(57)【要約】【要約書】本発明は、電池、読み取りデバイス、および他の回路等の印刷電子要素を備えたデバイスを用いること、および／または高感度インジケータｐＨ染料を用いる検査のための比色手段を用いること、またはその両方によって、結果をモニターし、検知し、読み取り、および表示するために使用するアッセイ検査デバイス、方法、およびキットに関する。
2016534357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用検査デバイスであって、印刷電子回路と、表示部および電池と、センサと、モニタと、読み取りおよび表示ユニットと、を備え、前記電子要素のうち少なくとも１つは印刷されているか、または、前記デバイスは、化学的または生物学的反応を測定する際、色の変化を検出するために比色媒体を用いる、医療用検査デバイス。
【請求項２】
前記デバイスは、統合検査ラテラルフローデバイスである、請求項１のデバイス。
【請求項３】
前記電子要素は、有機半導体材料を用いて印刷されている、請求項２に記載の統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項４】
前記有機半導体材料は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ペンタセン、ポリトリアリールアミン、５’，５−ビス−（７−ドデシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−２，２’−ビチオフェン、ポリエチレン、ナフタレン、ポリ（４，４’ジデシルビチオフェン−コ−２，５−チエノ［２，３−ｂ］チオフェン）、ポリアニリン、またはそれらの組み合わせである、請求項３に記載の統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項５】
前記電子要素は、無機材料を用いて印刷されている、請求項２に記載の統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項６】
前記無機材料は、過酸化タンタル、塩化銀、銀ペースト、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、鉱物半導体、金属、金属酸化物、またはそれらの組み合わせである、請求項５に記載の統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項７】
クロマトグラフィー媒体を含むデバイスのための診断キットであって、前記デバイスは、（ｉ）検出ゾーンの上流に配置された試料載置ゾーンと；（ｉｉ）前記試料載置ゾーンと検知ゾーンとの間に配置され、検体とともに錯体を形成することができる報告担体を含む報告担体ゾーンと、（ここで前記デバイスは、前記報告担体と担体と１つ以上のプロフィシエント酵素カセットとを含んでいる）；（ｉｉｉ）検体および指示薬のための捕捉成分を含む検出ゾーンと、を備えている、診断キット。
【請求項８】
検査試料を備えた試料載置ゾーンであって、前記検査試料が、クロマトグラフィー媒体に沿って報告担体ゾーンを通り、試料載置ゾーンから検出ゾーンへ、そして検出ゾーンを超えて移動する、試料載置ゾーンをさらに備えた、請求項７に記載のキット。
【請求項９】
検査試料を備えた試料載置ゾーンであって、前記検査試料は、試料載置ゾーンに投入される前に報告担体と混合される、検査試料を備えた試料載置ゾーンをさらに備えた、請求項８に記載のキット。
【請求項１０】
報告担体を含むとともに、検査試料中の検体の存在または不在に対応する検出ゾーン内でのインジケータの応答を生成する、プロフィシエント酵素検体の存在下において、基板が反応を生じる、検出ゾーンへの基板の付加、をさらに含む、請求項９に記載のキット。
【請求項１１】
クロマトグラフィー媒体内で酵素支援型増幅法を用いて検体の存在を検出するための診断キットであって、バイオマーカーとしての検体と、前記バイオマーカーを認識するためのエンティティと、前記検体と結合する第１エンティティを有する報告担体と、捕捉成分と、を備えた診断キット。
【請求項１２】
前記バイオマーカーは、抗原であり、前記捕捉成分は、第１抗体とは異なるエピトープで前記検体と結合する第２抗体を含んでいる、請求項１１に記載の診断キット。
【請求項１３】
前記第１抗体は、プロフィシエント酵素と共有結合架橋している、請求項１２に記載の診断キット。
【請求項１４】
前記報告担体は、ストレプトアビジンおよびビオチニル化プロフィシエント酵素およびビオチニル化抗体を含んでおり、前記第１抗体は、非共有ストレプトアビジン−ビオチン相互作用を通じてプロフィシエント酵素と関連している、請求項１３に記載の診断キット。
【請求項１５】
前記検体は、核酸の配列である、請求項１１に記載の診断キット。
【請求項１６】
前記報告担体は、第１核酸と関連するプロフィシエント酵素であり、標的核酸配列の一部と交雑する核酸の第１配列を含んでいる、請求項１５に記載の診断キット。
【請求項１７】
前記第１核酸は、プロフィシエント酵素と共有結合架橋している、請求項１６に記載の診断キット。
【請求項１８】
前記報告担体は、ストレプトアビジンおよびビオチニル化プロフィシエント酵素およびビオチニル化第１核酸を含んでおり、前記第１核酸は、非共有ストレプトアビジン−ビオチン相互作用を通じてプロフィシエント酵素と関連している、請求項１７に記載の診断キット。
【請求項１９】
前記報告担体は、ＨＩＶ、ＨＢＶ、ＨＣＶ、またはヘルペスウィルスのｐ２４タンパク質；梅毒、クラミジア、淋疾の核酸または細菌タンパク質；リポタンパク質またはその核酸；糖タンパク質またはその核酸、と結合する、請求項１１に記載の診断キット。
【請求項２０】
前記報告担体は、ＨＩＶ核酸と結合する、請求項１５に記載の診断キット。
【請求項２１】
化学的または生物学的反応を測定するための方法であって、回路、ディスプレイ、電池、センサ、モニタ、読み取りユニット、表示ユニットから選択される少なくとも１つの電子要素を含む印刷電子デバイスを用いて、検体の付加をすることと；反応を観察することと；結果を読み取ることと；を含み、データ入力およびデータ出力機構および電力入力機構を有する、方法。
【請求項２２】
前記デバイスは、ラテラルフローデバイスまたはマイクロ流体デバイスである、請求項２１の方法。
【請求項２３】
前記デバイスは、色の変化を検出するために、または化学的または生物学的反応を視覚化するために比色媒体を用いる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記比色媒体は、ｐＨ感応性指示染料である、請求項２３のデバイス。
【請求項２５】
前記ｐＨ感応性染料は、溶液であるか、１つ以上の３Ｄ構造上に固定化されているか、反応チャンバまたは容器内に固定化されているか、またはそれらの組み合わせである、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
ｐＨ変化を検査するための方法であって、請求項２５に記載のデバイスを用いて前記ｐＨ変化を測定することを含む方法。
【請求項２７】
前記ｐＨ感応性染料は、１つ以上の３Ｄ構造上に固定化されている、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記ｐＨ感応性染料は、反応チャンバまたは容器内に固定化されている、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２９】
ｐＨ感応性染料の組み合わせは、溶液内、または１つ以上の３Ｄ構造上、または反応チャンバまたは容器内に固定化されている、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記印刷電子要素は、ナノ粒子、ナノチューブ、グラフェン、またはそれらの組み合わせである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記印刷電子要素は、原子層堆積法、蒸着法、インクジェット印刷法、ロール・ツー・ロール印刷法、スクリーン印刷法、またはそれらの組み合わせによって印刷されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３２】
トランジスタ、制御回路、信号回路、ディスプレイ回路、電池、およびデータ記録と電力供給のための入出力をさらに備えた、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３３】
ｐＨの変化を測定するためのデバイスであって、テストラインと、コントロールラインと、結合パッドと、を含む印刷センサシステムからなるデバイス。
【請求項３４】
吸着パッドをさらに備えた、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記デバイスは、Ｙｅｓ／Ｎｏ半定量的または定量的表示、以前に線が読み取られていない線の出現、白色背景上への線の出現、異なるパターンの出現、色変化、線の消失、またはそれらの組み合わせ、を提供する、請求項３２のデバイス。
【請求項３６】
アッセイ結果に関連するテキスト情報をともなう、少なくとも１つの発光ダイオードまたは発光ダイオードのアレイが表示される、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３７】
医療用検査デバイスであって、印刷電池と、印刷センサと、通信モジュールと、を備え、前記通信モジュールはベースステーションに情報をアップロードする、医療用検査デバイス。
【請求項３８】
検出ゾーンよりも上流の試料載置ゾーンと、報告担体ゾーンと、検出ゾーンと、を有するクロマトグラフィー媒体を備えた統合検査ラテラルフローデバイスであって、報告担体は、試料載置ゾーンと検出ゾーンとの間に配置されている、統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項３９】
前記報告担体は、担体と１つ以上のプロフィシエント酵素とを備えている、請求項３８に記載のデバイス。
【請求項４０】
クロマトグラフィー媒体内で酵素支援型増幅法によって、検体の存在または不在を検出する、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記検体は、抗体により認識されるバイオマーカー抗原である、請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記報告担体は、前記検体およびプロフィシエント酵素と結合する第１抗体を含み、前記捕捉成分は、第１抗体とは異なるエピトープで前記検体と結合する第２抗体を含む、請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４３】
前記報告担体は、ストレプトアビジン、ビオチニル化プロフィシエント酵素、ビオチニル化抗体、および／またはそれらの組み合わせである、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記検体は、核酸配列である、請求項４３に記載のデバイス。
【請求項４５】
前記報告担体は、ＨＩＶ核酸と結合する、請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４６】
１−ヒドロキシル−４−［４−（ヒドロキシエチルスルフォニル）−フェニルアゾ］−ナフタレン−２−スルホン酸カリウム、または４−［４−（２−ヒドロキシエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェノール、または各種反応性ビニルスルフォニル染料、またはそれらの組み合わせである指示染料を備えた、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項４７】
前記指示染料は、反応試薬の中に混合されている、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項４８】
前記ｐＨ指示染料は、反応前に増幅試薬の一部である、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項４９】
前記ｐＨ指示染料は、反応後に添加される、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項５０】
前記ｐＨ指示染料は、薄膜状粒子、微粒子、薄膜、または三次元物体に固定化されている、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項５１】
前記粒子は、ポリマー、多孔質粒子、またはコア・シェル粒子からなる微粒子であり、前記染料は、微粒子に共有結合している、請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５２】
前記粒子は、ポリマー、多孔質粒子、またはコア・シェル粒子からなる、請求項５１に記載のデバイス。
【請求項５３】
１つ以上の粒子は、少なくとも１つ以上の粒子と結合し、個別粒子として存在可能である、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項５４】
前記三次元物体は、外部磁力の影響下にある、請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５５】
前記薄膜は、前記ｐＨ指示染料と共有結合した膜である、請求項５０のデバイス。
【請求項５６】
前記三次元物体は、ヒドロゲルからなるか、または、ミリメートルまたはマイクロメートルサイズの非ヒドロゲル三次元物体の表面に被覆されている、請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５７】
前記非ヒドロゲル材料からの着色された背景の色強度の導入を向上させるために、質量密度を増加させるように、前記三次元物体は、前記非ヒドロゲル材料と混合されている、請求項５６に記載のデバイス。
【請求項５８】
前記三次元物体は、外部磁力の影響下で三次元物体のクラスターを形成する小粒子の集合体である、請求項５６に記載のデバイス。
【請求項５９】
前記三次元物体は、１つ以上のミリ粒子であり、前記ミリ粒子は、外部磁力の影響下で反応容器内で移動する、請求項５８に記載のデバイス。
【請求項６０】
前記ハイドロゲルは、ポリ(２−ヒドロキシエチルメタクリレート)（ＰＨＥＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレングリコールメタクリレート（ＰＥＧＭＡ）、ポリエチレングリコールジメタクリレート（ＰＥＧＤＭＡ）、ポリエチレングリコールジアクリレート（ＰＥＧＤＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、またはポリイミド（ＰＩ）、またはそれらの組み合わせからなる、請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６１】
１つ以上の指示染料が、開始ｐＨのインジケータとして働く、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項６２】
１つ以上の指示染料が、異なるｐＫａの対象となる各ｐＨインジケータとともに用いられる、請求項６１に記載のデバイス。
【請求項６３】
少なくとも２つのｐＨインジケータが開始ｐＨが範囲外にあることを示すために用いられる、請求項６１に記載のデバイス。
【請求項６４】
反応前に線が存在しなかった場合、線または他のパターンの存在が、観察された化学的または生物学的反応を示す、請求項６１に記載のデバイス。
【請求項６５】
比色変化が化学的または生物学的反応の観察結果を示す、請求項６１に記載のデバイス。
【請求項６６】
前記反応を行うするために増幅方法が用いられるとともに、前記方法は、熱サイクリング法または等温法である、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項６７】
前記熱サイクリング法は、ＰＣＲ反応、またはリアルタイムＰＣＲ、または逆転写ＰＣＲである、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記等温法は、ループ介在性増幅（ＬＡＭＰ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）、核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）、転写介在増幅（ＴＭＡ）、ＳＭＡＲＴ（Ｎｕｃｌ．  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．  ２９：ｅ５４，２００１）、ヘリカーゼ依存性増幅（ＨＤＡ）、クロスプライミング増幅（ＣＰＡ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、分岐ローリングサークル増幅（ＲＡＭ）、ニッキング酵素増幅反応（ＮＥＡＲ）、ニッキング酵素介在増幅（ＮＥＭＡ、ＣＮ１００４８９１１２  Ｃ）、等温連鎖増幅（ＩＣＡ）、指数関数的増幅反応（ＥＸＰＡＲ）、ビーコン支援検出増幅（ＢＡＤ  ＡＭＰ）、プライマー生成−ローリングサークル増幅（ＰＧーＲＣＡ）、または他の核酸増幅法であり、また、増幅は、熱サイクリングを要さない、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
