(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁（１４）と、端壁（１６）と、外側リム（２８）により囲まれた凹部（２２）を有する蓋（１８）とを有するハウジング（１２）、
スライド（１０）を受け入れ、ハウジング（１２）の前記蓋（１８）に向けてスライド（１０）を持ち上げ該スライド（１０）を前記外側リム（２８）に係合させて周囲環境から密封された分析キャビティ（２９）を形成することができる持ち上げ機構（３２）であって、前記持ち上げ機構（３２）が、ハウジング（１２）内部に配置された昇降プレート（３０）、第１の実質的に正弦波形状のリーフスプリング（３４）、及び第１の実質的に正弦波形状に対して相補的な第２の実質的に正弦波形状のスライドリリース（３６）を備え、該スライドリリース（３６）は、スライドしてリーフスプリング（３４）と整列関係になったり、整列関係から外れたりできることにより、昇降プレート（３０）を前記ハウジング（１２）の蓋（１８）に向けて又はそれから離れるように移動させることができる、前記持ち上げ機構（３２）、
前記凹部（２２）に通じる入口ポート（４２）であって、流体が前記入口ポート（４２）を通して分析キャビティ（２９）に導入される前記入口ポート（４２）、及び
分析キャビティ（２９）から前記流体を吸引するための前記凹部（２２）に通じた出口ポート（４４）、
を備えるスライド保持装置であって、前記昇降プレート（３０）があぶみ（４０）を備え、該あぶみ（４０）は、前記スライドリリース（３６）が引き出されるとき、スライドリリース（３６）があぶみ（４０）に係合して昇降プレート（３０）を前記ハウジング（１２）の蓋（１８）から引き離すように、前記リーフスプリング（３４）のスロット（４３）を通って延びる、前記スライド保持装置。
【請求項２】
スライド（１０）と前記外側リム（２８）の間に設けられたガスケット（２４）をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記外側リム（２８）が前記ハウジング（１２）の蓋（１８）に向かうスライド（１０）の上方向の移動を制限する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
スライド（１０）が前記ハウジング（１２）の蓋（１８）に向けて移動する際にスライド（１０）が前記外側リム（２８）に係合する前にガスケット（２４）に係合するように、ガスケット（２４）が該外側リム（２８）を越えて下方に突き出る、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジング（１２）の蓋（１８）がガスケット（２４）を受け入れるための周辺溝（２６）を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記ハウジング（１２）の蓋（１８）を取り付けるための手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ハウジング（１２）の蓋（１８）が、前記入口ポート（４２）から前記出口ポート（４４）への前記流体の流れを円滑にする出口チャンネル（６２）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ハウジング（１２）の蓋（１８）が、分析キャビティ（２９）への前記流体の流入を制御することができる入力チャンネル（５８）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ハウジング（１２）の蓋（１８）が、分析キャビティ（２９）における前記流体の流れの方向を変えることができるダム（６０）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記入口ポート（４２）が弁（４８）を備える請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記弁（４８）が逆止め弁である請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記弁（４８）が入力部分（５０）、出力部分（５２）及び弾性隔壁（５４）を備える請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記入力部分（５０）が凸面を備え、その上に前記弾性隔壁（５４）を引き伸ばすことができる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記持ち上げ機構（３２）が、スライド（１０）を持ち上げて前記ガスケット（２４）と密封係合させるための手段を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項１５】
