(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側面と第２の側面とを有し、少なくとも第１の空洞、第２の空洞、及び第３の空洞の範囲を規定する剛性本体であって、前記第１、第２、及び第３の空洞がそれぞれ第１、第２、及び第３の貯蔵区画に関連付けられ、それぞれの貯蔵区画が水溶性液体試薬を収容する、剛性本体と、
前記第１の空洞と前記第２の空洞を接続する第１の水路と、
前記第２の空洞と流体連絡し、その下流にあり、第１の交差部において第３の水路を介して前記第３の空洞に接続された第２の水路領域と、を備え、
前記第２の水路領域は、不水溶性流体を収容する貯蔵区画に関連付けられ、
壁部材が前記剛性本体の前記第１の側面の少なくとも一部分に固定され、前記壁部材が前記第１の空洞、前記第２の空洞、及び前記第３の空洞の上に配置され、それにより、第１室、第２室、及び第３室の範囲を規定し、
注入口が前記第１室と連絡しており、
不水溶性流体を収容する前記貯蔵区画は、前記貯蔵区画から前記第２の水路領域に分配された時に、前記第１の交差部を含む前記第２の水路領域内に前記流体の連続層を生成するのに十分な量の前記流体を収容する、
試料処理装置。
【請求項２】
前記第２の水路領域は、前記第２の空洞を介してのみ前記第１の水路及び第１の空洞と連絡している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記壁部材は、前記液体試薬貯蔵区画の範囲を規定する複数のブリスタ領域を含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１、第２、及び第３の貯蔵区画のそれぞれの前記水溶性液体試薬は、水性緩衝液、含水溶解緩衝液、水性塩類溶液、及び溶離媒質から選択される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第２の貯蔵区画は、前記第２室と任意の中間導管の合計量より大きい量の液体試薬を収容する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の貯蔵区画は、少なくとも前記第２室、前記第１の水路、及び任意の中間導管を充填するために効果的な量の液体試薬を収容する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第３の貯蔵区画は、前記第３室、前記第３の水路、及び任意の中間導管の合計量より大きい量の液体試薬を収容する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記第３室は、前記剛性本体の外面の一部分を構成する光透過性窓を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
試料から関心のある検体を抽出するための方法であって、
(i)固相担体を収容し、試料口を含む第１室と、第２室と、処理室である第３室と、
前記第１室と前記第２室を接続する第１の水路と、
前記第２室と流体連絡し、その下流にあり、第１の交差部において第３の水路を介して前記第３室に接続された第２の水路領域と、
を備える装置を提供することと、
(ii)前記第１室に関連付けられた第１の貯蔵区画からのある量の第１の水性試薬と試料を前記第１室に投入することであって、前記試料内に存在する場合に検体を選択的に結合するために前記固相担体が効果的であることと、
(iii)前記第２室及び少なくとも前記第１の水路の一部分を充填するために効果的な量の第２の水性試薬を、前記第２室に関連付けられた第２の貯蔵区画から前記第２室に投入し、ある量の第３の水性試薬を、前記第３室に関連付けられた第３の貯蔵区画から前記第３室及び第３の水路に投入することと、
(iv)不水溶性流体が前記第１の交差部を含む前記第２の水路領域内に流体の連続ゾーンを形成し、それぞれ、前記第２の水性試薬及び前記第３の水性試薬との第１及び第２の流体境界面を形成するように、ある量の不水溶性流体を、前記第２の水路領域に関連付けられた第４の貯蔵区画から前記第２の水路領域に投入することと、
(v)外部から加えられた力によって、前記第２室内の前記水性試薬内に、前記不水溶性流体内に、そして前記第３の水路及び処理室内の前記第３の水性試薬内に、前記固相担体を順次移動させることであって、それにより、前記移動が、前記固相担体及び関連の関心のある検体を移送し、それにより、前記試料から関心のある前記検体を抽出することと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記流体境界面は、前記移動中、本質的に静止したままになる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記装置は、前記第１の交差部又はその上流にあるポイントで前記第２の水路領域に接続された乾燥室を更に備え、
前記方法は、前記第３の水路及び処理室内に前記固相担体を移動させる前に、前記乾燥室内に前記固相担体を移動させ、その後、前記固相担体を収容する前記乾燥室の少なくとも一部分を前記不水溶性流体で充填することを更に含む、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記処理室に投入される試薬の量は、前記処理室の容積より大きく、
前記処理室試薬の過剰部分は、前記処理室と連絡し、その上流にある水路内に流れ込むようになっており、
前記不水溶性流体の前記投入は、所定の位置で前記処理室試薬の前記過剰部分を排出するために効果的であり、それにより、既知であり精密な連続量の処理室試薬を前記装置内で達成する、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の水路は、ある寸法を有する狭窄領域と、第１の高さを有する仕切りと、を有し、
前記第２の水路領域は、前記第１の高さより大きい第２の高さを有する仕切りを有し、
前記第２室に投入される前記第２の水性試薬の量は、前記第１の仕切りの上であるが前記第２の仕切りの下であるレベルまで前記第２室及び前記第１の水路を充填するために効果的であり、
前記第１及び第２室に投入される水性試薬の合計量は、前記第１の仕切りの上であるが前記第２の仕切りの下であるレベルまで前記第１及び第２室並びに前記第１の水路を充填するために効果的である、請求項９乃至１２のいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
前記固相担体は、複数の固体担体粒子を有し、
前記複数の固体担体粒子内の粒子の数、前記複数の固体担体粒子内の各粒子のサイズ、及び前記狭窄領域の寸法は、前記複数の固体担体粒子が個別に並びに集合的に前記狭窄領域を通過できるように選択され、
前記狭窄領域は、前記第１室と第２室との間の前記第１の水路を介する水性試薬の移送を低減する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
[0001]  本出願は、２０１２年５月８日に出願された米国仮出願第６１／６４４３８７号及び２０１３年３月７日に出願された米国仮出願第６１／７７４３９２号の利益を請求するものであり、いずれも参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本明細書に記載されている主題は、一般に、試料、特に生物試料から、核酸、タンパク質、又は細胞などの検体を抽出又は隔離するのに有用なカートリッジ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  生物試料内のタンパク質又は核酸などの生物実体の効果的な分析には、一般に、問題の目標実体をまず生物マトリックスから隔離することが必要であり、そのマトリックスは往々にして目標外の物質の複合混合物を含む。検体の効果的な隔離は、例えば、検出及び定量化のための核酸の増幅を含む、検体の効率的下流分析のための前提条件である。また、核酸増幅などの多くの場合、隔離された種が隔離中に使用された特定の試薬及び／又は溶媒の残留物を含まないことも重要である。
【０００４】
[0004]  既存の隔離方法は往々にして、複数の抽出及び／又は遠心分離ステップを必要とする場合が多いマルチステップ・プロセスを伴い、これは訓練された職員を必要とし、試料の汚染及び／又は損失のリスクをもたらす可能性がある。試料及び試薬に関する最小限のオペレータ操作で、患者から得られるものなどの生物試料から検体を隔離するために効果的な自立型装置が必要である。
【０００５】
[0005]  例えば、タンパク質又は核酸分離、イムノアッセイ、及び核酸増幅を実行するための自動又はモジュラー・システムは入手可能であるが、そのコスト及び複雑さは、小規模研究室及び診療所、特に発展途上国ではその有用性を制限する場合が多い。第三世界では、ＨＩＶ、結核、及び百日咳などの疾病について、低コストで迅速かつ信頼できる診断及び監視の必要性が増している。このために、最小限のオペレータ入力で、患者から得られる生物試料から検体を隔離するために効果的な自立型装置は、特にその装置が分析を実行するためにも効果的である場合、大いに役に立つであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]  以下の諸態様並びに以下に記載され例示されているその諸実施形態は、範囲を限定するものではなく、模範的かつ例示的なものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]  本明細書では、一態様において、第１の側面と第２の側面とを有し、少なくとも第１の空洞（cavity）、第２の空洞、及び第３の空洞の範囲を規定する剛性本体（rigid body）であって、第１、第２、及び第３の空洞がそれぞれ第１、第２、及び第３の貯蔵区画（storage compartment）に関連付けられ、それぞれの貯蔵区画が水溶性液体試薬を収容する、剛性本体を備える、試料処理装置（sample processing device）が開示されている。また、この装置は、第１の空洞と第２の空洞を接続する第１の水路（channel）と、第２の空洞と流体連絡し、その下流にあり、第１の交差部（intersection）において第３の水路を介して第３の空洞に接続された第２の水路領域と、を備え、第２の水路領域が、不水溶性流体を収容する貯蔵区画に関連付けられる。壁部材（wall member）は剛性本体の第１の側面の少なくとも一部分に固定され、その壁部材は第１の空洞、第２の空洞、及び第３の空洞の上に配置され、それにより、第１室（chamber）、第２室、及び第３室の範囲を規定する。注入口（inlet port）は第１室と直接連絡し、複数の固体担体粒子（carrier particle）が任意選択で第１室内に提供される。
【０００８】
[0008]  好ましくは、装置内の第２の水路領域は、第２室を介してのみ第１の水路及び第１の空洞と連絡している。
【０００９】
[0009]  好ましい一実施形態では、不水溶性流体を収容する貯蔵区画は、貯蔵区画から第２の水路領域に分配された時に、第１の交差部を含む第２の水路領域内に流体の連続層を生成するのに十分な量の流体を収容する。
【００１０】
[0010]  この装置は、第２の交差部を介して第２の水路領域と連絡し、第１の交差部の上流にあり、水溶性試薬を収容する第４の液体試薬貯蔵区画に関連付けられる、第４室などの追加の小室を含むことができる。この場合、不水溶性流体を収容する貯蔵区画は、好ましくは、貯蔵区画から第２の水路領域に分配された時に、第１及び第２の交差部を含む第２の水路領域内に流体の連続層を生成するのに十分な量の流体を収容する。第４の貯蔵区画は、水溶液又は水性エタノール溶液を収容することができる。
【００１１】
[0011]  また、この装置は、第２の水路領域と連絡し、第３室の上流にある、第５室も含むことができる。この場合、不水溶性流体を収容する貯蔵区画は、貯蔵区画から第２の水路領域に分配された時に、第５室の少なくとも一部分を充填し、第１及び第２の交差部を含む第２の水路領域内に流体の連続層を生成するのに十分な量の流体を収容することができる。好ましくは、第５室は、第１の交差部又は第１の交差部の上流にある第３の交差部のいずれかで第２の水路領域と連絡している。
一実施形態では、この装置の壁部材は、液体試薬貯蔵区画の範囲を規定する複数のブリスタ（blister）領域を含む。代わって、この装置は、液体試薬貯蔵区画の範囲を規定する複数のブリスタ領域を含む１つのブリスタ層を含むことができる。
【００１２】
[0012]  選択された諸実施形態では、第１、第２、及び第３の貯蔵区画のそれぞれの水溶性液体試薬は、水性緩衝液（buffer）、含水溶解緩衝液、水性塩類溶液、及び溶離媒質から選択される。
【００１３】
[0013]  第２の貯蔵区画は、第２室と任意の中間導管（conduit）の合計量より大きい量の液体試薬を収容することができる。代わって、その貯蔵区画は、少なくとも第２室、第１の水路、及び任意の中間導管を充填するために効果的な量の液体試薬を収容することができる。
【００１４】
