(57)【要約】サンプル容器及び一つ以上のマイクロ流体工学回路を有するマイクロ流体工学装置を有するサンプル採取装置であって、生物学的サンプルを分析するためのシステム。マイクロ流体工学装置は、サンプル入口、入口及び反応チャンバと連通しているマイクロ導管を有する。反応チャンバは、別のマイクロ導管を介してエアベントに接続されている。空気を、マイクロ流体工学回路のエアベント及びサンプル容器中のエアベントを介してマイクロ流体工学回路から抜くことができる。
2013531222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁、内部空間、サンプル出口及び空気導管を有するサンプル容器、及び
前記サンプル容器に取り付け可能であり、少なくとも一つのマイクロ流体工学回路を有するマイクロ流体工学装置
を含み、
前記マイクロ流体工学装置が、前記サンプル容器に取り付けられると、
前記マイクロ流体工学回路が、前記サンプル容器の前記サンプル出口及び前記空気導管と流体的に連通する状態に配置され、
前記マイクロ流体工学回路が、前記サンプル容器から流体サンプルを受けるための反応チャンバを有する、
サンプル採取装置のためのキット。
【請求項２】
前記サンプル容器が、側壁ならびに第一及び第二のスルーホールを有する底を含み、
前記第一のスルーホールが、前記サンプル出口を形成し、
前記第二のスルーホールが、前記空気導管と流体的に連通し、
前記空気導管が、前記サンプル容器の前記底から上に延伸されて、
患者から採取されたサンプルが前記サンプル容器の中に入れられているとき、前記空気導管が、空気と連通するように適合されており、
前記反応チャンバが、前記流体サンプルの成分と反応するための試薬を含む少なくとも一つの基体を含む、
請求項１記載のキット。
【請求項３】
前記空気導管の末端を覆う取り外し可能な密封装置をさらに含む、
請求項２記載のキット。
【請求項４】
前記マイクロ流体工学装置が、前記サンプル容器の前記底の外面に対し、
前記マイクロ流体工学装置の少なくとも一つのマイクロ流体工学回路の入口が、前記サンプル容器の前記サンプル出口と位置合わせし、
前記マイクロ流体工学装置の前記マイクロ流体工学回路の前記エアベントが、前記サンプル容器の前記エアベント及び空気導管と位置合わせし、流体的に連通するような位置に取り付けられている、
請求項２記載のキット。
【請求項５】
前記マイクロ流体工学装置の前記マイクロ流体工学回路が、前記入口及び前記反応チャンバと流体的に連通しているサンプルチャンバを含む、
請求項１記載のキット。
【請求項６】
前記マイクロ流体工学装置の前記マイクロ流体工学回路が、前記流体サンプルの過剰分を収容するための、前記反応チャンバと流体的に連通しているオーバフローチャンバを含む、
請求項１記載のキット。
【請求項７】
前記マイクロ流体工学装置が、一つのマイクロ流体工学回路を含む、
請求項１記載のキット。
【請求項８】
前記マイクロ流体工学装置が、複数のマイクロ流体工学回路を含む、
請求項１記載のキット。
【請求項９】
前記マイクロ流体工学装置の前記反応チャンバが、前記流体サンプルと反応するための複数の試薬基体を含む、
請求項１記載のキット。
【請求項１０】
前記マイクロ流体工学装置の反応チャンバが、複数の別々のコンパートメントを含み、
前記複数の別々のコンパートメントそれぞれが、前記流体サンプルの一部分をそこから受けることができる、
請求項１記載のキット。
【請求項１１】
前記マイクロ流体工学装置の前記反応チャンバが、多孔性基体上に配置された試薬を含む、
請求項１記載のキット。
【請求項１２】
前記多孔性基体上に配置された前記試薬が、乾燥試薬である、
請求項１１記載のキット。
【請求項１３】
前記多孔性基体上に配置された前記試薬が、液体である、
請求項１１記載のキット。
【請求項１４】
動作的に連動した請求項１のサンプル容器及びマイクロ流体工学装置を含む
サンプル採取装置。
【請求項１５】
請求項１記載のキットを受けること、
前記キットのマイクロ流体工学装置をサンプル容器に取り付けてサンプル採取装置を形成すること
を含む、
サンプル採取装置を形成する方法。
【請求項１６】
患者から直接にサンプルを採取し、保持するように適合された採取空間を画定し、底を有する容器、及び
前記容器の前記底に隣接して位置し、前記サンプルの一部分を受けるために前記採取空間と連通している試薬デバイス
を含むサンプル採取装置、ならびに
（１）患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードを記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体、
（２）分析装置、及び
（３）シグナルトランシーバ
を含み、前記分析装置を前記容器の前記底よりも下に配置するために前記サンプル採取装置の容器と組合わせるように構成されたポータブルリーダ
を含み、
前記ポータブルリーダは、前記容器と組合わせられ、読み取りサイクルが開始されると、
前記分析装置が、前記試薬デバイスを分析して、前記試薬デバイスの分析結果を示すデータを生成し、
前記シグナルトランシーバが、前記コード及び前記試薬デバイスを示す前記データを出力する、
生物学的サンプルを分析するためのキット。
【請求項１７】
前記ポータブルリーダが、前記容器へ前記サンプルが入ったことを検出し、それを示すデータを出力するために、前記容器と連通するように適合されたアクチュエータシステムを含む、
請求項１６記載のキット。
【請求項１８】
前記容器へ前記サンプルが入ったことを示すデータを受け、前記試薬デバイスを分析するための読み取りサイクルを自動的に可能にするように適合された少なくとも一つのプロセッサをさらに含む、
請求項１７記載のキット。
【請求項１９】
前記容器が、前記底に隣接する反応チャンバを、前記採取空間と前記反応チャンバとが、少なくとも１００：１の容積比を有するように画定し、
前記容器が、前記採取空間と前記反応チャンバとの間に流体的連通を確立する
ように構成されている、
請求項１６記載のキット。
【請求項２０】
前記試薬デバイスが、前記反応チャンバの中に配置され、前記容器の前記底の一部分を横切って延伸されて、前記容器よりも下の位置から光学的に読み取り可能である、
請求項１９記載のキット。
【請求項２１】
少なくとも７５mLの採取空間を画定する容器、及び前記容器の底に隣接して配置された試薬デバイスを有するサンプル採取装置を用いて、患者から採取されたサンプルを自動的に分析するためのポータブルリーダであって、
患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードによって初期化されるコンピュータ読み取り可能な媒体、
前記容器の前記底よりも下の位置から前記試薬デバイスを分析するように適合された分析装置、及び、
前記コード及び前記試薬デバイスの分析結果を示すデータを出力するように適合されたシグナルトランシーバ
を含むポータブルリーダ。
【請求項２２】
前記サンプル採取装置と組合わせられて、前記分析装置を、前記試薬デバイスと位置合わせさせるように適合されたハウジングをさらに含む、
請求項２１記載のポータブルリーダ。
【請求項２３】
前記サンプル採取装置の容器へ前記サンプルが入ったことを検出し、それを示すデータを出力するために、前記サンプル採取装置と連通するように適合されたアクチュエータシステム、
及び前記容器へ前記サンプルが入ったことを示すデータを受け、前記試薬デバイスを分析するための読み取りサイクルを自動的に可能にするように適合された少なくとも一つのプロセッサ
をさらに含む、請求項２１記載のポータブルリーダ。
【請求項２４】
患者からのサンプルを分析する方法であって、
患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードによってポータブルリーダを初期化するステップ、
サンプル採取装置の容器の中への患者からのサンプルの採取を前記ポータブルリーダによって検出するステップ、
前記サンプル採取装置の試薬デバイスをリアルタイムで分析して、前記試薬デバイスと前記サンプルとの間の反応を示すデータを生成するステップ、及び
前記データならびに前記患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードを、前記ポータブルリーダに対して外部にあるコンピュータベースの装置に送信するステップ
を含む方法。
【請求項２５】
患者からのサンプルを採取し、分析し、集計する方法であって、
患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードによってポータブルリーダを初期化するステップ、
前記ポータブルリーダを患者採取装置に接続することによってアセンブリされた装置を形成するステップ、
前記アセンブルされた装置を前記サンプルの採取のために患者に提供し、それにより、採取において、前記サンプルが前記サンプル採取装置の試薬デバイスと反応し、その反応を示すデータが前記ポータブルリーダによって自動的に採取され、医療データベースに集計されるようにするステップ、及び
患者から前記ポータブルリーダを取得するステップ
を含む方法。
【請求項２６】
患者から直接に尿を採取し、保持するように適合された採取空間を画定する容器、及び
前記尿の一部分を受けるために前記採取空間と連通している試薬デバイス
を含むサンプル採取装置、
前記容器よりも下の位置から前記試薬デバイスを光学的に読むように適合された分析装置を含んで、
（１）患者及びサンプルの少なくとも一つを示す独自コード、及び
（２）前記試薬デバイスの分析結果を示す生データを出力するように適合されたシグナルトランシーバ
を含むポータブルリーダ、ならびに
医療データベースを作成し、前記独自コード及び前記試薬デバイスの分析結果を示す読み取り可能な結果を前記医療データベースの中に記憶するように適合されたホストシステム
を含む、
尿検査を実施するためのキット。
【請求項２７】
前記ポータブルリーダが、前記サンプル採取装置と組合わせるように適合されている、
請求項２６記載のキット。
【請求項２８】
前記ポータブルリーダが、前記容器へ前記サンプルが入ったことを検出し、それを示すデータを出力するために、前記容器と連通するように適合されたアクチュエータシステムを含む、
請求項２６記載のキット。
【請求項２９】
前記容器へ前記サンプルが入ったことを示すデータを受け、前記試薬デバイスを分析するための読み取りサイクルを自動的に可能にするように適合された少なくとも一つのプロセッサをさらに含む、
請求項２８記載のキット。
【請求項３０】
前記生データを受け、前記生データを前記読み取り可能な結果に変換し、前記読み取り可能な結果を前記ホストシステムの前記医療データベースにアップロードするように適合されたユーザ装置をさらに含む、
請求項２６記載のキット。
【請求項３１】
コンピュータ実行可能な命令を前記ユーザ装置に提供して、前記生データを前記読み取り可能な結果に変換するためのユーザ装置の能力を促進するように適合されたベースステーションをさらに含む、
請求項３０記載のキット。
【請求項３２】
前記ホストシステムが、前記生データを受け、前記生データを前記読み取り可能な結果に変換する、
請求項２６記載のキット。
【請求項３３】
容器の底に隣接して配置された試薬デバイスを有する容器の中の生物学的サンプルの分析結果を示すデータを分析し、記録するためのキットであって、
（１）患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードを記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体、
（２）分析装置、及び
（３）シグナルトランシーバを含み、
前記容器の前記底よりも下の位置から前記試薬デバイスを読み取るように適合された分析装置を有し、読み取りサイクルが開始されると、前記分析装置が前記試薬デバイスを分析して、前記試薬デバイスの分析結果を示すデータを生成し、前記シグナルトランシーバが、前記コード及び前記試薬デバイスを示すデータを出力するポータブルリーダ、及び
前記コード及び前記試薬デバイスを示すデータを受け、記憶する医療データベースを作成するホストシステム
を含むキット。
【請求項３４】
底を有し、患者から直接にサンプルを採取し、保持するように適合された採取空間を画定し、また、前記底に隣接する反応チャンバを、前記採取空間と前記反応チャンバとが少なくとも１００：１の容積比を有するように画定し、前記採取空間と前記反応チャンバとの間に流体的連通を確立するように構成されている容器、及び
前記反応チャンバの中に配置され、前記容器よりも下の位置から光学的に読み取り可能であるように、前記容器の前記底の一部分を横切って延伸される試薬デバイス
を含むサンプル採取装置。
【請求項３５】
前記容器が、空気導管及び側壁をさらに含み、前記空気導管が、前記反応チャンバに流体的に接続され、前記容器の底から前記側壁に沿って上に延伸されている、
請求項３４記載のサンプル採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
該当なし
【０００２】
連邦政府後援の研究開発に関する陳述
該当なし
【背景技術】
【０００３】
１．開示され、特許請求される発明的概念の分野
開示され、特許請求される発明的概念は、患者サンプルを採取し、分析するためのシステムに関する。特に、開示され、特許請求される発明的概念は、患者サンプルを採取し、分析することに伴う労力及びエラーの可能性を大きく減らす、改良されたサンプル分析システム及び方法を提供する。開示され、特許請求される発明的概念はまた、マイクロ流体工学装置を含むサンプル分析システム、特に、生物学的サンプルの分析に使用されるサンプル分析システムに関する。
【０００４】
２．開示され、特許請求される発明的概念の背景
患者の診断及び治療に関連する様々なタイプの分析試験は、患者の感染、体液又は膿瘍から採取される液体サンプルの分析によって実施することができる。これらのアッセイ（測定法、試験）は一般に、患者サンプルを含有する管又はバイアルが装填されている自動化臨床分析装置を用いて実施される。分析装置は、バイアルから液体サンプルを抽出し、そのサンプルを特殊な反応キュベット又は管の中で様々な試薬と結合させる。通常、サンプル試薬溶液は、分析される前に、インキュベート又は他のやり方で処理される。分析計測は、多くの場合、サンプル試薬の組み合わせと相互作用して濁度、蛍光光度、吸光度などの読みを生成するインタロゲーション放射のビームを使用して実施される。読みは終点又は速度値の測定を可能にし、その値から、周知の校正技術を使用して、患者の健康状態に関する分析対象物の量を決定することができる。
【０００５】
患者サンプルは、数多くの異なるタイプの管に入れた状態でそのような分析装置に提供されることが知られている。直径１３mm及び１６mmの管が、サンプルカップとも呼ばれる「スモールサンプル」管と同じく一般的であり、また、様々な高さを有する管が使用されている。分析装置に配置されたのち、最初のサンプルの所定の既知分量が管から吸引され、それに対して分析試験が実施される。様々なタイプの管を受け入れるための特徴を有するサンプルラックが、米国特許第５，６８７，８４９号、第５，３７８，４３３号及び第４，９４４，９４２号に見られ、様々なタイプの管を受け入れるためのアダプタが米国特許第５，９８５，２１９号に見られ、マイクロサンプルカップラックアダプタが米国特許第７，５６９，１９０号に記載されており、これらの特許それぞれの全内容が参照によって明示的に本明細書に組み込まれる。
【０００６】
分析機器市場に関しては、企業にとって、市場の様々なセグメントのために様々な機器のファミリーを提供することが一般的である。たとえば、現在の尿検査機器市場は、三つのカテゴリー：小さな診療所に合わせたもの、大きめの診療所／小さな病院に合わせたもの、及び大病院／臨床研究施設に合わせたもの：に分割することができる。小さな診療所、大きめの診療所／小さな病院及び大病院／臨床研究施設のための例示的な機器は、商品名Clinitek Status、Clinitek Advantus及びClinitek Atlasの下で販売されている。特に、市場全体の必要性を満たすために、企業は、それぞれがそれ自体の製造ライン、開発段階などを伴う二ないし四つの別個の機器製品を必要とするであろう。これが、分析機器ファミリーの開発及び製造に伴うコストを増大させる。
【０００７】
また、従来の分析機器の使用は労働集約的である。特に、自動化機械を含む従来の尿検査機器は、今もなお、操作するために有意な量の手作業を要する。小及び中間規模レベルの機器において、顧客は、尿を採取し、尿を試験管に移し、手作業で尿を試験し、結果を集計するために手作業を要するであろう。大規模自動化機器市場においても、病院は、今もなお、手作業で尿サンプルを採取し、サンプルを試験管に移し、個々の試験管を標識し、定期的試験のためにサンプルを保管し、サンプル結果を集計しなければならないであろう。
【０００８】
マイクロ流体工学装置が当技術分野において公知であり、サンプルの高速分析のために使用されて、それにより、生物学的サンプルを中央研究施設に送ることに伴う遅延を避けることを意図したものである。このような装置は、非常に少量の血液、尿及び他の生物学的サンプルを受けることを意図したものである。サンプルは、サンプル中に見いだされる分析対象物の存在及び量を指示することができる試薬と接触させられる。
【０００９】
患者の近くで分析を実施するための装置が数多く発案されている。マイクロ流体工学装置は、患者に近い環境における試験の場合、乾燥試薬ストリップの使用に対して多くの利点を有する。一般に、そのような装置は、少ないサンプル量、一般には０．１〜２００μLしか使用しない。マイクロ流体工学装置の開発により、サンプルはますます少なくなり、それがマイクロ流体工学装置の使用の望ましい特徴である。しかし、より少ないサンプルは難題を招く。マイクロ流体工学装置においては、少ないサンプル量、一般には０．１〜２０μLが一つ以上のウェルと接触させられ、その中で、サンプルは、のちの分析に備えられるか、ただちに反応して分析対象物の存在（又は不在）を指示する。サンプルは即座の反応又はのちの反応のためにウェル又は反応チャンバの中に移されるため、液体が、ウェル中のすべての空気が除去されるように均一に分散することが重要である。理由は、空気は液体の移動及び分析結果に悪影響を及ぼすからである。また、マイクロ流体工学装置へのサンプルの初期導入に関連する他の問題もある。
【００１０】
たとえば、サンプルとマイクロ流体工学装置の壁との相互作用はその性能にとって非常に重要である。サンプルは、所望の量で毛管及び反応チャンバの中に通されなければならず、装置中の空間をはじめ満たしていた空気を排出（パージ）しながらそれらの中で乾燥試薬と均一に接触しなければならない。本発明は、たとえば、このプロセスに関連する問題を解決することに関する。
【００１１】
はじめに、そのような装置の入口は空気を含み、その空気は除去されなければならない。空気を押し出し、サンプルは入口の中に残すが、装置の表面には残さないという条件の下に、少量の液体が配置されなければならない。その理由は、表面上の検体が、異なるサンプル間でのキャリーオーバ及び汚染を生じさせるおそれがあるからである。入口中の空気は、充填不足、ひいては分析結果の過小評価を生じさせるおそれがある。特に、さらなる流れ推進のために側方毛管流が使用される場合、入口又は受け入れ口反応チャンバ中の気泡がさらなる液体取り扱いを妨げることもある。使用されてきた一つの解決手段は、サンプル液体を収容するピペットに入口を封着して、ピペット中のプランジャが入口に圧力を加えることができるようにすることである。入口から最初のウェルまで延伸される毛管の中を通過する流れは、毛管又は最初のウェルへの入口の中で気泡が形成されることを防止しなければならない。毛管が最初のウェルに入っているので、液体は、通路がウェルの中へと拡がるに従い、均等に分散される。ここでもまた、液体の移動が、空気が液体に先行して移動し、ベント通路を通して除去されることにより制御されなければならない。目標は、ウェル中のすべての空気が液体サンプルに置き換えられるとき、その空気をベントに通して排出することである。ウェルの空気のすべてが排出される前にベントの通路が液体によって塞がれると、気泡がウェルの中に形成され、試験の精度が落ちる。
