JP6549151B2 - 生体試料の特性を測定するための回転可能カートリッジ - Google Patents
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Description
試料を受け取るための第1の入口および出口を備える少なくとも1つの毛管通路と、
毛管通路から部分的に毛管通路の長さ方向に沿って延在して出口に繋がる側方通路と、
第1の入口と側方通路の交差部分との間に位置する第2の入口と、
を備える、液体試料のための試料計量デバイスを開示している。試験されることになる流体試料を受け取るための流体適用領域が、第1の入口を介して毛管通路に入れるために設けられ、第2の流体適用領域がchase bufferなどの流体を毛管通路に入れるために設けられる。第2の入口は、chase bufferが加えられるときにウェル内の試料が毛管通路に過度に入るのを一切防止する。
入口および出口を備える少なくとも1つの毛管通路と、
毛管通路から部分的に毛管通路の長さ方向に沿って延在して出口に繋がる側方通路と、
試験されることになる液体試料を受け取り、入口を介して毛管通路に入れるための流体適用領域と、
毛管通路の出口を密閉し、解放可能に動作することができる第1の密閉手段と、
側方通路の出口を密閉し、解放可能に動作することができる第2の密閉手段と、
を備える、液体試料のための試料計量デバイスを開示している。
遠心力を介して、中に核酸を含む液体を上記試料から分離するための手段と、
遠心力を介して試薬を移送するための手段と、
遠心力を介して移送される上記試薬と中に上記核酸を含む溶液との混合液体を作るための手段と、
上記核酸を捕捉するためのキャリアと、
遠心力を介して上記混合液体を上記キャリアまで移送するための手段と、
上記キャリアを加熱するための加熱手段と、
上記キャリアから溶離する上記核酸を含む試薬を分離および保持するための保持手段と、
を備える。
本明細書で使用されるカートリッジが、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための試験要素を包含する。カートリッジが、生体試料に対して測定を実施するのを可能にする構造または構成要素を有することができる。カートリッジは、米国特許第8,114,351(B2)号および米国特許第8,470,588(B2)号で定義されて説明されているような試験要素である。本明細書で使用されるカートリッジは、「ラボ−オン−ディスク」またはマイクロ流体CDとしても知られる遠心マイクロ流体ディスクとも称され得る。
カートリッジが回転軸の周りで回転するように動作可能である。カートリッジが、少なくとも1つの流体を含む少なくとも1つの流体リザーバを備える少なくとも1つの容器をさらに備える。いくつかの実施例では、カートリッジが2つ以上の容器を有することができる。いくつかの実施例では、各容器が1つの流体リザーバを有し、他の実施例では、各容器が2つ以上の流体リザーバを有することができる。同じカートリッジ内の異なる流体リザーバの各々が同じ流体を含むことができるか、または、これらのリザーバのうちの1つまたは複数のリザーバが異なる流体を含むことができる。カートリッジが少なくとも1つの容器の各々のためのキャビティを備える。カートリッジがまた、2つ以上の容器のための共通のキャビティを少なくとも備えることができる。少なくとも1つの容器が、キャビティ内のカートリッジの回転軸を中心として回転するように構成される。いくつかの実施例では、回転軸がキャビティを通過する。この事例では、容器が、キャビティのちょうど内側にあるこの軸を中心として回転する。他の実施例では、回転軸がキャビティの外側にある。この事例では、特定の容器が、回転軸を中心として回転するようにキャビティ内で移動するように拘束される。
本方法が、流体構造の中に生体試料を配置するステップを含む。本方法が、キャビティと少なくとも1つの容器との間の摩擦に打ち勝つように、および、穿孔可能シールを開けることを目的としてカートリッジに対してカートリッジの回転軸の周りで少なくとも1つの容器を回転させるように、回転アクチュエータを使用して少なくとも1つの容器にトルクを加えるステップをさらに含む。カートリッジに対して少なくとも1つの容器を回転させることにより、少なくとも1つの穿孔構造が穿孔可能シールを穿孔することによりシールを開けるようになる。
