(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
求心性マイクロ流体システムによる使用のためのマイクロ流体ディスクであって、マイクロ流体ディスクは、２以上の試験領域を備えており、各々の試験領域が、
１以上の流体試料を収容するためのリザーバ部であって、リザーバとリザーバ出口とを備えるリザーバ部と、
リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部と
を含んでおり、
各々の分配ネットワーク部が、４以上の試験流路の分配ネットワークを備え、各々の試験流路は、計量部と１以上の分析チャンバ部とを有し、計量部は、分析チャンバ部における分析のために流体試料のアリコートを計量するためのサイズにされ、
分配ネットワーク部がさらに、メイン分配流路と、廃棄物入口流路と、流体試料の超過を閉じ込め、超過流体試料をアリコートから分離するための廃棄物チャンバとを備えていて、メイン分配流路がリザーバ出口及び計量部と流体連通し、廃棄物入口流路がメイン分配流路と流体連通し、廃棄物チャンバが廃棄物入口流路と流体連通しており、
１以上の試験流路が、１以上の試験流路内に単離された１以上の試薬を有し、試薬は、ＬＡＬ反応性物質を備える、マイクロ流体ディスク。
【請求項２】
１以上の分配ネットワークが、８以上の試験流路を備える較正ネットワークであって、試験流路の２以上はその内部にＬＡＬ反応性物質を有さず、試験流路の２以上はその内部に単離された第１の量のＬＡＬ反応性物質を有し、試験流路の２以上はその内部に単離された第２の量のＬＡＬ反応性物質を有し、試験流路の２以上はその内部に単離された第３の量のＬＡＬ反応性物質を有する、請求項１記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項３】
１以上の分配ネットワークが、４以上の試験流路を備える試料測定ネットワークであり、試験流路の２以上はその内部にＬＡＬ反応性物質を有さず、試験流路の２以上はその内部に単離された第４の量のＬＡＬ反応性物質によるスパイクを有する、請求項１記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項４】
１以上の弁が、ａ）リザーバ部と分配ネットワーク部との間、及び／又はｂ）計量部と分析チャンバ部との間に配置される、請求項１記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項５】
弁は、遠心力がアリコートを弁をわたって計量部から分析チャンバ部へと流れるように誘導することを可能にするように構成される、請求項４記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項６】
分析チャンバ部のすべてが、混合チャンバと光学チャンバとを備え、混合チャンバは、混合チャンバ内に単離された１以上の追加の試薬を有し、追加の試薬は、検出試薬を備える、請求項１記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項７】
混合チャンバは側壁を有し、側壁は、側壁上に固定化された検出試薬をアリコートと混合するように最適化され、側壁は、側壁付近で試薬とアリコートとを混合する流れ経路を促進する、請求項６記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項８】
分析チャンバは、コリオリ効果、慣性効果、又は分析チャンバ内に混入したバブル及び／又はビーズの１以上を使用してアリコートを試薬と混合することを可能にするように構成される、請求項１記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項９】
ディスクは、遠心力が光学チャンバ部における流体試料からバブルを除去することを可能にするように構成される、請求項１記載のマイクロ流体ディスク。
【請求項１０】
ＬＡＬ反応性物質について１以上の流体試料を試験するための方法であって、
光学読み取り装置内にマイクロ流体ディスクを挿入するステップであって、マイクロ流体ディスクが、２以上の試験領域を備えていて、各々の試験領域が、１以上の流体試料を収容するためのリザーバ部であって、リザーバとリザーバ出口とを備えるリザーバ部と、リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部とを含んでおり、各々の分配ネットワーク部は、４以上の試験流路の分配ネットワークを備え、各々の試験流路は、計量部と光学チャンバを備える１以上の分析チャンバ部とを有し、計量部は、光学チャンバにおける分析のために流体試料のアリコートを計量するためのサイズにされ、分配ネットワーク部がさらに、メイン分配流路と、廃棄物入口流路と、流体試料の超過を閉じ込め、超過流体試料をアリコートから分離するための廃棄物チャンバとを備えていて、メイン分配流路がリザーバ出口及び計量部と流体連通し、廃棄物入口流路がメイン分配流路と流体連通し、廃棄物チャンバが廃棄物入口流路と流体連通しており、読み取り装置は、筐体と、光学台と、求心性ディスクドライブと、ディスク内に流体試料を投入するための入口と、コントローラとを備える、ステップと、
読み取り装置の入口に流体試料を挿入するステップと、
反応速度に到達するまでディスクをスピンさせるステップと、
測定データ及び／又は反応データを得るために光学台を使用して光学チャンバにおいてアリコートを分析するステップと、
較正曲線と測定データ及び／又は反応データとを使用して試験結果を計算するステップと、
試験結果を報告及び／又は記憶するステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
検出試薬及び／又はＬＡＬ反応性物質を備える１以上の試薬を読み取り装置の入口に挿入するステップと、
反応速度に到達するまでディスクをスピンさせるステップと、
アリコートが検出試薬に反応することを可能にするステップと、
測定データ及び／又は反応データを得るために光学台を使用して光学チャンバにおいてアリコートを分析するステップと、
較正曲線と測定データ及び／又は反応データとを使用して試験結果を計算するステップと、
試験結果を報告及び／又は記憶するステップと
をさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
１以上の試験流路はその内部に単離された１以上の試薬を有し、試薬は、ＬＡＬ反応性物質及び／又は検出試薬を備え、当該方法が、さらに、
流体試料をリザーバから計量部へと移送し、アリコートを計量するステップと、
アリコートを計量部から光学チャンバへと移送するステップと、
測定データ及び／又は反応データを得るためにアリコートが反応し終わるまで光学台を使用して光学チャンバにおいてアリコートを連続的に監視するステップと、
較正曲線と測定データ及び／又は反応データとを使用して試験結果を計算するステップと、
試験結果を報告及び／又は記憶するステップと
を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
測定データ及び／又は反応データは、アリコートの体積、反応キネティクス、流体運動、透過、吸収、光学濃度、色、明度、色相、スペクトル、濁り度、散乱光、化学ルミネセンス、蛍光、及び磁気共鳴を備える、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
方法及び／又は測定データ及び／又は反応データは、履歴測定データ及び／又は既知の反応キネティクスからのデータを使用して確認される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
アリコートの体積の測定及び確認を支援するために、試験流路内にトレーサーが固定化される、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状試料中のＬＡＬ反応性物質の濃度を決定する分野に関し、より具体的には、本発明は、液状試料中のＬＡＬ反応性物質の濃度を測定するための求心性マイクロ流体プラットフォーム及びディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
グラム陽性菌、グラム陰性菌、酵母菌、及び真菌のような微生物汚染は、人間に重病、そして死さえも引き起こし得る。人々がグラム陰性菌に感染すると、細菌が、発熱を誘発する細菌エンドトキシンを生み出し得る。エンドトキシンは、人間にとって危険であり、致命的でさえあり得る。エンドトキシン分子は、グラム陰性菌の細胞壁のリポ多糖類成分であり、微生物汚染とは無関係に、製剤中及び医用デバイスの表面に存在し得る。エンドトキシン汚染は、たとえシステムが無菌試験に合格したとしても生じ得、それは、自主的なエンドトキシン試験が必要とされる所以である。
【０００３】
現在、さまざまな試験が、カブトガニからのヘモサイトライセートを使用して試験対象の試料中又は試料上のエンドトキシンの存在を検出するために開発されている。ヘモサイトライセートがエンドトキシンに曝されると、凝固が起こるだろう。ヘモサイトライセートは、リムルス属、タキプレウス属、カルキノスコルピウス属といった種を含む、さまざまなカブトガニ種の血リンパから生み出されたアメボサイトライセートである。一般に使用されるアメボサイトライセートは、リムルス属又はタキプレウス属といった種の血リンパから生み出され、リムルスアメボサイトライセート（「ＬＡＬ」）と呼ばれる。試験試薬としてＬＡＬを使用するルーチン試験は、ゲル凝固アッセイ、エンドポイント比濁法アッセイ、カイネティック比濁法アッセイ、エンドポイント比色法アッセイ、及びカイネティック比色法アッセイを含む。ＬＡＬ試薬を使用する試験はまた、真菌汚染のためのマーカーである、ある特定のタイプのグルカンについて試験するために使用され得る。
【０００４】
使用されるＬＡＬアッセイと標準とについてのさらなる情報は、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐｈａｒｍａｃｏｐｅｉａ（「ＵＳＰ」）Ｃｈａｐｔｅｒ  ８５「Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  Ｅｎｄｏｔｏｘｉｎｓ  Ｔｅｓｔ」（「ＢＥＴ」）、Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｐｈａｒｍａｃｏｐｅｉａ  ４．０１「Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  Ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ  Ｔｅｓｔ」、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈａｒｍａｃｏｐｏｅｉａ  ２．６．１４「Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  Ｅｎｄｏｔｏｘｉｎｓ」、及び他の同等の国定薬局方において見出され得る。国際的に調和した追加の薬局方の情報が、ＩＣＨ  Ｑ４Ｂ  Ａｎｎｅｘ  １４「Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  Ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ  Ｔｅｓｔ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｃｈａｐｔｅｒ」において見出され得る。医用デバイスにおけるエンドトキシン試験に関し、情報が、ＵＳＰ  Ｃｈａｐｔｅｒ  １６１  「Ｔｒａｎｓｆｕｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｎｆｕｓｉｏｎ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  ａｎｄ  Ｓｉｍｉｌａｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」、及びＡＮＳＩ／ＡＡＭＩ  ＳＴ７２「Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｅｎｄｏｔｏｘｉｎｓ−Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ，ｒｏｕｔｉｎｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｎｄ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ  ｔｏ  ｂａｔｃｈ  ｔｅｓｔｉｎｇ」において見出され得る。これらの標準及び手順は一般的に、コンペンディアと呼ばれ得る。
【０００５】
製薬、医用デバイス、及び食品産業におけるメーカーは、彼らの製品が確実に微生物汚染又はエンドトキシン汚染を含まないようにするために、ある特定の標準を満たさなくてはならない。これらの産業は、アメリカ食品医薬品局又は環境保護庁によって設定されたもののようなさまざまな安全標準を満たすために、エンドトキシンの存在についての頻繁で精密かつ高感度の試験を必要とする。これらの機関は、コンペンディアの手順と標準の多くを承認している。かくして、メーカーが市場に新製品をリリースするために政府の認可を得ることを望む場合、製品が上に列挙したコンペンディアにおける方法及び標準を遵守していれば、ＦＤＡの要件の多くが満たされ得る。これは、新製品のＦＤＡの認可を得るためのメーカーへのコストを大幅に低減し得る。
【０００６】
これらの機関はまた、試験結果が不良な結果、すなわち、期待される範囲外のエンドトキシン濃度を示す場合の、厳格な報告要件を有する。そのような非遵守の結果は、根本的原因を見つけるために徹底的に調査され、規制機関に説明されなければならない。これは、時間がかかり、高価である。メーカーが、非遵守の結果が試験自体の異常ゆえに生じたのであって試料中又は試料上に実際にエンドトキシンが存在したから生じたわけではないことを示し得る場合、機関への報告要件の多くが満足され得る。これは、そのような報告義務を果たすために被る時間とコストを低減し得る。今までに、試験自体の異常又はエラーと試料の異常とを区別することができる公知の方法又は装置は存在しない。
【０００７】
さまざまなコンペンディアにおけるこれらのアッセイは、「標準」としての使用のための既知の濃度のエンドトキシンを備える水溶液を必要とする。これらの水溶液は典型的に不安定であるので、それらは普通、試験の直前に試験場所で粉末のトキシンから作られる。ＬＡＬ試薬もまた普通、粉末状で売られているので、使用前に水溶液に再構成されなくてはならない。
【０００８】
エンドトキシン粉末及びＬＡＬ粉末の調製は、重要な生体分子の緩慢な溶媒和と、混合中に表面に粘着し、その後に表面上で凝縮するそれらの傾向ゆえに、困難である。ＬＡＬ試薬はまた、再構成されると緩慢に反応し始め、非常に短い貯蔵寿命を有する。最良の実施は使用直前にこれらを混合することであるが、ワークフローは典型的に、プロセスの開始時にそれらを混合するよう規定する。また、調製のプロセスは、環境中いたるところにあるエンドトキシンからの汚染を被りやすい。
【０００９】
機関はまた、使用される機器及び試薬が適切に機能していることを保証するための一連の較正試験を要求する。較正試験と試料測定はまた、二度以上行われなくてはならない。ＢＥＴ及び他のコンペンディアを遵守する現在の実験室法は、非常に細目にわたり、汚染なしのマイクロプレート等の複数の入口への分配のための流体体積の反復的で非常に厳密な測定を要求する。
【００１０】
ＬＡＬ分析を実行する最も一般的な方法は、マイクロウェルプレートと読み取り装置とを伴う。上部が開いていて底部に透明な窓を有する反応ウェルのマトリクスが、複数の同時アッセイのために使用される加熱式分光光度読み取り装置の中に載置される。プレートの調製に要する非常に長い時間と、その高いコストと、ミス及び汚染の機会と、このタスクのために特に訓練された専属の技師によって作業が行われる必要性とを含む、多くの欠点が存在する。
【００１１】
非常に熟練したオペレータが、適切な技法と、測定及び試験の精度とを保証するために連続的に監視され、オペレータは、反復的なアクションの精度を保証するよう随時再訓練される。典型的な方法は、それを、その複雑性と、その長さ及び操作の数に起因して被りやすい汚染とに起因して、エラーを被りやすい方法にする、２４８個もの緩慢で時間のかかるピペッティングステップを有し得る。
【００１２】
方法及びデバイスが、ステップの量を減少させるために開発され、すなわち、エンドトキシン試験におけるステップの一部又は全部を自動化してきた。いくつかの方法は、１つ以上のピペッティング又はアリコーティング（等量分配）ステップの自動化、試料の自動化された混合、又は、非常に限られた数のみの試験を可能にする試験基質における試薬の前投与とを含む。しかしながら、開発された方法又はデバイスのすべては、以下の側面、すなわち、基板の中に設計された簡易自動化、清浄性を保証するための使い捨ての清浄な基板、各々の基板でのコンペンディア試験の遵守、ビルトインの個々の試験測定の確認、及び測定動作の単純性、の１つ以上を看過している。