【００１２】
サンプルは、試薬を含有するウェルにただちに送ることもできるが、その代わりに、まず、サンプルの量を確定するために使用される計量ウェルに送ることもでき、その後、試薬との後続の接触に備えてサンプルを準備するための他のウェルに送られる。計量は、空気ではなく液体サンプルによって完全に満たされることが重要である。気泡の存在によってウェルが充填不足であるならば、分析に利用可能な液体が少なくなるため、計測値が影響を受ける。ウェルが過剰に充填されるならば、過剰な液体が下流のマイクロ流体工学回路に入り、正しいサンプル量の処理を妨げるおそれがある。そのため、アッセイされるサンプルを超える液体を受け入れるためのオーバフローウェルが提供されることもある。サンプル計量の精度は、最初にウェルの中にあった空気のすべてが除去されることを要するため、アッセイされる量を確定するウェルの中にサンプル液体を導入するために使用される方法は、空気の閉じ込めを防止すべきである。
【００１３】
特に、正しい量のサンプル流体がマイクロ流体工学装置内を正確に移動することができることが重要である。従来のシステムは、多くの場合、装置内に正確な流体流を誘発し、生じさせることができないという欠点をかかえている。
【００１４】
ポイントオブケア（ＰＯＣ）試験のための診断システムがより小さく、より廉価に、二つ以上のタイプの試験を実施することができるようになり続けているため、これらの問題はなおいっそう重大になった。一例として、ベンチトップ尿検査機器は、尿検査ストリップに従ってクロマトグラフィーカセット中の血液のイムノアッセイ（免疫測定法）を読み取らなければならない。増大する健康管理費のせいで、診断を供給する人々は、高品質な臨床情報を提供するためのコストを減らすプロセス改善を求めている。コストを減らす一つの手段は、プロセスに使用されるステップ及び構成要素を除くことである。血液採取管及び採尿カッププロセスが、診断結果を提供する全コストにおいて実質的な労力及び材料を占める。たとえば、ある顧客は、サンプルを管又はカップの中に採取し、それを、臨床医学者が試薬を用いてサンプルを試験する試験のポイントまで運ぶことを求められることがある。
【００１５】
小型化を可能にする技術が、設計者が所与の空間あたりの試験のタイプを増し、結果あたりの製造費を減らすことを可能にした。たとえば、以下の四つの小型化技術がこれまでに開発されている。
【００１６】
第一に、プラスチックでのμm流体（マイクロ流体工学）パターンの成形が、試薬量の極小化と、診断のためのより小さく廉価な使い捨て品を製造を可能にした。このようなマイクロ流体工学パターンは、液体と乾燥試薬とを結合させて、ＰＯＣ試験環境において簡便にラボ品質の結果を出すことを可能にする。マイクロフルイディックス（マイクロ流体工学）はまた、使用される高価な試薬バイオケミカルの量を減らす。バイオケミカルは、アフィニティー（親和性）捕獲、すなわち分析対象物へのバイオケミカルの結合を増大させるために、結合区域に液体を通す流体プロセスにおける使用にとって不可欠であるため、これは重要である。この結合した分析対象物の量は、検出可能なシグナルをさらに増幅し、生成するために、酵素標識のような標識の使用によって計測される。
【００１７】
第二に、μmサイズのＬＥＤ、μmサイズのフォトダイオード及びライトガイドを使用する小型化された光学設計（マイクロオプチックス又はＭＯＲＨ）は、マイクロ流体工学使い捨て品中のmmサイズの試薬区域を読み取ることができる。このようなマイクロ光学設計は、より小さく、より廉価な機器を可能にする。
【００１８】
第三に、μmサイズのノズルを使用して、極小量の液体試薬（pL〜μL）の送り出しが達成されている。このようなノズルは、圧電セラミック電子部品によって、デマンドにより開かれて、たとえばμ秒タイミングの液体添加を可能にする。このようなノズルは離れたところから小滴を放出するため、液体試薬を分離させて、マイクロ流体工学使い捨て品と直接接触させないことができる。これが貯蔵安定性を改善し、液体を貯蔵装置の中に保持し、より長期にわたり何度も使用することを可能にする。
【００１９】
第四に、サンプルのマイクロ量化が、感度及び検出のチャレンジになっている。イムノアッセイ及び核酸分析法の場合には１０-12〜１０-13Ｍ（モーラー、molar、濃度の単位：mol/L）での最小感度が必要である。小さな区域（たとえば１〜１０mm2）に小型化された高感度電気機械的分析装置は、少ない量（たとえば１〜２０μL）を計測することができなければならない。ナノメートル電極パターンは効果的であるが、費用／効果的な作製及びスケールアップが求められる。作製及び検出のスケールアップは、たとえば相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術によって達成することができる。
【００２０】
しかし、これらの要素すべてを簡単なシステムへと非常に効果的かつ効率的に組み合わせることには問題がある。
【００２１】
特許請求され、開示される発明的概念は、上述の問題を解決し、正確かつ反復精度の高い結果を提供するために開発されたものである。
【発明の概要】
【００２２】
特許請求され、開示される発明的概念は、たとえば０．１〜２０μLの少ないサンプルを処理して、それにより、そのようなサンプル中の分析対象物の正確かつ反復精度の高いアッセイを可能にするように適合されたマイクロ流体工学の分析装置に関する。装置は、一つ以上のマイクロ流体工学の分析ユニットを有し、各ユニットが、流体の少ないサンプルのためと、気泡をシステムの中に閉じ込めることないようにシステムから空気を排出しながらサンプルをサンプルチャンバの中に移送するためのアクセスを提供する入口を有するマイクロ流体工学回路を含む。流体サンプルの均一な送り出し及び空気のガス抜きは、非限定的に、反応チャンバ、マイクロ導管及びエアベントのような様々な構造によって容易にすることができる。
【００２３】
特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置は、一つ以上のオーバフローチャンバ、反応チャンバ、毛管ストップ付きマイクロ導管及びエアベントを含むことができる。毛管ストップは流体流を好ましい方向に向ける。
【００２４】
一つの実施態様において、特許請求され、開示される発明的概念は、液体サンプルをマイクロ流体工学装置に供給する方法であって、液体がサンプル入口に導入され、そこから毛管力によって毛管通路（マイクロ導管）の中を通って、たとえばサンプルチャンバを経て反応チャンバの中に流れ、そこで、空気を反応チャンバ及びマイクロ導管から少なくとも一つのエアベントに通して完全に排出しながら液体サンプルが反応基質に暴される方法を含む。好ましい実施態様において、反応チャンバとエアベントとの間の狭い通路を含む毛管ストップが、流体を反応チャンバに向けて一方向に流れさせる。オーバフローチャンバが存在する場合、過剰な流体がそのようなオーバフローチャンバに流れ込むことができる。
【００２５】
一つの実施態様において、特許請求され、開示される発明的概念は、サンプル容器及びマイクロ流体工学装置を含むサンプル採取装置のためのキットを含む。サンプル容器は、側壁、内部空間、サンプル出口及び空気導管を有する。マイクロ流体工学装置は、サンプル容器に取り付け可能であり、少なくとも一つのマイクロ流体工学回路を有し、マイクロ流体工学装置がサンプル容器に取り付けられると、マイクロ流体工学回路は、サンプル容器のサンプル出口及び空気導管と流体的に連通する状態に配置され、マイクロ流体工学回路は、サンプル容器から流体サンプルを受けるための反応チャンバを有する。
【００２６】
一つの実施態様において、特許請求され、開示される発明的概念は、サンプル採取装置及びポータブルリーダを含む、生物学的サンプルを分析するためのキットを含む。サンプル採取装置は容器及び試薬デバイスを含む。容器は、患者から直接にサンプルを採取し、保持するように適合された採取空間を画定する。容器は底を有する。試薬デバイスは、容器の底に隣接して位置し、サンプルの一部分を受けるために採取空間と連通している。ポータブルリーダは、（１）患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードを記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体、（２）分析装置、及び（３）シグナルトランシーバを含む。ポータブルリーダは、分析装置を容器の底よりも下に配置するためにサンプル採取装置の容器と組合わせられるように構成され、ポータブルリーダが容器と組合わせられ、読み取りサイクルが開始されると、分析装置が試薬デバイスを分析して、試薬デバイスの分析結果を示すデータを生成し、シグナルトランシーバが、コード及び試薬デバイスを示すデータを出力する。
【００２７】
もう一つの実施態様において、特許請求され、開示される発明的概念は、少なくとも７５mLの採取空間を画定する容器及び容器の底に隣接して配置された試薬デバイスを有するサンプル採取装置を用いて患者から採取されたサンプルを自動的に分析するためのポータブルリーダを含む。ポータブルリーダは、コンピュータ読み取り可能な媒体、分析装置及びシグナルトランシーバを含む。コンピュータ読み取り可能な媒体は、患者及びサンプルの少なくとも一つを識別するコードによって初期化される。分析装置は、容器の底よりも下の位置から試薬デバイスを分析するように適合されている。シグナルトランシーバは、コード及び試薬デバイスの分析結果を示すデータを出力するように適合されている。
【００２８】
さらに別の実施態様において、特許請求され、開示される発明的概念は、サンプル採取装置、ポータブルリーダ及びホストシステムを含む、尿検査を実施するためのキットを含む。サンプル採取装置は容器及び試薬デバイスを含む。容器は、患者から直接に尿を採取し、保持するように適合された採取空間を画定する。試薬デバイスは、尿の一部分を受けるために採取空間と連通している。ポータブルリーダは、容器よりも下の位置から試薬デバイスを光学的に読み取るように適合された分析装置を含む。ポータブルリーダは、（１）患者及びサンプルの少なくとも一つを示す独自コード、及び（２）試薬デバイスの分析結果を示す生データを出力するように適合されたシグナルトランシーバを含む。ホストシステムは、医療データベースを作成し、独自コード及び試薬デバイスの分析結果を示す読み取り可能な結果を医療データベースの中に記憶するように適合されている。
【００２９】
さらに別の実施態様において、特許請求され、開示される発明的概念は、容器及び試薬デバイスを含むサンプル採取装置を含む。容器は、底を有し、患者から直接にサンプルを採取し、保持するように適合された採取空間を画定する。容器はまた、底に隣接する反応チャンバを、採取空間と反応チャンバとは少なくとも１００：１の容積比を有するように画定する。容器は、採取空間と反応チャンバとの間に流体的連通を確立するように構成されている。試薬デバイスは、反応チャンバの中に配置され、容器の底の一部分を横切って延伸されて、容器よりも下の位置から光学的に読み取り可能である。
【００３０】
当業者が本明細書の主題を構成し、使用することを補助するために、添付図面が参照される。図面は、原寸に比例する尺度で描かれることを意図したものではなく、図中、一貫性のために、類似した参照番号が類似した要素を指すことを意図したものである。見やすくするため、すべての図面においてすべての構成要素が標識されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】特許請求され、開示される発明的概念の一つの実施形態にしたがって構成されたサンプル分析システムの略図である。
【図２】例示的なポータブルリーダのブロック図を示す、図１のサンプル分析システムのもう一つの略図である。
【図３】一つ以上のプロセッサによって実行されると、一つ以上のプロセッサをしてプロセスのステップを実行させる、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶された論理の流れ図である。
【図４】開示され、特許請求される発明的概念にしたがって構成された例示的なポータブルリーダの斜視図である。
【図５】図４のポータブルリーダの上面図である。
【図６】図５のポータブルリーダの下面図である。
【図７】開示され、特許請求される発明的概念にしたがって透明な材料で構成されたサンプル採取装置の斜視図である。
【図８】サンプル採取装置の透明な底を示す、図７のサンプル採取装置の下面図である。
【図９】サンプル採取装置の底に封入された試薬デバイスを示す、図７及び８のサンプル採取装置の部分断面図である。
【図１０】開示され、特許請求される発明的概念にしたがって構成された試薬デバイスの例示的な実施形態の側面図である。
【図１１】図７〜９のサンプル採取装置と組合わせられた図４〜６のポータブルリーダの斜視図である。
【図１１Ａ】ポータブルリーダの底に配置された分析装置を示す、図１１に示すサンプル採取装置と組合わせられたポータブルリーダの部分断面図である。
【図１１Ｂ】ポータブルリーダの側壁に配置された分析装置を示す、サンプル採取装置と組合わせられたポータブルリーダの代替態様の部分断面図である。
【図１２】開示され、特許請求される発明的概念にしたがってベースステーション上に配置された複数のポータブルリーダの斜視図である。
【図１３】図１２のベースステーションの例示的な実施形態のブロック図である。
【図１４】本発明にしたがって構成されたマイクロ流体工学装置の略図である。
【図１５Ａ】１５Ａ−１５Ａ線から見た図１４のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１５Ｂ】１５Ｂ−１５Ｂ線から見た図１４のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１５Ｃ】１５Ｃ−１５Ｃ線から見た図１４のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１６】本発明にしたがって構成されたマイクロ流体工学装置の略図である。
【図１７Ａ】１７Ａ−１７Ａ線から見た図１６のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１７Ｂ】１７Ｂ−１７Ｂ線から見た図１６のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１７Ｃ】１７Ｃ−１７Ｃ線から見た図１６のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１８】本発明にしたがって構成されたマイクロ流体工学装置の略図である。
【図１９Ａ】１９Ａ−１９Ａ線から見た図１８のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１９Ｂ】１９Ｂ−１９Ｂ線から見た図１８のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１９Ｃ】１９Ｃ−１９Ｃ線から見た図１８のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図１９Ｄ】１９Ｄ−１９Ｄ線から見た図１８のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図２０】試薬基体を中に有する、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の反応チャンバの略図である。
【図２１Ａ】中で好ましい配置にある試薬基体を示す、２１−２１線から見た図２０の断面図である。
【図２１Ｂ】中で代替配置にある試薬基体を示す、図２０の２１−２１線から見た断面図である。
【図２１Ｃ】中でもう一つの代替配置にある試薬基体を示す、図２０の２１−２１線から見た断面図である。
【図２２】それぞれが試薬又は試薬基体を中に含む、中に配置された複数の反応ウェルを有する、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の反応チャンバの略図である。
【図２３】中に配置された複数の別々の試薬基体を有する、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の反応チャンバの略図である。
【図２４】マイクロ導管によって接続された一対の別々の反応チャンバを有する、特許請求され、開示される発明的概念の反応チャンバの代替態様の略図である。
【図２５】複数のマイクロ流体工学ユニットを含む、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって構成されたマイクロ流体工学装置の代替態様の略図である。
【図２６】複数のマイクロ流体工学ユニットを含む、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって構成されたマイクロ流体工学装置の代替態様の略図である。
【図２７】ベースに接続されたマイクロ流体工学装置を有するサンプル採取装置の断面図である。
【図２８】中に含まれる尿サンプルを有するサンプル採取装置の断面図である。
【図２９】ベース上の密封栓を有するサンプル採取装置及び特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図３０】サンプル採取装置ならびに上面に配置された穿刺可能な密封及び／又は接着層を有する、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の断面図である。
【図３１】ベースに可動的に取り付けられる、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置を有するサンプル採取装置の斜視図である。
【図３２】３２−３２線から見た図３１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
発明の詳細な説明
いくつかの実施形態の本明細書における説明は、特許請求され、開示される発明的概念をさらに説明する非限定的な例を記載する。
【００３３】
以下の詳細な説明においては、本開示のより完全な理解を提供するために、数多くの具体的な詳細が記載される。しかし、特許請求され、開示される発明的概念はそのような具体的詳細なしで実施することもできるということが当業者には明らかであろう。他の場合には、説明を不必要に複雑化することを避けるため、当業者に周知である特徴は詳細には記載されていない。
【００３４】
したがって、断りない限り、本明細書に使用されるすべての技術用語及び科学用語は、特許請求され、開示される発明的概念が関連する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。たとえば、用語「複数」は「二つ以上」をいう。単数形は、文脈が明らかにそうではないことを示さない限り、複数の指示対象をも含む。したがって、たとえば、「反応チャンバ」の参照は、一つ以上、二つ以上、三つ以上、四つ以上又はより多数の反応チャンバをいう。計測可能な値、たとえば量、期間などをいう場合に本明細書において使用される用語「約」は、指定された値からの±２０％又は±１０％、より好ましくは±５％、さらに好ましくは±１％、なおも好ましくは±０．１％の変動を含むことを意図する。理由は、そのような変動は、開示される方法を実施する場合に特有であるからである。
【００３５】
ここで図面、特に図１を参照すると、開示され、特許請求される発明的概念にしたがって構成されたサンプル分析システムが示され、参照番号１０によって指定されている。一般に、サンプル分析システム（以下「システム１０」と呼ぶ）は、患者からサンプル１１（図２を参照）を採取し、分析するためのシステムに関する。サンプル１１は、血液、尿などであることができる。特に、システム１０は、サンプル１１を採取し、分析することに伴う労力及びエラーの可能性を大幅に減らす、改良されたサンプル分析システム及び方法を提供する。
【００３６】
