【０００１】（技術分野） 本発明は概ね生化学分析分野、特に化学反応を制御する新しいカートリッジに
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to the field of biochemical analysis, and in particular to new cartridges for controlling chemical reactions.
【０００２】（背景技術） 臨床流体や環境流体の分析は一般的に、流体試料への化学的、光学的、電気的
、機械的、または、熱学的一連の処理工程を含む。近年、様々な診断や監視目的
のために生物学試料の分析を行う使い捨てカートリッジの開発への関心が高まっ
ている。例えば、Wilding，米国特許第５,５８７,１２８号には、試料中の前も
って選択されたポリヌクレオチドを、ポリヌクレオチド増幅反応を行って増幅す
る装置が開示されている。Anderson らの米国特許第５,９２２,５９１号では、
小型の一体型核酸診断装置システムが述べられている。この装置では一般的に、
１回以上の試料の獲得と準備操作を、１回以上の試料分析操作と組み合わせて行
うことができる。BACKGROUND ART The analysis of clinical and environmental fluids generally involves a series of chemical, optical, electrical, mechanical, or thermological treatment steps on a fluid sample. In recent years, there has been increasing interest in developing disposable cartridges for analyzing biological samples for various diagnostic and monitoring purposes. For example, Wilding, US Pat. No. 5,587,128, discloses an apparatus for amplifying a preselected polynucleotide in a sample by performing a polynucleotide amplification reaction. US Patent No. 5,922,591 to Anderson et al.
A small integrated nucleic acid diagnostic device system is described. This device generally
One or more sample acquisition and preparation operations can be performed in combination with one or more sample analysis operations.
【０００３】 しかし、上記進歩にも関わらず、反応混合物の迅速な熱処理と、混合物中の分
析物の検出感度を向上させることができるカートリッジの必要性が依然ある。Despite the above advances, however, there remains a need for a rapid heat treatment of reaction mixtures and cartridges that can improve the sensitivity of detection of analytes in the mixture.
【０００４】（発明の開示） 本発明は、流体試料を分析して試料中の分析物の有無を測定する装置と方法を
供給する。この装置は、試料から所望の分析物を分離し、その分析物を化学反応
と光学的検出のために入れるカートリッジを有する。この装置は、試料処理のた
めにカートリッジを受ける装置を備える。所望の分析物には例えば、有機体、細
胞、タンパク質、核酸、炭水化物、ウイルス分子、バクテリア、化学物質や生化
学物質が含まれる。好ましくは、所望の分析物は核酸を含み、行われる化学反応
は、例えば、ポリメラーゼ・チェーン・リアクション（ＰＣＲ）を使う増幅がよ
い。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides an apparatus and method for analyzing a fluid sample to determine the presence or absence of an analyte in the sample. The device has a cartridge that separates the desired analyte from the sample and contains the analyte for chemical reaction and optical detection. The device comprises a device for receiving a cartridge for sample processing. Desired analytes include, for example, organisms, cells, proteins, nucleic acids, carbohydrates, viral molecules, bacteria, chemicals and biochemicals. Preferably, the desired analyte comprises nucleic acid and the chemical reaction performed is amplification, for example using the polymerase chain reaction (PCR).
【０００５】 好ましい実施形態では、カートリッジは少なくとも１つの流路を有する本体を
備える。カートリッジはまた、本体から延び出して化学反応と光学的検出を行う
ために反応混合物を入れる反応容器を備える。この反応容器は反応室の側壁を区
画する剛な枠から成る。この枠は流路と反応室を接続する少なくとも１つの導管
を有する。反応容器はまた、少なくとも１つの柔軟性のあるフィルムやシートを
有する。フィルムやシートは剛な枠に取り付けられており、反応室の主壁を形成
する。主壁は熱面と一致するのに十分柔軟である。反応容器は、剛な枠の両側に
取り付けられ、反応室の対向する主壁を形成する第１および第２の柔軟なシート
を有するのが好ましい。さらに、少なくとも２つの側壁は透光性があり、略９０
度の角度で互いに偏らされている。In a preferred embodiment, the cartridge comprises a body having at least one flow path. The cartridge also includes a reaction vessel extending from the body for containing a reaction mixture for chemical reaction and optical detection. This reaction vessel consists of a rigid frame that defines the side wall of the reaction chamber. The frame has at least one conduit connecting the flow path and the reaction chamber. The reaction vessel also has at least one flexible film or sheet. The film or sheet is attached to a rigid frame and forms the main wall of the reaction chamber. The main wall is flexible enough to match the hot surface. The reaction vessel preferably has first and second flexible sheets mounted on opposite sides of the rigid frame and forming opposite major walls of the reaction chamber. Further, at least two sidewalls are transparent and have a thickness of approximately 90
Deviated from each other in degrees.
【０００６】 カートリッジは、反応室を挟んで収容するように配置された対向する熱板を有
する装置と組み合わせて使うのが好ましい。この装置は、反応室内の圧力を増加
する圧力源も有する。反応室内の圧力は、主壁を板の内面に一致するように接触
させるのに十分なまで増加し、反応室への最適な熱伝導を確実にする。装置はま
た、反応混合物の迅速な熱処理のため板上に熱要素を配する。装置はさらに、透
光性の側壁のうちの第１の側壁を介して反応室内の反応混合物を励起する少なく
とも１つの光源と、反応室から透光性の側壁のうちの第２の側壁を介して放出さ
れる光を検出する少なくとも１つの検出器を有する光学システムを備える。The cartridge is preferably used in combination with a device having opposing hot plates arranged to house the reaction chambers in between. The device also has a pressure source that increases the pressure within the reaction chamber. The pressure in the reaction chamber is increased enough to bring the main wall into conformal contact with the inner surface of the plate, ensuring optimal heat transfer to the reaction chamber. The apparatus also places a heating element on the plate for rapid heat treatment of the reaction mixture. The apparatus further comprises at least one light source for exciting the reaction mixture in the reaction chamber via the first of the translucent side walls and a second side of the translucent side walls from the reaction chamber. An optical system having at least one detector for detecting the emitted light.
【０００７】 本発明のカートリッジは、反応混合物の極めて迅速な加熱と冷却を可能にし、
混合物と熱または冷却要素間の最適な伝熱を確実にし、反応生成物のリアルタイ
ムで高感度な光学的検出と監視を行なう。The cartridge of the present invention enables extremely rapid heating and cooling of the reaction mixture,
Ensures optimal heat transfer between the mixture and the heat or cooling element, and provides real-time and sensitive optical detection and monitoring of reaction products.
【０００８】 本発明は以下に述べる詳細な説明と付随する図面によってよりよく理解できる
。The present invention is better understood upon consideration of the detailed description below and the accompanying drawings.
【０００９】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明は、流体の試料を分析するための装置および方法を提供する。第１の実
施形態では、この発明は、流体試料から所望の分析物を分離するため、および化
学反応のために分析物を保持するためのカートリッジを提供する。流体の試料は
、溶液であるか、浮遊物である。特別な使用では、試料は人体の流体である(例え
ば、血液、尿、唾液、痰、精液、脊髄の流体、粘液、または他の人体の流体)。
これと択一的に、試料は溶解できる固体であるか、または液体の中に浮遊してい
る固体である。また、試料は、土、汚水、土の抽出物、殺虫剤の残留物、または流体
に含まれる風媒の種子のような環境試料である。更に、試料は、１以上の化学薬
品、試液、希釈剤、または緩衝液と混ぜ合わせられる。試料は、例えば化学薬品を
混ぜ合わせたり、遠心分離機にかけたり、あるいは小さく丸めたりして、前もって
処理され、あるいは未処理の形態である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention provides an apparatus and method for analyzing a sample of fluid. In a first embodiment, the present invention provides a cartridge for separating a desired analyte from a fluid sample and retaining the analyte for chemical reactions. The fluid sample is a solution or a suspension. In particular use, the sample is a body fluid (eg, blood, urine, saliva, sputum, semen, spinal fluid, mucus, or other body fluid).
Alternatively, the sample is a solid that can be dissolved or suspended in a liquid. The sample is also an environmental sample such as soil, sewage, soil extract, pesticide residue, or airborne seeds contained in a fluid. In addition, the sample is combined with one or more chemicals, reagents, diluents, or buffers. The sample is in a pre-treated or untreated form, eg, by mixing chemicals, centrifuging, or tumbling.
【００１０】 所望の分析物は、典型的には細胞内の物質である(例えば、核酸、蛋白質、炭
水化物、脂質、細菌、または細胞内の寄生虫)。好ましい使用では、分析物は、
カートリッジが流体試料から分離するとともに、(例えば、ＰＣＲを用いて)増幅
し、かつ光学的検出するため保持する核酸である。本明細書で用いる用語「核酸
」は、合成のあるいは自然に生ずるＤＮＡやＲＮＡのような核酸を指しており、
この核酸はいかなる可能な外形、即ち、二重染色分体の核酸の形態、一重染色分
体の核酸の形態、またはこれらの形態のいかなる可能な組み合わせの形態をとる
。The desired analyte is typically intracellular material (eg, nucleic acids, proteins, carbohydrates, lipids, bacteria, or intracellular parasites). In a preferred use, the analyte is
Nucleic acid that the cartridge separates from the fluid sample and amplifies (eg, using PCR) and retains for optical detection. As used herein, the term "nucleic acid" refers to nucleic acids such as synthetic or naturally occurring DNA and RNA,
The nucleic acid may take any of the possible forms: double chromatid nucleic acid form, single chromatid nucleic acid form, or any possible combination of these forms.
【００１１】 図１は、好ましい実施形態のカートリッジ２０の等角投影図である。カートリ
ッジ２０は、流体試料から核酸を分離するように設計されており、増幅および検
出のために核酸を保持するように設計されている。カートリッジ２０は、頂部片
２２,中央片２２および底部片２６を備える本体を有している。流体試料をカー
トリッジの中に導入するための入口は頂部片２２に形成されてキャップ３０によ
って密閉されている。また、６つの圧力ポート３２が、頂部片２２に形成されて
いる。圧力ポート３２は、例えばポンプや真空などの圧力源からのノズルを収容
するためにある。カートリッジはまた、装置(図１０で後述する)におけるカート
リッジ２０の位置決めのために底部片２６から延び出る整列脚２８を有する。窪
みまたは凹部３８A,３８B,３８Cは、頂部片２２および中央片２２に形成されて
いる。この凹部は、カートリッジ２０内の流体の流れを検出するための光学セン
サを収容するためにある。カートリッジ２０は、更にベント３４,３６を有する
。各圧力ポートと各ベントは、ベントおよび圧力ポートに対してガスが出入りす
るようにガスは通すが、液体は通さない疎水性の薄膜を有することが好ましい。
変性アクリル樹脂共重合体の薄膜は、例えば、ゲルマンサイエンス社(ミシガン
州,アン・アーバー)から市販され、また、粒子トラック腐食ポリカーボネートの
薄膜は、ポリティクス社(カリフォルニア州,リバーモア)から市販されている。FIG. 1 is an isometric view of a preferred embodiment cartridge 20. Cartridge 20 is designed to separate nucleic acids from a fluid sample and is designed to retain nucleic acids for amplification and detection. The cartridge 20 has a body with a top piece 22, a center piece 22 and a bottom piece 26. An inlet for introducing a fluid sample into the cartridge is formed in the top piece 22 and is sealed by a cap 30. Also, six pressure ports 32 are formed in the top piece 22. The pressure port 32 is for accommodating a nozzle from a pressure source such as a pump or vacuum. The cartridge also has alignment legs 28 extending from the bottom piece 26 for positioning the cartridge 20 in the device (discussed below in FIG. 10). The depressions or recesses 38A, 38B, 38C are formed in the top piece 22 and the center piece 22. This recess is for accommodating an optical sensor for detecting the flow of fluid in the cartridge 20. The cartridge 20 further has vents 34 and 36. It is preferable that each pressure port and each vent have a hydrophobic thin film that allows gas to pass therethrough but does not allow liquid to pass therethrough.
Thin films of modified acrylic resin copolymers are commercially available, for example, from Gelman Science, Inc. (Ann Arbor, MI), and thin films of particle track corrosion polycarbonate are commercially available from Politics, Inc. (Livermore, CA). There is.
【００１２】 図２は、カートリッジ２０の下側を示す等角投影図である。９つの穴６０が、
カートリッジ２０の弁を開閉する弁アクチュエータを収容するために底部片２６
に形成されている。トランスデューサ(図５で詳細に後述する)を収容するための
穴６２も、底部片２６に形成されている。カートリッジ２０はまた、カートリッ
ジの本体から外側に延び出す反応容器４０を有する。容器４０は、化学反応や光
学的検出のための反応混合物(例えば、増感試薬および蛍光試料と混合された核
酸)を保持するための反応室４２を有する。カートリッジにおける流路の１つは
、化学反応と光学検出のために反応室４２に反応混合物を運ぶ。反応容器４０は
、カートリッジ２０の本体から外側に延びていて、その結果、反応容器４０は、
カートリッジ２０の残余の部分から反応容器４０を取り外す必要なしに、対向す
る一対の(反応室４２を加熱,冷却するための)熱板の間に挿入される。これは、
汚染とこぼれのうちの少なくともいずれかが起こる危険性を大きく減じている。
反応容器４０は、カートリッジの本体と一体に形成することができる(例えば、
中央片２４と一体にモールド成形される)。しかしながら、目下、カートリッジ
の製造中に本体と連結される分離要素として反応室４０を製造するのが好ましい
。FIG. 2 is an isometric view showing the lower side of the cartridge 20. 9 holes 60
A bottom piece 26 for accommodating a valve actuator that opens and closes the valve of the cartridge 20.
Is formed in. A hole 62 is also formed in the bottom piece 26 to accommodate a transducer (discussed in detail below in FIG. 5). The cartridge 20 also has a reaction vessel 40 extending outwardly from the body of the cartridge. The container 40 has a reaction chamber 42 for holding a reaction mixture (for example, nucleic acid mixed with a sensitizing reagent and a fluorescent sample) for a chemical reaction or optical detection. One of the channels in the cartridge carries the reaction mixture to the reaction chamber 42 for chemical reaction and optical detection. The reaction vessel 40 extends outwardly from the body of the cartridge 20 so that the reaction vessel 40 is
It is inserted between a pair of opposing hot plates (for heating and cooling the reaction chamber 42) without having to remove the reaction vessel 40 from the rest of the cartridge 20. this is,
It greatly reduces the risk of pollution and / or spillage.
The reaction container 40 can be formed integrally with the main body of the cartridge (for example,
(Molded integrally with the central piece 24). However, it is currently preferred to manufacture the reaction chamber 40 as a separation element that is connected to the body during manufacture of the cartridge.
【００１３】 図３,図４は、カートリッジの分解図を示している。図３で示されているよう
に、中央片２４は、内部に多数の室を有する。特に、中央片２４は、入口ポート
６４を通じて導入される流体試料を保持する試料室６５と、洗剤液を保持する洗
剤室６６と、溶解系試薬を保持する試薬室６７と、使用済みの試料と洗剤を収容
するための廃水室６８と、中和剤を保持する中和剤室７０と、主混合物(例えば
、増感試薬と蛍光試料)を保持して、流体試料から分離された分析物をもつ試料
と試薬を混合する主混合室７１とを有する。試料室６５は、試料室６５より僅か
に低い外壁を有する側室155をオプションで包含している。側室155は、充分な試
料が試料室６５に加えられたとき、即ち試料室６５内での液面が側室の中に溢れ
込むほど充分高いとき、ユーザに視覚的に知らせるためにある。3 and 4 show exploded views of the cartridge. As shown in FIG. 3, the central piece 24 has multiple chambers therein. In particular, the central piece 24 includes a sample chamber 65 for holding a fluid sample introduced through the inlet port 64, a detergent chamber 66 for holding a detergent solution, a reagent chamber 67 for holding a lysing reagent, and a used sample. A wastewater chamber 68 for containing the detergent, a neutralizer chamber 70 for holding the neutralizing agent, and a main mixture (for example, a sensitizing reagent and a fluorescent sample) are held to store the analyte separated from the fluid sample. It has a main mixing chamber 71 for mixing the sample and the reagent. The sample chamber 65 optionally includes a side chamber 155 having an outer wall slightly lower than the sample chamber 65. The side chamber 155 is to visually inform the user when sufficient sample has been added to the sample chamber 65, that is, when the liquid level in the sample chamber 65 is high enough to overflow into the side chamber.
【００１４】 頂部片２２は、既述の如くベント３４,３６および圧力ポート３２を有する。
エラストマーの薄膜またはガスケット６１は、頂部片２２,中央片２４に形成さ
れた様々な溝や室を密封するためにこれらの片２２,２４の間に挟まれるように
配置される。中央片２４は、ガスケット６１が十分なシールを形成することを保
証すべく、複数のシールリップを有するのが好ましい。特に、室６５,６６,６７
,６８,７０,７１の夫々を取り囲むシールリップ７３を有するのが好ましい。中
央片２４はまた、周囲を囲う支持壁７５と中間シールリップ７６とを有する。シ
ールリップ７３,７６と支持壁７５は、局所的にガスケット６１を圧縮して、密
封を達成する。The top piece 22 has vents 34, 36 and pressure ports 32 as previously described.
A thin film of elastomer or gasket 61 is arranged to be sandwiched between the top and bottom pieces 22, 24 to seal the various grooves or chambers formed in the middle piece 24. The central piece 24 preferably has a plurality of sealing lips to ensure that the gasket 61 forms a sufficient seal. Especially the rooms 65, 66, 67
Preferably, there is a sealing lip 73 surrounding each of the 68, 70, 71. The central piece 24 also has a surrounding support wall 75 and an intermediate seal lip 76. The sealing lips 73, 76 and the support wall 75 locally compress the gasket 61 to achieve a seal.
【００１５】 図４で示されるように、中央片２４は下側に様々な溝が形成されて、その溝の
１つは、溶解室８６に通じている。溶解室８６は、底部片２６の穴６２と一直線
に揃っていて、トランスデューサ(例えば、超音波ホーン)は、溶解室８６内に圧
力波を生成するために穴６２を経て挿入される。中央片２４はまた、底面に形成
された９つの弁座８４を有する。弁座８４は、底部片２６の９つの穴６０と一直
線に揃っていて、弁アクチュエータが、弁座８４に穴６０を経て挿入される。As shown in FIG. 4, the central piece 24 has various grooves formed on the lower side, and one of the grooves communicates with the melting chamber 86. The melting chamber 86 is aligned with the hole 62 in the bottom piece 26, and a transducer (eg, an ultrasonic horn) is inserted through the hole 62 to generate pressure waves within the melting chamber 86. The central piece 24 also has nine valve seats 84 formed on the bottom surface. The valve seat 84 is aligned with the nine holes 60 in the bottom piece 26 and the valve actuator is inserted into the valve seat 84 through the holes 60.
【００１６】 エラストマーの膜あるいはガスケット６１は、中央片、底部片２４，２６の間
に挟まれるように位置して、中央片２４に形成された種々の流路、弁座、室を密
閉する。中央片２４は、好ましくは多数のシールリップを有し、ガスケット６３
が十分なシールを形成するのを確実にする。特に、中央片２４は、好ましくは、
溶解室８６、弁座８４および種々の流路を取り囲むシールリップ７３を有してい
る。また、中央片２４は、その周囲に支持壁７５を有するとともに、中間シール
リップ７６を有している。上記シールリップ７３，７６と支持壁７５は、ガスケ
ット６３を局部的に圧縮し、シールを完成する。種々の流路および室を密封する
のに加えて、ガスケット６３は、複数の穴６０のうちの１つを通じて駆動させら
れたときに、対応する弁座８４に圧入し、これによって中央片２４の複数の流路
のうちの１つを塞ぐことにより、弁軸としても機能する。この弁動作については
、図１５〜１６を参照しながら後でより詳細に説明する。The elastomeric membrane or gasket 61 is positioned so as to be sandwiched between the central piece and the bottom pieces 24 and 26, and seals various flow paths, valve seats and chambers formed in the central piece 24. The central piece 24 preferably has a number of sealing lips, and the gasket 63
Ensure that it forms a good seal. In particular, the central piece 24 is preferably
It has a melting chamber 86, a valve seat 84 and a sealing lip 73 surrounding various flow paths. The center piece 24 also has a support wall 75 around it and an intermediate seal lip 76. The seal lips 73, 76 and the support wall 75 locally compress the gasket 63 to complete the seal. In addition to sealing the various flow paths and chambers, the gasket 63, when driven through one of the plurality of holes 60, press fits into the corresponding valve seat 84, thereby causing the central piece 24 to move. By closing one of the flow paths, it also functions as a valve shaft. This valve operation will be described in more detail later with reference to FIGS.
【００１７】 ガスケット６３はまた、溶解室８６の底面壁を形成しており、この底面壁に当
接してトランスデューサが配置され、溶解室８６内の細胞あるいはウイルスの破
壊を生ぜしめる。ガスケット６１,６３は夫々、好ましくはエラストマーで構成
されている。適切なガスケット材料は、シリコンゴム、ネオプレン、エチレンプ
ロピレンジエンモノマー、あるいはその他の弾性材料である。ガスケット６１,
６３は夫々、好ましくは0.005〜0.125インチ(0.125〜3.175mm)の範囲の厚さであ
り、より好ましくは0.01〜0.06インチ(0.25〜1.5mm)の範囲の厚さである。現在
好適とされている厚さは、0.31インチ(0.79mm)である。ガスケットの厚さとして
は、ガスケットが、流路や室を密封し、力が加えられたときに弁座８４に圧入し
、そして圧力がかかっている状態で広がってトランスデューサと接触するのに十
分な弾力性を備えるような厚さが選択されている。The gasket 63 also forms a bottom wall of the lysis chamber 86, and a transducer is placed in contact with this bottom wall to cause destruction of cells or viruses in the lysis chamber 86. Each of the gaskets 61 and 63 is preferably made of elastomer. Suitable gasket materials are silicone rubber, neoprene, ethylene propylene diene monomer, or other elastic material. Gasket 61,
Each of 63 preferably has a thickness in the range of 0.005 to 0.125 inches (0.125 to 3.175 mm), more preferably 0.01 to 0.06 inches (0.25 to 1.5 mm). The currently preferred thickness is 0.31 inch (0.79 mm). The thickness of the gasket is sufficient to seal the flow path or chamber, press fit into valve seat 84 when force is applied, and expand under pressure to contact the transducer. The thickness is selected to provide elasticity.
【００１８】 図３に示されるように、中央片２４はスロット７９を有し、カートリッジ組み
立ての際にこのスロットに反応容器４０が挿入される。この反応容器４０は、流
体を加えたり、反応容器から流体を除くための２つの流体ポート４１，４３を有
している。頂部片２２が、ガスケット６１を介して中央片２４に密着させられる
と、上記流体ポート４１，４３は、それぞれ頂部片２２に形成された流路８０,
８１(図４参照)と流体連通する。ガスケット６１は、流体ポート４１,４３と流
路８０,８１との間の夫々の流体境界面を密封する。頂部片、中央片、底部片２
２,２４,２６は、好ましくは、ポリプロピレン、ポリカーボネート、あるいはア
クリルなどのポリマー材料で作られた射出成形部品である。大量生産には成形が
好適であるが、頂部片、中央片、底部片２２,２４,２６の機械加工も可能である
。頂部片、中央片、底部片２２,２４,２６は、ねじあるいは留め金具で結合して
もよい。これと択一的に、超音波接合、溶剤結合、あるいはスナップ嵌合設計を
用いて、カートリッジを組み立てることもできる。As shown in FIG. 3, the central piece 24 has a slot 79 into which the reaction vessel 40 is inserted during cartridge assembly. The reaction vessel 40 has two fluid ports 41 and 43 for adding a fluid and removing a fluid from the reaction vessel. When the top piece 22 is brought into close contact with the central piece 24 via the gasket 61, the fluid ports 41 and 43 are respectively connected to the flow passages 80 formed in the top piece 22.
81 (see FIG. 4) in fluid communication. Gaskets 61 seal the respective fluid interfaces between fluid ports 41,43 and channels 80,81. Top piece, middle piece, bottom piece 2
2,24,26 are preferably injection molded parts made of a polymeric material such as polypropylene, polycarbonate, or acrylic. Molding is preferred for mass production, but top, center and bottom pieces 22, 24, 26 can also be machined. The top piece, center piece, and bottom pieces 22, 24, 26 may be joined by screws or fasteners. Alternatively, the cartridge can be assembled using ultrasonic bonding, solvent bonding, or a snap fit design.
【００１９】 また、図４はフィルタリング８８を示している。このフィルタリング８８は、
溶解室８６のフィルタの積み重ねを圧縮し、保持している。図６は、フィルタス
タック８７の分解図を示している。このフィルタスタック８７の目的は、試料流
体が溶解室を通るときに、流体試料から細胞やウイルスを捕捉することである。
そして、捕捉された細胞やウイルスは、溶解室８６において破壊（溶解）される
。細胞は、動物細胞または植物細胞、胞子、バクテリア、あるいは微生物であっ
てもよい。ウイルスは、ＲＮＡあるいはＤＮＡ核を取り囲んでいるたんぱく質被
膜を有するあらゆる種類の感染性物質でもよい。FIG. 4 also shows the filtering 88. This filtering 88
The stack of filters in the dissolution chamber 86 is compressed and retained. FIG. 6 shows an exploded view of the filter stack 87. The purpose of this filter stack 87 is to capture cells and viruses from the fluid sample as the sample fluid passes through the lysis chamber.
Then, the captured cells and viruses are destroyed (lysed) in the lysing chamber 86. The cells may be animal or plant cells, spores, bacteria, or microorganisms. The virus may be any type of infectious agent that has a protein coat surrounding the RNA or DNA nucleus.
【００２０】 上記フィルタスタック８７は、ガスケット９３、第１フィルタ９４、ガスケッ
ト９５、第１フィルタ９４よりも小さな孔を有する第２フィルタ９７、ガスケッ
ト９８、第２フィルタ９７よりも小さな孔を有する第３フィルタ100、ガスケッ
ト101、メッシュ102、ガスケット103を備えている。また、フィルタスタックは
、好ましくは第１，第２フィルタ９４,９７の間に配置された第１組のビーズ９
６と、第２,第３フィルタ97,100の間に配置された第２組のビーズ９９を有して
いる。フィルタリング８８は、フィルタスタック８７を溶解室８６に圧入するの
で、ガスケット９３はフィルタ９４を押圧し、フィルタ９４はガスケット９５を
押圧し、ガスケット９５はフィルタ９７を押圧し、フィルタ９７はガスケット９
８を押圧し、ガスケット９８はフィルタ100を押圧し、フィルタ100はガスケット
101を押圧し、ガスケット101はメッシュ102を押圧し、メッシュ102はガスケット
103を押圧し、ガスケット103は溶解室８６の底面壁の外周部を押圧する。ビーズ
９６がフィルタ９４,９７の間の空間を自由に移動するように、ガスケット９５
の厚さはビーズ９６の平均直径よりも大きくなっている。同様に、ビーズ９９が
フィルタ97,100の間の空間を自由に移動するように、ガスケット９８の厚さはビ
ーズ９９の平均直径よりも大きくなっている。流路106を通って溶解室８６に流
れ込む試料流体は、まずフィルタ９４を通って、それからフィルタ９７を通って
、その次にフィルタ100を通って、最後にメッシュ102を通る。フィルタスタック
８７を通った後、試料流体は溶解室８６の上部に形成されたフローリブ９１を通
って、排出流路(図６には示さず)を通過する。The filter stack 87 includes a gasket 93, a first filter 94, a gasket 95, a second filter 97 having holes smaller than the first filter 94, a gasket 98, and a third hole having holes smaller than the second filter 97. A filter 100, a gasket 101, a mesh 102, and a gasket 103 are provided. Also, the filter stack is preferably a first set of beads 9 arranged between the first and second filters 94, 97.
6 and a second set of beads 99 arranged between the second and third filters 97, 100. Since the filtering 88 press-fits the filter stack 87 into the melting chamber 86, the gasket 93 presses the filter 94, the filter 94 presses the gasket 95, the gasket 95 presses the filter 97, and the filter 97 presses the gasket 9.