[0014]  この装置は、第２の貯蔵区画を第１の水路に又は第１の水路に直接隣接する第１室の一領域に又は第２室に接続する導管を含むことができる。
【００１５】
[0015]  他の実施形態では、第３の貯蔵区画は、第３室、第３の水路、及び任意の中間導管の合計量より大きい量の液体試薬を収容する。
【００１６】
[0016]  一実施形態では、第３室は、剛性本体の外面の一部分を構成する光透過性窓（optically transparent window）を含む。
【００１７】
[0017]  好ましくは、この装置は、第１室及び第２室のうちの少なくとも一方に少なくとも１つの混合部材（mixing member）を含み、この混合部材は、例えば、剛性本体の空洞又は水路内の攪拌棒、混合ボール、及び／又は一連の一段高い隆起部にすることができる。
【００１８】
[0018]  好ましくは、複数の固体担体粒子は複数の磁性粒子を含む。これらの粒子のうちの１つ又は複数は、典型的に、検体と関連付けることができる親和性試薬によってその外面上で処理される。親和性試薬は、例えば、タンパク質などの検体に関する特異的結合を有する抗体又は抗体断片、或いは検体とハイブリッド形成可能な核酸配列にすることができる。
【００１９】
[0019]  また、本明細書では、関連の一態様において、（ｉ）固相担体を収容し、試料口を含む第１室と、第２室と、処理室である第３室と、第１室と第２室を接続する第１の水路と、第２室と流体連絡しその下流にあり第１の交差部において第３の水路を介して第３室に接続された第２の水路領域と、を備える装置を提供することと、（ｉｉ）ある量の第１の水性試薬と試料を第１室に投入することであって、試料内に存在する場合に検体を選択的に結合するために固相担体が効果的であることと、（ｉｉｉ）第２室及び少なくとも第１の水路の一部分を充填するために効果的な量の第２の水性試薬を第２室に投入し、ある量の第３の水性試薬を第３室及び第３の水路に投入することと、（ｉｖ）不水溶性流体が第１の交差部を含む第２の水路領域内に流体の連続ゾーンを形成し、それぞれ、第２の水性試薬及び第３の水性試薬との第１及び第２の流体境界面を形成するように、ある量の不水溶性流体を第２の水路領域に投入することと、（ｖ）外部から加えられた力によって、第２室内の水性試薬内に、不水溶性流体内に、そして第３の水路及び処理室内の第３の水性試薬内に、固相担体を順次、移動させることと、を含む、試料から関心のある検体を抽出するための方法が開示されている。この移動は、固相担体及び関連の関心のある検体を移送し、それにより、試料から関心のある検体を抽出する。
【００２０】
[0020]  好ましくは、不水溶性流体の投入によって形成された水溶性／不水溶性流体境界面は、固相担体の移動中、本質的に静止したままになる。
【００２１】
[0021]  他の好ましい実施形態では、この装置の第２の水路領域は、第２の空洞を介してのみ第１の水路及び第１の空洞と連絡している。
【００２２】
[0022]  この装置は、第１の交差部の上流にあるポイントで第２の水路領域と流体連絡している第４室を更に含むことができる。この場合、この方法は、ステップ（ｉｉ）の後かつステップ（ｉｖ）の前に、第２の水路領域内で不水溶性流体との追加の流体境界面を形成する第４の水性試薬を第４室に投入することを更に含むことができ、この移動は、第２室内の水性試薬内に、不水溶性流体内に、第２室内の水性試薬内に、不水溶性流体内に、第３の水路内に、そして第３の水路及び処理室内の第３の水性試薬内に、固相担体を順次、移動させることを含むことができる。
【００２３】
[0023]  この装置は、第１の交差部又はその上流にあるポイントで第２の水路領域に接続された乾燥室を更に含むことができ、この方法は、第３の水路及び処理室内に固相担体を移動させる前に、乾燥室内に固相担体を移動させ、その後、固相担体を収容する乾燥室の少なくとも一部分を不水溶性流体で充填することを更に含む。
【００２４】
[0024]  好ましくは、複数の固体担体粒子は複数の磁性粒子を含む。これらの粒子のうちの１つ又は複数は、典型的に、検体と関連付けることができる親和性試薬によってその外面上で処理される。親和性試薬は、例えば、タンパク質などの検体に関する特異的結合を有する抗体又は抗体断片、或いは検体とハイブリッド形成可能な核酸配列にすることができる。関心のある検体は、例えば、タンパク質又は核酸にすることができる。関心のある検体が核酸である場合、この方法は、第３（処理）室内で核酸を増幅することを更に含むことができる。
【００２５】
[0025]  選択された諸実施形態では、第１、第２、及び第３の貯蔵区画のそれぞれの水溶性液体試薬は、水性緩衝液、含水溶解緩衝液、水性塩類溶液、及び溶離媒質から選択される。試料が細胞を含む場合、第１室に投入される試薬は、好ましくは、細胞溶解試薬を含む。
【００２６】
[0026]  既知であり精密な連続量の処理室試薬を装置内で達成するために有用な一実施形態では、処理室に投入される試薬の量は処理室の容積より大きく、処理室試薬の過剰部分は処理室と連絡し、その上流にある水路内に流れ、その後の不水溶性流体の投入は、上記の第２の流体境界面にある可能性がある所定の位置で処理室試薬の過剰部分を排出するために効果的であるようになっている。処理室試薬の過剰部分は、第４室などの上流の小室又は第３室と第４室との間に位置し、第２の水路領域と連絡している追加の小室内に移送することができ、移送部分はその水路領域に流れ込むことができる。
【００２７】
[0027]  他の実施形態では、第１の水路は、ある寸法を有する狭窄領域（constriction region）と、第１の高さを有する仕切り（divider）と、を含み、第２の水路領域は、第１の高さより大きい第２の高さを有する仕切りを含み、第２室に投入される水性試薬の量は、第１の仕切りの上であるが第２の仕切りの下であるレベルまで第２室及び第１の水路を充填するために効果的であり、第１及び第２室に投入される水性試薬の合計量は、第１の仕切りの上であるが第２の仕切りの下であるレベルまで第１及び第２室並びに第１の水路を充填するために効果的である。
【００２８】
[0028]  関連の一実施形態では、固相担体は複数の固体担体粒子を含み、複数の固体担体粒子内の粒子の数、複数の固体担体粒子内の各粒子のサイズ、及び狭窄領域の寸法は、複数の固体担体粒子が個別に並びに集合的に狭窄領域を通過できるように選択され、狭窄領域は第１室と第２室との間の第１の水路を介する水性試薬の移送を低減する。
【００２９】
[0029]  図面を参照し、以下の説明を検討することにより、上記の模範的な諸態様及び諸実施形態に加えて、追加の態様及び実施形態が明らかになるであろう。
【００３０】
[0030]  本発明の装置及び方法などの追加の実施形態は、以下の説明、図面、実施例、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。上記及び以下の説明から認識できるように、本明細書に記載されているすべての特徴並びにこのような特徴のうちの２つ以上からなるすべての組み合わせは本発明の範囲内に含まれるが、このような組み合わせに含まれる特徴は互いに矛盾しないことを条件とする。加えて、任意の特徴又は任意の組み合わせの特徴を本発明のいずれかの実施形態から明確に除外することができる。本発明の追加の態様及び利点は、特に、付随する実施例及び図面に併せて考慮した時に、以下の説明及び特許請求の範囲に明記される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】[0031]本明細書に開示されているカートリッジ装置の一実施形態を分解図で示す。
【図２】[0032]異なる添加段階において陰影付けによって表された様々な液体試薬を収容する図１の装置の側面図である。
【図３】[0033]液体試薬が陰影付けによって表され、本明細書に開示されているカートリッジ装置の他の一実施形態の３次元側面図である。
【図４】[0032]異なる添加段階において陰影付けによって表された様々な液体試薬を収容する図１の装置の側面図である。
【図５Ａ】[0034]カートリッジ装置の他の実施形態を示し、正面図を示す。
【図５Ｂ】[0034]カートリッジ装置の他の実施形態を示し、壁部材が取り付けられていない本体の背面図を示す。
【図５Ｃ】[0034]カートリッジ装置の他の実施形態を示し、壁部材及び貯蔵室が取り付けられている背面図を示す。
【図６Ａ】[0035]他の実施形態により、本明細書に開示されているカートリッジ装置の前面（前面カバーフィルムなし）を示す。
【図６Ｂ】[0035]他の実施形態により、本明細書に開示されているカートリッジ装置の後面を示す。
【図７】[0036]図６Ａ〜図６Ｂの装置を分解図で示す。
【図８】[0037]図６Ａ〜図６Ｂの装置の本体内の空洞（小室）、水路、及び導管の詳細図である。
【図９】[0038]異なる添加段階において陰影付けによって表された様々な液体試薬を収容する図６Ａ〜図６Ｂの装置の詳細図である。
【図１０】[0038]異なる添加段階において陰影付けによって表された様々な液体試薬を収容する図６Ａ〜図６Ｂの装置の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
Ｉ．定義
[0039]  次に、様々な態様について以下により完全に説明する。しかし、このような諸態様は、多くの異なる形式で実施することができ、本明細書に明記された諸実施形態に限定されるものと解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、この開示内容が徹底的かつ完全なものになり、その範囲を当業者に完全に伝達するように提供される。
【００３３】
[0040]  ある範囲の値が提供される場合、その範囲の上限と下限との間にあるそれぞれの値並びにその所定の範囲内の任意のその他の所定の値又は間にある値は本発明内に包含されることが意図されている。例えば、１μｍ〜８μｍの範囲が明記されている場合、１μｍに等しいか又はそれより大きい値の範囲並びに８μｍに等しいか又はそれより小さい値の範囲だけでなく、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、及び７μｍも明示的に開示されることが意図されている。
【００３４】
[0041]  本明細書で使用する「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数形は、文脈が明らかにそうではない場合を示さない限り、複数の指示対象を含むことに留意しなければならない。
【００３５】
[0042]  本明細書で使用する「液体試薬」は、水性、非水性、及び非不溶性液体を含み、本明細書に記載されているカートリッジ装置の貯蔵区画のいずれか内に収容された任意の液体を指す。
【００３６】
[0043]  「試薬液」は、典型的に、水溶液を指す。試薬液中の「試薬」は、試料成分に対して化学変化を引き起こす化学又は生物物質にすることができるか、又は単純に緩衝剤、塩、又は溶媒にすることができる。
【００３７】
[0044]  空洞、小室、又は水路などの試料処理装置内の一領域は、２つの領域間に連続経路が存在する場合に他のこのような領域と「連絡」又は「流体連絡」し、液体がそれらの間で移送できるようになっている（しかし、必ずそうであるわけではない）。場合によっては、このような移送が行われる前に、バルブ又はシールを開かなければならない。
【００３８】
[0045]  貯蔵区画は、両者が１つ又は複数の導管、水路、及び／又は口を介して接続される時に、それぞれの小室又は水路に「関連付け」られ、その区画の内容物を小室又は水路に転送できるようになっている。典型的に、内容物の早期移送を防止するためにシール又はバルブが設けられる。
【００３９】
[0046]  本明細書で使用する「特異的結合部材」又は「親和性試薬」は、化学又は物理手段により目標検体に特異的に結合する分子又は一部分である。免疫反応性特異的結合部材は、抗原又は抗原断片並びに抗体又は機能抗体断片を含む。その他の特異的結合対は、ビオチンとアビジン、炭水化物とレクチン、相補的核酸配列、エフェクタと受容分子、補助因子と酵素、酵素阻害物質と酵素などを含む。
【００４０】
[0047]  本明細書に記載されている抽出／隔離手順では、目標外の成分を含む試料から検体を抽出するために、複数の常磁性粒子などの固相サポートに結合部材を付着させる。目標外の成分から粒子−検体複合体を隔離した後、粒子からの検体の除去を成し遂げるために、複合体が処理される。除去は、例えば、複合体を含む溶液を加熱すること及び／又は化学環境（例えば、塩濃度、ｐＨなど）を変化させることによって成し遂げることができる。その他の諸実施形態では、化学又は酵素試薬を使用して粒子−検体複合体を分裂させ、その結果、粒子からの検体の除去を成し遂げる。
【００４１】
