JPH05261270A - 注入液体供給検出チャンバへの空気注入防止方法 - Google Patents

注入液体供給検出チャンバへの空気注入防止方法

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JPH05261270A
JPH05261270A JP4337119A JP33711992A JPH05261270A JP H05261270 A JPH05261270 A JP H05261270A JP 4337119 A JP4337119 A JP 4337119A JP 33711992 A JP33711992 A JP 33711992A JP H05261270 A JPH05261270 A JP H05261270A
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compartment
air
compartments
residual air
chamber
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JP4337119A
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John B Chemelli
ベンジャミン チェメリー ジョン
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Eastman Kodak Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は注入液体供給チャンバへの空気注
入防止方法に関し、液体反応を確実に行わせるべく残留
空気が検出チャンバに進入するのを防止することを目的
とする。 【構成】 破裂可能隔室26から検出チャンバ40に液体検
出を阻害するその隔室内の残留空気はそのままに液体を
押し出す方法が開示される。この方法の特徴は残留空気
はそのままに液体は押し出す圧力をローラ60によって加
え、ローラ60は液体の反応が起こる期間（インキュベー
ション期間）はその圧力を維持し、その後にローラ60の
転動を許可することで、検出チャンバへの残留空気の射
出を行わしめることにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は閉鎖隔室からチャンバ
に対して液体を付勢することによって検出チャンバ内の
液体を処理するために収容されるキュベットに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】フレキシブル型のキュベットはPCR(Poly
mer chain reaction) 増幅等の反応を行なわせるための
ものとして知られている。この反応の後に検出チャンバ
内での検出が行なわれる。この種の装置はEPA381,501号
等に開示されている。これらの装置では液体試薬は、検
出チャンバに通路を介して接続される破裂可能隔室に予
め充填される。通路に対し隔室を接続する部位に一時的
なシールが設けられ、このシールは破裂が行なわれるま
では液体がチャンバに進むのを妨げる。加えて、ＰＣＲ
反応隔室が具備され、この隔室に対してユーザは試験を
受ける患者サンプルを注入する。この隔室も同様な方法
で一時的なシールをされており、目標のＤＮＡの増幅が
行なわれるまで温度サイクルが実行される。
【０００３】シールの破裂はEPA402,994号に示されたよ
うなローラ等の外部加圧手段を具備する処理装置によっ
て行なわれる。この処理装置はヒータと関連づけられ、
このヒータは上流のシールの破裂が行なわれた後で次の
隔室を加熱するのに使用される。その後、加圧手段は新
規に加圧された隔室に移動され、そこのシールの破裂が
行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このタイプの反応キュ
ベット及び処理装置はそれなりの機能を果たすことがで
きるるものではあるが発生する色が当然発生すべきもの
より弱いという問題がある。これは一つには検出チャン
バに気泡が存在することに原因がある。即ち、気泡はそ
こに運ばれる溶液とチャンバの検出部との間に惹起され
るべき反応と干渉する。この気泡は上流側隔室から来る
ものである。即ち、上流側隔室が液体で完全に充填され
ていないため、加圧ローラが隔室を横断しながら転動し
て隔室の破裂を行なう際に、残留空気が検出チャンバに
移送されるに至り、この残留空気が検出チャンバ内の反
応と干渉するのである。これを回避するために、製造時
