(57)【要約】サンプル実体を処理するためのシステムは、測定領域の配列を有する表面を含むチャンバを含み、少なくとも１つの測定領域は、１つ以上の電極の第１の組と１つ以上の電極の第２の組とを備え、電極の第１の組は、サンプル実体が電極の第１の組を横切っているときにサンプル実体の第１の特性を測定するように構成され、電極の第２の組は、測定された第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つの測定領域においてサンプル実体を選択的に保持するように、および／または、サンプル実体の第２の特性を測定するように構成される。
2020521148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル実体を処理するためのシステムであって、前記システムは、測定領域の配列を有する表面を備えているチャンバを備え、少なくとも１つの測定領域は、１つ以上の電極の第１の組と１つ以上の電極の第２の組とを備え、
前記電極の第１の組は、サンプル実体が前記電極の第１の組を横切っているときに前記サンプル実体の第１の特性を測定するように構成され、
前記電極の第２の組は、前記測定された第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの測定領域において前記サンプル実体を選択的に保持するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記第１の特性は、前記サンプル実体の測定された二重層静電容量に少なくとも部分的に基づいて測定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の特性は、前記サンプル実体のサイズおよび形状のうちの少なくとも１つを備えている、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記電極の第１の組のうちの少なくとも１つは、前記サンプル実体の直径より大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記電極の第１の組は、走査距離によって分離された少なくとも２つの細長い電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記電極の第２の組のうちの少なくとも１つは、誘電泳動力を用いて前記サンプル実体を保持するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記電極の第２の組は、互いに組み合わせられた電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記電極の第１の組および前記電極の第２の組のうちの少なくとも１つは、前記サンプル実体の二重層静電容量と結合された前記サンプル実体の測定された電気インピーダンスに少なくとも部分的に基づいて、前記サンプル実体の第２の特性を測定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記サンプル実体の第２の特性を測定するように構成された画像センサをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記測定領域の配列は、２次元グリッドを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムは、多分散サンプル実体を処理するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記チャンバは、第１の表面と第２の表面とを備え、前記第２の表面は、前記第１の表面と第２の表面との間のサンプル実体を圧縮しポッドにするように構成された間隙距離だけ前記第１の表面からオフセットされている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
少なくとも１つのサンプル実体を処理するためのシステムであって、前記システムは、測定領域の配列を備えているチャンバを備え、少なくとも１つの測定領域は、前記サンプル実体の直径より大きい少なくとも１つの電極を備え、
前記少なくとも１つの電極は、前記サンプル実体が前記少なくとも１つの電極を横切っているとき、前記サンプル実体の特性を測定するように構成されている、システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの測定領域は、走査距離によって分離された少なくとも２つの細長い電極を備えている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの測定領域は、誘電泳動力を用いて前記サンプル実体を保持するように構成された少なくとも１つの電極を備えている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記測定領域の配列は、２次元グリッドである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記システムは、多分散サンプル実体を処理するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記チャンバは、第１の表面と第２の表面とを備え、前記第２の表面は、前記第１の表面と第２の表面との間のサンプル実体を圧縮しポッドにするように構成された間隙距離だけ前記第１の表面からオフセットされている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
サンプル実体を処理する方法であって、前記方法は、
測定領域の配列を備えているチャンバにおいて複数のサンプル実体を受け取ることであって、少なくとも１つの測定領域は、複数の電極を備えている、ことと、
少なくとも１つのサンプル実体が前記電極の少なくとも一部を横切るとき、前記電極の前記一部を用いて前記サンプル実体の第１の特性を測定することと、
前記測定された第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの測定領域において前記サンプル実体を保持することと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記複数のサンプル実体を受け取ることは、少なくとも１つのサンプル実体を変形させ、前記サンプル実体と前記チャンバの表面との間の接触面積を増加させることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の特性を測定することは、前記電極の前記一部から前記サンプル実体に交流電流を送達することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の特性を測定することは、前記サンプル実体が前記電極の前記一部を横切るとき、前記電流を周期的に送達することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの測定領域において前記サンプル実体を保持することは、前記電極の少なくとも一部を用いて誘電泳動力を生成することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記保持されたサンプル実体の第２の特性を測定することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の特性は、前記サンプル実体内の１つ以上の細胞の数、サイズ、形態、および分裂のうちの少なくとも１つに関する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の特性は、前記サンプル実体内の凝集の程度に関する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の特性を測定することは、交流電流を前記サンプル実体に送達し、前記サンプル実体の二重層静電容量と結合されたインピーダンスを測定することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記サンプル実体に関連付けられた仮想タグを作成することをさらに含み、前記仮想タグは、少なくとも前記サンプル実体の第１の特性を備えている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数のサンプル実体を選別することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
選別することは、１つ以上の測定領域上で前記サンプル実体のうちの第１の部分を選択的に保持することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
選別することは、流体流を前記チャンバの中に導入し、前記サンプル実体のうちの第１の部分と異なる前記サンプル実体のうちの第２の部分を操作することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記複数のサンプル実体は、多分散である、請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
前記チャンバにおいて前記サンプル実体のうちの少なくとも１つを圧縮しポッドにすることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３４】
サンプル実体を処理するためのシステムであって、前記システムは、第１の表面と前記第１の表面からオフセットされた第２の表面とを備えているチャンバを備え、前記第１および第２の表面は、サンプル実体を圧縮し扁平ポッドにするように構成され、
前記第１および第２の表面のうちの少なくとも１つは、光学的に透明な材料を備えている、システム。
【請求項３５】
前記チャンバは、複数のサンプル実体を受け取るように構成された入口と、前記受け取られたサンプル実体のうちの少なくとも一部を放出するように構成された出口とを備えている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記入口と前記出口との間に流体圧力差を生成するように構成された流体ポンプをさらに備えている、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記流体ポンプは、前記チャンバの出口に流体的に接続された真空ポンプである、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
少なくとも１つの電極を備えている測定領域の配列をさらに備えている、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記第１の表面は、前記測定領域の配列を備えている回路基板を備え、前記第２の表面は、前記光学的に透明な材料を備えている、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記回路基板は、フレキシブル回路基板である、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４１】
前記光学的に透明な材料は、ガラスを備えている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項４２】
前記第１および第２の表面は、約２５μｍ未満だけオフセットされている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項４３】
前記第１および第２の表面は、約５μｍだけオフセットされている、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記チャンバの少なくとも一部を捕捉するように配置された画像センサをさらに備えている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項４５】
前記画像センサの焦点面は、前記チャンバの第１の表面および第２の表面のうちの１つと実質的に一致している、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記画像センサの焦点面は、前記チャンバの第１の表面と第２の表面との間に位置している、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４７】
前記画像センサは、光学画像センサである、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４８】
照明源をさらに備え、前記照明源と前記画像センサとは、前記チャンバの対向する表面上に配置されている、請求項３４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６２／６２５，１７０号（２０１８年２月１日出願）および米国仮特許出願第６２／５０９，６３８号（２０１７年５月２２日出願）に対する優先権を主張し、上記出願の各々は、その全体が参照により本明細書に引用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、概して、サンプル実体を処理するためのデジタル検定の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
検定デバイスは、サンプルの１つ以上の成分を検出および／または測定するために、研究、診断、および他の用途で一般的に使用される。デジタル検定は、各コンテナが別々の数の生物学的実体を含むように、生物学的サンプルを複数のより小さいコンテナの中に分割する一種の検定デバイスである。例えば、マイクロ流体デジタル検定が、核酸、タンパク質、または他の生物学的含有物を定量化するために等、単一細胞または他の実体を含むマイクロ流体液滴を分析するために使用され得る。
【０００４】
現在のマイクロ流体システムは、いくつかの欠点を有する。例えば、多くの液滴マイクロ流体システムは、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）技術に基づく。従来のＥＷＯＤデバイスでは、液体の液滴は、デバイス内の電極によって印加される電場を用いて、液滴と電極との間の界面張力を修正することによって作動させられる。しかしながら、ＥＷＯＤデバイスの１つの欠点は、液体の液滴が作動させられるにつれて、電場の印加がそれらを損傷することであり、電場の印加は、液滴の生化学的含有物を改変し、分析に影響を及ぼし得る。
【０００５】
