JP2000500331A - アッセイシステムおよびアッセイを実施する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、反応チャンバー内で流体密閉の方法で高温反応を行うアッセイシステムに関し、そのアッセイシステムは、（ａ）反応チャンバーを包含する第一のアセンブリーおよび（ｂ）温度制御のための第二のアセンブリー（ここで、第二のアセンブリーは、反応チャンバーに隣接して位置決めされ得る）を包含する。さらに詳細には、本発明は、（ａ）変形可能な材料から形成されるカバーを有する反応チャンバーおよび（ｂ）反応チャンバーの温度を迅速に調節するための機構を包含するアッセイシステムに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 アッセイシステムおよびアッセイを実施する方法 本発明は、契約番号７０ＮＡＮＢ５Ｈ１０３７として米国政府支援の下になさ れた。米国政府は、この発明に一定の権利を有する。 本発明は、特異的化学アッセイの分野、そして特にこのようなアッセイを実施 するシステムおよび方法に関する。 犯罪法化学および医学上の診断に有用な科学的アッセイは、例えば、痕跡量の ＤＮＡを分析するのに非常に有益であることが立証されているポリメラーゼ連鎖 反応（「ＰＣＲ」）のような生化学的手段にますます関連してきた。特に、ＰＣ Ｒアッセイは、定義された核酸のセグメントまたはそのような定義されたセグメ ントに高度に相同性のあるセグメントのいずれかの存在をアッセイする強力な方 法を提供してきた。その方法は、ライム病、ＨＩＶウイルスまたは他の病原性微 生物を引起こす微細細菌のような特定の病原に特異的な核酸の存在について体液 をアッセイするのに使用できる。微生物診断アッセイは、微生物ゲノム由来の標 的セグメントを含みうるサンプルに、核酸の標的セグメントに特異的に結合する （すなわち、にハイブリダイズする）２つの「プライマー」（すなわち、比較的 短い核酸セグメントまたは核酸類似体）を添加することによって、機能する。第 一のプライマーは、二本鎖標的核酸セグメントの第一の鎖に結合し、そしてハイ ブリダイズされた場合に、下流方向として任意に設計された方向に標的核酸セグ メントの第二の鎖のコピーの酵素的な再生をプライムできる。第二のプライマー は、第一のプライマーハイブリダイゼーション部位から下流の位置に核酸セグメ ントの第二の鎖に結合し、そして上流方向にその標的核酸セグメントの第一の鎖 を酵素的な再生をプライムできる。（サンプルが一本鎖標的核酸から形成される 場合に、第二のプライマーは、ワトソン−クリック塩基対法則で決定される理論 的な第二の鎖とハイブリダイズする。）そのサンプルに、核酸の単量体結合ブロ ック、および短いプライマーが結合される核酸の一本鎖からの核酸再生を特異的 に触媒する酵素を添加する。その酵素は、高温による破壊に高度に耐性があるこ とが好ましい。サンプルはＤＮＡ融解温度まで加熱されて、サンプル核酸の２つ の鎖に分離され、そしてその後複製温度に冷却される。複製温度は、プライマー を、分離した鎖に特異的に結合させ、そして再生性酵素を操作させる。このサイ クルの後、反応混合物は、元々存在した各標的核酸セグメントに対する２つの標 準核酸セグメントの２つの組を含む。十分量の核酸セグメントがこの対数増殖再 生法によって作製されるまで、加熱および複製温度のサイクルを反復する。例え ば、２０サイクル後、セグメントは、２２０倍あるいはおよそ１，０００，００ ０倍と同じくらい多く複製された。そのＰＣＲ法は、図９に図示される。 ＰＣＲ反応を自動制御するのに関連していくつかの問題がある。第一に、その アッセイによって達成されるその程度の複製は、研究室の機器に結合して不注意 に混合されたサンプルまたはオリゴヌクレオチドからの大きな汚染の危険を生じ させる。今までのところ、この危険は、建設しそして維持するのに非常に費用が かかる「クリーン」施設で反応を実施することによって市販のまたは手動の手段 で対処されてきた。自動制御については、この危険は、複製のために必要とされ る全ての試薬および反応チャンバーが、制御された１回の操作でサンプルを挿入 できる使い捨てできるプラットフォームに含まれること、およびサンプル製造段 階が最小限にされ、そして起こり得る範囲まで、使い捨てプラットフォームの範 囲内で操作されることを意味している。 第二に、高い温度が、核酸を「融解」するのに必要とされて、その結果、二本 鎖を分離することは、反応チャンバーが種々の試薬液を挿入させまたは除去させ る場合でさえ、蒸気損失に対して十分に封印されていなければならないことを意 味する。 第三に、反応は、高価な試薬を保存するために、そしてサンプルの量を最小限 にするために約１００μｌ以下で比較的少量で、操作されなければならない。そ のサンプルは、他のタイプの試験のために見越して保存され、そして少量でのみ 入手できる貴重なサンプル液または組織である可能性がある。 本発明は、流体の反応チャンバーに挿入しそしてその外に排除することを制御 するための効果的で流体密閉のバルブを有する小規模で使い捨てできる装置を提 供することにより、現在の方法において存在する難点に対する解決策を提供する 。 発明の要旨 本発明は、反応チャンバー内で流体密閉の手段で温度が上昇した反応を操作す るためのアッセイシステムである。ここで、このアッセイシステムは、反応チャ ンバーを包含する第一のアセンブリーおよび温度制御のための第二のアセンブリ ーを包含する。ここで、第二のアセンブリーは、反応チャンバーに隣接して位置 決めできる。 本発明は、サンプルを、本発明のアッセイシステムの第一の反応チャンバーに 導入すること、および１つまたはそれ以上の流体チャンバーから、ＰＣＲ反応を 操作するために必要な試薬を含有する第一の反応チャンバー溶液を移動するを包 含するＰＣＲ反応を操作する方法でもある。 図面の簡単な説明 本発明の教示は、添付の図面に関連した以下の詳細な説明を考慮することによ って十分に理解できる。この中で、 図１Ａは、本発明の円形コンベヤーの底部トレイの平面図を表す。 図１Ｂは、図１Ａで例示される底部トレイの破断面斜視図を表す。破断面は、 図１Ａで示される軸Ａ−Ｂに沿っている。 図２Ａは、反応チャンバーディスクの平面図を示す。 図２Ｂは、図２Ａの反応チャンバーディスクの破断面側面図を示す。 図２Ｃおよび２Ｄは、反応チャンバーディスクの側面壁の拡大図を示す。 図３は、円形コンベヤーの別の底部トレイの平面図を示す。 図４Ａは、流体を反応チャンバーの中にまたはその外に送る装置を例示する。 図４Ｂおよび４Ｃは、図４Ａの装置の操作を例示する。 図５は、３つの反応チャンバーを含めた反応チャンバーディスクを示す。 図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃは、反応チャンバーを迅速に加熱または冷却する機構 を示す。 図７Ａおよび７Ｂは、反応チャンバーを迅速に加熱または冷却する別の機構を 示す。 図８Ａおよび８Ｂは、実施例１に使用されるアッセイカセットを表す。 図９は、ＰＣＲ反応の最初の２サイクルを概略的に図示する。 図１０は、反応チャンバーを攪拌する際に有用な磁石の例を示す。 理解しやすくするために、同一の参照番号は、可能な場合に、図面に共通する 同一の要素を示すために使用された。 定義 以下の用語は、以下に記載された意味を有する。 ●「アニーリング温度」は、ＰＣＲ反応に使用されるプライマーおよび標的核酸 セグメントの内の１つについての最低のＴｍより約５℃低いことを意味する。Ｐ ＣＲプロトコールは、プライマーがサンプル核酸に結合（すなわち、とハイブリ ダイズ）する速度を速めるために複製温度より低いアニーリング温度をしばしば 使用する。この温度は、一般に約４５℃と約７２℃の間、しばしば約５５℃であ る。 ●「ＤＮＡ鎖分離温度」は、サンプルに存在しうる相補的鎖の核酸を分離するた めにＰＣＲプロトコールで使用される温度を意味する。この温度は、一般に約９ ２℃と９７℃との間、好ましくは約９４℃である。 ●「上昇圧」は、周囲の大気圧より大きな圧力を意味する。 ●「第一のアセンブリー」は、少なくとも１つの反応チャンバー、少なくとも１ つの流体交換チャンネル、および少なくとも１つの流体交換ポートを含むアセン ブリーを意味する。ここで、第一のアセンブリーは、適切な第三のアセンブリー と流体密閉の接続を形成できる。 ●「流体密閉の」は、空間を満たし、そして９０℃〜１００℃の温度まで１時間 加熱された大量の水性液を保持する空間の特性を意味する。２つの材料の間の封 印が、その封印がほとんどの透過性材料より実質的にもはや透過できない場合に 流体密閉である。 ●「核酸融解温度」または「Ｔｍ」は、その平衡が、支持される塩基対の複写物 から二本鎖の支持される分離に移行する核酸の二本鎖複製についての遷移温度を 意味する。 ●「反応カセット」は、第一のアセンブリーおよび第三のアセンブリーを包含す る使い捨てできる単位を意味する。 ●「減圧」は、周囲の大気圧より低い圧力を意味する。 ●「複製温度」は、核酸再産制酵素に、プライマーが結合（すなわち、ハイブリ ダイズ）された核酸の相補的鎖を産生させるＰＣＲに使用される温度を意味する 。この温度は、Ｔａｑポリメラーゼのような熱安定性ポリメラーゼを使用する場 合、一般に約６９℃と約７８℃の間、好ましくは約７２℃である。 ●「第二のアセンブリー」は、熱源または冷却槽またはその両方を含めた温度を 制御するアセンブリーを意味する。第二のアセンブリーはまた、「補助ブロック 」としてここに示され、そして流体回転翼を包含することもできる。 ●「標的核酸セグメント」は、存在する場合には、ＰＣＲ反応で複製されること が意図される配列のような核酸のサンプルで同定されるかまたは測定されると思 われる核酸のセグメントを意味する。標的セグメントは、一般にサンプルで発見 されたより大きな核酸分子の一部である。 ●「実質的に均一温な度」は約＋／−０．３℃以内で変化する温度である。 ●「第三のアセンブリー」は、１つまたはそれ以上の流体チャンバー、１つまた はそれ以上の流体交換チャンネルおよびポートを包含するアセンブリーを意味し 、それは、適切な第一のアセンブリーと流体密閉の組合せを形成する。 詳細な説明 本発明は、反応チャンバー内で流体密閉の手段で生化学的反応を操作するアッ セイシステムである。そのアッセイシステムは、その成分部分のいずれの特定な 幾何学または配位にも限定されない。好ましくは、そのアッセイシステムには、 円形、正方形または長方形のアセンブリー、またはそれらの組合せが含まれ、そ のため、反応チャンバー（「第一のアセンブリー」）、熱源または冷却槽または 両方、および複数の流体チャンバー（「第三のアセンブリー」）をそれぞれ包含 する別々の構成要素は、適切に、滑りまたはトランスロケートすることによって 互いに関連して移動できる。第一および第三のアセンブリーは、１つのアセンブ リーをもう１つのものに対してその連結したエッジまたは表面にそって滑らせた 結果としてアセンブリー間で流体の繋がりを提供するために可逆的に接触できる おのおの流体交換ポートを有する連結エッジまたは表面を有するこができる。こ のようなスライディングは、使用されるアセンブリーの配座によって直線または 環状手段で生じる。環状の配座が使用される場合、このようなスライディングは 、あるいは回転と見なされる。第一と第二または第一と第三のアセンブリーまた はその両方はおのおの、第一または第三あるいは両方のアセンブリーから接触ま たは分離する第二のアセンブリーをトランスロケーションする結果として、温度 制御、または流体または反応チャンバーにまたはから推し進める流体、またはそ の両方を提供するもう一方に接触して可逆的に設置できる連結表面または表面を 有すことができる。 環状の実施態様が、添付図面で描かれ、示されている。図１Ａおよび１Ｂでは 、円形コンベヤー１００の底部トレイ１１０は、１８の流体チャンバー１２０Ａ −Ｑを有することが示される。各チャンバー１２０は、流体交換チャンネルと繋 が りがあるかまたはできる流体交換ポート１２１を有する。円形コンベヤー１００ で、そのチャンバーの側面壁１２２が、円形コンベヤー１００の基部１１１と一 緒に成形され、この基部１１１は、各チャンバー１２０Ａ−Ｑの基部１２３を形 成する。各流体交換ポート１２１Ａ−Ｑは、円形コンベヤー１００によって形成 された平滑な内側環状表面１４０に存在する。底部トレイ１１０の頂上に適合す る円形コンベヤー１００の頂部カバー１３０は例示されない。カバー１３０は、 一般に流体チャンバーを覆い、そして側面壁１２２の頂上の間の接合部およびカ バー１３０は、一般に流体密閉の封印を形成する。円形コンベヤー１００の回転 位置を同調させるアッセイシステムを制御する機構で相互作用するように働く位 置ノッチ１０１も例示される。 図２Ａおよび２Ｂは、環状スロットが反応チャンバーディスクを挿入するた めに提供される場合に、いかなる系幾何学にも適合できる設計である反応チャン バーディスク２００の超構造を示す。例えば、図２Ａおよび２Ｂに例示されるデ ィスク２００は、円形コンベヤー１００と接合して使用できる。あるいは、反応 チャンバーディスクは、複数の流体チャンバーを包含し、反応チャンバーディス クを挿入するのに適切な環状スロットを含む長方形アセンブリーと接合して使用 できる。１つまたはそれ以上の反応チャンバーからなるディスク２００は、アッ セイシステムの第一のアセンブリーの１つの実施態様である。