(57)【要約】  本発明では、システム（10）、処理機器（30）、サンプルユニット（20）、試薬ユニット（25）、およびサンプルユニット内で生物学的サンプルを処理する方法が提供される。このシステムは、少なくとも処理機器およびサンプルユニットを有し、サンプルユニットは、複数の微小流体素子を有し、処理機器は、少なくとも微小流体素子を作動させる作動手段を有し、迅速かつ高精度で、安価な生物学的サンプルの分析が可能となる。
2009505095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的サンプルを自動処理するシステムであって、
処理機器およびサンプルユニットを有し、
前記サンプルユニットは、複数の微小流体素子を有し、
前記処理機器は、前記微小流体素子の少なくとも一部を作動させ得る作動手段を有し、
前記サンプルユニットは、パッシブなサンプルユニットとして提供されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
生物学的サンプルを自動処理するシステムであって、
処理機器およびサンプルユニットを有し、
前記サンプルユニットは、複数の微小流体素子を有し、
前記処理機器は、前記微小流体素子の少なくとも一部を作動させ得る作動手段を有し、
当該システムは、さらに、前記サンプルユニットに結合されるように提供される試薬ユニットを有することを特徴とするシステム。
【請求項３】
前記サンプルユニットは、使い捨てのサンプルユニットとして提供されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記サンプルユニットは、使い捨てのサンプルユニットとして提供され、および／または
前記試薬ユニットは、使い捨ての試薬ユニットとして提供されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
【請求項５】
前記作動手段は、前記サンプルユニットに、機械的な力、電気的な力、電流、磁力、放射線相互作用、熱相互作用のうちの少なくとも一つに基づく作動相互作用を印加することができることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項６】
前記作動手段は、前記サンプルユニットおよび／または前記試薬ユニットに、機械的な力、電気的な力、電流、磁力、放射線相互作用、熱相互作用のうちの少なくとも一つに基づく作動相互作用を印加することができることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
【請求項７】
前記微小流体素子は、前記作動相互作用により、少なくとも一部が作動されることを特徴とする請求項5に記載のシステム。
【請求項８】
前記微小流体素子は、少なくとも混合チャンバ、チャネルおよびバルブを有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項９】
前記サンプルユニットは、サンプル識別手段を有し、
前記処理機器は、サンプル同定手段を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項１０】
請求項1に記載のシステムに使用されるように提供された処理機器。
【請求項１１】
熱サイクル手段を有する請求項10に記載の処理機器。
【請求項１２】
検出手段を有する請求項10に記載の処理機器。
【請求項１３】
請求項1に記載のシステムに使用されるように提供されたサンプルユニット。
【請求項１４】
請求項2に記載のシステムに使用されるように提供されたサンプルユニット。
【請求項１５】
請求項2に記載のシステムに使用されるように提供された試薬ユニット。
【請求項１６】
システムにより、生物学的サンプルを処理する方法であって、
前記システムは、処理機器およびサンプルユニットを有し、
前記サンプルユニットは、複数の微小流体素子として、少なくとも混合チャンバ、チャネルおよびバルブを有し、
前記処理機器は、前記微小流体素子の少なくとも一部を作動させ得る作動手段を有し、
前記サンプルユニットは、パッシブなサンプルユニットとして提供され、
第1のステップでは、前記サンプルが前記サンプルユニットに導入され、
第2のステップでは、前記サンプルユニットが、前記処理機器に結合され、
