JP6285478B2 - 一体化された試料調製、反応、及び検出のための装置及び方法 - Google Patents

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ジョンソン，ブルース，エー．
モラヴィック，キース，イー．
リチャードソン，ブルース
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Description

関連出願への相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１０年２月２３日に出願された「ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＡＮＤ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＯＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＮＵＣＬＥＩＣ ＡＣＩＤ ＩＳＯＬＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＡＭＰＬＩＦＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国特許仮出願整理番号第６１／３０７，２８１号に対する優先権を主張するものである。
本出願は、２００５年１０月１９日に出願された「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＩＳＯＬＡＴＩＮＧ ＮＵＣＬＥＩＣ ＡＣＩＤ」と題する米国特許仮出願第６０／７２８，５６９号に対する優先権を主張する、２００６年１０月１７日に出願された「ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１１／５８２，６５１号の継続出願である、２０１０年５月２８日に出願された「ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第１２／７８９，８３１号；２００５年１２月２２日に出願された「ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許仮出願第６０／７５３，６２２号；及び２００５年１２月２２日に出願された「ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許仮出願第６０／７５３，６１８号の一部継続出願であり、これらのそれぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願はまた、２００６年１２月２７日に出願された「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＯＲ ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許仮出願整理番号第６０／８８２，１５０号に対する優先権を主張する、２００７年１２月２７日に出願された「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＯＲ ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第１２／００５，８６０号の継続出願である、２０１０年６月２３日に出願された「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＯＲ ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第１２／８２１，４４６号の一部継続出願であり、これらのそれぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書で説明される実施形態は、試料調製、反応、及び分析のための装置及び方法に関する。より詳細には、本明細書で説明される実施形態は、その中で核酸の分離、増幅、及び分析を一体化されたプロセスで行うことができるカートリッジ及び機器に関する。
幾つかの公知の診断手順は、ＤＮＡ又はＲＮＡのような核酸の分離及び分析を含む。試料内の核酸を分離するための公知の方法は、（１）プロテアーゼ（例えばプロテイナーゼＫ）を付加することによって試料内のタンパク質を除去すること、（２）その中に含有された核酸を露出させるために残りのバルク試料を分解（細胞溶解とも呼ばれる）すること、（３）試料から核酸を沈殿させること、及び（４）さらなる分析のために核酸を洗浄すること及び／又は他の方法で調製することのような幾つかのステップをしばしば含む。
或る場合には、さらなる分析のために、分離された核酸の増幅（例えば、その量を増加させるための核酸の複製）が望まれる。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）プロセスは、核酸分子の一部を増幅させるための公知の技術である。ＰＣＲ中に、標的ＤＮＡを含有する入力試料がＤＮＡポリメラーゼ（例えばＴａｑポリメラーゼ）を含む試薬と混合される。入力試料は、例えば、前述の手順によってもたらされる分離された核酸試料とすることができる。試料は、次いで、反応を完了させるために分離されたチャンバ内で複数回にわたって熱サイクルを受ける。正確な結果を保証するために熱サイクルの温度及び時間周期が注意深く制御される。ＤＮＡ配列が十分に増幅された後で、種々の光学技術を用いてこれを分析することができる。
核酸分離及び増幅を行うための幾つかの公知のシステムは、異なる部分（例えば、分離部及び増幅部）を含み、該部分の間で、試料の完全性を損なうことがあるヒトの介入及び／又はプロセスを用いて試料が移送されなければならない。核酸分離及び増幅を行うための幾つかの公知のシステムは、経験を積んだ検査技師による多大な準備及び／又は較正を必要とする複雑な制御システムを含む。したがって、こうした公知のシステムは、「ベンチトップ」用途、大量診断プログラム、及び／又は多様な実験室環境での使用にはあまり適さない。
或る用途では、多段階の反応が望まれる場合があり、１つ又は複数の後の段階は反応の段階の間で試薬の添加を必要とする。例えば、逆転写ＰＣＲでは、一般にＰＣＲプロセスが行われる前に逆転写反応が完了し、ＰＣＲプロセスは付加的な試薬を必要とする。幾つかの公知のシステムでは、反応の後の段階で必要とされる付加的な試薬は、試料の完全性を損なうことがあるヒトの介入及び／又はプロセスにより、反応チャンバの中にしばしば移送される。したがって、こうした公知のプロセスは、誤差及び汚染を引き起こすことがあり、且つまた、大量用途のために実装するのに費用がかかる及び／又は難しいことがある。
幾つかの公知のシステムは試薬を収容するチャンバを含むが、こうしたチャンバは、カートリッジ及び／又は反応チャンバとしばしば一体化される。したがって、こうしたシステム及び／又はカートリッジが異なる反応及び／又はアッセイと組み合わせて用いられるときに、所望の反応プロセスを行うために試薬の特定の組合せの使用を容易にするのに全く異なるカートリッジ、カセット、又は他の装置がしばしば用いられる。したがって、こうした公知のシステム及び／又はカートリッジは、異なる反応プロセス及び／又はアッセイのために交換して使用することができない場合が多い。
幾つかの公知のシステムは、テスト試料内の１つ又は複数の異なる分析物及び／又は標的を検出するために光学検出システムを含むが、こうした公知のシステムは、反応チャンバに対して可動なデバイスの一部に励起光の光源及び／又は放出光の検出器をしばしば含む。例えば、幾つかの公知のシステムは、可動な蓋を介して反応チャンバに励起光ビームを供給するように構成される。したがって、こうした公知のシステムは、励起光及び／又は検出光の光路の場所の変化から生じる可能性がある検出変動性に影響されやすい。
したがって、核酸分離及び増幅を行うための改善された装置及び方法に対する必要性が存在する。
試料分離及び下流の反応を行うためのカートリッジ及び機器が本明細書で説明される。幾つかの実施形態では、装置は、例えば核酸試料を分離するのに用いることができる分離モジュールと、例えば核酸試料を増幅させるのに用いることができる反応モジュールとを含む。分離モジュールは、第１のハウジング及び第２のハウジングを含む。第１のハウジングは、第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定する。少なくとも第１のチャンバは、例えば核酸を含有する試料のような試料を収容するように構成される。第２のハウジングは、第１の物質を収容するように構成された第１の体積を集合的に画定する側壁及び穿刺可能部材を含む。第１の物質は、例えば、試薬、洗浄バッファ溶液、鉱油、及び／又は試料に添加されるべきいかなる他の物質ともすることができる。第２のハウジングの少なくとも一部は、穿刺可能部材の一部が穿刺されるときに第１の体積が第１のチャンバと流体連通するように、第１のハウジング内に配置されるように構成される。反応モジュールは、反応チャンバ及び第２の物質を収容するように構成された第２の体積を画定する。反応モジュールは、反応チャンバ及び第２の体積のそれぞれが第１のハウジングの第２のチャンバと流体連通するように、分離モジュールに連結されるように構成される。
幾つかの実施形態では、本明細書で提供されるカートリッジ及び／又は機器の中でＰＣＲが行われる。さらなる実施形態では、蛍光プローブ、例えば、５’末端に副溝連結剤（ｍｉｎｏｒ ｇｒｏｏｖｅ ｂｉｎｄｅｒ）（ＭＧＢ）及びフルオロフォア、並びにその３’末端に非蛍光性クエンチャーを備える一本鎖ＤＮＡ分子の使用により、反応がリアルタイムで監視される。一実施形態では、複数の標的に対してＰＣＲが行われ、反応の進行がリアルタイムで監視される。幾つかの実施形態では、標的は、以下のウィルス、すなわち、インフルエンザＡ、インフルエンザＢ、呼吸器合胞体ウィルス（ＲＳＶ）、単純疱疹ウィルス１（ＨＳＶ１）、又は単純疱疹ウィルス２（ＨＳＶ２）のうちの１つ又は複数からの遺伝子配列である。幾つかの実施形態では、ＰＣＲの前に、本明細書で提供されるカートリッジ及び／又は機器の中で逆転写反応が行われる。
第１の構成にある一実施形態に係るカートリッジの略図である。 第２の構成にある一実施形態に係るカートリッジの略図である。 一実施形態に係る第１のモジュール、第２のモジュール、及び第３のモジュールを有するカートリッジの略図である。 一実施形態に係る第１のモジュール、第２のモジュール、及び第３のモジュールを有するカートリッジの略図である。 一実施形態に係る第１のモジュール及び第２のモジュールを有するカートリッジの略図である。 第１の構成にある一実施形態に係るカートリッジの一部の略図である。 第２の構成にある一実施形態に係るカートリッジの一部の略図である。 一実施形態に係るカートリッジの側部斜視図である。 図８に示されたカートリッジの上部斜視図である。 図８に示されたカートリッジの垂直断面図である。 図８に示されるカートリッジの一部の側部分解図である。 図８に示されるカートリッジの試薬モジュールの斜視図である。 図８に示されるカートリッジの試薬モジュールの斜視図である。 図１２及び図１３に示される試薬モジュールの一部の斜視図である。 第１の構成にある、図８に示されるカートリッジの分離モジュールの垂直断面図である。 第２の構成にある、図８に示されるカートリッジの分離モジュールの垂直断面図である。 第３の構成にある、図８に示されるカートリッジの分離モジュールの垂直断面図である。 第４の構成にある、図８に示されるカートリッジの分離モジュールの垂直断面図である。 図８に示されるカートリッジの分離モジュールの垂直断面図である。 図１９の線Ｘ１−Ｘ１に沿って見た、図１９に示される分離モジュールの弁組立部の一部の断面図である。 図１９に示される分離モジュールの弁組立部の一部の斜視図である。 図８に示されるカートリッジの斜視断面図である。 図８に示されるカートリッジのＰＣＲモジュールの斜視図である。 図８に示されるカートリッジの斜視断面図である。 一実施形態に係るカートリッジの側部斜視図である。 第１の構成にある図２５に示されるカートリッジの分離モジュールの側部斜視図である。 第１の構成にある図２６に示される分離モジュールの垂直断面図である。 第２の構成にある図２６に示される分離モジュールの垂直断面図である。 第１の構成にある図２５に示されるカートリッジのＰＣＲモジュールの側部斜視図である。 第１の構成にある図２９に示されるＰＣＲモジュールの垂直断面図である。 第２の構成にある図２９に示されるＰＣＲモジュールの垂直断面図である。 第１の構成にある図２５に示されるカートリッジの垂直断面図である。 第２の構成にある図２５に示されるカートリッジの垂直断面図である。 一実施形態に係る機器の一部の略図である。 一実施形態に係る機器の斜視断面略図である。 一実施形態に係る機器の斜視図である。 図３６に示される機器の第１のアクチュエータ組立部の斜視図である。 図３７に示される第１のアクチュエータ組立部の分解斜視図である。 図３７に示される第１のアクチュエータ組立部の後部斜視図である。 図３７に示される第１のアクチュエータ組立部の一部の斜視図である。 図３６に示される機器の移送アクチュエータ組立部の上部斜視図である。 図４１に示される移送アクチュエータ組立部の下部斜視図である。 図４１に示される移送アクチュエータ組立部の後部斜視図である。 図４１に示される移送アクチュエータ組立部の一部の斜視図である。 図４１に示される移送アクチュエータ組立部の一部の斜視図である。 図４１に示される移送アクチュエータ組立部のウォーム駆動シャフトの斜視図である。 図３６に示される機器の第２のアクチュエータ組立部の上部斜視図である。 図４７に示される第２のアクチュエータ組立部の側部斜視図である。 図４７に示される第２のアクチュエータ組立部の一部の斜視図である。 図４７に示される第２のアクチュエータ組立部の一部の斜視図である。 図４７に示される第２のアクチュエータ組立部の一部の斜視図である。 図３６に示される機器のヒータ組立部の側部斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部の受入ブロックの斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部の受入ブロックの正面図である。 図５２に示されるヒータ組立部の受入ブロックの上面図である。 図５４に示される線Ｘ２−Ｘ２に沿って見た、図５２に示されるヒータ組立部の受入ブロックの断面図である。 図５２に示されるヒータ組立部のクランプの斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部の取り付けブロックの斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部のヒートシンクの斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部の取り付け板の斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部の第１の断熱部材の斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部の第２の断熱部材の斜視図である。 図５２に示されるヒータ組立部の加熱ブロックの斜視図である。 図３６に示される機器の光学組立部の前部斜視図である。 図６４及び図６６に示される光学組立部の分解斜視図である。 図３６に示される機器の光学組立部の後部斜視図である。 図６４及び図６６に示される光学組立部の取り付け部材の斜視図である。 図６４及び図６６に示される光学組立部のスライド・ブロックの斜視図である。 図６４及び図６６に示される光学組立部のスライドレールの斜視図である。 図６４及び図６６に示される光学組立部の光ファイバ・モジュールの一部の斜視図である。 図３６に示される機器の電子制御システムのブロック図である。 図３６に示される機器の電子制御システムのブロック図である。 図３６に示される機器の電子制御システムのブロック図である。 第１の構成にある一実施形態に係る光学組立部の略図である。 第２の構成にある一実施形態に係る光学組立部の略図である。 第３の構成にある一実施形態に係る光学組立部の略図である。 一実施形態に係る核酸を含有する試料中の標的分析物を検出する方法の流れ図である。 一実施形態に係る核酸を含有する試料中の標的分析物を検出する方法の流れ図である。 一実施形態に係る核酸を含有する試料中の標的分析物を検出する方法の流れ図である。 一実施形態に係る核酸を含有する試料中の標的分析物を検出する方法の流れ図である。 一実施形態に係るシステム及び方法を用いることによってもたらされる分子署名である。 音響エネルギーを受けるように構成される一実施形態に係る分離モジュールの一部の断面斜視図である。 音響エネルギーを受けるように構成される一実施形態に係る分離モジュールの一部の断面斜視図である。 図２６に示されるカートリッジの一部と音響変換器の断面斜視図である。 一実施形態に係るカートリッジの斜視図である。 図８５に示されるカバーなしのカートリッジの斜視図である。 図８５に示されるカートリッジのＰＣＲモジュールの斜視図である。 一実施形態に係るＰＣＲモジュールの断面図である。 一実施形態に係るカートリッジの斜視図である。 一実施形態に係るカートリッジの斜視図である。 一実施形態に係るカートリッジの斜視図である。 一実施形態に係るカートリッジの斜視図である。 図９２に示されるカートリッジの分解斜視図である。 一実施形態に係る複数のＰＣＲバイアルを有するカートリッジの斜視図である。
試料の分離及び反応を行うためのカートリッジ及び機器が本明細書で説明される。幾つかの実施形態では、装置は、例えば核酸試料又は分析物試料を分離するのに用いることができる分離モジュールと、例えば核酸試料を増幅させる又は他の化合物への分析物の連結を試験するのに用いることができる反応モジュールとを含む。分離モジュールは、第１のハウジング及び第２のハウジングを含む。第１のハウジングは、第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定する。少なくとも第１のチャンバは、例えば核酸を含有する試料のような試料を収容するように構成される。第２のハウジングは、第１の物質を収容するように構成された第１の体積を集合的に画定する側壁及び穿刺可能部材を含む。第１の物質は、例えば、試薬、洗浄バッファ溶液、鉱油、及び／又は試料に添加されるべきいかなる他の物質ともすることができる。第２のハウジングの少なくとも一部は、穿刺可能部材の一部が穿刺されるときに第１の体積が第１のチャンバと流体連通するように、第１のハウジング内に配置されるように構成される。反応モジュールは、反応チャンバ及び第２の物質を収容するように構成された第２の体積を画定する。反応モジュールは、反応チャンバ及び第２の体積のそれぞれが第１のハウジングの第２のチャンバと流体連通するように、分離モジュールに連結されるように構成される。
幾つかの実施形態では、装置は、第１のモジュール、第２のモジュール、及び第３のモジュールを含む。第１のモジュールは、第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定する。少なくとも第１のチャンバは、試料を収容するように構成される。第２のモジュールは、第１の物質を収容するように構成された第１の体積を画定する。第１の物質は、例えば、試薬、洗浄バッファ溶液、鉱油、及び／又は試料に添加されるべきいかなる他の物質ともすることができる。第２のモジュールの一部は、第１の体積を第１のチャンバと選択的に流体連通する状態におかれるように構成するために、第２のモジュールが第１のモジュールに連結されるときに第１のモジュールの第１のチャンバ内に配置されるように構成される。第３のモジュールは、反応チャンバ及び第２の体積を画定する。第２の体積は、第２の物質を収容するように構成される。第３のモジュールの一部は、第３のモジュールが第１のモジュールに連結されるときに反応チャンバ及び第２の体積のそれぞれが第１のモジュールの第２のチャンバと流体連通するように、第１のモジュールの第２のチャンバ内に配置される。
幾つかの実施形態では、装置は、第１のモジュール、第２のモジュール、及び第３のモジュールを含む。第１のモジュールは、第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定する。第１のモジュールは、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の流体分離を維持しながら第１のチャンバと第２のチャンバとの間で試料を移送するように構成された第１の移送機構を含む。第２のモジュールは、例えば試薬などのような物質を収容するように構成された体積を画定する。第２のモジュールの一部は、体積を第１のチャンバと選択的に流体連通する状態におかれるように構成するために、第２のモジュールが第１のモジュールに連結されるときに第１のモジュールの第１のチャンバ内に配置されるように構成される。第３のモジュールは、反応チャンバを画定する。第３のモジュールは、反応チャンバが第２のチャンバと流体連通するように、第１のモジュールに連結されるように構成される。第３のモジュールは、第２のチャンバと反応チャンバとの間で試料の一部を移送するように構成された第２の移送機構を含む。
幾つかの実施形態では、装置は、第１のモジュール及び第２のモジュールを含む。第１のモジュールは、反応バイアル、基体、及び第１の移送機構を含む。反応バイアルは、反応チャンバを画定し、例えばＰＣＲバイアルとすることができる。第１の移送機構は、ハウジングとプランジャが第１の物質を収容する第１の体積を画定するようにハウジング内に移動可能に配置されるプランジャを含む。プランジャは、第１の位置と第２の位置との間で動くことができる。第１の物質は、例えば、試薬、鉱油などとすることができる。基体は、第１の流路及び第２の流路の少なくとも一部を画定する。第１の流路は、反応チャンバ、第１の体積、及び分離モジュールの分離チャンバと流体連通するように構成される。第２の流路は、分離チャンバと流体連通するように構成される。プランジャが第１の位置にあるときに、第１の体積が反応チャンバから流体的に分離されるようにプランジャの一部が第１の流れ経路内に配置される。プランジャの一部は、プランジャが第２の位置にあるときに、第１の体積が反応チャンバと流体連通するように第１の流れ経路から離間して配置される。プランジャは、プランジャが第１の位置から第２の位置に動かされるときに試料を分離チャンバから反応チャンバに移送するように反応チャンバ内に真空を生じるように構成される。第２のモジュールは、第２の移送機構を含み、且つ第２の物質を収容するように構成された第２の体積を画定する。第２のモジュールは、第２の体積を第２の流路を介して分離チャンバと選択的に流体連通する状態におくことができるように、第１のモジュールに連結されるように構成される。第２の移送機構は、第２の移送機構が始動されるときに第２の体積から分離チャンバに第２の物質を移送するように構成される。
幾つかの実施形態では、試料を収容するカートリッジを取り扱う及び／又は始動させるための機器は、ブロック、第１の光学部材、第２の光学部材、及び光学組立部を含むことができる。ブロックは、反応容器の少なくとも一部を受け入れるように構成された反応体積を画定する。ブロックは、試料に関連した反応を容易にする、もたらす、支援する、及び／又は促進するための機構を含むことができ、及び／又は該機構に取り付けることができる。幾つかの実施形態では、例えば、ブロックは、試料に熱サイクルを行うように構成された加熱要素に連結することができる。第１の光学部材は、第１の光学部材が反応体積と光学的に連通するように少なくとも部分的にブロック内に配置される。第２の光学部材は、第２の光学部材が反応体積と光学的に連通するように少なくとも部分的にブロック内に配置される。光学組立部は、複数の励起光ビームを生じるように構成された励起モジュールと、複数の放出光ビームを受光するように構成された検出モジュールとを含む。光学組立部は、複数の励起光ビームのそれぞれを反応体積の中に伝えることができ且つ反応体積から複数の放出光ビームのそれぞれを受光することができるように第１の光学部材及び第２の光学部材に連結される。
幾つかの実施形態では、カートリッジを取り扱う及び／又は始動させるための機器は、シャーシ、音響変換器、及び始動機構を含む。シャーシは、体積を画定するハウジングを有するカートリッジを収容するように構成される。体積は、例えば核酸を含有する試料のような試料の一部を受け入れることができる。音響変換器は、音響エネルギーを生じるように構成される。始動機構は、音響変換器の少なくとも一部をカートリッジの一部と接触する状態に動かすように構成される。始動機構はさらに、音響変換器の一部によってカートリッジの一部に対して及ぼされる力を調節するように構成される。
「光ビーム」という用語は、本明細書では、可視スペクトル内であるか否かにかかわらず、電磁エネルギーのいかなる投射をも説明するために用いられる。例えば、光ビームは、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、フラッシュランプなどによって生じる可視スペクトル内の電磁放射線の平行投射を含むことができる。光ビームは、所望の時間周期内で連続する光ビーム又は所望の時間周期内で不連続な（例えば、パルス状の又は間欠的な）光ビームのいずれかとすることができる。或る状況では、光ビームは、試料中に存在する分析物の量のような情報（すなわち、光ビームは光信号とすることができる）を含むことができ、及び／又はこれと関連付けることができる。
「平行」という用語は、本明細書では、２つの幾何学的構成（例えば、２つの線、２つの平面、線と平面など）が実質的に無限に延びる際にそれらが実質的に交差しない、２つの幾何学的構成の間の関係を説明するために用いられる。例えば、本明細書で用いられる場合に、第１の線と第２の線が無限に延びる際にそれらが交差しないときに、第１の線は第２の線と平行であると言われる。同様に、平面（すなわち、二次元の表面）が線と平行であると言われるとき、線に沿ったすべての点は、表面の最も近い部分から実質的に等しい距離だけ離間される。２つの幾何学的構成は、本明細書では、例えばそれらが互いに許容誤差内で平行であるときのような、それらが名目上互いに平行であるときに、互いに「平行」又は「実質的に平行」であるものとして説明される。こうした許容誤差は、例えば、製造許容誤差、測定許容誤差などを含むことができる。
「垂直」という用語は、本明細書では、２つの幾何学的構成（例えば、２つの線、２つの平面、線と平面など）が少なくとも１つの平面内でおよそ９０度の角度をなして交差する２つの幾何学的構成の間の関係を説明するために用いられる。例えば、本明細書で用いられる場合に、第１の線は、線と平面が平面内でおよそ９０度の角度をなして交差するときに平面に垂直であると言われる。２つの幾何学的構成は、本明細書では、例えばそれらが許容誤差内で互いに垂直であるときのような、それらが名目上互いに垂直であるときに、互いに「垂直」又は「実質的に垂直」であるものとして説明される。こうした許容誤差は、例えば、製造許容誤差、測定許容誤差などを含むことができる。
図１及び図２は、分離モジュール１１００及び反応モジュール１２００を含む、それぞれ第１の構成及び第２の構成にある一実施形態に係るカートリッジ１００１の略図である。分離モジュール１１００と反応モジュール１２００は、分離モジュール１１００と反応モジュール１２００を互いに流体連通する状態におくことができるように互いに連結される。本明細書で説明されるように、分離モジュール１１００と反応モジュール１２００は、任意の適切な方法で互いに連結することができる。幾つかの実施形態では、例えば、分離モジュール１１００と反応モジュール１２００は、別々に構築し、及びカートリッジ１００１を形成するために共に連結することができる。分離モジュール１１００と反応モジュール１２００との間のこの配置は、分離モジュール１１００の種々の異なる構成が反応モジュール１２００の種々の異なる構成と共に用いられることを可能にする。分離モジュール１１００及び／又は反応モジュール１２００の異なる構成は、分離モジュール１１００及び／又は反応モジュール１２００内の異なる試薬及び／又は異なる構造体を含むことができる。
カートリッジ１００１は、本明細書で説明される機器のいずれかによって取り扱う及び／又は始動させることができる。幾つかの実施形態では、カートリッジ１００１は、試料調製、核酸分離、及び／又は試料に対するポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を行うために用いることができる。こうした実施形態では、分離モジュール１１１０は、その中に収容された試料から標的核酸を分離することができる。次いで、さらに後述するように、分離した核酸を反応モジュール１２００の中で（例えばＰＣＲを用いて）増幅させることができる。カートリッジ１００１のモジュール化された配置は、それぞれが例えば異なる試薬を収容する及び／又はそれぞれが異なるタイプの試料を増幅させるように構成された任意の数の異なる反応モジュール１２００が分離モジュール１１００と共に用いられることを可能にし、逆もまた同様である。
分離モジュール１１００は、第１のハウジング１１１０及び第２のハウジング１１６０を含む。本明細書でより詳細に説明されるように、第２のハウジング１１６０は、第２のハウジング１１６０を第１のハウジング１１１０と流体連通する状態におくことができるように第１のハウジング１１１０に連結される。幾つかの実施形態では、第１のハウジング１１１０と第２のハウジング１１６０は、異なる構成の第１のハウジング１１１０と第２のハウジング１１６０を一緒に用いることができるようにモジュール式に配置される。異なる構成の第１のハウジング１１１０及び第２のハウジング１１６０は、例えば、異なる化学物質、試薬、試料、及び／又は異なる内部構造を含むことができる。
第１のハウジング１１１０は、第１のチャンバ１１１４及び第２のチャンバ１１９０を画定する。第１のチャンバ１１１４又は第２のチャンバ１１９０のうちの少なくとも一方は、試料Ｓを収容することができる。試料Ｓは、任意の生体試料、例えば、尿、血液、組織試料を含有する他の物質などのような１つ又は複数の標的核酸を含有する生体試料とすることもできる。試料Ｓは、例えば、第１のハウジング１１１０の開口部又は穿刺可能部材（図示せず）を介して第１のチャンバ１１１４及び／又は第２のチャンバ１１９０の中に試料Ｓをピペッティングする又は注入することを含む任意の適切な機構を介して第１のチャンバ１１１４又は第２のチャンバ１１９０の中に導入することができる。第１のチャンバ１１１４は第２のチャンバ１１９０と流体連通するものとして示されるが、他の実施形態では、第１のチャンバ１１１４は第２のチャンバ１１９０と選択的に流体連通する状態におくことができる。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第１のハウジング１１１０は、第１のチャンバ１１１４を第２のチャンバ１１９０と選択的に流体連通する状態におくことができる弁（図１及び図２には図示せず）のような任意の適切な機構を含むことができる。さらに、他の実施形態では、第１のハウジング１１１０は、第１のチャンバ１１１４と第２のチャンバ１１９０との間の物質の移送を容易にする及び／又は移送を制御するために、例えば、弁、毛細管流動制御装置、ポンプなどを含む任意の適切な流量制御機構及び／又は移送機構（図１及び図２には図示せず）を有することができる。さらに他の実施形態では、第１のチャンバ１１１４は、第２のチャンバ１１９０から流体的に分離することができる。
第２のハウジング１１６０は、側壁１１４７及び穿刺可能部材１１７０を含む。側壁１１４７と穿刺可能部材１１７０は第１の体積１１６３を画定する。第１の体積１１６３に物質Ｒ１を十分に又は部分的に充填することができる。物質Ｒ１は、例えば、鉱油、洗浄バッファ、蛍光色素、試薬などのようなあらゆる生体物質又は化学物質とすることができる。図１及び図２に示すように、第２のハウジング１１６０の一部は、穿刺可能部材１１７０が穿刺される、破壊される、切断される、及び／又は破断されるときに第１の体積１１６３が図２に示すように第１のチャンバ１１１４と流体連通するように第１のハウジング１１１０内に配置される。同様に述べると、穿刺可能部材１１７０が穿刺されるときに、分離モジュール１１１０を第１の構成（図１）から第２の構成（図２）に動かすことができる。第１の体積１１６３が図２に示すように第１のチャンバ１１１４と流体連通するときに（すなわち、分離モジュールが第２の構成にあるときに）、物質Ｒ１を、第１の体積１１６３から第１のチャンバ１１１４の中に移送することができる。物質Ｒ１は、任意の適切な機構によって、例えば、第１の体積１１６３に作用する重力、毛管力によって、又は或る始動機構（図１及び図２には図示せず）によって、第１の体積１１６３から第１のチャンバ１１１４の中に移送することができる。
穿刺可能部材１１７０は、物質Ｒ１に対して実質的に不透過性の及び／又は実質的に化学的に不活性の材料から構築することができる。このようにして、本明細書で説明される実施形態のいずれかのようなあらゆる所望の用途で第２のハウジング１１６０を用いる能力を損なうことなく長期間にわたって第１の体積１１６３内に物質Ｒ１を保存することができる。さらに、幾つかの実施形態では、穿刺可能部材１１７０は、穿刺可能部材１１７０の所望の特性及び完全性が或る温度範囲にわたって維持されるように、或る温度特徴を有する材料から構築することができる。例えば、幾つかの実施形態では、物質Ｒ１を収容する第２のハウジング１１６０を冷蔵された状態で保存することが望ましい場合があり、又は穿刺可能部材１１７０を熱でラミネートすることによって第２のハウジング１１６０を製造することが望ましい場合がある。こうした実施形態では、冷蔵状態及び／又は熱ラミネート状態が、穿刺可能部材１１７０の、意図された用途のための所望の特性及び完全性を実質的に劣化させないように穿刺可能部材１１７０を選択することができる。幾つかの実施形態では、穿刺可能部材１１７０は、任意の形態のポリプロピレンのようなポリマーフィルムから構築することができる。幾つかの実施形態では、穿刺可能部材１１７０は、二軸配向ポリプロピレン（ＢＯＰ）から構築することができる。
図１〜図２は、第２のハウジングの少なくとも一部１１６０を第１のハウジング１１１０内に配置されているものとして示すが、他の実施形態では、第１のハウジング１１１０の少なくとも一部を第２のハウジング１１６０内に配置された状態にすることによって又は第１のハウジング１１１０と第２のハウジング１１６０を互いの内部に配置することなく介在具（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）又は取付具を通じて互いに連結された状態にすることによって、第１のハウジング１１１０と第２のハウジング１１６０を互いに連結することができる。第２のハウジング１１６０は、例えば、接着接合、溶接接合、スナップ嵌め（例えば、第１のハウジング上に配置された嵌合する突起部が第２のハウジングによって画定される対応する開口部内に受け入れられる及び／又はこれによって保持される配置又はこの逆の配置）、２つの部品が互いに押された後で摩擦によって締結される締まり嵌め（例えば、Ｌｕｅｒ−Ｓｌｉｐ（登録商標）など）、Ｌｕｅｒ−Ｌｏｋ（登録商標）のような取り外し可能な連結を含むねじ連結、又はフランジ接続のような任意の適切な機構によって第１のハウジング１１１０に連結することができる。第１のハウジング１１１０と第２のハウジング１１６０との間の連結は、穿刺可能部材１１７０が図２に示すように破壊されている又は破断されているときに第１の体積１１６３と第１のチャンバ１１１４との間の流体移送が漏れる及び／又は汚染されることにならないように流体密封性にすることができる。第１のハウジング１１１０と第２のハウジング１１６０との間の流体密封性連結は、嵌合する構成要素のテーパはめあい、Ｏリング、ガスケットなどの使用を通じて達成することができる。
反応モジュール１２００は、反応チャンバ１２６２及び第２の体積１２１３を画定する。第２の体積１２１３は物質Ｒ２を収容する。物質Ｒ２は、反応チャンバ１２６２及び／又はカートリッジ１００１のあらゆる他の部分内の反応に関与する又は他の方法で反応を支持する鉱油、洗浄バッファ、試薬などのようなあらゆる生体物質又は化学物質とすることができる。反応モジュール１２００は、反応チャンバ１２６２及び第２の体積１２１３のそれぞれを分離モジュール１１００の第２のチャンバ１１９０と流体連通する状態におくことができるように分離モジュール１１００に連結される。反応モジュール１２００は、例えば、接着接合、溶接接合、スナップ嵌め（例えば、第１のハウジング上に配置された嵌合する突起部が第２のハウジングによって画定される対応する開口部内に受け入れられる及び／又はこれによって保持される配置又はこの逆の配置）、２つの部品が互いに押された後で摩擦によって締結される締まり嵌め（例えば、Ｌｕｅｒ−Ｓｌｉｐ（登録商標）など）、Ｌｕｅｒ−Ｌｏｋ（登録商標）のような取り外し可能な連結を含むねじ連結、又はフランジ接続のような任意の適切な機構によって、分離モジュール１１００に連結することができる。第１のハウジング１１１０と反応モジュール１２００との間の連結は、分離モジュール１１００と反応モジュール１２００との間の流体移送が漏れる及び／又は汚染されることにならないように流体密封性にすることができる。反応モジュール１２００と分離モジュール１１００との間の流体密封性連結は、嵌合する構成要素のテーパはめあい、Ｏリング、ガスケットなどを用いて達成することができる。幾つかの実施形態では、分離モジュール１１００と反応モジュール１２００との間の連結部は取り外し可能である。
この配置は、物質が反応チャンバ１２６２及び／又は第２の体積１２１３から第２のチャンバ１１９０に移送されること、又はその逆を可能にする。例えば、使用時に、試料Ｓ、物質Ｒ１、又は物質Ｒ２のうちの１つ又は複数のような試料、試薬、及び／又は他の支持材料を、所望の反応に関連して反応チャンバ１２６２の中に又は外に移送することができる。第２のチャンバ１１９０、反応チャンバ１２６２、及び／又は第２の体積１２１３の間の流体移送は、重力、毛管力、油圧などを通じてもたらすことができる。幾つかの実施形態では、油圧は、ピストンポンプ、バッフルポンプ、又は他の任意の適切な移送機構を通じて適用される。幾つかの実施形態では、こうした流体移送機構は、カートリッジ１００１の外部又はカートリッジ１００１の内部（例えば、少なくとも部分的に分離モジュール１１００及び／又は反応モジュール１２００の内部に配置される）のいずれかとすることができる。
幾つかの実施形態では、物質Ｒ１と試料Ｓ又はその一部は、逆転写酵素を用いることによってリボ核酸（ＲＮＡ）鋳型から一本鎖の相補的デオキシリボ核酸（ｃＤＮＡ）を生じる逆転写プロセスに関連して、第１の体積１１６３及び第１のチャンバ１１１４から第２のチャンバ１１９０を通じて反応チャンバ１２６２に移送することができる。逆転写プロセスの完了後に、新たに合成されたｃＤＮＡ又は試料Ｓ中に存在するＤＮＡに対してＰＣＲプロセスを行うために、物質Ｒ２を、第２の体積１２１３から第２のチャンバ１１９０を通じて反応チャンバ１２６２に移送することができる。こうした実施形態では、物質Ｒ２は、Ｔａｑポリメラーゼを含む１つ又は複数のＰＣＲ試薬を含むことができる。幾つかの実施形態では、物質Ｒ１及び／又は物質Ｒ２は、ＤＮＡ結合色素（例えば、ＤＮＡプローブの５’末端に結合された副溝結合剤（ＭＧＢ）、ＭＧＢ、及びフルオロフォア、この場合、ＤＮＡプローブは標的配列と特異的にハイブリッド形成する）を含むことができ、そのため、本明細書で説明される機器及び／又は方法のいずれかを用いて反応チャンバ１２６２の中の蛍光レポーター分子からの蛍光を検出することによって、ＰＣＲプロセスの進行をリアルタイムで監視することができる。
幾つかの実施形態では、カートリッジ１００１（図１及び図２）は、核酸試料の分離と増幅との両方のために用いられる。例えば、分離は、第１のチャンバ１１１４又は第２のチャンバ１１９０の中で起こってもよい。物質Ｒ１は、一実施形態では、核酸分離用の試薬を含む。ＤＮＡ、ＲＮＡ、及びこれらの組合せは、本明細書で提供されるカートリッジによって分離することができる。例えば、物質Ｒ１は、一実施形態では、ＤＮＡ又はＲＮＡのいずれかを分離するために試薬で誘導体化した磁性ビーズを含む。
個々の核酸と全核酸との両方を、本明細書で提供されるカートリッジの中で分離することができる。例えば、物質Ｒ１は、一実施形態では、試料中に存在するメッセンジャーＲＮＡの全プールを分離するように設計される、ポリＡ配列で誘導体化したビーズを含む。別の実施形態では、物質Ｒ１は、試料中の核酸の一部のみを分離するように設計される、特異的核酸配列で誘導体化したビーズを含む。
