(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料保存基材（３；１３；２３；３３）に適用された生物学的試料（２）を乾燥させるための装置（１；１１；２１；３１）であって、１以上の試料保存基材ホルダ（４；１４；２４；３４） と１以上の化学熱パッド（５；１５；２５；３５）とを備える装置（１；１１；２１；３１）。
【請求項２】
化学熱パッド （５；１５；２５；３５） の天井面温度が約６０℃以下であり、例えば３５〜５８℃である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
化学熱パッド（５；１５；２５；３５）が、３５〜５８℃の範囲内の表面温度に１０分以上、例えば６０分以上維持することができる、請求項１又は請求項２記載の装置。
【請求項４】
化学熱パッド（５；１５；２５；３５）が、試料保存基材（３；１３；２３；３３）から約１０ｍｍ未満、例えば約２ｍｍ未満の距離に配置、及び／又は試料保存基材（３；１３；２３；３３）と接触するように配置される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
化学熱パッド（２５）が化学熱パッドホルダ（２６）に配置され、化学熱パッドホルダ（２６）が試料保存基材（２３）にヒンジ連結されて可動であるる、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
化学熱パッド（５；１５；２５；３５）を活性化することができる活性化手段（４０）をさらに備えており、例えば、活性化手段が、試料保存基材ホルダ（２４）上の突起であり、化学熱パッド（２５）内のスリット金属ディスク又はばねに対して作用するように構成されている、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
検体収集面（２８）を有する可動式の試料収集部材（２７）をさらに備え、可動式の試料収集部材（２７）が、ヒンジ連結され、生物学的試料を検体収集面（２８）上で収集するための第１の開放位置と、試料保存基材（２３）の少なくとも一部に面する又は接触する第２の閉鎖位置の間を移動することができる、請求項５乃至請求項６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
複数の試料保存基材（３３）を備える筐体（３７）をさらに備え、筐体が、試料保存基材の間にある空気チャネル（３９）に関連する空気孔（３８）を備える、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
１以上の生物学的試料を保存するための方法であって、
ａ）１以上の試料保存基材（３；１３；２３；３３）を準備し、
ｂ）試料保存基材（３；１３；２３；３３）上に生物学的試料を適用し、
ｃ）１以上の化学熱パッド（５；１５；２５；３５）を試料保存基材（３；１３；２３；３３）の近傍に配置し、
ｄ）化学熱パッド（５；１５；２５；３５）を活性化させて生物学的試料の乾燥を促進し、
ｅ）試料保存基材（３；１３；２３；３３）を乾燥生物学的試料と共に２４時間以上保存する
ことを含む方法。
【請求項１０】
活性化後の化学熱パッド（５；１５；２５；３５） の表面が、３５〜５８℃の範囲内の温度に達し、１０分以上、例えば６０分以上これを維持する、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的試料の保存に関し、より詳細には生物学的試料を試料保存基材上で乾燥させるための装置に関する。本発明はまた、試料保存基材上での生物学的試料の保存の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙基材及び同様の多孔性シート基材は一般に、生物学的試料の保存に使用される。例としては、核酸試料を保存することを目的とした化学的に処理されたＦＴＡ（登録商標）及びＦＴＡ（登録商標）Ｅｌｕｔｅ紙（ＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）、並びに血液試料を保存することを目的としたＦＴＡ（登録商標）ＤＭＰＫカード及び９０３（登録商標）カード（ＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）がある。