8, the gasket 98 presses the filter 100, the filter 100 presses the gasket
Pressing 101, gasket 101 pressing mesh 102, mesh 102 gasket
The gasket 103 is pressed, and the gasket 103 presses the outer peripheral portion of the bottom wall of the melting chamber 86. A gasket 95 is used to allow the beads 96 to move freely in the space between the filters 94, 97.
Is larger than the average diameter of the beads 96. Similarly, the thickness of gasket 98 is greater than the average diameter of beads 99 so that beads 99 are free to move through the space between filters 97,100. The sample fluid flowing into the lysis chamber 86 through channel 106 first passes through filter 94, then through filter 97, then through filter 100, and finally through mesh 102. After passing through the filter stack 87, the sample fluid passes through the flow ribs 91 formed in the upper portion of the dissolution chamber 86 and through the discharge flow path (not shown in FIG. 6).
【００２１】 図５を参照すると、上記フィルタスタックに捕捉された細胞あるいはウイルス
(図５には図解の明瞭化のため図示せず)は、トランスデューサ９２(例えば、超
音波ホーン)を溶解室８６の壁に直接結合することによって溶解される。この実
施形態において、溶解室８６の壁は、可撓ガスケット６３によって形成されてい
る。トランスデューサ９２は、上記壁の外面に直接接触するべきである。「外面
」とは、溶解室８６の外面である壁の表面を意味している。トランスデューサ９
２は、溶解室８６において作動させられて圧力波を発生する振動装置である。こ
の圧力波は、ビーズ９６,９９(図６)を振り動かし、ビーズのこの動きが、捕捉
された細胞あるいはウイルスを破裂させる。一般に、溶解室８６の壁に接触する
トランスデューサは、超音波、圧電、磁気歪、あるいは静電のトランスデューサ
でよい。また、トランスデューサは、ボイスコイルモータあるいはソレノイド装
置などの巻きコイルを有する電磁装置であってもよい。アクチュエータは、超音
波ホーンなどの超音波トランスデューサであるのが目下好ましい。適切なホーン
としては、アメリカ合衆国０６４７０−１６１４コネチカット州ニュートン、チ
ャーチ・ヒル５３番に事務所を有するソニックス・アンド・マテリアル・インコ
ーポレーテッドのものが市販されている。これと択一的に、超音波トランスデュ
ーサは、圧電ディスクあるいはコンテナに連結されるその他のいかなる種類の超
音波トランスデューサを備えていてもよい。ホーン構造は非常に反響し、再現可
能で活発な励磁波とホーン先端の大きな動きをもたらすため、超音波ホーンを用
いるのが目下好ましい。Referring to FIG. 5, cells or viruses trapped in the filter stack
5 (not shown in FIG. 5 for clarity of illustration) is melted by directly coupling a transducer 92 (eg, an ultrasonic horn) to the wall of the melting chamber 86. In this embodiment, the wall of the melting chamber 86 is formed by the flexible gasket 63. The transducer 92 should directly contact the outer surface of the wall. The “outer surface” means the surface of the wall which is the outer surface of the melting chamber 86. Transducer 9
Reference numeral 2 is a vibration device that is operated in the melting chamber 86 to generate a pressure wave. This pressure wave swings the beads 96,99 (FIG. 6), which movement of the beads causes the captured cells or virus to burst. Generally, the transducer in contact with the wall of melting chamber 86 may be an ultrasonic, piezoelectric, magnetostrictive, or electrostatic transducer. The transducer may also be an electromagnetic device having a wound coil such as a voice coil motor or solenoid device. It is presently preferred that the actuator is an ultrasonic transducer such as an ultrasonic horn. Suitable horns are commercially available from Sonics and Materials, Inc., with offices at Church Hill 53, Newton, Connecticut 06470-1614, USA. Alternatively, the ultrasonic transducer may comprise a piezoelectric disc or any other type of ultrasonic transducer coupled to a container. It is presently preferred to use an ultrasonic horn because the horn structure is highly reverberant, resulting in reproducible and vigorous excitation waves and large movements of the horn tip.
【００２２】 図６において既に述べたように、フィルタスタックは、その両端にガスケット
を有している。図５に示されるように、カートリッジの中央片２４は、シールリ
ップ９０を有しており、このシールリップに対して、フィルタスタックの一端の
ガスケットが圧縮される。フィルタスタックの他端のガスケットは、フィルタリ
ング８８によって圧縮され、シールを形成する。ガスケット材料は、シールリッ
プ９０の外側のレリーフに張り出してもよい。シールリップ９０の幅は狭く（通
常０.５ｍｍ）、十分な密閉を行うのに余分な力を必要としない。As already mentioned in FIG. 6, the filter stack has gaskets at both ends. As shown in FIG. 5, the center piece 24 of the cartridge has a sealing lip 90 against which the gasket at one end of the filter stack is compressed. The gasket at the other end of the filter stack is compressed by the filtering 88 to form a seal. The gasket material may overhang the relief on the outside of the sealing lip 90. The width of the seal lip 90 is narrow (typically 0.5 mm) and does not require extra force to achieve a good seal.
【００２３】 上記フィルタリング８８は、フィルタスタックとカートリッジガスケット６３
の間に保持されている。カートリッジガスケット６３は、中央片２４と底部片２
６の間にシールリップ406によって保持されている。したがって、力は底部片２
６からガスケット６３を介してフィルタリング８８へ伝わり、最後にフィルタス
タックに伝わる。フィルタリング８８は、ガスケット６３と接触する接触リップ
404を含んでいる。この接触リップ404は、密閉は行うものの、主要なシールリッ
プではなく、一つの力伝達機構である。接触リップ404の幅はシールリップ９０
の幅よりも大きく、撓みおよび密閉作用はフィルタスタックで発生し、カートリ
ッジガスケット６３を圧搾する際には生じないようになっている。また、カート
リッジ中央片２４は、フィルタリング８８を取り囲むシールリップ４０６を有し
ている。このシールリップは、フィルタリング８８の存在によって影響を受ける
ことのない有効密閉領域である。このため、シールリップ406とフィルタリング
８８上の接触リップ404との間には隙間407がある。この隙間407は、ガスケット
６３がシールリップ406と接触リップ404によって圧縮されるときに、隙間407へ
突出することができるようにするために備えられている。接触リップ404がシー
ルリップ406と異なる高さになる場合、このシールは、隙間407およびリップ404
と406との間の距離により、影響を受けることがない。The filtering 88 includes a filter stack and a cartridge gasket 63.
Held between. The cartridge gasket 63 includes a central piece 24 and a bottom piece 2.
6 is held by a seal lip 406. Therefore, the force is
From 6 through the gasket 63 to the filtering 88 and finally to the filter stack. The filtering 88 is a contact lip that contacts the gasket 63.
Contains 404. The contact lip 404 is a force transmission mechanism, not a main seal lip, although it seals. The width of the contact lip 404 is the seal lip 90.
Is greater than the width of the cartridge stack, and the flexing and sealing action occurs in the filter stack and does not occur when the cartridge gasket 63 is squeezed. The cartridge center piece 24 also has a sealing lip 406 surrounding the filtering 88. This sealing lip is an effective sealing area that is unaffected by the presence of the filtering 88. Therefore, there is a gap 407 between the sealing lip 406 and the contact lip 404 on the filtering 88. The gap 407 is provided to allow the gasket 63 to project into the gap 407 when compressed by the seal lip 406 and the contact lip 404. If the contact lip 404 is at a different height than the seal lip 406, the seal will have a gap 407 and a lip 404.
Not affected by the distance between 406 and 406.
【００２４】 図６を再び参照すると、フィルタスタック８７は、試料流体がスタック８７を
通過するときに、スタック内のフィルタ９４,97,100のどれも目詰まりさせるこ
となく、細胞やウイルスを捕捉するのに効果的である。(穴の大きさが最も大き
い)第１フィルタ９４は、塩の結晶、細胞片、毛髪、組織などの粗粒物質を濾過
する。(穴の大きさが中くらいの)第２フィルタ９７は、試料流体中の細胞やウイ
ルスを捕捉する。(穴の大きさが最も小さい)第３フィルタ100は、試料中のさら
に小さい細胞やウイルスを捕捉する。したがって、フィルタスタック８７は、フ
ィルタを目詰まりさせずに、大きさが異なる試料成分の同時捕捉を可能にする。
第１フィルタ９４の平均的な穴の大きさは、試料流体から粗粒物質(例えば、塩
の結晶、細胞片、毛髪、組織)を濾過して取り除くのに十分小さく、かつ、所望
の分析物(例えば、核酸やたんぱく質)を含有する目標細胞やウイルスを通過させ
るのに十分大きくなるように選択される。一般に、第１フィルタ９４の穴の大き
さは、約２〜２５μｍの範囲にあるのが望ましく、現在好ましいとされている穴
の大きさは約５μｍである。Referring again to FIG. 6, the filter stack 87 is used to trap cells and viruses as the sample fluid passes through the stack 87 without clogging any of the filters 94, 97, 100 in the stack. It is effective. The first filter 94 (having the largest hole size) filters coarse particles such as salt crystals, cell debris, hair, and tissues. The second filter 97 (medium in size) captures cells and viruses in the sample fluid. The third filter 100 (with the smallest hole size) captures smaller cells and viruses in the sample. Therefore, the filter stack 87 allows simultaneous capture of sample components of different sizes without clogging the filter.
The average pore size of the first filter 94 is small enough to filter out coarse particles (eg salt crystals, cell debris, hair, tissue) from the sample fluid, and the desired analyte. It is selected to be large enough to allow passage of target cells or viruses containing (eg, nucleic acids or proteins). In general, the hole size of the first filter 94 is preferably in the range of about 2 to 25 μm, and the currently preferred hole size is about 5 μm.
【００２５】 第２，第３フィルタの平均的な穴の大きさは、所望の分析物を含有する目標細
胞あるいはウイルスの平均的な大きさに応じて選択される。例えば、一実施形態
では、フィルタスタック８７は、淋疾(ＧＣ)およびクラミジア(Ｃｔ)有機体を捕
捉して、試料流体中の疾患の存在を決定するのに用いられる。ＧＣおよびＣｔ有
機体は異なる平均直径を有しており、ＧＣ有機体は約１〜２μｍ、Ｃｔ有機体は
約０.３μｍである。この実施形態において、第２フィルタ９７は、平均の穴の
大きさが約１.２μｍである一方、第３フィルタ100は、平均の穴の大きさが約０
.２２μｍであるので、ＧＣ有機体のほとんどは、第２フィルタ９７によって捕
捉される一方、Ｃｔ有機体のほとんどは、第３フィルタ100によって捕捉される
。したがって、フィルタスタックは、異なる大きさの目標有機体の同時捕捉を可
能にし、フィルタを目詰まりさせることなくこれを行う。フィルタ９７,100の穴
の大きさは、あらゆる大きさの所望の細胞あるいはウイルスを捕捉するように選
択することができ、本発明の範囲は上述の特定の例に限定されるものではない。The average pore size of the second and third filters is selected according to the average size of the target cells or viruses containing the desired analyte. For example, in one embodiment, the filter stack 87 is used to trap gonorrhea (GC) and chlamydia (Ct) organisms to determine the presence of disease in the sample fluid. The GC and Ct organisms have different average diameters, the GC organisms are about 1-2 μm and the Ct organisms are about 0.3 μm. In this embodiment, the second filter 97 has an average hole size of about 1.2 μm, while the third filter 100 has an average hole size of about 0 μm.
Since it is .22 μm, most of the GC organisms are captured by the second filter 97, while most of the Ct organisms are captured by the third filter 100. Thus, the filter stack allows the simultaneous capture of different size target organisms and does this without clogging the filter. The pore size of the filters 97, 100 can be selected to trap any size of desired cells or viruses, and the scope of the invention is not limited to the particular examples described above.
【００２６】 また、フィルタスタック８７は、捕捉された細胞あるいはウイルスを破裂させ
、細胞内の物質（例えば核酸）を細胞から解放するのに有効である。この点にお
いて、第１,第２組のビーズ９６,９９は二つの有益な目的にかなうものである。
まず第一に、ビーズは、トランスデューサによって発生させられた圧力波によっ
て攪拌される。ビーズのこの動きは、捕捉された細胞あるいはウイルスを破裂さ
せる。第二に、ビーズは、溶解された細胞あるいはウイルスから放出された核酸
をせん断し、核酸のストランド(染色分体)がフィルタを通過して溶解室８６から
流出するように、核酸のストランドを十分に短くすることができる。細胞あるい
はウイルスを破裂させるのに適したビーズには、ホウケイ酸ガラス、石灰ガラス
、シリカ、およびポリスチレンのビーズがある。Further, the filter stack 87 is effective in rupturing the trapped cells or viruses and releasing intracellular substances (for example, nucleic acids) from the cells. In this regard, the first and second sets of beads 96,99 serve two useful purposes.
First of all, the beads are agitated by the pressure waves generated by the transducer. This movement of the beads causes the trapped cells or virus to burst. Second, the beads shear the nucleic acids released from the lysed cells or viruses, and ensure that the strands of nucleic acid are sufficient to allow them to pass through the filter and out of the lysis chamber 86. Can be shortened to Suitable beads for rupturing cells or viruses include borosilicate glass, lime glass, silica, and polystyrene beads.
【００２７】 ビーズは、多孔でも無孔でもよく、好ましくは１〜200μｍの範囲の平均直径
を有している。ビーズ９６,９９の平均直径は、ビーズによって破裂させるべき
目的の目標細胞あるいはウイルスに応じて選択される。第１組のビーズ９６の平
均直径は、第２組のビーズ９９の平均直径と同一でもよい。これと択一的に、第
１組のビーズ９６が、第２組のビーズ９９によって破裂させられるべき種類の細
胞あるいはウイルスとは異なる種類の目標細胞あるいはウイルスを破裂させるの
に用いられる場合、第１組のビーズ９６の平均直径が第２組のビーズ９９の平均
直径とは異なるように、ビーズの平均直径を選択することが有利である。例えば
、フィルタスタックが上述のようにＧＣやＣｔ細胞を捕捉するのに用いられる場
合、ビーズ９６は、ＧＣ有機体を破裂させるための直径２０μｍのホウケイ酸ガ
ラスビーズであり、ビーズ９９は、Ｃｔ有機体を破裂させるための直径106μｍ
のソーダ石灰ガラスビーズである。シリコンガスケット９５,９８は夫々、ビー
ズ９６,９９が移動したり、細胞あるいはウイルスを破裂させるための空間を提
供するのに十分な厚さを備えるべきである。The beads may be porous or non-porous and preferably have an average diameter in the range 1 to 200 μm. The average diameter of the beads 96,99 is selected depending on the target cell or virus of interest to be ruptured by the beads. The average diameter of the first set of beads 96 may be the same as the average diameter of the second set of beads 99. Alternatively, if the first set of beads 96 is used to rupture a different type of target cell or virus than the type of cell or virus to be ruptured by the second set of beads 99, It is advantageous to choose the average diameter of the beads so that the average diameter of one set of beads 96 is different from the average diameter of the second set of beads 99. For example, when the filter stack is used to capture GC and Ct cells as described above, beads 96 are borosilicate glass beads 20 μm in diameter for rupturing GC organisms and beads 99 have Ct. 106μm diameter for bursting the aircraft
Soda lime glass beads. The silicone gaskets 95, 98 should be thick enough to provide space for beads 96, 99 to migrate and / or rupture cells or viruses, respectively.
【００２８】 網102は、２つの有用な目的にかなう。第１に、網はフィルタスタック８７を
支えている。第２に、網は気泡を破裂させ、泡がフローリブ９１を経て溶解室８
６から外へ運ばれるようにする。効果的に気泡を破裂させるため、あるいは気泡
の大きさを小さくするために、網102は網目が細かいことが好ましい。網目の平
均の大きさが約２５μｍであるポリプロピレンで織られた網であるのが好ましい
。気泡が溶解室８６から逃げるのを確実にするために、フィルタスタック８７お
よび溶解室８６を経て液体が(重力に対して)流れ上がる向きでカートリッジを用
いるのが望ましい。溶解室８６を通る上向きの流れは、溶解室８６から気泡が出
ていくのを助ける。こうして、液体が溶解室８６に入るための入口ポートは、一
般に溶解室の最も低い位置にあるべきであり、一方、出口は最も高い位置にある
べきである。Network 102 serves two useful purposes. First, the mesh supports the filter stack 87. Secondly, the mesh causes the bubbles to burst, and the bubbles pass through the flow ribs 91 to melt the chamber 8.
Allowed to be carried out from 6. In order to effectively burst the bubbles or reduce the size of the bubbles, the net 102 preferably has a fine mesh. It is preferably a polypropylene woven mesh having an average mesh size of about 25 μm. To ensure that the bubbles escape from the lysing chamber 86, it is desirable to use the cartridge with the liquid flowing up (against gravity) through the filter stack 87 and the lysing chamber 86. The upward flow through the lysing chamber 86 helps bubbles exit the lysing chamber 86. Thus, the inlet port for liquid to enter the dissolution chamber 86 should generally be at the lowest position in the dissolution chamber, while the outlet should be at the highest position.
【００２９】 フィルタスタックについて多くの異なる実施形態が可能である。例えば、他の
一実施形態において、フィルタスタックは２つのフィルタとこの２つのフィルタ
の間に１組のビーズを有するだけである。第１のフィルタの網目は最も大きく（
例えば５μｍ）、塩の結晶、細胞の破片、毛髪や組織等といった粗い物質を濾過
して取り除く。第２のフィルタの網目は第１のフィルタよりも小さくて、捕捉さ
れるべき目的細胞あるいはウィルスよりも僅かに小さい。このようなフィルタス
タックは、図３８を参照して後述する。カートリッジの他の実施形態において、
(粗い物質の濾過のために)網目の大きさが最大であるフィルタは、溶解室８６の
上流に位置するフィルタ室(図示せず)の中に置かれている。一つの流路がフィル
タ室を溶解室８６へ接続している。この実施形態では、溶解室内で目的細胞ある
いはウィルスを捕えるために、試料流体は最初にフィルタ室内の粗いフィルタを
通り、それから溶解室内の第２のフィルタを通る。Many different embodiments of the filter stack are possible. For example, in another embodiment, the filter stack only has two filters and a set of beads between the two filters. The mesh of the first filter is the largest (
Rough substances such as salt crystals, cell debris, hair and tissues are removed by filtration. The mesh of the second filter is smaller than the first filter and slightly smaller than the target cells or viruses to be captured. Such a filter stack will be described later with reference to FIG. In another embodiment of the cartridge,
The largest mesh size filter (for coarse material filtration) is placed in a filter chamber (not shown) located upstream of the dissolution chamber 86. One flow path connects the filter chamber to the dissolution chamber 86. In this embodiment, the sample fluid first passes through a coarse filter in the filter chamber and then through a second filter in the lysis chamber to trap target cells or viruses in the lysis chamber.
【００３０】 さらに、フィルタスタック内のビーズは、目的細胞あるいはウィルスの捕獲を
促進するように、試料流体内の目的細胞あるいはウィルスへの結合親和性を有し
ていてもよい。例えば、試料内の目的細胞と結合するために、抗体あるいは或る
受容体がビーズの表面に塗られていてもよい。さらに、溶解室８６は、目的細胞
あるいはウィルスと相互に作用し合う２つの異なる型のビーズを収容していても
よい。例えば、溶解室は、目的細胞あるいはウィルスと結合するように抗体ある
いは受容体で覆われた第１の１組のビーズと、捕捉された細胞あるいはウィルス
を破裂させる第２の１組のビーズ(第１の１組のビーズと混合されている)を収容
していてもよい。溶解室８６内のビーズもまた、破裂した細胞あるいはウィルス
から放たれた細胞内の物質(例えば核酸)との結合親和性を有していてもよい。そ
のようなビーズは、続く分離および分析のために、目的核酸を分離するのに役立
つ。例えば、溶解室はＤＮＡを分離するためにシリカビーズを有していてもよく
、ＲＴ−ＰＣＲのための伝達ＲＮＡを分離するために、オリゴｄｔを有するセル
ローズビーズを収容してもよい。溶解室８６はまた、ＰＣＲを妨げる不要な物質
(例えばタンパク質やペプチド)あるいは化学薬品(例えば塩、金属イオン、洗剤)
を、試料から除去するビーズを収容してもよい。例えば、溶解室８６はタンパク
質を除去するためのイオン交換ビーズを含んでいてもよい。これと択一的に、イ
ミノ二酢酸のような金属イオンキレート化剤を有するビーズは、生物学的試料か
ら金属イオンを除去する。Furthermore, the beads in the filter stack may have a binding affinity for target cells or viruses in the sample fluid so as to facilitate capture of target cells or viruses. For example, the antibody or some receptor may be coated on the surface of the beads to bind to target cells in the sample. Further, the lysis chamber 86 may contain two different types of beads that interact with target cells or viruses. For example, the lysis chamber may include a first set of beads coated with antibodies or receptors to bind cells or viruses of interest and a second set of beads (seconds) that disrupt the captured cells or viruses. (Mixed with one set of beads). The beads in the lysis chamber 86 may also have a binding affinity for intracellular substances (eg, nucleic acids) released from the ruptured cells or viruses. Such beads serve to separate nucleic acids of interest for subsequent separation and analysis. For example, the lysis chamber may have silica beads to separate DNA, and may contain cellulose beads with oligo dt to separate transfer RNA for RT-PCR. The lysis chamber 86 also contains unnecessary substances that interfere with PCR.
(Eg proteins and peptides) or chemicals (eg salts, metal ions, detergents)
May contain beads to be removed from the sample. For example, lysis chamber 86 may include ion exchange beads to remove proteins. Alternatively to this, beads with metal ion chelating agents such as iminodiacetic acid remove metal ions from biological samples.
【００３１】 図２１,図２２は、反応容器４０の概略を示している。図２１は一部破断した
容器４０を示し、図２２は容器４０の正面図を示している。容器４０は、反応混
合物を収容する(本実施形態ではダイヤモンド形の)反応室４２を備えている。容
器４０は、反応混合物に対して出入りする伝熱が最適になり、かつ、反応混合物
を効率良く目視できるように設計されている。上記容器の薄い形状は、熱伝導お
よび熱板との接触のための広い面積を提供することによって、最適の熱力学特性
に寄与する。さらに、容器の壁は、反応室４２を覗き込む窓を提供し、反応混合
物の全体が目視検査できるようになっている。より詳しくは、図２１,図２２の
如く反応容器４０は、反応室４２の側壁５７A,５７B,５９A,５９Bを区画する剛
な枠４６を有する。この枠４６は、また、反応室４２に入口ポート４１およびこ
の入口ポートを反応室４３に接続する流路５２を区画する。入口ポート４１と流
路５０は、反応室４２に液体を加えるために用いられ、流路５２と出口ポート４
３は、反応室４２からの液体の出口として用いられる。アラインメント・プロン
グ４４A,４４Bは、カートリッジの組み立て中に容器４０を正確に位置決めする
ために用いられる。21 and 22 schematically show the reaction container 40. 21 shows the container 40 partially broken, and FIG. 22 shows a front view of the container 40. The container 40 includes a reaction chamber 42 (diamond-shaped in this embodiment) for containing a reaction mixture. The container 40 is designed so that heat transfer to and from the reaction mixture is optimized, and that the reaction mixture can be efficiently viewed. The thin shape of the container contributes to optimum thermodynamic properties by providing a large area for heat conduction and contact with the hot plate. In addition, the wall of the vessel provides a window into the reaction chamber 42 so that the entire reaction mixture can be visually inspected. More specifically, as shown in FIGS. 21 and 22, the reaction container 40 has a rigid frame 46 that partitions the side walls 57A, 57B, 59A, 59B of the reaction chamber 42. The frame 46 also defines an inlet port 41 in the reaction chamber 42 and a flow path 52 connecting the inlet port to the reaction chamber 43. The inlet port 41 and the flow channel 50 are used for adding liquid to the reaction chamber 42, and the flow channel 52 and the outlet port 4 are used.
3 is used as an outlet for the liquid from the reaction chamber 42. The alignment prongs 44A, 44B are used to accurately position the container 40 during cartridge assembly.
【００３２】 図２１に示すように、容器４０は、剛な枠４６の両側に取り付けられて反応室
の対向する主壁を形成する薄い柔軟なシートを有する。(図１には、図解の明瞭
化のため剛な枠４６から分解された主壁４８が示されている。) かくて、反応室
４２は、枠４６の剛な側壁５７A,５７B,５９A,５９Bと、対向する主壁４８とに
よって区画される。対向する主壁４８は、側壁５７A,５７B,５９A,５９Bが主壁
４８を互いに連結するように枠４６の両側に封着される。主壁４８は、反応室４
２に収容された反応混合物への最適な熱伝導を促進する。各主壁は、十分に柔軟
で、夫々の熱面に合致するように接触して、熱面と反応室４２に収容された反応
混合物との間の最適な熱接触および熱伝達を提供する。さらに、柔軟な壁４８は
、熱交換作用の経過中の熱的膨張または収縮によって面の形状が変化しても、熱
面に合致し続ける。As shown in FIG. 21, the container 40 has thin flexible sheets attached to opposite sides of a rigid frame 46 to form opposing major walls of the reaction chamber. (In FIG. 1, the main wall 48 disassembled from the rigid frame 46 is shown for clarity of illustration.) Thus, the reaction chamber 42 has rigid side walls 57A, 57B, 59A, It is defined by 59B and the opposing main wall 48. The opposing main walls 48 are sealed on both sides of the frame 46 so that the side walls 57A, 57B, 59A, 59B connect the main walls 48 to each other. The main wall 48 is the reaction chamber 4
Promotes optimal heat transfer to the reaction mixture housed in 2. Each major wall is sufficiently flexible to contact and conform to its respective thermal surface to provide optimal thermal contact and heat transfer between the thermal surface and the reaction mixture contained in the reaction chamber 42. In addition, the flexible wall 48 will continue to conform to the hot surface as the shape of the surface changes due to thermal expansion or contraction during the course of heat exchange.
【００３３】 図２３に示すように、柔軟な壁４８に接触する熱面は、反応室４２を挟むよう
に配置された１対の対向する板190A,190Bによって形成されるのが好ましい。容
器４０の反応室４２が板190A,190Bの間に挿入されると、この板の内面は壁４８
に接触し、柔軟な壁は板の面に合致する。板は、枠４６の厚さによって定義され
る反応室４２の厚さＴと等しい距離だけ互いに隔たっているのが好ましい。この
位置で、板面と壁４８の間には最小の隙間があるか、あるいは隙間が全くない。
板は、種々の熱素子によって加熱および冷却され、後に詳しく述べるように反応
室４２内の温度変化を引き起こす。As shown in FIG. 23, the hot surface in contact with the flexible wall 48 is preferably formed by a pair of opposed plates 190 A, 190 B arranged so as to sandwich the reaction chamber 42. When the reaction chamber 42 of the container 40 is inserted between the plates 190A and 190B, the inner surface of this plate is a wall 48.
The flexible wall conforms to the plane of the plate. The plates are preferably separated from each other by a distance equal to the thickness T of the reaction chamber 42 defined by the thickness of the frame 46. At this position, there is minimal or no clearance between the plate surface and the wall 48.
The plate is heated and cooled by various thermal elements, causing a temperature change within the reaction chamber 42 as described in detail below.
