(57)【要約】本発明は、概して、アッセイされた生体試料の１つ以上の光学特性を変更する指示薬を使用することによる、バイオアッセイを実行するためのデバイス、システム、及び方法に関する。主題の方法は、デバイスの中に導入された生体試料に対して生化学反応を実施することによって反応生成物を生成することと、反応生成物を、試料中に存在することが疑われる分析物の存在、不在、または量を示すために生体試料の光学特性の検出可能な変化を生成できる指示薬と反応させることとを含む。2020533984.tif 000003
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を含む第１の部分と、
第２の面を含む第２の部分と
を含む、バイオアッセイを実行するためのアセンブリであって、
前記第１の部分及び前記第２の部分が、複数の独立した連続流体経路を作成するために動作可能に結合されており、
前記連続流体経路が、
共通試料受取口と、
前記共通試料受取口から延在し、前記共通試料受取口と流体連通する複数の流体チャネルと、
複数の流体チャンバであって、各流体チャンバが、単一の検知領域から実質的に等距離にあり、各流体チャンバが、前記複数の流体チャネルのうちの１つの終端と流体連通する流体入口と、流体経路終端の出口ベントとを含む、前記複数の流体チャンバと
を含み、
前記第２の部分が、第１の複数のライトパイプを形成する透明な材料を含み、
各第１のライトパイプが、前記複数の流体チャンバの１つと前記単一の検知領域との間に光を透過させることができる、
前記アセンブリ。
【請求項２】
前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するガスケットであって、前記連続流体経路内に流体シールを形成するために、前記第１の部分及び前記第２の部分に動作可能に結合されている、前記ガスケット
をさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記ガスケットが、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）オーバーモールドを含む、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記ガスケットが、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項２〜３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記ガスケットが、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記第１の部分が複数の結合ハンドルをさらに含み、前記第２の部分が複数の結合ラッチをさらに含み、前記複数の結合ハンドルのそれぞれが、前記複数の結合ラッチの１つと動作可能に結合するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記第１の部分及び前記第２の部分が動作可能に結合されるとき、前記ガスケットの体積が、５％〜２５％圧縮される、請求項２〜５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の流体チャンバの各流体チャンバの前記出口ベントが、自己密封式のベント材料によって密封される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記自己密封式ベント材料が、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記自己密封式ベント材料が、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する疎水性膜であって、前記連続流体経路内に流体シールを形成するために、前記第１の部分及び前記第２の部分に動作可能に結合されている、前記疎水性膜
をさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記疎水性膜が、複数のエネルギーダイレクタを使用して、前記第１の部分及び前記第２の部分のうちの少なくとも１つに溶着されている、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記複数の流体チャンバの各流体チャンバの前記出口ベントが、前記疎水性膜によって密封される、請求項１１〜１２のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記疎水性膜がポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記疎水性膜が、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記疎水性膜が、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項１５に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記第１の部分及び前記第２の部分の少なくとも１つが射出成形されている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記第２の部分が、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィンコポリマー、ポリアミド、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１の部分及び前記第２の部分が、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１の部分及び前記第２の部分が、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する、請求項４〜５、９〜１０、１５〜１６、及び１９〜２０のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記複数の流体チャンバの少なくとも１つの体積が、前記複数の流体チャンバの他の少なくとも１つの体積と異なる、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記複数の流体チャンバのそれぞれの体積が１ｕＬと１０００ｕＬの間である、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記複数の流体チャンバのそれぞれの前記体積が約３０ｕＬである、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
前記複数の流体チャンバの少なくとも１つの流体チャンバが、乾燥または凍結乾燥した試薬を含む、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記乾燥または凍結乾燥した試薬がアッセイ試薬を含む、請求項２５に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
前記アッセイ試薬が、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
マイクロプロセッサを含む回路基板であって、前記流体チャンバに動作可能に結合されている、前記回路基板
をさらに含む、請求項１〜２７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２９】
前記回路基板が、複数の発光素子をさらに含み、各発光素子が、前記複数の流体チャンバの１つを個別に照明できる、請求項２８に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
前記複数の発光素子がＬＥＤを含む、請求項２９に記載のアセンブリ。
【請求項３１】
前記複数の発光素子がレーザーを含む、請求項２９に記載のアセンブリ。
【請求項３２】
前記第１の複数のライトパイプの各ライトパイプが、
前記複数の流体チャンバの１つと前記単一の検知領域との間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つ
を含む、
請求項２９〜３１のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項３３】
前記第２の部分が、第２の複数のライトパイプを形成する透明な材料をさらに含み、各第２のライトパイプが、前記複数の発光素子の１つと前記複数の流体チャンバの１つとの間に光を透過させることができる、請求項２９〜３２のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項３４】
前記第２の複数のライトパイプの各ライトパイプが、
複数の発光素子の１つと複数の流体チャンバの１つとの間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つ
をさらに含む、
請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項３５】
前記マイクロプロセッサが、０．０１〜１００Ｈｚに及ぶ繰り返し周波数を有する繰り返しパターンで、前記複数の発光素子のそれぞれを発光させるようにプログラムされており、前記複数の流体チャンバの１つだけが、任意の時間に照明される、請求項２９〜３４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項３６】
前記複数の流体チャンバのそれぞれが、前記パターンの各繰り返しの間、個別に照明される、請求項３５に記載のアセンブリ。
【請求項３７】
前記回路基板が、前記単一の検知領域に光学的に結合された光センサを含む、請求項２９〜３６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項３８】
前記光センサが、ＣＭＯＳチップ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトセル、及び光電子増倍管のうちの１つを含む、請求項３７に記載のアセンブリ。
【請求項３９】
前記光センサが、色の変化を検出するように構成されている、請求項３７〜３８のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項４０】
前記光センサが、吸光度の変化を検出するように構成されている、請求項３７〜３９のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項４１】
前記回路基板が、リング形状を含む加熱素子をさらに含み、前記加熱素子が、前記複数の流体チャンバを加熱するように構成されている、請求項２８〜４０のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項４２】
リング形状を含む熱パッドであって、前記加熱素子から前記複数の流体チャンバに熱を伝えるように構成されている、前記熱パッド
をさらに含む、請求項４１に記載のアセンブリ。
【請求項４３】
前記回路基板が、温度センサをさらに含む、請求項４１〜４２のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項４４】
前記回路基板が、電子結果表示機構をさらに含む、請求項２８〜４３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項４５】
前記マイクロプロセッサが、前記光センサから受信した信号を分析するようにプログラムされている、請求項３７〜４０のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項４６】
前記マイクロプロセッサが、前記加熱素子に送信される信号を生成するようにプログラムされている、請求項４１〜４３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項４７】
前記マイクロプロセッサが、前記温度センサから受信した信号を分析するようにプログラムされている、請求項４３に記載のアセンブリ。
【請求項４８】
前記マイクロプロセッサが、前記電子結果表示機構に送信される信号を生成するようにプログラムされている、請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項４９】
前記バイオアッセイが診断テストである、請求項５４〜４８のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５０】
前記複数の流体チャネルが、前記共通試料受取口から放射状に延在する、請求項１〜４９のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５１】
前記複数の流体チャンバが、前記単一の検知領域の回りに放射状に配置されている、請求項１〜５０のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５２】
前記第１の複数のライトパイプが、前記単一の検知領域の回りに放射状に配置されている、請求項１〜５１のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５３】
前記単一の検知領域が、前記第２の部分の中心にまたは中心の近くに位置する、請求項１〜５２のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５４】
前記第１の面が放射対称性である、請求項１〜５３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５５】
前記第２の面が放射対称性である、請求項１〜５４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項５６】
第１の面を含む第１の部分と、
第２の面を含む第２の部分と
を含むアセンブリであって、
前記第１の部分及び前記第２の部分が、複数の独立した連続流体経路を作成するために動作可能に結合されており、
前記連続流体経路が、
共通試料受取口と、
前記共通試料受取口から延在し、前記共通試料受取口と流体連通する複数の流体チャネルと、
複数の流体チャンバであって、各流体チャンバが、単一の検知領域から実質的に等距離にあり、各流体チャンバが、前記複数の流体チャネルのうちの１つの終端と流体連通する流体入口と、材料によって密封される、流体経路終端の出口ベントとを含む、前記複数の流体チャンバと
を含み、
前記第２の部分が、第１の複数のライトパイプを形成する透明な材料を含み、
各第１のライトパイプが、前記複数の流体チャンバの１つと前記単一の検知領域との間に光を透過させることができる、
前記アセンブリ；ならびに
前記流体チャンバに動作可能に結合された回路基板であって、
前記回路基板が、
マイクロプロセッサと、
複数の発光素子であって、各発光素子が、前記複数の流体チャンバの１つを個別に照明できる、前記複数の発光素子と、
前記単一の検知領域に光学的に結合された光センサと、
リング形状を含む加熱素子であって、前記複数の流体チャンバを加熱するように構成された、前記加熱素子と、
温度センサと、
電子結果表示機構と
を含み、
前記マイクロプロセッサが、繰り返し周波数での繰り返しパターンで、前記複数の発光素子のそれぞれを発光させるようにプログラムされており、前記複数の流体チャンバの１つだけが、任意の時間に照明され、前記マイクロプロセッサが、前記光センサから受信した信号を分析し、前記加熱素子に送信される信号を生成し、前記温度センサから受信した信号を分析し、かつ前記電子結果表示機構に送信される信号を生成するようにさらにプログラムされている、
前記回路基板
を含む、バイオアッセイを実行するためのシステム。
【請求項５７】
前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するガスケットであって、前記連続流体経路内に流体シールを形成するために、前記第１の部分及び前記第２の部分に動作可能に結合されている、前記ガスケット
をさらに含む、請求項５６に記載のシステム。
【請求項５８】
前記ガスケットが、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）オーバーモールドを含む、請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
前記ガスケットが、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項５７〜５８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６０】
前記ガスケットが、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６１】
前記第１の部分が複数の結合ハンドルをさらに含み、前記第２の部分が複数の結合ラッチをさらに含み、前記複数の結合ハンドルのそれぞれが、前記複数の結合ラッチの１つと動作可能に結合するように構成されている、請求項５６〜６０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６２】
前記第１の部分及び前記第２の部分が動作可能に結合されるとき、前記ガスケットの体積が、５％〜２５％圧縮される、請求項５７〜６０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６３】
前記複数の流体チャンバの各流体チャンバの前記出口ベントを密封する前記材料が、自己密封式のベント材料である、請求項５６〜６２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６４】
前記自己密封式ベント材料が、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記自己密封式ベント材料が、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項６４に記載のシステム。
【請求項６６】
前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する疎水性膜であって、前記連続流体経路内に流体シールを形成するために、前記第１の部分及び前記第２の部分に動作可能に結合されている、前記疎水性膜
をさらに含む、請求項５６に記載のシステム。
【請求項６７】
前記疎水性膜が、複数のエネルギーダイレクタを使用して、前記第１の部分及び前記第２の部分のうちの少なくとも１つに溶着されている、請求項６６に記載のシステム。
【請求項６８】
前記複数の流体チャンバの各流体チャンバの前記出口ベントが、前記疎水性膜によって密封される、請求項６６〜６７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６９】
前記疎水性ベント材料がポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項６６〜６８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７０】
前記疎水性膜が、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項６６〜６９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７１】
前記疎水性膜が、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項７０に記載のシステム。
【請求項７２】
前記第１の部分及び前記第２の部分の少なくとも１つが射出成形されている、請求項５６〜７１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７３】
前記第２の部分が、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィンコポリマー、ポリアミド、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項５６〜７２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７４】
前記第１の部分及び前記第２の部分が、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥されている、請求項５６〜７３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７５】
前記第１の部分及び前記第２の部分が、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥されている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７６】
前記アセンブリが１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する、請求項５９〜６０、６４〜６５、７０〜７１、及び７４〜７５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７７】
前記複数の流体チャンバの少なくとも１つの体積が、前記複数の流体チャンバの他の少なくとも１つの体積と異なる、請求項５６〜７６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７８】
前記複数の流体チャンバのそれぞれの体積が１ｕＬと１０００ｕＬの間である、請求項５６〜７６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７９】
前記複数の流体チャンバのそれぞれの前記体積が約３０ｕＬである、請求項７８に記載のシステム。
【請求項８０】
前記複数の流体チャンバの少なくとも１つの流体チャンバが、乾燥または凍結乾燥した試薬を含む、請求項５６〜７９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８１】
