(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の被検体のレベルを検出するための部分的カプセル化検知チップであって、
筐体と、
前記試料を受け入れるための、前記筐体上の流体入口ポートと、
前記流体入口ポートと流体連通する、前記筐体内の流路と、
前記筐体内の検知チップであって、
前記流路と流体連通する検知面、
前記検知チップを通って延び、前記検知チップの第１の側面領域において露出される励起導波路、
前記検知チップを通って延び、前記検知チップの第２の側面領域において露出される集光導波路
を含み、前記励起導波路と前記集光導波路とは交差し、前記検知面上の光検知部位においてエバネッセント結合され、
前記第１の側面領域は、前記励起導波路と直接光学結合するために、前記筐体の第１の外面領域において露出されており、前記第２の側面領域は、前記集光導波路と直接光学結合するために、前記筐体の第２の外面領域において露出されている、
検知チップと、
前記流路から前記試料を受け入れるために、前記流路と流体連通する、前記筐体内の廃棄物リザーバと、
を備える、部分的カプセル化検知チップ。
【請求項２】
試料中の被検体のレベルを検出するための部分的カプセル化検知チップであって、
筐体と、
前記試料を受け入れるための、前記筐体上の流体入口ポートと、
前記流体入口ポートと流体連通する、前記筐体内の流路と、
前記筐体内の検知チップであって、
前記流路と流体連通する検知面、
前記検知チップを通って延び、前記検知チップの第１の側面領域において露出される励起導波路、
前記検知チップを通って延び、前記検知チップの第２の側面領域において露出される複数の集光導波路であり、前記励起導波路と前記集光導波路とは交差し、前記検知面上の光検知部位においてエバネッセント結合される、複数の集光導波路、
前記光検知部位のうちの１つまたは複数において形成され、前記光検知部位上に蛍光マーカを含むアライメント光検知部位
を含み、
前記第１の側面領域は、前記励起導波路と光学結合するために、前記筐体の第１の外面領域において露出されており、前記第２の側面領域は、前記集光導波路と光学結合するために、前記筐体の第２の外面領域において露出されている、
検知チップと、
前記流路から前記試料を受け入れるために、前記流路と流体連通する、前記筐体内の廃棄物リザーバと、
を備える、部分的カプセル化検知チップ。
【請求項３】
前記光検知部位上の前記蛍光マーカは、水溶性であり、適用された試料との接触時に前記アライメント光検知部位から放出されるように構成される、請求項２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項４】
前記検知面は、前記入口流体ポートとは反対側を向いており、かつ、前記廃棄物リザーバの方を向いている、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項５】
前記第１の側面領域および前記第２の側面領域は、互いに隣接する、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項６】
前記第１の側面領域は、第１の縁部領域である、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項７】
前記第２の側面領域は、第２の縁部領域である、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項８】
前記第１の外面領域および前記第２の外面領域は、前記筐体の外面上に単一の光結合領域を形成する、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項９】
前記第１の外面領域および前記第２の外面領域は、前記筐体の同じ外面上に存在する、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１０】
前記第１の外面領域および前記第２の外面領域は、前記筐体の異なる外面上に存在する、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１１】
前記検知面よりも前に、前記試料からデブリおよび／または赤血球をフィルタリングするために、前記流路の上流にフィルタをさらに備える、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１２】
前記入口流体ポートと前記流路との間に、１つまたは複数の試薬貯蔵室を含むチャンバをさらに備える、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１３】
測定および混合の室をさらに備え、前記測定および混合の室は、所定の容積を有する、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１４】
所定の容積を有する測定および混合の室をさらに備え、前記測定および混合の室は、混合ビーズを含む、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１５】
所定の容積を有する測定および混合の室をさらに備え、前記測定および混合の室は、バッフルを含む、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１６】
前記流路を閉鎖するための外部アクチュエータを使用して膨張され得るエラストマーを前記流路に隣接する領域においてさらに備える、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１７】
前記外部アクチュエータが、前記エラストマーにアクセスして、前記エラストマーを膨張させ、前記流路を閉鎖することを可能にするように構成された開口部を前記筐体においてさらに備える、請求項１６に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１８】
前記試料を引き入れまたは押し出すために、前記流路において負圧または正圧を生成するための外部ポンプおよび／または外部弁と気体連通し得る１つまたは複数の開口部を、前記筐体の前記流路に隣接する領域においてさらに備える、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項１９】
毛細管力を使用して、前記試料を前記流体入口ポートから前記流路へ引き入れるように構成された毛細管チャネルをさらに備える、請求項１または２に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項２０】
前記毛細管チャネルは、所定の容積の前記試料を正確に測定するように構成された所定の容積を有する、請求項１９に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項２１】
前記毛細管チャネルは、試薬を貯蔵し、前記試料を測定し、前記試薬と前記試料とを混合するように構成される、請求項１９に記載の部分的カプセル化検知チップ。
【請求項２２】
試料中の被検体のレベルを測定するためのシステムであって、
部分的カプセル化検知チップであり、
筐体、
前記試料を受け入れるための、前記筐体上の流体入口ポート、
前記入口流体ポートと流体連通する、前記筐体内の流路、
前記筐体内の検知チップ、および、
前記流路から前記試料を受け入れるために、前記流路と流体連通する、前記筐体内の廃棄物リザーバ
を含み、
前記検知チップは、１つまたは複数の励起導波路、複数の集光導波路、検知面、および、１つまたは複数の露出された光結合面を含んでおり、前記検知面は、前記流路と流体連通する、
部分的カプセル化検知チップと、
前記部分的カプセル化検知チップを受け入れるように構成された光学リーダであり、
励起光を前記励起導波路内に向け、前記集光導波路から出射光を受光するように構成された光学ヘッド、
前記光学ヘッドに前記筐体の外面を走査させて、前記検知面上に形成されたアライメント光検知部位に光学結合される集光導波路を識別することによって、前記光学ヘッドを前記検知チップとアライメントするように構成されたコントローラであり、前記アライメント光検知部位は、可溶性蛍光マーカを含む、コントローラ
を含む、光学リーダと、
を備える、システム。
【請求項２３】
前記光学リーダは、前記試料を前記筐体内部に引き入れおよび／または押し出すための、前記筐体の１つまたは複数の開口部を介して前記流路と気流連通する１つまたは複数の空気ポンプをさらに備える、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記部分的カプセル化検知チップは、前記流路に隣接するエラストマーをさらに含んでおり、前記光学リーダは、前記エラストマーを膨張させることによって前記流路を閉鎖および開放するための、前記筐体の前記１つまたは複数の開口部を介して前記エラストマーと連通する１つまたは複数の機械式アクチュエータをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光学リーダは、前記筐体内の前記試料流の制御された活性化のために、前記筐体の専用部品を遮断および／または押圧するための、前記筐体と連通する１つまたは複数の機械式アクチュエータをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記光学リーダは、前記光学ヘッドを前記検知チップの前記１つまたは複数の露出された光結合面とアライメントするように構成されたアクチュエータをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
試料中の被検体のレベルを測定する方法であって、
筐体内の部分的カプセル化検知チップの流体入口ポートに流体試料を適用することと、
前記筐体内の前記検知チップの検知面に接触するように前記流体試料を通過させることと、
前記検知チップの第１の側面領域において終了する励起導波路に励起光を直接適用することであって、前記励起導波路の端部は、前記筐体の第１の外面領域における開口部を介して露出されて、励起光を前記励起導波路へ向ける、適用することと、
インジケータが、前記流体試料中の前記被検体の前記レベルに応じた光を出射するように、前記励起光により前記検知面上の前記インジケータを励起することと、
前記検知チップの集光導波路からの前記出射された光を検出することであって、前記集光導波路の端部は、前記筐体の第２の外面領域において前記筐体を介して露出され、前記検知面は、検出前に洗浄されない、検出することと、
を含む、方法。
【請求項２８】