に残留空気が発生しないように試薬隔室を予め完全に充
填しておくことが考えられる。しかしながら、いつも完
全な充填が行われるとは限らず、残留空気が存在してい
る場合にキュベットは廃棄されることになり、材料の無
駄となる。仮に、この点の配慮が完全にされていたとし
ても残留空気の排除は面倒な作業を必要とし、かつ製造
プロセスとしては費用が嵩む原因となる。仮に、試薬隔
室に対する残留空気の排出がミスなく行なわれていたと
しても問題は依然として残っている。即ち、ＰＣＲ反応
隔室はユーザにより充填され、シールし次いで加熱され
るものであり、反応隔室に残留空気が存在しないことを
確保する実際的な方法はない。
【０００５】従って、この発明の目的は残留空気が隔室
から検出チャンバに進入するのを排除し、かつ液体反応
が必ず起こるようにキュベットを処理することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の方法は上述の
問題を解決することができるものである。即ち、この発
明によれば、空気が検出チャンバ内の溶液を含む液体反
応と干渉することを防止する方法であって、溶液は第１
の破裂可能隔室から前記チャンバに輸送され、前記隔室
は概して水平に位置するキュベット内の通路を介して接
続されていると共に溶液と残留エアとの双方を含有して
いる方法において： (a) 前記残留空気ではなく前記溶液を押圧する外部圧力
手段によって加わる圧力によって前記隔室を破裂させ； (b) 前記チャンバ内での液体反応の時間の間前記隔室内
の残留空気をそのままに保持する位置で前記隔室上に加
圧手段を維持し； (c) その後に前記外部圧力手段によって加わる圧力によ
って前記隔室内に残る材料空気をも全て注入することよ
り成る方法が提供される。
【０００７】
【実施例】以下この発明を実施例について説明する。こ
の実施例ではフレキシブルなキュベットは特定の処理装
置によって水平に向けられてＤＮＡの増幅及び検知を行
うようになっている。加えて、この発明は、破裂時に液
体を検出チャンバに供給する破裂可能隔室が設けられ、
かつ隔室内に残留空気が存在する恐れがある限りは、キ
ュベットもしくは処理装置がどのような構成のものかと
か、キュベットが水平か又は水平から２０゜まで傾斜さ
せて処理されなければならないのかということに関わら
ず利用可能である。更に、破裂すべき隔室の液体内容物
に関わらず有益である。即ち、この発明は、空気ポケッ
トや気泡による干渉が存在するものであれば、特定の化
学的性質もしくは反応に関わることない。即ち、この発
明は検知チャンバで起こっている特定の液体反応に無関
係であり、ＤＮＡの検出に限定されるものではない。
【０００８】図１に示すように、この発明の反応キュベ
ット１０はサンプル液体の患者注入のための入口ポート
２２を有し、この入口ポート２２は通路２１を介してＰ
ＣＲ反応隔室２６に接続する。シール４６は一時的に隔
室２６からの流れを遮断する。シール４６が破られると
液体は通路４４を介して検出チャンバ４０に供給を行な
う。この通路４４の複数の箇所４１にビード(beads) が
止着され、このビードは目標とする分析対象物と、次い
で他の隔室から来る試薬と複合される。他の隔室とは隔
室３０，３２，３４及び任意的に付加される隔室３６で
あり、夫々が通路４８，５０及び５２を介して供給を行
なうようになっている。各通路は５６の部位で一時的に
シールされており、適当な試薬（及び大抵の場合は残留
空気）を含有している。
【０００９】全ての隔室で有効な化学的性質は上述のEP
A381,501に説明されている。しかしながら、EPA381,501
の発明の際には必要な隔室数は簡略化されている。隔室
２６，３０，３２及び３６は以下のようになっているの
が好適である。隔室２６はユーザにより後から添加され
る患者液体に加えて一時的シール２５によって定位置に
保持されるＰＣＲ反応のために必要となる全ての通常の
試薬を具備している。そこには結合対の一つの要素に結
び付けられるプライマー(primer)を具備し、結合対の他
方は以下説明する隔室３０内に現れる。プライマーに結
び付けられる結合要素の例はビオチン(biotin)である。
（シール２５は注入サンプルによって破裂せしめられ
る。）隔室３０は複合試薬(complexing agent)、例え
ば、アビディン(avidin)に結合される酵素を具備してお
り、アビディンは結合対の一つの要素であり、この対の
他方の要素は上述する反応隔室２６内の目標とされる分
析対象物に結合される。従って、隔室３０内で有効な要