従来のマイクロ流体デジタル検定はまた、例えば、正確に測定を被分析物濃度と関係づけ、異なる液滴を横切ってそのような測定を比較するために、液滴が実験中に単分散かつ同じタイプ（例えば、まったくＤＮＡのみ）であることも要求する。これらのデバイスは、液滴が好適な一様サイズであることを確実にするために事前選別されることを要求し、それは、時間がかかり、液滴を処理することにおける効率を低減させる。加えて、これらのデバイスは、線形の単一トラックマイクロ流体チャネルを含み、液滴は、その内側で処理のために連続して進行し、それは、液滴の分析のための効率をさらに限定する。故に、サンプル実体を処理するための新しい改良されたデジタル検定システムおよび方法の必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概して、いくつかの変形例では、サンプル実体を処理するための検定デバイスは、測定領域の配列を有するチャンバを含み、少なくとも１つの測定領域は、１つ以上の電極の第１の組と１つ以上の電極の第２の組とを含む。測定領域の配列は、チャンバの表面（例えば、平面）上にあり得る。測定領域の配列は、いくつかの変形例では、２次元グリッドを含み得る。下でさらに詳細に説明されるように、電極の第１の組は、サンプル実体が電極の第１の組を横切っているときにサンプル実体の第１の特性（例えば、サイズおよび／または形状に関する）を測定するように構成され得、電極の第２の組は、測定された第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、測定領域においてサンプル実体を選択的に保持または別様に操作するように構成され得る。いくつかの変形例では、検定デバイスは、加えて、または代替として、コンピュータビジョン技法を通して等、サンプル実体の１つ以上の特性を測定するように構成される１つ以上の画像センサを含み得る。例えば、チャンバの１つ以上の表面（例えば、上面、下面）の少なくとも一部は、それを通して画像センサがチャンバの１つ以上の測定領域を視認し得る実質的に光学的に透明な材料を含み得る。いくつかの変形例では、検定デバイスは、多分散サンプルを処理する（例えば、測定する、追跡する、分析する、選別する等）ように構成され得、大規模な効率的処理のために実質的に並行してサンプルを処理するように構成され得る。
【０００７】
電極の第１の組のうちの少なくとも１つは、いくつかの変形例では、サンプル実体の直径より大きくあり得る。例えば、電極の第１の組は、走査距離によって分離された少なくとも２つの細長い電極を含み得る。サンプル実体が電極の第１の組および走査距離を横切るとき、電極の第１の組は、サンプル実体の第１の特性を測定し得る。さらに、電極の第２の組のうちの少なくとも１つは、いくつかの変形例では、互いに組み合わせられた電極を含み得る。電極の第２の組は、サンプル実体の第２の特性を測定し得る。そのような電極測定は、サンプル実体が電極と接触しているときに測定電流を電極に送達した後、サンプル実体の電気特性を測定することによって実施され得る。
【０００８】
いくつかの変形例では、第１の特性は、サンプル実体の測定された二重層静電容量に少なくとも部分的に基づいて測定され得る。第１の特性は、例えば、測定領域における１つ以上のサンプル実体のサイズおよび／または形状を含み得る。さらに、いくつかの変形例では、電極の第１および／または第２の組は、サンプル実体の第２の特性を測定するように構成され得る。第２の特性は、サンプル実体の測定された電気インピーダンスに少なくとも部分的に基づいて、測定され得る。第２の特性は、サンプル実体の含有物の性質（例えば、サンプル実体の含有物についての化学および／または生物学的関連情報）を含み得る。１つ、２つ、または任意の好適な数の第２の特性が、測定され得る。
【０００９】
検定デバイスは、いくつかの変形例では、サンプル実体に関連付けられた仮想タグを記憶するように構成されるメモリデバイスをさらに含み得、仮想タグは、サンプル実体の１つ以上の特性を含み得る。仮想タグは、例えば、チャンバ内で移動しているときにサンプル実体を追跡するために使用され得る。
【００１０】
さらに、概して、少なくとも１つのサンプル実体を処理するためのシステムは、測定領域の配列を含むチャンバを含み得、各測定領域は、サンプル実体の直径より大きい少なくとも１つの電極を含む。測定領域の配列は、例えば、２次元グリッドを含み得る。少なくとも１つの電極は、サンプル実体が少なくとも１つの電極を横切っているときにサンプル実体の特性を測定するように構成され得る。例えば、いくつかの変形例では、少なくとも１つの測定領域は、走査距離によって分離された少なくとも２つの細長い電極を含み得る。加えて、または代替として、少なくとも１つの測定領域は、誘電泳動力等の保持力を用いてサンプル実体を保持または別様に操作するように構成される１つ以上の電極を含み得る。システムは、いくつかの変形例では、多分散であるサンプル実体（例えば、異なる体積の実体）を処理するように構成され得る。
【００１１】
概して、サンプル実体を処理する方法は、測定領域の配列を含むチャンバにおいて複数のサンプル実体を受け取ることであって、少なくとも１つの測定領域は、複数の電極を含む、ことと、少なくとも１つのサンプル実体が電極の少なくとも一部を横切るとき、電極の一部を用いてサンプル実体の第１の特性を測定することと、測定された第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つの測定領域においてサンプル実体を保持または別様に操作することとを含み得る。方法は、いくつかの変形例では、多分散であるサンプル実体を処理するために使用され得る。
【００１２】
いくつかの変形例では、複数のサンプル実体を受け取ることは、少なくとも１つのサンプル実体を変形させ、サンプル実体とチャンバの表面との間の接触面積を増加させることを含む。例えば、サンプル実体の形状は、チャンバの反対側の壁表面の間の圧縮により、および／または誘電泳動力を用いて、改変され得る。
【００１３】
第１の特性を測定することは、少なくとも部分的に、電極の一部から電極の一部を横切るサンプル実体に測定電流を送達し、測定電流を送達した後にサンプル実体の電気特性を分析することによって、実施され得る。いくつかの変形例では、測定領域においてサンプル実体を保持することは、電極の少なくとも一部を用いて誘電泳動力を生成することを含み得る。さらに、電極のうちの少なくともいくつかは、サンプル実体が測定領域上で保持された後等、サンプル実体の第２の特性を測定し得る。
【００１４】
いくつかの変形例では、方法は、サンプル実体に関連付けられた仮想タグを作成および／または記憶することをさらに含み得、仮想タグは、サンプル実体の１つ以上の特性（例えば、サイズまたは形状等の第１の特性、インピーダンスまたは他の電気特性等の第２の特性、電気特性に関係付け可能な特性等）を含む。
【００１５】
さらに、方法は、いくつかの変形例では、複数のサンプル実体を選別することを含み得る。例えば、サンプル実体のうちの第１の部分は、１つ以上の測定領域上で選択的に保持され得る。いくつかの変形例では、選別することは、流体流をチャンバの中に導入し、サンプル実体の保持された第１の部分と異なるサンプル実体のうちの第２の部分を操作することを伴い得る。加えて、または代替として、選別することは、チャンバを傾け、サンプル実体の保持された第１の部分と異なるサンプル実体のうちの第２の部分を操作することを伴い得る。
【００１６】
概して、サンプル実体を処理するためのシステムの別の変形例は、第１の表面と、第１の表面からオフセットされた第２の表面とを備えているチャンバを含み得、第１および第２の表面は、サンプル実体を圧縮して扁平ポッドにするように構成される。第１および第２の表面のうちの少なくとも１つは、光学的に透明な材料（例えば、ガラス）を備えている。
【００１７】
チャンバは、複数のサンプル実体を受け取るように構成された入口と、受け取られたサンプル実体のうちの少なくとも一部を放出するように構成された出口とを含み得る。システムは、サンプル実体を操作するための流体制御システムを含み得る。例えば、流体制御システムは、入口と出口との間に流体圧力差を生成するように構成された流体ポンプを含み得る。いくつかの変形例では、流体ポンプは、チャンバの出口に流体的に接続された真空ポンプである、請求項３８に記載のシステム。
【００１８】
いくつかの変形例では、システムは、少なくとも１つの電極を備えている測定領域の配列を含み得、電極は、１つ以上の電極測定を実施するように構成され得る。例えば、いくつかの変形例では、チャンバの第１の表面が、測定領域の配列を備えている回路基板（例えば、フレキシブル回路基板）を含み得る一方で、第２の表面は、光学的に透明な材料を備えている。
【００１９】
さらに、システムは、チャンバの少なくとも一部を捕捉するように配置され、チャンバ内のサンプル実体のカメラベースの測定を可能にするための光学画像センサ等の画像センサを含み得る。例えば、いくつかの変形例では、画像センサの焦点面は、チャンバの第１の表面および第２の表面のうちの１つと実質的に一致する。別の例として、画像センサの焦点面は、チャンバの第１の表面と第２の表面との間に位置する。いくつかの変形例では、システムは、照明源をさらに含み得、照明源および画像センサは、チャンバの対向表面上に配置される。照明源は、例えば、チャンバ内のサンプル実体に対して背面照明を提供し、カメラベースの測定の品質を向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】図１Ａおよび１Ｂは、検定デバイスの２つの例示的変形例の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａおよび１Ｂは、検定デバイスの２つの例示的変形例の概略図である。
【００２１】
【図２】図２Ａおよび２Ｂは、空の検定デバイスおよび複数のサンプル実体で充填されている検定デバイスの概略図である。
【００２２】
【図３】図３は、検定デバイス内のサンプル実体を操作するための流体システムの概略図である。
【００２３】
【図４−１】図４Ａおよび４Ｂは、カメラを含む検定デバイスの例示的変形例の概略図である。
【図４−２】図４Ｃおよび４Ｄは、カメラを含む検定デバイスの別の例示的変形例の斜視および側面図の概略図である。
【００２４】
【図５】図５Ａは、測定領域の配列の例示的変形例の概略図である。図５Ｂは、図５Ａの測定領域における電極の詳細な図である。
【００２５】
【図６−１】図６Ａは、ポッドの電極測定の回路図である。
【００２６】
【図６−２】図６Ｂ−６Ｄは、スリット走査電極がポッドの走査測定を実施するスリット走査電極の例示的変形例を次第に横切るポッドの概略図である。
【００２７】
【図７】図７Ａ−７Ｅは、ポッドがスリット走査電極を横切るとき、異なるポッドサイズおよび／または形状が異なる測定波形をもたらす方法を図示する。図７Ａは、図７Ｅに描写される測定波形（ａ）に対応する小型ポッドを図示する。図７Ｂは、図７Ｅに描写される測定波形（ｂ）に対応する大型ポッドを図示する。図７Ｃは、図７Ｅに描写される測定波形（ｃ）に対応する並列のスリット走査電極を横切る２つのポッドを図示する。図７Ｄは、図７Ｅに描写される測定波形（ｄ）に対応する直列のスリット走査電極を横切る２つのポッドを図示する。図７Ｅは、異なるポッドサイズおよび／または形状に対する測定波形の例証的組を描写する。
【００２８】
【図８−１】図８Ａは、互いに組み合わせられた電極の例示的変形例の概略図である。図８Ｂは、ＰＤＥＰ力を介して変形させられているポッドの概略図である。
【図８−２】図８Ｃおよび８Ｄは、それぞれ、ポッドのインピーダンスを決定するために使用され得る測定電流波形および電圧波形を図示する。
【図８−３】図８Ｅおよび８Ｆは、２つの異なるサンプルの異なるインピーダンスを図示する例示的な測定された電圧波形である。
【００２９】
【図９】図９は、測定領域の配列を制御するための制御システムの例示的変形例の概略図である。
【００３０】
【図１０】図１０は、測定領域の配列の別の例示的変形例の概略図である。
【００３１】
【図１１】図１１は、測定領域の配列の別の例示的変形例の概略図である。
【００３２】
【図１２】図１２は、サンプル実体を処理する方法の例示的変形例のフローチャートである。
【００３３】
【図１３】図１３Ａおよび１３Ｂは、それぞれ、差分ポッド測定を可能にする状況における非アクティブおよびアクティブにされたポッドの概略図である。
【００３４】
【図１４】図１４Ａ−１４Ｃは、ポッドを選別することの一変形例の概略図である。
【００３５】
【図１５】図１５Ａおよび１５Ｂは、ポッドを選別することの別の変形例の概略図である。
【００３６】
【図１６】図１６Ａおよび１６Ｂは、重力を使用してポッドを選別することの別の変形例の概略図である。
【００３７】
【図１７】図１７は、検定デバイスの例示的ハンドヘルド変形例の概略図である。
【００３８】
【図１８】図１８は、検定デバイスの別の例示的変形例の概略図である。
【００３９】
【図１９】図１９は、ポッドサイズを測定するためのコンピュータビジョン技法の例示的説明図である。
【００４０】
【図２０】図２０Ａは、凝集を伴わないポッドの概略図である。図２０Ｂは、図２０Ａに描写されるポッドの画像のピクセルグレースケール強度値の例証的ヒストグラムである。図２０Ｃは、図２０Ａに示されるポッド内の実体のサイズの例証的ヒストグラムである。
【００４１】
【図２１】図２１Ａは、凝集を伴うポッドの概略図である。図２１Ｂは、図２１Ａに描写されるポッドの画像のピクセルグレースケール強度値の例証的ヒストグラムである。図２１Ｃは、図２１Ａに示されるポッド内の実体のサイズの例証的ヒストグラムである。
【００４２】
【図２２】図２２Ａは、凝集を伴わないポッドの例示的光学画像である。図２２Ｂは、図２２Ａに描写されるポッドのピクセルグレースケール強度のヒストグラムである。
【００４３】
【図２３】図２３Ａは、凝集を伴うポッドの例示的光学画像である。図２３Ｂは、図２３Ａに描写されるポッドのピクセルグレースケール強度のヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の種々の側面および変形例の非限定的例が、本明細書に説明され、付随する図面に図示される。
【００４５】
概して、サンプル実体を処理するための検定システムおよび方法の例示的変形例が本明細書に説明される。例えば、そのようなシステムおよび方法は、サンプル実体の高速実験分析を可能にするために等、実質的に並行して多数のサンプル実体を処理し得る。さらに、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、非一様なサイズの多分散サンプル実体を処理するために使用され得る。概して、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、凝集、コロイド安定性、細胞成長、細胞表面プロファイリング、細胞サイズプロファイリング、および／またはタンパク質、抗生物質、ヌクレオチド、他の被分析物等の濃度のプロファイリング等の診断および／または研究関連事象またはサンプル特性の測定を促進し得る。用途は、診断、薬物研究、環境研究等を含み得る。
