(57)【要約】本発明は、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートおよび／または分析するための、および／またはそのような分散体との、またはその中の生化学反応を実施するためのサンプルカートリッジに関する。本発明はさらに、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするための、および／またはそれとの生化学反応を実施するためのデバイスに関する。さらに、本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体を生成および／または処理するためのサンプルカートリッジまたはデバイスの使用に関する。さらに、本発明は、粒子、細胞、または液滴の分散体を処理する方法に関する。さらに、本発明は、液滴の分散体を生成する方法および固体または半固体粒子の分散体を生成する方法に関する。
2020525022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子、細胞、または液滴の分散体（２００）、特に、粒子または細胞の懸濁液（２１０）、または液滴のエマルション（２２０）をインキュベートおよび／または分析するための、および／またはそのような分散体との、またはその中の生化学反応を実施するためのサンプルカートリッジ（１００）であって、前記カートリッジは、
変形可能透過性管（１１０）であって、
２つの対向して位置する開放端部（１１１、１１２）であって、前記２つの対向して位置する開放端部は、それぞれ、入口および出口としての役割を果たす、２つの対向して位置する開放端部（１１１、１１２）
を有する、変形可能透過性管（１１０）
を備え、
前記管は、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを受容するように適合され、前記管の内部空間（１１３）内で、前記内部空間は、前記管のうちの１つの壁（１１４’’’）またはいくつかの壁（１１４、１１４’、１１４’’）によって裏打ちされ、前記管は、前記管の内部空間が、前記懸濁液またはエマルションまたは分散体を受容しているとき、円形または長円形断面を有し、前記内部空間が、前記管が表面に対して押圧されると、平坦な非円形断面を有するように構成され、
前記カートリッジはさらに、前記変形可能透過性管内で前記粒子、細胞、または液滴を抑留するための手段（１２０）を備え、前記粒子を抑留するための前記手段は、前記管のうちの一方または両方の端部に位置し、前記抑留するための手段は、好ましくは、フィルタ、膜、グリッド、メッシュ、篩、またはこれを通した液体の通過を可能にしながら前記粒子を留保する他の構造である、カートリッジ。
【請求項２】
前記変形可能透過性管は、単一の壁（１１４’’’）を有し、前記内部空間（１１３）は、前記単一の壁によって裏打ちされる、請求項１に記載のサンプルカートリッジ。
【請求項３】
前記対向して位置する端部（１１１、１１２）のうちの一方または両方において前記変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段（１３０）をさらに備え、好ましくは、前記可逆的にシールするための手段は、クランプ、または両方の端部にシールする場合では、前記対向する端部に位置するクランプの対である、請求項１−２のいずれかに記載のサンプルカートリッジ。
【請求項４】
前記管の前記対向して位置する端部において前記管に接続され、それを保持し、入口としての役割を果たす前記端部のうちの一方を介した前記管の前記内部空間への物質、例えば、液体または固体またはそれらの混合物の添加および／または出口としての役割を果たす前記端部のうちの一方を介した前記管の前記内部空間からの物質、例えば、液体または固体またはそれらの混合物の除去を可能にするように構成される、搭載フレーム（１４０）をさらに備える、請求項１−３のいずれかに記載のサンプルカートリッジ。
【請求項５】
前記搭載フレーム（１４０）は、相互に対向して位置する第１および第２の側方側（１４１、１４２）を有し、前記側方側のうちの一方は、好ましくは、それに対して前記管が押圧され得る対向面（３２１）として作用するように構成される透過性平面基板によって形成され、前記搭載フレームは、前記搭載フレームの前記側方側のうちの他方が、前記対向して位置する側方側のうちの前記他方を通した前記管の中心部分への温度制御デバイスの物理的接触を可能にし、前記対向して位置する側方側のうちの前記他方を通した前記管の前記中心部分への、好ましくは、前記透過性平面基板の前記対向面に対する前記温度制御デバイスによる圧力の付与を可能にすることによって、前記温度制御デバイスへの前記管の中心部分（１１５）の暴露を可能にするように構成される、請求項４に記載のサンプルカートリッジ。
【請求項６】
前記搭載フレーム（１４０）はさらに、好ましくは、前記搭載フレームの前記側方側のうちの一方を通して、より好ましくは、請求項５に定義されるような前記透過性平面基板によって形成される前記側方側を通して、光学検出手段による前記管の中心部分（１１５）の分析を可能にするように構成される、請求項４−５のいずれかに記載のサンプルカートリッジ。
【請求項７】
前記管の前記中心部分（１１５）は、前記変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための前記手段（１３０）によって閉鎖およびシールされている部分である、請求項５−６のいずれかに記載のサンプルカートリッジ。
【請求項８】
前記搭載フレームは、前記管の縦方向軸（１１６）と整合される縦方向軸（１４３）を有し、前記搭載フレームは、２つの対向して位置する縦方向端部（１４４、１４５）を備え、そのような対向して位置する縦方向端部の各々は、それぞれ、前記管の入口および出口としての役割を果たす、それぞれ、前記管の前記対向して位置する端部（１１１、１１２）と流体接続するオリフィス（１４６、１４７）を有し、前記オリフィスの各々は、シール可能であり、好ましくは、キャップ、タップ、プラグ、ストッパ、またはねじキャップ等のそのようなオリフィスを可逆的に閉鎖およびシールするための手段（１４８、１４８’）を備える、請求項４−７のいずれかに記載のサンプルカートリッジ。
【請求項９】
前記管（１１０）は、前記管の前記対向して位置する開放端部が前記搭載フレームの前記対向して位置する縦方向端部に取り付けられる、または接触するように前記搭載フレーム（１４０）内に搭載され、前記搭載フレームは、それを通して前記管が延在する空間（１４９）を包含し、そのような空間は、温度制御デバイスへの前記管の中心部分（１１５）の暴露または接触を可能にする、および／または光学検出手段による前記管の中心部分の分析を可能にするように構成される、請求項８に記載のサンプルカートリッジ。
【請求項１０】
前記管の前記壁（１１４、１１４’、１１４’’）、好ましくは、前記単一の壁（１１４’’’）は、１μｍ〜１，０００μｍ、好ましくは、２０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは、５０μｍ〜１５０μｍの範囲内の厚さを有する、および／または前記内部空間の直径は、円形または長円形断面を有するとき、０．１ｃｍ〜５ｃｍの範囲内である、および／または前記管の前記内部空間の高さは、平坦な非円形断面を有するとき、５μｍ〜５００μｍ、好ましくは、５μｍ〜２００μｍ、より好ましくは、１０μｍ〜１５０μｍの範囲内であり、好ましくは、前記変形可能透過性管は、２５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲内で透過性であり、好ましくは、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、および／または４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内、および／または５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、および／または５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内、および／または６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内で透過性であり、存在する場合、光学分光法および／または撮像を用いて前記管の前記内部空間内の任意の含有物の分析を可能にする材料から作製され、好ましくは、前記材料は、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリエーテルブロックアミド、ゴム、アラビアガム、イソプレンゴム、フッ素ゴム、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレン−プロピレンジエン−ゴムコポリマー、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、クロロプレンゴム、エチルゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−メチルメタクリレートコポリマー、アクリロニトリル−クロリネート−ポリエチレン−スチレンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレートコポリマー、ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレン／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＥ／ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、および任意の前述の組み合わせまたはそのコポリマーから選択される、前述の請求項のいずれかに記載のサンプルカートリッジ。
【請求項１１】
粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを生成および／または処理するための、請求項１−１０のいずれかに記載のサンプルカートリッジの使用。
【請求項１２】
前記処理は、前記粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするという活動、前記粒子、細胞、または液滴の分散体との生化学反応を実施するという活動、１つまたはいくつかの分析物を前記粒子、細胞、または液滴に結合し、その後、前記粒子、細胞、または液滴から任意の未結合分析物および他の未結合物質を除去するという活動、前記分散体の液相を交換するという活動、および前記粒子、細胞、または液滴の分散体を分析するという活動のうちの１つまたはいくつかである、請求項１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記使用は、
粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、および随意に、１つまたはいくつかの付加的試薬を前記管の中に充填するステップと、
随意に、単層において前記粒子、細胞、または液滴を配列するステップと、
前記管内で生化学反応を実施するステップおよび／または１つまたはいくつかの定義された反応条件、特に、１つまたはいくつかの温度条件において前記管をインキュベートするステップと、
そのような生化学反応および／またはそのようなインキュベーションの結果を分析するステップと、
を含む、請求項１１−１２のいずれかに記載の使用。
【請求項１４】
前記使用は、