素はストレップ−アビディン西洋わさびパーオキサイド
(strep-avidin hoseradish perosidase:以下strep-avid
in HRP) である。
【００１０】隔室３２は好ましくは試薬としての洗浄溶
液を具備する。隔室３４は好ましくは信号プレカーソル
(precursor) 及び有効となり得る染料安定剤である。従
って、例えば、隔室３４内の有効な試薬としては隔室の
酵素のための通常型のサブストレート(substrate) であ
るロイコ染料(leuco dye) 溶液である。
【００１１】残りの隔室３６はその通路と共に省略する
のが好ましいが、オプションとして設けることができ
る。隔室３４にロイコ染料を添加のに先だって洗浄が必
要なときは洗浄が隔室３４にて行なわれ、それからロイ
コ染料が隔室３６に移される。隔室４２は廃棄物の採集
隔室である。ローラ６０は外部加圧手段を構成するもの
であり、ローラ６０は各隔室を逐次的に破裂せしめ、夫
々の隔室の内容物を検出チャンバ４０に前進せしめるよ
うに機能する。
【００１２】図２は有効な処理装置の一例を示す。既に
説明したように詳細はEPA 402,994に開示されている。
好ましくは、支持表面１６０が設けられ、この支持表面
１６０上にキュベット１０は列状に配置され、加圧部材
（例えはローラ６０）は各キュベット１０を並列処理す
ることができる位置に取り付けられる。図示のように、
ローラは便宜上複数まとめて一つの軸１２４もしくは１
２６に軸支され、こられの軸は駆動機構１３０及び１４
０によって段階的に前進回転せしめられる。好ましく
は、表面１６０は水平であるが、図３Ａに関して後で説
明する変形構成を備えることができる。加えて、ヒータ
１７０は任意要素として設けることができ、このヒータ
１７０は以下詳細に説明するようにローラに担持せしめ
られる。
【００１３】この発明のプロセスにおける根幹となる工
程について図３Ａ−Ｃによって説明する。ローラ６０は
矢印７０方向に転動することによって外部圧力を加え、
隔室、例えば図示するように隔室２６を破裂せしめ、そ
れから、シール４６を破裂せしめ、支持体１６０上のキ
ュベットの通路４４（図３Ａ，Ｂ）からのの流れを開放
させる。ローラが図３Ｂの位置に達した後は、ローラ６
０は前に述べた二つの先行特許EPA381,501 号及びEPA4
02,994号に開示したことを超えるものではない。即ち、
溶液Ｓは通路（図示の４４）を介して検出チャンバ４０
に進行もしくは移送され、位置４１で反応を行なう。こ
の点で溶液Ｓのみがチャンバ４０内に存在する。図３Ａ
中の残留空気“Ａ”は空気のポケットとして元の隔室２
６内にメニスカスＭの存在故に残される。そのようなポ
ケットの大きさの例としては３０μリットルであり、こ
の量は隔室２６の元の全容量の例えば１０％である。
【００１４】支持体１６０は水平面から正の角度αをも
って取り付けすることができる。ここに水平面は面１６
１として描かれている。即ち、キュベット１０は全体と
して水平位置に保持され、キュベットはなるべくは角度
α＝β＝０にて使用されるようになっている。しかしな
がら、キュベットはその角度αが２０゜のように大きく
ても作動可能であり、更に、角度βは支持体が１７０゜
と等しいかそれより小さい任意の位置をとることができ
る。キュベットは下向きに傾けても良いし、上向きとし
ても良い。β及びαに関する限界を設けたのはこの限界
の外側では補足された気泡の以上説明したような流れを
得ることができないためである。
【００１５】この発明によれば、この時点ではローラ６
０は矢印７０′のような移動を行わない。その代りにロ
ーラ６０は停止され、チャンバ４０で所定期間のインキ
ュベーションが行われるように待機を行ない、残留空気
が隔室２６のポケット内に留まり、チャンバ４０内に押
し出されないようにすることができる。このようなイン
キュベーションは、隔室２６内の液体のため、ビオチン
化ターゲット（複製ＤＮＡ等）をして部位４１上で核酸
分子の相補的プローブにアニールせしめる。このような
作動は通常のものである。実際のインキュベーション反
応はローラ６０により破裂せしめられる隔室はどれかに
依存して変化する。その隔室が３０であったときはイン
キュベーション期間はstrep-avidin HRPをして新規捕捉
(now-captured)DNA のビオチンと複合せしめるのに必要
となるものである。しかしながら、隔室３２の場合、即
ち、洗浄隔室の場合は、インキュベーションは必要がな
い。最後に、隔室３４は場合はインキュベーションは捕