核酸が分離されると、これを増幅させることができる。一実施形態では、増幅はＰＣＲによって行われる。この発明の目的上、核酸試料に対する「ＰＣＲ」への言及は、逆転写ＰＣＲ（ｒｅｖｅｒｓｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ−ＰＣＲ）（ＲＴ−ＰＣＲ）を含む。具体的には、核酸試料が１つ又は複数の標的ＲＮＡ又はＲＮＡ群（例えば、全ｍＲＮＡ）であるときに、標的ＲＮＡに対してＲＴ−ＰＣＲが行われることになる。本明細書で提供されるＰＣＲマスターミックスは、したがって、逆転写用の試薬を含むことができる。逆転写ステップは、ＰＣＲと同じチャンバ又はモジュール、若しくは異なるチャンバ又はモジュールで行うことができる。一実施形態では、逆転写とＰＣＲは、ＲＴ−ＰＣＲマスターミックスを提供することによって同じチャンバで行われる。当該技術分野の当業者は、初めに分離される核酸試料に基づいて、ＲＴ−ＰＣＲ又はＰＣＲのどちらが必要であるかがすぐに分かるであろう。本明細書で提供されるカートリッジのいずれも、ＤＮＡ及び／又はＲＮＡを分離するため、及びＲＴ−ＰＣＲ及び／又はＰＣＲを行うために用いることができる。
例えば、一実施形態では、ＲＮＡが最初に分離される場合には、例えば第２のチャンバ１１９０又は反応チャンバ１２６２の中で、分離された試料に対して逆転写酵素反応が行われる。ＤＮＡが分離される場合には、これは、例えば反応チャンバ１２６２の中でＰＣＲによって増幅させることができる。同様に、ＲＮＡが最初に試料Ｓから分離される場合には、これは例えば反応チャンバ１２６２の中で逆転写反応を受け、この反応の産物が、下流のＰＣＲ反応で、例えば反応チャンバ１２６２の中で用いられる。幾つかの実施形態では、複数の標的核酸がＰＣＲで増幅され、ＰＣＲ反応がリアルタイムで監視される。複数の標的の増幅は、一実施形態では、各標的に対して特異的な個々のＤＮＡハイブリダイゼーションプローブを採用することによって監視され、この場合、各プローブは、異なる波長の光を放出する又は独自の波長で励起することができるフルオロフォアを含む。ＤＮＡハイブリダイゼーションプローブは、一実施形態では、物質Ｒ２（又はこの一部）として第２の体積１２１３の中に提供される。
ＰＣＲを監視するために用いられるプローブは、一実施形態では、関心あるＤＮＡ標的と特異的にハイブリッド形成するＤＮＡオリゴヌクレオチドであり、３’末端に非蛍光性クエンチャー及び５’末端にフルオロフォアを含む。加えて、この実施形態では、ＤＮＡオリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチドと直接結合されるか又はフルオロフォアと結合される５’末端にＭＧＢを含む（Ｌｕｋｈｔａｎｏｖ他、（２００７）、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３５、ｐｐ．ｅ３０参照）。ＤＮＡオリゴヌクレオチドプローブは、標的と結合されたときに蛍光を発するが、溶液中では蛍光を発しない。したがって、ＰＣＲでの産物の合成時に、より多くのハイブリダイゼーションが起こることになり、より多くの蛍光が発せられる。したがって、蛍光の量は発生した標的の量に比例する。
ＰＣＲ反応のリアルタイム監視は、図１及び図２に示されたカートリッジに限定されない。むしろ、本明細書で提供されるカートリッジのいずれも、例えば上で説明されるＤＮＡハイブリダイゼーションプローブを伴うリアルタイムＰＣＲを採用することができる。
幾つかの実施形態では、カートリッジ１００１は、反応チャンバ１２６２内のＰＣＲプロセスの発生を容易にするために本明細書で説明される機器及び／又は方法のうちのいずれによっても取り扱うことができる。こうした実施形態では、反応モジュール１２００は、反応チャンバ１２６２の内容物がＰＣＲプロセスに関連して熱サイクルを受けることを可能にするために、熱伝達装置に連結する及び／又はこれと接触した状態におくことができる。こうした実施形態では、反応モジュール１２００はさらに、ＰＣＲプロセスのリアルタイム監視を可能にするために光学装置に作動的に連結することができる。他の実施形態では、反応モジュール１２００及び／又は分離モジュール１１００は、その中で起こる反応及び／又は分離プロセスを容易にするために、光エネルギー、超音波エネルギー、磁気エネルギー、油圧エネルギーなどのような他のエネルギー源に作動的に連結することができる。
図１〜図２は、それぞれ第２のチャンバ１１９０と流体連通する反応チャンバ１２６２及び第２の体積１２１３を示すが、他の実施形態では、反応チャンバ１２６２、第２の体積１２１３、及び／又は分離モジュールの第２のチャンバ１１９０の間の流体連通は、選択的なものとすることができる。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、反応モジュール１２００及び／又は分離モジュール１１００は、第２のチャンバ１１９０を第２の体積１２１３及び／又は反応チャンバ１２６２と選択的に流体連通する状態におくことができる弁又は穿刺可能膜のような機構を含むことができる。分離モジュール１１００は、１つの第１の体積１１６３を画定するものとして示されるが、幾つかの実施形態では、分離モジュール１１００は、任意の数の体積を画定することができ、及び／又は任意の数の異なる物質を収容することができる。同様に、反応モジュール１２００は、１つの第２の体積１２１３を画定するものとして示されるが、幾つかの実施形態では、反応モジュール１２００は、任意の数の体積を画定することができ、且つ任意の数の異なる物質を収容することができる。
図３は、第１のモジュール２１１０、第２のモジュール２１６０、及び第３のモジュール２２００を含む、一実施形態に係るカートリッジ２００１の略図である。第１のモジュール２１１０は、第１のチャンバ２１１４及び第２のチャンバ２１９０を画定する。第１のチャンバ２１１４及び／又は第２のチャンバ２１９０は、例えば、尿、血液、組織試料を含有する他の物質などのような標的核酸を含有する、いかなる生体試料をも収容することができる。第１のチャンバ２１１４は第２のチャンバ２１９０と流体連通するものとして示されるが、他の実施形態では、第１のチャンバ２１１４は、第２のチャンバ２１９０と選択的に流体連通する状態におくことができる。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第１のモジュール２１１０は、第１のチャンバ２１１４を第２のチャンバ２１９０と選択的に流体連通する状態におくことができる弁（図３には図示せず）のような任意の適切な機構を含むことができる。さらに、他の実施形態では、第１のモジュール２１１０は、第１のチャンバ２１１４と第２のチャンバ２１９０との間の物質の移送及び／又は移送の制御を容易にするために、例えば、弁、毛細管流動制御装置、ポンプなどを含む任意の適切な流量制御機構及び／又は移送機構（図３には図示せず）を有することができる。
第２のモジュール２１６０は、いかなる生体物質又は化学物質をも十分に又は部分的に収容することができる第１の体積２１６３を画定する。物質は、例えば、第１のチャンバ２１１４及び／又はカートリッジ２００１のあらゆる他の部分内の反応に関与する又は他の方法で反応を支持することができる鉱油、洗浄バッファ、試薬などとすることができる。一実施形態では、第１のチャンバ２１１４の中の反応は、分離反応、例えば核酸又はペプチド分離である。第２のモジュール２１６０は、本明細書で説明されるように任意の適切な方法で第１のモジュール２１１０に連結することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第１のモジュール２１１０と第２のモジュール２１６０は、第１のモジュール２１１０と第２のモジュール２１６０がモジュール式に配置されるように別々に構築し及び共に連結することができる。このようなモジュール配置では、種々の異なる構成の第１のモジュール２１１０と第２のモジュール２１６０を一緒に用いることができる。異なる構成の第１のモジュール２１１０及び／又は第２のモジュール２１６０は、第１のモジュール２１１０及び／又は第２のモジュール２１６０内に異なる試薬及び／又は異なる構造体を含むことができる。図３に示すように、第２のモジュール２１６０の一部は、第１の体積２１６３を第１のチャンバ２１１４と流体連通する状態におくことができるように第１のモジュール２１１０の第１のチャンバ２１１４内に配置される。他の実施形態では、第１の体積２１６３は、第１のチャンバ２１１４と選択的に流体連通する状態におくことができる。幾つかの実施形態では、例えば、第１のモジュール２１１０及び／又は第２のモジュール２１６０は、第２のモジュール２１６０が第１のモジュール２１１０に連結されるときに第１の体積２１６３を第１のチャンバ２１１４と選択的に流体連通する状態におくことができる、本明細書で説明されるように弁及び／又は任意の適切な流体制御機構及び／又は移送機構のような任意の適切な機構を含むことができる。幾つかの実施形態では、物質及び／又は試料は、本明細書で説明されるように任意の適切な流体移送機構を用いて第１の体積２１６３と第１のチャンバ２１１４との間で移送することができる。例えば、使用時に、試料、分離された試料（例えば、分離されたＤＮＡ、分離されたＲＮＡ、分離されたペプチド、分離されたタンパク質）、試薬（例えば、分離試薬）、及び／又は他の支持物質を、所望の反応に関連して第１のチャンバ２１１４の中に及び／又はそこから外に移送することができる。さらに他の実施形態では、第１の体積２１６３は、例えば、本明細書で説明されるような（図３には図示されない）弁、穿刺可能部材、又は選択的移送機構によって第１のチャンバ２１１４から流体的に分離することができる。
第３のモジュール２２００は、反応チャンバ２２６２及び第２の体積２２１３を画定する。反応チャンバ２２６２及び／又は第２の体積２２１３は、反応チャンバ２２６２及び／又はカートリッジ２００１のいずれかの他の部分内の反応に関与する又は他の方法で反応を支持する鉱油、洗浄バッファ、１つ又は複数のＰＣＲ試薬、試薬などのような１つ又は複数の生体物質又は化学物質を十分に又は部分的に収容することができる。第３のモジュール２２００は、本明細書で説明されるように任意の適切な方法で第１のモジュール２１１０に連結することができる。幾つかの実施形態では、第１のモジュール２１１０は、例えば、生体試料から１つ又は複数の標的核酸を分離するための分離モジュール２１１０である。幾つかの実施形態では、第１のモジュール２１１０は、ＲＮＡ分離及び第一鎖ｃＤＮＡ合成のために用いられる。この実施形態では、第１の体積２１６３は分離試薬及び逆転写（ＲＴ）反応用試薬を含む。幾つかの実施形態では、例えば、第１のモジュール２１１０と第３のモジュール２２００は、第１のモジュール２１１０と第３のモジュール２２００がモジュール式に配置されるように別々に構築し及び共に連結することができる。このようなモジュール配置では、異なる構成の第１のモジュール２１１０と第３のモジュール２２００を一緒に用いることができる。異なる構成の第１のモジュール２１１０及び／又は第３のモジュール２２００は、第１のモジュール２１１０及び／又は第３のモジュール２２００内に異なる試薬及び／又は異なる構造体を含むことができる。図３に示すように、第３のモジュール２２００の一部は、反応チャンバ２２６２と第２の体積２２１３のそれぞれが第２のチャンバ２１９０と流体連通するように、第１のモジュール２１１０の第２のチャンバ２１９０内に配置される。他の実施形態では、反応チャンバ２２６２及び／又は第２の体積２２１３は、第２のチャンバ２１９０と選択的に流体連通する状態におくことができる。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第１のモジュール２１１０及び／又は第３のモジュール２２００は、反応チャンバ２２６２及び／又は第２の体積２２１３を第２のチャンバ２１９０と選択的に流体連通する状態におくことができる、本明細書で説明されるような弁及び／又は任意の適切な流体制御機構及び／又は移送機構のような任意の適切な機構を含むことができる。幾つかの実施形態では、物質及び／又は試料は、本明細書で説明されるような適切な流体移送機構を用いて、第２のチャンバ２１９０、反応チャンバ２２６２、及び／又は第２の体積２２１３の間で移送することができる。例えば、使用時に、試料、試薬、及び／又は他の支持材料を、所望の反応に関連して反応チャンバ２２６２の中に又はそこから外に移送することができる。さらに他の実施形態では、反応チャンバ２２６２及び／又は第２の体積２２１３は、例えば、本明細書で説明されるように（図示されない）穿刺可能部材又は選択的移送機構によって第２のチャンバ２１９０から流体的に分離することができる。
幾つかの実施形態では、カートリッジ２００１は、試料調製、核酸分離、及び／又は試料に対するポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を行うために用いることができる。こうした実施形態では、第１のモジュール２１１０内で試料から標的核酸を分離することができる。分離された核酸は、ＲＮＡ、ＤＮＡ、又はこれらの組合せとすることができる。前述のように、ＰＣＲの前にＲＮＡが分離される場合には、カートリッジ２００１の中で、例えば第１のチャンバ２１１４又は第２のチャンバ２１９０の中で逆転写反応が行われる。分離された核酸（又はＲＮＡが分離された場合に新たに合成されたｃＤＮＡ）を、本明細書で説明されるように第３のモジュール２２００の中で（例えば、ＰＣＲを用いて）、例えば、５’末端にフルオロフォア及びＭＧＢ、並びに３’末端に非蛍光性クエンチャーを備えるＤＮＡオリゴヌクレオチドプローブを伴うリアルタイムＰＣＲで、増幅させることができる。カートリッジ２００１のモジュール配置は、それぞれが例えば異なる試薬を収容する及び／又はそれぞれが異なるタイプの試料を増幅させるように構成される任意の数の異なる第３のモジュール２２００が第１のモジュール２１１０と共に用いられることを可能にし、逆もまた同様である。幾つかの実施形態では、カートリッジ２００１は、反応チャンバ２２６２内のＰＣＲプロセスの発生を容易にするために、本明細書で説明される機器及び／又は方法のうちのいずれかによって取り扱うことができる。こうした実施形態では、第３のモジュール２２００は、反応チャンバ２２６２の内容物がＰＣＲプロセスに関連して熱サイクルを受けることを可能にするために熱伝達装置に連結する及び／又はこれと接触した状態におくことができる。こうした実施形態では、第３のモジュール２２００はさらに、ＰＣＲプロセスを監視するために光学装置に作動的に連結することができる。他の実施形態では、第３のモジュール２２００及び／又は第１のモジュール２１１０は、その中で起こる反応及び／又は分離プロセスを容易にするために、光エネルギー源、超音波エネルギー源、磁気エネルギー源、油圧エネルギー源などのような他のエネルギー源に作動的に連結することができる。
図３は、１つの第１の体積２１６３と１つの第２の体積２２１３とを画定するものとして一体化されたカートリッジ２００１を示すが、幾つかの実施形態では、一体化されたカートリッジ２００１は、任意の数の異なる物質を収容する及び／又は付加的な機能を果たすように任意の数の第１の体積２１６３及び／又は第２の体積２２１３を画定することができる。例えば、第１の体積２１６３及び／又は第２の体積２２１３は、別個の洗浄バッファ、溶離バッファ、逆転写反応用試薬、ＰＣＲ試薬、溶解バッファを収容することができる。
前述のように、幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるカートリッジのいずれも、カートリッジ内に画定された種々のチャンバの間で試料を移送するように構成された１つ又は複数の移送機構を含むことができる。例えば、図４は、第１のモジュール３１１０、第２のモジュール３１６０、及び第３のモジュール３２００を含む、一実施形態に係るカートリッジ３００１の略図である。第１のモジュール３１１０は、第１のチャンバ３１１４及び第２のチャンバ３１９０を画定する。幾つかの実施形態では、第１のモジュール３１１０は、例えば、生体試料からの１つ又は複数の標的核酸、核酸群（例えば、全ＲＮＡ、全ＤＮＡ、ｍＲＮＡ）、若しくは標的ペプチド又はタンパク質を分離するための分離モジュールとして働く。第１のチャンバ３１１４及び／又は第２のチャンバ３１９０は、いかなる生体試料、例えば、尿、血液、組織試料を含有する他の物質などのような標的核酸を含有する生体試料もを収容することができる。第１の移送機構３１４０は、第１のチャンバ３１１４と第２のチャンバ３１９０との間に配置される。
幾つかの実施形態では、第１の移送機構３１４０は、第１のチャンバ３１１４と第２のチャンバ３１９０との間で試料及び／又は物質を選択的に移送するために選択的移送機構とすることができる。こうした実施形態では、例えば、第１の移送機構３１４０は、第１のチャンバ３１１４及び／又は第２のチャンバ３１９０の間での異なる特性を有する試料及び／又は物質の移送を制限及び／又は防止しながら、第１のチャンバ３１１４と第２のチャンバ３１９０との間で特定の特性をもつ試料及び／又は物質を移送することができる。幾つかの実施形態では、第１の移送機構３１４０は、試料及び／又は物質の磁気特性に基づいて試料及び／又は物質を移送するために磁性構成要素を用いる装置とすることができる。他の実施形態では、第１の移送機構３１４０は、例えば、電気泳動の使用などによる試料及び／又は物質の表面電荷に基づいて試料及び／又は物質を移送することができる。さらに他の実施形態では、第１の移送機構３１４０は、試料及び／又は物質内の分子又はイオンのサイズに基づいて試料及び／又は物質を移送することができる。こうした実施形態では、第１の移送機構３１４０は、試料及び／又は物質を選択的に移送するための逆浸透機構を含むことができる。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第１の移送機構３１４０は、その中の標的にされた試料及び／又は物質及び／又は分子及び／又はイオンに対して作用するために、例えば、磁気力、静電気力、圧力などを含む力に頼る及び／又はもたらすことができる。第１の移送機構３１４０はまた、（例えば、付加的な物理的動きを付与するために及び／又は付加的な選択性を提供するために）任意の適切な構造体を含むことができ、及び／又は複数の選択的な移送機構を組み合わせることができる。幾つかの実施形態では、第１の移送機構３１４０は、第１のチャンバ３１１４と第２のチャンバ３１９０との間の実質的な流体分離を維持しながら、第１のチャンバ３１１４と第２のチャンバ３１９０との間で或る分子又はイオンを選択的に移送することができる。幾つかの実施形態では、第１の移送機構３１４０は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２００６年１０月１７日に出願された「ＣＡＳＳＥＴＴＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ」と題する米国特許第７，７２７，４７３号で開示されるような電磁弁とすることができる。さらに他の実施形態では、第１の移送機構３１４０は、第１のチャンバ３１１４と第２のチャンバ３１９０との間で物質及び／又は試料を非選択的に移送することができる。
第２のモジュール３１６０は、第１のチャンバ３１１４及び／又はカートリッジ３００１のあらゆる他の部分内の反応に関与する又は他の方法で反応を支持することができる、例えば、鉱油、核酸分離、試薬、逆転写試薬、溶離バッファ、溶解バッファ、洗浄バッファ、試薬などのような任意の生体物質又は化学物質を十分に又は部分的に収容することができる第１の体積３１６３を画定する。第２のモジュール３１６０は、本明細書で説明されるような任意の適切な方法で第１のモジュール３１１０に連結することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第１のモジュール３１１０と第２のモジュール３１６０は、第１のモジュール３１１０と第２のモジュール３１６０がモジュール式に配置されるように別々に構築し及び共に連結することができる。このようなモジュール配置では、異なる構成の第１のモジュール３１１０と第２のモジュール３１６０を一緒に用いることができる。異なる構成の第１のモジュール３１１０及び／又は第２のモジュール３１６０は、モジュール内の異なる試薬及び／又は異なる構造体を含むことができる。図４に示すように、第２のモジュール３１６０の一部は、第１の体積３１６３が第１のチャンバ３１１４と流体連通するように第１のモジュール３１１０の第１のチャンバ３１１４内に配置される。他の実施形態では、第１の体積３１６３は、第１のチャンバ３１１４と選択的に流体連通する状態におくことができる。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第１のモジュール３１１０及び／又は第２のモジュール３１６０は、第１の体積３１６３を第１のチャンバ３１１４と選択的に流体連通する状態におくことができる、本明細書で説明されるような弁及び／又は任意の適切な流体制御機構及び／又は移送機構のような任意の適切な機構を含むことができる。幾つかの実施形態では、物質及び／又は試料は、本明細書で説明されるような任意の適切な流体移送機構を用いて第１の体積３１６３と第１のチャンバ３１１４との間で移送することができる。例えば、使用時に、試料、試薬、及び／又は他の支持材料を、所望の反応に関連して第１のチャンバ３１１４の中に又はそこから外に移送することができる。さらに他の実施形態では、第１の体積３１６３は、例えば、本明細書で説明されるような（図示されない）穿刺可能部材又は選択的移送機構によって第１のチャンバ３１１４から流体的に分離することができる。
第３のモジュール３２００は反応チャンバ３２６２を画定する。反応チャンバ３２６２は、反応チャンバ３２６２及び／又はカートリッジ３００１の任意の他の部分内の反応に関与する又は他の方法で反応を支持する鉱油、逆転写試薬、溶離バッファ、溶解バッファ、ＰＣＲ試薬（例えば、Ｔａｑポリメラーゼ、プライマ、反応を監視するためのＤＮＡオリゴヌクレオチドプローブ、Ｍｇ２＋）、洗浄バッファ、試薬などのような任意の生体物質又は化学物質を十分に又は部分的に収容することができる。第３のモジュール３２００は、本明細書で説明されるような任意の適切な方法で第１のモジュール３１１０に連結することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第１のモジュール３１１０と第３のモジュール３２００は、第１のモジュール３１１０と第３のモジュール３２００がモジュール式に配置されるように別々に構築し及び共に連結することができる。このようなモジュール配置では、異なる構成の第１のモジュール３１１０と第３のモジュール３２００を一緒に用いることができる。異なる構成の第１のモジュール３１１０及び／又は第３のモジュール３２００は、モジュール内に異なる試薬及び／又は異なる構造体を含むことができる。図４に示すように、第３のモジュール３２００の一部は、反応チャンバ３２６２のそれぞれが第２の移送機構３２４０の制御を受ける第２のチャンバ３１９０と流体連通することができるように第１のモジュール３１１０の第２のチャンバ３１９０内に配置される。
第２の移送機構３２４０は、物質及び／又は試薬を第２のチャンバ３１９０から反応チャンバ３２６２に又はこの逆に移送することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の移送機構は、所定の体積の物質及び／又は試薬を第２のチャンバ３１９０と反応チャンバ３２６２との間で移送することができる。同様に述べると、幾つかの実施形態では、第２の移送機構３２４０は、物質及び／又は試薬を第２のチャンバ３１９０と反応チャンバ３２６２との間で所定の体積流量で移送することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の移送機構３２４０は、第２のチャンバ３１９０及び／又は反応チャンバ３２６２に対して正圧又は真空を適用するように構成されたポンプとすることができる。こうした実施形態では、第２の移送機構３２４０は、本明細書で説明される機器及び／又は方法のいずれかを用いてプランジャによって始動されるポンプとすることができる。幾つかの実施形態では、第２の移送機構３２４０は、反応チャンバ３２６２の中に収容された物質及び／又は試料を第２のチャンバ３１９０の中に又はこの逆に移送するために、第２の移送機構３２４０が穿刺可能部材を穿刺する、破壊する、切断する、及び／又は破断することができるように、本明細書で説明されるように穿刺可能部材を有することができる。他の実施形態では、例えば、第２の移送機構３２４０は毛細管流動制御装置とすることができる。さらに他の実施形態では、第２の移送機構３２４０は、本明細書で説明されるような任意の他の選択的又は選択的でない移送機構とすることができる。
幾つかの実施形態では、カートリッジ３００１は、試料調製、核酸分離、逆転写（ＲＮＡが最初に分離される場合）、及び／又は試料に対するポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を行うために用いることができる。こうした実施形態では、第１のモジュール３１１０内で試料から標的核酸を分離することができる。次いで、さらに後述するように、分離した核酸を第３のモジュール３２００の中で（例えばＰＣＲを用いて）増幅させることができる。本明細書で説明されるように、本発明のカートリッジ、例えばカートリッジ３００１により、複数の標的に対するＰＣＲをリアルタイムで監視することができる。一実施形態では、複数の標的の増幅は、Ｌｕｋｈｔａｎｏｖ他（Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３５、ｐｐ．ｅ３０、２００７）によって開示されたＤＮＡオリゴヌクレオチドプローブを伴って行われる。カートリッジ３００１のモジュール配置は、それぞれが例えば異なる試薬を収容する及び／又はそれぞれが異なるタイプの試料を増幅させるように構成される任意の数の異なる第３のモジュール３２００が第１のモジュール３１１０と共に用いられることを可能にし、逆もまた同様である。幾つかの実施形態では、カートリッジ３００１は、反応チャンバ３２６２内のＰＣＲプロセスの発生を容易にするために本明細書で説明される機器及び／又は方法のうちのいずれかによって取り扱うことができる。こうした実施形態では、第３のモジュール３２００は、反応チャンバ３２６２の内容物がＰＣＲプロセスに関連して熱サイクルを受けることを可能にするために熱伝達装置に連結する及び／又はこれと接触した状態におくことができる。こうした実施形態では、第３のモジュール３２００はさらに、ＰＣＲプロセスを監視するために光学装置に作動的に連結することができる。他の実施形態では、第３のモジュール３２００及び／又は第１のモジュール３１１０は、その中で起こる反応及び／又は分離プロセスを容易にするために、光エネルギー、超音波エネルギー、磁気エネルギー、油圧エネルギーなどのような他のエネルギー源に作動的に連結することができる。
一実施形態では、図４に関連して示され説明されたカートリッジ３００１は、第１のモジュール、第２のモジュール、及び第３のモジュールを含むが、他の実施形態では、カートリッジは、互いに連結された２つのモジュールを含むことができる。例えば、図５は、第１のモジュール４２００及び第２のモジュール４１６０を含む、一実施形態に係るカートリッジ４００１の一部の略図である。カートリッジ４００１の一部は、図５に示すように分離モジュール４１１０に連結することができる。第１のモジュール４２００は、反応バイアル４２６０、基体４２２０、及び第１の移送機構４１４０を含む。反応バイアル４２６０は、反応チャンバ４２６２及び／又はカートリッジ４００１のあらゆる他の部分内の反応に関与する又は他の方法で反応を支持する、例えば、尿、血液、組織試料を含有する他の物質などのような標的核酸を含有するあらゆる生体試料又は化学試料、及び／又は鉱油、洗浄バッファ、溶解バッファ、逆転写試薬、ＰＣＲ試薬、試薬などのような物質を十分に又は部分的に収容することができる反応チャンバ４２６２を画定する。
反応バイアル４２６０は、試料、例えば、分離された又は他の方法で試料に関連した反応が起こることを可能にする状態で核酸試料を収容するための任意の適切な容器とすることができる。或る実施形態では、反応バイアル４２６０は、加熱要素及び／又はブロック（例えば後述のブロック１７１０参照）内に受け入れられる及び／又はこれに接触して配置されるように構成された薄い壁を有することができる。反応バイアル４２６０は、所望の反応及び／又はプロセスと適合するように或る特性をもつ任意の適切な材料から構築することができる。幾つかの実施形態では、反応バイアル４２６０は、反応バイアル４２６０内の物質及び／又は試料の熱サイクルを可能にするために実質的に熱伝導性材料から構築することができる。幾つかの実施形態では、反応バイアル４２６０は、反応バイアル４２６０内の体積に対して正圧又は真空が作用するときに反応バイアル４２６０の側壁がその形状及び／又はサイズを実質的に保つように実質的に機械的に堅牢な材料から構築することができる。幾つかの実施形態では、反応バイアル４２６０は、反応バイアル４２６０を形成する材料が反応バイアル４２６０を汚染する又は他の方法でこの中の反応に影響を及ぼすことにならないように、反応バイアル４２６０内の反応に対して実質的に化学的に不活性な材料から構築することができる。
反応バイアル４２６０はまた、こうした反応の監視（例えば、反応から結果的に生じる又は反応と関連付けられる試料内の分析物の検出）を可能にする状態で試料を収容するための任意の適切な容器とすることができる。幾つかの実施形態では、例えば、反応バイアル４２６０は、ＰＣＲバイアル、試験管、マイクロ遠沈管などとすることができる。さらに、幾つかの実施形態では、反応バイアル４２６０の少なくとも一部は、その中で起こる反応の光学監視を可能にするために実質的に透明とすることができる。
幾つかの実施形態では、反応バイアル４２６０は、基体４２２０と一体に構築することができる。他の実施形態では、反応バイアル４２６０は、本明細書で説明されるような任意の適切な機構によって基体４２２０に連結することができる。
基体４２２０は、第１の流路４２２１及び第２の流路４２２２の少なくとも一部を画定する。第１の流路４２２１は、反応チャンバ４２６２及び分離モジュール４１１０の分離チャンバ４１１４と流体連通するように構成される。第１の移送機構４１４０は、第１の移送機構４１４０が始動されるときに試料Ｓ（又はこの一部）を分離チャンバ４１１４から反応チャンバ４２６２に（矢印ＡＡで示すように）移送するように構成される。基体４２２０は、任意の適切な構造体、材料、及び／又は製造プロセスを用いて第１の流路４２２１及び第２の流路４２２２の一部を画定することができる。幾つかの実施形態では、基体４２２０は単一の層とすることができる。他の実施形態では、基体４２２０は、構造体及び流路を画定するために製作され及び互いに連結される複数の別個の材料の層から構築することができる。幾つかの実施形態では、基体４２２０は、例えば、化学エッチング、機械的及び／又はイオンミリング、エンボス加工、ラミネーション、及び／又はシリコン接合を含むプロセスを用いて構築することができる。幾つかの実施形態では、基体４２２０の少なくとも一部は、使用時に第１の流路及び／又は第２の流路を画定する基体の一部を加熱することができるように、加熱要素の上に共に配置される、加熱要素内に配置される、及び／又は加熱要素と接触するように構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、基体４２２０は、本明細書で開示される機器のいずれの内にも配置することができ、且つ、その中に収容された物質（例えば、分離チャンバ４１１４と反応チャンバ４２６２との間で移送される試料の一部）をおよそ５０℃よりも高い温度に加熱する及び／又はこの温度に維持することができるように第１の流路４２２１及び第２の流路４２２２を加熱することができる。本明細書でより詳細に説明されるように、この配置は、ＰＣＲプロセスに関連する物質及び又は試薬の「ホットスタート」移送を容易にする。
第１の移送機構４１４０は、第１のモジュール４２００内に少なくとも部分的に収容され、分離チャンバ４１１４から反応チャンバへの試料Ｓの移送を容易にするように構成される。幾つかの実施形態では、第１の移送機構４１４０は、第１の流路４２２１と第１のモジュール４２００の外部の領域との間の流体分離を維持しながら試料Ｓの移送を容易にすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、第１の移送機構４１４０は、第１のモジュール４２００の外部の領域からの物質の添加なしに（例えば、圧縮ガスなどの添加なしに）力を生じる及び／又は試料Ｓの移送を容易にする任意の機構とすることができる。この配置は、汚染の可能性を低減させ、プロセスの自動化を改善し、及び／又は試料Ｓの移送の速度及び／又は正確さを他の方法で改善する。例えば、試料Ｓの移送は、異なる時間ステップで進むようにプログラムすることができ、各時間ステップで異なる量の試料Ｓを移送する。試料Ｓの移送の正確さの改善はまた、ＰＣＲ分析の質を改善することができる。第１の移送機構は、本明細書で説明されるように任意の適切な機構とすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、第１の移送機構４１４０は、試料Ｓを分離チャンバ４１１４と反応チャンバ４２６２との間で選択的に移送するために選択的移送機構とすることができる。幾つかの実施形態では、第１の移送機構４１４０は、試料Ｓの移送をもたらすために磁気の力、静電気の力及び／又は圧力の力を適用することができる。
第１のモジュール４２００は、第１のモジュール４２００と分離モジュール４１１０との間の流体連通を可能にするために本明細書で説明されるような任意の適切な方法で分離モジュール４１１０に連結することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第１のモジュール４２００と分離モジュール４１１０は、第１のモジュール４２００と分離モジュール４１１０がモジュール式に配置されるように別々に構築し及び共に連結することができる。このようなモジュール配置では、異なる構成の第１のモジュール４２００と分離モジュール４１１０を一緒に用いることができる。異なる構成の第１のモジュール４２００及び／又は分離モジュール４１１０は、モジュール内に異なる試薬及び／又は異なる構造体を含むことができる。
第２のモジュール４１６０は、第２の移送機構４２４０を含み、且つ物質Ｒ１を収容するように構成された体積４１６３を画定する。本明細書で用いられる場合の物質Ｒ１及び物質Ｒ２は、１つ又は複数の試薬を指すことができる。物質Ｒ１は、例えば、鉱油、洗浄バッファ、蛍光色素、溶解バッファ、洗浄バッファ、溶離バッファ、逆転写試薬、ＰＣＲ試薬（例えば、Ｔａｑポリメラーゼ、プライマ、Ｌｕｋｈｔａｎｏｖ他、（２００７）、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３５、ｐｐ．ｅ３０によって説明されるプローブのようなＤＮＡハイブリダイゼーションプローブのうちの１つ又は複数）、試薬などのような、いかなる生体物質又は化学物質ともすることができる。図５は、１つの体積４１６３を含む第２のモジュール４１６０を示すが、他の実施形態では、第２のモジュール４１６０は、その中に種々の物質（物質Ｒ１及び／又は異なる物質を含む）を保存することができる任意の数の体積４１６３及び／又は容器を含むことができる。第２のモジュール４１６０は、体積４１６３を第２の流路４２２２を介して反応チャンバ４２６２と選択的に流体連通する状態におくことができるように、第１のモジュール４２００と連結されるように構成される。第２の移送機構４２４０は、第２の移送機構４２４０が始動されるときに物質Ｒ１の少なくとも一部を体積４１６３から反応チャンバ４２６２に（矢印ＢＢで示すように）移送するように構成される。
第２の移送機構４２４０は、物質Ｒ１を第２の体積４１６３から反応チャンバ４２６２に又はこの逆に移送することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の移送機構は、所定の体積の物質Ｒ１を第２の体積４１６３と反応チャンバ４２６２との間で移送することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の移送機構は、物質Ｒ１を第２の体積４１６３と反応チャンバ４２６２との間で所定の体積流量で移送することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の移送機構４２４０は、第２の体積４１６３及び／又は反応チャンバ４２６２に対して正圧又は真空を適用するように構成されたポンプとすることができる。こうした実施形態では、第２の移送機構４２４０は、本明細書で説明される機器及び／又は方法のいずれかを用いてプランジャによって始動されるポンプとすることができる。幾つかの実施形態では、第２の移送機構４２４０は、使用時に、第２の移送機構４２４０が穿刺可能部材を穿刺し、破壊し、切断し、及び／又は破断し、且つ反応チャンバ４２６２の中に収容された物質及び／又は試料を第２の体積４１６３の中に又はこの逆に移送することができるように、本明細書で説明されるように穿刺可能部材を有することができる。幾つかの他の実施形態では、例えば、第２の移送機構４２４０は毛細管流動制御装置とすることができる。さらに他の実施形態では、第２の移送機構４２４０は、本明細書で説明されるようなあらゆる他の移送機構とすることができる。
幾つかの実施形態では、カートリッジ４００１は、試料調製、核酸分離、及び／又は試料又はその分離された部分（例えば、分離された核酸試料）に対するポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を行うために用いることができる。こうした実施形態では、分離モジュール４１１０は、その中に収容された試料から標的核酸を分離することができる。次いで、さらに後述するように、分離した核酸を反応チャンバ４２６２の中で（例えばＰＣＲを用いて）増幅させることができる。代替的に又は加えて、ＲＮＡが分離される場合、反応チャンバ４２６２の中で逆転写反応を行うことができる。別の実施形態では、ＲＮＡが分離される場合、反応チャンバのうちの１つ、例えば反応チャンバ４２６２の中で、一体化された逆転写−ＰＣＲ反応が行われる。カートリッジ４００１のモジュール配置は、それぞれが例えば異なる試薬を収容する及び／又はそれぞれが異なるタイプの試料を増幅させる又は異なるタイプの試料を分離するように構成される任意の数の異なる第２のモジュール４１６０が第１のモジュール４２００と共に用いられることを可能にし、逆もまた同様である。幾つかの実施形態では、カートリッジ４００１は、反応チャンバ４２６２内での増幅プロセス、例えば、ＰＣＲプロセスの発生を容易にするために、本明細書で説明される機器及び／又は方法のいずれかによって取り扱うことができる。こうした実施形態では、反応バイアル４２６０は、反応チャンバ４２６２の内容物がＰＣＲプロセスに関連して熱サイクルを受けることを可能にするために熱伝達装置に連結する及び／又はこれと接触した状態におくことができる。こうした実施形態では、反応バイアル４２６０はさらに、ＰＣＲプロセスを監視するために光学装置に作動的に連結することができる。他の実施形態では、反応バイアル４２６０及び／又は分離モジュール４１１０は、その中で起こる反応及び／又は分離プロセスを容易にするために、光エネルギー、超音波エネルギー、磁気エネルギー、油圧エネルギーなどのような他のエネルギー源に作動的に連結することができる。
図６及び図７は、それぞれ第１の構成及び第２の構成にある一実施形態に係るカートリッジ５００１の一部の略図である。カートリッジ５００１の一部は第１のモジュール５２００及び第２のモジュール５１００を含む。第１のモジュール５２００は、反応バイアル５２６０、基体５２２０、及び第１の移送機構５２３５を含む。反応バイアル５２６０は、試料Ｓに関連した反応が起こることを可能にする状態で試料を収容することができる反応チャンバ５２６２を画定する。反応バイアル５２６０は、任意の適切な形状及び／又はサイズを有することができ、本明細書で説明されるように任意の適切な材料を用いて構築することができる。幾つかの実施形態では、例えば、反応バイアル５２６０は、ＰＣＲバイアル、試験管などとすることができる。
第１の移送機構５２３５は、ハウジング５２３０とプランジャ５２３５が第１の体積５２１３を画定するようにハウジング５２３０内に移動可能に配置されるプランジャ５２４０を含む。第１の体積５２１３は第１の物質Ｒ１を収容する。第１の物質Ｒ１は、例えば、試薬（例えば、Ｔａｑポリメラーゼ、プライマ、上記で説明されたプローブのようなＤＮＡハイブリダイゼーションプローブ、又はこれらの組合せのようなＰＣＲ試薬）、逆転写試薬、鉱油などとすることができる。プランジャ５２４０は、例えば、本明細書で説明される機器のいずれかのような任意の適切な機構によって始動させることができる。
