JP2015512628A - 統合された移送モジュールを有する試験カートリッジ - Google Patents

Abstract

ある実施形態による、カートリッジ筐体および中空移送モジュールを含む、システムが、本明細書に説明される。カートリッジ筐体はさらに、少なくとも１つの試料入口と、複数の貯蔵チャンバと、複数の反応チャンバと、流体ネットワークとを含む。流体ネットワークは、少なくとも１つの試料入口、複数の貯蔵チャンバの一部、および複数の反応チャンバの一部をカートリッジ筐体の内側表面上に位置する第１の複数のポートに接続するように設計される。中空移送モジュールは、移送モジュール内の中心チャンバに通じる、移送モジュールの外側表面に沿った第２の複数のポートを含む。移送モジュールは、カートリッジ筐体内で側方に移動するように設計される。移送モジュールの側方移動は、第１の複数のポートの少なくとも一部と第２の複数のポートの少なくとも一部を整列させる。

Description

（背景）
（分野）
本発明の実施形態は、臨床診断ツールの分野に関する。

（背景）
分子試験および免疫アッセイ技法の自動化の複雑性を前提として、患者近傍試験環境において臨床的に使用可能な適正な性能を提供する、製品が欠けている。典型的分子試験は、正確な用量の試薬、試料導入、ＤＮＡまたはＲＮＡを抽出するための細胞の溶解、精製ステップ、およびその後続検出のための増幅を伴う、種々のプロセスを含む。これらのプロセスを自動化する、中央検査室ロボットプラットフォームが存在するが、短いターンアラウンドタイムを要求する多くの試験のために中央検査室は、必要とされる時間要件において結果を提供することができない。

しかしながら、臨床環境において、合理的費用で正確な信頼性のある結果を提供するシステムを実装することは困難である。種々の分子試験技法の複雑な性質を前提として、結果は、試験パラメータが慎重に制御されない場合、または環境条件が理想的ではない場合、誤差を被る。例えば、ＰＣＲ技法のための既存の器具類は、ＤＮＡの外来源によって発生される背景のため、臨床診断用途に対して高い参入障壁を被る。病原の特異的試験の場合、主要汚染源は、ピペット、チューブ、また一般的検査機器内で搬送される、以前の反応の結果である。加えて、細菌病原の検出のための分子技法の使用は、偽陰性を産生し得る。偽陰性は、例えば、ヘモグロビン、尿、または唾液等のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を阻害する薬剤の不適切な廃棄、細胞からのＤＮＡの非効率的遊離、あるいはＤＮＡまたはＲＮＡの抽出および精製における低効率から生じ得る。

分子技法が、以前の参照方法より低い濃度における非常に優れた感度レベルを有するという事実は、偽陽性を伴う誤発信を回避しながら、臨床的関連結論を得ることをより困難にしている。本問題を最小限にするために、特に、病原微生物の検出の場合、試験は、定量化能力を有していなければならない。したがって、十分なデータを総合し、信頼性のある結論にするために、ますます、多重アッセイおよび試験のアレイを行なう必要がある。実施例として、既存のＰＣＲベースの試験の主要な制限の１つは、異なる標的遺伝子の増幅を同時に行なうことができないことである。マイクロアレイ等の技法は、非常に高度の多重化能力を提供するが、その主要な制限は、結果を得る速度が遅いことであって、これは、多くの場合、患者管理に良い影響を及ぼさない。

（簡単な要約）
臨床診断プラットフォームは、種々の分析試験プロセスを統合し、誤差、コスト、および試験時間を削減することができる。

ある実施形態では、システムは、カートリッジ筐体および中空移送モジュールを含む。カートリッジ筐体はさらに、少なくとも１つの試料入口と、複数の貯蔵チャンバと、複数の反応チャンバと、流体ネットワークとを含む。流体ネットワークは、少なくとも１つの試料入口、複数の貯蔵チャンバの一部、および複数の反応チャンバの一部をカートリッジ筐体の内側表面上に位置する第１の複数のポートに接続するように設計される。中空移送モジュールは、移送モジュール内の中心チャンバに通じる、移送モジュールの外側表面に沿った第２の複数のポートを含む。移送モジュールは、カートリッジ筐体内で側方に移動するように設計される。移送モジュールの側方移動は、第１の複数のポートの少なくとも一部と第２の複数のポートの少なくとも一部を整列させる。

ある実施形態では、移送モジュールは、中心チャンバを封入する内側筐体と、内側筐体の周囲に形成される外被とを含む。外被は、外被の外側表面に沿ってパターン化されたリッジを含む。パターン化されたリッジは、移送モジュールが、パターン化されたリッジと接触する封入体内に置かれると、外被の外側表面に沿って、複数の弁領域を生成するように設計される。外被はさらに、外被および内側筐体を通して、中心チャンバ内に延在する、複数のポートを含む。複数のポートは、パターン化されたリッジによって生成される、複数の弁領域のうちの１つ以上内に位置する。中心チャンバ内に延在する対応するポートを伴う、複数の弁領域のうちの１つは、加圧が、複数のポートのうちの１つ以上を介して、中心チャンバの内外いずれかに流体の流動を発生させるように、複数の弁領域内の他の領域と別個に加圧されるように設計される。

例示的方法が、説明される。本方法は、移送モジュールを側方に平行移動させ、中心チャンバを有する移送モジュールの第１のポートを第１のチャンバのポートに整列させることを含む。本方法はさらに、試料を第１の圧力差を介して、第１のチャンバから中心チャンバ内に引き込むことを含む。試料が中心チャンバ内に来ると、本方法は、移送モジュールを側方に平行移動させ、移送モジュールの第２のポートを第２のチャンバのポートに整列させ、第２の圧力差を介して、試料を中心チャンバから第２のチャンバ内に引き込むことを含む。

別の例示的方法も、説明される。本方法は、筐体内の移送モジュールを側方に平行移動させ、移送モジュールの外側表面上の構造と、第１のチャンバと関連付けられた第１のポートおよび第２のチャンバと関連付けられた第２のポートを整列させることを含む。本方法はさらに、少なくとも、第１のポートおよび第２のポートを覆って整列された構造を介して、試料を第１のチャンバから第２のチャンバに引き込むことを含む。本方法は、移送モジュールの壁を通したポートを介して、試料を移送モジュール内に位置する第２のチャンバから第３のチャンバに引き込むことが続く。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する、付随の図面は、本発明の実施形態を図示し、説明とともに、さらに、本発明の原理を説明し、当業者が、本発明を作製および使用することを可能にする役割を果たす。

図１は、ある実施形態による、試験カートリッジシステムのグラフィカル表現を表す。 図２Ａ−２Ｄは、ある実施形態による、試験カートリッジシステムの種々の図を表す。 図２Ａ−２Ｄは、ある実施形態による、試験カートリッジシステムの種々の図を表す。 図２Ａ−２Ｄは、ある実施形態による、試験カートリッジシステムの種々の図を表す。 図２Ａ−２Ｄは、ある実施形態による、試験カートリッジシステムの種々の図を表す。 図３Ａ−３Ｄは、ある実施形態による、移送モジュールの内側筐体の種々の図を表す。 図３Ａ−３Ｄは、ある実施形態による、移送モジュールの内側筐体の種々の図を表す。 図３Ａ−３Ｄは、ある実施形態による、移送モジュールの内側筐体の種々の図を表す。 図３Ａ−３Ｄは、ある実施形態による、移送モジュールの内側筐体の種々の図を表す。 図４Ａ−４Ｃは、ある実施形態による、移送モジュールの外被の３つの図を表す。 図５Ａおよび５Ｂは、ある実施形態による、試験カートリッジシステムのグラフィカル表現を表す。 図５Ａおよび５Ｂは、ある実施形態による、試験カートリッジシステムのグラフィカル表現を表す。 図６Ａおよび６Ｂは、ある実施形態による、試験カートリッジシステムの種々の図を表す。 図７Ａ−７Ｆは、ある実施形態による、移送モジュールの種々の図を表す。 図７Ａ−７Ｆは、ある実施形態による、移送モジュールの種々の図を表す。 図７Ａ−７Ｆは、ある実施形態による、移送モジュールの種々の図を表す。 図７Ａ−７Ｆは、ある実施形態による、移送モジュールの種々の図を表す。 図７Ａ−７Ｆは、ある実施形態による、移送モジュールの種々の図を表す。 図７Ａ−７Ｆは、ある実施形態による、移送モジュールの種々の図を表す。 図８Ａおよび８Ｂは、いくつかの実施形態による、試験カートリッジシステム内のスワブを表す。 図９は、ある実施形態による、試験カートリッジシステムによって行なわれる方法を図示する、略図である。 図１０は、ある実施形態による、試験カートリッジシステムによって行なわれる方法を図示する、略図である。

本発明の実施形態が、付随の図面を参照して、説明される。

（詳細な説明）
具体的構成および配列が論じられるが、これは、例証的目的のためだけに行なわれることを理解されたい。当業者は、他の構成および配列も、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、使用されることができることを認識するであろう。本発明はまた、種々の他の用途において採用されることができることも、当業者に明白となるであろう。

本明細書では、「一実施形態」、「ある実施形態」、「ある例示的実施形態」等の言及は、説明される実施形態が、特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいが、全ての実施形態が必ずしも、特定の特徴、構造、または特性を含まなくてもよいことを示すことに留意されたい。また、そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を指しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、実施形態に関連して説明されるが、明示的に説明されるか否かにかかわらず、他の実施形態に関連して、そのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことは、当業者の知識の範囲内であることが提示される。

本明細書に説明される実施形態は、種々の分子、免疫アッセイ、または生化学試験等を行なうための試験カートリッジシステムに関する。ある実施形態では、試験カートリッジは、そのような試験を行なうために必要な構成の全てを単一の使い捨てパッケージに統合する。試験カートリッジは、試験カートリッジ内で生じる反応に関連するデータを提供する、外部測定システムによって分析されるように構成されてもよい。

