特許 6754458 磁気混合のための装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6754458

(24)【登録日】2020年8月25日

(45)【発行日】2020年9月9日

(54)【発明の名称】磁気混合のための装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/02 20060101AFI20200831BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20200831BHJP

   C12Q 1/6844 20180101ALI20200831BHJP

   B01F 13/08 20060101ALI20200831BHJP

   G01N 1/10 20060101ALI20200831BHJP

【ＦＩ】

   C12M1/02 A

   C12M1/34 Z

   C12Q1/6844 Z

   B01F13/08 Z

   G01N1/10 C

【請求項の数】17

【外国語出願】

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2019-35341(P2019-35341)

(22)【出願日】2019年2月28日

(62)【分割の表示】特願2016-573903(P2016-573903)の分割

【原出願日】2015年6月5日

(65)【公開番号】特開2019-110913(P2019-110913A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2019年2月28日

(31)【優先権主張番号】62/013,648

(32)【優先日】2014年6月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500174502

【氏名又は名称】ルミネックス コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】ホイットマン，ダグ

(72)【発明者】

【氏名】ハイスラー，ジェイムズ

(72)【発明者】

【氏名】ボザース，コリン

(72)【発明者】

【氏名】シュウ，ジャーメイン

(72)【発明者】

【氏名】コリンズ，チャールズ

(72)【発明者】

【氏名】スミス，エリック

【審査官】 福間 信子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４９１１５５５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１５４５７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表平１０−５０３３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１１−５０００１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｍ １／００−３／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応剤を混合する方法であって、前記方法は、
装置を獲得することであって、該装置は、
磁気応答性の構成要素及び反応剤を包含するチャンバと、
回転シャフトに結合された磁石と、
を備え、
前記チャンバの側面は先細りしており、且つ前記チャンバの前記底面は湾曲しており、
前記底面は、第１半径を有して湾曲しており、
前記磁気応答性の構成要素は、第２半径を有する球形のボールであり、且つ、
前記第２半径は、前記第１半径の５０％以上かつ１００％未満であり、
前記シャフトは、第１シャフト位置から第２シャフト位置まで移動するように構成され、
前記第１シャフト位置において、前記磁石の前記第２端部は、前記チャンバから遠位にあり、且つ、
前記第２シャフト位置において、前記磁石の前記第２端部は、前記チャンバの近位にある、ことと、
前記シャフトを第１位置から第２位置まで移動させることであって、前記磁気応答性の構成要素は、前記チャンバ内で、該チャンバの底面である第１位置から前記チャンバの側面である第２位置まで移動され、これによって前記反応剤を混合する、ことと、
を備える、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記磁気応答性の構成要素は、前記第１位置から前記第２位置まで移動され、且つおおよそ３秒間、前記第２位置で保持され、且つ、
前記磁気応答性の構成要素は、前記第２位置から前記第１位置まで移動され、且つおおよそ３秒間、前記第１位置で保持される、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、
前記磁気応答性の構成要素は、おおよそ９０秒間、前記第１位置と前記第２位置との間を循環する、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、
前記反応剤の少なくとも１つは、凍結乾燥された形態で提供される、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、
ポリメラーゼ連鎖反応を開始する前に、前記磁気応答性の構成要素を移動させることを備える、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法であって、
ポリメラーゼ連鎖反応の少なくとも一部分の間に、前記磁気応答性の構成要素を移動させることを備える、方法。

【請求項7】

請求項６に記載の方法であって、
前記磁気応答性の構成要素の移動は、温度を徐々に上げる段階の間に起こる、方法。

【請求項8】

請求項６に記載の方法であって、
前記第１位置から前記第２位置までの、前記磁気応答性の構成要素の移動は、前記チャンバにおける温度勾配を減少させる、方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法であって、
ポリメラーゼ連鎖反応の前に、及びポリメラーゼ連鎖反応の間に、前記磁気応答性の構成要素を移動させることを備える、方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法であって、
逆転写反応を開始する前に、前記磁気応答性の構成要素を移動させることを備える、方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、
逆転写反応の少なくとも一部分の間に、前記磁気応答性の構成要素を移動させることを備える、方法。

【請求項12】

請求項１に記載の方法であって、
ポリメラーゼ連鎖反応の前に、及びポリメラーゼ連鎖反応の間に、前記磁気応答性の構成要素を移動させることを備える、方法。

【請求項13】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１位置から前記第２位置への、前記磁気応答性の構成要素の移動は、前記チャンバの中のワックス凍結乾燥層を反転させる、方法。

【請求項14】

請求項１に記載の方法であって、
前記磁気応答性の構成要素は球体である、方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の方法であって、
前記球体は、おおよそ０．０６２５インチの直径を有する、方法。

【請求項16】

請求項１に記載の方法であって、
前記磁気応答性の構成要素は、第１直径を有するディスク又は球体であり、且つ前記磁気応答性の構成要素の、前記第１位置から前記第２位置までの距離は、前記第１直径の２倍の値と５倍の値との間にある、方法。

【請求項17】

請求項１に記載の方法であって、
前記反応剤はポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）反応剤である、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願への相互参照］
この出願は、２０１４年６月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／０１３，６４
８号明細書に対する優先権を主張し、その内容は、参照によって本明細書に組み入れられ
る。

【0002】

本発明の実施形態は、磁場を用いて構成要素を混合することに関する。特別な実施形態
は、１つ以上のチャンバに磁場を加えること、及びチャンバの中の内容物を混合するため
に、各チャンバの中で磁気応答性の構成要素を移動させることに関する。

【背景技術】

【0003】

以下の説明及び例は、それらがこの節の中に含まれることによって、先行技術であると
は認められない。

【0004】

ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を含む化学反応及び生体反応は、通常、１つ以上の物
理的状態において、複数のタイプの反応剤を利用する。例えば、効率及び／又は結果の一
貫性を上げるために、反応の構成要素を混合することは、しばしば望ましい。特に、凍結
乾燥された反応剤は、液体よりも大々的な混合を要求するかもしれないが、これは、反応
体積の中の反応剤を、再水和すると共に分配するためである。ＰＣＲの状況においては、
例えば、反応剤は、一般に何回も液体をピペットで上下させることによって混合される。

【0005】

ＰＣＲプロセスの前に、又はＰＣＲプロセスの間に構成要素を混合することは、幾つか
の難題を提示する可能性がある。例えば、囲まれたサンプル−応答システムの中に混合機
構を組み入れることは、困難な場合がある。加えて、反応構成要素が乳化する可能性を減
らすために、精密に制御されたやり方で、あるプロセスの中で構成要素を混合することは
望ましいかもしれない。

【0006】

本開示の代表的な実施形態は、精密に制御されたやり方で、構成要素を混合することを
準備する。加えて、代表的な実施形態は、ＰＣＲアセンブリの空間的制限の範囲内に、組
み入れることが可能である。