【００１３】
アッセイプロセスを部分的に自動化するための他のマイクロ流体方法が存在するが、これらとコンペンディア方法とは、それらの制限されたサイズと、同一の試薬と標準とを使用して同一の装置で同時に実行される較正ではなく記憶された較正へのそれらの依拠ゆえに、十分に互換性がない。それはまた、厳密な試料の測定を必要とし、アリコートが計器又は装置自体によって生成されない。
【００１４】
自動化された他の方法は、ロボット工学に依拠して、マイクロプレートにおいて試料と試薬とを測定し、分配する。調製されると、プレートは、手動で、又は別のロボットを使用して、のいずれかで読み取り装置の中に投与される。ロボットは典型的に、二次汚染を防止するためにピペットの先端を取り替えながら、バイアルラックからプレートへと試料と試薬とを精密に移送する、ピペットベースの調剤システムである。これは、実行のたびにそのロボット動作と複数の使い捨て器具（ピペットの先端、マルチウェルプレート、希釈管、ピペットフィリングトレイ、サンプリングバイアル、等）の頻繁な確認を必要とする高価なシステムである。それはまた、順々にウェルを調製するので、手動による調製のように、すべての反応を同時に開始させることができない。汚染が依然として問題であり、プロセスが典型的には監視されないので、汚染された試料を正当な理由で拒否する合法的手段が存在しない。
【００１５】
フローインジェクション分析又はシーケンシャルインジェクション分析に基づいた自動化システムもまた開発されている。それは、それが、同時に、かくしてより迅速に、そしてコンペンディアによって指定されたごとく、分析を行う点、及び、洗浄を必要とせず汚染を被りにくい使い捨てのマイクロ流体を使用する点で、著しい改善である。
【００１６】
しかしながら、今までに、較正標準と測定試料の両方を調製及び測定する際にユーザが実行しなければならないステップの数を減じることができると同時にコンペンディアを遵守する、公知の方法又は装置は存在しない。
【００１７】
したがって、潜在的なオペレータのエラーの量を低減又は除去するうえにコンペンディアを遵守する、液状試料中のエンドトキシン濃度を試験及び分析するためのより半自動の試験方法又は手順に対するニーズが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／２４４６０７号明細書
【発明の概要】
【００１９】
本発明は、単一のソースからの単一の試料についての複数の分析と、追加のエンドトキシン又はグルカン、標準的な濃度のエンドトキシン又はグルカンが「スパイク」されている同一のソース、及びブランク水（「ブランク」又は「ＬＡＬ試薬水」）からの分析とを含む、ＬＡＬ分析を行うことができるマイクロ流体ディスク、システム、及び方法を含む。これらの分析は、使い捨てデバイスであり得る同一のマイクロ流体ディスクで同時に行われ得る。
【００２０】
本発明は、いずれのＬＡＬ反応性物質を検出するためにも使用され得る。本明細書において使用される場合、ＬＡＬ反応性物質は、エンドトキシン、又はラミナリン及びカードランといった１、３−β−Ｄ−グルカンを含む、ＬＡＬ試薬（検出試薬）に反応する物質を意味する。本発明はまた、ＬＡＬ試薬又は検出試薬の任意の商用ソース、又はＬＡＬ反応性物質を分析試験するのに適した任意の他の試薬とともに使用され得る。
【００２１】
本発明は、較正標準と試料の両方を調製及び測定する際にユーザが行わなくてはならないステップの数を減じることができる。それは、高いレベルのスキル、経験、及び訓練の必要性を減じることができ、コスト、時間、及びヒューマンエラーの機会を減じる。本発明はまた、試験自体の異常又はエラーと試料の異常とを区別するために利用され得る。加えて、本発明は、コンペンディアの要件とＦＤＡの規則とを遵守するように利用され得る。
【００２２】
本発明はまた、１）光吸収が指定された量だけ変化するまでの時間が濃度に関連する、カイネティック比色法、２）固定時間にわたる光吸収の変化が濃度に関連する、エンドポイント比色法、３）（普通、光吸収によって測定される）濁り度が指定された量だけ変化するまでの時間が濃度に関連する、カイネティック比濁法、及び４）固定時間にわたる濁り度の変化が濃度に関連する、エンドポイント比濁法を含む、エンドトキシンレベルに対する反応進行に関するすべての定量的なコンペンディア法及び光度計法による使用にも適している。マイクロ流体ディスクは、各々の測定試料についての２以上の単純な又は混ぜ物のない分析及び２以上のスパイク分析、並びに、標準及びブランク（較正試料）の２以上の分析を行うことをユーザに可能にさせる。これは、各々の液状試料のためのマイクロ流体ディスクにおけるリザーバ部と、試料が精確な体積に厳密に計量され得る４以上の領域への分配ネットワークとを有することにより、達成され得る。
【００２３】
本明細書において使用される場合、「液状試料」という用語は、分析される試料（「測定試料」）だけでなく、検出限界で用いられたエンドトキシン検出試薬又はライセートへの反応を示さない水をも含み得る。反応しない水の試料はまた、「ブランク」、「ＬＡＬ試薬水」、「ＢＥＴ用水」、又は「注射用水」とも呼ばれ得る。「液状試料」という用語はまた、試薬、標準、スパイク、又は調製された検出試薬を備える調製溶液を備える溶液を含み得る。試薬は、本明細書において使用される場合、広範に使用され、物質、化学物質、又は溶液を検出し、測定し、又はそうでなければ検査するために、又はそのような検査を支援するために実験室において使用される、任意の物質、化学物質、又は溶液を含む。試薬は、標準と検出試薬とを含む。ＬＡＬ反応性物質のための適切な検出試薬は、ＬＡＬ試薬、リコンビナントＣ因子試薬、リコンビナントＣ因子とＬＡＬ試薬との混合物、並びに、ｓｕｓｈｉペプチド、ｓｕｓｈｉペプチドフラグメント、ｓｕｓｈｉペプチド二量体、及びバクテリオファージ由来の抗体及び受容体結合タンパク質のような他の特定の結合タンパク質を含む標品を含む。「液状試料」という用語はまた、エンドトキシン又はグルカン標準（「ＬＡＬ反応性物質」又は「標準」）の調製溶液を含み得る。上に列挙された各々の液状試料タイプがそれ独自のリザーバ部を有し得るか、又は、液状試料タイプの２つ以上が１以上の投入ポートを共有し得る。
【００２４】
ディスクは、計量された試料と存在し得る任意の試薬又は標準とを組合せ、混合することをユーザに可能にさせる。ディスクはまた、１つ以上の光学チャンバを有し得、液状試料の光学変化を測定するために光学読み取り装置の中に挿入され得る。
【００２５】
マイクロ流体ディスクはまた、標準又はブランクと試薬とが混合され分析される流体であるよう、試料のための分配ネットワークを含まないブランク及び標準の分析のための同様の構造を含み得る。異なるレベルの３以上の標準が分析され得、各々の標準及びブランクは、単一の試料から少なくとも３回の再現で分析される手段を有する。かくして、ディスクは、３つの異なるレベルの較正標準及びブランクの、三重の分析をサポートする。上述されたディスクは、コンペンディアによって要求されるすべての試験が同一の試料を使用して１つのディスクで行われることを可能にする。
【００２６】
一実施形態では、測定試料、試薬、及び標準がすべて、使用準備ができた調製された液体として投入され得る。各々のタイプの単一の液状試料が、使い捨て装置に投入され、続いて分配され得る。
【００２７】
別の実施形態では、ブランク水が、ブランク分析のために、そして、最高レベルの単一の標準を分配及び希釈するために、使用され得る。かくして、標準は、分配、厳密な計量、及び他の標準又はスパイクを生み出すための混合による必要に応じて希釈される。
【００２８】
さらに別の実施形態では、ディスクに、標準、試薬、又はその混合物が前投与され得る。標準は、液体又は希釈もしくは再構成され得る乾燥した標品としてディスクの一部に単離され得る。これは、標準投入ポートの必要性を除去する。単離された標準は、分配され得るか、又は、装置の混合部又は分析部において直接使用され得る。標準の分析のために、標準は、ブランク水と混合され、続いて分配されるか又は直接使用される。スパイクのために、標準は、試料、試薬、又は両者の混合物によって再構成され得る。
【００２９】
試薬はまた、それがブランク水によって希釈又は再構成され、続いて、分配され使用され得るよう、液体又は乾燥した調合物としてディスクに単離され得る。このブランク水は、分析ブランクとして同一のリザーバから調達され得る。試薬は、ブランク水、試料、又は両者による再構成のために各々の分析に一意の各々の混合領域又は他の領域に単離され得る。
【００３０】
或いは、試薬と標準の両方がディスクに単離され得る。かくして、試料とブランク水のみが分析のために装置に追加される必要がある。検出試薬又はＬＡＬ試薬が乾燥した形態で固定化された場合、それは、ブランク水の代わりに試料又は標準によって再構成されて、分析される材料の相対的な濃度を増大させ、アッセイの速さ及び感度を増大させ得る、ということにもまた注意すべきである。
【００３１】
本発明の一態様において、求心性マイクロ流体システムによる使用のためのマイクロ流体ディスクが開示される。マイクロ流体ディスクは、２以上の試験領域を備え得、各々の試験領域は、１以上の液状試料を収容するためのリザーバ部を含む。リザーバ部は、リザーバとリザーバ出口とを備え得る。ディスクは、リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部を備え得る。各々の分配ネットワーク部は、４以上の試験流路の分配ネットワークを備え得、各々の試験流路は、計量部と１以上の分析チャンバ部とを有する。計量部は、分析チャンバ部における分析のために液状試料のアリコートを計量するためのサイズにされ得る。１以上の試験流路部は、１以上の試験流路部の中に単離された１以上の試薬を有する。試薬は、ＬＡＬ反応性物質を備え得る。
【００３２】
ディスクの別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、８以上の試験流路を備える較正ネットワークである。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有しない。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第１の量のＬＡＬ反応性物質を有する。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第２の量のＬＡＬ反応性物質を有し、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第３の量のＬＡＬ反応性物質を有する。
【００３３】
ディスクのさらに別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、４以上の試験流路を備える試料測定ネットワークである。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有さず、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第４の量のＬＡＬ反応性物質によるスパイクを有する。
【００３４】
マイクロ流体ディスクの別の実施形態では、１以上の弁が、ａ）リザーバ部と分配ネットワーク部との間、及び／又はｂ）計量部と分析チャンバ部との間に配置され得る。弁は、遠心力がアリコートを弁をわたって計量部から分析チャンバ部へと流れるように誘導することを可能にするように構成され得る。
【００３５】
さらに別の実施形態では、分析チャンバ部のすべては、混合チャンバと光学チャンバとを備え得る。混合チャンバは、混合チャンバの中に単離された１以上の追加の試薬を有し得る。追加の試薬は、検出試薬を備え得る。混合チャンバは、側壁上に固定化された検出試薬をアリコートと混合するように最適化された厚い側壁を有し得る。厚い側壁は、厚い側壁付近で試薬とアリコートとを混合する流れ経路を促進し得る。別の実施形態では、分析チャンバは、コリオリ効果、慣性効果、又は分析チャンバの中に混入したバブル及び／又はビーズの１以上を使用してアリコートを試薬と混合することを可能にするように構成され得る。
【００３６】
さらに別の実施形態では、分配ネットワーク部はさらに、メイン分配流路と、廃棄物入口流路と、任意の超過の液状試料を閉じ込め、その超過をアリコートから分離するための廃棄物チャンバとを備え得る。別の実施形態では、ディスクは、遠心力が光学チャンバ部における液状試料からバブルを除去することを可能にするように構成され得る。
【００３７】
別の実施形態では、マイクロ流体ディスクにおいて液状試料を試験するように構成された読み取り装置が開示される。読み取り装置は、筐体と、光学台と、求心性ディスクドライブと、コントローラとを備え得る。マイクロ流体ディスクは、２以上の試験領域を備え得、各々の試験領域は、１以上の液状試料を収容するためのリザーバ部を含む。リザーバ部は、リザーバとリザーバ出口とを備え得る。ディスクは、リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部を備え得る。各々の分配ネットワーク部は、４以上の流路の分配ネットワークを備え得、各々の流路は、計量部と１以上の分析チャンバ部とを有する。計量部は、分析チャンバ部における分析のために液状試料のアリコートを計量するためのサイズにされ得る。
【００３８】
別の態様において、筐体は、ディスクのリザーバの中に液状試料を挿入するための入口を含み得る。入口及び読み取り装置は、ユーザが不適切なリザーバの中に液状試料を挿入することを防止するように構成され得る。
【００３９】
読み取り装置のさらに別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、８以上の試験流路を備える較正ネットワークであり得る。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有しない。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第１の量のＬＡＬ反応性物質を有する。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第２の量のＬＡＬ反応性物質を有し、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第３の量のＬＡＬ反応性物質を有する。
【００４０】
読み取り装置の別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、４以上の試験流路を備える試料測定ネットワークであり得る。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有さず、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第４の量のＬＡＬ反応性物質によるスパイクを有する。
【００４１】
本発明のさらに別の実施形態では、ＬＡＬ反応性物質について１以上の液状試料を試験するための方法が開示される。方法は、光学読み取り装置の中にマイクロ流体ディスクを挿入することを備え得る。マイクロ流体ディスクは、２以上の試験領域を備え得、各々の試験領域は、１以上の液状試料を収容するためのリザーバ部を含む。リザーバ部は、リザーバとリザーバ出口とを備え得る。ディスクはまた、リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部を備え得る。各々の分配ネットワーク部は、４以上の流路の分配ネットワークを備え得、各々の流路は、計量部と光学チャンバを備える１以上の分析チャンバ部とを有する。計量部は、光学チャンバにおける分析のために液状試料のアリコートを計量するためのサイズにされ得る。
【００４２】
読み取り装置は、筐体と、光学台と、求心性ディスクドライブと、ディスクの中に液状試料を投入するための入口と、コントローラとを備え得る。液状試料は、読み取り装置の入口の中に挿入される。読み取り装置は、反応速度に到達するまでディスクをスピンさせる。読み取り装置は、測定データ及び／又は反応データを得るために光学台を使用して光学チャンバにおけるアリコートを分析する。測定データ及び／又は反応データと較正曲線とが、試験結果を計算するために使用され得る。読み取り装置は続いて、試験結果を報告及び／又は記憶し得る。
【００４３】
別の実施形態では、１以上の試薬は検出試薬を備え、及び／又は、ＬＡＬ反応性物質が読み取り装置の入口の中に投入され得る。読み取り装置は、反応速度に到達するまでディスクをスピンさせ得る。アリコートは、検出試薬に反応することを可能にされる。アリコートは、測定データ及び／又は反応データを得るために光学台を使用して光学チャンバにおいて分析され得る。測定データ及び／又は反応データと較正曲線とが、試験結果を計算するために使用され得る。読み取り装置は続いて、試験結果を報告及び／又は記憶し得る。