基体５２２０は、第１の流路５２２１及び第２の流路５２２２の少なくとも一部を画定する。第１の流路５２２１は、反応チャンバ５２６２、第１の体積５２１３、及び分離モジュール５１１０の分離チャンバ５１１４（図６に点線形式で示される）と流体連通するように構成される。第２の流路５２２２は、分離チャンバ５１１４と流体連通するように構成される。分離チャンバ５１１４は、本明細書で示され説明されるタイプの任意の適切な分離チャンバ及び／又は分離モジュールとすることができる。さらに、分離チャンバ５１１４は、本明細書で説明されるように任意の適切な方法で第１のモジュール５２００に連結することができる。幾つかの実施形態では、分離チャンバ５１１４は、本明細書で説明されるように第１のモジュール５２００に連結し、及びモジュール式に配置することができる。分離チャンバ５１１４と第１のモジュール５２００との間の取り外し可能な連結は、本明細書で説明されるような任意の適切な機構を用いて流体密封性にすることができる。
第２のモジュール５１００は、第２の移送機構５１５０を含み、且つ第２の物質Ｒ２を収容するように構成された第２の体積５１６３を画定する。第２のモジュール５１００は、第２の体積５１６３を第２の流路５２２２を介して分離チャンバ５１１４と選択的に流体連通する状態におくことができるように、第１のモジュール５２００と連結されるように構成される。第２のモジュール５１００は、第２の体積５１６３を分離チャンバ５１１４及び／又は第２の流路５２２２と選択的に流体連通する状態におくように構成された任意の機構及び／又はデバイスを含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、第２のモジュール５１００は、第２の体積５１６３の境界の一部を画定し且つ第２の体積５１６３を分離チャンバ５１１４及び／又は第２の流路５２２２から流体的に分離する穿刺可能部材を含むことができる。他の実施形態では、第２のモジュール５１００は、第２の体積５１６３を分離チャンバ５１１４及び／又は第２の流路５２２２と選択的に流体連通する状態におくように構成された弁を含むことができる。
第２の移送機構５１５０は、第２の移送機構５１５０が始動されるときに第２の物質Ｒ２の少なくとも一部を第２の体積５１６３から分離チャンバ５１１４の中に移送するように構成される。第２の移送機構５１５０は、本明細書で説明されるような任意の適切な移送機構とすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、第２の移送機構５１５０は、第２の体積５１６３から分離チャンバ５１１４への物質Ｒ２の移送をもたらすために、磁気の力、静電気の力、及び／又は圧力の力を適用することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の移送機構５２５０は、本明細書で説明される機器及び／又は方法のいずれかを用いてプランジャによって始動されるポンプとすることができる。幾つかの他の実施形態では、例えば、第２の移送機構５２５０は毛細管流動制御装置とすることができる。
カートリッジ５００１は、分離チャンバ５１１４の中に最初に配置される試料Ｓに関係する反応及び／又はアッセイを容易にするために、少なくとも第１の構成（図６）と第２の構成（図７）との間で動かすことができる。カートリッジ５００１が第１の構成にあるときに、プランジャ５２４０は、プランジャ５２４０の一部５２４６が第１の流路５２２１内に配置されるようにハウジング５２３０内の第１の位置にある。したがって、カートリッジ５００１が第１の構成にあるときに、第１の体積５２１３が反応チャンバ５２６２から流体的に分離される。このようにして、カートリッジ５００１が第１の構成にあるときに、第１の物質Ｒ１は、第１の体積５２１３内に維持され、反応チャンバ５２６２の中に運ばれること（例えば、漏れ、重力送り、毛管作用などによる）が防がれる。さらに、カートリッジ５００１が第１の構成にあるときに、第２の体積５１６３は、第２の流路５２２２及び分離チャンバ５１１４から流体的に分離される。このようにして、カートリッジ５００１が第１の構成にあるとき、第２の物質Ｒ２は、第２の体積５１６３内に維持され、分離チャンバ５１１４の中に運ばれること（例えば、漏れ、重力送り、毛管作用などによる）が防がれる。
カートリッジ５００１は、第２の体積５１６３を、第２の流路５２２２を介して分離チャンバ５１１４と流体連通する状態におき、第２の物質Ｒ２の少なくとも一部を分離チャンバ５１１４の中に（図７の矢印ＣＣで示すように）運ぶために第２の移送機構５１５０を始動させ、第１の移送機構５２３５を始動させることによって、第２の構成（図７）に動かされる。より詳細には、第２の体積５１６３は、任意の適切な機構によって、例えば、穿刺可能部材を穿刺すること、弁を始動させることなどによって、第２の流路５２２２を介して分離チャンバ５１１４と流体連通する状態におくことができる。幾つかの実施形態では、第２の体積５１６３は、第２の移送機構５１５０を始動させることによって分離チャンバ５１１４と流体連通する状態におくことができる。このようにして、第２の体積５１６３は、分離チャンバ５１１４と流体連通する状態におくことができ、第２の物質Ｒ２の一部を１つの動作で及び／又は単一の始動イベントに応答して分離チャンバ５１１４に運ぶことができる。
第１の移送機構５２３５は、図７の矢印ＤＤで示すようにハウジング５２３０内でプランジャ５２４０を動かすことによって始動される。同様に述べると、第１の移送機構５２３５が始動されるときに、プランジャ５２４０は、ハウジング５２３０内で第１の位置（図６に示すように）から第２の位置（図７に示すように）に動かされる。したがって、第１の移送機構５２３５が始動されるときに、プランジャ５２４０の一部５２４６が、第１の流路５２２１から少なくとも部分的に取り出され、これにより、第１の体積５２１３を、第１の流路５２２１を介して反応チャンバ５２６２と流体連通する状態におく。このようにして、第１の物質Ｒ１の一部を、図７の矢印ＥＥで示すように第１の体積５２１３から反応チャンバ５２６２の中に運ぶことができる。
さらに、プランジャ５２４０が第１の位置から第２の位置に動かされるときに、反応チャンバ５２６２内に真空が生じる。カートリッジ５００１内の（すなわち、反応チャンバ５２６２と分離チャンバ５１１４との間の）この圧力差の結果として、分離チャンバ５１１４の内容物の少なくとも一部（すなわち、試料Ｓ及び／又は第２の物質Ｒ２）が図７の矢印ＦＦ及びＧＧで示すように第１の流路５２２１を介して反応チャンバ５２６２の中に運ばれる。このようにして、第１の移送機構５２３５及び／又は第２の移送機構５１５０を始動させることによって物質及び／又は試料を分離チャンバ５１１４と反応チャンバ５２６２との間で加える、混合する、及び／又は運ぶことができる。試料Ｓと物質Ｒ２を別個に反応チャンバ５２６２の中に移送する代わりに分離チャンバ５１１４内で試料Ｓと物質Ｒ２との混合を行うことによって、付加的な移送ステップをなくすことができる。さらに、この配置及び／又は方法は、試料Ｓと物質Ｒ２との混合を改善することができ、これにより、反応チャンバ５２６２の中での反応の正確さ及び効率を改善する。
カートリッジ５００１を第１の構成から第２の構成に動かすことに関連する動作は、特定の順序で行われるように説明されるが、他の実施形態では任意の順序で行うことができる。さらに、他の実施形態では、カートリッジ５００１は、動作の任意の所望の組合せを含む任意の数の異なる構成で配置することができる。
幾つかの実施形態では、カートリッジ５００１は、試料Ｓ（例えば、１つ又は複数の分離された標的核酸とすることができる）の少なくとも一部に対するポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を行うために用いることができる。こうした実施形態では、分離された核酸を、本明細書で説明されるように反応チャンバ５２６２の中で（例えば、ＰＣＲを用いて）増幅させることができる。幾つかの実施形態では、カートリッジ５００１は、反応チャンバ５２６２内のＰＣＲプロセスの発生を容易にするために本明細書で説明される機器及び／又は方法のうちのいずれかによって取り扱うことができる。こうした実施形態では、反応チャンバ５２６２の内容物がＰＣＲプロセスに関連して熱サイクルを受けることを可能にするために、反応バイアル５２６０を熱伝達装置に連結する及び／又はこれと接触した状態におくことができる。こうした実施形態では、反応バイアル５２６０はさらに、ＰＣＲプロセスのリアルタイム監視を可能にするために光学装置に作動的に連結することができる。他の実施形態では、反応バイアル５２６０及び／又は第２のモジュール５１００は、その中で起こる反応及び／又は分離プロセスを容易にするために、光エネルギー、超音波エネルギー、磁気エネルギー、油圧エネルギーなどのような他のエネルギー源に作動的に連結することができる。
幾つかの実施形態では、第１の物質Ｒ１は、第１の物質Ｒ１が反応チャンバ５２６２の中に移送された後で、第１の物質Ｒ１が反応チャンバ５２６２の中の流体混合物（すなわち、試料Ｓと第２の物質Ｒ１）の表面上に層を形成することができるように、鉱油、ワックスなどを含むことができる。第１の物質Ｒ１の表面層は、反応プロセス中の（例えば、熱サイクル中の）反応チャンバ５２６２の中の流体混合物の蒸発を減らすことができ、これにより、その中の反応の効率、正確さ、及び／又は制御を改善する。より詳細には、反応チャンバ５２６２の中の流体混合物の蒸発を減らすことによって、反応混合物中の異なる成分の相対的濃度又は割合をより正確に制御することができる。加えて、反応チャンバ５２６２の中の流体混合物の蒸発を減らすことはまた、反応バイアル５２６０の壁上の凝縮を最小限にすることができ、これにより、反応の光学監視又は分析の正確さを改善する。
鉱油は、例えば密度及び／又は表面張力を含む例えば所望の物理特性のような適切な特性を有するあらゆる鉱油とすることができる。鉱油又はこれに類似のものはまた、反応チャンバ５２６２内の条件に曝されたときに化学的に不活性であり且つ物理的に安定であるように選択することができる。
図８〜図２４は、一実施形態に係るカートリッジ６００１の種々の図である。例えば図８及び図９のような或る図では、カートリッジ６００１の一部は、カートリッジ６００１内の構成要素及び／又は機能部がより明瞭に示されるように半透明として示される。カートリッジ６００１は、互いに連結されて一体化されたカートリッジ６００１を形成する、試料調製（又は分離）モジュール６１００及び増幅（又はＰＣＲ）モジュール６２００を含む。カートリッジ６００１内に収容されたテスト試料に対して核酸分離、転写、及び／又は増幅を行うためにカートリッジ６００１を取り扱う、始動させる、及び／又はこれと相互作用するように構成される本明細書で開示されたタイプの任意の適切な機器（例えば後述の機器３００２参照）内に１つ又は複数のカートリッジ６００１を配置することができる。カートリッジ６００１は、分離、転写、及び／又はＰＣＲ増幅プロセス中の、及びプロセスと他のプロセスの間の試料を取り扱う量を制限することによって、試料の効率的且つ正確な診断テストを可能にする。さらに、分離モジュール６１００及び増幅（又はＰＣＲ）モジュール６２００のモジュール配置は、それぞれが異なる試薬を収容する及び／又は異なるタイプの核酸を増幅するように構成された任意の数の異なるＰＣＲモジュール６２００が、それぞれが異なる試薬を収容する及び／又は異なるタイプの核酸を分離するように構成された任意の数の異なる分離モジュール６１００と共に用いられることを可能にし、逆もまた同様である。この配置はまた、分離モジュール６１００と増幅モジュール６２００が別個に保存されることを可能にする。例えば、分離モジュール６１００内に含まれた試薬が増幅モジュール６２００内に含まれた試薬とは異なる保存要件（例えば、使用期限、凍結乾燥要件、保存温度限界など）を有する場合に、別個の保存が有用であり得る。
図１１に示すように、分離モジュール６１００は、第１の（又は分離）ハウジング６１１０と、第１のハウジング６１１０に連結される及び／又は少なくとも部分的にこの内部にある第２の（又は試薬）ハウジング６１６０を含む。第２のハウジング６１６０は、明快にするために図１０及び図２２には図示されない。図１１〜図１４は、第２のハウジング６１６０とその中に収容された或る構成要素を示し、図１５〜図１８は、種々の異なる始動段階にある第２のハウジング６１６０を示す。第２のハウジング６１６０は、第１の端部６１６１及び第２の端部６１６２を含み、分離プロセスで用いられる試薬及び／又は他の物質を収容する一連の保持チャンバ６１６３ａ、６１６３ｂ、６１６３ｃ、及び６１６３ｄを画定する。本明細書でより詳細に説明されるように、保持チャンバは、プロテアーゼ（例えば、プロテイナーゼＫ）、バルク材料を溶解する溶解溶液、溶解チャンバ６１１４内に存在する核酸試料に磁荷を与える結合溶液、並びに分離モジュール６１００及び／又は第１のハウジング６１１０内の核酸の輸送を支援するために磁荷を有する核酸と結合する磁性ビーズの溶液を収容することができる。
保持チャンバ６１６３ａ、６１６３ｂ、６１６３ｃ、及び６１６３ｄのそれぞれは、その中に移動可能に配置されるアクチュエータ６１６６（例えば図１４参照）を含む。より詳細には、図１８に示すように、アクチュエータ６１６６ａは保持チャンバ６１６３ａ内に配置され、アクチュエータ６１６６ｂは保持チャンバ６１６３ｂ内に配置され、アクチュエータ６１６６ｃは保持チャンバ６１６３ｃ内に配置され、アクチュエータ６１６６ｄは保持チャンバ６１６３ｄ内に配置される。図１５に示すように、穿刺可能部材６１７０は、第２のハウジング６１６０の内側部分と穿刺可能部材６１７０とアクチュエータ６１６６ａ、６１６６ｂ、６１６６ｃ、及び６１６６ｄが保持チャンバ６１６３ａ、６１６３ｂ、６１６３ｃ、及び６１６３ｄを集合的に取り囲む及び／又は画定するように、第２のハウジング６１６０の第２の端部６１６２の付近に配置される。同様に述べると、第２のハウジング６１６０の内側部分と穿刺可能部材６１７０とアクチュエータ６１６６ａ、６１６６ｂ、６１６６ｃ、及び６１６６ｄは、その中に試薬及び／又は物質を保存することができる流体的に分離されたチャンバ６１６３ａ、６１６３ｂ、６１６３ｃ、及び６１６３ｄを集合的に画定する。穿刺可能部材６１７０は、任意の形態のポリプロピレンのような本明細書で説明されるタイプの任意の適切な材料から構築することができる。幾つかの実施形態では、穿刺可能部材６１７０は、二軸配向ポリプロピレン（ＢＯＰ）から構築することができる。
図１４に示すように、アクチュエータ６１６６のそれぞれは、プランジャ部６１６７、穿刺部６１６８、及び１つ又は複数のアクチュエータ開口部６１６９を含む。アクチュエータ開口部６１６９は、本明細書で説明されるように、チャンバ（例えば、チャンバ６１６３ａ）内のアクチュエータ６１６６の移動を容易にするためにアクチュエータ組立部の一部を受け入れるように構成される。特に、アクチュエータ開口部６１６９は、図３７〜図４０に関して後述されるようにアクチュエータ組立部３４００の突起３４４６ａのような突起を受け入れることができる。この配置は、プランジャ６１６６が第２のハウジング６１６０の第１の端部６１６１から始動されることを可能にする。幾つかの実施形態では、アクチュエータ６１６６は、アクチュエータ組立部によるアクチュエータ６１６６の往復運動を容易にするためにアクチュエータ組立部（例えば、アクチュエータ組立部３４００）の突起を保持するように構成された保持機構（例えば、突起、スナップリングなど）を含むことができる。
アクチュエータ６１６６のプランジャ部６１６７は、プランジャ部６１６７と第２のハウジング６１６０の一部が実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを形成するような状態で、その中にアクチュエータ６１６６が配置されるチャンバ（例えば、チャンバ６１６３ａ）を画定する第２のハウジング６１６０の一部と係合するように構成される。したがって、アクチュエータ６１６６がチャンバ（例えば、チャンバ６１６３ａ）内に配置されるときに、チャンバ内に収容された物質の漏れ及び／又は輸送が最小限にされる及び／又はなくされる。このようにして、プランジャ部６１６７の端面は、チャンバ（例えば、チャンバ６１６３ａ）の境界の一部を画定する。プランジャ部６１６７はまた、（例えば、以下で示され説明されるアクチュエータ組立部３４００によって）アクチュエータ６１６６に対して力が及ぼされるときに、アクチュエータ６１６６が、後述するようにチャンバ内に収容された物質を溶解チャンバ６１１４の中に運ぶようにチャンバ（例えば、チャンバ６１６３ａ）内で動くことになるように構成される。このようにして、アクチュエータ６１６６は、チャンバ（例えば、チャンバ６１６３ａ）から分離モジュール６１００の別の部分の中に物質を運ぶための移送機構として機能することができる。
アクチュエータ６１６６の穿刺部６１６８は、アクチュエータ６１６６がチャンバ（例えば、チャンバ６１６３ａ）内で動かされるときに、チャンバをチャンバの外部の領域と流体連通する状態におくように、穿刺可能部材６１７０の一部を穿刺する、破壊する、切断する及び／又は破断するように構成される。このようにして、アクチュエータ６１６６ａ、６１６６ｂ、６１６６ｃ、及び６１６６ｄのそれぞれが後述するように始動されたときのチャンバ６１６３ａ、６１６３ｂ、６１６３ｃ、及び６１６３ｄのそれぞれの中に収容された物質の移送を可能にするために、チャンバ６１６３ａ、６１６３ｂ、６１６３ｃ、及び６１６３ｄのそれぞれを分離モジュール６１００（例えば、溶解チャンバ６１１４）の別の部分と選択的に流体連通する状態におくことができる。
第２のハウジング６１６０は、分離モジュール６１００の一部（例えば、溶解チャンバ６１１４）に収容された試料、試薬、及び／又は他の物質を撹拌する、混合する、及び／又はこれに乱流運動をもたらすために（例えば、機器３００２のアクチュエータ組立部３４００によって）始動させることができる混合ポンプ６１８１を含む。図１２に示すように、ポンプ６１８１は、その中での混合を強化するために流れを導く、流れの圧力を増加させる、及び／又は分離モジュール６１００の一部の中の乱流を増加させることができるノズル６１８６を含む。混合ポンプ６１８１はベローズ形ポンプとして示されるが、他の実施形態では、混合ポンプ６１８１は、溶解チャンバ６１１４内の溶液の中にエネルギーを伝達するための任意の適切な機構とすることができる。こうした機構は、例えば、ピストンポンプ、回転要素などを含むことができる。幾つかの実施形態では、第２のハウジング６１６０は、その中に収容された試料の細胞溶解及び／又はその中に含有された核酸の分離を促進するために分離チャンバ６１１４内で物質を混合するための任意の適切な他の機構を含むことができる。幾つかの実施形態では、第２のハウジング６１６０は、超音波混合機構、熱混合機構などを含むことができる。
図１１に示すように、第１のハウジング６１１０の第１の端部６１１１によって画定される開口部６１１５内に第２のハウジング６１６０が配置される。したがって、第１のハウジング６１１０内に第２のハウジング６１６０が配置されるときに、第２のハウジング６１６０の一部が溶解チャンバ６１１４の境界の少なくとも一部を画定する。より詳細には、第１のハウジング６１１０内に第２のハウジング６１６０が配置されるときに、穿刺可能部材６１７０は、溶解チャンバ６１１４の境界の一部を画定する。この配置は、穿刺可能部材６１７０の一部が穿孔される、穿刺される、切断される、及び／又は破壊されるときに第２のハウジング６１６０内に収容された物質が溶解チャンバ６１１４の中に運ばれることを可能にする（例えば図１５参照）。第２のハウジング６１６０の少なくとも一部は、第１のハウジング６１１０及び／又は溶解チャンバ６１１４内に配置されるものとして示されるが、他の実施形態では、第２のハウジング６１６０は、第２のハウジングの如何なる部分が第１のハウジング内に配置されることもなく第１のハウジング６１１０に連結することができる。さらに他の実施形態では、第１のハウジングと第２のハウジングが互いに連結されるときに第１のハウジングの一部を第２のハウジング内に配置することができる。
図１２及び図１３に示すように、第２のハウジング６１６０は、第２のハウジング６１６０が第１のハウジング６１１０に連結されるときにシール６１７２と第１のハウジング６１１０の側壁の一部が第１のハウジング６１１０と第２のハウジング６１６０との間に実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを集合的に形成するように、第２の端部６１６２の周りに配置されたシール６１７２を含む。別の言い方をすれば、シール６１７２は、溶解チャンバ６１１４をカートリッジ６００１の外部の領域から流体的に分離する。幾つかの実施形態では、シール６１７２はまた、第２のハウジング６１６０を第１のハウジング６１１０から音響的に分離することができる。
第２のハウジング６１６０の第１の端部６１６１は、第１のハウジング６１１０によって画定される対応する開口部６１１９（例えば図１０参照）内に受け入れられるように構成された突起６１７１を含む。したがって、第１のハウジング６１１０内に第２のハウジング６１６０が配置されるときに、突起６１７１と開口部６１１９が集合的に、第２のハウジング６１６０を第１のハウジング６１１０内に保持する。同様に述べると、突起６１７１と開口部６１１９が集合的に、第１のハウジング６１１０に対する第２のハウジング６１６０の移動を制限する。
第１のハウジング６１１０及び第２のハウジング６１６０のモジュール配置は、核酸分離を促進するためにそれぞれが異なる試薬及び／又は物質を収容する任意の数の第２のハウジング６１６０（すなわち試薬ハウジング）が、分離モジュール６１００を形成するために第１のハウジング６１１０と共に用いられることを可能にする。この配置はまた、第１のハウジング６１１０と第２のハウジング６１６０が別個に保存されることを可能にする。例えば、第２のハウジング６１６０内に含まれた試薬が第１のハウジング６１１０内に収容された物質とは異なる保存要件（例えば、使用期限、凍結乾燥要件、保存温度限界など）を有する場合に、別個の保存が有用であり得る。
使用時に、分離プロセスを容易にするために第２のハウジング６１６０内に収容された物質を第１のハウジング６１１０の中に運ぶことができる。図１５〜図１８は、種々の始動段階にある分離モジュール６１００の一部の断面図を示す。例えば、プロテイナーゼＫは、チャンバ６１６３ｄに保存することができ、図１５に示すように溶解チャンバ６１１４に移送される。より詳細には、アクチュエータ６１６６ｄは、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３４００によって適用される力のような任意の適切な外力によって始動されたときに、矢印ＨＨで示すようにチャンバ６１６３ｄ内で動くことができる。アクチュエータ６１６６ｄが溶解チャンバ６１１４の方に動くときに、穿刺部６１６８ｄが穿刺可能部材６１７０の一部に接触し及びこれを穿刺する。幾つかの実施形態では、穿刺可能部材６１７０は、穿刺可能部材６１７０が穿刺可能部材６１７０の所望の部分を容易に穿刺することを保証するために、穿孔、応力集中部、又は他の構造的不連続部を含むことができる。このようにして、アクチュエータ６１６６ｄの移動は、チャンバ６１６３ｄを溶解チャンバ６１１４と流体連通する状態におく。アクチュエータ６１６６ｄの継続的な移動が、チャンバ６１６３ｄの内容物（例えば、プロテイナーゼＫ）を溶解チャンバ６１１４の中に移送する。このようにして、アクチュエータ６１６６ｄは、弁と移送機構との両方として機能する。
別の実施形態では、チャンバ６１６３ｄの内容物は、プロテイナーゼＫ（例えば、１０ｍｇ／ｍＬ、１５ｍｇ／ｍＬ、又は２０ｍｇ／ｍＬ）、マンニトール、水、及びウシ血清アルブミンを含むことができる。さらなる実施形態では、ビーズが、プロテイナーゼＫで被覆され又は誘導体化される。別の実施形態では、チャンバ６１６３ｄの内容物は、プロテイナーゼＫ、マンニトール、水、及びゼラチンを含むことができる。さらなる実施形態では、ビーズが、プロテイナーゼＫで被覆され又は誘導体化される。別の実施形態では、チャンバ６１６３ｄの内容物は、例えば５０μＬペレットとして凍結乾燥される。
別の実施形態では、チャンバ６１６３ｄはまた、正の対照試薬を提供する。正の対照試薬は、一実施形態では、内部対照の核酸配列で誘導体化（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｄ）された複数のビーズである。さらなる実施形態では、ビーズは、マンニトールとＢＳＡと水の溶液中に提供される。さらなる実施形態では、ビーズと溶液は、凍結乾燥したペレット、例えば５０μＬペレットとして提供される。
チャンバ６１６３ｄに関して具体的に説明したが、プロテイナーゼＫ、プロテイナーゼＫを含む溶液、及び／又は正の対照試薬は、他の実施形態では物質Ｒ１又はＲ２として存在する。
同様の様態で、溶解溶液を、チャンバ６１６３ｃの中に保存し、図１６に示すように溶解チャンバ６１１４の中に移送することができる。より詳細には、アクチュエータ６１６６ｃは、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３４００によって適用される力のような任意の適切な外力によって始動されたときに、矢印ＩＩで示すようにチャンバ６１６３ｃ内で動くことができる。アクチュエータ６１６６ｃが溶解チャンバ６１１４の方に動くときに、穿刺部６１６８ｃが穿刺可能部材６１７０の一部に接触し及びこれを穿刺する。このようにして、アクチュエータ６１６６ｃの移動は、チャンバ６１６３ｃを溶解チャンバ６１１４と流体連通する状態におく。アクチュエータ６１６６ｃの継続的な移動が、チャンバ６１６３ｃの内容物（例えば、溶解溶液）を溶解チャンバ６１１４の中に移送する。このようにして、アクチュエータ６１６６ｃは、弁と移送機構との両方として機能する。一実施形態では、チャンバ６１６３ｃ又は別のチャンバの中に保存された溶解溶液は、グアニジンＨＣｌ（例えば、３Ｍ、４Ｍ、５Ｍ、６Ｍ、７Ｍ、又は８Ｍ）、トリスＨＣｌ（例えば、５ｍＭ、１０ｍＭ、１５ｍＭ、２０ｍＭ、２５ｍＭ、又は３０ｍＭ）、トリトン−Ｘ−１００（例えば、１．５％、２％、２．５％、３％、３．５％、４％、４．５％、又は５％）、ＮＰ−４０（例えば、１．５％、２％、２．５％、３％、３．５％、４％、４．５％、又は５％）、Ｔｗｅｅｎ−２０（例えば、５％、１０％、１５％、又は２０％）、ＣａＣｌ２（例えば、１ｍＭ、１．５ｍＭ、２ｍＭ、２．５ｍＭ、３ｍＭ、３．５ｍＭ、４ｍＭ、４．５ｍＭ、又は５ｍＭ）、分子グレードの水のフィルタ処理された溶液を含む。チャンバ６１６３ｃに関して具体的に説明したが、溶解溶液は、他の実施形態では物質Ｒ１又はＲ２として存在する。
同様の様態で、結合溶液を、チャンバ６１６３ｂの中に保存し、図１７に示すように溶解チャンバ６１１４の中に移送することができる。より詳細には、アクチュエータ６１６６ｂは、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３４００によって適用される力のような任意の適切な外力によって始動されたときに、矢印ＪＪで示すようにチャンバ６１６３ｂ内で動くことができる。アクチュエータ６１６６ｂが溶解チャンバ６１１４の方に動くときに、穿刺部６１６８ｂが穿刺可能部材６１７０の一部に接触し及びこれを穿刺する。このようにして、アクチュエータ６１６６ｂの移動は、チャンバ６１６３ｂを溶解チャンバ６１１４と流体連通する状態におく。アクチュエータ６１６６ｂの継続的な移動が、チャンバ６１６３ｂの内容物（例えば、結合溶液）を溶解チャンバ６１１４の中に移送する。このようにして、アクチュエータ６１６６ｂは、弁と移送機構との両方として機能する。一実施形態では、結合溶液は、イソプロパノール、例えば、約５０μＬ、約１００μＬ、約１２５μＬ、約１５０μＬ、約１７５μＬ、又は約２００μＬの体積の１００％イソプロパノール、９０％イソプロパノール、８０％イソプロパノール、７０％イソプロパノールを含む。結合溶液は、チャンバ６１６３ｂに関して具体的に説明したが、他の実施形態では物質Ｒ１又はＲ２として存在する。
同様の様態で、一組の磁性ビーズを、チャンバ６１６３ａの中に保存し、図１８に示すように溶解チャンバ６１１４の中に移送することができる。より詳細には、アクチュエータ６１６６ａは、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３４００によって適用される力のような任意の適切な外力によって始動されたときに、矢印ＫＫで示すようにチャンバ６１６３ａ内で動くことができる。アクチュエータ６１６６ａが溶解チャンバ６１１４の方に動くときに、穿刺部６１６８ａが穿刺可能部材６１７０の一部に接触し及びこれを穿刺する。このようにして、アクチュエータ６１６６ａの移動は、チャンバ６１６３ａを溶解チャンバ６１１４と流体連通する状態におく。アクチュエータ６１６６ａの継続的な移動が、チャンバ６１６３ａの内容物（例えば、磁性ビーズ）を溶解チャンバ６１１４の中に移送する。このようにして、アクチュエータ６１６６ａは、弁と移送機構との両方として機能する。ビーズは、一実施形態では常磁性である。一実施形態では、ビーズは、磁性シリカビーズであり、１．０ｍｇ／ｍＬ、又は１．５ｍｇ／ｍＬ、２．０ｍｇ／ｍＬ、２．５ｍｇ／ｍＬ、３．０ｍｇ／ｍＬ、又は３．５ｍｇ／ｍＬの濃度で提供される。さらなる実施形態では、磁性シリカビーズは、イソプロパノール、例えば、約５０％イソプロパノール、約５５％イソプロパノール、約６０％イソプロパノール、約６１％イソプロパノール、約６２％イソプロパノール、約６３％イソプロパノール、約６４％イソプロパノール、約６５％イソプロパノール、約６６％イソプロパノール、約６７％イソプロパノール、約６８％イソプロパノール、約６９％イソプロパノール、約７０％イソプロパノール、約７５％イソプロパノール、約８０％イソプロパノール、又は約８５％イソプロパノール中に保存される。一実施形態では、ビーズは、約５０μＬ、約１００μＬ、約１２５μＬ、約１５０μＬ、約１７５μＬ、又は約２００μＬの体積として提供される。ビーズは、チャンバ６１６３ａに関して具体的に説明したが、他の実施形態では物質Ｒ１又はＲ２として存在する。
図１０に示すように、第１のハウジング６１１０は、第１の端部６１１１及び第２の端部６１１２を含み、溶解チャンバ６１１４、２つの洗浄チャンバ６１２１及び６１２２、３つの移送組立部管腔６１２３、６１２４、及び６１２５、並びに溶出チャンバ６１９０を画定する。第１のハウジング６１１０はまた、分離チャンバ６１１４に隣接する開口部６１１５を画定する。図１１に示すように及び前述のように、第２のハウジング６１６０は、第２のハウジング６１６０の一部（例えば、穿刺可能部材６１７０）が分離チャンバ６１１４の境界の少なくとも一部を画定するように開口部６１１５内に配置される。
第１の端部６１１１はまた、それを通して溶解チャンバ６１１４を分離モジュール６１００の外部の領域と流体連通する状態におくことができる充填開口部６１１６を画定する。図８〜図１０に示すように、分離モジュール６１００は、充填開口部６１１６の付近に取り外し可能に連結されるキャップ６１１８を含む。使用時に、例えば、尿、血液、及び／又は組織試料を含有する他の材料のような標的核酸を含有する試料を、充填開口部６１１６を介して溶解チャンバ６１１４の中に運ぶことができる。試料は、例えば、充填開口部６１１６を介して試料を第１のチャンバ６１１４の中にピペッティングすること又は注入することを含む任意の適切な機構を介して溶解チャンバ６１１４の中に導入することができる。幾つかの実施形態では、充填開口部６１１６及び／又は充填キャップ６１１８内に試料フィルタを配置することができる。フィルタは、例えば、疎水性のフィルタとすることができる。
試料が溶解チャンバ６１１４の中に配置された後で、前述のように、細胞溶解を容易にする試薬及び／又は物質を溶解チャンバ６１１４に加えることができる。さらに、溶解プロセスを容易にするために前述のようにポンプ６１８１を介して試料を撹拌する及び／又は混合することができる。幾つかの実施形態では、溶解チャンバ６１４４の内容物を（例えば、機器３００２を参照して以下で示され説明されるように、第３の加熱モジュール３７８０によって）加熱することができる。
分離モジュール６１００は、図１５〜図１９に移送組立部６１４０ａ、移送組立部６１４０ｂ、及び移送組立部６１４０ｃとして示される一連の移送組立部（移送機構とも呼ばれる）を含む。本明細書で説明されるように、移送組立部は、物質（例えば、磁荷を有する粒子とそれに付着した分離された核酸を含む試料の一部）を、溶解チャンバ６１１４、洗浄チャンバ６１２１、洗浄チャンバ６１２２、及び溶出チャンバ６１９０の間で移送するように構成される。より詳細には、移送組立部６１４０は、分離チャンバ６１１４、洗浄チャンバ６１２１、洗浄チャンバ６１２２、及び溶出チャンバ６１９０を第１のハウジング６１１０によって画定される他のチャンバ（例えば、隣接する洗浄チャンバ）から実質的に流体的に分離された状態に維持しながら、物質を、溶解チャンバ６１１４、洗浄チャンバ６１２１、洗浄チャンバ６１２２、及び溶出チャンバ６１９０の間で移送するように構成される。
移送組立部６１４０ａは、移送組立部６１４０ａが溶解チャンバ６１１４と洗浄チャンバ６１２１との間にあるように移送組立部の管腔６１２３内に配置される。したがって、移送組立部６１４０ａは、溶解チャンバ６１１４と洗浄チャンバ６１２１との間で物質を移送するように構成される。
移送組立部６１４０ｂは、移送組立部６１４０ｂが洗浄チャンバ６１２１と洗浄チャンバ６１２２との間にあるように移送組立部の管腔６１２４内に配置される。したがって、移送組立部６１４０ｂは、洗浄チャンバ６１２１と洗浄チャンバ６１２２との間で物質を移送するように構成される。
移送組立部６１４０ｃは、移送組立部６１４０ｃが洗浄チャンバ６１２２と溶出チャンバ６１９０との間にあるように移送組立部の管腔６１２５内に配置される。したがって、移送組立部６１４０ｃは、洗浄チャンバ６１２２と溶出チャンバ６１９０との間で物質を移送するように構成される。
移送組立部のそれぞれは、代表的な移送組立部６１４０を示す図２０及び図２１を参照して説明される。移送組立部６１４０は、ハウジング６１４１と、ハウジング６１４１内に回転可能に配置される可動部材６１４６を含む。ハウジング６１４１は、第１の開口部６１４２及び第２の開口部６１４３を画定する。移送組立部６１４０が移送組立部の管腔（例えば、移送組立部の管腔６１２３）内に配置されるときに、ハウジング６１４１は、第１の開口部６１４２が第１のチャンバ（例えば、溶解チャンバ６１１４）と位置合わせされ及び／又は流体連通し、且つ第２の開口部６１４３が第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）と位置合わせされ及び／又は流体連通するように位置合わせされる。ハウジング６１４１は、例えば、機械式締結具又は保持具、化学連結又は接着剤、締まり嵌め、溶接接合などのような任意の適切な機構によって移送組立部の管腔（例えば、移送組立部の管腔６１２３）内に固定することができる。さらに、ハウジング６１４１は、第１のチャンバ（例えば、溶解チャンバ６１１４）と第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）が互いから流体分離する状態に維持されるように、１つ又は複数のシール（図２０及び図２１には図示せず）を含むことができる。同様に述べると、ハウジング６１４１と第１のハウジング６１１０は、第１のチャンバ（例えば、溶解チャンバ６１１４）と第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）との間の物質の漏れをなくす及び／又は減らすように、実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを集合的に形成することができる。
可動部材６１４６は、凹部又はキャビティ６１４８を画定する外面６１４７を含む。可動部材６１４６は、可動部材６１４６が図２０及び図２１の矢印ＭＭで示すように回転することができるようにハウジング６１４１内に配置される。可動部材６１４６の外面６１４７は、明快にする目的で図２０のハウジング６１４１の内面６１４５から離間されて示されている。外面６１４７は、外面６１４７と内面６１４５が実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールをもたらすように、ハウジング６１４１の内面６１４５と摺動する状態で接触する。このようにして、ハウジング６１４１と可動部材６１４６との間の境界面を介した第１のチャンバ（例えば、溶解チャンバ６１１４）と第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）との間の物質の漏れがなくされる及び／又は減らされる。
可動部材６１４６は、アクチュエータ５１０の一部を受け入れるように構成された管腔６１４９をさらに画定する。アクチュエータ５１０は、図４１〜図４６を参照して以下で示され説明される機器３００２の移送アクチュエータ組立部３５００のシャフト３５１０のような任意の適切なアクチュエータとすることができる。図２０に示すように、アクチュエータ５１０の形状は、アクチュエータ５１０の回転が結果的に可動部材６１４６の回転をもたらすように、可動部材６１４６によって画定される管腔６１４９の形状と対応することができる。同様に述べると、アクチュエータ５１０は、アクチュエータ５１０と可動部材６１４６との間の相対回転運動が制限されるように管腔６１４９内に嵌合して配置することができる。幾つかの実施形態では、アクチュエータ５１０及び管腔６１４９は、実質的に類似した六角形及び／又は八角形の形状を有することができる。
使用時に、可動部材６１４６は、矢印ＭＭで示すように可動部材６１４６を回転させることによって第１の位置（図示せず）と第２の位置（図２０）との間で動かすことができる。可動部材６１４６が第１の位置にあるときに、凹部又はキャビティ６１４８が第１のチャンバ（例えば、溶解チャンバ６１１４）と位置合わせされる及び／又は流体連通する。可動部材６１４６が第２の位置にあるときに、凹部又はキャビティ６１４８が第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）と位置合わせされる及び／又は流体連通する。したがって、可動部材６１４６が第１の位置にあるときに、キャビティ６１４８内に物質の一部を取り込み又は配置し、可動部材６１４６を第２の位置に回転させ、キャビティ６１４８から物質を除去することによって、第１のチャンバ（例えば、溶解チャンバ６１１４）の中に収容された１つ又は複数の物質を第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）に移送することができる。
幾つかの実施形態では、物質を、磁気力によってキャビティ６１４８内に取り込む、配置する、及び／又は維持することができる。例えば、幾つかの実施形態では、アクチュエータ５１０は磁性部を含むことができる。使用時に、アクチュエータ５１０は、所望の移送組立部６１４０と位置合わせされ、図１９の矢印ＬＬで示すように管腔６１４９の中に動かされる。アクチュエータ５１０の形状は、前述のように管腔６１４９の形状に対応することができるので、位置合わせ動作は、幾つかの実施形態ではアクチュエータ５１０が管腔６１４９内にはめ込まれることを保証するために行われてもよい。アクチュエータ５１０の磁性部が管腔６１４９内にあり、且つ可動部材６１４６が第１の位置にあるときに、試料の磁性部（例えば、磁性ビーズとこれに付着した核酸）が第１のチャンバ（例えば、溶解チャンバ６１１４）からキャビティ６１４８の中に動かされる。アクチュエータ５１０は、次いで、図２０及び図２１の矢印ＭＭで示すように回転される。可動部材６１４６が第２の位置にあるときに、アクチュエータ５１０を管腔６１４９から除去することができ、これによりキャビティ６１４８内の試料の磁性部を保持する磁気力が除去される。したがって、試料の一部を、次いで、キャビティ６１４８から第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）の中に動かすことができる。試料の一部は、例えば、重力、流体の動きなどのような任意の適切な機構によってキャビティ６１４８から第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）の中に動かすことができる。例えば、後述するように、幾つかの実施形態では、混合機構６１３０ａは、キャビティ６１４８の中に及び／又は隣に圧力ジェットを向けて試料の一部をキャビティ６１４８から第２のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）の中に動かすために、ノズル（例えば、ノズル６１３１ａ）を含むことができる。
本明細書で説明されるような移送機構６１４０の使用は、廃棄物を運ぶための第１のハウジング６１１０及び／又は流路内の別個の廃棄物チャンバの必要性をなくすことができる。むしろ、前述のように、試料の標的部は、試料の他の部分が前のチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２２）の中に維持されている状態で、種々のチャンバの間で（例えば、洗浄チャンバ６１２１から洗浄チャンバ６１２２に）動かされる。さらに、移送機構６１４０は、２つのチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１と洗浄チャンバ６１２２）の間で流体的分離を維持するので、廃棄物溶液が試料の標的部とともにチャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２２）に入ることが防がれる。したがって、この配置はまた、第１のハウジング６１１０内の、ここで説明されたチャンバの間の、及び／又は分離モジュール６１００によって画定される流路内のフィルタ機構の必要性をなくす。