このような基材を利用する方法に共通する特徴は、湿った生物学的試料（血液、綿棒で採取した頬の試料、浸軟した組織など）を基材上に配置し、多孔性構造体の中に吸収させ乾燥させることである。この乾燥作業が、不完全である又はゆっくりである場合、試料の安定性が損なわれ、その後の保存した試料中の成分の分析において、矛盾した結果が得られることになる可能性がある。標準的な手順は、試料と共に基材を周囲空気において乾燥させることで、完全に水を除去するまでの乾燥時間が１８時間にも達することになり、この時間内に劣化及びかび又は微生物の増殖により試料の変質が起こる可能性がある。
【０００３】
紙基材上で試料を保存するための複数のデバイスが記載されており、例えば米国特許第７７４８２８３号の口腔細胞採取デバイスが挙げられる。このようなデバイスにおける基材上での試料の乾燥は、周囲条件下で行なわれ、これは特に湿度が高ければ、遅くなる可能性がある。
【０００４】
米国特許第６７０３２１６号は、化学熱パッドを使用することで、ガンマヒドロキシ酪酸ディップスティック分析において、妨害するエタノールを揮発させることができることを述べているが、この公報は、生物学的試料の保存に関するものではなく、このような試料のいかなる乾燥作業も記載していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／１２６０９９号
【発明の概要】
【０００６】
したがって、生物学的試料を多孔性シート基材上で保存する際の安定性及び一貫性の改善を実現する方法及びデバイスに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、生物学的試料の多孔性シート基材上での迅速かつ一貫した乾燥作業を行なうことである。これは請求項１に定義される装置によって実現される。この装置の１つの利点は、電気又はいずれの実験室の器具にもアクセスせずに、現場で迅速かつ一貫した乾燥作業を実現させることができる点である。
【０００８】
本発明のさらなる態様は、多孔性シート基材上で乾燥させた生物学的試料からの検体の高度回収を実現することである。これは、請求項１３に記載される方法によって達成される。１つの利点は、タンパク質及び核酸の高度回収は、困難な周囲条件下でも行なうことができる点である。
【０００９】
本発明のさらなる好適な実施形態は、従属クレームに記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による装置を示す図である。
【図２】本発明による代替の装置を示す図である。
【図３】本発明による装置を示す図である。
【図４】図３の装置の側面図であり、種々のヒンジ角度でヒンジ連結された化学熱パッドホルダを備える図である。
【図５】図３及び図４の装置の頂部及び側面図である。
【図６】種々の位置における可動式の試料収集部材を備える図３〜図５の装置を示す図である。
【図７】種々のヒンジ角度でヒンジ連結された化学熱パッドホルダ及び活性化手段を備える装置を示す図である。
【図８】本発明による装置を示す図である。
【図９】図７の装置の頂部及び側面図である。
【図１０】本発明による方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
定義
本明細書で使用される用語「紙」は、繊維質のウェブ又はシート材料を意味している。紙は、例えばセルロース又はガラス繊維などの繊維質を含んでおり、任意には他の成分、例えば微粒子フィラー、湿潤強度又は乾燥強度添加剤、保持剤などを含む。それはまた、試料成分、細胞の溶解などを保存するための試薬を含む場合もある。
詳細な説明
