＣ ６６３３）増殖性細胞から抽出する。各試料について、１．６ｎｇＤＮＡを、キレート剤（Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤１ｘ、ＳＩＧＭＡ Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤１００ｘ濃縮液から調製されている）も含む８００μＬの緩衝溶液中でスパイクする。
並行して、溶解プロトコルを、前述の実施例に説明したものと実質的に同一の方法において、実質的に同一のガラスビーズを有するビーズビータを使用して、調製されたＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞に対して行う。ビーズビータを、約３分間、回転速度２０，０００ＲＰＭで動作させることにより、試料を溶解する。
本実施例では、スパイクされたＤＮＡの増幅および検出を、製造業者の指示に従って、Ｔａｋａｒａ製ＰｒｅｍｉｘＥｘＴａｑ（Ｐｒｏｂｅ ｑＰＣＲ）（カタログ番号ＲＲ３９０Ａ）を用いて、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ製ＳｔｅｐＯｎｅＰｌｕｓＴＭ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ＰＣＲ Ｓｙｓｔｅｍ上で行う。１．５μＬの調製した溶解物を、１ｘ Ｐｒｅｍｉｘ Ｅｘ Ｔａｑ（ＴａＫａＲａ Ｅｘ Ｔａｑ ＨＳ、ｄＮＴＰ Ｍｉｘｔｕｒｅ、Ｍｇ２＋、およびＴｌｉ ＲＮａｓｅＨを含む）、１ｘ ＲＯＸリファレンス色素、０．５０μＭの各ＳｐｏＡ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ特異的プライマー、０．２０μＭのＳｐｏＯＡ ＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブ（実施例１の表１参照）および０．２ｍｇ／ｍＬ ＢＳＡから成るｑＰＣＲ反応（最終体積１５μＬ）に直接添加する。並行して、処理なしのＤＮＡを、陽性対照として試験する（同一の濃度において）。１．５μＬの蒸留水もまた、陰性対照としてｑＰＣＲ反応に添加する。
表２は、ビーズビータ溶解から回収したＤＮＡ濃度 対 陽性対照の結果を提供する。陰性対照試料は、ＤＮＡが存在していなかったことを示す。Ｃｔ値もまた、両方の溶解方法に対して与える。図１４は、陽性対照と比較して、ビーズビータを使用して回収した平均ＤＮＡのグラフを図示する。流体的に統合された回転式ビーズビータを用いた機械的溶解後のＤＮＡ回収物は、陽性対照に匹敵する（差異約７．６％）。ＤＮＡ分解を、流体的に統合された回転式ビーズビータ処理後には観察しなかった。
Figure 0005931275
実施例４：Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞からのＤＮＡおよびＲＮＡの抽出
この例示的実験は、ＲＴ−ｑＰＣＲによるｃＤＮＡの合成および増幅に好適なＲＮＡを、流体的に統合された回転式ビーズビータを使用して細菌細胞から抽出し得ることを示す。対数増殖期中期（Ｏ．Ｄ５５０＝０．６０〜０．７０）におけるＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ亜種ｓｐｉｚｉｚｅｎｉｉ（ＡＴＣＣ６６３３）増殖性細胞の体積３ｍＬの肉汁培養物を、遠心分離し、ペレットを、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤中に再懸濁し、最終Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ濃度１．５×１０８ＣＦＵ／ｍＬを得る。５×１０４ＣＦＵ／ｍＬ希釈液を、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤中に調製し、流体的に統合された回転式ビーズビータ中で開始材料として使用する。
ビーズビータを、前述の実施例で説明するものと実質的に同一のガラスビーズを用いて調製し、２００μＬ Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤１ｘ中に再懸濁された２００μＬ増殖性細胞希釈液で装填した。ビーズビータは、約３分間、回転速度２０，０００ＲＰＭで動作させることにより、試料を溶解する。
Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ溶解物からの精製を、本実施例では、Ｎｏｒｇｅｎ製（ＲＮＡ／ＤＮＡ／Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｋｉｔ）およびＦｅｒｍｅｎｔａｓ製（ＧｅｎｅＪＥＴ Ｖｉｒａｌ ＤＮＡ／ＲＮＡ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｋｉｔ）の２つの異なる市販の精製キットを用いて行う。Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞からのＲＮＡおよびＤＮＡの増幅および検出を、製造業者の指示に従って、Ｔａｋａｒａ製ｏｎｅ Ｓｔｅｐ ＰｒｉｍｅＳｃｒｉｐｔＴＭ ＲＴ−ＰＣＲキット（Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）（カタログ番号ＲＲ０６４Ａ）を用いてＡｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ製ＳｔｅｐＯｎｅＰｌｕｓＴＭ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ＰＣＲ Ｓｙｓｔｅｍ上で行う。逆スクリプターゼ酵素（ＰｒｉｍｅＳｃｒｉｐｔ ＲＴ ｅｎｚｙｍｅ Ｍｉｘ ＩＩ）を用いて、または用いずに、２．０μＬの調製した溶解物を、２つのＲＴ−ｑＰＣＲ混合物中に直接添加し、ＲＮＡおよびＤＮＡを検出する。最終混合物は、１ｘ Ｏｎｅ Ｓｔｅｐ ＲＴ−ＰＣＲ ｂｕｆｆｅｒ ＩＩＩ（ｄＮＴＰ Ｍｉｘｔｕｒｅ、Ｍｇ２＋を含む）、０．１Ｕ／μＬ ＴａＫａＲａ ｅｘＴａｑ ＨＳ、１ｘ ＰｒｉｍｅＳｃｒｉｐｔ ＲＴ ｅｎｚｙｍｅ Ｍｉｘ ＩＩ（ＲＴ＋混合物中）、１ｘ ＲＯＸリファレンス色素、０．３８μＭの各ＳｐｏＡ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ特異的プライマー、および０．１５μＭのＳｐｏＯＡ ＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブ（実施例１の表１参照）から成る（最終体積２０μＬ）。並行して、処理なしの増殖性細胞が、未処理対照として試験される（同一の濃度において）。２．０μＬの蒸留水もまた、陰性対照として、ＲＴ−ｑＰＣＲ（±ＲＴ酵素）反応に添加する。第１のステップは、逆転写（ｃＤＮＡ合成）のための４２℃で５分である。最大感度および最大特異度のための最適サイクリング条件は、初期変性に対する９５℃で１０秒と、それに続く９５℃で１秒および６０℃で１０秒の２つのステップの４０サイクルとである。増幅を、各伸長サイクル中、蛍光のレベルを測定することによって監視した。ＤＮＡおよびＲＮＡ濃度もまた、Ｃｔ値をその対応する較正曲線において補間することによって計算する。
図１５は、異なる試験条件における（流体的に統合された回転式ビーズビータ後のＮＡ溶解物から、流体的に統合された回転式ビーズビータとＮｏｒｇｅｎ精製キットを用いた精製との後のＮＡ溶解物から、流体的に統合された回転式ビーズビータとＦｅｒｍｅｎｔａｓ精製キットを用いた精製との後のＮＡ溶解物から、および未処理Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ再懸濁物からの）ＲＮＡおよびＤＮＡの回収物平均濃度（ｎｇ／μＬ）のグラフィカル表現を示す。結果は、各濃度における１５の複製物の平均である。ＤＮＡおよびＲＮＡの濃度に関して、核酸回収物は、流体的に統合された回転式ビーズビータを用いた機械的溶解後が、特にＲＮＡ回収物に関して、未処理条件と比較すると増加した。核酸精製後、％ＮＡ回収物は、膜精製プロセスに起因して減少した（２５〜３０％ 対 非精製条件）。
実施例５：Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞についてのＲＮＡ回収物の比較
本実施例では、ＲＮＡ対照を、Ｎｏｒｇｅｎ ＲＮＡ／ＤＮＡ／Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｋｉｔを使用して、Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ亜種ｓｐｉｚｉｚｅｎｉｉ（ＡＴＣＣ ６６３３）増殖性細胞から抽出する。各試料について、９．００ｎｇ ＲＮＡを、キレート剤（ＳＩＧＭＡ製Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝剤１ｘ、ヌクレアーゼを含まない）も含む８００μＬの緩衝溶液中でスパイクする。
並行して、溶解プロトコルを、前述の実施例で説明するものと実質的に同一の方法で、実質的に同一のガラスビーズを有するビーズビータを使用して、調製したＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ増殖性細胞に対して行う。ビーズビータを、約３分間、回転速度２０，０００ＲＰＭで動作させることにより、試料を溶解する。
本実施例では、スパイクされたＲＮＡの増幅および検出を、製造業者の指示に従って、ＴａＫａＲａ製ｏｎｅ Ｓｔｅｐ ＰｒｉｍｅＳｃｒｉｐｔＴＭ ＲＴ−ＰＣＲキット（Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）（カタログ番号ＲＲ０６４Ａ）を用いて、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ製ＳｔｅｐＯｎｅＰｌｕｓＴＭ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ＰＣＲ Ｓｙｓｔｅｍ上で行う。２．０μＬの調製した溶解物を、１ｘ Ｏｎｅ Ｓｔｅｐ ＲＴ−ＰＣＲ ｂｕｆｆｅｒ ＩＩＩ（ｄＮＴＰ Ｍｉｘｔｕｒｅ、Ｍｇ２＋を含む）、０．１Ｕ／μＬ ＴａＫａＲａ ｅｘＴａｑ ＨＳ、１ｘ ＰｒｉｍｅＳｃｒｉｐｔ ＲＴ ｅｎｚｙｍｅ Ｍｉｘ ＩＩ、１ｘ ＲＯＸリファレンス色素、０．３８μＭの各ＳｐｏＡ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ特異的プライマー、および０．１５μＭのＳｐｏＯＡ ＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブ（実施例１の表１参照）から成るＲＴ−ｑＰＣＲ反応（最終体積２０μＬ）に直接添加する。並行して、処理なしのＲＮＡもまた、陽性対照として試験する（同一の濃度において）。２．０μＬの蒸留水もまた、陰性対照として、ＲＴ−ｑＰＣＲ反応に添加する。