前記乾燥または凍結乾燥した試薬がアッセイ試薬を含む、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８２】
前記アッセイ試薬が、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む、請求項８１に記載のシステム。
【請求項８３】
前記繰り返し周波数が０．０１〜１００Ｈｚに及ぶ、請求項５６〜８２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８４】
前記複数の流体チャンバのそれぞれが、前記パターンの各繰り返しの間、個別に照明される、請求項５６〜８３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８５】
前記光センサが、ＣＭＯＳチップ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトセル、及び光電子増倍管のうちの１つを含む、請求項５６〜８４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８６】
前記光センサが、色の変化を検出するように構成されている、請求項５６〜８５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８７】
前記光センサが、吸光度の変化を検出するように構成されている、請求項５６〜８６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８８】
リング形状を含む熱パッドであって、前記加熱素子から前記複数の流体チャンバに熱を伝えるように構成されている、前記熱パッド
をさらに含む、請求項５６〜８７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８９】
前記バイオアッセイが診断テストである、請求項５６〜８８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９０】
前記複数の発光素子がＬＥＤを含む、請求項５６〜８９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９１】
前記複数の発光素子がレーザーを含む、請求項５６〜８９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９２】
前記第１の複数のライトパイプの各ライトパイプが、
前記複数の流体チャンバの１つと前記単一の検知領域との間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つ
をさらに含む、
請求項５６〜９１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９３】
前記第２の部分が、第２の複数のライトパイプを形成する透明な材料をさらに含み、各第２のライトパイプが、前記複数の発光素子の１つと前記複数の流体チャンバの１つとの間に光を透過させることができる、請求項５６〜９２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９４】
前記第２の複数のライトパイプの各ライトパイプが、
複数の発光素子の１つと複数の流体チャンバの１つとの間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つ
をさらに含む、
請求項９３に記載のシステム。
【請求項９５】
前記複数の流体チャネルが、前記共通試料受取口から放射状に延在する、請求項５６〜９４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９６】
前記複数の流体チャンバが、前記単一の検知領域の回りに放射状に配置されている、請求項５６〜９５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９７】
前記第１の複数のライトパイプが、前記単一の検知領域の回りに放射状に配置されている、請求項５６〜９６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９８】
前記単一の検知領域が、前記第２の部分の中心にまたは中心の近くに位置する、請求項５６〜９７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９９】
前記第１の面が放射対称性である、請求項５６〜９８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１００】
前記第２の面が放射対称性である、請求項５６〜９８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０１】
核酸増幅試料の１つ以上の特徴を、前記試料の、変更された光学特性に基づいて決定する方法であって、
核酸を含む生体試料を提供することと、
試料溶液を作製するために、前記生体試料を光学特性変更試薬溶液と混ぜ合わせることと、
前記試料溶液を、請求項５６〜１００のいずれか１項に記載の前記共通試料受取口の中に挿入することと、
前記試料溶液の少なくとも一部分を、前記共通試料受取口の中から前記複数の延在する流体チャンバの中へと、前記複数の流体チャネルの終端の中から、請求項５６〜１００のいずれか１項に記載の前記複数の流体チャンバの前記流体入口の中へと送ることであって、前記流体チャネルがアッセイ試薬を含み、それによって核酸反応混合物を生成する、前記送ることと、
前記反応混合物を、請求項５６〜１００のいずれか１項に記載の前記加熱素子で加熱することであって、前記加熱することが、前記生体試料中に存在する前記核酸と前記アッセイ試薬とを使用した核酸増幅反応を促進し、前記反応が、増幅された核酸及び複数のプロトンを生成する、前記加熱することと、
前記プロトンを前記光学特性変更試薬と反応させることであって、前記反応させることが、前記生体試料中の疑われる分析物の存在を示す、変更された光学特性の検出を可能にするために、前記光学特性変更試薬の光学特性を変更することができる、前記反応させることと、
請求項５６〜１００のいずれか１項に記載の前記マイクロプロセッサを使用して、前記繰り返し周波数での前記繰り返しパターンで、前記複数の発光素子のそれぞれを発光させることと、
請求項５６〜１００のいずれか１項に記載の前記光センサを使用して、前記試料の１つ以上の特徴を、前記変更された光学特性に基づいて決定することと、
請求項５６〜１００のいずれか１項に記載の前記電子結果表示機構を使用して、前記決定された特徴を表示することと
を含む、前記方法。
【請求項１０２】
各発光素子が、前記複数の流体チャンバの１つを個別に照明する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
前記複数の流体チャンバのそれぞれが、前記繰り返しパターンの各繰り返しの間、個別に照明される、請求項１０１〜１０２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０４】
前記複数の発光素子のそれぞれによって発せられる光が、請求項９３〜９４のいずれか１項に記載の前記第２の複数のライトパイプを通って前記複数の流体チャンバに伝えられる、請求項１０１〜１０３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０５】
前記複数の発光素子のそれぞれによって発せられる前記光が、前記第２の複数のライトパイプの中に位置する１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つを使用して、前記第２の複数のライトパイプを通って前記複数の流体チャンバに伝えられる、請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
前記複数の発光素子のそれぞれによって発せられる前記光が、前記第２の部分の前記第１の複数のライトパイプを通して前記光センサに伝えられる、請求項１０１〜１０５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０７】
前記複数の発光素子のそれぞれによって発せられる前記光が、前記第１の複数のライトパイプの中に位置する１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つを使用して、前記第１の複数のライトパイプを通して前記光センサに伝えられる、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記繰り返しパターンで前記複数の発光素子のそれぞれを発光させることが、前記複数の流体チャンバの１つだけが任意の時間に照明されるように、複数の発光素子のそれぞれを異なった別個の時間に発光させることをさらに含む、請求項１０１〜１０７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０９】
前記反応混合物を前記加熱素子で加熱することが、前記マイクロプロセッサによって生成された信号を前記加熱素子に送信することをさらに含む、請求項１０１〜１０８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１０】
前記光センサを使用して、前記試料の１つ以上の特徴を決定することが、前記光センサから受信した信号を前記マイクロプロセッサが分析することをさらに含む、請求項１０１〜１０９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１１】
請求項５６〜１００のいずれか１項に記載の前記温度センサから信号を受信することと、前記マイクロプロセッサを使用して、前記温度センサから受信した前記信号を分析することとをさらに含む、請求項１０１〜１１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１２】
前記電子結果表示機構を使用して、前記決定された特徴を表示することが、前記マイクロプロセッサによって生成された信号を前記電子結果表示機構に送信することをさらに含む、請求項１０１〜１１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１３】
前記第１の部分及び前記第２の部分を、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１０１〜１１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１４】
前記第１の部分及び前記第２の部分を、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
請求項６３に記載の前記自己密封式ベント材料を、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１０１〜１１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１６】
前記自己密封式ベント材料を、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
請求項５７〜５８のいずれか１項に記載の前記ガスケットを、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１０１〜１１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１８】
前記ガスケットを、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
請求項６６〜６９のいずれか１項に記載の前記疎水性膜を、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１０１〜１１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２０】
前記疎水性膜を、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記繰り返し周波数が０．０１〜１００Ｈｚに及ぶ、請求項１０１〜１１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２２】
前記光センサを使用して、前記試料の１つ以上の特徴を決定することが、前記光センサを使用して、前記試料の色の変化を検出することをさらに含む、請求項１０１〜１２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２３】
前記光センサを使用して、前記試料の１つ以上の特徴を決定することが、前記光センサを使用して、前記試料の吸光度の変化を検出することをさらに含む、請求項１０１〜１２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２４】
前記光学特性変更試薬溶液が液体バッファを含む、請求項１０１〜１２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２５】
前記アッセイ試薬が、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む、請求項１０１〜１２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２６】
前記アッセイ試薬が、乾燥または凍結乾燥されている、請求項１０１〜１２５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
序論
バイオアッセイは、生体試料の１つ以上の特徴を決定するために使用される。係るアッセイは、生体試料中の１つ以上の分析物の存在、量、及び機能活性を定性的に評価する、及び／または定量的に測定することができる。係る評価はアッセイ内で発生する変化または変化の欠如に基づいて行うことができる。例えば、生体試料上で実行されたアッセイ反応に続く指示薬の透過率及び／または色の変化は、試料中に存在することが疑われる分析物の存在、不在、または量等の試料の１つ以上の特徴が評価されていることを示す。
【背景技術】
【０００２】
背景
大部分のバイオアッセイシステムは、分析のため高価な計装に頼っている。非常に頻繁に、この分析は、反応体積の中の吸光度または蛍光性等の光学特性の変化を経時的に検出することを伴う。これらの光学特性信号は次いで分析され、多くの場合健康管理または病気の診断のためにバイオアッセイの中の分析物について判断が下される。医療費の増加に伴い、例えばポイントオブケアクリニック、薬局、または家庭において等、従来の実験室の環境の外で使用できる低コストの診断装置を開発することに対する多大な関心がある。さらに、試料調製のワークフロー及び（例えば、比色分析に頼ることによって）結果分析を簡略化し、（例えば、精製要件の排除）、バイオアッセイをこれらの環境にとって理想的にする多くのバイオアッセイの化学的性質が利用できるようになってきた。しかしながら、同時に反応温度を調節しながら、反応体積中の光学的な変化の正確な測定を可能にするための低コスト計装の設計には重要な課題が残っている。
【発明の概要】
【０００３】
概要
開示された本主題は、概して、アッセイされた生体試料の１つ以上の光学特性を変更する指示薬を使用する、バイオアッセイを実行するためのデバイス及びシステムに関する。主題の方法は、デバイスの中に導入された試料に対して生化学反応を実施することによって反応生成物を生成することと、反応生成物を、試料中に存在することが疑われる分析物の存在、不在、または量を示すために試料の光学特性の検出可能な変化を生成できる指示薬と反応させることとを含む。
【０００４】
一態様では、本開示は、バイオアッセイを実行するためのアセンブリを提供する。一部の実施形態では、アセンブリは、第１の面を含む第１の部分、及び第２の面を含む第２の部分を含む。第１の部分及び第２の部分は、複数の独立した連続流体経路を作成するために動作可能に結合される場合がある。特定の実施形態において、連続流体経路は、１つの共通試料受取口、複数の流体チャネル、及び複数の流体チャンバを含む。追加の実施形態では、複数の流体チャンバの各流体チャンバは、単一の検知領域から実質的に等距離である場合がある。本明細書で使用するように、「実質的に等距離」は、複数の流体チャンバの各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離が、複数の流体チャンバの他の各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離と、わずか＋／−２５％しか異ならないことを意味する。一部の態様では、複数の流体チャネルは共通試料受取口から延在する場合があり、共通試料受取口と流体連通する場合がある。複数の流体チャンバの各流体チャネルは、終端を含む場合がある。さらに追加の態様では、各流体チャンバは、複数の流体チャネルのうちの１つの終端と流体連通する流体入口を含む場合がある。また、各流体チャンバは、流体経路終端に出口ベントを含む場合もある。一部の実施形態では、アセンブリの第２の部分は、第１の複数のライトパイプを形成する透明な材料を含む場合がある。追加の実施形態では、第１の複数のライトパイプの各ライトパイプは、複数の流体チャンバの１つと単一の検知領域との間に光を透過させることができる場合がある。
【０００５】
アセンブリの追加の実施形態では、アセンブリは、第１の部分と第２の部分との間に位置するガスケットをさらに含む場合がある。係る実施形態では、ガスケットは、連続流体経路内に流体シールを形成するために、第１の部分及び第２の部分に動作可能に結合される場合がある。追加の実施形態では、ガスケットは、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）オーバーモールドを含む場合がある。ガスケットは、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代わりに、ガスケットは、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。ガスケットのこの予備乾燥に基づき、アセンブリは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。一部の実施形態では、ガスケットの体積は、アセンブリの第１の部分及び第２の部分が動作可能に結合されるとき、５％〜２５％、圧縮される場合がある。
【０００６】
特定の態様では、バイオアッセイは診断テストである。アセンブリの一部の実施形態では、第１の部分は複数の結合ハンドルをさらに含む可能性があり、第２の部分は複数の結合ラッチをさらに含む可能性がある。追加の実施形態では、複数の結合ハンドルのそれぞれは、複数の結合ラッチの１つと動作可能に結合するように構成される場合がある。
【０００７】
アセンブリの追加の実施形態では、各流体チャンバの出口ベントは、自己密封式のベント材料によって密封される場合がある。自己密封式のベント材料は、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代わりに、自己密封式ベント材料は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。自己密封式のベント材料のこの予備乾燥に基づき、アセンブリは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【０００８】
一部の実施形態では、アセンブリは、第１の部分と第２の部分との間に位置する疎水性膜をさらに含む。特定の実施形態では、疎水性膜は、連続流体経路内に流体シールを形成するために、第１の部分及び第２の部分に動作可能に結合される。追加の実施形態では、疎水性膜は、複数のエネルギーダイレクタを使用して、第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つに溶着され得る。さらに追加の実施形態では、各流体チャンバの出口ベントは、疎水性膜によって密封される。疎水成膜は、ポリテトラフルオロエチレンを含む場合がある。疎水性膜は、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代わりに、疎水性膜は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。疎水性膜のこの予備乾燥に基づき、アセンブリは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【０００９】
アセンブリの特定の実施形態では、第１の部分及び／または第２の部分は、射出成形される場合がある。一部の実施形態では、第２の部分は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィンコポリマー、及びポリアミド、ならびにそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む。第１の部分及び第２の部分は、一部の実施形態では０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代替実施形態では、第１の部分及び第２の部分は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。第１の部分及び第２の部分のこの予備乾燥に基づき、アセンブリは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【００１０】
複数の流体チャンバの少なくとも１つの体積は、アセンブリの一部の実施形態では、複数の流体チャンバの他の少なくとも１つの体積と異なる場合がある。代替実施形態では、複数の流体チャンバのそれぞれの体積は、１ｕＬと１１００ｕＬとの間である場合がある。追加の実施形態では、複数の流体チャンバのそれぞれの体積は、同じである。さらに追加の実施形態では、複数の流体チャンバのそれぞれの体積は、約３０ｕＬである。
【００１１】