あるいは、第一の アセンブリーは、流体チャンバーからまたはに試薬および使い捨ての廃棄物を提 供する第三のアセンブリーのものとの、第一のアセンブリーに含まれる流体交換 チャンネルを介した繋がりに影響を及ぼすかまたは破壊する能力を供する他のい かなる適切な形状でありうる。 ディスク２００として抱埋された第一のアセンブリーは、構造リング２１０、 ベベルエッジ２２０および反応チャンバーの厚みを定義するスペーサーリング２ ３０を包含する。第一の流体交換チャンネル２３１および第二の流体交換チャン ネル２３２は、ディスク２００の反対側に位置する。図２Ｃでは、リング２１０ の側面壁２１１は、第一および第二のノッチ２１２および２１３を有する。断面 で示される第一および第二の固定リング２１４および２１５は、それぞれノッチ ２１２および２１３に挟むことによってリング２１０内の場所に噛み合す。膜２ ４１は、第一の固定リング２１４および第一のノッチ２１２の間に適合し、その 結果、反応チャンバー２５０の上部カバー２５１を作り出す。膜２４２は、第二 の固定リング２１５および第二のノッチ２１３の間に同様に適合して、下部カバ ー２５２を形成する。平滑な外側表面２１６は、円形コンベヤー１００の内側リ ング表面１４０に対してぴったりと適合し、液体は密閉した封印を形成し、した がってびったり合った接合部を形成する。「びったりと合った接合部」は、流体 密閉のものである。図２Ｄでは、ディスク２００は、さらに温度が上昇したチャ ンバー２５０からスペーサーリング２３０およびリング２１０を挟み込む働きを するガスケット２６０を含む。 図３は、トレイ１１０の別の実施態様を例示する。上で同定された特性に加え て、円形コンベヤー１００は、第一の開口部１２６および第二の開口部１２７を 有する導管１２５を有する。導管は、流体交換チャンネルとしてもここに示され る。第二の開口部１２７は、ガスまたは流体（例示されず）の源との結合を増進 するよう設計される。流体チャンバー１２０−Ｈ１は、バルブ締めされた橋門１ ２４によって円形コンベヤーの外側リムに結合している。 図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、流体をチャンバー２５０に入れるための上部補助 ブロック３００Ａおよび下部補助ブロック３００Ｂを有する機構を例示する。こ こで、アッセイシステムは、任意の結合構造を有し、そして構造３００は、流体 回転翼の実施態様である。上部ブロック３００Ａは、上部ガス入口／出口３１０ Ａ、上部マニホールド（多岐管）３２０Ａおよび複数の上部加圧チャンネル３２ １Ａを含めた通路でハニカム構造をなしている。上部チャンネル３２１Ａは、上 部膜２４１の表面に隣接して存在する。対称な下部ブロック３００Ｂの対応の構 造は、「Ａ」の代わりに末尾に添えた「Ｂ」を使用して対応して番号づけされる 。図４Ｂで、ガス圧が、上部ガス入口／出口３１０Ａおよび下部ガス入口／出口 ３１０Ｂを通してかけられ、その結果ガスが排出する上部および下部加圧チャン ネル３２１Ａおよび３２１Ｂは、上部および下部膜２４１および２４２を一緒に させ、その結果チャンネル２５０から流体を通させ、したがって、前述の流体回 転翼の実施態様について説明を供する。図４Ｃは、ガス入口／出口３１０Ａおよ び３１０Ｂに用いられた真空が、上部および下部チャンネル３２１Ａおよび３２ １Ｂで吸引状態を作り出し、上部および下部膜２４１および２４２をそれぞれブ ロック３００Ａおよび３００Ｂに接着させ、それによって上部および下部膜２４ １および２４２を引き離し、そして部分的に本発明品を排気する。チャンネル２ ５０中の部分的真空は、第一または第二の流体交換チャンネル２３１または２３ ２ の１つを通して本発明品に引き込む助けをする。 図５で、反応チャンバーディスク２００は、３つのチャンバー２５０Ａ−２５ ０Ｃを包含し、これは、全ての適切な形状または容量であり、おのおのは第一の 流体交換チャンネル２３１Ａ−２３１Ｃおよび第二の流体交換チャンネル２３２ Ａ−２３２Ｃのそれ自身の組を有し得る。 図６Ａは、それが追加の特性を包含することを除き、図４Ａ−４Ｃに例示され る補助ブロックに類似する第二のアセンブリーの１つの実施態様を示す。第二の アセンブリー３００Ａは、上部導管３３０Ａでハニカム構造をなす。上部導管３ ３０Ａは、上部入口３３１Ａおよび上部出口３３２Ａを有する。上部ブロック３ ００Ａの上部部分３０１Ａは、断熱材から作られる一方で、上部セクション３０ ２Ａは、熱伝導材から作られる。上部電熱器３４０Ａは、チャンバー２５０に隣 接して位置決めされる。一般に、例示された上部第二のアセンブリー３００Ａの 複製下部第二のアセンブリー３００Ｂは、チャンバー２５０の底に位置決めされ る。 図６Ｂは、図６Ａの上部第二のアセンブリー３００Ａのための付随支持デバイ スの図表を示す。冷却水は、ポンプおよび水冷却器コンソール３５０から上部お よび下部導管３３０Ａおよび３３０Ｂを通して進められる。ポンプおよび水冷却 器コンソール３５０は、さらにコントローラー４００の制御下での流体バルブ操 作を包含する。電流は、電力供給３６０によって上部および下部加熱器３４０Ａ および３４０Ｂに供給され、コントローラー４００によって制御される。コント ローラー４００は、上部および下部熱センサー３７０Ａおよび３７０Ｂから入力 を受ける。 図６Ｃは、上部拡張部３０３Ａが上部補助ブロック３００Ａの外側面に加えた こと以外は、図６Ａのものに類似する第二のアセンブリー３００Ａの別の実施態 様を示す。上部拡張部３０３Ａは、一般に上部セクション３０２Ａと同じ材料か ら作られる。上部部分３０１Ａは、上部セクション３０２Ａと同じ材料から作ら れるのが好ましい。第一および第二の上部断熱セグメント３２２Ａおよび３２３ Ａは、上部部分３０１Ａと上部セクション３０２Ａの間に挟まれる。第一および 第二の熱センサー３０４Ａおよび３０６Ａは、上部セクション３０２Ａおよび上 部拡張部３０４Ａにそれぞれ位置し、それぞれ第一および第二の上部リード３０ ５Ａおよび３０７Ａによってコントローラー４００に繋がっている。 図７Ａでは、上部第二のアセンブリー５００Ａは、１組の対の第一および第二 の上部電熱ブロック５１１Ａおよび５１２Ａを包含する一方で、下部第二のアセ ンブリー５００Ｂは、１組の対の第一および第二の下部電熱ブロック５１１Ｂお よび５１２Ｂを有する。第一の上部および下部熱電ブロック５１１Ａおよび５１ １Ｂは、ｐ型半導体材料から成る一方で、第二の上部および第二の下部熱電ブロ ック５１２Ａおよび５１２Ｂは、ｎ型半導体材料から成る。ブロック５１１およ び５１２は、上部および下部コネクター５１３Ａおよび５１３Ｂによって電気的 に直列に繋げられて、熱電的熱ポンプを形成する。上部および下部ガス入口／出 口５１０Ａおよび５１０Ｂは、それぞれ上部および下部マニホールド５２０Ａお よび５２０Ｂに連結し、上部および下部熱電ブロック５０１Ａおよび５０１Ｂの 間の空間によって形成される。マニホールド５２０Ａおよび５２０Ｂは、それぞ れ上部の複数の通路５２１Ａまたは下部の複数の通路５２１Ｂに連結される。上 部および下部ブロック５００Ａおよび５００Ｂの外側部分は、それぞれ上部およ び下部加熱槽５０４Ａおよび５０４Ｂである。第一の上部空気密封つば５０６Ａ 、第二の上部空気密封つば５０７Ａ、第一の下部空気密封つば５０６Ｂおよび第 二の下部空気密封つば５０７Ｂは、マニホールド５２０Ａおよび５２０Ｂを形成 する助けをする。上部および下部熱センサー５７０Ａおよび５７０Ｂは、それぞ れ上部および下部リード５７１Ａおよび５７１Ｂによってコントローラーまたは 監視装置に連結可能である。図７Ｂは、チャンバー２５０に面しているセラミッ クス製末端板５０２の表面を例示する。図７Ｂは、図７Ａに表されない第二のア センブリー５００Ａおよび５００Ｂの立体態様の１つを例示する。図７Ａに表さ れない第二のアセンブリーの別の属性は、熱電ブロックが一般に例示されるとお り、平面より立体で整列されることである。 図９は、ポリメラーゼ連鎖反応の図式である。ライン９０１は、右から左に５ ’から３’への方向性を示す標的ＤＮＡの第一の鎖を表す。ライン９０２は、３ ’から５’への方向性を示す標的ＤＮＡの相補鎖を表す。プライマー９０３は、 Ｉの位置で第一の鎖９０１に相補的である。プライマー９０４は、Ｊの位置で第 二の鎖９０２に相補的である。ＤＮＡを複製するポリメラーゼによって使用され る温度安定性ＤＮＡポリメラーゼ（例えば、Ｔａｑポリメラーゼ）およびヌクレ オチド三リン酸は、混合物に存在する。第一段階として、鎖９０１および９０２ を分離する鎖分離温度まで温度を上昇させる。その後、第二段階で、多くのプラ イマーが第一および第二の鎖９０１および９０２にそれぞれＩおよびＪの位置で 結合し、そしてそのポリメラーゼが結合した第一および第二のプライマー９０３ および９０４の上に構築して、それぞれ第一の鎖９０２および第二の鎖９０１の 部分のレプリカを構築する複製温度まで温度を下げる。２サイクル後、Ｉおよび Ｊの位置の間のＤＮＡの部分は、４倍複製された。 チャンバー２５０は、全ての適切な形状を有することができる。円形形状とし て、前述の第三のアセンブリーは、円形コンベヤーの形状すなわち、それぞれ試 薬または廃棄産物の円形コンベヤーまたはデポジッターであるのが好ましい。代 替的立体配置は、矩形容量であり、ここで第三のアセンブリーは、反応チャンバ ーを包含する第一のアセンブリー上の流体交換ポートに関して滑らしうる。第三 のアセンブリーは、これらに限定されないが、光学グレードのガラス、シリコン 基材材料またはプラスチックを含めた多くの材料から構築されることができる。 ある場合には、例えばクロロメチルシランまたはジクロロジメチルシランを有す る材料を表面処理して、タンパク質や核酸のような生物学的分子に結合する材料 上の部位を最小限にすることが必要なことがある。非常に好適な材料は、ポリエ チレン（ＰＥ）であり、特に高密度グルードＰＥであり、それは高温に耐性であ ることが好ましい。プラスチックから構築される場合、第三のアセンブリーは、 射出成形によって形成されることが好ましい。 一般に、第三のアセンブリーのカバー１３０は、底部トレイ１１０から別々に 形成される。カバー１３０は、例えば、２つの材料が融合するまで熱をかけなが らこれらの部材を一緒に加圧し、そしてその後融合結合部が固まるまで、部材を 一緒に加圧し続けながら迅速に冷却することによって、トレイ１１０に付着する 。チャンバー１２０の側面壁１２２とカバー１３０の間の封印は一般に流体密閉 である。カバー１３０は、編み込み可能で弾性である変形可能な高分子材料また はガラスのようなより堅固な材料のいずれかから形成される。さらに堅固な材料 が使用される場合は、トレイ１１０を形成する材料のものに比較できる膨張係数 を示すのが好ましい。しかし、この熱膨張の類似性は、円形コンベヤーが２つま たはそれ以上の温度の間の循環にかけられたアッセイシステムの部分から除去さ れるのでこの内容では重要ではない。 カバー１３０が変形可能な材料から作られる場合、流体をチャンバー１２０か らチャンバー２５０に流させる流体回転翼は、出来るだけ多くの断面領域がプラ ンジャーにチャンバー１２０の壁の範囲内に適合させて、流体交換ポートを通し て、そして適切に整列した反応チャンバー内に流体を動かす機構プランジャーで ありうる。円形コンベヤー１００が回転可能である場合、アッセイ（または他の 反応）が、チャンバー１２０中の流体をチャンバー２５０に移させるためにアッ セイシステムで操作される場合のようなプランジャー下でチャンバー１２０を位 置決めするように回転できる。同様に、矩形系では、第一および第三のアセンブ リーは、互いに相対的に滑って、試薬含有の第三のチャンバーを反応チャンバー に連結する流体交換チャンネルを整列させる。この回転および滑りは、反応チャ ンバーの（円形コンベヤーの実施態様に関して）それぞれ第一または第二流体交 換チャンネル２３１または２３２のいずれかと繋がった流体交換ポートを有する 流体チャンバーと繋がって流体交換ポートを整列するために検査する。ある実施 態様では、チャンネル２３１またはチャンネル２３２が流体交換ポート１２１と 整列される場合、他のチャンネル（２３１または２３２）は、別のポート１２１ と整列される。この二元的整列が流体を１つのポート１２１を通してディスク２ ００に挿入させる一方で、先にディスク２００に存在するガスまたは流体は、他 の１２１を通して押し込まれる。別の実施態様では、ディスク２００は、流体の 挿入の前に空にされ、それは連続流体挿入を増進する。 流体をチャンバー１２０からチャンバー２５０に流す別の手段は、補助ブロッ ク（図４Ａの上部補助ブロック３００Ａなど）を変形可能なカバーを有するチャ ンバー１２０を越えて整列することを要する。補助ブロックは、カバー１３０に 対して圧力を作り出して、それを下向きに変形させ、その流体を流体チャンバー の外に移動するために使用される複数のガス通風口を包含する。チャンバー１２ ０Ａ−１２０Ｑの側面壁１２２に付着したブロック３００Ａとカバー１３０の剛 直な部分の間のスペーシングは、その流体に十分な圧力をかけるのに十分に狭い のでその結果その流体はポート１２１を通してチャンバー１２０の外に移動する 。このタイプの機構は、図４Ａに例示される。このタイプの機構は、通気口に吸 引をかけることによって逆に操作して、その結果カバー１３０が補助ブロック表 面に付着しようとする。