表３は、ビーズビータ溶解から回収したＲＮＡ濃度 対 陽性対照の結果を提供する。陰性対照試料は、ＲＮＡが存在していなかったことを示す。Ｃｔ値（陽性シグナルを産生するために必要とされるＰＣＲサイクルの数）もまた、両方の溶解方法に対して与える。図１６は、陽性対照と比較して、ビーズビータを使用して回収した平均ＲＮＡのグラフを図示する。流体的に統合された回転式ビーズビータを用いた機械的溶解後のＲＮＡ回収物は、陽性対照に匹敵する（差異約５．３％）。ＲＮＡ分解を、流体的に統合された回転式ビーズビータプロセス後は観察しなかった。
Figure 0005931275
実施例６：ＲＮＡ完全性分析
本実施例では、関連付けられたＬａｂＣｈｉｐ（登録商標）Ｋｉｔを備えるＡｇｉｌｅｎｔバイオアナライザが、総ＲＮＡ完全性を評価するための特に効果的方法を提供する。Ａｇｉｌｅｎｔ ２１００ Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、および細胞のサイズ決定、定量化、および品質制御のためのマイクロ流体ベースのプラットフォームである。これを、原核生物の１６Ｓおよび２３Ｓリボソームピークならびにその比率を観測することによって総ＲＮＡ品質を調べるために、使用することができる。２３Ｓ：１６Ｓピークの下にある面積の比率は、ＲＮＡ純度の測定値であり、１．５〜２．０の範囲にあるべきである。
総ＲＮＡ（真核および原核）およびｍＲＮＡ試料の分析のために、Ａｇｉｌｅｎｔ ＲＮＡ ６０００ Ｐｉｃｏ Ｋｉｔ（カタログ番号５０６７−１５１３）およびＡｇｉｌｅｎｔ ＲＮＡ ６０００ Ｎａｎｏ Ｋｉｔ（カタログ番号５０６７−１５１１）を使用して、未処理ＲＮＡおよび流体的に統合された回転式ビーズビータ核酸溶解物からのＲＮＡ試料（１μＬ）を、Ａｇｉｌｅｎｔ ２１００ Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒにかける。図１６Ａが未処理ＲＮＡ対照（基準）に対するＢｉｏａｎａｌｙｚｅｒ ｒＲＮＡプロファイルを提供する一方で、図１６Ｂおよび１６Ｃは、回転式ビーズビータを用いて溶解された２つの異なる試料に対するＢｉｏａｎａｌｙｚｅｒ ｒＲＮＡプロファイルを提供する。観察されるように、流体的に統合された回転式ビーズビータ中で処理された核酸試料の２つの例におけるｒＲＮＡ比は、特定（１．５〜２．０）内であり、ＲＮＡ完全性が適切であることを意味する。ビーズビータ試料からの２３Ｓおよび１６Ｓピークは、対照試料よりも著しく低い。これは、溶解物が、ＲＮＡおよびＤＮＡの混合であり、ビーズビータ試料中のＤＮＡの存在が、Ａｇｉｌｅｎｔバイオアナライザのエレクトロフェログラムの分解能に影響を及ぼすためである。
特定の実施形態および実施例の先述の説明は、当技術分野内の知識を適用することによって、本発明の一般概念から逸脱することなく、必要以上の実験なしで、他者が、そのような特定の実施形態を容易に改変し、かつ／または種々の適用のために適合させることができるという本発明の一般的性質を十分に明らかにする。したがって、そのような適合および改変は、本明細書で提示されている教示および指導に基づいて、開示された実施形態の均等物の意味内および範囲内であることを意図される。本明細書における表現または用語は、限定の目的ではなく説明の目的のためであり、その結果として、本明細書の用語または表現は、本教示および指導の観点から当業者によって解釈されるべきであることが、理解されるべきである。
本発明の実施形態は、特定の機能およびその関係の実装を図示する機能的構成要素を用いて上記で説明された。機能的構成要素の境界は、説明の便宜のために本明細書で任意に定義されている。特定の機能およびその関係が適切に行われる限り、代替的な境界が、定義されることができる。
発明の概要および要約は、発明者（単数または複数）によって想定されるような本発明の例示的な実施形態の全てではないが１つまたはそれよりも多くを記載し得、したがって、本発明および添付されている特許請求の範囲をいかようにも限定することが、意図されない。
本発明の幅および範囲は、上記で説明されている例示的な実施形態のうちのいずれによっても限定されるべきではないが、以下の特許請求の範囲およびその均等物に従ってのみ定義されるべきである。

Claims (61)

  1. 試料の均質化および溶解のうちの少なくとも１つのためのシステムであって、前記システムは、アナライザに取り外し可能に結合されるように構成されている使い捨て筐体を含み、前記使い捨て筐体は、