アセンブリの特定の態様では、複数の流体チャンバの少なくとも１つの流体チャンバは、乾燥した試薬を含む。特定の態様では、乾燥した試薬は凍結乾燥した試薬である。乾燥または凍結乾燥した試薬は、試料に対してアッセイ反応を実施するための試薬を含む場合がある。一部の実施形態では、アッセイ試薬は、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む。
【００１２】
アセンブリは、一部の実施形態では、流体チャンバに動作可能に結合された回路基板をさらに含む場合がある。追加の実施形態では、回路基板は、マイクロプロセッサをさらに含む場合がある。回路基板は、複数の発光素子を含む場合があり、各発光素子は、複数の流体チャンバの１つを個別に照明できる。一部の実施形態では、複数の発光素子はＬＥＤを含む場合がある。代替実施形態では、複数の発光素子はレーザーを含む場合がある。一部の実施形態では、マイクロプロセッサは、０．０１〜１００Ｈｚに及ぶ繰り返し周波数を有する繰り返しパターンで、複数の発光素子のそれぞれを発光させるようにプログラムされ、複数の流体チャンバの１つだけが、任意の時間に照明される。追加の実施形態では、複数の流体チャンバのそれぞれは、パターンの各繰り返しの間、個別に照明される。
【００１３】
アセンブリの一部の実施形態では、回路基板は、単一の検知領域に光学的に結合された光センサを含む。光センサは、ＣＭＯＳチップ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトセル、及び光電子増倍管のうちの１つを含む場合がある。一部の実施形態では、光センサは、色の変化を検出するように構成される。追加の実施形態では、光センサは、吸光度の変化を検出するように構成される。マイクロプロセッサは、光センサから受信した信号を分析するようにプログラムされる場合がある。
【００１４】
アセンブリの回路基板は、一部の実施形態では、リング形状を含む加熱素子をさらに含む場合がある。追加の実施形態では、加熱素子は、複数の流体チャンバを加熱するように構成される場合がある。マイクロプロセッサは、加熱素子に送信される信号を生成するようにプログラムされる場合がある。また、回路基板は、リング形状を含む熱パッドを含む場合もあり、熱パッドは、加熱素子から複数の流体チャンバに熱を伝えるように構成される。さらに、回路基板は、温度センサを含む場合がある。マイクロプロセッサは、温度センサから受信した信号を分析するようにプログラムされる場合がある。
【００１５】
アセンブリの回路基板は、電子結果表示機構を含む場合もある。マイクロプロセッサは、複数の流体チャンバの１つ以上で実施されるアッセイ反応の結果を簡略にかつ明確に示すために、一部の実施形態では、電子結果表示機構に送信される信号を生成するようにプログラムされる場合がある。
【００１６】
一部の態様は、第１の複数のライトパイプの各ライトパイプは、複数の流体チャンバの１つと単一の検知領域との間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つを含む。追加の実施形態では、アセンブリの第２の部分は、第２の複数のライトパイプを形成する透明な材料をさらに含み、それぞれが、複数の発光素子の１つと複数の流体チャンバの１つとの間に光を透過させることができる。さらに追加の実施形態では、第２の複数のライトパイプの各ライトパイプは、複数の発光素子の１つと複数の流体チャンバの１つとの間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つをさらに含む。
【００１７】
開示されたアセンブリの特定の実施形態では、複数の流体チャネルは、共通試料受取口から放射状に延在する。さらに、複数の流体チャンバの各流体チャンバは、単一の検知領域の回りに放射状に配置される場合がある。特定の態様では、第１の複数のライトパイプは、単一の検知領域の回りに放射状に配置される。追加の態様では、単一の検知領域は、第２の部分の特定の領域にまたは特定の領域の近くに位置する。一部の態様は、中心領域は、複数の流体チャンバの場所に対して画定される。第１の面及び／または第２の面は、開示されるアセンブリの一部の実施形態では、放射対称性である場合がある。
【００１８】
別の態様では、本開示は、バイオアッセイを実行するためのシステムを提供する。一部の実施形態では、システムは、アセンブリ及び回路基板を含む。アセンブリは、第１の面を含む第１の部分、及び第２の面を含む第２の部分を含む場合がある。第１の部分及び第２の部分は、複数の独立した連続流体経路を作成するために動作可能に結合される場合がある。特定の実施形態では、連続流体経路は、１つの共通試料受取口、複数の流体チャネル、及び複数の流体チャンバを含む。一部の態様では、複数の流体チャネルは共通試料受取口から延在する場合があり、共通試料受取口と流体連通する場合がある。追加の実施形態では、複数の流体チャンバの各流体チャンバは、単一の検知領域から実質的に等距離である場合がある。本明細書で使用するように、「実質的に等距離」は、複数の流体チャンバの各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離が、複数の流体チャンバの他の各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離と、わずか＋／−２５％しか異ならないことを意味する。複数の流体チャンバの各流体チャネルは、終端を含む場合がある。さらに追加の態様では、各流体チャンバは、複数の流体チャネルのうちの１つの終端と流体連通する流体入口を含む場合がある。また、各流体チャンバは、流体経路終端に出口ベントを含む場合もある。一部の実施形態では、アセンブリの第２の部分は、第１の複数のライトパイプを形成する透明な材料を含む場合がある。追加の実施形態では、第１の複数のライトパイプの各ライトパイプは、複数の流体チャンバの１つと単一の検知領域との間に光を透過させることができる場合がある。
【００１９】
一部の実施形態では、システムの回路基板は、アセンブリの流体チャンバに結合され、マイクロプロセッサ、複数の発光素子、光センサ、加熱素子、温度センサ、及び電子結果表示機構を含む。特定の態様では、複数の発光素子の各発光素子は、アセンブリの複数の流体チャンバの１つを個別に照明できる。追加の態様では、光センサは、単一の検知領域に光学的に結合される。加熱素子は、リンク形状を含む場合があり、アセンブリの複数の流体チャンバを加熱するように構成される場合がある。特定の実施形態では、マイクロプロセッサは、繰り返し周波数での繰り返しパターンで、複数の発光素子のそれぞれを発光させるようにプログラムされ、複数の流体チャンバの１つだけが、任意の時間に照明される。追加の実施形態では、マイクロプロセッサは、光センサから受信した信号を分析し、加熱素子に送信される信号を生成し、温度センサから受信した信号を分析し、電子結果表示機構に送信される信号を生成するようにさらにプログラムされる。一部の実施形態では、電子結果表示機構に送信された信号は、ディスプレイに複数の流体チャンバのうちの１つ以上で実施されるアッセイ反応の結果を簡略にかつ明確に示させる。
【００２０】
システムの追加の実施形態では、システムは、第１の部分と第２の部分との間に位置するガスケットをさらに含む場合がある。係る実施形態では、ガスケットは、連続流体経路内に流体シールを形成するために、第１の部分及び第２の部分に動作可能に結合される場合がある。追加の実施形態では、ガスケットは、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）オーバーモールドを含む場合がある。ガスケットは、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代わりに、ガスケットは、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。ガスケットのこの予備乾燥に基づき、システムは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。一部の実施形態では、ガスケットの体積は、システムの第１の部分及び第２の部分が動作可能に結合されるとき、５％〜２５％、圧縮される場合がある。
【００２１】
特定の態様では、バイオアッセイは診断テストである。システムの一部の実施形態では、第１の部分は複数の結合ハンドルをさらに含む場合があり、第２の部分は複数の結合ラッチをさらに含む場合がある。追加の実施形態では、複数の結合ハンドルのそれぞれは、複数の結合ラッチの１つと動作可能に結合するように構成される場合がある。
【００２２】
システムの追加の実施形態では、各流体チャンバの出口ベントは、自己密封式のベント材料によって密封される場合がある。自己密封式のベント材料は、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代わりに、自己密封式ベント材料は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。自己密封式のベント材料のこの予備乾燥に基づき、システムは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【００２３】
一部の実施形態では、システムは、第１の部分と第２の部分との間に位置する疎水性膜をさらに含む。特定の実施形態では、疎水性膜は、連続流体経路内に流体シールを形成するために、第１の部分及び第２の部分に動作可能に結合される。追加の実施形態では、疎水性膜は、複数のエネルギーダイレクタを使用して、第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つに溶着され得る。さらに追加の実施形態では、各流体チャンバの出口ベントは、疎水性膜によって密封される。疎水成膜は、ポリテトラフルオロエチレンを含む場合がある。疎水性膜は、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代わりに、疎水性膜は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。疎水性膜のこの予備乾燥に基づき、システムは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【００２４】
システムの特定の実施形態では、第１の部分及び／または第２の部分は、射出成形される場合がある。一部の実施形態において、第２の部分は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィンコポリマー、ポリアミド、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む。第１の部分及び第２の部分は、一部の実施形態では０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代替実施形態では、第１の部分及び第２の部分は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。第１の部分及び第２の部分のこの予備乾燥に基づき、システムは、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【００２５】
複数の流体チャンバの少なくとも１つの体積は、システムの一部の実施形態では、複数の流体チャンバの他の少なくとも１つの体積と異なる場合がある。代替実施形態では、複数の流体チャンバのそれぞれの体積は、１ｕＬと１１００ｕＬとの間である場合がある。追加の実施形態では、複数の流体チャンバのそれぞれの体積は、約３０ｕＬである。
【００２６】
システムの特定の態様では、複数の流体チャンバの少なくとも１つの流体チャンバは、乾燥した試薬を含む。一部の実施形態では、乾燥した試薬は凍結乾燥した試薬である。乾燥または凍結乾燥した試薬は、試料に対してアッセイ反応を実施するための試薬を含む場合がある。一部の実施形態では、アッセイ試薬は、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む。
【００２７】
一部の実施形態では、複数の発光素子はＬＥＤを含む場合がある。代替実施形態では、複数の発光素子はレーザーを含む場合がある。一部の実施形態では、マイクロプロセッサは、０．０１〜１００Ｈｚに及ぶ繰り返し周波数を有する繰り返しパターンで、複数の発光素子を発光させるようにプログラムされる。追加の実施形態では、複数の流体チャンバのそれぞれは、パターンの各繰り返しの間、個別に照明される。
【００２８】
システムの一部の実施形態では、光センサは、ＣＭＯＳチップ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトセル、及び光電子増倍管のうちの１つを含む場合がある。一部の実施形態では、光センサは、色の変化を検出するように構成される。追加の実施形態では、光センサは、吸光度の変化を検出するように構成される。
【００２９】
一部の実施形態では、回路基板は、リング形状を含む熱パッドを含む場合もあり、熱パッドは、加熱素子から複数の流体チャンバに熱を伝えるように構成される。
【００３０】
一部の態様では、第１の複数のライトパイプの各ライトパイプは、複数の流体チャンバの１つと単一の検知領域との間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つを含む。追加の実施形態では、システムの第２の部分は、第２の複数のライトパイプを形成する透明な材料をさらに含み、それぞれが、複数の発光素子の１つと複数の流体チャンバの１つとの間に光を透過させることができる。さらに追加の実施形態では、第２の複数のライトパイプの各ライトパイプは、複数の発光素子の１つと複数の流体チャンバの１つとの間に光を導くように構成された、１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つをさらに含む。
【００３１】
開示されたシステムの特定の実施形態では、複数の流体チャネルは、共通試料受取口から放射状に延在する。さらに、複数の流体チャンバは、単一の検知領域の回りに放射状に配置される場合がある。特定の態様では、第１の複数のライトパイプは、単一の検知領域の回りに放射状に配置される。追加の態様では、単一の検知領域は、第２の部分の中心領域にまたは中心領域の近くに位置する。一部の態様は、中心領域は、複数の流体チャンバの場所に対して画定される。第１の面及び／または第２の面は、開示されるシステムの一部の実施形態では、放射対称性である場合がある。
【００３２】
さらに別の態様では、本開示は、核酸増幅試料の１つ以上の特徴を、前記試料の、変更された光学特性に基づいて決定する方法を提供する。一部の実施形態では、方法は、核酸を含む生体試料を提供することと、試料溶液を作製するために生体試料を光学特性変更試薬溶液と混ぜ合わせることと、試料溶液を上述のシステムの共通試料受取口に挿入することと、試料溶液の少なくとも一部分を上述のシステムの複数の流体チャンバの流体入口に送ることであって、流体チャンバがアッセイ試薬を含み、それにより核酸反応混合物を生成する、前記送ることと、反応混合物を上述のシステムの加熱素子で加熱することであって、反応が、増幅した核酸及び複数のプロトンを生成する、前記加熱することと、プロトンを光学特性変更試薬と反応させることであって、前記反応させることが、生体試料中の疑われる分析物の存在を示す、変更された光学特性の検出を可能にするために、光学特性変更試薬の光学特性を変更することができる、前記反応させることと、上述のシステムのマイクロプロセッサを使用して、繰り返し周波数での繰り返しパターンで複数の発光素子のそれぞれを発光させることと、上述のシステムの光センサを使用して、試料の１つ以上の特徴を、変更された光学特性に基づいて決定することと、上述のシステムの電子結果表示機構を使用して、複数の流体チャンバの１つ以上で実施された反応の結果を簡略にかつ明確に示すこととを含む。一部の実施形態では、試料溶液の少なくとも一部分を複数の流体チャンバの流体入口に送ることは、試料溶液の少なくとも一部分を、共通試料受取口の中から複数の延在する流体チャネルの中へと、及び複数の流体チャネルの終端の中から複数の流体チャンバの流体入口の中へと送ることをさらに含む。追加の実施形態では、反応混合物を加熱することは、生体試料中に存在する核酸とアッセイ試薬とを使用した核酸増幅反応を促進し、それによって増幅された核酸及び複数のプロトンを生成する。
【００３３】
方法の一部の実施形態では、各発光素子は、複数の流体チャンバの１つを個別に照明する。さらに、複数の流体チャンバのそれぞれは、繰り返しパターンの各繰り返しの間、個別に照明される場合がある。追加の態様では、繰り返し周波数で複数の発光素子のそれぞれを発光させることは、複数の流体チャンバの１つだけが任意の時間に照明されるように、複数の発光素子のそれぞれを異なった別個の時間に発光させることをさらに含む。一部の実施形態では、繰り返し周波数は０．０１〜１００Ｈｚに及ぶ。
【００３４】
方法の特定の態様では、複数の発光素子のそれぞれによって発せられる光は、上述のシステムの第２の複数のライトパイプを通って複数の流体チャンバに透過される。さらに追加の実施形態では、複数の発光素子のそれぞれによって発せられる光は、第２の複数のライトパイプの中に位置する１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つを使用して、第２の複数のライトパイプを通って複数の流体チャンバに透過される。さらに、複数の発光素子のそれぞれによって発せられる光は、上述のシステムの第２の部分の第１の複数のライトパイプを通して光センサに透過される場合がある。さらに、複数の発光素子のそれぞれによって発せられる光は、第１の複数のライトパイプの中に位置する１つ以上の反射面及び１つ以上の屈折面のうちの少なくとも１つを使用して、第１の複数のライトパイプを通して光センサに透過される場合がある。
【００３５】
一部の態様では、反応混合物を加熱素子で加熱することは、マイクロプロセッサによって生成された信号を加熱素子に送信することをさらに含む。さらに、光センサを使用して、試料の１つ以上の特徴を決定することは、光センサから受信した信号をマイクロプロセッサが分析することをさらに含む場合がある。さらに、方法は、上述のシステムの温度センサから信号を受信することと、マイクロプロセッサを使用して、温度センサから受信した信号を分析することとをさらに含む場合がある。方法の追加の態様では、電子結果表示機構を使用して、決定された特徴を表示することは、複数の流体チャンバの１つ以上で実施される反応の結果を簡略にかつ明確に示すために、マイクロプロセッサによって生成された信号を電子結果表示機構に送信することをさらに含む。
【００３６】
特定の実施形態では、光センサを使用して、試料の１つ以上の特徴を決定することは、光センサを使用して、試料の色の変化を検出することをさらに含む。追加の実施形態では、光センサを使用して、試料の１つ以上の特徴を決定することは、光センサを使用して、試料の吸光度の変化を検出することをさらに含む。
【００３７】
一部の実施形態では、方法は、上述のシステムの自己密封式ベント材料、第１の部分及び第２の部分、疎水性膜、及び／またはガスケットを０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む。代わりに、方法は、上述のシステムの自己密封式ベント材料、第１の部分及び第２の部分、疎水性膜、及び／またはガスケットを多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥させることをさらに含む場合がある。
【００３８】
方法の一部の実施形態では、光学特性変更試薬溶液は液体バッファを含む。さらに、アッセイ試薬は、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む場合がある。方法の追加の実施形態では、アッセイ試薬は乾燥され、凍結乾燥した試薬を含む場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本願は、添付の図面と併せて読まれるときにさらに理解される。主題を例示する目的のために、主題の例示的な実施形態が図面に図示されるが、この開示される主題は、開示される特定の方法、デバイス、及びシステムに限定されない。さらに、図面は、必ずしも原寸に比例しているわけではない。
【００４０】
【図１】一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの図である。
【図２】図２Ａは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ及び第１のライトパイプを有する第２の部分の放射対称性の円形の第２の面の図である。図２Ｂは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ及び第１のライトパイプを有する第２の部分の放射対称性の多角形の第２の面の図である。図２Ｃは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ及び第１のライトパイプを有する第２の部分の放射対称性ではない半円形の第２の面の図である。図２Ｄは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ及び第１のライトパイプを有する第２の部分の放射対称性ではない円形の第２の面の図である。図２Ｅは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ及び第１のライトパイプを有する第２の部分の放射対称性ではない円形の第２の面の図である。図２Ｆは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ及び第１のライトパイプを有する第２の部分の放射対称性の正方形の第２の面の図である。
【図３−１】図３Ａは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの切り離された構成要素の俯瞰図の図である。図３Ｂは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの切り離された構成要素の底面図の図である。