【発明の概要】

【0007】

本開示の代表的な実施形態は、チャンバ内及びチャンバ外に位置する構成要素間の磁気
的結合によって、チャンバの中の内容物を混合するためのシステム及び方法に関する。

【0008】

特別な実施形態は、チャンバの中で磁気応答性の構成要素を移動させるために、磁場を
加えることに関する。磁気応答性の構成要素は、例えば、ボール、ディスク、又はロッド
であってもよい。特定の実施形態において、磁気応答性の構成要素を用いた磁気混合は、
以下の１つ以上の事項を助成する。即ち、１つ以上の事項とは、反応体積の底部又は側部
からの気泡の変位、凍結乾燥された反応剤の再懸濁、及び／又はワックスの反転であり、
ここでワックスの反転は、ワックス−再懸濁緩衝剤界面での表面張力を破壊することによ
って、自然に反転されなかったものである。ある実施形態において、磁気応答性の構成要
素はまた、表面張力を破壊するが、このことは、気泡がより容易に液体から脱出するのを
許すことを可能にする。更に、磁気混合は、反応体積における温度勾配を減少させるため
に、連続的に又は間欠的に使用してもよい。これは、例えば、チャンバの加熱及び／又は
冷却を含むＰＣＲのような応用において、有利であり得る。特別な実施形態において、混
合プロセスの間、磁石はチャンバに向けて移動するが、この磁石は、磁気応答性の構成要
素を、液体のメニスカスのすぐ下まで持ち上げ、且つ、その後、磁石はチャンバから離れ
るように移動する。この混合プロセスは、磁気的引力によって、磁気応答性の構成要素を
チャンバの底部へ向ける運動、又は磁気応答性の構成要素が、重力によって、チャンバの
底部まで落下するような運動のいずれかによる。ある実施形態において、磁気応答性の構
成要素は、その上部位置で（例えば、メニスカスの近くで）、約０、１、２、３、４、又
は５秒の間、保持され、且つその低部位置で（例えば、チャンバの底部で）、約０、１、
２、３、４、又は５秒の間、保持される。特別な実施形態において、チャンバの内容物を
混合するために、磁気応答性の構成要素の、その上部位置と下部位置との間の移動は、約
１５、３０、６０、９０、１２０、１８０、２４０又は３６０秒の間、又は、約１５秒か
ら約１８０秒までの間、３０秒から１２０秒までの間、若しくは約６０秒から約１２０秒
の間、若しくは約６０秒から２４０秒までの間、若しくは約６０秒から３６０秒までの間
、継続することが可能である。ある実施形態において、磁気応答性の構成要素の、その上
部位置と下部位置との間の移動は、チャンバの中で起こる反応の時間を通して、連続的で
あるか、又は間欠的である。特別な実施形態において、チャンバは、２５μｌと２ｍｌと
の間の体積、２５μｌと１ｍｌとの間の体積、２５μｌと５００μｌとの間の体積、２５
μｌと１００μｌとの間の体積、５０μｌと２ｍｌとの間の体積、５０μｌと１ｍｌとの
間の体積、又は５０μｌと５００μｌとの間の体積を有する。

【0009】

ある実施形態は装置を含み、該装置は、第１端部及び第２端部、並びに第１端部と第２
端部との間に延在する長手軸を備えるシャフトと、シャフトに結合されたモータであって
、該モータは、シャフトの長手軸の周りにシャフトを回転させるように構成される、モー
タと、シャフトに結合された磁石であって、該磁石は、シャフトの長手軸の近位にある第
１端部、及びシャフトの長手軸の遠位にある第２端部を備える、磁石と、チャンバを収容
するように構成されたハウジングと、を備える。特別な実施形態において、シャフトは、
第１シャフト位置から第２シャフト位置まで移動するように構成され、そこでは、第１シ
ャフト位置において、磁石の第２端部はハウジングから遠位にあり、且つ第２シャフト位
置において、磁石の第２端部はハウジングの近位にある。

【0010】

特定の実施形態において、シャフトは、第１シャフト位置から第２シャフト位置まで回
転するように構成される。幾つかの実施形態において、ハウジングは、チャンバを収容す
るように構成された挿入部を備える。ある実施形態は、ハウジング内に収容されたチャン
バ、及びチャンバ内に配置された移動可能な磁気応答性の構成要素を更に備えることが可
能である。特別な実施形態において、シャフトが第１シャフト位置にある場合、移動可能
な磁気応答性の構成要素は第１位置にあり、且つシャフトが第２シャフト位置にある場合
、移動可能な磁気応答性の構成要素は第２位置にある。

【0011】

幾つかの実施形態において、移動可能な磁気応答性の構成要素が第１位置にある場合、
移動可能な磁気応答性の構成要素は、チャンバの底面と接触しており、且つ移動可能な磁
気応答性の構成要素が第２位置にある場合、移動可能な磁気応答性の構成要素は、チャン
バの側面（しかも底面ではない）と接触している。特定の実施形態において、ハウジング
は、熱電冷却器（ＴＥＣ）を備える。ある実施形態において、チャンバは、安定化された
、凍結乾燥された生体反応剤の組成を備える。特別な実施形態において、チャンバの側面
は先細りしており、且つチャンバの底面は湾曲している。特定の実施形態において、底面
は、第１半径を有して湾曲している。移動可能な磁気応答性の構成要素は、第２半径を有
する球形のボールであり、且つ第１半径は、第２半径よりも大きい。ある実施形態におい
て、第２半径（即ち、ボールの半径）は、第１半径（即ち、底面の半径）の、少なくとも
５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％である（しかし、１００％よりは小さい）
。

【0012】

特別な実施形態において、移動可能な磁気応答性の構成要素は、ボール、ディスク、又
はロッドである。ある態様において、磁気応答性の構成要素は、その寸法において、約０
．５ｍｍと約５ｍｍとの間の、又は約１ｍｍと約２ｍｍとの間の直径又は長さを有しても
よい。幾つかの実施形態において、ロッドは、おおよそ０．０６２５インチと０．１２５
インチとの間の長さを有する。特定の実施形態において、移動可能な磁気応答性の構成要
素は、ステンレス鋼のボールである。特別な実施形態において、ステンレス鋼のボールは
、４００系ステンレス鋼のボールである。幾つかの実施形態において、ボールは、約１．
６ｍｍの直径を有する。幾つかの実施形態において、ステンレス鋼の物体（例えば、ボー
ル、ディスク、又はロッド）は、その表面から遊離鉄又は他の含有物を除去するために、
不動態化されている。ステンレス鋼は、例えば、一連の酸浴によって不動態化することが
可能であるが、これら一連の酸浴は、その表面から遊離鉄又は他の含有物を取り除き、且
つ腐食からステンレス鋼を保護する均一な自然酸化層を形成する。磁気応答性の構成要素
は、好ましくは、ある材料から成るか、又はある材料で被覆されるが、ここである材料は
、その中に存在する反応条件に対して不活性である。ある態様において、磁性材料又は磁
気応答性材料は、自身が反応環境と相互作用するのを防止するために、非磁気応答性材料
ですっぽり包むか、又は非磁気応答性材料で被覆してもよい。例えば、磁性材料又は磁気
応答性材料は、セラミック、ガラス、又はプラスチック（例えば、ポリスチレン、ポリエ
チレン、ポリエテン、ポリプロピレン、ネオプレン、ポリテトラフルオロエチレン)です
っぽり包むか、又はこれらのもので被覆してもよい。

【0013】

ある実施形態において、チャンバは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）核酸増幅プロセ
スでの使用に適した内容物を備え、且つ移動可能な磁気応答性の構成要素は不動態化され
、その結果として、チャンバの内容物と反応しない酸化層を形成する。特別な実施形態に
おいて、チャンバは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）核酸増幅プロセスでの使用に適し
た反応剤を備える。

【0014】

幾つかの実施形態において、第１シャフト位置は、第２シャフト位置から、おおよそ１
５、２０、２５、３０、３５、５０、６０、７０、８０、又は９０度にある。幾つかの実
施形態において、第１シャフト位置は、第２シャフト位置から、約１５度から９０度の間
、２０度から５０度の間、２０度から３０度の間にある。特定の実施形態は、シャフトの
回転を第１シャフト位置と第２シャフト位置との間に制限するように構成されたスイッチ
を更に備える。ある実施形態において、スイッチは、シャフトに結合されたディスクを備
える光学的スイッチである。特別な実施形態において、装置は、シャフトの回転を第１シ
ャフト位置と第２シャフト位置との間に制御するように構成されたポリメラーゼ連鎖反応
（ＰＣＲ）制御モジュールに結合される。幾つかの実施形態において、ＰＣＲ制御モジュ
ールは、シャフトの回転を第１シャフト位置から第２シャフト位置まで制御するように構
成され、その結果、移動可能な磁気応答性の構成要素は、おおよそ０、１、２、３、４、
５秒の間（又はこれらの中の任意の範囲）、第１位置に保持され、且つ、その後、第２位
置へ移動され、且つおおよそ０、１、２、３、４、５秒の間（又はこれらの中の任意の範
囲）、第２位置に保持される。特定の実施形態において、ＰＣＲ制御モジュールは、シャ
フトの回転を第１シャフト位置から第２シャフト位置まで制御するように構成され、その
結果、移動可能な磁気応答性の構成要素は、おおよそ１５、３０、６０、９０、１２０、
１８０、２４０、又は３６０秒（又はこれらの中の任意の範囲）の間、第１位置と第２位
置との間を循環する。幾つかの実施形態において、ＰＣＲ制御モジュールは、シャフトの
回転を第１シャフト位置から第２シャフト位置まで制御するように構成され、その結果、
移動可能な磁気応答性の構成要素は、第１位置と第２位置との間で循環するが、この循環
は、ＰＣＲの開始の前に、又はＰＣＲの開始と同時に（例えば、初期変性ステップの間に
、又はもしそれが逆転写ＰＣＲである場合、逆転写段階の間に）起こる、ＰＣＲの間に間
欠的に起こる（例えば、反応における温度勾配を減少させるために、温度変化の間に混合
する）、又はＰＣＲの全て、又はＰＣＲのかなりの部分の間に連続的に起こる。