【００３４】 壁４８は、ポリプロピレン,ポリエチレン,ポリエステル,他のポリマーなどの
高分子材料からなる柔軟なフィルムであるのが好ましい。このフィルムは、例え
ば積層板等のように積層されているか、あるいは均質にすることができる。積層
されたフィルムは、均質なフィルムよりも一般に良好な強度と構造上の完全性を
有するので、より好ましい。特に、積層されたポリプロピレンフィルムは、ＰＣ
Ｒ(ポリメラーゼ・チェーン・リアクション)に対して抑制的でないので、現時点
で好ましい。これと択一的に、壁４８は、急速な伝熱を可能にする薄くて柔軟な
シートに形成できる他の材料から作ることができる。良好な熱伝導性を得るには
、各壁４８の厚さは、好ましくは略0.003〜0.5mm、より好ましくは0.01〜0.15mm
、最も好ましくは0.025〜0.08mmである。The wall 48 is preferably a flexible film made of a polymeric material such as polypropylene, polyethylene, polyester, other polymers. The film may be laminated, such as a laminate, or it may be homogenous. Laminated films are more preferred because they generally have better strength and structural integrity than homogeneous films. Especially, the laminated polypropylene film is
It is not suppressive to R (Polymerase Chain Reaction) and is therefore preferred at this time. Alternatively, wall 48 can be made from other materials that can be formed into a thin, flexible sheet that allows rapid heat transfer. To obtain good thermal conductivity, the thickness of each wall 48 is preferably about 0.003 to 0.5 mm, more preferably 0.01 to 0.15 mm.
, And most preferably 0.025 to 0.08 mm.
【００３５】 再び図２２を参照すると、容器４０は、反応室４２内の反応混合物をその場所
で目視検査するための目視窓を有するのが好ましい。好ましい実施形態では、目
視窓は、剛な枠４６の側壁５７A,５７Bである。側壁５７A,５７Bは、反応室４２
内の反応混合物を側壁５７Aを介して励起でき、かつ、反応室４２から放射され
る光を側壁Bを介して検出できるように透光性である。矢印Ａは、側壁４２を介
して反応室４２に入射する照射光束を示し、矢印Ｂは、側壁５７Bを介して出射
する放射光(例えば反応混合物中の標識が付けられた分析対象物から放出される
蛍光)を示す。Referring again to FIG. 22, the container 40 preferably has a viewing window for visually inspecting the reaction mixture in the reaction chamber 42 in situ. In the preferred embodiment, the viewing windows are the side walls 57A, 57B of the rigid frame 46. The side walls 57A and 57B are the reaction chamber 42.
It is translucent so that the reaction mixture therein can be excited via the side wall 57A and the light emitted from the reaction chamber 42 can be detected via the side wall B. The arrow A shows the illuminating light flux entering the reaction chamber 42 via the side wall 42, and the arrow B shows the emitted light exiting via the side wall 57B (eg emitted from the labeled analyte in the reaction mixture). Fluorescence).
【００３６】 側壁５７A,５７Bは、互いに角度が偏らせられているのが好ましい。側壁５７A
,５７Bは、略９０°の角度だけ互いに偏っているのが一般に好ましい。励起光路
と検出光路のなす９０°の角度は、側壁５７Aを介して入射する最少量の励起放
射が、側壁５７Bを介して出射することを保証する。さらに、上記９０°の角度
は、側壁５７Bを介して捕集されるべき最大量の放射光(例えば蛍光)を可能にす
る。側壁５７A,５７Bは、反応室４２の底部で「Ｖ」字状の交差をなすように互
いに繋がるのが好ましい。これと択一的に、角度をなす側壁５７A,５７Bは、互
いに直接繋がる必要はなく、容器の熱的および光学的性能を損なわない他の壁や
種々の機械的または流体的特徴部分などの中間部分によって分離されることがで
きる。例えば、側壁５７A,５７Bは、反応室４２に連通する一体化された毛細管
電気泳動領域などの他の処理領域に導くポートで繋がることができる。この実施
形態では、側壁５７A,５７Bの交差点の下方の枠４６から、位置決めタブ５８が
延び出している。タブ５８は、図２８を参照して後述する熱交換モジュールに容
器４０を適切に位置付けるために用いられる。The side walls 57A, 57B are preferably offset in angle from each other. Side wall 57A
, 57B are generally preferably offset from each other by an angle of approximately 90 °. The 90 ° angle between the excitation and detection paths ensures that the minimum amount of excitation radiation incident through sidewall 57A exits through sidewall 57B. Further, the 90 ° angle allows for the maximum amount of emitted light (eg, fluorescence) to be collected via the sidewall 57B. The side walls 57A and 57B are preferably connected to each other so as to form a “V” -shaped intersection at the bottom of the reaction chamber 42. Alternatively, the angled sidewalls 57A, 57B need not be directly connected to each other, and may be intermediate walls such as other walls or various mechanical or fluidic features that do not compromise the thermal and optical performance of the container. It can be separated by parts. For example, the side walls 57A, 57B can be connected by a port leading to another processing area, such as an integrated capillary electrophoresis area communicating with the reaction chamber 42. In this embodiment, the positioning tab 58 extends from the frame 46 below the intersection of the side walls 57A and 57B. The tabs 58 are used to properly position the container 40 in the heat exchange module described below with reference to FIG.
【００３７】 最適な光学的感度は、反応混合物中の標識が付けられた分析対象物を励起する
光束および検出される放射光の光路長を、下式で示されるように最大化すること
によって達成される。 Ｉ0／Ｉi＝Ｃ*Ｌ*Ａ ここで、Ｉ0はボルトで表示したフォトンなどの放射光の出力照度、Ｃは検出
されるべき分析対象物の濃度、Ｉiは入力照度、Ｌは光路長、Ａは分析対象物の
標識に用いた染料の固有吸光率である。Optimal optical sensitivity is achieved by maximizing the optical path lengths of the light flux exciting the labeled analyte in the reaction mixture and the emitted light detected, as shown in the equation below. To be done. I0 / Ii = C * L * A where I0 is the output illuminance of radiant light such as photons expressed in volts, C is the concentration of the analyte to be detected, Ii is the input illuminance, and L is The optical path length, A is the intrinsic absorptivity of the dye used to label the analyte.
【００３８】 本発明の薄くて平坦な反応容器４０は、分析対象物の単位体積当たりの最大の
光路長を与えることによって、検出感度を最適化する。図２３,図２７を参照す
ると、容器４０は、反応室４２の各側壁５７A,５７B,５９A,５９Bの長さＬが１
〜１５mm、反応室の幅Ｗが1.4〜２０mm、反応室の厚さＴが0.5〜５mm、反応室の
幅Ｗの厚さＴに対する比が２:１であるように構成されるのが好ましいい。これ
らのパラメータは、反応室を通る平均で１〜１５mmという比較的大きい平均光路
長を持ち、しかも内部に収容する反応混合物の非常に急速な加熱と冷却を可能に
するに十分薄い容器を提供するので、現時点で好ましい。反応室４２の平均光路
長は、側壁５７Aの中央から反応室４２の中心までの距離に、反応室４２の中心
から側壁５７Bの中央までの距離を加えた長さである。The thin, flat reaction vessel 40 of the present invention optimizes detection sensitivity by providing a maximum optical path length per unit volume of analyte. 23 and 27, the container 40 has a side wall 57A, 57B, 59A, 59B of the reaction chamber 42 having a length L of 1 or less.
˜15 mm, the width W of the reaction chamber is 1.4 to 20 mm, the thickness T of the reaction chamber is 0.5 to 5 mm, and the ratio of the width W of the reaction chamber to the thickness T is preferably 2: 1. Good. These parameters have a relatively large average optical path length of 1-15 mm on average through the reaction chamber, yet provide a thin enough container to allow very rapid heating and cooling of the reaction mixture contained therein. So it is preferred at this time. The average optical path length of the reaction chamber 42 is the length obtained by adding the distance from the center of the reaction chamber 42 to the center of the side wall 57B to the distance from the center of the side wall 57A to the center of the reaction chamber 42.
【００３９】より好ましくは、容器４０は、反応室４２の各側壁５７A,５７B,５９A,５９Bが
、５〜１２mmの範囲の長さＬと、７〜１７mmの範囲の幅Ｗと、0.5〜２mmの範囲
の厚さＴとを有し、反応室の厚さＴに対する幅Ｗの比が、少なくとも４:１であ
る。これらの範囲は、容器を反応室の非常に急速な加熱と冷却を可能にするに十
分薄く維持したまま、より長い平均光路長(つまり、５〜１２mm)と１２〜100μl
の範囲の体積容量とをもつ容器を提供するので、より好ましい。比較的大きい体
積容量は、核酸などの低濃度の分析対象物の検出感度を増加させる。More preferably, in the container 40, each side wall 57 A, 57 B, 59 A, 59 B of the reaction chamber 42 has a length L in the range of 5 to 12 mm, a width W in the range of 7 to 17 mm, and 0.5 to 2 mm. And the ratio of width W to thickness T of the reaction chamber is at least 4: 1. These ranges are for longer average optical path lengths (ie 5-12 mm) and 12-100 μl while keeping the vessel thin enough to allow very rapid heating and cooling of the reaction chamber.
It is more preferable because it provides a container having a volume capacity in the range of. The relatively large volumetric capacity increases the sensitivity of detecting low concentrations of analytes such as nucleic acids.
【００４０】 好ましい実施形態では、反応容器４０は、側壁５７A,５７B,５９A,５９Bで区
画されるダイヤモンド形の反応室４２を有し、各側壁は、略１４mmの幅と、枠４
６の厚さによって定義される１mmの厚さＴと、略100μlの体積容量とを有する。
この反応容器は、反応室４２を通る１０mmという比較的長い平均光路長を提供す
る。加えて、薄い反応室は、内部に収容する反応混合物の非常に急速な加熱およ
び冷却の少なくともいずれかを可能にする。ダイヤモンド形の反応室４２は、反
応室が反応混合物で満たされる際、反応室内での気泡の形成を防ぐ助けをすると
ともに、反応混合物の目視検査を助ける。In a preferred embodiment, the reaction vessel 40 has a diamond shaped reaction chamber 42 defined by side walls 57 A, 57 B, 59 A, 59 B, each side wall having a width of approximately 14 mm and a frame 4.
It has a thickness T of 1 mm defined by a thickness of 6 and a volumetric capacity of approximately 100 μl.
The reaction vessel provides a relatively long average optical path length of 10 mm through the reaction chamber 42. In addition, the thin reaction chamber allows for very rapid heating and / or cooling of the reaction mixture contained therein. The diamond shaped reaction chamber 42 helps prevent bubble formation in the reaction chamber as it fills with the reaction mixture and also aids visual inspection of the reaction mixture.
【００４１】 図２２を再び参照すると、枠４６は、側壁５７A,５７Bが透光性になるように
、例えばポリカーボネートや透明なポリプロピレンなどの透光性の材料で作るの
が好ましい。ここで用いる透光性という用語は、１以上の波長の光が側壁を通る
ことを意味する。好ましい実施形態では、透光性の側壁５７A,５７Bは、実質上
透明である。さらに、透光性の側壁５７A,５７Bの上に１以上の光学要素を設け
ることができる。光学要素は、例えば、光源によって照射される溶液の全体積を
最大化したり、反応室４２の特定の領域に励起光を集光したり、反応室の可能な
限り大きい部分からの可能な限り多くの蛍光信号を集めたりできるように設計さ
れる。これと択一的な実施形態では、光学要素は、特定の波長を選択する(回折)
格子や、特定の波長のみを通すフィルタや、フィルタ機能を果たす色レンズで構
成できる。側壁の表面は、特定の波長の吸収を増加させる液晶などの材料で作る
か、被覆することができる。この好ましい実施形態では、透光性の側壁５７A,５
７Bは、実質上透明で略１mmの厚さをもつ平坦な窓である。Referring again to FIG. 22, the frame 46 is preferably made of a translucent material such as polycarbonate or transparent polypropylene so that the side walls 57A, 57B are translucent. The term translucent as used herein means that light of one or more wavelengths passes through the sidewalls. In the preferred embodiment, the translucent sidewalls 57A, 57B are substantially transparent. Furthermore, one or more optical elements can be provided on the translucent side walls 57A, 57B. The optical elements may, for example, maximize the total volume of the solution illuminated by the light source, focus the excitation light on a particular area of the reaction chamber 42, or maximize as much as possible from the largest possible portion of the reaction chamber. It is designed to collect the fluorescence signal of. In an alternative embodiment, the optical element selects a particular wavelength (diffraction).
It can be composed of a grating, a filter that passes only a specific wavelength, or a color lens that performs a filter function. The sidewall surface can be made of or coated with a material such as liquid crystal that increases absorption of specific wavelengths. In this preferred embodiment, the translucent side walls 57A, 5
7B is a substantially transparent and flat window having a thickness of about 1 mm.
【００４２】 側壁５９A,５９Bは、この側壁５９A,５９Bを経て反応室４２から出ようとする
光を内方へ反射する反射面５６を備えるのが好ましい。反射面５６は、隣接する
面が略９０°の角度だけ互いに偏らせられて配置されている。さらに、枠４６は
、側壁５９A,５９Bと支持リブ５３との間に空き空間を区画する。この空き空間
は、枠の材料(例えばプラスチック)と異なる屈折率をもつ周囲空気によって占め
られている。反射面５６は、上記屈折率の差によって側壁５９A,５９Bを経て反
応室から出ようとする光を内方へ効果的に反射し、側壁５７A,５７Bを経る光学
信号の検出を増大させる。好ましくは、透光性の側壁５７a,５７Bは、ダイヤモ
ンド形の底部を区画し、逆反射の側壁５９A,５９Bは、反応室の頂部を区画する
。The side walls 59A, 59B preferably include a reflecting surface 56 that reflects inwardly the light that is about to leave the reaction chamber 42 via the side walls 59A, 59B. The reflecting surfaces 56 are arranged such that adjacent surfaces are offset from each other by an angle of approximately 90 °. Further, the frame 46 defines an empty space between the side walls 59A and 59B and the support rib 53. This empty space is occupied by ambient air that has a different refractive index than the frame material (eg plastic). The reflecting surface 56 effectively reflects light that is about to exit the reaction chamber through the side walls 59A, 59B due to the difference in the refractive index, and increases detection of an optical signal passing through the side walls 57A, 57B. Preferably, the translucent sidewalls 57a, 57B define a diamond shaped bottom and the retroreflective sidewalls 59A, 59B define the top of the reaction chamber.
【００４３】 反応容器４０の好ましい製作方法を、図２１,図２２を参照しつつ説明する。
反応容器４０は、公知の射出成形技術を用いて剛な枠４６をまず成形することに
よって作られる。枠４６は、例えば透明なポリプロピレンなどのポリマー材料か
らなる単一片として成形するのが好ましい。枠４６が作られた後、薄くて柔軟な
シートが、所定寸法に切断され、反応室４２の主壁４８を形成するように枠４６
の両側に封着される。主壁４８は、例えばポリプロピレンのフィルムなどのポリ
マー材料を流し込みまたは押し出して作るのが好ましく、このフィルムは、所定
寸法に切断され、次の手順を用いて枠４６に取り付けられる。第１のフィルムが
、枠４６の片面を覆うように置かれる。枠４６は、フィルムの頂縁を整列させる
タックバー４７を持つのが好ましい。フィルムは、タックバー４７から下方の枠
４６の下部を完全に覆い、かつ、フィルムの頂縁がタックバー４７に整列するよ
うにして枠４６の下部を覆って置かれる。フィルムは、容易に保持して枠を横切
って平坦に引き伸ばせるように、枠４６の下部よりも大きい。次いで、フィルム
は、枠を覆うフィルムの部分を枠にクランプし、枠の外周を越えて外方へ延びる
フィルム部分を、例えばレーザやダイス型を用いて切除することによって、枠の
輪郭に一致する寸法に切断される。そして、フィルムは、好ましくはレーザを用
いて枠にタック溶接される。A preferred method of manufacturing the reaction container 40 will be described with reference to FIGS. 21 and 22.
The reaction vessel 40 is made by first molding a rigid frame 46 using known injection molding techniques. The frame 46 is preferably molded as a single piece of polymeric material such as clear polypropylene. After the frame 46 is made, the thin, flexible sheet is cut to size to form the main wall 48 of the reaction chamber 42.
Sealed on both sides of. The main wall 48 is preferably made by pouring or extruding a polymeric material, such as a polypropylene film, which is cut to size and attached to the frame 46 using the following procedure. The first film is placed so as to cover one side of the frame 46. The frame 46 preferably has tack bars 47 that align the top edges of the film. The film is placed over the bottom of the frame 46 completely covering the bottom of the frame 46 below the tack bar 47 and with the top edge of the film aligned with the tack bar 47. The film is larger than the bottom of the frame 46 so that it can be easily held and stretched flat across the frame. The film then conforms to the outline of the frame by clamping the portion of the film that covers the frame to the frame and cutting the portion of the film that extends outward beyond the outer perimeter of the frame, for example using a laser or die mold. Cut to size. The film is then tack welded to the frame, preferably using a laser.
【００４４】 次に、フィルムは、好ましくはヒートシールによって枠４６に封着される。ヒ
ートシーリングは、接着剤や溶剤接着技術を用いた場合のような潜在的汚染物質
が容器に導入されることなく、強力なシールを作ることができるので、本実施形
態で用いられる。また、ヒートシーリングは、簡単で安価である。ヒートシーリ
ングは、例えば加熱プラテンを用いて行なわれる。反応室４２を完成すべく枠４
６の反対面に第２のシートを切断して封着するために、同じ手順が用いられる。
この製造手順には、多くの変形例が可能である。例えば、択一的な実施形態では
、フィルムは、枠４６の下部を横切って引き伸ばされて、フィルムを所定寸法に
切断する前に枠に封着される。フィルムを枠に封着した後、枠の外周を越えて外
方へ伸びるフィルム部分が、たとえばレーザやダイス型を用いて切除される。The film is then sealed to the frame 46, preferably by heat sealing. Heat sealing is used in this embodiment because it can create a strong seal without the introduction of potential contaminants into the container as with adhesives and solvent bonding techniques. Also, heat sealing is simple and inexpensive. The heat sealing is performed using, for example, a heating platen. Frame 4 to complete the reaction chamber 42
The same procedure is used to cut and seal a second sheet on the opposite side of 6.
Many variations on this manufacturing procedure are possible. For example, in an alternative embodiment, the film is stretched across the bottom of frame 46 and sealed to the frame prior to cutting the film to size. After sealing the film in the frame, the film portion extending outward beyond the outer periphery of the frame is cut off by using, for example, a laser or a die.
【００４５】 本実施形態では、単一片として枠４６をモールド成形したが、枠を複数の片か
ら作ることもできる。例えば、角度をなす光学窓を形成する側壁５７A,５７Bは
、良好な透明性をもつポリカーボネートをモールド成形して作る一方、枠の残り
の部分は、安価でＰＣＲ(ポリメラーゼ・チェーン・リアクション)と互換性がある
ポリプロピレンをモールド成形して作ることができる。例えば、側壁５７A,５７
Bは、プレス嵌めまたは接着の少なくともいずれかで枠４６の残りの部分に取り
付けられる。次いで、柔軟な壁４８は、前述のように枠４６の両側に取り付けら
れる。In the present embodiment, the frame 46 is molded as a single piece, but the frame can be made of a plurality of pieces. For example, the side walls 57A and 57B forming the angled optical window are made by molding polycarbonate with good transparency, while the rest of the frame is inexpensive and compatible with PCR (polymerase chain reaction). It can be made by molding polypropylene with properties. For example, the side walls 57A, 57
B is attached to the rest of frame 46 by press fitting and / or gluing. Flexible walls 48 are then attached to both sides of frame 46 as previously described.
【００４６】 図３を再び参照すると、反応容器４０のポート４１,４３を対応するカートリ
ッジ本体内の流路８０,８１(図４)に封着するために、本実施形態ではガスケッ
ト６１を用いている。これと択一的に、ルアー(luer)嵌め、締り嵌め、またはスエ
ージング嵌めを用いて流体シールを行なうこともできる。他の実施形態では、カ
ートリッジ本体と反応容器４０の枠は、単一部材としてモールド成形され、反応
容器の主壁は、枠の両側にヒートシールされる。Referring again to FIG. 3, a gasket 61 is used in this embodiment to seal the ports 41, 43 of the reaction vessel 40 to the corresponding channels 80, 81 (FIG. 4) in the cartridge body. There is. Alternatively, a luer fit, an interference fit, or a swaging fit may be used to provide the fluid seal. In another embodiment, the cartridge body and the frame of the reaction vessel 40 are molded as a single piece and the main walls of the reaction vessel are heat sealed to both sides of the frame.
【００４７】 再び図２２を参照すると、反応室４２は、液体(例えば反応混合物)をポート４
１と流路５０を経て反応室４２に強制的に流入させることによって、充填される
。液体は、差圧(つまり、液体を入口ポート４１を経て押し込み、あるいは出口
ポート４３に真空を加えて液体を吸い出す)を用いて強制的に反応室４２に流入
させることができる。液体が反応室４２を充填すると、液体は反応室内の空気と
置き換わる。置き換えられる空気は、流路５２とポート４３を経て排出される。
反応室４２内の分析対象物を最適に検出するには、反応室は、気泡を含んではな
らない。反応室４２内に気泡がトラップされるのを防止するため、反応室４２と
出口流路５２との間の接続は、反応室４２において(重力に対して)最も高い位置
になければならない。これが、反応室４２内の気泡を、トラップされることなく
外部へ逃がさせる。従って、容器４０は、図２２に示すように鉛直に向けて用い
られるように設計されている。Referring again to FIG. 22, the reaction chamber 42 may contain liquid (eg, reaction mixture) at port 4
It is filled by forcibly flowing into the reaction chamber 42 through 1 and the flow path 50. The liquid can be forced into the reaction chamber 42 using a differential pressure (that is, the liquid is pushed through the inlet port 41 or a vacuum is applied to the outlet port 43 to suck the liquid). When the liquid fills the reaction chamber 42, the liquid replaces the air in the reaction chamber. The replaced air is discharged through the flow path 52 and the port 43.
For optimal detection of the analyte in reaction chamber 42, the reaction chamber should be free of bubbles. To prevent air bubbles from being trapped in the reaction chamber 42, the connection between the reaction chamber 42 and the outlet channel 52 must be at the highest position (relative to gravity) in the reaction chamber 42. This allows the bubbles in the reaction chamber 42 to escape to the outside without being trapped. Therefore, the container 40 is designed to be used vertically as shown in FIG.
【００４８】 図２５は、水平に向けて用いられるように設計された他の反応容器206を示し
ている。この反応容器206は、入口ポート４１と、この入口ポート４１を反応室
４２の底部に接続する入口流路５０とを有する。上記反応容器は、また、出口ポ
ート４３と、この出口ポート４３を反応室４２の頂部に接続する出口流路５２と
を有する。こうして、反応室４２内の気泡は、トラップされることなく総て出口
流路５２を経て外部へ逃げる。図２６は、２つの入口ポート４１,４５と１つの
出口ポート４３をもつ他の容器207を示している。入口流路５０,５４は、夫々の
入口ポート４１,４５を反応室４２に接続し、出口流路５２は、反応室４２を出
口ポート４３に接続する。反応容器の多くの異なった実施形態が可能である。各
実施形態において、反応室４２を(重力に対して)最も高い点から排気し、反応室
内により低い点から液体を導入するのが好ましい。FIG. 25 shows another reaction vessel 206 designed to be used horizontally. The reaction container 206 has an inlet port 41 and an inlet flow path 50 connecting the inlet port 41 to the bottom of the reaction chamber 42. The reaction vessel also has an outlet port 43 and an outlet channel 52 connecting the outlet port 43 to the top of the reaction chamber 42. In this way, all the bubbles in the reaction chamber 42 escape to the outside through the outlet channel 52 without being trapped. FIG. 26 shows another container 207 having two inlet ports 41, 45 and one outlet port 43. The inlet channels 50 and 54 connect the respective inlet ports 41 and 45 to the reaction chamber 42, and the outlet channel 52 connects the reaction chamber 42 to the outlet port 43. Many different embodiments of the reaction vessel are possible. In each embodiment, it is preferable to evacuate the reaction chamber 42 from the highest point (relative to gravity) and introduce the liquid from the lower point into the reaction chamber.
【００４９】 図１５Ａ,図１５Ｂは、キャリッジに用いられる２種類の弁を示している。図
１５Ａに示すように、弁の動作には２種類の基本的概念があり、従って２種類の
弁がある。第１の弁は、キャリッジケースの中央片２４に形成された円錐形状つ
まり円錐状の弁座160を用いている。弁座160は、中央片２４にモールド成形また
は機械加工された窪みや凹部や穴である。弁座160は、円錐状の弁座160の中心で
交差するポートまたは流路157を介して反応室167に連通する。図１５Ｂに示すよ
うに、球面をもつ弁アクチュエータ164は、弾性部材６３に押し付けられて弁座1
60に着座し、膜６３と弁座160との間に円環状の接触を確立する。この運動学的
原理は、円錐に着座する球の原理である。膜６３と弁座160とによって形成され
る円状のシールは、流路157(と従って反応室167)と弁座160の側部から延び出す
側流路158との間の流れを防止する。側流路158は、膜６３とカートリッジの中央
片２４とによって区画される。15A and 15B show two types of valves used in the carriage. As shown in FIG. 15A, there are two basic concepts of valve operation, and thus two types of valves. The first valve uses a conical or conical valve seat 160 formed in the central piece 24 of the carriage case. The valve seat 160 is a recess, recess or hole that is molded or machined into the central piece 24. The valve seat 160 communicates with the reaction chamber 167 via a port or channel 157 that intersects at the center of the conical valve seat 160. As shown in FIG. 15B, the valve actuator 164 having a spherical surface is pressed against the elastic member 63 so that the valve seat 1
Seated at 60, establishing an annular contact between the membrane 63 and the valve seat 160. This kinematic principle is that of a sphere seated in a cone. The circular seal formed by membrane 63 and valve seat 160 prevents flow between channel 157 (and thus reaction chamber 167) and side channel 158 extending from the side of valve seat 160. The side channel 158 is defined by the membrane 63 and the cartridge center piece 24.
【００５０】 図１５Ａに示すように、他の種類の弁は、流路158と、膜６３とカートリッジ
の中央片２４との間に形成される他の側流路159との間の流れを制御する。この
場合、円環状の接触は、有効ではない。その代わりに、第２の弁は、カートリッ
ジの中央片２４に形成された窪みや凹部や穴161で構成される。穴161は、流路15
8と159を互いに分離する。流路158の端部は、穴161の一方の側に配置され、流路
159の端部は、穴161の他方の側に配置される。穴161は、流路158の端部近傍に位
置する第１曲面162Aと、流路159の端部近傍に位置する第２の曲面162Bと、第１,
第２の曲面162A,162Bの間の第３の面162とによって区画される。図１５Ｂに示す
ように、曲面は、流路158と流路159との間の流れをシールするための膜６３の基
本的接触領域である２つの弁座を備えている。この運動学的原理は、3つの接触
点で支えられる球(または弁アクチュエータの球状の端部)と、アクチュエータに
働く上向きの力と、２つの弁座162A,162Bとの原理である。As shown in FIG. 15A, another type of valve controls the flow between the flow channel 158 and the other side flow channel 159 formed between the membrane 63 and the center piece 24 of the cartridge. To do. In this case, the annular contact is not effective. Instead, the second valve comprises a recess, recess or hole 161 formed in the center piece 24 of the cartridge. The hole 161 has a flow path 15
Separate 8 and 159 from each other. The end of the flow channel 158 is arranged on one side of the hole 161, and
The end of 159 is located on the other side of hole 161. The hole 161 includes a first curved surface 162A located near the end of the flow path 158, a second curved surface 162B located near the end of the flow path 159,
It is partitioned by the third surface 162 between the second curved surfaces 162A and 162B. As shown in FIG. 15B, the curved surface comprises two valve seats, which are the basic contact areas of the membrane 63 for sealing the flow between the channels 158 and 159. The kinematic principle is that of a sphere (or the spherical end of a valve actuator) supported by three contact points, an upward force acting on the actuator and two valve seats 162A, 162B.
