JP2004505231A - 完全サンプル処理能力を備える、医療現場用検出自動化装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、サンプル中の分析対象の有無または量を確定するための、コスト有効性の高い分析機器に関わる。本分析機器は、サンプル受容ポート、および、複数の試薬ウェルを含む回転可能な回転体を含むアッセイカートリッジを利用する。各試薬ウェルは、試薬を、試験表面に搬送するためのピストン要素を含む。本機器は、指定の、かつ、弾力的なやり方で、サンプルと試薬を、試験表面に搬送するよう、アッセイカートリッジを照合設置することが可能であり、それによって、分析されるサンプルの型に特異的なアッセイプロトコールを供給する。本発明はまた、このような機器を使用するための、成分、機構、ディスポーザブル、試薬搬送システム、付属品、および、方法にも関わる。適当な用途としては、感染症試験、癌検出と監視、治療薬濃度監視、アレルギー試験、環境試験、食品試験、ヒトおよび家畜サンプルの診断試験、および、オフライン工程試験が挙げられる。

Description

【０００１】
本申請書は、１９９９年８月６日登録の、米国暫定特許申請第６０／１４７，６８１号に関わり、かつ、それに基づく優先権を主張する。同特許申請を、全ての請求項、図面および表を含めたその全体を、引用することによって本明細書に含める。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一部は、低度から中等度のサンプル容量用途用の、コスト有効性の高い、自動化試験法を供給する分析装置に関わる。本発明はさらに、一部は、そのような装置を使用するための、成分、機構、ディスポーザブル、試薬搬送システム、付属品、および、方法に関わる。本発明の分析装置は、分析試験に使用が可能であり、特に、医学診断自動化試験に使用が可能である。本発明は、サンプルの自動化分析を実行するために、本発明の装置と共同で使用される、完全に自己充足した試験表面および試薬搬送装置を記述する。本装置とカートリッジシステムは、医学的な医療現場の試験環境、または、その他の分析試験環境に適合する。
【０００３】
（背景技術）
本発明の背景に関する下記の記述は、単に本発明の理解の助けとして供給されるものであって、本発明に関する従来技術を記述または構成するために導入されるものではない。
【０００４】
従来の、臨床的・化学的自動化分析装置は、大型で、複雑で、多数のモジュールから成る装置となる傾向がある。例えば、米国特許第５，９０２，５４８号は、高生産性分析用分析装置を記載している。このような分析装置は、高価で、維持が難しく、かつ、相当量の床または作業スペースを要求する。サンプル処理は一般的に、分析装置とは独立に扱われ、処理されたサンプルを、分析装置のサンプル位置に収めるには、手動設置を必要とする。このような分析装置は、低いサンプル容量にたいしては、コスト有効的でなく、また、単一試験個々の結果を供給することもない。
【０００５】
従来の分析装置の多くは、アッセイ工程を完了するのに必要とされる、各種アッセイ機能を実現するためにモジュール法を用いる。例えば、一つのモジュールは、サンプル適用のために、分析装置のある区画に試験装置を搬送する。次のモジュールは、１個以上の試薬を導入するのに用いられるかも知れない。さらに別のモジュールは試験装置をインキュベートするのに必要とされ、また別のものは、次の試薬添加サイクルの前に、その試験装置を洗浄するのに必要とされるかも知れない。最後のモジュールは、試験装置の内部に、または、その上に生じた結果を分析するのに使用されるかも知れない。いくつかの装置は、例えば、米国特許第６，０４２，７８６号に開示されるものなどは、装置搭載成分として、キーボードを組み込んでいる。米国特許第５，３３２，５４９号に論じられているように、消費された装置を分析器から取り出すには、別のモジュールが必要とされよう。このような設計では、分析器内部で確実に適正な操作が行われるようにするためには、試験装置の厳密な設置が要求される。同時に、分析器搬送システムは、試験装置が、搬送位置内部で結合することなく、設置・除去されることを可能とするものでなければならない。米国特許第５，１６７，９２２号および第５，２１９，５２６号は、分析器内における試験装置と搬送構成体の配置であって、試験装置を搬送体にロックするのに役立つ配置を記載する。このようなタイプの分析器では、試験装置全体が回転され、または、様々の処理ステーションに搬送されなければならない。
【０００６】
多くの自動化分析器が、プローブまたはピペット先端装置と組み合わせて、何らかの形の吸引器を用いている。これは、一つの容器からサンプルまたは試薬を、自動的に吸引し、試験容器に注入するためである。例えば、米国特許第５，９８３，７３４号は、吸引型サンプル搬送装置を備える分析器を開示する。同様に、米国特許第６，０６３，３４０号は、サンプルおよび試薬搬送用、吸引および滴下プローブを備えた分析器を開示する。汚染を避けるため、多くの場合、この先端は、各試薬添加の後で廃棄するか、または、次の溶液との接触前に、洗浄しなければならない。各使用後に先端を処分することは、装置にたいしてさらに高い廃棄コストを加えることになる。試薬搬送装置の連続洗浄は、定常的に廃棄しなければならない、高容量の生体有害／有毒性液体廃棄物が生成されることを意味する。ある単一試薬容器から多数サンプリングを行うことは、その試薬が汚染される確率を増す。先端が溶液に接触したならば、先端の側面も溶液（サンプルまたは試薬）で被われるかも知れない。次に、この残留溶液が、不適切にも、試験容器または、別の試薬の容器に導入されるかも知れない。次の試薬の汚染は、実施された第一試験のみならず、その試薬容器を用いた、その後の全ての試験におけるアッセイ試験結果を不適切なものとするかも知れない。吸引型装置の使用は、試薬容器が、蒸発問題や汚染危険を引き起こす恐れのある開放環境に暴露されることを意味する。吸引システムにおける変動は、全試薬搬送機構の重大な汚染や、投入される液体容量の変動を招く可能性がある。多くのシステムは、多数のサンプル試薬容器を用い、各新規のアッセイの開始毎に一単位の試薬を投入し、かつ、現実の試験装置または表面を含むまた別のモジュールを含む。
【０００７】
多くの自動化分析器は、試薬の移動や容量制御のために遠心力を用いる。遠心力の使用は、試薬の放射状配置と、溶液経路の厳密な構築を要求する。遠心力は、溶液を駆動して障壁を越えさせ、次の試薬または反応チェンバーに移動させ、これを検出成員に出会うまで続けるのに用いられる。高度に厳密な成形要求のために、個々の回転式試験装置は極端に高価なものとなる。多数の液体経路、および、液体経路内部において、新規試薬の導入と、インキュベーション時間を可能とするために、多数の反応チェンバーを設けることは、試験装置の設計をさらに難しいものにする。試験装置を、遠心力の、多数回の衝撃に曝すことは、所望の経路にそって移動する液体の流れに誤差を導く可能性がある。米国特許第５，９１２，１３４号は、チャンネル、毛細管、貯溜槽、および、試薬搬送を制御するための停止接合部を用いるアッセイカートリッジ、および、カートリッジ内のサンプル希釈を、毛細管と、重力・遠心力の関数として実行する方法を開示する。
【０００８】
二三のアッセイシステムは、不連続な試薬容器、例えば、アンプル、カプセルまたはバッグを使用してきた。試薬は、破損または貫通機構によって開放される。次に、試薬搬送は、受動的な重力供給に基づいて行われるから、必要な試薬の完全量が確実に投入されることを保証することができない。破損または貫通機構も、試薬搬送に干渉する可能性がある。もしもその破損または貫通機構が、１個を越える試薬容器に接触するならば、試験表面に搬送される次の試薬に悪影響を及ぼす試薬を持ち越す可能性がある。いくつかの場合では、貫通部材が試薬容器を貫通すると、液体は、貫通部材中のチャンネルを通って流れ、毛管作用または重力供給によって、試験表面に搬送される。例えば、米国特許第５，９６８，４５３号は、試薬取り出しのためにサンプル採取装置にたいして開放される試薬カートリッジを記述する。逆に、米国特許第６，０４３，０９７号は、密封蓋から成る複雑な試薬容器と、同容器中の１個以上のチェンバーの開閉を制御するバルブを記述する。試薬チェンバーは、潰されて試薬を放出するガラスアンプルと、フィルター要素とを保持する。
【０００９】
他のカートリッジでは、貫通可能な膜を使用する。この膜は、サンプルを試験カートリッジから、同膜が貫通されるまで遮断し、かつ、毛管作用によって、試験カートリッジに特異的量のサンプルを輸送するためのものである。米国特許５，８８８，８２６号または米国特許第５，６０２，０３７号は、真空チャックによる下方変位を用いて、試験カートリッジの一区画を押し下げる装置を記述する。試験カートリッジのサンプルカップを下げると、貫通部材を下へ向けて貫通可能な部材に押し込むことになる。真空を適用すると、ある量のサンプルの、サンプルカップへの吸引が可能になる。
【００１０】
米国特許第４，６８９，２０４号は、試薬搬送のために、高さがまちまちの、一連のプランジャー用シリンダーを用いた試薬搬送システムを記述する。上部のプレート様活性器が、その様々なシリンダーに押し下げられると、サンプルまたは試薬が、反応チューブに運ばれる。試薬搬送順序は、シリンダーの高さによって制御される。反応チューブは、反応チューブにたいするサンプル添加と、反応チューブにたいする最終的試薬搬送との間に、粗大なフィルターを含む。反応チューブの末端には、興味の分析対象、特に、細菌を保持するための微細なフィルターがある。微細なフィルターの視覚化のために、反応チューブにはレンズが含まれる。
【００１１】
米国特許第４，６８９，２０４号の別の実施態様では、個々の試薬チェンバーが、ピストン様部材から成り、このものは、試薬チェンバーに押し込まれると、試薬を、圧感受性シールを通過して搬送チューブに送り込む。活性部材はピストン様部材を押し込み、このピストン様部材はまた出口で前記シールを貫通して液体流を起動する。
【００１２】
米国特許第４，６８９，２０４号のいずれの実施態様においても、反応チューブを貫通するサンプルおよび試薬流は、毛管または重力流であって、各試薬の活性化は、試薬が各ピストン様部材を通過する際に起こる、活性化部材の直線的進行に基づく。各流体は、粗大フィルターと、次に微細フィルターを貫通するのに、活性器がその特異的ピストン様部材に接触する時点、および、同活性器が次のピストン様部材に接触する時点との間の時間しか持たない。粗大フィルターの設計は、大きな開放された死腔、または、粗大フィルター上に頭部空間を生じさせ、そこにおいて、各種流体の、時期尚早な混合や相互作用が起こる可能性がある。さらに、この死腔は、相当量の流体を保持することになるから、サンプルや試薬の、微細フィルターへの導入を不完全なものとする。
【００１３】
米国特許第５，９２２，５９１号は、単一のユニットに複数のサンプルを収集・分析することを可能にする分析装置を開示する。気送システムを用いて、流体移動に差動圧を適用する。
【００１４】
単一使用廃棄診断装置が、様々の用途のために、特に、医学診断用途のために開発されている。これらの試験は、タイムリーな単一試験結果をもたらしはするが、その試験結果をもたらすのにユーザーの介入を必要とする。
【００１５】
米国特許第５，００６，３０９号は、自動化アッセイシステムに使用されるディスポーザブル装置を記述する。この装置は二つのウェルを含む。一つのウェルは、サンプルを処理し、試薬を添加するのに使用される。第二のウェルは、アッセイ結果を読み取るのに使用される。処理されたサンプルは、流体ジェットを用いて、一方のウェルから他方のウェルへと搬送される。この処理サンプルは、分析対象と、その分析対象と特異的に反応する微小粒子から成る。この処理サンプルを、ピペットまたはその他の移送装置と接触させることなくウェル間を移動させる。サンプルウェルと読み取りウェルとは、流体通路によって接続され、かつ、処理サンプルは、高速洗浄液によって、この通路を移動させられる。この洗浄液は、一連のノズルによって導入される。読み取りウェルは、ある特定量の処理サンプルを保持する。この読み取りウェルは、処理サンプルを保持する繊維性基質を含む。繊維性基質を貫通する流体の流れは、真空または基質下の吸収剤の使用によって強調することが可能である。微小粒子は、分析対象を特異的に捕捉・保持するのに用いられる。繊維性基質は、微小粒子を、繊維性基質において固定化するよう選択される。一旦粒子が固定化されたならば、信号発生物質が、基質に加えられ、信号が生成される。繊維性物質は、微小粒子が固定化されたなら、多孔性を維持し、滑らかな流体の流れを助けるものでなければならない。サンプルと試薬を、ピペット、および／または、吸引機構に依存し、かつ、このディスポーザブル品にたいして外部的な移送装置の使用によって、サンプルウェルに加える。洗浄液速度の制御は、装置の効果的機能には決定的に重要である。
【００１６】
多くのアッセイ装置またはシステムは、サンプル収集装置のオンボード処理用の態勢を備えていないし、一種類を越えるサンプル収集装置の処理、または一種類を越えるサンプルの処理を可能にするシステムはもっと少ない。米国特許第５，４１５，９９４号は、サンプル収集装置が綿棒である、手動アッセイ装置を記述する。この標本含有綿棒は、アッセイ装置内部のウェルに設置される。抽出試薬が、綿棒を含むウェルに加えられ、綿棒を通りすぎて流され、綿棒上の標本から分析対象を抽出する。このサンプル受容位置は、ボール構造に接合される。サンプル受容位置は、ストップ機構を備え、それによって、綿棒を、ボールの上に適正に位置付ける。抽出チェンバーは、サンプル受容域と、出口を通じて液性に接触する。サンプル受容域の基質は、この抽出チェンバーから流体路を定義する。抽出チェンバーは、固相装置の一体部分として形成される。
【００１７】
米国特許第５，０８４，２４５号は、同様のサンプル処理装置を記述する。この装置は、基盤にサンプル検出要素を備えるように設計される。装置の頂部は、このサンプル検出要素を覆い、かつ、サンプル検出要素に接近して位置付けられる延長機構を含む。この延長機構は、ワンプルを搬送する綿棒を保持するのに使用される。この延長機構中には、いくつかの突起が含まれ、綿棒が延長機構に押し込まれた時に、綿棒から流体を搾る、または、押出すのに用いられる。押出された液体は次に、サンプル検出要素に接触する。サンプル検出要素を見るには、装置の頂部を取り除かなければならない。延長通路からの突起はまた、液流を、サンプル検出要素表面に向けるのにも役立つ。この発明では、サンプルを含む綿棒は、抽出試薬中でインキュベートされ、抽出試薬が、綿棒繊維を飽和するまでは、サンプル処理装置の中には設置されない。綿棒は、先端が、抽出要素と液的に接触するまで、延長機構の中に挿入される。
【００１８】
米国特許第５，９９４，１５０号は、いくつかの特異的領域を、回転プラットフォーム上で光学的に分析するための、ＳＰＲ依拠検出システムを開示する。
【００１９】
本発明の背景を記述する前記米国特許のそれぞれを、全ての表、図面、および、請求項を含むその全体を、引用することによって本明細書に含める。
【００２０】
本発明は、サンプル中における分析対象の有無または量をアッセイするための、コスト有効性の高い分析機を供給する。本発明は、限られた検査室空間しか必要としない機器を用いて、単一、または、低度から中等度のサンプル容量用途において、自動的試験結果を供給するのに有用な装置、機器および方法を供給する。本発明はまた、１個以上のアッセイまたは試験を実行しかつ結果を供給するための要素の全てを含む試験カートリッジを、この分析器に供給することによって、現在の自動分析器に見られる技術的制約にも対処する。熟練技術者であれば、本発明の試験カートリッジ設計は、分析対象を検出するのに、または、試験結果を与えるのに、異なるいくつかの光学的または電子的方法の使用が可能であることを直ちに了解するであろう。本発明の試験カートリッジはまた、１個以上の分析結果を弾力的に供給するようにも設計される。
【００２１】
（発明の開示）
本発明の、分析的または医学的医療現場用アッセイ機器および成分局面は、低度から中等度容量試験要求にたいして、自己完結的な、サンプル処理および試薬能力を供給する。代表的な試験用途としては、感染病試験、癌検出と監視、遺伝試験、治療薬濃度監視、アレルギー試験、環境試験、食品試験、ヒトおよび家畜サンプルの診断および／または予後試験、オフライン工程試験等が挙げられるが、ただしそれらに限定されない。好ましくは、この機器は、固定された偏光器楕円測定法、および、薄膜分析用に設計された試験表面に基づく、光学的検出法を使用する。このような方法および試験表面の特に好ましい実施態様は、米国特許第５，４９４，８２９号および５，６３１，１７１号に記載される。全ての図面を含めたその全体を引用することによって本明細書に含める。この実施態様の内のあるものでは、試験装置は、試験装置の表面からの光反射を修飾するために、複数の薄膜の組み合わせを使用する。別態様として、この機器は、試験表面、アッセイカートリッジ内に含まれる支持試薬、および、試験表面から生成される信号と一致する、検出システム、例えば、分光光度検出法、化学的発光検出法、蛍光検出法、または、電気ポテンシャル検出法を使用する。
【００２２】
アッセイカートリッジは、好ましくは、特定のタイプの分析を実行するように設計された、単一使用ディスポーザブル要素である。このカートリッジは、多数の試薬が、そのカートリッジユニット内部に別々に保存されることを可能とする機構を含む。カートリッジはまた、典型的には、機器要素と協力して、それら試薬が、適正な順序で、試験表面に搬送されることを可能とする機構を含む。これらの実施態様では、カートリッジは、サンプルを受容し、機器要素と協力して、試験表面に適用される様に、サンプルを処理する。カートリッジのサンプル処理要素は、サンプル収集装置、例えば、綿棒またはサンプル貯溜槽を受容・保持する能力を含む。好ましい実施態様では、サンプル処理要素は、カートリッジ同様の安定な形態の内に、サンプル収集装置、または、その要素を保持することが可能であり、表示され、あるいは、様々の分析位置に移動される。
【００２３】