【００４４】
別の方法の実施形態では、１以上の試験流路は、１以上の試験流路の中に単離された１以上の試薬を有する。試薬は、ＬＡＬ反応性物質及び／又は検出試薬を備え得る。さらに別の実施形態では、方法はさらに、液体試料をリザーバから計量部へと移送し、アリコートを計量することを備え得る。アリコートは、計量部から光学チャンバへと移送され得る。アリコートは、測定データ及び／又は反応データを得るためにアリコートが反応し終わるまで光学台を使用して光学チャンバにおいて連続的に監視され得る。測定データ及び／又は反応データと較正曲線とが、試験結果を計算するために使用され得る。読み取り装置は続いて、試験結果を報告及び／又は記憶し得る。
【００４５】
別の方法の実施形態では、測定データ及び／又は反応データは、アリコートの体積、反応キネティクス、流体運動、透過、吸収、光学濃度、色、明度、色相、スペクトル、濁り度、散乱光、化学ルミネセンス、蛍光、及び磁気共鳴を備え得る。方法及び／又は測定データ及び／又は反応データは、履歴測定データ及び／又は既知の反応キネティクスからのデータを使用して確認され得る。さらに別の実施形態では、トレーサーが、アリコート体積の測定及び確認を支援するために、分析チャンバ内に固定化され得る。
【００４６】
本発明の利点は、例として示され説明されている本発明の実施形態の以下の説明から当業者に対しより明らかになるだろう。実現される場合、本発明は、他の実施形態及び異なる実施形態が可能であり、その詳細は、さまざまな点での変更が可能である。
【００４７】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴、及びそれらの利点は、添付の図表図面に関連して例としてここで説明される本発明の実施形態では、具体的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】図１Ａは、マイクロ流体ディスクにおける複数の液状試料を試験するための読み取り装置の例示的な実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、マイクロ流体ディスクにおける複数の液状試料を試験するための読み取り装置の例示的な実施形態を示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、マイクロ流体ディスクにおける複数の液状試料を試験するための読み取り装置の例示的な実施形態を示す図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、マイクロ流体ディスクにおける複数の液状試料を試験するための読み取り装置の例示的な実施形態を示す図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、読み取り装置の例示的な実施形態の回路を描いたブロック図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、読み取り装置の例示的な実施形態のＣＰＵによって実行されるプログラムのフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に係る、読み取り装置によるマイクロ流体ディスクの光学チャンバにおける試料の吸収の動的な監視を描いた図である。
【図３】図３は、マイクロ流体ディスクの例示的な実施形態を示す図である。
【図４】図４は、バースト弁の例示的な実施形態を示す図である。
【図５】図５は、マイクロ流体ディスクの例示的な実施形態を示す図である。
【図６】図６は、マイクロ流体ディスクの例示的な実施形態を示す図である。
【図７】図７は、マイクロ流体ディスクの例示的な模式図である。
【図８】図６は、光学チャンバの例示的な実施形態を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、読み取り装置とマイクロ流体ディスクとを使用した試験プロセス又は方法の例示的な実施形態を示す図である。
【図９Ｂ−９Ｃ】図９Ｂ及び図９Ｃは、読み取り装置とマイクロ流体ディスクとを使用した試験プロセス又は方法の例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
すべての図面は概略であり、正確な縮尺で描かれたものではない、ということに注意すべきである。これらの図面のパーツの相対的な寸法及び比率は、図面における明確さ及び便宜のために、誇張又は縮小されたサイズで示されている。同一の参照番号が、一般的に、異なる実施形態における対応する又は同様の特徴に言及するために使用される。したがって、図面及び説明は、性質上例示的なものとみなされるべきであり、限定とみなされるべきではない。
【００５０】
本発明は、ディスク及びディスクのための読み取り装置の中に前投与されたエンドトキシン検出試薬及びエンドトキシン標準を有する特殊なディスクの作成により、標準的な細菌エンドトキシン試験（「ＢＥＴ」）を改善する。別の実施形態では、光学チャンバ又は混合チャンバの中に前投与されたエンドトキシン検出試薬及びエンドトキシン標準を有するマイクロ流体ディスク１０３が開示される。さらなる実施形態では、マイクロ流体ディスク１０３のための読み取り装置１００が開示される。
【００５１】
ディスク及び読み取り装置は、試料中のＢＥＴを測定し、また、既知のエンドトキシンスパイクからの較正データを提供するように設計される。前投与された試験ディスクは、現在のＢＥＴ製薬規制要件のすべてを満足するように設計され得る。ディスク及び読み取り装置は、比濁法、比色法、及びゲル凝固ＢＥＴ方法によって使用され得る。ＬＡＬ反応性物質のための適切な検出試薬は、ＬＡＬ試薬、リコンビナントＣ因子試薬、リコンビナントＣ因子とＬＡＬ試薬との混合物、並びに、ｓｕｓｈｉペプチド、ｓｕｓｈｉペプチドフラグメント、ｓｕｓｈｉペプチド二量体、及びバクテリオファージ由来の抗体及び受容体結合タンパク質のような他の特定の結合タンパク質を含む標品を含む。エンドトキシン標準は、関連する規制上のマスターエンドトキシンに較正されているエンドトキシンを含む。
【００５２】
したがって、開示されたディスク及び読み取り装置は、試料中のＢＥＴを測定するために必要とされるステップの数を著しく減じるので、汚染、タイミング遅延、及びミスマッチを最小化し、かくして精度を改善する。ディスク及び読み取り装置は、ＦＤＡに許諾されたＬＡＬによる使用に適している。
【００５３】
開示されるディスク及び読み取り装置は、試料の調製時間を著しく短縮する。試験試薬をディスクの中に前投与することにより、各々の試料のための冗長な試薬の追加が除去される。試験試薬は、試験試料を支援する任意の試薬であり得る。適切な試験試薬は、エンドトキシン検出試薬とエンドトキシン標準とを含むが、これに限定されない。適切なエンドトキシン検出試薬は、変形細胞ライセートを備え得る。エンドトキシン標準は、エンドトキシンのための現在の世界保健機関の国際標準に較正されたＵＳＰエンドトキシンリファレンス標準であり得る。試験の精度はまた、タイミング及びピペッティングのエラーを最小化することによって改善され得る。試料投入エラーがさらに、ユーザに対し試料を識別するか又は追加の試薬が必要とされる場合にユーザに通知する読み取り装置及びディスク上の複数のオプションの識別メカニズムによって減じられ得る。適切な識別メカニズムは、色マーカー、英数字マーカー、又は発光ダイオードのような光学マーカーを含み得る。
【００５４】
試験試薬は、試料、標準、又はブランクの測定を可能にするための光学チャンバの内面上又は混合チャンバにおける流体流のポイントの内面上、溶性コーティング上、又は光学的に透明な、透過的な、もしくは反射性の不溶性フィルム上、といったディスクのさまざまな表面上に、堆積させられ得る。或いは、試験試薬は、ペレット、乾燥ビーズ、又は粗い粒子として追加されるか、又はディスクに追加されるキャリア媒体の中に堆積させられ得る。
【００５５】
前投与された試薬を有するディスクは、湿気、細菌、及びＬＡＬ反応性物質が前投与された試薬を汚染するのを防止するバリア材料を使用することより、それが環境から密閉されるよう、パッケージングされ得る。パッケージングはまた、湿気、酸素、及び／又は揮発性汚染物質をアクティブに減じる薬剤を含み得る。例示的な薬剤は、湿気のためのシリカゲル、酸素のための酸化鉄パケット、及び揮発性汚染物質のための活性炭を含むが、これに限定されない。一実施形態では、バリア材料は、清浄なバッグである。
【００５６】
一実施形態では、ディスクが開示され、このディスクには１以上の試験試薬が前投与されている。別の実施形態では、試験試薬は、エンドトキシン標準を備え得る。別の実施形態では、複数の濃度のエンドトキシン標準が存在し得、各々の濃度は、ディスクの別個の部分に存在する。濃度は、比濁法又は比色法といった技法のための複数の最低濃度であり得る。さらに別の実施形態では、試験試薬は、エンドトキシン検出試薬を備え得る。別の実施形態では、エンドトキシン検出試薬は、リムルス変形細胞ライセートであり得る。
【００５７】
スパイクが乾燥させた標準から作られる場合、試料及び試薬の体積は、他の分析及び較正試験と同等である。スパイクが液体である場合、それは、メーカーによって推奨され、規制者によって承認されている、産業上承認された方法である、「ホットスパイク」として追加され得る。この方法では、所望のスパイク濃度の１０倍の標準の溶液は、全体積の試料に対し、その体積の１０％として追加される。標準的な量のＬＡＬ試薬が追加されると、結果として生じる混合物は、標準的な非スパイクウェルよりも５％長い経路長によって細胞中で監視される。これは、マイクロプレートにおいて使用されるホットスパイク方法を模倣したものであり、組合せられる試料及び試薬の体積、かくして、光学コラム及び経路長は、ホットスパイク試料に対し５％長い。
【００５８】
本明細書において使用される場合、「試料」という用語は、分析される試料だけでなく、検出限界で用いられたエンドトキシン検出試薬又はライセートへの反応を示さない水をも含み得る。反応しない水の試料はまた、「ＬＡＬ試薬水」又は「ＬＷＲ」とも呼ばれ得る。
【００５９】
図１Ａ〜図１Ｂを参照すると、液状試料の試験における使用のための読み取り装置１００の例示的な実施形態が示されている。読み取り装置１００は、読み取り装置１００の内部１０１ｇを外部光及び温度のような環境的な影響から単離する不透明な遮断材料から作られた筐体１０１を有する。見受けられ得るように、読み取り装置１００は、回転制御及び監視の単純性に起因してコンパクトに設計される。
【００６０】
筐体１０１は、読み取り装置１００の内部１０１ｇを定義する、前壁１０１ａ、後壁１０１ｂ、底壁１０１ｃ、右壁１０１ｄ、左壁１０１ｅ、及び上壁１０１ｆで構成される。上壁１０１ｆと、筐体１０１の前壁１０１ａａ、後壁１０１ｂａ、右壁１０１ｄａ、左壁１０１ｅａの上方セクションは、液状試料を含むディスク１０３の挿入及び取り外しのために読み取り装置１００の内部にアクセスすることをユーザに可能にさせる蓋１０２を定義する。しかしながら、読み取り装置１００の他の実施形態では、読み取り装置１００の内部へのアクセスが、上壁１０１ｆにおける扉を含むがこれに限定されない他の構造によって提供され得る、ということが予想される。さらに、見受けられ得るように、読み取り装置１００はさらに、コンピュータのような、ユーザインターフェース１１３及び／又は入力デバイス１１４で構成される。
【００６１】
図１Ｃ〜図１Ｄに戻ると、図１Ｃには、読み取り装置１００の内部の中身が、筐体１０１内の読み取り装置１００の中身の例示的な構成を明らかにするために筐体１０１を通して示されている。図１Ｄは、筐体１０１なしの読み取り装置１００の内部の中身を示す。読み取り装置１００の内部コンポーネントは、光学台１０７、ディスク１０３、コントローラ１０６、及び求心性ディスクドライブ１１５で構成される。求心性ディスクドライブ１１５は、スピンドル１０４を回転させるモーター１０５で構成される。ディスク１０３は、スピンドル１０４の上方部分１０４ａに取り外し可能に固定され、モーター１０５によって回転させられる。光学台１０７は、ソース１１０及び検出器１２０で構成される。ユーザインターフェース１１３、入力デバイス１１４、モーター１０５、及び光学台１０７は、コントローラ１０６によって制御され、コントローラ１０６と対話する。
【００６２】
ディスク１０３は、以下において説明される、固定化された試薬を含むマイクロ流体を有する。ディスク１０３はまた、スピンドル１０４の上方部分１０４ａに取り外し可能に固定されたハブ１１６を有する。ハブ１１６は、穴、又は、スピンドル１０４に取り外し可能に固定されることによりモーター１０５によるディスク１０３のスピンを可能にし得る他のタイプのインターフェースであり得る。モーター１０５がディスク１０３を回転させることができる任意のタイプの機械アクチュエータであり得る、ということが予想される。
【００６３】
ディスク１０３の外縁１１７に配列された個々の光学チャンバ２０２が、光学台１０７によって光学的に監視される。光学台１０７は、光学チャンバがディスク１０３が回転させられている間にソース１１０と検出器１２０とを通過するときに光学チャンバに吸収された光を測定する。ソース１１０は、制御されたスペクトル出力を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得るがこれに限定されない、光源１０８で構成される。光源１０８はまた、光をそのスペクトルによって分割するデバイスを使用することによって狭いスペクトル範囲を供給し、必要とされる帯域の外の周波数を除外する、モノクロメータを含み得るが、これに限定されない。光源１０８はまた、異なるタイプの複数の光学ソース、可変波長の単一の光学ソース、又は複数の光の帯域を使用する他の方法が、信号を増大させるか干渉と雑音を減少させるように、構成され得る。たとえば、光学濃度の変化について複数の周波数を監視することが、不安定な試料の色の干渉を減少させ得る。これはまた、異なる読み取り装置の場所における別個の光学ソース及び検出器を使用してなされ得る。ソース１１０はさらに、より理想的な光学系を生み出すか又は干渉を制限するように、この光をシェーピングし、形成し、又はフィルタリングし得る、ソース光学素子１０９で構成される。ソース光学素子１０９は、アパーチャ、バンドパスフィルタ又は他の光学フィルタ、回折格子、散光器、レンズ、光ファイバー、又は他の光ガイド、ミラー、又は他のそのようなコンポーネントを含み得るが、これに限定されない。
【００６４】
検出器１２０は、光検出器１１２と検出器光学素子１１１とで構成される。検出器光学素子１１１は、より理想的な光学系を生み出すために、又は干渉を制限するために、光が光検出器１１２によって受け取られる前に、光をシェーピングし、形成し、又はフィルタリングし得る。検出器光学素子１１１は、アパーチャ、バンドパスフィルタ又は他の光学フィルタ、回折格子、散光器、レンズ、光ファイバー、又は他の光ガイド、ミラー、又は他のそのようなコンポーネントを含み得るが、これに限定されない。
【００６５】
さらに、光検出器１１２は、フォトダイオード又は光電子倍増管であり得るが、これに限定されない。光検出器１１２は、光学チャンバ２０２を通ってディスク１０３を通過する光の強度を測定する。この強度は、ソース１１０、検出器１２０、ソース光学素子１０９、及び／又は検出器光学素子１１１によって指定されたスペクトルにわたる各々の光学チャンバ２０２における流体の光学的吸収を計算するために使用され得る。これは、ソース１１０及び検出器１２０を制御することと、コントローラ１０６を使用して検出器１２０の出力をログ記録することによってなされる。完全な強度で検出器１２０により受け取られた光との比較、又は、反応がチャンバ２０２内で起こる前のチャンバ２０２内の初期条件との比較が、ＬＡＬ反応の監視に使用される（光学濃度としても知られる）客観的な吸収を生成するために使用され得る。ゼロ光透過（光を完全にブロックするディスク上の領域）又はゼロ吸収（流体又はディスク材料を有しない開放経路）のための基準値もまた、光学台及びディスク材料の応答を客観的に較正するために使用され得る。光は、検出器１２０によって受け取られる光が、まったく流体を含まない光学チャンバ２０２、反応しない試料を含む光学チャンバ２０２、又は試薬に反応しない試料を含む光学チャンバ２０２を通過するものである場合、完全な強度で検出器１２０により受け取られる。別の実施形態では、光学台１０７の複製物が筐体１０１内に存在し、ディスク１０３が光学台１０７の複製物のソース１１０と検出器１２０との間に存在しない場合、ソース１１０により検出器１２０に提供される光は、完全な強度の光であり、また、検出器１２０によって受け取られ得る。
【００６６】