核酸増幅を検出するためのキットであって、（ａ）１つ以上の容器と、（ｂ）増幅試薬と、（ｃ）少なくとも１つのｐＨインジケータと、を備えたキット。
【請求項７０】
前記ｐＨインジケータは、１−ヒドロキシル−４−［４−（ヒドロキシエチルスルフォニル）−フェニルアゾ］−ナフタレン−２−スルホン酸カリウム、または４−［４−（２−ヒドロキシエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェノール、または各種反応性ビニルスルフォニル染料、またはそれらの組み合わせである、請求項６９に記載のキット。
【請求項７１】
ｐＨ感知センサ部品と信号強度を計算するための制御回路とディスプレイ画素部品とを備えたｐＨ検出デバイスであって、前記部品は誘電体材料上に印刷されている、ｐＨ検出デバイス。
【請求項７２】
前記誘電体材料は可撓性プラスチックである、請求項７１に記載のデバイス。
【請求項７３】
化学的または生物学的サンプルにおける比色変化を検出するためのデバイスであって、
ａ．電極上に電子的に印刷された少なくとも２つ以上の光伝導体と、
ｂ．前記光伝導体のうち１つを覆う有機フィルムであって、前記光伝導体のうち１つを覆う１つのフィルムは、対照として機能し、検査媒体と相互作用しない有機フィルムと、
ｃ．他の光伝導体の色変化を検出するｐＨ測定デバイスと、
ｄ．電池と、
ｅ．データおよび電力入出力と、
を備えたデバイス。
【請求項７４】
前記フィルムとして用いられている有機材料は、ポリアラニンであり、ｐＨ変化が色変化として反映される、請求項７３に記載のデバイス。
【請求項７５】
ｐＨ変化に従い導電率を測定する印刷電子要素を用いることによってｐＨ変化を検出するためのデバイスであって、
ａ．少なくとも２つの電極が配置され、前記電極は印刷電極であり、基板もしくは検体が配置される、区画または層と、
ｂ．印刷ｐＨ検知材料を含む、それ以降の第２の区画または層と、
ｃ．前記印刷電極と前記基板または検体との間にバリアをもたらすための絶縁体を有する、第３の区画または層と、
を備えたデバイス。
【請求項７６】
測定可能な電圧として抵抗を記録するためのデバイダ回路をさらに備えた、請求項７５に記載のデバイス。
【請求項７７】
前記電圧変化は、電気泳動的に、および／または電気色彩的に表示される、請求項７６に記載のデバイス。
【請求項７８】
化学的および／または生物学的反応を検知するための方法であって、
ａ．電気信号出力を検出することと、
ｂ．化学的および／または生物学的反応においてｐＨが変化するとき、前記電気信号出力をモニターすることと、を含み、前記反応の電子的検出のための前記検出することおよび前記モニターすることの部品のうち、少なくとも一つは、物質上にある
ことを特徴とする方法。
【請求項７９】
前記化学的および／または生物学的反応の検出は、単一のゾーンにおいてなされ、差分出力を用いるか、または、反応中に異なる時点でｐＨを測定する、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記反応は、ＰＣＲ反応、またはリアルタイムＰＣＲ、または逆転写ＰＣＲである、請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記反応は、比色反応である、請求項７８に記載の方法。
【請求項８２】
前記反応は、等温反応である、請求項７９に記載の方法。
【請求項８３】
前記等温反応は、単鎖置換増幅（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄｅｄ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＳＤＡ））、ＤＮＡ増幅、ＲＮＡ増幅、またはそれらの組み合わせである、請求項７７に記載の方法。
【請求項８４】
前記高感度指示染料は、増幅試薬とともに凍結乾燥されている、請求項２３に記載の方法。
【請求項８５】
少なくとも２つのｐＨインジケータが開始ｐＨが範囲外にあることを示すために用いられる、請求項２３に記載の方法。
【請求項８６】
各高感度指示染料は、開始ｐＨのインジケータとして働く、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記等温法は、ループ介在性増幅（ＬＡＭＯ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）、核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）、転写介在増幅（ＴＭＡ）、ＳＭＡＲＴ（Ｎｕｃｌ．  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．  ２９：ｅ５４，２００１）、ヘリカーゼ依存性増幅（ＨＤＡ）、クロスプライミング増幅（ＣＰＡ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、分岐ローリングサークル増幅（ＲＡＭ）、ニッキング酵素増幅反応（ＮＥＡＲ）、ニッキング酵素介在増幅（ＮＥＭＡ、ＣＮ１００４８９１１２  Ｃ）、等温連鎖増幅（ＩＣＡ）、指数関数的増幅反応（ＥＸＰＡＲ）、ビーコン支援検出増幅（ＢＡＤ  ＡＭＰ）、プライマー生成−ローリングサークル増幅（ＰＧーＲＣＡ）、または他の核酸増幅法であり、また、増幅は、熱サイクリングを要さない、請求項７９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスが検査することを意図されている測定値および表示結果を検知、監視、および識別するための、アッセイ検査デバイス、キット、およびその検査デバイスを用いるための方法に関する。生物学的試料、材料、有機または無機試料を含む（しかしそれらには限定されない）、試料中に非常に低濃度に存在する微量の化学的および／または生物学的標的を検出またはモニターする従来のデバイスが入手可能である。上記微量の化学的および／または生物学的標的は、薬理ゲノミクス、病原体の検出およびモニタリング、遺伝的疾病素質の判定、臨床試験のための遺伝的分類、診断、予後診断、感染症の診断およびモニタリング、生体防御、法医学分析、親子鑑別検査、動物および植物育種、食品検査、人物識別、遺伝子組換え生物検査、化学汚染、食品安全性、生産チェーンにおけるモニタリングおよび追跡、生産インラインモニタリング／制御、等の分野における看護／現場／関心の場および実験室での用途をともなう、生物学的または化学的製品、断片または全標的、例えば、核酸配列、細胞、ウィルス、病原体、化学物質等を含むことができる。
【０００２】
本発明は、様々な方法で実現される。１つの方法は、測定されるべき変化、例えばｐＨ等を検知するために、印刷電子要素（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）の使用を通じて行うものである。反応変化を測定するための他の方法では、特に結果を検出するための方法の１つとして、印刷電子要素を用いることによって検出される比色媒体（色変化で指示される、または可視化される色の変化）の使用を通じて行うものである。さらに、印刷電子要素センサは、統合ユニット上で測定結果を表示するために用いられる。
既存のいくつかのデバイスは、例えば、ラテラルフローデバイスや、診断アッセイにおいてそれらを用いるための方法である。米国特許出願番号ＵＳ  ＳＮ１４／３４５，２７６の全内容は、本明細書中に参照として組み入れられている。ＵＳ  ＳＮ１４／３４５，２７６に開示されている方法およびデバイスは、提供される試料内に非常に低濃度で見出される化学的、生物学的、および材料標的等の標的を検出したり監視したりするのに有益である。しかしながら、ＵＳ  ＳＮ１４／３４５，２７６の方法およびデバイスは、本発明の方法、デバイス、およびキットを利用していない。
本発明においては、ラテラルフローデバイスに加えて、紙上マイクロ流体燃料電池を用いてもよい。
【０００３】
現時点まで、印刷電子要素は様々な技術分野において用いられている。しかしながら、本発明のデバイスの表示態様は、検査の結果を表示するために初めて印刷電子要素を用いている。これらの印刷電子要素は、少なくとも１つの印刷回路ディスプレイおよび／または印刷された形態の電池を含む。また、センサモニタ、ディファレンシャルレディユニット、および／またはディスプレイユニットは、その電子要素を印刷された形態で有する傾向があることが決定されてきた。回路、ディスプレイ、および電池等のこれらの電子要素はすべて、デバイスによって測定されることが意図されている結果を読み取るために、ラテラルフローデバイス等（ただしこれに限るものではない）の医療用デバイス上に配置されている。
【０００４】
印刷エレクトロニクスは、電気的装置を様々な基板上に一般的な印刷機械を用いて作製するために用いられる印刷の方法である。パターンは、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、およびインクジェット法等で材料上に印刷されるが、なぜなら、これらのプロセスは、一般に安価なプロセスだからである。そして、電子的に機能的な電子または光学インクが基板上に用いられ、薄膜トランジスタや抵抗等のアクティブまたはパッシブ素子を形成する。
印刷電子要素という用語は、１つ（またはそれ以上）のインクが炭素系化合物からなる有機電子要素やプラスチック電子要素を意味する。印刷エレクトロニクスはまた、そのプロセスを指定し、選択された印刷プロセスの特定の要求によっては、各種の溶液ベースの材料を利用することができる。これは、特に、有機半導体、無機半導体、金属導体、およびナノ微粒子等を含む。
【０００５】
印刷電子要素の作製には、ほとんど全ての工業的印刷方法が採用される。
印刷の最大の利点は、低コストである。より低いコストは、より多くの用途での使用を可能にする。一例は、商取引および交通における非接触式識別を可能にするＲＦＩＤシステムである。また、フレキシブル基板への印刷は、電子要素が曲面上に配置されることを可能にする。
本発明は、さらに、診断的遺伝子検査、血統および品種選択検査、遺伝子修飾有機体検査、病原体の検出、遺伝子型決定、変異検出、処方指示または臨床治療のためのコンパニオン遺伝子検査、癌の型の検出、癌のモニタリングおよび予後診断に関する。遺伝子検査は、臨床用途、食品産業、法医学検査、個人鑑別、病原体伝染監視、新たな疾病の系統の検出において、広く用いられている。この遺伝子検査は、検体からの核酸の検出および特定にまつわる広範囲な技術をカバーしている。例としては、ＤＮＡ塩基配列決定、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、ＤＮＡマイクロアレイ、制限断片長多型（ＲＦＬＰ）等が挙げられる。本発明は、印刷電子要素の使用を通じ、または染料ｐＨインジケータを使ったシステムを用いて、あるいはその両方により、そのような検査を行うための改善された手段を提供する。
【０００６】
多くの場合微量で発見される核酸を検出するための従来の方法は、試料を処理し、標的を増幅し、増幅を検出するため、複数の装置および工程を必要とする。核酸、ＤＮＡまたはＲＮＡの増幅は、すでに確立されており、今日、異なるアッセイの要件に対応する様々な方法がある。既存の、検出電気信号を用いる、ＰＣＲのためのヌクレオチド挿入をモニターする反応方法でさえも、本発明の印刷電子要素や比色分析法は用いていない（米国特許第７８８，０１５号および第８，１１４，５９１号参照）。
【０００７】
熱サイクリングに基づくポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）ベースの増幅は、コピー数の多型または一塩基多型等のような、遺伝的多型と同じく核酸の検出において信頼性が高いことが示されている。この方法は、臨床的および法医学的用途等の最も統制を要求する用途のための標準的方法として確立されている。核酸増幅の方法に関わらず、増幅産物は可視化の方法なしには検出できない。現在の核酸の可視化方法は、増幅反応に蛍光プローブを取り付けることに関係している。これらのプローブは、ＴａｑＭａｎ検出オリゴおよび二本鎖ＤＮＡキレート剤における蛍光タグ、Ｓｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎ、または反応生成物に感応する他の蛍光化学物質を含む。この種の検出においては、蛍光分子からの高い陽子放出のため、蛍光化合物は必要不可欠であり、その発光は、反応生成物の存在によってのみ検知可能である。その発光は、ＴａｑＭａｎ検出オリゴの蛍光プローブが増幅産物とハイブリッド形成しＤＮＡポリメラーゼによって切断された、またはＳｙｂｒＧｒｅｅｎが増幅産物とキレートされたときにのみ発生する。
【０００８】
しかしながら、それらの蛍光化学物質は光への露出に対して敏感であり、冷蔵等の特別な保存条件を必要とする。外光への露光は、不可逆的な損傷である、光退色と呼ばれる現象を蛍光化学物質に引き起こす。いかなる蛍光法についてもまた、励起光源が発光を引き起こすために必要とされる。測定可能な発光を生じさせるために蛍光プローブを励起させるのに、通常、紫外線光源が励起光源として用いられる。一例は、米国シアトルのＰＡＴＨのＰａｕｌ  ＬａＢａｒｒｅ（ＰｌｏＳ  Ｏｎｅ  Ｖ６，Ｉｓｓｕｅ６、ｅ１９７３８）により公開されており、その全体は参照として組み入れられている。蛍光放射は、増幅産物であるピロリン酸塩が蛍光化学物質のクエンチングを軽減する時に可能である。紫外線光源が必要とされ、手持ち式紫外線ＬＥＤにより供給される。光の強度は、生成物の量および外光の状態に依存する。未知の試料を陽性対照および陰性対照と比較する場合、単一の紫外線ＬＥＤでは、全ての３つの試料に均一な照明を与えることができない。器具の助けなしに、陽性の反応を陰性の反応から区別するのは困難である。もう一つの混乱要因は、蛍光染料からの一貫性のない発光である。発光は、増幅反応とは別の二次的反応である、２つの金属イオン結合間の交替に依存しているため、一般にＥＤＴＡ血液内に存在する他の金属キレート剤やまたは他の操作変動からの干渉の対象となる。
【０００９】
試料が蛍光読み取り値を阻害または妨害する他の例は、試料が未処理の全血の場合等、溶液がクリアな溶液でない場合である。精密な器具がなくては、１マイクロリットル未満の試料体積を取り扱うのはほとんど不可能である。ほとんどの核酸反応は、５０マイクロリットル以下、一般には２５または１０マイクロリットルで行われるが、試料が濁っていたり強度に着色されている場合、蛍光法は非常に制限される。反応に先立ち、大規模な希釈または精製工程が必要とされる。
【００１０】
ｐＨ感知システムを用いて核酸を検出するための増幅方法は、蛍光染料を用いるよりもむしろ、水素イオンを直接測定する。これは、イオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）をともなうＣＭＯＳチップ技術を利用することにより達成される（「Ａ  ｐＨ−ＩＳＦＥＴ  ｂａｓｅｄ  ｍｉｃｒｏ  ｓｅｎｓｏｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ｃｈｉｐ  ｕｓｉｎｇ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ＣＭＯＳ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」  Ｈａｉｇａｎｇ  Ｙａｎｇ  ｅｔ  ａｌ，  Ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｏｎ−Ｃｈｉｐ  ｆｏｒ  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ａｐｐｌｉｃｔｉｏｎ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｆｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，  ２００５）。水素イオン感知層は、ＣＭＯＳチップのトップ層である窒化ケイ素である。この技術により、費用効率の高い核酸分析がもたらされる。ＣＭＯＳチップにとって電気的に接続されることは必須であり、チップの特殊なパッケージングが測定および増幅反応を行うのに必要とされる。結果として、その方法は高価で困難なものになる。それは、ＣＭＯＳチップの設計と製造の両方に関わる高いコストのために、高価になる。困難なのは、少なくとも以下の２つの理由による。１．ピンホールまたは小さなパッケージングの欠陥を介した増幅液漏れによるショートの危険性、および、２．検知層、例えば窒化ケイ素と反応成分との間の強い干渉の危険性、による。こうした困難と懸念事項のため、それは遺伝子検査に対するコスト効率がよく簡便な解決策ではない。