[0048]  特定の粒子−検体複合体の形成及びその後の検体の放出のために設計されたシステムの特定の例としては、例えば、MagneHis（商標）タンパク質精製システム（ウィスコンシン州マディソンのプロメガ株式会社）を含み、そのシステムでは常磁性事前荷電ニッケル粒子（MagneHis（商標）Ｎｉ粒子）を使用して、ポリヒスチジン−又はＨＱ−タグタンパク質を細胞溶解物などの試料マトリックスから隔離する。また、米国特許第７３５４７５０号（D.J.Simpson他、プロメガ株式会社）に記載されている機能別固体サポートも好ましい。代わって、MagneGST（商標）タンパク質精製システム（プロメガ株式会社）では、固定化グルタチオン常磁性粒子（MagneGST（商標）粒子）を使用して、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）融合タンパク質を隔離する。組み換え型タンパク質の精製に有用なHaloTag（登録商標）タンパク質精製システム（プロメガ株式会社）では、関心のあるタンパク質は、HaloTag（登録商標）タンパク質タグに融合された融合タンパク質として表され、これは固定化クロロアルカン配位子を介してHaloLink（商標）固体サポートに共有結合する。その他のマトリックス成分から融合タンパク質−樹脂複合体を分離した後、特定のプロテアーゼは、融合タグ及び樹脂から目標タンパク質を開裂させる。このプロテアーゼには、その樹脂に結合したままになるようなタグも付けられる。
【００４２】
[0049]  「隔離」検体は、所望の程度の正確さ及び精度で検出できるように、試料内で関連付けられるその他の構成要素から分離されたものである。隔離検体は、典型的に、非干渉物質も含む可能性のある溶媒に溶解する。生物試料の場合、検体は、それが通常関連付けられる細胞構成要素から並びに試料内に存在する可能性のあるその他のタイプの細胞から隔離される。
【００４３】
ＩＩ．カートリッジ装置
[0050]  本明細書では、一態様において、生物試料などの検体を含むマトリックスから関心のある検体を抽出するのに有用な装置が開示されている。この検体は、以下に詳述するように、タンパク質、核酸、或いは細胞又は細胞成分になるであろう。その他の諸実施形態では、試料は環境試料になるであろう。
【００４４】
[0051]  このカートリッジ装置は、以下に詳述するような計器とともに使用される時に、最小限のオペレータ入力のみが必要になる場合、自動抽出並びに好ましくは自動分析にも特に有用である。
【００４５】
[0052]  一般に、好ましい試料処理装置は、第１の側面と第２の側面とを有し、少なくとも第１の空洞、第２の空洞、及び第３の空洞の範囲を規定する剛性本体であって、第１、第２、及び第３の空洞がそれぞれ第１、第２、及び第３の貯蔵区画に関連付けられ、それぞれの貯蔵区画が水溶性液体試薬を収容する、剛性本体を含む。また、この装置は、第１の空洞と第２の空洞を接続する第１の水路と、第２の空洞と流体連絡し、その下流にあり、第１の交差部において第３の水路を介して第３の空洞に接続された第２の水路領域とを含み、第２の水路領域が不水溶性流体を収容する貯蔵区画に関連付けられ、壁部材は剛性本体の第１の側面の少なくとも一部分に固定され、前記壁部材は第１の空洞、第２の空洞、及び第３の空洞の上に配置され、それにより、第１室、第２室、及び第３室の範囲を規定し、それらはそれぞれ溶解室、洗浄室、及び溶離／処理室になる可能性がある。注入口は第１室と直接又は間接的に連絡し、複数の固体担体粒子が任意選択で第１室内に存在する。
【００４６】
[0053]  好ましくは、第２の水路領域は、前記第２室を介してのみ第１の水路及び第１の空洞と連絡している。以下に詳述するように、第２の水路領域と第１の水路及び第１の空洞／第１室との間では、ほとんど又は全く実際の流体移送は行われない。
【００４７】
[0054]  不水溶性流体を収容する貯蔵区画は、好ましくは、貯蔵区画から第２の水路領域に分配された時に、第１の交差部を含む第２の水路領域内に不水溶性流体の連続層を生成するのに十分な量の前記流体を収容する。
【００４８】
[0055]  特定の諸実施形態では、この装置は、第２の交差部を介して第２の水路領域と連絡し、第１の交差部の上流にあり、追加の洗浄室にすることができる第４室を更に含む。この小室は、水溶性試薬を収容する第４の液体試薬貯蔵区画に関連付けられる、
【００４９】
[0056]  この場合、不水溶性流体を収容する貯蔵区画は、好ましくは、貯蔵区画から第２の水路領域に分配された時に、第１及び第２の交差部を含む第２の水路領域内に不水溶性流体の連続層を生成するのに十分な量の前記流体を収容する。
【００５０】
[0057]  この装置は、前記第２の水路領域と連絡し、第３室の上流にあり、乾燥室にすることができる第５室を更に含むことができる。第５室は、上記の第１の交差部又は第１の交差部の上流にある第３の交差部のいずれかで第２の水路領域と連絡していることができる。
【００５１】
[0058]  不水溶性流体を収容する貯蔵区画は、好ましくは、貯蔵区画から第２の水路領域に分配された時に、第５室の一部分を含み、第１及び第２の交差部を含む第２の水路領域内に不水溶性流体の連続層を生成するのに十分な量の流体を収容し、即ち、動作時に、少なくとも第１及び第２の交差部並びにそれらの間の領域は不水溶性流体を収容することになり、第５室の少なくとも一部分は不水溶性流体を収容することができる。
【００５２】
[0059]  液体試薬貯蔵区画は複数のブリスタ領域によって範囲を規定することができ、これらは上記の壁部材内に含まれる場合もあれば、別個のブリスタ層内に含まれる場合もある。一実施形態では、貯蔵区画は、装置の剛性本体の外側の外面に取り付けられ、装置の壁部材と一体化して形成することができ、これはホイルラミネートなどの軟質材料のものにすることができる。即ち、貯蔵区画は剛性本体と一体化して形成されるわけではないが、外部から剛性本体に取り付けられる。
【００５３】
[0060]  好ましくは、第１、第２、及び第３の貯蔵区画のそれぞれの水溶性液体試薬は、水性緩衝液、含水溶解緩衝液、水性塩類溶液、及び溶離媒質から選択される。第４の貯蔵区画は、水溶液又は水性エタノール溶液を収容することができる。
【００５４】
[0061]  第２の貯蔵区画は、好ましくは、第２室（及び任意の中間導管）の合計量より大きい量の液体試薬を収容し、より好ましくは、第２の貯蔵区画は、少なくとも前記第２室と前記第１の水路（及び任意の中間導管）を充填するために効果的な量の液体試薬を収容する。また、これは、少なくとも第２室、第１の水路、第２の水路領域の一部分、及び／又は前記第１室の一部分（及び任意の中間導管）を充填するために効果的な量の液体試薬を収容することもできる。
【００５５】
[0062]  一実施形態では、第２の貯蔵区画は、好ましくは第１の水路に隣接して、第１の水路に接続され、その他の諸実施形態では、第２室に接続される。また、これは、第１の水路に直接隣接する第１室の一領域に接続することもできる。
【００５６】
[0063]  選択された諸実施形態では、第３の貯蔵区画は、第３室と第３の水路（及び任意の中間導管）の合計量より大きい量の液体試薬を収容する。
【００５７】
[0064]  この装置のその他の好ましい特徴については、以下のより詳細な説明に明記する。
【００５８】
[0065]  この装置の一実施形態（「水平」形式と呼ぶことができる）は図１に分解図で示されている。図２は、この実施形態における装置の本体をより詳細に示している。同図に示されているように、装置１０は、第１の側面１４と第２の側面１６とを有する剛性本体１２を含む。好ましくは、この装置は、各図に示されているように直立姿勢で使用されるように設計されている。本体１２は、少なくとも第１の空洞１８、第２の空洞２０、及び第３の空洞２２の範囲を規定するように成型又はその他の方法で形成される。図２に関連して説明すると、第１の水路２４は第１の空洞１８と第２の空洞２０を接続する。第１の空洞１８と第２の空洞２０を分離するのは、第１の指定の高さを有する第１の仕切り２６である。一実施形態では、図１に示されているように、第１の仕切りは、仕切りの一方の側に先細水路を形成するために傾斜した壁を有する。図示の通り、水路２４は仕切り２６内の傾斜した壁による先細水路である。第２の水路領域２８は第２の空洞２０と第３の空洞２２を接続する。第２の空洞２０と第３の空洞２２との間には、第１の仕切り２６（図２）より大きい高さを有する第２の仕切り３０がある。
【００５９】
[0066]  図１に示されているように、この装置は、剛性本体１２の第１の側面１４の少なくとも一部分に固定された壁部材３１を更に含む。この壁は、それぞれの小室、例えば、第１室３２、第２室３４、及び第３室３６を形成するために様々な空洞の上に配置される（小室は図２〜図４に参照番号で示されているが、明瞭にするため、壁部材はこれらの図に示されていない）。本明細書の開示内容は、個別に並びに壁ユニット３１と組み合わせて剛性本体１２を対象とする。
【００６０】
[0067]  この装置は、上記のもの並びに図示されているものに加えて、追加の小室を含むことができる。例えば、選択された諸実施形態では、この装置は、第２の水路領域２８と流体連絡し、３８に示されているような第４の空洞及び小室を含む。また、この装置は、第２の水路領域２８の上に配置され、４０に示されているような第５の空洞及び小室を含むこともできる。図３は、第２の水路領域と流体連絡し、第３室３６の上流にある追加の小室４２を含む一実施形態を示している。
【００６１】
[0068]  様々な小室を形成するために様々な空洞の上に配置された壁部材３１は、図１に示されているように、貫通可能なシール層４４と、１つ又は複数の液体試薬貯蔵区画の範囲を規定する１つ又は複数のブリスタ領域を含む層４６とを含むことができる。シール層４４は、貯蔵区画を形成するためにブリスタ領域をシールし、剛性本体１２に固定される、ホイル又はその他の薄い軟質材料を含むことができる。
【００６２】
[0069]  それぞれの貯蔵区画は、典型的に、本体１２内の１つの小室に関連付けられる。「関連付け」とは、その区画及びそれぞれの小室が導管及び／又は口を介して接続され、その区画の内容物を小室に移送できるようになっていることを意味する。一般に、試薬の早期分配を防止するためにシール又はバルブが設けられる。例えば、図１の実施形態では、貯蔵区画４８、５０、５２、及び５４の範囲を規定するブリスタ領域は、それぞれ、小室３２、３４、３６、及び３８に関連付けられる（図１でブリスタ領域を示す参照番号は、シールされた貯蔵区画を参照するためにも使用される）。これらの貯蔵区画は、それぞれ、図３のフットプリント領域４９、５１、５３、及び５５（図１又は図２には示されていない）に対応する。
【００６３】
[0070]  追加のブリスタ領域５６は、図２及び図３に示されているように、第２の水路領域２８と流体連絡し、領域５７及び水路５８に関連付けられる液体試薬貯蔵区画の範囲を規定する。
【００６４】
[0071]  壁部材、より詳細には貫通可能なシール層４４は、液体試薬貯蔵区画のそれぞれに関連付けられた開口部又は開口可能表面を含み、それを通って液体試薬は貯蔵区画から装置内の関連の小室及び／又は水路に流れることができる。また、流体の流れはバルブで制御することも可能であろう。
【００６５】
[0072]  特定の諸実施形態では、貯蔵区画は、以下に開示されているように、装置内の小室に対して特定の容量を有する。ユーザに提供されたように、すべてのコンポーネントが装置１０に組み立てられると、本明細書に開示されているように、貯蔵区画の一部又は全部が液体試薬を収容することになる。
【００６６】
[0073]  液体試薬貯蔵区画のそれぞれは、直接又は関連の導管を介して間接的に、液体試薬を関連の小室に送達することができる。特定の諸実施形態では、貯蔵区画４８、５０、５２、及び５４のそれぞれに収容される液体試薬は、好ましくは、水性緩衝液、含水溶解緩衝液、水性塩類溶液、水−アルコール溶液、及び溶離媒質から選択された水溶性液体試薬である。選択された諸実施形態では、以下に詳述するように、第１室３２に関連付けられた貯蔵区画４８は含水溶解緩衝液を収容し、第２室３４に関連付けられた貯蔵区画５０は水性洗浄緩衝液を収容し、第３室３６に関連付けられた貯蔵区画５２は溶離媒質を収容する。第４室３８に関連付けられた貯蔵区画５４は水−アルコール溶液を収容することができる。一実施形態では、貯蔵区画５４は非アルコール水性媒体を収容するか又は空である。
【００６７】
[0074]  好ましくは、貯蔵区画５６は、以下に詳述するように、不水溶性物質を含む。
【００６８】
[0075]  図１〜図４の装置の他の好ましい特徴は、指定の寸法を有し、第１室３２と第２室３４との間の水路２４内に位置する狭窄領域５９（図２）である。この狭窄領域は、小さい断面積を有し、第１室と第２室との間の第１の水路を介する流体の移送又は混合を低減するか、最小限にするか、及び／又は実質的に防止するために効果的である。選択された諸実施形態では、狭窄エリアの直径又は幅は、約５ｍｍ以下、より好ましくは約２．５ｍｍ以下、最も好ましくは約１ｍｍ以下である。いくつかの実施形態では、狭窄領域の直径又は幅は、約０．５ｍｍ、約０．３ｍｍ、又は約０．１ｍｍ以下にすることができる。好ましくは、狭窄領域の直径又は幅は、少なくとも０．１ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。