第3のステップでは、前記サンプルユニットの内部で、前記サンプルが処理されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記サンプルユニットは、前記第3のステップの前に、試薬ユニットに結合されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理機器およびサンプルユニットを有し、生物学的サンプルを自動処理するシステムに関する。また本発明は、処理機器、サンプルユニットおよび試薬ユニットを有し、生物学的サンプルを自動処理するシステムに関する。さらに本発明は、本発明によるシステムに合わせて使用されるように提供された、処理機器、サンプルユニット、および試薬ユニットに関する。さらに本発明は、本発明によるシステムにより、生物学的サンプルを処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に分子診断および核酸分析のような生物学的サンプルの分析の分野では、特に生物学的な物質または臨床材料から核酸を分離して行う分析において、さらなる自動化に対する要望がある。例えば生物学的サンプルからの核酸の分離には、多くの時間が必要なため面倒である上、手動ステップが多くなると、コンタミネーションによる誤差が生じやすくなるからである。サンプル調製は、細胞分離、細胞溶解および洗浄の工程を含む。遺伝性の疾患、状態または特性に関する遺伝分析の場合、信頼性があり、容易に再現できる核酸分離方法を利用する必要があり、これは特に、自動化の影響を受けやすい。この要請は、患者の体液中における濃度の低い、特定の細菌DNA検出の際に特に必要となる。
【０００３】
米国特許第6,811,668B1号には、化学的処理または分析のため、実験室レベルのマイクロチップを操作し、またはハンドリングするシステムが示されている。これは、静止実験室型のシステムを携帯型のシステムに導入して一体性を高め、これにより小型化を促進することを目的としている。
【特許文献１】米国特許第6,811,668号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常の場合、従来のシステムは、標準的な手動インターフェースのみでは、いかなる場合も、高効率で迅速なサンプル処理を低コストで提供することはできない。
【０００５】
本発明の目的は、使い捨て型のサンプルカートリッジまたはサンプルカセットまたはサンプルユニットにより、効率的、高精度かつ低コストで生物学的サンプルを処理する、自動化されたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的は、本発明による、システム、処理機器、サンプルユニット、試薬ユニットおよび方法によって得られる。
【０００７】
本発明では、統合されたシステムが提供され、このシステムでは、検定検出までに採取されたサンプルから、全ての化学的および／または生物学的処理ステップが、一つのカートリッジの内部で実施される（システムインパッケージ）。カートリッジまたはサンプルユニットは、様々な作動を担う機器内に挿入され、手動の煩雑なステップが排除される。これにより、より迅速に、高い再現性で結果を得ることができる。従って、そのようなシステムは、よりユーザフレンドリーであり、密閉使い捨てカートリッジ内で全ての処理が実施されるため、クロスコンタミネーションのリスクを回避することができる。
【０００８】
本発明の第1の態様では、生物学的サンプルを自動処理するシステムが開示される。このシステムは、処理機器または機器、およびサンプルユニットまたはカートリッジを有し、前記サンプルユニットは、複数の微小流体素子を有し、前記処理機器は、前記微小流体素子の少なくとも一部を作動させ得る作動手段を有し、前記サンプルユニットは、パッシブなサンプルユニットとして提供される。そのようなパッシブなサンプルユニットは、例えば、比較的安価なプラスチック材料で構成することができ、個々のサンプルを処理する際の全体的なコストが極めて低くなる。そのようなパッシブサンプルユニットまたはカートリッジの主な特徴は、これが外部から作動されることであり、すなわち処理機器によって作動されることである。従って、処理機器は、サンプルユニットが設置される位置にスロットまたは領域を有する。また、生物学的サンプルをサンプルユニット内で処理するため、処理機器は、サンプルユニットすなわちカートリッジを作動することができる。サンプルユニットは、パッシブなサンプルユニットとして提供されるため、これは極めて低コストで製作することができる。本発明の説明において、「パッシブ（な）ユニット」という用語は、サンプルユニットの構造が、いかなるアクティブ素子をも有さないことを意味することを理解する必要がある。ここで、アクティブ素子は、例えば、電気的な仕事を機械的な仕事等に変換する動作を行うものを意味する。当然のことながら、サンプルユニットは、サンプル、すなわちいかなる生物学的または化学的な被検材料をも処理するために提供され、従って、サンプルユニットは、チャネルまたは溝、リザーバ、および流体の流れを各種チャネルまたは溝の一つに誘導するバルブを有するが、（例えば）サンプルユニットの内部にあるそのようなバルブは、処理機器により純粋にパッシブに作動される。また、サンプルユニットは、サンプル（例えば患者の体から採取された液体等）の他、サンプルの処理の際に必要な、別の液体、気体、または固体の材料、例えばバッファ液等を含むことを理解する必要がある。