【００５１】 図１６Ａに示すように、第１の曲面162Aと第２の曲面162Bは、好ましくは同心
の球面である。弁アクチュエータ164も、膜６３を曲面162A, 曲面162Bに密に押
し付ける球面を有する。さらに、各曲面162A,162Bは、弁アクチュエータ164の曲
率半径Ｒ２に膜６３の厚さＴを加えた組み合わせ半径に等しい曲率半径Ｒ１を有
するのが好ましい。例えば、弁アクチュエータ164の曲面の曲率半径Ｒ２が0.094
インチで、膜６３の厚さＴが0.094インチであれば、各曲面162A,162Bの曲率半径
は、0.125インチである。一般に、弁座の寸法と曲率半径は、カートリッジ内の
流路の寸法に依存する。弁は、流路を効果的にシールするに十分な大きさであっ
て、カートリッジ内の無駄な空間を最小化するように作られるのが好ましい。As shown in FIG. 16A, the first curved surface 162A and the second curved surface 162B are preferably concentric spherical surfaces. The valve actuator 164 also has a spherical surface that presses the membrane 63 against the curved surfaces 162A and 162B closely. Furthermore, each curved surface 162A, 162B preferably has a radius of curvature R1 equal to the combined radius of the radius of curvature R2 of the valve actuator 164 plus the thickness T of the membrane 63. For example, the radius of curvature R2 of the curved surface of the valve actuator 164 is 0.094.
If the thickness T of the film 63 is 0.094 inches in inches, the radius of curvature of each curved surface 162A, 162B is 0.125 inches. In general, the valve seat dimensions and radii of curvature depend on the dimensions of the flow path within the cartridge. The valve is preferably large enough to effectively seal the flow path and is made to minimize wasted space within the cartridge.
【００５２】 図１６Ｂに示すように、第３の面163は、膜６３が第１,第２の面162A,162Bに
押し付けられるとき、膜６３と第３の面163との間に隙間166が生じるように第１
,第２の面から窪ませて作られている。換言すれば、第１の面162Aと第２の面162
Bは、第３の面163から上昇または隆起させれられている。隙間166は、膜６３に
よって最大の圧力が弁座162A,162Bに加わるように、膜６３が凹部161の全面でな
く、弁座162A,162Bに基本的に接触することを保証する。これによって、最小の
アクチュエータ力でもって非常に強いシールが提供される。As shown in FIG. 16B, the third surface 163 has a gap 166 between the film 63 and the third surface 163 when the film 63 is pressed against the first and second surfaces 162A, 162B. First to occur
It is made by recessing from the second surface. In other words, the first surface 162A and the second surface 162
B is raised or raised from the third surface 163. The gap 166 ensures that the membrane 63 essentially contacts the valve seats 162A, 162B rather than the entire surface of the recess 161, so that maximum pressure is exerted on the valve seats 162A, 162B by the membrane 63. This provides a very strong seal with minimal actuator force.
【００５３】 再び図１５Ｂを参照すると、両方の種類の弁において、夫々の運動学的原理が
、嵌合する部材の位置を定義する。円錐内の球の概念および２つの球面と接触す
る球の概念のいずれにおいても、球または球状に形成された弁アクチュエータは
、弁座に押し付けられるとき、それ自身の位置を実現しようとすることが可能に
なる。弁アクチュエータとキャリッジの底部片２６内の穴との間には、弁座の作
用のみが嵌合片の位置を決めるようにアクチュエータが移動するような熟考され
た隙間(例えば0.01〜0.03インチ)がある。Referring again to FIG. 15B, in both types of valves, the respective kinematic principles define the position of mating members. In both the concept of a sphere in a cone and the sphere in contact with two spheres, a sphere or spherically shaped valve actuator may try to achieve its own position when pressed against the valve seat. It will be possible. Between the valve actuator and the hole in the bottom piece 26 of the carriage, there is a thoughtful gap (eg 0.01-0.03 inch) such that the actuator moves so that only the action of the valve seat determines the position of the mating piece. is there.
【００５４】 弁アクチュエータは、種々の機構によって制御できる。図１７〜図１９は、こ
のような機構を示している。図１７に示すように、弁アクチュエータ172は、ガ
スケット６３を弁座に押し込むような球面を有する。アクチュエータ172は、下
部にフランジ177も有する。カートリッジは、カートリッジの底部片２６の出っ
張りに当接して弁アクチュエータをガスケット６３に向けて付勢するばねなどの
弾性体を備える。ばね174は、熟考された力がアクチュエータ172を押し下げるよ
うに働かない限り、十分に強力で弁を閉じる。キャリッジ内の弁は、キャリッジ
の使用前の運送や保管のために、このようにして閉状態に維持される。こうして
、キャリッジは、試料液を分析するための必要な試薬と洗剤が予め製造中に充填
され、これらの充填液体が運送や保管中に漏れ出すことがない。The valve actuator can be controlled by various mechanisms. 17 to 19 show such a mechanism. As shown in FIG. 17, the valve actuator 172 has a spherical surface that pushes the gasket 63 into the valve seat. The actuator 172 also has a flange 177 on the bottom. The cartridge comprises an elastic body, such as a spring, which abuts the ledge of the bottom piece 26 of the cartridge and biases the valve actuator towards the gasket 63. The spring 174 is sufficiently strong to close the valve unless a deliberate force acts to depress the actuator 172. The valves in the carriage are thus kept closed for transport and storage before use of the carriage. In this way, the carriage is pre-filled with the necessary reagents and detergents for analyzing the sample liquid during manufacture, and these filled liquids do not leak out during transportation or storage.
【００５５】 アクチュエータを押し下げる機構は、通常、試料分析のためにキャリッジが置
かれる装置内に設けられる(このような装置の１つは、図１０を参照して詳しく
後述する)。押し下げ機構は、アクチュエータ172のフランジ177を収容する顎部1
81をもつ枢着された押し下げ部材180を回転させるスライドガイド175で構成され
る。図１８に示すように、スライドガイド175は、枢着された押し下げ部材180を
、フランジ177が顎部181内に位置するまで回転させる。図１９に示すように、ソ
レノイド146は、押し下げ部材180、従って弁アクチュエータ172を押し下げ、その
結果、ガスケット６３が弁座から開放され、弁が開き、流路170と流路171間に液
体が流れる。The mechanism for depressing the actuator is usually provided in the device in which the carriage is placed for sample analysis (one such device is described in more detail below with reference to FIG. 10). The depressing mechanism is the jaw 1 that houses the flange 177 of the actuator 172.
It is composed of a slide guide 175 for rotating a pivoting push-down member 180 having 81. As shown in FIG. 18, the slide guide 175 rotates the push-down member 180 pivotally attached until the flange 177 is located in the jaw 181. As shown in FIG. 19, the solenoid 146 depresses the depressing member 180, and thus the valve actuator 172, so that the gasket 63 is released from the valve seat, the valve opens, and the liquid flows between the flow paths 170 and 171. .
【００５６】 図２０は、カートリッジ内の試料室、洗剤室、中和室、および試薬室に対して流
体が制御されて流入および流出する様子を示している。これらの各室は、図２０
の室414で示されるように、ガスは通すが液体は通さない疎水性の膜410で覆われ
ている。疎水性の膜410は、室414と圧力ポート３２の間に位置付けられている。
圧力ポート３２は、カートリッジの頂部片２２内に設けられ、室414の上に位置
する。膜410は、キャリッジの運送や保管中に、仮にキャリッジが倒立したとし
ても、室414内に液体を保持する。圧力ポート３２は、圧力ノズル812を収容する
ような寸法になっており、上記圧力ノズルは、通常外部の装置に設けられる圧力
源(例えば真空ポンプまたは空気圧ポンプ)に接続される。ノズル182は、Ｏリン
グ184とフランジ415とを有する。ばね185は、フランジ415に当接してノズル182
を圧力ポート３２に押し付け、Ｏリング184が圧力ポート３２の周りのシールを
確立する。運転において、正の空気圧または真空が、圧力ポート３２を介して室
414に加えられ、室414に対して液体を強制的に流入または流出させる。FIG. 20 shows how a fluid is controlled to flow into and out of a sample chamber, a detergent chamber, a neutralization chamber, and a reagent chamber in a cartridge. Each of these rooms is shown in FIG.
Covered with a hydrophobic membrane 410 that is permeable to gas but impermeable to liquid, as shown by chamber 414 in FIG. The hydrophobic membrane 410 is located between the chamber 414 and the pressure port 32.
The pressure port 32 is provided in the top piece 22 of the cartridge and overlies the chamber 414. The membrane 410 retains liquid in the chamber 414 during carriage and storage of the carriage, even if the carriage is inverted. The pressure port 32 is sized to accommodate a pressure nozzle 812, which is connected to a pressure source (eg, a vacuum pump or a pneumatic pump) typically located on an external device. The nozzle 182 has an O-ring 184 and a flange 415. The spring 185 abuts the flange 415 and engages the nozzle 182.
Is pressed against the pressure port 32 and the O-ring 184 establishes a seal around the pressure port 32. In operation, positive air pressure or vacuum is applied to the chamber via pressure port 32.
Added to 414 to force liquid into or out of chamber 414.
【００５７】 円錐状の弁座160(図１５Ａ,図１５Ｂを参照して既に述べた)は、室414と接続
流路411との間の液体の流れを制御すべく室414の下方のカートリッジの中央片２
４内に設けられている。弁は、フランジ187と、このフランジに当接して、アク
チュエータ186に下向きの力が加わるまで弁を閉状態に保持するばね188とをもつ
弁アクチュエータ188によって、開閉される。下向きの力は、弁を開くべくアク
チュエータ186を押し下げるソレノイドによって加えられるのが好ましい。弁ア
クチュエータ186とソレノイドは、前述の装置に設けられる。A conical valve seat 160 (already described with reference to FIGS. 15A and 15B) is provided in the cartridge below chamber 414 to control the flow of liquid between chamber 414 and connecting channel 411. Center piece 2
It is provided in 4. The valve is opened and closed by a valve actuator 188 having a flange 187 and a spring 188 that abuts the flange and holds the valve closed until a downward force is applied to the actuator 186. The downward force is preferably applied by a solenoid that depresses actuator 186 to open the valve. The valve actuator 186 and solenoid are provided in the device described above.
【００５８】 図７,図８は、カートリッジの上面図と底面図を夫々示している。図９は、は
、カートリッジの概略ブロック図である。図７〜図９のいずれにも示されるよう
に、カートリッジは、カートリッジに流体試料を加えるポートをもつ試料室６５
と、この試料室６５から延び出す試料流路とを有する。試料流路は、試料室６５
から延び出して、弁107を経て流路106に入る。流路106は、センサ域を有し、セ
ンサ域の流路106は、流路内に液体が存在することを容易に目視検出できる平坦
な底部を有する。試料流路は、流路106から溶解室８６に入ってフィルタスタッ
ク８７を通る。試料流路は、流体が溶解室８６から出る流路109と、平坦な底部
の検出域137をもつ流路110と、弁111と、弁114を経て通気孔をあけた廃液室６８
に導く流路112とを有する。7 and 8 show a top view and a bottom view of the cartridge, respectively. FIG. 9 is a schematic block diagram of the cartridge. As shown in any of FIGS. 7-9, the cartridge has a sample chamber 65 with a port for adding a fluid sample to the cartridge.
And a sample channel extending from the sample chamber 65. The sample channel is the sample chamber 65
To flow path 106 through valve 107. The flow path 106 has a sensor area, and the flow path 106 in the sensor area has a flat bottom portion that allows easy visual detection of the presence of liquid in the flow path. The sample flow path enters the dissolution chamber 86 from the flow path 106 and passes through the filter stack 87. The sample flow path includes a flow path 109 through which the fluid exits the dissolution chamber 86, a flow path 110 having a flat bottom detection area 137, a valve 111, and a waste liquid chamber 68 having a vent hole through the valve 114.
And a flow path 112 leading to the.
【００５９】 カートリッジは、また、洗剤溶液を保持する洗剤室６６と、リジン試薬を保持
する試薬室６７とを有する。洗剤室６６は、弁115、流路117および流路106を経て
溶解室８６に接続される。試薬室６７は、弁119、流路117および流路106を経て溶
解室８６に接続される。試料成分(例えば、試料中の細胞またはウィルス)は、フ
ィルタスタック８７に捕捉され、溶解室８６内で溶解されて試料成分から目標の
分析対象物(例えば、核酸)が解き放たれる。カートリッジは、また、溶解室８６
から延び出して化学反応と光学的検出のための反応容器４０へ、流体試料から分
離された分析対象物を運ぶための分析対象物流路を有する。分析対象物流路は、
溶解室８６から延び出して、流路109、流路110および弁111を通る。分析対象物流
路は、弁111を通った後、試料流路から分岐する。試料流路は、流路112を経て廃
液室６８に入る一方、分析対象物流路は、Ｕ字状流路122へ分岐する。次いで、
分析対象物流路は、弁124を経て中和室７０に流入した後、流出する。また、分
析対象物流路は、弁126を経て主混合室７１に流入した後、流出する。分析対象
物流路は、主混合室７１から流路122に沿って延び、弁127と流路８０とポート４
１とを経て反応容器４０に入る。The cartridge also has a detergent chamber 66 holding a detergent solution and a reagent chamber 67 holding a lysine reagent. The detergent chamber 66 is connected to the dissolution chamber 86 via the valve 115, the flow channel 117 and the flow channel 106. The reagent chamber 67 is connected to the dissolution chamber 86 via the valve 119, the channel 117 and the channel 106. The sample components (eg, cells or viruses in the sample) are captured by the filter stack 87 and lysed in the lysis chamber 86 to release the target analyte (eg, nucleic acid) from the sample components. The cartridge also has a melting chamber 86
It has an analyte flow path extending from it to carry the analyte separated from the fluid sample to a reaction vessel 40 for chemical reaction and optical detection. The analyte flow path is
It extends from the melting chamber 86 and passes through the flow path 109, the flow path 110 and the valve 111. The analyte flow path branches from the sample flow path after passing through the valve 111. The sample flow path enters the waste liquid chamber 68 via the flow path 112, while the analyte flow path branches into a U-shaped flow path 122. Then
The analyte flow path flows into the neutralization chamber 70 via the valve 124 and then flows out. Further, the analyte flow path flows into the main mixing chamber 71 through the valve 126 and then flows out. The analyte flow path extends from the main mixing chamber 71 along the flow path 122 and includes a valve 127, a flow path 80 and a port 4.
It enters the reaction container 40 via 1 and 1.
【００６０】 反応容器４０は、この反応容器に反応混合物を加えるためのポート４１と、こ
の反応容器から流体(例えば、空気または過剰な反応混合物)を出すためのポート
４３とを有する。カートリッジは、ポート４３と連通する流路８１を有する。流
路８１は、この流路に液体が存在することを検出するための平坦な底部の検出域
130を有する。流路８１は、流路131(流路131は、図７の上面図の紙面と垂直方向
に真直ぐ下方へ延びる)に接続される。流路131は、流路132に接続され、流路132
は、弁133を介して流路134(流路134は、図７の上面図の紙面と垂直方向に真直ぐ
上方へ延びる)に接続される。流路134は、カートリッジからガスは逃がすが、液
体は逃がさない疎水性の膜を有するベント３６に繋がる。反応容器４０の下流に
位置する上記流路、ベントおよび弁は、操作の節で後述するように、反応容器の
反応室４２を加圧するために用いられる。The reaction vessel 40 has a port 41 for adding a reaction mixture to the reaction vessel and a port 43 for discharging a fluid (for example, air or excess reaction mixture) from the reaction vessel. The cartridge has a flow path 81 communicating with the port 43. The flow channel 81 is a flat bottom detection area for detecting the presence of liquid in this flow channel.
Having 130. The flow path 81 is connected to the flow path 131 (the flow path 131 extends straight downward in a direction perpendicular to the paper surface of the top view of FIG. 7). The channel 131 is connected to the channel 132, and the channel 132
Is connected to a flow path 134 (the flow path 134 extends straight and upward in a direction perpendicular to the paper surface of the top view of FIG. 7) via a valve 133. The flow path 134 leads to a vent 36 having a hydrophobic membrane that allows gas to escape from the cartridge but does not allow liquid to escape. The channels, vents and valves located downstream of the reaction vessel 40 are used to pressurize the reaction chamber 42 of the reaction vessel, as described below in the operational section.
【００６１】 カートリッジは、また、試料室６５の上方に位置する第１圧力ポート105と、
洗剤室６６の上方に位置する第２圧力ポート116と、試薬室６７の上方に位置す
る第３圧力ポート118と、中和室７０の上方に位置する第４圧力ポート123と、主
混合室７１の上方に位置する第５圧力ポート125と、Ｕ字状流路122の上方に位置
する第６圧力ポート128とを有する。カートリッジは、廃液室６８と連通するセ
ンサ室120,121を更に有する。センサ室120,121は、後に詳述するように、廃液室
６８に予め定められた体積の液体が収容されたとき、表示を行なう。The cartridge also includes a first pressure port 105 located above the sample chamber 65,
The second pressure port 116 located above the detergent chamber 66, the third pressure port 118 located above the reagent chamber 67, the fourth pressure port 123 located above the neutralization chamber 70, and the main mixing chamber 71 It has a fifth pressure port 125 located above and a sixth pressure port 128 located above the U-shaped channel 122. The cartridge further includes sensor chambers 120 and 121 that communicate with the waste liquid chamber 68. As will be described in detail later, the sensor chambers 120 and 121 display when the waste liquid chamber 68 contains a predetermined volume of liquid.
【００６２】 図１０を参照すると、カートリッジは、１以上のカートリッジを収容するよう
に設計された装置140と組み合わせて用いるのが好ましい。図解を明瞭化するた
、図１０に示された装置140は、カートリッジを１つだけ収容するものである。
しかし、上記装置は、複数のカートリッジを同時に処理するように設計できるも
のと解釈されなければならない。装置140は、処理のためにカートリッジが入れ
られるカートリッジネストを有する。装置140は、カートリッジの溶解室内に圧
力波を発生させるトランスデューサ９２(例えば、超音波ホーン)と、カートリッ
ジ内の９つの弁を動かす９つの弁アクチュエータ142と、弁アクチュエータを押
し下げる対応する９つのソレノイド146と、キャリッジ内に形成された対応する
６つの圧力ポートに接続するための６つの圧力ノズル145とを有する。更に、上
記装置は、圧力ノズル145を経てカートリッジに圧力を供給する１以上の調整さ
れた圧力源に接続されるか、この圧力源を有する。適切な圧力源は、油差しポン
プ、圧縮空気源、空気圧ポンプまたは外部圧力源への接続手段を有する。上記装置
は、３つのスロット付き光学センサ143と、３つの反射型光学センサ144とを有す
る。Referring to FIG. 10, the cartridge is preferably used in combination with a device 140 designed to contain one or more cartridges. For clarity of illustration, the device 140 shown in FIG. 10 contains only one cartridge.
However, the device should be construed as capable of being designed to handle multiple cartridges simultaneously. The device 140 has a cartridge nest in which cartridges are placed for processing. The device 140 includes a transducer 92 (eg, an ultrasonic horn) that produces a pressure wave in the melt chamber of the cartridge, nine valve actuators 142 that move nine valves in the cartridge, and nine corresponding solenoids 146 that depress the valve actuators. And six pressure nozzles 145 for connecting to the corresponding six pressure ports formed in the carriage. Further, the device is connected to or has one or more regulated pressure sources that provide pressure to the cartridge via pressure nozzles 145. Suitable pressure sources include oil bottle pumps, compressed air sources, pneumatic pumps or means of connection to external pressure sources. The device has three slotted optical sensors 143 and three reflective optical sensors 144.
【００６３】 図１３は、センサ室120,121および試薬室６７内の液体を検出するために設け
られたスロット付き光学センサ143を示している。各センサ143は、組み込みＬＥ
Ｄ(発光ダイオード)と、上記センサの反対側に配置されたホトダイオードとを有
する。ＬＥＤは、光束を放射し、この光束は、実質上屈折させられないなら、ホ
トダイオードによって検出される。このようなスロット付き光学センサは、幾つ
かのメーカによって市販されている。カートリッジは、スロット付き光学センサ
が室67,120,121の周りに適合するような形状になっている。各センサの操作は、
次のとおりである。センサが取り囲む室内に液体が存在しないなら、ＬＥＤから
の光束は、室内の空気によって実質上屈折され、室の内壁で曲がって、あるとし
ても微弱な信号だけがホトダイオードによって検出される。なぜなら、空気は、
プラスッチク製のカートリッジの屈折率とかけ離れた屈折率を持つからである。
しかし、室内に液体が存在すると、ＬＥＤからの光束は、僅かあるいは全く屈折
されず、ホトダイオードで検出される非常に強い信号が発生される。なぜなら、
液体は、プラスチック製のカートリッジの屈折率に近似した屈折率を持つからで
ある。従って、光学センサ143は、室67,120,121に液体が存在するか否かを決め
るのに有用である。FIG. 13 shows a slotted optical sensor 143 provided to detect the liquid in the sensor chambers 120 and 121 and the reagent chamber 67. Each sensor 143 has a built-in LE
It has a D (light emitting diode) and a photodiode arranged on the opposite side of the sensor. The LED emits a luminous flux which, if not substantially refracted, is detected by the photodiode. Such slotted optical sensors are commercially available by several manufacturers. The cartridge is shaped so that the slotted optical sensor fits around the chambers 67, 120, 121. The operation of each sensor is
It is as follows. If there is no liquid in the room surrounded by the sensor, the luminous flux from the LED is substantially refracted by the air in the room and bends at the inner wall of the room, only weak, if any, signals are detected by the photodiode. Because the air is
This is because it has a refractive index far from that of the plastic cartridge.
However, if liquid is present in the room, the light flux from the LED will be refracted slightly or not at all, producing a very strong signal detected by the photodiode. Because
This is because the liquid has a refractive index similar to that of a plastic cartridge. Therefore, the optical sensor 143 is useful in determining whether liquid is present in the chambers 67, 120, 121.
【００６４】 図１４は、廃液室６８に連通し、スロット付き光学センサ143によって囲まれた
センサ室120の概略破断側面図を示している。センサ室120とセンサ143は、予め
定められた体積の液体が廃液室６８に存在するとき、これを表示するために用い
られる。センサ室120は、溢水リム152をもつ壁151によって廃液室６８から部分
的に分離されている。上記壁の高さは、予め定められた体積の液体が廃液室６８
に収容されたとき、この液体が溢水リム152を越えてセンサ室120に流れ込むよう
に選ばれている。そして、センサ室120内の液体は、センサ143によって検出され
る。FIG. 14 shows a schematic cutaway side view of the sensor chamber 120 that is in communication with the waste liquid chamber 68 and is surrounded by the slotted optical sensor 143. The sensor chamber 120 and the sensor 143 are used to display when a predetermined volume of liquid is present in the waste chamber 68. The sensor chamber 120 is partially separated from the waste liquid chamber 68 by a wall 151 having an overflow rim 152. The height of the wall is such that a predetermined volume of liquid is the waste liquid chamber 68.
This liquid is chosen to flow over the overflow rim 152 and into the sensor chamber 120 when stored in the. Then, the liquid in the sensor chamber 120 is detected by the sensor 143.
【００６５】 再び図１３を参照すると、キャリッジは、廃液室６８に連通する第２センサ室
121を有する。第２センサ室121も、溢水リムをもつ壁153によって廃液室６８か
ら分離されている。壁153は、壁152よりも高くて、予め定められた第１の体積の
流体に加えて予め定められた第２の体積の流体が廃液室６８に収容されるまで、
流体が壁153を越えて溢れないようになっている。センサ室120,121と光学センサ
143は、カートリッジの操作を制御するのに役立つ。壁152の高さは、試料室６５
からの所定体積の試料流体が試料流路を経て廃液室６８に流入したとき、試料流
体がセンサ室120に溢れ出して検出されるように選ばれるのが好ましい。センサ
室120での試料流体の検出は、洗剤室６６からの洗剤溶液の放出を引き起こし、
この洗剤溶液は、試料流路を経て廃液室６８に流れ込む。廃液室６８に収容され
る洗剤溶液の体積が増加すると、流体は壁153を越えてセンサ室121に流れ込んで
、検出される。センサ室121で液体が検出されると、試薬室６７からのリジン試
薬の放出が引き起こされる。試薬室６７を取り囲むセンサ143が、試薬室６７が
空であることを表示すると、超音波による溶解(溶菌)の開始が引き起こされる。
これと択一的実施形態では、カートリッジは、試料用と洗剤用の２つの廃液室を
有し、各廃液室は、それに接続された夫々のセンサ室を有する。Referring to FIG. 13 again, the carriage is provided with a second sensor chamber communicating with the waste liquid chamber 68.
With 121. The second sensor chamber 121 is also separated from the waste liquid chamber 68 by a wall 153 having an overflow rim. The wall 153 is taller than the wall 152 and until a predetermined second volume of fluid plus a predetermined second volume of fluid is contained in the waste chamber 68,
The fluid is prevented from overflowing the wall 153. Sensor chamber 120, 121 and optical sensor
143 helps control the operation of the cartridge. The height of the wall 152 is equal to that of the sample chamber 65.
The sample fluid is preferably selected so that the sample fluid overflows into the sensor chamber 120 and is detected when a predetermined volume of the sample fluid flows into the waste liquid chamber 68 through the sample flow path. Detection of sample fluid in the sensor chamber 120 causes release of detergent solution from the detergent chamber 66,
This detergent solution flows into the waste liquid chamber 68 through the sample flow path. When the volume of the detergent solution contained in the waste liquid chamber 68 increases, the fluid flows over the wall 153 into the sensor chamber 121 and is detected. When the liquid is detected in the sensor chamber 121, the lysine reagent is released from the reagent chamber 67. When the sensor 143 surrounding the reagent chamber 67 indicates that the reagent chamber 67 is empty, the start of ultrasonic lysis (bacteriolysis) is triggered.
In an alternative embodiment, the cartridge has two waste chambers for sample and detergent, each waste chamber having a respective sensor chamber connected to it.
【００６６】 インラインの反射型光学センサ144は、流路81,106,110の底部が平坦な検出域1
30,136,137内の液体の有無を決定するのに用いられる(図７)。各センサ144は、
組み込まれたエミッタと、平坦な底部の検出域の上方に配置された検出器とを有
する。エミッタは、光束を放出し、この光束は、カートリッジで反射されて検出
器で検出される。センサは、空気／液体の境界が検出域を通過するとき、信号の
変化を検出する。オプションとして、検出操作をより信頼性あるものにするため
、２重エミッタの反射型光学センサを用いることができる。上記２種の反射型光
学センサは、この技術分野で周知であり、市販されている。The in-line reflective optical sensor 144 has a detection area 1 in which the bottoms of the flow paths 81, 106 and 110 are flat.
Used to determine the presence or absence of liquid in 30,136,137 (Fig. 7). Each sensor 144 is
It has an incorporated emitter and a detector located above the flat bottom detection zone. The emitter emits a luminous flux, which is reflected by the cartridge and detected by the detector. The sensor detects a change in signal as the air / liquid boundary passes through the detection zone. Optionally, a dual-emitter reflective optical sensor can be used to make the detection operation more reliable. The above two types of reflective optical sensors are well known in the art and are commercially available.
【００６７】 再び図１０を参照すると、装置140は、カートリッジの反応容器を収容するた
めのスロット148をもつ熱交換モジュール147を有する。この熱交換モジュール14
7は、図２８を参照して詳しく後述する。上記装置140は、カートリッジの上方の
蓋150をラッチするラッチ機構149を有する。カートリッジネスト141は、カート
リッジの脚を収容する整列穴401を有する。整列穴401は、ネスト内にカートリッ
ジを適切に位置決めすることを保証し、その結果、圧力ノズル145、トランスデュ
ーサ９２および弁アクチュエータ142は、キャリッジ内の対応するポートに嵌合
し、反応容器は、スロット148に嵌合する。トランスデューサ９２は、カートリ
ッジがネスト141に入れられるとき、図５の破断図に示すように、溶解室８６の
底壁に接触するように装置140内に位置決めされなければならない。さらに、上
記装置は、トランスデューサ９２を溶解室８６の壁に当接するように付勢するば
ねなどの機構を有する。Referring again to FIG. 10, the apparatus 140 has a heat exchange module 147 having a slot 148 for receiving the reaction vessel of the cartridge. This heat exchange module 14
7 will be described later in detail with reference to FIG. The device 140 has a latch mechanism 149 that latches the lid 150 above the cartridge. Cartridge nest 141 has alignment holes 401 that accommodate the legs of the cartridge. The alignment holes 401 ensure proper positioning of the cartridge within the nest so that the pressure nozzle 145, transducer 92 and valve actuator 142 mate with corresponding ports in the carriage and the reaction vessel is slotted. Mates to 148. The transducer 92 must be positioned within the device 140 so that it contacts the bottom wall of the lysis chamber 86 when the cartridge is placed in the nest 141, as shown in the cutaway view of FIG. Further, the device has a mechanism such as a spring that biases the transducer 92 against the wall of the melting chamber 86.
