(57)【要約】本発明の自動システムは、標的核酸を調製し、かつ検査するための自動システム及び方法を提供するものである。また、本自動システムは、選択機能組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）（５２４）を含めて、ピペッタ（５２２）、抽出器（５１６）、アッセイ読取器（５０２）及び他の構成要素を統合するものである。あらかじめ別体の診断機器を相乗的に統合すると、人間が介在する必要性を最小限にする自動システム及び方法が提供される。得られる自動システムは、疾病を診断するために、標的核酸を単離し、増幅し、かつ検出する実質的により正確で厳密な方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの試料の中に含まれている対象成分を処理するための自動システムであって、
前記試料から前記対象成分を抽出する抽出装置と、
該抽出装置によって抽出された前記対象成分を検出する検出装置と、
前記対象成分を前記抽出装置から前記検出装置に自動的に移すロボットと
を備え、該ロボットは、選択機能組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）を備えていることを特徴とする自動システム。
【請求項２】
前記対象成分は、核酸を含み、
前記抽出装置は、前記試料から前記核酸を抽出するようになされ、
前記検出装置は、前記抽出された核酸を検出するようになされ、
前記ロボットは、前記抽出された核酸を前記検出装置に自動的に移すようになされていることを特徴とする請求項１に記載の自動システム。
【請求項３】
前記抽出された対象成分は、核酸を含み、
前記検出装置は、前記核酸を増幅するための増幅装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動システム。
【請求項４】
前記増幅装置は、加熱器を備えていることを特徴とする請求項３に記載の自動システム。
【請求項５】
前記抽出装置は、前記試料から前記対象成分を抽出するために、該対象成分の非特異的な捕獲を行うようになされていることを特徴とする請求項１に記載の自動システム。
【請求項６】
前記対象成分は、核酸であることを特徴とする請求項５に記載の自動システム。
【請求項７】
前記対象成分は、タンパク質であることを特徴とする請求項５に記載の自動システム。
【請求項８】
前記ロボットは、前記抽出装置が前記対象成分を抽出するのを助けるために、液体を前記抽出装置に移し、かつ液体を前記抽出装置から取り出すようになされていることを特徴とする請求項１に記載の自動システム。
【請求項９】
前記抽出装置及び前記検出装置は、単一ユニットとして統合されていることを特徴とする請求項１に記載の自動システム。
【請求項１０】
前記試料を収容する少なくとも１つの容器を受け入れるようになされた試料ラックを備え、
前記ロボットは、前記試料を前記容器から前記抽出装置に自動的に移すようになされていることを特徴とする請求項１に記載の自動システム。
【請求項１１】
試料から核酸を抽出するための自動システムであって、
選択機能組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）と、
前記試料から前記核酸を抽出する抽出装置と
を備えていることを特徴とする自動システム。
【請求項１２】
前記ＳＣＡＲＡは、前記試料を容器から前記抽出装置に移すようになされていることを特徴とする請求項１１に記載の自動システム。
【請求項１３】
前記ＳＣＡＲＡは、前記抽出された核酸を前記抽出装置から前記核酸の存在を検出する検出装置に移すようになされていることを特徴とする請求項１１に記載の自動システム。
【請求項１４】
試料から標的核酸を抽出するための自動システムであって、
前記試料中に存在し得る非標的核酸から前記標的核酸を分離することなく、前記試料から前記核酸を抽出するために、前記標的核酸の非特異的な捕獲を行うようになされた抽出装置と、
前記抽出された核酸を増幅するようになされた増幅器と、
前記抽出された核酸を前記増幅器に自動的に搬送するようになされたロボットと
を備えていることを特徴とする自動システム。
【請求項１５】
前記ロボットは、前記試料を容器から前記抽出装置に移すようになされていることを特徴とする請求項１４に記載の自動システム。
【請求項１６】
前記ロボットは、前記抽出装置が前記標的核酸を抽出するのを助けるために、液体を前記抽出装置に移すようになされていることを特徴とする請求項１４に記載の自動システム。
【請求項１７】
試料中に含まれている対象成分を処理する自動処理方法であって、
前記試料から前記対象成分を抽出するために抽出装置を動作させる工程と、
該抽出装置によって抽出された前記対象成分の存在を検出するために検出装置を動作させる工程と、
前記抽出された対象成分を前記抽出装置から前記検出装置に自動的に移す工程と
を有し、該自動的に移す工程は、移す工程を実行するために、選択機能組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）を動作させる工程を有することを特徴とする自動処理方法。
【請求項１８】
前記対象成分は、核酸を含み、
前記抽出装置を動作させる工程は、前記試料から前記核酸を抽出し、
前記検出装置を動作させる工程は、前記抽出された核酸を検出し、
前記自動的に移す工程は、前記試料を前記抽出装置に移し、かつ前記抽出された核酸を前記検出装置に自動的に移すことを特徴とする請求項１７に記載の自動処理方法。
【請求項１９】
前記抽出された対象成分は、核酸を含み、
前記検出装置を動作させる工程は、前記核酸を増幅する工程を有することを特徴とする請求項１７に記載の自動処理方法。
【請求項２０】
前記増幅する工程は、前記核酸を加熱する工程を有することを特徴とする請求項１９に記載の自動処理方法。
【請求項２１】
前記抽出装置を動作させる工程は、前記試料から前記対象成分を抽出するために、前記対象成分の非特異的な捕獲を行うことを特徴とする請求項１７に記載の自動処理方法。
【請求項２２】
前記対象成分は、核酸であることを特徴とする請求項２１に記載の自動処理方法。
【請求項２３】
前記対象成分は、タンパク質であることを特徴とする請求項２１に記載の自動処理方法。
【請求項２４】
前記抽出装置が前記対象成分を抽出するのを助けるために、液体を前記抽出装置に自動的に移す工程を有することを特徴とする請求項１７に記載の自動処理方法。
【請求項２５】
前記抽出装置及び前記検出装置は、単一ユニットとして統合されていることを特徴とする請求項１７に記載の自動処理方法。
【請求項２６】
前記試料を収容する少なくとも１つの容器を試料ラックの中に受け入れる工程と、
前記ＳＣＡＲＡを使用して、前記試料を前記容器から前記抽出装置に自動的に移す工程と
を有することを特徴とする請求項１７に記載の自動処理方法。
【請求項２７】
試料から核酸を自動的に抽出する核酸自動抽出方法であって、
選択機能組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）を動作させる工程と、
抽出装置で前記試料から前記核酸を抽出する工程と
を有することを特徴とする核酸自動抽出方法。
【請求項２８】
前記ＳＣＡＲＡを動作させる工程は、前記試料を容器から前記抽出装置に移す工程を有することを特徴とする請求項２７に記載の核酸自動抽出方法。
【請求項２９】
前記抽出装置から、前記核酸の存在を検出するようになされている検出装置に、前記抽出された核酸を移すために、前記ＳＣＡＲＡを動作させる工程を有することを特徴とする請求項２７に記載の核酸自動抽出方法。
【請求項３０】
試料から標的核酸を自動的に抽出する核酸自動抽出方法であって、
前記試料中に存在し得る非標的核酸から前記標的核酸を分離することなく、前記試料から前記核酸を抽出するために、前記標的核酸に対して非特異的な捕獲を行うために抽出装置を動作させる工程と、
前記抽出された核酸を増幅するために増幅器を動作させる工程と、
