(57)【要約】      （修正有）【課題】微小流体キュベット、および、そのようなキュベットを含む多重化チャネルのネットワークであって、チャネルは任意選択的に、ネットワークの出力を規定する主出力チャネルを共有する。【解決手段】微小流体チャネルは、入口、キュベット１１０、および、主出力チャネルへと結合されている出口を含む。ネットワークは、主出力チャネルおよび個々の出口による、流体に対する抵抗の差をもたらすように構成されており、この差は、異なるキュベットの交差汚染を防止するのに十分であり、それによって、個々のチャネルが互いから動作可能に分離される。個々のキュベットは、キュベットを通じた流体流の一部として気泡が形成されることを実質的に防止し、それゆえ、完全に充填され、完全に空になるように適合されている。複数の流体試料の測光測定のためのシステムおよび方法はこのチャネルネットワークを利用する。【選択図】図１Ａ
2018138925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測光測定を実施するための方法であって、
第１の光源から第１の光検出器へ対応する第１のキュベットを通じて光を伝達するステップであって、該第１のキュベットが対応する第１の入口チャネルから供給される第１の流体試料を含んでいる、光を伝達するステップと、
第２の光源から第２の光検出器へ対応する第２のキュベットを通じて光を伝達するステップであって、該対応する第２のキュベットが対応する第２の入口チャネルから供給される第２の流体試料を含んでいる、光を伝達するステップと、
前記第１の流体試料および前記第２の流体試料を表すデータを取得するステップと、
対応する前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットからそれぞれ対応する第１の出口チャネルおよび第２の出口チャネルを通じて主出口チャネルへと前記第１の流体試料および前記第２の流体試料を除去するステップと、を含み、
前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットは前記第１の流体試料および前記第２の流体試料が前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットを通って流れている間に、前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットの中に空洞部分が形成されることを実質的に防止するような寸法にされている、方法。
【請求項２】
前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットからのキュベットは、前記キュベットの入口側および出口側のうちの少なくとも一方に遷移チャネル部分を有し、前記遷移チャネル部分は、壁および第１の底部を含み、前記キュベット部分は第２の底部を含み、前記遷移チャネル部分の前記第１の底部は、前記キュベットの前記第２の底部に対して約１４４度〜１８０度の鈍角で傾斜しており、前記遷移チャネル部分の前記壁は、前記キュベットを通る流体流の向きに対して、３６度未満の鋭角において形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記除去するステップは、
前記第１のキュベットから、第１の点において前記主出力チャネルに接続されている前記第１の出口チャネルを通じて流体を除去するステップと、
前記第２のキュベットから、第２の点において前記主出力チャネルに接続されている前記第２の出口チャネルを通じて流体を除去するステップと、を含み、
前記第１の出口チャネルおよび前記第２の出口チャネルのいずれかが、前記第１の出口部分および前記第２の出口部分のいずれかを通って前記主出口チャネルに向かって流れる流体に対する第１のレベルの抵抗を規定するように構成され、前記主出口チャネルの、前記第１の点と前記第２の点との間に画定される一区画が、前記区画を通って前記端部に向かって流れる前記流体に対する第２のレベルの抵抗を規定するような寸法にされ、前記第１のレベルに対応する抵抗の値は、前記第２のレベルに対応する抵抗の値のある倍数であり、前記倍数は少なくとも、前記流体ネットワーク全体内の出口部分の数に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記倍数は２００以上である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットは微小流体チップ内に収容され、
（ｉ）前記第１の光源から前記第１のキュベットを通じて光を伝達する前記ステップおよび（ｉｉ）前記第２の光源から前記第２のキュベットを通じて光を伝達する前記ステップの少なくとも１つが、前記チップ上に円形の投影を規定するキュベットを通じて光を伝達するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記主出口チャネルから前記第１と第２の入口チャネルのそれぞれ対応する１つに向かう前記第１と第２の流体試料からの流体試料の流れを妨げるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の流体試料および前記第２の流体試料を除去する前記ステップが、対応する前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットからそれぞれ対応する第１の出口チャネルおよび第２の出口チャネルを通じて前記第１の流体試料および前記第２の流体試料を除去するステップを含み、
前記第１のキュベットおよび前記第２のキュベットが前記主出口まわりに互いに対して対称であるように構成され、
前記第１の出口チャネルおよび前記第２の出口チャネルが前記主出口まわりに互いに対して対称であるように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（ｉ）前記第１の光源から対応する前記第１のキュベットを通じて光を伝達するステップであって、前記第１のキュベットが前記第１の流体試料を含んでいる、光を伝達するステップおよび（ｉｉ）前記第２の光源から対応する前記第２のキュベットを通じて光を伝達するステップであって、前記第２のキュベットが前記第２の流体試料を含んでいる、光を伝達するステップの少なくとも１つが、遷移チャネル部分を通り（ａ）前記第１および第２入口チャネルからの対応する入口チャネル及び（ｂ）前記第１および第２出口チャネルからの対応する出口チャネルの少なくとも１つと流体接続されたキュベットを通じて伝達するステップを含み、
前記遷移チャネル部分が、
―前記第１および第２入口チャネルからの対応する前記入口チャネルの断面積及び
−前記第１および第２出口チャネルからの対応する前記出口チャネルの断面積
よりも大きな断面積を有している、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
相互参照
