JP2015092182A - 流体求心デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】単純化された構造を有する、流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを提供する。【解決手段】流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される。流体求心デバイスは、少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層、および流体構成部分層の背部に結合され、それによって、流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層を備える。【選択図】図１７

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０１１年３月８日に出願された米国仮出願第６１／４５０，３７３号の優先権を主張し、その明細書は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、流体求心デバイスに関する。

分子診断法は、疾患、種、個人等を特定するために有用な、分子化合物の検出を含む。これらの分子化合物は、例えば、イオン、糖、代謝物質、脂肪酸、アミノ酸、核酸、タンパク質、または脂質であり得る。核酸検査（ＮＡＴ）は、病原体からの特異的な核酸の特定、あるいは癌、遺伝子疾患等の疾患に関連する特異的な核酸配列、種もしくは個人の遺伝子シグネチャー、または個別化医療のためのマーカーの特定を含む。ＮＡＴプロトコルはしばしば、細胞を溶解してそれらの核酸を遊離させる、試料調製ステップで始まる。核酸は次いで、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）もしくは等温増幅であるリコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）または他の核酸増幅法等の標的増幅手順に備えるために、特異的に調製される。標的増幅は、例えば、アガロースゲル中またはマイクロアレイ上で、リアルタイムで、つまり増幅中に、または増幅の終わりに分析することができる、アンプリコンを産生する。増幅手順はまた、分析物の検出によって生成されるシグナルを増幅するためにも存在し、これらのシグナル増幅アプローチもまた、標的増幅手順に関連付けることができる。これらの技術は、専用の施設において高い技能を有する人員によって行われる複雑なプロトコルを要求する。これらの理由のために、全ての研究室、病院、保健施設が、分子診断法を実行できるわけではない。

複雑な分子診断法プロトコルを自動化する必要性が存在する。幾つかのアプローチは、通常非常に高価であり、広い空間を要求し得る、高処理ロボットユニットに依存する。ポイント・オブ・ケア（ＰＯＣ）診断法等のより小型の機器および可動式の機器類を開発する必要性、ならびに単回使い捨てデバイス（例えば、ラボオンチップデバイスまたはマイクロＴｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ：μＴＡＳ）上で、試料調製から回答まで、アッセイのステップを小型化し、統合する必要性が増加している。

使い捨てマイクロ流体システム中に統合するための、主たる困難なステップのうちの１つは、試料調製である。試料調製は、通常、化学的および／または機械的であり得る、細胞溶解ステップで始まる。次いで、検査プロセスの、可能性がある阻害物質を除去するか、または少なくとも制御するために、核酸が、精製され得る。核酸を精製するために使用される最も一般的な技法は、ｐＨおよび塩の特定の条件下での核酸の固相吸着に基づく。タンパク質、金属、および他の分子等の酵素反応阻害物質は、固相に吸着された核酸から洗い流される。核酸は次いで、適切な溶離液を使用することによって、固相から回収される。全プロセスは、格納および放出される必要がある異なる溶液、固相マトリックス、および異なる反応チャンバを必要とする。これは、小型の使い捨てマイクロ流体カートリッジ中に統合するプロセスを複雑化する。

流体デバイスの開発において、制御された様態で流体をプロセス領域の中および外へ置換する必要性が存在する。ポンプ送出および弁制御構成要素が、通常使用される。

分子診断法の自動化を可能にする流体ユニットを開発した者もいる。例えば、流体を異なるリザーバ中に移動させるための回転弁およびピストンポンプを備える、試料調製カー
トリッジが存在する。超音波および硬質粒子を使用する機械的溶解もまた存在する。他のデバイスは、可撓性プラスチックアセンブリを使用して、細胞を溶解させ、具体的な場所の可撓性材料を圧縮することによって容器セクターの間で流体を移す。これらの流体ユニットは、それらのタスクを行うことが可能となるために、複数の発動装置を必要とする。

求心プラットフォームの使用は、ポンプ送出および弁制御オプションの実現のために、単純かつ有効な形式を提供する。旋回しているとき、遠心力で誘起された流体圧力が、流体デバイスの内部で流体流動を引き起こす。

求心ポンプ送出は、シリンジ、ピストン、蠕動、または電気浸透性ポンプ送出等の、他の代替的なポンプ送出方法を上回る多くの利点を提供する。求心ポンプ送出は、より低い電力要件（回転のために必要とされる唯一の能動的発動存在）を有し、流体ｐＨまたはイオン強度から独立しており、いかなる外部流体相互接続または配管も必要としない。結果的に、異なる試料および緩衝液性質（例えば、表面エネルギー、ｐＨ）を要求する異なるアッセイステップを、単一の流体求心デバイス中に組み合わせることができる。

求心ポンプ送出の別の利点は、弁が、毛管力が円盤回転に起因して求心力と平衡を保つような方法での、流体マイクロチャネルの形状設計によって実装され得ることである。異なる形のおよび流体求心デバイス回転中心に対して異なる位置での毛細弁を備えるマイクロ流体構造を設計することによって、液体流動は、回転速度を制御することにより中断および再開することができる。

生体物質についてのほとんどの分析プロセスは、複数のステップを要求し、受動的弁制御は、堅牢に実装することが困難であり得る。さらなる堅牢性のために、求心デバイスにおける能動的弁を実装する必要性が存在する。例えば、パラフィンワックス栓等の相変化物質を使用して、マイクロ流体チャネルを遮断することが可能である。この弁タイプは、回転速度から独立しており、熱によって発動させることができる。例えば、発熱粒子および相変化物質の栓もまた使用することができる。粒子は、外部デバイス（例えば、レーザー、ＩＲランプ）からの電磁波を吸収し、相変化物質は、粒子によって発生される熱により融解する。相変化物質弁は、遮断流体チャネルを遮断することが記載されおり（米国特許第７，８３７，９４８号）求心核酸検査デバイス上で使用されている（欧州特許公開第２３７５２５６号）。

求心デバイスのための幾つかの能動的弁アプローチは、電磁波による発動に基づく。例えば、所望の場所での弁閉鎖は、レーザーアブレーションにより、接触なしに、かつマイクロ流体デバイスの外部層を貫通することなく、開放することができる（例えば、欧州特許公開第１９３０６３５号、ＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ２００４／０５０２４２号、米国特許出願公開第ＵＳ ２００９／０１８９０８９号、米国特許第７，７０９，２４９号、米国特許第７，３２３，６６０号を参照されたい）。

相変化物質弁の発動は、基材自体の上に抵抗加熱器を形成する電極を使用することによって、行うことができる。電極は、マイクロ流体ネットワークにおける目的の特定の領域で熱を発生して、相変化物質を融解させる。

試料流動制御を備える、改善された流体求心デバイスに対する必要性が、依然として存在する。

本明細書に記載される流体求心デバイスは、単純化された構造および発動装置を組み合わせることを可能にして、核酸の多重増幅および検出のために要求される乾燥試薬および
湿性試薬の両方の格納を許容しながら、最小限のチャンバおよびチャネルにおける試料調製、容積計量、容積の制御された置換を確実にし得る。

記載される流体求心デバイスは、多数の試料を同時にプロセスし、迅速な結果を生み出すための、ポイント・オブ・ケアまたはベンチトップシステムにおいて実装するのによく適している。

本発明の第１の態様によれば、組み合わされたマクロ構造およびマイクロ構造により、単純化された試料調製方法を確保する、流体求心デバイスが提供される。流体は、求心力を提供するローターに適用される求心力を使用して移動させることができる。プロセスは、液体の使用を最小化し、単純な弁制御を堅牢に使用するために、単純化される。

本発明の第２の態様によれば、増幅および／または検出を干渉する可能性がある、試料中に存在する、可能性のある阻害物質を制御するために、核酸を抽出し、調製するための方法が提供される。更に、流体回路は、試料容積の溶解前および溶解後測定を提供することができる。これは、体積定義を可能にする。容積定義は、２つのメニスカス間の差異によって定義される液体体積を差し引くことによって、達成することができる。これは、流体求心デバイス中に導入される小体積を正確に測定するために必要とされる、通常の高精度マイクロペッター（ｍｉｃｒｏｐｅｔｔｏｒ）の代わりに、単純な収集デバイスの使用を可能にし、オペレータによる操作を大幅に容易にする。

本発明の第３の態様によれば、試料調製および多重リアルタイム核酸増幅検出を組み合わせた、流体求心デバイスが提供される。流体求心デバイスは、底部充填チャンバ（それは均質化、細胞溶解、阻害物質の制御、および微生物の濃縮のために使用され得る）と流体連通している、取り入れレセプタクルを含み、底部充填チャンバは保持チャンバと流体連通しており、保持チャンバは検出領域と流体連通しており、検出領域は、増幅および検出のために、要求される場合、試料を２つ以上の検出チャンバに分割するために分配チャネルを使用することができる。流体求心デバイスのチャネルおよびチャンバは、閉鎖ループシステムによって、自己換気することができ、システムを閉鎖状態に保ちながら、通気を提供して、それにより汚染を防止する一助となる。

本発明の第４の態様によれば、流体求心デバイスの機能を制御するための機器が提供される。システムは、流体求心デバイスを回転させるためのモーター、流体求心デバイス内で移行可能部材を移動させるための磁石等の機械部品、流体デバイスの温度を制御するための熱素子、蛍光シグナルを測定するための光学部品、ならびに例えばタッチスクリーンデバイスを有する、電子およびヒト機械インターフェースを備える。

一実施形態では、機器は、流体求心デバイスの複数の区域における空気温度制御を提供する。

一実施形態では、機器は、熱素子を回転している流体求心デバイスと接触して配置することによって、求心デバイス上の複数の区域における温度制御を提供する。

幅広い態様によれば、流体試料中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスが提供され、この装置は、実質的に平坦な裏側を有する流体構成部分層を備え、流体構成部分層は、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、回転可能なホルダは、回転の中心および外縁を有し、流体構成部分層は、回転の中心と外縁との間で半径方向に延在し、流体構成部分層の内側は、回転の中心に向かって位置し、流体構成部分層の外側は、外縁に向かって位置し、流体構成部分層は、流体構成部分層から外方向に延在し、内側の近くに位置し、かつ試料出口において終わる、試料を受容するための試料取り
入れレセプタクル；一端で試料出口に、および別の端でチャンバ入口に連結される、流体試料を循環させるための流入チャネル；チャンバ入口が底部充填可能チャンバの外側に提供される、流体試料を受容するためのチャンバ入口で流入チャネルに連結される底部充填可能チャンバを含むように形作られる。

一実施形態では、装置は、試料取り入れレセプタクルへのアクセスを閉鎖するための、試料取り入れレセプタクルのためのキャップを更に備える。

一実施形態では、底部充填可能チャンバは、楕円形であり、内側と外側との間で半径方向に延在する。

一実施形態では、底部充填可能チャンバは、外部変動磁場に応答して底部充填可能チャンバ内で移行する、少なくとも１つの移行可能部材を含む。

一実施形態では、変動磁場に応答して移行する移行可能部材は、常磁性材料からなる。
一実施形態では、変動磁場に応答して移行する移行可能部材は、円盤または球体である。

一実施形態では、移行可能部材は、強磁性である。
一実施形態では、底部充填可能チャンバは、変動磁場に応答して反応しない、少なくとも１つの対象物を更に備える。

一実施形態では、対象物は、ビーズ、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、樹脂、ならびにビーズおよび樹脂のスラリーのうちの少なくとも１つである。

一実施形態では、対象物は、試料の成分と相互作用するように適合されるキレート材料でコーティングされる。

一実施形態では、対象物および移行可能部材の各々は、チャンバ入口のサイズよりもサイズが大きい。

一実施形態では、底部充填可能チャンバは、均質化チャンバである。
一実施形態では、底部充填可能チャンバは、溶解チャンバである。

一実施形態では、底部充填可能チャンバは、清澄化チャンバである。
一実施形態では、底部充填可能チャンバは、標的濃縮チャンバである。

一実施形態では、装置は、底部充填可能チャンバのための余剰分出口に連結されるオーバーフローチャンバを更に備え、この余剰分出口は、底部充填可能チャンバからオーバーフローチャンバへの、流体試料の一部の流出を可能にする。

一実施形態では、余剰分出口は、底部充填可能チャンバの内側の近くに提供される。
一実施形態では、余剰分出口は、底部充填可能チャンバの１つの縦方向側面上に提供される。

一実施形態では、装置は、底部充填可能チャンバのための流出口を更に備え、この流出口は、底部充填可能チャンバからの試料の流出を可能にする。

一実施形態では、流出口は、底部充填可能チャンバの１つの縦方向側面上に位置する。
一実施形態では、対象物および移行可能部材の各々は、流出口のサイズよりもサイズが
大きい。

一実施形態では、余剰分出口は、流出口よりも内側により接近して位置する。
一実施形態では、装置は、保持チャンバを更に備え、この保持チャンバは、保持チャンバの内側で流出口に連結され、保持チャンバは、底部充填可能チャンバよりも流体構成部分層の外側により接近して位置する。

一実施形態では、保持チャンバは、移送チャネルを介して流出口に連結され、移送チャネルは、流体試料の少なくとも一部分を底部充填可能チャンバから保持チャンバへと循環させるためのものである。

一実施形態では、装置は、保持チャンバ中に全体的に提供され、液体反応物質を含有する容器を更に備え、この容器は、容器中に液体反応物質を維持するように、かつ保持チャンバへの外部力の適用時に保持チャンバ中で液体反応物質を放出するように適合される。

幅広い態様によれば、液体反応物質を流体試料と混合するための流体求心デバイスが提供され、その装置は、実質的に平坦な裏側を有する流体構成部分層を備え、流体構成部分層は、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、回転可能なホルダは、回転の中心および外縁を有し、流体構成部分層は、回転の中心と外縁との間で半径方向に延在し、流体構成部分層の内側は、回転の中心に向かって位置し、流体構成部分層の外側は、外縁に向かって位置し、流体構成部分層は、流体構成部分層から外方向に延在し、内側の近くに位置し、かつ試料出口において終わる、試料を受容するための試料取り入れレセプタクル；保持チャンバ中に流体試料を受容するための試料取り入れレセプタクルに連結される保持チャンバ；容器中に液体反応物質を維持するように、かつ保持チャンバへの外部力の適用時に保持チャンバ中で液体反応物質を放出するように適合される、保持チャンバ中に全体的に提供され、液体反応物質を含有する、容器を含むように形作られる。

