(57)【要約】収集されたサンプル中の着目分子を検出するためのデバイス、システム、および方法が、本明細書に説明される。ある実施形態では、自給式サンプル分析システムが、開示され、これは、再使用可能読取機構成要素と、使い捨てカートリッジ構成要素と、使い捨てサンプル収集構成要素とを含む。前記読取機構成要素は、試験プロトコルおよび試験結果のデジタル伝送のために、遠隔コンピューティングデバイスと通信してもよい。種々の開示される実施形態では、本システム、構成要素、および方法は、例えば、サンプル中の１つまたはそれを上回る病原または汚染物質の存在を試験するために、特定の核酸、タンパク質、または他の着目検体の存在、非存在、および／または量を同定するように構成される。
2018528407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのサンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成される、リザーバと、
第１の位置において、前記リザーバと前記開口との間に配置される、試薬シャトルであって、前記試薬シャトルは、第１の端部および第２の端部を有し、前記試薬シャトルは、試薬を前記第１の端部と第２の端部との間に備える試薬ボールを格納するように構成され、前記第１の端部は、前記第１の位置において、前記リザーバを前記入力トンネルからシールするように構成され、前記試薬シャトルは、閾値力を上回る力を受けると、第２の位置に前記入力トンネル内を移動するように構成され、したがって、前記試薬ボールおよび前記サンプルは、前記リザーバの中に移動し、前記リザーバが、前記第１の位置から前記第２の位置への移動の間、前記試薬シャトルの近位の前記入力トンネルから持続的にシールされる、試薬シャトルと、
前記試薬ボールおよび前記サンプルと混合された流体を分析するように構成される、センサであって、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するようにさらに構成される、センサと、
を備える、サンプル分析カートリッジ。
【請求項２】
前記シャトルの第２の端部は、過剰サンプルを前記サンプル収集デバイスの先端から払拭するように定寸される開口部を有し、したがって、最大で、前記サンプルの所定の体積が、前記リザーバ内の流体中に混合される、請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項３】
前記リザーバは、前記第１の位置から前記第２の位置への移動の間、前記シャトルの第２の端部内に部分的に挿入される前記サンプル収集デバイスを介してシールされる、請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４】
前記第２の位置において、前記サンプル収集デバイスを前記入力トンネル内に不可逆的に係止するように構成される、１つまたはそれを上回る係止部材をさらに備える、請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項５】
前記シャトルは、最大で、前記サンプルの所定の体積を格納するように構成される、１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントと、前記試薬ボールおよび随意に付加的試薬ボールを格納するように構成される、１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメントとを備え、
前記１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントおよび前記１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメントは、前記第１の位置において、前記リザーバ内の流体に暴露されず、
前記１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントおよび前記１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメントは、前記第２の位置において、前記リザーバ内の流体に暴露される、
請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項６】
前記シャトルは、少なくとも１つのサンプルコンパートメントを少なくとも１つの試薬ボールコンパートメントから分割するように構成される、コンパートメント分割器を備える、請求項５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７】
前記コンパートメント分割器は、前記第２の位置で前記サンプル調製リザーバ内に配置されると、混合を促進するように構成される、スロットを備える、請求項６に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８】
前記試薬は、複数の固体粒子、複数の親和性分子、または複数のシグナル伝達物質のうちの１つまたはそれを上回るものを備える、請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９】
前記試薬は、前記センサの作業電極にわたって磁気的に保持されるように構成される、複数の磁気粒子を備える、請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０】
前記複数の磁気粒子の少なくとも１つの磁気粒子は、シグナル伝達物質に間接的に結合されるように構成される、請求項９に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１１】
分析チャネルをさらに備え、前記センサの少なくとも一部は、前記分析チャネル内に配置され、前記試薬ボールおよび前記サンプルと混合された流体は、前記分析チャネルを介して、前記センサの少なくとも一部に進行する、請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１２】
接触スイッチ、前記リザーバ内の流体を流体的にシールするように構成されるシール材料、およびシール穿刺器をさらに備え、
前記サンプル収集デバイスの前記入力トンネル内への挿入は、（ｉ）前記シャトルを前記第１の位置から前記第２の位置に移動させ、（ｉｉ）前記シール穿刺器に前記シール材料を穿刺させ、前記リザーバ内の流体に通気させ、（ｉｉｉ）前記接触スイッチのアクティブ化を生じさせる、
請求項１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１３】
１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのサンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成される、リザーバと、
前記リザーバ内の流体を流体的にシールするように構成される、シール材料と、
前記入力トンネル内に部分的に配置される、シール穿刺器であって、前記シール穿刺器は、前記入力トンネル内のサンプル収集デバイスによって接触され、サンプル収集デバイスによって印加される力に応答して移動し、前記シール材料を穿刺させ、前記リザーバ内の流体に通気させるように構成される、シール穿刺器と、
を備える、サンプル分析カートリッジ。
【請求項１４】
前記シール穿刺器は、第１の方向および前記第１の方向と異なる第２の方向に移動し、前記シール材料を穿刺するように構成される、請求項１３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１５】
前記第１の方向は、前記入力トンネル内のサンプル収集デバイスの移動と略平行であり、前記第２の方向は、前記第１の方向と略垂直である、請求項１４に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１６】
前記シール穿刺器は、１つまたはそれを上回る穿刺器を備える、請求項１３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１７】
前記シール穿刺器はさらに、第１の方向に移動するように構成される、スライダを備え、前記１つまたはそれを上回る穿刺器は、前記第１の方向と異なる第２の方向に移動し、前記シール材料を穿刺するように構成される、請求項１６に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１８】
前記リザーバは、サンプル調製リザーバであり、
洗浄剤リザーバおよび基質リザーバをさらに備え、
前記シール穿刺器は、前記シール材料を穿刺させ、前記サンプル調製リザーバ、前記洗浄剤リザーバ、および前記基質リザーバ内の個別の流体に通気させるように構成される、
請求項１３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１９】
前記シール穿刺器は、前記入力トンネル内に配置される係合器を備え、前記係合器は、前記サンプル収集デバイスが前記入力トンネル内にあるとき、前記サンプル収集デバイスの係合ゾーンに係合するように構成される、請求項１３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２０】
接触スイッチをさらに備え、前記接触スイッチは、前記サンプル収集デバイスの前記入力トンネル内への挿入に応じて、アクティブ化されるように構成される、請求項１３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２１】
前記シール穿刺器の移動は、前記接触スイッチのアクティブ化を生じさせる、請求項２０に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２２】
前記シール穿刺器は、任意の順序において、前記サンプル収集リザーバ、前記洗浄剤リザーバ、および前記基質リザーバにわたる前記シール材料を連続して穿刺するように構成される、請求項１８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２３】
前記シール穿刺器は、穿刺し、前記リザーバ内の流体に通気後、前記シール材料内に穿刺される１つまたはそれを上回る孔から移動するように構成される、請求項１３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２４】
第１の位置において、前記リザーバと前記開口との間に配置される、接触スイッチおよびシャトルをさらに備え、前記シャトルは、第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の端部は、前記第１の位置において、前記リザーバを前記入力トンネルからシールするように構成され、前記試薬シャトルは、第２の位置に前記入力トンネル内を移動するように構成され、そこで前記サンプルは、前記リザーバの中に移動され、
前記サンプル収集デバイスの前記入力トンネル内への挿入は、（ｉ）前記シャトルを前記第１の位置から前記第２の位置に移動させ、（ｉｉ）前記シール穿刺器に前記シール材料を穿刺させ、前記リザーバ内の流体に通気させ、（ｉｉｉ）前記接触スイッチのアクティブ化を生じさせる、
請求項１３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２５】
前記第２の位置において、前記サンプル収集デバイスを前記入力トンネル内に不可逆的に係止するように構成される、１つまたはそれを上回る係止部材をさらに備える、請求項２４に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２６】
前記サンプル収集デバイスの前記入力トンネル内への挿入は、前記シャトルが前記第１の位置から前記第２の位置に移動する前に、前記シール穿刺器に前記シール材料を穿刺させ、前記リザーバ内の流体に通気させる、請求項２４に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２７】
前記サンプル収集デバイスの前記入力トンネル内への挿入は、前記第１の位置から前記第２の位置への前記シャトルの移動の間、前記シール穿刺器に前記シール材料を穿刺させ、前記リザーバ内の流体に通気させる、請求項２４に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項２８】
１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのサンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成され、かつ前記サンプル収集デバイスの遠位部分上のサンプルを受容するように構成される、リザーバと、
前記リザーバから、その中に混合された複数の磁気粒子を備える、前記サンプルおよび試薬を有する流体を受容するように構成される、分析チャネルと、
作業電極を有するセンサを備える、回路基板であって、前記センサは、前記分析チャネル内の混合された流体に暴露され、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成される、回路基板と、
を備え、
前記作業電極は、前記作業電極にわたる前記複数の磁気粒子の均質分布を助長し、前記作業電極からの前記複数の磁気粒子の移動に対する抵抗を助長するように構成される、複数の細溝でマスクされる、
サンプル分析カートリッジ。
【請求項２９】
１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのキットであって、
サンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成され、かつ前記サンプル収集デバイスの遠位部分上のサンプルを受容するように構成される、リザーバと、
前記リザーバから、その中に混合された複数の磁気粒子を備える、前記サンプルおよび試薬を有する流体を受容するように構成される、分析チャネルと、
前記分析チャネル内の混合された流体に暴露され、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成される、センサを備える、回路基板と、
を備える、サンプル分析カートリッジと、
前記サンプル分析カートリッジを受容するように構成される、サンプル分析読取機であって、前記サンプル分析読取機は、前記サンプル分析カートリッジが前記サンプル分析読取機内に挿入されると、前記センサの単一作業電極に隣接して配置されるように構成される、第１および第２の磁気発生器を有し、前記第１および第２の磁気発生器はさらに、前記単一作業電極の長さにわたって磁場を生成し、前記単一作業電極の長さにわたる前記複数の磁気粒子の均質分布を助長するように構成される、サンプル分析読取機と、
を備える、キット。
【請求項３０】
前記サンプル分析読取機による前記サンプル分析カートリッジの受容は、前記サンプル分析カートリッジと前記サンプル分析読取機との間の電気結合を生じさせる、請求項２９に記載のキット。
【請求項３１】
前記サンプル分析カートリッジは、処理のために、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を前記サンプル分析読取機に伝送するように構成される、請求項３０に記載のキット。
【請求項３２】
前記サンプル分析読取機は、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す処理された信号をコンピュータに伝送するように構成される、請求項３１に記載のキット。
【請求項３３】
前記コンピュータのプロセッサによって実行されると、前記コンピュータのディスプレイに、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す情報を表示させる、命令を伴うコンピュータ可読媒体をさらに備える、請求項３２に記載のキット。
【請求項３４】
前記サンプル分析カートリッジの筐体は、磁気発生器凹部を有する、底部表面を有し、
サンプル分析読取機内への前記サンプル分析カートリッジの受容は、前記第１および第２の磁気発生器を前記磁気発生器凹部内で部分的に移動させる、
請求項２９に記載のキット。
【請求項３５】
前記磁気発生器凹部は、前記単一作業電極に隣接して配置される、請求項３４に記載のキット。
【請求項３６】
１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのサンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成され、かつ前記サンプル収集デバイスの遠位部分上のサンプルを受容するように構成される、リザーバであって、前記リザーバは、その中にその断面全体を閉塞するための相変化材料を有する、出口を含む、リザーバと、
前記相変化材料が前記出口の断面全体を閉塞しないように、前記相変化材料を加熱するように構成される、加熱器と、
前記リザーバから前記出口を通して、その中に混合された複数の磁気粒子を備える、前記サンプルおよび試薬を有する流体を受容するように構成される、分析チャネルと、
前記分析チャネル内の混合された流体に暴露され、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成される、センサと、
を備え、
前記加熱器は、前記加熱器を前記センサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされる、
サンプル分析カートリッジ。
【請求項３７】
前記マスキング材料は、はんだマスクを備える、請求項３６に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項３８】
洗浄剤リザーバおよび洗浄剤リザーバ加熱器をさらに備え、前記洗浄剤リザーバは、洗浄流体を保持するように構成され、その中に洗浄剤リザーバ出口の断面全体を閉塞するための相変化材料を有する、洗浄剤リザーバ出口を含み、
前記洗浄剤リザーバ加熱器は、前記相変化材料が前記洗浄剤リザーバ出口の断面全体を閉塞しないように、前記洗浄剤リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成され、したがって、前記洗浄流体は、前記分析チャネルに進入し、前記センサに進行する、
請求項３６に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項３９】
前記洗浄剤リザーバ加熱器は、前記洗浄剤リザーバ加熱器を前記センサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされる、請求項３８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４０】
基質リザーバおよび基質リザーバ加熱器をさらに備え、前記基質リザーバは、基質流体を保持するように構成され、その中に基質リザーバ出口の断面全体を閉塞するための相変化材料を有する、基質リザーバ出口を含み、
前記基質リザーバ加熱器は、前記相変化材料が前記基質リザーバ出口の断面全体を閉塞しないように、前記基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成され、したがって、前記基質流体は、前記分析チャネルに進入し、前記センサに進行する、
請求項３６に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４１】
前記基質リザーバ加熱器は、前記基質リザーバ加熱器を前記センサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされる、請求項４０に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４２】
１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのサンプル分析カートリッジであって、
流体を保持するように構成され、サンプルをサンプル収集デバイスから受容するように構成される、サンプル調製リザーバであって、前記サンプル調製リザーバは、その中にサンプル調製リザーバ出口をシールするための相変化材料を有する、サンプル調製リザーバ出口を含む、サンプル調製リザーバと、
化学基質を備える流体を保持するように構成される、基質リザーバであって、前記基質リザーバは、その中に基質リザーバ出口をシールするための相変化材料を有する、基質リザーバ出口を含む、基質リザーバと、
分析チャネルであって、前記サンプルおよび基質リザーバはそれぞれ、少なくとも随時、前記分析チャネルと流体連通する、分析チャネルと、
相変化材料を備える、流体断路器と、
１つまたはそれを上回る加熱器であって、前記１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、前記サンプル調製リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成され、したがって、前記相変化材料は、前記サンプル調製リザーバ出口をシール解除し、前記流体が前記サンプルをその中に混合させ、前記分析チャネルの中に流動することを可能にする、１つまたはそれを上回る加熱器と、
を備え、
前記１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、前記サンプル調製リザーバ出口のシール解除後、前記流体断路器の相変化材料を加熱するように構成され、したがって、前記流体断路器の相変化材料は、前記分析チャネルの中に流動し、前記サンプル調製リザーバを前記基質リザーバから流体隔離し、
前記１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、前記流体断路器が前記サンプル調製リザーバを前記基質リザーバから流体隔離した後、前記基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成され、したがって、前記相変化材料は、前記基質リザーバ出口をシール解除し、前記化学基質を備える流体が前記分析チャネルの中に流動することを可能にするが、前記サンプル調製リザーバの中に流動することを可能にしない、
サンプル分析カートリッジ。
【請求項４３】
前記１つまたはそれを上回る加熱器は、サンプル調製リザーバ加熱器、流体断路器加熱器、および基質リザーバ加熱器を備え、
前記サンプル調製リザーバ加熱器は、前記サンプル調製リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成され、
前記流体断路器加熱器は、前記流体断路器の相変化材料を加熱するように構成され、
前記基質リザーバ加熱器は、前記基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成される、
請求項４２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４４】
前記サンプル調製リザーバ加熱器、前記流体断路器加熱器、および前記基質リザーバ加熱器はそれぞれ、個別の加熱器を前記分析チャネル内のセンサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされる、請求項４３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４５】
洗浄流体を保持するように構成される、洗浄剤リザーバをさらに備え、前記洗浄剤リザーバは、その中に洗浄剤リザーバ出口をシールするための相変化材料を有する、洗浄剤リザーバ出口を含む、請求項４２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４６】
前記１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、前記流体断路器が前記サンプル調製リザーバを前記基質リザーバから流体隔離した後であるが、前記１つまたはそれを上回る加熱器が前記基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱する前に、前記洗浄剤リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成され、したがって、前記相変化材料は、前記洗浄剤リザーバ出口をシール解除し、前記洗浄流体が前記分析チャネルの中に流動することを可能にし、前記サンプル調製リザーバからの磁気粒子に結合されなかったシグナル伝達物質を前記分析チャネル内のセンサから洗い流す、請求項４５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４７】
前記化学基質を備える流体は、前記サンプル調製リザーバからの磁気粒子に結合されなかったシグナル伝達物質を前記分析チャネル内のセンサから洗い流すように構成される、請求項４２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項４８】
１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのサンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプル流体に暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成される、リザーバと、
第１の位置において、前記リザーバと前記開口との間に配置される、シャトルであって、前記シャトルは、第１の端部および第２の端部を有し、サンプルコンパートメントを前記第１の端部と第２の端部との間に画定し、前記サンプルコンパートメントは、前記サンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮されるサンプル流体を受容するように構成され、前記シャトルは、閾値力を上回る力を受けると、第２の位置に前記入力トンネル内を移動するように構成され、したがって、前記サンプル流体を有するサンプルコンパートメントは、前記リザーバの中に移動される、シャトルと、
前記サンプル流体と混合された流体に暴露されるように構成される、センサであって、前記センサは、前記サンプル流体中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するようにさらに構成される、センサと、
を備える、サンプル分析カートリッジ。
【請求項４９】
前記シャトルはさらに、試薬ボールコンパートメントを前記第１の端部と第２の端部との間に画定し、前記試薬ボールコンパートメントは、試薬を備える１つまたはそれを上回る試薬ボールを格納するように構成され、
前記試薬ボールコンパートメントは、前記第１の位置において、前記リザーバの外側にあり、前記第２の位置において、前記リザーバ内にある、
請求項４８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項５０】
前記サンプルコンパートメントは、最大で、前記サンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮される前記サンプル流体の所定の体積を受容するように構成される、請求項４８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項５１】
前記サンプルコンパートメントからの前記所定の体積を上回る前記サンプル流体の体積を受容するように構成される、溢流コンパートメントをさらに備える、請求項５０に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項５２】
キットであって、
請求項４８に記載のサンプル分析カートリッジと、
前記サンプル収集デバイスであって、前記サンプル収集デバイスは、吸上作用部分を前記遠位部分に備え、前記吸上作用部分は、前記サンプル流体を吸い上げ、吸収するように構成される、前記サンプル収集デバイスと、
を備える、キット。
【請求項５３】
前記吸上作用部分は、前記サンプル流体を前記サンプルコンパートメントの中に排出するように圧縮される、請求項５２に記載のキット。
【請求項５４】
前記サンプルコンパートメントは、最大で、前記サンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮される前記サンプル流体の所定の体積を受容するように構成され、
前記サンプル分析カートリッジはさらに、前記サンプルコンパートメントからの前記所定の体積を上回る前記サンプル流体の体積を受容するように構成される、溢流コンパートメントを備え、
前記サンプル収集デバイスの吸上作用部分は、前記所定の体積を上回るサンプル流体を吸い上げ、吸収し、ユーザが、前記サンプルコンパートメントおよび前記溢流コンパートメントの中に圧縮されるサンプル流体の量を計量することを可能にするように構成される、
請求項５２に記載のキット。
【請求項５５】
前記吸上作用部分の少なくとも一部は、前記サンプル収集デバイスのシュラウド内に摺動可能に配置される、請求項５２に記載のキット。
【請求項５６】
前記サンプル分析カートリッジはさらに、前記サンプル収集デバイスが前記入力トンネル内に完全に挿入されると、前記入力トンネル内のサンプル収集デバイスを不可逆的に係止するように構成される、１つまたはそれを上回る係止部材を備える、請求項５２に記載のキット。
【請求項５７】
前記サンプル収集デバイスはさらに、収集されたサンプル流体の体積に基づいて、収集者に視覚的にアラートするように構成される、サンプル収集インジケータを備える、請求項５２に記載のキット。
【請求項５８】
前記サンプル収集インジケータは、前記収集されたサンプルの体積が増加するにつれてますます視覚的に暴露される、前記吸上作用部分内に埋設される色糸である、請求項５７に記載のキット。
【請求項５９】
カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するための方法であって、
前記カートリッジのリザーバ内の流体中に、複数の親和性分子、複数の結合解除剤、複数のシグナル伝達物質、競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子であって、それぞれ、標識を保有する、複数の競合分子、およびサンプル結合分子に事前に結合された複数のサンプル標的検体を有する、サンプルを混合させるステップと、
前記複数の結合解除剤のうちの少なくとも１つの結合解除剤を使用して、少なくとも１つの競合分子を前記事前に結合された競合結合分子から結合解除するステップと、
前記複数の結合解除剤のうちの少なくとも１つの結合解除剤を使用して、少なくとも１つのサンプル標的検体を前記事前に結合されたサンプル結合分子から結合解除するステップと、
前記結合解除された競合分子の標識を前記複数のシグナル伝達物質のうちのあるシグナル伝達物質に結合するステップと、
前記結合解除された競合分子を前記複数の親和性分子のうちのある親和性分子に結合するステップと、
前記カートリッジ内のサンプル標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項６０】
前記複数の親和性分子のうちの親和性分子はそれぞれ、固体粒子に結合される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記固体粒子は、磁気応答性材料を備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記固体粒子は、非磁気応答性材料を備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
前記非磁気応答性材料は、金ナノ粒子を備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
サンプル結合分子に事前に結合された前記複数のサンプル標的検体は、ビタミンＤ結合タンパク質分子に事前に結合された２５−ヒドロキシビタミンＤ２または２５−ヒドロキシビタミンＤ３分子を備える、請求項５９に記載の方法。
【請求項６５】
サンプル結合分子に事前に結合された前記複数の競合分子は、ビオチンで標識され、ビタミンＤ結合タンパク質分子に事前に結合された２５−ヒドロキシビタミンＤ２または２５−ヒドロキシビタミンＤ３分子を備える、請求項５９に記載の方法。
【請求項６６】
前記複数の親和性分子、前記複数の結合解除剤、前記複数のシグナル伝達物質、および競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子のうちの少なくとも１つは、試薬ボール内に貯蔵される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６７】
標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するためのサンプル分析カートリッジであって、
競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子を備える試薬ボールであって、前記複数の競合分子のそれぞれは、標識を保有する、またはシグナル伝達物質に結合される、試薬ボールと、
リザーバ流体を保持するように構成される、リザーバであって、前記リザーバは、前記リザーバ流体内で、複数の親和性分子、複数の結合解除剤、複数のシグナル伝達物質、競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子、およびサンプル収集デバイスからのサンプルであって、サンプル結合分子に事前に結合された複数のサンプル標的検体を有する、サンプルの混合を可能にするようにさらに構成され、
前記複数の結合解除剤のうちのある結合解除剤は、競合分子を前記事前に結合された競合結合分子から、またはサンプル標的検体を前記事前に結合されたサンプル結合分子から結合解除するように構成され、
前記結合解除された競合分子の標識は、シグナル伝達物質に結合するように構成され、前記結合解除された競合分子は、前記複数の親和性分子のうちのある親和性分子に結合するように構成される、
リザーバと、
前記混合されたリザーバ流体に暴露されるように構成される、センサであって、前記センサは、前記サンプル中のサンプル標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するようにさらに構成される、センサと、
を備える、サンプル分析カートリッジ。
【請求項６８】
前記リザーバはさらに、前記リザーバ流体中への複数の固体粒子の混合を可能にするように構成される、請求項６７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項６９】
各固体粒子は、前記複数の親和性分子のうちのある親和性分子に事前に結合される、請求項６８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７０】
前記複数の固体粒子は、磁気応答性材料を備える、請求項６８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７１】
前記複数の固体粒子は、非磁気応答性材料を備える、請求項６８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７２】
前記非磁気応答性材料は、金ナノ粒子を備える、請求項７１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７３】
サンプル結合分子に事前に結合された前記複数のサンプル標的検体は、結合タンパク質分子に事前に結合された２５−ヒドロキシビタミンＤ３および／または２５−ヒドロキシビタミンＤ２分子を備える、請求項６７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７４】
前記磁気応答性材料は、前記センサにわたって磁気的に保持される、請求項７０に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７５】
サンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成される、リザーバと、
第１の位置において、前記リザーバと前記開口との間の前記入力トンネル内に配置される、シャトルと、
前記第１の位置において、前記入力トンネル内に配置され、前記シャトルに結合される、コレットであって、前記コレットは、前記入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの挿入の間、前記シャトルから分断するように構成される、コレットと、
を備え、
前記シャトルは、前記コレットが前記シャトルから分断された後、前記第１の位置から第２の位置に前記入力トンネル内を移動するように構成され、したがって、前記シャトルは、前記第２の位置において、少なくとも部分的に、前記リザーバ内に配置される、
サンプル分析カートリッジ。
【請求項７６】
前記サンプルと混合された流体に暴露されるように構成される、センサをさらに備え、前記センサは、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するようにさらに構成される、請求項７５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７７】
前記シャトルは、第１の端部および前記入力トンネル内で前記第１の端部の近位に配置される第２の端部を備え、前記シャトルの第２の端部は、前記第１の位置において、前記コレットの管腔内に配置されるように構成される、請求項７５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７８】
前記シャトルの第１の端部は、前記第１の位置において、前記リザーバの壁を形成する、請求項７７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項７９】
前記コレットは、前記第１の位置において、前記コレットを前記シャトルに結合するように構成される、１つまたはそれを上回る係止アームを備える、請求項７７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８０】
前記１つまたはそれを上回る係止アームは、前記入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの挿入の間、前記サンプル収集デバイスによって１つまたはそれを上回る係止アーム上に印加される力に応答して、前記１つまたはそれを上回る係止アームを前記シャトルから分断するよう偏向されるように構成される、請求項７９に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８１】
前記リザーバ内の流体を流体的にシールするように構成されるシール材料と、前記入力トンネル内に部分的に配置される、シール穿刺器をさらに備え、前記シール穿刺器は、前記入力トンネル内のサンプル収集デバイスによって接触され、前記サンプル収集デバイスによって印加される力に応答して移動し、前記シール材料を穿刺し、前記リザーバ内の流体に通気するように構成される、請求項７５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８２】
前記コレットは、スロットを備え、前記シール穿刺器の一部は、前記スロットを通して前記入力トンネルの中に延在し、前記シール穿刺器と前記サンプル収集デバイスとの間の接触を可能にする、請求項８１に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８３】
接触スイッチをさらに備え、
前記コレットは、前記接触スイッチに隣接して配置される、偏向器部分を備え、前記偏向器部分は、前記入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの挿入の間、前記サンプル収集デバイスによって前記偏向器部分上に印加される力に応答して、前記接触スイッチをアクティブ化するように偏向するように構成される、
請求項７５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８４】
前記コレットの偏向器部分は、下向きに偏向し、前記接触スイッチをアクティブ化するように構成される、アームを備える、請求項８３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８５】
前記接触スイッチは、前記接触スイッチのアクティブ化が前記入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの完全挿入を示すように位置付けられる、請求項８３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８６】
前記シャトルは、試薬を備える試薬ボールを前記シャトルの第１の端部と第２の端部との間に格納するように構成され、
前記試薬ボールは、前記第１の位置において、前記リザーバ内の流体に暴露されず、前記第２の位置において、前記リザーバ内の流体に暴露される、
請求項７５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８７】
サンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成される、リザーバと、
前記リザーバと前記開口との間の前記入力トンネル内に配置される、コレットであって、前記コレットは、偏向器部分および前記サンプル収集デバイスの遠位部分をその中に受容するように定寸される管腔を備える、コレットと、
前記コレットの偏向器部分に隣接して配置される、接触スイッチと、
を備え、
前記偏向器部分は、前記入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの挿入の間、前記サンプル収集デバイスによって前記偏向器部分上に印加される力に応答して、前記接触スイッチをアクティブ化するように偏向するように構成される、
サンプル分析カートリッジ。
【請求項８８】
前記入力トンネル内に配置される、シャトルをさらに備え、前記シャトルは、試薬を備える試薬ボールを前記シャトルの第１の端部と第２の端部との間に格納するように構成される、請求項８７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項８９】
前記コレットの偏向器部分は、下向きに偏向し、前記接触スイッチをアクティブ化するように構成される、アームを備える、請求項８７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９０】
前記接触スイッチは、前記接触スイッチのアクティブ化が前記入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの完全挿入を示すように位置付けられる、請求項８７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９１】
前記サンプルと混合された流体に暴露されるように構成される、センサをさらに備え、前記センサは、前記サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するようにさらに構成される、請求項８７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９２】
サンプル分析カートリッジであって、
開口から延在する、入力トンネルであって、前記入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有するサンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成される、入力トンネルと、
流体を保持するように構成される、リザーバと、
第１のコンパートメントおよび第２のコンパートメントを画定する、シャトルであって、前記第１および第２のコンパートメントは、混合位置において、前記リザーバ内に配置されるように構成される、シャトルと、
音響波を放出し、前記リザーバ内の流体をある波パターンで前記第１のコンパートメントと第２のコンパートメントとの間で移動させ、前記リザーバ内の流体を混合するように構成される、超音波発生器と、
を備える、サンプル分析カートリッジ。
【請求項９３】
前記シャトルは、前記第１のコンパートメントを前記第２のコンパートメントから分割するように構成される、コンパートメント分割器を備える、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９４】
前記コンパートメント分割器の周囲を流動する流体は、前記波パターンの形成を促進する、請求項９３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９５】
前記コンパートメント分割器は、混合の間、スロットを介して、前記流体が前記コンパートメント分割器を通して流動することを可能にするように構成される、スロットを備える、請求項９３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９６】
前記コンパートメント分割器は、フランジである、請求項９３に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９７】
前記第１のコンパートメントは、試薬を備える試薬ボールを格納するように構成される、試薬ボールコンパートメントを備え、前記第２のコンパートメントは、前記サンプル収集デバイスからのサンプルを受容するように構成される、サンプルコンパートメントを備える、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９８】
前記試薬ボールは、ポリメラーゼ、プライマー、およびシグナル伝達物質を備える、請求項９７に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項９９】
前記第１および第２のコンパートメントは、混合前位置において、前記リザーバ内に配置されない、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１００】
前記超音波発生器は、圧電セラミックディスクを備える、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０１】
前記超音波発生器は、前記リザーバの壁を形成する、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０２】
前記リザーバは、対称である、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０３】
前記リザーバの壁はそれぞれ、６０°を上回る角度で衝合し、前記リザーバの出口を通した流体の空化を促進する、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０４】
前記超音波発生器は、前記リザーバの中心からずれて位置付けられ、前記リザーバ内の流体の混合を促進する、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０５】
１つまたはそれを上回るばね接触を介して前記超音波発生器に結合される、印刷回路基板をさらに備える、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０６】
前記超音波発生器は、前記１つまたはそれを上回るばね接触のみを介して、前記印刷回路基板に電気的に結合される、請求項１０５に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０７】
前記超音波発生器は、プロセッサからの信号に応答して、アクティブ化される、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０８】
前記リザーバ内の流体の温度を示す温度を感知するように構成される、温度センサをさらに備える、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１０９】
前記温度センサは、前記超音波発生器に隣接して位置付けられる、印刷回路基板上に配置される、請求項１０８に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１１０】
前記入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの挿入を示すように構成される、接触スイッチをさらに備え、
前記超音波発生器は、前記接触スイッチの作動後、前記音響波を放出するように構成される、
請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１１１】
前記超音波発生器によって放出される音響波は、前記リザーバ内で混合された流体の反応を等温的に増幅させるように構成される、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１１２】
キットであって、
サンプル分析カートリッジであって、
流体を保持し、サンプル収集デバイスによって収集されたサンプルを受容するように構成される、リザーバと、
音響波を放出し、前記流体および前記サンプルを前記リザーバ内で混合するように構成される、超音波発生器と、
前記リザーバ内の流体の温度を示す信号を生成するように構成される、温度センサと、
を備える、サンプル分析カートリッジと、
前記サンプル分析カートリッジに電気的に結合されるように構成される、読取機であって、
前記超音波発生器をアクティブ化し、前記音響波を放出し、前記温度センサからの信号を監視するように構成される、プロセッサであって、前記プロセッサは、前記信号が閾値外の前記リザーバ内の流体の温度を示す場合、前記超音波発生器からの前記音響波の放出を修正するようにさらに構成される、プロセッサ、
を備える、読取機と、
を備える、キット。
【請求項１１３】
前記サンプル分析カートリッジはさらに、印刷回路基板を備え、前記温度センサは、前記超音波発生器に隣接して位置付けられる、前記印刷回路基板上に配置される、請求項１１２に記載のキット。
【請求項１１４】
前記サンプル分析カートリッジはさらに、前記サンプル分析カートリッジの入力トンネル内への前記サンプル収集デバイスの挿入を示す信号を生成するように構成される、接触スイッチを備え、
前記読取機のプロセッサは、前記信号を前記接触スイッチから受信し、前記接触スイッチからの信号の受信後、前記超音波発生器をアクティブ化するように構成される、
請求項１１２に記載のキット。
【請求項１１５】
前記プロセッサは、前記信号が、前記リザーバ内の流体の温度が前記閾値を上回ることを示す場合、前記超音波発生器のデューティサイクルを減少させることによって、前記超音波発生器からの前記音響波の放出を修正する、請求項１１２に記載のキット。
【請求項１１６】
前記プロセッサは、前記信号が、前記リザーバ内の流体の温度が前記閾値を下回ることを示す場合、前記超音波発生器のデューティサイクルを増加させることによって、前記超音波発生器からの前記音響波の放出を修正する、請求項１１２に記載のキット。
【請求項１１７】
前記プロセッサは、前記信号が、前記リザーバ内の流体の温度が前記閾値を上回ることを示す場合、前記超音波発生器を非アクティブ化することによって、前記超音波発生器からの前記音響波の放出を修正する、請求項１１２に記載のキット。
【請求項１１８】
前記超音波発生器によって放出される音響波は、前記リザーバ内で混合された流体の反応を等温的に増幅させるように構成される、請求項１１２に記載のキット。
【請求項１１９】
前記サンプル分析カートリッジ内に配置される、試薬ボールをさらに備え、前記超音波発生器は、前記音響波を放出し、前記流体、前記試薬ボール、および前記サンプルを前記リザーバ内で混合するように構成される、請求項１１２に記載のキット。
【請求項１２０】
前記試薬ボールは、ポリメラーゼ、プライマー、およびシグナル伝達物質を備える、請求項１１９に記載のキット。
【請求項１２１】
前記サンプル分析カートリッジはさらに、前記試薬ボールを格納するように構成される、シャトルを備える、請求項１１９に記載のキット。
【請求項１２２】
マイクロ流体カートリッジにおいて使用するためのセンサであって、
正の対照作業電極に事前に結合された親和性分子を備える、正の対照作業電極であって、前記正の対照作業電極は、前記親和性分子に直接または間接的に結合されるシグナル伝達物質と化学基質との間の反応に基づいて、第１の信号を生成するように構成される、正の対照作業電極と、
前記作業電極に局在化されたシグナル伝達物質と前記化学基質との間の反応に基づいて、第２の信号を生成するように構成される、作業電極と、
自己組織化単分子膜を備える、負の対照作業電極であって、前記負の対照作業電極は、前記負の作業電極に局在化されたシグナル伝達物質と前記化学基質との間の反応に基づいて、第３の信号を生成するように構成される、負の対照作業電極と、
を備える、センサ。
【請求項１２３】
前記第２の信号は、サンプル中の前記１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または数のうちの少なくとも１つを示す、請求項１２２に記載のセンサ。
【請求項１２４】
前記第１の信号は、試験の信頼性を示す、請求項１２２に記載のセンサ。
【請求項１２５】
前記試験は、前記第１の信号が所定の範囲内にある反応の量を示す場合、信頼性があると判定される、請求項１２４に記載のセンサ。
【請求項１２６】
前記第３の信号は、試験の信頼性を示す、請求項１２２に記載のセンサ。
【請求項１２７】
前記試験は、前記第３の信号が前記反応の量が閾値を下回ることを示す場合、信頼性があると判定される、請求項１２６に記載のセンサ。
【請求項１２８】
請求項１２２に記載のセンサを備える、カートリッジであって、前記カートリッジは、分析チャネルをさらに備え、
前記正の対照作業電極、前記作業電極、および前記負の対照作業電極は、前記分析チャネル内に配置される、
カートリッジ。
【請求項１２９】
請求項１２８に記載のカートリッジを備える、キットであって、前記キットは、前記第２の信号を処理し、サンプル中の前記１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または数のうちの少なくとも１つを示す情報を生成するように構成される、プロセッサをさらに備える、キット。
【請求項１３０】
前記プロセッサはさらに、前記第１の信号を処理し、前記第１の信号が所定の範囲内の前記反応の量を示すかどうかを判定するように構成される、請求項１２９に記載のキット。
【請求項１３１】
前記プロセッサは、前記量が前記所定の範囲外である場合、アラートを生成するように構成される、請求項１３０に記載のキット。
【請求項１３２】
前記プロセッサはさらに、前記第３の信号を処理し、前記第３の信号が前記反応の量が閾値を下回ることを示すかどうかを判定するように構成される、請求項１２９に記載のキット。
【請求項１３３】
前記プロセッサは、前記量が前記閾値を上回る場合、アラートを生成するように構成される、請求項１３２に記載のキット。
【請求項１３４】
前記プロセッサは、読取機の構成要素である、請求項１２９に記載のキット。
【請求項１３５】
前記作業電極は、前記作業電極にわたって局在化された前記シグナル伝達物質に直接または間接的に結合される複数の磁気粒子の均質分布を助長し、前記作業電極からの前記複数の磁気粒子の移動に対する抵抗を助長するように構成される、複数の細溝でマスクされる、請求項１２２に記載のセンサ。
【請求項１３６】
前記作業電極は、自己組織化単分子膜を備える、請求項１２２に記載のセンサ。
【請求項１３７】
前記作業電極は、前記作業電極に事前に結合された親和性分子を備える、請求項１２２に記載のセンサ。
【請求項１３８】
請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジにおける標的核酸の等温増幅のための方法であって、
前記リザーバ内で、直接または間接的に、アンプリコンとシグナル伝達物質を接触させ、アンプリコン−シグナル伝達物質錯体を形成するステップであって、前記超音波発生器は、前記音響波を前記リザーバに向かって放出し、前記リザーバ内での前記標的核酸の増幅を助長するように構成される、ステップと、
前記アンプリコン−シグナル伝達物質錯体と基質リザーバから基質を反応させるステップと、
増幅された核酸の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項１３９】
前記シャトル内に保持される試薬ボールをさらに備え、前記試薬ボールは、等温反応による標的核酸の増幅のための試薬を備える、請求項９２に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１４０】
前記試薬は、ポリメラーゼ、前記標的核酸の増幅のためのプライマー、および前記標的核酸の増幅の検出のためのシグナル伝達物質を備える、請求項１３９に記載のサンプル分析カートリッジ。
【請求項１４１】
前記標的核酸の検出のために、固体粒子に共有または非共有結合される、１つまたはそれを上回る親和性分子をさらに備える、請求項１４０に記載のサンプル分析カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年７月１７日に出願された米国仮出願第６２／１９４，１０１号に対する優先権を主張するものであり、該米国仮出願の全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本技術は、概して、分子検出の分野に関する。具体的には、本技術は、収集されたサンプル内の１つまたはそれを上回る特定の検体の存在、非存在、および／または量を検出するためのマイクロ流体デバイス、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
サンプル内の核酸、タンパク質、および／または他の着目分子の存在、非存在、ならびに／もしくは量を同定するための従来の技術は、多くの場合、高価な研究室機器および高度な訓練を受けた医療専門家の専門知識を必要とする。その結果として、そのような分析は、典型的には、研究室または医療施設内で行われる。そのような分子検出は、例えば、個人または他の動物内、もしくは環境内の病原体、疾患、汚染、過剰摂取、および中毒の存在を検出するために重要であり得る。残念ながら、現在、個人は、適正な試験を行うことができるようになる前および結果を生成して分析することができるようになる前に、長い待ち時間に直面し得る。長い待ち時間および研究室または医療施設への移動の不便さにより、疾患および汚染は、多くの場合、拡散し、該疾患または汚染の存在が同定される前でさえ、重大な害を引き起こし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
改良型分子検出および定量化技術の有意な必要性がある。本明細書に説明されるのは、現在使用されている従来のデバイスより少ない時間で、かつ少ない技術的専門知識を用いて、着目分子を検出し得る、デバイスである。本デバイスは、非臨床設定で、例えば、学校、勤務先、および家庭内で、消費者によって利用されてもよい。加えて、本デバイスは、薬局または医療施設に来院した消費者によって使用することができ、消費者が薬剤師または医療関係者と話す時間までに結果が入手可能であるように、迅速に結果を生成し得る。本明細書のデバイスはまた、生体有害リスクを最小限化するように構成されてもよい。
【０００５】
