JP5994158B2 - 反応用システムおよび装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体移送および反応を行うためのシステムおよび装置に関する。

生体反応を伴う多くの診断検査は、熟練した技術者および／または複雑な機器によって研究室で行われることを必要としている。かかる研究室は、政府規制の対象となる可能性がある。かかる規則を順守する費用は、患者および医療費支払者に対する診断検査費用を増加するおそれがあり、診療現場施設からかかる検査を締め出すおそれがある。診療現場において大がかりな訓練を行うことなく用いることのできる、生体反応を伴う診断検査を行うためのシステムが必要である。

本開示により、例えば、診断検査における、液体の移送および反応を処理するためのシステム、装置、および方法を提供する。

一態様において、本開示は、ピペットチップおよびプランジャアセンブリを有するハウジングを含む液体移送装置と、反応チャンバとを含み、液体移送装置のハウジングが、反応チャンバと密封可能に係合するよう構成されるシステムを特徴としている。いくつかの実施形態において、液体移送装置のハウジングは、反応チャンバと密封可能に係合するよう構成されるシールコンポーネントを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、反応チャンバは、液体移送装置と密封可能に係合するよう構成されるシールコンポーネントを含んでいてもよい。システムは更に、流体リザーバを含んでいてもよく、反応チャンバが、流体リザーバとロック可能に係合するよう任意選択で構成されてもよい。

液体移送装置は、液体試料を、例えば、分注することなく、分注前、および／または分注後に、反応チャンバとロック可能に係合するよう構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、反応チャンバは、生体反応のひとつまたは複数の成分を含んでいてもよい。

別の態様において、本開示は、ピペットチップを有するハウジングと、ハウジングおよびピペットチップ内部に配設されるプランジャアセンブリとを含み、プランジャアセンブリが流体リザーバに対して固定されてとどまり、ハウジングがプランジャアセンブリに対して移動するように、プランジャアセンブリの一部が流体リザーバを係合するよう構成される液体移送装置を特徴としている。

いくつかの実施形態において、プランジャアセンブリに対するハウジングの移動により、ピペットチップ内部に真空が生じ、任意選択で、真空の生成により、プランジャアセンブリが、所定位置にロックされるよう構成されてもよい。ハウジングを流体リザーバ上に押し下げることによって、ハウジングが、プランジャアセンブリに対して移動するよう構成されてもよい。装置は更に、真空の生成により、プランジャアセンブリが所定位置にあることを示す聴覚および／または視覚指示を提供するよう構成されてもよい。

システムは、液体移送装置と、ひとつまたは複数の流体リザーバおよび反応チャンバとを含んでいてもよい。反応チャンバが含まれる場合、反応チャンバは、液体移送装置および反応チャンバが相互作用した場合、プランジャアセンブリのロックを解除するよう構成されてもよい。

別の態様において、本開示は、装置をリザーバに対して押し込むことによって、流体リザーバから試料を吸い込むよう構成される液体移送装置、および、液体移送装置と、反応チャンバおよび流体リザーバのうちの一方または両方を含むシステムを特徴としている。

上記のシステムにおいて、液体移送装置、反応チャンバ、および流体リザーバのうちの２つまたは３つすべてが、合致する非対称断面を有していてもよい。

別の態様において、本開示は、（ｉ）上記の液体移送装置を用いて、試料リザーバから液体試料を得るステップと、（ｉｉ）例えば、ひとつまたは複数の反応成分を備える反応チャンバに、液体試料を分注するステップと、を含む方法を特徴としている。

別の態様において、本開示は、（ｉ）液体移送装置（例えば、上記の液体移送装置）を用いて、流体リザーバから液体試料を得るステップと、（ｉｉ）液体試料を反応チャンバに分注するステップと、を含み、液体移送装置が、分注中または分注前に、反応チャンバと密封可能に係合する方法を特徴としている。

別の態様において、本開示は、（ｉ）液体移送装置（例えば、上記の液体移送装置）を用いて、流体リザーバから液体試料を得るステップと、（ｉｉ）液体試料を反応チャンバに分注するステップと、を含み、液体移送装置が、分注中または分注前に、反応チャンバとロック可能に係合する方法を特徴としている。方法は更に、（ｉｉｉ）反応チャンバが流体リザーバとロック可能に係合するように、反応チャンバおよび流体リザーバを相互作用させるステップを含んでいてもよい。