光は続いて、ディスク１０３における光学チャンバ２０２を通過し、それは典型的に、存在すれば１０８及び１０９によって形成された光のビームの中を進む。光学チャンバ２０２は、試料と試薬とで満たされ得る内部体積を有し、ディスク１０３のいずれかの側の面の２つの光学窓２０５は、検出器１２０によって感知される光の周波数で透明である。見受けられ得るように、光学窓２０５は、光学チャンバ２０２を通る経路を作成し、それにより、ソース１１０によって生み出された光が、伝わり、光学チャンバ２０２の中身によって吸収され、検出器１２０によって受け取られ得る。窓、暗視野、アパーチャ、レンズ、反射板、又は散光器のような光学コンポーネントもまた、光学経路の一部を提供するために、又はシステムの安定性又は感度を増大させるために、光学チャンバ自体の中に組み込まれ得る。ソース１１０によって生み出された光のビームは続いて、さらに、より多くの光学素子１１１によって変更又は合焦され得、光学素子１１１は、１０９のためのリストを含み、視野又はスペクトルを制限し得、又はそうでなければ光学系の応答を改善又は調節するために使用され得る。
【００６７】
読み取り装置及びマイクロ流体ディスクの別の態様において、感知方法は、透過、吸収、光学濃度、色、明度、色相、スペクトル、濁り度、散乱光、化学ルミネセンス、及び蛍光を含む、さまざまな光学的測定のいずれかである。読み取り装置及びマイクロ流体ディスクの別の態様において、感知方法は、ラマン分光法、核磁気共鳴、及び表面プラズモン共鳴といったより複雑な光学的方法と、電気容量、磁気、音的抵抗、及び音的屈折といった非光学的な方法とを含む、スピンしているディスクにおける流体の変化をリモートで感知することができる方法である。
【００６８】
読み取り装置は、読み取り装置上の又は読み取り装置近くのユーザインターフェース（典型的にはグラフィカル）１１３、又は任意のリモートコントローラ、ＰＣ、又は他の入力／出力デバイス１１４によって監視及び制御され得る。これは、データ入力、データ収集、データのログ記録、ユーザ制御、ユーザインターフェース、及びすべての必要なセキュリティ及びトレーサビリティがコンペンディア要件（製薬コンペンディアを介し規制機関によって作られた仕様）を満足することを可能にするだろう。
【００６９】
ディスクの中に試料を載置するための方法は示されない。しかしながら、試料は、ピペットからラベル付けされたポートへの注入を含むがこれに限定されない多くの方法により、読み取り装置１００に含まれたディスク１０３の中に載置され得るが、読み取り装置１００の上壁１０１ｆに単一の試料アクセスポート又は扉を提供すること、及び、試料が読み取り装置１００を通して追加される場合にディスク１０３の適切なリザーバ３２５のみがアクセスされ得るよう読み取り装置１００をディスク１０３にアラインメントさせることによるような、ミスを防止するための手段により、読み取り装置の制御下で最良になされるであろうことが意図される。これを行う多くの手法が存在するが、すべては、ディスク１０３の位置を知っていることを読み取り装置１００に要求する。さらに、光学的な測定の結果をディスク１０３のチャンバ２０２の中の試料と精密に一致させるために、読み取り装置１００がディスク１０３の位置を知っていることをもまた必要である。ディスク１０３の位置は、感知され得るエンコーダ、マーク、窓、又はハブ上のミラーと、監視され得る磁石又は電荷と、ハブ、スピンドル、又はモーター位置の直接監視と、ディスクの搭載をハブ上の１つの位置に制限するか、それが動くべき量を把握するためにモーター駆動信号を監視するか、又は１０７からの光学信号を監視する手段とを含むがこれに限定されない多くの方法によって把握され得る、ということが予想される。ディスク１０３の位置を決定する別の方法は、２００８年７月３０日に出願され、２００９年６月４日に公開され、「ＣＥＮＴＲＩＦＵＧＡＬ  ＦＯＲＣＥ  ＢＡＳＥＤ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ，ＭＩＣＲＯＦＬＵＩＤＩＣ  ＳＹＳＴＥＭ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＨＯＭＥ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する、米国特許出願公開第２００９／０１３９５７８号明細書に示され、それは参照により本明細書に組み込まれる。
【００７０】
さらに、読み取り装置１００及びディスク１０３のいくつかの実施形態では、ディスク１０３の位置が、光学的な方法の使用による読み取り装置１００による読み取り及び試料投与のために、決定及び制御されるであろうことが意図される。この光学的な方法は、たとえば、光学台１０７と共に不透明な光学窓２０５を有する単一の光学チャンバ２０２、又は別個の光路を使用することによって、メイン光路の中に組み込まれ得る。さらに、ディスク１０３及び読み取り装置１００の他の実施形態ではディスク１０３の位置が磁石及びセンサといった非光学的な手段を使用して決定され得ることが意図される。
【００７１】
読み取り装置１００のいくつかの実施形態ではディスク１０３の位置が上述された方法の組合せを使用して決定され得ることが意図される。たとえば、ディスク上の１つの位置に到達したときを示すであろうディスク１０３上に存在する単一のマーク又はパターンの途絶が、ノーマルな条件下で位置を示すであろうモーター１０５に送られるパルスの数を追跡し続けることと共に、使用され得る。ディスク１０３上の単一のマーク又はパターンの途絶とモーター１０５に送られるパルスの数との両方を監視することにより、任意の「失われたステップ」が、任意の時間での読み取り装置１００内のディスク１０３の位置の精密な近似を付与するために補償され得る。
【００７２】
実施形態では、読み取り装置１００は、固定の光学コンポーネントを含む。固定の光学コンポーネントは、低コストＬＥＤとフォトダイオードとを含み得る。読み取り装置１００は、光学的な測定の精度を増大させるためにバンドパスフィルタを含み得る。読み取り装置はまた、光学雑音の減少を提供し、周辺光を拒絶し、迷光を拒絶するために変調又は電子的にチョップされ得る。見受けられ得るように、読み取り装置１００は少数の光学コンポーネントを含み、それがより低いコストの光学台１０７と同時により高い品質のパーツの使用という結果をもたらす、ということが意図される。
【００７３】
さらに、読み取り装置１００のいくつかの実施形態では、光学台１０７は、１／ｆの雑音の効果を減じること（基線ドリフト）によって信号対検出雑音比を増大させる、光学チョッピングを使用し得る。チョッピングは、変調されたソース（たとえば、反復的にオン及びオフにされるＬＥＤ）からであり得るか、又はそれは、機械チッピング（機械的にブロック及びブロック解除される光）からであり得る。スピンしているディスク１０３は、各々の光学チャンバ２０２が光学台１０７を通り抜けながら、自然なチョッピング信号を提供する。さらに、信号対雑音比もまた、光学台１０７の出力をデジタルでフィルタリングすることによって増大させられ得る。
【００７４】
ディスク１０３において試験される流体は、ピペット又は試料流体の測定体積を精密に測定して送り出すことができる任意の他の注入装置によって、リザーバ３２５の中に注入され得る。試験のために必要であるよりも少ない流体ではなく必要であるよりも多い流体がリザーバ３２５に追加されることを条件として、各々のリザーバ３２５の中に投入される流体の厳密な測定は不要である、ということが理解されるべきである。実施形態では、所定の体積の流体が試験のためにリザーバ３２５の中に投入される。別の実施形態では、リザーバ３２５は、リザーバ３２５の中に投入される流体の体積の厳密な測定なしに、試験される流体で完全に満たされる。
【００７５】
図１Ｅは、コントローラ１０６と対話するコンポーネントのブロック図である。見受けられ得るように、コントローラ１０６は、メモリ１１９とメモリ１１９に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ１１８とで構成される。コントローラは、ユーザインターフェース１１３、求心性ディスクドライブ１１５、ディスク１０３、光学台１０７、及び筐体環境オーグメンタ１２１とインターフェース接続する。いくつかの実施形態では、入力／出力デバイス１１４もまた、コントローラ１０６と対話する。
【００７６】
一実施形態では、筐体環境オーグメンタは、筐体１０１内の温度を調節するための加熱器と温度計とで構成される。ディスク１０３は、コントローラ１０６に位置情報を提供する。光学台１０７は、検出器１２０によって受け取られた光の強度についての情報をコントローラ１０６に提供する。筐体環境オーグメンタ１２１は、筐体１０１内の温度の測定値をコントローラ１０６に提供し、コントローラ１０６は、この情報を使用して、過熱器が筐体１０１内で作動させられるべきかどうかを決定する。ユーザインターフェース１１３は、ユーザに、試験パラメータをコントローラ１０６に提供することを可能にさせ、コントローラ１０６に、試験結果をユーザに表示することを可能にさせる。求心性ディスクドライブ１１５は、位置情報をコントローラ１０６に提供し、また、ディスク１０３の回転の調節をコントローラ１０６に可能にさせる。
【００７７】
図１Ｆは、メモリ１１９内に記憶され、読み取り装置１００のＣＰＵ１１８によって実行されるプログラムのフローチャートである。ステップ７００では、ＣＰＵ１１８が、メモリ１１９から図１Ｆのプログラムを初期化し、検索する。ステップ７０５では、ユーザが、読み取り装置１００の中にディスク１０３を挿入するようユーザインターフェース１１３によって指示される。ユーザが読み取り装置１００の中にディスク１０３を挿入し、読み取り装置１００を閉じると、ユーザは、ステップ７１０において試験パラメータを挿入するようユーザインターフェース１１３によって指示される。ＣＰＵ１１８が試験パラメータを受け取ると、ステップ７１５で、リザーバ部６２０が読み取り装置１００の蓋１０２における入口又はポートとぴったり合うよう、ディスクが回転させられ、それは単に、ディスク１０３の適切なリザーバ部６２０の中に試料を挿入することをユーザに可能にさせるだけである。ユーザは、どの試料を挿入するかについてユーザインターフェース１１３により指示及び命令される。試料が挿入されると、ＣＰＵ１１８は、次の試料リザーバ部までディスクを回転させるよう求心性ディスクドライブ１１５に命令し、どの試料を挿入するかについてユーザに再び指示及び命令し、試料のすべてがディスク１０３の中に挿入されるまでプロセスを繰り返す。液体試薬を使用するいくつかの実施形態ではも、ＣＰＵはまた、蓋１０２における入口又はポートをリザーバ部６２０とぴったり合うようにし、どの試薬をリザーバ部６２０の中に挿入するかについてユーザインターフェース１１３によりユーザに指示及び命令するであろう。
【００７８】
ステップ７２０において、ディスクの中身が、読み取り装置１００の筐体１０１内で最適な反応温度まで加熱される。ＣＰＵ１１８は、過熱器と温度計とを使用して最適な反応温度を達成及び維持する。試料及び試薬のすべてがディスク１０３のリザーバ部６２０の中に投与され、筐体１０１が最適な反応温度になると、ステップ７２５において、ＣＰＵ１１８が求心性ディスクドライブ１１５に、反応速度に到達するまでディスク１０３をスピンさせるよう命令する。反応速度は、すべての必要な流体が分析チャンバ又は光学チャンバの中へと移動する回転速度である。反応速度は、フルイディクスの詳細と流体運動のメカニズムとに依存して、特定の速度又は一連の離散速度であり得る。一連の離散速度が要求される場合、速度の変化は、スピンしているディスクの速さを増大させて、速度を増大させ、流体を外側に移動させることにより、行われ得る。速度はまた、サイフォン弁を利用するためにディスクに高い力と低い力とを交互に適用することにより、変えられることができる。反応速度に到達すると、試料流体がリザーバ部６２０から光学チャンバ部６３５の中へと流れ、試料流体が光学チャンバ部６３５中の試薬に反応する前に流体が光学チャンバ部６３５において分析される。さらに、ステップ７２５において、試料流体が、光学チャンバ部６３５において反応しながら、分析される。反応データとしても知られる、このステップにおいて集められた分析情報が、メモリ１１９に記憶される。
【００７９】
反応データがメモリ１１９に記憶されると、ステップ７３０において、ＣＰＵが、反応データを検索し、反応データを使用して較正曲線を作成し、続いて反応データと較正曲線とを使用して試験結果を計算する。試験結果は、ステップ７３５において、ユーザインターフェース１１３によりユーザに報告される。ステップ７３５に続き、ステップ７４０でプログラムが終了する。
【００８０】
図２は、読み取り装置１００によるディスク１０３の光学チャンバ２０２における試料の吸収の動的な監視を描く。見受けられ得るように、スピンしているマイクロ流体ディスク１０３は、ディスク１０３の外縁１１７付近に光学チャンバ２０２を含む。光学チャンバ２０２は、スピンして光学台１０７を通る。光学チャンバ２０２は、規則的な間隔又は不規則な間隔を空けられ得る。ディスク１０３のいくつかの実施形態では、光学チャンバ２０２の空き間隔は、異なるサイズのものであり得、それは、ディスク１０３についての位置情報を光学台１０７の出力の中に符号化するために使用され得る、ということが意図される。たとえば、図２に示されているように、チャンバ２０２間又はチャンバ２０２のグループ間には、狭いギャップ２０３とより広いギャップ２０４とが存在し得る。狭いギャップ２０３とより広いギャップ２０４は、光学台１０７のデータストリームの中に、対応する広いギャップと狭いギャップとを生み出すであろう。データストリームの中のこれらのギャップは、ソース１１０によって生み出された光が検出器１２０によって受け取られて電気信号へと変換されるときに、作成される。
【００８１】
例示的なデータストリームが、グラフ２０７に強度対時間として示されている。各々の光学チャンバ２０２を通り抜ける光の強度がピークとしてログ記録され、光学チャンバにおけるギャップはそのようなピークを有しない。これらのギャップのパターン（又は単一のギャップ又は基準チャンバ）が続いて、ことによると上に詳述された他の情報とともに、位置を決定するためにコントローラによって解釈され得る。グラフ２０７において見受けられ得るように、検出器１２０によって受け取られ変換された光の強度に基づいて、狭いギャップ２０３、広いギャップ２０４、又はディスク１０３の光学チャンバ２０２が光学台１０７を通過している時間期間を見分けることが明らかに可能である。他の実施形態では、光学チャンバ２０２と光学台１０７の構成との間に存在するディスク１０３の材料の光透過特性に依存して、ギャップがピークとしてログ記録され得、各々の光学チャンバ２０２を通り抜ける光がバレーとして解釈され得る、ということが理解される。これは、検出器１２０によって受け取られ変換された光の強度に基づいて、狭いギャップ２０３、広いギャップ２０４、又はディスク１０３の光学チャンバ２０２が光学台１０７を通過している時間期間を見分けることが依然として明らかに可能であるがゆえに許容できる。
【００８２】
図７は、ハブ１１６と、インデックスマーク１２２と、ディスク１０３全体を取り囲む複数の放射状の試験領域３０３とを有する、ディスク１０３の模式図を示す。インデックスマーク１２２は、ディスク１０３の位置を把握することを読み取り装置１００に可能にさせる。さらに、放射状の試験領域は、リザーバ部６２０と、分配ネットワーク部６２５と、計量部６３０と、光学チャンバ部６３５とで構成されたフルイディクスネットワーク６００を有する。リザーバ部６２０は、分配ネットワーク部６２５と流体連通し、分配ネットワーク部６２５の上流にあり、分配ネットワーク部６２５は、計量部６３０と流体連通し、計量部６３０の上流にあり、計量部６３０は、光学チャンバ部６３５と流体連通し、光学チャンバ部６３５の上流にある。リザーバ部６２０は、ディスク１０３の回転速度が分配ネットワーク部６２５に試料流体を送るまで、試料流体を保持し、分配ネットワーク部６２５は、計量部６３０におけるさまざまなアリコーティングフルイディクスに試料流体を分配する。計量部６３０において作成されたアリコートは、試薬が試料流体と混合され、反応が分析される、光学チャンバ部６３５に送られる。
【００８３】
いくつかの実施形態では、リザーバ部６２０、分配ネットワーク部６２５、計量部６３０、及び光学チャンバ部６３５が重複し得る、ということが理解される。たとえば、フルイディクスネットワーク６００のいくつかの実施形態では、分配ネットワーク部６２５と光学チャンバ部６３５とにおけるフルイディクスがアリコートを形成し得る、ということが予想される。さらに、弁が、リザーバ部６２０と、分配ネットワーク部６２５と、計量部６３０と、光学チャンバ部との間に存在し得る、ということが理解される。弁の例示的な実施形態は、バースト弁、サイフォン弁、プラズマエッチングを利用して疎水性表面により生成されたパッシブ弁、疎水性多孔質膜、及び機械弁を含む。
【００８４】