本開示の一側面は、分子を検出するためのシステムを対象とする。種々の実施形態では、本システムは、カートリッジデバイスと、カートリッジデバイスに取り外し可能に結合される読取機デバイスと、サンプル収集デバイスとを含む。
【０００６】
サンプル調製試薬が、本システム内で使用されてもよく、それぞれ表面結合親和性分子を有する、複数の磁気粒子、それぞれシグナル伝達物質を含み得る、複数の検出剤、複数の増幅試薬、および／または標的検体へのアクセスならびに標的検体と表面結合親和性分子と検出剤との間の結合を促進するための複数の作用物質を含んでもよい。
【０００７】
一側面によると、サンプル分析カートリッジが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、試薬シャトル、および／またはセンサを含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成されてもよい。リザーバは、リザーバ内に事前に充填され得る、または充填され得ない、流体を保持するように構成されてもよい。試薬シャトルは、第１の位置では、リザーバと開口との間に配置されてもよく、試薬シャトルは、第１の端部および第２の端部を有してもよい。試薬シャトルは、試薬を備える試薬ボール（例えば、サンプル調製試薬）を第１の端部と第２の端部との間に格納するように構成されてもよい。第１の端部は、第１の位置では、リザーバを入力トンネルからシールするように構成されてもよい。試薬シャトルは、閾値力を上回る力を受けると、第２の位置に入力トンネル内を移動し、したがって、試薬ボールおよびサンプルは、リザーバの中に移動するように設計されてもよい。リザーバは、第１の位置から第２の位置への移動の間、試薬シャトルの近位の入力トンネルから持続的にシールされてもよい。センサは、試薬ボールおよびサンプルと混合された流体を分析するように構成され、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するようにさらに構成されてもよい。
【０００８】
シャトルの第２の端部は、過剰サンプルをサンプル収集デバイスの先端から払拭するように定寸される開口部を有し、したがって、最大で、サンプルの所定の体積が、リザーバ内の流体中に混合されてもよい。リザーバは、第１の位置から第２の位置への移動の間、シャトルの第２の端部内に部分的に挿入されるサンプル収集デバイスを介してシールされてもよい。カートリッジは、第２の位置では、サンプル収集デバイスを入力トンネル内に不可逆的に係止するように構成される、１つまたはそれを上回る係止部材を有してもよい。
【０００９】
シャトルは、最大で、サンプルの所定の体積を格納するように構成される、１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントと、試薬ボールおよび随意に付加的試薬ボールを格納するように構成される、１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメントとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントおよび１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメントは、第１の位置では、リザーバ内の流体に暴露されない。１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントおよび１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメントは、第２の位置では、リザーバ内の流体に暴露されてもよい。シャトルは、少なくとも１つのサンプルコンパートメントを少なくとも１つの試薬ボールコンパートメントから分割するように構成される、コンパートメント分割器を有してもよい。コンパートメント分割器は、第２の位置でサンプル調製リザーバ内に配置されると、混合を促進するように構成される、スロットを有してもよい。
【００１０】
試薬は、複数の固体粒子、複数の親和性分子、および／または複数のシグナル伝達物質のうちの１つもしくはそれを上回るものを含んでもよい。試薬は、センサの作業電極にわたって磁気的に保持されるように構成される、複数の磁気粒子を含んでもよい。複数の磁気粒子の少なくとも１つの磁気粒子は、シグナル伝達物質に間接的に結合されるように構成されてもよい。
【００１１】
カートリッジは、例えば、カートリッジ筐体内に分析チャネルを含んでもよい。センサの少なくとも一部は、分析チャネル内に配置されてもよく、試薬ボールおよびサンプルと混合された流体は、分析チャネルを介して、センサの少なくとも一部に進行してもよい。
【００１２】
カートリッジは、接触スイッチ、リザーバ内の流体を流体的にシールするように構成されるシール材料、および／またはシール穿刺器を含んでもよく、それらの構成要素はそれぞれ、カートリッジ筐体内にあってもよい。サンプル収集デバイスの入力トンネル内への挿入は、（ｉ）シャトルを第１の位置から第２の位置に移動させ、（ｉｉ）シール穿刺器にシール材料を穿刺させ、リザーバ内の流体に通気させ、および／または（ｉｉｉ）接触スイッチのアクティブ化を生じさせてもよい。
【００１３】
別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、シール材料、および／またはシール穿刺器を含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成されてもよい。リザーバは、事前に充填され得る、または充填され得ない、流体を保持するように構成されてもよい。シール材料は、リザーバ内の流体を流体的にシールするように構成されてもよい。シール穿刺器は、入力トンネル内に部分的に配置されてもよく、シール穿刺器は、入力トンネル内のサンプル収集デバイスによって接触され、サンプル収集デバイスによって印加される力に応答して移動し、シール材料を穿刺させ、リザーバ内の流体に通気させるように構成されてもよい。
【００１４】
シール穿刺器は、第１の方向および第１の方向と異なる第２の方向に移動し、シール材料を穿刺するように構成されてもよい。第１の方向は、入力トンネル内のサンプル収集デバイスの移動と略平行であってもよく、第２の方向は、第１の方向と略垂直であってもよい。シール穿刺器は、１つまたはそれを上回る穿刺器を含んでもよい。シール穿刺器は、第１の方向に移動するように構成される、スライダを含んでもよく、１つまたはそれを上回る穿刺器は、第１の方向と異なる第２の方向に移動し、シール材料を穿刺するように構成されてもよい。
【００１５】
リザーバは、サンプル調製リザーバであってもよく、流体中にあり得る、および／または例えば、試薬ボールの導入を介して導入され得る、サンプル調製試薬を保持するように構成されてもよい。カートリッジはまた、洗浄剤リザーバおよび／または基質リザーバを含んでもよい。シール穿刺器は、シール材料を穿刺させ、サンプル調製リザーバ、洗浄剤リザーバ、および基質リザーバ内の個別の流体に通気させるように構成されてもよい。シール穿刺器は、入力トンネル内に配置される係合器を含んでもよく、係合器は、サンプル収集デバイスが入力トンネル内にあるとき、サンプル収集デバイスの係合ゾーンに係合するように構成されてもよい。
【００１６】
カートリッジは、筐体内の回路基板上に配置され得る、接触スイッチを含んでもよい。接触スイッチは、サンプル収集デバイスの入力トンネル内への挿入に応じて、アクティブ化されるように構成されてもよい。シール穿刺器の移動は、接触スイッチのアクティブ化を生じさせてもよい。シール穿刺器は、任意の順序において、サンプル収集リザーバ、洗浄剤リザーバ、および基質リザーバにわたるシール材料を連続して穿刺するように構成されてもよい。シール穿刺器は、穿刺し、リザーバ内の流体に通気後、シール材料内に穿刺される１つまたはそれを上回る孔から移動するように構成されてもよい。
【００１７】
カートリッジは、第１の位置では、リザーバと開口との間に配置される、接触スイッチおよびシャトルを含んでもよい。シャトルは、第１の端部および第２の端部を有してもよく、第１の端部は、第１の位置では、リザーバを入力トンネルからシールするように構成されてもよい。試薬シャトルは、第２の位置に入力トンネル内を移動するように構成されてもよく、そこでサンプルは、リザーバの中に移動される。サンプル収集デバイスの入力トンネル内への挿入は、（ｉ）シャトルを第１の位置から第２の位置に移動させ、（ｉｉ）シール穿刺器にシール材料を穿刺させ、リザーバ内の流体に通気させ、および／または（ｉｉｉ）接触スイッチのアクティブ化を生じさせてもよい。カートリッジは、第２の位置では、サンプル収集デバイスを入力トンネル内に不可逆的に係止するように構成される、１つまたはそれを上回る係止部材を含んでもよい。１つまたはそれを上回る係止部材は、サンプル収集デバイスの入力トンネル内への部分的および／または完全挿入の間、入力トンネル内のサンプル収集デバイスを不可逆的に係止してもよい。
【００１８】
サンプル収集デバイスの入力トンネル内への挿入は、シャトルが第１の位置から第２の位置に移動する前に、シール穿刺器にシール材料を穿刺させ、リザーバ内の流体に通気させてもよい。代替として、または加えて、サンプル収集デバイスの入力トンネル内への挿入は、第１の位置から第２の位置へのシャトルの移動の間、シール穿刺器にシール材料を穿刺させ、リザーバ内の流体に通気させてもよい。
【００１９】
さらに別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、分析チャネル、および／または回路基板を含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成されてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成されてもよく、サンプル収集デバイスの遠位部分上のサンプルを受容するように構成されてもよい。分析チャネルは、リザーバから、その中に混合された複数の磁気粒子を備える、サンプルおよび試薬を有する流体を受容するように構成されてもよい。回路基板は、作業電極を有する、センサを含んでもよく、センサは、分析チャネル内の混合された流体に暴露され、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成されてもよい。作業電極は、作業電極にわたる複数の磁気粒子の均質分布を助長し、作業電極からの複数の磁気粒子の移動に対する抵抗を助長するように構成される、複数の細溝でマスクされてもよい。
【００２０】
さらに別の側面によると、キットが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。キットは、サンプル収集デバイス、サンプル分析カートリッジ、および／またはサンプル分析読取機を含んでもよい。サンプル収集デバイスは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有してもよい。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、分析チャネル、および／または回路基板を含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、サンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成されてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成され、サンプル収集デバイスの遠位部分上のサンプルを受容するように構成されてもよい。分析チャネルは、リザーバから、その中に混合された複数の磁気粒子を備える、サンプルおよび試薬を有する流体を受容するように構成されてもよい。回路基板は、分析チャネル内の混合された流体に暴露され、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成される、センサを含んでもよい。サンプル分析読取機は、サンプル分析カートリッジを受容するように構成されてもよい。サンプル分析読取機は、サンプル分析カートリッジがサンプル分析読取機内に挿入されると、センサの単一作業電極に隣接して配置されるように構成される、第１および第２の磁気発生器を有してもよい。第１および第２の磁気発生器は、単一作業電極の長さにわたって磁場を生成し、単一作業電極の長さにわたる複数の磁気粒子の均質分布を助長するように構成されてもよい。
【００２１】
サンプル分析読取機によるサンプル分析カートリッジの受容は、サンプル分析カートリッジとサンプル分析読取機との間の電気結合を生じさせてもよい。サンプル分析カートリッジは、処理のために、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを示す信号をサンプル分析読取機に伝送するように構成されてもよい。サンプル分析読取機は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを示す処理された信号をコンピュータに伝送するように構成されてもよい。キットは、コンピュータのプロセッサによって実行されると、コンピュータのディスプレイに、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す情報を表示させる、命令を伴うコンピュータ可読媒体を含んでもよい。
【００２２】
サンプル分析カートリッジの筐体は、磁気発生器凹部を有する、底部表面を含んでもよい。サンプル分析読取機内へのサンプル分析カートリッジの受容は、第１および第２の磁気発生器を磁気発生器凹部内で部分的に移動させてもよい。磁気発生器凹部は、単一作業電極に隣接して配置されてもよい。
【００２３】
別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、加熱器、分析チャネル、および／またはセンサを含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、入力トンネルは、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成されてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成され、サンプル収集デバイスの遠位部分上のサンプルを受容するように構成されてもよい。リザーバは、その中にその断面全体を閉塞するための相変化材料を有する、出口を含んでもよい。加熱器は、相変化材料が出口の断面全体を閉塞しないように、相変化材料を加熱するように構成されてもよい。分析チャネルは、リザーバから出口を通して、その中に混合された複数の磁気粒子を備える、サンプルおよび試薬を有する流体を受容するように構成されてもよい。センサは、分析チャネル内の混合された流体に暴露され、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成されてもよい。加熱器は、加熱器をセンサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされてもよい。マスキング材料は、はんだマスクであってもよい。
【００２４】
カートリッジは、洗浄剤リザーバおよび洗浄剤リザーバ加熱器を含んでもよい。洗浄剤リザーバは、洗浄流体を保持するように構成されてもよく、その中に洗浄剤リザーバ出口の断面全体を閉塞するための相変化材料を有する、洗浄剤リザーバ出口を含んでもよい。洗浄剤リザーバ加熱器は、相変化材料が洗浄剤リザーバ出口の断面全体を閉塞しないように、洗浄剤リザーバ出口内の相変化材料を加熱し、したがって、洗浄流体は、分析チャネルに進入し、センサに進行するように構成されてもよい。洗浄剤リザーバ加熱器は、洗浄剤リザーバ加熱器をセンサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされてもよい。
【００２５】
カートリッジは、基質リザーバおよび基質リザーバ加熱器を含んでもよい。基質リザーバは、基質流体を保持するように構成されてもよく、その中に基質リザーバ出口の断面全体を閉塞するための相変化材料を有する、基質リザーバ出口を含んでもよい。基質リザーバ加熱器は、相変化材料が基質リザーバ出口の断面全体を閉塞しないように、基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱し、したがって、基質流体は、分析チャネルに進入し、センサに進行するように構成されてもよい。基質リザーバ加熱器は、基質リザーバ加熱器をセンサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされてもよい。
【００２６】
さらに別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。サンプル分析カートリッジは、サンプル調製リザーバ、基質リザーバ、分析チャネル、流体断路器、および／または１つもしくはそれを上回る加熱器を含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。サンプル調製リザーバは、流体を保持するように構成されてもよく、サンプルをサンプル収集デバイスから受容するように構成されてもよい。サンプル調製リザーバは、その中にサンプル調製リザーバ出口をシールするための相変化材料を有する、サンプル調製リザーバ出口を含んでもよい。基質リザーバは、化学基質を備える流体を保持するように構成されてもよい。基質リザーバは、その中に基質リザーバ出口をシールするための相変化材料を有する、基質リザーバ出口を含んでもよい。サンプル調製および基質リザーバはそれぞれ、少なくとも随時、分析チャネルと流体連通してもよい。流体断路器は、相変化材料であってもよい。１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、サンプル調製リザーバ出口内の相変化材料を加熱し、したがって、相変化材料は、サンプル調製リザーバ出口をシール解除し、流体がサンプルをその中に混合させ、分析チャネルの中に流動することを可能にするように構成されてもよい。１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、サンプル調製リザーバ出口のシール解除後、流体断路器の相変化材料を加熱し、したがって、流体断路器の相変化材料は、分析チャネルの中に流動し、サンプル調製リザーバを基質リザーバから流体隔離するように構成されてもよい。１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、流体断路器がサンプル調製リザーバを基質リザーバから流体隔離した後、基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱し、したがって、相変化材料は、基質リザーバ出口をシール解除し、化学基質を備える流体が分析チャネルの中に流動することを可能にするが、サンプル調製リザーバの中に流動することを可能にしないように構成されてもよい。
【００２７】
１つまたはそれを上回る加熱器は、サンプル調製リザーバ加熱器、流体断路器加熱器、および／または基質リザーバ加熱器を含んでもよい。サンプル調製リザーバ加熱器は、サンプル調製リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成されてもよい。流体断路器の流体断路器加熱器は、相変化材料を加熱するように構成されてもよい。基質リザーバ加熱器は、基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱するように構成されてもよい。サンプル調製リザーバ加熱器、流体断路器加熱器、および基質リザーバ加熱器はそれぞれ、個別の加熱器を分析チャネル内のセンサから電気的に絶縁するように構成される、マスキング材料でマスクされてもよい。
【００２８】
カートリッジは、洗浄流体を保持するように構成される、洗浄剤リザーバを含んでもよい。洗浄剤リザーバは、その中に洗浄剤リザーバ出口をシールするための相変化材料を有する、洗浄剤リザーバ出口を含んでもよい。１つまたはそれを上回る加熱器のうちの少なくとも１つは、流体断路器がサンプル調製リザーバを基質リザーバから流体隔離した後、但し、１つまたはそれを上回る加熱器が基質リザーバ出口内の相変化材料を加熱する前に、洗浄剤リザーバ出口内の相変化材料を加熱し、したがって、相変化材料は、洗浄剤リザーバ出口をシール解除し、洗浄流体が分析チャネルの中に流動することを可能にし、サンプル調製リザーバからの磁気粒子に結合されなかったシグナル伝達物質を分析チャネル内のセンサから洗い流すように構成されてもよい。化学基質を有する流体は、サンプル調製リザーバからの磁気粒子に結合されなかったシグナル伝達物質を分析チャネル内のセンサから洗い流すように構成されてもよい。
【００２９】
別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、シャトル、および／またはセンサを含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、入力トンネルは、サンプル流体に暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成されてもよい。リザーバは、事前に充填され得る、または充填され得ない、流体を保持するように構成されてもよい。シャトルは、第１の位置では、リザーバと開口との間に配置されてもよい。シャトルは、第１の端部および第２の端部を有してもよく、サンプルコンパートメントを第１の端部と第２の端部との間に画定してもよい。サンプルコンパートメントは、サンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮されるサンプル流体を受容するように構成されてもよい。シャトルは、閾値力を上回る力を受けると、第２の位置に入力トンネル内を移動し、したがって、サンプル流体を有するサンプルコンパートメントは、リザーバの中に移動されるように構成されてもよい。センサは、サンプル流体と混合された流体に暴露されるように構成されてもよく、センサはさらに、サンプル流体中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成されてもよい。
【００３０】
シャトルはさらに、試薬ボールコンパートメントを第１の端部と第２の端部との間に画定してもよい。試薬ボールコンパートメントは、試薬を備える１つまたはそれを上回る試薬ボールを格納するように構成されてもよい。試薬ボールコンパートメントは、第１の位置では、リザーバの外側にあって、第２の位置では、リザーバ内にあってもよい。サンプルコンパートメントは、最大で、サンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮されるサンプル流体の所定の体積を受容するように構成されてもよい。カートリッジは、サンプルコンパートメントからの所定の体積を上回るサンプル流体の体積を受容するように構成される、溢流コンパートメントを含んでもよい。
【００３１】
試薬ボールは、標的検体の増幅を実施するために必要な試薬を備える。試薬ボールは、任意の適切なおよび形状であることができ、その非限定的実施例は、約１ｍｍ〜約７ｍｍ、または代替として、約２ｍｍ〜約５ｍｍ、または代替として、約３ｍｍ、または代替として、約７ｍｍ未満、または代替として、約５ｍｍ未満、または代替として、約４ｍｍ未満の直径を含む。試薬ボールは、任意の適切な形状、例えば、球状、円筒形、円錐形、または楕円形であることができる。
【００３２】
試薬ボールの成分は、検体ならびに増幅および後続検出および／または定量化のためのその方法のために事前に選択される。一側面では、試薬ボールの成分は、ホルモン、他の小分子、またはタンパク質もしくはフラグメントの検出もしくは定量化のための試薬を備える。別の側面では、試薬ボールの成分は、核酸を増幅させるステップを含む方法による、核酸の検出および／または定量化のための試薬を備える。
【００３３】
キットが、サンプル分析カートリッジおよびサンプル収集デバイスを含むように提供されてもよい。サンプル収集デバイスは、吸上作用部分を遠位部分に含んでもよい。吸上作用部分は、サンプル流体を吸い上げ、吸収するように構成されてもよい。吸上作用部分は、サンプル流体をサンプルコンパートメントの中に排出するように圧縮されてもよい。サンプルコンパートメントは、最大で、サンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮されるサンプル流体の所定の体積を受容するように構成されてもよい。サンプル分析カートリッジはさらに、サンプルコンパートメントからの所定の体積を上回るサンプル流体の体積を受容するように構成される、溢流コンパートメントを含んでもよい。サンプル収集デバイスの吸上作用部分は、所定の体積を上回るサンプル流体を吸い上げ、吸収し、ユーザが、サンプルコンパートメントおよび溢流コンパートメントの中に圧縮されるサンプル流体の量を計量することを可能にするように構成されてもよい。吸上作用部分の少なくとも一部は、サンプル収集デバイスのシュラウド内に摺動可能に配置されてもよい。
【００３４】
サンプル分析カートリッジはさらに、サンプル収集デバイスが入力トンネル内に完全に挿入されると、入力トンネル内のサンプル収集デバイスを不可逆的に係止するように構成される、１つまたはそれを上回る係止部材を含んでもよい。サンプル収集デバイスはさらに、収集されたサンプル流体の体積に基づいて、収集者に視覚的にアラートするように構成される、サンプル収集インジケータを含んでもよい。サンプル収集インジケータは、収集されたサンプルの体積が増加するにつれてますます視覚的に暴露される、吸上作用部分内に埋設される色糸であってもよい。
【００３５】
別の側面によると、組成物および方法が、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを検出および／または定量化するために提供される。本方法は、カートリッジのリザーバ内の流体中に、複数の親和性分子、複数の結合解除剤、複数のシグナル伝達物質、競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子であって、それぞれ、標識を保有する、複数の競合分子、およびサンプル結合分子に事前に結合された複数のサンプル標的検体を有する、サンプルを混合させるステップ、複数の結合解除剤のうちの少なくとも１つの結合解除剤を使用して、少なくとも１つの競合分子を事前に結合された競合結合分子から結合解除するステップ、複数の結合解除剤のうちの少なくとも１つの結合解除剤を使用して、少なくとも１つのサンプル標的検体を事前に結合されたサンプル結合分子から結合解除するステップ、結合解除された競合分子の標識を複数のシグナル伝達物質のうちのあるシグナル伝達物質に結合するステップ、結合解除された競合分子を複数の親和性分子のうちのある親和性分子に結合するステップ、および／またはカートリッジ内のサンプル標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するステップを含んでもよい。試薬ボールは、多くのサイズであることができ、その非限定的実施例は、約１ｍｍ〜約７ｍｍ、または代替として、約２ｍｍ〜約５ｍｍ、または代替として、約３ｍｍ、または代替として、約７ｍｍ未満、または代替として、約５ｍｍ未満、または代替として、約４ｍｍ未満の直径を有することを含む。試薬ボールは、球形として図示されるが、本開示は、それに限定されず、多くの形状が、使用されてもよく、それぞれ同一または異なる試薬を含有する、複数の試薬ボールもまた、使用されてもよい。
【００３６】
別の側面によると、組成物および方法が、カートリッジ内のサンプル中の標的検体、例えば、標的核酸（デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ））の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを増幅ならびに検出および／または定量化するために提供される。本方法は、カートリッジのリザーバ内の流体中に、増幅反応を促進する複数の酵素、例えば、ポリメラーゼと、逆転写酵素と、そこに結合される親和性分子を有する複数の磁気ビーズと、標識され得る、または標識され得ない、複数のフォワードおよびリバースプライマーとを混合させることによって、複数の捕捉要素を備える複数のアンプリコンを調製するステップを含む、または代替として、それから本質的に成る。
【００３７】
さらなる側面では、本明細書に提供されるのは、組成物およびその使用方法であって、試薬ボールはさらに、標的核酸を増幅させるように選択され、それぞれそこに結合されるスペーサ要素および捕捉要素を有する、複数のフォワードプライマーと、標的核酸を増幅させるように選択され、それぞれそこに結合されたスペーサ要素およびシグナル伝達物質またはシグナル伝達捕捉要素を有する、複数のリバースプライマーと、増幅反応のための複数のヌクレオチドまたはその類似体（ｄＮＴＰ）とを含有する。
【００３８】
さらなる側面では、試薬ボールはさらに、標的核酸に結合するように選択されたリバースプライマーを含有し、リバースプライマーは、レポータ捕捉要素に直接または間接的に共役されたスペーサ要素を備える。さらなる側面では、試薬ボールはさらに、増幅反応を促進するために有効な有効量の逆転写酵素を含有する。
【００３９】
なおもさらなる側面では、試薬ボールはまた、レポータ要素に共役された複数のレポータ親和性要素を含有する。
【００４０】
さらなる側面では、試薬ボールはまた、限定ではないが、大腸菌からのＳＳＢまたはファージからのＧＰ３２等、当業者に公知の１本鎖結合タンパク質、例えば、約９個〜約１８個のアミノ酸を含有する。
【００４１】
一側面では、試薬ボールはさらに、複数のＤＮＡ鋳型対照核酸を含有する。別の側面では、試薬ボールは、代替として、またはまた、複数のＲＮＡ鋳型対照核酸を含有する。
【００４２】
さらなる側面では、試薬ボールは、複数の逆転写酵素特異的プライマーを含有し、ＲＮＡからｃＤＮＡへの逆転写を促進し得る。なおもさらなる側面では、試薬ボールはまた、それぞれそこに結合されたスペーサ要素およびシグナル伝達物質を有する内部対照としての役割を果たすように選択される、複数のリバースプライマーと、それぞれそこに結合されたスペーサ要素および捕捉要素を有する内部対照としての役割を果たすように選択される、複数のフォワードプライマーとを含有してもよい。
【００４３】
標識プライマーに加え、試薬ボールは、少なくとも同一標的領域、随意に、標的配列の隣接配列を増幅させるように設計される、有効量の複数の非標識プライマーを含有することができる。非標識プライマーの存在は、標識プライマーが、他の要素、例えば、固体粒子またはシグナル伝達物質に結合するにつれて、より立体的に障害され得るため、増幅をより効率的にすることができる。
【００４４】
試薬ボールはさらに、有効量の１つまたはそれを上回る溶解剤を含有し、標的核酸、鋳型、および／または対照をサンプル中の細胞、微生物、またはウイルスから遊離させることができる。
【００４５】
さらなる側面では、試薬ボールは、有効量のヘリカーゼを含有し、プライマーまたはＲｅｃＡもしくはＵｖｓＸまたはＲＡＤ５１等のその類似体を装填するために、ｄｓＤＮＡを巻き戻す。さらに、試薬ボールは、ｍｕｔＬ、ＲｅｃＦＯＲ酵素、ＵｖｓＹを含有してもよい。
【００４６】
一側面では、増幅試薬は、任意の１つまたはそれを上回る他の増幅反応、例えば、ＰＣＲ法または等温増幅のために選択される。レポータ要素および／または捕捉要素は、核酸の５’末端または核酸配列に沿って、すなわち、５’末端の内部に位置する。レポータおよび／または捕捉要素は、核酸に共有または非共有付着される。
【００４７】
一側面では、要素は、サンプル試薬ボール内に提供され、リザーバ内のサンプルと混合される。分解に応じて、試薬は、標的核酸と接触し、プライマーと標的核酸のハイブリダイゼーションならびにＤＮＡまたは標的ＲＮＡの場合は相補的ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）分子の一連の酵素駆動溶融および再構成を通した標的の増幅が、最初に、標的配列を含有するＲＮＡ標的核酸および２本鎖ｃＤＮＡから生成され、次いで、さらなる増幅のための鋳型としての役割を果たす。試薬ボールは、多くのサイズであることができ、その非限定的実施例は、約１ｍｍ〜約７ｍｍ、または代替として、約２ｍｍ〜約５ｍｍ、または代替として、約３ｍｍ、または代替として、約７ｍｍ未満、または代替として、約５ｍｍ未満、または代替として、約４ｍｍ未満の直径を有することを含む。試薬ボールは、球形として図示されるが、本開示は、それに限定されず、多くの形状が、使用されてもよく、それぞれ、同一または異なる試薬を含有する、複数の試薬ボールもまた、使用されてもよい。プライマーを標識から分離するスペーサ要素は、ポリマー、例えば、ヘキサエチレングリコールまたはトリエチレングリコールを備える。代替として、約１個〜約１８個の炭素原子またはそれを上回って含有する、直線炭素ポリマー、例えば、ヘキサン、ペンタンであることができる。
【００４８】
当業者に明白であるように、標的核酸の特異的増幅を助長するために必要な前述の実施形態の組み合わせも、本開示の範囲内であることが意図される。
【００４９】
試薬およびその量は、標的核酸の特異的増幅を促進するように事前に選択される。例証目的のために、逆転写酵素の非限定的実施例は、モロニーマウス白血病ウイルス（ＭＭＬＶ）もしくはその誘導体またはトリ骨髄芽球症ウイルス（ＡＭＶ）もしくはその誘導体である。好ましい逆転写酵素は、標的に依存し、異なる標的のための丸薬間で同一ではない場合があり、理解され得るように、試薬ボールは、プライマー配列および捕捉要素、プライマー濃度、粒子濃度、親和性作用物質、溶解剤、ポリメラーゼ、逆転写酵素、および標的のタイプ毎の最適条件に最良に合致する他の酵素（例えば、ＨＩＶ定量化対インフルエンザ検出は、異なる反応条件を有し得る）を修正することによって、種々の異なる試験用途のために使用されることができる。
【００５０】
ポリメラーゼは、鎖置換ポリメラーゼカテゴリ内のいくつかの異なるタイプを含むことができ、オプションとして、例えば、ＢｓｕＤＮＡポリメラーゼまたはＢｓｕＤＮＡポリメラーゼラージフラグメント等のそのフラグメント、ＢｓｔＤＮＡポリメラーゼまたはＤＮＡポリメラーゼラージフラグメント等のそのフラグメント、ｐｈｉ２９ＤＮＡポリメラーゼを含む。ポリメラーゼおよび逆転写酵素に関して、多くの場合、エキソヌクレアーゼ活性を欠いたポリメラーゼ、または逆転写酵素に関して、ＲＮａｓｅ  Ｈ活性を欠いたポリメラーゼ等のある変異体を有することが所望の特性であることを理解されたい。
【００５１】
等温反応のための好ましい反応温度は、方法および反応条件に依存し得、多くの場合、ＬＡＭＰに該当するような摂氏約６５度およびニッキング酵素増幅反応に該当するような摂氏５５度を含むことができる。好ましいが、限定ではない、反応温度範囲は、標的核酸がＲＮＡである場合、増幅反応の逆転写酵素部分に対して約３７〜４２度である。ヘリカーゼ依存増幅、鎖置換増幅、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅は全て、摂氏約３７度または摂氏３７度〜摂氏４２度で生じることができる。図２０は、摂氏約４０度でリザーバ内で生じる、等温反応の温度プロファイルを示す。
【００５２】
いくつかの等温増幅技法を促進するために、１本鎖結合タンパク質（ＳＳＢ）を含むことが所望され得、これらのタンパク質は、増幅の間、相補鎖の巻き戻しおよび鎖置換重合を安定化させることに役立つ。実施例は、限定ではないが、ＲＢ４９  ＧＰ３２、ＲＢ６９  ＧＰ３２、Ｔ４  ＧＰ３２、大腸菌のＳＳＢタンパク質、およびその他を含む。
【００５３】
いくつかの側面では、試薬ボールおよび方法はさらに、ヘリカーゼを使用して、プライマーを装填するためにｄｓＤＮＡを巻き戻す。非限定的実施例は、大腸菌からのｕｖｒＤヘリカーゼ、Ｔ４  Ｇｅｎｅ４１ヘリカーゼ、およびその他多くのもの等の酵素を含む。プライマーアニーリングのために２本鎖ＤＮＡの酵素溶融のためのｄｓＤＮＡの中へのプライマー装填を促進する、リコンビナーゼは、大腸菌からのＲｅｃＡ、ＲＡＤ５１ヒトリコンビナーゼ、ＤＭＣ１ヒト減数分裂リコンビナーゼ、またはＴ４  ＵｖｓＸ、ＲＢ４９  ＵｖｓＸ、ＲＢ６９  ＵｖｓＸ、およびその他多くのもの等のファージからの類似体を含むことができる。当業者に公知のように、ヘリカーゼおよびＳＳＢの組み合わせは、等温増幅を促進するために有用である。ＭｕｔＬ等の補助因子が、ヘリカーゼ依存増幅を促進するために添加されることができる。リコンビナーゼおよびＳＳＢの組み合わせは、ＲＰＡにおいて有用であり得、時として、大腸菌からのＲｅｃＦＯＲおよび／または種々のファージからのＵｖｓＹ等の補助因子も同様に、それぞれ、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅およびヘリカーゼ依存増幅における一次酵素（ＲｅｃＡ）または（ｕｖｒＤ）を支援することによって反応を促進するために採用される。当業者によって理解されるように、試薬ボールおよび／またはリザーバはさらに、必要に応じて、標的核酸の特異的増幅を促進するために、前述の試薬のうちの任意の１つまたはそれを上回るものを含有することができる。
【００５４】
ＳＤＡ、ＨＤＡ、およびＲＰＡ等の等温増幅反応のためのプライマー濃度は０．０１〜１０マイクロモル、好ましくは、０．５マイクロモルにより近くあることができる。ＬＡＭＰプライマー混合物は、全４または６つの（ループを伴う）プライマーを用いて調製されることができる。１０倍のプライマー混合物は、１６μＭ  ＦＩＰ、１６μＭ  ＢＩＰ、２μＭ  Ｆ３、２μＭ  ＢＥ、４μＭ  ＬｏｏｐＦ、４μＭ  ＬｏｏｐＢを含有し得る。ｄＮＴＰは、１マイクロモル〜５００マイクロモル、好ましくは、約２００マイクロモルの濃度で提供されることができる。ＳＤＡ、ＨＤＡ、ＲＰＡは、酵素溶融およびｄｓＤＮＡの中へのプライマーの装填を可能にする酵素のいくつかが、ＡＴＰが官能化することを要求するため、大量のＡＴＰを要求し得、したがって、１００マイクロモル〜４ミリモルもの多くのＡＴＰが、反応において使用され得る。
【００５５】
ポリメラーゼの量は、標的に応じて変動し得るが、１単位〜１０００単位／反応の範囲内であることができる。逆転写酵素もまた、正常な反応のために、そのような範囲で提供されることができる。マグネシウムは、ポリメラーゼ活性のための不可欠な共同因子であって、５〜５０ミリモル、典型的には、約１０ミリモル等の当技術分野において周知である量で試薬ボールまたはリザーバ内に提供されることができる。
【００５６】
検出のための標識またはシグナルもまた提供することができる、分子の非共有結合のための方法および組成物が、当技術分野において公知である。その非限定的実施例は、アビジンまたはストレプトアビジン−ビオチン共役を含む。ビオチンの修飾は、当技術分野において公知であって、本開示の範囲内であるものと意図される。その非限定的実施例は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＤＮＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販のビオチンｄＴ、ビオチン−ＴＥＧ、デュアルビオチン、ＰＣビオチンおよびデスチオビオチン−ＴＥＧを含む（ｉｄｔｄｎａ．ｃｏｍ／ｐａｇｅｓ／ｄｅｃｏｄｅｄ／ｄｅｃｏｄｅｄ−ａｒｔｉｃｌｅｓ／ｃｏｒｅ−ｃｏｎｃｅｐｔｓ／ｄｅｃｏｄｅｄ／２０１２／０９／２０／ｗｈｉｃｈ−ｂｉｏｔｉｎ−ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ−ｔｏ−ｕｓｅ−（最新アクセス２０１６年７月１６日）参照）。本開示はまた、プライマーが直接シグナル伝達物質に共役されるとき等、核酸とタンパク質の結合のための付加的共役化学物質の使用を含み、一側面では、シグナル伝達物質は、ＨＲＰ等の酵素である。タンパク質またはポリペプチドと別の部分の共有結合の非限定的実施例は、部分と架橋結合反応基、例えば、カルボジイミド、イミドエステル、およびマレイミドの結合を含む。例えば、Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，  ３ｒｄ  Ｅｄ，  Ｈｅｒｍａｎｓｏｎ，  Ｇ．Ｔ．（２０１３）を参照されたい。
【００５７】
当業者に明白であるように、試薬ボールの成分は、標的核酸および／または標的の増幅ならびに／もしくは適切な方法による制御を促進するように選択される。一側面では、試薬は、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）またはループ介在等温増幅のために選択される。別の側面では（ＬＡＭＰ）法による増幅のために選択される。別の側面では、鎖置換増幅（ＳＤＡ）のために選択される。別の側面では、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）のために選択される。別の側面では、ヘリカーゼ依存増幅（ＨＤＡ）のために選択される。別の側面では、ポリメラーゼ渦巻反応（ＰＳＲ）のために選択される。別の側面では、ニッキング酵素増幅反応（ＮＥＡＲ）のために選択される。前述のように、各特定の反応タイプは、標的および／または複数の標的ならびに／もしくは内部対照核酸の効率的および選択的増幅を可能にし、当業者に公知である、酵素および成分のその独自の好ましい組み合わせを有する。
【００５８】
複数の親和性分子のうちの親和性分子はそれぞれ、固体粒子に結合されてもよい。固体粒子は、磁気応答性材料から形成されてもよい、および／または非磁気応答性材料から形成されてもよい。非磁気応答性材料は、金ナノ粒子であってもよい。
【００５９】
サンプル結合分子に事前に結合された複数のサンプル標的検体は、ビタミンＤ結合タンパク質分子に事前に結合された２５−ヒドロキシビタミンＤ２または２５−ヒドロキシビタミンＤ３分子を含んでもよい。サンプル結合分子に事前に結合された複数の競合分子は、ビオチンで標識され、ビタミンＤ結合タンパク質分子に事前に結合された２５−ヒドロキシビタミンＤ２または２５−ヒドロキシビタミンＤ３分子を含んでもよい。複数の親和性分子、複数の結合解除剤、複数のシグナル伝達物質、および競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子のうちの少なくとも１つは、試薬ボール内に貯蔵されてもよい。
【００６０】
前述のように、プライマー（標的核酸および対照鋳型のためのフォワードならびにリバース）は、存在する場合、増幅および検出されるべき標的核酸のヌクレオチド配列に基づいて設計される。標的配列に基づいて最適プライマーを設計する方法は、当技術分野において公知であって（例えば、ｓｉｍｇｅｎｅ．ｃｏｍ／Ｐｒｉｍｅｒ３；ｑｕｉｌｌ．ｃｏｍ、ｍｏｌｂｉｏｌ−ｔｏｏｌｓ．ｃａＰＣＲ、およびｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｔｏｏｌｓ／ｐｒｉｍｅｒ−ｂｌａｓｔ／（それぞれ最新アクセス２０１６年７月１５日）参照）、利用される増幅方法、例えば、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、ループ介在等温増幅（ＬＡＭＰ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）、ヘリカーゼ依存増幅（ＨＤＡ）、ポリメラーゼ渦巻反応（ＰＳＲ）、およびニッキング酵素増幅反応（ＮＥＡＲ）に伴って変動する。
【００６１】
さらに別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを検出するために提供される。サンプル分析カートリッジは、試薬ボール、リザーバ、および／またはセンサを含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。試薬ボールは、競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子を含んでもよく、複数の競合分子はそれぞれ、標識を保有する、またはシグナル伝達物質に結合されてもよい。別の側面では、試薬ボールは、標的核酸の増幅および検出のために必要な試薬を備える、または代替として、それから本質的に成る。リザーバは、リザーバ内に事前に充填され得る、または充填され得ない、リザーバ流体を保持するように構成されてもよい。リザーバは、リザーバ内の流体、複数の親和性分子、複数の結合解除剤、複数のシグナル伝達物質、競合結合分子に事前に結合された複数の競合分子、およびサンプル収集デバイスからのサンプルであって、サンプル結合分子に事前に結合された複数のサンプル標的検体を有する、サンプルの混合を可能にするように構成されてもよい。複数の結合解除剤のうちのある結合解除剤は、競合分子を事前に結合された競合結合分子から、またはサンプル標的検体を事前に結合されたサンプル結合分子から結合解除するように構成されてもよい。結合解除された競合分子の標識は、シグナル伝達物質に結合するように構成されてもよく、結合解除された競合分子は、複数の親和性分子のうちのある親和性分子に結合するように構成されてもよい。別の側面では、リザーバは、リザーバ内に事前に充填され得る、または充填され得ない、リザーバ流体を保持するように構成される。リザーバは、リザーバ内の流体、増幅反応を促進するための複数の酵素、例えば、ポリメラーゼ、逆転写酵素、そこに結合された親和性分子を有する複数の磁気ビーズ、標的核酸を増幅させるように選択され、それぞれそこに結合されたスペーサ要素を有する、複数のフォワードプライマー、標的核酸を増幅させるように選択され、それぞれそこに結合されたスペーサ要素およびシグナル伝達物質またはシグナル伝達捕捉要素を有する、複数のリバースプライマー、増幅反応のための複数のヌクレオチドまたはその類似体（ｄＮＴＰ）、複数のＤＮＡ鋳型対照核酸、それぞれそこに結合されたスペーサ要素およびシグナル伝達物質を有する内部対照としての役割を果たすように選択された複数のリバースプライマー、およびそれぞれそこに結合されたスペーサ要素および捕捉要素を有する内部対照としての役割を果たすように選択された複数のフォワードプライマーの混合を可能にするように構成される。一側面では、増幅試薬は、任意の１つまたはそれを上回る他のＰＣＲ法もしくは等温増幅のために選択される。
【００６２】
さらなる側面では、試薬ボールおよび／またはリザーバは、有効量の溶解剤を含有し、細胞を備えるサンプル、例えば、細菌サンプルを溶解させ、検体としての役割を果たす、細胞内ＤＮＡ、ＲＮＡおよび／またはタンパク質を放出する。溶解剤の非限定的実施例は、ＮＰ−４０、ＣＨＡＰＳ、デオキシコール酸、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、ＮＰ４０、およびＴｗｅｅｎ２０を含む。
【００６３】
さらなる側面では、試薬ボールおよび／またはリザーバは、分析のために添加されるサンプルにネイティブまたは内因性のＲＮＡｓｅ、ＤＮＡｓｅ、もしくはプロテアーゼ活性を阻害する量でＲＮＡｓｅ阻害剤および／またはＤＮＡｓｅ阻害剤ならびに／もしくはプロテアーゼ阻害剤を含有する。
【００６４】
スペーサ要素は、プライマーの核酸部分が標識からより離れており、粒子に結合される、またはシグナル伝達物質に結合される（両方とも、扱いにくくなり得る）等の他の立体障害事象が生じ得る、またはすでに生じている場合、ある場合には、プライマーが、増幅反応により良好に関与し得るため、有利であり得る。プライマーを標識から分離するスペーサ要素は、ポリマー、例えば、ヘキサエチレングリコール、トリエチレングリコール、Ｃ３スペーサホスホラミダイト、ＰＣスペーサ、ヘキサンジオールを備え、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＤＮＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されている（ｉｄｔｄｎａ．ｃｏｍ／ｓｉｔｅ／Ｃａｔａｌｏｇ／Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ／Ｃａｔｅｇｏｒｙ／６（最新アクセス２０１６年７月１６日）参照）。
【００６５】
センサは、混合されたリザーバ流体に暴露されるように構成されてもよく、センサはさらに、サンプル中のサンプル標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するように構成されてもよい。例えば、シグナル伝達物質を備える混合されたリザーバ流体からの粒子は、センサにわたって分析チャネル内に局在化し得、局在化されたシグナル伝達物質は、基質溶液からの基質と反応し、センサによって感知される電気信号を生成してもよい。センサは、反応からの電気信号を使用して、サンプル中のサンプル標的検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を送信してもよい。
【００６６】
リザーバはさらに、リザーバ流体中への複数の固体粒子の混合を可能にするように構成されてもよい。各固体粒子は、複数の親和性分子のうちのある親和性分子に事前に結合されてもよい。複数の固体粒子は、磁気応答性材料から形成される、および／または非磁気応答性材料から形成されてもよい。非磁気応答性材料は、金ナノ粒子であってもよい。サンプル結合分子に事前に結合された複数のサンプル標的検体は、結合タンパク質分子に事前に結合された２５−ヒドロキシビタミンＤ３および／または２５−ヒドロキシビタミンＤ２分子を含んでもよい。磁気応答性材料は、センサにわたって磁気的に保持されてもよい。
【００６７】
さらに別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、シャトル、および／またはコレットを含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在し、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にするように構成されてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成されてもよい。シャトルは、第１の位置では、リザーバと開口との間の入力トンネル内に配置されてもよい。コレットは、第１の位置では、入力トンネル内に配置され、シャトルに結合されてもよい。コレットは、入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、シャトルから分断してもよい。シャトルは、コレットがシャトルから分断された後、第１の位置から第２の位置に入力トンネル内を移動し、したがって、シャトルは、第２の位置では、少なくとも部分的に、リザーバ内に配置されてもよい。
【００６８】
サンプル分析カートリッジは、サンプルと混合された流体に暴露されるように構成される、センサを含んでもよい。センサは、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成してもよい。シャトルは、第１の端部および入力トンネル内で第１の端部の近位に配置される第２の端部を有してもよい。シャトルの第２の端部は、第１の位置では、コレットの管腔内に配置されるように構成されてもよい。シャトルの第１の端部は、第１の位置では、リザーバの壁を形成してもよい。
【００６９】
コレットは、第１の位置では、コレットをシャトルに結合するように構成される、１つまたはそれを上回る係止アームを有してもよい。１つまたはそれを上回る係止アームは、入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、サンプル収集デバイスによって１つまたはそれを上回る係止アーム上に印加される力に応答して、１つまたはそれを上回る係止アームをシャトルから分断するように偏向されるように構成されてもよい。
【００７０】
サンプル分析カートリッジは、リザーバ内の流体を流体的にシールするように構成されるシール材料と、入力トンネル内に部分的に配置される、シール穿刺器とを含んでもよい。シール穿刺器は、入力トンネル内のサンプル収集デバイスによって接触され、サンプル収集デバイスによって印加される力に応答して移動し、シール材料を穿刺し、リザーバ内の流体に通気するように構成されてもよい。コレットは、スロットを有してもよく、シール穿刺器の一部は、スロットを通して入力トンネルの中に延在し、シール穿刺器とサンプル収集デバイスとの間の接触を可能にしてもよい。
【００７１】
サンプル分析カートリッジは、接触スイッチを含んでもよい。コレットは、接触スイッチに隣接して配置され、入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、サンプル収集デバイスによって偏向器部分上に印加される力に応答して、接触スイッチをアクティブ化するように偏向するように構成される、偏向器部分を有してもよい。コレットの偏向器部分は、下向きに偏向し、接触スイッチをアクティブ化するように構成される、アームを含んでもよい。接触スイッチは、接触スイッチのアクティブ化が入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの完全挿入を示すように、入力トンネル内に位置付けられてもよい。
【００７２】
シャトルは、試薬を備える試薬ボールをシャトルの第１の端部と第２の端部との間に格納するように構成されてもよい。好ましくは、試薬ボールは、第１の位置では、リザーバ内の流体に暴露されず、第２の位置では、リザーバ内の流体に暴露される。
【００７３】
さらに別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、コレット、および／または接触スイッチを含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にしてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成されてもよい。コレットは、リザーバと開口との間の入力トンネル内に配置されてもよい。コレットは、偏向器部分およびサンプル収集デバイスの遠位部分をその中に受容するように定寸される管腔を有してもよい。接触スイッチは、コレットの偏向器部分に隣接して配置されてもよい。偏向器部分は、入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、サンプル収集デバイスによって偏向器部分上に印加される力に応答して、接触スイッチをアクティブ化するように偏向するように構成されてもよい。
【００７４】
サンプル分析カートリッジは、入力トンネル内に配置され、試薬を備える試薬ボールをシャトルの第１の端部と第２の端部との間に格納するように構成される、シャトルを含んでもよい。コレットの偏向器部分は、下向きに偏向し、接触スイッチをアクティブ化するように構成される、アームであってもよい。接触スイッチは、接触スイッチのアクティブ化が入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの完全挿入を示すように位置付けられてもよい。
【００７５】
サンプル分析カートリッジは、サンプルと混合された流体に暴露されるように構成される、センサを含んでもよい。センサは、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号を生成してもよい。
【００７６】
別の側面によると、サンプル分析カートリッジが、提供される。サンプル分析カートリッジは、入力トンネル、リザーバ、シャトル、および／または超音波発生器を含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよい。入力トンネルは、開口から延在してもよく、サンプルに暴露されるように適合される遠位部分を有する、サンプル収集デバイスの挿入を可能にしてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成されてもよい。シャトルは、第１のコンパートメントおよび第２のコンパートメントを画定してもよい。第１および第２のコンパートメントは、混合位置では、リザーバ内に配置されるように構成されてもよい。超音波発生器は、音響波を放出し、リザーバ内の流体をある波パターンで第１のコンパートメントと第２のコンパートメントとの間で移動させ、リザーバ内の流体を混合するように構成されてもよい。
【００７７】
シャトルは、第１のコンパートメントを第２のコンパートメントから分割するように構成される、コンパートメント分割器を含んでもよい。コンパートメント分割器は、フランジであってもよい。コンパートメント分割器の周囲を流動する流体は、波パターンの形成を促進し得る。コンパートメント分割器は、混合の間、スロットを介して、流体がコンパートメント分割器を通して流動することを可能にするように構成される、スロットを有してもよい。第１のコンパートメントは、試薬を含む試薬ボールを格納するように構成される、試薬ボールコンパートメントであってもよく、第２のコンパートメントは、例えば、サンプル収集デバイスから、および／またはサンプル収集デバイスの遠位部分上に排出される、サンプル収集デバイスからのサンプルを受容するように構成される、サンプルコンパートメントであってもよい。試薬ボールは、前述のように、標的核酸の増幅のための試薬、例えば、ポリメラーゼ、プライマー、およびシグナル伝達物質を含んでもよい。第１および第２のコンパートメントは、好ましくは、混合前位置では、リザーバ内に配置されない。
【００７８】
超音波発生器は、圧電セラミックディスク等の圧電変換器であってもよい。超音波発生器は、リザーバの壁、例えば、リザーバの底壁の一部を形成してもよい。リザーバは、対称であってもよい。リザーバの壁はそれぞれ、６０°等の所定の角度を上回る角度で衝合し、リザーバの出口を通した流体の空化を促進し得る。超音波発生器は、リザーバの中心からずれて位置付けられ、リザーバ内の流体の混合を促進し得る。
【００７９】
サンプル分析カートリッジは、１つまたはそれを上回るばね接触を介して超音波発生器に結合される、印刷回路基板を含んでもよい。超音波発生器は、１つまたはそれを上回るばね接触のみを介して、印刷回路基板に電気的に結合されてもよい。超音波発生器は、プロセッサ、例えば、読取機のプロセッサからの信号に応答して、アクティブ化されてもよい。
【００８０】
サンプル分析カートリッジは、リザーバ内の流体の温度を示す温度を感知するように構成される、温度センサを含んでもよい。温度センサは、超音波発生器に隣接して位置付けられる、印刷回路基板上に配置されてもよい。
【００８１】
サンプル分析カートリッジは、入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入を示すように構成される、接触スイッチを含んでもよい。超音波発生器は、接触スイッチの作動後、音響波を放出するように構成されてもよい。例えば、読取機は、読取機が接触スイッチがアクティブ化されたことを示す電気信号を受信後、超音波発生器に、音響波を放出するように命令してもよい。
【００８２】
超音波発生器によって放出される音響波は、リザーバ内で混合された流体の反応を等温的に増幅させるように構成されてもよい。
【００８３】
