(57)【要約】本明細書に提供されるのは、少なくとも１つのアッセイプロトコルを実施するためのプラットフォームを含む、システムである。プラットフォームは、少なくとも１つのセンサを含むことができる、フローセルを含んでもよい。プラットフォームはまた、センサと通信することができる、読取機を含んでもよい。さらに、センサは、アッセイプロトコルの実施の全体の間、読取機との通信を維持し、フローセル内の物理的事象またはフローセル内に含有される任意の物質の電気化学状態に関するデータを伝送してもよい。
2016504604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアッセイプロトコルを実施するためのプラットフォームであって、前記プラットフォームは、
少なくとも１つのセンサを備えるフローセルと、
前記少なくとも１つのセンサと通信する読取機と
を備え、
前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのセンサが、前記フローセル内の物理的事象または前記フローセル内に含有される物質の電気化学状態に関するデータを伝送するように、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、前記読取機との通信を維持する、プラットフォーム。
【請求項２】
前記物理的事象は、前記フローセル内の流体の有無を含む、請求項１に記載のプラットフォーム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセンサは、前記フローセル内の１つ以上の気泡の存在を検出するように構成されている、請求項１に記載のプラットフォーム。
【請求項４】
少なくとも１つのセンサをさらに備え、各センサは、前記少なくとも１つのセンサが、前記物理的事象または前記電気化学状態に関するデータを伝送するように、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、前記読取機との通信を維持する、請求項１に記載のプラットフォーム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンサは、前記物理的事象に関する情報を前記読取機に伝送することができる、請求項１に記載のプラットフォーム。
【請求項６】
前記読取機は、前記物理的事象または前記電気化学状態に関する情報を処理し、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施を制御するように構成されている、請求項５に記載のプラットフォーム。
【請求項７】
電気化学検出システムであって、前記システムは、
アクティブ化可能容器と、アッセイプロトコルを実施するためにフローセルと選択的に流体流連通する流体チャネルとを備えるカートリッジと、
前記アッセイプロトコルの実施の間、反応を検出するために、前記フローセルと動作可能に関連付けられた少なくとも１つのセンサであって、前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、前記フローセル内の物理的事象または前記フローセル内に位置する検体の電気化学状態を検出するように構成されている、少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施を開始するために、前記カートリッジに動作可能に係合されるように適合されている読取機と
を備え、
前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのセンサが、前記物理的事象または前記電気化学に関するデータを伝送するように前記アッセイプロトコルの実施の間、前記読取機との通信を維持し、
前記読取機は、少なくとも部分的に、前記物理的事象または前記検体の電気化学状態に関するデータに基づいて、前記アッセイプロトコルの実施を制御することができる、電気化学検出システム。
【請求項８】
電気化学検出システムであって、前記システムは、
少なくとも１つのアクティブ化可能容器と、少なくとも１つのアッセイプロトコルを実施するために少なくとも１つのフローセルと選択的に流体流連通する少なくとも１つの流体チャネルとを備えるカートリッジと、
前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、反応を検出するために、前記少なくとも１つのフローセルと動作可能に関連付けられた少なくとも１つのセンサであって、前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、前記少なくとも１つのフローセル内の物理的事象または前記少なくとも１つのフローセル内に位置する検体の電気化学状態を検出するように構成されている、少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施を開始するために、前記カートリッジに動作可能に係合されるように適合されている読取機と