【００６９】
[0076]  また、固相担体、好ましくは第１室３２に添加されるか又は好ましくは第１室３２内に提供される（各図には示されていない）複数の固体担体粒子も提供される。固体担体粒子は、外力が加えられた時に小室及び水路を通過することができる。一実施形態では、粒子は磁性粒子であり、外力は磁力である。
【００７０】
[0077]  好ましくは、粒子のサイズ及び狭窄領域５９の寸法は、外力が加えられた時に複数の固体担体粒子が個別に並びに集合的に狭窄領域を通過できるように選択される。生物医学分野で使用される市販の磁性粒子は、典型的に１ミクロン未満から１００ミクロンまでのサイズ範囲であり、最も一般的には２〜１０ミクロンのサイズ範囲内であり、好ましくは本明細書で使用される粒子は約１〜３ミクロンのサイズである。
【００７１】
[0078]  貯蔵区画（４８、５０、５２、５４、５６）は、選択された量の液体試薬をそれぞれの小室に送達するために効果的である。例えば、第２の貯蔵区画５０（図１；図３のフットプリント５１）は、好ましくは、第２室３４の容積（それに加えて、任意の中間導管の容積）より大きい量の液体試薬を保持するために効果的な容積を有し、それにより、第２室３４の容積より大きい量の液体試薬を収容し送達することができる。「第２室の容積より大きい」とは、第２室３４に送達される液体試薬６０の一部分が、好ましくは、例えば、図２及び図４に示されているように、第１の仕切り２６の最上部からあふれ出て、第１の仕切り２６の最上部と狭窄領域５９との間の領域を少なくとも部分的に充填することを意味する。しかし、液体試薬６０は、第１の仕切り２６より高い第２の仕切り３０（図２）からあふれ出ることはない。
【００７２】
[0079]  他の好ましい一実施形態では、第１の貯蔵区画４８及び第２の貯蔵区画５０に収容される液体試薬の合計量は、第１の仕切り２６の上であるが第２の仕切り３０（図２）の下であるレベルまで第１及び第２室３２及び３４を充填するために効果的である。加えて、第１の貯蔵区画４８に収容される液体試薬の量は、液体試薬６０が存在しない場合に第１の仕切り２６の下であるレベルまで第１室３２を充填することになると思われるものである。
【００７３】
[0080]  他の好ましい諸実施形態では、第３室３６は、第１室３２の容積より小さく、好ましくは第２室３４の容積より小さい容積を有する。好ましくは、以下に詳述する理由により、第３の貯蔵区画５２（図１；図３のフットプリント５３）は、第３室３６の容積（それに加えて、任意の中間導管の容積）より大きい量の液体試薬を収容することができる。より好ましくは、第３の貯蔵区画５２は、第３室３６及び接続された水路２３（図２）の合計量（それに加えて、任意の中間導管の容積）より大きい量の液体試薬を収容することができる。
【００７４】
[0081]  液体試薬貯蔵区画５６（図３のフットプリント５７）は、好ましくは、以下に詳述するように、導管５８を介して第２の水路領域２８を充填し、例えば、図３及び図４に示されているように、第２の仕切りを含み、第３室から第２室に到達する不水溶性流体物質の連続層６２を形成するために十分な量の不水溶性流体物質を含む。
【００７５】
[0082]  また、この装置は、各図に示されているように、少なくとも第１室と（直接又は間接的に）流体連絡している注入口６６も含む。６８（図１及び図３）などの混合部材は、いずれかの小室に含めることができ、好ましくは少なくとも第１及び第２室に含まれる。混合部材（複数も可）は、装置の外側から磁気的に活性化することができる攪拌棒（複数も可）又は混合ボール（複数も可）を含むことができる。代わって、混合部材（複数も可）は、１つ又は複数の空洞壁及び／又は剛性本体の１つ又は複数の水路内で一連又は複数連の一段高い隆起部（「洗濯板」）を含むことができる。好ましくは、これらの隆起部は、空洞及び／又は水路内に配置され、それぞれの粒子が空洞及び／又は水路を通って輸送される際に隆起部の上を通過しなければならないような寸法を有する。
【００７６】
[0083]  各図に示されているように、試薬送達のための接続導管６９と、均圧のための風洞７１も剛性本体１２内に設けられる。
【００７７】
[0084]  任意選択で、この装置は、図３及び図５に示されているように、第２の仕切り３０と第３室３６との間に、しかも好ましくは水路２３に隣接して、第２の水路領域の狭小化領域６４を含む。図３に示されているように、水路領域の狭小化領域は、第３室３６と、第２の水路領域に接続された任意の他の小室との間にある。この狭小化領域の次は、小室３６に入る前にサポートから捕捉検体を放出するために、溶離領域として使用することができる水路２３である。
【００７８】
[0085]  また、この装置は、第３室３６に関連して、例えば、増幅反応の進行状況を監視するために、光信号の検出のための光窓７０（図３）も含む。第３室３６を含む装置の領域は、例えば、熱サイクル・プロセスで使用するために、例えば、適切に配置された発熱体を有する計器内に配置することにより、加熱しやすいものである。装置のその他の領域、特に第１室３２に関連付けられた領域も、同様に加熱しやすい可能性がある。本体１２の断面幅は、この領域における熱伝達を改善するために、例えば、図３に示されているように、処理室３６とも呼ばれる第３室のエリア内でより小さくすることもできる。
【００７９】
[0086]  第３室３６内で使用される追加の試薬は、適切な時間に試薬を放出するように融解可能で、図３に示されているように、ワックス・ペレット７２内で典型的に凍結乾燥形式で、小室内に含めることができる。
【００８０】
[0087]  組み立てられた装置１０は、以下に詳述するように、１つ又は複数のこのような装置を保持することができる計器内での自動使用のために設計されている。従って、装置１０は、計器内に装置を適切に位置合わせするために使用される、切り欠き又は隆起部などの外部の特徴を含むことができる。
【００８１】
[0088]  他の装置実施形態は図５Ａ〜図５Ｃに示されている。カートリッジ８０は、図５Ａに正面図で示され、そこに複数の空洞及び導管を形成することができる硬質材料で形成される。カートリッジの背面図は図５Ｂに示されている。試料入口８２により、ユーザはカートリッジの第１の空洞又は小室８４内に試料を投入することができる。入口８２は導管８６によって第１室８４と流体連絡している。図５Ａに示されているように、入口８２は、外部環境から入口を開閉するためのキャップ８８を有することができる。
【００８２】
[0089]  カートリッジ８０は、水路又は導管９２を介して第１室８４と流体連絡している第２室９０を更に含む。第３室９４は、水路９６を介して第２室９０と流体連絡している。また、水路９６は第４室１００とも流体連絡し、その第４室は、水路９６が小室１００内で終わる開口部１０４の下に位置決めされた下側部分１０２と、開口部１０４の上の上側部分１０６とを有する。小室１００は導管１０８を介して第５室１１０と流体連絡している。第５室は、処理室とも呼ばれ、小室１１０内の内容物を光学検査するためにカートリッジ８０のエッジ１１２に沿って位置する。
【００８３】
[0090]  小室１００は二重目的の小室である。下側部分１０２は、処理室１１０から過剰な流体を受け入れて収容する（過剰充填する）ための寸法になっている。以下に記載するように、いくつかの実施形態では、反応制御のために処理室内では精密な量の流体が望ましい。精密な量の流体は、流体が導管１０８に入るように小室１１０を過剰充填することによって提供される。同じく以下に記載するように、不混和性流体がカートリッジに投入されると、導管１０８内の過剰充填処理室流体が小室１００の下側部分１０２内に排出される。その上側部分１０６の小室１００は、均圧のため並びにエアギャップ内への粒子−検体複合体の移動のためのエアギャップを提供し、複合体を処理室内に移送する前に複合体から揮発性溶媒又はその他の液体試薬を除去できるようにする。
【００８４】
[0091]  導管１０８は、処理室１１０及びその隣接小室への流路内に狭小部分又は狭窄領域１０８ａを含む。狭窄領域は、その小室が貯蔵区域からの流体で充填された時に流体制御を可能にし、複数の粒子が導管を通って移動する時にその複数の粒子から流体を除去するのを支援するために、粒子−検体複合体が隣接の粒子−検体複合体からある程度離れることを要求する。
【００８５】
[0092]  また、装置８０は、第１の高さを有する第１の仕切り壁１１１と、第１の仕切り壁より大きい第２の高さを有する第２の仕切り壁１１３とを含む。この特徴は、装置の小室及び導管の充填中に流体の制御を可能にし、装置のそれぞれの小室における望ましくない流体の混合を最小限にする。
【００８６】
[0093]  導管１１４は処理室１１０と連絡し、この実施形態では、導管１１４は保持室１１６を含む。保持室１１６は、複数の粒子を受け入れて収容するための寸法及び位置になっている。例えば、処理室１１０内の検体の検出又は増幅は、複数の粒子がない場合に最適に進行することができる。この場合、検体は粒子から溶離することでき、粒子は外部から加えられた力によって保持室内に移動することができる。処理及び／又は検出される検体は処理室内に残存する。
【００８７】
[0094]  それぞれの小室８４、９０、及び９４は、それぞれ、導管１１８、１２０、及び１２２などの関連の試薬導管を有する。導管１１４は処理室１１０用の試薬導管として機能する。導管１１４、１１８、１２０、及び１２２のそれぞれは、開口部１２４、１２６、１２８、及び１３０として図５Ｂに最も良く示されている開口部に関連付けられる。それぞれの開口部は、その開口部を介してそれぞれの小室に投入することができる液体又は液体試薬を収容し、図５Ｃに最も良く示されている貯蔵区画に関連付けられる。
【００８８】
[0095]  開口部１３２及びその関連導管１３６は、不混和性流体で充填された貯蔵区画１３４と連絡している。不混和性流体は貯蔵区画から開口部１３２を介して導管１３６内に流れ、導管１０８内の処理試薬流体を小室１００の下側部分１０２に排出する。不混和性流体は開口部１０４を介して導管９６内に流れ、望ましい場合、更に導管９２内に流れる。いくつかの実施形態では、導管９２は、導管１２０、小室９０、及び導管９２を充填するのに十分な溶液を保持する関連の貯蔵区画１３８から開口部１２６及び導管１２０を介して投入される緩衝液又は洗浄液で充填される。
【００８９】
[0096]  図５Ｃに関連して説明すると、カートリッジ８０の背面が示されており、壁部材１３９が剛性本体の上に配置され、小室及び水路の範囲を規定するためにそこに形成された空洞及び導管を密閉している。壁部材は、好ましくは壁部材と一体化して形成された複数の貯蔵室を含み、それぞれの貯蔵室は、カートリッジの使用中にその関連の小室内に分配された流体を収容する。上述のように、貯蔵区画１３４は、不混和性流体を収容し、開口部１３２及び導管１３６を介して水路１０８及び９６内の流路と流体連絡している。貯蔵区画１３８は開口部１２６及び導管１２０を介して小室９０と流体連絡している。貯蔵区画１４０は開口部１２８及び導管１２２を介して小室９４と流体連絡し、貯蔵区画１４２は開口部１２４及び導管１１８を介して小室８４と流体連絡している。貯蔵区画１４４は、処理室１１０内で使用するための流体で充填され、口１３０及び導管１１４を介して処理室に提供される。
【００９０】
[0097]  壁部材１３９は、部材１４６などの膨張式部材も含むことができる。膨張式部材１４６は、カートリッジ内の空気孔又は空気収集ゾーンの上に位置決めされ、貯蔵室からの流体がカートリッジ内に分配された時に排出されるカートリッジ内の小室及び水路からの空気を収容するために必要に応じて膨張することができる。
【００９１】
[0098]  図６〜図１０は、「垂直」形式と呼ぶことができるカートリッジ装置の代替設計を示しており、それぞれの小室及び貯蔵区画は、カートリッジの同様の特徴を示すために図１〜図４の識別番号を使用して示されている。
【００９２】
[0099]  図６〜図７に関連して説明すると、図７は分解図で示され、装置１０は、第１の「前」側面１４（図６Ａ）と第２の「後」側面１６（図６Ｂ）とを有する剛性本体１２を含む。好ましくは、この装置は、各図に示されているように直立姿勢で使用されるように設計されている。本体１２は、上記の水平形式のように、少なくとも第１の空洞１８、第２の空洞２０、及び第３の空洞２２（図６Ａ；図７）の範囲を規定するように成型又はその他の方法で形成される。図６Ａに関連して説明すると、第１の水路２４は第１の空洞１８と第２の空洞２０を接続する。第２の水路領域２８は、第２の空洞２０の下流にあって、それと連絡し、第１の交差部２５において水路２３を介して第３の空洞２２に接続される。
【００９３】
[0100]  図７に示されているように、この装置は、剛性本体１２の第１の側面１４の少なくとも一部分に固定されたカバーフィルム（明瞭にするため、図６には示されていない）などの壁部材３１を更に含む。この壁は、それぞれの小室、例えば、第１室３２、第２室３４、及び第３室３６を形成するために様々な空洞の上に配置される（小室の参照番号は例示のために図６に含まれているが、カバーフィルムは同図に示されていない）。