図１〜図９によって示される一態様において、本発明は、試料保存基材３；１３；２３；３３に適用された生物学的試料２を乾燥させることを目的とした装置を開示しており、この装置は、１以上の試料保存基材ホルダ４；１４；２４；３４と、１以上の化学熱パッド５；１５；２５；３５を備えている。換言すると、この装置は、試料保存基材のための１以上のホルダと、１以上の化学熱パッドを備えており、この熱パッドは任意には、化学熱パッドホルダ６、１６、２６、３６に配置される場合もある。装置は任意には、試料保存基材ホルダ、化学熱パッドホルダ及び１以上の化学熱パッドを備えるデバイスであってよい。化学熱パッドは、試料基材の近傍にある、或いはそれを試料保存基材の近傍に移動させることができるように配置されるかのいずれかである。化学熱パッドが活性化すると、熱は試料保存基材へと移動し、基材上の試料をゆるやかに乾燥させる。
【００１２】
この装置の１つの利点は、困難な周囲条件下であっても試料の迅速な乾燥作業が可能になる点であり、これにより試料成分の回収を改善させ、分析的な方法の堅牢性を高めることができる。
【００１３】
化学熱パッドは、複数の異なる種類で利用可能である。それらは、活性化すると、発熱性相転移、すなわち化学又は電気化学反応を開始する化学的試薬を包含している。１つの一般的なカテゴリは、過飽和した塩溶液を含む化学熱パッドである。例えばスリット金属ディスク又は金属ばねを溶液中で曲げることによって、パッドが活性化すると、塩の結晶化が始まり、（発熱性）結晶化反応が継続している限り、熱が生成される。結晶化する溶液中で到達する最高温度は、形成される結晶の融解温度によって自動的に調整され、結晶化の速度（これは、熱流量及び加熱作用の持続期間に影響を与える）は、例えば粘性の高い添加剤を加えることで速度を減速させることによって、塩溶液の配合により制御することができる。パッドの表面温度は、結晶化によって制御されるが、パッド材料の熱伝導性、パッドの寸法及びパッドからの熱損失の速度によっても制御される。過飽和した塩溶液熱パッドにおいて一般的に使用される材料は、融点が約５８℃である酢酸ナトリウム三水和物であるが、種々の融点を有する他の材料も利用可能であり、他の材料を添加することによって酢酸ナトリウムの融解温度を操作することも可能である。過飽和した塩溶液熱パッドの１つの利点は、それらが再利用できることであり、すなわちそれらを使用後に融解温度を上回るまで加熱し、冷却し、再度活性化させることができる。それらはまた、スリットディスク／ばねを曲げることによって容易に活性化され、これにより活性化手段を乾燥装置に組み込む可能性を与える（溶液又は試薬の混合作業を必要とする熱パッドは、このような特定の装置には制御しにくい）。商業的に利用可能な酢酸ナトリウム三水和物熱パッドの例には、ＥＺＨｅａｔ及びＴｈｅ Ｈｅａｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ（共にＰｒｉｓｔｅｃｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ、米国）、Ｒｅｐｅａｔ Ｈｅａｔ（Ｒｅｐｅａｔ Ｈｅａｔ Ｆａｃｔｏｒｙ Ｌｔｄ、中国）並びにＴｈｅｒｍａ−Ｐａｋ（ＰＡＳＳ Ｂｒａｃｉｎｇ、カナダ）が含まれる。
【００１４】
活性化すると互いと接触するようになる試薬同士の反応によって熱が生成される化学熱パッドを使用することも可能である。１つの例は、鉄粉と塩溶液を包含する熱パッドであり、これは大気中の酸素と接触することで鉄の酸化が始まることによって活性化する。このような熱パッドは、より小型に作成することができるが、再利用はできず、最高温度があまり明確に規定されない可能性がある。商業的に利用可な鉄粉熱パッドの例には、Ｈａｎｄ Ｗａｒｍｅｒ及びＡｄｈｅｓｉｖｅ Ｂｏｄｙ Ｗａｒｍｅｒ Ｐｌａｓｔｅｒ （共にＥｖｅｒｇｒｅｅｎ Ｍｅｄｉｃａｌ ＆ Ｈｙｇｉｅｎｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ Ｌｔｄ、中国）が含まれる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、試料保存基材３；１３；２３；３３は、例えば紙などの多孔性材料のシートである。紙は、好適な吸収性と、機械的特性を備える使い易い材料であるが、例えばポリマーフォーム又は膜などの他の多孔性材料を使用することも可能である。試料保存基材は、１ｍｍ未満の厚さ、例えば０．３〜０．７ｍｍの厚さを有する可能性があり、カード形式であってよく、自立した、又はフレームの中に入れられる場合がある。それはさらに、試料適用領域のプリントされた又は浮き彫りにされた表示を有し、例えば数字形式、バーコード、ＲＦＩＤタグなどの識別コードを有する場合がある。