を備え、
前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのセンサが、前記物理的事象または前記電気化学状態に関するデータを伝送するように、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、前記読取機との通信を維持し、
前記読取機は、少なくとも部分的に、前記物理的事象または前記電気化学状態に関するデータに基づいて、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施を制御することができる、電気化学検出システム。
【請求項９】
前記物理的事象は、前記少なくとも１つのフローセル内の流体の有無を含む、請求項８に記載の電気化学検出システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのフローセル内の１つ以上の気泡の存在を検出するように構成されている、請求項８に記載の電気化学検出システム。
【請求項１１】
アッセイを実施するための方法であって、前記方法は、
少なくとも部分的に、フローセル内に配置された少なくとも１つのセンサを提供することと、
前記少なくとも１つのセンサと通信する読取機を提供することと、
前記少なくとも１つのセンサを用いて、前記フローセル内の物理的事象または前記少なくとも１つのセンサと実質的に接触する物質の電気化学状態を検出することと、
サンプルが前記少なくとも１つのセンサの少なくとも一部に接触するように、前記サンプルを前記フローセルの中に導入することと、
ある量の空気を前記フローセルの中に導入し、前記フローセルおよび前記少なくとも１つのセンサを洗浄し、前記サンプルを前記フローセルから除去することと
を含み、
前記少なくとも１つのセンサは、前記アッセイの実施の間、前記物理的事象または前記電気化学状態に関する情報を前記読取機に継続的に伝送する、方法。
【請求項１２】
前記物理的事象は、前記少なくとも１つのフローセル内の流体の有無を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサは、前記フローセル内の１つ以上の気泡の存在を検出するように構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つのセンサをさらに備え、各センサは、前記少なくとも１つのセンサが、前記物理的事象または前記電気化学状態に関するデータを伝送するように、前記少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、前記読取機との通信を維持する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記読取機は、少なくとも部分的に、前記物理的事象または前記電気化学状態に関して前記少なくとも１つのセンサから受信された情報に基づいて、前記アッセイの実施を制御する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（相互参照）
本開示は、２０１３年１月３０日に出願された「Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」という題名の米国仮特許出願第６１／７５８，５６７号に対して優先権を主張する。上記文献は、その全体として参照することによって本明細書において援用される。
【０００２】
（分野）
本発明は、概して、電気化学分析を行うための電気化学検出システムに関し、より具体的には、１つ以上のアッセイプロトコルの実施全体を通してアクティブな１つ以上のセンサを含み、アッセイプロトコルの実施に関する略一定リアルタイム品質制御フィードバックを受信する、電気化学検出システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
電気化学は、電子伝導体および電解質の界面において溶液中で発生する化学反応を研究する化学の一分野である。反応は、電子伝導体と電解質との間に電荷移動を伴い得る。例えば、電子伝導体は、金属または半導体を備える電極であってもよい。
【０００４】
いくつかの状況の下では、上記に議論される化学反応は、外部導出電圧または化学反応によって作られる電圧のいずれかを印加することによって活発にされ得る。これらの状況の下、これらの化学反応は、電気化学反応として知られる。さらに、電子が１つ以上の分子の間で伝達される、いくつかの化学反応は、酸化／還元またはレドックス反応として知られる。概して、電気化学は、酸化および還元反応が、空間または時間で分離され、反応を理解するために使用され得る外部電気回路によって接続される、状況に関する。
【０００５】