サンプル処理要素は、製造中にカートリッジに挿入されたり、または、ユーザーによって使用時に取りつけられる、別の成分であってもよい。別態様として、サンプル処理要素は、カートリッジの一体的部分であってもよい。従って、単一カートリッジ設計しか要求されないが、サンプル処理要素は、広範囲のサンプル収集装置またはサンプルタイプを受容するよう、一意的に適合させられてもよい。カートリッジに挿入される、またはその他のやり方で装着されるサンプル処理要素の選択は、そのカートリッジが実行するよう設計された特定の分析の関数である。サンプル処理要素は、特定のサンプルタイプを受容するように設計されてもよいし、あるいは、多数のサンプルタイプを受容するように設計されてもよい。好ましい実施態様では、サンプル処理要素は、綿棒型のサンプル収集装置の軸を支持するよう設計されたヒンジ付き突起を含む。使用時、このヒンジ付き突起は、綿棒軸が、思いがけず位置ずれを起こすことを防止し、かつ、機器にたいして、綿棒が使用中であることを示す信号の役目をすることも可能である。他の好ましい実施態様では、濾過膜が、サンプル処理要素中の、サンプル液がそれを貫通して流れる小孔の下に置かれる。
【００２４】
本発明のアッセイカートリッジはまた、サンプルやアッセイ試薬を、カートリッジ内部の試験表面に搬送するように設計される。アッセイカートリッジは、機器と協力して、試験表面またはカートリッジのその他の領域にたいして、試薬の適正な添加を可能とするよう、ある特定の順序で表示されていてもよい。機器は、好ましくは、アッセイ工程において、試験表面が１回以上の段階において分析に使用可能となるようカートリッジを表示する。機器に含まれる検出システムは、試験表面のタイプや、カートリッジ内に含まれる試薬と適合的となるように設計される。例えば、試験表面が、分析対象特異的結合試薬で被覆される膜であり、かつ、試薬の一つが、それから蛍光ラベルが誘導される、抗分析対象抗体である場合は、機器は、分析用蛍光測度計を含むことが可能である。試験表面が一連の微小電極であり、試薬がレドックス型試薬である場合は、機器は、電位計測定結果を供給する検出システムを含んでいてもよい。好ましい実施態様では、アッセイカートリッジは、外部の、信号関連性試薬の添加無しに、信号を発生することが可能である。表現の簡便のために、主に論じられる試験表面は、光学的に活性的な試験表面である。しかしながら、当業者であれば、試験カートリッジ設計の弾力性と能力、および、これらの特性を、本発明の自動化機器システム内の特定の検出法にどのように適合させたらよいかを認識するであろう。
【００２５】
従って、好ましい実施態様では、本発明は、好ましくは、基底部材、および、頂部部材とを含むアッセイカートリッジに関わる。ここに、基底部材は、光学的読み取りウェルおよび試験表面を含み、頂部部材は、回転性試薬回転体を含む。この試薬回転体は、サンプル受容ポートと、複数の試薬ウェルを含む。試薬回転体は、表面の分析を実行する際、試験表面を含む光学的読み取りウェルと同軸に揃えられる開口部を有する。１個以上の試薬ウェルは、試薬と、１個以上の試薬を、試験表面、および／または、サンプル受容ポートに搬送するための、試薬ウェルピストンを含む。頂上部材は、基底部材に、試薬回転体は基底部材にたいして回転されるよう、付着する。
【００２６】
別の局面では、本発明は、特定の分析およびサンプルタイプ用のアッセイカートリッジを生産する方法に関わる。このアッセイカートリッジは、従来技術で既知の製造法を用いて製造が可能である。好ましくは、このアッセイカートリッジは、基底部材を、頂上部材に、回転性試薬回転体が、基底部材にたいして回転されるように取りつけることによって製造される。本発明のアッセイカートリッジの、特に好ましい製造法を本明細書に記述する。
【００２７】
本発明のさらにもう一つの局面は、分析アッセイ機器に使用される試験キットに関わる。ここに、その試験キットは好ましくは、そのキットが検出するよう設計された分析対象（単数または複数）にたいして特異的な複数のアッセイカートリッジと、その使用説明を含む。好ましくは、キットは、試験工程および機器の品質管理をさらに実行するための、１個以上の外部キット制御要素を含む。さらに好ましくは、そのキットは、同キットのアッセイカートリッジによって検出される分析対象のタイプにおけるサンプル要求と合致する、適当なサンプル収集装置（単数または複数）（例えば、綿棒、液体サンプルカップ等）を含む。
【００２８】
特定の好ましい実施態様では、アッセイカートリッジは、下記のものを１個以上含む。（ｉ）試験表面に分析対象を固定化するための、分析対象特異的結合層を含む試験表面；（ｉｉ）その上の試験対象を非特異的に固定化する試験表面；（ｉｉｉ）光学的に活性な試験表面である試験表面；（ｉｖ）干渉、楕円測度、または偏光信号を生成するように適応された光学的に活性な試験表面；（ｖ）さらにサンプル処理要素を含む回転体；（ｖｉ）濾過面を含むサンプル処理要素；（ｖｉｉ）綿棒型サンプル収集装置を受容するように適応されたサンプル受容ポート；（ｖｉｉｉ）破損可能なシール物質で密封された各試薬の基底部、および、破損可能なシール物質と結合した試薬ウェルピストンによって密封された各試薬の頂上部；（ｉｘ）試薬ウェル基底部をシールする破損可能シール物質を破損する貫通要素を含む試薬ウェルピストン（単数または複数）；（ｘ）アッセイカートリッジの分析機器にたいする適正な登録を確保するよう適応された、延長タブまたはその他の機構を含む、基底部材；および、（ｘｉ）突起要素を含む試薬ウェルピストン（単数または複数）。
【００２９】
アッセイカートリッジは、好ましくは、機械的強度と安定性を供給するプラスチック物質、例えば、ポリスチレンから製造される。熟練技術者であれば、このようなアッセイカートリッジ、またはその成分は、射出成形において安定な、いくつかの熱硬化性樹脂から製造が可能であることを認めるであろう。好ましい実施態様では、アッセイカートリッジの基底部材は、単一片のプラスチック材料から製造される。もっとも好ましくは、アッセイカートリッジの基底部材は、共に嵌合される上部区画と下部区画とを含む。試薬回転体を含む頂上要素は、いずれの適当な材料で製造してもよいが、好ましくは、タルクで固さを強化されたポリエチレンで製造される。これは、製造時、取り扱い易くするためである。試薬回転体は、アッセイカートリッジの頂上部剤に、その試薬回転体が、基底部材にたいして回転するようなやり方で取り付けられる。
【００３０】
本明細書で使用する場合「サンプル」という用語は、本発明によるアッセイカートリッジ内での分析に適当な全ての標本を指す。好ましいサンプルタイプとしては、綿棒に収集された（例えば、咽喉、膣、子宮頚管、直腸、尿道、鼻腔、あるいは、鼻腔咽頭綿棒）生物材料、流体、水、尿、血液、痰、血清、血漿、大便物質、吸引物、洗浄物、組織ホモジェネートまたはサンプル、処理流体等を含む物質があげられるが、ただしそれに限定されない。
【００３１】
本明細書で使用する場合、「サンプル収集装置」という用語は、サンプルを装置に移送するのに使用される全ての支持体を指す。適当なサンプル収集装置は、当業者にはよく知られる。好ましくは、サンプル収集装置は、綿棒、木製スパトゥラ、吸収性物質、例えば、綿球、フィルターまたはガーゼパッド、先端吸収性の塗布器、毛管、および、ピペットが挙げられるが、ただしそれらに限定されない。
【００３２】
サンプル収集装置からサンプルを押出して、サンプルまたはその一部を、光学的に活性な試験表面に搬送するには、真空要素の使用が可能である。好ましい実施態様では、同じ真空源を、カートリッジを機器のカートリッジプラットフォームに固定するため、および／または、サンプルおよび試薬流が、光学的に活性な試験表面を貫通する、越える、または、周回するのを促進するのに使用することが可能である。別態様として、カートリッジロックおよび位置づけも、機械的要素、例えば、ロッキング機構、固定ピンによって実現が可能である。ある特定のアッセイを完了するのに必要とされる、様々な真空機能を分けるために、１個以上の異なる真空要素を使用することも可能である。
【００３３】
サンプルは、カートリッジのサンプル処理要素から、光学的に活性な試験表面へ移動させる前に、処理してもよい。サンプルを処理するために、１個以上の試薬が、サンプル処理要素中のサンプル収集装置に加えられる。この試薬は、サンプル収集装置から、および、サンプル基質から、または、サンプル収集装置に含まれる生物から、分析対象を抽出、または、開放するのに役立つ。試薬は、サンプル基質作用、例えば、抑制や、非特異的結合を除去するのを助ける。サンプル処理要素はまた、試験表面への導入に先だって、サンプルから粒状物を除去するフィルター機構を含んでいてもよい。
【００３４】
他の好ましい実施態様では、光学的に活性な表面へ導入する前に、サンプルは、例えば、その後の抽出を伴う、または、伴わない濾過によって処理される。尿または懸濁液のような液体が分析対象を含む場合、分析対象は、濾過表面を含むサンプル処理要素上に保持されていてもよい。サンプルは、試薬回転体が、カートリッジ基底に位置付けられる吸収物質の上を回転する時に、サンプル受容／処理アッセンブリーに加えられる。この吸収物質は、自己完結的廃棄物貯溜層となり、他のカートリッジ要素を、廃棄物質に暴露させない。サンプル液は、真空、または、その他の圧差の適用によって、濾過表面を貫通して吸引される。サンプル液が濾過されたなら、抽出試薬を濾過表面に加えてもよい。次に、光学的に活性な試験表面への導入前に、分析対象を、抽出試薬内部で溶解する。サンプル処理要素は、試験表面位置にたいして表示合わせされ、サンプルが搬送される。アッセイ処理は、本明細書に記述されるように進行する。
【００３５】
本明細書で使用する場合「分析対象」という用語は、病気、感染、薬剤濃度、分析条件、環境条件、処理条件、医学的状態、あるいは、分析対象の有無または量の、速やかな、高感度の検出によって診断または評価が可能な、その他のすべての状態の、特異的インディケーターである全ての物質を指す。好ましくは、分析対象は、抗原、抗体、核酸、金属、受容体、酵素、酵素基質、酵素抑制剤、リガンド、キレート剤、ハプテン、薬剤または類縁体、または、上記物質の全ての断片である。
【００３６】
さらに特に好ましい実施態様では、アッセイカートリッジは、（ｉ）サンプル受容ポートであって、ある一定容量のサンプルを、サンプル収集装置またはサンプルタイプにたいして一意的な濃縮要素の上に受容することが可能な、サンプル受容ポート；（ｉｉ）サンプル受容ポートであって、その後の処理のために、試薬回転体中に、綿棒型のサンプル収集装置を適正な位置に保持するための保持機構（例えば、成形フィンガー）を含む、サンプル受容ポート；（ｉｉｉ）カートリッジ基底に位置付けられる光学的に活性な試験表面であって、その上に１層以上の光学層を位置付ける、低孔度物質から成り、それによって、機器に組み込まれた検出法のための、適正な光学特性を備えた表面を創成する試験表面；および（ｉｖ）１個以上の試薬を含む、プラスチック筐体に収められた試薬回転体、を含む。
【００３７】
本明細書で使用する場合、「サンプル受容ポート」という用語は、カートリッジ内部へのアクセスを供給する、アッセイカートリッジにおける開口を指す。適当なサンプル受容ポートは、当業者であれば、サンプルのタイプ、および／または、サンプル収集装置に基づいて、簡単に確定が可能である。
【００３８】
前述したように、サンプル処理要素は、製造時にカートリッジに挿入される、または、ユーザーによって装着される、別個成分であってもよいし、あるいは、カートリッジの一体部分であってもよい。サンプル処理要素は、好ましくは、特定の試験方法と分析対象にたいして、特定のサンプルタイプを収容するように設計される。好ましい実施態様では、サンプル搬送ポートは、カートリッジの試薬回転体に完全に一体化されており、かつ、適当な、試薬搬送形態を含む。他の好ましい実施態様では、試薬搬送形態は、抽出試薬が、サンプル受容ポートの頂上において溝またはチャンネルに流入することを可能にして、それによって、サンプル収集要素から分析対象を抽出する。
【００３９】
好ましくは、綿棒が、サンプル収集装置として使用され、サンプル処理要素は、綿棒ホールダー、または、綿棒処理挿入体を含む。綿棒ホールダーまたは綿棒処理挿入体は、先細りまたは屈曲し、単一処理要素が、様々の量の繊維を持つ綿棒、または、様々の緊密度で巻かれた綿棒を、ホールダーまたは挿入体内にしっかりと保持することを可能にし、それによって、あらゆるタイプの綿棒の収容を可能にするようになっている。もっとも好ましくは、綿棒ホールダーまたは綿棒処理挿入体は、試薬カートリッジ引き合わせ中に、綿棒をしっかりと保持して安定性を供給し、かつ、真空気密を供給して、綿棒周辺および貫通液流を促進するようになっている。
【００４０】
本明細書で使用する場合「試験表面」という用語は、サンプル中の分析対象の有無または量に応じた検出信号を供給するよう適応された、アッセイカートリッジ内部の表面を指す。もっとも好ましいのは、本申請書に定義されたような、光学的に活性な試験表面である。この試験表面は、アッセイカートリッジの上部区画にある光学的読み取りウェルを通じて、機器の検出要素によって利用可能とされる。本申請書で使用される「光学的読み取り」ウェルという用語は、アッセイカートリッジにおけるアパチャーまたは開口であって、それを通じて、試験表面が光学的に読み取られる、あるいは、試験表面において、または、試験表面によって生成される信号のタイプに相応しい検出器によって分析されるものである。
【００４１】
本発明によって試験表面を設計・構築する際には、その表面は、試験表面に非特異的に固定化される分析対象を特異的に検出するのでない限り、興味の分析対象に特異的に結合するように適応されていることが好ましい。従って、試験表面は、好ましくは、１個以上の興味の分析対象を試験表面に固定化するための、分析対象特異的結合層を含む。分析対象特異的結合層は、試験基質中の分析対象と特異的に相互作用を持ち、かつ、アッセイ工程を通じて、または、試験表面から信号が検出されるまで、その分析対象を保持するものであれば、どのような物質であってもよい。もっとも好ましくは、分析対象特異的結合層は、抗体、抗原、核酸、酵素、酵素基質、酵素抑制剤、受容体、リガンド、金属、キレート剤、複合化剤、ハプテンまたは類縁体、または、上記物質の全ての断片である。光学的に活性な試験表面の構築の際には、分析対象特異的結合試薬の長期の安定性を供給する、一層の物質を加えることが有利な場合がある。この層は、アッセイ工程時除去されるか、または、アッセイ工程に干渉しない。
【００４２】
分析対象特異的結合層は、いくつかの異なる工程によって、試験表面、好ましくは光学的活性面に適用することが可能である。熟練技術者であれば、そのような工程は、分析対象（単数または複数）に特異的に結合するよう採用される分子の性質に依存することが了解されよう。好ましい実施態様では、分析対象特異的結合層は、液状コート液に沈めることによって全面にコートされるか、あるいは、微小スポット法、インクジェット法、または、他のプリント式方法によって塗布される。分析対象特異的結合層は、コート液の容量と粘度、および、表面の濡れ易さによって定められる、特定直径の単一スポットとして塗布されてもよい。分析対象特異的結合層は、市販の処理装置を用い、直線またはその他の符号として塗布されてもよい。
【００４３】
他の、特に好ましい実施態様では、本発明の試験表面は、複数の分析対象特異的結合層を含み、かつ、各結合層は、異なる分析対象にたいして特異的な、１個以上の結合試薬を含む。好ましくは、結合試薬は、複数のゾーンにおいて試験表面に適用され、それによって、単一の分析における単一のサンプルから、多数の分析対象の検出を可能とするようになっている。従って、分析対象特異的結合層は、好ましくは、いずれのものであってもよい所望の配列として置かれた、一連の縞、ドット、または、他の符号として適用される。試験表面に置かれる配列のサイズは、利用可能な試験表面面積、配列中の各位置を一意に特定するために必要な空間解像度、検出器の空間解像能力、および、分析対象特異的結合層を適用する際の空間解像度によって制限される。分析対象特異的結合層に加えて、様々の分析コントロール（対照）、例えば、陽性、および／または、陰性コントロールゾーンを、試験結果の品質管理に用いるために、試験表面に適用することが可能である。
【００４４】
試験方法の感度を向上させるために、分析対象が、試験表面において、その分析対象特異的結合試薬と連関したなら、分析対象特異的結合試薬を含む、二次試薬を使用してもよい。この追加の分析対象特異的試薬は、分析対象と特異的に連関する追加試薬を含んでおり、それによって、光学的活性面に結合する分析対象の結合を増幅したり、あるいは、他の表面構築が用いられている場合には、信号生成を実現する。好ましくは、これらの追加試薬は、下記から成る群から選ばれる、すなわち、酵素、薄膜形成粒子、不溶産物を生成する触媒試薬、自己凝集性分子、あるいは、その他、分析対象層の光学的厚さを増す物質から成る群である。試験表面構築が、光学機能を持つ層を含んでいない場合には、増幅試薬のみが、信号生成に関わることになる。分析対象特異的結合試薬を試験表面に使用しない場合、分析対象は、試験表面との非特異的相互作用によって保持されてもよい。このタイプのアッセイの特異性は、二次的分析対象特異的試薬によって獲得される。
【００４５】
本申請書で使用する場合の「光学的活性試験表面」という用語は、入射光を変えるように適応される表面を指す。入射光とは、表面に入射する全ての電磁放射を指す。好ましくは、入射光は、非偏光、偏光、楕円偏光、直線偏光、単色光、多色光、可視光、紫外光、および、赤外光である。光学的活性試験表面を調製する方法は、当業者には既知である。光学的活性試験表面の、好ましい調製法は、ＰＣＴ国際公報第ＷＯ９４／０３７７４号、および、米国特許申請第０８／９５０，９６３号に記載される。このそれぞれを、引用することによって、全ての図面を含め、または、同様の光学的原理に基づくという点で、その全体を本申請書に含める。好ましくは、この光学的活性面は、真空源の適用によって歪められないように、カートリッジの基底の所定位置に密封される。特に好ましい密封法は、、加熱シール、圧感受性接着剤、接着剤、超音波溶接や超音波法、および、類似の処置法である。