付着したカバー１３０と一緒に補助ブロックがチャンバ ー１２０から引き離され場合、チャンバー内で部分的真空が作り出され、流体を チャンバーに引き込ませる。 別の実施態様では、流体チャンバーは、円形コンベヤーの外側エッジに連結さ れたバルブ状橋門１２４を有する。円形コンベヤー１００は、例示された方向に 正しい角度で操作でき、その結果液体が空にされるチャンバー１２０は、チャン バー２５０の上に整列できる。ガスは、橋門１２４を通してチャンバー１２０に 導かれて、チャンバー１２０の底部に位置される交換ポート１２１を通してチャ ンバー１２０中の流体を空にさせる。ガスがチャンバー２５０に導入されないこ とを保証する１つの方法は、チャンバー１２０より少ない容量にチャンバー２５ ０を設計することであり、それにより、全ての液体がチャンバー１２０から排出 される前にチャンバー２５０が満たされる。ヘリウムのように水溶液中で溶解性 が低いガスは、一般にこの内容において好ましい。 橋門１２４のバルブは、流体の受入れを許すがチャンバー１２０から流体の外 向きの流れを遮断する検査バルブでありうる。あるいは、そのバルブは、円形コ ンベヤーの外側表面に接触して繋げられた電磁的に始動されるバルブでありうる 。これらの接点は、バルブを始動する電力を提供する他の電気的接点と配列でき る。 図３は、流体チャンバー１２０Ａ１、１２０Ｂ１などが、丸い断面形状の複数 の種々のサイズのチャンバーを包含する底部トレイ１１０の代替の実施態様を例 示する。カバー１３０は、チャンバー１２０Ａ１などと固定して配列されるプラ ンジャーと交換できる。円形コンベヤー１００が回転するように設計されれば、 プランジャーは、円形コンベヤー１００と回転する超構造に固定される。アッセ イ流体に接触する全ての構成要素の使い捨て性を増進するために、プランジャー そして超構造さえも、プラスチックのような安価で容易に成形された材料から作 製することが好ましい。密封栓の形成を増進する好ましい実施態様で、材料「Ｃ 」は、プランジャーを構築するのに使用され、そして材料「Ｄ」は、流体チャン バーの壁を構築するのに使用される。ここで、材料ＣおよびＤは、アセンブリー が使用の際に変形しないことを保証するＲ５０と等しいかまたはより大きなロッ クウエル硬度値を示す。ポリエチレンのような水に対する透過性の低い材料を使 用することが同様に重要である。好ましい実施態様で、Ｃは、Ｒ５０ポリエチレ ンである一方で、Ｄは、Ｒ１１０ポリカーボネートである。 あるいは、流体は、上述と同じ機構によって、図３のチャンバー１２０Ａ１な どの外に排除されるかまたはその中に引き込まれる。 １つの実施態様では、円形コンベヤー１００は、その頂部半分にチャンバー１ ２０を、そして底部半分に追加のチャンバー１２０を有する（例示されない）。 この実施態様では、アッセイシステムは、流体にチャンバー１２０を離れさせる ２つの手段を有することができる：１つは円形コンベヤーの上部部分と配列され 、他方は、下部半分と配列される。 アッセイシステムがディスク２００のような１つのチャンバー２５０以上に順 応するように設計される場合、第一のアセンブリー当たり少なくとも約９つのチ ャンバー１２０であることが好ましく、さらに第一のアセンブリー当たり少なく とも約１５（１５）のチャンバー１２０であることが好ましく、さらに第一のア センブリー当たり少なくとも約２０（２０）であることが好ましい。 流体チャンバー１２０に加えて、ある実施態様では、第三のアセンブリーを通 して１つまたはそれ以上の導管１２５があり、各導管は、第一または第二の流体 交換チャンネル（それぞれ、２３１または２３２）と配列する能力がある内部リ ング表面１４０に第一の開口部１２６を有する。導管は、これらに限定されない が、洗浄液または不活性ガスのようなガスまたは流体の源と連結を形成する能力 がある第二の開口部１２７を有する。 典型的に、交換ポート１２１、導管１２５および橋門１２４は、約１２５マイ クロメーター（μｍ）と約１２５０μｍの間、好ましくは約５００μｍの直径を 示すチャンネルまたは開口部である。特に、円形コンベヤー１００は、約８ｃｍ と約１０ｃｍの間の直径、および約５ミリメーター（ｍｍ）と約８ｍｍの間の深 さを有する。第三のアセンブリーの他の配置は、例えば四角い形状について約７ ｃｍと９ｃｍの間の長さおよび約５ｍｍと約８ｍｍの間の深さを有する同様の容 量を占める。 第一のアセンブリーは、１つまたはそれ以上の反応チャンバーを包含し、そし て第三のアセンブリーについて規定されるものと同じ材料から構築できる。１つ の実施態様では、ディスク２００は、図２Ａおよび２Ｂで例示されるとおり、第 一および第二の交換チャンネル（それぞれ、２３１および２３２）を有する構造 リング２１０から作られる。リング２１０は、円形コンベヤー１００の内側リン グ表面１４０の範囲内にぴったりと適合し、その結果アッセイシステムにアセン ブリーを流体密閉させる。 １つの実施態様では、チャンバー２５０は、図２Ｃおよび２Ｄで例示されると おり構造リングをわたる２つの薄い変形可能な膜２４１および２４２を広げるこ とによって形成される。好ましくは、膜２４１および２４２は、ポリエチレン、 臭化ポリビニリデンまたはポリエチレン／ポリエチレン テトラフタレート二層 のような伸縮自在でそして柔軟である変形可能な重合体フィルムから形成される 。適切なフィルムが、例えば、ミネソタ州（ＭＮ）、ミネアポリス（Ｍｉｎｎｅ ａｐｏｌｉｓ）のＫａｐａｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎまたはデラウエア州（Ｄ Ｅ）、ウイルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）のイー．アイ．デュポン・ド・ ニューモラス・アンド・シーオー．（Ｅ．Ｉ． ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏ ｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．）から入手可能である。好ましくは、膜２４１および２ ４２は、約１２０℃と同じ高さの温度に耐性である。好ましくは、膜２４１およ び２４２は、厚みで約２５と約１５０μｍの間であり、さらに好ましくは、約５ ０と１００μｍの間である。膜の薄さは、反応チャンバーと隣接加熱または冷却 装置の間の迅速な熱交換を促進する。好ましくは、各チャンバー２５０の総量は 、約５μｌと約２００μｌの間であり、さらに好ましくは、約２０μｌと約１０ ０μｌの間である。好ましくは、チャンバー２５０は、約１ｍｍまたはそれ以下 の厚み（すなわちカバー２５１および２５２の間の距離）を有する。 チャンバー２５０が変形可能な上部カバー２５１または下部カバー２６２（ま たは両方）を有する場合、反応チャンバーに、またはその外に流体を押出すため にチャンバー１２０について上述と同じ方法でこれらのカバーに力を加えること ができる。これを行う好ましい手段は、図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに例示される。 しかし、上部カバー２５１およびカバー２５２の両方が反応チャンバーに、また はその外に流体を移動するために変形されることを例示が示す一方で、これらの カバーの一つは、剛直であり、そして流体は、伸縮自在なカバーの変形にのみ用 いるような反応チャンバーの内に、またはその外に移動できることに注目された い。 チャンバー２５０は、流体交換チャンネル２３１または２３２が、示されたチ ャンバー１２０の流体交換ポート１２１と配列される場合に、他の流体交換チャ ンネルが封印（すなわち、流体交換ポートと配列しないで）される。この位置で 、流体は、例えば図４Ｂに例示される機構を用いて、チャンバー２５０から配列 された流体チャンバー１２０に向けることができる。その後、流体は、別のチャ ンバー１２０と交換チャンネル２３１または２３２を配列し、そしてチャンバー １２０中の流体をチャンバー２５０に押しやることによって、チャンバー２５０ に引き込むことができる。その流体は、円形コンベヤー１００に関連した機構を 介 してかけられた正の圧力を用いて、あるいは図４Ｃに例示された機構を通してか けられたもののような負の圧力で、チャンバー２５０に引き込むことができる。 単一のアッセイシステムに順応できる可変のアッセイを増進するために、反応 チャンバーディスク２００のような第一のアセンブリーは、１つのチャンバー２ ５０より多く、好ましくは少なくとも３つ、さらに好ましくは少なくとも５つを 包含するのが好ましい。３つの反応チャンバー２５０Ａ−Ｃを有するディスク２ ００は、図５に例示される。各チャンバー２５０が、それ自身の組のチャンバー １２０と、反応カセットの別の１２０°円弧内に位置した１組のチャンバー１２ ０の個々と相互作用できるように例示のディスク２００が設計されることに注目 されたい。好ましい実施態様は、ディスク２００のチャンバー２５０のカバー２ ５１または２５２は、柔軟な膜２４１および２４２である。 反応チャンバーに流体を押込むまたは押出す機構と連結した多反応チャンバー システムを使用する場合、上述されるようなことをする機構のいくつかは、当業 者に明らかである方法に改変が必要であるかもしれない。しかし、これらの改変 をなす手段は、一般に流体が同時に全ての反応チャンバーに挿入または、そこか ら排除されるので、より容易になされる。この反応チャンバーの同時操作のため に、図４Ａ−４Ｃに例示される反応チャンバーを空にするかまたは充填する圧力 制御機構は、おそらく、流体チャンネル３２１Ａおよび３２１Ｂを反応チャンバ ーと通路をよりよく配列する配分に換えるように改変を必要とすべきではない。 第一のアセンブリーは、図５に例示されるような反応チャンバーディスクのよ うな多層の反応チャンバーを含む場合、例えば、第一のチャンバー２５０Ａに使 用するのに適切な流体チャンバーは、外側表面２１６に第一の位置でチャンネル ２３１Ａを有する一方で、第二のチャンバー２５０Ｂは、外側表面２１６で第二 の位置に流体交換チャンネルを有する。追加のチャンバー２５０は、別の異なる 位置に交換チャンネルを有する。示されたチャンバー２５０で使用するのに適切 な各チャンバー１２０は、ポート１２１を対応するチャンバー２５０のチャンネ ル２３１と配列するのに適当な内側表面１４０上の位置に位置決めされたポート １２１を有する。 一般に、チャンネル２３１および２３２は、約１２５μｍと１２５０μｍの間 、好ましくは約５００μｍの直径を有する。一般に、ディスク２００は、約７． ５ｃｍと約１０ｃｍの間の直径、および円形コンベヤー１００の深さにおおよそ 対 応する深さを有する。アッセイシステムの他の形状の内容に使用される第一のア センブリーは、第三のアセンブリーに関して上で同様に論議されたのと同様の容 量を占める。 円形コンベヤー１００の表面１４０とディスク２００の外側表面２１６のよう な、第一および第三のアセンブリーの間の封印の質を決定する際に重要な変数は 、これらの２つの表面の間の平滑さ、および適合性である。プラスチックを使用 する場合、十分に平滑な表面に達するための１つの方法は、射出成形によって表 面を形成することである。オハイオ（ＯＨ）、シンシナチー（Ｃｉｎｃｉｎｎａ ｔｉ）のユー．エス．プレシジョン・レンズ（Ｕ．Ｓ． Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）またはアールアイ（ＲＩ）、プロビデンス（Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ） のマトリックス・インク．（Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｃ．）によって記載された射出 方法は、特に小さなアセンブリーの平面再生性に適している。 堅固な封印を形成するのを促進するのに好ましい実施態様としては、材料「Ｅ 」は、表面１４０を構築するのに使用され、そして材料「Ｆ」は、ディスク２０ ０の外側表面２１６を構築するのに使用される。ここで、材料ＥおよびＦは、先 に示されたようなロックウエル硬度値を示す。好ましい実施態様では、Ｅは、Ｒ ５０ポリエチレンである一方で、ＥはＲ１１０のポリカーボネートである。 それぞれ、円形コンベヤー１００またはディスク２００のような、第三または 第一のアセンブリーは、一般に滑りまたは回転の動力化された機械的手段に付属 される。このような滑りまたは回転装置は、工学分野でよく知られている。コン トローラー４００がアッセイプロトコールの示された部分に適切なような配列を 選択する場合、滑りまたは回転の手段は、第一のチャンネル２３１または第二の チャンネル２３２を任意の示された流体交換ポート１２１と再生的に配列するの に十分に厳密であるのが好ましい。例えば、図１Ａに例示される円形コンベヤー の実施態様の位置決めノッチ１０１は、その外側エッジに均一な組の歯車の歯を 有する外側リング内に円形コンベヤーを厳密に適合させるのに使用できる。すな わち、歯車は、コントローラー４００の方向でステッパー動力操作と相互作用す る。 一般に、ディスク２００または円形コンベヤー１００の内の１つが、回転の電 動化手段に付属される場合、もう一方は、アッセイシステムの操作中適切な位置 に固定される。