【００４６】
下でさらに詳細に説明されるように、システムおよび方法は、例えば、サンプル実体または分割されたサンプルを処理し得る。そのタイプが本明細書では「ポッド」とも称されるそのようなサンプル実体は、任意の好適な実験小胞であり得る。ポッドは、その本体と、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ヌクレオチド、タンパク質、酵素、および／または分析のための任意の好適な化学および／または生物学的含有物等の任意の好適な実験的に有用な含有物とを含み得る。他の例では、ポッドは、試薬を含み得、試薬は、信号を検定デバイス内の電極に（および／またはカメラに）与えるために使用され、それによって、ポッドは、有意義な化学および／または生物学的情報を生じさせるためにソフトウェアによって処理され得る。好適な試薬または凝集物は、例えば、金、ラテックス、セルロース、アガロース、および／または生物学的活性タンパク質もしくは足場に結合された他の材料（例えば、ＥＬＩＳＡキットおよび細胞表面結合ならびに細胞凝集検定等の凝集検定に好適な材料）でコーティングされたビーズを含み得る。本明細書に説明される検定システム内のそのような試薬または凝集物（単分散もしくは多分散であり得る）の自己凝集に起因する凝集の程度は、例えば、タンパク質および／または被分析物濃度の推測を可能にし得る。
【００４７】
いくつかの変形例では、各ポッドは、複数のポッドの処理が並行した複数の実験の高速かつ効率的な実施を可能にするために、別個の実験と見なされ得る。ポッドを処理することは、限定ではないが、ポッドの１つ以上の特性を分析すること、チャンバ内のポッドの場所を追跡することおよび／または軌道を予測すること、および／または、選別のためにポッドを操作することを伴い得る。
【００４８】
いくつかの変形例では、ポッドは、水相を含み得、水相は、安定にさせられ、液体または他の流体（例えば、界面活性剤もしくは脂質）等の周辺媒体の中で輸送可能である。いくつかの変形例では、検定デバイスによって処理されるポッドは、少なくとも部分的にポッドが球形ではないので、液滴と異なり得る。例えば、処理されたポッドは、球対称ではないこともある。処理されたポッドは、１つの次元で（例えば、下で説明されるように電極表面に略直交して測定される次元で）別の次元より小さくあり得る。例えば、処理されたポッドは、略半球形状と同様に、少なくとも１つの側面上で略扁平であり得るか、または、円盤様もしくは「パンケーキ」形状と同様に、少なくとも２つの対向側面上で略扁平であり得る。下でさらに詳細に説明されるように、少なくとも１つの側面上で扁平であるポッドは、検定デバイス内の測定電極との接触の表面積の増加を有し得、それによって、電極測定は、雑音の低減と、概して、信号品質の向上とを有し得る。加えて、下でさらに詳細に説明されるように、少なくとも１つの側面上で扁平であるポッドは、ポッド含有物をカメラの２次元焦点面に近い形状に集中させるように容積的に制限され、それによって、カメラによるポッドの可視性を向上させ得る。さらに、ポッドは、液滴と異なり得る。少なくとも部分的に検定デバイスによって同時に処理される複数のポッドが、従来は同じサイズである（例えば、単分散特性を有する）と考えられる液滴と対照的に、多分散であり得るからである。
【００４９】
例えば、ポッドは、界面活性剤濃度を増加させることによって、および／または、下でさらに詳細に説明されるように正の誘電泳動（ＰＤＥＰ）力を用いて、扁平形態に押し込まれ得る（例えば、２つのプレートの間の機械的圧縮または他の好適な機構によって）。
【００５０】
ポッドのための周辺媒体は、例えば、非水性連続相を含み得る。いくつかの変形例では、周辺媒体は、フルオラスであり得る。例えば、媒体は、フッ素化油または他の液体（例えば、３ＭＴＭ製のＮｏｖｅｃＴＭとして入手可能なＨＦＥ７５００、または３Ｍ製のＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔＴＭとして入手可能なＦＣ−４０）を含み得る。別の例として、媒体は、炭化水素油を含み得る。媒体は、さらに他の変形例では、加えて、または代替として、ＰＥＧおよびフッ素添加誘導体（例えば、ＰＥＧまたは他の好適なグリコールエーテルと重合または共重合され得るＴｈｅ  Ｃｈｅｍｏｕｒｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＫｒｙｔｏｘＴＭフッ素化油の誘導体）を含み得、媒体は、脂質または他のリン酸、カルボキシル化、もしくはアミノ末端鎖を含み得る。
【００５１】
いくつかの変形例では、ポッドは、媒体内の水性ポッドがより浮揚性であり、周辺媒体内で上昇する傾向があるように、周辺媒体の密度より低い全体的密度を有し得る。例えば、周辺媒体は、共ブロックポリエチエレングリコール／ＫｒｙｔｏｘＴＭポリマーと混合され得るＨＦＥ−７５００および／またはＦＣ−４０等の水より高密度の流体を含み得る。他の変形例では、ポッドは、媒体内の水性ポッドがあまり浮揚性ではなく、周辺媒体内で沈む傾向があるように、周辺媒体の密度より高い全体的密度を有し得る。例えば、周辺媒体は、ヘキサデカンおよびリン脂質二重層等の水より低密度の流体を含み得る。さらに他の変形例では、ポッドおよびその周辺媒体は、実質的に類似または等しい密度を有し得る。ポッドと周辺媒体との相対密度の種々の組み合わせが、周辺媒体内のポッドの変動するレベルの浮力を提供し得る（例えば、特定の媒体内のポッドの組が、上昇する傾向があるいくつかのポッドと、沈む傾向があるいくつかのポッドとを含み得る）ことを理解されたい。例えば、ポッドの相対浮力は、ポッドの選別において重力を活用するいくつかの用途で有益であり得る。しかしながら、ポッドは、任意の好適な媒体によって包囲繞され得る。
【００５２】
１つ以上のポッドは、エマルジョンとしての好適な周辺媒体と組み合わせて、検定デバイスの中に導入され、本明細書に説明されるように処理され得る。いくつかの変形例では、ポッドを作成するための混合が、検定デバイスの外側で（例えば、デバイスの中への導入に先立ってデバイスの入口の外部側に隣接して）起こり得る一方で、他の変形例では、そのような混合は、加えて、または代替として、検定デバイスの内側で起こり得る。例えば、ポッドは、生物学的試薬およびフッ素化液体を含む２つの溶液を攪拌することによって生成され得る。さらに、より大型のポッドは、ポッドの間で多分散性を制御または調節するために、（例えば、下で説明されるような検定デバイス内の支持柱との相互作用、または任意の他の好適なデバイス特徴との相互作用によって）より小型のポッドに変換され得る。
【００５３】
検定デバイスおよび方法は、多分散サンプル実体を処理するために使用され得る。例えば、本明細書に説明されるデバイスおよび方法の種々の側面は、サンプルが単分散であることを要求する従来のシステムと対照的に、異なるサイズのポッドの実質的に同時の処理を可能にし得る。いくつかの変形例では、本明細書に説明される検定デバイスおよび方法は、サイズ（例えば、ポッド直径、ポッド円周、ポッド表面積、ポッド体積等）の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２５％、または少なくとも５０％相違を有するサンプル実体を同時に処理し得る。多分散サンプルを取り扱う能力は、例えば、（例えば、サンプル実体を検定デバイスの中に導入する前に、サンプル実体が別個の時間のかかるプロセスでサイズ別に選別されることを要求しないことによって）より単純かつより効率的であるサンプル分析を提供し得る。
【００５４】
本明細書に説明される検定デバイスおよび方法の例示的用途は、被分析物濃度を測定すること、細胞分裂を測定すること、ポッドまたは他のサンプル実体内の細胞もしくは粒子の形態、サイズ、および／または数を測定すること、細胞およびそれらが内側に含まれるポッドの相対サイズ（例えば、ポッドの円周とポッド内の細胞の円周と間の比）を測定すること等のために、ポッドを処理することを含む。例えば、デバイスおよび方法は、病理学、腫瘍学、白血球または赤血球数を決定するため等に使用され得る。さらに、本明細書に説明される検定デバイスおよび方法は、多種多様な凝集試験のうちのいずれかを実施するために使用され得る。
（（サンプル実体を処理するためのシステム））
【００５５】
概して、いくつかの変形例では、サンプル実体を処理するための検定デバイスは、１つ以上の測定領域の配列を有するチャンバを含む。いくつかの変形例では、少なくとも１つの測定領域は、１つ以上の電極の第１の組と１つ以上の電極の第２の組とを含み得る。各測定領域における電極は、各測定領域が互いから独立してデータを提供し得るように、独立して動作可能であり得る。測定領域の配列は、チャンバの表面（例えば、平面）上にあり得る。下でさらに詳細に説明されるように、電極の第１の組は、サンプル実体が電極の第１の組を横切っているときにサンプル実体の第１の特性（例えば、サイズおよび／または形状に関する）を測定するように構成され得、電極の第２の組は、測定された第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、測定領域においてサンプル実体を選択的に保持または別様に操作するように構成され得る。さらに、いくつかの変形例では、電極の第１の組および／または電極の第２の組は、サンプル実体の第２の特性（例えば、サンプル実体の化学および／または生物学的情報に関する）を測定するように構成され得る。１つ以上のカメラが、いくつかの変形例では、加えて、または代替として、好適なコンピュータビジョン技法を通して等、サンプル実体の１つ以上の特性を測定するために使用され得る。
（チャンバ）
【００５６】
図１Ａに示されるように、検定デバイス１００は、少なくとも１つの入口１１２と、少なくとも１つの出口（例えば、出口１１４、出口１１６等）とを含む少なくとも１つのチャンバ１１０を含み得る。チャンバ１１０は、処理のために１つ以上のポッドを受け取るように構成され得る。例えば、ポッドとそれらの周辺媒体とのエマルジョンが、チャンバ１１０内で循環するように（例えば、好適なポンプを用いて）入口１１２を介してチャンバ１１０の中に通され得る。ポッドとそれらの周辺媒体とのエマルジョンがチャンバ１１０内で循環すると、ポッドは、チャンバ１１０の表面（例えば、封入容積の少なくとも１つの側面の境界となる表面）上に配置された複数の測定領域のうちの任意のものを横切り、それらと接触し得る。測定領域は、例えば、ポッドの電極測定を実施し得る。加えて、または代替として、カメラが、ポッドのカメラベースの（例えば、光学）測定を可能にするために、チャンバに近接して配置され得る。チャンバ１１０内で（例えば、下でさらに説明されるように、電極および／またはカメラベースの測定に少なくとも部分的に基づいて）分析または別様に処理されると、ポッドは、１つ以上の出口１１４および１１６を介してチャンバ１１０から排出されることによって選別され得る。
【００５７】
検定デバイス１００は、１つのみのチャンバを含むものとして描写されるが、検定デバイスは、モジュール式であり、複数のチャンバを含み得ることを理解されたい。いくつかの変形例では、複数のチャンバ（または複数の検定デバイス１００）は、１つの反応または事象が第１のチャンバの中で測定され得、第２の反応または事象が第２のチャンバの中で測定され得るように、連続して動作し得る。例えば、ポッドの組が第１のチャンバを通して第１の工程において処理された後、ポッドのうちの少なくともいくつかは、第２のチャンバ内の処理のためにその処理されたポッドを準備するために取り扱われ得る（例えば、細胞含有物が溶解させられる）。このようにして、ポッドは、異なる物質中で連続的に処理され得る。加えて、または代替として、いくつかの変形例では、複数のチャンバは、並行して動作し得る。例えば、デバイスは、別個のパネルとして動作する２つ、３つ、４つ、またはそれを上回るチャンバを含み得、それらは、デバイスの処理能力を増加させるために並行して使用され得、および／または、段階的に（例えば、異なる実験において）ポッドを処理するために連続して使用され得る。例えば、図１７に示されるように、ハンドヘルド検定デバイス１７１０は、単一のデバイスの中で層に積み重ねられた複数のパネル１７２０ａ−１７２０ｅを含み得る。各パネルは、本明細書に説明されるそれと同様の測定領域および電極等を伴うそれ自身のそれぞれのチャンバを有し得る。例えば、いくつかの変形例では、デバイス１７１０は、診療現場または必要現場試験等で、特定の診断（例えば、連鎖球菌性咽頭炎、インフルエンザ、前立腺癌等）を提供するために診断用途で使用され得る。いくつかの変形例では、ハンドヘルド検定デバイス１７１０は、使い捨てであり得る。
【００５８】
いくつかの変形例では、チャンバ１１０は、チャンバに進入するポッドがチャンバ内で少なくとも２次元で自由に（例えば、実質的に一方向のサンプル流を提供するマイクロ流体チャネルと対照的に、ＸおよびＹ方向の両方で実質的に自由に）進行し得るように、広々とした封入容積を画定し得る。いくつかの変形例では、チャンバは、検定デバイスがマイクロ流体チャネルの幅によって限定されない広範囲のポッドサイズを処理し得るように、サンプル実体をチャネルに拘束しない。チャンバ１１０の封入容積は、例えば、上面、下面、および、上面および下面に隣接する１つ以上の側壁表面によって形成される略角柱容積であり得る。例えば、図１Ａに示される封入容積が、概して、長方形の角柱である一方で、他の変形例では、チャンバ１１０の封入容積は、円筒形または任意の好適な形状であり得る。上面および下面（または下で説明されるように測定領域の配列を横切ってサンプル実体を受け取る少なくともそれらの部分）は、いくつかの変形例では、チャンバの高さまたは深さが実質的に一様であるように、平行であり得る。
【００５９】
チャンバの充填は、概して、図２Ａおよび２Ｂの例証的概略図に示される。図１Ａと同様に図２Ａに示されるように、チャンバ２１０は、少なくとも１つの入口２１２と、少なくとも１つの出口２１４とを含み得る。ポッド２０２は、入口２１２を介してチャンバ２１０に進入し、図２Ｂに示されるように、チャンバの内部容積を少なくとも部分的に充填し得る。チャンバ２１０とポッドとの相対サイズが一定の縮尺ではなく、ポッドが必ずしも単分散ではないこともあり、図２Ｂに示される一様な様式でチャンバ２１０を埋めないこともあることを理解されたい。加えて、単一の入口２１２が図１Ａに示されるが、他の変形例では、デバイスは、（例えば、チャンバの片側に、チャンバの周辺の周りに分配される等）複数の入口を含み得る。分析されると、ポッドは、出口２１４を介してチャンバ２１０から排出され得る。
【００６０】