【００４６】
本申請書で使用される「光学的機能層」という用語は、分析対象が、感受物質に結合した時に信号を発生することが可能な層（または複数の層）を指す。この層は、支持物質の光学的特性を修飾し、それによって、最終的なアッセイ形態に適合した、所望の程度の反射性、透過性、および／または、吸収性が得られるように、抗反射（ＡＲ）層を備えた、または、備えない基層をを含め、１層以上のコーティングを持っていてもよい。この光学的機能層は、１個以上、または、ある範囲の波長の光を減衰させ、それによって、結果が、分析対象結合時に、最終的装置の機器分析において観察可能となるようにされてもよい。光の減衰は、ＡＲ被覆アッセイ装置において、視覚的に観察可能な色変化をもたらすために、光の特異的波長の消滅または強調を含んでいてもよい。あるいは、光の特異的波長の強度を、最終アッセイ装置での反射または透過時に修飾してもよい。ＡＲ作用の実現は、薄膜効果の機器による検出には必要ではない。いずれの場合においても、光学的機能層は、光学的活性試験表面における、光と薄膜との相互作用を通じて、光学的活性試験表面に入射する光を減衰させる役目を果たす。光学的機能層はまた、装置の光学的パラメータを修飾し、それによって、入射光の偏光状態または程度に変更を可能としてもよい。光学的機能層としては、非晶性シリコン、窒化シリコン、ダイアモンド様炭素、チタン、二酸化チタン、二酸化シリコン、シリコンカーバイド、酸素窒化シリコン、一酸化シリコン、および、その他の関連物質または、それらの複合体が挙げられる。光学的機能層の好ましい構築は、ポリカーボネート膜に、一層の非晶シリコンをコートし、次に、一層のダイアモンド様炭素でコートしたものである。光学的機能層の、別の好ましい構築は、ポリカーボネート膜に一層の非晶シリコンをコートし、次に、一層の窒化シリコンと一層のダイアモンド様炭素の薄層でコートしたものである。光学的機能物質は、飛沫塗布、イオンビーム堆積、蒸着、スピンコーティング、直流プラズマ、化学的蒸着、または、その他当業者に既知の方法によって、支持物質に適用してよい。
【００４７】
基底光学層は、適当な反射、吸収、または、透過性を創成するのに必要な光学的特性を供給するのに役立つ。このものは、散乱光の漏洩や、支持体後面からの背後散乱を除去するような十分な濃度を持っていなければならない。基底層の厚みが増すにつれて、修飾支持体のパーセント反射率も増す。所望のパーセント反射率は、機器に組み込まれる光学システムに依存する。適当な基底層物質としては、非晶シリコン、多結晶シリコン、テルル化鉛、チタン、ゲルマニウム、クロム、コバルト、ガリウム、テルル、または、酸化鉄が挙げられる。光学的活性試験表面の最終的光学特性は、最終試験表面の全ての層の光学的寄与を考慮して最適化される。従って、基底光学層は、経験的試験法に基づいて、あるいは、付着層を説明するための、薄膜反射理論モデルに基づいて、または、分析対象特異的結合層、または、その他、最終的光学活性試験層に存在するどれかの層に基づいて調節されてもよい。
【００４８】
光学的機能層は、所望の光学的特性を供給するのに役立ち、さらに付着層としても役立つ可能性がある。単に付着層の目的のためだけに役立つ付着層を、光学的活性試験表面の構築の際に、適用してもよい。
【００４９】
特に好ましい実施態様では、光学的活性面は、（ｉ）表面に固定化された分析対象特異的結合試薬を有し；（ｉｉ）検出される分析対象を非特異的に捕捉することができ；（ｉｉｉ）反射性であり、かつ、アッセイ工程の実行時に、光学的活性表面にたいし特定の分析対象または標的の添加時に、干渉信号を発生することが可能である；（ｉｖ）反射性であり、かつ、アッセイ工程の実行時に、光学的活性表面にたいし特定の分析対象または標的の添加時に、楕円測度信号を発生することが可能である；（ｖ）反射性であり、かつ、アッセイ工程の実行時に、光学的活性表面にたいし特定の分析対象または標的の添加時に、偏光信号を発生することが可能である；かつ、（ｖｉ）前記干渉、楕円測度、または、偏光信号は、その特異的分析対象または標的の有無または量に関連する。
【００５０】
追加の付加層を、光学的物質に適用し、それによって、それらの結合や、分析対象特異的結合層の保持、他の型の試験表面にたいする結合を向上させるようにしてもよい。付着層は、感受物質の、光学的機能層にたいする結合を増進する、または、増大させる、いずれかの物質、または、それらの物質の結合体である。さらに、付着層は、その後の全ての処理工程・アッセイ工程のために、十分な強度で感受物質を保持しなければならない。好ましくは、付着層は、感受物質の安定性を下げてはならず、また、感受物質を、一つの光学的機能層、または、複数の光学的機能層から隔て、それによって、感受物質の安定性を向上させるものでなければならない。感受層を利用しない場合には、付着層を、興味の分析対象を非特異的に結合するために使用してもよい。付着層は、シラン、シロキサン、ポリマー材料、ニッケル、ダイアモンド様炭素等から構築される。付着層は、気相堆積、溶液コーティング、スピンコーティング、飛沫コーティング、プリント型工程、または、その他従来技術で既知の方法によって塗布されてよい。適当な付着層、および、付着層を特定するための方法のリストが、米国特許第５，４６８，６０６号に記述される。本特許の全体を、引用することによって本申請書に含める。
【００５１】
付着層はさらに、分析対象特異的結合層の安定化を助けるものでなければならない。付着層を用いる場合には、試験表面を、真空下に、その物質の蒸気に暴露することによって、その物質を適用する。あるいは、付着層は、溶液コーティングにより、スピンコーティングにより、インクジェット法により、プリント工程により、または、その他の、所望の物質の薄層塗布のための方法によって創成されてもよい。その物質が試験表面に適用されたならば、硬化工程を用いて、その層の、試験表面にたいする恒久的接着を確保してもよい。硬化は、一般には、試験表面を、一定期間高温に暴露することによって実現される。付着層の厚さは、好ましくは、分析対象特異的結合層にたいして十分な濃度を供給し、特に光学的に活性な試験表面を用いる場合には、結合層を、試験表面から隔てるものである。次に、付着層は、光学物質に適用される。付着層は、いくつかの用途では、興味の分析対象の非特異的捕捉のために用いられる。光学的活性試験表面以外の試験表面の構築は、付着層の使用を必要としないかも知れない。
【００５２】
本申請書で使用される「フィルム」や「薄層フィルム」という用語は、基質表面に堆積された、１層以上のサンプル物質を指す。フィルムは、厚さが約１Å、厚さが約５Å、厚さが約１０Å、厚さが約２５Å、厚さが約５０Å、厚さが約１００Å、厚さが約２００Å、厚さが約３５０Å、厚さが約５００Å、厚さが約７５０Å、厚さが約１０００Å、および、厚さが約２０００Åであってもよい。特に好ましいのは、厚さが約５Åから約１０００Åのフィルムであり、もっとも好ましいのは、厚さが約５Åから約７５０Åのフィルムである。
【００５３】
他の、特に好ましい実施態様では、試薬回転体は、（ｉ）サンプル収集装置がサンプル受容ポートに挿入された時、装置の他のいずれの部分とも結合することなく、あるいは、捕捉されることなく、基底部材の上に、約９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°自由に回転可能であるが、もっとも好ましくは３６０°回転可能である；（ｉｉ）アッセイカートリッジの基底区画であって、同基底区画は、全体アッセイカートリッジの基底区画を創成するような大きさを持つ、２個の成形プラスチック物品から形成されるものであるが、その基底区画上面と嵌合する；（ｉｉｉ）基底区画上面は、延長タブまたは設定ピンのような、１個以上の要素を含む；および、（ｉｖ）基底区画の基底面は、カートリッジが、アッセイ法を実行するのに適正な位置と方向にあり、同時に、機器に負荷する際に、試験カートリッジにたいするユーザー把捉が改善されることを確保するために、突起のような、１個以上の要素を含む。
【００５４】
本申請書で使用される「延長タブ」という用語は、アッセイカートリッジから延長し、装置内部においてカートリッジを方向づけるのを助ける要素を指す。延長タブは、最終的に組みたてを終わったアッセイカートリッジ内では上昇位置にあって、試薬回転体を所定位置にロックするのに役立つ。カートリッジが機器内において適正に登録されると、タブが押し下げられ、試薬回転体は回転自由となる。カートリッジは、従来技術で既知の様々な機構によって、機器内部で所定の位置に保持されてよい。カートリッジの軸揃えと安定性を与える好ましい手段は、真空の適用、加圧フットや、開放アームによる力によるもの、および／または、ロックや、カートリッジ基底の、機器カートリッジスロットにたいするキー型適合、あるいは、カートリッジを安定化し保持するのに十分な高さを持つ設定ピン同士の単純な適合であってもよい。
【００５５】
他の特に好ましい実施態様では、（ｉ）試薬は、試薬回転体において、試薬ウェルの底の、破損可能な、薄層の蒸気シール物質によってシールされる；（ｉｉ）試薬は、試薬回転体において、試薬ウェルの上部開口の、不透な、薄層の蒸気シール物質によってシールされる；（ｉｉｉ）上部試薬ウェルシールは、試薬ウェルピストンと接触する；（ｉｖ）試薬ウェルピストンは、ピストンの上端部に、ピストンを駆動するプランジャー要素（例えば、ヘックス突起）用受容要素にを備えるように設計された剛体（例えば、プラスチック）要素であるが、ピストン上端部は、カートリッジの試薬回転体区画の上面の上に延びるように設計される；（ｖ）ヘックス突起は、機器筐体のプランジャー要素の押し込み棒と嵌合するように設計される；（ｖｉ）押し込み棒は、ヘックス突起、または、その他の、ピストン受容要素と嵌合し、かつ、垂直駆動要素は、ピストンを押し、下方の不透蒸気シールを貫通させ、試薬を、光学的活性表面に開放する；（ｖｉ）プランジャー要素は、ピストンを上部位置に引き戻し、それによって、次のアッセイ位置にたいする、カートリッジの適正な運動を可能にする；および、（ｖｉｉｉ）プランジャー要素は、カートリッジ内における、試薬回転体と膜ホールダーの登録を改善するために、特注の加圧フットを含む。
【００５６】
別の、特に好ましい実施態様では、試薬ウェルピストンは、プランジャー要素で押し下げられるが、前記プランジャーにたいする受容要素を備えていない。その代わりに、プランジャーは、ヘックス突起のような要素に嵌合することなく、ピストンの上端面に接触することによってピストンを押す。プランジャーは、ピストンと嵌合しないので、ピストンを上部位置に引き戻さず、低下位置にそのまま留める。
【００５７】
本申請書で使用される「蒸気シール物質」という用語は、各試薬ウェルの頂部、および／または、底部において、液体および気体不透障壁を与える、破損可能なシール物質を指す。この蒸気シール物質は、アッセイ工程時において、試薬流を実現するために、試薬ウェルピストンによる力の適用によって、適当な点で破損されることを意図したものである。適当な蒸気シール物質は、当業者にはよく知られている。特に好ましいシール物質は、マイラー、および、低密度のポリエチレンである。好ましい実施態様では、蒸気シール物質は、接着剤で試薬ウェルに付着される。蒸気シール物質はまた、下記のような、追加の物質層を含んでいてもよい。その物質とは、フォイル、紙、追加のプラスチック等である。好ましくは、蒸気シール物質は、一層の１５ポンドポリエチレン、一層のアルニウムフォイル、一層の７．２ポンドポリエチレン、および、一層の２５ポンドＣＩＦ被覆紙を含む（Ｇｅｎｅｓｉｓ　Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）。当業者であれば、同様の組成を持つ他の物質も、蒸気シール物質において、代置が可能であることを認めるであろう。
【００５８】
本申請書で使用する「試薬ウェル」という用語は、アッセイ工程において使用される試薬を含む、回転体におけるチェンバーを指す。試薬は、適当なものであればいずれの試薬であってもよく、本申請書で定義する、洗浄試薬、バッファー試薬、抽出試薬、中和試薬、増幅試薬、または、信号発生試薬を含むが、ただしそれらに限定されない。
【００５９】
本申請書で使用する「試薬ウェルピストン」という用語は、試薬の搬送のために試薬ウェルに陽圧を与える要素を指す。試薬ピストンの、好ましい物質はポリカーボネートである。試薬ウェルピストンは、機器のプランジャー機構によって押され、それによって、試薬ウェルの下部シールを破損し、流体を試薬ウェルから搬送するのに十分な力を創成する。試薬ウェルピストンは、プランジャー機構との積極的嵌合を確保する要素を含んでもよい。好ましい実施態様では、積極的嵌合を確保する要素は、ヘックス突起である。試薬ウェルピストンは、試薬ウェル下部シールの破損を助ける貫通要素を含んでいてもよい。試薬ウェルピストンは、試薬シールを貫通するのに使用された場合、回転体設計、および、ピストンが試薬回転体回転を妨げる可能性があるかどうかに応じて、試薬ウェルに引き戻す必要がないこともあってよい。引き戻す必要のないピストン設計では、ヘックス突起要素を必要としない。なぜなら、ピストンは、押出し棒機構に固着する必要がないからである。試薬ウェルピストンはまた、試薬ウェルの上部の密封を助けるのに役立つことも可能である。
【００６０】
ピストンデザイン、プランジャー機構が、試薬ウェルにピストンを変位させる速度、および／または、試薬ウェルにたいする開口サイズは、試験表面にたいする試薬流の制御を可能とするものである。ピストン設計および変位も、試験表面に搬送される試薬量の制御に使用が可能である。ピストンは、様々の形、サイズ、および、数の溝を備えて設計されてもよい。ピストンにおける溝の輪郭と数は、ピストンが変位される際の、表面張力や、ピストン物質と流体との接触の保持等の相互作用を通じて流体速度を修飾する。ピストン設計や変位速度のみならず、下部蒸気シールの物質も、試薬投入用開口サイズを決める。開口の質も、流体流速の決定に重要である。生成される開口の質とは、開口のサイズ、開口の構造、開口の滑らかさ等を意味する。試薬投入を最適化するには、ピストン設計と下部蒸気シールのみならず、ピストンの変位速度も評価しなければならない。
【００６１】
本申請書で使用される「ヘックス突起」とは、試薬ウェルピストン頂部における、六角形の陥凹を含む突起要素を指す。好ましい実施態様では、プランジャー機構は、この六角形陥凹と嵌合し、プランジャーによる、試薬ウェルピストンの積極的嵌合を確保する。当業者であれば、この陥凹は、六角形である必要はなく、プランジャー機構と嵌合可能であれば、いずれの形であってもよいことを認めるであろう。プランジャー機構はまた、押出し棒を制御する、バネ負荷機構を備えるよう設計されていてもよい。バネ機構における張力の開放は、押出し棒による、ピストンの変位を可能とする。試薬シールを破損するのに、いくつかの異なる圧が必要とされるのであれば、同心押出し棒を、異なるバネ張力によって、異なる変位能を派出するように設計することが可能である。
【００６２】
別の局面では、本発明は、本発明によるアッセイカートリッジ；アッセイカートリッジを受容する機構、要素またはサブアッセンブリー；試薬回転体を回転させ、引き合わせるための、１個以上の回転要素またはサブアッセンブリー；試薬ウェルピストンと嵌合し、それによって、試薬ウェルから試薬を、サンプル受容ポート、および／または、試験表面へ搬送するためのプランジャー要素またはサブアッセンブリー；サンプルおよび／または試薬を試験表面へ導くための真空要素またはサブアッセンブリー；および、試験表面からの信号を検出するための検出器、を含む、または、利用する分析機器に関する。好ましくは、制御プロセッサーが、アッセイアルゴリスムに従って、回転、プランジャーおよび真空要素を、かつ、生成信号を、分析対象の有無または量と関連させる信号プロセッサーを、制御する。
【００６３】
特に好ましい実施態様では、本発明の分析機器は、下記のものを１個以上含む。すなわち、（ｉ）アッセイカートリッジを安定化させるための加圧フット；（ｉｉ）カートリッジ方向を定めるための光学的制御要素；（ｉｉｉ）機械的アームとモーター含む回転要素；（ｉｖ）垂直推進要素に装着される押出し棒を含むプランジャー機構；（ｖ）試薬ウェルピストン上のヘックス突起要素に嵌合するよう適応した押出し棒；（ｖｉ）試薬の搬送後、試薬ウェルのほぼ元の位置に、試薬ウェルピストンを戻す押出し棒；（ｖｉｉ）色センサー、色検出器、画像検出器、分光光度計、発光光度計、蛍光光度計、電位計、干渉測度計、偏光光度計、および、楕円測度計から成る群から選ばれる検出器；（ｖｉｉｉ）固定された偏光計楕円測度計である検出器；（ｉｘ）機器制御およびデータ処理アルゴリスムを実行するようプログラムされた、単一の、汎用コンピュータから成る制御プロセッサーおよび信号プロセッサー；（ｘ）分析対象、および／または、分析機器にたいするサンプルを特定する特定要素を含むアッセイカートリッジ；（ｘｉ）バーコードである特定要素、および、バーコードを読み取るように構成されるバーコードリーダーを含むアッセイカートリッジ；および、（ｘｉｉ）綿棒型サンプル収集装置を受容するよう適応したサンプル受容ポート、である。
【００６４】
分析機器は、好ましくは、試験表面から信号を検出するための要素を含む。実行されるアッセイのタイプに応じて、検出器は、色センサー、色検出器、画像検出器、分光光度計、発光光度計、蛍光光度計、電位計、干渉測度計、偏光光度計、および、楕円測度計であってよい。当業者であれば、実行されるアッセイにたいして、直ちに適当な検出用を適合させることが可能であろう。もっとも好ましくは、検出要素は、固定された角度楕円測度計である。
【００６５】
本申請書で使用される「干渉信号」という用語は、光学的に活性な表面に吸着された、または、特異的に結合したサンプルの光学的厚みの変化によって、同表面から反射される光の波長（「色」）に生じた変化を指す。干渉は、従来技術でよく知られた技術によって、特異的分析対象または標的の有無または量にたいして測定し、かつ、それらと関連させることが可能である。
【００６６】