一実施例では、単一試験カートリッジは、多重化免疫アッセイを所与の試料を用いて行なうように使用されてもよい。試験カートリッジは、免疫アッセイを行なうためにカートリッジ内に統合された密閉されたチャンバ内に保持される、必要バッファ、試薬、および標識の全てを含有する。

別の実施例では、単一試験カートリッジは、ＰＣＲを行なうために使用されてもよい。ＤＮＡおよび／またはＲＮＡは、試験カートリッジ内に組み込まれた膜を介して、試料（溶解物）の残部から精製されてもよい。試料は、膜を通して抽出されてもよい一方、別個に貯蔵された溶出液体は、ＤＮＡおよび／またはＲＮＡを除去し、別のチャンバに運び、温度循環プロセスを開始してもよい。

前述のもの等の任意の試験は、いくつかの形態の液体移送が生じることを要求する。ある実施形態では、試験カートリッジは、カートリッジ筐体の側面に沿って、ポートを整列させるための複数のポートを含む、可動中空移送モジュールを含む。液体は、圧力差をシステムに印加することによって、中空移送モジュールの内外いずれかに、カートリッジ筐体の他の種々のチャンバ間で移送されてもよい。一実施例では、外部アクチュエータが、圧力差を印加するために利用される。

分子診断器具類の主要な制限の１つは、交互汚染、同伴飛沫汚染等の汚染と関連付けられた問題である。本明細書に説明される実施形態は、設計によって、実質的に、器具への試料の汚染を排除する。

一実施形態では、試験カートリッジは、製造プロセスの際に密閉された内蔵液体をもたらす。試薬または試料は、環境または器具の任意の部品と接触しない。試験カートリッジの本特徴はまた、多くの検査室および病院にとって、その使用後、製品を安全に廃棄するためにも重要である。

試験カートリッジシステムの構成要素に関するさらなる詳細は、図を参照して本明細書に説明される。各物理的構成要素の例証は、限定を意味するものではなく、当業者は、説明本明細書の説明を前提として、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、構成要素のいずれかを再配列または別様に改変する方法を認識するであろうことを理解されたい。

第１の試験カートリッジ実施形態
図１−４は、ある実施形態による、種々の図および試験カートリッジシステムの構成要素を図示する。図１は、カートリッジ筐体１０２と、移送モジュール１０４とを含む、試験カートリッジシステム１００を図示する。他の構成要素も同様に、分析器モジュールあるいはポンプまたはヒータ等の種々の能動的構成要素等、試験カートリッジシステム１００内への含有のためにも検討され得る。

移送モジュール１０４は、内側筐体１１０と、外被１０８と、蓋１０６とを含む。外被１０８は、ある実施形態によると、内側筐体１１０の周囲に嵌合するように設計される。一実施例では、内側筐体１１０は、金属またはプラスチック等の硬質材料から作製される一方、外被１０８は、ゴムまたは軟質プラスチック等の柔軟材料から作製される。別の実施例では、外被１０８および内側筐体１１０は両方とも、同一の材料または異なる材料であり得る、軟質柔軟材料から作製される。別の実施例では、外被１０８および内側筐体１１０は両方とも、重ね射出プロセスを介して作製される。蓋１０６は、移送モジュール１０４の端部を密閉し、漏出を防止するように設計される。移送モジュール１０４の構成要素に関するさらなる詳細は、図３および４を参照して後述される。

移送モジュール１０４は、チャンバ格納部部分１２０を介して、カートリッジ筐体１０２内に挿入されるように設計される。一実施形態では、移送モジュール１０４は、外部アクチュエータ（図示せず）に接続するように構成される。外部アクチュエータは、カートリッジ筐体１０２内で移送モジュール１０４を側方に移動させ、移送モジュール１０４上のポートをカートリッジ筐体１０２上のポートに整列させてもよい。別の実施形態では、移送モジュール１０４は、ユーザによって、外部スライダの動作を介して、カートリッジ筐体１０２内を移動するように構成される。

カートリッジ筐体１０２は、種々の流体チャネルと、チャンバと、リザーバとを含む。例えば、カートリッジ筐体１０２は、アッセイまたはＰＣＲプロトコルの際に使用されるべき種々のバッファまたは他の試薬を含有し得る、複数の貯蔵チャンバ１１６を含んでもよい。貯蔵チャンバ１１６は、エンドユーザが、試験カートリッジシステム１００を分析器内に設置する前に、貯蔵チャンバ１１６を充填する必要がないように、種々の液体で予充填されてもよい。カートリッジ筐体１０２はさらに、カートリッジ筐体１０２の側面に沿って流体チャネルに接続された１つ以上の処理チャンバ１２４Ａ−Ｃを含んでもよい。処理チャンバ１２４Ａ−Ｃは、種々の処理および／または廃棄物用途のために使用されてもよい。一実施例では、チャンバ１２４Ａは、廃棄物チャンバであって、チャンバ１２４Ｂは、ＰＣＲプロトコルのための溶出チャンバであって、チャンバ１２４Ｃは、スワブ溶出チャンバである。ある実施形態では、カートリッジ筐体１０２は、試験カートリッジシステム１００のより容易な取扱を提供するためのグリップ構造１１７を含む。

試料は、ある実施形態によると、試料ポート１１４を介して、カートリッジ筐体１０２内に導入される。一実施例では、試料ポート１１４は、一般的医療スワブの長さを完全に受容するように定寸される。したがって、ユーザは、区切れ点までまたは完全にのいずれかにおいて、スワブを試料ポート１１４内に設置し、続いて、ポートをポート蓋１１２で密閉してもよい。別の実施例では、試料ポート１１４は、固体、半固体、または液体試料を受容する。ある実施形態では、カートリッジ筐体１０２は、試料を導入するための２つ以上の入口を含む。

カートリッジ筐体１０２は、フィルタ、ゲル、膜等、試験を行なうための１つ以上の有用構造を組み込んでもよい。例えば、カートリッジ筐体１０２は、空洞１２２内に格納された膜を含んでもよい。一実施形態では、膜は、カートリッジ筐体１０２の外側に沿って、流体チャネルと連結される。別の実施形態では、膜は、処理チャンバ１２４Ａ−Ｃのうちの任意の１つ内に配置されてもよい。

カートリッジ筐体１０２の周囲の種々のチャンバおよびチャネルは、カバー１１８、１２６、および１２８の使用を介して密閉されてもよい。カバーは、流体をカートリッジ筐体１０２内に密閉可能なフィルムであってもよい。別の実施例では、カバーは、プラスチックシートまたは密閉する任意の他の手段であってもよい。ある実施例では、カバーのうちの１つ以上は、透明である。

統合された試験カートリッジシステム１００は、ユーザが、試料を、例えば、試料ポート１１４内に設置し、次いで、試験カートリッジシステム１００を分析器内に設置することを可能にする。実施形態では、例えば、再懸濁液溶解、精製、混合、加熱、結合、標識化、および／または検出を含む、行なわれるべき反応ステップは全て、エンドユーザの介入のいかなる必要性も伴わずに、分析器との相互作用を介して、試験カートリッジシステム１００内で行なわれることができる。加えて、液体の全ては、試験カートリッジシステム１００内で密閉されたままであるため、試験完了後、試験カートリッジシステム１００は、分析器から除去され、分析器の汚染を伴わずに、安全に廃棄され得る。

図２Ａ−Ｄは、実施形態による、カートリッジ筐体１０２の種々の図を図示する。各図の説明は、カートリッジ筐体１０２上に存在し得る、特徴を説明するために記載されるが、特徴の設置または寸法特性に関する限定となるべきではない。

図２Ａは、カートリッジ筐体１０２の側面図の実施例を提供する。したがって、図は、カートリッジ筐体１０２内に延在する、流体ネットワークおよび一連のポートによって接続される、複数のチャンバを図示する。これらの群はそれぞれ、以下により詳細に論じられる。

複数の処理チャンバは、廃棄物チャンバ２１８と、溶出チャンバ２２０と、スワブ溶出チャンバ２０６とを含んでもよい。本明細書の説明を前提として、当業者によって想定されるであろう他のタイプのチャンバもまた、含まれてもよい。さらに、各チャンバの目的は、本明細書に規定された名称と異なってもよい。

複数の反応チャンバ２１６もまた、示される。そのようなチャンバは、例えば、遠心分離チューブと同様に成形されてもよい。一実施形態では、液体は、反応チャンバ２１６内に引き込まれ、各反応チャンバ内に予装填された試薬と混合してもよい。例えば、各反応チャンバは、異なるＤＮＡプローブまたはリアルタイムＰＣＲマスタ混合物で装填されてもよく、液体は、各反応チャンバ内に引き込まれ、各チャンバ内に固有の混合物を生成してもよい。試薬は、装填される前に凍結乾燥されてもよく、または反応チャンバ２１６内に凍結乾燥されてもよい。別の実施形態では、反応チャンバ２１６はまた、試料検出のために使用される。したがって、一実施形態では、反応チャンバ２１６はまた、検出チャンバと見なされてもよい。検出は、外部光学源と、試験カートリッジシステム１００が設置される、分析器に連結された光検出器を使用して、生じてもよい。したがって、反応チャンバ２１６の任意の壁またはカバーは、光学検出を可能にするために透明であってもよい。一実施例では、光検出器は、１つ以上の波長において、反応チャンバ内の液体を通しての吸収率を測定する。別の実施例では、光検出器は反応チャンバ内の蛍光化合物から発生される蛍光信号を測定する。ある実施形態では、蛍光測定は、反応チャンバ２１６の真下から行なわれる。反応チャンバ２１６は、他の検出手段、例えば、電気化学、電気機械的、表面プラズモン共鳴等のために適合されてもよい。

一式のより小型のチャネル拡張部２１４が、ある実施形態によると、反応チャンバ２１６の上流に観察される。チャネル拡張部２１４は、液体感知面積として作用してもよい。したがって、チャネル拡張部２１４は、外部光学プローブと併用され、流体がチャネル拡張部２１４内に存在するかどうか判定してもよい。本判定は、試験カートリッジシステム１００の他の機能を起動させるために使用されてもよい。別の実施形態では、チャネル拡張部２１４は、パターン化された抵抗センサ等の統合されたセンサを含み、流体の存在または流速を示してもよい。