いくつかの電気化学分析は、１つ以上のセンサによって監視される、検出される、または定量化される電気化学反応を誘発するための試薬を含み得る、使い捨てカートリッジ内において着手され得る。いくつかの従来のカートリッジは、カートリッジの機械的作動を介して等、プロトコルを開始する読取デバイスに動作可能に係合するように構成されてもよい。さらに、読取デバイスは、カートリッジ内部において発生する反応の試験結果を生成するために処理され得るデータ信号を受信してもよい。
【０００６】
カートリッジを伴う、または伴わない、多くの従来のシステムは、品質制御および品質保証のために、受動的システムを使用する。例えば、いくつかのシステムは、アッセイの実施の間、システム内の機能および品質制御チェックを監視するために、読取機デバイスに依拠する。さらに、いくつかの従来のシステムでは、これらのチェックは、アッセイの実施の開始および終了時のみに行われ、アッセイ自体の間は、殆どまたは全く監視されない。その結果、いくつかの従来のアッセイは、適切に監視されず、厳密な品質制御は、アッセイの実施の間、維持されることができない。
【０００７】
さらに、少なくともいくつかの従来のシステムは、アッセイの実施の間、物理的事象を監視することができる、センサを含まない。例えば、いくつかの従来のセンサは、流体面等のシステム内で生じる物理的事象を検出し、ユーザおよびシステムが、アッセイの進行を監視し、構成要素が適切に機能し、較正されることを確実にすることを可能にするように構成されていない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（要約）
電気化学検出システムの実施形態は、少なくとも１つのアッセイプロトコルを実施するためのプラットフォームを含む。プラットフォームは、少なくとも１つのセンサを伴う、フローセルを含む。さらに、センサは、少なくとも部分的に、アッセイプロトコルの実施を制御することができる、読取機と通信してもよい。アッセイプロトコルの実施全体の間、例えば、アッセイの開始から完了まで、センサは、フローセル内の物理的事象およびフローセル内に含有される検体の電気化学状態を検出する。特に、アッセイプロトコルの実施全体の間、センサは、フローセル内の物理的事象または物質の電気化学状態に関するデータを読取機に伝送する。例えば、センサは、フローセル内の流体の有無またはフローセル内の１つ以上の気泡の存在を検出するように構成される。一側面では、センサはまた、物理的事象または電気化学状態に関する情報を読取機に伝送し、それによって、読取機が、品質保証または品質制御のために、フローセル内の変化を記録することを可能にすることができる。
【０００９】
一側面では、プラットフォームはまた、フローセルと選択的に流体流連通する空気源を含む。空気源は、アッセイプロトコルの実施の間、ある量の空気をフローセルに提供し、センサを洗浄するように構成される。例えば、一実施形態では、プラットフォームと併用されるべき唯一の洗浄剤は、他の洗浄剤ではなく、ある量の空気であってもよい。
【００１０】
電気化学検出システムは、カートリッジと、読取機とを含む。カートリッジは、少なくとも１つのアクティブ化可能容器を含む。一側面では、少なくとも１つの容器は、洗浄剤として使用されるべきある量の空気を含む。カートリッジはまた、少なくとも１つのアッセイプロトコルを実施するために、少なくとも１つのフローセルと選択的に流体流連通することができる、少なくとも１つの流体チャネルを含んでもよい。さらに、少なくとも１つのセンサは、アッセイプロトコルの実施の間、反応を検出するために、各フローセルと動作可能に関連付けられてもよい。センサは、フローセル内の物理的事象または電気化学状態を検出する。加えて、センサは、フローセル内の流体の有無またはフローセル内の１つ以上の気泡の存在を検出するように構成されてもよい。
【００１１】
さらに、読取機は、アッセイプロトコルの実施を開始するために、カートリッジに動作可能に係合されるように適合されてもよい。いくつかの側面では、センサは、物理的事象および電気化学状態に関する情報を読取機に伝送する。加えて、読取機は、少なくとも部分的に、物理的事象および電気化学状態に関する情報に基づいて、アッセイの実施を制御することができる。一側面では、読取機は、少なくとも１つの容器に係合する、少なくとも１つの機械的アクチュエータを含む。
【００１２】
電気化学検出システムは、アッセイを実施するための方法を含む。本方法は、少なくとも部分的に、フローセル内に配置される少なくとも１つのセンサを提供することを含む。さらに、本方法はまた、センサと通信する読取機を提供することを含む。一側面では、本方法は、センサを使用して、フローセル内の１つ以上の物理的事象およびセンサと実質的に接触する任意の物質の電気化学状態を検出することを含む。センサは、アッセイの実施の全体の間、フローセルの電気化学状態および物理的事象に関する情報を読取機に継続的に伝送する。さらに、センサはまた、フローセル内の流体の有無またはフローセル内の１つ以上の気泡の存在を検出するように構成される。