いくつかの変形例では、チャンバの高さまたは深さは、ポッドの形成に寄与し得る。例えば、図４Ｃおよび４Ｄに示されるように、複数のポッドが、チャンバ４１０の第１の表面４２２と第２の表面４２４（例えば、上面と下面）との間で液滴を圧縮することによって形成され得、第１および第２の表面は、元の液滴の直径未満である間隙間隔によって分離およびオフセットされる。いくつかの変形例では、第１および第２の表面は、約５０μｍ未満、約２５μｍ未満、約１０μｍ未満、または約５μｍ未満である間隙間隔によってオフセットされる。有利なこととして、圧縮形状は、チャンバ内の測定電極とのポッドの接触の表面積を増加させ、それによって、下でさらに説明されるように、電極測定の品質を向上させる。加えて、圧縮形状は、ポッド含有物をほぼ２次元面に制限し得る。図４Ｄに示されるように、この２次元面は、１つ以上のカメラ（例えば、カメラ４１２Ａおよび４１２Ｂ）の焦点面４３０と実質的に一致し、それによって、カメラによるポッド含有物（例えば、被分析物）の検出を向上させ、カメラベースの測定の品質を向上させ得る。加えて、または代替として、液滴が、界面活性剤を用いて、または任意の他の好適な機構を通して、ポッドに変換され得る。ポッドは、チャンバの内側または外側で形成され得る。
【００６１】
いくつかの変形例では、チャンバ１１０は、傾斜可能または旋回可能であり得る。例えば、図１Ａに示されるように、チャンバ１１０は、概して、安定した基礎表面（例えば、ベンチトップまたはデスクトップ）上に置かれるように構成され得る基部１３０によって支持され得る。基部１３０は、ジョイント１３４を介してチャンバ基部１１８に旋回可能に結合される柱状支持体１３２を含み得る。代替として、柱状支持体１３２は、チャンバ１１０の好適な表面に旋回可能に直接結合され得る。ジョイント１３４は、単一の軸周りの回転を提供する図１Ａに示されるようなピンジョイントを含み得る。他の変形例では、ジョイント１３４は、複数の軸周りの回転に達する多方向ジョイント（例えば、球面ジョイント、玉ジョイント）またはジョイントの組み合わせを含み得る。加えて、または代替として、基部１３０に対するチャンバ１１０の運動は、基部１３０に対する柱状支持体１３２の移動によって提供され得る。しかしながら、他の変形例では、チャンバ１１０は、任意の好適な様式で基部１３０に対して移動可能であり得る。好適な歯車列または他の変速機と組み合わせられ得る１つ以上のアクチュエータ（例えば、ステッピングモータまたはサーバモータ）がチャンバ１１０の移動を電気機械的に作動させるためにジョイント１３４に結合され得る。図１Ａでコントローラ１２０として図式的に示される好適な電子制御システムが、チャンバ１１０の移動を制御するために使用され得る。概して、コントローラ１２０は、メモリデバイスの中に記憶される命令を実行するようにさらに構成され得、コントローラ１２０が命令を実行すると、コントローラ１２０は、本明細書に説明される方法の側面を実施する。
【００６２】
チャンバ１１０’の別の変形例が、図１Ｂに示される。チャンバ１１０’は、下側基板１１１ａと下側基板１１１ａから間隔を置かれた上側基板１１１ｂとによって少なくとも部分的に形成される容積を含み得る。下側基板１１１ａおよび／または上側基板１１１ｂは、１つ以上のポッドを受け取るための測定領域１４０の配列を含み得る。下側基板１１１ａおよび上側基板１１１ｂは、基板間に設置される１つ以上のスペーサ１４２（例えば、ガラスビーズ）によって維持される間隙によって分離され得る。いくつかの変形例では、スペーサ１４２は、基板間の間隙のサイズを制御し得る（例えば、および／または下側基板１１１ａと上側基板１１１ｂとの間の平行関係を維持するために、チャンバ１１０’内のポッドエマルジョンの層流を確実にすることに役立つために等）。いくつかの変形例では、基板間の間隙は、約１０μｍ〜約１０００μｍであり得る。いくつかの変形例では、間隙は、異なる長さまたはサイズのスペーサ１４２を交換すること等によって、異なる種類またはサイズ範囲のポッドをより良好に収容するように調節可能であり得る。チャンバ１１０’は、間隙のサイズを維持するために、基板から延びている隆起、または下側と上側基板とを接続する側壁等、他の好適な構造または他の機構を含み得る。
【００６３】
図５Ａに示されるような別の変形例では、上で説明されるスペーサ１４２に類似するスペーサは、上側基板と下側基板との間に間隙距離を維持するように働く１つ以上の支持柱を含み得る（その断面は要素５３０として示される）。支持柱５３０は、基板と一体的に形成され、および／または、基板のうちの１つ以上のものに結合され得る（例えば、エポキシを用いて基板のうちの１つ以上のものに結合される、相互係止形状または補完的形状の特徴を用いて基板のうちの１つ以上のものと機械的に係合される等）。いくつかの変形例では、支持柱は、図５Ａに示されるように規則的配列で配置され得るが、代替として、図５Ａに示されるもの以外の任意の好適な様式で（例えば、放射対称的に分配される、無作為に等）配置され得る。さらに、支持柱は、異なる用途のために再配置可能であり得る（例えば、第１の用途のための第１の配置、第２の用途のための第１の配置と異なる第２の配置）。いくつかの変形例では、１つ以上の支持柱は、（例えば、ポッド間の分散度の程度を制御または改変するように）ポッドを分割または分離すること等によって、チャンバ内のポッドと相互作用し得る。
【００６４】
図３の概略図に示されるように、いくつかの変形例では、チャンバ（例えば、チャンバ３１０）は、流体制御システム３００に結合され得、流体制御システム３００は、流体圧力差を用いてポッドまたは他のサンプル実体を操作するように動作する。例えば、流体圧力差は、チャンバの入口を通してチャンバに進入するように１つ以上のポッドを誘導し、チャンバ内の少なくとも１つの測定領域を横切るように１つ以上のポッドを誘導し、および／または、チャンバの出口を通してチャンバから退出するように１つ以上のポッドを誘導し得る。概して、流体制御システム３００は、チャンバ３１０に流体的に結合され、ポッドを操作するための圧力差を提供するように構成された真空ポンプ３３０または他の圧力源を含み得る。例えば、真空ポンプ３３０は、リザーバ３１３（例えば、タンクまたは他のコンテナ）から少なくとも１つの入口３１２を通してチャンバ３１０にエマルジョン３０２（サンプル実体を含む）を引き込み得る。エマルジョン３０２を保持するリザーバ３１３は、ねじ山を介して、もしくは任意の好適な様式で入口３１２に結合され得るか、または、チャンバの入口と一体的に形成され得る。いくつかの変形例では、エマルジョン３０２は、ピペット３１１（例えば、手動で制御されるか、またはロボットシステム等を用いて自動的に制御される）を用いて、または任意の好適な様式で、リザーバ３１３の中に堆積または別様に収集され得る。
【００６５】
真空ポンプ３３０は、加えて、または代替として、チャンバ３１０から少なくとも１つの出口３１４を通してエマルジョン３０２の少なくとも一部を引き出すように構成され得る。別の例として、真空ポンプ３３０は、下でさらに説明されるように、チャンバ３１０内のポッドを選別または別様に操作するために使用され得る。
【００６６】
いくつかの変形例では、廃棄物コンテナ３２０が、チャンバ３１０から退出したエマルジョンを受け取り、保持するために、チャンバ出口３１４と真空ポンプ３３０との間で一線に結合され得る。１つ以上の弁（例えば、入口３１２において、チャンバ３１０内に、出口３１４において等）が、検定デバイスおよび全体的システム内のさらなる流体制御を可能にし得る。さらに、１つ以上の圧力センサ３６０（または、流量センサもしくは任意の好適なセンサ）が、流体システムの圧力または他のステータスを監視するために、流体システムの中に（例えば、図３に示されるように、廃棄物コンテナ３２０と真空ポンプ３３０との間に）配置され得る。例えば、コントローラ３８０は、圧力センサ３６０からのセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて真空ポンプ３３０を動作させ、チャンバ３１０の中への所望の流量を維持するために、任意の好適な制御システムを実装し得る。図３は、真空ポンプ３３０を描写するが、いくつかの変形例では、陽圧ポンプが、加えて、および／または代替として、エマルジョン３０２を充填および／または別様に操作するための圧力差をさらに促進するために、チャンバ３１０の入口側に流体的に接続され得ることを理解されたい。さらに、システムは、図５Ａに関して下でさらに説明されるものと同様に、任意の好適な数の入口および出口のための任意の好適な数のポンプを含み得る。
（測定領域）
【００６７】
図５Ａに示されるように、チャンバは、測定領域５２０の配列を含む表面５００を含み得る。表面は、例えば、略平面であり、ポッドと周辺媒体とのエマルジョンを受け取るための入口５１２に隣接し得る。測定領域５２０を伴う表面は、チャンバの上面またはチャンバの下面であり得る。いくつかの変形例では、チャンバの上面および下面（および／または任意の他の好適な表面）の両方は、測定領域を含み得る。いくつかの変形例では、測定領域５２０の配列は、電極を含み得、電極は、それと接触しているポッドの特性を測定するように構成される。測定領域５２０中の電極のそれぞれの組は、各測定領域５２０がそれと接触している任意のポッドの独立した測定を提供し得るように、個々に動作させられ得る。
【００６８】
いくつかの変形例では、測定領域５２０は、Ｎ列Ｍ行の長方形配列に配置され、それによって、Ｎ×Ｍ個の測定領域４２０を伴う配列を提供し得る。しかしながら、測定領域５２０は、任意の好適な規則的または不規則的様式で配置され得る。例えば、測定領域５２０は、代替として、放射状配列に（例えば、複数のリングに）配置され得る。
【００６９】
測定領域５２０のうちの少なくともいくつかは、互いから間隔を置かれ得る。例えば、図５Ａに示されるように、Ｎ列のうちの少なくともいくつかは、隣接する列における測定領域５２０間に間隔を提供するように、互いから間隔を置かれ得る。いくつかの変形例では、列間の間隔は、約２，０００μｍ〜３，０００μｍに及び得、または約２，５００μｍであり得る。列間の間隔は、一様または非一様であり得る。そのような間隔は、いくつかの変形例では、隣接する列間を通り、出口５１４の中に送給する出口開口部５１３Ａ、５１３Ｂ、または５１３Ｃ等、または出口５１６の中に送給する出口開口部５１５Ａ、５１５Ｂ、または５１５Ｃ等を通してチャンバから退出するように、ポッドを収容し得る。例えば、列１における測定領域を横切るポッドは、出口開口部５１３Ａを通して出口５１４に向かってチャンバから退出し得るか、または出口開口部５１５Ａを通して出口５１６に向かってチャンバから退出し得る。ポッドは、下でさらに詳細に説明される選別プロセスにおいて、選択されたチャンバ出口を通して退出するように操作され得る。
【００７０】
図５Ｂに示されるようないくつかの変形例では、測定領域５２０は、１つ以上の電極の第１の電極組５２２と、１つ以上の電極の第２の電極組５２４とを含み得る。例えば、第１の電極組５２２は、１つ以上のポッドが第１の電極組を横切って移動している間、「スリット走査」測定を実施し、１つ以上のポッドの少なくとも第１の特性（例えば、サイズ、形状）を測定するように構成され得る。別の例として、第２の電極組５２４は、（例えば、ポッドの測定された第１の特性に基づいて）ポッドへの力を生成することによって、測定領域における少なくとも１つのポッドを選択的に保持もしくは別様に操作するように、および／または（ポッドの含有物のインピーダンスとして測定される）ポッド含有物の生物学的に関連するパラメータ等のポッドの第２の特性を測定するように構成され得る。しかしながら、いくつかの変形例では、測定領域は、第１の電極組５２２のみ、または第２の電極組５２４のみを含み得る。例えば、第１の電極組５２２（例えば、スリット走査電極）は、ポッドの第１および第２の特性を測定するように、および／または保持力を加えて測定領域においてポッドを保持するように構成され得る。別の例として、第２の電極組５２４（例えば、互いに組み合わせられた電極）は、ポッドの第１および第２の特性を測定する、および／または保持力を加えて測定領域においてポッドを保持するように構成され得る。
【００７１】
有利なこととして、図６Ａ−６Ｃおよび図８に示されるように、測定領域における電極は、概して、それらが受け取るポッドより大きくあり得る。例えば、図６Ａ−６Ｃの電極６１０および６２０は、測定されるポッドＰより大きく、同様に、図８の電極８１０および８２０は、測定されるポッドＰより大きい。測定電極が、それらが受け取るポッドより大きいので、ポッドは、測定されるために狭く規定された領域の中にある必要はない。加えて、大型電極は、それらが広範囲のサイズのポッド（例えば、最大で電極の表面積までの任意の直径を有するポッド）に対して機能し、測定を実施することができるという点で、ポッドサイズにより非依存性である。例えば、同時に、１つの測定領域が、小型ポッドを処理することが可能であり得る一方で、同じ検定デバイス内の別の測定領域は、大型ポッドを処理することが可能であり得る。故に、電極およびポッドの相対サイズ決定は、検定デバイスが並行して多分散サンプル実体を処理することを可能にすることに役立つ。
【００７２】
概して、測定領域４２０における電極組は、図６Ａの回路図に図示される回路モデルに基づいて、測定を実施し得る。電極組（例えば、スリット走査電極、互いに組み合わせられた電極）は、活性電極６１０と接地電極６２０とを含み得る。完全な回路は、ポッドＰが活性電極６１０および接地電極６２０の両方と接触し、それによって、ポッドＰの１つ以上の特性の電子測定を可能にするとき、形成される。各電極とポッドＰの流体含有物との間の界面が、回路の一部として二重層静電容量の電気現象（コンデンサＣ１およびＣ２によって概略図に表される）を示す一方で、ポッドＰ自体は、ポッドの含有物の性質に対応するシグネチャインピーダンスおよび他の電気特性（抵抗器Ｒによって概略図に表される）を示す。インピーダンスは、二重層静電容量と直列に結合される。故に、活性電極６１０は、ポッドを通して接地電極６２０まで進行する測定電流を印加し得、回路内の結果として生じる電圧は、ポッドの特定の特性を決定するために測定され、分析され得る。そのような測定回路は、例えば、好適な交流電流信号であり得る。
【００７３】
ポッドの扁平または圧縮形状は、図６Ａの概略図に照らして、より高品質の電極測定に寄与し得る。例えば、扁平ポッド形状は、電極の接触の増加した表面積を有し、二重層静電容量（Ｃ１、Ｃ２）の規模を増加させる。より大きい二重層静電容量は、典型的に測定に使用される周波数において短絡に近い傾向があり、測定回路からの二重層の変動性および信号劣化を低減させ、それによって、ポッドの内側の水性液体のインピーダンスのより直接的な測定を可能にする。換言すると、扁平ポッド形状は、いくつかの変形例では、有利なこととして測定の品質を向上させる傾向があり得る。
【００７４】