本申請書で使用される「楕円測度信号」という用語は、光学的に活性な表面に吸着された、または、特異的に結合したサンプルの光学的厚みの変化によって生じた、同表面から反射される光の楕円偏光の変化を指す。楕円測度信号は、従来技術でよく知られた技術によって、特異的分析対象または標的の有無または量にたいして測定し、かつ、それらと関連させることが可能である。
【００６７】
本申請書で使用される「偏光信号」という用語は、光学的に活性な表面に吸着された、または、特異的に結合したサンプルの光学的厚みの変化によって生じた、同表面から反射される光の直線的偏光の変化を指す。偏光信号は、従来技術でよく知られた技術によって、特異的分析対象または標的の有無または量にたいして測定し、かつ、それらと関連させることが可能である。
【００６８】
特に好ましい実施態様では、分析機器は、（ｉ）ユーザーインターフェイス要素を含み；（ｉｉ）制御プロセッサーを含み；（ｉｉｉ）信号プロセッサーを含み；（ｉｖ）信号処理およびデータ分類用のアルゴリスムを含み；（ｖ）アッセイ順序を確定するアルゴリスムを含み；（ｖｉ）１個以上のアッセイカートリッジを受容し、ユーザーと独立にアッセイプロトコールを完了し；（ｖｉｉ）アッセイカートリッジに機械的に照合を実施し、それによって、カートリッジの光学的活性面が、分析工程において、１回以上の段階で分析のために利用可能となるようにし；（ｖｉｉｉ）機械的アームとモーターから成る回転体回転要素であって、試薬回転体を様々の位置に照合設置し、それによって、カートリッジの光学的活性面にたいして、試薬を、適当な順序で配送することを可能にする回転要素を含み；かつ、（ｉｘ）試薬回転体照合設置、カートリッジ位置づけ、および、カートリッジの方向付け、および、使用する分析法や、報告される結果の種類を定めるための、光学的エンコーダーやバーコードリーダーのような、１個以上の光学的制御要素を含む。
【００６９】
本申請書で使用される「ユーザーインターフェイス」という用語は、ユーザーが、装置に情報および／または指令を供給したり、および／または、装置が、オペレーターに情報および／または指令を供給するのを可能とする機器の要素を指す。当業者であれば、適当なユーザーインターフェイスを承知であろう。例えば、ユーザーインターフェイスは、下記の内の１個以上であってもよい。すなわち、バーコードリーダー、キーボード、コンピューターの「マウス」、光ペン、コンピュータースクリーン、および、コンピュータのプリンターである。
【００７０】
本申請書で使用される「アルゴリスム」という用語は、アッセイを実行する、および／または、アッセイで得られたデータを分析するのに、実行される一連の工程を指す。好ましい実施態様では、アルゴリスムは、分析機器の操作を制御する制御プロセッサー、および／または、試験表面から生成された信号を処理して意味のあるアッセイ結果にする信号プロセッサーに保存される。好ましくは、制御および信号プロセッサーは、適当なアルゴリスムによってプログラムされる、１個以上の汎用コンピュータ要素、または、コンピュータチップである。
【００７１】
本申請書で使用される「デーモン」という用語は、バックグラウンドにあって、ユーザーには見えない工程を指す。好ましくは、デーモンは、アッセイ工程を通じて連続的に作動する。デーモンはまた、背景工程、または、背景における実行連続とも呼ばれる。
【００７２】
本申請書で使用される「照合設置」という用語は、アッセイカートリッジを、指定方向に位置付けることを指す。カートリッジは、カートリッジ上の不連続位置、例えば、試薬ウェルや試験表面が、時間的、および／または、位置的に適正な試薬搬送が行われるよう、相互に厳密に揃えられるよう照合設置することが可能である。好ましくは、本発明の分析機器は、カートリッジ照合設置のために機械的機構またはサブアッセンブリーを用いる。
【００７３】
本申請書で使用される「光学的制御要素」という用語は、カートリッジ要素の方向を判断する、光学的センサー機構を指す。適当な光学的制御要素は従来技術でよく知られる。
【００７４】
好ましくは、適正なサンプル処理のために必要な１個以上のパラメータが、ユーザーによって、機器のユーザーインターフェイスを通じて供給される。例えば、ユーザーは、サンプルタイプ、サンプル収集装置の種類、および／または、アッセイプロトコールを示してもよい。しかしながら、もっとも好ましくは、アッセイカートリッジは、製造時、アッセイタイプ、サンプル収集装置等の各組み合わせが、機器によって認識され、かつ、他のカートリッジから区別されるような、個別なアッセイカートリッジとして表わされるように構成される。個別アッセイカートリッジは、ある任意のサンプル収集装置によって要求されるサンプル保持・抽出機構のみならず、アッセイについても、適当な試薬回転体を供給することが可能である。例えば、綿棒タイプのサンプル収集装置の場合、サンプル保持機構はまた、抽出液を綿棒繊維に導くのに役立つものであって、単に綿棒繊維の周囲に液を巡らすものであってはならない。アッセイ順序、インキュベーション時間、および、その他のパラメータは、各カートリッジ設計に先だって設定が可能である。カートリッジロット情報はまた、機器に、適正なアッセイパラメータや配列と同時に、データ分析法をも選択するよう促す。別態様として、データ処理はユーザーによって手動で行われてもよい。
【００７５】
他の特に好ましい実施態様では、分析機器の真空要素は、（ｉ）１個以上の真空ポートを有する単一真空源を含み；（ｉｉ）カートリッジ保持・安定のために真空を使用し；（ｉｉｉ）流体が、光学的活性面の中を、上を、または、周囲を流れるように、また、カートリッジ内の廃棄物吸収材または貯溜槽に流れる込むように仕向けるのに用いる；かつ、（ｉｖ）真空によって、試薬が光学的活性面の中に、または、周囲に移送される前に、光学的活性面において、一定時間、正常な重力条件下で、サンプルまたはその成分をインキュベートする。
【００７６】
好ましくは、真空源は、試験表面が、光学的読み取り窓を通じて読み取りが行われるように位置付けられる際には、弱い（約２０ｍｍＨｇから約４０ｍｍＨｇで、好ましくは３０ｍｍＨｇ）真空を維持する。他の好ましい実施態様では、真空源は、試験表面でのインキュベーション時には、および／または、試薬回転体が照合設置される際には、外される。真空レベルは好ましくは、読み取り前に試験表面を乾燥させるために、綿棒から抽出試薬を吸引するために、または、抽出前に濃縮膜を通じて流体を吸引するために、約１２０ｍｍＨｇと約１８０ｍｍＨｇの間に上げることが可能であるが、もっとも好ましくは約１５０ｍｍＨｇである。当業者であれば、試薬流に必要な真空は、試薬の組成、膜、フィルターまたは試験表面の組成と多孔性に応じて変化し得るということが了解されるであろう。サンプルや試験条件に応じて真空レベルを変化させるフィードバックループを組み込んで、装置の真空を、試薬流に影響するいくつかのパラメータを受容するように自動的に調節するようにしてもよい。
【００７７】
さらに別の実施態様では、一連の気動バルブを、機器のカートリッジ受容ステージの下に加えてもよい。これらの気動バルブは、カートリッジまたは機器の様々な部分の内部に、または、その上に空気を導入することを可能にする。気流を、光学的活性表面に向けて、試験表面を乾燥させるに当って真空システムを助けるようにしてもよい。あるいは、気流は、流体の移動を助けるのに使用してもよい。
【００７８】
他の特に好ましい実施態様では、（ｉ）機器は、光学的分析機構として、固定された角度楕円速度計を用いる；（ｉｉ）機器は、ＬＥＤ光源を含む；（ｉｉｉ）ＬＥＤ光源は５２５ｎｍの光を放射する；（ｉｖ）ＬＥＤ光源は、光学的に活性な試験表面平面にたいして垂直な直線にたいして２０°の検出角度として位置付けられる；（ｖ）フォトダイオード検出器は、光学的に活性な試験表面平面にたいして垂直な直線にたいして２０°の検出角度として位置付けられる；（ｖｉ）偏光器および分析用偏光器は、互いに相対的に９０°に位置付けられる；および、（ｖｉｉ）機器は、ノイズ源としての散乱光を除去するために同期検出を可能とする。
【００７９】
本申請書で使用される「光源」という用語は、全ての電磁放射源を指す。電磁放射はまた、「光」とも呼ばれる。この電磁放射は、１０^−６μｍから１０^８μｍの波長を含んでいてよい。好ましくは、紫外波長から赤外波長の電磁放射である。特に好ましい電磁放射は、可視光である。適当な光源は当業者にはよく知られるが、単色または多色放射のいずれの光源を含むことも可能である。単色放射の使用が好ましい。本申請書で使用される「単色放射」または「単色」光とは、設計目的にとって単一波長と機能するに十分なほどに狭い帯域を持つ電磁放射を指す。好ましい光源は、レーザー、レーザーダイオード、および、光放射ダイオード（ＬＥＤ）である。好ましい実施態様では、開口、好ましくはバー型開口を、光路に、試験表面における、縞状の捕捉ゾーンと平行に方向付けられて設置される。開口は、試験表面の疑問面積を拡大し、試験表面の表面変動にたいして、検出器の感度を下げ、かつ、信号が平均化される面積を拡大する。
【００８０】
本申請書で使用する場合、「検出器」という用語は、電気的または光学的信号を発生することによって電磁放射を検出する全ての装置を指し、色センサー、色検出器、画像検出器、分光光度計、発光光度計、蛍光光度計、電位計、干渉測度計、偏光光度計、および、楕円測度計を、それらの検出器が、アナログ信号を供給するように駆動されようが、または、ディジタル信号を供給するように駆動されようがその如何を問わず、また、他の如何なる光検出装置をも、含む。好ましい検出器は、電磁放射を、特に可視光を検出し、その結果、電気または光信号を生成する。信号処理要素は、これらの信号を処理し、例えば、標準曲線を用いてこの情報を生成し、その信号を、光学的フィルムの厚みと関連させる。特に好ましい実施態様では、光学的フィルム厚みは、結合アッセイ結果、例えば、ある特定の分析対象に関する試験における、陽性、陰性、または、不定結果を示す試験結果と解釈される。
【００８１】
好ましくは、機器の光源と検出器は、光学的活性試験表面平面にたいする垂線にたいして約１０°と約４０°の間の入射角に位置付けられる。もっとも好ましくは、入射角は約１０°、２０°、３０°および４０°である。
【００８２】
本申請書で使用される「偏光器」という用語は、入射電磁放射を受容し、それから、偏光された放射を生成する装置を指す。偏光フィルターや分析器のような適当な偏光器は、当業者にはよく知られる。本申請書で記述されるところでは、偏光器は、試験中のサンプルに接触する前に、入射光を偏光するように位置付けることも、また、試験中のサンプルから反射された光を偏光するように位置付けることも可能である。偏光器は、光路の中に固定されてもよい。別態様として、１個以上の偏光器が、偏光要素、または、その成分を、その光軸の周囲に回転させることによって、偏光光のｓ成分とｐ成分とを時間と共に変化させる機構を含んでいてもよい。好ましくは、この機構は、通常の楕円測度計における偏光器または分析器の位置に置かれた偏光フィルターを回転させる。偏光フィルターの回転は、試験中のサンプルから反射される電磁放射において、回転に対応する偽似サイン波的強度変化を与える。
【００８３】
本申請書で使用される「偏光性偏光器」および「分析偏光器」とは、光学的活性試験表面に入射前、入射後において光と相互作用を持つ偏光器を指す。好ましい実施態様では、偏光および分析偏光器は、互いに相対的に約７０°から約１１０°に設置される。もっとも好ましくは、偏光および分析偏光器は、互いに相対的に約７０°、８０°、９０°、１００°、および、１１０°に設置される。
【００８４】
本申請書で使用される「直線偏光」という用語は、事実上全てｓ偏光か、または、全てｐ偏光である偏光状態を指す。電磁放射は、いずれかの直線状態において、測定結果に影響を及ぼすほどに、他の偏光状態が十分にない場合に、直線的に偏光される。好ましくは、直線偏光フィルターは、目だった測定誤差を導入することなく、光軸の周囲に、最大約２０°回転させることが可能である。
【００８５】
別の局面では、本発明は、サンプル中の分析対象の有無または量を定める方法に関する。この方法は、アッセイカートリッジおよび、本申請書に定義される分析機器を含み、サンプルを、アッセイカートリッジのサンプル受容ポーに設置し、アッセイアルゴリスムに従って分析機器を用いてアッセイを実行し、かつ、信号プロセッサーを用いて、サンプル中の試験対象の有無または量を確定する。
【００８６】
特に好ましい実施態様では、サンプルは、下記から成る群から選択される。すなわち、咽喉綿棒、膣綿棒、子宮頚管綿棒、直腸綿棒、尿道綿棒、鼻腔綿棒、鼻腔咽頭綿棒、流体、水、尿、血液、痰、血清、血漿、吸引物、洗浄物、組織ホモジェネート、および、処理流体等である。
【００８７】
機器およびカートリッジを用いる好ましい方法は、データを分析し、結果を報告する方法を含む。好ましい使用法は、光学的活性試験表面において分析対象を検出するように設計された試薬またはアッセイカートリッジを例に挙げて記述される。前記試験表面では、光学的検出システムは、固定された偏光楕円測度計に基づく。当業者ならば、機器および試薬カートリッジに使用される方法は、分析対象、試験表面、および、検出システムを他にどのように組合せようとも、同様になることが了解されよう。
【００８８】
本システムを使用する場合、ユーザーは、興味の分析対象用に設計された試薬カートリッジ、例えば、特定の微生物を検出するように設計された試薬カートリッジを選択する。特に好ましい実施態様では、微生物は、細菌、ウィルス、または、真菌であるが、もっとも好ましくは、病原性細菌、ウィルス、または、真菌である。ユーザーは、興味の分析対象に関して、試験される患者から得た標本、例えば、咽喉綿棒を用いて収集した標本を供給する。ユーザーは、標本特定番号および試薬カートリッジロット情報を入力、または、スキャン（例えば、バーコードによって）する。別態様として、機器が、カートリッジが機器に設置された時に、その頂上、側面、または、底部のバーコードを読み取ってもよい。バーコード、または、その他の、カートリッジ特定要素は、情報を「ダラス」チップに供給し、同チップが、アッセイを実行する機器に、品質管理パラメータ、ロット番号、サンプルタイプ等を供給する。ユーザーは、試薬カートリッジのサンプル受容ポートに咽喉綿棒を設置し、カートリッジを機器に負荷する。機器は、方向付けと安定のために、試薬カートリッジの背後でドアを閉じてもよく、あるいは、カセットプレーヤータイプの機構によって、適当なスロットに、カートリッジを引き込んでもよい。カートリッジは、カートリッジ受容ステージ上に置かれてもよいし、上、および、上方に形成された設定ピンに揃えて設定されてもよい。設定ピンは、カートリッジが正しく方向付けられることを確実にする。回転要素が、設定ピンの一つとなってもよい。好ましくは、機器は、カートリッジを、適正な登録と軸揃えにおいて受容し、それによって、カートリッジは、試薬添加とインキュベーション工程の適当な順序を通じて、機械的に照合設置される。次に、ユーザーは、機器のユーザーインターフェイスを通じて、「分析スタート」コマンドを入力してもよいし、あるいは、カートリッジの存在を検出する光学センサーが、アッセイプロトコールの起動を招いてもよい。
【００８９】
次に、機器は、試薬回転体を回転させ、そこにおいて、光学的活性表面がスキャンされて、基礎読み取り値を与えることになる、その位置に置く。光学的スキャン工程は、光学的読み取りウェル内部の１個以上の固定点において実行されてもよく、あるいは、光学的活性試験表面の直線部分であっても、あるいは、全体試験表面を分析してもよい。光学検出システムは動かないが、カートリッジは直線的に変位され、各読み取り点毎に、光学的活性試験表面の新規区分を暴露する。
【００９０】
可能な読み取りスキームは下記のようにして実行される。収集されたデータは、最終データ分析ルーチンで使用のために保存される。基礎値スキャンのために、カートリッジは、光学的読み取り窓まで回転される。カートリッジは、機器の正のｙ−軸に沿って移動され、それによって、ビームスポットが、読み取り面積の辺縁の外端に位置付けられる。カートリッジは、負のｙ−軸に沿って移動され、読み取りが１２．７ミクロン毎に行われる。サンプルサイズは、ビームのサイズと形、および、最終結果で所望の精度を与えるのに必要な、単位面積当りのサンプルの数に依存する。生データは、ファイルに保存される。生データの第一カラムは、光学的活性試験表面の読み取り面積の位置である。第ニカラムは、基礎値スキャンにおける、ミリボルトで表わした対応反射信号である。同じ工程が、適当なアッセイ工程で繰り返される。多数回読み取りは、試験カートリッジのＱＣチェックを供給するので、ある特定ステージでの読み取りがあらかじめ設定された範囲から外れた場合、試験を停止することが可能である。アッセイ当りの多数回の読み取りは、分析の早い段階で、高ノイズを発生する試験を排除することを可能にする。
【００９１】
次にデータ分析ソフトウェアが、辺縁特性を選ぶことによって、同じ表面の多数回のスキャンを揃え、各スキャンを互いに相対的に揃え、それによって、適正なデータ比較を実行する。この辺縁特性は、データ分析ルーチンからは除去が可能である。読み取りは、どの所望の照合距離でも採取が可能であり、また、もっとも正確なレベルの結果を与えるように、重複の程度を選択することも可能である。しかしながら、測定数は、結果に至る時間にも影響するのであるから、受容可能な最小値に設定すべきである。データ分析の最終的方法は、使用される試験法のタイプ、要求される正確さと精度、および、試験結果の意図される使用によって決められるその他のパラメータに合わせて修正が可能である。受容可能な分析ルーチンは、当業者には既知であるが、ピーク対ピーク比較、ピーク平滑化、あるいは、収集データの正規化のための他の方法や、データ還元法を含むことが可能である。別のオプションとして、表面の画像処理を実行することであってもよい。この場合、取られた各スキャンは、全試験表面を視像化する。画像を、スキャンの間で比較してもよいし、適当なデータを選んで最終試験結果を与えてもよい。前の工程で記述された、１個以上の検出スキャンは、全ての検出法・検出表面に要求されなくともよい。一方、データ正規化のために十分な情報を供給するためには、１個以上のスキャンが要求される。
【００９２】