粒子、細胞、または液滴の分散体を前記管の中に充填するステップであって、前記分散体は、第１の液体、好ましくは、第１の水性液体を含む、ステップと、
前記管内の前記粒子、細胞、または液滴から前記第１の液体を、前記粒子、細胞、または液滴が前記抑留するための手段によって抑留されている間に、例えば、前記第１の液体が前記抑留するための手段を通過することを可能にすることによって、例えば、遠心分離、重力、または吸引によって除去するステップと、
分析物を含有する、第２の液体、好ましくは、第２の水性液体を前記管に添加するステップと、
前記第２の液体中で前記粒子、細胞、または液滴をインキュベートし、前記粒子、細胞、または液滴への前記分析物の結合を可能にする、または促進するステップと、
前記管内の前記粒子、細胞、または液滴から前記第２の液体を、前記粒子、細胞、または液滴が前記抑留するための手段によって抑留されている間に、例えば、前記第２の液体が前記抑留するための手段を通過することを可能にすることによって、例えば、遠心分離、重力、または吸引によって除去し、随意に、前記粒子、細胞、または液滴から任意の未結合分析物および未結合物質を除去するために、前記粒子、細胞、または液滴を洗浄するステップと、
第３の液体、好ましくは、非水性液体中で粒子を、そのような第３の液体を前記管に添加することによって再懸濁するステップと、
随意に、単層において前記粒子、細胞、または液滴を配列するステップと、
前記管内で生化学反応を実施するステップおよび／または１つまたはいくつかの定義された反応条件、特に、１つまたはいくつかの温度条件において前記管をインキュベートするステップと、
そのような生化学反応および／またはそのようなインキュベーションの結果を分析するステップと、
を含む、請求項１１−１３のいずれかに記載の使用。
【請求項１５】
液滴の分散体、特に、液滴のエマルションを生成する方法であって、前記方法は、請求項１−１０のいずれかに記載のカートリッジを提供するステップと、前記カートリッジの管内で、水相および油性液相を混合するステップと、したがって、分散体、特に、液滴のエマルションを生成するステップとを含む、方法。
【請求項１６】
固体または半固体、例えば、ゲル粒子の分散体を生成する方法であって、前記方法は、請求項１−１０のいずれかに記載のカートリッジを提供するステップと、前記カートリッジの管内で、水相および油性液相を混合するステップと、したがって、分散体、特に、液滴のエマルションを生成するステップとを含み、前記相のうちの１つは、加えて、成分の周囲の少なくとも１つの環境条件を変化させることに応じて、ゲルまたは固体を形成することが可能な固体粒子または１つまたはいくつかの成分のいずれかを含有し、前記相のうちの１つが、加えて、ゲルまたは固体を形成することが可能な１つまたはいくつかの成分を含有する場合、前記方法は、加えて、前記成分の周囲の前記少なくとも１つの環境条件を変化させ、それによって、前記液滴を粒子に変換し、前記管内に粒子の分散体を生成することによって、ゲルまたは固体の形成を誘発するステップを含み、好ましくは、前記少なくとも１つの環境条件は、温度、ｐＨ、圧力、定義された波長範囲の光、超音波、および重合誘発化学物質の存在から選択される、方法。
【請求項１７】
粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションをインキュベートするための、および／またはそれとの生化学反応を実施するためのデバイス（３００）であって、前記デバイスは、
請求項１−１０のいずれかに記載のサンプルカートリッジ（１００）と、
温度制御面（３１１）を有し、前記温度制御面を介して加熱および／または冷却するように適合される、温度制御ユニット（３１０）と
を備え、
前記デバイスは、前記サンプルカートリッジの前記管、特に、前記管の中心部分（１１５）が、側方側（１４１、１４２）のうちの一方を用いて前記温度制御面（３１１）と接触させられ得る、または接触し、前記温度制御面（３１１）によって、またはそれに対して押圧され得る、または押圧されるように構成され、それによって、前記管は、前記温度制御面によって、またはそれに対して押圧されると、変形され、前記押圧された管の前記内部空間（１１３）は、平坦な非円形断面を有する、デバイス。
【請求項１８】
対向ユニット（３２０）をさらに備え、前記対向ユニット（３２０）は、前記温度制御ユニット（３１０）に対向して、それからある距離において位置し、前記温度制御面（３１１）に面する対向面（３２１）を有し、前記対向ユニットは、前記カートリッジ内に存在する場合、前記カートリッジの前記側方側（１４１、１４２）のうちの一方を形成し、それに対して前記管が押圧され得る対向面（３２１）として作用するように構成される、前記透過性平面基板であるか、または前記対向ユニット（３２０）は、前記カートリッジの一部を形成せず、前記カートリッジと別個に前記デバイス（３００）内に提供される、別個の構成要素であるかのいずれかであり、前記別個の構成要素は、好ましくは、前記温度制御面（３１１）と接触する前記管上の前記対向面（３２１）を介して圧力を付与するように動作可能であるように構成される、または前記サンプルカートリッジ（１０９）に対して定義された距離に位置付けられるように動作可能である、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記温度制御面または前記対向面の一方または両方は、好ましくは、２５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲内で透過性であり、好ましくは、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、および／または４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内、および／または５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、および／または５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内、および／または６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内で透過性である、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
光学検出手段（３４０）をさらに備え、前記光学検出手段は、光学分光法および／または撮像を用いて前記管の前記内部空間（１１３）の内容物を検出および／または分析することが可能であるように構成され、好ましくは、そのような検出および／または分析は、前記管の中心部分（１１５）および前記温度制御面（３１１）または前記対向面（３２１）の一方または両方を通して進むビーム経路を用いて実施される、請求項１７−１９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２１】
粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを生成および／または処理するための、請求項１７−２０のいずれかに記載のデバイスの使用であって、請求項１−１０のいずれかに記載のサンプルカートリッジを伴い、請求項１１−１４のいずれかに定義されるように実施される、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートおよび／または分析するための、および／またはそのような分散体との、またはその中の生化学反応を実施するためのサンプルカートリッジに関する。本発明はさらに、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするための、および／またはそれとの生化学反応を実施するためのデバイスに関する。さらに、本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体を生成および／または処理するためのサンプルカートリッジの使用に関する。さらに、本発明は、粒子、細胞、または液滴の分散体を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの生物学的および化学的試験手順またはプロセスは、１つまたはいくつかの定義された温度における、かつ１つまたはいくつかの定義された時間周期にわたる粒子の懸濁液または液滴のエマルションのインキュベーションを要求する。匹敵する結果を確実にするために、粒子または液滴は、１つまたはいくつかの精密に定義された温度に暴露される必要がある。これは、サンプルの連続的または逐次的移動によって、または反応空間の断面を縮小することによって達成されることができる。温度を制御および定義する要素と密接に接触する平坦な反応チャンバが、あるアッセイプロセスによって要求され得る温度サイクルまたは高速加熱または冷却ステップの状況において特に有用である、高速熱伝達を可能にする。しかしながら、そのような平坦なチャンバは、異なる部分から組み立てられ、典型的には、縁においてシールされる。これは、複雑な組立手順、高費用、およびそのような組み立てられた反応チャンバ／キュベットの性能に対して有害効果を及ぼし得る組立アーチファクトをもたらす。１つの可能性として考えられる有害効果は、そのような反応チャンバの充填の間に反応チャンバの縁に形成されるガス気泡の形成に関する。ガス気泡は、温度不均質性につながり得、反応チャンバ内で起こる任意のプロセスの光学観察に悪影響を及ぼし得る。別の可能性として考えられる有害効果は、チャンバの相対的剛性設計に関し、これは、加熱器／冷却器とチャンバとの間の非最適な熱交換をもたらし得る。これは、主に、表面の間に残留する小さい空隙に起因する。したがって、そのようなアーチファクトのリスクを低減させ、最適な熱伝達、温度均質性をさらに提供し、反応空間の光学観察を可能にするチャンバ幾何学形状を有することが、望ましい。
【０００３】
最新技術では、異なるデバイスが、液体のインキュベーションを促進するために説明されている。伝統的に、最も単純なものは、標準マイクロ反応バイアルを使用し、これが長い時間周期にわたって定義された温度に調節されることを可能にすることである。多くの異なる種類のマイクロ加工チャンバが、混合効率および温度均質性を改良するために使用されている。例えば、第ＥＰ  ０  ８９１  ８１１  Ａ１号は、流体の薄フィルムを混合するための方法および装置を説明している。デバイスは、２つの対向する表面によって形成される流体チャンバ内で混合を誘発する混合機構を採用し、その結果、流体チャンバ内の液体は、攪拌される。固定化プローブを伴うマイクロチップを伴う類似する設定が、第ＦＲ  ２８０３２２５号に説明されている。第ＷＯ  ０３／０１５９２３号は、低容積、低縦横比のマイクロ流体チャンバ内で流体の移動を可能にする手段を伴うマイクロ流体デバイスを説明している。前述のデバイスは全て、少なくとも２つの異なる表面を有するように組み立てられる異なる部分から構築されるマイクロチャネルを伴う微小機械加工されたマイクロシステムを表す。第ＷＯ  ２００７／０５１８６１号は、第１の表面と対向して位置する第２の表面との間のチャンバ本体内に形成される反応チャンバを備える、粒子の検出のためのデバイスおよび方法を開示している。デバイスはさらに、チャンバ内の標識および液体の変位を提供する１つ以上の変位を含む。液滴エマルションに基づくデジタル技法が、生物学的分析における重要なアプローチになっており、したがって、新しいツールおよび方法が、乳化サンプルの処理を促進するために要求される。そのような技法は、典型的には、細胞またはビーズの処理と類似し、したがって、改良された解決策が、全ての本タイプの分析物の処理に利益をもたらすであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０３／０１５９２３号