測定領域の１つ以上の電極は、任意の好適な様式で構築され得る。例えば、測定領域は、（例えば、「フレックス回路における」）フレキシブル回路基板上の測定表面上に形成され得る。測定領域がフレックス回路において形成され得る変形例では、フレックス回路は、剛体または半剛体材料（例えば、プラスチック）によって支持または支援され得る。加えて、または代替として、測定領域は、剛体または半剛体基板を含むプリント回路基板等の剛体または半剛体材料を備えている測定表面上に形成され得る。測定領域および関連付けられる回路（例えば、電極、伝導性トレース、スイッチ等）が、測定表面上に印刷、はんだ付け、および／または別様に形成され得る。
【００７５】
測定領域４２０における異なる例示的タイプの電極およびそれらの動作が、下で説明される。
（スリット走査電極）
【００７６】
いくつかの変形例では、少なくとも１つの測定領域は、一対のスリット走査電極を含み得、一対のスリット走査電極は、少なくとも１つのポッドがスリット走査電極を横切る（通り越す）とき、少なくとも１つのポッドの特性を測定するように構成され得る。１つの測定領域における一対のスリット走査電極は、他の測定領域における他の電極から独立した別個の測定を提供し得る。故に、いくつかの変形例では、一対のスリット走査電極は、処理のためのそれぞれのポッド測定値を提供するスリット走査「ピクセル」と称され得る。
【００７７】
概して、図６Ｂ−６Ｄの概略図に示されるように、スリット走査電極の一変形例は、活性電極６１０と、接地電極６２０とを含み得る。電極６１０および６２０は、両方の電極と接触している少なくとも１つのポッドＰの存在によって橋渡しをされ得る間隙または走査距離によって分離され得る。電極６１０および６２０は、概して、細長いか、または少なくとも測定されるポッドＰより大きくあり得る。図６Ｂ−６Ｄの変形例に示されるように、スリット走査電極は、線形であり、電極の長さに沿った走査距離が、概して、一定であるように、互いに略平行であり得る。しかしながら、スリット走査電極は、他の好適な形状を有し得る。例示的変形例では、スリット走査電極は、長さが約５００μｍであり得、スリット走査電極間の間隙は、約２０μｍであり得る。
【００７８】
図９に示されるように、コントローラ９１０は、スリット走査電極の動作を統制し、１つ以上のポッド特性を測定し得る。概して、コントローラ９１０は、測定電流源９４０に接続される１つ以上のスイッチを制御すること（または代替として、固定接続を横切る測定電流を断続的に駆動すること）等によって、電極への測定電流の送達を制御し得る。例えば、スイッチ９３２および９３６は、それぞれのスリット走査電極対の活性電極を測定電流源９４０に接続する。図９に示される行２を参照すると、測定電流は、スイッチ９３６を切り替えること（ポッドがスイッチ９３６に接続されるスリット走査電極を横切っている間を含む）によって電極を横切って周期的に印加され得る。いくつかの変形例では、例えば、電流は、概して、約１μＡのＤＣ電流であり得るが、電極に印加するための任意の好適な種類の電流であり得る。ポッドがスリット走査電極を横切って移動すると、対応する電圧（または他の好適な信号）が、測定され、続いて、波形プロセッサ９２０によって分析され得る。類似配置が、全ての測定領域（例えば、行１から行Ｍ）に関してそれぞれ繰り返され得る。
【００７９】
いくつかの変形例では、スリット走査電極は、電極を横切る少なくとも１つのポッドのサイズおよび／または形状を測定するように構成され得る。図６Ａ−６Ｃに示されるように、ポッドＰは、電極６１０および６２０を横切るとき、ポッドＰの異なるエリアおよび部分が、電極の各々と重複する。結果として、静電容量は、ポッドが電極を横切るにつれて上昇および下降し、測定される電圧波形は、概して、静電容量の上昇および下降をたどり得る。波形プロセッサ９２０は、波形の性質を分析および解釈し、ポッドのサイズおよび／または形状を決定し得る。例えば、波形の形状（例えば、傾斜、規模、全体的輪郭等）は、ポッドのサイズと関係付けられ得る。
【００８０】
例えば、図７Ｅの曲線（ａ）と（ｂ）とを比較すると、曲線（ａ）は、曲線（ｂ）より上昇および下降の短い周期と、小さい最大規模とを有する。故に、曲線（ａ）は、スリット走査電極を完全に横切るためにより少ない時間を要し、より小さいポッド体積を有することに起因してより少ない静電容量ももたらす小型ポッド（図７Ａ）に対応する。曲線（ｂ）は、スリット走査電極を完全に横切るためにより多くの時間を要し、より大きいポッド体積を有することに起因してより多くの静電容量ももたらす大型ポッド（図７Ｂ）に対応する。いくつかの変形例では、ポッドサイズは、測定された波形（例えば、電圧）をポッドサイズと関係付けられるルックアップテーブルを用いて決定され得る。加えて、または代替として、パラメトリックモデルまたは他の好適な種類の相関が、測定された波形からポッドサイズを決定するために使用され得る。さらに他の変形例では、ポッドサイズは、測定された波形をポッドサイズと関係付けられる電極測定モデルを用いて決定され得る。そのような電極測定モデルは、例えば、下でさらに詳細に説明されるように、コンピュータビジョン技法から導出される訓練データに適用される好適な機械学習アルゴリズムを使用して、訓練され得る。
【００８１】
加えて、または代替として、いくつかの変形例では、スリット走査電極は、１つ以上のポッドの形状、および／または、複数のポッドが電極を横切っているかどうかを決定するように構成され得る。例えば、図７Ｅの曲線（ｃ）と（ｄ）とを比較すると、曲線（ｃ）は、曲線（ｄ）より上昇および下降の短い周期と、大きい最大規模とを有する。故に、曲線（ｃ）は、並行してスリット走査電極を横切る２つのポッドに対応し、２つのポッドは、並行してスリット走査電極を完全に横切るために単一のポッドと同じ期間を要し、より大きいポッド体積を有することに起因して単一のポッドより多くの静電容量ももたらす。曲線（ｄ）は、上昇および下降の２つの異なる周期と、曲線（ｃ）より小さい最大規模とを有する。故に、曲線（ｄ）は、次々と連続してスリット走査電極を横切る２つのポッドに対応し、２つのポッドは、連続してスリット走査電極を完全に横切るために単一のポッドより２倍長くかかるが、各ポッドは、より小さいポッド体積を有することに起因して２つのポッドの全静電容量より少ない静電容量も有する。換言すると、波形のアスペクト比は、測定されるポッドの数、サイズ、および／または形状を反映し得る。上で説明されるものと同様に、ポッドの形状および／または数の具体的特性評価が、ルックアップテーブル、パラメトリックモデル、機械学習モデル、または任意の好適な方法を用いて、決定され得る。同様に、コントローラは、波形を分析し、波形の傾斜および／または形状に基づいて、３つ、４つ、またはそれを上回るポッドが任意の特定の測定領域におけるスリット走査電極を横切っているかどうかを決定し得る。この決定は、例えば、コントローラが各測定領域上の１つまたは複数のポッドを操作する方法を決定することを可能にするために、有用であり得る（例えば、単一のポッドのみが存在する場合は下で説明されるようなＰＤＥＰ電圧を印加する、複数のポッドが存在する場合には下で説明されるようなＰＤＥＰ電圧を印加しない等）。
【００８２】
さらに、スリット走査電極は、加えて、または代替として、（例えば、スリット走査電極間の間隙がポッドの不在により橋渡しをされないであろうから、開回路を示す波形を測定することによって）測定領域におけるポッドの不在を検出するために使用され得ることを理解されたい。
（互いに組み合わせられた電極）
【００８３】
いくつかの変形例では、少なくとも１つの測定領域は、互いに組み合わせられた電極を含み得、互いに組み合わせられた電極は、（例えば、ポッドの測定された第１の特性に基づいて）保持力をポッドに加えることによって、測定領域において少なくとも１つのポッドを選択的に保持または別様に操作すること、および／または、ポッドインピーダンス（例えば、ポッドの含有物に関する）等のポッドの第２の特性を測定することを行うように構成され得る。さらに、１つの測定領域の互いに組み合わせられた電極は、他の測定領域における他の電極から独立した別個の測定を提供し得る。故に、いくつかの変形例では、互いに組み合わせられた電極は、処理のためにそれぞれのポッド測定値を提供する微小電極「ピクセル」と称され得る。
【００８４】
概して、図８Ａの概略図に示されるように、互いに組み合わせられた電極の一変形例は、複数のフィンガーを伴う活性電極８１０と、複数のフィンガーを伴う接地電極８２０とを含み、活性電極８１０のフィンガーは、活性および接地電極が互いに接触しないように、各フィンガーの間に十分な間隔を伴って接地電極８２０のフィンガーと交互する。図８に示される変形例は、各電極上に４本のフィンガーを含む。しかしながら、各電極は、より少ない（例えば、２本、３本）またはより多くの（例えば、５本、６本、またはそれを上回る）フィンガーを含み得る。いくつかの変形例では、互いに組み合わせられた電極は、約５００μｍ×約５００μｍの領域を覆い得るが、それは、任意の好適な様式で変動させられ得る。
【００８５】
測定領域における互いに組み合わせられた電極は、（例えば、測定および／または選別目的のために）定位置でポッドを選択的に保持するように、測定領域において少なくとも１つのポッドを保持するように構成され得る。いくつかの変形例では、電極８１０および８２０は、正の誘電泳動（ＰＤＥＰ）力を生成するように構成され得る。例えば、電圧が、活性電極８１０と接地電極８２０との間に電場を作成するように、互いに組み合わせられた電極に印加され得る。電場は、ポッドに作用するＰＤＥＰ引力を引き起こし、それによって、電極８１０および８２０と接触して定位置でポッドを保持する。図８Ｂの概略図に示されるように、ＰＤＥＰ力Ｆは、電極８１０および８２０にポッドを引き寄せ、それによって、ポッドを変形させ、電極との接触の増加した表面積を持たせ得る。上で説明されるように、そのような扁平形状は、互いに組み合わせられた電極によって実施される任意の測定の品質を向上させ得る。
【００８６】
さらに、ポッド保持以外のポッドの「アクティブ化」の形態が、測定領域において電極によって実施され得ることを理解されたい。例えば、閾値ＰＤＥＰ電圧がポッドを実質的に固定するために要求され得ると仮定すると、閾値ＰＤＥＰ電圧より低いＰＤＥＰ電圧が、ポッドの移動を妨害する（例えば、ポッドを減速させるが、固定させない）ために、測定領域の電極に印加され得る。別の例として、閾値ＰＤＥＰ電圧よりかなり高いＰＤＥＰ電圧が、近傍のポッドを加速するために、測定領域の電極に印加され得る。
【００８７】
図９に示されるように、コントローラ９１０は、互いに組み合わせられた電極の動作を統制し、測定領域において少なくとも１つのポッドを保持し得る。概して、コントローラ９１０は、ＰＤＥＰ電圧源９５０に接続される１つ以上のスイッチを制御すること（または代替として、固定接続を横切ってＰＤＥＰ電圧を互いに組み合わせられた電極に断続的に印加すること）等によって、互いに組み合わせられた電極へのＰＤＥＰを引き起こす電圧の印加を制御し得る。例えば、スイッチ９３０および９３４は、それぞれの互いに組み合わせられた電極の活性電極をＰＤＥＰ電圧源９５０に接続する。ＰＤＥＰ電圧源９５０は、ＰＤＥＰ電圧源９５０を図９に示される制御回路の残りの部分に接続するスイッチ９４０を用いてさらに選択的に動作可能であり得る。いくつかの変形例では、ＰＤＥＰ電圧は、約５０Ｈｚの周波数において印加される約３Ｖピーク間値であり得るが、電圧は、任意の好適な振幅および／または周波数を有し得る。図９に示される行１を参照すると、ＰＤＥＰ電圧が、スイッチ９３０を閉に切り替えることによって互いに組み合わせられた電極に印加され得る。ポッドが互いに組み合わせられた電極の上にある間にＰＤＥＰ電圧が印加されると、結果として生じるＰＤＥＰ力は、ポッドが互いに組み合わせられた電極の上で測定領域内で保持されるようにし得る。類似配置が、全ての測定領域（例えば、行１から行Ｍ）に関してそれぞれ繰り返され得る。いくつかの変形例では、ポッド選別は、ＰＤＥＰ力等を用いていくつかのポッドを選択的に保持する一方で、下でさらに説明されるように、他のポッドがチャンバ内で自由に循環することを可能にすることによって、遂行され得る。
【００８８】
いくつかの変形例では、測定領域における互いに組み合わせられた電極は、スリット走査電極によって測定される第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つのポッドを保持するように構成され得る。例えば、測定領域に進入するポッドの特性（例えば、サイズまたは形状）は、（例えば、複数のポッドが同時または一緒に測定領域に進入していないことを確実にするように）上で説明されるようなスリット走査電極によって測定され得る。同じ測定領域の互いに組み合わせられた電極がアクティブにされ、ポッドを保持するかどうかは、第１の特性に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。例えば、コントローラ９１０は、上で説明されるように、スリット走査電極からの受信された電気測定（例えば、静電容量または電圧）に基づいて、ポッドのサイズ、数、および／または形状に関する情報を決定し、上で説明されるようなポッドの決定されたサイズ、数、および／または形状に基づいて、ポッドを保持し得る（もしくは保持しない）。一例では、コントローラ９１０が、単一のポッドが測定領域に進入したことを決定する場合、コントローラは、その測定領域における互いに組み合わせられた電極へのＰＤＥＰ電圧の印加を引き起こし、ポッドを保持し得る。別の例では、コントローラ９１０が、あるタイプ（例えば、ある形状）のポッドが測定領域に進入したことを決定する場合、コントローラ９１０は、その測定領域における互いに組み合わせられた電極へのＰＤＥＰ電圧の印加を引き起こし、ポッドを保持し得る。
【００８９】
加えて、または代替として、図８の電極８１０および８２０は、ポッド体積またはポッドインピーダンス等のポッド（例えば、保持されたポッド）の特性を測定するように構成され得る。図９に示されるように、コントローラ９１０は、互いに組み合わせられた電極の動作を統制し、測定領域において少なくとも１つの特性を測定し得る。概して、スリット走査電極を介した測定に関して上で説明されるものと同様に、コントローラ９１０は、測定電流源９４０に接続される１つ以上のスイッチを制御すること（または代替として、固定接続を横切って測定電流を断続的に駆動すること）等によって、互いに組み合わせられた電極への測定電流の送達を制御し得る。例えば、行１を参照すると、測定電流が、スイッチ９３０を閉に切り替えることによって互いに組み合わせられた電極を横切って印加され得る。いくつかの変形例では、例えば、電流は、概して、約１μＡのＤＣ電流であり得るが、電極に印加するための任意の好適な種類の電流であり得る。ポッドが互いに組み合わせられた電極の上にある間に測定電流が印加されると、対応する電圧（または他の好適な信号）が、測定され、続いて、波形プロセッサ９２０によって分析され得る。類似配置が、全ての測定領域（例えば、行１から行Ｍ）のためにそれぞれ繰り返され得る。
【００９０】