一般に、図１は、システム１０の例示的なハードウェア図である。システム１０は、好ましくは、ネットワーク１６を経由して一つ以上のユーザ装置と通信するホストシステム１２を含む。ネットワーク１６は、インターネット、イントラネット又は他のネットワークであることができる。いずれの場合でも、ホストシステム１２は一般に、一つ以上のコンピュータシステム１８、たとえば一つ以上のサーバ又は医療データベースをホスト又は実行し、一つ以上のゲートウェイ２０を使用してネットワーク１６と通信するように構成された一つ以上のメインフレームコンピュータを含む。医療データベースは、一つの病院／診療所又は多数の病院／診療所のために設計されていることができる。ネットワーク１６がインターネットである場合、システム１０の主ユーザインタフェースは、一連のウェブページを介して与えられるが、主ユーザインタフェースは、別のタイプのインタフェース、たとえばユーザがグラフィックス、テキスト、視聴覚などでホストシステム１２とアクセス又は対話することを許すWindowsベースのアプリケーションによって置き換えられることもできる。この方法はまた、システム１０のユーザ装置１４が、独立型又はキオスク（簡易建造物）のような非ポータブルな環境に位置する場合にも使用することができる。
【００３７】
ネットワーク１６は、ほぼいかなるタイプのネットワークであることもできるが、インターネット及びインターネット２ネットワークが、それらの基礎にある技術のワイドなサポートのおかげで、好ましい。ネットワーク１６の好ましい実施形態は、インターネット環境、すなわちＴＣＰ／ＩＰベースのネットワークにおいて存在する。しかし、近い将来、好ましい実施形態又は他の実施形態にとって、より進んだネットワーク化トポロジーを使用することが有利になるかもしれないと考えられる。加えて、ネットワーク１６は、コンピュータベースのネットワークのみを指すのではなく、電話通信又は他の通信をも表すことができる。
【００３８】
コンピュータシステム１８は、ローカルエリアネットワーク３０とでネットワーク化されることができる。ゲートウェイ２０は、ローカルエリアネットワーク３０とネットワーク１６との間のアクセスを提供する役割を負う一つ以上の実体又は装置である。ゲートウェイ２０はまた、ローカルエリアネットワーク３０をネットワーク１６のような外部ネットワークからの攻撃から保護するためのセキュリティ手段として使用することもできる。
【００３９】
ローカルエリアネットワーク３０は、イントラネットのようなＴＣＰ／ＩＰネットワークに基づくこともできるし、他の適当な基礎的ネットワーク転送技術に基づくこともできる。好ましい実施形態は、基礎的技術の利用可能性及び受容性のため、EthernetネットワークをＴＣＰ／ＩＰとともに使用するが、他の実施形態は、他のタイプのネットワーク、たとえばFiber-Channel、ＳＣＳＩ、ギガバイトEthernetなどを使用することもできる。
【００４０】
上述したように、一つの好ましい実施形態において、ホストシステム１２はコンピュータシステム１８を含む。コンピュータシステム１８のためのハードウェアの構成は、システム１０の特定の実施形態の要件及び必要性に大きく依存する。好ましい実施形態を含む一般的な実施形態は、安定性及び利用可能性を増すために負荷の平衡化を用いる多数のコンピュータシステム１８を含む。コンピュータシステム１８は、データベースサーバ及びアプリケーション／ウェブサーバを含む、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを含む。データベースサーバは、好ましくは、利用可能性を改善し、改善されたハードウェア及び記憶をデータベースサーバに提供するために、アプリケーション／ウェブサーバから切り離されている。
【００４１】
ユーザ装置１４は任意の数及びタイプの装置を含むことができる。ユーザ装置１４のもっとも一般的なシナリオは、モニタ３６、キーボード３８及びマウス４０を有するパーソナルコンピュータ３４を使用するユーザ３２を含む。好ましい実施形態において、ユーザ３２は、参照番号４２によって指定される「ブラウザ」と呼ばれるタイプのソフトウェアを使用することを求められる。ブラウザ４２は、コンピュータシステム１８のようなソースから受けられるコンテンツを描画するために使用される。最新の専門用語において、「ブラウザ」とは、ウェブブラウザと呼ばれる特定の具現化を指す。ウェブブラウザは、ウェブサーバからリソースを要求するときに生成されるＨＴＭＬ／ＸＨＴＭＬコンテンツを読み、描画するために使用される。好ましい実施形態において、システム１０は、主要なウェブブラウザベンダ、たとえばMicrosoft Internet Explorer、Netscape Navigator、Mozilla、Google Chrome、Apple Safari及びOperaと互換性であるように設計されている。しかし、他の実施形態は、コンピュータシステム１８に接続する共通のユーザベースに依存して、特定のブラウザを重視することを望むこともある。
【００４２】
システム１０は、その展開に融通性を提供するためにこのようなやり方で設計されている。特定の実施形態の要件に依存して、システム１０は、デスクトップアプリケーション、ウェブベースのアプリケーションのようなほぼいかなる環境においても作動するように設計されることもできるし、単に、外部アプリケーションと通信するように設計された一連のウェブサービスとして設計されることもできる。
【００４３】
システム１０はまた、一つ以上のベースステーション４８、各ベースステーション４８のための一つ以上のポータブルリーダ５０ａ及び５０ｂ（本明細書においては一般にポータブルリーダ５０と呼ぶ）ならびに複数のサンプル採取装置５２ａ及び５２ｂ（本明細書においては一般にサンプル採取装置５２と呼ぶ）を含む。一つの実施形態において、ベースステーション４８は、ユーザ装置１４とインタフェースして、それらの間に通信を確立する。たとえば、ベースステーション４８は、ユーザ装置１４のＵＳＢポートにプラグインすることができるＵＳＢ通信装置を備えることができる。見やすくするために、図１には二つのポータブルリーダ５０ａ及び５０ｂならびに二つのサンプル採取装置５２ａ及び５２ｂしか示されていない。一般に、サンプル採取装置５２は、最初の使用ののちに使い捨て可能であり、サンプル１１を採取し、保持するための容器５３及びサンプル１１と反応するように設計された一つ以上の試薬デバイス５４（図７〜１０に示す）を含む。したがって、サンプル採取装置５２は、患者から、好ましくは患者から直接一つ以上のサンプル１１を採取し、次いで試薬デバイス５４とサンプル１１との間で一つ以上の反応を生じさせるように設計されており、サンプル１１を分析するプロセスの一部として、その反応をポータブルリーダ５０の一つによって検出して、サンプル１１を示すデータを採取することができる。
【００４４】
ポータブルリーダ５０は、好ましくは、検体を示すデータを採取する前に、患者及び／又は特定のサンプル１１を示すコード、たとえば患者ＩＤ又はラボ取得ＩＤによって初期化され、次いで、そのコード（又はコードに関連する他の情報）を、サンプル１１及び／又は患者を示すデータと通信させて、そのデータを特定のサンプル１１と相関させる。これは、好ましくは、ポータブルリーダ５０とホストシステム１２の医療データベースとの間に好ましくはネットワーク５６及び１６を経由して通信を確立することによって達成される。ネットワーク５６は、適当な通信システム、たとえば有線又は無線のシステムであることができる。好ましい実施形態において、ネットワーク５６は、ワイヤレス通信システム、たとえば「Bluetooth」又は「Wi-Fi」の名称の下で市販されているシステムである。一つの実施形態において、ネットワーク５６は、ポータブルリーダ５０をベースステーション４８及びユーザ装置１４と接続するが、これは任意選択であるということが理解されよう。もう一つの実施形態において、ポータブルリーダ５０はネットワーク１６と直接通信することもできる。
【００４５】
システム１０は一般に次のように作動する。病院のスタッフメンバーのようなユーザがユーザ装置１４を使用して、患者の情報を、コンピュータシステム１８によってホストされる医療データベースから／の中に入力する。ユーザ装置１４はまた、ベースステーション４８及びネットワーク５６を使用して、患者又はサンプル１１を示すコードによってポータブルリーダ５０の一つを初期化する。ユーザは、サンプル採取装置５２の一つをポータブルリーダ５０に接続して、初期化されているアセンブル（組み合わ）された装置５８（図１１に例として示す）を形成し、次いでそのアセンブルされた装置５８を患者に提供する。サンプル１１が尿である場合、患者はトイレに行き、サンプル採取装置５２の中に排尿する。患者が排尿するとき、ポータブルリーダ５０は、好ましくは、サンプル採取装置５２の中へのサンプル１１が入ったことを検出して、読み取りサイクルを起動する。
【００４６】
また、患者はまず、サンプル採取装置５２の中に排尿し、その後、サンプル採取装置５２をポータブルリーダ５０の中に配置して、アセンブルされた装置５８を形成するとも考えられる。たとえば、ポータブルリーダ５０はトイレ部屋の壁面に固定されることができ、患者は、カップを満たしたのち、ただちに、すなわち５分以内にカップをポータブルリーダ５０の中に配置するように指示されるであろう。この実施形態において、ポータブルリーダ５０は、患者又はサンプルを示す情報をサンプル採取装置５２から適当なやり方で自動的又は手動でロードすることができる。たとえば、サンプル採取装置５２は、ポータブルリーダ５０によって読み取ることができる、バーコード又はＲＦＩＤ装置の形態の独自コードを備えることができる。
【００４７】
サンプル１１は一つ以上の試薬デバイス５４の一つ以上の試薬と反応し、そのような反応がポータブルリーダ５０によって読み取られる。理解することができるように、一つ以上の試薬デバイス５４の一つ以上の試薬を使用して一つの液体サンプル１１を所望の数の性質に関して同時に計測することもできる。たとえば、尿サンプルは、硝酸、血液、アルブミン、比重、クレアチニン、白血球、ｐＨ、グルコース、ケトン体及びバクテリアの存在を同時に試験するための１０個の並列処理チャネルを含むチップ（以下に詳述する）に塗布することができる。
【００４８】
試薬デバイス５４において使用することができる様々な試薬反応方法がある。試薬は変化を起こし、それにより、生成されるシグナルの強さが、臨床サンプル１１中で計測される分析対象物の濃度に比例する。このような試薬は、担体（試薬基体）上に乾燥させた指示色素、金属、酵素、ポリマー、抗体、電気化学的反応性成分及び様々な他の薬品を含む。よく使用される担体は、様々なサンプル吸収・輸送性を有する紙、膜又はポリマーである。これらを、本発明のチップの中の試薬ウェルの中に導入すると、試薬ストリップを使用する分析において遭遇される問題を解決することができる。対照的に、試薬ストリップは、分析対象物に対する色応答を生成するために必要なすべての薬品を含むために一つの試薬区域しか使用することができない。乾燥試薬ストリップ中で起こる一般的な化学反応は、色素結合、酵素的、免疫学的、ヌクレオチド、酸化又は還元化学反応として分類することができる。
【００４９】
場合によっては、五つまでの競合する化学反応が同じタイミングで一つの試薬層内で起こり、尿中の血液を検出する方法が、一つの試薬デバイス５４の中で起こる多数の化学反応の一例である。たとえば、分析対象物検出反応は、ジイソプロピルベンゼンジヒドロペルオキシドによる指示薬３，３′，５，５′−テトラメチルベンジジンの酸化を触媒するヘモグロビンのペルオキシダーゼ様活性に基づく。同じパッド中、ジイソプロピルベンゼンジヒドロペルオキシドによるアスコルビン酸の酸化を触媒する第二鉄ＨＥＴＤＡ錯体の触媒活性に基づく第二の反応が起こってアスコルビン酸干渉を除去する。
【００５０】
特に、ポータブルリーダ５０は、一つ以上の異なる試薬デバイス５４に関してセットされた間隔（電流タイミング間隔）で読みを実施し、次いで生データをメモリに記憶することができる。そして、ポータブルリーダ５０は、好ましくは、可聴音（又は反応が読み取られたという他の指示）を提供し、患者はサンプル１１（尿）を便器の中に捨て、サンプル採取装置５２をポータブルリーダ５０から取り外し、サンプル採取装置５２を捨て（好ましくはトイレにいる間に）、次いでポータブルリーダ５０をユーザ、たとえば病院スタッフメンバーに返す。
【００５１】
読み取りサイクルが実施されたのち、ポータブルリーダ５０は、生データならびに患者及び／又はサンプル１１を示すコードを、ネットワーク５６及びベースステーション４８を経由してユーザ装置１４に自動的にアップロードする。それに応答して、ユーザ装置１４は、生データを分析して、それを読み取り可能な結果に変換し、読み取り可能な結果及び／又は生データを、ホストシステム１２、たとえばラボラトリインフォメーションシステムもしくはホスピタルインフォメーションシステム又は他の電子医療記録システムによってホストされる医療データベースにアップロードする。ユーザ装置１４はまた、他の機能、たとえば、患者及び／又はサンプル情報ならびに生データ及び／又は読み取り可能な結果を含むプリントされた報告書を作成する機能を提供することもできる。
【００５２】
このように、サンプル１１の採取の前にポータブルリーダ５０が初期化され、サンプル１１が検出され、自動的に読み取られ、次いで試験結果が、ホストシステム１２によってホストされたユーザ装置１４及び／又は医療データベースにアップロードされるため、サンプル分析システム１０は、サンプル１１を採取し、分析するのに要する労力を大幅に減らす。これは、ユーザがサンプル１１を一つ以上の別個の試験管の中に移し、試験管を標識し、定期的試験のためにサンプルを保管し、サンプル結果を手作業で集計する必要性を減らす又はなくす。
【００５３】
さらに、サンプル分析システム１０の設計は非常に規模変更可能である。たとえば、低試験量環境（たとえば小さな診療所）においては、顧客は、一つのベースステーション４８及び一つのポータブルリーダ５０を購入するであろう。試験量が増すにつれ、顧客は単に追加のポータブルリーダ５０を購入することができる。たとえば、中間試験量環境（たとえば小さな病院）においては、顧客は、一つのベースステーション４８を２〜４個のポータブルリーダ５０とともに購入するであろうし、高試験量環境（大病院及び／又は臨床研究施設）においては、顧客は、１〜２個のベースステーション４８を８〜１０個のポータブルリーダ５０とともに必要とするかもしれない。
【００５４】
サンプル分析システム１０の設計は、多数の試験を同時に実施することを可能にし、ベースステーション４８、ポータブルリーダ５０及び利用可能なサンプル採取施設、たとえばトイレ、ベッド、診察室などの数のみによって制限される。さらに、試験結果をほぼリアルタイムでシステム１０に記録することができ、患者の試験結果は、好ましくは、患者がポータブルリーダ５０を返却するとただちに分析され、医療データベースにアップロードされる。大病院の場合、この設計は、尿検査に必要な仕事量を劇的に減らすことができる。一つの実施形態において、システム１０は、時間のかかるサンプル採取、移送（カップから試験管）、集積及びバーコード付けのステップを完全になくす。臨床研究施設において、システム１０は、ラボ担当者をしてサンプル採取装置５２をポータブルリーダ５０の中又は上に配置させてサンプル採取装置５２内のサンプルから読みとることにより、サンプルをカップから試験管の中に移すステップをなくすことができる。
【００５５】
ここで図面、特に図２を参照すると、例示的なポータブルリーダ５０のブロック図を示す図１のサンプル分析システム１０の略図が示されている。一般に、ポータブルリーダ５０は、一つ以上のユーザインタフェース６０、一つ以上のポータブル電源６２、一つ以上の分析装置６４、一つ以上のアクチュエータシステム６６、一つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体６８、一つ以上のシグナルトランシーバ７０及び一つ以上のプロセッサ７２を備えている。図３は、一つ以上のプロセッサ７２によって実行されると、一つ以上のプロセッサ７２をしてプロセスのステップを実行させる、コンピュータ読み取り可能な媒体６８に記憶された論理の流れ図である。
【００５６】
特に、プロセッサ７２は、ポータブルリーダ５０が、上記のように、患者及び／又はサンプル１１を識別するコードによって初期化され（ブロック８０によって示す）、ユーザインタフェース６０を介して患者及び／又はユーザとコミュニケートして、ポータブルリーダ５０が初期化されたという指示を提供し（ブロック８２によって示す）、アクチュエータシステム６６からの入力によってサンプル１１の存在を検出し（ブロック８４によって示す）、サンプル１１と試薬デバイス５４との間の化学反応を一つ以上の分析装置６４によって検出するための読み取りサイクルを可能にし（ブロック８６によって示す）、一つ以上の分析装置６４によって検出された生データを一つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体６８に記憶し（ブロック８８によって示す）、シグナルトランシーバ７０を使用して、生データ及びコードをユーザ装置１４及び／又はホストシステム１２にアップロードする（ブロック９０によって示す）ことを可能にする、好ましくは一つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体６８にコンピュータ実行可能な命令として記憶された論理によってプログラムされている。
【００５７】
ユーザインタフェース６０は、患者及び／又はユーザとコミュニケートすることができる適当なタイプの装置であることができる。たとえば、ユーザインタフェース６０は、ポータブルリーダ５０の現在の又は予想される状態を患者及び／又はユーザに知らせるための一つ以上のスピーカ、ビーパ（警音器）、光源、たとえばＬＥＤ又はＬＣＤディスプレイなどを含むことができる。
【００５８】
ポータブル電源６２は、ポータブルリーダ５０の電子装置、たとえばプロセッサ７２、ユーザインタフェース６０、分析装置６４、アクチュエータシステム６６、コンピュータ読み取り可能な媒体６８、シグナルトランシーバ７０及びプロセッサ７２に電力を供給することができる一つ以上の装置であることができる。ポータブル電源６２は、リチウムイオンバッテリのような電力貯蔵装置及び／又は運動を電力に変換することができる装置を含む多様な方法で実現することができる。
【００５９】
分析装置６４は、試薬デバイス５４の一つ以上の部分とサンプル１１との間で起こった反応の結果を検出するために、参照番号１００によって示されるように試薬デバイス５４と通信するように適合されている。分析装置６４は、光学リーダ及び／又は電気化学的リーダのような多様なやり方で実現することができる。分析装置６４は、サンプル試薬の組み合わせにインタロゲーション放射を提供し、また、濁度、蛍光光度、吸光度などの読みを示すシグナルを受けるための固定又は可動である一つ以上のセンサを含むことができる。分析装置６４はまた、一つ以上のセンサを所定の検査領域にわたって掃引して試薬デバイス５４の様々な部分を読み取るためのモータ、アクチュエータ及び／又はトラックシステムを含むことができる。当業者は、従来の光学リーダ及び電気化学的リーダを製造し、使用する方法を明らかに理解するであろう。したがって、ポータブルリーダ５０を製造し、使用する方法を当業者に教示するための、光学リーダ及び電気化学的リーダを製造し、使用する方法の詳細な説明は不要である。
【００６０】
反応したサンプルを分析するために使用される分析装置６４は、サンプルからの光又は他のシグナルを検出するのに適した任意のシステム、サブシステム及び／又は構成要素であることができる。分析装置６４は、光又は電磁放射線の他の波長の大きさを検出及び／又は感知することができる。たとえば、分析装置６４は、分析装置６４によって感知された光の強さに対応する結果を返すことができる。例示的な実施形態において、分析装置は、非限定的に、フォトダイオード、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージャ又は電気化学的分析装置、たとえばＣＭＯＳ分析装置を含むことができる。分析装置６４は、光に関連する色値に対応する結果を返すことができる。たとえば、分析装置６４は、分析装置６４によって感知された光の波長と対応する結果を返すことができる。一つの実施形態において、分析装置６４は、分析装置６４によって感知された光の強さの大きさと関連する輝度値を検出することができる。