別の側面によると、サンプル分析カートリッジ内に存在する場合の標的核酸の等温増幅のための方法が、提供される。本方法は、リザーバ内において、前述のように、標的核酸の増幅および検出のために事前に選択された複数の試薬を含有する、試薬ボールと、固体粒子に結合されるアンプリコン−シグナル伝達物質錯体を酸性するためのサンプルを接触させるステップを含む、または代替として、それから成る。アンプリコンは、スペーサ要素に結合され、ひいては、シグナル伝達物質に結合される、標的核酸を備える核酸を備える、リバースプライマー錯体と、一端において捕捉要素に結合される、標的配列を備える核酸を備える、フォワードプライマー錯体とを備える、核酸２本鎖を備える。さらなる側面では、リバースプライマー錯体はさらに、シグナル伝達物質およびスペーサ要素に共役されたシグナル伝達親和性要素を備える。アンプリコン−シグナル伝達物質錯体は、ひいては、固体粒子上の親和性要素に共役され、ひいては、磁場にわたってセンサ表面に結合または保持されることができる。アンプリコン−シグナル伝達物質錯体は、ひいては、固体粒子上の親和性要素に共役され、ひいては、磁場にわたってセンサ表面に保持されることができる。検体が存在する場合、センサは、シグナル伝達物質標識アンプリコンを検出および／または定量化する。
【００８４】
超音波発生器は、リザーバに向かって音響波を放出し、リザーバ内での標的核酸の増幅を助長してもよい。前述のように、アンプリコン−シグナル伝達物質錯体は、基質リザーバからの基質と反応させてもよい。例えば、反応は、分析チャネル内のセンサにわたって生じてもよい。増幅された核酸の存在、非存在、または量のうちの少なくとも１つを示す信号が、生成されてもよい。信号は、カートリッジから読取機等の別のデバイスに伝送されてもよい。
【００８５】
試薬ボールは、シャトル内に保持されてもよい。シャトルは、カートリッジの入力トンネル内に配置されてもよい。試薬ボールは、前述のように、等温反応による標的核酸の増幅のための試薬を備えてもよい。試薬は、ポリメラーゼ、標的核酸の増幅のためのプライマー、および標的核酸の増幅の検出のためのシグナル伝達物質を備えてもよい。１つまたはそれを上回る親和性分子は、標的核酸の検出のために、固体粒子に共有または非共有結合されてもよい。
【００８６】
別の側面によると、キットが、提供される。キットは、リザーバ、超音波発生器、温度センサ、および／またはプロセッサを含んでもよい。リザーバは、流体を保持し、サンプル収集デバイスによって収集されたサンプルを受容するように構成されてもよい。超音波発生器は、音響波を放出し、流体およびサンプルをリザーバ内で混合するように構成されてもよい。温度センサは、リザーバ内の流体の温度を示す信号を生成するように構成されてもよい。プロセッサは、超音波発生器をアクティブ化し、音響波を放出し、温度センサからの信号を監視するように構成されてもよい。プロセッサはさらに、信号が閾値外のリザーバ内の流体の温度を示す場合、超音波発生器からの音響波の放出を修正するように構成されてもよい。サンプル分析カートリッジは、リザーバ、超音波発生器、および／または温度センサを含んでもよく、それぞれ、カートリッジの筐体内にあってもよく、読取機は、プロセッサを含んでもよい。読取機は、サンプル分析カートリッジに電気的に結合されるように構成されてもよい。
【００８７】
サンプル分析カートリッジは、印刷回路基板を含んでもよく、温度センサは、超音波発生器に隣接して位置付けられる、印刷回路基板上に配置されてもよい。サンプル分析カートリッジは、サンプル分析カートリッジの入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入を示す信号を生成するように構成される、接触スイッチを含んでもよい。読取機のプロセッサは、信号を接触スイッチから受信し、接触スイッチからの信号の受信後、超音波発生器をアクティブ化するように構成されてもよい。プロセッサは、信号が、リザーバ内の流体の温度が閾値を上回ることを示す場合、超音波発生器のデューティサイクルを減少させることによって、超音波発生器からの音響波の放出を修正してもよい。プロセッサは、信号が、リザーバ内の流体の温度が閾値を下回ることを示す場合、超音波発生器のデューティサイクルを増加させることによって、超音波発生器からの音響波の放出を修正してもよい。プロセッサは、信号が、リザーバ内の流体の温度が閾値を上回ることを示す場合、超音波発生器を非アクティブ化することによって、超音波発生器からの音響波の放出を修正してもよい。
【００８８】
超音波発生器によって放出される音響波は、リザーバ内で混合された流体の反応を等温的に増幅させるように構成されてもよい。サンプル分析カートリッジは、サンプル分析カートリッジ内に配置される、試薬ボールを含んでもよい。超音波発生器は、音響波を放出し、流体、試薬ボール、およびサンプルをリザーバ内で混合するように構成されてもよい。試薬ボールは、ポリメラーゼ、プライマー、およびシグナル伝達物質を含んでもよい。サンプル分析カートリッジは、試薬ボールを格納するように構成される、シャトルを含んでもよい。
【００８９】
別の側面によると、マイクロ流体カートリッジにおいて使用するためのセンサが、提供される。センサは、正の対照作業電極、作業電極、および／または負の対照作業電極を含んでもよい。正の対照作業電極は、正の対照作業電極に事前に結合された親和性分子を含んでもよい。例えば、親和性分子は、カートリッジの分析チャネル内に配置される正の対照作業電極の表面に事前に結合されてもよい。正の対照作業電極は、親和性分子に直接または間接的に結合されるシグナル伝達物質と化学基質との間の反応に基づいて、第１の信号を生成するように構成されてもよい。シグナル伝達物質は、試薬ボールからのものであってもよい。化学基質は、基質リザーバ内に貯蔵される流体からのものであってもよい。作業電極は、作業電極に局在化されたシグナル伝達物質と化学基質との間の反応に基づいて、第２の信号を生成するように構成されてもよい。負の対照作業電極は、自己組織化単分子膜を含んでもよい。例えば、自己組織化単分子膜は、カートリッジの分析チャネル内に配置される負の対照作業電極の表面にあってもよい。負の対照作業電極は、負の作業電極に局在化されたシグナル伝達物質と化学基質との間の反応に基づいて、第３の信号を生成するように構成されてもよい。理解されるはずであるように、「第１」、「第２」、および「第３」は、用語を区別し、必ずしも順番を意味するものではない。
【００９０】
第２の信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは数のうちの少なくとも１つを示してもよい。第１の信号は、試験の信頼性を示してもよい。例えば、試験は、第１の信号が所定の範囲内にある反応の量を示す場合、信頼性があると判定されてもよい。第３の信号は、試験の信頼性を示す。例えば、試験は、第３の信号が反応の量が閾値を下回ることを示す場合、信頼性があると判定されてもよい。
【００９１】
カートリッジは、センサを含んでもよい。カートリッジは、分析チャネルを有してもよく、正の対照作業電極、作業電極、および負の対照作業電極は、分析チャネル内に配置されてもよい。
【００９２】
カートリッジを含む、キットもまた、提供される。キットは、第２の信号を処理し、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、もしくは数のうちの少なくとも１つを示す情報を生成するように構成される、プロセッサを含んでもよい。プロセッサは、第１の信号を処理し、第１の信号が所定の範囲内の反応の量を示すかどうかを判定してもよい。プロセッサは、量が所定の範囲外である場合、アラートを生成してもよい。プロセッサは、第３の信号を処理し、第３の信号が反応の量が閾値を下回ることを示すかどうかを判定してもよい。プロセッサは、量が閾値を上回る場合、アラートを生成してもよい。プロセッサは、読取機の構成要素であってもよい。
【００９３】
作業電極は、作業電極にわたって局在化されたシグナル伝達物質に直接または間接的に結合される複数の磁気粒子の均質分布を助長し、作業電極からの複数の磁気粒子の移動に対する抵抗を助長するように構成される、複数の細溝でマスクされてもよい。
【００９４】
作業電極は、自己組織化単分子膜を含んでもよい。例えば、自己組織化単分子膜は、カートリッジの分析チャネル内に配置される作業電極の表面にあってもよい。
【００９５】
作業電極は、作業電極に事前に結合された親和性分子を含んでもよい。例えば、親和性分子は、カートリッジの分析チャネル内に配置される作業電極の表面に事前に結合されてもよい。
【００９６】
そのような方法およびデバイスは、例えば、とりわけ、人が罹患している病気、とりわけ、人が有害に反応している薬物もしくは毒物、またはとりわけ、水を汚染している化学物質を判定するために使用されてもよい。他の実施例は、限定ではないが、体内のビタミン、ホルモン、タンパク質、または他の着目検体、水媒介および食品媒介病原、医療機器の微生物成長および／または汚染、ならびにペットおよび家畜からの他の潜在的疾患発生汚染物質を含む、種々の作用物質の濃度を定量化することを含む。汚染物質の実施例として、限定ではないが、ウイルス、細菌、および真菌病原、血流感染症（ＢＳＩ）、肺炎（例えば、人工呼吸器関連肺炎［ＶＡＰ］）、尿路感染症（ＵＴＩ）、および手術部位感染症（ＳＳＩ）、黄色ブドウ球菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、カンジダ／アルビカンス、緑膿菌、アシネトバクター／バウマニ、ステノトロホモナス／マルトフィリア、ディフィシル菌、結核、胃腸炎、バンコマイシン耐性腸球菌、レジオネラ症、産褥熱、ＭＲＳＡ、および大腸菌が挙げられる。食品媒介病原の実施例として、限定ではないが、赤痢菌、サルモネラ、ビブリオ属、エルシニア属、リステリア、大腸菌、およびカンピロバクタが挙げられる。本技術の用途は、ヒト患者の健康に重要な病原または検体に限定されず、また、ペットおよび家畜の健康ならびに保全、例えば、獣医学用途も含む。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
例示的実施形態は、付随の図面を参照して以下に説明され、同様の数字は、同様の要素を示す。
【００９８】
【図１Ａ】図１Ａ−１Ｂは、収集されたサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を分析し、分析結果を閲覧するための例示的検体検出システムの概略描写を提供し、図１Ａは、結合されていない構成要素を示し、図１Ｂは、分析および充電のために結合されている構成要素を示す。
【図１Ｂ】図１Ａ−１Ｂは、収集されたサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を分析し、分析結果を閲覧するための例示的検体検出システムの概略描写を提供し、図１Ａは、結合されていない構成要素を示し、図１Ｂは、分析および充電のために結合されている構成要素を示す。
【００９９】
【図１Ｃ】図１Ｃは、収集されたサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を分析し、分析結果を閲覧するための別の例示的検体検出システムの概略描写を提供し、充電器は、提供されていない。
【０１００】
【図２】図２Ａおよび２Ｂは、検出システムにおいて使用するための例示的サンプル収集デバイスの斜視図を図示する。
【０１０１】
【図３】図３は、検出システムにおいて使用するための例示的カートリッジデバイスの斜視図を図示する。
【０１０２】
【図４】図４Ａおよび４Ｂは、収集されたサンプルの分析のためにその中に係止されたサンプル収集デバイスを伴う、カートリッジデバイスの斜視図を図示し、図４Ａは、カートリッジデバイスの上部表面を示し、図４Ｂは、カートリッジデバイスの底部表面を示す。
【０１０３】
【図５】図５は、カートリッジ筐体内にあり得る内部構成要素を示す、例示的カートリッジデバイスの分解図を図示する。
【０１０４】
【図６】図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃは、カートリッジデバイスの筐体内で使用され得る、例示的回路基板および例示的層を図示し、図６Ａは、回路基板を描写し、図６Ｂは、層を描写し、図６Ｃは、回路基板上に配置され、そこに結合される、層を描写する。
【０１０５】
【図７−１】図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃは、カートリッジデバイスの筐体内で使用され得る、別の例示的回路基板および別の例示的層を図示し、図７Ａは、回路基板を描写し、図７Ｂは、層を描写し、図７Ｃは、回路基板上に配置され、そこに結合される、層と、吸収パッドとを描写する。
【０１０６】
【図７−２】図７Ｄ−７Ｆは、カートリッジデバイスの筐体内で使用され得る、代替の例示的センサを図示する。
【０１０７】
【図８Ａ】図８Ａは、その間に位置付けられる層を介して例示的回路基板に結合される、例示的内部構成要素を図示し、全て、カートリッジデバイスの筐体内に配置されてもよい。
【０１０８】
【図８Ｂ】図８Ｂおよび８Ｃは、カートリッジデバイスの筐体内で使用するための回路基板のある構成要素および弁の拡大図を示す。
【図８Ｃ】図８Ｂおよび８Ｃは、カートリッジデバイスの筐体内で使用するための回路基板のある構成要素および弁の拡大図を示す。
【０１０９】
【図８Ｄ】図８Ｄは、カートリッジデバイスの筐体内で使用するための回路基板の代替構成要素および弁の拡大図を示す。
【０１１０】
【図９】図９Ａおよび９Ｂは、カートリッジデバイスの筐体内に配置され得る、例示的シャトルを図示し、シャトルはそれぞれ、試薬ボールを格納して示されている。
【０１１１】
【図１０Ａ】図１０Ａは、カートリッジデバイスの入力トンネル内に部分的に挿入されるサンプル収集デバイスを示す、断面斜視図である。
【０１１２】
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、カートリッジデバイスの入力トンネル内に配置されるシャトルに進入するサンプル収集デバイスの先端を示す、断面斜視図である。
【０１１３】
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、カートリッジデバイスの筐体内のリザーバにわたる穿刺要素の例示的配向を示す、上面図である。
【０１１４】
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、サンプル収集デバイスとカートリッジデバイスの入力トンネル内のシール穿刺器のスライダとの間の係合を示す、断面斜視図であって、カートリッジデバイスの一部は、除去されている。
【０１１５】
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、サンプル収集デバイスとシール穿刺器との間の係合およびサンプル収集デバイスとシャトルとの間のシールを示す、断面側面図であって、サンプル調製リザーバは、シャトルによってシールされたままである。
【０１１６】
【図１０Ｆ】図１０Ｆは、通気前位置における、サンプル収集デバイスとシール穿刺器との間の係合を示す、上面図である。
【０１１７】
【図１０Ｇ】図１０Ｇは、通気前位置における穿刺要素およびシール穿刺器のスライダを示す、断面斜視図であって、カートリッジデバイス内のサンプル調製リザーバにわたるシール材料は、まだ穿刺されていない。
【０１１８】
【図１０Ｈ】図１０Ｈは、カートリッジデバイスの入力トンネル内の混合前および通気前位置から混合および通気位置に向かっての遷移を図示する、断面側面図である。
【０１１９】
【図１０Ｉ】図１０Ｉは、通気位置へのシール穿刺器の移動を生じさせるサンプル収集デバイスの移動を示す、上面図である。
【０１２０】
【図１０Ｊ】図１０Ｊは、穿刺要素がカートリッジデバイス内のサンプル調製リザーバにわたるシール材料を穿刺している状態を示す、断面斜視図である。
【０１２１】
【図１０Ｋ】図１０Ｋは、通気および混合位置におけるサンプル収集デバイスを示す、断面側面図であって、サンプル調製リザーバにわたるシール材料は、通気され、収集されたサンプルおよび試薬ボールは、シャトルによって再シールされているサンプル調製リザーバ内の流体中で混合される。
【０１２２】
【図１０Ｌ】図１０Ｌは、カートリッジデバイス内の通気および混合位置におけるサンプル収集デバイスを示す、断面斜視図である。
【０１２３】
【図１０Ｍ】図１０Ｍは、カートリッジデバイスの内部構成要素のサンプル調製リザーバ内の通気および混合位置におけるサンプル収集デバイスを示す、断面斜視図である。
【０１２４】
【図１０Ｎ】図１０Ｎ、１０Ｏ、および１０Ｐは、超音波発生器要素を介したサンプル調製リザーバ内の流体と収集されたサンプルおよび試薬ボールの向上された混合を示す、断面側面図である。
【図１０Ｏ】図１０Ｎ、１０Ｏ、および１０Ｐは、超音波発生器要素を介したサンプル調製リザーバ内の流体と収集されたサンプルおよび試薬ボールの向上された混合を示す、断面側面図である。
【図１０Ｐ】図１０Ｎ、１０Ｏ、および１０Ｐは、超音波発生器要素を介したサンプル調製リザーバ内の流体と収集されたサンプルおよび試薬ボールの向上された混合を示す、断面側面図である。
【０１２５】
【図１１】図１１Ａ−１１Ｅは、代替シール穿刺器を図示し、カートリッジデバイスの入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入はまた、適切なサンプル収集デバイス挿入を表すためのスイッチをアクティブ化する。
【０１２６】
【図１２】図１２Ａ−１２Ｅは、流体サンプルを収集および分析するための代替サンプル収集デバイスならびに代替カートリッジデバイスの断面側面図を図示する。
【０１２７】
【図１３Ａ】図１３Ａは、カートリッジ筐体内にあり得る内部構成要素を示す、別の例示的カートリッジデバイスの分解図を図示する。
【０１２８】
【図１３−１】図１３Ｂ−１３ＳＳは、検出システム内で使用され得る、例示的サンプル収集デバイスの種々の図を図示する。
【図１３−２】図１３Ｂ−１３ＳＳは、検出システム内で使用され得る、例示的サンプル収集デバイスの種々の図を図示する。
【図１３−３】図１３Ｂ−１３ＳＳは、検出システム内で使用され得る、例示的サンプル収集デバイスの種々の図を図示する。
【図１３−４】図１３Ｂ−１３ＳＳは、検出システム内で使用され得る、例示的サンプル収集デバイスの種々の図を図示する。
【図１３−５】図１３Ｂ−１３ＳＳは、検出システム内で使用され得る、例示的サンプル収集デバイスの種々の図を図示する。
【図１３−６】図１３Ｂ−１３ＳＳは、検出システム内で使用され得る、例示的サンプル収集デバイスの種々の図を図示する。
【０１２９】
【図１４】図１４Ａ−１４Ｄは、カートリッジデバイスの筐体内に配置され得る、例示的コレットを図示し、図１４Ａおよび１４Ｃは、それぞれ、斜視図を示し、図１４Ｂおよび１４Ｄは、図１４Ａおよび１４Ｃにおけるコレットの断面図を示す。
【０１３０】
【図１５Ａ】図１５Ａは、混合前、通気前、貯蔵位置における、例示的カートリッジの入力トンネルの中心を通る断面図を図示する。
【０１３１】
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、混合、通気、分析位置における、入力トンネル内に完全に挿入された例示的カートリッジおよび例示的サンプル収集デバイスの断面図を図示する。
【０１３２】
【図１５Ｃ】図１５Ｃおよび１５Ｄは、通気前位置（図１５Ｃ）および通気位置（図１５Ｄ）における、その中に挿入された例示的サンプル収集デバイスを有する、例示的カートリッジの斜視図を図示する。
【図１５Ｄ】図１５Ｃおよび１５Ｄは、通気前位置（図１５Ｃ）および通気位置（図１５Ｄ）における、その中に挿入された例示的サンプル収集デバイスを有する、例示的カートリッジの斜視図を図示する。
【０１３３】
【図１６−１】図１６Ａ−１６Ｅは、カートリッジ内へのサンプル収集デバイスの挿入を示す、断面側面図を図示する。
【０１３４】
【図１６−２】図１６Ｆおよび１６Ｇは、カートリッジ内へのサンプル収集デバイスのさらなる遠位挿入を示す、断面上面図を図示する。
【０１３５】
【図１６−３】図１６Ｈ−１６Ｊは、カートリッジ内へのサンプル収集デバイスのさらなる遠位挿入を示す、断面側面図を図示し、サンプル収集デバイスは、図１６Ｊにおける混合、通気、分析位置では、入力トンネル内に完全に挿入されている。
【０１３６】
【図１７】図１７Ａ−１７Ｄは、例示的カートリッジ筐体内で使用するためにばね接触を介して回路基板に電気的に結合される、例示的超音波発生器の種々の図を図示する。
【０１３７】
【図１８】図１８Ａおよび１８Ｂは、それぞれ、別の例示的カートリッジデバイスの断面側面図および上面図である。
【０１３８】
【図１９】図１９は、超音波発生器を介した向上された混合の間、温度を監視するための例示的プロセスを図示する。
【０１３９】
【図２０】図２０は、超音波発生器を介した向上された混合の間に経時的に測定された温度を示す、グラフである。
【０１４０】
【図２１Ａ】図２１Ａは、検出システムにおいて使用するための例示的読取機デバイスの斜視図を図示する。
【０１４１】
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、読取機筐体内にあり得る内部構成要素を示す、図２１Ａの例示的読取機デバイスの分解図を図示する。
【０１４２】
【図２２Ａ】図２２Ａは、例示的読取機デバイスの断面斜視図を示す。
【０１４３】
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、例示的読取機デバイス内に部分的に挿入されたカートリッジデバイス（その中に部分的に挿入されたサンプル収集デバイスを有する）を示す、断面側面図である。
【０１４４】
【図２２Ｃ】図２２Ｃおよび２２Ｄは、それぞれ、分析位置における、例示的読取機デバイス内に挿入されたカートリッジデバイスを示す、断面斜視および側面図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｃおよび２２Ｄは、それぞれ、分析位置における、例示的読取機デバイス内に挿入されたカートリッジデバイスを示す、断面斜視および側面図である。
【０１４５】
【図２３】図２３Ａおよび２３Ｂは、単一磁石（図２３Ａ）対二重磁石（図２３Ｂ）設計に関する単一作業電極の長さにわたる磁場強度を示す、グラフである。
【０１４６】
【図２４】図２４は、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための方法の一実施形態のフローチャートを提供する。
【０１４７】
【図２５Ａ】図２５Ａは、検出システム内で使用され得る、例示的充電器の斜視図を図示する。
【０１４８】
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、図２５Ａの例示的充電器の分解図を図示し、充電器筐体内にあり得る、内部構成要素を示す。
【０１４９】
【図２６−１】図２６Ａおよび２６Ｂは、本開示の検体検出システムの一実施形態において見出される、分子および反応の概略描写を提供する。
【０１５０】
【図２６−２】図２６Ｃおよび２６Ｄは、本開示の検体検出システムの別の実施形態において見出される、分子および反応の概略描写を提供する。
【０１５１】
【図２７】図２７Ａおよび２７Ｂは、本開示の検体検出システムのさらに別の実施形態において見出される、分子および反応の概略描写を提供する。
【０１５２】
【図２８Ａ】図２８Ａは、サンプル収集デバイス上のサンプル中の分子の概略描写である。
【０１５３】
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、収集されたサンプル中の分子と反応させるための２つの試薬ボール内の分子の概略描写である。
【０１５４】
【図２８Ｃ】図２８Ｃは、収集されたサンプル中の分子と反応させるための単一試薬ボール内の分子の概略描写である。
【０１５５】
【図２８Ｄ】図２８Ｄは、サンプル調製リザーバに導入されている収集されたサンプルを示す、分子の概略描写である。
【０１５６】
【図２８Ｅ】図２８Ｅは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子の混合を示す、分子の概略描写である。
【０１５７】
【図２８Ｆ】図２８Ｆ、２８Ｇ、および２８Ｈは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子との間の反応を示す、分子の概略描写である。
【図２８Ｇ】図２８Ｆ、２８Ｇ、および２８Ｈは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子との間の反応を示す、分子の概略描写である。
【図２８Ｈ】図２８Ｆ、２８Ｇ、および２８Ｈは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子との間の反応を示す、分子の概略描写である。
【０１５８】
【図２９】図２９Ａは、事前に結合された競合結合分子を使用した標的検体の電気化学センサ読取値対濃度を示す、グラフであって、図２９Ｂは、競合結合分子が事前に結合されていないときの電気化学センサ読取値対濃度を比較するグラフを示す。
【０１５９】
【図３０Ａ】図３０Ａは、サンプル収集デバイス上のサンプル中の分子の別の概略描写である。
【０１６０】
【図３０Ｂ】図３０Ｂは、収集されたサンプル中の分子と反応させるための２つの試薬ボール内の分子の別の概略描写である。
【０１６１】
【図３０Ｃ】図３０Ｃは、収集されたサンプル中の分子と反応させるための単一試薬ボール内の分子の別の概略描写である。
【０１６２】
【図３０Ｄ】図３０Ｄは、サンプル調製リザーバに導入されている収集されたサンプルを示す、分子の別の概略描写である。
【０１６３】
【図３０Ｅ】図３０Ｅは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子の混合を示す、分子の別の概略描写である。
【０１６４】
【図３０Ｆ】図３０Ｆ、３０Ｇ、および３０Ｈは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子との間の反応を示す、分子の概略描写である。
【図３０Ｇ】図３０Ｆ、３０Ｇ、および３０Ｈは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子との間の反応を示す、分子の概略描写である。
【図３０Ｈ】図３０Ｆ、３０Ｇ、および３０Ｈは、収集されたサンプルの分子とサンプル調製リザーバの流体中のサンプル調製試薬分子との間の反応を示す、分子の概略描写である。
【０１６５】
【図３１−１】図３１Ａ−３２Ｈは、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。図３２Ａ−３２Ｋは、等温増幅を使用してカートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。
【図３１−２】図３１Ａ−３２Ｈは、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。図３２Ａ−３２Ｋは、等温増幅を使用してカートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。
【図３２−１】図３１Ａ−３２Ｈは、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。図３２Ａ−３２Ｋは、等温増幅を使用してカートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。
【図３２−２】図３１Ａ−３２Ｈは、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。図３２Ａ−３２Ｋは、等温増幅を使用してカートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。
【図３２−３】図３１Ａ−３２Ｈは、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。図３２Ａ−３２Ｋは、等温増幅を使用してカートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。
【図３２−４】図３１Ａ−３２Ｈは、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。図３２Ａ−３２Ｋは、等温増幅を使用してカートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。
【図３２−５】図３１Ａ−３２Ｈは、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。図３２Ａ−３２Ｋは、等温増幅を使用してカートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための例示的プロセスを示す。
【０１６６】
【図３３】図３３は、ネットワークを介して１つまたはそれを上回るサーバに通信可能に結合される、例示的検体検出システム図１Ａ−１Ｂの概略描写を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０１６７】
以下の発明を実施するための形態では、本開示の一部を形成する、付随の図面を参照する。図面および説明に説明される実施形態は、例示的であって、限定を意図するものではない。本明細書で使用されるように、用語「例示的」は、「実施例または例証としての役割を果たす」ことを意味し、必ずしも、他の実施形態より好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。他の実施形態が、利用されてもよく、修正が、本明細書に提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく行われてもよい。本明細書に説明および図示される、本開示の側面は、種々の異なる構成で配列される、組み合わせられる、かつ設計されることができ、全て、明示的に検討され、本開示の一部を形成する。
【０１６８】
本明細書に開示される種々のデバイス、システム、キット、および方法は、試料から採取されたサンプル中の標的検体を単離する、タグ付けする、および検出するように意図される。ある実施形態では、化学反応が、そのような検出を可能にするために採用される。
【０１６９】
本明細書に説明されるシステムの種々の実施形態は、例えば、本発明の譲受人に譲渡されたＫｈａｔｔａｋの米国特許公開第２０１４／０３３６０８３号、Ｋｈａｔｔａｋの米国特許第９，０３４，１６８号、Ｋｈａｔｔａｋの米国特許第９，０５２，２７５号、Ｋｈａｔｔａｋの米国特許第９，０８６，４１７号、Ｋｈａｔｔａｋの米国特許第９，２０７，２４４号、Ｋｈａｔｔａｋの米国特許第９，２０７，２４５号、およびＳｅｖｅｒの米国特許第９，３６０，４９１号（そのそれぞれの内容全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるように、化学反応のいずれかが、完全または実質的にヒト介入を伴わずに、自動化された様式で生じる、自給式環境を生成するように設計される。本明細書に説明されるいくつかの設計では、１つまたはそれを上回る化学反応は、オペレータが試薬をシステムに添加またはそこから除去するいかなる必要もなく進められる。ある実施形態では、本システムは、試料から収集されたサンプルを溢流させるリスク等の生体有害リスクが最小限にされるように閉鎖される。種々の実施形態では、そのようなシステムは、少なくとも、サンプル収集デバイスと、カートリッジデバイスと、読取機デバイスとを含む。そのようなデバイスのいくつかの例示的実施形態は、以下に詳細に説明される。
【０１７０】
図１Ａおよび１Ｂは、本開示の原理に従って構築される例示的検体検出システムを図示する。検出システム１００は、サンプル収集デバイス２００、カートリッジデバイス３００、読取機デバイス４００、充電器５００、および／またはソフトウェアベースの検出インターフェースシステム６００を含んでもよい。検出システム１００は、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するために使用されてもよい。
【０１７１】
サンプル収集デバイス２００は、分析のためにサンプルに暴露されるように構成される。例えば、サンプル収集デバイス２００は、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を判定するために、限定ではないが、血液、血漿、尿、唾液、粘膜、細胞材料、および／または他の生物学的材料等の生物学的サンプルに暴露されてもよい。加えて、または代替として、サンプル収集デバイスは、標的検体を保有することが疑われる固体または他の表面に暴露される、例えば、食品媒介病原および表面は、調理または食品調製表面である。
【０１７２】
カートリッジデバイス３００は、サンプル収集デバイス２００を用いて収集されたサンプルを分析するように構成される。カートリッジデバイス３００は、開口３０２からカートリッジ筐体の中に延在する、入力トンネル３０１を含んでもよい。入力トンネル３０１は、収集されたサンプルがカートリッジデバイス３００内で分析され得るように、図１Ｂに示されるように、サンプル収集デバイス２００の挿入を可能にするように構成される。分析に基づいて、カートリッジデバイス３００は、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す電気信号を生成するように構成される。
【０１７３】
読取機４００は、カートリッジデバイス３００によって生成されるサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す電気信号の伝送を可能にするために、カートリッジデバイス３００との電気結合のために構成される。カートリッジデバイス３００は、カートリッジデバイス３００および読取機４００の個別の電気コネクタが相互に接触するように、図１Ｂに示されるように、カートリッジデバイス３００を読取機４００の読取機開口部４０１内に挿入することによって、読取機４００に電気的に結合されてもよい。読取機４００は、読取機４００のプロセッサによって実行されると、カートリッジ３００の電気構成要素に、サンプル収集デバイス２００上のサンプルを分析するためのステップを行わせる命令を伴う、コンピュータ可読媒体を備えてもよい。好ましくは、命令は、例えば、図１Ｂまたは４Ａに示されるように、カートリッジデバイス３００が読取機４００に電気的に結合され、サンプル収集デバイス２００がカートリッジデバイス３００内に好適に配置されるまで実行されない。
【０１７４】
一実施形態では、サンプル収集デバイス２００およびカートリッジデバイス３００はそれぞれ、使い捨てであって、単回使用のために設計される一方、読取機４００は、複数回使用のために、かつ多くのサンプルが、個別のサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を判定するために、読取機４００によって分析されるように、読取機４００の寿命全体を通して多くの異なるカートリッジデバイスを受容するために設計される。そのような構成は、サンプルに暴露される構成要素が使い捨てであるため、システムの衛生的使用を助長することが予期される一方、より高価な電子機器を伴う構成要素、例えば、読取機４００が繰り返し使用され得るため、コストを削減する。
【０１７５】
充電器５００は、例えば、充電器５００および読取機４００の筐体内に配置される個別の誘導コイルを介して、読取機４００内の１つまたはそれを上回るバッテリを充電するように構成される。充電器５００は、充電器５００内の構成要素を充電し、読取機４００の充電を可能にするために、例えば、コードまたはＡＣ／ＤＣ電力コンバータを伴うコードを介して、従来のコンセントの中に差し込まれてもよい。
【０１７６】
当業者に容易に明白となるであろうように、検出システムは、充電器を要求することを必要としない。例えば、図１Ｃを参照すると、検出システム１００'は、図１Ａおよび１Ｂの検出システム１００と同様に構築され、同様の構成要素は、同様のプライム付き参照番号によって識別される。したがって、例えば、図１Ｃにおけるカートリッジデバイス３００'は、図１Ａおよび１Ｂのカートリッジデバイス３００に対応する等となる。図１Ｃおよび１Ｂを比較することによって観察されるであろうように、検出システム１００'は、充電器５００を含まない。そのような実施形態では、読取機４００'は、読取機４００'に給電するために、例えば、コードまたはＡＣ／ＤＣ電力コンバータを伴うコードを介して、従来のコンセントの中に差し込まれてもよい、および／または読取機４００'の構成要素は、交換可能バッテリまたは再充電可能バッテリ等の好適なバッテリを含んでもよく、読取機４００'は、再充電可能バッテリを充電するための回路および取外可能電力コードを含んでもよい。
【０１７７】
図１Ａおよび１Ｂでは、ソフトウェアベースの検出インターフェースシステム６００が、コンピューティングデバイス６０１上でインストールおよび起動され、ユーザが、例えば、コンピューティングデバイス６０１のディスプレイ６０２上で検体検出試験結果を精査することを可能にする。コンピューティングデバイス６０１は、例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、ウェアラブルデバイス、ラップトップ、または他のコンピュータであってもよい。図１Ａおよび１Ｂに示されるように、読取機４００は、コンピューティングデバイス６０１と無線で通信し、カートリッジデバイス３００内で生成される電気信号に基づいて、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示すデータを伝送してもよい。加えて、または代替として、ケーブル接続等の可撤性有線接続が、読取機４００とコンピューティングデバイス６０１との間に提供されてもよい。ソフトウェアベースの検出インターフェースシステム６００は、コンピューティングデバイス６０１のプロセッサによって実行されると、ディスプレイ６０２に、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す情報を表示させる命令を伴う、コンピュータ可読媒体を備えてもよい。
サンプル収集デバイスおよびカートリッジ
【０１７８】
種々の実施形態のサンプル収集デバイスは、試料からサンプルを収集するように構成される。サンプル収集デバイスは、任意の所望の領域または場所、例えば、内頬、喉、鼻腔、耳、尿から、血液から、血漿から、唾液から、または別の身体部分から、細胞および他の生物学的物質を収集するように構成されてもよい。１つの例示的なサンプル収集デバイスは、血液または尿の小液滴を小型毛管チャネルの中へ吸い上げるユニットを含む。他の実施形態では、サンプル収集デバイスは、例えば、空気または水から、もしくは物理的表面または他の構造から等、環境から生物学的物質、粒子状物質、または他の化学物質を収集するように構成されてもよい。
【０１７９】
種々の実施形態のサンプル収集デバイスは、以下で説明される他のデバイスを使用して、試料中および／または上の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出することが可能であるように、試料の適切な場所から十分に大きいサンプルを収集するように定寸および成形される。例えば、ウイルスが原因となる風邪またはインフルエンザ様症状と関連付けられるもの等のいくつかの標的検体に関して、サンプル収集デバイスは、鼻挿入綿棒であってもよく、綿棒は、個人に存在する場合、ウイルスが原因となる風邪またはインフルエンザ様症状と関連付けられる標的検体の検出を可能にするように、個人の鼻腔から十分な量のサンプルを収集するように定寸および成形される。例えば、連鎖球菌性咽頭炎と関連付けられるもの等の他の標的検体に関して、サンプル収集デバイスは、個人の喉または口から十分な細胞を擦り取るように成形される、咽喉綿棒であってもよい。別の実施例として、ＨＩＶと関連付けられる標的検体を収集するために適切なサンプル収集デバイスは、血液ランセットを備えてもよい。別の実施例では、尿を収集するように構成されるサンプル収集デバイスは、例えば、テストステロンレベル、薬剤レベル、ビタミンレベル、および／または生殖能力を追跡するための検査を含む、種々の検査のために標的検体を収集するために適切であり得る。尿、血液、血漿、または唾液等の流体を収集するためのサンプル収集デバイスは、デバイスの吸上作用部分を圧縮し、排出されたサンプルを分析するために、吸上作用部分上に吸収されたサンプルを排出するための特徴を含んでもよい。なおもさらなる側面では、サンプル収集デバイスは、固体表面から、例えば、医療デバイス上、医療機器上、またはまな板もしくは平坦表面等の食品調製表面の表面からサンプルを収集するように成形される。
【０１８０】
図２Ａおよび２Ｂを参照すると、サンプル収集デバイス２００が、図示される。サンプル収集デバイス２００は、分析されるべき少量のサンプルを収集するように構成され、サンプル収集後、カートリッジデバイス３００内への完全または部分的挿入のために構成される。サンプル収集デバイス２００は、遠位部分２０１と、近位部分２０２と、その間に延在するシャフト２０３とを含んでもよい。遠位部分２０１は、その中に管２０５を有する、先端２０４を含んでもよい。サンプル収集デバイス２００はまた、ハンドル２０６、近位シールゾーン２０７、遠位シールゾーン２０８、および／または係合ゾーン２０９を含んでもよい。
【０１８１】
先端２０４を含む、遠位部分２０１は、最大で、サンプルの所定の体積が分析のために管２０５内に配置されるように、サンプルに暴露されるように構成される。サンプルの所定の体積の収集は、実質的に既知の量のサンプルが分析されるであろうため、検体分析の正確度を助長することが予期される。先端２０４は、透明であって、収集者がサンプルが管２０５内に配置されていることを検証することを可能にしてもよい。先端２０４は、図示されるように、丸みを帯びた端部を有してもよいが、任意の鈍的または実質的に鈍的先端形状を含む、種々の形状が、使用されてもよい。先端２０４は、任意の所望の領域または場所から、例えば、内頬、喉、口、鼻腔、耳、尿から、血液から、血漿から、唾液から、または別の身体部分から、サンプルを収集するように構成されてもよい。
【０１８２】
近位部分２０２は、収集者の手によって保持されるように定寸および成形される、ハンドル２０６を含んでもよい。ハンドル２０６は、図示されるように、把持突出部を含んでもよい。ハンドル２０６はさらに、サンプル収集デバイス２００をカートリッジデバイス３００の入力トンネル内に係止してもよい。サンプル収集デバイス２００はまた、サンプル収集デバイス２００が入力トンネル内に挿入されると、カートリッジデバイス３００の入力トンネルをシールするために構成される、近位シールゾーン２０７を含んでもよい。近位シールゾーン２０７は、シャフト２０３の周囲に延在し、入力トンネルをシールするように、入力トンネル開口部を上回って定寸される、突出部を含んでもよい。したがって、突出部はさらに、サンプル収集デバイスをカートリッジデバイス３００の入力トンネル内に係止してもよい。ハンドル２０６は、サンプル収集デバイス２００の残りのカートリッジデバイス３００の中への挿入に続いて、破壊可能または別様にサンプル収集デバイス２００の残りから可撤性であってもよい。
【０１８３】
シャフト２０３は、収集者の手が収集部位から除去された状態で、容易かつ衛生的な収集を促進するように伸長である。例えば、シャフト２０３は、先端２０４が、内頬、喉、口、鼻腔、耳内、尿から、血液から、血漿から、唾液から等、サンプルに暴露され、流体、細胞、および他の生物学的物質を収集し得る一方、ハンドル２０６が、サンプルに暴露されないように、伸長であってもよい。シャフト２０３、先端２０４、およびハンドル２０６は、同一の材料または異なる材料から形成されてもよい。シャフト２０３、先端２０４、およびハンドル２０６は、プラスチックから形成されてもよい。サンプル収集デバイス２００は、滅菌包装内に事前包装されてもよく、好ましくは、１回限りの使用のために構成される。
【０１８４】
サンプル収集デバイス２００は、サンプル収集デバイス２００のカートリッジデバイス３００の中への挿入後、サンプル収集デバイス２００とカートリッジデバイス３００との間の液密シールの形成を促進するために、遠位シールゾーン２０８を有してもよい。例えば、遠位シールゾーン２０８は、先端２０４上の収集されたサンプルおよびカートリッジデバイス３００内のカートリッジデバイス３００のサンプル調製リザーバ内の流体をシールするように定寸および成形されてもよい。遠位シールゾーン２０８は、先端２０４を上回る半径方向サイズであってもよい。例えば、遠位シールゾーン２０８は、肩部が、カートリッジデバイス３００の一部、例えば、シャトルに対して当接し、液密シールを形成するように、先端２０４よりサンプル収集デバイス２００の縦軸からさらに延在する肩部を含んでもよい。このように、サンプルは、カートリッジデバイス３００内にシールされ、カートリッジの外側のサンプルの漏出および暴露を低減させてもよい。加えて、肩部は、液密シールの形成前、間、または後、シール穿刺器を移動させ、カートリッジデバイス３００内の１つまたはそれを上回るリザーバに通気するために使用されてもよい。
【０１８５】
サンプル収集デバイス２００は、カートリッジデバイス３００の１つまたはそれを上回る構成要素との係合のために構成される、係合ゾーン２０９を含んでもよい。例えば、係合ゾーン２０９は、恒久的または一時的に、カートリッジデバイスのシール穿刺器に結合され、サンプル収集デバイス２００の移動に応答して、カートリッジデバイス内のシール穿刺器を移動させるように構成されてもよい。係合ゾーン２０９はまた、サンプル収集デバイス２００がカートリッジの入力トンネル内で所定の距離まで挿入されると、サンプル収集デバイス２００がカートリッジと不可逆的かつ移動不可能に噛合するように、サンプル収集デバイス２００とカートリッジデバイスとの間の固定係合を促進し得る。係合ゾーン２０９は、図示されるように、シャフト２０３の周囲の溝であってもよい、もしくは通常のシャフト表面より縦軸から短い距離だけ延在する複数の溝であってもよい、および／またはサンプル収集デバイス２００の縦軸からより大きな距離に延在する、１つまたはそれを上回る突出部であってもよい。
【０１８６】
種々の実施形態では、カートリッジは、筐体で形成され、これは、封入空間を画定し、カートリッジが、サンプル収集デバイスから標的検体を伴うサンプルを受容すること、サンプル調製試薬とともにサンプルを貯蔵すること、標的検体をサンプル調製試薬と混合して結合させるための空間を提供すること、結合された標的検体が検出のためのセンサにわたって局在化する、分析ゾーンを提供すること、結合された標的検体を分析ゾーンに輸送するための流体媒体を提供すること、結合された標的検体に導入されたときに検出可能な反応を受けることができる、基質を貯蔵して提供すること、基質を分析ゾーン内の結合された標的検体に輸送するための液体媒体を提供すること、および廃棄物が貯蔵される廃棄物収集ゾーンを提供することのうちの１つまたはそれを上回るものを行うことを可能にする、種々の特徴を有する。
【０１８７】
種々の実施形態では、カートリッジは、カートリッジ内の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するために必要とされる反応が生じる、実質的に閉鎖型のシステムである。そのような実施形態のカートリッジは、カートリッジシステムの中へ必要とされる唯一の入力が、試料からのサンプル、混合および結合を促進するエネルギー、ならびに分析ゾーン内の結合された標的検体の局在化を促進する磁力のうちの１つまたはそれを上回るものであり、カートリッジからの唯一の出力が電気信号であるため、「実質的に閉鎖型」と言われる。種々の実施形態では、カートリッジは、１つまたはそれを上回る特定の標的検体を検出するように選択される、包含されたサンプル調製試薬を伴って、標的検体特異的である。異なるカートリッジの種類は、異なる標的検体を同定することを目的としている、異なる試薬を含む。例えば、異なるカートリッジタイプは、炎症、インフルエンザ、テストステロン、受胎能、ＨＩＶ、およびビタミンＤを含んでもよく、それぞれ、異なる標的検体を同定するために意図される、用途特異的試薬を含む。
【０１８８】
ここで図３を参照すると、例示的カートリッジが、図示される。カートリッジデバイス３００は、正面表面３０３上の開口３０２からカートリッジ筐体３０４の中に延在する、入力トンネル３０１を含んでもよい。カートリッジ筐体３０４は、図示されるように、略長方形角柱形状を有してもよいが、本開示は、それに限定されない。カートリッジ筐体３０４は、正面表面３０３と、上部表面３０５と、右側表面３０６と、左側表面３０７（図４Ａに示される）と、底部表面３０８（図４Ｂに示される）と、背面表面３０９（図４Ｂに示される）とを有する。カートリッジ筐体３０４は、単一構成要素または複数の構成要素から形成されてもよい。例えば、カートリッジ筐体３０４は、カートリッジデバイス３００の内部構成要素がその中に格納されるように、第２のカバー構成要素３１１に側方に結合されるように構成される、第１のカバー構成要素３１０を含んでもよい。
【０１８９】
図４Ａおよび４Ｂは、混合位置における、カートリッジデバイス３００の入力トンネル３０１内に挿入される、サンプル収集デバイス２００を図示する。混合位置では、サンプル収集デバイス２００の近位シールゾーン２０７は、開口３０２において入力トンネル３０１をシールし、入力トンネル３０１からの漏出を低減または排除してもよい。入力トンネル３０１は、カートリッジデバイス３００の筐体３０４と一体的に形成されてもよい、またはカートリッジ筐体３０４に取外可能に結合されてもよい。図４Ｂに示されるように、カートリッジデバイス３００は、例えば、読取機の電気コネクタを介した読取機との電気結合のために構成される、電気コネクタ３１２を含んでもよい。故に、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す信号が、カートリッジデバイス３００から、電気コネクタ３１２を介して、読取機に伝送されてもよい。電気コネクタ３１２は、底部表面３０８および背面表面３０９上に位置付けられ、読取機の開口部内の電気コネクタとの結合を促進し得る。
【０１９０】
カートリッジデバイス３００の底部表面３０８は、第１のランプ部分３１３と、第２のランプ部分３１４と、磁気発生器凹部３１５とを含んでもよい。第１のランプ部分３１３は、読取機の開口部内へのカートリッジデバイス３００の挿入の間、読取機の１つまたはそれを上回る磁気発生器を徐々に押下するように構成される。第１のランプ部分３１３は、電気コネクタ３１２が位置付けられる、カートリッジ筐体３０４の凹部から開始し、底部表面３０８に下降してもよい。カートリッジデバイス３００が第１のランプ部分３１３を越えて挿入されるにつれて、磁気発生器は、磁気発生器凹部３１５の中に乗り上げ、第２のランプ部分３１４に接触するまで、押下された位置に留まる。第２のランプ部分３１４は、読取機の１つまたはそれを上回る磁気発生器を磁気発生器凹部３１５の中に徐々に誘導するように構成される。磁気発生器凹部３１５は、カートリッジデバイス３００が読取機内に完全に挿入されると、読取機の１つまたはそれを上回る磁気発生器が、磁気発生器凹部３１５の中に上方に移動し、１つまたはそれを上回る作業電極に隣接して配置されるように、カートリッジデバイス３００の１つまたはそれを上回る作業電極の真下に配置される。第２のランプ部分３１４はまた、カートリッジ除去の間、読取機の１つまたはそれを上回る磁気発生器を徐々に押下することによって、読取機からのカートリッジデバイス３００の除去を促進する。
【０１９１】
ここで図５を参照すると、カートリッジデバイス３００の分解図が、示される。カートリッジデバイス３００は、サンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、および基質リザーバ３１９を含み得る、内部構成要素３１６と、シール材料３２０と、スライダ３２２および穿刺器３２３を含み得る、シール穿刺器３２１と、シャトル３２４と、乾燥剤３２５と、入力トンネル構成要素３２６と、超音波発生器要素３２７と、吸収パッド３２８と、層３２９と、分析チャネル３３０と、メモリ３３２に電気的に結合される回路基板３３１とを含んでもよい。内部構成要素は、筐体３０４内に、例えば、第１および第２のカバー構成要素３１０と３１１との間に配置されてもよい。代替として、１つまたはそれを上回る内部構成要素は、１つの筐体内に配置されてもよい一方、他の内部構成要素は、別の筐体内に配置されてもよい。複数の筐体の場合、そのような別個の筐体は、相互に結合するように構成されてもよい。
【０１９２】
内部構成要素３１６は、１つまたはそれを上回るリザーバ、例証として、サンプル調製リザーバ３１７と、洗浄剤リザーバ３１８と、基質リザーバ３１９とを画定するように構成される。内部構成要素３１６はさらに、カートリッジデバイス３００が組み立てられたとき、分析チャネル３３０の上側境界を生成すること等によって、分析チャネル３３０の一部を画定してもよい。内部構成要素３１６は、吸収パッド３２８等の他の内部構成要素を格納してもよい。さらに、内部構成要素３１６は、プラスチック等の好適な材料から形成されてもよく、回路基板３３１にわたって着座するように略長方形形状に定寸される、基部を有してもよい。
【０１９３】
サンプル調製リザーバ３１７は、流体、好ましくは、サンプル調製試薬を有する液体を保持するように構成される。例えば、流体は、以下にさらに詳細に説明されるように、水、生理食塩水溶液、磁気粒子、親和性分子、接続分子、シグナル伝達物質、競合結合分子、競合分子、標識、および／またはシグナル伝達物質のうちの１つもしくはそれを上回るものと混合された水／生理食塩水溶液であってもよい。サンプル調製リザーバ３１７は、入力トンネル３０１がサンプル調製リザーバ３１７につながるように、入力トンネル３０１の遠位端に隣接して位置付けられる。以下にさらに説明されるように、サンプル調製リザーバ３１７は、部分的に、例えば、底部表面の一部または全部として、超音波発生器要素３２７と形成されてもよく、これは、流体と流体中の付加的粒子との混合を促進する。加えて、サンプル調製リザーバ３１７は、混合前状態の間、部分的に、シャトル３２４の端部と形成され、１つまたはそれを上回る試薬ボールおよびサンプルがサンプル調製リザーバ３１７内に配置されるときの混合状態の間、部分的に、シャトル３２４の別の部分と形成されてもよい。このように、サンプル調製リザーバ３１７は、混合前状態においてもシャトル３２４によって、かつ混合状態においてもシャトル３２４によって流体的にシールされ、流体がシャトル３２４を越えて近位に漏出しないように、混合前状態から混合状態への移動全体を通して持続的に流体的にシールされたままである。サンプル調製リザーバ３１７は、サンプル収集デバイス２００の入力トンネル３０１の中への挿入に応じて、例えば、先端２０４および／または管２０５にサンプルを有する遠位部分２０１がサンプル調製リザーバ３１７に進入するように、位置付けられる。サンプル収集デバイス２００がサンプル調製リザーバ３１７に進入すると、サンプル調製リザーバ３１７は、存在する場合、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体を含む、サンプル粒子でさらに充填された状態となる。流体は、例えば、超音波発生器要素３２７を介して、１つまたはそれを上回る試薬ボールおよびサンプルと優しく混合され、粒子をサンプル調製リザーバ３１７内で懸濁およびハイブリダイズさせてもよい。サンプル中の標的検体は、少なくとも、サンプル調製試薬間に存在する磁気粒子および／または親和性分子にハイブリダイズならびに／もしくは結合し、磁気粒子結合錯体および／または親和性分子標的錯体を形成し得る。サンプル調製リザーバ３１７は、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を分析するために、例えば、出口を介して、その中に混合されたサンプルおよびサンプル調製試薬を有する流体を分析チャネル３３０の中に放出することを可能にするように構成される。サンプル調製リザーバ３１７の出口は、熱作動式弁でシールされてもよい。弁が開放すると、サンプル調製リザーバ３１７からの流体は、輸送媒体として作用し、磁気粒子結合錯体および／または親和性分子標的錯体ならびに他の粒子をサンプル調製リザーバ３１７から分析チャネル３３０の中に流動させる。有利には、サンプル調製リザーバ３１７内の混合媒体および貯蔵媒体としての役割を果たす流体はまた、ポンプの必要なく、サンプル調製リザーバ３１７の内容物を分析チャネル３３０内の分析ゾーンに輸送するための流動媒体として作用する。
【０１９４】
洗浄剤リザーバ３１８は、流体、好ましくは、洗浄溶液として構成される液体を保持するように構成される。洗浄剤リザーバ３１８はさらに、例えば、出口を介して、洗浄溶液を分析チャネル３３０の中に放出し、磁気粒子に結合されていないサンプル調製リザーバ３１７から以前に放出された混合された流体中の粒子もしくは事前に結合された表面親和性分子を分析チャネル内の作業電極および／または正の対照作業電極から移動させることを可能にするように構成される。洗浄剤リザーバ３１８の出口は、熱作動式弁でシールされてもよい。弁が開放すると、洗浄溶液は、洗浄剤リザーバ３１８から分析チャネル３３０の中に流動し、それによって、全てまたは実質的に全ての結合されなかった検出剤および／または結合されなかった競合結合作用物質を分析チャネル３３０から除去する。一側面では、サンプル調製リザーバ３１７からの大部分または全ての浮動性の結合されなかった分子が、分析チャネル３３０から洗浄され、有意性のある任意の非特異的結合および／または浮動性シグナル伝達物質、例えば、ＨＲＰによって生成される有意性のある非特異的信号が分析チャネル３３０の分析ゾーン内で生じる可能性を低減させる。
【０１９５】
基質リザーバ３１９は、流体、好ましくは、化学基質等の基質を備える基質溶液を保持するように構成される。基質リザーバ３１９の流体は、サンプル調製リザーバ３１７からのシグナル伝達物質の存在下で反応を受ける、基質を含んでもよい。例えば、基質リザーバ３１９の基質は、サンプル調製リザーバ３１７からの酸化酵素の存在下、酸化反応を受けてもよい。流体は、過酸化水素等の受容体分子と、テトラメチルベンジジン（ＴＭＢ）および／またはｏ−フェニレンジアミン二塩酸塩（ＯＰＤ）分子等の酵素基質であり得る、基質とを含む、基質溶液であってもよい。実施例として、基質は、市販の酵素結合免疫吸着アッセイ（ＥＬＩＳＡ）基質であってもよい。好ましくは、基質は、酸化可能および／または還元可能である。受容体分子は、基質とシグナル伝達物質との間の反応の間、シグナル伝達物質によって基質から奪われた電子を受容する（それによって、基質を酸化させる）ように構成されてもよい。例えば、受容体分子が過酸化水素であるとき、基質、例えば、ＴＭＢ、ＯＰＤとシグナル伝達物質、例えば、ＨＲＰ、ＳＢＰとの間の酸化酵素反応は、受容体分子が別の分子（例えば、水）に変換するように、酸化酵素反応の間、電子を基質から奪わせ、受容体分子（例えば、過酸化水素）に供与させる。いくつかの実施形態では、ヘキサシアノ鉄酸塩が、基質として使用される（かつサンプル調製リザーバ３１７からのメチレンブルー等の酸化染料であり得る、シグナル伝達物質と反応される）。基質リザーバ３１９はさらに、例えば、出口を介して、基質を伴う流体を分析チャネル３３０の中に放出することを可能にするように構成される。基質リザーバ３１９の出口は、熱作動式弁でシールされてもよい。弁が開放すると、基質リザーバ３１９からの流体は、輸送媒体として作用し、化学基質を基質リザーバ３１９から分析チャネル３３０の中に流動させる。
【０１９６】
当業者は、３つのリザーバが描写されるが、種々の実施形態では、複数のリザーバは、２つのリザーバまたは４つもしくはそれを上回るリザーバを含んでもよく、代替空間構成を採用してもよいことを理解されるであろう。例えば、洗浄剤リザーバ３１８および基質リザーバ３１９は、洗浄溶液として作用し、化学基質を有する、流体を保持するように構成されるリザーバの中に組み合わせられ得る。加えて、リザーバは、好ましくは、前述の個別の流体で事前に充填されるが、本開示は、それに限定されず、１つまたはそれを上回るリザーバは、非使用状態では、空であって、混合状態の間、個別の流体で充填されてもよい。