一実施形態では、装置は、試料出口から保持チャンバの保持チャンバ入口へと流体試料を循環させるための流入チャネルを更に備える。

一実施形態では、保持チャンバは、流体試料を受容するためのレセプタクルを有する。
一実施形態では、レセプタクルは、保持チャンバの外側に位置する。

一実施形態では、レセプタクルの最大容積は、保持チャンバに移される試料の最大体積に少なくとも等しい。

一実施形態では、レセプタクルは、乾燥反応物質を含む。
一実施形態では、乾燥反応物質は、阻害物質制御試薬である。

一実施形態では、保持チャンバは、希釈チャンバである。
一実施形態では、保持チャンバのレセプタクルは、希釈剤の放出時に空にされる。

一実施形態では、容器は、ガラス、毛細ガラス、熱可塑性重合体、およびまたは感熱材料のうちの１つで作製される。

一実施形態では、液体反応物質は、希釈剤である。
一実施形態では、液体反応物質は、水、緩衝液、イオン、重合体、タンパク質、糖、核酸、および／または溶液の乾燥可能部（ａ−ｄｒｙａｂｌｅ ｐａｒｔ）のうちの１つである。

一実施形態では、容器は、融解温度で融解させられるように適合される感熱材料で作製されるキャップを有し、液体反応物質が、保持チャンバ中の容器内から容器の外部へと進むことを可能にする。

一実施形態では、容器は、感熱材料で作製される。
一実施形態では、外部力は、機械力、電気力、電磁力、熱的力、衝撃力、および音響力のうちの１つである。

一実施形態では、容器は、解放可能な開口部を有する。
一実施形態では、保持チャンバは、保持チャンバのための分配出口を有し、この分配出口は、保持チャンバの外側に位置し、かつ横断分配チャネルの第１の横断端において、分配チャネルの内側で横断分配チャネルに連結され、横断分配チャネルは、横断分配チャネルの外側に提供される一連の少なくとも１つのキュベットを有する。

一実施形態では、分配出口は、移送チャネルを介して分配チャネルに連結される。
一実施形態では、キュベットは、乾燥試薬を含む。

一実施形態では、乾燥試薬は、増幅のためのものであり、酵素を含むことができる。
一実施形態では、キュベットは、一連のプライマーを含む。

一実施形態では、キュベット中の乾燥試薬は、水よりも低い密度を有する感熱または相変化物質の薄膜によって覆われる。

一実施形態では、感熱材料は、ワックスである。
一実施形態では、キュベットは、少なくとも１つのパラメータについて光学的に照会されるように適合される。

一実施形態では、キュベットは、キュベット本体において少なくとも１つの光学的に透明な窓を備える、キュベット本体を有し、この光学的に透明な窓は、光路に沿って既定の波長の光を投影するように適合される光源の光路と整合される。

一実施形態では、パラメータは、蛍光、吸光、および比色分析法のうちの１つである。
一実施形態では、パラメータは、蛍光であり、ここでキュベットは、キュベット中の蛍光溶液、キュベット中の溶液中の蛍光体被覆粒子、キュベットの内壁上の蛍光体粒子のうちの１つを含む。

一実施形態では、キュベットは、検出チャンバである。
一実施形態では、キュベットは、増幅チャンバである。

一実施形態では、キュベットは、核酸増幅チャンバである。
一実施形態では、横断分配チャネルは、分配チャネルの第２の横断端で廃棄チャンバを含む。

一実施形態では、廃棄チャンバは、分配チャネルに連結されるキュベットの流入を封止するように適合される、熱活性化封を含む。

一実施形態では、熱活性化封は、ワックスである。
一実施形態では、逆流防止弁を含む、チャンバ入口、余剰分出口、流出口、分配出口のうちの少なくとも１つ。

一実施形態では、破裂弁を含む、チャンバ入口、余剰分出口、流出口、分配出口のうちの少なくとも１つであり、この破裂弁は、装置上に適用される既定の求心力で開放する。

一実施形態では、逆流防止弁および破裂弁は、単一の逆流防止破裂弁において提供される。

一実施形態では、流体構成部分層は、プラスチック材料で作製される。
一実施形態では、プラスチック材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ＰＤＭＳ、ＣＯＣ、ＳＵ−８材料のうちの１つである。

一実施形態では、流体構成部分層は、１枚のプラスチック材料により、実質的に平坦な裏側上で封止される。

一実施形態では、１枚のプラスチック材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ＰＤＭＳ、ＣＯＣ、ＳＵ−８材料のうちの１つである。

一実施形態では、流体構成部分層は、接着剤、感圧接着材料、熱伝達、溶媒結合、紫外線硬化性接着剤、超音波結合、レーザー溶接、ＲＦ結合等の結合方法を介して、１枚のプラスチック材料により封止される。

一実施形態では、破裂弁の破裂特性は、回転の中心からのその距離、支持板を構成するプラスチック材料、封を構成する材料、およびプラスチック材料中に成形される弁自体の形状の組み合わせである。

一実施形態では、分配チャネル、キュベット、および廃棄チャンバは、回転可能なホルダの外縁を越えて延在する、支持部材板の一部分上に提供される。

一実施形態では、流体構成部分層は、長方形である。
一実施形態では、ホルダは、円盤である。

一実施形態では、流体構成部分層の形は、リングのテーパー区分である。
一実施形態では、リングのテーパー区分は、リングの一部分である。

一実施形態では、リングのテーパー区分は、リングの８分の１である。
一実施形態では、装置は、オーバーフローチャンバ、保持チャンバ、および分配チャネルのうちの少なくとも１つのための通気出口を更に備え、この通気出口は、自己通気チャネルに接続される。

一実施形態では、自己通気チャネルは、試料取り入れレセプタクルの内側で試料取り入れレセプタクルに連結される。

一実施形態では、流体構成部分層は、少なくとも部分的に加熱されるように適合される。

一実施形態では、流体構成部分層は、温度制御されるように適合される。
一実施形態では、流体構成部分層は、少なくとも２つの別個の温度制御可能区分に分割されるように適合される。

一実施形態では、２つの別個の温度制御可能区分のうちの第１の区分は、底部充填可能チャンバおよび保持チャンバを含む。

一実施形態では、２つの別個の温度制御可能区分のうちの第１の区分は、少なくとも保持チャンバを含む。

一実施形態では、第１の区分は、試料取り入れレセプタクル、流入チャネル、オーバーフローチャンバ、および計量チャネルを含む。

一実施形態では、２つの別個の温度制御可能区分のうちの第２の区分は、少なくとも分配チャネルおよびキュベットを含む。

一実施形態では、２つの区分のうちの第２の区分は、オーバーフローチャンバおよび移送チャネルの一部分を含む。

一実施形態では、流体試料は、血液、鼻咽頭吸引物、口腔液、再懸濁させた口腔スワブからの液体、再懸濁させた鼻スワブからの液体、肛囲スワブから再懸濁させた液体、膣スワブから再懸濁させた液体、唾液、尿（純粋または希釈）のうちの少なくとも１つである。

幅広い態様によれば、流体試料中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する検査装置が提供され、この装置は、流体求心デバイス；ローターアセンブリ；ローターに連結される、流体構成部分層を使用して流体求心デバイスのうちの少なくとも１つを受容するための、ホルダ；ローターアセンブリを回転させるためのモーター；ローターアセンブリの回転の持続期間、加速、および速度のうちの少なくとも１つを制御するための、モーターのための速度制御装置；マイクロ流体求心デバイスの少なくとも一部分の温度を制御するための、温度状態調節サブシステム；流体求心デバイスの試料を励起し、検査結果を得るための、励起サブシステム；ユーザコマンドを受容するため、ならびにコマンドを、速度制御装置、温度状態調節サブシステム、および励起サブシステムのうちの少なくとも１つに送るための、ユーザインターフェースのうちの少なくとも１つを備える。

一実施形態では、ホルダは、流体求心デバイスを受容するローターの底部、および流体求心デバイスを固定するためのスナップリングを備える、ローターアセンブリである。

一実施形態では、検査装置は、基部、壁、およびヒンジ式蓋を有する、検査装置のための外囲を更に備え、この外囲は、ローターアセンブリ、ホルダ、モーター、温度状態調節サブシステム、および励起サブシステムを囲む。

一実施形態では、検査装置は、ローターの下に提供される永久磁石を更に備える。
一実施形態では、温度状態調節サブシステムは、流体求心デバイスの２つの区域の温度を制御する。

一実施形態では、検査装置は、外囲、外囲界壁、ローターアセンブリ、ローター断熱壁、ホルダ、蓋断熱、および蓋断熱壁のうちの少なくとも１つによって作出される区画を更に備える。

一実施形態では、検査装置は、区画の間の熱伝達を制御するために使用することができる断熱材を更に備える。

一実施形態では、温度状態調節サブシステムは、加熱区域の上および下のうちの１つに位置する熱素子を備える。

一実施形態では、熱素子は、抵抗加熱コイルである。
一実施形態では、検査装置は、各加熱区域の内部に、各区域の個々の温度を測定するための熱電対を更に備える。

一実施形態では、検査装置は、室温空気が加熱区域に進入することを強いる、ブロワを更に備える。

一実施形態では、検査装置は、熱気を加熱区域の外部に射出するための出口ゲートを更に備える。

一実施形態では、励起サブシステムは、光源、および励起ビームを形作るための光学素子を含む。

一実施形態では、励起サブシステムは、流体求心デバイス内で目的の種によって発せられる光を収集するための、検出モジュールを含む。

幅広い態様によれば、流体試料中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する検査方法が提供され、本方法は、少なくとも１つの流体求心デバイスを提供すること；検査装置を提供すること；生体物質を含む流体試料を提供すること；流体を流体求心デバイスの試料取り入れレセプタクル中に装填すること；流体求心デバイスを検査装置のホルダ内に配置すること；検査手順を開始するためのユーザコマンドを提供すること；ローターアセンブリを第１の速度で回転させて、流体試料を試料取り入れレセプタクルから底部充填可能チャンバへと移すことを含む。

一実施形態では、回転は、試料の一部をオーバーフローチャンバの中に排出することを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、ローターアセンブリを第２の速度で回転させて、底部充填可能チャンバの内部で移行部材の移動を作動させることを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、ローターアセンブリを第３の速度で回転させて、試料を清澄化し、計量出口を破裂させることを更に含み、ここで試料の計量された体積が、保持チャンバに移る。

一実施形態では、計量された体積は、保持チャンバのレセプタクルに移る。
一実施形態では、検査方法は、ローターアセンブリを第４の速度で回転させることを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、保持チャンバを加熱し、それによって、液体反応物質を容器から放出することを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、ローターアセンブリを第５の速度で回転させて、保持チャンバ出口を破裂させることを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、キュベットを、６５℃を下回る温度に保つことを更に含む。

例となる実施形態では、検査方法は、キュベットを、３５℃を下回る温度に保つことを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、キュベットを第１の温度で加熱することを更に含む。
一実施形態では、検査方法は、キュベットを第２の温度で加熱することを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、キュベットの温度を、高い、低い、および中程度の検査温度の間で循環させることを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、各温度周期の終わりに、少なくとも１つの励起波長で蛍光測定を取ることを更に含む。

一実施形態では、検査方法は、蛍光測定の記録を取ることを更に含む。
幅広い態様によれば、流体試料中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する検査方法が提供され、本方法は、少なくとも１つの流体求心デバイスを提供すること；検査装置を提供すること；生体物質を含む流体試料を提供すること；流体を流体求心デバイスの試料取り入れレセプタクル中に装填すること；流体求心デバイスを検査装置のホルダ内に配置すること；検査手順を開始するためのユーザコマンドを提供すること；ローターアセンブリを第１の速度で回転させて、流体試料を試料取り入れレセプタクルから保持チャンバへと移すこと；保持チャンバを加熱し、それによって、液体反応物質を容器から放出することを含む。

一実施形態では、本方法は、ローターアセンブリを第５の速度で回転させて、保持チャンバ出口を破裂させることを含む。

一実施形態では、試料は、保持チャンバのレセプタクルに移る。
本発明の別の幅広い態様によれば、流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心装置が提供される。流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される。装置は、少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層、および流体構成部分層の背部に結合され、それによって、流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層を備える。流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する、検査装置および検査方法もまた、提供される。

一実施形態では、流体特徴は、流体を受容するための流入チャネルに連結される底部充填可能チャンバであってもよく、このチャンバ入口は、底部充填可能チャンバの外側に提供される。

別の実施形態では、流体特徴は、流体を受容するための流入チャネルに連結される保持チャンバ、保持チャンバ中に全体的に提供され、液体希釈剤を含有する容器であってもよく、この容器は、容器への外部力の適用時に保持チャンバ中で液体希釈剤を放出するまで、容器中に液体希釈剤を維持し、それによって、保持チャンバ中の液体希釈剤と流体との間の流体接続を復元する。

更に、保持チャンバは、保持チャンバの外側に位置し、保持チャンバの流入と流出との間の流体接続を中断する、流体を受容するための流動分断レセプタクルを有することができる。

本発明の別の幅広い態様によれば、流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心装置が提供され、この流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、回転可能なホルダは、回転の中心および外縁を有し、流体求心デバイスは、回転の中心と外縁との間で半径方向に延在し、流体求心デバイスの内側は、回転の中心に向かって位置し、流体求心デバイスの外側は、外縁に向かって位置し、装置は、流体
特徴が流体を循環させるための流入チャネルを含み、流入チャネルがチャンバ入口に連結される、少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層；流体を受容するためのチャンバ入口で流入チャネルに連結され、チャンバ入口が底部充填可能チャンバの外側に提供される、底部充填可能チャンバ；ならびに流体構成部分層の背部に結合され、それによって、流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層を備える。

一実施形態では、流体求心装置は、流体を受容するための取り入れレセプタクルを更に備え、この取り入れレセプタクルは、流体構成部分層の前面上で流体構成部分層から外方向に延在し、内側の近くに位置し、かつ取り入れレセプタクル出口において終わり、流入チャネルは、チャンバ入口と対向する端で取り入れレセプタクル出口に連結される。

一実施形態では、底部充填可能チャンバは、外部変動磁場に応答して底部充填可能チャンバ内で移行する、少なくとも１つの移行可能部材を含む。

一実施形態では、底部充填可能チャンバは、変動磁場に応答しない少なくとも１つの対象物を備え、この対象物は、ビーズ、ゼオライト、粒子、濾過粒子、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、樹脂、ビーズおよび樹脂のスラリーのうちの少なくとも１つである。

一実施形態では、対象物および移行可能部材のうちの少なくとも１つは、流体の成分と相互作用するように適合されるキレートおよびリガント（ｌｉｇａｎｔ）材料のうちの少なくとも１つでコーティングされる。

一実施形態では、流体求心装置は、底部充填可能チャンバのための余剰分出口に連結されるオーバーフローチャンバを更に備え、この余剰分出口は、底部充填可能チャンバからオーバーフローチャンバへの、流体試料の一部の流出を可能にし、底部充填可能チャンバの縦方向側面上の底部充填可能チャンバの内側の近くに提供される。