前記持ち上げ機構（３２）が、昇降プレート（３０）とスライドリリース（３６）を備え、該スライドリリース（３６）は、スライドリリース（３６）がハウジング（１２）に挿入されるときに、昇降プレート（３０）を前記ハウジング（１２）の蓋（１８）に向けて押すように傾斜している、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記ハウジング（１２）の蓋（１８）がレンズ（１８）を備える請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記レンズ（１８）が実質的に透明である請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記蓋（１８）がプラスチック、金属、セラミック又は繊維複合材のうちの少なくとも１つから構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
アッセイを観測することができるのぞき穴をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
アッセイの特性を測定するためのプローブをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
アッセイの特定を測定するための測定手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記昇降プレート（３０）が気体注入ポート（５０２）と気体排出ポート（５０４）とを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
スライド（１０）の下に流体が通ることができるように、前記気体注入ポート（５０２）と前記気体排出ポート（５０４）が構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記昇降プレート（３０）が、スライド（１０）の挿入を容易にするために傾斜エッジ（５０６）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
分析キャビティ（２９）に含まれる流体を混合するための混合手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記混合手段が、ハウジング（１２）に加えられる変動圧力を含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記混合手段が、前記持ち上げ機構（３２）に加えられる変動圧力を含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記ハウジング（１２）が底壁を備え、前記装置が、
前記ハウジング（１２）の底壁と摩擦接触している回転可能なディスク（５５２）、及び
前記回転可能なディスク（５５２）を回転させるために該回転可能なディスク（５５２）に連結された回転モジュール（５５４）
をさらに備えた請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
ハウジング（１２）を傾斜させるために前記回転可能なディスク（５５２）に連結された傾斜モジュール（５８９）
をさらに備えた請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
下方位置にある昇降プレート（３０）上にスライド（１０）を置くことを含み、該昇降プレート（３０）はハウジング（１２）の内側に配置され、該ハウジング（１２）は側壁（１４）と、端壁（１６）と、外側リム（２８）により囲まれた凹部（２２）を有する蓋（１８）とを備え、さらに
スライド（１０）が押されて前記外側リム（２８）と係合しスライド（１０）と該外側リム（２８）の間に入れられたガスケット（２４）と密封関係になって周囲環境から密封された分析キャビティ（２９）を形成するように、昇降プレート（３０）を上昇位置に持ち上げることを含み、前記昇降プレート（３０）はハウジング（１２）の蓋（１８）に向かって又はこれから離れるように移動すると共に、前記昇降プレート（３０）があぶみ（４０）を備え、該あぶみ（４０）は、前記スライドリリース（３６）が引き出されるとき、スライドリリース（３６）があぶみ（４０）に係合して昇降プレート（３０）を前記ハウジング（１２）の蓋（１８）から引き離すように、前記リーフスプリング（３４）のスロット（４３）を通って延びる、
顕微鏡スライド上にアッセイを保持するための方法。
【請求項３１】
流体を分析キャビティ（２９）に注入することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
スライド（１０）を水平軸に対して傾斜させることをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
スライド（１０）が水平軸と約１０〜２０°の角度を形成する、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、アッセイを行うべき試料を支えるスライドを保持して該スライドに試薬を与えるための改良カセット、及びこのカセットの使用方法に関する。