【０１９７】
シール材料３２０が、１つまたはそれを上回るリザーバ内の流体を流体的にシールするように構成される。例えば、シール材料３２０は、サンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、および基質リザーバ３１９内の個別の流体を流体的にシールしてもよい。シール材料３２０は、図示されるように、全リザーバを被覆するように構成される、材料の単一部品であってもよい、またはそれぞれ、カートリッジデバイス３００内の１つまたはそれを上回るリザーバを被覆するように構成される、別個の部品であってもよい。シール材料３２０は、箔等の流体を流体的にシールし得る、任意の材料であってもよい。好ましくは、シール材料３２０は、液体不浸透性膜である。
【０１９８】
シール穿刺器３２１は、シール材料３２０を穿刺し、サンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、および／または基質リザーバ３１９内の流体に通気するように構成される。シール穿刺器３２１は、例えば、入力トンネル３０１内のサンプル収集デバイス２００の肩部または係合ゾーン２０９において、遠位部分２０１によって接触され、サンプル収集デバイス２００によって印加される力に応答して、筐体３０４内を移動し、シール材料３２０を穿刺させ、サンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、および／または基質リザーバ３１９内の流体に通気するように構成されてもよい。シール穿刺器３２１は、筐体３０４内に配置され、部分的に、入力トンネル３０１内に配置されてもよい。一実施形態では、シール穿刺器３２１は、サンプル収集デバイス２００の入力トンネル３０１内への挿入に応答して、第１の方向、例えば、側方に、および第２の方向、例えば、垂直に移動し、シール材料３２０の中に穿刺するように構成される。
【０１９９】
シール穿刺器３２１は、単一部品であってもよい、または複数の部品を含んでもよい。例証として、シール穿刺器３２１は、スライダ３２２と、穿刺器３２３とを含む。スライダ３２２は、筐体３０４内に配置され、部分的に、入力トンネル３０１内に配置されてもよい。例えば、スライダ３２２は、入力トンネル３０１内に配置されるように適合される係合器を有してもよい。係合器は、一時的または恒久的に、例えば、肩部もしくは係合ゾーン２０９において、サンプル収集デバイス２００に結合され、サンプル収集デバイス２００の入力トンネル３０１の中への挿入に応答して、スライダ３２２の移動を可能にするように構成されてもよい。係合器は、図示されるように、例えば、Ｕ形状の係合ゾーン２０９の溝内に嵌合する、または係合ゾーン２０９の突出部を受容するように定寸されてもよい。スライダ３２２は、サンプル収集デバイス２００によって印加される力に応答して、筐体３０４内を移動し、収集者がサンプル収集デバイスを入力トンネル３０１の中に遠位に押動し、シール材料３２０を穿刺器３２３によって穿刺させ、サンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、および／または基質リザーバ３１９内の流体に通気させる結果をもたらすように構成されてもよい。穿刺器３２３は、シール材料３２０を切断して開放するために十分に鋭的である端部を伴う、１つまたはそれを上回る穿刺要素であってもよい。以下に詳細に説明されるように、穿刺器３２３は、３つの異なる穿刺器を含んでもよく、それぞれ、サンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、または基質リザーバ３１９のうちの１つの上方において筐体３０４内に配置される。スライダ３２２が、サンプル収集デバイス２００の挿入によって生じるように、入力トンネル３０１内を移動するにつれて、スライダ３２２は、穿刺器３２３に接触し、穿刺器３２３をシール材料３２０を穿刺する方向に移動させる。一実施形態では、スライダ３２２は、サンプル収集デバイス２００の入力トンネル３０１内への挿入に応答して、第１の方向、例えば、サンプル収集デバイス２００の移動に対して側方／略平行に移動し、穿刺器３２３を第２の方向、例えば、垂直に移動させ、シール材料３２０の中に穿刺させるように構成される。
【０２００】
シャトル３２４は、筐体３０４内、好ましくは、サンプル調製リザーバ３１７と開口３０２との間に配置されるように構成される。例えば、シャトル３２４は、カートリッジが非使用状態にあるとき、シャトル３２４の遠位端が、サンプル調製リザーバ３１７の壁を形成し、流体をその中にシールするように、入力トンネル３０１内に配置されてもよい。シャトル３２４は、入力トンネル３０１内に挿入されると、サンプル収集デバイス２００からの収集されたサンプルを受容するように構成される、１つまたはそれを上回るコンパートメントを画定してもよい。シャトル３２４はまた、１つまたはそれを上回る試薬ボールを格納するように構成される、１つまたはそれを上回る付加的コンパートメントを画定してもよい。シャトル３２４は、サンプルを有する１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントおよび／または１つもしくはそれを上回る試薬ボールをその中に有する１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメントが、サンプル調製リザーバ３１７内の流体中に配置されるように、例えば、サンプル収集デバイス２００をシャトル３２４に接触させることによって生じる、閾値力を受けると、第２の位置に筐体３０４内を移動するように構成されてもよい。シャトル３２４の近位端は、サンプルおよび／または１つもしくはそれを上回る試薬ボールがサンプル調製リザーバ３１７内にあるとき、サンプル収集デバイス２００と併せて、サンプル調製リザーバ３１７の壁を再形成し、流体をその中にシールしてもよい。このように、サンプル調製リザーバ３１７は、非使用状態においてもシャトル３２４によって、混合状態においてもシャトル３２４によって、流体的にシールされたままである。加えて、試薬を格納する破壊可能膜と異なり、シャトル３２４は、サンプルが分析のためにサンプル調製リザーバ３１７の中に移動されるにつれて、無傷のままであってもよい。
【０２０１】
乾燥剤３２５は、筐体３０４内に配置され、シャトル３２４内に格納される１つまたはそれを上回る試薬ボールと流体連通してもよい。乾燥剤３２５は、筐体３０４の中に進入する湿気を吸収し、非使用状態における１つまたはそれを上回る試薬ボールへの湿気暴露を低減させるように構成される。乾燥剤３２５は、パッドであってもよく、少なくとも部分的に、入力トンネル３０１内に配置されてもよい。乾燥剤３２５は、サンプル収集デバイスがそれを通して挿入されることを可能にするように定寸される、管腔を有してもよい。
【０２０２】
入力トンネル構成要素３２６は、入力トンネル３０１の一部を形成し、シャトル３２４を入力トンネル３０１内に固着させるように定寸および成形される。例えば、入力トンネル構成要素３２６は、Ｕ形状を有し、略円筒形シャトルを格納してもよい。
【０２０３】
超音波発生器要素３２７が、筐体３０４内に、好ましくは、サンプル調製リザーバ３１７に隣接して配置され、またはそれと一体型であって、その中での流体の混合を可能にする。超音波発生器要素３２７は、制御された量のエネルギーをサンプル調製リザーバの中に伝送するように構成され、圧電構成要素を含んでもよい。超音波発生器要素３２７は、サンプル調製リザーバ３１７の底部壁上に配置される、またはそれを形成してもよい。超音波発生器要素３２７は、例えば、リレーを介して、センサおよび加熱器を含む、回路基板３３１上の構成要素等、筐体３０４内の他の電気構成要素から電気的に絶縁されてもよい。超音波エネルギーは、脆弱なＤＮＡプローブまたは抗体および酵素等の他の分子に生じる損傷を限定しながら、サンプル調製リザーバ３１７内の成分の混合および結合を達成するように制御されてもよい。超音波発生器要素３２７は、感圧式圧電ディスクを含んでもよい。超音波発生器要素３２７はまた、サンプル調製リザーバ３１７と圧電ディスクとの間に配置される、高水分含有ブリスタを含んでもよい。そのような高水分含有ブリスタは、カートリッジ生産プロセスにおいてサンプル調製リザーバ３１７下に添着されてもよい。高水分含有ブリスタは、最小限の減衰を伴って、超音波発生器要素３２７からサンプル調製リザーバ３１７への超音波エネルギーの送達を促進し得る。ブリスタは、別の適切に伝導性の超音波媒体と置換されてもよく、超音波媒体としての役割を果たす構成要素は、外側では乾燥しており、液体残留物が存在しない状態であってもよい。
【０２０４】
吸収パッド３２８が、分析チャネル３３０の最下流端において筐体３０４内に配置される。吸収パッド３２８は、分析チャネル３３０からの流体を吸い上げ、それによって、流体が吸収パッド３２８の下流に流動するように促す。吸収パッド３２８は、廃棄物受口として作用し、分析チャネル３３０を通して流動した後、全廃棄物流体および廃棄物粒子を収集してもよい。吸収パッド３２８のサイズおよび吸収性の程度は、分析チャネル３３０内の流体および粒子の流量を計量するように選択されてもよい。例えば、吸収パッド３２８が吸い上げ得る流体の体積は、サンプル調製リザーバ３１７および洗浄剤リザーバ３１８からの全流体を排出し、化学基質を担持する流体を基質リザーバ３１９から引き込むために十分大きくなければならない。そのような条件は、吸収性の下限としての機能を果たしてもよい。
【０２０５】
層３２９は、内部構成要素３１６と回路基板３３１との間に配置され、分析チャネル３３０の一部を形成する。層３２９は、内部構成要素３１６を回路基板３３１に結合するように構成される、接着剤層であってもよい。例えば、層３２９は、流体の毛細管流動を支持するように親水性であり得る、両面接着剤テープであってもよい。
【０２０６】
分析チャネル３３０は、内部構成要素３１６の壁、層３２９の壁、および／または回路基板構成要素３３１の壁によって画定されてもよい。例えば、分析チャネル３３０の上部壁は、内部構成要素３１５によって画定されてもよく、分析チャネル３３０の側壁は、層３２９によって画定されてもよく、分析チャネル３３０の底部壁は、回路基板３３１によって画定されてもよい。加えて、各リザーバ３１７、３１８、３１９は、リザーバを分析チャネル３３０に接続する、出口を含む。このように、リザーバのそれぞれ内の流体は、その個別の出口を通して分析チャネル３３０の中に流動することができる。分析チャネル３３０は、リザーバから吸収パッド３２８まで延在してもよい。好ましくは、回路基板３３１上の１つまたはそれを上回るセンサは、少なくとも部分的に、分析チャネル３３０内に位置付けられる。
【０２０７】
回路基板３３１は、筐体３０４内に配置され、例えば、層３２９を介して、内部構成要素３１６に結合されてもよい。回路基板３３１は、電気構成要素、例えば、抵抗器、電気導線、ビア、および標的検体の検出のために必要とされるセンサのうちの１つまたはそれを上回るものを含む。別々に説明されているが、回路基板３３１の電気構成要素は、別個の構造要素である必要はないことを理解されたい。１つまたはそれを上回る電気構成要素および／もしくは回路は、本明細書で説明される種々の構成要素の役割のうちのいくつかまたは全てを果たしてもよい。
【０２０８】
メモリ３３２は、筐体３０４内に配置され、回路基板３３１に電気的に結合される。メモリ３３２は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、または同等物等、カートリッジデバイス３００に関連するデータを記憶するために好適な任意のタイプのメモリであってもよい。メモリ３３２は、カートリッジタイプ（例えば、炎症、インフルエンザ、テストステロン、受胎能、ビタミンＤ）、カートリッジ識別情報（例えば、製造番号）、および／または較正情報に関する情報等のデータを記憶してもよい。カートリッジデバイス３００が読取機デバイス４００に電気的に結合されると、読取機デバイス４００は、メモリ３３２から伝送されるデータを受信し、そのようなデータを使用して、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量の判定を促進してもよい。一実施形態では、選択群のカートリッジ（例えば、生産カートリッジの共通ロット）の１つまたはそれを上回るカートリッジデバイスは、既知の量の標的検体を使用して試験され、試験されるデバイスのセンサによって感知される１つまたはそれを上回る標的検体と関連付けられた電気特性を判定してもよい。試験結果に基づく較正情報が、選択群のカートリッジ内のメモリ３３２の中に記憶され、カートリッジのセンサによって生成される電気信号および較正情報を使用して、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を精密かつ一貫して判定してもよい。メモリ３３２はまた、以下に説明されるように、正の対照作業電極によって生成される電気信号と比較され、パラメータが所定の範囲内にあるかどうかを判定し得る、所定の範囲のパラメータ、例えば、電圧、電流等の試験結果信頼性情報を記憶してもよい。
【０２０９】
ここで図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃを参照すると、例示的回路基板および層が、図示され、図６Ａは、回路基板３３１を描写し、図６Ｂは、層３２９を描写し、図６Ｃは、回路基板３３１上に配置され、そこに結合される、層３２９を描写する。
【０２１０】
図６Ａに示されるように、回路基板３３１は、加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、および／または３３７と、基準電極３３９、作業電極３４０、対側電極３４１、背景作業電極３４２、および／または基準電極３４３を含み得る、センサ３３８とを含んでもよい。作業電極３４０は、１つまたはそれを上回る細溝３４４でマスクされてもよく、背景作業電極３４２は、１つまたはそれを上回る細溝３４５でマスクされてもよい。回路基板３３１はさらに、ワイヤを介して、回路基板３３１を超音波発生器要素３２７に電気的に結合するための接点３４６および３４７を含んでもよいが、超音波発生器要素３２７はまた、以下に説明されるように、ばね接触を用いて、回路基板３３１に電気的に結合されてもよい。
【０２１１】
加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、および３３７は、例えば、読取機４００のメモリ内に記憶されたプロトコルに規定された時間において読取機４００から伝送される電気信号に基づいて、熱を筐体３０４内に生成するように構成される。加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、および３３７はそれぞれ、回路基板３３１の一部を形成してもよい。例えば、加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、および３３７は、ビアを囲繞する回路基板３３１の底部側上に位置する蛇行トレースとして現れる、抵抗加熱要素であってもよい。他の実施形態では、加熱要素は、例えば、読取機上で、カートリッジの外部に位置する。熱を生成するために抵抗加熱要素が使用される、種々の実施形態では、例えば、トランジスタの作動を通して、電流が抵抗加熱要素を通って流動することを可能にさせられる。抵抗加熱要素を通過する電流は、ジュール加熱を通して熱を生成する。熱は、抵抗加熱要素とビアとの間の物理的接触により、ビアに伝導させられる。加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、および３３７は、例えば、はんだマスクでマスクされ、センサ３３８からの電気絶縁を助長し、センサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、熱伝達を維持してもよい。
【０２１２】
加熱要素３３３は、サンプル調製リザーバ３１７の出口に隣接して位置付けられてもよい。出口は、その中に出口の断面全体を閉塞するための相変化材料を有し、それによって、出口を流体的にシールしてもよい。加熱要素３３３は、相変化材料が、サンプル調製リザーバ３１７の出口をシール解除し、流体がサンプル調製リザーバ３１７内に保持されるサンプルをその中に混合させ、分析チャネル３３０の中に流動することを可能にするように、サンプル調製リザーバ３１７の出口内の相変化材料を加熱するように構成されてもよい。加熱要素３３３は、読取機４００のメモリ内に記憶されるプロトコルによって規定された時間に、例えば、読取機４００がそこに電気的に結合されるカートリッジデバイス３００を検出した後、および読取機４００がサンプル収集デバイス２００のカートリッジデバイス３００の中への適切な挿入を検出した後、相変化材料を加熱させられてもよい。
【０２１３】
加熱要素３３４は、洗浄剤リザーバ３１８の出口に隣接して位置付けられてもよい。出口は、その中に出口の断面全体を閉塞するための相変化材料を有し、それによって、出口を流体的にシールしてもよい。加熱要素３３４は、相変化材料が洗浄剤リザーバ３１８の出口をシール解除し、洗浄剤リザーバ３１８内に保持される洗浄溶液が分析チャネル３３０の中に流動することを可能にするように、洗浄剤リザーバ３１８の出口内の相変化材料を加熱するように構成されてもよい。加熱要素３３４は、読取機４００のメモリ内に記憶されるプロトコルによって規定された時間に、例えば、読取機４００が加熱要素３３３を加熱させてから所定の時間後、および／または読取機４００が加熱要素３３６を加熱させてから所定の時間後、相変化材料を加熱させてもよい。
【０２１４】
加熱要素３３５は、基質リザーバ３１９の出口に隣接して位置付けられてもよい。出口は、その中に出口の断面全体を閉塞するための相変化材料を有し、それによって、出口を流体的にシールしてもよい。加熱要素３３５は、相変化材料が基質リザーバ３１９の出口をシール解除し、基質リザーバ３１９内の基質内に保持される流体が分析チャネル３３０の中に流動することを可能にするように、基質リザーバ３１９の出口内の相変化材料を加熱するように構成されてもよい。加熱要素３３５は、読取機４００のメモリ内に記憶されるプロトコルによって規定された時間に、例えば、読取機４００が加熱要素３３４を加熱させてから所定の時間後、相変化材料を加熱させてもよい。
【０２１５】
加熱要素３３６は、相変化材料を備え得る、流体断路器に隣接して位置付けられてもよい。加熱要素３３６は、流体断路器の相変化材料が分析チャネル３３０の中に流動し、サンプル調製リザーバ３１７を基質リザーバ３１９から流体隔離するように、サンプル調製リザーバ３１７の出口がシール解除された後、流体断路器の相変化材料を加熱するように構成されてもよい。加熱要素３３６は、読取機４００のメモリ内に記憶されるプロトコルによって規定された時間に、例えば、読取機４００が加熱要素３３３を加熱させてから所定の時間後、相変化材料を加熱させてもよい。
【０２１６】
加熱要素３３７は、分析チャネル３３０内のガス、例えば、空気のポケットに隣接して位置付けられてもよい。加熱要素３３７は、空気のポケットを加熱し、空気を拡張させ、圧力を相変化材料にかけさせ、それによって、分析チャネル３３０内の相変化材料の移動を促進するように構成されてもよい。加熱要素３３６は、読取機４００のメモリ内に記憶されるプロトコルによって規定された時間に、例えば、読取機４００が加熱要素３３３を加熱させてから所定の時間後、相変化材料を加熱させてもよい。加熱要素３３３、３３４、および３３５の下流方向における加熱要素３３７の設置は、分析チャネル３３０内の気泡形成を低減させることが予期される。
【０２１７】
回路基板３３１の電気導線（図８に示される）は、読取機デバイスとの電気接続および連続性を確立するために提供されてもよい。電気導線は、加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、３３７、それぞれ、基準電極３３９、作業電極３４０、対側電極３４１、背景作業電極３４２、および基準電極３４３、接点３４６、３４７を含む、センサ３３８に、ならびにメモリ３３２に電気的に結合されてもよい。このように、そのような構成要素は、読取機デバイスによってアクティブ化されると、電流を受容してもよい。有利には、電気導線は、回路基板３３１（図４Ｂに示される）の底部表面上の電気コネクタ部分において暴露されるが、コネクタを構成要素に電気的に結合する電気導線は、図６Ａに示されるように、回路基板３３１の上部表面上でトレースレスであってもよい。電気コネクタ部分とこれらの構成要素との間の回路基板３３１のトレースレス構成は、回路基板３３１の平滑上部表面を生成し、接合干渉を低減させ、それによって、層３２９との固着接着を助長する。接合干渉は、そのような干渉によって生じる層３２９の変形に起因して、流体が分析チャネル３３０に進入するとき、漏出を生じさせ得る。
【０２１８】
加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、３３７は、導体から形成されてもよく、それぞれ、ビアを含んでもよい。ビアは、印刷回路基板上の標準的生成物であって、典型的には、回路基板の１つの層上の信号トレースが別の層と電気的に連続することを可能にするために使用される。ビアは、複数の層を通して電気連続性を提供する。そのようなビアは、熱の優れた導体であって、大部分の回路基板を構成する周囲材料が優れた断熱体であるため、周囲面積に影響を及ぼさずに、非常に精密な場所への熱の伝達を可能にする。したがって、種々の実施形態では、複数のビアが、回路基板３３１内に加熱要素として提供され、各ビアは、リザーバ出口内に配置される相変化熱作動式弁の下、上、またはそれに隣接して配置され、弁作動要素を生成する。ビアと関連付けられた熱伝達の精度は、相互に近接して位置する弁間の最小限のクロストークを可能にし、したがって、弁作動のタイミングは、弁毎に慎重に制御されることができる。弁は、ろう、例えば、親水性ろう等の相変化材料から形成されてもよく、ビアは、熱の導体として作用し、読取機デバイスによって制御されるように、ろうを精密な時点において溶融させる。相遷移、例えば、リザーバの出口内に配置されるろう弁の溶融に応じて、出口は、もはや閉塞されず、リザーバは、開口部を有し、それを通してその流体内容物は、分析チャネルの中に排出することができる。ビア内の孔は、充填材料、例えば、はんだで充填されてもよく、ビアは、例えば、はんだマスクでマスクされ、センサ３３８からの電気絶縁を助長し、センサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、熱伝達を維持してもよい。
【０２１９】
精密なタイミングでろうの完全融解を確実にするために、種々の実施形態では、ろう弁がリザーバの出口内で慎重に構築される。例えば、いくつかの実施形態では、ろう弁が、リザーバの出口を閉塞するために必要な最小高度を有することが好ましく、最小高度は、熱がろうを融解させるために移動しなければならない距離を最小限化する。そのような特性を有するろう障壁を実現するための１つの例示的方法は、融解したろうを予熱したビアに適用することを伴う。有利なこととして、ビアが予熱されるとき、ろう弁が室温のビアに対して凝固するためにより長くかかり、したがって、ろうは、硬化する前に平坦化して外向きに拡張するために、より多くの時間を有する。ろうの「パンケーキ化」が、高度を最小限化するために望ましく、これは、弁の適正な融解作動の機会を最大限化するであろう。加えて、ビアの加熱は、ろうの大部分が熱を受け、また、適正な弁作動の機会を最大限化するように、ろうとビアとの間のより大きいレベルの接触面積を促進する。ろうの堆積に先立ってビアを加熱する方法は、以下の方法でさらに増進される。ろうが硬化するときに、ろうがリザーバの複数の内壁およびビア自体に同時に付着するように、溶解したろうが予熱したビアに適用されるとき、リザーバの底部における開口部がビアに空間的に近いように、リザーバの開口部がビアを覆って整合させられる。これは、リザーバからの不注意の流体流が発生しないように、分析チャネルへの開口部を完全に閉塞する、無傷の弁の製造収率を増進するために有利である。
【０２２０】
センサ３３８は、分析チャネル３３０内の流体に暴露され、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するように構成されてもよい。センサ３３８は、センサ３３８にわたる化学反応から生じる電気信号を検出してもよい。例えば、サンプル調製リザーバ３１７からの混合された流体は、分析チャネル３３０の中に導入されてもよく、混合された流体中のシグナル伝達物質は、センサ３３８にわたって局在化し得る（例えば、シグナル伝達物質に直接または間接的に結合される磁気粒子を保持する磁場に応答して（存在する場合））。化学反応は、基質リザーバ３１９からの流体がセンサ３３８にわたって局在化されたサンプル調製リザーバ３１７からの混合された流体の粒子と反応するときに生じ得る。例えば、基質を有する基質溶液が、基質リザーバ３１９から導入されてもよく、センサ３３８は、センサ３３８にわたって局在化された基質（例えば、ＴＭＢ、ＯＰＤ）とシグナル伝達物質（例えば、ＨＲＰ、ＳＢＰ）との間の反応から生じる電気信号を検出してもよい。反応は、電子をシグナル伝達物質によって基質から奪わせ（電子は、基質溶液からの受容体分子に供与され得る）、それによって、センサ３３８によって検出可能な電気信号を生成してもよい。そのような検出された電気信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するために使用されてもよい。信号は、例えば、カートリッジデバイス３００および読取機デバイス４００の個別の電気コネクタを介して、読取機デバイス４００に伝送されてもよい。
【０２２１】
センサ３３８は、基準電極３３９、作業電極３４０、対側電極３４１、背景作業電極３４２、および／または基準電極３４３を含んでもよい。センサ３３８は、分析チャネル３３０内に配置され、センサ３３８の上方の分析チャネル３３０の面積は、「分析ゾーン」と称され得る。センサ３３８は、回路基板３３１が組み立てられたカートリッジ３００内に含まれ、回路基板３３１の表面が分析チャネル３３０の１つの壁を形成すると、センサ３３８が、少なくとも部分的に、分析チャネル３３０内に配置されるように、方略的に位置する。１つのセンサが図示されるが、複数のセンサが、提供されてもよく、それぞれ、その他に対して離間され、好ましくは、全て、分析チャネル３３０内に整合される。加えて、作業電極３４０および背景作業電極３４２は、相互の上流および下流またはその逆に配置されてもよく、センサ３３８は、作業電極３４０および背景作業電極３４２以外の付加的作業電極を含んでもよい。
【０２２２】
センサ３３８は、電気化学セルを分析チャネル３３０内に形成する、電気化学センサであってもよい。基準電極３３９は、電圧差をそれ自体と作業電極３４０との間に生成するように構成されてもよい。対側電極３４１は、基準電極３３９および作業電極３４０によって生成された電気環境が作業電極３４０にわたって正の電荷をもたらすとき、作業電極３４０上に集合する、電子（例えば、シグナル伝達物質によって基質から奪われる）を提供してもよい。上記で説明されるように、酸化反応が、粒子（例えば、サンプル調製リザーバ３１７から分析チャネル３３０の中に導入され得る、磁気粒子）に間接的に結合される酸化酵素（例えば、サンプル調製リザーバ３１７から分析チャネル３３０の中に導入され得る、ＨＲＰ、ＳＢＰ等の本明細書に説明されるシグナル伝達物質）が、センサ３３８に存在し、適切な化学基質（例えば、ＴＭＢ、ＯＰＤ）が、分析チャネル３３０の中に導入される場合（例えば、基質リザーバ３１９から）、センサ３３８において生じ得る。そのような実施形態では、作業電極３４０は、電子を放出し、存在する酸化酵素の量に比例する量で、酸化酵素によって基質から奪われた電子を補充する。作業電極３４０からの電子の放出（例えば、作業電極３４０にわたってシグナル伝達物質と反応する基質から）は、センサ３３８に接続された回路内で信号として検出可能であり得る、電流である。センサ３３８は、それによって、分析ゾーンの中で局在化される、酸化酵素の存在、非存在、および／または量を間接的に検出することができる。例えば、以下に説明される読取機デバイス内のプロセッサは、次いで、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を酸化酵素の存在、非存在、ならびに／もしくは量と相関させることができる。そのようなプロセッサの機能が、以下でさらに詳細に説明される。１つまたはそれを上回る磁場が、分析ゾーン内の酵素もしくは他のシグナル伝達作用物質の局在化を促進するために使用されてもよい。有利なこととして、そのような実施形態では、いかなる親和性分子も、局在化を達成するようにセンサ３３８に事前に結合される必要がなく、これはそうでなければ、拡散ベースのハイブリダイゼーション反応速度の限界により、検体定量化プロセスを有意に減速させるであろう。磁場の詳細も以下で提供される。
【０２２３】
センサ３３８は、ＥＮＩＧプロセスを通して作製される金表面を含んでもよい。他の実施形態では、ＥＮＩＧプロセスを通して作製されていない金または金めっきセンサが使用される。当業者は、印刷回路基板産業において電気的に活性パッドを生成するために利用される金の触媒および自己触媒堆積のための多くのめっきプロセスが存在することを理解し得る。作業電極３４０は、付加的安定性のために、チオール化エチレングリコールおよび／またはヘキサエチレングリコールジチオール等のジチオール等の自己組織化単分子膜から形成される表面化学性質を有してもよい。そのような表面化学物質の頭部基の親水性質は、流動およびタンパク質抵抗を促進する。加えて、または代替として、電極のうちの１つまたはそれを上回る表面は、メルカプトウンデカン酸、メルカプトヘキサノール、または任意の他の裏込剤で裏込されてもよい。センサ３３８内の電極のうちの１つまたはそれを上回る表面は、非高温で、エチレングリコールジチオールおよび裏込剤の連続的添加ならびにインキュベーションを通して形成されてもよい。
【０２２４】
背景作業電極３４２は、磁気粒子局在化の部位から離れた分析チャネル３３０内で離間される周囲電気化学雑音センサであってもよい。背景作業電極３４２は、分析チャネル３３０内の作業電極３４０および背景作業電極３４２の選択された順序に応じて、作業電極３４０の下流または上流の背景雑音を定量化するために使用されてもよい。そのような雑音は、例えば、非特異的に結合される酵素の存在に起因し得る。検出結果の処理の間、読取機４００におけるプロセッサは、アルゴリズムを適用し、（背景作業電極３４２からの）背景作業電極信号を（作業電極３４０からの）検出センサ信号から除去し、システム雑音に対処し、および／またはそれを排除し、それによって、１つまたはそれを上回る標的検体の適正な定量化もしくは検出を可能にしてもよい。背景作業電極３４２からの信号は、例えば、所定の範囲外の電気値を有する背景作業電極３４２からの信号によって明白であるように、不適切に機能するカートリッジのエラー検出および診断のために使用されてもよい。
【０２２５】
基準電極３４３は、電圧差をそれ自体と背景作業電極３４２との間に生成するように構成されてもよい。対側電極３４１はまた、基準電極３４３および背景作業電極３４２によって生成される電気環境が背景作業電極３４２にわたって正の電荷をもたらすとき、背景作業電極３４２上に集合する、電子を提供してもよい。
【０２２６】
いくつかの実施形態では、検出は、酸化／還元反応が進むために、背景作業電極３４２で生成されるバイアス電位を利用する、標準電気化学回路を使用して実行される。電位は、作業電極３４０に電気的に接続された読取機デバイス４００内の演算増幅器ベースの電流／電圧（演算増幅器）回路トポロジを使用して、酸化分子への電流の流動を定量化することができるように、化学基質の還元電位（溶液中の還元可能種のわずかな非特異的還元があるように十分に低い）で保たれる。
【０２２７】
一般的な基質分子、すなわち、テトラメチルベンジジンが、ＨＲＰのために使用されてもよい。存在するとき、ＨＲＰは、ＴＭＢ分子を酸化させ、これらの分子は、ひいては、作業電極３４０によって還元させられる。この事象は、存在するＨＲＰの量に比例して生じ、ひいては、存在する標的検体の量に比例するため、電流／電圧演算増幅器測定の変化が、結果として生じる。アナログ／デジタル変換器を使用して、実際の信号を処理するためにプロセッサに送達することができる。以下でさらに詳細に説明されるように、種々の実施形態では、プロセッサおよび信号処理構成要素は、読取機デバイス内で提供される。
【０２２８】
作業電極３４０は、作業電極３４０にわたってサンプル調製リザーバ３１７から放出された複数の磁気粒子の均質分布および保定を助長するように構成される、複数の細溝３４４でマスクされる、例えば、はんだマスクされてもよい。検体検出の正確度は、例えば、洗浄剤リザーバ３１８からの洗浄溶液の放出によって生じる分析チャネル流動方向における粒子および／または基質リザーバ３１９からの化学基質を有する流体にかかる力が、分析の間の作業電極３４０の真下に配置される読取機４００の磁気発生器に向かう磁力を上回ることに起因する、分析の間の磁気粒子の早期洗浄によって悪影響を受け得る。そのような細溝３４４は、作業電極３４０からの複数の磁気粒子の移動に対する抵抗を助長する。加えて、背景作業電極３４２は、複数の細溝３４５でマスクされる、例えば、はんだマスクされてもよいが、そのような細溝は、背景作業電極３４２上では必要なく、代替実施形態の例示にすぎない。
【０２２９】
代替実施形態では、センサ３３８は、分析チャネル３３０内の流体を分析し、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するように構成されてもよく、信号は、可視である。例えば、カートリッジデバイスの筐体は、ユーザが視認することを可能にする窓を含み、例えば、カメラ、蛍光を用いて、その蛍光を定量化し、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を判定してもよい。
【０２３０】
ここで図６Ｃを参照すると、層３２９は、センサ３３８が少なくとも部分的に、分析チャネル３３０内に配置されるように、回路基板３３１の上部表面上に配置される。加熱要素３３３、３３４、３３５、３３６、および３３７は、部分的または完全に、それぞれ、マスク３４８、３４９、３５０、３５１、および３５２で被覆されてもよい。マスク３４８、３４９、３５０、３５１、および３５２は、はんだマスクであってもよい。マスク３４８は、加熱要素３３３とセンサ３３８との間の電気絶縁を助長し、加熱要素３３３によるセンサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、加熱要素３３３からサンプル調製リザーバ３１７の出口内の相変化材料への熱伝達を材料の相変化を生じさせるために十分なエネルギーレベルに維持するように構成される。マスク３４９は、加熱要素３３４とセンサ３３８との間の電気絶縁を助長し、加熱要素３３４によるセンサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、加熱要素３３４から洗浄剤リザーバ３１８の出口内の相変化材料への熱伝達を材料の相変化を生じさせるために十分なエネルギーレベルに維持するように構成される。マスク３５０は、加熱要素３３５とセンサ３３８との間の電気絶縁を助長し、加熱要素３３５によるセンサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、加熱要素３３５から基質リザーバ３１９の出口内の相変化材料への熱伝達を材料の相変化を生じさせるために十分なエネルギーレベルに維持するように構成される。マスク３５１は、加熱要素３３６とセンサ３３８との間の電気絶縁を助長し、加熱要素３３６によるセンサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、加熱要素３３６から流体断路器の相変化材料への熱伝達を材料の相変化を生じさせるために十分なエネルギーレベルに維持するように構成される。マスク３５２は、加熱要素３３７とセンサ３３８との間の電気絶縁を助長し、加熱要素３３７によるセンサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、加熱要素３３７から加熱要素３３７の上方の分析チャネル３３０内のガスのポケットへの熱伝達を相変化材料の分析チャネル３３０内の下流への移動を生じさせるために十分なエネルギーレベルに維持するように構成される。
【０２３１】
ここで図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃを参照すると、回路基板３３１'および層３２９'が、図６Ａ、６Ｂ、ならびに６Ｃの回路基板３３１および層３２９と同様に構築されるが、加熱要素３３３'、３３４'、３３５'、３３６'、および３３７'は、回路基板３３１'上に異なる構成で位置付けられ、分析チャネル３３０'は、適宜、再成形される。加えて、図７Ｃは、分析チャネル３３０'の下流端において層３２９'に結合される、吸収パッド３２８を描写する。
【０２３２】
ここで図７Ｄおよび７Ｅを参照すると、本明細書に説明されるカートリッジ内で使用され得る、代替の例示的センサが、提供される。センサ３３８''は、基準電極３３９''、作業電極３４０''、対側電極３４１''、負の対照作業電極３４２''（本明細書では、背景作業電極とも称される）、および／または正の対照作業電極３７６を含んでもよい。センサ３３８''は、センサ３３８に関して前述のように、センサ３３８''における化学反応によって生成される電気信号を検出してもよい。センサ３３８''は、前述のセンサ３３８と同一様式で分析チャネル内に配置される。１つのセンサが図示されるが、複数のセンサが、提供されてもよく、それぞれ、その他に対して離間され、好ましくは、全て、分析チャネル内に整合される。好ましくは、流体は、分析チャネル内のリザーバから流動し、正の対照作業電極３７６、基準電極３３９''、対側電極３４１''、作業電極３４０''、および負の対照作業電極３４２''の順序で電極にわたって進行する。
【０２３３】
センサ３３８''は、電気化学セルを分析チャネル内に形成する、電気化学センサであってもよい。正の対照作業電極３７６は、正の対照作業電極３７６の表面に事前に結合された親和性分子を有し、正の対照作業電極３７６にわたる酸化酵素または他のシグナル伝達物質の局在化を達成してもよい。親和性分子は、表面結合抗体であってもよい。正の対照作業電極３７６は、親和性分子に間接的に結合される酸化酵素または他のシグナル伝達物質と、分析チャネルの中に、例えば、基質リザーバから導入される適切な化学基質との間の反応によって生成される電流を検出するように構成されてもよい。そのような実施形態では、正の対照作業電極３７６は、電子を放出し、存在する酸化酵素の量で比例した量で、酸化酵素によって基質から奪われた電子を補充する。正の対照作業電極３７６からの電子の放出は、センサ３３８''に接続される回路内の信号として検出可能であり得る、電流である。例えば、以下に説明される読取機デバイス内のプロセッサは、信号が酸化酵素または他のシグナル伝達物質の量がカートリッジおよび／または読取機デバイスのメモリ内に記憶され得る所定の範囲内にあることを示すかどうかを判定するために信号を処理してもよい。検出された量が範囲内にある場合、プロセッサは、カートリッジを検証し、信号処理を継続し、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を判定してもよい。正の対照作業電極３７６からの信号は、例えば、所定の範囲外の電気値を有する正の対照作業電極３７６からの信号によって明白であるように、不適切に機能するカートリッジのエラー検出および診断のために使用されてもよい。例えば、読取機のプロセッサは、正の作業制御電極３７６からの信号が所定の範囲外である場合、エラーアラートを生成してもよい、および／または所定の範囲内である場合、作業電極３４０''からの読取値を容認可能と見なしてもよい。
【０２３４】
基準電極３３９''は、電圧差をそれ自体と作業電極３４０''との間に生成するように構成されてもよい。対側電極３４１''は、基準電極３３９''および作業電極３４０''によって生成される電気環境が作業電極３４０''にわたって正の電荷をもたらすとき、作業電極３４０''上に集合する、電子を提供してもよい。基準電極３３９および／または対側電極３４１''は、付加的安定性のために、チオール化エチレングリコールおよび／またはヘキサエチレングリコールジチオール等のジチオール等の自己組織化単分子膜から形成される、表面化学性質を有してもよい。そのような表面化学物質の頭部基の親水性質は、流動およびタンパク質抵抗を促進する。加えて、または代替として、基準電極３３９および／または対側電極３４１''の表面は、メルカプトウンデカン酸、メルカプトヘキサノール、または任意の他の裏込剤で裏込されてもよい。
【０２３５】
センサ３３８''は、磁気粒子がカートリッジ内に存在しないときに使用されてもよい。例えば、作業電極３４０''は、作業電極３４０''の表面に事前に結合された親和性分子を有し、作業電極３４０''にわたる酸化酵素または他のシグナル伝達物質の局在化を達成してもよい。親和性分子は、表面結合抗体であってもよい。作業電極３４０''は、親和性分子に間接的に結合される酸化酵素または他のシグナル伝達物質と、分析チャネルの中に、例えば、基質リザーバから導入される適切な化学基質との間の反応によって生成される電流を検出するように構成されてもよい。そのような実施形態では、作業電極３４０''は、電子を放出し、存在する酸化酵素の量で比例した量で、酸化酵素によって基質から奪われた電子を補充する。作業電極３４０''からの電子の放出は、センサ３３８''に接続される回路内の信号として検出可能であり得る、電流である。センサ３３８は、それによって、間接的に、分析ゾーン内で局在化された酸化酵素の存在、非存在、および／または量を検出することができる。例えば、以下に説明される読取機デバイス内のプロセッサは、次いで、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量と酸化酵素の存在、非存在、ならびに／もしくは量を相関させることができる。そのようなプロセッサの機能は、以下により詳細に説明される。
【０２３６】
作業電極３４０''は、例証として、センサ３３８''が、磁気粒子を使用せずに、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するために使用され得るため、複数の細溝を含まない。
【０２３７】
負の対照作業電極３４２''は、局在化の部位から離れた分析チャネル内で離間される周囲電気化学雑音センサであってもよい。負の対照作業電極３４２''は、作業電極３４０''の下流の背景雑音を定量化するために使用されてもよい。そのような雑音は、例えば、非特異的に結合された酵素の存在に起因し得る。検出結果の処理の間、読取機４００におけるプロセッサは、アルゴリズムを適用し、（負の対照作業電極３４２''からの）負の対照作業電極信号を（作業電極３４０''からの）検出センサ信号から除去し、システム雑音に対処し、および／またはそれを排除し、それによって、１つまたはそれを上回る標的検体の適正な定量化もしくは検出を可能にしてもよい。負の対照作業電極３４２''からの信号は、例えば、所定の範囲外の電気値を有する負の対照作業電極３４２''からの信号によって明白であるように、不適切に機能するカートリッジのエラー検出および診断のために使用されてもよい。例えば、読取機のプロセッサは、負の作業制御電極３４２''からの信号が閾値を上回る場合、エラーアラートを生成してもよい、および／または閾値を下回る場合、作業電極３４０''からの読取値を容認可能と見なしてもよい。
【０２３８】
負の対照作業電極３４２''は、付加的安定性のために、チオール化エチレングリコールおよび／またはヘキサエチレングリコールジチオール等のジチオール等の自己組織化単分子膜から形成される、表面化学性質を有してもよい。そのような表面化学物質の頭部基の親水性質は、流動およびタンパク質抵抗を促進する。加えて、または代替として、負の対照作業電極３４２''の表面は、メルカプトウンデカン酸、メルカプトヘキサノール、または任意の他の裏込剤で裏込されてもよい。
【０２３９】
ここで図７Ｅを参照すると、センサ３３８'''は、磁気粒子がカートリッジ内に存在するときに使用されてもよい。センサ３３８''と同様に、前述の図７Ｄの同様のプライム付き構成要素と同様に構築される、センサ３３８'''は、正の対照作業電極３７６'と、基準電極３３９'''と、対側電極３４１'''と、負の対照作業電極３４２'''とを含む。作業電極３４０'''は、図６Ａに関して前述の作業電極３４０に構造的に類似してもよい。このように、センサ３３８'''は、特に、１つまたはそれを上回る磁場を使用して、分析ゾーン内の酵素または他のシグナル伝達物質の局在化を促進する、標的検体検出に非常に好適である。
【０２４０】
ここで図７Ｆを参照すると、本明細書に説明されるカートリッジ内で使用され得る、代替の例示的センサが、提供される。センサ３３８''''は、センサ３３８'''と同一様式で構築されてもよいが、負の対照作業電極３４２''''は、正の対照作業電極３７６''と基準電極３３９''''との間に位置付けられ得る。好ましくは、流体は、分析チャネル内のリザーバから流動し、正の対照作業電極３７６''、負の対照作業電極３４２''''、基準電極３３９''''、対側電極３４１''''、および作業電極３４０''''の順序で電極にわたって進行する。
【０２４１】
図８Ａを参照すると、内部構成要素３１６は、例えば、その間に位置付けられる層３２９を介して、回路基板３３１に結合される。内部構成要素３１６は、加熱要素３３３に隣接して位置付けられる弁３５４を伴う出口３５３を有する、サンプル調製リザーバ３１７と、加熱要素３３４に隣接して位置付けられる弁３５６を伴う出口３５５を有する、洗浄剤リザーバ３１８と、加熱要素３３５に隣接して位置付けられる弁３５８を伴う出口３５７を有する、基質リザーバ３１９とを含んでもよい。リザーバ３１７、３１８、および３１９はそれぞれ、少なくとも随時、個別の弁が開放されると、例えば、その個別の出口を介して、リザーバから退出する流体が、分析チャネル３３０の中に流動するように、分析チャネル３３０と流体連通する。加えて、流体断路器３５９は、加熱要素３３６に隣接して、かつ分析チャネル３３０と流体連通して位置付けられてもよい。
【０２４２】
弁３５４、３５６、および３５８は、それぞれ、カートリッジ３００のリザーバ３１７、３１８、および３１９の底部において、それぞれ、出口３５３、３５５、および３５７内に位置してもよい。出口３５３、３５５、および３５７はそれぞれ、分析チャネル３３０の上方の内部構成要素３１６の底部壁内の孔から形成されてもよい。弁３５４、３５６、および３５８はそれぞれ、例えば、親水性ろう等の感熱相変化材料から形成されてもよい。作動に先立って、弁のろうまたは他の感熱材料は、固体または半固体状態であって、流体が個別のリザーバから分析チャネル３３０の中に逃散し得ないように、出口の断面全体を充填するように定寸および成形される。弁３５４、３５６、および３５８は、直接、１つまたはそれを上回る加熱要素（その間にはんだマスクを伴って）もしくは他の局在化された熱伝導性要素の上方に整合されてもよい。そのような整合は、熱の局在化された印加を可能にし、任意の近隣弁の相変化を生じさせずに、弁の相変化を誘発する。種々の実施形態では、相変化は、もはや出口の完全閉塞を生じさせず、代わりに、個別のリザーバ内の流体が分析チャネル３３０の中に流動することを可能にするように、感熱材料を溶融または別様に変換させる。
【０２４３】
加えて、流体断路器３５９も、例えば、親水性ろう等の感熱相変化材料から形成されてもよい。作動に先立って、ろうまたは他の感熱材料は、固体または半固体状態であって、個別のリザーバの出口と分析チャネル３３０内のセンサ３３８との間の流路外に配置される。流体断路器３５９は、流体断路器が、例えば、加熱要素３３６を加熱するによってアクティブ化されると、１つのリザーバ、例えば、サンプル調製リザーバ３１７の出口と、別のリザーバ、例えば、基質リザーバ３１９の出口との間の分析チャネル３３０上の流路を遮断するように定寸および成形されてもよい。流体断路器３５９は、直接、加熱要素３３６（その間にはんだマスクを伴って）もしくは他の局在化された熱伝導性要素の上方に整合されてもよい。そのような整合は、熱の局在化された印加を可能にし、任意の近隣弁の相変化を生じさせずに、流体断路器３５９内の相変化を誘発する。種々の実施形態では、相変化は、分析チャネルの中に流動するように感熱材料を溶融または別様に変換させ、サンプル調製リザーバ３１７の出口３５３を分析チャネル３３０から遮断する。このように、基質リザーバ３１９からの流体は、分析チャネル３３０の中に放出されると、サンプル調製リザーバ３１７の中に進入することができず、サンプル調製リザーバ３１７からの残っているシグナル伝達物質と相互作用することができない。
【０２４４】
ビアまたはビアにわたるはんだマスク上に配置され、個別のリザーバの開口部を閉塞する、または分析チャネルを隔離する、ろう材料は、ヘキサデカノールまたはオクタデカノール等の親水性材料であってもよい。これは、有利には、作動後、流体の流動を妨害するのではなく、分析チャネルの任意の面積内で固化する任意のろう片を越えて流動するように助長する。これらの材料はまた、好ましくは、摂氏５０〜１００度の溶融温度を有し、これは、バッテリ動作式デバイスのための合理的電力消費を伴って、作動することを可能にするが、一般取扱および貯蔵環境では、ならびに／または超音波プロトコルの間は、作動されないままである。弁あたりのろうの量は、その液体状態で１マイクロリットルを下回ってもよく、量は、０．５マイクロリットル未満またはそれと等しくてもよく、量は、２ナノリットルを上回ってもよい。最小限の量のろうを弁内で使用することは、分析チャネルの任意の閉塞を低減させ、熱が印加されると、完全弁作動を最大限にするための方法の１つである。弁はまた、一貫した弁作動のために、一貫した熱プロファイルがビアにおいて達成されることを可能にする、フィードバックおよび制御システムを有してもよい。さらに、本フィードバックおよび制御システムは、感知要素を組み込み、システムが、各弁が適切に作動していることを確認することを可能にしてもよい。
【０２４５】
図８Ａに示されるように、回路基板３３１は、暴露される導線３６０を電気コネクタ３１２に有してもよい。一実施形態では、導線３６０は、回路基板３３１の底部表面上においてのみ暴露されるが、導線３６０は、回路基板３３１の上部表面上でも暴露されてもよく、好ましくは、示されるように、トレースレスである。前述のように、電気コネクタ３１２は、カートリッジデバイス３００が、カートリッジデバイス３００のセンサによって感知される収集されたサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を伝送し得るように、読取機デバイス４００の対応する電気コネクタとの電気接続を可能にする。
【０２４６】
内部構成要素３１６は、吸収材パッド３２８を保持するように定寸および成形される、吸収材パッド筐体３６１を含んでもよい。吸収材パッド筐体３６１は、複数の通気孔３６２を含み、カートリッジデバイス３００の筐体３０４内の環境への吸収材パッド筐体３６１内の吸収材パッド３２８の暴露を可能にしてもよい。
【０２４７】
カートリッジデバイス３００の入力トンネル３０１は、シール穿刺器３２１が、少なくとも部分的に、入力トンネル３０１内に配置されることを可能にするように構成される、スロット３６３を含んでもよい。スロット３６３は、図示されるように、入力トンネル構成要素３２６の近位端にあってもよい。スロット３６３は、スライダ３２１の係合器３２４が入力トンネル３０１内に配置されることを可能にするように定寸および成形されてもよい。加えて、スロット３６３は、スライダ３２２が、係合器３２４が入力トンネル３０１内のサンプル収集デバイスに接触すると、通気前位置から通気位置に遠位に摺動することを可能にするために十分な長さを有してもよい。
【０２４８】
ここで図８Ｂおよび８Ｃを参照すると、回路基板３３１および弁のある構成要素の拡大図が、示される。図８Ｂは、加熱要素３３３に結合される、抵抗器３６５、例えば、アルミニウム抵抗器に結合される、導体３６４を描写し、図８Ｃはさらに、加熱要素３３３と弁３５４との間に配置される、マスク３４８を示す。当業者に明確となるであろうように、加熱要素３３３、マスク３４８、および弁３５４の詳細が、図示されるが、そのような構成は、その個別のマスクおよび弁、流体断路器、または空気ポケットを伴う、加熱要素３３４、３３５、３３６、および３３７に関して利用されてもよい。読取機デバイス４００からの電流は、導体３６４から抵抗器３６５を通して通過し、ジュール熱を通して熱を生成してもよい。熱は、抵抗器３６５と加熱要素３３３との間の物理的接触に起因して、加熱要素３３３に伝導される。加熱要素３３３は、センサ３３８からの電気絶縁を助長し、加熱要素３３３によるセンサ３３８によって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、マスク３４８を通して熱を生成し、弁３５４の相変化材料の相変化を生じさせる。
【０２４９】
ここで図８Ｄを参照すると、回路基板３３１'および弁の代替構成要素の拡大図が、示される。図８Ｄは、抵抗器３６５'、例えば、アルミニウム抵抗器に結合される、導体３６４'、例えば、はんだパッドを描写する。図８Ｂおよび８Ｃに示される構成と異なり、導体３６４'は、加熱要素３３３'と弁３５４'との間に配置されるマスクが必要とされないように、加熱要素３３３'（ビアを回路基板３３１'内に含む）に結合されない。当業者に明確となるであろうように、加熱要素３３３'および弁３５４'の詳細が、図示されるが、そのような構成は、その個別の弁、流体断路器、または空気ポケットを伴う、加熱要素３３４、３３５、３３６、および３３７に関して利用されてもよい。読取機デバイス４００からの電流は、導体３６４'から抵抗器３６５'を通して通過し、ジュール熱を通して熱を生成してもよい。加熱要素３３３'のビアは、抵抗器３６５'に結合される導体３６４'間に配置され、そこから電気的に絶縁される。熱は、抵抗器３６５'と加熱要素３３３'との間の間接接触を通して加熱要素３３３'に伝導される。加熱要素３３３'は、センサからの電気絶縁を助長し、加熱要素３３３'によるセンサによって感知される電気信号への干渉を最小限にしながら、熱を生成し、弁３５４'の相変化材料の相変化を生じさせる。
【０２５０】
図９Ａおよび９Ｂは、カートリッジデバイスの入力トンネル内に配置され得る、種々のシャトルを図示する。図９Ａを参照すると、シャトル３２４は、第１の端部３６６、試薬ボールコンパートメント３６７、スロット３６９を有するコンパートメント分割器３６８、サンプルコンパートメント３７０、それを通して開口部３７２を有する第２の端部３７１、および／またはビーム３７３、３７４を含んでもよい。
【０２５１】
シャトル３２４は、混合前状態では、カートリッジ筐体内、好ましくは、サンプル調製リザーバと入力トンネルの開口部を画定する開口との間の入力トンネル内に配置されるように構成される。そのような混合前状態では、第１の端部３６６は、サンプル調製リザーバの壁を形成し、流体をリザーバ内にシールしてもよい。第１の端部３６６は、部分的に、クロロブチルから成り得る、１つまたはそれを上回るシール部材、例えば、Ｏリングを含み、液密シールを向上させてもよい。第１の端部３６６とコンパートメント分割器３６８との間の面積は、試薬ボールコンパートメント３６７と称され得る。試薬ボールコンパートメント３６７は、１つまたはそれを上回る試薬ボール、例えば、試薬ボール３７５を格納するように構成される。混合前状態では、試薬ボールコンパートメント３６７は、好ましくは、サンプル調製リザーバ内の流体からシールされる。コンパートメント分割器３６８は、シャトル３２４内のコンパートメントを、例えば、試薬ボールコンパートメント３６７およびサンプルコンパートメント３７０に分割するために使用されてもよい。コンパートメント分割器３６８は、コンパートメント分割器３６８が、混合状態において、サンプル調製リザーバの流体中に配置されると、流体がコンパートメント分割器３６８を通して流動することを可能にする、スロット３６９を含んでもよい。流体がスロット３６９を通して流動することを可能にすることは、サンプル調製リザーバ内のサンプル、試薬ボール、および流体の混合を向上させ得る。加えて、スロット３６９は、混合前状態では、カートリッジ筐体内に配置される試薬ボール３７５と乾燥剤３２５との間の向上された流体連通を可能にする。明示的に述べられないが、コンパートメントは、相互に同一または異なる試薬ボールを含有してもよく、標的検体の検出および／または定量化のために事前に選択されることができることを理解されたい。
【０２５２】
混合前状態では、第２の端部３７１は、第１の端部３６６と入力トンネルの開口部を画定する開口との間に配置されてもよい。第２の端部３７１は、収集されたサンプルがそれを通してサンプルコンパートメント３７０の中に挿入されることを可能にするように構成される、開口部３７２を含んでもよい。例えば、開口部３７２は、先端が開口部３７２を通して進行し得る一方、開口部３７２が過剰サンプルを先端から払拭するように、サンプル収集デバイスの先端より若干大きく定寸されてもよい。このように、最大で、サンプルの所定の体積が、サンプルコンパートメント３７０内に挿入される。第２の端部３７１とコンパートメント分割器３６８との間の面積は、サンプルコンパートメント３７０と称され得る。シャトル３２４は、第１の端部３６６を第２の端部３７１に結合するように構成され、コンパートメント分割器３６８に結合される、１つまたはそれを上回るビーム３７３、３７４を含んでもよい。ビーム３７３、３７４は、好ましくは、入力トンネル内にあるとき、混合状態における流体混合への干渉を回避するために、カートリッジ筐体の上部表面により近接して位置付けられる。
【０２５３】
シャトル３２４は、例えば、サンプル収集デバイスによってシャトル３２４上に付与される閾値力を超える力の印加に応答して、混合前状態における第１の位置から混合状態における第２の位置に移動してもよい。混合状態では、第１の端部３６６、試薬ボールコンパートメント３６７、およびサンプルコンパートメント３７０は、サンプル調製リザーバ内に配置されてもよい。故に、サンプルおよび試薬ボールは、サンプル調製リザーバ内の流体中で混合されてもよい。シャトル３２４の第２の端部３７１は、サンプルおよび／または１つもしくはそれを上回る試薬ボールがサンプル調製リザーバ内にあるとき、サンプル調製リザーバの壁を再形成し、流体をその中にシールしてもよい。好ましくは、サンプル収集デバイスの遠位部分は、混合状態では、流体がサンプル調製リザーバから入力トンネルの中に逃散し得ないように、開口部３７２を流体的にシールする。第２の端部３７１は、１つまたはそれを上回るシール部材、例えば、Ｏリングを含み、液密シールを向上させてもよい。このように、サンプル調製リザーバは、混合前状態から混合状態の移動への間、混合前状態では第１の端部３６６によって、混合状態では第２の端部３７１およびサンプル収集デバイスによって、流体的にシールされたままである。加えて、破壊可能膜筐体試薬と異なり、シャトル３２４は、サンプルが分析のためにサンプル調製リザーバ３１７の中に移動されるにつれて、無傷のままであってもよい。
【０２５４】