前記抽出された核酸を前記抽出装置から前記増幅器に自動的に移す工程と
を有することを特徴とする核酸自動抽出方法。
【請求項３１】
前記試料を容器から前記抽出装置に自動的に移す工程を有することを特徴とする請求項３０に記載の核酸自動抽出方法。
【請求項３２】
前記抽出器が前記標的核酸を抽出するのを助けるために、液体を前記抽出装置に自動的に移す工程を有することを特徴とする請求項３０に記載の核酸自動抽出方法。
【請求項３３】
試料中に存在し得る標的核酸配列を単離し、かつ増幅するための自動化方法であって、
前記試料中に存在し得る非標的配列から前記標的核酸配列を分離する必要なく、前記標的核酸配列に対して非特異的な結合を行うことによって、分離ステーションで前記試料中から前記標的核酸配列を自動的に分離する工程と、
前記分離された標的配列を前記分離ステーションから増幅培養ステーション（ａｍｐｌｉｆｉｎｇ  ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ  ｓｔａｔｉｏｎ）に自動的に輸送する工程と
を有することを特徴とする自動化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動システム及び自動処理方法並びに核酸自動抽出方法に関し、より詳細には、核酸の検出に関し、標的にした核酸を検出するために、ピペッタ、抽出器及びアッセイ読取装置ばかりでなく、他の多くの装置も備える完全自動式で統合型のシステムにおいて、標的核酸の単離、増幅及び検出を行うための自動システムならびに自動処理方法に関する。関連する技術的内容は２００２年５月１７に出願された特許文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の内容全体は参照により本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で説明又は参照される特許文献はいずれも、本発明の先行技術とは認められない。
【０００３】
核酸配列決定や核酸ハイブリッド形成による特定の核酸配列の直接検出、核酸配列増幅技術のような様々な分子生物学的方法には、核酸（ＤＮＡ又はＲＮＡ）を残りの細胞成分から分離することが必要である。このような過程は、まず一般に、試料管中に細胞を回収する手順と、細胞を破裂させかつ核酸（ＤＮＡ又はＲＮＡ）を試料管中の溶液中に放出させる熱及び／又は１つもしくは複数の試薬によって細胞を溶解する手順を含んでいる。次いで、試料管を遠心分離機中に配置して、細胞の様々な成分が試料管内部で密度層に分離されるように試料を遠心沈殿させる。核酸の層は、ピペット又は任意適切な器具によって試料から取出し可能である。次いで、ＢＤＰｒｏｂｅＴｅｃ（登録商標）ＥＴ  Ｓｙｓｔｅｍのような装置で核酸を検出できるように、蛍光プローブのような適切な試薬で試料を洗浄し、かつ処理することができる。このような装置は、ベクトン  ディッキンソン  アンド  カンパニー（Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）社によって製造され、かつＡｎｄｒｅｗらによって説明されている（例えば、特許文献２参照）。なお、この特許文献２の内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
核酸を細胞試料から分離するための既存の技術は一般に適切であり得るが、このような方法は、時間が掛かり、しかも複雑であるのが典型である。核酸に基づくアッセイ（ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ  ｂａｓｅｄ  ａｓｓａｙ）に関連する処理手順の複雑さ及び数は、手作業で行われるときに、医師の過失や病原体との接触及びアッセイ間の交差汚染の機会も招く。さらには、遠心分離過程は核酸を他の細胞成分から分離するのに一般的に効果的であるが、核酸と同じ又は類似の密度を有する幾つかの不純物も核酸層中に回収される恐れがあり、核酸を有する細胞試料から除去しなければならない。
【０００５】
核酸を細胞の残りの成分からより効果的に分離できる技術が最近開発された。この技術は、常磁性微粒子を使用するものであり、Ｍａｔｈｅｗ  Ｐ．Ｃｏｌｌｉｓによって説明されている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３の内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００６】
この技術では、常磁性又は他の磁性もしくは磁化可能微粒子が細胞試料と一緒に酸性溶液中に置かれる。細胞試料が、核酸を放出させるために溶解されるとき、核酸は微粒子に可逆的に結合される。これらの微粒子は、次いで、遠心分離、濾過又は磁気力のような知られた技術によって溶液の残部から分離可能である。次いで、核酸が結合されている微粒子を溶液から取り出し、適切な緩衝液中に入れ、それによって核酸を微粒子から解放する。次いで、上述の技術のいずれかによって微粒子を核酸から分離することができる。
【０００７】
磁性粒子を操作するためのシステム及び方法の実施例は提案されている（例えば、特許文献４乃至１１参照）。これらの特許文献４乃至１１のそれぞれの内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００８】
試験管、試料ウェル等々のような容器間で溶液を移すための技術も存在する。自動ピペット分注技術では、ピペッタ装置を適切に制御して試験管のような試料容器から液体を抜き出すためには、ピペットを適切な深さまで下ろせるように試験管中の試料液の水準を知る必要がある。ピペット先端が適切にピペッタ装置に連結されたかどうかを検出することも必要である。容器中の液体の水準を検出するための従来の方法は、電気伝導率の検出を利用することを含んでいる。この方法は、ピペット先端がイオン溶液に接触するとき、その先端の静電容量の僅かな変化を検出する敏感な増幅器に接続された導電性のピペット先端を使用する必要がある。このような知られたシステムにおけるピペット先端の検出は、導電性ピペット先端の端部を接地された導体に接触させることによって実現する。この方策の欠点は、導電性ピペット先端の費用が相対的に高いこと、及びこの方法が効果的に機能するのはイオン溶液のみであることが含まれる。換言すれば、液体が非導電性であれば、それはピペット先端中の導体間に回路を完成するのに適切な電気的経路にはならない。
【０００９】
ピペット管中の液体水準を測定するためのシステム及び方法は、Ａｔａｋｅによって提案されている（例えば、特許文献１２参照）。この特許文献１２の内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。Ａｔａｋｅのシステム及び方法は、測定すべき液体を吸引し、１本又は複数の微小ピペット管中に液体を保持し、かつこのピペット管に大きな内径を有する収容部分とより小さい直径を有する細長い管状部分を設けるものである。この１本又は複数のピペット管中の位置水頭（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｈｅａｄ）を測定するために圧力計が含まれる。ピペット管中の測定された水頭圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｈｅａｄ）と液体の比重を知ると、ピペット管中に収容された液体の量を確定することができる。
【００１０】
分子生物学的方法で使用される装置は、上述したピペット装置をロボット工学に組み込んで、生物学的試料液を１つの容器から他の容器に安全かつ慎重に移すように精密に動きを制御する。典型的には、これらのロボット装置は、上述の１つ又は複数のピペット先端に結合可能であり、かつ空気ポンプ又は他の適切な加圧装置を使用して生物学的液体試料をピペット先端中に吸い込む。
【００１１】