種々の流体チャネルは、チャンバのそれぞれまたはカートリッジ筐体１０２内の他の要素に接続する。各チャネルはまた、移送モジュール１０４上のポートまたは弁領域と接合するであろう、ポートで終端するように設計される。ある実施形態では、カートリッジ筐体１０２は、液体ポート２１０列および通気／吸引ポート２１２列等の２つの主要ポート列を含む。液体ポート２１０は、流体が、図２Ａに描写されるチャンバのいずれかに流動するか、またはフィルタ２２２を通して流動することを可能にする。液体ポート２１０は、液体がカートリッジ筐体１０２から移送モジュール１０４内に引き込まれるための入口ポート、または液体が移送モジュール１０４からカートリッジ筐体１０２の流体ネットワークに放出されるための出口ポートのいずれとして作用してもよい。通気／吸引ポート２１２は、液体がその対応するチャンバ内に引き込まれ得るように、特定の流体チャネルを大気に開放するために使用されてもよい。例えば、真空圧力が、通気／吸引ポート２１２列の左端に図示されるポートに印加されてもよく、これは、液体が、液体ポート２１０列の左から２番目のポートを介して、廃棄物チャンバ２１８内に流入することを可能にするであろう。別の実施例では、通気／吸引ポート２１２列の左から２番目のポートから印加される真空圧力は、液体を左から３番目の液体ポートから溶出チャンバ２２０内に引き込むであろう。別の実施形態では、通気／吸引ポート２１２が、大気に開放されてもよい。

他の処理ポート２０４は、カートリッジ筐体１０２の別の区画に通じることが観察され得る。処理ポート２０４は、内側処理チャンバ内外に通じてもよい。例えば、内側処理チャンバは、試料内の任意の細胞を溶解するためのビーズ撹拌器チャンバであってもよい。別の実施例では、試料含有固体、半固体、または液体材料は、第２の試料入口を介して、直接、内側処理チャンバ内に配置されてもよい。材料は、内側処理チャンバによって、均質化または溶解されてもよく、得られた液体試料は、内側処理チャンバの内側ポート（図示せず）を介して、内側処理チャンバから移送モジュール１０４に引き込まれてもよい。

ポートは、カートリッジ筐体１０２の厚さを通して延在する、小孔であってもよい。ある実施形態では、液体ポート２１０はそれぞれ、種々の液体ポート２１０間で側方に移動され得る、移送モジュール１０４上に位置する別のポートに整列するように設計される。ある実施形態では、通気／吸引ポート２１２はそれぞれ、ポートが、大気に通気されるか、または加圧されるかのいずれを可能にする、移送モジュール１０４の周囲の領域に整列するように設計される。種々のポートは、疎水性材料を含んでもよく、または任意の印加される圧力の不在下、ポートを通した漏出を防止するような特異的幾何学形状を有してもよい。

フィルタ２２２は、図示されるように、流体ネットワーク内に統合されてもよい。したがって、液体は、圧力差のため、フィルタ２２２を通して通過する。フィルタ２２２は、例えば、核酸配列を捕捉するために使用される、ケイ酸マトリクスを含んでもよい。別の実施例では、フィルタ２２２は、全血試料から血漿を抽出するための膜であってもよい。逆浸透フィルタ等、他のフィルタタイプも同様に、想定され得る。別の実施例では、フィルタ２２２は、例えば、タンパク質精製プロトコルを行なうための親和性クロマトグラフィカラムに好適な材料を含んでもよい。

図２Ｂは、カートリッジ筐体１０２の別の例示的実施形態を図示する。本実施形態は、廃棄物チャンバ２１８と、溶出チャンバ２２０と、スワブ溶出チャンバ２０６とを含む、図２Ａに図示される例示的カートリッジ筐体と同一の特徴の多くを含む。しかしながら、液体ポート２１０に接続された流体ネットワークは、ここでは、反応チャンバ２２４と、チャンバ２２５と、複数の検出チャンバ２２６ａ−ｅとを含む。一実施例では、単一流体経路が、反応チャンバ２２４、チャンバ２２５、および検出チャンバ２２６ａ−ｅのそれぞれにともに接続する。別の実施例では、流体経路は、廃棄物チャンバ２１８で終端する。一連のチャネル拡張部２１４も同様に、図示され、図２Ａに前述の実施形態におけるものと同一の目的を果たしてもよい。本実施形態に説明されるチャンバの配列は、免疫アッセイまたは他のタイプの結合親和性アッセイのために有用であり得る。

反応チャンバ２２４は、検出チャンバ２２６ａ−ｅに通過する前に、試料と混合されるべき試薬を含有してもよい。試薬は、最初に、凍結乾燥され、設置されてもよく、または反応チャンバ２２４内に凍結乾燥され、液体試料との接触に応じて、再水和されてもよい。チャンバ２２５は、新しい一式の凍結乾燥された試薬を含有してもよく、ＰＣＲプロトコルの際、核酸配列のさらなる増幅を行なうために利用されてもよい。別の実施例では、チャンバ２２５は、試料と混合されるべきさらなる試薬を含有してもよい。代替として、チャンバ２２５は、検出チャンバ２２６ａ−ｅに通過する前に、試料からある化合物を分離するためのフィルタまたは捕捉プローブを含有してもよい。

検出チャンバ２２６ａ−ｅは、図２Ａに前述のように、反応チャンバ２１６と同様に、光学照合を可能にするように構成される。一実施例では、各検出チャンバ２２６ａ−ｅは、種々の結合親和性アッセイを行なうための固定化されたプローブを含有する。検出チャンバ２２６ａ−ｅの少なくとも１つの壁は、蛍光測定のために、可視光に透明であるように作製される。ある実施例では、蛍光測定は、検出チャンバ２２６ａ−ｅの真下から行なわれる。

図２Ｃは、ある実施形態による、カートリッジ筐体１０２の上面図を図示する。複数の貯蔵チャンバ２３０Ａ−Ｅが、観察され、図１に前述のような貯蔵チャンバ１１６に類似してもよい。試料入口窓２３２もまた、ある実施形態によると、カートリッジ筐体１０２の上部に配置される。試料入口窓２３２は、試料を内側処理チャンバ内に設置するために使用されてもよい。例えば、固体試料は、試験が開始し得る前に、均質化される必要があり得る。これらの固体試料は、試料入口窓２３２内に設置され、直接、内側処理チャンバ内に流入してもよい。

入口ポート２２８列は、ある実施形態によると、各ポートが、一意の貯蔵チャンバ内にあるように提供される。種々の貯蔵チャンバ２３０Ａ−Ｅ内に貯蔵された溶液は、試験手技の間の適切な時間に、対応する入口ポートを通して、移送モジュール１０４内に引き込まれてもよい。したがって、移送モジュール１０４はまた、入口ポート２２８のそれぞれと整列し得る、移送モジュール１０４の上部に位置する、別のポートを有する。ある実施例では、移送モジュール１０４の側方移動は、入口ポート２２８のどのポートが、移送モジュール１０４の上部ポートに整列されるかを変更させる。別の実施例では、入口ポート２２８は、移送モジュール１０４に到達する前に、直接、カートリッジ筐体１０２内の流体ネットワークに通じてもよい。

貯蔵チャンバ２３０Ａ−Ｅのうちの少なくとも１つは、試料ポート１１４を介して、カートリッジ筐体１０２内に設置された試料を受容するように構成されてもよい。例えば、貯蔵チャンバ２３０Ｂは、試料用綿スワブを受容するように定寸されてもよい。別の実施例では、貯蔵チャンバ２３０Ｂは、試料が導入されると、試料を懸濁させるための溶液を含有する。

図２Ｄは、カートリッジ筐体１０２の別の側面（側面図２Ａに図示される側面と反対）の図を図示する。加えて、カートリッジ筐体１０２は、ある実施形態によると、加圧ポート２３６と、通気ポート２３４とを含む。加圧ポート２３６は、外部圧力源、例えば、真空ポンプ、注射器ポンプ、圧力ポンプ等に接続されてもよい。一実施例では、外部圧力源は、その中に試験カートリッジシステム１００が設置される、分析器と統合される。加圧ポート２３６を介して、システムに印加される圧力差は、カートリッジ筐体１０２および移送モジュール１０４内の種々の領域全体を通して、液体を移送するために使用されてもよい。通気ポート２３４は、ある実施形態によると、大気に開放されるように構成されてもよい。したがって、通気／吸引ポート２１２は、同様に、通気ポート２３４に連結される、移送モジュール１０４の周囲の領域に通じてもよい。別の実施例では、加圧源は、加圧ポート２３６に接続され、液体を通気／吸引ポート２１２を通して引き込む。任意の数のポートが、カートリッジ筐体１０２および移送モジュール１０４内ならびにその周囲の種々の領域を加圧するために含まれてもよい。

一実施形態では、カートリッジ筐体１０２は、試験カートリッジシステム１００を自動化された分析器内に中心付けるように構成される、構造を提供する。例えば、複数のオリフィス２３５ａ−ｂが、カートリッジ筐体１０２上に存在し、分析器上の対応するピンと連結し、外部精密位置決めシステムに対して試験カートリッジシステム１００を中心付けるのを補助してもよい。長円の突出部も同様に、中心試験カートリッジシステム１００を自動化された分析器内に中心付けるために使用されてもよい。図２Ｄにおけるカートリッジ筐体１０２の下側には、光学アクセス面積２４０が、ある実施形態によると、反応チャンバ２１６の下方に配置される。光学アクセス面積２４０は、実質的に、光学検出プロセスの際に使用される全波長に透明であるように構成される。一実施例では、各個々の反応チャンバは、その独自の光学アクセス面積を有する。別の実施例では、単一光学アクセス面積が、複数の反応チャンバ２１６にわたって伸展する。