一旦基礎スキャンが完了したならば、機器は、抽出試薬ウェルを活性化し、抽出試薬を、サンプル受容ポートに流れさせる。試薬回転体は回転によって照合設置され、光学的活性試験面上方の、サンプル受容ポートと同軸に揃う。プリセット抽出期間の後、真空システムが、サンプル流体を、サンプル収集装置から、粒状物を除去するためのフィルターを通して吸引し、光学的活性試験表面に移す。真空は、サンプル流体、または、処理サンプル流体が、サンプル処理要素のフィルターを通じて、光学的活性試験表面に移動されるが、光学的活性試験表面を通じて吸引されることがないように適用される。これは、真空ポートを、サンプル処理要素と、光学的活性試験表面との間に設置し、それによって、流体が、光学的活性試験表面に向かってのみ流れるようにし、同表面の中、上、または、周囲を流れることのないようにすることによって実現される。
【００９３】
サンプルの添加、および、プリセットインキュベーション後、試薬回転体が回転し、適正な試薬を、光学的活性試験表面と同軸に揃える。サンプルは、サンプルの添加前に、試験表面にたいして、適当な試薬ウェルから添加される、中和剤の存在下に添加されてもよい。機器のプランジャー機構が、ピストンを動かし、試薬シールを破り、流体を、光学的活性試験表面へと搬送する。ピストンとプランジャー機構を用いることによって、試験表面に搬送される試薬の流速を制御することが可能になる。流体は、ピストンによって積極的に変位され、重力と積極的変位の下に、光学的活性試験表面に搬送される。この場合、積極的変位は、いかなる吸引も、空気の導入も含まず、積極的変位のための機械的方法である。試薬は、光学的活性試験表面において試験サンプルと結合する。プリセット、静的インキュベーション期間後、流体は、真空システムの活性化によって、光学的活性試験表面の中、上、または、周囲から吸引され、全ての廃液は、アッセイカートリッジ内部に保持される。分析対象が中和化サンプル中にある場合は、分析対象は、１箇所以上の位置において、光学的活性試験表面の分析対象特異的層に結合する。特異的試薬添加の後、試験表面を、１個以上の試薬ウェルからの溶液で洗浄し、未反応試薬を洗浄してもよい。洗浄工程後、試験表面を、真空と気流の結合、真空のみ、または、気流のみによって乾燥させてもよい。
【００９４】
次に、新規の試薬ウェルが、光学的活性試験表面の上方に揃い、洗浄液が搬送される。全ての試薬添加は、離れた位置の真空システムによって生ずる。試薬が搬送され、プリセット期間が過ぎると、真空システムが作動され、流体を、光学的活性試験表面の中、周囲、または、上を通じて吸引する。試薬除去は、真空の適用によって制御される。静的インキュベーションは、アッセイ性能を改善し、一方、流通工程は、アッセイ工程を簡略にする。試験表面は、１個以上の試薬ウェルからの、１個以上の洗浄試薬によって濯いでもよい。光学的活性試験表面の濯ぎができたならば、試薬回転体は、光学的読み取りウェルに回転され、光学的活性試験表面は、サンプルからの非特異的結合や挟雑物を求めたり、光学的試験表面の完全性を評価するために再度スキャンされる。データを正規化するのを助けるために、サンプル添加後のスキャンが必要とされる。用いられる試験表面のタイプにとって適当であれば、分析対象と一緒に、増幅または信号発生も、試験表面に添加される。
【００９５】
第二光学的スキャン終了後に、適当な試薬ウェルを、試験表面に回転させることによって、増幅試薬または信号発生試薬（試験表面に応じて）、光学活性試験表面に適用することが可能である。増幅試薬は、一定期間反応させられ、次に、真空システムが作動され、光学的活性試験表面の中、周囲、または、上を通じて、未反応の試薬を吸引する。試薬回転体が再び回転させられ、試薬ウェルを、試験表面の上方に揃えられ、洗浄液が適用される。試薬シールが、元の試薬搬送の場合のように貫通され、真空が適当な時間施される。真空は、光学的活性試験表面を乾燥させるのに役立つ。小型の気流装置を、表面乾燥のスピードアップを増すために含められてもよい。試験表面が光学的に活性でない場合は、この最終乾燥工程は必要としなくともよい。
【００９６】
光学的活性試験表面が洗浄・乾燥されたならば、最終光学スキャンが実施される。試薬回転体の光学読み取りウェルが、試験表面の上方に回転され、スキャンが実施される。光学スキャンは、真空下で試験表面の歪みが生じないのであれば、真空システム作動中に実施されてもよい。十分な信号強度が観察され、かつ、試験表面において適正な要素の配列が特定された場合にのみ、分析対象結合の陽性報告が供給される。
【００９７】
機器成分リストは、好ましくは、機器支持構造に装着されてもよい、単一共通ユニットに含まれるのが好ましい光学的検出要素；要求される機能の全てを組み込んだ、これも単一ユニットであるプランジャーアッセンブリー；最終的組みたて機器内においてカートリッジの方向付け、保持、および、位置付けを実行するカートリッジキャリッジ；機器の機能ユニットの全てを位置づけ、安定化するよう設計され、かつ、機器の設置・移動機能を補佐する支持構造；真空システム；プランジャーおよびカートリッジの位置付けを駆動するための１個以上のモーター；および、機器によって実行される各種機能および測定を制御し、監視し、かつ、報告する電子成分、を含む。
【００９８】
もっとも好ましくは、アッセイカートリッジは、下記の様に製造される。カートリッジは、下記の成形断片から成る。すなわち、回転体、ピストン（１個以上の設計）、試験表面ホールダー（頂上）、廃液槽ホールダー（底部）、サンプル受容ポート、および、装着可能なヒンジ付き綿棒保持要素（要すれば）である。試験表面ホールダーは、開口を持ち、光学的活性試験表面は、この開口の底部に加熱シールされ、そのために、光学表面は、この開口を通じて暴露されることになる。光学的活性試験表面は、光学的コーティングおよび、適正な光学機能に必要なその他の層が適用され、かつ、適当な、分析対象捕捉試薬によってコートされて始めて、試験表面ホールダーに装着される態勢となる。廃液槽は、その部の床のウェル内に、吸収性の高い材料から成る１個以上の吸収パッド用の、複数の位置を有する。これら二つの構成片は、最終組み立てカートリッジのプラットフォーム構成片を与えるために、加熱シール、接着、または、スナップはめ込みされてもよい。試薬回転体は、上部蒸気シールを持つ。このシールは、蒸気シールのポリエチレン層を、いくつかの点において、例えば、各試薬ウェルの周囲と、回転体の端において、回転体に加熱シールすることによって適用される。プラスチックピストンが試薬ウェルに負荷され、次に、試薬ウェルが試薬によって満たされる。次に、下部蒸気シールがカートリッジに適用される。下部蒸気シールは、サンプル受容ポートと一致する開口と、読み取りウェルと一致する切り欠きを持つ。回転体の下側で、蒸気シールが開口を持つ位置には、１枚以上の膜（勾配膜、単一孔径膜、Ｍｅｍｔｅｘ（商標）膜等）が、サンプル受容ポートの下面に加熱シールされ、次に、接着性、プラスチックガスケットが膜に適用されて、使用時、真空の確立を補佐する。サンプル受容機構が、成形体の一体的部分でない場合には、同機構は、回転体内部にスナップはめ込みで収められてもよい。次に、回転体が、カートリッジの下部プラットフォーム要素に装着される。カートリッジ全体は、蒸気排除バッグに包装されてもよいし、あるいは、個々の包装されないユニットとしてキットの中に設置されていてもよい。
【００９９】
（発明を実施するための最良の形態）
アッセイカートリッジ
図１は、本発明の機器と共に使用される、組み立てられた試験カートリッジを示す。組み立てカートリッジ２は、光学的読み取り窓２０、サンプル処理要素６、試薬回転体４、および、試薬ウェル８を含む。図示の実施態様では、試験カートリッジはさらに、特注で備えられるフィンガーグリップ１６、カートリッジロック機構１０、および、カートリッジ／機器登録機構１８を含む。さらに、図示の態様では、試験カートリッジの基底部材は、二つの、別々の成形片から成る。基底区画１２は、カートリッジ組み立て体の最基底構成片であり、アッセイ工程時、廃棄サンプル分離のための吸収材料と、試薬とを受容し保持するように設計される。試験カートリッジ基底の上部区画１４は、光学的読み取りウェル、および、光学的読み取りウェル基底の開口を含み、それによって、光学的活性試験表面が、開口底部に融合、または、付着することを可能にする。試験表面を付着させる好ましい方法は、加熱シール、加熱溶着、または、接着工程である。完全な試験回転体は、頂上部材試薬回転体４、サンプル操作または処理要素６、および、２個の構成片から成る基底区画１２と１４から成る。特注のフィンガーグリップ１６は、カートリッジ側壁の凹み位置の部分１２と１４の表面から延びる延長リブである。この凹みとフィンガーグリップ１６は、ユーザーによるカートリッジ負荷と操作を助けるために含められる。特注回転体ロック延長タブ１０が上部位置にある場合、ロック機構がカートリッジに嵌合し、カートリッジは自由に回転できなくなる。カートリッジ２が機器にたいして適正に登録されると、タブ１０が下げられ、回転体４が解除され、回転可能となる。試薬回転体４の回転により、試薬ウェル８は、適正な順序で、光学的読み取りウェル２０と、ウェル２０の基底の光学的活性試験表面上に揃えられる。試験回転体４の回転はさらに、サンプル処理装置６が、適正な時期に、光学的読み取りウェル２０の上方に、従って、光学的活性面の上方に揃えられることを可能にする。
【０１００】
試薬回転体
図２ａは、試薬回転体２の分解図を示す。特注のカートリッジラベル２２は、アッセイの特異的情報と特定値の全てを担持するように設計され、その下面は、試薬ウェル８の密封を補佐する接着面である。固いプラスチック（例えば、ポリスチレン）ピストン２４が、試薬回転体４の充填・構築時、各試薬ウェル８に設置される。ピストン２４は、好ましくは、試薬ウェル８の上部開口の密封、および、試薬の光学的活性試験表面にたいする試薬の搬送を補佐するように設計される。図示の態様では、ピストン２４は、ラベル２４に密封される平坦面を持ち、一方、ラベル２２も、試薬ウェル８の壁にたいして密封する。熟練した技術者ならば、試薬ウェルを密封するには他の方法も採用が可能であることを認めるであろう。例えば、各試薬ウェルの上部開口をシールするのに、個別のシールまたは水分障壁を使用してもよい。図２では、サンプル操作または処理装置６は、特定の寸法、または、繊維束サイズの綿棒を確保するように設計された一連の指３０から成る。サンプル処理装置６は、その上において、サンプルが、カートリッジ２中に、および／または、機器アッセイシステムにおいてカートリッジ２によって実行される分析試験のために、導入される装置の型（例えば、綿棒）にたいして相補的である。好ましい実施態様では、サンプル処理装置６は、試薬回転体内部に、圧力、または物理的干渉、または、スナップ適合機構によって確保される、あるいは、試薬回転体の一部として成形される。基底試薬シール２６は、試薬ウェルの底部のシールに使用される。好ましくは、試薬シール２６は、試薬ウェルが上から充填される場合には、試薬液の試薬ウェル８導入前に、成形プラスチック部品２８に接着される、マイラー型フィルムである。試薬ウェルが底から充填される場合には、先ずラベル２２が塗布され、ラベル２６が、充填後塗布される。好ましくは、試薬ウェル８は、約１００μｌから約６００μｌの試薬を含むことがかのうであるが、試薬ウェルの容量は、意図する用途に基づいて、技術者によって定められる。試薬ウェル８は、成形部品２８内部において、特定の試薬の変動容量を収容できるように、変動内直径を持つように構成される。当業者であれば、試薬ウェルについて他の構成も採用可能であることが認められよう。例えば、成形プラスチック部品２８は、試薬ウェル８が、平坦上部頂上から下方に突出するように形成されてもよい。ウェルの下方突出は、ウェルの底部が、成形プラスチック部品２８の底部の下に延びることがないよう行われる。このような構成によれば、ピストン２４は、機器内部での暴露・引き込みによる上方位置への戻りを要することなく、試薬ウェル８の中に押し下げられる。ピストンサイズ２４、および、それが試薬ウェル８において変位させる空気容量を用いて、試薬ウェル８における充填容量を制御することが可能である。充填工程によって、各試薬のプリセット容量が、適当なウェル８に投入される。試薬シール２６は、サンプル処理装置６の下に位置付けられる開口を含む。この開口は、処理されたサンプルの、光学的活性試験表面への流出を可能にする。真空ガスケット３２が、要すれば、サンプル処理開口の下の試薬シール２６に接着によってシールされる。これは、サンプル処理装置６が、光学的読み取りウェル２０と揃い、真空が、光学的活性試験表面の下から適用される時、試薬回転体４のカートリッジ２にたいする登録を向上させる。ある実施態様では、処理されたサンプルは、真空がカートリッジ２に適用される時に、光学的活性試験表面に搬送される。この実施態様では、処理サンプルが直ぐに流れて、光学的活性試験表面に接触することがない場合には、真空が、流れを与えるのに使用される。好ましくは、試薬回転体４の部品番号６と２８（図２参照）は、ポリプロピレンかポリエチレンから形成され、カートリッジの部品番号１２と１４は、ポリスチレンから形成される。しかしながら、当業者であれば、他の材料でも、同様の構造特性を与えることが可能であることを認めるであろう。
【０１０１】
図２ｂは、試薬回転体４の図示の態様の基底２８を示す。試薬ウェル８も視認が可能である。開口３４は、カートリッジ回転要素９６が、アッセイ工程時、試薬回転体の、適正な登録と回転を実現するよう、試薬回転体４に安着することを可能にする。開口３６は、様々のサンプル処理モジュール６を受容するように設計される。好ましくは、試薬シール２６は、加熱溶着工程によって、試薬ウェル８に適用される。
【０１０２】
図３は、試薬回転体４の図示態様の底面図を示す。この図面で見られる機構は、抽出試薬フローチャンネル３８、および、サンプル処理装置６への、抽出試薬（単数または複数）の流動を制御するよう設計された差動シール３４とを含む。ある実施態様では、平坦ピストン（図示せず）が、弱い試薬シール３４を破る圧を適用し、試薬チャンネル３８内に流動を生じさせる。ピストンが下方に変位されると、抽出試薬が、チャンネル３８、および、チャンネル３８の連通部にまで駆動され、サンプル処理機構６内に含まれるウェルに達する。この実施態様では、ピストンの陽性変位は、抽出試薬を、上方、サンプル処理機構にまで移動させるのに十分な圧を発生する。従って、抽出試薬または希釈液は、サンプル処理装置に流入し、サンプル収集装置、または、添加サンプルに接触する。サンプル流動を促進するのに真空を利用する実施態様では、真空の適用は、興味の分析対象を、サンプル収集装置から解除して、試験表面に向かわせる。
【０１０３】
図４は、試薬回転体最終組み立て体４の好ましい実施態様における、試薬ウェル８の断面図を示す。ラベル２２は、ピストン２４の上部が、ラベル２２によってシールされるように設計される。従って、ラベル２２は、ピストン２４と試薬ウェル８の頂上と接触して、多数成分シールを供給する。ピストン２４は、機器のプランジャー機構と嵌合するよう設計された、特注のヘックス突起４０を含み、かつ、尖った末端構造を持つ。図４は、光学的読み取りウェル２０の上に位置付けられた、試薬ウェル８を示し、かつ、側壁４２を持つ光学的読み取りウェル２０の断面図を示す。側壁４２は、好ましくは、遮断されない光路を与えるよう、また、光学的活性試験表面に適用される試薬容量を受け入れるよう設計される。特注のガスケットが、試薬回転体４と、カートリッジ２の基底区画の上部１４との間に設置されてもよい。
【０１０４】
図５ａ−ｃは、試薬を、光学的活性試験表面の表面に搬送するための、ピストン２４の好ましい変位工程を示す。この実施態様において、押し込み棒４６が、垂直駆動要素４４に付着される（図５ｂ）。押し込み棒４６の末端は、ピストン２４の、特注のヘックス突起４０内に安着するように設計される。ピストンがヘックス突起機構を含まない場合、押し込み棒は、単純に、ピストンに接触して、それを駆動する。図５ｂに示す様に、次に、垂直駆動要素４４が、押し込み棒４６とピストン２４を下方に駆動し、ピストン２４はシール２６を貫通し、試薬ウェル８から試薬を開放する。押し込み棒４６は、ピストン２４との接触前にラベル２２を貫通してもよい。垂直駆動要素４４および押し込み棒４６によって与えられる下向きの力は、シール２２から、ピストン２４の上部平坦構造のシールを破るのに十分である。本申請書に記載された好ましいシール材料の場合、約５−７ポンドの力が必要とされる。熟練技術者であれば、他のシール材料についても、それを破壊するのに必要な力を簡単に定めることが可能である。シール２６が貫通されると、試薬は、好ましくは、光学的読み取りウェル２０の側壁４２の上を流下して、光学的活性試験表面に接触するようになる。次に、垂直駆動要素４４および押し込み棒４６は、要すれば、ピストン２４を、試薬ウェル８内の元の位置に引き戻し、それによって、ピストンが、カートリッジ２の回転を制限することがないようにする（図５ｃ）。引き戻し機構は、ヘックス突起がピストンに含まれないのであれば、あるいは、ピストンを元の位置に戻す必要がないのであれば、必要としないでもよい。
【０１０５】
図５３は、図１の試薬回転体４を備えた、図５４ａ−ｄのカートリッジ基底から成る、カートリッジ組み立て体の図示の態様の分解図を示す。分析されるサンプルタイプが、そこから、粒状物を含む分析対象が取り出される流体である場合、サンプル処理機構３６は、好ましくは、粒状物を保持し、余分のサンプル液を取り出すように設計された、特注膜材料から成る。要すれば、流体サンプルが適用され、ポート３６が１３６に揃えられた時、真空を適用して、流体が吸収体１４０に流入するようにする。抽出試薬を、３６の膜に適用し、それによって、分析対象を、粒状基質から取り出す様にすることも可能である。図示の態様では、３６が、光学的活性試験表面の上に揃い、真空が適用されると、抽出された分析対象が、３６の基底において膜を貫通して流れ、フィルターユニット１３０を貫通して流れ、光学的活性表面１３２に至る。サンプル処理機構３６が、非流体サンプルにたいして使用されるよう設計されているのであれば、あるいは、分析対象が、粒状物と連関していないのであれば、３６の基底にシールされる膜は必要とされなくともよい。ピストン１２２は、本申請書で記載する抽出試薬を搬送するのに使用されるピストンである。
