JP7123903B2 - サンプル容器配列物 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、サンプル容器配列物内に提供される少なくとも１つのサンプル容器を調質するためのサンプル容器配列物および方法に関する。

調査されるべきサンプルは、検査の間、安全に保持され、明確に位置付けられる必要がある。多くの場合、サンプルを調質する（ｔｅｍｐｅｒ）、すなわち、冷却または加熱する必要がある。さらに、検査の間、サンプルを移動させる必要もあり得る。

例えば、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）またはＨＤＡ（ヘリカーゼ依存性増幅）におけるような核酸増幅のために、サンプルの正しくかつ高速の調質を確実にするため、サンプル容器は、調質ユニットに対して明確に画定され、かつ良好に熱接触しなければならない。熱接触抵抗に関して、応力または圧力は、重要なサイズである。回転式使い捨て配列物に提供されるサンプル容器に関して、機械的接触圧力を使用する公知の解決策は、多くの場合、好適ではない。

文書第ＵＳ７７５４４７４Ｂ２号は、サンプル処理デバイス内に位置するサンプル材料を処理するためのサンプル処理システムを示す。サンプル処理システムは、動作の間、サンプル処理デバイスが位置する、回転式ベースプレートを含む。本システムは、カバーと、サンプル処理デバイスをベースプレートに向かって押進させるように設計される、圧縮構造とを含む。したがって、サンプル処理デバイスは、ベースプレート上の熱構造と強制的に接触させられる。

物理的接触を使用する解決策と対照的に、空気加熱システムを使用する解決策も、存在する。そのようなシステムの不利な点は、空気が低い熱容量を有するため、空気加熱が不良熱伝達をもたらすことである。

さらに、ＰＣＲ管サイクラおよびプレートサイクラとして画定された熱接触を伴わない、物理的接触を使用するシステムも、存在する。これらのシステムは、移動可能なサンプル容器を使用するとき、取扱が困難である。さらに、画定されていない熱伝達は、ＰＣＲ性能を劣化させ得る。

さらに、赤外線加熱の使用も、可能性として考えられ得る。しかしながら、そのようなシステムにおける温度制御は、困難であろう。レーザビームを使用する粒子加熱システムは、金粒子を有する特殊アッセイに好適であるに過ぎない。

文書第ＵＳ２００５／００８４８６７Ａ１号は、１つまたはそれを上回る直線状アレイのための回転可能支持体と、支持体を回転させるための機構と、直線状アレイを検査するためのデバイスとを備える、装置および方法を開示する。直線状アレイはそれぞれ、化学反応を行うための複数の特徴を備える。

文書第ＥＰ２２６３８０２Ａ１号は、流体を分注するためのシステムおよび方法を開示する。本システムは、マルチウェルプレートを所定の保持位置に保持するためのホルダを備える。マルチウェルプレートは、流体を収容するための複数のウェルを具備する、ウェル領域と、ウェル領域を取り囲む、縁領域とを有する。ホルダは、シールゾーンを形成するための縁領域に接触するように適合される、接触面積を含む。

文書第ＷＯ２００５／１０７９３８Ａ２号は、熱反応デバイスおよびそれを使用するための方法を開示する。本デバイスは、デバイスのエラストマブロック内に形成されるビアを通してサンプル入口または試薬入口のいずれかのうちの１つと連通する、複数の反応セルを備える。

米国特許第７７５４４７４号明細書 米国特許出願公開第２００５／００８４８６７Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第２２６３８０２Ａ１号明細書 国際公開第２００５／１０７９３８Ａ２号明細書

発明の要旨
それらと対照的に、本発明は、負圧を使用して、サンプル容器と調質モジュールとの間の安全接触を確実にする、請求項１に記載の配列物サンプル容器を提案する。したがって、上記に述べられた接触問題は、負圧または低圧を使用して、サンプル容器または複数のサンプル容器を調質モジュール、したがって、調質モジュール内の少なくとも１つの調質要素に吸着させることによって、解決される。本負圧、すなわち、周囲圧力と比較した負の相対的圧力が、動作の間、周囲圧力に、サンプル容器またはサンプル容器を備える担体を、調質モジュールに、またはそれに対して押動させるようにする。