前記筐体上のアライメント部材を使用して、前記部分的カプセル化検知チップの前記筐体を光学リーダ内に接続して、前記光学リーダに対して前記筐体を固定することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記筐体内で前記流体試料をフィルタリングすることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記筐体の前記第１の外面領域を光学ヘッドとアライメントすることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記筐体の外面を光学ヘッドによりまず走査して、前記光学ヘッドのアライメントオフセットを決定することによって、前記筐体の前記第１の外面領域を前記光学ヘッドとアライメントすることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記筐体内の前記試料を移動させ、前記試料をフィルタリングし、前記試料を測定し、前記試料と貯蔵された試薬とを混合し、前記試料を前記チップの前記検知面へ導入するための、予め規定されたシーケンスおよびタイミングを使用して、１つまたは複数のポンプおよび１つまたは複数のアクチュエータを作動させることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
試料の添加前に、アライメント光検知部位からのアライメント信号を検出することであって、前記アライメント信号は、前記検知部位上の被覆された蛍光マーカを含む、検出することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１４年７月２９日に出願された米国仮出願第６２／０３０，４７３号の優先権を主張し、この米国仮出願の全開示内容は、その全体が参照により本書に援用される。
【０００２】
また、本出願は、２０１４年２月２８日に出願された米国特許出願１４／１９４，４３７号にも関連し、この米国特許出願の全開示内容は、その全体が参照により本書に援用される。
【０００３】
参照による援用
本書において言及される全ての刊行物および特許出願は、それぞれの個々の刊行物または特許出願が具体的にかつ個々に参照により援用されるものと示された場合と同じ程度に、それらの全体が参照により本書に援用される。
【０００４】
本発明は、生物学的検知用途に使用するための、導波路ベースの部分的カプセル化検知チップに関する。
【背景技術】
【０００５】
光導波路を様々な形態で使用することは、市場および用途にわたって広く普及してきた。光ファイバの形態における光導波路は、海洋、大陸をわたって、および個々の家庭に至るまで、電気通信信号およびデータ通信信号を伝送するための最も一般的な手段である。医学において、光ファイバは、内視鏡、体内診断および体外診断、手術、ならびに多くの他の用途に広く使用されている。光ファイバは、大規模なインフラストラクチャプロジェクト（例えば、橋梁）上および深い油井内で、温度およびストレスを監視するための検知システムの一部としても使用されている。
【０００６】
電子「チップ」を作成するために使用される技術と同様の技術を使用して、平坦な円形のウェーハ（通常は、シリコン製）上に種類の異なる光導波路が作製される。これらの「平面導波路」は、平面光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）としても知られている光チップの一部を形成する。ＰＬＣチップは、裸光ファイバよりも高性能であり、光のパワーを分割し、異なる経路に切り替え、時間変調し、またはその異なる成分（例えば、波長）に分散させることよって、光を操作するために使用される。
【０００７】
生物学的検知用途における導波路チップの使用は、米国特許第７，９５１，５８３Ｂ２号、米国特許第８，１８７，８６６Ｂ２号および米国特許第８，２８８，１５７Ｂ２号において記載されている。これらのタイプの用途では、小型のチップを便利に取り扱い、試験対象の生物学的試料を受け入れ、試験を実行するために必要な試薬を貯蔵し、試料および試薬を検知チップに導入し、検知チップを光学リーダ内に容易に挿入することを可能にするのに役立つ（好ましくは低コストの）カートリッジまたは筐体において検知チップを部分的にカプセル化することが有利である。
【発明の概要】
【０００８】
一般に、本書においては、血液試料などの試料からの被検体のレベルを検出するための装置（システム、およびカートリッジなどの装置を含む）ならびに方法が記載される。これらの装置は、筐体内に検知チップを含むことができ、検知チップは、検知面と、１つまたは複数の励起導波路と、１つまたは複数の集光導波路とを含み得る。一般的に、これらの検知チップは、チップの１つまたは複数の側面／縁部領域が露出されるように、特に、チップの側面／縁部領域が１つまたは複数の励起導波路および複数の集光導波路の端部を含むように、筐体（「カートリッジ」）内に部分的にのみカプセル化される。流体ハンドリング（廃棄物、弁、混合チャンバ等）だけでなく、チップ上の検知面も、筐体と共にカプセル化されてもよく、また、いくつかのバリエーションにおいては、検知チップの大部分を含んでもよい。
【０００９】
チップは、チップの側面（例えば、縁部）領域に適用された励起光がチップの（例えば、平面状の）導波路を伝わって、検知面上の分子（例えば、感光性被検体または被検体に結合された検出部分）を励起し、その結果、検知面が光を出射し、次いで、その光が、チップの側面（例えば、縁部）領域からの検出のために集光（例えば、平面状の）導波路を通過させられるように配置され得る。側面領域は、励起導波路および集光導波路の露出部分によって部分的に形成され得る。
【００１０】
これらの部分的カプセル化チップは、典型的には、光（励起光）を適用することと、検知された（収集された）光を受光することとの両方が可能な光学リーダと結合する。なぜなら、試料からの被検体の結合は、チップの検知面上で発生するからである。検知された結合は、試料中の被検体の濃度を決定するために使用され得る。
【００１１】
本書において記載された、部分的カプセル化チップのいずれも、結合面（光検知部位）のサブ領域のうちの少なくとも１つが、蛍光マーカ（可溶性蛍光マーカであってもよい）で被覆されたアライメント光検知部位／アライメント導波路として構成されて、部分的カプセル化チップが光学リーダ内に挿入された後に、部分的カプセル化チップとの微細なアライメントを可能にするようにも、特に構成され得る。流体（例えば、試料流体）可溶性蛍光マーカで被覆されたアライメント光検知部位は、特に有用である。なぜなら、これらの検知部位は、光学読取ヘッドを励起導波路および集光導波路の露出端部と物理的にアライメントさせるために使用され得るだけではなく、いつ流体試料が検知面（光検知部位）に接触したかを示すためにも使用されることができ、流体試料による蛍光マーカの放出／洗い流しを監視するために追跡されることができ、このことは、システムをさらに較正するために使用され得るからである。
【００１２】
一般に、光は、エバネッセント結合によって検知面および／または集光導波路および／または励起導波路の間で結合され得る。また、検知チップは、試料入口ポートに接続された流路へ検知面が露出されるように、カートリッジに配置され得る。流路は、適用された流体を保持するための廃棄物リザーバにも接続され得る。カートリッジは、（例えば、細胞を除去するための）フィルタ、測定チャンバ、出口ポート等などの、付加的な構成要素を含んでもよい。また、チップは、光結合領域（励起導波路および集光導波路へのアクセスを提供する側面領域）が光を導波路内へおよび導波路外へ光学結合するためにカートリッジの側面領域と連通し、またはカートリッジの側面領域の一部を形成するように、カートリッジ内に保持され得る。
【００１３】
カートリッジは、集光導波路および励起導波路へのアクセス（いくつかの場合においては、直接的なアクセス）を与える、カートリッジの側面上の光結合領域を、励起導波路に光を適用し、集光導波路から光を検出するための１つまたは複数の光学ヘッドとアライメントするアライメントガイド（例えば、ノッチ、マーク、キーイング（ｋｅｙｉｎｇ））も含み得る。
【００１４】
したがって、本書において記載される光学リーダシステムは、本書において記載される部分的カプセル化検知チップと共に使用するために適合され得る。便宜上、本書において記載される部分的カプセル化検知チップは、「カートリッジ」とも称されることがある。ただし、カートリッジは、励起導波路および集光導波路への直接的なアクセスを提供する１つまたは複数の露出縁部領域を有する検知チップを含むことが、理解されるべきである。したがって、光学リーダシステムは、（部分的カプセル化検知チップを１つまたは複数の光学ヘッドとアライメントして固定するためのアライメント構成要素を含む）カートリッジ保持領域を含み得る。光学リーダは、部分的カプセル化検知チップの露出導波路への光の適用および検出を制御するための制御要素（プロセッサ、ソフトウェアおよび／またはハードウェア）も含み得る。制御要素はまた、検出された信号を分析し、ユーザインターフェースを提供し得る。光学リーダは、部分的カプセル化検知チップの筐体を介して試料を適用および／または移動させるための１つまたは複数のポンプ、ならびに１つまたは複数の弁（または弁制御部）およびアクチュエータも含み得る。
【００１５】
例えば、本書においては、試料中の被検体のレベルを検出するための部分的カプセル化検知チップが記載される。部分的カプセル化検知チップは、筐体と、試料を受け入れるための、筐体上の流体入口ポートと、流体入口ポートと流体連通する、筐体内の流路と、筐体内の検知チップであって、チップの第１の側面領域において露出される励起導波路、チップの第２の側面領域において露出される集光導波路であり、励起導波路と集光導波路とがエバネッセント結合される、集光導波路、励起導波路上のまたは励起導波路と光学結合された検知面であり、流路と流体連通する、検知面を含み、第１の側面領域は、励起導波路と光学結合するために、筐体の第１の外面領域と結合し、第２の側面領域は、集光導波路と光学結合するために、筐体の第２の外面領域と結合する、検知チップと、流路から試料を受け入れるために、流路と流体連通する、筐体内の廃棄物リザーバとを備え得る。
【００１６】
試料中の被検体のレベルを測定するためのシステムは、部分的カプセル化検知チップであって、筐体、試料を受け入れるための、筐体上の流体入口ポート、入口流体ポートと流体連通する、筐体内の流路、筐体内の検知チップ、および、流路から試料を受け入れるために、流路と流体連通する、筐体内の廃棄物リザーバを含み、検知チップは、１つまたは複数の励起導波路、１つまたは複数の集光導波路、検知面、および、１つまたは複数の露出された光結合面を含んでおり、検知面は、流路と流体連通する、部分的カプセル化検知チップと、部分的カプセル化検知チップを受け入れるように構成された光学リーダであって、励起光を励起導波路内に向け、集光導波路から出射光を受光するように構成され、検知チップの１つまたは複数の露出された光結合面とアライメントされる光学ヘッドを含む、光学リーダとを備え得る。
【００１７】
本書においては、試料中の被検体のレベルを測定する方法であって、部分的カプセル化検知チップの筐体上の流体入口ポートに流体試料を適用することと、筐体内の検知チップの検知面に接触するように流体試料を通過させることと、励起導波路が露出される、検知チップの第１の側面領域を介して光学連通する、部分的カプセル化検知チップの筐体の第１の外面領域に（光学ヘッドからの）励起光を適用して、励起光を励起導波路へ向けることと、インジケータが、流体試料中の被検体のレベルに応じた光を出射するように、励起光により検知面上のインジケータを励起することと、集光導波路が露出される、検知チップの第２の側面領域を介して光学連通する、部分的カプセル化検知チップの筐体の第２の外面領域から集光導波路からの出射された光を検出することであって、検知面は、検出前に洗浄されない、検出することとを含む方法も記載されている。