【０００９】
本発明の別の態様では、生物学的サンプルを自動処理するシステムが開示され、このシステムは、処理機器または機器、およびサンプルユニットまたはカートリッジを有し、前記サンプルユニットは、複数の微小流体素子を有し、前記処理機器は、前記微小流体素子の少なくとも一部を作動させ得る作動手段を有し、当該システムは、さらに、前記サンプルユニットに結合されるように提供される試薬ユニットを有する。そのような試薬ユニットは、例えば、生物学的サンプルの処理に必要な感度の高い試薬、例えば容易に分解するPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）マスターミックス試薬等を搬送する。
【００１０】
本発明によるシステムの利点は、試薬ユニットが一定の条件で保管され、例えば特定の温度環境内で保管されるのに対して、サンプルユニットは、サンプルが採取されるいかなる場所にも保管され、特に患者の近くの病院に保管されることである。これにより、サンプルユニットおよび試薬ユニットのハンドリングが容易となり、費用がより安価となる。
【００１１】
試薬ユニットは、試薬ユニットおよびサンプルユニットが処理機器の1もしくは2以上のスロットまたは領域に導入される前に、サンプルユニットに結合される。あるいは、試薬ユニットは、処理機器のスロットまたは領域に別々に導入され、サンプルユニットと試薬ユニットの結合または接合は、処理機器の内部で、処理機器により実施される。この最後の代替例は、試薬ユニットとサンプルユニットの結合操作が自動で実施されるため、手動で実施される結合ステップに比べて、誤差が少なくなるという利点を有する。
【００１２】
本発明の好適実施例では、サンプルユニットは、使い捨てサンプルユニットとして提供され、および／または試薬ユニットは、使い捨て試薬ユニットとして提供される。この利点は、これにより、本発明のシステムのハンドリングが、より容易で、低コストになることである。これは、特に労働コスト、例えばサンプルユニットおよび／または試薬ユニットのリサイクル処理が節約されるためである。
【００１３】
本発明の別の好適実施例では、前記作動手段は、前記サンプルユニットに、機械的な力、電気的な力、電流、磁力、放射線相互作用、熱相互作用のうちの少なくとも一つに基づく作動相互作用を印加することが可能である。例えば、作動手段は、サンプルユニットの内部のバルブを作動させるため、押し付け部材により、サンプルユニットの特定の領域に機械的な力を提供することができる。また、作動手段は、サンプルユニットに、特にサンプルユニットの全容積または一部の容積に対して、磁力を印加するため、磁石をサンプルユニットの方に近づけることができる。本発明のある実施例では、本発明のシステム内に試薬ユニットがある場合、作動手段は、サンプルユニットおよび／または試薬ユニットに、機械的な力、電気的な力、電流、磁力、放射線相互作用、または熱相互作用のうちの少なくとも一つに基づく作動相互作用を印加することができることが好ましい。
【００１４】
この利点は、サンプルユニットおよび／または試薬ユニット、特にこれらのユニットの内容物が各種変化を受けるようになり、効率的で高精度な再現性の高い方法で、生物学的サンプルを処理することができることである。
【００１５】
本発明のさらに別の好適実施例では、作動相互作用により、微小流体素子が少なくとも部分的に作動される。例えば、プランジャに機械的な力を印加することにより、サンプルユニットまたは試薬ユニットの流体チャンバ、例えば混合チャンバまたは反応チャンバに、流体を誘導することが可能となる。本発明によるシステムの利点は、処理機器の作動相互作用により、サンプルユニット内で、生物学的反応を制御することが可能となることである。
【００１６】
本発明の好適実施例では、微小流体素子は、少なくとも、混合チャンバ、チャネルおよびバルブを有する。また、反応チャンバ等の他の微小流体素子がサンプルユニットに存在しても良い。本発明によるシステムの利点は、サンプルユニットの内部のみで、あるいはサンプルユニットと試薬ユニットを組み合わせた内部において、分析または生物学的検定の実施に必要な全てのステップを実施することが可能となることである。