一実施形態では、流体求心装置は、底部充填可能チャンバのための流出口を更に備え、この流出口は、底部充填可能チャンバからの流体の流出を可能にし、底部充填可能チャンバの１つの縦方向側面上に位置し、かつ余剰分出口よりも底部充填可能チャンバの外側により接近して位置し、底部充填可能チャンバの計量体積は、流出口と余剰分出口との間で規定される。

一実施形態では、流体求心装置は、底部充填可能チャンバのための流出口を更に備え、流出口は、底部充填可能チャンバからの流体の流出を可能にし、かつ底部充填可能チャンバの１つの縦方向側面上に位置する。

一実施形態では、流体求心装置は、流出口に破裂弁を更に備え、この破裂弁は、装置上に適用される既定の求心力で開放し、かつ開放まで、流体が底部充填可能チャンバから流出するのを防止する。

一実施形態では、流体求心装置は、保持チャンバを更に備え、この保持チャンバは、保持チャンバの内側で流出口に連結され、底部充填可能チャンバよりも流体構成部分層の外側により接近して位置し、かつ計量チャネルを介して流出口に連結され、計量チャネルは、流体の少なくとも一部分を底部充填可能チャンバから保持チャンバへと循環させるためのものである。

一実施形態では、流体求心装置は、保持チャンバ中に全体的に提供され、液体希釈剤を含有する、容器を更に備え、この容器は、容器中に液体希釈剤を維持するように、かつ容
器への外部力の適用時に保持チャンバ中で液体希釈剤を放出するように適合され、外部力は、機械力、電気力、電磁力、熱的力、衝撃力、および音響力のうちの１つであり、それによって、保持チャンバ中の液体希釈剤と流体との間の流体接続を復元する。

流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心装置であって、この流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、回転可能なホルダは、回転の中心および外縁を有し、流体求心デバイスは、回転の中心と外縁との間で半径方向に延在し、流体求心デバイスの内側は、回転の中心に向かって位置し、流体求心デバイスの外側は、外縁に向かって位置し、装置は、流体特徴が流体を循環させるための流入チャネルを含み、流入チャネルが取り入れレセプタクル出口に連結される、少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層；流体を保持チャンバ中に受容するための取り入れレセプタクル出口を介して流入チャネルに連結される、保持チャンバ；保持チャンバ中に全体的に提供され、液体希釈剤を含有し、容器中に液体希釈剤を維持するように、かつ容器への外部力の適用時に保持チャンバ中で液体希釈剤を放出するように適合され、この外部力が機械力、電気力、電磁力、熱的力、衝撃力、および音響力のうちの１つであり、それによって、保持チャンバ中の液体希釈剤と流体との間の流体接続を復元する、容器；ならびに流体構成部分層の背部に結合され、それによって、流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層を備える。

一実施形態では、保持チャンバは、流体を受容するための流動分断レセプタクルを有し、この流動分断レセプタクルは、保持チャンバの外側に位置し、かつ取り入れレセプタクル出口と保持チャンバの分配出口との間の流体接続を中断する。

一実施形態では、流動分断レセプタクルは、乾燥反応物質を含む。
一実施形態では、保持チャンバは、保持チャンバのための分配出口を有し、この分配出口は、保持チャンバの外側に位置し、かつ横断分配チャネルの第１の横断端において、分配チャネルの内側で横断分配チャネルに連結され、横断分配チャネルは、横断分配チャネルの外側に提供される一連の少なくとも１つのキュベットを有する。

一実施形態では、キュベットのうちの少なくとも１つは、乾燥試薬および相変化物質のうちの少なくとも１つを含む。

一実施形態では、キュベットは、少なくとも１つのパラメータについて光学的に照会されるように適合され、このパラメータは、蛍光、吸光、および比色分析法のうちの１つである。

一実施形態では、横断分配チャネルは、分配チャネルの第２の横断端で廃棄チャンバを含む。

一実施形態では、廃棄チャンバは、相変化物質を含む。
一実施形態では、分配チャネル、キュベット、および廃棄チャンバは、回転可能なホルダの外縁を越えて延在する、流体層成分の一部分上に提供される。

一実施形態では、流体構成部分層は、少なくとも２つの別個の温度制御可能区分に分割されるように適合され、この２つの別個の温度制御可能区分のうちの第１の区分は、少なくとも保持チャンバを含み、２つの別個の温度制御可能区分のうちの第２の区分は、少なくとも分配チャネルおよびキュベットを含む。

流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心装置であって、この流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、回転可能なホルダは
、回転の中心および外縁を有し、流体求心デバイスは、回転の中心と外縁との間で半径方向に延在し、流体求心デバイスの内側は、回転の中心に向かって位置し、流体求心デバイスの外側は、外縁に向かって位置し、装置は、流体特徴が流体を受容するための取り入れレセプタクルを含み、取り入れレセプタクルが流体構成部分層の前面上で流体構成部分層から外方向に延在し、内側の近くに位置し、かつ取り入れレセプタクル出口において終わる、少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層；一端で取り入れレセプタクル出口に、および別の端でチャンバ入口に連結される、流体を循環させるための流入チャネル；流体を受容するためのチャンバ入口で流入チャネルに連結され、チャンバ入口が底部充填可能チャンバの外側に提供される、底部充填可能チャンバ；ならびに流体を保持チャンバ中に受容するための底部充填可能チャンバに連結される、保持チャンバ；保持チャンバの外側に位置する、保持チャンバのための分配出口；分配出口が、分配チャネルの第１の横断端において、分配チャネルの内側で横断分配チャネルに連結される、横断分配チャネルの外側に提供される一連の少なくとも１つのキュベットと、分配チャネルの第２の横断端の廃棄チャンバとを有する、横断分配チャネル；ならびに流体構成部分層の背部に結合され、それによって、流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層を備える。

流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する検査装置であって、この装置は、少なくとも１つの流体求心デバイス；ローターアセンブリ；ローターに連結される、流体構成部分層を使用して流体求心デバイスのうちの少なくとも１つを受容するための、ホルダ；ローターアセンブリを回転させるためのモーター；ローターアセンブリの回転の持続期間および速度のうちの少なくとも１つを制御するための、モーターのための速度制御装置；マイクロ流体求心デバイスの少なくとも一部分の温度を制御するための、温度状態調節サブシステム；流体の特性を検出するための、検出サブシステム；ユーザコマンドを受容するため、ならびにコマンドを、速度制御装置、温度状態調節サブシステム、励起サブシステム、および検出サブシステムのうちの少なくとも１つに送るための、ユーザインターフェースを備える。

一実施形態では、温度状態調節サブシステムは、流体求心デバイスの少なくとも２つの区域の温度を制御する。

流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する検査方法であって、本方法は、少なくとも１つの流体求心デバイスを提供すること；検査装置を提供すること；生体物質を含む流体を提供すること；流体求心デバイスの取り入れレセプタクル中に流体を装填すること；流体求心デバイスを検査装置のホルダ内に配置すること；検査手順を開始するためのユーザコマンドを提供すること；ローターアセンブリを第１の速度で回転させて、流体を取り入れレセプタクルから底部充填可能チャンバへと移すことを含む。

定義
本明細書において、「流体求心デバイス」という用語は、流体が回転の作用によって促される、流体ネットワークを意味することが意図される。

本明細書において、「マクロ構造」および「マクロ形状」という表現における「マクロ」という用語は、１ｍｍよりも大きい流体求心デバイス特徴を意味することが意図される。特に、「マクロ構造」寸法は、例えば、約１ｍｍ〜約１０ｍｍである。

本明細書において、「マイクロ構造」および「マイクロ形状」という表現における「マイクロ」という用語は、１ｍｍよりも小さい流体求心デバイス特徴を意味することが意図される。特に、「マイクロ構造」は、約１μｍ〜約１ｍｍの寸法を有する。

本明細書において、「試料」という用語は、分析対象の任意の流体、溶液、または混合懸濁液を意味することが意図される。特に「試料」は、「生体」試料または「原料生体試料」であり得、血液、血液成分、鼻およびまたは咽頭およびまたは口腔体液、再懸濁させた鼻およびまたは口腔およびまたは咽頭スワブからの液体、肛囲／膣スワブから再懸濁させた液体、唾液、創傷の滲出液、糞便、ならびに尿からの目的となる任意の生物学的種を意味することが意図される。

本明細書において、「希釈剤」という用語は、試料を希釈する役目を果たし得る、決定量の流体を意味することが意図される。

本明細書において、「レセプタクル」という用語は、一定量の流体を受容するように設計される、流体求心デバイス特徴を意味することが意図される。

本明細書において、「チャネル」という用語は、流体求心デバイスチャンバ、レセプタクル、および試料レセプタクルの間の流体流動を可能にする、流体求心デバイスのマイクロ構造またはマクロ構造路を意味することが意図される。

本明細書において、「入口」という用語は、流体が流入することを可能にする、流体求心デバイスチャンバへの開口部を意味することが意図される。

本明細書において、「出口」という用語は、流体が流出することを可能にする、流体求心デバイスチャンバへの開口部を意味することが意図される。

本明細書において、「破裂弁」または「流体弁」という用語は、交換可能に使用され、典型的に流体求心デバイスの回転によって作出される求心力によって液体に適用される一定量の圧力未満で、液体が流動するのを防止する一助となる主な機能を有する、流体求心デバイス上のマイクロ構造を意味することが意図される。圧力が、液体の表面張力によってもたらされる力に打ち勝つとき、流体は、「破裂弁」を通じて流動する。

本発明の本質をこのようにして一般に記載したところで、その例となる実施形態を例証として示す、次の図面への参照がなされる。

添付の図面全体を通じて、同様の特徴は、同様の参照番号によって特定されることに留意する。

図１Ａは、流体求心デバイスを保有するローターアセンブリの透視図である。 図１Ｂは、ローターの底部における流体求心デバイスの分解斜視図を図示する。 図１Ｃは、流体求心デバイスの斜視図を図示する。 図１Ｄは、流体求心デバイスの断面図である。 図２Ａは、取り入れレセプタクルに接続される流体通気口を示す。図２Ｂは、図２Ａに記載される取り入れレセプタクルのためのキャップを示す。 図３Ａは、底部充填チャンバの流体構造を示す。図３Ｂは、ポート接続を有する、底部充填チャンバの代替的な構造を示す。 図４Ａは、移行可能部材を含む、底部充填チャンバの代替的な構造を示す。図４Ｂは、移行可能部材および乾燥試薬を含む、底部充填チャンバの代替的な構造を示す。 オーバーフローチャンバを含む、底部充填チャンバの代替的な構造を示す。 計量出口を含む、底部充填チャンバの代替的な構造を示す。 図７Ａは、移行可能部材、乾燥試薬、オーバーフローチャンバ、および計量出口を含む、底部充填チャンバの代替的な構造を示す。 図７Ｂは、移行可能部材、乾燥試薬、フィルタ、オーバーフローチャンバ、および計量出口を含む、底部充填チャンバの代替的な構造を示す。 図７Ｃは、移行可能部材によるフィルタ分離後の、図７Ｂの代替的な構造を示す。 図８Ａは、図７Ａに示される底部充填チャンバの充填を示す。図８Ｂは、要素３０９の方へ向かう液体オーバーフローの移行を示す。図８Ｃは、体積定義ステップを示す。図８Ｄは、移行可能要素の移行を示す。図８Ｅは、要素３０８および３０７の底部充填チャンバの底部でのペレット成形を示す。図８Ｆは、底部チャンバからチャンバ３１３への計量された体積の移行を示す。 図９Ａは、固相材料に位置する移行可能対象物および／またはビーズが底部充填チャンバから流出することを防止する一助となるための、入口および出口形状の断面図を示す。図９Ｂは、固相材料に位置する移行可能対象物および／またはビーズが底部充填チャンバから流出することを防止する一助となるための、入口および出口形状の上面図を示す。 図１０Ａは、試料を混合するためまたは希釈するための流体構造を示す。 図１０Ｂは、保持チャンバレセプタクル中に含有される流体を示す。 図１０Ｃは、保持チャンバのレセプタクル中の乾燥試薬を示す。 図１０Ｄは、保持チャンバ内部の液体容器を示す。 図１１Ａは、加熱前の保持チャンバレセプタクル中の液体容器を示す。図１１Ｂは、加熱プロセスの始まりの間に、保持チャンバレセプタクル中に含有される流体を示す。図１１Ｃは、保持チャンバ内部の流体容器からの液体の放出を示す。図１１Ｄは、溶解物の、液体容器から放出される流体との混合を示す。図１１Ｅは、保持チャンバからチャンバ５１３の方への、希釈された溶解物の移行を示す。 液体容器の代替的な構造を示す。 オーバーフローチャンバおよび保持チャンバに流体接続される計量出口を備える、底部充填チャンバを含む、流体構造を図示する。 図１４Ａは、流体求心デバイスの検出キュベットの流体構造を図示する。 図１４Ｂは、事前格納された乾燥試薬を有する検出キュベットの代替的な構造を示す。 図１４Ｃは、キュベット中に事前格納された乾燥試薬、およびキュベット自体の中に事前格納されたキュベットワックスを有する、検出キュベットの代替的な構造を示す。 図１４Ｄは、キュベット中に事前格納された乾燥試薬、および廃棄チャンバ中に事前格納されたキュベットワックスを有する、検出キュベットの代替的な構造を示す。 キュベットが加熱され、試料によって充填されるときの、図１４Ｄに記載される流体構造を示す。 保持チャンバおよび検出キュベットを含む、流体構造を図示する。 試料調製および検出のための流体構造を図示する。 幾つかの同時の流体求心デバイスを実行するために使用され得る、機器の透視図を図示する。 図１８に示される機器のアーキテクチャの内部の斜視図を図示する。 機器の種々のモジュールのダイアグラムを示す。 流体求心デバイス上の複数区域温度制御領域を示す。 流体求心デバイス上の複数区域温度制御領域の代替的な実施形態を示す。 図１８に示される機器の二重区域空気温度制御システムの横断面図。 複数波長励起モジュールの概略断面図を示す。 ＬＥＤ、励起フィルタ、ならびにＦＡＭおよびＴｅｘａｓ Ｒｅｄ蛍光色素を励起するように合わせられる二色性ビームスプリッタの、スペクトルプロフィールを示す。 検出モジュールの概略断面図を示す。 ＦＡＭおよびＴｅｘａｓ Ｒｅｄ蛍光色素の検出のために合わせて作成された、二重帯域帯域通過干渉フィルタのスペクトルプロフィールを示す。 一般的な蛍光色素の検出のために合わせて作成された、５重帯域帯域通過干渉フィルタのスペクトルプロフィールを示す。 図２１に示される機器を使用してＰＣＲアッセイをプ処理するのに関与する、ステップのフローチャート。 図１８に示される機器を使用してＰＣＲをプロセスする経時的な、ローターの速度および流体求心デバイスの温度を示す。 図１８に示される機器を使用してＰＣＲをプロセスする経時的な、ローターの速度および流体求心デバイスの温度を示す。 図１８に示される機器を使用してＰＣＲをプロセスする経時的な、ローターの速度および流体求心デバイスの温度を示す。