本出願は、２０１３年１１月１９日に提出された「ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＤ  ＰＨＯＴＯＭＥＴＲＹ  ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国仮特許出願第６１／７２７，８１７号に基づき、その優先権を主張し、その全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は、一般的に、試料に対する化学的アッセイ、生化学的アッセイ、および／または生物学的アッセイに関し、より詳細には、微小流体チャンバ内の試料に対して実施される多重化光学分光法に関する。
【背景技術】
【０００３】
そのようなデバイスを備える微小流体デバイスおよびシステムは、非常に小さいスケールで分析化学的および生化学的用途において様々な動作を実施するために、固体基板と関連付けられているか、またはさらには統合されている小型の毛細管もしくはマイクロチャネルまたはキュベットを利用する。これらのシステムのサイズが小さいことによって、使用する試薬容量を少なくし、占有する研究室空間または産業上の空間をはるかに少なくして、反応率を増大させることが可能である。したがって、微小流体システムは、魅力的な効率利得、したがって、大幅な経済的利点の可能性を提供する。
【０００４】
たとえば、赤外線（ＩＲ）放射、可視光、および／または紫外線（ＵＶ）放射を利用するもの、ならびに様々な光散乱分光法を含む、様々な分光技法が微小流体デバイスとともに利用され得る。研究または工業環境において、微小流体デバイスは一般的に、対象の標識または非標識分子を定量化するために分光検出システムを使用する生化学または細胞ベースのアッセイにおいて利用される。微小流体デバイスは一般的に、統合されたマイクロスケールチャネルおよびリザーバのネットワークであって、これを使用することによって、流体試料物質が移送、混合、分離および検出される、ネットワーク、ならびに、流体試料の認識、検出、定量化、および他の操作のために組み込まれるか、または外部に配置される様々な光学システムを利用する。
【０００５】
測定に必要とされる液体試料の容量の低減、および、硬度測定の正確度および精密度の向上として現れる、微小流体測光システムのアッセイメニュー容量を拡大することが必要とされている。ポイントオブケア統合血液分析機器および環境モニタリング機器は、そのような拡大から受益するデバイスのほんの２例である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、入口部分、出口部分および入口部分と出口部分と流体連通している、それらの間のキュベット部分を有する微小流体チャネルを含むチップを提供し、上記微小流体チャネルは、流体がチャネルに沿って流れているときにチャネルの中に気泡が形成することを防止するような寸法にされている。したがって、本発明の微小流体チャネルは、実質的に完全に充填され、また実質的に完全に空になるように動作可能である。キュベット部分は、壁および底部を含み、壁は概して底部に対して斜めになっている。ネットワークのキュベット部分は、チップの表面に対して実質的に円形の投影を規定してもよい。チップは、入口部分と対応するキュベット部分および出口部分と対応するキュベット部分のうちの少なくとも一方を流体接続する遷移チャネリング部分をさらに含んでもよい。そのような遷移部分は一定の長さを有し、それぞれ対応する入口部分および出口部分のうちの少なくとも一方の断面積よりも大きい断面積を特徴とする。一実施形態において、微小流体チャネルは、流体が上記微小流体チャネルに沿って流れているときにチャネルの中に気泡が形成することを防止するような寸法にされている。
【０００７】
実施形態は、微小流体チャネルのネットワークを保持する微小流体コンポーネントまたはチップをさらに提供し、各チャネルは、入口部分、出口部分、およびそれらと流体連中している、入口部分と出口部分との間のキュベット部分を有する。微小流体コンポーネントは、端部を有する主出口チャネルをさらに保持し、主出口チャネルは、入口部分から対応する微小流体チャネルを通じて主出口チャネルの端部へと至る第１の向きにおいて試料が流れることを可能にし、主出口チャネルから対応する微小流体チャネルへの第２の向きにおいて試料が流れることを妨げるように、各出口部分と流体連通するように構成されている。一実施形態において、微小流体チャネルのネットワークは、主出口チャネルの一方の側に配置されている各第１の微小流体チャネルが、主出口チャネルの他方の側に配置されている対応する第２の微小流体チャネルを有するように構築され、特定の実施態様において、ネットワークは、主出口チャネルについて対称な構造であってもよい。ネットワークの関連実施態様において、第１の出口部分および第２の出口部分は、主出口チャネルに沿った第１の点および第２の点において主出力チャネルに接続されており、加えて、第１の出口部分および第２の出口部分は、第１の出口部分および第２の出口部分を通って主出口チャネルに向かって流れる流体に対する第１のレベルの抵抗を規定するように構成されており、主出口チャネルの、第１の点と第２の点との間に画定される一区画が、この区画を通って端部に向かって流れる流体に対する第２のレベルの抵抗を、第１のレベルの抵抗が第２のレベルの抵抗よりも少なくとも２００高いように規定するように構成される。
【０００８】
実施形態は、上述した微小流体チャネルネットワークを含み、光検出器のアレイと、光源のアレイであって、これら２つのアレイの間にネットワークを得るチップを挟むように位置付けられており、ここで、各キュベット部分は、対応する光源から対応する光検出器へと光を伝達するように向けられている、光源のアレイとをさらに含む、光度測定のためのシステムをさらに提供する。
【０００９】
実施形態は、光度測定を実施するための方法をさらに提供する。そのような方法は、（ｉ）第１の光源から第１の光検出器へ、対応する第１のキュベットであって、対応する第１の入口チャネルから第１のキュベットに供給される第１の流体試料を含む、第１のキュベットを通じて光を伝達するステップと、（ｉｉ）第２の光源から第２の光検出器へ、対応する第２のキュベットであって、対応する第２の入口チャネルから第２のキュベットに供給される第２の流体試料を含む、第２のキュベットを通じて光を伝達するステップとを含み、第１のキュベットおよび第２のキュベットは第１の流体試料および第２の流体試料が第１のキュベットおよび第２のキュベットを通って流れている間に、第１のキュベットおよび第２のキュベットの中に空洞部分が形成されることを実質的に防止するような寸法にされている。方法は、第１の流体および第２の流体を表すデータを取得するステップと、主出力チャネルに対するそれぞれ対応する第１の出口チャネルおよび第２の出口チャネルを通じて対応する第１のキュベットおよび第２のキュベットから第１の流体および第２の流体を除去するステップとをさらに含む。加えて、または代替形態において、方法は、第１のキュベットおよび第２のキュベットが対応する壁および対応する底部を含むときに動作可能にされ、壁は、底部に対して鈍角で傾斜している。キュベットから流体を除去するステップは、主出力チャネルに対する対応する出口チャネルであって、出口チャネルを通って流れる流体にもたらされる第２の抵抗よりも少なくとも２００倍高い、対応する出口チャネルを通って流れる流体に対する第１の抵抗をもたらすような寸法にされている、出口チャネルを通じてキュベットから流体を除去するステップを含んでもよい。