【0015】

ある実施形態において、４８メガガウス−エルステッド（ＭＧＯｅ）と５４メガガウス
−エルステッドとの間の最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）を有する。幾つかの実施形態に
おいて、磁石は、おおよそ５２ＭＧＯｅの最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）を有する。特
別な実施形態において、磁石の第２端部は、回転シャフトの長手軸から、おおよそ０．７
０、０．７５、０．８０、０．８２、０．８５、又は０．９０インチ（又はこれらの中の
任意の範囲）に位置する。幾つかの実施形態において、システムが第１シャフト位置にあ
る場合、磁石の第２端部は、移動可能な磁気応答性の構成要素の質量中心から、おおよそ
０．１０、０．１５、０．２０．０．２１、０．２２、又は０．２５インチ（又はこれら
の中の任意の範囲）にある。装置は次のように構成してもよい。即ち、磁石が第２位置に
ある場合、磁石は、磁気応答性の構成要素を磁気的に引き付けるのに、単に十分近い位置
にあるか、又は、磁石が第２位置と第１位置の両方にある場合、磁石は、磁気応答性の構
成要素を磁気的に引き付けるのに、十分近い位置にある。磁気応答性の構成要素を、その
下部位置まで磁気的に引き付けることは、要望に応じて、重力だけによる場合よりも、磁
気応答性の構成要素を下部位置まで、より速く移動させるための能力を提供する。特定の
実施形態において、磁石は長手方向に磁化される。ある実施形態において、磁石はネオジ
ムから成る。特別な実施形態において、磁石は、おおよそ０．１２５インチの直径及び０
．３７５インチの長さを有する円筒の形状をしている。幾つかの実施形態において、ハウ
ジングは、磁石を収容するように構成された第１開口部を備え、その結果、シャフトが第
２シャフト位置にある場合、磁石の第２端部は、第１開口部の中に延在する。ある実施形
態において、シャフトが第１シャフト位置にある場合、磁石の第２端部はまた、第１開口
部の中に延在してもよい、又は第１開口部の中に部分的に延在してもよい。特定の実施形
態において、ハウジングは、チャンバを収容するように構成された第２開口部を備える。
特別な実施形態において、ハウジングは、光ファイバケーブルを収容するように構成され
た第３開口部を備える。幾つかの実施形態において、ハウジングは、第２光ファイバケー
ブルを収容するように構成された第４開口部を備える。ある実施形態において、ハウジン
グは、円錐形の空間を画定する挿入部を備える。

【0016】

幾つかの実施形態は装置を含み、該装置は、第１端部及び第２端部、並びに第１端部と
第２端部との間に延在する長手軸を備えるシャフトと、シャフトに結合されたモータであ
って、該モータは、シャフトの長手軸の周りにシャフトを回転させるように構成される、
モータと、シャフトの長手軸に沿ってシャフトに結合された複数の磁石であって、各磁石
は、シャフトの長手軸の近位にある第１端部、及びシャフトの長手軸の遠位にある第２端
部を備える、複数の磁石と、直線軸に沿って配列された複数のハウジングを備えるモジュ
ールと、を備える。モジュールは、例えば、４個から２４個のハウジング、４個から１２
個のハウジング、４個から８個のハウジング、４個から６個のハウジング、６個から２４
個のハウジング、又は６個から１２個のハウジングを備えてもよい。特定の実施形態にお
いて、シャフトの長手軸は、複数のハウジングの直線軸に実質的に平行であり、且つ複数
の磁石の各磁石は、複数のハウジングの対応するハウジングと一列に整列される。

【0017】

ある実施形態において、シャフトは、各磁石の第２端部が、対応するハウジングから遠
位にある第１シャフトから回転するように構成され、且つシャフトは、各磁石の第２端部
が、対応するハウジングから近位にある第２シャフト位置まで回転するように構成される
。特別な実施形態は、複数のハウジングの各ハウジング内に配置されたチャンバと、各チ
ャンバ内に配置された移動可能な磁気応答性の構成要素と、を更に備える。幾つかの実施
形態において、シャフトが第１位置にある場合、各磁石の第２端部は、チャンバの側面の
遠位にあり、且つシャフトが第２位置にある場合、各磁石の第２端部は、チャンバの側面
の近位にあり、且つチャンバの底面の遠位にある。特定の実施形態において、シャフトが
第１シャフト位置にある場合、各チャンバにおける移動可能な磁気応答性の構成要素は、
チャンバの底面と接触した状態で第１位置にあり、且つシャフトが第２シャフト位置にあ
る場合、各チャンバにおける移動可能な磁気応答性の構成要素は、チャンバの側面に接触
した状態で第２位置にあり、且つチャンバの底面に接触していない状態にある。

【0018】

ある実施形態において、各チャンバの側面は先細りしており、且つ各チャンバの底面は
湾曲している。特別な実施形態において、ハウジングは、熱電冷却器（ＴＥＣ）を備える
。幾つかの実施形態において、各チャンバは、安定化された、凍結乾燥された生体反応剤
の組成を備え、該生体反応剤は、ヌクレオシド三燐酸塩（ＮＴＰ）及びポリメラーゼ酵素
を備える、凍結乾燥されたペレットを備える。特別な実施形態において、移動可能な磁気
応答性の構成要素は、ステンレス鋼のボールである。ある態様において、磁気応答性の構
成要素は、その最長寸法において、約０．５ｍｍから約５ｍｍの間の、又は約１ｍｍから
約２ｍｍの間の、直径又は長さを有してもよい。幾つかの実施形態において、移動可能な
磁気応答性の構成要素は、おおよそ０．０６２５インチの直径を有する球体（即ち、ボー
ル）である。特定の実施形態において、各チャンバは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）
核酸増幅プロセスでの使用に適した内容物を備え、且つそこでは、移動可能な磁気応答性
の構成要素は、不動態化され、その結果として、チャンバの内容物と反応しない酸化層を
形成する。ある実施形態において、各チャンバは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）核酸
増幅プロセスでの使用に適した反応剤を備える。特別な実施形態において、各チャンバは
液体を更に備える。

【0019】

幾つかの実施形態において、シャフトが第１シャフト位置にある場合、各チャンバにお
ける移動可能な磁気応答性の構成要素は、チャンバの底面と接触しており、シャフトが第
２シャフト位置にある場合、各チャンバにおける移動可能な磁気応答性の構成要素は、チ
ャンバの側面に接触する第２位置にあり、且つ移動可能な磁気応答性の構成要素の第２位
置は、液体の表面とチャンバの底面との間に位置する。特定の実施形態において、第１シ
ャフト位置は、第２シャフト位置から、おおよそ１５、２０、２５、３０、３５、５０、
６０、７０、８０、又は９０度にある。幾つかの実施形態において、第１シャフト位置は
、第２シャフト位置から、約１５度から９０度、２０度から５０度、又は２０度から３０
度の間にある。

【0020】

ある実施形態は、シャフトの回転を第１シャフト位置と第２シャフト位置との間に制限
するように構成されたスイッチを更に備える。特別な実施形態において、スイッチは、シ
ャフトに結合されたディスクを備える光学的スイッチである。幾つかの実施形態において
、装置は、シャフトの回転を第１シャフト位置と第２シャフト位置との間で制御するよう
に構成された、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）制御モジュールに結合される。特定の実
施形態において、ＰＣＲ制御モジュールは、シャフトの回転を第１シャフト位置から第２
シャフト位置まで制御するように構成され、その結果、移動可能な磁気応答性の構成要素
は、おおよそ０、１、２、３、４、５秒（又はこれらの中の任意の範囲）の間、第１位置
に保持され、且つ、その後、第２位置まで移動され、且つおおよそ０、１、２、３、４、
５秒（又はこれらの中の任意の範囲）の間、第２位置に保持される。ある実施形態におい
て、ＰＣＲ制御モジュールは、シャフトの回転を第１シャフト位置から第２シャフト位置
まで制御するように構成され、その結果、移動可能な磁気応答性の構成要素は、おおよそ
１５、３０、６０、９０、１２０、１８０、２４０、又は３６０秒（又はこれらの中の任
意の範囲）の間、第１位置と第２位置との間を循環する。幾つかの実施形態において、Ｐ
ＣＲ制御モジュールは、シャフトの回転を第１シャフト位置から第２シャフト位置まで制
御するように構成され、その結果、移動可能な磁気応答性の構成要素は、第１位置と第２
位置との間を循環するが、この循環は、ＰＣＲの開始の前に、又はＰＣＲの開始と同時に
（例えば、初期変性ステップの間に、又はもしそれが逆転写ＰＣＲである場合、逆転写段
階の間に）起こる、ＰＣＲの間に間欠的に起こる（例えば、反応における温度勾配を減少
させるために、温度変化の間に混合する）、又はＰＣＲの全て、又はＰＣＲのかなりの部
分の間に連続的に起こる。