捉されたstrep-avidin HRPと溶液物質との間の完全な相
互作用を行なわしめるのに有効である。
【００１６】インキュベーション期間はそこに関わる試
薬の強度やタイプによって当然ながら変化する。一例を
挙げると、次の時間が先に例示した試薬には有効であっ
た。この時間は当業者にれば容易に決定することができ
る。 隔室２６：５分 隔室３０：５〜５分 隔室３２：１秒 隔室３４：５分 重要な点は隔室の上部の位置にローラ６０を保持するこ
とによって各隔室に残留空気が存在していても残留空気
のためのポケットが隔室内に確保され、残留空気はチャ
ンバ４０には伝達されないことである。このことは予め
充填した隔室３０及び３４にとっても重要である。それ
は、上記したように、製造工程での空気の排除しようと
する工程がうまく行なわれたかどうかを確認することは
困難であるし、このような工程はコスト的に引き合わな
いからである。隔室３２においても、上記実施例とは異
なって、実質的なインキュベーションが洗浄用試薬以外
のそこに存在する試薬のために必要なときは有益であ
る。
【００１７】その後、図３Ｃに示すようにローラ６０が
図３Ｂの位置から図３Ｃの位置まで移動し、隔室２６が
完全に圧潰される位置に来る。このときローラ６０の接
触位置をＸにて表す。その結果、空気ポケットが破裂さ
れ、チャンバ４０内に気泡Ａ”として出現される。この
時点では必要とされる反応は既に完了していることから
この接合部では空気があってもチャンバ内では無害であ
る。ローラ６０はなるべくはその転動を矢印８０のよう
に継続し、ローラ６０はそれに継続する次の隔室に運ば
れる。上述した残留空気をそのままにして液体を絞り出
す工程と、停止しかつインキュベーションを待機する工
程と、残留空気を絞り出す工程は少なくとも隔室３０及
び３４について繰り返しされる。
【００１８】全体の動作シーケンスは処理装置１００
（図２）の一部であるプログラム付の制御回路によって
制御されるようになっていることが好ましい。この際、
通常型のプログラミングを採用することができる。プロ
グラミングにおける指針となるタイミングダイヤグラム
は図４Ａ，Ｂに示す。即ち、図４Ａの時刻ｔ1 までに空
気だけがチャンバ４０内に存在する。しかしながら、時
刻ｔ1 でローラ６０は先ずシール４６の箇所を破裂せし
め、液体はチャンバ４０に移行せしめられ（図４Ｂ）、
その結果時刻ｔ2 においては全容積は液体で占有され、
空気の容積は本質的に零となる。ローラ６０は図４Ｂの
時間ｔ3 にわたり図３Ｂで示す位置に止まる。時間ｔ3
は上述のインキュベション時間である。ローラ６０が前
進するに準じて図４Ｂの零点からの位置は減少するよう
に図示されいている。ローラ６０は時刻ｔ1 からｔ3 ま
で一定位置に止まり前進しない。それから、ローラ６０
は残留空気を絞り出すため前進し、残留空気が幾分でも
存在していると空気容積は時刻ｔ4 では或るレベルＬ1
まで増大し、このレベルＬ1 は全容積の９５％に相当す
る。時刻ｔ4 からｔ5 では空気はＬ1 のレベルに止ま
り、時刻ｔ6 に至るとローラ６０は前進され、シーケン
スにおする次の隔室の破裂が行われる。次の隔室３０も
インキュベーションを必要とするため、図３Ｂの６０で
示すローラの位置故に時刻ｔ6 から空気容積は時刻ｔ7
まで零に止まり、この時刻ｔ7 の時点ではローラはこの
隔室に残留しているＬ2 の％レベルまでの空気を押し出
す。以下同様な作動の繰り返しが行われる。
【００１９】上述の説明で“空気容量が本質的に零％”
とは有意でない容積のことであり、好ましくは０を示す
が、容積が小さくそのインキュベション反応に検出可能
な影響を及ぼさないように小さい限りは１若しくは２％
の値とすることができる。或る場合は図２のヒータ１７
０をインキュベーション期間に使用して、その破裂に先
立って次のシーケンスの隔室を加熱することも任意であ
る。この作動がどのように行われるかは図５に示され
る。即ち、ローラ６０は軸１２６に担持され、上述と同
様に隔室２７を破裂させることによってキュベットを処
理することができる。ローラ６０は図３Ｂに示すように
隔室に留まり、一方ヨーク１８０を介して担持されるヒ
ータ１７０（図５）はステーション１９０の下面ヒータ
１７０´からの補助的加熱を行いながら或いはこのよう
な補助的加熱は無しに次の隔室（３０にて示す）を加熱
するのに使用することができる。EPA402,994号に開示す
るように、ヒータはケーブル１９４を介して電流供給さ
れる電気エレメント１９４を具備している。
【００２０】これを可能とするためヒータ１７０の中心