【００１７】
本発明の好適実施例では、サンプルユニットは、サンプル識別手段を有し、処理機器は、サンプル同定手段を有する。本発明によるシステムの利点は、明確な方法で、患者、サンプル処理オペレータおよびカートリッジの種類を同定することが可能となることである。
【００１８】
また本発明は、本発明によるシステムに使用するために提供される処理機器を含む。本発明の好適実施例では、そのような処理機器は、サンプルユニットまたはサンプルユニットの少なくとも一部に設置することが可能な熱サイクル手段を有し、特定の反応、例えばPCR反応（ポリメラーゼ連鎖反応）の実施に適合した、温度が変化する環境が得られる。本発明による処理機器の利点は、PCR系の核酸検出のような複雑な生物学的検定を実施することが可能となることである。
【００１９】
また本発明は、本発明によるシステムへの使用のため提供されるサンプルユニットを含む。そのようなサンプルユニットは、極めて容易に低コストで提供され得る。従って、サンプルユニットによる環境のコンタミネーション、および環境によるサンプルユニットのコンタミネーションが生じないように、所定の方法で、全ての生物学的処理ステップを実施することが可能となる。
【００２０】
また本発明は、本発明によるシステムに使用するために提供される試薬ユニットを含む。そのような試薬ユニットは、極めて容易に、低コストで提供され得る。従って本発明では、例えば、比較的少ない数の異なる試薬ユニットを提供して、異なる複数の生物学的サンプルを処理することにより、生物学的サンプルを分析する方法を標準化し、単純化することができる。
【００２１】
また本発明は、システムにより、生物学的サンプルを処理する方法であって、
前記システムは、処理機器およびサンプルユニットを有し、
前記サンプルユニットは、複数の微小流体素子として、少なくとも混合チャンバ、チャネルおよびバルブを有し、
前記処理機器は、前記微小流体素子の少なくとも一部を作動させ得る作動手段を有し、
前記サンプルユニットは、パッシブなサンプルユニットとして提供され、
第1のステップでは、前記サンプルが前記サンプルユニットに導入され、
第2のステップでは、前記サンプルユニットが、前記処理機器に結合され、
第3のステップでは、前記サンプルユニットの内部で、前記サンプルが処理されることを特徴とする方法を有する。本発明による方法の利点は、例えば、免疫学的検定または核酸検定のような生物学的分析を、極めて迅速かつ容易に、低コストで実施することが可能となることである。
【００２２】
本発明の好適実施例では、サンプルユニットは、本発明の方法の第3のステップの前に、試薬ユニットと結合される。試薬ユニットのサンプルユニットとの結合は、処理機器の内部で生じても、処理機器の外部で生じても良く、両ユニットは、一緒に処理機器に導入される。試薬ユニットにより、試薬ユニットおよびサンプルユニットを独立して保管することが可能になり、コスト効果が得られるという利点が得られる。
【００２３】
本発明のこれらのおよび他の特性、特徴ならびに利点は、添付図面を用いた以下の詳細な説明により明らかとなろう。図面は、本発明の原理の一例を示すためのものである。説明は、一例のためにのみ示されており、本発明の範囲を限定するものではない。参照符号は、以下の添付図面に基づいて付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
いくつかの図面を参照して、本発明を特定の実施例に関して説明する。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載にのみ限定される。図面は、概略的なものであり、これに限定されるものではない。図面において、いくつかの素子の寸法は、誇張して示されており、説明用のため、スケールは示されていない。
【００２５】
単一の名詞を参照する際に、「a」、「an」、「the」のような不定冠詞または定冠詞が使用されるが、これは、特に記載がない限り、そのような名詞が複数あることを含む。
【００２６】
また、明細書および特許請求の範囲には、同様の素子を識別するため、第1、第2、第3等の用語が使用されているが、これらは、必ずしも一連の順番または時間的な順番を示してはいない。使用用語は、適当な状況下で相互置換が可能であり、ここに示された本発明の実施例は、ここに示され開示された手順以外の他の手順で操作することも可能であることを理解する必要がある。
【００２７】