流体求心デバイス構造アセンブリ
図１Ａおよび図１Ｂは、例となるローターアセンブリ１００３を示す。ローター２の例となる底部は、最大８つの流体求心デバイス１を受容するように形作られる。ローターアセンブリは、底部ローター２、およびそれらの間に挿入される流体求心デバイス１を保持するためのスナップリング７を含む。図１Ｂにおいて、スナップリング上部ローターアセンブリ本体部分が取り外されている。

流体求心デバイス１は、少なくとも２つの構成部分層からなる。図１Ｃおよび１Ｄに示されるように、流体層は、流体求心デバイス１の底面および／または上面上に特徴を有する。流体層３は、取り入れレセプタクル５、チャンバ６ａ、６ｂ、６ｃ、チャネル、および流体弁からなる。流体層３は、一緒に結合される複数の層を使用することによって作製することができることが理解されるであろう。薄底層４は、流体層３に接合される。流体層３の底部表面は、薄底層４と噛合されるとき、求心力下で流体が通って流動する、囲まれたリザーバ、チャネル、および弁通路の流体ネットワークを形成する。

流体層３および薄底層４は、熱プラスチック材料で作製することができる。熱プラスチック材料は、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ペルフルオロアルコキシ（ｐｅｒｆｌｕｏｒａｌｋｏｘｙ）（ＰＦＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ならびに当業者に既知の他の材料のうちの少なくとも１つであってもよい。それらは、未改質表面または改質表面と共に使用されてもよい。表面改質は、一方もしくは両方の面に、または一方もしくは両方の面上の目的となる具体的な領域上に、適用されてもよい。

熱結合、高周波結合、レーザー溶接、超音波結合、接着、または感圧接着、および当業者に既知の他の技法等の、流体求心デバイス流体層３を平坦な底層４と共に組立てるための複数の噛合技法が、利用可能である。

例となる実施形態では、噛合技法は、アセンブリ前に乾燥または液体試薬を流体求心デバイス内に組み込むことを可能にする。

別の例となる実施形態では、噛合技法は、約４℃〜約８０℃の温度におけるものである。

１つの例となる実施形態では、流体求心デバイスの回転は、流体求心デバイスを、回転の中心を中心として回転させられる専用ローター２上に配置することによって作出される
。ローター２は、回転の中心、および外縁を有し、この例の場合、外縁は外周である。流体求心デバイス１は、回転の中心と外縁との間で半径方向に延在する。示される例において、それは更に、外縁を越えて延在する。流体求心デバイス１の内側は、回転の中心に向かって位置し、流体求心デバイスの外側１は、外縁に向かって位置する。

流体求心デバイスは、約５ｍｍの内径および約２０ｍｍ〜約５０ｍｍの外径を有する円盤の一部分であり得る。円盤の一部分は、円盤の１／８であり得る。流体求心デバイスの形、およびローターが受容できる流体求心デバイスの数に対する限定はない。

代替的な実施形態では、流体求心デバイスは、円盤形を有し、ローターは、単一の流体求心デバイスを受容するように適合される。

別の代替的な実施形態では、流体求心デバイスの形は、２５ｍｍ×７５ｍｍの標準的な顕微鏡スライドに対応する。ローターは、２〜１２個の顕微鏡スライドを受容するように適合されてもよい。

流体層
図１Ｃは、試料を受容するための取り入れレセプタクル５、および複数のリザーバ６ａ、６ｂ、６ｃを含む、流体層３の上面構造を示す。各リザーバの形は、流体求心デバイス１において要件および実装される機能に対して適合される。

図１Ｄは、薄底層４を備える流体層３の断面図を示す。例となる実施形態では、流体層３の設計は、射出成形プロセスに対して適合されてもよい。幾つかの用途については、一様な壁圧を順守することが有利であり得る。例えば、壁圧は、約０．７〜１．２ｍｍであり得る。幾つかの用途については、一定の抜け勾配を確実にすることが有利であり得る。垂直面は、約０．５°〜５°の抜け勾配を有することができる。

取り入れレセプタクル、通気チャネル、および流体求心デバイス試料入口キャップ
図２Ａおよび２Ｂは、取り入れレセプタクルの例となる実施形態を示す。取り入れレセプタクル５は、チャンバ９０１に流体接続される。通気出口８１６は、出口チャネルおよび通気チャンバ９０５に接続される。

一実施形態では、通気チャンバ９０５は、取り入れレセプタクル５に接続され、このうち流体求心デバイスの上面上の入口通気接続９０６は、取り入れレセプタクル５の内部部分の近くにある。

例となる実施形態では、カバー９０７は、取り入れレセプタクル５と直接接触している基部ピース９０８、可撓性接続アーム９０９、および接続アーム９０９によって基部ピース９０８にリンクされるキャップ９１０を含む。カバー９０７は、キャップ９１０が基部ピース９０８上に据付された、閉鎖構成で配置することができるか、または図２Ｂに示される開放構成で配置することができる。この特定の実施形態では、基部ピース９０８は、カバー９０７が閉鎖構成にあるときであっても、入口通気接続９０６を介して通気チャンバ９０５とチャンバ９０１との間の連通を可能にするように設計される。

代替的な実施形態では（示されず）、通気チャンバ９０５は、チャンバ９０１から切断される（入口通気接続９０６は不在である）。空気通気口は、カバー９０７が閉鎖構成にあるとき、基部ピース９０８とキャップ９１０との間に形成される自由空洞を介してチャンバ９０１と通気チャンバ９０５との間の空気連通を可能にする、カバー９０７の基部ピース９０８上に提供される穴によって提供される。

底部充填可能チャンバ
図３Ａおよび３Ｂは、流体ネットワークの底部充填可能チャンバを示す。この例では、取り入れレセプタクル５は、流入チャネル３０２により底部充填可能チャンバ３１５に流体接続される。取り入れレセプタクルと流入チャネルとの間の接続は、任意にポート接続３０３を介して行われてもよく、または取り入れレセプタクルの出口は、流入チャネルに直接接続されてもよい。

一実施形態では、具体的な固相クロマトグラフィー物質（イオン交換材料等）を、レセプタクル５の中に配置することができる。底部充填可能チャンバを充填するための遠心分離中に、固相クロマトグラフィー物質は、チャネル３０２を充填して、粗試料からの何らかの核酸増幅阻害物質を吸着することが可能な排除カラムの形成を可能にするであろう。

底部充填可能チャンバ３１５の底部入口３０４は、底部充填可能チャンバ３１５の外側に位置する。試料の流動は、取り入れレセプタクル５から底部充填可能チャンバの外側へのものであるため、底部充填可能チャンバの外側は、底部充填可能チャンバの底部と称される。通気チャネル３０５ａは、底部充填可能チャンバの内側でチャンバ出口３０６に接続される。

チャンバの寸法は、数センチメートルの幅、数センチメートルの高さ、および数ミリメートルの深さの間で構成される。例となる実施形態では、チャンバ３１５寸法は、１ｃｍ幅、２ｃｍ高さ、および２ｍｍ深さの間で構成される。別の例となる実施形態では、寸法は、０．５ｃｍ幅、１．５ｃｍ高、および１．３ｍｍ深さである。

試薬および移行可能部材
次に図４Ａおよび４Ｂを参照すると、底部充填可能チャンバは、任意に、移行可能部材対象物３０７を含有してもよい。移行可能部材は、強磁性であり得、変動磁場に応答してチャンバ中で移動することができる。例となる実施形態では、変動磁場は、底部充填可能チャンバの内縁および外縁に対応する半径方向位置に代替的に配置される固定磁石の上での、流体求心デバイスの回転によって生成される。別の実施形態では、変動磁場は、固定流体求心デバイス上での磁石の回転によって生成される。

例となる実施形態では、固定磁石は、希土類磁気物質で作製される永久磁石である。別の実施形態では、それらは、電磁石である。

チャンバはまた、任意に、磁場に応答しない固体物質３０８を含有してもよい。固体物質は、化学または生化学反応を提供するために使用することができ、塩、緩衝液、または酵素を含んでもよい。固体物質は、酵素阻害物質を吸着することによって試料を精製するために使用することができ、クロマトグラフィーマトリックス、親和性結合のための固体支持体、固相抽出、キレート材料、陰イオンおよび陽イオン樹脂、ならびに異なるタイプのゼオライトを含んでもよい。固体物質は、細胞破砕のために使用することができ、硬質マトリックスを含んでもよい。固体物質は、プロセス制御のために使用することができ、細菌細胞または胞子を含んでもよい。固体物質を使用して、液体を吸収するための湿度測定マトリックスを使用して溶解物を濃縮することができる。固体物質は、特異的抗体等のリガンドで機能化することができ、それを使用して、底部充填可能チャンバの内部で標的を捕捉することができる。固体物質は、底部充填可能チャンバの内部で標的微生物を停止するかまたは捕らえることが可能なフィルタであり得る。固体物質は、その表面に標的微生物を吸着して、それらを底部充填可能チャンバの内部で固定化することが可能な、イオン交換部分で機能化することができる。これらの異なる固体物質は、単独でまたは組み合わせて使用することができる。

固体物質が細胞壁および膜破壊のための硬質マトリックスであるとき、材料は、約５０μｍ〜約２００μｍの直径を有するシリカまたはジルコニウムビーズで作製することができる。ビーズは、任意に、酵素阻害物質の吸収のためのキレート剤でコーティングすることができる。

１つの例となる実施形態では、移行可能対象物は、金属円盤であり、固体物質は、陰イオンおよび陽イオン樹脂ならびに胞子と混合される、硬質ビーズからなる。

オーバーフロー
図５は、オーバーフローチャネル３１１によって底部充填可能チャンバのオーバーフロー出口３１０に流体接続される、オーバーフローチャンバ３０９を含む、底部充填可能チャンバの別の流体相互接続を示す。オーバーフローチャネルは、チャンバの縦方向側面のうちの１つの上の、チャンバの内部部分の近くに配置される。オーバーフローチャンバは、オーバーフロー出口３１０に対して、流体求心デバイスの外縁に向かって位置し、オーバーフローチャンバは、通気チャネル３０５ｂを通じて通気される。この構成は、同時に底部充填可能チャンバおよびオーバーフローチャンバ３０９を通気しながら、底部充填可能チャンバ中で体積定義を行うことを可能にする。オーバーフローチャンバの容積は、１００μＬ〜数ミリリットルの間で構成される。例となる実施形態では、オーバーフローチャンバの容積は、１５０〜２００μＬの間で構成される。

計量
図６は、移送チャネル３１４により底部充填可能チャンバを後続のチャンバ３１３と流体接続するための、底部充填可能チャンバに対する、任意の流出口３１２を示す。流出口は、底部充填可能チャンバの縦方向側面の１つの上に位置する。流出口は、マイクロメートル系寸法を有する破裂弁であり得る。マイクロメートル系弁の寸法は、１〜１００μｍの深さ、１０μｍ〜１ｍｍの幅、および数ミクロン〜数ミリメートルの長さであり得る。例となる実施形態では、マイクロメートル系弁の寸法は、３０〜７５μｍの深さ、７０〜１２０μｍの幅、および０．５〜１．５ｍｍの長さの間で構成される。流出口は、流出口がオーバーフロー出口に対して外位置に配置される限り、底部充填可能チャンバの内縁と外縁との間の任意の距離で配置することができる。流出口とオーバーフロー出口との間の距離は、計量され、次のチャンバに送られる対象となる体積を定義することになる。

流出口によって計量される流体の体積は、１０〜５０μＬの間で構成され得る。例となる実施形態では、定義される体積は、２０μＬである。

図７Ａは、上述の任意の構成のうちの幾つかを有する、底部充填可能チャンバを示す。取り入れレセプタクル５は、流入チャネル３０２、底部充填可能チャンバ３１５、および底部入口３０４に流体接続される。オーバーフローチャンバ３０９は、オーバーフロー出口３１０およびオーバーフローチャネル３１１を通じて、底部充填可能チャンバに流体接続される。流出口３１２は、出口チャネル３１２を通じて、オーバーフロー出口と流出口の間に位置する液体を、後続のチャンバ３１３に移すことを可能にする。チャンバは、移行可能部材３０７および固体物質３０８を含有する。

図７Ｂは、標的ストッパ３１６を備える底部充填可能チャンバを示す。ストッパは、それを通じて試料を強いるために配置される。水および小分子は、通り抜けるであろうが、標的は、保持されるであろう。取り入れレセプタクル５の中に装填される液体の大部分は、標的ストッパ３１６を介して、オーバーフロー３０９を通って流動することになるため、標的は、底部充填可能チャンバ中に存在するわずかな割合の液体中に濃縮されるであろう。

図７Ｃは、病原体ストッパが移行可能部材３０７の移行可能な移動によって分離されている後に捕らえられた細菌の放出を示す。標的は、細胞、細菌、真菌、ウイルス等のうちの少なくとも１つであり得る。一実施形態では、標的ストッパ３１６は、サイズ排除フィルタである。別の実施形態では、標的ストッパ３１６は、イオン交換樹脂である。別の実施形態では、病原体ストッパ３１６は、特異的抗体で機能化されたビーズを含む。

図８は、図７に記載される底部充填可能チャンバ中での流体進行を示す。図８〜図８Ｆは、底部充填可能チャンバ中での順次の流体移動を記載する。チャンバの充填は、図８Ａにおいて生じ、オーバーフローチャンバへと出ていく液体オーバーフローは、図８Ｂおよび図８Ｃにおいて生じ、移行可能な移動によって発動される試料均質化および溶解は、図８Ｄにおいて生じ、不溶性物質の沈降による清澄化は、図８Ｅにおいて生じ、計量された液体の次のチャンバへの移送は、図８Ｆにおいて生じる。

次に図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、底部入口３０４ならびに任意のオーバーフロー出口３１０および任意の流出口３１２の形状は、移行可能対象物および／またはビーズが、底部充填可能チャンバから流出するのを防止する一助となるように適合される。一実施形態では、固体物質中に含有される移行可能対象物およびビーズの最小寸法は、幅３１７ａまたは深さ３１８ａを超え、かつ幅３１７ｂまたは深さ３１８ｂを超えるべきである。

保持チャンバ
試料を保持および／または希釈するための流体構造の１つの例となる実施形態が、図１０Ａ〜１０Ｄに示される。この実施形態では、流体流入チャネル４０１は、入口４０２に流体接続され、チャンバ４０３の内側上に位置する。通気出口４０４は、チャンバ中の空気置換を可能にするために、チャンバの内側上に位置する。リザーバは、約１μＬ〜約２ｍＬの容積を有する。リザーバの出口４０５は、チャンバの外側上に位置し、一般に破裂弁である。