測定には、限定しないが、光度透過率の測定、光の散乱の測定、化学発光、蛍光発光、全反射照明蛍光法(TIRF:Total Internal Reflection Fluorescence)、および、電気化学発光(ECL)測定、が含まれてよい。
別の実施形態では、中央に位置する容器のキャビティが円筒形である。中央キャビティが回転軸を中心として円筒対称である。
中心から外れるような変形形態でも、容器がカートリッジの回転軸を中心として回転するが、この場合のこのモーションはキャビティ内での摺動モーションであり、これは例えば、カートリッジの回転軸の周りの円の一区間上に位置するレール状構造上での摺動モーションである。中央に位置する容器をレール上に設置することも可能である。
別の実施形態では、誘導構造が以下のうちの任意の1つである:レール、および/または、キャビティの壁。
係合表面は、例えば、1つのペグ、複数のペグ、ピン、または、インターロックするより複雑な機械的構造であってよい。
カバー層は例えば使用前に取り外され得る。また、カバー層は、少なくとも1つの容器が機械的アクチュエータによって作動されるか/係合されるときに、単純に穿孔されるかまたは剥離する薄いホイルまたは薄膜であってもよい。
別の実施形態では、カートリッジがキャリア構造およびカバーから形成される。
別の実施形態では、少なくとも1つのキャビティがキャリア構造とカバーとの間に形成される。
別の実施形態では、キャビティが回転軸に対して垂直である第1の平坦表面を有し、容器が回転軸に対して垂直である第2の平坦表面を有する。
別の実施形態では、第1の摩擦要素が第1の平坦表面上に形成され、第2の摩擦要素が第2の平坦表面上に形成される。
別の実施形態では、流体構造がキャリア構造およびカバーから形成される。
別の実施形態では、少なくとも1つの穿孔構造がキャリア構造から形成される。
別の実施形態では、容器が完全にカバーおよびキャリア構造の中にある。例えば、キャリア構造が回転軸を中心として対称である外径を有することができる。容器が完全に外径の中にあってよい。
別の実施形態では、キャビティが第1の平坦表面を有し、容器が第2の平坦表面を有する。
別の実施形態では、少なくとも1つの容器が回転軸を中心として回転するように拘束され、その結果、第1の平坦表面および第2の平坦表面が一定の距離を維持する。
別の実施形態では、少なくとも1つの容器が、キャビティ内でのカートリッジの回転軸を中心とした回転モーションのみを可能とするように拘束される。
本発明の別の態様は、実施形態によるカートリッジを受けるように構成される自動分析器を提供する。自動分析器が、カートリッジスピナ(cartridge spinner)と、回転アクチュエータと、測定システムと、自動分析器を制御するように構成される制御装置とを備える。測定システムは、例えば、光学測定システムまたは電気測定システムであってよい。
図4が図2のカートリッジ200の斜視断面図を示す。図4は線206に沿う断面図を示している。カートリッジ200がキャリア構造118およびカバー400で形成されていることを見ることができる。この実施例では、回転アクチュエータ404を容器106に係合させるための孔402がカバー400内に存在する。容器106が第1の係合表面406を有し、回転アクチュエータ404が第2の係合表面408を有する。この実施例では、第2の係合表面408はカートリッジに食い込んで容器106に接触するピン状構造である。いくつかの実施例では、孔402がより大きくてもよく、いくつかの実施例では、孔402が、使用前に、オペレータによって取り外され得るシールによって覆われ得る。他の実施例では、シールが孔402を覆い、次いで、第2の係合表面408がシールを押して進んで容器106に接触することができる。
次いで、図9で、回転アクチュエータ404が方向900においてカートリッジから引き出される。回転アクチュエータ404が容器から離れるように移動すると、容器106が固定位置にいなくなる。カートリッジ200がさらに回転すると、容器106も同様に回転する。
図15がカートリッジ1500の一部分を示す。この実施例では、キャビティ104’を備えるキャリア構造のわずかな区間のみが示される。この実施例では、キャビティ104’が回転軸102から外れる。容器106は、キャビティ104’内で摺動するが回転軸102の周りを回転するように設計されている。この実施例では、容器106が回転軸102の周りで時計回りまたは反時計回りのどちらにも回転させられ得る。個別に開けられ得る2つの異なる流体リザーバ108、202が存在する。