また、明細書および特許請求の範囲における上部、底部、上側、下側等の用語は、説明のため使用されたものであり、必ずしも相対的な位置を説明するために使用されてはいない。使用用語は、適当な条件下で相互置換が可能であり、ここに示された本発明の実施例は、個々に記載され示された配置以外の他の配置で操作することができることを理解する必要がある。
【００２８】
本願の明細書および特許請求の範囲において使用される「有する」という用語は、以降に記載された手段に限定されるものと解してはならず、これは、他の素子またはステップを排斥するものではないことに留意する必要がある。従って、「手段AおよびBを有する装置」という表現の範囲は、部材AおよびBからなる装置に限定されるものではない。これは、本発明に関して、関連する装置の部材がＡおよびBであることを意味するものである。
【００２９】
図1には、本発明による生物学的サンプルを自動処理するシステム10を概略的に示す。サンプルは、サンプルユニット20の内部に配置され、サンプルユニット20は、処理機器30の内部に配置され、これは、以降機器30とも呼ばれる。サンプルユニット20は、例えば、スロットまたは他の幾何学的特徴物により、および／または駆動機構により、処理機器30に導入され、あるいは処理機器30から取り出される。本発明では、処理機器30へのサンプルユニット20（以下、サンプルカートリッジ20とも称する）の導入または装填は、明確に手動で実施されることが好ましい。サンプルユニット20の手動装填では、位置合わせスライドが使用されることが好ましい。当然のことながら、本発明では、例えば複数のサンプルユニット20のスタックから、自動でサンプルユニット20を処理機器30に装填することも可能である。サンプルユニット20には、サンプル識別手段23が設けられ、処理機器30には、サンプル同定手段33が設けられる。サンプル識別手段23およびサンプル同定手段33は、相互に対応し、これらは、相互に作用することができる。例えば、サンプル識別手段23は、バーコード、中継器IDタグ等として提供される。例えば、サンプル同定手段33は、バーコードリーダ、中継器IDタグ対等として提供される。さらに処理機器30は、サンプルユニット20と相互作用することができる作動手段32を有する。本発明のある実施例では、またシステム30は、試薬ユニット25を有する。試薬ユニット25は、サンプルユニット20に結合することができる。また単純化のため図1には示されていないが、試薬ユニット25は、識別手段、すなわち試薬識別手段を有することが好ましい。この場合、処理機器30は、さらに、試薬識別手段と相互作用するように適合された同定手段（図1には示されていない）を有し、あるいは、同定手段33は、試薬識別手段と相互作用することができる。
【００３０】
図2には、本発明によるサンプルユニット20を概略的に示す。簡略化のため、サンプル識別手段は、図2には示されていない。サンプルユニット20は、特に液体または特に液体を含むサンプル21がサンプルユニット20に導入された後の状態で示されている。従って、サンプルユニット20には、サンプルチャンバ210が設けられている。サンプルチャンバ210に加えて、サンプルユニット20は、まとめて参照符号22で示されている、複数の微小流体素子を有する。そのような微小流体素子22の一例として、混合チャンバ221、複数のチャネル222または溝222、およびバルブ223が示されている。
【００３１】
図3には、本発明のある実施例による試薬ユニット25に結合されたサンプルユニット20を概略的に示す。サンプルユニット20は、識別手段23、サンプルチャンバ210、サンプル21、微小流体素子22（例えば、混合チャンバ221、チャネル222または溝222、およびバルブ223）を有する。試薬ユニット25は、第1の試薬チャンバ251と、第2の試薬チャンバ252と、第1の試薬溝253と、第2の試薬溝254とを有する。第1の試薬チャンバ251、第2の試薬チャンバ252、第1の試薬溝253および第2の試薬溝254は、試薬ユニット25の内部の微小流体素子の一例である。当然のことながら、試薬ユニット25は、一つの試薬チャンバ内に、一つの試薬のみを有しても良い。また、試薬ユニット25は、複数の試薬チャンバ内に一つの試薬のみを有しても良い。本発明では、試薬ユニットは、複数の分離された試薬チャンバに、複数の試薬を有することが好ましい。試薬溝253、254により、またはバルブ等の他の微小流体素子により、試薬ユニット25からサンプルユニット20への、試薬の少なくとも一部のアクティブな輸送またはパッシブな放出が可能となり、これは、サンプルユニット20内で生じることが好ましい生物学的処理に使用される。