図１０Ａの例となる実施形態では、保持チャンバは、チャンバの外側上に位置する任意のレセプタクル４０６を有する。レセプタクルは、一般に、図１０Ｂに示されるように、保持チャンバ中への初期流入時に液体がチャンバ出口４０５と接触することを防止する一助となるために、入口チャネルから来る液体４０７を含有するように適合される。

任意に、レセプタクルは、図１０Ｃに示されるように、乾燥試薬４０８を含有してもよい。乾燥試薬４０８は、酵素、緩衝液、および／または化学物質であり得るが、これらに制限されない。

図１０Ｄに示される例となる実施形態では、保持チャンバは、任意に、保持チャンバの内部に配置され、希釈剤４１０を含有する、液体容器４０９を含んでもよい。希釈剤は、水、緩衝液、または乾燥され得ない緩衝液のある部分であり得るが、これらに限定されない。液体容器４０９は、一般に、耐熱材料および／または感熱相変化物質で作製されるが、必ずしもそうではない。耐熱材料は、１００℃を上回る融点を有してもよく、ガラス、重合体熱プラスチック、ならびに当業者に既知の他の材料のうちの１つであってもよい。相変化物質は、一定温度で融解および固体化してもよい。固相は、約４５℃を下回ってもよく、融解相温度は、約４５℃〜８５℃の間であってもよい。相変化物質は、ワックス、パラフィンワックス、微晶質ワックス、合成ワックス、天然ワックス、糊、または当業者に既知の他の封止材料であってもよい。

上述の構造は、流動分断弁（Ｆｌｏｗ Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）と称される、新規弁タイプとして使用することができる。流動分断弁は、２つの要素、すなわち保持チャンバの入口と出口との間の接続を中断するための流動分断レセプタクル、および外
部力の適用時に放出され得る希釈剤を囲む液体容器を含有する。希釈剤の放出は、回路内の流体接続を復元する。

例となる実施形態では、保持チャンバがある特定の温度を上回って加熱されるとき、容器４１０の相変化物質末端４１１は、液体を放出する。液体容器は、約１〜３年の期間にわたって、囲まれた液体の蒸発を防止する一助となることができ、１マイクロリットル〜２ミリリットルの最大収容積を有する。

図１１は、保持チャンバ実施形態における、連続流体移動の流体進行を示す。図１１Ａにおいて、レセプタクル中にある、入口から来る液体４０７が示され、図１１Ｂにおいて、保持チャンバが加熱され４１６、相変化物質末端が融解しており４１１ａ、４１１ｂ、図１１Ｃにおいて、希釈剤４１０が放出され、図１１Ｄにおいて、入口から来る液体４０７が希釈剤４１０と混合され、図１１Ｅにおいて、希釈された４１５が破裂弁出口４０５によって排出される。

保持チャンバ中で流体を希釈するための、代替的な例となる実施形態が図１２に示される。希釈剤チャンバ４１２は、保持チャンバ４０３の上またはその内側上に位置してもよい。液体は、希釈剤出口４１４に配置される相変化物質弁４１３を作動させることによって、保持チャンバ中で放出される。この例となる実施形態では、相変化物質弁は、約５０℃を上回る熱によって作動されるワックス弁である。別の実施形態では、熱は、赤外線、レーザー、マイクロ波等の電磁波、および当業者に既知の任意の他の材料によって生成される。代替的な実施形態では（示されず）、液体容器からの液体は、機械的に放出されてもよい。例えば、貫通機構を、プランジャによって作動させることができる。別の代替的な実施形態では（示されず）、希釈剤容器からの液体は、電磁発動装置によって放出されてもよい。

保持チャンバに接続される流体計量システムの例となる実施形態は、図１３に示される。この例では、試料出口３０３は、底部入口３０４を通じて、底部充填可能チャンバ３１５に流体接続される。オーバーフローチャンバ３０９は、オーバーフロー出口３１０およびオーバーフローチャネル３１１により底部充填可能チャンバ３１５に接続される。計量出口３１２は、チャンバ３１５のオーバーフロー出口３１０と計量出口３１２との間に含有される液体を、計量チャネル３１４および保持チャンバ入口４０２を介して、保持チャンバレセプタクル４０６に移すことを可能にする。

加熱時に、希釈容器４０９中に含有される希釈剤４１０は、保持チャンバ４０３中に放出される。液体４１０は、保持チャンバレセプタクル４０６中に含有される、測定された容積と混合する。一旦、希釈剤および測定された体積が一緒に混合されると、総体積は、希釈物を、破裂弁として作用する出口４０５と接触させるのに十分に大きい。このようにして、容器４０９からの液体の放出は、液体を適時適所に運び、また、流体回路を作動させる。実際、液体容器が加熱される前に、液体から来るチャンバ３１５は、レセプタクル４０６の中へ保持される。この特定の実施形態では、保持チャンバレセプタクルは、計量出口破裂弁３１２に対する高いＲＰＭ破裂率を可能にし、保持チャンバ出口弁４０５との接触を防止する一助となるように流体の局所化を制御することによって、液体が保持チャンバから出てくることを防止する一助となる。この新規流動分断弁の機構は、受動的計量出口破裂弁３１２を受動的出口弁４０５から分離して、複雑な能動的弁制御に対する必要性なしに、堅牢な流体制御を可能にする。

別の例となる実施形態では、液体容器４０９の相変化物質４１１は、レセプタクル４０６および希釈剤４１０に保持される、測定された液体４０７よりも高い密度を有する。加熱されるとき、液体容器４０９中に含有される液体４１０は、チャンバ４０３中に放出さ
れる。相変化物質４１１は、希釈剤４１０および流体４０７の混合物の下に移動し、後者が破裂弁として作用し得る出口４０５と接触し得るように、それを置換することになる。この特定の実施形態では、一旦、より高い密度の液体が放出されると、保持チャンバは、空にすることができる。

幾つかの実施形態では、乾燥試薬４０８は、保持チャンバ４０３の中に格納することができる。

キュベット、検出チャンバ、および分配チャンバ
図１４は、流体検出キュベットの配設の実施形態を示す。図１４Ａの例となる実施形態では、試料リザーバ６０１は、流入チャネル６０３、分配チャネル６０４、およびキュベット入口を通じて、１つ以上の検出キュベット６０２ａ、６０２ｂ、および６０２ｃに流体接続される。示される例では、幾つかのキュベットは、３つである。分配チャネル６０４の端は、廃棄チャンバ６０５に流体接続され、通気出口６０６は、分配チャネル６０４の端の近くに位置する。

図１４Ｂの例となる実施形態では、乾燥試薬６０７ａ、６０７ｂ、および６０７ｃは、それぞれのキュベット６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ中に格納されている。乾燥試薬は、酵素増幅プロセスおよび／または検出を行うための一連のプライマー、酵素混合物、蛍光プローブ、および塩である。キュベット中に移される流体は、乾燥試薬を再懸濁させるであろう。

図１４Ｃに示される別の実施形態では、感熱相変化物質６０８は、各キュベットの内部に直接、例えば、乾燥試薬６０７の最上部上に、配置することができる。感熱相変化物質６０８は、入ってくる流体の比重よりも低い、比重を有することができる。例えば、材料６０８の融点は５０℃を上回り、１を下回る比重を有する。例となる実施形態では、相変化物質は、ワックスである。この実施形態では、相変化物質の体積を差し引いたキュベットの容積は、一般に５〜１００μＬの間である増幅反応の体積を規定する。加熱時に、相変化物質は、融解し、求心力下でキュベット入口６１０まで移動することになる。この実施形態では、よく設計されたキュベット入口は、相変化物質で充填されるとき、蒸発および各キュベットとの間の相互汚染を防止する一助となるであろう。

図１４Ｄに示される別の実施形態では、廃棄チャンバは、試料比重よりも低い比重を有する、感熱相変化物質６１２を含有してもよい。例えば、材料の融点は、５０℃を上回り、１を下回る比重を有する。例となる実施形態では、相変化物質は、ワックスである。図１５に示されるように、廃棄チャンバ６０５、分配チャネル６０４、およびキュベット６０２が加熱されるとき６１１、および流体６０９の余剰分が廃棄チャンバ６０５中に流入するとき、融解されたワックス６１２ｂは、キュベット入口の最上部の分配チャネル６０４内で移動する。

別の実施形態では、相変化物質６１２は、廃棄の中に配置される。保持チャンバから来る液体は、廃棄中に存在する相変化物質の融点よりも低い温度を伴い、分配水路に運ばれる。

一実施形態では、相変化物質は、キュベットの中、および廃棄の中の両方に配置される。この特定の実施形態では、廃棄の中に配置される相変化物質６１２の融点は、キュベット中に配置される相変化物質６０８の融点以下である。

図１６は、上述の保持チャンバ４０３が分配チャネル６０４に流体接続される、別の例となる実施形態を示す。一実施形態では、分配チャネルの通気出口６０６および保持チャ
ンバの通気出口４０４は、任意に、保持チャンバ４０３の通気出口４０４の近くで、単一の通気チャネル７０４に融合されてもよい。

図１７は、試料ポート３０３が底部充填可能チャンバ３１５に流体接続される、別の例となる実施形態を示し、ここでチャンバは、移行可能部材３０７および硬質ビーズ３０８を含む。底部充填可能チャンバは、オーバーフローチャンバ３０９に接続され、破裂弁計量出口３１２は、保持チャンバ入口４０２に流体接続される。保持チャンバ４０３は、流体の希釈を可能にするために、上述のようにレセプタクル４０６および液体容器４０９を含有する。希釈された流体は、出口４０５に到達し、保持チャンバ４０３の破裂弁出口４０５を通じてキュベット６０２に移され、廃棄６０５は、ワックス６１２を含有する。この例となる実施形態では、乾燥試薬６０７およびワックス（示されず）は、キュベット中に格納される。キュベット、保持チャンバ、および底部充填可能チャンバの通気出口６０６、４０４、および８１５は、単一の通気ポート８１６を通じる完全な流体回路の通気を可能にするために、一緒に融合される。

機器の例となる構成
図１８は、上に提示される流体求心デバイスをプロセスするための例となる機器１０００を示す。装置１０００は、この例となる実施形態において、３０ｃｍ幅×３０ｃｍ深さ×２０ｃｍ高である。それは、遠心分離外囲１００４の内部に配置される、基部１００１、ヒンジ蓋１００２、およびローターアセンブリ１００３を含む。遠心分離外囲１００４の内部に配置されるローターアセンブリ１００３は、機器の基部と平行な平面で周回する。

図１９は、より詳細な機器１０００、とりわけ基部１００１の内部に位置する構成要素を示す。ローターアセンブリ１００３の回転移動は、遠心分離外囲１００４の下に位置するモーター１００５によってもたらされる。制御装置１００８は、機器１０００を制御するためのマイクロプロセッサ、メモリ、電子装置、およびソフトウェアを提供する。この例では、制御装置は、イーサネット（登録商標）、シリアル、デジタルＩ／Ｏ、およびアナログＩ／Ｏ等の、ハードワイヤ連通プロトコルインターフェースを提供する。この例となる実施形態では、タッチスクリーンＬＣＤ１００６は、制御装置１００８上に埋め込まれた、機器ソフトウェアを動作させるために使用されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提供する。ＬＣＤは、シリアル連通プロトコルを使用して、制御装置と連通する。制御装置は、シリアルリンクを使用して、モーター制御装置１０１０および光学的シグナル取得基板１０１１と連通する。温度状態調節基板１０１２は、アナログ入力に接続され、励起源制御基板１０１３は、制御装置１００８のデジタル出力に接続される。

この例となる機器１０００は、流体求心デバイスの既定の目的の区域における温度を制御するための、複数の温度区域制御を提供する。この例となる実施形態では、遠心分離外囲１００４、ローターアセンブリ１００３、および蓋１００１は、二重区域空気温度制御を確実にするように設計される。

励起モジュール１００７は、少なくとも１つの励起波長を提供する。励起ビーム路は、流体求心デバイスのキュベットの内部の蛍光種を底面から励起するために、上方に行く。

検出モジュール１００９は、遠心分離外囲の裏に位置する。検出モジュール１００９は、少なくとも１つの波長で流体求心デバイスにおける蛍光種によって発せられる光を収集する、光学素子を収容する。この例となる実施形態では、検出器は、ＰＭＴである。

機器機能概観
機器は、統合モジュール：モーター１００５、遠心分離外囲１００４、複数区域温度制御装置２０００、光学素子１０１４、制御装置１００８、およびヒト機械インターフェース１００６を含む。図２０に示される種々の構成要素またはモジュールの配設は、例となるであり、限定的であるようには意図されないことが理解されるであろう。

遠心分離外囲
ローターアセンブリ１００３は、流体求心デバイス１の中への流体運動を制御するために周回する、遠心分離外囲１００４の内部に配置される。ローターアセンブリの回転移動は、モーター１００５によってもたらされる。ローターアセンブリは、遠心性外囲の内部で永久的に固定されてもよく、またはローターを遠心性外囲の内部に配置する前に流体求心デバイス（複数可）をローター上に配置することを可能にするために、遠心性外囲から除去されてもよい。ローターアセンブリは、機器の基部と平行な平面で、または代替的に機器の基部と垂直な平面で、周回してもよい。ローターアセンブリの周回速度は、０〜２００００ＲＰＭ／秒の間の加速率で、時計回りおよび／または反時計回りに、０〜１００００ＲＰＭの間で変動し得る。例えば、回転順序は、制御装置１００８によって自動的に行われる。

永久磁石（図示されず）が、幾つかの流体求心デバイス実施形態の底部充填チャンバに位置する移行可能部材３０７を磁気的に作動させるために、遠心分離外囲の内部に配置されてもよい。遠心性流体円盤についての磁気作用の例は、Ｋｉｄｏらによって、“Ａ ｎｏｖｅｌ，ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ−ｌｉｋｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃｅｌｌ ｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓａｍｐｌｅ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ”，Ｃｏｌｌｏｉｄｓ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ｂ：Ｂｉｏｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，５８（２００７）４４−５１において記載されている。

複数区域温度制御
機器１０００はまた、複数区域温度制御装置２０００が、流体求心デバイスの既定の目的の領域（ＲＯＩ）１３００、１３０２の温度を調節することを可能にする。加熱／冷却は、送風機を用いるまたは用いない抵抗技法（ニクロム線、セラミック加熱器）、熱電（ペルチエ）技法、ハロゲンバルブ加熱、ならびに当業者に既知の他の加熱／冷却システムにより、達成されてもよい。

次に図２１を参照すると、流体求心デバイスの単純化された上面図が、２つのＲＯＩ領域１３００、１３０２を概略的に示す。この例となる実施形態では、２つのＲＯＩ領域は、非重複型であり、リング形である。異なるＲＯＩの加熱／冷却を、具体的な時点で独立して達成することができる。