【００１３】
本方法はまた、サンプルがセンサの少なくとも一部に接触するように、サンプルをフローセルの中に導入することと、ある量の空気をフローセルの中に導入することとを含む。例えば、ある量の空気は、フローセルおよびセンサを洗浄し、サンプルをフローセルから除去するために使用されてもよい。加えて、読取機は、少なくとも部分的に、フローセルの電気化学状態および物理的事象に関してセンサから受信された情報に基づいて、アッセイの実施を制御するように構成されてもよい。
【００１４】
付加的目的、利点、および新規特徴が、続く説明において記載される、または続く図面および詳細な説明の検討に応じて、当業者に明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、電気化学検出システムの異なる構成要素を例証する、簡略化されたブロック図である。
【図２】図２は、カートリッジおよび読取機の配列を示す、簡略化された例証図である。
【図３】図３は、電気化学検出のためのカートリッジ内において使用される、センサ配列の上面図である。
【図４】図４は、電気化学検出のためのカートリッジ内において使用される、センサ配列の別の実施形態の上面図である。
【図５】図５は、図３に示されるセンサ配列の分解図である。
【図６】図６は、フローセルに動作可能に係合されるセンサの平面図である。
【図７】図７Ａ−７Ｃは、電気化学検出システムの実施形態の使用の画像である。
【図８】図８は、図７Ａ−７Ｃに示される使用の間、電位値をミリボルト単位で示す、折れ線グラフである。
【図９】図９は、電気化学検出システムの実施形態の使用の間、電位値をミリボルト単位で示す、折れ線グラフである。
【図１０】図１０は、図９に示されるデータの一次導関数のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
対応する参照文字は、図面の図間の対応する要素を示す。図において使用される表題は、請求項の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１７】
（詳細な説明）
図面を参照すると、電気化学検出システムの実施形態が、図１に例証され、概して、１０として示される。電気化学検出システム１０は、読取機１４に動作可能に係合されると、単一の使い捨てカートリッジ１２上で複数のアッセイプロトコルを行うための手段を提供する。加えて、電気化学検出システム１０は、仮想ラボ１６と関連付けられる読取機１４と遠隔サーバ１８との間に、試験結果または較正情報等のデータを通信するための仮想ラボ１６と動作可能に通信する少なくとも１つの読取機１４を含んでもよい。以下により詳細に説明されるように、電気化学検出システム１０のいくつかの実施形態は、１つ以上のセンサ２８を含んでもよい。いくつかの実施形態では、センサ２８は、少なくとも１つのアッセイプロトコルの最終位相の間、アクティブであり、アッセイの結果を読取または別様に査定することを補助してもよい。
【００１８】
いくつかの実施形態では、センサ２８は、少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施全体を通してアクティブであり、任意の変化、例えば、センサ２８の局所環境内の物理的、電気、化学変化、および同等物を査定および／または監視してもよい。その結果、実質的または完全リアルタイムデータが、少なくとも１つのアッセイプロトコルの実施の間、収集され、品質制御基準を監視し、正確かつ高感度結果を確実にしてもよい。
【００１９】
図２に示されるように、各読取機１４は、ユーザが、それぞれのカートリッジ１２が読取機１４に動作可能に係合されるとき、複数のアッセイプロトコルを実施することを可能にする制御パネル４８を有する読取機体３６を含んでもよい。一実施形態では、読取機１４は、読取機１４とそれぞれのカートリッジ１２の動作可能な係合のための第１のドッキングステーション５２と、第２のドッキングステーション５４とを含んでもよいが、読取機１４の他の実施形態は、任意の数の個別のカートリッジ１２に係合するための１つ以上のドッキングステーションを含んでもよい。読取機１４はさらに、ユーザインターフェースおよび通信構成要素（図示せず）として作用する画面５０を含み、読取機１４が、遠隔サーバ１８を通して仮想ラボ１６と動作可能に通信することを可能にする。
【００２０】
図３、４、および６を参照すると、センサ２８は、フローセルに動作可能に係合され、アッセイプロトコルの実施によって生成される反応を検出してもよい。一実施形態では、センサ２８は、作業電極１６２と、第１および第２の作業較正電極１６４および１６６と、基準電極１６８とから成る、４電極配列を有してもよい。電極１６２、１６４、１６６、および１６８は、データの処理のために、センサ２８によって検出された信号をソフトウェア構成要素１９に提供するため、読取機１４と動作可能に係合するための個別の接点１７６に伝導性に接続される伝導性部分１７４に係合される。