例えば、図８Ｃおよび８Ｄは、測定された電圧波形（図８Ｄ）がポッド特性を決定するための印加された測定電流（図８Ｃ）に応答して分析され得る方法を図示する。図８Ｃに示されるように、時間ｔ１において、測定電流（例えば、ＡＣ信号）が、互いに組み合わせられた電極に印加され得、図８Ｄに示される電圧波形においてｖ０からｖ１への測定可能なステップアップをもたらす。測定可能なステップは、（図６Ａを参照して上で説明されるものに類似する）短絡に近い比較的に大きい二重層静電容量に起因して、測定可能である実際のインピーダンスに対応する。この実際のインピーダンスの値は、ポッド（例えば、ポッド含有物）のインピーダンスに依存する。
【００９１】
図８Ｄに示されるように、時間ｔ１に続いて、電圧信号は、略直線的に増加し得る。例えば、時間ｔ１と将来の時間ｔ２との間で、電圧信号は、ｖ１からｖ２まで略直線的に増加し得る。時間ｔ１に続く波形のこの部分の傾斜は、ポッドの境界の二重層静電容量に対応する。電圧波形の傾斜の値（例えば、ｔ１とｔ２との間の期間にわたるｖ１とｖ２との間の差）は、二重層静電容量の規模に依存する。
【００９２】
故に、波形プロセッサは、波形のステップをポッドの境界における二重層静電容量と直列に結合された測定された実際の電気インピーダンスに関連付け得、測定されたインピーダンスは、ポッドインピーダンスに関係付け可能であり得る。さらに、波形プロセッサは、測定された波形の傾斜をポッド体積に関係付け可能であり得るポッドの境界における二重層静電容量の量に関連付け得る。測定された波形とポッドインピーダンスまたはポッド体積との間のそのような相関は、ルックアップテーブルを用いて実施され得る。加えて、または代替として、パラメトリックモデルまたは他の好適な種類の相関が、測定された波形からポッドインピーダンスおよび／またはポッド体積を決定するために使用され得る。さらに他の変形例では、ポッドインピーダンス、ポッド体積、および／または他の化学もしくは生物学的情報は、測定された波形をそのような情報と関係付ける機械学習モデルを用いて解釈され得る。そのような機械学習モデルは、例えば、下でさらに詳細に説明されるように、コンピュータビジョン技法から導出される訓練データに適用される好適な機械学習アルゴリズムを使用して、訓練され得る。
【００９３】
いくつかの変形例では、１つ以上のポッド特性は、変動するレベルのＰＤＥＰ電圧の関数として、変動するポッドインピーダンスを測定することの結果として測定され得る。概して、ポッドを保持する保持力の強度は、ＰＤＥＰ力が、概して、ＰＤＥＰ電圧の二乗に比例し得るので、ＰＤＥＰ電圧を調節することによって制御され得る。しかしながら、特定のＰＤＥＰ電圧に対するポッドの測定されたインピーダンス応答は、ポッドの含有物、サイズ等に応じて変動し得る。故に、測定されたインピーダンス応答対印加されたＰＤＥＰ電圧の曲線またはプロットが、ポッドを特性評価するために使用され得る。例えば、第１のポッドインピーダンスが第１のＰＤＥＰ電圧を電極に印加している間に測定され得、第２のポッドインピーダンスが第２のＰＤＥ電圧（第１のＰＤＥＰ電圧と異なる）を電極に印加している間に測定され得る等により、任意の好適な数の測定されたデータ点を生成する。測定されたデータ点は、測定されたポッドのために収集され、任意の好適な様式で分析され得る。一例では、測定されたデータ点は、測定されたポッドを特定のポッドタイプとして分類するために、既知の特性を有する特定のポッドタイプに関連付けられる少なくとも１つの既知の曲線に（例えば、最良適合技法を介して）合致させられ得る。別の例では、測定されたデータ点は、集合的に、好適な機械学習分類アルゴリズムを使用して、特定のポッドタイプに合致させられ得る。
【００９４】
図８Ｅおよび８Ｆは、異なる試験流体の２つのサンプルに対してデバイスによって経時的に実施される例示的電圧測定を図示する。サンプルＡ（図８Ｅ）は、サンプルＢ（図８Ｆ）と比較して高い電気伝導度（４４７μＳ／ｃｍ）および低いインピーダンスを有する第１の試験溶液であり、サンプルＢは、低い電気伝導度（２３μＳ／ｃｍ）および高いインピーダンスを有する第２の試験溶液であった。サンプルＡおよびサンプルＢの等しい流体体積が、それぞれ、デバイスの第１および第２のウェルの中に堆積された。図８Ｅに示される電圧波形は、方形波測定電流をサンプルＡを含む第１のウェル内の測定領域に送達し、その後の電圧応答を測定することによって、取得された。同様に、図８Ｆに示される電圧波形は、同じ方形波測定電流をサンプルＢを含む第２のウェル内の測定領域に送達することによって、取得された。図８Ｅおよび８Ｆの両方において、電圧波形の傾斜は、サンプルと測定領域における電極との間の界面における二重層静電容量に対応する。しかしながら、図８Ｆは、図８Ｅに描写されるＶステップ（Ａ）より高いＶステップ（Ｂ）を描写する。図７ＢのＶステップ（Ｂ）は、サンプルＡのものと比較して、サンプルＢの比較的に高いインピーダンスに対応する。
【００９５】
故に、図８Ｅおよび８Ｆは、概して、サンプルのインピーダンスが測定電圧波形中の電圧オフセットＶステップに基づいて識別され得る方法を図示する。電圧オフセットＶステップを所定の閾値と比較することは、例えば、サンプル特性を決定することにおいて有用であり得る。
【００９６】
いくつかの変形例では、デバイスは、Ｖステップ測定（故に、サンプル実体の測定されたインピーダンス）に基づいて、サンプル実体の１つ以上の２値特性を識別するために使用され得る。例えば、１つの例証的用途では、デバイスは、測定されたＶステップを所定の閾値と比較することによって、ウェルの中に堆積されるポッドの中に含まれる細胞または凝集物の存在を決定するために使用され得る。所定の閾値を上回る測定されたＶステップは、（細胞の存在が、細胞を含むサンプルのより高いインピーダンスに寄与するので）少なくとも１つの細胞が特定のサンプル中に存在することを示し得る一方で、所定の閾値を下回る測定されたＶステップは、いかなる細胞も特定のサンプル中に存在しないことを示し得る。
【００９７】
さらに、いくつかの変形例では、デバイスは、Ｖステップ測定（故に、サンプル実体の測定されたインピーダンス）が複数の所定の閾値に対して比較される方法に基づいて、サンプル実体の特性を識別するために使用され得る。例えば、別の例証的用途では、デバイスは、ウェルの中に堆積されるサンプルの中に含まれる細胞の数を識別するために使用され得る。測定されたＶステップは、（より多くの細胞が、集合的に、スケーリング様式でサンプルのより高いインピーダンスに寄与し得るので）特定のサンプル中に存在する細胞の数を決定するために、複数の次第に増加する閾値に対して比較され得る。加えて、複数の時点でサンプルの測定を行い、各時点に存在することが決定される細胞の数を追跡することによって、デバイスは、細胞成長率を追跡するために使用され得る。
【００９８】
少なくとも、上で説明される原理を使用して、デバイスおよび方法の例示的用途は、広範囲の好適なサンプル特性を測定し得る。例えば、細胞計数（例えば、多変量インデックス検定等で循環腫瘍細胞、白血球、および他の種類の細胞を数えること）は、腫瘍学および他の治療分野で有用であり得る。別の例として、抗生物質または抗真菌性物質の存在下で経時的に細胞成長を測定することは、薬剤開発、診断、および／または研究用途で有用であり得る抗生物質感受性または抗真菌抵抗のための尺度を提供し得る。さらに別の例として、（例えば、連鎖球菌性咽頭炎、インフルエンザ、狂犬病等を検査するための）着目抗体および抗原の凝集を測定することは、診断または他の用途で有用であり得る。これらおよび他の例示的用途のうちのいくつかの拡張された説明は、下でさらに詳細に説明される。
（他の電極測定変形例）
【００９９】
上で説明されるように、測定領域は、図９に示されるスイッチを用いて個々に動作可能であり得る。図１０は、アドレス方式を用いて制御され得る測定領域の配列１０００の別の変形例を図示する。配列１０００は、ｎ×ｍ測定領域の行列を含む。各測定領域は、互いに組み合わせられた電極のそれぞれの組を含み、（図１０に示されていないが）上で説明されるようなスリット走査電極を含み得る。各測定領域は、「行、列」アドレス方式を可能にするそれぞれのトランジスタも含み得る。例えば、トランジスタ１０１０は、第０行第０列における領域のために識別される。トランジスタは、例えば、好適な薄膜技術を使用して基板上に堆積される非晶質シリコンから構築され得る。この例では、領域にアドレスし、電極上に電圧を印加するために、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）ＤＡＣ１−ＤＡＣｎは、最初に、ＤＡＣ列の各々におけるトランジスタのためのソース端子において列電圧１０３０を設定し得る。次に、アドレスドライバＡＤＤＲ１−ＡＤＤＲｍは、測定領域の選択された行にＤＡＣ電圧を通すために、所望の行におけるトランジスタのゲート１０４０を有効にし得る。いくつかの変形例では、ＤＡＣは、測定領域の所与の行に印加されるべき所望の電圧に対応するＰＤＥＰ電圧を通して時間的に循環し得る。アドレスドライバは、連続的または非連続的に測定領域の行を有効にし、それによって、所望のＤＡＣ電圧を用いてそれらを更新し得る。測定領域は、更新の合間にＤＡＣ電圧を保持するためのコンデンサを含み得る。
【０１００】
さらに他の変形例では、測定領域における他の電極配置が、デバイスのチャンバの中に含まれ得る。例えば、図１１に示されるように、互いに組み合わせられた電極を有する代わりに、測定領域の配列１１００は、活性電極１１１２のフィンガーに隣接して（例えば、図１１に示される斜視図では、その前または背後に）位置付けられる導電性材料の１つ以上の平面シートに組み込まれた接地電極１１１０を含み得る。小さいスリットが、活性電極１１１２と接地電極との間の電場の選択的形成を可能にするために、平面シートに切り込まれ得る。活性電極１１１２と接地電極との間に生成される電場は、１つ以上の選択された測定領域においてＰＤＥＰを生成するためのフリンジ電場であり得る。
（カメラベースの測定）
【０１０１】
図３に示されるようないくつかの変形例では、検定デバイスは、１つ以上のカメラ（例えば、カメラ３５０として図式的に示される）、またはチャンバ３１０内のポッドのカメラベースの測定を提供するように構成される他の好適な画像センサを含み得る。例えば、チャンバ３１０の１つ以上の表面（例えば、上面、下面）の少なくとも一部は、それを通してカメラがチャンバ内のポッドを視認し得る実質的に光学的に透明な材料を含み得る。表面全体は、光学的に透明な材料を含み得るか、または、表面は、光学的に透明な材料を含む「窓」または部分を含み得る。好適な光学的に透明な材料は、例えば、ポリカーボネートまたはガラスを含む。材料は、いくつかの変形例では、ドープガラスまたはパターン化ガラスを含み得る。例えば、パターン化ガラスは、ポリイミド等のパターン化ポリマー薄膜（例えば、約５μｍ〜約１００μｍに及ぶ厚さを伴う）を含み得る。いくつかの変形例では、少なくとも１つの照明源３６０（例えば、ＬＥＤ）が、ポッドの背後から光を当て、ポッド含有物のコントラストおよび全体的可視性を増進するように、カメラ３５０に対向するチャンバの側面上に配置され得る。照明源３６０は、例えば、チャンバに対する拡散照明または特定の領域のための集中照明ビームを提供し得る。
【０１０２】
図３に示されるように、１つ以上のカメラは、チャンバ３１０を含む視野を提供するように、頭上の場所に搭載され得る。他の変形例では、任意の好適な数のカメラが、（例えば、チャンバの隅に）角度を付けられ、側壁に沿って、またはチャンバの下面に沿って等、任意の好適な向きまたは位置に搭載され得ることを理解されたい。さらに、図４Ａおよび４Ｂに示される異なるカメラ位置によって図示されるように、１つ以上のカメラは、位置（例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、および／またはＺ方向もしくは深さ）および／または向きが調節可能であり得る。例えば、カメラは、その位置および／または向きが、作動させられる主ねじもしくは他の好適な機構によって制御され得るように、トラック上に搭載され得る。
【０１０３】
カメラは、チャンバ３１０の中にあるポッドの静止画像および／またはビデオを捕捉するための光学、熱、および／または他の好適な画像センサを含み得、静止画像および／またはビデオは、ポッドの分析に使用され得る。下でさらに詳細に説明されるように、静止画像および／またはビデオは、サイズ、形状、ポッドの含有物に関する化学および／または生物学的情報（例えば、反応の色変化）、および／または、任意の好適な情報等のポッドの１つ以上の特性を測定するために使用され得る。カメラ画像は、例えば、ポッドの１つ以上の特性を測定するために、電極測定に加えて、またはその代替として、使用され得る。特に、図３に示されるようないくつかの変形例では、検定デバイスは、カメラ３５０を使用するカメラベースの測定のみならず、（例えば、上で説明されるものに類似する）電極を伴う測定領域３７０を使用する電極測定も提供するように構成され得る。
【０１０４】
例示的変形例では、チャンバは、電極を有する測定領域３７０を伴うフレキシブル回路基板を含む第１の表面（例えば、下面）と、第１の表面に隣接し、それから間隔を置かれた光学的に透明な材料を備えている第２の表面（例えば、上面）とを含み得る。第１の表面と第２の表面との間を通過するポッドは、したがって、電極測定およびカメラベースの測定の両方を受け得る。代替として、検定デバイスは、測定領域３７０を使用する電極測定のみ、またはカメラ３５０を使用するカメラベースの測定のみを提供するように構成され得る。さらに、いくつかの変形例では、下で説明されるように、カメラ画像が、電極測定を特定のポッド特性に関係付ける機械学習アルゴリズムを訓練および／または試験するためのデータを提供するために使用され得る。加えて、（例えば、「パンケーキ」様形状に）圧縮されることに起因して、ポッドは、その含有物が近似的２次元面に制限されるように成形され得る。図４Ｄに示されるように、この２次元面は、１つ以上のカメラ（例えば、カメラ４１２Ａおよび４１２Ｂ）の焦点面４３０と実質的に一致し、それによって、カメラによるポッド含有物（例えば、被分析物）の検出を向上させ、カメラベースの測定の品質を向上させ得る。
【０１０５】
種々のカメラベースの測定は、好適なコンピュータビジョン技法を使用して実施され得る。例えば、コンピュータビジョン技法は、チャンバ内の１つ以上の撮像されるポッドのサイズおよび／または形状を測定するために使用され得る。そのようなコンピュータビジョン技法の一例示的説明図が、図１９に示される。背景除去、コントラスト補正処理等の画像処理に続いて、ポッドＰの境界は、エッジ検出技法または別の好適なコンピュータビジョンアルゴリズムを使用して、カメラ画像内で識別され得、識別された境界は、検出されたポッド境界を示す丸１９１０または他のマーキングを用いて、カメラ画像上で識別され得る。ポッドＰのサイズは、ピクセルの数、テンプレートとの比較等に基づいて等、識別されたポッド境界の直径、円周、または他の好適な寸法（例えば、丸１９１０の直径または円周）を測定することによって、決定され得る。同様に、このプロセスは、全体的なポッド多分散性が測定され得るように、複数のポッドに実施され得る。いくつかの変形例では、多分散性は、ポッドが検定デバイスの中に導入されるにつれて、実質的にリアルタイムで測定され得る。さらに、ポッド場所は、類似コンピュータビジョン技法を使用して、実質的にリアルタイムで追跡され得る。