    第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    入口と複数の流体接続とを有する封入チャンバを形成する１つまたはそれよりも多くの壁であって、前記封入チャンバの前記１つまたはそれよりも多くの壁のうちの少なくとも１つは、熱的に制御可能な表面を含む、１つまたはそれよりも多くの壁と、
    前記複数の流体接続のうちの少なくとも１つに結合され、前記第１のリザーバから前記封入チャンバに少なくとも前記試料を導入するように構成されている第１の流体ネットワークと、
    前記複数の流体接続のうちの少なくとも１つに結合され、前記封入チャンバから前記第２のリザーバに少なくとも前記試料を排出するように構成されている第２の流体ネットワークと、
    前記封入チャンバ内に配置されている回転要素と
    を含む、システム。
  2. 前記１つまたはそれよりも多くの壁は、略円筒形封入チャンバを形成する、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記１つまたはそれよりも多くの壁は、長方形断面を有する封入チャンバを形成する、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記入口は、固体試料、半固体試料、または液体試料を外部環境から導入するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記入口は、前記封入チャンバの上部に位置する、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記入口は、前記封入チャンバの側面に位置する、請求項１に記載のシステム。
  7. 蓋をさらに備え、前記蓋は、前記入口を覆って嵌合し、漏出を防止するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記第１の流体ネットワークまたは前記第２の流体ネットワークのいずれかの少なくとも一部は、前記封入チャンバを加圧または減圧するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記封入チャンバに結合されている第３の流体ネットワークをさらに備え、前記第３の流体ネットワークは、前記封入チャンバを加圧または減圧するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記封入チャンバ内に配置されている複数のビーズをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  11. 前記複数のビーズは、プラスチック、ガラス、セラミック、およびシリカから成る群から選択される材料を含む、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記複数のビーズは、直径が１ミクロン〜約３０００ミクロンの範囲である、請求項１０に記載のシステム。
  13. 前記回転要素は、前記複数のビーズを励振するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
  14. 前記回転要素に結合されているアクチュエータをさらに含み、前記アクチュエータは、前記回転要素の長さに沿って延びる軸を中心として前記回転要素を回転させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  15. 前記アクチュエータは、結合機構を介して前記回転要素に取り外し可能に結合される、請求項１４に記載のシステム。
  16. 実質的に前記結合機構に配置されている支持体をさらに含み、前記支持体は、漏出を防止するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記封入チャンバの側面に配置されている空洞をさらに含み、前記空洞に対して設置された加熱されている表面が、前記封入チャンバ内の温度を実質的に上昇させる、請求項１に記載のシステム。
  18. 分子試験を行うためのシステムであって、前記システムは、
    アナライザに取り外し可能に結合されるように構成されている使い捨て筐体であって、
    １つまたはそれよりも多くの流体チャンバと、
    少なくとも前記１つまたはそれよりも多くの流体チャンバを可動中央チャンバに接続する流体ネットワークと、
    を含む、使い捨て筐体と、
    デバイスであって、
    １つまたはそれよりも多くの壁であって、前記１つまたはそれよりも多くの壁は、入口と複数の流体接続とを有する封入チャンバを形成し、それの少なくとも一部は、前記流体ネットワークに結合され、前記封入チャンバの前記１つまたはそれよりも多くの壁のうちの少なくとも１つは、熱的に制御可能な表面を含む、１つまたはそれよりも多くの壁と、
    前記封入チャンバ内に配置されている回転要素と
    を含む、デバイスと
    を含む、システム。
  19. 前記１つまたはそれよりも多くの壁は、略円筒形封入チャンバを形成する、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記１つまたはそれよりも多くの壁は、長方形断面を有する封入チャンバを形成する、請求項１８に記載のシステム。