【図３−２】図３Ｃは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの代替の切り離された構成要素の俯瞰図の図である。図３Ｄは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの代替の切り離された構成要素の底面図の図である。
【図３−３】図３Ｅは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの断面の図である。
【図４】実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの第２の部分の断面の図である。
【図５】実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスの断面の図である。
【図６】実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイスにより生成される光線のための光線トレースシミュレーションの画像である。
【図７】実施形態に係る、図６の光線トレースシミュレーションのために検知領域での光学強度を示す光線トレースシミュレーション結果の画像である。
【図８】実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのシステムの図である。
【図９】実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのシステムの電力を供給される構成要素間の相互作用を示すブロック図である。
【図１０】図１０Ａは、実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのシステムの加熱素子の熱画像である。図１０Ｂは、実施形態に従って、加熱素子により加熱されるとき、バイオアッセイを実行するためのシステムの複数の流体チャンバのそれぞれのための平均温度測定値を示す棒グラフである。
【図１１】実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのシステムを使用して、バイオアッセイを実行するための方法のフローチャートである。
【図１２】実施形態に従って、システムの複数の流体チャンバの中に含まれる複数の反応混合物について経時的にバイオアッセイを実行するためのシステムの光センサにより検出された光学吸光度信号を示す線グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
詳細な説明
アッセイされた生体試料の１つ以上の光学特性を変更する指示薬を使用する、バイオアッセイを実行するためのデバイス及びシステムまたはその態様が提供される。主題の方法は、デバイスに導入された試料に対して生化学反応を実施することによって反応生成物を生成することと、反応生成物を、試料中に存在することが疑われる分析物の存在、不在、または量を示すために試料の光学特性の検出可能な変化を生成できる指示薬と反応させることとを含む。
【００４２】
本発明をより詳細に説明する前に、本発明は、記載される特定の実施形態に限定されず、したがって、言うまでもなく、変化する場合があることを理解されたい。本明細書に使用される専門用語が特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、限定するよう意図されないことも理解されたい。
【００４３】
値の範囲が提供される場合、文脈が別途明確に指示しない限り、下限値の単位の１０分の１までの、その範囲の上限値から下限値の間の各介在値、ならびにその表示範囲の任意の他の表示値または介在値が、本発明に包含されることが理解される。これらのより小さい範囲の上限値及び下限値は、より小さい範囲内に独立して含まれている場合があり、また、表示範囲内の任意の具体的な除外限度に従って、本明細書にも包含される。表示範囲がそれらの上限値及び下限値のうちの一方または両方を含む場合、それらの包含される上限値及び下限値のいずれか一方または両方を除外する範囲も本発明に包含される。
【００４４】
数値の前に用語「約」が先行する特定の範囲が、本明細書に提示される場合がある。用語「約」は、この用語が先行する数の近くまたはほぼ近くにある数だけではなく、この用語が先行する正確な数に文字通りの裏付けを提供するために使用される。数が明確に列挙された数に近いのか、それともおおよそであるのかを判断する際に、近いまたは近似する列挙されていない数は、それが提示される文脈において、明確に列挙された数と実質的に同等物を提供する数である場合がある。
【００４５】
他に特段の定めのない限り、本明細書中で使用するすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書に記載の方法及び材料と同様または同等の任意の方法及び材料も本発明の実践または試験に使用され得るが、代表的な例証的な方法及び材料についてここで説明する。
【００４６】
本明細書に引用するすべての刊行物及び特許は、それぞれの個々の刊行物または特許が、あたかも参照により援用されるために明確にかつ個別に示され、刊行物が関連して引用される方法及び／または材料を開示し、説明するために参照により本明細書に援用されるように、参照により本明細書に援用される。任意の刊行物の引用は、出願日前のその開示に対するものであり、本発明が先行発明のために係る刊行物に先行する権利がないことの承認として解釈すべきではない。さらに、提供する公開日は、独立して確認する必要がある実際の公開日とは異なる場合がある。
【００４７】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈上、明らかに別段に指示しない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。特許請求の範囲は、任意の要素を除外するように作成し得ることにさらに留意されたい。したがって、本記載は、特許請求の範囲の要素の列挙に関して「単に」、「のみ」などの排他的な専門用語の使用、または「否定的な」制限の使用のための先行する基準として役立つことが意図される。
【００４８】
さらに、開示するデバイス及び／または関連付けられた方法の特定の実施形態は、本願に含まれる場合がある図面により表すことができる。デバイスの実施形態及びその具体的な空間的な特徴及び／または能力は、図面中に図示するもしくは実質的に図示する、または図面から合理的に推論できるものを含む。係る特徴は、例えば、平面（例えば、断面の平面）もしくは軸（例えば、対称軸）の回りの対称性、端縁、周辺部、表面、特定の向き（例えば、近位、遠位）、及び／または数（例えば、３つの表面、４つの表面）、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、または１０等）を含む。また、係る空間的な特徴は、平面（例えば、断面の平面）もしくは軸（例えば、対称軸）の回りの対称性、端縁、周辺部、表面、特定の向き（例えば、近位）、及び／または数（例えば、３つの表面、４つの表面）、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、または１０等）の欠如（例えば、特定の不在）も含む。
【００４９】
本開示を読むと当業者には明らかになるように、本明細書に記載及び例示する個々の実施形態のそれぞれは、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のうちのいずれかの特徴から容易に切り離す、または結合することができる別個の構成要素及びよび特徴を有する。列挙した方法は、列挙した事象の順序で、または論理的に可能な他の任意の順序で実行できる。
【００５０】
本発明をさらに説明する際に、主題のデバイスを実践する上で使用するための主題のデバイスがより詳細に説明され、関連付けられた方法の検討が後に続く。
【００５１】
定義
特許請求の範囲及び明細書で使用される用語は、特別の定めのない限り、以下に説明するように定義される。
【００５２】
用語「比色分析」または「比色分析の」は、溶液中の着色化合物の濃度を数値化するまたはそれ以外の場合観察する技術を指す。「比色検出」は、係る着色化合物、及び／または溶液中の化合物の色の変化を検出する任意の方法を指す。方法は、とりわけ目視観察、吸光度測定、または蛍光測定を含む場合がある。
【００５３】
用語「ハロクロミック剤（ｈａｌｏｃｈｒｏｍｉｃ  ａｇｅｎｔ）」は、なんらかの化学反応時に変色する組成物を指す。特に、ハロクロミック剤は、ｐＨ変化で変色する組成物を指す場合がある。異なるハロクロミック剤は、異なるｐＨ遷移範囲にわたって変色する場合がある。
【００５４】
用語「遷移ｐＨ範囲」または「ｐＨ遷移範囲」は、特定の試料または化合物の色が変化するｐＨ範囲を指す。試料の特定の遷移ｐＨ範囲は、試料中のハロクロミック剤（上記参照）に依存する場合がある。
【００５５】
用語「核酸増幅」または「増幅反応」は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、またはその改変バージョンを増幅する方法を指す。核酸増幅は、等温反応またはサーモサイクル（ｔｈｅｒｍｏｃｙｃｌｅｄ）反応等のいくつかの技術を含む。より具体的には、核酸増幅技術は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、ループ仲介等温増幅（ＬＡＭＰ）、鎖置換型増幅（ＳＤＡ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅法（ＲＰＡ）、ヘリカーゼ依存増幅（ＨＤＡ）、多置換増幅（ＭＤＡ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、及び核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）等の方法を含む。用語「等温増幅」は、増幅反応の温度を変化させることなく実行される増幅方法を指す。プロトンは増幅反応中に放出される。つまり、増幅反応中に一本鎖ＤＮＡに添加されるデオキシヌクレオチド三リン酸（ｄＮＴＰ）ごとに、１つのプロトン（Ｈ＋が放出される。
【００５６】
用語「十分な量」は、例えば、細胞内でのタンパク質凝集を変調するほど十分な量等、所望される効果をもたらすのに十分な量を意味する。
【００５７】
デバイス
主題の開示の態様は、生体試料の光学特性を変更し、これらの変更された特性を検出することによってバイオアッセイを実行するためのデバイスを含む。本明細書で使用するように、「生体試料」は、例えば、対象から採取できるＤＮＡ及び／またはＲＮＡまたはその部分等の１つ以上の核酸等の、例えば１つ以上の有機分子等の多量の有機物質を含む試料である。したがって、「生体試料アッセイ」は、試料の１つ以上の特徴を評価するために実行される生体試料に対するテストである。一部の態様では、生体試料は、主題実施形態に従って増幅できる１つ以上の核酸またはその部分を含む、または含むと疑われる試料である、核酸増幅試料である。
【００５８】
生体試料は、対象により提供され、例えば対象の組織細胞等の１つ以上の細胞を含む場合がある。本明細書で使用するように、用語「組織」は、類似する機能及び構造を有する対象（例えば、哺乳動物のような、ヒトのような生体）内の細胞の１つ以上の集合体、または複数の異なる種類の係る集合体を指す。組織は、例えば、臓器組織、筋肉組織（例えば、心筋、平滑筋、及び／または骨格筋）、結合組織、神経組織、及び／または上皮組織を含む場合がある。組織は、一部の説明では、対象の頬の内側からの細胞、及び／または対象の唾液中の細胞を含む。
【００５９】
上述したように、生体試料は、対象により提供される場合がある。特定の実施形態では、対象は「哺乳動物」または「哺乳類の」対象であり、これらの用語は、肉食目（例えば、イヌ及びネコ）、齧歯目（例えば、ハツカネズミ、モルモット、ネズミ）、ならびに霊長目（例えば、ヒト、チンパンジー、及びサル）を含む、哺乳綱の範囲内の生物を説明するために広く使用される。一部の実施形態では、対象はヒトである。用語「ヒト」は、両性別及び任意の発達段階（例えば、胎児、新生児、幼児、若年、青年、成人）のヒト対象を含む場合があり、特定の実施形態では、ヒト対象は、若年、青年、または成人である。本明細書に説明するデバイス及び方法は、ヒト対象と関連して適用できるが、主題のデバイス及び方法は、他の対象と関連して、つまり「非ヒト対象」に関連して適用される場合もあることを理解されたい。
【００６０】
本明細書で参照される生体試料は、一部の説明では、調製された生体試料である場合がある。調製されたバイオアッセイ試料は、例えば界面活性剤等の溶解（ｌｙｓｉｎｇ）剤を含む溶液等の調製溶液に試料を曝露することによって処理されたバイオアッセイ試料である。したがって、一部の実施形態では、生体試料は溶解物である。係る調製により、調製した生体試料は、例えばアッセイ試薬及び／または光学特性変更試薬と、それに対する曝露時に反応できるようになる。曝露は、試料の細胞を調製試料の溶解剤で溶解すること、及び／またはそこから核酸を抽出することを含む場合がある。係る抽出した核酸は、結果として生じる調製試料溶液の中に放出される場合がある。一部の実施形態では、ゲノムのデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を生体試料から抽出するステップが含まれる。所望される場合、調製溶液は核酸増幅調製溶液であり、溶液への曝露により、例えば等温増幅等の増幅のために試料の核酸が調製される。
【００６１】
また、本明細書で使用するように、表現「光学特性」は、例えば色、吸光度、反射率、散乱、蛍光、燐光等、試料使用時に実施されるアッセイ反応の前に、反応の間に、または反応に続いて該試料によって発せられる、または該試料を通して透過される、例えば光等の放射線の波長及び／または周波数から生じる特徴等の、１つ以上の光学的に認識可能な特徴を指す。
【００６２】
図１は、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイス１０５の図１００である。多様な実施形態では、デバイス１０５は、第１の部分１１０及び第２の部分１１５を含む。一部の実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５の少なくとも１つは、射出成形される。代替実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５の１つは、射出成形されない場合がある。例えば、第１の部分１１０及び第２の部分１１５の１つは膜を含む場合がある。
【００６３】
多様な実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５を含むデバイス１０５は、例えばポリマー材料（例えば、プラスチック及び／またはゴムを含む１つ以上のポリマーを有する材料）及び／または金属材料を含む１つ以上の材料を含む。デバイス１０５のいずれかを構成する場合がある材料は、例えば、天然ゴム、シリコーンゴム、エチレンビニルゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム等のエラストマーゴム等のポリマー材料、ポリテトラフルオロエタンもしくは延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅ−ＰＦＴＥ）を含むポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ） 、ポリエチレン、ポリエステル（Ｄａｃｒｏｎ商標）、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のプラスチック、または例えば アクリル接着剤、シリコーン接着剤、エポキシ接着剤、またはそれらの任意の組み合わせ等の接着剤、例えばチタン、クロム、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属及び金属合金を含むが、これに限定されるものではない。多様な実施形態では、材料は透明な材料であり、したがって可視スペクトルの中の光が効率的にそこを通過することを可能にする。
【００６４】
一部の実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５は、０〜０．０４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。好ましい実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。第１の部分１１０及び第２の部分１１５のこの予備乾燥に基づき、デバイス１０５は、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【００６５】
第１の部分１１０は第１の面を含み、第２の部分１１５は第２の面を含む。第１の部分１１０及び第２の部分１１５の面は、任意の形状を含む場合がある。さらに、第１の部分１１０及び第２の部分１１５の面は、放射対称性である場合もあれば、放射対称性ではない場合もある。しかしながら、好ましい実施形態では、第１の面及び第２の面は、放射対称性である、及び／または実質的に放射対称性である。例えば、第１の部分１１０及び第２の部分１１５の面は、円、六角形、及び／または他の多面的な多角形を含む場合がある。第２の部分１１５の放射対称性な面と放射状に非対称な面の両方の複数の実施形態が図２Ａ〜図２Ｆに示され、図２Ａ〜図２Ｆに関して以下に説明される。第１の部分１１０及び第２の部分１１５が少なくとも実質的に放射対称性であることの優位点は、図２Ａ〜図２Ｆ及び図４に関して以下により詳細に説明される。
【００６６】
上述し、図１に示すように、第１の部分１１０は、単一のデバイス１０５を形成するために第２の部分１１５に結合される場合がある。一部の実施形態では、第１の部分１１０は、第２の部分１１５に動作可能に結合される。本明細書に使用するように、「動作可能に結合される」、「動作可能に接続される」、及び「動作可能に取り付けられる」は、開示されたデバイスが動作することを可能にする、及び／または方法が本明細書に説明する方法で効果的に実施されることを可能にする特定の方法で接続されることを意味する。例えば、動作可能に結合することは、２つ以上の態様を取り外し可能に結合する、または固定して結合することを含む場合がある。また、動作可能に結合することは、２つ以上の構成要素を流体的に及び／または電気的に及び／または接合可能に及び／または接着によって結合することを含む場合もある。また、本明細書で使用するように「取り外し可能に結合される」により、２つ以上の結合された構成要素を繰り返し切り離し、次いで再結合することができるように、例えば物理的に及び／または流体的に結合される及び／または電気的に結合されることが意味される。例えば、一部の実施形態では、第１の部分１１０は、複数の独立した連続流体経路を作成するために第２の部分１１５に動作可能に結合される。
【００６７】
一部の実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５は、複数の結合ハンドル１２０及び複数の結合ラッチ１２５使用し、結合される。図１に示すように、複数の結合ハンドル１２０は第１の部分１１０に取り付けられ、複数の結合ラッチ１２５は第２の部分１１５に取り付けられる。複数の結合ハンドル１２０は、複数の結合ラッチ１２５と動作可能に結合するように構成される。第１の部分１１０及び第２の部分１１５を結合するための追加の方法は、図３Ａ及び図３Ｂに関して以下により詳細に説明される。
【００６８】
上述したように、特定の実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５を動作可能に結合することは、複数の独立した連続流体経路を作成する。複数の独立した連続流体経路は、１つの共通試料受取口１３０、（図３Ｂに示す）複数の流体チャネル、及び（図２に示す）複数の流体チャンバを含む。具体的には、各流体経路は、１つの共通試料受取口１３０、複数の流体チャネルのうちの１つの流体チャネル、及び複数の流体チャンバのうちの１つの流体チャンバを含む。上述したように、複数の独立した連続流体経路のこの作成は、それにより複数のアッセイが並行して発生できるようになるため有利である。
【００６９】
一部の実施形態では、共通試料受取口１３０は、動作可能に結合された第１の部分１１０及び第２の部分１１５の中心に位置する。一部の態様では、中心領域は、複数の流体チャンバの場所に対して画定される。代替実施形態では、共通試料受取口１３０は、動作可能に結合された第１の部分１１０及び第２の部分１１５に対して偏っていない場合がある。共通試料受取口１３０は、試料溶液を受け取るように構成される。一部の実施形態において、試料溶液は生体試料を含む。生体試料は、核酸を含む場合がある。一部の実施形態では、試料溶液は、追加の試薬も含む。例えば、試料溶液は、光学特性変更試薬溶液を含む場合がある。この光学特性変更試薬溶液は、液体バッファだけではなく光学特性変更試薬もさらに含む場合がある。一部の実施形態によれば、光学特性変更試薬の光学特性は、生体試料またはその１つ以上の態様が光学特性変更試薬に曝露されるとき生体試料中の特定のマーカーの存在または不在のため、変化する。変化する場合がある光学特性の例は、色及び吸光度を含む。光学特性の変化が検出され、生体試料の特性を識別するために使用される。光学特性変更試薬及びその光学特性の変化の検出は、図４〜図５、及び図１１に関してより詳細に説明される。
【００７０】
複数の流体チャネルは、流体が共通試料受取口１３０から複数の流体チャネルの中に移動できるように、共通試料受取口１３０から延在し、共通試料受取口１３０と流体連通する。例えば、上述した実施形態等の実施形態では、生体試料は、共通試料受取口１３０から複数の流体チャネルの中に移動する場合がある。一部の実施形態では、流体チャネルは、共通試料受取口１３０から放射状に延在する。
【００７１】