【０１０６】
図５４ａは、アッセイカートリッジ底部１５２の好ましい構成を示す。そこにおいて、部品１５２は、図１に示すアッセイカートリッジの部品１２と部品１４を置換する。延長３４は、試薬回転体２８の対応する開口３４と嵌合し、機器の部品１２０と適合して、試薬回転体の回転を駆動する。このカートリッジ構成は、特注のグリップ位置１３８を含む。これは、アッセイカートリッジの手による把捉を改善する表面延長を補佐する可能性がある。開口１３６は、尿のような流体サンプルが、図５３に見られる、吸収廃棄パッド１４０へ向けられるのを可能とする。開口１３２は、光学的活性試験表面へのアクセスを与える。光学的活性試験表面は、位置１３２において、部品１５２の底部に付着される。開口１５４は、真空ポートである。図５４ｂは、アッセイカートリッジ底部１５２の好ましい実施態様の底面図である。
【０１０７】
図５４ｃは、アッセイカートリッジ２のカートリッジ基底収容部１５６の、好ましい実施態様の底面図である。基底収容部１５６は、アッセイカートリッジ組み立て体において、特注グリップ１３８と揃う、特注のグリップ部１４２を持つ。開口３４は、アッセイカートリッジ回転機構の一部として、カートリッジ基底１５２の開口３４と揃う。真空収容部１５６の膨隆区画１４４は、機器内において、カートリッジの機械的安着を供給するのに使用される。図５４ｄは、真空収容部１５６の好ましい実施態様の上面図を示す。ウェル１４６および１４８は、好ましくは、図５３に示した、吸収材１５０および１４０を保持する。
【０１０８】
分析機器
図６は、機器システム８４の好ましい実施態様の正面図を示す。この実施態様では、機器は、脚７４によって支えられるプラットフォーム上に支持される。好ましくは、機器は、部品６６、６４、６８、６２、７０から成る光学的検出部、および、特注の保持ブラケット５０を含む。ブラケット５０は、重要機器成分の設置を安定化させるために使用が可能である。部品６６は、機器の背面サポート８０、および、筐体サポート５８に付着し、機器の光学的検出部の成分を同軸に揃えるように設計される、特注の剛体プレートである。この好ましい実施態様では、光学的検出部は、光源６２、および、固定偏光要素７０から成る。さらに、光学検出部は、検出器６４と、固定された分析偏光要素６８から成る。６６のｖ字型ブロック構造は、機器の光学検出部にたいして、角度制御、または、固定角度位置を与える。光学的エンコーダー７８は、表面の光学的スキャンを補佐するのに使用される。熟練技術者であれば、この機器設計は、本申請書で記述されるものとは別様の検出タイプに使用されるよう修正が可能性あることを認めるであろう。例えば、記述の光学的検出部は、蛍光光度計、分光光度計等によって置換されてもよい。
【０１０９】
プランジャー、または、プランジャー駆動要素４４は、好ましくは、リニアーモーター４８に付着される。押し込み棒４６は、垂直駆動要素４４に付着されてもよい。全体垂直または直線的駆動組み立て体の実施態様における、もう一つの要素は、特注の加圧フット５２である。この加圧フット５２は、カートリッジ２にたいして下向き圧を供給して、カートリッジ２を揃え、安定させる。機器内にカートリッジを確保するために、ロック・キー機構による登録法が使用されているのであれば、加圧フットは必要とされなくともよい。
【０１１０】
図示の実施態様では、カートリッジ位置付け組み立て体は、特注の負荷ドア５４を含む。これは、保持リング６０によって負荷ドア５４に固着されるレールに付着される。カートリッジレール７６は、アッセイカートリッジ２を、光学的検出部にたいして、かつ、垂直駆動組み立て体を、試薬解除と、光学分析のために、水平に揃え、適正位置内に設置するように使用することが可能である。この実施態様では、ラッチ５６が、特注負荷ドア５４の固定に使用されるが、熟練した技術者であれば、他の機構も利用可能であることが認められよう。図示の機構の全て、または、そのいくつかは、例えば、ロックタイプまたはピン組み機構を、カートリッジの保持と安定のために使用していたり、また、選択されたカートリッジ形式、検出型等の要求に基づいて、特注設計が技術者にまかされていてるの場合には、好ましくは、取り除いてもよい。二組のピン、および、カートリッジ保持のための回転要素９６に依存する、そのようなピン組み機構の場合、部品番号５２、７６、５４、６０、８８、９０、９２、９４および５４は除去される。カートリッジレール７６は、、機器のそれぞれの側において、単一の、突き出たスライドサポートによって置換が可能である。カートリッジ受容ステージは、滑走可能なブラケットに取りつけられ、かつ、ブラケットは、側面サポート滑走可能に取りつけられる。
【０１１１】
特注のセンサー１０４が、特注真空嵌合機構７２が、アッセイカートリッジ２に真空を適用するように揃った時点を検出する。ある実施態様では、真空嵌合機構７２は、真空を、機器の底部との嵌合からずらし、それによって、カートリッジの回転、および、カートリッジの負荷充填および負荷解除を可能とする。センサー１０４と真空嵌合機構７２は、カートリッジ受容機構が、真空が無くとも、カートリッジを揃え、安定化させるのに十分である場合には、交換されてもよい。好ましい実施態様では、ステージは、ブラケットにより、突出した側面サポートに取り付けられ、かつ、カートリッジは、カートリッジ負荷ドアから機器の内部に挿入された時に、下に押しつけられる。カートリッジが下げられて、受容ステージに達すると、それは、真空がカートリッジに適用される時に、真空シールを供給する、特注の真空マットに接触する。
【０１１２】
図７は、機器８４の、好ましい光学検出部の拡大図を示す。ｖ−ブロック構造６６がはっきりと見て取れるが、適正な光学軸一致を供給する。このｖ−ブロック構造ｈ、好ましくは、工作された、または、鋳造の金属構築体から形成され、光学軸の要求する安定性を供給する。技術者には既知の、その他の類似の材料でも同様の安定性を与えることが可能である。様々の取りつけ用穴８６が、ｖ−ブロック構造６６内部に示されている。
【０１１３】
図８は、機器８４の図示の態様の上面図を示す。この図に示される特注機構は、カートリッジ搬送組み立て体中に固定されたカートリッジ２にたいして同軸と安定性を与える、軸揃えバネ９４である。カートリッジ位置付けを補佐する、特注加圧フット５２もはっきりと見て取れる。好ましい実施態様では、バネ９２はまた、カートリッジ２の軸揃えと安定性を補佐する。
【０１１４】
ある好ましい実施態様では、カートリッジ２は、特注加圧フット９０が、カートリッジ２上の特注タブ１０と接触することによって解除されて、回転する。さらに、同軸性と安定性は、ロックフット８８によって供給することが可能である。カートリッジ搬送組み立て体レール７６も図示される。図示の実施態様において、カートリッジ２は、負荷された、機器の前面から、分析のための適正位置に変位される。特注のカートリッジ負荷ドア５４も、カートリッジ２の安定性と同軸性を供給する。回転駆動要素９６は好ましくは、カートリッジ２の中心に安着し、アッセイ工程の実行時に、試薬回転体４を、適当な位置に回転するのを補佐する。前述したように、これらの要素の内のいくつか、または、全ては、カートリッジを保持、位置付けるために使用される機構に応じて、置換・除去が可能である。
【０１１５】
図９は、機器８４の図示態様の側面図を示す。この図に見える機構は、特注カートリッジ位置付け組み立て体側壁１０２を含む。好ましい実施態様では、側壁は、アッセイ工程を実行するために、カートリッジが適正軸に移動する際に、カートリッジ２を保持し、軸揃えするのを補佐する。この図では、特注真空嵌合要素７２が嵌合位置にあり、そのために、真空が、適正な順序と位置に適用されるようになっている。特注の光学センサー１０４は、カートリッジ２の回転制御に関わる。図示の態様では、移動スクリュー９８が、モーターレール１００に取りつけられ、カートリッジ２の、機器検出経路と処理要素への移動、および、それらからの脱出を実行する。ある好ましい実施態様では、１０２と番号を振られた２個の別々の構成片は、カートリッジプラットフォームが、滑走可能なブラケットに取りつけられ、かつ、ブラケットは、側面サポート滑走可能に取りつけられる場合、単一の突出側面サポートとなってもよい。この滑走は、機器内におけるカートリッジの適正な位置付けを可能にする。
【０１１６】
図１０は、機器８４の図示の態様の斜視図を示す。この図において、特注の加圧フット５２は、カートリッジ２との接触位置から持ち上げられており、そのため、モーター１０６が見て取れる。この好ましい実施態様では、モーター１０６は、特注真空嵌合機構７２を移動して、機器８４の基底と接触させる、また、接触を外す。従って、モーター１０６は、アッセイ工程時、真空の活性化および排除を補佐する。特注のラッチ機構５６ももっとはっきりと見て取れる。前述したように、カートリッジ２がカートリッジ搬送トラックに負荷された場合、負荷ドア５４を固定するのに使用が可能なものであれば、その他の機構も使用が可能であるが、あるいは、カートリッジのために別の機構の登録機構が使用されているのであれば、必要とされなくてもよい。特注の光学的センサー１１０は、カートリッジが、光学的検出部の下部において、かつ、ピストン駆動要素にたいして、適正に位置付けられた時点を感受するのに使用される。好ましい実施態様では、レール１０８は、カートリッジ負荷ドア５４をカートリッジ２にたいしてシールし、かつ、確実なカートリッジ軸揃えを実現するのに役立つ。この特注レール１０８は、モーター１０６によって駆動されてもよいし、あるいは、その転位を制御する、独立のモーターを持っていてもよい。光学センサー１１２は、カートリッジ負荷ドア５４がホームまたは初期位置にいる時点を感受する。モーター１０６は、真空嵌合機構が、カートリッジ位置付け、および、真空マットシステムによって配慮されているのであれば、除去されてもよい。
【０１１７】
図１１は、底面図における機器８４の図示の態様を示す。この図において見て取れる機構は、回転体回転モーター１１４と真空コネクター１１６を含む。特注の真空コネクターは、適当なカートリッジ機構にたいして真空シールを創成するのを補佐する、弾性のプラスチックガスケットまたは吸引カップに接続する。この好ましい態様では、ドライブベルト１１８は、回転モーター１１４と共同して、カートリッジを回転させる。さらに見て取れるのが、ドライブベルト１１８に接触する回転駆動要素１２０の底部区画である。カートリッジを回転、および／または、照合設置させるためには、図示の態様のモーターやドライブベルトの代わりに、他の機構を使用することも可能である。適当な回転機構の選択は、好ましくは、熟練技術者にまかせると、カートリッジ設計に適当なものであることが可能である。
【０１１８】
機器制御アルゴリスム
図１２−５４は、最終データ分析にたいする好ましいパワーオン工程の、各種システムフローチャートを示す。機器の設計は、熟練技術者にとっては、ある特定のアッセイのために、適当な制御アルゴリスムを設計するのに十分な弾力性を供給する。当業者であれば、図示のフローチャート、あるいは、その様々な部分の必ずしも全てが、ある任意のアッセイまたは機器設計に必要なものではないことが認められよう。熟練技術者であればまた、図示のフローチャート、あるいは、その様々な部分を、任意のプロトコール、アッセイ、または、機器の要求に応じて、一つの機能にまとめる、あるいは、多数の機能に分割することが可能であることが認められよう。
【０１１９】
図１２は、システムパワーオン工程用の、好ましい制御アルゴリスムを示す。図示の制御アルゴリスムは、好ましいセットアップ工程時における、様々の制御点を示す。このセットアップ工程においては、仕様に外れた読み取りは、スタートアップ工程完了不能に至らしめたり、また、ユーザーによる作業が要求されることもある。例えば、制御ポイント１−４は、それぞれ、図１３ａ、１４、１６、１３ｂに見られる。制御ポイント１は、分析実行前に、システムの周囲温が、最適なアッセイ実行のために適正な範囲にあることを確定する（図１３ａ）。ある実施態様では、この制御ポイントは、システムの温度を、任意のアッセイの要求に維持するように設計された加熱、および／または、冷却ユニットに基づくフィードバックを含んでもよい。当業者であれば、アッセイ温度要求は、任意のシステムにたいするアッセイまたはプロコールを含むことが認められよう。制御ポイント２は、バーコードリーダー機能（含まれる場合には）が、キットボックスのバーコード情報、アッセイカートリッジ、および／または、標本を適正に特定することを確定する。バーコードに不良があると、ユーザー介入サイクルが必要とされよう（図１４）。制御ポイント３は、カートリッジが存在すること、および、カートリッジ情報が、アッセイ工程を開始するのに十分であることを確定する（図１６）。制御ポイント３は、それ自身の制御ポイント６を持つ（図１７）。この制御ポイントは、全ての要求が満たされ、かつ、アッセイ工程のスタートが可能であることを確定する。制御ポイント４（図１３ｂ）は、システムメモリーは仕様に合わせて実行していることを確定する。機器システムにバーコードリーダーが含まれていない場合は、別の証明スキームを、システムソフトウェアに組み込むように設計し、それによって、適正な制御情報の利用可能性を確認する。
【０１２０】
図１５は、ロット情報を証明するのに使用される、好ましいアルゴリスムである。図１８は、好ましい、システムスタートアップアルゴリスムを示す。この工程は、アッセイカートリッジが機器に適正に登録されていること、カートリッジが前に使用されていないこと、カートリッジが、期限切れ日付以内のものであること、真空ポンプがオンであり、適当な真空度に達していること、および、光学系が適正に機能していること、を確認する。制御ポイント７（図１９）は、真空レベルが、仕様範囲内であり、光学信号が仕様範囲内であることを確定する。光学系はまた、スタートアップデーモンの一部として監視されてもよい。
【０１２１】
図２０は、アッセイ工程の、好ましい制御アルゴリスムを示す。好ましい実施態様では、このアルゴリスムは、アッセイ工程における最高レベル要求を制御する。好ましくは、このアルゴリスムは、アッセイ工程における全ての成分が、所定の場所に収まり、仕様の範囲内にあることを確認し、かつ、選択されたアッセイ工程において、適正な処理位置にたいする、アッセイカートリッジの照合設置を制御する。同アルゴリスムはまた、アッセイ工程の終了時、データアウトプットを供給する。このアルゴリスムは、アッセイが進行するためには、満足されなければならない、内部制御ループを持つ。この制御ループは、要求された入力が全て入力されかつ受容されたことを証明する。当業者であれば、制御アルゴリスムは、任意のアッセイを実行するのに必要とされる工程に依存するものであることが認められよう。
【０１２２】
図２１は、光学測定工程の、好ましい制御アルゴリスムを示す。ある実施態様では、このアルゴリスは、反応を経た光学的に活性な試験表面のスキャン、スキャン中に実施される測定の数、および、データ保存を制御する。図２２は、反応を経たアッセイカートリッジの負荷解除、および、スタート位置への復帰のための、好ましい制御アルゴリスムを示す。好ましい実施態様では、制御ポイント５によって、機器は、アッセイカートリッジが機器から取り除かれ、かつ、機器を、新たなアッセイカートリッジ挿入のための「スタンバイ」モードに復帰させたことを確証することが可能になる。図２３はＱＣ工程の、好ましい制御アルゴリスムである。運転が、ＱＣ運転であることを除いては、残りのプロトコールは、試験サンプルの場合と同じである。
【０１２３】
図２４は、データ再覧、適当な制御ポイントおよび制御工程の、好ましい制御アルゴリスムを示す。適当な処理機能は、標本特定、ユーザー特定、日付、分析対象、または、カートリッジ表示に関する、ユーザーの選択に基づいて選択される。制御ポイント８（図２４ｂ）は、ある特定の標本認定によって、データ再覧を可能にする。制御ポイント９（図２４ｃ）は、特定のオペレーター認定によってデータの再覧を可能にする。制御ポイント１０（図２４ｄ）は、選択された日付組または範囲によってデータの再覧を許可する。制御ポイント１１（図２４ｅ）は、特定の分析対象によってデータの再覧を許可し、かつ、制御ポイント１２（図２４ｆ）は、特定のカートリッジロット番号によってデータの再覧を許可する。図２５は、データ処理を、ＬＩＳまたはＨＩＳにアップロードするための制御工程を示す。データはアップロード終了時、または、別の機能が追加される際に、消去されてもよい。
【０１２４】
図２６は、全アッセイ工程用の、好ましいセットアップ制御アルゴリスムを示す。図２６ａは、最高レベル制御チャートであり、制御ポイント１３−２６を特定する。制御ポイント１３（図２６ｂ）は、ユーザーに、時間と時間フォーマットを設定するように促す。制御ポイント１４（図２６ｃ）は、ユーザーに日付と日付フォーマットを設定するように促す。制御ポイント１５（図２６ｄ）は、ユーザーに報告言語を設定するように促す。制御ポイント１６（図２６ｅ）は、オペレーター特定の入力が督促され、かつ、入力され、あるいは、デフォールト特定が選択されたことを確証する。制御ポイント１７（図２６ｆ）は、標本特定の入力が督促され、かつ、入力されたことを確証する。制御ポイント１８（図２６ｇ）は、ユーザーが新しいシフト、新しい日付、または、新しいオペレーターを選んだ場合、ＱＣ標本を流さなければならないことを確証する。機器セットアップルーチンにおいてＱＣパラメータが選択されたならば、ＱＣパラメータが変更され、ＱＣ標本が実行されるまでは、機器は、いかなる患者試験もアッセイされることを許さない。制御ポイント１９（図２６ｈ）は、機器特定が、生成されるリポートアウトプットに含まれることを確証する。制御ポイント２０（図２６ｉ）は、ユーザーが、システムベルにたいして適当な音響レベルを設定したことを確証する。制御ポイント２１（図２６ｊ）は、ユーザーに適当なリポートヘッダーを入力するように促す。制御ポイント２２（図２６ｋ）は、ユーザーに、単一アッセイ結果に要求される、リポートの数を入力するように促す。制御ポイント（図２６ｌ）は、ユーザーに、ＬＩＳまたはＨＩＳにアップロードするためのデータフォーマットを入力するように促す。制御ポイント２４（図２６ｍ）も、機器製造時存在していてもよいが、アッセイソフトウェアでは、個別の制御ポイントとして必要とはされない。制御ポイント２５（図２６ｎ）は、ユーザーに、リポートに、定性的結果の他に、中間、すなわち、半定量的結果を含ませる選択肢を供給する。制御ポイント２６（図２６ｏ）は、不定結果を表わすのに、リポートにおいて、”±”か