【００６８】 装置140は、ソレノイド146、トランスデューサ９２、熱交換モジュール147およ
び光学センサ143,144の操作を制御するマイクロコントローラをもつ主論理ボー
ドを含む図１０に図示しない種々の慣用の装備を備える。上記装置は、この装置
およびノズル145を経て空気圧を供給する空気圧ポンプに電力を供給する電源を
備えるか、あるいは電源に接続される。装置140は、例えば操作の節で後述する
機能を実行するべくプログラムされたマイクロコントローラなどを用いてコンピ
ュータ制御されるのが好ましい。これと択一的に、上記装置は、分離したコンピ
ュータまたは分離したコンピュータとオンボードのマイクロコントローラの組み
合わせによって制御してもよい。The device 140 comprises various conventional equipment not shown in FIG. 10, including the main logic board with the microcontroller that controls the operation of the solenoid 146, the transducer 92, the heat exchange module 147 and the optical sensors 143, 144. The device comprises or is connected to a power supply that supplies power to the device and a pneumatic pump that supplies air pressure through the nozzle 145. Device 140 is preferably computer controlled, such as with a microcontroller programmed to perform the functions described below in the Operation section. Alternatively, the device may be controlled by a separate computer or a combination of a separate computer and an onboard microcontroller.
【００６９】 図１１は、装置140に処理のために載せられたカートリッジ２０の等角投影図
を示している。図１１は、蓋150を開いた状態での装置140の部分破断図を示して
いる。再び図１１を参照すると、メモリまたはマイクロプロセッサのチップが、
カートリッジ２０の一部としてオプションで一体化される。上記チップは、カー
トリッジの種類などの情報、カートリッジを処理するための特定のプロトコルな
どのプログラム情報、出し入れのための公差、クオリティ・トッラキングのための
通し番号とロットコードおよび処理の結果を格納するための手段を有するのが好
ましい。カートリッジ２０に一体化された電子的メモリは、流体処理の種々のプ
ロトコルに対して装置140を迅速、容易、かつエラーなくセットアップすることが
できる。カートリッジ２０が装置140に挿入されると、この装置は、カートリッ
ジ上のメモリに電子的に呼びかけて、挿入されたカートリッジについて実行され
るべき流体処理のタイムシーケンスを制御するための適切な指令の組を自動的に
受け取る。上記装置140は、単にカートリッジのメモリ中の各ステップを順に検
索して実行するか、ユーザが例えばコントローラコンピュータを用いてシーケン
スを編集できるように、メモリ中の内容をダウンロードする。FIG. 11 shows an isometric view of the cartridge 20 mounted on the device 140 for processing. FIG. 11 shows a partial cutaway view of device 140 with lid 150 open. Referring again to FIG. 11, the memory or microprocessor chip
It is optionally integrated as part of the cartridge 20. The chip is used to store information such as cartridge type, program information such as a specific protocol for processing the cartridge, tolerances for taking in and out, serial numbers and lot codes for quality tracking, and processing results. It is preferable to have means. The electronic memory integrated into the cartridge 20 allows the device 140 to be set up quickly, easily, and error free for various protocols of fluid processing. When the cartridge 20 is inserted into the device 140, the device electronically interrogates the memory on the cartridge to set the appropriate set of instructions for controlling the time sequence of the fluid treatment to be performed for the inserted cartridge. Receive automatically. The device 140 simply retrieves and executes each step in the memory of the cartridge in turn, or downloads the contents of memory so that the user can edit the sequence using, for example, a controller computer.
【００７０】 カートリッジ上に、書込み可能なメモリ(例えば、紫外線消去型ＰＲＯＭ(ＥＰ
ＲＯＭ)や電気的消去型ＰＲＯＭ(ＥＥＰＲＯＭ))などの適切なメモリが含まれる
なら、カートリッジに導入された試料に基づく中間および最終結果は、処理後の
物理的試料と一緒に設けられた格納手段であるカートリッジのメモリに、上記装
置によって書き込むことができる。このことは、試料と結果を保管することが必
要な法医学などの適用例において、特に有利である。さらに、他の情報は、変更
できない(または変更できる)形式でカートリッジのメモリに格納することができ
る。例えば、カートリッジの通し番号、製造ロット情報および関連する情報は、
予めプログラムして変更不可にできる。ユーザのデータ、技術的な識別番号、試験
日、試験場所および装置の通し番号は、変更できないようにカートリッジに書き
込むことができる。このことは、試料を取り扱う際に「管理の鎖」による識別の
容易化を可能にする。データ格納の分野の専門技術者は、電子的メモリ手段以外
の光学的にアドレス付けられた印刷された領域(例えば、インクジェットや熱的)
や磁気テープなどのメモリ手段を想起するであろう。A writable memory (for example, an ultraviolet erasable PROM (EP
If a suitable memory such as a ROM) or an electrically erasable PROM (EEPROM) is included, the intermediate and final results based on the sample introduced into the cartridge are provided with a storage means provided with the physical sample after processing. The memory of the cartridge can be written by the device. This is particularly advantageous in applications such as forensics where it is necessary to store samples and results. In addition, other information may be stored in the memory of the cartridge in a non-modifiable (or modifiable) format. For example, the cartridge serial number, production lot information, and related information are:
It can be programmed in advance so that it cannot be changed. User data, technical identification number, test date, test location and device serial number may be permanently written to the cartridge. This allows for ease of identification by a "chain of control" when handling the sample. A technician in the field of data storage will find that optically-addressed printed areas other than electronic memory means (e.g. inkjet or thermal).
It will be recalled as a memory means such as a magnetic tape.
【００７１】 図２８は、反応混合物中の分析対象物を熱処理し、光学的に検出するために反
応容器４０が挿入される上記装置の熱交換モジュールを示している。この熱交換
モジュール147は、モジュールの種々の構成要素を保持するハウジング208を備え
るのが好ましい。上記モジュール147は、前述の熱板190を有する。ハウジング20
8は、反応容器４０の反応室がスロットを経て上記熱板の間に挿入できるように
、熱板190の上方に(図２８に図示しない)スロットを有する。熱交換モジュール1
47は、好ましくはファン212などの冷却システムを有する。ファン212は、熱板、
従って反応容器内の反応混合物を冷却すべく、熱板190の表面を通り越して冷却
空気を送るような位置に設けられている。ハウジング208は、冷却空気を熱板190
を越えてモジュール147の外へ向かわせる流路を区画するのが好ましい。FIG. 28 shows the heat exchange module of the above apparatus in which a reaction vessel 40 is inserted for heat-treating and optically detecting the analyte in the reaction mixture. The heat exchange module 147 preferably comprises a housing 208 which holds the various components of the module. The module 147 has the hot plate 190 described above. Housing 20
8 has a slot (not shown in FIG. 28) above the hot plate 190 so that the reaction chamber of the reaction vessel 40 can be inserted between the hot plates through the slot. Heat exchange module 1
47 preferably has a cooling system such as fan 212. The fan 212 is a hot plate,
Therefore, it is provided in a position to send cooling air past the surface of the hot plate 190 to cool the reaction mixture in the reaction vessel. Housing 208 provides cooling plate 190 with cooling air.
It is preferable to define a flow path that goes beyond and goes out of the module 147.
【００７２】 熱交換モジュール147は、光学的な励起アセンブリ216と、反応容器４０に収容
された反応混合物を光学的に検査する光学的検査アセンブリ218とを更に有する
。励起アセンブリ216は、その電子構成部材を保持するための第１回路板220を有
し、光学的検査アセンブリ218は、その電子構成部材を保持する第２回路板222を
有する。励起アセンブリ216は、反応容器中の蛍光的に標識付けされた分析対象
物を励起するための１以上の光源(例えば、ＬＥＤ、レーザまたは電球)を有する
。励起アセンブリ216は、光源からの光を平行にする１以上のレンズと、関係す
る励起波長領域を選択するフィルタとを有する。検出アセンブリ218は、反応容
器４０から放出される光を検出する１以上の検出器(例えば、ホトダイオード、光
電子増幅管またはＣＣＤ)を有する。検出アセンブリ218は、放出光を集光し、平
行にする１以上のレンズと、関係する放出波長領域を選択するフィルタとを有す
る。熱交換モジュール147で用いられる適切な光学的励起アセンブリと光学的検
出アセンブリは、1999年11月25日に公開された国際公開WO 99/60380号公報(国際
出願番号PCT/US99/11182号)に開示され、その開示内容は、参考のため本願明細
書に一体化されている。The heat exchange module 147 further includes an optical excitation assembly 216 and an optical inspection assembly 218 that optically inspects the reaction mixture contained in the reaction vessel 40. The excitation assembly 216 has a first circuit board 220 for holding its electronic components and the optical interrogation assembly 218 has a second circuit board 222 for holding its electronic components. Excitation assembly 216 has one or more light sources (eg, LEDs, lasers or bulbs) for exciting the fluorescently labeled analytes in the reaction vessel. The pump assembly 216 has one or more lenses that collimate the light from the light source and a filter that selects the pump wavelength region of interest. The detection assembly 218 includes one or more detectors (eg, photodiodes, photomultiplier tubes or CCDs) that detect the light emitted from the reaction vessel 40. The detection assembly 218 has one or more lenses that collect and collimate the emitted light and a filter that selects the relevant emission wavelength range. A suitable optical excitation assembly and optical detection assembly used in the heat exchange module 147 is described in WO 99/60380 (International Application No. PCT / US99 / 11182) published November 25, 1999. Disclosed and incorporated herein by reference.
【００７３】 光学アセンブリ216,218は、反応容器４０の反応室が熱板190板の間に挿入され
たとき、励起アセンブリ216が、透光性の側壁５７A(図２２参照)を介して反応室
４２と光学的に連通し、検出アセンブリが、透光性の側壁５７B(図２２参照)を
介して上記反応室と光学的に連通するように、ハウジング208内に配置されてい
る。好ましい実施形態では、光学アセンブリ216,218は、反応容器の反応室が熱
板の間に挿入されたとき、光学アセンブリ216,218が側壁に直接接触するか、側壁
に極接近するように、光学アセンブリ216,218を単に熱板190の底部縁に隣接して
配置することによって、透光性の側壁と光学的に連通せしめられる。The optical assemblies 216 and 218 are arranged such that when the reaction chamber of the reaction container 40 is inserted between the heating plates 190, the excitation assembly 216 is optically connected to the reaction chamber 42 via the transparent side wall 57 A (see FIG. 22). A detection assembly is disposed within the housing 208 such that the detection assembly is in optical communication with the reaction chamber via the translucent sidewall 57B (see FIG. 22). In a preferred embodiment, the optical assemblies 216, 218 simply heat the optical assemblies 216, 218 such that the optical assemblies 216, 218 are in direct contact with or in close proximity to the sidewalls when the reaction chamber of the reaction vessel is inserted between the hot plates. Positioned adjacent to the bottom edge of 190, it is in optical communication with the translucent sidewall.
【００７４】 図３４は、熱板190A,190Bの間に挿入された反応容器の反応室の部分破断等角
投影図を示している(反応容器の頂部は切除されている)。反応容器は、透光性の
側壁５７A,５７Bで形成された角度をなす(例えば三角形の)底部を有する。各熱
板190A,190Bは、対応する形状の底部を有する。第１熱板190Aの底部は、第１底
部縁250Aと第２底部縁250Bを有する。同様に、第２熱板190Bの底部は、第１底部
縁252Aと第２底部縁252Bを有する。各熱板の第１および第２底部縁は、側壁５７
A,５７Bが互いに偏る角度(例えば、９０°)と同じ角度だけ互いに偏っているの
が好ましい。さらに、熱板190A,190Bは、反応容器の反応室を挟んで収容するよ
うに配置されるのが好ましく、その結果、第１側壁５７Aが実質上各第１底部縁2
50A,250Bの近傍にこれと平行に位置し、第２側壁５７Bが実質上各第２底部縁252
A,252Bの近傍にこれと平行に位置する。この配置は、透光性の側壁５７A,５７B、
従って反応容器の反応室への容易な光学的アクセスを提供する。各光学アセンブ
リと側壁５７A,５７Bの間の光学的連絡を確立または改善するため、ゲルまたは
流体がオプションとして用いられる。上記ゲルまたは流体は、結合される要素の
屈折率に近い屈折率を有さなければならない。FIG. 34 shows a partially cutaway isometric view of the reaction chamber of the reaction vessel inserted between the hot plates 190A, 190B (the top of the reaction vessel is cut away). The reaction vessel has an angled (eg triangular) bottom formed by translucent side walls 57A, 57B. Each hot plate 190A, 190B has a bottom of a corresponding shape. The bottom of the first hot plate 190A has a first bottom edge 250A and a second bottom edge 250B. Similarly, the bottom of the second hot plate 190B has a first bottom edge 252A and a second bottom edge 252B. The first and second bottom edges of each hot plate have side walls 57.
Preferably, A and 57B are offset from each other by the same angle (eg 90 °). Further, the hot plates 190A, 190B are preferably arranged to accommodate the reaction chambers of the reaction vessel so that the first side walls 57A are substantially each first bottom edge 2.
Located in the vicinity of and parallel to 50A, 250B, the second side walls 57B are substantially each second bottom edge 252.
It is located near A and 252B in parallel with it. This arrangement is for translucent side walls 57A, 57B,
Thus, it provides easy optical access to the reaction chamber of the reaction vessel. Gels or fluids are optionally used to establish or improve the optical communication between each optical assembly and the side walls 57A, 57B. The gel or fluid should have an index of refraction close to that of the element to be bonded.
【００７５】 再び図２８を参照すると、光学アセンブリ216,218は、励起光路と検出光路と
の間に９０°の角度を与えるように配置されるのが好ましい。励起光路と検出光
路の間の９０°の角度は、反応室の第１側壁を経て入射する最少量の励起放射が
、第２側壁を経て出射することを保証する。上記９０°の角度は、また、第２側
壁を経て集光されるべき最大量の放出放射を可能にする。好ましい実施形態では
、反応容器４０は、光学的検出のための反応容器４０の適切な位置決めを保証す
べく、光学アセンブリ216,218の間に形成されたスロットに嵌合する位置決めタ
ブ５８(図２２参照)を有する。検出を改善するため、熱交換モジュール147は、
反応容器４０の頂部を覆って設けられ、反応容器が熱板190の間に挿入された後に
ハウジング208を遮光する遮光蓋(図示せず)を有する。Referring again to FIG. 28, the optical assemblies 216, 218 are preferably arranged to provide a 90 ° angle between the excitation and detection paths. The 90 ° angle between the excitation and detection paths ensures that the smallest amount of excitation radiation that enters through the first side wall of the reaction chamber exits through the second side wall. The 90 ° angle also allows the maximum amount of emitted radiation to be collected via the second sidewall. In a preferred embodiment, the reaction vessel 40 has a positioning tab 58 (see FIG. 22) that fits into a slot formed between the optical assemblies 216, 218 to ensure proper positioning of the reaction vessel 40 for optical detection. Have. To improve detection, the heat exchange module 147
The reaction container 40 has a light-shielding cover (not shown) which covers the top of the reaction container 40 and shields the housing 208 from light after the reaction container is inserted between the heating plates 190.
【００７６】 本実施形態では、光学アセンブリ216,218を熱板190の底部縁に隣接して設けた
が、他の配置も可能である。例えば、光学アセンブリ216,218と反応容器の側壁
との間の光学的連絡は、光ファイバ、光パイプ、導波部材などの装置によって確立
できる。これらの装置の１つ利点は、光学アセンブリ216,218を熱板190の物理的
近傍に設ける必要がなくなることである。このことは、熱板の周りにより多くの
空間を残し、この空間に冷却空気や冷媒を循環させて、冷却を改善することがで
きる。In this embodiment, the optical assemblies 216 and 218 are provided adjacent to the bottom edge of the heating plate 190, but other arrangements are possible. For example, optical communication between the optical assemblies 216, 218 and the reaction vessel sidewalls can be established by devices such as optical fibers, light pipes, waveguiding members, and the like. One advantage of these devices is that the optical assemblies 216, 218 need not be in physical proximity to the hot plate 190. This leaves more space around the hot plate and allows cooling air or refrigerant to circulate in this space to improve cooling.
【００７７】 熱交換モジュール147は、このモジュールの電子構成部材を保持するＰＣボー
ド226と、このモジュール147を装置140(図１０)に接続するエッジコネクタ224と
を有する。熱板190上の加熱要素および温度センサと光学ボード220,222は、フレ
キシブルケーブル(図解の明瞭化のため図２８には図示せず)によってＰＣボード
226に接続される。熱交換モジュール147は、光学的検出回路をシールドするため
の接地トレース228を有する。熱交換モジュール147には、「加熱」、「冷却」、「
完了」、「故障」などのモジュールの現在の状況をユーザに表示するＬＥＤなど
の表示器をオプションで設けることができる。The heat exchange module 147 has a PC board 226 that holds the electronic components of this module and an edge connector 224 that connects this module 147 to the device 140 (FIG. 10). The heating elements and temperature sensors on the hot plate 190 and the optical boards 220, 222 are connected to the PC board by a flexible cable (not shown in FIG. 28 for clarity of illustration).
Connected to 226. The heat exchange module 147 has a ground trace 228 to shield the optical detection circuit. The heat exchange module 147 includes “heating”, “cooling”, “
An indicator, such as an LED, may optionally be provided to indicate to the user the current status of the module, such as "completed", "faulted".
【００７８】 ハウジング208は、剛で高性能なプラスチックまたは他の慣用の材料からモー
ルド成形で作ることができる。ハウジング208の主たる機能は、熱板190、光学ア
センブリ216,218、ファン212およびＰＣボード226を保持するための枠を提供する
ことである。ハウジング208は、ファン212からの冷却空気を熱板190の表面を横
切ってハウジングの外へ向かわせる流路とポートを有するのが好ましい。好まし
い実施形態では、ハウジング208は、互いに嵌合することによって熱交換モジュ
ール147の構成部材を挟んで囲む相補的部材片(図２８の概略側面図には一方の部
材片のみが示されている)を有する。The housing 208 can be molded from a rigid, high performance plastic or other conventional material. The primary function of housing 208 is to provide a frame for holding hot plate 190, optical assemblies 216, 218, fan 212 and PC board 226. The housing 208 preferably has flow paths and ports that direct cooling air from the fan 212 across the surface of the hot plate 190 and out of the housing. In the preferred embodiment, the housing 208 is a complementary piece that fits together to enclose the components of the heat exchange module 147 (only one piece is shown in the schematic side view of FIG. 28). Have.
【００７９】 図２３を再び参照すると、熱板190A,190Bは、セラミックや金属を含む種々の
熱伝導性材料で作ることができる。適切なセラミック材料は、窒化アルミニウム
、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムおよび窒化シリコンである。上記熱板を作る
ことができる他の材料は、例えば、砒化ガリウム、シリコン、窒化シリコン、酸化
シリコン、水晶、ガラス、ダイヤモンド、ポリアクリル酸、ポリアミド、ポリカーボネ
ート、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーおよびポリテトラフルオロエチ
レンなどのハロゲン化ビニルポリマーである。熱板の他の可能な材料は、クロム
／アルミニウム、スーパーアロイ(耐熱合金)、亜鉛合金、アルミニウム、鋼、金、銀、
銅、タングステン、モリブデン、タンタル、真鍮、サファイアあるいはこれ以外の当
分野で利用できる種々のセラミック、金属またはポリマー材料である。Referring back to FIG. 23, the hot plates 190A, 190B can be made of various thermally conductive materials including ceramics and metals. Suitable ceramic materials are aluminum nitride, aluminum oxide, beryllium oxide and silicon nitride. Other materials from which the hot plate can be made are, for example, gallium arsenide, silicon, silicon nitride, silicon oxide, quartz, glass, diamond, polyacrylic acid, polyamide, polycarbonate, polyester, polyimide, vinyl polymer and polytetrafluoro. It is a halogenated vinyl polymer such as ethylene. Other possible materials for hot plates are chrome / aluminum, superalloys (zinc alloys), zinc alloys, aluminum, steel, gold, silver,
Copper, tungsten, molybdenum, tantalum, brass, sapphire or any other ceramic, metal or polymer material available in the art.
【００８０】 本実施形態では、内面が非常に高い平滑度に都合良く加工できて高い耐摩耗性
が得られ、高い耐薬品性と反応容器の柔軟な壁への良好な熱伝導性が得られるこ
とから、セラミック板が用いられている。セラミック板は、好ましくは略0.6〜1
.3mmと非常に薄くすることができて、熱容量の低減によって非常に急速な温度変
化を与えることができる。セラミックで作られた板は、良好な熱伝導体、かつ電
気絶縁体であるので、板の温度は、この板に接続した抵抗加熱要素によって良好
に制御することができる。In this embodiment, the inner surface can be conveniently processed to have a very high smoothness to obtain high wear resistance, high chemical resistance and good thermal conductivity to the flexible wall of the reaction vessel. Therefore, the ceramic plate is used. The ceramic plate is preferably about 0.6-1
It can be made as thin as .3 mm, and it can give a very rapid temperature change by reducing the heat capacity. Since a plate made of ceramic is a good heat conductor and an electrical insulator, the temperature of the plate can be well controlled by a resistive heating element connected to this plate.
【００８１】 種々の熱素子を熱板190A,190Bの加熱または冷却に用いることができ、従って
反応室４２内の反応混合物の温度を制御するここができる。一般に、板の加熱に
適した素子は、導熱ヒータ、対流ヒータまたは放射ヒータである。導熱ヒータの
例は、板に連結された抵抗加熱素子または誘導加熱素子である。適切な対流ヒー
タは、強制送風ヒータまたは板を貫流する流体用の流体熱交換器である。適切な
放射ヒータは、赤外線ヒータまたはマイクロ波ヒータである。同様に、板を冷却
するために種々の冷却素子を用いることができる。例えば、ファン、ぺルチェ素
子、冷凍装置または板の表面を貫流する冷却流体用のジェットノズルである。こ
れと択一的に、例えば板に直接接触する冷却された金属ブロックなどのヒートシ
ンク等種々の熱伝導性の冷却要素を用いることができる。Various thermal elements can be used to heat or cool the hot plates 190A, 190B, and thus control the temperature of the reaction mixture in the reaction chamber 42. In general, suitable elements for heating the plate are heat transfer heaters, convection heaters or radiant heaters. Examples of heat transfer heaters are resistance heating elements or induction heating elements connected to a plate. Suitable convection heaters are forced air heaters or fluid heat exchangers for fluids flowing through the plates. Suitable radiant heaters are infrared heaters or microwave heaters. Similarly, various cooling elements can be used to cool the plate. For example, a fan, a Peltier element, a refrigerator or a jet nozzle for a cooling fluid flowing through the surface of a plate. Alternatively, various heat-conducting cooling elements can be used, such as a heat sink, for example a cooled metal block in direct contact with the plate.
【００８２】 図２４を参照すると、各板190は、外表面に配置された抵抗加熱要素206を有し
ているのが好まい。抵抗加熱要素206は、厚いか、または薄いフィルムであり、
各板190、特に窒化アルミニウムまたは酸化アルミニウムのようなセラミック材料
からなる板上に直接スクリーン印刷される。スクリーン印刷は、高い信頼性と、
反応室内の熱を効率的に伝達するための小さな断面積とを有する。より均一な加
熱を提供するため、例えば先端部で密に、中間部で疎に抵抗器を配置することに
よって、幾何学的なパターンを変えた厚いか、あるいは薄いフィルム抵抗器が、
板の外側面に積層される。加熱要素を各板の外表面に積層するのが現在好ましい
が、これと択一的に、特に板がセラミックの場合、加熱要素は、各板の内側に設
けることができる。加熱要素206は、金属,タングステン,ポリシリコン, または
電位差が加えられると、熱せられる他の材料で作ることができる。加熱要素206
は、夫々の接点204と接続されている２つの端部を有しており、この接点204は、
加熱要素に通電すべく電圧源(図２４に示さない)に接続される。各板190は、ま
た熱電対,サーミスタ,またはＲＴＤのような温度センサ192を有するのが望まし
く、この温度センサ192は、２つのトレース202によって夫々接点204に接続され
ている。温度センサ192は、制御された帰還ループで板190の温度を監視するのに
使われる。Referring to FIG. 24, each plate 190 preferably has a resistive heating element 206 disposed on its outer surface. The resistive heating element 206 is a thick or thin film,
It is screen printed directly onto each plate 190, especially a plate made of a ceramic material such as aluminum nitride or aluminum oxide. Screen printing is highly reliable,
And a small cross-sectional area for efficiently transferring heat in the reaction chamber. To provide more uniform heating, a thick or thin film resistor with a modified geometric pattern, for example by placing resistors densely at the tip and sparsely at the middle,
Laminated on the outer surface of the plate. Although it is currently preferred to laminate the heating elements to the outer surface of each plate, alternatively, especially if the plates are ceramic, the heating elements can be provided inside each plate. The heating element 206 can be made of metal, tungsten, polysilicon, or other material that heats when a potential difference is applied. Heating element 206
Has two ends connected to respective contacts 204, which contacts 204 are
It is connected to a voltage source (not shown in FIG. 24) to energize the heating element. Each plate 190 also preferably has a temperature sensor 192, such as a thermocouple, thermistor, or RTD, which is connected by two traces 202 to contacts 204, respectively. Temperature sensor 192 is used to monitor the temperature of plate 190 in a controlled feedback loop.
【００８３】 上記板は、板の迅速な加熱や冷却を可能にすべく小さい熱容量を有する。特に
、各板は、５Ｊ/℃以下、好ましくは３Ｊ/℃以下、最も好ましくは１Ｊ/℃以下の
熱容量を有する。本明細書で使われているように、板の熱容量という用語は、板
の質量と板の比熱の積として定義される。加えて、各板は、反応室の各主壁を覆
うのに充分な大きさであるべきである。目下の好ましい実施形態では、各板は、
例えば２mm〜２２mmの範囲の幅Ｘと、２mm〜２２mmの範囲の長さＹと、0.5mm〜
５mmの範囲の厚さを有する。各板の幅Ｘと長さＹは、反応室の幅と長さより僅か
に大きく選ばれている。さらに、各板は、図３４を参照して前述したように、反
応室の底部の外形に適合する角度をなす底部を有することが好ましい。また、好
ましい実施形態では、各板は、0.75Ｊ/ｇ℃の比熱を有する窒化アルミニウムで
作られる。各板の質量は、0.005ｇから5.0ｇの範囲にあるのが好ましく、その結
果、各板は、0.00375Ｊ/℃〜3.75Ｊ/℃の範囲の熱容量を有する。The plate has a small heat capacity to allow rapid heating and cooling of the plate. In particular, each plate has a heat capacity of 5 J / ° C or less, preferably 3 J / ° C or less, most preferably 1 J / ° C or less. As used herein, the term heat capacity of a plate is defined as the product of the mass of the plate and the specific heat of the plate. In addition, each plate should be large enough to cover each major wall of the reaction chamber. In a presently preferred embodiment, each plate is
For example, width X in the range of 2 mm to 22 mm, length Y in the range of 2 mm to 22 mm, and 0.5 mm to
It has a thickness in the range of 5 mm. The width X and length Y of each plate are chosen to be slightly larger than the width and length of the reaction chamber. Further, each plate preferably has a bottom that makes an angle to match the contour of the bottom of the reaction chamber, as described above with reference to FIG. Also, in a preferred embodiment, each plate is made of aluminum nitride having a specific heat of 0.75 J / g ° C. The mass of each plate is preferably in the range of 0.005 g to 5.0 g so that each plate has a heat capacity in the range of 0.00375 J / ° C to 3.75 J / ° C.