【００１８】
いくつかの実施形態において、試料中の被検体のレベルを検出するための部分的カプセル化検知チップが提供される。部分的カプセル化検知チップは、筐体と、試料を受け入れるための、筐体上の流体入口ポートと、流体入口ポートと流体連通する、筐体内の流路と、筐体内の検知チップであって、流路と流体連通する検知面、検知チップを通って延び、チップの第１の側面領域において露出される励起導波路、検知チップを通って延び、チップの第２の側面領域において露出される集光導波路を含み、励起導波路と集光導波路とは交差し、検知面上の光検知部位においてエバネッセント結合され、第１の側面領域は、励起導波路と直接光学結合するために、筐体の第１の外面領域において露出されており、第２の側面領域は、集光導波路と直接光学結合するために、筐体の第２の外面領域において露出されている、検知チップと、流路から試料を受け入れるために、流路と流体連通する、筐体内の廃棄物リザーバとを含み得る。
【００１９】
いくつかの実施形態において、試料中の被検体のレベルを検出するための部分的カプセル化検知チップが提供される。部分的カプセル化検知チップは、筐体と、試料を受け入れるための、筐体上の流体入口ポートと、流体入口ポートと流体連通する、筐体内の流路と、筐体内の検知チップであって、流路と流体連通する検知面、検知チップを通って延び、チップの第１の側面領域において露出される励起導波路、検知チップを通って延び、チップの第２の側面領域において露出される複数の集光導波路であり、励起導波路と集光導波路とは交差し、検知面上の光検知部位においてエバネッセント結合される、複数の集光導波路、および、光検知部位のうちの１つまたは複数において形成され、この光検知部位上に蛍光マーカを含むアライメント光検知部位を含み、第１の側面領域は、励起導波路と光学結合するために、筐体の第１の外面領域において露出されており、第２の側面領域は、集光導波路と光学結合するために、筐体の第２の外面領域において露出されている、検知チップと、流路から試料を受け入れるために、流路と流体連通する、筐体内の廃棄物リザーバとを含み得る。
【００２０】
いくつかの実施形態において、光検知部位上の蛍光マーカは、水溶性であり、適用された試料との接触時にアライメント光検知部位から放出されるように構成される。
【００２１】
いくつかの実施形態において、検知面は、入口流体ポートとは反対側を向いており、かつ、廃棄物リザーバの方を向いている。
【００２２】
いくつかの実施形態において、第１の側面領域および第２の側面領域は、互いに隣接する。
【００２３】
いくつかの実施形態において、第１の側面領域は、第１の縁部領域である。
【００２４】
いくつかの実施形態において、第２の側面領域は、第２の縁部領域である。
【００２５】
いくつかの実施形態において、第１の外面領域および第２の外面領域は、筐体の外面上に単一の光結合領域を形成する。
【００２６】
いくつかの実施形態において、第１の外面領域および第２の外面領域は、筐体の同じ外面上に存在する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、第１の外面領域および第２の外面領域は、筐体の異なる外面上に存在する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、検知面よりも前に、試料からデブリおよび／または赤血球をフィルタリングするために、流路の上流にフィルタをさらに含む。
【００２９】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、入口流体ポートと流路との間に、１つまたは複数の試薬貯蔵室を含むチャンバをさらに含む。
【００３０】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、測定および混合の室をさらに含み、この測定および混合の室は、所定の容積を有する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、所定の容積を有する測定および混合の室をさらに含み、この測定および混合の室は、混合ビーズを含む。
【００３２】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、所定の容積を有する測定および混合の室をさらに含み、この測定および混合の室は、バッフルを含む。
【００３３】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、流路を閉鎖するための外部アクチュエータを使用して膨張され得るエラストマーを流路に隣接する領域においてさらに含む。
【００３４】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、外部アクチュエータが、エラストマーにアクセスして、エラストマーを膨張させ、流路を閉鎖することを可能にするように構成された開口部を筐体においてさらに含む。
【００３５】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、試料を引き入れまたは押し出すために、流路において負圧または正圧を生成するための外部ポンプおよび／または外部弁と気体連通し得る１つまたは複数の開口部を、筐体の流路に隣接する領域においてさらに含む。
【００３６】
いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップは、毛細管力を使用して、試料を流体入口ポートから流路へ引き入れるように構成された毛細管チャネルをさらに含む。
【００３７】
いくつかの実施形態において、毛細管チャネルは、所定の容積の試料を正確に測定するように構成された所定の容積を有する。
【００３８】
いくつかの実施形態において、毛細管チャネルは、試薬を貯蔵し、試料を測定し、試薬と試料とを混合するように構成される。
【００３９】
いくつかの実施形態において、試料中の被検体のレベルを測定するためのシステムが提供される。本システムは、部分的カプセル化検知チップであって、筐体、試料を受け入れるための、筐体上の流体入口ポート、入口流体ポートと流体連通する、筐体内の流路、筐体内の検知チップ、および、流路から試料を受け入れるために、流路と流体連通する、筐体内の廃棄物リザーバを含み、検知チップは、１つまたは複数の励起導波路、複数の集光導波路、検知面、および、１つまたは複数の露出された光結合面を含んでおり、検知面は、流路と流体連通する、部分的カプセル化検知チップと、部分的カプセル化検知チップを受け入れるように構成された光学リーダであって、励起光を励起導波路内に向け、集光導波路から出射光を受光するように構成された光学ヘッド、光学ヘッドに筐体の外面を走査させて、検知面上に形成されたアライメント光検知部位に光学結合される集光導波路を識別することによって、光学ヘッドを検知チップとアライメントするように構成されたコントローラであり、アライメント光検知部位は、可溶性蛍光マーカを含む、コントローラを含む、光学リーダとを含み得る。
【００４０】
いくつかの実施形態において、光学リーダは、試料を筐体内部に引き入れおよび／または押し出すための、筐体の１つまたは複数の開口部を介して流路と気流連通する１つまたは複数の空気ポンプをさらに備える。
【００４１】
いくつかの実施形態において、本システムは、流路に隣接するエラストマーをさらに含んでおり、光学リーダは、エラストマーを膨張させることによって流路を閉鎖および開放するための、筐体の１つまたは複数の開口部を介してエラストマーと連通する１つまたは複数の機械式アクチュエータをさらに含む。
【００４２】
いくつかの実施形態において、光学リーダは、筐体内の試料流の制御された活性化のために、筐体の専用部品を遮断（ｂｒｅａｋｉｎｇ）および／または押圧するための、筐体と連通する１つまたは複数の機械式アクチュエータをさらに含む。
【００４３】
いくつかの実施形態において、光学リーダは、光学ヘッドを検知チップの１つまたは複数の露出された光結合面とアライメントするように構成されたアクチュエータをさらに含む。
【００４４】
いくつかの実施形態において、試料中の被検体のレベルを測定する方法が提供される。本方法は、筐体内の部分的カプセル化検知チップの流体入口ポートに流体試料を適用することと、筐体内の検知チップの検知面に接触するように流体試料を通過させることと、検知チップの第１の側面領域において終了する励起導波路に励起光を直接適用することであって、励起導波路の端部は、筐体の第１の外面領域における開口部を介して露出されて、励起光を励起導波路へ向ける、適用することと、インジケータが、流体試料中の被検体のレベルに応じた光を出射するように、励起光により検知面上のインジケータを励起することと、検知チップの集光導波路からの出射された光を検出することであって、集光導波路の端部は、筐体の第２の外面領域において筐体を介して露出され、検知面は、検出前に洗浄されない、検出することとを含み得る。
【００４５】
いくつかの実施形態において、本方法は、筐体上のアライメント部材を使用して、部分的カプセル化検知チップの筐体を光学リーダ内に接続して、光学リーダに対して筐体を固定することをさらに含む。
【００４６】
いくつかの実施形態において、本方法は、筐体内で流体試料をフィルタリングすることをさらに含む。
【００４７】
いくつかの実施形態において、本方法は、筐体の第１の外面領域を光学ヘッドとアライメントすることをさらに含む。
【００４８】
いくつかの実施形態において、本方法は、筐体の外面を光学ヘッドによりまず走査して、光学ヘッドのアライメントオフセットを決定することによって、筐体の第１の外面領域を光学ヘッドとアライメントすることをさらに含む。
【００４９】
いくつかの実施形態において、本方法は、筐体内の試料を移動させ、試料をフィルタリングし、試料を測定し、試料と貯蔵された試薬とを混合し、試料をチップの検知面へ導入するための、予め規定されたシーケンスおよびタイミングを使用して、１つまたは複数のポンプおよび１つまたは複数のアクチュエータを作動させることをさらに含む。
【００５０】
いくつかの実施形態において、本方法は、試料の添加前に、アライメント光検知部位からのアライメント信号を検出することであって、このアライメント信号は、検知部位上の被覆された蛍光マーカを含む、検出することをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】入口流体ポートと、流路と、下方を向いた検知面を有する検知チップと、光結合を可能にする検知チップの露出縁部と、廃棄物リザーバとを示す、部分的カプセル化検知チップの１つの実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】入口流体ポートと、流路と、上方を向いた検知面を有する検知チップと、光結合を可能にする検知チップの露出縁部と、廃棄物リザーバとを示す、部分的カプセル化検知チップの別の実施形態の概略図である。
【図１Ｃ】入口流体ポートと、流路と、側方を向いた検知面を有する検知チップと、廃棄物リザーバとを示す、部分的カプセル化検知チップの別の実施形態の概略図である。
【図２Ａ】入口流体ポートと、流路と、検知チップと、光結合を可能にする検知チップの１つの露出縁部とを示す、部分的カプセル化検知チップの一実施形態の概略上面図である。