本明細書で説明されるような移送機構６１４０の使用はまた、分離モジュール内の圧力を周囲圧力に又は近周囲圧力に維持しながら分離モジュール６１００内に試料の標的部が運ばれることを可能にする。同様に述べると、本明細書で説明されるような移送機構６１４０は、分離モジュール６１００内に相当な圧力差をもたらすことなく試料の標的部を移送する。したがって、この配置は、分離モジュールからの試料の漏れを減らすことができる。
分離モジュール６１００は、２つの混合機構６１３０ａ及び６１３０ｂ（洗浄ポンプとも呼ばれる）を含む。本明細書で説明されるように、混合機構６１３０ａ及び６１３０ｂは、その中に収容された試料の一部の洗浄及び又は混合を促進するためにそれぞれ洗浄チャンバ６１２１及び洗浄チャンバ６１２２内に流体の流れを生じるように構成される。同様に述べると、混合機構６１３０ａ及び６１３０ｂは、それぞれ洗浄チャンバ６１２１及び洗浄チャンバ６１２２の中にエネルギーを伝達するように構成される。
混合機構６１３０ａは、アクチュエータ６１３２ａ及びノズル６１３１ａを含む。混合機構６１３０ａは、ノズル６１３１ａの少なくとも一部が洗浄チャンバ６１２１内に配置されるように第１のハウジング６１１０に連結される。特に、混合機構６１３０ａは、第１のハウジング６１１０の対応する連結部６１３４ａに連結されるように構成される、連結部６１３３ａを含む。連結部６１３３ａ及び６１３４ａはねじ連結を画定するものとして示されるが、他の実施形態では、混合機構６１３０ａは、例えば、機械式締結具又は保持具、化学結合又は接着剤、締まり嵌め、溶接接合などのような任意の適切な方法によって第１のハウジング６１１０に連結することができる。
同様に、混合機構６１３０ｂは、アクチュエータ６１３２ｂ及びノズル６１３１ｂを含む。混合機構６１３０ｂは、ノズル６１３１ｂの少なくとも一部が洗浄チャンバ６１２２内に配置されるように第１のハウジング６１１０に連結される。特に、混合機構６１３０ｂは、第１のハウジング６１１０の対応する連結部６１３４ｂに連結されるように構成される、連結部６１３３ｂを含む。連結部６１３３ｂ及び６１３４ｂはねじ連結を画定するものとして示されるが、他の実施形態では、混合機構６１３０ｂは、例えば、機械式締結具又は保持具、化学結合又は接着剤、締まり嵌め、溶接接合などのような任意の適切な方法によって第１のハウジング６１１０に連結することができる。
アクチュエータ６１３２ａ及び６１３２ｂのそれぞれは、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３６００のような機器の始動組立部によって接触され及び／又は始動されるように構成される上面６１３６ａ及び６１３６ｂをそれぞれ含む。使用時に、始動組立部は、各混合機構６１３０ａ及び６１３０ｂ内に圧力をもたらすために各アクチュエータ６１３２ａ及び６１３２ｂの上面６１３６ａ及び６１３６ｂを押し下げる及び／又は動かすことができる。圧力は、その中に配置された試料の間の及びこれとの洗浄、混合、及び／又は他の相互作用を促進するために洗浄チャンバ６１２１及び６１２２の中に移送される。前述のように、幾つかの実施形態では、ノズルのうちの少なくとも１つ（例えば、ノズル６１３１ａ）は、アクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１３２ａ）によって生じた圧力エネルギー及び／又は流れを洗浄チャンバ（例えば、洗浄チャンバ６１２１）内の特定の領域の方に向けるために、角度をつけられた、曲げられた、及び／又は他の方法で形状設定された先端部を含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、ノズル６１３１ａは、アクチュエータ６１３２ａによって生じた圧力エネルギー及び／又は流れを移送機構６１４０のキャビティ６１４８の方に向けるように形状設定することができる。
アクチュエータ６１３２ａ及び６１３２ｂのそれぞれはベローズ形ポンプとして示されるが、他の実施形態では、混合機構６１３０ａ及び／又は混合機構６１３０ｂは、洗浄チャンバ６１２１及び６１２２の中にエネルギーをもたらす及び／又は移送するための任意の適切な機構を含むことができる。こうした機構は、例えば、ピストンポンプ、回転要素などを含むことができる。幾つかの実施形態では、混合機構は、超音波エネルギー源、熱エネルギー源などを含むことができる。
混合機構６１３０ａ及び６１３０ｂは、それぞれ洗浄チャンバ６１２１及び６１２２の中にエネルギーをもたらす及び／又は移送するように示され説明されるが、他の実施形態では、混合機構はまた、洗浄チャンバから流体的に分離した状態でその中に物質（例えば、洗浄バッファ溶液）を保存することができる体積を画定することができる。したがって、混合機構が始動されたときに、物質を洗浄チャンバの中に移送することができる。このようにして、幾つかの実施形態では、混合機構はまた移送機構として機能することができる。
増幅（又はＰＣＲ）モジュールは、ハウジング６２１０（第１の端部６２１１及び第２の端部６２１２を有する）、ＰＣＲバイアル６２６０、及び移送管６２５０を含む。ＰＣＲバイアル６２６０は、ハウジング６２１０の第１の端部６２１１に連結され、試料に関連した反応を容易にするために、中に試料を配置することができる体積６２６２を画定する。ＰＣＲバイアル６２６０は、試料に関連した反応が起こることを可能にする状態で試料を収容するための任意の適切な容器とすることができる。ＰＣＲバイアル６２６０はまた、こうした反応の監視（例えば、反応から結果的に生じる又は反応と関連付けられる試料内の分析物の検出）を可能にする状態で試料を収容するための任意の適切な容器とすることができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲバイアル６２６０の少なくとも一部は、光学系（例えば、本明細書で説明される機器３００２の光学組立部３８００）によるその中で起こる反応の光学監視を可能にするために実質的に透明とすることができる。
図８、図９、図１０及び図２２に示すように、増幅モジュール６２００は、移送管６２５０の少なくとも一部が分離モジュール６１００の溶出チャンバ６１９０内に配置されるように分離モジュール６１００の第１のハウジング６１１０の第２の端部６１１２に連結される。このようにして、本明細書で説明されるように、溶出チャンバ６１９０内に配置された分離された核酸、あらゆる物質、及び／又はいかなるＰＣＲ試薬も、移送管６２５０を介して溶出チャンバ６１９０からＰＣＲバイアル６２６０に運ぶことができる。
ハウジング６２１０は、一連の試薬チャンバ６２１３ａ、６２１３ｂ、６２１３ｃ（例えば図２２参照）及びポンプキャビティ６２４１を画定する。試薬チャンバ６２１３ａ、６２１３ｂ、６２１３ｃは、ＰＣＲバイアル６２６０の中で起こる反応及び／又はプロセスに関連した任意の適切な物質を収容することができる。試薬チャンバ６２１３ａ、６２１３ｂ、６２１３ｃは、ＰＣＲプロセスを容易にするために、例えば、溶離流体、マスターミックス、プローブ、及び／又はプライマを含むことができる。図２４に示すように、ハウジング６２１０は、試薬チャンバ６２１３ａ、６２１３ｂ、６２１３ｃのそれぞれを分離モジュール６１００の溶出チャンバ６１９０と流体連通する状態におくように構成された一連の通路６２２１ａ、６２２１ｂ、６２２１ｃを画定する。図２２には図示されないが、幾つかの実施形態では、それぞれの試薬チャンバを溶出チャンバ６１９０から流体的に分離するために、試薬チャンバ６２１３ａ、６２１３ｂ、６２１３ｃのうちのいずれか１つの中に及び／又は通路６２２１ａ、６２２１ｂ、６２２１ｃのうちのいずれか１つの中に穿刺可能部材を配置することができる。穿刺可能部材６１７０を参照して上記で説明された方法と類似した方法で、こうした実施形態では、試薬チャンバを溶出チャンバと選択的に流体連通する状態におくために、穿刺可能部材を試薬プランジャで穿孔することができる。
試薬プランジャ６２１４ａが試薬チャンバ６２１３ａ内に移動可能に配置され、試薬プランジャ６２１４ｂが試薬チャンバ６２１３ｂ内に移動可能に配置され、試薬プランジャ６２１４ｃが試薬チャンバ６２１３ｃ内に移動可能に配置される。このようにして、試薬プランジャ（例えば、試薬プランジャ６２１４ａ）が図２２の矢印ＮＮで示すように動かされるときに、試薬プランジャは、試薬チャンバ（例えば、試薬チャンバ６２１３ａ）の内容物を、関連する通路（例えば、通路６２２１ａ）を介して溶出チャンバ６１９０の中に移送する。このようにして、試薬プランジャは移送機構として機能する。
試薬プランジャ６２１４ａ、６２１４ｂ、６２１４ｃは、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３６００のような機器の始動組立部によって接触し及び／又は始動させることができる。幾つかの実施形態では、試薬プランジャ６２１４ａ、６２１４ｂ、６２１４ｃは、アクチュエータ組立部による試薬プランジャ６２１４ａ、６２１４ｂ、６２１４ｃの往復運動を容易にするためにアクチュエータ組立部（例えば、アクチュエータ組立部３４００）の一部を保持するように構成された保持機構（例えば、突起、スナップリングなど）を含むことができる。
ＰＣＲモジュールは、分離モジュール６１００の溶出チャンバ６１９０及びＰＣＲモジュール６２００のＰＣＲバイアル６２６０から及び／又はこれらの間で物質を移送するように構成された移送機構６２３５を含む。移送機構６２３５は、ポンプキャビティ６２４１内に配置された移送ピストン６２４０を含む。移送ピストン６２４０が図２２の矢印ＯＯで示すようにポンプキャビティ６２４１内で動かされるときに、ＰＣＲ体積６２６２内に真空及び／又は正圧が生じる。ＰＣＲ体積６２６２と溶出チャンバ６１９０との間のこの圧力差の結果として、溶出チャンバ６１９０の内容物の少なくとも一部が移送管６２５０及び通路６２２２を介してＰＣＲ体積６２６２の中に（又はから）移送される（例えば図２４参照）。このようにして、移送機構６２３５を始動させることによって溶出チャンバ６１９０とＰＣＲ体積６２６２との間で物質及び／又は試料を加える、混合する、及び／又は運ぶことができる。移送機構６２３５は、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３６００のような任意の適切な機構によって始動させることができる。
移送ピストン６２４０及びポンプキャビティ６２４１は、ＰＣＲモジュール６２００内の任意の適切な場所に存在することができる。例えば、移送ピストン６２４０は、実質的にＰＣＲバイアル６２６０の上に配置されるものとして示されるが、他の実施形態では、移送ピストン６２４０は、実質的に溶出チャンバ６１９０の上に配置することができる。
幾つかの実施形態では、ハウジング６２１０は、溶出チャンバ６１９０及び／又はＰＣＲバイアル６２６０を大気に流体的に連結するために１つ又は複数のベント通路を画定する。幾つかの実施形態では、こうしたベントのいずれも、溶出チャンバ６１９０及び／又はＰＣＲバイアル６２６０からの試料及び／又は試薬の損失を最小にする及び／又は防ぐためにフリットを含むことができる。
使用時に、核酸が分離モジュール６１００内で分離され処理された後で、前述のように、これは移送組立部６１４０ｃを介して溶出チャンバ６１９０の中に移送される。次いで、磁性ビーズが溶離バッファによって核酸から除去され（又は「洗浄され」）、且つ溶出チャンバ６１９０から除去される。したがって、溶出チャンバ６１９０は分離された及び／又は精製された核酸を収容する。幾つかの実施形態では、溶離バッファは溶出チャンバ６１９０内に収容される。他の実施形態では、溶離バッファは、ＰＣＲモジュール６２００の試薬チャンバ（例えば、試薬チャンバ６２１３ｃ）のうちの１つに収容され、前述のように溶出チャンバ６１９０の中に移送される。一実施形態では、溶離バッファは、分子グレードの水、トリスＨＣｌ（例えば、約１０ｍＭ、約１５ｍＭ、約２０ｍＭ、約２５ｍＭ、約３０ｍＭ、約３５ｍＭ、又は約４０ｍＭ）、塩化マグネシウム（例えば、約１ｍＭ、約２ｍＭ、約３ｍＭ、約４ｍＭ、約５ｍＭ、約６ｍＭ、約７ｍＭ、約８ｍＭ、約９ｍＭ、約１０ｍＭ、又は約２０ｍＭ）、グリセロール（例えば、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１２％、約１４％、約１６％、約１８％、約２０％、又は約２５％）のフィルタ処理された溶液を含む。一実施形態では、溶離バッファのｐＨは、約７．５、約７．６、約７．７、約７．８、約７．９、約８．０、約８．１、約８．２、約８．３、約８．４、約８．５、約８．６、約８．７、約８．８、約８．９、又は約９．０である）。別の実施形態では、溶離バッファは殺菌剤を含み、例えば、上記で提供された溶離バッファは殺菌剤をさらに含む。一実施形態では、溶離バッファはまた洗浄バッファとして働く。上述の溶離バッファは溶出チャンバ６１９０に関して具体的に説明したが、他の実施形態では物質Ｒ１又はＲ２として存在する。
幾つかの実施形態では、ＰＣＲ試薬は、次いで、ＰＣＲモジュール６２００から溶出チャンバ６１９０の中に運ばれる。より詳細には、通路６２２１ａ、６２２１ｂ、６２２１ｃを介して試薬を溶出チャンバ６１９０の中に導入するために（例えば、機器３００２によって）試薬プランジャ６２１４ａ、６２１４ｂ及び／又は６２１４ｃが始動される。ＰＣＲ試料は、次いで、移送管６２５０及び通路６２２２を介して溶出チャンバ６１９０からＰＣＲバイアル６２６０の中に運ばれる。特に、前述のようにＰＣＲモジュール６２００内に圧力差をもたらしてＰＣＲ試料を溶出チャンバ６１９０からＰＣＲバイアル６２６０の中に運ぶために移送ピストン６２４０を始動させることができる。このようにして、ＰＣＲ試料（分離された核酸及びＰＣＲ試薬）が溶出チャンバ６１９０の中で調製される。（分離された核酸をＰＣＲバイアル６２６０の中に運び、その中で混合を行うのではなく）溶出チャンバ６４２内で試薬と核酸試料との混合を行うことによって、核酸のさらなる移送が回避される。この配置は、幾つかの状況において分析を性質上半定量的とすることができるように、結果としてＰＣＲ後の分析の改善された正確さをもたらすことができる。
他の実施形態では、しかしながら、ＰＣＲ試料（分離された核酸及びＰＣＲ試薬）は、ＰＣＲバイアル６２６０の中で調製することができる。こうした実施形態では、例えば、ＰＣＲ試薬は、例えば、凍結乾燥した形態でＰＣＲバイアル６２６０に保存することができる。分離された核酸をＰＣＲバイアル６２６０の中に運び、凍結乾燥したＰＣＲ試薬と混合して、ＰＣＲバイアル６２６０内で試薬を再構成することができる。
ＰＣＲ試料をＰＣＲバイアル６２６０の中に入れた後で、ＰＣＲ試料は、所望の増幅を行うために（例えば、機器３００２の加熱組立部３７００を介して）熱サイクルを受けることができる。熱サイクルの完了時及び／又は熱サイクル中に、試料を分析するために（例えば、機器３００２の光学組立部３８００を介して）ＰＣＲ試料を光学的に分析することができる。機器３００２の説明が以下で提供される。
図２５〜図３３は、一実施形態に係るカートリッジ７００１の種々の図である。カートリッジ７００１の或る機能部は、カートリッジ６００１の対応する機能部と類似しており、したがって以下では説明されない。適用可能な場合、カートリッジ６００１に関して上記で提示された説明は、カートリッジ７００１の説明に組み込まれる。例えば、第２のハウジング７１６０内のアクチュエータ（例えば、アクチュエータ７１６３ａ）は、第２のハウジング６１６０内のアクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１６３ａ）のサイズ及び／又は形状とは異なるサイズ及び／又は形状を有するが、第２のハウジング６１６０内のアクチュエータの構造及び機能の多くの態様は、ハウジング７１６０内のアクチュエータに対するものと類似している。したがって、アクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１６０ａ）に関して上記で提示された説明は、後述のアクチュエータ（例えば、アクチュエータ７１６０ａ）に適用可能である。
カートリッジ７００１は、互いに連結されて一体化されたカートリッジ７００１を形成する試料調製（又は分離）モジュール７１００及び増幅（又はＰＣＲ）モジュール７２００を含む。分離モジュール７１００の一部及びＰＣＲモジュール７２００の付近にカバー７００５が配置される。カートリッジ７００１内に収容されたテスト試料に対して核酸分離、転写、及び／又は増幅を行うためにカートリッジ７００１を取り扱う、始動させる、及び／又はこれと相互作用するように構成される１つ又は複数のカートリッジ７００１を、本明細書で開示されたタイプの任意の適切な機器（例えば後述の機器３００２参照）内に配置することができる。
図２６〜図２８に示すように、分離モジュール７１００は、第１の（又は分離）ハウジング７１１０と、第１のハウジング７１１０に連結される及び／又はこの中に少なくとも部分的にある第２の（又は試薬）ハウジング７１６０を含む。第２のハウジング７１６０は、分離プロセスで用いられる試薬及び／又は他の物質を収容する一連の保持チャンバ７１６３ａ、７１６３ｂ、７１６３ｃ、及び７１６３ｄを画定する。本明細書で説明されるように、保持チャンバは、プロテアーゼ（例えば、プロテイナーゼＫ）、バルク材料を可溶性にする溶解溶液、溶解チャンバ７１１４内に存在する核酸に磁荷を与える連結溶液、並びに分離モジュール７１００及び／又は第１のハウジング７１１０内の核酸の輸送を支援するために磁荷を有する核酸と連結する磁性ビーズの溶液を収容することができる。一実施形態では、上記で提供された上述の溶液は、図２６〜図２８で提供されるカートリッジで用いられる。
保持チャンバ７１６３ａ、７１６３ｂ、７１６３ｃ、及び７１６３ｄのそれぞれは、その中に移動可能に配置されるアクチュエータを含む。より詳細には、図２７及び図２８に示すように、アクチュエータ７１６６ａは保持チャンバ７１６３ａ内に配置され、アクチュエータ７１６６ｂは保持チャンバ７１６３ｂ内に配置され、アクチュエータ７１６６ｃは保持チャンバ７１６３ｃ内に配置され、アクチュエータ７１６６ｄは保持チャンバ７１６３ｄ内に配置される。アクチュエータ７１６６ａ、７１６６ｂ、７１６６ｃ、及び７１６６ｄのそれぞれは、上記で示され説明されたアクチュエータ６１６６と類似している（例えば図１４参照）。特に、アクチュエータ７１６６ａ、７１６６ｂ、７１６６ｃ、及び７１６６ｄのそれぞれは、図２８の矢印ＰＰで示される方向に動かされるときに物質をチャンバ（例えば、チャンバ７１６３ａ）から分離モジュール７１００の別の部分の中に運ぶために移送機構として機能することができる。
図２７に示すように、穿刺可能部材７１７０が、第２のハウジング７１６０の内側部分と穿刺可能部材７１７０とアクチュエータ７１６６ａ、７１６６ｂ、７１６６ｃ、及び７１６６ｄが保持チャンバ７１６３ａ、７１６３ｂ、７１６３ｃ、及び７１６３ｄを集合的に取り囲む及び／又は画定するように、第２のハウジング７１６０の一部の付近に配置される。同様に述べると、第２のハウジング７１６０の内側部分と穿刺可能部材７１７０とアクチュエータ７１６６ａ、７１６６ｂ、７１６６ｃ、及び７１６６ｄが集合的に、その中に試薬及び／又は物質を保存することができる流体的に分離されるチャンバ７１６３ａ、７１６３ｂ、７１６３ｃ、及び７１６３ｄを画定する。穿刺可能部材７１７０は、任意の形態のポリプロピレンのような本明細書で説明されるタイプの任意の適切な材料から構築することができる。幾つかの実施形態では、穿刺可能部材７１７０は、二軸配向ポリプロピレン（ＢＯＰ）から構築することができる。
第２のハウジング７１６０は、分離モジュール７１００の一部（例えば、溶解チャンバ７１１４）に収容された試料、試薬、及び／又は他の物質を撹拌する、混合する、及び／又はこれに乱流運動をもたらすために（例えば、機器３００２のアクチュエータ組立部３４００によって）始動させることができる混合ポンプ７１８１を含む。
図２６〜図２８に示すように、第２のハウジング７１６０は、第１のハウジング７１１０によって画定された開口部内に配置される。したがって、第１のハウジング７１１０内に第２のハウジング７１６０が配置されるときに、第２のハウジング７１６０の一部が溶解チャンバ７１１４の境界の少なくとも一部を画定する。より詳細には、第１のハウジング７１１０内に第２のハウジング７１６０が配置されるときに、穿刺可能部材７１７０が溶解チャンバ７１１４の境界の一部を画定する。この配置は、穿刺可能部材７１７０の一部が穿孔される、穿刺される、切断される、及び／又は破壊されるときに第２のハウジング７１６０内に収容された物質が溶解チャンバ７１１４の中に運ばれることを可能にする。分離モジュール６１００を参照して上で説明されたのと同様の様態で、アクチュエータ７１６６ａ、７１６６ｂ、７１６６ｃ、及び７１６６ｄが始動されるときに第２のハウジング７１６０内に収容された物質を第１のハウジング７１１０の中に運ぶことができる。
図２７及び図２８に示すように、第１のハウジング７１１０は、第１の（又は上側）部分７１１２及び第２の（又は下側）部分７１１１を含む。幾つかの実施形態では、上側部分７１１２は、下側部分７１１１とは別々に構築することができ、次いで、第１のハウジング７１１０を形成するために下側部分７１１１に連結することができる。第１のハウジングは、溶解チャンバ７１１４、２つの洗浄チャンバ７１２１及び７１２２、３つの移送組立部管腔（図２７及び図２８には図示せず）、及び溶出チャンバ７１９０を画定する。第１のハウジング７１１０はまた、分離チャンバ７１１４に隣接する開口部を画定し、その中に第２のハウジング７１６０の一部が配置される。
図２６〜図２８に示すように、分離モジュール７１００は、ハウジング７１１０に取り外し可能に連結されるキャップ７１１８を含む。使用時に、例えば尿、血液、及び／又は組織試料を含有する他の材料のような標的核酸を含有する試料を、キャップ７１１８の除去後に充填開口部７１１６を介して溶解チャンバ７１１４の中に運ぶことができる。試料は、例えば、充填開口部７１１６を介して試料を第１のチャンバ７１１４の中にピペッティングすること又は注入することを含む任意の適切な機構を介して溶解チャンバ７１１４の中に導入することができる。
試料が溶解チャンバ７１１４の中に配置された後で、前述のように細胞溶解を容易にするために試薬及び／又は物質を溶解チャンバ７１１４に加えることができる。さらに、前述のように溶解プロセスを容易にするためにポンプ７１８１を介して試料を撹拌する及び／又は混合することができる。幾つかの実施形態では、（例えば、機器３００２を参照して以下で示され説明されるように第３の加熱モジュール３７８０によって）溶解チャンバ７１４４の内容物を加熱することができる。さらに、第１のハウジング７１１０の第２の部分７１１１は音響連結部７１８２を含む。したがって、幾つかの実施形態では、音響変換器（図示せず）の少なくとも一部を音響連結部７１８２と接触する状態で配置することができる。このようにして、変換器によって生じた音響及び／又は超音波エネルギーを、音響連結部７１８２及び第１のハウジング７１１０の側壁を通して溶解チャンバ７１１４内の溶液の中に運ぶことができる。
分離モジュール７１００は、図２６〜図２８に移送組立部７１４０ａ、移送組立部７１４０ｂ、及び移送組立部７１４０ｃとして示された一連の移送組立部（移送機構とも呼ばれる）を含む。本明細書で説明されるように、移送組立部は、物質（例えば、磁荷を有する粒子とそれに付着した分離された核酸を含む試料の一部）を、溶解チャンバ７１１４、洗浄チャンバ７１２１、洗浄チャンバ７１２２、及び溶出チャンバ７１９０の間で移送するように構成される。より詳細には、移送組立部７１４０は、分離チャンバ７１１４、洗浄チャンバ７１２１、洗浄チャンバ７１２２、及び溶出チャンバ７１９０を第１のハウジング７１１０によって画定される他のチャンバ（例えば、隣接する洗浄チャンバ）から実質的に流体的に分離された状態に維持しながら、物質を、溶解チャンバ７１１４、洗浄チャンバ７１２１、洗浄チャンバ７１２２、及び溶出チャンバ７１９０の間で移送するように構成される。移送組立部７１４０ａ、７１４０ｂ、及び７１４０ｃは、分離モジュール６１００に関して上記で示され説明された移送組立部６１４０と構造及び機能が類似しており、したがって以下では詳細に説明されない。
分離モジュール７１００は、第１のハウジング７１１０の上側部分７１１２にそれぞれ連結される２つの洗浄バッファモジュール７１３０ａ及び７１３０ｂを含む。本明細書で説明されるように、各洗浄バッファモジュール７１３０ａ及び７１３０ｂは、物質（例えば、試料に添加されるべき試薬、洗浄バッファ溶液、鉱油、及び／又はあらゆる他の物質）を収容し、始動されたときにそれぞれ洗浄チャンバ７１２１及び洗浄チャンバ７１２２の中に物質を移送するように構成される。さらに、各洗浄バッファモジュール７１３０ａ及び７１３０ｂは、その中に収容された試料の一部の洗浄及び又は混合を促進するためにそれぞれ洗浄チャンバ７１２１及び洗浄チャンバ７１２２内に流体の流れを生じるように構成される。同様に述べると、各洗浄バッファモジュール７１３０ａ及び７１３０ｂは、それぞれ洗浄チャンバ７１２１及び洗浄チャンバ７１２２の中にエネルギーを伝達するように構成される。一実施形態では、洗浄バッファモジュール７１３０ａ及び／又は７１３０ｂは、分子グレードの水、トリスＨＣｌ（例えば、約１０ｍＭ、約１５ｍＭ、約２０ｍＭ、約２５ｍＭ、約３０ｍＭ、約３５ｍＭ、又は約４０ｍＭ）、塩化マグネシウム（例えば、約１ｍＭ、約２ｍＭ、約３ｍＭ、約４ｍＭ、約５ｍＭ、約６ｍＭ、約７ｍＭ、約８ｍＭ、約９ｍＭ、約１０ｍＭ、又は約２０ｍＭ）、グリセロール（例えば、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１２％、約１４％、約１６％、約１８％、約２０％、又は約２５％）のフィルタ処理された溶液を含む洗浄バッファを含む。一実施形態では、洗浄バッファのｐＨは、約７．５、約７．６、約７．７、約７．８、約７．９、約８．０、約８．１、約８．２、約８．３、約８．４、約８．５、約８．６、約８．７、約８．８、約８．９、又は約９．０である）。別の実施形態では、洗浄バッファは殺菌剤を含み、例えば、上記で提供された洗浄バッファは殺菌剤をさらに含む。
すぐ上で説明された洗浄バッファはチャンバ７１３０ａ及び／又は７１３０ｂに関して具体的に説明したが、他の実施形態では物質Ｒ１及び／又はＲ２として存在する。
別の実施形態では、洗浄バッファモジュール７１３０ａ及び／又は７１３０ｂは、分子グレードの水、グアニジンＨＣｌ（例えば、約０．７ｍＭ、約０．８ｍＭ、約０．８１ｍＭ、約０．８２ｍＭ、約０．８３ｍＭ、約０．８４ｍＭ、約０．８５ｍＭ、約０．９ｍＭ、約１．０ｍＭ）、トリスＨＣｌ（例えば、約１０ｍＭ、約１５ｍＭ、約２０ｍＭ、約２５ｍＭ、約３０ｍＭ、約３５ｍＭ、又は約４０ｍＭであり、約７．５、約８、又は約８．５のｐＨを有することができる）、トリトン−Ｘ−１００（例えば、約０．２５％、約０．５％、約０．７５％、約１％）、Ｔｗｅｅｎ−２０（例えば、約０．２５％、約０．５％、約０．７５％、約１％）、ＥＤＴＡ（例えば、約０．１ｍＭ、約０．２ｍＭ、約０．３ｍＭ、約０．５ｍＭ、約０．７５ｍＭ、約１ｍＭ、約２ｍＭ、約３ｍＭ、約４ｍＭ、約５ｍＭ、約６ｍＭ、約７ｍＭ、約８ｍＭ、約９ｍＭ、約１０ｍＭ、又は約２０ｍＭ）、イソプロパノール（例えば、約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％）のフィルタ処理された溶液を含む洗浄バッファを含む。一実施形態では、溶離バッファのｐＨは、約７．５、約７．６、約７．７、約７．８、約７．９、約８．０、約８．１、約８．２、約８．３、約８．４、約８．５、約８．６、約８．７、約８．８、約８．９、又は約９．０である）。すぐ上で説明された洗浄バッファはチャンバ７１３０ａ及び／又は７１３０ｂに関して具体的に説明したが、他の実施形態では物質Ｒ１及び／又はＲ２として存在する。
洗浄バッファモジュール７１３０ａは、ハウジング７１３７ａ内に移動可能に配置されるアクチュエータ７１５０ａを含む。ハウジング７１３７ａは、洗浄バッファモジュール７１３０ａが洗浄チャンバ７１２１と実質的に位置合わせされるように第１のハウジング７１１０の上側部分７１１２に連結される。特に、ハウジング７１３７ａは、第１のハウジング７１１０の上側部分７１１２の連結部７１３４ａによって画定される対応する開口部内に配置されるように構成される一対の突起７１３３ａを含む。洗浄バッファモジュール７１３０ａは「スナップ嵌め」によって第１のハウジング７１１０に連結されるものとして示されるが、他の実施形態では、洗浄バッファモジュール７１３０ａは、例えば、ねじ連結、機械式締結具又は保持具、化学結合又は接着剤、締まり嵌め、溶接接合などのような任意の適切な方法によって第１のハウジング７１１０に連結することができる。
アクチュエータ７１５０ａは、プランジャ部７１５１ａ、穿刺部７１５２ａ、及び係合部７１５３ａを含む。係合部７１５３ａは、本明細書で説明されるようにハウジング７１３７ａ内のアクチュエータ７１５０ａの移動を容易にするためにアクチュエータ組立部の一部と係合する、これに取り外し可能に連結される、及び／又はこれの中に受け入れられるように構成される。アクチュエータ７１５０ａは、図４７〜図５１に関して後述されるアクチュエータ組立部３６００のような任意の適切な機器によって取り扱う及び／又は始動させることができる。
アクチュエータ７１５０ａのプランジャ部７１５１ａはハウジング７１３７ａ内に配置される。穿刺可能部材７１３５ａは、プランジャ部７１５１ａの端面とハウジング７１３７ａと穿刺可能部材７１３５ａが集合的に、その中に物質が配置される体積を画定するように、ハウジング７１３７ａの端部の付近に配置される。プランジャ部７１５１ａとハウジング７１３７ａの内面は、実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを形成するように構成される。幾つかの実施形態では、プランジャ部７１５１ａは、封止部材、Ｏリングなどを含むことができる。
アクチュエータ７１５０ａの穿刺部７１５２ａは、アクチュエータ７１５０ａが図２８の矢印ＱＱで示される方向にハウジング７１３７ａ内で動かされるときに穿刺可能部材７１３５ａの一部を穿刺する、破壊する、切断する及び／又は破断するように構成される。このようにして、アクチュエータ７１５０の移動は、チャンバを洗浄チャンバ７１２１と流体連通する状態におく。同様に述べると、洗浄バッファモジュール７１３０ａは、アクチュエータ７１５０ａが始動されるときに洗浄チャンバ７１２１と選択的に流体連通する状態におくことができる。洗浄バッファモジュール７１３０ａ内の物質が洗浄チャンバ７１２１の中に運ばれた後で、アクチュエータ７１５０ａは、洗浄チャンバ７１２１の中に移送される圧力をもたらして、その中に配置された試料との間の及びこれとの洗浄、混合、及び／又は他の相互作用を促進するために、ハウジング７１３７ａ内で往復運動することができる。第１のハウジング７１１０の上部７１１２は、アクチュエータ７１５０ａによって生じた圧力エネルギー及び／又は流れを洗浄チャンバ７１２１内の特定の領域の方に向けるように構成されたノズル７１３１ａを含む。
洗浄バッファモジュール７１３０ｂは、ハウジング７１３７ｂ内に移動可能に配置されるアクチュエータ７１５０ｂを含む。ハウジング７１３７ｂは、洗浄バッファモジュール７１３０ｂが洗浄チャンバ７１２２と実質的に位置合わせされるように第１のハウジング７１１０の上側部分７１１２に連結される。特に、ハウジング７１３７ｂは、第１のハウジング７１１０の上側部分７１１２の連結部７１３４ｂによって画定される対応する開口部内に配置されるように構成される一対の突起７１３３ｂを含む。洗浄バッファモジュール７１３０ｂは「スナップ嵌め」によって第１のハウジング７１１０に連結されるものとして示されるが、他の実施形態では、洗浄バッファモジュール７１３０ｂは、例えば、ねじ連結、機械式締結具又は保持具、化学結合又は接着剤、締まり嵌め、溶接接合などのような任意の適切な方法によって第１のハウジング７１１０に連結することができる。
アクチュエータ７１５０ｂは、プランジャ部７１５１ｂ、穿刺部７１５２ｂ、及び係合部７１５３ｂを含む。係合部７１５３ｂは、本明細書で説明されるようにハウジング７１３７ｂ内のアクチュエータ７１５０ｂの移動を容易にするためにアクチュエータ組立部の一部と係合する、これに取り外し可能に連結される、及び／又はこれの中に受け入れられるように構成される。アクチュエータ７１５０ｂは、図４７〜図５１に関して後述されるアクチュエータ組立部３６００のような任意の適切な機器によって取り扱う及び／又は始動させることができる。
アクチュエータ７１５０ｂのプランジャ部７１５１ｂはハウジング７１３７ｂ内に配置される。穿刺可能部材７１３５ｂは、プランジャ部７１５１ｂの端面とハウジング７１３７ｂと穿刺可能部材７１３５ｂが集合的に、その中に物質が配置される体積を画定するように、ハウジング７１３７ｂの端部の付近に配置される。プランジャ部７１５１ｂとハウジング７１３７ｂの内面は、実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを形成するように構成される。幾つかの実施形態では、プランジャ部７１５１ｂは、封止部材、Ｏリングなどを含むことができる。
アクチュエータ７１５０ｂの穿刺部７１５２ｂは、アクチュエータ７１５０ｂが図２８の矢印ＱＱで示される方向にハウジング７１３７ｂ内で動かされるときに穿刺可能部材７１３５ｂの一部を穿刺する、破壊する、切断する及び／又は破断するように構成される。このようにして、アクチュエータ７１５０ｂの移動は、チャンバを洗浄チャンバ７１２２と流体連通する状態におく。同様に述べると、アクチュエータ７１５０ｂが始動されるときに洗浄バッファモジュール７１３０ｂを洗浄チャンバ７１２２と選択的に流体連通する状態におくことができる。洗浄バッファモジュール７１３０ｂ内の物質が洗浄チャンバ７１２２の中に運ばれた後で、アクチュエータ７１５０ｂは、洗浄チャンバ７１２２の中に移送される圧力をもたらして、その中に配置された試料との間の及びこれとの洗浄、混合、及び／又は他の相互作用を促進するために、ハウジング７１３７ｂ内で往復運動することができる。第１のハウジング７１１０の上部７１１２は、アクチュエータ７１５０ｂによって生じた圧力エネルギー及び／又は流れを洗浄チャンバ７１２２内の特定の領域の方に向けるように構成されたノズル７１３１ｂを含む。
図２９〜図３１に示すように、増幅（又はＰＣＲ）モジュール７２００は、第１の（又は上側）層７２２７及び第２の（又は下側）層７２２８から構築される基体７２２０を含む。ＰＣＲモジュール７２００は、第２の層７２２８に連結されたＰＣＲバイアル７２６０、移送機構７２３５、第１の試薬モジュール７２７０ａ、及び第２の試薬モジュール７２７０ｂを含む。ＰＣＲバイアル７２６０は、ハウジング７２１０の第１の端部７２１１に連結され、試料に関連した反応を容易にするためにその中に試料を配置することができる体積７２６２を画定する。ＰＣＲバイアル７２６０は、試料に関連した反応が起こることを可能にする状態で試料を収容するための任意の適切な容器とすることができる。ＰＣＲバイアル７２６０はまた、こうした反応の監視（例えば、反応から結果的に生じる又は反応と関連付けられる試料内の分析物の検出）を可能にする状態で試料を収容するための任意の適切な容器とすることができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲバイアル７２６０の少なくとも一部は、光学系（例えば、本明細書で説明される機器３００２の光学組立部３８００）によるその中で起こる反応の光学監視を可能にするために実質的に透明とすることができる。
図３２及び図３３に示すように、増幅モジュール７２００は、移送管７２５０の少なくとも一部が分離モジュール７１００の溶出チャンバ７１９０内に配置されるように分離モジュール７１００の第１のハウジング７１１０に連結される。このようにして、本明細書で説明されるように、溶出チャンバ７１９０内に配置された分離された核酸、あらゆる物質、及び／又はあらゆるＰＣＲ試薬を、移送管７２５０を介して溶出チャンバ７１９０からＰＣＲバイアル７２６０に運ぶことができる。より詳細には、基体７２２０は、ＰＣＲモジュール７２００が分離モジュール７１００に連結されるときにＰＣＲバイアル７２６０を溶出チャンバ７１９０と流体連通する状態におく流れ通路（ｆｌｏｗ ｐａｓｓａｇｅｗａｙ）７２２２を画定する。図３０及び図３１に示すように、流れ通路７２２２の一部は、移送管７２５０と基体７２２０の第２の層７２２８の移送ポート７２２９の中に画定される。流れ通路７２２２は、主として基体７２２０の第２の層７２２８によって画定されるものとして示されるが、他の実施形態では、流れ通路７２２２は、第１の層７２２７によって又は第１の層７２２７と第２の層７２２８との両方の一部の中に画定することができる。
基体７２２０はまた、流れ通路７２２３、流れ通路７２２１ａ、及び流れ通路７２２１ｂをも画定する。本明細書でより詳細に説明されるように、流れ通路７２２３は、移送機構７２３５内に画定された体積７２３７を、移送ポート７２２９を介してＰＣＲバイアル７２６０と流体連通する状態におくように構成される。流れ通路７２２１ａは、試薬モジュール７２７０ａによって画定される体積を、移送管７２５０を介して溶出チャンバ７１９０と流体連通する状態におくように構成される。流れ通路７２２１ｂは、試薬モジュール７２７０ｂによって画定される体積を、移送ポート７２２９及び／又は通路７２２２の一部を介してＰＣＲバイアル７２６０と流体連通する状態におくように構成される。流れ通路７２２３、流れ通路７２２１ａ、及び／又は流れ通路７２２１ｂのいずれも、第１の層７２２７、第２の層７２２８によって、又は第１の層７２２７と第２の層７２２８との両方の一部の中に画定することができる。
ＰＣＲモジュール７２００は、基体７２２０の上側層７２２７にそれぞれ連結される２つの試薬モジュール７２７０ａ及び７２７０ｂを含む。本明細書で説明されるように、各試薬モジュール７２７０ａ及び７２７０ｂはそれぞれ物質Ｒ１及びＲ２を収容する。試薬モジュール７２７０ａは、本明細書で説明されるように物質Ｒ１を流れ通路７２２１ａを介して溶出チャンバ７１９０の中に運ぶように構成される。試薬モジュール７２７０ｂは、本明細書で説明されるように物質Ｒ２を流れ通路７２２１ｂを介してＰＣＲバイアル７２６０の中に運ぶように構成される。このようにして、各試薬モジュール７２７０ａ及び７２７０ｂは、試薬保存装置及び移送機構として機能する。
物質Ｒ１及びＲ２は、例えば、本明細書で説明されるように試料に添加されるべき試薬、溶離バッファ溶液、洗浄バッファ溶液、鉱油、及び／又はあらゆる他の物質とすることができる。幾つかの実施形態では、物質Ｒ１は、溶離バッファ及び鉱油を含むことができる。幾つかの実施形態では、物質Ｒ２は、ＰＣＲバイアル７２６０内のＰＣＲプロセスを容易にする反応試薬を含むことができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲプロセスを容易にするために物質Ｒ２及び／又は物質Ｒ１と標的試料との混合物を添加することで凍結乾燥したマスターミックスが再構成されるように、凍結乾燥した状態のＰＣＲマスターミックスをＰＣＲバイアル７２６０内に配置することができる。
例えば、ＨＳＶがＰＣＲを介して増幅される一実施形態では、マスターミックスは、ＨＳＶ１配列及び／又はＨＳＶ２配列に対して特異的なＨＳＶ１プライマ及びＨＳＶ２プライマ、検出プローブ（例えば、５’末端にフルオロフォア及びＭＧＢ並びに３’末端に非蛍光性クエンチャーを備えるハイブリッド形成オリゴヌクレオチドプローブ）、並びに内部コントロールプライマ及びプローブ、ＫＣｌ（例えば、約４０ｍＭ、約５０ｍＭ、約６０ｍＭ、約７０ｍＭ）、マンニトール（ｍａｎｎｉｏｌ）（例えば、約７０ｍＭ、約８０ｍＭ、約９０ｍＭ、約１００ｍＭ、約１１０ｍＭ、約１２０ｍＭ）、ＢＳＡ（例えば、約０．１ｍｇ／ｍＬ、約０．５ｍｇ／ｍＬ、約１ｍｇ／ｍＬ）、ｄＮＴＰｓ（例えば、約０．２ｍＭ、約０．３ｍＭ、約０．４ｍＭ、約０．５ｍＭ、約１ｍＭ）、Ｔａｑポリメラーゼ（例えば、約０．１Ｕ／μＬ、約０．２Ｕ／μＬ、約０．３Ｕ／μＬ）を含む凍結乾燥したペレットである。
別の実施形態では、マスターミックスは、３つの標的に対してマルチプレックスＰＣＲを行うために凍結乾燥した試薬と内部対照を含む。さらなる実施形態では、標的核酸は、インフルエンザＡに対して特異的な核酸、インフルエンザＢに対して特異的な核酸、及びＲＳＶに対して特異的な核酸である。さらなる実施形態では、例えば、各標的配列に対して特異的な、各プローブが５’末端にフルオロフォア及びＭＧＢ並びに３’末端に非蛍光性クエンチャーを備える、ハイブリッド形成オリゴヌクレオチドプローブを提供することによって、マルチプレックス反応がリアルタイムで監視される。
