本特許出願は、ポリヌクレオチド含有サンプルを処理し、その診断結果を与える一体化装置について記載する。本装置は、試薬を収容する微小流体カートリッジと、サンプルを処理するネットワークとを収容するように構成されている。また、本装置の使用方法についても開示する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
挿入可能な微小流体カートリッジを収容するように構成されている受容ベイと、
前記カートリッジに熱的に結合されている熱源であって、
前記カートリッジ上に保持してあるポリヌクレオチド含有生物サンプルの微小液滴を形成し、
前記微小液滴を前記微小流体カートリッジの１つ以上の位置間で移動させ、
細胞が前記生物サンプル内に存在する場合、当該細胞を溶解することにより、前記細胞からポリヌクレオチドを放出し、
増幅のために前記ポリヌクレオチドの１つ以上を準備し、
前記ポリヌクレオチドの１つ以上を増幅するために、
１つ以上の選択された時点で、前記カートリッジにおいて選択された１つ以上の領域に熱を加えるように構成されている少なくとも１つの熱源と、
前記１つ以上の増幅したポリヌクレオチドの存在を検出するように構成されている検出器と、
前記検出器と前記少なくとも１つの熱源とに結合されているプロセッサであって、１つ以上の選択した時点に前記微小流体カートリッジの１つ以上の選択した領域に対して行う加熱を制御するように構成されている、プロセッサと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記微小流体カートリッジに対して相補的な位置合わせ部材を備えており、これによって、前記受容ベイは前記微流体カートリッジを１つの向きで収容することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記プロセッサに結合されているセンサを備えており、該センサは、前記微小流体カートリッジが収容されているか否か検知するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記検出器は光検出器であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記光検出器は、蛍光染料の吸収帯において光を放出する光源と、蛍光染料の発光帯において光を検出する光検出器とを備えており、前記蛍光染料が蛍光ポリヌクレオチド・プローブ又はその断片に結合することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、前記光検出器は、選択的に、前記蛍光染料の吸収帯において光を放出し、選択的に前記蛍光染料の発光帯において光を検出することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、前記プロセッサは、前記受容ベイに収容されている微小流体カートリッジにおいてポリヌクレオチド又はそのプローブを検出するために、前記検出器を動作させるようにプログラム可能であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、前記少なくとも１つの熱源は、少なくとも２つの接触熱源を備えており、該接触熱源は各々、前記微小流体カートリッジの異なる選択領域に独立して熱的に結合されるように構成されており、これによって異なる選択領域を独立して加熱することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記接触熱源の少なくとも１つは、抵抗性ヒータ、ラジエータ、流体熱交換機、及びペルティエ・デバイスから選択されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８記載の装置において、前記接触熱源は、前記受容ベイに収容されている微小流体カートリッジの異なる選択領域と直接物理的に接触するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、前記カートリッジの選択領域の少なくとも１つは、約１ｍｍ^２及び約２２５ｍｍ^２の間の面積が熱源と接触することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、前記面積は、約１ｍｍ^２及び約１００ｍｍ^２の間であることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項８記載の装置において、該装置は更に、前記少なくとも２つの接触熱源において、伸展層を備えており、該伸展層は、前記接触熱源を、前記受容ベイに収容されている微小流体カートリッジの選択領域の１つ以上と熱的に結合するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、前記伸展層は、厚さが約０．０５及び約２ミリメートルの間であり、ショア硬度が約２５及び約１００の間であることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１記載の装置において、少なくとも１つの熱源が抵抗性ヒータであることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記装置から取り外し可能に構成されている加熱ステージを備えており、前記熱源の少なくとも１つが前記加熱ステージに配置されれていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記受容ベイにおいて蓋を備えており、該蓋は、前記受容ベイから周囲光を少なくとも部分的に除外するように動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、前記蓋は滑動扉であることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の装置において、前記蓋は前記検出器を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の装置において、前記蓋の主面は、前記微小流体カートリッジと接触していることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の装置において、前記微小流体カートリッジと接触する前記蓋の主面は、約１００マイクロメートル未満だけ、平坦からばらつきがあることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１７記載の装置において、前記蓋は、前記装置から取り外し可能に構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１７記載の装置において、前記蓋は係留部材を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記受容ベイに収容されている微小流体カートリッジの少なくとも一部に力を加えるように構成されている１つ以上の動力部材を