と軸１２６の中心（図５）との間のピッチ若しくは距離
“ｐ”は、破裂シール間で計測される継続される各隔室
間のピッチ若しくは間隔ｐ1 ，ｐ2 ，ｐ3 に実質的に等
しくなるようにされる。即ち、距離ｐ1 は距離ｐ2 に等
しいのが好ましく、距離ｐ2 は距離ｐ3 に等しいのが好
ましく、即ち、総てｐとなる。当然のことであるが、熱
が必要でない場合は隔室間の距離は距離“ｐ”に等しい
必要はない。即ち、洗浄試薬を含有する隔室３２は熱を
必要とすることは想定し難く、距離ｐ2 は距離“ｐ”に
等しくなくすることも任意である。
【００２１】
【発明の効果】この発明の反応キュベットによれば、検
出チャンバでの反応のための液体の移送が、移送に先立
って空気が液体の上方に位置していても、液体と干渉す
る残留空気の移送を伴うことなく、行われる効果があ
る。この発明の処理は、キュベットが搬送のための液体
を連続供給され、かつ残留空気が全く存在しない場合に
あっても適用することができる。
【００２２】即ち、この発明により隔室から残留空気を
排除するため高価な処理装置を使用する必要がない効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はローラを使用したこの発明で処理可能な
キュベットの平面図である。
【図２】図２はこの発明で使用可能な処理装置の斜視図
である。
【図３】図３は処理装置とキュベットとの間での相互作
用を説明する部分的側面図である。
【図４】図４は検出隔室での流れ状態を説明するタイミ
ング図である。
【図５】図５はこの発明の別実施例において使用される
加圧部材と処理装置のヒータとの関係を説明する側面図
である。
【符号の説明】
１０…キュベット ２１…通路 ２２…入口ポート ２６，３０，３２，３４…隔室 ４０…検出チャンバ ４８，５０，５２…通路 ５６…シール ６０…ローラ １００…処理装置 １６０…支持体 １７０…ヒータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気が検出チャンバ内の溶液を含む液体
    反応と干渉することを防止する方法であって、溶液は第
    １の破裂可能隔室から前記チャンバに輸送され、前記隔
    室は概して水平に位置するキュベット内の通路を介して
    接続されていると共に溶液と残留エアとの双方を含有し
    ている方法において： (a) 前記残留空気ではなく前記溶液を押圧する外部圧力
    手段によって加わる圧力によって前記隔室を破裂させ； (b) 前記チャンバ内での液体反応の時間の間前記隔室内
    の残留空気をそのままに保持する位置で前記隔室上に加
    圧手段を維持し； (c) その後に前記外部圧力手段によって加わる圧力によ
    って前記隔室内に残る材料空気をも全て注入することよ
    り成る方法。
  2. 【請求項２】 フレキシブルなキュベットの処理方法で
    あって、前記キュベットは一連の隔室を有し、各隔室は
    破裂可能なシールによって他の隔室から一時的にシール
    され、前記隔室の少なくとも一つのみの部分に液体を有
    しており、かつ検出隔室を有し、この検出隔室にシール
    の破裂時に前記一連の隔室は供給を行ない、前記一連の
    隔室は逐次的な破裂を行なうべく位置しているものにお
    いて：前記方法は、 全体として水平に位置するキュベットで前記隔室の一つ
    のシールを破裂させて、その内容物を前記検出隔室に付
    勢し、インキュベーション期間を待機し、次の順番の隔
    室のシールを破裂せしめ、かつこの破裂工程と待機工程
    とを前記逐次的隔室の連鎖を通して少なくとももう一回
    繰り返し；前記破裂工程は前記破裂可能隔室の表面を横
    切って外部圧力を一連の工程に従って加えることによっ
    て達成されるものであり、この一連の工程とは： (a) 隔室の破裂を、前記シールを破裂させるには充分で
    あるが残留する気泡を絞り出すには不充分な圧力を加え
    ることによって行なわせ； (b) 前記破裂隔室の内容物によって要求される全体のイ
    ンキュベーション工程の間にステップ(a) における印加
    圧力の位置維持して、残留気泡を破裂可能隔室内に留ま
    らせ； (c) 既に破裂が行なわれたシーケンスの隔室から残留空
    気を絞り出すため圧力を加え、前記検出隔室内の残留気
    泡の滞在時間が最小とする方法。
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