フィルムまたは複数のフィルムが、一連の反応チャンバ２１６を覆って設置されてもよい。フィルムは、依然として、適正な密閉を提供する一方、また、外部源を介して、反応チャンバ２１６内の内容物のより容易な加熱および／または冷却を可能にするために十分に薄くてもよい。例えば、フィルムは、熱電デバイス、抵抗ヒータ、および強制空気のうちの任意の１つまたはそれらの組み合わせによって熱的に制御される、表面と接触してもよい。

図３Ａ−Ｄは、ある実施形態による、移送モジュール１０４の内側筐体１１０の周囲および内側の両方の種々の図を図示する。図３Ａは、ある実施形態による、内側筐体１１０の斜視図を描写する。内側筐体１１０は、剛性材料であり得る、ケース３０２から形成される。例えば、ケース３０２は、硬質プラスチックまたは金属材料であってもよい。別の実施例では、ケース３０２は、可撓性プラスチック材料であってもよい。

内側筐体１１０は、ケース３０２の厚さを通して延在する、１つ以上のポートを含む。ポートは、一次入口ポート３０６と、移送圧力ポート３０８とを含んでもよい。ある実施形態では、一次入口ポート３０６は、図２Ｃに描写されるように、入口ポート２２８の種々の１つと整列する。

ある実施形態では、トラック３０４は、弁外被１０８を内側筐体１１０の周囲の定位置に保持するために使用される。弁外被１０８は、図４Ａ−Ｃにおいて、別個に説明される。ケース３０２はまた、移送モジュール１０４をアクチュエータに接続するための連結領域３１０を含んでもよい。アクチュエータは、電動式であって、移送モジュール１０４に力を印加し、移動を生じさせてもよい。別の実施形態では、連結領域３１０は、ユーザが、力を構造に印加し、その結果、移送モジュール１０４を移動させることを可能にする、任意の様式の構造に接続されてもよい。

図３Ｂは、内側筐体１１０の側面図を図示する。示される図は、図３Ａの外方に向いた側面である。類似トラック３０４は、内側筐体１１０の本側面上にも同様に図示される。別の実施形態では、内側筐体１１０のみ、単一トラック構造を含む。また、図示されるのは、一次出口ポート３１２である。ある実施形態では、一次出口ポート３１２は、図２Ａに描写されるように、液体ポート２１０の種々の１つと整列する。内側筐体１１０は、ケース３０２の表面の周囲に任意の数のポートを含んでもよく、ここに示される例証はポートのその設置および数における限定であることを意図するものではないことを理解されたい。

図３Ｃは、ある実施形態による、内側筐体１１０の内部の断面図を図示する。ケース３０２は、移送チャンバ３１６を封入する。また、含まれるのは、流体または任意の他の試料タイプを移送チャンバ３１６内に密閉するためのチャンバカバー３１８である。

一次出口ポート３１２は、移送チャンバ３１６内の最下点またはその近傍に図示される。設置は、移送チャンバ３１６内の任意の液体が、一次出口ポート３１２を通して適正に排出することを可能にする。さらに、適正な排出を促進するために、移送チャンバ３１６の内側壁は、ある実施形態によると、下向きに傾斜される。一実施例では、移送チャンバ３１６の１つ以上の壁が、傾斜される。一実施例では、楔３２０が、移送チャンバ３１６内に配置され、傾斜された表面を提供する。

ある実施形態では、移送チャンバ３１６は、撹拌要素３２４を含有する。例えば、撹拌要素３２４は、磁気撹拌棒であってもよい。撹拌要素３２４は、移送チャンバ３１６の内容物を効果的に混合するために使用されてもよい。一実施例では、撹拌要素３２４は、外部磁場を介して励起される。ある実施形態では、カートリッジ筐体１０２は、移送モジュール１０４の移動経路に沿って配置される、１つ以上の磁石を含む。磁石の存在は、磁力を撹拌要素３２４に誘発し、それを移送チャンバ３１６内を移動させ得る。別の実施例では、撹拌要素３２４は、撹拌要素３２４を移動させるように構成されるアクチュエータに物理的に連結される。

図３Ｄは、ある実施形態による、蓋１０６の斜視図を図示する。蓋１０６は、チャンバカバー３１８ならびにチャンバカバー３１８に連結された楔３２０の両方を含んでもよい。楔３２０とチャンバカバー３１８の統合は、より容易な製造プロセスを可能にする。

図３Ａに戻ると、内側筐体１１０の周囲に配置される種々のポートは、カートリッジ筐体１０２の種々のチャンバと移送チャンバ３１６との間で液体を移送するために利用されてもよい。ある例示的プロセスでは、移送モジュール１０４は、側方に移動され、一次入口ポート３０６とカートリッジ筐体１０２の複数の入口ポート２２８のうちの１つを整列させる。整列されると、真空圧力が、移送圧力ポート３０８を介して印加されてもよく、これは、液体をカートリッジ筐体１０２の貯蔵チャンバから移送モジュール１０４の移送チャンバ３１６内に引き込むであろう。移送モジュール１０４のさらなる側方移動は、一次入口ポート３０６とカートリッジ筐体１０２の複数の入口ポート２２８の異なる１つを整列させる。第２の印加される真空圧力は、液体をカートリッジ筐体１０２の別の貯蔵チャンバから移送チャンバ３１６内に引き込む。移送チャンバ３１６内の２つの液体はさらに、所望に応じて、撹拌要素３２４を用いて混合されてもよい。移送モジュール１０４の第３の側方移動は、一次出口ポート３１２とカートリッジ筐体１０２の液体ポート２１０のうちの１つを整列させる。移送圧力ポート３０８に印加される正圧は、液体を移送チャンバ３１６から、一次出口ポート３１２を通して、整列された液体出口ポートを介して、カートリッジ筐体１０２の流体ネットワーク内に放出させる。より多くの液体引き込みおよび放出手技が、行なわれてもよく、液体はまた、一次出口ポート３１２を介して、移送チャンバ３１６内に引き込まれてもよいことを理解されたい。

特定の流体チャネルに沿った流体流動を制御し、かつ移送モジュール１０４の外側の周囲のどの領域が加圧されるかを制御するために、弁システムが、内側筐体１１０の周囲に実装される。図４Ａ−Ｃは、内側筐体１１０の周囲に配置される、弁外被１０８の種々の図を図示する。

図４Ａは、ある実施形態による、弁外被１０８の斜視図を図示する。弁外被１０８は、内側筐体１１０の周囲に嵌合する、柔軟なケーシング４０２を含む。柔軟なケーシング４０２は、ゴム等の可撓性材料であってもよい。ある実施形態では、柔軟なケーシング４０２の外側表面は、柔軟なケーシング４０２の厚さを通して延在し、内側筐体１１０上のポートと整列する、ポートを含む。例えば、第１のポート４１０は、一次出口ポート３１２と整列してもよい一方、第２のポート４１２は、一次入口ポート３０６と整列してもよい。

柔軟なケーシング４０２の外側表面はまた、ある実施形態によると、種々のパターン化されたリッジおよび形状を含んでもよい。例えば、弁外被１０８の側面に沿ったトロイドリッジ４０４が、複数の通気／吸引ポート２１２の種々の１つと整列されてもよい。付加的トロイド構造４１４が、弁外被１０８の上部に沿って観察される。固体トロイド構造４１４は、複数の入口ポート２２８の種々の１つを覆って整列し、各ポートが、望ましくなく加圧されないように防止してもよい。固体トロイド構造４１４は、貯蔵チャンバ２３０ａ−ｅ内の長期液体貯蔵のために好ましい。中空トロイド形状は、移送モジュール１０４がカートリッジ筐体１０２内で移動するにつれて、摩擦を低減させるという利点を提供する。

他のパターン化されたリッジも同様に、存在してもよい。例えば、扇形リッジ４０６が、弁外被１０８の長さに沿って延在し、第１のポート４１０と整列されない、複数の液体ポート２１０のいずれかを密閉してもよい。別の実施例では、直線リッジ４０８は、カートリッジ筐体１０２の内側表面にかかる均質圧力を確実にする。

種々のリッジパターンは、カートリッジ筐体１０２の内側壁に圧接するように設計される。これは、相互から密閉される、移送モジュール１０４の外側表面の周囲の複数の領域を生成する。したがってある領域における、印加される圧力差は、他の領域内の圧力に影響を及ぼさないであろう。本例示的設計は、図４Ｂにより明確に観察され得る。

図４Ｂは、ある実施形態による、移送チャンバ１０２内の移送モジュール１０４の断面を図示する。移送モジュール１０４の内側筐体３０２および弁外被１０８ならびに弁外被１０８からの突出部４１６が、示される。突出部４１６は、図４Ａを参照して前述のように、リッジおよびトロイド形状に類似してもよい。突出部４１６は、ある実施形態によると、カートリッジ筐体１０２の内側壁に圧接し、領域４１８Ａ−Ｃ等、複数の弁領域を生成得る。例えば、領域４１８Ｂは、突出部４１６のため、領域４１８Ａおよび４１８Ｃから分離され、したがって、領域４１８Ａおよび４１８Ｃと別個に加圧され得る。

一実施例では、領域４１８Ｂは、カートリッジ筐体１０２の側面上の加圧ポート２３６（図２Ｄ）と関連付けられる。加圧ポート２３６（図２Ｄ）を介して印加される圧力差もまた、突出部４１６によって分離される周囲領域を加圧せずに、領域４１８Ｂを加圧するであろう。

断面図はまた、移送モジュール１０４の第１のポート４１０が、どのようにカートリッジ筐体１０２の液体ポート２１０のうちの１つと整列し得るかを図示する。突出部４１６は、ポート４１０を囲繞し、流体の漏出またはポート領域の望ましくない加圧を防止してもよい。