【００９４】
[0101]  この装置は、上記のもの並びに図示されているものに加えて、追加の小室を含むことができる。例えば、選択された諸実施形態では、この装置は、第２の水路領域２８と流体連絡し、３８に示されているような第４の空洞及び小室を含む。この実施形態では、この小室は導管３９を介して第２の水路領域２８と連絡している。
【００９５】
[0102]  また、この装置は、第３室３６の上流にあって、第２の水路領域２８と連絡して配置され、４０に示されているような第５の空洞及び小室を含むこともできる。この小室は、図６Ａに示されているように、水路２３と同じ交差部（２５）又は交差部２５の上流にある追加の交差部（図示せず）のいずれかで第２の水路領域に接続することができる。以下に記載する理由により、小室４０は、図６Ａに描写されているように、前面１４に対して異なる深さを有する複数の区画を含むことができる。
【００９６】
[0103]  また、この装置には、小室及び水路を充填する際に流体の移動に必要な１つ又は複数の通気孔及び／又は過剰な流体を除去するための１つ又は複数の排水管も設けられる。これらは、例えば、上記の第５の空洞内に存在する可能性がある。
【００９７】
[0104]  図７に示されているように、装置の「後」側面は、例えば、ブリスタ層４３内に、１つ又は複数のブリスタ領域を含み、１つ又は複数の液体試薬貯蔵区域の範囲を規定するように適合される。シール層４４は、ブリスタ領域をシールして貯蔵区画を形成し、剛性本体１２に固定される、ホイル又はその他の薄い軟質で貫通可能な材料を含むことができる。また、流体の流れはバルブで制御することも可能であろう。
【００９８】
[0105]  それぞれの貯蔵区画は、典型的に、本体１２内の１つの小室に関連付けられる。「関連付け」とは、その区画及びそれぞれの小室が１つ又は複数の導管、水路、及び／又は口を介して接続され、その区画の内容物を小室に移送できるようになっていることを意味する。一般に、試薬の早期分配を防止するためにシール又はバルブが設けられる。例えば、図６Ｂの実施形態に示されているように、貯蔵区画４８、５０、５２、及び５４の範囲を規定するブリスタ領域は、それぞれ、小室３２、３４、３６、及び３８に関連付けられる。貯蔵区画５０、５２、及び５４は、それぞれ、導管１５０、１５２、及び１５４を介してそれぞれの小室に接続される。導管１５０の場合、これは、第２室に直接、或いは図８に示されているように、好ましくは第１室に隣接する第１の水路に、或いは図６Ａに示されているように、第１の水路に直接隣接する第１室の一領域に、接続することができる。
【００９９】
[0106]  本体１２内の導管の末端にある口は貯蔵区画へのアクセスを可能にする。図８に示されている実施形態では、貯蔵区画４８は口１５６を介して小室３２と連絡する。小室３２は試料入口６６も有する。
【０１００】
[0107]  上記のような混合部材６８は、いずれかの小室に含めることができ、好ましくは、少なくとも第１及び第２室に含まれている。
【０１０１】
[0108]  追加のブリスタ領域５６（図６Ｂ）は、図６Ａに示されているように、導管５８を介して、水路領域２８に関連付けられた液体試薬貯蔵区画の範囲を規定する。
【０１０２】
[0109]  貫通可能なシール層（ブリスタ・カバー）４４は、液体試薬貯蔵区画のそれぞれに関連付けられた開口部又は開口可能表面を含み、それを通って液体試薬は、貯蔵区画から本体１２に設けられ適切な位置にある口を通って装置内の関連の小室及び／又は水路内に流れることができる。また、流体の流れはバルブで制御することも可能であろう。
【０１０３】
[0110]  特定の諸実施形態では、貯蔵区画は、以下に開示されているように、装置内の小室に対して特定の容量を有する。ユーザに提供されたように、すべてのコンポーネントが装置１０に組み立てられると、本明細書に開示されているように、貯蔵区画の一部又は全部が液体試薬を収容することになる。
【０１０４】
[0111]  液体試薬貯蔵区画のそれぞれは、直接、口を介して、又は関連の導管を介して、液体試薬を関連の小室に送達することができる。特定の諸実施形態では、貯蔵区画４８、５０、５２、及び５４のそれぞれに収容される液体試薬は、好ましくは、水性緩衝液、含水溶解緩衝液、水性塩類溶液、水−アルコール溶液、及び溶離媒質から選択された水溶性液体試薬である。選択された諸実施形態では、以下に詳述するように、第１室３２に関連付けられた貯蔵区画４８は含水溶解緩衝液を収容し、第２室３４に関連付けられた貯蔵区画５０は水性洗浄緩衝液を収容し、第３室３６に関連付けられた貯蔵区画５２は溶離媒質を収容する。第４室３８に関連付けられた貯蔵区画５４は水−アルコール溶液を収容することができる。一実施形態では、貯蔵区画５４は非アルコール水性媒体を収容するか又は空である。
【０１０５】
[0112]  好ましくは、貯蔵区画５６は、上記のように、不水溶性物質を含む。
【０１０６】
[0113]  また、固相担体、好ましくは第１室３２に添加されるか又は好ましくは第１室３２内に提供される（各図には示されていない）複数の固体担体粒子も提供される。固体担体粒子は、上記のように、外力が加えられた時に小室及び水路を通過することができる。一実施形態では、粒子は磁性粒子であり、外力は磁力である。
【０１０７】
[0114]  貯蔵区画（４８、５０、５２、５４、５６）は、選択された量の液体試薬をそれぞれの小室に送達するために効果的である。例えば、第２の貯蔵区画５０は、好ましくは、第２室３４の容積（それに加えて、任意の中間導管の容積）より大きい量の液体試薬を保持するために効果的な容積を有し、それにより、第２室３４の容積より大きい量の液体試薬を導管１５０を介して収容し送達することができる。「第２室の容積より大きい」とは、液体試薬６０（図９〜図１０を参照；水平ハッチング）の量が（導管１５０自体の容積に加えて）第２室３４及び好ましくは第２室３４に直接隣接する第２の水路領域２８の一部分（例えば、図９〜図１０に示されている通り）を充填するために効果的であることを意味する。また、特に、図６Ａに示されているように、導管１５０が第１の水路に直接隣接する第１室の一領域に接続されている場合、液体試薬６０の量は第１室３２の小さい部分を充填するのに十分なものにすることもできる。
【０１０８】
[0115]  液体試薬貯蔵区画５６は、好ましくは、上記のように、導管５８を介して第２の水路領域２８を充填し、少なくとも第３の水路２３との第１の交差部２５を含むように導管５８と第２の水路領域２８との接合部から伸びる不水溶性流体物質の連続体６２（図１０に示されている通り；垂直ハッチング）を形成するのに十分な量の不水溶性流体を含む。また、不水溶性流体の量は、小室４０の１つ又は複数の部分を更に充填するのに十分なものにすることもできる。
【０１０９】
[0116]  また、この装置は、第３室３６に関連して、例えば、増幅反応の進行状況を監視するために、光信号の検出のための光窓７０（例えば、図６を参照）も含む。第３室３６を含む装置の領域は、例えば、熱サイクル・プロセスで使用するために、例えば、適切に配置された発熱体を有する計器内に配置することにより、加熱しやすいものである。装置のその他の領域、特に第１室３２に関連付けられた領域も、同様に加熱しやすい可能性がある。本体１２の断面幅は、この領域における熱伝達を改善するために、例えば、図７に示されているように、処理室３６のエリア内でより小さくすることもできる。
【０１１０】
ＩＩＩ．使用方法
[0117]  本明細書に記載されている装置は、生物試料からの目標物質の隔離、好ましくは、隔離された物質（検体）の検出及び／又は定量化に有用である。
【０１１１】
[0118]  好ましくは、生物試料は、まず、注入口を介して装置の第１室に投入される。試料の性質次第で、必要であれば、様々な方法で、例えば、標準的な緩衝液による希釈により、前処理される場合もある。
【０１１２】
[0119]  液体試薬は、好ましくは、事前選択され自動化された順序で、関連の貯蔵区画から小室に投入される。液体試薬の選択及びそれらが添加される順序は、装置内で実行されるプロセスによって決まる。小室は、例えば、検体の隔離、分離、修正、標識化、及び／又は検出のための試薬を含むことができる。試薬は同時に及び／又は順番に添加することができる。
【０１１３】
[0120]  一般に、本明細書に記載されている装置を使用して試料から関心のある検体を抽出するための方法は、（ｉ）上記のように装置を提供することを含む。この装置は、好ましくは、固相担体（ただし、固相担体はユーザによって装置に投入できることも認識されるであろう）を収容し、試料口を含む第１室と、第２室と、処理室である第３室とを含む。第１室と第２室を接続する第１の水路と、第２室と流体連絡し、その下流にあり、第１の交差部において第３の水路を介して第３室に接続された第２の水路領域も装置内に存在する。この方法は、ある量の第１の水性試薬と試料を第１室に投入することを含む。一実施形態では、試料及び固相担体が第１室に投入され、他の実施形態では、固相担体は第１室内に存在し、試料が投入される。試料内に存在する場合に検体を選択的に結合するために固相担体は効果的である。
【０１１４】
[0121]  次に、ある量の第２の水性試薬が第２室に投入される。その量は、第２室及び少なくとも第１の水路の一部分を充填するために効果的である。次に、ある量の第３の水性試薬が第３室及び第３の水路に投入される。不水溶性流体が第１の交差部を含む第２の水路領域内に流体の連続ゾーンを形成し、第２の水性試薬及び第３の水性試薬との別々の流体境界面を形成するように、ある量の不水溶性流体が第２の水路領域に投入される。外部から加えられた力によって、第２室内の水性試薬内に、不水溶性流体内に、そして第３の水路及び処理室内の第３の水性試薬内に、固相担体が順次、移動する。この移動は、固相担体及び関連の関心のある検体を移送し、それにより、試料から関心のある検体を抽出する。
【０１１５】
[0122]  好ましくは、別々の流体境界面は、固相担体の移動中、本質的に静止したままになる。
【０１１６】
[0123]  好ましい一実施形態では、第２の水路領域は、第２室を介してのみ第１の水路及び第１の空洞と連絡している。最も好ましくは、以下に注記するように、第２の水路領域と第１の水路及び第１の空洞／第１室との間では、ほとんど又は全く流体移送は行われない。
【０１１７】
[0124]  装置が第１の交差部の上流にあるポイントで第２の水路領域と流体連絡している第４室を更に含むいくつかの実施形態では、この方法は、第２の水路領域内で不水溶性流体との追加の流体境界面を形成する第４の水性試薬を第４室に投入することを更に含み、この移動は、第２室内の水性試薬内に、不水溶性流体内に、第２室内の水性試薬内に、不水溶性流体内に、第３の水路内に、そして第３の水路及び処理室内の第３の水性試薬内に、固相担体を順次、移動させることを含む。
【０１１８】
[0125]  この場合も、開示されている方法により流体が小室及び水路内に分配された時に形成される水溶性／不水溶性流体境界面のすべては、好ましくは、以下に記載するように固体担体粒子が装置を通って移動する時に本質的に静止したままになる。本質的に、これらの流体境界面は、好ましくは、完全に静止したままになり、例外として境界面を通る粒子自体の移動によって軽微な擾乱が引き起こされる可能性がある。
【０１１９】
[0126]  装置が第１の交差部又はその上流にあるポイントで第２の水路領域に接続された乾燥室を更に含むその他の諸実施形態では、この方法は、第３の水路及び処理室内に固相担体を移動させる前に、乾燥室内に固相担体を移動させ、その後、固相担体を収容する乾燥室の少なくとも一部分を不水溶性流体で充填することを更に含む。
【０１２０】
[0127]  この方法のその他の特徴については、以下のより詳細な説明に明記する。一実施形態では、この方法は、図１〜図４に例示されているような装置を使用して実行される。
【０１２１】
[0128]  好ましい一実施形態では、生物試料内の細胞を溶解するために効果的な溶解緩衝液が貯蔵区画４８（図１；図３のフットプリント４９）から第１室３２に投入される。上記のように、貯蔵区画４８に収容された液体試薬、この場合は溶解緩衝液の量は、第１の仕切り２６の下であるレベルまで第１室３２を充填するようなものである。
【０１２２】
[0129]  その後、模範的なプロセス順序では、次に、洗浄緩衝液６０が貯蔵区画５０（図１；図３のフットプリント５１）から第２室３４に投入される。図２に示され、上記のように、貯蔵区画５０は、第２室３４の容積より大きい量の液体試薬、この場合は洗浄緩衝液を送達し、例えば、図２に示されているように、液体試薬６０の一部分が第１の仕切り２６の最上部からあふれ出て、第１の仕切り２６の最上部と狭窄領域５９との間の領域を少なくとも部分的に充填するようになっている。しかし、液体試薬６０は、第１の仕切り２６より高い第２の仕切り３０からあふれ出ることはなく、第１の貯蔵区画４８及び第２の貯蔵区画５０に収容される液体試薬の合計量は、第１の仕切り２６の上であるが第２の仕切り３０の下であるレベルまで第１及び第２室３２及び３４を充填するために効果的である。