図３は、読み取り装置１００のスピンドル１０４に取り外し可能に搭載するためのディスク１０３の中央のハブ１１６のための穴を有するマイクロ流体ディスク１０３の実施形態のレイアウトを示す。個々の試料、試料の一部、リファレンス又はコントロール、又はリファレンス又はコントロールの一部が、試験領域３０３に分けられた光学チャンバ２０２のグループによって分析される。ディスク１０３の典型的な実施形態では、放射状の試験領域３０３は、放射パターンでレイアウトされる。しかしながら、当業者が別のパターンを選び得ることが予想される。試料又はリファレンスが、ディスク１０３のハブ１１６により近いリザーバ３２５に載置される。ディスク１０３がスピンさせられると、流体が、開放分配流路３０５を通りディスク１０３の外縁１１７に向かって移動するであろう。いくつかの実施形態では、分配流路３０５はまた、試料が光学チャンバ２０２に向かって移動しているときに試料を量り分けるか又はアリコーティングし得るチャンバを含む。さまざまなタイプの分配流路又は流路が本明細書において言及される。タイプは、メイン分配流路、廃棄物入口流路、アリコーティング入口流路、光学チャンバ入口流路、等を含む。さまざまなタイプの流路が本明細書の他の箇所で説明される。
【００８５】
ディスク１０３のほとんどの実施形態では、リザーバ３２５の中に挿入される試料は典型的に、４つのアリコートに分割され、各々のアリコートが、別個の光学チャンバ２０２に送り出される。これは、現在のコンペンディアの要件が、各々の試料が追加なしの２回とポジティブコントロールが追加される２回の４回分析されることである、という事実に起因する。これはまた、較正及びネガティブコントロール分析にとっても好都合であり、というのも、これらの「世界共通の」実現は、試料としてＬＡＬ試薬水を使用する１２回の分析を必要とし得るからであり、それは、同一のレイアウトを使用した４回の分析の３セットにより容易に達成されることができ、そのレイアウトでは、３つのリザーバ３２５に試料が提供され、各々のリザーバ３２５の中の試料が４つのアリコートに分割されて個々の光学チャンバ２０２に提供されることにより、必要な１２回の分析を作成するであろう。ディスク１０３のいくつかの実施形態は、単一のリザーバ３２５に試料が提供され、試料が１２個のアリコートに分割されて個々の光学チャンバ２０２に提供されることにより、必要な１２回の分析を作成するであろう、単一のより大きなリザーバ３２５からの全１２回分のレイアウトを用い得る、ということが意図される。１２回の分析に試料を提供する実施形態におけるリザーバ３２５のほうが４回の分析に試料を提供する実施形態におけるリザーバ３２５よりも大きいであろうことが想定される。
【００８６】
ディスク１０３のいくつかの実施形態では、弁が、フルイディクスネットワーク６００における流体の流れを制御する。弁は、通る流体の流れと、ディスク１０３において行われる反応プロセスとを調節するために、一時的又は永久的に流体の流れを停止させるといったアクションを行うように実装され得る。弁の１つのタイプは、バースト弁である。バースト弁は、流体の流れを制御するために、流路表面エネルギー及び毛細管力を使用する。毛細管アクションが流体を小さな流路へと運ぶか又はそうでなければ吸い込むことによって流体を輸送することが知られている。流体の表面張力が原動力を提供するが、というのも、流体が流路の壁を濡らそうとすることにより流路の圧力が表面張力の原動力と等しくなるまで流体がそれ自身を流路へと吸い込むからである。同一の表面張力がまた、親水性材料ではなく、疎水性材料で流路を構築すること、又は、疎水性材料で流路の壁をコーティングすることにより、流体が流路を通って流れないようにするために使用され得る。親水性材料は、水を撥ね、親水性材料は、水を引き寄せる（湿潤である）。１つの例示的な疎水性材料は、疎水性のマイクロ多孔質膜であり、それは、材料の孔のサイズにより、空気が通過することを可能にするが、水は通さない。疎水性マイクロ多孔質膜の孔の小さいサイズは、孔の中に水を通すために、毛細管圧力の形態の、大きな圧力を必要とする。この毛細管圧力は、流路内の流体の表面エネルギー、流路材料又は内部流路コーティングの表面エネルギー、流路のサイズ及びジオメトリに依存する。別のディスクの実施形態では、サイフォン弁が使用され得る。
【００８７】
ディスク１０３は、ポリスチレン、環状オレフィン共重合体、グリコール変性ポリエチレンテレフタラートを含むがこれに限定されないさまざまな材料で作られ得る。ディスク１０３のいくつかの実施形態では、光学的吸収方法を支援するために、炭素が追加されてポリスチレンブラックが作られ得る。
【００８８】
図３において、リザーバ部６２０は、リザーバ３２５で構成される。さらに、分配ネットワーク部６２５は、分配流路３０５で構成される。さらに、計量部６３０は、分配流路３０５と光学チャンバ２０２とで構成される。最後に、光学チャンバ部６３５は、光学チャンバ２０２で構成される。
【００８９】
図４は、バースト弁４０４を有する流路４０１の実施形態を描く。見受けられ得るように、流路４０１は、上流セクション４０２、バースト弁４０４、下流セクション４０６で構成される。流路４０１は、その長さに沿って異なる表面エネルギーを有する異なる材料で作られるか又はコーティングされた壁を有する。上流セクション４０２及び下流セクション４０６は、親水性であり、すなわち、濡れやすく、バースト弁４０４は、疎水性であり、濡れにくい。流路４０１の中を上流から下流へと（矢印の方向に）伝わる水は、毛細管力、遠心力、上流からの圧力、又は下流からの吸引力によって、上流セクション４０２とバースト弁４０４とが合流する上流インターフェース４０３へと吸い込まれる。流体が上流インターフェース４０３を超えて移動するのに必要な圧力は、バースト弁４０４の毛細管圧力と上流セクション４０２の毛細管圧力との差であるだろう。差が流体の原動力より大きい場合、流体は、たとえばディスク１０３をより速くスピンさせることによって圧力差が解消されるまで、上流インターフェース４０３を超えて流れないであろう。流体がバースト弁４０４と下流セクション４０６とが合流する下流インターフェース４０５を超えて流れると、毛細管圧力は、元の毛細管圧力へと戻り、バースト弁４０４はもはや流体流れ又は流路内の圧力に何の影響も及ぼさない。
【００９０】
或いは、バースト弁は、均一な表面エネルギーの材料を使用し、流路の直径又はジオメトリを変化させて、構築され得る。これらのケースでは、流路は典型的に、そのサイズに起因して低いか又はゼロの毛細管力を有するはるかにより大きなチャンバへと開放されている。
【００９１】
ディスク１０３が一方向にスピンした場合に（ディスク内の力及び圧力へのコリオリ効果の影響により）作動させられるのみである、パッシブサイフォン、通気孔、チェック弁、チャンバ、リリーフ弁、芯、もしくは親水性多孔質膜、又は機械アクチュエーション又は電動アクチュエーションによって制御されるアクティブ弁を含むがこれに限定されない、他の弁がディスク１０３において使用され得る。一実施形態では、弁は、ディスクの回転の速さの変化が弁を作動させるサイフォン弁であり得る。さらに、流れを防止するために、流路内のバブルの載置を使用し得る、及び／又は、流路を直接的に塞ぐために、汚染の可能性を回避するよう膜で流路を間接的に塞ぐために、又は、この目的のために小さい体積の試料を分離することにより試料が領域を離れた後に流路を間接的又は直接的に塞ぐために、水との接触によって膨張したポリマーを使用し得る、ワンタイム制御弁を含むがこれに限定されない、他の弁がディスク１０３において使用され得る。さらに、ディスク１０３のいくつかの実施形態は、ディスク１０３内の流体制御のための汎用弁又はオンサイトポンプといったアクティブなコンポーネントを用いる。
【００９２】
図５は、フルイディクスネットワーク６００の制御のためにバースト弁を使用するディスク１０３の実施形態のためのフルイディクスネットワークの図を描く。ディスク１０３は、ハブ１１６を取り囲んで配列された各々の放射状の試験領域３０３におけるフルイディクスネットワーク６００を有する。単純化の目的のために、フルイディクスネットワークは、１つの放射状の試験領域３０３においてのみ示されている。試料又は試薬が、各々の試験領域３０３のためのリザーバ３２５に追加される。リザーバ出口流路５０３は、その下流端の第１の弁４９０で終結し得る。第１の弁４９０が、リザーバ出口流路５０３と分配ネットワーク５０６との交点に設置される。リザーバ出口流路５０３は、流体をリザーバ３２５から分配ネットワーク５０６へと流すための経路を提供する。第１の弁４９０は、リザーバ３２５の流体が分配ネットワーク５０６に移送されることを選択的に可能にする任意の弁であり得る。分配ネットワーク５０６は、放射状の試験領域３０３における一連の光学チャンバ２０２にリザーバ３２５の中身を送り出す流路ネットワークである。
【００９３】
一実施形態では、第１の弁４９０は、ディスク１０３がバースト弁を解消するのに十分な速度でスピンさせられるまで流体の流れを停止させるリザーバ流路表面上の材料の表面エネルギーと流路の直径及びジオメトリとを使用して設計されたバースト弁である。これは、流体が、制御されていない及び知られていない時間に光学チャンバ２０２へと流れることにより、反応が監視され精密に計時され得る前に反応を開始することを防止する。さらに別の実施形態では、弁は、サイフォン弁であり得る。
【００９４】
別の実施形態では、第１の弁４９０は、たとえば、「Ｓｍａｒｔ」Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｗｅｔｔｉｎｇ，Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｆｉｌｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  Ｖａｌｖｉｎｇ，Ｋａｔｅｒｉｎａ  Ｔｓｏｕｇｅｎｉ，ｅｔ  ａｌ．（Ｎｏｖ．３０，２００９）において説明されているように、マイクロ流体システムのために適合した湿潤性勾配を有する表面を操作するプラズマエッチングを利用した疎水性表面処理によって生成されたパッシブ弁として形成され得る。第１の弁４９０が、リザーバ出口流路５０３と分配ネットワーク５０６との間の、又は通路内に配置された物理バリア又は膜のそばの、流路を表面処理することによって形成され得ることが当業者によって理解されるべきである。さらに別の実施形態では、第１の弁４９０は、流体がリザーバ出口流路５０３と分配ネットワーク５０６との間を流れることを可能にするために、手動で、電動で、又は、それにわたる圧力差によって、選択的にアクチュエートされ得る機械弁である。さらなる他の実施形態では、第１の弁４９０は、リザーバ出口流路５０３と分配ネットワーク５０６との間の通路内に配置された膜である。
【００９５】
ディスク１０３は、流体がフルイディクスの中を移動するのに十分な回転の速さでスピンさせられる。より具体的には、流体を、リザーバ３２５からリザーバ出口流路５０３を通り第１の弁４９０を超えて分配ネットワーク５０６へと移動させ、それは、反応が起こるディスク１０３の外縁１１７付近の４つの光学チャンバ２０２の中に流体を導く。相対的に高い圧力の第２の弁４９１を有する通気管５０７が、光学チャンバ２０２からの空気の通気を可能にすると同時に、試料が光学チャンバ２０２を流れ出ることを防止することによって、ディスク１０３内に試料を保持する。いくつかの実施形態では、第２の弁４９１は、バースト弁である。他の実施形態では、第２の弁４９１は、疎水性膜であり得、また、試料が光学チャンバ２０２から通気管５０７を通って流れ出ることを防止するために使用され得る、ということが意図される。さらに、他の実施形態では、第２の弁４９１は、機械弁、膜、通路内に配置されるか又は通気管５０７の表面処理から形成されるインサート又はフィルムであり得る。各々の第２の弁４９１は、手動又は電動でアクチュエートされ得るか、又はそれらにわたる圧力差に起因してアクチュエートされ得る。
【００９６】
第２の弁４９１の例示的な実施形態は、バースト弁、プラズマエッチングを利用した疎水性表面処理によって生成されたパッシブ弁、疎水性多孔質膜、機械弁、又は、空気が光学チャンバ２０２から逃げることを可能にするのに十分でありながら、試料が光学チャンバ２０２から流れ出ることを防止することにより、ディスク１０３内に試料を保持する、任意の他のタイプの弁であり得る。この実施形態では、試薬及び標準は、光学チャンバ２０２の表面上で乾燥させることにより光学チャンバ２０２において固定化される。コリオリ効果が、光学チャンバ２０２の中身をアクティブに渦巻き状に運び混合するために使用され得、それは、中身を溶媒和し、それらを反応する溶液に至らせる。或いは、流体の慣性が、速さを変化させること又は回転を逆にすることによって渦巻きの誘発を支援し得る。任意の超過流体は、単に分配ネットワーク５０６に格納され、限定された拡散（問題の粒子が大きく、拡散によって非常に緩慢に移動する）ゆえに、これらの反応に参加しない。このように、試料体積は、精密な結果にとって重要であるが、光学チャンバ２０２の体積によって制御及び規定される。見受けられ得るように、光学チャンバ２０２はまた、反応チャンバとしての役割も果たす。光学チャンバ２０２内で起こる反応は光学的に監視される。いくつかの実施形態では、光学監視は、約４０５ｎｍのブルーライトを使用して行われる。しかしながら、当業者が光の異なる波長の使用を選び得ることが意図される。
【００９７】
周囲温度での吸引乾燥プロセス又は凍結乾燥プロセス（リョフィリゼーション）を含むがこれに限定されない、複数の乾燥プロセスが、光学チャンバ２０２内で標準及び試薬を固定化するのに適している。さらに別の実施形態では、標準及び試薬は、周囲温度で乾燥させられるか又は凍結乾燥させられ得る。いくつかの実施形態では、材料（標準及び試薬）は、総じて乾燥させられる必要はなく、特に非水溶液が使用される場合、部分乾燥又は他の方法により、それが物理的に固定化され得る状態のままにされるか又はその状態に変化させられる。
【００９８】
図５において、リザーバ部は、リザーバ３２５で構成される。さらに、分配ネットワーク部６２５は、第１の弁４９０と分配ネットワーク５０６とで構成される。計量部は、分配ネットワーク５０６と光学チャンバ部６３５とで構成される。さらに、光学チャンバ部６３５は、光学チャンバ２０２で構成される。図５のスキームとは異なる多くの他のフルイディクススキームが存在することが意図される。
【００９９】
時として、異なる試薬又は試薬の一部が、より良好な性能又は貯蔵寿命のために、別個に格納又は混合される必要がある。たとえば、試薬との混合前にエンドトキシン標準が試料と混合される場合、応答は、精度を上げてより密接に試料エンドトキシンと調和するであろう。そうでないときには、液体試薬が、乾燥させられた又はそうでなければ固定化された材料の代わりに使用される必要があり得る。このシナリオに対処する一実施形態が図６に示されている。
【０１００】
試験試薬及び標準の堆積に対する多くのアプローチが、混合時間、バブルの形成、再可溶化時間、製造の容易性、及び検出感度を減じるために使用され得る。アプローチは、所望の結果を生み出すために化学的手段と物理的手段の両方を含み得る。化学的手段は、化学添加物の使用を含み得る。化学添加物の例は、サッカリドスクロース、グルコース、ラクトース、及びマンニトールのような溶解性向上薬剤だけでなく、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、又はヒドロキシプロピルメチルセルロースを備えるポリマー水溶液のような耐フレーキング薬剤を含む。物理的手段は、堆積プロセス中のさまざまなコーティング、噴霧、又は乾燥技法を含み得る。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、エンドトキシン検出試薬は、すべての光学チャンバ２０２の中に堆積させられ得る。或いは、光学チャンバのいずれの中にもエンドトキシン検出試薬が存在せず、ＬＡＬ試薬ロットと調和するコントロール標準エンドトキシン（ＣＳＥ）、又は、世界共通の基準であり、使用されるＬＡＬ試薬に関わらず同一の力価を有するリファレンス標準エンドトキシン（ＲＳＥ）のいずれかとして、好ましいサプライヤからのエンドトキシン検出試薬を追加することをユーザに可能にさせる。一実施形態では、エンドトキシン検出試薬は、変形細胞ライセートであり得る。ＬＡＬの自然吸収を使用すること、又は、光学色素のような非ＬＡＬ反応性の比濁トレーサー又は比色トレーサーをＬＡＬ及びエンドトキシンに追加することもまた、試験のエラーを減じるために使用され得る。トレーサーは、体積、流体の場所及び移動（流体運動）の決定を支援するために流体に追加される不活性化合物である。トレーサーはまた、測定データの確認を支援するためにも使用され得る。適切なトレーサーは、色素を含むがこれに限定されない。
【０１０２】
エンドトキシン標準は、光学チャンバ２０２の一部の中にのみ堆積させられ得る。加えて、エンドトキシン標準は、光学チャンバ２０２毎にさまざまな濃度で堆積させられ得る。光学チャンバ２０２には、エンドトキシン濃度が光学チャンバ２０２毎に異なるようにエンドトキシン標準が前投与され得、又は予め堆積させられ得るので、ユーザは単に、試験される試料をリザーバ３２５に追加する必要があるのみである。一実施形態では、エンドトキシン検出試薬及びエンドトキシン標準は、ＵＳＰ８５によって要求される試験及び再現のすべてが単に試料をリザーバ３２５に追加することによって行われ得るよう、光学チャンバ２０２の中に堆積させられ得る。そのような実施形態では、各々の光学チャンバ２０２は、別個の所与の試験又は所与の試験の再現のいずれかを備える。