【００１１】
そのため、本発明はまた、読み取り可能な電子データのセットを作成し、または核酸増幅の存在における色の差を作成する、新規な方法、デバイス、およびキットに関する。いかなる反応においても、反応後に反応容器をしっかりと密封して保つことは極めて重要である。これは、先に増幅された核酸により、他のさらなる反応が汚染されるのを防止するためである。反応において試料核酸を加えた後、各種の検出または反応のための必須成分も増幅試薬とともに密封されなければならない。核酸増幅はｐＨの低下を招くことは知られているが、正しい開始ｐＨのチェックおよびそれに伴う必要な調整の実行等、器具の助けを借りずにｐＨ依存核酸増幅をいかにして行うことが可能かは知られていない。また、余分の染料成分によって反応を阻害されることなく、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）等の核酸増幅をどのようにして行いうるかということもまた知られていない。例えば、通常のＰＣＲ反応において、１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ以上の濃度が常に増幅試薬に含まれている。現行の方法では、ｐＨの変化がバッファによって阻害されないように、総バッファ容量は、５ｍＭ以下、好ましくは２ｍＭ以下、好ましくは１ｍＭ以下に制限されている。
【００１２】
ｐＨ染料にまつわるもう一つの問題は、染料が増幅反応を阻害するということである。１ｍｇ／ｍＬの濃度のブロモチモールブルー等のｐＨ指示染料は、良好な色強度を示すが、それはＬＡＭＰ反応を完全に阻害する。核酸増幅法において溶解性の染料を用いるとき、染料と増幅成分との接触を制限することは極めて重要である。これは、希釈によって、または分子接触表面積を制限することによって行われる。希釈によって、染料の濃度は、その干渉が最小限に抑えられるように制限される。より好ましい方法においては、染料は溶解性であるべきではなく、染料の増幅試薬に対する分子接触表面積が劇的に減少するように、増幅試薬と接触する固相状態で染料は存在する。
増幅では、余分のトリスバッファーの存在なしに、安定した開始ｐＨを提供することが可能である。容器が密封されたままであれば、反応からの染料の色は何日も変化することがない。
【００１３】
Ｍｇイオン濃度と増幅の開始ｐＨによって、増幅後のｐＨ変化は陽性または陰性になる。そのため、開始ｐＨを制御することが重要である。そして、開始ｐＨは、調整のために、弱いバッファ−成分を添加すること、または酸／塩基を添加することによって設定される。したがって、ｐＨ染料が増幅試薬と事前混合されるとき、開始ｐＨが正しいかどうかをｐＨメーターを必要とせずに知ることは簡単である。
染料成分は、溶解性であるかまたは反応と接触する固体表面に存在するので、ＩＳＦＥＴとは異なり、反応容器の形態には制限がない。目視読み取りのため、少なくとも容器の一部分は、目視のために完全には不透明ではない部分であるべきである。全てのプロセスは、専用の反応カートリッジを設計する必要がなく、セフィエド（Ｃｅｐｈｅｉｄ）社のＸｐｅｒｔやバイオファイア（ＢｉｏＦｉｒｅ）社のＢｉｏｆｉｌｍ  Ａｒｒａｙ等の場合のように、市販の反応バイアルで対応可能である。
【背景技術】
【００１４】
アッセイ検査は、検査試料を分析するために用いられており、特に、そのような用途のためのラテラルフローデバイスは、使用が容易であり、また、比較的安価であるため、ポイントーオブ−テスト用途において用いられている。本明細書中に参照として全体が組み入れられている米国特許出願ＵＳ  ＳＮ１４／３４５，２７６を参照のこと。これらの確立された読み取り可能デバイスは、通常、検体が着色粒子と接触したときに可視化されるように、金、ラテックス、または蛍光の着色粒子に依存している。その結果得られた色が、ユーザによって目視される。このように、着色パターンのユーザ解釈が存在するため、結果をどのように解釈するかについて一貫性の欠如が生じうる。
【００１５】
こうした着色パターンの潜在的解釈の軽減を支援するため、ラテラルフロー膜の検査ゾーン上の着色または蛍光のパターンを別体の電子リーダーがスキャンして読み取る、デジタルラテラルフローアナライザが開発されてきた。このタイプのメーターの例としては、ＥＳＥＱｕａｎｔラテラルフロー免疫測定リーダー（ＥＳＥＱｕａｎｔ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｆｌｏｗ  Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ  Ｒｅａｄｅｒ）や、アイデックスラボラトリーズ（ＩＤＥＸＸ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）社製のスナップショットＤｘ（ＳＮＡＰｓｈｏｔ  Ｄｘ）アナライザ等がある。
【００１６】
市販のタイプのデバイスのうちいくつかは、その使用にともなう固有の問題を有している。例えば、リーダー−カセットアプローチでは、デバイスが高価になる。ほとんどのこれらの状況においては、使い捨てのメーターがラテラルフローデバイスのフローイングに組み込まれている。そのようなデバイスの一つは、線の出現をモニターするために反応領域での着色線を光学的に検知する、クリアブルー（Ｃｌｅａｒ  Ｂｌｕｅ）妊娠検査デバイスである。この種のデバイスは、２つのラテラルフローアッセイ（ＬＦＡ）ストリップと、光学センサ、プロセッサ、ＬＣＤ（液晶表示装置）、および電池等の適切な電子部品を備えたプリント配線基板（ＰＣＢ）とを有している。この種の検査デバイスは、ｈｃＧ、妊娠マーカーにＬＦＡを用いる。一方のＬＦＡは較正対照であり、他方は検出ストリップである。
【００１７】
残念ながら、この種のデバイスは、電子部品が一度限りの使用の後に廃棄されるため、極めて無駄が多い。さらに、そのようなデバイスの製造には複数の工程が要求され、そのためコストが増加する。したがって、そのようなデバイスが簡単に製造でき、また、一度限りの使用後に廃棄されないデバイスが求められている。
例えば、今日、様々な電子要素において、ポリマーおよび他の分子等のような導体および半導体材料が使用されている。そのような使用は、従前の電子要素の代わりにそのようなデバイスにおいて用いられる有機電子要素（および無機電子要素）を備えた、モバイルサービスにおける表示装置を含む。
【００１８】
電子要素の使用の一例は、無線自動識別（ＲＦＩＤ）であるが、メモリ入力とともに１００ｋＨｚの周波数のアンテナおよび高速スイッチングトランジスタの開発は未だ追求されている。有機トランジスタは、テストアッセイ等のような用途のための、表面への電子要素の設置に対する解決法であるかも知れない。
紙への有機電子要素の付加は、読み取り誤り、偽造、違反、およびセキュリティ問題に関わる問題を軽減する。
【００１９】
本発明がこの技術の欠点を克服する一つの方法は、トランジスタ用途および他の用途に対応する電子インク材料を利用することによる。本発明は、電荷輸送を変調し、ディスプレイに用いられ、また電力貯蔵または変換のためにも用いられる、材料系とともに用いられる、一つの機構またはスイッチ現象を提供する。
紙は、人間によって最も多く製造された製品であるので、有機／無機電子要素に用いられる合理的な基板である。紙は、本発明の根拠を形成する数多くの経路および材料堆積工程の使用を減らすことができる。
【００２０】
印刷技術は、シート方式やロール・ツー・ロール方式の印刷法を含む。シート方式インクジェット法やスクリーン印刷法は、典型的には、少量で高精度な仕事に用いられる。グラビア法、オフセット法、およびフレキソ印刷法はまた、大量生産用に用いられる。オフセット法やフレキソ印刷法は、主に無機および有機導体に用いられる一方、グラビア印刷法は、特に品質に敏感な層に適している。有機電界トランジスタおよび集積回路は、大量印刷の方法によって製造される。
スクリーン印刷法もまた、ペースト状の材料からパターン化された厚い層を製造する能力のため、電子要素を製造するために用いられる。
エアロゾルジェット印刷法は、印刷電子要素を利用する他の方法の一つである。エアロゾルジェットプロセスは、８０°Ｃまで加熱され直径およそ１〜２マイクロメーターの液体微粒子となるインクの霧化で開始される。霧状化された液体微粒子は、ガス流に乗せられて印刷ヘッドへ運ばれる。
【００２１】
マイクロコンタクト印刷法やナノインプリントリソグラフィー等、印刷と類似点を持つ他の方法もまた有益である。ここで、μｍサイズおよびｎｍサイズの層は、それぞれ、ソフトおよびハード形態をともなうスタンピング類似の方法によって作製される。多くの場合、実際の構造は、減算的に、例えばエッチマスクの成膜またはリフトオフプロセスによって作製される。例えば、ＯＦＥＴ用の電極が作製されてもよい。
印刷エレクトロニクスには、有機材料および無機材料の両方が用いられる。インク材料は、溶液、分散液、または懸濁液等、液体状で利用できなければならず、また、それらは導体、半導体、誘電体、または絶縁体として機能しなければならない。
【００２２】
有機印刷エレクトロニクスは、印刷、電子工学、化学、および材料化学、とりわけ有機および高分子化学の知識および開発を統合したものである。有機材料は、デバイス、回路設計および最適化、ならびに製造方法に影響を及ぼす構造や動作や機能性に関して、従来のエレクトロニクスとは部分的に異なる。
共役高分子の発見およびその可溶性物質の開発は、最初の有機インク材料をもたらした。この類のポリマーからの材料は、導電性、半導体性、電界発光性、光起電性等の特性を有している。
【００２３】
有機半導体は、ポリ(スチレンスルホネート)がドープされたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリ（アニリン）（ＰＡＮＩ）、等の導電ポリマーを含む。これらのポリマーは、異なる配合で市販されており、それぞれインクジェット、スクリーンオフセット印刷、または、スクリーン、フレキソ、グラビア印刷を用いて印刷される。インピーダンス変化によりｐＨ変化を感知するためのポリアラニン層を利用したフレキシブルセンサの使用が、Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ２０１１  Ｆｉｆｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅにおいて提示された「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐＨ  ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ  ｌａｙｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｉｍｐｅｎｄａｎｃｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」と題するアブストラクトにおいて開示されている。
無機電子要素は、高度に秩序だった層および界面を提供する。
銀ナノパーティクルは、フレキソ法、オフセット法、およびインクジェット法とともに用いられる。金粒子は、インクジェット法とともに用いられる。
他の重要な基板の基準は、前処理（コーティング、コロナ）に調整されうる、低い粗さと適切なぬれ性である。従来の印刷とは対照的に、通常、高い吸光性は不利益である。
【発明の概要】
【００２４】
本発明の目的の一つは、デバイスの電子システム部分が有機半導体材料または無機材料を用いて印刷されている印刷電子要素を利用することにより、医療用検査デバイスアッセイ、デバイス、およびキットを提供することである。
本発明は、センサとして、機能的な化学／有機電界トランジスタを提供する。さらにまた、本発明は、コントローラおよび目視可能な形の結果の読み取り機としての、機能的プリンタブル検出回路を提供する。
加えて、本発明は、ＰＩＴレベルにしたがって導電率が変化する印刷可能部品および材料を用いることよって、プログラマブルインターバルタイマ（ＰＩＴ）を測定するためのセンサデバイスを提供する。
【００２５】
本発明において有用な有機材料は、ポリアニリン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ペンタセン、ポリトリアリールアミン、５’，５−ビス−（７−ドデシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−２，２’−ビチオフェン、ポリエチレン、ナフタレン、および／またはポリ（４，４’ジデシルビチオフェン−コ−２，５−チエノ［２，３−ｂ］チオフェン）等の材料を含む。本発明において有用な無機材料は、五酸化タンタル、塩化銀、銀ペースト、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、および／または他の鉱物半導体、金属、および金属酸化物を含む。加えて、ナノ粒子、ナノチューブ、および／またはグラフェンもまた本発明において有用である。
【００２６】
本発明の他の目的は、印刷法によって製造された、本発明のトランジスタ、抵抗器、キャパシタ、ダイオード、インターコネクタ、および他の関連する電子要素を含むものである。本発明において有用な印刷法は、原子層堆積法、蒸着法、インクジェット印刷法、ロール・ツー・ロール印刷法、および／またはスクリーン印刷法である。
また、したがって、本発明の他の目的は、これらの部品を大量生産システムを利用することによって印刷するための新規な方法を提供する。例えば、インクベースのロール・ツー・ロール印刷法は、何百万もの本発明の電子部品を印刷することができ、それによって製造コストを減少させ、かつこれらのデバイスの全体的な使用を容易にする。
【００２７】
さらに、本発明は、軽量であるという利点を有するとともに、部品に高い可撓性を提供する。フレキシブルセンサは、このようなデバイスのラテラルフローストリップに良好な接触を供給するが、そのようなデバイスの膜構造に対する潜在的な損傷を回避する。さらに、印刷電子要素の実際の重量は、典型的なプリント基板（ＰＣＢ）部品（これらはプリント基板や、パッケージ化されたロジックおよびメモリチップ、抵抗器、インダクタ、およびキャパシタ等の個別部品を含む）よりもはるかに軽いため、ラテラルフローストリップは、さらに潜在的な損傷から保護される。
【００２８】
本発明は、例えばシート上など、単一のシステム内にセンサを組み込む。このように、使い捨てのシステムが、電子化学トランジションを所望の特定の物質に取り付けるように統合することによって構築されうる。さらに、各種の電子信号を、潜在的にここで提供される数値を表示するために、さらに増幅およびデコードすることができる。
したがって、本発明は、数多くの部品の使用を解消するような方法で印刷された、プリンタブル電子センサシステム、トランジスタ、センシングトランジスタ、制御回路、信号処理回路、表示回路、そして随意に電池を含んでいる。
本発明の一実施形態は、一定の期間にわたってセンサからの電気信号をモニターするために印刷された論理回路である。
【００２９】
したがって、本発明の方法を実行するための他の実施形態は、例えば、核酸増幅等の試料が基板上のマイクロ流体チャネルを通って流れ、それが連続的に流れながらチャンネルの長さに沿って連続的に繰り返すのに適した基板または基体内に設けられた温度ゾーンを通過する、ｐＨ指示方法である。ｐＨ指示染料は、ここに記載されるラテラルフローデバイス等、全てのＰＣＲおよび他の実施形態に組み込まれてもよい。この方法、デバイス、および／またはキットを用いたときの観察された読み取り値は、反応結果読み取り値を示す他の観察結果のうち、色の変化、当初は線がなかった場所への線または他のパターンの出現、白色背景上の線の出現、または陰性結果を示す線の消失である。
【００３０】
概して、上記は熱サイクリングを行うように設計されたＰＣＲシステムを説明しているが、例えば単鎖置換増幅（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＳＤＡ））等、様々な恒温核酸増幅技術が知られており、そして、そのような技術を用いたＤＮＡまたはＲＮＡ増幅もまた、本発明にしたがって同様にモニターされてもよい。