本明細書中に開示するシステム、装置、および方法は、未処理の生物標本の簡単な分析を提供することができる。それらは、最低限の科学的および技術的知識のみで使用することができ、必要な知識のいずれも、簡単な指示により得ることができるであろう。それらは、最低限および限られた経験のみで使用することができる。システムおよび装置は、特別な取扱い、予防措置、または保存条件を必要とすることのないような、試薬の事前包装や予備測定を可能にする。操作ステップは、自動的に行われるか、または、例えば、システムおよび装置の操作の聴覚および／または視覚インジケータの使用により、容易に制御されるかのいずれかが可能である。

本発明のひとつまたは複数の実施形態の詳細を、添付の図面および以下の説明において説明する。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から、そして特許請求の範囲から明らかとなろう。

本明細書中で説明するような例示システムの分解図である。 Ａ〜Ｃはシステムサブアセンブリの分解図であり、Ｄは、接続され接合された状態のシステムの図である。 Ａ〜Ｄは使用中のシステムを示す。 例示の検出装置に関連するシステムを示す。 Ａ〜Ｃは試料収集中のシステムを断面で示す。 Ａ〜Ｄは試料分注中のシステムを断面で示す。 システムのシングル（７Ａ）およびダブル（７Ｂ）変形形態を示す。

本出願は、液体の移送および生体反応（例えば、核酸増幅反応）の処理のためのシステム、装置、および方法を説明する。

図１を参照して、システムは、移送装置１００、増幅チャンバ２００、および溶出容器３００の３つのサブアセンブリを含むことができる。各サブアセンブリは、サブアセンブリ同士が互いに一配向でしか接続できないように、他の２つのサブアセンブリと合致するＤ字型またはその他の非対称断面１０５、２０５、３０５を有することができる。

図２Ａ〜２Ｃはそれぞれ、サブアセンブリ１００、２００、および３００の分解図を示す。図２Ａにおいて、移送装置１００は、Ｄ字型またはその他の非対称断面１０５有する本体１１０と、ピペットチップ１２０とを含んでいる。移送装置はまた、Ｏ−リング１４０を用いてピペットチップ１２０内部で密封するシリンジプランジャ１３５を有するプランジャユニット１３０も含んでいる。プランジャユニットはまた、本体１１０の２セットの下部１１２および上部１１３スロットに整合されるタブ１３８を有するフレキシブルアーム１３１も含んでいる。本体１１０内部の隆起部は、プランジャユニット１３０の溝部と整合して、プランジャユニット１３０を本体１１０内部で上下に案内する。プランジャユニット１３０が下部位置にある場合、タブ１３８は下部スロット１１２内に差し込まれる。プランジャユニット１３０が上部位置にある場合、タブ１３８は上部スロット１１３内に差し込まれる。スプリング１５０は、プランジャユニット１３０のスプリングガイド１３９の上に嵌められ、移送装置１００が組み付けられた場合にキャップ１６０に対して圧縮することができる。プランジャユニット１３０が上部位置にある場合、スプリングガイド１３９の頂部にあるインジケータ１３７は、キャップ１６０内の表示窓１６５を通して視認できる。

図２Ｂにおいて、増幅チャンバ２００は、移送装置１００の断面１０５に合致するＤ字型またはその他の非対称断面２０５を有する本体２１０を含んでいる。増幅チャンバ本体２１０はまた、２つのサブアセンブリが接続された場合、移送装置１００の下部スロット１１２または上部スロット１１３のいずれかに差し込まれる２つのタブ２１５も含んでいる。反応チャンバ２００はまた、マイクロチューブ２２０を増幅チャンバ本体２１０の底部にある開口部内に保持する保持リング２２５を有するマイクロチューブ２２０も含んでいる。マイクロチューブ２２０はまた、チューブ２２０の口部２２３を覆うシール２２８も有することができる。いくつかの実施形態において、マイクロチューブ２２０は光学的に透過性であって、その内容物を監視することができる。増幅チャンバ２００はまた、増幅チャンバ本体２１０内部で、マイクロチューブ２２０の上に嵌められて、それを所定の位置に保持する密封コンポーネント２３０も含んでいる。密封コンポーネント２３０は、２つのサブアセンブリが接続された場合、ピペットハウジング１８０に対して密封するよう構成された可撓性ガスケット２３５を含んでいる。２つの側面タブ２４０は、増幅チャンバ２００の本体２１０の底部近傍に存在している。

図２Ｃにおいて、溶出容器３００は、移送装置１００の断面１０５に合致するＤ字型またはその他の非対称断面３０５を有している。溶出容器３００は、移送装置１００のピペットハウジング１８０と合致する溶出緩衝剤リザーバ３１０およびガイドリング３２０を含んでいる。シールにより、緩衝剤リザーバ３１０の口部またはガイドリング３２０を覆ってもよい。２つの切欠き３４０が、溶出チャンバ３００の側壁３５０に存在しており、２つのサブアセンブリが接続された場合、その中に増幅チャンバ２００の側面タブ２４０が差し込まれる。