別の実施形態では、凍結乾燥したマスターミックスは、ＰＣＲと逆転写酵素反応との両方のための試薬を含む。例えば、一実施形態では、凍結乾燥したマスターミックスは、第一鎖ｃＤＮＡ合成及びＰＣＲを行うために、逆転写酵素とＴａｑポリメラーゼ酵素との両方、ｄＮＴＰｓ、ＲＮａｓｅ阻害剤、ＫＣｌ、ＢＳＡ、及びプライマを含む。
マスターミックスは、増幅されるべき標的に応じて異なるプライマ及びプローブを含む。各標的は、特異的プライマ及びプローブの組と関連付けられることになり、プライマ及びプローブの組は、凍結乾燥したマスターミックスを形成するために上述の他のＰＣＲ試薬と共に凍結乾燥することができる。成分の濃度はまた、複数の標的が増幅される場合に、増幅される特定の標的に応じて変化することになる。
試薬モジュール７２７０ａは、ハウジング７２７７ａ内に移動可能に配置されるアクチュエータ７２８０ａを含む。ハウジング７２７７ａは、試薬モジュール７２７０ａが通路７２２１ａ、移送管７２５０、及び／又は溶出チャンバ７１９０と実質的に位置合わせされるように基体７２２０の上側層７２２７に連結される。図２９に示すように、ハウジング７２７７ａは、基体７２２０の上側層７２２７の連結部７２３４ａによって画定される対応する開口部内に配置されるように構成される一対の突起７２７３ａを含む。試薬モジュール７２７０ａは「スナップ嵌め」によって基体７２２０に連結されるものとして示されるが、他の実施形態では、試薬モジュール７２７０ａは、例えば、ねじ連結、機械式締結具又は保持具、化学結合又は接着剤、締まり嵌め、溶接接合などのような任意の適切な方法によって基体７２２０に連結することができる。
アクチュエータ７２８０ａは、プランジャ部７２８１ａ、穿刺部７２８２ａ、及び係合部７２８３ａを含む。係合部７２８３ａは、本明細書で説明されるようにハウジング７２７７ａ内のアクチュエータ７２８０ａの移動を容易にするためにアクチュエータ組立部の一部と係合する、これに取り外し可能に連結される、及び／又はこれの中に受け入れられるように構成される。アクチュエータ７２８０ａは、図４７〜図５１に関して後述されるアクチュエータ組立部３６００のような任意の適切な機器によって取り扱う及び／又は始動させることができる。
アクチュエータ７２８０ａのプランジャ部７２８１ａはハウジング７２７７ａ内に配置される。穿刺可能部材７２７５ａは、プランジャ部７２８１ａの端面とハウジング７２７７ａと穿刺可能部材７２７５ａが集合的に、その中に物質Ｒ１が配置される体積を画定するように、ハウジング７２７７ａの端部の付近に配置される。プランジャ部７２８１ａとハウジング７２７７ａの内面は、実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを形成するように構成される。幾つかの実施形態では、プランジャ部７２８１ａは、封止部材、Ｏリングなどを含むことができる。
アクチュエータ７２８０ａの穿刺部７２８２ａは、アクチュエータ７２８０ａが図３１の矢印ＳＳで示される方向にハウジング７２７７ａ内で動かされるときに穿刺可能部材７２７５ａの一部を穿刺する、破壊する、切断する及び／又は破断するように構成される。このようにして、アクチュエータ７２８０ａの移動は、その中の体積を、通路７２２１ａ、したがって溶出チャンバ７１９０と流体連通する状態におく。同様に述べると、アクチュエータ７２８０ａが始動されるときに試薬モジュール７２７０ａを溶出チャンバ７１９０と選択的に流体連通する状態におくことができる。
試薬モジュール７２７０ｂは、ハウジング７２７７ｂ内に移動可能に配置されるアクチュエータ７２８０ｂを含む。ハウジング７２７７ｂは、試薬モジュール７２７０ｂが通路７２２１ｂと実質的に位置合わせされるように基体７２２０の上側層７２２７に連結される。図２９に示すように、ハウジング７２７７ｂは、基体７２２０の上側層７２２７の連結部７２３４ｂによって画定される対応する開口部内に配置されるように構成される一対の突起７２７３ｂを含む。試薬モジュール７２７０ｂは「スナップ嵌め」によって基体７２２０に連結されるものとして示されるが、他の実施形態では、試薬モジュール７２７０ｂは、例えば、ねじ連結、機械式締結具又は保持具、化学結合又は接着剤、締まり嵌め、溶接接合などのような任意の適切な方法によって基体７２２０に連結することができる。
アクチュエータ７２８０ｂは、プランジャ部７２８１ｂ、穿刺部７２８２ｂ、及び係合部７２８３ｂを含む。係合部７２８３ｂは、本明細書で説明されるようにハウジング７２７７ｂ内のアクチュエータ７２８０ｂの移動を容易にするためにアクチュエータ組立部の一部と係合する、これに取り外し可能に連結される、及び／又はこれの中に受け入れられるように構成される。アクチュエータ７２８０ｂは、図４７〜図５１に関して後述されるアクチュエータ組立部３６００のような任意の適切な機器によって取り扱う及び／又は始動させることができる。
アクチュエータ７２８０ｂのプランジャ部７２８１ｂは、ハウジング７２７７ｂ内に配置される。穿刺可能部材７２７５ｂは、プランジャ部７２８１ｂの端面とハウジング７２７７ｂと穿刺可能部材７２７５ｂが集合的に、その中に物質Ｒ２が配置される体積を画定するように、ハウジング７２７７ｂの端部の付近に配置される。プランジャ部７２８１ｂとハウジング７２７７ｂの内面は、実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを形成するように構成される。幾つかの実施形態では、プランジャ部７２８１ａは、封止部材、Ｏリングなどを含むことができる。
アクチュエータ７２８０ｂの穿刺部７２８２ｂは、アクチュエータ７２８０ｂが図３１の矢印ＳＳで示される方向にハウジング７２７７ｂ内で動かされるときに穿刺可能部材７２７５ｂの一部を穿刺する、破壊する、切断する及び／又は破断するように構成される。このようにして、アクチュエータ７２８０ｂの移動は、その中の体積を、通路７２２１ｂ、したがってＰＣＲチャンバ７２６０と流体連通する状態におく。
ＰＣＲモジュール７２００は、分離モジュール７１００の溶出チャンバ７１９０及びＰＣＲモジュール７２００のＰＣＲバイアル７２６０から及び／又はこれらの間で物質を移送するように構成された移送機構７２３５を含む。本明細書で説明されるように、移送機構７２３５はまた、その中に物質を収容することができる体積７２３７を画定するようにも構成され、体積７２３７をＰＣＲバイアル７２６０と選択的に流体連通する状態におくことができる。このようにして、移送機構７２３５はまた流量制御機構として作用する。
移送機構７２３５は、ハウジング７２３６内に配置されるアクチュエータ７２４０を含む。ハウジング７２３６は、基体７２２０の上側層７２２７に連結される及び／又はこの一部である。ハウジング７２３６は、その中に例えば鉱油のような物質を保存することができる体積７２３７を画定する。穿刺可能部材を含むものとして図示されないが、他の実施形態では、体積７２３７の一部を、本明細書で説明されるように穿刺可能部材によって取り囲む及び／又は流体的に分離することができる。
アクチュエータ７２４０は、プランジャ部７２４１、弁部分７２４２、及び係合部７２４３を含む。係合部７２４３は、本明細書で説明されるようにハウジング７２３６内のアクチュエータ７２４０の移動を容易にするためにアクチュエータ組立部の一部と係合する、これに取り外し可能に連結される、及び／又はこれの中に受け入れられるように構成される。アクチュエータ７２４０は、図４７〜図５１に関して後述されるアクチュエータ組立部３６００のような任意の適切な機器によって取り扱う及び／又は始動させることができる。
アクチュエータ７２４０のプランジャ部７２４１は、ハウジング７２３６内に配置される。プランジャ部７２４１とハウジング７２３６の内面は、実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールを形成するように構成される。幾つかの実施形態では、プランジャ部７２４１は、封止部材、Ｏリングなどを含むことができる。加えて、ハウジング７２３６の上部にシール７２４４が配置される。
アクチュエータ７２４０は、ハウジング７２３６内の第１の位置（図３０）と第２の位置（図３１）との間で動かされるように構成される。アクチュエータ７２４０が第１の位置にあるときに、アクチュエータ７２４０の弁部分７２４２は、体積７２３７が流れ通路７２２３及び／又はＰＣＲバイアル７２６０から実質的に流体的に分離されるように流れ通路７２２３内に少なくとも部分的に配置される。同様に述べると、アクチュエータ７２４０が第１の位置にあるときに、弁部分７２４２の一部は、実質的に流体密封及び／又はハーメチックシールをもたらすために上側層７２２７と接触する。アクチュエータ７２５０が図３１の矢印ＲＲで示される方向にハウジング７２３６内で動かされるときに、弁部分７２４２が、上側層７２２７から離間され、及び／又は流れ通路７２２３から除去され、これにより体積７２３７を、通路７２２３、したがってＰＣＲチャンバ７２６０と流体連通する状態におく。このようにして、アクチュエータ７２４０が動かされるときに、体積７２３７内の物質をＰＣＲ体積７２６２によって画定されるＰＣＲバイアル７２６０の中に運ぶことができる。
さらに、アクチュエータ７２４０が図３１の矢印ＲＲで示すようにハウジング７２３６内で動かされるときに、ＰＣＲバイアル７２６０のＰＣＲ体積７２６２内に真空が生じる。ＰＣＲ体積７２６２と溶出チャンバ７１９０との間のこの圧力差の結果として、溶出チャンバ７１９０の内容物の少なくとも一部が移送管７２５０及び通路７２２２を介してＰＣＲ体積７２６２の中に運ばれる（例えば図２４参照）。このようにして、移送機構７２３５を始動させることによって物質及び／又は試料を溶出チャンバ７１９０とＰＣＲ体積７２６２との間で加える、混合する、及び／又は運ぶことができる。移送機構７２３５は、例えば、本明細書で説明される機器３００２の始動組立部３６００のような任意の適切な機構によって始動させることができる。
使用時に、１つ又は複数の標的核酸又は核酸群が分離モジュール７１００内で分離され処理された後で、前述のように、これは、移送組立部７１４０ｃを介して溶出チャンバ７１９０の中に移送される。次いで、物質Ｒ１を溶出チャンバ７１９０の中に運ぶために試薬モジュール７２７０ａを始動させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、試薬モジュール７２７０ａは、溶離バッファ及び鉱油を含有する溶液を溶出チャンバ７１９０の中に運ぶために始動させることができる。次いで、磁性ビーズが、溶離バッファによって核酸から除去され（又は「洗浄され」）、（例えば、移送組立部７１４０ｃによって）溶出チャンバ７１９０から除去される。したがって、溶出チャンバ７１９０は、分離された及び／又は精製された核酸を収容する。
物質Ｒ２をＰＣＲ体積７２６２の中に運ぶために試薬モジュール７２７０ｂを始動させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、種々の反応試薬を含有する溶液をＰＣＲバイアル７２６０の中に運ぶために試薬モジュール７２７０ｂを始動させることができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲバイアル７２６０は、例えば、凍結乾燥した状態のＰＣＲマスターミックスのような付加的な試薬及び／又は物質を収容することができる。したがって、物質Ｒ２がＰＣＲバイアル７２６０の中に運ばれるときに、凍結乾燥した内容物を反応の準備に際して再構成することができる。
標的試料Ｓは、（上記で説明された試薬モジュール７２７０ｂの始動前又は始動後に）移送管７２５０及び通路７２２２を介して溶出チャンバ７１９０からＰＣＲバイアル７２６０の中に運ぶことができる。特に、ＰＣＲモジュール７２００内に圧力差をもたらして上記で説明したように通路７２２２を介してＰＣＲ試料を溶出チャンバ７１９０からＰＣＲバイアル７２６０の中に運ぶために移送機構７２３５のアクチュエータ７２４０を始動させることができる。このようにして、ＰＣＲ試料（分離された核酸及びＰＣＲ試薬）を溶出チャンバ７１９０の中で部分的に調製することができる。さらに、移送機構７２３５が始動されるときに、その中に画定された体積７２３７が前述のように通路７２２３を介してＰＣＲ体積７２６２と流体連通する状態におかれる。したがって、幾つかの実施形態では、付加的な物質（例えば、鉱油）を、試料移送動作と同じ動作を介してＰＣＲバイアルに加えることができる。
ＰＣＲ試料をＰＣＲバイアル７２６０に入れた後で、ＰＣＲ試料Ｓの少なくとも一部は、所望の増幅を行うために（例えば、機器３００２の加熱組立部３７００を介して）熱サイクルを受けることができる。熱サイクルの完了時及び／又は熱サイクル中に、試料を分析するために（例えば、機器３００２の光学組立部３８００を介して）ＰＣＲ試料を光学的に分析することができる。代替的に、全体を通して説明されるように、ＰＣＲ試料は、例えば、それぞれがＭＧＢ及びフルオロフォアと複合体化されるＤＮＡハイブリダイゼーションプローブを伴うＰＣＲ中に、光学的に分析することができる。カートリッジを取り扱うための機器３００２及び他の適切な機器の説明が以下で提供される。
本明細書で説明されるカートリッジのいずれも、カートリッジ内に収容された試料に対して分離プロセス及び／又は反応を行うために任意の適切な機器で取り扱う及び／又は始動させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるカートリッジのいずれかは、カートリッジ内のテスト試料に対してリアルタイムの核酸分離及び増幅を行うために機器で取り扱う及び／又は始動させることができる。このようにして、システム（例えば、カートリッジ又は一連のカートリッジ及び機器）は、例えば、鼻咽頭検体からのインフルエンザ（Ｆｌｕ）Ａ、Ｆｌｕ Ｂ、及び呼吸器合胞体ウィルス（ＲＳＶ）の迅速な検出のような多くの異なるアッセイのために用いることができる。
幾つかの実施形態では、機器は、本明細書で示され説明されるタイプのカートリッジによって画定される反応チャンバの中に収容された試料の反応を容易にする、もたらす、支持する、及び／又は促進するように構成することができる。こうした機器はまた、反応前に、反応中に、及び／又は反応後に試料内の１つ又は複数の異なる物質及び／又は分析物を検出するために光学組立部を含むことができる。例えば、図３４は、一実施形態に係る機器１００２の略図である。機器１００２は、ブロック１７１０、第１の光学部材１８３１、第２の光学部材１８３２、及び光学組立部１８００を含む。ブロック１７１０は、試料Ｓを収容する反応容器２６０の少なくとも一部２６１を受け入れるように構成された反応体積１７１３を画定する。反応容器２６０は、試料Ｓに関連した反応が起こることを可能にする状態で試料Ｓを収容するための任意の適切な容器とすることができる。反応容器２６０はまた、こうした反応の監視（例えば、反応から結果的に生じる又は反応と関連付けられる試料Ｓ内の分析物の検出）を可能にする状態で試料Ｓを収容するための任意の適切な容器とすることができる。幾つかの実施形態では、例えば、反応容器２６０は、ＰＣＲバイアル、試験管などとすることができる。さらに、幾つかの実施形態では、反応容器２６０の少なくとも一部２６１は、その中で起こる反応の光学監視を可能にするために実質的に透明とすることができる。
ブロック１７１０は、反応容器２６０の中の試料Ｓに関連した反応を容易にする、もたらす、支持する、及び／又は促進するための、任意の適切な構造体とすることができ、及び／又は任意の適切な機構に連結することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ブロック１７１０は、反応容器２６０の中の試料Ｓをサイクルで加熱するための機構に連結することができ、及び／又はこれを含むことができる。このようにして、ブロック１７１０は、例えばＰＣＲプロセスのような試料Ｓの熱により誘発される反応をもたらすことができる。他の実施形態では、ブロック１７１０は、試料Ｓに関連した化学反応をもたらすために反応容器２６０の中に１つ又は複数の物質を導入するための機構に連結することができ、及び／又はこれを含むことができる。
反応体積１７１３は、反応チャンバ２６０の一部２６１を収容するための任意の適切なサイズ及び／又は形状を有することができる。幾つかの実施形態では、例えば、反応体積１７１３の形状は、（例えば、図３４に示すように）反応チャンバ２６０の一部２６１の形状に実質的に対応することができる。他の実施形態では、しかしながら、反応体積１７１３の形状は、反応チャンバ２６０の一部２６１の形状と類似していない形状とすることができる。反応チャンバ２６０の一部２６１は、反応体積１７１３を画定するブロック１７１０の側壁から離間されるものとして図３４に示されるが、他の実施形態では、反応チャンバ２６０の一部２６１は、ブロック１７１０の一部と接触することができる。さらに他の実施形態では、反応体積１７１３は、反応チャンバ２６０の一部２６１とブロック１７１０の一部（例えば、側壁）との間に配置される物質（例えば、塩水溶液、熱伝導性ゲルなど）を収容することができる。
ブロック１７１０は、反応体積１７１３内に反応チャンバ２６０の一部２６１のみを収容するものとして図３４に示されるが、他の実施形態では、ブロック１７１０は、反応チャンバ２６０の全体が反応体積１７１３内に受け入れられるように構成することができる。幾つかの実施形態では、例えば、ブロック１７１０は、反応体積１７１３内に反応チャンバ２６０の全体を実質的に保持するカバー又は他の機構（図３４には図示せず）を含むことができる。さらに、幾つかの実施形態では、ブロック１７１０は、反応チャンバ２６０の全体を実質的に包囲することができる。他の実施形態では、ブロック１７１０は、反応体積１７１３内に配置された反応チャンバ２６０の一部２６１を実質的に包囲することができる。
図３４に示すように、第１の光学部材１８３１は、第１の光学部材１８３１が反応体積１７１３と光学的に連通するようにブロック１７１０内に少なくとも部分的に配置される。このようにして、光ビーム（及び／又は光信号）を、第１の光学部材１８３１を介して反応体積１７１３とブロック１７１０の外部の領域との間で伝えることができる。第１の光学部材１８３１は、それを通して又はそれから光ビームを伝えることができる任意の適切な構造体、デバイス、及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、第１の光学部材１８３１は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。他の実施形態では、第１の光学部材１８３１は、例えば、光増幅器、光信号変換器、レンズ、光フィルタなどのような光ビームを修正する及び／又は変形するように構成された機構を含むことができる。さらに他の実施形態では、第２の光学部材１８３２は、光ビームを生じるように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、又は他のデバイスを含むことができる。
第２の光学部材１８３２は、第２の光学部材１８３２が反応体積１７１３と光学的に連通するようにブロック１７１０内に少なくとも部分的に配置される。このようにして、光ビーム（及び／又は光信号）を、第２の光学部材１８３２を介して反応体積１７１３とブロック１７１０の外部の領域との間で伝えることができる。第２の光学部材１８３２は、それを通して又はそれから光ビームを伝えることができる任意の適切な構造体、デバイス、及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、第２の光学部材１８３２は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。他の実施形態では、第２の光学部材１８３２は、例えば、光増幅器、光信号変換器、レンズ、光フィルタなどのような光ビームを修正する及び／又は変形するように構成された機構を含むことができる。さらに他の実施形態では、第２の光学部材１８３２は、光ビームを受光する及び／又は検出するように構成されたフォトダイオード又は他のデバイスを含むことができる。
光学組立部１８００は、励起モジュール１８６０及び検出モジュール１８５０を含む。励起モジュール１８６０は、一連の励起光ビーム（及び／又は光信号、図３４には図示せず）を生じるように構成される。したがって、励起モジュール１８６０は、例えば、レーザ、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤs）、フラッシュランプなどのような一連の励起光ビームを生じるための任意の適切なデバイス及び／又は機構を含むことができる。幾つかの実施形態では、励起モジュール１８６０によって生じた各光ビームは、励起モジュール１８６０によって生じた他の光ビームのそれぞれと実質的に同じ特徴（例えば、波長、振幅、及び／又はエネルギー）を有することができる。他の実施形態では、しかしながら、励起モジュール１８６０によって生じた第１の光ビームは、励起モジュール１８６０によって生じた他の光ビームのうちの１つとは異なる特徴（例えば、波長、振幅、及び／又はエネルギー）を有することができる。幾つかの実施形態では、例えば、励起モジュール１８６０は、それぞれ他のＬＥＤsによって生じた光ビームとは異なる波長を有する光ビームを生じるように構成された一連のＬＥＤs
を含むことができる。
検出モジュール１８５０は、一連の放出光ビーム（及び／又は光信号、図３４には図示せず）を受光するように構成される。したがって、検出モジュール１８５０は、例えば、光学検出器、フォトレジスタ、光起電力セル、フォトダイオード、光電管、ＣＣＤカメラなどのような任意の適切な光検出器を含むことができる。放出光ビームは、例えば、試料Ｓの構成成分の励起のような任意の適切な発生源によって生み出すことができる。幾つかの実施形態では、検出モジュール１８５０は、各光ビームが他の放出光ビームのそれぞれと同じ特徴（例えば、波長、振幅、及び／又はエネルギー）を有するかどうかに関係なく各放出光ビームを選択的に受光するように構成することができる。他の実施形態では、しかしながら、検出モジュール１８５０は、光ビームの特定の特徴（例えば、波長、振幅、及び／又はエネルギー）に基づいて各放出光ビームを選択的に受光するように構成することができる。幾つかの実施形態では、例えば、検出モジュール１８５０は、他の光検出器によって受光される光ビームとは異なる波長を有する光ビームを受光するようにそれぞれ構成された一連の光検出器を含むことができる。
図３４に示すように、第１の光学部材１８３１及び第２の光学部材１８３２は光学組立部１８００に連結される。このようにして、一連の励起光ビームのそれぞれを反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１の中に伝えることができ、且つ反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１から一連の放出光ビームのそれぞれを受光することができる。より詳細には、第１の光学部材１８３１は、励起モジュール１８６０によって生じた一連の励起光ビームを反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１の中に伝えることができるように励起モジュール１８６０に連結される。同様に、第２の光学部材１８３２は、反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１から複数の放出光ビームのそれぞれを受光することができるように検出モジュール１８５０に連結される。
励起モジュール１８６０によって生じた一連の光ビームは、第１の光学部材１８３１によって第１の光路１８０６に沿って反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１の中に伝えられる。したがって、励起モジュール１８６０によって生じた一連の光ビームのそれぞれは、反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１の中の実質的に一定の場所に伝えられる。同様に、検出モジュール１８５０によって受光される一連の光ビームは、反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１から第２の光学部材１８３２によって第２の光路１８０７に沿って受光される。したがって、検出モジュール１８５０によって受光される一連の光ビームのそれぞれは、反応体積１７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１から実質的に一定の場所で受光される。励起光ビーム及び放出光ビームをそれぞれ反応体積１７１３内の一定の場所に伝える及び一定の場所で受光することによって、複数の異なる場所から励起光ビームを伝えること及び／又は複数の異なる場所から放出光ビームを受光することに関連したマルチチャネル分析での検出変動性を低減させることができる。
さらに、ブロック１７１０内に第１の光学部材１８３１及び第２の光学部材１８３２を含むことによって、反応体積１７１３に対する第１の光学部材１８３１（及び第１の光路１８０６）の位置及び／又は第２の光学部材１８３２（及び第２の光路１８０７）の位置が一定となる。この配置はまた、第１の光学部材１８３１、第２の光学部材１８３２、及び／又は反応体積１７１３の間の相対移動を最小にする及び／又はなくすことによって、光路及び／又は光学部材に関連したテスト間の検出変動性を低減させることができる。
幾つかの実施形態では、一連の励起光ビームを反応体積１７１３の中に順次に伝え、且つ反応体積１７１３から一連の放出光ビームを順次に受光することができる。例えば、幾つかの実施形態では、励起モジュール１８６０は、それぞれが順次の（又は段階的な（ｔｉｍｅ−ｐｈａｓｅｄ））様態で異なる波長を有する一連の光ビームを生じることができる。各光ビームが反応体積１７１３の中に伝えられ、そこで光ビームは、例えば、反応容器２６０内に収容された試料Ｓを励起させることができる。同様に、こうした実施形態では、放出光ビームは、（試料Ｓ内の或る分析物及び／又は標的の励起の結果として）順次の（又は段階的な）様態で生じる。したがって、検出モジュール１８５０は、それぞれが順次の（又は段階的な）様態で異なる波長を有する一連の光ビームを受光することができる。このようにして、機器１８０２を、試料Ｓ内の複数の異なる分析物及び／又は標的を検出するのに用いることができる。
ブロック１７１０内に配置された第１の光学部材１８３１の一部とブロック１７１０内に配置された第２の光学部材１８３２の一部は、実質的に平行である及び／又は同一平面内にあるものとして図３４に示されるが、他の実施形態では、ブロックは、第２の光学部材に対して任意の位置にある及び／又は任意の配向の第１の光学部材を含むことができる。同様に述べると、第１の光路１８０６は、第２の光路１８０７と実質的に平行である及び／又は同一平面内にあるものとして図３４に示されるが、他の実施形態では、機器は、第２の光路に対して任意の位置にある及び／又は任意の配向の第１の光路をもたらすように構成することができる。
例えば、図３５は、一実施形態に係る機器２００２の一部の部分断面略図を示す。機器２００２は、ブロック２７１０、第１の光学部材２８３１、第２の光学部材２８３２、及び光学組立部（図３５には図示せず）を含む。ブロック２７１０は、試料Ｓを収容する反応容器２６０の少なくとも一部２６１を受け入れるように構成された反応体積２７１３を画定する。反応容器２６０は、本明細書で説明されるように試料Ｓに関連した反応が起こることを可能にし、且つこうした反応の監視を可能にする状態で試料Ｓを収容するための任意の適切な容器とすることができる。幾つかの実施形態では、例えば、反応容器２６０は、ＰＣＲバイアル、試験管などとすることができる。さらに、幾つかの実施形態では、少なくとも反応容器２６０の一部２６１は、その中で起こる反応の光学監視を可能にするために実質的に透明とすることができる。
ブロック２７１０は、反応容器２６０の中の試料Ｓに関連した反応を容易にする、もたらす、支持する、及び／又は促進するための、任意の適切な構造体とすることができ、及び／又は任意の適切な機構に連結することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ブロック２７１０は、反応容器２６０の中の試料Ｓをサイクルで加熱するための機構に連結することができ、及び／又はこれを含むことができる。このようにして、ブロック２７１０は、例えばＰＣＲプロセスのような試料Ｓの熱により誘発される反応をもたらすことができる。他の実施形態では、ブロック２７１０は、試料Ｓに関連した化学反応をもたらすために反応容器２６０の中に１つ又は複数の物質を導入するための機構に連結することができ、及び／又はこれを含むことができる。
反応体積２７１３は、反応チャンバ２６０の一部２６１を収容するための任意の適切なサイズ及び／又は形状を有することができる。図３５に示すように、反応体積２７１３は、縦軸ＬＡを画定し、反応チャンバ２６０の一部２６１が反応体積２７１３内に配置されたときに一部２６１を実質的に包囲する。このようにして、ブロック２７１０又はこれに取り付けられるあらゆる機構によって試料Ｓに提供されるあらゆる刺激（例えば、加熱又は冷却）を実質的に空間的に一様な様態で提供することができる。
図３５に示すように、第１の光学部材２８３１は、第１の光学部材２８３１が第１の光路２８０６を画定し且つ反応体積２７１３と光学的に連通するようにブロック２７１０内に少なくとも部分的に配置される。このようにして、光ビーム（及び／又は光信号）を、第１の光学部材２８３１を介して反応体積２７１３とブロック２７１０の外部の領域との間で伝えることができる。第１の光学部材２８３１は、それを通して又はそれから光ビームを伝えることができる本明細書で示され説明されるタイプの任意の適切な構造体、デバイス、及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、第１の光学部材２８３１は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。
第２の光学部材２８３２は、第２の光学部材２８３２が第２の光路２８０７を画定し且つ反応体積２７１３と光学的に連通するようにブロック２７１０内に少なくとも部分的に配置される。このようにして、光ビーム（及び／又は光信号）を、第２の光学部材２８３２を介して反応体積２７１３とブロック２７１０の外部の領域との間で伝えることができる。第２の光学部材２８３２は、それを通して又はそれから光ビームを伝えることができる本明細書で示され説明されるタイプの任意の適切な構造体、デバイス、及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、第２の光学部材２８３２は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。
前述のように、第１の光学部材２８３１と第２の光学部材２８３２は光学組立部（図３５には図示せず）に連結される。光学組立部は、１つ又は複数の励起光ビームを生じることができ、且つ１つ又は複数の放出光ビームを検出することができる。したがって、１つ又は複数の励起光ビームを反応体積２７１３及び／又は反応容器２６０の中に伝えることができ、且つ反応体積２７１３及び／又は反応容器２６０の一部２６１から１つ又は複数の放出光ビームを受光することができる。より詳細には、第１の光学部材２８３１は、反応容器２６０内に収容された試料Ｓの一部を励起させるために、励起光ビームを光学組立部から反応体積２７１３の中に伝えることができる。同様に、第２の光学部材２８３２は、試料Ｓ内の分析物又は他の標的によって生じた放出光ビームを反応体積２７１３から光学組立部に伝えることができる。このようにして、光学組立部は、反応容器２６０内で起こる反応を監視することができる。
図３５に示すように、第１の光学部材２８３１の一部及び第１の光路２８０６は実質的に第１の平面ΡＸＹ内に配置される。第１の平面ΡＸＹは、反応体積２７１３の縦軸ＬＡに実質的に平行である及び／又はこれを含む。他の実施形態では、しかしながら、第１の平面ΡＸＹは、反応体積２７１３の縦軸ＬＡに実質的に平行である及び／又はこれを含む必要はない。第２の光学部材２８３２の一部及び第２の光路２８０７は実質的に第２の平面ＰＹＺ内に配置される。第２の平面ＰＹＺは、反応体積２７１３の縦軸ＬＡに実質的に平行である及び／又はこれを含む。他の実施形態では、しかしながら、第２の平面ＰＹＺは、反応体積２７１３の縦軸ＬＡに実質的に平行である及び／又はこれを含む必要はない。さらに、図３５に示すように、第１の光路２８０６と第２の光路２８０７は、およそ７５度よりも大きいオフセット角Θを画定する。より詳細には、第１の光路２８０６と第２の光路２８０７は、反応体積２７１３の縦軸ＬＡに実質的に平行な方向（すなわち、第１の平面ΡＸＹ及び第２の平面ＰＹＺに実質的に垂直な平面内である）で見たときにおよそ７５度よりも大きいオフセット角Θを画定する。同様の様態で、第１の光学部材２８３１と第２の光学部材２８３２は、およそ７５度よりも大きいオフセット角Θを画定する。この配置は、第２の光学部材２８３２（すなわち、「検出」光学部材）によって受光される励起光ビームの量を最小にし、これにより光検出及び／又は監視の正確さ及び／又は感度を改善する。
幾つかの実施形態では、機器２００２の一部は、オフセット角Θがおよそ７５度からおよそ１０５度までの間であるように反応体積２７１３内に第１の光路２８０６及び第２の光路２８０７をもたらすことができる。幾つかの実施形態では、機器２００２の一部は、オフセット角Θがおよそ９０度であるように反応体積２７１３内に第１の光路２８０６及び第２の光路２８０７をもたらすことができる。
機器２００２の一部は、実質的に平行であり且つ反応体積２７１３の中の点ＰＴで交差する第１の光路２８０６及び第２の光路２８０７をもたらすものとして示されるが、他の実施形態では、ブロック２７１３、第１の光学部材２８３１、及び／又は第２の光学部材２８３２は、第１の光路２８０６が第２の光路２８０７と平行ではなく、及び／又は交差しないように構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、第１の光路２８０６及び／又は第１の光学部材２８３１は、第２の光路２８０７及び／又は第２の光学部材２８３１と平行にする及びこれからオフセットされる（すなわち、斜めにする）ことができる。同様に述べると、幾つかの実施形態では、第１の光学部材２８３１と第２の光学部材１８３２は、ブロック２７１０によって画定される基準面からそれぞれ距離Ｙ１及びＹ２だけ離間することができ、この場合Ｙ１はＹ２とは異なる。したがって、第１の光学部材２８３１及び／又は第１の光路２８０６が反応体積２７１３と交差する縦軸ＬＡに沿った位置は、第２の光学部材２８３２及び／又は第２の光路２８０７が反応体積２７１３と交差する縦軸ＬＡに沿った位置とは異なる。このようにして、第１の光路２８０６及び／又は第１の光学部材２８３１は、第２の光路２８０７及び／又は第２の光学部材２８３１から斜めにすることができる。
他の実施形態では、縦軸ＬＡと第１の光路２８０６及び／又は第１の光学部材２８３１によって画定される角度γ１は、縦軸ＬＡと第２の光路２８０７及び／又は第２の光学部材２８３２によって画定される角度γ２とは異なる角度とすることができる（すなわち、第１の光路２８０６は、第２の光路２８０７と平行ではないものとすることができる）。さらに他の実施形態では、ブロック２７１３、第１の光学部材２８３１、及び／又は第２の光学部材２８３２は、第１の光路２８０６が反応体積２７１３の外部の場所で第２の光路２８０７と交差するように構成することができる。
距離Ｙ１及び距離Ｙ２は、第１の光学部材２８３１及び第２の光学部材１８３２が反応容器２６０の所望の部分にそれぞれ第１の光路２８０６及び第２の光路２８０７をもたらす及び／又は画定するように構成されるように、任意の適切な距離とすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、距離Ｙ１は、反応容器２６０がブロック２７１０内に配置されるときに第１の光学部材２８３１及び／又は第１の光路２８０６が試料Ｓの充填線ＦＬの場所よりも下の場所で反応体積２７１３に入る及び／又はこれと交差するような距離とすることができる。このようにして、第１の光学部材２８３１によって伝えられる励起光ビームは、充填線よりも下で試料Ｓに入るであろう。この配置は、反応容器のヘッドスペース（すなわち、試料Ｓを実質的に除いた充填線ＬＦよりも上の反応容器２６０の部分）を通した励起光ビームの伝送によって起こる可能性がある励起光ビームの減衰を低減させることによって、試料内の分析物の光学検出を改善することができる。他の実施形態では、しかしながら、距離Ｙ１は、反応容器２６０がブロック２７１０内に配置されるときに第１の光学部材２８３１及び／又は第１の光路２８０６が試料Ｓの充填線ＦＬの場所よりも上の場所で反応体積２７１３に入るような距離とすることができる。
同様に、幾つかの実施形態では、距離Ｙ２は、反応容器２６０がブロック２７１０内に配置されるときに第２の光学部材２８３２及び／又は第２の光路２８０７が試料Ｓの充填線ＦＬの場所よりも下の場所で反応体積２７１３に入る及び／又はこれと交差するような距離とすることができる。このようにして、第２の光学部材２８３２によって受光される放出光ビームは、充填線よりも下で試料Ｓを出るであろう。この配置は、反応容器のヘッドスペースを通した放出光ビームの受光によって起こる可能性がある放出光ビームの減衰を低減させることによって、試料内の分析物の光学検出を改善することができる。他の実施形態では、しかしながら、距離Ｙ２は、反応容器２６０がブロック２７１０内に配置されるときに第２の光学部材２８３２及び／又は第２の光路２８０７が試料Ｓの充填線ＦＬの場所よりも上の場所で反応体積２７１３に入る及び／又はこれと交差するような距離とすることができる。
図３６〜図７０は、カートリッジ内のテスト試料に対して核酸分離及び増幅プロセスを行うために一連のカートリッジを取り扱う、始動させる、及び／又はこれと相互作用するように構成された機器３００２及び／又は機器の一部の種々の図を示す。カートリッジは、例えば、カートリッジ６００１のような本明細書で示され説明されるカートリッジのいずれかを含むことができる。このシステムは、例えば、鼻咽頭検体からのインフルエンザ（Ｆｌｕ）Ａ、Ｆｌｕ Ｂ、及び呼吸器合胞体ウィルス（ＲＳＶ）の迅速な検出のような多くの異なるアッセイのために用いることができる。機器３００２は、その中の構成要素をより明瞭に示すためにケーシング３００２及び／又は機器３００２の或る部分を除いて示される。例えば、図４７は、光学組立部３８００を除いた機器３００２を示す。
図３６に示すように、機器３００２は、シャーシ及び／又はフレーム３３００、第１のアクチュエータ組立部３４００、試料移送組立部３５００、第２のアクチュエータ組立部３６００、ヒータ組立部３７００、及び光学組立部３８００を含む。フレーム３３００は、本明細書で説明されるように機器３００２の構成要素及び／又は組立部のそれぞれを収める、収容する、及び／又はこれらの取り付けを提供するように構成される。第１のアクチュエータ組立部３４００は、１つ又は複数の試薬及び／又は物質を分離モジュール内の溶解チャンバの中に運ぶためにカートリッジの分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００）のアクチュエータ又は移送機構（例えば、アクチュエータ又は移送機構６１６６）を始動させるように構成される。移送アクチュエータ組立部３５００は、分離モジュール（例えば、分離モジュール７１００）内の種々のチャンバ及び／又は体積の間で試料の一部を移送するために移送組立部（例えば移送組立部６１４０ａ）を始動させるように構成される。第２のアクチュエータ組立部３６００は、１つ又は複数の試薬及び／又は物質を分離モジュール及び／又はＰＣＲモジュール内のチャンバの中に運ぶ及び／又はこの中で混合するために分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００）及び／又はＰＣＲモジュール（例えばＰＣＲモジュール６２００）の混合機構（例えば、混合機構６１３０ａ）及び／又は洗浄バッファモジュール（例えば、洗浄バッファモジュール７１３０ａ）を始動させるように構成される。カートリッジ内のプロセスを促進する及び／又は容易にするために（例えば、「ホットスタート」プロセス、加熱溶解プロセス、及び／又はＰＣＲプロセスを促進する、容易にする、及び／又はもたらすために）、ヒータ組立部３７００は、カートリッジの１つ又は複数の部分（例えば、ＰＣＲバイアル７２６０、基体７２２０、及び／又は溶解チャンバ７１１４に隣接するハウジング７１１０の領域）を加熱するように構成される。光学組立部３８００は、カートリッジ内で起こる反応を監視するように構成される。より詳細には、光学組立部３８００は、カートリッジの中のテスト試料内の１つ又は複数の異なる分析物及び／又は標的を検出するように構成される。組立部のそれぞれは、以下で別個に説明され、その後機器３００２によって行うことができる種々の方法の説明が続く。