図４Ｃは、ある実施形態による、弁外被１０８の側面図を図示する。描写される側面図は、図４Ａの外方を向いた側面である。弁外被１０８はさらに、ある実施形態によると、内側筐体１１０の移送圧力ポート３０８と整列され得る、圧力ポート４２０を含む。圧力ポート４２０は、直線リッジ４２８および蛇行リッジ４２２等の種々のリッジによって画定される、加圧領域４２４内に配置される。リッジのパターンおよび／または形状は、示されるものに限定されない。別の領域４２６も、ある実施形態によると、蛇行リッジ４２２の他の側面上に存在する。図４Ｃを参照して説明される領域は、図４Ｂを参照して前述の領域に類似すると見なされ得る。

加圧領域４２４は、ある実施形態によると、カートリッジ筐体１０２のポートと関連付けられる。例えば、移送モジュール１０４が、カートリッジ筐体１０２内に位置するとき、加圧ポート２３６は、加圧領域４２４内に位置し得る。一実施例では、加圧ポートは、蛇行リッジ４２２の中央の水平部部分の下方に位置する。移送モジュール１０４が、カートリッジ筐体１０２内を平行移動するにつれて、加圧領域４２４は、一実施例によると、加圧ポート２３６と関連付けられたままである。別の実施例では、移送モジュール１０４の平行移動は、蛇行リッジ４２２と関連付けられた蛇行形状のため、通気ポート２３４を加圧領域４２４内に、および加圧ポート２３６を領域４２６内に整列させ得る。加圧領域４２４内に整列されたポートを介して印加された圧力差もまた、圧力ポート４２０を介して移送チャンバ３１６内に同一の圧力差を印加するであろう。別の実施例では、移送モジュール１０４の平行移動は、加圧ポート２３６と弁外被１０８の外側表面の周囲の種々の領域を整列させる。

領域４２６もまた、ある実施形態によると、カートリッジ筐体１０２のポートと関連付けられる。例えば、通気ポート２３４は、蛇行リッジ４２２の中央の水平部部分の直上等、領域４２６内に位置してもよい。本実施例では、領域４２６は、大気圧に開放される。代替として、加圧ポート２３６は、領域４２６内、例えば、蛇行リッジ４２２の屈曲間に位置してもよい。真空圧力は、加圧ポート２３６に印加されてもよく、これは、同様に、領域４２６を加圧する。

領域４２６は、ある実施形態によると、弁外被１０８の他の側面（図４Ａに描写される側面）に巻着してもよい。したがって、トロイドリッジ４０４ならびにトロイド構造４１４を囲繞する領域は全て、領域４２６と同一の領域と見なされ得る。例示的実施形態では、移送モジュール１０４が、離散ステップ間において、カートリッジ筐体１０２内を移動するにつれて、トロイドリッジ４０４は、ある実施形態によると、通気／吸引ポート２１２のうちの１つを残して全部を被覆する。トロイドリッジ４０４によって被覆されない１つの通気／吸引ポートは、次いで、大気圧または領域４２６に印加された圧力差のいずれかに曝される。

第２の試験カートリッジ実施形態
図５−８は、別の実施形態による、試験カートリッジシステムの種々の図および構成要素を図示する。図５Ａ−５Ｂは、カートリッジ筐体５０２と、移送モジュール５０４とを含む、試験カートリッジシステム５００の分解表現の図を図示する。移送モジュール５０４は、実質的に、第１の試験カートリッジ実施形態の移送モジュール１０４とシステム内に同一の機能を有する。移送モジュール５０４、１０４は両方とも、いくつかの実施形態によると、システム内で側方に移動し、移送モジュールの外部上のポートと筐体５０２、１０２の側面上のポートを整列させる。さらに、移送モジュール５０４は、外被５０８によって囲繞され、蓋５０６によって冠着された内部チャンバを有する、内側筐体５１０を伴う、移送モジュール１０４と類似構造を有する。移送モジュール５０４のさらなる詳細は、図７Ａ−Ｄを参照して後述される。

筐体５０２は、いくつかの実施形態によると、筐体１０２と同一の特徴の多くを含む。例えば、筐体５０２は、複数の処理チャンバ５２４ａ−ｂと、移送モジュール５０４を受容するためのチャンバ格納部部分５２０と、ポート蓋５１２を伴う試料ポート５１４とを含む。一実施例では、チャンバ５２４ａは、廃棄物チャンバであって、チャンバ５２４ｂは、スワブ受けチャンバである。試料ポート５１４は、一実施形態によると、医療用スワブの長さを受容するように定寸され得る、チャンバ５２４ｂに通じる。筐体５０２はまた、ある実施形態によると、筐体５０２の周囲の種々のチャンバおよびチャネルを密閉するための種々のカバー５１８、５２６、５２７、および５２８を含む。一実施例では、カバー５２６および５１８はそれぞれ、実質的に、筐体５０２と同一の材料から作製される。ある実施形態では、カバー５２６、５２８、および５１８の任意の１つは、実質的に、透明である。カバー５２７は、高熱伝導性、例えば、アルミニウム箔を伴う材料であって、筐体５０２内の試料へのより効率的熱伝達を可能にしてもよい。開口部５１３が、熱が、カバー５２７から、開口部５１３を介して、筐体５０２の内側処理チャンバに、より効率的に伝導され得るように、カバー５２６内に切り込まれてもよい。内側処理チャンバはまた、カバー５３２を伴う、その独自の入口を有してもよい。ある実施形態では、筐体５０２は、筐体５０２内に設置されるべき種々のタイプフィルタを受容するための上部開口部５２２を含む。一実施例では、膜またはシリカビーズ等の固相抽出材料が、上部開口部５２２を回して、筐体５０２のチャンバ内に設置されてもよい。複数の開口部が、いくつかの実施形態によると、カバー５２６および５２７の両方に観察される。カバー５２６の開口部は、筐体５０２の種々の小チャンバを覆って整列し、例えば、小チャンバ内に設置されるべき乾燥試薬のためのより多くの空間を可能にしてもよい。別の実施例では、カバー５２７の開口部は、筐体５０２のチャネルの感知面積に光学アクセスを提供してもよい。

筐体５０２はまた、ある実施形態によると、内側処理チャンバ内への開口部５１５を含む。固体、半固体、または液体試料等の任意のタイプの試料が、開口部５１５を介して、内側処理チャンバ内に設置されてもよい。開口部５１５は、内側処理チャンバ内に設置された試料からのいかなる漏出も防止するために、カバー５３２によって冠着されてもよい。内側処理チャンバは、例えば、細胞を溶解するため、または試料を均質化するためのビーズ撹拌器チャンバであってもよい。筐体５０２は、種々のサイズのビーズ撹拌器モジュールを組み込むように定寸されてもよい。ある実施形態では、筐体５０２内のビーズ撹拌器モジュールは、１０〜５０００マイクロリットルの範囲の液体体積を受け入れる。別の実施形態では、ビーズ撹拌器モジュールの受入体積は、１００〜１０００マイクロリットルの範囲である。

図６Ａおよび６Ｂは、いくつかの実施形態による、筐体５０２の側面図をより詳細に図示する。図６Ａは、筐体５０２の側面上の種々の貯蔵チャンバを図示する。筐体５０２は、ある実施形態によると、７つの貯蔵リザーバ６３０ａ−ｇを含む。他の数の貯蔵リザーバもまた、可能性として考えられる。また、種々の貯蔵リザーバ６３０ａ−ｇの図示される形状およびサイズは、限定を意図するものではなく、事実上、任意の形状およびサイズを含むように改変され得ることを理解されたい。種々の貯蔵リザーバ６３０ａ−ｇはそれぞれ、リザーバ内への２つの開口部を含んでもよい。第１の開口部は、リザーバ内外いずれかに流体を移送するために、流体チャネルに連結され得る一方、第２の開口部は、大気圧へのリザーバの通気を可能にし得る。リザーバを通気する能力は、流体がそこから引き込まれるとき、より効率的にリザーバを空にすることを可能にし得る。さらに、空気が、通気開口部から逃散する能力を有する場合に、流体がその中に移動されるとき、空気が、リザーバ内に捕捉され得ない。

また、図示されるのは、２つのチャンバ、すなわち、第１のバッファチャンバ６４２および第２のバッファチャンバ６４３である。各バッファチャンバは、ある実施形態によると、液体が、試験カートリッジシステムの流体基礎構造から流出しないように防止するために役立つように使用されてもよい。例えば、第１のバッファチャンバ６４２は、システムを通気させるために使用されるチャネルから偶発的に流れ出たいかなる「溢流」液体も保持するように設計されてもよい。通気チャネルはまた、液体感知面積を含んでもよい。液体が液体感知面積を横断する場合、センサが、通気ポートから逃散し得る前に、液体を停止させるために、流体を流動させるいかなる印加される力も遮断するように設計されてもよい。同様に、第２のバッファチャンバ６４３は、システムに圧力を印加するために使用されるチャネルから偶発的に流れ出たいかなる「溢流」液体も保持するように設計されてもよい。いくつかの実施形態では、印加される圧力は、試験カートリッジシステム５００の種々のチャネルおよびチャンバを通して液体を吸引するための真空圧力である。圧力チャネルはまた、通気チャネルにおいて前述されたセンサと同様の方法で作用するように設計される、関連付けられたセンサを伴う、液体感知面積を含んでもよい。加えて、第１のバッファチャンバ６４２および第２のバッファチャンバ６４３と関連付けられた各ポートは、いくつかの実施形態によると、フィルタ６４１ａおよび６４１ｂを含んでもよい。フィルタ６４１ａおよび６４１ｂは、システムを通気および／または加圧するためにポートを使用するとき、システムの残部への汚染を防止するためのエアロゾルフィルタであってもよい。

ある実施形態では、筐体５０２は、筐体５０２をより大きな分析器システム内に支持するために、締付点６３５ａおよび６３５ｂを含む。試験カートリッジは、システムを加熱および／または冷却し、あるチャンバを光学的に測定し、真空またはポンプ源を提供し、移送モジュール５０４の移動を作動させるための構成要素を含む、分析器内に設置されてもよい。試験カートリッジシステム５００の筐体５０２は、筐体５０２が、分析器の種々の動作が行なわれている間、移動しないように、締付点６３５ａおよび６３５ｂを介して、分析器内の定位置に保持されてもよい。