図２Ｄは、処理のために接続され、接合されたシステムの３つのサブアセンブリを示す。移送装置１００は、増幅チャンバタブ２１５を移送装置１００の上部スロット１１３に差し込むことによって、増幅チャンバ２００にロックされている。同様に、増幅チャンバ２００は、増幅チャンバ２００の側面タブ２４０を溶出チャンバ３００の切欠き３４０に差し込むことによって、溶出チャンバ３００にロックされている。この構成において、患者試料およびいずれの増幅核酸もシステム内部に密封されて汚染を防いでいる。接合されたシステムのおおよその寸法を示す。

図３Ａ〜３Ｄは、操作中のシステムの概要を示している。図３Ａにおいて、移送装置１００は、溶出チャンバ３００の上に位置し、それらのＤ字型断面１０５および３０５が整列されている。図３Ｂにおいて、移送装置１００は、ピペットチップ１２０が緩衝剤リザーバ３１０に入り、緩衝剤リザーバ３１０上のガイドリングとの接触により、プランジャユニット１３０が本体１１０に対して固定されてとどまるように、溶出チャンバ３００上に押し下げられる。これにより、上部位置にあるプランジャユニット１３０は、インジケータ１３７が表示窓１６５を介して表示されるように、スプリング１５０を圧縮する。表示窓１６５内のインジケータ１３７の存在および、タブ１３８が上部スロット１１３に差し込まれた際の可聴クリック音により、ピペットチップ１２０が緩衝剤リザーバ３１０から試料の一部を回収できるよう移送装置が適切に操作されたことの、聴覚および視覚フィードバックが与えられる。図３Ｃにおいて、移送装置１００は、溶出チャンバ３００から取り外されて、増幅チャンバ２００の上に位置し、それらのＤ字型断面１０５および２０５が整列されている。図３Ｄにおいて、移送装置１００は、増幅チャンバ２００に押し込まれている。増幅チャンバ２００の２つのタブ２１５は、移送装置１００の上部スロット１１３内に差し込まれて、タブ１３８を移動し、圧縮されたスプリング１５０が解放され、プランジャユニット１３０が下部位置に戻ることを可能にしている。インジケータ１３７は、それ以上、表示窓１６５において視認できず、ピペットチップ１２０の内容物が全てマイクロチューブ２２０に移されたことを知らせる。移送装置１００は、増幅チャンバタブ２１５を移送装置１００の上部スロット１１３に差し込むことによって、増幅チャンバ２００にロックされている。

図４は、例示の検出装置４００を持つシステムを示している。検出装置４００は、溶出チャンバ３００を堅固に保持するよう成されている第１のステーション４１０と、増幅チャンバ２００を堅固に保持するよう成されている第２のステーション４２０とを含んでいる。使用時には、移送装置１００は、第１ステーション４１０における溶出チャンバ３００と第２ステーション４２０における増幅チャンバ２００との間で移動される。検出装置は、検出装置４００が操作中である場合か、保管のために閉じることのできる蓋４３０を含んでいる。タッチスクリーンユーザーインターフェース４４０が、データを入力し、アッセイに関する情報を表示するためにある。第２ステーション４２０は、増幅チャンバ２００上にあるバーコードまたは類似のコードを自動的に検出するようバーコード読取装置または類似の装置を含むことができる。第１の４１０および第２の４２０ステーションは、溶出チャンバ３００および反応チャンバ２００の内容物を加熱または冷却するよう成されていてもよい。第２ステーション４２０はまた、マイクロチューブ２２０の光学、蛍光、または他の監視および／または撹拌を与えるよう成されていてもよい。