【0021】

他の実施形態は、本明細書で開示されるような装置を用いた、反応剤を混合する方法を
含む。本方法は、例えば、装置を獲得することであって、該装置は、磁気応答性の構成要
素及び反応剤を包含するチャンバと、回転シャフトに結合された磁石と、を備え、シャフ
トは、第１シャフト位置から第２シャフト位置まで移動するように構成され、第１シャフ
ト位置において、磁石の第２端部はチャンバから遠位にあり、且つ第２シャフト位置にお
いて、磁石の第２端部はチャンバの近位にある、ことと、シャフトを第１位置から第２位
置まで移動させることであって、磁気応答性の構成要素は、チャンバ内で第１位置から第
２位置まで移動され、これによって反応剤を混合する、ことと、を備えてもよい。反応剤
は、例えば、ＰＣＲ反応剤及び／又は逆転写反応剤であってもよい。幾つかの実施形態に
おいて、反応剤は酵素を備えてもよい。ある実施形態において、酵素は、ポリメラーゼ、
エンドヌクレアーゼ、又はエキソヌクレアーゼであってもよい。ある実施形態は、ポリメ
ラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）の間に反応剤を混合する方法を含む。特定の実施形態において
、本方法は、装置を獲得することを含み、該装置は、磁気反応性の構成要素及び反応剤を
包含するチャンバであって、反応剤はＰＣＲに適している、チャンバと、磁気応答性の構
成要素を、チャンバ中の第１位置とチャンバ中の第２位置との間で（例えば、チャンバの
底面とチャンバの側面との間で）移動させるように構成された磁石と、を備える。特別な
実施形態は、回転シャフトに結合された磁石を含むことが可能であり、ここでシャフトは
、第１シャフト位置から第２シャフト位置まで移動するように構成され、且つ第１シャフ
ト位置において、磁石の第２端部は、チャンバから遠位にあり、且つ第２シャフト位置に
おいて、磁石の第２端部は、チャンバの近位ある。ある実施形態において、本方法は、シ
ャフトを第１位置から第２位置まで移動させることであって、磁気応答性の構成要素は、
チャンバ内で第１位置から第２位置まで移動され、これによって反応剤を混合する、こと
、を含む。

【0022】

特別な実施形態において、チャンバは底面及び側面を備え、且つそこでは、磁気応答性
の構成要素は、第１位置において底面と接触し、且つそこでは、磁気応答性の構成要素は
、第２位置において側面と接触する。幾つかの実施形態において、磁気応答性の構成要素
は、第１位置から第２位置まで移動され、且つおおよそ０、１、２、３、４、５秒（又は
これらの中の任意の範囲）の間、第２位置において保持され、且つ、磁気応答性の構成要
素は、第２位置から第１位置まで移動され、且つおおよそ０、１、２、３、４、５秒（又
はこれらの中の任意の範囲）の間、第１位置において保持される。特定の実施形態におい
て、磁気応答性の構成要素は、おおよそ１５、３０、６０、９０、１２０、１８０、２４
０、又は３６０秒（又はこれらの中の任意の範囲）の間、第１位置と第２位置との間を循
環する。ある実施形態において、移動可能な磁気応答性の構成要素は、第１位置と第２位
置との間を循環するが、この循環は、ＰＣＲの開始前に、又はＰＣＲの開始と同時に（例
えば、初期変性ステップの間に、又はもしそれが逆転写ＰＣＲである場合、逆転写段階の
間に）起こる、ＰＣＲの間に間欠的に起こる（例えば、反応における温度勾配を減少させ
るために、温度変化の間に混合する）、又はＰＣＲの全て、又はＰＣＲのかなりの部分の
間に連続的に起こる。特別な実施形態において、反応剤の少なくとも１つは、凍結乾燥さ
れた形態で提供される。幾つかの実施形態において、チャンバの側面は先細りしており、
且つチャンバの底面は湾曲している。本方法の特定の実施形態において、底面は第１半径
を有して湾曲しており、移動可能な磁気応答性の構成要素は、第２半径を有する球形のボ
ールであり、且つ第１半径は、第２半径よりも大きい。本方法のある実施形態は、最初の
ＰＣＲサイクルが始まる前に、磁気応答性の構成要素を移動させることを備える。特別な
実施形態は、各ＰＣＲサイクルの少なくとも一部分の間に、磁気応答性の構成要素を移動
させることを備える。

【0023】

幾つかの実施形態において、磁気応答性の構成要素の移動は、温度を徐々に上げる段階
の間に起こる。特定の実施形態において、磁気応答性の構成要素の、第１位置から第２位
置までの移動は、チャンバの中の温度勾配を減少させる。ある実施形態は、ポリメラーゼ
連鎖反応の前、及びポリメラーゼ連鎖反応の間に、磁気応答性の構成要素を移動させるこ
とを備える。特別な実施形態は、逆転写反応の始まる前に、磁気応答性の構成要素を移動
させることを備える。幾つかの実施形態は、逆転写反応の少なくとも一部分の間に、磁気
応答性の構成要素を移動させることを備える。特定の実施形態は、ポリメラーゼ連鎖反応
の前に、及びポリメラーゼ連鎖反応の間に、磁気応答性の構成要素を移動させることを備
える。

【0024】

ある実施形態において、磁気応答性の構成要素の、第１位置から第２位置までの移動は
、チャンバの中の溶融したワックス層を反転させる。本方法の特別な実施形態において、
磁気応答性の構成要素は球体である。本方法の幾つかの実施形態において、球体は、おお
よそ０．０６２５インチの直径を有する。本方法の特定の実施形態において、磁気応答性
の構成要素は、第１直径を有するディスク又は球体であり、且つそこでは、磁気応答性の
構成要素の、第１位置から第２位置までの距離は、第１直径の２倍の値と、第１直径の５
倍の値との間にある。ある実施形態において、反応剤はポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）
反応剤である。特別な実施形態において、反応剤は逆転写反応剤である。幾つかの実施形
態において、反応剤は酵素を備え、且つ特定の実施形態において、酵素はポリメラーゼ、
エンドヌクレアーゼ、又はエキソヌクレアーゼである。

【0025】

ある実施形態は装置を含み、該装置は、ハウジングと、ハウジング内に配置された挿入
部であって、該挿入部はチャンバを収容するように構成される、挿入部と、挿入部上の第
１場所の近位にある第１電磁石と、挿入部上の第２場所の近位にある第２電磁石と、を備
える。特別な実施形態において、第１電磁石及び第２電磁石は、交互に且つそれぞれ、挿
入部上の第１場所及び第２場所に磁力を加えるように構成される。幾つかの実施形態にお
いて、挿入部は、第１端部及び第２端部を有する先細りした側面によって画定される円錐
形の空間を備え、第１端部は、直径において、第２端部よりも大きく、第１端部は開いて
おり、且つ第２端部は閉じており、挿入部上の第１場所は、挿入部の第１端部と第２端部
との間に位置し、且つ第２場所は、挿入部の第２端部の近位に位置する。

【0026】

幾つかの実施形態は、挿入部内に収容されたチャンバと、チャンバ内に配置された移動
可能な磁気応答性の構成要素と、を更に備える。特定の実施形態において、磁力を加える
ための第１電磁石が起動される場合、移動可能な磁気応答性の構成要素は第１位置にあり
、且つ磁力を加えるための第２電磁石が起動される場合、移動可能な磁気応答性の構成要
素は第２位置にある。ある実施形態において、チャンバは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣ
Ｒ）核酸増幅プロセスでの使用に適した内容物を備え、且つ移動可能な磁気応答性の構成
要素は、不動態化され、その結果として、チャンバの内容物と反応しない酸化層を形成す
る。特別な実施形態において、チャンバは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）核酸増幅プ
ロセスでの使用に適した反応剤を備える。