患者から入手した試料中に固有の細菌性ＤＮＡ配列の存在を検査することによって特定の細菌を同定できるＤＮＡプローブの出現によって、臨床診断検査の速度と信頼性が大幅に向上した。例えば、結核菌の検査は、ＤＮＡプローブ技術を使用してほんの数時間以内で完了することができる。これによって、治療をより迅速に開始することが可能になり、しかも、患者を長時間隔離する必要がなくなる。上述した核酸配列分離技術及びピペット分注技術を用いて、診断目的のためのＤＮＡプローブ技術と共に使用すべき試料を調製することができる。
【００１２】
臨床診断目的のためにＤＮＡプローブを使用する際に、標的の核酸を数多くの複製又は単位複製配列（ａｍｐｌｉｃｏｎｓ）に増幅するために、核酸増幅反応が通常行われる。核酸増幅反応の例には、ストランド変位増幅（ＳＤＡ；ｓｔｒａｎｄ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ；ｒｏｌｌｉｎｇ  ｃｉｒｃｌｅ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、自立配列複製（３ＳＲ；ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）、転写媒介増幅（ＴＭＡ；ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ−ｍｅｄｉａｔｅｄ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、核酸配列に基づく増幅（ＮＡＳＢＡ；ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ−ｓｅｑｕｅｎｃｅ−ｂａｓｅｄ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ；ｌｉｇａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ；ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）が含まれる。核酸増幅の方法は文献に説明されている。例えば、ＰＣＲ増幅は、例えば、Ｍｕｌｌｉｓらによって説明されている（例えば、特許文献１３乃至１５及び非特許文献１参照）。ＳＤＡの例も見出すことができる（例えば、非特許文献２乃至４参照）。また、ＬＣＲも説明されている（例えば、特許文献１６及び１７参照）。また異なるＴＡＡフォーマット（ＴＡＡ  ｆｏｒｍａｔｓ）も、Ｂｕｒｇら（特許文献１８参照）、Ｋａｃｉａｎら（特許文献１９参照）、及びＧｉｎｇｅｒａｓら（特許文献２０乃至２４参照）によって提案されている。
【００１３】
核酸単位複製配列の検出は、幾つかの方法で実行可能であり、すべてが標的ＤＮＡと特異的なプローブ（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｐｒｏｂｅｓ）の間のハイブリッド形成（結合）を伴うものである。多くの一般的なＤＮＡプローブ検出法は、フルオレセイン染料（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ  ｄｙｅｓ）の使用を伴うものである。１つの検出法は、蛍光エネルギー移動である。この方法では、ディテクタプローブ（ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｐｒｏｂｅ）に、外部光源によって励起されるときに発光するフルオレセイン染料と、その天然状態ではフルオレセイン染料からの発光を抑制するクエンチャ（ｑｕｅｎｃｈｅｒ）の両方が標識される。ＤＮＡ単位複製配列が存在するとき、フルオレセイン標識プローブが、単位複製配列に結合し、伸長され、かつ蛍光を発することができる。蛍光の増加は、病原菌が患者の試料中に存在する標と受け取られる。
【００１４】
他の検出法は当業者には明らかである。例えば、単一の蛍光標識をレポータ部分（ｒｅｐｏｒｔｅｒ  ｍｏｉｅｔｙ）に対して使用することが可能であり、レポータ部分の補体の存在下で蛍光偏光の変化を検出する（例えば、特許文献２５参照）。非蛍光標識も有用である。例えば、レポータ部分は、親油性染料によって標識可能であり、かつレポータ部分の補体の存在下で切断される制限部位を含み得る（例えば、特許文献２６参照）。あるいは、レポータプローブ（ｒｅｐｏｒｔｅｒ  ｐｒｏｂｅ）は放射能標識が可能であり、レポータ部分の補体の合成から得られる産物は、電気泳動によって分解可能であり、かつ放射線写真法によって視覚化が可能である。免疫学的標識も使用することができる。ハプテン（ｈａｐｔｅｎ）によって標識されたレポータプローブは、このレポータプローブの補体を合成した後に、最初に非反応性レポータプローブを除去し（例えば、固相上におけるアダプタ特異的捕獲（ａｄａｐｔｅｒ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｃａｐｔｕｒｅ）によって）、次いで標準的な化学蛍光又は比色ＥＬＩＳＡ（酵素結合免疫吸着アッセイ法）を用いて、反応したレポータプローブ上のハプテン標識を検出することによって検出可能である。ビオチン標識は、ハプテンの代わりに代用可能であり、かつ当業で知られた方法を用いて検出可能である。アクリジニウム（ａｃｒｉｄｉｕｍ）エステルを含む化学発光化合物が、ハイブリッド形成保護アッセイ（ＨＰＡ；ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ａｓｓａｙ）で使用され、次いで、ルミノメータで検出可能である（例えば、特許文献２７及び２８参照）。
【００１５】
本発明の様々な実施形態（以下にさらに詳細に説明する）で使用可能な検出装置の１つの広い範疇は、光学読取器及びスキャナである。光で液体試料を励起し、次いで、励起に応答して液体試料によって発生される光を検出できる光学読取器及びスキャナの幾つかの種類が存在する。例えば、パーセプティブ  バイオシステムズ（ＰｅｒＳｅｐｔｉｖｅ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）社によって製造されているＣｙｔｏＦｌｕｏｒ  Ｓｅｒｉｅｓ４００のようなＸ−Ｙプレート走査装置は、微小ウェルのアレイ又はプレート中に収容された複数の液体試料を走査することができる。この装置は、光を個々の試料に向かって放射し、かつその試料から発する光を検出するための走査ヘッドを含んでいる。この装置は第１及び第２光ケーブルを含み、それぞれが第１及び第２端部を有する。光ケーブルの第１端部は一体化されて単一のＹ字形「二股」ケーブルを形成する。走査ヘッドは、二股ケーブルのこのような端部を含んでいる。二股ケーブルの第１光ケーブルの第２端部はランプのような発光装置からの光を受け取るように構成され、かつ二股ケーブルの第２ケーブルの第２端部は光電子増倍管のような検出器に光を透過させるように構成されている。
【００１６】
動作時に、光ヘッドは、二股光ファイバの一体型端部が微小ウェルの１つに対して適切な位置にあるように位置決めされる。発光装置は、光が二股光ケーブルの一体型端部から試料ウェルに向かって放射されるように、光を二股ケーブルの第１光ケーブルに透過させるために励起される。液体試料が放射された光に応答して蛍光を発すれば、蛍光によって生じた光は、光ファイバの一体型端部によって受け止められ、かつ第２光ファイバに透過されて光検出器に達する。検出された光は光検出器によって電気信号に変換されるが、その振幅は検出された光の強度を示す。電気信号は、電気信号の振幅に基づいて液体試料中の標的ＤＮＡの有無を測定するためにコンピュータによって処理される。
【００１７】