”？”のどちらの符号を使用するかの選択肢を供給する。
【０１２５】
図２７は、機器の様々の成分にたいする、好ましい診断工程、および、各種アッセイ手順にたいするそれらの関係を示す。工程フロー２７−３２は、個々のアッセイカートリッジおよびアッセイ工程にたいして一意ではないけれども、各種機器成分が活性を持ち、かつ、仕様範囲内にあることを保証するために必要な最高レベル制御工程である。これらの制御フローは、監視目的のために、自己チェックアルゴリスムの中に、フィードバックループを導入してもよい。
【０１２６】
図２８は、最終結果を生成するのに必要な、好ましい一般的なアッセイ工程の順序要求を示す。図２９は、光学スキャン工程を完了するのに必要な一般的順序、および、光学スキャン工程を実行するのに要求されるカートリッジ操作を示す。図３０は、アッセイ工程における、真空制御に要求される一般的順序を示す。図３１は、処理要求の一般的アッセイ順序を示す。このプロトコールは、いくつかの、異なる分析対象特異的試験プロトコールを収容することが可能である。しかしながら、処理工程の数と順序は、分析対象特異的試験プロトコールを受容するように調節されてもよい。図３２は、アッセイカートリッジにおける、光学的活性試験表面の光学的読み取り用の処理配列を示す。図３３は、一つの可能な、抽出試薬添加順序を示す。図３４は、分析対象特異的試験プロトコールのための、一つの可能な抽出順序を完了する。図３５は、光学的活性試験表面または膜にたいする、試薬添加に要求される、処理工程の順序を示す。これは、実行される分析対象特異的試験に依存する、処理工程の、一つの可能な順序である。このプロトコールは、いくつかの分析対象特異的試験に適用されてもよい。
【０１２７】
図３６は、光学的活性試験表面または膜における洗浄サイクルの、一つの可能な順序を示す。単一アッセイ工程内における、および、分析対象特異的試験工程間における、洗浄サイクルは、いくつかのパラメータにおいて違っていてよい。これらのパラメータとしては、真空適用前に、洗浄液が表面との接触が許される時間、試験表面の乾燥を促進するために、表面上を流す気流の使用、真空の脈動回数、および、圧力、が挙げられる。その他のパラメータとしては、維持される圧レベル、および、そのレベルが維持される時間等が挙げられる。試験表面の乾燥は、真空圧と関連する可能性がある。各洗浄工程の後に、同じ程度の乾燥は要求されないし、また、異なるタイプの試験表面にたいしても同じ程度の乾燥が必要とされない可能性がある。光学的活性試験表面を光学的にスキャンしなければならない時には、表面は乾燥していなければならない。図３７は、真空レベルに関する注意事項と手順を示す。
【０１２８】
図３８は、アッセイ工程時に収集されるに際し、光学データを評価するための、一つの可能な方法である。データは、収集された時点で評価され、かつ、どれかの点で、データが、資格要求を満たすことができなかったならば、分析はその点で終息される。図３９は、測度値を、アッセイ前手順、光学スキャンに適用して、光学データ評価の第一レベルを示す。図４０は、光学データ評価の、別のレベルを示す。この場合、測度値は、光学的活性試験表面に増幅試薬を添加した後、完了スキャンにたいして適用される。増幅試薬は、抗体と酵素の接合体から成る。光学スキャンは、未結合の増幅試薬を除去するために、１回の洗浄サイクル完了後に、実施される。適用される測度値の一つは、有資格と認められた光学スキャンの軸が、アッセイ結果と関係のない、表面変動の全てを説明できるほどに、以前の全スキャンの軸と適合していることを立証しなければならない。光学データと光学スキャンおよび適用される測度値の合格の数は、分析に与る試験表面のタイプに応じて変動する。図４１は、図４０に示したものと同じタイプの資格試験を示す。しかし、評価は、沈殿基質が、増幅試薬と反応させられた後に実行される。図４２は、一つの可能な、データ処理機構を示す。この場合、有資格光学スキャンを用いて、スキャンデータの比を生成する。ピーク比データは、最終結果として報告される。図４３は、結果を保存・報告するのに要求される工程を表わす。保存テーブルは、重要なアッセイ情報は全て保存されるものでなければならない。図４４は、データセットから、光学的過剰スキャンを除去するために使用が可能な方法を示す。データの過剰スキャンを補正するには、好きな数の正規化ルーチンを使用してよい。サビツキーゴーレーの多項式の使用が可能である。ある特定のアッセイカートリッジについて、適正な係数と多項が定められると、その情報は具体的にコード化されプログラムに変えられる。ある特定のアッセイシステムのノイズカットオフは経験的に定めることが可能であり、これも具体的にコード化されプログラムとされる。図４５は、一つの可能な、プレスキャン測度値分析を示し、図４６は、それら測度値の評価を示す。図４７は、接合前および接合後スキャンの軸揃えに使用される工程を示す。この工程は、一つのタイプの分析対象特異的試験プロトコールおよびアッセイカートリッジにたいして特異的である。しかしながら、同様の考慮が、他のアッセイシステムにもあてはまる可能性がある。図４８は、一つのタイプのアッセイプロトコールにおける測度値生成のための方法を示し、図４９は、同じ速度値を評価する。カートリッジ内の試験表面の分析対象捕捉部分が、試験表面に沿って直線状に捕捉試薬を適用することによって創成された場合、光学スキャンにおける辺縁検出、および、ピーク検出が、データ分析の、決定的重要部分となる。図５０は、この問題に向けられた、そのような一つの方法を表わす。図５１は、接合後測度値を創成する工程を示し、図５２は、その測度値を評価する。時間・日付の調節や設定、機器アラームや告知機構、報告言語、機器自体の診断、生成されたリポートの数等、品質管理要求にたいする、制御アルゴリスムも存在する。
【０１２９】
分析対象検出
好ましい分析対象検出法は、本申請書で記述するような、楕円測度検出法と協調する光学的活性試験表面を利用する。当業者であれば、本申請書で記述する方法は、その他の試験表面や、検出法にも適応が可能であることが理解されよう。ある好ましい実施態様では、光学的活性試験表面は、下記の成分を含む。すなわち、支持材料、１個以上の光学的機能層、特注の付着層、分析対象特異的受容物質、および、特注保護被覆コート、である。好ましくは、光学的活性試験表面は、光との薄膜相互作用を利用するよう設計される。光学的活性試験表面に入射する光の減衰は、その光学的活性試験表面に結合する分析対象によって生じる、光学フィルムの厚み変化と関連する。
【０１３０】
好ましい実施態様では、代表的な支持材料は、孔密度が、全表面積の１５％未満の、経路印刻ポリカーボネート膜であってもよい。他の適当な支持材料は、ポリエステル、ナイロン、酢酸セルロース、織布および非織布材料、ポリスルフォン、ポリプロピレン、および、ポリウレタンである。他の多孔または非多孔材料を利用してもよい。非多孔材料の場合、真空下において、試験表面周囲に液流を生じる様に、カートリッジ１を適応させる必要があり、かつ、表面は、真空下で割れたり、ひびが入ったりしてはならない。支持体は、光学的機能層を堆積させるのに用いられる手順、および、それに続く処理工程による処理を可能とするものでなければならない。支持体は、最終的な光学的活性試験表面に期待される光学的特性を持つ必要は無い。なぜなら、その後のコーティングが、適正な光学的特性を供給するからである。支持体は、その後の処理工程で用いられる全ての化学物質や溶媒にたいして化学的に不活性でなければならない。その後の全ての層は、元の支持体の多孔性を維持しなければならない。
【０１３１】
好ましくは、分析対象特異的受容層は、興味の分析対象を、光学的活性試験装置の表面に結合させる、十分な親和性および特異性を持つ、一つの物質、または、複数の物質である。これは、興味の分析対象の検出を可能にする。分析対象特異的受容層が、光学的活性試験表面にコートされたなら、外被層を適用して、光学的活性試験装置の長期の安定性を増すようにしてもよい。代表的分析対象特異的受容層としては、抗原、抗体、リポ多糖、多糖、微生物、食品汚染物、環境物質、アレルゲン、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、殺虫剤、リガンド、受容体、キレート剤、蛋白、酵素、除草剤、無機または有機化合物、または、その断片または類縁体が挙げられる。分析対象特異的受容材料は、溶液塗布、スプレー塗布、点状塗布、インクジェット法、エアーブラシ法、または、当業者に既知の、その他の方法によって表面に適用されてよい。分析対象特異的結合物質は、縞として、スポットとして、または、その他の、適当な幾何学的デザインとして適用されてよい。分析対象特異的結合物質は、反応表面の光学的読み取りを簡単にするために、特定の、再現可能なパターンとして適用すべきである。
【０１３２】
分析対象特異的物質の他に、試験表面は、１個以上の制御物質によってコートされる。これらのコート物質は、適正なアッセイ順序が実施されたこと、アッセイ試薬が予想通りに機能したことの確証を補佐するのに使用することが可能である。他の好ましい実施態様では、複数の分析態様特異的結合物質が、試験表面への適用が可能である。適用される、分析対象特異的結合物質の数は、個々の反応ゾーンを、用いた検出法で解像できる、その能力によってのみ制限される。
【０１３３】
好ましい分析対象としては、抗原、抗体、リポ多糖、多糖、微生物、食品汚染物、環境物質、アレルゲン、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、殺虫剤、リガンド、受容体、キレート剤、蛋白、酵素、除草剤、無機または有機化合物、または、その断片または類縁体が挙げられる。
【０１３４】
このアッセイシステムは、極めて広汎な、様々の分析試験用途に適用されることが可能である。アッセイカートリッジ成分は、どんな分析対象が検出されるかを決め、機器は、カートリッジ中の試験表面の反応を分析し、結果を報告する。アッセイカートリッジは、患者標本から感染症を検出するのに使用が可能であり、その場合、同標本は、咽喉綿棒、鼻腔綿棒、鼻腔洗浄液、尿、血液、血清、外傷綿棒、膣綿棒、尿道綿棒、子宮頚管綿棒、あるいは、その他の適当な体液、または、収集綿棒であってもよい。そのアッセイカートリッジは、同様の標本タイプから得られた、他の医学的状態を検出するのに使用することが可能である。アッセイカートリッジは、食品中の望ましくない成分の存在を検出するのに使用することが可能である。アッセイカートリッジは、それにたいして特定の結合剤の存在する物質を検出するように設計することが可能である。
【０１３５】
ある実施態様では、薄層試験表面（すなわち、光学的活性試験表面）に結合した分析対象の薄層作用を増すのに、増幅剤が使用されてもよく、もっとも好ましくは、酵素標識抗体である。例えば、固定化された抗体−抗原−抗体−酵素複合体が試験表面に存在する場合、不溶の反応生産物が生じる。反応生産物は、酵素の、溶液中の沈殿剤にたいする作用によって触媒的に沈殿される。沈殿剤としては、アルギン酸、硫酸デキストラン、メチルビニールエーテル／無水マレイン酸のコポリマーの組み合わせ、または、カラゲナン等、および、ＴＭＢ（３，３’，５，５’−テトラ−メチル−ベンジヂン）と酸素フリーラジ
カルの相互作用によって形成される産物が挙げられる。この特定の沈殿剤は、フリーラジカルがＴＭＢと接触すると常に不溶の産物を形成する。その他の物質としては、４−クロロナフトール、ジアミノベンジヂン・テトラヒドロクロリド、アミノエチル−カルバゾール、オルソフェニレンジアミン等も、沈殿剤として使用が可能である。沈殿剤は典型的には、約１０ｍＭから約１００ｍＭの範囲の濃度で使用される。しかしながら、分析対象特異的結合試薬に対して付着が可能で、分析対象層の光学的厚みを増すのに役立つ物質であればいかなるものでも利用が可能である。
【０１３６】
もっとも好ましくは、機器で使用される光学検出システムは、米国特許第５，４９４，８２９号、および、米国特許第５，６３１，１７１号に記述される、薄層分析器であり、これらの参考文献の全体を本申請書に含める。この薄層分析器は、光学的活性試験表面に入射する光の偏光の程度の変化を検出するように設計されている。分析対象結合による薄層の変化は、光の偏光度における変化によって、さらなる光の減衰をもたらす。光は、薄層を通過して反射されることによって位相が遅れる。この光学検出システムは、単純で安価である。好ましくは、光源は、単色性である。検出器はシリコンダイオードである。システムの第一偏光器は、直線的に偏光される入射光を供給するのに使用される。第二偏光器または分析器は、分析対象結合の存在による、反射光における偏光変化を選択するように設定される。言い換えれば、この分析器は、光が、未反応の、光学的活性試験表面から反射された場合、検出器にたいする信号を最小にするように設定されている。
【０１３７】
他の好ましい実施態様では、試験表面は、未修正のポリカーボネート支持体であってもよい。この場合、試験表面は好ましくは、分析対象結合試薬によってコートされ、信号発生は、固定化された分析対象に結合し、かつ、検出を補佐するために、発色団、蛍光発色団等を担持する試薬による。試験表面の構築は、介在性の光学層が無いだけで、光学的活性試験表面に適用された考察と極めて近似する。しかしながら、分析対象特異的結合試薬の適用は、ごく近似の方法を用いることになろう。カートリッジの組み立ておよび使用は、光学的活性表面を利用する場合と、異なってもよいし、異ならなくてもよい。実施されるアッセイ法によって満たされるべき、特定の要求に従って、適当なカートリッジデザインや採用すべき方法を定めるのは、好ましくは、技術者の技能にまかされる。
【０１３８】
本発明はこれまでに、当業者にたいして、それを製造し、使用するのに十分な程に詳細に記述・例示されたのであるから、様々な別法、修正、および、改良が、本発明の精神や範囲から逸脱することなく、明白となったはずである。
【０１３９】
当業者であれば、本発明が、言明された目的を実行し、目標や利点を獲得するためにばかりでなく、本発明に内在するものについても、よく適応されていることを了解するであろう。細胞系統、胚、動物、および、それらを生産する工程や方法は、好ましい実施態様の代表であり、例示であり、従って、本発明の範囲を限定するものとして意図されるものではない。前記にたいする修飾、および、その他の使用法が、当業者には思い浮かぶであろう。それらの修飾は、本発明の精神の内部に含まれ、かつ、請求項によって定義される。
【０１４０】
本申請書に開示された発明にたいし、様々の程度の置換や修飾が、本発明の範囲や精神から逸脱することなく、実行可能であることは、当業者には直ちに明白であろう。
【０１４１】
本申請書に言及された全ての特許と公刊物が、本発明が関わる従来技術において通常の技能を有する人々のレベルを示している。全ての特許と公刊物が、ここに引用することによって、あたかも個々の公刊物が、それを引用することによって、特異的に、かつ、個別的に含められる場合と同じ程度に、本申請書に含められるものとする。
【０１４２】
本申請書に具体的に記載された本発明は、本申請書に特異的に開示されない、いずれかの、一つの要素、または、複数の要素、一つの限定、または、複数の限定を欠いても、好適に実行が可能であろう。従って、例えば、本申請書の各事例において、「含む」、「事実上・・・から成る」および「から成る」という用語のいずれも、他の２用語のいずれかによって置換されてよい。使用された用語や表現は、記述用語として使用されるのであって、限定の用語としてではない。かつ、これらの用語や表現の使用には、図示し記述された特質、および、その部分の、いかなる等価物を排除する意図も無い。しかし、各種修飾が、請求される本発明の範囲内において可能であることが認められる。従って、本発明は、好ましい実施態様や特注機構によって特異的に開示され、本申請書に開示される概念の修飾や変更が当業者によって求められるかも知れないが、そのような修飾や変更は、付属の請求項によって定義される本発明の範囲内にあると考えられることを理解しなければならない。
【０１４３】
さらに、本発明の特質や局面が、マーカッシュグループの項として記述されているところでは、当業者であれば、本発明も、マーカッシュグループの内のいずれか一項として、または、サブグループ項として記述されていることを認めるであろう。例えば、Ｘが、臭素、塩素、および、沃素から成る群から選ばれるものと記載されている場合、Ｘが臭素である請求項、および、Ｘが臭素と塩素である請求項も完全に記載されていることになる。
【０１４４】
他の実施態様は、上記の請求項に記載される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、代表的アッセイカートリッジの上面図を示す。
【図２ａ】図２ａは、アッセイカートリッジの試薬回転体部分の各種成分およびその軸揃えを、上から見た像を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、試薬回転体の底部の上面図を示す。
【図３】図３は、アッセイカートリッジの試薬回転体部分の各種成分およびその軸揃えを、底部から見た像を示す。
【図４】図４は、試薬回転体内部の密封された試薬ウェルの拡大図と、試薬ウェルに含まれる一つの可能なピストンデザイン、および、アッセイカートリッジの基底区画における試薬ウェルと試薬搬送ポート間の接触、を示す。
【図５ａ−ｃ】図５ａ−ｃは、試薬回転体内部の試薬ウェルと、試薬搬送のためのピストン活動を示す。
【図６】図６は、開放機器システムの正面図を示す。
【図７】図７は、光学系成分と、それら成分のための固着プレートを示す。
【図８】図８は、カートリッジの設置と他の重要機器機構とを示す、開放機器システムの上から見下ろした像を示す。