【0027】

ある実施形態は装置を含み、該装置は、ハウジングと、ハウジング内に配置された挿入
部であって、該挿入部はチャンバを収容するように構成される、挿入部と、挿入部上の第
１場所に近位の電磁石であって、該電磁石は、挿入部上の場所に対して交互に磁力を加え
るように構成される、電磁石と、を備える。特定の実施形態において、挿入部は、第１端
部及び第２端部を有する先細りした側面によって画定される円錐形の空間を備え、第１端
部は、直径において、第２端部よりも大きく、第１端部は開いており、且つ第２端部は閉
じており、且つ、挿入部上の第１場所は、挿入部の第１端部と第２端部との間に位置する
。

【0028】

ある実施形態は、挿入部内に収容されたチャンバと、チャンバ内に配置された移動可能
な磁気応答性の構成要素と、を更に備える。特別な実施形態において、移動可能な磁気応
答性の構成要素は、磁力を加えるための電磁石が励磁される場合、移動可能な磁気応答性
の構成要素は第１位置にあり、且つ磁力を加えるための電磁石が励磁されない場合、移動
可能な磁気応答性の構成要素は第２位置にある。ある実施形態において、チャンバは、ポ
リメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）核酸増幅プロセスでの使用に適した内容物を備え、且つ移
動可能な磁気応答性の構成要素は、不動態化され、その結果として、チャンバの内容物と
反応しない酸化層を形成する。特別な実施形態において、チャンバは、ポリメラーゼ連鎖
反応（ＰＣＲ）核酸増幅プロセスでの使用に適した反応剤を備える。

【0029】

用語「結合された」は、接続されたと定義されるが、ただし必ずしも直接に、そして必
ずしも機械的に接続されるわけではない。２つの品目は、もしそれらが互いに結合され得
る場合、「結合可能」であり、且つ、２つの品目は、それらが結合される場合、依然とし
て「結合可能」と特徴付けてもよい。文脈がそうでないと明確に要求しない限り、結合可
能である品目はまた、分離可能であり、且つ逆も成立する。第１構造が第２構造に結合可
能であるような１つの非限定的方法では、第１構造は、第２構造に結合されるように構成
される（又は結合可能なように構成される）はずである。

【0030】

用語「１つの（”ａ”及び”ａｎ”）」は、この開示が明確にそうでないと要求しない
限り、１つ以上と定義される。

【0031】

用語「実質的に（”ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ”）」及びその変形（例えば，「おお
よそ（”ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」及び「約（”ａｂｏｕｔ”）」は、当業者の１
人が理解するような、大部分は明記されるものと定義されるが（且つ明記されるものを完
全に含む）、しかし必ずしも完全に明記されるものとは定義されない。開示された任意の
実施形態において、用語「実質的に（”ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ”）」、「おおよそ
（”ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」及び「約（”ａｂｏｕｔ”）」は、明記されるもの
「の範囲内（パーセンテージ）」で代用してもよく、そこでのパーセンテージは、０．１
、１、５、及び１０パーセントを含む。

【0032】

要素「備える（”ｃｏｍｐｒｉｓｅ”）」（並びに、”ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”及び”ｃ
ｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”のようなｃｏｍｐｒｉｓｅの任意の形態）、「有する（”ｈａｖｅ
”）」（並びに、”ｈａｓ”及び”ｈａｖｉｎｇ”のようなｈａｖｅの任意の形態）、「
含む（”ｉｎｃｌｕｄｅ”）」（並びに、”ｉｎｃｌｕｄｅｓ”及び”ｉｎｃｌｕｄｉｎ
ｇ”のよなｉｎｃｌｕｄｅの任意の形態）、及び「包含する（”ｃｏｎｔａｉｎ”）」（
並びに、”ｃｏｎｔａｉｎｓ”及び”ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ”のようなｃｏｎｔａｉｎの
任意の形態）は、拡張可能な連結動詞である。その結果、１つ以上のステップ又は要素を
「備える（”ｃｏｍｐｒｉｓｅ”）」、「有する（”ｈａｓ”）」、「含む（”ｉｎｃｌ
ｕｄｅｓ”）」、又は「包含する（”ｃｏｎｔａｉｎｓ”）」方法又は装置は、それらの
１つ以上のステップ又は要素を所有するが、しかしそれらの１つ以上の要素だけを所有す
ることに限定されない。同様に、１つ以上の特徴を「備える（”ｃｏｍｐｒｉｓｅ”）」
、「有する（”ｈａｓ”）」、「含む（”ｉｎｃｌｕｄｅｓ”）」、又は「包含する（”
ｃｏｎｔａｉｎｓ”）」方法のステップ又は装置の要素は、それらの１つ以上の特徴を所
有するが、しかしそれらの１つ以上の特徴だけを所有することに限定されない。例えば、
超音波トランスデューサを備えるシステムは、１つのサンプル蓄積ユニットを有するが、
しかし１つ以上の超音波トランスデューサを有してもよい。

【0033】

更に、ある方法で構成される装置又は構造は、少なくともその方法で構成されるが、し
かし列挙されていない方法で構成してもよい。メートル単位系は、最も近いミリメートル
への変換、及び最も近いミリメートルへの切上げを適用することによって提供される英単
位系から導き出してもよい。

【0034】

この開示又は、実施形態の性質によって明白に禁止されない限り、一実施形態の特徴（
複数を含む）を他の実施形態に適用してもよく、このことは、説明されない場合又は例示
されない場合でさえもあてはまる。

【0035】

任意の開示された装置及び方法の任意の実施形態は、任意の説明された要素及び／又は
特徴／及び又はステップを備える／含む／包含する／有するというよりも、任意の説明さ
れた要素及び／又は特徴／及び又はステップからなる、又は、本質的に任意の説明された
要素及び／又は特徴／及び又はステップからなることが可能である。従って、任意の請求
項において、用語「成る（”ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ”）」又は「本質的に成る（”
ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ”）」は、上で引用された任意の
拡張可能な連結動詞で代用することが可能であるが、これは、拡張可能な連結動詞を用い
ることで、他の状態になるであろうということから、与えられた請求項の範囲を変化させ
るためである。

【0036】

他の特徴及び関連する利点は、添付図面と関連付けて、特定の実施形態に関する次の詳
細な説明を参照することで、明らかとなるであろう。

【0037】

以下の図面は、制限としてではなく、例として説明するものである。簡潔さ及び明瞭さ
のために、与えられた構造のあらゆる特徴は、構造が現れるあらゆる図において、ラベル
付けされていないかもしれない。同一の参照符号は、必ずしも同一の構造を指し示してい
ない。むしろ、同じ参照符号は、同様な特徴又は、同一の参照符号でないが、同様な機能
性を有する特徴を指し示すために使用されるかもしれない。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本開示の代表的な実施形態による、磁気作動アセンブリ及び熱電冷却器（ＴＥＣ）を備えるポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）モジュール式アセンブリの斜視図である。

【図2】図１の実施形態の磁気作動アセンブリの斜視図である。

【図3】図１の実施形態の（ＴＥＣ）サブアセンブリの斜視図である。

【図4】図１の実施形態の、磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの第１斜視図である。

【図5】図１の実施形態の、部分的磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの第２斜視図である。

【図6】図１の実施形態の、部分的磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの第３斜視図である。

【図7】第１位置にある、図１の実施形態の磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの部分的断面図である。

【図8】第２位置にある、図１の実施形態の磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの部分的断面図である。

【図9】第１位置にある、図１の実施形態の磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの部分的斜視図である。

【図10】第２位置にある、図１の実施形態の磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの部分的斜視図である。

【図11】図１の実施形態によって実施されるＰＣＲサイクルに対してプロットされた、ＰＣＲの間に検出された相対蛍光単位（ＲＦＵ）のグラフである。

【図12】図１の実施形態によって実施される温度に対してプロットされた、溶融中に検出されたΔ相対蛍光単位（ＲＦＵ）のグラフである。

【図13】部分的磁気作動アセンブリ及び（ＴＥＣ）サブアセンブリの斜視図である。

【図14】図１３の実施形態の部分的断面図である。

【図15】電磁石を備えるＰＣＲモジュール式アセンブリの部分的断面図である。

【図16】単一の電磁石を備えるＰＣＲモジュール式アセンブリの部分的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