装置の他の既存の種類もＢｌｕｍｅｎｆｅｌｄらによって説明されている（例えば、特許文献２９参照）。この装置は、液体試料のびんを受け入れるための開口を有するトレイを含んでいる。このトレイは複数の光ファイバを含むが、それぞれはトレイ中のそれぞれの開口で終端する端部を有する。トレイは、ホイールに連結され、このホイールの回転と一緒に回転する。光ファイバの他端は円周方向にホイールの周りに連続して配置され、発光装置は、ホイールが回転するとき、この発光装置によって放射される光を光ファイバの端部が順次に受け取るように、光をホイールに向かって放射するように構成されている。すなわち、ホイールが第１位置まで回転するとき、ホイールから開口の１つまで延在するファイバは、発光装置の光軸と一直線に揃い、したがって、放射された光は、そのファイバに進入しかつ開口まで透過される。この装置は、放射された光の光軸と一直線に揃った光軸を有する光検出器をさらに含んでいる。したがって、開口中に収容されたびんの中の試料が、励起光によって蛍光を発すれば、試料から発する光は、光ファイバを透過して光検出器によって検出される。次いで、ホイールは、その他のファイバの端部が発光体と光検出器の光軸と一直線に揃うようになる位置まで回転し続け、光放射と検出過程は、これらのファイバに関連する開口中に収容されているびんの中の液体試料を標本抽出するために反復される。
【００１８】
光学検査装置の他の種類が、Ｂｅｒｎｄｔらによって説明されている（例えば、特許文献３０参照）。この装置は、複数の液体試料を検査するための複数の発光体／光検出器を含んでいる。液体試料は、円板型トレイの開口中に配置されている広口びんの中に収容されている。複数の発光体／検出器装置は、トレイの径方向に配置されている。したがって、トレイが回転するとき、それぞれの円形をなす列の中の試料は、それらの発光体／検出器装置をそれぞれ通過するが、これらの装置は、光を試料中に透過し、かつ放射された光に応答して試料が発する光を検出する。理論的には、この装置は、任意所与の時間に２つ以上の試料を検査することができる。しかし、このような多くの試料を検査する能力を実現するためには、システムは、複数の光検出器と複数の発光体を使用しなければならない。このような追加的な構成要素はシステムの費用を大幅に増加させる。例えば、光電子増倍管（それは一般にかなり高価である）が、この種の装置中の光検出器ユニットとしてしばしば使用される。したがって、この光検出器ユニットの費用は、２台以上の光電子増倍管が使用されると大幅に増加する。しかし、装置の価格競争力を維持するためには、可能な限り少ない光電子倍増管を使用することが望ましい。しかし、単一の検出器（例えば、光電子倍増管）を使用する装置は、検査ごとに何らかの種類の機械的な動きが伴わないと複数の試料を検査することはできない。
【００１９】
検出装置は、Ｆｕｊｉｗａｒａらによって説明されている（例えば、特許文献３１参照）。この検出装置は、単一の光検出器と複数の発光装置を使用して実質的に透明な媒体である試料担体の上の試料を読み取る。この検出装置では、複数の発光装置が対応する光ファイバに光を透過させる。光ファイバによって放射された光は、担体を通過し、この担体の対向側の対応する光ファイバによって受け取られる。受取りファイバは単一光検出器で終端し、発光体は異なる時間に光を発するように動作する。したがって、発光体の１つのみからの光が、任意所与の時間に担体を通過し、かつ光検出器によって検出されるが、この光検出器は、検出された光の強度に比例する信号を出力する。したがって、単一の光検出器を使用して、複数の発光装置からの光を検出することができる。光が、試料を含む担体の一部を通過するときに、光の強度は、光の一部が試料によって吸収されるので減少する。光の強度が低減する分量は、試料中の試料物質の濃度に比例する。光検出器による出力信号は、検出された光の強度に比例するので、試料濃度は出力信号に基づいて測定可能である。
【００２０】
核酸分離技術やピペット分注技術及び上述した検出技術は別々に存在するが、欠如していることは、液体試料を操作することによって疾病を診断するために標的核酸を単離し、増幅し、かつ検出するための高度で操作の容易なシステムを構築するために、これらの技術及び他の器具を相乗的に組み合わせる統合型システムである。試料処理を自動化するための過去の方策は、過程の一部を自動化することに限定され、依然として残りの作業は技師によって行われている。例えば、数多くの過去のシステムは、技師が試料を外部の遠心分離器に出し入れする必要がある人手による遠心分離手順を用いる。他のシステムは、技師が抽出産物を核酸抽出器具から増幅及び／又は検出器具に移す必要がある。
【００２１】
試料取扱いシステムを限定的ながら自動化しようとする試みが幾つかなされてきた。例えば、幾つかのシステムでは、試料を１つの箇所から他の箇所に移すために直角座標ロボットを利用する。当業で知られているように、直角座標ロボットは、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に移動可能であり、直線的挿入が実行可能であり、かつプログラムが容易である。直角座標ロボットは、軸が両端で支持され得るので、所与の長さに対して最も剛性のあるロボット構造を有する。それらの剛性構造によって、直角座標ロボットは相対的に大きな負荷を操作することができる。そのために、これらはピックアンドプレイスの応用例、機械加工用工具の装着、及び部品を収納箇所に積み上げるために使用することが可能になる。直角座標ロボットは組立作業及び液体分注システムにも使用可能である。このような使用例は、実験室での応用例（遺伝子研究）、又は任意の大量かつ反復作業に見られる。
【００２２】
しかし、直角座標ロボットの１つの欠点は、それらは動作するための大きな空間領域が必要なことであり、換言すれば、大きな設置面積対作業空間比を有することである。他の欠点は、直角座標ロボットは、湿気、腐食性物質、又は塵埃環境からの封止が難しく、したがって、汚染除去が困難な露出した機械要素を有することである。
【００２３】
さらには、選択機能組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）ロボットが、コロニーを選んでそれらを培地プレートから試料プレートに移すためにゲノム領域で使用されてきた。
【００２４】
【特許文献１】米国特許仮出願第６０／３８０，８５９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０４３，８８０号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９７３，１３８号明細書
【特許文献４】米国特許第３，９８８，２４０号明細書
【特許文献５】米国特許第４，８９５，６５０号明細書
【特許文献６】米国特許第４，９３６，６８７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，６８１，４７８号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８０４，０６７号明細書
【特許文献９】米国特許第５，５６７，３２６号明細書
【特許文献１０】欧州特許出願公開第９０５５２０Ａ１号明細書
【特許文献１１】ＰＣＴ特許出願国際公開第９６／０９５５０号パンフレット
【特許文献１２】米国特許第４，７８０，８３３号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，６８３，１９５号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，６８３，２０２号明細書
【特許文献１５】米国特許第４，８００，１５９号明細書
【特許文献１６】米国特許第５，４２７，９３０号明細書
【特許文献１７】米国特許第５，６８６，２７２号明細書
【特許文献１８】米国特許第５，４３７，９９０号明細書
【特許文献１９】米国特許第５，３９９，４９１号明細書
【特許文献２０】米国特許第５，５５４，５１６号明細書
【特許文献２１】国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ  ８７／０１９６６号明細書
【特許文献２２】国際公開第８８／０１３０２号パンフレット
【特許文献２３】国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ  ８８／０２１０８号明細書