再び図２０を参照すると、加熱器２００１ａおよび２００１ｂは、空気を加熱してもよく、熱気は、流体求心デバイスの選択されたＲＯＩが加熱されるように、および結果的に流体が加熱されるように強いる。遠心分離外囲１００４は、流体求心デバイスＲＯＩの温度制御を確実にするために、加熱された空気を遠心性外囲のそれぞれの区画に閉じ込めるための断熱構造を備えてもよい。各区画における加熱された空気の温度は、温度センサによって測定することができる。温度センサは、熱電対、サーミスタ、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、ならびに当業者に既知の他の温度センサであってもよい。温度フィードバックループ制御を制御装置１００８に対して実装して、空気の温度を正確に制御してもよい。

幾つかの実施形態では、送風機を使用して、熱気をＲＯＩの周囲で再循環させることができる。代替的にまたは追加的に、送風機は、目的のＲＯＩに接触する前に、加熱器によって新鮮な空気が加熱されるように強いることができる。

幾つかの実施形態では、少なくとも１つの通気口（図示されず）は、熱気が遠心性外囲の区画から流出することを可能にする。通気口は、一時的または永久的に開放することができる。

幾つかの実施形態では、送風機２００２を使用して、流体求心デバイスの具体的なＲＯＩを冷却してもよい。送風機を使用して、流体求心デバイスの具体的なＲＯＩを冷却するために、冷却された空気（室温）が力遠心性外囲の具体的な区画中に進入することを強いることができる。

幾つかの実施形態では、流体求心デバイスの少なくとも１つのＲＯＩは、別のＲＯＩを２５℃〜９９℃の間で加熱するとき、３５℃を下回って維持することができる。

好ましくは、温度フィードバックループアルゴリズムを制御装置１００８に対して実装して、流体求心デバイスのＲＯＩのうちの少なくとも１つの等温保温を行ってもよい。代替的にまたは追加的に、温度フィードバックループアルゴリズムを実装して、流体求心デバイスの少なくとも１つのＲＯＩの中への熱循環を行ってもよい。

一実施形態では、１つのＲＯＩの等温保温を使用して、核酸増幅阻害を制御、より具体的には、ＰＣＲ増幅の阻害を制御してもよい。代替的にまたは追加的に、等温保温を使用して、相変化物質を加熱することができる。より具体的な実施形態では、流体求心デバイス中への目的のＲＯＩは、少なくとも上述の流体求心デバイス実施形態の保持チャンバを含む。

一実施形態では、流体求心デバイスの少なくとも１つのＲＯＩの等温保温を使用して、等温核酸増幅を行ってもよい。より具体的な実施形態では、ＲＯＩは、上述の実施形態流体求心デバイスのキュベットを備える。

別の実施形態では、流体求心デバイスの少なくとも１つのＲＯＩの熱循環を使用して、ＰＣＲ増幅を行ってもよい。より具体的な実施形態では、ＲＯＩは、上述の実施形態流体求心デバイスのキュベットを備える。

次に図２２を参照すると、流体の温度は、流体求心デバイスのより具体的なＲＯＩ２２０１、２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃにおいて制御されてもよい。熱質量を最小化し、加熱／冷却速度を増加させるために、流体求心デバイスの不必要な領域の加熱を回避することが好適である場合がある。各々具体的なＲＯＩにおける温度は、加熱／冷却素子および温度センサを、ローター上の流体求心デバイスの底面および／または上面と接触して配置することによって、制御されてもよい。電力は、モーターとローターアセンブリとの間に配置されるスリップリング（図示されず）を介して、加熱素子に伝送されてもよい。温度センサデータもまた、スリップリングアセンブリを通じておよび／または無線で、伝送されてもよい。

別の代替的な実施形態では、１つ以上の加熱素子の温度制御フィードバックループをローター上に直接実装するために、副制御装置を、回転ローターアセンブリの中に統合することができる。電力は、回転電子基板上に配置される電池のうちの１つ、非回転部分とローター上に配置される電子基板との間の誘導電力伝達によって、またはモーターとローターとの間のスリップリングインターフェースを用いて、回転電子基板に供給されてもよい。この副制御装置と制御装置１００８との間の連通インターフェースは、スリップリングを介したシリアル連通、ＲＦ連通、または任意の他の無線伝送モードを通じて、実装されてもよい。幾つかの実施形態では、温度は、流体求心デバイスの異なるＲＯＩの中に測定されてもよい。検知素子の状態調節およびアナログからデジタルへの変換を、回転制御装
置に対して直接実装して、それによって、スリップリングを通じるアナログセンサシグナル伝送を回避し、ノイズを低減してもよい。この実施形態は、ＰＣＲ増幅等の酵素増幅反応を較正するために好適である。代替的な実施形態では、回転制御装置を使用して、流体求心デバイスの層のうちの１つの上にコーティングされた電極の電気シグナルを測定してもよい。電極を使用して、流体求心デバイスの種々のＲＯＩにおける液体の存在を検出してもよい。

図２３は、二重区域空気温度制御を示す。この例では、２つの区画、すなわち領域流体求心デバイス１の、保持チャンバ４０３を加熱するための区画番号１ １３０１、ならびにキュベット６０２を加熱および冷却するための区画番号２ １３０３が存在する。各領域における空気の閉じ込めは、遠心分離外囲１００４、遠心分離外囲界壁１３０４、ローターの底部２、ローター断熱壁１３０５、スナップリング７、蓋断熱１３０７、および蓋断熱壁１３０８によって区切られる区画の組み合わせを通じて達成される。断熱材を使用して、隣接したおよび／または噛合された構成要素の間の熱伝達を制御し、また、遠心分離外囲１００４の外部の制御されない熱流速も回避することができる。各区画の内部で熱を生成するために、熱素子１３０９ａは、区画番号２ １３０３における流体求心デバイスの下に配置され、加熱素子１３０９ｂは、区画番号１ １３０１における流体求心デバイスの上に配置される。熱電対１３１０ａおよび１３１０ｂは、区画の個々の温度を測定するために、各区画の内部に配置される。機器１０００において、両方の区画における加熱素子は、抵抗加熱コイルである。区画番号２ １３０３の冷却速度を制御するために、送風機３１１１は、室温空気が区画番号２ １３０３に進入することを強いる。ブロワ３１１１が内部で空気を吹き出しているとき、出口ゲート３１１２が開放されて、区画番号２ １３０３の外部に熱気を射出する。温度フィードバックループアルゴリズムを電子制御装置１００８に対して実装して、各区画における温度が正確に制御される。この構成は、両方の区画に対する空気加熱速度が、例えば、１〜２０℃／秒の間であることを可能にする。区画番号２ １３０３の空気冷却速度は、例えば、０．１〜２０℃／秒の間である。制御フィードバックループアルゴリズムを実装して、流体求心デバイスの目的の各区域の等温保温、および区画番号２ １３０３に対するＰＣＲ増幅等の熱循環プログラムを行うことができる。

光学素子
再び図２０を参照すると、例となる機器１０００の光学素子１０１４は、２つのモジュール、すなわち励起モジュール１００７および検出モジュール１００９を含む。これらの２つのモジュールは、液体１６０８を流体求心デバイス１中に光学的に問い合わせる（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）ように構成される。それは、流体求心デバイス１のキュベット中の蛍光種を測定するのに好適である。幾つかの実施形態では、蛍光光学素子を使用して、リアルタイムＰＣＲまたはリアルタイム等温検出を行ってもよい。

別の実施形態では、光学素子１０１４は、液体を流体求心デバイス中で問い合わせるための検出モジュールを含むのみである。

励起モジュール１００７は、励起ビームをスペクトル的および空間的の両方で形作るための、光源（複数可）ならびに機械要素および光学素子を含む。いくつかの光源が、励起モジュール中に収容されてもよく、それらの出力は、単一のビーム路に連結されてもよい。代替的に、発動装置は、蛍光種を異なる波長で励起するために、光源間の切換えを可能にしてもよい。一実施形態では、波長選択および出力電力調整は、機器の制御装置１００８によって自動的に行われる。

一実施形態では、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。別の実施形態では、レーザー、ハロゲン、または水銀ランプが使用されてもよい。

幾つかの実施形態では、励起モジュール１００７は、蛍光種を１〜６つの異なる波長で励起するための、１〜６つのＬＥＤを含有する。各ＬＥＤは、単一のビーム路に連結される前に、単一帯域通過干渉フィルタによって、スペクトル的にろ波され（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｆｉｌｔｅｒｅｄ）てもよい。代替的に、多重帯域通過干渉フィルタを使用して、単一のビーム路に連結された後に、ＬＥＤをろ波してもよい。

検出モジュール１００９は、流体求心デバイス内で目的の種によって発せられる光を収集するための、光学素子を備える。光学素子は、光検出器に対して空間的に収集された光を形作るためのレンズ、蛍光種の発光スペクトルに対応する波長帯を選択するための干渉フィルタであり得る。一実施形態では、検出器は、ＰＭＴである。別の実施形態では、検出器は、光ダイオードである。

幾つかの実施形態では、検出モジュールは、単一の検出器上への１〜６つの異なる波長を検出してもよい。各波長は、単一帯域通過干渉フィルタによってろ波されてもよく、発動装置は、蛍光種を連続的に検出するために、フィルタ間の切換えを可能にしてもよい。代替的に、多帯域通過干渉フィルタを使用して、波長間で切換えるための発動装置の必要性を回避してもよい。この場合、全ての波長が、検出器によって同時に検出されるであろう。各種を区別するために、励起モジュールにより蛍光種を連続的に励起することが必要である場合がある。例えば、このタスクは、制御装置１００８によって自動的に行われる。

図２４は、本発明の実施形態による励起モジュール１００７を示す、概略断面図を示す。この実施形態では、ビームコンバイナ１６０７は、２つのＬＥＤ１６０１ａおよび１６０１ｂ、２つの源レンズ１６０２ａおよび１６０２ｂ、２つの励起フィルタ１６０３ａおよび１６０３ｂ、二色鏡１６０４、開口１６０５、ならびに投影レンズ１６０６ａおよび１６０６ｂからなる。レンズ１６０２ａを通じて焦点を合わせられた後、ＬＥＤ１６０１ａからの光は、フィルタ１６０３ａによってスペクトル的にろ波される。次いで、光は、二色性ビームスプリッタ１６０４を通過し、レンズ１６０２ａからの焦点合わせは、開口１６０５における。ＬＥＤ１６０１ｂによって発せられる光は、レンズ１６０２ｂおよびフィルタ１６０３ｂを使用して、形作られ、ろ波され、また、ビームスプリッタ１６０４上で反射することによって、開口１６０５上へと焦点を合わせられる。開口１６０５は、２つのＬＥＤ１６０１ａおよび１６０１ｂから発せられる光を空間的にろ波する。光は次いで、蛍光種を励起するための１対のレンズ１６０６ａおよび１６０６ｂを通じて、試料１６０８に対して流体求心デバイス１の中へと投影される。

図２５は、例となるＬＥＤ１６０１ａおよび１６０１ｂ、フィルタ１６０２ａおよび１６０２ｂ、ならびにビームスプリッタ１６０４のスペクトル特性を示す。ビームスプリッタのスペクトル特性は、それぞれ４７１ｎｍおよび５９０ｎｍのピーク電力を有する青色ＬＥＤおよびアンバー色ＬＥＤを組み合わせることを可能にする。このスペクトル配設は、リアルタイムＰＣＲ増幅において一般的に使用される、カルボキシフルオレセイン（５−ＦＡＭ）および／またはＴｅｘａｓ Ｒｅｄ（登録商標）の両方を励起するためによく適している。

次に図２６を参照すると、概略側面断面図が、流体求心デバイス１の中に位置する試料１６０８からの２つの波長での、目的の蛍光種によって発せられる光を収集するための、例となる検出モジュールを示す。発せられる蛍光は、対物レンズ１８０１によって収集され、平行にされる。次いで、蛍光種の発光スペクトルに対応する２つの伝送帯域を有する干渉フィルタ１８０２を通じてスペクトル的にろ波された後、蛍光ビーム路１８０７は、２つの円筒形レンズ１８０３および１８０４によって、両方の平面において別個に形作ら
れる。ビームは次いで、長方形の開口視野絞り１８０５およびＰＭＴの長方形の光電陰極１８０６によって、空間的にろ波される。

図２７は、二重帯域フィルタのスペクトル特性を示す。このスペクトル構成は、５２４ｎｍおよび６２８ｎｍを中心とする伝送を可能にする。この構成は、リアルタイムＰＣＲ増幅において一般的に使用される、５−カルボキシフルオレセイン（５−ＦＡＭ）およびＴｅｘａｓ Ｒｅｄ（登録商標）の検出によく適している。更に、このモジュールは、意図される用途の必要性に応じて、複数の構成を有することができる。

図２８は、５つの伝送帯域：［４２０〜４６０ｎｍ］、［５１０〜５３１ｎｍ］、［５８９〜６２３ｎｍ］、［６７７〜７１１ｎｍ］、および［７６９〜８４９ｎｍ］を有する、より複雑なスペクトル特性を示す。この多帯域通過フィルタは、次の５つの色素：ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ３５０、５−カルボキシフルオレセイン（５−ＦＡＭ）、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄ（登録商標）、Ｃｙ５、およびＡｌｅｘａ ７５０の連続検出によく適している。

熱循環増幅のための検査方法
図２９は、機器１０００および図１７の例となる流体求心デバイスを使用して、生体物質の試料調製を行い、潜在的な阻害物質を制御し、リアルタイムＰＣＲにより検出するための、例となるワークフローを示す。この流動チャートは、例となる温度、持続期間、速度、およびステップを列挙する。

第１のステップ１２０１は、取り入れレセプタクル５の中に生体試料を装填することに存する。次いで、流体求心デバイスを機器の中に配置し、始動ボタン１２０２を押す。この時点から、機器は、全プロセスを受け持つことになる。回転は、速度番号１ １２０３で始動して、液体を取り入れレセプタクル５から溶解チャンバ３１５に移し、試料の一部をオーバーフローチャンバ３０９の中に排出することになる。回転速度は、速度番号２ １２０４に変更して、底部充填可能溶解チャンバの内部での移行部材３０７の移動を作動させるであろう。ローター２の下に配置される永久磁石は、流体求心デバイスがその上で回転するとき、変動磁場を作出する。既定量の時間の後、回転は、再び速度番号３ １２０５に変更されて、溶解物を清澄化し、計量出口３１２を破裂させる。