流体チャネルのそれぞれは、円柱または四角柱として成形される場合があり、例えば１ｍ以下、１０ｃｍ以下、１ｍｍ以下等の１０ｍ以下の長さを含む寸法を有する、及び／または例えば１０ｍｍ以下、１ｍｍ以下、．１ｍｍ以下、１０マイクロメートル以下等の１００ｍｍ以下の直径、幅、及び／または高さを有する場合がある。また、流体チャンネルのそれぞれは、例えば１０μＬ以下、１μＬ以下、．１μＬ以下、１ｎＬ以下等の１１００μＬ以下の体積を有する場合もある。好ましい実施形態では、複数の流体チャネルの各流体チャネルの寸法は同じである。
【００７２】
流体チャネルは、共通試料受取口１３０から複数の流体チャンバに延在する。具体的には、各流体チャネルは、共通試料受取口１３０から複数の流体チャンバのうちの１つに延在する。さらに、各流体チャネルは（図３Ｂに示す）終端で終了し、各流体チャンバは、（図３Ｂに示す）流体入口を含む。したがって、各流体チャネルの終端は、流体チャネルが延在する１つの流体チャンバの流体入口と流体連通する。言い換えると、流体は、流体チャネルの終端から流体チャンバの流体入口の中に流れ込むことができる。流体は流体入口を通過した後、流体は流体チャンバの中に位置する。
【００７３】
一部の実施形態では、複数の流体チャンバの各流体チャンバは、（図４に示す）単一の検知領域から実質的に等距離である。追加の実施形態では、複数の流体チャンバの各流体チャンバは、共通試料受取口１３０から実質的に等距離である。本明細書で使用するように、「実質的に等距離」は、複数の流体チャンバの各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離が、複数の流体チャンバの他の各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離と、わずか＋／−２５％しか異ならないことを意味する。さらに追加の実施形態でも、複数の流体チャネルの各流体チャネルの寸法は同じ寸法を含む。係る実施形態では、流体が共通試料受取口１３０から各流体チャンバに移動する距離はほぼ等しく、共通試料受取口１３０から各流体チャンバに移動する時間もほぼ等しい。ほぼ等しいにより、プラスもしくはマイナス約１０％以下、またはプラスもしくはマイナス５％以下、またはプラスもしくはマイナス１％以下の差、及びこれらの限度内の中間範囲が意図される。流体チャネルの類似した寸法だけではなく、流体チャンバと単一の検知領域の間の係る実質的な等距離、及び流体チャンバと共通試料受取口の間の実質的な等距離も、デバイス１０５が類似した条件下で複数のアッセイを並行して実行する能力を促進する。これらの類似した条件は、制御され、信頼できるアッセイ結果を生じさせる。
【００７４】
例えば、液体またはその成分のある流体チャンバから別の流体チャンバへの拡散等の移動は、流体チャネルの長さのために、流体チャネルにより実質的に妨げられる。したがって、流体チャンバは互いから隔離され、アッセイの持続時間にわたる係る移動の量は、アッセイ結果に影響を与える上では取るに足りない。
【００７５】
各流体チャンバは、円柱、矩形ボックス、立方体、またはそれらの任意の組み合わせとして成形される場合がある。また、各流体チャンバは、マイクロ流体チャンバである場合もある。例えば、特定の実施形態では、各流体チャンバは、１μＬ〜１１００μＬの体積を有する場合がある。追加の実施形態では、各流体チャンバは、約３０μＬの体積を有する場合がある。代替実施形態では、複数の流体チャンバの少なくとも１つの体積は、複数の流体チャンバの他の少なくとも１つの体積と異なる。
【００７６】
一部の実施形態では、各流体チャンバは、凍結乾燥した試薬である場合がある乾燥した試薬を含む。一部の実施形態では、乾燥または凍結乾燥した試薬は、アッセイ試薬を含む。追加の実施形態では、アッセイ試薬は、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む。係る実施形態では、アッセイ試薬は、生体試料中に存在する、または存在が疑われる厳選した核酸の増幅を可能にする。アッセイ試薬は、アッセイ試薬の、ひいてはデバイス１０５の保存安定性を延ばすために、例えば凍結乾燥等、乾燥される場合がある。流体チャンバの中に位置する乾燥または凍結乾燥したアッセイ試薬は、図３Ａ〜図３Ｅ及び図１１に関してより詳細に説明される。
【００７７】
乾燥または凍結乾燥したアッセイ試薬を含むことに加えて、各流体チャンバは出口ベント１３５も含む。各流体チャンバの出口ベント１３５は、上述した独立した連続流体経路の終端を示す。一部の実施形態では、出口ベント１４５は、ベント材料（不図示）で密封される場合がある。
【００７８】
出口ベント１４５を密封するベント材料は多孔性である場合があり、したがってそこを通って延在する複数の孔を有する場合がある。また、ベント材料は、受動的に調整可能な多孔性も有する場合がある。本明細書で使用する表現「受動的に調整可能な多孔性」は、例えば空気等の１つ以上の気体が、例えば孔を通って等、そこを通過できる、第１のコンフォメーション、ならびに１つ以上の気体及び生体試料を含む液体等の液体を含む流体が、例えば孔を通って等、そこを通過し、液体と接触すると自動的に第１のコンフォメーションから第２のコンフォメーションに進むのを妨げられる、第２のコンフォメーションを有する能力を指す。第２のコンフォメーションでは、ベント材料は、例えば孔を通る等、そこを通る液体の蒸発を妨げる。また、第２のコンフォメーションでは、ベント材料は、その出口ベント１３５を覆い、そこを通る、蒸発を含む流体の通過を妨げることによって流体チャンバを流体密封する場合がある。ベント材料は、例えば生体試料を含む液体等の１つ以上の液体を、ベント材料または例えば、流体チャンバの壁を形成する表面等の表面等、その一部分と接触させると、例えばユーザー相互作用なしに自動的に等、受動的に第１のコンフォメーションから第２のコンフォメーションに進むように構成される場合がある。したがって、一部の説明では、ベント材料は、液体により接触されると、液体及び気体に対して自己密封式である場合がある。
【００７９】
また、ベント材料の１つ以上の部分または材料は、受動的に調整可能な多孔性も有する場合もある。例えば、一部の説明では、ベント材料は、受動的に調整可能な多孔性を有するヒドロゲルから構成される場合がある。係るヒドロゲルは、例えば水性液体等の液体と接触すると、多孔質ポリマーマトリックスの多孔性を増大及び低減できる場合がある。
【００８０】
代替の実施形態では、ベント材料は疎水性ベント材料を含む場合がある。例えば、ベント材料はポリテトラフルオロエチレンを含む場合がある。係る実施形態は、図３Ｃ〜図３Ｅに関してより詳細に説明される。
【００８１】
追加の実施形態では、ベント材料は、例えばポリエチレンのような多孔質ポリマーマトリクス等の１つ以上のポリマーマトリクスを含む、さまざまな材料から構成される場合がある。また、ベント材料は、カルボキシメチルセルロース等のヒドロゲルから構成される場合もある。ベント材料、またはコーティング等のその部分を構成する場合もある他の材料は、サッカリド、タンパク質、潮解性物質、ナイロン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、及びポリ（メチルメタクリレート）、及び他の吸湿材、またはそれらの任意の組み合わせを含む。また、ベント材料は、１つ以上のコーティングである場合もあれば、１つ以上のコーティングを含む場合もある。
【００８２】
特定の実施形態では、自己密封式ベント材料等のベント材料は、出口ベント１４５の上に設置する前に残留水分まで予備乾燥される場合もある。例えば、一部の実施形態では、ベント材料は、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。好ましい実施形態では、ベント材料は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。ベント材料を予備乾燥させることによって、ベント材料の保存安定性、ひいてはデバイス１０５の保存安定性を延ばすことができる。具体的には、ベント材料予備乾燥させることによって、デバイス１０５は、１２カ月の閾値を超える保存安定性を達成できる。
【００８３】
図１で見ることのできるデバイス１０５の最終的な特徴は、複数の第２のライトパイプ１４０である。複数の第２のライトパイプ１４０は、生体試料の光学特性の検出で使用される。複数の第２のライトパイプ１４０は、図４及び図５に関してより詳細に説明される。
【００８４】
図２Ａ〜図２Ｆは、第２の部分１１５の第２の面の多様な実施形態の図である。図１に関して上述したように、第２の部分１１５の第２の面は、放射対称性である場合もあれば、放射対称性ではない場合もある。好ましい実施形態では、第２の部分１１５の第２の面は、放射対称性である。（第１の部分１１０及びデバイス１０５全体としてだけではなく）第２の部分１１５の放射状の対称性は、この実質的な等距離がより制御され、信頼できるアッセイを可能にするので、複数の流体チャンバ２０５の各流体チャンバが検知領域２１５から実質的に等距離となるように、及びより具体的には、各流体チャンバ２０５と単一の検知領域２１５の間の光路長が実質的に等しくなるように、デバイス１０５を設計する好ましい方法である。しかしながら、代替実施形態では、デバイス１０５は、放射対称性ではない場合があるが、各流体チャンバ２０５と検知領域２１５の間で依然として実質的な等距離を維持する場合がある。本明細書で使用するように、「実質的に等距離」は、複数の流体チャンバの各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離が、複数の流体チャンバの他の各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離と、わずか＋／−２５％しか異ならないことを意味する。さらに追加の実施形態では、デバイス１０５は、複数の流体チャンバ２０５の１つ以上と単一の検知領域２１５の間の非同等距離により特徴付けることができる。
【００８５】
さらに、図２Ａ〜図２Ｆに示す流体チャンバ２０５と第１のライトパイプ２１０が単一の検知領域２１５の回りに放射状に配置されているという事実にも関わらず、代替実施形態では、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、単一の検知領域２１５の回りに放射状にではなく配置される場合もある。図２Ａ〜図２Ｆに明示的にではなく開示される第２の部分１１５の第２の面の代替配置も可能である。
【００８６】
図２Ａは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０を有する第２の部分１１５の放射対称性の円形の第２の面の図２００Ａである。具体的には、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、単一の検知領域２１５の回りに放射状に配置される。さらに、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は放射対称性である。（以下に図４〜図６に関してより詳細に説明する）第１のライトパイプ２１０は、光がそれを通って流体チャンバ２０５と単一の検知領域２１５の間を移動する経路であることに留意されたい。したがって、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０の放射状の対称性が、流体チャンバ２０５のそれぞれと検知領域２１５の間の光路長が等しいことを保証する。
【００８７】
図２Ｂは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０を有する第２の部分１１５の放射対称性の多角形の第２の面の図２００Ｂである。具体的には、第２の多角形の面は八角形である。流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、単一の検知領域２１５の回りに放射状に配置される。さらに、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は放射対称性である。
【００８８】
図２Ｃは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０を有する第２の部分１１５の放射対称性ではない半円形の第２の面の図２００Ｃである。具体的には、半円形の第２の面は変形した半円である。流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、単一の検知領域２１５の回りに放射状に配置される。しかしながら、半円形の第２の面はそれ自体放射状ではないため、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、第２の面の回りに放射対称性ではあり得ない。
【００８９】
図２Ｄは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０を有する第２の部分１１５の放射対称性ではない円形の第２の面の図２００Ｄである。具体的には、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、単一の検知領域２０５の回りに放射状に配置される。さらに、流体チャンバ２０５は、それぞれ単一の検知領域２１５から実質的に等距離である。本明細書で使用するように、「実質的に等距離」は、複数の流体チャンバの各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離が、複数の流体チャンバの他の各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離と、わずか＋／−２５％しか異ならないことを意味する。しかしながら、流体チャンバ２０５及び第２のライトパイプ２１０は、円の半径に沿って均一な間隔で発生しないため、円形の第２の面は放射対称性ではない。
【００９０】
図２Ｅは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０を有する第２の部分１１５の放射対称性ではない円形の第２の面の図２００Ｅである。具体的には、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、単一の検知領域２０５の回りに放射状に配置される。しかしながら、流体チャンバ２０５は、単一の検知領域２１５から実質的に等距離ではない。さらに、流体チャンバ２０５が同じ寸法を有していないため、円形の第２の面は放射対称性ではない。結果として、流体チャンバ２０５の光学経路の長さは等しくない。
【００９１】
図２Ｆは、一実施形態に従って、放射状に配置された流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプを有する第２の部分１１５の放射対称性の正方形の第２の面の図２００Ｆである。流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は、単一の検知領域２１５の回りに放射状に配置される。さらに、流体チャンバ２０５及び第１のライトパイプ２１０は放射対称性である。
【００９２】
図３Ａは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイス１０５の切り離された構成要素の俯瞰図の図３００Ａである。デバイス１０５の切り離された構成要素は、第１の部分１１０及び第２の部分１１５を含む。
【００９３】
図１に関して上述したように、第１の部分１１０及び第２の部分１１５は、複数の独立した連続流体経路を作成するために互いに動作可能に結合される場合がある。特定の実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５は、第１の部品１１０と第２の部品１１５の間に設置された構成要素とは動作可能に結合されない。しかしながら、図３Ａに示す代替実施形態のような代替実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５を動作可能に結合するために、ガスケット３２０を第１の部分１１０と第２の部分１１５の間に設置することができる。ガスケット３２０は、複数の独立した連続流体経路の形成を容易にすることができる。第１の部分１１０と第２の部分１１５の間に設置され、第１の部分１１０及び第２の部分１１５が動作可能に結合される実施形態では、ガスケットの体積は５％〜２５％、圧縮される場合がある。特定の実施形態では、ガスケット３２０は、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）オーバーモールドを含む。係る実施形態では、ガスケット３２０は、連続流体経路の密封を促進するために、第１の部分１１０及び／または第２の部分１１５上にオーバーモールドされる場合がある。一部の実施形態では、ガスケット３２０は、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。好ましい実施形態では、ガスケット３２０は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。ガスケット３２０のこの予備乾燥に基づき、デバイス１０５は、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【００９４】
追加の実施形態（不図示）では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５を動作可能に結合するために、第１の部分１１０と第２の部分１１５の間に接着剤を設置することができる。さらに追加の実施形態（不図示）では、デバイス１０５は、第１の部分１１０及び第２の部分１１５等の２つの別々の動作可能に結合された部分よりむしろ単一のモノリシックな部分を含む場合がある。
【００９５】
一部の実施形態では、ガスケット３２０は、複数の流体チャンバ２０５のそれぞれの壁を形成する。壁を形成する際に、ガスケット３２０は、流体チャンバ２０５の端部の開口部を密封する及び／または開口部の上に広がる場合がある。したがって、ガスケット３２０及び／またはその一部分は、流体チャンバ２０５の端部を画定する、及び／または流体チャンバ２０５の中に、例えば生体試料及び／または光学特性変更試薬及び／またはアッセイ試薬等の１つ以上の固体媒質及び／または流体媒質を密封可能に含む場合がある。
【００９６】
主題の実施形態に係るガスケット３２０は、薄い及び／または平面的な形状を有する、例えば２つの材料等の１つ以上の材料の、例えば固体シート等のシートである場合もあれば、シートを含む場合もある。ガスケット３２０は、それぞれが他と平行な平面を画定し、厚さ分、分離される上面及び底面を含む場合がある。多様な実施形態では、シートは、単一の材料の一様な層である、または一様な層を含む。また、ガスケット３２０は、互いに重ね合わせた２つ以上、例えば３つ、４つ、５つ以上等のシートから構成される場合もある。一部の説明では、シートはアクリル接着性ラミネートである。
【００９７】
ガスケット３２０は、一部の態様では、厚さとも呼ぶ、長さ、幅、及び高さを有する場合がある。例えば第１の面と、第１の面に対向する第２の面との間の厚さ等のガスケット３２０の厚さは、５ｍｍ以下、３ｍｍ以下、１ｍｍ以下、．５ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、または５０ミクロン以下である場合がある。ガスケット３２０及び／またはそのシートの厚さは、例えば３ｍｍ〜．１ｍｍ、１ｍｍ〜．１ｍｍ等を含めた５ｍｍ〜５０ミクロンに及ぶ場合もある。また、ガスケット３２０及び／またはシートの長さ及び／または幅は、例えば１ｃｍ〜１ｍ、１ｃｍ〜１０ｃｍ、１ｃｍ〜５ｃｍ等、１ｍｍ〜２ｍに及ぶ場合もある。
【００９８】
ガスケット３２０は、円、半円、楕円、矩形、正方形、三角形、多角形、四辺形、またはそれらの組み合わせを含む任意の適切なサイズまたは形状を画定する領域である場合がある、及び／または領域を有する場合がある。ガスケット３２０は、固形で一様な統合された材料の１つ以上のシートを含む場合があり、一部の説明では、それを通るいずれの開口部も含まない。
【００９９】
ガスケット３２０及び／またはそのシートは、ガスケット３２０の領域を画定する３つの端縁、４つの端縁、または４つ以上の端縁を有する場合がある。多様な実施形態では、端縁は例えば３つ、４つ、５つ、または１０以上の角等の角で会う。一部の説明では、ガスケット３２０の第１の端縁は、ガスケット３２０の第２の端縁に対向し、ガスケット３２０の第３の及び／または第４の端縁に隣接している。係る実施形態では、第３の端縁は第４の端縁に対向する場合があり、第４の端縁は、第１の端縁及び／または第２の端縁に隣接する場合がある。
【０１００】
主題の実施形態によれば、ガスケット３２０は、さまざまな材料から構成される場合がある。ガスケット３２０を含むシートは、同じ材料または異なる材料から構成される場合がある。係る材料は、柔軟性及び／または高強度（例えば、摩耗に耐性）及び／または高疲労抵抗（例えば、使用量または環境に関わりなく長期間その物理特性を保持できる）を有する場合がある。ガスケット３２０またはその部分を構成する場合がある関心のある材料は、例えば、天然ゴム、シリコーンゴム、エチレンビニルゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム等のエラストマーゴム等のポリマー材料、ポリテトラフルオロエタンもしくは延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅ−ＰＦＴＥ）を含むポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ） 、ポリエステル（Ｄａｃｒｏｎ商標）、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリウレタン等のプラスチック、または アクリル接着剤、シリコーン接着剤、エポキシ接着剤、またはそれらの任意の組み合わせ等の接着剤を含むが、これに限定されるものではない。上述したように、係る材料のそれぞれはその１つ以上の表面に、例えばアクリル接着材料等の接着材料のコーティングまたは層を含む場合がある。
【０１０１】