【００６１】
アクチュエータシステム６６は、参照番号１０２によって示すように、サンプル採取装置５２へのサンプル１１が入ったことを示すシグナルを生成するためにサンプル採取装置５２とインタフェースするように設計されている。これは、サンプル採取装置５２及び／又はサンプル１１の構成に依存して多数の方法で達成することができる。図２に示すようにサンプル採取装置５２がカップに似ており、採取されるサンプル１１が尿である場合、アクチュエータシステム６６は、サンプル採取装置５２へのサンプル１１が入ったことに基づいて温度の変化を検出するためのサーモカップルとして実現することもできるし、サンプル採取装置５２の質量の差を検出するためのばねを含むこともできる。アクチュエータシステム６６は、他の方法で、たとえば電気化学的変化（たとえばインピーダンス又はキャパシタンス）又は光学的変化（たとえば反射率、ルミネセンス又は吸光度）を検出するために協働する一つ以上の装置によって実現することもでき、本明細書においてはサーモカップル及びばねが例として詳述される。たとえば温度の変化又は質量の変化からサンプル１１の存在を示す、アクチュエータシステム６６によって生成されるデータはプロセッサ７２に提供される。プロセッサ７２は、アクチュエータシステム６６からのデータをモニタし、サンプル１１の存在の検出後ただちに又は所定期間内に読み取りサイクルを自動的に（好ましくは患者の介入なしに）可能にするようにプログラムされている。サンプル１１の存在の検出は、様々なやり方で、たとえばデータの急速な遷移を探すことにより、又は所定の率を超えるデータの変化を検出することにより、決定することができる。
【００６２】
コンピュータ読み取り可能な媒体６８は、多様な方法で、たとえばメモリ（プロセッサ７２中オンボード又はその外部）、ハードディスク（機械的、磁気的及び／又は半導体素子）、リムーバブルディスクなどとして実現することができる。一般に、ポータブルリーダ５０の回路全体がポータブルリーダ５０のハウジング１０４内に収容されることが想定される。しかし、これは、特にコンピュータ読み取り可能な媒体６８に関しては必ずしも当てはまらないということが理解されよう。コンピュータ読み取り可能な媒体６８は、ポータブルリーダ５０のハウジング１０４内に固定されることもできるし、それから取り外し可能であることもできる。たとえば、コンピュータ読み取り可能な媒体６８は、当技術分野において「ジャンプドライブ」（ＵＳＢメモリ）として知られるポータブル装置として実現することができる。
【００６３】
シグナルトランシーバ７０は、ネットワーク５６を経由してユーザ装置１４との間で双方向通信し、ネットワーク５６、ベースステーション４８、ユーザ装置１４及びネットワーク１６を経由してホストシステム１２との間で双方向通信するように適合されている。あるいはまた、シグナルトランシーバ７０は、ベースステーション４８を使用して、それによってユーザ装置１４をバイパスしながらネットワーク１６と通信することもできる。シグナルトランシーバ７０は、多様なやり方で実現することができ、好ましい実施形態においては、双方向ワイヤレストランシーバである。シグナルトランシーバ７０は任意選択の要素であることが留意されよう。たとえば、コンピュータ読み取り可能な媒体６８がリムーバブル装置として実現される場合、ポータブルリーダ５０の初期化及びそれからの生データの採取は、シグナルトランシーバ７０ではなく、コンピュータ読み取り可能な媒体６８を使用して実現することができる。ポータブルリーダ５０の初期化は、たとえばユーザ装置１４によってコードをコンピュータ読み取り可能な媒体６８にロードし、次いでコンピュータ読み取り可能な媒体６８をポータブルリーダ５０にプラグインすることによって達成することができる。同様に、生データのダウンロードは、生データをコンピュータ読み取り可能な媒体６８に記憶し、それをポータブルリーダ５０から取り外し、次いでそれをユーザ装置１４にプラグインすることによって達成することができる。
【００６４】
ポータブルリーダ５０のプロセッサ７２は、多様なやり方で、たとえば一つ以上の中央処理ユニット、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサなどとして実現することができる。一般に、プロセッサ７２は、コンピュータ実行可能な命令を読み取って、プロセッサ７２をして、コンピュータ実行可能な命令によって提供される機能を実現させるように適合された一つ以上の装置として実現することができる。当然、プロセッサ７２は、ユーザインタフェース６０、分析装置６４、アクチュエータシステム６６、コンピュータ読み取り可能な媒体６８及びシグナルトランシーバ７０とインタフェースするための多様な入力及び出力ポートを備える。
【００６５】
次に図４〜６を参照すると、開示され、特許請求される発明的概念にしたがって構成されたポータブルリーダ５０の例示的な実施形態が示されている。この実施形態において、ポータブルリーダ５０は、上端１１０、下端１１２、上端１１０と下端１１２との間に延伸される側壁１１４及び一般に下端１１２に配置された底１１５を有するハウジング１０４を備えている。底１１５は内面１１６及び外面１１８を有する。側壁１１４と底１１５の内面１１６とが協働して、サンプル採取装置５２の少なくとも一部分を受けるようにサイズ決めされ、適合された空間１２０を画定する。図４、５及び６に示すように、ユーザインタフェース６０が、好ましくは、側壁１１４上、その上端１１０の近くに設けられている。しかし、他の場所を使用することもできる。
【００６６】
ポータブルリーダ５０は、多様なやり方で構成することができ、上記は単に一例であるということが理解されよう。図４〜６に示すポータブルリーダ５０において、側壁１１４は、ポータブルリーダ５０をサンプル採取装置５２と位置合わせさせるために使用されるが、側壁１１４は任意選択であり、ポータブルリーダ５０をサンプル採取装置５２と位置合わせさせる他のやり方、たとえば底１１５から延伸されて、サンプル採取装置５２中に形成された所定の凹みと係合するこぶ状物又は柱状物を使用することもできることが理解されよう。
【００６７】
図５に示すように、分析装置６４は、ポータブルリーダ５０の底１１５に配置することができる。サンプル採取装置５２は、分析装置６４の保護を提供するためのカバー（図示せず）を備えることができる。図６に示すように、電源６２は、ベースステーション４８に設けられたバッテリ充電接点（図示せず）との接触を確立するためのバッテリ充電接点１２４及び１２６を備えることができる。
【００６８】
図５及び１１Ａに示す実施形態において、底１１５は、分析装置６４が試薬デバイス５４を分析するためにサンプル採取装置５２よりも下の位置に位置するように分析装置６４を支持する。しかし、他の態様において、ポータブルリーダ５０はスリーブとして設計することができ、そのため、底１１５は、サンプル採取装置５２の任意選択の特徴である。そのような態様において、分析装置６４は、図１１Ｂに示すように、側壁１１４によって支持されることができる。
【００６９】
次に図７、８及び９を参照すると、サンプル採取装置５２の例示的な実施形態が示されている。特に、サンプル採取装置５２の容器５３は、上端１３０、下端１３２、一般に上端１３０と下端１３２との間に延伸される側壁１３４及び下端１３２又はその近くに配置された底１３６を備えている。一般に、側壁１３４及び底１３６が容器５３を形成し、サンプル１１の少なくとも一部分を受け、保持するための採取空間１３７（図９）を画定するように機能する。採取空間１３７の容積は、約１０mL〜３０００mLの間で異なることができるが、一般に、そのような採取空間１３７は、約７５mL〜約２００mL、より一般的には約１００mLの容積を有する。採取空間１３７の容積は、多様な要因、たとえばサンプル１１が一回で採取されるのか、何回かで採取されるのかに依存することができる。さらに、側壁１３４は、サンプル１１を採取空間１３７の中に受けるための開口１３８を一般に上端１３０の近くに画定する。
【００７０】
図８にわかりやすく示すように、試薬デバイス５４は、容器５３上、サンプル１１と接触し、反応し、ポータブルリーダ５０によって読まれることができるような適当な場所に配置される。たとえば、試薬デバイス５４は、サンプル採取装置５２の底１３６に配置することができるが、側壁１３４に配置することもできるということが理解されよう。サンプル採取装置５２はまた、底１３６（たとえば）に接続され、試薬デバイス５４の上に延伸され、試薬デバイス５４を封じ込めて、試薬デバイス５４を包囲する反応チャンバ１４２を形成する保持部材１４０を備えている。保持部材１４０は、適当なやり方、たとえば高周波溶接によって底１３６に接続することができる。保持部材１４０はまた、サンプル１１の少なくとも一部分が試薬デバイス５４と接触し、それによってそれと相互作用することができるように反応チャンバ１４２へのアクセスを提供する少なくとも一つの開口１４４を画定する。保持部材１４０は、サンプル１１が毛管作用によって反応チャンバ１４２に入るような一つの開口１４４を備えることができる。
【００７１】
反応チャンバ１４２の容積は、約１０μL〜約１２００μLの間で広く異なることができ、通常、約１０μL〜約４０μLの範囲にある。試薬デバイス５４の容積もまた、約５μL〜約６００μLの間で広く異なることができ、通常、約５μL〜約２０μLの範囲にある。サンプル量は異なることができるが、通常、そのようなサンプルは、試薬あたり約３μL〜２０μLの量を有するが、サンプルのタイプ及び計量ステップの回数に依存して、試薬あたり０．１μL〜２００μLの範囲であることができる。サンプルが尿である場合、サンプル量は一般に約１０μLである。
【００７２】
採取空間１３７：反応チャンバ１４２の容積の比は広く異なることができ、約８．３３：１〜約３００，０００：１、より好ましくは約２，５００：１〜約１０，０００：１、さらに好ましくは約５，０００：１〜約７，５００：１であることができる。
【００７３】
一つの開口１４４を有する保持部材１４０は任意選択であり、代替態様において、保持部材１４０は、少なくとも二つの開口１４４を画定することができ、それらの開口１４４の少なくとも一つがベントを形成して、サンプル１１が反応チャンバ１４２に入ることを容易にする。二つ以上の開口１４４を有する実施形態は、のちに図１４〜３２を参照しながら説明する。
【００７４】
容器５３の底１３６は、好ましくは、分析装置６４によって放出されるタイプの放射線に対して透過性であり、分析装置６４からの放射線を受けることに応答して試薬デバイス５４によって生成される蛍光、反射又は他の情報に対しても透過性である材料で構成されて、反応を示す情報が底１３６を通過することができ、分析装置６４によって受けられるようになっている。底１３６は、プラスチック、たとえばポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート類又はポリウレタンでできていることができ、あるいはまた、シリケート類及び／又はガラスでできていることもできる。プラスチックによる水分吸収が実質的な問題ではないならば、好ましく使用されるプラスチックは、非限定的に、ＡＢＳ、アセタール類、アクリル樹脂、アクリロニトリル、酢酸セルロース、エチルセルロース、アルキルビニルアルコール、ポリアリールエーテルケトン類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリエーテルケトン類、メラミンホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ポリアミド類（たとえばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２）、ポリアミドイミド、ポリジシクロペンタジエン、ポリエーテルイミド類、ポリエーテルスルホン類、ポリイミド類、ポリフェニレンオキシド類、ポリフタラミド、メチルメタクリレート、ポリウレタン類、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類及びビニルホルマールを含むことができる。水分吸収が問題である場合、好ましくは、チップを製造するために使用されるプラスチックは、非限定的に、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリブチレン、エポキシ樹脂、Teflon（商標）、ＰＥＴ、ＰＴＦＥ及びクロロフルオロエチレン類、ポリフッ化ビニリデン、ＰＥ−ＴＦＥ、ＰＥ−ＣＴＦＥ、液晶ポリマー、Mylar（登録商標）、ポリエステル、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィン類、ＰＶＣ及び塩素化ＰＶＣを含む。
【００７５】
サンプル採取装置５２が光学リーダとともに使用される予定である場合、サンプル採取装置５２はまた、試験中に分析装置の光学部品をバックグラウンド光又は他の放射線から遮へいするための、試薬デバイス５４に隣接して配置されたシールド１４６を備えることもできる。シールド１４６は、多様なやり方で、たとえば図９及び１０に示すように試薬デバイス５４に裏当てを提供することにより、提供することができる。裏当ては、たとえば黒いポリエステルであることができる。
【００７６】
試薬デバイス５４の一例が図１０に示されている。この例において、試薬デバイス５４は、シールド１４６と両面接着剤層１５０との間に配置された試薬基体１４８を有する三層構造として構成されている。シールド１４６及び両面接着剤層１５０を、円のような適当な形状に事前に穿孔して試薬基体１４８を露出させて、サンプル１１が試薬基体１４８の中に吸い上げられ、反応チャンバ１４２内の空気圧が反応チャンバ１４２内の過剰なサンプル１１蓄積を防ぐようにすることができる。両面接着剤層１５０は、試薬デバイス５４を容器５３よりも下の位置から、たとえば容器５３の底１３６を通して読むことを可能にしながらも試薬デバイス５４を容器５３の底１３６に接続するように働く。ポータブルリーダ５０の分析装置６４が光学リーダである場合、両面接着剤層１５０は、光学的に透明であることもできるし、切り欠きが試薬デバイス５４の所定の部分と位置合わせされて試薬デバイス５４の光学的検査を可能にする状態で光学的に不透明であることもできる。
【００７７】
また、サンプル採取装置５２がポータブルリーダ５０上に設置されたとき試薬デバイス５４が分析装置６４に隣接して位置するよう、容器５３内の試薬デバイス５４の位置及びポータブルリーダ５０内の分析装置６４の位置が事前に決められ、位置合わせされるということが理解されよう。また、サンプル採取装置５２が多数の試薬デバイス５４及び各試薬デバイス５４のための保持部材１４０を備えることができ、ポータブルリーダ５０が多数の分析装置６４を備えることができ、各試薬デバイス５４のために一つ以上の分析装置６４があるということが理解されよう。また、試薬デバイス５４は、容器５３とは別に提供され、接続装置、ポート及び／又はベントの適当なシステムを使用して容器からサンプル１１を採取することもできるということが理解されよう。
【００７８】
図１０には、アセンブルされた装置５８の一つの実施形態が示されている。この実施形態において、アセンブルされた装置５８は、容器５３の下端１３２をポータブルリーダ５０の採取空間１３７の中に配置して試薬デバイス５４を分析装置６４と位置合わせさせることによって形成される。好ましくは、ポータブルリーダ５０及びサンプル採取装置５２の容器５３は、アセンブルされた装置５８が偶発的に離れないよう、いっしょに接続されるように適合されて、分析装置６４との試薬デバイス５４の位置合わせされた状態を保持し、分析装置６４のための密封環境を形成する。これは、多様な方法で、たとえばスナップ、磁石、ねじ切り、摩擦リテーナ、キー、インタロック溝などを使用して達成することができる。
【００７９】
図１１Ａは、試薬デバイス５４上の反応した試薬の試験区域１５１の色応答を計測するための例示的な分析装置６４を示す。分析装置６４はポータブルリーダ５０の底１１５に配置されている。分析装置６４は、データ記憶装置１５３、検出器１５４及び光源１５５と接続したプロセッサ１５２を含むことができる。分析装置６４は、検出器１５４と結合したレシーバ光学ユニット１５６を含むことができる。分析装置６４はまた、光源１５５と結合した照明光学ユニット１５７を含むこともできる。
【００８０】
照明光学ユニット１５７によって送られる光源１５５からの光は試験区域１５１の表面から反射することができる。試験区域１５１から反射した光は、試験区域１５１の色応答と対応することができる。試験区域１５１から反射した光は、レシーバ光学ユニット１５６及び／又は検出器１５４によって画定されるような検査領域の範囲内にあることができる。試験区域１５１から反射した光は、検出器１５４に到達することもできるし、検出器１５４によって感知されることもできる。検出器１５４は、受けた光の色及び／又は強さを計測することができる。
【００８１】
プロセッサ１５２は、データを処理する、及び／又は検出器１５４及び／又は光源１５５を制御するのに適したシステム、サブシステム及び／又は構成要素であることができる。プロセッサ１５２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、論理ハードウェア構成要素の集合体などであることができる。プロセッサ１５２は、光を照射するよう光源１５５に命令することができる。プロセッサ１５２は、光を感知するよう検出器１５４に命令することができる。プロセッサ１５２は、検出器１５４によって感知された光に対応する読みを検出器１５４から受けることができる。プロセッサ１５２はデータ記憶装置１５３に接続されることができる。プロセッサ１５２は、検出器１５４から受けた読みをデータ記憶装置１５３に記憶することができる。プロセッサ１５２は、コンピュータ実行可能な命令をデータ記憶装置１５３から受けることができる。コンピュータ実行可能な命令は、検出器１５４及び／又は光源１５５を作動させる、及び／又は制御するようプロセッサ１５２に命令することができる。
【００８２】
光源１５５は、光を生成するのに適した任意のシステム、サブシステム及び／又は構成要素であることができる。たとえば、光源１５５は発光ダイオード（ＬＥＤ）であることができる。また、たとえば、光源１５５は、白熱灯、蛍光灯、ハロゲン灯などであることもできる。光源１５５は、ＬＥＤのアレイであることもできる。光源１５５は、プロセッサ１５２によって制御することができる。光源１５５は、プロセッサ１５２によって確定されるタイミングにしたがって光を照射するようプロセッサ１５２から命令を受けることができる。
【００８３】
光源１５５は、照明光学ユニット１５７と結合していることができる。照明光学ユニット１５７は、光源１５５からの光を試験区域１５１に送るのに適した任意のシステム、サブシステム及び／又は装置であることができる。照明光学ユニット１５７は、試験区域１５１全体にかけて、光源１５５からの光の実質的に均一な送出を提供することができる。たとえば、照明光学ユニット１５７は、ライトガイド、ライトボックス、光ファイバ、従来のレンズ、全内反射レンズなどであることができる。たとえば、照明光学ユニット１５７は、円形の断面及び／又は長方形の断面を有するライトガイドであることができる。
【００８４】