【０００２】
発明の概要
本発明の実施態様の一つは、スライドを保持するためのシステムに関する。このシステムは、側壁と蓋とを有するハウジングを備える。この蓋は、外側リムにより囲まれた凹部を備える。このシステムはまた、凹部に通じた入口ポートと、スライドを受け入れることができ且つスライドをハウジングの蓋に向けて持ち上げてスライドを外側リムにはめ込んで分析キャビティを形成するための持ち上げ機構とを備える。同時に、これらの要素が、アッセイを行うことができる分析キャビティを形成する。
【背景技術】
【０００３】
背景
ガラススライド上の生体試料の処理には長い歴史がある。従前の相対的に単純な染料や着色剤に比べて、多くの新しい分析技術は相当複雑であり、試薬はかなり高価である。イムノアッセイ、ハイブリダイゼーション・アッセイ、及び現場での核酸増幅アッセイは、試薬の費用の観点から正確なタイミングの必要性、及び厳格な温度制御の必要性を特に要求している。これらは、試薬は正確に制御された厚みにて与えられるべきであるので、特に要求されている。さらに、これらのアッセイのいくつかは、スライドと試薬の加熱を行い酵素反応を起こさせることを伴うけれども、手順中、試薬は蒸発してはならない。加えて、コストを節約し且つ信頼性と正確性を高めるために、アッセイは可能な限り自動的に行なわせるのが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図面の説明
本発明を明確に理解し容易に実施できるように、以下の図面と共に本発明を説明する。
【０００５】
図１は、本発明の実施態様によるカセットを示す分解図である。
【０００６】
図２は、本発明の実施態様によるカセットの平面図である。
【０００７】
図３は、本発明の実施態様によるカセットの断面図である。
【０００８】
図４は、本発明の実施態様による逆止め弁の分解図である。
【０００９】
図５は、本発明の実施態様によるアレイの真下のスライドを加熱又は冷却するための昇降プレートの等角投影図である。
【００１０】
図６は、本発明の実施態様による試薬を混合するのに用いることができる装置の概略図である。
【００１１】
図７は、本発明の実施態様による傾斜位置にある図６の装置を示す。
【００１２】
図８は、本発明に従ってカセットを使用する典型的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
本発明の実施態様の一つは、アッセイを行うべき試料を支える顕微鏡用スライドを保持し試薬を与えるための改良カセットに関する。一般に、頂壁、側壁及び端壁並びに開口を有した小さい箱状のハウジングとしてカセットを構成することができ、調査すべき標本を支持しているスライドがその開口に挿入される。ここで用いられている「分析キャビティ」なる用語は、頂壁、側壁及び端壁の間に形成された浅い密封空間をいう。「アッセイ」なる用語は、標本の要素を捕らえるか又はそれと反応するスポット又はゾーン中の分析試薬を支持し得るスライドに加えられるアッセイ試薬又は流体のどちらかをいう。例えば、核酸のスポットアレイは、プローブ又はプローブの組合わせによりアッセイが行なわれる個別の試料であり得る。別の例として、キャビティ中の溶液において特定の配列の存在を検出するのにアレイを用いることができるので、この溶液は試料である。どちらの種類のアッセイも、本発明のカセットにより利用しやすい。最後に、「検体(analyte)」は分析を受ける任意の物質をいい、例えば核酸、ペプチドを含んだタンパク質、炭水化物、脂質又は代謝産物又は他の小さな生体分子又は細胞小器官、細胞又は組織などの生体構造が挙げられる。
【００１４】
カセットは、例えばスライド上の標本に一連の液体溶液を付与すること及び吸引することを容易にするために、スライド表面上を密封した浅い分析キャビティを作るようにスライドを保持すべく構成し得る。この点において、このカセットは、例えばＤＮＡマイクロアレイハイブリダイゼーション、免疫組織化学染色、又は流体の薄膜と薄層との相互作用を伴う任意の技術若しくは手順を含む用途に適応し得る。このカセットはまた、化学、臨床、生化学若しくは分子生物学的な分析中での試料の自動化された取扱及び処理において有効であり、又は例えば電気泳動用のゲルを含めて分析構造の調製において有効である。
【００１５】
図１は、本発明の実施態様によるカセット５の基本的な構成要素を示した分解図である。図示されているように、カセット５は、主に直角に配置された側壁１４と端壁１６とを備えた小さい箱状のハウジング１２、スライド１０、透明な頂壁１８（「レンズ１８」ともいう）、長方形のガスケット２４、昇降プレート３０、概して３２で示された持ち上げ機構、入力ポート４２、及び出力ポート４４を備える。端壁１６の一つは開口２０を備えることができ、この開口２０を通して標本を支持しているスライド１０を挿入できる。反対側の端壁１６も同様の開口３９を備えることができ、この開口３９を通してスライド１０を操作することができる。作動中、持ち上げ機構３２が、ハウジング１２の頂壁１８に向けて上方にスライドを上昇させて周辺ガスケット２４と密封係合させ、それにより頂壁１８とスライド１０の間に密封された浅い分析キャビティ２９（図3に図示）を形成する。この分析キャビティ２９は約０．００１〜０．００２インチの深さとし得る。チェンバー内の液体が一様な厚さに維持されること、及びもし化学反応の副生成物として意図していないならば気泡が形成しないことを確実に実現するように、分析キャビティの浅い深さを設計することができる。