さらに、多様な例では、ガスケット３２０、または第１の重ね合わせた層及び／または第２の重ね合わせた層等のその一部分は酸を含まない。また、一部の説明では、ガスケット３２０、または例えば第１の重ね合わせた層及び／または第２の重ね合わせた層等のその一部分は、不透明及び／または白色である。ガスケット３２０またはその一部分が白色である場合、白い層は１つ以上の流体チャンバ２０５の光学検査の一様な背景を提供する。一部の説明では、例えば第１の層及び／または第２の層等の層、及び／またはガスケット３２０は、不透明、及び／または例えば赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、菫色、黒色、金色、銀色、茶色、もしくはそれらの任意の組み合わせ等の反応開始色に相互補完的である色である。反応開始色は、光学特性変更試薬の光学特性を十分に変更して、生体試料中の疑われる分析物の存在を示す変更された光学特性の検出を可能にするために、反応が発生する前の反応生成物及び／または光学特性変更試薬の色である。反応開始色を相互補完する色は、例えば変更された光学特性の検出をセンサにより行うことができるように、流体チャンバ２０５の、例えば単一の色とは対照的な強化された色のコントラスト等の十分な色のコントラストを提供できる。
【０１０２】
多様な例では、ガスケット３２０、またはその一部分は、例えば可視光等の光に透明である。他の説明では、ガスケット３２０、またはその一部分は、例えば可視光等の光に対して、例えば完全にまたは実質的に反射する等、反射する。他の説明では、ガスケット２２０は、実質的に不透明であり、例えば黒色の着色剤を用いて光学的に吸収する。また、本明細書に上述したように、ガスケット３２０は、第２の層と重ね合わされた第１の層を含む場合がある。係る実施形態では、例えば、第１の層は酸を含まない、及び／または第２の層は不透明及び／または白色である。
【０１０３】
さらに、多様な例では、ガスケット３２０、またはシート等のその一部分は、例えば０．１Ｗ／ｍ−Ｋ〜５Ｗ／ｍ−Ｋ、１Ｗｍ−Ｋ〜５Ｗ／ｍ−Ｋ等の０．１Ｗ／ｍ−Ｋ〜１０Ｗ／ｍ−Ｋに及ぶ熱伝導率を有する。
【０１０４】
一部の説明によれば、ガスケット３２０は、パターン化した接着剤層である。係る実施形態では、ガスケット３２０は、多孔性である一部分である場合もあれば、一部分を有する場合もある、及び／または流体チャンバ２０５の、例えば液体等の１つ以上の内容物がそこを通過できるように、ガスケット３２０の第１の面から第１の面と対向するガスケット３２０の第２の面に延在する１つ以上の開口部を含む。したがって、一部の態様では、流体チャンバ２０５の、例えば液体等の１つ以上の内容物は、アッセイが実行される間に直接的に、基板及び／または例えばセンサ及び／または加熱素子等の１つ以上の基板の構成要素に接触する場合がある。
【０１０５】
ガスケット３２０に加えて、図３Ａは、第２の部分１１５の真下に位置する熱パッド３２５も示す。熱パッド３２５はリング形状を含み、加熱素子（不図示）から複数の流体チャンバ２０５に熱を伝えるように構成される。熱パッド３２５が伝える熱は、流体チャンバ２０５の中で発生する反応を促進するために使用される。一部の実施形態では、熱パッド３２５はデバイス１０５に含まれないことに留意されたい。代替実施形態（不図示）では、熱パッド３２５は、サーモペースト及び／またはサーモテープである場合がある。
【０１０６】
熱パッド３２５のリング形状は、複数の流体チャンバ２０５の各流体チャンバへの熱の均一な伝達を可能にする。熱流束のこの均一な分散は、各流体チャンバ２０５に一貫した等温加熱を提供し、それによって反応条件を統一し、より正確なアッセイを可能にする。加熱素子だけではなく熱パッド３２５の動作も、図８〜図１０Ｂに関してより詳細に説明される。
【０１０７】
図３Ａは、乾燥または凍結乾燥した試薬３３０も示す。図１に関して説明するように、一部の実施形態では、乾燥または凍結乾燥した試薬３３０は、各流体チャンバ２０５の中に含まれる。一部の実施形態では、乾燥または凍結乾燥した試薬３３０は、アッセイ試薬を含む。追加の実施形態では、アッセイ試薬は、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む。係る実施形態では、アッセイ試薬は、生体試料中に存在する、または存在が疑われる厳選した核酸の増幅を可能にする。試薬３３０は、試薬３３０の、ひいてはデバイス１０５の保存安定性を延ばすために乾燥または凍結乾燥される場合がある。流体チャンバ２０５の中に位置する乾燥または凍結乾燥した試薬３３０は、図１１に関してより詳細に説明される。
【０１０８】
図３Ｂは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイス１０５の切り離された構成要素の底面図３００Ｂの図である。言い換えると、図３Ｂは、図３Ａに示すデバイス１０５の切り離された構成要素の代替の図を提供する。
【０１０９】
図３Ｃは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイス１０５の代替の切り離された構成要素の俯瞰図３００Ｃの図である。図３Ａ及び図３Ｂと同様に、図３Ｃに示すデバイス１０５の切り離された構成要素は、第１の部分１１０、第２の部分１１５、熱パッド３２５、及び凍結乾燥した試薬３３０を含む。しかしながら、ガスケット３２０の代わりに、図３Ｃに示すデバイス１０５は、疎水性膜３３５を含む。
【０１１０】
一部の実施形態では、疎水性膜３３５は、出口ベント１３５に関して説明したガスケット３２０と自己密封式ベント材料の両方に代わる。具体的には、疎水性膜３３５は、図１に関して説明した連続流体経路内に流体シールを形成するために、第１の部分１１０及び第２の部分１１５に動作可能に結合される。さらに、疎水性膜３３５は、複数の流体チャンバ２０５の各流体チャンバの出口ベント１３５を密封する。一部の実施形態では、疎水性膜３３５は、図３Ａ及び図３Ｃに示す第１の部分１１０の面に溶着される。特定の実施形態では、疎水性膜３３５はポリテトラフルオロエチレンを含む。疎水性膜３３５は、０〜０．４％  ｗ／ｗの間の残留水分まで予備乾燥される場合がある。代わりに、疎水性膜３３５は、多くても０．２％  ｗ／ｗの残留水分まで予備乾燥される場合もある。疎水性膜３３５のこの予備乾燥に基づき、デバイス１０５は、１２カ月の閾値を超える保存安定性を有する場合がある。
【０１１１】
一部の実施形態では、（図３Ｅに示す）エネルギーダイレクタが、疎水性膜３３５を第１の部分１１０及び第２の部分１１５の１つに溶着するのに役立つ。係る実施形態では、エネルギーダイレクタは、図３Ｂ及び図３Ｄに示す第１の部分１１０の面に位置する。具体的には、エネルギーダイレクタは、流体チャネル３０５及び第１の部分１１０の出口ベント１３５の回りに位置する。代替実施形態では、エネルギーダイレクタは使用されず、疎水性膜３３５が、圧力、超音波溶着、接着材料、または熱接合を使用し、第１の部分１１０及び第２の部分１１５に対して適所に密封される。
【０１１２】
代替実施形態では、デバイス１０５は、ガスケット２２０と疎水性膜３３５の両方を含む場合がある。例えば、ガスケット２２０及び疎水性膜３３５が互いに重ね合わされる場合もあれば、疎水性膜３３５が、第１の部分１１０の上面に位置し、ガスケット２２０が、第１の部分１１０と第２の部分１１５の間に位置する場合もある。
【０１１３】
図３Ｄは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイス１０５の代替の切り離された構成要素の底面図３００Ｄの図である。図３Ｄに示すように、疎水性膜３３５が、ガスケット３２０、及び出口ベント１３５を覆う自己密封式ベント材料を置き換えている。
【０１１４】
代替実施形態（不図示）では、自己密封式ベントが、ガスケット３２０を使用することなく、出口ベント１３５を覆うために使用される場合がある。係る実施形態では、第１の部分１１０及び第２の部分１１５は、超音波溶着、接着剤、または熱接合を使用し、結合される場合がある。
【０１１５】
図３Ｅは、一実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイス１０５の断面３００Ｅの図である。具体的には、図３Ｅは、疎水性膜３３５及びエネルギーダイレクタ３４０により第２の部分１１５に動作可能に結合された第１の部分１１０を示す。図３Ｅに示す実施形態では、疎水性膜３３５は、エネルギーダイレクタ３４０を使用して、複数の連続流体経路を形成するために、第１の部分１１０及び第２の部分１１５に溶着されている。
【０１１６】
さらに、図３Ｅは、流体チャンバ２０５の中に位置する凍結乾燥した試薬３３０を示す。
【０１１７】
光学特性の検出
図４は、実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのデバイス１０５の第２の部分１１５の断面の図である。図４に示すように、デバイス１０５の第２の部分１１５は、複数の流体チャンバ２０５の中に含まれる反応混合物の変更された光学特性の検出を可能にするように構成される。具体的には、第２の部分１１５は、検知領域２１５、光センサ４０５、図１に示す複数の第２のライトパイプ１４０、及び複数の第１のライトパイプ２１０を含む。
【０１１８】
検知領域２１５は、光学特性分析領域である。流体チャンバ２０５に関して上述したように、検知領域２１５は、特定の実施形態では、複数の流体チャンバ２０５のそれぞれから実質的に等距離である場合がある。特定の実施形態では、これは、検知領域２１５がデバイス１０５の中心にまたは中心近くに位置することを意味する。一部の態様では、中心領域は、複数の流体チャンバ２０５の場所に対して画定される。検知領域２１５が、複数の流体チャンバ２０５の流体チャンバのそれぞれから実質的に等距離であるように検知領域２１５を配置することによって、各流体チャンバ２０５の中赤に含まれる反応混合物の光学特性は、同じパラメータ下の検知領域２１５で正確にかつ精密に検出できる。本明細書で使用するように、「実質的に等距離」は、複数の流体チャンバの各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離が、複数の流体チャンバの他の各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離と、わずか＋／−２５％しか異ならないことを意味する。
【０１１９】
一部の実施形態では、光センサ４０５は、第１の複数のライトパイプ３２０に光学的に結合され、検知領域２１５の中に位置する。光センサ４０５は、各流体チャンバ２０５の中に含まれる反応混合物の光学特性の変更を検出する。例えば、光センサ４０５は、流体チャンバ２０５の中に含まれる反応混合物の色の変化を検出するように構成される場合がある。代替実施形態では、光センサ４０５は、流体チャンバ２０５の中に含まれる反応混合物の吸光度の変化を検出するように構成される場合がある。光センサ４０５は、ＣＭＯＳチップ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトセル、及び光電子増倍管のうちの１つを含む場合がある。
【０１２０】
光センサ４０５が流体チャンバ２０５の中の反応混合物の変更された光学特性を検出できるようにするために、複数の発光素子４１０は、流体チャンバ２０５の中の反応混合物を通して、光センサ４０５を含む検知領域２１５の中に光を透過させる。発光素子４１０から第２の部分１１５の検知領域２１５への光の子の通過を可能にするために、発光素子４１０は、流体チャンバ２０５が、発光素子４１０と検知領域２１５内の光センサ４０５との間に配置されるように、流体チャンバ２０５に近接して第２の部分１１５の回りに位置する。具体的には、複数の発光素子４１０の各発光素子４１０は、複数の流体チャンバ２０５の１つの流体チャンバを照明するために配置される。一部の実施形態では、発光素子４１０は、第２の部分１１５の回りに、及び／または検知領域２１５の回りに放射状に配置される。一部の実施形態では、発光素子４１０はＬＥＤを含む。代替実施形態では、発光素子４１０はレーザーを含む場合がある。
【０１２１】
発光素子４１０に加えて、第２の部分１１５は、発光素子４１０からの光が検知領域２１５に移動できるようにする、複数の第１のライトパイプ２１０及び複数の第２のライトパイプ１４０を含む。具体的には、複数の第２のライトパイプ１４０の各第２のライトパイプは、発光素子４１０と流体チャンバ２０５との間に位置する。したがって、第２のライトパイプ１４０は、光が発光素子４１０から流体チャンバ２０５に移動できるようにする。さらに、複数の第１のライトパイプ２１０の各第１のライトパイプは、流体チャンバ２０５と検知領域２１５との間に位置する。したがって、第１のライトパイプ２１０は、光が、流体チャンバ２０５から、光が光センサ４０５により検出される検知領域２１５に移動できるようにする。例えば、図４は、光線４１５が、発光素子４１０から第２のライトパイプ１４０を通って流体チャンバ２０５の中に、第１のライトパイプ２１０を通って、光センサ４０５を含む検知領域２１５の中に移動するのを示す。
【０１２２】
特定の実施形態では、第２のライトパイプ１４０及び／または第１のライトパイプ２１０は、光線４１５を発光素子４１０から第２のライトパイプ１４０を通って流体チャンバ２０５の中に、第１のライトパイプ２１０を通って検知領域２１５の中に導くために、反射面４２０Ａ、反射面４２０Ｂ、及び／または１つ以上の屈折面（不図示）を含む場合がある。特定の実施形態では、反射面４２０Ａ及び４００Ｂは、法線に対して４５度の角度で配向される。代替実施形態では、反射面４２０Ａ及び４００Ｂは、法線に対して代替角度で配向される場合がある。さらに追加の実施形態では、反射面４２０Ａ及び４２０Ｂは、図４に示す場所以外に第２のライトパイプ１４０及び第１のライトパイプ２１０の中の代替の場所に設置することができる。屈折面は、図５及び図６に関してより詳細に説明される。追加の実施形態（不図示）では、第１のライトパイプ２１０及び第２のライトパイプ１４０は、波長選択性を可能にするために光学フィルタを含む場合がある。
【０１２３】
一部の実施形態では、第２の部分１１５またはその一部分は、例えば可視光等の光に透明である。例えば、特定の実施形態では、第１のライトパイプ２１０及び／または第２のライトパイプ１４０は、可視光に対して透明である場合がある。したがって、ユーザーは、第２の部分１１５を通して試料の光学特性変更またはその態様を観察できる。さらに、第２の部分１１５の透明性は、光センサ４０５による光学特性の検出を容易にする。第２の部分１１５を含み、第２の部分１１５の透明性を可能にする材料の例は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィンコポリマー、ポリアミド、及びそれらの組み合わせを含む場合がある。
【０１２４】
図１及び図２Ａ〜図２Ｆに関して上述したように、一部の実施形態では、複数の流体チャンバの各流体チャンバ２０５は、単一の検知領域２１５から実質的に等距離である。本明細書で使用するように、「実質的に等距離」は、複数の流体チャンバの各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離が、複数の流体チャンバの他の各流体チャンバの、単一の検知領域からの距離と、わずか＋／−２５％しか異ならないことを意味する。さらに、第１のライトパイプ２１０は、流体チャンバ２０５と検知領域２１５との間に位置するため、係る実施形態では、第１の複数のライトパイプ２１０の各第１のライトパイプは、流体チャンバ２４５と検知領域２１５との間に同じ長さを含む。言い換えると、各流体チャンバ２４５と検知領域２１５との間の光路は、長さで類似するまたは等しい。光路の長さのこの類似性は、それによりデバイス１０５が同じ仕様の元で複数のアッセイを並列で実行できるようになるため有利である。これは、同様に、より正確で制御されたアッセイ結果も可能にする。光路長のこの類似性を達成する好ましい方法は、デバイス１０５を放射対称性になるように設計することによる。追加の実施形態では、第１の複数のライトパイプ２１０の各第１のライトパイプは、同じ寸法を含む。これにより、さらにデバイス１０５は多数の制御されたアッセイを並列で実行できるようになる。
【０１２５】
第２の部分１１５を含むデバイス１０５が少なくとも実質的に放射対称性であることにより、デバイス１０５の特定の構成要素の集中化が可能になり、このことにより同様にそれらの構成要素の量の低減が可能になり、それによってデバイス１０５の製造費が削減される。具体的には、単一の光センサ４０５を検知領域２１５に設置することによって、単一の光センサ４０５が、複数の流体チャンバ２０５の各流体チャンバの中の反応混合物の光学特性の変化を検出できる。単一の集中化した光センサ４０５のこの使用は、それによりデバイス１０５が使用する光センサの数量が制限され、それによってデバイス１０５の全体的な費用を制限するため有利である。さらに、光センサは、第２の部分１１５の他の構成要素と比較して相対的に高価な構成要素であるため、検知領域２１５に単一の光センサ４０５を集中化することは、第２の部分１１５の代替配置に比べ、第２の部分１１５の構成要素の相対的により費用効果が高い配置である。例えば、光センサは概して発光素子４１０よりも高価であるので、検知領域２１５に単一の光センサ４０５を集中化することは、検知領域２１５内に単一の発光素子４１０を集中化することに比べ、相対的により費用効果が高い。さらに、デバイス１０５は可動構成要素を含まず、結果として鏡及びチャンバ等の可動構成要素を含むデバイスよりも、より嵩張らず、より故障になりにくい。
【０１２６】
単一の光センサ４０５を使用することによって費用を削減することに加え、（任意選択で、ガスケット２２０等の追加の構成要素と）動作可能に結合されるとき、第１の部分１１０及び第２の部分１１５がバイオアッセイを実行するために必要とされるデバイス１０５の構成要素を単独で形成できるという点で、第１の部分１１０及び第２の部分１１５はともにモノリシックな部分である。したがって、デバイス１０５の別々の構成要素の単純性及び数量の低減も、デバイス１０５の全体的な費用を削減する。
【０１２７】
単一の光センサ４０５を使用して、複数の発光素子４１０から生じる複数の光線４１５を介して複数の流体チャンバ２０５に位置する複数の反応混合物の光学特性を検出するために、複数の発光素子４１０は、複数の流体チャンバ２０５の１つだけが任意の時間に照明されるように、繰り返し周波数での繰り返しパターンで発光する。このようにして、光センサ４０５は、異なる瞬間に複数の反応混合物のそれぞれの光学特性を検出することができ、それによって各反応混合物の光学特性検出の精度を可能にする。さらに、複数の流体チャンバのそれぞれは、パターンの各繰り返しの間、個別に照明されるので、複数の反応混合物のそれぞれの光学特性は、特定の繰り返し周波数で連続的に監視される。一部の実施形態では、繰り返し周波数は０．０１〜１００Ｈｚに及ぶ。発光素子４１０の繰り返し周波数の制御は、図８及び図９に関して以下により詳細に説明される。
【０１２８】
図５は、実施形態に従って、バイオアッセイ１０５を実行するためのデバイス１０５の断面の図５００である。具体的には、図５は、図４に示す光学特性の検出の代替図を示す。図４と同様に、第２のライトパイプ１４０の中に位置する反射面４２０Ａ及び第１のライトパイプ２１０の中に位置する反射面４２０Ｂは、発光素子４１０から検知領域２１５の中の光センサ４０５に光線４１５を導くために使用できる。
【０１２９】
また、図５は屈折面５０５も示す。屈折面５０５は、第１のライトパイプ２１０の中に位置し、光線４１５が検知領域２１５に進入する角度を改変する。代替実施形態では、屈折面５０５は、図４に示す場所以外の第１のライトパイプ２１０の中の代替の場所に設置される場合がある。さらに、屈折面５０５は、代替実施形態では第２のライトパイプ１４０の中に位置する場合もある。
【０１３０】
図６は、光線４１５のための光線トレースシミュレーション６０５の画像６００である。具体的には、図６は、光線４１５が、発光素子４１０から第２のライトパイプ１４０を通って流体チャンバ２０５の中に、第１のライトパイプ２１０を通って検知領域２１５の中に移動するのを示す。
【０１３１】
光線４１５が、発光素子４１０から検知領域２１５に移動するこの過程の間に多様な表面で反射及び屈折することに留意されたい。例えば、光線４１５は、第２のライトパイプ１４０の中に位置する反射面４２０Ａに反射する。一部の実施形態では、反射面４２０Ａは、法線に対して４５度の角度で配向される場合がある。さらに、光線４１５は、第１のライトパイプ２１０の中に位置する反射面４２０Ｂに反射する。一部の実施形態では、反射面４２０Ｂも、法線に対して４５度の角度で配向される場合がある。
【０１３２】
反射面４２０Ａ及び４２０Ｂに反射することに加えて、光線４１５は、屈折面５０５で屈折する場合もある。例えば、図６に示すように、光線４１５は、検知領域２１５に進入する前に、第１のライトパイプ２１０の中に位置する屈折面５０５で屈折する。
【０１３３】
図７は、光線トレースシミュレーション６０５のために検知領域２１５での光強度を示す光線トレースシミュレーション結果７０５の画像である。具体的には、図７は、検知領域２１５全体での放射輝度の測度を示す。光センサ４０５は、検知領域２１５の中心にまたは中心近くに位置する。具体的には、光センサ４０５は、ｘ＝０、ｙ＝０の座標にほぼ位置する。図７に示すように、ピーク放射線は、ｘ＝０、ｙ＝０で光センサ４０５の場所の回りで集束される。これは、光線４１５がおもに光センサ４０５で集束され、それによって光線４１５により伝達される光学特性の正確な検出を可能にすることを示す。
【０１３４】
システム
図８は、実施形態に従って、バイオアッセイを実行するためのシステム８０５の図８００である。システム８０５は、上記に図１〜図７に関して説明するデバイス１０５を含む。図１〜図７に関して上述したように、一部の実施形態では、デバイス１０５は、第１の部分１１０、第２の部分１１５、ガスケット３２０、検知領域２１５、光センサ４０５、発光素子４１０、デバイス１０５の出口ベント１３５を覆うための出口ベント材料８１０、及び流体チャンバ２０５の中に含まれる凍結乾燥した試薬３３０を含む。これらの構成要素は、図８に示される。