試薬ボール３７５は、磁気粒子、親和性分子、接続分子、シグナル伝達物質、競合結合分子、競合分子、標識、シグナル伝達物質、プライマー、核酸プローブ、および／またはポリメラーゼ、ならびに本明細書にさらに詳細に説明されるような他の酵素または成分のうちの１つもしくはそれを上回るものを含んでもよく、構成要素、カプセル化材料、および寸法は、相互に同一または異なってもよい。一側面では、試薬ボール３７５は、相変化を液体中で誘発する温度までの凍結（すなわち、ある体積の液体（５マイクロリットル〜３０マイクロリットル等）の温度を低下させる）によって形成される。温度は、液体の成分に応じて変動し得る。さらなる側面では、液体は、加えて、凍結および乾燥のプロセスを受けて、試薬ボール３７５になるにつれて、液体体積中の温度に敏感であり得る試薬、例えば、核酸および／またはタンパク質成分の機能的保存のための凍結乾燥防止剤等、凍結乾燥の当業者に公知の賦形剤を備える。スクロースおよびトレハロースのような二糖類等の安定化剤または種々の分子量のポリエチレングリコール等の他の凍結乾燥防止剤ならびにマンニトール、グリシン、ポビドン、および当技術分野において公知のその他等の増量剤または固化剤は、本明細書に記載の試薬に加え、試薬ボール３７５の最終成分のうちのいくつかを構成することができる。試薬ボール３７５を形成するためにフリーズドライされるべき液体の体積中の賦形剤の（ｗ／ｖ）パーセンテージは、約０．１％〜約３０％まで広く変動し、多くの場合、凍結乾燥防止剤等の二糖類と構造を追加するための固化剤または増量剤の組み合わせを用いて、種々の方法で組み合わせられ得る。試薬ボール３７５は、多くのサイズであることができ、その非限定的実施例は、約１ｍｍ〜約７ｍｍ、または代替として、約２ｍｍ〜約５ｍｍ、または代替として、約３ｍｍ、または代替として、約７ｍｍ未満、または代替として、約５ｍｍ未満、または代替として、約４ｍｍ未満の直径を有することを含む。試薬ボール３７５は、球形として図示されるが、本開示は、それに限定されず、多くの形状が、使用されてもよく、それぞれ、同一または異なる試薬を含有する、複数の試薬ボールもまた、使用されてもよい。当技術分野において通常であるように、そのような液体は、成分および賦形剤を含有するように形成されるとき、液体窒素中における瞬間冷凍を通して、または凍結乾燥機内での棚凍結を通して凍結されることができる。凍結後、該凍結された体積は、潜在的に、固化剤の結晶化のためのアニーリング処理、一次乾燥、および二次乾燥を受け、水は、十分に小パーセンテージ（例えば、＜８％、好ましくは、＜５％、好ましくは、約１％）が、試薬ボール３７５である、最終フリーズドライ製品内に残るまで除去される。
【０２５５】
ここで図９Ｂを参照すると、シャトル３２４'が、図９Ａのシャトル３２４と同様に構築されるが、コンパートメント分割器３６８'は、スロットを伴わない中実であって、ビーム３７７、３７８、および３７９は、シャトル３２４'上に異なる配向で位置付けられる。
【０２５６】
当業者に容易に明白となるであろうように、図９Ａおよび９Ｂは、１つのサンプルコンパートメントならびに１つの試薬ボールコンパートメントを有する、シャトルを図示するが、本開示は、それに限定されず、シャトルは、入力トンネル３０１内に挿入されると、サンプル収集デバイスからの収集されたサンプルを受容するように構成される、１つまたはそれを上回るコンパートメントと、１つまたはそれを上回る試薬ボールを格納するように構成される、１つまたはそれを上回る付加的コンパートメントとを画定してもよい。
【０２５７】
ここで図１０Ａ−１０Ｐを参照すると、サンプル収集デバイスによって収集されたサンプルのカートリッジデバイスの中への挿入が、説明される。カートリッジデバイス３００の入力トンネル３０１内への挿入に先立って、サンプル収集デバイス２００は、例えば、内頬、喉、口、鼻腔、耳内、尿から、血液から、血漿から、唾液から等のサンプルに暴露される。サンプル収集デバイス２００の先端２０４は、サンプルの一部を留保し、カートリッジデバイス３００および読取機デバイス４００を使用して、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量の分析を可能にするように設計される。カートリッジデバイス３００は、サンプル収集デバイス２００がカートリッジデバイス３００内に挿入される前または後に、読取機デバイス４００に電気的に結合されてもよい。
【０２５８】
図１０Ａを参照すると、サンプル収集デバイス２００の遠位端が、最初に、入力トンネル３０１の開口部を画定する開口の中に挿入される。シャトル３２４は、混合前位置では、入力トンネル３０１内に配置され、シャトル３２４の第１の端部３６６は、サンプル調製リザーバ３１７の壁を形成し、サンプル調製リザーバ３１７内の流体を流体的にシールする。本混合前位置では、シャトル３２４によって格納される試薬ボール３７５は、入力トンネル３０１内にあって、サンプル調製リザーバ３１７内の流体に暴露されない。サンプル収集デバイス２００の遠位端が入力トンネル３０１の中に遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００は、スライダ３２２の係合器３８０に接触してもよい。例えば、遠位シールゾーン２０８は、図示されるように、係合器３８０に接触してもよい。遠位シールゾーン２０８は、サンプル収集デバイス２００がより遠位に移動されるにつれて、遠位シールゾーン２０８を越えて係合器３８０の移動を促進するように角度付けられてもよい、または遠位シールゾーン２０８は、スライダ３２２の移動を生じさせるように定寸される、肩部であってもよい。
【０２５９】
図１０Ｂに示されるように、先端２０４（サンプルをその上および／または管２０５内に有する）は、第２の端部３７１の開口部３７２を通して、シャトル３２４のサンプルコンパートメント３７０に進入する。好ましくは、先端２０４がサンプルコンパートメント３７０に進入するにつれて、シャトル３２４は、入力トンネル３０１内で実質的に定位置のままであって、シャトル３２４の第１の端部３６６は、サンプル調製リザーバ３１７の壁を形成し、流体をサンプル調製リザーバ３１７内にシールし続ける。加えて、シャトル３２４の第１の端部３６６は、遠位シール部分２０８が第２の端部３７１に接触し、開口部３７２を流体的にシールするまで、サンプル調製リザーバ３１７の壁を形成し、流体をサンプル調製リザーバ３１７内にシールし続けてもよい（およびシャトル３２４は、実質的に混合前位置に留まってもよい）。（遠位シール部分２０８における）サンプル収集デバイス２００による（例えば、第２の端部３７１における）シャトル３２４への閾値力を上回る力の印加は、シャトル３２４を混合前位置から混合位置に移動させ得、そこでサンプル収集デバイス２００上のサンプルおよび試薬ボール３７５は、サンプル調製リザーバ３１７の流体中で混合される。
【０２６０】
加えて、サンプル収集デバイス２００（例えば、先端２０４）がシャトル３２４の中に挿入される（例えば、開口部３７２を介して）につれて、シャトル３２４は、過剰サンプルをサンプル収集デバイス２００から払拭し、それによって、払拭されたサンプルがシャトル３２４に進入しないように防止してもよい。例えば、開口部３７２を画定する、第２の端部３７１の壁は、先端２０４が開口部３７２を通して挿入されるにつれて、過剰サンプルを先端２０４から払拭してもよい。先端２０４の外側表面上のサンプルの全部または実質的に全部が、払拭され、サンプルのみが管２０５内に配置されてもよい。管２０５は、最大で、所定の体積のサンプル、例えば、約２μｌを保持してもよい。サンプル収集デバイス２００からの過剰サンプルの払拭は、混合位置では、最大で、所定の体積のサンプルがサンプル調製リザーバ３１７内に挿入されるため、分析の精度、正確度、および／または一貫性を向上させ得る。
【０２６１】
ここで図１０Ｃ−１０Ｋを参照すると、サンプル収集デバイスとカートリッジデバイス内のシール穿刺器との間の相互作用を介して、カートリッジデバイス内の１つまたはそれを上回るリザーバにわたって配置されるシール材料を穿刺するための例示的プロセスが、説明される。前述のように、シール穿刺器３２１は、スライダ３２２と、穿刺器３２３とを含んでもよい。
【０２６２】
図１０Ｃは、カートリッジデバイス３００の一部の上面図であって、リザーバにわたる穿刺要素の可能性として考えられる配向を図示する。穿刺器３２３は、サンプル調製リザーバ３１７にわたって配置される穿刺端部を有する、第１の穿刺要素３８１、洗浄剤リザーバ３１８にわたって配置される穿刺端部を有する、第２の穿刺要素３８２、および／または基質リザーバ３１９にわたって配置される穿刺端部を有する、第３の穿刺要素３８３を有してもよい。混合前状態では、穿刺要素３８１、３８２、および３８３は、その個別のリザーバにわたって配置され、シール材料を穿刺せず、流体を個別のリザーバ内にシールしている。穿刺要素３８１、３８２、および３８３は、カートリッジデバイスの筐体に結合されてもよい（例えば、穿刺端部の反対端において）。
【０２６３】
図１０Ｄは、カートリッジデバイス３００の入力トンネル内のサンプル収集デバイス２００の斜視図であって、カートリッジ筐体の半分が、明確にするために、スライダ３２２を示すように除去されている。スライダ３２２は、第１の穿刺器３８１に係合し、それを穿刺位置に移動させるように構成される、第１のトラック３８４、第２の穿刺器３８２に係合し、それを穿刺位置に移動させるように構成される、第２のトラック３８５、および／または第３の穿刺器３８３に係合し、それを穿刺位置に移動させるように構成される、第３のトラック３８６を含んでもよい。サンプル収集デバイス２００が入力トンネル３０１を通して遠位に移動されるにつれて、好ましくは、スライダ３２２は、サンプル収集デバイス２００がスライダ３２２に固着係合するまで、カートリッジ筐体内を移動せず、通気前位置に留まる。スライダ３２２は、一時的または恒久的に、スライダ３２２の係合器３８０をサンプル収集デバイス２００の係合ゾーン２０９に結合することによって、サンプル収集デバイス２００に固着係合してもよい。係合器３８０は、入力トンネル３０１内に配置される（例えば、少なくとも随時、図８Ａのスロット３６３の下方に吊架している）。係合器３８０は、例えば、突出部および／またはＵ形状の係合ゾーン２０９の溝内に嵌合する、もしくは係合ゾーン２０９の突出部を受容するように定寸されてもよい。
【０２６４】
図１０Ｅは、穿刺前位置におけるシール穿刺器および混合前位置におけるシャトルを描写する、断面側面図である。示されるように、サンプル収集デバイス２００は、スライダの係合器３８０が、サンプル収集デバイス２００の係合ゾーン２０９に係合しており、サンプル収集デバイス２００の遠位シールゾーン２０８が、シャトル３２４の第２の端部３７１の開口部を流体的にシールしているように、入力トンネル３０１内で遠位に移動されている。好ましくは、第１の端部３６６は、少なくとも、サンプル収集デバイス２００がシャトル３２４の第２の端部３７１を流体的にシールするまで、流体をサンプル調製リザーバ３１７内に流体的にシールし続ける。したがって、シャトル３２４によって格納される１つまたはそれを上回る試薬ボールおよびシャトル３２４内の収集されたサンプルは、サンプル調製リザーバ３１７内の流体と流体接触しないままである。スライダ３２２およびシャトル３２４は、サンプル収集デバイスの遠位シールゾーン２０８が、シャトル３２４の第２の端部３７１に接触し、それを流体的にシールするのと同時またはほぼ同時に、スライダ３２２の係合器３８０がサンプル収集デバイス２００の係合ゾーン２０９に係合するように、カートリッジ筐体内に位置付けられてもよい。そのような実施形態では、スライダ３２２および／またはシャトル３２４は、本時点において、まだ、カートリッジデバイス３００内を移動させられ得ない。
【０２６５】
図１０Ｆおよび１０Ｇはさらに、図１０Ｅに示される通気前位置におけるスライダおよび穿刺器の位置付けを図示する。図１０Ｆに示されるように、スライダ３２２の係合器３８０が通気前位置においてサンプル収集デバイス２００の係合ゾーン２０９に係合すると、穿刺要素３８１、３８２、および３８３は、まだ、スライダ３２２によってその個別のリザーバに向かって下向きに偏向されていない。そのような通気前位置では、トラック３８４、３８５、および３８６は、それぞれ、まだ、接触穿刺要素３８１、３８２、および３８３に接触し得ない。図１０Ｇに示されるように、通気前位置では、穿刺要素３８１は、上方に配置されるが、まだ、流体をサンプル調製リザーバ３１７内にシールする、シール材料３２０を穿刺していない。図１０Ｇでは、スライダ３２２のトラック３８４は、まだ、穿刺器３２３の穿刺要素３８１に接触していない。
【０２６６】
ここで図１０Ｈを参照すると、サンプル収集デバイス２００は、混合前および通気前位置から混合および通気位置に向かって、入力トンネル３０１内でさらに遠位に移動される。収集者がサンプル収集デバイス２００を遠位に押動させるにつれて、シャトル３２４は、部分的に、サンプル調製リザーバ３１７内を移動される。シャトル３２４は、例えば、（例えば、第２の端部３７１における）シャトル３２４上への（例えば、遠位シールゾーン２０８における）サンプル収集デバイス２００による閾値力を上回る力の印加によって、カートリッジ内を移動させられてもよい。シャトル３２４が遠位に移動するにつれて、第１の端部３６６は、シャトル３２４内の１つまたはそれを上回る試薬ボールおよびシャトル３２４内の収集されたサンプルがサンプル調製リザーバ３１７内の流体に暴露されるように、シール解除してもよい。有利には、シャトル３２４の第１の端部３６６がシール解除される前に、シャトル３２４の第２の端部３７１は、サンプル調製リザーバ３１７からの流体が第２の端部３７１を越えて入力トンネル３０１の中に漏出しないように、サンプル収集デバイス２００によって流体的にシールされる。加えて、サンプル収集リザーバ２００の遠位移動が混合前位置から混合位置への遷移を生じさせるにつれて、シャトルの第２の端部３７１は、サンプル調製リザーバ３１７内の流体を入力トンネル３０１から持続的に流体的にシールする。
【０２６７】
収集者がサンプル収集デバイス２００を遠位に押動させるにつれて、シール穿刺器３２１はまた、通気前位置から通気位置に向かって移動されてもよい。シール穿刺器３２１は、例えば、（例えば、スライダ３２２の係合器３８０における）シール穿刺器３２１上への（例えば、係合ゾーン２０９における）サンプル収集デバイス２００による閾値力を上回る力の印加によって、カートリッジ内で移動させられてもよい。サンプル収集デバイス２００が遠位に移動されるにつれて、シール穿刺器３２１は、サンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、および／または基質リザーバ３１９にわたるシール材料を穿刺させ、リザーバ内の流体に通気させる。シール穿刺器３２１は、サンプル収集デバイス２００の入力トンネル３０１内への挿入に応答して、入力トンネル３０１内で、第１の方向、例えば、サンプル収集デバイス２００の移動と略平行方向において略側方に、および第２の（異なる）方向、例えば、個別のリザーバに向かって略垂直様式に下向きに移動させられ、シール材料３２０の中に穿刺してもよい。例えば、スライダ３２２は、第１の方向に移動してもよく、穿刺器３２３は、第２の方向に移動してもよい。
【０２６８】
図１０Ｉに示されるように、サンプル収集デバイス２００が、サンプル収集デバイス２００の移動と略平行方向にスライダ３２２を遠位に移動させるにつれて、スライダ３２２は、接触穿刺器３２３に接触し、異なる方向、例えば、スライダ３２２の移動と略垂直に穿刺器３２３を移動させてもよい。スライダ３２２が遠位に移動するにつれて、スライダ３２２のトラック３８４、３８５、および３８６は、それぞれ、穿刺器３２３の穿刺要素３８１、３８２、および３８３に接触してもよい。スライダ３２２の遠位移動は、穿刺器３２３にシール材料を穿刺させ、リザーバに通気させてもよい。
【０２６９】
図１０Ｊは、穿刺要素３８１がサンプル調製リザーバ３１７にわたるシール材料３２０を穿刺し、サンプル調製リザーバ３１７に通気する状態を図示する。示されるように、トラック３８４は、穿刺要素３８１に接触し、それを穿刺位置に下向きに移動させる。
【０２７０】
図１０Ｋは、混合位置におけるシャトル３２４および通気位置におけるシール穿刺器を示す。混合位置では、シャトル３２４の第１の端部３６６、１つまたはそれを上回る試薬ボールを格納するシャトルの１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメント、および／または分析されるべきサンプルを格納する１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントが、サンプル調製リザーバ３１７内に配置されてもよい。上記で説明されるように、（例えば、第２の端部３７１における）シャトル３２４およびサンプル収集デバイス２００（例えば、開口部３７２内に挿入される先端２０４および遠位シールゾーン２０８を介して）はまた、混合位置でも、収集されたサンプル、試薬ボール、およびサンプル調製リザーバ３１７内の流体がリザーバ内にシールされるように、サンプル調製リザーバ３１７を流体的にシールしてもよい。このように、収集されたサンプル、試薬ボール、および流体は、サンプル調製リザーバ３１７内で混合されてもよい。
【０２７１】
有利には、サンプル収集デバイス２００の挿入がサンプル調製リザーバ３１７、洗浄剤リザーバ３１８、および／または基質リザーバ３１９を通気させる、構成は、サンプル収集デバイス２００挿入に先立って、リザーバが流体的にシールされたままであることを確実にし、個別のリザーバの出口が流体がそれを通して流動することを可能にするとき、分析チャネルの中へのリザーバの排出を促進する。
【０２７２】
混合位置では、シール穿刺器３２１は、穿刺された孔から移動し、穿刺された孔を開放し、通気を促進してもよい。図１０Ｋに示されるように、サンプル収集デバイス２００の係合ゾーン２０９は、係合器３８０が、通気位置において、サンプル収集デバイス２００の係合ゾーン２０９から係脱するように、係合器３８０を越えて遠位に移動されてもよい。加えて、混合位置では、サンプル収集デバイス２００の近位シールゾーン２０７は、開口３０２において入力トンネル３０１をシールするように構成される。このように、近位シールゾーン２０７は、例えば、開口３０２におけるカートリッジデバイス３００からの液体漏出を最小限にする、または排除するための付加的構造を提供する。
【０２７３】
カートリッジデバイス３００はさらに、サンプル収集デバイス２００をカートリッジデバイス３００内に不可逆的に係止するように構成される、係止部材３８７を含んでもよい。係止部材３８７は、混合位置では、係止部材３８７の係止端部がサンプル収集デバイス２００に係合するように、入力トンネル３０１内で内向きに付勢されてもよい。係止端部は、係合ゾーン２０９に係止してもよい。係止端部は、図示されるように、係合ゾーン２０９の溝内に嵌合するように定寸される、突出部であってもよい。係止部材３８７はまた、図示されるように、入力チャネル３０１の一部を画定してもよく、係止端部のその反対端においてカートリッジ筐体に結合されてもよい。有利には、サンプル収集デバイス２００を入力トンネル３０１内に（例えば、縦方向および／または軸方向に）係止することは、いったん試験が開始すると、ユーザがサンプル収集デバイス２００をカートリッジデバイス３００から不注意に引き出すことができないため、サンプル収集デバイス２００が、いったん係止されると、後退されることができないように、サンプル調製リザーバ３１７の経時的シールを助長し、安全な廃棄性および試験の一貫性を促進する。
【０２７４】
図１０Ｌおよび１０Ｍはさらに、明確にするために、カートリッジデバイス３００内の混合位置におけるサンプル収集デバイス２００（図１０Ｌ）および内部構成要素３１６（図１０Ｍ）を描写する。
【０２７５】
ここで図１０Ｎ、１０Ｏ、および１０Ｐを参照すると、サンプル調製リザーバ３１７内における内容物の向上された混合のためのプロセスが、説明される。混合位置では、サンプル調製リザーバ３１７内の流体は、収集されたサンプルおよび１つまたはそれを上回る試薬ボール（提供される場合）と混合される。混合は、圧電セラミックディスク等の圧電変換器であり得る、超音波発生器要素３２７を介して向上されてもよい。超音波発生器要素３２７は、電気信号（例えば、読取機デバイスから伝送される）に応答して振動し、サンプル調製リザーバ３１７内の内容物をさらに混合するように構成される。例えば、超音波発生器要素３２７は、試薬ボール３７５および収集されたサンプルで事前に充填される、および／または混合プロセスの間に充填され得る、サンプル調製リザーバ３１７内に保持される流体の混合を促進し得る。超音波発生器要素３２７は、図１０Ｏおよび１０Ｐに示されるように、流体をある波パターンで流動させてもよい。そのような波パターンは、シャトルによって画定されたコンパートメント間、例えば、試薬ボールコンパートメント３６７とサンプルコンパートメント３７０との間にあってもよい。例えば、超音波発生器要素３２７は、波サイクルの一部の間、流体を試薬ボールコンパートメント３６７内で１つまたはそれを上回る方向（例えば、概して、図１０Ｏに示されるように、上下）に流動させてもよい。そのような流動は、サンプル調製リザーバ３１７内の混合を加速および向上させることが予期される。サンプル調製リザーバ３１７内の流体の波運動はまた、サンプル収集デバイス２００の遠位部分からのサンプルの除去を促進し、混合および均質化を向上させ得る。
【０２７６】
超音波発生器要素３２７は、音響波を放出し、サンプル調製リザーバ３１７内の流体を試薬ボールコンパートメント３６７とサンプルコンパートメント３７０との間を波パターンで移動させ、サンプル調製リザーバ３１７内の流体を混合するように構成されてもよい。そのような混合は、サンプル、リザーバからの流体、および溶解された試薬ボールの流体混合を生成し得る。超音波発生器要素３２７からの音響放出は、等温増幅等の増幅のためのマクロおよびマイクロレベルにおいて、サンプル調製リザーバ３１７内の流体を加熱し、かつサンプル調製リザーバ３１７の内容物を混合させ得る。試薬ボールは、例えば、等温増幅のためのポリメラーゼ、プライマー、およびシグナル伝達物質を含んでもよい。シャトル３２４は、試薬ボールコンパートメント３６７およびサンプルコンパートメント３７０を分割するように構成されるフランジであり得る、コンパートメント分割器３６８を有してもよい。コンパートメント分割器３６８の周囲を流動する流体は、波パターンの形成を促進し得る。コンパートメント分割器３６８は、流体が、混合の間、スロットを介して、コンパートメント分割器３６８を通して流動することを可能にするように構成される、スロットを有してもよい。超音波発生器要素３２７は、壁、例えば、サンプル調製リザーバ３１７の底部壁の一部を形成してもよく、サンプル調製リザーバ３１７の中心からずれて位置付けられ、サンプル調製リザーバ３１７内の流体の混合を促進してもよい。例えば、超音波発生器要素３２７は、カートリッジの入力トンネルの中心を通して延びる縦軸と垂直に延びるサンプル調製リザーバ３１７の中心軸に対して中心からずれて位置付けられてもよい。超音波発生器要素３２７のそのような中心からずれた位置付けもまた、向上された混合を促進する。超音波発生器要素３２７は、以下に詳細に説明されるように、１つまたはそれを上回るばね接点を介して、印刷回路基板に電気的に結合されてもよい。
【０２７７】
ここで図１１Ａ−１１Ｅを参照すると、代替シール穿刺器が、示される。図１１Ａおよび１１Ｂは、通気前ならびに接触前位置におけるシール穿刺器３２１'を示す。シール穿刺器３２１'は、穿刺プロセス全体を通して穿刺器３２３'に摺動可能に結合される、スライダ３２２'を含む。シール穿刺器３２１'はさらに、回路基板３３１'の接触スイッチ３８９に圧接するように構成される、支柱３８８を含んでもよい。接触スイッチ３８９の凹部は、電気信号が、例えば、読取機デバイスおよび／またはコンピューティングデバイスに伝送され、ソフトウェアベースのユーザインターフェースシステムを起動させ得るように、回路を完成してもよい。このように、入力トンネル内へのサンプル収集デバイス２００'の適切な挿入は、読取機デバイスおよび／またはコンピューティングデバイスに伝送され、読取機デバイスおよび／またはコンピューティングデバイスにそのような適切な挿入を通知し得る、電気信号を生成する。支柱３８８は、穿刺器３２３'に結合されてもよい、または穿刺器３２３'と一体型であってもよい。サンプル収集デバイス２００'が、スライダ３２２'をサンプル収集デバイス２００'の移動と略平行方向に遠位に移動させるにつれて（例えば、係合ゾーン２０９'および／または係合ゾーン２１０によって係合器３８０'に印加される力によって）、スライダ３２２'は、異なる方向、例えば、スライダ３２２'の移動と略垂直に穿刺器３２３／支柱３８８を移動させてもよい。スライダ３２２'は、サンプル収集デバイス２００'の遠位移動がスライダ３２２'の遠位移動を生じさせるにつれて、穿刺器３２３'の角度付けられた面３９１に接触するように構成される、角度付けられた面３９０を有してもよい。サンプル収集デバイス２００'の遠位移動が継続すると、それによって、スライダ３２２'の遠位移動は、接触位置における図１１Ｄおよび１１Ｅに示されるように、穿刺器３２３'が個別のリザーバ上のシール材料を穿刺し、支柱３８８が接触スイッチ３８９をアクティブ化するように、穿刺器３２３'および支柱３８８を下向きに移動させる。
【０２７８】
接触スイッチ３８９との接触およびシール材料の穿刺後、シール穿刺器３２１'は、支柱３８８がもはや接触スイッチ３８９を押下しておらず、穿刺器３２３'が個別のリザーバに通気するためのシール材料内に穿刺される孔から移動するように、移動してもよい。サンプル収集デバイスの入力トンネル内への挿入は、シャトルが混合前位置から混合位置に移動を開始する前、または混合前位置から混合位置への移動の間、シール穿刺器にシール材料を穿刺させてもよい。
【０２７９】
図１１Ａ−１１Ｅは、ばね接点３９２に結合される、超音波発生器要素３２７'を図示する。ばね接点３９２は、回路基板３３１'に結合され、超音波発生器要素３２７'がばね接点３９２を介して回路基板３３１'に電気的に結合されるような導体である。有益なこととして、ばね接点３９２は、超音波発生器要素３２７'が、例えば、読取機デバイスによって伝送される信号に応答して、アクティブ化されると、回路基板３３１'が好適な様式で最小限に振動するように、超音波発生器要素３２７'の運動を吸収し、ばね接点３９２は、超音波発生器要素３２７'に悪影響を及ぼし得る、はんだと比較して、組立の容易性および再現性を可能にする。
【０２８０】
当業者によって容易に理解されるであろうように、図１１Ａおよび１１Ｄは、入力トンネル内のシャトルおよび／または試薬ボールを描写しないが、そのような特徴は、これらの実施形態に含まれてもよい。
【０２８１】
ここで図１２Ａ−１２Ｅを参照すると、流体サンプルを収集および分析するための代替構成が、説明される。カートリッジデバイス３００''は、前述のカートリッジデバイス３００と同様に構築されてもよいが、カートリッジデバイス３００''は、比較的に大量の流体の向上された収集のために修正されてもよい。加えて、サンプル収集デバイス２００''は、前述のサンプル収集デバイス２００と同様に構築されてもよいが、サンプル収集デバイス２００''は、比較的に大量の流体の向上された収集のための修正された収集面積を有してもよい。例えば、サンプル収集デバイス２００''およびカートリッジデバイス３００''は、特に、唾液、血液、血漿、尿、または同等物を収集および分析するために有用であり得る。
【０２８２】
サンプル収集デバイス２００''は、遠位シールゾーン２０８''と、吸上作用部分２１１と、中間シールゾーン２１２と、シュラウド２１３とを含み得る、比較的に大量の流体（例えば、約１０〜１００マイクロリットル）の向上された収集のために修正された遠位部分２０１''を含んでもよい。サンプル収集デバイス２００''の遠位部分２０１''は、サンプル、好ましくは、液体サンプルに暴露され、サンプルの少なくとも一部を吸収し、排出されたサンプルの分析のために、収集されたサンプルを遠位部分２０１''からカートリッジデバイス３００''の中に排出するように圧縮されるように適合される。吸上作用部分２１１が、サンプルを吸い上げ、吸収するように構成され、吸上作用材料から形成されてもよい。吸上作用部分２１１は、中間シールゾーン２１２に結合されてもよい。中間シールゾーン２１２は、シュラウド２１３内に摺動可能に配置されてもよく、吸上作用部分２１１上に吸収された流体がシュラウド２１３内から近位に中間シールゾーン２１２を越えて移動することを低減または防止する、液密シールを生成するように構成される、１つまたはそれを上回るシール部材、例えば、Ｏリングを含んでもよい。吸上作用部分２１１は、少なくとも部分的に、シュラウド２１３内に配置され、シュラウド２１３の管腔内を摺動してもよい。吸上作用部分２１１は、増加量のサンプル流体が収集されるにつれて、増加量の吸上作用部分２１１が透明となるように、流体に暴露されると透明となるように構成されてもよい。サンプル収集デバイス２００''は、収集されたサンプル流体の体積に基づいて収集者に視覚的にアラートするように構成される、サンプル収集インジケータ２１４を含んでもよい。一実施形態では、サンプル収集インジケータ２１４は、収集されたサンプルの体積が増加するにつれて、随意に、少なくとも所定の体積のサンプル流体が収集されたことを収集者に視覚的にアラートする。例えば、サンプル収集インジケータ２１４は、所定の体積のサンプルまたはそれを上回って収集されたとき、色を変化させてもよい。別の実施例として、増加量のサンプル収集インジケータ２１４が、収集されたサンプルの堆積が増加するにつれて可視となってもよい。例えば、サンプル収集インジケータ２１４は、収集者が、流体収集の進捗度を監視し、十分な体積のサンプルが収集されると、それを判定し得るように、収集された流体サンプルの増加体積が周囲吸上作用材料をより透明に代わらせる、徐々に視覚的に暴露されるようになる、吸上作用部分２１１内に埋設された色糸であってもよい。一実施形態では、サンプル収集インジケータ２１４は、透明面積をシュラウド２１３上に含む。加えて、または代替として、サンプル収集インジケータ２１４は、収集されたサンプルの体積が増加するにつれて、色を変化させてもよい。
【０２８３】
シャトル３２４''は、前述のそれらの個別の構成要素と同様に構築される、第１の端部３６６''と、試薬ボールコンパートメント３６７''と、コンパートメント分割器３６８''と、サンプルコンパートメント３７０''とを含んでもよい。好ましくは、コンパートメント分割器３６８''は、コンパートメント分割器３６８''が混合前位置において試薬ボールコンパートメント３６７''をサンプルコンパートメント３７０''から流体的にシールするように、コンパートメント分割器３６８'と同様に、スロットを有していない。シャトル３２４''の第２の端部３７１''は、遠位フランジ３９３および近位フランジ３９４を含み、空洞３９５を有するように修正されてもよい。加えて、シャトル３２４の開口部３７２と異なり、開口部３７２''は、排出されたサンプルの流動が、サンプル収集デバイス２００''の一部ではなく、サンプル収集デバイス２００''からサンプルコンパートメント３７０''に圧縮されることを可能にするように構成される。（例えば、遠位フランジ３９３における）第２の端部３７１''は、混合前位置および混合位置の両方において、かつその間の遷移の間も持続的に、サンプルコンパートメント３７０''を流体的にシールするように構成されてもよい。遠位フランジ３９３は、流体がサンプルコンパートメント３７０''から近位に流動することを低減または防止する、液密シールを生成するように構成される、１つまたはそれを上回るシール部材、例えば、Ｏリングを含んでもよい。加えて、コンパートメント分割器３６８''は、混合前位置では、サンプルコンパートメント３７０''を流体的にシールするように構成されてもよい。コンパートメント分割器３６８''は、流体がサンプルコンパートメント３７０''から遠位に流動することを低減または防止する液密シールを生成するように構成される、１つまたはそれを上回るシール部材、例えば、Ｏリングを含んでもよい。
【０２８４】
カートリッジデバイス３００''の入力トンネル３０１''内への挿入に先立って、サンプル収集デバイス２００''は、例えば、内頬、喉、口、鼻腔、耳内、尿から、血液から、血漿から、唾液から等のサンプルに暴露される。サンプル収集デバイス２００''の吸上作用部分２１１は、サンプルの一部を留保し、カートリッジデバイス３００''および読取機デバイスを使用して、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量の分析を可能にするように設計される。カートリッジデバイス３００''は、サンプル収集デバイス２００''がカートリッジデバイス３００''内に挿入される前または後に、読取機デバイスに電気的に結合されてもよい。
【０２８５】
図１２Ａを参照すると、サンプル収集デバイス２００''の遠位端が、最初に、入力トンネル３０１''の開口部を画定する開口３０２''の中に挿入される。シャトル３２４''は、混合前位置では、入力トンネル３０１''内に配置され、シャトル３２４''の第１の端部３６６''は、サンプル調製リザーバ３１７''の壁を形成し、流体をサンプル調製リザーバ３１７''内に流体的にシールする。本混合前位置では、シャトル３２４''によって格納される試薬ボール３７５''は、入力トンネル３０１''内にあって、サンプル調製リザーバ３１７''内の流体に暴露されない。
【０２８６】
図１２Ｂを参照すると、サンプル収集デバイス２００''が入力トンネル３０１''内を遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００''は、シャトル３２４''に接触してもよい。例えば、遠位端および／または遠位シールゾーン２０８''は、図示されるように、第２の端部３７１''に接触してもよい（例えば、空洞３９５および／または近位フランジ３９４において）。空洞３９５は、吸上作用部分２１１の遠位端が空洞３９５内にぴったりと嵌合するように、吸上作用部分２１１の外側表面より若干大きく定寸されてもよい。遠位シールゾーン２０８''は、サンプル収集デバイス２００''から排出された流体がサンプルコンパートメント３７０''の中に進行するように、サンプル収集デバイス２００''をシャトル３２４''に流体的にシールするように構成されてもよい。本混合前位置では、サンプルコンパートメント３７０''は、入力トンネル３０１''内にあって、サンプル調製リザーバ３１７''内の流体に暴露されない。
【０２８７】
図１２Ｃに示されるように、サンプル収集デバイス２００''が入力トンネル３０１''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００''は、例えば、第２の端部３７１''の開口部３７２''を通して、収集された流体サンプルをシャトル３２４''のサンプルコンパートメント３７０''の中に排出してもよい。サンプル収集デバイス２００''が遠位に移動されるにつれて、吸上作用部分２１１は、収集されたサンプルを排出するように圧縮されてもよく、吸上作用部分２１１の遠位端は、圧縮の間、実質的に定位置に留まってもよい。中間シールゾーン２１２および／またはシュラウド２１３は、そのような圧縮の間、サンプル収集デバイス２００''のハンドルの移動に比例して、遠位に移動してもよい。好ましくは、吸上作用部分２１１が圧縮され、サンプルがそこから排出されるにつれて、排出されたサンプルは、開口部３７２''を通してサンプルコンパートメント３７０''の中に進行する。圧縮の間、シャトル３２４''は、入力トンネル３０１''内に実質的に定位置に留まってもよく、シャトル３２４''の第１の端部３６６''は、サンプル調製リザーバ３１７''の壁を形成し続け、流体をサンプル調製リザーバ３１７''内にシールしてもよい。カートリッジデバイス３００''は、吸上作用部分２１１の圧縮の間、シャトル３２４''を混合前位置に保持するように構成される、近位段部３９６を含んでもよい。近位段部３９６は、近位フランジ３９４に係合し、シャトル３２４''を定位置に保持してもよい。
【０２８８】
所定の体積のサンプルが、最大で、サンプルコンパートメント３７０''内に保持されるように構成されてもよい。カートリッジデバイス３００''は、溢流コンパートメント３９７と、溢流管腔３９８とを含んでもよい。溢流コンパートメント３９７および溢流管腔３９８は、カートリッジ筐体またはカートリッジ内の内部構成要素の一部であってもよい。サンプルコンパートメント３７０''の中に導入されるサンプルの量が所定の体積を超える、例えば、約２０μｌを超える場合、過剰サンプルは、例えば、溢流管腔３９８を介してサンプルコンパートメント３７０''に流体的に接続される、溢流コンパートメント３９７に進行してもよい。サンプルコンパートメント３７０''内のサンプルの体積を限定することは、混合位置では、最大で、所定の体積のサンプルがサンプル調製リザーバ３１７内に挿入されるため、分析の精度、正確度、および／または一貫性を向上させ得る。溢流コンパートメント３９７は、そうでなければシールされ、溢流コンパートメント３９７内の過剰サンプルの漏出を防止または低減させてもよい。
【０２８９】
図１２Ｄは、混合位置におけるサンプル収集デバイス２００''およびカートリッジデバイス３００''を示し、図１２Ｅは、明確にするために、図１２Ｄの一部の拡大図を示す。収集者がサンプル収集デバイス２００''を混合前位置から混合位置に遠位に押動させるにつれて、シャトル３２４''は、部分的に、サンプル調製リザーバ３１７''内を移動される。（遠位シール部分２０８''および／または吸上作用材料２１１の遠位端における）サンプル収集デバイス２００''による（例えば、好ましくは、空洞３９５内の第２の端部３７１''における）シャトル３２４''への閾値力を上回る力の印加は、シャトル３２４''を混合前位置から混合位置に移動させてもよく、そこでサンプルコンパートメント３７０''内の排出されたサンプルおよび試薬ボール３７５''は、サンプル調製リザーバ３１７''の流体中で混合される。例えば、閾値力は、シャトル３２４''を近位段部３９６を越えて遠位に押動させるために要求される力であってもよい。シャトル３２４''が遠位に移動するにつれて、第１の端部３６６''は、シャトル３２４''内の１つまたはそれを上回る試薬ボールおよびシャトル３２４''内に収集されたサンプルがサンプル調製リザーバ３１７''内の流体に暴露されるように、シール解除してもよい。有利には、シャトル３２４''の第１の端部３６６''がシール解除される前に、シャトル３２４''の第２の端部３７１''は、サンプル調製リザーバ３１７''からの流体が第２の端部３７１''および／または中間シールゾーン２１２を越えて入力トンネル３０１''の中に漏出しないように、サンプル収集デバイス２００''によって流体的にシールされる。加えて、サンプル収集デバイス２００''の遠位移動が、混合前位置から混合位置への遷移を生じさせるにつれて、シャトル３２４''の遠位フランジ３９３は、サンプル調製リザーバ３１７''内の流体を入力トンネル３０１''から持続的に流体的にシールする。カートリッジデバイス３００''は、シャトル３２４''を混合位置に保持し、さらなる遠位移動を防止するように構成される、遠位段部３９９を含んでもよい。遠位段部３９９は、近位フランジ３９４に係合し、シャトル３２４''を定位置に保持してもよい。
【０２９０】
混合位置では、シャトル３２４''の第１の端部３６６''、１つまたはそれを上回る試薬ボールを格納するシャトルの１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメント、および／または分析されるべきサンプルを格納する１つもしくはそれを上回るサンプルコンパートメントは、サンプル調製リザーバ３１７''内に配置されてもよい。上記で説明されるように、（例えば、第２の端部３７１''における）シャトル３２４''およびサンプル収集デバイス２００''（例えば、空洞３９５内に挿入される遠位シールゾーン２０８''を介して）はまた、混合位置では、収集されたサンプル、試薬ボール、およびサンプル調製リザーバ３１７''内の流体がリザーバ内にシールされるように、サンプル調製リザーバ３１７''を流体的にシールしてもよい。このように、収集されたサンプル、試薬ボール、および流体は、サンプル調製リザーバ３１７''内で混合されてもよい。
【０２９１】
カートリッジデバイス３００''はさらに、サンプル収集デバイス２００''をカートリッジデバイス３００''内に不可逆的に係止するように構成される、係止部材３８７''を含んでもよい。係止部材３８７''は、混合位置では、係止部材３８７''の係止端部がサンプル収集デバイス２００''に係合するように、入力トンネル３０１''内で内向きに付勢されてもよい。係止端部は、サンプル収集デバイス２００''の係合ゾーンに係止してもよい。係止端部は、図示されるように、サンプル収集デバイス２００''のシャフト上の溝またはシュラウド２１３上の溝内に嵌合するように定寸される、突出部であってもよい。係止部材３８７''はまた、図示されるように、入力チャネル３０１''の一部を画定してもよく、その係止端部の反対端においてカートリッジ筐体に結合されてもよい。有利には、サンプル収集デバイス２００''を入力トンネル３０１''内に（例えば、縦方向および／または軸方向に）係止することは、いったん試験が開始すると、ユーザがサンプル収集デバイス２００''をカートリッジデバイス３００''から不注意に引き出すことができないため、いったん係止されると、サンプル収集デバイス２００''が後退されることができないように、サンプル調製リザーバ３１７''の経時的シールを助長し、安全な廃棄性および試験の一貫性を促進する。
【０２９２】
当業者に容易に理解されるであろうように、図１２Ａ−１２Ｅは、シール穿刺器をカートリッジデバイス内に描写しないが、シール穿刺器は、これらの実施形態に含まれてもよい。例えば、（例えば、遠位シールゾーン２０８''における）サンプル収集デバイス２００''は、図１０Ａ−１０Ｊおよび／または図１１Ａ−１１Ｅに関して前述の様式において、シール穿刺器に接触し、シール穿刺器通気前位置から通気位置に移動させてもよい。サンプル収集デバイス２００''は、シャトル３２４''に接触し、シャトル３２４''を混合前位置から混合位置に移動させる前、間、および／または後に、シール穿刺器に接触し、それを通気前位置から通気位置に移動させてもよい。加えて、サンプル収集デバイス２００''の挿入は、図１１Ａ−１１Ｅに関して前述のように、接触スイッチのアクティブ化を生じさせてもよい。例えば、サンプル収集デバイス２００''は、シール穿刺器の移動を生じさせてもよく、これは、ひいては、接触スイッチのアクティブ化を生じさせる。
【０２９３】
ここで図１３Ａを参照すると、サンプルを分析するための代替カートリッジが、説明される。カートリッジデバイス３００'''は、前述のカートリッジデバイス３００および／またはカートリッジデバイス３００''と同様に構築されてもよく、同様の構成要素は、同様のプライム付き参照番号によって識別される。カートリッジデバイス３００'''は、異なるタイプのサンプルのために使用され得る構成要素を含む、汎用構成である。例えば、カートリッジデバイス３００'''内の多くの構成要素は、修正を伴わずに、種々のタイプのサンプルのために使用されてもよく、いくつかの実施形態では、シャトル、コレット、および試薬ボールのみが、異なるインジケーションの分析のために変動されてもよい。このように、カートリッジデバイス３００'''は、汎用であってもよく、シャトル、コレット、および／または試薬ボールは、分析されるべき標的検体に基づいて、カートリッジデバイス３００'''において使用するために選択されてもよい。例えば、カートリッジデバイス３００'''は、図９Ａおよび９Ｂに関して前述のシャトル３２４または３２４'等、比較的に小サンプル収集、例えば、鼻腔、耳、血液のために設計されるシャトルと、同様に比較的に小サンプル収集のための設計されるコレットと嵌合されてもよい、またはカートリッジデバイス３００'''は、図１２Ａ−１２Ｅに関して前述のシャトル３２４''等の比較的に大流体サンプル収集、例えば、唾液、血液、血漿、尿のために設計されるシャトルと、同様に比較的に大流体サンプル収集のために設計されるコレットと嵌合されてもよい。カートリッジデバイス３００'''はさらに、例えば、炎症、インフルエンザ、テストステロン、受胎能、ＨＩＶ、またはビタミンＤを示し得る、異なる標的検体を同定するように意図される試薬ボールと嵌合されてもよい。故に、カートリッジデバイス３００'''は、異なるタイプのサンプルおよびインジケーションのために非常に互換性があり、これは、コストおよび製造負担を低減させる。
【０２９４】
図１３Ａでは、カートリッジデバイス３００'''の分解図が、示される。カートリッジデバイス３００'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''、洗浄剤リザーバ３１８'''、基質リザーバ３１９'''、入力トンネル構成要素３２６'''、溢流コンパートメント３９７'''、および／または支柱６１０ならびに６１２を含み得る、内部構成要素３１６'''、シール材料３２０'''、シール穿刺器３２１'''、第１の端部３６６'''およびシール部材６１４を有するシャトル３２４'''、乾燥剤３２５'''、超音波発生器要素３２７'''、吸収パッド３２８'''、層３２９'''、分析チャネル３３０'''、回路基板３３１'''、メモリ３３２'''、センサ３３８'''、加熱要素、接触スイッチ３８９'''、ばね接点３９２'''、試薬ボール３７５'''、温度センサ６１６、および／またはコレット６１８を含んでもよい。内部構成要素は、筐体３０４'''内、例えば、第１および第２のカバー構成要素３１０'''と３１１'''との間に配置されてもよい。代替として、１つまたはそれを上回る内部構成要素は、１つの筐体内に配置されてもよい一方、他の内部構成要素は、別の筐体内に配置されてもよい。複数の筐体の場合、そのような別個の筐体は、相互に結合するように構成されてもよい。
【０２９５】
図１３Ａでは、シャトル３２４'''は、図１２Ａ−１２Ｅのシャトル３２４''に実質的に類似するように図示されるが、図９Ａにおけるシャトル３２４また図９Ｂにおけるはシャトル３２４'のもののようなシャトルが、収集されるべきサンプルのタイプに応じて使用されてもよい。コレット６１８はまた、収集されるべきサンプルのタイプに基づいて、以下に説明されるコレット６１８'に代用されてもよい。種々の試薬ボール３７５'''も同様に、カートリッジデバイス３００'''内で代用されてもよい。
【０２９６】
支柱６１０および６１２は、シール穿刺器３２１'''に結合されシール穿刺器３２１'''が通気前位置から通気位置に移動されることを可能にするように構成される。支柱６１０および６１２は、内部構成要素３１６'''と一体的に形成されてもよい、または別個の部品であってもよい。
【０２９７】
温度センサ６１６は、リザーバ、例えば、サンプル調製リザーバ３１７'''内の流体の温度を示す温度を感知するように構成されてもよい。例えば、温度センサ６１６は、リザーバ内の温度を示す、リザーバに隣接する温度変化を感知してもよい。温度センサ６１６は、サーミスタであってもよく、回路基板３３１'''上に配置され、回路基板３３１'''内の１つまたはそれを上回る導線を介して、読取機デバイスとの電気結合を可能にしてもよい。好ましくは、温度センサ６１６は、温度センサ６１６が、混合の間、超音波発生器要素３２７'''を介して、サンプル調製リザーバ３１７'''内の温度を感知するように、回路基板３３１'''上の超音波発生器要素３２７'''に隣接して位置付けられる。有利には、サンプル調製リザーバ３１７'''内の温度を示す温度は、リザーバ内の流体と試薬ボールからの試薬およびサンプルの混合の間、監視され、サンプル調製リザーバ３１７'''内の温度が所定の範囲内であることを確実にしてもよい。所定の範囲外である場合、超音波発生器要素３２７'''を介したサンプル調製リザーバ３１７'''の中への音響波の放出は、例えば、読取機によって超音波発生器要素３２７'''に送信される電気信号に応答して、修正されてもよい。温度センサ６１６は、処理のために、回路基板３３１'''内の導線を介して、読取機に伝送され得る、リザーバ内の流体の温度を示す信号を生成してもよい。温度センサ６１６は、回路基板３３１'''上の超音波発生器要素３２７'''の真下に、かつ１つまたはそれを上回るばね接点に隣接して、例えば、第１および第２のばね接点３９２'''間に位置付けられてもよい。
【０２９８】
コレット６１８は、好ましくは、開口３０２'''とサンプル調製リザーバ３１７'''との間の入力トンネル３０１'''内に配置される。コレット６１８はまた、少なくとも部分的に、入力トンネル３０１'''内のシャトル３２４'''の近位に配置されてもよい。例えば、混合前位置では、端部、例えば、シャトルの第２の端部は、コレット６１８内に配置されてもよい。コレット６１８はまた、入力トンネル３０１'''内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、シャトル３２４'''を混合前位置に保持し、シャトル３２４'''から分断するように構成されてもよい。このように、コレット６１８は、シャトル３２４'''が混合前位置から混合位置に移動する一方、コレット６１８が入力トンネル３０１'''内の定位置に留まるように、サンプル収集デバイスから印加される力がコレット６１８をシャトル３２４'''から分断するまで、シャトル３２４'''を混合前状態に保持してもよい。コレット６１８は、それを通してサンプル収集デバイスの遠位部分の挿入を可能にするように定寸される、管腔を有する。コレット６１８は、図１３Ａに図示されるように、略管状形状を有してもよい。コレット６１８はまた、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化するように構成されてもよい。例えば、コレット６１８は、入力トンネル３０１'''内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、サンプル収集デバイスによってコレット６１８上に印加される力に応答して、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化してもよい。
【０２９９】
ここで図１３Ｂ−１３ＳＳを参照すると、検出システム１００内で使用され得る、種々の例示的サンプル収集デバイスが、図示される。
【０３００】
図１３Ｂを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''は、前述のサンプル収集デバイス２００''と同様に構築されてもよいが、サンプル収集デバイス２００'''は、サンプル収集デバイス２００'''の部分的および完全挿入の間、サンプル収集デバイス２００'''をカートリッジ内に係止するための修正されたシャフトを有してもよい。例えば、サンプル収集デバイス２００'''は、例証として、近位シールゾーン２０７'''の遠位にあって、かつそこから離間される、複数の溝および突出部を有する、係合ゾーン２０９'''を含む。複数の溝および突出部は、カートリッジ内へのサンプル収集デバイス２００'''の部分的および完全挿入の間、サンプル収集デバイス２００'''の後退不能性のために、カートリッジデバイスの１つまたはそれを上回る構成要素との係合のために構成される。例えば、カートリッジは、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル内を遠位に移動されるにつれて、遠位から近位方向に係合ゾーン２０９'''内の複数の溝の溝に連続して係合してもよい。係合ゾーン２０９'''は、恒久的または一時的に、カートリッジデバイスのシール穿刺器に結合され、サンプル収集デバイス２００'''の移動に応答して、カートリッジデバイス内のシール穿刺器を移動させるように構成されてもよい。加えて、または代替として、係合ゾーン２０９'''は、サンプル収集デバイス挿入の間、接触スイッチをアクティブ化するように構成されてもよい。例えば、係合ゾーン２０９'''の遠位端における肩部２２０は、シール穿刺器に結合され、および／または接触スイッチをアクティブ化するように構成されてもよい。
【０３０１】
サンプル収集デバイス２００''と同様に、サンプル収集デバイス２００'''は、遠位シールゾーン２０８'''、吸上作用部分２１１'''、中間シールゾーン、および／またはシュラウド２１３'''を含み得る、比較的に大量の流体（例えば、約１０〜１００マイクロリットル、好ましくは、約２０マイクロリットル）の向上された収集のために修正された遠位部分２０１'''を含んでもよい。サンプル収集デバイス２００'''はまた、前述の同様のプライム付き参照番号と同様に、近位部分２０２'''、遠位部分２０１'''と近位部分２０２'''との間に延在するシャフト２０３'''、ハンドル２０６'''、近位シールゾーン２０７'''、および／または肩部２２０を有する係合ゾーン２０９'''を含んでもよい。サンプル収集デバイス２００'''は、サンプル収集後、カートリッジデバイス３００'''内への完全または部分的挿入のために構成される。サンプル収集デバイス２００'''およびカートリッジデバイス３００'''は、特に、唾液、血液、血漿、尿、または同等物を収集および分析するために有用であり得る。係合ゾーン２０９'''の肩部２２０は、好ましくは、肩部２２０が、シール穿刺器に接触し、それを移動させ、カートリッジデバイス３００'''内の１つまたはそれを上回るリザーバに通気し、および／またはコレットに接触し、接触スイッチをアクティブ化するように、遠位シールゾーン２０８'''の肩部よりサンプル収集デバイス２００'''の縦軸からさらに延在する一方、遠位シールゾーン２０８'''の肩部は、シール穿刺器を移動させずに、および／または接触スイッチをアクティブ化せずに、入力トンネルを通して遠位に移動するように定寸されてもよい。
【０３０２】
図１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、および１３Ｈは、それぞれ、サンプル収集デバイス２００'''の背面、側面、正面、背面、側面、および正面図である。
【０３０３】
図１３Ｉを参照すると、サンプル収集デバイス２００''''は、前述のサンプル収集デバイス２００と同様に構築されてもよいが、サンプル収集デバイス２００''''は、図１３Ｂの係合ゾーン２０９'''に類似する係合ゾーン２０９''''を有してもよく、先端２０４''''は、管を含まない。先端２０４''''は、図示されるように、丸みを帯びた端部を有してもよく、サンプルを任意の所望の領域または場所から収集するように構成されてもよいが、先端２０４''''は、特に、サンプルを鼻腔面積から収集するときに有用であり得る。図１３Ｊ、１３Ｋ、１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｎ、および１３Ｏは、それぞれ、サンプル収集デバイス２００''''の背面、側面、正面、背面、側面、および正面図である。
【０３０４】
図１３Ｐを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''''は、図１３Ｉに示されるサンプル収集デバイス２００''''と同様に構築されてもよいが、サンプル収集デバイス２００'''''の先端２０４'''''は、管２０５'''''を含む（図２Ａおよび２Ｂに示される管のように）。先端２０４'''''を含む、遠位部分２０１'''''は、最大で、サンプルの所定の体積（例えば、１０マイクロリットル、好ましくは、約２マイクロリットル未満）が分析のために管２０５'''''内に配置されるように、サンプルに暴露されるように構成される。サンプルの所定の体積の収集は、実質的に既知の量のサンプルが分析されるであろうため、検体分析の正確度を助長することが予期される。先端２０４'''''は、図示されるように、丸みを帯びた端部を有してもよく、サンプルを任意の所望の領域または場所から収集するように構成されてもよいが、先端２０４'''''は、特に、血液のサンプルを収集するときに有用であり得る。図１３Ｑ、１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔ、１３Ｕ、１３Ｖ、および１３Ｗは、それぞれ、サンプル収集デバイス２００'''''の側面、背面、側面、正面、背面、側面、および正面図である。
【０３０５】
図１３Ｘを参照すると、サンプル収集デバイス２００''''''は、図１３Ｐに示されるサンプル収集デバイス２００'''''と同様に構築されてもよいが、サンプル収集デバイス２００''''''の先端２０４''''''は、管ではなく、スロット２２２を含む。先端２０４''''''を含む、遠位部分２０１''''''は、最大で、サンプルの所定の体積（例えば、１０マイクロリットル、好ましくは、約５マイクロリットル未満）が分析のためにスロット２２２内に配置されるように、サンプルに暴露されるように構成される。サンプルの所定の体積の収集は、実質的に既知の量のサンプルが分析されるであろうため、検体分析の正確度を助長することが予期される。先端２０４''''''は、図示されるように、丸みを帯びた端部を有してもよく、サンプルを任意の所望の領域または場所から収集するように構成されてもよいが、先端２０４''''''は、特に、血液のサンプルを収集するときに有用であり得る。図１３Ｙ、１３Ｚ、１３ＡＡ、１３ＢＢ、１３ＣＣ、１３ＤＤ、および１３ＥＥは、それぞれ、サンプル収集デバイス２００''''''の側面、背面、側面、正面、背面、側面、および正面図である。
【０３０６】
図１３ＦＦを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''''''は、図１３Ｐに示されるサンプル収集デバイス２００'''''と同様に構築されてもよいが、サンプル収集デバイス２００'''''''の先端２０４'''''''は、管ではなく、リング２２４を含む。先端２０４'''''''を含む、遠位部分２０１'''''''は、最大で、サンプルの所定の体積（例えば、１０マイクロリットル、好ましくは、約２マイクロリットル未満）が分析のためにリング２２４によって形成される溝内に配置されるように、サンプルに暴露されるように構成される。サンプルの所定の体積の収集は、実質的に既知の量のサンプルが分析されるであろうため、検体分析の正確度を助長することが予期される。先端２０４'''''''は、図示されるように、丸みを帯びた端部を有してもよく、サンプルを任意の所望の領域または場所から収集するように構成されてもよいが、先端２０４'''''''は、特に、血液のサンプルを収集するときに有用であり得る。図１３ＧＧ、１３ＨＨ、１３ＩＩ、１３ＪＪ、１３ＫＫ、および１３ＬＬは、それぞれ、サンプル収集デバイス２００'''''''の背面、側面、正面、背面、側面、および正面図である。
【０３０７】
図１３ＭＭを参照すると、サンプル収集デバイス２００''''''''は、図１３Ｐに示されるサンプル収集デバイス２００'''''と同様に構築されてもよいが、サンプル収集デバイス２００''''''''の先端２０４''''''''は、管ではなく、第１のリング２２６および第２のリング２２８を含む。先端２０４''''''''を含む、遠位部分２０１''''''''は、最大で、サンプルの所定の体積（例えば、１０マイクロリットル、好ましくは、約５マイクロリットル未満）が分析のために第１のリング２２６によって形成される溝および第２のリング２２８によって形成される溝内に配置されるように、サンプルに暴露されるように構成される。サンプルの所定の体積の収集は、実質的に既知の量のサンプルが分析されるであろうため、検体分析の正確度を助長することが予期される。先端２０４''''''''は、図示されるように、丸みを帯びた端部を有してもよく、サンプルを任意の所望の領域または場所から収集するように構成されてもよいが、先端２０４''''''''は、特に、血液のサンプルを収集するときに有用であり得る。図１３ＮＮ、１３ＯＯ、１３ＰＰ、１３ＱＱ、１３ＲＲ、および１３ＳＳは、それぞれ、サンプル収集デバイス２００''''''''の背面、側面、正面、背面、側面、および正面図である。