【０１０６】
別の例として、コンピュータビジョン技法が、ポッド内の凝集を検出および測定し、それによって、種々の用途（例えば、創薬、研究、診断等）において被分析物測定を可能にするために使用され得る。例えば、ポッドは、特定のポッドの中に存在することも、そうではないこともある標的被分析物に特有の試薬粒子（例えば、抗体でコーティングされたビーズ）を含み得る。被分析物がポッドの中に存在しない場合、被分析物と試薬粒子との間の凝集（集塊）は、起こらないであろう。対照的に、被分析物がポッドの中に存在する場合、そのような凝集が起こるであろう。
【０１０７】
上で説明されるように、ポッドは、近似的２次元面の中に制限されるように、検定デバイス内で（例えば、２つの表面の間で）圧縮され得、有利なこととして、この２次元面は、１つ以上のカメラの焦点面と実質的に一致し得る。焦点面と略直交する軸に沿って視認されたとき、ポッドは、凝集が存在するかどうかに応じて、異なる光学的外観を有し得る。例えば、図２０Ａの概略図に示されるように、試薬粒子は、実質的に凝集が存在しないポッドの中でより拡散または分配されて見え得る。対照的に、試薬粒子の実質的な集塊が、凝集が存在するポッドの中で明白であり、凝集は、より少数でより大型の塊をもたらす傾向があろう。例えば、図２１Ａの概略図に示されるように、凝集は、２次元焦点面内の単一の塊「Ａ」（「１次元ドットに近い」の出現につながる傾向があり得る。
【０１０８】
いくつかの変形例では、ポッドの中の凝集を検出および／または測定するためのコンピュータビジョン技法は、ポッドの光学画像内のピクセルの暗さまたはグレースケール強度の分布に少なくとも部分的に基づき得る。例えば、非凝集ポッドに対応する図２０Ｂに示されるように、ポッドの光学画像内のグレースケールピクセルの暗さのヒストグラムは、概して、低く広い釣鐘曲線に近くあり得る。この低く広い釣鐘曲線は、概して、個々のグレースケールの暗さの広い低範囲を有するピクセルを伴う光学画像に描写される分配された試薬粒子に対応する。対照的に、凝集ポッドに対応する図２１Ｂに示されるように、ポッドの光学画像内のグレースケールピクセルの暗さのヒストグラムは、概して、「鋭く尖った」曲線に近くあり得る。この「鋭く尖った」曲線は、概して、グレースケールの暗さのより狭くてより高い範囲を有するピクセルを伴う光学画像に集合的に描写されるより大型の集塊試薬粒子に対応する。したがって、ポッドの画像のピクセルグレースケールヒストグラムの形状は、凝集がポッドの中に存在するかどうかを決定するために分析され得る。加えて、または代替として、ポッドの画像の平均ピクセルグレースケールヒストグラムは、凝集がポッドの中に存在するかどうかを決定するために分析され得る。例えば、平均ピクセルグレースケール値が所定の閾値より低い場合、ポッドは、凝集が存在していないと判断され得る。別の例として、平均ピクセルグレースケール値が所定の閾値より高い場合、ポッドは、凝集が存在していると判断され得る。
【０１０９】
加えて、または代替として、凝集を検出および／または測定するためのコンピュータビジョン技法は、撮像されたポッド内の実体（試薬粒子、凝集塊）の検出されたサイズに少なくとも部分的に基づき得る。好適なエッジ検出技法（例えば、ピクセル強度閾値化）が、撮像されたポッド内の実体の境界、したがって、サイズを見つけるために、ポッドの画像に適用され得る。非凝集ポッドに対応する図２０Ｃに示されるように、ポッド内の実体のサイズのヒストグラムは、多くのより小さいサイズの実体を示す傾向があり得る。対照的に、凝集ポッドに対応する図２１Ｃに示されるように、ポッド内の実体のサイズのヒストグラムは、より少数でより大型の実体を示す傾向があり得る。
【０１１０】
同様に、上記の技法のうちのいずれかを用いて、凝集の程度または量の測定が、実施され得る。例えば、より少数でより大型の塊（例えば、より暗いグレースケール強度を有するより多くのピクセルによって示され得る）の検出は、さらなる凝集を示し得る。
【０１１１】
さらに他の変形例では、コンピュータビジョン技法が、経時的にポッド含有物の動的品質を特性評価するために使用され得る。例えば、凝集速度が、上で説明されるような凝集の順次的なカメラベースの測定を比較することによって、測定され得る。別の例として、検定デバイスの攪拌等の機械的入力（例えば、塊の分離もしくは分解の速度および／または程度）に応答した凝集物サイズの変化は、ポッドおよびその含有物を特性評価することにおいて有用なメトリックであり得る。
【０１１２】
故に、いくつかの変形例では、検定デバイスは、上で説明されるもの等の好適なコンピュータビジョン技法を使用して、（上で説明される電極測定に加えて、またはその代替として）サイズまたは凝集等のポッド特性のカメラベースの測定を実施し得る。
【０１１３】
図２２−２３は、ポッド内の非凝集および凝集のカメラベースの検出を図示する例示的画像およびデータである。特に、図２２Ａおよび２３Ａは、少なくとも免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）に特異的な抗体でコーティングされたビーズを含むポッドのカメラ画像である。しかしながら、図２２Ａのポッドが、０ｐｐｍのＩｇＧを有し、したがって、凝集を示さない一方で、図２３Ａのポッドは、２５０ｐｐｍのＩｇＧを有し、したがって、ある程度の凝集を示す。図２２Ｂは、図２２Ａに示される囲まれたポッドの画像のピクセルグレースケール強度のヒストグラムであり、故に、ポッドの非凝集を検出するように解釈され得る略釣鐘形状の曲線を有する。図２３Ｂは、図２３Ａに示される囲まれたポッドの画像のピクセルグレースケール強度の類似ヒストグラムであり、故に、ポッドの凝集を検出するように解釈され得る略「鋭く尖った」曲線（着目すべきこととして、図２２Ｂと比較して、より高い平均ピクセルグレースケール強度に向かう傾向がある）を有する。
（サンプル実体を処理する方法）
【０１１４】
概して、図１２に示されるように、サンプル実体を処理する方法１２００は、測定領域の配列を備えているチャンバにおいて複数のサンプル実体を受け取るステップ１２１０、測定領域における少なくとも１つのサンプル実体の第１の特性を測定するステップ１２２０、および測定された第１の特性に少なくとも部分的に基づいて、測定領域においてサンプル実体を保持するステップ１２４０のうちの少なくともいくつかを含む。いくつかの変形例では、方法１２００は、保持されたサンプル実体の第２の特性を測定すること１２５０、および／または、サンプル実体を選別すること１２６０を含み得る。いくつかの変形例では、サンプル実体は、多分散であり得る。さらに、いくつかの変形例では、方法は、チャンバ内の仮想タグを用いてサンプル実体を追跡すること１２３０を含み得、仮想タグは、特定のサンプル実体に関連付けられ得、識別情報もしくはサンプル実体についての種々の１つ以上の特性（例えば、サイズ、形状、含有物等）等のサンプル実体に関する情報を記憶し得る。
（チャンバ充填）
【０１１５】
複数のポッドまたは他の好適なサンプル実体は、流体ポンプシステムによって、または任意の好適な様式でチャンバの中に通されると、（例えば、上で説明されるものに類似する）チャンバにおいて受け取られ得る。いくつかの変形例では、ポッドは、チャンバが実質的に満杯になる（例えば、少なくとも１つのポッドがチャンバ内の測定領域の全てまたはほぼ全てと接触する）までチャンバの中に移送され得る。充填レベルを監視することの一例は、測定領域における電極（例えば、分割走査電極）を使用し、チャンバ内の種々の場所における各測定領域上のポッドの存在または不在を決定することである。加えて、または代替として、充填レベルは、流体ポンプシステム内の体積流量を測定することによって監視され得る。
【０１１６】
いくつかの変形例では、流量は、チャンバの中へのポッド移送の開始において、（例えば、チャンバを迅速に充填し、ポッドの処理を促進させるように）徐々に増やされ得る。加えて、または代替として、チャンバの中へのポッドの流量は、（例えば、チャンバが約９０％容量等でほぼ充填されるとき）ポッド移送の終了近くで徐々に減らされ得る。低減させられた流量で、ポッドは、電極測定を実施するために好適な、別様にポッドを処理するために好適なより遅い速度においてチャンバ内で進行する傾向があり得る。チャンバが十分に満杯であることが決定されると、ポッドの流量は、停止させられ得る。
（測定およびアクティブ化）
【０１１７】
いくつかの変形例では、サンプル実体の第１の特性を測定すること１２２０は、上で説明されるもの等のスリット走査電極を用いて測定を実施することを含み得る。例えば、測定は、上でさらに詳細に説明されるように、少なくとも１つのポッドが測定領域を横断（例えば、移動）しているとき、測定電流を測定領域における電極に印加し、ポッドサイズおよび／または形状と関係付けられ得る電圧波形（もしくは他の電気測定）を測定することによって、実施され得る。他の変形例では、サンプル実体の第１の特性を測定すること１２２０は、上で説明されるもの等のカメラベースの測定を実施することを含み得る。例えば、測定は、上でさらに詳細に説明されたように、（例えば、エッジ検出、ピクセルグレースケール強度等に基づく）コンピュータビジョン技法を利用し、ポッドサイズおよび／または形状を決定することによって、実施され得る。
【０１１８】
測定領域においてサンプル実体を保持すること１２４０は、電圧を測定領域における電極（例えば、互いに組み合わせられた電極または好適な形状およびパターンの他の電極）に印加することを含み得、それは、測定領域上でポッドを減速させるために、または実質的に固定するために十分な力を用いて、保持力（例えば、ＰＤＥＰ力）にポッドを引き付けさせ得る。ポッドは、例えば、複数のポッドが測定領域上に存在するかどうか、および／または、ポッドのサイズもしくは形状を決定する測定された第１の特性に基づいて、測定領域において保持され得る。いくつかの変形例では、あるタイプの単一のポッドのみが、測定領域上に保持され得る。
【０１１９】
測定領域が互いに独立して動作させられ得るので、ポッドは、任意の好適な時間および／または空間様式で選択的に保持され得る。例えば、種々のポッドが、測定領域の配列内でポッドの所望の空間パターンで電極によって保持され得る。少なくともいくつかの種々のポッドは、直列に（例えば、順に）所望の空間パターンで保持され得る、および／または少なくともいくつかの種々のポッドは、実質的に同時に（例えば、並列に）所望の空間パターンで保持され得る。
【０１２０】
さらに、ポッド保持以外のポッドの「アクティブ化」または操作の形態が測定領域における電極によって実施され得ることを理解されたい。例えば、閾値ＰＤＥＰ電圧がポッドを実質的に固定するために要求されると仮定すると、閾値ＰＤＥＰ電圧より低いＰＤＥＰ電圧が、ポッドの移動を妨害する（例えば、ポッドを減速させるが、停滞させない）ために、測定領域の電極に印加され得る。別の例として、閾値ＰＤＥＰ電圧よりかなり高いＰＤＥＰ電圧が、近傍のポッドを加速するために、測定領域の電極に印加され得る。
【０１２１】
追加のポッド特性が、ポッドが測定領域上に保持されている（またはそれによって別様にアクティブにされる）ときに測定され得る。例えば、第２、第３、または追加の測定が、測定電流を印加し、ポッドインピーダンスを示し、ポッド含有物についての化学および／または生物学的情報を反映する結果として生じる波形を分析することによって、保持されたポッドに実施され得る。加えて、または代替として、方法は、少なくとも１つの画像センサ（例えば、カメラ）を用いて１つ以上のポッド特性を測定することを含み得る。
【０１２２】
いくつかの変形例では、方法は、第１の測定（例えば、インピーダンス測定）を実施することと、所定の期間後に第２の測定を実施することと、ポッド特性を決定するために第１の測定と第２の測定とを比較することとを含み得る。
【０１２３】
さらに、追加のポッド特性は、ポッドが上で説明されるように保持または別様に「アクティブ化」もしくは操作されないときでさえも測定され得る。例えば、ポッドが保持されていないときとポッドが保持されているときとの間のポッドインピーダンスの差は、それ自体で、ポッド特性の役割を果たし得る。図１３Ａおよび１３Ｂの概略図に示されるように、例えば、前の測定は、ポッドが図１３Ａに示されるように測定領域上に保持されていない（例えば、ＰＤＥＰ電圧が印加されていない）ときにポッド特性を示し得る一方で、後の測定は、ポッドが図１３Ｂに示されるように保持されるときにポッド特性を示し得る。前の測定と後の測定との間の差は、顕著なポッド特性であり得る。図１３Ａと１３Ｂとの間で、ポッドＰ１の含有物は、ＰＤＥＰ力に応答して、ポッド含有物がより高密度に充填する傾向があるという点で、比較的に高い充填密度親和性を実証する。対照的に、ポッドＰ２の含有物は、ＰＤＥＰ力に応答して、ポッド含有物が充填密度を改変しない傾向があるという点で、比較的に低い充填密度親和性を実証する。故に、測定差に反映されるような充填密度親和性は、顕著なポッド特性であり得る。別の例として、図１３Ａと１３Ｂとの間で、ポッドＰ３のサイズ（直径）は、増加し、サイズ差は、顕著なポッド特性であり得る。
【０１２４】
加えて、または代替として、いくつかの変形例では、ポッドの保持は、省略され得る。例えば、（例えば、本明細書に説明される技法と同様に）ポッド特性のカメラベースの測定が実施される変形例では、そのようなカメラベースの測定は、それらの含有物（例えば、凝集）への洞察を提供するために単独で十分であり得、および／または、本明細書に説明される電極ベースの測定と組み合わせられ得る。
（追跡）
【０１２５】