【００３２】
図4には、本発明による処理機器30をより詳しく概略的に示す。処理機器30は、サンプルユニット20、試薬ユニット25、識別手段23、同定手段33、および作動手段32を有し、図4の例では、この作動手段32は、作動手段32の3つの異なる例、すなわち混合アクチュエータ321、輸送アクチュエータ322およびバルブアクチュエータ323を有するように示されている。混合アクチュエータ321は、例えば、機械的なアクチュエータであり、サンプルユニット20の構造に機械的な力を印加し、適当に配置された混合チャンバ内で、液体が相互に混合される。特に、サンプルユニット20は、処理機器30の混合アクチュエータ321と相互作用する混合棒を有する。混合アクチュエータ321は、偏心回転結合を提供する。従って、処理機器30は、回転モータ、好ましくは電気モータを有する。混合アクチュエータ321は、サンプルユニット20の構造に、または適切に配置された混合チャンバの内容物に直接、電磁力を印加する電磁アクチュエータの形態で提供されても良い。輸送アクチュエータ322は、例えば、サンプルユニット20内あるいは試薬ユニット25内で、プランジャ（図示されていない）を動かすことの可能な機械的な手段として提供され、適当に配置されたチャンバから、チャネルまたは溝を介して、サンプルユニット20または流体が必要な試薬ユニット25の内部の位置まで流体を輸送する。また輸送アクチュエータ322は、圧力印加手段により提供されても良く、この場合、例えば、膜のプランジャは、加圧流体により動かされる。バルブアクチュエータ323は、例えば、別の機械的なまたは電気的な素子として提供され、サンプルユニット20の内部に設置されたバルブの開閉のため、サンプルユニット20の構造に機械的な力を印加する。例えば、バルブアクチュエータ323は、サンプルユニットの一部であり、バルブを開にするあるレバーに、押し圧を加えることにより実施されても良い。本発明では、サンプルユニット20内に、回転バルブが存在することが好ましい。そのような回転バルブの一例は、いわゆるPCRディスクである。これらのPCRディスクのバルブは、PCRディスクの回転により、同時に開にされる。PCRディスクを（小さな角度で）回転させる操作は、PCRディスクを開閉するプッシュ／プルケーブル、およびステッピングモータにより行われることが好ましい。
【００３３】
各種試薬の投与のため、サンプルユニット20および／または試薬ユニット25は、これらの試薬が充填された、いくつかのリザーバまたはチャンバを有する。これらのリザーバは、機器30を介して空にされ、好ましくはリニアステッピングモータを介して空にされる。そのようなリニアステッピングモータの先端に、プッシュ／プルケーブルが結合されることにより、柔軟な取り付けおよび配置が可能となる。プッシュ／プルケーブルは、プランジャの配置されたリザーバまたはチャンバに押し込まれる。このプランジャの移動により、リザーバ内の試薬を排出することができる。この原理は、リザーバを備える必要がある全ての場合に使用される。
【００３４】
サンプルユニットのいくつかの配置では、特にリザーバまたはチャンバの加熱が必要となる。これは、例えば、リザーバの上でスリーブ（図示されていない）を移動させることにより行われる。スリーブは、コイルを有し、このコイルがリザーバを加熱する。当然のことながら、本発明では、スリーブ以外の他の構成の加熱手段、例えば放射線により加熱する加熱手段を提供することも可能である。
【００３５】
圧力は、機器30の一部である気密室により、サンプルユニット20に印加される。この気密室は、圧力調整器、小型圧縮機、空気バルブ等で構成される。実際のサンプルユニット20のインターフェースは、例えば、可撓性ノズルで構成され、このノズルは、穴を有する使い捨てサンプルユニット20の底部に対して押し付けられる。
【００３６】
図5には、本発明によるシステムの斜視図を示す。この図からわかるように、本発明によるシステムは、生物学的処理、ならびに処理機器30により行われる操作および動作の細部を制御するPCまたはワークステーションを有する。特に、本発明のいかなる実施例においても、PCまたはワークステーションは、グラフィカルユーザインターフェースを有し、生物学的処理または検定を定めることができる。これにより、試験データへの迅速なアクセスが可能となり、検定結果を用いた作業が容易となり、これらの結果の解釈が容易となる。
【００３７】