少なくとも１つのサンプル容器は、担体内に形成され、少なくとも１つの空洞が、担体と調質モジュールとの間に形成され、空洞は、負圧下に置かれ得、少なくとも１つの空洞が、担体および調質モジュールの隣接する側面の形成によって形成される。

担体の隣接する側面は、ジグザグ設計を有することができる。担体の隣接する側面のジグザグ設計は、空洞およびサンプル容器の数および配列物を決定することができる。

負圧を調節することによって、サンプル容器が、製作公差にかかわらず、調質モジュールに対して画定された熱接触を有することが確実にされ得る。特に、これは、可撓性材料から作製される担体、例えば、可撓性材料から作製される使い捨て器具を使用するときに保証されることができる。

提案されるサンプル容器配列物は、少なくとも１つのサンプル容器のための担体と、少なくとも１つの調質要素を備え、少なくとも１つの調質要素が、それぞれ、担体およびサンプル容器を調質するために好適であるように、担体と少なくとも部分的に接触する、調質モジュールとを備え、サンプル容器配列物は、担体が、負圧によって調質モジュールへの接触を維持されるようにされる。

したがって、少なくとも１つのサンプル容器は、調質モジュールに隣接する担体の側面が、少なくとも部分的または断片的に、担体に隣接する調質要素の側面と接触するように、調質モジュールに対して圧接される。故に、第１の接触面積を形成する担体の述べられた側面の少なくとも一部は、調質モジュールの述べられた側面の少なくとも一部と接触し、第２の接触面積を形成する。随意に、調質モジュールの１つを上回る側面は、調質されることができる。

負圧が生じることで、移動または回転式担体、例えば、使い捨て器具でさえ、調質モジュールに吸引または圧接され、良好かつ明確に画定された熱接触を提供する。故に、サンプル容器、したがって、サンプル容器内のサンプルの高速かつ正確な調質、すなわち、冷却または加熱が、確実にされる。配列物は、例えば、ＰＣＲまたはＨＤＡによるＤＮＡ識別のために使用されることができる。

さらに、負圧は、サンプルの単純挿入および除去を可能にするための担体、例えば、使い捨て器具の位置付けのために使用されることができる。

本明細書に説明される配列物および方法は、ＰＣＲ、ＨＤＡ、または他の増幅方法を使用して、増幅による核酸の識別のために使用されることができる。

使用済固体状態（ｓｏｌｉｄ ｓａｔｅ）加熱、例えば、サンプル容器を加熱するために使用されるペルチェ要素または電気加熱の使用は、増幅方法のために使用されることができる。接触面積は、負圧によって保証される明確に画定された熱伝達を提供する。

少なくとも１つのサンプル容器が、担体内に形成されるため、少なくとも１つのサンプル容器は、担体内の孔または空洞によって実現される。

担体は、円形断面積を有する、ディスクであることができる。本ディスクは、同様に円形断面積を有し得る、調質モジュールとともに回転されることができる。さらに、配列物は、好ましくは、両方向に回転され得るようにされることができる。

担体または調質モジュールの形状から独立して、調質モジュールの断面積は、担体の断面積に対応することができる。

一実施形態では、少なくとも１つのサンプル容器は、少なくとも１つの調質要素と整合する。したがって、使用時、少なくとも１つのサンプル容器および少なくとも１つの調質要素は、一方が他方の上にあって、効率的熱伝達を可能にする。

さらなる実施形態では、担体は、遠心マイクロ流体に基づいて、使い捨てである。使い捨て器具は、壁厚２０ｍｍ未満を有する、薄いプラスチックディスクであることができる。さらに、使い捨て器具は、壁厚０．５ｍｍ未満を有する、フィルムまたは箔ディスクであることができる。

さらに、少なくとも１つの空洞またはゾーンが、担体と調質要素との間に形成されることができ、空洞またはゾーンは、負圧下に置かれることができる。少なくとも１つの空洞は、担体および調質モジュールの隣接する側面の形成によって形成されることができる。少なくとも１つのゾーンが、調質モジュールおよび／または担体内に形成されることができる。