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置において、前記１つ以上の動力部材は、少なくとも１つのヒート・ポンプを前記微小流体カートリッジの少なくとも一部に熱的に結合するために力を加えるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２４記載の装置において、前記１つ以上の動力部材は、前記微小流体カートリッジにおいて機械的部材を動作させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の装置において、前記機械的部材は穿設可能リザーバであることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２４記載の装置において、前記１つ以上の動力部材は、前記微小流体カートリッジの複数の場所に力を加えるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２４記載の装置において、前記１つ以上の動力部材が加える力によって、前記受容ベイの一部と前記微小流体カートリッジの一部との間の界面に、約５キロパスカル及び約５０キロパスカルの間の平均圧力が生ずるよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の装置において、前記平均圧力は少なくとも約１４キロパスカルであることを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項２４記載の装置において、少なくとも１つの動力部材は手動で動作されるよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項２４記載の装置において、少なくとも１つの動力部材が、前記受容ベイの蓋に機械的に結合されており、これによって前記蓋の動作で前記動力部材を動作させるよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記プロセッサと結合されている少なくとも１つの入力デバイスを備えており、該入力デバイスは、キーボード、接触感応面、マイクロフォン、トラック・パッド、網膜スキャナ、指紋読み取り装置、及びマウスから成る一群から選択されることを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、プロセッサ、入力デバイス、及び通信インターフェースの１つ以上からデータを受信するように構成されているデータ記憶媒体を備えており、該記憶媒体は、ハード・ディスク・ドライブ、光ディスク・ドライブ、フラッシュ・カード、及びＣＤ−Ｒｏｍから成る一群から選択されることを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記プロセッサに結合されている通信インターフェースを備えており、該通信インターフェースが、シリアル接続、パラレル接続、ワイヤレス・ネットワーク接続、及び有線ネットワーク接続から成る一群から選択されることを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記プロセッサに結合されている少なくとも１つのサンプル識別器を備えており、該サンプル識別器は、光学式キャラクタ・リーダ、バーコード・リーダ、及び無線周波数タグ・リーダから選択されていることを特徴とする装置。
【請求項３７】
請求項２７記載の装置において、前記サンプル識別器は、ハンドヘルド・バーコード・リーダである、装置。
【請求項３８】
請求項１記載の装置において、該装置は更に、前記プロセッサに結合されている少なくとも１つの出力デバイスを備えており、該出力デバイスは、視覚ディスプレイ、プリンタ、及びスピーカから選択されていることを特徴とする装置。
【請求項３９】
請求項１記載の装置において、ポリメラーゼ連鎖反応、ＴＭＡ、ＳＤＡ、ＮＡＳＢＡ、ＬＣＲ、及びローリング・サイクル増幅から成る群から選択した方法によって、前記ポリヌクレオチドが増幅されることを特徴とする装置。
【請求項４０】
請求項１記載の装置において、前記カートリッジは、
１つ以上のポリヌクレオチドを含有するある量の生物サンプルを受け取り、
生物サンプルの微小液滴を作成し、
細胞が前記生物サンプルの中にある場合、これを溶解することによって、細胞からポリヌクレオチドを放出し、
前記ポリヌクレオチドの１つ以上の増幅のために準備し、
前記ポリヌクレオチドの１つ以上を増幅し、
１つ以上の増幅したポリヌクレオチドの検出を可能とする、
ように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４１】
請求項１記載の装置において、前記カートリッジは、
前記サンプルにおける細胞を溶解し、
前記ポリヌクレオチドを増幅のために準備し、
前記ポリヌクレオチドを増幅する、
ために十分な量の１つ以上の試薬を備えていることを特徴とする装置。
【請求項４２】
請求項４１記載の装置において、前記試薬を１つ以上の試薬保持ベッセルの中に保持することを特徴とする装置。
【請求項４３】
請求項４１記載の装置において、前記試薬の１つ以上を微小流体室又はチャネルに保持することを特徴とする装置。
【請求項４４】
請求項１記載の装置において、前記カートリッジは、前記サンプルからの１つ以上のポリヌクレオチドの増幅の前、最中、及び後に、微小流体体積のポリヌクレオチド含有サンプルに作用するように構成されている１つ以上の微小流体構成要素を備えており、前記微小流体体積の通過を許容するように構成されている１つ以上のチャネル、前記微小流体体積を移動させるように構成されている１つ以上のアクチュエータ、前記微小流体体積を保持するように構成されている１つ以上の室、及び前記微小流体体積の運動を妨げるように構成されている１つ以上の構成要素から成る群から、前記１つ以上の微小流体構成要素が選択されていることを特徴とする装置。
【請求項４５】
請求項４１記載の装置において、前記微小流体体積の運動を妨げるように構成されている前記１つ又は複数の構成要素は、
開放状態から閉鎖状態に変形するように構成されている微小流体弁と、
閉鎖状態から開放状態に変形するように構成されている微小流体ゲートと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項４６】
請求項８記載の装置において、前記カートリッジは更に、前記接触熱源を、前記受容ベイに収容されている微小流体カートリッジの選択領域の１つ以上と熱的に結合するように構成されている伸展層を備えていることを特徴とする装置。
【請求項４７】
請求項４１記載の装置において、前記ＰＣＲに用いる十分な量の試薬は、凍結乾燥状態となっていることを特徴とする装置。
【請求項４８】
請求項４０記載の装置において、前記生物サンプルは、ある種の試薬を一定量含有することを特徴とする装置。
【請求項４９】
請求項４０記載の装置において、前記カートリッジは更に、前記サンプル処理の間に発生する廃棄物、及び前記生物サンプルからの廃棄物を蓄積するように構成されていることを特徴とする装置。