図6には、サンプルユニットの一例の上面図を概略的に示す。この実施例では、PCR系の検定の場合の生物学的サンプルの処理について、詳細に説明する。例えば、サンプルは、人または非人間の血液サンプルであり、生物学的検定は、PCR系核酸検定である。本発明によるグラフィカルユーザインターフェースは、特に、サンプルユニット20内での被処理検定を定める（すなわち、溶解ステップ、洗浄ステップ、個々のPCR熱サイクルステップおよび検出サイクルの定義）。検定の定義の後、好ましくはグラフィカルユーザインターフェースを介して、検定が開始され、結果が自動的に、PCディスク、ネットワーク、別の適当な配置または装置に保管される。あるいは、本発明では、識別手段23が、検定を定義するために必要な情報を有し、あるいはそのような情報を指定することも可能である。この場合、グラフィカルユーザインターフェースは、例えば、検定の進行を制御するときのみ必要となる。
【００３８】
サンプル21の処理が開始されると、サンプル21の液体は、サンプルチャンバ210に配置される。本発明のある好適実施例では、サンプル21の液体は、第1のチャンバC1に輸送される。サンプルチャンバ210と第1のチャンバC1の間には、第1のバルブV1が設けられることが好ましく、このバルブV1は、サンプル21の液体が第1のチャンバC1に輸送される際は、開となる。サンプル21の第1のチャンバC1への輸送の前、輸送中、または輸送後に、処理機器30または機器30は、溶解バッファを正確な量だけ血液サンプル21に添加する。これは、（サンプルユニット20または試薬ユニット25のいずれかに）溶解バッファが保管された第2のチャンバC2から、液体バッファがサンプルユニット20の内部に輸送され、あるいは試薬ユニット25からサンプルユニット20に向かって、溶解バッファがサンプル21と混合される場所、例えばサンプルチャンバ210もしくは第1のチャンバC1に、液体バッファが輸送されることを意味する。さらに溶解バッファがサンプル21と混合される場所は、混合チャンバ221とも呼ばれる。サンプルチャンバ210または第1のチャンバC1または別のチャンバ（図示されていない）は、混合チャンバ221として作用する。
【００３９】
機器30は、混合棒（図示されていない）と呼ばれるサンプルユニット20の構造と相互作用する。混合棒を動かすことにより、混合チャンバ221に収容された液体が移動し、混合が生じる。
【００４０】
溶解処理が完了すると、機器30が適正な溶解処理チャンバ（例えば、混合チャンバ221／第1のチャンバC1）に、ある圧力を印加することにより、混合物は、溶解処理チャンバから離れて、一例として洗浄チャンバC3で示されている別の処理チャンバに向かって移動する。溶解処理チャンバ（混合チャンバ221または第1のチャンバC1）と洗浄チャンバC3の間には、第2のバルブV2があり、これは、バルブアクチュエータ323を用いて、機器30によりアクティブに開にされる。
【００４１】
また機器は、その後、DNAまたは核酸の分離に必要な磁気ビーズ、および他の洗浄試薬を含む各種洗浄リザーバを空にしても良い。洗浄リザーバは、第4のチャンバC4および第5のチャンバC5とも呼ばれ、これは、サンプルユニット20の内部または試薬ユニット25の内部のいずれに設置しても良い。さらに別の実施例では、第4および第5のチャンバC4、C5は、サンプルユニット20の一部、および試薬ユニット25の一部に配置されても良い。第4および第5のチャンバC4、C5は、試薬および／または磁気ビーズおよび／または検定の実施に使用される他の種類のラベルを含むリザーバの一例に過ぎない。当然のことながら、一つの単一種類のラベルまたは試薬を含む一つのリザーバのみを、洗浄チャンバC3に放出することも可能であるが、本発明では、一つの単一のリザーバ（複数の試薬および／またはラベルを含む）から、または複数のリザーバ（それぞれ、複数の試薬および／またはラベルからの一つの粒子化合物を含む）から、洗浄チャンバC3内に、複数の試薬および／またはラベルを放出することが好ましい。
【００４２】
好適実施例では、その後機器30は、溶解バッファ（図6には示されていない別のリザーバに保管されている）の内容物を、特定の温度に加熱する。また、この予備加熱溶解リザーバの内容物は、機器30のアクチュエータを介して空にされる。本発明の別の実施例では、溶解バッファは、加熱されず、単に洗浄チャンバC3の内容物に添加される。
【００４３】
適正な洗浄に際して、機器30は、2つの永久磁石（図示されていない）を作動する。一つは、サンプルユニット20内の洗浄チャンバC3の直上に配置され、他方は、その直下に設置される。機器30は、磁石を回転させ、ある垂直な動きにより、処理チャンバまたは洗浄チャンバC3から磁石を引き出す。また上部磁石は、サンプルユニット20の近傍の所定の位置に停止され磁気ビーズを捕獲する。