【図２Ｂ】入口流体ポートと、流路と、検知チップと、光結合を可能にする検知チップの２つの露出縁部とを示す、部分的カプセル化検知チップの別の実施形態の概略上面図である。
【図３】入口流体ポートと、流路と、検知チップと、光結合を可能にする検知チップの露出縁部と、廃棄物リザーバと、試料をフィルタリングするためのフィルタリング構成要素と、２つの試薬貯蔵室とを示す、部分的カプセル化検知チップの概略図である。
【図４Ａ】測定／混合室および弁を含む、部分的カプセル化検知チップの別の例の概略図である。
【図４Ｂ】アクチュエータを使用して開閉され得る流路を有するカートリッジの１つの実施形態の概略図である。
【図４Ｃ】毛細管力を通じて所定のおよび／または正確な量の液体をカートリッジ内に引き入れ、液体を流路へ供給することができる毛細管チャネルを有するカートリッジの別の実施形態の概略図である。
【図５】部分的カプセル化検知チップと、光学ヘッドと、ポンプと、弁と、アクチュエータと、制御エレクトロニクスとを含む光学リーダシステムの一実施形態の概略図である。
【図６】部分的カプセル化検知チップおよび光学リーダを使用することに関与するステップの一例を示すフローチャートである。
【図７Ａ】集光導波路と励起導波路とを含む検知チップの一例の概略図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示される検知チップなどの検知チップを含む、部分的カプセル化検知チップの右上面斜視図を概略的に例示する図。
【図７Ｃ】図７Ａに示される検知チップなどの検知チップを含む、部分的カプセル化検知チップの左上面斜視図を概略的に例示する図。
【図７Ｄ】集光導波路と励起導波路とを含む検知チップの別の例の概略図である。
【図７Ｅ】図７Ｄに示される検知チップなどの検知チップを含む、部分的カプセル化検知チップの右上面斜視図を概略的に例示する図。
【図７Ｆ】図７Ｄに示される検知チップなどの検知チップを含む、部分的カプセル化検知チップの左上面斜視図を概略的に例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本書において記載された装置は、典型的には、流体試料から検体を検出するための、使い捨て可能な、軽量で信頼性の高い、部分的カプセル化検知チップ（例えば、カートリッジ）の一部としての使用のために適合された導波路ベースの検知チップを含む。これらの部分的カプセル化検知チップは、様々な特徴および機能を含むことができる。例えば、部分的カプセル化検知チップのいずれも、１つまたは２つのその縁部に沿ってチップとの光学的なインターフェースを可能にしつつ、導波路を有する検知チップを筐体内にカプセル化し得る。検知チップを有する筐体は、光学的結合のために光学リーダと機械的にアライメントされ得る。部分的カプセル化検知チップは、予め装填されていてもよく、および／または、試薬を貯蔵してもよく、もしくは試験を実行するのに必要な試薬の添加を受け入れてもよい。部分的カプセル化検知チップは、異なる容積の、試験対象の生物学的試料を受け入れ得る。部分的カプセル化検知チップは、生物学的試料（例えば、赤血球）の一部をフィルタリングしてもよく、および／または、（例えば、フィルタリングされた）試料を測定してもよい。いくつかのバリエーションにおいて、部分的カプセル化検知チップの筐体は、オンボード試薬または添加された試薬と、測定された生物学的試料とを混合し得る。部分的カプセル化検知チップは、混合された試薬および試料を検知チップに導入するようにも構成され得る。部分的カプセル化検知チップおよび／または光学リーダは、これらのステップまたは特徴のうちの任意のもののタイミングを制御して、対象の検体の検出のための分析試料を監視することを可能にし得る。
【００５３】
一般に、カートリッジは、検知チップを（例えば、導波路端部が露出される縁部または側部領域を残して）部分的に収容または包含し、光学リーダとの光学的結合のために、検知チップの機械的なアライメントのための機構を提供し得る。カートリッジ（例えば、部分的カプセル化検知チップの筐体部分）は、典型的には、試験対象の生物学的試料と試験に必要な試薬とを導入するための入口流体ポートを有する。カートリッジは、多様な流体チャネルを含むことができ、随意的に、試料および／または試薬を操作するための弁およびベントを含んでもよい。カートリッジは、試料の成分を除去するためのフィルタと、乾燥試薬または液体試薬を貯蔵するための貯蔵室（例えば、「ブリスター」）と、試験に使用されるべき試料および試薬を測定し、組み合わせ、混合するために使用され得る空洞とを含み得る。カートリッジは、試薬および試料が使用された後に流れ込むことができる廃棄物リザーバも含み得る。カートリッジは、入口流体ポートから導波路チップ上の検知領域へ、さらに廃棄物リザーバへと、試薬および試料の制御された流れを可能にする。
【００５４】
カートリッジは、典型的には、検知チップも部分的に包含し、光学リーダとの光学的結合のために、検知チップの機械的なアライメントのための１つまたは複数のアライメント機構を含み得る。カートリッジは、試験に必要な試薬と試験対象の試料とを導入するための入口流体ポートを有する。カートリッジはまた、部分的カプセル化検知チップにオンボードで乾燥状態または液体状態の試薬を貯蔵することが可能な１つまたはいくつかの貯蔵室と、試薬および試料が使用された後に流れ込むことができる廃棄物リザーバとを含み得る。部分的カプセル化検知チップおよびリーダは、貯蔵室内に貯蔵された試薬を制御された様式で放出し、それらを入口流体ポートを通じて導入された試薬および試料と混合し、導波路チップ上の検知領域へ、さらに廃棄物リザーバへと流すことを可能にし得る。
【００５５】
上述されたように、いくつかのバリエーションにおいて、部分的カプセル化検知チップは、赤血球、他のタイプの細胞、および固体微粒子などの成分を除去するために、試験対象の試料が入口流体ポートに入った後に当該試料をフィルタリングするためのフィルタを含む。実施形態において、いくつかの試薬は、検知チップ上で乾燥されても（例えば、凍結乾燥されても）、および／または試料／試薬の流路に沿って乾燥されてもよい。試料／試薬が導入されると、乾燥された試薬は、添加された試料／試薬に溶解し、混合され、この混合物は、試験の実行に利用可能となる。
【００５６】
部分的カプセル化検知チップは、試料または試薬の容積を測定および制御するための１つまたは複数のチャンバを含み得る。容積の測定および制御は、フィルタリングの前または後に、混合の前または後に、検知チップへの導入の前または後に、行われてもよい。
【００５７】
部分的カプセル化検知チップは、複数の弁および／またはベントを含むことができ、その一部は、受動的であっても、または能動的であってもよく、活性剤／活性化機構（例えば、ソレノイド）は、光学リーダの一部であってもよい。光学リーダは、部分的カプセル化検知チップに専用ポートを介して結合されて、部分的カプセル化検知チップの筐体内の流れを生成するための負圧または正圧を作ることができる１つまたは複数のポンプを含み得る。
【００５８】
検知チップは、図１Ａに例示するように、その検知面が下を含めて任意の方向を向いた状態で、カートリッジの内部に取り付けられ得る。流路は、検知チップの検知面と、この検知面に対して所定の距離をおいて隣接して設置される部分的カプセル化検知チップの筐体の１つの表面との間に作られ得る。検知チップの下のこの流路を通って流れる試薬／試料は、検知チップの検知面と接触し、試験対象物の検出を可能にし得る。流路の終わりで、試薬／試料は、廃棄物リザーバへ流れ込み得る。
【００５９】
検知チップは、図１Ｂに例示されるように、その検知面を上向きにした状態で、筐体の内部に取り付けられてもよい。流路は、検知チップの検知面と、この検知面に対して所定の距離をおいて隣接して配置される筐体の１つの表面との間に作られる。検知チップ上のこの流路を通って流れる試薬／試料は、検知チップの検知面と接触して、試験対象物の検出を可能にし得る。流路の終わりで、試薬／試料は、廃棄物リザーバへ流れ得る。
【００６０】
検知チップは、図１Ｃに示すように、その検知面が側方を向いた状態で、筐体の内部に取り付けられてもよい。流路は、検知チップの検知面と、この検知面に対して所定の距離をおいて隣接して配置される筐体の１つの表面との間に作られ得る。検知チップの側面上のこの流路を流れる試薬／試料は、検知チップの検知面と接触して、試験対象物の検出を可能にし得る。流路の終わりで、試薬／試料は、廃棄物リザーバへ流れ得る。
【００６１】
流路を通る流れは、重力および／または流路内で作り出される毛細管力に起因して、受動的に生成され得る。流路を通る流れは、光学リーダに設置された小型ポンプを使用して積極的に生成されてもよく、専用ポートを介して筐体に結合され得る。流路は、検知チップよりも幅が広くても、または狭くてもよい。
【００６２】
筐体は、バーコードまたは無線自動識別（ＲＦＩＤ：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などの識別子（例えば、部分的カプセル化検知チップの識別子またはコード）を含んでもよく、識別子は、部分的カプセル化検知チップに関する情報、例えば、意図された試験のタイプ、製造日および有効期限、ロット番号および他のバッチ関連情報などを記憶または通信するために使用され得る。バーコードは、試料／試験される患者に接続され得る一意の識別コードも含むことができ、それにより、記録管理およびトレーサビリティを可能にする。バーコードおよび／またはＲＦＩＤは、どの手順およびプロトコルを筐体に含まれる分析試料に対して使用するべきかを、光学リーダに示すこともできる。
【００６３】
ここで図１Ａに戻ると、図１Ａは、試料、緩衝剤、試薬等などの流体を筐体１００内に導入または入力するための入口流体ポート１０１を有する、筐体１００の一実施形態を例示する。一般に、筐体は、光学リーダのレセプタクルと一致するフォームファクタを有し得る。入口流体ポート１０１は、検知チップ１０３の１つまたは複数の検知面１０４に沿って通過する流路１０２と流体連通しており、検知チップ１０３は、光学リーダとの光学的結合のための露出縁部１０５を有することができる。流路１０２は、廃棄物リザーバ１０６とも流体連通しており、廃棄物リザーバ１０６は、筐体を通る流体の流れを助けるために重力が使用され得るように、流路１０２および検知チップ１０３の下に設置され得る。本実施形態において、検知チップ１０３の検知面１０４は、下方を向いており、かつ、廃棄物リザーバ１０６の方を向いている。筐体１００は、所定量の試料および／または試薬を保持するために、入口流体ポート１０１と流路１０２との間にチャンバも有することができる。容積は小さくてもよい（例えば、１マイクロリットル未満）。例えば、負荷容積は、５〜０．１マイクロリットルであってもよい。本書において記載されるチャンバは、この負荷容積を保持するように構成されても、または、この負荷容積未満を保持するように構成されてもよい。
【００６４】