【０１２３】
[0130]  上記のように、第１室と第２室との間の第１の水路の領域は、この２つの小室間での流体の混合を最小限にするために狭窄領域、例えば、５９を含む。加えて、第２の水路領域は第２の空洞を介してのみ第１の水路及び第１の空洞と連絡している。従って、第１室からの最小限の流体（一実施形態では溶解緩衝液）が第１の水路に入り、更に少ない量が第２室に入り、第２の水路領域にはほとんど何も接触せず、第２の水路領域は最終的に不水溶性流体の層６２を収容することになる。
【０１２４】
[0131]  この設計は以下のような利点を有する。小室３８内の溶解混合物から新たに抽出された結合検体を含む粒子が、流路３２内の不水溶性流体に投入される前に洗浄室４０で洗浄されると、小室３８内の溶解混合物から新たに抽出された結合検体を含む粒子が不水溶性流体に直接投入される場合に比べて、粒子が凝集するか及び／又は小室（複数も可）及び流路（複数も可）の壁に固着する傾向が低くなることが分かっている。
【０１２５】
[0132]  溶解緩衝液及び洗浄緩衝液６０の添加と同時に、添加の後に、又は添加の前に、好ましい一実施形態では、溶離及び／又は反応緩衝液が貯蔵区画５２（図３のフットプリント５３）から第３室（処理室）３６に添加される。好ましくは、図２に例証されている配置を示すために、洗浄緩衝液６０の添加と同時に、添加の後に、又は添加の前に、アルコール／水又は水性洗浄液が貯蔵区画５４（図３のフットプリント５５）から小室３８に添加される。
【０１２６】
[0133]  上記のように、第３の貯蔵区画５２は、好ましくは、小室内の流体の量を精密に規定するために、第３室３６（処理室）の容積より大きい量の液体試薬７４を送達する。核酸増幅などのいくつかのプロセスの場合、小室内の液体試薬の精密な量を把握することは必要であるか又は非常に望ましい。この点で、貯蔵区画から直接、精密な量を送達することは、誤差の影響を受けやすい可能性がある。従って、小室３６に精密な量を送達することは、まず、液体試薬（例えば、溶離及び／又は増幅緩衝液）で小室３６を過剰充填すること、好ましくは、図２の７５に示されているように、隣接水路２３も過剰充填することによって達成される。その後、第１及び第２室、並びに好ましくは第４室内に流体を配置した後、不水溶性流体が貯蔵区画５６から水路５８を介して投入され、不水溶性流体が小室３６の表面を覆い、過剰充填量を、例えば、上流の小室に排出し、それにより、小室３６及び隣接水路２３内の流体の量をその既知の機械加工量に規定し、境界面９２で終端するようになっている。
【０１２７】
[0134]  好ましい一実施形態では、図３に示されているように、小室４６のすぐ上流の水路は狭小化領域６４を含む。水路を狭小化することは、貯蔵区画５７から水路内に流れる時にオイル（又はその他の不水溶性流体）前部を管理する際の助けになる。表面張力の増加によって、オイルは、それを過ぎて流れるのではなく、余剰溶離緩衝液を排出するプラグを形成する。図３の実施形態では、７６に示されている余剰溶離緩衝液は、専用の越流室４２に排出され、図２及び図４の実施形態では、余剰緩衝液（図示せず）は小室３８に排出される。
【０１２８】
[0135]  投入される不水溶性流体の量は、第２の水路領域２８を充填し、例えば、図４に示されているように、第３室の最上部から第２の仕切り３０を含む隣接する第２室３４の近位出口に到達する不水溶性物質の連続層６２を形成するのに十分である（小室３６内の精密な量の流体を得るために上記の方策を使用するかどうかにかかわらず、このように第２の水路領域２８を充填するのに十分な量の不水溶性流体６２は残りの液体試薬の投入後に投入されることに留意されたい）。
【０１２９】
[0136]  従って、図４に示されているように、それぞれ第２の水性試薬及び第３の水性試薬との流体境界面（水溶性流体と不水溶性流体との間）は１６０及び１６２に形成される。第４室３８及びその関連の導管３９も不水溶性試薬を収容する好ましい一実施形態では、１６４（図４）に追加の流体境界面が形成される。好ましくは、開示されている方法により流体が小室及び水路に分配された時に形成される流体境界面のすべては、以下に記載するように固体担体粒子が装置を通って移動する時に本質的に静止したままになる。
【０１３０】
[0137]  流体試薬の添加前、添加中、又は添加後の何らかの段階で、（各図には示されていない）複数の親和性処理された粒子が第１室３２に添加される。好ましい一実施形態では、この装置は、粒子がすでに第１室内の所定の位置にある状態でユーザに提供することもできる。粒子のうちの少なくとも複数、好ましくはすべては、上記のように、付着した特異的結合部材を含み、これは、例えば、特定の抗体−抗原結合によるか、ハイブリッド形成によるか、イオン又は水素結合によるか、或いはその他の化学的相互作用により、目標検体（複数も可）を特異的かつ可逆的に結合するために効果的である。結合部分は、例えば、目標核酸配列に応じてハイブリッド形成するために効果的な核酸プローブ配列、或いは目標タンパク質又はその他の検体を結合するために効果的な抗体又はその機能断片にすることができる。任意の所望の特異性の任意の結合部分を使用することができる。
【０１３１】
[0138]  次に、粒子−結合検体は、外部から加えられた力によって粒子が小室及び水路を通って移動するプロセスにより、装置内の様々な液体試薬に曝される。従って、例えば、図４に示されている配置を示すために、それぞれの小室及び水路内に流体を配置した後、好ましくは、装置内の流体の輸送が最小限になる。好ましくは、開示されている方法により流体が小室及び水路内に分配された時に形成される水溶性／不水溶性流体境界面のすべては、固体担体粒子が装置を通って移動する時に本質的に静止したままになる。
【０１３２】
[0139]  好ましくは、粒子は、外部から加えられた力を介して小室及び水路を通って移動できるような常磁性粒子である。しかし、空気圧、真空、遠心力、或いは荷電分子又は粒子のための電界を含む、外部から加えられた力を介して粒子を移動させるその他の手段を使用することができる。
【０１３３】
[0140]  好ましい一実施形態では、試料は、細胞を溶解し、目標検体が存在する場合にその目標検体が親和性処理された要素に結合できるようにするために、十分な時間の間、十分な温度で、十分な攪拌によって、第１室３２内の溶解緩衝液及び親和性処理された粒子と混和される。上記のように、第１室３２に対応する装置の外側は、必要であれば熱源に接近可能であり、好ましくは、攪拌棒、攪拌粒子、又は「洗濯板」表面などの混合要素が小室内に設けられる。また、混合は、上記で言及した外部から加えられた力によって小室内の粒子を動かすことにより、促進することができる。
【０１３４】
[0141]  溶解及び結合後、例証されたプロセスでは、粒子は、外力を加えることにより、このシナリオではトリスハイドロクロライド（ＨＣｌ）緩衝液又はリン酸緩衝塩類溶液（ＰＢＳ）などの洗浄緩衝液を収容している第２室３４に輸送される。従って、粒子は、第１室から第２室への流体の移送を最小限にする第１の水路内の狭窄部５９を通って移動する。 この狭窄部は、このために狭小直径のものであるが、複数の適度に凝集した粒子がそこを通過できるようにするのに十分な直径のものである。生物医学分野で使用される市販の磁性粒子は、１ミクロン未満から１００ミクロンまでのサイズ範囲であり、最も一般的には２〜１０ミクロンのサイズ範囲内であり、好ましくは本明細書で使用される粒子は約１〜３ミクロンのサイズである。狭窄エリアの直径又は幅は、好ましくは約５ｍｍ以下、より好ましくは約２．５ｍｍ以下、最も好ましくは約１ｍｍ以下である。いくつかの実施形態では、狭窄部の直径又は幅は、約０．５ｍｍ、約０．３ｍｍ、又は約０．１ｍｍ以下にすることができる。好ましくは、狭窄部の直径又は幅は、少なくとも０．１ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。
【０１３５】
[0142]  第２室３４に入ると、その中の溶液及び／又は粒子は、第１室について記載されている１つ又は複数の攪拌方策を使用して、更に攪拌することができる。
【０１３６】
[0143]  次に、粒子は、第２の水路領域２８内に存在する不水溶性流体の層６２内に移動する。参照により全体として本明細書に組み込まれる米国特許出願公報第２００９／０２４６７８２号に記載されているように、親油性流体又は極性疎水性流体などの不水溶性流体への担体粒子の移動は、水溶性水相で残存する傾向がある試料の残りの成分から粒子−結合検体を更に隔離する働きをする。
【０１３７】
[0144]  「不水溶性流体」は、等しい割合の水で希釈した時に相分離する液体又は半固体流体であり、好ましくは、この流体は水で２：１、４：１、又は１０：１に希釈した時に相分離する。より好ましくは、不水溶性流体は、実質的に水に対して完全に不混和性であり、好ましくは、低級アルコールに対しても不混和性である。適切な不水溶性流体の例としては、ワックスなどの親油性流体、好ましくはChill-Out（商標）１４ワックス（MJ Research）などの液体ワックス、並びに鉱油、パラフィン油、或いはシリコーン油、フルオロシリコーン油、又はフルオロカーボン油などのオイルを含む。加えられる外力が媒体を通って固相担体を移動させるのに十分なものである限り、半固体ワックスも使用することができ、粘性を低減するために熱を加えることもできる。一般に、室温で液体であるワックス及びオイルが好ましい。また、例えば、トルエン、ヘキサン、又はオクタンなどの炭化水素溶媒、並びに１，４−ジオキサン、アセトニトリル、第三ブタノール又は高級（約Ｃ１２以下の）アルコール又はアセテート、シクロヘキサノン、又はｔ−ブチルメチルエーテルなどの極性疎水性溶媒も適切である。極性親水性溶媒が使用される場合、装置内で使用される水溶性液体試薬は、好ましくは、相当量の低級アルコールを含まない。好ましくは、不水溶性流体は、低い蒸気圧と、水より小さい比重を有する。選択された諸実施形態では、不水溶性流体は、鉱油などのオイルである。
【０１３８】
[0145]  次に粒子は小室３８（第２の洗浄室）に移動することができ、この小室はいくつかの実施形態ではエタノール又は水性エタノールなどのアルコール又は水／アルコール溶液を収容する。代替の諸実施形態では、特に処理室３６内のアルコールの痕跡を回避すべき状況では、小室３８を迂回することができる。
【０１３９】
[0146]  選択された諸実施形態では、粒子は、小室３８での洗浄後又は小室３８での洗浄の代わりに、いかなる流体も収容していない水路領域の上に位置する小室４０に外力を介して移動する。粒子は、加圧空気を含む空気及び／又は熱を使用して、そこで乾燥させることができる。次に粒子は、不水溶性流体６２を収容している第２の水路領域２８に戻る。望ましい場合、この移動は、粒子が乾燥した後に追加の不水溶性流体を小室４０内に分配することによって促進することができ、この追加の不水溶性流体は、貯蔵区画５６から水路領域２８を介して分配される場合もあれば、小室４０に関連付けられた別個の貯蔵区画（図示せず）から分配される場合もある。
【０１４０】
[0147]  小室４０を空気乾燥に使用する可能性を除いて、粒子は好ましくは装置を通って移動する間中、液体と接触したままになる。
【０１４１】
[0148]  小室３８を迂回する諸実施形態では、それにもかかわらず、その小室は、水路領域２８を充填するために必要な不水溶性流体の量を低減するために、水溶液又は水性／アルコール溶液を収容することができ、代わって、小室３８及び水路領域２８を充填するために効果的な追加の不水溶性流体を使用することもできる。この場合、貯蔵区画５４が不水溶性流体を収容できるであろう。
【０１４２】
[0149]  小室３８での洗浄及び／又は小室４０での乾燥後、粒子は不水溶性流体６２を通って溶離／処理室（第３室）３６に移動する。一実施形態では、小室３６のすぐ上流にある水路領域２８のこの領域は、上記のように、狭小化領域６４を含むことができる。上記のように流体の流れの制御を支援することに加えて、この狭小化は、小室３６内の液体試薬と接触する準備をする時に粒子の凝集を低減する働きをすることができる。図３に示されている実施形態では、装置の断面幅も処理室３６のエリアで小さくなっており、この領域における熱伝達を改善する働きをすることができる。
【０１４３】
[0150]  好ましくは、処理室３６は、その小室に通ずる水路２３とともに、上記のように精密に把握されている量の試薬液７４を収容する。この試薬液は、一実施形態では、結合した隔離検体を粒子から除去するために効果的な溶離緩衝液を含む。場合によっては、例えば、粒子に付着したプローブからハイブリッド形成した核酸を放出するために、熱を加えることもできる。粒子からの結合検体の放出を促進するために、必要に応じて、酵素を含み、連結開裂試薬などのその他の試薬も含めることができる。
【０１４４】