【００１０】
本発明は、図面とともに以下の詳細な説明を参照することによってより十分に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】単一のキュベットを採用する、単純化された測光微小流体システムの斜視図である。
【図１Ｂ】単一のキュベットを採用する、単純化された測光微小流体システムの平面図である。
【図２】本発明の統合測光モジュールの一実施形態の分解斜視図である。
【図３Ａ】微小流体キュベットの内部での気泡の形成を促進する構成の一実施形態の図である。
【図３Ｂ】微小流体キュベットの内部での気泡の形成を促進する構成の一実施形態の図である。
【図４Ａ】気泡形成を最小限に抑えるように構成されている一実施形態の図である。
【図４Ｂ】気泡形成を最小限に抑えるように構成されている一実施形態の図である。
【図５】複数のキュベット（各キュベットが対応する対応する入口、高抵抗出口を有する）および低抵抗主出口チャネルを含む多重化流体ネットワークの一実施形態の概略図である。
【図６Ａ】図５の微小流体ネットワーク実施形態を表す流体モデルを示す図である。
【図６Ｂ】図５の微小流体ネットワーク実施形態を表す流体モデルを示す図である。
【図７】いくつかの希釈比Ｄの値について、キュベット厚さに対する、ＩＰＭ容積および必要とされる未希釈試料の体積ＶSの依存関係を表すプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の着想によれば、動作時、使用されていないキュベット容積を残すことなく、実質的に完全に充填され、空にされるように構築されているキュベットコンポーネントが開示される。そのようなキュベットの実施態様は多く、たとえば、試料計量および／または調整を含む。この事例において、キュベット（チャンバとも称される）は、たとえば、処理の前に試料を分離するためにチャンバに対して上流および下流に流体弁を適切に組み込むことによって、さらなる下流処理のために、反復可能な明確に規定される量の試料を分離するのに使用される。本明細書において「体積検知」と称する別の用途において、実質的に完全に充填され、空にされるように適合されている個々のキュベットまたはチャンバは、特定の体積の流体がシステム内に導入されたときを判定するのに使用される。そのような体積センサは、チャンバが充填されたときに、センサがトリガされて、目標体積に達したという指標を生成するように、キュベットまたはチャンバの出口に配置され得る。
【００１３】
提案されるキュベット要素は単独で動作可能かつ使用可能であるが、そのような完全に充填可能で、空にされるキュベットをも含む流体ネットワークも実装される。ネットワークは、ネットワークの種々の分岐に含まれる個々のキュベットを動作可能に分離するように適合されており、また、たとえば、薬剤スクリーニング、多試薬化学反応の促進、および硬度測定を含む、種々の応用形態を使用するために実装される。たとえば、薬剤スクリーニングの事例において、提案される流体ネットワークは、多重化細胞培養試料における個々の細胞培養の間で区別するように適合されている。流体ネットワークの一例は、異なる化学物質を用いて個々に刺激することができるが、共通の出口を共有する細胞培養チャンバのアレイを利用する。そのように設計されたネットワークは、チャンバ間のクロストークを阻止し、各々を分離したままにするように構成されている。別の実施態様において、提案される流体ネットワークは、化学反応の種々の成分を互いから分離することによって、多試薬化学反応処理を促進する。流体ネットワークの種々の分岐が洗浄されると、反応は、共通の廃液流においてのみ開始される。このように、試薬が反応溶液に添加される順序が制御され、それによって、反応生成物に対する制御が促進される。
【００１４】
動作時、個々のキュベットおよび／または提案される流体ネットワークを利用する微小流体測光装置の一例も開示される。測光装置の一実施態様は、実質的にキュベット内に気泡が生成されない一方、同時に、測光装置内に接地されているキュベットを行き来する光の経路長が実質的に不変であることを保証するように規定されている幾何拘束で試料アリコートを提供する、反復可能で容量測定的に均一な充填、測定、洗浄および再使用動作のために構築されている多重化キュベットユニットを有する。
【００１５】
本明細書全体を通じて「１つの実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「関連実施形態（ａ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または同様の文言が参照されているとき、これは、「実施形態」を参照されているものに関連して説明されている特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、「１つの実施形態において（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態において（ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という語句および同様の文言は本明細書全体を通じて、必ずしもそうであるとは限らないが、すべて同じ実施形態を参照してもよい。本開示のいずれの部分も、単独でおよび／または図面を参照して、本発明のすべての特徴の完全な説明をもたらすようには意図されていないことは理解されたい。
【００１６】
加えて、参照することによって以下の開示が本発明の特徴を説明することができる図面において、同様の参照符号は可能な限り同じまたは同様の要素を表す。図面において、図示されている構造要素は概して原寸に比例せず、強調および理解を目的として、特定の構成要素は他の要素に対して拡大されている。いかなる単一の図面も、本発明のすべての特徴の完全な説明を支持するようには意図されていないことは理解されたい。言い換えれば、所与の図面は、一般的に本発明の特徴のいくつかのみを説明するものであり、すべてではない。所与の図面およびそのような図面を参照する記載を含む本開示の関連部分は、一般的に、所与の図面および説明を単純にし、説明をこの図面において特徴付けられている特定の要素に向けるために、図面において提示され得るすべての特徴の特定のビューのすべての要素を含むとは限らない。
【００１７】
本発明は特定の特徴、要素、構成要素、構造、詳細、もしくは特性のうちの１つまたは複数なしに、または、他の方法、構成要素、材料などを使用して実践することが可能であり得ることを、当業者は認識しよう。それゆえ、本発明の一実施形態の特定の詳細は必ずしも、そのような実施形態を記載するすべての図面に示されていない場合があるが、本明細書の文脈が別様に要求しない限り、図面内にこの詳細が存在することが暗示され得る。他の事例において、既知の構造、詳細、材料、または動作は、説明されている本発明の一実施形態の態様が曖昧になることを回避するために、所与の図面に示されておらず、または詳細に説明されていない場合がある。さらに、本発明の記載されている特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされてもよい。