下方を向いた検知面１０４を有することは、検知面１０４上に沈殿する沈殿物またはデブリの量を低減させることを含めて、いくつかの利点を提供する。本書において、「上方」、「下方」および「側方」という方向は、重力に対する向きを指す。下方を向いた検知面の他の潜在的な利点は、検知面１０４の表面上での改善された流動力学と、流路１０２の単純化された構造とを含み得る。流路１０２は、廃棄物リザーバ１０６に接続される前に、検知面１０４の近位縁部から検知面１０４の遠位縁部へ向かって、検知面１０４の幅に沿って延びることができる。検知チップ１０３は、流路１０２と廃棄物リザーバ１０６との両方の上に存在しているので、検知チップ１０３は、流路１０２と廃棄物リザーバ１０６との間には存在せず、このため、流路１０２と廃棄物リザーバ１０６との間の流路を妨げない。
【００６５】
いくつかの実施形態において、検知チップ１０３の検知面１０４は、図１Ｂに例示するように、上方を向いていてもよい。部分的カプセル化検知チップの筐体１００の構造は、その他の点では、図１Ａに開示された実施形態と同様であり、下記の変更を有する。検知チップ１０３は、光結合用の遠位露出縁部１０５を有し、検知面が上方を向いた状態で、流路１０２と廃棄物リザーバ１０６との間に設置され得る。図示されるように、検知チップ１０３は、この断面図において、流路１０２と廃棄物リザーバ１０６との間に介挿されており、検知チップ１０３の一方または両方の側面に沿って、または代替的に、検知チップ１０３の１つまたは複数の穴、チャネルまたはスロットを介して、流路１０２が廃棄物リザーバ１０６につながり得ることを意味する。
【００６６】
いくつかの実施形態において、検知チップ１０３の検知面１０４は、図１Ｃに例示されるように、側方を向くことができる。筐体１００は、入口流体ポート１０１を上にし、流路１０２を入口流体ポート１０１の下にした状態で垂直な向きにされ、検知チップ１０３の検知面１０４も垂直な向きにされ、流路の一方の側面を形成した状態で垂直な向きにされ得る。廃棄物リザーバ１０６は、流路１０２と廃棄物リザーバとの両方の下に設置され得る。本構成も、図１Ａに例示された下方を向いた検知面１０４構成のように、検知面１０４上に沈澱する沈殿物またはデブリの量の低減、検知面１０４の表面全体にわたる改善された流動力学、および流路１０２の単純化された構造といった利点を提供する。また、図１Ａ〜図１Ｃに開示された３つの実施形態全てが、重力を使用して、流体を入口流体ポート１０１から筐体を介して、流路１０２を通って、検知面１０４を横切って、そして廃棄物リザーバ１０６へと引き入れることを助けることができる。
【００６７】
図２Ａおよび図２Ｂは、様々な検知チップ２０３の向きおよび構成を示す、部分的カプセル化検知チップの筐体２００の２つの実施形態の上面図を例示する。筐体２００は、その他の点では、入口流体ポート２０１および流路２０２を有するなど、本書において記載される実施形態のいずれにも適合することができる。図２Ａにおいて、検知チップ２０３は、光結合用の、検知チップ２０３の単一の露出縁部２０５において終端する励起導波路および集光導波路を有する。導波路は、単一の露出縁部２０５において終端するので、光学リーダとインターフェースする露出縁部２０５を有する筐体２００の遠位端部は、単一の面とすることができる。図２Ｂにおいて、検知チップ２０３は、１つの露出縁部２０５において終端する励起導波路と、別の露出縁部２０５において終端する集光導波路とを有し、別の露出縁部２０５は、隣接する縁部であってもよい。導波路は、２つの露出縁部２０５において終端するので、露出縁部２０５を有する筐体２００の遠位端部は、露出縁部２０５とアライメントした２つの傾斜面を有することができる。例えば、２つの隣接する露出縁部２０５を有する正方形の検知チップ２０３の場合には、筐体２００の遠位端部は、直角に交わる２つの面から形成され得る。菱形などの他の幾何学的形状を有する検知チップ２０３の場合には、２つの面は、マッチング角度で交わってもよく、マッチング角度は、検知チップ構成に応じて、鈍角または鋭角とすることができる。
【００６８】
図３は、部分的カプセル化検知チップ３００の別の実施形態を例示する。部分的カプセル化検知チップ３００の筐体は、本書において様々な実施形態で説明されるように、入口流体ポート３０１と、流路３０２と、露出縁部３０５を有する検知チップ３０３と、廃棄物リザーバ３０６とを有することができる。例えば、検知チップ３０３は、図示されるように下方を向いていてもよく、または、他の実施形態において説明されるように上方を向いても、もしくは側方を向いてもよい。これらの前述の構成要素に加えて、部分的カプセル化検知チップ３００は、筐体３００に導入される際に試料をフィルタリングするためのフィルタリング構成要素３０７を有することができる。例えば、フィルタリング構成要素３０７は、入口流体ポート３０１を横切って配置されて、デブリ、微粒子、および／または血液細胞などの細胞をフィルタリングし、こうした物質が流路３０２を目詰まりさせることおよび／または検知チップ３０３と干渉することを防止することができる。また、筐体３００は、試料が試料室に導入された後に様々な試薬を放出することができる１つまたは複数の試薬貯蔵室３０８を有する試料室を有することができる。いくつかの実施形態において、筐体３００は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または、より多数の試薬貯蔵室３０８を有してもよい。試薬貯蔵室３０８は、分析試料の要件に応じて、試薬を実質的に同時にまたは連続して放出するように設計され得る。いくつかの実施形態において、試薬貯蔵室３０８は、水または試料と接触した際に分解される、分解性ポリマーまたは溶解性ポリマーから作られてもよい。
【００６９】
図４Ａは、付加的な測定および混合の室４０９を有することができる、部分的カプセル化検知チップ４００の別の実施形態を例示する。いくつかのバリエーションにおいて、測定室４０９と混合室４１２とは別個であるのに対して、いくつかのバリエーションにおいては、測定室と混合室とが単一の室に統合される。例示されるように、測定／混合室は、下記でより詳細に説明されるように、凍結乾燥された試薬などの、１つまたは複数の試薬を含み得る。試薬は、流体（例えば、試料流体）が添加されるまで、室内に保持され得る。例えば、流体圧力が印加されて、流体（試料流体を含む）を室内に押し出しまたは引き入れ、装填された試薬との混合を可能にする。出口ポートおよび／または入口ポートなどのポート（図示せず）において吸引（負圧）が適用されて、流体をチャンバ内へまたはチャンバ外へ引き入れ得る。同様に、正圧が適用されて、流体をチャンバ内へまたはチャンバ外へ押し出し得る。筐体は、空気の流入／流出を許容するが、液体（例えば、試料）の流出を防止する膜を含むポート（例えば、通気ポート）を含んでもよい。
【００７０】
部分的カプセル化検知チップ４００の筐体は、入口流体ポート４０１と、流路４０２と、流路４０２へ露出された検知面を有する検知チップ４０３と、光結合用の１つまたは複数の露出縁部４０５と、廃棄物リザーバ４０６と、フィルタリング構成要素４０７と、１つまたは複数の試薬貯蔵室４０８とを含めて、本書において様々な実施形態で説明されるものと同じまたは同様の構成要素を有することができる。これらの構成要素に加えて、筐体４００は、筐体４００に流入する試料および他の流体の量を制御するための測定および混合の室４０９を有することができる。
【００７１】
測定および混合の室４０９は、入口流体ポート４０１と試薬貯蔵室４０８を有するチャンバとの間に設置されることができ、測定および混合の室４０９内への流体流入と、測定および混合の室４０９からの流体流出とを制御するための１つまたは複数の弁４１０、４１１を有することができる。例えば、測定および混合の室４０９を充填するために、出口弁は閉弁させたまま、入口弁が開弁されてもよい。流体が測定および混合の室４０９を充填すると、測定された流体を筐体４００の残部に導入するために、入口弁は閉弁され、出口弁が開弁され得る。
【００７２】
試薬（例えば、抗体、標識抗体、ブロッキング剤、緩衝剤等）などの予め装填された成分は、試料（または、試料のフィルタリングされたもの）が添加された際に活性化させられる溶解可能な（「気泡」）状態または凍結乾燥状態で含まれ得る。図４Ａにおいて、例えば、入口ポート４０１内に添加された試料は、例えば、装填弁４１０は開弁されているが、出口弁４１１が閉弁された状態で試料を測定室内に引き入れることによって、測定室４０９内に引き入れられてもよい。装填されると（装填は、時間によって決定されても、または測定チャンバ４０９内の流体レベルを（例えば、電気抵抗率によって）能動的に検知することによって決定されてもよい）、装填弁４１０は閉弁され、出口弁４１は開弁され、圧力（正または負）が印加されて、流体を混合室４１２内へ移動させ得る。上述されたように、通気ポート（図示せず）が含まれてもよい。混合室は、測定室と同じ大きさであっても、より大きくても、または、より小さくてもよい。混合は、受動的に実行されても、または（例えば、正圧および負圧を交互に印加することによって）能動的に実行されてもよい。
【００７３】
いくつかの実施形態において、入口弁は、フィルタリング構成要素４０７と測定および混合の室４０９との間に設置されることができ、一方で、出口弁は、測定および混合の室４０９と試薬貯蔵室４０８を保持するチャンバとの間に設置されることができる。測定および混合の室の大きさおよび容積は、流体の測定を制御するために使用され得る。また、混合ビーズおよび／またはバッフルは、試薬貯蔵室４０８を保持するチャンバだけでなく、測定および混合の室４０９内にも配置されて、試料、緩衝剤および試薬を含み得る流体の混合を促進することができる。試薬を用いた試料の正確で信頼性のある測定は、試料中の被検体の定量化を可能にするために重要である。
【００７４】
いくつかの実施形態において、測定および混合の室４０９は、試薬貯蔵室４０８を保持するチャンバと一体化されてもよい。入口弁は、フィルタリング構成要素４０７と測定および混合の室４０９との間に設置され、出口弁は、測定および混合の室４０９と検知チップ４０３の検知面を横切って延びる流路４０２との間に設置されることができる。したがって、測定および混合の室４０９は、試薬貯蔵室４０８も含むことができる。また、測定および混合の室４０９は、バッフルおよび／または混合ビーズを含んで、試料と試薬との混合を促進することができる。
【００７５】
図４Ｂは、エラストマー４１３で内張りされた流路４０２と、筐体４００の開口部４１５を通じて挿入されて、エラストマー４１３を膨張させ、流路４０２を可逆的に封止することができるアクチュエータ４１４とを示す、筐体／カートリッジ４００の断面図の１つの実施形態を例示する。いくつかの実施形態において、アクチュエータ４１４は、ロッド、ピストン、またはピンなどの機械式アクチュエータとすることができる。他の実施形態において、アクチュエータ４１４は、加圧流体または気体などの油圧アクチュエータであってもよい。アクチュエータ４１４は、流路４０２を可逆的に閉鎖または閉塞するエラストマー４１３を挟持または膨張させるために使用される。流路４０２内の流れは、アクチュエータ４１４を後退または減圧することによって復元され得る。いくつかの実施形態において、筐体の第２の開口部４１６は、流路４０２内の液体を引き入れまたは押し出すために、エラストマー４１３の切れ目を介して負圧または正圧を作り出すための外部のエアポンプまたは流体ポンプと流体／気体連通し得る。他の実施形態において、第２の開口部４１６は、弁を介して負圧源および正圧源と流体／気体連通してもよい。