【００３１】
本発明の１つの目的は、試料と混合される前に増幅試薬と混合される少なくとも１つのｐＨ指示染料を提供することである。試料を加えた後に増幅反応があるとき、ｐＨ変化はｐＨ指示染料の色変化を引き起こす。水素イオンに対して透過可能であるがＤＮＡポリメラーゼや核酸にはそうではない固体マトリクスに染料が固定化されているとき、色変化は、肉眼で観察することがより簡単である。異なる透過性のため、固体マトリクス中の染料濃度を増加させることによって、反応を阻害するリスクを増大させることなく、光学濃度を増加させることが可能である。ｐＨインジケータは、粒子であってもよく、または粒子に固定化されていてもよい。粒子のサイズは、染料または色の選択によって限定されない。粒子のサイズは、反応容器または条件の選択にのみ関連する。染料は、その増幅反応への干渉を最小限に抑えるように、フィルムまたは容器の表面に固定化されてもよい。
本発明の他の目的はまた、例えば、核酸増幅を検出またはモニターするために用いられるｐＨ感応性染料を提供することである。染料は、溶液内、ビーズまたはストリップ等の三次元物体上、または容器や区画内に含まれていてもよく、またはそれらの組み合わせにおいて含まれていてもよい。
【００３２】
ビーズの使用は、有利に用いられる。ビーズは、シリカ、ポリスチレン、アガロース、またはデキストラン等、染料の付着のための適切な材料から合成された球体状粒子である。粒子は、コア・シェル構造を用いて合成されてもよく、そのため、粒子は常磁性材料および染料ヒドロゲルの両方によって形成されてもよい。例えばシリカ製のビーズは、溶液中でビーズが一定の位置を保ったり、反応バイアルを反転させることによってビーズを溶液外へ動かすことが簡単なように、高い密度を有している。
本発明は、また、利点として、溶液中の、またはビーズ等の１つ以上の３Ｄ構造上に固定されたｐＨ感応性染料の使用により、これらのアッセイの結果を可視化するための１つの方法としての比色検知の使用を有する。また、本システムは、上記の組み合わせを用いてもよいが、反応チャンバまたは容器内で行われてもよい。
【００３３】
本発明の他の目的は、したがって、印刷電子デバイスまたは比色分析メカニズムによっ
て、観察可能なｐＨまたは視覚信号を生成するラテラルフロープラットフォームを提供することである。この目的は、少なくとも３つ以上の方法の組み合わせで実現される。１つの方法は、印刷電子光伝導体によって検出される（色が変化する、または可視化される）比色媒体の使用によるものである。他の方法は、異なる電圧出力をともなう（センサが異なるｐＨに曝されたとき変化が記録される）印刷電子センサ、および、統合されたディスプレイユニット上に結果の表示を行う（センサが異なるｐＨに曝されたとき変化を記録するための）印刷電子センサを用いるものである。読み取り値は、初期の基準線で、また、一定の期間にわたって採取される。そして、その変化が記録され、化学的または生物学的反応によって影響を受けている閾値ｐＨ変化の観察がなされる。
【００３４】
本発明のデバイスの好ましい実施形態において、センサは、イオン感応型電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）である。ＩＳＦＥＴは、ＰＩＴを感知しｐＨ値をモニターするために用いられる。ＯＦＥＴ（有機電界効果トランジスタ）もまた有益である。
本発明の他の目的は、したがって、印刷電子デバイスによって観察されるｐＨまたは視覚信号を生成するヌクレオチド検出プラットフォーム（定量的および／または定性的検出）を提供することである。このプラットフォームで用いられる増幅方法は、特に、恒温またはＰＣＲであり、以下の３つ以上の方法またはそれらの組み合わせにより実現される。
１）（色が変化するまたは可視化される）比色媒体（ｐＨ染料等）が印刷電子光伝導体によって検出される；２）異なる電圧出力をもたらす（センサが異なるｐＨに曝されたときインピーダンスが変化する）インピーダンス印刷電子要素センサ；および／または３）組み込みディスプレイユニット上に結果の表示をもたらす（センサが異なるｐＨに曝されたときインピーダンスが変化する）インピーダンス印刷電子センサ、の３つである。
【００３５】
本発明のＩＳＦＥＴの一実施形態では、デバイスは、コントロールゾーン、検査ゾーン、およびバックグラウンドゾーンの間でどんな活動が生じているかをモニターするため、示差測定用に印刷されている回路を有している。（図１参照。）
本発明の一つの選択的な特徴は、可撓性基板またはプリント配線基板上に搭載されたフレキシブルセンサ部品およびＡＳＩＣチップを含むハイブリッドな方法を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本図は、検査ゾーン（ＩＳＦＥＴ１）とバックグラウンドゾーン（ＩＳＦＥＴ２）、コントロールゾーンＩＳＦＥＴ３、でのセンサー間の信号差を測定するための基本的な示差モード回路を示す。
【図２】検査ゾーンでのｐＨ変化をモニターする、本発明の構成。
【図３】色変化によってモニターされた酵素依存性ｐＨ値である。
【図４】本発明のｐＨインジケータを示し、１は試料パッドであり、２は結合パッドであり、３はクロマトグラフィー膜であり、４はテストラインであり、５はントロールラインであり、６は吸収剤パッドであり、８は支持材である。
【図５Ａ】本図は、個別部品を利用した従来のシステムを表している。
【図５Ｂ】本図は、全システムを僅か２〜３の工程で作製するための材料の使用を表している。
【図６】各染料フィルムの色は、ｐＨ範囲に対応している。
【図７】写真は、２Ｃ１９遺伝子型判定のためのＬＡＭＰ反応におけるｐＨフィルムの色反応を示している。
【図８】Ｋ１化学薬品がフィルム、セルロース粒子、および可溶性分子の形態で検査される。
【図９】本写真は、ＬＡＭＰ反応の前の各チューブ内の染料の色を示す。
【図１０】本写真では、最下行のＬＡＭＰ反応において増幅がない場合、センリョウの色が変化しないが、最上行のＬＡＭＰ反応において増幅が生じる場合、チューブ内で染料の色が変化することを示す。
【図１１Ａ】これは、増幅検出検査のための２つの別個のフィルムを示す。
【図１１Ｂ】これは、増幅検出検査のための２つの別個のフィルムを示す。
【図１２】ブロモチモールブルーは色変化を生じず、ｐＨは変化しないままである。
【図１３】本図は、センサの例とｐＨ検査結果を示す。
【図１４】ＬＡＭＰ反応の前、各チューブの染料色はピンクである。
【図１５】その後、チューブ１〜７については、染料色が黄色に変化し、チューブ８〜１０についてはピンクのままである。
【図１６】本チャートは、陽性および陰性識別反応を示す。
【図１７】これらは、レーン１〜７におけるＬＡＭＰ増幅を示す、アガロース電気泳動写真である。
【図１８】これは、ＤＮＡに関して陽性または陰性である反応の前の染料色を示す。
【図１９】これは、ＤＮＡに関して陽性または陰性である反応の後の染料色を示す。
【図２０】これは、反応の前の染料色への全血の効果である。
【図２１】これは、反応の後の全血の効果である。
【図２２】これは、溶液を染料から振り払った後の固定化された染料の色を示す。
【図２３】これは、アガロース電気泳動を用いた各チューブからのＬＡＭＰ反応である。
【図２４】これは、染料の存在をともなうＰＣＲ反応の結果を示す。
【図２５】これは、架橋ポリマーマトリクスへのｐＨ指示染料の物理的捕捉および化学的リンケージの模式図である。
【図２６】これは、ヒドロゲルスラブが用いられたときの反応と反応無しとの間の色の差を示す。
【図２７】これは、２ｍｍ径の酢酸セルロースボール上のポリウレタンのｐＨ応答性染料結合ヒドロゲルの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明のデバイスのうち１つは、図２に示すように、結合パッド（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ  ｐａｄ）と、吸着パッドと、テストラインと、コントロールラインと、を含んでいる。試料が結合パッド上に載置されたとき、毛管力によって、その試料はテストラインに向かって移動する。試薬は結合パッド内（これは試料採集管であってもよい）にある。中央において、その２つは、印刷モニタによってテストラインとコントロールラインで分離されていてもよい。検体が存在するとき、免疫複合体がテストラインに形成される。コントロールラインは、活性試薬が存在していることを示す。随意に、ストリップは、クロマトグラフィー用膜を含んでいてもよい。
【００３８】
電子要素の印刷は、これまでも開示されているが、診断用デバイスにおいてではない。電子要素の印刷に用いられる技術は、有機ＬＥＤディスプレイ、フレキシブルタッチスクリーン、ＲＦＩＤスーパーキャパシタ、および光起電膜を含む。表示部として用いられる有機ＬＥＤは、異なる色またはフォントでＹｅｓ／Ｎｏアンサーを示すことができる。
スマートパッケージングもまた、ＯＬＥＤとして用いることができる。本発明のデバイスは、事前設定されたメッセージをＯＬＥＤを用いて示すことができる。
ＲＦＩＤは、在庫管理および偽造防止に用いることができる。印刷電子要素の集積により、偽造防止が可能になる（例えば、本発明によって、デバイスが未使用である、または盗まれていない、またはデバイスが許可されていない場所で使用されていない、といったことを確かめるためのローカル／リモートデータベースに対するデバイスのシリアルコードの検証が成し遂げられる）。本発明において、そのデバイスはどんな標的を検出しなければならないかがわかっており、結果とともに標的を表示する。
【００３９】
一例として、印刷電子要素上のインターコネクタは、導電性インクとして用いられる銀を用いてもよい。本発明の回路は、ディバイダ、コンパレータ、ＮＯＴゲート、および増幅器を含む、導電性インク、半導体インク、ドーピング、および誘電体を用いる。
本実施例におけるすべてのプライマーは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＤＮＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社またはＴｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ社により合成される。反応中のｐＨ染料の存在は、増幅反応に最小限の影響しかもたらさないため、増幅試料の組成を変更する必要はない。唯一の例外は、デオキシヌクレオチドがマグネシウムイオンと錯体を形成するように、マグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）は、例えば１．５ｍＭ、または望ましくは２ｍＭ以上、と、十分に多くなければならないということである。
【００４０】
ＬＡＭＰは、そのＤＮＡと交雑するために、また、特定の対象となるシーケンスを標的とするために、プライマーを用いる二本鎖ＤＮＡの増幅のプロセスである。増幅は、新たに合成された鎖と標的配列の指数増幅およびポリメラーゼの鎖置換反応により、後に外側プライマーによって置き換えられる内側プライマーからテンプレートＤＮＡ伸長部とプライマーが交雑を形成することにより実現する。
【００４１】
プライマー、デオキシヌクレオチド（ｄＮＴＰ）、反応バッファー、指示染料、およびポリメラーゼを、特定のステップの順序なしに前もって混合するが、ただし、非特異反応を防ぐために、ポリメラーゼだけは最後のステップにおいて添加される。非凍結乾燥製剤を用いる反応については、上記試薬は、非特異反応を防ぐため、冷却箱上で混合されるべきである。精製ヒトゲノムＤＮＡ、動物ＤＮＡ、植物ＤＮＡ、新鮮なヒト全血、ラムダＤＮＡ、ｐＵＣ１９プラスミド、異なるウィルス、自然発生型または合成の、またはキメラ型の、核酸のセグメント、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、モーフォリノおよびロックド核酸（ＬＮＡ）、グリコール核酸（ＧＮＡ）、トレオース核酸（ＴＮＡ）、および合成塩基等の人工核酸類縁体、または、その他ＲＮＡ等の核酸テンプレート、等の、試料ＤＮＡは、もし加熱が必要とされる場合は容器を密封して加熱する前に、最後のステップで添加される。増幅反応の終点で、反応容器は、肉眼により、または単純なカメラにより観察される。
本発明を形成する他の標的は、ペプチド、ポリペプチド、糖タンパク質等のリポタンパク質、アルファフェトプロテイン（ＡＦＰ）、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）、アミロイドベータ、およびＨＩＶｐ２４タンパク質等のリポタンパク質のアミノ酸配列を含むが、これらに限定されるものではない。
加えて、細菌莢膜多糖類等の糖鎖ポリマーおよび菌体内毒素等のリポ多糖も本発明において用いられる。
【００４２】
本発明の方法、デバイス、およびキットを用いて診断される特定のウィルスおよび／または細菌性疾患は、とりわけ、Ｂ型肝炎（ＨＢＶ）、Ｃ型肝炎（ＨＣＶ）、ヘルペスウィルス、ＨＩＶ、ヒトパピローマウィルス（ＨＰＶ）、エボラウィルス、エビの白斑病、ネコ白血病ウイルス等を含むが、それらに限定されるものではない。これらの診断に関連し、本発明のデバイス、キット、および方法を形成するタンパク質は、組換え核タンパク質、ザイールエボラウイルスの糖タンパク質、およびＳ遺伝子タンパク質、さらに、Ｂ型肝炎核マルチエピトープ、抗ＨＣＶ免疫グロブリンＧ、および組換えＢウィルス糖タンパク質を含む。
【００４３】
本発明によって診断される細菌性疾患は、梅毒、クラミジア、および淋疾を含む。
凍結乾燥試薬が用いられるときは、第１の工程は、試料標的を加える前に、乾燥した試薬を水で再懸濁させることである。残りの工程は、非凍結乾燥反応において説明されるのと同様の順序に従う。
【００４４】
本実施例はまた、比色法測定および電子印刷法の使用によりｐＨ変化を測定するためのデバイス、キット、および方法を提供する。
ＰＣＲモニタリングのための統合されたアクチュエータ（ヒータ）を備えた、シリコンのナノリットル反応チャンバが製造されたものが存在する。例えば、Ｉｏｒｄａｎｏｖ  ｅｔ  ａｌ．  ”Ｓｅｎｓｏｒｉｓｅｄ  ｎａｎｏｌｉｔｅｒ  ｒｅａｃｔｏｒ  ｃｈａｍｂｅｒ  ｆｏｒ  ＤＮＡ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ，  ＩＥＥＥ  （２００４）  ２２９−２３２”（その全体はここに参照として組み込まれる）参照のこと。上記論文においてＩｏｒｄａｎｏｖ  ｅｔ  ａｌ．により記されているように、未処理のシリコンおよび標準シリコン関連材料は、Ｔａｑポリメラーゼの阻害剤である。それゆえ、シリコンおよびシリコン関連材料、例えばシリコンゲルマニウムまたは着色シリコン（以下「シリコン」）が核酸増幅のための容器またはチャネルの製造のために採用される場合、それは、通常、シリコンによるポリメラーゼ効率の減少を防ぐため、ＳＵ８、ポリメチルメタクリレート、パースペックス（Ｐｅｒｓｐｅｘ）ＴＭ、またはガラス等のような材料によって覆われる。
【００４５】
ＰＣＲ用の微細加工シリコン・ガラスチップはまた、本明細書中に参照としてその全体が組み入れられている、Ｓｈｏｆｆｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．によるＮｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｒｅｓ．  （１９９６）  ２４，  ３７５−３７９に記載されている。シリコンチップは、通常のフォトリソグラフィの手順を用いて製造され、１１５μｍの深さまでエッチングされる。パイレックスＴＭガラスカバーが各シリコンチップの上に配置され、また、シリコンとガラスとが接着される。これらは、本発明において用いられる表面のいくつかの例に過ぎない。他の例は、酸化シリコンを含む。
【００４６】
代案として、ＰＣＲモニタリングのための試料は、マイクロ流体デバイスのチャネルまたはチャンバを通って流れてもよい。このように、例えば、変性、プライマーアニーリング、およびプライマー伸長といった各ＰＣＲステージに適した、連続的に異なる温度ゾーンを通過するチャネルまたはチャンバを通って試料は流れてもよい。
したがって、本発明の方法を実行するための一実施形態において、例えば、核酸増幅のための試料は、基板上のマイクロ流体チャネルを通って流れ、それが連続的に流れながら、チャネルの長さに沿って継続した繰り返しに適した基板または基体内に設けられた温度ゾーンを通過する。ｐＨ指示染料は、上記に記載された全てのＰＣＲ実施形態において組み込まれていてもよい。
【００４７】