【００１６】
特定の実施形態では、試料保存基材３；１３；２３；３３は、生物学的試料中の成分の安定化を目的とした又は試料中の細胞の溶解を目的とした１以上の試薬を含んでいる。化学的試薬は、特定の本質的に不安定な成分、例えば核酸などの安定性を高めることができ、この場合、混合剤及び／又はラジカルスカベンジャーなどを安定剤及びタンパク質として使用することができ、この場合砂糖又はポリビニルアルコールなどの多価複合物が、安定作用を有することができる。細胞の溶解は、例えば界面活性剤又はカオトロープなどによって実現させることができ、これは、例えば核酸の保存及び分析する際に望ましい。好適な安定化試薬は、例えば米国特許第５４９６５６２号（核酸）及び欧州特許出願公開第１４２３５１４号（タンパク質）に記載される。細胞を溶解するための試薬は、例えば界面活性剤であってよく、具体的にはドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）などの陰イオン界面活性剤或いはグアニジン塩又は尿素などのカオトロープである。安定化試薬は、キレート剤（例えばＥＤＴＡ）、弱塩基（例えばＴｒｉｓ又はｂｉｓ−Ｔｒｉｓ）、ラジカル捕捉剤（例えば尿酸又は尿酸塩）、及び／又はガラス化促進ポリヒドロキシ化合物（例えばデキストラン、ポリスクロース、トレハロースなど）であってよい。このような試薬は全て紙をさらに吸湿性にする。
【００１７】
いくつかの実施形態では、化学熱パッド５；１５；２５；３５の天井面の温度は、約６０℃以下であり、例えば３５〜５８℃である。天井面の温度は、活性化した後の化学熱パッドの表面が到達する最高温度であり、天井温度が高くなるのを回避する利点は、試料が熱に弱い成分を含む場合、これらを過剰に加熱するリスクを減らす点である。表面温度は、化学熱パッドを室温で天板上に配置し、熱パッドの頂部に温度測定変換器を配置し、熱パッドを活性化し、温度を記録することによって測定することができる。
【００１８】
特定の実施形態では、化学熱パッド５；１５；２５；３５は、１０分以上、例えば６０分以上、３５〜５８℃の範囲内の表面温度に維持することができる。熱パッドが試料保存基材と接触して配置された場合、短い乾燥時間でも（例えば１０分）十分な可能性があり、その一方で熱パッドが複数の試料保存基材に隣接して配置された場合、より長い（１時間まで）が必要となる場合もある。化学熱パッドのサイズ及び特徴は、好適な加熱作業の持続期間を実現するように選択することができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、化学熱パッド５；１５；２５；３５は、試料保存基材３；１３；２３；３３から約１０ｍｍ未満、例えば約２ｍｍ未満の距離に配置される。距離を短くすることによって、効率的な熱伝達と乾燥が実現する。
【００２０】
特定の実施形態では、化学熱パッド５；１５；２５；３５ は、試料保存基材３；１３；２３；３３と接触するように配置される。熱パッドは、そのように望まれるならば、試料保存基材の裏側７と接触するように配置されることで、試料の汚染のリスクを減らすことができる。また保護フィルム（図示せず）を熱パッドと試料保存基材の間に配置することで、汚染のリスクをさらに減らすことも可能である。この場合、熱パッドは、保護フィルムを介して試料保存基材に間接的と接触することになる。
【００２１】
図３〜７に示されるように、いくつかの実施形態では、化学熱パッド２５は、化学熱パッドホルダ２６に配置され、このホルダは、試料保存基材２３にヒンジ連結されて可動である。上記の１つの利点は、熱パッドを簡便に活性化させ、速やかに試料保存基材と接触するように、或いはそこから近い距離に配置させることができる点である。
【００２２】