【０１０３】
一実施形態では、最低濃度が４回の再現で確かめられ得、９６個の光学チャンバ２０２のうちの４つが、各々１回の再現を備え得る。或いは、再現を含む抑制／向上試験（すなわち、「スパイク」）が行われ得るよう、光学チャンバ２０２にエンドトキシン標準が前投与され得る。或いは、所与の試料中の細菌エンドトキシンの濃度が定量化される定量試験が行われ得るよう、光学チャンバ２０２が前投与され得る。さらに別の実施形態では、ライセート感度試験、抑制／向上試験、及び定量試験を含む、ＵＳＰ８５の下で要求される試験及び再現のすべてが同一のディスク１０３で行われ得るよう、光学チャンバが前投与され得る。
【０１０４】
試験試薬及び標準は、堆積前に、溶解性向上薬剤及び耐フレーキング薬剤のような化学添加物と混合され得る。試薬及び標準は、光学窓２０５又は光学台１０７に干渉せずにディスク１０３内で堆積させられることにより、初期の試料吸収測定を可能にする。一実施形態では、ディスク１０３は、水及び酸素の通過を防止する密閉手段によってカバーされ得、ディスク１０３とその中身は、約５％未満の湿気レベルに乾燥を保たれ得る。
【０１０５】
ディスク１０３内の流体の誘導は、ディスク１０３内の流体の位置及びディスク１０３の回転の速さによって決定される求心力によって提供され得る。求心力による流体の誘導は、読み取り装置１００によって精密かつ反復可能に制御され得、ディスク１０３の回転方向を逆にするか、又はディスク１０３の回転の速さを変化させて、ディスク１０３を通る試料の流れを変化させることのようなことを可能にする。
【０１０６】
見受けられ得るように、図６におけるディスク１０３は、各々の放射状の試験領域３０３におけるフルイディクスネットワーク６００が異なることを除けば、図５におけるディスク１０３に似ている。便宜上、フルイディクスネットワーク６００は１つの放射状の試験領域３０３の中にのみ示されているだけだが、フルイディクスネットワーク６００が各々の放射状の試験領域３０３の中に存在することが理解される。リザーバ３２５は、試料を収容し、第１の弁４９０は、リザーバ出口流路５０３の下流端にある。第１の弁４９０は、メイン分配流路６０４の上流端にあり、第２の弁４９１は、メイン分配流路６０４の下流端にある。４つのアリコーティング入口流路６０６の上流端が、メイン分配流路６０４と交わり、メイン分配流路６０４から試料流体を受け取る。各々のアリコーティング入口流路６０６は、試料流体をアリコーティングチャンバ６０７に送り出す。さらに、各々のアリコーティングチャンバ６０７は、アリコーティングチャンバ通気管５０８の端に第４の弁４９３又は疎水性膜を有する。第３の弁４９２が、アリコーティングチャンバ６０７の下流端に設置される。光学チャンバ入口流路６１１の上流端は、第３の弁４９２を通じて試料流体を受け取り、流体を試験のために光学チャンバ２０２に送り出す。廃棄物チャンバ入口流路６０９の上流端は、第２の弁４９１を通じて廃棄物流体を受け取り、廃棄物流体を下流の廃棄物流体チャンバ６１０に送り出す。さらに、廃棄物流体チャンバ６１０は、廃棄物チャンバ通気管５１０の端に第６の弁４９５又は疎水性膜を有する。
【０１０７】
動作中、第１の弁４９０は、分配ネットワーク５０６を通る試料の早計な流れを防止する。第１の弁４９０、第２の弁４９１、及び第３の弁４９２は、流体が弁の１つを通り越した場合に流体が次の弁まで移動するだけでそれを超えないよう、流体が下流に移動するにつれ上昇する、異なる圧力で動作するように設計される。このケースでは、第１の弁４９０を通り抜けるために必要とされる圧力は、第２の弁４９１のために必要とされる圧力よりも少なく、それらは両方とも、光学チャンバ２０２につながる光学チャンバ入口流路６１１の先頭の第３の弁４９２を通り抜けるために必要とされる圧力よりも少ない。各々の光学チャンバ２０２はまた、通気管５０７による光学チャンバ２０２からの流体の損失を防止するために、その通気管５０７の端に第５の弁４９４又は疎水性膜を有する。
【０１０８】
ディスク１０３が十分なレートでスピンし始めると、流体が、リザーバ３２５からリザーバ出口流路５０３へと下り、第１の弁４９０を通って、メイン分配流路６０４へと下り、アリコーティング入口流路６０６へと移動し、アリコーティング入口流路６０６が、アリコーティングチャンバ６０７に流体を分配する。これらのチャンバは、体積測定のみのためのものであり得るか、又は、それらはまた、それらの中に単離された（エンドトキシン標準のような）試薬を、アリコーティングチャンバ６０７の中で、又は後に下流の光学チャンバ２０２の中で、上で詳述されたコリオリ効果を使用して混合し得る。流体は、ディスク１０３の回転の速さが第２の弁４９１又は第３の弁４９２を動かすのに十分な圧力を生成するのに十分になるまで、第２の弁４９１又は第３の弁４９２を通過しないであろう。ディスク１０３が、流体が第２の弁４９１を流れ過ぎることを可能にするが第３の弁４９２を流れ過ぎることは可能にしない速度でスピンさせられると、超過流体がアリコーティングチャンバ６０７から廃棄物流体チャンバ６１０へ排水され、それによって分配ネットワーク５０６の中に空気を引き込むであろう。ディスク１０３は続いて、より速く、流体が第３の弁４９２を流れ過ぎることを可能にする速度でスピンさせられ、アリコーティングチャンバ６０７からの精密な体積の試料流体が、おそらく、アリコーティングチャンバ６０７の中に存在していた試薬もまた混合された状態で、下流へと流れ光学チャンバ２０２の中に入る。反応が続いて、光学チャンバ２０２において起こり、監視されるであろう。
【０１０９】
試料流体が光学チャンバ２０２へと移動させられる前に試料流体がアリコーティングによって計量される必要があり得る１つの理由は、ＬＡＬ試薬が実際の分析時に、ディスク１０３において固定化される代わりに液体としてディスク１０３に送り出される場合があるからである。ＬＡＬ液体試薬を使用することは、試料流体と試薬の両方をディスク１０３内で移動させ、厳密に計量することを含む。これは、図６に描かれたディスク１０３に第２のレイヤを追加することによって行われ得る。一実施形態では、この第２のレイヤは、試料流体による使用のための上述されたフルイディクス経路と同様又は同一のＬＡＬ試薬のためのパラレルなフルイディクス経路を含むであろう。別個のレイヤ上の２つのパラレルな経路は、２つの流体システムによって共有される光学チャンバ２０２で合流するであろう。したがって、試料流体システムは、試料流体を光学チャンバ２０２に送り出し、試薬システムは、ＬＡＬ試薬を光学チャンバ２０２に送り出すであろう。両者は、光学チャンバ２０２につながる流路を有し、十分な回転速度を達成するディスク１０３によって第３の弁４９２の圧力が超過された場合に光学チャンバ２０２を部分的に満たすであろう。これらの２つの流体は続いて、光学チャンバ２０２において共に混合され、結果として生じる反応が監視されるであろう。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、第１の弁４９０、第２の弁４９１、及び第３の弁４９２は、機械弁、膜、流路内に配置されるか又は流路の表面処理から形成されるインサート又はフィルムであり得る。第１の弁４９０、第２の弁４９１、及び第３の弁４９２は、手動又は電動でアクチュエートされ得るか、又はそれらにわたる圧力差に起因してアクチュエートされ得る。第１の弁４９０、第２の弁４９１、及び第３の弁４９２のいずれかの例示的な実施形態は、バースト弁、プラズマエッチングを利用した疎水性表面処理によって生成されたパッシブ弁、機械弁、等であり得る。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、第４の弁４９３、第５の弁４９４、及び第６の弁４９５はバースト弁である。他の実施形態では、第４の弁４９３、第５の弁４９４、及び第６の弁４９５は、疎水性膜であり得、また、試料がそれらのそれぞれのチャンバから通気管を通って流れ出ることを防止するために使用され得る、ということが意図される。さらに、他の実施形態では、第４の弁４９３、第５の弁４９４、及び第６の弁４９５は、機械弁、膜、通気管内に配置されるか、また通気管に適用された表面処理から形成される、インサート又はフィルムであり得る。第４の弁４９３、第５の弁４９４、及び第６の弁４９５は、手動又は電動でアクチュエートされ得るか、又はそれらにわたる圧力差に起因してアクチュエートされ得る。第４の弁４９３、第５の弁４９４、及び第６の弁４９５の例示的な実施形態は、バースト弁、プラズマエッチングを利用した疎水性表面処理によって生成されたパッシブ弁、疎水性多孔質膜、機械弁、又は、空気がそれらのそれぞれのチャンバから逃げることを可能にするのに十分でありながら、試料流体が通気管から流れ出ることを防止することにより、ディスク１０３内に試料を保持する、任意の他のタイプの弁であり得る。
【０１１２】
最も左のアリコーティング入口流路６０６、アリコーティングチャンバ、光学チャンバ入口流路６１１、光学チャンバ２０２、及び第５の弁４９４のみが図６に関連して説明されているが、右の３つの対応するグループの構造が同一の機能を有することが理解される。
【０１１３】
図６において、リザーバ部６２０は、リザーバ３２５とリザーバ出口流路５０３とで構成される。分配ネットワーク部６２５は、第１の弁４９０とメイン分配流路６０４とで構成される。計量部６３０は、アリコーティング入口流路６０６、アリコーティングチャンバ６０７、第２の弁４９１、及び第３の弁４９２で構成される。光学チャンバ部６３５は、光学チャンバ入口流路６１１と光学チャンバ２０２とで構成される。
【０１１４】
図８に戻ると、ディスク１０３が、入口６１１と、通気孔５０７と、側壁２０６と、ディスク１０３の上側及び下側の光学窓とを有する、光学チャンバ２０２の実施形態ととも示される。いくつかの実施形態では、側壁２０６は、光学チャンバ２０２の全体を取り囲む一般的に円形の形状を有する。しかしながら、他の実施形態では、入口と通気孔５０７との間のハブ側の側壁２０６は直線であり、側壁２０６の残りの部分は一般的に「Ｕ」字型である。
【０１１５】
読み取り装置１００とディスク１０３とを使用する例示的な試験プロセス又は方法が図９Ａに示される。ステップ８００において、ユーザが、ディスク、読み取り装置、及び試験される試料を提供する。ステップ８０５において、ユーザがディスク１０３を読み取り装置１００の中に挿入する。ロット、範囲、又は満了日といった、ディスク１０３からの情報が、ディスク内に記憶されたマーキング又は情報から、手動又は自動のいずれかで読み取り装置に転送され得る。読み取り装置１００がステップ８１５においてディスク１０３を、リザーバ部６２０が読み取り装置１００の蓋１０２における入口又はポートとぴったり合うように回転させ、それは単に、ディスク１０３の適切なリザーバ部６２０の中に試料を挿入することをユーザに可能にさせるだけである。ユーザは、どの試料を挿入するかについてユーザインターフェース１１３により指示及び命令される。液体試薬を使用するいくつかの実施形態ではも、ＣＰＵはまた、蓋１０２における入口又はポートをリザーバ部６２０とぴったり合うようにし、どの試薬をリザーバ部６２０の中に挿入するかについてユーザインターフェース１１３によりユーザに指示及び命令するであろう。
【０１１６】
ステップ８１５において、ディスクの中身が、読み取り装置１００の筐体１０１内で最適な反応温度まで加熱される。ＣＰＵ１１８は、過熱器と温度計とを使用して最適な反応温度を達成及び維持する。試料及び試薬のすべてがディスク１０３のリザーバ部６２０の中に投与され、筐体１０１が最適な反応温度になると、ステップ８０２において、ＣＰＵ１１８が求心性ディスクドライブ１１５に、反応速度に到達するまでディスク１０３をスピンさせるよう命令する。試料流体が光学チャンバ部６３５中の試薬に反応する前に、流体が光学チャンバ部６３５において分析され、試料流体は、光学チャンバ部６３５において反応しながら分析される。反応データとしても知られる、このステップにおいて集められた分析情報が、メモリ１１９に記憶される。
【０１１７】
反応データがメモリ１１９に記憶されると、ステップ８２５において、ＣＰＵが、反応データを検索し、反応データを使用して較正曲線を作成し、続いて反応データと較正曲線とを使用して試験結果を計算する。試験結果は、ステップ８３０において、ユーザインターフェース１１３によりユーザに報告される。
【０１１８】
図９Ｂ及び図９Ｃは、図９Ａにおけるステップ８２０を詳しく説明する。図９Ｂは、図９Ａの方法の実施形態におけるステップ８２０で行われるアクションを詳述する。ステップ８１５ａにおいて、試料流体が、リザーバ部から計量部へと移送され、アリコートが作成される。これは、試料流体がリザーバ部６２０から弁をわたって計量部６３０へと流れるよう、十分な速度でディスク１０３をスピンさせることにより、行われ得る。ディスク１０３のいくつかの実施形態では、廃棄物流体チャンバ６１０が存在し、スピンしているディスク１０３が十分な速度に到達すると、リザーバ部６２０及び分配ネットワーク部６２５からの残りの流体が、弁をわたって廃棄物流体チャンバ６１０へと流れる。
【０１１９】
ステップ８１５ｂにおいて、試料流体のアリコートが作成された後、アリコートは、アリコート部６３０から光学チャンバ部６３５に移送される。これは、試料流体のアリコートが計量部６３０から弁をわたって光学チャンバ部６３５へと流れるよう、十分な速度でディスク１０３をスピンさせることにより、行われ得る。
【０１２０】
ステップ８１５ｃにおいて、試料流体の一部が光学チャンバ部６３５に入ると、試料流体は、流体が光学チャンバ部６３５内の任意の試薬に接触及び／又は反応する前に、フォト分光法又は任意の他の光学的な測定プロセスを使用して分析される。ステップ８１５ｄにおいて、試料流体が、試料流体の全アリコートが各々の光学チャンバ部において反応し終わるまで光学チャンバ部６３５において連続的に分析され、反応データが記憶される。
【０１２１】
図９Ｃは、図９Ａの方法の実施形態におけるステップ８２０で行われるアクションを詳述する。ステップ８１５ｅにおいて、試料流体が、分配ネットワーク部６２５を介してリザーバ部６２０から光学チャンバ部６３５に移送される。これは、試料流体がリザーバ部６２０から光学チャンバ部６３５へと流れるよう、十分な速度でディスク１０３をスピンさせることにより、行われ得る。いくつかの実施形態では、弁がリザーバ部６２０と光学チャンバ部６３５との間に存在する。
【０１２２】
試料流体の一部が光学チャンバ部６３５に入ると、ステップ８１５ｆにおいて、試料は、流体が光学チャンバ部６３５内の任意の試薬に接触及び／又は反応する前に、フォト分光法又は任意の他の光学的な測定プロセスを使用して分析される。試料流体は続いて、試料流体が各々の光学チャンバ部６３５において反応し終わるまで光学チャンバ部６３５において連続的に分析され、反応データが記憶される。
【０１２３】
図３及び図５〜図７に描かれたディスク１０３に戻ると、ディスク１０３のいくつかの実施形態では、ＬＡＬ試薬が光学チャンバ２０２内で固定化され（たとえば、乾燥させられ）、コリオリ効果が光学チャンバ２０２における流体上で有するであろう循環を使用して、試料流体と混合される。光学チャンバ２０２内の流体の慣性を使用すること、及び、回転の速さを変化させるかディスク１０３の回転方向を逆にすることにより光学チャンバ２０２内の流体を行きつ戻りつ「振り動かす」ことによって、光学チャンバ２０２内のこの混合を増大させることもまた可能である。
【０１２４】
光学チャンバ２０２のいくつかの実施形態では、光学チャンバ２０２内の混合の激しさは、光学チャンバ２０２内のバブルの意図的な混入又は光学チャンバ２０２へのビーズの追加（それは、磁気的なものであり得、スピンしているディスクが固定磁石を通り過ぎるにつれ移動させられ得る）の一方又は両方によって高められ得る。いくつかの実施形態では、光学チャンバ２０２内のビーズが磁石に引き付けられる材料（たとえば、強磁性体又はフェリ磁性体材料）で構成されることにより、ビーズは、それらが読み取り装置１００内に固定された磁石を通過するにつれ、かき混ぜられるであろう。混合は、オリフィス又は流路を通るチャンバ間の相互の流れといった、光学チャンバを出入りする流体運動によって高められ得る。これが任意の流路における拡散又は開放領域における乱流によって移送される流体を混合するだけではなく、移送がコリオリの渦巻きに無秩序に干渉してその混合効率を増大させる。
【０１２５】
見受けられ得るように、光学チャンバ２０２内の混合は、コリオリ効果を使用して行われ得、非常に活発でエネルギッシュなものであり得、それは、緩慢に拡散する大きな粒子を、集約する粒子及び表面に粘着する粒子と混合するのに役立つ。
【０１２６】
ディスク１０３のいくつかの実施形態では、光学チャンバ２０２は、幅広であるか厚いものであることによって、より高い感度をもたらすより長い光路を形成し得る。ディスク１０３のいくつかの実施形態では、光路長は感度要件に一致させられる、ということが意図される。