【００２１】
一側面では、センサ２８は、３ステッププロセスを使用して構築されてもよい。第１のステップでは、４つの層が、絶縁プラスチック裏地１８０の可撓性シート上にスクリーン印刷される。第１の層は、電気伝導性銀トラックを備え、その後、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）基準電極１６８の第２の層が続く。炭素作業電極から成る第３の層が、各伝導性銀トラックの一部にわたってスクリーン印刷され、次いで、誘電絶縁層１７８の第４の層が、作業電極１６２、１６４、および１６６を含有するプラスチック裏地１８０のそれらの面積以外のプラスチック裏地１８０の面積にわたって適用される。誘電層１７８はまた、伝導性部分１７４、例えば、銀または他の伝導性材料を被覆し、液体が、溶液中への浸漬の間、または特定のアッセイプロトコルの実施の間、伝導性部分１７４と接触しないように阻止する。結果として生じる印刷シートは、少なくとも１つのセンサ２８を含有し、センサ２８の列が、プロセスの第２のステップのために、印刷シートから切断される。本形式におけるセンサは、泡検出およびフロー測定等のプロセス制御のために使用されてもよい。主要診断構成要素として使用するために、製造プロセスの第２および第３のステップもまた、使用される。
【００２２】
第２のステップは、重合を伴い、スクリーン印刷されたセンサ２８は、電気化学セルの蓋（図示せず）内に固着される。センサ２８の各列は、作業電極１６２、１６４、および１６６の各伝導性部分１７４が電気的に接続される、センサ２８の列の上部を横断して暴露された電気伝導性バーを有する。センサ２８の列が、セルの蓋内に固着されると、セルと伝導性部分１７４との間の電気接続が、確立される。セルの下半分は、一連のウェル（図示せず）を含有し、電気化学重合のために、重合溶液と、また、対電極とを保持する。重合溶液は、例えば、ピロールモノマーおよび対イオンを含有してもよい。
【００２３】
重合溶液は、電気化学セルのウェルの中に留置され、蓋（センサ２８の列を伴う）が、セル上に設置される。作業電極１６２、１６４、および１６６は、重合溶液中に浸漬されてもよい。コンピュータ制御式ガルバノスタットが、センサ２８の作業電極１６２、１６４、および１６６（アノード）とセル内の対電極（カソード）との間に電流を駆動させる、一連の電流ステップを適用するために使用されてもよい。結果として生じるポリピロール伝導性膜が、各センサ２８の作業電極１６２、１６４、および１６６上に形成される。いったん重合が生じると、センサ２８の列は、セルの蓋から除去され、高純度水、例えば、Ｍｉｌｌｉ−Ｑ中に浸され、残留対イオンまたは未反応モノマーを除去する。浸された後、センサ２８の列は、インキュベータ内に設置され、所定の時間の間、例えば、１７時間または一晩、乾燥させられる。
【００２４】
第３のステップでは、重合されたセンサ２８の列は、列の配向を制御する、ラック上に設置されてもよい。センサ２８の列で充填されたラックは、生体試薬分注システム（図示せず）の台上に設置されてもよい。生体試薬分注システムは、アッセイのための適切な生体試薬を各センサ２８の重合された作業電極１６２、１６４、および１６６上に分注する。ラック上のセンサ２８が生体試薬でコーティングされた後、ラックは、生体試薬分注システムから除去され、乾燥させるために、インキュベータ（図示せず）内に設置される。いくつかの生体試薬の場合、乾燥後、センサ２８の列は、生体試薬の活性を保持するために、安定剤コーティング溶液中に浸漬される。生体試薬および任意の付加的コーティングが乾燥されると、センサ２８の列は、使用のために、センサ２８の最終形状に切断される。本ステップの間、重合の間に使用された伝導性バーは、除去され、センサ２８上の電気接点１７４は、カートリッジ１２がドッキングステーション５２または５４のいずれかの中に挿入されると、読取機１４との正しい係合を可能にするように、平面となるようトリミングされる。
【００２５】
代替では、図４に示されるように、センサ２８Ａは、個別の伝導性部分１７４と関連付けられ、センサ２８の実施形態と類似構成を有する、３つの作業電極１６２、１７０、および１７２と、基準電極１６８とを含んでもよい。作業電極１６２、１７０、および１７２は、ソフトウェア構成要素１９によって平均化され、各電極１６２、１７０、および１７２の変動係数を減少させてもよい。
【００２６】
一側面では、電気化学検出システム１０は、アッセイプロトコルが行われると、フローセルチャンバ９４Ａ、９６Ａ、および９８Ａを通る連続して制御された流体の放出によって、カートリッジ１２内で高速免疫アッセイ反応を実施する能力を含む。反応動力学および熱動態に基づいて、同一の近傍内におけるより高い濃度のこれらの分子は、より高速の反応率をもたらす。