【特許文献２４】国際公開第８８／１０３１５号パンフレット
【特許文献２５】米国特許第５，５９３，８６７号明細書
【特許文献２６】米国特許第５，５５０，０２５号明細書
【特許文献２７】米国特許第４，９５０，６１３号明細書
【特許文献２８】米国特許第４，９４６，９５８号明細書
【特許文献２９】米国特許第５，４７３，４３７号明細書
【特許文献３０】米国特許第５，５１８，９２３号明細書
【特許文献３１】米国特許第４，３４３，９９１号明細書
【特許文献３２】米国特許仮出願第０９／５７３，５４０号明細書
【特許文献３３】米国特許仮出願第０９／８５８，８８９号明細書
【特許文献３４】米国特許仮出願第１０／０７３，２０７号明細書
【特許文献３５】米国特許第６，０４３，８８０号明細書
【特許文献３６】米国特許仮出願第１０／３５９，１８０号明細書
【特許文献３７】米国特許仮出願第１０／３５９，１７９号明細書
【非特許文献１】Ｍｅｔｈｏｄ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ、１５５：３３５〜３５０ページ（１９８７年）
【非特許文献２】Ｗａｌｋｅｒ、ＰＣＲ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、３：２５〜３０ページ（１９９３年）
【非特許文献３】Ｗａｌｋｅｒら、Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．、２０：１６９１〜１９９６ページ（１９９２年）
【非特許文献４】Ｗａｌｋｅｒら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．、８９：３９２〜３９６ページ（１９９１年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
上述したシステムは、幾つかの機能において有用であり得るが、対象となる成分を処理するために完全自動化されたシステムを有する必要があり、このような処理は、単離、増幅及び検出を含み、かつ対象となる成分は特異的又は非特異的な核酸配列及び／もしくはタンパク質を含んでいる。アッセイの様々な過程手順を自動化することによって、使用者の過失、病原体との接触、汚染、こぼれの危険性を大幅に低減し、他方での効率の向上を含めて、大きな利点を実現することができる。アッセイの自動化手順はまた、医師に必要な訓練の量を軽減し、かつ大量の応用例に起因する傷害の元を事実上断つことになる。
【００２６】
したがって、本発明の目的は、上述した種類の問題を取り除くか又は最小限にする新規な自動システム及び自動処理方法並びに核酸自動抽出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、試料中に含まれている対象成分を処理するための自動システムであって、試料を収容する少なくとも１つの容器を受け入れるようになされた試料ラックと、試料から前記対象成分を抽出するようになされた抽出装置と、該抽出装置によって抽出された前記対象成分の存在を検出するようになされた検出装置と、試料を抽出装置に自動的に移すようになされ、さらに対象成分を前記抽出装置から前記検出装置に自動的に移すようになされたロボットとを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明の一実施形態に従って、上述した遠心分離手順が排除され、その代わりに、磁性微粒子抽出器サブシステムを使用することによって実現される。非特異的な核酸捕獲の利用は、試薬のコストが低減し、かつ複雑な特異的な捕獲システムに比べて頑丈さが向上する利点を与える。非特異的な捕獲微粒子（酸化鉄）の低コストによって、コストにそれほど大きな影響を与えずに、捕獲マトリックス及びスケール結合能を増大させる融通性が得られる。さらには、本自動システムは、信頼性の劣るロボット構成要素を使用する研究室用の液体取扱いロボット台とは異なり、正確で、反復可能な、信頼性の高いピペッタの位置決めを行う工業用等級（ＳＣＡＲＡ）ロボットアームを使用する。
【００２９】
本発明の新規な特徴及び利点は、以下の特定の実施形態に関する詳細な説明を参照することによって、添付の図面と併せて読むときに最も適切に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の態様について説明する。なお、図において、同様の部分は同じ参照符号を付してある。
【００３１】
図１は、標的核酸配列の単離、増幅及び検出のために人手によって多くの検体試料を調製するための知られた方法を示す図で、臨床試料からトラコーマクラミジア（ＣＴ；ｃｈｌａｍｙｄｉａ  ｔｒａｃｈｏｍａｔｉｓ）及び淋菌（ＧＣ；ｎｅｉｓｓｅｒｉａ  ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅ）を高感度にかつ特異的に検出するＢＤＰｒｏｂｅＴｅｃ（登録商標）ＥＴ  Ｓｙｓｔｅｍを使用する、標的核酸配列の単離、増幅及び検出のために幾つもの検体試料を人手によって調製するための知られた方法を例示する図である。この技術は、均質のストランド変位増幅（ＳＤＡ；Ｓｔｒａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）及び標的ＤＮＡの検出に基づく。現在では、試料は、処理され、溶解され、かつ人手によって試料管から準備刺激（ｐｒｉｍｉｎｇ）及び増幅ウェルにピペットで分注される。図２に例示するシステム２００（以下に詳説する）は、試料管から抽出器に分注し、対象の成分を単離し、次いで対象の成分を準備刺激ウェルに、また準備刺激ウェルから増幅ウェルに移すのを自動化することによって、ＢＤＰｒｏｂｅＴｅｃ（登録商標）ＥＴ  ＣＴ／ＧＴアッセイに伴うピペット作業を最小限にし、かつ手作業の時間を削減するために開発された。
【００３２】
以下に詳細するように、システム２００は、工業用等級のロボットアーム５２４（図３及び図５参照）を使用することによって信頼性の高い自動化を実現するが、このロボットアームは、本実施形態では、単一シフト使用で２０，０００時間又は１０年の平均故障間隔を有する選択機能組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）である。ピペッタ組立体５２２は、２０〜１１００μＬ±１０％の範囲のピペッタ先端５２８と、１年を超える予防保守間隔（ＰＭＩ）又は１，０００，０００サイクルを有する他の構成要素とから成る。他の臨床器具とは異なり、本システム２００は液体移動用の消耗配管を利用しない。
【００３３】
＜システム２００の組立手順＞
まず最初に、システム２００中の電源を入れる。２番目に、ピペット先端をシステム２００に装填する。３番目に、準備刺激及び増幅微小ウェルをシステム２００に装填する。次いで、４番目の手順では、試料を器具デッキに装填する。５番目の手順では、接触画面を介して試料パラメータ及びアッセイの種類を選択し、６番目の手順では、システム２００を使用可能にして処理プログラムを走らせる。
【００３４】
システム２００は、手作業のピペット分注を最小限にし、他方で、シフトごとにＢＤＰｒｏｂｅＴｅｃ（登録商標）ＥＴ手動システムと同じＣＴ／ＧＣ検体が得られる。
【００３５】
以下に説明するように、図２に示すシステム２００は、本発明の一実施形態に従って、対象の成分を単離し、増幅し、かつ検出するために使用可能である。これらの対象となる成分は、核酸及び／又はタンパク質の特異的又は非特異的な捕獲物を含み得る。
【００３６】
図３は、本発明の一実施形態による、標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための完全統合型及び自動型多検体システムを示す構成図である。この自動型多検体調製システム（システム）２００は、アッセイ読取ステージ５０２と、プレートシール５０４と、ＬＣＤ接触画面５０６と、キーボード引出し５０８と、識別システム付き管ラック（管ＩＤラック）５１０と、ピペット先端ホルダ５１２と、入力試料管ラック５１４と、抽出器５１６と、５位置先端ラック試薬溝槽５１８と、廃棄物口５２０と、ロボットアーム５２４及び準備刺激加熱器プレート５２６（真空器具付き）から構成されている。