【特許文献２】国際公開第２００７／０５１８６１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ガス気泡の制御できない形成等のアーチファクト形成のリスクを低減させ、最適な熱伝達、温度均質性、および反応チャンバ内のサンプルの光学観察を可能にする反応チャンバの必要性が当技術分野にある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明は、ここで、図を参照することによってさらに説明される。
【０００７】
【図１】図１は、粒子、細胞、または液滴の分散体を含有する、本発明によるサンプルカートリッジの変形可能透過性管の断面を示す。断面は、円形であり、管は、いかなる表面によっても押圧または接触されないことが分かり得る。
【図２】図２は、押圧されることに先立って、温度制御ユニットおよび対向ユニットと接触しているそのような管を示す。
【図３】図３は、温度制御ユニットと対向ユニットとの間で押圧されている同一の管を示す。
【図４】図４は、本発明による、サンプルカートリッジの実施形態を示す。上部パネル（ａ）上に、２つの対向して位置する縦方向端部を伴う搭載フレームを示し、そのそれぞれが、ねじキャップによって閉鎖されるオリフィスを有する、サンプルカートリッジの実施形態の上面図が存在する。また、示されるものは、それに対して管が押圧され得る対向面として作用するように構成される透過性平面基板によって形成される、側方側のうちの一方である。管は、該透過性平面基板を通して理論的には可視であるが、示されない。パネルｂ）−ｄ）は、パネルａ）の縦方向軸に沿った断面を示し、加えて、透過性管の一方の端部に位置する、ここでは、クランプの形態における変形可能弾性透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段、および管自体および管内の粒子を抑留するための手段（内部のカートリッジの右側に向かう２つの破線として示される）を示す。パネルｂ）では、可逆的に閉鎖およびシールするための手段は、開放し、パネルｃ）−ｄ）では、これは、閉鎖され、したがって、管の一方の端部を閉鎖およびシールし、その結果、パネルｃ）では、管およびその内部空間は、楔形状を採用する。パネルｄ）では、温度制御面を有する温度制御デバイスが、管に対して押圧されており、したがって、サンプルカートリッジの透過性平面基板によって形成される対向面に対して管を押圧する。付与される圧力および管の寸法に応じて、管の内部空間は、粒子、細胞、または液滴の単層を収容するためにちょうど十分である高さを有してもよい。これは、重複を伴わずに個々の粒子の分析を可能にする。また、断面においてパネルｂ）−ｄ）に示されるものは、相互に対向して位置する搭載フレームの両方の側方側であり、そのような側方側のうちの一方は、それに対して管が押圧され得る対向面として作用するように構成される、透過性平面基板によって形成され、搭載フレームのそのような側方側のうちの他方は、そのような他方の対向して位置する側方側を通した該管の中心部分への温度制御デバイスの物理的接触を可能にし、管のそのような中心部分への該温度制御デバイスによる圧力の付与を可能にすることによって、該温度制御デバイスへの管の中心部分の暴露を可能にする。
【図５】図５は、温度制御デバイスによって２つの側方側のうちの一方の上に接触させられる、本発明による、サンプルカートリッジの実施形態を示し、該カートリッジの他方の側方側上に、温度制御ユニットと対向して位置する対向ユニット内に位置する、対向ユニットの一部を形成する、または単純に、対向ユニットである、光学検出手段が存在する。左側（パネルａ））上に、断面が存在し、右側（パネルｂ））上に、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするためのデバイス内のサンプルカートリッジの配列の全体図が存在する。粒子または細胞または液滴は、平坦な管を横断して、好ましくは、単層として拡散され、管は、温度制御ユニットによって対向ユニットの対向面に対して押圧される。
【図６】図６は、本発明による、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするためのデバイスの実施形態を示す。本デバイスは、その中に上記に定義されるようなサンプルカートリッジが挿入されており、それに対して、搭載フレームの側方側のうちの一方から、温度制御ユニットが押圧される、筐体を有するように示される。さらに、示されるものは、カートリッジの他方の側上に位置する光学検出手段である。
【図７】図７は、搭載フレームと、入口および出口としての役割を果たす２つの対向して位置する開放端部を伴う変形可能透過性管と、クランプの形態における、一方の端部において管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段と、さらに、２つのねじキャップの形態における、搭載フレームのオリフィスを可逆的に閉鎖およびシールするための手段とを含む、本発明による、例示的カートリッジの実施形態を示す。本実施例では、ねじキャップのうちの一方または両方は、管内の粒子を抑留するための手段を通過した液体を受容および保持することを可能にする、内部隙間容積を与えられる。
【図８】図８は、開放位置におけるクランプおよび円形断面を有する管を伴う例示的カートリッジの実施形態を示す（右側）。いったんクランプが閉鎖位置に移動されると、管は、一方の端部における円形断面と、他方の端部における平坦な非円形断面とを有し、したがって、楔形状を採用する（右側）。
【図９】図９は、上部ねじキャップが除去されている一方、下側ねじキャップが下側オリフィス上に留まる、サンプルカートリッジの実施形態を示す。サンプルカートリッジに適用される液体を含むピペット先端が、上部に示され、そのような液体はまた、粒子を含有する。サンプルが、したがって、カートリッジに適用され、開放上部オリフィスに適用される。分散体は、管を通過し、それによって、微粒子状物質は、該粒子を抑留するための手段によって管内に抑留される一方、液体は、下側キャップ内に収集される。これは、効果的なこととして、分散体中の液体から粒子を分離する便宜的な方法である。
【図１０】図１０は、図８と類似する実施形態を示すが、また、サンプルカートリッジが、粒子の分散体が管に適用された後に遠心分離され得ることを実証する。そのような遠心分離は、液体からの粒子の分離を加速させる。続けて、フィルタを通過した液体を含有する管の下側ねじキャップは、除去され、液体は、廃棄される、または別様に取り扱われてもよい。抑留するための手段（例えば、フィルタ）と対向する端部におけるクランプは、降下され、したがって、管は、そのような端部において閉鎖される。続けて、カートリッジは、その以前の配向に対して逆さまに位置付けられ、さらに遠心分離されてもよく、その結果、粒子は、フィルタから除去され、管の内部空間の中に戻るように移送され、それらはさらに、非水性液体等の別の液体中に再懸濁され、管の閉鎖クランプ端部において蓄積されてもよい。続けて、サンプルカートリッジは、サンプルカートリッジの一部を形成し、対向面として作用する透過性平面基板に対して管を押圧するための手段、例えば、温度制御ユニット／面を具備する、本発明に従って、粒子の分散体等をインキュベートするためのデバイスの中に導入されてもよい。管は、そのような管に対して押圧するための手段を移動させることによって、該表面に対して押圧される。そのような手段は、例えば、該温度制御面を介して加熱または冷却するように適合される温度制御面を有する、温度制御ユニットであってもよい。管の内部空間の適切な高さを調節するために、対向ユニット上または温度制御ユニット上または両方の上に位置する所定のスペーサが、提供されてもよい。付与される圧力の量、スペーサの高さに応じて、管内の粒子は、任意の所望の様式で配列されてもよく、例えば、粒子の単層が、確立されてもよい。その後、所望の生化学反応またはインキュベーションが、起こってもよく、例えば、熱インキュベーションステップまたは該ステップのいくつかが、実施されてもよく、そのようなステップは、粒子上またはその中の光学検出可能信号につながり得、これは、次いで、続けて、例えば、光学検出手段を使用して、管を光学的に走査し、生成された信号を検出することによって分析されてもよい。
【図１１】図１１は、約３５μｍの粒子直径を伴う拡散粒子の光透過画像を示し（パネルａ）、パネルｂは、温度インキュベーションステップ、例えば、熱サイクル後の拡散粒子を伴う圧縮された管の蛍光画像を示す。画像のサイズは、２×６ｃｍ２であり、画像の左側に、クランプ面積が、見られることができる。
【図１２ａ】図１２は、本発明による、サンプルカートリッジの実施形態を示し、パネルａは、サンプルカートリッジの側面図を示し、パネルｂは、その上面図および断面側面図を示し、パネルｃは、その側面図を示し、パネルｃでは、温度制御ユニットおよび光学検出手段を含む、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするためのデバイスの実施形態の一部もまた、示される。参照記号が、含まれている。
【図１２ｂ】図１２は、本発明による、サンプルカートリッジの実施形態を示し、パネルａは、サンプルカートリッジの側面図を示し、パネルｂは、その上面図および断面側面図を示し、パネルｃは、その側面図を示し、パネルｃでは、温度制御ユニットおよび光学検出手段を含む、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするためのデバイスの実施形態の一部もまた、示される。参照記号が、含まれている。
【図１２ｃ】図１２は、本発明による、サンプルカートリッジの実施形態を示し、パネルａは、サンプルカートリッジの側面図を示し、パネルｂは、その上面図および断面側面図を示し、パネルｃは、その側面図を示し、パネルｃでは、温度制御ユニットおよび光学検出手段を含む、粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするためのデバイスの実施形態の一部もまた、示される。参照記号が、含まれている。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
第１の側面では、本発明は、粒子、細胞、または液滴の分散体（２００）、特に、粒子または細胞の懸濁液（２１０）、または液滴のエマルション（２２０）をインキュベートおよび／または分析するための、および／またはそのような分散体との、またはその中の生化学反応を実施するためのサンプルカートリッジ（１００）に関し、該カートリッジは、
変形可能透過性管（１１０）であって、
２つの対向して位置する開放端部（１１１、１１２）であって、それぞれ、入口および出口としての役割を果たす、２つの対向して位置する開放端部（１１１、１１２）
を有する、変形可能透過性管（１１０）
を備え、
該管は、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを受容するように適合され、該管の内部空間（１１３）内で、該内部空間は、該管のうちの１つの壁（１１４’’’）またはいくつかの壁（１１４、１１４’、１１４’’）によって裏打ちされ、管は、該管の内部空間が、該懸濁液またはエマルションまたは分散体を受容しているとき、円形または長円形断面を有し、内部空間が、管が表面に対して押圧されると、平坦な非円形断面を有するように構成され、