図21は、カートリッジ2100すなわち試験要素の2つの実施形態の概略図を示している。試験要素2100が基板またはキャリア構造118を有するハウジング2115を備える。基板118に加えて、ディスク形状の試験要素2100は、通常、カバー層(明確性のため、図示していない)をさらに含む。カバー層は基本的には流体構造を担持することもできるが、通常は、液体を送達するための開口部または通気開口部のみを有する。中央孔またはシャフトが設けられ得、その周りで試験要素が回転する。回転軸102は一実施形態では試験要素の内部に配置され、または、別の実施形態では試験要素の外側に配置される。
加えて、洗浄液供給源が容器106によって提供される。洗浄液チャンネルまたはダクト2126がキャビティ104’に隣接する。洗浄液チャンネル2126が、一実施形態では、その端部のところで測定ゾーン2119に流体連通され、その結果、洗浄液が洗浄液チャンネル2126を通して測定チャンバ2124の中へと吸引される。測定チャンバ2124のマトリックスが洗浄され、阻害するような余分な反応関与物がすべて除去される。次いで、洗浄液がやはり廃棄物チャンバ2125に到達する。
102 回転軸
104 中央キャビティ
104’ キャビティ
106 容器
108 流体リザーバ
110 流体
112 穿孔可能シール
114 穿孔要素
116 ダクト
118 キャリア構造
120 流体構造のためのスペース
200 カートリッジ
202 第2の流体リザーバ
204 第2の流体
206 断面線
400 カバー
402 開口部
404 回転アクチュエータ
406 第1の係合表面
408 第2の係合表面
410 シャフト
412 第1の摩擦要素
414 第2の摩擦要素
416 容器とキャリア構造との間のスペース
418 第1の平坦表面
420 第2の平坦表面
600 方向
700 時計回り回転
800 反時計回り回転
900 方向
1000 回転方向
1200 カートリッジ
1202 容器の表面
1204 容器の表面
1300 カートリッジ
1500 キャビティ104’を示すカートリッジの部分
1600 反時計回り回転
1800 キャビティ104’を示すカートリッジの部分
1900 キャビティ104’を示すカートリッジの部分
2000 キャビティ104’を示すカートリッジの部分
2002 回転方向
2113 フラッシング液供給開口部
2115 ハウジング
2116 試料分析チャンネル
2117 チャンネルセクション
2118 一次チャンネルセクション
2119 測定ゾーンまたは測定構造
2120 毛細管ストップ
2121 二次チャンネルセクション
2122 血漿収集ゾーン
2123 赤血球収集ゾーン
2124 測定チャンバ
2125 廃棄物チャンバ
2130 プライミング構造
2131 フラッシング液収集チャンバ
2132 フラッシング液チャンネル
2133 バルブ
2134 通気チャンネル
2135 通気開口部
2200 自動分析器
2202 カートリッジスピナ
2204 モータ
2206 グリッパ
2208 カートリッジの一部分
2210 測定構造
2212 測定システム
2214 制御装置
2216 ハードウェアインターフェース
2218 プロセッサ
2220 電子記憶装置
2222 電子メモリ
2224 ネットワークインターフェース
2226 ネットワーク接続部
2228 ラボラトリ情報システム
2230 実行可能命令
2232 測定
2300 生体試料を流体構造の中に配置するステップ
2302 キャビティと少なくとも1つの容器との間の摩擦に打ち勝ち、カートリッジの回転軸の周りでカートリッジに対して少なくとも1つの容器を回転させて、穿孔可能シールを開けることを目的として、回転アクチュエータを使用して少なくとも1つの容器にトルクを加えるステップ
2304 流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするように、カートリッジの回転速度を制御するステップ
2306 少なくとも1つの流体がダクトおよび流体構造の少なくとも一部分を通過させられるように、カートリッジの回転速度を制御するステップ
2308 測定システムを使用して、測定構造を介して測定を実施するステップ