【００１８】
その上、概略フローチャートが含まれている場合、これは一般的に、論理フローチャートとして記載されている。そのため、論理フローの図示されている順序およびラベリングされているステップは提示されている方法の１つの実施形態を示す。機能、論理、または効果が、例示されている方法の１つまたは複数のステップ、またはその一部と等価である他のステップおよび方法が想起されてもよい。加えて、採用されているフォーマットおよび記号は、方法の論理ステップを説明するために提供されており、方法の範囲を限定しないものとして理解される。様々な矢印タイプおよび線タイプがフローチャートに採用され得るが、それらは、対応する方法の範囲を限定しないものとして理解される。実際、いくつかの矢印または他の接続記号は、方法の論理フローのみを示すために使用され得る。たとえば、矢印は、図示されている方法の列挙されているステップ間の継続時間が指定されていない待ち期間またはモニタリング期間を示してもよい。一般性を失うことなく、処理ステップまたは特定の方法が行われる順序は、図示されている対応するステップの順序を厳密に守ってもよいし、守っていなくてもよい。
【００１９】
添付の特許請求の範囲に記載されているものとしての本発明は、本開示全体に照らして評価されるように意図されている。
【００２０】
測光および放射測定方法（本開示の目的のためにまとめて「測光（ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ）」および「測光的（ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ）」のような用語を使用して参照する）は、たとえば、ほんの数例を挙げると血液、尿、および唾液のようなヒトおよび動物の両方の生体試料における被分析物の濃度を判定するためのツールとして広く採用されている。（測光方法は、環境試験にも使用することができる。たとえば、様々な化学種に起因する汚染について、地下水を試験することができる。）測光検出技法を使用するｉｎ  ｖｉｔｒｏ診断デバイスが、多種多様な臨床生体指標のために開発されている。一般に、測光方法を使用して評価される臨床アッセイのための３つのクラスの反応スキームがある。
【００２１】
化学終点反応は、合成化学物質を使用して被分析物を完全に変換することを含む。この変換の結果として、反応が完了した後に測定される、試料の吸光度が変化する。試料の最終的な吸光度は、被分析物濃度に比例する。その濃度が化学終点アッセイを用いて判定されるいくつかの被分析物としては、ヘモグロビン、カルシウム、および総タンパク量が挙げられる。
【００２２】
酵素終点反応も、たとえば、グルコースのような被分析物を完全に変換することを含む。しかしながら、この事例では、変換は、酵素の存在によって触媒される。ここでも、試料の吸光度が、反応が完了した後に測定され、被分析物濃度に比例する。その濃度が酵素終点反応を用いて判定される被分析物としては、クリアチニン、グルコース、およびビリルビンが挙げられる。
【００２３】
酵素レート反応は、酵素によって触媒される、被分析物の連続的な変換を含む。この事例において試料の吸光度は経時的にモニタリングされ、吸光度の変化率は、被分析物の濃度に比例する。酵素レート反応は通常、反応率が測定の過程にわたって一定のままであることを保証するために、厳密な温度制御を必要とする。その濃度が酵素レート反応を用いて判定される被分析物としては、アルカリフォスファターゼ（ＡＬＰ）、アラニンアミノトランスフェラーゼ（ＡＬＴ）、および塩化物が挙げられる。
【００２４】
それによれば試料中の光の吸収が被分析物の濃度に比例するというベールの法則に基づいて、試料を通る経路Ｌに沿った濃度［Ｘ］の種Ｘの存在によって波長λにおける吸光度
は、以下のように表現することができる。
【数１】
2018138925.tif 000003
式中、
【数２】
2018138925.tif 000004
は指定波長における種Ｘのミリモル吸収率である。
したがって、求められている種の濃度は、以下として表現することができる。
【数３】
2018138925.tif 000005
【００２５】
試料を透過する放射強度は、試料によって伝達される光強度を対象の波長範囲にわたって積分し、それらの波長における検出器の感度を乗算することによって求められる。これは、いくつかの方法で達成することができる。伝達される光を、個々に検出され、対象の波長において読み取ることができる成分波長に分割する検出器としての分光光度計とともに、広域スペクトル光源が使用されてもよい。代替的に、伝達される光のすべてを吸収するための狭帯域波長光源が一点検出器とともに使用されてもよい。
【００２６】
一般的に、「試料」、「生体試料」、「科学試料」などのような用語は、本明細書において使用される場合、対象の被分析物を含むと仮定される流体物質の試料を指す。たとえば、試料は、様々な溶液、体液（全血、血清、血漿、脳脊髄液、尿、リンパ液など）、および他の流体（たとえば、細胞培養懸濁液、細胞抽出物、細胞培養上清など）のような様々な流体を含む。試料は、たとえば、緩衝液、抽出剤、溶液などに懸濁または溶解され得る。試料のさらなる例は、生物学的過程の研究または薬剤候補の発見もしくはスクリーニングのために意図的に作成された流体によって提供される。後者は、限定ではないが、細菌、ウイルス、ＤＮＡ、ポリペプチド、天然もしくは組み換えタンパク質、金属イオン、または薬剤候補およびそれらの混合物を添加された水性試料を含む。
【００２７】
従来、光学分光および／または測光分析を行うためには、試料は、使用され、測定が完了した後には交換されるキュベット内に配置されるものであった。現在利用されている微小流体キュベットは、多重化測光システムにおけるそれらの適用を大幅に制限するという欠点を持っている。
【００２８】
実際、複数の概して異なる被分析物に対する並列測光測定を実施するように適合されている多重化微小流体測光システムにおいて、キュベット容積は重要な性能指数である。キュベットの容積が小さくなるほど、デバイスの所与の「フットプリント」に対してシステムおよび測定多重化の度合いを高くすることが可能になり、必要とされる試料体積がより小さくなる。試料の測定を再現可能にするために、キュベットは、非常に明確に規定される厚さおよび長さ（キュベットを通じた明確に規定される試料経路長につながる）を有しなければならない。キュベットの経路長が、その機器についての被分析物の測定可能な濃度を決定づける。したがって、対応する試料経路長が対象の濃度の全範囲に対応することを保証するように構成されたキュベットが必要とされている。
【００２９】
加えて、微小流体キュベットは、動作時に、測光測定に使用される光の光学経路を不明瞭にする気泡を導入することなく試料をすぐに完全に充填されるように構成されなければならない。光の経路内の空気は、光回折をもたらし、それによって、吸光度の測定値に誤差が生じる。
【００３０】