【０１２７】
ディスク１０３の追加の実施形態では、混合は、光学チャンバ２０２から上流に設置された混合チャンバにおいて行われる。光学チャンバ２０２と、存在する場合には混合チャンバは、より厚いセクション（たとえば、より長い光路長）のために最適化され、及び／又は、内面上で固定化された試薬との混合のために最適化され得る、ということが意図される。一実施形態では、試薬は、窓又は側壁２０６上で固定化され得る。より厚い光学チャンバ２０２及び混合チャンバは、代替の固定化設計を可能にし、たとえば、粉末状の試薬の使用を可能にする。
【０１２８】
さらなる実施形態では、光学チャンバ２０２における流れパターンはまた、たとえば、光学チャンバ２０２のジオメトリを変化させることによって、試薬が固定化される表面にわたるより速い流れ速度を有するように、変更され得る。一実施形態では、光学チャンバ２０２の側壁２０６が角度を付けられ得るがゆえに側壁２０６によって構築される流体流れが角度を付けられ得るので、側壁２０６によって収縮された流体流れは、光学チャンバ２０２内の流体のノーマルな循環方向と異なる方向又は横方向に移動させられる。光学チャンバ２０２の追加の実施形態では、光学チャンバ２０２における羽根、流路、又は空隙がまた、流体カウンタをそのノーマルな循環へと移動させ、光学チャンバ２０２における混合の有効性を増大させるために使用され得る。さらなる実施形態では、側壁２０６のジオメトリが、側壁２０６の表面付近で材料を有効に混合する流れ経路を促進する。
【０１２９】
光学チャンバ２０２は、流体の少なくとも一部が光学チャンバ２０２内に配置されたときに流体が分光測光法を使用して光学的に分析され監視されることを可能にするように構成される。光学チャンバ２０２は、精密な光学濃度測定を可能にするように構成され、また、試薬固定化を固定化するために、又は流体のための混合チャンバとして、使用され得る。光学チャンバ２０２は、（１）材料及び読み取り装置の基線データを得るように、試薬の追加又は混合前、（２）試薬の追加又は混合後であるが、流体基線データを得るために試薬溶媒和の前、及び（３）分析及び試験プロセス中の流体の連続監視、を含む分析のすべてのフェーズで流体の光学濃度を監視する能力を提供する。試薬の追加又は混合後であるが試薬の溶媒和の前に、光学チャンバ２０２は、光学チャンバ２０２の表面からの光学反射の変化に起因してその中に存在する流体について分析するために使用され得る。これは、その後の光学的測定のタイミングの精度を改善するための開始点を提供するために行われ得る。光学チャンバ２０２は、ノーマルな光学監視波長での自然な吸収を使用し、ノーマルな光学監視波長でトレーサーを使用し、代替の光学監視波長での自然な吸収を使用し、及び／又は代替の光学監視波長でトレーサーを使用することによって、試薬の適切な量を検証又はチェックするために使用され得る。光学チャンバ２０２内の流体の継続的な監視は、改善された時間分解能、より良好な雑音除去、及びデータのためのエンドポイントを外挿法により精密に予測するより高い能力を提供するために、標準的なマルチユースのプレート読み取り装置よりもはるかに高頻度で、行われ得る。外挿は、回帰法、加重最小自乗法、データ変換法、及び、パラメトリック法又は非パラメトリック法といったカーブフィッティング技法を使用して行われ得る。光学チャンバ２０２内の流体の継続的な監視はまた、読み取り装置１００における固定オプティックスによって行われ得る。
【０１３０】
本発明の一態様において、求心性マイクロ流体システムによる使用のためのマイクロ流体ディスクが開示される。マイクロ流体ディスクは、２以上の試験領域を備え得、各々の試験領域は、１以上の液状試料を収容するためのリザーバ部を含む。リザーバ部は、リザーバとリザーバ出口とを備え得る。ディスクは、リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部を備え得る。各々の分配ネットワーク部は、４以上の試験流路の分配ネットワークを備え得、各々の試験流路は、計量部と１以上の分析チャンバ部とを有する。分析チャンバ部は、試料と試薬とを混合するための混合チャンバと、光学読み取り装置と互換性のある光学チャンバ部とを備え得る。混合チャンバと光学チャンバ部は、別個であるか、互いと一体であるか、又は、混合機能と光学チャンバ機能の両方の役割を果たす同一のチャンバであり得る。計量部は、分析チャンバ部における分析のために液状試料のアリコートを計量するためのサイズにされ得る。１以上の試験流路部は、１以上の試験流路部の中に単離された１以上の試薬を有する。試薬は、ＬＡＬ反応性物質を備え得る。
【０１３１】
ディスクの別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、８以上の試験流路を備える較正ネットワークである。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有しない。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第１の量のＬＡＬ反応性物質を有する。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第２の量のＬＡＬ反応性物質を有し、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第３の量のＬＡＬ反応性物質を有する。
【０１３２】
ディスクのさらに別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、４以上の試験流路を備える試料測定ネットワークである。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有さず、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第４の量のＬＡＬ反応性物質によるスパイクを有する。別の実施形態では、第１、第２、第３の量は、同一であるか又は異なり得る。エンドトキシンが使用される場合、第１の量は、エンドトキシンが溶液中にあるときに濃度が０．００５〜０．５ＥＵ／ｍＬの範囲にわたるように、選ばれ得る。同様に、第２の量は、０．０５〜０．５ＥＵ／ｍＬの範囲にわたり得、第３の量は、０．５〜５０ＥＵ／ｍＬの範囲にわたり得る。
【０１３３】
マイクロ流体ディスクの別の実施形態では、１以上の弁が、ａ）リザーバ部と分配ネットワーク部との間、及び／又はｂ）計量部と分析チャンバ部との間に配置され得る。弁は、遠心力がアリコートを弁をわたって計量部から分析チャンバ部へと流れるように誘導することを可能にするように構成され得る。
【０１３４】
さらに別の実施形態では、分析チャンバ部のすべてが、混合チャンバと光学チャンバとを備え得る。混合チャンバは、混合チャンバの中に単離された１以上の追加の試薬を有し得る。追加の試薬は、検出試薬を備え得る。混合チャンバは、側壁上に固定化された検出試薬をアリコートと混合するように最適化された厚い側壁を有し得る。厚い側壁は、厚い側壁付近で試薬とアリコートとを混合する流れ経路を促進し得る。別の実施形態では、分析チャンバは、コリオリ効果、慣性効果、又は分析チャンバの中に混入したバブル及び／又はビーズの１以上を使用してアリコートを試薬と混合することを可能にするように構成され得る。
【０１３５】
さらに別の実施形態では、分配ネットワーク部はさらに、メイン分配流路と、廃棄物入口流路と、任意の超過の液状試料を閉じ込め、その超過をアリコートから分離するための廃棄物チャンバとを備え得る。別の実施形態では、ディスクは、遠心力が光学チャンバ部における液状試料からバブルを除去することを可能にするように構成され得る。
【０１３６】
別の実施形態では、マイクロ流体ディスクにおいて液状試料を試験するように構成された読み取り装置が開示される。読み取り装置は、筐体と、光学台と、求心性ディスクドライブと、コントローラとを備え得る。マイクロ流体ディスクは、２以上の試験領域を備え得、各々の試験領域は、１以上の液状試料を収容するためのリザーバ部を含む。リザーバ部は、リザーバとリザーバ出口とを備え得る。ディスクは、リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部を備え得る。各々の分配ネットワーク部は、４以上の流路の分配ネットワークを備え得、各々の流路は、計量部と１以上の分析チャンバ部とを有する。計量部は、分析チャンバ部における分析のために液状試料のアリコートを計量するためのサイズにされ得る。
【０１３７】
読み取り装置及びマイクロ流体ディスクの別の態様において、感知方法は、透過、吸収、光学濃度、色、明度、色相、スペクトル、濁り度、散乱光、化学ルミネセンス、及び蛍光を含む、さまざまな光学的測定のいずれかである。読み取り装置及びマイクロ流体ディスクの別の態様において、感知方法は、ラマン分光法、核磁気共鳴、及び表面プラズモン共鳴といったより複雑な光学的方法と、電気容量、磁気、音的抵抗、及び音的屈折といった非光学的な方法とを含む、スピンしているディスクにおける流体の変化をリモートで感知することができる方法である。
【０１３８】
別の態様において、筐体は、ディスクのリザーバの中に液状試料を挿入するための入口を含み得る。入口及び読み取り装置は、ユーザが不適切なリザーバの中に液状試料を挿入することを防止するように構成され得る。
【０１３９】
読み取り装置のさらに別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、８以上の試験流路を備える較正ネットワークであり得る。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有しない。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第１の量のＬＡＬ反応性物質を有する。流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第２の量のＬＡＬ反応性物質を有し、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第３の量のＬＡＬ反応性物質を有する。
【０１４０】
読み取り装置の別の実施形態では、１以上の分配ネットワークは、４以上の試験流路を備える試料測定ネットワークであり得る。流路の２以上は流路の２以上の中にＬＡＬ反応性物質を有さず、流路の２以上は流路の２以上の中に単離された第４の量のＬＡＬ反応性物質によるスパイクを有する。
【０１４１】
本発明のさらに別の実施形態では、ＬＡＬ反応性物質について１以上の液状試料を試験するための方法が開示される。方法は、光学読み取り装置の中にマイクロ流体ディスクを挿入することを備え得る。マイクロ流体ディスクは、２以上の試験領域を備え得、各々の試験領域は、１以上の液状試料を収容するためのリザーバ部を含む。リザーバ部は、リザーバとリザーバ出口とを備え得る。ディスクはまた、リザーバ部と流体連通する分配ネットワーク部を備え得る。各々の分配ネットワーク部は、４以上の試験流路の分配ネットワークを備え得、各々の試験流路は、計量部と光学チャンバを備える１以上の分析チャンバ部とを有する。計量部は、光学チャンバにおける分析のために液状試料のアリコートを計量するためのサイズにされ得る。
【０１４２】
読み取り装置は、筐体と、光学台と、求心性ディスクドライブと、ディスクの中に液状試料を投入するための入口と、コントローラとを備え得る。液状試料は、読み取り装置の入口の中に挿入される。読み取り装置は、反応速度に到達するまでディスクをスピンさせる。読み取り装置は、測定データ及び／又は反応データを得るために光学台を使用して光学チャンバにおいてアリコートを分析する。測定データ及び／又は反応データと較正曲線とが、試験結果を計算するために使用され得る。読み取り装置は続いて、試験結果を報告及び／又は記憶し得る。
【０１４３】
別の実施形態では、１以上の試薬は検出試薬を備え、及び／又は、ＬＡＬ反応性物質が読み取り装置の入口の中に投入され得る。読み取り装置は、反応速度に到達するまでディスクをスピンさせ得る。アリコートは、検出試薬に反応することを可能にされる。アリコートは、測定データ及び／又は反応データを得るために光学台を使用して光学チャンバにおいて分析され得る。測定データ及び／又は反応データと較正曲線とが、試験結果を計算するために使用され得る。読み取り装置は続いて、試験結果を報告及び／又は記憶し得る。
【０１４４】
別の方法の実施形態では、１以上の光学チャンバは、１以上の光学チャンバの中に単離された１以上の試薬を有する。試薬は、ＬＡＬ反応性物質及び／又は検出試薬を備え得る。さらに別の実施形態では、方法はさらに、液体試料をリザーバから計量部へと移送し、アリコートを計量することを備え得る。アリコートは、計量部から光学チャンバへと移送され得る。アリコートは、測定データ及び／又は反応データを得るためにアリコートが反応し終わるまで光学台を使用して光学チャンバにおいて連続的に監視され得る。測定データ及び／又は反応データと較正曲線とが、試験結果を計算するために使用され得る。読み取り装置は続いて、試験結果を報告及び／又は記憶し得る。
【０１４５】
別の方法の実施形態では、測定データ及び／又は反応データは、アリコートの体積、反応キネティクス、流体運動、透過、吸収、光学濃度、色、明度、色相、スペクトル、濁り度、散乱光、化学ルミネセンス、蛍光、及び磁気共鳴を備え得る。方法及び／又は測定データ及び／又は反応データは、履歴測定データ及び／又は既知の反応キネティクスからのデータを使用して確認され得る。さらに別の実施形態では、トレーサーが、アリコート体積の測定及び確認を支援するために、分析チャンバ内に固定化され得る。
【実施例】
【０１４６】
以下の例は、エンドトキシン標準がディスク１０３の中に前投与される実施形態を明らかにする。エンドトキシン標準の範囲が表１に示されている。しかしながら、エンドトキシン標準の範囲は、他の実施形態では異なり得る。
【０１４７】
【表１】
0006322847.tif 000002
上述の通り、ディスクの例示的な実施形態は、ディスクの中に形成された２４個の試験領域３０３を含み、各々の試験領域３０３は、別個の流体を試験するように構成される。表２は、２４個の試験領域３０３を有するディスク１０３の各々の光学チャンバ２０２内の試薬を示し、各々の試験領域は、４つの光学チャンバ２０２を含む。
【０１４８】
図５は、２４個の試験領域３０３を有するディスク１０３の各々の光学チャンバ２０２内の試薬の別の実施形態を示し、各々の試験領域３０３は、４つの光学チャンバ２０２を含む。表１は、最低、ミッドレンジ、及び最高のエンドトキシンレベルが、特定のディスク１０３の範囲に依存することを示し、ディスク１０３内の範囲レベルは、各々の試験領域３０３について同一である。異なる範囲の単位は、ＥＵ／ｍＬ（１ミリメートルあたりのエンドトキシン単位）である。較正の再現が、較正曲線を生成するために平均される。ネガティブコントロールは、最低較正レベルと統計的に異ならなくてはならない。試料分析の再現が、各々の報告値について平均される。ポジティブコントロールスパイクが平均され、スパイク分析と基本分析との間の差は、有効な分析についてミッドレンジ値の５０％及び２００％以内でなくてはならない。表２及び表３に示された各々のディスク１０３のための較正曲線は、三重の再現コントロールに基づいている。表１は、各々の試験領域３０３が、試験領域３０３における４つの光学チャンバ２０２に送り出される試験対象の試料流体又はＬＡＬ試薬水のいずれかを含むリザーバ３２５を有する、ディスク１０３のためのものである。表２は、４つの試験領域３０３の４つの光学チャンバ２０２が、１つの共有リザーバ３２５からＬＡＬ試薬水を提供される、ディスク１０３のためのものである。
【０１４９】
各々のディスク１０３は、１以上の試料流体を含み、それ自体は、標準分析とエンドトキシンをスパイクされた２つのポジティブコントロールとの２以上の再現と、３以上のポイントと各々が２以上（又は３つ）の再現を有するネガティブコントロール（ブランク）とによって形成された較正曲線とからなる。
【０１５０】
【表２】
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【０１５１】
【表３】
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読み取り装置１００内のディスク１０３の試験プロセス中、流体が光学的な分析のために光学チャンバ２０２内に配置された場合、読み取り装置１００は、光学的なスペクトロメトリのような光学的な試験を行い、分析されたデータを記録し、記録されたデータをコンパイルするように構成される。
【０１５２】