廃棄物通路６４１もまた、流体および任意の他の廃棄物試料を、例えば、チャンバ５２４ａ等の廃棄物チャンバに誘導するために、筐体５０２内に含まれてもよい。廃棄物チャンバ内への入口は、流体が、チャンバ内に流動することのみ可能にし、チャンバから流動させないように設計されてもよい。

図６Ｂは、筐体５０２の反対側面の別の例示的実施形態を図示する。例示器流体配列が、移送モジュール５０４のポートとの流体連結のために整列された複数のポート６１０とともに提示される。また、図示されるのは、圧力ポート６３６および通気ポート６３４である。圧力ポート６３６は、ある実施形態によると、システム全体を通して、正圧または負圧差のいずれかを印加するために、外部圧力源に接続されてもよい。通気ポート６３４は、大気に開放されるか、または別の圧力源に接続するかのいずれかであってもよい。例えば、正圧差が、一方のポートに印加される一方、負圧差が、他方のポートに印加され、システムの連結されたチャネルを通して、より高速の液体移動となるよう付勢してもよい。

筐体５０２はまた、図２Ａに関して前述の反応チャンバ２１６と同様に動作し得る、反応チャンバ６１６を含む。ある実施形態では、反応チャンバ６１６に通じる種々のチャネルは、予混合チャンバ６３１を含む。予混合チャンバ６３１は、乾燥または凍結乾燥された試薬等の乾燥した化学物質を含んでもよい。別の実施例では、予混合チャンバ６３１は、乾燥した化学的性質のビーズまたは生物学的試料を含む。そのような生物学または化学化合物は、使用前に、長期間、予混合チャンバ６３１内に貯蔵されてもよい。予混合チャンバ６３１の寸法は、一実施形態によると、具体的には、乾燥した化学的性質のビーズのサイズ、通常、約数ミリメートルの直径に適合するように設計されてもよい。一実施例では、反応チャンバ６１６に向かって引き込まれる流体は、予混合チャンバ６３１内に貯蔵された試料と混合する。種々のチャネルはまた、ある実施形態によると、センサ領域６１４を含む。センサ領域６１４は、対応するチャネル内の液体の存在および／または流速を判定するために使用されてもよい。外部光学プローブが、センサ領域６１４と併用され、判定を行なってもよい。別の実施例では、抵抗センサ等の統合されたセンサが、液体の存在または流速を示してもよい。制御システムは、センサ領域６１４から出力されたデータを使用して、試験カートリッジシステム５００の種々の機能を起動させる、またはセンサ領域６１４を有する個別のチャネル内の液体の流速を制御してもよい。

また、筐体５０２の側面上に図示されるのは、複数のフリット６３３である。各フリット６３３は、種々の粒子サイズを濾過または捕捉するように設計された種々の材料を含んでもよい。一実施例では、フリット６３３は、０．１ミクロン〜５００ミクロンの範囲であり得る、選択可能な細孔サイズを伴う薄型メッシュを有する、プラスチック材料である。一実施形態では、フリット６３３は、約２０ミクロンの細孔サイズを有する。

図６Ｂにおけるカートリッジ筐体５０２の下側には、光学アクセス面積６４０が、ある実施形態によると、反応チャンバ６１６の下方に配置される。光学アクセス面積６４０は実質的に、光学検出プロセスの際に使用される全波長に透明であるように設計される。一実施例では、各個々の反応チャンバは、その独自の光学アクセス面積を有する。別の実施例では、単一光学アクセス面積が、複数の反応チャンバ６１６にわたって伸展する。一実施例では、光検出器は、１つ以上の波長において、反応チャンバ６１６内の液体を通しての吸収率を測定する。別の実施例では、光検出器は、反応チャンバ６１６内の蛍光化合物から発生される蛍光信号を測定する。蛍光測定は、反応チャンバ６１６の真下から、または反応チャンバ６１６の側面から行なわれてもよい。反応チャンバ２１６は、例えば、電気化学、電気機械的、表面プラズモン共鳴等、他の検出手段のために適合されてもよい。

図７Ａ−７Ｆは、いくつかの実施形態による、移送モジュール５０４内およびその周囲の種々の図を提供する。移送モジュール５０４の一般的特徴の多くは、実質的に、第１の試験カートリッジ実施形態の移送チャンバ１０４に類似する。例えば、移送モジュールは両方とも、より硬質な内側筐体の周囲に巻着された柔軟材料を含み、中心チャンバに向かって内向きに通じる外側上のポートを有する。しかしながら、移送モジュール５０４上のある特徴の配列および設計は、図７Ａ−７Ｆに関して本明細書に提供されるように、さらなる議論を正当化する。

移送モジュール５０４の異なる側面からの２つの等角概略図が、いくつかの実施形態による、図７Ａおよび７Ｂに図示される。移送モジュール５０４は、内側筐体５１０の周囲に巻着された外被５０８を含む。移送モジュール５０４はまた、２つのポート７１２ａおよび７１２ｂを含む。ある実施形態では、ポート７１２ａおよび７１２ｂはそれぞれ、移送モジュール５０４の下側部部分に配置される。一実施例では、ポート７１２ａおよび７１２ｂは、実質的に、相互に向かい合う。移送モジュール５０４はまた、移送モジュール５０４の上部部分に沿って、第３のポート７０６を含んでもよい。ある実施形態では、ポート７１２ａ、７１２ｂ、および７０６は、移送モジュール５０４の内側の中心チャンバに通じる。ポート７１２ａ、７１２ｂ、および７０６のいずれかは、流体移送のために、筐体５０２の種々のポートに連結するために使用されてもよい。別の実施例では、ポート７１２ａ、７１２ｂ、および７０６のいずれかは、圧力差を試験カートリッジシステム５００内の流体に印加するための加圧源に連結されてもよい。一実施形態では、ポート７１２ａおよび７１２ｂは、ポート７０６が、移送モジュール５０４の中心チャンバを加圧または減圧するために使用されている間のみ、流体を移送するために使用される。

移送モジュール５０４はまた、ある実施形態による、種々のパターン化されたリッジおよび形状を含む。移送モジュール１０４上の外被１０８のパターン化された構造と同様に、移送モジュール５０４上のパターン化された領域は、筐体５０２の種々のポートに整列し、移送モジュール５０４の周囲に種々の加圧または弁領域を画定してもよい。例えば、トロイド構造７０４は、筐体５０２上のポートを覆って整列し、そのポートを密閉してもよい。トロイド構造７１４の集合もまた、ある実施形態によると、提供される。トロイド構造７１４の集合は、移送モジュール５０４の位置に基づいて、同時に、筐体５０２の種々のポートを覆って整列するように配列されてもよい。一実施形態では、トロイド構造７１４の集合からのトロイド構造は、筐体５０２の少なくとも２つのポート間の流体ブリッジとして作用する。ある実施例では、流体は、同一のトロイド構造を覆って整列される２つのポートを通して流動させることによって、あるチャネルから別のチャネルに流動してもよい。このように、流体を移送モジュール５０４の中心チャンバを通して通過させる必要なく、流体を筐体５０２の異なるチャネルを通して移動させることが可能である。流体はまた、ある実施形態によると、依然として、ポート７１２ａ、７１２ｂ、および７０６のいずれかを介して、移送モジュール５０４の中心チャンバ内外を流動してもよい。

移送モジュール５０４の外被５０８はまた、種々のリッジ７０７および７０９を含んでもよい。ある実施形態では、リッジ７０７は、ポート６１０からの単一ポートのみ、ポート７１２ａと整列されている間、筐体５０２の種々のポート６１０を覆って密閉するために使用される。リッジ７０９は、例えば、領域７１１および７１３等の複数の領域間を区別するために使用されてもよい。一実施形態では、領域７１１および７１３は、別個に加圧され得る面積を表す。例えば、領域７１１は、筐体５０２内の移送モジュール５０４の位置のため、圧力ポート６３６を介して加圧されてもよい。加圧領域７１１は、対応して、ポート７０６を介して、移送モジュール５０４の中心チャンバを加圧し、液体を移送モジュール５０４の中心チャンバ内に引き込む、または液体をそこから放出してもよい。

また、移送モジュール５０４上に図示されるのは、ある実施形態による、移送モジュール５０４をアクチュエータに連結するための連結領域７０２である。アクチュエータは、実質的に、前述の第１の試験カートリッジ実施形態と同様に、移送モジュール５０４を筐体５０２内で側方に平行移動させるように設計されてもよい。

図７Ｃは、ある実施形態による、移送モジュール５０４の長さに沿った移送モジュール５０４の断面図を図示する。移送モジュール５０４は、中心チャンバ７１６を含む。蓋５０６は、中心チャンバ７１６の端部を密閉するために使用される。一実施形態では、蓋５０６は、可撤性であるように設計される。蓋５０６は、一実施形態によると、中心チャンバ７１６内に延在し、中心チャンバ７１６内の任意の液体を排出するのに役立つ傾斜された表面を提供する。孔７０８は、液体を中心チャンバ７１６へ／から筐体５０２の他の面積へ／から移送するために、実質的に、中心チャンバ７１６内の蓋５０６の中央に配置される。移送チャネル７１０は、液体をポート７１２ａおよび７１２ｂの一方または両方に向かってもたらしてもよい。

図７Ｄは、ある実施形態による、パネル７１８および傾斜構造７２０を含む、蓋５０６の図を提供する。パネル７１８は、中心チャンバ７１６の端部を密閉するために使用されてもよい一方、傾斜構造７２０は、傾斜された表面を提供し、例えば、ポート７１２ａまたは７１２ｂのいずれかに向かっての中心チャンバ７１６内の液体試料の移動を促進する。孔７０８もまた、ある実施形態によると、傾斜構造７２０の最下点に図示され、中心チャンバ７１６を真空にすると、液体の全てを適正に排出する。