該カートリッジはさらに、該変形可能透過性管内で該粒子、細胞、または液滴を抑留するための手段（１２０）を備え、該粒子を抑留するための該手段は、該管のうちの一方または両方の端部に位置し、該抑留するための手段は、好ましくは、フィルタ、膜、グリッド、メッシュ、篩、またはこれを通した液体の通過を可能にしながら該粒子を留保する他の構造である。
【０００９】
一実施形態では、該変形可能透過性管は、単一の壁（１１４’’’）を有し、該内部空間（１１３）は、該単一の壁によって裏打ちされる。
【００１０】
一実施形態では、サンプルカートリッジはさらに、該対向して位置する端部（１１１、１１２）のうちの一方または両方において該変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段（１３０）を備え、好ましくは、該可逆的にシールするための手段は、クランプ、または両方の端部にシールする場合では、該対向する端部に位置するクランプの対である。
【００１１】
一実施形態では、サンプルカートリッジはさらに、搭載フレーム（１４０）であって、該搭載フレーム（１４０）は、該管の該対向して位置する端部において該管に接続され、それを保持し、入口としての役割を果たす該端部のうちの一方を介した該管の該内部空間への物質、例えば、液体または固体またはそれらの混合物の添加および／または出口としての役割を果たす該端部のうちの一方を介した該管の該内部空間からの物質、例えば、液体または固体またはそれらの混合物の除去を可能にするように構成される、搭載フレーム（１４０）を備える。
【００１２】
一実施形態では、該搭載フレーム（１４０）は、相互に対向して位置する第１および第２の側方側（１４１、１４２）を有し、該側方側のうちの一方は、好ましくは、それに対して該管が押圧され得る対向面（３２１）として作用するように構成される透過性平面基板によって形成され、該搭載フレームは、該搭載フレームの該側方側のうちの他方が、該対向して位置する側方側のうちの該他方を通した該管の中心部分への温度制御デバイスの物理的接触を可能にし、該対向して位置する側方側のうちの該他方を通した該管の該中心部分への、好ましくは、該透過性平面基板の該対向面に対する該温度制御デバイスによる圧力の付与を可能にすることによって、該温度制御デバイスへの該管の該中心部分（１１５）の暴露を可能にするように構成される。
【００１３】
一実施形態では、該搭載フレーム（１４０）はさらに、好ましくは、該搭載フレームの該側方側のうちの一方を通して、より好ましくは、上記に定義されるような該透過性平面基板によって形成される該側方側を通して、光学検出手段による該管の中心部分（１１５）の分析を可能にするように構成される。
【００１４】
一実施形態では、該管の該中心部分（１１５）は、該変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための該手段（１３０）によって閉鎖およびシールされている部分である。
【００１５】
一実施形態では、該搭載フレームは、該管の縦方向軸（１１６）と整合される縦方向軸（１４３）を有し、該搭載フレームは、２つの対向して位置する縦方向端部（１４４、１４５）を備え、そのような対向して位置する縦方向端部の各々は、それぞれ、該管の入口および出口としての役割を果たす、それぞれ、該管の該対向して位置する端部（１１１、１１２）と流体接続するオリフィス（１４６、１４７）を有し、該オリフィスの各々は、シール可能であり、好ましくは、キャップ、タップ、プラグ、ストッパ、またはねじキャップ等のそのようなオリフィスを可逆的に閉鎖およびシールするための手段（１４８、１４８’）を備える。
【００１６】
一実施形態では、該管（１１０）は、該管の対向して位置する開放端部が該搭載フレームの該対向して位置する縦方向端部に取り付けられる、または接触するように該搭載フレーム（１４０）内に搭載され、該搭載フレームは、それを通して該管が延在する空間（１４９）を包含し、そのような空間は、温度制御デバイスへの該管の中心部分（１１５）の暴露または接触を可能にする、および／または光学検出手段による該管の中心部分の分析を可能にするように構成される。
【００１７】
一実施形態では、該管の該壁（１１４、１１４’、１１４’’）、好ましくは、該単一の壁（１１４’’’）は、１μｍ〜１，０００μｍ、好ましくは、２０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは、５０μｍ〜１５０μｍの範囲内の厚さを有する、および／または該内部空間の直径は、円形または長円形断面を有するとき、０．１ｃｍ〜５ｃｍの範囲内である、および／または該管の該内部空間の高さは、平坦な非円形断面を有するとき、５μｍ〜５００μｍ、好ましくは、５μｍ〜２００μｍ、より好ましくは、１０μｍ〜１５０μｍの範囲内である。
【００１８】
一実施形態では、該管は、シームレス管であり、好ましくは、例えば、シールプロセスから生じるであろうような、いかなる縁、特に、いかなる外周縁も有していない。これは、ガスがいかなるそのような縁にも閉じ込められないであろう利点を有する。一実施形態では、該管は、該管の内部空間を裏打ちする該１つまたはいくつかの壁の内側に付着する核酸を有していない。
【００１９】
一実施形態では、該管は、分岐管またはその中に１つまたはいくつかの屈曲部または狭窄部を伴う管ではない。一実施形態では、該管は、複数のチャンバまたはリザーバまたはコンパートメントまたは内部空間を備えていない。
【００２０】
一実施形態では、該管は、単一の内部空間を有する管であり、縦方向軸を有し、該管の該対向して位置する開放端部は、それらが相互に該縦方向軸に沿って整合されるように配列される。
【００２１】
一実施形態では、該対向して位置する開放端部は、同一のサイズであり、好ましくは、それらは、実質的に同一の直径または１０％以下だけ異なる直径の開口部を有する。
【００２２】
一実施形態では、該変形可能透過性管は、２５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲内で透過性であり、好ましくは、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、および／または４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内、および／または５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、および／または５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内、および／または６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内で透過性であり、存在する場合、光学分光法および／または撮像を用いて該管の該内部空間内の任意の含有物の分析を可能にする材料から作製され、好ましくは、該材料は、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリエーテルブロックアミド、ゴム、アラビアガム、イソプレンゴム、フッ素ゴム、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレン−プロピレンジエン−ゴムコポリマー、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、クロロプレンゴム、エチルゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−メチルメタクリレートコポリマー、アクリロニトリル−クロリネート−ポリエチレン−スチレンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレートコポリマー、ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレン／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＥ／ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、および任意の前述の組み合わせまたはそのコポリマーから選択される。
【００２３】
さらなる側面では、本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを生成および／または処理するための本発明によるサンプルカートリッジの使用に関する。
【００２４】
一実施形態では、該処理は、以下の活動、すなわち、該粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするステップ、該粒子、細胞、または液滴の分散体との生化学反応を実施するステップ、１つまたはいくつかの分析物を該粒子、細胞、または液滴に結合し、その後、該粒子、細胞、または液滴から任意の未結合分析物および他の未結合物質を除去するステップ、該分散体の液相を交換するステップ、および該粒子、細胞、または液滴の分散体を分析するステップのうちの１つまたはいくつかである。
【００２５】
一実施形態では、該使用は、
粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、および随意に、１つまたはいくつかの付加的試薬を該管の中に充填するステップと、
随意に、単層において該粒子、細胞、または液滴を配列するステップと、
該管内で生化学反応を実施するステップおよび／または１つまたはいくつかの定義された反応条件、特に、１つまたはいくつかの温度条件において該管をインキュベートするステップと、
そのような生化学反応および／またはそのようなインキュベーションの結果を分析するステップと、
を含む。
【００２６】
一実施形態では、該生化学反応は、配列決定プロセスではない、および／または該管の内部空間を裏打ちする該１つまたはいくつかの壁の内側に付着するいかなる核酸の使用も伴わない。
【００２７】
一実施形態では、該使用は、
粒子、細胞、または液滴の分散体を該管の中に充填するステップであって、該分散体は、第１の液体、好ましくは、第１の水性液体を含む、ステップと、
該管内の該粒子、細胞、または液滴から該第１の液体を、該粒子、細胞、または液滴が該抑留するための手段によって抑留されている間に、例えば、該第１の液体が該抑留するための手段を通過することを可能にすることによって、例えば、遠心分離、重力、または吸引によって除去するステップと、
分析物を含有する、第２の液体、好ましくは、第２の水性液体を該管に添加するステップと、
該第２の液体中で該粒子、細胞、または液滴をインキュベートし、該粒子、細胞、または液滴への該分析物の結合を可能にする、または促進するステップと、
該管内の該粒子、細胞、または液滴から該第２の液体を、該粒子、細胞、または液滴が該抑留するための手段によって抑留されている間に、例えば、該第２の液体が該抑留するための手段を通過することを可能にすることによって、例えば、遠心分離、重力、または吸引によって除去し、随意に、該粒子、細胞、または液滴から任意の未結合分析物および未結合物質を除去するために、該粒子、細胞、または液滴を洗浄するステップと、
第３の液体、好ましくは、非水性液体中で粒子を、そのような第３の液体を該管に添加することによって再懸濁するステップと、
随意に、単層において該粒子、細胞、または液滴を配列するステップと、
該管内で生化学反応を実施するステップおよび／または１つまたはいくつかの定義された反応条件、特に、１つまたはいくつかの温度条件において該管をインキュベートするステップと、