図３６に示すように、フレーム３３００は、ベースフレーム３３１０、前部部材３３１２、２つの側部部材３３１４、及び後部部材３３２０を含む。ベース部材３３１０は、本明細書で説明される機能性組立部を支持し、６つの取り付け又は支持脚部を含む。幾つかの実施形態では、支持脚部は、実験台上に取り付けられ、及び／又は設置される際に機器３３０２の水平をとることができるように調節可能とすることができる。後部部材３３２０は、ベース部材３３１０に連結され、電源組立部３３６１を支持する、及び又は保持するように構成される。後部部材３３２０はまた、例えば、プロセッサ、制御要素（例えば、モータコントローラ、加熱システムコントローラなど）、通信インターフェース、冷却システムなどのような機器３３０２の作動に関係するあらゆる他の構成要素の取り付け支持を提供することができる。図７１〜図７３は、機器３００２の制御及びコンピュータシステムのブロック図である。
側部部材３３１４のそれぞれは、上側部分３３１６及び下側部分３３１５を含む。前部部材３３１２は、各側部部材３３１４に連結され、処理のために複数のアッセイカートリッジを収容するマガジン３３５０をその中に配置することができる開口部を画定する。幾つかの実施形態では、マガジン３３５０は、本明細書で示され説明される（例えば、カートリッジ６００１として図３６に示された）タイプの６つのカートリッジを収容するように構成することができる。使用時に、複数のカートリッジを収容するマガジン３３５０が機器３００２内に配置され、分離及び／又は増幅プロセス中はシャーシ３３００に対して固定位置に維持される。したがって、試料を収容するカートリッジは、分析を行うために種々のステーションの間で動かされない。むしろ、本明細書で説明されるように、試料、試薬、及び／又は他の物質は、本明細書で説明されるように機器３００２によってカートリッジの種々の部分内に運ばれ、処理され、及び／又は取り扱われる。機器３００２は、６つのカートリッジを収容する１つのマガジン３３５０を受け入れるように構成されるものとして示されるが、他の実施形態では、機器は、任意の数のカートリッジを収容する任意の数のマガジン３３５０を受け入れるように構成することができる。
図３７〜図４０は、機器３００２の第１のアクチュエータ組立部３４００の種々の図を示す。第１のアクチュエータ組立部３４００は、１つ又は複数の試薬及び／又は物質を分離モジュール内の溶解チャンバの中に運ぶためにカートリッジの分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００）の移送機構及び／又は試薬アクチュエータ（例えば、試薬アクチュエータ６１６６ａ、６１６６ｂ、６１６６ｃ、及び６１６６ｄ）を始動させる及び／又は取り扱うように構成される。特に、第１のアクチュエータ組立部３４００は、マガジン３３５０内に配置されたカートリッジのそれぞれから試薬アクチュエータのうちの最初の１つ（例えば、試薬アクチュエータ６１６６ｄ）を始動させ、次いで、異なる時点で、カートリッジのそれぞれから試薬アクチュエータのうちの次の１つ（例えば、試薬アクチュエータ６１６６ｃ）を始動させることができる。
第１のアクチュエータ組立部は、フレーム組立部３４１０によって支持される係合バー３４４５、第１の（又はｘ軸）モータ３４４０、及び第２の（又はｙ軸）モータ３４４１を含む。図３８及び図４０に示すように、係合バー３４４５は、一連の突起３３４６ａ、３３４６ｂ、３３４６ｃ、３３４６ｄ、３３４６ｅ、及び３３４６ｆを含む。突起のそれぞれは、機器３００２内に配置された分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００）の１つ又は複数の試薬アクチュエータ（例えば、試薬アクチュエータ６１６６ａ）と係合する、この中に配置される、及び／又はこれを始動させるように構成される。幾つかの実施形態では、係合バー３４４５及び／又は突起（例えば、突起３３４６ａ）は、分離モジュール内の試薬アクチュエータの往復運動を容易にするためにアクチュエータ（例えば、試薬アクチュエータ６１６６ａ）の突起及び／又は開口部を保持するように構成された保持機構（例えば、突起、スナップリングなど）を含むことができる。
フレーム組立部３４１０は、第２の軸（又はｙ軸）取り付けフレーム３４３０に可動に連結される第１の軸（又はｘ軸）取り付けフレーム３４２０を含む。特に、第１の軸取り付けフレーム３４２０は、図３７の矢印ＡＡＡで示すようにｙ軸に沿って第２の軸取り付けフレーム３４３０に対して動かすことができる。同様に述べると、第１の軸取り付けフレーム３４２０は、係合バー３４４５及び／又は突起（例えば、突起３３４６ａ）と所望の一連のアクチュエータ及び／又は移送機構との位置合わせを容易にするために「位置合わせ方向」に（すなわち、ｙ軸に沿って）第２の軸取り付けフレーム３４３０に対して動かすことができる。
第１の軸取り付けフレーム３４２０は、係合バー３４４５及び／又は突起（例えば、突起３３４６ａ）を図３７の矢印ＢＢＢで示すようにｘ軸に沿って動かすように構成される第１の（又はｘ軸）モータ３４４０に対する支持を提供する。同様に述べると、第１の軸モータ３４４０は、第１の軸取り付けフレーム３４２０に連結され、所望の一連のアクチュエータ及び／又は移送機構を始動させるために係合バー３４４５及び／又は突起（例えば、突起３３４６ａ）を「始動方向」に（すなわち、ｘ軸に沿って）動かすように構成される。係合バー３４４５の移動は２つのｘ軸ガイドシャフト３４２１によって案内され、その各々は、対応するベアリング３４２２内に移動可能に配置される。ベアリング３４２２は、ベアリング取り付け部材３４２３によって第１の軸取り付けフレーム３４２０及び／又は第１のモータ３４４０に対して位置決めされる。
第２の軸取り付けフレーム３４３０は、フレーム組立部３３００の２つの側部フレーム部材３３１４に及びこれらの間に連結される。第２の軸取り付けフレーム３４３０は、第２の（又はｙ軸）モータ３４４１及び第１の軸取り付けフレーム３４２０に対する支持を提供する。第２のモータ３４４１は、第１の軸取り付けフレーム３４２０、したがって係合バー３４４５を図３７の矢印ＢＢＢで示すようにｙ軸に沿って（又は位置合わせ方向に）動かすように構成される。このようにして、係合バー３４４５及び／又は突起（例えば、突起３３４６ａ）は、アクチュエータ及び／又は移送機構の始動の前に所望の一連のアクチュエータ及び／又は移送機構と位置合わせすることができる。第１の軸取り付けフレーム３４２０は、ｙ軸ガイドシャフト３４３１の対応する対を中心としてスライド可能に配置される一対のベアリング・ブロック３４３２によって第２の軸取り付けフレーム３４３０に連結される。
使用時に、第１のアクチュエータ組立部３４００は、機器３００１内に配置された一組のカートリッジ（例えば、カートリッジ６００１）の一連の移送機構及び／又は試薬アクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１６６ａ、６１６６ｂ、６１６６ｃ、及び６１６６ｄ）を順次に始動させることができる。最初に、係合バー３４４５は、第１のフレーム部材３４２０を位置合わせ方向に（すなわち、ｙ軸に沿って）動かすことによって所望の移送機構及び／又は試薬アクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１６６ｄ）と位置合わせすることができる。係合バー３４４５は、次いで、各カートリッジから所望の移送機構及び／又は試薬アクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１６６ｄ）を始動させるために、始動方向に（すなわち、ｘ軸に沿って）動かすことができる。このようにして、第１のアクチュエータ組立部３４００は、機器３００２内に配置されたカートリッジのそれぞれから試薬アクチュエータを並行した（又は同時の）様態で始動させる及び／又は取り扱うことができる。他の実施形態では、しかしながら、アクチュエータ組立部３４００及び／又は係合バー３４４５は、機器３００２内に配置されたカートリッジのそれぞれの対応する試薬アクチュエータを順次の（又は連続する）様態で順次に始動させるように構成することができる。
第１のアクチュエータ組立部３４００は、係合バー３４４５を第１の方向にｘ軸に沿って動かすことによって所望の移送機構及び／又は試薬アクチュエータを始動させることができる。他の実施形態では、しかしながら、第１のアクチュエータ組立部３４００は、係合バー３４４５をｘ軸に沿って往復運動させること（すなわち、係合バー３４４５を第１の方向及び第２の方向に交互に動かすこと）によって所望の移送機構及び／又は試薬アクチュエータを始動させることができる。所望の移送機構及び／又は試薬アクチュエータが始動されると、第１のアクチュエータ組立部３４００は、上で説明されたのと同様の様態で別の移送機構及び／又は試薬アクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１６６ｃ）を始動させることができる。
第１のアクチュエータ組立部３４００は移送機構及び／又は試薬アクチュエータを始動させるものとして示され説明されるが、他の実施形態では、第１のアクチュエータ組立部３４００は本明細書で説明される、いかなるカートリッジの任意の適切な部分をも始動させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、第１のアクチュエータ組立部３４００は、超音波溶解を容易にするために、超音波変換器を始動させる、取り扱う、及び又は動かすことができる。
図４１〜図４６は、機器３００２の移送アクチュエータ組立部３５００の種々の図を示す。移送アクチュエータ組立部３５００は、例えば、図２０及び図２１を参照して上記で示され説明された移送組立部６１４０のような移送組立部又は機構を始動させる及び／又は取り扱うように構成される。特に、移送アクチュエータ組立部３５００は、マガジン３３５０内に配置されたカートリッジのそれぞれから移送組立部のうちの最初の１つ（例えば、移送組立部６１４０ａ）を始動させ、次いで、異なる時点で、カートリッジのそれぞれから移送組立部のうちの次の１つ（例えば、移送組立部６１４０ｂ）を始動させることができる。
移送アクチュエータ組立部３５００は一連のアクチュエータ・シャフト３５１０を含む。移送アクチュエータ組立部３５００は６つのアクチュエータ・シャフトを含むが、１つだけが図４１〜図４６で特定される。アクチュエータ・シャフト３５１０のそれぞれは、機器３００２内に配置された分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００）の１つ又は複数の移送組立部（例えば、移送組立部６１４０ａ）と係合する、この中に配置される、及び／又はこれを始動させるように構成される。図４４に示すように、各アクチュエータ・シャフト３５１０は第１の端部３５１１及び第２の端部３５１２を有する。第１の端部３５１１は、駆動歯車３５１３（図４１〜図４２参照）に連結され、駆動歯車は次に、ウォーム駆動シャフト３５４１によって駆動される。図４１及び図４２に示すように、回転位置インジケータ３５４２が、アクチュエータ・シャフト３５１０のうちの１つの第１の端部３５１１に連結される。回転位置インジケータ３５４２は、スロット及び／又は開口部３５４３を画定し、（例えば、光学式感知機構を介して）この回転位置を感知してアクチュエータ・シャフト３５１０の回転位置に関するフィードバックを提供することができる。
各シャフト３５１０の第２の端部３５１２は、機器３００２内に配置されたカートリッジ（例えば、カートリッジ６００１）の移送組立部（例えば、移送組立部６１４０ａ）内に受け入れられる及び／又は係合するように構成された係合部３５１４を含む。このようにして、係合部３５１４は、前述のようにカートリッジ内の試料の一部の移送を容易にするために移送組立部を取り扱う及び／又は始動させることができる。係合部３５１４は、アクチュエータ・シャフト３５１０の回転が結果として移送組立部の一部の回転をもたらすように、移送組立部の一部（例えば、可動部材６１４６によって画定される管腔６１４９）の形状に対応する形状を有する。特に、図４４に示すように、係合部は八角形の形状を有する。幾つかの実施形態では、係合部３５１４は、分離モジュール内の移送組立部の一部の往復運動を容易にするために移送組立部の突起及び／又は開口部を保持するように構成された保持機構（例えば、突起、スナップリングなど）を含むことができる。
係合部３５１４は、その中に磁石（図示せず）を配置することができる管腔３５１５を画定する。このようにして、アクチュエータ・シャフト３５１０は、前述のように移送組立部を介した試料の一部の移送を容易にするためにカートリッジ（例えば、カートリッジ６００１）内に配置された内容物の一部（すなわち磁性ビーズ）に対して力（すなわち、磁気力）を生じる及び／又は及ぼすことができる。
アクチュエータ・シャフト３５１０は、第１の（又はｘ軸）モータ３５８０、第２の（又はｙ軸）モータ３５６０、及び第３の（又は回転）モータ３５４０によって動かされる。より詳細に後述するように、ｘ軸モータ３５８０は支持フレーム３５７１によって支持され、ｙ軸モータ３５６０は係合フレーム組立部３５５０によって支持され、回転モータ３５４０は回転フレーム組立部３５３０によって支持される。
回転フレーム組立部３５３０は、回転モータ３５４０に対する支持を提供し、回転モータは、図４１の矢印ＣＣＣで示すようにｙ軸を中心としてアクチュエータ・シャフト３５１０を回転させるように構成される。同様に述べると、回転モータ３５４０は、回転フレーム組立部３５３０に連結され、所望の一連の移送組立部を始動させるためにアクチュエータ・シャフト３５１０を「始動方向」に（すなわち、ｙ軸を中心として）回転させるように構成される。回転フレーム組立部３５３０は、回転板３５３１、一対のウォーム駆動ベアリング・ブロック３５３３、及びウォーム駆動シャフト３５４１を含む。ウォーム駆動シャフト３５４１は、滑車組立部によって回転モータ３５４０に連結され、２つのウォーム駆動ベアリング・ブロック３５３３によって支持される。ウォーム駆動シャフト３５４１は、各アクチュエータ・シャフト３５１０の駆動歯車３５１３と係合する。したがって、ウォーム駆動シャフト３５４１が第１の方向に（すなわち、ｚ軸を中心として）回転するときに、各アクチュエータ・シャフト３５１０は第２の方向に（すなわち、図４１の矢印ＣＣＣで示すようにｙ軸を中心として）回転する。
回転フレーム組立部３５３０はまた、係合フレーム組立部３５５０上の一対の対応するスライド部材３５５３内にスライド可能に配置することができるｙ軸位置インジケータ３５３４をも含む。このようにして、回転フレーム組立部３５３０が図４１の矢印ＤＤＤで示すようにｙ軸に沿って（例えば、「係合方向」）に平行移動するとき、ｙ軸位置インジケータ３５３４及び対応するスライド部材３５５３は回転フレーム組立部３５３０の直線的な動きを案内する及び／又は位置に関するフィードバックを提供することができる。
係合フレーム組立部３５５０は、回転フレーム組立部３５３０、したがってアクチュエータ・シャフト３５１０を図４１の矢印ＤＤＤで示すようにｙ軸に沿って動かすように構成されるｙ軸モータ３５６０に対する支持を提供する。同様に述べると、ｙ軸モータ３５６０は、係合フレーム組立部３５５０に連結され、所望の一連の移送機構を始動させるために始動シャフト３５１０を「係合方向」に（すなわち、ｙ軸に沿って）動かすように構成される。係合フレーム組立部３５５０は、駆動連結部（ｄｒｉｖｅ ｌｉｎｋａｇｅ）３５６１（ｙ軸モータの回転運動を回転フレーム組立部３５３０の直線運動に変換する）に対する支持を提供する支持フレーム３５５１を含む。回転フレーム組立部３５３０の移動は、その各々が対応するベアリング３５５４内に移動可能に配置される２つのｙ軸ガイドシャフト３５５２によって案内される。ベアリング３５５４は、図４３に示すように回転板３５３１に連結される。
支持フレーム３５７１は、フレーム組立部３３００の２つの側部フレーム部材３３１４の下端部３３１５に及びこの間に連結される。支持フレーム３５７１は、ｘ軸モータ３５８０及び係合フレーム組立部３５５０に対する支持を提供する。ｘ軸モータ３５８０は、係合フレーム組立部３５５０、したがって始動シャフト３５１０を図４１の矢印ＥＥＥで示すようにｘ軸に沿って（又は位置合わせ方向に）動かすように構成される。このようにして、アクチュエータ・シャフト３５１０は、移送機構の始動の前に所望の一連の移送機構と位置合わせすることができる。支持フレーム３５７１は、ｘ軸ガイドシャフト３５７２の対応する対を中心としてスライド可能に配置される一対のベアリング・ブロック３５７３によって係合フレーム組立部３５５０に連結される。
使用時に、移送アクチュエータ組立部３５００は、機器３００１内に配置された一組のカートリッジ（例えば、カートリッジ６００１）の一連の移送機構（例えば、移送組立部６１４０ａ、６１４０ｂ、及び６１６６ｃ）を順次に始動させることができる。最初に、係合フレーム組立部３５５０を位置合わせ方向に（すなわち、ｘ軸に沿って）動かすことによって、アクチュエータ・シャフト３５１０を所望の移送機構と位置合わせすることができる。アクチュエータ・シャフト３５１０は、次いで、各カートリッジから所望の移送機構（例えば、移送組立部６１４０ａ）に係合させるために係合方向に（すなわち、ｙ軸に沿って）動かすことができる。アクチュエータ・シャフト３５１０は、次いで、各カートリッジから所望の移送機構（例えば、移送組立部６１４０ａ）を始動させるために始動（すなわち、ｙ軸を中心とした回転）方向に動かすことができる。このようにして、移送アクチュエータ組立部３５００は、機器３００２内に配置されたカートリッジのそれぞれから移送機構を並行した（又は同時の）様態で始動させる及び／又は取り扱うことができる。他の実施形態では、しかしながら、移送アクチュエータ組立部３５００及び／又は始動シャフト３５１０は、機器３００２内に配置されたカートリッジのそれぞれの対応する移送機構を順次の（又は連続する）様態で順次に始動させるように構成することができる。
図４７〜図５１は、機器３００２の第２のアクチュエータ組立部３６００の種々の図を示す。第２のアクチュエータ組立部３６００は、本明細書で示される又は説明されるカートリッジのいずれの移送機構（例えば、移送機構７２３５）、洗浄バッファモジュール（例えば、洗浄バッファモジュール７１３０ａ）、混合機構（例えば、混合機構６１３０ａ）、及び／又は試薬モジュール（例えば、試薬モジュール７２７０ａ）をも始動させる及び／又は取り扱うように構成される。特に、第２のアクチュエータ組立部３６００は、マガジン３３５０内に配置されたカートリッジのそれぞれから移送機構、混合機構などのうちの最初の１つ（例えば混合機構６１３０ａ）を始動させ、次いで、異なる時点で、カートリッジのそれぞれから移送機構、混合機構などのうちの次の１つ（例えば混合機構６１３０ｂ）を始動させることができる。
第２のアクチュエータ組立部３６００は、フレーム組立部３６１０によって支持される係合バー３６４５、第１の（又はｘ軸）モータ３６４０、及び第２の（又はｙ軸）モータ３６４１を含む。図４８に示すように、係合バー３６４５は一連の突起３３４６を含む。係合バー３６４５は６つの突起（マガジン３３５０内の各カートリッジに１つずつ対応する）を含むが、１つの突起３３４６だけに符号が付されている。突起のそれぞれは、機器３００２内に配置されたカートリッジの１つ又は複数の移送機構（例えば、移送機構７２３５）、洗浄バッファモジュール（例えば、洗浄バッファモジュール７１３０ａ）、混合機構（例えば、混合機構６１３０ａ）、及び／又は試薬モジュール（例えば、試薬モジュール７２７０ａ）と係合する、この中に配置される、及び／又はこれを始動させるように構成される。幾つかの実施形態では、係合バー３６４５及び／又は突起３３４６は、カートリッジの一部内のアクチュエータの往復運動を容易にするためにアクチュエータの一部（例えば、図２７及び図２８を参照して上記で示され説明されたアクチュエータ７１５０ａの係合部７１５３ａ）を保持するように構成された保持機構（例えば、突起、スナップリングなど）を含むことができる。
フレーム組立部３６１０は、第１の軸（又はｘ軸）取り付けフレーム３６２０に可動に連結される第２の軸（又はｙ軸）取り付けフレーム３６３０を含む。特に、第２の軸取り付けフレーム３６３０は、図４７の矢印ＧＧＧで示すようにｘ軸に沿って第１の軸取り付けフレーム３６２０に対して動かすことができる。同様に述べると、係合バー３６４５及び／又は突起３３４６と所望の一連の移送機構、混合機構、試薬モジュールなどとの位置合わせを容易にするために、第２の軸取り付けフレーム３６３０を「位置合わせ方向」に（すなわち、ｘ軸に沿って）第１の軸取り付けフレーム３６２０に対して動かすことができる。
第２の軸取り付けフレーム３６２０は、係合バー３６４５及び／又は突起３３４６を図４７の矢印ＦＦＦで示すようにｙ軸に沿って動かすように構成される第２の（又はｙ軸）モータ３６４１に対する支持を提供する。同様に述べると、第２の軸モータ３６４１は、第２の軸取り付けフレーム３６２０に連結され、所望の一連の移送機構、混合機構、試薬モジュールなどを始動させるために係合バー３６４５及び／又は突起３３４６を「始動方向」に（すなわち、ｙ軸に沿って）動かすように構成される。係合バー３６４５の移動は２つのｙ軸ガイドシャフト３６３１によって案内され、この各々は、第２の軸取り付けフレーム３６２０に連結された対応するベアリング内に移動可能に配置される。
第１の軸取り付けフレーム３６３０は、フレーム組立部３３００の２つの側部フレーム部材３３１４の上側部分３３１６に及びこれらの間に連結される。第１の軸取り付けフレーム３６３０は、第１の（又はｘ軸）モータ３６４０及び第２の軸取り付けフレーム３６２０に対する支持を提供する。第１のモータ３６４０は、第２の軸取り付けフレーム３６２０、したがって係合バー３６４５を図４７の矢印ＧＧＧで示すようにｘ軸に沿って（又は位置合わせ方向に）動かすように構成される。このようにして、係合バー３６４５及び／又は突起３３４６ａは、こうした機構の始動の前に所望の一連の移送機構、混合機構、試薬モジュールなどと位置合わせすることができる。第２の軸取り付けフレーム３６２０は、ｘ軸ガイドシャフト３６３１の対応する対を中心としてスライド可能に配置される一対のベアリング・ブロック３６２２によって第１の軸取り付けフレーム３６３０に連結される。第１の（又はｘ軸）モータ３６４０は、取り付け部材３６２４（例えば図５１参照）を介して第２の軸取り付けフレーム３６２０に連結される。
使用時に、第２のアクチュエータ組立部３６００は、機器３００１内に配置された一組のカートリッジ（例えば、カートリッジ６００１）の一連の移送機構（例えば、移送機構７２３５）、洗浄バッファモジュール（例えば、洗浄バッファモジュール７１３０ａ）、混合機構（例えば、混合機構６１３０ａ）、及び／又は試薬モジュール（例えば、試薬モジュール７２７０ａ）を順次に始動させることができる。最初に、係合バー３６４５は、第２のフレーム部材３６３０を位置合わせ方向に（すなわち、ｘ軸に沿って）動かすことによって所望の機構（例えば、混合機構６１３０ａ）と位置合わせすることができる。係合バー３６４５は、次いで、各カートリッジから所望の機構（例えば、混合機構６１３０ａ）を始動させるために、始動方向に（すなわち、ｙ軸に沿って）動かすことができる。このようにして、第２のアクチュエータ組立部３６００は、機器３００２内に配置されたカートリッジのそれぞれから移送機構、洗浄バッファモジュール、混合機構及び／又は試薬モジュールを並行した（又は同時の）様態で始動させる及び／又は取り扱うことができる。他の実施形態では、しかしながら、第２のアクチュエータ組立部３６００及び／又は係合バー３６４５は、機器３００２内に配置されたカートリッジのそれぞれの対応する機構を順次の（又は連続する）様態で順次に始動させるように構成することができる。
第２のアクチュエータ組立部３６００は、係合バー３６４５を第１の方向にｙ軸に沿って動かすことによって所望の機構を始動させることができる。他の実施形態では、しかしながら、第２のアクチュエータ組立部３６００は、係合バー３６４５をｙ軸に沿って往復運動させること（すなわち、係合バー３６４５を第１の方向及び第２の方向に交互に動かすこと）によって所望の移送機構及び／又は試薬アクチュエータを始動させることができる。所望の機構が始動される、第２のアクチュエータ組立部３６００は、上記で説明されたのと同様の様態で別の機構及び／又はアクチュエータ（例えば、混合機構６１３０ｂ）を始動させることができる。
第２のアクチュエータ組立部３６００は移送機構及び／又は試薬アクチュエータを始動させるものとして示され説明されるが、他の実施形態では、第２のアクチュエータ組立部３６００は本明細書で説明されるカートリッジのいずれの任意の適切な部分をも始動させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、第２のアクチュエータ組立部３６００は、カートリッジの一部の中への音響エネルギーの伝達を容易にするために、超音波変換器を始動させる、取り扱う、及び又は動かすことができる。
図５２〜６３は、機器３００２のヒータ組立部３７００の種々の図を示す。ヒータ組立部３７００は、カートリッジ内のプロセスを促進する及び／又は容易にするために（例えば、「ホットスタート」プロセス、加熱溶解プロセス、及び／又はＰＣＲの熱サイクルプロセスを促進する、容易にする、及び／又はもたらすために）カートリッジの１つ又は複数の部分（例えば、ＰＣＲバイアル７２６０、基体７２２０及び／又は溶解チャンバ７１１４に隣接するハウジング７１１０の領域）を加熱するように構成される。特に、ヒータ組立部３７００は、マガジン３３５０内に配置されたカートリッジのそれぞれの第１の部分（例えばＰＣＲバイアル６２６０）を始動させ及び／又は加熱し、次いで、異なる時点で、カートリッジのそれぞれから第２の部分（例えば溶解チャンバ６１１４に隣接する分離モジュール６１００の一部）を始動させる及び／又は加熱することができる。
ヒータ組立部３７００は、一連の受入ブロック３７１０（マガジン３３５０内の各カートリッジに１つずつ対応する）、位置決め組立部３７７０、第１の加熱モジュール３７３０、第２の加熱モジュール３７５０、及び第３の加熱モジュール３７８０を含む。受入ブロック３７１０は、カートリッジ６００１のＰＣＲバイアル６２６０のようなカートリッジの反応チャンバの少なくとも一部を受け入れるように構成される。図５３〜図５６に示すように、受入ブロック３７１０は、取り付け面３７１４を含み、反応体積３７１３を画定する。反応体積３７１３は、カートリッジ６００１のＰＣＲバイアル６２６０のサイズ及び／又は形状に実質的に対応するサイズ及び／又は形状を有する。図５４及び図５６に示すように、反応体積３７１３は、縦軸ＬＡを画定し、ＰＣＲバイアル６２６０が反応体積３７１３内に配置されるときにＰＣＲバイアル６２６０の一部を実質的に包囲する。このようにして、ヒータ組立部３７００によってＰＣＲバイアル６２６０内の試料に提供されるあらゆる刺激（例えば、加熱又は冷却）を、実質的に空間的に一様な様態で提供することができる。さらに、図５６に示すように、反応体積３７１３を画定する受入ブロック３７１０の一部の側壁は、実質的に一様な壁厚を有する。この配置は、反応体積３７１３とヒータ組立部３７００の残りの部分との間の熱伝達が実質的に空間的に一様な様態で起こることを可能にする。
受入ブロック３７１０は、熱電デバイス３７３１が取り付け面３７１４と接触するようにクランプ・ブロック３７３３（例えば図５７参照）によって取り付けブロック３７３４（例えば図５８参照）に連結される。このようにして、例えばＰＣＲプロセスのような試料Ｓの熱により誘発される反応をもたらすために、反応体積３７１３とその中に収容された試料をサイクルで加熱することができる。
各受入ブロック３７１０は、第１の（又は励起）管腔３７１１、第２の（又は放出）管腔３７１２、及び第３の（又は温度監視）管腔３７１５を画定する。熱電対又は他の適切な温度測定デバイスを、第３の管腔３７１５を介してＰＣＲバイアルに隣接して配置することができる。図５２に示すように、励起ファイバ３８３１が、励起ファイバ３８３１及び／又は第１の管腔３７１１が第１の光路３８０６を画定し且つ反応体積３７１３と光学的に連通するように第１の管腔３７１１内に少なくとも部分的に配置される。このようにして、光ビーム（及び／又は光信号）を、励起ファイバ３８３１及び／又は第１の管腔３７１１を介して反応体積３７１３とブロック３７１０の外部の領域との間で伝えることができる。励起ファイバ３８３１は、それを通して又はそれから光ビームを伝えることができる本明細書で示され説明されるタイプの任意の適切な構造体、デバイス、及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、励起ファイバ３８３１は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。
検出ファイバ３８３２は、検出ファイバ３８３２及び／又は第２の管腔３７１２が第２の光路３８０７を画定し且つ反応体積３７１３と光学的に連通するように第２の管腔３７１２内に少なくとも部分的に配置される。このようにして、光ビーム（及び／又は光信号）を、検出ファイバ３８３２及び／又は第２の管腔３７１２を介して反応体積３７１３とブロック３７１０の外部の領域との間で伝えることができる。検出ファイバ３８３２は、それを通して又はそれから光ビームを伝えることができる本明細書で示され説明されるタイプの任意の適切な構造体、デバイス、及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、検出ファイバ３８３２は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。
後述するように、励起ファイバ３８３１と検出ファイバ３８３２は光学組立部３８００に連結される。光学組立部３８００は、１つ又は複数の励起光ビームを生じることができ、且つ１つ又は複数の放出光ビームを検出することができる。したがって、励起ファイバ３８３１は、ＰＣＲバイアル６２６０内に収容された試料Ｓの一部を励起させるために励起光ビームを光学組立部から反応体積３７１３の中に伝えることができる。同様に、検出ファイバ３８３２は、試料Ｓ内の分析物又は他の標的によって生じた放出光ビームをＰＣＲバイアル６２６０から光学組立部３８００に伝えることができる。
図５５に示すように、第１の管腔３７１１と第２の管腔３７１２は、およそ９０度であるオフセット角Θを画定する。同様に述べると、第１の光路３８０６と第２の光路３８０７は、およそ９０度であるオフセット角Θを画定する。より詳細には、第１の光路３８０６と第２の光路３８０７は、反応体積３７１３の縦軸ＬＡに実質的に平行な方向で見たときにおよそ９０度であるオフセット角Θを画定する。同様の様態で、第１の管腔３７１１及び第２の管腔３７１２内に配置される励起ファイバ３８３１及び検出ファイバ３８３２は、それぞれおよそ９０度であるオフセット角Θを画定する。この配置は、検出ファイバ３８３２によって受光される励起光ビームの量を最小にし、これにより光検出及び／又は監視の正確さ及び／又は感度を改善する。
幾つかの実施形態では、第１の管腔３７１１と第２の管腔３７１２は、オフセット角Θがおよそ７５度よりも大きくなるように位置決めすることができる。他の実施形態では、第１の管腔３７１１と第２の管腔３７１２は、オフセット角Θがおよそ７５度からおよそ１０５度までの間となるように位置決めすることができる。
図５４に示すように、第１の管腔３７１１の中心線は、第２の管腔３７１２の中心線と実質的に平行である及びこれからオフセットされる（すなわち、斜めにされる）。同様に述べると、励起ファイバ３８３１（したがって第１の光路３８０６）は、検出ファイバ３８３２（したがって第２の光路３８０７）から斜めにされる。別の言い方をすれば、第１の管腔３７１１（及び／又は励起ファイバ３８３１）及び第２の管腔３７１２（及び／又は検出ファイバ３８３２）は、受入ブロック３７１０によって画定される基準面からそれぞれ距離Ｙ１及びＹ２だけ離間され、この場合Ｙ１はＹ２とは異なる。したがって、励起ファイバ３８３１及び／又は第１の光路３８０６が反応体積３７１３と交差する縦軸ＬＡに沿った位置は、検出ファイバ３８３２及び／又は第２の光路３８０７が反応体積３７１３と交差する縦軸ＬＡに沿った位置とは異なる。このようにして、第１の光路３８０６及び／又は励起ファイバ３８３１は、第２の光路３８０７及び／又は第２の光学部材３８３１から斜めにすることができる。
距離Ｙ１及び距離Ｙ２は、励起ファイバ３８３１及び検出ファイバ３８３２がＰＣＲバイアル６２６０の所望の部分においてそれぞれ第１の光路３８０６及び第２の光路３８０７をもたらす及び／又は画定するように構成されるように、任意の適切な距離とすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、距離Ｙ１は、第１の管腔３７１１、励起ファイバ３８３１、及び／又は第１の光路３８０６が受入ブロック３７１０内に配置されたＰＣＲバイアル６２６０内の試料の充填線の場所よりも下の場所で反応体積３７１３に入る及び／又はこれと交差するような距離とすることができる。このようにして、励起ファイバ３８３１によって伝えられる励起光ビームは、充填線よりも下で試料に入るであろう。他の実施形態では、しかしながら、距離Ｙ１は、第１の管腔３７１１、励起ファイバ３８３１、及び／又は第１の光路３８０６がＰＣＲバイアル６２６０内の試料の充填線の場所よりも上の場所で反応体積３７１３に入るような距離とすることができる。
同様に、幾つかの実施形態では、距離Ｙ２は、第２の管腔３７１２、検出ファイバ３８３２、及び／又は第２の光路３８０７が受入ブロック３７１０内に配置されたＰＣＲバイアル６２６０内の試料の充填線の場所よりも下の場所で反応体積３７１３に入る及び／又はこれと交差するような距離とすることができる。他の実施形態では、しかしながら、距離Ｙ２は、第２の管腔３７１２、検出ファイバ３８３２、及び／又は第２の光路３８０７がＰＣＲバイアル６２６０内の試料の充填線の場所よりも上の場所で反応体積３７１３に入る及び／又はこれと交差するような距離とすることができる。
第１の加熱モジュール３７３０は、一連の熱電デバイス３７３１（各カートリッジ及び／又は各受入ブロック３７１０に１つずつ対応する）、取り付けブロック３７３４、一連のクランプ・ブロック３７３３、及びヒートシンク３７３２を含む。図５８に示すように、取り付けブロック３７３４は第１の部分３７３５及び第２の部分３７３７を含む。第１の部分３７３５は、それに各熱電デバイス３７３１が連結される角度をつけられた表面３７３６を含む。このようにして、各受入ブロック３７１０は、熱電デバイス３７３１が受入ブロック３７１０の取り付け面３７１４と接触するように、対応するクランプ・ブロック３７３３によって取り付けブロック３７３４に連結される。
取り付けブロック３７３４の第２の部分３７３７はヒートシンク３７３２に連結される。ヒートシンク（例えば図５９参照）は、受入ブロック３７１０と機器３００２の外部の領域との間の熱伝達を容易にするための任意の適切なデバイスとすることができる。幾つかの実施形態では、ヒートシンク３７３２は、取り付けブロック３７３４を能動的に冷却する（すなわちそこからの熱を除去する）デバイス及び／又は機構を含むことができる。
位置決め組立部３７７０は、ヒートシンク３７３２及びフレーム組立部３３００の一部に連結され、ヒータ組立部３７００をｙ軸に沿った方向に直線的に動かすように構成される。したがって、始動されたときに、位置決め組立部３７７０は、前述のようにＰＣＲバイアル（例えばＰＣＲバイアル６２６０）が受入ブロック３７１０内に配置されるようにヒータ組立部３７００をマガジン３３５０及び／又はその中のカートリッジに対して動かすことができる。位置決め組立部３７７０は、モータ３７７１と、モータ３７７１の回転運動を直線運動に変えるように構成された連結組立部３７７２を含む。ヒータ組立部３７００の移動はｙ軸ガイドシャフト３７７３によって案内される。
使用時に、第１の加熱モジュール３７３０は、ＰＣＲプロセス及び／又はその中に収容された内容物の混合を促進するために機器３００１内に配置されたカートリッジのそれぞれのＰＣＲバイアルをサイクルで加熱することができる。さらに、カートリッジのそれぞれは別個の受入ブロック３７１０を介して別個の熱電デバイス３７３１によって加熱されるので、幾つかの実施形態では、第１のカートリッジの熱サイクルを第２のカートリッジの熱サイクルとは異なる時点で行うことができる。さらに、各カートリッジは機器内の他のカートリッジから独立して熱サイクルを受けることができるので、幾つかの実施形態では、第１のカートリッジに対する熱サイクルプロトコル（例えば、熱サイクルイベントの時間及び温度）は、第２のカートリッジに対する熱サイクルプロトコルとは異なるものとすることができる。幾つかの実施形態では、第１の加熱モジュール３７３０は、熱サイクルのために用いられず、代わりに、一定の温度、例えばＲＮＡ試料に対する逆転写を行う温度に保たれる。
第２の加熱モジュール３７５０は、一連の抵抗ヒータ３７５１（各カートリッジ及び／又は各受入ブロック３７１０に１つずつ対応する）、取り付け板３７５４、第１の断熱部材３７５２、及び第２の断熱部材３７５３を含む。図６０に示すように、取り付け板３７５４は第１の部分３７５５及び第２の部分３７６０を含む。第１の部分３７５５は、抵抗ヒータ３７５１のそれぞれに対する設置支持を提供する。同様に述べると、抵抗ヒータ３７３１のそれぞれは取り付け板３７５４に連結される。
取り付け板３７５４は、第１の断熱部材３７５２が取り付けブロック３７３４と取り付け板３７５４の第１の部分３７５５との間に配置され且つ第２の断熱部材３７５３が取り付けブロック３７３４と取り付け板３７５４の第２の部分３７６０との間に配置されるように、第１の加熱モジュール３７３０の取り付けブロック３７３４に連結される。このようにして、第２の加熱モジュール３７５０は、第１の加熱モジュール３７３０から実質的に独立して機能することができる。同様に述べると、この配置は、取り付け板３７５４と取り付けブロック３７３４との間の熱伝達を減少させる及び／又は制限する。
取り付け板３７５４の第１の部分３７５５は、上面３７５８を含み、凹部３７５６と一連の管腔３７５７（マガジン３３５０内の各カートリッジに１つずつ対応する）を画定する。使用時に、ヒータ組立部３７００が機器３００２内のカートリッジのそれぞれの付近の位置に動かされるときに、各ＰＣＲバイアルは、対応する管腔３７５７を通して、対応する受入ブロック３７１０によって画定される反応体積３７１３の中に配置される。したがって、幾つかの実施形態では、ヒータ組立部３７００がカートリッジのそれぞれの付近に位置決めされるときに、管腔３７５７を画定する取り付け板３７５４の側壁は、各ＰＣＲバイアル６２６０の付近に位置決めされる及び／又は実質的にこの一部を包囲する。他の実施形態では、しかしながら、ＰＣＲバイアル６２６０は、管腔３７５７から離間することができ、及び／又はこの中に存在しないようにすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、ヒータ組立部３７００がカートリッジのそれぞれの付近に位置決めされるときに、移送ポート（例えば、図３０及び図３１を参照して上記で示され説明されたＰＣＲモジュール７２００の移送ポート７２２９）のみを取り付け板３７５４の管腔３７３７内に配置することができる。
図６０に示すように、取り付け板３７５４の第２の部分３７６０は、一連の凹部及び／又はキャビティ３７６１を画定する（マガジン３３５０内の各カートリッジに１つずつ対応する）。使用時に、ヒータ組立部３７００が機器３００２内のカートリッジのそれぞれの付近の位置に動かされたときに、カートリッジの一部は、取り付け板３７５４の対応する凹部３７６１内に配置される。より詳細には、図５２に示すように、溶出チャンバ６１９０（図５２では識別されない）に対応する分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００）の一部は、対応する凹部３７６１内に配置される。したがって、ヒータ組立部３７００がカートリッジのそれぞれの付近に位置決めされたときに、凹部３７６１を画定する取り付け板３７５４の第２の部分３７６０の側壁は、溶出チャンバ６１９０の付近に位置決めされる及び／又はその一部を実質的に取り囲む。このようにして、第２の加熱モジュール３７５０は、各カートリッジの溶出チャンバ６１９０内に収容された試料の一部を加熱する及び／又は熱サイクルを行うことができる。
使用時に、第２の加熱モジュール３７５０は、カートリッジ内で起こる反応プロセスを促進する、改善する、及び／又は容易にするために機器３００１内に配置されたカートリッジのそれぞれの一部を加熱することができる。例えば、幾つかの実施形態では、第２の加熱モジュール３７５０は、ＰＣＲモジュールの基体（例えば、図２９〜図３１を参照して上記で示され説明されたＰＣＲモジュール７２００の基体７２２０）の一部を加熱することができる。第２の加熱モジュール３７５０による加熱は、一実施形態では、逆転写反応を容易にする、又は「ホットスタート」ＰＣＲのためになされる。