【００４４】
洗浄チャンバC3に圧力を印加することにより、DNA溶出液は、好ましくは第4のバルブV4を含む溝を介して、PCR混合チャンバC6に排出される。この場合、洗浄チャンバC3とPCR混合チャンバC6の間の第4のバルブV4は、適当なバルブアクチュエータ323を用いて、機器30によりアクティブに開にされる。
【００４５】
機器30は、サンプルユニット20の内部または試薬ユニット25の内部に配置された、PCRマスターミックスカプセルC7もしくは一つのリザーバC7（または複数のリザーバ）の内容物を空にする。
【００４６】
溶解混合物が得られる場合と同様の方法で、前の洗浄ステップの結果としてのDNAの溶解とともに、PCR混合チャンバC6内でPCRマスターミックスが混合される。
【００４７】
PCR混合が完了した後、PCRディスクV5とも呼ばれる回転バルブV5を介して、機器30は、多くの、例えば10個の個々のPCRチャンバC8に対して、複数の、例えば10個のエントリー点を開放する。
【００４８】
PCR混合チャンバC6に圧力を印加することにより、このチャンバの内容物が、個々のPCRチャンバC8に分配される。全ての個々のチャンバC8が充填されると機器30は、PCRディスクV5を回転させることにより、エントリー点を閉にする。
【００４９】
次に、生物学的検定の例では、機器30を介して、個々のPCRチャンバC8内で、PCR熱サイクルが開始される。このため、個々のPCRチャンバC8の上部に、銅の素子が配置される。銅の素子（例えばペルティエ素子または別の加熱冷却装置を介して）をアクティブに加熱、冷却することにより、PCRチャンバC8の内容物が加熱され、冷却される。
【００５０】
熱サイクルが完了すると、機器30は、PCRディスクV5を回転することにより、個々のPCRチャンバC8を開にし、各個々のPCRチャンバC8に圧力を印加する。この手順により、各PCRチャンバC8の内容物が空にされる。
【００５１】
全てのアンプリコン（amplicon）が、PCR混合チャンバC6内で相互に混合されると、PCR混合チャンバC6と検出セルC9の間の第6のバルブV6がアクティブに開にされ、PCR混合チャンバC6に圧力が印加される。これにより、全てのアンプリコンは、検出セルまたは第9のチャンバC9に輸送される。
【００５２】
次に、アンプリコンを有する液体は、多孔質膜（図示されていない）を通る。機器30は、サンプルユニット20の一部を含むサンプル、特に検出セルC9に圧力を印加し、この液体は、膜の中を通って排出される。
【００５３】
この排出サイクルの後、さらに機器30は、サンプル21を検出ステップに進行させる。例えば、この検出ステップは、多孔質膜の画像を撮影し、対応する部分を有するアンプリコンの少なくとも一部のいかなる混成をも視覚化することにより実施される。画像化は、例えばLEDのような光源を介して、膜を照射することにより実施され、蛍光プローブとも呼ばれる、蛍光ラベルの放射光の検出が、例えばCCDカメラを介して、膜に対して実施される。
【００５４】
この検出ステップの後、特に、画像化ステップの後、アンプリコンを含む液体が排出され、これは、前述の膜に再度戻される。このサイクルは、数回繰り返される（例えばグラフィカルユーザインターフェースを用いた検定の定義により定められる）。この排出処理の間、機器は、検出セルC9全体を加熱し、これにより、いかなる未特定の結合も回避される。
【００５５】
機器30、または機器30に関連するPCもしくはワークステーションに対するソフトウェアは、検定の間、全ての処理パラメータを記録し、出力画像をPCディスクまたは別の記憶媒体の所定の位置に配置する。
【００５６】
一旦検定が処理されると、機器30は、サンプルユニット20および／または試薬ユニット25を排出し、機器30は、別の検定に対して使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による生物学的サンプルを自動処理するシステムを概略的に示した図である。
【図２】本発明によるサンプルユニットを概略的に示した図である。
【図３】本発明による試薬ユニットに結合されたサンプルユニットを概略的に示した図である。
【図４】本発明による処理機器を概略的に詳しく示した図である。
【図５】本発明による処理機器の斜視図である。
【図６】サンプルユニットの一例の上面図を概略的に示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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