図７Ｅは、ある実施形態による、孔７０８および移送チャネル７１０を示す、蓋５０６の下方からの別の図を図示する。一実施例は、液体と移送モジュール５０４の側面上のポート７１２ａおよび７１２ｂを整列させるための側面チャネル７１５を含む。図示されるチャネル構成は、流体を中心チャンバ７１６内外に指向させるための一実施例にすぎず、限定として見なされるべきではない。

図７Ｆは、ある実施形態による、移送モジュール５０４の幅に沿った移送モジュール５０４の断面図を図示する。外被５０８は、内側筐体５１０の周囲に巻着するように観察される。外被５０８は、ある実施形態によると、種々の突出部７２４を含む。突出部７２４は、外被５０８上に種々のパターン化された構造を表してもよい。一実施例では、突出部７２４は、筐体５０２の内側壁に圧接し、種々の領域７２２ａ、７２２ｂ、および７２２ｃを生成する。各領域は、筐体５０２内の移送モジュール５０４の位置に基づいて、別個に加圧されてもよい。ポート７１２ａおよび７１２ｂは、ある実施形態による、それぞれ、筐体５０２のポート６１０のうちの１つおよび圧力ポート６３６と関連付けられたポートと整列されるように図示される。移送モジュール５０４が、筐体５０２内を側方に移動するにつれて、ポート７１２ａおよび／または７１２ｂは、筐体５０２の異なるポート６１０と整列してもよい。また、中心チャンバ７１６内に図示されるのは、ある実施形態による、傾斜構造７２０および側面チャネル７１５である。例示的実施形態では、側面チャネル７１５は、Ｕ−形状において、ポート７１２ａおよび７１２ｂのそれぞれに接続する。

図８Ａおよび８Ｂは、いくつかの実施形態による、分析のために試験カートリッジシステム内に設置されたスワブを図示する。図８Ａは、カートリッジ筐体のチャンバ５２４ｂ内に設置されたスワブ８０２を図示する。チャンバは、ポート蓋５１２を用いて密閉される。一実施例では、スワブ８０２は、長さ約８０ｍｍを有する。チャンバ５２４ｂは、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、任意の長さのスワブを受容するように定寸されてもよいことを理解されたい。

図８Ｂは、より長いスワブ８０６が、チャンバ５２４ｂ内に設置され、延在蓋８０４を用いて密閉される、別の実施形態を図示する。延在蓋８０４は、チャンバ５２４ｂより長く、チャンバ開口部から突出するスワブを覆って密閉するために使用されてもよい。一実施例では、より長いスワブ８０６は、長さ約１００ｍｍである。より長いスワブ８０６は、チャンバ５２４ｂ内で湾曲および／または屈曲されてもよい。

例示的動作方法
カートリッジ筐体の実施形態およびその対応する移送チャンバの両方の種々のチャンバ間で流体移送を行なうための例示的方法が、以下に説明される。

図９は、試験カートリッジシステム１００の第１の実施形態を通して液体を移送するための例示的方法９００の流れ図を表示する。方法９００は、試験カートリッジシステム１００を用いて行なわれ得る、一例示的動作シーケンスを説明し、限定として見なされるべきではないことを理解されたい。さらに、方法９００はまた、試験カートリッジシステム５００の第２の実施形態を使用して行なわれてもよい。

ブロック９０２では、移送モジュール１０４は、ある実施形態によると、カートリッジ筐体１０２内で側方に移動され、移送モジュール１０４の入口ポートを第１のチャンバの出口ポートに整列させる。移送モジュール１０４の入口ポートは、例えば、一次入口ポート３０６であってもよい。第１のチャンバの出口ポートは、例えば、入口ポート２２８列の任意の１つであってもよい。

ブロック９０４では、試料は、ある実施形態によると、印加された第１の圧力差を介して、第１のチャンバから移送チャンバ３１６内に引き込まれる。ある実施形態では、印加された圧力差は、移送圧力ポート３０８に印加される。印加された圧力差は、試料を移送チャンバ３１６内に引き込むために、真空圧力であってもよい。試料は、綿スワブまたは液体から第１のチャンバに導入されてもよい。第１のチャンバは、例えば、内側処理チャンバまたは試料ポート１１４と関連付けられた処理チャンバであってもよい。加えて、試料は、液体、半固体、固体等の任意の混合物であってもよい。

ブロック９０６では、移送モジュール１０４は、ある実施形態によると、再び、カートリッジ筐体１０２内で側方に移動され、移送チャンバ３１６の出口ポートと第２のチャンバの入口ポートを整列させる。移送チャンバ３１６の出口ポートは、例えば、一次出口ポート３１２であってもよい。第２のチャンバの入口ポートは、例えば、液体ポート２１０列の任意の１つであってもよい。したがって、第２のチャンバの入口ポートは、廃棄物チャンバ２１８、反応チャンバ２１６、スワブ溶出チャンバ２０６等のカートリッジ筐体１０２の任意のチャンバに通じてもよい。

ブロック９０８では、試料は、ある実施形態によると、印加された第２の圧力差を介して、移送チャンバ３１６から第２のチャンバに引き込まれる。第２の圧力差は、移送圧力ポート３０８に印加された正圧であってもよい。代替として、第２の圧力差は、液体を対応する通気／吸引ポート２１２と関連付けられたチャンバ内に引き込むために、通気／吸引ポート２１２に印加された真空圧力であってもよい。

より多くの液体引き込み手技が、本明細書の説明を前提として、当業者によって理解されるであろうように、行なわれ得ることを理解されたい。例えば、ブロック９０４後、移送チャンバは、カートリッジ筐体１０２の上部に沿って、その入口ポートを第２の出口ポートに整列させ、別の貯蔵チャンバ内に貯蔵された別の液体を引き込んでもよい。本手技は、特定の分子試験のために必要なプロトコルに応じて、所望の回数だけ繰り返されてもよい。

別の実施形態では、ブロック９０８後、さらなるステップが、試料を移送チャンバに引き戻し、液体を第３のチャンバ内に放出するために行なわれてもよい。例えば、第２のチャンバは、スワブ溶出チャンバ２０６であってもよい一方、第３のチャンバは、検出チャンバ２１６のうちの１つであってもよい。任意の数のチャンバが、所望の回数だけ引き込まれた、または抽出された液体を有してもよい。したがって、システムは、種々のチャンバ間で多数の液体移送パターンを可能にする。

図１０は、試験カートリッジシステム５００の第２の実施形態を通して液体を移送するための例示的方法１０００の流れ図を表す。方法１０００は、試験カートリッジシステム５００を用いて行なわれ得る、一例示的動作シーケンスを説明し、限定として見なされるべきではないことを理解されたい。

ブロック１００２では、移送モジュール５０４は、ある実施形態によると、カートリッジ筐体５０２内で側方に移動され、移送モジュール５０４の外側表面上の構造を、少なくとも、第１のチャンバと関連付けられた第１のポートおよび第２のチャンバと関連付けられた第２のポートに整列させる。第１のチャンバは、例えば、入力リザーバ６２２であってもよい一方、第２のチャンバは、貯蔵リザーバ６３０ａ−ｇのいずれかであってもよい。移送モジュール５０４の外側表面上の構造は、ある実施形態によると、第１および第２のポートの両方の周囲に嵌合するトロイド形状を有してもよい。

ブロック１００４では、試料は、ある実施形態によると、少なくとも、移送モジュール５０４の外側表面上の構造を介して、第１のチャンバから第２のチャンバに引き込まれる。このように、試料は、例えば、移送モジュール５０４の中心チャンバを通して通過せずに、第１と第２のチャンバとの間を移動してもよい。

ブロック１００６では、試料は、ある実施形態によると、第２のチャンバから第３のチャンバに引き込まれる。第３のチャンバは、移送モジュール５０４の中心チャンバ７１６であってもよく、液体は、移送モジュール５０４の壁を通したポートを介して、中心チャンバ７１６に流入してもよい。ポートは、例えば、図７Ａおよび７Ｂに図示される流体ポート７０６、７１２ａ、または７１２ｂのいずれかであってもよい。第３のチャンバは、試料を混合または濾過するための構成要素を含んでもよい。他の実施形態では、移送モジュール５０４は、側方に移動し、移送モジュール５０４のポートを筐体５０２の別のポートに整列させ、その中心チャンバ内の試料を整列されたポートを通して放出させてもよい。より多くの液体引き込み手技が、本明細書の説明を前提として、当業者によって理解されるであろうように、行なわれ得ることを理解されたい。

（実施例）
ここで、試験カートリッジシステム１００を使用して行なわれるべき２つの例示的プロトコルについて、論じられる。第１の例示的プロトコルは、リアルタイムＰＣＲ検出を対象とする一方、第２の例示的プロトコルは、免疫アッセイを対象とする。本明細書に列挙されるステップは、システムを使用し、各試験を行なうための可能性として考えられる実施例を提供することを理解されたい。

ＰＣＲプロトコル
例示的ＰＣＲプロトコルは、カートリッジ筐体１０２の周囲の多数の処理チャンバならびに反応チャンバを利用する。一実施例では、ＰＣＲプロトコルは、図２Ａに図示されるカートリッジ筐体実施形態を使用する。プロトコルはまた、図６Ａ−６Ｂに図示されるカートリッジ筐体実施形態を使用して行なわれてもよいことを理解されたい。本実施例では、５つの貯蔵チャンバが使用され、それぞれ、事前に装填された溶液を含有する。貯蔵チャンバは、以下のように標識される。

Ｒ１は、洗浄−２バッファを含有する。

Ｒ２は、溶解バッファを含有する。

Ｒ３は、溶出バッファを含有する。

Ｒ４は、洗浄−３バッファを含有する。

Ｒ５は、洗浄−１バッファを含有する。

例示的ＰＣＲ手技は、前述の例示的試験カートリッジシステム１００を使用して本明細書に説明されるワークフローを使用して実施されてもよい。類似ステップも同様に、試験カートリッジシステム５００上に図示される種々のチャンバおよびチャネルを使用して行なわれてもよい。試料は、スワブ受け１１４内のスワブを介して、試験カートリッジシステム１００内に導入される。代替として、試料は、第２の入口を介して、直接、内側処理チャンバ内に導入され、統合されたビーズ撹拌器システムによって、溶解されてもよい。