【００８４】 対向する板190は、反応室の柔軟な主壁が板の内面に接触して一致するように
反応容器４０の反応室を挟み込んで収容するように配置される。板190は、例え
ば、ブラケット,支持具,または保持具を用いることによって、お互いに対向して
保持されることが目下好まれている。これと択一的に、板190は、国際公開第Ｗ
Ｏ９８/３８４８７号で述べられているように、互いに近づくようにばねで付勢
してもよく、上記国際公開の開示内容は、本明細書に参考として組み込まれてい
る。本発明の他の実施形態では、板の１つは、固定位置に保持され、この一番目
の板に向けて、二番目の板が付勢されている。もし、１以上のばねが板を互いに
近づくように付勢するのに使われるなら、ばねは、壁が板の内面に一致せしめら
れるように充分な力で、板が容器の柔軟な壁に押し付けられることを保証するよ
うな充分な硬さであるべきである。The opposing plates 190 are arranged so as to sandwich and accommodate the reaction chamber of the reaction vessel 40 so that the flexible main wall of the reaction chamber contacts and matches the inner surface of the plate. It is currently preferred that the plates 190 be held against each other, for example by using brackets, supports or retainers. Alternatively to this, the board 190 may be
Springs may be biased toward each other as described in O98 / 38487, the disclosures of which are incorporated herein by reference. In another embodiment of the invention, one of the plates is held in a fixed position and the second plate is biased towards this first plate. If one or more springs are used to urge the plates toward each other, the springs press the plates against the flexible walls of the container with sufficient force so that the walls conform to the inner surface of the plates. It should be of sufficient hardness to ensure that
【００８５】 図２９と図３０は、互いに対向して板190A,190Bを保持するための好ましい支
持構造209を示している。図２９は、支持構造の分解図を示し、図３０は、支持
構造の組立図を示している。図の明瞭化のために、支持構造209および板190A,19
0Bは、図２８の熱交換モジュールでの正常な方向づけを逆にした状態で示されて
いる。図２９を参照すると、支持構造209は、内部に形成されたスロット148を有
する取付板210を有する。スロット148は、反応容器の反応室が挿入できるくらい
の充分な大きさである。間隔支柱230A,230Bは、スロット148の両側で取付板210
から延び出ている。間隔支柱230Aは、その対向する両面に形成された窪み232(図
２９の等角投影図では片側のみが見える)を有し、間隔支柱Ｂは、その対向する
両面に形成された窪み234(図２９の等角投影図では片側のみが見える)を有して
いる。間隔支柱での窪み232,234は、板190A,190Bの端部を収容するためにある。
上記構造を組み立てるために、板190A,190Bは、板の縁が窪み232,234内に位置す
るように間隔支柱230A,230Bの両側に置かれている。そのとき、板の縁は、適切
な保持手段を用いて窪み内に保持される。好ましい実施形態では、板は保持クリ
ップ236A,236Bによって保持される。これと択一的に、板190A,190Bは、接着剤,
ねじ,ボルト,クランプ,または他の適切な手段によって保持することができる。29 and 30 show a preferred support structure 209 for holding the plates 190A, 190B facing each other. FIG. 29 shows an exploded view of the support structure, and FIG. 30 shows an assembled view of the support structure. For clarity of illustration, support structure 209 and plates 190A, 19
0B is shown with the normal orientation reversed in the heat exchange module of FIG. Referring to FIG. 29, the support structure 209 has a mounting plate 210 having slots 148 formed therein. The slot 148 is large enough to allow the reaction chamber of the reaction vessel to be inserted. Spacing posts 230A and 230B are attached to the mounting plate 210 on both sides of slot 148.
Extending from. The spacing struts 230A have recesses 232 (only one side is visible in the isometric view of FIG. 29) formed on opposite sides thereof, and the spacing struts B have recesses 234 (see FIG. 29 isometric view, only one side is visible). The recesses 232, 234 in the spacing posts are for accommodating the ends of the plates 190A, 190B.
To assemble the above structure, the plates 190A, 190B are placed on opposite sides of the spacing posts 230A, 230B such that the edges of the plates are located in the depressions 232, 234. The edges of the plate are then retained in the recess using suitable retaining means. In the preferred embodiment, the plates are retained by retaining clips 236A, 236B. Alternatively to this, the plates 190A, 190B are
It can be retained by screws, bolts, clamps, or other suitable means.
【００８６】 取付板210および間隔支柱230A,230Bは、全体的にプラスチックの単一のモール
ド成形片として作るのが好ましい。上記プラスチックは、板190A,190Bが熱せら
れたとき、溶けて変形しないポリエチルイミドのような高温プラスチックである
べきである。保持クリップ230A,230Bは、ステンレス鋼であることが好ましい。
取付板210は、各可撓ケーブル238A,238Bを支持するための窪み240A,240Bをオプ
ションで備えてもよく、上記可撓ケーブル238A,238Bは、加熱要素および板190A,
190B上に配置された温度センサを熱交換モジュール147(図２８)のＰＣ板226に接
続している。板190A近傍の柔軟なケーブル238Aの部分は、一片のテープ242Aによ
って、窪み240A内に保持され、板190B近傍の柔軟なケーブル238Bの部分は、一片
のテープ242Bによって、窪み240B内に保持される。The mounting plate 210 and the spacing posts 230A, 230B are preferably made as a single molded piece of plastic overall. The plastic should be a high temperature plastic such as polyethylimide that will not melt and deform when the plates 190A, 190B are heated. The retaining clips 230A, 230B are preferably stainless steel.
The mounting plate 210 may optionally include recesses 240A, 240B for supporting the respective flexible cables 238A, 238B, the flexible cables 238A, 238B including heating elements and plates 190A,
The temperature sensor arranged on 190B is connected to the PC board 226 of the heat exchange module 147 (FIG. 28). The portion of the flexible cable 238A near the plate 190A is held in the recess 240A by a piece of tape 242A, and the portion of the flexible cable 238B near the plate 190B is held in the recess 240B by a piece of tape 242B. .
【００８７】 図３１は、組み立てられた支持構造209の等角投影図である。取付板210は、そ
の両面から延び出し、熱交換モジュールのハウジングに支持構造209を固定するた
めのタブ246を有するのが好ましい。図２８を再び参照すると、ハウジング208は
、取付板210を所定位置に確実に保持すべく上記タブを保持するためにスロット
を含むのが好ましい。これと択一的に、取付板210は、例えば、接着剤,ねじ,ボ
ルト,クランプ、または他の適切な手段を使ってハウジング208に取り付けること
ができる。FIG. 31 is an isometric view of assembled support structure 209. The mounting plate 210 preferably has tabs 246 extending from both sides thereof for fixing the support structure 209 to the housing of the heat exchange module. Referring again to FIG. 28, the housing 208 preferably includes slots to hold the tabs to hold the mounting plate 210 securely in place. Alternatively, the mounting plate 210 can be attached to the housing 208 using, for example, adhesives, screws, bolts, clamps, or other suitable means.
【００８８】 図２９を再び参照すると、支持構造209は、板190A,190Bの内面が互いに非常に
僅かな角度で傾くように、板190A,190Bを支持することが好ましい。好ましい実
施形態では、間隔支柱230A,230Bは、板190A,190Bが壁の対向する側に押し付けら
れるとき、板の内面が互いに僅かに傾くようになる僅かに先細になった壁244を
有する。図２３で最も良く示されているように、板190A,190Bの内面は、室４２
が挿入される僅かにＶ字形状となるスロットを形成すべく、互いに傾いている。
内面が互いに傾いている量は、非常に僅かであり、平行から略１°傾けられるの
が好ましい。両内面は、板190A,190Bの間に反応室４２が挿入される前に、板の
底部が板の頂部よりも互いに僅かに近づいているように傾けられる。この内面の
僅かな傾きは、反応容器の反応室４２を板の間に一層簡単に挿入し、板の間から
反応容器の反応室４２を一層簡単に抜き取ることを可能にする。これと択一的に
、板190A,190Bの内面は、互いに平行にすることもできるが、このとき反応容器
４０の挿入および抜き取りは一層難しくなる。Referring again to FIG. 29, the support structure 209 preferably supports the plates 190A, 190B such that the inner surfaces of the plates 190A, 190B tilt at a very slight angle to each other. In the preferred embodiment, the spacing struts 230A, 230B have slightly tapered walls 244 such that when the plates 190A, 190B are pressed against opposite sides of the walls, the inner surfaces of the plates become slightly inclined to one another. As best shown in FIG. 23, the inner surfaces of the plates 190A, 190B are
Are inclined with respect to each other to form a slightly V-shaped slot into which is inserted.
The amount by which the inner surfaces are tilted relative to each other is very small and is preferably tilted approximately 1 ° from parallel. Both inner surfaces are tilted so that the bottom of the plates is slightly closer to each other than the top of the plates before the reaction chamber 42 is inserted between the plates 190A, 190B. This slight inclination of the inner surface allows the reaction chamber 42 of the reaction vessel to be inserted more easily between the plates and the reaction chamber 42 of the reaction vessel to be more easily removed from between the plates. Alternatively, the inner surfaces of the plates 190A, 190B can be parallel to each other, but this makes it more difficult to insert and remove the reaction vessel 40.
【００８９】 加えて、板190A,190Bの内面は、枠４６の厚さと同じ距離だけ互いに隔たるの
が好ましい。内面が互いに傾けられる実施形態では、内面の中心は、枠４６の厚
さと同じ距離だけ互に隔てられ、板の底部は、最初は枠４６の厚さよりも僅かに
小さい距離だけ隔てられるのが好ましい。室４２が、板190A,190Bの間に挿入さ
れたとき、剛枠４６は、反応室４２が板の間に強固に挟まれるように、板の底部
を互いに離間するように強制する。板190A,190Bが枠４６によって、互いに離間
させられる距離は非常に小さく、例えば、枠の厚さが１mmであって内面が互いに
１°傾いているならば、略0.035mmである。In addition, the inner surfaces of the plates 190A, 190B are preferably separated from each other by the same distance as the thickness of the frame 46. In embodiments in which the inner surfaces are inclined to each other, the centers of the inner surfaces are preferably separated from each other by the same distance as the thickness of the frame 46, and the bottoms of the plates are initially separated by a distance that is slightly less than the thickness of the frame 46. . When the chamber 42 is inserted between the plates 190A, 190B, the rigid frame 46 forces the bottoms of the plates apart from each other so that the reaction chamber 42 is firmly sandwiched between the plates. The distance that the plates 190A, 190B are separated from each other by the frame 46 is very small, for example approximately 0.035 mm if the frame thickness is 1 mm and the inner surfaces are inclined by 1 ° with respect to each other.
【００９０】 図３０を再び参照すると、保持クリップ236A,236Bは、板190A,190Bのこの僅か
な外側への移動を許容すべく充分柔軟でなければならないが、反応容器の挿入や
除去の際、間隔支柱230A,230Bの凹部内に板を保持すべく充分堅くなければなら
ない。板190Aと板190Bの間への反応容器の押し込みは、反応室に初期の予荷重を
与えて、反応室の柔軟な主壁が圧縮されたとき板の内面と良好な熱的接触を達成
することを保証する。Referring again to FIG. 30, the retaining clips 236A, 236B must be flexible enough to allow this slight outward movement of the plates 190A, 190B, but during insertion or removal of the reaction vessel. It must be sufficiently rigid to hold the plates in the recesses of the spacing posts 230A, 230B. Pushing the reaction vessel between plate 190A and plate 190B gives an initial preload to the reaction chamber to achieve good thermal contact with the inner surface of the plate when the flexible main wall of the reaction chamber is compressed. Guarantee that.
【００９１】 図２８を再び参照すると、容器４０の加圧のために、板190が離間する量を限
定するために、停止部が光学アセンブリ216,218のハウジング内にモールドされ
る。図３２に示すように、光学アセンブリ218のハウジング249は、ハウジングか
ら外側に延在する鉤爪状の停止部247A,247Bを含む。図３３に示すように、ハウ
ジング249は、板190A,190Bの底部縁が停止部247A,247Bの間に挿入されるように
配置されている。このようにして、停止部247A,247Bは、板190A,190Bが予め決め
られた最大距離から更に広がるのを防止している。わかりやすくするために図３
３には示されていないが、光学アセンブリ216(図２８を参照)は、予め決められ
た最大距離よりも板の片割が互いに広がるのを防止するために、対応した停止部
付きのハウジングを有している。図２３を再度参照すると、停止部によって板19
0A,190Bの内面が互いに間隔の開けられる最大距離は、枠４６の厚みにぴたりと
合致しなければならない。好ましくは、板190A,190Bの内面の最大間隔は、枠４
６の厚みよりも僅かに大きくして、容器４０および板190A,190Bにおける公差の
変化に適合させる。例えば、上記最大間隔は、枠４６の厚みよりも約0.1〜0.3mm
大きいことが好ましい。Referring again to FIG. 28, stops are molded into the housings of the optical assemblies 216, 218 to limit the amount the plates 190 are spaced apart due to the pressurization of the container 40. As shown in FIG. 32, the housing 249 of the optical assembly 218 includes claw-shaped stops 247A, 247B extending outwardly from the housing. As shown in FIG. 33, the housing 249 is arranged so that the bottom edges of the plates 190A and 190B are inserted between the stop portions 247A and 247B. In this way, the stops 247A, 247B prevent the plates 190A, 190B from further spreading from a predetermined maximum distance. Figure 3 for clarity
Although not shown in FIG. 3, the optical assembly 216 (see FIG. 28) includes a housing with corresponding stops to prevent the plate halves from spreading apart from each other beyond a predetermined maximum distance. Have Referring again to FIG. 23, the plate 19 by the stop
The maximum distance that the inner surfaces of 0A and 190B are spaced apart from each other must exactly match the thickness of frame 46. Preferably, the maximum distance between the inner surfaces of the plates 190A and 190B is the frame 4
It is slightly larger than the thickness of 6 to accommodate variations in tolerances on container 40 and plates 190A, 190B. For example, the maximum distance is about 0.1 to 0.3 mm greater than the thickness of the frame 46.
It is preferably large.
【００９２】 図３５は、熱交換モジュール１４７の電気構成部品の概略ブロック図である。
上記モジュールは、装置の主要ロジックボードに接続するためのコネクタ224ま
たは可撓性ケーブルを含む。上記モジュールは、また、熱板190A,190Bを含み，
各板は上述した抵抗型加熱要素を有する。上記熱板190A,190Bは、上記装置から
の電力入力253を受けるために平行に配線されている。上記熱板190A,190Bは、ま
た、デジタル信号をアナログ−デジタルトランスデューサ264に出力する温度セ
ンサ192A,192Bを含んでいる。トランスデューサ264は、アナログ信号をデジタル
信号に変換し、それらをコネクタ224を介してマイクロコントローラに送る。FIG. 35 is a schematic block diagram of the electrical components of the heat exchange module 147.
The module includes a connector 224 or flexible cable for connecting to the main logic board of the device. The module also includes hotplates 190A, 190B,
Each plate has a resistive heating element as described above. The hot plates 190A, 190B are wired in parallel to receive a power input 253 from the device. The hot plates 190A, 190B also include temperature sensors 192A, 192B that output digital signals to the analog-to-digital transducer 264. Transducer 264 converts the analog signals into digital signals and sends them via connector 224 to the microcontroller.
【００９３】 熱交換モジュールは、また、熱板190A,190Bと、上記熱板間に挿入された容器
内の反応混合物とを冷却するために、ファン212のような冷却システムを含んで
いる。上記ファン212は、電力スイッチ272を入れることによって作動され、この
電力スイッチ272は、今度はマイクロコントローラからの制御信号を受信する制
御ロジックブロック270によって制御される。上記モジュールは、さらに、反応
混合物内の標識付き分析物を励起するために例えばＬＥＤ200のような４つの光
源と、反応混合物からの蛍光放射を検出するために好ましくはフォトダイオード
のような４つの検出器198とを含んでいる。上記モジュールは、また、各ＬＥＤ
に可変電流量(例えば、０〜３０mＡの範囲)を供給するために調整可能な電流源2
25を含んで、ＬＥＤの明るさを変化させる。デジタル−アナログトランスデュー
サ260は、調整可能電流源255とマイクロコントローラとの間に接続されていて、
マイクロコントローラが電流源をデジタル的に調整する。The heat exchange module also includes a cooling system, such as a fan 212, for cooling the hot plates 190A, 190B and the reaction mixture in the vessel inserted between the hot plates. The fan 212 is operated by turning on a power switch 272, which in turn is controlled by a control logic block 270 which receives control signals from the microcontroller. The module further comprises four light sources, eg, LED200, to excite the labeled analytes in the reaction mixture and four detections, preferably, photodiodes, to detect fluorescence emission from the reaction mixture. Includes vessel 198. The above module is also used for each LED
Adjustable current source 2 to supply a variable amount of current (eg, in the range of 0 to 30 mA)
Including 25, the brightness of the LED is changed. The digital-to-analog transducer 260 is connected between the adjustable current source 255 and the microcontroller,
The microcontroller digitally regulates the current source.
【００９４】 調整可能な電流源255は、好ましくは、各ＬＥＤが作動されたときに略同じ明
るさを有するように用いられる。製造の変動により、多くのＬＥＤは同一量の電
流を与えても明るさが異なる。したがって、現在の所、熱交換モジュールの製造
中に明るさの試験を実施し、且つ、モジュールのメモリ268に較正データを蓄え
ることが望ましい。較正データは、各ＬＥＤに与えるべき電流の正しい量を示す
。マイクロコントローラは、メモリ268から較正データを読み、それに応じて電
流源255を制御する。Adjustable current source 255 is preferably used so that each LED has approximately the same brightness when activated. Due to manufacturing variations, many LEDs differ in brightness even when given the same amount of current. Therefore, it is currently desirable to perform a brightness test during manufacture of the heat exchange module and store calibration data in the memory 268 of the module. The calibration data indicates the correct amount of current to give to each LED. The microcontroller reads the calibration data from memory 268 and controls current source 255 accordingly.
【００９５】 上記モジュールは信号調節／利得選択／オフセット調整ブロック262を含み、
上記ブロックは増幅器とスイッチと電子フィルタとデジタル−アナログトランス
デューサとから成る。ブロック262は検出器198からの信号を調整して、利得を増
加させ、オフセットし、ノイズを減少させる。マイクロコントローラは、デジタ
ル出力レジスタ266を通して上記ブロック262を制御する。出力レジスタ266はマ
イクロコントローラからのデータを受け取って、ブロック262に制御電圧を出力
する。上記ブロック262は、アナログ−デジタルトランスデューサ264とコネクタ
224とを介して、調整された検知器信号をマイクロコントローラに出力する。モ
ジュールは、また、好ましくはシリアルなＥＥＰＲＯＭのようなメモリ268を含
んで、ＬＥＤや熱板190A,190Bや温度センサ192A,192Bの較正データなどのモジュ
ールに特有のデータを保存する。The module includes a signal adjustment / gain selection / offset adjustment block 262,
The block consists of an amplifier, a switch, an electronic filter and a digital-analog transducer. Block 262 conditions the signal from detector 198 to increase gain, offset, and reduce noise. The microcontroller controls the block 262 through the digital output register 266. The output register 266 receives the data from the microcontroller and outputs the control voltage to the block 262. The block 262 is an analog-digital transducer 264 and a connector.
The regulated detector signal is output to the microcontroller via 224 and. The module also preferably includes a memory 268, such as a serial EEPROM, for storing module-specific data such as calibration data for LEDs, hot plates 190A, 190B and temperature sensors 192A, 192B.
【００９６】 カートリッジおよび装置の操作について述べる。図３に示されるように、分析
される流体試料は、試料ポートを通して試料室６５に添加され、キャップ３０は
ポート６４にねじ込まれてポートを密封する。図１０を参照すると、次に、カー
トリッジ２０は、処理のために装置140のカートリッジネスト141の中に配置され
る。初めに、カートリッジ２０内の総ての弁は、カートリッジが装置140内に配
置されたとき、閉じられている。カートリッジが装置内に配置されるとき、トラ
ンスデューサ９２は、図５に示すように、溶解室８６の底壁を形成する可撓性ガ
スケット６３の外面と接触する。The operation of the cartridge and the device will be described. As shown in FIG. 3, the fluid sample to be analyzed is added to the sample chamber 65 through the sample port and the cap 30 is screwed onto the port 64 to seal the port. Referring to FIG. 10, the cartridge 20 is then placed in the cartridge nest 141 of the device 140 for processing. Initially, all valves in cartridge 20 are closed when the cartridge is placed in device 140. When the cartridge is placed in the device, the transducer 92 contacts the outer surface of the flexible gasket 63 that forms the bottom wall of the dissolution chamber 86, as shown in FIG.
【００９７】 図１０を再度参照すると、好ましくは、装置140は後述する機能を果すために
コンピュータ制御される。例えば、弁アクチュエータ142を使用してカートリッ
ジ内での弁の開閉、ノズル145を経るカートリッジへの加圧、トランスデューサ
９２の作動、光学サンサ143,144を使用した液体の有無の検出と液体レベルの検
出、熱交換・光学検出モジュール147の制御である。下記の記述に基づいてこれ
らの機能を果すために、当該技術分野において通常の知識を有するプログラマは
、マイクロコントローラとコンピュータのいずれか一方或いは両方をプログラム
することができる。Referring again to FIG. 10, device 140 is preferably computer controlled to perform the functions described below. For example, the valve actuator 142 is used to open and close the valve in the cartridge, pressurize the cartridge through the nozzle 145, actuate the transducer 92, detect the presence or absence of liquid and detect the liquid level using optical sensors 143, 144, heat. This is control of the exchange / optical detection module 147. A programmer having ordinary skill in the art can program either or both of the microcontroller and the computer to perform these functions based on the description below.
【００９８】 図９を参照すると、好ましくは、差圧を利用して液体は強制的にカートリッジ
を貫流させる。カートリッジ内の液体流を制御するために、ここでは正圧が記載
されているが、負圧(真空)が使用されてもよい。通常、印加することのできる正
圧の最大値は、平方インチ当たり３０ポンド(３０psi)以上の液体突破圧力に到
達し得る疎水性膜によって制限される。圧力の下限値は、分析目標に適うべく、
カートリッジを介して試料および他の液体を充分迅速に移動させる必要性によっ
て限定される。例えば、１psi以下では、試料はフィルタスタック８７を通して
充分に流れない可能性がある。一般的に、６〜２０psiの範囲の圧力が適切であ
る。カートリッジを通る試料流量は、好ましくは、１０〜３０ミリリットル／分
の範囲である。洗剤流量はより少なく、溶解室８６を有効に洗浄するために、洗
剤流量は例えば６〜１８ミリリットル／分である。Referring to FIG. 9, the liquid is preferably forced through the cartridge utilizing a differential pressure. Negative pressure (vacuum) may be used, although positive pressure is described here to control the liquid flow in the cartridge. Generally, the maximum positive pressure that can be applied is limited by a hydrophobic membrane that can reach a liquid breakthrough pressure of 30 pounds per square inch (30 psi) or more. The lower limit of pressure should be
Limited by the need to move the sample and other liquids through the cartridge sufficiently quickly. For example, below 1 psi, the sample may not flow well through the filter stack 87. Generally, pressures in the range of 6-20 psi are suitable. The sample flow rate through the cartridge is preferably in the range of 10-30 ml / min. The detergent flow rate is lower, and for effective cleaning of the dissolution chamber 86, the detergent flow rate is, for example, 6 to 18 ml / min.
【００９９】 カートリッジの操作を図解するために、特定プロトコルを、図９を参照しつつ
述べる。理解されたいのは、これは１つの可能なプロトコルの一例に過ぎず、本
発明の範囲を限定するものではないことである。初めに、流体試料が試料室６５
から強制的に流される前に、上記カートリッジに洗剤液が注入される。カートリ
ッジに注入するには、弁111と115とが開かれて１０psiの圧力が圧力ポートを通
して室６６に約２秒間加えられる。少量の洗剤液は、流路117,106と溶解室８６
と流路109,110とを通って、Ｕ字形流路122に流れ込み、圧力ポート128の下の疎
水性膜に至る。To illustrate the operation of the cartridge, a specific protocol will be described with reference to FIG. It should be understood that this is only one example of one possible protocol and not limiting the scope of the invention. First, the fluid sample is stored in the sample chamber 65.
The detergent solution is injected into the cartridge before it is forced to flow from the cartridge. To fill the cartridge, valves 111 and 115 are opened and a pressure of 10 psi is applied to chamber 66 through the pressure port for about 2 seconds. A small amount of detergent liquid is used for the flow channels 117 and 106 and the dissolution chamber 86.
Through the flow channels 109 and 110 and into the U-shaped flow channel 122 to reach the hydrophobic membrane below the pressure port 128.
【０１００】 注入に続いて、弁115と圧力ポート116とが閉じられ、弁107と114が開かれる。
同時に、２０psiの圧力が、約１５秒間圧力ポート105を介して試料室６５に印加
される。その結果、試料は、流路106を通り、室８７内のフィルタスタック８７
を通り、流路110,111,112を通って、換気された廃水室６８内に強制的に流れ込
む。試料が流路106内のセンサ域136を通過するので、光学センサ144(図１３)を
用いて、試料室６５が何時空になったかを決定することができる。試料液がフィ
ルタスタック８７を貫流するとき、試料内の標的細胞あるいはウィルスが捕獲さ
れる。予め決められた量の試料が廃水室６８に到達すると、液体が溢れ出てセン
サ室120内に入り、プロトコルにおける次ステップの誘因となる。この代りに、
光学センサからのフィードバックを用いてものごとの誘因とするのではなく、予
め決められたプロトコルのステップをタイム設定して、例えば、予め決められた
圧力を予め決められた時間印加して、既知量を既知の流速で移動させる。Following injection, valve 115 and pressure port 116 are closed and valves 107 and 114 are opened.
At the same time, a pressure of 20 psi is applied to sample chamber 65 via pressure port 105 for about 15 seconds. As a result, the sample passes through the flow path 106 and the filter stack 87 in the chamber 87.
Through the flow paths 110, 111, and 112, and forcedly flows into the ventilated waste water chamber 68. As the sample passes through the sensor area 136 in the channel 106, the optical sensor 144 (FIG. 13) can be used to determine when the sample chamber 65 has become empty. As the sample liquid flows through the filter stack 87, target cells or viruses in the sample are captured. When a predetermined amount of sample reaches the wastewater chamber 68, the liquid overflows into the sensor chamber 120 and triggers the next step in the protocol. Instead of this,
The feedback from the optical sensor is not used as an incentive for each, but a predetermined protocol step is set in time, for example, a predetermined pressure is applied for a predetermined time, and a known amount is applied. Are moved at a known flow rate.
【０１０１】 溶解室８６の貫流設計では、比較的大きな試料容積からの標的細胞やウィルス
がずっと小さな容積に濃縮されて増幅および検出される。このことは、例えば核
酸のような試料内の低濃度分析物を検出するために重要である。特に、室８６の
収容容積に対する溶解室を強制的に貫流させる試料の容積の比は、好ましくは少
なくとも２：１であり、より好ましくは少なくとも５：１である。室８６を強制
的に貫流させる試料の容積は、好ましくは少なくとも100μリットルであり、よ
り好ましくは少なくとも１μリットルである。目下好ましい実施形態においては
、５ミリリットルの試料容積は溶解室８６を強制的に貫流し、室８６は約０.５
ミリリットルの収容容積を有している。したがって、その比は１０：１である。
さらに、溶解室８６は、試料が室を通って強制的に流されるときに、(例えば、
室の壁に結合された超音波ホーンを使用して)超音波処理される。室８６を超音
波処理することは、フィルタスタック８７の目詰りを防ぎ、室８６を通る流れが
より均一になる。特に、音波は、フィルタ内の特定の物質またはビーズがフィル
タを目詰りさせないようにするのを助ける。The once-through design of the lysis chamber 86 allows target cells and viruses from a relatively large sample volume to be concentrated and amplified and detected in a much smaller volume. This is important for detecting low concentration analytes in a sample such as nucleic acids. In particular, the ratio of the volume of sample forced to flow through the lysis chamber to the contained volume of chamber 86 is preferably at least 2: 1 and more preferably at least 5: 1. The volume of the sample forced through the chamber 86 is preferably at least 100 μl, more preferably at least 1 μl. In a presently preferred embodiment, a sample volume of 5 milliliters forces the lysis chamber 86 to flow through, with chamber 86 at about 0.5.