【０３０８】
ここで図１４Ａおよび１４Ｂを参照すると、カートリッジにおいて使用するための例示的コレットが、説明される。コレット６１８は、図１２Ａ−１２Ｅ、図１３Ｂに関して前述および後述のように、サンプルがサンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮されるとき等、比較的に大量の流体サンプル収集、例えば、唾液、血液、血漿、尿のために専用に設計されてもよい。コレット６１８は、近位端６２０と、遠位端６２２と、端部６２０と６２２との間に延在する管腔６２４とを含んでもよい。管腔６２４は、サンプル収集デバイスの遠位部分の管腔６２４の中への挿入を可能にするように定寸されてもよい。コレット６１８は、サンプル収集デバイスの遠位部分が、最初に、近位端６２０において管腔６２４に進入するように、入力トンネル内に位置付けられる。コレット６１８はまた、スロット６２６を、例えば、コレット６１８の上側表面に含んでもよい。スロット６２６は、それを通してシール穿刺器の一部を受容するように定寸される。例えば、シール穿刺器の係合器は、スロットを通して入力トンネルの中に延在し、シール穿刺器とサンプル収集デバイスとの間の接触を可能にしてもよい。
【０３０９】
コレット６１８の管腔６２４はまた、その中にシャトルの一部を受容するように定寸されてもよい。例えば、シャトルの近位端は、コレット６１８の遠位端６２２を通して管腔６２４内に配置されてもよい。コレット６１８はまた、混合前位置では、シャトルを入力トンネル内に保持するように構成されてもよい。例えば、コレット６１８は、混合前位置では、コレット６１８をシャトルに結合するように構成される、１つまたはそれを上回る係止アームを含んでもよい。例証として、コレット６１８は、コレット６１８の対向する側方側に第１の係止アーム６２８と、第２の係止アーム６３０とを含む。有利には、流体サンプルを収集するための圧縮性遠位部分を有するサンプル収集デバイスを使用するとき、コレット６１８は、遠位部分の圧縮の間、シャトルを入力トンネル内の定位置に保持し、サンプル流体をシャトルの中に排出してもよい。各係止アームは、図１４Ｂでは、係止アーム６３０のためのランプ６３２および突出部６３４として示される、ランプおよび突出部を含んでもよい。突出部６３４は、混合前位置では、シャトルに結合され、シャトルを定位置に保持してもよい。例えば、突出部は、サンプル収集デバイスの遠位部分の圧縮の間、シャトルの近位フランジを保持してもよい。第１および第２の係止アーム６２８および６３０はまた、入力トンネル３０１内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、シャトルから分断してもよい。第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０は、入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、サンプル収集デバイスによって第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０上に印加される力に応答して、偏向され、第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０をシャトルから分断してもよい。例えば、サンプル収集デバイスの肩部は、サンプル収集デバイスがランプに沿って入力トンネル内で遠位に移動するにつれて、係止アームのランプに接触し、突出部を外向きに偏向させてもよい。ランプは、突出部がシャトルの近位フランジから分断し、シャトルを係止解除し、シャトルが混合前位置から混合位置に移動することを可能にし、そこでシャトルが部分的にサンプル調製リザーバ内に配置されるように成形される。
【０３１０】
コレット６１８は、カートリッジ内で偏向し、接触スイッチをアクティブ化するように構成される、偏向器部分６３６を含んでもよい。好ましくは、偏向器部分６３６は、コレット６１８の底部面上に配置され、入力トンネル内の接触スイッチの上方に位置付けられる。偏向器部分６３６は、入力トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入の間、サンプル収集デバイスによって偏向器部分６３６上に印加される力に応答して、偏向し、接触スイッチをアクティブ化してもよい。例えば、サンプル収集デバイスの肩部は、サンプル収集デバイスが入力トンネル内を遠位に移動するにつれて、偏向器部分６３６に接触し、偏向器部分６３６を下向きに押進させ、接触スイッチをアクティブ化してもよい。例証として、偏向器部分６３６は、下向きに偏向するように構成される、アームである。
【０３１１】
ここで図１４Ｃおよび１４Ｄを参照すると、カートリッジにおいて使用するための代替コレットが、説明される。コレット６１８'は、サンプルがサンプル収集デバイスの遠位部分から圧縮される必要がないとき、比較的に少量のサンプル収集、例えば、鼻腔、耳、血液のために専用に設計されてもよい。図１４Ｃおよび１４Ｄと図１４Ａおよび１４Ｂを比較すると理解されるであろうように、コレット６１８'は、コレット６１８に類似するが、コレット６１８'は、係止アームを有していない。コレット６１８'は、混合前位置では、遠位端６２２'に配置され、シャトルの近位端に接触するように構成される、１つまたはそれを上回る突出部６３７を有する。例えば、１つまたはそれを上回る突出部６３７は、シャトル３２４、３２４'の第２の端部３７１、３７１'において、シール部材、例えば、Ｏリングに接触し、シール部材を定位置に保定してもよい。１つまたはそれを上回る突出部は、サンプル収集デバイスの遠位部分をシャトルの第２の端部における開口部の中に誘導するように構成される、引込角度を有してもよい。
【０３１２】
ここで図１５Ａ−１５Ｄを参照すると、明確にするために筐体の上側表面が除去されている、カートリッジ３００'''が、種々の位置に示される。図１５Ａおよび１５Ｂは、さらに明確にするために、入力トンネルの中心を通した断面図である。図１５Ａでは、カートリッジ３００'''は、混合前、通気前、貯蔵位置に示され、サンプル収集デバイスは、まだ、入力トンネル３０１'''内に挿入されていない。示されるように、シール穿刺器３２１'''は、通気前位置にあって、まだ、リザーバにわたるシール材料３２０'''を穿刺しておらず、シャトル３２４'''の近位端は、コレット６１８の遠位端内に配置されている一方、シャトル３２４'''の遠位端は、サンプル調製リザーバ３１７'''の壁を形成し、コレット６１８の偏向器部分６３６は、偏向前位置にあって、そこで偏向器部分６３６は、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化していない。図１５Ｂでは、カートリッジ３００'''は、混合、通気、分析位置に示され、そこでサンプル収集デバイスは、入力トンネル３０１'''内に完全に挿入される。示されるように、シール穿刺器３２１'''は、通気位置にあって、リザーバのそれぞれにわたるシール材料３２０'''を穿刺しており、シャトル３２４'''は、サンプルおよび試薬ボール３７５'''がサンプル調製リザーバ３１７'''内の流体と混合されるように、コレット６１８から遠位に移動されており、コレット６１８の偏向器部分６３６は、偏向位置にあって、そこで偏向器部分６３６は、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化しており、係止部材３８７'''は、サンプル収集デバイスを入力トンネル３０１'''内に係止している。図１５Ｃでは、カートリッジ３００'''は、サンプル収集デバイスが部分的にのみ入力トンネル３０１'''内に挿入されているため、依然として、混合前、通気前位置にある。図１５Ｄは、通気位置におけるカートリッジ３００'''を示す。
【０３１３】
図１５Ａに戻って参照すると、サンプル収集デバイスとカートリッジデバイス内のシール穿刺器との間の相互作用を介して、カートリッジデバイス内の１つまたはそれを上回るリザーバにわって配置されるシール材料を穿刺するための例示的プロセスが、説明される。
【０３１４】
シール穿刺器３２１'''は、シール材料３２０'''を穿刺し、サンプル調製リザーバ３１７'''、洗浄剤リザーバ３１８'''、および／または基質リザーバ３１９'''内の流体に通気するように構成される。好ましくは、シール穿刺器３２１'''は、穿刺の間、リザーバにわたるシール材料３２０'''を連続して穿刺し、サンプル収集デバイス上への抵抗を低減させるように構成される。シール穿刺器３２１'''は、サンプル収集デバイスによって印加される力に応答して、入力トンネル３０１'''内のサンプル収集デバイスの、例えば、肩部における、遠位部分によって接触され、筐体３０４'''内を移動し、シール材料３２０'''を穿刺させ、サンプル調製リザーバ３１７'''、洗浄剤リザーバ３１８'''、および／または基質リザーバ３１９'''内の流体に通気させるように構成されてもよい。例証として、シール穿刺器３２１'''は、単一部品である。シール穿刺器３２１'''は、筐体３０４'''内に配置され、部分的に、入力トンネル３０１'''内に配置されてもよい。例えば、シール穿刺器３２１'''の係合器３８０'''は、例えば、コレット６１８のスロット６２６を通して、入力トンネル３０１'''内に配置されてもよい。シール穿刺器３２１'''は、シール材料３２０'''を切断して開放するために十分に鋭的な端部を伴う、１つまたはそれを上回る穿刺要素を有する。例証として、シール穿刺器３２１'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''に隣接して配置される穿刺端部を有する、第１の穿刺要素３８１'''と、洗浄剤リザーバ３１８'''に隣接して配置される穿刺端部を有する、第２の穿刺要素３８２'''と、基質リザーバ３１９'''に隣接して配置される穿刺端部を有する、第３の穿刺要素３８３'''とを有する。
【０３１５】
シール穿刺器３２１'''はまた、それぞれ、支柱６１０および６１２の一部を受容するように構成される、スロット６３８および６４０を含んでもよい。故に、シール穿刺器３２１'''は、筐体３０４'''内を移動してもよい一方、支柱６１０および６１２の一部は、スロット６３８および６４０内に留まる。カートリッジ３００'''はまた、１つまたはそれを上回る穿刺要素をシール材料３２０'''に向かって偏向させ、シール材料３２０'''を穿刺するように構成される、１つまたはそれを上回るランプを含んでもよい。１つまたはそれを上回るランプは、直接、カートリッジ３００'''の筐体３０４'''に結合されてもよい。１つまたはそれを上回るランプのピークは、サンプル収集デバイスが入力トンネル３０１'''内に完全に挿入されるとき、１つまたはそれを上回る穿刺要素がピークを越えて進行し、リザーバの通気を促進するように位置付けられてもよい。例証として、カートリッジ３００'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''に隣接して配置される、第１のランプ６４２と、洗浄剤リザーバ３１８'''に隣接して配置される、第２のランプ６４４と、基質リザーバ３１９'''に隣接して配置される、第３のランプ６４６とを有する。通気前位置における各ランプと各穿刺要素との間の距離は、リザーバが連続して穿刺されるように異なってもよい。各ランプは、図１５Ｂに示されるように、通気および混合位置では、穿刺要素に隣接するシール穿刺器３２１'''の一部に嵌合するための切れ目を中央に有してもよい。
【０３１６】
サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''を通して遠位に移動されるにつれて、好ましくは、シール穿刺器３２１'''は、カートリッジ筐体内を移動せず、サンプル収集デバイス２００'''がシール穿刺器３２１'''に固着係合するまで、通気前位置に留まる。シール穿刺器３２１'''は、いったんサンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内に十分に挿入されると、例えば、肩部２２０において、一時的または恒久的に、シール穿刺器３２１'''の係合器３８０'''をサンプル収集デバイス２００'''に結合することによって、サンプル収集デバイス２００'''に固着係合してもよい。
【０３１７】
収集者がサンプル収集デバイス２００'''を遠位に押動させるにつれて、シール穿刺器３２１'''は、通気前位置から通気位置に向かって移動される。シール穿刺器３２１'''は、例えば、（例えば、シュラウド２１３'''の遠位端にあり得る肩部２２０および／または係合ゾーン２０９'''の遠位端における）サンプル収集デバイスによって２００'''（例えば、係合器３８０'''における）シール穿刺器３２１'''上への閾値力を上回る力の印加によって、カートリッジ内を移動してもよい。サンプル収集デバイス２００'''が遠位に移動されるにつれて、穿刺要素は、そのランプからの最短距離において、最初に、そのリザーバの上方のシール材料を穿刺する。例えば、サンプル収集デバイス２００'''が遠位に移動されるにつれて、シール穿刺器３２１'''は、第２の穿刺要素３８２'''が第２のランプ６４４に接触し、第２のランプ６４４が第２の穿刺要素３８２'''を下向きに偏向させ、洗浄剤リザーバ３１８'''にわたるシール材料３２０'''を穿刺するまで、サンプル収集デバイス２００'''の移動と略平行に移動する。シール穿刺器３２１'''が遠位に移動し続けるにつれて、第２の穿刺要素３８２'''は、第２のランプ６４４のピークを越えて移動し、洗浄剤リザーバ３１８'''の上方で穿刺された孔から上向きに移動し、第３の穿刺要素３８３'''は、第３のランプ６４６に接触し、第３のランプ６４６は、第３の穿刺要素３８３'''を下向きに偏向させ、基質リザーバ３１９'''にわたるシール材料３２０'''を穿刺する。シール穿刺器３２１'''が遠位に移動し続けるにつれて、第３の穿刺要素３８３'''は、第３のランプ６４６のピークを越えて移動し、基質リザーバ３１９'''の上方で穿刺された孔から上向きに移動し、第１の穿刺要素３８１'''は、第１のランプ６４２に接触し、第１のランプ６４２は、第１の穿刺要素３８１'''を下向きに偏向させ、サンプル調製リザーバ３１７'''にわたるシール材料３２０'''を穿刺する。シール穿刺器３２１'''が遠位に移動し続けるにつれて、第１の穿刺要素３８１'''は、第１のランプ６４２のピークを越えて移動し、サンプル調製リザーバ３１７'''の上方で穿刺された孔から上向きに移動する。当業者によって理解されるであろうように、穿刺の順序は、順次穿刺のために変動されてもよい。
【０３１８】
有利には、サンプル収集デバイス２００'''の挿入が、サンプル調製リザーバ３１７'''、洗浄剤リザーバ３１８'''、および／または基質リザーバ３１９'''を連続して通気させる構成は、サンプル収集デバイス２００挿入に先立って、リザーバが流体的にシールされたままであることを確実にし、サンプル収集デバイスの挿入の間、抵抗力を軽減し、個別のリザーバの出口が流体がそれを通して流動することを可能にするとき、分析チャネルの中へのリザーバの排出を促進する。
【０３１９】
ここで図１６Ａ−１６Ｊを参照すると、カートリッジ３００'''を使用してサンプルを収集および分析するための構成が、説明される。例証として、サンプル収集デバイス２００'''は、カートリッジ３００'''内に挿入されるが、カートリッジ３００'''が異なるタイプのサンプルおよび異なるタイプのインジケーションのための汎用用途のために設計されるため、本明細書に説明される任意のサンプル収集デバイスが、使用されてもよく、ある内部構成要素は、用途に基づいて、シャトル、試薬ボール、および／またはコレット等で代用されてもよいことを理解されたい。サンプル収集デバイス２００'''は、図１３Ｂに関して前述された通りである。サンプル収集デバイス２００'''は、例証として、サンプル収集デバイス２００'''の近位部分におけるシールゾーンの遠位かつそこから離間された複数の溝および突出部を有する、係合ゾーン２０９'''を含む。複数の溝および突出部は、カートリッジ３００'''内へのサンプル収集デバイス２００'''の部分的および完全挿入の間、サンプル収集デバイス２００'''の後退不能性のために、カートリッジデバイス３００'''の１つまたはそれを上回る構成要素との係合のために構成される。係合ゾーン２０９'''は、サンプル収集デバイス２００'''が部分的にカートリッジの入力トンネル内に所定の距離だけ挿入されると、例えば、係合ゾーン２０９'''の最遠位溝が係止部材３８７'''に係合すると、サンプル収集デバイス２００'''がカートリッジと不可逆的に噛合されるように、例えば、係止部材３８７'''を介して、サンプル収集デバイス２００'''とカートリッジデバイスとの間の固定係合を促進し得る。サンプル収集デバイス２００'''は、挿入が完全挿入位置に向かって継続するにつれて、カートリッジと不可逆的に噛合され続ける。例えば、係止部材３８７'''は、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内で遠位に移動されるにつれて、遠位から近位方向に連続して係合ゾーン２０９'''内の複数の溝の溝に係合してもよい。係止部材３８７'''は、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内に完全に挿入されると、係合ゾーン２０９'''内の複数の溝の最近位溝に係合してもよい。好ましくは、サンプル収集デバイス２００'''は、部分的および完全挿入の両方の後、後退されることができず、それによって、汚染のリスクを低減させる。係合ゾーン２０９'''は、恒久的または一時的に、カートリッジデバイスのシール穿刺器に結合され、サンプル収集デバイス２００'''の移動に応答して、シール穿刺器をカートリッジデバイス内を移動させるように構成されてもよい。加えて、または代替として、係合ゾーン２０９'''は、サンプル収集デバイス挿入の間、接触スイッチをアクティブ化するように構成されてもよい。例えば、係合ゾーン２０９'''の遠位端における肩部２２０は、シール穿刺器に結合され、および／または接触スイッチをアクティブ化するように構成されてもよい。
【０３２０】
カートリッジデバイス３００'''の入力トンネル３０１'''内への挿入に先立って、サンプル収集デバイス２００'''は、例えば、内頬、喉、口、鼻腔、耳内、尿から、血液から、血漿から、唾液から等のサンプルに暴露される。サンプル収集デバイス２００'''の吸上作用部分２１１'''は、サンプルの一部を留保し、カートリッジデバイス３００'''および読取機デバイスを使用して、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量の分析を可能にするように設計される。カートリッジデバイス３００'''は、サンプル収集デバイス２００'''がカートリッジデバイス３００'''内に挿入される前または後に、読取機デバイスに電気的に結合されてもよい。
【０３２１】
図１６Ａを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''の遠位端が、最初に、入力トンネル３０１'''の開口部を画定する開口３０２'''の中に挿入される。示されるように、シール穿刺器３２１'''は、通気前位置にあって、まだ、リザーバにわたるシール材料３２０'''を穿刺しておらず、シャトル３２４'''の近位端は、コレット６１８の遠位端内に配置される一方、シャトル３２４'''の遠位端は、サンプル調製リザーバ３１７'''の壁を形成し、コレット６１８の偏向器部分６３６は、偏向前位置にあって、そこで偏向器部分６３６は、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化しない。本混合前位置では、シャトル３２４'''によって格納される試薬ボール３７５'''は、入力トンネル３０１'''内にあって、サンプル調製リザーバ３１７'''内の流体に暴露されない。
【０３２２】
図１６Ｂを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内を遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''の遠位端は、コレット６１８の管腔６２４を通して進行し、シャトル３２４'''に接触する。例えば、遠位端および／または遠位シールゾーン２０８'''は、図示されるように、第２の端部３７１'''に接触してもよい（例えば、空洞３９５'''および／または近位フランジ３９４'''において）。図１２Ａ−１２Ｅに関して上記で説明されるように、空洞３９５'''は、吸上作用部分２１１の遠位端'''が空洞３９５'''内にぴったりと嵌合するように、吸上作用部分２１１'''の外側表面より若干大きく定寸されてもよく、遠位シールゾーン２０８'''は、サンプル収集デバイス２００'''から排出された流体がサンプルコンパートメント３７０'''の中に進行するように、サンプル収集デバイス２００'''をシャトル３２４'''に流体的にシールするように構成されてもよい。本混合前位置では、サンプルコンパートメント３７０'''は、入力トンネル３０１'''内にあって、サンプル調製リザーバ３１７'''内の流体に暴露されない。
【０３２３】
図１６Ｃに示されるように、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''は、例えば、肩部２２０を介して、カートリッジデバイス３００'''の１つまたはそれを上回る係止部材３８７'''を偏向させてもよく、サンプル収集デバイス２００'''は、例えば、第２の端部３７１'''の開口部３７２'''を通して、収集された流体サンプルをシャトル３２４'''のサンプルコンパートメント３７０'''の中に排出してもよい。上記で説明されるように、サンプル収集デバイス２００'''が遠位に移動されるにつれて、吸上作用部分２１１'''は、収集されたサンプルを排出するように圧縮されてもよく、吸上作用部分２１１の遠位端'''は、圧縮の間、実質的に定位置に留まってもよい。中間シールゾーン２１２'''および／またはシュラウド２１３'''は、そのような圧縮の間、サンプル収集デバイス２００'''のハンドルの移動に比例して、遠位に移動してもよい。好ましくは、吸上作用部分２１１'''が圧縮され、サンプルがそこから排出されるにつれて、排出されたサンプルは、開口部３７２'''を通してサンプルコンパートメント３７０'''の中に進行する。圧縮の間、シャトル３２４'''は、入力トンネル３０１'''内に実質的に定位置に留まってもよく、シャトル３２４'''の第１の端部３６６'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''の壁を形成し続け、流体をサンプル調製リザーバ３１７'''内にシールしてもよい。コレット６１８は、吸上作用部分２１１'''の圧縮の間、シャトル３２４'''を混合前位置に保持してもよい。例えば、コレット６１８の第１および第２の係止アームは、シャトル３２４'''を混合前位置に保持してもよい。
【０３２４】
カートリッジデバイス３００'''は、上記で説明されるように、サンプルコンパートメント３７０'''の中に導入されるサンプルの量が所定の体積を超える、例えば、約２０μｌを超える場合、過剰サンプルを受容するように構成される、溢流コンパートメント３９７'''と、溢流管腔３９８'''とを含んでもよい。溢流コンパートメント３９７'''は、例証として、内部構成要素の一部として形成され、カートリッジ筐体によって、上部表面上にシールされる。
【０３２５】
図１６Ｄに示されるように、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''は、部分的サンプル収集デバイス２００'''挿入の間、１つまたはそれを上回る係止部材３８７'''が係合ゾーン２０９'''に係止するように、カートリッジデバイス３００'''の１つまたはそれを上回る係止部材３８７'''を肩部２２０を越えて偏向させてもよい。例証として、係止部材３８７'''は、挿入の間、係合ゾーン２０９'''の最遠位溝に係合し、最初に、係止を遂行する。例えば、肩部２２０におけるシュラウド２１３'''の遠位端が、乾燥剤３２５'''を通過するにつれて、液体安全性障壁が、シュラウド２１３'''および乾燥剤３２５'''によって、入力トンネル３０１'''内に形成される。図１６Ｄに示される吸上作用部分２１１'''圧縮の間、図１６Ｃのように、シールゾーン２１２'''および／またはシュラウド２１３'''は、遠位に移動し、サンプルをサンプルコンパートメント３７０'''の中にさらに排出してもよい一方、シャトル３２４'''は、入力トンネル３０１'''内に実質的に定位置に留まってもよい。
【０３２６】
図１６Ｅを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''は、１つまたはそれを上回る係止部材３８７'''が部分的サンプル収集デバイス２００'''挿入全体を通して係合ゾーン２０９'''に係止し続けるように、遠位から近位方向に、カートリッジデバイス３００'''の１つまたはそれを上回る係止部材３８７'''を突出部を越えて係合ゾーン２０９'''の溝の中に偏向させ続ける。図１６Ｅに示される吸上作用部分２１１'''圧縮の間、図１６Ｃおよび１６Ｄのように、シールゾーン２１２'''および／またはシュラウド２１３'''は、遠位に移動し、サンプルをサンプルコンパートメント３７０'''の中にさらに排出してもよい一方、シャトル３２４'''は、入力トンネル３０１'''内に実質的に定位置に留まってもよい。いったんサンプル収集デバイス２００'''がコレット６１８をシャトル３２４'''から分断させると、シャトル３２４'''は、入力トンネル３０１'''内で混合前位置から混合位置に移動してもよい。例えば、サンプル収集デバイス２００'''は、入力トンネル３０１'''内へのサンプル収集デバイス２００'''の挿入の間、力をコレット６１８に印加し、コレット６１８をシャトル３２４'''から分断してもよい。図１６Ｅでは、例えば、肩部２２０における係合ゾーン２０９'''は、例えば、第１および第２の係止アームにおけるコレット６１８に接触する。
【０３２７】
図１６Ｆは、図１６Ｅの上面図であって、カートリッジ３００'''内へのサンプル収集デバイス２００'''の部分的挿入を示す。コレット６１８は、混合前位置では、入力トンネル３０１'''内に配置され、シャトル３２４'''に結合されるように構成される。コレット６１８はまた、サンプル収集デバイス２００'''の圧縮の間、シャトル３２４'''に結合され、サンプル収集デバイス２００'''の遠位部分が圧縮することを可能にするように構成されてもよい一方、シャトル３２４'''は、定位置に留まる。例証として、シャトル３２４'''の第２の端部３７１'''は、コレット６１８の管腔内に配置される。本実施例では、コレット６１８は、コレット６１８の対向する側方側に第１の係止アーム６２８と、第２の係止アーム６３０と含む。第１の係止アーム６２８の突出部および第２の係止アーム６３０の突出部６３４は、サンプル収集デバイス２００'''の遠位部分の圧縮の間、シャトル３２４'''の近位フランジ３９４'''を保持する。第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０はまた、入力トンネル３０１'''内へのサンプル収集デバイス２００'''の挿入の間、シャトル３２４'''から分断してもよい。第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０は、入力トンネル３０１'''内へのサンプル収集デバイス２００'''の挿入の間、サンプル収集デバイス２００'''によって第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０上に印加される力に応答して、偏向し、第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０をシャトル３２４'''から分断してもよい。図１６Ｆでは、サンプル収集デバイス２００'''の肩部２２０は、部分的サンプル収集デバイス２００'''挿入の間、第１の係止アーム６２８のランプおよび第２の係止アーム６３０のランプ６３２に接触する。
【０３２８】
図１６Ｇを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''は、例えば、肩部２２０において、力を第１および第２の係止アーム６２８ならびに６３０のランプに印加し、第１の係止アーム６２８の突出部および第２の係止アーム６３０の突出部６３４を外向きに偏向させる。ランプは、突出部がシャトル３２４'''の近位フランジ３９４'''から分断し、シャトル３２４'''をコレット６１８から係止解除し、シャトル３２４'''が混合前位置から混合位置に向かって移動することを可能にするように成形される。
【０３２９】
図１６Ｆおよび１６Ｇに描写されるように、サンプル調製リザーバ３１７'''、洗浄剤リザーバ３１８'''、および／または基質リザーバ３１９'''はそれぞれ、対称形状を有してもよい。例えば、サンプル調製リザーバ３１７'''の壁はそれぞれ、対称形状を形成してもよく、サンプル調製リザーバ３１７'''の壁はそれぞれ、所定の角度を上回る角度、例えば、６０°、９０°で衝合し、サンプル調製リザーバ３１７'''の出口を通した流体の空化を促進する。超音波発生器要素３２７'''は、図示されるように、サンプル調製リザーバ３１７'''の中心からずれて位置付けられ、サンプル調製リザーバ３１７'''内の流体の混合を促進し得る。同様に、洗浄剤リザーバ３１８'''および／または基質リザーバ３１９'''の壁もそれぞれ、対称形状を形成してもよく、洗浄剤リザーバ３１８'''および／または基質リザーバ３１９'''の壁はそれぞれ、所定の角度を上回る角度、例えば、６０°、９０°で衝合し、洗浄剤リザーバ３１８'''および／または基質リザーバ３１９'''の個別の出口を通した流体の空化を促進する。
【０３３０】
図１６Ｈを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''は、シール穿刺器３２１'''に接触する。例えば、サンプル収集デバイス２００'''の肩部２２０は、入力トンネル３０１'''内のシール穿刺器３２１'''の係合器３８０'''に接触してもよい。収集者がサンプル収集デバイス２００'''を混合前位置から混合位置に向かって遠位に押動させるにつれて、シャトル３２４'''は、図１６Ｈに示されるように、部分的に、サンプル調製リザーバ３１７'''内を移動されてもよい。シャトル３２４'''が遠位に移動するにつれて、第１の端部３６６'''は、シャトル３２４'''内の１つまたはそれを上回る試薬ボール３７５'''およびシャトル３２４'''内で収集されたサンプルがサンプル調製リザーバ３１７'''内の流体に暴露されるように、シール解除してもよい。有利には、シャトル３２４'''の第１の端部３６６'''がシール解除される前に、シャトル３２４'''の第２の端部３７１'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''からの流体が第２の端部３７１'''および／または中間シールゾーン２１２'''を越えて入力トンネル３０１'''の中に漏出しないように、サンプル収集デバイス２００'''によって流体的にシールされる。加えて、サンプル収集デバイス２００'''の遠位移動が混合前位置から混合位置に向かって遷移を生じさせるにつれて、シャトル３２４'''のシール部材６１４は、サンプル調製リザーバ３１７'''内の流体を入力トンネル３０１'''から持続的に流体的にシールする。
【０３３１】
図１６Ｉを参照すると、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''は、シール穿刺器を通気前位置から通気位置に向かって移動させる。収集者がサンプル収集デバイス２００'''を遠位に押動させるにつれて、サンプル収集デバイス２００'''は、図１５Ａ−１５Ｄに関して前述のように、力をシール穿刺器３２１'''に印加し（例えば、肩部２２０と係合器３８０'''との間の接触を介して）、穿刺要素を移動させ、リザーバにわたるシール材料３２０'''を連続して穿刺する。加えて、収集者が、サンプル収集デバイス２００'''を混合前位置から混合位置に向かってより遠位に押動させるにつれて、シャトル３２４'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''内をより遠位に移動する。サンプル収集デバイス２００'''はまた、コレット６１８に接触し、接触スイッチ３８９'''のアクティブ化を促進し得る。例えば、サンプル収集デバイス２００'''の肩部２２０は、コレット６１８の偏向部分６３６に接触してもよい。
【０３３２】
サンプル収集デバイス２００'''が、入力トンネル３０１'''内をさらに遠位に移動するにつれて、サンプル収集デバイス２００'''およびカートリッジデバイス３００'''は、図１６Ｊに示される混合、通気、分析位置に移動され、そこでサンプルコンパートメント３７０'''内の排出されたサンプルおよび試薬ボール３７５'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''の流体中で混合される。図１６Ｊでは、サンプル収集デバイス２００'''は、入力トンネル３０１'''内に完全に挿入される。示されるように、シール穿刺器３２１'''は、通気位置にあって、リザーバのそれぞれにわたるシール材料３２０'''を穿刺しており、シャトル３２４'''は、サンプルおよび試薬ボール３７５'''がサンプル調製リザーバ３１７'''内の流体と混合されるように、コレット６１８から遠位に移動しており、コレット６１８の偏向器部分６３６は、偏向位置にあって、そこで偏向器部分６３６は、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化しており、係止部材３８７'''は、サンプル収集デバイス２００'''を入力トンネル３０１'''内に係止している。
【０３３３】
本混合位置では、シャトル３２４'''の第１の端部３６６'''、１つまたはそれを上回る試薬ボールを格納するシャトルの１つまたはそれを上回る試薬ボールコンパートメント、および／または分析されるべきサンプルを格納する１つまたはそれを上回るサンプルコンパートメントは、サンプル調製リザーバ３１７'''内に配置されてもよい。上記で説明されるように、構成要素は、混合位置では、収集されたサンプル、試薬ボール、およびサンプル調製リザーバ３１７'''内の流体がリザーバ内にシールされ、サンプル調製リザーバ３１７'''内で混合され得るように、サンプル調製リザーバ３１７'''を流体的にシールする。
【０３３４】
サンプル収集デバイス２００'''は、回路基板３３１'''の接触スイッチ３８９'''をアクティブ化するように構成されてもよい。例えば、サンプル収集デバイス２００'''の挿入は、コレット６１８に接触スイッチ３８９'''をアクティブ化させてもよい。例証として、コレット６１８の偏向器部分６３６は、入力トンネル３０１'''内へのサンプル収集デバイス２００'''の挿入の間、サンプル収集デバイス２００'''によって偏向器部分６３６上に印加される力に応答して、偏向し、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化する。サンプル収集デバイス２００'''の肩部２２０は、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内を遠位に移動するにつれて、偏向器部分６３６に接触し、偏向器部分６３６を下向きに押進させ、接触スイッチ３８９'''をアクティブ化してもよい。接触スイッチ３８９'''の凹部は、電気信号が、例えば、読取機デバイスおよび／またはコンピューティングデバイスに伝送され、ソフトウェアベースのユーザインターフェースシステムを起動させ得るように、回路を完成してもよい。このように、入力トンネル内へのサンプル収集デバイス２００'''の適切な挿入は、読取機デバイスおよび／またはコンピューティングデバイスに伝送され、読取機デバイスおよび／またはコンピューティングデバイスにそのような適切な挿入を通知し得る、電気信号を生成する。接触スイッチ３８９'''は、接触スイッチ３８９'''の凹部が混合位置におけるサンプル収集デバイス２００'''の完全挿入を示すように、入力トンネル３０１'''内に位置付けられるが、接触スイッチ３８９'''もまた、入力トンネル３０１'''内に位置付けられ、サンプル収集デバイス２００'''の部分的挿入を示し得る。加えて、または代替として、１つを上回る接触スイッチは、トンネル内へのサンプル収集デバイスの挿入が入力トンネルに沿って整合される接触スイッチの順次押下によって追跡され得るように、入力トンネル内に配置されてもよい。
【０３３５】
混合位置では、係止部材３８７'''は、サンプル収集デバイス２００'''をカートリッジデバイス３００'''内に不可逆的に係止するように構成される。係止部材３８７'''は、図１６Ｊに示されるように、サンプル収集デバイス２００'''が入力トンネル３０１'''内に完全に挿入されると、係合ゾーン２０９'''内の複数の溝の最近位溝に係合してもよい。係止部材３８７'''は、混合位置では、係止部材３８７'''の係止端部がサンプル収集デバイス２００'''に係合するように、入力トンネル３０１'''内で内向きに付勢されてもよい。有利には、部分的挿入および完全挿入の間、サンプル収集デバイス２００'''を入力トンネル３０１'''内に（例えば、縦方向および／または軸方向に）係止することは、部分的または完全挿入後、ユーザがサンプル収集デバイス２００'''をカートリッジデバイス３００'''から不注意に引き出すことができないため、サンプル収集デバイス２００'''が、いったん係止されると、後退されることができないように、サンプル調製リザーバ３１７'''の経時的シールを助長し、安全な廃棄性および試験の一貫性を促進する。加えて、混合位置では、サンプル収集デバイス２００'''の近位シールゾーン２０７'''は、入力トンネル３０１'''を開口３０２'''においてシールするように構成される。このように、近位シールゾーン２０７'''は、付加的構造を提供し、カートリッジデバイス３００'''から、例えば、開口３０２'''における流体漏出を最小限にする、または排除する。サンプル収集デバイス２００'''の近位シールゾーン２０７'''はまた、いったんサンプル収集デバイス２００'''およびカートリッジデバイス３００'''が適切に混合位置に来ると、カートリッジ筐体に接触し、収集者による挿入力に抵抗するように構成される。
【０３３６】
混合位置では、超音波発生器要素３２７'''が、図１０Ｎ−１０Ｐに関して前述のように、サンプル調製リザーバ３１７'''内の流体とサンプルおよび試薬ボールの混合を向上させるために使用されてもよい。
【０３３７】
ここで図１７Ａ−１７Ｄを参照すると、超音波発生器要素３２７'''は、示されるように、第１のばね接点３９２'''および第２のばね接点３９２'''を介して、回路基板３３１'''に電気的に結合されてもよい。好ましくは、超音波発生器要素３２７'''は、第１および第２のばね接点３９２'''のみを介して、例えば、超音波発生器要素３２７'''と回路基板３３１'''との間の有線接続を伴わずに、回路基板３３１'''に電気的に結合される。有益なこととして、ばね接点３９２'''は、例えば、読取機デバイスによって伝送される信号に応答して、超音波発生器要素３２７'''がアクティブ化されると、回路基板３３１'''が好適な様式で最小限に振動するように、超音波発生器要素３２７'''の運動を吸収し、ばね接点３９２'''は、超音波発生器要素３２７'''に悪影響を及ぼし得る、はんだと比較して、組立の容易性および再現性を可能にする。超音波発生器要素３２７'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''の壁、例えば、底部壁の一部を形成してもよい。超音波発生器要素３２７'''は、内部構成要素３１６'''に接着され、壁を形成してもよい。例えば、接着剤、例えば、エポキシの環状体が、超音波発生器要素３２７'''の上部表面上に塗布され、サンプル調製リザーバ３２７'''の底部において内部構成要素３１６'''にＵＶ硬化されてもよい。そのような接着剤の環状体は、超音波発生器要素３２７'''とサンプル調製リザーバ３１７'''との間の流体シールを可能にする一方、アクティブ化の間、超音波発生器要素３２７'''が振動することを可能にする。上記で説明されるように、超音波発生器要素３２７'''は、サンプル調製リザーバ３１７'''の中心からずれて位置付けられ、サンプル調製リザーバ３１７'''内における流体とサンプルおよび試薬ボールの混合を促進し得る。
【０３３８】
ここで図１８Ａおよび１８Ｂを参照すると、サンプルを分析するための代替カートリッジが、説明される。カートリッジデバイス３００''''は、カートリッジデバイス３００'''と同様に構築されてもよく、同様の構成要素は、同様のプライム付き参照番号によって識別されるが、カートリッジデバイス３００''''は、コレット６１８'と、図９Ａのシャトル３２４と同様に構築され得る、シャトル３２４''''とを含む。本実施形態では、カートリッジデバイス３００''''は、例えば、鼻腔から、耳から、血液からのサンプルの比較的に少量のサンプル収集、例えば、１０マイクロリットル、好ましくは、２〜５マイクロリットル未満のために設計される。カートリッジデバイス３００''''はさらに、例えば、炎症、インフルエンザ、テストステロン、受胎能、ＨＩＶ、またはビタミンＤを示し得る、異なる標的検体を同定するように意図される試薬ボールと嵌合されてもよい。図１８Ａおよび１８Ｂは、カートリッジデバイス３００'''とカートリッジデバイス３００''''との間の互換性の容易性を図示する。
【０３３９】
図１８Ａに示されるように、コレット６１８'は、混合前位置では、シャトル３２４''''の第２の端部３７１''''に接触するように構成される、コレット６１８'の遠位端に配置される１つまたはそれを上回る突出部６３７を有する。１つまたはそれを上回る突出部６３７は、シャトル３２４''''の第２の端部３７１''''において、シール部材、例えば、Ｏリングに接触し、シール部材を定位置に保定してもよい。１つまたはそれを上回る突出部は、サンプル収集デバイスの遠位部分をシャトル３２４''''の第２の端部３７１''''における開口部の中に誘導するように構成される、引込角度を有してもよい。前述のものと同様に、コレット６１８'は、入力トンネル内へのサンプル収集デバイス挿入の間、例えば、シャトル３２４''''の第２の端部３７１''''上の遠位シールゾーンの肩部を介して、シャトル３２４''''上にサンプル収集デバイスによって印加される力に応答して、シャトル３２４''''から分断するように構成される。このように、シャトル３２４''''は、前述のように、混合前位置から混合位置に移動する。
【０３４０】
ここで図１９を参照すると、超音波要素を介して向上された混合の間の温度を監視するためのプロセスが、説明される。以下に説明されるように、コンピュータ化読取機が、概して、検出システムの動作を制御してもよい。読取機は、メモリを伴うプロセッサを含み、メモリは、その上に記憶される、収集されたサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を正常に検出するために必要とされる種々の方法を実装するための命令を有する。例えば、コンピュータ化読取機は、自動化された様式で図１９のプロセスを行わせてもよい。
【０３４１】
前述のように、カートリッジの超音波発生器要素（例えば、超音波発生器要素３２７、３２７'等）が、サンプル収集デバイスおよびカートリッジが混合位置にあるとき、サンプル調製リザーバ内の内容物の向上された混合のためにアクティブ化されてもよい。７０２では、プロセスが開始する。プロセスは、ある事象に応答して開始してもよい。例えば、プロセスは、読取機のプロセッサデバイスが、接触スイッチがカートリッジデバイス内へのサンプル収集デバイスの完全挿入に応答してカートリッジデバイス内でアクティブ化されたことを示す、信号を受信すると開始してもよい。
【０３４２】
７０４では、超音波発生器要素、例えば、圧電変換器が、アクティブ化される。アクティブ化に応じて、超音波発生器要素は、音響波をサンプル調製リザーバに向かって放出し、リザーバ内の流体を移動させる。超音波発生器要素は、所定の周波数、例えば、４ＭＨｚで音響波を放出してもよく、これは、読取機によって修正されてもよい。前述のように、音響波は、リザーバ内の流体をある波パターンで移動させ、リザーバ内の流体を混合してもよい。読取機のプロセッサデバイスは、例えば、カートリッジ内の印刷回路基板の１つまたはそれを上回る電気導線を介して、超音波発生器要素への電気信号の伝送を生じさせることによって、超音波発生器要素をアクティブ化してもよい。
【０３４３】
７０６では、温度が、サンプリングされる。温度は、サンプル調製リザーバ内の流体の温度を示し得る。例えば、カートリッジは、回路基板上に配置され、サンプル調製リザーバ内の流体の温度を示す信号を生成するように構成される、温度センサ、例えば、温度センサ６１６を含んでもよい。信号は、カートリッジおよび読取機が電気的に結合されると、例えば、カートリッジの印刷回路基板上の１つまたはそれを上回る電気導線を介して、カートリッジから読取機に伝送されてもよい。信号は、読取機デバイスのプロセッサによって処理され、信号が閾値外のリザーバ内の流体の温度を示すかどうかを判定してもよい。
【０３４４】
７０８では、サンプリングされた温度が高すぎるかどうかが判定される。例えば、読取機デバイスのプロセッサは、温度センサによって生成される信号からの温度情報と読取機デバイスのメモリ内に記憶される温度閾値を比較してもよい。例えば、メモリは、プロセッサが、感知される温度と記憶される情報を比較し、感知される温度が高すぎるかどうかを判定し得るように、例えば４２℃を上回る閾値高温および／またはカートリッジ特有パラメータに基づく閾値高温を伴うルックアップテーブルを記憶してもよい。温度が、閾値外、例えば、高すぎる、低すぎる、範囲内ではないと判定される場合、超音波発生器要素からの音響波の放出は、修正されてもよい。
【０３４５】
７１０では、温度が高すぎると判定される場合、超音波発生器要素からの音響波の放出は、超音波発生器のデューティサイクル要素を低下させることによって修正されてもよい。例えば、読取機デバイスのプロセッサは、電気信号を超音波発生器要素に伝送し、超音波発生器要素にデューティサイクルを低下させることによって、超音波発生器要素からの音響波の放出を修正してもよい。プロセッサは、信号がリザーバ内の流体の温度が閾値を上回ることを示す場合、超音波発生器を非アクティブ化することによって、超音波発生器からの音響波の放出を修正してもよい。
【０３４６】
７１２では、サンプリングされた温度が低すぎるかどうかが判定される。例えば、読取機デバイスのプロセッサは、温度センサによって生成される信号からの温度情報と読取機デバイスのメモリ内に記憶される温度閾値を比較してもよい。例えば、メモリは、プロセッサが、感知される温度と記憶された情報を比較し、感知される温度が低すぎるかどうかを判定し得るように、例えば３７℃を下回る閾値低温および／またはカートリッジ特有パラメータに基づく閾値低温を伴うルックアップテーブルを記憶してもよい。
【０３４７】
７１４では、温度が低すぎると判定される場合、超音波発生器要素からの音響波の放出は、超音波発生器要素のデューティサイクルを上昇させることによって修正されてもよい。例えば、読取機デバイスのプロセッサは、電気信号を超音波発生器要素に伝送し、超音波発生器要素にデューティサイクルを増加させることによって、超音波発生器要素からの音響波の放出を修正してもよい。
【０３４８】
７１６では、超音波発生器要素がタイムアウトされ得るように、累積または連続であり得る、所定の時間量（例えば、３分〜１５分、３分〜１０分、３分〜５分、約１０分）にわたって、サンプル調製リザーバ内の流体の温度を示す温度が閾値範囲内にある、例えば、閾値高温を下回り、閾値低温を上回るかどうかが判定される。例えば、読取機のメモリは、サンプル調製リザーバ内の流体温度を示す温度が閾値温度範囲内にあるべき所定の時間量を記憶してもよい。所定の時間量は、分析のために等温増幅のためのサンプル調製リザーバ内の流体とサンプルおよび試薬ボールの好適な混合のために要求される時間であってもよい。超音波発生器要素からの音響放出は、等温増幅のために、サンプル調製リザーバ内の流体を加熱し、かつマクロおよびマイクロレベルにおいてサンプル調製リザーバの内容物を混合してもよい。例えば、超音波発生器要素は、等温ＤＮＡまたはＲＮＡ増幅等の増幅反応が生じ、それによって、下流検出のための核酸アンプリコンを生成し得るように、サンプル調製リザーバ内の温度を増加させるために十分なエネルギーをサンプル調製リザーバの中に通過させてもよい。そのような下流検出は、部分的に、その上またはその中における核酸または検出可能部分と磁気粒子上の親和性分子（抗体、ＤＮＡプローブ、検出可能部分、および／または酵素の組み合わせであり得る）の結合に基づいてもよい、またはそれぞれ親和性分子のその独自の集団を伴う、１つまたはそれを上回る作業電極上の表面結合親和性分子への特異的結合に基づき得る。代替として、または加えて、そのような反応は、サンプル調製リザーバ内で生じ、そこで観察されてもよい。読取機のプロセッサが、サンプリングされた温度が所定の時間量にわたって閾値範囲内にないと判定する場合、プロセスは、７０６に戻る。
【０３４９】
７１８では、超音波発生器要素は、非アクティブ化される。例えば、超音波発生器要素は、サンプリングされた温度が所定の時間量にわたって閾値範囲内にある場合、非アクティブ化されてもよい。読取機のプロセッサは、サンプリングされた温度が所定の時間量にわたって閾値範囲内にあることを判定してもよい。
【０３５０】
７２０では、プロセスは、超音波発生器要素が非アクティブ化された後に終了する。
【０３５１】
ここで図２０を参照すると、摂氏単位の温度対秒単位の時間を示す、グラフが、示される。グラフは、線７３０において、混合サンプル調製リザーバ内における流体混合の測定された温度、線７３２において、サーミスタ、例えば、温度センサ６１６における測定された温度、線７３４において、測定された周囲温度、および線７３６において、圧電変換器、例えば、超音波発生器要素３２７、３２７'等における測定された温度を示す。観察されるであろうように、超音波発生器のデューティサイクルは、グラフ上の約４０秒のマークにおいて低減され、サンプル調製リザーバ内で混合された流体の温度を低下させる。超音波発生器のデューティサイクルは、再び、グラフ上の５２０秒のマークにおいて低減され、再び、サンプル調製リザーバ内で混合された流体の温度を低下させる。
読取機デバイス
【０３５２】
種々の実施形態の読取機デバイスまたは読取機は、特殊コンピュータを備える、またはそれから成る。コンピュータは、その上に記憶される、１つまたはそれを上回るサンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するための１つまたはそれを上回る方法を実行するための命令を有するメモリを伴う、プロセッサを含む。種々の実施形態では、読取機のコンピュータは、検出システムの動作を制御し、システムの種々の機能が、例えば、カートリッジのサンプル調製リザーバ内の流体の混合、弁の開放、および／またはセンサにわたる磁気粒子の局在化等を生じさせる時間ならびに方法を制御する。そのような動作を制御するために、コンピュータ化読取機は、読取機またはカートリッジ内に存在する物理的構成要素から情報を受信し、情報をそこに送信するように構成される。
【０３５３】
図２１Ａは、例示的読取機デバイスの斜視図を図示し、図２１Ｂは、図２１Ａの読取機デバイスの内部構成要素を図示する、分解図である。読取機デバイス４００は、カートリッジドック４０２内の開口部４０１、筐体４０３、ユーザインターフェース４０４、電力供給源４０５、第１の磁気発生器４０６、第２の磁気発生器４０７、磁気発生器筐体４０８、弾性部材４０９、光パイプ４１０、回路基板４１１、プロセッサ４１２、通信回路４１３、電気コネクタ４１４、誘導コイル４１５、整合磁石４１６、および／または基部４１７を含んでもよい。
【０３５４】
読取機デバイス４００の開口部４０１は、カートリッジデバイスがカートリッジドック４０２内にドッキングされることを可能にする。カートリッジは、読取機デバイス４００によって受容されると、読取機デバイス４００上もしくは内に、部分的もしくは完全に配置される、または別様にそこに結合されてもよい。読取機構成要素のうちのいくつかは、カートリッジドック４０２に対して特定の場所に方略的に位置付けられ、カートリッジとの所望の相互作用を達成してもよい。例えば、電気コネクタ４１４は、カートリッジデバイスがカートリッジドック４０２内に挿入されると、カートリッジデバイスの電気コネクタが電気コネクタ４１４に電気的に結合されるように、カートリッジドック４０２に対して位置付けられてもよい。加えて、磁場発生器４０６および４０７は、カートリッジデバイスがカートリッジドック４０２内に挿入されると、磁場発生器４０６および４０７がカートリッジデバイスの作業電極下に配置されるように、カートリッジドック４０２に対して位置付けられてもよい。
【０３５５】
筐体４０３は、読取機デバイス４００の内部構成要素を格納するように構成され、カートリッジドック４０２および基部４１７と協働し、内部構成要素を格納してもよい。
【０３５６】
ユーザインターフェース４０４は、入力をユーザから受信し、出力をそこに提供するために使用されてもよい。例証として、ユーザインターフェース４０４は、カートリッジデバイスが読取機デバイス４００の中に適切に挿入されると、および／またはサンプル収集デバイスがカートリッジデバイス内に適切に挿入されると、ユーザに通知するように構成される、ＬＥＤを含む。ユーザインターフェース４０４は、プロセッサ４１２に結合されてもよい。ユーザインターフェース４０４は、入力をユーザから受信し、出力をそこに提供するために、タッチスクリーン、ＬＥＤマトリクス、他のＬＥＤインジケータ、または他の入力／出力デバイスを含んでもよい。他の実施形態では、ユーザインターフェース４０４は、読取機４００上に存在しないが、代わりに、通信回路４１３を介して読取機４００に通信可能に接続される、遠隔コンピューティングデバイス上に提供される。ユーザインターフェースはまた、読取機および遠隔コンピューティングデバイス上の要素の組み合わせであってもよい。
【０３５７】
電力供給源４０５は、交換可能バッテリまたは再充電可能バッテリ等の好適なバッテリであってもよく、装置は、再充電可能バッテリを充電するための回路と、取外可能電力コードとを含んでもよい。電力供給源４０５は、充電器内の誘導コイルおよび誘導コイル４１５を介して、充電器５００によって充電されてもよい。代替として、電力供給源は、筐体内の構成要素に給電するために、例えば、ＡＣ／ＤＣ電力コンバータを伴うコードを介して、読取機デバイス４００が従来の壁コンセントの中に差し込まれることを可能にする、ポートであってもよい。
【０３５８】
磁場発生器４０６および４０７は、読取機４００内に移動可能に添着される、インダクタまたは他の電磁構成要素であってもよい。磁場発生器４０６および４０７は、永久磁石であってもよい。磁場発生器４０６および４０７は、カートリッジが読取機デバイス４００に電気的に結合されると、作業電極が磁場発生器４０６および４０７によって生成される磁場内に直接配置されるように位置付けられる。種々の実施形態では、磁場は、局在化の原因である。すなわち、磁場は、磁気粒子および付随のハイブリダイズされた分子が分析ゾーン内に局在化するように誘発するものである。第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７は、単一作業電極の長さにわたって磁場を生成し、単一作業電極の長さにわたる複数の磁気粒子の均質分布を助長するように構成されてもよい。
【０３５９】
磁場発生器４０６および４０７は、洗浄溶液ならびに／または化学基質を搬送する流体がカートリッジ内の分析チャネル中の磁気粒子にわたって流動するにつれて、サンプル調製リザーバから分析チャネルの中に放出された磁気粒子を磁場発生器４０６および４０７にわたって、それによって、作業電極にわたって局在化されたままにさせるために十分に強力な磁場を放出する。
【０３６０】
磁気発生器筐体４０８は、磁場発生器４０６および４０７を格納するように構成される。磁気発生器筐体４０８は、例えば、カートリッジデバイスのカートリッジドック４０２への挿入およびそこからの除去に応じて、磁場発生器４０６および４０７の移動を可能にする、弾性部材４０９に結合されてもよい。
【０３６１】
読取機デバイス４００は、読取機デバイス４００内のＬＥＤからの光をユーザインターフェース４０４に誘導するように設計される、光パイプ４１０を含んでもよい。
【０３６２】
回路基板４１１は、電気構成要素を含み、プロセッサ４１２、通信回路４１３、および／または電気コネクタ４１４間の電気的結合を可能にする。１つまたはそれを上回る電気構成要素および／または回路は、本明細書に説明される種々の構成要素の役割のうちの一部または全部を行ってもよい。別個に説明されるが、電気構成要素は、別個の構造要素である必要はないことを理解されたい。例えば、プロセッサ４１２および通信回路４１３は、単一チップ内に具現化されてもよい。加えて、プロセッサ４１２は、メモリを有するように説明されるが、メモリチップは、別個に提供されてもよい。
【０３６３】
プロセッサ４１２は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、もしくは本明細書に説明される機能を行うように設計される、任意の好適なそれらの組み合わせであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併せた１つまたはそれを上回るマイクロプロセッサ、もしくは任意の他のそのような構成として実装されてもよい。
【０３６４】
プロセッサ４１２は、メモリを含有し、および／または１つもしくはそれを上回るバスを介して結合され、情報をメモリから読み出す、もしくは情報をそこに書き込んでもよい。メモリは、異なるレベルが異なる能力およびアクセス速度を有する、マルチレベル階層キャッシュを含む、プロセッサキャッシュを含んでもよい。メモリはまた、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他の揮発性記憶デバイス、または不揮発性記憶デバイスを含んでもよい。記憶デバイスは、例えば、ハードドライブ、光学ディスク、フラッシュメモリ、およびＺｉｐドライブを含むことができる。
【０３６５】
プロセッサ４１２は、メモリ内に記憶されるファームウェア／ソフトウェアと併せて、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｍａｃ  ＯＳ、Ｕｎｉｘ（登録商標）、またはＳｏｌａｒｉｓ  ５．１０等のオペレーティングシステムを実行してもよい。プロセッサ４１２はまた、メモリ内に記憶されるソフトウェアアプリケーションを実行する。一非限定的実施形態では、ソフトウェアは、例えば、Ｕｎｉｘ（登録商標）  Ｋｏｒｎシェルスクリプトを備える。他の実施形態では、ソフトウェアは、例えば、Ｃ＋＋、ＰＨＰ、またはＪａｖａ（登録商標）を含む、当業者に公知の任意の好適なプログラミング言語におけるプログラムであってもよい。
【０３６６】