【０１３５】
システム８０５は、デバイス１０５の構成要素に加えて追加の構成要素を含む。具体的には、システム８０５は、回路基板８１５、マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、電子結果表示機構８３５、電源８４０、ハウジング上部８４５、ハウジング基部８５０、試料プレップチューブ開口８５５、試料プレップチューブ８６０、電子結果表示開口８６５、及び電源カバー８７０を含む。
【０１３６】
一部の実施形態では、回路基板８１５は、例えばその中またはその上にガラス繊維及び／または銅及び／または金及び／またはアルミニウムの接点の層から構成されるプリント基板を含む。例えば、回路基板８１５は、例えばエポキシ等、１つ以上の接着剤でそれに固着された金属接点をその上に有するガラス繊維層の層から構成されるプリント基板である場合がある。特定の実施形態では、デバイス１０５の流体チャンバ２０５は、回路基板８１５に動作可能に結合される場合がある。例えば、デバイス１０５は、接着剤層（不図示）を使用し、回路基板８１５に動作可能に結合される場合がある。
【０１３７】
特定の実施形態では、マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び電子結果表示機構８３５も回路基板８１５に結合される。マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び電子結果表示機構８３５を回路基板８１５に結合することは、機械的な結合及び／または電気的な結合を含む場合がある。
【０１３８】
マイクロプロセッサ８２０は、例えばユーザー及び／またはセンサ、及び／またはタイマからの入力等の入力の１つ以上の集合、及び／またはマイクロプロセッサ８２０のメモリに記憶される命令に基づいて、例えば電気信号等の１つ以上の出力を生成するように構成される。また、システム８０５は、入力を受け取るための、及びマイクロプロセッサ８２０に動作可能に結合されたユーザーインタフェースを含む場合もある。マイクロプロセッサ８２０は、発光素子４１０、光センサ４０５、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び／または電子結果表示機構８３５に電気的に結合される場合がある。これらの構成要素のそれぞれに関するマイクロプロセッサ８２０の機能は、以下にさらに詳細に説明される。
【０１３９】
係る加熱素子８２５の例は、抵抗ジュール加熱を受ける導体、ペルチェ素子等の熱電ヒートポンプ、発熱反応を受ける化学加熱試薬、または発熱する他の素子を含む。
【０１４０】
加熱素子８２５は、リンク形状を含み、複数の流体チャンバ２０５及びその内容物を加熱して、流体チャンバ２０５の中で発生する反応を促進するように構成される。したがって、加熱素子８２５は、加熱素子８２５が流体チャンバ２０５に熱を伝えることができるように、デバイス１０５の第２の部分１１５の真下に位置する。特定の実施形態では、加熱素子８２５は回路基板８１５とデバイス１０５の第２の部分との間に位置する。追加の実施形態では、加熱素子７２５は、回路基板７１５上の導電トレースである。他の実施形態では、加熱素子７２５は、例えば回路基板７１５に固着された表面実装の抵抗器等の抵抗素子から構成される。
【０１４１】
加熱素子８２５は、流体チャンバ２０５及び／または例えば生体試料等のその内容物の温度を１℃上昇させるように構成される場合がある。加熱素子８２５は、流体チャンバ２０５及び／またはその内容物の温度を１０分以内に、例えば２１℃等の室温から最高で９０℃まで、及び／または最高で９０℃までの範囲内で増加させるようにさらに構成される場合がある。例えば、加熱素子８２５は、流体チャンバ２０５及び／またはその内容物の温度を３分以内に室温から６３℃±１℃に増加させるように構成される場合がある、及び／または係る温度を３０分以上維持するように構成される場合がある。また、加熱素子８２５は、流体チャンバ２０５及び／またはその内容物の温度を、２時間以上または２時間以下等の期間、維持するように構成される場合もある。係る温度は、最高で９０℃まで、及び／または最高９０℃の範囲内で維持される場合がある。係る温度を維持することは、温度センサ８３０等のサーミスタを適用することにより実行される、及び／またはマイクロプロセッサ８２０等のマイクロプロセッサ８２０に対するセンサフィードバックに基づく。加熱素子８２５は、流体チャンバ２０５及び／またはその内容物の温度を、例えば内容物を１回目に、次いで２回目に加熱する等、繰り返し上昇させるように構成される。また、加熱素子８２５は、光学特性変更及び／または核酸増幅が発生するように、流体チャンバ２０５の内容物の温度を加熱する場合がある。さらに、加熱素子８２５は、例えばＰＣＲ等の増幅反応のための熱サイクリングを実行するために内容物を加熱する場合がある。それらの場合、例えば可逆性の極性を有する熱電ヒートポンプを使用し、反応チャンバの加熱と活発な冷却の両方を行うように加熱素子を構成することが有利である場合がある。
【０１４２】
図３Ａに関して上述したように、デバイス１０５は、加熱素子８２５と第２の部分１１５との間に熱パッド３２５（不図示）を含む場合もある。上述したように、熱パッド３２５は、リング形状を含み、加熱素子８２５から流体チャンバ２０５に熱を伝えるように構成される。
【０１４３】
また、上述したように、加熱素子８２５のリング形状は、複数の流体チャンバ２０５の各流体チャンバへの熱の均一な伝達を可能にする。熱流束のこの均一な分散は、各流体チャンバ２０５に一貫した等温加熱を提供し、それによって反応条件を統一し、より正確なアッセイを可能にする。加熱素子８２５の機能は、図１０Ａ及び図１０Ｂに関してより詳細に説明される。
【０１４４】
加熱素子８２５に関して上述したように、温度センサ８３０は、加熱素子８２５、流体チャンバ２０５、及び／または流体チャンバ２０５の内容物の温度を測定できる。これらの測定は、次いでマイクロプロセッサ８２０に中継され、加熱素子８２５の温度、ならびにそれによって流体チャンバ２０５及び／または流体チャンバ２０５の内容物の温度を制御するためにマイクロプロセッサ８２０によって使用される場合がある。
【０１４５】
一部の実施形態では、マイクロプロセッサ８２０は、上述の特定の繰り返し周波数での繰り返しパターンで複数の発光素子４１０のそれぞれを発光させるようにプログラムされる場合があり、複数の流体チャンバ２０５の１つだけが、繰り返しパターンの間の任意の時間に個別に照明される。
【０１４６】
追加の実施形態では、マイクロプロセッサ８２０は、光センサ４０５から受信した信号を分析するようにプログラムされる場合がある。具体的には、マイクロプロセッサ８２０は、光センサ４０５から受信した信号に基づいて流体チャンバ２０５内の生体試料の光学特性変更及び／または比色分析を実行するようにプログラムされる場合がある。したがって、マイクロプロセッサ８２０は、光センサ４０５からの入力に基づいて、例えば流体チャンバ２０５の１つ以上の内容物の色等の光学特性の変化が発生したかどうかを判断するように構成される場合がある。
【０１４７】
判断に基づいて、マイクロプロセッサ２０５は、次いで電子結果表示機構８３５に送信するための信号を生成する場合がある。これらの信号は、マイクロプロセッサ８２０により分析された光学特性に基づいたバイオアッセイの結果を含む場合がある。一部の実施形態では、電子結果表示機構８３５は、バイオアッセイの視覚的な結果及び／または音声結果を簡略にかつ明確に提供する。他の実施形態では、結果は、サーバ、パーソナルコンピュータ、またはハンドヘルドスマートフォン等の受信する電子機器に送信される。
【０１４８】
一部の例では、システム８０５は１つ以上の電源８４０を含む。電源８４０は回路基板８１５に動作可能に接続される場合があり、したがって回路基板８１５（例えば、光センサ４０５、発光素子４１０、マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び電子結果表示機構８３５）に結合された任意の構成要素に動作可能に接続される場合がある。一部の態様では、電源８４０は、例えば１つ以上の電池、直流（ＤＣ）電源、交流（ＡＣ）電源、線形調整された電源、及び／またはスイッチモード電源を含む場合がある。例えば、電源８４０は、一部の態様では、１つまたは２つの単３電池、コンセント、または別の電力源等の、例えば携帯用電池及び／または内蔵蓄電池及び／または交換式電池等の１つ以上の電池である場合がある。電源８４０により提供されることが可能な電力、電流、及び／または電圧の量は、例えば光センサ４０５、発光素子４１０、マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び電子結果表示機構８３５に電力を供給するために必要とされる量とほぼ同等である場合がある。一部の態様では、電源８４０は、例えばシステム８０５をコンセントに動作可能に接続するように構成されたコード等の１本以上の電気コードを含む場合がある。電源８４０のコードは、システム８０５及び／またはコンセントに取り外し可能に接続するように構成される場合がある。
【０１４９】
電源８４０は、ある構成要素の電力を提供するためにオンになる、及び／または別の構成要素に電力を提供するのを停止するためにオフになるように構成される。電源８４０は、例えばスイッチ、ボタン、タイマ、または例えばマイクロプロセッサ８２０等、電源８４０に動作可能に接続されたもしくは電源８４０に含まれた他の構成要素の操作によりオン及び／またはオフにされるように構成される場合がある。
【０１５０】
特定の実施形態では、（第１の部分１１０、第２の部分１１５、検知領域２１５、光センサ４０５、発光素子４１０、出口ベント材料８１０、及び凍結乾燥した試薬３３０を含む）デバイス１０５、回路基板８１５及び（マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び電子結果表示機構８３５を含む）回路基板８１５が結合される構成要素のすべて、ならびに電源８４０がハウジングの中に格納される場合がある。ハウジングは、ハウジング基部８５０と、例えば接合できる、例えばスナップ（ｓｎａｐｅｄｌｙ）結合可能等、動作可能に結合可能であるハウジング上部８４５を含む場合がある。動作可能に結合されるとき、ハウジング上部８４５及びハウジング基部８５０は、デバイス１０５、回路基板８１５及び回路基板８１５が結合されるすべての構成要素、ならびに電源８４０を、例えば完全に含む等、含むように構成される。
【０１５１】
ハウジング上部８４５及びハウジング基部８５０は、例えば本明細書に説明するポリマー材料等の材料の１つ以上の層から構成される場合があり、実質的に矩形ボックスとして成形される場合がある。
【０１５２】
一部の実施形態では、ハウジング上部８４５は電子結果表示開口８６０を含む場合がある。電子結果表示開口８６０は、システム８０５のユーザーが電子結果表示機構８３５により表示される信号を見ることができるように、電子結果表示機構８３５に視覚アクセスを提供する開口部である。
【０１５３】
追加の実施形態では、ハウジング上部８４５は、試料プレップチューブ開口８５０を含む場合がある。試料プレップチューブ開口８５０は、試料プレップチューブ８５５を受け入れるように構成された開口部である。試料プレップチューブ開口８５０は、生体試料を、それを通して共通試料受取口１３０に装填できるように、デバイス１０５の共通試料受取口１３０への、例えば流体アクセス等のアクセスを提供する。具体的には、生体試料は、試料プレップチューブ８５５に装填され、共通試料受取口１３０の中に試料プレップチューブ開口８５０を通過する。特定の実施形態では、追加の試薬は、生体試料は別として試料プレップチューブ８５５の中に装填される場合がある。例えば、光学特性変更試薬及び液体バッファを含む光学特性変更試薬溶液は、生体試料とともに試料プレップチューブ８５５の中に装填される場合がある。係る実施形態は、図１１に関してより詳細に説明される。
【０１５４】
特定の実施形態では、ハウジング基部８５０は電源カバー８７０を含む。電源カバー８５０は、電源８４０を保護し、電源８４０へのアクセスを提供するように構成される。
【０１５５】
一部の実施形態によれば、システム８０５及びその構成要素は、ハンドヘルドデバイスまたは構成要素である。本明細書で使用するように、用語「ハンドヘルド」は、平均的な大きさ及び／強さのヒトの成人男性または女性の手等のヒトの手等の哺乳動物の手等の手の中で保持される（例えば、持ち続けられるまたは容易にもしくは快適に保持される）態様の特徴的な能力を指す。したがって、ハンドヘルド態様は、ヒトの手の中で持ち続けられる（例えば、容易にまたは快適に持ち続けられる）ような大きさに作られる及び／または成形される態様である。また、ハンドヘルド態様は、ヒト（例えば、ヒトの片手または両手）により移動される（例えば、垂直方向及び／または水平方向で容易に移動される等、容易に移動される）場合がある態様である場合がある。
【０１５６】
理想的な場合、システム８０５は、使い捨て可能で、使用を簡略化し、保守及び清掃の必要を排除するほど十分に安価である。
【０１５７】
図９は、実施形態に従って、システム８０５の電力を供給される構成要素間の相互作用を示すブロック図９００である。具体的には、図９は、電源８４０と、電源８４０により電力を供給されるシステム８０５の構成要素との間の相互作用を示す。図９に示す実施形態では、回路基板８１５、及び回路基板８１５に結合される構成要素は、電源８４０により電力を供給される。図９に示すように、回路基板８１５に結合される構成要素は、光センサ４０５、発光素子４１０、マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び電子結果表示機構８３５を含む。代替実施形態では、代替構成要素は、回路基板８１５に結合される場合がある。例えば、特定の実施形態では、温度センサ８２５及び／または電子結果表示機構８３５は回路基板８１５に結合されない場合がある。
【０１５８】
電源８４０は、回路基板８１５に電力を提供する。この電力は、回路基板８１５から、回路基板８１５に結合された構成要素に転送される。例えば、電力は、回路基板８１５から光センサ４０５、発光素子４１０、マイクロプロセッサ８２０、加熱素子８２５、温度センサ８３０、及び／または電子結果表示機構８３５に転送される。マイクロプロセッサ８２０は、同様に、時間内の特定の瞬間に回路基板８１５に結合された構成要素を操作するために必要とされる電力の仕様に関する命令を電源８４０に提供する。
【０１５９】
また、マイクロプロセッサ８２０は、回路基板８１５に結合された特定の構成要素に操作命令を提供する。例えば、マイクロプロセッサ８２０は、加熱素子８２５に加熱命令を提供する。加熱命令は、指定された加熱プロトコルに基づいて流体チャンバ２０５の内容物を加熱するために必要とされる熱の仕様を詳説する。特定の実施形態では、マイクロプロセッサ８２０により加熱素子８２５に提供される加熱命令は、温度センサ８３０により入手され、マイクロプロセッサ８２０に渡される情報に基づく場合がある。
【０１６０】
また、マイクロプロセッサ８２０は、複数の発光素子４１０の各発光素子４１０に点灯命令を提供する場合もある。点灯命令は、発光素子４１０が点灯する繰り返しパターン、及び／または繰り返しパターンの繰り返し周波数を詳説する場合がある。
【０１６１】
光センサ４０５は、流体チャンバ２０５の中に含まれる内容物についての光学情報を取り込むために発光素子４１０によって発せられる光を使用できる。例えば、光学情報は、流体チャンバ２０５の中に含まれる内容物の光学特性についての情報を含む場合がある。この光学情報は、次いでマイクロプロセッサ８２０に送信される場合がある。マイクロプロセッサ８２０は、これらの光学信号を分析し、アッセイの１つ以上の結果を生成する。これらの結果は、マイクロプロセッサ８２０により、結果が簡略にかつ明確にシステム８０５のユーザーに提供される電子結果表示機構８３５に送信される場合がある。
【０１６２】
図１０Ａは、実施形態に係る加熱素子８２５の熱画像１０００Ａである。図３Ａ、図３Ｂ、及び図８に関して上述したように、加熱素子８２５は、複数の流体チャンバ２０５の各流体チャンバの内容物が加熱素子８２５から均一な熱流束を受け取ることができるように、リング形状を含む。図１０Ａに示すように、加熱素子８２５の温度は、加熱素子８２５により覆われる領域を通して相対的に均一である。
【０１６３】
図１０Ｂは、実施形態に従って、加熱素子８２５により加熱されるとき、複数の流体チャンバ２０５のそれぞれの平均温度測定値を示す棒グラフ１０００Ｂである。具体的には、棒グラフ１０００Ｂは、各流体チャンバ２０５の平均温度が類似していることを明示する。例えば、複数の流体チャンバ２０５の平均温度は、摂氏５９．７度から摂氏６２．９度に及ぶ。したがって、複数の流体チャンバ２０５の各流体チャンバの平均温度は相対的に均一である。
【０１６４】
方法
本開示は、生体試料アッセイの光学特性を変更する方法を含む。係る変更は、生体試料、または反応混合物または反応生成物等の生体試料と関連付けられた態様に対して実行される場合がある。所望される場合、光学特性の変更は、本明細書に説明するデバイス１０５及びシステム８０５等の生体試料アッセイ光学特性変更デバイス及び／またはシステムを用いて実行される場合がある。
【０１６５】
図１１は、実施形態に従って、システム８０５を使用し、バイオアッセイを実行するための方法１１００のフローチャートである。他の実施形態では、方法は、図１１に示すステップとは異なるステップ及び／または追加のステップを含む場合がある。さらに、方法のステップは、多様な実施形態では、図１１と併せて説明する順序とは異なる順序で実行される場合もある。
【０１６６】
対象は、生体試料を提供する１１０１。図１に関して説明するように、生体試料は、例えば、対象から採取できるＤＮＡ及び／またはＲＮＡまたはその部分等の１つ以上の核酸等の、例えば１つ以上の有機分子等の多量の有機物質を含む試料である。一部の態様では、生体試料は、増幅できる１つ以上の核酸またはその部分を含むと疑われる試料である、核酸増幅試料である。
【０１６７】
提供された生体試料は、対象の組織細胞等の１つ以上の細胞を含む場合がある。本明細書で使用するように、用語「組織」は、類似する機能及び構造を有する対象（例えば、哺乳動物のような、ヒトのような生体）内の細胞の１つ以上の集合体、または複数の異なる種類の係る集合体を指す。組織は、例えば、臓器組織、筋肉組織（例えば、心筋、平滑筋、及び／または骨格筋）、結合組織、神経組織、及び／または上皮組織を含む場合がある。組織は、一部の説明では、対象の頬の内側からの細胞、及び／または対象の唾液中の細胞を含む。
【０１６８】
提供された生体試料は、例えばヒトの唾液、尿、ヒトの粘液、血液、または頬の組織等の固形組織を含む場合がある。また、生体試料は、細菌または胞子を含む場合もある。生体試料は、試料採集装置により提供される場合がある。提供することは、対象の１つ以上の表面、及び／または対象から抽出される唾液及び／または血液、試料等の液体等の対象の生体試料の表面に対して試料採集装置を、例えばこする及び／またはこすり落とす等、接触させることを含む場合がある。したがって、一部の説明では、提供することは、対象から１つ以上の生体試料を抽出することを含む。一部の説明では、生体試料を提供することは、対象に、例えば試料採集装置の上に及び／または中に唾を吐くことによって生体試料を作るように指示することを含む場合がある。また、生体試料を提供することは、例えば試料採集装置をデバイス１０５に移す間に、試料採集装置の上で生体試料または例えば１つ以上の細胞等の生体試料の一部分を保持することを含む場合もある。一部の例では、試料採集装置はスワブであり、生体試料を提供することは、採集装置上に生体試料を得るために、対象の口及び／または鼻の内側をスワブで採取することを含む。一部の説明では、試料採集装置は、鼻咽頭スワブ、中鼻甲介（ｍｉｄ−ｔｕｒｂｉｎａｔｅ）スワブ、生殖器スワブ、及び／または鼻腔用スワブである。生体試料提供後、方法１１００は、それが調製された生体試料であるように生体試料を処理することを含む場合がある。
【０１６９】
調製された生体試料は、例えば界面活性剤等の溶解剤を含む溶液等の調製溶液に試料を曝露することによって処理されたバイオアッセイ試料である。したがって、一部の実施形態では、生体試料は溶解物である。係る調製により、調製した生体試料は、例えばアッセイ試薬及び／または光学特性変更試薬と、それに対する曝露時に反応できるようになる。曝露は、試料の細胞を調製試料の溶解剤で溶解すること、及び／またはそこから核酸を抽出することを含む場合がある。係る抽出した核酸は、結果として生じる調製試料溶液の中に放出される場合がある。一部の実施形態では、ゲノムのデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を生体試料から抽出するステップが含まれる。
【０１７０】
システム８０５のユーザーは、試料溶液を作製するために、提供された生体試料を光学特性変更試薬溶液と混ぜ合わせる１１０２。一部の実施形態では、光学特性変更試薬溶液は、光学特性変更試薬及び液体バッファを含む。
【０１７１】
光学特性変更試薬は、例えばｐＨ敏感染料、蛍光染料、ＦＲＥＴ染料、微粒子及びナノ粒子、蛍光タンパク質、比色基質、酵素及び試薬、プラズモニック構造体、沈殿剤及び沈殿基質、またはそれらの任意の組み合わせを含む場合がある。
【０１７２】
一部の説明では、光学特性変更試薬は、酵素結合免疫吸着法（ＥＬＩＳＡ）試薬である、または酵素結合免疫吸着法（ＥＬＩＳＡ）試薬を含む。一部の態様では、ＥＬＩＳＡ試薬は、アルカリホスファターゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ、ベータガラクトシターゼ、ＢＣＩＰ／ＮＢＴ（５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリルフォスフェート／ニトロブルーテトラゾリウム）、ＴＭＢ（３、３’、５、５’テトラメチルベンジジン）、ＤＡＢ（３，３’、４，４’ジアミノベンジジン）、４ＣＮ（４−クロロ−１−ナフトール）、ＴＭＢ（二重機能基質）、ＡＢＴＳ（２，２’−アジノ―ジ［３−エチルベンゾチアゾリン］スルホン酸塩）、ＯＰＤ（ｏ−フェニレンジアミン）、ＭＵＧ（４−メチルウンベリフェリルガラクトシド）、ＨＰＡ（ヒドロキシフェニル酢酸）、及びＨＰＰＡ（３−ｐ−ヒドロキシフェニルプロピオン酸）から成る群から選択される。