この位置への固定は、配列の多様性を減少させ、そして円形コン ベヤー１００およびディスク２００の間の配列の再生性を改善する。 第三または第一のアセンブリーの内の１つ、例えば、円形コンベヤーまたは反 応チャンバーディスクを回転または滑らせる多くの手段は、機械分野で通常に習 熟した者に明らかである。 上部または下部第二のアセンブリー３００Ａまたは３００Ｂ（またはもちろん 、上部および下部第二のアセンブリー５００Ａまたは５００Ａ（Ｂ））は、複数 の上部または下部加圧流体チャンネル３２１Ａまたは３２１Ｂを含むことができ る。これらのチャンネル内の流体は、一般にガスである。大気圧より高いガスは 、例えば上部または下部ガス入口／出口３１０Ａまたは３１０Ｂに使用される加 圧ガスキャニスターあるいはポンプからチャンネル３２１Ａまたは３２１Ｂにか けることができる。例えば、真空ポンプを用いてチャンネル３２１Ａまたは３２ １Ｂに真空、通常部分的に真空がかけられる。加圧流体チャンネルの圧力を制御 する多くの機構は、工学分野で通常に習熟したものに認識される。 隣接反応チャンバー２５０に真空を作りだす機構の一部として、ブロック３０ ０Ａまたは３００Ｂは、ブロックＡまたはブロックＢをチャンバー２５０から押 出す手段を有することができて、その結果反応チャンバーから付着して伸縮自在 なカバー２５１または２５２を押出す。補助ブロックを押出すような手段は、一 般に機械的または電気機械的装置である。このような装置は、工学分野で通常に 習熟した者に周知である。 好ましい実施態様では、（１）少なくとも１つの反応チャンバーが、図２Ｂで 構造２５０、２５１および２５２のような一般に上部カバーまたは下部カバーで ある透過な外側壁（または２つの外部壁が透過である）を有するか、または（２ ）少なくとも１つの流体チャンバーは、一般にそのチャンバーの頂部カバーまた は底部である透過な外側壁（または２つの外部壁が透過である）を示すかのいず れかである。この実施態様でアッセイシステムは、透過なカバーまたは底部に光 を向ける能力のある光源、および（ａ）照明チャンバーから反射される光（例え ば、図８Ａまたは８Ｂでの２５０または１２０のような）、（ｂ）照明チャンバ ーを通して透過する光（２５０または１２０）、または（ｃ）チャンバーで励起 した分子から放出する光（２５０または１２０）を検出する検出装置を包含する 。外側壁は、生物学的分子を検出するのに有用な波長で少なくとも約８０％透過 である場合に「透過」である。 検出装置は、光繊維を取込むことができる。繊維光学素子で、アッセイシステ ムに隣接する検出システムのサイズは、最小限にされる。このサイズが最小化さ れて、アッセイシステムに温度制御装置（第二のアセンブリーに組込まれた）お よび回転機構を一緒に有する検出系の組込みが促進される。特に好ましい光源は 、固体状態のレーザーである。これらの光源のサイズは、アッセイカセット付近 に多くの補助アセンブリーを組込むことも促進する。ＰＣＲが最近の固形状態の レーザーを組込むアッセイシステムで行われる場合、増幅核酸を検出するのに使 用される方法は、下記記載のように、増幅核酸の存在を示すために、約６００ナ ノメーター（ｎｍ）より高い波長で光を吸収する染料を使用する。このような染 料の例としては、その試薬が６００−６５０ｎｍで吸収し、そして６３０−７５ ０ｎｍ範囲で蛍光シグナルを発光するＣｙ５ＴＭ複合体試薬（ペンシルベニア（ ＰＡ）、ウエスト・グローブ（Ｗｅｓｔ Ｇｒｏｖｅ）のジャクソン・イムノリ サーチ・ラボズ，インク．（Ｊａｃｋｓｏｎ ＩｍｍｕｎｏＲｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｓ， Ｉｎｃ．））、アロフィコシアニンおよびアロフィコシアニン複合 体試薬（ミズーリー（ＭＯ）、セント・ルイス（Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ）のシグマ ・ケミカル・シーオー．（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．））、および Ｃ−フィコシアニンおよびＣ−フィコシアニン複合体試薬（ミズーリー、セント ・ルイスのシグマ・ケミカル・シーオー．）が挙げられる。上述された比較的高 い波長は、アッセイシステムのオリゴヌクレオチド、プラスチックおよび他の構 成要素と関連した多くのバックグランドの蛍光を避ける。好ましい固形状態のレ ーザー源は、レーザー・マックス，インク．（Ｌａｓｅｒ Ｍａｘ，Ｉｎｃ．） のモデルＬＡＳ−２００−６３５．５（ニューヨーク（ＮＹ）、ローチェスター （Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ））である。 検出装置からのシグナルは、一般的に、アッセイがアッセイ記録を続けるか または発生するかを決定するのにそれらが使用できるコントローラー４００に入 力される。 チャンバー２５０の温度が増加または減少される速度は、ＰＣＲに基づくアッ セイを含めた種々の酵素に基づくアッセイを最適化するのに重要である。ＰＣＲ に重要な温度サイクルの間、核酸サンプルが酵素的に再生される比較的低い温度 で、そして核酸サンプルが核酸の二本鎖を分離するまで融解するより高い温度で 操作することが重要である。アッセイ装置が、示された核酸増幅に適切であると 考えられる２つの予備選択された温度の間で繰り返す間に、種々の望ましくない 化合物が生じると予測できる。例えば、温度がより低い温度から上昇するとき、 複製酵素は、規定された低い温度に達した複製の適切な精度である必要はないが 、機能を継続することが予測できる。より高い温度の設定点で、この望ましくな い酵素活性は、高い温度によって阻害される。したがって、２つの操作温度プラ トー（安定期）の間の反応温度を迅速に変化させることが重要である。 その温度が反応チャンバー内で迅速に変化できる１つの機構は、図６Ａおよび ６Ｂで例示される。この例示は環状形状のアッセイシステムに関して提供される が、当業者に了解されるような同じ熱源および冷却槽要素が、任意の適切な形状 のアッセイシステムの内容で使用できる。チャンバー２５０が低いプラトー温度 「Ｇ」で操作されることを確認した。このような条件下では、冷却水は、上部お よび下部導管３３０Ａまたは３３０Ｂを通して流れない。チャンバー２５０内の 温度がＧ−Ｘ（ここで、Ｘは、温度差である）の温度のすぐ下に低下した場合に 、上部および下部加熱器３４０Ａおよび３４０Ｂを断続的に操作することによっ て温度が維持される。予めプログラムされた時間に、温度は、温度が温度Ｈで温 度安定に至る温度に達するまで、加熱器３４０Ａおよび３４０Ｂを活性化するこ とによって、高いプラトー温度「Ｈ」に上昇される。導管３３０Ａおよび３３０ Ｂを通る水流は、必要であれば、その作用が第二のアセンブリーの冷却槽の有効 性を増す傾向にある温度の行過ぎ量を最小限にするために活用できる。チャンバ ー２５０の温度がＨ−Ｙ（ここで、Ｙは温度差である）の温度のすぐ下に下がる 場合に、加熱器３４０Ａおよび３４０Ｂを断続的に操作することによって、温度 Ｈが維持される。温度Ｇにサイクルを戻すために、コントローラーは、第二のア センブリーの導管３３０Ａおよび３３０Ｂを通して冷却水を流させるために円形 コンベヤー３５０のポンプ３５１（例示されず）を活用する。別の実施態様では 、十分に冷却されているべき反応チャンバーと接触して可逆的に行われる相当な 熱交換容量およびそれの十分な質量を有する適切な材料によって冷却槽効果が供 される。 加熱器３４０Ａおよび３４０Ｂは、一般に、薄層電気絶縁層によってブロック ３００Ａおよび３００Ｂの熱導体上部および下部セクション３０２Ａおよび３０ ２Ｂから分離される薄層の導体材料である。ブロックは、アッセイシステムの第 二のアセンブリーとしてここに引用され、そのアセンブリーは、熱源および冷却 槽を包含する。あるいは、またはそれに加えて、このような第二のアセンブリー は、流体または反応チャンバーで変形可能なカバーを押すかまたは引くための機 構を包含する。例えば、基質上に直接析出させることによって絶縁層が形成され る。例えば、シリコンニトリドは、ガス層から析出でき、または酸化アルミニウ ムは、液体担体を用いて析出できる。加熱器３４０Ａおよび３４０Ｂを形成する 導体層は、例えば真空蒸散（例えば、ニクロム導体層について）によって、また は蒸気からの析出（例えば、酸化インジウムスズ導体層）によって析出させるこ とができる。あるいは、予め形成された加熱器シートが、例えばエポキシセメン トまたは供給者によいり推奨される接着剤を用いて、その物質に接合される。適 切な加熱器は、エルムウッド・センサーズ・インク．（Ｅｌｍｗｏｏｄ Ｓｅｎ ｓｏｒｓ Ｉｎｃ．） （アールアイ（ＲＩ）、パウツケット（Ｐａｗｔｕｃｋ ｅｔ）から、またはオメガ・エンジニアリング・インク．（Ｏｍｅｇａ Ｅｎｇ ｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃ．） （コネチカット（ＣＴ）、スタムフォード（Ｓ ｔａｍｆｏｒｄ））から得られる。 ある実施態様では、それぞれ、加熱器３４０Ａおよび３４０Ｂとブロック３０ ０Ａおよび３００Ｂの間の熱接点は、十分で、その結果ブロック３００Ａまたは ３００Ｂの温度は、隣接チャンバー２５０の温度にほぼ近いと予測できる。した がって、温度監視手段は、ブロック３００Ａまたは３００Ｂに載せることができ る。他の実施態様では、代表的には、予め組み立てられた加熱器が補助ブロック の上に載せられるもの、反応チャンバー温度を測定する他の方法が必要とされう る。このような方法の１つは、図６Ｃに例示され、これは、ブロック３００Ａの 外側向きで上部拡張部３０３Ａを示す。拡張部３０３Ａは、一般に上部セクショ ン３０２Ａと同じ材料から作られる。上部第二の熱センサー３０６Ａは、チャン バー２５０内の温度のさらに直接の証拠を提供する一方で、上部第一の熱センサ ー３０４Ａは、診断的温度情報を提供する。 加熱器とチャンバー２５０の間の熱移送を最小限にするために、チャンバー２ ５０のカバー２５１および２５２は、このような柔軟なカバーに対して設置され た加熱器３４０Ａまたは３４０Ｂの表面に適合できる柔軟な材料から構築される のが好ましい。 ブロック３００Ａおよび３００Ｂの非導体の上部および下部部分３０１Ａおよ び３０１Ｂは、これらに限定されないが、ナイロンまたはポリカーボネートのよ うな非導体材料から製造される。ブロック３００Ａおよび３００Ｂの導体の上部 および下部セクション３０２Ａおよび３０２Ｂは、これらに限定されないが、ア ルミニウムまたは銅のような材料から製造される。 図７Ａは、上部および下部補助ブロック５００Ａおよび５００Ｂ内で代替の加 熱器および冷却装置を示す。例示されたブロック５００Ａおよび５００Ｂは、図 ４Ａ−４Ｃのブロック３００Ａおよび３００Ｂをするのと同じようにチャンバー ２５０を狭めたりまたは拡張するために機能する。５１１Ａおよび５１２Ｂのよ うな要素は、接合部で強力な熱電気的効果を提供するのに適切な材料から作られ る。上部第一および第二リード５０８Ａおよび５０９Ａに、そして下部リード５ ０８Ｂおよび５０９Ｂに適切な極の電圧をかけることによって加熱が達成される 。電圧の極を反転させて、冷却が達成される。これらの加熱および冷却装置の操 作で重要な変数は、温度の均一性である。温度の均一性を増すために、上部およ び下部第一の末端板５０２Ａおよび５０２Ｂは、焼結ベリリアのような高温導体 性を示す材料から構築されるのが好ましい。他の適当な材料としては、これらに 限定されないが、アルミニウムを含有するセラミックスが挙げられる。好ましく は、末端板５０２Ａおよび５０２Ｂの熱半導体性は、少なくとも約０．２ワット ／ｃｍ−１／Ｋ−１、さらに好ましくは少なくとも約２ワット／ｃｍ−１／Ｋ− １である。上部および下部温度センサー５７０Ａおよび５７０Ｂは、限定されな いが、熱結合または抵抗センサーでありうる。センサー５７０Ａおよび５７０Ｂ は、例えば末端板５０２Ａおよび５０２Ｂ上に薄層として析出されうるか、また は末端板５０２Ａおよび５０２Ｂの穴に埋没された薄い導線の形態であってよい 。 直前の先行する段落に記載された装置を含めた加熱および冷却装置を使用して 、チャンバー２５０の温度は、約−２０℃と焼く００℃の間に維持されうる。 高温は、ブロック５０４Ａおよび５０４Ｂに対して一定な温度傾向を示す付属の 加熱器を必要としうる。反応チャンバー内の温度は、約１０秒で、より好ましく は約５秒で、さらに好ましくは約３秒で約２５℃から約７５℃で変化できる。逆 の冷却段階は、好ましくは約１０秒、さらに好ましくは約５秒、さらにその上好 ましくは約３秒で行われる。好ましくは、冷却または加熱段階の後、反応チャン バー内の温度における変化は、約１℃より少なく、さらに好ましくは約０．５℃ より少なく、さらにその上好ましくは約０．１℃より少ない。 １つの好ましい実施態様では、ディスク２００が１つ以上の反応チャンバー２ ５０を包含する場合、このようなチャンバー２５０の各々は、反応チャンバーの 側に配列される能力のある熱電ブロック５０１（すぐ上の段落に記載された加熱 および冷却装置のような）から造られた少なくとも１つの加熱および冷却装置を 有する。さらに好ましくは、各チャンバー２５０は、２つの対峙する側の各々に 加熱および冷却装置を有する。