そのような生化学反応および／またはそのようなインキュベーションの結果を分析するステップと、
を含む。
【００２８】
一実施形態では、該生化学反応は、配列決定プロセスではない、および／または該管の内部空間を裏打ちする該１つまたはいくつかの壁の内側に付着するいかなる核酸の使用も伴わない。
【００２９】
さらなる側面では、本発明はまた、液滴の分散体、特に、液滴のエマルションを生成する方法に関し、該方法は、上記に定義されるような本発明によるカートリッジを提供するステップと、該カートリッジの管内で、水相および油性液相を混合するステップと、したがって、分散体、特に、液滴のエマルションを生成するステップとを含む。
【００３０】
またさらなる側面では、本発明はまた、固体または半固体、例えば、ゲル粒子の分散体を生成する方法に関し、該方法は、上記に定義されるような本発明によるカートリッジを提供するステップと、該カートリッジの管内で、水相および油性液相を混合するステップと、したがって、分散体、特に、液滴のエマルションを生成するステップとを含み、該相のうちの１つは、加えて、成分の周囲の少なくとも１つの環境条件を変化させることに応じて、ゲルまたは固体を形成することが可能な固体粒子または１つまたはいくつかの成分のいずれかを含有し、該相のうちの１つが、加えて、ゲルまたは固体を形成することが可能な１つまたはいくつかの成分を含有する場合、該方法は、加えて、該成分の周囲の該少なくとも１つの環境条件を変化させ、それによって、該液滴を粒子に変換し、該管内に粒子の分散体を生成することによって、ゲルまたは固体の形成を誘発するステップを含む。
【００３１】
一実施形態では、該少なくとも１つの環境条件は、温度、ｐＨ、圧力、定義された波長範囲の光、超音波、および重合誘発化学物質の存在から選択される。
【００３２】
またさらなる側面では、本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションをインキュベートするための、および／またはそれとの生化学反応を実施するためのデバイス（３００）に関し、該デバイスは、
上記に定義されるような本発明によるサンプルカートリッジ（１００）と、
温度制御面（３１１）を有し、該温度制御面を介して加熱および／または冷却するように適合される、温度制御ユニット（３１０）と、
を備え、
本デバイスは、該サンプルカートリッジの該管、特に、該管の中心部分（１１５）が、該側方側（１４１、１４２）のうちの一方を用いて該温度制御面（３１１）と接触させられ得る、または接触し、該温度制御面（３１１）によって、またはそれに対して押圧され得る、または押圧されるように構成され、それによって、該管は、該温度制御面によって、またはそれに対して押圧されると、変形され、該押圧された管の該内部空間（１１３）は、平坦な非円形断面を有する。
【００３３】
一実施形態では、本デバイスはさらに、該温度制御ユニット（３１０）に対向して、それからある距離において位置し、該温度制御面（３１１）に面する対向面（３２１）を有する、対向ユニット（３２０）を備え、該対向ユニットは、該カートリッジ内に存在する場合、該カートリッジの該側方側（１４１、１４２）のうちの一方を形成し、それに対して該管が押圧され得る対向面（３２１）として作用するように構成される、該透過性平面基板であるか、または該対向ユニット（３２０）は、カートリッジの一部を形成せず、該カートリッジと別個に該デバイス（３００）内に提供される、別個の構成要素であるかのいずれかであり、該別個の構成要素は、好ましくは、該温度制御面（３１１）と接触する該管上の該対向面（３２１）を介して圧力を付与するように動作可能であるように構成される、または該サンプルカートリッジ（１０９）に対して定義された距離に位置付けられるように動作可能である。
【００３４】
一実施形態では、温度制御面または対向面の一方または両方は、好ましくは、２５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲内で透過性であり、好ましくは、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、および／または４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内、および／または５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、および／または５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内、および／または６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内で透過性である。
【００３５】
一実施形態では、温度制御ユニットは、該管を受容するための受容部分（３１２）を有し、該受容部分は、該温度制御面（３１１）上の該管の固定を可能にする。
【００３６】
一実施形態では、該デバイスはさらに、
該対向ユニット（３２０）上、好ましくは、該対向面（３２１）上、または該温度制御ユニット（３１０）上、好ましくは、該温度制御面（３１１）上に位置する、１つまたはいくつかのスペーサ（３３０、３３０’）を備え、該スペーサ（３３０、３３０’）は、以下の公式によって表される高さを有し、
ＨＳ＝２×Ｔ＋ＨＣＳ
式中、ＨＳ＝スペーサの高さであり、Ｔ＝変形可能透過性管の壁厚さであり、ＨＣＳ＝平坦な非円形断面を有するときの管の内部空間の高さであり、いくつかのスペーサ（３３０、３３０’）が存在する場合、各スペーサの高さは、同一のＨＳであり、好ましくは、ＨＳは、７μｍ〜２，５００μｍの範囲内である。
【００３７】
一実施形態では、本デバイスはさらに、光学検出手段（３４０）を備え、該光学検出手段は、光学分光法および／または撮像を用いて該管の該内部空間（１１３）の内容物を検出および／または分析することが可能であるように構成され、好ましくは、そのような検出および／または分析は、該管の中心部分（１１５）および該温度制御面（３１１）または該対向面（３２１）の一方または両方を通して進むビーム経路を用いて実施される。
【００３８】
一実施形態では、該デバイスは、上記に定義されるような複数のサンプルカートリッジ（１００、１００’、１００’’）を備える。
【００３９】
またさらなる側面では、本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを生成および／または処理するための本発明によるデバイスの使用に関し、該使用は、上記に定義されるような本発明によるサンプルカートリッジを伴い、上記に定義されるように実施される。
【００４０】
本発明者らは、驚くべきことに、カートリッジ内に構成される開放端部変形可能透過性管の使用が、所望の成果を達成することを可能にすることを見出した。管は、管の１つ、２つ、またはいくつかの壁によって形成される管の内部空間内に粒子、細胞、または液滴の分散体を受容するように適合され、管は、管の内部空間が、懸濁液またはエマルションまたは分散体を受容しているとき、円形または長円形断面を有し、管の内部空間が、管が表面に対して押圧されるとき、平坦な非円形断面を有するように構成される。本発明によるサンプルカートリッジはさらに、そのような手段がこれを通した液体の自由通過または移送を可能にしながら、変形可能透過性管内に粒子、細胞、または液滴を抑留するための手段を備える。粒子を抑留するための手段は、典型的には、管の一方または両方の端部に位置する。好ましくは、そのような手段は、フィルタ、膜、グリッド、メッシュ、篩、または該粒子を留保しながらこれを通した液体の通過を可能にする他の構造である。管は、これが充填されているとき、およびこれが粒子、細胞、または液滴の分散体等の液体で充填された後、これが円形または長円形断面を有する範囲内で、および管が該液体を受容し、表面に対してそのような充填状態において押圧されるとき、これが平坦な非円形断面を有する範囲内で変形可能である。これは、管がそのような表面に対して押圧される場合、温度制御面からの高速熱伝達を可能にするために十分に小さい１つの寸法を有するために利用可能である反応空間を可能にする。管が表面に対して押圧される方法を適切に選定および定義することによって、最適化された反応空間が、生成されることができる。例えば、管が、１つの部分のみにおいて、例えば、一方の端部において表面に対して押圧される場合、管の内部空間は、管の充填プロセスの間に閉じ込められた状態であり得る任意のガス／空気の指向および除去を可能にする、楔形状を採用してもよい。本通気プロセスは、重力によって支援されることができる。管が、続けて、管の実質的な部分にわたって、例えば、その実質的な中心部分にわたって表面に対して押圧されるとき、管は、そのような中心部分の全長に沿って前述の平坦な非円形断面を採用するであろう。該押圧される管の内部空間は、次いで、粒子、細胞、または液滴の単一層（単層）を収容するためにちょうど十分に大きい高さを有してもよい。したがって、本発明によるサンプルカートリッジおよび方法のそのような実施形態では、粒子、細胞、または液滴は、単層において配列される。これは、特に、そのような配列が、次いで、他の粒子とのいかなる重複も伴わずに、高速かつ効率的な熱伝達および個々の粒子、細胞、または液滴の分析の両方を可能にすることを前提として、有利である。一実施形態では、内部空間の好適な高さの提供は、管に付与される圧力、粒子のサイズ、存在する場合、管の弾性、存在する場合、提供されるスペーサの高さ、およびその他を含む、種々の因子に依存する。したがって、一実施形態では、本発明によるカートリッジは、粒子が単層を形成するように、粒子の分散体を含有するサンプルを配列するために使用されてもよい。好ましい実施形態では、変形可能透過性管は、単一の壁を有し、内部空間は、単一の壁によって裏打ちされる。これは、いかなる縁も存在しないため、縁における、例えば、管の異なる部分の間のガス形成が低減される利点を有する。一実施形態では、該管は、シームレス管であり、好ましくは、例えば、シールプロセスから生じるであろうような、いかなる縁、特に、いかなる外周縁も有していない。これは、ガスがいかなるそのような縁にも閉じ込められないであろう利点を有する。一実施形態では、該管は、該管の内部空間を裏打ちする該１つまたはいくつかの壁の内側に付着する核酸を有していない。一実施形態では、該管は、弾性管であり、弾性材料、好ましくは、エラストマ材料から作製される。一実施形態では、該管は、そのガラス遷移温度が材料が使用される温度を下回る該材料から作製される。別の実施形態では、該管は、プラスチック管であり、プラスチック材料、好ましくは、熱可塑性材料から作製される。一実施形態では、該管は、ポリマー材料、好ましくは、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリエーテルブロックアミド、ゴム、アラビアガム、イソプレンゴム、フッ素ゴム、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレン−プロピレンジエン−ゴムコポリマー、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、クロロプレンゴム、エチルゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−メチルメタクリレートコポリマー、アクリロニトリル−クロリネート−ポリエチレン−スチレンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレートコポリマー、ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレン／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＥ／ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、および任意の前述の組み合わせまたはそのコポリマーから選択されるポリマー材料から作製される。