【００１６】
レンズ１８は、製造中又はその後に永久的な接着剤又は他の取付け手段、例えば糊付け、溶接、超音波溶接、スタンピング、クリンピング、プレス嵌め、溶剤結合、ろう付け、留め具による添付、スナップフィッティング、若しくは当該技術において既知の同様の方法によってハウジング１２に取付けることができる。別の実施態様によると、このレンズは、その製造中にフレームの一部として形成することができる。
【００１７】
レンズ１８は、キャビティ内で実施されるアッセイに適合可能な任意の物質、例えばプラスチック、金属、セラミック、繊維複合材、又はそれらの任意の組合わせからなる。レンズ１８は、下にある物質からアッセイを保護するために被覆され得る。キャビティを平面状に形成するレンズの表面を維持するために、レンズ１８は、レンズ物質中の残留ひずみ又は応力を最小にする方法、例えば逐次圧縮射出成型などによって形成できる。
【００１８】
持ち上げ機構３２は、実質的に正弦波形状のリーフスプリング３４とスライドリリース３６（「スライディングスプリングロック３６」ともいう）とを備える。スプリング３４は圧力プレート３０とスライドリリース３６の間に配置される。スライドリリース３６は、リーフスプリング３４の上面に相補的な上面を有する。スライドリリース３６は、ハウジング１２の端壁１６の開口３９を通ってハウジング１２中に移動させること及びハウジング１２から移動させることができる。スライドリリース３６を外に引っ張ると、スライドリリース３６とスプリング３４の間には整合境界面が存在することにより、スプリング３４と昇降プレート３０がスライドリリース３６の実質的に正弦波形状内の下方位置に降りてスライド１０を開放することができるように、リーフスプリング３４とスライドリリース３６の輪郭が形成される。この下方位置にて、カセット５は、開口２０を介したスライド１０の挿入又は除去を可能にする。スライドリリース３６がハウジング１２内に押し戻されると、スライドリリース３６とスプリング３４の間には非整合境界面が存在するので、昇降プレート３０は、上方に移動させられてガスケット２４とレンズ１８の周囲に形成された出っ張り又はリム２８（図3に図示）とに対してスライド１０を押し付ける。スライドリリース３６は楔形のフィンガー３８を備え、このフィンガー３８は、圧力プレート３０から下方に延びたＵ形あぶみ４０の開口に係合できる。あぶみ４０は、スプリング３４のスロット４３を通って延びる。スライドリリース３６が引き出されるとき、フィンガー３８があぶみ４０に係合して昇降プレート３０を下方に引っ張り、昇降プレートが固着してしまう可能性を回避する。
【００１９】
一実施態様によると、カセットを開放することなくアッセイを観測、読取又は制御することができるように、レンズ１８は、少なくとも１つの波長帯域若しくはスペクトルの領域においてかなりの透過率を有し得るか、さもなければ所望の方法によりカセット若しくは検体の特性測定に適合可能である。別の実施態様によると、カセットは、ハウジング１２を通るか又はスプリング３４、昇降プレート３０及びスライドリリース３６を通るか又はこれら総てを通るのぞき穴を組み込むことができ、これによりスライド１０の観測が可能になる。分析上有効などんな観測手段でも、潜在的にはカセットと共に使用できる。赤外、可視及び紫外光（ただしこれらに限定されない）を含めて任意の波長の電磁放射が、このような観測に使用できる。
【００２０】
別の実施態様によると、カセット５は例えばスプリング３４と昇降プレート３０を通るプローブ窓（図示せず）を組み込むことができ、これにより、プローブにより直接的に、又は赤外線センサー若しくは同様の装置若しくはアッセイの特性を測定するか推測する別の手段により間接的にスライド１０の温度を測定することができる。分析キャビティ２９及び／又はスライド１０の他のプローブとしては、限定するものではないが、超音波及び他の圧力波の技術、例えば蛍光、蛍光偏光、燐光、熱ルミネセンス、電離放射線の放出又は吸収、伝導率、磁気効果、静電効果、及び分析キャビティ２９を調べる他の適当な方法などが挙げられる。
【００２１】
レンズ１８に固定し得るバルブ付き入口及び出口ポート４２及び４４により、カセット５が培養期間中などのように加熱されているときでさえ、液体の蒸発を最小にしつつ選択された流体を分析キャビティ２９に入れたり吸い出したりすることができる。少なくとも１つのポートが、一方向弁又は逆止め弁を備え、試薬の交換中に気泡を閉じ込めてしまうのを防止できる。特に、入力ポート４２は、弾性外側シール４６を備え、液体をカセット５に注入するのに用いられるカニューレ又は同様の装置との気密な係合を形成する。カセット５はレンズ１８上にポート４２及び４４を備えているけれども、当業者ならば、分析キャビティ２９の内部に通じた好都合などんな場所にでもポート４２及び４４を配置できることが分かるであろう。ポート４２及び４４については、後に図４に関連してさらに詳細に説明する。