別の好ましい実施態様では、末端板５０２Ａまた は５０２Ｂの断面領域が、それに熱が移ることが意図される実質的にチャンバー ２５０の最大の断面領域と一致する。 ブロック５００Ａおよび５００Ｂで加熱または冷却されたチャンバー２５０に ついての温度サイクルの原理は、図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃのブロック３００Ａお よび３００Ｂについて上で概略されたものと同じである。 別の実施態様では、反応チャンバーは、加熱または冷却流体、好ましくはガス に、直接１つまたはそれ以上の表面を越えて、または反応チャンバーの１つまた はそれ以上の表面に隣接して位置決めできる熱交換装置を通して通過させること によって、加熱および冷却される。図６Ａおよび６Ｂで例示される装置は、（ａ ）加熱器３４０Ａおよび３４０Ｂを取除く（または使用しない）こと、および（ ｂ）流体を加熱するための加熱器を加えることによって、この実施態様に従って 操作を改変できる。システムは、反応チャンバーに与えられた温度を維持するた めに適切なように、チャンバー２５０に導くチュービングに熱いまたは冷たい流 体を射出するのに必要とされる評価と一緒に１つにはより熱い流体およびもう１ つにはより冷たい流体の２つの流体管理システムを有するのが好ましい。特に、 加熱および冷却流体がガスである場合、反応チャンバーによって通過したすぐ後 にガスの温度は、反応チャンバーの温度の有用な指標を提供する。 チャンバー２５０で行われる反応の均一性は、回転磁界によって曝気された磁 気ビーズで増加できる。このような磁気ビーズは、抱合生物分子を欠くビーズに ついてはバング・ラボラトリーズ（Ｂａｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）（イ ンディアナ（ＩＮ）、カルメル（Ｃａｒｍｅｌ））、種々の抗体（例えば、ＣＤ ２細胞表面レセプターに結合する抗体）に抱合されたビーズについてはダイナル （Ｄｙｎａｌ）（ニューヨーク（ＮＹ）、レイク・サクセス（Ｌａｋｅ Ｓｕｃ ｃｅｓｓ））、およびガラスマトリックスおよび種々の表面結合生物を有するビ ーズについてはＣＰＧ（ニュージャージー（ＮＪ）、リンカーン・パーク（Ｌｉ ｎｃｏｌｎ Ｐａｒｋ））を含めた数種の源から入手可能である。ビーズが反応 チャンバー内でまたはその外で洗浄されることが予測される使用については、各 ビーズは好ましくは約２５μｍより小さな、さらに好ましくは約１２．５μｍよ り小さな直径を有し、この直径は、それにより材料がチャンバー２５０から挿入 されるかまたは排除されるそのチャンネルを通して出入りを促進する。ビーズが チャンバー２５０に残ることが予測される用途では、１つの実施態様では、直径 は、これらのチャンネルにビーズが入るのを妨げるのに十分に大きいことが好ま しい。チャンバー２５０内のこのようなチャンネルの入口は、チャンネルが、チ ャンネルの入口に留まるビーズによって遮断される機会を最小限にするために位 置決めまたは設計されるのが好ましい。別の実施態様では、ビーズは、磁界を用 いて正しい場所に固定される。 ビーズの中の十分な動きを発生させるために、使用される磁気は、好ましくは チャンバー２５０内で十分な磁界勾配を発生させることが規定される。このよう な磁気は、ネオジニウム−鉄−ボロンクラスの天然磁石のような希土類から形成 されるもののような高度に磁化された永久磁石で鋭敏なエッジを形成することに よって構築できる。このような永久磁石は、例えばエドムンド・サイエンティフ ィック（Ｅｄｍｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）（ニュージャージー（ＮＪ）、 バーリントン（Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ））から入手可能である。特定の反応チャ ンバーに適切な寸法の鋭敏なエッジは、例えば磁気材料の研磨材研磨によって形 成される。このような成形磁気６００の例は、図１０に示される。ここで、磁石 のＮ極は屋根型を示す。磁気ビーズに作用する磁界勾配を最大にするために、磁 石６００の頂部６０１は、反応チャンバーまたはビーズが位置づけられた他の構 造に隣接して設置される。ビーズは、そのＮからＳ軸付近で磁石６００を回転さ せることによって攪拌される。磁気ビーズは、頂部６０１をそのビーズに隣接さ せることによって正しい場所に保持される。磁石をそのビーズに隣接したその頂 部６０１で滑らすことによって、ビーズは磁石で移動される。 上述される鋭敏に角付けされた磁石は、１つの場所に磁気ビーズを接着するの に、そして１つの位置から別の位置に、例えば毛管または反応チャンバーに位置 づけられたビーズを移動させるのに効果的である。したがって、例えばチャンバ ー２５０またはチャンバー１２０内の流体がそのチャンバーから取除かれるが、 ビーズがチャンバー内に残されることが望める場合に、このような磁石は、１つ の位置に磁気ビーズを残す助けができる。 種々の細胞結合ビーズ（例えば、特定のサブセットの細胞に特異的な結合抗体 を有するビーズ）は、一群の細胞から選択された細胞を接着するのに使用できる 。ビーズが磁性である一方で、非接着細胞および流体が洗い流される場合、ビー ズは、磁気的に正しい場所に固定できる。したがって、細胞結合ビーズは、小さ な副個体群の細胞を濃縮するのに使用できる。 ＰＣＲ反応では、混合は、増幅反応より前の調製段階で重要でありうる。しか し、連続温度サイクルの間、機械的混合は省かれる。したがって、ある実施態様 では、ビーズの混合運動を誘導する回転可能な磁石は、種々の試薬が導入された 直後にチャンバー２５０に隣接して配置されうる。その後、試薬は、混合でき、 そして磁石は、加熱および冷却装置のような、チャンバー２５０に隣接する他の 機構の配置を増進するために引き揚げられる。 コントローラー４００は、一般にマイクロプロセッサーである。しかし、タイ マー、スイッチ、ソレノイドなどから構成されるより簡便な装置であってもよい 。コントローラー４００の重要な特性は、それが円形コンベヤー１００またはデ ィスク２００の動き、流体を押し除ける手段の活性化、および予め設定またはプ ログラム可能な予定による加熱および冷却装置を指示し、それで以下に概略され るプロトコールの内の１つのようなアッセイプロトコールを操作させる。好まし くは、コントローラーは、アッセイカセットの反応チャンバーの温度を示す入力 を受信し、そしてその入力に応答して制御信号を調整する能力がある。 ＰＣＲ反応で重要な価値のあるのは、しばしば、アッセイされるべきサンプル に存在する細胞化合物を含めた細胞破片を干渉する量である。概念的には、高度 に精製された核酸のみがＰＣＲ増幅にかけられるサンプルとして使用される。し かし、このような精製は、診断アッセイで入手できる少量の組織または流体には 実質的でない。さらに、核酸の環境的源による汚染に対してアッセイが感受性を 示すので、核酸精製段階は、偽りの陽性結果を得る公算を増しうる。診断または 法医学のＰＣＲのある領域では、細胞破片による干渉についてのこの考え方は、 ＰＣＲ反応条件の特徴付けについての改善によりいくぶん緩和されてきた。それ で、よりいっそう粗成の核酸サンプルが逆効果（副作用）なしに使用できる。ロ ルフス（Ｒｏｌｆｓ）らのＰＣＲ：Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、スプリンガー・ラボ（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｌａｂ ）、１９９２年（特に第４章など）参照。さらに、ジーンリリーサー（Ｇｅｎｅ Ｒｅ ｌｅａｓｅｒ）ＴＭ（テネシー（ＴＮ）、ミュルフリースボル（Ｍｕｒｐｈｒｅ ｅｓｂｏｒｏ）のバイオ・ベンチャーズ，インク．（ＢｉｏＶｅｎｔｕｒｅｓ， Ｉｎｃ．））、パール・リューコソルブ（Ｐａｌｌ Ｌｅｕｋｏｓｏｒｂ）Ｔ Ｍメディア（ニューヨーク（ＮＹ）、イースト・ヒルズ（Ｅａｓｔ Ｈｉｌｌｓ ）のポール（Ｐａｌｌ））およびダインビーズ（Ｄｙｎｂｅａｄｓ）ＴＭＤＮＡ ディレクト（Ｄｉｒｅｃｔ）ＴＭ（ニューヨーク、レイク・サクセスのダイナル （Ｄｙｎａｌ））のような市販品で入手できる文献も参照。ＰＣＲ手段では、一 般にアウスベル（Ａｕｓｕｂｅｌ）らのカレント・プロトコールズ・イン・モレ キュラー・バイオロジー（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌ ｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ）、ジョン・ウイリイ・アンド・サンズ（Ｊｏｈ ｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ）、ニューヨーク（アルスベルＩ）およびピーシ ーアール：ア・プラクティカル・アプローチ（ＰＣＲ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ）、アイアールエル・プレス（ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ）、１９ ９１年（アウスベルＩＩ）参照。それにもかかわらず、サンプルに存在しうる細 胞の細胞膜と結合した少なくとも細胞破片を除去する能力を有することが望まれ る。アッセイシステムと連結して使用するような技術は、以下に記載される。必 要とされるレベルの感受性または精度に達するのに必要とされる場合に、このよ うな洗浄段階は用いられ、必要とされない場合に、省かれる。 ＰＣＲを行う場合に、平行制御ＰＣＲ反応を行うことも重要である。制御の１ つの重要なタイプは、反応から得られるサンプルを除くか、または陰性と先に特 徴づけられたサンプルを使用する。別の重要なタイプの制御は、ＰＣＲ反応が増 幅のために設計された配列または配列群を含むことが分かっている既知量の精製 核酸を導入する。これらのタイプの制御は、複数アッセイシステム単位またはカ セットまたはさらに好ましくはディスク２００のように同じ第一のアセンブリー の別の反応チャンバーで達成できる。 ＰＣＲで使用される別の制御技術は、ＰＣＲ反応を設計して、その結果それが 多数の核酸セグメント、疾病または遺伝的環境の各指標を増幅することである。 個別のセグメントは、多段の反応でまたは同じ反応チャンバーで増幅できる。同 じチャンバーで増幅される場合、磁界での実験は、種々のプライマーの間の結合 競争が、各増幅サイクルで、複製温度で過ごして、時間を延長することを必要と することを示した。 細胞破片をサンプルから除去する１つの道具は、最初、細胞に見られる細胞表 層分子に特異的な抗体をそこに密着させたビーズにサンプル中の細胞を結合する ことを含む。白血球細胞またはイー．コリ（Ｅ．ｃｏｌｉ）細菌（０１５７Ｅ株 のような）で見られるＣＤ２分子に結合するビーズは、ダイナル（ニューヨーク 、レイク・サクセス）から入手可能である。哺乳類細胞、細菌細胞、ウイルスお よび寄生体で見られた細胞表層分子の絶えず成長するファミリーが特性づけられ 、そしてこれらの分子の大半に対して抗体が発生される。たとえは、アドヘッシ ョン・モレクルズ（Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、シー．ディー． ウエグナー（Ｃ．Ｄ．Ｗｅｇｎｅｒ）編、アカデミック・プレス（Ａｃａｄｅｍ ｉｃ Ｐｒｅｓｓ）、ニューヨーク、１９９４年参照。これらの抗体の多くは、 他のタイプの細胞アフィニティービーズ（例えば、ミズーリー、セント・ルイス のシグマ・ケミカル・シーオー．）を製造する際に使用するために入手できる。 細胞は、ビーズに付着し、そして溶解してそれらの核酸内容物を放出できる。放 出された核酸と一緒の溶解液は、さらに加工し、ビーズおよびそれらの付着細胞 破片を後に残させるために別の容器に移すことができる。 サンプル細胞から核酸を放出するのに使用される溶解液もＰＣＲ反応で干渉で きる。したがって、いくつかのプロトコールでは、物質に核酸を結合し、その結 果その溶解液を洗い流せることが重要である。このような支持体の１つは、イオ ンまたは他の相互作用の力によって、ＤＮＡに結合するガラスビーズのような、 ＤＮＡに結合したビーズによって提供される。化学的に処理されて、相互作用の 部位の数を最大限にする表面を有する適切なビーズは、例えばバイオラッド（Ｂ ｉｏＲａｄ）（カリフォルニア（ＣＡ）、ハークルズ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ））か ら入手可能である。ニトロセルロースまたはナイロン被覆表面のような多くのＤ ＮＡ結合表面を有する磁気ビーズは、本発明を操作する際に有用であると予測さ れる。いくつかの実施態様で、ビーズは磁性であり、磁力を用いて操作できるこ とが望ましい。磁気ガラスビーズは、ダイナル（ニューヨーク、レイク・サクセ ス）またはシーピージー（ニュージャージー、リンカーン・パーク）によって製 造される。いったん核酸がビーズに結合されると、溶解液はビーズから洗いなが せる。核酸は、ビーズの存在と共に増幅できる。 サンプルの細胞から核酸を放出するのに使用される溶解液としては、一般に洗 剤、好ましくは非イオン性、および緩衝液、通常ＰＣＲ増幅反応に使用される緩 衝液が挙げられる。溶解液のｐＨは、約ｐＨ８から約ｐＨ８．５が好ましい。