概して、上記は熱サイクリングを行うように設計されたＰＣＲシステムを説明しているが、例えば単鎖置換増幅（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＳＤＡ））等、様々な恒温核酸増幅技術が知られており、そして、そのような技術を用いたＤＮＡまたはＲＮＡ増幅もまた、本発明にしたがって同様にモニターされてもよい。
ＬＡＭＰは、そのＤＮＡと交雑するために、また、特定の対象となるシーケンスを標的とするために、プライマーを用いる二本鎖ＤＮＡの増幅のプロセスである。増幅は、新たに合成された鎖と標的配列の指数増幅およびポリメラーゼの鎖置換反応により、後に外側プライマーによって置き換えられる内側プライマーからテンプレートＤＮＡ伸長部とプライマーが交雑を形成することにより実現する。
以下、実施例を本発明の説明のために示すが、これらは本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００４８】
実施例１
ｐＨ検出デバイスおよびそのデバイスを用いる方法は、ｐＨ感知センサと、信号強度を計算するための制御回路と、ディスプレイ画素とを有しており、それら全てには、そのデバイスの電子部品のロール・ツー・ロール印刷またはスクリーン印刷が用いられている。これらは、可撓性プラスチック等の誘電体材料上に印刷されている。このデバイスの生産は、デバイスの損傷による無駄を回避し、高い生産量で製造される。このデバイスは、線の観察が反応結果を示すＬＦＡとして有用である。
【００４９】
実施例２
実施例１の印刷電子要素は、ＬＦＡストリップの上に配置され、ｐＨ感知センサと、制御回路（信号強度を計算する）と、ディスプレイ画素とを備えており、それら全てはロール・ツー・ロール印刷またはスクリーン印刷で印刷されている。これらの電子部品は、可撓性プラスチック等の誘電体材料上に印刷されている。
特に、ｐＨを測定するために、印刷電子システムは、クロマトグラフィー媒体と接触している。ｐＨの変化はモニターされ、１０分と３０分で測定することにより、ｐＨ変化の速度が同様にモニターされる。その他、接着剤を仲介層として付加してもよい。
【００５０】
実施例３
印刷センサはまた、回路に電力を供給するため、印刷電池、または付加的な特徴として、ボタン電池を含んでいてもよい。電池材料の選択は、火災の危険や化学的危害の特性を有するべきではない。好ましくは、電池は自己試験機能を含んでいる。
印刷センサは、結果（Ｙｅｓ／Ｎｏ／故障、等）を表示するため、表示モニタ（例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））を含んでいる。印刷センサは、単純な計算を行う能力を有している。付加的な要素として、センサは、患者情報や結果をベースステーション（例えば、ラップトップＰＣ、カスタマイズされたベースステーション、タッチパッド、スマートフォン、またはそれらの組み合わせ等）にアップロードするための通信モジュール（例えば、ＲＦＩＤ）を有している。
【００５１】
さらなる付加的な要素は、特定のデバイスが患者のＩＤで「焼き付け」られるように、患者情報をベースステーション（例えば、ラップトップＰＣ、カスタマイズされた携帯型ユニット、タッチパッド、スマートフォン、またはそれらの組み合わせ等）からダウンロードすることが可能なセンサである。こうした通信は、随意に、有線システムまたは無線システムへ暗号化される。
全てのセンサ部品は、連続印刷生産工程（例えば、ロール・ツー・ロール）において統合されている。センサとＬＦＡの組立は、別個になされる。
加えて、雰囲気温度が定められた許容範囲内にない場合、デバイスの使用を補正、調節、防止するための、温度センサが存在する。
【００５２】
ＰＣＲモニタリングのための統合されたアクチュエータ（ヒータ）を備えた、シリコンのナノリットル反応チャンバが製造されたものが存在する。例えば、Ｉｏｒｄａｎｏｖ  ｅｔ  ａｌ．  ”Ｓｅｎｓｏｒｉｓｅｄ  ｎａｎｏｌｉｔｅｒ  ｒｅａｃｔｏｒ  ｃｈａｍｂｅｒ  ｆｏｒ  ＤＮＡ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ，  ＩＥＥＥ  （２００４）  ２２９−２３２”（その全体はここに参照として組み込まれる）参照のこと。上記論文においてＩｏｒｄａｎｏｖ  ｅｔ  ａｌ．により記されているように、未処理のシリコンおよび標準シリコン関連材料は、Ｔａｑポリメラーゼの阻害剤である。それゆえ、シリコンおよびシリコン関連材料、例えばシリコンゲルマニウムまたは着色シリコン（以下「シリコン」）が核酸増幅のための容器またはチャネルの製造のために採用される場合、それは、通常、シリコンによるポリメラーゼ効率の減少を防ぐため、ＳＵ８、ポリメチルメタクリレート、パースペックス（Ｐｅｒｓｐｅｘ）ＴＭ、またはガラス等のような材料によって覆われる。
【００５３】
ＰＣＲ用の微細加工シリコン・ガラスチップはまた、本明細書中に参照としてその全体が組み入れられている、Ｓｈｏｆｆｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．によるＮｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｒｅｓ．  （１９９６）  ２４，  ３７５−３７９に記載されている。シリコンチップは、通常のフォトリソグラフィの手順を用いて製造され、１１５μｍの深さまでエッチングされる。パイレックスＴＭガラスカバーが各シリコンチップの上に配置され、また、シリコンとガラスとが接着される。これらは、本発明において用いられる表面のいくつかの例に過ぎない。他の例は、酸化シリコンを含む。
【００５４】
代案として、ＰＣＲモニタリングのための試料は、マイクロ流体デバイスのチャネルまたはチャンバを通って流れてもよい。このように、例えば、変性、プライマーアニーリング、およびプライマー伸長といった各ＰＣＲステージに適した、連続的に異なる温度ゾーンを通過するチャネルまたはチャンバを通って試料は流れてもよい。
したがって、本発明の方法を実行するための一実施形態において、例えば、核酸増幅のための試料は、基板上のマイクロ流体チャネルを通って流れ、それが連続的に流れながら、チャネルの長さに沿って継続した繰り返しに適した基板または基体内に設けられた温度ゾーンを通過する。ｐＨ指示染料は、上記に記載された全てのＰＣＲ実施形態において組み込まれていてもよい。
【００５５】
概して、上記は熱サイクリングを行うように設計されたＰＣＲシステムを説明しているが、例えば単鎖置換増幅（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＳＤＡ））等、様々な恒温核酸増幅技術が知られており、そして、そのような技術を用いたＤＮＡまたはＲＮＡ増幅もまた、本発明にしたがって同様にモニターされてもよい。
【００５６】
本実施例におけるすべてのプライマーは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＤＮＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社またはＴｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ社により合成される。反応中のｐＨ染料の存在は、増幅反応に最小限の影響しかもたらさないため、増幅試料の組成を変更する必要はない。唯一の例外は、デオキシヌクレオチドがマグネシウムイオンと錯体を形成するように、マグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）は、例えば１．５ｍＭ、または望ましくは２ｍＭ以上、と、十分に多くなければならないということである。
ＬＡＭＰは、そのＤＮＡと交雑するために、また、特定の対象となるシーケンスを標的とするために、プライマーを用いる二本鎖ＤＮＡの増幅のプロセスである。増幅は、新たに合成された鎖と標的配列の指数増幅およびポリメラーゼの鎖置換反応により、後に外側プライマーによって置き換えられる内側プライマーからテンプレートＤＮＡ伸長部とプライマーが交雑を形成することにより実現する。
【００５７】
プライマー、デオキシヌクレオチド（ｄＮＴＰ）、反応バッファー、指示染料、およびポリメラーゼを、特定のステップの順序なしに前もって混合するが、ただし、非特異反応を防ぐために、ポリメラーゼだけは最後のステップにおいて添加される。非凍結乾燥製剤を用いる反応については、上記試薬は、非特異反応を防ぐため、冷却箱上で混合されるべきである。精製ヒトゲノムＤＮＡ、新鮮なヒト全血、ラムダＤＮＡ、ｐＵＣ１９プラスミド、または、他の核酸テンプレート等の試料ＤＮＡが、もし加熱が必要とされる場合は容器を密封して加熱する前に、最後のステップで添加される。増幅反応の終点で、反応容器は、肉眼により、または単純なカメラにより観察される。
凍結乾燥試薬が用いられるときは、第１の工程は、試料標的を加える前に、乾燥した試薬を水で再懸濁させることである。残りの工程は、非凍結乾燥反応において説明されるのと同様の順序に従う。
【００５８】
実施例４
無機電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と同様に、ＯＦＥＴはソース、ドレイン、およびゲート電極を有している。電界効果ドーピングにより、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル電流は、ゲート電圧によって変調される。シリコンＦＥＴと比較すると、ＯＦＥＴは、比較的低いキャリア移動度と安定性を示すが、可撓性、生体親和性、大面積、溶液処理性に関してより優れた性能を示す。したがって、ＯＦＥＴは、使い捨てセンサの用途に適している。
表１に、ＯＦＥＴベースの化学的および生物学的センサの例をまとめる。
表１に、ＯＦＥＴベースの化学的および生物学的センサの例をまとめる。
【００５９】
【表１】
2016534357.tif 000003
【００６０】
実施例５
本発明の診断キットの一例は、クロマトグラフィー媒体を含むラテラルフローアッセイデバイスを含む。このクロマトグラフィー媒体は、（ａ）検出ゾーンの上流に配置された試料載置ゾーンと、（ｂ）試料載置ゾーンと検出ゾーンとの間に配置され、検体とともに錯体を形成することができる報告担体（ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  ｃａｒｒｉｅｒ）を含む報告担体ゾーンと、を含んでいる。本発明の報告担体は、担体と、１つ以上のプロフィシエント酵素カセットとを含んでいる。プロフィシエント酵素カセット、またはプロフィシエント酵素は、そのレートが酵素カセットあたり１秒に１０００を超えるような反応を触媒する酵素の集合体として定義される。その値はまた、酵素学において代謝回転数またはＫｃａｔとも呼ばれる。そして、（ｃ）検体とインジケータとのための捕捉成分を含む検出ゾーンと、を含んでいる。試料は、塗布ゾーンにおいて、検査試料と接触させられるが、ここで、検査試料は、クロマトグラフィー媒体に沿って報告担体ゾーンを通って試料載置ゾーンから検出ゾーンへ、そして検出ゾーンを超えて、移動する。報告担体を含むとともに、検査試料中の検体の存在または不在に対応する検出ゾーン内でのインジケータの応答を生成する、プロフィシエント酵素検体の存在下において、基板が反応を生じる、検出ゾーンへの基板の付加が、このデバイスを用いて達成される。
【００６１】
実施例６
本発明の診断キットの一例は、クロマトグラフィー媒体内で酵素支援型増幅法を用いて酵素検体の存在または不在を検出する。検体は、抗体または抗体類似物によって認識されるような抗原等のバイオマーカーである。この実施例において、報告担体は、検体とプロフィシエント酵素と結合する第１抗体を有する。捕捉成分は、第１抗体とは異なるエピトープで検体と結合する第２抗体を含んでいる。一実施形態において、第１抗体は、プロフィシエント酵素と共有結合架橋されている。
報告担体は、ストレプトアビジンおよびビオチニル化プロフィシエント酵素およびビオチニル化抗体を含んでいる。第１抗体は、非共有ストレプトアビジン−ビオチン相互作用を通じてプロフィシエント酵素と結合または関連している。
【００６２】
実施例７
本発明の他の実施例において、検体は、核酸の配列である。本実施例において、報告担体は、第１核酸と関連するプロフィシエント酵素である標的核酸配列の一部と交雑する核酸の第１配列を含んでいる。第１核酸は、プロフィシエント酵素と共有結合架橋されている。報告担体は、ストレプトアビジンおよびビオチニル化プロフィシエント酵素およびビオチニル化第１核酸を含んでいる。第１核酸は、非共有ストレプトアビジン−ビオチン相互作用を通じてプロフィシエント酵素と関連している。
【００６３】
本発明の一実施例において、報告担体は、ＨＩＶのｐ２４タンパク質と結合する。他の用途において、報告担体は、ＨＩＶ核酸と結合する。基体は、デバイスの一部分として液体溶液である。溶液は、最終段階においてストリップ上に加えられる。
一実施形態において、テストライン（図４中の符号４）はまた、ｐＨ色インジケータを含んでいる。テストライン（図４中の符号４）の色は、検体の存在下で変化する。同様のｐＨ色インジケータがＣライン（図４中の符号５）上に存在する。その色は、報告担体の存在下で変化する。実施形態の例は、図１１に見出される。
【００６４】
一実施形態において、ｐＨ色インジケータは、テストラインおよびコントロールラインの上に配置されたフィルムである。他の実施形態において、ｐＨ色インジケータは、テストラインおよびコントロールラインの位置のクロマトグラフィー媒体中に印刷されている。
他の実施形態において、基体溶液は、ｐＨインジケータを含んでいる。テストライン（図４中の符号４）の色は、ｐＨ変化により検体の存在下で出現する。コントロールライン（図４中の符号５）の色は、報告担体の存在下で変化する。その応答の例もまた、図２に示されている。
【００６５】
他の実施形態において、標的は、ヒトＣ型肝炎ウィルスのコアタンパク質である。コアタンパク質の第１エピトープに特有の第１抗体は、報告担体に結合される。コアタンパク質の第２エピトープに特有の第２抗体は、クロマトグラフィー媒体の検出ゾーン上に固定される。開示される方法は、少なくとも０．５ｐｇかそれ以上のタンパク質を検出する。タンパク質は、これらには限定されるものではないが、例として、ＨＩＶ、Ｂ型肝炎、Ｃ型肝炎、ヒトパピローマウィルス（ＨＰＶ）、エボラウィルス、ヘルペスウィルス等のウィルスタンパク質、腫瘍学タンパク質（前立腺癌に対する前立腺特異抗原（ＰＳＡ）、卵巣癌に対する癌抗原１２５（ＣＡ１２５）、甲状腺髄様癌に対するカルシトニン、肝臓癌に対するアルファフェトプロテイン（ＡＦＰ）、精巣癌や卵巣癌等の胚細胞腫瘍に対するヒト絨毛性ゴナドトロピン（ＨＣＧ））、ヒト心臓トロポニンＴまたはＩ等の心血管タンパク質、または肺タンパク質、肝臓タンパク質、腎タンパク質、アミロイドベータタンパク質等の神経タンパク質、梅毒、クラミジア、および淋疾等を検出するために用いられる細菌タンパク質、等を含む。
【００６６】
他の実施形態において、標的は、心筋梗塞に対する、ヒト心臓トロポニンＴおよび／または心臓または／およびトロポニンＩである。診断キットは、迅速な測定のための定量的結果を提供するための印刷電子センサおよび制御回路を含んでいる。キットの感度はまた、高感度心臓トロポニンＩアッセイのために用いられる。
他の実施形態においては、電気的センサは、時間依存性ｐＨ曲線を生成するために一定の期間にわたって連続的にｐＨ読み取り値を発生する。検出のＹｅｓ／Ｎｏ回答は、異なる検査ゾーン、コントロールゾーン、およびクロマトグラフィー媒体上の検査ゾーンとコントロールゾーンを除く他の様々な点の曲線を比較することにより、閾値を調べる。同様に、半定量的または定量的測定は、検査／コントロールゾーンを除くクロマトグラフィー媒体上の検査ゾーン、コントロールゾーン、および他の点の曲線を比較することにより行われる。さらに、時間をかけて反応の進行をモニターし記録するとき、その反応の異なる読み取り値もまた記録される。
【００６７】
実施例８
（図６）
2016534357.tif 000004
【００６８】
各染料フィルムの色は、ｐＨ範囲に対応している。（図６）
Ｋ１フィルムは、１−ヒドロキシル−４−［４−（ヒドロキシエチルスルフォニル）−フェニルアゾ］−ナフタレン−２−スルホン酸カリウムと結合（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）した、２０マイクロメートルの厚さのセルロースフィルムである。
Ｋ２フィルムは、４−［４−（２−ヒドロキシルエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェニルと結合（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）した、２０マイクロメートルの厚さのセルロースフィルムである。