【００４１】
一実施形態では、本発明によるサンプルカートリッジはさらに、該対向して位置する端部の一方または両方において変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段を備える。そのような一方または両方の端部において透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段は、一方の端部が閉鎖およびシールされる一方、それによって、他方の端部が一時的に依然として開放したままであり、したがって、内部空間の容積が適合されるように配列されてもよい。開放したままの端部を通して、過剰な液体サンプルまたは不要なガス／空気が、除去されてもよい。好ましい実施形態では、両方の対向して位置する端部において変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段が存在する。そのような実施形態では、第２の手段はまた、続けて閉鎖され、変形可能弾性透過性管が両方の端部においてシールされることを可能にし、最適化された反応空間である画定された内部空間を備えてもよい。好ましくは、変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段は、それらが閉鎖／シールされているときに圧力および／または熱に耐えるように構成される。これは、管が内部空間からサンプルを喪失するリスクを伴わずに、内部空間内のサンプルが、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）またはそのような高温の到達を含む温度サイクルを要求する他のプロセスの間に遭遇し得る、＞８０°Ｃの温度、例えば、８１℃、８２℃、８３℃、８４℃、８５℃、８６℃、８７℃、８８℃、８９℃、９０℃、９１℃、９２℃、９３℃、９４℃、９５℃、９６℃、９７℃、９８℃、９９℃、１００℃等のより高い温度に暴露され得、サンプルカートリッジが、遠心分離の間等に外力に暴露され得る利点を有する。いくつかの特殊な場合では、内部空間は、サンプルの超高速熱サイクルのために有益であり得る、最大＞１２０℃の温度まで加熱されてもよい。
【００４２】
一実施形態では、可逆的に閉鎖およびシールするための手段は、管の該対向する端部の一方または両方に位置するクランプまたはクランプの対である。
【００４３】
一実施形態では、本発明によるサンプルカートリッジはさらに、管の該対向して位置する端部において該管に接続され、それを保持する搭載フレームを備える。そのような搭載フレームは、入口としての役割を果たす該端部のうちの一方を介した該管の内部空間への物質、例えば、液体または固体またはそれらの混合物の添加および／または出口としての役割を果たす該端部のうちの他方を介した該管の該内部空間からの物質、例えば、液体または固体またはそれらの混合物の除去を可能にするように構成される。
【００４４】
該管の一方または両方の端部に位置している粒子を抑留するための手段は、管内に位置するか、または該管の外側であるが、サンプルカートリッジ内の該管の端部に位置するかのいずれかである。
【００４５】
サンプルカートリッジの搭載フレームは、サンプルカートリッジに安定性を提供し、そのような管への制御および指向されたアクセスを可能にしながら、管の保護を可能にする。一実施形態では、そのような搭載フレームは、そのような機械的安定性を提供する材料から作製される。プラスチック、金属、木材またはガラス、セラミック等の複数の好適な材料が、想定されてもよい。一実施形態では、搭載フレームは、相互に対向して位置する第１および第２の側方側を有し、該側方側のうちの一方は、好ましくは、それに対して管が押圧され得る対向面として作用するように構成される透過性平面基板によって形成される。搭載フレームは、該搭載フレームの側方側のうちの他方、すなわち、透過性平面基板によって形成されない側が、開放したままであり、サンプルカートリッジの一部ではない温度制御デバイスへの該管の中心部分の暴露を可能にするように構成される。本側方側は、該管の該中心部分への温度制御デバイスの物理的接触および該管の該中心部分へのそのような温度制御デバイスによる圧力の付与を可能にする。例えば、温度制御デバイスは、該透過性平面基板の対向面に対して管を押圧してもよい。搭載フレームはさらに、光学検出手段による管の中心部分の分析を可能にするように構成される（そのような光学検出手段は、再び、サンプルカートリッジの一部を形成しない）。そのような光学検出／分析は、上記にさらに定義されるように、該搭載フレームの２つの側方側のうちの一方を通して、好ましくは、透過性平面基板によって形成される側方側を通して起こってもよい。
【００４６】
一実施形態では、分析される管の中心部分は、変形可能透過性管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段によって閉鎖およびシールされている部分である。本明細書で使用されるような「該管の中心部分の分析」は、そのような中心部分内の該管の内部空間の分析を指すことを意味する。分析は、任意の好適な手段、例えば、光学分析または撮像を可能にする光学検出手段または撮像手段によって行われてもよい。一実施形態では、搭載フレームは、これがサンプルカートリッジの遠心分離を可能にするように構成される。好ましくは、これは、サンプルカートリッジが、遠心分離管および／または遠心分離ロータの中に挿入および嵌合されることを可能にするように適合および成形されることによって、そのような遠心分離を可能にする。一実施形態では、サンプルカートリッジは、最大１０．０００ｇの遠心加速度に耐えることが可能である。一実施形態では、サンプルカートリッジは、「遠心分離可能」である。そのような「遠心分離可能性」は、そのようなサンプルカートリッジが、損傷した状態になる、恒久的に変形した状態になる、または別様に不要な様式で不要な影響を受けた状態になることなく遠心分離される能力を指すことを意味する。一実施形態では、サンプルカートリッジは、遠心分離されるために好適であり、そのように意図される。
【００４７】
好ましい実施形態では、サンプルカートリッジの搭載フレームは、変形可能透過性管の縦方向軸と整合される縦方向軸を有する。サンプルカートリッジの搭載フレームは、そのような実施形態では、２つの対向して位置する縦方向端部を備え、そのそれぞれは、それぞれ、オリフィスを有し、そのようなオリフィスは、これに隣り合う管の個別の端部、すなわち、該管の入口としての役割を果たす端部および出口としての役割を果たす端部と流体接続する。そのような実施形態では、これらのオリフィスはそれぞれ、シール可能であり、好ましくは、そのようなオリフィスを可逆的に閉鎖およびシールするための手段を備える。そのようなオリフィスを可逆的に閉鎖およびシールするためのそのような手段は、任意の好適な手段、例えば、キャップ、タップ、プラグ、ストッパ、またはねじキャップであってもよい。そのようなシール可能オリフィスの利点は、再び、これがカートリッジの安定性および剛性を増加させ、そのようなカートリッジの遠心分離を促進することである。さらに、オリフィスを可逆的に閉鎖およびシールするための手段は、それら自体が、例えば、サンプルカートリッジが管の内部空間に添加された分散体の粒子を液体から分離するために遠心分離されるとき、ある体積の液体を受容することが可能であるように構成されてもよい。例えば、そのような手段、例えば、キャップ、ねじキャップ、タブ、プラグ、またはストッパは、そのような液体を受容することが可能な内部隙間容積を提供されてもよい。カートリッジへの重力または遠心力等の力の印加に応じて、粒子、細胞、または液滴は、サンプルカートリッジ内に抑留するための手段によって留保される一方、液体は、そのような手段を通過し、オリフィスを可逆的に閉鎖およびシールするための手段、例えば、キャップによって受容される。いったんそのような可逆的に閉鎖およびシールするための手段内に受容されると、液体は、抜去され、廃棄される、または別様に取り扱われることができる。
【００４８】
一実施形態では、変形可能透過性管は、管の対向して位置する開放端部が、搭載フレームの対向して位置する縦方向端部に取り付けられる、またはそれらに接触するように、カートリッジの搭載フレーム内に搭載される。そのような実施形態では、粒子、細胞、または液滴を抑留するための手段は、ちょうど管内で、管の一方または両方の端部に位置するか、またはそれらは、搭載フレームの対向して位置する縦方向端部において管の外側に位置するかのいずれかである。一実施形態では、搭載フレームは、それを通して管が縦方向に延在する空間を包含し、そのような空間は、温度制御デバイス（サンプルカートリッジの一部を形成しない）への該管の中心部分の暴露または接触を可能にする、および／または光学検出手段（再び、そのような光学検出手段は、サンプルカートリッジの一部を形成しない）による該管の中心部分の分析を可能にするように構成される。
【００４９】
一実施形態では、該管の壁、好ましくは、該管の単一の壁は、１μｍ〜１，０００μｍ、好ましくは、２０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは、５０μｍ〜１５０μｍの範囲内の厚さを有する。一実施形態では、内部空間の直径は、円形または長円形断面を有するとき、０．１ｃｍ〜５ｃｍの範囲内である。一実施形態では、管が平坦な非円形断面を有するとき、該管の内部空間の高さは、５μｍ〜５００μｍ、好ましくは、５μｍ〜２００μｍ、より好ましくは、１０μｍ〜１５０μｍの範囲内である。一実施形態では、該管の該内部空間のそのような高さは、これが分析／処理されるサンプルの一部である粒子、細胞、または液滴の寸法に合致するように選定される。一実施形態では、該管の該内部空間の高さは、平坦な非円形断面合致を有するとき、サンプルの一部を形成する単一の粒子、細胞、または液滴の高さと同一またはほぼ同一であるが、これはまた、加えて、単一の粒子、細胞、または液滴の高さよりも１〜１０μｍ大きくてもよい。単一の粒子の高さとの内部空間の高さのサイズにおける対応は、管の内部空間内の粒子、細胞、または液滴の単層の処理および／または分析が効率的に行われることを可能にする。分析および／または処理は、バルク単位で（例えば、管から分析画像を取得する）、または単一の粒子レベルで（例えば、レーザビームによって単一の粒子を操作する）行われ得る。一実施形態では、透過性管は、２５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲内の光に透過性である材料から作製される。したがって、これは、全範囲にわたって透過性であり得るか、またはこれは、その部分的範囲内で透過性であるかのいずれかである。サンプルおよびそのようなサンプルを分析する方法の適用に応じて、異なる範囲の透過性が、好適であり得る。