添付図に例示され、且つ以下の説明で詳述される非限定的な実施形態を参照しながら、
様々な特徴及び有利な詳細がより完全に説明される。しかしながら、理解されるべきこと
であるが、詳細な説明及び特定の例は、それらが本発明の実施形態を指し示す一方で、例
証としてのみ与えられており、且つ制限として与えられていない。当業者にとっては、様
々な置換、変更、付加、及び／又は再配列が、この開示から明らかになるであろう。

【0040】

以下の説明においては、開示された実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特
定の詳細が提供される。しかしながら、１つ以上の特定の詳細が無くても、又は他の方法
、構成要素、材料などを用いることで、本発明が実行されるかもしれないことを、関連技
術の当業者であれば、明確に理解するであろう。他の実例において、よく知られた構造、
材料、又は動作は、本発明の不明瞭な態様を避けるために、示されない又は詳細に説明さ
れない。理解されることであるが、明瞭さを目的として、各図の中のあらゆる構成要素に
対して、全ての参照符号が示されるわけではない。

【0041】

最初に図１から図６を参照すると、核酸増幅のために構成されたポリメラーゼ連鎖（Ｐ
ＣＲ）モジュール式アセンブリ５０は、熱電冷却器（ＴＥＣ）サブアセンブリ２００に結
合された磁気作動アセンブリ１００を備える。図示された実施形態において、（ＰＣＲ）
モジュール式アセンブリ５０はまた、ＰＣＲ制御モジュール６０を備え、ここでＰＣＲ制
御モジュール６０は、例えば、磁気作動アセンブリ１００のシャフト１１０の移動又は回
転を含めて、磁気作動アセンブリ１００を制御するように構成される。

【0042】

特に図２から図６を参照すると、磁気作動アセンブリ１００はシャフト１１０を備え、
ここでシャフト１１０は、継手１２５（例えば、ベロー継手）を介して電気モータ１２０
に結合される。図示された実施形態において、磁気作動アセンブリ１００はまた、支持プ
レート１３０、及びシャフト１１０を支持する支持部材１３５を備える。特別な実施形態
において、支持部材１３５は、プラスチックのブッシングを包含する枕ブロックとして構
成することが可能である。磁気作動アセンブリ１００はまた、１つ以上のスイッチ１１５
を備えてもよく、ここでスイッチ１１５は、以下で更に詳細に説明されるように、シャフ
ト１１０の回転を制限することが可能である。

【0043】

図示された実施形態において、シャフト１１０は、第１端部１１１及び第２端部１１２
を備え、これらの端部は、第１端部と第２端部との間に延在する長手軸１１３を有する。
図示された実施形態はまた、長手軸１１３に沿ってシャフト１１０に結合された複数の磁
石１５０を備える。

【0044】

磁気作動アセンブリ１００はまた、複数の保持部材１６０を備え、ここで保持部材１６
０は、他の構成要素（例えば、光ファイバケーブル１６１）が磁気作動アセンブリ１００
の動作を妨害することを止めるように構成される。図４及び図５に示すように、ＴＥＣサ
ブアセンブリ２００はまた、加熱モジュール２０１及び熱シンク２０２を備えることが可
能である。

【0045】

図３及び図６に示すように、ＴＥＣサブアセンブリ２００は、各々がハウジング２０５
内に配置された複数の挿入部２５０を備える。代表的な実施形態において、挿入部２５０
は、アルミニウムＴＥＣブロックとして構成することが可能であり、ここでアルミニウム
ＴＥＣブロックは、図７及び図８に示すように、チャンバ２３０へ熱エネルギーを伝導す
るように構成される（例えば、ＰＣＲ管）。代表的な実施形態において、ハウジング２０
５は、ＴＥＣブロック絶縁体として構成してもよい。

【0046】

図７及び図８に示すように、挿入部２５０は、チャンバ２３０を収容するように構成す
ることが可能である。特別な実施形態において、挿入部２５０は、チャンバ２３０を収容
するように構成された円錐形の空間２１０を備える。図示された実施形態において、挿入
部２５０の円錐形の空間２１０は、先細りした側面２７０によって画定され、ここで先細
りした側面２７０は、大きめで開いた第１端部２７１、及び小さめで閉じた第２端部２７
２を有する。図示された実施形態において、複数のハウジング２０５が直線軸２１７に沿
って配列され、ここで直線軸２１７は、シャフト１１０の長手軸１１３に実質的に平行で
ある（図５に示されている）。例示された実施形態において、各磁石１５０は、対応する
ハウジング２０５と一列に整列される。

【0047】

特別な実施形態において、各チャンバ２３０は、先細りした側面２１１、及び湾曲した
底面２１２を備え、その結果、側面２１１及び底面２１２は、一般的に円錐形の構造を形
成する。理解されることであるが、この開示を通して使用される用語「側面」及び「底面
」は、図面に関する参照目的のためだけに使用されている。例えば、チャンバ２３０の方
位に依存して、底面２１２は、必ずしもチャンバ２３０の絶対的に最も低い部分になけれ
ばならないことはない。動作の間、チャンバ２３０は、ＰＣＲ核酸増幅のために使用され
る、多くの異なる構成要素を備えてもよい。例えば、チャンバ２３０は反応剤を備えても
よく、ここで反応剤は、緩衝剤、ヌクレオチド、改変ヌクレオチド、プライマ、探索剤、
酵素、糖分、及び安定剤を含む。

【0048】

ある実例において、ＰＣＲプロセスでの効率及び精度を促進するために、反応剤が一緒
に十分混合されるのを保証することは望ましいと言える。しかしながら、構成要素の混合
はまた、望ましくない効果を作り出すこともある。例えば、混合は、光ファイバケーブル
１６１による光学的検出を妨げる泡を作り出す場合がある。加えて、あるＰＣＲプロセス
は、蒸発を減少させるために、反応剤２１４の上面に絶縁層２１３（例えば、油層又はワ
ックス層）を含むことが可能である。特定の実施形態において、絶縁層２１３は、２５μ
Ｌのドコサンワックス又は鉱油を備えてもよい。もし混合プロセスが適切に制御されない
場合、絶縁層２１３は、反応剤２１４と共に乳化する場合あり、これによって、蒸発を増
加させ、且つＰＣＲ検出及びＰＣＲ分析における精度を減少させる。

【0049】

本開示の実施形態は、制御されたやり方で、ＰＣＲ反応剤の混合を準備するが、その制
御されたやり方は、望まれない泡形成の可能性、又は絶縁層２１３と反応剤２１４の乳化
の可能性を減少させる。特別な実施形態は、チャンバ２３０内に配置された、移動可能な
磁気応答性の構成要素２２０を備える。ある実施形態において、移動可能な磁気応答性の
構成要素２２０は、磁性のある４００系ステンレス鋼（例えば、４４０Ｃ等級）のボール
として構成してもよく、ここでこのステンレス鋼のボールは、不動態化されて、非反応性
の酸化層を形成する。特定の実施形態において、移動可能な磁気応答性の構成要素２２０
は、チャンバ２３０の底面２１２の寸法に関連して寸法取りしてもよい。例えば、移動可
能な磁気応答性の構成要素２２０は、磁性のあるボールであり得、この磁性のあるボール
は、底面２１２の最も低い部分（例えば、絶縁層２１３から遠位にある部分）と係合する
が、同時に先細りした側面２１１とは係合しないように寸法取りされる。特に、移動可能
な磁気応答性の構成要素２２０は、半径Ｒ１を有する球形状又はボール形状であり得、こ
こでＲ１は、底面２１２の半径Ｒ２よりも小さい。このことは、移動可能な磁気応答性の
構成要素２２０が、チャンバ２３０を通して十分に内容物と係合し、且つ内容物を混合す
ることを可能にするが、その際、移動可能な磁気応答性の構成要素２２０と底面２１２と
の間に泡を閉じ込めることはない。特定の実施形態において、移動可能な磁気応答性の構
成要素２２０は、１／１６（０．０６２５）インチ直径（即ち、１／３２又は０．０３１
２５インチ半径）を有する球形のボールとして構成することが可能である。