【００７６】
図４Ｃは、毛細管力を介して所定のおよび／または正確な量の液体をカートリッジ内に引き入れ、この液体を流路へ供給することができる毛細管チャネルを有するカートリッジの別の実施形態の概略図である。筐体／カートリッジ４００の断面図は、流路４０２と、露出された光結合面４０５を有する検知チップ４０４と、廃棄物リザーバ４０６とを示す。入口ポート４０１は、細い毛細管チャネル４１７を介して流路４０２に接続され、および／または流路４０２と流体連通する。毛細管チャネル４１７は、毛細管力を介して所定のおよび／または正確な容積の液体を引き込んで、その液体を流路４０２へ供給することができる。毛細管チャネルを介して引き入れられた流体の容積は、毛細管チャネルの大きさを制御することによって制御され得る。例えば、毛細管チャネル４１７は、約１マイクロリットル〜２５０マイクロリットルの容積範囲を有することができる。いくつかの実施形態において、毛細管チャネルの容積は、１対１の関係で試料の容積とほぼ等しくされてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態においては、試料のわずかな部分のみ、例えば、試料の５％未満、１０％未満、１５％未満、または２０％未満などが、検知チップへ供給されてもよい。
【００７７】
いくつかの実施形態において、アクチュエータは、筐体内の試料流の制御された活性化のために、筐体の専用部品を遮断および／または押圧するべく、筐体と連通することができる。例えば、試薬は、機械式アクチュエータを使用して、流路、毛細管チャネル、または混合室内に注入され得る。試薬は、アクチュエータを前進または後退させることによって分注され得る試薬チャンバまたは貯留槽に貯蔵され得る。いくつかの実施形態において、筐体における１つまたは複数のチャネルおよび他の部分を通る流れは、アクチュエータを操作することによって制御され得る。また、１つまたは複数のポンプを使用して、筐体内の流れを制御することもできる。いくつかの実施形態において、ポンプおよびアクチュエータの作動は、筐体内で試料を移動させ、試料をフィルタリングし、試料を測定し、試料と貯蔵された試薬とを混合し、試料または試料の一部をチップの検知面に導入するために、所定のシーケンスで行われ得る。
【００７８】
図５は、光学リーダシステム５２０と動作可能に接続された、部分的カプセル化検知チップ５００を示す概略図である。光学リーダシステム５２０は、筐体５００の検知チップの露出縁部とインターフェースするように設計された光学ヘッド５２１を有することができる。光学ヘッド５２１は、検知チップ上の励起導波路に励起光を提供し、検知チップ上の集光導波路からの光放射を受光することができる。一般に、検知チップを有する筐体は、光学リーダにおいて確実に保持される。このリーダは、部分的カプセル化検知チップの筐体と係合し、筐体を確実に保持する（例えば、光学リーダの少なくとも一部に対して固定される）ためのロックを含み得る。筐体は、光学リーダと係合する成形された筐体領域または突起を持った（ｋｅｙｅｄ）筐体領域を含む、１つまたは複数の向きガイドも含み得る。例えば、筐体は、光学リーダシステムの筐体ホルダに係合し、筐体および部分的カプセル化検知チップを所定の位置に係止する、１つまたは複数のノッチを含んでもよい。ロックは、読み取りが実行された後まで、またはシステムがその他の方法で筐体を解放するまで、筐体が緩んだり、または取り外されたりすることができないようにラッチされ得る。部分的カプセル化検知チップホルダはまた、光学ヘッド構成要素５２１が筐体の側面（例えば、縁部）において導波路の露出端部に対して走査され得るように、部分的カプセル化検知チップの筐体を所定の位置に保持し得る。一般に、導波路は、導波路と光学ヘッドの光源との間に空隙が存在するように、筐体の側面（縁部）において露出されなければならない。
【００７９】
上述されたように、光学リーダシステム５２０は、部分的カプセル化検知チップ５００の筐体を通じて流体を押し出し／引き入れるためのポンプ５２２と、このポンプ５２２によって提供される圧力（例えば、吸引）を制御することによってカートリッジを通る流体の流れを制御するための弁５２３のうちの１つまたは複数のための１つまたは複数の圧力アクチュエータと、部分的カプセル化検知チップ５００を光学ヘッド５２１とアライメントさせるためのモータアクチュエータ５２４（例えば、ステッパモータ）と、光学ヘッド５２１、ポンプ５２２、弁５２３、およびアクチュエータ５２４の動作を制御するための制御エレクトロニクスとを含むことができる。
【００８０】
例えば、動作時には、部分的カプセル化検知チップは、リーダ内に（手動で）配置される際に、おおよそアライメントされ得るに過ぎない。部分的カプセル化検知チップホルダは、部分的カプセル化検知チップと光学ヘッド５２１との間の距離がほぼ正確となるように、部分的カプセル化検知チップをリーダ内に保持し得る。より正確なアライメント（および、したがって、部分的カプセル化検知チップ上のより正確な公差）は不要である。なぜなら、光学ヘッドは、読み取りのために個々の導波路の位置を正確に識別するように走査され得るからである。特に、光学ヘッドは、一方の側面から他方の側面へ走査され（部分的カプセル化検知チップ縁部の長さに沿った走査）、同様に、上下に走査され得る（部分的カプセル化検知チップの筐体の厚さに沿った走査）。（図７Ａ〜図７Ｆを参照して）下記でより詳細に説明されるように、部分的カプセル化検知チップ（例えば、筐体）は、検知面の１つの光検知部位が、励起導波路を介して励起され、光検知部位に対応する予め規定された集光導波路から検知され得る励起可能なマーカ（例えば、フルオロフォア）を用いて予め装填される、正のチャネルを用いて予め装填され得る。マーカは、試料（例えば、血液、体液等）の添加により溶解可能であってもよく、マーカの放出の時間経過（および、したがって、信号における変化）が、検知面への試料の適用の開始と検知のための制御時間経過との両方を示すことを可能にする。
【００８１】
いくつかのバリエーションにおいて、光学ヘッドは、（空隙を横切って）導波路に結合するファイバアレイを含み、前方／後方に移動しながら上下に走査され得る（例えば、ｘ（上下）とｙ（後方／前方）との両方における走査）。部分的カプセル化検知チップは、走査光学ヘッドから、一定のｚ距離（空隙）において保持される
【００８２】
コントローラは、ヘッドと部分的カプセル化検知チップとがアライメントするように、ヘッドの走査を制御し得る。その結果、コントローラは、部分的カプセル化検知チップ（特に、特定の装置のための導波路の露出端部）が、導波路の表面活性を監視し始めるための位置にある場合を確認する。結合は、チップの検知面上の検知部位のうちのいずれからも（例えば、励起導波路と集光導波路との交差部の上方の光検知部位）検出され得る。ヘッドは、集光導波路のうちの１つまたは複数からピークが識別されるまで、一方または両方の励起導波路に励起を適用しながら走査され得る。一般に、ヘッドの適切な結合は、アライメントされた励起チャネルおよび集光導波路をもたらし、これは、走査時に集光導波路からピークとして検出され得る。走査は、動的であっても、または増分的に（例えば、１〜５０μｍのステップ増分で）実行されてもよく、ピーク信号について監視され得る。いくつかのバリエーションにおいて、カートリッジ側面（縁部）の高さおよび幅全体が走査され、検査されて、このピークの位置を識別して、オフセットを決定し得る。コントローラが、このピークを決定し、オフセットを計算すると、システムは、試験を開始し、集光導波路（例えば、適切に混合した後に、検知面を横切って流れる出発流体／試料）を監視するように操作され得る。既知の（かつ溶解可能な）マーカを用いて制御光検知部位を使用することは、部分的カプセル化検知チップをリーダに対してアライメントする際に特に有用となり得る。しかしながら、マーカなしでも、集光導波路に対する適切なアライメントは、検知された信号の相対的な背景における変化によって識別され得る。集光導波路とアライメントすることは、典型的には、結合を示すピークをもたらす。
【００８３】
本書において記載される、部分的カプセル化検知チップのバリエーションのいずれにおいても、チップは、所定の、典型的には可溶性マーカ（例えば、フルオロフォア）が印刷された、１つまたは複数の光検知部位（ウェル）を含み得る。所定のマーカに対応する集光導波路は、アライメントチャネルと称され得る。アライメントチャネルは、アライメントチャネル専用として使用されてもよい。いくつかのバリエーションにおいて、アライメントチャネルは、試験チャネル（導波路および光検知部位）であってもよい。例えば、光検知部位は、検査されている被検体のための結合パートナー（例えば、抗体）で被覆されてもよい。
【００８４】
結合反応のためのポジティブコントロールを含む、他のポジティブコントロールチャネル（光検知部位）も含まれ得る。例えば、光検知部位は、部分的カプセル化検知チップにおいて（例えば、凍結乾燥された試薬、またはその他の方法で含まれた試薬内に）含まれる対照被検体のための結合パートナーで被覆されてもよい。コントロールチャネルは、コントローラによって予め定義される（知得される）べきである制御分子の結合キネティクスを検査するために監視されることができ、したがって、試料サイト（光検知部位）からの信号を調整／補正するために使用され得る。
【００８５】
上述されたように、動作時に、チップ（部分的カプセル化検知チップの筐体の側面／縁部上の露光された導波路）と光ヘッドとの間の距離は、部分的カプセル化検知チップホルダによって機械的に定義されてもよい。例えば、システム内で部分的カプセル化検知チップを保持するクランプは、部分的カプセル化検知チップと光学ヘッドとの間の間隔距離が所望の範囲（限界または公差）内にあることを確認する機械式アクチュエータ（例えば、プランジャ）を有し得る。走査は、垂直（上下またはｘ方向）および水平（左右またはｙ方向）に配置するために使用され得る。例えば、検知チップの導波路は、約１５０ｎｍの厚さとすることができ、システムコントローラによって制御されるアライメントコントローラ（例えば、圧電アクチュエータまたはステッパモータ）は、例えば、ｘとｙとの両方における走査を提供し得る。例えば、図５を参照すると、部分的カプセル化検知チップホルダは、部分的カプセル化検知チップを、（ｚにおける）走査ヘッドからの一定の距離５４８において保持し得る。光学ヘッド５２１は、ｘ５４４（例えば、図中の上下）において、およびｙ（図５の紙面の内外）において、走査されてもよい。例えば、ヘッドは、（例えば、筐体内のチップの露出縁部の完全な長さ（例えば、１００μｍ）をカバーして、信号を検出し、アライメントを決定するために）ｙ方向（ページの内外）において合計５ミクロン、ｘ方向（上下）において合計２００μｍを繰り返し走査してもよい。したがって、ホルダは、部分的カプセル化検知チップが走査ヘッドから一定の距離を保持し、回転を防止することを可能にし得る。走査光学ヘッドは、例えば、複数の集光導波路から同時にまたは連続して読み取るための平行なチャネルを含んでもよい（例えば、光学ヘッドは、異なる出力に結合された異なる領域を有するＣＣＤチップを含んでもよい）。例えば、いくつかのバリエーションにおいて、光学ヘッドは、検知チップに適合され、ｘ出力（ただし、ｘは励起導波路の数またはその分数、例えば、その１／２、１／３等である）と、ｙ入力（ただし、ｙは集光導波路の数またはその一部である）とを含む。１６個の光検知部位を有した、２つの励起導波路および８つの集光導波路を有する１つのバリエーションにおいて、光学ヘッドは、２つの出力（励起出力）および８つの入力（集光導波路入力）を含むことができるので、測定用の合計１６個のチャネルが存在する。いくつかのバリエーションにおいて、検知チップは、１つの励起導波路および８つの集光導波路（合計８つのチャネル）を含み、光学ヘッドは、これに応じて適合され得る。いくつかのバリエーションにおいて、光検知チップは、２つの励起導波路および８つの集光導波路を含み、いくつかのバリエーションにおいては、光検知チップは、４つの励起導波路および８つの集光導波路を含む（それぞれ、例えば、図７Ａおよび図７Ｄを参照）。アライメントステップは、（試料が装填された）部分的カプセル化検知チップがリーダに挿入された後に実行されても、部分的カプセル化検知チップ筐体内の検知部位に試料が適用される前に実行されてもよい。したがって、全てのアライメント走査は、１つまたは複数のパスで発生することができ、そ��結果、コントローラは、試料を読み取り始めるための最適化な位置（ピーク）を「覚えている」場所にヘッドを戻し得る。