図７に示される特定の実施形態では、この装置はまた、化学熱パッド２５を活性化することができる活性化手段４０を備える。活性化手段は、例えば試料保存基材ホルダ２４又は可動式の試料収集部材２７上又はそれに隣接した突起であってよく、これによって、熱パッドを配置する際、又は試料収集部材を閉鎖位置に移動させる際に熱パッド内のスリット金属ディスク又はばね４１を屈曲させる。スリット金属ディスク又はばねはこの場合、熱パッド内の特定の位置に配置され、例えばパッドの部分的に切り離された角などに配置されることで、配置する際に突起と適合することができる。換言すると、活性化手段（突起）は、活性化手段（突起）が熱パッドと接触すると、熱パッドの内部に配置されたスリット金属ディスク又はばねに対して作用するように構成することができる。装置の中に活性化手段を有することの利点には、活性化が促進されること、熱パッドに触れる必要がないこと、及び熱パッドの活性化作業と、配置作業の間の時間を短縮することができる点が含まれる。
【００２３】
図３〜６に示されるいくつかの実施形態では、この装置はまた、検体収集面２８を備える可動式の試料収集部材２７を備える。この可動式の試料収集部材は、ヒンジ連結され、生物学的試料を検体収集面上で収集するための第１の開放位置と、試料保存基材の少なくとも一部に面する又は接触する第２の閉鎖位置の間を移動することができる。可動式の試料収集部材は、例えばヒンジ連結されたアーム２９に装着させることができる。このような装置は、例えばヒトを識別する際の頬の上皮細胞の採集作業に有効な場合があり、この場合開放位置にある試料収集部材を口の中に入れて、検体収集面を頬の内側に当てて拭き取ることができる。試料収集部材はその後閉鎖され、検体収集面が試料保存基材と接触させられ、細胞を移送することができる。その後化学熱パッドを配置し、活性化させることで、細胞試料の乾燥を促進することができる。検体収集面２８は、例えばポリマーフォームであってよく、試料保存基材は例えば、細胞溶解及び／又は核酸（例えばＤＮＡ）又はタンパク質保存試薬、例えばＦＴＡ（登録商標）、ＦＴＡ ＤＭＰＫ又はＦＴＡＥｌｕｔｅ（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）によって処理された紙カードであってよい。
【００２４】
図８〜９に示される特定の実施形態では、この装置は、複数の試料保存基材３３を備える筐体３７を備える。筐体は、試料保存基材の間にある空気チャネル３９に関連する空気孔３８を備えることができる。この装置の１つの利点は、一回の作業で複数の試料を異なる基材に適用し、迅速に乾燥させることができる点である。筐体にある空気孔３８が、空気チャネル３９と位置合わせされることで、熱パッド３５からの有効な対流の熱伝達を行なうことができる。熱パッドが、試料保存基材３３の真下に配置されることで、対流を改善させることができ、試料保存基材は、熱パッドの長さの軸に直交して又は傾斜して配置することができる。試料保存基材ホルダ３４は、少なくとも１０の、例えば２４の例えばプラスチックフレーム付きの紙カードの形式で試料保存基材を収容することが可能な格納庫であってよい。例えば薬剤候補の薬物代謝及び薬動力学（ＤＭＰＫ）検査において、試料保存基材を使用して動物又はヒトから血液を採取することができる。この場合、格納庫全体を乾燥した血斑の分析のために中央分析施設に輸送する場合もある。
【００２５】
図１〜１０に示される一態様において、本発明は、１以上の生物学的試料を保存するための方法を開示している。方法は、
ａ）１以上の試料保存基材３；１３；２３；３３を準備する段階と、
ｂ）試料保存基材上に生物学的試料を適用する段階と、
ｃ）１以上の化学熱パッド５；１５；２５；３５を試料保存基材の近傍に配置する段階と、
ｄ）化学熱パッドを活性化させて生物学的試料の乾燥を促進する段階と、
ｅ）試料保存基材を乾燥した生物学的試料と共に少なくとも２４時間保存する段階とを含む。この方法の１つの利点は、困難な周囲条件下でも、試料の迅速かつ再生可能な乾燥作業を実現することができる点であり、これにより、より適切な試料の再生利用と堅牢性の改善をもたらす。方法は、例えば先の実施形態に記載される装置を利用して行なうことができる。以下に記載される方法の実施形態の特徴もまた、上記に記載される装置の実施形態に適用可能である。
【００２６】
いくつかの実施形態では、活性化した後の化学熱パッドの表面は、３５〜５８℃の範囲内の温度に達し、この間隔を１０分以上、例えば６０分以上維持する。これは、例えば異なる構造の商業的に利用可能な酢酸ナトリウム三水和物熱パッドによって実現することができる。１つの利点は、いずれの熱に弱い試料成分の過熱も避けることができ、迅速な乾燥作業を実現させることができる点である。