It has a capacity of milliliters. Therefore, the ratio is 10: 1.
In addition, the lysis chamber 86 allows the sample (eg, when forced to flow through the chamber) to
Sonicated (using an ultrasonic horn coupled to the walls of the chamber). Sonicating the chamber 86 prevents clogging of the filter stack 87 and more uniform flow through the chamber 86. In particular, the sound waves help prevent certain substances or beads within the filter from clogging the filter.
【０１０２】 次のステップでは、弁111,114,115が開かれ、２０psiの圧力が約７秒間洗剤室
６６に印加されて、流路117,106を通って溶解室８６内に洗剤液を強制的に流し
込む。洗剤液は、ＰＣＲ抑制物質と溶解室８６からの汚染物質を洗浄し、汚染物
質を流路109,110,112を通って廃水室６８に移動させる。このために、ｐＨとか
溶質成分とかイオン力の異なる様々な適切な洗剤液が使用され、そして、これら
の洗剤液は当該分野において周知である。例えば、適切な洗剤試薬は、８０ｍＭ
の酢酸カリウム溶液であり、８.３ｍＭのトリスＨＣｌであり、ｐＨ７.５で４０
μＭのＥＤＴＡであり、５５％のエタノールである。洗剤液を室に強制的に流し
ている間、(例えば、室の壁に結合された超音波ホーンを使用して)溶解室８６は
超音波処理される。室８６の超音波処理は、前述したように、フィルタスタック
８７の目詰りを防ぎ、室８６に流体をより均一に貫流させる。さらに、上記音波
は、物質を緩めて洗い流すのを促す。洗剤液は容積が増加すると廃水室６８に到
達して、液の一部が溢れてセンサ室121内に入り、プロトコルにおける次のステ
ップの誘因となる。In the next step, the valves 111, 114, 115 are opened and a pressure of 20 psi is applied to the detergent chamber 66 for about 7 seconds to force the detergent liquid into the dissolution chamber 86 through the channels 117, 106. The detergent solution cleans the PCR inhibitor and the contaminants from the dissolution chamber 86 and moves the contaminants to the wastewater chamber 68 through the channels 109, 110, 112. For this purpose, various suitable detergent liquids with different pH, solute constituents and ionic power are used, and these detergent liquids are well known in the art. For example, a suitable detergent reagent is 80 mM
Solution of potassium acetate in 8.3 mM Tris-HCl at pH 7.5.
μM EDTA, 55% ethanol. The lysing chamber 86 is sonicated (eg, using an ultrasonic horn coupled to the walls of the chamber) while the detergent solution is forced through the chamber. The sonication of the chamber 86 prevents clogging of the filter stack 87 and allows fluid to flow through the chamber 86 more uniformly, as described above. In addition, the sound waves help loosen and flush the material. As the volume of the detergent liquid increases, it reaches the waste water chamber 68, a part of the liquid overflows into the sensor chamber 121, and triggers the next step in the protocol.
【０１０３】 次のステップでは、弁115が閉じられ、弁119が開かれる。１５psiの圧力が、
約３秒間、圧力ポート118を介して試薬室６７に印加される。上記圧力は、溶解
室６７から流路117,106を通って溶解室８６さらに流路110内に強制的に流される
。室８６はこのようにして液体で満たされる。適切な溶解試薬は、例えば、グア
ニジン塩化水素、グアニジンチオシアン酸塩、グアニジンイソチオシアン酸塩、
沃化ナトリウム、尿素、過塩素酸ナトリウム、臭化カリウム等の攪乱塩を含有す
る溶液を含む。目下好ましい実施例では、ＰＣＲを抑制しない溶解試薬が使用さ
れる。溶解試薬は、１０ｍＭのトリス、５％のツウィーン-２０、１ｍＭのトリ
ス(２カルボキシホスフィン塩酸塩)、０.１ｍＭエチレングリコールビス(ｂアミ
ノエチルエーテル)−Ｎ,Ｎ,Ｎ’、Ｎ'テトラセティク酸を有する。溶解室８６が
溶解試薬で満たされた後、弁111,114は閉じられる。弁119は開かれたままで、２
０psiの圧力が圧力ポート118に印加される。したがって、フィルタスタック８７
に捕獲された細胞あるいはウィルスを溶解する準備段階では、溶解室８６内の静
圧は２０psiまで増加する。In the next step, valve 115 is closed and valve 119 is opened. 15 psi pressure
It is applied to the reagent chamber 67 via the pressure port 118 for about 3 seconds. The above pressure is forced to flow from the melting chamber 67 through the channels 117 and 106 into the melting chamber 86 and further into the channel 110. The chamber 86 is thus filled with liquid. Suitable lysing reagents include, for example, guanidine hydrogen chloride, guanidine thiocyanate, guanidine isothiocyanate,
It includes solutions containing disturbing salts such as sodium iodide, urea, sodium perchlorate, potassium bromide and the like. In a presently preferred embodiment, a lysis reagent that does not inhibit PCR is used. The lysis reagent was 10 mM Tris, 5% Tween-20, 1 mM Tris (2carboxyphosphine hydrochloride), 0.1 mM ethylene glycol bis (b aminoethyl ether) -N, N, N ′, N ′ tetracetic acid. Have. After the lysis chamber 86 is filled with lysis reagent, the valves 111, 114 are closed. Valve 119 remains open, 2
A pressure of 0 psi is applied to pressure port 118. Therefore, the filter stack 87
In the preparatory stage for lysing the cells or viruses captured in the lysate, the static pressure in the lysing chamber 86 increases to 20 psi.
【０１０４】 図５を再度参照すると、溶解室８６の加圧は、トランスデューサ９２と溶解室
８６の可撓性壁６３との間の結合を確実かつ有効なものにするので重要である。
溶解室８６内の細胞あるいはウィルスを崩壊させるために、トランスデューサ９
２が作動される(すなわち振動運動するようにセットされる)。溶解室８６の可撓
性壁６３は、僅かな偏向によって、壁内に高圧を生じることなくトランスデュー
サ９２の振動を室８６内の液体に伝える。上述したように、壁６３はエラストマ
の膜によって形成される。この代わりに、壁は、好ましくは0.025〜0.1mmの範囲
にある厚みのポリマ材の膜またはシート(例えばプリプロビレン膜)である。トラ
ンスデューサ９２は、好ましくは、室８６を超音波処理するための超音波ホーン
である。室８６は、好ましくは、２０〜６０ｋＨｚの範囲にある周波数で１０〜
４０秒間超音波処理される。例示のプロトコルでは、室は４７ｋＨｚの周波数で
１５秒間超音波処理される。ホーンチップの振幅は、好ましくは、２０〜２５μ
ｍの範囲にある(ピーク間で測定)。Referring again to FIG. 5, pressurization of the lysing chamber 86 is important because it ensures a secure and effective coupling between the transducer 92 and the flexible wall 63 of the lysing chamber 86.
To destroy the cells or viruses in the lysis chamber 86, the transducer 9
2 is activated (ie set to oscillate). The flexible wall 63 of the dissolution chamber 86, by slight deflection, transfers the vibration of the transducer 92 to the liquid in the chamber 86 without creating high pressure in the wall. As mentioned above, the wall 63 is formed by a film of elastomer. Alternatively, the wall is a film or sheet of polymer material (e.g. a pre-propylene film) with a thickness preferably in the range 0.025-0.1 mm. Transducer 92 is preferably an ultrasonic horn for sonicating chamber 86. The chamber 86 is preferably 10 to 10 at frequencies in the range of 20 to 60 kHz.
Sonicate for 40 seconds. In the exemplary protocol, the chamber is sonicated at a frequency of 47 kHz for 15 seconds. The amplitude of the horn tip is preferably 20-25 μ
It is in the range of m (measured between peaks).
【０１０５】 トランスデューサ９２の頂部が振動するとき、それは可撓性壁６３に繰返し衝
撃を与える。(図６では上方向の)前進ストロークでは、トランスデューサ９２の
頂部は壁６３を押圧して、室８６内に圧力パルスすなわち圧力波を発生する。(
図５では下方向の)後退ストロークでは、通常、トランスデューサ９２の頂部が
可撓性壁６３から離れ、可撓性壁６３はトランスデューサと同じ周波数で動くこ
とができない。次の前進ストロークでは、再び、トランスデューサと壁とが互い
に作用しながら、トランスデューサ９２の頂部は壁６３に正面衝突しながら衝撃
を与える。トランスデューサ９２が振動するときにトランスデューサ９２と壁６
３とが分離するので、トランスデューサの有効前進ストロークはピーク間の振幅
よりも小さくなる。上記有効前進ストロークは、溶解室８６内での超音波処理の
レベルを決定する。したがって、分解室８６の静圧を増加させることが重要とな
り、トランスデューサ９２の頂部が後退した時は、可撓性壁６３が強制的に外方
に押しやられて頂部と当接する。トランスデューサ９２の有効前進ストロークに
よって圧力パルスまたは圧力波が室内で確実に発生するように、上記室８６内の
静圧は充分なものでなければならない。目下のところ、室８６内での静圧を、カ
ートリッジの外の雰囲気圧よりも少なくとも５psiまで増加させることが好まし
く、さらに、雰囲気圧よりも１５〜２５psiの範囲の圧力に増加させることがよ
り好ましい。As the top of transducer 92 vibrates, it repeatedly impacts flexible wall 63. On the forward stroke (upward in FIG. 6), the top of transducer 92 pushes against wall 63, producing a pressure pulse or wave in chamber 86. (
In a retract stroke (downward in FIG. 5), the top of the transducer 92 typically moves away from the flexible wall 63 and the flexible wall 63 cannot move at the same frequency as the transducer. In the next forward stroke, again the transducer and the wall interact, and the top of the transducer 92 impacts the wall 63 in a head-on collision. When the transducer 92 vibrates, the transducer 92 and the wall 6
Since 3 separates, the effective forward stroke of the transducer is less than the peak-to-peak amplitude. The effective forward stroke determines the level of sonication within the melting chamber 86. Therefore, it is important to increase the static pressure of the decomposition chamber 86, and when the top of the transducer 92 is retracted, the flexible wall 63 is forced outwardly and abuts the top. The static pressure in the chamber 86 must be sufficient to ensure that the effective forward stroke of the transducer 92 produces a pressure pulse or pressure wave in the chamber. At present, it is preferable to increase the static pressure in chamber 86 to at least 5 psi above the ambient pressure outside the cartridge, and more preferably to a pressure in the range of 15-25 psi above ambient pressure. .
【０１０６】 各前進ストロークでは、トランスデューサ９２は、室内の液体に速度を付与し
て、室８６内を迅速に一掃する速度パルスを発生させる。フィルタスタック８７
(図６)内のビーズは室８６内で圧力パルスによって攪拌される。圧力パルスは室
８６内でビーズを激しく動かし、ビーズは細胞やウィルスを機械的に破壊して、
それらから物質(例えば、核酸)を解放する。血液細胞などの或る種の細胞は、比
較的脆弱で、ビーズを用いることなく圧力波のみを用いて崩壊させることができ
る。その他の細胞(特に胞子)は非常に耐性のある細胞壁を有していて、一般的に
有効な溶解にはビーズが必要とされる。On each forward stroke, the transducer 92 imparts velocity to the liquid in the chamber, producing velocity pulses that rapidly clear the chamber 86. Filter stack 87
The beads in (FIG. 6) are agitated in chamber 86 by pressure pulses. The pressure pulse causes the beads to move violently in the chamber 86, which mechanically destroys cells and viruses,
Releases substances (eg nucleic acids) from them. Certain cells, such as blood cells, are relatively fragile and can be disrupted using pressure waves alone, without the use of beads. Other cells, especially spores, have very resistant cell walls, and beads are generally required for effective lysis.
【０１０７】 図９を参照すると、細胞やウィルスの崩壊に続いて、弁111,124が開かれ、１
２psiの圧力が圧力ポートを介して試薬室６７に約４秒間供給される。この圧力
によって強制的に、溶解試薬がフィルタスタック８７から核酸を溶離させ、核酸
と共に中和室７０内に流れ込む。（例えば、室の壁に結合された超音波ホーンを
用いて)溶解室８６を超音波処理して、核酸を溶離することができる。室８６の
超音波処理は、上述したように、フィルタスタック８７の目詰りを防止する。室
420は、溶解試薬を中和するために、洗剤などの中和剤で部分的に充填(例えば半
分ほど充填)される。ＰＣＲに対して非抑制な溶解試薬が使用されるならば、中
和剤はオプションとなる。Referring to FIG. 9, valves 111 and 124 are opened following the collapse of cells and viruses,
A pressure of 2 psi is supplied to the reagent chamber 67 via the pressure port for about 4 seconds. This pressure forces the lysing reagent to elute the nucleic acids from the filter stack 87 and flow into the neutralization chamber 70 with the nucleic acids. The lysis chamber 86 can be sonicated (eg, with an ultrasonic horn coupled to the walls of the chamber) to elute nucleic acids. Sonicating chamber 86 prevents clogging of filter stack 87, as described above. Room
The 420 is partially filled (eg, half filled) with a neutralizing agent such as a detergent to neutralize the lysing reagent. If a non-suppressing lysis reagent for PCR is used, the neutralizing agent is optional.
【０１０８】 次のステップでは、弁124が閉じられて、室７０内に溶解試薬と分析物と中和
剤とが収容される。弁114が開かれ、１５psiの圧力が圧力ポート128を介して約
３秒間印加されて、Ｕ字形流路122内の液体を廃水室６８に強制的に流し込む。
次に、弁124,126が開かれ、１５psiの圧力が中和剤室７０の頂部の圧力ポート12
3を介して約５秒間印加される。この圧力によって強制的に、室７０内の中和さ
れた溶解試薬と核酸とが、流路122に流れ、主混合室７１に流れ込む。そのとき
、主混合室７１の弁126は閉じられている。上記主混合室７１は、ＰＣＲ試薬と
、中和された溶解試薬と核酸とを混合している蛍光プローブとを含有して、反応
混合物を形成している。In the next step, valve 124 is closed and chamber 70 contains lysing reagent, analyte and neutralizing agent. Valve 114 is opened and a pressure of 15 psi is applied through pressure port 128 for about 3 seconds to force the liquid in U-shaped channel 122 into waste chamber 68.
The valves 124,126 are then opened and a pressure of 15 psi is applied to the pressure port 12 at the top of the neutralizer chamber 70.
Applied via 3 for about 5 seconds. This pressure forces the neutralized lysing reagent and nucleic acid in the chamber 70 to flow into the channel 122 and into the main mixing chamber 71. At that time, the valve 126 of the main mixing chamber 71 is closed. The main mixing chamber 71 contains a PCR reagent and a fluorescent probe in which a neutralized lysing reagent and a nucleic acid are mixed to form a reaction mixture.
【０１０９】 次のステップでは、廃水室６８への弁144を開くことによって流路112が一掃さ
れ、１５psiの圧力が圧力ポート128に約１秒間印加される。次のステップでは、
主要混合物室７１に形成された反応混合物が、以下のようにして反応容器４０に
移動される。すなわち、弁126,127,133が開かれ、１５psiの圧力が、主混合物室
７１の頂部にある圧力ポート125に約６秒間印加されて、反応混合物が、流路122
と弁127と流路８０を通って強制的に流され、ポート４１を経て反応室４０に至
る。反応混合物は室内の空気と置き換わって容器の室４２を満たし、空気は出口
流路５２を通って出て行く。この出口流路５２を通って出る空気は、流路８１内
を移動しセンサ域130を通り過ぎて流路131内に入る。空気は、流路131から流路1
32内に流れ、弁133と流路134とを通って、通気孔３６を経てカートリッジを出る
。室４２を満たすのに充分な容積の反応混合物が容器内に流れ、過剰となった反
応混合物は、出口流路を経て容器から出て行く。過剰反応混合物は、流路８１に
流れ込み、センサ域130において光学的に検出される。反応混合物が検出された
ときは、弁133が閉じられ、圧力ポートからの圧力が印加されて反応室４２を加
圧する。In the next step, the flow path 112 is cleared by opening the valve 144 to the wastewater chamber 68 and a pressure of 15 psi is applied to the pressure port 128 for about 1 second. In the next step,
The reaction mixture formed in the main mixture chamber 71 is moved to the reaction container 40 as follows. That is, valves 126, 127, 133 are opened and a pressure of 15 psi is applied to pressure port 125 at the top of main mixture chamber 71 for about 6 seconds to allow the reaction mixture to flow through channel 122.
And is forced to flow through the valve 127 and the flow path 80, and reaches the reaction chamber 40 via the port 41. The reaction mixture displaces the air in the chamber to fill the chamber 42 of the container, and the air exits through the outlet flow path 52. The air exiting through the outlet flow path 52 moves in the flow path 81, passes through the sensor area 130, and enters the flow path 131. Air flows from channel 131 to channel 1
It flows into 32 and exits the cartridge through valve 133 and flow path 134 and through vent 36. A sufficient volume of reaction mixture to fill the chamber 42 flows into the vessel, and excess reaction mixture exits the vessel via the outlet flow path. The excess reaction mixture flows into channel 81 and is detected optically in sensor area 130. When a reaction mixture is detected, valve 133 is closed and pressure from the pressure port is applied to pressurize reaction chamber 42.
【０１１０】 図２３を再度参照すると、室４２内を加圧することによって容器の可撓性主壁
が膨張する。特に、上記圧力は、主壁４８を板190A,190Bの内面と強制的に接触
させ、一致させる。これによって、板190A,190Bと室内の反応混合物との間で最
良の熱伝導が確実に行なわれる。雰囲気圧力よりも２〜３０psi上の圧力に室４
２を加圧することが目下のところ好ましい。この圧力範囲が目下のところ好まし
いのは、一般的に２psiが、壁４８と板190A,190Bの表面との間を一致させるに充
分な圧力である。３０psi以上では、壁４８の破裂や枠４６とか板190A,190Bの変
形、あるいはカートリッジ内の膜の破裂を引き起こす可能性がある。より好まし
くは、室４２が雰囲気圧力よりも８〜１５psi上の圧力に加圧されることである
。この圧力範囲がより好ましいのは、上述の実用限界内に安全に収まっている為
である。室４２が加圧されると、容器４０内の反応混合物は熱的に処理されて、
混合物内の標的分析物の存否を決定する光学的応答指令信号が送られる。Referring again to FIG. 23, pressurizing the interior of the chamber 42 causes the flexible main wall of the container to expand. In particular, the above pressure forces the main wall 48 into contact with the inner surfaces of the plates 190A, 190B to match. This ensures the best heat transfer between the plates 190A, 190B and the reaction mixture in the chamber. Chamber 4 at 2-30 psi above ambient pressure
It is currently preferred to pressurize 2. This pressure range is presently preferred, typically 2 psi, sufficient pressure to match between the wall 48 and the surface of the plates 190A, 190B. At 30 psi or more, the wall 48 may be ruptured, the frame 46 or the plates 190A and 190B may be deformed, or the membrane in the cartridge may be ruptured. More preferably, chamber 42 is pressurized to a pressure 8-15 psi above ambient pressure. This pressure range is more preferable because it is safely within the above-mentioned practical limit. When the chamber 42 is pressurized, the reaction mixture in the container 40 is thermally treated,
An optical response command signal is sent that determines the presence or absence of the target analyte in the mixture.
【０１１１】 図３５を参照すると、目標温度と温度センサ192A,192Bからの帰還信号とを用
いた標準的な比例積分微分(ＰＩＤ)制御を使用して、反応混合物は板190A,190B
間で熱的に処理される。比例は、「オフ」の時間に対する「オン」の時間の比を
変化させることによって行なわれるか、或いは、好ましくは、比例アナログ出力
を用いて行なわれる。上記比例アナログ出力は、板190A,190Bの実際の温度が所
望の設定温度に接近するにつれて、板190A,190Bの加熱要素あるいはファン212へ
の供給平均電力を減少させる。ＰＩＤ制御は、比例モードに、自動リセット機能
(時間に対して偏差信号を積分する)と比率処置(レイトアクション、微積信号を
合計して比例帯を移動させる)とを組み合せたものである。標準ＰＩＤ制御は当
該技術分野では周知であり、ここでこれ以上の説明は不要である。この代わりに
、反応混合物は、国際公開番号ＷＯ９９／４８６０８(出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９
９／０６６２８)に記載されているＰＩＤ制御の修正版を使用して、熱的な処理
が施されてもよい。なお、上記文献の開示内容はこの参照によって本文に編入さ
れる。Referring to FIG. 35, using standard Proportional Integral Derivative (PID) control with the target temperature and the feedback signal from the temperature sensors 192A, 192B, the reaction mixture was mixed with the plates 190A, 190B.
Thermally processed between. Proportioning is done by varying the ratio of "on" time to "off" time, or, preferably, using a proportional analog output. The proportional analog output reduces the average power supplied to the heating elements or fans 212 of the plates 190A, 190B as the actual temperature of the plates 190A, 190B approaches the desired set temperature. PID control, proportional mode, automatic reset function
It is a combination of (integrating the deviation signal with respect to time) and ratio treatment (late action, summing the product signals to move the proportional band). Standard PID controls are well known in the art and need no further discussion here. Instead of this, the reaction mixture is prepared according to International Publication No. WO 99/48608 (Application No. PCT / US9).
The thermal treatment may be performed using a modified version of the PID control described in 9/06628). The disclosure content of the above document is incorporated into the text by this reference.
【０１１２】 反応混合物は板190A,190Bの間で熱的なサイクルを受けて、混合物内の１以上
の標的核酸配列を増幅させる。上記混合物は、好ましくは各熱サイクルの最低温
度点において、応答指令信号が光学的に送信される。光学的な指令応答は、各発
光ダイオード(ＬＥＤ)200を連続的に作動させ、混合物内の異なる蛍光で標識付
けされた分析物を励起させ、検知器198を用いて室４２から放出される光を検出
することによって行なわれる。図２２を再び参照すると、好ましくは、励起ビー
ムは透光性の側壁５７Ａを通して室４２内に伝達され、一方、放出された蛍光は
側壁５７Ｂを通して検出される。The reaction mixture undergoes thermal cycling between plates 190A, 190B to amplify one or more target nucleic acid sequences within the mixture. The mixture is optically transmitted with a response command signal, preferably at the lowest temperature point of each heat cycle. The optical command response sequentially activates each light emitting diode (LED) 200 to excite different fluorescently labeled analytes in the mixture, and the light emitted from chamber 42 using detector 198. Is detected. Referring again to FIG. 22, the excitation beam is preferably transmitted into the chamber 42 through the translucent side wall 57A, while the emitted fluorescence is detected through the side wall 57B.
【０１１３】 本発明のカートリッジの利点の一つは、比較的大きな容積の例えば数ミリリッ
トル以上の流体試料から内細胞物質を分離させることができ、ずっと少ない容積
の例えば100ミリリットル以下の反応液に濃縮できる。カートリッジは、ミリリ
ットルの量の流体試料から物質を効率よく抽出することによって、並外れた濃度
比率になる。特に、試料室６５は、好ましくは、100μリットル〜１２ミリリッ
トルの収容容積を有する。より好ましくは、試料室６５は、少なくとも１ミリリ
ットルの収容容積を有する。１ミリリットルという下限値が好ましい理由は、核
酸のような低濃度の分析物を検出するためには、少なくとも１ミリリットルの試
料が分析されなければならないからである。１２ミリリットルという上限値が好
ましい理由は、１２ミリリットル以上の試料は、ずっと大きなカートリッジを必
要とし、フィルタスタックが目詰りし易いからである。目下好ましい実施の形態
では、試料室は、試料を５ミリリットル保有するために５.５ミリリットルの収
容容積がある。One of the advantages of the cartridge of the present invention is that it is capable of separating internal cellular material from a relatively large volume of fluid sample, eg, several milliliters or more, and is concentrated to a much smaller volume, eg, 100 milliliters or less, of reaction liquid. it can. Cartridges are in exceptional concentration ratios by efficiently extracting material from milliliter volumes of fluid samples. In particular, the sample chamber 65 preferably has a storage volume of 100 μl to 12 ml. More preferably, the sample chamber 65 has a storage volume of at least 1 milliliter. The lower limit of 1 milliliter is preferred because at least 1 milliliter of sample must be analyzed in order to detect low concentrations of analytes such as nucleic acids. The upper limit of 12 milliliters is preferred because samples above 12 milliliters require much larger cartridges and the filter stack is prone to clogging. In the presently preferred embodiment, the sample chamber has a storage volume of 5.5 milliliters to hold 5 milliliters of sample.
【０１１４】 洗剤室６６は、溶解室８６の容積と比例する収容容積を有している。特に、洗
剤室６６は、好ましくは溶解室８６の容積の少なくとも１〜２倍の洗剤容積を有
して、室８６からＰＣＲ抑制物および残骸物(デブリス)を洗い流すのに充分な洗
剤液が存在するのを保証する。目下好ましい実施の形態では、溶解室の容積は約
０.５ミリリットルであり、洗剤室６６の容積は、洗剤液を保持するために２.５
ミリリットルである。０.５ミリリットルという溶解室６６の容積は、フィルタ
スタック８７の目詰りを避けるための充分に大きなサイズと、分析物を小さな容
積に濃縮して改良された増幅と検出とをするための充分に小さなサイズとの間の
妥協である。The detergent chamber 66 has a storage volume proportional to the volume of the dissolution chamber 86. In particular, the detergent chamber 66 preferably has a detergent volume that is at least 1 to 2 times the volume of the lysis chamber 86 so that sufficient detergent liquid is present to wash out PCR inhibitors and debris from the chamber 86. Guarantee to do. In the presently preferred embodiment, the volume of the lysis chamber is about 0.5 milliliters and the volume of the detergent chamber 66 is 2.5 to hold the detergent solution.
It is milliliter. The volume of the lysis chamber 66 of 0.5 milliliters is large enough to avoid clogging of the filter stack 87 and sufficient to concentrate the analyte into a small volume for improved amplification and detection. It is a compromise between small size.
【０１１５】 試薬室６７は、室を加圧して室から核酸を抽出するのに充分な溶解試薬が存在
するには、溶解室８６の容積の少なくとも１倍乃至２倍の溶解試薬容積を収容能
力があるものが好ましい。目下好ましい実施形態においては、室６７は、約１〜
１.５ミリリットルの溶解試薬を収容するために、１.５ミリリットルの収容容積
を有している。廃水室６８は充分な収容容積を有していて、試料と洗剤液と未使
用の溶解試薬とを収容する。廃水室６８は、好ましい実施形態では、約９.５ミ
リリットルの収容容積の寸法に作られている。The reagent chamber 67 has a capacity to accommodate at least 1 to 2 times the volume of the lysis reagent as the volume of the lysis chamber 86 so that sufficient lysis reagent exists to pressurize the chamber and extract nucleic acids from the chamber. Is preferable. In a presently preferred embodiment, the chamber 67 has between about 1 and
It has a storage volume of 1.5 ml to accommodate 1.5 ml of lysis reagent. The waste water chamber 68 has a sufficient storage volume to store the sample, the detergent solution and the unused lysing reagent. The wastewater chamber 68 is sized in a preferred embodiment to contain a volume of about 9.5 milliliters.