【００８６】
上述されたように、部分的カプセル化検知チップは、典型的には、リーダにおいてしっかりとクランプされるので、ユーザは、部分的カプセル化検知チップ（例えば、筐体）を、リーダがこれを解放するまで取り出すことができない。部分的カプセル化検知チップホルダも、振動を防止し得る。
【００８７】
いくつかのバリエーションにおいて、リーダは、部分的カプセル化検知チップの「乾燥」チップから読み取ることによってアライメントを開始する。試料（溶液）は、読み取りが行われるべき時に、チップ上へ（または、いくつかのバリエーションでは、チップ全体に）引き込まれ得る。例えば、試料溶液は、読み取りの間に試料溶液をチップの検知面全体に引き入れるために、汲み出されても、または毛細管力によって引き込まれてもよい。
【００８８】
本書において記載されるデバイスのいずれも、典型的には、チップ上の検知部位の表面における被検体の結合キネティクスを監視するために、時間と共に連続的にまたは離散的に測定を行うことによって動作する。結合キネティクスから、被検体の濃度が決定され得る。例えば、集光導波路から測定された光信号は、より多くの被検体が検知面から結合し／放出されるにつれて、時間と共に変化する。検知部位上に試料溶液が長く存在すればするほど、結合キネティクスは、（例えば、被検体上の蛍光モチーフ、または被検体に結合された蛍光モチーフから）光信号に対応するものとして決定され得る。より多くの被検体が表面上で捕捉されるにつれて、光信号は、典型的には、平衡まで増加する。本書において記載されるシステムは、結合速度を測定することができ、これは、被検体濃度の典型であり得る。本書において記載されたシステムのいずれも、この結合のキネティクスに基づく制御／濃度曲線と共に使用され得る。
【００８９】
例えば、いくつかのバリエーションにおいて、部分的カプセル化検知チップのチップ上の検知部位は、結合抗体を含むように構成されてもよく、ＥＬＩＳＡ結合アッセイのための固相基板として機能し得る。特定の被検体に固有の抗体は、（例えば、集光導波路および／または励起導波路の上方の交差部において）検知面の光検知部位につながれ得る。（上述されたようにフィルタリングされ得る）部分的カプセル化検知チップに対して添加された試料溶液は、（例えば、蛍光標識された二次抗体を介して）直接的または間接的に標識される第２の抗体を（標識されていない被検体のために）含む（例えば、凍結乾燥された）試薬と混合され得る。一般に、添加された試薬は、被検体を識別するのに必要なまたは有用な任意の成分、例えば、標識結合パートナー（抗体、ＦＡＢ等）、非特異的結合遮断薬、緩衝剤等を含み得る。上述されたように、予め装填された（例えば、凍結乾燥された）試薬中の標識ポジティブコントロールを含めて、ポジティブコントロールも含まれてもよい（例えば、光検知部位のうちの１つまたは複数に対するポジティブコントロールのために結合部位を印刷すること）。温度、チップの稼働時間等についての信号を調整するために、ポジティブコントロールの結合の観察された速度が使用されてもよく、したがって、被検体の補正係数を決定するために使用されてもよい。例えば、いくつかのバリエーションにおいて、部分的カプセル化検知チップ（例えば、筐体）は、試薬の全部または一部を含む溶解性または凍結乾燥された「ビーズ」で予め充填されてもよい。一般に、本書において記載される導波路は、複数の波長で使用されることができ、したがって、複数の励起波長および／または集光波長が使用されることができ、複数の（または相互作用する）被検体を検出するために同じ光検知部位が使用されることを可能にする。
【００９０】
実際には、部分的カプセル化検知チップは、アライメントされ、１０分未満（例えば、５分未満、４分未満、３分未満、２分未満、１分未満、３０秒未満）で読み取られ得る。また、複数の被検体は、同時に測定され得る。例えば、異なる光検知部位は、対象の被検体についての異なる結合パートナーを用いて被覆／準備されてもよい。
【００９１】
これらの例のいずれにおいても、チップ（例えば、チップの検知面）は、分析中に試料流体を添加することによって洗浄／溶解され得る保護層で被覆されてもよい。例えば、チップは、光検知部位における結合パートナーの被覆および／または可溶性アライメントコントロールマーカに加えて、水溶性保護剤でプレコートされてもよい。いくつかのバリエーションにおいて、保護被覆は、アライメント制御のための可溶性マーカである。上述されたように、試料を適用すると、光検知部位から解離する可溶性アライメントマーカは、予備位置合わせのためと、いつ試料が検知面に接触したかを示すためとの両方について有用となり得る。検知面からの放出のキネティクスは、チップからの読取値を補正するための別のコントロールとしても使用され得る。一般に、部分的カプセル化検知チップのチップに対する光学ヘッドの動的なアライメントは、チップおよび筐体を形成し使用する際の公差を許容し、潜在的には、コストを低減し、消耗品である部分的カプセル化検知チップの動作を向上させる。
【００９２】
図５に戻ると、光学ヘッド５２１と露出縁部との適切なアライメントは、分析の実行を成功させるために重要である。いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップ（例えば、筐体）５００は、ブラケット、タブ、スロット、ポスト、穴、ソケット、または、光リーダシステム５２０内の部分的カプセル化検知チップ５００の適切な挿入、位置決め、およびアライメントを容易にする他の位置決め機構を含むことができる。いくつかの実施形態において、これらの位置決め機構は、光学ヘッド５２１と露出縁部との間の大まかなアライメントを容易にし、大まかなアライメントとは、適切なアライメントの約２００μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、または５０μｍ以内であり得る。微細なアライメントは、例えば、アクチュエータ５２４を用いて光学ヘッド５２１に対して横方向の調整を実行することによって実現され得る。いくつかの実施形態において、横方向の調整は、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、または２５μｍなどの所定の大きさのステップで行われてもよい。他の実施形態においては、横方向の調整が連続的に行われてもよい。適切な横方向アライメントが達成されると、光学ヘッド５２１は、例えば、米国特許第８，６７５，１９９号において記載されているように、圧電アクチュエータまたはステッパモータを使用して、垂直方向に走査されることができ、この米国特許は、あらゆる目的のためにその全体が参照によって本書に援用される。いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップ（例えば、筐体）の底部からの露出縁部の高さを所定の値に制御することによって、露出縁部は、光リーダ５２０内への挿入後に、光学ヘッド５２１と少なくとも大まかに垂直アライメントされた状態となる。いくつかの実施形態において、部分的カプセル化検知チップが、例えば３つの異なる高さなどの、異なる所定の高さで供給される場合には、光学ヘッド５２１は、対応する所定の高さの間で垂直方向に階段状に段付けされて、大まかな垂直アライメントを提供することができる。
【００９３】
図６は、試料中の被検体のレベルを測定するために、部分的カプセル化検知チップおよび光学リーダを使用することに関与するステップの一実施形態を示すフローチャートを例示する。まず、ステップ６００において、血液試料が、部分的カプセル化検知チップ（例えば、筐体）の入口流体ポートに対して添加され得る。次いで、ステップ６０２において、部分的カプセル化検知チップは、光学リーダ内に挿入され得る。ステップ６０４において、試料は、フィルタリング構成要素を通過させられて、血液試料から赤血球が除去され、フィルタリングされた血漿が残される。ステップ６０６において、所定の体積のフィルタリングされた血漿が測定されることができ、ステップ６０８において、測定された血漿は、オンボード試薬と混合され得る。ステップ６１０において、試料と試薬との混合物は、検知チップの検知面へ移動させられ得る。ステップ６１２において、試料中の対象の被検体の存在またはレベルが検出される。いくつかの実施形態において、ステップの順序は変更されてもよい。例えば、いくつかの実施形態においては、部分的カプセル化検知チップが光学リーダ内に挿入される前に、試料がフィルタリング構成要素を通過させられてもよい。いくつかの実施形態において、フィルタリングされた血漿は、測量されると同時に、オンボード試薬と混合されてもよい。
【００９４】
図７Ａおよび図７Ｄは、上述された装置（システムおよびデバイス）と共に使用され得る検知チップの例を例示する。例えば、図７Ａにおいて、チップは、複数の励起導波路７０９（２つの励起導波路を示す）と、光集光部位７０５において交差する複数の集光導波路７０７とを含んでおり、これらが、チップの上面（検知面）の一部を形成する。例えば、集光導波路は、約５０ミクロンの幅で、約１１５ｎｍの深さとすることができ、励起導波路の直下で、かつ、励起導波路に隣接して延びていてもよい。集光導波路とは反対側の励起導波路の側面は、抗原結合パートナーが結合され得る検知面の光検知部位を形成し得る。クラッドまたは被覆は、集光導波路、励起導波路を分離し得る。クラッドまたは被覆は、励起導波路と光学検知面とを分離し得る。
【００９５】
図７Ａにおいて、チップ７００は、導波路の全てが単一の縁部（側面）へ延在し、この側面（縁部）において導波路の内部が露出されるように配置されている。４×８配列の検知部位は、（４つの励起導波路と８つの集光導波路とが３２個の検知部位を形成する）図７Ａによって形成される。図７Ａにおいて、検知面上の検知部位のうちの１つは、アライメント発光制御部７０３として構成され、アライメント期間中に発光するマーカで被覆されている（第４の励起導波路に励起を適用し、第１の集光導波路からの信号を検出する）。マーカは、上記で議論されたように、試料溶液中で可溶であってもよく、上述されたように検知面からの解離を追跡することによって、試料の添加の検出および／または較正を可能にする。