【００２２】
多くの点でスライドリリース３６に類似したスライドリリースの別の実施態様では、スライドリリースがハウジング１２から引き出されるとき、スライドリリースが昇降プレート３０の底部に接触して昇降プレート３０を下方に引っ張ることができるようなランプ(ramp)のような特徴を備える。スライドリリースをハウジング１２に押し込む場合には、このプロセスが反対になり、再び昇降プレート３０が上方に押され、もしスライド１０が存在しているならば、分析キャビティ２９を密封する。
【００２３】
カセット５はスプリング３４を備えているけれども、当業者ならば、楔、クランプ、カム、レバー、又はピストン（又は水圧若しくは圧空力又は電気により駆動される同様の装置）を含めて適当な他の持ち上げ手段があることが分かるであろう。また、当業者ならば、圧縮力は１つの持ち上げ手段により与えられ、他のもの、例えば接着性のストリップやピン型インターロックなどによって維持され得ることが分かるであろう。
【００２４】
ガスケット２４は、約−２０〜約１００℃の範囲と一般に外気より約１バール高い圧力より小でありうるアッセイの温度及び圧力にて所望の程度の弾性を維持する任意の適当な物質から作ることができる。実施態様の一つによると、インサート成型によるレンズ１８の初期成型中に溝２６が形成される（図２参照）。レンズ１８を通って溝２６の底まで続く出口穴は、成型中は出口通路として働き、ガスケット物質が冷却された後にはガスケット２４のリテイナーとして働く。図１は、レンズ１８の周囲にあるこれらの穴を示す。
【００２５】
カセット５は、例えばプラスチック、金属又はそれらの組合わせを含めて任意の適当な物質から構成できる。例えば、熱を伝導させる場合には金属を使用できる。部品を作るためには、切断、スタンピング、鋳造、機械加工、プレス成型、及び射出成型を含めて任意の標準的な製造技術を用いることができる。
【００２６】
図２は、本発明の実施態様によるレンズ１８の裏面を示す。図示されているように、レンズ１８の裏面は、わずかに凹んだ領域２２（「内面２２」ともいう）、凹んだ領域２２の縁に形成された溝２６、入力チャンネル５８、出力ダム(dam)６０、及び出力チャンネル６２を備える。入力ポート４２は、図２においては左に配置される。溝２６は、ガスケット２４の下端が出っ張り２８を越えて下方に突出するように、永久的又は着脱自在に長方形の弾性ガスケット２４を受け入れるように構成される（図３参照）。スライド１０がレンズ１８に向けて上方に追いやられたときに、スライド１０の上面の周縁部が出っ張り２８に係合し、その際にガスケット２４と係合して圧縮させることによってスライド１０とガスケット２４の間に密封を作るように、本装置は構成し得る。スライド１０と出っ張り２８との係合は、スライド１０の上面とレンズ１８の裏面との間隔を正確に定め、よって分析キャビティ２９の深さを正確に定める。レンズ１８の裏面は、流体の注入中に気泡の発生を抑えるように構成される。
【００２７】
入力チャンネル５８は、分析キャビティ２９への液体の流れを制御するために、レンズ１８の内面中に切削又は成型され得る。液体は入力ポート４２を通ってキャビティに入る。これはまずチャンネル５８を満たす。さらに液体が入るにつれて、液体は一様な波面として分析キャビティ２９の反対端に向かって流れ始める。波面は、出力ダム６０、すなわちレンズ１８の内面２２からわずかに突き出た狭い湾曲リッジに当たるまで、キャビティを通って進む。ダム６０は、キャビティの側面と角に向けて液体の流れを強制する。別な方法でもキャビティの角に追い込むことができる気泡が、出力チャンネル６２に運び去られる。出力チャンネル６２は、液体と気泡が出力ポート４４に移動しやすくなるように、角がテーパーになっている。
【００２８】
図３は、本発明の実施態様によるカセット５の縦断面図である。昇降プレート３０は下方位置と上昇位置の間で移動させることができる。この下方位置では、スライド１０が挿入開口２０を介して挿入された場合には昇降プレートの上面にスライドを設置することができ、上昇位置では、スライド１０が上方に押されて出っ張り２８と係合してガスケット２４と密封関係になる。昇降プレート３０は、持ち上げ機構３２によって上げ下げされる。
【００２９】