  21. 前記入口は、固体試料、半固体試料、または液体試料を外部環境から導入するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
  22. 前記入口は、前記封入チャンバの上部に位置する、請求項１８に記載のシステム。
  23. 前記入口は、前記封入チャンバの側面に位置する、請求項１８に記載のシステム。
  24. 蓋をさらに含み、前記蓋は、前記入口を覆って嵌合し、漏出を防止するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
  25. 前記流体ネットワークの少なくとも一部は、前記封入チャンバを加圧または減圧するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
  26. 前記封入チャンバ内に配置されている複数のビーズをさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
  27. 前記複数のビーズは、プラスチック、ガラス、セラミック、およびシリカから成る群から選択される材料を含む、請求項２６に記載のシステム。
  28. 前記複数のビーズは、直径が１ミクロン〜約３０００ミクロンの範囲である、請求項２６に記載のシステム。
  29. 前記回転要素は、前記複数のビーズを励振するように構成される、請求項２６に記載のシステム。
  30. 前記回転要素に結合されているアクチュエータをさらに含み、前記アクチュエータは、前記回転要素の長さに沿って延びる軸を中心として前記回転要素を回転させるように構成される、請求項１８に記載のシステム。
  31. 前記アクチュエータは、結合機構を介して前記回転要素に取り外し可能に結合される、請求項３０に記載のシステム。
  32. 前記デバイスは、実質的に前記結合機構に配置されている支持体をさらに含み、前記支持体は、漏出を防止するように構成される、請求項３１に記載のシステム。
  33. 前記封入チャンバの側面に配置されている空洞をさらに含み、前記空洞に対して設置された加熱されている表面は、前記封入チャンバ内の温度を実質的に上昇させる、請求項１８に記載のシステム。
  34. 試料を溶解するための方法であって、前記方法は、
    流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合され、前記封入チャンバの１つまたはそれよりも多くの壁は、熱的に制御可能な表面を含み、前記封入チャンバ、前記流体接続、前記流体ネットワークおよび前記１つまたはそれよりも多くの他のチャンバは、アナライザに取り外し可能に結合されている使い捨て筐体内に配置されている、ことと、
    前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を、前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させることと、
    前記回転要素の移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を溶解することと
    を含む、方法。
  35. 前記流体ネットワークに結合されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
  36. 前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
  37. 結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
  38. 外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
  39. 前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、請求項３８に記載の方法。
  40. 前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
  41. 試料を溶解するための方法であって、前記方法は、
    流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合され、前記封入チャンバの１つまたはそれよりも多くの壁は、熱的に制御可能な表面を含み、前記封入チャンバ、前記流体接続、前記流体ネットワークおよび前記１つまたはそれよりも多くの他のチャンバは、アナライザに取り外し可能に結合されている使い捨て筐体内に配置されている、ことと、
    前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を、前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させることと、
    前記回転要素の移動によって、前記封入チャンバ内に配置されている複数のビーズを励振することと、
    前記回転要素および前記複数のビーズの移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を溶解することと
    を含む、方法。