検出器１５４は、光を検出するのに適した任意のシステム、サブシステム及び／又は構成要素であることができる。検出器１５４は、光の大きさを検出及び／又は感知することができる。たとえば、検出器１５４は、検出器１５４によって感知された光の強さに対応する結果を返すことができる。ある実施形態において、検出器１５４はフォトダイオードであることができる。ある実施形態において、検出器１５４は、試験区域１５１の写真を撮る電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージャであることができる。検出器１５４は、光と関連する色値に対応する結果を返すことができる。たとえば、検出器１５４は、検出器１５４によって感知された光の波長と対応する結果を返すことができる。ある実施形態において、検出器１５４は、検出器１５４によって感知された光の強さの大きさと関連する輝度値を検出することができる。ある実施形態において、分析装置６４は、複数の波長を照射するよう光源１５５に命令することによって複数の波長の読みを決定することができる。検出器１５４は、それぞれの波長と関連する輝度値を感知することができる。プロセッサ１５２は、光源１５５によって照射される波長のシーケンス及び／又は検出器１５４から受けられる読みの対応するシーケンスを連係させることができる。
【００８５】
検出器１５４は、レシーバ光学ユニット１５６と結合していることができる。レシーバ光学ユニット１５６は、検出器１５４と組み合わさって、検査領域を画定することができる。検査領域は、検出器１５４の表面に到達する光及び／又は検出器１５４によって感知される光の範囲を画定することができる。レシーバ光学ユニット１５６は、シャッタ（図示せず）によって開閉されることもできるアパーチャ１５８を含むことができる。アパーチャ１５８は、検出器１５４に到達することができる光の量を制限することができる。レシーバ光学ユニット１５６は、ライトガイド、光ファイバ、アキシコン、結像レンズなどであることができる。
【００８６】
ある実施形態において、光源１５５は、約０．４４mm×０．５１mm（±０．２mm）の面積及び／又は面積等価を有する発光ダイオードのアレイを含むことができる。照明光学ユニット１５７は、約２．７mm×２．７mm（±０．５mm）の断面積及び／又は面積等価を有するライトガイドを含むことができる。
【００８７】
光源１５５、検出器１５４、プロセッサ１５２及びデータ記憶装置１５３は、一つ以上の構成要素１５９、たとえば回路板及び／又はケーブルに接続されて、光源１５５、検出器１５４、プロセッサ１５２及びデータ記憶装置１５３をポータブルリーダ５０の底１１５の中に確実に維持するための機械的支持を提供しながらもそれらの間の電気的通信を許すことができる。
【００８８】
図１１Ｂには、側壁１１４に組み込まれた分析装置６４（図１１Ａに関連して上述）を有するポータブルリーダ５０のもう一つの実施形態が示されている。この実施形態において、試薬デバイス５４は、試薬デバイス５４の試験区域１５１と位置合わせされる（又は同一線上にある）ようにサンプル採取装置５２の側壁１３４に沿って延伸されている。
【００８９】
図１２及び１３には、本発明にしたがって構成された例示的なベースステーション４８が示されている。一般に、ベースステーション４８は、一つ以上のポータブルリーダ５０とユーザ装置１４との間に通信を確立するための通信ハブとして働き、使用されないときは、ポータブルリーダ５０のための充電プラットフォームとして働く。ベースステーション４８及びポータブルリーダ５０は、所定のポータブルリーダ５０だけが認識され、ベースステーション４８と通信することができることを保証するために、適当な通信スキームで適合されていることができる。
【００９０】
この実施形態において、ベースステーション４８は、二つのシグナルトランシーバ１６０及び１６２、プロセッサ１６４、一つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体１６６ならびに一つ以上のバッテリ充電器１６８ａ及び１６８ｂ（一般に参照番号１６８を使用して参照する）を備えている。図示する例において、ベースステーション４８は四つのバッテリ充電器１６８を備え、各バッテリ充電器１６８がポータブルリーダ５０の一つのバッテリに接続され、それを充電する。あるいはまた、ベースステーション４８は、多数のポータブルリーダ５０のバッテリを充電するための多数の充電ポートを有する一つのバッテリ充電器１６８を備えることもできる。二つのシグナルトランシーバ１６０及び１６２は、好ましくは異なるタイプであるが、シグナルトランシーバ１６０及び１６２は同じタイプであることもできる。たとえば、シグナルトランシーバ１６０は、ユーザ装置１４に接続するための配線接続、たとえばＵＳＢ通信装置であることができ、シグナルトランシーバ１６２は、ワイヤレス通信装置、たとえばいずれも当業者には周知である、一般に「Bluetooth」及び「Wi-Fi」の名称で販売されているものであることができる。あるいはまた、ベースステーション４８は、ユーザ装置１４及びポータブルリーダ５０と通信するためにシグナルトランシーバ１６０又は１６２の一つを備えることもできる。
【００９１】
好ましくは、ベースステーション４８の動作を可能にするためのコンピュータ実行可能な命令は、コンピュータ読み取り可能な媒体１６６に記憶され、次いでシグナルトランシーバ１６０を使用してユーザ装置１４にアップロードされる。コンピュータ実行可能な命令は、上述したように、ポータブルリーダ５０によって取得された生データを読み取り可能な結果に変換するためのデータ分析アルゴリズムを含むことができる。これは、シグナルトランシーバ１６０がユーザ装置１４に接続されたとき自動的に達成されることもできるし、後で手作業で達成されることもできる。好ましくは、ベースステーション４８は、コンピュータ実行可能な命令をユーザ装置１４に提供して（ユーザ装置１４のプロセッサによる実行のために）、ユーザ装置１４をして（１）生データを読み取り可能な結果に変換させ、（２）読み取り可能な結果をホストシステム１２の医療データベースにアップロードさせるように適合されている。ホストシステム１２は、ホストシステム１２をして（１）生データを読み取り可能な結果に変換させ、（２）読み取り可能な結果を医療データベースに入力させるためのコンピュータ実行可能な命令によってプログラムされることができることが理解されよう。この場合、コンピュータ実行可能な命令は、ホストシステム１２によってアクセス可能であるコンピュータ読み取り可能な媒体（図示せず）に記憶され、ホストシステム１２の一つ以上のプロセッサ（図示せず）によって実行される。
【００９２】
コストを最小化するため、ポータブルリーダ５０は、上述したように、それが分析装置６４から受ける生データを記憶し、次いでその生データをユーザ装置１４及び／又はホストシステム１２に送信して、生データを、後で医療データベースに記憶する、及び／又は書面の報告書に提供することができる読み取り可能な結果に変換するものとして説明されてきた。しかし、ポータブルリーダ５０は、分析装置６４によって採取された生データを読み取り可能な結果に変換し、読み取り可能な結果を記憶し、次いで読み取り可能な結果をホストシステム１２、ユーザ装置１４及び／又はベースステーション４８に送信又はアップロードするための、よりロバストなシステムとして提供することもできる。これは、プロセッサ７２によって実行されると、生データを読み取り可能な結果に変換するデータ分析アルゴリズムを示すコンピュータ実行可能な命令をコンピュータ読み取り可能な媒体６８に記憶することによって達成することができる。
【００９３】
本明細書を通して、断りない限り、用語のユーザ又は顧客は、一般に、データの採取又は分析をする施設、たとえば診療所、ラボ又は病院と関連する人を示すために互換可能に使用される。
【００９４】
開示され、特許請求される発明の様々な構成要素は、上記に開示したやり方でユーザ及び／又は患者によってアセンブリされ、使用されることができる構成要素の、様々な組み合わせを含む、キットとして提供することができることが理解されよう。たとえば、アセンブルされた装置５８は、ユーザ及び／又は患者によってアセンブリされ、使用されることができる、一つ以上のサンプル採取装置５２及び一つ以上のポータブルリーダ５０を含む、キットとして提供することができる。
【００９５】
サンプル採取装置の例
先に詳述したように、ポータブルリーダ５０によって読まれる所定の位置に試薬デバイス５４を支持するために使用することができるサンプル採取装置５２は、多様なやり方で構成することができる。以下に詳述するものは、一つ以上のマイクロ流体工学システムを使用して構成され、上述したサンプル採取装置５２と同様なやり方での使用に適したサンプル採取装置の様々な例である。
【００９６】
先に述べたように、ＰＯＣ試験システムは絶えず小さくなっており、それが、その中で反応結果を検出して読み出すマイクロ流体工学システムを構成することとか、十分なサンプルサイズを供給することのような仕様に関する問題を招く。特許請求され、開示される発明的概念にしたがって、最適に機能するマイクロ流体工学システムを有するために、以下の要素が好ましくは一つのシステムに組み合わされる。フルイディックス（流体工学物：fluidics）は、素人のユーザであってもエラーなしで接続されるべきであり、サンプル採取装置は、動作を中断させるエアギャップを生成すべきではなく、ポータブルリーダ５０は、サンプル採取の合間に汚染されるべきではなく、サンプル及び試薬廃棄物はバイオハザード（生化学的に危険性を有する）であるので、そのように処分されるべきであり、サンプル採取装置及びポータブルリーダ５０は、好ましくは、全方向ではないにしても少なくともいくつかの向きで作動することができる方がよい。
【００９７】
本明細書において取り扱われ、以下に記載される問題に対する解決手段の重要な部分は、サンプル採取装置へのマイクロ流体工学装置の直接的な一体化である。この一体化は、バイオハザード及び試薬廃棄物を、容易な除去のための使い捨て品、すなわちサンプル採取装置に閉じ込めることを可能にし、サンプルによる、より大きなシステムの汚染を防ぐ。別々の採取装置及び試薬デバイスを要しないことにより、環境廃棄物が減る。
【００９８】
また、圧電試薬ディスペンサ及びＣＭＯＳ電気化学的分析装置を、容易に接続し、切り離すことができる再使用可能なカートリッジとしてマイクロ流体工学装置と一体化することもできる。サンプル採取装置５２の試薬デバイス５４を読むために、マイクロオプチックス（微少な目（読み取り装置）：ＭＯＲＨ）をリーダ５０の分析装置６４に一体化することもできる。これは、システムサイズ及びアッセイあたりのコストを減らしながらもこれらの技術のすべての利点を実現することを可能にする。
【００９９】
以下は、以下さらに詳細に説明するようなサンプル採取装置を実現するための技術の概説である。特許請求され、開示される発明的概念の好ましい実施形態において、サンプル採取装置の容器と試薬を含有するマイクロ流体工学装置とは別々であり、接続されるとサンプル採取装置を形成することができる。ユーザ又は技術者は、サンプル採取装置の容器を、サンプルを分析するための一つ以上の試薬を有するマイクロ流体工学装置に接続することができる。
【０１００】
サンプル採取装置は、容器、たとえばカップ、毛管又は他のサンプル採取装置を含むことができる。たとえば、サンプル採取装置は、血液もしくは尿で満たされる移送毛管及び／又はエアベント毛管を有する採尿カップを含む。移送毛管は、たとえば、マイクロ流体工学装置上のサンプル入口に接続する。サンプルは、たとえばプランジャによる押し込み力、採尿カップ上のエアベントを開くことによって生じる毛管力又は引張り力による引き込みにより、マイクロ流体工学装置の中に移すことができる。
【０１０１】
一つの実施形態において、特許請求され、開示される発明的概念のシステムの作動の原理は、サンプルがサンプル入口から反応チャンバを通過して出口エアベント（一例が図２７及び２８に示され、「空気毛管５２０」と呼ばれている）に向かって流れる一方向親水性毛管流原理の使用によってサンプルが反応チャンバ中の試薬に提供されるということである。流れる間、ベントは空気に開放されている。ベントが空気に開放されていない間、流れは起こらない。この原理は、ベントが開かれる既知の時間で流れを開始させることによって反応のタイミングを決めるために使用することができる。エアベントの密封が反応チャンバへの流れを防ぎ、ベントの開放が流れを開始させる。ベントを開く簡単な手段は、ベントの上側の密封装置を穿刺して穴をあけるか、又は取り除くこと、又は単に装置のふた５１４を取り除くことであることができる。たとえば、サンプル採取装置がポータブルリーダ５０に接続されているとき、ふた５１４を取り除くことによって流れを開始させることもできるし、ふた５１４が取り除かれたのちベントを開くこともできる。すなわち、ベントは、ふた５１４とは分離されていて、テープのような密封装置によって密封されることになる。
【０１０２】
入口は、一つの実施形態において、本明細書においてはマイクロ導管とも呼ばれる毛管通路によってサンプルチャンバに接続される。空気がエアベントから排出されると、入口からサンプルチャンバの中に流入する。オーバフローチャンバを使用して完全な充填を保証してもよい。ひとたび充填されると、オーバフローチャンバからの流れ及びエアベントに向かう流れによって入口をブロックすることができる。
【０１０３】
本明細書に記載され、添付図面に示されるものは、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって液体サンプルを分析するために使用することができる、特許請求され、開示される発明的概念のサンプル分析システム及びマイクロ流体工学装置のいくつかの非限定的な実施形態である。好ましくは、液体サンプルは生物学的ソースからのものである。「液体」とは、定まった形を有しないが、実質的に定まった量を有する流体状態にある物質をいう。
【０１０４】
特許請求され、開示される発明的概念のサンプル採取装置のマイクロ流体工学装置は、一般に、以前の当業者によって提案されたものよりも小さなチャネル（本明細書においてはマイクロ導管と呼ぶ）を使用する。特に、特許請求され、開示される発明的概念において使用されるチャネル（マイクロ導管）は典型的には、約１０〜５００μm、好ましくは約２０〜１００μmの範囲の幅を有するが、毛管力を使用して流体を移動させる場合、典型的には一桁大きなチャネルが他者によって使用されてきた。マイクロ導管の深さは典型的には５μm〜１００μmの範囲である。より小さなチャネルは、分析されるサンプル中の成分を効果的にろ別することができるため、マイクロ導管の最小寸法は好ましくは約５μmである。特許請求され、開示される発明的概念において好まれる範囲のチャネルは、毛管力だけで液体サンプルを移動させることを可能にする。また、サンプル流体よりも非親水性（又は疎水性）になるように処理された毛管壁によって移動を止めることが可能である。本明細書に記すように、移動に対する抵抗には、圧力差によって、たとえば遠心力、ポンピング、真空、電気浸透、加熱又はさらなる毛管力を加えることによって打ち勝つことができる。その結果、液体は、実施される分析に求められるように、装置の一つの領域から別の領域に移動することができる。
【０１０５】
本明細書において「チップ」又は「マイクロ流体工学チップ」とも呼ばれる、特許請求され、開示される発明的概念のサンプル採取装置のマイクロ流体工学装置は一般に小さく平坦であり、一般には約１〜２インチの正方形（２５〜５０mmの正方形）又は約２０〜８０mmの半径を有する円板である。マイクロ流体工学回路に導入されるサンプルの量は少ないであろう。たとえば、検体の全量が１０〜２００μLの範囲であるとしても、各アッセイあたり約０．１〜１０μLしか含有しない。サンプル流体の反応チャンバ（ならびに存在する場合にはサンプルチャンバ及びオーバフローチャンバ）は、本明細書に記載されるようにサンプルを容易に見ることができ、サンプルの反応から生じる変化を適当な計器によって計測することができるよう、マイクロ導管に比べて相対的に幅広であろう。
【０１０６】
マイクロ流体工学装置を製造するために使用されるベース又は基材は、一般にプラスチック材料でできており、好ましくは、装置の貯蔵寿命にわたって水分移動量を乾燥試薬１mgあたり０．０１mg未満に維持するために、厚さ約１〜８mmである。しかし、装置は一般に、ベース（基材）の中に所望の形体をカット又は成形し、次いで、形体がカット又は成形された表面を、フィルム又はプラスチックの相対的に薄い層を含むカバー部分で覆って装置を完成させることによって製造される。このカバー部分は、同じく装置の性能に影響することもある接着剤又は他の接合機構によって取り付けることができる。このカバー部分を通過する水分の移動が有意になることもある。しかし、計測される液体サンプルが導入される入口を露出させるためにカバー部分を穿孔することが必要になるかもしれないため（たとえば図２５に関して以下に詳述するように）、あまり厚くすることはできない。したがって、カバー部分は、好ましくは、容易に穿孔するのに十分な薄さであるが、取り扱いに耐えると同時に水分の損失又は浸入を制限するのに十分な丈夫さである。そのような材料の例は、非限定的に、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリエステル類、ポリオレフィン類、たとえば環状オレフィンコポリマー、ＣＯＣ、ＢＣＯＰ又はＬＣＰ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＣ及び多層材料、たとえばＰＣＴＦＥ、ＰＶＣ及びＣＰＣを含み、ポリエステル類、ポリオレフィン類又はポリアミド類もまた適切であろう。使用することができる他の材料は、ポリエチレン及びポリエステル類、たとえばMylar（登録商標）又はＳＣＯを含む。大部分のプラスチック材料の場合、約３０〜６００μmの厚さが好ましい。好ましいポリプロピレンフィルムが使用される場合、厚さは約１５０〜３００μmであることができる。上層の水分透過率は、１日あたり約０．００７〜０．０１g/m2、より一般的には１日あたり０．０２g/m2以下であるべきである。
【０１０７】
特許請求され、開示される発明的概念の様々な非限定的実施形態において、サンプルチャンバ（存在する場合）は、１０μm〜１００μm〜１０００μm〜５mm〜１０mmの範囲の幅、１０μm〜１００μm〜１０００μm〜５mmの範囲の深さ及び１００μm〜５００μm〜５mm〜１０mmの範囲の長さを有することができ、反応チャンバは、１０μm〜１００μm〜１０００μm〜５mm〜１０mmの範囲の幅、１０μm〜１００μm〜１０００μm〜５mmの範囲の深さ及び１００μm〜５００μm〜５mm〜１０mmの範囲の長さを有することができ、オーバフローチャンバ（存在する場合）は、１０μm〜１００μm〜１０００μm〜５mm〜１０mmの範囲の幅、１０μm〜１００μm〜１０００μm〜５mmの範囲の深さ及び１００μm〜５００μm〜５mm〜１０mmの範囲の長さを有することができる。入口、チャンバ及びエアベントの間のマイクロ導管は、好ましくは、１０μm〜１００μm〜５００μm〜１０００μmの範囲の幅及び１０μm〜１００μm〜５００μm〜１０００μmの範囲の深さを有する。反応チャンバは、好ましくは、本明細書中どこか他で記載されているように、１〜１２個（又はより多く）の試薬基体、一般には１０個の試薬基体を含む。
【０１０８】
サンプルチャンバ（存在する場合）及び／又は反応チャンバは、流体サンプルがチャンバの中を通って移動するとき流体サンプルに加わる毛管力を減らして、それにより、サンプルをチャンバ全体で均等かつ均一に分散させ、そこから空気を押し退けるための、その中に配置されたマイクロ構造を含むことができる。
【０１０９】
マイクロ導管及びチャンバを形成することができる、射出成形、レーザアブレーション、ダイアモンドミリング又はエンボス加工のようないくつかの方法があるが、チップのコストを減らすためには、射出成形を使用することが好ましい。一般に、チップのベース部分（基材）をカットして、ベース部分の上面又は下面にサンプルウェル、オーバフローチャンバ、反応チャンバ及びマイクロ導管及び／又は毛管のマイクロ流体工学回路を創製し、次いで、所望により試薬基体をウェルの中に配置したのち、カバー層をベースの上又は場合によっては下に取り付けてマイクロ流体工学回路を覆い、チップを完成させる。マイクロ導管にアクセスするために、ポート及びベントのための穴が、ベース部分及び／又はカバー層に穿孔又は他のやり方で設けられなければならないこともある。
【０１１０】