【００２７】
電気化学検出システム１０のいくつかの実施形態は、いくつかの前述の実施形態に略類似するが、異なる物理的構成を伴う様式で動作してもよい。いくつかの実施形態では、前述のカートリッジ１２の代わりに、電気化学検出システム１０は、支持構造を含む、一般的プラットフォームを使用して動作してもよい。例えば、支持構造は、流体分水界２６に実質的に類似する様式で機能してもよい。支持構造は、前述のものと同一の構成を要求しない。故に、本明細書で論じられるいずれの実施形態も、前述の構成の流体分水界２６を使用しなくてはならないわけではない。むしろ、電気化学検出システム１０のいくつかの実施形態は、それぞれ、少なくとも１つのセンサを備え得る、１つ以上のフローセルを支持するための他の構成を伴う支持構造を含んでもよい。さらに、いくつかの実施形態では、支持構造は、流体分水界２６の代わりに使用され、前述のものに実質的に類似する様式でブリスタパック２４に接合されてもよい。
【００２８】
例えば、いくつかの実施形態では、電気化学検出システム１０は、１つ以上の電気化学アッセイを実施するために、カートリッジ１２の代わりに、またはそれに加えて等、一般的プラットフォームを含んでもよい。プラットフォームは、流体分水界２６と同様に機能し、１つ以上のフローセルと選択的に流体流連通する少なくとも１つのチャネルを含み得る、支持構造を含んでもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのチャネルおよび１つ以上のフローセルは、類似する、例えば、前述のチャネル８８、９０、および９２およびフローセル９４、９６、および９８に構成または機能が類似してもよい。さらに、少なくとも１つのセンサが、１つ以上のフローセル内に配置されてもよく、少なくとも１つのセンサは、前述のセンサ２８および電極１６２、１６４、１６６、および１６８に類似する機能または構成を備えてもよい。加えて、センサは、発酵装置またはセル培養反応器等の他の装置内に配置されてもよい。
【００２９】
さらに、センサは、局所環境、例えば、フローセル内の検体、試薬、共役体、および同等物等の物質の電気化学状態を検出、測定、または別様に査定するように構成および配列されてもよい。いくつかの実施形態では、センサはまた、局所環境内の１つ以上の物理的事象または条件を検出するように構成されてもよい。例えば、センサは、局所環境内の流体（例えば、流体面）の有無、局所環境内のガス（例えば、気泡）の存在、イオン濃度、相対的圧力変化、溶液型、汚染物質、溶質濃度、機械的または電子的切替事象、およびセンサの局所環境内の多くの他の潜在的関連事象または条件を検出するように構成されてもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、センサは、本情報を読取機（例えば、読取機１４に類似する）または少なくとも１つのアッセイの実施を制御することができる別の構成要素に伝送してもよい。センサは、電気化学状態および物理的事象または条件に関連する情報を読取機に伝送してもよい。その結果、読取機は、行われるアッセイの実質的または完全リアルタイム品質制御または品質保証のため、ならびに、例えば、リアルタイムフィードバックループ内においてアッセイの実施を制御する際に使用するために、本情報を処理してもよい。
【００３１】
例えば、センサによって読取機に伝送されるデータは、センサの局所環境の現在の物理的状態を査定し、アッセイが許容限度内で進められており、かつセンサにわたって通過する流体が容認可能時間フレーム内で通過することを確実にするために、読取機によって使用されてもよい。特に、センサは、圧力および流体流または流体面を検出することができるため、読取機に送信されるデータは、例えば、フィードバックを通して、流体流を制御および管理するために使用されてもよい。その結果、流体流は、センサによって提供されるリアルタイムデータを使用して、読取機を介して正確に制御されてもよい。例えば、アッセイの間、流体流を制御可能であることによって、精密なポンプおよび精密な流体の必要性は、本構成を伴わない実施形態と比較して、少なくとも部分的に、緩和され得る。さらに、データはまた、センサに直接隣接する気泡または他の異常事象の存在を示し得、これは、アッセイの間にそのセンサから得られたデータの信頼性がないことを示し得る。全体として、読取機に送信されるデータは、品質制御機構およびシステム内の流体流の制御をアサートするための手段の両方として使用されてもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、アッセイの実施の間、品質制御または流体制御を遂行するために、センサは、アッセイの実施の少なくとも一部の間、アクティブに監視されてもよい。