【００９６】
図７Ｂおよび図７Ｃは、図７Ａのチップを含む部分的カプセル化検知チップの側面斜視図を例示する。この例において、部分的カプセル化検知チップは、チップの縁部が露出されるように収容され、部分的カプセル化検知チップの筐体の同じ側綿／縁部上で集光導波路７０７および励起導波路７０９へのアクセス部を露出する。部分的カプセル化検知チップは、筐体７５１のアライメント／係止機構、流体アクセスポート７５５および１つまたは複数の通気口（図示せず）、弁アクセス領域（図示せず）および／またはポンピングポート（図示せず）を含む、上述された機構のうちの任意のものを含み得る。
【００９７】
同様に、図７Ｄは、検知チップの別のバリエーションを示す（これも縮尺通りではない）。この例において、チップは、２つの励起導波路７１９と、１６個の集光導波路７１７とを含む。図７Ａのように、チップは小さくてもよい（例えば、３ｍｍ×３ｍｍ未満）。この例において、励起導波路７１９は、集光導波路７１７の縁部とはまさに異なるチップの縁部において終端する。集光導波路と励起導波路との両方は、チップの縁部からアクセスされることができ、チップは、これらの縁部が（導波路と空気との間に介在する表面を含まずに、上述されたようにリーダの光学読取ヘッドからの空気グラムだけを通じた光結合を可能にして）完全に露出されるように、筐体に保持され得る。図７Ｅおよび図７Ｆは、図７Ｄのチップを含む、部分的カプセル化検知チップを概略的に例示する。チップは、筐体の隅に位置付けられることができ、チップの２つの縁部は、図示のように、筐体の側壁を介して露出され、集光導波路７１７および励起導波路７１９へ／から光を効率的に適用／検知するために、チップの縁部に対する直接的なアクセスを提供する。図７Ｂおよび図７Ｃのように、部分的カプセル化検知チップは、筐体７５１のアライメント／係止機構、流体アクセスポート７５５および１つまたは複数の通気口（図示せず）、弁アクセス領域（図示せず）および／またはポンピングポート（図示せず）を含む、上述された機構のうちの任意のもの含み得る。
【００９８】
上述されたバリエーションのうちのいずれにおいても、部分的カプセル化検知チップは、単回使用用の使い捨てとすることができ、または代替的に、再使用可能または複数回使用とされてもよい。
【００９９】
いくつかの実施形態において、廃棄物リザーバは、毛細管作用を利用して、部分的カプセル化検知チップ（例えば、筐体）を介して流体を引き出すのを助けるために、吸収剤もしくはウィッキング材料を含み、または吸収剤もしくはウィッキング材料で充填され得る。吸収剤またはウィッキング材料は、親水性とし得る。
【０１００】
いくつかの実施形態において、光学リーダは、搭載バッテリによって電力供給される。他の実施形態においては、光学リーダは、従来の電力ケーブルを介して電力供給される。他の実施形態においては、光学リーダは、光学リーダに電力供給することができるＵＳＢ接続を有することができる。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、光学リーダは、コンピュータへおよび／またはコンピュータからデータを転送するためのＵＳＢ接続を有することができる。いくつかの実施形態において、コンピュータは、光学リーダを制御するために、ならびに光学リーダ上のソフトウェアおよび／またはファームウェアを更新するためにも使用され得る。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、光学リーダは、この光学リーダと、別のコンピューティングデバイス、例えば、コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、ノート型コンピュータ、タブレット、およびスマートフォンなどとの間でデータおよび／または命令が送信されることを可能にする無線通信機能、例えば、ブルートゥースまたはＷｉ−Ｆｉなどを有し得る。
【０１０３】
特徴または要素が、別の特徴または要素の「上に」存在すると本書において言及される場合、その特徴または要素は、別の特徴または要素の上に直接存在しても、または介在する特徴および／または要素も存在してもよい。対照的に、機能または要素が、別の特徴または要素の「上に直接」存在すると言及される場合、介在する特徴または要素は存在しない。特徴または要素が、別の特徴または要素に「接続される」、「取り付けられる」または「結合される」ものとして言及される場合には、特徴または要素は、別の特徴または要素に直接接続され、取り付けられ、もしくは結合されてもよく、または、介在する特徴もしくは要素が存在してもよいことも、理解されるであろう。対照的に、特徴または要素が、別の特徴または要素に「直接接続される」、「直接取り付けられる」または「直接結合される」ものとして言及される場合、介在する特徴または要素は存在しない。１つの実施形態に関して記載または図示されているが、記載または図示された特徴および要素は、他の実施形態に適用することができる。また、別の特徴に「隣接して」配置される構造または特徴への言及は、隣接する特徴と重複し、または下にある部分を有し得ることも、当業者によって認識されるであろう。
【０１０４】
本書において使用される用語は、特定の実施形態を記載する目的のためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図されたものではない。例えば、本書において使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の形態も含むことを意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本書において使用される場合には、記述された特徴、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、および／または、これらのグループの存在または追加を排除するものではない。本書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連付けられた列挙された項目のうちの１つまたは複数のありとあらゆる組合せを含み、「／」と省略され得る。
【０１０５】
「下（ｕｎｄｅｒ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下側」、「上」、「上側」等などの空間的に相対的な用語は、図に例示されるような、１つの要素または機構の、別の要素または機構に対する関係を記載する記載を簡単にするために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に描かれた向きに加えて、使用時または動作時おけるデバイスの異なる向きを包含することを意図されることが、理解されるであろう。例えば、図中のデバイスが反転される場合、他の要素または特徴の「下」または「真下」と記載された要素は、当該他の要素または特徴の「上」となる向きにされる。したがって、「下」という例示的な用語は、上の向きと下の向きとの両方を包含することができる。デバイスは、その他の向きにされ（９０度または他の向きに回転させられ）てもよく、それに応じて、本書において使用される空間的に相対的な記述子が解釈される。同様に、「上方に」、「下方に」、「垂直な」、「水平な」等の用語は、特に断りがない限り、説明の目的のためのみに使用される。
【０１０６】
「第１の」および「第２の」という用語は、本書においては、様々な特徴／要素（ステップを含む）を記載するために使用され得るが、これらの特徴／要素は、文脈がそうでないことを示さない限り、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの特徴／要素を別の特徴／要素と区別するために使用され得る。したがって、以下で議論される第１の特徴／要素は、第２の特徴／要素と呼ばれてもよく、同様に、以下で議論される第２の特徴／要素は、本発明の教示から逸脱することなく、第１の特徴／要素と呼ばれ得る。
【０１０７】
例において使用される場合を含めて、本書および特許請求の範囲において使用される場合、特に明示的に指定されない限り、あらゆる数字は、その単語が明示的に現れていなくても、「約」または「ほぼ」という単語がその前に付されているかのように読まれ得る。「約」または「ほぼ」というフレーズは、記載される値および／または位置が、値および／または位置の妥当な期待範囲内にあることを示すための大きさおよび／または位置を記載する際に使用され得る。例えば、数値は、記述された値の＋／−０．１％の値（または値の範囲）、記述された値の＋／−１％の値（または値の範囲））、記述された値の＋／−２％の値（または値の範囲））、記述された値の＋／−５％の値（または値の範囲）、記述された値の＋／−１０％の値（または値の範囲）等を有してもよい。本書において述べられたいかなる数値範囲も、その範囲に含まれる全てのサブ範囲を含むことを意図される。
【０１０８】
様々な例示的な実施形態が上述されているが、特許請求の範囲によって記載される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な実施形態に対して多くの変更のうちの任意のものが行われ得る。例えば、様々な記載された方法ステップが実行される順序は、代替的な実施形態においては大抵変更されてもよく、他の代替的な実施形態においては、１つまたは複数の方法ステップは、まとめてスキップされてもよい。様々なデバイスおよびシステム実施形態の随意的な特徴は、いくつかの実施形態には含まれ、他の実施形態には含まれなくてもよい。したがって、前述の記載は、主として例示的な目的のために提供されており、特許請求の範囲において提示される本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【０１０９】
本書に含まれる具体例は、限定ではなく説明のためであって、発明が適用される特定の実施形態を示す。上述のように、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的ないし論理的な置換および変更がなされるように、他の実施形態が利用され、導出されてもよい。本書において、発明の実施形態に対して、単に便宜上、「発明」という用語によって個々にまたは一括して言及することがあるが、このことは、仮に、２つ以上の発明または発明的概念が実際に開示されていたとしても、本出願の範囲をいずれかの単一の発明または発明的概念に自発的に限定することを意図するものではない。したがって、特定の実施形態について、記載し、説明してきたが、示してきた特定の実施形態を、同一の目的を達成するように構成された任意の形態で置換してもよい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる適応例またはバリエーションを包含することを意図している。上記実施形態の組合せ、および本書において特に記載されていない他の実施形態は、上記の記載を検討すれば、当業者には明らかであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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