【００３７】
以下に詳細に説明するが、当業者には明らかなように、本発明の実施形態に従って使用可能である抽出装置が２種類以上存在する。このような１つの抽出装置が抽出器５１６であるが、それはＴ．Ｈａｎｓｅｎらによって説明されている（例えば、特許文献３２「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｉｎ  Ｆｌｕｉｄ  Ｓａｍｐｌｅｓ  ｔｏ  Ｃｏｌｌｅｃｔ  ＤＮＡ  ｏｒ  ＲＮＡ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｓａｍｐｌｅ」及び特許文献３３「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｉｎ  Ｆｌｕｉｄ  Ｓａｍｐｌｅｓ  ｔｏ  Ｃｏｌｌｅｃｔ  ＤＮＡ  ｏｒ  ＲＮΑ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｓａｍｐｌｅ」参照）。さらには、ピペッタ組立体５２２が、Ｔ．Ｈａｎｓｅｎらによってさらに十分に説明されている（例えば、特許文献３４「Ａ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｖｅｒｉｆｙｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｐｉｐｅｔｔｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｆｏｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ  Ｆｌｕｉｄ  Ｓａｍｐｌｅｓ」参照）。
【００３８】
以下に詳細に説明するが、当業者には明らかであるように、本発明の実施形態に従って使用可能な検出装置が２種類以上存在する。このような１つの検出装置が、Ｊ．Ａｎｄｒｅｗｓらによってさらに十分に説明されているアッセイ読取器５０２である（例えば、特許文献３５「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅａｄｅｒ  ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｓｓａｙｓ」参照）。検出装置のこれらの種類及び他の種類は、発明の背景で簡単に説明した。以上に参照した米国特許出願及び米国特許のそれぞれの内容は、参照によって本明細書に明示的に組み込まれる。
【００３９】
図４は、システムの概念的なブロック線図で、システム２００の主要構成要素及び試料がどのように処理されるかを示す。破線は、ロボットアーム５２４を使用して試料物質（ピペット先端５２８によって）及び他の装置を移動する時点を例示する。図４は、マイクロコントローラ５６４（「局所」又は「遠隔」パーソナルコンピュータでもあり得る。）又は任意適切なコントローラを含んでいる。以下の、特に、図２１に例示されている添付の方法説明と併せた説明全体を通して、システム２００の動作は、局所及び／又は遠隔で格納及び実行可能なプログラムによって制御される。このような装置及び動作方法の詳細な説明は、当業者にはその動作が明らかであるので除外される。このようなコントローラは、表示器５６０、プリンタ５６２、マウス５６８及び／又はキーパッド５６６を備えるマイクロコントローラ５６４、記憶装置５５８、入力／出力インタフェース５７０、ならびにデータ／制御バス５５６を含み得る。
【００４０】
上述したように、この自動システム２００は、ロボットアーム５２４を利用して、液体試料から核酸を単離しかつ増幅するのに必要なすべての手順を実行する。構成要素は、試料仮留め機構（ｓａｍｐｌｅ  ｔｒａｋｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を備える入力試料管ラック５１０（図９〜図１１）、入力試料から核酸を単離し、かつ濃縮するために使用する抽出器サブシステム（図１５）、単離された核酸の増幅のために使用する加熱された準備刺激及び増幅ステーション（図１４）、ならびに特異的な標的分析物の増幅を監視する読取器（図１６）を含む。この過程のすべての手順は、液体試料の交差汚染を防止するために使い捨て用ピペット先端５２８を使用して液体を移すことができる付属ピペット作業装置（図６〜８、図１２及び図１３）を備える工業用等級のロボットアーム（図５）の使用によって完全に自動化されている。ピペット作業組立体５２２は圧力変換器を利用して、ピペッタノズルの濾過ピペット先端５２８の存在を検出し、かつ試料試験管（図９〜図１１）中の液体水準を検知する。一体型ＬＣＤ接触画面モニタ５０６を介してプログラム実行特定入力（ｒｕｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｐｕｔ）を入力できるコンピュータプログラムがすべての処理手順を制御する。
【００４１】
自動システム２００は、可動ロボットアーム５２４から操作者を保護し、かつ液体試料中に存在する可能性があるエアゾルが漏出するのを防止する滑動式アクリル窓を備える密閉箱中に完全に内蔵されている。器具の下方から到達可能な交換可能容器を使用して、汚染されたピペット先端５２８及び液体廃棄物を回収する。
【００４２】
ここでＳＣＡＲＡロボットアーム５２４を使用するシステム２００の動作を説明するが、当業者には明白であるように、ＳＣＡＲＡロボットは、人体に非常によく似た動きを有する。このような装置は、肩及び肘関節ばかりでなく、手首軸及び垂直軸も組み込む。ＳＣＡＲＡロボットは、１９６０年代の早期に日本で発明され、爾来数多くの様々な産業で広範に使用されてきた。
【００４３】
ＳＣＡＲＡロボットは、迅速で、反復可能であり、しかも関節式の位置決め動作を要する多様な汎用的な応用例に理想的である。それらの使用例は、パレット積付け及び積下ろし、積込み及び積下ろし、ならびに組付けを含んでいる。それらの独特な「肘」の動きのために、ＳＣＡＲＡロボットは、定量分配及び定位置へのガスケット形成のような、円運動による一定の加速が必要な応用例にも理想的である。ＳＣＡＲＡロボットの関節は、すべてが回転可能であり、さらに完全に封止しかつ防護することが可能であり、それは、ロボットが埃の多い又は腐食性の環境中に配備されるようなことがあれば必要である。ＳＣＡＲＡロボットは、一般に直角座標ロボットよりも速く、さらにそれらの関節では幾つもの動きが実行可能である。図７に例示するロボットアーム５２４は、ＳＣＡＲＡ型ロボットアームの一例である。システム２００はＳＣＡＲＡの使用に限定されるものではなく、システム２００がその意図した機能を実行可能にする関節式ロボットのような他の任意適切なロボット装置の種類も使用可能であることを理解されたい。
【００４４】
図２１は、本発明の一実施形態による、図２に示した標的核酸配列の単離、増幅、及び検出のための完全に統合されかつ自動化された多検体システムを動作させる方法の手順の一実施例をフローチャートに示す図である。
【００４５】
以下は、図２１に示してあるフローチャートの説明であるが、そこでは標的核酸の処理を行う、本発明の実施形態の１つの特定の使用を参照する。しかし、以上に説明しかつ当業者には明らかなように、本発明は、このような特定の実施形態に限定されるのではなく、さらに標的核酸の処理に限定されるものでもなく、本発明は、幾つもの様々な実施形態を有するものであり、そのように限定されるのではなく標的又は非標的核酸及び／もしくは標的又は非標的タンパク質の処理に使用可能である。図２１を参照すると、自動システム２００を動作させるための方法は手順１０２から始まり、そこでは、使用者は、最初に使い捨てピペット先端５２８、抽出器管、液体試薬、準備刺激（ｐｒｉｍｉｎｇ）及び増幅微小ウェル、ならびにプレートシールを装填する。次に、空の試料管ラック５１０を管ラック・ログイン・ステーションに配置する。操作者は、手持ち式バーコード用ワンド（ｗａｎｄ）によって管ラックバー５１０のコードを走査し、次いで、検査すべき各試料管を走査し、かつ試料管を管ラック５１０の中に配置する。それぞれの管が管ラック５１０中に配置されると、管ラック５１０下方に搭載されている膜型キーパッド５５４を操作して、管の位置をコンピュータに伝達する。操作者は、処理すべき管のすべてが装填されるまで、ワンドを使ってそれぞれの管の読み取りを続け、それを管ラック５１０の中に配置する。この過程の最後に、コンピュータは、管ラック５１０の識別の記録ならびに管ラック５１０中に装填された各管の患者情報及び位置の記録を完了する。