より詳細には、幾つかの実施形態では、第２の加熱モジュール３７５０は、ＰＣＲプロセスに関連した「ホットスタート」法を容易にすることができる。ホットスタート法は、増幅反応における核酸の非特異的プライミングを低減させるために「ホットスタート酵素」（ポリメラーゼ）の使用を含む。より詳細には、酵素が周囲温度（例えば、およそ５０℃以下）に維持されるときに、非特異的ハイブリダイゼーションが起こる可能性があり、これは、ポリメラーゼの存在下で非特異的プライミングを招くことがある。したがって、ホットスタート酵素は、周囲温度で不活性な酵素であり、所定の温度に加熱されるまで活性化しない。こうした所定の温度は、およそ４０℃、５０℃、７０℃、又は９５℃を上回る温度とすることができる。「ホットスタート」法を容易にするために、第２の加熱モジュール３７５０は、マスターミックスをＰＣＲバイアル（例えばＰＣＲバイアル７２６０）内の増幅反応に添加する前に、溶出した核酸試料を高い温度（例えば、およそ４０℃、５０℃、７０℃、又は９５℃を上回る温度）に維持するのに溶出チャンバ（例えば、溶出チャンバ７１９０）を加熱することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の加熱モジュール３７５０は、溶出チャンバ７１９０内の試料の温度をおよそ５０℃からおよそ９５℃までの間の温度に維持することができる。溶出した核酸をこのように加熱することによって、ポリメラーゼの存在下での非特異的ハイブリダイゼーション及び／又は偽プライミングをなくす及び／又は低減させることができる。
反応試薬（例えば、上記の図３０及び図３１に示される試薬モジュール７２７０ｂ内に収容された物質Ｒ２）を、次いで、ＰＣＲバイアル（例えば、ＰＣＲバイアル７２６０）の、その中に収容された凍結乾燥したマスターミックスに加えることができる。溶出チャンバ（例えば、溶出チャンバ７１９０）からの加熱された核酸試料を、次いで、前述のようにＰＣＲバイアルの中に移送することができる。さらに、第２の加熱モジュール７２５０はまた、その中の内容物（例えば、溶出チャンバからＰＣＲバイアルに移送される溶出した核酸試料）を高い温度（例えば、およそ４０℃、５０℃、７０℃、又は９５℃を上回る温度）に維持することができるように、溶出チャンバとＰＣＲバイアルとの間の流路（例えば、通路７２２２）を加熱することができる。幾つかの実施形態では、例えば、第２の加熱モジュール３７５０は、流れ通路内の試料の温度をおよそ５０℃からおよそ９５℃までの間の温度に維持することができる。加熱された溶離試料がＰＣＲバイアルの中に運ばれた後で、溶液は温度サイクル（第１の加熱モジュール３７３０によってもたらされる）を通じて混合され、次いで、ＰＣＲ反応が開始される。
第３の加熱モジュール３７８０は、少なくとも１つのヒータ（図示せず）とヒータ・ブロック３７８４を含む。図６３に示すように、ヒータ・ブロック３７８４は、その各々がマガジン３３５０内のカートリッジのそれぞれに対応する一連の凹部及び／又はキャビティ３７８６ａ、３７８６ｂ、３７８６ｃ、３７８６ｄ、３７８６ｅ、３７８６ｆを画定する）。使用時に、ヒータ組立部３７００が機器３００２内のカートリッジのそれぞれの付近の位置に動かされたときに、カートリッジの一部は、ヒータ・ブロック３７８４の対応する凹部（例えば、凹部３７８６ａ）内に配置される。より詳細には、図５２に示すように、溶解チャンバ６１１４（図５２では識別されない）に対応する分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００）の一部は、対応する凹部内に配置される。したがって、ヒータ組立部３７００がカートリッジのそれぞれの付近に位置決めされたときに、凹部３７８６を画定するヒータ・ブロック３７８４の側壁は、溶解チャンバ６１１４の付近に位置決めされる及び／又はその一部を実質的に取り囲む。このようにして、第３の加熱モジュール３７８０は、各カートリッジの溶解チャンバ６１１４内に収容された試料の一部を加熱する及び／又は熱サイクルを行うことができる。一実施形態では、第３の加熱モジュール３７８０による加熱は、逆転写及び／又はＰＣＲ反応中に起こる。
図６４〜図７０は、機器３００２の光学組立部３８００の種々の図を示す。光学組立部３８００は、機器３００２内に配置されたカートリッジで起こる反応を監視するように構成される。より詳細には、光学組立部３８００は、カートリッジのＰＣＲバイアル（例えばＰＣＲバイアル６２６０）内で起こるＰＣＲ反応の前に、ＰＣＲ反応中に、及び／又はＰＣＲ反応後にテスト試料内の１つ又は複数の異なる分析物及び／又は標的を検出するように構成される。本明細書で説明されるように、光学組立部３８００は、試料を順次の及び／又は段階的な様態及び／又はリアルタイムで分析することができる。光学組立部３８００は、励起モジュール３８６０、検出モジュール３８５０、スライド組立部３８７０、及び光ファイバ組立部３８３０を含む。
例えば、一実施形態では、光学組立部は、核酸増幅反応をリアルタイムで監視するのに用いられる。さらなる実施形態では、増幅反応はＰＣＲである。別の実施形態では、光学組立部は、連結アッセイ、例えば、酵素と基体又は配位子とレセプタとの間の連結からの結果を測定するのに用いられる。
光ファイバ組立部３８３０は、一連の励起光ファイバ（図６４の励起ファイバ３８３１ａ、３８３１ｂ、３８３１ｃ、３８３１ｄ、３８３１ｅ、３８３１ｆ、３８３１ｇとして識別される）を含む。励起ファイバ３８３１ａ、３８３１ｂ、３８３１ｃ、３８３１ｄ、３８３１ｅ、及び３８３１ｆのそれぞれは、励起モジュール３８６０から対応する受入ブロック３７１０に光ビーム及び／又は光信号を伝えるように構成される。したがって、各励起ファイバ３８３１ａ、３８３１ｂ、３８３１ｃ、３８３１ｄ、３８３１ｅ、及び３８３１ｆの第１の端部は、前述のように受入ブロック３７１０の管腔３７１１内に配置される。励起ファイバ３８３１ｇは、較正ファイバであり、励起モジュール３８６０から光較正モジュール（図示せず）に光ビーム及び／又は光信号を伝えるように構成される。励起光ファイバ３８３１は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。
光ファイバ組立部３８３０は、一連の検出光ファイバ（図６４の検出ファイバ３８３２ａ、３８３２ｂ、３８３２ｃ、３８３２ｄ、３８３２ｅ、３８３２ｆ、３８３２ｇとして識別される）を含む。検出ファイバ３８３２ａ、３８３２ｂ、３８３２ｃ、３８３２ｄ、３８３２ｅ、及び３８３２ｆのそれぞれは、受入ブロック３７１０から検出モジュール３８５０に光ビーム及び／又は光信号を伝えるように構成される。したがって、各検出ファイバ３８３２ａ、３８３２ｂ、３８３２ｃ、３８３２ｄ、３８３２ｅ、及び３８３２ｆの第１の端部は、前述のように受入ブロック３７１０の管腔３７１２内に配置される。検出ファイバ３８３２ｇは、較正ファイバであり、光較正モジュール（図示せず）から光ビーム及び／又は光信号を受光するように構成される。検出光ファイバ３８３２は、例えば、マルチモードファイバ又は単一モードファイバのような光ビームを伝える任意の適切な光ファイバとすることができる。
光ファイバ組立部３８３０はまた、ファイバ取り付けブロック３８２０を含む。図７０に示すように、ファイバ取り付けブロック３８２０は、一連の管腔３８２５ａ〜３８２５ｇ及び一連の管腔３８２４ａ〜３８２４ｇを画定する。管腔３８２４のそれぞれは、対応する励起光ファイバ（例えば、図６５で識別される場合の励起ファイバ３８３１ａ）の第２の端部を受け入れるように構成される。同様に、管腔３８２５のそれぞれは、対応する検出光ファイバ（例えば、図６５で識別される場合の検出ファイバ３８３２ａ）の第２の端部を受け入れるように構成される。ファイバ取り付けブロック３８２０は、より詳細に後述するように励起ファイバ３８３１を励起モジュール３８６０に光学的に連結する及び検出ファイバ３８３２を検出モジュール３８５０に光学的に連結するために、スライド組立部３８７０のスライドレール３８９０に連結される。
図６５に示すように、光ファイバ組立部３８３０は、本明細書で説明される光学的接続を容易にするために、及び／又は光ファイバ組立部３８３０によって伝えられる光ビームを修正する、調整する、及び／又は変形するために、一連のスペーサ、レンズ、及び封止部材を含む。より詳細には、光ファイバ組立部３８３０は、ファイバ取り付けブロック３８２０及び／又はスライドプレート３８９０内に配置されるように構成された一連の励起スペーサ３８３３及び検出スペーサ３８３４を含む。光ファイバ組立部３８３０はまた、ファイバ取り付けブロック３８２０及び／又はスライドプレート３８９０内に配置されるように構成された一連の励起レンズ３８３５及び検出レンズ３８３６をも含む。光ファイバ組立部３８３０はまた、ファイバ取り付けブロック３８２０及び／又はスライドプレート３８９０内に配置されるように構成された一連の励起封止部材３８３７及び検出封止部材３８３８をも含む。励起封止部材３８３７及び検出封止部材３８３８は、光学組立部３８００によって画定される光路をシールする及び／又は汚染物質が入るのを防ぐように構成される。
図６４〜図６６に示すように、光学組立部３８００は、一連の励起光ビーム（及び／又は光信号、図示せず）を生じるように構成された励起モジュール３８６０を含む。励起モジュール３８６０は、その上に一連の励起光源３８６２が設置される励起回路基板３８６１を含む。光源３８６２は、例えば、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、フラッシュランプなどのような一連の励起光ビームを生じるための任意の適切なデバイス及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、光源３８６２のそれぞれによって生じた光ビームは、他の光源３８６２によって生じた光ビームと実質的に同じ特徴（例えば、波長、振幅、及び／又はエネルギー）を有することができる。他の実施形態では、しかしながら、第１の光源３８６２は、第１の特徴の組（例えば、赤色光ビームに関連した波長）を有する光ビームを生じることができ、第２の光源３８６２は、第２の異なる特徴の組（例えば、緑色光ビームに関連した波長）を有する光ビームを生じることができる。この配置は、異なる光ビーム（すなわち、異なる特徴を有するビーム）のそれぞれが受入ブロック３７１０のそれぞれに本明細書でより詳細に説明されるように順次の様態で運ばれることを可能にする。図６５に示すように、励起モジュール３８６０は、本明細書で説明される光学的接続を容易にするために、及び／又は励起モジュール３８６０によって生じる及び励起ファイバ３８３１によって伝えられる光ビームを修正する、調整する、及び／又は変形するために、一連のスペーサ３８６３、フィルタ３８６４、及びレンズ３８６５を含む。
図６４〜図６６に示すように、光学組立部３８００は、一連の放出光ビーム（及び／又は光信号、図示せず）を受光する及び／又は検出するように構成された検出モジュール３８５０を含む。検出モジュール３８５０は、その上に一連の放出光検出器３８５２が取り付けられる検出回路基板３８５１を含む。放出光検出器３８５２は、一連の放出光ビームを検出するための、例えば、光学検出器、フォトレジスタ、光起電力セル、フォトダイオード、光電管、ＣＣＤカメラなどのような任意の適切なデバイス及び／又は機構とすることができる。幾つかの実施形態では、各検出器３８５２は、放出光ビームの特徴（例えば、波長、振幅、及び／又はエネルギー）に関係なく放出光ビームを選択的に受光するように構成することができる。他の実施形態では、しかしながら、検出器３８５２は、特定の特徴の組（例えば、赤色光ビームに関連した波長）を有する放出光ビームに対応するように構成する（又は「調整する」）ことができる。幾つかの実施形態では、例えば、検出器３８５２のそれぞれは、励起モジュール３８６０の対応する光源３８６２によって励起されるときに試料の一部の励起によって生じた放出光を受光するように構成することができる。この配置は、異なる放出光ビーム（すなわち、異なる特徴を有するビーム）のそれぞれが受入ブロック３７１０のそれぞれから本明細書でより詳細に説明されるように順次の様態で受光されることを可能にする。図６５に示すように、検出モジュール３８５０は、本明細書で説明される光学的接続を容易にするために、及び／又は検出モジュール３８５０によって受光される放出光ビームを修正する、調整する、及び／又は変形するために、一連のスペーサ３８５３、フィルタ３８５４、及びレンズ３８５５を含む。
スライド組立部３８７０は、取り付け部材３８４０、スライド・ブロック３８８０、及びスライドレール３８９０を含む。スライド・ブロック３８８０は、取り付け部材３８４０に連結され、スライドレール３８９０にスライド可能に取り付けられる。より詳細に後述するように、使用時に、ステッパモータ３８７３によって回転される打込みねじ３８７２は、スライド・ブロック３８８０（したがって取り付け部材３８４０）を図６４及び図６６の矢印ＨＨＨで示すようにスライドレール３８９０に対して動かすためにスライド・ブロック３８８０の一部と共に回転することができる。このようにして、取り付け部材３８４０は、励起光源３８６２及び放出光検出器３８５２のそれぞれを各励起ファイバ３８３１及び放出ファイバ３８３２の第２の端部とそれぞれ光学的に連通するように順次に動かすために、スライドレール３８９０に対して動かすことができる。スライド組立部３８７０と光学モジュール３８００の作動のさらなる詳細が以下で提供される。
図６７に示すように、取り付け部材３８４０は、一連の励起管腔３８４４ａ〜３８４４ｆ及び一連の放出管腔３８４５ａ〜３８４５ｆを画定する。図６５に示すように、各励起光源３８６２は、対応する励起管腔３８４４内に配置され、各放出光検出器３８５２は、対応する放出管腔３８４５内に配置される。取り付け部材３８４０は、スライド・ブロック３８８０の移動が取り付け部材３８４０（したがって励起光源３８６２及び放出光検出器３８５２）の移動を引き起こすようにスライド・ブロック３８８０に連結される。
図６８に示すように、スライド・ブロック３８８０は、第１の部分３８８１及び第２の部分３８８２を含む。第１の部分３８８１は、ガイド突起３８８６を含み、一連の励起管腔３８８４ａ〜３８８４ｆ及び一連の放出管腔３８５５ａ〜３８５５ｆを画定する。スライド・ブロック３８８０が取り付け部材３８４０に連結されるときに、スライド・ブロック３８８０の励起管腔３８８４のそれぞれが、取り付け部材３８４０の対応する励起管腔３８４４と位置合わせされる。同様に、スライド・ブロック３８８０の放出管腔３８８５のそれぞれが、取り付け部材３８４０の対応する放出管腔３８４５と位置合わせされる。ガイド突起は、スライドレール３８９０上の対応する溝３８９６内にスライド可能に配置されるように構成される。
スライド・ブロック３８８０の第２の部分３８８２は、一対のガイド管腔３８８７及び親ねじ管腔３８８８を画定する。使用時に、スライド・ブロック３８８０をスライドレール３８９０に対して動かすために、打込みねじ３８７２が親ねじ管腔３８８８内で回転される。スライド・ブロック３８８０の動きは、対応するガイド管腔３８８７内にスライド可能に配置されるガイドレール３８７１によって案内される。
図６９に示すように、スライドレール３８９０は、７つの励起開口部３８９４ａ、３８９４ｂ、３８９４ｃ、３８９４ｄ、３８９４ｅ、３８９４ｆ、及び３８９４ｇと、７つの検出開口部３８９５ａ、３８９５ｂ、３８９５ｃ、３８９５ｄ、３８９５ｅ、３８９５ｆ、及び３８９５ｇを画定する。ファイバ取り付けブロック３８２０は、励起ファイバ３８３１が対応する各励起開口部と光学的に連通し且つ検出ファイバ３８３２が対応する各励起開口部と光学的に連通するようにスライドレール３８９０に連結される。このようにして、スライド・ブロック３８８０と取り付け部材３８４０がスライドレール３８９０に対して集合的に動かされるときに、スライド・ブロック３８８０及び取り付け部材３８４０の励起開口部及び検出開口部のそれぞれが、スライドレール３８９０の各励起開口部３８９４及び検出開口部３８９５のそれぞれと順次に位置合わせされる。
使用時に、増幅プロセス中に、又は増幅プロセス後に、スライド組立部３８７０は、各光源３８６２及び光学検出器３８５２の対が励起ファイバ３８３１及び検出ファイバ３８３２の各対を順次に通過するようにスライド・ブロック３８８０を制御可能に動かすことができる。このようにして、光学組立部３８００は、段階的な方法及び／又はマルチプレックス化された方法で６つのＰＣＲバイアル（例えばＰＣＲバイアル６２６０）のそれぞれの中の試料を分析することができる。
図７１〜図７３は、機器３００２の電子制御及びコンピュータシステムの略ブロック図である。
光学組立部３８００は、励起モジュール３８６０に隣接する検出モジュール３８５０を含むものとして示されるが、他の実施形態では、機器の光学組立部は、励起モジュールに対して或る位置におかれる検出モジュールを含むことができる。例えば、図７４〜図７６は、光学組立部３８００を参照して前述したように一連の試料の段階的な光学検出を行うように構成された光学組立部４８００の略図である。光学組立部４８００は、６つの反応バイアル２６０を収容するように構成される機器（例えば、本明細書で示され説明される機器のいずれかのような）の一部である。光学組立部４８００は、励起モジュール４８６０、検出モジュール４８５０、及びファイバ組立部４８３０を含む。励起モジュール４８６０は、４つの励起光源４８６２ａ、４８６２ｂ、４８６２ｃ、及び４８６２ｄを含む。励起光源のそれぞれは、異なる波長を有する励起光ビームを生じるように構成される。例えば、光源４８６２ａは、色＃１（例えば、赤色）を有する光ビームを生じるように構成され、光源４８６２ｂは、色＃２（例えば、緑色）を有する光ビームを生じるように構成され、光源４８６２ｃは、色＃３（例えば、青色）を有する光ビームを生じるように構成され、光源４８６２ｄは、色＃４（例えば、黄色）を有する光ビームを生じるように構成される。
検出モジュール４８５０は、４つの検出器４８５２ａ、４８５２ｂ、４８５２ｃ、及び４８６５ｄを含む。検出器のそれぞれは、異なる波長を有する放出光ビームを受光するように構成される。例えば、検出器４８５２ａは、励起色＃１をもつ分析物の励起から結果的に生じる光ビームを受光するように構成され、検出器４８５２ｂは、励起色＃２をもつ分析物の励起から結果的に生じる光ビームを受光するように構成され、検出器４８５２ｃは、励起色＃３をもつ分析物の励起から結果的に生じる光ビームを受光するように構成され、検出器４８５２ｄは、励起色＃４をもつ分析物の励起から結果的に生じる光ビームを受光するように構成される。
ファイバ組立部４８３０は、一連の励起ファイバ４８３１及び一連の検出ファイバ４８３２を含む。特に、各反応バイアル２６０を励起モジュール４８６０に光学的に連結するのに１つの励起ファイバが用いられ、各反応バイアル２６０を検出モジュール４８５０に光学的に連結するのに１つの検出ファイバ４８３２が用いられる。励起モジュール４８６０及び検出モジュール４８５０は、ファイバ組立部４８３０に対して動くように構成される。このようにして、光源及びその対応する検出器（例えば、光源４８６２ａ及び検出器４８５２ａ）のそれぞれを特定の反応バイアル２６０の励起及び検出（ｄｅｔｅｃｇｔｉｏｎ）ファイバと順次に位置合わせすることができる。
使用時に、光学組立部４８００が第１の構成にあるときに、図７４に示すように、光源４８６２ａ及び検出器４８５２ａは第１の反応バイアル２６０と光学的に連通する。したがって、第１の反応バイアル内に収容された試料を色＃１を有する励起光で分析することができる。励起モジュール４８６０及び検出モジュール４８５０は、次いで、光学組立部を第２の構成におくために図７５の矢印ＩＩＩで示されるように動かされる。光学組立部４８００が第２の構成にあるときに、図７５に示すように、光源４８６２ａ及び検出器４８５２ａは第２の反応バイアル２６０と光学的に連通し、光源４８６２ｂ及び検出器４８５２ｂは第１の反応バイアル２６０と光学的に連通する。したがって、第１の反応バイアル内に収容された試料を色＃２を有する励起光で分析することができ、第２の反応バイアル内に収容された試料を色＃１を有する励起光で分析することができる。励起モジュール４８６０及び検出モジュール４８５０は、次いで、光学組立部を第３の構成におくために図７６の矢印ＪＪＪで示されるように動かされる。光学組立部４８００が第３の構成にあるときに、図７６に示すように、光源４８６２ａ及び検出器４８５２ａは第３の反応バイアル２６０と光学的に連通し、光源４８６２ｂ及び検出器４８５２ｂは第２の反応バイアル２６０と光学的に連通し、光源４８６２ｃ及び検出器４８５２ｃは第１の反応バイアル２６０と光学的に連通する。したがって、第１の反応バイアル内に収容された試料を色＃３を有する励起光で分析することができ、第２の反応バイアル内に収容された試料を色＃２を有する励起光で分析することができ第３の反応バイアル内に収容された試料を色＃１を有する励起光で分析することができる。
図７５は、一実施形態に係る生体試料中の核酸を検出する方法１００の流れ図である。特に、例証された方法は、本明細書で示され説明されるカートリッジのいずれか、及び本明細書で示され説明される機器のいずれかを用いて行うことができる「一段階標的検出」法である。より詳細には、後述の方法１００の動作は、カートリッジを開くこと及び／又は他の方法で試料、試薬、及び／又はＰＣＲ混合物を外部条件に露出することなくカートリッジの中で行うことができる。同様に述べると、後述の方法１００の動作は、試料及び／又は試薬を移送するためにヒトの介入を必要とすることなくカートリッジの中で行うことができる。説明する目的で、方法１００は、図２５〜図３３を参照して上記で示され説明されたカートリッジ７００１の分離モジュール７１００及びＰＣＲモジュール７２００で行われるものとして説明される。
方法は、溶出チャンバ内の磁性捕捉ビーズ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃａｐｔｕｒｅ ｂｅａｄｓ）からの核酸の溶出１０２を含む。このプロセスは、例えば、分離モジュール７１００の溶出チャンバ７１９０内で行うことができる。より詳細には、図２９〜図３１を参照すると、溶離バッファは、試薬モジュール７２７０ａ内に保存することができ、且つ溶離動作を完了させるために前述のように溶出チャンバ７１９０の中に移送することができる。溶離バッファは、本明細書で説明される及び／又は核酸増幅（例えば、ＰＣＲ及び逆転写を介する）と適合する任意の適切な溶離バッファとすることができる。
溶出した核酸は、次いで、溶出チャンバからＰＣＲチャンバに移送される１０４。ＰＣＲチャンバは、例えば、図２９〜図３１に示されたＰＣＲバイアル７２６０とすることができる。溶出チャンバ７１９０及びＰＣＲバイアル７２６０は、異なるモジュール及び／又はハウジングにあるものとして上で示されるが、他の実施形態では、溶出チャンバ及びＰＣＲチャンバは、一体的に構築されたハウジング又は構造体内に配置することができる。前述のように、幾つかの実施形態では、ＰＣＲチャンバは、核酸が移送されると試薬が再構成されるように、凍結乾燥した増幅試薬を含むことができる。溶出した核酸は、次いで、前述のように移送機構７２３５又は他の任意の適切な機構を用いてＰＣＲバイアル７２６０の中に移送される。
ＰＣＲ混合物は、次いで、ＰＣＲチャンバ内で熱サイクルを受ける及び／又は加熱される１０６。ＰＣＲ混合物は、上記に示すように機器３００２を用いて任意の適切な温度範囲の間でサイクルを受けることができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲ混合物は、増幅用の酵素を活性化させるために一定の温度に昇温させることができる。
増幅反応はリアルタイムで監視される１０８。幾つかの実施形態では、産物（すなわち、アンプリコン）に結合される蛍光タグ及び／又はあらゆる他の親和性ベースのハイブリダイゼーション相互作用）を伴う副溝結合剤（ＭＧＢ）によって増幅反応を監視することができる。上記で示され説明された機器３００２の光学組立部３８００を用いて監視を行うことができる。
増幅が完了すると、検出プローブ（例えば、ＭＧＢ）を標的アンプリコンに結合すること１１０ができる。これは、終点の検出を提供する。
幾つかの実施形態では、方法は、溶融分析及び／又はアニール分析を行うこと１１２を含む。この動作は、特異的配列又は不一致配列の分子標的を識別する又は確認するために行うことができる。
図７６は、一実施形態に係る生体試料中の核酸を検出する方法２００の流れ図である。特に、例証された方法は、本明細書で示され説明されるカートリッジのいずれか、及び本明細書で示され説明される機器のいずれかを用いて行うことができる「２段階標的検出」法である。より詳細には、後述の方法２００の動作は、カートリッジを開くこと及び／又は他の方法で試料、試薬、及び／又はＰＣＲ混合物を外部条件に露出することなくカートリッジの中で行うことができる。同様に述べると、後述の方法２００の動作は、試料及び／又は試薬を移送するためにヒトの介入を必要とすることなくカートリッジの中で行うことができる。説明する目的で、方法２００は、図８〜図２４を参照して上記で示され説明された分離モジュール６１００及びＰＣＲモジュール６２００で行われるものとして説明される。
方法は、溶出チャンバ内の磁性捕捉ビーズからの核酸の溶出２０２を含む。このプロセスは、例えば、分離モジュール６１００の溶出チャンバ６１９０内で行うことができる。より詳細には、図８〜図１０を参照すると、溶離バッファは、試薬チャンバ６２１３ｃ内に保存することができ、且つ溶離動作を完了させるために前述のように溶出チャンバの中に移送することができる。溶離バッファは、本明細書で説明される及び／又は核酸増幅（例えば、ＰＣＲ及び逆転写を介する）と適合する任意の適切な溶離バッファとすることができる。
溶出した核酸は、次いで、溶出チャンバからＰＣＲチャンバに移送される２０４。ＰＣＲチャンバは、例えば、図８に示されたＰＣＲバイアル６２６０とすることができる。前述のように、幾つかの実施形態では、ＰＣＲチャンバは、核酸が移送されると試薬が再構成されるように、凍結乾燥した増幅試薬を含むことができる。溶出した核酸は、次いで、前述のように移送機構６２３５、又は他の任意の適切な機構を用いて移送される。
ＰＣＲ混合物は、次いで、ＰＣＲチャンバ内で熱サイクルを受ける及び／又は加熱される２０６。ＰＣＲ混合物は、上記に示すように機器３００２を用いて任意の適切な温度範囲の間でサイクルを受けることができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲ混合物は、増幅用の酵素を活性化させるために一定の温度に昇温させることができる。
増幅反応はリアルタイムで監視される２０８。幾つかの実施形態では、産物（すなわち、アンプリコン）に結合される蛍光タグ及び／又はあらゆる他の親和性ベースのハイブリダイゼーション相互作用）を伴う副溝結合連結剤（ＭＧＢ）によって増幅反応を監視することができる。上記で示され説明された機器３００２の光学組立部３８００を用いて監視を行うことができる。
増幅が完了すると、検出プローブ（例えば、ＭＧＢ）を標的アンプリコンに結合すること２１０ができる。これは、終点の検出を提供する。方法は、溶融分析及び／又はアニール分析を行うこと２１２を含む。この動作は、特異的配列又は不一致配列の分子標的を識別する又は確認するために行うことができる。本明細書で用いられるようなＭＧＢは、それ自体をプローブとして用いることができ、又は別の分子と複合体化させてプローブとして用いることができる。例えば、ＭＧＢは、一実施形態では、蛍光色素と共に特異的ＤＮＡオリゴヌクレオチドプローブの５’末端へ複合体化される。プローブは、この実施形態では、３’末端に非蛍光性クエンチャーを備える。５’蛍光色素の蛍光は、プローブが溶液中にあるとき消光される。しかしながら、プローブがその補体に結合されるとき、蛍光は、もはや消光されない。したがって、プローブによって発生する蛍光の量は、発生した標的の量に正比例する。これらのプローブは、各プローブに異なる蛍光色素を接合することによって（すなわち、各蛍光色素は、励起したときに異なる波長の光を放出することになり、又は独自の波長で励起することができる）、反応において「マルチプレックス化」させることができる。
プローブの第２の組は、次いで、ＰＣＲチャンバに送達される２１４。幾つかの実施形態では、プローブの第２の組は、摂氏およそ７０度を上回る温度（親和性相互作用を破るための解離エネルギー）で溶融する特異的又は不一致標的配列に結合するように作製されたＭＧＢプローブの第２の組又は他の汎用（ｇｅｎｅｒａｌ）プローブを含むことができる。幾つかの実施形態では、ＭＧＢプローブの第２の組は、摂氏およそ７５度を上回る温度で溶融する特異的又は不一致標的配列に結合するように作製される。他の実施形態では、ＭＧＢプローブの第２の組は、摂氏およそ８０度を上回る温度で溶融する特異的又は不一致標的配列に結合するように作製される。さらに他の実施形態では、ＭＧＢプローブの第２の組は、摂氏およそ８５度を上回る温度で溶融する特異的又は不一致標的配列に結合するように作製される。
幾つかの実施形態では、プローブの第２の組は、試薬チャンバ６２１３ｂ内に保存することができ、ＰＣＲバイアル６２６０の中に直接又は前述のように溶出チャンバ６１９０を介して移送することができる。このようにして、プローブの第２の組を、カートリッジ又はＰＣＲバイアルを開くこと若しくは他の方法でＰＣＲ混合物を汚染物質に露出することなくＰＣＲ混合物に加えることができる。
方法は、次いで、第２の溶融分析及び／又はアニール分析を行うこと２１６を含む。この動作は、特異的配列又は不一致配列の分子標的を識別する又は確認するために行うことができる。
図７７は、一実施形態に係る生体試料中の核酸を検出する方法３００の流れ図である。特に、例証された方法は、本明細書で示され説明されるカートリッジのいずれか、及び本明細書で示され説明される機器のいずれかを用いて行うことができる「１段階標的検出を伴う２ステップ逆転写ＰＣＲ（ＲＴ−ＰＣＲ）」法である。より詳細には、後述の方法３００の動作は、カートリッジを開くこと及び／又は他の方法で試料、試薬、及び／又はＰＣＲ混合物を外部条件に露出することなくカートリッジの中で行うことができる。同様に述べると、後述の方法３００の動作は、試料及び／又は試薬を移送するためにヒトの介入を必要とすることなくカートリッジの中で行うことができる。説明する目的で、方法２００は、図８〜図２４を参照して上記で示され説明された分離モジュール６１００及びＰＣＲモジュール６２００で行われるものとして説明される。
方法は、溶出チャンバ内の磁性捕捉ビーズからの核酸の溶出３０２を含む。このプロセスは、例えば、分離モジュール６００の溶出チャンバ６１９０内で行うことができる。より詳細には、図８〜図１０を参照すると、溶離バッファは、試薬チャンバ６２１３ｃ内に保存することができ、且つ溶離動作を完了させるために前述のように溶出チャンバの中に移送することができる。溶離バッファは、本明細書で説明される及び／又は核酸増幅（例えば、ＰＣＲ及び逆転写を介する）と適合する任意の適切な溶離バッファとすることができる。
溶出した核酸は、次いで、溶出チャンバからＰＣＲチャンバに移送される３０４。ＰＣＲチャンバは、例えば、図８に示されたＰＣＲバイアル６２６０とすることができる。前述のように、幾つかの実施形態では、ＰＣＲチャンバは、核酸が移送されると試薬が再構成されるように、凍結乾燥した増幅試薬を含むことができる。溶出した核酸は、次いで、前述のようにシリンジポンプ又は他の任意の適切な機構を用いて移送される。
混合物は、次いで、ＰＣＲチャンバ内で実質的に一定の温度に加熱される３０６。このようにして、逆転写のための酵素を活性化することができる。
逆転写が完了すると、ＰＣＲ試薬はＰＣＲチャンバに送達される３０８。ＰＣＲ試薬は、試薬チャンバ６２１３ｂ及び／又は６２１３ａ内に保存することができ、ＰＣＲバイアル６２６０の中に直接に又は前述のように溶出チャンバ６１９０を介して移送することができる。このようにして、ＰＣＲ試薬を、カートリッジ又はＰＣＲバイアルを開くこと若しくは他の方法でＰＣＲ混合物を汚染物質に露出することなく逆転写の完了後にＰＣＲ混合物に加えることができる。
増幅反応はリアルタイムで監視される３１０。幾つかの実施形態では、産物（すなわち、アンプリコン）に結合される蛍光タグ及び／又はあらゆる他の親和性ベースのハイブリダイゼーション相互作用）を伴う副溝結合剤（ＭＧＢ）によって増幅反応を監視することができる。しかしながら、ＰＣＲ反応のリアルタイム監視のために任意のＤＮＡ結合剤を用いることができる。上で示され説明された機器３００２の光学組立部３８００を用いて監視を行うことができる。
本明細書で用いられる場合の「ＤＮＡ結合剤」は、例えば、二本鎖又は一本鎖ＤＮＡを結合することができる蛍光によって検出可能ないかなるる検出可能な分子をも指す。一実施形態では、ＤＮＡ結合剤は、二本鎖又は一本鎖ＤＮＡに結合したときにシグナルを直接又は間接的に生じることができる蛍光色素又は他の発色団、酵素、又は薬剤である。薬剤は間接的に結合してもよい、すなわち、ＤＮＡ結合剤は、ＤＮＡを直接結合する別の薬剤に付着されてもよい。薬剤は、同薬剤が溶液中にあるときに生じたシグナルから区別できる、二本鎖核酸又は一本鎖ＤＮＡに結合したときに検出可能なシグナルを生じることができることだけが必要とされる。
一実施形態では、ＤＮＡ結合剤は挿入剤である。臭化エチジウム及びＳＹＢＲグリーンのような挿入剤は、二本鎖ＤＮＡに挿入されたときに、一本鎖ＤＮＡ、ＲＮＡに結合されたとき又は溶液中にあるときよりも強く蛍光を発する。他の挿入剤は、二本鎖ＤＮＡに結合されたときに蛍光スペクトルの変化を呈する。例えば、アクチノマイシンＤは、一本鎖核酸に結合されたときに赤色の蛍光を発し、二本鎖の鋳型に結合されたときに緑色の蛍光を発する。検出可能なシグナルが増加する、減少する、又はシフトするかどうかにかかわらず、アクチノマイシンＤの場合と同様に、薬剤が二本鎖ＤＮＡに結合される又は結合解除されるときに区別できる検出可能なシグナルを提供するあらゆる挿入剤が、開示された発明を実施するのに適している。
別の実施形態では、ＤＮＡ結合剤は、蛍光共鳴エネルギー移動を採用するエキソヌクレアーゼプローブである。例えば、ＤＮＡ結合剤は、一実施形態では、５’及び３’末端上にそれぞれレポーター及びクエンチャー色素を伴うオリゴヌクレオチドプローブであり、標的核酸分子に特異的に結合する。溶液中で、そのままの状態であるとき、レポーター色素の蛍光は消光される。しかしながら、或るＴａｑポリメラーゼのエキソヌクレアーゼ活性は、ＰＣＲ中にプローブを切断するように働き、レポーターは、もはや消光されない。したがって、蛍光放出は、発生した標的の量に正比例する。
別の実施形態では、ＤＮＡ結合剤は、オリゴヌクレオチドプローブの５’末端へ複合体化されるＭＧＢを採用する。５’末端のＭＧＢに加えて、レポーター色素もまた、プローブの５’末端へ複合体化され、クエンチャー色素が３’末端に配置される。例えば、一実施形態では、Ｌｕｋｈｔａｎｏｖによって説明されたＤＮＡプローブが採用される（Ｌｕｋｈｔａｖｏｎ（２００７）、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３５、ｐｐ．ｅ３０）。ＭＧＢは、一実施形態では、オリゴヌクレオチドプローブへ直接に複合体化される。別の実施形態では、ＭＧＢはレポーター色素へ複合体化される。５’蛍光色素の蛍光はプローブが溶液中にあるとき消光される。しかしながら、プローブがその補体に結合されるとき、蛍光は、もはや消光されない。したがって、プローブによって発生する蛍光の量は、発生した標的の量に正比例する。これらのプローブは、各プローブに異なる蛍光色素を接合することによって（すなわち、各蛍光色素は、励起したときに異なる波長の光を放出することになり、又は独自の波長で励起することができる）、反応において「マルチプレックス化」させることができる。
さらに別の実施形態では、ＰＣＲ反応をリアルタイムで監視するために副溝結合剤が用いられる。例えば、Ｈｏｅｃｈｓｔ ３３２５８（Ｓｅａｒｌｅ＆Ｅｍｂｒｅｙ、１９９０、Ｎｕｃ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１８（１３）、ｐｐ．３７５３〜３７６２）は、標的の量の増加に伴って変化した蛍光を呈する。本発明と共に用いられる他のＭＧＢは、ジスタマイシン及びネトロプシンを含む。
本明細書で説明される実施形態によれば、ＤＮＡ結合剤は、検出可能なシグナルを直接又は間接的に生じる。シグナルは、蛍光又は吸光度などによって直接、若しくは置換されたラベル分子又はＤＮＡ結合剤に付着した結合配位子を介して間接的に検出可能である。
本明細書で説明される実施形態によれば、ＤＮＡ結合剤は、検出可能なシグナルを直接又は間接的に生じる。シグナルは、蛍光又は吸光度などによって直接、若しくは置換されたラベル分子又はＤＮＡ結合剤に付着した結合配位子を介して間接的に検出可能である。例えば、一実施形態では、蛍光レポーター色素に接合したＤＮＡプローブが採用される。ＤＮＡプローブは、レポーター色素とは反対側の端にクエンチャー色素を有し、その相補的配列に結合されたときにのみ蛍光を発するであろう。さらなる実施形態では、ＤＮＡプローブは、５’末端にＭＧＢと蛍光色素との両方を有する。
本発明と共に用いられる他の限定ではないＤＮＡ結合剤は、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｃｏｎ、Ｓｃｏｒｐｉｏｎ、及びＦＲＥＴプローブを含むがこれらに限定されない。
増幅が完了すると、検出プローブ（例えば、ＭＧＢ）を標的アンプリコンに結合すること３１２ができる。これは、終点の検出を提供する。方法は、溶融分析及び／又はアニール分析を行うこと３１４を含む。この動作は、特異的配列又は不一致配列の分子標的を識別する又は確認するために行うことができる。
図７８は、一実施形態に係る生体試料中の核酸を検出する方法４００の流れ図である。特に、例証された方法は、上記で示され説明された方法１００に対して代替的な「１段階標的検出」法である。方法４００は、本明細書で示され説明されるカートリッジのいずれか、及び本明細書で示され説明される機器のいずれをも用いて行うことができる。より詳細には、後述の方法４００の動作は、カートリッジを開くこと及び／又は他の方法で試料、試薬、及び／又はＰＣＲ混合物を外部条件に露出することなくカートリッジの中で行うことができる。同様に述べると、後述の方法４００の動作は、試料及び／又は試薬を移送するためにヒトの介入を必要とすることなくカートリッジの中で行うことができる。説明する目的で、方法４００は、図８５〜図８７を参照して本明細書で示され説明される分離モジュール１０１００及びＰＣＲモジュール１０２００で行われるものとして説明される。
方法４００は、方法１００に関して説明されるように溶離バッファが試薬チャンバ６２１３ｃの中ではなく、ハウジングの溶出チャンバ内に保存されるという点で方法１００とは異なる。したがって、方法は、溶出チャンバ内の磁性捕捉ビーズからの核酸の溶出４０２を含む。このプロセスは、分離モジュール１０１００の溶出チャンバ内で起こる。溶離バッファは、核酸増幅（例えば、ＰＣＲ及び逆転写を介する）と適合する任意の適切な溶離バッファとすることができる。
溶出した核酸は、次いで、溶出チャンバからＰＣＲチャンバに移送される４０４。ＰＣＲチャンバは、例えば、図８５〜図８７に示されたＰＣＲバイアル１０２６０とすることができる。溶出チャンバ１０１９０とＰＣＲバイアル１０２６０は異なるモジュール及び／又はハウジングの中にあるものとして示されるが、他の実施形態では、溶出チャンバ及びＰＣＲチャンバは、一体的に構築されたハウジング又は構造体内に位置付けることができる。前述のように、幾つかの実施形態では、ＰＣＲチャンバは、核酸が移送されると試薬が再構成されるように、凍結乾燥した増幅試薬を含むことができる。溶出した核酸は、次いで、前述のようにシリンジポンプ又は他の任意の適切な機構を用いて移送される。
ＰＣＲ混合物は、次いで、ＰＣＲチャンバ内で熱サイクルを受ける及び／又は加熱される４０６。ＰＣＲ混合物は、上記に示すように機器３００２を用いて任意の適切な温度範囲の間でサイクルを受けることができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲ混合物は、増幅用の酵素を活性化させるために一定の温度に昇温させることができる。
増幅反応はリアルタイムで監視される４０８。幾つかの実施形態では、産物（すなわち、アンプリコン）に結合される蛍光タグ及び／又はいずれかの他の親和性ベースのハイブリダイゼーション相互作用）を伴う副溝結合剤（ＭＧＢ）によって増幅反応を監視することができる。上記で示され説明された機器３００２の光学組立部３８００を用いて監視を行うことができる。
増幅が完了すると、検出プローブ（例えば、ＭＧＢ）を標的アンプリコンと結合すること４１０ができる。これは、終点の検出を提供する。幾つかの実施形態では、方法は、溶融分析及び／又はアニール分析を行うこと４１２を含む。この動作は、特異的配列又は不一致配列の分子標的を識別する又は確認するために行うことができる。