計量された体積は、保持チャンバレセプタクル４０６の中に移される。ステップ１２０６で、回転は、再び速度番号４に変更される。区画番号１は、例えば、生体試料中に潜在的に存在する阻害物質を制御するために、流体求心デバイスのＲＯＩ番号１が３分間にわたって９５℃に到達するように加熱される。この加熱はまた、液体容器ワックスキャップ４１１を融解させて、保持チャンバ４０３の内部で希釈剤４１０を放出することになる。機器の区画番号２および流体求心デバイスのＲＯＩ番号２は、例えば、必要とされる場合ブロワを作動させることによって、３５℃を下回る温度に保たれることに留意すべきである。

ステップ１２０６の終わりに、溶解物は、一般に希釈剤とよく混合され、分配チャネルおよびキュベット６０２の中に移される準備ができる。移送は、例えば、廃棄チャンバ６０５中でワックス６０８を融解するために、ＲＯＩ番号２が５０℃を上回る温度に到達するような温度で、区画番号２を加熱することによって、および回転をステップ１２０７の速度番号３に変更することによって、行われる。事前格納されたＰＣＲ乾燥試薬６０７を再懸濁させるために、希釈リザーバ出口４０５が破裂し、液体がキュベット６０２中に移される。ステップ１２０８で、回転速度は、速度番号４に変更され、試薬６０７中に含有される温態始動酵素は、流体求心デバイスのＲＯＩ番号２が、例えば、使用される特異的試薬に応じて３〜１０分間の間の期間にわたって、９４℃に到達するように、区画番号２を加熱することによって作動される。

この時間中、加熱区域番号１は、約４５℃の温度まで自然に冷却する。回転速度番号４で継続して、リアルタイムＰＣＲ循環プロトコル１２０９が始動される。区画番号２における温度は、ＲＯＩ番号２における温度が、１〜１５秒間、０〜１５秒間、および１〜２０秒間のそれぞれ変動する期間にわたって、約９５℃、５６℃、および７２℃の間で循環されるように循環される。各７２℃周期の終わりに、蛍光測定が、同時にまたは連続的に１〜６つの異なる励起／検出波長で取られる。循環は、３５〜４５回行われる。リアルタイムＰＣＲ蛍光曲線が次いで、コンピュータベースのアルゴリズムによって分析され、解釈される。結果は、データベースに記録が取られ、任意に検査オペレータまたは外科医に伝送される。

図３０Ａは、図２９に関連して記載される例となる実施形態についての、ＲＯＩ番号１およびＲＯＩ番号２の回転速度プロフィール、熱温度プロフィールを示す。図３０Ｂは、リアルタイムＰＣＲ前の期間を示し、図３０Ｃは、リアルタイムＰＣＲ検出の３つの周期を示す。

別の実施形態では、機器は代替的に、試料調製およびリアルタイム等温検出をプロセスしてもよい。使用される等温増幅は、ＲＭＡ（リボヌクレアーゼ媒介型増幅）、ＨＤＡ（ヘリカーゼ依存性増幅）、ＲＰＡ（リコンビナーゼポリメラーゼ増幅）およびＳＰＩＡ（単一のプライマー等温増幅）、ＬＡＭＰ（ループ媒介型等温増幅）。）、ＳＤＡ（鎖置換増幅）、ＮＡＳＢＡ（核酸配列ベース増幅）、ｗＧＡ（全ゲノム増幅）、ｐＷＧＡ（プライマーゼベース全ゲノム増幅）、ＩＣＡＮ（核酸の等温およびキメラプライマー開始増幅）、ＥＸＰＡＲ（指数的増幅反応）、ＮＥＡＲ（切断酵素増幅反応）、ＲＣＡ（ローリングサークル増幅）、ＴＭＡ（転写媒介型増幅）であり得るが、これらに限定されない。

試料体積定義、試料均質化、試料溶解、試料計量、試料希釈、試料混合、および試料検出を可能にする、具体的な用途を念頭に置いて、複数の流体求心デバイスを製造することができることは、当業者によって認識されるであろう。

等温増幅のための検査方法
図２９上で示されるフローチャートの代替的な実施形態では、ステップ１２０７、１２０８、１２０９、および１２１０は、生体物質の試料調製を行い、可能性のある阻害物質を制御し、リアルタイム等温増幅により検出するように、修正される。より特定の実施形態では、等温リアルタイム増幅は、リアルタイムリコンビナーゼポリメラーゼ増幅（リアルタイムＲＰＡ）である。

ステップは次の通りである：生体試料を取り入れレセプタクル５の中に装填する。次いで、流体求心デバイスを機器の中に配置し、始動ボタンを押す。この時点から、機器は、全プロセスを受け持つことになる。回転は、速度番号１で始動して、液体を取り入れレセプタクル５から溶解チャンバ３１５に移し、試料の一部をオーバーフローチャンバ３０９の中に排出することになる。回転速度は、速度番号２に変化して、底部充填可能溶解チャンバの内部での移行部材３０７の移動を作動させることになる。ローター２の下に配置される永久磁石は、流体求心デバイスがその上で回転するとき、変動磁場を作出する。既定量の時間の後、回転は、再び速度番号３に変更されて、溶解物を清澄化し、計量出口３１２を破裂させる。

計量された体積は、保持チャンバレセプタクル４０６中に移される。回転は、再び速度番号４に変更される。区画番号１は、例えば、生体試料中に可能性として存在する阻害物質を制御するために、流体求心デバイスのＲＯＩ番号１において、温度が３分間にわたって９５℃であるように加熱される。この加熱はまた、液体容器ワックスキャップ４１１を
融解させて、保持チャンバ４０３の内部で希釈剤４１０を放出することになる。区画番号２は、例えば、必要とされる場合ブロワを作動させることによって、ＲＯＩ番号２が３５℃を下回る温度に保たれるように、より低い温度に保たれることに留意すべきである。

溶解物は、一般に希釈剤とよく混合され、４２℃以下の温度まで冷却され、分配チャネルおよびキュベット６０２の中に移される準備ができる。この実施形態では、希釈剤は、水およびマグネシウムである。移送は、ＲＯＩ番号２が３７〜４２℃に保たれるような温度に区画番号２を保つことによって、および回転を速度番号３に変更することによって、行われる。事前格納されたＰＣＲ乾燥試薬６０７を再懸濁させるために、希釈リザーバ出口４０５が破裂し、液体がキュベット６０２の中に移される。この実施形態では、乾燥試薬６０７は、ＲＰＡ蛍光プローブ、プライマー、リコンビナーゼ、ポリメラーゼ、エキソヌクレアーゼ、クラウディング剤（ｃｒｏｗｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、ＧＰ３２、ｕｖｓＹ、およびｕｖｓＸを含む。回転速度は、速度番号４に変更され、区画番号２は、ＲＯＩ番号２が３７〜４２℃に到達するように加熱される。

この時間中、加熱区域番号１は、４５℃を下回る温度まで自然に冷却する。蛍光測定が、数分毎に、同時にまたは順次に１〜６つの異なる励起／検出波長で取られる。増幅ステップは、２０分後に停止される。リアルタイムＲＰＡ蛍光シグナルが次いで、コンピュータベースのアルゴリズムによって分析され、解釈される。結果は、データベースに記録が取られ、任意に検査オペレータまたは外科医に伝送される。

別の実施形態では、機器は代替的に、試料調製およびリアルタイム等温検出をプロセスしてもよい。使用される等温増幅は、ＲＭＡ（リボヌクレアーゼ媒介型増幅）、ＨＤＡ（ヘリカーゼ依存性増幅）、ＲＰＡ（リコンビナーゼポリメラーゼ増幅）およびＳＰＩＡ（単一のプライマー等温増幅）、ＬＡＭＰ（ループ媒介型等温増幅）。）、ＳＤＡ（鎖置換増幅）、ＮＡＳＢＡ（核酸配列ベース増幅）、ｗＧＡ（全ゲノム増幅）、ｐＷＧＡ（プライマーゼベース全ゲノム増幅）、ＩＣＡＮ（核酸の等温およびキメラプライマー開始増幅）、ＥＸＰＡＲ（指数的増幅反応）、ＮＥＡＲ（切断酵素増幅反応）、ＲＣＡ（ローリングサークル増幅）、ＴＭＡ（転写媒介型増幅）であり得るが、これらに限定されない。

試料体積定義、試料均質化、試料溶解、試料計量、試料希釈、試料混合、および試料検出を可能にする、具体的な用途を念頭に置いて、複数の流体求心デバイスを製造することができることは、当業者によって認識されるであろう。

次の実施例は、例示説明であり、限定的であるようには意図されない。
本実施例は、妊娠した女性の膣−肛囲スワブからの、Ｂ群連鎖球菌の存在の検出に関する。

この実施例の目的のために使用される流体求心デバイスは、図１Ｃに記載される外形を有し、図１７に示され、記載される流体要素からなる。

液体容器を、次のプロトコルを使用して製作した：プラスチックストローの１つの末端をホットグルーで閉鎖し、１４０μＬのＰＣＲ処理水を装填し、容器を融解されたパラフィンワックスで封止する。

流体求心デバイスを、次のプロトコルを使用して組立てた：常磁性円盤を溶解チャンバ中に配置し、６０μＬのガラスビーズスラリーを装填し、２μＬプライマーを各キュベット中に装填し、０．５μＬのＴａｑＭａｎプローブを装填し、スラリーおよびプライマーを真空下で一晩乾燥させ、液体容器を保持チャンバ中に配置し、低温融解パラフィンワックスを廃棄チャンバ中に分与する。

次のステップは、グローブボックス中、アルゴン大気下で行われる：１つの検出キュベット当たりＯｍｎｉＭｉｘ ＨＳの１つのビーズを配置し、感圧接着剤を使用して薄底層を流体層に結合し、組立てられた流体求心デバイスを乾燥剤と共にアルミニウムパウチ中に配置し、パウチを封止する。

実験
臨床試験中、膣／肛囲スワブを、６００μＬのトリスＥＤＴＡ１０ｍｍ（ＴＥ）で充填されたＣｌｉｎｉｃａｌ Ｐａｃｋａｇｉｎｇスナップ弁技術を使用して、妊娠した女性から収集した。

６００μＬのＴＥとのスワブの再懸濁後、１７０μＬのスワブ希釈液の量を、上述の流体求心デバイスの取り入れレセプタクル中に直接配置する。

流体求心デバイスを機器の中に配置し、次のプロトコルを、試料調製のために二重区域温度制御機器中で行う。

この実施例で使用されるＰＣＲ阻害物質の計量、溶解、および制御についてのパラメータは、次の通りである：

流体求心デバイスを次いで、ＲｏｔｏｒＧｅｎｅ上で働くように特別に設計された適合ローター上に移して、次の条件を使用してリアルタイムＰＣＲをプロセスする。

結果：
スワブは、２８．３０のＣＴでＧＢＳの存在検出について陽性と見出された。

次の実施例は、例示説明であり、限定的であるようには意図されない。
本実施例は、妊娠した女性の膣−肛囲スワブからのＢ群連鎖球菌の存在を検出するための、流体求心デバイスの例となる実施形態の使用に関する。

この実施例の目的のために使用される流体求心デバイスは、図１Ｃに記載される外形を有し、図１７に示され、記載される流体要素からなる。

液体容器を、次のプロトコルを使用して製作した：１２０μＬのＰＣＲ希釈液を装填し、ポリアロマーチューブをホットグルーアローＢＡＰ ５−４で封止する。

流体求心デバイスを、次のプロトコルを使用して組立てた：常磁性円盤を溶解チャンバ中に配置し、６０μＬのガラスビーズスラリーを装填し、４．６μＬのＰＣＲ試薬を各キュベット中に装填し、スラリーおよびＰＣＲ試薬を熱および真空下で乾燥させ、液体容器を保持チャンバ中に配置し、低温融解パラフィンワックスを廃棄チャンバ中に分与する。

事前に組立てられた層９７９５Ｒ／４６７ ＭＰ／ポリカーボネートを、流体層に結合し、９０インチ・ポンド（約０．１１３Ｎ・ｍ）のトルクによる押しを使用して圧力を印加する。組立てられた流体求心デバイスを乾燥剤と共にアルミニウムパウチ中に配置し、パウチを封止する。

実験
臨床試験中、膣／肛囲スワブを、６００μＬのトリスＥＤＴＡ１０ｍｍ（ＴＥ）で充填されたＭｅｄｉｃａｌ Ｐａｃｋａｇｉｎｇスナップ弁技術を使用して、妊娠した女性か
ら収集した。

６００μＬのＴＥとのスワブの再懸濁後、１７０μＬのスワブ希釈液を、上述の流体求心デバイスの試料取り入れレセプタクル中に直接配置する。

流体求心デバイスを機器の中に配置し、次のプロトコルを、試料調製のために二重区域温度制御機器中で行う。

この実施例で使用されるＰＣＲ阻害物質の計量、溶解、および制御についてのパラメータは、次の通りである：

流体求心デバイスを次いで、ＲｏｔｏｒＧｅｎｅ上で働くように特別に設計された適合ローター上に移して、次の条件を使用してリアルタイムＰＣＲをプロセスする。

結果：
スワブは、２７〜３２の間のＣＴでＧＢＳの存在検出について陽性と見出された。

次の実施例は、例示説明であり、限定的であるようには意図されない。
本実施例は、ヒト頬側スワブ試料からのヒトベータグロビン遺伝子、ヒト尿試料からの大腸菌、およびヒト鼻スワブ試料からのメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）の存在を検出するための、流体求心デバイスの例となる実施形態の使用に関する。

^ａＴａｑｍａｎ−ＬＮＡプローブにおける小文字は、ロックト核酸（ＬＮＡ（商標））を示す。

この実施例の目的のために使用される流体求心デバイスは、図１Ｃに記載される外形を有し、図１７に示され、記載される流体要素からなる。

この実施例の目的のために使用される流体求心デバイスは、表１６に列挙される構成要素を含有した。

液体容器を、次のプロトコルを使用して製作した：１２０μＬのＰＣＲ希釈液を装填し、ポリアロマーチューブをホットグルーアローＢＡＰ ５−４で封止する。

流体求心デバイスを、次のプロトコルを使用して組立てた：常磁性円盤を溶解チャンバ中に配置し、６０μＬのガラスビーズスラリーを装填し、４．６μＬのＰＣＲ試薬を各キュベット中に装填し、スラリーおよびＰＣＲ試薬を熱および真空下で乾燥させ、液体容器を保持チャンバ中に配置し、低温融解パラフィンワックスを廃棄チャンバ中に分与する。

事前に組立てられた層９７９５Ｒ／４６７ ＭＰ／ポリカーボネートを、流体層に結合し、９０インチ・ポンド（約０．１１３Ｎ・ｍ）のトルクによる押しを使用して圧力を印加する。

実験
頬側ブラッシングスワブを、６００μＬのトリスＥＤＴＡ１０ｍｍ（ＴＥ）で充填された、スナップ弁技術によるＭｅｄｉｃａｌ Ｐａｃｋａｇｉｎｇスワブを使用して、ヒトボランティアから収集した。スワブを、頬の内表面と接触して配置し、３０秒間かき回した。スワブをそのスリーブ中に再び配置し、スナップ弁を破壊して、６００μＬのＴＥを
放出させた。５分間の待機時間後、スワブを１分間ボルテックスする。この懸濁し希釈された試料を、検査に使用した。