一つの態様において、ベース部分（基材）はサンプル採取装置の容器の底であり、底の下面又は外面にマイクロ流体工学回路が形成される。この態様において、基材は、光学的に不透明な、又は反射性の材料でできていることができ、カバー層は、試薬基体を容器よりも下の位置から光学的に読むことができるよう、光学的に透明な材料でできていてもよい。ベース部分及びカバー層のもう一つの重要な性質はそれらの光学的明澄性である。サンプル中の分析対象物の存在又は不在に対する試薬の応答が色もしくはその強さもしくは他の波長の変化又はエネルギーもしくは波長の放出、吸光度、反射率もしくは透過度の変化として計測される場合、計測点に隣接するカバー層の区域が計測を妨げるべきではない。カバー層を通して計測が実施されるならば、カバー層は光学的に透明であるべきであり、ベース部分は光学的に不透明であるべきである。好ましい態様において、カバー層は不透明又は反射性（たとえば白）であり、計測が実施される装置のベースは明澄（透明）又は少なくとも光学的に透明である。例示的な光学的に透明な材料は、ガラス、ポリスチレン類、ポリカーボネート類、ＰＥＴなどを含む。ベース部分、カバー層及びサンプル採取装置の残り部分は、サンプル採取装置内の試薬デバイスを分析装置６４によって読むことができる限り、同じ又は異なる材料でできていることができる。
【０１１１】
特許請求され、開示される発明的概念において使用されるマイクロ流体工学装置（チップ）は一般に、一回の使用ののち処分される予定である。したがって、好ましくは、試薬及び分析されるサンプルと適合性でありながらも可能な限り廉価な材料で製造される。大部分の場合、チップは、プラスチック、たとえばポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート類又はポリウレタンで製造され、あるいはまた、シリケート類、ガラス、ワックス又は金属から製造されることもできる。プラスチックによる水分吸収が実質的な問題でない場合、好ましく使用されるプラスチックは、非限定的に、ＡＢＳ、アセタール類、アクリル樹脂、アクリロニトリル、酢酸セルロース、エチルセルロース、アルキルビニルアルコール類、ポリアリールエーテルケトン類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリエーテルケトン類、メラミンホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ポリアミド類（たとえばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２）、ポリアミドイミド、ポリジシクロペンタジエン、ポリエーテルイミド類、ポリエーテルスルホン類、ポリイミド類、ポリフェニレンオキシド類、ポリフタラミド、メチルメタクリレート、ポリウレタン類、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類及びビニルホルマールを含むことができる。水分吸収が問題である場合、好ましくは、チップを製造するために使用されるプラスチックは、非限定的に、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリブチレン、エポキシ樹脂、Teflon（商標）、ＰＥＴ、ＰＴＦＥ及びクロロフルオロエチレン類、ポリフッ化ビニリデン、ＰＥ−ＴＦＥ、ＰＥ−ＣＴＦＥ、液晶ポリマー、Mylar（登録商標）、ポリエステル、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィン類、ＰＶＣ及び塩素化ＰＶＣを含む。
【０１１２】
マイクロ流体工学装置のマイクロ導管は一般に親水性であり、それは、液体サンプル又は試薬によってソリッドな（一様な）表面に形成される接触角に関して定義される。一般に、表面は、接触角が９０°未満であるならば親水性と見なされ、接触角が９０°よりも大きいならば疎水性とみなされる。好ましくは、通路の表面でプラズマ開始重合が実施される。特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置はまた、毛管壁の表面エネルギーを制御するために使用される他の方法によって、たとえば親水性又は疎水性の材料でのコーティング、グラフト又はコロナ処理によって製造することもできる。たとえば、疎水性通路の壁への付着を防ぐため、又は液体が通路の中に残らないことを保証するために、所期のサンプル流体との使用のために毛管壁の表面エネルギー、すなわち親水性又は疎水性の程度が調節されることが好ましい。特許請求され、開示される発明的概念における大部分の通路の場合、液体が表面を濡らす傾向にあり、表面張力が液体を通路の中に流れさせるため、表面は一般的に親水性である。たとえば、毛管通路の表面エネルギーは、水の接触角が、通路が全血と接触する場合には１０°〜６０°になり、通路が尿と接触する場合には２５°〜８０°になるよう、公知の方法によって調節することができる。
【０１１３】
毛管マイクロ導管中の液体の移動は、その名が示唆するように毛管力の変化によって毛管中の液体の流れを止める毛管ストップによって阻止又は導くことができる。たとえば、より狭い毛管幅は、より狭くない毛管よりも強い停止力を有することができ、それにより、流体を、より狭い毛管よりも優先的により狭くない毛管の中に移動させる。好ましくは、特許請求され、開示される発明的概念において、流れは、大気圧によって駆動される毛管力によって開始されるが、いくつかの実施形態において、流れは、他の外力、たとえば自動又は手動駆動ポンプによって開始又は再開されることもできる。したがって、特許請求され、開示される発明的概念の好ましい実施形態においては求められないが、場合によっては、分析を容易にするために、液体が毛管通路中を流れる間、力を加え続けることが好都合であることもある。吸収性材料、静水力、遠心力及び空気又は液体真空及び圧力を使用してストップに打ち勝つことができる。流れは、圧力差の補助を受けるか受けないかにかかわず、毛管力によって再開することができる。好ましくは、ステップは液体流を阻止するが、空気の通過を許し、空気をマイクロ流体工学システムから抜くことを可能にする。
【０１１４】
ストップの前、ストップの位置及びストップの後における毛管の親水性が毛管停止力に影響を及ぼす。「毛管ジャンプ」と呼ばれる、毛管よりも幅広く、深いストップを使用する場合、「ジャンプ」の前後の表面の親水力を考慮しなければならないことがある。さらに、表面のこの親水力は、移動される液体に対しても考慮されなければならない。ストップにおける毛管の間の寸法の変化が十分でないならば、液体は、より幅広の区域への入口で停止しないであろう。液体は最終的にストップの壁に沿ってじわじわと移動することができることがわかった。形状の正しい設計をもってしても、ストップが効果的になるように液体の動きをさらに制御するためには親水性の程度の制御が必要である。
【０１１５】
ストップにおいて、ストップの効果に打ち勝つために圧力差を加えることが求められるかもしれない。一般に、必要な圧力差は、液体の表面張力、毛管とのその接触角のコサイン及び毛管の寸法の変化の関数である。すなわち、より低い表面張力を有する液体は、ストップに打ち勝つために、より高い表面張力を有する液体よりも少ない力しか要しない。親水性毛管の壁を濡らす液体、すなわち低い接触角を有する液体は、ストップに打ち勝つ、又はストップを「飛び越える」ために、より高い接触角を有する液体よりも少ない力しか要しない。毛管が小さければ小さいほど、加えなければならない力は大きくなる。この力は、ストップの後よりもストップの前でより大きな圧力を許す手段によって発生させることができる。実際には、ストップの前で液体をポートに押し込む、又はストップの後で空気をベントの外に引き抜くプランジャが、遠心力を加えるのと同じくらい効果的に、ストップに打ち勝つための力を提供することができる。
【０１１６】
特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置は、分析対象物を計測する分析手順に必要とされるような多くの形態をとることができる。本明細書に記されるように、マイクロ流体工学装置は一般に、乾燥もしくは液体試薬又はコンディショニング材料を含有する壁又はチャンバを接続する毛管通路のシステムを使用する。分析手順は、分析対象物を事前に反応させてその後の反応に備えること、干渉成分を除去すること、試薬を混合すること、細胞を溶解させること、生体分子を捕獲すること、酵素反応を実施すること、又は結合イベント、染色もしくは析出又は本明細書に記載される、又は当技術分野において公知であるその他のためにインキュベートすることを含むことができる。
【０１１７】
一般に、サンプルは、非常に短い時間で、好ましくは１〜１０秒で、より好ましくは０．５秒〜２秒で入口に導入されることが望ましい。マイクロ流体工学チップの通路（マイクロ導管）及びチャンバは通常、空気で満たされている。少ないサンプル（たとえば０．１〜２０μL）がマイクロ導管ならびにサンプル及び反応チャンバを完全に満たして、サンプルと試薬との相互作用から正確な結果が得られることを保証するべきである。試薬を含有するチャンバから空気が完全に排出されないならば、試薬の部分的な応答しか得られないおそれがある。
【０１１８】
液体サンプルはいくつかの方法で導入することができるため、入口の開口の実際の形状は異なることができる。いくつかの形状が満足することがわかっているため、開口の形状が性能にとって決定的であるとは考えられない。たとえば、単に、サンプルが配置される円形の開口であってもよい。あるいはまた、開口は、サンプルを配するピペット、毛管又は出口の中の対応する形状と係合するようにテーパ状であってもよい。そのようなポートは、ポートが、サンプル流体を保持する装置、たとえばカップ又はピペットと係合するまでは何もマイクロ流体工学チップに入ることができないよう、密封されることもできる。担体のタイプによっては、サンプルは、プランジャを使用してサンプルを入口に押し込む場合のように、正圧によって導入することができる。あるいはまた、サンプルを単に入口の開口に配置し、毛管作用及び大気圧を使用してサンプルをマイクロ流体工学装置の中に引き込む、又は押し込むこともできる。しかし、相互汚染が起こるおそれがあるため、好ましくは、過剰なサンプルが表面に残されてはならない。また、代替態様においては、サンプルを入口の開口に配置し、真空を使用してサンプルマイクロ流体工学装置の中に引き込むこともできる。すでに詳述したように、開口が小さい場合、通路壁と液体の表面張力との相互作用によって十分な毛管力が生成される。一般に、生物学的サンプルは水を含み、入口及び関連する通路の壁は、加えられる圧力の非存在においてさえサンプルがマイクロ流体工学チップの中に引き込まれるよう、親水性である。しかし、入口における負圧は、液体を入口チャンバから引き出すおそれがあるため、望ましくないということが留意されよう。サンプルの導入中に負圧が発生することを防ぐための手段が提供されるべきである。特許請求され、開示される発明的概念においては、このために、大気へのベントがサンプル液体の背後に設けられている。
【０１１９】
サンプル入口チャンバ（存在する場合）は空でなくてもよい。試薬及び／又はフィルタを含んでもよい。たとえば、サンプルチャンバは、赤血球が血漿の分析に干渉しないよう、赤血球を血漿から分離するためのガラス繊維を含むこともできる。抗凝血剤がサンプルチャンバに含まれてもよい。
【０１２０】
上記のように、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学チップは、所期の分析手順にとって十分な量のサンプル液体が反応チャンバの中に導入されたことを確かめるために、過剰なサンプルがそこに移されないよう、一つ以上のオーバフローチャンバを含むことができる。これは、過剰な液体がオーバフローウェルの中に流し込まれないようにエアベント及び液体出口通路が毛管ストップを備える場合、可能である。サンプルがその色及び／又は小さなサイズのせいで容易には見にくい場合、オーバフローチャンバが指示薬を含むこともできる。たとえば色の変化により、サンプルがオーバフローチャンバに入るとき、指示薬は、分析を実施する人又は機械に対し、マイクロ流体工学装置が充填されたということを示す。一つのそのような指示試薬は、バッファ、及び、濡れると、ｐＨがその乾燥状態から色を変えさせるようなｐＨ指示色素の使用である。多くのそのような色遷移ならびに還元性化学及び電気化学的シグナル生成反応は当業者に公知である。
【０１２１】
マイクロ流体工学装置のチャンバのいずれか一つが、マイクロ流体工学チャンバからの空気の排出を保証し、液体サンプルを、チャンバ中の基体上に配置された試薬又はコンディショニング剤と均一に接触させるために使用されるマイクロ構造を含むことができる。一般に、試薬は、多孔性基体にコートし、乾燥させた液体であろう。液体サンプルを均一に分散させ、同時に空気をウェルから排出することは、様々なタイプのマイクロ構造を用いて実施することができる。したがって、マイクロ構造は、上述したサンプル入口チャンバにおいても有用であることがある。
【０１２２】
たとえば、マイクロ構造は、液体サンプルが入口ポートから非直線方向に通過しなければならないよう、試薬区域中に配置された柱状物のアレイを含むことができる。液体は、柱状物のアレイを通過するとき、絶えず方向を変えることを強いられる。サンプル液体が柱状物のアレイを通過して押し寄せるとき、空気が試薬区域から排出される。各柱状物は、米国特許第６，２９６，１２６号に詳述されているように、液体の移動を促進する一つ以上のくさび形の切り欠きを含むことができる。
【０１２３】
有用である他のタイプのマイクロ構造は、円形、星形、三角形、正方形、五角形、八角形、六角形、七角形、楕円、十字もしくは長方形又はそれらの組み合わせであることができる断面形状を有する三次元の柱形を含む。台地上の試薬に通じる斜面のような二次元形状を有するマイクロ構造もまた、有用であることがある。
【０１２４】
特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置は多くの用途を有することができる。分析は、流体である、又は流体化されている、生物学的起源の多くの流体のサンプル、たとえば非限定的に、血液、尿、膀胱洗浄液、唾液、痰、脊髄液、腸管液、腹腔内液、食品、血液、血漿、血清、胆嚢液、腹水、汗、涙、糞便、精液、乳頭吸引液及び膿に対して実施することができる。血液及び尿が特に対象である。同じく含まれるものは、加工された生物学的流体、たとえばミルク、ジュース、ワイン、ビール及び蒸留酒である。非生物学的起源の流体又は汚染されているおそれのある流体、たとえば水もまた含まれる。試験される流体のサンプルがマイクロ流体工学装置の入口に配置され、その後、その反応チャンバの中に入れられて（サンプルチャンバがあるならばそれを介して）、試薬と反応し、分析される。本明細書において分析される生物学的サンプルは、ヒト又は他の哺乳動物、鳥、魚、爬虫類、両生類、昆虫、甲殻類、海洋動物、植物、菌類及び微生物を含む生物学的サンプルから得ることができる。反応したサンプルは、たとえばタンパク質、細胞、小さな有機分子又は金属を含む分析対象物に関して試験される。そのようなタンパク質の例は、非限定的に、アルブミン、ＨｂＡｌｃ、プロテアーゼ、プロテアーゼ阻害剤、ＣＲＰ、エステラーゼ及びＢＮＰを含む。分析することができる細胞は、大腸菌、Pseudomonas sp.、白血球、赤血球、ピロリ菌、Streptococcus sp.、クラミジア及び単核細胞症病原体を含む。検出することができる金属は、非限定的に、鉄、マンガン、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム及びマグネシウムを含む。
【０１２５】
多くの用途において、当業者には公知の分析装置によって計測又は検出することができる、試薬とサンプル流体との反応によって発現する色、光又は波長放出を計測することが望ましい。また、チップ中の小さなウェルの中に配置された電極を使用してサンプルの電気的計測を実施することが可能である。そのような分析の例は、電流滴定、インピーダンス測定又は電位差測定検出法に基づく電気化学的シグナルトランスデューサを含む。例は、酸化及び還元反応の検出ならびに結合イベントの検出を含む。
【０１２６】
生物学的、化学的又は生化学的分析の分野において使用される実質的にあらゆる試薬を、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置において使用することができると考えられる。試薬は変化を受け、それにより、生成されるシグナルの強さ、性質、周波数又はタイプが、臨床検体中の計測される分析対象物の濃度に比例する。これらの試薬は、担体（本明細書においては試薬基体とも呼ぶ）上に配置された指示色素、金属、酵素、ポリマー、抗体、電気化学的反応性成分及び様々な他の薬品を含むことができる。担体は、多くの場合、様々なサンプル吸い上げ・輸送性を有する紙、膜又はポリマーである。液体試薬は、使用される場合、好ましくは、装置中での水の移動を防ぐバリヤ材料によって分離されて、それにより、蒸散又は蒸発を通しての濃度の変化を回避し、水分が乾燥試薬に到達することを防止する。
【０１２７】
液体サンプル中の分析対象物を検出し、計測する任意の方法を、特許請求され、開示される発明的概念において使用することができる。分析対象物を検出するための多様なアッセイ法が当技術分野において周知であり、たとえば、酵素阻害アッセイ法、抗体染色法、ラテックス凝集法及びイムノアッセイ法、たとえば放射イムノアッセイ法を含む。
【０１２８】
生物学的サンプル中のタンパク質の量を測定するイムノアッセイ法は一般に、タンパク質に対する抗体の発現を含む。本明細書における用語「抗体」は、もっとも広い意味で使用され、たとえば、完全な状態のモノクロナール抗体、ポリクロナール抗体、多重特異性抗体（たとえば二重特異性抗体）及び所望の生物学的活性（たとえば抗原結合性）を示す抗体フラグメントをいう。抗体は、任意のタイプ又はクラス（たとえばＩｇＧ、ＩｇＥ、ＩｇＭ、ＩｇＤ及びＩｇＡ）もしくはサブクラス（たとえばＩｇＧ１、ＩｇＧ２、ＩｇＧ３、ＩｇＧ４、ＩｇＡ１及びＩｇＡ２）であることができる。
【０１２９】
ラジオイムノアッセイ（放射免疫測定）法及び酵素結合イムノアッセイ法を含むイムノアッセイ法が、特許請求され、開示される発明的概念の方法において有用である。多様なイムノアッセイフォーマット、たとえば競合的及び非競合的イムノアッセイフォーマット、抗原捕獲アッセイ法及び二抗体サンドイッチアッセイ法を本発明の方法に使用することができる（Self and Cook, Curr. Opin. Biotechnol. 7:60-65 (1996)）。
【０１３０】
酵素結合免疫吸着アッセイ法（ＥＬＩＳＡ）を、特許請求され、開示される発明的概念において使用することができる。酵素イムノアッセイ法の場合、通常、酵素が、一般にはグルタルアルデヒド又は過ヨウ素酸塩によって第二の抗体にコンジュゲートされる。しかし、容易に理解されるように、当業者に容易に利用可能である多種多様なコンジュゲーション技術が存在する。
【０１３１】
特定の実施形態において、分析対象物は、化学発光検出を使用して検出され、計測される。たとえば、特定の実施形態において、生物学的サンプル中に存在する分析対処物を捕獲するために分析対象物特異的抗体が使用され、サンプル中に存在する分析対象物を検出するために、特定の抗体に特異的であり、化学発光標識で標識された抗体が使用される。任意の化学発光標識及び検出システムを本方法に使用することができる。化学発光性二次抗体を様々な供給源から購入することができる。化学発光性二次抗体を検出する方法は当技術分野において公知であり、本明細書では詳述しない。
【０１３２】
また、特許請求され、開示される発明的概念においては、分析対象物を検出するために蛍光検出が有用であることもできる。有用な蛍光色素は、たとえば、ＤＡＰＩ、フルオレセイン、ランタニド金属、Hoechst 33258、Ｒ−フィコシアニン、Ｂ−フィコエリスリン、Ｒ−フィコエリスリン、ローダミン、テキサスレッド及びリサミンを含む。結合能力を変えることなく、蛍光化合物を抗体に化学的に結合させることができる。特定の波長の光の照射によって活性化されると、蛍光色素標識された抗体は光エネルギーを吸着して、分子における励起可能状態を誘発し、その後、光学顕微鏡によって視覚的に検出可能な特徴的な色の光を放出する。