本明細書で説明されるシステム及び方法を用いて生成されたデータは、任意の数の異なる方法を用いて解析することができる。例えば、アフィニティプローブを用いる溶融分析又はアニール分析を介した増幅された核酸の配列識別のためにデータを解析することができる。独自の「アフィニティプローブ」又は分子タグ（標的核酸−アフィニティ定数−Ｋｄへのアフィニティ指向の結合を伴う修飾塩基及びＭＧＢ−ｆｌｕｏｒからなる）を伴う溶融／アニールプロファイリング−分子プロファイリングは、特異的遺伝的状態（単数又は複数）のスペクトルを示す／生成する。例えば、図８１は、生体試料由来の増幅された核酸に連結する一組のプローブから生成された分子署名（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を示すスペクトルのプロットである。分子署名は、生体試料に帰する病気の状態（又は独自の核酸配列の存在）を表す。分子署名又はプロフィールは、カートリッジの内部の分子タグと共にのみ生成することができる標的核酸への分子タグの特異的相互作用に依存する。言い換えれば、スペクトルは、フィンガープリント・トレース（すなわち、病気の状態（単数又は複数）（腫瘍、感染症）又は遺伝的状態）を示すピーク又は「スペクトル応答」の独自の配列）である。
スペクトル内の多重化−１つよりも多い病気の状態−（多重マーカ）−独自の「プローブ」又はマルチプローブ（独自の分子エンティティ−分子反応物、インジケータ、タグ）を伴う、温度及び時間（特異的波長内）に伴う多重化。
マルチチャネル手法：１つよりも多いフィンガープリント・トレース（フィンガープリントの組）を識別プロセスで用いることができる。マルチパネルフィンガープリント−フィンガープリントのスペクトルアレイを、結果を判定するのに用いることができる。マルチチャネル又はアレイデータを生成するための変数は、用いられる蛍光の波長差（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）、アニーリング又は解離（溶融）の温度範囲、及びデータ収集速度（時間依存領域）である。
病気を識別するのに望まれるフィンガープリントをもたらすために、アフィニティプローブ及び増幅された標的の加熱及び冷却の制御を用いることができる。データ生成（アニーリング及び溶融）のための温度範囲は、摂氏７０〜１００度の範囲内とすることができる。
上記の分離モジュール６００１は、溶解プロセスを容易にするための混合ポンプ６１８１を伴う分離モジュール６１００を含むものとして示されるが、他の実施形態では、細胞溶解を促進する及び／又は強化するために溶液の中にエネルギーを伝達するための任意の適切な機構を用いることができる。例えば、幾つかの実施形態では、音響エネルギーを用いることができる。
例えば、図８２は、細胞溶解及び／又はその中に含有された核酸の分離を促進するために分離モジュール（例えば、分離モジュール６１００、分離モジュール７１００など）の分離チャンバ（図示せず）内に収容された試料の中に超音波エネルギーを伝達するように構成された、一実施形態に係る分離モジュールの第２のハウジング８１６０を示す。第２のハウジング８１６０は、図１１を参照して上で説明された方法と同様の方法で対応する第１のハウジング（図８２には図示せず）に連結する及び／又はこの中に配置することができる。より詳細には、第２のハウジング８１６０は、第２のハウジング８１６０を第１のハウジングから実質的に音響的に分離する、上記で示され説明されたシール６１７２と類似したシール（図示せず）を含む。
第２のハウジング８１６０は、分離プロセスで用いられる試薬及び／又は他の物質を収容する一連の保持チャンバ８１６３ａ、８１６３ｂ、８１６３ｃ、及び８１６３ｄを画定する。特に、保持チャンバは、プロテアーゼ（例えば、プロテイナーゼＫ）、バルク材料を可溶性にする溶解溶液、核酸を磁気により帯電させる連結溶液、及び分離モジュール及び／又は第１のハウジング内の核酸の輸送を支援するために、磁荷を有する核酸と連結する磁性ビーズの溶液を収容することができる。
第２のハウジング８１６０はまた、超音波変換器８１９５の一部をその中に配置することができる開口部８１８５を画定する。音響連結部材８１８２は、開口部８１８５内の第２のハウジング８１６０の側壁の一部に連結される。したがって、使用時に、音響変換器８１９５の少なくとも一部を、音響連結部材８１８２と接触する状態で開口部８１８５内に配置することができる。このようにして、変換器８１９５によって生じた音響及び／又は超音波エネルギーを、音響連結部材８１８２及び第２のハウジング８１６０の側壁を通して分離チャンバ内の溶液の中に伝えることができる。音響変換器８１９５は、任意の適切な音響変換器とすることができ、２０ｋＨｚから３００ｋＨｚまでの間で共鳴するように構成することができる。
超音波変換器８１９５は、本明細書で説明される機器３００２のような機器のアクチュエータによって開口部８１８５の中に動かすことができる。こうしたアクチュエータは、例えば、超音波変換器８１９５を音響連結部材８１８２と接触するように所定の距離だけ動かすように構成されたステッパモータを含むことができる。幾つかの実施形態では、例えば、機器は、図３７〜図４０を参照して上で示され説明された第１のアクチュエータ組立部３４００と類似したアクチュエータ組立部を含むことができる。こうした実施形態では、第１のアクチュエータ組立部は、係合バー３４４５と類似した係合バーを介して開口部の中に動かされる一連の超音波変換器を含むことができる。
幾つかの実施形態では、アクチュエータは、超音波変換器８１９５によって音響連結部材８１８２上に及ぼされる力を変化させるように構成することができる。これは、例えば、超音波変換器が始動されている間に超音波変換器８１９５を連結部材８１８２に対して動かすことによって達成することができる。この配置は、音響連結部材８１８２を通した超音波エネルギーの伝達及び／又は音響連結部材８１８２を通した超音波エネルギーの伝達によって生じる加熱が動的に調節されることを可能にする。
幾つかの実施形態では、音響連結部材８１８２は、断熱性材料から構成される。このようにして、音響連結部材８１８２から隣接する第２のハウジング８１６０の側壁への熱の伝達を最小にすることができる。この配置は、音響変換器８１９５が始動され、側壁と接触するときに、第２のハウジング８１６０の側壁の変形及び／又は溶融を最小にする及び／又は防ぐことができる。加えて、幾つかの実施形態では、音響連結部材８１８２は、音響連結部材８１８２を通した分離チャンバの中への超音波エネルギーの伝達を促進するために音響インピーダンスを有するように構成し及び／又は構築することができる。
図８３は、細胞溶解及び／又はその中に含有された核酸の分離を促進するために分離モジュールの分離チャンバ（図示せず）内に収容された試料に超音波エネルギーを伝達するように構成された一実施形態に係る分離モジュールの第２のハウジング９１６０を示す。第２のハウジング９１６０は、上記で説明されたのと同様の様態で対応する第１のハウジング（図８３には図示せず）に連結する及び／又はその中に配置することができる。より詳細には、第２のハウジング９１６０は、第２のハウジング９１６０を第１のハウジングから実質的に音響的に分離する上記で示され説明されたシール６１７２と類似したシール（図示せず）を含む。
第２のハウジング９１６０は、分離プロセスで用いられる試薬及び／又は他の物質を収容する一連の保持チャンバ９１６３ａ、９１６３ｂ、９１６３ｃ、及び９１６３ｄを画定する。第２のハウジング９１６０はまた、超音波変換器９１９５の一部をその中に配置することができる開口部９１８５を画定する。上で説明された開口部８１８５とは対照的に、開口部９１８５は、第２のハウジング９１６０の側壁の開口部を介して分離チャンバと流体連通することができる。
音響連結部材９１８３は、開口部９１８５内に配置され、且つ第２のハウジング９１６０の側壁の一部を通る。より詳細には、音響連結部材９１８３は、音響連結部材９１８３の第１の部分９１８６が開口部９１８５内にあり且つ音響連結部材９１８３の第２の部分９１８７が分離チャンバ内にあるように側壁に連結される。第２のハウジングから分離チャンバを実質的に流体的に分離する及び／又は音響連結部材９１８３を実質的に音響的に分離するために、第２のハウジング９１６０の側壁と音響連結部材９１８３との間にシール９１８４が配置される。
使用時に、音響変換器８１９５の少なくとも一部を、音響連結部材９１８３の第１の部分９１８６と接触する状態で開口部９１８５内に配置することができる。このようにして、変換器９１９５によって生じた音響及び／又は超音波エネルギーを、音響連結部材９１８３を通して分離チャンバ内の溶液の中に運ぶことができる。
超音波変換器８１９５は、本明細書で説明される機器３００２のような機器のアクチュエータによって開口部９１８５の中に動かすことができる。こうしたアクチュエータは、例えば、超音波変換器９１９５を音響連結部材９１８３と接触するように所定の距離だけ動かすように構成されたステッパモータを含むことができる。幾つかの実施形態では、例えば、機器は、図３７〜図４０を参照して上記で示され説明された第１のアクチュエータ組立部３４００と類似したアクチュエータ組立部を含むことができる。こうした実施形態では、第１のアクチュエータ組立部は、係合バー３４４５と類似した係合バーを介して開口部の中に動かされる一連の超音波変換器を含むことができる。
幾つかの実施形態では、アクチュエータは、超音波変換器５１９５によって音響連結部材５１８３上に及ぼされる力を変化させるように構成することができる。これは、例えば、超音波変換器が始動されている間に超音波変換器８１９５を連結部材９１８３に対して動かすことによって達成することができる。この配置は、音響連結部材９１８３を通した超音波エネルギーの伝達及び／又は音響連結部材９１８３を通した超音波エネルギーの伝達によって生じる加熱が動的に調節されることを可能にする。
前述のように、幾つかの実施形態では、音響連結部材５１８３は、音響連結部材９１８３を通した分離チャンバの中への超音波エネルギーの伝達を促進するために、音響インピーダンスを有するように構成することができる。
図８２及び図８３は、分離モジュール内に収容された試料に超音波エネルギーを伝達するように構成された分離モジュールの第２のハウジングを示すが、他の実施形態では、カートリッジのいかなる部分も、試料に超音波エネルギーを伝達するように構成することができる。例えば、図８４は、分離モジュール７１００（例えば図２６〜図２８参照）及び超音波変換器７１９５を示す。特に、前述のように、ハウジング７１１０は音響連結部７１８２を含む。使用時に、音響変換器７１９５の少なくとも一部を、音響連結部７１８２と接触する状態で配置することができる。このようにして、変換器によって生じた音響及び／又は超音波エネルギーを、音響連結部７１８２及び第１のハウジング７１１０の側壁を通して溶解チャンバ７１１４内の溶液の中に伝えることができる。
超音波変換器７１９５は、本明細書で説明される機器３００２のような機器のアクチュエータによって音響連結部７１８２と接触するように動かすことができる。こうしたアクチュエータは、例えば、超音波変換器７１９５を音響連結部７１８２と接触するように所定の距離だけ動かすように構成されたステッパモータを含むことができる。幾つかの実施形態では、例えば、機器は、図３７〜図４０を参照して上記で示され説明された第１のアクチュエータ組立部３４００と類似したアクチュエータ組立部を含むことができる。こうした実施形態では、第１のアクチュエータ組立部は、係合バー３４４５と類似した係合バーを介して開口部の中に動かされる一連の超音波変換器を含むことができる。
幾つかの実施形態では、アクチュエータは、超音波変換器７１９５によって音響連結部７１８２上に及ぼされる力を変化させるように構成することができる。これは、例えば、超音波変換器が始動されている間に超音波変換器７１９５を音響連結部７１８２に対して動かすことによって達成することができる。この配置は、音響連結部７１８２を通した超音波エネルギーの伝達及び／又は音響連結部７１８２を通した超音波エネルギーの伝達によって生じる加熱が動的に調節されることを可能にする。図８３に示すように、超音波変換器７１９５は、超音波変換器を機器のアクチュエータ組立部に対して維持する及び／又は付勢するように構成されたばね７１９６又は他の付勢部材を含むことができる。
ＰＣＲモジュール６２００は、ＰＣＲ試薬、溶離バッファなどを保存することができる３つの試薬チャンバ６２１３ａ、６２１３ｂ、及び１２１３ｃを含むものとして上記で示され説明されるが、他の実施形態では、ＰＣＲモジュールは、任意の数の試薬チャンバを含むことができる。幾つかの実施形態では、ＰＣＲモジュールは、如何なる試薬チャンバもないものとすることができる。例えば、図８５〜図８７は、一実施形態に係るカートリッジ１０００１を示す。カートリッジ１０００１は、互いに連結されて一体化されたカートリッジ１０００１を形成する核酸分離モジュール１０１００及び増幅（又はＰＣＲ）モジュール１０２００を含む。一体化されたカートリッジ１０００１は、上記で示され説明されたカートリッジ６００１及び／又はカートリッジ７００１と多くの点で類似しており、したがって、ここでは詳細に説明されない。カバー１０００５のないカートリッジを示す図８６に示すように、ＰＣＲモジュール１０２００は、ハウジング１０２１０、ＰＣＲバイアル１０２６０、及び移送管１０２５０を含む。増幅モジュール１０２００は、移送管の少なくとも一部が分離モジュール１０１００の溶出チャンバ内に配置されるように分離モジュール１０１００に連結される。
ハウジング１０２１０は移送ポート１０２７０を含む。移送ポート１０２７０は、それを通して分離された核酸及び／又は他の物質又は試薬をＰＣＲバイアル１０２６０の中に運ぶことができる１つ又は複数の管腔及び／又は通路を画定する。ハウジング１０２１０及び／又は移送ポート１０２７０は、溶出チャンバ及び／又はＰＣＲバイアル１０２６０を大気に流体的に連結するために１つ又は複数のベント通路を画定することができる。幾つかの実施形態では、こうしたベントのいずれも、溶出チャンバ及び／又はＰＣＲバイアル１０２６０からの試料及び／又は試薬の損失を最小にする及び／又は防ぐためにフリット、弁及び／又は他の適切な機構を含むことができる。
移送ポート１０２７０の第１の端部１０２７１はＰＣＲバイアル１０２６０の外部に配置され、移送ポート１０２７０の第２の端部１０２７２は、ＰＣＲバイアルの内部に配置される。より詳細には、第２の端部１０２７２は、その中に試料を配置することができるＰＣＲバイアル１０２６０の体積Ｖが所定の大きさよりも大きくないようにＰＣＲバイアル１０２６０の内部に配置される。このようにして、ＰＣＲバイアル１０２６０内の試料の上に限られた「ヘッドスペース」が存在するので、熱サイクル中にＰＣＲバイアル１０２６０の壁上に形成される可能性がある凝縮を最小にする及び／又はなくすことができる。
ＰＣＲモジュール１０２００は、前述のように溶出チャンバ内の試料及び／又は試薬の少なくとも一部をＰＣＲバイアル１０２６０に移送するために、溶出チャンバ及び／又はＰＣＲバイアル１０２６０内に圧力及び／又は真空を生じるように構成された移送ピストン１０２４０を含む。
カートリッジ１０００１と共に用いられる溶離バッファは、分離モジュール１０１００の溶出チャンバ（図８５〜図８７には図示せず）の中に保存される。ＰＣＲ試薬は、前述のように凍結乾燥した形態でＰＣＲバイアル１０２６０の中に保存される。使用時に、分離された核酸は、溶出チャンバの中の捕捉ビーズから溶出される。溶出した核酸は、次いで、前述のようにＰＣＲバイアル１０２６０の中に移送され、ＰＣＲバイアル１０２６０内のＰＣＲ試薬と混合される。
ＰＣＲモジュール６２００は、ハウジング６２１０の第１の端部６２１１に隣接して配置される３つの試薬チャンバ６２１３ａ、６２１３ｂ、及び６２１３ｃを含むものとして示され説明されるが（例えば図８参照）、他の実施形態では、ＰＣＲモジュールは、あらゆる位置及び／又は配向に配置される任意の数の試薬チャンバ又はモジュールを含むことができる。さらに、幾つかの実施形態では、本明細書で説明される試薬プランジャ（例えば、プランジャ６２１４ａ）及び／又は移送機構のいずれをも付勢することができる。例えば、図８８は、分離モジュール６１００’に連結されたＰＣＲモジュール１１２００の断面図である。ＰＣＲモジュール１１２００は、本明細書で説明されたタイプの物質及び／又は試薬をその中に保存することができる３つの試薬チャンバ１１２１３を画定するハウジング１１２１０を含む。プランジャ１１２１４及びばね１１２１５（図８８に１つだけ示され符号が付される）は、試薬チャンバ１１２１３のそれぞれの中に配置される。このようにして、プランジャ（又は移送機構）は非始動位置に付勢される。他の実施形態では、しかしながら、プランジャを始動位置に付勢することができ、且つ係止タブなどによって定位置に保持することができる。このようにして、プランジャの始動を、ばねの力によって支援することができる。
ＰＣＲモジュールはまた、ノズル１１１３１を介して溶出チャンバ６１９０’と流体連通する混合機構（又は移送機構）１１１３０を含む。ピペットチューブ１１２５０は、溶出チャンバ６１９０をＰＣＲバイアル１１２６０と流体連通する状態におく。
幾つかの実施形態では、ＰＣＲモジュールは、分離モジュールの溶出チャンバに隣接して配置されるＰＣＲバイアル又は反応チャンバを含むことができる。例えば、図８９は、ＰＣＲモジュール１２２００に連結された分離モジュール６１００’を有するカートリッジ１２００１を示す。ＰＣＲモジュール１２２００は、溶出チャンバ６１９０’に隣接するＰＣＲチャンバ１２２６０を含む。同様に述べると、ＰＣＲモジュール１２２００が分離モジュール６１００’に連結されるときに、ＰＣＲバイアル１２２６０は、ＰＣＲ試薬チャンバ１２２３１と分離モジュール６１００’との間に配置される。
本明細書で示され説明されるカートリッジは、使用時に、分離された試料の一部がＰＣＲバイアル（例えば、ＰＣＲバイアル７２６０）の中に移送されるように、ＰＣＲモジュールに連結された溶出チャンバ（例えば、溶出チャンバ７１９０）を含む分離モジュールを含むが、他の実施形態では、ＰＣＲモジュールはＰＣＲバイアルを含む必要はない。例えば、幾つかの実施形態では、カートリッジは、ＰＣＲを行うことができる反応体積となるようにも構成される溶出チャンバを含むことができる。例えば、図９０は、分離モジュール６１００’及びＰＣＲモジュール１３２００を含む、一実施形態に係るカートリッジ１３００１を示す。ＰＣＲモジュール１３２００は、基体１３２２０及び一連の試薬モジュール１３２７０を含む。使用時に、試薬モジュール１３２７０は、本明細書で示され説明されるタイプの１つ又は複数の試薬及び／又は物質を、フローチューブ１３２２９を介して分離モジュール６１００’の溶出チャンバ６１９０’の中に移送するように構成される。このようにして、溶出チャンバ６１９０’の中でＰＣＲを行うことができる。こうした実施形態では、機器３００２と類似した機器は、ＰＣＲを容易にするために溶出チャンバ６１９０’に熱サイクルを行うように構成することができる。さらに、機器は、溶出チャンバ６１９０’内の反応を光学的に監視するように構成された光学組立部を含むことができる。幾つかの実施形態では、ハウジング６１１０’は、溶出チャンバ６１９０’に隣接する位置でその中に配置された励起光学部材（図示せず）及び／又は検出光学部材（図示せず）を含むことができる。
本明細書で示され説明されるカートリッジは、分離モジュールと直列に連結されるＰＣＲモジュールを概して含むが、他の実施形態では、カートリッジは、分離モジュールに任意の向き、位置、及び／又は場所で連結されたＰＣＲモジュールを含むことができる。同様に述べると、カートリッジは、分離モジュールの端部に連結されるＰＣＲモジュールを含むものとして本明細書で示され説明されるが、他の実施形態では、ＰＣＲモジュールは、分離モジュールと任意の様態で一体化させる及び／又は連結することができる。例えば、図９１は、分離モジュール１４１００及びＰＣＲモジュール１４２００を含むカートリッジ１４００１を示す。分離モジュール１４１００は、上記で説明されたものと類似した一連の洗浄機構１４１３０を含む。ＰＣＲモジュールは一連の試薬モジュール１４２７０を含む。試薬モジュール１４２７０は、洗浄機構１４１３０に隣接して及び／又はその間に配置される。
使用時に、試薬モジュール１４２７０は、本明細書で示され説明されるタイプの１つ又は複数の試薬及び／又は物質を、１４２２９を介して分離モジュール１４１００の溶出チャンバ１４１９０の中に移送するように構成される。このようにして、溶出チャンバ１４１９０の中でＰＣＲを行うことができる。
図９２及び図９３は、ＰＣＲモジュール１５２００の試薬モジュール１５２７０が分離モジュール１５１００の洗浄機構１５１３０に隣接して及び／又はこの間に配置される別の実施形態を示す。カートリッジ１５００１は、試薬モジュール１５２７０内に収容された物質が一連の内部流路１５２２８を介してＰＣＲバイアル１５２６０の中に移送されるという点でカートリッジ１４００１とは異なる。ＰＣＲモジュールは、溶出チャンバ１５１９０から分離された試料の一部をＰＣＲバイアル１５２６０の中に移送するために移送機構１５２３５を含む。
本明細書で示され説明されるＰＣＲモジュールは単一のＰＣＲバイアルを含むが、他の実施形態では、ＰＣＲモジュールは、任意の数のＰＣＲバイアルを含むことができる。一例が、４つのＰＣＲバイアル１６２６０を有するＰＣＲモジュール１６２００を示す図９４に示される。
種々の実施形態が上記で説明されているが、それらは単なる例として提示されており、限定するものではないことを理解されたい。上で説明された方法及び／又は方式は、或る順序で起こる或るイベント及び／又はフローパターンを示すが、或るイベント及び／又はフローパターンの順序は修正されてもよい。加えて、或るイベントは、可能であるときには平行したプロセスで同時に行われてもよく、並びに順次に行われてもよい。実施形態が特定的に示され説明されているが、形態及び詳細に種々の変化が加えられてもよいことが理解されるであろう。
例えば、チャンバ６１６３ａ、洗浄バッファモジュール７１３０ａ、及び試薬モジュール７２７０ａのような本明細書で説明されるチャンバの多くは、穿刺可能部材（例えば、穿刺可能部材６１７０、穿刺可能部材７１３５ａ、及び穿刺可能部材７２７５）によって流体分離した状態に維持される物質、試料、及び／又は試薬を収容するものとして説明されるが、幾つかの実施形態では、本明細書のチャンバのいずれも、所望の物質、試料、及び／又は試薬を部分的にのみ充填することができる。より詳細には、本明細書で説明されるチャンバのいずれも、第１の体積の所望の物質（一般に液体状態にある）と、第２の体積の空気、酸素、窒素などのようなガスを含むことができる。この配置は、穿刺可能部材を破断する前にチャンバ内で移送機構又は穿刺部材（例えば、アクチュエータ６１６６の穿刺部６１６８）を動かすための力を減らす。より詳細には、チャンバの体積の一部をガスとして含むことによって、移送機構がチャンバ内で動くときにガスが圧縮されてチャンバの体積が減り、これにより穿刺部材が穿刺可能部材に接触することが可能となる。幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるチャンバのいずれかは、その中の体積のおよそ１０パーセントをガスとして含むことができる。
分離モジュール６１００は、溶解チャンバ６１１４を洗浄チャンバ６１２１から実質的に流体的に分離された状態に維持しながら溶解チャンバ６１１４と洗浄チャンバ６１２１との間で物質を移送するように構成された移送組立部６１４０ａを含むものとして上で示され説明されるが、他の実施形態では、本明細書で説明されるモジュールのうちいずれも、これらのチャンバ間の流体連通を可能にしながら物質をチャンバ間で移送する移送機構を含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、モジュールは、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の物質の流れを選択的に制御するように構成される移送機構を含むことができる。こうした移送機構は、例えば弁を含むことができる。
カートリッジは、カートリッジを取り扱う機器内に配置する前に互いに連結された複数のモジュール（例えば、分離モジュール及び反応モジュール）を含むものとして本明細書で示され説明されるが、他の実施形態では、カートリッジは、そのうちの少なくとも１つが機器内の別のモジュールに及び／又は機器によって連結されるように構成される複数のモジュールを含むことができる。同様に、幾つかの実施形態では、機器は、カートリッジの処理の一部として１つのモジュール（例えば、試薬モジュール）を別のモジュール（例えば、反応モジュール、分離モジュールなど）に連結するように構成することができる。
移送組立部６１４０のような移送機構は、カートリッジ内の試料の標的部の移動を容易にするために磁気力を用いるものとして本明細書で示され説明されるが、他の実施形態では、本明細書で示され説明される移送機構のうちのいずれもカートリッジ内の試料の標的部の移動を容易にするため、任意の適切なタイプの力を採用することができる。例えば、幾つかの実施形態では、移送機構は、ポンプを含むことができる。他の実施形態では、移送機構は、試料の標的部の蠕動運動を生じることができる。
カートリッジ及び／又はその一部は、主として核酸分離及び増幅反応に用いる、及び本明細書で説明される特定の機器と共に用いることに関して説明されているが、カートリッジはそれに限定されない。機器及び／又はその一部は、主として核酸分離及び増幅反応に用いる、及び本明細書で説明される特定のカートリッジと共に用いることに関して説明されているが、機器はそれに限定されない。
例えば、本明細書で提供されるカートリッジ、機器、及び／又はその一部は、次世代シークエンス（ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）（ＮＧＳ）プラットフォームで用いることができる。ＮＧＳ技術は、サンガー法よりも３〜４桁大きい配列を生成することが報告されており、且つまた、実施するのにより低価格である（Ｈａｒｉｓｍｅｎｄｙ他、（２００９）、Ｇｅｎｏｍｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ １０、ｐｐ．Ｒ３２．１〜Ｒ３２．１３）。ＮＧＳ用途は、ゲノムショットガンシークエンス、細菌人工染色体（ＢＡＣ）エンドシークエンス、１塩基多型発見及び再シークエンス、他の突然変異発見、クロマチン免疫沈降（ＣｈＩＰ）、マイクロＲＮＡ発見、大規模発現配列タグシークエンス、プライマーウォーキング、又は遺伝子発現のシリアル分析（ＳＡＧＥ）を含むがこれに限定されない。
一実施形態では、モジュールは、核酸配列分析のために本発明のカートリッジをＮＧＳプラットフォーム機器にはめ込むのに用いられる。代替的に、試料移送モジュール（例えば、自動液体処理機器）は、核酸増幅産物をＮＧＳ機器のフローセルに移送することができる。
一実施形態では、本発明のカートリッジが以下のＮＧＳプラットフォーム、すなわち、Ｒｏｃｈｅ ４５４ ＧＳ−ＦＬＸプラットフォーム、Ｉｌｌｕｍｉｎａ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇプラットフォーム（例えば、ＨｉＳｅｑ ２０００、ＨｉＳｅｑ １０００、ＭｉＳｅｑ、Ｇｅｎｏｍｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＩＩｘ）、Ｉｌｌｕｍｉｎａ Ｓｏｌｅｘａ ＩＧ Ｇｅｎｏｍｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ ３７３０ｘｌプラットフォーム、ＡＢＩ ＳＯＬｉＤ（商標）（例えば、５５００ｘｌ又は５５００ ＳＯＬｉＤ（商標）システム）のうちの１つと共に用いることに適用できるようにモジュールが提供される。モジュールは、上述のデバイスのうちの１つにはめ込むことができ、又は核酸増幅反応の産物をＮＧＳ機器に移動させる試料移送モジュールとすることができる。
一実施形態では、本発明のカートリッジは、ゲノムショットガンシークエンス、細菌人工染色体（ＢＡＣ）エンドシークエンス、１塩基多型発見及び再シークエンス、他の突然変異発見、クロマチン免疫沈降（ＣｈＩＰ）、マイクロＲＮＡ発見、大規模発現配列タグシークエンス、プライマーウォーキング、又は遺伝子発現のシリアル分析（ＳＡＧＥ）のために用いられる。
一実施形態では、核酸分離及び／又は増幅（例えばＰＣＲ）は、本明細書で説明されるように、本発明のカートリッジ及び機器の中で行われる。さらなる実施形態では、増幅反応が完了すると、試料移送モジュールは、ライブラリ調製及び後続シークエンスのためにそれぞれのＮＧＳ機器のフローセルに増幅産物を移送する。
別の実施形態では、核酸分離及び／又は増幅（例えばＰＣＲ）は、本明細書で説明されるように、本発明のカートリッジ及び／又は機器の中で行われる。さらなる実施形態では、増幅反応が完了すると、カートリッジは、上記で提供されたＮＧＳ機器のうちの１つと共に用いることに適用できるようにモジュールに移送される。核酸増幅産物は、次いで、ライブラリ調製及び後続シークエンスのためにそれぞれのＮＧＳ機器のフローセルに移送される。
幾つかの実施形態では、装置は、第１のモジュール、第２のモジュール、及び第３のモジュールを含む。第１のモジュールは、第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定し、少なくとも第１のチャンバは試料を収容するように構成される。第２のモジュールは、第１の物質を収容するように構成された第１の体積を画定する。第２のモジュールの一部は、第１の体積を第１のチャンバと選択的に流体連通する状態におかれるように構成するために、第２のモジュールが第１のモジュールに連結されるときに第１のモジュールの第１のチャンバ内に配置されるように構成される。第３のモジュールは、反応チャンバ及び第２の物質を収容するように構成された第２の体積を画定する。第３のモジュールの一部は、第３のモジュールが第１のモジュールに連結されるときに反応チャンバ及び第２の体積のそれぞれが第１のモジュールの第２のチャンバと流体連通するように第１のモジュールの第２のチャンバ内に配置される。
幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるモジュールのうちのいずれも、モジュールによって画定されるチャンバの中に音響エネルギーを伝えるように構成された音響連結部材を含むことができる。
幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるモジュールのうちのいずれも、モジュール内の第１のチャンバとモジュール内の第２のチャンバとの間で試料を移送するように構成された移送機構を含むことができる。こうした移送機構は、溶液の流れ、磁気力などを含む物質を移送するための任意の適切な機構を用いることができる。
幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるモジュールのうちのいずれも、モジュール内の第１のチャンバとモジュール内の第２のチャンバとの間で試料を移送するように構成された弁を含むことができる。幾つかの実施形態では、こうした弁は、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の流体分離を維持するように構成することができる。
幾つかの実施形態では、装置は、第１のモジュール、第２のモジュール、及び第３のモジュールを含む。第１のモジュールは、第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定する。第１のモジュールは、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の流体分離を維持しながら第１のチャンバと第２のチャンバとの間で試料を移送するように構成された第１の移送機構を含む。第２のモジュールは、物質を収容するように構成された体積を画定する。第２のモジュールの一部は、体積を第１のチャンバと選択的に流体連通する状態におかれるように構成するために、第２のモジュールが第１のモジュールに連結されるときに第１のモジュールの第１のチャンバ内に配置されるように構成される。第３のモジュールは、反応チャンバを画定し、第３のモジュールは、反応チャンバが第２のチャンバと流体連通するように第１のモジュールと連結されるように構成される。第３のモジュールは、第２のチャンバと反応チャンバとの間で試料の一部を移送するように構成された第２の移送機構を含む。
幾つかの実施形態では、装置は第１のモジュール及び第２のモジュールを含む。第１のモジュールは、反応バイアル、基体、及び第１の移送機構を含む。反応バイアルは、反応チャンバを画定する。第１の移送機構は、ハウジングとプランジャが第１の体積を画定するようにハウジング内に移動可能に配置されるプランジャを含み、第１の体積は第１の物質を収容する。基体は、第１の流路及び第２の流路の少なくとも一部を画定する。第１の流路は、反応チャンバ、第１の体積、及び分離モジュールの分離チャンバと流体連通するように構成される。第２の流路は、分離チャンバと流体連通するように構成される。プランジャがハウジング内の第１の位置にあるときに、第１の体積が反応チャンバから流体的に分離されるようにプランジャの一部が第１の流れ経路（ｆｌｏｗ ｐａｔｈｗａｙ）内に配置される。プランジャがハウジング内の第２の位置にあるときに、第１の体積が反応チャンバと流体連通するようにプランジャの一部が第１の流れ経路から離間して配置される。プランジャは、プランジャが第１の位置から第２の位置に動かされるときに試料を分離チャンバから反応チャンバに移送するために反応チャンバ内に真空を生じるように構成される。第２のモジュールは、第２の移送機構を含み、且つ第２の物質を収容するように構成された第２の体積を画定する。第２のモジュールは、第２の体積を第２の流路を介して分離チャンバと選択的に流体連通する状態におくことができるように第１のモジュールに連結されるように構成される。第２の移送機構は、第２の移送機構が始動されるときに第２の体積から分離チャンバに第２の物質を移送するように構成される。
幾つかの実施形態では、機器は、ブロック、第１の光学部材、第２の光学部材、及び光学組立部を含む。ブロックは、反応容器の少なくとも一部を受け入れるように構成された反応体積を画定する。第１の光学部材は、第１の光学部材が第１の光路を画定し且つ反応体積と光学的に連通するように少なくとも部分的にブロック内に配置される。第２の光学部材は、第２の光学部材が第２の光路を画定し且つ反応体積と光学的に連通するように少なくとも部分的にブロック内に配置される。第１の光路を含む第１の平面と第２の光路を含む第２の平面は約７５度よりも大きい角度を画定する。光学組立部は、励起光ビームを反応体積の中に運ぶことができ且つ反応体積から放出光ビームを受光することができるように、第１の光学部材及び第２の光学部材に連結される。
種々の実施形態が特定の機能部及び／又は構成要素の組合せを有するものとして説明されているが、上述の実施形態のいずれからの任意の機能部及び／又は構成要素の組合せをも有する他の実施形態が可能である。

Claims (16)

  1. （ａ）第１のチャンバーと、第２のチャンバーと、反応チャンバーと、弁とを有するカセットの第１のチャンバー内に磁性粒子に捕捉された核酸を含む構成物を提供するステップであって、前記弁は弁ハウジング内に移動可能に配置された弁部材を備え、前記弁ハウジングは少なくともその一部が前記第１、第２のチャンバーの間に配置され、かつ前記第１のチャンバーに流体連通する第１の開口と前記第２のチャンバーに流体連通する第２の開口を有する、ステップと、
    （ｂ）前記弁部材が第１の位置にある時に、第１のチャンバーと流体連通する弁部材のキャビティに磁性粒子を磁気的に引き込み、前記キャビティが前記第２のチャンバーと流体連通する第２の位置に前記弁ハウジング内の弁部材を移動することによって該弁を介して第１のチャンバーから第２のチャンバーに磁性粒子に捕捉された核酸を移動させるステップであって、前記弁は、前記第１，第２のチャンバー間の流体絶縁が維持されている間、前記磁性粒子に捕捉された核酸を前記第１、第２のチャンバー間で移動させるものである、ステップと、
    （ｃ）溶出された核酸試料を得るため、前記第２のチャンバー内の粒子から核酸を溶出するステップと、
    （ｄ）前記第２のチャンバーと流体連通する前記反応チャンバーに、前記溶出された核酸試料の少なくとも一部を移動させるステップと、
    （ｅ）ＰＣＲに適した条件の下で、前記反応チャンバーにおいて、前記溶出された核酸試料とＰＣＲ試薬とを混合することによって、前記溶出された核酸試料内で、１以上の標的核酸配列を増幅するステップと
    を有する方法。
  2. 前記核酸は塩化マグネシウムを含む溶出バッファ内に溶出される請求項１に記載の方法。
  3. ＰＣＲ試薬は凍結乾燥状態で反応チャンバー内に提供されて、前記溶出された核酸試料が反応チャンバー内に移送された際にＰＣＲ試薬が再構成される請求項１に記載の方法。
  4. 前記溶出された核酸試料を反応チャンバー内に移送する前に、前記溶出された核酸試料を７０℃を上回る温度まで加熱するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
  5. 前記溶出された核酸試料を反応チャンバー内に移送する前に、前記溶出された核酸試料を９５℃を上回る温度まで加熱するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
  6. 前記反応チャンバーに前記溶出された核酸試料を移送するステップが前記反応チャンバーに真空を生じることを含む請求項１に記載の方法。
  7. リアルタイムでＰＣＲを監視するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
  8. 前記粒子が磁性シリカ粒子である請求項１に記載の方法。
  9. 前記弁部材を前記キャビティが第１のチャンバーに連通する第１の位置から該第１のチャンバーへの連通を遮断する第２の位置に動かすことによって、前記第１のチャンバー内に前記溶出された核酸試料のほとんど全てを残したまま該第１のチャンバーから磁性粒子を除去するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
  10. （ａ）第１のチャンバーと、第２のチャンバーと、反応チャンバーと、弁とを有するカセットの第１のチャンバー内に磁性粒子に捕捉された核酸を含む構成物を提供するステップであって、前記弁は弁ハウジング内に移動可能に配置された弁部材を備え、前記弁ハウジングは少なくともその一部が前記第１、第２のチャンバーの間に配置され、かつ前記第１のチャンバーに流体連通する第１の開口と前記第２のチャンバーに流体連通する第２の開口を有する、ステップと、
    （ｂ）前記弁部材が第１の位置にある時に、第１のチャンバーと流体連通する弁部材のキャビティに磁性粒子を磁気的に引き込み、前記キャビティが前記第２のチャンバーと流体連通する第２の位置に前記弁ハウジング内の弁部材を移動することによって該弁を介して第１のチャンバーから第２のチャンバーに磁性粒子に捕捉された核酸を移動させるステップであって、前記弁は、前記第１，第２のチャンバー間の流体絶縁が維持されている間、前記磁性粒子に捕捉された核酸を前記第１、第２のチャンバー間で移動させるものである、ステップと、
    （ｃ）溶出された核酸試料を得るため、前記第２のチャンバー内の粒子から核酸を溶出するステップと、
    （ｅ）前記第２のチャンバーと連通する前記反応チャンバーに前記溶出された核酸試料の少なくとも一部を移送するステップと、
    （ｆ）前記反応チャンバーにおいて、前記溶出された核酸試料とＰＣＲ試薬とを混合することによって１以上の標的核酸配列を増幅するステップと
    を有し、前記反応チャンバーはＰＣＲマスターミックス含有ＰＣＲ試薬を含むが塩化マグネシウムを含まず、前記核酸は塩化マグネシウムを含む溶出バッファにて溶出される方法。
  11. ＰＣＲ試薬は凍結乾燥状態で反応チャンバー内に提供されて、前記溶出された核酸試料が反応チャンバー内に移送された際にＰＣＲ試薬が再構成される請求項１０に記載の方法。
  12. 前記溶出された核酸試料を反応チャンバー内に移送する前に、前記溶出された核酸試料を７０℃を上回る温度まで加熱するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
  13. 前記溶出された核酸試料を反応チャンバー内に移送する前に、前記溶出された核酸試料を９５℃を上回る温度まで加熱するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
  14. 前記反応チャンバーに前記溶出された核酸試料を移送するステップが前記反応チャンバーに真空を生じる請求項１０に記載の方法。
  15. リアルタイムでＰＣＲを監視するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
  16. 前記弁部材を前記キャビティが第１のチャンバーに連通する第１の位置から該第１のチャンバーへの連通を遮断する第２の位置に動かすことによって、前記第１のチャンバー内に前記溶出された核酸試料のほとんど全てを残したまま該第１のチャンバーから磁性粒子を除去するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
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