Ｋ１溶液は、１−ヒドロキシル−４−［４−（ヒドロキシエチルスルフォニル）−フェニルアゾ］−ナフタレン−２−スルホン酸カリウムである。
Ｋ１粒子は、セルロース微粒子アビセル（Ｒ）ＰＨー１０１である。直径５０マイクロメーターが、１−ヒドロキシル−４−［４−（ヒドロキシエチルスルフォニル）−フェニルアゾ］−ナフタレン−２−スルホン酸カリウムと結合（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）している。
【００６９】
異なる染料を用いた検出：
Ｋ１フィルム、Ｋ１粒子、および可溶性Ｋ１の、異なる形態のＫ１染料がアッセイにおいて用いられる。アッセイは、染料形態およびＬＡＭＰ反応の親和性を示す。ｐ４５０  ２Ｃ１９野生型プライマーセットおよびＫ５６２ゲノムＤＮＡを用いてＬＡＭＰ反応が設定される。約３００コピーである１ｎｇのＫ５６２が、反応成分と混合される。反応の前に、染料が各チューブに含められる。摂氏６３度で３０分間反応が保持され、反応の色が観察される。
【００７０】
（イメージ１）
2016534357.tif 000005
【００７１】
（図７）
2016534357.tif 000006
【００７２】
写真は、２Ｃ１９遺伝子型判定のためのＬＡＭＰ反応におけるｐＨフィルムの色反応を示している。写真は、ＬＡＭＰ反応の後に撮影されている。グラフにおいて、その順序は、Ｋ１フィルム野生型（Ａ）または変異型（Ｄ）；Ｋ１パウダー野生型（Ｂ）または変異型（Ｅ）；Ｋ１溶液野生型（Ｃ）または変異型（Ｆ）である。
表２に、提供されたＬＡＭＰ反応におけるＫ１染料の色値およびｐＨ値をまとめている。
【００７３】
【表２】
2016534357.tif 000007
【００７４】
（図８）
2016534357.tif 000008
【００７５】
Ｋ１化学薬品はフィルム、セルロース粒子、および可溶性分子の形態で検査される。（図８の上記グラフ参照）。２Ｃ１９遺伝子型決定の色変化は、色パネルを用いて数字に変換される。チャートは、ｐＨ値変化（開始ｐＨ〜終了ｐＨ）および色変化（開始色〜終了色）を示す。色変化またはｐＨ変化について、閾値が１に保持されるとき、ＬＡＭＰ反応をともなう試料はＬＡＭＰ反応をともなわないものから区別される。ｐＨ値変化は、色変化と１００％一致している。
【００７６】
実施例９
ｐ４５０  ２Ｃ１９野生型プライマーセットおよびＫ５６２ゲノムＤＮＡを用いて反応が設定される。約３００コピーである、１ｎｇのＫ５６２が、これらの反応成分と混合される。反応の前に、ｐＨ指示染料が各チューブ内に含められる。陰性対照試料において、ｄＮＴＰは、（デオキシアデノシン三リン酸、デオキシグアノシン三リン酸、デオキシシチジン三リン酸）の２．８ｍＭ混合物によって置き換えられる。摂氏６３度で３０分間反応が保持され、反応の色が観察される。  
【００７７】
（イメージ２）
2016534357.tif 000009
【００７８】
各チューブにおいて、ＬＡＭＰ反応前に、異なる染料フィルム（Ｋ１とＫ２）または可溶性ｐＨインジケータ（ブロモチモールブルー、０．１ｍｇ／ｍＬ）が、増幅試薬と混合される。２枚の別個のフィルムが、増幅検出のために検査される。反応設定およびその結果の写真が、図９および図１０に示されている。色変化は、コーディングパネルを用いて数字に変換される。集計した数値を表３に示す。色の差および増幅対非増幅を視覚化するために、図８に数値がプロットされている。
その結果は、テンプレートの存在下での色変化を示す。
【００７９】
（図９）
2016534357.tif 000010
【００８０】
写真は、ＬＡＭＰ反応の前の各チューブ内の染料の色を示す。写真では、チューブは、テンプレートをともなうＫ１フィルムＬＡＭＰ反応（Ａ）およびテンプレートをともわないＫ１フィルムＬＡＭＰ反応（Ｄ）、テンプレートをともなうＫ２フィルム（Ｂ）およびテンプレートをともなわないＫ２フィルム（Ｅ）、テンプレートをともなうブロモチモールブルー溶液（Ｃ）およびテンプレートをともなわないブロモチモールブルー溶液（Ｆ）である。
【００８１】
（図１０）
2016534357.tif 000011
【００８２】
図９および図１０は、ＬＡＭＰ反応において増幅が生じる場合（上の行）チューブ内で染料の色は変化するが、一方、ＬＡＭＰ反応において増幅が生じない場合（下の行）チューブ内で染料の色は変化しないままであることを示している。写真では、チューブは、テンプレートをともなうＫ１フィルムＬＡＭＰ反応（Ａ）およびテンプレートをともわないＫ１フィルムＬＡＭＰ反応（Ｄ）、テンプレートをともなうＫ２フィルム（Ｂ）およびテンプレートをともなわないＫ２フィルム（Ｅ）、テンプレートをともなうブロモチモールブルー溶液（Ｃ）およびテンプレートをともなわないブロモチモールブルー溶液（Ｆ）である（図１０参照）。
【００８３】
表３は、色の結果と、ＬＡＭＰ反応とｐＨの相関とを提示している。
【００８４】
【表３】
2016534357.tif 000012
【００８５】
（図１１Ａ）                
2016534357.tif 000013
【００８６】
（図１１Ｂ）
2016534357.tif 000014
【００８７】
（図１２）
2016534357.tif 000015
【００８８】
２枚の別個のフィルムが、増幅検出のために検査される。２つの別個のｐＨインジケータは、セルロースフィルム上に固定される。各フィルムの色変化は、それ自身の色パネルを用いて数字に変換される。表３は、ｐＨ値変化（開始ｐＨ〜終了ｐＨ）および色変化（開始色〜終了色）を示す。全ての３つの染料フィルムにおいて、ＬＡＭＰ反応の値は、ＬＡＭＰ反応をともなわないものとはっきり異なっている。ｐＨ値変化は、色変化と１００％一致している。各チューブからの試料は、図１２においてアガロース電気泳動を用いて分析される。
色変化の強度は、その結果が肉眼で容易に判定できる程、非常に強い。可溶性染料（ブロモチモールブルー、０．１ｍｇ／ｍＬ）がインジケータとして用いられるとき、著しい色変化がまた存在する。それは、可溶性染料を用いることが可能であることを示している。
しかしながら、より高い濃度では、染料は反応を阻害する。同様なことがまた、可溶性Ｋ１染料がＬＡＭＰ反応に混合されたときに観察される。可溶性化学物質は、増幅に干渉し阻害する傾向がある。
【００８９】
（図１３）
2016534357.tif 000016
【００９０】
ブロモチモールブルーは色変化を生じず、ｐＨは８．５で変化しないままである（図１３参照）。
【００９１】
実施例１０ 
ラムダプライマーセット（図２２）およびラムダゲノムＤＮＡを用いて、反応が設定される。ラムダＤＮＡの１、１０、１００、１，０００、１０，０００、１００，０００、１，０００，０００、１０，００００００コピーを表す様々な濃度にＤＮＡテンプレートが希釈される。反応の前に、Ｋ２フィルムが各チューブに含められる。陰性対照はラムダＤＮＡを含まない。摂氏６３度で３０分間反応が保持され、反応の色が観察される。増幅がある場合、Ｋ２フィルムは色を深いマゼンタから明るい黄色へ変化させる。このアッセイにおける検知表示限界は、１０コピーである。
【００９２】
（イメージ３）
2016534357.tif 000017
【００９３】
チューブ１〜７については、染料色が黄色に変化している。チューブ８〜１０は、ピンク色のままである。その結果は、検出の限界が１０コピーのラムダＤＮＡであることを示している（図１４および図１５参照）。
【００９４】
【表４】
2016534357.tif 000018
【００９５】
異なるコピー数の反応の色値とｐＨ値の結果が提供されている。
【００９６】
（図１４）
2016534357.tif 000019
【００９７】
ＬＡＭＰ反応の前、各チューブの染料色はピンクである。各チューブは、ラムダＤＮＡ濃度に対応している（図１４参照）。
【００９８】
（図１５）
2016534357.tif 000020
【００９９】
チューブ１〜７については、染料色が黄色に変化している。チューブ８〜１０は、ピンク色のままである。その結果は、検出の限界が１０コピーのラムダＤＮＡであることを示している（図１５参照）。
表５：異なるコピー数の反応の色値とｐＨ値の結果が提供されている。
【０１００】
（図１６）
2016534357.tif 000021
【０１０１】
チャートは、陽性および陰性反応の識別が容易に区別されることを示している。Ｋ２フィルムを用いた検出は、わずか１０コピーのラムダＤＮＡを示す（図１６参照）。
【０１０２】
（図１７）
2016534357.tif 000022
【０１０３】
アガロース電気泳動写真は、コピー数がそれぞれ１０，０００，０００、１，０００，０００、１００，０００、１０，０００、１，０００、１００、１０であるレーン１〜レーン７でＬＡＭＰ増幅が生じていることを示す。レーン８は、増幅が観察されない１コピーのラムダＤＮＡに対応している。レーン９および１０は、ラムダＤＮＡのない反応である。
【０１０４】
実施例１１
各チューブにおいて、ＬＡＭＰ反応前に、可溶性ｐＨインジケータ（ブロモチモールブルー、０．１ｍｇ／ｍＬ）、Ｋ１フィルム、およびｐＨ試験紙（メルク、ミリポア、ｃａｔ＃１．０９５４３．０００１、非ブリーディング紙）が、増幅試薬と混合される。
ｐ４５０  ２Ｃ１９野生型プライマーセットおよびＫ５６２ゲノムＤＮＡを用いて反応が設定される。５０μＬの反応中、反応成分である、５０ｍＭのＫＣｌ、５ｍＭのＭｇＳＯ４、５ｍＭのＮＨ４Ｃｌ、１Ｍのベタイン、１ｍｇ／ｍＬのＢＳＡ、０．１％のツイン２０、２．８ｍＭのｄＮＴＰ（デオキシアデノシン三リン酸、デオキシチミジン三リン酸、デオキシグアノシン三リン酸、デオキシシチジン三リン酸）、１．６μＭのＦＩＰおよびＢＩＰ、０．８μＭのＬｏｏｐ−ＦおよびＬｏｏｐ−Ｂ、０．２μＭのＦ３およびＢ３、および３２ＵのＢｓｔポリメラーゼと、約３００コピーである１ｎｇのＫ５６２が混合される。Ｂｓｔ、Ｋ５６２，または全血を添加する前にｐＨが８．０に調整される）。陰性対照試料において、ｄＮＴＰは、（デオキシアデノシン三リン酸、デオキシグアノシン三リン酸、デオキシシチジン三リン酸）の２．８ｍＭ混合物によって置き換えられる。他のパネルでは、指の刺傷からの２マイクロリットルの新鮮な全血が各チューブに加えられる。摂氏６３度で３０分間反応が保持され、反応の色が観察される。
Ｋ１フィルムを除く全てにおいて、全血の存在下で増幅対非増幅の差を見ることは非常に難しい。Ｋ１フィルムから混濁した全血溶液を除去することは単純で簡単であるので、写真に示すように、核酸増幅をモニターすることができる。
【０１０５】
（図１８）
2016534357.tif 000023
【０１０６】
写真は、精製ＤＮＡを有した（陽性）または有さない（陰性）反応の前の染料色を示す。反応は、精製ＤＮＡをテンプレートとして用いた。チューブは、左から右へ、染料：ブロモチモールブルー（ＡおよびＢ）、Ｋ１フィルム（ＣおよびＤ）、そしてｐＨ試験紙（ＥおよびＦ）を含んでいる。ｐＨ８で、チューブＡとＢは薄い青色を示し、チューブＣとＤ（Ｋ１フィルム）は深いマゼンタを示し、チューブＥおよびＦ（メルク社のｐＨ紙、ミリポア）は緑色がかった茶色を示している。
【０１０７】
（図１９）
2016534357.tif 000024
【０１０８】
写真は、ＤＮＡテンプレートを有した（陽性）または有さない（陰性）反応の後の染料色を示す。反応においてＤＮＡテンプレートがあったとき、染料の色が変化した。チューブＢ（ブロモチモールブルー）は、薄い青色から黄色へ変化する。チューブＤ（Ｋ１フィルム）は、深いマゼンタからオレンジ色へ変化する。チューブＦ（ｐＨ紙）は、緑色がかった茶色から明るい黄色へ変化する。
【０１０９】
（図２０）
2016534357.tif 000025
【０１１０】
写真は、反応の前の染料色への全血の効果を示す。テンプレートＤＮＡを有するチューブは、陽性サインでラベル付けされ、一方、ＤＮＡ添加のないチューブは、陰性サインでラベル付けされている。各チューブは、２マイクロリットルの新鮮な全血を含んでいる。チューブは、左から右へ、ブロモチモールブルー（ＡおよびＢ）、Ｋ１フィルム（ＣおよびＤ）、そしてｐＨ試験紙（ＥおよびＦ）を含んでいる。ｐＨ８で、ブロモチモールブルーは薄い青色を示し、Ｋ１フィルムは深いマゼンタを示し、メルク社のｐＨ紙ミリポアは不均一な色の混合のため、定義するのが困難である。
【０１１１】
（図２１）
2016534357.tif 000026
【０１１２】
写真は、反応の後の全血の効果を示す。可溶性染料ブロモチモールブルー（ＡおよびＢ）の色は、全血の存在のため識別不可能になった。
【０１１３】
（図２２）
2016534357.tif 000027
【０１１４】
写真は、溶液を染料から振り払った後の固定化された染料の色を示す。Ｋ１フィルム（ＣおよびＤ）およびｐＨ紙（ＥおよびＦ）の場合、血液は、固定化された染料から除去することができる。ユーザは除去プロセスでチューブを開く必要がなく、そのため、汚染のリスクがない。血液を除去した後、ｐＨ紙の色もまた、増幅なし（Ｅ）から増幅あり（Ｆ）を区別することが難しい。これは、血液をその中にトラップする紙の多孔性構造によるものである。増幅なし（Ｃ、色値＝３）と増幅あり（Ｄ、色値＝１）との明かな差を示した唯一の反応は、Ｋ１フィルムの色である。
【０１１５】
（図２３）
2016534357.tif 000028
【０１１６】
各チューブからのＬＡＭＰ反応は、アガロース電気泳動を用いている。ＢＴＢは、ブロモチモールブルーである（図２３参照）。
実施例１２
ＰＣＲ実施形態
【０１１７】
（イメージ４）
2016534357.tif 000029
【０１１８】
核酸増幅をモニターするための指示染料フィルムがＰＣＲに用いられる。フィルムは、ＰＣＲ反応条件に適合している。一つの実施例において、アッセイは、Ｃ型肝炎ウィルスコア１ｂ遺伝子を含むプラスミドを用いることによってまとめられる。ＰＣＲ反応前に染料フィルムを用いて反応が設定される。各反応のｐＨは、８．０〜８．２の間に調整される。摂氏９４度で２分間の初期変性ステップに続いて、摂氏９４度で３０秒間、摂氏６５度で２０秒間、そして摂氏７２度で１５秒間という３ステップモジュールを５５回繰り返すことにより熱サイクリングプログラムが行われる。反応の最終ステップを摂氏７２度で２分間の保持し、反応が終了される。各チューブが機械から取り出された後、チューブの色が観察される。
結果は、増幅をともなうチューブ（黄色）と増幅をともなわないチューブ（ピンク色）の間の明らかな差を示している。
【０１１９】
（図２４）
2016534357.tif 000030
【０１２０】
染料の存在にともなうＰＣＲ反応の結果を図３３に示す。Ｋ１フィルムはＡ、Ｃ、Ｅ、およびＧに示され、Ｋ２フィルムがＢ、Ｄ、Ｆ、およびＨに示されている。ＰＣＲ反応の前、全てのフィルムはオレンジ色を示している。ＰＣＲ反応の後、増幅をともなわないチューブ（ＥおよびＦ）はピンク色を示している。増幅を生じるプラスミドテンプレートを有するチューブは黄色（ＧおよびＨ）を示している。
【０１２１】
実施例１３
試料の準備なしに、またサンプルから最終結果まで２ステップを超える工程を必要とせずに、また、結果の解釈に器具を要さずに遺伝子を検出できるアッセイの開発は、長年にわたる要望であった。本発明は、これらの要求を満たす方法を提供する。指の刺し傷から直接全血の存在下で、遺伝子が増幅される。遺伝子の存在は、固定化された染料を用いて増幅をモニターすることによって検出される。その結果、これら全てのステップが１つにまとめられる。
【０１２２】
まず、指示染料の存在下で凍結乾燥増幅試薬を含む１つ以上の反応容器へ、所定の容量の容器から水が投入され、そして、反応容器内へ全血等の試料が投入される。
汚染を防ぐため、すべての核酸増幅の後、容器はしっかりと閉じられて保持されるべきである。増幅反応が全血増幅等明らかな溶液でない場合は、通常、器具の支援なしには増幅結果は読み取ることが困難である。試料にともなう懸濁コロイド粒子または着色化合物の干渉を克服するため、通常、試料は希釈、または加熱、またはその両方によって事前処理される。実施例は、ＤＮＡキレート蛍光染料、ＹＯ−ＰＲＯ−１またはＳｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎ（Ｇｅｎｏｍｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，２，１１９−１２６，２００３）、金属キレート染料、カルセインおよびヒドロキシナフトールブルー（Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，４６，１６７−１７２，２００９）等の器具を用いない従来の検出をカバーしている。
【０１２３】