【０１３３】
ラジオイムノアッセイ法（ＲＩＡ）が本発明の特定の方法において有用であることができる。そのようなアッセイ法は当技術分野において周知である。ラジオイムノアッセイ法は、たとえば、125Ｉ標識一次又は二次抗体を用いて実施することができる。
【０１３４】
好ましい実施形態において、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置は、尿中の成分又はそれらの実施形態、たとえば非限定的に、白血球、亜硝酸、ウロビリノーゲン、タンパク、アルブミン、クレアチニン、ウリスタチン、シュウ酸カルシウム、ミオグロビン、ｐＨ、血液、比重、ケトン体、ビリルビン及びグルコースに関する尿の分析に使用するためのディスク、ストリップ又はカードを含む。ディスク、ストリップ又はカードは、好ましくは、多数の尿サンプルの分析のための複数のマイクロ流体工学ユニットを含む。マイクロ流体工学ユニットは、放射状又は線形のアレイとして等間隔に配置されることができ、それぞれが、好ましくは、尿容器から分配される別個のサンプルを受けるように構成されている。
【０１３５】
第一の反応チャンバ中で分析対象物を試薬と反応させ、次いで反応した試薬又はサンプルをさらなる反応のために第二の反応チャンバに送る分離ステップが可能である。加えて、試薬を第一の反応チャンバ中で再懸濁させ、反応のために第二の反応チャンバに移すこともできる。分析対象物又は試薬を第一又は第二の反応チャンバの中に閉じ込め、遊離試薬対結合試薬の測定を実施することができる。遊離試薬対結合試薬の測定は、マルチゾーンイムノアッセイ法及び核酸アッセイ法に特に有用である。この装置に適合させることができる様々なタイプのマルチゾーンイムノアッセイ法がある。イムノクロマトグラフィーアッセイ法の適応の場合、試薬フィルタは別々のウェルの中に配置され、クロマトグラフィー力が作用していないとき、物理的に接触している必要はない。バクテリア、たとえばグラム陰性種（たとえば大腸菌、エンテロバクター、Pseudomonas、Klebsiella）及びグラム陽性種（たとえば黄色ブドウ球菌、腸球菌）の検出のためのイムノアッセイ法又はＤＮＡアッセイ法を開発することができる。タンパク質及びペプチド、たとえばアルブミン、ヘモグロビン、ミオグロブリン、α−１−ミクログロブリン、イムノグロブリン、酵素、糖タンパク質、プロテアーゼ阻害剤、薬物及びサイトカインの完全なパネルのためのイムノアッセイ法を開発することができる（たとえば、Greenquistの米国特許第４，８０６，３１１号、Multizone Analytical Element Having Labeled Reagent Concentration Zone, Feb. 21, 1989、Liottaの米国特許第４，４４６，２３２号、Enzyme Immunoassay with Two-Zoned Device Having Bound Antigens, May 1, 1984を参照すること）。
【０１３６】
上記のように、所望の量の液体がサンプルチャンバの中に存在するよう、サンプル流体をはじめに受けるサンプルチャンバ（存在する場合、たとえば図１６に示すような）は完全に充填されるべきであり、すべての空気が排出されるべきである。しかし、所望の量よりも多い液体が導入されるならば、過剰分は除去されるべきである。したがって、サンプルチャンバ（存在する場合）とオーバフローチャンバとの間に通路を設けることもできる。しかし、サンプルチャンバはマイクロ流体工学回路の反応チャンバに接続されているため、液体サンプルは、まず、オーバフローチャンバではなく、反応チャンバに優先的に流れ込む。サンプルチャンバとオーバフローチャンバとの間に強い毛管ストップが提供され、オーバフローチャンバと反応チャンバとの間にエアベントが存在するならば、液体は、まず反応チャンバに流れ込み、その後でのみ、過剰な液体が、液体の存在を検出するための手段が提供されていることができるオーバフローチャンバに流れ込むということがわかった。反応チャンバがいっぱいになったとき、過剰な液体サンプルが、反応チャンバの出口を通過するのではなく、オーバフローチャンバに流れ込むことが望まれることもある。
【０１３７】
次に図１４及び１５Ａ〜Ｃを参照すると、マイクロ流体工学の「チップ」を製造するために従来から使用される材料（たとえば、本明細書中どこか他で記載されているような）で構成されている基体２１２を含むマイクロ流体工学装置２１０が示されている。基体２１２は上面２１４及び下面２１６を有する。基体２１２の中に、たとえば射出成形又はエッチングにより、いくつかのポート、チャンバ及びマイクロ導管を含むマイクロ流体工学回路２１８が形成されている。より具体的に、マイクロ流体工学回路２１８は、サンプル入口２２０及び第二のサンプルマイクロ導管２２４と流体的に連通している第一のサンプルマイクロ導管２２２を含む。サンプル入口２２０は第一のサンプルマイクロ導管２２２と流体的に連通している。第二のサンプルマイクロ導管２２４は、第一のサンプルマイクロ導管２２２から延伸され、反応チャンバ入口２３４を介して反応チャンバ２３２に流体的に接続している。
【０１３８】
反応チャンバ２３２は、反応チャンバ出口マイクロ導管２３８として続き、エアベント２４０に接続されている反応チャンバ出口２３６を有して、サンプル入口２２２、反応チャンバ２３２及びエアベント２４０が流体的に連通するようになっている。さらに、図１５Ａ〜Ｃは、基体２１２の上面２１４に配置されるカバー層２４８によって構成されたマイクロ流体工学装置２１０を示す。カバー層２４８は、好ましくは、ポリマー又は金属材料で構成され、マイクロ流体工学装置２１０が使用される予定である特定の状況に依存して、不透明、半透明、透明又は反射性であることができる。カバー層２４８は、好ましくは、たとえば化学的、熱、接着剤、超音波又は物理的結合によって上面２１４に付着、結合又は他のやり方で取り付けられる。好ましくは、カバー層２４８の上面２５０は、以下さらに詳述するやり方でマイクロ流体工学装置２１０を流体サンプリング装置、たとえば尿容器に接続することが望まれる状況において使用するための接着材料をその上に有する。
【０１３９】
ひとたび流体サンプル（たとえば血液もしくは尿又は特許請求され、開示される発明的概念にしたがって分析することができる他の流体）がサンプル入口２２０に入ると、流体サンプルは、第一のサンプルマイクロ導管２２２及び第二のサンプルマイクロ導管２２４を介して反応チャンバ２３２の中に通過する。流体サンプルは、流体が反応チャンバ２３２に流れ込むような一方向に流れる。したがって、マイクロ流体工学回路２１８は、一つの実施形態において、各マイクロ導管２２２、２２４及び２３８が、流体サンプルの所望の一方向流にしたがって機能する毛管ストップを含むように設計されている。特に、一つの実施形態において、マイクロ導管２３８は、流体が優先的にサンプル入口２２０から反応チャンバ２３２に流れ込み、反応チャンバ２３２を完全に満たしたのちマイクロ導管２３８に流れ込むように、反応チャンバ２３２に流れ込むマイクロ導管２２２及び２２４の毛管ストップよりも強い毛管ストップを含むことができる。逆に、流体サンプルがサンプル入口２２０から反応チャンバ２３２までマイクロ流体工学回路２１８の中を通って流れるときマイクロ流体工学回路２１８内の空気をエアベント２４０に通してそこから排出することができるよう、流体流に先行してマイクロ流体工学回路２１８を通過する空気の移動が実質的に損なわれないことが望ましい。
【０１４０】
次に図１６及び１７Ａ〜Ｃを参照すると、本明細書中どこか他で記載されているようなマイクロ流体工学「チップ」を製造するために従来から使用される材料で構成されている基体３１２を含むマイクロ流体工学装置３１０が示されている。基体３１２は上面３１４及び下面３１６を有する。基体３１２の中に、たとえば射出成形又はエッチングにより、ループ構成のおかげで互いと流体的に連通しているいくつかのポート、チャンバ及びマイクロ導管を含むマイクロ流体工学回路３１８が形成されている。より具体的に、マイクロ流体工学回路３１８は、サンプル入口３２０、サンプルチャンバ入口マイクロ導管３２２、サンプルチャンバ３２４、サンプルチャンバ入口３２６及びサンプルチャンバ出口３２８を含む。サンプル入口３２０は、サンプルチャンバ入口マイクロ導管３２２を介してサンプルチャンバ３２４と流体的に連通している。マイクロ流体工学回路３１８はさらに、サンプルチャンバ出口３２８から延伸され、サンプルチャンバ３２４を反応チャンバ入口３３４を介して反応チャンバ３３２に流体的に接続するサンプルチャンバ出口マイクロ導管３３０を含む。
【０１４１】
反応チャンバ３３２は、反応チャンバ出口マイクロ導管３３８として続き、オーバフローチャンバエアベントマイクロ導管３４４を介してオーバフローチャンバ３４２に接続されているエアベント３４０に接続されている反応チャンバ出口３３６を有して、反応チャンバ３３２、エアベント３４０及びオーバフローチャンバ３４２が流体的に連通するようになっている。最後に、オーバフローチャンバ３４２及びサンプルチャンバ３２４は、流体的に連通するように、サンプルチャンバオーバフローチャンバマイクロ導管３４６によって接続されている。上記を考慮すると、マイクロ流体工学回路３１８は、各反応チャンバ及びマイクロ導管が流体的に連通するようなループを含むということを理解することができる。さらに、図１７Ａ〜Ｃは、基体３１２の上面３１４に配置されるカバー層３４８によって構成されたマイクロ流体工学装置３１０を示す。カバー層３４８は、好ましくは、上述したようなやり方で構成され、好ましくは、たとえば化学的、熱、接着剤又は物理的結合によって上面３１４に付着、結合又は他のやり方で取り付けられる。好ましくは、カバー層３４８の上面３５０は、以下さらに詳述するやり方でマイクロ流体工学装置３１０を流体サンプリング装置、たとえば尿容器に接続することが望まれる状況において使用するための接着材料をその上に有する。
【０１４２】
ひとたび流体サンプル（たとえば血液もしくは尿又は特許請求され、開示される発明的概念にしたがって分析することができる他の流体）がサンプル入口３２０に入り、サンプルチャンバ入口マイクロ導管３２２を介してサンプルチャンバ３２４の中に通過すると、サンプルチャンバ３２４中の流体サンプルは、好ましくは、流体がまず、オーバフローチャンバ３４２ではなく、反応チャンバ３３２に流れ込むような一方向に流れる。したがって、マイクロ流体工学回路３１８は、一つの実施形態において、各マイクロ導管３２２、３３０、３３８、３３４及び３４６が、流体サンプルの所望の流れにしたがって機能する毛管ストップを含むように設計されている。たとえば、サンプルチャンバ３２４とオーバフローチャンバ３４２との間のマイクロ導管３４６は、流体がサンプルチャンバ３２４からオーバフローチャンバ３４２ではなく反応チャンバ３３２に優先的に流れ込むように、サンプルチャンバ３２４と反応チャンバ３３２との間のマイクロ導管３３０の毛管ストップよりも強い毛管ストップを含むことができる。したがって、一つの実施形態において、マイクロ導管３３２、３３０、３３８及び３４４内のサンプル流体の流れは一般に、サンプルチャンバ３２４とオーバフローチャンバ３４２との間のマイクロ導管３４６中の流体の流れに対して妨げられないことが望ましい。あるいはまた、反応チャンバ３３２がいっぱいであるとき、流体サンプルの流れが優先的にオーバフローチャンバ３４２の方向にあり、出口３３６を通って反応チャンバ３３２を出る流体サンプルの流れが最小化されて、反応チャンバ３３２内の流体サンプルの起こり得る希釈による、反応チャンバ３３２から出る「シグナル」の希釈を減らすように、マイクロ導管３４６の毛管ストップが、マイクロ導管３３０の毛管ストップよりも強いが、マイクロ導管３３８及び３４４の毛管ストップよりも弱いことが望まれることもある。逆に、流体サンプルがサンプルチャンバ３２４から反応チャンバ３３２までマイクロ流体工学回路の中を通って流れるときマイクロ流体工学回路３１８内の空気をエアベント３４０に通してそこから排出することができるよう、流体流に先行してマイクロ流体工学回路３１８を通過する空気の移動が実質的に損なわれないことが望ましい。
【０１４３】
図１８〜１９Ａ〜Ｄには、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の代替態様が示され、その中で参照番号３１０ａによって指定されている。マイクロ流体工学装置３１０ａは、マイクロ流体工学装置３１０の場合に上述したやり方と同様なやり方で構成される。マイクロ流体工学装置３１０ａは、上面３１４ａ及び下面３１６ａを有する基体３１２ａを含む。基体３１２ａの中には、本明細書中どこか他で詳述されているようなやり方で、サンプル入口３２０ａ、サンプルチャンバ入口マイクロ導管３３２ａ、サンプルチャンバ３２４ａ、サンプルチャンバ入口３２６ａ及びサンプルチャンバ出口３２８ａを含むマイクロ流体工学回路３１８ａを含むマイクロ流体工学回路が形成されている。サンプル入口３２０ａは、サンプルチャンバ入口マイクロ導管３３２ａを介してサンプルチャンバ３２４ａと流体的に連通している。マイクロ流体工学回路３１８ａはさらに、サンプルチャンバ出口３２８ａから延伸され、サンプルチャンバ３２４ａを反応チャンバ入口３３４ａを介して複数の反応チャンバ３３２ａのそれぞれと流体的に接続するサンプルチャンバ出口マイクロ導管３３０ａを含む。
【０１４４】
反応チャンバ３３２ａは、エアベントマイクロ導管３４１ａを介してエアベント３４０ａに接続され、反応チャンバオーバフローチャンバマイクロ導管３３９ａを介してオーバフローチャンバ３４２ａに接続される反応チャンバ出口マイクロ導管３３８ａとして続くように合流する反応チャンバ出口３３６ａを有して、反応チャンバ３３２ａ、エアベント３４０ａ及びオーバフローチャンバ３４２ａが流体的に連通するようになっている。最後に、オーバフローチャンバ３４２ａ及びサンプルチャンバ３２４ａは、流体的に連通するように、サンプルチャンバオーバフローチャンバマイクロ導管３４６ａによって接続されている。上記を考慮すると、マイクロ流体工学回路３１８ａは、隣接するチャンバ及びマイクロ導管が互いに流体的に連通するようなループを含むということを理解することができる。さらに、マイクロ流体工学装置３１０ａは、任意選択的に、マイクロ流体工学装置３１０のカバー層３４８に関して先に示したように構成されることができ、カバー層３４８と同じく、特許請求され、開示される発明的概念と合致したやり方でサンプリング装置に接続するための接着性上面を有することができるカバー層（図示せず）によって構成される。
【０１４５】
マイクロ流体工学装置３１０に関する限り、マイクロ流体工学装置３１０ａ中の流体サンプルは、好ましくは、流体がまず、オーバフローチャンバ３４２ａではなく、反応チャンバ３３２ａに流れ込むような方向に流れる。したがって、マイクロ流体工学回路３１８ａは、一つの実施形態において、各マイクロ導管３２２ａ、３３０ａ、３３８ａ、３３９ａ、３４１ａ及び３４６ａが、流体サンプルの所望の流れ方向にしたがって機能する毛管ストップを含むように設計されている。たとえば、サンプルチャンバ３２４ａとオーバフローチャンバ３４２ａとの間のマイクロ導管３４６ａは、流体がオーバフローチャンバ３４２ａではなく反応チャンバ３３２ａに優先的に流れ込むように、サンプルチャンバ３２４ａと反応チャンバ３３２ａとの間のマイクロ導管３３０ａの毛管ストップよりも強力な毛管ストップを含むことができる。したがって、マイクロ導管３３２ａ、３３０ａ、３３８ａ、３３９ａ及び３４１ａ内のサンプル流体の流れは一般に、サンプルチャンバ３２４ａとオーバフローチャンバ３４２ａとの間のマイクロ導管３４６ａ中の流体の流れに対して妨げられないことが望ましい。あるいはまた、反応チャンバ３３２ａがいっぱいであるとき、流体サンプルの流れが優先的にオーバフローチャンバ３４２ａの方向にあり、出口３３６ａを通って反応チャンバ３３２ａを出る流体サンプルの流れが最小化されて、反応チャンバ３３２ａ内の流体サンプルの起こり得る希釈による、反応チャンバ３３２ａから出る「シグナル」の希釈を減らすように、マイクロ導管３４６ａの毛管ストップが、マイクロ導管３３０ａの毛管ストップよりも強力であるが、マイクロ導管３３８ａ及び３３９ａの毛管ストップよりも弱いことが望まれるかもしれない。逆に、流体サンプルがサンプルチャンバ３２４ａから反応チャンバ３３２ａまでマイクロ流体工学回路の中を通って流れるときマイクロ流体工学回路３１８ａ内の空気をエアベント３４０ａを通してそこから排出することができるよう、流体流に先行してマイクロ流体工学回路３１８ａを通過する空気の移動が実質的に損なわれないことが望ましい。さらに、図１４〜１９Ｄに示すもののような、本明細書において記載され、可能にされるか、又はサポートされるマイクロ流体工学装置は、図１４又は１５Ａ〜Ｃに示す構成に類似した構成又は、サンプルチャンバ及び／又はオーバフローチャンバなしで構成されている、及び／又はループ構成（図１６におけるような）又は非ループ（非連続）経路（図１４におけるような）で構成されているその変形で構成されることもできると考えられる。さらに、本明細書において考えられるマイクロ流体工学装置のいずれに関しても、マイクロ導管のすべて又はいくつかは、毛管ストップとして働くように設計された構成を含むことができる。さらに、本発明のマイクロ流体工学回路のチャンバ、マイクロ導管及び経路の配設及び形状寸法は、例示的であり、非限定的であることを意図した本明細書に示すものとは異なることもできる。
【０１４６】
図２０には、中に配置された試薬基体３６０を有する反応チャンバ３３２（特許請求され、開示される発明的概念の反応チャンバを代表するものと見なすことができる）の実施形態が示されている。試薬基体３６０は、好ましくは、流体サンプルの中の分析対象物の存在及び／又は量を決定するために、流体サンプルの成分と反応するための、その上又はその中に配置された乾燥又は湿式試薬を有する。図２１Ａ〜Ｃには、試薬基体３６０が反応チャンバ３３２内で有することができる三つの構成が示されている。図２１Ａにおいて、試薬基体３６０は、反応チャンバ３３２の上部又は側壁のいずれにも触れないような寸法を有する。図２１Ｂにおいて、試薬基体３６０は、その上面が反応チャンバ３３２の上部に触れるが、その側壁には触れないような寸法を有する。図２１Ｃにおいて、試薬基体３６０は、その側面が反応チャンバ３３２の側壁に触れるが、反応チャンバ３３２の上部には触れないような寸法を有する。代替態様（図示せず）において、反応基体３６０は反応チャンバ３３２を実質的に満たすことができる。
【０１４７】
図２２には、反応チャンバ入口２３０及び反応チャンバ出口３３４と位置合わせしたマイクロ導管によって流体的に連通する状態で接続された複数のウェル３６６を含むマイクロ流体工学チップ３６４を含む反応チャンバ３３２（特許請求され、開示される発明的概念の反応チャンバを代表するものと見なすことができる）の実施形態が示されている。試薬基体３６８がウェル３６６内に配置されている。図２３は、複数の別々の試薬基体３７０を含む反応チャンバ３３２（特許請求され、開示される発明的概念の反応チャンバを代表するものと見なすことができる）の実施形態を示す。試薬基体３７０は、反応チャンバ３３２内に、図２１Ａ〜Ｃに示す構成のいずれか一つ又はそれらの組み合わせ又は他の適当な構成で配置することができる。図２４には、マイクロ導管３３５によって接続されている別個の第一の反応チャンバ３３３ａ及び別個の第二の反応チャンバ３３３ｂを含む反応チャンバ３３２（特許請求され、開示される発明的概念の反応チャンバを代表するものと見なすことができる）の実施形態が示されてる。各反応チャンバ３３３ａ及び３３３ｂは、たとえば図２０〜２３に示すような試薬基体又は反応ウェルを含むことができる。三つ以上の相互接続された反応チャンバ、たとえば３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はより多い反応チャンバを有する、特許請求され、開示される発明的概念の他の実施形態が本明細書において考えられる。
【０１４８】