図５Ａ■５Ｃは、試料収集中のシステムを断面で示している。図５Ａにおいて、移送装置１００は、溶出チャンバ３００の上に、それらの断面１０５、３０５が整列されるように位置されている。プランジャユニット１３０は下部位置にあり、タブ１３８は下部スロット１１２内にある。図５Ｂにおいて、移送装置１００は、プランジャユニット１３０の下面上のひとつまたは複数のフランジ１３９がガイドリング３２０と接触し、ピペットチップ１２０およびプランジャチップ１３２が液体試料３６０内に入るまで、下げられる。液体試料３６０は、患者または他の試料であってもよく、または緩衝剤に溶解または懸濁する患者または他の試料を含んでいてもよい。図５Ｃにおいて、移送装置１００は、ユーザによって溶出チャンバ３００に押し込まれている。プランジャユニット１３０は、ひとつまたは複数のフランジ１３９がガイドリング３２０に対して接触することにより固定されてとどまっている一方で、移送装置本体１１０は、プランジャユニット１３０および溶出チャンバ３００に対して下げられている。同時に、移送装置におけるガイドチャネル１１６は、ガイドリング３２０に対して押し下げられている。移送装置本体１１０の下降移動により、ピペットチップ１２０がプランジャチップ１３２に対して下方に移動され、液体試料部分３６５をピペットチップ１２０に吸い込む。プランジャユニット１３０に対する移送装置本体１１０の下降移動はまた、スプリング１５０を圧縮し、タブ１３８を下部スロット１１２から上部スロット１１３へ移動させ、表示窓１６５を介してインジケータ１３７を視認できるようにする。ここで、液体試料部分３６５を持つ移送装置１００は、溶出チャンバ３００から持ち上げられ、移送および分注の用意が整う。

図６Ａ〜６Ｄは、試料分注中のシステムを断面で示している。図６Ａにおいて、移送装置１００は、増幅チャンバ２００の上に、それらの断面１０５、２０５が整列されるように位置されている。増幅チャンバ２００は、マイクロチューブ２２０がチューブホルダ４２８内部に着座されて、検出装置４００の第２ステーション４２０内部に保持されている。図６Ｂにおいて、移送装置１００は、増幅チャンバ２００内部の２つの内側タブ２５０が移送装置本体１１０の下部側面にある２つの隆起部１７０と係合し、タブ２１５が移送装置１００の下部スロット１１２に差し込まれ、ガスケット２３５がピペットハウジング１８０と係合するまで、下げられる。これにより、ひとたび分注が開始されたら、移送装置１００が容易に増幅チャンバ２００から取り外されないよう防ぎ、試料の吐出を防いでいる。図６Ｃにおいて、移送装置１００は、増幅チャンバタブ２１５が移送装置の上部スロット１１３に差し込まれ、プランジャユニットタブ１３８を移動させるように、増幅チャンバ２００上まで更に下げられる。同時に、ピペットチップ１２０は、マイクロチューブ２２０上のシール２２８に穴を開ける。図６Ｄにおいて、それ以上、上部位置に保持されていないプランジャユニット１３０は、スプリング１５０が伸長するにつれて、下部位置に移動する。これにより、プランジャチップ１３２がピペットチップ１２０内部に下方へ移動し、液体試料部分３６５をマイクロチューブ２２０内に分注する。液体試料部分３６５は、マイクロチューブ２２０内の乾燥した試薬ペレット２８０を再水和して、反応を開始する（例えば、増幅反応）。移送装置１００は、上部スロット１１３に差し込まれるタブ２１５によって、増幅チャンバ２００上の所定位置にロックされ、増幅反応のいずれの生成物も、ガスケット２３５によってユニット内部に密封される。

図７Ａおよび７Ｂは、１つまたは２つのマイクロチューブ２２０用に構成されるシステムを示す４分の３断面である。図７Ａは、１つのピペットチップ１２０および１つのマイクロチューブ２２０を持つ、上記のような移送装置１００および増幅チャンバ２００を示している。図７Ｂは、２つのピペットチップ１２０および２つのマイクロチューブ２２０を持つ、移送装置１００および増幅チャンバ２００を示している。図７Ｂの装置を用いて、併発反応（例えば、増幅反応）を、１試料の２つの部分に関して行うことができる。

本明細書中に開示するシステムおよび装置は、例えば、生体成分を利用する反応を行うために用いることができる。いくつかの実施形態において、反応は、核酸増幅反応におけるような、核酸の生成を伴う。開示する装置およびシステムを用いるのに適した例示の核酸増幅反応は、例えば、鎖置換増幅、ニック形成および伸長増幅反応（ＮＥＡＲ）（例えば、米国特許出願公開第２００９／００８１６７０号明細書を参照）、およびリコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）（例えば、米国特許第７，２７０，９８１号明細書；米国特許第７，６６６，５９８号明細書を参照）の等温核酸増幅反応を含む。いくつかの実施形態において、マイクロチューブは、ひとつまたは複数の試薬または生体成分を、例えば、乾燥した形態で（例えば、国際公開第２０１０／１４１９４０号パンフレットを参照）、反応を行うために収容してもよい。

本明細書中に開示するシステムおよび装置は、例えば、生体成分を利用する反応において、種々の資料を処理するために用いることができる。いくつかの実施形態において、試料は、生体試料、患者試料、獣医試料、または環境試料を含んでいる。反応は、試料中の特定ターゲットの存在または分量を検出または監視するために用いることができる。いくつかの実施形態において、試料の一部は、本明細書中に開示するような移送装置を用いて移送される。