本発明は、増幅が生じる容器の中に収まるヒドロゲル３Ｄ物体に染料化学薬品（Ｋ１およびＫ２）が共有結合していることを示している。本開示から、Ｋ１またはＫ２と結合している（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）フィルムの使用により、肉眼で核酸増幅結果を容易に読み取ることが可能になることが示されている。しかしながら、フィルムは容器の壁に付着する傾向があるため、反応容器を開けることなく容器内のフィルムから溶液を分離するのは必ずしも容易ではない。この問題を、指示染料と容器との間の接触表面を最小化することにより、３Ｄ物体が解決する。
【０１２４】
３Ｄ物体は、３Ｄと反応との間の接触表面を最小化するようなボールである。３Ｄボールは、ポリスチレンボール、セルロースボール、または他の材料からなるボール等のボールにヒドロゲルの層を付加することにより形成することができる。肉眼のためにより一層の色変化を促進するため、インジケータ色染料のコントラストを強調するように、異なる色のボールが選択される。
【０１２５】
本発明はまた、染料がインジケータボールであるか、または３Ｄ染料インジケータ物体が外部磁場により影響される構成を説明する。常磁性または強磁性体材料が３Ｄ物体またはボールに埋め込まれる場合、混濁した溶液の干渉を受けずに、そして容器がしっかりと密封されたまま染料を観察することができるように、染料の位置を制御することが可能である。その埋め込みは、ヒドロゲルの塗布の前にポリマーボールに鉄製ピンを打ち込むことで容易になされる。
【０１２６】
さらに他の実施形態において、３Ｄ物体は、外部磁力の影響下で３Ｄ物体のクラスターを形成できる小粒子の集合体である。粒子は、直径がマイクロメートル程度の球状のボールと同等であるか、または磁気的操作が適度に容易な他のサイズである。
ハイドロゲルは、ポリ(２−ヒドロキシエチルメタクリレート)（ＰＨＥＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレングリコールメタクリレート（ＰＥＧＭＡ）、ポリエチレングリコールジメタクリレート（ＰＥＧＤＭＡ）、ポリエチレングリコールジアクリレート（ＰＥＧＤＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、またはポリイミド（ＰＩ）で構成されている。
染料は、各種の反応性ビニルスルフォニル染料またはｐＨ指示染料である。
ヒドロゲルは、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）を用いることによって形成され、ヒドロゲルは、４−［４−（２−ヒドロキシエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェノール指示染料（ビニルスルフォニル染料）としても知られるＫ２染料と結合（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）している。
その材料は、
１）２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、２，２−ジメトキシー２−フェニルアセトフェノン、４−［４−（２−ヒドロキシエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェノール（ｐＨ指示染料）、硫酸、水酸化ナトリウム、および炭酸ナトリウムである。
ヒドロゲルの作製
ヒドロゲルに用いられる試薬の化学的組成を表６に示す。
表６：ヒドロゲルの形成に用いる試薬の化学組成
【０１２７】
【表６】
2016534357.tif 000031
【０１２８】
表５：ヒドロゲルの形成に用いる試薬の化学組成
全ての試薬は、計量された後、共に加えられ、１０分間攪拌されて、均一な混合物を得る。この混合物は、ガラス製ペトリ皿の中に溶媒注入される。ペトリ皿は、３分間ＵＶ照射され、重合および架橋結合反応が行われる。ＵＶの下、ＤＭＰＡ（光開始剤）の解離が生じ、各光開始剤分子に対して２つのラジカルが生成される。ラジカルは、ＰＨＥＭＡを形成するためにＨＥＭＡの重合を開始させ、また同時に、ＰＨＥＭＡの分子間架橋を行うために、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート（架橋剤）を活性化させる。３分後、ペトリ皿からヒドロゲルが剥離され、確実に全ての副産物と未反応の試薬を除去するために、１時間脱イオン化水中に浸漬される。
【０１２９】
４−［４−（２−ヒドロキシルエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェニルによるＰＨＥＭＡヒドロゲルの化学的着色
典型的な固定化手順では、１００ｍｇの指示染料が１ｇの濃硫酸と（乳棒により乳鉢内で）完全に混合され、３０分間室温で放置される。これにより、指示染料の２−ヒドロキシエチルスルフォニル基がスルホン酸塩に変換される。混合物は、その後９００ｍｌの蒸留水の中に注がれ、１．６ｍｌの３２％水酸化ナトリウム溶液で中和される。そして、１００ｍｌの水に溶解された２５．０ｇの炭酸ナトリウムと、続いて５．３ｍｌの３２％水酸化ナトリウム溶液が添加される。この段階で、この染色用溶液にＰＨＥＭＡヒドロゲル層が配置される。基本的な条件の下、染料スルホン酸塩は、化学反応性のビニルスルフォニル誘導体に変換され、同時に、ポリマーの反応基（例えば、ＰＨＥＭＡヒドロゲルのヒドロキシル基）とビニルスルフォニル基のマイケル付加が生じる。１２時間後、着色された層は染色槽から除去され、蒸留水で数回洗浄される。
【０１３０】
（図２５）
2016534357.tif 000032
【０１３１】
この段階で、染料分子は、架橋ポリマーマトリクスと化学結合される。また、ヒドロゲルの水溶液を吸収する能力によって、染料がマトリクス中に物理的に投入される。これは、下記に示すように、非共有結合型の染料のポリマーとの結合である。十分に洗浄した後、染料のヒドロゲルからの浸出は止まり、そして、この段階で、着色されたヒドロゲルは、核酸検査に用いられるように、小片に切断される。
【０１３２】
実施例１４
ラムダプライマーセットおよびラムダＤＮＡを用いて、反応が設定される。ヒドロゲルのスラブの存在下、約１００億コピーのラムダＤＮＡが反応成分と混合される（チューブ２）。陰性対照試料において、ｄＮＴＰは、（デオキシアデノシン三リン酸、デオキシグアノシン三リン酸、デオキシシチジン三リン酸）の２．８ｍＭ混合物によって置き換えられる（チューブ１）。摂氏６３度で３０分間反応が保持され、反応の色が観察される。ヒドロゲルスラブは、約２ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍである。反応の終わりに、全ての４つのデオキシヌクレオチドの存在下で、ヒドロゲルスラブはマゼンタからオレンジ色に変化し、一方、不在のデオキシチミジン三リン酸がＬＡＭＰ反応を妨げるとき、色はマゼンタのまま変わらない。 
【０１３３】
（イメージ５）
2016534357.tif 000033
【０１３４】
（図２６）
2016534357.tif 000034
【０１３５】
ヒドロゲルスラブが用いられたときの反応と反応無しとの間の色の差を図２６に示す。
【０１３６】
（イメージ６）
2016534357.tif 000035
【０１３７】
２ｍｍ径の酢酸セルロースボール上のポリウレタンのｐＨ応答性染料結合ヒドロゲルの例。
【０１３８】
（図２７）
2016534357.tif 000036
【０１３９】
コア・シェルヒドロゲル粒子のｐＨ応答。ヒドロゲルでコートされた酢酸セルロースはｐＨ指示染料と共有結合され、センリョウの色が表示されている。ｐＨ７で、色は黄色である。ｐＨ８．５で、色はマゼンタである。
ラムダプライマーセット
ラムダ＿ＦＩＰ         ５′−ＣＡＧＣＡＴＣＣＣＴＴＴＣＧＧＣＡＴＡＣＣＡＧＧＴＧＧＣＡＡＧＧＧＴＡＡＴＧＡＧＧ−３′
ラムダ＿ＢＩＰ       ５′−ＧＧＡＧＧＴＴＧＡＡＧＡＡＣＴＧＣＧＧＣＡＧＴＣＧＡＴＧＧＣＧＴＴＣＧＴＡＣＴＣ−３′
ラムダ＿Ｆ３  ５′−ＧＡＡＴＧＣＣＣＧＴＴＣＴＧＣＧＡＧ−３′
ラムダ＿Ｂ３  ５′−ＴＴＣＡＧＴＴＣＣＴＧＴＧＣＧＴＣＧ−３′
ラムダ＿ＬＦ  ５′−ＧＧＣＧＧＣＡＧＡＧＴＣＡＴＡＡＡＧＣＡ−３′
ラムダ＿ＬＢ  ５′−ＧＧＣＡＧＡＴＣＴＣＣＡＧＣＣＡＧＧＡＡＣＴＡ−３′
ＣＹＰ２Ｃ１９プライマーセット
２Ｃ１９＿Ｆ３              ５’−ＣＣＡ  ＧＡＧ  ＣＴＴ  ＧＧＣ  ＡＴＡ  ＴＴＧ  ＴＡＴ  Ｃ−３’
２Ｃ１９＿Ｂ３              ５’−ＡＧＧ  ＧＴＴ  ＧＴＴ  ＧＡＴ  ＧＴＣ  ＣＡＴ−３’
２Ｃ１９＿ＦＩＰ．Ｗｉｌｄ  ５’−ＣＣＧ  ＧＧＡ  ＡＡＴ  ＡＡＴ  ＣＴＴ  ＴＴＡ  ＡＴＴ  ＴＡＡ  ＡＴＴ  ＡＴＴ  ＧＴＴ  ＴＴＣ  ＴＣＴ  ＡＧ−３’
２Ｃ１９＿ＢＩＰ．Ｗｉｌｄ  ５’−ＣＧＧ  ＧＡＡ  ＣＣＣ  ＧＴＧ  ＴＴＣ  ＴＴＴ  ＴＡＣ  ＴＴＴ  ＣＴＣ  Ｃ−３’
２Ｃ１９＿ＦＩＰ．Ｍｕｔ    ５’−  ＣＴＧ  ＧＧＡ  ＡＡＴ  ＡＡＴ  ＣＴＴ  ＴＴＡ  ＡＴＴ  ＴＡＡ  ＡＴＴ  ＡＴＴ  ＧＴＴ  ＴＴＣ  ＴＣＴ  ＡＧ−３’
２Ｃ１９＿ＢＩＰ．Ｍｕｔ    ５’−  ＣＡＧ  ＧＡＡ  ＣＣＣ  ＧＴＧ  ＴＴＣ  ＴＴＴ  ＴＡＣ  ＴＴＴ  ＣＴＣ  Ｃ  −３’
２Ｃ１９＿ＬＦ              ５’−ＧＡＴ  ＡＧＴ  ＧＧＧ  ＡＡＡ  ＡＴＴ  ＡＴＴ  ＧＣ−３’
２Ｃ１９＿ＬＢ              ５’−ＣＡＡ  ＡＴＴ  ＡＣＴ  ＴＡＡ  ＡＡＡ  ＣＣＴ  ＴＧＣ  ＴＴ−３’ 
【０１４０】
（イメージ７）
2016534357.tif 000037
【０１４１】
実施例１５
センサおよび検出回路が電子的に印刷され用いられるデバイスが作製される。３つの層を有するｐＨセンサが構築される。１つは、基板または検査すべき検体を収容する層である。それはまた、それぞれｐＨ検知材料で覆われる、少なくとも２つの電極を含む。本実施例では、ポリアニリンが用いられる。最後に、基板または検体と電極との間にバリアを配置するための絶縁体として機能する第３の層がある。
抵抗器と電池もまた、システムまたはデバイスの一部である。
本実施例において測定される抵抗変化を測定するために、値を電圧の変化として測定させるように、デバイダ回路が用いられる。
このデバイスは、特に用いられるｐＨレベルを測定するために用いられる。ｐＨ範囲が測定される必要があるというニーズがある場合、１つよりも多いデバイダ回路が用いられる。さらに、潜在的に直線的なまたは他の測定されるべき応答のために、時間における様々な読み取り値が取られる。
【０１４２】
実施例１６
２つの平面状光伝導体を覆うフィルムとして、ポリアニリンが用いられる。ポリアニリンフィルムは、色制御フィルタとして機能する。このデバイスの光伝導体のうちの一つは、対照として機能し、そのポリアニリンフィルムはｐＨ変化を測定される検体と接触しない。他の光伝導体は、デバイスの検査部であり、そのポリアニリンフィルムは検体と反応し、ｐＨ応答に基づいて色が変化する。また、電池のための分圧器が設けられている。ポリアニリンは、酸性ｐＨでは緑色で、塩基性ｐＨでは青色である。
【図１】
2016534357.tif 000038
【図２】
2016534357.tif 000039
【図３】
2016534357.tif 000040
【図４】
2016534357.tif 000041
【図５Ａ】
2016534357.tif 000042
【図５Ｂ】
2016534357.tif 000043
【図６】
2016534357.tif 000044
【図７】
2016534357.tif 000045
【図８】
2016534357.tif 000046
【図９】
2016534357.tif 000047
【図１０】
2016534357.tif 000048
【図１１Ａ】
2016534357.tif 000049
【図１１Ｂ】
2016534357.tif 000050
【図１２】
2016534357.tif 000051
【図１３】
2016534357.tif 000052
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2016534357.tif 000055
【図１７】
2016534357.tif 000056
【図１８】
2016534357.tif 000057
【図１９】
2016534357.tif 000058
【図２０】
2016534357.tif 000059
【図２１】
2016534357.tif 000060
【図２２】
2016534357.tif 000061
【図２３】
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【図２４】
2016534357.tif 000063
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月20日(2016.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用検査デバイスであって、印刷された電子回路と、表示部と、電池と、センサと、モニタと、読み取りおよび表示ユニットと、を含み、前記の電子要素のうち少なくとも１つは印刷されているか、または、前記デバイスは、化学的または生物学的反応を測定する際、色の変化を検知するために比色媒体を用いる、医療用検査デバイス。
【請求項２】
前記デバイスは、統合検査ラテラルフローデバイスであり、また、前記電子要素は、有機半導体材料を用いて印刷されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記有機半導体材料は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ペンタセン、ポリトリアリールアミン、５’，５−ビス−（７−ドデシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−２，２’−ビチオフェン、ポリエチレン、ナフタレン、ポリ（４，４’ジデシルビチオフェン−コ−２，５−チエノ［２，３ーｂ］チオフェン、ポリアニリン、またはそれらの組み合わせである、請求項２に記載の統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項４】
前記電子要素は無機材料を用いて印刷されており、前記無機材料は、過酸化タンタル、塩化銀、銀ペースト、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、鉱物半導体、金属、金属酸化物、またはそれらの組み合わせである、請求項３に記載の統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項５】
クロマトグラフィー媒体を含むデバイスのための診断キットであって、前記デバイスは、（ｉ）検出ゾーンの上流に配置された試料載置ゾーンと；（ｉｉ）前記試料載置ゾーンと検知ゾーンとの間に配置され、検体とともに錯体を形成することができる報告担体を含む報告担体ゾーンと、（ここで前記デバイスは、前記報告担体と担体と１つ以上のプロフィシエント酵素カセットとを含んでいる）；（ｉｉｉ）検体および指示薬のための捕捉成分を含む検出ゾーンと、を備えたデバイスである、診断キット。
【請求項６】
検査試料を備えた試料載置ゾーンをさらに備え、前記検査試料は、クロマトグラフィー媒体に沿って前記報告担体ゾーンを通り、前記試料載置ゾーンから前記検出ゾーンへ、そして前記検出ゾーンを超えて移動し、前記検査試料は、試料載置ゾーンに投入される前に報告担体と混合され、検出ゾーンへ基板を付加し、報告担体を含むとともに、検査試料中の検体の存在または不在に対応する検出ゾーン内でのインジケータの応答を生成する、プロフィシエント酵素検体の存在下において、基板が反応を生じる、請求項５に記載のキット。
【請求項７】
クロマトグラフィー媒体内で酵素支援型増幅法を用いて検体の存在を検出するための診断キットであって、バイオマーカーとしての検体と、前記バイオマーカーを認識するためのエンティティと、前記検体と結合する第１エンティティを有する報告担体と、捕捉成分と、を備え、前記バイオマーカーは、抗原であり、前記捕捉成分は、第１抗体とは異なるエピトープで前記検体と結合する第２抗体を含んでいる、診断キット。
【請求項８】
前記第１抗体は、プロフィシエント酵素と共有結合架橋しており、前記報告担体は、ストレプトアビジンおよびビオチニル化プロフィシエント酵素およびビオチニル化抗体を含んでおり、また、前記第１抗体は、非共有ストレプトアビジン−ビオチン相互作用を通じてプロフィシエント酵素と関連している、請求項７に記載の診断キット。
【請求項９】
前記検体は、核酸の配列である、請求項８に記載の診断キット。