いくつかの実施形態では、センサは、アッセイの実施の全体の間、アクティブである、または監視されてもよい。例えば、アッセイの実施は、センサが、瞬時にまたは略瞬時に、局所環境の電気化学状態、物理的事象、または条件に関するデータを読取機に伝送し始めるように、センサをアクティブ化することによって開始してもよい。センサは、次いで、アッセイの間、アクティブのままであってもよく、アッセイ内の最終または略最終ステップは、センサの監視を非アクティブ化または停止させてもよい。その結果、センサ近傍の電気化学状態、物理的事象、または条件に関するデータは、読取機が、アッセイの実施の制御に加え、アッセイの品質制御または品質保証を確実にし得るように、アッセイ全体を通して読取機に伝送されてもよい。
【００３３】
いくつかの実施形態では、電気化学アッセイを行うための一般的プラットフォームは、１つ以上の流体を使用して、１つ以上のフローセルの洗浄を可能にするように構成および配列されてもよい。具体的には、前述のように、電気化学検出システム１０の構成要素は、容認可能レベルの精度および感度を確実にするために、プロトコルのステップ毎に洗浄されてもよい。
【００３４】
概して、一例にすぎないが、電気化学検出システム１０は、流体処理ステップ間で適正な洗浄を確実にするための少なくとも２回の中間洗浄ステップを伴う、３つの流体処理ステップを採用してもよい。特に、流体処理ステップは、少なくとも１つのチャネルを通して、フローセルの中にサンプル、試薬、または共役体を循環させることを含んでもよい。次いで、サンプル、試薬、または共役体は、フローセルを通して、センサにわたって、１回以上、洗浄試薬を循環させ、過剰サンプル、試薬、または共役体等の任意の望ましくない物質を除去することによって、フローセルから洗浄されてもよい。さらに、本プロセスは、アッセイが完了するまで、複数回、繰り返されてもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、フローセルを洗浄するために使用される流体は、水、水溶液、例えば、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）；アルコール、例えば、エタノールまたはメタノール；アセトニトリル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホラン（ＤＭＳＯ）、または他の極性溶媒等の溶液であってもよい。他の実施形態では、流体は、空気、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム、または酸素等の類似ガスであってもよい。具体的には、いくつかの実施形態では、流体は、他の洗浄流体または物質ではなく、空気のみであってもよい。言い換えると、いくつかの実施形態では、フローセルまたはセンサを洗浄するために使用される唯一の物質は、あるタイプの空気または他のガスである。
【００３６】
本開示またはその実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、要素の１つ以上が存在することを意味することが意図される。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、および「ｈａｖｉｎｇ（有する）」は、列挙された要素以外の付加的要素が存在し得ることを含み、かつ意味することが意図される。複数形を備える用語は、「〜の１つ」のみが存在する方法を除外するものではない。
【００３７】
（実施例）
以下の実施例は、当業者が電気化学検出システム１０のいくつかの実施形態を採用し得る、いくつかの様式を詳述する。以下の実施例は、本開示および請求項に限定されず、むしろ、本システムのいくつかの使用に関する例証的議論であることが意図される。
【００３８】
（実施例１：アッセイプロトコル−ＴＳＨ−典型的サンドイッチ免疫アッセイ）
まず、共役体が、甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）共役緩衝液中に１：５００の割合において希釈され、較正流体が、１００、１０、１、０．１、および０．０１ｍＩＵ／ｍＬの濃度を提供するために、ＴＳＨサンプル希釈剤中において希釈された。サンプルは、１５０μＬの量および１μＬ／秒の流率を使用して添加された。アッセイプロトコルは、１５０μＬの共役体を１μＬ／秒の流率で添加後、３μＬ／秒の流率での４００μＬの洗浄緩衝液が続いてもよい。最後に、２００μＬの基質が、３μＬ／秒の流率で添加された。例えば、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）が、洗浄緩衝液として使用されてもよい一方、ＳｉｇｍａＦＡＳＴが、５０ｍＬ  ＭｉｌｌｉＱ水毎に１セットのＳｉｇｍａＦＡＳＴ錠剤の濃度の基質として使用されてもよい。以下の流動時間、すなわち、２．５分時にＴＳＨサンプル、２．５分時に共役体、２．２５分時に洗浄緩衝液、１．２５分時に基質、および１分４０秒時に読取時間が、使用されてもよい。したがって、アッセイプロトコルは、１０分未満以内に実施され得る。