図４は、各ポート４２及び４４に結合し得る、本発明の実施態様による典型的な弁アセンブリ４８の構成要素を示す。弁４８は、入力部分５０、出力部分５２、及び弾性隔壁５４を備える。入力部分５０と出力部分５２は、装置において用いられる中程度の力にて弾性のほとんどない硬い物質から作られる。隔壁は弾性物質から製造される。隔壁５４は、入力部分５０と出力部分５２の間にてその周縁の周りにて捕らえられて密封され、組み立て中に入力部分５０の凸面上に引き伸ばされる。出力部分５２の内面は、入口通路５３を閉鎖解除するのに十分なだけ隔壁を曲げることを可能にし、かつ隔壁５４の周辺の複数の穴５１と出力部分５２の出口通路５５を通る流れを可能にするために、凹んでいる。（蒸発を防ぐため）液体又は気体の逆流は、固有の弾性により入口通路５３に対して偏した隔壁５４の中心部によって遮断される。隔壁５４の中心が曲がって入口通路５３から離れるだけ十分な圧力差が弁４８間に作られると、弁４８を通る前方への流れが始まる。この圧力差は、弁４８の入口側に放たれている流体の正圧、又は出口側に加えられる吸引力から生じ得る。厚みと隔壁５４が引き伸ばされる程度だけでなく、隔壁５４の物質の弾性特性も、弁４８のクラッキング圧力を決める。
【００３０】
圧力差は、例えば２〜５ｐｓｉとし得る。所望の上限圧力は、圧力下又は真空下にてスライド１０が曲がる程度によって決められる。より高い背圧は培養中の試薬の損失を減らすことができるので、下限は密封の質をある程度は示す。
【００３１】
無駄な体積を最小にし、よって試薬の浪費を最小にするために、弁４８をレンズ１８に直接固定することができる。実施態様の一つによると、出力部分５２を隔壁５４に非常に近接して配置すると、無駄な体積を最小にできる。加えて、閉塞を防ぐために、出力部分５２の内面は、隔壁５４の穴から出口穴に流体を運ぶ、出口穴から放射状に延びた浅い溝を備えることができる。初期の又は交換の試薬が分析キャビティ２９を通過するときに、かなりの混合が起こらないように、分析キャビティ２９を通って入口から出口に液体が流れ得るべく弁４８を方向付けることができる。
【００３２】
実施態様の一つによると、液体がキャビティに注入されるのを妨害する連続的な背圧を防止するために、カセット５の出口ポート４４は、入口ポート４２のクラッキング圧力よりも大きなクラッキング圧力を要するように配置し得る。背圧は、レンズ１８の内面２２の密に間隔を置いた面とスライド１０の上面から生じる毛細管エネルギーを補う。もし液体の注入工程中に分析ギャップを通って液体を引き出す毛細管作用が可能であるならば、気泡が液体層内に現れるであろう。出口ポート４４のクラッキング圧力の増加は、隔壁の厚さ又は物質の選択の結果であり得るか、又は出力ポート４４を外部の流れ制限装置に連結することにより実現され得る。
【００３３】
実施態様の一つによると、弁４８に管を連結して液体を供給したり受け入れたりできる。例えば、管取り付けニップルが、製造中に弁４８の入口又は出口側に備え得る（図示せず）。別法として、ロボットコネクターが弁４８の露出面に係合し、入口ポート４２又は出口ポート４４に対するコネクターのわずかな力により密封された単純な連結を形成できるように、弁４８の露出面を構成できる。
【００３４】
図５は、本発明の実施態様によるアレイの真下のスライドを加熱又は冷却するための昇降プレート５００の等角投影図である。昇降プレート５００は、昇降プレート３０と多くの点で同じであるが、昇降プレート５００が、気体注入ポート５０２、気体排出ポート５０４、及びスライド１０の挿入を容易にできる傾斜エッジ５０６を備える点で異なる。作動中、昇降プレート５００は、周辺のガスケット２４とリム２８に対してハウジング１２の頂壁１８に向かってスライド１０を上方に上昇させるが、スライド１０と昇降プレート５００の上面５２２の間のギャップは約０．０１０インチのままにする。気体がスライド１０の下に流れて強制的又は自然の対流により加熱又は冷却できるように、気体注入ポート５０２と気体排出ポート５０４がこのギャップに通じている。別の実施態様によると、スライド１０と昇降プレート５００の間のギャップは、種々の温度の液体を収容するように設計し得る。
【００３５】
分析キャビティ２９の高さの変動は、液体をこのキャビティに導入する工程中の望ましくない流量特性を生じ得る。このキャビティ内の化学反応は、しばしば限定された拡散となり、キャビティの高さの局所的な変動が重要となり得る。一様な深さの分析キャビティは、キャビティを通る一様な流量特性に寄与し得る。
【００３６】
培養中、直接的な赤外線放射により、又はスライド１０の真下にて昇降機３２の頂部に鉄金属プレートを置いて誘導加熱を用いることにより、カセット５を加熱できる。別法として、気体排出ポート５０４を通って出ていく気体の温度を監視しつつ、気体注入ポート５０２を介してキャビティを通って暖かい気体を注入することにより、スライド１０を加熱できる。別の実施態様によると、例えば長い培養や一晩中のハイブリダイゼーションでは、オーブン又は他の温度制御された空間にアセンブリ全体を置くことにより、スライド１０を加熱できる。加えて、分析キャビティ２９中の液体は、機械的手段、超音波手段、又は反応の質を改善する他の混合手段により混合又は撹拌し得る。
【００３７】