【0050】

さて図７から図１０を参照すると、磁気作動アセンブリ１００は、シャフト１１０が、
第１シャフト位置１１７から第２シャフト位置１１９まで移動する（例えば回転する）よ
うに作動することが可能である。図７及び図８に示すように、磁石１５０は、結合器１５
５を介してシャフト１１０に結合されるが、ここで結合器は、シャフト１１０の軸１１３
から一定の間隔を空けて磁石１５０を配置する。この実施形態において、各磁石１５０は
、長手軸１１３の近位にある第１端部１５１、及び長手軸１１３の遠位にある第２端部１
５２を備える。そのような配置によって、シャフト１１０が回転する際、第２端部１５２
は、第１端部１５１よりも広い回転円弧を描いて動くことが可能である。

【0051】

図示された実施形態において、スイッチ１１５（図２に示される）は、シャフト１１０
の回転を第１シャフト位置１１７と第２シャフト位置１１９との間に制限することが可能
である。特別な実施形態において、スイッチ１１５は、光学的スイッチとして構成しても
よく、ここで光学的スイッチは、シャフト１１０の回転を第１シャフト位置と第２シャフ
ト位置との間で、おおよそ２５度に制限する。特定の実施形態において、スイッチ１１５
はディスク１１６を備え、ここでディスク１１６は、スイッチ１１５内の光学経路を遮断
して、シャフト１１０の回転を制御する。

【0052】

第１シャフト位置１１７において（図７及び図９に示される）、磁石１５０の第２端部
１５２は、チャンバ２３０から遠位にある。第１位置において、移動可能な磁気応答性の
構成要素２２０はまた、チャンバ２３０の底面２１２に接触する。特別な実施形態におい
て、磁石１５０は、軸方向に磁化された磁石であってもよい。そのような構成によって、
シャフト１１０が第１位置にある場合、磁石１５０は、底面２１２に向けて、移動可能な
磁気応答性の構成要素２２０上に磁力を及ぼすことが可能である。このことは、移動可能
な磁気応答性の構成要素２２０と反応剤２１４との間の粘性抗力に打ち勝つのに役立ち、
且つ移動可能な磁気応答性の構成要素２２０が底面２１２と接触するのを援助する。ある
場合には、粘性力に打ち勝つことで、移動可能な磁気応答性の構成要素２２０と底面２１
２との間の接触を保証するのは、重力の力だけでは十分でないかもしれない。

【0053】

シャフト１１０の第２シャフト位置１１９（図８及び図１０に示される）において、磁
石１５０の第２端部１５２はチャンバ２３０の近位にあり、且つ磁石１５０が及ぼす磁力
の結果として、移動可能な磁気応答性の構成要素２２０は、チャンバ２３０の側面２１１
と接触する。図８に示すように、第２シャフト位置１１９において、移動可能な磁気応答
性の構成要素２２０は、絶縁層２１３と反応剤２１４の界面２１５の下に（例えば、界面
２１５と底面２１２との間に）位置する。底面２１２に接触する第１位置と側面２１１に
接触する第２位置との間での、移動可能な磁気応答性の構成要素２２０の再配置は、チャ
ンバ２３０の内容物の混合を促進することが可能である。

【0054】

図３、図９及び図１０に示すように、各ハウジング２０５は、磁石１５０に面するスロ
ット又は開口部２０６を含んでもよい。図９に示される第１位置において、磁石１５０は
、開口部２０６の下部の近位にあり、且つ図１０に示される第２位置において、磁石１５
０は、開口部２０６の中に延在し、且つ開口部２０６の上端部の近位にある。開口部２０
６は磁石１５０を収容するように構成され、その結果、シャフト１１０が第２シャフト位
置１１９にある場合、磁石１５０の第２端部１５２は、開口部２０６の中に延在する。

【0055】

ある実施形態において、ハウジング２０５は、加熱モジュール２０１によって提供され
たチャンバ２３０中の熱エネルギーを保持するための、絶縁体又は熱ブロックとして機能
してもよい。加えて、ハウジング２０５は、光ファイバケーブル１６１を収容すると共に
結合するための開口部２０７を備えてもよい。更に、ハウジング２０５は、チャンバ２３
０を収容するための開口部２０８、及びチャンバ２３０の側面２７０を係合するように構
成された、（一般に円錐形状を画定する）先細りした壁２２１を備えてもよい。

【0056】

特別な実施形態において、移動可能な磁気応答性の構成要素２２０を、おおよそ３秒間
、第２位置に保持し、且つ、その後、チャンバ２３０の内容物を混合するために、おおよ
そ３秒間、第１位置まで逆に移動させることが可能である。ある実施形態において、第１
位置と第２位置との間の、移動可能な磁気応答性の構成要素２２０のこの循環は、おおよ
そ９０秒間、繰り返すことが可能である。特別な実施形態において、第１シャフト位置と
第２シャフト位置との間のシャフト１１０の回転は、ＰＣＲモジュール式アセンブリ５０
のＰＣＲ制御モジュール６０によって制御することが可能である。

【0057】

特定の実施形態において、チャンバ２３０は、生体反応剤を備えてもよく、ここで該生
体反応剤は、環境温度で本質的に不安定であり、且つ凍結乾燥を経て糖分で安定化される
。生体反応剤の凍結乾燥は、低水分含有量（例えば、５パーセント以下）を有する材料の
生成という結果になり、且つ凍結乾燥された材料の機能は、もしそれが乾燥状態で保管さ
れない場合、損なわれる。凍結乾燥された材料の継続的な安定性は、それ故に、水分吸収
を妨げるための方法を要求するが、その方法は、乾燥した湿度環境中での二次的な容器、
格納庫などを含む。ある例において、凍結乾燥された材料のための水分バリアを作り出す
ために、ワックスの層を使用することが可能であるが、このワックスの層は、凍結乾燥さ
れた反応剤の安定性を改善する。

【0058】

ある実施形態において、凍結乾燥された材料は、絶縁層２１３によって安定化すること
が可能であるが、このことは、低湿度環境に対する特別な要求無しに、周囲条件でサンプ
ル取り出しカセットを格納することを可能にする。前述のように、絶縁層２１３はまた、
蒸発を減少させるための、又は蒸発を防止するための、ＰＣＲ中の蒸気バリアとして使用
することが可能である。ＰＣＲサイクルの後、絶縁層２１３（例えば、ワックス）はまた
、潜在的な増幅産物汚染に対する完全な又は部分的なバリアを、凝固させると共に作り出
すことが可能である。増幅産物を除去するのは困難な場合があるが、それは、もし増幅産
物が実験を汚染し、且つ固体ワックスが、増幅産物の除去が起こる機会を著しく減少させ
る場合である。

【0059】

本明細書で説明される混合プロセスは、絶縁層２１３の反転を援助することが可能であ
るが、ここで絶縁層２１３は、絶縁層−再懸濁緩衝剤界面における表面張力を破壊するこ
とによって、自然に反転されなかったものである。移動可能な磁気応答性の構成要素２２
０はまた、表面張力を破壊することが可能であり、これによって、再懸濁緩衝剤の中に捕
獲されるかもしれない気泡が解放され、且つ上面に浮上することが可能になる。更に、本
明細書で説明された磁気混合プロセスは、チャンバ２３０内の温度勾配を減少させるのは
もちろんのこと、再懸濁緩衝剤を凍結乾燥された固形物と混合すると共に、構成要素の均
一な分布を促進するために、使用することが可能である。

【0060】

チャンバ２３０の内容物を混合する恩恵の例は、図１１及び図１２に例示することが可
能である。図１１において、ＰＣＲの間に検出された相対蛍光ユニット（ＲＦＵ）が、Ｐ
ＣＲサイクルに対してプロットされている。図１２は、微分溶融曲線において、温度に対
してプロットされたΔＲＦＵを例示している。図１１及び図１２において、明るめの線／
点線は、ＰＣＲチャンバの中で混合されない内容物のからの結果を例示し、一方で暗めの
（点でない）線は、混合された内容物からの結果を例示している。図１１が示しているの
は、おおよそ１８サイクルから２０サイクルが実施された後まで、非混合の結果は望まし
い基準ＲＦＵ値に達せず、且つ混合と非混合との間では肩部において遅延が存在するとい
うことである。図１２が示しているのは、混合の結果のΔＲＦＵと比較すると、非混交の
結果におけるΔＲＦＵは、実質的に減少しているということである。