その上、関連技術デバイスの交換可能なキュベットとは対照的に、それ自体を再使用されるようにし、したがって、測定が行われると試料の一切の痕跡を完全に除去するために「洗浄」されるようにするキュベットが所望されている。後者の要件は、試料キャリーオーバ汚染が１回の測定から次回の測定へと発生しないことを保証する必要性から生じる。
【００３１】
本発明は、複数の一方向流キュベットであって、共通の流体出口を共有し、弁がなく、キュベットの各々を通る流体流における気泡形成を実質的になくすような寸法にされており、陽圧の影響を受けやすく、残留試料の実質的に完全な除去、それゆえ、同じ微小流体チップの使用および再使用を促進する、複数の一方向流キュベットを含むように構成された微小流体デバイスによって、上述した産業上の必要性が対処されるという認識に端を発する。
【００３２】
図１Ａおよび図１Ｂは、光源１２０から発する光を用いて調査される流体試料（図示せず）のための輸送装置または容器を提供する、単一のキュベット１１０を利用する単純化された測光微小流体システム１００の斜視図および平面図を提供する。光源１２０からの光は、開口１３０Ａを有する空間マスク１３０を通過する。図１Ａを参照すると、経路１に沿って光源１２０とキュベット１１０との間を伝播する光は、検出器１４０に向かう過程で直に開口１３０Ａを通じて伝達され、一方で、経路２に従う光は、キュベット１１０一面と相互作用（反射）するように図示されている。一実施態様において、光源１２０は、５ｍｍ径ＬＥＤを含み、約０．３ｍｍ厚のマスク１３０の開口１３０Ａは約１．５ｍｍの直径を有し、キュベット１１０のチャンバは約２ｍｍの直径および約１ｍｍの厚さを有し、一方、検出器１４０の面積は約１ｍｍ2である。
【００３３】
別の予備事項として、図２は、複数の個々に指定可能なキュベット２１０（そのうちの少なくともいくつかは図１Ａ、図１Ｂのキュベット１１０と同様であってもよい）を利用する本発明の実施形態２００による測光モジュール（ＩＰＭ）の単純化された実施形態の拡大斜視図を提供する。多重化測光測定のために構成されているキュベット２１０は、ポリマーチップ２１２と関連付けて配置され、共通の廃液出口を共有し、一方で、個々のキュベット２１０の各々は、下記に詳細に説明するように円形チャンバを含む。ＩＰＭキュベットチップ２１２はシステムの一定の温度を維持するためのヒートシンクとして使用されるアルミニウム筐体２２０Ａ、２２０Ｂと関連付けて収容される。システム２２２（チップ２１２およびシンク要素２２０Ａ、２２０Ｂを含む）は、図示のように、アルミニウムヒートシンク筐体２２０Ａ、２２０Ｂの外側の周囲に位置するペルチェヒータ２２４によって加熱される。システムの温度は、ポリマーチップ２１２と接しているヒートシンク２２０Ａ、２２０Ｂの教会内に位置する抵抗温度検出器２２６（ＲＴＤ）によってモニタリングされる。システムを一定の温度に維持するためにフィードバック制御ループ（図示せず）が利用される。
【００３４】
ヒートシンク２２０Ａ、２２０Ｂは（その筐体全体が）環境からシステムを分離するように構成されているプラスチック筐体２３０Ａ、２３０Ｂの内部に配置される。フォトダイオード２４４のアレイ（たとえば、Ｔ  １−３／４パッケージにおける個々の一点フォトダイオードのアレイ）を含む回路基板２４０が、プラスチック筐体の一面上に載置される。一実施態様において、フォトダイオードの数Ｎはキュベット２１０の数に等しい。フォトダイオードは、たとえば、約１ｍｍ×１ｍｍの活性化面積を有する方形検出器を有してもよく、平坦な光学窓によって保護されてもよい。レンズ状トップを有するＴ  １−３／４パッケージにおける対応する数であるＮ個の狭帯域（または実質的に単一波長の）ＬＥＤ２５４を含む相補的回路基板２５０が、プラスチック筐体２３０Ａの他方の面上に取り付けられる。
【００３５】
オプションとして、空間マスク（たとえば、図１Ａ、図１Ｂのマスク１３０など）は、光源２５４からキュベット２１０を通じて検出器２４４に入射する光の面積を制限するのに使用されてもよい。１つの実施形態において、対象の波長（複数の場合もあり）において実質的に不透過性のマスク層が、個々のキュベット２１０と空間的に整列された開口を有するように、キュベットチップ１１２とアルミニウムヒートシンク部分２２０Ａとの間に挟まれてもよい。
【００３６】
［単一キュベットおよびチャネル形状の最適化]
微小流体システムの動作の最適化は、少なくとも部分的に、ユーザが制限された体積の試料を利用することができるか否かによって決まることが了解される。そのような最適化された動作を達成するために、キュベットの容積は、試料の物質を充填されるが、測光測定に関与しない「デッドスペース」を含むべきではない。そのような「デッドスペース」をなくすことを促進するキュベットの必要とされる動作フットプリントは、測光測定に使用される光検出器の面積に関係する。言い換えれば、キュベットは、光検出器によって収集される光のすべての部分がキュベットを通過しており、キュベットを通るそのような光の経路長が、収集された光の任意の部分について実質的に同じであるような寸法にされるべきである。この条件が観察されない場合、測定値と関連付けられる背景ノイズが増大し、測定システムは試料濃度範囲の下端において感度が低減することになる。
【００３７】
測光システムの構成を限定する別の要因は、光源から測定されている試料を通じて検出器へと伝播する光の経路長である。一般的な微小流体測光システムは、そのような経路長が１ｃｍ程度であるように構築されている。一方、いくつかのポイントオブケア血液分析機器は、数百マイクロメートル程度に小さい経路長を利用するように構成され得る。
【００３８】
図２をさらに参照すると、多重化測光システムの全動作容積ＶSySは以下のように計算され、
ＶSYS＝ＮＡＬ＋ＶC   式（３）
式中、Ｎはキュベット２１０の数であり、Ａは単一のキュベットの必要とされる面積（フットプリント）であり、Ｌは単一のキュベットの厚さであり、ＶCはキュベット２１０への試料の供給およびキュベットからの廃液の除去を可能にするように適合されているチャネルのネットワーク（単純にするためにフィーダ−廃液チャネルネットワークとも称される）の容積である。希釈試料の濃度は以下によって与えられる。
［Ｘ］＝［Ｘ］S（１＋Ｄ）      式（４）
ここで、不希釈試料の濃度が［Ｘ］Sであり、試料アッセイの希釈比はＤとして定義される。式（１）および（４）に基づいて、
【数４】
2018138925.tif 000006
［Ｘ］2＝［Ｘ］1（Ｌ1／Ｌ2）      式（５Ｂ）
となり、キュベット厚さが変化するときに、試料吸光度の値を不変のままにするために、希釈比Ｄもまた、以下のようにキュベットの厚さの関数として変化しなければならない。
Ｄ2＝（Ｌ2／Ｌ1）（ｌ＋Ｄ1）−１      式（６）
【００３９】
システムの全動作容積が希釈試料の体積に等しい場合、全動作容積ＶSYSに対応する不希釈試料の希釈試料の体積ＶSは、以下のように求められる
ＶSYS＝ＶS（１＋Ｄ）      式（７）
選択される基準測定方法に対応する光の経路長および試料希釈比がそれぞれＬRおよびＤRであると仮定すると、不希釈試料の必要とされる体積Ｖsは以下のように、式（３）、式（５Ａ，５Ｂ）、式（６）および（７）から、キュベット厚さＬの逆数となるように求められる。