Claims (26)
- キャリア構造(118)およびカバー(400)から形成されるカートリッジ(100、200、2100)を使用して、処理済み生体処理の測定を実施する方法であって、
前記カートリッジが回転軸(102)の周りで回転するように動作可能であり、
前記カートリッジが、少なくとも1つの流体(110、204)を含む少なくとも1つの流体リザーバ(108、202)を備える少なくとも1つの容器(106)をさらに備え、
前記カートリッジが前記少なくとも1つの容器の各々のためのキャビティ(104、104’)を備え、
前記少なくとも1つのキャビティが前記キャリア構造と前記カバーから形成され、
前記少なくとも1つの容器が前記キャビティ内で前記カートリッジの前記回転軸を中心として回転するように構成され、
前記少なくとも1つの容器が前記カートリッジに対して回転するように構成され、
前記少なくとも1つの流体リザーバの各々が穿孔可能シール(112)を備え、
前記キャビティが前記少なくとも1つの流体リザーバの各々のための少なくとも1つの穿孔構造(114)を備え、
前記少なくとも1つの穿孔構造が、前記カートリッジに対して前記少なくとも1つの容器が回転させられるときに前記穿孔可能シールを穿孔することにより前記シールを開けるように構成され、
前記少なくとも1つの容器が第1の摩擦要素(412)を備え、前記キャビティが第2の摩擦要素(414)を備え、
前記第1の摩擦要素が前記第2の摩擦要素に対合し、
前記第1の摩擦要素および前記第2の摩擦要素が、前記キャビティと前記少なくとも1つの容器との間で摩擦を起こすように構成され、
前記少なくとも1つの容器が、前記少なくとも1つの容器にトルクを加えるように動作可能である回転アクチュエータ(404)の第2の係合表面(408)に対合するように動作可能である第1の係合表面(406)を備え、
前記カートリッジが、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための流体構造(120、2116、2117、2118、2120、2121、2122、2123、2124、2125、2130、2131、2132、2133、2134、2135)を備え、
前記流体構造が前記キャリア構造および前記カバーから形成され、
前記カートリッジが前記キャビティと前記流体構造との間にダクト(116)を備え、
前記ダクトが前記キャリア構造および前記カバーから形成され、
前記流体構造が前記キャリア構造内に位置し、
前記流体構造が前記処理済み生体試料の測定を可能にするための測定構造(2119、2210)を備え、
前記流体構造が前記生体試料を受け取るように構成され、
前記方法が、
前記生体試料を前記流体構造の中に配置するステップ(2300)と、
前記キャビティと前記少なくとも1つの容器との間の摩擦に打ち勝ち、前記カートリッジの前記回転軸の周りで前記カートリッジに対して前記少なくとも1つの容器を回転させて、前記穿孔可能シールを開けることを目的として、前記回転アクチュエータを使用して前記少なくとも1つの容器にトルクを加えるステップ(2302)であって、前記カートリッジに対して前記少なくとも1つの容器を回転させることにより、前記少なくとも1つの穿孔構造が前記穿孔可能シールを穿孔することにより前記シールが開けられる、ステップ(2302)と、
前記流体構造を使用して前記生体試料を処理して前記処理済み生体試料とするように、前記カートリッジの回転速度を制御するステップ(2304)と、
少なくとも1つの流体が前記ダクトおよび前記流体構造の少なくとも一部分を通過させられるように、前記カートリッジの回転速度を制御するステップ(2306)であって、前記キャビティと前記少なくとも1つの容器との間の摩擦により、前記少なくとも1つの容器が前記カートリッジと同じ速度で前記カートリッジの前記回転軸の周りで回転する、ステップ(2306)と、
測定システムを使用して、前記測定構造を介して測定を実施するステップ(2308)と、
を含む方法。 - 自動分析器(2200)のためのカートリッジ(100、200、2100)であって、
前記カートリッジがキャリア構造(118)およびカバー(400)から形成され、
前記カートリッジが回転軸(102)の周りで回転するように動作可能であり、
前記カートリッジが、少なくとも1つの流体(110、204)を含む少なくとも1つの流体リザーバ(108、202)を備える少なくとも1つの容器(106)をさらに備え、