ディスク１０３及び読み取り装置１００は、細菌エンドトキシンについて試験するための標準的なマイクロプレート方法並びに任意の他の流体試験と比較して、より迅速な分析時間を提供する。ディスク１０３は、典型的なマイクロプレートよりもはるかに短い調製時間を必要とし、より少ない汚染の機会、他の実験室タスクへのより容易な統合、及びより低いコストを結果として生じる。ディスク１０３及び読み取り装置１００は、較正曲線のための基準の保証と干渉因子についての試験とを含む予備試験を含む、比濁法又は比色法のためのＵＳＰ＜８５＞の細菌エンドトキシン試験のすべての有効な試験要件を満足する。これは、試験手順、計算、内挿、及び結果を検証することを含み、ＬＡＬ試薬水のケースでは０．２５ＥＵ／ｍｌ未満であり、製品のケースではエンドトキシンは製品のための限界未満である。各々の液状試料、ブランク、及び較正エンドトキシン試験は、試料の重要な光学品質ブランクの読み取り、混合された試料／試薬／オプションのエンドトキシン、初期の光学読み取り、重要な光学品質の変化及び変化のレートの平滑、理論的に予期される変化へのフィットの近似、データの雑音レベルについての予期、等を含むがこれに限定されない、試験を確認するための手段を含む、読み取り装置１００内で内部的に確認される。試験結果が不適切であると思われる場合、ディスク１０３のための試験プロセスが停止させられ、エンドトキシン測定結果を生み出すことなく、エラーメッセージがユーザインターフェース１１３及び／又は入力デバイス１１４に送られるであろう。試薬の追加又は流体との混合の前の、液状試料の初期の重要な光学品質測定を可能にするための、光学窓２０５上への試薬の付着は存在しない。
【０１５３】
本明細書において使用される「確認する」は、分析の確実性又は分析の進行を、実証し、その品質を確かめ、又は確立することを意味する。分析の適切性を確認する場合、２以上のポジティブコントロール（較正レンジの中央のＬＡＬ反応性物質がスパイクされた試料）、３つのネガティブコントロール（ブランク）、及びメーカー又はコンペンディアによって指定された任意の他のパラメータが要求される、コンペンディア方法が使用され得る。ポジティブ製品コントロールスパイクは、コンペンディア要件（５０％と２００％の間のスパイク収量）、ネガティブコントロール（最低レベルとブランクとの間の差であって、ブランクはより低い応答レベルを有する）、及びメーカーの仕様（たとえば、試料とブランクとの間の０．００５ＥＵ／ｍＬの差、又は、ある特定の標準のための開始時間限界）を満足しなければならない。これらの分析が成功した場合、それらは、システム及び試薬が仕様通りに動作していることを確認する。データストリームを確認することは、データストリームの挙動が、履歴測定データ又は検出試薬とＬＡＬ反応性物質との間の反応の既知の反応キネティクスに基づいて予期された挙動と、統計的に対応することを意味する。これは、データストリームが、バブルのような何らかの異常性に基づいたチャンバ又は光路の変化によってではなく、ＬＡＬ反応に基づいた分析チャンバにおける変化によって生成されていることを示す。最終的に、この差別化は、それ自体が、異なる試薬及びロットについての複数の試験、及び、試料の重要な光学品質ブランクの読み取り、混合された試料／試薬／オプションのＬＡＬ反応性物質、初期の光学読み取り、重要な光学品質の変化及び変化のレートの平滑、理論的に予期される変化へのフィットの近似、データの雑音レベルについての予期、等を含むがこれに限定されない、その動作を確かめるために誘発された異常によって確認されるであろう。試験結果が不適切であると思われる場合、モジュールのための試験プロセスが停止させられ、ＬＡＬ反応性物質測定結果を生み出すことなく、エラーメッセージが送られるであろう。
【０１５４】
読み取り装置１００及びディスク１０３は、液状試料による投入エラーを防止するように構成される。実施形態では、読み取り装置１００及び／又はディスク１０３は、色付けされた又はマーキングされた部位又は他のアクティブな光学フィードバックを含み得る液状試料の載置のための視覚フィードバックを含む。読み取り装置１００及びディスク１０３はまた、ピペッティングエラーを最小化するように構成される。
【０１５５】
各々の液状試料は複数の試験のために自動でアリコーティングされる。各々の液状試料は、ＵＳＰ＜８５＞の細菌エンドトキシン試験標準の要件を満足するために、１つのリザーバ３２５に注入され（好ましくは約１００μｌの流体）、流体の４つの等しいアリコートへと分割される。ユーザは、液状試料及びＬＡＬ試薬水をディスク１０３に注入するだけである。試験のために使用される液状試料の減じられた量ゆえに、同様により少ない量の試薬が試験プロセスのために必要とされ、必要な試薬の減じられた量は、細菌エンドトキシンについてのより安価な試験という結果を生じる。
【０１５６】
読み取り装置１００及びディスク１０３はまた、ＢＥＴ測定結果を予測するように構成される。読み取り装置１００及びディスク１０３は、重要な光学的品質（透過、吸収、光学濃度、色、明度、色相、スペクトル、濁り度、散乱光、化学ルミネセンス、又は蛍光）を時間に応じて監視し、さまざまな予測アルゴリズムを適用することによって、試料中のエンドトキシンの濃度を精密に予測するための手段を含む。予測は、最終結果までの測定時間をスピードアップさせるために使用される。読み取り装置１００及びディスク１０３はまた、光学的分析中の雑音からの信号の抽出を可能にする。読み取り装置１００及びディスク１０３はまた、カイネティック反応モデル又は他の反応モデルの使用を提供する。ディスク１０３は、疎水性膜と膜を通過する複数の試料の移動とを使用したオプションのアクティブな液体試料のガス抜き、又は、試料が移動しておらず、膜と静的に接触している間のガス抜きを含む。
【０１５７】
読み取り装置１００及びディスク１０３は、試料について読み取り装置１００に入力されたラベル又は識別子と、計算を含む結果の自動分析と、ユーザと規制上の要件とによって要求される全結果の自動報告とを関連づけるオプションとともに、どのリザーバ３２５がユーザによって満たされるべきかを示すための手法を含む。読み取り装置１００はまた、ディスク１０３、試薬の寿命、及び貯蔵寿命限界についてのすべての関連する情報を含む報告の生成を可能にする。
【０１５８】
ＬＡＬ、エンドトキシン、及びオプションの比色法試薬、等を含む試薬は、光学チャンバ２０２の壁上への試薬の固定化、さまざまな形態（ビーズ）での溶解可能な試薬の追加、又は、溶解可能な又は溶解不可能な、フィルム又はディスク１０３の中に挿入される形態への付着を含む、任意の実際的な手段によって、適切なレベルでディスク１０３に前投与され得る。ディスク１０３及び読み取り装置１００は、汚染を低減又は除去するように構成される。ディスク１０３は、ディスク１０３の中への、及びディスク１０３を通る、水、酸素、エンドトキシン、及び細菌の透過をブロックするための密閉手段を含む。
【０１５９】
読み取り装置１００は、加熱器、又は、好ましくは液状試料の投入前に、制御された温度にディスク１０３を加熱する、他の装置を含み得る。読み取り装置１００の加熱器は、時にマンドレルと呼ばれる、スピンドル１０４の中に設置され得る。読み取り装置１００のいくつかの実施形態は、迅速かつ均一、より低いコストで、制御又は調節し易い、回転ディスク１０３の隣の薄いレイヤを使用した空気ベースの熱伝導により、ディスク１０３を加熱する。読み取り装置１００のいくつかの実施形態は、筐体の内部又はマンドレルを加熱することにより、ディスク１０３を予め加熱する、ということが意図される。読み取り装置１００は、反応の前、最中、及び終わりに、ディスク１０３における試料の光学濃度を測定するように構成され得る。
【０１６０】
上述されたディスク１０３は、たとえば、ＬＡＬ、エンドトキシン、及び／又は比色法試薬といった試薬を含み得る。試薬は、緩慢な又は急速な乾燥方法を使用した添加物の追加により、長い貯蔵寿命にわたって安定化させられる。試薬／反応物質は、液状試料によって再構成された場合の溶媒和レートを制御するように構成され得る。緩慢な乾燥及び急速なリョフィリゼーションの両方が、エンドトキシン測定のための感度の損失なしに再溶解する証明された能力に基づいて、使用され得る。細菌からの発熱性の自然な材料の抽出は、素早く可溶化し、生体粒子の集約を防止し、良好な安定性を有する材料を作成するために使用され得る。これらの抽出は、ＬＡＬ試薬ロットに一致するよう許諾されたＬＡＬメーカーから調達されたコントロール標準エンドトキシン（ＣＳＥ）、又は、世界共通であり、ロットに一致する必要のないリファレンス標準エンドトキシン（ＲＳＥ）であり得る。ＲＳＥの使用は、特定の試薬に伴う変種が不要であるので、いずれのＬＡＬ試薬とも使用され得るデバイスの製造、製造及び分配における利点を可能にする。試薬は、堆積精度、早計な相互作用を防止するための異なる試薬成分の単離、及び最良の物理配列からの最適化された混合を制御するために、ディスク１０３に堆積させられ得る。試薬は、光学測定の精度を増大させるために高速の溶媒和のために設計される。溶媒和のレートは、液状試料との混合が最大効率を有するように制御されるべきである。試薬の溶媒和は、光学分析が既知又は所定の時間に開始し得るように制御され得、それは、光学測定の精度を増大させる。
【０１６１】
バブルは、流体の運動及び流体の光学特性に干渉し得、それらの制御は、ロバストな分析システムにとって重要である。さらに、バブルは、たとえば、ディスクのスピンに伴う読み取り中に、求心力を使用してディスク１０３において制御され得る。通常、バブルは、それらの小さいサイズ及び表面に粘着する能力ゆえに通常の引力では良好に分離しない。しかしながら、スピンしているディスクの求心力は、ディスクの回転速度が増大するにつれ、通常の引力を上回り得、それによりバブルを自然に除去する。これは、バブルを生成し得る複数の方法又は試薬又は標準の固定化を可能にする。
【０１６２】
読み取り装置１００及びディスク１０３は、試験の精度を改善すること、測定（計時、熱的変動、反応開始、試薬混合、及び光学測定）におけるエラーを減少させること、試料の汚染を減少させること、試料のスループットを増大させること、合計試験時間を短縮すること、信頼性を増大させるためにビルトイン試験確認を利用すること、及びすべてのグローバルな規制機関及び薬局方の要件を満足することによって、液状試料内の細菌エンドトキシンの測定を改善する。細菌エンドトキシンについての試験は、高濃度の試験が最小量のユーザ入力によって達成されることを可能にする、読み取り装置１００及びディスク１０３を使用して、半自動化される。
【０１６３】
一実施形態では、標準は、最適な溶媒和レート、ミセル形成（生体分子の集約）、及び安定性といった、ディスク１０３及び読み取り装置１００による使用のための最適な物理的特質を有する分析基準としての使用のために発熱性の自然材料から抽出されたコントロール標準エンドトキシンである。
【０１６４】
ディスク１０３のいくつかの実施形態では、複数の試薬が光学チャンバ２０２において固定化され得ることが意図される。これらの実施形態では、試薬は、試薬が互いに単離され、制御された混合のために物理的に配列されるよう、試薬が早計に相互作用しないよう、光学チャンバ２０２上に精密に載置される。
【０１６５】
見受けられ得るように、読み取り装置１００及びディスク１０３は、調製時間の長さを短縮し、汚染の確率を低減するので、これは、ディスク１０３及び読み取り装置１００の実験室へのより容易な統合、読み取り装置１００及びディスク１０３のコストの低減、より高速な分析時間の提供、技師の訓練時間の短縮、試験品質のロバスト性の増大、及び技師が試験を実行するために必要とする時間の長さの短縮を可能にする。より高速な分析時間は、より短い調製時間とエンドポイントの外挿による予測とに起因する。
【０１６６】
さらに、ディスク１０３は読み取り装置１００の筐体１０１の内部に含まれ、ディスク１０３のフルイディクスネットワーク６００は大部分が密閉されるので、汚染物質がディスク１０３に入って試験に干渉する機会はより少ない。そのような汚染物質は、エンドトキシン、グルカン、生化学製品、酵素抑制イオン、及び光学的な汚染物質（たとえば、光学窓２０５のような表面上の指紋）を含み得る。これは、筐体１０１の内部の試験環境のより良好な制御が存在し、ディスク１０３が試験中により少ないハンドリングを必要とする、という事実に起因する。さらに、筐体１０１内の環境の制御とディスク１０３の形態及び体積とに起因して、筐体１０１及びディスク１０３は、たとえば、コンポーネントの表面の減じられた汚染及び毒性によって、より高速でより良好な熱制御及び材料制御を付与する。
【０１６７】
さらに、ディスク１０３のマイクロ流体特性は、試験中のディスク１０３内の流体のアクティブな混合とパッシブな混合の一方又は両方を提供する。アクティブな混合は、一方向又は往復のいずれかで、又は、試料を物理的にかき混ぜる機械アクチュエータ又は音響アクチュエータで、流体が存在するか又はそれらを通過する際に混合に影響する、試料、さまざまな流路、ネットワーク、又はチャンバをスピンさせるために、慣性力、コリオリ効果を使用してかき混ぜることの１つ以上で構成される。パッシブな混合は、ディスク１０３の狭いチャンバにおける拡散を利用する方法を備え得る。
【０１６８】
ディスク１０３のフルイディクスネットワーク６００の設計は、試験を実行するためのより低い材料費、自然なリソースのより少ない入力、及びより少ない廃棄物をもたらす、より少ない体積の試薬を使用する。
【０１６９】
ディスク１０３及び読み取り装置１００において見受けられ得るように、コンペンディア方法によると、許諾された試薬が使用され、各々の試料が二重に分析試験され、各々の試料は、ポジティブコントロールスパイクにより中間レベルで二重に分析試験される。さらに、較正が、低レベル、中間レベル、高レベルで三重に行われ、１０倍の濃度変化が広いレンジを付与し、コンペンディア（たとえば、ＵＳＰ８５）は、その最初の試薬の新たなロットが使用される場合に三重の再現を要求するので、常に三重の再現を行うことによって、あらゆるケースがカバーされる。ネガティブコントロールもまた、較正を三重に行う同一の論理によって三重に行われる。ディスク１０３のいくつかの実施形態は、それはコンペンディアの下での試薬の後の使用のために必要とされるすべてであるので、二重の較正とネガティブコントロールの再現とを有するのみである、ということが意図される。非コンペンディア方法が許容でき、すなわち、同等なもの及び規制機関に許容できるものとして確認されている場合、履歴データに基づいて格納された較正が、個々の標準からの結果の代わりに使用され得る。
【０１７０】
さらに、ディスク１０３において見受けられ得るように、試料流体及び試薬の精確な体積がアリコーティング及び分配中に必要とされるので、単一の試料が、ポジティブコントロールスパイクを伴って、及び、ポジティブコントロールスパイクを伴わずに、アッセイにおける二重の再現とともに、４つ以上の分析に分割され得、較正のための試料として使用されるＬＡＬ試薬水及びネガティブコントロールは、同一のフルイディクス試験領域を使用する４つのアッセイに分割され得る。さらに、ポジティブコントロールスパイク及び較正標準は、アリコーティング又は分配中に試料と混合され得る。加えて、超過試料は、ディスク１０３から排水され、ディスク１０３に格納され得、それは、それらが精確な体積にされる必要がないのでより容易に試料の移送を行う。
【０１７１】
さらに、見受けられ得るように、ディスク１０３は、ブランク試験並びにＢＥＴにおいて提供される較正曲線の確立に加え、試験される２１個の流体試料を収容するように構成される。本明細書において示され説明された例示的なディスク１０３は、ディスク１０３内に形成された２４個の放射状の試験領域３０３を含むが、ディスク１０３の他の実施形態は、より多くの又はより少ない放射状の試験領域３０３によって形成され得る、ということが当業者によって理解されるべきである。本明細書における議論はＢＥＴにおいて提供される試験アレイを実行するためのディスク１０３の使用に関連するものであるが、ディスク１０３がまた、液状試料を試験し、較正試験並びに基線試験を提供するための任意の他の試験方法において使用されるように構成され得る、ということもまた、当業者によって理解されるべきである。
【０１７２】
本発明は、上述された特定の実施形態に関連して説明されているが、多くの代替例、組合せ、変更、及び変形が当業者に明らかであることは明白である。したがって、上述された本発明の好ましい実施形態は、例示的であるように意図されているにすぎず、限定的な意味ではない。さまざまな変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに行われ得る。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項によって定義され、逐語的であるにしろ同義的であるにしろ請求項の意味内に入るすべてのデバイス、プロセス、及び方法は、その中に含まれるように意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006322847.tif 000023
【図９Ａ】
0006322847.tif 000024
【図９Ｂ−９Ｃ】
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