ＶS＝ＬR（ＮＡＬ＋ＶC）／（Ｌ＋ＬＤR）      式（８）
【００４０】
全体として、キュベット厚さの最小動作値は、（アッセイの希釈比における）最低濃度の被分析物を測定する必要性、および、測定されるべき試料の可用性の療法によって求められる。キュベット厚さが低減すると、アッセイのための必要な試料希釈比は低減する。試料の希釈比が低すぎる場合、多重化キュベットシステムを充填するのに十分な試料の体積がない場合がある。
【００４１】
微小流体ネットワークの入口部分（たとえば、キュベットにつながっていくフィーダチャネル）の幾何形状およびネットワークの出口部分（たとえば、キュベットに後続する廃液チャネル）が、微小流体システムの動作の効率を規定する追加要因である。
【００４２】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、および図４Ｂを参照して、試料の物質を充填されたキュベット内に気泡が閉じ込められず、かつ／または存在しないこと、および、キュベットを通じて流れる流体が壁に沿って連続的な流線を維持することを保証するために、キュベットの壁を規定する表面は十分に平滑でなければならず、連続関数によって記述される接線を規定しなければならない。特定の実施形態において、キュベットの壁は、壁に沿った任意の点において微分可能な（すなわち、導関数を有する）表面によって規定される。
【００４３】
図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、原寸に比例しない、フィーダチャネル３０２、壁３０６を有するキュベット３０４、および廃液チャネル３０８を含む微小流体ネットワーク部分の実施形態３００の上面図および側面図を示す。「デッド」容積を低減するために、キュベットに供給し、キュベットを空にする流体チャネルは可能な限り小さくするべきである。キュベット３０４は、流体試料流の主方向３１０および光の伝搬する方向（図３Ｂにおいて軸ｚとして示す）の両方に平行である断面において、キュベット３０４のチャンバとフィーダチャネル３０２／廃液チャネル３０８との間の実質的に段状の遷移によって規定されるほぼ矩形のプロファイルを有する。特に、キュベット３０２の壁３０６と底部３１２との間の遷移角ＡTは実質的に９０°である。図３Ａ、図３Ｂの実施形態とは対照的に、図４Ａおよび図４Ｂは、図４Ａおよび図４Ｂは、キュベットのフィーダチャネル３０２と底部３１２との間の非ゼロ長Ｔ1の遷移によって規定されるその対応する遷移角ＡTが、底面３１２に対して傾斜している斜面または壁４１を規定するように鈍角である実施形態４００を示す。したがって、フィーダまたは入口チャネル３０２とキュベット４０４との間の遷移は、入口傾斜領域４０６Ａを含む。一実施態様において、遷移領域内の壁とキュベットの底部との間の約１４４°の最小遷移角ＡTが、気泡も、停滞した流体も、角に、および／またはキュベットの４０４の端部によって閉じ込められないことを保証する（理解されるように、この遷移角の上限は１８０度である）。同様に、実施形態４００は、オプションの出口傾斜領域４０６Ｂを含むように適合されてもよく、出口傾斜領域の遷移長はＴ2と示されており、出口傾斜領域は、対応する遷移角を有する（図４Ｂには示さず）。
【００４４】
デバイスの微小流体チャネルが小さくなるほど、そのようなチャネルは、測定されている試料の物質の詰まりの影響を受けやすくなることが了解される。
【００４５】
図３Ａおよび図４Ａの両方において、円形の破線３５０は、光源を出て検出器に達するすべての光がキュベット（したがって、試料）を通過していることを保証することを必要とされる、対応するキュベット３０４、４０４の面積またはフットプリントを識別している。破線３５２は、流体キュベット壁の接線に対応する平行四辺形を規定する。
【００４６】
本発明の一実施形態によれば、キュベットの入口における微小流体ネットワークの空間広がり率は、入口部分とキュベットとの間の遷移領域において、キュベットの壁に近接する流体試料が壁から分離せず、キュベットの端部付近で気泡を形成することを保証するのに十分に低い。たとえば、流体試料は、境界層または表面張力効果を使用して制御されてもよい。遷移部分のこの空間広がり率は、たとえば、遷移領域内の壁によって、入口部分および出口部分の少なくとも一方の軸に対して形成される広がり角ＡWによって規定され、ＡWの値は、閾角度値θよりも小さい。図３Ａに示すように、壁３０６と流れの方向３１０との間のそのような角度ＡWが、動作的に対応する閾値θを超える場合、分離ゾーン３１６内の流体流と壁３０６との間の相互作用の性質は、キュベット３０４Ｂにおける気泡３２０（図３Ａにおける領域Ｂ）の形成を促進する可能性がある。図３Ａおよび図３Ｂの実施形態とは対照的に、ＡW＜θによって特性化されるキュベット４０４を有する図４Ａおよび図４Ｂの実施形態は、気泡の形成を促進しない。１つの実施形態において、閾角度θの値は約３６度であり、それゆえ、０≦ＡW≦３６°である。別の実施形態において、閾角度の値は約３０度で０≦ＡW≦３０°であり、代替的な実施形態において、閾角度の値は約２５度で０≦ＡW≦２５°である。ＡW≒０°であり、フィーダチャネル３０２の深さがキュベット３０４、４０４の深さにほぼ等しい特定の事例（図示せず）において、キュベットの底部に気泡が閉じ込められるか、または停滞した流体が残る可能性は実質的にない。
【００４７】
さらに本発明のＩＰＭの一実施形態（たとえば、（図示せず）２のＩＰＭ２００など）は、オプションで、キュベット２１０を含む微小流体ネットワークを通る陽圧空気流を提供するユニットを設けられ、キュベット２１０の各々は、キュベット内に、キュベットが空気で洗浄された後に流体試料の残渣が残っている「停滞」領域がないことを保証するように適合される。したがって、図４Ａ、図４Ｂをさらに参照すると、流体流の軸３１０を含み、光軸（局所的にｚ軸として定義されている）に実質的に垂直である断面においてキュベット壁４１０によって規定される曲率半径４０８は最大化されるべきであり、１つの例として、ここで、約２ｍｍのキュベットのフットプリント（破線の円３５０によって規定されている）は、キュベット領域の中央にある（キュベットの入口３０２と出口３０８との間のほぼ中点にある）チャネル壁について約１ｍｍの最大曲率半径を暗示している。
【００４８】
[複数のキュベットおよびチャネルの多重化幾何形状の最適化]
本発明の実施形態は、各々が指定の固有タイプの測定に適合されている複数の個々のキュベットを空間多重化様式で組み合わせる再使用可能な微小流体チップまたは要素を利用する。たとえば、同じチップ上の複数の個々のキュベットは、異なるキュベットにおいてはその濃度が異なる同じタイプの試料の同時測定に使用することができる。関連実施例において、同じチップ上の複数の個々のキュベットは、異なるタイプまたは性質の試料（たとえば、異なる被分析物を含む試料）の同時測定に使用することができる。いずれの事例においても、個々のキュベット内に可能な最小体積の試料を使用するために、上述したように、そのようなキュベットの「デッド」体積が最小限に抑えられる。個々の、ただし構造的に多重化されているキュベットが、動作上互いから独立している必要があることによって、異なる個々のキュベット内の異なる試料アリコートが、互いと混合する可能性をどのようになくすかという疑問が生じ、そのような混合によって、測定値に誤差が生じることを当業者は認識しよう。この要件は、直接に連続する測定の間に測光装置から再使用可能な微小流体チップが取り外されないようにするという別の用件が課される場合に、さらにより厳密になる。