前記カートリッジが前記少なくとも1つの容器の各々のためのキャビティ(104、104’)を備え、
前記少なくとも1つのキャビティが前記キャリア構造と前記カバーから形成され、
前記少なくとも1つの容器が前記キャビティ内で前記カートリッジの前記回転軸を中心として回転するように構成され、
前記少なくとも1つの容器が前記カートリッジに対して回転するように構成され、
前記少なくとも1つの流体リザーバの各々が穿孔可能シール(112)を備え、
前記キャビティが前記少なくとも1つの流体リザーバの各々のための少なくとも1つの穿孔構造(114)を備え、
前記少なくとも1つの穿孔構造が、前記カートリッジに対して前記少なくとも1つの容器が回転させられるときに前記穿孔可能シールを穿孔することにより前記シールを開けるように構成され、
前記少なくとも1つの容器が第1の摩擦要素(412)を備え、前記キャビティが第2の摩擦要素(414)を備え、
前記第1の摩擦要素が前記第2の摩擦要素に対合し、
前記第1の摩擦要素および前記第2の摩擦要素が、前記キャビティと前記少なくとも1つの容器との間で摩擦を起こすように構成され、
前記少なくとも1つの容器が、前記少なくとも1つの容器にトルクを加えるように動作可能である回転アクチュエータの第2の係合表面(408)に対合するように動作可能である第1の係合表面(406)を備え、
前記カートリッジが、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための流体構造(120、2116、2117、2118、2120、2121、2122、2123、2124、2125、2130、2131、2132、2133、2134、2135)を備え、
前記流体構造が前記キャリア構造および前記カバーから形成され、
前記流体構造が前記キャリア構造内に位置し、
前記カートリッジが前記キャビティと前記流体構造との間にダクト(116)を備え、
前記ダクトが前記キャリア構造および前記カバーの中に形成され、
前記流体構造が前記処理済み生体試料の測定を可能にするための測定構造(2119、2210)を備え、
前記流体構造が前記生体試料を受け取るように構成される、カートリッジ(100、200、2100)。 - 前記カートリッジが複数の流体リザーバ(108、202)を備える、請求項2に記載のカートリッジ。
- 前記複数の流体リザーバが、前記カートリッジに対しての前記少なくとも1つの容器の異なる角度位置において開けられるように動作可能である、請求項3に記載のカートリッジ。
- 前記少なくとも1つの容器が複数の表面(1202、1204)を有し、
前記複数の流体リザーバの各々のための前記穿孔可能シールが前記複数の表面のうちの2つ以上の表面上に分布される、請求項3または4に記載のカートリッジ。 - 前記第1の摩擦要素および前記第2の摩擦要素が、粗い表面、接着特性を有する表面、一連の突起部、適合する正弦波状の表面、圧入構造、分離構造、および、ラチェット構造、のうちの任意の1つを備える、請求項2から5までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記少なくとも1つの容器のうちの1つが中央に位置する容器(104)であり、
前記回転軸が前記中央に位置する容器を通過する、請求項2から6までのいずれか一項に記載のカートリッジ。 - 前記少なくとも1つの容器のうちの1つまたは複数の容器が前記キャビティ内で摺動するように構成され、
前記少なくとも1つの容器のうちの前記1つまたは複数の容器が前記キャビティ内で摺動することにより前記カートリッジの前記回転軸を中心として回転するように構成される、請求項2から7までのいずれか一項に記載のカートリッジ。 - 前記キャリア構造がディスク状部分を備え、
前記ディスク状部分が円形プロファイルを有し、
前記円形プロファイルが中心を有し、
前記回転軸が前記中心を通過する、請求項2から8までのいずれか一項に記載のカートリッジ。 - 前記カートリッジが開口部(402)を備え、
前記少なくとも1つの容器が前記開口部を通って前記カートリッジに対して回転可能に作動するように動作可能であり、
前記開口部が前記第1の係合表面を露出し、
前記第1の係合表面および前記第2の係合表面が機械的に対合するように構成される、請求項9に記載のカートリッジ。 - 前記開口部がカバー層を用いて密閉される、請求項10に記載のカートリッジ。