【００２７】
特定の実施形態では、生物学的試料又は生物学的試料を備える試料保存基材内の水分量は、段階ｄ）の後１時間以内で、例えば段階ｄ）の後１０分以内で約２５重量％未満又は約１５重量％未満である。これによる１つの利点は、試料中の成分の劣化を防ぐ点である。
【００２８】
いくつかの実施形態では、試料保存基材３；１３；２３；３３は、例えば紙などの多孔性材料のシートである。このような基材の例は、９０３（登録商標）又は３１ＥＴＦ（共にＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）などの未変性紙、並びにＦＴＡ、ＦＴＡ  ＤＭＰＫ及びＦＴＡＥｌｕｔｅ（全てＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）などの溶解／保存試薬を含む紙である。溶解又は保存試薬を含む紙は、普通の紙よりも吸湿性が高いことが多く、本発明の方法及び装置は、このような紙が使用される際に特に有利であり得る。
【００２９】
特定の実施形態では、試料保存基材３；１３；２３；３３は、該生物学的試料中の成分の安定化を目的とした、或いは該試料内の細胞の溶解を目的とした１以上の試薬を含む。このような基材の例は、ＦＴＡ、ＦＴＡ ＤＭＰＫ及びＦＴＡＥｌｕｔｅ（全てＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）である。細胞の溶解を目的とする試薬は、例えば界面活性剤であり、具体的にはドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）などの陰イオン界面活性剤或いはグアニジン塩又は尿素などのカオトロープであってよい。安定化試薬は、例えばキレート剤（例えばＥＤＴＡ）、弱塩基（例えばＴｒｉｓ又はｂｉｓ−Ｔｒｉｓ）、ラジカル捕捉剤（例えば尿酸又は尿酸塩）及び／又はガラス化促進ポリヒドロキシ化合物（例えばデキストラン、ポリスクロース、トレハロースなど）であってよい。このような試薬は全て、紙をさらに吸湿性にする。
【００３０】
いくつかの実施形態では、方法はまた段階ｅ）の後、該試料中の１以上の成分を分析する段階ｆ）を含む。この分析には、例えば薬剤候補又はその代謝産物の質量分光分析、タンパク質又はＰＣＲ／ＲＴ−ＰＣＲの免疫アッセイ並びに特定の核酸配列の検出を含む場合がある。
【実施例】
【００３１】
実施例１．表面温度試験
２種類の酢酸ナトリウム三水和物パッド（直径９０ｍｍ、重量１００ｇ）について、再加熱及び冷却工程の後に２回評価した。各々のパッドは、天板上に室温（２０±２℃）で配置され、温度変換器（Ｃｏｍａｒｋ Ｃ２８ Ｋタイプの熱電対）をその頂部に備えており、活性化された後、その温度が記録された。
【００３２】
【表１】
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この結果は、両方のパッドが表面温度を４１〜４８℃の範囲内で１０分間、及び３５〜４８℃の範囲内で６０分間維持することが可能であったことを示している。
【００３３】
この書面による記載は、本発明を開示することを目的とした最適な態様を含む例を利用しており、また任意の装置又はシステムを作製し利用すること、並びに任意の採用された方法を実行することを含め、当業者が本発明を実施することができるようにするものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が思い付く他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しと相違ない構造上の要素を含む場合、或いはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しとわずかな相違点を有する等価な構造上の要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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