  42. 前記流体ネットワークに接続されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  43. 前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  44. 結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  45. 外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  46. 前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、請求項４５に記載の方法。
  47. 前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  48. 試料を均質化するための方法であって、前記方法は、
    流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合され、前記封入チャンバの１つまたはそれよりも多くの壁は、熱的に制御可能な表面を含み、前記封入チャンバ、前記流体接続、前記流体ネットワークおよび前記１つまたはそれよりも多くの他のチャンバは、アナライザに取り外し可能に結合されている使い捨て筐体内に配置されている、ことと、
    前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を、前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させることと、
    前記回転要素の移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を均質化することと
    を含む、方法。
  49. 前記流体ネットワークに結合されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
  50. 前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
  51. 結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
  52. 外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
  53. 前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、請求項５２に記載の方法。
  54. 前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
  55. 試料を均質化するための方法であって、前記方法は、
    流体ネットワークに結合されている流体接続を介して封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することであって、前記流体ネットワークは、１つまたはそれよりも多くの他のチャンバにさらに結合され、前記封入チャンバの１つまたはそれよりも多くの壁は、熱的に制御可能な表面を含み、前記封入チャンバ、前記流体接続、前記流体ネットワークおよび前記１つまたはそれよりも多くの他のチャンバは、アナライザに取り外し可能に結合されている使い捨て筐体内に配置されている、ことと、
    前記封入チャンバ内に配置されている回転要素を、前記回転要素の長さに沿って延びる軸に沿って回転させることと、
    前記回転要素の移動によって、前記封入チャンバ内に配置されている複数のビーズを励振することと、
    前記回転要素および前記複数のビーズの移動を介して前記封入チャンバ内の前記試料を均質化することと
    を含む、方法。
  56. 前記流体ネットワークに結合されている別の流体接続を介して前記封入チャンバから少なくとも前記試料を排出することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
  57. 前記流体ネットワークを介して前記封入チャンバを加圧または減圧することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
  58. 結合機構を介して前記回転要素にアクチュエータを取り付けることをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
  59. 外部環境から試料を導入するように構成されている入口を介して前記封入チャンバ内に少なくとも前記試料を導入することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
  60. 前記入口を介して少なくとも前記試料を導入することは、固体試料、半固体試料、または液体試料を導入することを含む、請求項５９に記載の方法。
  61. 前記封入チャンバの側面に配置されている空洞を介して前記試料を加熱することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
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