【請求項１０】
前記報告担体は、第１核酸と関連するプロフィシエント酵素であり、標的核酸配列の一部と交雑する核酸の第１配列を含んでいる、請求項９に記載の診断キット。
【請求項１１】
前記第１核酸は、プロフィシエント酵素と共有結合架橋している、請求項１０に記載の診断キット。
【請求項１２】
前記報告担体は、ストレプトアビジンおよびビオチニル化プロフィシエント酵素およびビオチニル化第１核酸を含んでおり、前記第１核酸は、非共有ストレプトアビジン−ビオチン相互作用を通じてプロフィシエント酵素と関連している、請求項１１に記載の診断キット。
【請求項１３】
前記報告担体は、ＨＩＶ、ＨＢＶ、ＨＣＶ、またはヘルペスウィルスのp２４タンパク質；梅毒、クラミジア、淋疾の核酸または細菌タンパク質；リポタンパク質またはその核酸；糖タンパク質またはその核酸、と結合する、請求項７に記載の診断キット。
【請求項１４】
前記報告担体は、ＨＩＶ核酸と結合する、請求項９に記載の診断キット。
【請求項１５】
化学的または生物学的反応を測定するための方法であって、回路、ディスプレイ、電池、センサ、モニタ、読み取りユニット、表示ユニットから選択される少なくとも１つの電子要素を含む印刷電子デバイスを用いて、検体の付加をすることと、反応を観察することと、結果を読み取ることと、を含み、データ入力およびデータ出力機構および電力入力機構を有する、方法。
【請求項１６】
前記デバイスは、ラテラルフローデバイスまたはマイクロ流体デバイスである、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記デバイスは、色の変化を検出するために、または化学的または生物学的反応を視覚化するために、比色媒体を用い、前記比色媒体は、ｐＨ感応性指示染料であり、前記ｐＨ感応性染料は、溶液内にあるか、１つ以上の３Ｄ構造に固定化されているか、反応チャンバまたは容器内に固定化されているか、またはそれらの組み合わせである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
ｐＨ変化を検査するための方法であって、前記ｐＨ変化を測定するために請求項１７に記載のデバイスを用いることを含む方法。
【請求項１９】
前記ｐＨ感応性染料は、１つ以上の３Ｄ構造上に固定化されており、前記ｐＨ感応性染料は、反応チャンバまたは容器内に固定化されており、ｐＨ感応性染料の組み合わせは、溶液内、または１つ以上の３D構造上、または反応チャンバまたは容器内に固定化されている、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記印刷電子要素は、ナノ粒子、ナノチューブ、グラフェン、またはそれらの組み合わせであり、また、前記印刷電子要素は、原子層堆積法、蒸着法、インクジェット印刷法、ロール・ツー・ロール印刷法、スクリーン印刷法、またはそれらの組み合わせによって印刷されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２１】
トランジスタ、制御回路、信号回路、ディスプレイ回路、電池、およびデータ記録と電力供給のための入出力をさらに備えた、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
ｐＨ変化を測定するためのデバイスであって、前記デバイスが、テストラインとコントロールラインと結合パッドとを含む印刷センサシステムを備えたデバイス。
【請求項２３】
吸着パッドをさらに備えた、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記デバイスは、Ｙｅｓ／Ｎｏ半定量的または定量的表示、以前にラインが読み取られていないラインの出現、白色背景上へのラインの出現、異なるパターンの出現、色変化、ラインの消失、またはそれらの組み合わせを供給する、請求項２２のデバイス。
【請求項２５】
アッセイ結果に関連するテキスト情報をともなう、少なくとも１つの発光ダイオードまたは発光ダイオードのアレイが表示される、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２６】
印刷電池と、印刷センサと、通信モジュールと、を備えた医療用検査デバイスであって、前記通信モジュールはベースステーションに情報をアップロードする、医療用検査デバイス。
【請求項２７】
検出ゾーンよりも上流の試料載置ゾーンと、報告担体ゾーンと、検出ゾーンと、を有するクロマトグラフィー媒体を備えた統合検査ラテラルフローデバイスであって、報告担体は、試料載置ゾーンと検出ゾーンとの間に配置されている、統合検査ラテラルフローデバイス。
【請求項２８】
前記報告担体は、担体と１つ以上のプロフィシエント酵素とを備えており、クロマトグラフィー媒体内で酵素支援型増幅法によって、検体の存在または不在が検出され、また、前記検体は、抗体によって認識されるバイオマーカー抗原である、請求項２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記報告担体は、前記検体およびプロフィシエント酵素と結合する第１抗体を含み、前記捕捉成分は、第１抗体とは異なるエピトープで前記検体と結合する第２抗体を含む、請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記報告担体は、ストレプトアビジン、ビオチニル化プロフィシエント酵素、ビオチニル化抗体、および／またはそれらの組み合わせであり、また、前記検体は、核酸配列である、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記報告担体は、ＨＩＶ核酸と結合する、請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３２】
１−ヒドロキシル−４−［４−（ヒドロキシエチルスルフォニル）−フェニルアゾ］−ナフタレン−２−スルホン酸カリウム、または４−［４−（２ーヒドロキシエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェノール、または各種反応性ビニルスルフォニル染料、またはそれらの組み合わせである指示染料を備えた、請求項７に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記指示染料は、反応試薬の中に混合されている、請求項７に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記ｐＨ指示染料は、反応前に増幅試薬の一部である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記ｐＨ指示染料は、反応後に添加される、請求項７に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記ｐＨ指示染料は、薄膜状粒子、微粒子、薄膜、または三次元物体に固定化されている、請求項７に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記粒子は、ポリマー、多孔質粒子、またはコア・シェル粒子からなる微粒子であり、また、前記染料は、微粒子に共有結合しており、前記粒子は、ポリマー、多孔質粒子、またはコア・シェル粒子からなり、また、１つ以上の粒子は、少なくとも１つ以上の粒子と結合し、個別粒子として存在可能である、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記三次元物体は、外部磁力の影響下にあり、前記薄膜は、前記ｐＨ指示染料と共有結合した膜であり、また、前記三次元物体は、ヒドロゲルからなるか、または、ミリメートルまたはマイクロメートルサイズの非ヒドロゲル三次元物体の表面に被覆されている、請求項１２２に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記非ヒドロゲル材料からの着色された背景の色強度の導入を向上させるために、質量密度を増加させるように、前記三次元物体は、前記非ヒドロゲル材料と混合されている、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項４０】
前記三次元物体は、外部磁力の影響下で三次元物体のクラスターを形成する小粒子の集合体である、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記三次元物体は、１つ以上のミリ粒子であり、前記ミリ粒子は、外部磁力の影響下で反応容器内で移動する、請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記ヒドロゲルは、ポリ(２−ヒドロキシエチルメタクリレート)（ＰＨＥＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレングリコールメタクリレート（ＰＥＧＭＡ）、ポリエチレングリコールジメタクリレート（ＰＥＧＤＭＡ）、ポリエチレングリコールジアクリレート（ＰＥＧＤＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、またはポリイミド（ＰＩ）、またはそれらの組み合わせからなる、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項４３】
１つ以上の指示染料が、開始ｐＨのインジケータとして働く、請求項７に記載のデバイス。
【請求項４４】
１つ以上の指示染料が、異なるｐＫａの対象となる各ｐＨインジケータとともに用いられ、少なくとも２つのｐＨインジケータが開始ｐＨが範囲外にあることを示すために用いられ、反応前に線が存在しなかった場合、線または他のパターンの存が、観察された化学的または生物学的反応を示し、比色変化が化学的または生物学的反応の観察結果を示す、請求項４３に記載のデバイス。
【請求項４５】
前記反応を行うために増幅方法が用いられるとともに、前記方法は、熱サイクリング法または等温法である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項４６】
前記熱サイクリング法は、ＰＣＲ反応、リアルタイムＰＣＲ、または逆転写ＰＣＲであり、前記等温法は、ループ介在性増幅（ＬＡＭＰ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）、核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）、転写介在増幅（ＴＭＡ）、ＳＭＡＲＴ（Ｎｕｃｌ．  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．  ２９：e５４，２００１）、ヘリカーゼ依存性増幅（ＨＤＡ）、クロスプライミング増幅（ＣＰＡ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、分岐ローリングサークル増幅（ＲＡＭ）、ニッキング酵素増幅反応（ＮＥＡＲ）、ニッキング酵素介在増幅（ＮＥＭＡ、CN１００４８９１１２  Ｃ）、等温連鎖増幅（ＩＣＡ）、指数関数的増幅反応（ＥＸＰＡＲ）、ビーコン支援検出増幅（ＢＡＤ  ＡＭＰ）、プライマー生成−ローリングサークル増幅（ＰＧーＲＣＡ）、または他の核酸増幅法であり、また、増幅は、熱サイクリングを要さない、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
核酸増幅を検出するためのキットであって、前記キットは、（ａ）１つ以上の容器と、（ｂ）増幅試薬と、（ｃ）少なくとも１つのｐＨインジケータと、を備え、前記ｐＨインジケータは、１−ヒドロキシル−４−［４−（ヒドロキシエチルスルフォニル）−フェニルアゾ］−ナフタレン−２−スルホン酸カリウム、または４−［４−（２ーヒドロキシエタンスルフォニル）−フェニルアゾ］−２，６−ジメトキシフェノール、または各種反応性ビニルスルフォニル染料、またはそれらの組み合わせからなる、キット。
【請求項４８】
信号強度を計算するためのｐＨ感知センサ部品制御回路とディスプレイ画素部品とを備えたｐＨ検出デバイスであって、前記部品は、誘電材料上に印刷されており、前記誘電材料は、可撓性プラスチックである、ｐＨ検出デバイス。
【請求項４９】
化学的または生物学的サンプルにおける比色変化を検出するためのデバイスであって、
ａ．電極上に電子的に印刷された少なくとも２つ以上の光伝導体と、
ｂ．前記光伝導体のうち１つを覆う有機フィルムであって、前記光伝導体のうち１つを覆う１つのフィルムは、対照として機能し、検査媒体と相互作用しない有機フィルムと、
ｃ．他の光伝導体の色変化を検出するｐＨ測定デバイスと、
ｄ．電池と、
ｅ．データおよび電力入出力と、
を備えたデバイス。
【請求項５０】
前記フィルムとして用いられている有機材料は、ポリアラニンであり、ｐＨ変化が色変化として反映される、請求項４９に記載のデバイス。
【請求項５１】
ｐＨ変化に従い導電率を測定する印刷電子要素を用いることによってｐＨ変化を測定するためのデバイスであって、
ａ．少なくとも２つの電極が配置され、前記電極は印刷電極であり、基板もしくは検体が配置される、区画または層と、
ｂ．印刷ｐＨ検知材料を含む、それ以降の第２の区画または層と、
ｃ．前記印刷電極と前記基板または検体との間にバリアをもたらすための絶縁体を有する、第３の区画または層と、
を備えたデバイス。
【請求項５２】
測定可能な電圧として抵抗を記録するためのデバイダ回路をさらに備え、前記電圧変化が、電気泳動的に、および／または電気色彩的に表示される、請求項５１に記載のデバイス。
【請求項５３】
化学的および／または生物学的反応を検知するための方法であって、
ａ．電気信号出力を検出することと、
ｂ．化学的および／または生物学的反応においてｐＨが変化するとき前記電気信号出力をモニターするステップと、を含み、 
前記反応の電子的検出のための前記検出および前記モニターの部品のうち、少なくとも一つは、物質上にあることを特徴とする方法。
【請求項５４】
前記化学的および／または生物学的反応の検出は、単一のゾーンにおいてなされ；差分出力を用い；または反応中に異なる時点でｐＨを測定し；前記反応は、ＰＣＲ反応、またはリアルタイムＰＣＲ、または逆転写ＰＣＲであり、また、前記反応は、比色反応である、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記反応は、等温反応である、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記等温反応は、単鎖置換増幅（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄｅｄ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＳＤＡ））、ＤＮＡ増幅、ＲＮＡ増幅、またはそれらの組み合わせである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記高感度指示染料は、増幅試薬とともに凍結乾燥されており、また、少なくとも２つのｐＨインジケータが開始ｐＨが範囲外にあることを示すために用いられる、請求項７に記載の方法。
【請求項５８】
各高感度指示染料は、開始ｐＨのインジケータとして働く、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記等温法は、ループ介在性増幅（ＬＡＭＯ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）、核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）、転写介在増幅（ＴＭＡ）、ＳＭＡＲＴ（Ｎｕｃｌ．  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．  ２９：e５４，２００１）、ヘリカーゼ依存性増幅（ＨＤＡ）、クロスプライミング増幅（ＣＰＡ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、分岐ローリングサークル増幅（ＲＡＭ）、ニッキング酵素増幅反応（ＮＥＡＲ）、ニッキング酵素介在増幅（ＮＥＭＡ、CN１００４８９１１２  Ｃ）、等温連鎖増幅（ＩＣＡ）、指数関数的増幅反応（ＥＸＰＡＲ）、ビーコン支援検出増幅（ＢＡＤ  ＡＭＰ）、プライマー生成−ローリングサークル増幅（ＰＧーＲＣＡ）、または他の核酸増幅法であり、また、増幅は、熱サイクリングを要さない、請求項５４に記載の方法。
【国際調査報告】
2016534357.tif 000067
2016534357.tif 000068
2016534357.tif 000069
2016534357.tif 000070