図２５に示し、その中で一般参照番号４００によって指定されているものは、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の代替態様である。マイクロ流体工学装置４００は、上記マイクロ流体工学装置を構成するために使用される同じ材料、たとえば透明なプラスチックを含む基体４０２を含む。基体４０２は、円板形を有し、複数のマイクロ流体工学ユニット４０４で構成され、複数のマイクロ流体工学ユニットそれぞれは、いっしょになってマイクロ流体工学回路を構成する複数のチャンバ、マイクロ導管及びポートもしくはベントを含む。各マイクロ流体工学ユニット４０４は互いに独立して機能する。マイクロ流体工学ユニット４０４は、基体４０２内にアレイとして半径方向に配設されている。八つのマイクロ流体工学ユニット４０４がマイクロ流体工学装置４００中に示されているが、任意の数のマイクロ流体工学ユニット４０４が基体４０２内に形成されてもよく、基体４０２がそれらを受け入れるのに十分なサイズであるならば、たとえば１〜６０個又はより多くのそのようなユニット４０４が基体４０２に組み込まれてもよいということが理解されよう。図示するようなマイクロ流体工学ユニット４０４は、図１６のマイクロ流体工学装置３１０のマイクロ流体工学回路３１８に類似しているマイクロ流体工学回路を有する。しかし、マイクロ流体工学装置４００は、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって機能する、本明細書において考えられる、又は記載されるマイクロ流体工学回路のいずれかを使用して構成することができることが理解されよう。マイクロ流体工学装置４００は、液体採取容器の下面に配置される、それに取り付けられる、又はそれと係合するように適合されるように構成されている。マイクロ流体工学装置４００は、複数の位置出し手段４０８、たとえば位置合わせ用凹部、穴、柱状物、切り欠き又は光学的に読み取り可能な記号又はマイクロ流体工学装置４００を液体採取容器又は他のサンプル容器の下面に位置合わせさせるための位置合わせ技術の当業者に公知の他の装置を有することができる。マイクロ流体工学装置４００はまた、装置４００をユーザが把持することを可能にする、又はサンプリング装置上の装置の位置の、たとえば回転による移動を補助するための、そこから延伸される延長部４１０を有することができる。
【０１４９】
本明細書中どこか他で記載されているマイクロ流体工学装置に関して上述したように、マイクロ流体工学装置４００は、それに関して記載されたカバー層と同じやり方で機能する（たとえば液体容器への付着のために）、その上に配置されたカバー層（図示せず）を有することができる。マイクロ流体工学装置４００は、円板形を有するものとして示されているが、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の形状は、非限定的に、円形、正方形、長方形、不規則形、楕円形、星形又は特許請求され、開示される発明的概念にしたがってその中のマイクロ流体工学装置が機能することを許す他の幾何学形状を含むということが理解されよう。
【０１５０】
たとえば、図２６には、一般参照番号４２０によって指定されるマイクロ流体工学装置を含む、特許請求され、開示される発明的概念のもう一つの実施形態が示されている。マイクロ流体工学装置４２０は、本明細書中どこか他で記載されているマイクロ流体工学装置を構成するために使用される同じ材料、たとえば透明なプラスチックを含む基体４２２を含む。基体４２２は、長方形を有し、複数のマイクロ流体工学ユニット４２４で構成され、複数のマイクロ流体工学ユニットそれぞれは、いっしょになってマイクロ流体工学回路４２６を構成する複数のチャンバ、マイクロ導管及びポートもしくはベントを含む。各マイクロ流体工学ユニット４２４は互いに独立して機能する。マイクロ流体工学ユニット４２４は、基体４２２内にアレイとして線形に配設されている。六つのマイクロ流体工学ユニット４２４がマイクロ流体工学装置４２０中に示されているが、任意の数のマイクロ流体工学ユニット４２４が基体４２２内に形成されてもよく、基体４２２がそれらを受け入れるのに十分なサイズであるならば、たとえば１〜６０個又はより多くのそのようなユニット４２４が基体４２２中に組み込まれてもよいということが理解されよう。図示するマイクロ流体工学ユニット４２４は、図１６のマイクロ流体工学装置３１０のマイクロ流体工学回路３１８に類似しているマイクロ流体工学回路を有する。しかし、マイクロ流体工学装置４２０は、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって機能する、本明細書において考えられる、又は記載されるマイクロ流体工学回路のいずれによって構成されることもできるということが理解されよう。マイクロ流体工学装置４２０は、液体採取容器の側面又は下面に配置される、それに取り付けられる、又はそれと係合するように適合されるように構成されている。マイクロ流体工学装置４２０は、複数の位置出し手段４２８、たとえば位置合わせ用凹部、穴、柱状物、切り欠き又は光学的に読み取り可能な記号又はマイクロ流体工学装置４２０を採尿カップ又は他のサンプル容器の下面に位置合わせさせるための技術の当業者に公知の他の装置を有することができる。マイクロ流体工学装置４２０はまた、装置４２０をユーザが把持することを可能にする、又はたとえばサンプリング装置を引く、押す又は抜くことによって装置の位置の移動を補助するための、そこから延伸される延長部４３０を有することができる。
【０１５１】
本明細書中どこか他で記載されているマイクロ流体工学装置に関して上述したように、マイクロ流体工学装置４２０は、それに関して記載されたカバー層と同じやり方で機能する（たとえば液体容器への付着のために）、その上に配置されたカバー層（図示せず）を有することができる。マイクロ流体工学装置４２０は、長方形を有するものとして示されているが、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置の形状は、非限定的に、円形、正方形、長方形、不規則形、楕円形、星形又はその中のマイクロ流体工学回路が特許請求され、開示される発明的概念にしたがって機能することを許す他の幾何学的、対称又は非対称形状を含むということが理解されよう。さらに、本明細書中どこか他で記載されているマイクロ流体工学装置のいずれも、マイクロ流体工学装置４２０上の記号４３２によって示されるような、光学的に読み取り可能な又は機械読み取り可能な記号、たとえばバーコードをその上に含むことができる。
【０１５２】
本明細書中どこか他で詳述されているように、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置２１０（又は本明細書において考えられるマイクロ流体工学装置の他のもの）は、尿サンプルの分析に特に有用である。図２７及び２８は、側壁５０４、採取空間５０６及び底５０８を有する容器５０２を含むサンプル採取装置５００を示す。底５０８は上面５１０及び下面５１２を有する。ふた５１４が好ましくは容器５０２の上に配置されて、内部空間５０６を密封し、空気毛管５２０を密封するための密封装置を提供する。容器５０２の底５０８は、サンプル出口５１６として機能する第一のスルーホール及びふた５１４（又は他の密封装置、たとえばプラスチックフィルム）が容器から取り外されたとき大気と流体的に連通し、患者又は対象からのサンプルが容器内に配置されたとき大気と流体的に連通する状態にとどまることができる空気毛管５２０に流体的に連通する状態で接続されているエアベント５１８として機能する第二のスルーホールを有する。ふた５１４は、空気毛管５２０の末端５２１を覆う取り外し可能な密封装置を形成するが、テープのような他の形態の取り外し可能な密封装置を使用することもできる。密封装置の取り外しが、以下に詳述するように、空気が空気毛管５２０を通過して流れることを許して、サンプルがサンプル出口５１６に入ることを可能にする。密封装置は、患者又は病院又は研究施設職員が取り外すことができる。
【０１５３】
容器５０２の底５０８の下面５１２には、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって構成されたマイクロ流体工学回路５２４を含むマイクロ流体工学装置５２２が接続されている。図２８に示すように、容器５０２は、尿サンプル５２６を採取するために使用される。尿が方向５２８にサンプル出口５１６を通過してマイクロ流体工学回路５２４に入り、空気がエアベント５１８及び空気毛管５２０に通されて空気出口５３０を介して排出される。尿サンプル５２６がマイクロ流体工学装置５２２内の試薬と反応したのち、本明細書中どこか他で記載されているように、分析装置６４を使用して、マイクロ流体工学装置５２２から放出されたシグナルを検出及び／又は計測することができる。本明細書中どこか他で使用される場合、用語「空気毛管」は、「空気導管」又は「ガス導管」と呼ばれることもあり、「毛管」以外の構造である、たとえば、深さよりも大きな幅を有することもある。
【０１５４】
空気毛管５２０の末端５２１は、容器５０２によって採取されるサンプル５２６の予想レベルよりも上に配置される。図２７及び２８に示す例において、空気毛管の末端５２１は、側壁５０４の上端に隣接して配置されている。しかし、末端５２１の位置は、容器５０２のサイズ及びサンプル５２６の予想レベルに依存して異なることができる。たとえば、末端５２１の位置は、側壁５０４の高さの１／２よりも上であることができる。
【０１５５】
図２７及び２８のサンプル採取装置５００において、マイクロ流体工学装置５２２はすでに容器５０２に接続されている。しかし、図２９及び３０に示すもう一つの実施形態において、サンプル採取装置は、容器とマイクロ流体工学装置とが事前に取り付けられていない状態で提供されている。図２９において、サンプル採取装置６００は、側壁６０４、採取空間６０６及び底６０８を有する容器６０２を含む。底６０８は上面６１０及び下面６１２を有する。容器６０２はまた、好ましくは、その採取空間６０６を密封するふた６１５（又はフィルムカバー）を有する。密封層６１４が下面６１２に配置されて、容器６０２を使用することが望まれ、そのとき密封層６１４が取り除かれ、マイクロ流体工学回路６２４を有するマイクロ流体工学装置６２２がそれに取り付けられるまで、底６０８の中にスルーホールを構成するサンプル出口６１６、エアベント６１８及び空気毛管６２０を覆っている。あるいはまた、マイクロ流体工学装置６２２は、容器６０２の底６０８への適用の前に取り外される取り外し可能なカバー、ふた又は密封層（図示せず）をマイクロ流体工学装置６２２の上面に有することもできる。
【０１５６】
図３０において、サンプル採取装置６００ａは、壁６０４ａ、採取空間６０６ａ及び底６０８ａを有する容器６０２ａを含む。底６０８ａは上面６１０ａ及び下面６１２ａを有する。好ましくは、ふた６１５ａ（又はフィルムカバー）が採取空間６０６ａを覆う。サンプル出口６１６ａ及びエアベント６１８ａが、底６０８ａを貫通するスルーホールを構成する。空気毛管６２０ａがエアベント６１８ａに接続され、ふた６１５ａ又は別の密封手段が取り外されたとき、大気に流体的に連通する。マイクロ流体工学回路６２４ａを有するマイクロ流体工学装置６２２ａを容器６０２ａに取り付けることが望まれる場合、マイクロ流体工学装置６２２ａを容器６０２ａの下面６１２ａにそのサンプル出口６１６ａ及びエアベント６１８ａと位置合わせさせて取り付ける前に、それぞれが好ましくはスルーホール６３２を有する穿刺スパイク６３０を有する穿刺装置６２８を使用して、マイクロ流体工学装置６２２ａの上面上のカバー層６２６を穿刺して、その中に入口及びエアベントを開ける。穿刺装置６２８は、容器６０２ａ中のサンプル及び装置６２２ａ中の空気がスルーホール６３２の中を通過して流れるよう、下面６１２ａとマイクロ流体工学装置６２２ａのカバー層６２６との間に配置することができる。容器６０２ａの下面６１２ａがカバー層又は密封層をその上に有する場合、容器６０２ａの下面６１２ａ上のカバー層を穿刺するために、穿刺装置６２８が、穿刺スパイク６３０と流体的に連通しているさらなる穿刺スパイク６３６（仮想的に示す）を上面６３４に有することが望ましいかもしれない。カバー層６２６を穿孔するための他の手段が当業者に明らかであろう。あるいはまた、単にカバー層６２６を、穿刺するのではなく、取り外し、カバーのないマイクロ流体工学装置６２２ａを容器６０２ａに取り付けることにより、マイクロ流体工学回路６２４ａの露出を生じさせることが望まれることもある。あるいはまた、穿刺手段が容器６０２ａの底６０８ａに組み込まれてもよく、その場合、別個の穿刺装置６２８は不要である。
【０１５７】
図３１及び３２は、その中で一般参照番号６４０によって指定された、代替態様における特許請求され、開示される発明的概念のサンプル容器を示す。容器６４０は、空気毛管６４２、サンプル出口６４４及びエアベント６４６を有することにおいて、構造が容器５０２及び６０２に類似している。容器６４０はさらに、一つ以上のマイクロ流体工学ユニット６５２をその中に有するマイクロ流体工学装置６５０を支持することができるマイクロ流体工学装置トラック６４８を含む。マイクロ流体工学装置６５０は、本明細書において考えられる任意のマイクロ流体工学装置又はマイクロ流体工学チップであることができ、そのそれぞれが、マイクロ流体工学回路を有する少なくとも一つのマイクロ流体工学ユニットを含む。この実施形態において、マイクロ流体工学装置６５０はトラック６４８に挿入され、その中で、マイクロ流体工学ユニット６５２が容器６４０のサンプル出口６４４及びエアベント６４６と位置合わせして、マイクロ流体工学ユニット６５２は、液体サンプルをマイクロ流体工学装置６５０に供給するために容器６４０と動作的に流体的に連通するようになる。流体サンプルがマイクロ流体工学装置６５０の第一のマイクロ流体工学ユニット６５２に供給されたのち、マイクロ流体工学装置６４５０を第二の作動位置に移動させて、サンプル出口６４４及びエアベント６４６が第二のマイクロ流体工学ユニット６５２と位置合わせし、流体的に連通するようにすることができる。マイクロ流体工学装置６５０のマイクロ流体工学ユニット６５２の全部又は一部分がユーザによって使用されるまでこのプロセスを繰り返すことができる。そして、マイクロ流体工学装置６５０を、トラック６４８内のその場で分析することもできるし、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって分析するためにそこから取り外すこともできる。
【０１５８】
特許請求され、開示される発明的概念のサンプル容器は、内部スリーブと一体である、又はそれから切り離されていることもできる外部スリーブを含むことができる。容器はさらに取っ手を含むことができる。採取容器中の空気毛管は、好ましくは、ユーザ又は患者による使用まで密封される。たとえば、空気毛管は、カップ全体を覆うふた又はカバーによって密封することもできるし、空気毛管の露出した上端のみを覆う密封装置、たとえば取り外し可能なカバー、フィルム、栓又はストッパによって密封することもできる。
【０１５９】
また、特許請求され、開示される発明的概念にしたがって、特許請求され、開示される発明的概念のマイクロ流体工学装置は、サンプル容器の、下面ではなく、側壁に配置することもできることが考えられる。たとえば、マイクロ流体工学装置のサンプル入口がサンプル容器のサンプル出口、ひいてはその中のサンプル流体と位置合わせし、流体的に連通し、マイクロ流体工学装置のエアベントがサンプル容器のエアベント及び空気毛管と位置合わせし、流体的に連通するように、サンプル出口スルーホール及びエアベントスルーホールが側壁に位置し、マイクロ流体工学装置が側壁の外面に取り付けられることができる。あるいはまた、流体サンプルがマイクロ流体工学装置に入ることを可能にし、試薬を読むための手段、及び好ましくは空気をそこから抜くための手段がある限り、マイクロ流体工学装置は、サンプル容器の側壁又は下面の内面に取り付けることもできる。
【０１６０】
特許請求され、開示される発明的概念及びその利点が特定の例示的な実施形態及びその実施を参照して詳細に説明されたが、特許請求の範囲によって画定される、特許請求され、開示される発明的概念の真意及び範囲を逸脱することなく、本明細書に記載される、特許請求され、開示される発明的概念に対して様々な変更、置換、変形、修飾及び改良を加えることができることが理解されよう。そのうえ、特許請求され、開示される発明的概念の範囲は、本明細書に記載されるプロセス、アセンブリ、製造品目、物質組成、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定されることを意図しない。当業者は、特許請求され、開示される発明的概念の開示から、本明細書に開示される、特許請求され、開示される発明的概念したがって、本明細書に記載される対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行する、又は実質的に同じ結果を達成する多くの等価のプロセス、アセンブリ、製造品目、物質組成、手段、方法又はステップを利用することができることを容易に理解するであろう。したがって、特許請求の範囲は、そのような等価のプロセス、アセンブリ、製造品目、物質組成、手段、方法又はステップすべてをその範囲内に含むことを意図する。さらに、本明細書において引用される参考文献、特許又は刊行物それぞれが参照により明示的に本明細書に組み込まれる。
【図１】
2013531222.tif 000003
【図２】
2013531222.tif 000004
【図３】
2013531222.tif 000005
【図４】
2013531222.tif 000006
【図５】
2013531222.tif 000007
【図６】
2013531222.tif 000008
【図７】
2013531222.tif 000009
【図８】
2013531222.tif 000010
【図９】
2013531222.tif 000011
【図１０】
2013531222.tif 000012
【図１１】
2013531222.tif 000013
【図１１Ａ】
2013531222.tif 000014
【図１１Ｂ】
2013531222.tif 000015
【図１２】
2013531222.tif 000016
【図１３】
2013531222.tif 000017
【図１４】
2013531222.tif 000018
【図１５Ａ】
2013531222.tif 000019
【図１５Ｂ】
2013531222.tif 000020
【図１５Ｃ】
2013531222.tif 000021
【図１６】
2013531222.tif 000022
【図１７Ａ】
2013531222.tif 000023
【図１７Ｂ】
2013531222.tif 000024
【図１７Ｃ】
2013531222.tif 000025
【図１８】
2013531222.tif 000026
【図１９Ａ】
2013531222.tif 000027
【図１９Ｂ】
2013531222.tif 000028
【図１９Ｃ】
2013531222.tif 000029
【図１９Ｄ】
2013531222.tif 000030
【図２０】
2013531222.tif 000031
【図２１Ａ】
2013531222.tif 000032
【図２１Ｂ】
2013531222.tif 000033
【図２１Ｃ】
2013531222.tif 000034
【図２２】
2013531222.tif 000035
【図２３】
2013531222.tif 000036
【図２４】
2013531222.tif 000037
【図２５】
2013531222.tif 000038
【図２６】
2013531222.tif 000039
【図２７】
2013531222.tif 000040
【図２８】
2013531222.tif 000041
【図２９】
2013531222.tif 000042
【図３０】
2013531222.tif 000043
【図３１】
2013531222.tif 000044
【図３２】
2013531222.tif 000045
【国際調査報告】
2013531222.tif 000046
2013531222.tif 000047