通信回路４１３は、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す信号等の情報を、ローカルで、ならびに／もしくはサーバ等の遠隔場所に伝送するように構成される。通信回路４１３は、当技術分野において公知の技法を使用して、インターネット、電話回線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク、および／またはＷｉＦｉネットワーク等のネットワークを経由して、有線および／または無線通信のために構成される。通信回路４１３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）チップおよび／またはＷｉＦｉチップ等の当技術分野において公知の通信チップであってもよい。通信回路４１３は、無線でデータを遠隔コンピューティングデバイスから受信し、データをそこに伝送するために、受容機および送信機または送受容機を含んでもよい。いくつかのそのような実施形態では、遠隔コンピューティングデバイスは、システムにユーザインターフェースを提供する、モバイルコンピュータデバイスであってもよい。加えて、または代替として、遠隔コンピューティングデバイスは、サーバである。他のデバイスとの無線通信のために構成される実施形態では、通信回路４１３は、１つまたはそれを上回るネットワーク規格に従って、通信ネットワークを経由した伝送のために、プロセッサ４１２によって生成されるデータを準備し、および／または１つもしくはそれを上回るネットワーク規格に従って、通信ネットワークを経由して受信されたデータを復調してもよい。
【０３６７】
プロセッサ４１２はまた、ＥＤＧＥカードまたは他の電気コネクタを含み得る、電気コネクタ４１４に結合され、電気信号を、カートリッジの回路基板構成要素に送信し、電気信号をそこから受信する（例えば、電気コネクタ３１２を介して）。電気コネクタ４１４は、カートリッジドック４０２の上、下、内、またはそれに隣接して位置付けられてもよく、電気コネクタ４１４のピンが、ドッキングされたカートリッジデバイスの電気導線と接触し、それと電気接続を確立するように位置付けられる。電気コネクタ４１４は、それによって、カートリッジの回路基板上のセンサと読取機内の電気化学回路との間の電気連続性を確立する。読取機の電気コネクタ４１４はまた、存在する場合、カートリッジの回路基板上の１つまたはそれを上回る加熱要素と電気連続性を確立してもよい。読取機デバイス４００は、電気コネクタ４１４とカートリッジの電気導線との間の電気連続性に基づいて、カートリッジの追加に伴って完了される、電気化学回路の一部を含んでもよい。カートリッジの追加は、回路を完成または閉鎖させてもよい。カートリッジを読取機４００に結合することは、読取機デバイス４００をアクティブ化し、それを「ウェークアップ」させてもよい。いったんウェークアップされると、電気コネクタ４１４は、カートリッジの一部から受信されている信号を識別し、そのドックに結合されているカートリッジのタイプを識別してもよい。電気コネクタ４１４は、カートリッジタイプ（例えば、炎症、インフルエンザ、テストステロン、受胎能、ビタミンＤ）、カートリッジ識別情報（例えば、製造番号）、および／または較正情報に関する情報を示す信号をカートリッジ内のメモリから受信し、そのような情報を処理のためにプロセッサ４１２に伝送してもよい。
【０３６８】
いったんウェークアップされると、読取機デバイス４００はまた、識別されたカートリッジのために起動すべき試験プロトコルを判定し、および／または近傍のモバイルコンピュータデバイスを検索し、それに接続してもよい。
【０３６９】
読取機デバイス４００は、充電器内の１つまたはそれを上回る磁石と整合し、充電器内の誘導コイル４１５と誘導コイルとの間の効率的エネルギー伝達を促進するように構成される、１つまたはそれを上回る磁石４１６を含んでもよい。例証として、４つの磁石が、使用される。磁石４１６は、充電器内の対応する楔付き磁石と整合するように楔付きであってもよい。
【０３７０】
ここで図２２Ａ−２２Ｄを参照すると、読取機デバイス内へのカートリッジデバイスの挿入が、説明される。図２２Ａにおける読取機デバイス４００の裁断図に示されるように、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７は、カートリッジドック４０２を通して部分的に開口部４０１の中に延在してもよい。図２２Ａでは、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７は、上昇位置に示される。弾性部材４０９が、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７を上昇位置に静置させるように付勢されてもよい。
【０３７１】
図２２Ｂは、サンプル収集デバイス２００がその中に部分的に挿入され、読取機デバイス４００の中に挿入されている、カートリッジデバイス３００を示す。具体的には、カートリッジデバイス３００は、カートリッジドック４０２における開口部４０１内に挿入される。カートリッジデバイス３００が、カートリッジドック４０２の中に遠位に移動するにつれて、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７の上部表面は、好ましくは、電気コネクタ３１２に接触せず、最初に、第１のランプ部分３１３に接触する。第１のランプ部分３１３は、さらなる遠位挿入の間、例えば、下向き力を第１および／または第２の磁気発生器４０６、４０７上に生じさせ、弾性部材４０９を押下させることによって、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７を徐々に押下させる。カートリッジデバイス３００が第１のランプ部分３１３を越えて挿入されるにつれて、第１および／または第２の磁気発生器４０６、４０７は、カートリッジデバイス３００の底部表面３０８に接触し、図２２Ｂに示されるように、押下位置に移動する。
【０３７２】
カートリッジデバイス３００がカートリッジドック４０２の中にさらに遠位に移動するにつれて、第１および／または第２の磁気発生器４０６、４０７は、第２のランプ部分３１４に接触し、磁気発生器凹部３１５の中に乗り上げる。第２のランプ部分３１４は、図２２Ｃおよび２２Ｄに示されるように、第１および／または第２の磁気発生器４０６、４０７を磁気発生器凹部３１５の中に徐々に誘導する。図２２Ｃおよび２２Ｄは、分析位置において読取機デバイス４００内に挿入される、カートリッジデバイス３００を描写し、そこで第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７は、磁気発生器凹部３１５内に配置され、カートリッジデバイス３００の電気コネクタ３１２は、読取機デバイス４００の電気コネクタ４１４に電気的に結合される。磁気発生器凹部３１５は、カートリッジデバイス３００が読取機内に完全に挿入されると、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７が磁気発生器凹部３１５の中に乗り上げ、上昇位置に移動し、１つまたはそれを上回る作業電極に隣接して配置されるように、カートリッジデバイス３００の１つまたはそれを上回る作業電極の真下に配置される。弾性部材４０９の付勢は、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７を磁気発生器凹部３１５の中に乗り上げさせ得る。第２のランプ部分３１４はまた、カートリッジデバイス３００の除去の間、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７を徐々に押下することによって、読取機デバイス４００からのカートリッジデバイス３００の除去を促進する。
【０３７３】
弾性部材４０９の付勢および磁気発生器凹部３１５の相互作用は、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７が可能な限り作業電極に近接して位置付けられることを可能にし得る。第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７が、作業電極に近いほど、より多くの力を磁場が付与することが可能となり、より小さい磁石またはインダクタが、より大きく、よりコストがかかる磁石またはインダクタと同等の磁場強度を付与可能であることを意味する。小磁石またはインダクタの使用は、より磁石またはインダクタが小さいほど、重複する磁場が少ないため、特に、複数の磁場および複数の分析ゾーンを有する実施形態（例えば、複数の異なる標的検体を検出するように構成される実施形態）において有利である。より小さい磁場は、異なる検出センサ下における磁石またはインダクタ間のクロストークの量を限定することができる。
【０３７４】
図２３Ａおよび２３Ｂを参照すると、１つの磁気発生器が１つの作業電極のための磁場を生成する設計（図２３Ａ）と、２つの磁気発生器が１つの作業電極のための磁場を生成する設計（図２３Ｂ）とに関して、分析チャネルからの変動する距離における磁場の測定された強度を描写する、グラフが、示される。絶対ピーク強度またはその近傍における磁場は、好適な磁気粒子を作業電極にわたって分析チャネル内に留保するであろうが、磁気粒子は、磁場強度がピークからゼロに向かって低下するにつれて、作業電極から洗い流され、不感帯ゾーン７５０および７５１を生成する傾向にあることが発見された。２つの磁場発生器の使用は、１つの磁場発生器の使用と比較して、はるかにより均一な絶対磁場を作業電極にわたって生成する。故に、二重磁石設計に関する不感帯ゾーン７５１は、単一磁石設計に関する不感帯ゾーン７５０より有意に小さい。故に、前述のように、第１および第２の磁気発生器４０６ならびに４０７が、読取機デバイス４００内で使用され、単一作業電極の長さにわたって磁場を生成し、単一作業電極の長さにわたる複数の磁気粒子の均質分布を助長し得る。
検出のコンピュータ化方法
【０３７５】
カートリッジデバイス内の熱伝達および弁開放のタイミングは、読取機デバイスによって精密に時間決定および制御されてもよい。例えば、読取機は、発熱電流が加熱要素を通って流動するときを制御するときを制御してもよい。電流は、読取機からカートリッジに流動し、（１）サンプル調製リザーバのための弁作動、（２）存在する場合、流体断路器作動、（３）存在する場合、洗浄剤リザーバのための弁作動、次いで、（４）化学基質リザーバのための弁作動のシーケンスにおいて作動を生じさせてもよい。各弁の作動は、それぞれの弁が完全に作動し、関連リザーバが、その内容物を分析チャネルの中へ放出する時間を有し、次のリザーバの内容物が放出される前に、リザーバの内容物のうちの少なくともいくつかが、センサの下流に位置付けられる吸収パッドまで移動する時間を有するように、時間決定されてもよい。いくつかの実施形態では、弁作動間の時間は、吸収パッドが分析チャネル内に存在する流体を完全または実質的に吸収するために十分長く選択される。有利なこととして、そのような実施形態では、非常に少ない混合が、連続リザーバの内容物の間で生じる。加えて、または代替として、各弁の作動は、弁が、例えば、各リザーバに隣接して配置される流量センサによって感知される信号に基づいて、事象の進捗度の「状態」に関してオンおよびオフにされ得るように、カートリッジおよび／または読取機が、例えば、個別のリザーバに隣接して分析チャネル内に配置され、カートリッジのメモリおよび／または読取機のプロセッサに電気的に結合される、流量センサを使用して、流動が個別のリザーバから開始および／または停止されたときを認識する、フィードバック制御システムに基づいてもよい。
【０３７６】
上記のように、コンピュータ化読取機は、主に、検出システムの動作を制御する。読取機は、プロセッサと、メモリとを含み、メモリは、収集されたサンプル内の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を正常に検出するために必要とされる、種々の方法を実装するためのその上に記憶された命令を有する。例えば、自動的にコンピュータ化読取機によって行われる１つの方法の実施形態が、図２４で提供される。
【０３７７】
ブロック８０２では、コンピュータ化読取機が、読取機の中または上に装填されたカートリッジの存在を検出する。例えば、カートリッジ上の導線が、読取機上の電気ピンと物理的に接触して、読取機をオンにし、カートリッジの存在を読取機に信号伝達する回路を完成させるように、カートリッジが読取機に結合され得る。
【０３７８】
ブロック８０４では、読取機が、カートリッジと関連付けられる識別情報を検出する。例えば、カートリッジは、特定のタイプのカートリッジに一意の信号を生成し、読取機がカートリッジおよびタイプ間の区別を可能にする、そのメモリ内に記憶されるカートリッジタイプ情報を含んでもよい。カートリッジはまた、そのメモリ内に記憶される較正情報を含んでもよい。
【０３７９】
読取機のプロセッサは、カートリッジタイプ情報信号を受信し、ブロック８０６に示されるように、カートリッジタイプ情報に基づいて、カートリッジのための適正な試験プロトコルを識別してもよい。読取機のプロセッサは、カートリッジタイプ情報信号とメモリ内に記憶されるカートリッジタイプに基づくプロトコルのデータベースを比較してもよい。プロセッサが、カートリッジタイプ情報を認識しない場合、プロセッサは、識別不能なカートリッジが検出されたことを信号伝達するように、モバイルコンピュータデバイスおよび／またはサーバ等の遠隔コンピュータデバイスと通信してもよい。いくつかの実施形態では、読取機は、サーバから直接、または中間物の役割を果たすモバイルコンピュータデバイスを用いて間接的に、更新をダウンロードする。いくつかの実施形態では、未知のカートリッジの種類が検出されるとき、ユーザは、モバイルコンピュータデバイスのユーザインターフェースを介して、更新をダウンロードするように指示され、他の実施形態では、更新は、自動的にダウンロードされる。種々の実施形態では、更新は、新たに開発されたカートリッジタイプおよび試験プロトコルを含む。いったん新しいタイプおよび試験プロトコルがダウンロードされると、それらは、遠隔コンピュータデバイスと通信する必要なく、このカートリッジの種類を用いた将来の試験が自動的に認識されて実装されるように、読取機のサポートされた試験のデータベースに添加されるであろう。読取機のプロセッサはまた、較正情報信号を受信してもよく、試験プロトコルの間、較正情報を考慮してもよい。
【０３８０】
ブロック８０８に示されるように、コンピュータ化読取機は、カートリッジの中へのサンプル収集デバイスの挿入を検出する。例えば、読取機は、入力トンネルの中へのサンプル収集デバイスの挿入（これはまた、実質的に、サンプルがサンプル調製リザーバに進入したことに対応し得る）に応答してカートリッジデバイス内の接触スイッチがアクティブ化されたことを示す、電気信号を受信してもよい。サンプル（および存在する場合、試薬ボール）は、次いで、サンプル（および存在する場合、試薬ボール）をサンプル調製リザーバの中に導入することによって、サンプル調製リザーバの流体中で混合される。
【０３８１】
ブロック８１０では、読取機のプロセッサが、信号を超音波発生器要素に送信して、超音波処理プロトコルを開始し、サンプル調製リザーバ内に配置された流体内で複数の試薬、親和性分子、およびサンプル粒子を混合するようにそれに命令する。種々の実施形態では、結果として生じる混合物は、標的検体、標的検体および検出剤、ならびに／または競合結合剤に結合した磁気粒子を含む。本明細書で使用されるように、サンドイッチ錯体とは、標的検体および検出剤に直接または間接的に結合した磁気粒子を指し、競合結合錯体とは、競合結合剤に結合した磁気粒子を指す。各サンドイッチ錯体および競合結合錯体は、錯体内で結合した検出剤を含む。ここで説明される一実施形態では、検出剤は、酸化酵素である。超音波発生器はまた、等温ＤＮＡまたはＲＮＡ増幅等の増幅反応が生じ、それによって、下流検出のための核酸アンプリコンを生成し得るように、サンプル調製リザーバ内の温度を上昇させるために十分なエネルギーをサンプル調製リザーバの中に通過させてもよい。そのような下流検出は、部分的に、その上またはその中における核酸または検出可能部分と磁気粒子上の親和性分子（抗体、ＤＮＡプローブ、検出可能部分、および／または酵素の組み合わせであり得る）の結合に基づいてもよい、またはそれぞれ親和性分子のその独自の集団を伴う、１つまたはそれを上回る作業電極上の表面結合親和性分子への特異的結合に基づき得る。代替として、または加えて、そのような反応は、サンプル調製リザーバ内で生じ、そこで観察されてもよい。
【０３８２】
ブロック８１２に示されるように、読取機は、超音波発生器要素による混合および等温増幅の間、サンプル調製リザーバ内の流体の温度を監視してもよい。例えば、カートリッジ内の温度センサは、図１９に関して前述のように、サンプル調製リザーバ内の流体の温度を示す信号を伝送してもよい。
【０３８３】
ブロック８１４に示されるように、読取機は、第１の加熱要素を加熱するか、または別様に刺激する、電流を生成し、それによって、カートリッジ内のサンプル調製リザーバの出口をシールする熱作動式弁に熱を伝達させてもよい。そのような加熱は、弁を融解させるか、または別の相変化を受けさせ、これは、流体が、毛管作用を介して、サンプル調製リザーバから分析チャネルの中に流動することを可能にする。流体が流動するにつれて、それとともに混合物を輸送し、サンドイッチ錯体および／または競合結合錯体内の磁気粒子を含む、混合物内の磁気粒子は、分析チャネル内の１つまたはそれを上回る磁場にわたって局在化し、１つまたはそれを上回る局在化性サンプルを形成する。
【０３８４】
随意に、ブロック８１６では、読取機は、第２の加熱要素を加熱するか、または別様に刺激し、流体断路器にサンプル調製リザーバの出口を分析チャネルの残りから遮断させる、電流を生成する。このように、他のリザーバから放出された流体は、サンプル調製リザーバの中に流動し、および／または残りの試薬と望ましくない反応を生じさせることができない。
【０３８５】
随意に、ブロック８１８では、読取機は、カートリッジ内の第２の弁が相変化を受け、洗浄液が洗浄剤リザーバから分析チャネルの中に流動するように、第３の加熱要素を加熱するか、または別様に刺激する、電流を生成する。種々の実施形態では、洗浄液は、１つまたはそれを上回る局在化性サンプルから、磁気粒子に間接的に結合されていない酸化酵素（または他の検出剤）を除去する。
【０３８６】
ブロック８２０では、読取機は、カートリッジ内の第３の弁が相変化を受け、基質の溶液が基質リザーバから流出して分析チャネルに流入するように、第４の加熱要素を加熱するか、または別様に刺激する、電流を生成する。種々の実施形態では、検出剤が酸化酵素であるとき、各局在化性サンプルのサンドイッチ錯体および／または競合結合錯体内の酸化酵素は、該基質分子を輸送するために使用される水性媒体中に存在する、該基質分子を酸化させる。サンドイッチ錯体が存在する実施形態では、酸化が電気化学センサによって形成される電気化学電池で生じ、実質的にそれにわたる流体の体積および電子が、局在化性サンプル内に存在する標的検体の量に比例する量で、電気化学センサの作業電極から、センサの実質的に上方の体積まで流動する（例えば、磁気粒子結合錯体および／または表面結合錯体）。競合結合錯体が存在する実施形態では、酸化が電気化学センサによって形成される電気化学電池で生じ、実質的にセンサにわたる流体の体積および電子が、局在化性サンプル内に存在する標的検体の量に反比例する量で、電気化学センサの作業電極から流動する。
【０３８７】
ブロック８２２では、読取機のプロセッサは、読取機の電気コネクタから、カートリッジ内の分析チャネルの中の正の対照作業電極において検出される、第１の信号を受信する。種々の実施形態では、信号は、電圧または電流もしくは抵抗率信号である。信号の少なくとも一部は、正の対照作業電極における表面結合抗体に結合される基質の酸化によって生じ得る。ブロック８２４では、読取機のプロセッサは、読取機の電気コネクタから、カートリッジ内の分析チャネルの中の作業電極において検出される第２の信号を受信する。種々の実施形態では、信号は、電圧または電流もしくは抵抗率信号である。信号の少なくとも一部は、作業電極にわたる基質、例えば、作業電極にわたって磁気的に保持される磁気粒子に磁気的に結合される基質の酸化によって生じる。ブロック８２６では、読取機のプロセッサは、読取機の電気コネクタから、カートリッジ内の分析チャネルの中の負の対照作業電極によって検出された第３の信号を受信する。ブロック８２８では、読取機のプロセッサは、作業電極（随意に、正の対照作業電極からの信号および／または負の対照作業電極からの信号）からの信号を処理および分析し、１つまたはそれを上回る標的検体の存在および／または量を同定する。読取機のプロセッサは、第１の信号のパラメータ、例えば、電流、電圧が読取機のメモリ、例えば、ルックアップテーブル内に記憶される所定の範囲内にあるかどうかを判定してもよい。代替として、所定の範囲は、カートリッジのメモリ内に記憶される、ソフトウェアアプリケーションを起動するデバイスのためのメモリ内に記憶される、またはシステムのネットワーク内のサーバの中に記憶されてもよい。第１の信号は、故障カートリッジのエラー検出および診断のために使用されてもよい。第３の信号は、システム内に存在する雑音を示してもよい。読取機のプロセッサは、第３の信号を第２の信号から減算する、またはそれを除去するための別のアルゴリズムを適用し、システム内に存在し得る雑音に対処し、および／または雑音を排除してもよい。代替として、第３の信号は、故障カートリッジのエラー検出および診断のために使用されてもよい。随意に、ブロック８３０に示されるように、読取機は、さらなる処理、記憶、サーバへの伝送、および／またはユーザへの結果の表示のために、試験結果を示す信号をモバイルコンピュータデバイスに伝送してもよい。
充電器
【０３８８】
図２５Ａは、例示的充電器の斜視図を図示し、図２５Ｂは、図２５Ａの充電器の内部構成要素を図示する、分解図である。充電器５００は、読取機デバイス４００を充電するために使用され得る、随意の特徴である。充電器５００は、整合磁石５０１と、誘導コイル５０２と、バッテリ５０３とを含んでもよい。充電器５００は、読取機デバイス内の１つまたはそれを上回る整合磁石と整合し、誘導コイル５０２と読取機内の誘導コイルとの間の効率的エネルギー伝達を促進するように構成される、１つまたはそれを上回る整合磁石５０１を含んでもよい。例証として、４つの磁石が、使用される。磁石５０１は、読取機内の対応する楔付き磁石と整合するように楔付きであってもよい。充電器５００は、読取機４００の充電を可能にするためのバッテリ５０３等の充電器５００内の構成要素を充電するために、例えば、コードまたはＡＣ／ＤＣ電力コンバータを伴うコードを介して、従来のコンセントの中に差し込まれてもよい。
反応物および反応
【０３８９】
本明細書に開示される種々のデバイス、システム、キット、および方法は、試料から採取された１つまたはそれを上回るサンプル中の標的検体を単離する、タグ付けする、および検出するように意図される。化学反応が、そのような検出を可能にするために採用されてもよい。化学反応は、前述のサンプル調製リザーバ等のリザーバ内で生じてもよい。例えば、サンプル調製リザーバは、水、生理食塩水溶液、磁気粒子、親和性分子、接続分子、シグナル伝達物質、競合結合分子、競合分子、標識、および／またはシグナル伝達物質のうちの１つもしくはそれを上回るものと混合された水／生理食塩水溶液等の流体を保持してもよい。１つまたはそれを上回る試薬ボールもまた、磁気粒子、親和性分子、接続分子、シグナル伝達物質、競合結合分子、競合分子、標識、および／またはシグナル伝達物質のうちの１つもしくはそれを上回るものをサンプル調製リザーバ内の流体の外側に保持してもよい。反応は、例えば、サンプル収集デバイスがカートリッジの入力トンネルの中に完全に挿入されると、サンプル収集デバイスの遠位部分上に収集されたサンプルをサンプル調製リザーバの中に導入することによって、１つまたはそれを上回る標的検体を潜在的に有するサンプル（随意に、１つまたはそれを上回る試薬ボール）が、サンプル調製リザーバ内の流体と混合されると開始してもよい。例示的化学反応は、以下に議論され、図２６Ａ−２８Ｈに描写される。
【０３９０】
図２６Ａおよび２６Ｃを参照すると、標的検体９１０ａ、９１０ｂが、例えば、サンプル調製リザーバ内のサンプル調製試薬の溶液に添加される。標的検体９１０ａ、９１０ｂは、核酸、タンパク質、小分子、もしくは重金属等の任意の分子であってもよい、または生物学的または大分子の場合、標的検体は、例えば、細胞の表面上に存在する標的バイオマーカを検出するための特定の条件もしくは可能性として考えられる汚染もしくは特定の細胞タイプの存在と関連付けられたそのフラグメントである。非限定的実施例は、具体的病原、例えば、細菌、ウイルス、寄生生物、毒素、ホルモン、免疫調整分子、またはその検出可能フラグメントを含む。
【０３９１】
標的検体９１０ａ、９１０ｂは、炎症を示す分子レベル、インフルエンザ、テストステロン、受胎能、および／またはビタミンＤ等の条件を研究するために、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して検出されてもよい。サンプル調製試薬は、磁気マイクロビーズまたはナノ粒子９２０ａ、９２０ｂ（本明細書では、「磁気粒子」と称される）を含んでもよい。磁気粒子９２０ａ、９２０ｂは、１つまたはそれを上回る磁気発生器から放出される磁場に誘引されるであろうように、磁気応答性である。このように、サンプル調製リザーバから放出された磁気粒子９２０ａ、９２０ｂは、読取機の１つまたはそれを上回る磁気発生器によって生成される磁場に応答して、カートリッジの分析チャネル内のセンサの１つまたはそれを上回る作業電極にわたって局在化されるまで、分析チャネル内を下流に進行する。各磁気粒子９２０ａ、９２０ｂは、その表面に結合される、親和性分子９３０ａ、９３０ｂを有してもよい。磁気粒子は、異なるサイズであってもよく、５０ナノメートル〜５０００ナノメートル、１００ナノメートル〜４０００ナノメートル、１００ナノメートル〜３０００ナノメートル、１００ナノメートル〜２０００ナノメートル、１００ナノメートル〜１０００ナノメートル、５００ナノメートル〜４０００ナノメートル、１０００ナノメートル〜４０００ナノメートル、または１５００ナノメートル〜３０００ナノメートルの直径を有してもよい。
【０３９２】
親和性分子は、標的分子に結合する、またはそれを捕捉し得る、任意の好適な分子または部分であってもよい。親和性分子の非限定的実施例は、抗体（単鎖、多鎖抗体、二特異性抗体、ヒト化抗体等を含む）、親和性を伴う抗体フラグメント、リガンド、基質のための結合親和性を伴うポリペプチドまたはタンパク質分子および部分、核酸分子（例えば、アプタマー）、結合親和性を伴う他の分子、ならびに同等物を含む。親和性分子は、化学的に修飾された自然発生分子を含む。特定の標的検体のための親和性分子は、一般に理解される方法に従って選択されてもよい。例えば、抗体およびそのフラグメントを生成する方法は、文献において周知であって、Ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ（１９８８）Ｅｄｓ．  Ｈａｒｌｏｗ  ａｎｄ  Ｌａｎｅ，  Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｐｒｅｓｓ、ならびに米国特許第４，３８１，２９２号、第４，４５１，５７０号、および第４，６１８，５７７号によって例示されている。さらに、親和性分子は、特異的標的検体のために市販されている。そのような源の一覧は、Ｌｉｎｓｃｏｔｔ’ｓ  Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ  ｏｆ  Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅａｇｅｎｔｓに見出され得る。
【０３９３】
本明細書で使用されるように、用語「〜をハイブリダイズする」および「ハイブリダイゼーション」は、特異的結合（共有または非共有）が生じ得るような抗原および抗体または２つの相補的核酸等の２つの実体間の特異的相互作用を意図する。
【０３９４】
図２６Ａおよび２６Ｂは、抗体９３０ａを描写し、図２６Ｃおよび２６Ｄは、核酸プローブ９３０ｂを描写するが、核酸アプタマーまたは他の結合タンパク質もしくは分子を含む、任意の好適な親和性分子が、使用され得る。サンプル調製試薬はまた、例えば、シグナル伝達物質９５０ａに共役された抗体９６０ａ（図２６Ａ）またはシグナル伝達物質９５０ｂに結合される標識核酸プローブ９６０ｂ（図２６Ｃ）等の検出剤９４０ａ、９４０ｂを含んでもよい。検出剤９４０はそれぞれ、例えば、酸化酵素もしくは他のシグナル伝達酵素、アルカリホスファターゼ（ＡＰ）、メチレンブルー、もしくは他の電気化学的に応答性タグ、または臭化エチジウム、フルオレセイン、緑色蛍光タンパク質、もしくは他の蛍光色素等の蛍光タグ等のシグナル伝達物質９５０を含んでもよい。
【０３９５】
検出剤９４０を含む、実施形態では、上記に列挙された種々の試薬は、ともにハイブリダイズし、サンドイッチ錯体を形成してもよい。例示的サンドイッチ錯体９００ａ、９００ｂは、図２６Ｂおよび２６Ｄに図示される。各サンドイッチ錯体は、（１）表面結合親和性分子９３０ａ、９３０ｂを有する、磁気粒子９２０ａ、９２０ｂと、（２）標的検体９１０ａ、９１０ｂと、（３）検出剤９４０ａ、９４０ｂとから形成されてもよい。したがって、磁気粒子９２０ａ、９２０ｂと読取機の磁場発生器との間の磁気引力に起因してカートリッジの分析チャネル内のセンサの作業電極にわたって保持される、サンドイッチ錯体９００ａ、９００ｂは、標的検体９１０ａ、９１０ｂと、検出剤９４０ａ、９４０ｂとを含むであろう。図２６Ｂの例示的サンドイッチ錯体９００ａは、抗体を親和性分子として使用し、標的検体は、着目タンパク質または小分子である。図２６Ｄの例示的サンドイッチ錯体９００ｂは、核酸の特定の配列を捕捉するように設計される、核酸プローブを使用する。また、競合分子が、使用されてもよく、競合分子はそれぞれ、テストステロン−ＨＲＰ等のＨＲＰに事前に結合される。
【０３９６】
種々の実施形態では、シグナル伝達物質９５０ａ、９５０ｂは、例えば、ホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）または大豆ペルオキシダーゼ（ＳＢＰ）等の酸化酵素である。そのような実施形態では、酵素は、例えば、過酸化水素等の受容体分子を含む、基質溶液中にあり得る、ＴＭＢおよび／またはＯＰＤ等の基質リザーバから放出される、特定の化学基質の存在下にあるとき、酸化反応が電気化学セルにおいて生じるように誘発する。したがって、特定の基質が、標的検体に結合される酸化酵素および電気化学セルにおける磁気粒子にわたって流動する、または別様にそれと遭遇する場合、酸化反応が生じる。そのような実施形態では、電子が、それに応じて、電気化学セルの作業電極から放出され、存在する標的検体の量に比例する量で酸化酵素によって基質から奪われた電子を補充する。電子の放出または流動は、電流をもたらし、これは、例えば、電流の変化または電圧の変化として、分析チャネル内のセンサによって（例えば、作業電極において）検出可能である。有利には、磁気粒子に結合されないシグナル伝達物質は、作業電極にわたって磁気的に保持されず、代わりに、センサ読取値に干渉しないように、さらに下流に洗い流される（例えば、サンプル調製、洗浄、および／または基質リザーバからの流体の放出によって生じる）。故に、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す信号が、カートリッジ内のセンサにおいて生成され、さらなる処理のために読取機に伝送されてもよい。加えて、または代替として、ＨＲＰを伴う表面結合標的検体もまた、センサによって感知され、さらなる処理のために読取機に伝送され得る、信号を生成してもよい。
【０３９７】
ここで図２７Ａおよび２７Ｂを参照すると、サンプル調製試薬は、磁気粒子１０２０の集団を含んでもよく、それぞれ、その表面に結合される親和性分子１０３０を有する。競合結合剤１０４０および標的検体１０１０を含有するサンプルは、例えば、収集されたサンプル（随意に、１つまたはそれを上回る試薬ボール）とサンプル調製リザーバ内の流体を混合することによって、サンプル調製試薬に添加されてもよい。競合結合剤１０４０は、シグナル伝達物質１０５０、例えば、前述のシグナル伝達物質のいずれかに事前に結合された状態で現れる、事前結合標的検体１０７０を含んでもよい。事前結合標的検体１０７０は、例えば、抗体、核酸プローブ、核酸アプタマー、または他の親和性分子１０６０を介して、シグナル伝達物質１０５０に間接的に結合されてもよい。サンプルからの結合されなかった標的検体１０１０および競合結合剤１０４０は、相互に競合し、磁気粒子１０２０上の親和性分子１０３０に結合してもよい。磁気粒子１０２０に正常に結合する、競合結合剤１０４０およびシグナル伝達物質１０５０の量は、サンプル中に存在する標的検体１０１０の量に反比例する。競合結合剤１０４０のシグナル伝達物質１０５０が酸化酵素である実施形態では、酸化反応は、特定の基質（例えば、基質リザーバから）が、カートリッジの分析チャネル内のセンサにおける競合結合剤１０４０に結合される磁気粒子１０２０にわたって流動する、または別様にそれに遭遇する場合に生じる。電子は、それに応じて、センサの作業電極から放出され、サンプル中に存在する標的検体の量に反比例する量で、酸化酵素によって基質から奪われた電子を補充する。電子の放出または流動は、電流をもたらし、これは、電流／電圧トポロジを伴う電気回路に結合される電極によって検出可能である。故に、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す信号が、カートリッジ内のセンサで生成され、さらなる処理のために読取機に伝送されてもよい。
【０３９８】
ここで図２８Ａ−２８Ｈを参照すると、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するためのプロセスが、説明される。図２８Ａに示されるように、複数のサンプル標的検体１１１０を有する、サンプルが、サンプル収集デバイス１１００を用いて収集されてもよい。サンプル収集デバイス１１００は、サンプル収集デバイスのいずれかに関して前述の様式で構築されてもよい。各サンプル標的検体１１１０は、サンプル結合分子１１１５に結合されてもよい。サンプル標的検体１１１０は、２５−ヒドロキシビタミンＤ３または２５−ヒドロキシビタミンＤ２もしくは１α，２５−ジヒドロキシビタミンＤ２または１α，２５−ジヒドロキシビタミンＤ等の本明細書に説明される任意のタイプの検体であってもよい。複数のサンプル結合分子のサンプル結合分子１１１５は、ｇｃ−成分（群特異的成分）としても知られる、自然発生ビタミンＤ結合タンパク質等の任意のタイプの結合分子であってもよい。
【０３９９】
１つまたはそれを上回る試薬ボールが、収集されたサンプルとの混合のために提供されてもよい。試薬ボールは、カートリッジ内に貯蔵される、例えば、前述のように、カートリッジ内のシャトル内に貯蔵されてもよい。図２８Ｂを参照すると、試薬ボール１１１６は、複数の競合分子１１７０と、複数の標識１１７５と、複数の競合結合分子１１８０とを含んでもよい。各競合分子１１７０は、複数の競合結合分子の競合結合分子１１８０に事前に結合されてもよい。各競合分子１１７０は、複数の標識の標識１１７５を保有してもよい。競合分子１１７０は、標識を保有する、２５−ヒドロキシビタミンＤ２または２５−ヒドロキシビタミンＤ３等の任意のタイプの競合分子であってもよい。標識１１７５は、ビオチン等の任意のタイプの標識であってもよく、競合結合分子１１８０は、ビタミンＤ結合タンパク質等の任意のタイプの競合結合分子であってもよい。各標識１１７５は、例えば、付着または親和性分子１１６０を介して、シグナル伝達物質１１５０に結合するように構成される。加えて、または代替として、標識１１７５は、シグナル伝達物質１１５０として作用する。試薬ボール１１１７は、複数の固体粒子１１２０と、複数の親和性分子１１３０と、それぞれシグナル伝達物質１１５０および他の親和性分子１１６０を有し得る、複数の検出剤１１４０と、複数の結合解除剤１１９０とを含んでもよい。試薬ボール１１１６、１１１７は、試薬ボール３７５、３７５'、３７５''、３７５'''を含む、本明細書に説明される任意の試薬ボールに関して前述の様式で構築され、カートリッジ内で使用されてもよい。
【０４００】
複数の固体粒子１１２０は、本明細書に説明されるような磁気粒子等の磁気応答性材料または金ナノ粒子等の非磁気応答性材料を備えてもよい。好ましくは、各固体粒子１１２０は、本明細書に説明されるように、親和性分子１１３０に結合される。親和性分子１１３０は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、サンプル標的検体１１１０および／または競合分子１１７０に結合する親和性を有する。シグナル伝達物質１１５０および親和性分子１１６０を有する、検出剤１１４０は、本明細書に説明される個別の作用物質／分子に類似してもよい。例えば、シグナル伝達物質１１５０は、ＨＲＰであってもよく、親和性分子１１６０は、ストレプトアビジンであってもよい。複数の依存性作用物質の各結合解除剤１１９０は、競合分子１１７０を競合結合分子１１８０から結合解除し、いくつかの実施形態では、次いで、競合結合分子１１８０に結合し、および／またはサンプル標的検体１１１０をサンプル結合分子１１１５から結合解除し、いくつかの実施形態では、次いで、サンプル結合分子１１１５に結合するように構成される。
【０４０１】
分子は、単一カートリッジと併用されるように構成される、複数の試薬ボール、または単一カートリッジと併用されるように構成される、１つの試薬ボール内で凍結乾燥されてもよい。分子のタイプは、所望の様式で、例えば、図２８Ｂに示されるように、またはランダムに、試薬ボール間に分散されてもよい。加えて、あるタイプの分子は、サンプル調製リザーバ内の流体中に貯蔵されてもよい一方、他のタイプは、試薬ボール内に貯蔵される。
【０４０２】
図２８Ｃに示されるように、図２８Ｂの試薬ボール１１１６および試薬ボール１１１７の全分子は、単一試薬ボール内で凍結乾燥されてもよい。試薬ボール１１１８は、複数の固体粒子１１２０'、複数の親和性分子１１３０'、複数の検出剤１１４０'（複数のシグナル伝達物質１１５０'および複数の親和性分子１１６０'を有する）、複数の競合分子１１７０'、複数の標識１１７５'、複数の競合結合分子１１８０'、および／または複数の結合解除剤１１９０'を含んでもよい。試薬ボール１１１８は、試薬ボール３７５、３７５'、３７５''、３７５'''を含む、本明細書に説明される任意の試薬ボールに関して前述の様式で構築され、カートリッジ内で使用されてもよい。
【０４０３】
ここで図２８Ｄを参照すると、複数の固体粒子、複数の親和性分子、複数の検出剤（複数のシグナル伝達物質および複数の親和性分子を有する）、複数の競合分子、複数の標識、複数の競合結合分子、および／または複数の結合解除剤が、サンプル調製リザーバ１１１９内に保持される流体中でサンプル収集デバイス１１００を用いて収集されたサンプルと混合されてもよい。サンプルは、サンプル収集デバイス１１００の遠位部分上にある間、またはサンプル収集デバイス１１００の遠位部分から放出された後（両方とも、前述の通りである）、サンプル調製リザーバ１１１９の中に導入されてもよい。サンプルは、それぞれ、サンプル結合分子に事前に結合され得る、複数のサンプル標的検体を有してもよい。複数の固体粒子、複数の親和性分子、複数の検出剤（複数のシグナル伝達物質および複数の親和性分子を有する）、複数の競合分子、複数の標識、複数の競合結合分子、および／または複数の結合解除剤が、サンプル調製リザーバ１１１９内の流体中に事前に貯蔵されてもよい、またはそれらの分子の一部もしくは全部は、試薬ボール１１１６、１１１７、１１１８等の試薬ボールから流体の中に導入されてもよい。サンプル調製リザーバ１１１９は、サンプル調製リザーバ３１７、３１７'、３１７''、３１７'''を含む、本明細書に説明される任意のサンプル調製リザーバと同一様式で構築されてもよい。
【０４０４】
ここで図２８Ｅを参照すると、そこに事前に結合されたサンプル結合分子１１１５を有する、サンプル標的検体１１１０がさらに、サンプル調製リザーバ１１１９内に混合されてもよい。必要ではないが、サンプル調製リザーバ１１１９内の混合は、前述のように、サンプル調製リザーバ１１１９に隣接して配置される超音波発生器要素の作動によって向上され得る。
【０４０５】
図２８Ｆに示されるように、結合解除剤１１９０が、競合分子１１７０を事前に結合競合結合分子１１８０から結合解除してもよく、次いで、結合解除剤１１９０は、競合結合分子１１８０に結合し、標識１１７５を有する競合分子１１７０を結合されないままにしてもよい。別の結合解除剤１１９０は、サンプル標的検体１１１０をサンプル結合分子１１１５から結合解除してもよく、次いで、他の結合解除剤１１９０は、サンプル結合分子１１９０に結合し、サンプル標的検体１１１０を結合されないままにしてもよい。
【０４０６】
図２８Ｇを参照すると、結合解除された競合分子１１７０の標識１１７５は、シグナル伝達物質１１５０に結合するように構成されてもよい（例えば、親和性分子１１６０との結合を介して）。
【０４０７】
結合解除された競合分子１１７０は、図２８Ｈに示されるように、固体粒子１１２０に事前に結合され得る、複数の親和性分子の親和性分子１１３０に結合するように構成されてもよい。このように、固体粒子１１２０は、シグナル伝達物質１１５０に間接的に結合される競合分子１１７０に間接的に結合されてもよい。サンドイッチ錯体が、固体粒子１１２０、親和性分子１１３０、競合分子１１７０、標識１１７５、親和性分子１１６０、および／またはシグナル伝達物質１１５０から形成されてもよい。例証として、固体粒子１１２０は、親和性分子１１３０に結合され、これは、競合分子１１７０に結合され、これは、標識１１７５に結合され、これは、親和性分子１１６０に結合され、これは、シグナル伝達物質１１５０に結合される。
【０４０８】
サンプル標的検体１１１０および競合分子１１７０は、相互に競合し、固体粒子１１２０上の親和性分子１１３０に結合してもよい。固体粒子１１２０に正常に結合する、競合分子１１７０およびシグナル伝達物質１１５０の量は、サンプル中に存在する結合されなかった標的検体１１１０の量に反比例する。競合結合剤１１４０のシグナル伝達物質１１５０が酸化酵素である実施形態では、酸化反応が、特定の基質（例えば、基質リザーバから）が、カートリッジの分析チャネル内のセンサにおける競合分子１１４０に結合される固体粒子１１２０にわたって流動する、または別様にそれに遭遇する場合に生じる。電子が、それに応じて、サンプル中に存在する標的検体の量に反比例する量で、センサの作業電極から放出され、酸化酵素によって基質から奪われた電子を補充する。例えば、電気化学読取値（マイクロアンペア）対濃度（ｎｇ／ｍＬ）を比較する、図２９Ａのグラフに示されるように、電気化学読取値が高いほど、サンプル標的検体の濃度は低くなる。電子の放出または流動は、電流をもたらし、これは、回路に結合される電極によって、例えば、電流の変化または電圧の変化として検出可能である。故に、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す信号が、カートリッジ内のセンサにおいて生成され、さらなる処理のために読取機に伝送されてもよい。図２９Ｂは、ビタミンＤ定量化分析のために競合結合分子が事前に結合されないときの電気化学読取値（マイクロアンペア）対濃度（ｎｇ／ｍＬ）を比較するグラフを示す。図２９Ｂが図示するように、電気化学読取値は、ビタミンＤの濃度との関係を示さない。
【０４０９】
当業者に容易に明白となるであろうように、１つのタイプの分子、例えば図２８Ｄ−２８Ｈでは、１つのサンプル標的検体１１１０が、図示される反応において存在するように示され得るが、複数のタイプの分子が、存在してもよい。加えて、図２８Ａ−２８Ｈに示される全タイプの分子が、反応中に含まれる必要はない。例えば、図３０Ａ−３０Ｈを参照すると、反応は、図２８Ａ−２８Ｈに類似するが、親和性分子１１３０''は、固体粒子に結合されず、複数の固体粒子は、必要とされない。
【０４１０】
ここで図３１Ａ−３１Ｈを参照すると、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するためのプロセスが、説明される。図３１Ａに示されるように、複数のサンプル標的検体１２１０を有する、サンプルが、サンプル収集デバイス１２００を用いて収集されてもよい。サンプル収集デバイス１２００は、サンプル収集デバイスのいずれかに関して前述の様式で構築されてもよい。サンプル標的検体１２１０は、本明細書に説明される任意のタイプの検体であってもよい。
【０４１１】
１つまたはそれを上回る試薬ボールが、収集されたサンプルとの混合のために提供されてもよい。試薬ボールは、カートリッジ内に貯蔵される、例えば、前述のように、カートリッジ内のシャトル内に貯蔵されてもよい。図３１Ｂを参照すると、試薬ボール１２１５は、複数の固体粒子１１２０、複数の親和性分子１２３０、それぞれシグナル伝達物質１２５０および親和性分子１２６０を含み得る、複数の検出剤１２４０、複数の対照標的１２７０、および／またはそれぞれ対照シグナル伝達物質１２８５ならびに対照親和性分子１２８０を含み得る、複数の対照検出剤１２７５を含んでもよい。試薬ボール１２１５は、試薬ボール３７５、３７５'、３７５''、３７５'''を含む、本明細書に説明される任意の試薬ボールに関して前述の様式で構築され、カートリッジ内で使用されてもよい。
【０４１２】
複数の固体粒子１２２０は、本明細書に説明されるような磁気粒子等の磁気応答性材料または金ナノ粒子等の非磁気応答性材料を備えてもよい。複数の固体粒子１２２０は、前述の磁気粒子に類似してもよい。好ましくは、各固体粒子１２２０は、本明細書に説明されるように、親和性分子１２３０に事前に結合される。親和性分子１２３０は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、サンプル標的検体１２１０に結合する親和性を有する。シグナル伝達物質１２５０および親和性分子１２６０を有する、検出剤１２４０は、本明細書に説明される個別の作用物質／分子に類似してもよい。例えば、シグナル伝達物質１２５０は、ＨＲＰであってもよく、親和性分子１２６０は、ストレプトアビジンであってもよい。複数の対照標的１２７０は、カートリッジのセンサの表面に事前に結合された親和性分子、例えば、センサの正の対照作業電極（例えば、図７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ参照）および／またはセンサの作業電極（例えば、図７Ｄ参照）に事前に結合された親和性分子に結合するように構成されてもよい。対照標的１２７０は、タンパク質であってもよい。対照親和性分子１２８０は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、対照標的１２７０に結合する親和性を有する。対照シグナル伝達物質１２８５は、シグナル伝達物質１２５０を含む、本明細書に説明されるシグナル伝達物質に類似してもよい。
【０４１３】
分子は、単一カートリッジと併用されるように構成される、複数の試薬ボール、または単一カートリッジと併用されるように構成される、１つの試薬ボール内で凍結乾燥されてもよい。分子のタイプは、所望の様式で、またはランダムに、試薬ボール間に分散されてもよい。加えて、あるタイプの分子は、サンプル調製リザーバ内の流体中に貯蔵されてもよい一方、他のタイプは、試薬ボール内に貯蔵される。
【０４１４】
材料をカプセル化する方法は、当技術分野において公知であるが、本出願人の知る限り、本明細書に説明されるようなデバイス、カートリッジ、またはシステムにおいて使用するための反応試薬をカプセル化するために利用されていない。前述のように、試薬ボールは、磁気粒子、親和性分子、接続分子、シグナル伝達物質、競合結合分子、競合分子、標識、シグナル伝達物質、プライマー、核酸プローブ、および／またはポリメラーゼ、ならびに本明細書にさらに詳細に説明されるような他の酵素または成分のうちの１つもしくはそれを上回るものを含んでもよく、成分、カプセル化材料、および寸法は、相互に同一または異なってもよい。
【０４１５】
ここで図３１Ｃを参照すると、複数の固体粒子、複数の親和性分子、複数の検出剤（複数のシグナル伝達物質および複数の親和性分子を有する）、複数の対照標的、および／または複数の対照検出剤（複数の対照シグナル伝達物質および複数の対照親和性分子を有する）が、サンプル調製リザーバ１２９０内に保持される流体中でサンプル収集デバイス１２００を用いて収集されたサンプルと混合されてもよい。サンプルは、サンプル収集デバイス１２００の遠位部分上にある間、またはサンプル収集デバイス１２００の遠位部分から放出された後（両方とも、前述の通りである）、サンプル調製リザーバ１２９０の中に導入されてもよい。サンプルは、複数のサンプル標的検体を有してもよい。複数の固体粒子、複数の親和性分子、複数の検出剤（複数のシグナル伝達物質および複数の親和性分子を有する）、複数の対照標的、および／または複数の対照検出剤（複数の対照シグナル伝達物質および複数の対照親和性分子を有する）は、サンプル調製リザーバ１２９０内の流体中に事前に貯蔵されてもよい、またはそれらの分子の一部もしく全部は、試薬ボール１２１５等の試薬ボールから流体の中に導入されてもよい。サンプル調製リザーバ１２９０は、サンプル調製リザーバ３１７、３１７'、３１７''、３１７'''を含む、本明細書に説明される任意のサンプル調製リザーバと同一様式で構築されてもよい。
【０４１６】
ここで図３１Ｄを参照すると、サンプル標的検体１２１０がさらに、サンプル調製リザーバ１２９０内に混合されてもよい。必要ではないが、サンプル調製リザーバ１２９０内の混合は、前述のように、サンプル調製リザーバ１２９０に隣接して配置される超音波発生器要素の作動によって向上され得る。親和性分子１２３０（固体粒子１２２０に事前に結合される）は、サンプル標的検体１２１０と結合してもよく、検出剤１２４０は、サンプル標的検体１２１０に結合してもよい。例えば、親和性分子１２６０（シグナル伝達物質１２５０に事前に結合される）は、サンプル標的検体１２１０に結合してもよい。サンドイッチ錯体は、固体粒子１２２０、親和性分子１２３０、標的検体１２１０、親和性分子１２６０、および／またはシグナル伝達物質１２５０から形成されてもよい。例証として、固体粒子１２２０は、親和性分子１２３０に結合され、これは、標的検体１２１０に結合され、これは、親和性分子１２６０に結合され、これは、シグナル伝達物質１２５０に結合される。対照検出剤１２７５は、対照標的１２７０に結合してもよい。例えば、対照親和性分子１２８０（シグナル伝達物質１２８５に事前に結合される）は、対照標的１２７０に結合してもよい。部分サンドイッチ錯体が、標的制御１２７０、対照親和性分子１２８０、および／または対照シグナル伝達物質１２８５から形成されてもよい。例証として、対照標的１２７０は、対照親和性分子１２８０に結合され、これは、対照シグナル伝達物質１２８５に結合される。
【０４１７】
ここで図３１Ｅを参照すると、本明細書に説明されるカートリッジデバイスにおいて使用するためのセンサの表面が、示される。センサ表面１２９２は、カートリッジ内のセンサ表面１２９２に事前に結合された複数の親和性分子１２９４を含んでもよい。表面親和性分子１２９４は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、対照標的１２７０に結合する親和性を有する。センサ表面１２９２は、好ましくは、サンプル調製リザーバから放出された流体および／または基質リザーバから放出された流体への暴露のために、カートリッジの分析チャネル内に位置付けられる。図３１Ｅは、リザーバからの流体への暴露に先立ったセンサ表面１２９２を示す。センサ表面１２９２は、センサ３３８、３３８'、３３８''、３３８'''、３３８''''を含む、前述のセンサのいずれか上で使用されてもよい。センサ表面１２９２は、作業電極３４０''等のセンサの作業電極のために使用されてもよい、および／または正の対照作業電極３７６、３７６'、３７６''等のセンサの正の対照作業電極のために使用されてもよい。
【０４１８】
ここで図３１Ｆを参照すると、本明細書に説明されるカートリッジデバイスにおいて使用するためのセンサの別の表面が、示される。センサ表面１２９６は、付加的安定性のために、チオール化エチレングリコールおよび／またはヘキサエチレングリコールジチオール等のジチオール等の自己組織化単分子膜を有してもよい。センサ表面１２９６は、好ましくは、サンプル調製リザーバから放出された流体および／または基質リザーバから放出された流体への暴露のために、カートリッジの分析チャネル内に位置付けられる。図３１Ｆは、リザーバからの流体への暴露に先立ったセンサ表面１２９６を示す。センサ表面１２９６は、センサ３３８、３３８'、３３８''、３３８'''、３３８''''を含む、前述のセンサのいずれか上で使用されてもよい。センサ表面１２９６は、作業電極３４０、３４０'、３４０'''、３４０''''等のセンサの作業電極のために使用されてもよい。センサ表面１２９６は、例えば、カートリッジが読取機内に挿入されると、磁場発生器１２９８からの磁場に暴露されるように構成される。例えば、磁場発生器１２９８は、前述の読取機４００の第１の磁気発生器４０６および第２の磁気発生器４０７に類似してもよい。
【０４１９】
ここで図３１Ｇを参照すると、例えば、サンプル調製リザーバから分析チャネルの中に流動する流体からの試薬への暴露後のセンサ表面１２９２が、示される。図３１Ｇに示されるように、対照分子の部分サンドイッチ錯体は、表面親和性分子１２９４に結合し、サンドイッチ錯体を完成してもよい。例えば、表面親和性分子１２９４は、対照標的１２７０に結合してもよく、これは、対照親和性分子１２８０に結合され、これは、対照シグナル伝達物質１２８５に結合される。化学反応が、センサがセンサにわたる化学反応から生じる電気信号を検出し得るように、サンドイッチ錯体が、例えば、基質リザーバからの基質に暴露されると生じ得る。例えば、サンプル調製リザーバからの混合された流体が、対照シグナル伝達物質１２８５が、事前に結合された表面親和性分子１２９４と結合することによって、センサ表面１２９２にわたって局在化するサンプル調製リザーバからの混合された流体からの対照標的１２７０に直接または間接的に結合されるように、分析チャネルの中に導入されてもよい。化学反応が、基質リザーバからの流体が、センサにわたって局在化されたサンプル調製リザーバからの混合された流体からの粒子と反応するときに生じ得る。例えば、基質を有する、基質溶液が、基質リザーバから導入されてもよく、センサ表面１２９２を有するセンサは、基質（例えば、ＴＭＢ、ＯＰＤ）とセンサにわたって局在化されたシグナル伝達物質（例えば、ＨＲＰ、ＳＢＰ）との間の反応から生じる電気信号を検出してもよい。反応は、電子をシグナル伝達物質によって基質から奪わせ（電子は、基質溶液の受容体分子に供与され得る）それによって、センサによって検出可能な電気信号を生成し得る。センサ表面１２９２が作業電極上にある場合、そのような検出された電気信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するために使用されてもよい。センサ表面１２９２が正の対照作業電極上にある場合、そのような検出された電気信号は、エラー検出のために使用されてもよい。例えば、検出された電気信号のパラメータ、例えば、電圧、電流が、所定の範囲内にない場合、エラーが存在し得、試験が、否認されてもよい。パラメータが所定の範囲内にある場合、センサの作業電極によって検出された電気信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するために使用されてもよい。正の対照作業電極および／または作業電極からの信号は、例えば、カートリッジデバイス３００および読取機デバイス４００の個別の電気コネクタを介して、読取機デバイス４００に伝送されてもよい。
【０４２０】
ここで図３１Ｈを参照すると、例えば、サンプル調製リザーバから分析チャネルの中に流動する流体からの試薬への暴露後のセンサ表面１２９６が、示される。センサ表面１２９６およびセンサ表面１２９２は、実質的に同時に、例えば、センサ表面１２９６が、作業電極３４０'''または作業電極３４０''''に対応し、センサ表面１２９２が、センサ３３８'''の正の対照作業電極３７６'、またはセンサ３３８''''の正の対照作業電極３７６''に対応するとき、サンプル調製リザーバ流体に暴露されてもよいことを理解されたい。同様に、センサ表面１２９６およびセンサ表面１２９２は、実質的に同時に、基質リザーバ流体に暴露され、それによって、実質的に同時に、基質と試薬（例えば、シグナル伝達物質）との間に生じさせてもよい。化学反応が、センサがセンサにわたる化学反応から生じる電気信号を検出し得るように、サンドイッチ錯体が、例えば、基質リザーバからの基質に暴露されるときに生じ得る。例えば、サンプル調製リザーバからの混合された流体は、シグナル伝達物質が、シグナル伝達物質１２５０に直接または間接的に結合される固体粒子１２２０を保持する磁場発生器１２９８からの磁場に応答して、センサ表面１２９６にわたって局在化するサンプル調製リザーバからの混合された流体からの標的検体に直接または間接的に結合されるように、分析チャネルの中に導入されてもよい。化学反応が、基質リザーバからの流体がセンサにわたって局在化されたサンプル調製リザーバからの混合された流体からの粒子と反応するときに生じ得る。例えば、基質を有する基質溶液が、基質リザーバから導入されてもよく、センサ表面１２９６を有するセンサが、基質（例えば、ＴＭＢ、ＯＰＤ）とセンサにわたって局在化されたシグナル伝達物質（例えば、ＨＲＰ、ＳＢＰ）との間の反応から生じる電気信号を検出してもよい。反応は、電子をシグナル伝達物質によって基質から奪わせ（電子は、基質溶液中の受容体分子に供与され得る）、それによって、センサによって検出可能な電気信号を生成し得る。センサ表面１２９６が作業電極上にある場合、そのような検出された電気信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するために使用されてもよい。作業電極からの信号は、例えば、カートリッジデバイス３００および読取機デバイス４００の個別の電気コネクタを介して、読取機デバイス４００に伝送されてもよい。
【０４２１】
当業者に容易に明白となるであろうように、１つのタイプの分子、例えば、図３１Ｃおよび３１Ｄでは１つのサンプル標的検体１２１０が、図示される反応において存在するように示され得るが、複数のタイプの分子は、存在してもよい。加えて、図３１Ａ−３１Ｈに示される全タイプの分子が、反応中に含まれる必要はない。
【０４２２】
ここで図３２Ａ−３２Ｉを参照すると、カートリッジ内のサンプル中の標的検体の存在、非存在、および／または量を検出するためのプロセスが、概して、説明される。プロセスは、図３２Ｄに一般に示されるように、等温増幅等の増幅を伴ってもよい。本明細書で使用されるように、用語「等温増幅」は、核酸、例えば、ＤＮＡまたはＲＮＡを増幅させる方法を指し、温度は、一定のままである。一側面では、反応システムは、温度差を有する外部源と接触するが、温度変化が、該当する場合、システムが温度を持続的に調節することを可能にするために十分にゆっくりと生じる。等温増幅の非限定的実施例は、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、ループ介在等温増幅（ＬＡＭＰ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）、ヘリカーゼ依存増幅（ＨＤＡ）、ポリメラーゼ渦巻反応（ＰＳＲ）、およびニッキング酵素増幅反応（ＮＥＡＲ）を含む。これらおよびさらなる非限定的例示的方法は、Ｚｈａｏ  ｅｔ  ａｌ．（２０１５）Ｃｈｅｍ．  Ｒｅｖ．１１５（２２）：１２４９１−１２５４５、Ｄｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．（２０１５）Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｐｏｒｔｓ  ５：１２７２３、およびＹａｎ  ｅｔ  ａｌ．（２０１４）Ｍｏｌ．  ＢｉｏＳｙｓｔ．１０：９７０−１００３に開示されている。