【００４６】
次いで、管ラック５１０は管処理ステーション５４６中に配置される。管ラック５１０の下方に位置する固定バーコード読取器は、管ラック５１０の識別情報を読み取り、管ラック５１０識別情報を、その特定の管ラック５１０に関して記録された患者情報のデータベースに関連付ける。このような情報は、患者の結果が印刷される、過程の最終ステージまで追跡される。次に、使用者はアクリル窓を閉じ、ＬＣＤ接触画面５０６を介してプログラムの実行を開始する。
【００４７】
手順１０４では、ロボットアーム５２４がピペット先端５２８を取り上げ、液体をそれぞれの試料管から対応する抽出管５４８の中に移す。この抽出管５４８は、磁性微粒子及び溶解試薬が予め充填され、かつ液体試料を管に分注するときにロボットアーム５２４が穿刺するホイル膜で蓋がしてある。ロボットアーム５２４は、試料を混合して抽出管成分を再縣濁させる。すべての混合手順は、必ずしもそうとは限らないが、微粒子の分散を促進するために消磁界（ｄｅｇａｓｓｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）の影響下で行うことができる。ロボットアーム５２４は、それぞれに試料を移した後で、ピペット先端５２８を廃棄し、かつ新たなピペット先端５２８を入手する。この過程は、すべての試料を、それらの対応する抽出管の中に移し終えるまで続く。他の方法として、試料は、抽出装置の中に直接に装填可能である。このような実施例では、試料は、必要な試薬及び／又は抽出用物質を予め充填することが可能な容器中にある。
【００４８】
次の手順、すなわち、手順１０６の間に、抽出器サブシステム５１６内部の加熱器５７２が、生物学的試料中に含まれている微生物から核酸を放出させるのに適切な温度まで試料を加熱する。次いで、加熱器５７２を停止して溶解された試料を冷却させる。他の方法として、熱を利用する代わりに、又は熱と組み合わせて、化学的手段によって生物学的試料中に含まれる微生物から核酸を放出させることもできる。化学的抽出手段が説明されている（例えば、特許文献３６「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｅ−ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｌａｓｍａ  ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ａｓｓａｙｓ」及び特許文献３７「Ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  ｆｒｏｍ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｓａｍｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ｋｉｔｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」参照）。
【００４９】
冷却後に、手順１０８で、ロボットアーム５２４は、新たなピペット先端５２８を選び、結合試薬を吸引し、それぞれの試料ごとに異なるピペット先端５２８を使用して抽出管の第１グループの中に結合試薬を分注し、かつ混合する。この過程は、核酸を磁性微粒子に非特異的に結合させる。次に、手順１１０では、抽出器サブシステム５１６内部の磁石５５０が、磁性微粒子を管の側面に集めるために定位置に自動的に移動される。ロボットアーム５２４は、同じピペット先端５２８を使用して、それぞれの抽出管から廃液を吸引し、全核酸が付着した磁性微粒子を管の側面に固着させておく（手順１１１）。次いで、磁石５５０は、管下方のそれらの元の位置に移動され、よって微粒子を管の側面から解放する。
【００５０】
手順１１２では、ロボットアーム５２４が、新たなピペット先端５２８を選択し、洗浄試薬を吸引し、分注し、次いで洗浄試薬を磁性微粒子及び結合されている核酸材料と混合する。手順１１４では、次に磁石５５０が、微粒子を管の側面に固着させるために定位置に移動され、さらにロボットアーム５２４が、同じピペット先端５２８を使用して、廃液洗浄試薬を除去し（手順１１５）、洗浄された核酸結合微粒子を管の側面に固着させておく。次いで、磁石５５０は、管の下方位置まで移動される。手順１１６では、溶出緩衝液がピペット先端５２８の中に吸引される。次いで、この溶出緩衝液は、磁性微粒子中に分注され、かつそれと混合され、それによって磁性微粒子から全核酸を放出させる（手順１１７）。入力試料の量に比べて少ない溶出緩衝液量を利用して、核酸を効果的に濃縮することができる。手順１１８では、磁石５５０は、固着位置まで押し上げられ、ロボットアーム５２４は、濃縮された核酸を含む溶出試料を準備刺激ウェルの中にピペットで分注する（手順１１９）。非特異的核酸の結合過程のさらなる詳細が、上述した特許文献に説明されている（例えば、特許文献３３参照）。
【００５１】
２０分間の室温放置期間後に、準備刺激用の加熱器プレート５２６を使用可能にして、非特異的にハイブリッド形成されたオリゴヌクレオチドを破壊するのに適切な熱スパイク温度（ｈｅａｔ  ｓｐｉｋｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）まで準備刺激ウェルの温度を上昇させる（手順１２０）。手順１２１では、次に、ロボットアーム５２４が準備刺激ウェルから適正量の試料を吸引し、それを増幅／読取ウェル中に分注する。試料のすべてが準備刺激加熱器プレート５２６から増幅プレート（ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｐｌａｔｅ）５３０に移された後で、ロボットアーム５２４がプレートシール把持器具５４４を選択し、プレートシール５０４を取り上げ、さらにプレートシール５０４を増幅プレート５３０上に配置する。封止された増幅プレート５３０は、アッセイ読取器チャンバ５０２の中に移されるが、このチャンバは、標的核酸の増幅のために必要な一連の温度を維持する（手順１２２）。
【００５２】
手順１２４では、アッセイ読取器チャンバ５０２が、封止された増幅プレート５３０を読取ヘッド５５２の上方に移動させて核酸増幅産物を検出する。アッセイ読取器チャンバ５０２は、検査結果を測定し、印刷出力によってデータを提供する。検査結果の位置は、元の試料管の位置に一致する。２組の複数の準備刺激プレート及び２組の複数の増幅／読取器プレートは、１つの試料当たり１つ又は２つの検査を維持するために設けられている。アッセイ読取器のさらなる詳細が、上述した特許文献に説明されている（例えば、特許文献２参照）。
【００５３】
試料処理の他の方法には、シリカ膜の使用を伴う自動核酸抽出が含まれる。この場合には、結合試薬と混合された溶解試料液が、中心に浮遊させたシリカ膜を有する開放容器中にピペット分注される。真空を利用して膜を通して試料を抽出して膜中に核酸を捕獲し、残った廃液を廃棄することができる。次いで、試薬を使用して核酸を膜から放出させる。この方式を自動化することに関する問題は、真空チャンバの組立及び解体が必要なことである。このような複雑な作業を実行するために自動装置を使用すると、特に、すべての部分を気密にしなければならないので問題を含み得る。さらには、この装置の未使用部分は、装置の動作部分全体に均一な真空を実現するために（通常はテープを使って人手で）閉塞されねばならない。