図６は、本発明の実施態様による、試薬５５５を混合するのに使用できる装置５５０の概略図である。装置５５０は、回転自在なディスク５５２に摩擦接触しているカセット５５１を備える。回転自在なディスク５５２は、垂直軸５５９を中心としてディスク５５２を回転させるための回転モジュール５５４と、水平面５５８に対して回転ディスク５５２を傾斜させるための傾斜モジュール５８９とに連結される。カセット５５１は、試薬５５５と気泡５５７を含んだ分析キャビティ５５３を備える。カセット５５１は、分析キャビティ５５３が０．００１〜０．００２インチの深さではなく、約０．０１〜０．０４インチの深さである点以外はカセット５と同じである。
【００３８】
同様に、図７は、カセット５５１と回転自在なディスクとを備えた装置５５０を示し、このディスクは、例えば傾斜モジュール５８９などにより傾斜させられて水平面５５８と角度５５６を形成している。この実施態様によると、図６の装置５５０などによりカセット５５１を傾斜させ回転させる場合に気泡５５７が分析キャビティ５５３全体に移動して試薬５５５を混合することができるように、気泡５５７などの空気又は非凝縮性の気体を分析キャビティ５５３に導入することによって混合を行うことができる。
【００３９】
例えば、気泡が分析キャビティ５５３の周辺まで行き渡るように、カセット５５１を操作できる。カセット５５１が毎秒約０．２回転にて回転し、角度５５６が約１０〜２０°である場合に、十分な混合が達成できる。しかしながら、当業者ならば、角度５５６とカセット５５１の回転速度は分析キャビティ５５３の内側の毛細管力及び分析キャビティ５５３内の液体の粘性に依存して変わり得ることが分かるであろう。さらに具体的には、角度５５６は、毛細管力が小さくなると小さくなり得る。
【００４０】
多くのアッセイでは、液体がカセットに導入され、培養され、取り除かれ、そして場合によってはすすがれなければならない。これを再現可能に遂行するために、カセットは液体がスライドの表面に一様に与えられるのを可能にしなければならない。特に、液体を与える段階では気泡が形成しないように液体を与えるべきである。しかしながら、気泡の形成は、試料と試薬の間での化学反応の副産物であり得る。カセットは、スライド表面から液体を取り除き、上記要件に反することなく同じ液体又は異なる液体をさらに加えることを可能にしなければならない。カセットからの液体の除去は、真空源を用いることにより、又はカセットの入口側に圧力を加えることにより実施できる。実施態様の一つによると、カセットは、例えば食塩水のような不活性な液体で第1の液体を流すことにより、第2の液体のための準備がされ得る。
【００４１】
液体を分析キャビティ２９に加えたり、液体を取り除いたりするために、任意の適当な方法を使用できる。例えば、液体又は気体がカセット５の入口ポート４２に注入されるとき、この流体が隔壁５４を押してその形状を歪める。この工程が、弁４８を通って液体又は気体が流れるように経路を開放する。真空を出口ポート４４に適用しても同じ結果が得られる。上述したように、隔壁物質の弾性特性と隔壁５４の厚さが、弁４８の全体的な背圧を決める。同様の考察が、一体型の「ダックビル(duckbill)」などの他の一方向弁や他の形態に当てはまる。例えば、「ポペット・アンド・スプリング(poppit and spring)」型逆止め弁のバネの強さを調整することにより、又はダックビル型弁におけるスリットの長さ若しくはプラスチックの厚みを変えることにより、開放力を調整することができる。
【００４２】
本発明のカセット５は、任意の適当な方法、例えばスライドリリース３６とスプリング３４をハウジング１２内に配置した後に昇降プレート３０を配置することにより組み立てることができる。独立して、ガスケット２４は溝２６内に形成することができ、弁４２及び４４は永久的にレンズに連結し得る。次に、レンズ１８は、ハウジング１２の蓋内に配置して永久的にそれに固着させることができる。最後に、カセット５は、所望ならばパッケージにして消毒することができる。
【００４３】
図８は、本発明によりカセット５を使用するための典型的な方法６００を示す。検査するＤＮＡを含んだスポットアレイ（ステップ６０２）が、ガラススライド上にプリントされ（ステップ６０４）、乾燥され、確実に固着するのに十分なだけ長くベーキングされる。実施態様の一つによると、ＤＮＡはスライドの表面上に配置された物質に拘束され得る。ステップ６０６にて、スライドが本発明のカセットに挿入され、ステップ６０８にてカセットが閉じられる。次に、カセットはワークステーションに運ばれ、処理のために整列して置かれる。処理ステーションでは、注入器と排気管路が、ステップ６１０及び６１２においてカセットの入口及び出口ポートに対して押し付けられる。
【００４４】
ステップ６１４では、プレートがまず一連の気泡で洗われて試料を水和し部分的に変性させる。排出器がキャビティを５秒間排気し、次に注入器が第1洗浄溶液を十分に注入してキャビティを満たす。このステップが２回繰り返され、事前設定された時間だけ洗浄流体でカセットが培養される。同じ手順が第2のバッファに適用され、次にハイブリダイゼーション・バッファによる第3の洗浄に適用され、各々は洗浄溶液の供給源に連結された異なる注入器により注入される。
【００４５】