【０１１６】 室７０内の中和剤が溶解室８６に充填された溶解試薬の容積を中和するので、
中和室７０のサイズは溶解室８６の容積に左右される。溶解室は０.５ミリリッ
トルの容積を有することが目下のところ好ましく、約０.５ミリリットルの中和
剤を収容するために室７０は１.０ミリリットルの収容容積を有する。中和剤は
０.５ミリリットルの溶解試薬と溶離された分析物とが混合される。主混合物室
７１の収容容積は、反応混合物を製造するために充分なものであるべきで、容器
４０を充填し、上記容器に導く流路122,127を充填する。目下好ましい実施形態
において、主混合物室は、初期負荷となる100μリットルの主混合物を収容する
ために、200μリットルの収容容積を有する。この主混合物には、反応混合物を
形成するために、100μリットルの中和溶解試薬と溶離分析物とが付加される。Since the neutralizing agent in the chamber 70 neutralizes the volume of the lysing reagent filled in the lysing chamber 86,
The size of the neutralization chamber 70 depends on the volume of the dissolution chamber 86. It is presently preferred that the lysis chamber have a volume of 0.5 milliliter, and chamber 70 has a volume of 1.0 milliliter to accommodate about 0.5 milliliter of neutralizing agent. The neutralizing agent is mixed with 0.5 milliliters of lysis reagent and eluted analyte. The capacity of the main mixture chamber 71 should be sufficient to produce the reaction mixture, filling the vessel 40 and the channels 122, 127 leading to said vessel. In a presently preferred embodiment, the main mixture chamber has a storage volume of 200 μl to accommodate 100 μl of initial loading of the main mixture. To this main mixture, 100 μl of neutralizing lysing reagent and eluting analyte are added to form the reaction mixture.
【０１１７】 カートリッジ内の流路流路は、断面が略Ｄ形をしていて(ガスケットは流路の
平坦な側面を形成している)、好ましくは１／６４〜１／８インチ(０.４〜３.２
mm)の幅または直径を有し、より好ましくは１／３２〜１／１６インチ(０.８〜
１.６mm)の幅を有している。これらの範囲は、流路が狭くなる(流れが制限され
る)のを防ぐと共に、流路が広く成り過ぎる(未使用の液体が流路内に停滞する)
のを防ぐために、目下のところ好ましいものである。Flow Path in Cartridge The flow path has a generally D-shaped cross section (the gasket forms the flat sides of the flow path) and is preferably 1/64 to 1/8 inch (0. 4-3.2
mm) width or diameter, more preferably 1/32 to 1/16 inch (0.8 to
It has a width of 1.6 mm). These ranges prevent the flow passage from becoming narrow (flow is restricted), and the flow passage becomes too wide (unused liquid stagnate in the flow passage).
Is presently preferred in order to prevent
【０１１８】 上記カートリッジおよび装置の構造と操作については、多くの変更が代替えの
実施形態において可能である。例えば、ＰＣＲによる増幅が目下のところ好まし
いが、熱サイクル増幅法と等温増幅法との両方を含む何らかの増幅法を用いて、
上記カートリッジと装置とは核酸配列を増幅するために使用され得る。適切な熱
サイクル法には、ポリメラーゼ連鎖反応(ＰＣＲ、米国特許第４,６８３,２０２
号、米国特許第４,６８３,１９５号、米国特許第４,９６５,１８８号)、逆転写
酵素ＰＣＲ(ＲＴ−ＰＣＲ)、ＤＮＡリガーゼ連鎖反応(ＬＣＲ、国際特許出願第
ＷＯ８９／０９８３５)、転写ベース増幅(D.Y. Kwoh et al. 1989、Proc. Nt. A
cad. Sci. USA 86, 1173-1177)がある。但し、これらに限定されるというもので
はない。本発明の実施に当たって有用かつ適切な等温増幅法は、限定されるもの
ではないが、ローリングサークル増幅、ストランド置換増幅(ＳＤＡ、Walker et
al. 1992, Proc, Nati, Acad. Sci. USA 89, 392-396)、Ｑベータレプリカーゼ
(Lizardi et al. 1998, Bio/Technology 6, 1197-1202)、核酸ベースの配列増幅
(ＮＡＳＢＡ、R. Sooknanan and L. Malek 1995, Bio/Technology 13, 563-65)
、自己維持配列複製（３ＳＲ、Guatelli et al. 1990, Proc. Nati. Acad. Sci.
USA 87, 1874-1878)を含む。Many modifications of the structure and operation of the cartridge and device are possible in alternative embodiments. For example, PCR amplification is currently preferred, but any amplification method including both thermocycling and isothermal amplification may be used to
The cartridge and device can be used to amplify nucleic acid sequences. Suitable thermal cycling methods include the polymerase chain reaction (PCR, US Pat. No. 4,683,202).
No., US Pat. No. 4,683,195, US Pat. No. 4,965,188), reverse transcriptase PCR (RT-PCR), DNA ligase chain reaction (LCR, international patent application WO89 / 09835), transcription Base amplification (DY Kwoh et al. 1989, Proc. Nt. A
cad. Sci. USA 86, 1173-1177). However, it is not limited to these. Isothermal amplification methods useful and suitable for practicing the present invention include, but are not limited to, rolling circle amplification, strand displacement amplification (SDA, Walker et al.
al. 1992, Proc, Nati, Acad. Sci. USA 89, 392-396), Q beta replicase.
(Lizardi et al. 1998, Bio / Technology 6, 1197-1202), nucleic acid-based sequence amplification
(NASBA, R. Sooknanan and L. Malek 1995, Bio / Technology 13, 563-65)
, Self-maintaining sequence replication (3SR, Guatelli et al. 1990, Proc. Nati. Acad. Sci.
USA 87, 1874-1878).
【０１１９】 さらに、上記カートリッジと装置とは、核酸増幅以外の化学反応を行なうため
に、使用されることができる。また、カートリッジ内の分析物を検出するために
は、蛍光励起および放出検出が好ましいが、軸上結合構造(on-axis geometries)
との直接吸収および／または透過に使用される光学的検出法が使用されてもよい
。もう１つの可能な検出法は、時間減衰蛍光法である。さらには、上記カートリ
ッジは、蛍光標識に基づいた検出に限定されるものではない。例えば、検出は、
燐光標識または化学ルミネセンス標識または電気化学ルミネセンス標識に基づい
てもよい。In addition, the cartridge and device can be used to perform chemical reactions other than nucleic acid amplification. In addition, fluorescence excitation and emission detection are preferred for detecting analytes in the cartridge, but on-axis geometries
Optical detection methods used for direct absorption and / or transmission with may be used. Another possible detection method is the time-decay fluorescence method. Furthermore, the cartridge is not limited to fluorescent label-based detection. For example, the detection is
It may be based on phosphorescent or chemiluminescent or electrochemiluminescent labels.
【０１２０】 流体試料は、様々な手段によって手で或いは自動的にカートリッジ内に導かれ
る。手による添加では、測定された量の物質が入口ポートを通してカートリッジ
の収容領域内に置かれ、次にキャップが上記ポート上に配置される。これの代わ
りに、分析に必要とされる量よりも多い試料物質がカートリッジに添加され、カ
ートリッジ内の機構が、所定のプロトコルに対して必要な試料を正確に測定し、
等分し得る。例えば細胞生検物質や土壌や糞や滲出物やその他複合物等の試料を
別の装置または付属器に搭載し、次に、上記副装置または付属器をカートリッジ
内に搭載することが望まれる。例えば、一片の細胞は、２次装置の管腔内に載置
されて、カートリッジの入口ポートに対してキャップとして機能する。上記キャ
ップは上記ポート内に押圧されると、細胞はメッシュに強制的に通されて、上記
メッシュは細胞を薄切り或いは分割する。The fluid sample is introduced into the cartridge by various means, either manually or automatically. For manual addition, a measured amount of material is placed through the inlet port into the receiving area of the cartridge and then the cap is placed over the port. Instead, more sample material is added to the cartridge than is needed for analysis, and a mechanism within the cartridge accurately measures the required sample for a given protocol,
Can be divided into equal parts. For example, it is desirable to mount a sample such as a cell biopsy substance, soil, feces, exudates, or other composites in another device or an accessory, and then mount the auxiliary device or accessory in the cartridge. For example, a piece of cells is placed within the lumen of the secondary device and acts as a cap for the inlet port of the cartridge. When the cap is pressed into the port, the cells are forced through the mesh which slices or divides the cells.
【０１２１】 自動的に試料が導入される場合には、カートリッジの添加設計の特徴が用いら
れていて、多くの場合、試料の増大機能をカートリッジに直接分与している。或
る試料の場合、例えば人のレトロウイルス病原体のような操作者や環境に危険を
呈するような場合には、試料のカートリッジへの移動は危険なものとなり得る。
したがって、一実施形態においては、外部の流体試料をカートリッジ内に直接移
動させる手段を設けるために、注入器が装置に組み込まれている。この代わりに
、静脈穿刺針と吸引血液管とがカートリッジに取り付けられて、血液試料を採取
するために用いられるアセンブリを形成する。採取後に、上記管と針は取り外さ
れて廃棄される。そのとき、カートリッジは器具内に設置されて処理される。こ
の方法の利点は操作者または環境が病原体に晒されないことである。When the sample is introduced automatically, the features of the additive design of the cartridge are used, often directly providing the increasing function of the sample to the cartridge. In the case of certain samples, such as those that pose a danger to the operator or the environment, such as human retroviral pathogens, the transfer of the sample to the cartridge can be dangerous.
Thus, in one embodiment, an injector is incorporated into the device to provide a means for moving the external fluid sample directly into the cartridge. Alternatively, a venipuncture needle and a suction blood tube are attached to the cartridge to form the assembly used to take the blood sample. After collection, the tube and needle are removed and discarded. The cartridge is then placed in the instrument and processed. The advantage of this method is that the operator or environment is not exposed to pathogens.
【０１２２】 入口ポートは、意図された試料の特性の関数として適当な人間的要因を考慮し
つつ設計され得る。例えば、呼吸系の試料は、咳の喀出粘液として、或いは、喉
や鼻腔の背後から綿棒または刷毛で集めた試料として、低呼吸管から得ることが
できる。前者の場合、入口ポートは、患者がカートリッジ内に直接咳ができるよ
うに、さもなければ、喀出試料をカートリッジ内に容易に吐けるように設計され
ている。刷毛または綿棒の試料に対しては、試料は入口ポート内に置かれ、ポー
トと閉塞部の特徴によって、カートリッジの収容領域内で綿棒または刷毛の端部
を容易に折ったり保持したりできる。The inlet port can be designed taking into account appropriate human factors as a function of the properties of the intended sample. For example, a sample of the respiratory system can be obtained from a hypobreathing tube, as a coughing sputum mucus, or as a swab or brush collected from behind the throat or nose. In the former case, the inlet port is designed to allow the patient to cough directly into the cartridge, or otherwise to expel a sputum sample into the cartridge. For a brush or swab sample, the sample is placed in the inlet port and the features of the port and closure allow the swab or brush end to be easily folded and held within the receiving area of the cartridge.
【０１２３】 別の実施形態では、カートリッジは入口管および出口管が、例えば水流のよう
な非常に大きな容積の試料プール内に配置されていて、試料物質はカートリッジ
を貫流する。この代わりに、カートリッジ全体が試料内に直接浸漬されるように
、親水性の芯材が反応領域として機能し、充分な量の試料が上記芯材の中に吸収
される。次に、上記カートリッジは取り除かれ、実験室に運ばれるか、あるいは
携帯型器具を用いて直接分析される。別の実施形態では、配管を用いて、管の一
端はカートリッジと直接連通させて少なくとも１つの反応領域との流体界面を与
えると共に、管の他端は外部環境と接触できて試料の受取部として機能する。次
に、上記管は試料内に配置され、ストローとして機能する。また、カートリッジ
自体は実際の試料収集装置として機能し、これによって取り扱いが簡単になり不
便さを減少させる。法的争いや犯罪調査に関わる試料の場合、試験物質を直接接
近して流体のカートリッジ内に持ち込むことは、一連の保護された状態が都合良
く且つ確実に保たれるので利点となる。In another embodiment, the cartridge has the inlet and outlet tubes located in a very large volume sample pool, such as a water stream, with sample material flowing through the cartridge. Instead, the hydrophilic core acts as a reaction zone so that the entire cartridge is directly immersed in the sample, and a sufficient amount of sample is absorbed into the core. The cartridge is then removed and either shipped to the laboratory or analyzed directly using a handheld instrument. In another embodiment, tubing is used to allow one end of the tubing to be in direct communication with the cartridge to provide a fluid interface with at least one reaction region, while the other end of the tubing is in contact with the external environment and serves as a sample receiver. Function. The tube is then placed in the sample and acts as a straw. Also, the cartridge itself functions as an actual sample collection device, which simplifies handling and reduces inconvenience. For samples involved in legal disputes and criminal investigations, bringing test substances into fluid cartridges in close proximity is an advantage because a series of protected conditions is conveniently and reliably maintained.
【０１２４】 図９を参照すると、試薬は使用前にカートリッジ内に外部から導入され、例え
ば、試薬室６７と中和剤室７０と主要混合物室７１の密封できる開口部を通して
導入される。この代わりに、例えば、水溶液あるいは再構成を必要とする乾燥さ
れた試薬のような試薬は、製造中にカートリッジ内に置かれてもよい。反応が液
相なのか固相なのかを含めた、試薬の固有熱安定性、再構成速度、反応速度など
様々なパラメータに基づいて、特定のフォーマットが選定される。溶液のときに
熱的に不安定な化合物を含む試薬は、凍結乾燥のような技法を用いて、乾燥させ
ることにより、安定化させることができる。単一アルコールシュガー、メチルセ
ルロース、バルキングプロテインのような添加剤は、安定性または再構成性を増
加させるために、乾燥する前に試薬に添加してもよい。Referring to FIG. 9, reagents are externally introduced into the cartridge prior to use, eg, through sealable openings in reagent chamber 67, neutralizer chamber 70 and main mixture chamber 71. Alternatively, reagents such as, for example, aqueous solutions or dried reagents requiring reconstitution may be placed in the cartridge during manufacture. A particular format is selected based on a variety of parameters including the intrinsic thermal stability of the reagents, the rate of reconstitution, the rate of reaction, including whether the reaction is in the liquid or solid phase. Reagents containing thermally labile compounds when in solution can be stabilized by drying using techniques such as lyophilization. Additives such as simple alcohol sugar, methyl cellulose, bulking protein may be added to the reagents prior to drying to increase stability or reconstitution.
【０１２５】 図２１を再度参照すると、反応容器４０は、反応室４２の対向主壁４８を形成
する２つの可撓性シートを必要としない。例えば、代替えの一実施形態では、反
応容器４０は反応室４２の主壁を形成する可撓性シートを唯一有する。剛枠４６
は、室の側壁ばかりでなく室の他の主壁をも形成している。この実施形態では、
枠によって形成された主壁は、約0.05インチ(1.25mm)の最小肉厚を有し、射出成
形における典型的な実用最小肉厚であり、一方、可撓性シートの肉厚は0.0005イ
ンチ(0.0125mm)である。この実施形態の利点は、枠４６に唯一つの可撓性シート
を取付けることが必要なだけであるので、反応室４０の製造が簡素化され、した
がって安価になることである。不利な点は、反応混合物の加熱および冷却の速度
が遅くなることであり、これは恐らく、枠４６によって形成された主壁が厚みの
薄い可撓性シートほど熱伝導速度を高めることができないからである。Referring again to FIG. 21, the reaction vessel 40 does not require the two flexible sheets forming the opposing main walls 48 of the reaction chamber 42. For example, in an alternative embodiment, reaction vessel 40 has only a flexible sheet that forms the main wall of reaction chamber 42. Rigid frame 46
Forms not only the side walls of the chamber, but also the other main walls of the chamber. In this embodiment,
The main wall formed by the frame has a minimum wall thickness of about 0.05 inches (1.25 mm), which is a typical minimum practical wall thickness in injection molding, while the flexible sheet has a wall thickness of 0.0005 inches (1.25 mm). 0.0125 mm). The advantage of this embodiment is that the production of the reaction chamber 40 is simplified and therefore cheaper, since only one flexible sheet needs to be attached to the frame 46. The disadvantage is that the heating and cooling of the reaction mixture will be slower, probably because the main wall formed by the frame 46 will not be able to increase the rate of heat transfer as a thinner flexible sheet. Is.
【０１２６】 図２８を参照すると、熱交換モジュール147は、反応容器４０の可撓性壁に接
触するための１つの熱面と、上記熱面を加熱冷却するための１つの熱要素とを必
要とするのみである。１つの熱面と１つの熱要素とを使用する利点は、装置がよ
り安価に製造され得ることである。不利な点は、加熱と冷却の速度が約２倍ほど
遅くなりそうなことである。さらに、熱面は熱的に伝導性のある板190によって
形成されることが目下のところ好ましいが、各熱面には、容器４０の壁に接触す
るための接触領域を有する剛性構造体が設けられてもよい。熱面は、好ましくは
、セラミックあるいは金属のような高い熱伝導性を有する物質を備える。さらに
、熱面は熱要素自体の表面を備えてもよい。例えば、熱面は、室を加熱したり冷
却したりするために壁と接触する熱電気装置の表面であってもよい。Referring to FIG. 28, the heat exchange module 147 requires one heating surface for contacting the flexible wall of the reaction vessel 40 and one heating element for heating and cooling the heating surface. And only. The advantage of using one heating surface and one heating element is that the device can be manufactured cheaper. The disadvantage is that the heating and cooling rates are likely to be about twice as slow. Further, while it is presently preferred that the hot surfaces be formed by a thermally conductive plate 190, each hot surface is provided with a rigid structure having a contact area for contacting the walls of the container 40. You may be asked. The hot surface preferably comprises a material having a high thermal conductivity, such as ceramic or metal. Further, the hot surface may comprise the surface of the thermal element itself. For example, the hot surface may be the surface of a thermoelectric device that contacts the wall to heat or cool the chamber.
【０１２７】 トランスデューサを装置140に組み込むことが目下のところ好ましい。しかし
ながら、他の実施形態においては、トランスデューサはカートリッジに組み込ま
れる。例えば、溶解室を超音波処理するために、圧電ディスクがカートリッジに
組み込まれてもよい。この代わりに、スピーカあるいは電磁コイル装置がカート
リッジに組み込まれてもよい。これらの実施形態では、カートリッジは適切な電
気接続装置を含んで、トランスデューサを電源に接続している。トランスデュー
サがカートリッジに組み込まれる実施形態では、トランスデューサが流体試料と
直接接触するのを防止しなければならず、例えば、トランスデューサは薄板を被
せて、室壁で試料を分離しなければならない。さらに、細胞またはウィルスの溶
解は、トランスデューサの代わりにヒータを使用して行なわれるか、或いは、ヒ
ータとトランスデューサと組み合せて行なわれる。このヒータは抵抗型加熱要素
であってカートリッジの一部となっている。或いは、ヒータは、カートリッジを
収容する器具に組み込まれてもよい。この実施形態においては、分解室を高温(
例えば、９５℃)に加熱して細胞壁を粉砕することによって、細胞またはウィル
スは崩壊される。It is presently preferred to incorporate a transducer into device 140. However, in other embodiments, the transducer is incorporated into the cartridge. For example, a piezoelectric disc may be incorporated into the cartridge to sonicate the melting chamber. Alternatively, a speaker or electromagnetic coil device may be incorporated in the cartridge. In these embodiments, the cartridge includes suitable electrical connections to connect the transducer to a power source. In embodiments where the transducer is incorporated into a cartridge, the transducer must be prevented from making direct contact with the fluid sample, eg, the transducer must be covered with a lamella to separate the sample at the chamber wall. In addition, cell or virus lysis may be performed using a heater instead of the transducer, or a combination heater and transducer. This heater is a resistive heating element and is part of the cartridge. Alternatively, the heater may be incorporated into the instrument containing the cartridge. In this embodiment, the decomposition chamber is
The cells or viruses are disrupted by heating (eg, 95 ° C.) to disrupt the cell wall.
【０１２８】 以上の説明は、多くの特質を含んでいるが、これらの特質は、本発明の範囲を
制限するものと解されてはならず、幾つかの好ましい実施形態の例に過ぎないと
解されなければならない。本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更や置
換が既述の装置および方法にできる。While the above description contains many specifics, these specifics should not be construed as limiting the scope of the invention, but merely as examples of some of the preferred embodiments. Must be understood. Many modifications and substitutions can be made to the described apparatus and method without departing from the scope of the invention.
【０１２９】 従って、本発明の範囲は、以下の請求項およびその均等物によって決定される
べきものである。Accordingly, the scope of the invention should be determined by the following claims and their equivalents.
【図１】 本発明の第１実施形態の流体試料を分析するカートリッジの等角
投影図である。FIG. 1 is an isometric view of a cartridge for analyzing a fluid sample according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図１のカートリッジの下部の等角投影図である。2 is an isometric view of the bottom of the cartridge of FIG. 1. FIG.
【図３】 図１のカートリッジの分解図である。FIG. 3 is an exploded view of the cartridge of FIG.
【図４】 図１のカートリッジの別の分解図である。FIG. 4 is another exploded view of the cartridge of FIG.
【図５】 図１のカートリッジ内に設けられた溶解室の壁に連結された超音
波ホーンの部分破断図である。5 is a partial cutaway view of an ultrasonic horn connected to a wall of a melting chamber provided in the cartridge of FIG.
【図６】 図１のカートリッジの溶解室内に設けられたフィルタスタックの
分解図である。FIG. 6 is an exploded view of a filter stack provided in the melting chamber of the cartridge of FIG.
【図７】 図１のカートリッジの平面図である。FIG. 7 is a plan view of the cartridge of FIG.
【図８】 図１のカートリッジの底面図である。FIG. 8 is a bottom view of the cartridge of FIG.
【図９】 図１のカートリッジの概略ブロック図である。9 is a schematic block diagram of the cartridge of FIG. 1. FIG.
【図１０】 図１のカートリッジを処理のために入れる装置の等角投影図で
ある。FIG. 10 is an isometric view of an apparatus for loading the cartridge of FIG. 1 for processing.
【図１１】 図１０の装置の中の図１のカートリッジの等角投影図である。11 is an isometric view of the cartridge of FIG. 1 in the apparatus of FIG.
【図１２】 図１０の装置の中の図１のカートリッジの部分破断図である。12 is a partial cutaway view of the cartridge of FIG. 1 in the apparatus of FIG.
【図１３】 図１のカートリッジ内の液体レベルを検出するための光センサ
の概略平面図である。13 is a schematic plan view of an optical sensor for detecting the liquid level in the cartridge of FIG.
【図１４】 図１のカートリッジのセンサ室内の液体レベルを検出するため
に差込まれた光センサの概略部分破断側面図である。FIG. 14 is a schematic partial cutaway side view of an optical sensor plugged in to detect the liquid level in the sensor chamber of the cartridge of FIG.
【図１５】 図１５Ａは、図１のカートリッジの本体一部の断面図であり、
カートリッジ内の２つの異なるタイプの弁を示している。図１５Ｂは、閉じた状
態の図１５Ａの弁の断面図である。15A is a cross-sectional view of a part of the main body of the cartridge of FIG.
2 illustrates two different types of valves in a cartridge. Figure 15B is a cross-sectional view of the valve of Figure 15A in the closed state.
【図１６】 図１６Ａは、開いた状態の図１５Ａの弁のうち１つの別の断面
図である。図１６Ｂは、閉じた状態の図１６Ａの弁の断面図である。16A is another cross-sectional view of one of the valves of FIG. 15A in the open state. 16B is a cross-sectional view of the valve of FIG. 16A in a closed state.
【図１７】 図１５Ａの弁を開閉する弁作動システムを図示したものである
。FIG. 17 illustrates a valve actuation system that opens and closes the valve of FIG. 15A.
【図１８】 図１５Ａの弁を開閉する弁作動システムを図示したものである
。FIG. 18 illustrates a valve actuation system that opens and closes the valve of FIG. 15A.
【図１９】 図１５Ａの弁を開閉する弁作動システムを図示したものである
。FIG. 19 illustrates a valve actuation system that opens and closes the valve of FIG. 15A.
【図２０】 図１のカートリッジ内の弁を開閉する代替の弁アクチュエータ
の断面図である。図２０はまた、図１のカートリッジ内の圧力ポートに封着され
た圧力供給ノズルを示す。20 is a cross-sectional view of an alternative valve actuator that opens and closes a valve in the cartridge of FIG. FIG. 20 also shows a pressure supply nozzle sealed to a pressure port in the cartridge of FIG.
【図２１】 図１のカートリッジの反応容器の部分分解等角投影図である。FIG. 21 is a partially exploded isometric view of the reaction vessel of the cartridge of FIG.
【図２２】 図２１の容器の正面図である。22 is a front view of the container of FIG. 21. FIG.
【図２３】 ２つの熱板の間に挿入された図２１の容器の側面図である。23 is a side view of the container of FIG. 21 inserted between two hot plates.
【図２４】 図２３の熱板のうち１つの正面図である。FIG. 24 is a front view of one of the hot plates of FIG. 23.
【図２５】 本発明の代替の反応容器の正面図である。FIG. 25 is a front view of an alternative reaction vessel of the present invention.
【図２６】 本発明の別の反応容器の正面図である。FIG. 26 is a front view of another reaction container of the present invention.
【図２７】 図２１の容器の別の正面図である。FIG. 27 is another front view of the container of FIG. 21.
【図２８】 図１０の装置の熱交換モジュール内に挿入された図２１の容器
の正面図である。28 is a front view of the container of FIG. 21 inserted into the heat exchange module of the apparatus of FIG.
【図２９】 図２３の板を保持する支持構造の分解図である。29 is an exploded view of a support structure for holding the plate of FIG. 23.
【図３０】 図２９の支持構造の組み立て図である。30 is an assembly view of the support structure of FIG. 29. FIG.
【図３１】 図２９の支持構造の組み立て図である。31 is an assembly view of the support structure of FIG. 29. FIG.
【図３２】 図２８の熱交換モジュール内の光学アッセンブリのうち１つの
外面を示す等角投影図である。32 is an isometric view showing the outer surface of one of the optical assemblies in the heat exchange module of FIG. 28. FIG.
【図３３】 図３２の光学アッセンブリと接する図２３の板の等角投影図で
ある。33 is an isometric view of the plate of FIG. 23 in contact with the optical assembly of FIG. 32.
【図３４】 図２３の板の間に挿入された図２１の反応容器の部分破断等角
投影図である。容器の下部のみが図に含まれている。34 is a partially cutaway isometric view of the reaction vessel of FIG. 21 inserted between the plates of FIG. 23. Only the lower part of the container is included in the figure.
【図３５】 図２８の熱交換モジュールの電子装置の概略ブロック図である
。FIG. 35 is a schematic block diagram of an electronic device of the heat exchange module of FIG. 28.
─────────────────────────────────────────────────────フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）// Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｓ 33/483 33/483 Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ(72)発明者 ファーザド・ポーラーマディ アメリカ合衆国94539カリフォルニア州フ レモント、パジャロ・ドライブ41013番(72)発明者 ロナルド・チャン アメリカ合衆国94063カリフォルニア州レ ッドウッド・シティ、フーバー・ストリー ト3312番(72)発明者 ダグラス・ビー・ドリティ アメリカ合衆国94941カリフォルニア州ミ ル・バレー、キャッスル・ロック・ドライ ブ25番Ｆターム(参考） 2G045 BA13 BB01 BB04 BB05 BB11 BB16 BB18 CB01 CB21 DA12 DA13 DA14 DA30 DA36 FA11 HA10 HA14 JA07 2G058 AA09 BA07 BB14 DA00 GA06 GA12 4B029 AA07 AA23 BB01 FA02 GB01 GB06 HA09 4G075 AA15 AA62 AA65 BB01 BB07 EB01 EC09 EE12 FB12 FC02─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl.7 Identification code FI theme code (reference) // G01N 33/48 G01N 33/48 S 33/483 33/483 C (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM , AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, C , CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE , SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Farzad Polar Mady United States 94539 Pajaro, Fremont, California, USA Drive 41013 (72) Inventor Ronald Chan United States 94063 Hoover Street, Redwood City, California 3312 (72) Inventor Douglas Bee Dorty United States 94941 Caliph Castle Rock Drive 25F Term, Mill Valley, Oulnia FA02 GB01 GB06 HA09 4G075 AA15 AA62 AA65 BB01 BB07 EB01 EC09 EE12 FB12 FC02
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