患者から収集された尿試料を、ＴＥ中、１／５６に希釈した。この希釈された試料を、検査に使用した。

臨床試験中、鼻スワブを、ボランティアから収集し、６００μＬのＴＥ中に再懸濁させた。この懸濁した希釈された試料を、検査に使用した。

１４０μＬの希釈された試料の体積を、上述の流体求心デバイスの試料取り入れレセプタクル中に直接配置する。

流体求心デバイスを、機器の中に配置し、プロトコルを、表９、１０、１１、１２、および１３に従って行った。

幾つかの検査においては、ステップ８でプロトコルを一時停止および再開して、保持チャンバレセプタクル中の流体の位置を調べた。

アッセイに応じて、表１７または表１８のいずれかに列挙される条件下で、熱循環を行った。

結果：
内部制御は、試料による阻害がないかまたはほんの最小限であることを明らかにした。別の検査方法によって標的ＤＮＡを含有することがすでに知られている全ての試料は、実際に流体求心デバイスで陽性であることが見いだされ、同様に、標的ＤＮＡについて陰性であることがすでに知られている試料は、実際に流体求心デバイスで陰性であることが見出された。

この実施例は、多様な生体試料および細胞からの核酸を検出することについての、本発明の流体求心技術の多用途性を示す。希釈された糞便試料もまた、下痢／に関与する細菌
病原体の検出について首尾よく検査された。

次の実施例は、例示説明であり、限定的であるようには意図されない。
本実施例は、細胞および微生物を濃縮するための、本発明の流体求心デバイスの、より具体的には、底部充填可能チャンバおよび他の要素の例となる実施形態の使用に関する。

この実施例の目的のために使用される流体求心デバイスは、図１Ｃに記載される外形を有し、図１７に示され、記載される流体要素からなる。

この実施例の目的のために使用される流体求心デバイスは、表１９に列挙される構成要素を含有した。

流体求心デバイスを、次のプロトコルを使用して組立てた：常磁性円盤を溶解チャンバ中に配置し、６０μＬのガラスビーズスラリーを装填し、スラリーを一晩真空下で乾燥させ、事前に組立てられた層９７９５Ｒ／４６７ ＭＰ／ポリカーボネートを流体層に結合し、９０インチ・ポンド（約０．１１３Ｎ・ｍ）のトルクによる押しを使用して圧力を印加する。

実験
細菌エンテロコッカス・フェカリスの１０μＬ（１０^５コロニー形成単位、ＣＦＵ）の希釈されたの培養物を、１９０μＬのＴＥと混合した。

２００μＬ混合物を、上述の流体求心デバイスの試料取り入れレセプタクル中に直接に配置した。

流体求心デバイスを、機器の中に配置し、次のプロトコルを、表９および１０に従って行った。

流体求心デバイスを、感圧層を除去することによって解体し、その結果、底部充填可能チャンバ中およびオーバーフローチャンバ中の液体を採取し、希釈して、各チャンバ中に存在する細菌細胞の平板計数を行うことができるようにした。

結果：
平板計数は、細菌細胞の数が、オーバーフローチャンバ中に存在する細菌細胞の数と比較して、１．５〜３倍の倍数で、底部充填可能チャンバ中で高かったことを明らかにした。

上述の実施形態は、例とするものにすぎないことが意図される。本発明の範囲は、したがって、添付の特許請求の範囲のみによって限定されることが意図される。

Claims (25)

1. 流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心装置であって、前記流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、前記回転可能なホルダは、回転の中心および外縁を有し、前記流体求心デバイスは、前記回転の中心と前記外縁との間で半径方向に延在し、前記流体求心デバイスの内側は、前記回転の中心に向かって位置し、前記流体求心デバイスの外側は、前記外縁に向かって位置し、前記装置は、
   少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層であって、前記流体特徴が、
   前記流体を循環させるための流入チャネルであって、チャンバ入口に連結される、流入チャネルと、
   前記流体を受容するための前記チャンバ入口で前記流入チャネルに連結される底部充填可能チャンバであって、前記チャンバ入口が、前記底部充填可能チャンバの外側に提供される、底部充填可能チャンバと、を含む、流体構成部分層と、
   前記流体構成部分層の背部に結合され、それによって、前記流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層と、を備える、装置。
2. 前記流体を受容するための取り入れレセプタクルを更に備え、前記取り入れレセプタクルは、前記流体構成部分層の前面上で前記流体構成部分層から外方向に延在し、前記内側の近くに位置し、かつ取り入れレセプタクル出口において終わり、前記流入チャネルは、前記チャンバ入口と対向する端で前記取り入れレセプタクル出口に連結される、請求項１に記載の装置。
3. 前記底部充填可能チャンバは、外部変動磁場に応答して前記底部充填可能チャンバ内で移行する、少なくとも１つの移行可能部材を含む、請求項１および２のいずれか１項に記載の装置。
4. 前記底部充填可能チャンバは、変動磁場に応答しない少なくとも１つの対象物を備え、前記対象物は、ビーズ、ゼオライト、粒子、濾過粒子、ガラスビーズ、ジルコニウムビーズ、樹脂、ビーズおよび樹脂のスラリーのうちの少なくとも１つである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記対象物および前記移行可能部材のうちの少なくとも１つは、前記流体の成分と相互作用するように適合されるキレートおよびリガント（ｌｉｇａｎｔ）物質のうちの少なくとも１つでコーティングされる、請求項３〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記底部充填可能チャンバのための、余剰分出口に連結されるオーバーフローチャンバを更に備え、前記余剰分出口は、前記底部充填可能チャンバから前記オーバーフローチャンバへの、前記流体の一部の流出を可能にし、前記余剰分出口は、前記底部充填可能チャンバの縦方向側面上の前記底部充填可能チャンバの前記内側の近くに提供される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記底部充填可能チャンバのための流出口を更に備え、前記流出口は、前記底部充填可能チャンバからの前記流体の流出を可能にし、前記底部充填可能チャンバの前記１つの縦方向側面上に位置し、かつ前記余剰分出口よりも前記底部充填可能チャンバの前記外側により接近して位置し、前記底部充填可能チャンバの計量体積は、前記流出口と前記余剰分出口との間で定義される、請求項６に記載の装置。
8. 前記底部充填可能チャンバのための流出口を更に備え、前記流出口は、前記底部充填可能チャンバからの前記流体の流出を可能にし、前記底部充填可能チャンバの１つの縦方向側面上に位置する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記流出口に破裂弁を更に備え、前記破裂弁は、前記装置上に適用される既定の求心力で開放し、前記破裂弁は、前記開放まで、前記流体が前記底部充填可能チャンバから流出するのを防止する、請求項７および８のいずれか１項に記載の装置。
10. 保持チャンバを更に備え、前記保持チャンバは、前記保持チャンバの内側で前記流出口に連結され、前記保持チャンバは、前記底部充填可能チャンバよりも前記流体構成部分層の前記外側により接近して位置し、前記保持チャンバは、計量チャネルを介して前記流出口に連結され、前記計量チャネルは、前記流体の少なくとも一部分を前記底部充填可能チャンバから前記保持チャンバへと循環させるためのものである、請求項７〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記保持チャンバ中に全体的に提供され、液体希釈剤を含有する容器を更に備え、前記容器は、前記容器中に前記液体希釈剤を維持するように、かつ前記容器への外部力の適用時に前記保持チャンバ中で前記液体希釈剤を放出するように適合され、前記外部力は、機械力、電気力、電磁力、熱的力、衝撃力、および音響力のうちの１つであり、それによって、前記保持チャンバ中の前記液体希釈剤と前記流体との間の前記流体接続を復元する、請求項１０に記載の装置。
12. 流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心装置であって、前記流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、前記回転可能なホルダは、回転の中心および外縁を有し、前記流体求心デバイスは、前記回転の中心と前記外縁との間で半径方向に延在し、前記流体求心デバイスの内側は、前記回転の中心に向かって位置し、前記流体求心デバイスの外側は、前記外縁に向かって位置し、前記装置は、
    少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層であって、前記流体特徴が、
    前記流体を循環させるための流入チャネルであって、取り入れレセプタクル出口に連結される、流入チャネルと、
    保持チャンバであって、前記流体を前記保持チャンバの中に受容するための前記取り入れレセプタクル出口を介して、前記流入チャネルに連結される、保持チャンバと、
    前記保持チャンバ中に全体的に提供され、液体希釈剤を含有する、容器であって、前記容器が、前記容器中に前記液体希釈剤を維持するように、かつ前記容器への外部力の適用時に前記保持チャンバ中で前記液体希釈剤を放出するように適合され、前記外部力が、機械力、電気力、電磁力、熱的力、衝撃力、および音響力のうちの１つであり、それによって、前記保持チャンバ中の前記液体希釈剤と前記流体との間の前記流体接続を復元する、容器と、を含む、流体構成部分層と、
    前記流体構成部分層の背部に結合され、それによって、前記流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層と、を備える、装置。
13. 前記保持チャンバは、前記流体を受容するための流動分断レセプタクルを有し、前記流動分断レセプタクルは、前記保持チャンバの前記外側に位置し、前記流動分断レセプタクルは、前記取り入れレセプタクル出口と前記保持チャンバの分配出口との間の流体接続を中断する、請求項１１に記載の装置。
14. 前記流動分断レセプタクルは、乾燥反応物質を含む、請求項１１および１２のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記保持チャンバは、前記保持チャンバのための分配出口を有し、前記分配出口は、前記保持チャンバの外側に位置し、かつ横断分配チャネルの第１の横断端において、前記分配チャネルの内側で前記横断分配チャネルに連結され、前記横断分配チャネルは、前記横断分配チャネルの外側に提供される一連の少なくとも１つのキュベットを有する、請求項
    １０〜１２のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記キュベットのうちの少なくとも１つは、乾燥試薬および相変化物質のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の装置。
17. 前記キュベットは、少なくとも１つのパラメータについて光学的に照会されるように適合され、前記パラメータは、蛍光、吸光、および比色分析法のうちの１つである、請求項１３〜１４のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記横断分配チャネルは、前記分配チャネルの第２の横断端で廃棄チャンバを含む、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記廃棄チャンバは、相変化物質を含む、請求項１７に記載の装置。
20. 前記分配チャネル、前記キュベット、および前記廃棄チャンバは、前記回転可能なホルダの前記外縁を越えて延在する、前記流体層部品の一部分上に提供される、請求項２０に記載の装置。
21. 前記流体構成部分層は、少なくとも２つの別個の温度制御可能区分に分割されるように適合され、前記２つの別個の温度制御可能区分のうちの第１区分は、少なくとも前記保持チャンバを含み、前記２つの別個の温度制御可能区分のうちの第２区分は、少なくとも前記分配チャネルおよび前記キュベットを含む、請求項２０〜２１のいずれか１項に記載の装置。
22. 流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心装置であって、前記流体求心デバイスは、回転可能なホルダ内で受容されるように適合される形を有し、前記回転可能なホルダは、回転の中心および外縁を有し、前記流体求心デバイスは、前記回転の中心と前記外縁との間で半径方向に延在し、前記流体求心デバイスの内側は、前記回転の中心に向かって位置し、前記流体求心デバイスの外側は、前記外縁に向かって位置し、前記装置は、
    少なくとも前面上に流体特徴を有する流体構成部分層であって、前記流体特徴が、
    前記流体を受容するための取り入れレセプタクルであって、前記流体構成部分層の前面上で前記流体構成部分層から外方向に延在し、前記内側の近くに位置し、かつ取り入れレセプタクル出口において終わる、取り入れレセプタクルと、
    前記流体を循環させるための流入チャネルであって、一端で前記取り入れレセプタクル出口に、および別の端でチャンバ入口に連結される、流入チャネルと、
    前記流体を受容するための前記チャンバ入口で前記流入チャネルに連結される底部充填可能チャンバであって、前記チャンバ入口が、前記底部充填可能チャンバの外側に提供される、底部充填可能チャンバと、
    保持チャンバであって、前記流体を前記保持チャンバの中に受容するための前記底部充填可能チャンバに連結される、保持チャンバと、
    前記保持チャンバのための分配出口であって、前記保持チャンバの外側に位置する、分配出口と、
    横断分配チャネルであって、前記横断分配チャネルの外側に提供される一連の少なくとも１つのキュベットを有し、前記分配出口が、前記分配チャネルの第１の横断端において、前記分配チャネルの内側で前記横断分配チャネルに連結される、横断分配チャネルと、
    前記分配チャネルの第２の横断端の廃棄チャンバと、を含む、流体構成部分層と、
    前記流体構成部分層の背部に結合され、それによって、前記流体が求心力下で通って流動する流体ネットワークを作出する、底部構成部分層と、を備える、装置。
23. 流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する検査装置であっ
    て、前記装置は、
    請求項１〜２２のいずれか１項に記載の流体求心デバイスのうちの少なくとも１つと、
    ローターアセンブリと、
    前記流体構成部分層を使用する前記流体求心デバイスのうちの前記少なくとも１つを受容するためのホルダであって、前記ローターに連結される、ホルダと、
    前記ローターアセンブリを回転させるためのモーターと、
    前記ローターアセンブリの回転の持続期間および速度のうちの少なくとも１つを制御するための、前記モーターのための速度制御装置と、
    前記マイクロ流体求心デバイスの少なくとも一部分の温度を制御するための温度状態調節サブシステムと、
    前記流体の特性を検出するための検出サブシステムと、
    ユーザコマンドを受容するため、ならびにコマンドを、前記速度制御装置、前記温度状態調節サブシステム、前記励起サブシステム、および前記検出サブシステムのうちの少なくとも１つに送るための、ユーザインターフェースと、を備える、装置。
24. 前記温度状態調節サブシステムは、前記流体求心デバイスの少なくとも２つの区域の温度を制御する、請求項２３に記載の検査装置。
25. 流体中の生体物質の成分を検査するための流体求心デバイスを使用する検査方法であって、
    請求項１〜２２のいずれか１項に記載の流体求心デバイスのうちの少なくとも１つを提供することと、
    請求項２３〜２４のいずれか１項に記載の検査装置を提供することと、
    生体物質を含む流体を提供することと、
    前記流体求心デバイスの前記取り入れレセプタクル中に前記流体を装填することと、
    前記流体求心デバイスを前記検査装置の前記ホルダ内に配置することと、
    検査手順を開始するためのユーザコマンドを提供することと、
    前記ローターアセンブリを第１の速度で回転させて、前記流体を前記取り入れレセプタクルから前記底部充填可能チャンバへと移すことと、を含む、方法。