負圧の安定性を改良するために、少なくとも１つのシールが、担体と調質モジュールとの間に提供されることができる。本少なくとも１つのシールは、調質モジュールおよび／または担体の一部であることができる。少なくとも１つのシールは、円周方向進路を有する、シールであることができる。

さらに、少なくとも１つの空気接続が、調質モジュール内に形成され、少なくとも１つの減圧ポンプに接続することができる。この場合、弁システムが、減圧ポンプを切り離すために、特に、摩擦および摩耗を低減させるために減圧接続を切り離すために提供されることができる。

さらに、少なくとも１つの温度センサが、サンプル容器内の温度を制御するために提供されることができる。

一実施形態では、配列物は、蛍光による検出のために適合される。

さらなる実施形態では、配列物は、吸収による検出のために適合される。

さらなる実施形態では、配列物は、ルミネセンスによる検出のために適合される。

調質モジュールは、調質要素として冷却または加熱するための少なくとも１つのペルチェ要素を備えることができる。代替として、電気加熱システムが、提供されることができる。別の実施形態では、誘導加熱が、配列物とともに回転する金属パッドを使用して提供される。

別の実施形態では、配列物は、いくつかのサンプル容器を備え、各サンプル容器の温度は、個々に制御されることができる。このために、少なくとも１つの温度センサが、使用されることができる。

さらに、少なくとも１つの圧力センサが、減圧ポンプの動作を制御するために、かつ負圧を制御するために使用されることができる。

加熱するためのエネルギー伝達は、少なくとも１つの摺動接触によって、または誘導的に行われることができる。

少なくとも１つのサンプルを調質する、すなわち、冷却または加熱するための提案される方法は、上記に説明されるような配列物を使用する。少なくとも１つのサンプルは、配列物のサンプル容器の中に入れられ、そして調質モジュールの加熱または冷却は、少なくとも１つの調質要素をオンに切り替えることによって、オンに切り替えられる。負圧によって、サンプル容器および加熱要素は、ともに保持される。負圧は、担体の位置付けの間およびサンプル容器の中へのサンプルの挿入の間、使用されることができる。

本発明のさらなる特徴および実施形態は、説明および付随の図面から明白となる。

上記に述べられた特徴および本明細書に後述される特徴は、規定された組み合わせにおいてだけではなく、また、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組み合わせまたは単独でも使用されることができることを理解されたい。

本発明は、一例として実施形態を用いて図面に図式的に図示され、以降、図面を参照して詳細に説明される。説明は、いかようにも本発明の範囲を限定するものではなく、単に、本発明の好ましい実施形態の例証であることを理解されたい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
サンプル容器配列物であって、
－少なくとも１つのサンプル容器（１６）のための担体（１２）と、
－少なくとも１つの調質要素（１７）を備え、前記少なくとも１つの調質要素（１７）が前記少なくとも１つのサンプル容器（１６）を調質するために好適であるように、前記担体（１２）と少なくとも部分的に接触する、調質モジュール（１４）と、
を備え、前記サンプル容器配列物（１０）は、周囲圧力（４２）に対する負圧により、前記担体（１２）が前記調質モジュール（１４）への接触が維持され、前記少なくとも１つのサンプル容器（１６）は、前記担体（１２）内に形成され、少なくとも１つの空洞（３８）が、前記担体（１２）と前記調質モジュール（１４）との間に形成され、前記空洞（３８）は、負圧下に置かれ得、前記少なくとも１つの空洞（３８）は、前記担体（１２）および前記調質モジュール（１４）の隣接する側面の形成によって形成される、配列物。
（項目２）
前記担体（１２）の隣接する側面が、ジグザグ設計を有する、項目１に記載の配列物。
（項目３）
前記担体（１２）の隣接する側面のジグザグ設計が、前記空洞（３８）および前記サンプル容器（１６）の数および配列物を決定する、項目２に記載の配列物。
（項目４）
前記サンプル容器配列物（１０）が、回転され得るようにされる、項目１－３のいずれか１項に記載の配列物。
（項目５）
前記少なくとも１つのサンプル容器（１６）が、前記少なくとも１つの調質要素（１７）と整合する、項目１－４のいずれか１項に記載の配列物。
（項目６）
前記担体（１２）が、使い捨てである、項目１－５のいずれか１項に記載の配列物。
（項目７）
少なくとも１つのシール（４４）が、前記担体（１２）と前記調質モジュール（１４）との間に提供される、項目１－６のいずれか１項に記載の配列物。
（項目８）
少なくとも１つの空気接続（４０）が、前記調質モジュール（１４）内に形成される、項目１－７のいずれか１項に記載の配列物。
（項目９）
少なくとも１つの減圧ポンプ（２０）が、提供される、項目１－８のいずれか１項に記載の配列物。
（項目１０）
前記減圧ポンプ（２０）を切り離すための弁システムを備える、項目９に記載の配列物。
（項目１１）
前記配列物（１０）が、蛍光による検出のために適合される、項目１－１０のいずれか１項に記載の配列物。
（項目１２）
前記配列物（１０）が、吸収による検出のために適合される、項目１－１０のいずれか１項に記載の配列物。
（項目１３）
前記調質モジュール（１４）は、少なくとも１つのペルチェ要素を備える、項目１－１２のいずれか１項に記載の配列物。
（項目１４）
前記配列物（１０）が、いくつかのサンプル容器（１６）を備え、各サンプル容器（１６）の温度が、個々に制御されることができる、項目１－１３のいずれか１項に記載の配列物。
（項目１５）
前記配列物（１０）が、少なくとも１つの温度センサ（２６）を備える、項目１－１４のいずれか１項に記載の配列物。