次に、ステップ６１６において、カセットを排気し、ラベル付きプローブを含んだハイブリダイゼーション・バッファをカセットに注入してキャビティを十分に満たす。カセットは、４２℃（又は特定のハイブリダイゼーション及び所望の厳重さの程度によも依るが異なる温度）にて１２〜１６時間湿った培養器の中に置かれる。加湿により、蒸発を進める力が弱められる。
【００４６】
ハイブリダイゼーションの完了後、３回洗浄バッファを変えて、すなわち排気の後にさらにバッファを満たすことにより、カセットをすすいでプローブがないようにする。次に、カセットを冷却し、同様に他のバッファですすいで排気する。カセットは、スライドを乾燥させるのに十分な長さであると分かっている時間だけ、好都合な速度、例えば約１００マイクロリットル／秒にて暖かい乾燥した窒素ガスを分析キャビティに通すことによって乾燥させられる。背圧保持弁により窒素を保持しているカセット全体は、後の分析が実行されるまで暗い場所に置かれる。このような手順において一般に用いられる蛍光プローブを保存するためには、酸素と光が存在しないことが重要となり得る。
【００４７】
一般に、ステップ６１８にてカセットからスライドを取り除き、標準的な蛍光読取器内に直接配置する。この蛍光読取器は、特定アッセイにおいて使用される特定のスポットサイズとアレイサイズを読み取ることができる。ステップ６２２においてプロセス６００を終了する前に、別のアッセイと交差汚染する可能性を無くすために、ステップ６２０においてカセットを清浄にするか又は廃棄することができる。
【００４８】
イムノアッセイ又はタンパク質若しくは炭水化物や細胞、組織及び細胞小器官を含めた他の生体物質を伴う他のアッセイのために、及び必ずしも生物医学ではなく任意の種類の結合アッセイのために、同様の手順を考案できる。密封したままでいるカセットの能力により、嫌気性アッセイを容易に実施することができる。さらに、試薬溶液を迅速に取り換える能力は、反応速度分析を含めて多くの状況において有利である。例えば、上述した３重(three-fold)交換すすぎは、適当な機械により実質的に１秒未満にて実行できる。
【００４９】
これらのカセットに固有の厚み及び湿度制御の精度もまた、サポートを必要とする関連のアッセイにおいて有益であり得る。例えば、２５ミクロンの厚みは、薄い層の電気泳動にとっては適している。この薄い層の電気泳動は、これらのカセットにおいて、複数の試料注入ポートを設け、又はスライドに固定された多孔性物質中に試料を与え、それからゲル化又は非ゲル化型の電気泳動分離媒体中に流すことによって実施し得る。特にこの目的のために、電極がレンズ中に備えられる。次に、電気泳動分離のために、これらの電極に電圧が印加される。
【００５０】
一般に、厚みは同じ一般的な範囲内に入るようにできるので、結果とプロセスは「毛細管」電気泳動で得られる結果と同じになる。厚さが約２５０ミクロン（０．２５ｍｍ）未満の薄い電気泳動層は、コーティングするのが難しいことがある。一般に、ここで現在使用されている毛細管は、約４０〜約１００ミクロンの範囲にある。よって、電気泳動において適切なキャビティ厚の範囲は、約１０〜約２５０ミクロンの範囲にある。
【００５１】
上述の説明は、本発明の二三の特定の実施態様に限定されている。しかしながら、本発明のいくつかの利点又はすべての利点を得つつ、本発明に変更及び改変を行うもとができることが理解されるであろう。よって、特許請求の範囲の目的は、本発明の真の思想及び範囲内にとどまりつつ、このような変更及び改変のすべてを保護することにある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施態様によるカセットを示す分解図である。
【図２】本発明の実施態様によるカセットの平面図である。
【図３】本発明の実施態様によるカセットの断面図である。
【図４】本発明の実施態様による逆止め弁の分解図である。
【図５】本発明の実施態様によるアレイの真下のスライドを加熱又は冷却するための昇降プレートの等角投影図である。
【図６】本発明の実施態様による試薬を混合するのに用いることができる装置の概略図である。
【図７】本発明の実施態様による傾斜位置にある図６の装置を示す。
【図８】本発明に従ってカセットを使用する典型的な方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
５    カセット
１０    スライド
１２    ハウジング
１４    側壁
１６    端壁
１８    頂壁（蓋）
２０    開口
２４    ガスケット
３０    昇降プレート
３２    持ち上げ機構
３４    リーフスプリング
３６    スライドリリース
３８    楔形フィンガー
３９    開口
４０    Ｕ形あぶみ
４２    入力ポート
４４    出力ポート
４６    弾性外側シール
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図５】
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