- 前記第1の係合表面および前記第2の係合表面が磁気的に対合するように構成される、請求項2から9までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記少なくとも1つの容器が複数の容器である、請求項2から12までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記測定構造が透明構造(2119)であり、および/または、2つ以上の電極を備える、請求項2から13までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記少なくとも1つの穿孔構造が前記キャリア構造から形成される、請求項2から14までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記少なくとも1つの容器が完全に前記カバーおよび前記キャリア構造の中にある、請求項2から15までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記キャリア構造がディスク形状である、請求項2から16までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記キャビティが第1の平坦表面を有し、
前記容器が第2の平坦表面(420)を有する、請求項2から17までのいずれか一項に記載のカートリッジ。 - 前記第1の摩擦要素が前記第1の平坦表面上に形成され、
前記第2の摩擦要素が前記第2の平坦表面上に形成され、
前記第1の摩擦要素および前記第2の摩擦要素が、前記回転軸を中心として前記少なくとも1つの容器が回転させられるときに、接触した状態を維持するように構成される、請求項18に記載のカートリッジ。 - 前記第1の平坦表面が前記回転軸に対して垂直であり、
前記第2の平坦表面が前記回転軸に対して垂直である、請求項18または19に記載のカートリッジ。 - 前記少なくとも1つの容器が前記回転軸を中心として回転するように拘束され、その結果、前記第1の平坦表面および前記第2の平坦表面が一定の距離を維持する、請求項18、19または20のいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記穿孔構造が前記回転軸に対して垂直である前記穿孔可能シールを穿孔するように構成される、請求項2から21までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記少なくとも1つの容器が、前記キャビティ内での前記カートリッジの前記回転軸を中心とした回転モーションのみを可能とするように拘束される、請求項2から22までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記少なくとも1つの容器が側壁を備え、
前記側壁が前記穿孔可能シールを備える、請求項2から23までのいずれか一項に記載のカートリッジ。 - 前記穿孔可能シールおよび前記回転軸が鋭角を形成する、請求項24に記載のカートリッジ。
- 請求項2から25までのいずれか一項に記載のカートリッジを受けるように構成される自動分析器であって、
前記自動分析器が、カートリッジスピナ(2202)と、回転アクチュエータ(404)と、測定システム(2212)と、前記自動分析器を制御するように構成される制御装置(2214)とを備え、前記制御装置が
前記回転アクチュエータを使用して穿孔可能シールを開けることを目的として前記カートッジに対して少なくとも1つの容器を回転させるように(2302)、
前記カートリッジスピナを制御することにより流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とすることを目的として前記カートリッジの回転速度を制御するように(2304)、
少なくとも1つの流体がダクトをおよび前記流体構造の少なくとも一部分を通過させられることを目的として前記カートリッジの前記回転速度を制御するように(2306)、および
測定構造および前記測定システムを使用して測定を実施するように(2308)
構成される、
自動分析器。
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