【図９】図９は、開放機器システムの側面図を示す。
【図１０】図１０は、開放機器システムの、高い斜め角度から見た像を示す。
【図１１】図１１は、開放機器システムの底面図を示す。
【図１２】図１２は、機器システムのパワーオン工程のシステムフローチャートを示す。
【図１３】図１３は、温度監視およびコンピュータシステム監視デーモンのシステムフローチャートを示す。
【図１４】図１４は、バーコード監視デーモンのシステムフローチャートを示す。
【図１５】図１５は、コントロールロット証明のシステムフローチャートを示す。
【図１６】図１６は、カートリッジ取りつけ監視デーモンのシステムフローチャートを示す。
【図１７】図１７は、主要工程のシステムフローチャートを示す。
【図１８】図１８は、スタートアップのシステムフローチャートを示す。
【図１９】図１９は、アッセイ監視デーモンのシステムフローチャートを示す。
【図２０】図２０は、アッセイのシステムフローチャートを示す。
【図２１】図２１は、光学測定のシステムフローチャートを示す。
【図２２】図２２は、カートリッジの負荷解除のシステムフローチャートを示す。
【図２３】図２３は、機器ＱＣのシステムフローチャートを示す。
【図２４】図２４は、データ再覧のシステムフローチャートを示す。
【図２５】図２５は、データアップロードのシステムフローチャートを示す。
【図２６】図２６は、セットアップのシステムフローチャートを示す。
【図２７】図２７は、診断のシステムフローチャートを示す。
【図２８】図２８は、主要工程―アッセイの実行、のシステムフローチャートを示す。
【図２９】図２９は、主要工程―スキャンの実行、のシステムフローチャートを示す。
【図３０】図３０は、スタートアップのシステムフローチャートを示す。
【図３１】図３１は、アッセイのシステムフローチャートを示す。
【図３２】図３２は、光学測定のシステムフローチャートを示す。
【図３３】図３３は、抽出試薬開放のシステムフローチャートを示す。
【図３４】図３４は、サンプル抽出のシステムフローチャートを示す。
【図３５】図３５は、光学的活性表面または膜に試薬を添加するためのシステムフローチャートを示す。
【図３６】図３６は、光学的活性表面または膜に洗浄液を添加するためのシステムフローチャートを示す。
【図３７】図３７は、他のサブ工程のシステムフローチャートを示す。
【図３８】図３８は、最高レベルデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図３９】図３９は、スキャン前評価のためのデータの評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４０】図４０は、接合後スキャンのデータ評価の評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４１】図４１は、基質後スキャンのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４２】図４２は、形比と検出ピークのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４３】図４３は、結果保存と印刷のデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４４】図４４は、結果から光学システム過剰スキャンを除去するためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４５】図４５は、スキャン前測度値生成のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４６】図４６は、スキャン前測度値評価のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４７】図４７は、接合前および接合後スキャンデータ整列のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４８】図４８は、接合後測度値生成のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図４９】図４９は、接合後測度値評価のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図５０】図５０は、比データにおけるピークの検出のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図５１】図５１は、接合後測度値生成のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図５２】図５２は、接合後測度値評価のためのデータ評価／分類アルゴリスムを示す。
【図５３】図５３は、組み立てられた試薬カートリッジの拡大図を示す。
【図５４ａ−５４ｄ】図５４ａ−ｄは、試験カートリッジの、一つの可能な基底構成を示す。

Claims (38)

1. 分析機器に使用されるアッセイカートリッジであって、前記アッセイカートリッジは、
   光学的読み取り窓と試験表面を含む基底部材；および、
   回転可能な試薬回転体を含む頂上部材とを含み、前記試薬回転体は１個のサンプル受容ポートと複数の試薬ウェルを含み、
   ここに、１個以上の前記試薬ウェルは、試薬と、前記試薬を試験表面に搬送するための試薬ウェルピストンを含むことを特徴とする、アッセイカートリッジ。
2. 分析機器に使用されるアッセイカートリッジであって、前記アッセイカートリッジは、
   光学的読み取り窓と試験表面を含む基底部材；および、
   回転可能な試薬回転体を含む頂上部材とを含み、前記試薬回転体はサンプル受容ポート、複数の試薬ウェル、試薬フローチャンネル、および、差動シールを含み、
   ここに、前記試験表面は、前記光学的読み取りウェルの中にあり、
   １個以上の前記試薬ウェルは、試薬と、前記試薬を試験表面に搬送するための試薬ウェルピストンを含み、かつ、
   前記試薬フローチャンネルは、前記サンプル受容ポートに隣接し、前記試薬フローチャンネルの頂上部は、前記サンプル受容ポートの頂上部に接続され、かつ、前記差動シールは、前記試薬フローチャンネルの基底部と、前記複数の試薬ウェルの一つの基底部との間にあり、それによって、前記試薬ウェルの一つから、前記試薬フローチャンネルを通じて、前記サンプル受容ポートへ流れが生ずることを可能とする、
   ことを特徴とするアッセイカートリッジ。
3. 前記試験表面は、前記試験表面に分析対象を固定化するための分析対象特異的結合層を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
4. 前記試験表面は、前記試験表面に分析対象を非特異的に固定化することを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
5. 前記試験表面は、光学的に活性な試験表面であることを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
6. 前記光学的に活性な試験表面は、干渉、楕円測度、または、偏光信号を発生するように適応されることを特徴とする、請求項５に記載のアッセイカートリッジ。
7. 前記回転可能な回転体は、サンプル処理要素をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
8. 前記サンプル処理要素は、濾過表面を含むことを特徴とする請求項７に記載のアッセイカートリッジ。
9. 前記サンプル受容ポートは、綿棒型のサンプル収集装置を受容するように適応されることを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
10. 各試薬ウェルの基底部は、破損可能なシール材料によってシールされ、かつ、各試薬ウェルの頂上部は、破損可能なシール材料と組み合わせた、前記試薬ウェルピストンによってシールされることを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
11. 各試薬ウェルピストンは、前記試薬ウェルの底部をシールする、前記破損可能なシール材料を、ある十分な力を適用することによって破損する貫通要素を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアッセイカートリッジ。
12. 前記基底部材は、前記アッセイカートリッジの、前記分析機器に対する適正な登録を確保するように適応された延長タブを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
13. 各試薬ウェルピストンは、ヘックス突起要素を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
14. 請求項１または２に記載のカートリッジの製造法であって、
    基底部材を、頂上部材に、回転可能な試薬回転体が、基底部材に対して相対的に回転されるように取りつけることを含む方法。
15. サンプル中の分析対象の有無または量を確定するための分析機器であって、前記分析機器は、
    アッセイカートリッジであって、
    （ｉ）光学的読み取り窓と試験表面を含む基底部材、および、
    （ｉｉ）試薬回転体を含む頂上部材とを含み、前記試薬回転体は１個のサンプル受容ポートと複数の試薬ウェルを含み、ここに、１個以上の前記試薬ウェルは、試薬と、前記試薬を試験表面に搬送するための試薬ウェルピストンを含み、前記頂上部材は、前記基底部材に、試薬回転体が、基底部材に対して相対的に回転されるように取りつけられる、アッセイカートリッジ；
    前記アッセイカートリッジを受容する機構；
    前記試薬回転体を回転し、かつ、照合設置する回転要素；
    前記試薬ウェルから、試薬を、前記サンプル受容ポート、および／または、前記試験表面に搬送するよう、前記試薬ウェルピストンに嵌合するプランジャー要素；
    サンプル、および／または、試薬を、前記試験表面に向ける真空要素；
    前記試験表面からの信号を検出する検出器；
    アッセイアルゴリスムに従って、回転、プランジャー、および、真空の各要素を制御する制御プロセッサー；および、
    前記生成された信号を、前記分析対象の有無または量に関連づける信号プロセッサー、
    を含むことを特徴とする分析機器。
16. 前記分析機器内部において、前記アッセイカートリッジを移動する直線移動機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
17. 前記アッセイカートリッジを安定化させる加圧フットをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
18. カートリッジ方向を確定する光学的制御要素をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
19. 前記回転要素は、機械的アームとモーターを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
20. 前記プランジャー要素は、垂直駆動要素に取り付けられた押し出し棒を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
21. 前記押し出し棒は、前記試薬ウェルピストン上のヘックス突起に適合するよう適応されることを特徴とする、請求項２０に記載の分析機器。
22. 前記押し出し棒は、前記試薬の搬送後に、前記試薬ウェルピストンを、試薬ウェル中の、ほぼ元の位置に戻すことを特徴とする、請求項２１に記載の分析機器。
23. 前記検出器は、色センサー、色検出器、画像検出器、分光光度計、発光光度計、蛍光光度計、電位計、干渉測度計、偏光光度計、および、楕円測度計から成る群から選ばれることを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
24. 前記検出器は、固定された、偏光計楕円測度計であることを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
25. 前記制御プロセッサーおよび前記信号プロセッサーは、機器制御およびデータ処理アルゴリスムを実行するようにプログラムされた、単一汎用コンピュータから成ることを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
26. 前記アッセイカートリッジは、分析機器にたいする、分析対象、および／または、サンプルを特定する特定要素を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
27. 前記特定要素はバーコードであり、かつ、前記分析機器は、前記バーコードを読み取るように構成されたバーコードリーダーを含むことを特徴とする、請求項２６に記載の分析機器。
28. 前記サンプル受容ポートは、綿棒型サンプル収集装置を受容するよう適応されることを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
29. サンプル中の分析対象の有無または量を確定する方法であって、前記方法は、
    アッセイカートリッジであって、
    （ｉ）光学的読み取り窓と試験表面を含む基底部材、および、
    （ｉｉ）試薬回転体を含む頂上部材とを含み、前記試薬回転体は１個のサンプル受容ポートと複数の試薬ウェルを含み、ここに、１個以上の前記試薬ウェルは、試薬と、前記試薬を試験表面に搬送するための試薬ウェルピストンを含み、前記頂上部材は、前記基底部材に、試薬回転体が、基底部材に対して相対的に回転されるように取りつけられる、アッセイカートリッジを供給し；
    分析機器であって、
    （ｉ）前記アッセイカートリッジを受容する機構；
    （ｉｉ）前記回転可能な試薬回転体を回転し、かつ、照合設置する回転要素；
    （ｉｉｉ）前記試薬ウェルから、試薬を、前記試験表面に搬送するよう、前記試薬ウェルピストンに嵌合するプランジャー要素；
    （ｉｖ）サンプル、および／または、試薬を、前記試験表面に向ける真空要素；
    （ｖ）前記試験表面から信号を生成する検出器；
    （ｖｉ）アッセイアルゴリスムに従って、回転、プランジャー、および、真空の各機構を制御する制御プロセッサー；および、
    （ｖｉｉ）前記生成された信号を、前記分析対象の有無または量に関連づける信号プロセッサー、を含む分析機器を供給し；
    前記サンプルを、前記カートリッジのサンプル受容ポートに設置し；
    前記アッセイカートリッジを、前記受容機構に設置し；
    前記アッセイアルゴリスムに従って前記分析機器を用いてアッセイを実行し、それによって前記信号プロセッサーが、前記サンプル中の前記分析対象の有無または量を確定する
    ことを含む方法。
30. 前記サンプルは、咽喉綿棒、膣綿棒、子宮頚管内綿棒、直腸綿棒、尿道綿棒、鼻腔綿棒、鼻腔咽頭綿棒、流体、水、尿、血液、痰、血清、血漿、吸引物、洗浄物、組織ホモジェネート、および、処理流体から成る群から選ばれることを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
31. 前記分析機器は、完全に自動化された医療現場用機器であることを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
32. 前記分析機器は、完全に自動化された医療現場用機器であることを特徴とする、請求項１５に記載の分析機器。
33. サンプル中の分析対象の有無または量を確定する方法であって、前記方法は、
    アッセイカートリッジであって、試験表面、サンプル受容ポート、および、アッセイに必要な全ての試薬を含むアッセイカートリッジを供給すること；および、
    分析機器であって、
    （ｉ）前記アッセイカートリッジを受容する機構；
    （ｉｉ）前記サンプルを前記試験表面に搬送する機構；
    （ｉｉｉ）前記試薬を前記試験表面に搬送する機構；
    （ｉｖ）前記試験表面から信号を生成する検出器；
    （ｖ）アッセイアルゴリスムに従って、前記搬送機構を制御する制御プロセッサー；および、
    （ｖｉ）前記生成された信号を、前記分析対象の有無または量に関連づける信号プロセッサー、を含む分析機器を供給し；
    前記サンプルを、前記カートリッジのサンプル受容ポートに設置し；
    前記アッセイカートリッジを、前記受容機構に設置し；そして、
    前記アッセイアルゴリスムに従って前記分析機器を用いて前記アッセイを自動的に実行し、それによって前記信号プロセッサーが、前記サンプル中の前記分析対象の有無または量を確定する
    ことを含む方法。
34. 前記試薬の一つはサンプル抽出試薬を含み、前記分析機器は、前記サンプル抽出試薬を、前記サンプル受容ポートに搬送し、かつ、前記サンプルから１個以上の分析対象の抽出を可能にする機構をさらに含み、かつ、前記サンプルを、前記試験表面に搬送する前記機構は、前記抽出されたサンプルを、前記試験表面に搬送する機構をさらに含むことを特徴とする、請求項３３に記載の方法。
35. 前記サンプルは、尿、水、血液、痰、血漿、血清、吸引物、洗浄物、組織ホモジェネート、処理流体、咽喉綿棒、膣綿棒、子宮頚管内綿棒、直腸綿棒、尿道綿棒、鼻腔咽頭綿棒、および、生物学的流体から成る群から選ばれることを特徴とする、請求項３３に記載の方法。
36. 前記分析機器は、完全に自動化された医療現場用機器であることを特徴とする、請求項２に記載のアッセイカートリッジ。
37. 前記延長タブは、回転体回転用ロック機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のアッセイカートリッジ。
38. サンプル受容ポートにたいする抽出試薬の制御のために、抽出試薬フローチャンネルおよび差動シールをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。

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