一実施形態では、材料は、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、および／または４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内、および／または５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、および／または５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内、および／または６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内で透過性である。少なくとも材料の組み合わせは、選択された光学検出原理が実施され得るように透過性である必要性がある。それは、例えば、蛍光検出の場合では、材料が２つのみの波長に対して透過性または半透過性である状況につながり得る。さらに、光学検出手段または光学検出ユニットに面していない管の側は、本光学検出を改良するために、光学性質を変化させるように処理される、例えば、黒色に着色され得る。一実施形態では、該変形可能透過性管の材料は、存在する場合、光学分光法および／または撮像を用いて該管の該内部空間内の任意の内容物の分析を可能にする。一実施形態では、管は、延性および／または可塑性および／または弾性および／または熱成形可能および／または熱可塑性エラストマである材料から作製される、またはこれは、「検出チャンバ」を形成する能力を有するために任意の他の可撓性性質を有し得る。これは、少なくともガラス遷移温度を超える殆ど全てのプラスチック材料に当てはまる。一実施形態では、管は、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキ���アルカノエート、ポリエーテルブロックアミド、ゴム、アラビアガム、イソプレンゴム、フッ素ゴム、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレン−プロピレンジエン−ゴムコポリマー、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、クロロプレンゴム、エチルゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−メチルメタクリレートコポリマー、アクリロニトリル−クロリネート−ポリエチレン−スチレンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレートコポリマー、ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレン／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＥ／ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、および任意の前述の組み合わせまたはそのコポリマーから選択される材料から作製される。
【００５０】
本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを生成および／または処理するための上記に定義されるようなサンプルカートリッジの使用に関する。同様に、本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションを生成および／または処理する方法に関し、そのような方法では、上記に定義されるようなサンプルカートリッジが、使用される。
【００５１】
一実施形態では、該処理は、以下の活動、すなわち、該粒子、細胞、または液滴の分散体をインキュベートするステップ、該粒子、細胞、または液滴の分散体との生化学反応を実施するステップ、１つまたはいくつかの分析物を該粒子、細胞、または液滴に結合し、その後、該粒子、細胞、または液滴から任意の未結合分析物および他の未結合物質を除去するステップ、該分散体の液相を交換するステップ、および／または該粒子、細胞、または液滴の分散体を分析するステップのうちの１つまたはいくつかである。
【００５２】
一実施形態では、該使用は、
粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、および随意に、１つまたはいくつかの付加的試薬を該管の中に充填するステップと、
該管内で生化学反応を実施するステップおよび／または１つまたはいくつかの定義された反応条件、特に、１つまたはいくつかの温度条件において該管をインキュベートするステップと、
そのような生化学反応および／またはそのようなインキュベーションの結果を分析するステップと、
を含む。
【００５３】
一実施形態では、使用は、好ましくは、
粒子、細胞、または液滴の分散体を該管の中に充填するステップであって、該分散体は、第１の液体、好ましくは、第１の水性液体を含む、ステップと、
該管内の該粒子、細胞、または液滴から該第１の液体を、該粒子、細胞、または液滴が該抑留するための手段によって抑留されている間に、例えば、該第１の液体が該抑留するための手段を通過することを可能にすることによって、例えば、遠心分離、重力、または吸引によって除去するステップと、
分析物を含有する、第２の液体、好ましくは、第２の水性液体を該管に添加するステップと、
該第２の液体中で該粒子、細胞、または液滴をインキュベートし、該粒子、細胞、または液滴への該分析物の結合を可能にする、または促進するステップと、
該管内の該粒子、細胞、または液滴から該第２の液体を、該粒子、細胞、または液滴が該抑留するための手段によって抑留されている間に、例えば、該第２の液体が該抑留するための手段を通過することを可能にすることによって、例えば、遠心分離、重力、または吸引によって除去し、随意に、該粒子、細胞、または液滴から任意の未結合分析物および未結合物質を除去するために、該粒子、細胞、または液滴を洗浄するステップと、
第３の液体、好ましくは、非水性液体中で該粒子を、そのような第３の液体を該管に添加することによって再懸濁するステップと、
該管内で生化学反応を実施するステップおよび／または１つまたはいくつかの定義された反応条件、特に、１つまたはいくつかの温度条件において該管をインキュベートするステップと、
そのような生化学反応および／またはそのようなインキュベーションの結果を分析するステップと、
を含む。
【００５４】
粒子、細胞、または液滴の分散体および粒子、細胞、または液滴に関して、任意の好適な粒子、細胞、または液滴が、それらが所望の処理／反応が実施されることを可能にする限り、本発明によるサンプルカートリッジと併用されてもよい。そのような粒子は、捕捉分子を付着させ得るマイクロビーズであってもよい。そのような粒子は、原則として、公知である。好適な実施例が、例えば、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｌｕ  ＆  Ｖｅｒｂｒｉｄｇｅ  Ｅｄｉｔｏｒｓ，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ  ２０１６に開示されている。さらなる好適な実施例が、例えば、２０１６年１２月３０日に出願された係属中の欧州特許出願第１６２０７４５５．３号に開示されている。これらの粒子は、表面を有し、水性溶液を受容し、非水性媒体中に分散可能である隙間容積を含む、サンプル中の任意の分析物のデジタル検出を実施するための事前加工されたマイクロ粒子の実施例である。
【００５５】
さらなる側面では、本発明によるサンプルカートリッジはまた、液滴のエマルションまたは粒子の分散体を生成するために使用されることができる。したがって、一実施形態では、本発明はまた、液滴のエマルションまたは粒子の分散体を生成するための上記に定義されるようなサンプルカートリッジの使用に関する。これはまた、上記に定義されるようなサンプルカートリッジが使用される、液滴のエマルションまたは粒子の分散体を生成する方法に関する。そのような生成は、独立プロセスとして、または反応生産物の検出または分析に関するプロセス等の任意のインキュベーションおよび他のプロセスに先立って行われてもよい。したがって、粒子、細胞、または液滴の分散体が（カートリッジの）該管の中に充填されることが上記にさらに説明されるとき、これはまた、該管内の液滴のエマルションまたは粒子の分散体等の粒子、細胞、または液滴の分散体の生成（最初から）の可能性を含むことを意味する。一実施形態では、本発明によるサンプルカートリッジは、水性液滴、すなわち、油中水型エマルションを生成するために使用されることができる。別の実施形態では、本発明によるサンプルカートリッジは、油性液滴、すなわち、水中油型エマルションを生成するために使用されることができる。安定したエマルションを生成するために、乳化剤が、使用されてもよい。そのような乳化剤は、油中水型（Ｗ／Ｏ）または水中油型（Ｏ／Ｗ）エマルションのいずれかを生成するために、好適な親水性親油性バランス（ＨＬＢ）値を伴う界面活性剤の材料カテゴリに属する。乳化剤は、概して、それらの親水性頭部の性質によって分類されることができ、アニオン性、カチオン性、双性イオン性、および非イオン性界面活性剤に群化される。典型的には、乳化剤に対してより良好な可溶性を伴う相が、移動相として使用される。
【００５６】
一実施形態では、水性液滴生成（油中水型エマルション）に関して、サンプルカートリッジの管は、開放端部において挟持され、対向する開放端部を通して、商業的に入手可能な鉱油、パラフィン油、または工業用流体（例えば、フルオロカーボン系またはハイドロフルオロエーテル）、または随意に好適な乳化剤を含有する好適な有機溶剤等の移動相としての役割を果たす定義された体積の油相液体で充填される。その後、本実施形態では、液滴中に封入されることが意図される物質／溶質を含有する分散相を表す、定義された体積の水性溶液が、管に添加される。一実施形態では、油相液体の定義された体積と水性溶液の定義された体積との比率は、１．２：１〜１００：１、好ましくは、２：１〜１０：１の範囲内である。移動相対エマルション相の比率は、変動することができ、移動相のために採用される物質、分散相、およびエマルションを安定化させるために使用される界面活性剤に依存する。複数のプロトコルが、Ｔａｄｒｏｓ，  Ｔｈａｒｗａｔ  Ｆ．，  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ，  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ＩＳＢＮ  ９７８−３−１１−０４５２２４−２等の教本に見出されることができる。水性溶液中に含有され得る物質は、ＰＣＲ試薬等の増幅試薬であってもよく、増幅標的、検出試薬、乳化剤等をさらに含んでもよい。エマルションＰＣＲのための典型的なプロトコルが、公知であり、実施例が、Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ３（７）：５４５−５５０，  ２００６に説明されている。カートリッジの入口を閉鎖した後、液滴が、管類を攪拌することによって生成され、これは、管類を繰り返し圧縮すること等の任意の好適な手段によって直接、または掻き混ぜ、振盪、または超音波の印加等の他の手段によって行われることができる。液滴生成手順の完了後、カートリッジは、前述で説明されるように処理されてもよい。例えば、液滴は、洗浄される、インキュベートされる、または１つまたはいくつかの温度条件等の定義された反応条件に暴露されてもよい、または生化学反応が、該管内で実施されてもよい。
【００５７】