【図１】

【図２Ａ】

【図２Ｂ】

【図２Ｃ】

【図２Ｄ】

【図２Ｅ】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６Ａ】

【図６Ｂ】

【図７】

【図８Ａ】

【図８Ｂ】

【図８Ｃ】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２Ａ】

【図１２Ｂ】

【図１３】

【図１４Ａ】

【図１４Ｂ】

【図１５Ａ】

【図１５Ｂ】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９Ａ】

【図１９Ｂ】

【図１９Ｃ】

【図１９Ｄ】

【図２０Ａ】

【図２０Ｂ】

【図２０Ｃ】

【図２１Ａ】

【図２１Ｂ】

【図２１Ｃ】

【図２２】

【図２３Ａ】

【図２３Ｂ】

【図２４Ａ】

【図２４Ｂ】

【図２５】

【図２６】

【図２７Ａ】

【図２７Ｂ】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９】

【図４０】

【図４１Ａ】

【図４１Ｂ】

【図４２】

【図４３】

【図４４】

【図４５】

【図４６】

【図４７Ａ】

【図４７Ｂ】

【図４７Ｃ】

【図４７Ｄ】

【図４８】

【図４９】

【図５０Ａ】

【図５０Ｂ】

【図５０Ｃ】

【図５０Ｄ】

【図５０Ｅ】

【図５０Ｆ】

【図５０Ｇ】

【図５０Ｈ】

【図５０Ｉ】

【図５０Ｊ】

【図５１】

【図５２】

【図５３】

【図５４】

【図５５】

【図５６】

【図５７】

【図５８】

【図５９】

【図６０】

【図６１】

【図６２】

【図６３】

【図６４】

【図６５】

【図６６】

【図６７】

【図６８】

【図６９】

【図７０Ａ】

【図７０Ｂ】

【図７１】

【公表番号】特表２００９−５３１０６４（Ｐ２００９−５３１０６４Ａ）
【公表日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０２９３０（Ｐ２００９−５０２９３０）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００７５１３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１１２１１４
【国際公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
【出願人】（５０４０３１０７８）ハンディラブ・インコーポレーテッド (6)
【Ｆターム（参考）】