【００３９】
センサ２８は、１０秒間、−１１５ｍＶの印加電圧を使用して、９０秒間、開路電位（ＯＣＰ）を可能にすることによって読み取られる。９０秒ＯＣＰの終了時におけるｍＶ読取は、最終値としてとして見なされた。
【００４０】
（実施例２：事象の検出）
図７Ａ−７Ｃに示される電気化学検出システム１０を使用して、ＴＳＨアッセイプロトコルが、実施例１に詳細に前述されたものと実質的に類似する方法を使用して行われた。概略すると、一連の３つのセンサが、血液試料中に存在するＴＳＨを測定するために使用された。最初に、血液サンプルが、フローセルの中に導入され、センサとともにインキュベートされた。センサは、ある量の空気を使用して洗浄された。次に、ある量の共役体が、３つのセンサにわたって流動され、その後、別のある量の空気が、センサを洗浄するために使用された。最後に、読取溶液（基質）が、センサにわたって通過された。
【００４１】
ＴＳＨアッセイの実施の間、３つのセンサは、アクティブであり、各センサを囲繞する局所環境の電位を測定した。図８は、０秒から開始し、３９２秒で終了する、アッセイの実施の間の電位値をミリボルト（ｍＶ）単位で示す。図８のデータは、センサの一定監視が、センサが、読取溶液がセンサにわたって通過されたときのみアクティブである場合、容易に利用可能ではないであろうアッセイに関する情報を明らかにすることができることを示す。特に、データは、第１の空気洗浄後、気泡がセンサ３（図７Ｂおよび７Ｃに見られる最左センサ）にわたって捕捉されたことを例証する。その結果、本センサから記録された電位値は、他の２つのセンサと比較して歪曲された。気泡は、センサ３を遮断しなかった、または他の２つのセンサに影響を及ぼさなかったが、気泡は、ＴＳＨアッセイの実施の間、センサ３における電位の正確な検出を妨げた。特に、センサ３で記録された値は、他の２つのセンサによって検出されたように、共役体および読取溶液の添加後に見られた電位の増加を示さなかった。センサ３からのデータは、平均化または後の統計処理を歪曲させないように設定から除去され得る。
【００４２】
次に、図９を参照すると、類似ＴＳＨアッセイが、行われ、３つのセンサを使用して、開始から終了まで監視された。図９におけるデータは、アッセイのステップと各センサによって検出された電位との間の関係を図示する。図９の番号が付与された事象は、センサに隣接して変化する局所環境と、記録された電位値に見られるように、本変化する環境がセンサにどのように影響を及ぼすかを図示する。具体的には、点１は、アッセイの開始に対応し、電位値は、検出されない。次に、点２は、流体面に対応し、流体（サンプル）が、センサにわたって通過し始める。一連の泡と関連付けられた電位値が、点３に見られる。これらの電位値は、気泡の存在のために変動する。次に、点４および５は両方とも、センサに到達した付加的流体面（すなわち、それぞれ、共役体および基質と読取溶液）に対応する。最後に、点６は、読取位相に対応し、最終電位値が、ＴＳＨ定量化に関連するデータ生成のために測定される。前述のデータ同様に、図９のグラフはさらに、アッセイの実施の間、センサの一定監視の使用を図示する。
【００４３】
次に、図９におけるデータの一次導関数が、図１０のグラフにプロットされ、これは、読取機のソフトウェアによって使用され、正確な暴露時間、すなわち、センサが特定の流体に暴露された時間を与えることができる。これらのデータは、異なるアッセイ実行間の精度を有意に改善するために使用されることができる。図１０における点番号は、前述の同一の点番号に対応する。信号が第１の場所では生成されなかったため、点１に関する導関数データは存在しない。センサは、空気のみと接触していた。加えて、点７は、導関数が約ゼロに等しくなるにつれて、反応の間の安定信号を図示し、点８は、初期動力学電気化学信号に対応する。
【００４４】
特定の実施形態が、例証かつ説明されたが、種々の修正が、当業者に明白であろうように、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、それに対して行われることができることを前述から理解されたい。そのような変更および修正は、本明細書に添付される請求項において定義されるような本発明の範囲および教示の範囲内である。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図１】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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