【０１７３】
光学特性変更試薬は、多様な例で、１つ以上の光学特性変更物質を含む場合があり、したがって変更された、例えば色等のその光学特性の１つを有するように構成される場合がある。したがって、方法１１００は、光学特性変更試薬の１つ以上の光学特性を変更することを含む。
【０１７４】
光学特性を変更することは、色、蛍光、燐光等の、例えば態様から発せられる光等の放射線の波長及び／または周波数から生じる特徴等の、例えば試料等の態様の１つ以上の光学的に認識可能な特徴を変化させることを指す。例えば、一部の説明では、光学特性は色であり、光学特性を変更することは、色を変化させることを含む。一部の態様では、例えば色の変化等の係る光学特性変更は、例えば周囲光の下で、支援されていないヒトの目によって検出可能である。方法１１００等の代替態様では、光学特性変更は、光センサ４０５等の光センサを使用し、検出可能である。また、光学特性を変更することは、物質の透過率及び／または不透明度を変化させることも含み、物質を実質的に透明から不透明にまたは不透明から透明に変化させることを含む場合がある。したがって、方法１１００は、光センサ４０５を用いて透過率の係る変化を検出することを含む場合がある。
【０１７５】
ユーザーは、試料溶液を、システム８０５のデバイス１０５の共通試料受取口１３０の中に挿入する１１０３。図８に関して説明したように、試料溶液を共通試料受取口１０３の中に挿入すること１１０３は、試料溶液をシステム８０５の試料プレップチューブ８５５の中に挿入することをさらに含む場合がある。
【０１７６】
システム８０５は、試料溶液を流体チャンバ２０５の中に送る１１０４。具体的には、システム８０５は、試料溶液の一部分を、共通試料受取口１３０の中から複数の延在する流体チャンバ３０５の中へと、複数の流体チャネル３１０の終端の中から複数の流体チャンバ２０５の流体入口３１５の中へと送り１１０４、流体チャネル２０５はアッセイ試薬を含み、それによって核酸反応混合物を生成する。
【０１７７】
試料溶液を送ることは、複数の流体チャンバ２０５の１つ以上の流体チャンバに試料溶液を、例えば流す等、移動させることを含む場合がある。係る流すことは、流体チャンバ３１０を通って移動させるために試料溶液を、例えばポンプで注入する等、偏向させることを含む場合がある。共通試料受取口１３０は、複数の流体チャネル２０５のそれぞれから実質的に等距離であるため、試料溶液が共通試料受取口１３０から各流体チャンバ２０５へ移動する距離は、ほぼ等しい。そしてこのようにして、試料溶液が、共通試料受取口１３０から各流体チャネル２０５に移動するのに要する時間の量は、ほぼ等しい。これにより、システム８０５は多数の制御されたアッセイを並列で実行できるようになる。
【０１７８】
上述したように、一部の実施形態では、流体チャンバ２０５のそれぞれはアッセイ試薬を含む。したがって、試料溶液を、流体チャンバ２０５の１つ以上に送ることは、試料溶液をアッセイ試薬と混合し、それによって核酸増幅反応を実施するための試料溶液及びアッセイ試薬を含む核酸反応混合物を生成することを含む場合がある。
【０１７９】
アッセイ試薬は、生体試料の中に存在することが疑われる１つ以上の核酸を、存在する場合、例えば等温的に増幅する等、増幅することができるように生体試料と反応できる酵素及び核酸プライマーを含む。特定の実施形態では、アッセイ試薬は、核酸増幅酵素及びＤＮＡプライマーを含む。例えば、アッセイ試薬は１つ以上のプライマー、デオキシヌクレオチド（ｄＮＴＰ）、及び／またはポリメラーゼ、Ｔｒｉｚｍａプリセット結晶（Ｔｒｉｓバッファ、ｐＨ８．８、Ｓｉｇｍａ、カタログ番号Ｔ９４３３）、塩化カリウム（ＫＣｌ、Ｗａｋｏ  Ｐｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、カタログ番号１６３−０３５４５）、硫黄マグネシウム７水和物（ＭｇＳＯ４、Ｗａｋｏ  Ｐｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、カタログ番号１３７−００４０２）、硫黄アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４、Ｋａｎｔｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、カタログ番号０１３２２−００）、ツイーン２０（Ｔｏｋｙｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、カタログ番号Ｔ０５４３）、ベタイン溶液（ベタイン、５Ｍ、Ｓｉｇｍａ、カタログ番号Ｂ０４００）、上述した１つ以上の光学変更試薬を加えたカルセイン（ＤＯＪＩＮＤＯ、カタログ番号３４０−００４３３）、塩化マンガン（ＩＩ）四水和物（ＭｎＣｌ２，Ｗａｋｏ  Ｐｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、カタログ番号１３３−００８２０、アガロースＳ、ＥｔＢｒ溶液、テンプレート核酸、またはそれらの任意の組み合わせを含む場合がある。さらに、一部の説明では、アッセイ試薬は、例えば凍結乾燥した等の乾燥した形で流体チャンバ２０５に保管される場合がある。したがって、反応混合物を調製することは、試料溶液及びアッセイ試薬を混合すること、及び／またはアッセイ酌を水和させることを含む場合がある。
【０１８０】
アッセイ試薬は、転写増幅、鎖置換型増幅、核酸配列ベース増幅、ローリングサークル増幅、ループ仲介等温増幅、等温多置換増幅、ヘリカーゼ依存増幅、サーキュラーヘリカーゼ依存増幅、単一プライマー等温増幅、ループ仲介増幅、またはそれらの任意の組み合わせを含む、等温増幅プロトコルを介して生体試料に存在する核酸を増幅できる１つ以上の試薬を含む場合がある。
【０１８１】
特定の実施形態では、実行される増幅反応は、ＬＡＭＰである。ＬＡＭＰ反応では、昇温で動的平衡にある二本鎖ＤＮＡまたは一本鎖ＤＮＡのテンプレートが、２対または３対のプライマーを使用し、増幅される。プライマーは、ＬＡＭＰ  Ｄｅｓｉｇｎｅｒ（Ｐｒｅｍｉｅｒ  Ｂｉｏｓｏｆｔ、Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ、ＣＡ）等のプライマー設計ソフトウェアを使用し、ＤＮＡテンプレートに基づいて設計される。ＬＡＭＰ反応の第１のステップでは、ＦＩＰ（フォワードインナープライマー）のＦ２領域が、それぞれの相補的な（Ｆ２ｃ）位置で一本鎖ＤＮＡにアニールされる。次に、鎖置換活性を有するポリメラーゼが、Ｆ２の３’末端からテンプレートに沿ってｄＮＴＰを組み込む。ヌクレオチドの組み込みはプロトンを放出し、反応混合のｐＨを低減する。次いで、Ｆ３フォワードプライマーが、Ｆ２領域の上流かつテンプレート上のＦ３ｃ領域にアニールされる。Ｆ３フォワードプライマーは、テンプレート鎖の増幅を始め、これにより追加のプロトンが放出され、以前に合成されたＦＩＰ組み込み鎖が置換される。この一本鎖は、（ＦＩＰの中の）その相補的なＦ１ｃ配列とともに（標的配列の中の）Ｆ１配列を含む。これが、Ｆ１ｃが５’末端でＦ１にアニールされると、ステムループを形成する。同時に、ＢＩＰ（バックワードインナープライマー）は、鎖の他方の末端にアニールされ、ヌクレオチドはＢ２から伸長し、より多くのプロトンを放出する。バックワードプライマーＢ３は、次いでＢ２領域下流のＢ３ｃ領域に結合し、ＢＩＰ増幅鎖を置換し、伸長を促進して二本鎖を作成する。この置換された鎖は、ここで（ＢＩＰの中の）その相補的なＢ１ｃ配列とともに（標的配列の中の）Ｂ１配列を含み、３’末端で別のステムループを形成する。構造は、ここで各末端に２つのステムループ構造を有し、各末端から連続置換及び伸長が発生してテンプレートを増幅する。ＬＡＭＰ反応は、追加のフォワードループプライマー及びバックワードループプライマーを追加して、ステムループ構造を有するより多くの単位複製配列を作製することによって増幅できる。
【０１８２】
ＬＡＭＰ手順は、一定の温度で起こり、いずれの高価な熱サイクリング設備に対する必要性も最小限に抑えることができる。通常、等温方法は、選択した試薬により決まる設定温度を必要とする。例えば、ＬＡＭＰ方法では酵素は６０〜６５℃の間で最善に機能する。主題の実施形態に係る増幅は、ＰＣＲを適用することによっても実行できる。
【０１８３】
一部の実施形態では、システム８０５は、増幅した核酸及び複数のプロトンを生成するために反応混合物を加熱する１１０５。具体的には、反応混合物を加熱素子８２５で加熱することは、生体試料からの核酸及びアッセイ試薬を使用し、核酸増幅反応を促進する。この反応は、増幅した核酸及び複数のプロトンを生成する。
【０１８４】
一部の実施形態では、過熱ステップ１１０５は、加熱素子８２５から熱パッド３２５への熱エネルギーを、流体チャンバ２０５の１つ以上に伝えることを含む。反応混合物を加熱することは、生体試料の核酸とアッセイ試薬との間の核酸増幅反応を促進する。この核酸増幅反応は、増幅した核酸及び複数のプロトンを生成する。
【０１８５】
プロトンは、次いで光学特性変更試薬と反応する１１０６。反応生成物またはその態様を光学特性変更試薬と反応させることは、例えば１つ以上のプロトンを光学特性変更試薬に結合させることによって等、反応生成物及び／または光学特性変更試薬を化学的に変更することを含む場合がある。一部の実施形態では、プロトンの光学特性変更試薬とのこの反応は、光学特性変更試薬の光学特性を十分に変更して、生体試料中の疑われる分析物の存在を示す変更された光学特性の検出を可能にする。
【０１８６】
システム８０５は、発光素子４１０を発光させる１１０７。具体的には、システム８０５のマイクロプロセッサ８２０は、複数の発光素子４１０に、繰り返し周波数での繰り返しパターンで発光するように命令する。繰り返しパターンの間、複数の発光素子４１０の各発光素子は、複数の流体チャンバ２０５のうちの１つだけが任意の時間に照明されるように、別個の時点で発光する。光への露光は、光学特性を測定できるように条件の変化を提供する場合がある。このようにして、各繰り返しパターンの間、各流体チャンバ２０５の内容物の光学特性は、光センサ４０５により連続的に監視される場合がある。
【０１８７】
ステップ１１０７で検出した光学特性に基づいて、システム８０５は、流体チャンバ２０５に含まれる試料の１つ以上の特徴を決定する１１０８。試料の１つ以上の特徴を決定するために、光センサ４０５は、検出した光学特性についての情報をマイクロプロセッサ８２０に送信し、マイクロプロセッサ８２０はこの情報を分析する。具体的には、マイクロプロセッサ８２０は、１つ以上の流体チャンバ２０５内の反応混合物の光学特性分析を実行する場合がある。光学特性分析を実行することは、流体チャンバ２０５の１つ以上の内容物の光学特性の変化が発生したかどうかを判断することを含む場合がある。
【０１８８】
光学特性分析は、ステップ１１０５に関して説明する増幅反応を通して、または増幅反応の実行後にリアルタイムで実行される場合がある。反応混合物の変更された光学特性の検出は、増幅反応生成物の存在または不在のデジタル表示と関連付けられる場合がある。言い換えると、反応混合物の変更された光学特性の検出は、増幅反応生成物が存在するのか、それとも不在であるのかに関する情報を提供できる。特定の実施形態では、反応混合物の変更された光学特性の検出は、増幅反応の指数増殖期または分裂停止期が得られたことを示す。
【０１８９】
一部の実施形態では、増幅反応生成物の検出は、ハロクロミック剤を含まない反応混合物を使用する増幅反応に比して加速される。追加の実施形態では、反応混合物の光学特性変更は、増幅反応の開始時間から６０分未満で検出される。反応混合物中のハロクロミック剤（弱酸または弱塩基）は、増幅反応の間に生成されるプロトンを吸収し、自由なプロトンの組み換えが増幅反応の検出を加速するように働くため、増幅反応生成物の検出の加速が達成される。反応は、ハロクロミック剤が光学特性を変化させるのに十分なｐＨ遷移を生成するために最小の増幅が必要となるように設計できる。蛍光挿入染料、分子指標、ハイブリダイゼーションプローブ、染料ベース検出、ＵＶ−Ｖｉｓ、または他の検出法を使用する従来の増幅技術は、増幅信号が検出できるようになる前に一定閾値量の増幅が発生することを必要とする。しかしながら、本発明の方法は、ハロクロミック剤の光学特性変更が検出できるようになる前に相対的に少ない閾値量の増幅を必要とし、したがって増幅反応生成物の検出は、従来の増幅方法に比べて加速される。
【０１９０】
システム８０５は、電子結果表示機構８３５を使用して、決定された特徴を表示する１１０９。具体的には、マイクロプロセッサ８２０は、決定された特徴を含む信号を電子結果表示機構８３５に送信し、結果は簡略にかつ明確にシステム８０５のユーザーに提供される。上述したように、提供された結果は、ディスプレイ上で視覚出力の形、及び／または音声出力の形をとる場合がある。
【０１９１】
方法１１００に関して注目すべきなのは、多様な実施形態では、システム８０５が、例えば３つ等の１つ以上のアッセイ対照、つまり試料妥当性対照、例えば内部陽性対照等の陽性対照、及び／または陰性対照を含むことである。試料妥当性対照は、十分なスワブ試料が提供されたことを保証するために、例えばハウスキーピング遺伝子、ＲＮＡ、及び／またはヒトβアクチンデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）等の豊富なヒト核酸マーカーを検出する。陽性対照は、流体チャンバ２０５の中で共パッケージ（ｃｏ−ｐａｃｋａｇｅｄ）及び／または共凍結乾燥（ｃｏ−ｌｙｏｐｈｉｌｉｚｅｄ）される場合がある合成オリゴヌクレオチドを増幅する。係る合成オリゴヌクレオチドは、例えば光学特性変更試薬溶液の中に及び／またはアッセイ試薬の中に含まれる場合がある。係る対照は、システム８０５が、関心のある一般的なマーカーの増幅を可能にする条件下で動作することを保証する。また、陰性対照は、陽性対照も増幅するが、共凍結乾燥された合成オリゴヌクレオチドを含まない。係る対照は、任意の汚染自己増幅単位複製配列が存在しないことを保証する。
【実施例】
【０１９２】
図１２は、実施形態に従って、複数の流体チャンバ２０５の中に含まれる複数の反応混合物について経時的に光センサ４０５により検出された光学吸光度信号を示す線グラフ１２００である。流体チャンバ２０５の第１の部分集合は、実験反応混合物１３０５を含み、流体チャンバ２０５の第２の部分集合は陰性対照混合物１３１０を含む。図１２に提供される例では、実験反応混合物１３０５は、標的核酸、光学特性変更試薬溶液、及びアッセイ試薬を含む生体試料を含む。さらにこの例では、標的核酸の増幅は、光学吸光度の低減を生じさせると予想される。陰性対照反応混合物１３１０は、標的核酸を欠いている同一の溶液を含む。
【０１９３】
図１２で分かるように、実験反応混合物１３０５を含む流体チャンバ２０５は、増幅反応が進むにつれ、経時的に光センサ４０５により検出される光の増加を示す。言い換えると、増幅反応が進むにつれ、実験反応混合物１３０５を含む流体チャンバ２０５は、光学吸光度の低減を示す。光学吸光度のこの低減は、反応混合物１３０５の中での標的核酸の存在の高まりを示す。
【０１９４】
他方、陰性対照反応混合物１３１０を含む流体チャンバ２０５は、増幅反応が進むにつれ、経時的に光センサ４０５により検出される光の増加を示さない。言い換えると、増幅反応が進むにつれ、陰性対照反応混合物１３１０を含む流体チャンバ２０５は、光学吸光度の低減を示さない。光学吸光度のこの欠如は、反応混合物１３１０の中での標的核酸の不在を示す。
【０１９５】
図１２に示す実験は、実験反応混合物１３０５及び陰性対照反応混合物１３１０が設置された流体チャンバ２０５が交互に起こるようにセットアップされた。言い換えると、実験反応混合物１３０５を含む各流体チャンバ２０５は、陰性対照反応混合物１３１０を含む２つの流体チャンバ２０５の間に位置し、陰性対照反応混合物１３１０を含む各流体チャンバ２０５は、実験反応混合物１３０５を含む２つの流体チャンバ２０５の間に位置する。グラフ１２００で予想され、実現されたこのレイアウト及び結果として生じるデータは、システム８０５、より詳細にはアッセイが実行されたデバイス１０５が、近傍の流体チャンバ２０５の間の限られたクロストークを明示することを示す。具体的には、グラフ１２００は、第１のライトパイプ２１０及び第２のライトパイプ１４０を通って伝送される光学信号が、近傍のライトパイプを通って移動する光学信号からの干渉なしに伝送されることを示す。
【０１９６】
本開示を閲読すれば、当業者は、本明細書において開示される原理を通じてさらに追加的な代替の構造的及び機能的設計を理解する。よって、特定の実施形態及び適用が説明及び記載されたが、開示された実施形態は本明細書に開示される正確な構造及び構成要素に制限されないことが理解されるものとする。当業者には明白な種々の修正、変更及び変形は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱することなく、本明細書において開示される方法及び装置の配置、動作及び詳細においてなすことができる。
【０１９７】
本明細書で用いられる場合、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「一実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」へのあらゆる参照は、その実施形態と関係して記載される特定の要素、機能、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の種々の場所において出現する「一実施形態では」という語句は、必ずしもすべて同一の実施形態を参照しない。
【０１９８】
一部の実施形態は、「連結される」及び「接続される」という表現及びこれらの派生語を用いて記載できる。例えば、いくつかの実施形態は、２つ以上の要素が物理的または電気的に直接接触していることを示す「連結される」という用語を用いて記載できる。ただし、「連結」という用語は、２つ以上の要素が相互に直接接触状態にはないが、相互に連携または相互作用することも意味する場合もある。本実施形態は、特に明示的に明記しない限り、この文脈に限定されない。
【０１９９】
本明細書で用いられる場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語またはこれらのあらゆる他の変形は、非排他的な包括を網羅することを意図する。例えば、要素のリストを含む工程、方法、項目、または装置は、必ずしもこれらの要素のみに限定されず、係る工程、方法、項目、または装置に明示的に列挙または内在されない他の要素を含み得る。さらに、明示的に反対に述べられない限り、「または（ｏｒ）」は包括の「または」を指し、排他の「または」ではない。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれか１つによって満足される。Ａが真（または存在する）でＢが偽（または存在しない）である、Ａが偽（存在しない）でＢが真（または存在する）である、ならびにＡ及びＢの両方が真（または存在する）である。
【０２００】
加えて、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」の使用は、本明細書に記載の実施形態の要素及び構成要素について記載するために採用される。これは単に便宜のため、及び本発明の大まかな要旨を付与するために行われるものである。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むように読み取られるべきであり、単数形はまた、そうでないことが意味されていることが明白でない限り、複数形も含む。
【０２０１】
本説明の一部の部分は、情報に対する演算のアルゴリズム及び記号的表現の観点で本発明の実施形態を記述する。これらのアルゴリズムの説明及び表現は、データ処理の当業者により他の当業者に効果的に自らの研究の内容を伝えるために一般的に使用される。これらの演算は、機能的に、計算的に、または論理的に記述される一方、コンピュータプログラムまたは同等な電気回路、マイクロコード等により実装されると理解される。さらに、一般性を失うことなく、演算のこれらの配列をモジュールとして参照することはときに便宜的であることも示している。説明した演算及びその関連付けられたモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組み合わせに埋め込まれる場合がある。
【０２０２】
本明細書に説明するステップ、操作、またはプロセスは、単独でまたは他のデバイスと組み合わせて１つ以上のハードウェアまたはソフトウェアモジュールで実行または実装できる。一実施形態では、ソフトウェアモジュールは、説明するステップ、操作、またはプロセスのいずれかまたはすべてを実行するためのコンピュータプロセッサにより実行できる、コンピュータプロフラムコードを含むコンピュータ可読非一過性媒体を含むコンピュータプログラムコードで実装される。
【０２０３】
また、本発明の実施形態は、本明細書に説明するコンピューティングプロセスにより作製される製品に関する場合もある。係る製品は、コンピューティングプロセスから生じる情報を含む場合があり、情報は非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、コンピュータプログラム製品または本明細書に説明する他のデータ組み合わせの任意の実施形態を含む場合がある。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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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【国際調査報告】
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