適 切な洗剤としては、これらに限定されないが、サルコシル（Ｓａｒｋｏｓｙｌ） およびノニデット（Ｎｏｎｉｄｅｔ） Ｐ−４０が挙げられる。他のアセンブリ ーとしては、ＭｇＣｌ２、キレート剤およびプロテナーゼＫのようなプロテアー ゼが挙げられる。プロテナーゼＫは、例えば約１００℃に約１０分間加熱するこ とによって不活性化されうる。溶解緩衝液の組成によって、増幅アッセイを行う 前に、核酸から溶解緩衝液を洗い流すことが多かれすくなかれ重要でありうる。 増幅反応を支持するのに使用される増幅用緩衝液としては、一般に、４つのデ オキシヌクレオチドトリホスフェート類（ＮＴＰｓ）（例えば、各々約０．２ｍ Ｍからの濃度で）、緩衝液（例えば、トリス−ＨＣｌ １０ｍＭ）、塩化カリウ ム（例えば、５０ｍＭ）および塩化マグネシウム（例えば、１〜１０ｍＭ、通常 指示されたＰＣＲアッセイ略図に最適化されたもの）が挙げられる。ｐＨは、一 般に約ｐＨ８．４である。ゼラチン（例えば、０．１ｍｇ／ｍｌ）のような他の 成分を加えることができる。個々のプライマーは、一般に約０．５μＭの濃度で の反応に存在する。必要とされるサンプル核酸の量は、核酸のタイプおよび核酸 サンプル中の標的核酸セグメントの数によって変化する。ゲノムＤＮＡについて は、サンプル中の各細胞が標的核酸の約２つのコピーを有する場合、約１０μｇ ／ｍｌの濃度が望ましい。 簡便性のため、本手段に使用されるポリメラーゼは、Ｔａｑポリメラーゼ、組 換えＴａｑポリメラーゼ、Ｔｆｌ ＤＮＡポリメラーゼおよびＴｌｉ ＤＮＡポ リメラーゼ（全てウイスコンシン（ＷＩ）、マディソン（Ｍａｄｉｓｏｎ）のプ ロメガ・コープ（Ｐｒｏｍｅｇａ Ｃｏｒｐ．）から）のような耐熱性ＤＮＡポ リメラーゼである。熱安定性であると、ＰＣＲ反応は、反応容器がＤＮＡ鎖分離 温度にされる時に不可逆的に変性されたポリメラーゼを置換する反応工程のコー スの間じゆう追加のポリメラーゼを加える必要なしにサイクルからサイクルへ進 む。好ましくは、使用されるＤＮＡポリメラーゼは、例えばＴｌｉ ＤＮＡポリ メラーゼの校正能力のような校正３’から５’エキソヌクレアーゼ活性の存在に 関連して精度が上がる。 血液は、診断または遺伝子ＰＣＲ試験のためのより都合のよいサンプルの１つ を提供する。ほとんどの遺伝子試験について、約１０から約５０μｌの血液は、 特定の標的セグメントのＰＣＲ増幅を行うのに十分なサンプルＤＮＡを提供する のに十分である。しかし、胎児細胞の分析については、約４００の胎児細胞と同 じくらい少なく含みうる約２０ｍｌと同じ量が必要とされる。このような多量の サンプル容量は、例えば上述の方法を用いた濃縮を必要とする。微生物疾病につ いての試験では、サンプル中の標的核酸の濃度は、極めて低い（例えば、細菌ゲ ノム当たり約２ｆｇから約５ｆｇ未満）。したがって、このような微生物につい て試験するアッセイシステムを使用する場合、濃縮法は再度必要とされうる。 特異的にＲＮＡを増幅するために、最初に、逆転写酵素（ウイスコンシン、 マディソンのプロメガ・コープ．から入手可能なＡＭＶ逆転写酵素のような）を 用いてサンプル中のＲＮＡからｃＤＮＡを合成する必要がある。ＲＮＡサンプル からＰＣＲ反応を行う方法は、例えばアウスベルＩおよびアウスベルＩＩに記載 される。この目的のためにＲＮＡを製造するために、促進手段は、洗剤（０．５ ％ノニデットＰ−４０のような）、緩衝液（例えば、ｐＨ８．３）および適切な 塩類を含有する溶解緩衝液を使用する。それは、使用直前に１：１０エタノール 中のジエチルピロカルボネート溶液で１：１０００に混合される。サンプル細胞 がこの溶液で溶解された後、ＲＮＡを含む上清が遠心分離より核のペレットから 分離される。一般に連続ＰＣＲサイクル反応で使用されるプライマーの１つと同 じであるプライマーが、、例えば６５℃に加熱し、続いて一般に約３７℃に温度 を下げることによってＲＮＡにアニールされる。その後、逆転写酵素、ヌクレオ チドトリホスフェートおよび適切な緩衝液を加えてｃＤＮＡ合成を開始させる。 一般に、少量のｃＤＮＡ合成溶液が、ＰＣＲ増幅に必要とされる緩衝液、ＤＮＡ ポリメラーゼ、ヌクレオチドトリホスフェートおよびプライマーを含む溶液に加 えられる。その後、温度サイクルのプログラムが開始する。 これらの利点は、実質的にハイブリダイゼーション手順を行うのに用いる。上 昇した温度を調節するアッセイシステムのバルブの能力は、この系をハイブリダ イゼーションプロトコールに使用させる。ハイブリダイゼーション反応がＰＣＲ 反応ほど汚染に敏感でない一方で、これらの反応は汚染に敏感であり、その危険 性は、使い捨て系で実質的に減少される。 ハイブリダイゼーションを行う手順は、当業界で周知である。例えば、アウス ベルＩおよびサムブルック（Ｓａｍｂｒｏｏｋ）らのモレキュラー・クローニン グ：ア・ラボラトリー・マニュアル（Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ ）、２版、コールド・スプリング・ハーバー・プレス（Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈ ａｒｂｏｒ Ｐｒｅｓｓ）、１９８９年参照。これらの手順で、標的配列を含む 核酸のサンプル源または（ｂ）プローブ核酸の内の１つは、固形支持体に結合さ れ、そしてこの結合の後、残りの結合部位は、不活性化される。その後、それに 検出可能なレポーター分子を結合した他の種の核酸は、適切なハイブリダイゼー ション条件下で添加される。洗浄後、固形支持体上でその核酸に結合（すなわち 、ハイブリダズ）されたレポーター分子の量が測定される。 例えば、ハイブリダイゼーションは、アッセイシステムの反応チャンバーで行 うことができる。ここで、反応チャンバーは、ＲＮＡがそれに結合された（例え ば、電気泳動または分離ゲルからの毛管ブロッティングによって、さらに焼成に よって）一片のニトロセルロース膜（または核酸を結合した別の膜）を含む。そ の後、ノーザン・プレハイブリダイゼーション溶液は、流体チャンバーの１つか ら反応チャンバーに導入できる。（アウスベルＩのノーザンプレハイブリダイゼ ーション溶液（ｐ．Ａ１−４０）、ノーザンハイブリダイゼーション溶液（ｐ． Ａ１−３９）、ＳＳＣ（ｐ．Ａ１−５３、２０Ｘレシピ）およびデンハート溶液 （ｐ．Ａ１−１４、１００×レシピ）についての処方は、参照によってここに組 込まれ、より十分にこのアッセイシステムで行うことのできるハイブリダイゼー ション法を例示する。このＤＮＡは、非特異的ハイブリダイゼーションを低減す る拮抗剤として働くこれらの処方の２つの再引用されるサーモンの***ＤＮＡは 、一般に使用前に分配されることに注目すること。）標的配列とプローブ配列の 間の相互作用の溶融温度により、膜およびプレハイブリダイゼーション液は、一 夜、約３７℃および約４２℃の間の温度でインキュベートされる。これらのイン キュベーション温度は、一般にプレハイブリダイゼーションおよびハイブリダイ ゼーション溶液中の５０％ホルムアミドの存在が適切に示された範囲内にあるこ とに注目すること。ホルムアミドなしで行われるハイブリダイゼーションでは、 インキュベーション温度は、約５５℃または約７０℃のように一般により高い。 その後、膜は、溶融プローブを含有するノーザンハイブリダイゼーション溶液に 曝露され、そして一夜、プレハイブリダイゼーションで用いたのと同じ温度でイ ンキュベートされる。ハイブリダイゼーション後、ハイブリダイゼーション溶液 を反応チャンバーの外に押出し、反応チャンバーを約２５℃にし、そして第一の 洗浄溶液（１×ＳＳＣ、０．１％ｗ／ｖ硫酸ドデシルナトリウム）が導入される 。１５分後、洗浄が繰返される。さらに１５分の洗浄後、第三および最終洗浄が 、０． ２５×ＳＳＣ、０．１％ｗ／ｖ硫酸ドデシルナトリウムを用いて行われる。 このハイブリダイゼーション法は、例示にすぎない。多くの他のハイブリダイ ゼーション法が、アウスベルＩの以下のセクションで記載されるものを含めたア ッセイシステムで行える。それらは、参考によってここに組込まれる：ユニット ２．９、２−２４から２−３０頁、およびそこに引用されたアペンデックス１の 処方；ユニット６．３、６−６から６−７頁、およびそこに引用されたアペンデ ックス１の処方；およびユニット１３．１２、１３−１４頁、およびそこに引用 されたアペンデックス１の処方。 ハイブリダイゼーション反応に必要とされる温度の上昇は、自動化装置で取り 扱われる。例えば、ハイブリダイゼーションは、溶融温度（Ｔｍ）によっておお よそ定義される温度で行うことができる。ハイブリダイゼーションプローブにつ いてのＴｍ値は、ミネソタ（ＭＮ）、プリマス（Ｐｌｙｍｏｕｔｈ）のナショナ ル・バイオサイエンシズ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）からオ リゴ（Ｏｌｉｇｏ）ＴＭｖ４．０のような市販のソフトウエアを用いて計算でき る。 当業界で従来から知られる免疫アッセイ手順で、抗体−抗原結合反応は、一般 に室温で、または約４℃のような減退した温度で行われる。結合反応後、酵素ア ルカリ性ホスファターゼによって指向されるような酵素反応によって陽性の結果 が一般に示される。この酵素反応は、一般に約２０℃と約４０℃の間の温度で行 われる。そのアッセイは、約０℃と約４０℃の間の温度範囲で、これらのアッセ イを、早くてそして信頼できる温度制御をさせる系で自動化させる。 特に、現代の抗体−基本スクリーニング手順は、「抗原」（適切な形態で適切 な動物に注射される場合に、抗原に特異的な抗体を製造させる単に物質である） または抗体が付着した固形支持体を使用する。あるいは、抗原は、細菌または原 核細胞のような細胞および固形支持体についての細胞置換体の表面に見られる。 １つのアッセイ（間接ＥＬＩＳＡ）で、抗原は、支持体に結合され、そして抗 原に特異的な第一の抗体を将来的に含み、そして第一の動物種によって産生され るサンプルを結合抗原とインキュベートする。適切な洗浄段階の後、その抗体が 第一の種の抗体に特異的であり、そして検出可能な部分（アルカリ性ホスファタ ーゼのような）に付着した第二の動物種から得られる第二の抗体は、支持体とイ ンキュベートされる。サンプルが第一の抗体を含む場合には、第二の抗体は、結 合し、検出可能な部分を用いて検出できる。例えば、検出可能な部分が、アルカ リ性ホスファターゼである場合、検出は、化合物リン酸ｐ−ニトロフェニルを添 加することによって行われ、それは、ホスファターゼ酵素の作用によって青色の 物質に変換される。このアッセイは、例えばＡＩＤＳウイルスに対する抗体の存 在について血液を試験するのに使用できる。 結合抗原を伴う支持体を使用する別のアッセイ（直接拮抗ＥＬＩＳＡ）で、抗 原を将来的に含むサンプルが、その抗体が付属した検出可能な部分を有する抗原 に特異的な抗体の限られた量を一緒にともなう支持体とインキュベートされる。 溶液相抗原および支持体結合抗原の間の競合のため、サンプル中抗原が多ければ 、抗体結合抗原に結合した抗原はより少なくなり、検出可能な部分によって産生 されるシグナルはより弱くなる。 別のアッセイ（抗体−サンドイッチＥＬＩＳＡ）は、抗原に特異的な第一の抗 体を使用し、その抗体は支持体に結合される。抗原を将来的に含むサンプルは、 その後支持体とインキュベートされる。この後、抗原の第二の部分に結合し、そ して付着した検出可能な部分を有する第二の抗体は、支持体とインキュベートさ れる。サンプルが抗原を含有する場合、抗原は、支持体に結合し、そしてその後 検出可能な第二の抗体に結合する。これは、抗原が妊娠関連のホルモンである絨 毛性性腺刺激ホルモンである家庭用妊娠試験についての基礎である。 結合抗体を有する支持体を使用する別のアッセイ（二重抗体サンドイッチＥＬ ＩＳＡ）では、第一の種から生じる第一の抗体を将来的に含むサンプルを、それ に第一の種の抗原に対して特異的である第二の種から生じる第二の抗体に結合し た支持体とインキュベートする。その後、第一の抗体に対する抗原は、担体とイ ンキュベートされる。最終的に、第一の抗体に結合されない抗原の一部に特異的 な第三の抗体は、支持体とインキュベートされる。第三の抗体は、付着した検出 可能な部分を有する。サンプルは第一の抗体を含む場合、検出可能な第三の抗体 は、支持体に結合する。 これらのそしてその他の免疫アッセイは、アウスベルエのユニット１１．１お よび１１．２、１１−１から１１−１７頁、そのテキストおよびそこに引用され たアペンデックス１の処方に記載され、参照によってここに組込まれる。 以下の実施例は、さらに本発明を例示するが、もちろんその範囲を限定するい かなる方法にも意図されない。 実施例１−熱源／冷却槽操作 アッセイシステムの例示円形立体配置に関して使用され、図６Ａに描写された 加熱装置および冷却装置の操作は、熱流量式に対して有限元素近似を用いた熱輸 送シミュレーション・コンピュータープログラムを用いて模擬実験が行われた。 以下の前提で模擬試験が行われた：チャンバー２５０の厚みは０．５ｍｍ、上部 および下部カバーは、０．１ｍｍ厚であり、加熱器および補助ブロックの間の絶 縁部は、０．０２５ｍｍ厚であった。シミュレーションでは適切な市販の材料で ２５℃から７５℃のジャンプは、３．２秒以内に達成でき、ここで３．２秒後に 、反応チャンバー内の温度は実質的に均一である。逆の冷却段階は、約３秒以内 に達成できて、反応チャンバー内の温度は実質的に均一で有ることが決定された 。 