図１は、調質ユニットを備える、サンプル容器配列物の全体図である。 図２は、図１による、サンプル容器配列物の断面図である。

図は、集まって、かつ重複方式で説明され、同一参照番号は、同じ部品を示す。

図１は、参照番号１０を用いて全体的に示される、サンプル容器配列物を示す。配列物１０は、担体１２を備え、これは、本実施形態では、円形断面積を有する、ディスク形状の使い捨て器具である。さらに、配列物１０は、調質モジュール１４を備え、これもまた、円形断面積を有する、ディスクとして形成される。したがって、担体１２および調質モジュール１４は、合同的に一方が他方の上にある。

担体１２内には、いくつかのサンプル容器１６が、形成される。配列物１０は、矢印１８を用いて図示されるように、回転されることができる。配列物１０は、両方向に回転され得るようにされる。

図２は、図１における配列物１０を通る断面図を示す。図面は、互いに横たわって、担体１２および調質モジュール１４を備える、配列物１０を示す。調質モジュール１４内には、調質要素１７が提供される。これらは、サンプル容器１６と整合する。

さらに、図面は、減圧ポンプ２０と、２つの圧力センサ２２、特に、差動圧力センサと、空気ライン２４と、温度センサ２６とを示す。

担体１２は、第１の側面３０と、調質モジュール１４と対向する、第２の側面３２とを有する。第２の側面３２は、いくつかのサンプル容器１６が担体１２内に形成されるように形成される。サンプル容器１６は、第１の側面３０の形成によってウェルとして形成されることができる。担体１２の第２の側面３２は、サンプル容器１６の範囲内で調質モジュール１４に接触する。第２の側面３２は、直接、または調質モジュール１４と担体１２の第２の側面３２との間に提供される、熱伝導媒体３６を介して間接的に、調質モジュール１４と接触することができる。本媒体３６は、担体１２と調質モジュール１４との間の熱接触を画定する。

担体の第２の側面３２および本第２の側面３２と反対の調質モジュール１４の側面は、請求項１に記載のような隣接する側面である。

担体１２と調質要素１４との間には、いくつかの空洞３８が、形成される。本実施形態では、担体１２のジグザグ設計、特に、示される長手方向区分における担体１２の第２の側面３２の設計は、空洞３８およびサンプル容器１６の数および配列物を決定する。

調質モジュール１４内には、それを通して空気ライン２４が伝導し、減圧ポンプ２０を担体１２と調質要素１４との間の空洞３８に接続する、空気接続４０が、存在する。したがって、空洞３８は、周囲圧力４２と比較して、負圧下に置かれることができる。