【０４２３】
選択された等温増幅法に応じて、試薬ボールは、１つまたはそれを上回る増幅酵素、例えば、逆転写酵素、エンドヌクレアーゼ（例えば、ニッキングエンドヌクレアーゼ、制限エンドヌクレアーゼ、フラップエンドヌクレアーゼ、またはエンドヌクレアーゼＩＩＩ）、ポリメラーゼ（例えば、鎖置換ポリメラーゼ）、方法特異的プライマーまたはプローブ（例えば、パドロックプローブ、連結プローブ、またはＬＡＭＰプライマー）、ヘリカーゼ、リコンビナーゼ、および／または１本鎖ＤＮＡ結合タンパク質を含んでもよい。等温増幅の各方法を実施するために要求される試薬の必要な組み合わせは、当業者によって理解される。等温増幅の種々の方法を行うために要求される試薬の非限定的例示的組み合わせは、中国特許出願第１０４２３２６２２号、米国特許第５，２２３，４１４号、米国特許第６，４１０，２７８号、米国特許第５，４５５，１６６号、米国特許第５，４７０，７２３号、米国特許第５，７１４，３２０号、米国特許第６，２３５，５０２号、および米国特許第７，２８２，３２８号に説明されている。
【０４２４】
本明細書で使用されるように、用語「ｄＮＴＰ」は、ＤＮＡのための構築ブロックである、ヌクレオチドを意図する。それらは、主に、（ｄ）ＡＴＰ、（ｄ）ＧＴＰ、（ｄ）ＣＴＰ、（ｄ）ＴＴＰ、および（ｄ）ＵＴＰを含み、核酸増幅反応のために必要である。
【０４２５】
ＲＴ特異的プライマーは、標的領域を含有するＲＮＡ分子とハイブリダイズするように設計され、逆転写酵素がプライマーの３’末端からｃＤＮＡ鎖を重合させることを可能にする、典型的には、非標識のプライマーを意図する。ｃＤＮＡ鎖は、次いで、等温増幅のための鋳型として使用されるであろう。ＲＴ特異的プライマーは、続いて標的ＲＮＡの逆転写が続く等温増幅反応内でＤＮＡの増幅のために最適化されたプライマーと異なる、設計特性を有してもよい。本出願人は、ＲＴ特異的プライマーの使用が増幅効率を増加させるであろうと判定した。
【０４２６】
図３２Ａに示されるように、複数のサンプル標的検体１３１０および／または１３１２を有するサンプルが、サンプル収集デバイス１３００を用いて収集されてもよい。サンプル収集デバイス１３００は、サンプル収集デバイスのいずれかに関して前述の様式で構築されてもよい。サンプル標的検体１３１０は、本明細書に説明される任意のタイプの検体であってもよく、例証として、ＲＮＡである。サンプル標的検体１３１２は、本明細書に説明される任意のタイプの検体であってもよく、例証として、ＤＮＡである。サンプル標的検体１３１０および／または１３１２は、標的領域の上流ならびに下流配列領域を含有し得るが、少なくとも増幅および検出されるべき標的領域を含有すると理解されたい。サンプル標的検体１３１０および／または１３１２は、細胞、微生物、もしくはウイルスとともに含有され得る、または細胞がない可能性もある。サンプル調製リザーバおよび／または試薬ボールは、標的検体を細胞、微生物、またはウイルスから遊離させるための溶解剤を含んでもよい。
【０４２７】
１つまたはそれを上回る試薬ボールが、収集されたサンプルとの混合のために提供されてもよい。試薬ボールは、カートリッジ内に貯蔵される、例えば、前述のように、カートリッジ内のシャトル内に貯蔵されてもよい。図３２Ｂを参照すると、試薬ボール１３１５は、複数の固体粒子１３２０、複数の親和性分子１３２２、それぞれシグナル伝達物質１３２６および親和性分子１３２８を含み得る、複数の検出剤１３２４、複数の対照標的１３３０、それぞれ対照シグナル伝達物質１３３４および対照親和性分子１３３６を含み得る、複数の対照検出剤１３３２、プライマー１３４０に事前に共役された複数の固体粒子１３３８（例えば、プライマー１３４０に事前に結合されたスペーサ１３４６に事前に結合された捕捉要素１３４４に事前に結合された親和性分子１３４２を介して、または直接共有結合を通して）、それぞれシグナル伝達物質１３５０および親和性分子１３５２を含み得る、複数の検出剤１３４８、例えば、それぞれ随意にスペーサ１３５８を介して、それぞれシグナル伝達物質１３５６に事前に結合され得る、複数の内部対照リバースプライマー１３５４、例えば、スペーサ１３６４を介して、それぞれ標識１３６２に事前に結合され得る、複数のリバースプライマー１３６０、例えば、スペーサ１３７０を介して、それぞれ捕捉要素１３６８に事前に結合され得る、複数の内部対照フォワードプライマー１３６６、複数のポリメラーゼ１３７２、複数の逆転写酵素（ＲＴ）１３７４、複数のｄＮＴＰｓ１３７６、複数のＲＴ特異的プライマー１３７８、複数のＲＮＡ鋳型対照１３８０、複数のＤＮＡ鋳型対照１３８２、例えば、スペーサ１３８８を介して、それぞれシグナル伝達物質１３８６に事前に結合され得る、複数のリバースプライマー１３８４、例えば、スペーサ１３９４を介して、それぞれ捕捉要素１３９２に事前に結合され得る、複数のフォワードプライマー１３９０、および／または例えば、内部対照スペーサ１４００を介して、それぞれ内部対照標識１３９４に事前に結合され得る、複数の内部対照リバースプライマー１３９６を含んでもよい。試薬ボール１３１５は、試薬ボール３７５、３７５'、３７５''、３７５'''を含む、本明細書に説明される任意の試薬ボールに関して前述の様式で構築され、カートリッジ内で使用されてもよい。
【０４２８】
複数の固体粒子１３２０は、本明細書に説明されるような磁気粒子等の磁気応答性材料または金ナノ粒子等の非磁気応答性材料を備えてもよい。複数の固体粒子１３２０は、前述の磁気粒子に類似してもよい。好ましくは、各固体粒子１３２０は、本明細書に説明されるように、親和性分子１３２２に事前に結合される。親和性分子１３２２は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、サンプル標的検体に結合する親和性を有する。検出剤１３２４を有する、シグナル伝達物質１３２６および親和性分子１３２８は、本明細書に説明される個別の作用物質／分子に類似してもよい。例えば、シグナル伝達物質１３２６は、ＨＲＰであってもよく、親和性分子１３２８は、ストレプトアビジンであってもよい。複数の対照標的１３３０は、カートリッジのセンサの表面に事前に結合された親和性分子、例えば、センサの正の対照作業電極（例えば、図７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ参照）および／またはセンサの作業電極（例えば、図７Ｄ参照）に事前に結合された親和性分子に結合するように構成されてもよい。対照標的１３３０は、タンパク質であってもよい。対照親和性分子１３３６は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、対照標的１３３０に結合する親和性を有する。対照シグナル伝達物質１３３４は、シグナル伝達物質１３２６を含む、本明細書に説明されるシグナル伝達物質に類似してもよい。複数の固体粒子１３３８は、本明細書に説明されるような磁気粒子等の磁気応答性材料または金ナノ粒子等の非磁気応答性材料を備えてもよい。複数の固体粒子１３３８は、前述の磁気粒子に類似してもよい。好ましくは、各固体粒子１３３８は、本明細書に説明されるように、親和性分子１３４２に事前に結合される。親和性分子１３４２は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、捕捉要素１３４４に結合する親和性を有する。例えば、親和性分子１３４２は、捕捉要素１３４４に事前に結合されてもよい。捕捉要素１３４４は、スペーサ１３４６と、プライマー１３４０とを含有する。シグナル伝達物質１３５０および親和性分子１３５２を有する、検出剤１３４８は、本明細書に説明される個別の作用物質／分子に類似してもよい。例えば、シグナル伝達物質１３５０は、ＨＲＰであってもよく、親和性分子１３５２は、ストレプトアビジンであってもよい。親和性分子１３５２は、標識１３６２および／または内部対照標識１３９８等の標識に結合する親和性を有してもよい。内部対照リバースプライマー１３５４は、カートリッジのセンサの表面に事前に結合された親和性分子、例えば、センサの正の対照作業電極（例えば、図７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ参照）および／またはセンサの作業電極（例えば、図７Ｄ参照）に事前に結合された親和性分子に結合するように構成されてもよい。内部対照リバースプライマー１３５４は、内部対照フォワードプライマー１３６６に結合される（例えば、スペーサ１３７０を介して）捕捉要素１３６８を介して、センサの表面に事前に結合された親和性分子に結合してもよい。シグナル伝達物質１３５６は、ＨＲＰ等の本明細書に説明される任意のシグナル伝達物質であってもよい。リバースプライマー１３６０は、標的検体に結合し、直接または間接的に、固体粒子に結合し、例えば、センサの作業電極における磁場を介して、カートリッジのセンサの表面に局在化するように構成されてもよい。標識１３６２は、ビオチン等の任意のタイプの標識であって、親和性分子、例えば、シグナル伝達物質１３５０に結合される親和性分子１３５２と結合するように構成されてもよい。内部対照フォワードプライマー１３６６は、例えば、捕捉要素１３６８を介して、カートリッジのセンサの表面に事前に結合された親和性分子、例えば、センサの正の対照作業電極（例えば、図７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ参照）および／またはセンサの作業電極（例えば、図７Ｄ参照）に事前に結合された親和性分子に結合するように構成されてもよい。複数のポリメラーゼ１３７２、複数の逆転写酵素（ＲＴ）１３７４、複数のｄＮＴＰ１３７６、複数のＲＴ特異的プライマー１３７８、複数のＲＮＡ鋳型対照１３８０、および／または複数のＤＮＡ鋳型対照１３８２が、例えば、等温増幅を介して、核酸、例えば、ＲＮＡおよび／またはＤＮＡを増幅させるために使用されてもよい。複数のＲＮＡ鋳型対照１３８０、および／または複数のＤＮＡ鋳型対照１３８２は、細胞、微生物、もしくはウイルスとともに含有されてもよい、または浮動性である可能性がある。サンプル調製リザーバおよび／または試薬ボールは、鋳型対照を細胞、微生物、またはウイルスを遊離させるための溶解剤を含んでもよい。リバースプライマー１３８４は、標的検体に結合し、直接または間接的に、固体粒子に結合し、例えば、センサの作業電極における磁場を介して、カートリッジのセンサの表面に局在化するように構成されてもよい。シグナル伝達物質１３８６は、ＨＲＰ等の本明細書に説明される任意のシグナル伝達物質であってもよい。フォワードプライマー１３９０は、標的検体に結合し、直接または間接的に、固体粒子に結合し、例えば、センサの作業電極における磁場を介して、例えば、捕捉要素１３９２を介して、カートリッジのセンサの表面に局在化するように構成されてもよい。内部対照リバースプライマー１３９６は、カートリッジのセンサの表面に事前に結合された親和性分子、例えば、センサの正の対照作業電極（例えば、図７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ参照）および／またはセンサの作業電極（例えば、図７Ｄ参照）に事前に結合された親和性分子に結合するように構成されてもよい。内部対照リバースプライマー１３９６は、内部対照フォワードプライマー１３６６に結合される（例えば、スペーサ１３７０を介して）捕捉要素１３６８を介して、センサの表面に事前に結合された親和性分子に結合してもよい。標識１３９８は、ビオチン等の任意のタイプの標識であってもよく、親和性分子、例えば、シグナル伝達物質１３５０に結合される親和性分子１３５と結合するように構成されてもよい。
【０４２９】
分子は、単一カートリッジと併用されるように構成される、複数の試薬ボール、または単一カートリッジと併用されるように構成される、１つの試薬ボール内で凍結乾燥されてもよい。分子のタイプは、所望の様式で、またはランダムに、試薬ボール間に分散されてもよい。加えて、あるタイプの分子は、サンプル調製リザーバ内の流体中に貯蔵されてもよい一方、他のタイプは、試薬ボール内に貯蔵される。
【０４３０】
ここで図３２Ｃを参照すると、試薬ボール１３１５に示される粒子のタイプの任意の組み合わせが、サンプル調製リザーバ１２９０内に保持される流体中でサンプル収集デバイス１２００を用いて収集されたサンプルと混合されてもよい。サンプルは、サンプル収集デバイス１３００の遠位部分上にある間、またはサンプル収集デバイス１３００の遠位部分から放出された後（両方とも、前述の通りである）、サンプル調製リザーバ１４１０の中に導入されてもよい。サンプルは、複数のサンプル標的検体を有してもよい。試薬ボール１３１５に示される粒子のタイプは、サンプル調製リザーバ１４１０内の流体中に事前に貯蔵されてもよい、またはそれらの分子の一部もしく全部は、試薬ボール１３１５等の試薬ボールから流体の中に導入されてもよい。サンプル調製リザーバ１４１０は、サンプル調製リザーバ３１７、３１７'、３１７''、３１７'''を含む、本明細書に説明される任意のサンプル調製リザーバと同一様式で構築されてもよい。
【０４３１】
サンプル標的検体１３１０および／または１３１２がさらに、サンプル調製リザーバ１４１０内に混合されてもよい。必要ではないが、サンプル調製リザーバ１４１０内の混合は、前述のように、サンプル調製リザーバ１４１０に隣接して配置される超音波発生器要素の作動によって向上され得る。サンプル調製リザーバ１４１０内の混合は、サンプルと、随意に、試薬ボールとを含む、サンプル調製リザーバ内の流体の混合物中で核酸、例えば、ＤＮＡおよび／またはＲＮＡを増幅させてもよい。サンプル標的検体は、標的核酸、例えば、インフルエンザもしくはＨＩＶ感染症の検出および／または診断のためのＲＮＡならびにＤＮＡウイルスもしくは細菌のためのＤＮＡまたは細菌のための１６ｓｒＲＮＡの検出のためのＲＮＡであってもよい。増幅は、結合されたプライマー（フォワードまたはリバース）の３’末端において開始するポリメラーゼの作用によって生じ、ポリメラーゼは、標的核酸を備える鋳型鎖に沿って移動し、ヌクレオチド（ｄＮＴＰ）を組み込み、相補鎖を合成する。プライマーは、標識末端を有し得るため、これらの標識末端は、結果として生じるアンプリコンの中に組み込まれる。捕捉要素が標識末端である場合、これは、アンプリコンが固体粒子に結合された親和性分子またはセンサ表面上に事前に結合された表面親和性分子に結合することを可能にする一方、アンプリコンの他端上のシグナル伝達物質は、直接または間接的に、シグナル伝達物質に共役されることができる。本明細書で使用されるように、「共役された」とは、共有または非共有結合、例えば、ビオチン−ストレプトアビジン結合錯体を意図する。また、これらの結合事象は、増幅と同時に発生することができる。さらなる側面では、別個の増幅反応は、同時に生じており、ウイルス粒子、細菌、他の微生物、および細胞の溶解も、生じ、細胞内容物、例えば、核酸を遊離させてもよい。標識プライマーに加え、少なくとも同一標的領域、可能性として、標的配列に隣接する一部の配列も増幅させるように設計される、非標識プライマーが、標識プライマーと同時に増幅反応を促進するために提供されてもよい。非標識プライマーの存在は、標識プライマーが、他の要素、例えば、固体粒子またはシグナル伝達物質に結合するように、立体的に障害され得るため、増幅をより効率的にすることができる。
【０４３２】
増幅における相補鎖の本重合は、限定ではないが、大腸菌からのＳＳＢ等の当業者に公知の１本鎖結合タンパク質の存在によって促進されることができる。鎖置換ポリメラーゼは、相補鎖の合成に先立って２本鎖を熱的に変性させずに、相補鎖の重合が生じることを可能にするために使用されることができる。プライマーは、標識末端を有し得るため、これらの標識末端は、結果として生じるアンプリコンの中に組み込まれる。捕捉要素が標識末端である場合、これは、アンプリコンが固体粒子に結合された親和性分子またはセンサ表面上に事前に結合された表面親和性分子に結合することを可能にする一方、アンプリコンの他端上のシグナル伝達物質は、直接または間接的に、シグナル伝達物質に共役されることができる。本明細書で使用されるように、「共役された」とは、共有または非共有結合、例えば、ビオチン−ストレプトアビジン結合錯体を意図する。また、これらの結合事象は、増幅と同時に発生することができる。
【０４３３】
増幅は、等温増幅等の等温反応であってもよい。図３２Ｄは、核酸の等温増幅のための例示的プロセスを示す。サンプル調製リザーバ１４１０内の核酸の増幅は、図３２Ｅに示されるように、アンプリコンを生成する。サンプル調製リザーバの内容物を混合するための超音波要素の作動は、増幅を助長し得る。アンプリコンは、捕捉標識およびシグナル伝達標識を備える、標識アンプリコン錯体１４２２、または標識アンプリコン錯体１４３４である、サンドイッチ錯体を形成し得る。例えば、フォワードプライマーおよびリバースプライマーアンプリコンは、混合の結果、シグナル伝達物質に結合される、および／または固体粒子に結合され得る。アンプリコン錯体１４２２および１４３４はそれぞれ、錯体のシグナル伝達物質が基質溶液からの基質と反応し得るように、センサ内の作業電極にわたって磁気的に保持されるように構成される、固体粒子を含んでもよい。アンプリコンは、非標識部分アンプリコン錯体１４２０または標識部分アンプリコン錯体１４２６であり得る、部分サンドイッチ錯体を形成してもよい。例えば、内部対照フォワードプライマーおよび内部対照リバースプライマーアンプリコンは、混合の結果、シグナル伝達物質に結合され得る。部分アンプリコン錯体１４２０および１４２６は、センサの電極（例えば、作業電極および／または正の対照作業電極）にわたって事前に結合された表面親和性分子に結合するように構成されてもよい。
【０４３４】
事前に共役されたプライマー（共有またはビオチン−ストレプトアビジン等の結合のいずれかを通して）が、使用されてもよく、フォワードまたはリバースのいずれかが、粒子に共役され、他側（リバースが粒子に共役された場合フォワードおよびフォワードが粒子に共役された場合リバース）は、直接または間接的のいずれかにおいて、シグナル伝達物質に共役され、反応がより効率的に生じることを促進する、非標識および非共役プライマーの集団が存在してもよい。
【０４３５】
ここで図３２Ｆを参照すると、本明細書に説明されるカートリッジデバイスにおいて使用するためのセンサの表面が、示される。センサ表面１４１２は、カートリッジ内のセンサ表面１４１２に事前に結合された複数の親和性分子１４１４を含んでもよい。表面親和性分子１４１４は、本明細書に説明される任意の親和性分子であってもよく、好ましくは、部分アンプリコン錯体に結合する親和性を有する。例えば、表面親和性分子１４１４は、内部対照フォワードプライマーに結合される内部対照捕捉要素およびシグナル伝達物質に結合される内部対照リバースプライマーアンプリコンに結合する親和性を有してもよい。内部対照リバースプライマーアンプリコンは、例えば、スペーサを介して、シグナル伝達物質に結合されてもよい、または、例えば、シグナル伝達物質に結合される親和性分子に結合される、スペーサを介して、標識に結合されてもよい。センサ表面１４１２は、好ましくは、サンプル調製リザーバから放出された流体および／または基質リザーバから放出された流体への暴露のために、カートリッジの分析チャネル内に位置付けられる。図３２Ｆは、リザーバからの流体への暴露に先立ったセンサ表面１４１２を示す。センサ表面１４１２は、センサ３３８、３３８'、３３８''、３３８'''、３３８''''を含む、前述のセンサのいずれか上で使用されてもよい。センサ表面１４１２は、作業電極３４０''等のセンサの作業電極のために使用されてもよい、および／または正の対照作業電極３７６、３７６'、３７６''等のセンサの正の対照作業電極のために使用されてもよい。
【０４３６】
ここで図３２Ｇを参照すると、本明細書に説明されるカートリッジデバイスにおいて使用するためのセンサの別の表面が、示される。センサ表面１４１６は、付加的安定性のために、チオール化エチレングリコールおよび／またはヘキサエチレングリコールジチオール等のジチオール等の自己組織化単分子膜を有してもよい。センサ表面１４１６は、好ましくは、サンプル調製リザーバから放出された流体および／または基質リザーバから放出された流体への暴露のためにカートリッジの分析チャネル内に位置付けられる。図３２Ｇは、リザーバからの流体の暴露に先立ったセンサ表面１４１６を示す。センサ表面１４１６は、センサ３３８、３３８'、３３８''、３３８'''、３３８''''を含む、前述のセンサのいずれか上で使用されてもよい。センサ表面１４１６は、作業電極３４０、３４０'、３４０'''、３４０''''等のセンサの作業電極のために使用されてもよい。センサ表面１４１６は、例えば、カートリッジが読取機内に挿入されると、磁場発生器１４１８からの磁場に暴露されるように構成される。例えば、磁場発生器１４１８は、前述の読取機４００の第１の磁気発生器４０６および第２の磁気発生器４０７に類似してもよい。
【０４３７】
ここで図３２Ｈを参照すると、例えば、サンプル調製リザーバから分析チャネルの中に流動する流体からの試薬への暴露後のセンサ表面１４１４が、示される。図３２Ｈに示されるように、対照アンプリコン分子の部分アンプリコン錯体１４２０は、表面親和性分子１４１４に結合し、アンプリコン錯体を完成させてもよい。例えば、表面親和性分子１４１４は、図３２Ｈに示されるように、内部対照フォワードプライマーアンプリコンに結合される内部対照捕捉要素およびシグナル伝達物質に結合される内部対照リバースプライマーアンプリコンに結合してもよい。化学反応が、センサがセンサにわたる化学反応から生じる電気信号を検出し得るように、アンプリコン錯体が、例えば、基質リザーバからの基質に暴露されると生じ得る。例えば、サンプル調製リザーバからの混合された流体は、例えば、捕捉要素を介して、事前に結合された表面親和性分子１４１４と結合することによって、サンプル調製リザーバからの混合された流体からのアンプリコンプライマーに直接または間接的に結合されたシグナル伝達物質が、センサ表面１４１２にわたって局在化するように、分析チャネルの中に導入されてもよい。化学反応が、基質リザーバからの流体がセンサにわたって局在化されたサンプル調製リザーバからの混合された流体からの粒子と反応するときに生じ得る。例えば、基質を有する基質溶液が、基質リザーバから導入されてもよく、センサ表面１４１２を有するセンサが、基質（例えば、ＴＭＢ、ＯＰＤ）とセンサにわたって局在化されたシグナル伝達物質（例えば、ＨＲＰ、ＳＢＰ）との間の反応から生じる電気信号を検出してもよい。反応は、電子をシグナル伝達物質によって基質から奪わせ（電子は、基質溶液からの受容体分子に供与され得る）、それによって、センサによって検出可能な電気信号を生成し得る。センサ表面１４１２が、作業電極上にある場合、そのような検出された電気信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するために使用されてもよい。センサ表面１４１２が正の対照作業電極上にある場合、そのような検出された電気信号は、エラー検出のために使用されてもよい。例えば、検出された電気信号のパラメータ、例えば、電圧、電流が所定の範囲内にない場合、エラーが存在し得、試験は、否認されてもよい。パラメーが所定の範囲内にある場合、センサの作業電極によって検出された電気信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するために使用されてもよい。正の対照作業電極および／または作業電極からの信号は、例えば、カートリッジデバイス３００および読取機デバイス４００の個別の電気コネクタを介して、読取機デバイス４００に伝送されてもよい。
【０４３８】
ここで図３２Ｉを参照すると、例えば、サンプル調製リザーバから分析チャネルの中に流動する流体からの試薬への暴露後のセンサ表面１４１６が、示される。センサ表面１４１６およびセンサ表面１４１２またはセンサ表面１４２４は、実質的に同時に、例えば、センサ表面１４１６が、作業電極３４０'''または作業電極３４０''''に対応し、センサ表面１４１２は、センサ３３８'''の正の対照作業電極３７６'またはセンサ３３８''''の正の対照作業電極３７６''に対応するとき、サンプル調製リザーバ流体に暴露されてもよいことを理解されたい。同様に、センサ表面１４１６およびセンサ表面１４１２またはセンサ表面１４２４は、実質的に同時に、基質リザーバ流体に暴露され、それによって、基質と試薬（例えば、シグナル伝達物質）との間の反応を実質的に同時に生じさせてもよい。
【０４３９】
図３２Ｉに示されるように、標的アンプリコン分子のアンプリコン錯体１４２２は、センサ表面１４１６にわたって局在化し得る。標的アンプリコン錯体１４２２は、信号作用物質に結合される標的アンプリコンプライマーに結合される固体粒子から形成されてもよい。例えば、固体粒子は、図３２Ｉに示されるように、標的フォワードプライマーアンプリコンに結合される捕捉要素およびシグナル伝達物質に結合される標的リバースプライマーアンプリコンに結合される親和性分子に結合されてもよい。化学反応が、センサがセンサにわたる化学反応から生じる電気信号を検出し得るように、標的アンプリコン錯体が、例えば、基質リザーバからの基質に暴露されるときに生じ得る。例えば、サンプル調製リザーバからの混合された流体は、サンプル調製リザーバからの混合された流体からの標的アンプリコンに直接または間接的に結合されるシグナル伝達物質が、シグナル伝達物質に直接または間接的に結合される固体粒子を保持する磁場発生器１４１８からの磁場に応答して、センサ表面１４１６にわたって局在化するように分析チャネルの中に導入されてもよい。化学反応が、基質リザーバからの流体がセンサにわたって局在化されたサンプル調製リザーバからの混合された流体からの粒子と反応するときに生じ得る。例えば、基質を有する基質溶液が、基質リザーバから導入されてもよく、センサセンサ表面１４１６が、基質（例えば、ＴＭＢ、ＯＰＤ）とセンサにわたって局在化されたシグナル伝達物質（例えば、ＨＲＰ、ＳＢＰ）との間の反応から生じる電気信号を検出してもよい。反応は、電子をシグナル伝達物質によって基質から奪わせ（電子は、基質溶液からの受容体分子に供与され得る）、それによって、センサによって検出可能な電気信号を生成し得る。センサ表面１４１６が作業電極上にある場合、そのような検出された電気信号は、サンプル中の１つまたはそれを上回る検体の存在、非存在、および／または量を示す信号を生成するために使用されてもよい。作業電極からの信号は、例えば、カートリッジデバイス３００および読取機デバイス４００の個別の電気コネクタを介して、読取機デバイス４００に伝送されてもよい。
【０４４０】
ここで図３２Ｊを参照すると、センサ表面１４２４は、図３２Ｈのセンサ表面１４１２に類似し、対照アンプリコン錯体は、図３２Ｈの対照アンプリコン錯体に類似するが、対照アンプリコン錯体１４２６は、内部対照リバースプライマーアンプリコンに結合される標識を含み、これは、シグナル伝達物質に結合される親和性分子に結合される。例えば、表面親和性分子１４２８は、図３２Ｊに示されるように、内部対照フォワードプライマーアンプリコンに結合される内部対照捕捉要素およびシグナル伝達物質に結合される親和性分子に結合される標識に結合される内部対照リバースプライマーアンプリコンに結合してもよい。反応および信号処理は、図３２Ｈに関して前述のように生じてもよい。
【０４４１】
ここで図３２Ｋを参照すると、センサ表面１４３０は、センサ表面１４１６に類似し、磁場発生器１４３２は、図３２Ｉの磁場発生器１４１８に類似し、標的アンプリコン錯体は、図３２Ｉの標的アンプリコン錯体に類似するが、標的アンプリコン錯体１４３４は、標的リバースプライマーアンプリコンに結合される標識を含み、これは、シグナル伝達物質に結合される親和性分子に結合される。例えば、固体粒子は、図３２Ｋに示されるように、標的フォワードプライマーアンプリコンに結合される捕捉要素に結合される親和性分子およびシグナル伝達物質に結合される親和性分子に結合される標識に結合される標的リバースプライマーアンプリコンに結合されてもよい。反応および信号処理は、図３２Ｉに関して前述のように生じてもよい。
【０４４２】
当業者に容易に明白となるであろうように、１つのタイプの分子、例えば、図３２Ｂでは、１つの固体粒子１３２０が、図示される反応において存在するように示され得るが、複数のタイプの分子は、存在してもよい。加えて、図３２Ａ−３２Ｋに示される全タイプの分子が、反応中に含まれる必要はない。
【０４４３】
サンプル試薬は、磁気粒子の１つのみの集団と、検出剤または競合結合剤の１つのみの集団とを含んでもよい。そのような実施形態は、単一着目標的検体の検出のために調整されてもよい。
【０４４４】
他の実施形態では、磁気粒子および検出剤ならびに／または競合結合剤の複数の集団および／または明確に異なる親和性分子の複数の集団が、提供され、各集団は、その独自の親和性を有するように構築される。例えば、磁気粒子の各集団は、その表面に結合される一意の親和性分子を有し、磁気粒子の各集団は、それによって、異なる標的検体と結合するように設計される。同様に、検出剤の各集団は、一意の親和性分子を含み、それによって、異なる標的検体と結合するように設計される。多重化スキームが、第１のサイズの磁気粒子が第１の作業電極により磁気的に応答し、第２のサイズの磁気粒子が第２の作業電極により磁気的に応答する等となるように使用されてもよい（第３、第４、第５の等のサイズおよび作業電極が、使用されてもよい）。代替として、または加えて、異なる表面結合スキームが、第１の標的検体集団を対象とする第１の親和性分子のセットが電気化学セルの第１の作業電極の表面に不動態化され、第２の標的検体集団を対象とする第２の親和性分子のセットが第２の作業電極の表面に不動態化される等となるように、異なる作業電極のために使用されてもよい（第３、第４、第５の等の親和性および作業電極が、使用されてもよい）。このように、個別の標的検体集団は、個別の親和性分子（およびシグナル伝達物質）に結合し、個別の作業電極の表面上の表面結合親和性分子に結合する。故に、複数の親和性分子およびアドレス指定可能作業電極のセットが、多重化スキームを実行するために使用されてもよい。前述のように、一意の磁気特性および／またはそこに結合される一意の親和性分子を有する、磁気粒子の１つまたはそれを上回る集団が、１つまたはそれを上回る異なる表面結合スキームで多重化されてもよい。例えば、図３１Ａ−３１Ｈのプロセスは、同一または異なるサンプル調製リザーバおよび同一または異なるセンサを使用して、同一カートリッジ内で、図３２Ａ−３２Ｋのプロセスと実質的に同時に生じてもよい。競合結合アプローチを採用する実施形態では、競合結合剤の各集団は、異なる事前に結合された標的検体を含んでもよく、それによって、異なる標的検体と競合するように設計される。そのような実施形態は、複数の食品媒介病原、複数の汚染物質、および複数の病気の検出を含む、複数の標的検体の検出を可能にする。
【０４４５】
当業者は、磁気粒子結合錯体を形成するための可能性が多数であって、全てのそのような可能性が本明細書で検討されることを理解されるであろう。例えば、サンプル調製試薬は、標的検体の一部に結合する、ビオチン−標識抗体を含んでもよい。いくつかの実施形態では、サンプル調製試薬間に存在する抗体および／または核酸は、ストレプトアビジン共役されたシグナル伝達酵素が、ビオチン化された検出剤と競合し、錯体を形成し得るように、事前にビオチン化されてもよい。１つのそのようなストレプトアビジン共役されたシグナル伝達酵素は、ＨＲＰである。タグ付け組み合わせは、ビオチン−ストレプトアビジンに限定されない。任意の好適なタグ付けスキームが、作用するであろう。別の実施例では、複数のＨＲＰ酵素が、得られたサンドイッチ錯体のシグナル生成能力を向上させるために、一般に、Ｐｏｌｙ−ＨＲＰ分子として知られる分子にともに共役される。
【０４４６】
磁気粒子結合錯体を形成する成分に加え、種々の実施形態のサンプル調製試薬は、（ａ）塩等の磁気粒子結合錯体の形成を促進する作用物質、（ｂ）細菌もしくはウイルスの溶解または大分子もしくはヌクレオチドの切断のための界面活性剤および酵素等の標的検体へのアクセスならびに特異性を促進する作用物質、（ｃ）非特異的結合を減少させるブロッキングタンパク質、（ｄ）サンプル調製試薬の保存期間を改良し得る、例えば、トレハロース等の安定化剤のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。
【０４４７】
サンプル調製試薬に関して、塩は、結合の可能性を向上させるために必要であり得る。例えば、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）が、サンプル調製リザーバ内に保持される流体であってもよい。電気化学検出に干渉しない任意の塩が、試薬内に提供されてもよい。
【０４４８】
周知のウシ血清アルブミン、カゼイン、フィブリノゲン、または他のブロッキングタンパク質等のブロッキングタンパク質が、サンプル調製試薬間に存在する抗体、酵素、および／または他のタンパク質を安定化させることに役立つために提供されてもよい。そのようなブロッキングタンパク質はまた、シグナル伝達酵素と磁気粒子ならびに本明細書のいずれかに説明されるシステムおよびデバイスの壁との非特異的結合を防止することに役立ち得る。
【０４４９】
加えて、着目分子または核酸にアクセスするために溶解を要求する実施形態に関して、界面活性剤が、採用されてもよい。種々の実施形態では、イオン性界面活性剤ではなく、非イオン性界面活性剤が、シグナル伝達酵素および／または抗体の変性を防止するために提供される。界面活性剤は、細菌の溶解を向上させ得るだけではなく、また、インフルエンザウイルス等の種々のウイルスを優しく溶解するためにも有用である。そのような溶解は、ウイルスの内部の核タンパク質等の標的検体へのアクセスを改良するために望ましくあり得る。加えて、サンプル調製試薬は、溶解を向上させ、溶解の間の粘度を低減させる酵素を含んでもよい。そのような試薬は、いくつかのサンプル、例えば、大腸菌等の細菌を含有するサンプルの調製のために必要であり得る。溶解を向上および促進する酵素は、磁気粒子の表面上の核酸プローブを破壊せずに、放出されたゲノムＤＮＡを剪断する、リゾチームおよびＤＮＡｓｅを含んでもよい。
【０４５０】
より大きいヌクレオチド配列をより小さい配列に選択的に剪断する、ＲＮＡｓｅまたはＤＮＡｓｅ等の酵素は、好ましい結合キネティクスを有するより小さいフラグメントを生成するために有用であり得る、。そのような酵素は、サンプル調製試薬中に存在してもよい。他の成分もまた、サンプル調製試薬中に含まれてもよい。例えば、トレハロース等の安定化剤が、存在してもよい。そのような安定化剤は、タンパク質を酸化から保護し、それによって、特に、室温における試薬の保存期間を延長させることに役立つ。
【０４５１】
ここで図３３を参照すると、使用中の検出システム１００が、示され、サンプル収集デバイス２００は、カートリッジデバイス３００内に挿入され、これは、読取機デバイス４００内に挿入される。読取機デバイス４００は、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量を示す信号をモバイルデバイスに伝送し、ユーザが、１つまたはそれを上回る標的検体の存在、非存在、および／または量に関する分析された結果を精査し、それと相互作用し得るように、ソフトウェアベースの検出インターフェースシステム６００を起動してもよい。そのような結果は、ネットワーク１５１０を介して、サーバ１５００に伝送されてもよい。ソフトウェアベースの検出インターフェースシステム６００は、モバイルデバイス上にダウンロードされてもよい。ソフトウェアベースの検出インターフェースシステム６００は、専用アプリケーションまたは「アプリ」であってもよく、ｉＴｕｎｅｓＴＭ（Ａｐｐｌｅ，  Ｉｎｃ．，  Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，  ＣＡ）、Ａｐｐ  Ｓｔｏｒｅ（Ａｐｐｌｅ，  Ｉｎｃ．）、ＧｏｏｇｌｅＴＭ  Ｐｌａｙ（Ｇｏｏｇｌｅ，  Ｉｎｃ．，  Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｖｉｅｗ，  ＣＡ）、ＡｎｄｒｏｉｄＴＭ  Ｍａｒｋｅｔｐｌａｃｅ（Ｇｏｏｇｌｅ，  Ｉｎｃ．）、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）  Ｐｈｏｎｅ  Ｓｔｏｒｅ（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．，  Ｒｅｄｍｏｎｄ，  ＷＡ）、またはＢｌａｃｋＢｅｒｒｙＴＭ  Ｗｏｒｌｄ（ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ，  Ｗａｔｅｒｌｏｏ，  Ｏｎｔａｒｉｏ，  Ｃａｎａｄａ）等のオンラインストアからダウンロードされてもよい。好ましくは、ソフトウェアベースの検出インターフェースシステム６００が、一度のみダウンロードされる必要があるが、更新が、ダウンロードされてもよい。
【０４５２】
サンプル収集デバイス２００は、使い捨てであって、１回限りの使用のために構成されてもよい。可撤性滅菌包装内に入れられてもよい。いったんカートリッジデバイス３００の入力トンネルの中に挿入されると、サンプル収集デバイス２００は、恒久的固定係合に係止されてもよく、再び使用されることができない。カートリッジデバイス３００もまた、使い捨てであって、１回限りの使用のために構成されてもよい。いったんサンプル収集デバイス２００が、カートリッジ３００の入力トンネル内の定位置に係止すると、カートリッジ３００は、再び使用されることができない。しかしながら、カートリッジ３００は、読取機４００から除去されてもよい。カートリッジ３００および読取機４００は、別個に結合されてもよく、カートリッジ３００は、少なくとも検出プロトコルの実装の前および後に、読取機４００のドックに挿入され、そこから除去されてもよい。読取機４００は、カートリッジ３００を定位置に一時的に係止し、検出試験サイクルの持続時間の間の除去を限定するための係止機構を含んでもよい。種々の実施形態の読取機４００は、再使用可能である。
【０４５３】
読取機４００および検出システム１００全体は、非臨床の消費者向け使用のために構成されてもよい。故に、システム１００は、使用が容易であって、結果を迅速に生成する。標的検体検出プロトコルの結果は、サンプル収集デバイス２００からのサンプルがシステムのカートリッジ３００の中に挿入されてから３０分またはそれ未満で生成されてもよい。結果は、２０分未満、１０分未満、および／または５分未満で生成されてもよい。加えて、消費者向けシステムは、自宅、学校、会社、または他の採用場所における目立たない提示のために小型であってもよい。カートリッジ３００、サンプル収集デバイス２００、および読取機４００はともに、スマートフォンまたは他のモバイルコンピュータデバイス程度のサイズであってもよい。システム１００は、ポータブルであるように定寸および構成されてもよい。そのような実施形態では、コンパクトなハンドヘルド設計に加え、サンプル中の全流体が、移動中のシステム構成要素の揺動に起因して漏出または早期酸化反応が生じないように、適切にシールおよび分離される。
【０４５４】
非臨床環境における一般人による使用を助長するために、システム１００は、自己アクティブ化および自己起動検出プロトコルを含むことによって、「ダミープルーフ」であるように設計されてもよい。例えば、図３３は、カートリッジ３００が読取機４００のドックの中に設置され、サンプル収集デバイス２００がカートリッジ３００の入力トンネルの中に挿入されている、実施例を描写する。描写される実施形態では、カートリッジ３００を読取機４００の中に装填することは、カートリッジ３００のピンと読取機４００との間の電気接続を確立し、それによって、読取機４００内の回路を完成し得、自動的に、読取機４００をアクティブ化する。アクティブ化されることに応じて、読取機４００は、例えば、カートリッジ３００内の接触スイッチがアクティブ化されたことを示す電気信号の受信に応じて、サンプル収集デバイス２００がカートリッジ３００内に適切に挿入されているかどうかを判定してもよい。検出に応じて、読取機４００は、任意のさらなるヒト介入を伴わずに、検出プロトコルを自動的に開始してもよい。自動化された開始は、サンプル調製リザーバ内の試薬およびサンプルの混合が、サンプル収集デバイス２００の挿入に続いて、固定時間に一貫して生じ、一貫した試験結果につながることを確実にする。代替として、試験プロトコルは、ユーザが読取機４００またはソフトウェア６００を起動するコンピューティングデバイス６０１上の「実行」、「起動」、「開始」、または他の類似ボタンもしくはアイコンを押下すると開始してもよい。
【０４５５】
種々の実施形態では、コンピューティングデバイス６０１は、より多くの計算電力および／またはより多くのメモリを提供する、データを遠隔サーバから引き出し、データをそこに伝送するための無線送受信機を提供する、および／またはディスプレイ画面ならびにユーザインターフェースを提供するためにシステム内に含まれてもよい。コンピューティングデバイス６００は、全ての実施形態内に必要とされるわけではない。
【０４５６】
当業者は、図３３における実施形態が、性質上、例証にすぎず、種々の構成要素は、追加、削除、または代用されてもよく、デバイス間の種々の異なる階層およびモードの通信が、採用されてもよいことを理解されるであろう。通信ネットワーク１５１０は、それを通して種々のデバイスの一部または全部が、相互に通信する。ネットワークは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）であってもよい。ネットワーク１５１０は、例えば、モバイルＷｉＭＡＸネットワーク、ＬＴＥネットワーク、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク、または他の無線ネットワーク等の無線通信ネットワークであってもよい。ユーザインターフェースソフトウェア６００を有するコンピューティングデバイス６０１とサーバ１５００との間の通信は、ＤＳＬケーブル接続等の有線ネットワークを介して、インターネットを経由して生じてもよい。
【０４５７】
読取機４００とコンピューティングデバイス６０１との間の通信は、無線で、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、近距離通信、または他の無線周波数技術を使用して生じてもよい。代替として、読取機４００とコンピューティングデバイス６０１との間の信号の伝送は、コード、ケーブル、または他の有線もしくは直接接続を経由して生じてもよい。種々の実施形態では、ユーザインターフェースソフトウェア６００を有するコンピューティングデバイス６０１または他のデバイスは、試験結果をユーザに提示するために、フロントエンドグラフィカルユーザインターフェースのためのソフトウェアアプリケーションを含む。
【０４５８】
読取機４００は、サンプル中の１つまたはそれを上回る標的検体を検出および／または定量化するために必要とされる試験ならびにプロセスを制御するように構成されてもよい。そのために、有意な量の情報は、読取機４００のメモリ内に記憶されてもよい。代替として、情報の一部または全部は、コンピューティングデバイス６０１および／またはサーバ１５００内に記憶され、通信ネットワーク１５１０を介して、読取機４００によってアクセス可能であってもよい。そのような情報は、例えば、カートリッジのメモリ内に記憶されるカートリッジの一意の識別子によって生成される信号によって各カートリッジタイプを識別する、カートリッジキーのデータベースを含んでもよい。情報はまた、各タイプのカートリッジと関連付けられた試験プロトコルを含んでもよい。試験プロトコルは、超音波を通してサンプル調製試薬を混合すべき時間長、超音波の周波数、種々の感熱弁を加熱すべき時間等の詳細を規定してもよい。情報はまた、カートリッジタイプ毎に、検出されたセンサ信号と標的検体の非存在、存在、および／または特異的量を相関させる、相関テーブルを含んでもよい。加えて、読取機４００および／またはサーバ１５００によって記憶される情報は、１つまたはそれを上回る過去の結果を含んでもよい。読取機４００は、少なくとも読取機４００が遠隔コンピューティングデバイスと通信するようになるまで、試験結果を記憶してもよい。そのような時間では、結果は、表示および／または長期記憶のために、遠隔コンピューティングデバイス（例えば、コンピューティングデバイス６０１、サーバ１５００）に伝送されてもよい。
【０４５９】
サーバ１５００はまた、ユーザインターフェースソフトウェア６００を有するコンピューティングデバイス６０１を通して、ユーザによってシステムに入力される略歴情報を含み得る、ユーザプロファイルを記憶してもよい。ユーザ毎の試験結果のログもまた、サーバ１５００によって記憶され、ユーザインターフェースソフトウェア６００を伴うコンピューティングデバイス６０１へのそのようなデータの伝送を通して、ユーザによって閲覧するためにアクセス可能であってもよい。
定義
【０４６０】
特に定義しない限り、ここで使用される各技術的または科学的用語は、一般に本開示が属する技術分野の当業者によって理解されるものと同じ意味を有する。特に明記しない限り、以下の特許請求の範囲およびここに提供する開示によれば、以下の用語は、以下の意味で定義されるものとする。
【０４６１】
数値の指定または範囲（例えば、圧力または寸法）の前に使用される用語「約」または「およそ」は、（＋）または（−）５％、１％、または０．１％変化し得る近似値を示している。
【０４６２】
明細書および特許請求の範囲において使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に指示しない限り、単数および複数の両方を含む。例えば、用語「分子」は、複数の分子を含んでもよく、かつ含むものと見なされる。随時、特許請求の範囲および開示は、「複数の」、「１つまたはそれを上回る」、もしくは「少なくとも１つ」のような用語を含んでいる場合もあるが、このような用語がない場合にも、特定の実施形態について複数であることを意図していないと解釈されるべきではない。
【０４６３】
明細書および特許請求の範囲において使用されるように、「〜のうちの少なくとも１つ」とは、限定ではないが、以下の任意の組み合わせのうちの１つまたはそれを上回るものを含むことを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」または「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」は、限定ではないが、ＡまたはＢまたはＣまたはＡおよびＢまたはＡおよびＣまたはＢおよびＣまたはＡおよびＢおよびＣを含むことを意味する。いずれも、Ｄ、Ｅ等の他の要素を除外するものではない。
【０４６４】
本明細書で使用される場合、用語「備えている」または「備える」は、デバイス、システム、および方法が列挙された要素を含み、かつ他の要素も追加で含むことを意味するように意図したものである。「本質的に〜から構成される」とは、デバイス、システム、および方法が、列挙された要素を含み、記載された目的のための組み合わせに必須の重要な他の要素を除外することを意味する。したがって、本質的にここで定義される要素から成るデバイスまたは方法は、特許請求された発明の基本的かつ新規の特性（単数または複数）に実質的な影響を与えない他の材料またはステップを除外しない。「〜から構成される」とは、デバイス、システム、および方法が、列挙された要素を含み、取るに足らないまたは重要ではない要素もしくはステップを除外することを意味する。これらの移行句のそれぞれによって定義される実施形態も、本開示の範囲内に含まれるものとする。
【０４６５】
先述は、例証および一例として、いくつかの実施形態の詳細な説明を含んでいるが、これらの実施形態の教示を踏まえて、添付の請求項の精神または範囲から逸脱することなく、多数の変更および修正が行われ得ることが、当業者に容易に明白となるであろう。
【図１Ａ】
2018528407.tif 000003
【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５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
2018528407.tif 000030
【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
2018528407.tif 000033
【図１０Ｈ】
2018528407.tif 000034
【図１０Ｉ】
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【図１０Ｊ】
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【図１０Ｋ】
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【図１０Ｌ】
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【図１０Ｍ】
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【図１０Ｎ】
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【図１０Ｏ】
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【図１０Ｐ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１３Ｈ】
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【図１３Ｉ】
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【図１３Ｊ】
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【図１３Ｋ】
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【図１３Ｌ】
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【図１３Ｍ】
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【図１３Ｎ】
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【図１３Ｏ】
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【図１３Ｐ】
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【図１３Ｑ】
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【図１３Ｒ】
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【図１３Ｓ】
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【図１３Ｔ】
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【図１３Ｕ】
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【図１３Ｖ】
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【図１３Ｗ】
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【図１３Ｘ】
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【図１３Ｙ】
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【図１３Ｚ】
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【図１３ＡＡ】
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【図１３ＢＢ】
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【図１３ＣＣ】
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【図１３ＤＤ】
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【図１３ＥＥ】
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【図１３ＦＦ】
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【図１３ＧＧ】
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【図１３ＨＨ】
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【図１３ＩＩ】
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【図１３ＪＪ】
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【図１３ＫＫ】
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【図１３ＬＬ】
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【図１３ＭＭ】
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【図１３ＮＮ】
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【図１３ＯＯ】
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【図１３ＰＰ】
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【図１３ＱＱ】
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【図１３ＲＲ】
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【図１３ＳＳ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
2018528407.tif 000106
【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
2018528407.tif 000111
【図１６Ｇ】
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【図１６Ｈ】
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【図１６Ｉ】
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【図１６Ｊ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１８Ａ】
2018528407.tif 000120
【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
2018528407.tif 000123
【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
2018528407.tif 000129
【図２３】
2018528407.tif 000130
【図２４】
2018528407.tif 000131
【図２５Ａ】
2018528407.tif 000132
【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
2018528407.tif 000135
【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
2018528407.tif 000137
【図２７Ａ】
2018528407.tif 000138
【図２７Ｂ】
2018528407.tif 000139
【図２８Ａ】
2018528407.tif 000140
【図２８Ｂ】
2018528407.tif 000141
【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
2018528407.tif 000143
【図２８Ｅ】
2018528407.tif 000144
【図２８Ｆ】
2018528407.tif 000145
【図２８Ｇ】
2018528407.tif 000146
【図２８Ｈ】
2018528407.tif 000147
【図２９】
2018528407.tif 000148
【図３０Ａ】
2018528407.tif 000149
【図３０Ｂ】
2018528407.tif 000150
【図３０Ｃ】
2018528407.tif 000151
【図３０Ｄ】
2018528407.tif 000152
【図３０Ｅ】
2018528407.tif 000153
【図３０Ｆ】
2018528407.tif 000154
【図３０Ｇ】
2018528407.tif 000155
【図３０Ｈ】
2018528407.tif 000156
【図３１Ａ】
2018528407.tif 000157
【図３１Ｂ】
2018528407.tif 000158
【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
2018528407.tif 000160
【図３１Ｅ】
2018528407.tif 000161
【図３１Ｆ】
2018528407.tif 000162
【図３１Ｇ】
2018528407.tif 000163
【図３１Ｈ】
2018528407.tif 000164
【図３２−１】
2018528407.tif 000165
【図３２−２】
2018528407.tif 000166
【図３２−３】
2018528407.tif 000167
【図３２−４】
2018528407.tif 000168
【図３２−５】
2018528407.tif 000169
【図３３】
2018528407.tif 000170
【国際調査報告】
2018528407.tif 000171
2018528407.tif 000172
2018528407.tif 000173
2018528407.tif 000174
2018528407.tif 000175
2018528407.tif 000176