実施例２−ＰＣＲ反応 ＰＣＲアッセイは、図８Ａおよび８Ｂに例示される反応カセットを用いて行わ れる。ここで、反応チャンバーディスクは、最初に同量の第三の反応チャンバー ２５０Ａ−２５０Ｃおよび第一と第三の反応チャンバー（２５０Ａおよび２５０ Ｃ）の混合量より８％多い量の第四の反応チャンバー２５０Ｄを通った。円形コ ンベヤーは、１７の流体チャンバー１２０Ａ２から１２０Ｒ２を有する。反応カ セットは、サンプルをチャンバー２５０Ｄに導入するのに使用される毛細管構造 １５０を有する。毛細管構造は、それを通してサンプルが毛管系に導入される入 口１５１を有する。アッセイシステムは、上部および下部補助ブロックを有し、 その下部は、反応チャンバーディスクから十分に排除されて、回転できる磁石を 反応チャンバーディスクの下に位置決めさせることができる。アッセイシステム は、第一の流体を流体チャンバー（１２０Ａ２から１２０Ｒ２）から反応チャン バー（２５０Ａから２５０Ｄ）に移動させる第一の流体回転翼および反応チャン バー２５０Ａ−２５０Ｄを空にする第二の流体回転翼を有し、そのような両方の 回転翼は、上部補助ブロックに見られる。以下に概略される段階１から１２は、 反応チャンバーから排除された下部補助ブロックで、そしてそのディスクの下に 位置決めされた回転可能な磁石で行われる。反応プロトコールは、以下のとおり である： １．毛細管構造１５０は、アッセイカセットのチャンバー２５０Ｄと一列に配列 され、毛細管１５０中の血液サンプルは、空気圧を用いてチャンバー２５０Ｄに 押込まれる。（毛細管は、毛細管構造の出口を、反応チャンバーディスク上の流 体交換チャンネル２３１Ｄに隣接して位置決めされた通風口（示されず）と一列 に配列し、そして入口１５１を通して毛管現象により毛細管構造を満たすことに よって、血液で満たされている。）チャンバー２５０Ｄは、５０−１００μｍ（ ニューヨーク、レイク・サクセスのダイナル）の直径を示す磁性の白血球細胞結 合のビーズの供給により予め負荷がかけられる。チャンバー２５０Ｄは、２−４ ℃の温度に維持される。磁石は、回転されてビーズを曝気し、それにより攪拌が 提供される。 ２．ビーズおよび血液の４５分間共インキュベーション後、カセットの円形コン ベヤーは、第一のチャンバー１２０Ａ２が流体交換チャンネル２３１Ｄと一列に 配列されるまで回転される。未結合細胞に加えて、サンプルから過剰の流体がチ ャンバー１２０Ａ２に押出される。ビーズは、チャンバー２５０Ｄを放すのを磁 気的に抑制される。 ３．この時点で、円形コンベヤーを回転して、増幅緩衝液（４０ｍＭ ＮａＣｌ 、２０ｍＭ トリス−ＨＣｌ、ｐＨ８．３、５ｍＭ ＭｇＳＯ４）から構成され る洗浄溶液を含有するチャンバー２５０Ｄを第二の流体チャンバー１２０Ｂ２に 一列に配列させる。洗浄溶液はチャンバー２５０Ｄに押込まれる。 ４．円形コンベヤーを回転して、チャンバー２５０Ｄをチャンバー１２０Ａ２と 一列に配列させ、その中に洗浄溶液が押込まれ、再度チャンバー２５０Ｄに磁気 的に制御されたビーズを放出させる。 ５．円形コンベヤーを回転して、チャンバー２５０Ｄを第三の流体チャンバー１ ２０Ｃ２と一列に配列させ、それから溶解溶液（０．５％ｖ／ｗツイーン２０（ ミズーリー、セント・ルイスのシグマ・ケミカル・シーオー．）で補足された増 幅緩衝液および１００μｇ／ｍｌプロテナーゼＫ）が押出される。正しい位置に 溶解溶液を固定するために、円形コンベヤーを回転して、流体交換チャンネル２ ３１Ｄを閉じる。第四の２５０Ｄの温度は、現在５６℃に維持されている。隣接 の磁石を回転させて、細胞結合ビーズを曝気することによって攪拌が達成される 。 ６．４５分後、円形コンベヤーを回転させて、チャンバー２５０Ｄを第四の流体 チャンバー１２０Ｄ２に曝気させ、それにサンプルの細胞から抽出される核酸を 含有する溶解溶液が押出される。再度、細胞結合ビーズは、チャンバー２５０Ｄ に残る。溶解溶液の量は、第一および第三の反応チャンバー２５０Ａおよび２５ ０Ｃの混合量より８％多い（核酸結合ビーズによって占められた量を除いて）。 ７．チャンバー２５０Ａおよび２５０Ｃは、磁性で核酸結合ビーズで予め負荷を かけ、そして流体を排除される。円形コンベヤーを、連続して回転させ、第四の 流体チャンバー１２０Ｄ２を流体交換チャンネル２３１Ａと、そしてその後流体 交換チャンネル２３２Ｃと一列に配列し、そしてチャンバー２５０Ａと２５０Ｃ を、第四のチャンバー１２０Ｄ２から得られた核酸含有溶解溶液で満たす。チャ ンバー２５０Ｃ中のビーズに、精製ＤＮＡで予め負荷を加え、陽性結果を生じる のに十分な量で増幅配列を含む。チャンバー２５０Ａは、実験的増幅のためのも のである。チャンバー２５０Ｃは、陽性対照を提供する。チャンバー２５０Ｂは 、核酸結合ビーズおよび予め負荷を加えられた量の溶解溶液のみを含有する。そ れは、陰性対照として働く。 ８．円形コンベヤーを、現在回転させて、チャンバー２５０Ａ−２５０Ｃを閉じ る。チャンバー２５０Ａ−２５０Ｃは、ビーズ上の結合材料と一致する温度に維 持される。例えば、ダイナルのダイナビーズＭ−４５０パンＴ（ＣＤＬ） 結合 ビーズについては、最適温度は、２−４℃である。 ９．溶解溶液中のＤＮＡを、ＤＮＡ結合ビーズに結合させるのに十分な時間であ る１５分後、円形コンベヤーを回転させて、チャンバー２５０Ａ−２５０Ｃを５ 番目（１２０Ｅ２）、１０番目（１２０Ｊ２）および１５番目（１２０Ｐ２）の 流体チャンバーとそれぞれ一列に配列させ、そして溶解緩衝液は、チャンバー２ ５０Ａ−２５０Ｃの外に押出される。ＤＮＡ結合ビーズは、排出するのを磁気的 に抑制される。 １０．円形コンベヤーを回転させて、チャンバー２５０Ａ−２５０Ｃを６番目（ １２０Ｆ２）、１１番目（１２０Ｋ２）および１６番目（１２０Ｑ２）の流体チ ャンバーとそれぞれ一列に配列させ、そして洗浄溶液（上述の）は、チャンバー ２５０Ａ−２５０Ｃに導入される。ＤＮＡ結合ビーズは、磁気的に曝気される。 １１．１０分後、円形コンベヤーを回転させて、チャンバー２５０Ａ−２５０Ｃ を５番目（１２０Ｅ２）、１０番目（１２０Ｊ２）および１５番目（１２０Ｐ２ ）の流体チャンバーとそれぞれ一列に配列させ、そして洗浄溶液（上述の）は、 反応チャンバーから押出される。 １２．円形コンベヤーを回転させて、チャンバー２５０Ａ−２５０Ｃを７番目（ １２０Ｇ２）、１２番目（１２０Ｌ２）および１７番目（１２０Ｒ２）の流体 チャンバーとそれぞれ一列に配列させ、それから増幅緩衝液（０．０１％ｗ／ｖ ゼラチン、０．１％ｖ／ｗトリトンＸ−１００（ミズーリー、セント・ルイスの シグマ・ケミカル・シーオー．）で補足された）、必要とされるヌクレオチドト リホスフェート、標的配列（０．５μＭ）を増幅するのに適切なプライマーおよ びＴａｑポリメラーゼ（ウイスコンシン、マディソンのプロメガ・コープ．）を 含有する増幅溶液を押込む。 １３．円形コンベヤーを回転させて、チャンバー２５０Ａ−２５０Ｃを閉じる、 そして下部補助ブロックは、反応チャンバーディスクの下に位置づけられて、さ らに厳密な温度制御を提供する。その後、コントローラーは、ウー（Ｗｕ）らの プロク．ナトル．アカデ．サイ．ユーエスエイ（Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃ ａｄ． Ｓｃｉ．ＵＳＡ）、８６、２７５２−２７６０（１９８９）により記載 されたプロトコールでモデル化された温度プログラムを開始する。そのプログラ ムは、最初にチャンバー２５０Ａ−２５０Ｃを５５℃の温度に加熱し、そして２ 分間その温度に維持する。次に、コントローラーは、７２℃の複製温度（３分間 維持される）および９４℃のＤＮＡ融解温度（１分間維持される）の間の温度を 繰返す。複製温度の後、２５回インキュベーションが行われ、チャンバー２５０ Ａ−２５０Ｃ中の材料は、適当な増幅配列の存在について分析される。 ８番目（１２０Ｈ２）、９番目（１２０Ｉ２）、１３番目（１２０Ｍ２）およ び１４番目（１２０Ｎ２）の流体チャンバーは、このプロトコールに使用されず 、そして後反応操作のために入手可能である。それによって円形コンベヤーを回 転した配列が、設計されて、核酸含有材料と接触していた内側リング表面１４０ の部分は、陰性の対照反応が行われる反応チャンバーのための流体交換チャンネ ルによって回転するものはないことに注意する。汚染に対するＰＣＲ反応の感度 に関してこの注意が望まれる。流体交換チャンネル２３１Ｄは、設置され、それ で任意の流体交換ポート１２１−Ａ２から１２１−Ｒ２と一列に配列される場合 、流体交換チャンネル２３１Ａ−２３１Ｃおよび２３２Ｃのうち一列に配列され るものはない。反応チャンバーのこれら２つの群の間の共同配列の欠如は、不注 意に流体を混合するのを避ける。 実施例３−ＰＣＲ増幅 最近、磁気性ＤＮＡ結合ビーズが、溶解した細胞（例えば、ダインビーズ（Ｄ ｙｎｂｅａｄｓ）ＴＭＤＮＡディレクト（Ｄｉｒｅｃｔ）ＴＭ（ニューヨーク、 レイク・サクセスのダイナル））から放出されるＤＮＡを結合する細胞溶解の段 階で直接使用できることが示された。したがって、実施例２のプロトコールは、 非常に簡便化できる。この実施例では、反応チャンバーディスク上の各反応チャ ンバーは、別の独立した組の流体チャンバーをそして適切であれば、個別の毛細 管構造を有する。簡便性のために、以下に概略されるプロトコールは、１つの反 応チャンバーおよびそれに関連した流体チャンバーおよび毛細管構造に焦点を置 く。プロトコールは以下のとおりである。 １．毛細管構造１６０は、アッセイカセットのチャンバー２５０と一列に配列さ れ、毛細管１５０中の血液サンプルは、空気圧を用いて第四のチャンバー２５０ に押込まれる。（毛細管は、毛細管構造の出口を、反応チャンバーディスク上の 流体交換チャンネル２３１に隣接して位置決めされた通風口［示されず］と一列 に配列し、そして入口１５１を通して毛細管構造を満たすことによって、血液で 満たされている。）血液サンプルのみが第四の反応チャンバーの量を半分満たす 。チャンバー２５０は、５０−１００μｍの直径を示す磁性の白血球細胞結合の ビーズ（ニューヨーク、レイク・サクセスのダイナル）の供給により予め負荷が かけられ、そしてサンプルの量と等しい多量の溶解溶液が押出される。溶解溶液 は、１．０％ｖ／ｗツイーン２０（ミズーリー、セント・ルイスのシグマ・ケミ カル・シーオー．）で補足された増幅緩衝液の２×溶液である。（この溶解溶液 は、ダイナルによって提供される溶液に換えることができる。）溶解溶液を正し い位置に固定するために、円形コンベヤーを回転させて、チャンネル２３１を閉 じる。チャンバー２５０の温度は、現在５６℃に維持される。 ２．４５分後、円形コンベヤーを回転させて、チャンバー２５０を第一の流体チ ャンバー１２０Ａと一列に配列される。それに、サンプルの細胞残渣を含有する 溶解溶液が押出される。細胞ＤＮＡが結合されるＤＮＡ結合ビーズは、チャンバ ー２５０に残る。 ３．円形コンベヤーを回転して、チャンバー２５０を第二の流体チャンバー１２ ０Ｂと一列に配列し、そして増幅緩衝液（４０ｍＭ ＮａＣｌ、２０ｍＭ トリ ス−ＨＣｌ、ｐＨ８．３、５ｍＭ ＭｇＳＯ４）から構成される洗浄溶液が、チ ャンバー２５０に導入される。その後、円形コンベヤーを回転させて、チャンバ ー２５０を閉める。ＤＮＡ結合ビーズを磁気的に曝気する。 ４．１０分後、円形コンベヤーを回転して、チャンバー２５０をチャンバー１２ ０Ｂと一列に配列させ、そして洗浄溶液が反応チャンバーの外に押出される。 ５．第三の流体チャンバー１２０Ｃを用いて、段階４および５を反復する。 ６．その後、円形コンベヤーを回転して、チャンバー２５０を第四の流体チャン バー１２０Ｄと一列に配列させ、それから増幅溶液（０．０１％ｗ／ｖゼラチン 、０．１％ｖ／ｗトリトンＸ−１００（ミズーリー、セント・ルイスのシグマ・ ケミカル・シーオー．））、必要とされるヌクレオチドトルホスフェート、標的 配列（０．５μＭ）およびＴａｑポリメラーゼ（ウイスコンシン、マディソンの プロメガ・コープ．）を増幅するのに適切なプライマーを含む増幅溶液が押出さ れる。 ７．円形コンベヤーを回転して、チャンバー２５０を閉じ、そして下部補助ブロ ックは、反応チャンバーディスクの下に位置づけらて、さらに厳密な温度制御を 提供する。その後、コントローラーは、ウー（Ｗｕ）らのプロク．ナトル．アカ デ．サイ．ユーエスエイ（Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ．ＵＳ Ａ）、８６、２７５２−２７６０（１９８９）により記載されたプロトコールで モデル化された温度プログラムを開始する。そのプログラムは、最初にチャンバ ー２５０を５５℃の温度に加熱し、そして２分間その温度に維持する。次に、コ ントローラーは、７２℃の複製温度（３分間維持される）および９４℃のＤＮＡ 鎖分離温度（１分間維持される）の間の温度を繰返す。複製温度の後、２５回イ ンキュベーションが行われ、チャンバー２５０中の材料は、適当な増幅配列の存 在について分析される。 本発明が好ましい実施態様に基づいて力点をおいて記載された一方で、好まし い組成物および方法での変数が使用できること、そして本発明がここで特に記載 されたのより別のやり方で行えることを意図することは当業者には明らかである 。したがって、本発明は、以下の請求項によって定義されるとおり本発明の概念 および範囲内で包含された全ての改変を包含する。 