【００５４】
全核酸（対象となる特異的な標的の低コピーを含めて）を効率的に捕獲することは、血漿のような粘性がより大きな、高タンパク質試料では特に難問である。抽出過程の最適化によって、本発明者は、血漿及び圧出膣ぬぐい液（ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ  ｖａｇｉｎａｌ  ｓａｗａｂｓ）のような粘性試料で核酸を効率的に捕獲できる、システム２００を利用するプロトコルを開発した。主要な改良は、血漿の処理後に微粒子を導入することによって、微粒子のタンパク質の事前塗布を最小限にすることを含むものであった。これは、タンパク質と核酸の間の潜在的な結合部位に関する競合を低減し、タンパク質同士の相互作用による微粒子の凝集を低減する。微粒子の凝集を最小限にすると、次には微粒子の効率的な混合が促進する。吸引混合時に消磁界を組み込むことも、残留微粒子磁気による微粒子の凝集を最小限にすることによって混合効率を高める。これらの進歩を組み合わせると、カオトロピック塩の助けを借りずに粘性のタンパク様の試料から核酸を効率的に抽出することができる。
【００５５】
本発明をその幾つかの典型的な実施形態を参照して説明してきた。しかし、上述した例示的な実施形態以外の特定の形態で本発明を実施可能であることは当業者には明らかであろう。これは、本発明の趣旨から逸脱することなくなされ得る。典型的な実施形態は例示に過ぎず、したがって、いずれにしても限定として考えるべきものではない。本発明の技術的範囲は、以上の説明ではなく、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって特定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】標的核酸配列の単離、増幅、及び検出のために人手によって多くの検体試料を調製するための知られた方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による、標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための自動多検体調製システムを示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による、図２に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための完全に統合されかつ自動化された多検体システムの内部を示す図である。
【図４】図２に示され、また図３及び関連図を参照してさらに十分に説明される、完全に統合されかつ自動化された多検体システムの主要構成要素を示すシステム構成図である。
【図５】本発明の一実施形態による、標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用されるＳＣＡＲＡロボットアームを示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による、図２に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用する６チャンネル型ピペッタ組立体を示す異なる斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による、図２に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用する６チャンネル型ピペッタ組立体を示す異なる斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態による、図２に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムの図６及び図７に示したピペッタ組立体と共に使用するピペッタ先端の一実施例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するための、識別システムを備える管ラックを示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するための図９に示した管ラック識別ステーションの一部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するための図９に示した管ラック識別ステーション組立体の一部を示す分解組立図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するためのピペット先端ホルダステーションを示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するための、先端交換ステーションを備えるピペッタ先端ホルダを示す斜視図である。
【図１４】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するための準備刺激加熱器プレートを示す斜視図である。
【図１５】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するための抽出器システムを示す分解組立図である。
【図１６】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムで使用するためのアッセイ読取器ステージを示す斜視図である。
【図１７】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムの図１６のアッセイ読取器で使用するための、ウェルを備える多位置マイクロタイタプレートを示す斜視図である。
【図１８】図１７に示した多位置マイクロタイタプレートを示す斜視図である。
【図１９】図１７に示したマイクロタイタウェル組立体の一部を示す斜視図である。
【図２０】本発明の一実施形態による、図２及び図３に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための統合されかつ自動化された多検体システムの図１７に示したマイクロタイタプレートに封止プレートを適用する際に使用するためのプレートシーラ把持器具を示す斜視図である。
【図２１】本発明の一実施形態による、図２に示した標的核酸配列の単離、増幅及び検出のための完全に統合されかつ自動化された多検体システムを動作させる方法の手順の一実施例をフローチャートに示す図である。
【図１】
2005525816.tif 000002
【図２】
2005525816.tif 000003
【図３】
2005525816.tif 000004
【図４】
2005525816.tif 000005
【図５】
2005525816.tif 000006
【図６】
2005525816.tif 000007
【図７】
2005525816.tif 000008
【図８】
2005525816.tif 000009
【図９】
2005525816.tif 000010
【図１０】
2005525816.tif 000011
【図１１】
2005525816.tif 000012
【図１２】
2005525816.tif 000013
【図１３】
2005525816.tif 000014
【図１４】
2005525816.tif 000015
【図１５】
2005525816.tif 000016
【図１６】
2005525816.tif 000017
【図１７】
2005525816.tif 000018
【図１８】
2005525816.tif 000019
【図１９】
2005525816.tif 000020
【図２０】
2005525816.tif 000021
【図２１】
2005525816.tif 000022
【国際調査報告】
2005525816.tif 000023
2005525816.tif 000024
2005525816.tif 000025