いくつかの実施形態において、本明細書中に開示する液体移送装置またはピペットチップは、１μＬと５ｍＬとの間（例えば、１μＬ、２μＬ、５μＬ、１０μＬ、２０μＬ、５０μＬ、１００μＬ、２００μＬ、５００μＬ、１ｍＬ、２ｍＬ、および５ｍＬのうちのいずれか２つの間）の量を回収および分注するよう構成されてもよい。

開示はまた、本明細書中に開示するひとつまたは複数のシステムまたは装置、および、反応（例えば、核酸増幅反応）を行うためのひとつまたは複数の試薬を含む製品（例えば、キット）も特徴としている。

本発明の多数の実施形態を説明してきた。しかしながら、種々の変更形態が、本発明の精神と適用範囲を逸脱することなく、行われてもよいことは言うまでもない。例えば、本明細書中で説明したような移送装置は、３つ以上のピペットチップを含んでいてもよい。従って、他の実施形態も、以下の特許請求の範囲内にある。

Claims (21)

1. ピペットチップおよびプランジャアセンブリを有するハウジングを備える液体移送装置と、
   流体リザーバと、
   反応チャンバと、
   を備えるシステムであって、
   前記反応チャンバは、前記流体リザーバの断面と合致する非対称打面を有し、前記流体リザーバと係合されるとき、前記流体リザーバとロック可能に係合するシステム。
2. 前記液体移送装置の前記ハウジングが、前記反応チャンバと密封可能に係合するよう構成されるガスケットを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記反応チャンバが、前記液体移送装置と密封可能に係合するよう構成されるガスケットを備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記液体移送装置が、分注することなく、前記反応チャンバとロック可能に係合するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記液体移送装置が、分注後に、前記反応チャンバとロック可能に係合するよう構成される、請求項1に記載のシステム。
6. 前記反応チャンバが、生体反応のひとつまたは複数の成分を備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記反応チャンバが、係合されて非可逆性シールを形成するとき、前記流体リザーバとロックする、請求項１に記載のシステム。
8. 前記液体移送装置が前記流体リザーバと係合されるとき、該プランジャアセンブリが流体リザーバに対して固定されてとどまり、前記液体移送装置の前記ハウジングが該プランジャアセンブリに対して移動する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記プランジャアセンブリに対する前記液体移送装置の前記ハウジングの移動により、前記ピペットチップ内部に真空が生じる、請求項８に記載のシステム。
10. 前記ハウジングを前記流体リザーバに向かって前進させるとき、前記液体移送装置の前記ハウジングが、前記プランジャアセンブリに対して移動するよう構成される、請求項８に記載のシステム。
11. 前記真空の生成により、前記プランジャアセンブリが、所定位置にロックされるよう構成される、請求項９に記載のシステム。
12. 前記真空の生成により、前記プランジャアセンブリが所定位置にあることを示す聴覚、視覚指示、または両方を提供するよう構成される、請求項９に記載のシステム。
13. 前記液体移送装置および前記反応チャンバが相互作用した場合、前記反応チャンバが、前記プランジャアセンブリのロックを解除するよう構成される、請求項８に記載のシステム。
14. 前記流体リザーバの前記ハウジングは、外側の壁および内側の壁を有し、前記内側の壁は前記外側の壁から離れて配置され、前記外側の壁の中に位置する、請求項１に記載のシステム。
15. 前記液体移送装置および前記流体リザーバは、
    前記流体リザーバの前記内側の壁と係合された前記プランジャアセンブリ、および前記流体リザーバの前記内側の壁および前記外側の壁の間に位置される前記液体移送装置の前記ハウジングと接続するとき、密封可能に係合する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記液体移送装置は、前記反応チャンバとロックされる、請求項１に記載のシステム。
17. 前記液体移送装置が開口を画成し、前記反応チャンバが突起を有し、前記液体移送装置は、前記突起が前記開口に着座されるとき前記反応チャンバとロックされる、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記反応チャンバは、前記流体リザーバにロックされる、請求項１６に記載のシステム。
19. 前記流体リザーバが開口を画成し、前記反応チャンバが突起を有し、前記流体リザーバは、前記突起が前記開口に着座されるとき前記反応チャンバとロックされる、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記システムは、生体物質を収容し、前記生体物質が前記システム内に密封される、請求項１８に記載のシステム。
21. 前記ピペットチップは、第１ピペットチップであり、前記プランジャアセンブリは、前記第１ピペットチップの近位に第２ピペットチップを更に備える、請求項１に記載のシステム。

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