【００４９】
言い換えれば、これらの問題の複雑さは、（ｉ）チップの全体的なフットプリントおよびキュベットの「デッド」容積を低減するために、チップ上の必要な流体接続の数を最小限に抑え、（ｉｉ）個々のキュベット内の試料が実質的に互いから分離されることを保証しながら、同じ（動作上、測光装置から取り外し不可能な）チップ上に洗浄可能なキュベットを動作可能に多重化することを達成することと表現することができる。本発明の一実施形態によれば、この複雑な問題に対する解決策は、個々のキュベットの個々の出口チャネルを、多重化キュベットシステム全体の共通の出口に統合することによってもたらされる。以下の説明は、本発明の測光装置の一実施形態とともに使用するための多重化微小流体チップの一実施形態５００の図を提供する図５を参照して提供される。
【００５０】
［隔離例］
試料分離実施形態５００は、個々の微小流体要素の多重化の一例を示し、個々の微小流体要素の各々は、対応する入力チャネルまたは入口５０２（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ）と、キュベット５０４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ）と、対応する個々の出力または出口５０８（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ）とを含む。図解を単純にするために、上述の要素のいくつかのみが図５においてラベリングされている。個々の入口５０２ａ〜５０２ｊは、個々のキュベット５０４ａ〜５０４ｊ内の異なる試料が互いを汚染しないように、これらのキュベットを動作可能に分離する目的を果たす。試料を分配し、戻す流体マニホルドを単純にするために、個々の出口５０８ａ〜５０８ｊは、統合されて、共通のチップ出口５１６を共有する。キュベット５０４ａ〜５０４ｊ内の試料を動作可能に分離するために、個々のキュベット出口５０８ａ〜５０８ｊの流体抵抗は、主出口チャネル５１６内の加圧流体が、別のキュベットを通じて上流へ（たとえば、出口５０８ａを通じてキュベット５０４ａに向かって）戻るのではなく、共通の出口を通じて（矢印５１８に沿って）デバイスから流れ出ることを保証するのに十分でなければならない。個々の出口チャネル５０８ａ〜５０８ｊに対応する流体経路長は、個々のキュベット５０４ａ〜５０４ｊ内の試料が拡散混合するのを防止するのに十分に長くなければならない。
【００５１】
図５の実施形態５００の流体モデルを記述する２つのスキームの例を示す図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、個々の出口５０８ａ〜５０８ｊの流体抵抗Ｒ１は、一実施態様において、それぞれキュベット対（５０４ａ、５０４ｂ）、（５０４ｃ、５０４ｄ）、（５０４ｅ、５０４ｆ）、（５０４ｇ、５０４ｈ）、および（５０４ｉ、５０４ｊ）の間に位置する主出口チャネル５１６の区画５２４ａｂ、５２４ｃｄ、５２４ｅｆ、５２４ｇｈ、および５２４ｉｊの抵抗値Ｒ２よりも約２〜３桁高い。一実施態様において、抵抗値の比Ｒ１／Ｒ２はおよそ、この実施形態における個々のキュベットの数以上である。異なる実施態様において、抵抗値Ｒ１とＲ２との比は、約２００〜約１０，０００に及び得る。さらに、実施形態５００を含む測定システム全体は、好ましくは、残渣流を防止するために、いかなるラインにも空気がないクローズドシステムである。システム内に何らかの空気がある場合、空気はシステムの加圧中に圧縮することになり、システムが減圧されるとき、空気は膨張して、残渣流が生じ、これによって試料が汚染されることになる可能性がある。図６Ｂのシステム内のノードＮiは、流体圧がほぼ同じである箇所を表す。
【００５２】
［実施例］
一実施態様において、また図２、図４Ａ、図４Ｂ、および図５をさらに参照すると、ＩＰＭ２００に使用される多重化チップ２１２、５００内の個々のキュベットは、約２ｍｍの直径を有する円によって画定されるフットプリントを有する。図７は、式（８）による、キュベット厚さの関数としての必要とされる不希釈試料の体積および基準希釈比を示すプロットである。図７によれば、約１ｍｍの厚さを有するキュベットが、同時に約０．０２ｍＬを下回る不希釈試料体積を維持しながら、微小流体コンポーネントシステム全体の「デッド」容積の低減を最適化する。それゆえ、図７は、多重化微小流体チップ２１２、５００の動作が約１ｍｍの厚さを有するキュベットについて最適化されている一実施形態に対する例示をもたらす。図７の例において、キュベット（４０４、５０４ａ〜５０４ｊ）の入口チャネル（３０２、５０２ａ〜５０２ｊ）は各々、約１ｍｍの深さおよび約０．５ｍｍの幅を有する。個々の入口遷移領域４０６Ａに対応する遷移角ＡTは、図４Ｂを参照して説明したように、約１８０°であるように選択される。個々の入口（３０２、５０２ａ〜５０２ｊ）の各々は、図４Ａを参照して説明したように、約３２°の角度ＡWにおいて対応するキュベット（４０４、５０４ａ〜５０４ｊ）に向かって拡大する。個々のキュベットの壁は、約１ｍｍのキュベット曲率半径４０８を有する。個々の出口チャネル（３０８、５０８ａ〜５０８ｊ）は、約０．２５ｍｍの幅、約０．０５ｍｍの深さ、および約２６ｍｍの長さを有する。個々のキュベット領域から対応する出口チャネル（３０８、５０８ａ〜５０８ｊ）までの遷移領域４０６Ｂは約１．９ｍｍの長さＴ2を有する。出口遷移領域４０６Ｂに対応する遷移角ＡTは、約１５３°であるように選択される。主出口チャネル５１６は、約０．２５ｍｍの深さおよび約０．５ｍｍの幅を有する。主出口チャネルの長さに沿った個々の出口チャネルの対の間の距離は約５．４ｍｍである。
【００５３】
一実施態様において、再び図２を参照すると、ＩＰＭ２００は以下のように操作される。システム全体が、定常状態に達するまで約３７℃へと（たとえば、約５分間にわたって）加熱される。システムの温度が安定化すると、それぞれ対応するＬＥＤ２５４がオフになるときの各検出器に対応する電圧を求めることによって、各検出器２４４について暗基準電圧が測定される。ＩＰＭ２００は、任意の測定の前に、最初に空にされる（空気を含む）。この実施例においては、各キュベットに１つの、バイアルのための１０個のスロットを含む試料マニホルド（図２には示せず）内にブランク溶液が予備充填される。マニホルドは、３’’〜６’’長剛性チュービング（たとえば、ＰＥＥＫ，１／３２’’ＯＤ，０．０１５’’ＩＤによるものなど）および後続する３’’〜６’’長可撓性チュービング（Ｔｙｇｏｎ，０．０６’’ＯＤ，０．０２’’ＩＤによるものなど）によってプラスチックキュベットに接続される。マニホルドは、約１ｂａｒまで加圧され、ブランク溶液がそれらのそれぞれのキュベット内へと流れる。液体が出口チューブから流出し始めると（一例では、約５〜１５秒内に）、マニホルドを大気圧まで排気することによって流れが止められる。その後、システムは、システム（マニホルド内の上部空間など）内に空洞部分がないことを保証するために、可撓性チュービングをクランプ締めすることによって閉じられる。