[0151]  図５Ａ〜図５Ｃに関連して、次にこの装置を使用する方法について説明する。図面に示されている装置が提供され、試料入口（８２）及び導管（８６）を介して第１室（８４）に試料が投入される。一実施形態では、試料入口のキャップが取り外され、試料が開口部に投入される。キャップが元に戻され、試料は、例えば、重力によって（入口、導管、及び小室の相対配置に依存する）又はキャップ内に含まれるピストンによる空気の波動によって第１室内に引き込まれる。一実施形態では、乾燥又は凍結乾燥形式の試薬が第１室に収容され、液体試料によって可溶化され、流体が第１室に分配された時に第１室に関連付けられた貯蔵室内の流体によって更に可溶化される。試料が装置内に投入された後、典型的に、貯蔵室に圧力を加え、所定の位置でそれを破壊し、関連の小室内に流体を流れ込ませることにより、第１室に関連付けられた貯蔵室内の流体が分配される。破裂式貯蔵室は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公報第２０１２／０１１７８１１号に記載されている。流体が第１室に分配されるのと同時に、第２室、処理室、並びに存在する場合に任意のその他の小室（図５Ａ〜図５Ｃの小室９４など）に関連付けられた貯蔵区画内の流体が分配される。所望の一実施形態では、小室に関連付けられた貯蔵区画内の流体の量は、所望の目標又は成果を達成するように選択される。例えば、一実施形態では、第１室の容量は第１室に関連付けられた貯蔵区画内の流体の量より大きく、その結果、第１室内の流体は、第１室を隣接する下流の小室（例えば、図５Ａ〜図５Ｂの水路９２）に接続する水路内に流れ込まないようになっている。他の実施形態では、小室に関連付けられた貯蔵区画内の流体の量はその小室の容量より大きく、その結果、設計により、貯蔵区画内の流体が関連の小室を過剰充填し、装置の流体流路内の水路又は導管内に流れ込むようになっている。例として、一実施形態では、処理室（図５Ａ〜図５Ｂの小室１１０など）に関連付けられた貯蔵区画内の流体の量は処理室の容量より大きい。処理室に関連付けられた貯蔵区画内の流体は、処理室の容量に合わせて充填し、処理室の上流にある導管（例えば、図５Ａ〜図５Ｂの導管１０８）内に流れ込む。
【０１４５】
[0152]  流体が装置内のそれぞれの小室に投入された後、その内容物を装置内に分配するために不混和性流体で充填された貯蔵区画が開かれる。図５Ａ〜図５Ｂの装置の実施形態では、不混和性流体は口１３２を介して導管１３６内に流れ込む。導管１０８内に越流した処理室内の流体は、不混和性流体によって排出され、図５Ａ〜図５Ｂの装置内の小室１００の下側部分１０２などの越流室に押し込まれる。認識できるように、この手法は処理室内の流体の量に関する精密な制御を可能にする。貯蔵区画内の不混和性流体の量は、カートリッジ内の流路の水路への十分な流れである。例えば、不混和性流体は小室１００の下側部分１０２を充填し、小室１００の上流にある水路（例えば、図５Ａ〜図５Ｂの装置内の水路９６）に流れ込む。不混和性流体が分配されると、装置内の一連の流体／不混和性流体境界面の範囲が規定される。例えば、第１の流体／不混和性流体境界面は、処理室（図５Ａ〜図５Ｂの１１０）と処理室の上流にある水路（図５Ａ〜図５Ｂの水路１０８）との接合部に存在する。他の流体／不混和性流体境界面は、洗浄室９４とその小室に通ずる水路（図５Ａ〜図５Ｂの水路９６）との間の接合部に形成される。一実施形態では、他の流体／不混和性流体境界面は、洗浄室９０とその小室に通ずる水路（図５Ａ〜図５Ｂの水路１１１）との間の接合部に形成される。流体が装置に投入された後、固体担体粒子／検体複合体（複数も可）が第１室から下流のその後の小室に移動すると、流体／不混和性流体境界面は静止したままになる。
【０１４６】
[0153]  他の実施形態では、この方法は、図６〜図１０に例示されているような装置を使用して、上記と同じ基本原理により実行される。好ましくは、生物試料は、まず、注入口（６６）を介して第１室（３２）に投入される。試料の性質次第で、必要であれば、様々な方法で、例えば、標準的な緩衝液による希釈により、前処理される場合もある。液体試薬は、好ましくは、事前選択され自動化された順序で、関連の貯蔵区画から小室に投入される。液体試薬の選択及びそれらが添加される順序は、装置内で実行されるプロセスによって決まる。小室は、例えば、検体の隔離、分離、修正、標識化、及び／又は検出のための試薬を含むことができる。試薬は同時に及び／又は順番に添加することができる。
【０１４７】
[0154]  好ましい一実施形態では、生物試料内の細胞を溶解するために効果的な溶解緩衝液が貯蔵区画４８から第１室３２（図９；斜めハッチング）に投入される。緩衝液の量は、小室３２がわずかに充填不足になるようなものにすることができ、この場合、以下の洗浄緩衝液６０を投入すると小室３２の充填が完了する。
【０１４８】
[0155]  その後、好ましいプロセス順序では、洗浄緩衝液６０が貯蔵区画５０から第２室３４に投入される。図９に示されているように、貯蔵区画５０は、第２室３４の容積より大きい量の液体試薬６０（水平ハッチング）、この場合は洗浄緩衝液を送達し、液体試薬６０の一部分が、小室３４に直接隣接する／すぐ下流にある第２の水路領域２８のセクションに流れ込むようになっている。上記のように、導管８０は、第２室に直接、好ましくは第１室に隣接する第１の水路に、或いは第１の水路に直接隣接する第１室の一領域に、接続することができる。従って、少量の試薬６０は第１室３２の最上部（図９には示されていない）にも入る可能性がある。好ましくは、下流端では、水溶性試薬（例えば、洗浄緩衝液）６０は第２の水路領域２８と導管５８との交差部を含むように伸びる（しかし、導管３９との交差部には到達しない）。
【０１４９】
[0156]  第１室と第２室との間の第１の水路２４は、好ましくは、この２つの小室間での流体の混合を最小限にするような、これらの小室に対する長さ及び狭小さのものである。加えて、第２の水路領域は第２の空洞を介してのみ第１の水路及び第１の空洞と連絡している。従って、好ましくは、第１室からの最小限の流体（例えば、溶解緩衝液）が第１の水路２４に入り、更に少ない量が第２室２８に入り、第２の水路領域にはほとんど何も接触せず、第２の水路領域は最終的に不水溶性流体のゾーン６２を収容することになる（図１０）。
【０１５０】
[0157]  上記のように、この設計は以下のような利点を有する。小室３８内の溶解混合物から新たに抽出された結合検体を含む粒子が、流路３２内の不水溶性流体に投入される前に洗浄室４０で洗浄されると、小室３８内の溶解混合物から新たに抽出された結合検体を含む粒子が不水溶性流体に投入される場合に比べて、粒子が凝集するか及び／又は小室（複数も可）及び流路（複数も可）の壁に固着する傾向が低くなることが分かっている。
【０１５１】
[0158]  溶解緩衝液及び洗浄緩衝液６０の添加と同時に、添加の後に、又は添加の前に、好ましい一実施形態では、溶離及び／又は反応緩衝液（図１０；点描）が貯蔵区画５２から第３室（処理室）３６に添加される。好ましくは、加えて、洗浄緩衝液６０の添加と同時に、添加の後に、又は添加の前に、アルコール／水又は水性洗浄液（図１０；波状斜めハッチング）が貯蔵区画５４から小室３８に添加される。
【０１５２】
[0159]  それぞれの小室内に水溶性流体を配置した後、上記のような不水溶性流体が貯蔵区画５６から水路５８を介して投入され、その不水溶性流体（図１０の垂直ハッチング）が少なくとも第３の水路２３との第１の交差部２５を含むように導管５８と第２の水路領域との接合部から伸びるようになっている。従って、図１０に示されているように、それぞれ第２の水性試薬及び第３の水性試薬との流体境界面（水溶性流体と不水溶性流体との間）は９０及び９２に形成される。第４室３８及びその関連の導管３９も不水溶性試薬を収容する好ましい一実施形態では、１６４（図１０）に追加の流体境界面が形成される。好ましくは、開示されている方法により流体が小室及び水路に分配された時に形成される流体境界面のすべては、以下に記載するように固体担体粒子が装置を通って移動する時に本質的に静止したままになる。
【０１５３】
[0160]  上記のように、第３の貯蔵区画５２は、好ましくは、小室内の流体の量を精密に規定するために、第３室３６（処理室）の容積より大きい量の液体試薬を送達する。従って、小室３６に精密な量を送達することは、まず、液体試薬（例えば、溶離及び／又は増幅緩衝液）で小室３６を過剰充填すること、好ましくは、過剰な量の試薬が水路領域２８に入るように、隣接水路２３も過剰充填することによって達成される。その後、不水溶性流体が貯蔵区画５６から水路５８を介して投入され、不水溶性流体が過剰溶液量を水路領域２８から、例えば、小室４０内の排水管に排出し、それにより、小室３６及び隣接水路２３内の流体の量をその既知の機械加工量に精密に規定し、境界面１６２で終端するようになっている。
【０１５４】
[0161]  流体試薬の添加前、添加中、又は添加後の何らかの段階で、複数の親和性処理された粒子（各図には示されていない）などの固体担体が第１室３２に添加される。好ましい一実施形態では、この装置は、粒子がすでに第１室内の所定の位置にある状態でユーザに提供することもできる。粒子のうちの少なくとも複数、好ましくはすべては、上記のように、付着した特異的結合部材を含み、これは、例えば、特定の抗体−抗原結合によるか、ハイブリッド形成によるか、イオン又は水素結合によるか、或いはその他の化学的相互作用により、目標検体（複数も可）を特異的かつ可逆的に結合するために効果的である。結合部分は、例えば、目標核酸配列に応じてハイブリッド形成するために効果的な核酸プローブ配列、或いは目標タンパク質又はその他の検体を結合するために効果的な抗体又はその機能断片にすることができる。任意の所望の特異性の任意の結合部分を使用することができる。
【０１５５】
[0162]  次に、粒子−結合検体は、外部から加えられた力によって粒子が小室及び水路を通って移動するプロセスにより、装置内の様々な液体試薬に曝される。従って、例えば、図１０に示されている配置を示すために、それぞれの小室及び水路内に流体を配置した後、好ましくは、装置内の流体の輸送が最小限になる。好ましくは、開示されている方法により流体が小室及び水路内に分配された時に形成される流体境界面のすべては、固体担体粒子が装置を通って移動する時に本質的に静止したままになる。
【０１５６】
[0163]  好ましくは、粒子は、外部から加えられた力を介して小室及び水路を通って移動できるような常磁性粒子である。しかし、空気圧、真空、遠心力、或いは荷電分子又は粒子のための電界を含む、外部から加えられた力を介して粒子を移動させるその他の手段を使用することができる。
【０１５７】
[0164]  好ましい一実施形態では、試料は、細胞を溶解し、目標検体が存在する場合にその目標検体が親和性処理された要素に結合できるようにするために、十分な時間の間、十分な温度で、十分な攪拌によって、第１室３２内の溶解緩衝液及び親和性処理された粒子と混和される。上記のように、第１室３２に対応する装置の外側は、必要であれば熱源に接近可能であり、好ましくは、攪拌棒、攪拌粒子、又は「洗濯板」表面などの混合要素が小室内に設けられる。また、混合は、上記で言及した外部から加えられた力によって小室内の粒子を動かすことにより、促進することができる。
【０１５８】
[0165]  溶解及び結合後、例証されたプロセスでは、粒子は、外力を加えることにより、このシナリオではトリスＨＣｌ緩衝液又はＰＢＳなどの洗浄緩衝液を収容している第２室３４に輸送される。従って、粒子は第１の水路２４を通って移動し、その水路は小室に対して狭小な輪郭を有し、好ましくは洗浄緩衝液６０で大部分が充填され、従って、第１室から第２室への流体の移送を最小限にする。装置の水路２４、２８、２３、及び２９は、一般に、このために狭小直径のものであるが、複数の適度に凝集した粒子がそこを通過できるようにするのに十分な直径のものである。生物医学分野で使用される市販の磁性粒子は、１ミクロン未満から１００ミクロンまでのサイズ範囲であり、最も一般的には２〜１０ミクロンのサイズ範囲内であり、好ましくは本明細書で使用される粒子は約１〜３ミクロンのサイズである。従って、粒子が通過する水路の直径又は幅は、好ましくは約５ｍｍ以下、より好ましくは約２．５ｍｍ以下、最も好ましくは約１ｍｍ以下である。いくつかの実施形態では、水路の直径又は幅は、約０．５ｍｍ、約０．３ｍｍ、又は約０．１ｍｍ以下にすることができる。好ましくは、水路の直径又は幅は、少なくとも０．１ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。
【０１５９】
[0166]  第２室３４に入ると、その中の溶液及び／又は粒子は、第１室について記載されている１つ又は複数の攪拌方策を使用して、更に攪拌することができる。
【０１６０】
[0167]  次に、粒子は、第２の水路領域２８内に存在する不水溶性流体のゾーン６２内に移動する。参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公報第２００９／０２４６７８２号に記載されているように、親油性流体又は極性疎水性流体などの不水溶性流体への担体粒子の移動は、水溶性水相で残存する傾向がある試料の残りの成分から粒子−結合検体を更に隔離する働きをする。