本発明は、限定されないが、ＰＣＲアッセイのような、種々の法化学および診 断生化学的アッセイを行う際に使用するのに適した効果的なバルブを有する経済 的な高温微小反応器を提供する。微小反応器は、高蒸気圧が特に考慮される場合 でさえ、自動化アッセイを行うのにも適切に適合される。 本発明は、（ａ）反応チャンバーを包含する第一のアセンブリー、および（ｂ ）温度制御のための第二のアセンブリー（ここで、第二のアセンブリーは、反応 チ ャンバーに隣接して位置づけることができる。）を包含する反応チャンバー内に 流体密閉の手段で温度が上昇する反応を行う系でもありる。第一のアセンブリー は、複数の反応チャンバーを包含し、その各々は、流体交換チャンネルを有し、 そして好ましくは、少なくとも３つのこのような反応チャンバーを包含する。第 二のアセンブリーは、熱源、冷却槽、またはその両方、そして好ましくは流体回 転翼を包含する。 このシステムは、第一のアセンブリーと接触して滑らせて位置決めでき、そし て複数の流体チャンバーを含む第三のアセンブリーをも包含できる。各流体チャ ンバーは、流体交換ポートを有し、その複数の流体交換ポートは、第一のアセン ブリー、および流体を、第一の流体交換チャンネルと一列に配列できる第一の交 換ポートを有する流体チャンバーから、配列された第一の流体交換チャンネルの 反応チャンバーに流れ出させる第一の流体回転翼に相対して第三のアセンブリー を滑らせて位置決めすることによって、第一の流体交換チャンネルと一列に配列 できる。そして、ある実施態様では、流体に反応チャンバーを離れさせるための 第二の流体回転翼である。 第一のアセンブリーは、第二のアセンブリーの範囲内に適合する。この組合せ は、流体密閉である。ここで、第一および第三のアセンブリーは、互いに相対的 に滑らすことができる。第一の流体交換チャンネルが第三のアセンブリー中の流 体交換チャンネルと一列に配列されない場合、このような流体は、第一の流体交 換チャンネルを通って流れない。さらに、第一のアセンブリーと第三のアセンブ リーの間の流体密閉の封印は、流体の温度が約９０℃から約１００℃である場合 に反応チャンバー中の流体を維持する際に効果的である。 別の実施態様は、外部の透過なな壁を有する少なくとも１つの反応または流体 チャンバーを包含する。本発明は、光を、反応または流体チャンバーの外部透過 壁に向ける能力のある光源をも包含する。このような実施態様としては、（ａ） 照明反応または外部透過壁を有する流体チャンバーから反射される光、（ｂ）照 明反応または外部透過明壁を有する流体チャンバーを通って透過される光、また は（ｃ）外部透明壁を有する反応または流体チャンバー中の励起分子から発散す る光放出を検出する能力のある光検出装置が挙げられる。 別の実施態様としては、第三のアセンブリーまたは第一のアセンブリーを滑ら せる滑動、および（ａ）第三のアセンブリーまたは第一のアセンブリーの滑動、 および（ｂ）流体を、流体チャンバーから反応チャンバーに流させるための第一 の流体回転翼を制御するプロセッサが挙げられる。滑動は、第一および第三のア センブリーの間の線状または環状の動きに影響する。 本発明としては、反応チャンバーの温度を監視する温度監視装置が挙げられる 。他の実施態様としては、温度監視装置から信号を受け取り、そして熱源を制御 するプロセッサが挙げられる。本発明の内容に使用される冷却槽は、プロセッサ の制御下にもある。冷却槽は、循環液を含む導管を包含する。 別の実施態様としては、反応チャンバーに隣接して位置決めできる永久磁石、 永久磁石を回転するターンテーブル、第一または第三のアセンブリーを滑らせる ための滑動、および（ａ）第一のアセンブリーまたは第三のアセンブリーの滑動 、（ｂ）流体を、流体チャンバーから反応チャンバーに流させるための第一の流 体回転翼、（ｃ）熱源、および（ｄ）磁石のターンテーブルを制御するプロセッ サが挙げられる。 別の実施態様は、サンプルをここに記載されたアッセイシステムの第一の反応 チャンバーに導入すること、および１つまたはそれ以上の流体チャンバーから、 ＰＣＲ反応を行うのに必要な試薬を含有する第一の反応チャンバー溶液に輸送す ることからなるＰＣＲ反応を行う方法に関する。好ましくは、アッセイシステム の第二のアセンブリーは、約５秒以内で約２５℃から約７５℃に温度を上昇させ る。第二のアセンブリーは、約５秒以内で約７５℃から約５０℃に温度を降下さ せる。 本発明は、反応チャンバーの温度を迅速に調節する機構、（ｉ）第一および第 二のカバーを有し、第一および第二のカバーの間の間隔によって定義される厚み を有する反応チャンバーを包含する第一のアセンブリー、（ｉｉ）熱源、冷却槽 、および第二のアセンブリーの表面に開く複数の加圧流体チャンバーを包含する 第二のアセンブリー、および（ｉｉｉ）加圧流体チャンネル内で流体圧力を制御 するための圧力コントローラーを包含するアッセイシステムを含む。ここで、第 二のアセンブリーは、加圧流体チャンネルが反応チャンバーのカバーと接触して いるように、反応チャンバーに隣接して位置決めできる。第二のアセンブリーに 含まれる熱源は、第二のアセンブリーに付属した少なくとも１つの電気的加熱器 を包含することが好ましい。第二のアセンブリーに含まれる冷却槽は、第二のア センブリーに不可欠な水または他の流体についての導管および導管と通して流体 を 流させる流体回転翼を包含するのが好ましい。 好ましくは、第一および第三のアセンブリーが、第二のアセンブリーと組合せ て使用され、（ｉ）第一および第二の末端板（ここで、第一の末端板が反応チャ ンバーに隣接して位置決めできる。）および（ｉｉ）第一および第二の末端板の 間に位置決めされ、そして熱電気的熱ポンプを形成する電気的に直列に繋がった 複数の対のｐ型およびｎ型の半導体ブロックを包含する。熱ポンプは、第一の極 を示す電圧が直列に繋がった半導体ブロックにかけられる場合に、熱を第一の末 端板から第二の末端板に、そして第一の極性に対峙する極の電圧が一連に繋がっ た半導体ブロックにかけられる場合に、熱を第二の末端から第一の末端板に吸い 上げる。好ましくは、反応チャンバーの厚みは、約１ｍｍまたはそれ以下である 。 加圧された流体チャンネル中の流体が圧力を上昇させる場合に好ましい実施態 様が使用され、そして第二のアセンブリーが反応チャンバーに隣接して位置決め され、反応チャンバーに隣接して圧力が加えられる。第一のカバーが変形可能な 材料から形成される場合にこの使用が増進され、ここで、第二のアセンブリーが 第一のカバーに隣接して位置決めされる場合、複数の隣接通路を介して第一のカ バーに対してかけられたガスの圧力は、反応チャンバーの幅を狭めるために第一 のカバーを変形するのに有効である。したがって、第二のアセンブリーが第一の カバーに隣接して位置決めされる場合、および第二のアセンブリーの加圧された 流体チャンネル中の流体が圧力を減少させる場合は、第一のカバーは、第二のア センブリーに付着する。本発明は、第二のアセンブリーを第一のアセンブリーか ら移動させるトランスロケーターを包含するのが好ましい。ここで、第一のカバ ーが第二のアセンブリーに付着される場合、第二のアセンブリーは、第二のアセ ンブリーを第一のアセンブリーから移動させることによって、第一のアセンブリ ーから移動できる。 好ましい実施態様は、（ａ）変形可能な材料から形成されたカバーを有する反 応チャンバーおよび（ｂ）反応チャンバーの温度を迅速に調節する機構を包含す る。この機構は、（ｉ）第一および第二の末端板（ここで、第一末端板は、該反 応チャンバーカバーと接触して位置決めできる）、および（ｉｉ）第一および第 二末端板の間に位置決めされ、そして電気的に一連に繋がって熱電気的熱ポンプ を形成した複数の対のｐ型およびｎ型の半導体ブロックを包含する。ここで、熱 ポンプは、第一の極を示す電圧が一連に繋がった半導体ブロックにかけられる場 合に、熱を第一の末端板から第二の末端板に、そして第一の極に対峙する極の電 圧が一連に繋がった半導体ブロックにかけられる場合に、熱を第二の末端から第 一の末端板に吸い上げる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/566 Ｇ０１Ｎ 33/566 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，Ｂ Ｂ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ (72)発明者 サウスゲート，ピーター，ディー. アメリカ合衆国 ニュージャージー州 モ ンマウス ジャンクション リッジ ロー ド 958 (72)発明者 ザンズッチ，ピーター，ジェイ. アメリカ合衆国 ニュージャージー州 ロ ーレンスヴィル ジル アヴェニュー 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．反応チャンバー内で流体密閉の手段で（in a fluid-tight manner）温度 の上昇した反応（elevated temperature reactions）を実施するアッセイシステ ムであって、 （ａ）該反応チャンバーを包含する第一のアセンブリーと、（ｂ）温度制御のた めの第二のアセンブリーとを含み、且つ、該第二のアセンブリーは、反応チャン バーに隣接して（adjacent to）位置決めされ得るアッセイシステム。 ２．さらに、第一のアセンブリーと接触して滑らせて位置決め（slideably po sitioned）でき、そして複数の流体チャンバーを含む第三のアセンブリーを包含 し、且つ、各流体チャンバーが流体交換ポートを有し、該流体交換ポートの複数 が、第一のアセンブリーに関して第三のアセンブリーを滑らして位置決めするこ とによって、第一の流体交換チャンネルと一列に並べる（aligned with）ことが できる請求項１に記載のアッセイシステム。 ３．さらに、第一の流体交換チャンネルと一列に並べることができる流体交換 ポートを有する流体チャンバーから、配列された第一の流体交換チャンネルの反 応チャンバーに流体を流させる第一の流体回転翼（fluid impeller）を包含する 請求項２に記載のアッセイシステム。 ４．さらに、反応チャンバーに流体を残させる（leave）ための第二の流体回 転翼を包含し、且つ、第一のアセンブリーが、第一の流体交換チャンネルが第三 のアセンブリー中の流体交換チャンネルと一列に並んでいない場合に、流体が第 一の流体交換チャンネルを通して流れないように、流体密閉で、滑らし可能な手 段で第三のアセンブリー内に適合する（fits）請求項３に記載のアッセイシステ ム。 ５．さらに、第三のアセンブリーまたは第一のアセンブリーを滑らせるための スライダーと、 （ａ）第三のアセンブリーまたは第一のアセンブリーの滑動、および（ｂ）流 体を流体チャンバーから反応チャンバーに流させるための第一の流体回転翼を制 御するためのプロセッサと、 を包含する請求項２に記載のアッセイシステム。 ６．請求項１に記載のアッセイシステムの第一の反応チャンバーにサンプルを 導入し、そして１つまたはそれ以上の流体チャンバーから、ＰＣＲ反応を実施す るのに必要な試薬を含有する第一の反応チャンバー溶液に移動させることを包含 するＰＣＲ反応を実施する方法。 ７．前記第二のアセンブリーが、約５秒以内で約２５℃から約７５℃の温度に 上昇させる請求項６に記載の方法。 ８．前記第二のアセンブリーが、約５秒以内で約７５℃から約５０℃の温度に 低下させる請求項６に記載の方法。 ９．反応チャンバーの温度を迅速に調節するための機構を有し、 前記アッセイシステムが（ａ）第一および第二のカバーを有し、および第一お よび第二のカバーの間の距離によって定義される厚みを示す反応チャンバーを包 含する第一のアセンブリーと、（ｂ）熱源、冷却槽および第二の構成要素の表面 で開く複数の加圧流体チャンネルを包含する第二のアセンブリーと、（ｃ）該加 圧流体チャンネル内で液圧を制御するための圧力コントローラーとを包含し、 該第二のアセンブリーが、加圧流体チャンネルが反応チャンバーのカバーと接 触しているように反応チャンバーに隣接して位置決めできるものであるアッセイ システム。 １０．前記熱源が、第二のアセンブリーに付随した（attached to）少なくと も１つの電気的加熱器を包含し、且つ、前記冷却槽が、第二のアセンブリーに不 可欠な（integral）水または他の流体のための導管と、該導管を通って流体を流 れさせるための流体回転翼とを包含する請求項９に記載のシステム。 １１．（ａ）変形できる材料から形成されたカバーを有す反応チャンバーと、 （ｂ）該反応チャンバーの温度を迅速に調節するための機構とを包含し、 該機構が、（ｉ）第一および第二の末端板（該第一の末端板は、該反応チャン バーカバーと接触して位置決めできる）と、 （ｉｉ）第一および第二の末端板の間に位置決めされ、且つ熱電気的（thermo electric）熱ポンプを形成するように電気的に直列に繋がった複数の対のｐ型お よびｎ型の半導体ブロックとを包含し、 前記熱ポンプが、直列に繋がった半導体ブロックを横切って（across）第一の 極性の電流が印加された際には、第一末端板から第二末端板に熱を送り（pumps heat）；該直列に繋がった半導体ブロックを横切って、該第一の極性と反対の極 性の電流が印加された際には、第二末端板から第一末端板に熱を送るアッセイシ ステム。