空洞３８内の負圧の安定性を改良するために、シール４４が、担体１２と調質要素１４との間に提供される。

負圧は、調質モジュール１４に関連して担体１２を位置付け、固定するために使用されることができる。調質は、サンプル容器１６の範囲内の小領域においてのみ実施され、熱容量を低減させることができる。したがって、調質は、より高速で実施され、より少ないエネルギーが、消費されることができる。

配列物１０は、小型、軽量、かつ可搬性である、必要時デバイスとして設計されることができる。バッテリは、小面積のみが調質される必要があるに過ぎないため、エネルギー貯蔵として使用されることができる。熱接触は、熱伝導媒体、例えば、熱伝導フィルムまたは熱伝導接着剤を使用することによって、改良されることができる。

減圧ポンプ２０は、摺動接触を使用して、配列物とともに回転または移動するために設計されることができる。定置式ポンプを使用して、弁が、シールの緩和のために、かつ摩擦を低減させるために使用されることができる。

加熱は、ペルチェ要素または誘導加熱の協力を得て実施されることができる。冷却は、空気によって実施されることができる。

示される配列物１０は、熱伝達のために、減圧を提供するために、かつ異なるゾーンが存在することができる、すなわち、調質ゾーンおよび減圧ゾーンが存在することを図示する。

Claims (11)

1. サンプル容器配列物であって、
   －少なくとも１つのサンプル容器（１６）のための担体（１２）であって、前記担体（１２）は、第１の側面と第２の側面とを有する、担体（１２）と、
   －少なくとも１つの調質要素（１７）を備える調質モジュール（１４）であって、前記調質モジュール（１４）は、前記少なくとも１つの調質要素（１７）が前記少なくとも１つのサンプル容器（１６）を調質するために好適であるように、前記担体（１２）の前記第２の側面と少なくとも部分的に接触する、調質モジュール（１４）と、
   を備え、
   前記サンプル容器配列物（１０）は、周囲圧力（４２）に対する負圧により、前記担体（１２）が前記調質モジュール（１４）への接触が維持され、前記少なくとも１つのサンプル容器（１６）は、前記担体（１２）内に形成されており、少なくとも１つの空洞（３８）が、前記担体（１２）と前記調質モジュール（１４）との間に形成されており、前記空洞（３８）は、負圧下に置かれることが可能であり、前記少なくとも１つの空洞（３８）は、前記担体（１２）の前記第２の側面と、前記担体（１２）の前記第２の側面と対向する前記調質モジュール（１４）の側面とによって形成されており、前記の前記第２の側面は、前記調質モジュール（１４）に向かって延在する複数の鋸歯を形成するジグザグ設計を有し、前記少なくとも１つのサンプル容器（１６）は、前記複数の鋸歯のうちの少なくとも１つに対応する前記担体（１２）の少なくとも１つの位置に形成されており、前記配列物（１０）は、回転可能である、サンプル容器配列物。
2. 前記少なくとも１つのサンプル容器（１６）は、前記少なくとも１つの調質要素（１７）と整合している、請求項１に記載の配列物。
3. 前記担体（１２）は、使い捨てである、請求項１または請求項２に記載の配列物。
4. 少なくとも１つのシール（４４）が、前記担体（１２）と前記調質モジュール（１４）との間に設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の配列物。
5. 少なくとも１つの空気接続（４０）が、前記調質モジュール（１４）内に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の配列物。
6. 前記配列物（１０）は、少なくとも１つの減圧ポンプ（２０）を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の配列物。
7. 前記減圧ポンプ（２０）を切り離すための弁システムを備える、請求項６に記載の配列物。
8. 前記配列物（１０）は、蛍光による検出のために適合されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の配列物。
9. 前記調質モジュール（１４）は、少なくとも１つのペルチェ要素を備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の配列物。
10. 前記配列物（１０）は、いくつかのサンプル容器（１６）を備え、各サンプル容器（１６）の温度は、個々に制御されることが可能である、請求項１～９のいずれか１項に記載の配列物。
11. 前記配列物（１０）は、少なくとも１つの温度センサ（２６）を備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の配列物。

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