【０１６１】
[0168]  次に粒子は小室３８（第２の洗浄室）に移動することができ、この小室はいくつかの実施形態ではエタノール又は水性エタノールなどのアルコール又は水／アルコール溶液を収容する。代替の諸実施形態では、特に処理室３６内のアルコールの痕跡を回避すべき状況では、小室３８を迂回することができる。小室３８を迂回する諸実施形態では、それにもかかわらず、その小室は、水溶液又は水性／アルコール溶液を収容することができる。
【０１６２】
[0169]  選択された諸実施形態では、粒子は、小室３８での洗浄後又は小室３８での洗浄の代わりに、この段階でいかなる流体も収容していないか又は図９に示されているようにその小室の一部分のみを充填するために十分な量の不水溶性流体を収容し、好ましくは第２の水路領域の上に位置する小室４０に外力を介して移動する。上記のように、小室４０は、図６Ａに描写されているように、このために異なる深さを有する複数の区画を含むことができる。
【０１６３】
[0170]  粒子は、例えば、加圧空気を含む空気及び／又は熱を使用して、小室４０の空の領域内で乾燥させることができる。
【０１６４】
[0171]  次に粒子は、不水溶性流体６２を収容している第２の水路領域２８の下流部分に戻る。好ましくは、この移動は小室４０内の不水溶性流体の存在によって促進され、すでに存在する流体内に粒子が移動する場合もあれば、例えば、図１０に示されているように、粒子が乾燥した後に追加のこのような流体がその小室内に分配される場合もある。この追加の不水溶性流体は、貯蔵区画５６から水路２８を介して分配される場合もあれば、小室４０に関連付けられた別個の貯蔵区画（図示せず）から分配される場合もある。
【０１６５】
[0172]  小室４０を空気乾燥に使用する可能性を除いて、粒子は好ましくは装置を通って移動する間中、水溶性流体又は不水溶性流体のいずれかと接触したままになる。
【０１６６】
[0173]  小室３８での洗浄及び／又は小室４０での乾燥後、粒子は不水溶性流体６２を通って溶離試薬を収容している水路２３に移動し、そこから溶離／処理室（第３室）３６に移動する。
【０１６７】
[0174]  一実施形態では、第３の水路２３は、各図に示されているように特に狭小の輪郭を有する。この狭小化は、小室３６内の液体試薬と接触する準備をする時に粒子の凝集を低減する働きをすることができる。図３に示されている実施形態では、装置の断面幅も処理室３６のエリアで小さくなっており、この領域における熱伝達を改善する働きをすることができる。
【０１６８】
[0175]  好ましくは、処理室３６は、精密に把握されている量の試薬液７４を収容する。水平実施形態に関して上記で記載したものと同様に、わずかに過剰な量の溶離及び／又は反応緩衝液（図１０；点描）は、水溶性試薬の投入中に、第３室３６及び第３の水路２３に投入することができ、何らかの溶離及び／又は反応緩衝液が第２の水路領域２８に入るようになっており、第２の水路領域２８への不水溶性流体のその後の投入は、境界面１６２を形成する時にこの過剰分を除去する働きをすることができ、その結果、第３室（処理室）３６及び第３の水路２３内に精密な量を提供する。
【０１６９】
[0176]  好ましい一実施形態では、第３の試薬液は、結合した隔離検体を粒子から除去するために効果的な溶離緩衝液を含む。場合によっては、例えば、粒子に付着したプローブからハイブリッド形成した核酸を放出するために、熱を加えることもできる。粒子からの結合検体の放出を促進するために、必要に応じて、酵素を含み、連結開裂試薬などのその他の試薬も含めることができる。分流水路９６は、好ましくは、放出された検体を含む溶液から固相担体を分離するために設けられる。
【０１７０】
Ｃ．試料の処理
[0177]  一実施形態では、処理室又は溶離室３６は目標核酸の増幅及び検出に使用される。この実施形態では、溶離緩衝液は、当技術分野で知られているように、増幅試薬、例えば、プライマー、標識付きプローブ、ヌクレオチド、及び必要な酵素も含むことができる。代わって、増幅試薬（又はその他の化学プロセス試薬）は、図３の７２に示されているように、ワックスコーティングされた凍結乾燥形式で含めることができ、事前選択された時間に小室を加熱することにより試薬が放出される。
【０１７１】
[0178]  このような増幅は当技術分野で知られている任意の増幅方法を使用することができ、例としては、ＰＣＲ、ＲＴ（リアルタイム）−ＰＣＲ、ＲＴ（逆転写酵素）−ＰＣＲ、並びに、核酸配列ベースの増幅（ＮＡＳＢＡ）、転写媒介増幅（ＴＭＡ）、ストランド変位増幅（ＳＤＡ）、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、及びヘリカーゼ依存増幅（ＳＤＡ）などの等温技法を含むが、これらに限定されない。
【０１７２】
[0179]  ここでは核酸隔離及び増幅が例示されているが、この装置及びその使用は、特定の化学プロセス又は検体に限定されない。いくつかの好ましい実施形態では、例えば、この装置はタンパク質隔離及び検出に使用される。
【０１７３】
[0180]  また、小室３６には光透過性窓７０も設けられ、典型的に検体の存在を示す光信号を検出できるようになっている。一実施形態では、ＲＴ−ＰＣＲは、小室３６内で実行され、窓７０を介して監視される。その他の諸実施形態では、例えば、タンパク質検出に関するイムノアッセイ或いは比色又は蛍光定量的検定の結果は、窓７０を介して観察することができる。
【０１７４】
ＩＶ．自動システム
[0181]  上記のように、このカートリッジ装置は、１つ又は複数のこのような装置を保持することができる計器内での自動使用のために設計されている。このカートリッジは試料の装填後に計器内に挿入され、流体は適切な順序で自動方式で試薬貯蔵区画から分配される。粒子は、同じく自動方式で、外部から加えられた力、好ましくは磁力によって装置を通って移動する。
【０１７５】
[0182]  計器には、熱サイクル・プロセスを実行可能な発熱体と、検定結果を分析し報告するための光学機器及びソフトウェアとが供給される。一実施形態では、移動載物台を使用して、例えば、必要に応じて、発熱体、磁気ビーズ・ムーバ（複数も可）、及び熱サイクル・ステーションとの間でカートリッジ装置（複数も可）を移動させる。１つの模範的な設計では、計器は、複数のカートリッジ分の容量を有するカートリッジ装填及び取り出しステーションと、液体分配、混合、粒子移動、及び加熱専用のステーションを含む試料処理ステーションと、光学検出ステーションが供給された熱サイクル・ステーションとを含む。
【０１７６】
[0183]  最小限必要なユーザ操作で最大限使いやすくするために、カートリッジ装置には、好ましくは、試料が添加される第１室内で特定の検体種を明確に結合するように設計された適切に機能化された粒子が提供される。指定の検体の隔離並びに好ましくは検出及び／又は定量化を実行するために様々なシールされた貯蔵区画内に適切な試薬が提供される。一実施形態では、検体に特有な特定の核酸の隔離、増幅、及び検出がこの装置内で実行される。
【０１７７】
[0184]  このカートリッジ装置には、好ましくはラベル表示され、最も好ましくはバーコードによって表示され、例えば、検体、分析手順、並びにカートリッジ及び内容物のロット番号及び有効期限を示す。好ましくは、カートリッジの内容物は、標準的な冷蔵で、又はより好ましくは室温で、１年以上、好ましくは１８ヶ月以上の間、安定貯蔵される。
【０１７８】
Ｖ．検体
[0185]  この装置の使用は、任意の特定の検体、検体グループ、又は試料タイプに限定されない。当技術分野で知られているように、疾病の病原体に関連する核酸及び／又はタンパク質の検出によるか、及び／又は内因性生物マーカの定量化により、疾病を診断し監視することができる。細胞カウント及びその他のタイプの体液分析も、患者の健康状態を監視するために使用することができる。上記のように、このカートリッジ装置及び計器は、技術訓練及び高価な分析機器へのアクセスが限定されている地理的エリアで特に有用であると期待される。特に、第三世界では、ＨＩＶ、結核、及び百日咳などの疾病について、低コストで迅速かつ信頼できる診断及び監視の必要性が増している。
【０１７９】
[0186]  従って、このカートリッジ装置には、このような核酸又はタンパク質に選択的に結合するように処理された粒子を供給することができ、例えば、標識付き抗体、核酸増幅試薬、及び／又は標識付きプローブを含むことができる検定試薬を装置内の１つ又は複数の処理室に供給することができる。
【０１８０】
ＶＩ．実施例
[0187]  以下の実施例は、本質的に例示的なものであり、決して限定するものではない。
【０１８１】
実施例１
血漿からのＨＩＶ−１  ＲＮＡの精製及び増幅
[0188]  ＨＩＶ−１の定量測定は、疾病の経過を監視し、抗レトロウイルス薬の治療成果を評価するために重要である。ウイルス負荷測定は、人血から得られた試料においてウイルス・コピー数が比較的低く、ＰＣＲ阻害物質が豊富であるために、技術的に要求の厳しいものである。本明細書に記載されている装置及び方法により、血液試料中のＨＩＶ−１  ＲＮＡのレベルを自動化された方法で定量化する。
【０１８２】
[0189]  カートリッジ装置の第１室に、ＲＮＡ結合常磁性粒子、例えば、５μＬ分のAmbion（登録商標）MagMax（商標）Total RNA磁気ビーズを提供する。ＨＩＶ−１ウイルスを含んでいるのではないかと疑われる血漿の５０μＬの試料を第１室に添加する。次に、液体分配、混合、粒子移動、及び加熱専用のステーションを含む試料処理ステーションと、光学検出ステーションが供給された熱サイクル・ステーションも有する計器のカートリッジ装填ステーション内にカートリッジを配置する。
【０１８３】
[0190]  次に、溶解及び結合試薬、例えば、２００：１：５：２００という割合でAmbion Lysis/Binding溶液濃縮物、担体ＲＮＡ、Binding Enhancer（いずれもカリフォルニア州フォスターシティーのアプライドバイオシステムズ提供）、及びイソプロピルアルコールを含有し、第１室を充填するのに十分な水性溶解液を、第１の貯蔵区画から装置の第１室に自動的に分配する。
【０１８４】
[0191]  第２室を充填し、第１の水路からの溶解／結合溶液を排出するのに十分な洗浄緩衝液（例えば、１００ｍＭのＴｒｉｓ  ＨＣｌ、１５０ｍＭのＮａＣｌ又はＬｉＣｌ、及び５０ｍＭのクエン酸ナトリウム）を第２の貯蔵区画から第２（洗浄）室に添加する。
【０１８５】
[0192]  目標ＨＩＶ−１  ＲＮＡを増幅するために効果的なプライマー、プローブ、及びその他の試薬を含有するＰＣＲ／溶離緩衝液を第３の貯蔵区画から第３（処理）室及びカートリッジの関連溶離水路に分配する。この緩衝液は、例えば、Abbott RealTime HIV-1 Amplification Reagent Kit（イリノイ州デスプレーンズのアボットモレキュラー）の諸成分を含有し、０．２ｍｇ／ｍｌのウシ血清アルブミン、１５０ｍＭのトレハロース、及び０．２％のＴｗｅｅｎ２０を添加する。
【０１８６】
[0193]  次に、搭載された貯蔵区画から自動的に分配された鉱油又はChill-Out（商標）液体ワックス（カリフォルニア州ハーキュリーズのバイオラッドラボラトリーズ）などの不水溶性流体で、溶離緩衝液並びに洗浄室と処理室との間の水路を覆う。この不水溶性流体は溶離水路内の所定のポイントの上に存在するＰＣＲ／溶離緩衝液を排出し、排出された過剰分は第２の水路領域内の上流の小室に流れる。
【０１８７】
[0194]  粒子の磁気分散及び／又は磁気攪拌素子によって、４分以下の間、第１（溶解）室の内容物を混合する。自動システムは、外部磁石を使用して、２分以下の間、第１室内の粒子を凝集し、次にその凝集体を溶解緩衝液から洗浄緩衝液に移動させ、次に不水溶性流体を通り、溶離緩衝液に移動させる。
【０１８８】
[0195]  粒子を含有するＰＣＲ／溶離緩衝液を１０分間の間、５５℃まで加熱して、粒子からＲＮＡを溶離し、次にそれを磁気的に凝集する。
【０１８９】
[0196]  次に、カートリッジ装置を計器内の熱サイクル・ステーションに移送し、そこでＨＩＶ−１ウイルス負荷定量化を実行する。ＲＴ−ＰＣＲ増幅の進行状況を監視し、ＨＩＶ−１の存在及び／又は量を報告する。高いＰＣＲ効率は、装置内の溶解及び洗浄液からの阻害物質の持ち越しが最小限であることを示す。
【０１９０】
[0197]  いくつかの模範的な態様及び実施形態について上記で述べてきたが、当業者であれば、それに関する特定の変更、置換、追加、及び下位結合を認識するであろう。従って、以下の特許請求の範囲並びに以下で紹介された請求項は、その真の精神及び範囲内にあるようなすべての変更、置換、追加、及び下位結合を含むものと解釈され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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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