加えて、一実施形態では、液滴形成溶液、この場合、水性溶液は、粒子またはカプセルへの液滴の変換を可能にする試薬を含有してもよい。そのような実施形態では、生成された液滴はさらに、例えば、ゲル化プロセスによって、また重合プロセスによって、（固体または半固体、例えば、ゲル）粒子に変換されることができる。したがって、本実施形態では、生成された液滴のエマルションは、続けて、粒子の懸濁液にさらに変換される。例えば、液滴形成溶液、すなわち、水性溶液は、ゲル化するように誘発され得るアガロースまたはゼラチン等のゲル化物質を含んでもよい、またはこれは、ビスアクリルアミド等の重合するように誘発され得る好適なモノマーまたはプレポリマーと、酸化還元反応を開始するために過硫酸アンモニウム等の触媒とともに好適なジアミンとを含んでもよい。カプセルおよび粒子が、イオノトロピック型ゲル化、コアセルベーション、界面重縮合、界面架橋、原位置重合、およびマトリクス重合等の明確に確立された手段によって形成されることができる。さらに、多層技法が、調整された性質を伴うカスタマイズされたカプセル配列を構築するために使用されてもよい（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ；  Ｔｏｎｇ  Ｗ，  Ｓｏｎｇ  Ｘ，  Ｇａｏ  Ｃ．；  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ  Ｒｅｖ．  ２０１２  Ｓｅｐ  ２１；４１（１８）：６１０３−２４に概説されるように）。
【００５８】
そのような実施形態では、液滴生成後、管およびその内容物、すなわち、生成された液滴もまた含むカートリッジは、ゲル誘発または重合誘発条件に暴露される。単純な形態では、そのようなゲル誘発または重合誘発条件は、温度の変化または、例えば、ＵＶ光等の定義された波長範囲の電磁放射への暴露であってもよい。そのように生成された粒子はさらに、前述で説明されるように処理されてもよい。例えば、粒子は、洗浄される、インキュベートされる、または１つまたはいくつかの温度条件等の定義された反応条件に暴露されてもよい、または生物化学反応が、該管内で実施されてもよい。
【００５９】
異なる比率の試薬を適用することによって、連続相としての役割を果たす水相および分散相である油相を伴う水中油型エマルションが、形成されてもよい。好適なプロトコルは、とりわけ、Ｔａｄｒｏｓ，  Ｔｈａｒｗａｔ  Ｆ．，  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ，  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ＩＳＢＮ  ９７８−３−１１−０４５２２４−２に見出され得る。
【００６０】
さらなる側面では、本発明はまた、粒子、細胞、または液滴の分散体、特に、粒子または細胞の懸濁液、または液滴のエマルションをインキュベートするための、および／またはそれとの生化学反応を実施するためのデバイスに関し、該デバイスは、
上記に定義されるようなサンプルカートリッジと、
温度制御面を有し、該温度制御面を介して加熱または冷却するように適合される、温度制御ユニットと、
を備え、
本デバイスは、該サンプルカートリッジの該管、特に、該管の中心部分が、該デバイスの該温度制御面と接触させられ得る、または接触し、該温度制御面によって、またはそれに対して押圧され得る、または押圧されるように構成され、それによって、該管は、該温度制御面によって、またはそれに対して押圧されると、変形され、該押圧された管の該内部空間は、平坦な非円形断面を有する。
【００６１】
本デバイスの好ましい実施形態では、そのようなデバイスはさらに、該温度制御ユニットに対向して位置し、該温度制御面に面する対向面を有する、対向ユニットを備え、該対向ユニットは、該カートリッジ内に存在する場合、該カートリッジの側方側のうちの一方を形成し、それに対して該管が押圧され得る対向面として作用するように構成される、該透過性平面基板であるか、または該対向ユニットは、カートリッジの一部を形成せず、該カートリッジと別個に該デバイス内に提供される、別個の構成要素であるかのいずれかである。一実施形態では、本別個の構成要素は、好ましくは、該温度制御面と接触する該管上の該対向面を介して圧力を付与するように動作可能であるように構成される、または別個の構成要素は、該サンプルカートリッジに対して定義された距離に位置付けられるように動作可能である。そのような定義された距離は、０μｍ〜１０ｍｍの範囲内であってもよい。対向ユニットが、カートリッジの一部を形成しない別個の構成要素として、０μｍの距離に位置付けられる場合では、これは、カートリッジに事実上接触し、該カートリッジの管に圧力を直接または間接的に付与し得る。例えば、カートリッジが搭載フレームの側方側のうちの一方の上に透過性平面基板を有していない場合、対向ユニットは、管に直接接触し得るとともに、温度制御面（他方の側から押圧する）は、該管に圧力を付与し得る。代替として、透過性平面基板が該サンプルカートリッジ内に存在する場合、別個の構成要素としての対向ユニットは、それに対して該管が押圧され得るそのような透過性平面基板に接触してもよい。さらに、代替として、対向ユニットはまた、サンプルカートリッジから、および／または該カートリッジ内に存在する場合、透過性平面基板からある距離に位置付けられてもよく、管は、温度制御ユニット／面によって平面に対して押圧される。
【００６２】
本発明のデバイスの一実施形態では、温度制御面または対向面または両方は、好ましくは、２５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲内、またはその部分的範囲内で透過性である。一実施形態では、温度制御面または対向面または両方は、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、および／または４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内、および／または５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、および／または５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内、および／または６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内で透過性である。一実施形態では、該デバイスの温度制御ユニットは、該管を受容するための受容部分を有し、該受容部分は、該温度制御面上の該管の固定を可能にする。好ましい実施形態では、本発明によるデバイスはさらに、
該対向ユニット上、好ましくは、該対向面上、または該温度制御ユニット上、好ましくは、該温度制御面上、または該対向ユニットおよび該温度制御ユニットの両方の上に位置する、１つまたはいくつかのスペーサを備え、好ましくは、該スペーサは、以下の公式によって表される高さを有し、
ＨＳ＝２×Ｔ＋ＨＣＳ
式中、ＨＳ＝スペーサの高さであり、Ｔ＝変形可能透過性管の壁厚さであり、ＨＣＳ＝平坦な非円形断面を有するときの管の内部空間の高さであり、いくつかのスペーサが存在する場合、各スペーサの高さは、同一のＨＳであり、好ましくは、ＨＳは、７μｍ〜２，５００μｍ、好ましくは、１０μｍ〜１，０００μｍ、より好ましくは、５０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは、１００μｍ〜３００μｍの範囲内である。例えば、５０μｍの平均直径を伴う粒子の単分散懸濁液および７０μｍの壁厚さを伴う管類が使用される場合、約１９０μｍのスペーサ高さが、適切である。
【００６３】
代替として、Ｈｃｓは、能動的可動スペーサを使用することによって調節され得る。Ｈｃｓを測定することによって、Ｈｓは、精密に制御されてもよい。これは、管が、その壁厚さにおいて許容可能な精密さを有していないシナリオにおいて、例えば、許容可能または望ましい壁厚さ公差が欠如して生産された管のバッチが使用されるときに有利であり得る。Ｈｃｓの決定に関して、光学読出システムが、使用され得（例えば、光学焦点）、および全ての他の方法も、使用可能である（干渉計、ＴＯＦ、電気容量等）。
【００６４】
一実施形態では、本発明によるデバイスはさらに、光学検出手段を備え、該光学検出手段は、光学分光法および／または撮像を用いて、該管の該内部空間の内容物を検出および／または分析することが可能であるように構成される。好ましくは、そのような検出および／または分析は、該管の中心部分を通して、かつ該温度制御面または該対向面の一方または両方を通して進むビーム経路を用いて実施される。上記に指摘されるように、一実施形態では、光学検出手段はまた、Ｈｃｓを決定するために使用されてもよく、そのように構成されてもよい。
【００６５】
一実施形態では、光学検出手段は、対向ユニットまたは温度制御ユニットまたは両方の中に統合されてもよい、またはこれは、それとは別個に提供されてもよい。
【００６６】
一実施形態では、本発明によるデバイスは、これが本発明による複数のサンプルカートリッジを保持することが可能であるように構成される。一実施形態では、本デバイスは、本発明による複数のサンプルカートリッジを備える。
【００６７】
（参照番号一覧）
１００  サンプルカートリッジ
１１０  変形可能透過性管
１１１／１１２  管の２つの対向して位置する端部
１１３  管の内部空間
１１４／１１４’／１１４’’  管の１つまたはいくつかの壁
１１４’’’  管の単一の壁
１１５  管の中心部分
１１６  管の縦方向軸
１２０  抑留するための手段
１３０  管を可逆的に閉鎖およびシールするための手段
１４０  搭載フレーム
１４１／１４２  搭載フレームの第１および第２の側方側
１４３  搭載フレームの縦方向軸
１４４／１４５  搭載フレームの２つの対向して位置する縦方向端部
１４６／１４７  それぞれ、縦方向端部１４４／１４５に位置するオリフィス
１４８／１４８’  それぞれ、オリフィス１４６／１４７を可逆的に閉鎖およびシールするための手段
１４９  搭載フレームによって包含される空間
２００  粒子、細胞、または液滴の分散体
２１０  粒子または細胞の懸濁液
２２０  液滴のエマルション
３００  インキュベートするためのデバイス
３１０  温度制御ユニット
３１１  温度制御面
３１２  管の受容部分
３２０  対向ユニット
３２１  対向面
３３０／３３０’  １つまたはいくつかのスペーサ
３４０  光学検出手段
【００６８】
本明細書、請求項、および／または付随の図面に開示される本発明の特徴は、別個に、およびその任意の組み合わせの両方で、その種々の形態において本発明を実現するための材料であってもよい。
【図１】
2020525022.tif 000003
【図２】
2020525022.tif 000004
【図３】
2020525022.tif 000005
【図４】
2020525022.tif 000006
【図５】
2020525022.tif 000007
【図６】
2020525022.tif 000008
【図７】
2020525022.tif 000009
【図８】
2020525022.tif 000010
【図９】
2020525022.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ）】
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【図１２ｂ）】
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【図１２ｃ）】
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【国際調査報告】
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