【００５４】
単一のキュベット内のブランク溶液を通る光の伝達が、そのキュベットに対応するＬＥＤ２５４をオンにし、短い期間（たとえば、５ｍｓなど）待ち、光検出器２４４の電圧を記録し、ＬＥＤ２５４をオフにし、別の期間（たとえば、２００ｍｓ）だけ待つことによって測定される。この過程が３回反復され、そのキュベットの平均検出器電圧が求められる。その検出器の暗基準電圧が平均電圧から減算され、結果が記録される。この過程が、１０個のキュベットの各々について順番に反復される。
【００５５】
ブランク溶液が測定されると、試料バイアルがマニホルドから取り外され、チュービングが解放される。マニホルドが再び１ｂａｒまで加圧され、液体のすべてが除去されるまで（約５〜１５秒間にわたって）システムが空気で洗浄される。その後、試料がブランク溶液と同じようにマニホルド内に充填される。
【００５６】
試料を通る光の伝達が、ブランク溶液と同じように測定される。ブランク溶液に対応する透過率値と、試料の透過率値（すでに説明したように、暗基準値によって補正されている）との比の対数を計算することによって、試料の吸光度が求められる。
【００５７】
終点反応について、各試料について３回の測定が行われ、平均吸光度値が使用されて試料濃度が計算される。レート反応について、試料の吸光度が連続的にモニタリングされ（システムは停止されるまでキュベットのすべてを通じてサイクルする）、吸光度の変化率が使用されて、試料濃度が求められる。
【００５８】
図７を参照して上述したように構築された、図２のＩＰＭ実施形態２００は、動作するのに少なくとも０．０２ｍＬの流体試料（たとえば、試薬および／または緩衝液で希釈された血液、血清、唾液）を必要とする。試料吸光度の正確な測定を行うために、任意の所与のキュベット内の液体試料が他の試料によって汚染されてはならない。これは、システム内に残渣流はあり得ないことを意味する。前項に記載したチューブクランピングによって、この要件が考慮される。
【００５９】
酵素レート反応について、試料および試薬が、酵素レート反応を抑制するために選択されている定常状態動作温度（与えられている実施例においては約３７℃）を大幅に下回る温度においてシステムの外部で混合される。試料がキュベット内へと流れると、試料は、正確な一定レートの測定を行うために、可能な限り迅速に３７℃まで加熱される。このシステムのためのアッセイの化学的性質は好ましくは、そのプロセスワークフローと両立できるように適合されるべきである。
【００６０】
正確な試料測定を行うために、ＬＥＤ２５４および対応する電子回路は、出力ＬＥＤ強度が経時的にドリフトしないことを保証するように構成される。特に、ＬＥＤ２５４の動作のデューティサイクル（オン時間／サイクル時間）は、ＬＥＤ強度がドリフトしないことを保証するのに十分に低いように選択される。一例において、「５ｍｓオン／２００ｍｓオフ」の報告された動作が、ＩＰＭシステム２００において現在使用されているＬＥＤのすべてについてこの要件を満たす。
【００６１】
上述したＩＰＭシステム（上述した方法による多重化微小流体チップの設計を含む）の一実施形態の動作を実行すること、ならびに、ＩＰＭシステムの個々のキュベットを通過する流体試料（複数の場合もあり）の測定の結果を表す測光データを取得および修理するのに必要とされるステップの実施は、有形メモリ素子に記憶されている特定用途向け命令によって制御されるプロセッサの操作を必要とし得る。必要とされるアルゴリズム的機能、動作、および決定は、コンピュータ命令、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせとして実施されてもよいことを、当業者は容易に了解するはずである。本発明の機能および要素を定義する命令またはプログラムが、限定ではないが、書き込み不能記憶媒体（たとえば、ＲＯＭのような、コンピュータ内の読み出し専用メモリデバイス、または、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤディスクのようなコンピュータＩ／Ｏ接続によって読み出し可能なデバイス）上に永続的に記憶された情報、書き込み可能記憶媒体（たとえば、フロッピーディスク、着脱可能フラッシュメモリおよびハードドライブ）上に変更可能に記憶された情報、または、有線または無線コンピュータネットワークを含む通信媒体を通じてコンピュータに搬送される情報を含む多くの形態でプロセッサに送達されてもよいことも、当業者は容易に諒解すべきである。加えて、本発明はソフトウェアにおいて具現化されてもよいが、本発明を実施するために必要な機能は、任意選択的にまたは代替的に、一部または全体を、組み合わせ論理、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のハードウェアまたはハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素および／もしくはファームウェア構成要素の何らかの組み合わせのようなファームウェア構成要素および／またはハードウェア構成要素を使用して具現化されてもよい。
【００６２】
本発明の開示されている実施形態は、１つの接続された流体ネットワーク内で複数の異なる試料の化学的性質の分離、測定キュベットおよび流体ネットワークの物理特性を最適化するための設計規則、キュベットが流体ネットワークにおいて反復して使用されるための設計規則（気泡なしに試料を充填すること、および、キャリーオーバ汚染なしに試料を洗浄することを含む）、および、統合されたパッケージ内で（任意選択的に複数の）波長にある（任意選択的に複数の）試料の同時の測光測定実施の具体例を説明している。本明細書において開示されている本発明の概念から逸脱することなく、例示されている実施形態に対する変更、およびその変形形態を為すことができる。さらに、開示されている態様、またはこれらの態様の部分が、上記で列挙されていない方法で組み合わされてもよい。したがって、本発明は、開示されている実施形態に限定されるものとみなされるべきではない。加えて、本明細書において使用されている専門用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明の範囲を限定するようには意図されていない。
【図１Ａ】
2018138925.tif 000007
【図１Ｂ】
2018138925.tif 000008
【図２】
2018138925.tif 000009
【図３Ａ】
2018138925.tif 000010
【図３Ｂ】
2018138925.tif 000011
【図４Ａ】
2018138925.tif 000012
【図４Ｂ】
2018138925.tif 000013
【図５】
2018138925.tif 000014
【図６Ａ】
2018138925.tif 000015
【図６Ｂ】
2018138925.tif 000016
【図７】
2018138925.tif 000017