【0061】

他の代表的な実施形態は、上で開示されたものとは異なる構成要素又は配置を利用して
もよい。例えば、ある代表的な実施形態は、回転ロッドに結合された複数の磁石よりもむ
しろ、回転磁性ロッドを備えてもよい。図１３、図１４を参照すると、ＴＥＣ２００は磁
気作動アセンブリ４００に結合されるが、ここで磁気作動アセンブリ４００は、ブラケッ
ト４６０及び４７０によって支持された回転磁性ロッド４５０を備える。図１４の軸方向
の図で示すように、磁性ロッド４５０は軸方向に磁化され、その結果、磁場の北極（Ｎ）
は、ロッドの円周上の場所から延在し、且つ磁場の南極（Ｓ）は、北極から円周方向にお
およそ１８０度の場所から延在する。従って、磁性ロッド４５０が軸４１３に沿って回転
すると、北極Ｎ及び南極Ｓは、挿入部２５０、及び挿入部２５０の中に挿入されたＰＣＲ
チャンバ（図示せず）の方に向けられるであろう。以前に説明された実施形態と同様に、
交互の磁場は、挿入部２５０内に配置されたＰＣＲチャンバ内に包含された、移動可能な
磁気応答性の構成要素の移動を支配することが可能である。そのような移動は、例えば、
構成要素を混合すること、又は温度勾配を減少させることを含めて、複数の目的のために
使用することが可能である。

【0062】

以前に説明された実施形態に加えて、ある実施形態は、移動可能な磁気応答性の構成要
素を含めて、ＰＣＲチャンバの内容物に磁力を加えるために、電磁石を利用してもよい。
図１５を参照すると、核酸増幅のために構成されたポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）モジ
ュール式アセンブリ４０は、第１電磁石３５１及び第２電磁石３５２を備える。以前の実
施形態と同様に、この実施形態はまた、ハウジング２０５及び挿入部２５０を備える。明
瞭さのために、挿入部２５０の全ての特徴が図１５にラベル付けされているわけではない
が、しかし以下のことが理解される。即ち、図１５における挿入部２５０は、（例えば、
大きめで開いた第１端部２７１、及び小さめで閉じた第２端部２７２を有する、先細りし
た側面２７０を含めて）図７及び図８に示したものと同等な特徴を備える。

【0063】

この実施形態において、第１電磁石３５１は、第１端部２７１と第２端部２７２との間
に位置する挿入部２５０上の第１場所２６１の近位にある。第２電磁石３５２は、第２場
所２６２の近位にあり、ここで第２場所２６２は、挿入部２５０の第２端部２７２の近位
にある。第１電磁石３５１及び第２電磁石３５２は、交互に且つそれぞれ、挿入部２５０
上にある第１場所２６１及び第２場所２６２に磁力を加えるように構成される。例えば、
第２電磁石３５２が、磁力を及ぼすための励磁がなされない一方で、第１電磁石３５１は
、第１場所２６１に磁力を加えるために励磁することが可能である。続いて、第１電磁石
３５２が、磁力を加えるための励磁がなされない一方で、第２電磁石３５２は、第２場所
３５２に磁力を加えるために励磁することが可能である。このパターンを繰り返すことが
可能であり、その結果、磁力は、第１場所２６１及び第２場所２６２に交互に加えられる
。

【0064】

従って、第１場所２６１及び第２場所２６２に対してそれぞれ磁力を加えるために、第
１電磁石３５１及び第２電磁石３５２が交互に励磁されると、磁場は、挿入部２５０内で
、及び挿入部２５０の中に挿入されたＰＣＲチャンバ（図示せず）内で変化するであろう
。以前に説明された実施形態と同様に、交互の磁界は、挿入部２５０内に配置されたＰＣ
Ｒチャンバ内に包含された、移動可能な磁気応答性の構成要素の移動を支配する。そのよ
うな移動は、例えば、構成要素を混合すること、又は、挿入部内の温度、若しくは挿入部
内に配置されたチャンバ内の温度を下げることを含めて、複数の目的のために使用するこ
とが可能である。

【0065】

図１６を参照すると、別の代表的な実施形態は、単一の電磁石５５１を備える。この実
施形態は、図１５で説明された実施形態と同様であるが、しかし、（第２電磁石によって
加えられる磁力の代わりに）重力の力が、磁気応答性の構成要素２２０を、チャンバ２３
０の底面２１２に向けることを可能にする。この実施形態において、磁力を加えて、磁気
応答性の構成要素２２０をチャンバ２３０の側面２１１に向けるために、電磁石５５１を
励磁することが可能である。電磁石５５１は、その後、磁気応答性の構成要素２２０に加
えられる磁力を減少させるために、又は除去するために、励磁を停止することが可能であ
るが、これによって、磁気応答性の構成要素２２０が、チャンバ２３０の底面２１２へ落
下することが可能になる。電磁石５５１は、交互に励磁する、且つ励磁を停止することが
可能であり、それによって、ボールを第１場所（例えば、側面２１１）から第２場所（例
えば、底面２１２）まで移動させる。そのような移動は、例えば、構成要素を混合するた
めに、又は、挿入部内の温度、若しくは挿入部内に配置されたチャンバ内の温度を下げる
ために、使用することが可能である。

【0066】

更に他の実施形態は、電磁石の異なる配置を備えてもよい。例えば、ある実施形態は、
同レベルのものではあるが、しかし反対極性に配線された２つの電磁石を備えてもよく、
その結果、磁束は電磁石間のギャップを飛び移る（点火プラグにおける電気火花と同様に
）。他の実施形態は、複数の電磁石を備えてもよく、これらの電磁石は、隣接するＰＣＲ
チャンバの配列に沿って極性を交互に変化させるが、これは、ＰＣＲチャンバの区域の中
に磁束を集中させる効果のためである。ある実施形態は、磁束場の形状を制御するための
、様々な裏打ち鉄構成を有する電磁石を備えてもよい。

【0067】

理解されるべきことであるが、本装置及び本方法は、開示された特別な形態に限定され
ることを意図するものではない。むしろ、それらは、請求項の範囲内に落とし込まれる全
ての変更例、等価例及び代替例を含むべきものである。例えば、ある実施形態において、
磁石及び／又は移動可能な磁気応答性の構成要素の異なる配置を使用してもよい。加えて
、他の実施形態は、シャフト及び移動可能な磁気応答性の構成要素を異なる位置に保持す
るために、異なる時間期間を使用してもよい。

【0068】

上記の明細書及び例は、代表的な実施形態の構造及び使用法の完全な説明を提供する。
ある実施形態は、ある程度の特殊性と共に、又は１つ以上の個々の実施形態を参照しなが
ら、上で説明されてきたが、当業者であれば、本発明の範囲から外れることなく、開示さ
れた実施形態に対して数多くの変更例を創造することが可能であろう。そのため、本装置
の例示的な実施形態は、開示された特別な形態に限定されることを意図するものではない
。むしろ、それらの実施形態は、請求項の範囲内に落とし込まれる全ての変更例及び代替
例を含み、且つ示されたもの以外の実施形態は、描かれた実施形態の、幾つかの又は全て
の特徴を含んでもよい。更に、該当する場合、上で説明された任意の例の態様は、任意の
他の例の態様と結合され、その結果として、同等な特性又は異なる特性を有すると共に、
同じ問題又は異なる問題を扱う、更なる例を形成してもよい。同様に、理解されることで
あろうが、上で説明された恩恵及び利点は、１つの実施形態に関連してもよく、又は幾つ
かの実施形態に関連してもよい。

【0069】

請求項は、ミーンズ・プラス・ファンクション限定又はステップ・プラス・ファンクシ
ョン限定を含むものと解釈されるべきではなく、このことは、それぞれ「〜のための手段
」又は「〜のためのステップ」という句を用いて、与えられた請求項の中で、そのような
制限が明白に唱えられない限り、あてはまる。
［参考文献］

【0070】

次の参考文献は、参照によって本明細書に組み入れられる。
米国特許第５，３５２，０３６号明細書
米国特許第６，１７６，６０９号明細書
米国特許第６，３５７，９０７号明細書
米国特許第５，５７８，２０１号明細書
米国特許第８，０４８，３７５号明細書
米国特許第８，０５２，９２９号明細書
米国特許第８，５５０，６９４号明細書

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】