いくつかの変形例では、方法は、少なくとも１つのサンプル実体を追跡することを含み得る。サンプル実体１２３０を追跡することは、チャンバ内のサンプル実体の場所および／または軌道を追跡することを含み得る。例えば、ポッドがスリット走査電極または他の測定電極を用いて特定の測定領域上に存在すると識別されると、コントローラ（例えば、図９に関して上で説明されるコントローラ９１０）は、ポッドに関連付けられる仮想タグを作成し得る。別の例として、仮想タグは、ポッドが画像内で識別されると作成され得る。いくつかの変形例では、仮想タグは、任意の好適なメモリデバイスの中に記憶されたベクトルまたは他のデータ構成物を含み得、ポッドについての関連識別情報（例えば、サイズ、形状、ポッドに特有であり得る他の識別特性等）を含み得る。ポッドについての情報は、ポッドがチャンバ内で循環し、種々の測定領域と相互作用するにつれて、測定領域および／またはカメラによって継続的に収集され得る。例えば、第１の測定領域におけるポッドを測定し、仮想タグにポッドについての少なくとも１つの識別特性を記憶した後、ポッドは、続いて、識別特性に基づいて、第２の測定領域において測定および認識され得る。別の例として、ポッドのカメラベースの測定を実施し、仮想タグにポッドについての少なくとも１つの識別特性を記憶した後、ポッドは、続いて、識別特性に基づいて、第２のカメラ画像において測定および認識され得る。第２の測定領域における（またはポッドがチャンバ内で循環するにつれてポッドと相互作用する第３、第４、および任意の後続の測定領域における）任意の追加の測定および／または画像センサからの測定が、測定の時間を示すタイムスタンプ（または測定の番号順を示すインデックス）とともに、仮想タグにさらに追加され得る。レドックスまたは他の化学反応を通して消費される従来の検定におけるサンプル実体標識と異なり、ポッドに関連付けられる仮想タグは、下で説明されるような選別中にポッドを追跡する目的、またはポッド配置を識別する目的のために等、無制限の回数で記憶および回収され得る。
（選別）
【０１２６】
いくつかの変形例では、方法は、少なくとも１つのサンプル実体を選別することを含み得る。ポッドを選別することは、保持力（例えば、ＰＤＥＰ力）を用いてチャンバ内で複数のポッドのうちの第１の部分を選択的に保持し、複数のポッドのうちの第２の部分がチャンバの１つ以上の出口を介して退出することを可能にすることを含み得る。例えば、概して、図１４Ａの概略図に示されるように、チャンバは、複数のポッドを含み得る。ポッドは、実質的に単分散として描写されるが、他の変形例では、ポッドが多分散であり得ることを理解されたい。行Ｒ１およびＲ４の中のポッドが、行Ｒ２およびＲ３の中のポッドから分離されることを所望され得る。故に、行Ｒ１およびＲ４の中のポッドが、下にある電極／測定領域（図１４Ｂに示されるようにアクティブにされる）上のＰＤＥＰ電圧の印加によって保持され得る一方で、行Ｒ２およびＲ３の中のポッドは、自由なままであり得る。図１４Ｃに示されるように、行Ｒ２およびＲ３の中の自由ポッドは、行Ｒ１およびＲ４の中のポッドのみが残るように、１つ以上の出口を介して、（例えば、流体流および／または重力もしくは浮力効果を活用するためのチャンバの傾斜によって）チャンバから除去され得る。概して、選別は、チャンバ内の測定されるポッド含有物、ポッドサイズ、ポッド形状、ポッド場所、および／または任意の好適な特性に基づき得る。
【０１２７】
選別中、保持されたポッド、または、そうでなければアクティブにされたポッドは、各測定領域がポッドを保持するように、または保持しないように独立して制御され得るので、任意の所望の空間パターンにあり得る。例えば、図１５Ａに示されるように、概して、チャンバの上側または下側に位置するポッドが、保持され得る一方で、概して、チャンバの中心領域に沿って位置する自由ポッドは、チャンバから退出することを可能にされ得る。別の例として、図１５Ｂに示されるように、保持されるべき選択されたポッドは、自由ポッドがチャンバから外へ略蛇行経路を辿ることを可能にするような様式で配置され得る。これらの保持パターンは、例示的にすぎず、任意の好適なポッドアクティブ化パターンが、ポッドを選別するために使用され得ることを理解されたい。
【０１２８】
自由ポッドは、１つ以上の種々の様式でチャンバから退出するように操作され得る。いくつかの変形例では、重力および浮力効果が、少なくとも部分的に、チャンバの１つ以上の出口に向かってポッドを導くために使用され得る。例えば、いくつかの変形例では、ポッドは、ポッドが媒体内で浮動または上昇する傾向があるように、それらの周辺媒体より低密度であり得る。図１６Ａの概略図に示されるように、ポッドＡ−Ｆ（ここでは多分散球体として図式的に表される）は、電極１６２０を伴う測定領域の配列を有するチャンバ１６１０内に位置する。ポッドＡ−Ｃが、ＰＤＥＰ力等により、測定領域１上に保持される一方で、ポッドＤ−Ｆは、測定領域２上に位置付けられるが、自由に循環することができる。図１６Ｂでは、チャンバ１６１０は、傾けられる。ポッドＤ−Ｆがそれらの周辺媒体より低密度であり、測定領域２上で定位置に保持されていないので、ポッドＤ−Ｆは、浮力Ｆによってチャンバから外へ上向きに導かれる。対照的に、ポッドＡ−Ｃは、測定領域１で定位置に保持され、チャンバから退出することを防止され、それによって、ポッドＡ−ＣからポッドＤ−Ｆを選別する。いくつかの変形例では、チャンバは、チャンバの異なる出口から退出するようにポッドを導くために、複数の方向に傾けられ得る。例えば、ポッドの異なる組が、段階的に解放され得、各段階で、チャンバが、異なる方向に傾いているので、自由ポッドは、異なる出口を通して退出する。
【０１２９】
いくつかの変形例では、選別は、加えて、または代替として、（例えば、１つ以上の流体ポンプ、ピペット採取作用、および／または他の好適な圧力源等の圧力源を介して）流動流をチャンバの中に導入し、チャンバから自由ポッドを洗い流すことを含み得る。流動流は、特定の出口に向かってポッドを導くように、種々の好適な場所に位置付けられ得る。いくつかの変形例では、ポッドの異なる組が、段階的に解放され得、各段階で、異なる流動流が、異なる出口に向かって解放されたポッドを押しやる。
【０１３０】
傾斜および流動流が、任意の好適な様式でポッドを選別するために、連続して、および／または並行して使用され得ることを理解されたい。加えて、または代替として、チャンバ壁、表面エッチング、パーティション、および／またはチャンバの任意の好適な構造の特徴が、ポッドを向け直し、選別するために使用され得る。
（電極測定モデルを訓練する）
【０１３１】
上で説明されるように、いくつかの変形例では、電極測定は、好適な機械学習アルゴリズムを使用して訓練される電極測定モデルを通して、ポッド特性と関係付けられ得る。例えば、電極測定モデルは、ニューラルネットワークアルゴリズム、デシジョンツリー、ベクトルマシン等の好適な教師付きまたは教師なし機械学習アルゴリズムを使用して、訓練され得る。いくつかの変形例では、電極測定のための訓練データ（例えば、特徴ベクトル）は、１つ以上のポッドの同じ組に関する既知の特性および経験的電極測定データを含み得る。訓練データの一部を形成するポッド特性は、例えば、下で説明されるように、コンピュータビジョン技法を通して決定され得る。機械学習アルゴリズムを訓練データに適用することによって、電極測定とポッド特性との間の関係が、電極測定モデルにおいて開発され、具現化され得る。さらに、訓練された電極測定モデルは、訓練データと同じタイプの試験データ（例えば、ポッドの試験組の既知の特性および電極測定データ）を使用することによって、試験および反復され得る。
【０１３２】
図１８は、上で説明されるものに類似する電極を伴う測定領域の配列を有する検定デバイス１８１０と、検定デバイス１８１０を動作させるための制御システム１８２０（例えば、１つ以上のプロセッサを含む）とを含む検定開発システム１８００の概略図である。検定デバイス１８１０は、検定デバイス１８１０の中に導入されるポッドが、上で説明されるようなカメラおよび電極を用いて感知および／または測定され得るように、測定領域に向かって方向付けられた１つ以上のカメラ（例えば、光学画像、熱画像等を提供する）をさらに含み得る。検定デバイス１８１０は、訓練データを開発するために等、ポッドを検定デバイスの中に導入するための電気機械配置を含み得る。
【０１３３】
いくつかの変形例では、訓練データは、少なくとも部分的に検定デバイス１８１０の中に導入される少なくとも１つのポッドの電気特性（例えば、ポッドインピーダンス）を測定し、ポッドの１つ以上の画像を受信し、コンピュータビジョン技法を用いて１つ以上の画像を分析することによってポッドの少なくとも１つの特性を測定することによって、開発され得る。換言すると、ポッドが検定デバイス１８１０を通して移動すると、ポッドは、実質的にリアルタイムで電極およびカメラの両方を用いて測定され得る。例えば、好適なコンピュータビジョン技法（例えば、エッジ検出技法）が、ポッドサイズを決定し、ポッドの組内の多分散性またはサイズ相違を計算し、ポッドに関する生物学的情報（例えば、ポッド含有物）を解釈するために使用され得る。
【０１３４】
さらに、いくつかの変形例では、図１８に示される検定開発システム１８００は、加えて、または代替として、訓練データの開発のためだけではなくて、研究および／または診断目的のために、ポッドを処理するために使用され得ることを理解されたい。例えば、ポッドの電極測定およびカメラ測定の両方は、ポッドの特性を決定することにおいて確認および／または冗長性を提供するために取得され得る。
（例示的用途）
【０１３５】
本明細書に説明されるデバイスおよび方法の一例示的用途では、酵母細胞を含むポッドが、チャンバの中に導入され得る。ポッド（およびその中に含まれる酵母細胞）の電気インピーダンスが、第１の（例えば、基準）インピーダンス測定を提供するために測定され得る。ポッドの電気インピーダンスは、続いて、所定の期間後、第２のインピーダンス測定を提供するために、２度目に測定され得る。酵母細胞の成長がインピーダンスに影響を及ぼすので、第１のインピーダンス測定と第２のインピーダンス測定との差が、個々に、各ポッド内の酵母培養の成長を決定するために使用され得る。追加のインピーダンス測定が、各ポッド内の培養成長の傾向をさらに確立するために行われ得る。さらに、ポッドのほぼ全てについての情報から生成される統計データが、酵母成長軌道を決定するために使用され得る。
【０１３６】
本明細書に説明されるデバイスおよび方法の別の例示的用途では、細菌細胞を含むポッドが、チャンバの中に導入され得る。変動する濃度の水溶性抗生物質が、各ポッドの水性含有物中に溶解させられ得る。例えば、ポッドの第１の組の各々は、第１の濃度の可溶性抗生物質と、細菌とを含み得、ポッドの第２の組の各々は、第２の濃度の可溶性抗生物質と、細菌とを含み得る等。ポッドの電気インピーダンスが、第１の（例えば、基準）インピーダンス測定を提供するために測定され得る。ポッドの電気インピーダンスは、続いて、第２のインピーダンス測定を提供するために、２度目に測定され得る。細胞分裂（例えば、結果として生じる細胞数）がポッドのインピーダンスに影響を及ぼすので、第１のインピーダンス測定と第２のインピーダンス測定との差が、異なる濃度の抗生物質への細菌の多様な応答を査定するために使用され得る。追加のインピーダンス測定が、細胞分裂および抗生物質への細菌の拡張応答の傾向をさらに確立するために行われ得る。故に、検定デバイスは、例えば、抗生物質への細菌の抵抗を特性評価するために、および／または治療使用のための有効抗生物質濃度を選択するために使用され得る。
【０１３７】
本明細書に説明されるデバイスおよび方法の別の例示的用途では、異なる細胞株からの細胞を含むポッドが、チャンバの中に導入され得る。異なる細胞株は、例えば、（例えば、それらの表面上で異なるタンパク質の変異体を発現するように）遺伝子的に改変され得る。好適な薬物または他の小分子（細胞とのその相互作用が調査されている）が、細胞とともに各ポッド内に含まれ得る。例えば、ポッドの第１の組の各々は、薬物と、第１の遺伝子改変を有する細胞とを含み得、ポッドの第２の組の各々は、薬物と、第２の遺伝子改変を有する細胞とを含み得る等。ポッドの電気インピーダンスが、第１の（例えば、基準）インピーダンス測定を提供するために測定され得る。ポッドの電気インピーダンスは、続いて、第２のインピーダンス測定を提供するために、２度目に測定され得る。（例えば、薬物を吸着することの結果として、形態、凝集等を通した）細胞の応答がポッドのインピーダンスに影響を及ぼし得るので、第１のインピーダンス測定と第２のインピーダンス測定との差が、異なる種類の細胞が薬物の存在に応答する方法を査定するために使用され得る。追加のインピーダンス測定が、細胞の反応の傾向をさらに確立するために行われ得る。故に、検定デバイスは、例えば、薬物応答に対する細胞株の間の各遺伝子改変の影響を特性評価するために使用され得、これらの影響は、薬学、ヒト、植物、微生物学等の用途のためのモデルとしての役割を果たし得る。
【０１３８】
本明細書に説明されるデバイスおよび方法の別の例示的用途では、抗体でコーティングされたラテックスビーズを含むポッドが、チャンバの中に導入され得る。ビーズは、多分散であり得る。抗体は、特定の着目抗原（例えば、連鎖球菌性咽頭炎またはインフルエンザに関する検査のための抗原、前立腺癌または他のタンパク質に関する検査のための前立腺特異的抗原等）に対応し得る。患者サンプルが、着目抗原の存在の検査のために各ポッドの中に導入され得る。ポッドの電気インピーダンスが、第１の（例えば、基準）インピーダンス測定を提供するために測定され得る。いくつかの変形例では、ポッドは、ポッド内の含有物の混合を促すように攪拌され得る。ポッドの電気インピーダンスは、続いて、第２のインピーダンス測定を提供するために、２度目に測定され得る。抗体または任意の抗原の結合に起因する凝集がポッドのインピーダンスに影響を及ぼし得るので、第１のインピーダンス測定と第２のインピーダンス測定との差が、ポッドの凝集または自己集合を査定するために使用され得る。故に、検定デバイスは、例えば、着目抗原の存在のために検査し、それによって、関連付けられる症状（例えば、連鎖球菌性咽頭炎、インフルエンザ、前立腺癌等）のために患者を診断するために使用され得る。他の変形例では、第１のインピーダンス測定と第２のインピーダンス測定（ならびに任意の追加のインピーダンス測定および／またはインピーダンス測定の間に経過した時間）との差が、凝集ポッドの表面結合性質に起因するコロイド安定性を査定するために使用され得る。
【０１３９】
前述の説明は、解説の目的のために、本発明の徹底的な理解を提供するために、具体的用語を使用した。しかしながら、具体的詳細が本発明を実践するために要求されないことが、当業者に明白であろう。したがって、本発明の具体的実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的のために提示される。それらは、排他的であること、または本発明を開示される精密な形態に限定することを意図しておらず、明白なこととして、多くの修正および変形例が、上記の教示に照らして可能である。実施形態は、本発明およびその実用的用途の原理を解説するために選定および説明され、それによって、それらは、当業者が、考慮される特定の用途に適しているような種々の修正とともに本発明および種々の実施形態を利用することを可能にする。以下の請求項およびそれらの均等物は、本発明の範囲を定義することが意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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