試料が試験カートリッジシステム１００内に導入されると、試験カートリッジ全体が、分析器内に設置される。分析器は、移送モジュール１０４を移動させるためのアクチュエータと、ＰＣＲ反応を行なうための１つ以上の加熱要素と、光学測定構成要素とを提供する。分析器はさらに、カートリッジ筐体１０２の周囲の圧力ポートに連結し、必要圧力差を印加してもよい。

移送モジュール１０４は、溶解バッファをＲ２から移送チャンバ内に引き込むように整列される。移送モジュール１０４は、溶解バッファをスワブ溶出チャンバ２０６に移動させるために整列され、そこで、スワブからの試料は、溶解バッファ内に再懸濁される。試料は、溶解バッファとともに、次いで、処理ポート２０４を介して、内側処理チャンバ内に移動され、試料内の細胞に溶解を行い、ＤＮＡおよび／またはＲＮＡを遊離させてもよい。溶解手技後、試料は、以降「溶解物」と称される。

溶解物は、移送チャンバに印加された真空圧力を介して、内側処理チャンバから移送チャンバ内に引き戻される。次いで、移送モジュール１０４は、側方に移動され、その出力ポートを廃棄物チャンバと関連付けられたポートに整列させる。しかしながら、フィルタは、ＤＮＡ配列を捕捉するために、廃棄物チャンバの上流に配置される。したがって、正圧を移送チャンバに印加後、溶解物は、廃棄物チャンバへの途中、フィルタを通して通過する。ＤＮＡは、フィルタ内に留まるであろう一方、任意の望ましくない物質の塊は、廃棄物チャンバへと通過するであろう。フィルタは、例えば、核酸配列を捕捉するためのケイ酸マトリクスまたは複数のシリカビーズであってもよい。

移送モジュール１０４は、移動され、Ｒ５と整列し、洗浄−１バッファを移送チャンバ内に引き込む。続いて、洗浄−１バッファが、フィルタを通して通過され、フィルタ内の任意の望ましくない材料をさらに除去する。バッファは、廃棄物チャンバへと通過する。第２の洗浄ステップが、次いで、洗浄−２バッファを用いて行なわれる。移送モジュール１０４は、Ｒ１と整列し、洗浄−２バッファを引き込み、再び、移動し、フィルタを含有する流体チャネルと整列する。洗浄−２は、フィルタを通して、廃棄物チャンバへと通過する。

本段階では、ＤＮＡがそこに戻され得る前に、移送チャンバを清浄することが要求され得る。したがって、移送モジュール１０４は、Ｒ４と整列され、洗浄−３バッファが、移送チャンバ内に引き込まれる。洗浄バッファは、移送チャンバ内で混合されてもよい。加えて、洗浄−３バッファが、例えば、内側処理チャンバに移送されてもよい。

移送モジュール１０４は、側方に移動され、その上部入口ポートをＲ３の出口ポートに整列させる。真空圧力が、溶出バッファを移送チャンバ内に引き込むために印加される。その後、移送モジュール１０４は、側方に移動され、その出口ポートをカートリッジ筐体１０２上の溶出チャンバ２２０と関連付けられたポートに整列させる。溶出バッファは、移送チャンバに印加された正圧を介して、または溶出チャンバ２２０に接続された通気／吸引ポートからの真空圧力を介して、溶出チャンバ２２０内に移動される。

ＤＮＡは、ここで、フィルタから除去され、移送チャンバに戻される準備ができる。カートリッジ筐体１０２の溶出チャンバ２２０からの溶出バッファは、真空圧力を使用して、フィルタを通して、ＤＮＡ溶液を受容するための正しいポートに整列される、移送チャンバ内に引き戻される。移送モジュール１０４は、ここで、連続して、種々の反応チャンバのポート間を移動し、印加された正圧を介して、液体を各チャンバ内に移送してもよい。

各反応チャンバは、ＤＮＡを用いてＰＣＲを行なうために必要な試薬を含有してもよい。ある実施形態では、試薬は、ＰＣＲを行なうために必要な任意の試薬を含有する、事前に装填され、凍結乾燥されたペレットである。試薬は、ＤＮＡ溶液が各チャンバ内にもたらされると、急速に、再水和するであろう。

ＤＮＡ溶液が、最終的に、反応チャンバのうちの１つ以上内に移送されると、プロセスの残りは、分析器によって行なわれてもよい。すなわち、ＤＮＡの活性化、変性、アニール、および伸長のうちの少なくとも１つを行なうために、加熱および冷却ステップの循環が、行なわれてもよい。循環が完了すると、分析器の光学測定システムは、各反応チャンバからデータを収集し、試験結果をエンドユーザに提供することができる。

免疫アッセイ
例示的免疫アッセイは、カートリッジ筐体１０２の周囲の貯蔵チャンバならびに種々の処理チャンバのうちの少なくとも３つを利用する。一実施例では、免疫アッセイは、図２Ｂに図示されるカートリッジ筐体実施形態を使用する。ＰＣＲプロトコルと同様に、貯蔵チャンバは、アッセイを行なうための事前に装填された溶液を含有する。加えて、特異的捕捉抗体が、検出チャンバ２２６内に固定化され、結合部位を着目抗原に提供してもよい。蛍光標識された抗体もまた、凍結乾燥された状態で反応チャンバ２２４内に事前装填されてもよい。本実施例では、貯蔵チャンバは、以下のように標識される。

Ｒ１：洗浄−１バッファ

Ｒ２：アッセイバッファ

Ｒ３：洗浄−２バッファ

免疫アッセイは、明確にするために、例示的試験カートリッジシステム１００を参照して、本明細書に説明されるワークフローを使用して実施されてもよい。試料は、直接、内側処理チャンバに通じる入口を通して、カートリッジ筐体１０２内に導入されてもよい。導入されると、試験カートリッジシステム１００は、分析器内に設置される。プロトコルの残りは、自動的に、分析器システムによって行なわれてもよい。移送モジュール１０４は、内側処理チャンバと側方に整列され、試料は、印加された真空圧力を介して、移送チャンバ内に引き込まれる。

試料が、移送チャンバの内側に来ると、移送モジュール１０４は、再び、側方に移動し、その出力ポートを溶出チャンバに通じるポートに整列させる。溶出チャンバからの試料は、次いで、全血から血漿を得るために、膜を通して通過させることによって、移送チャンバに移動される。血漿試料（着目抗原を含有する）が、移送チャンバ内に戻ると、移送モジュール１０４は、Ｒ２と整列し、アッセイバッファを移送チャンバ内に引き戻してもよい。アッセイバッファおよびプラズマ試料は、移送チャンバ内で混合される。

プラズマ試料およびアッセイバッファが混合されると、移送モジュール１０４は、再び、側方に移動し、その出力ポートを、凍結乾燥され、蛍光標識された抗体を伴う、反応チャンバ２２４に通じるポートに整列させる。試料＋アッセイバッファ混合物は、蛍光標識された抗体を反応チャンバ２２４内で再水和するように作用する。再水和された蛍光抗体、試料プラズマ、およびアッセイバッファは全て、ともに組み合わせられ、混合される。本段階では、着目抗原が、混合物内に存在する場合、蛍光標識された抗体は、それに結合しているであろう。ある実施形態では、加熱および／または混合が、反応を向上させるために行なわれてもよい。

得られた混合物は、反応チャンバ２２４から、検出チャンバ２２６のそれぞれに移送される。再び、混合物は、各検出チャンバ２２６内でゆっくりと混合または加熱され、固定化された捕捉抗体と混合物内の抗原との間の相互作用を確実にしてもよい。

混合が完了すると、移送モジュール１０４は、Ｒ１と整列し、洗浄−１バッファを移送チャンバ内に引き込む。洗浄−１バッファは、最初に、反応チャンバ内に、続いて、混合物を含有する各検出チャンバ内に移送されてもよい。洗浄−１バッファは、いかなる非結合材料も取り除く。洗浄−１バッファは、検出チャンバを通して持続し、廃棄物チャンバ内に通過する。

第２の洗浄ステップが、行なわれてもよい。移送モジュール１０４は、Ｒ３と整列し、洗浄−２バッファを移送チャンバ内に引き込む。洗浄−２バッファは、最初に、反応チャンバ内に、続いて、混合物を含有する各検出チャンバ内に移送されてもよい。洗浄−２バッファは、いかなる非結合材料も取り除く。洗浄−２バッファは、検出チャンバを通して持続し、廃棄物チャンバ内に通過する。本段階では、固定化された抗体へのいかなる結合材料も、結合された蛍光標識された抗体を伴う、着目抗原であるはずである。

分析器の光学測定システムは、ここで、受信した蛍光信号に基づいて、抗原の量を定量化するように、各検出チャンバのために使用されることができる。収集されたデータは、例えば、エンドユーザのために、定量結果を得るように較正器を用いて以前に行なわれた標準曲線に対してプロットされてもよい。

前述のいずれかのプロトコルの終了時、試験カートリッジシステム１００全体が、分析器から除去され、安全に廃棄され得ることを理解されたい。別の実施形態では、検出チャンバのうちの１つ以上内の得られた溶液は、さらなる分析のために抽出されてもよい。システムは、内蔵式であるため、多数の試験カートリッジが、実験間における相互汚染または付着物を懸念せずに、同一の分析器と併用され得る。

概要および要約の項を除く、発明を実施するための形態項は、請求項を解釈するために使用されることを目的としていると理解されたい。概要および要約の項は、発明者によって検討されるような本発明の例示的実施形態の全てではないが１つ以上を説明し得、したがって、決して本発明および添付の請求項を限定することを目的としていない。

本発明の実施形態は、特定機能の実装およびそれらの関係を図示する機能的構成要素を用いて、上記で説明されている。これらの機能的構成要素の境界は、説明の便宜上、本明細書では恣意的に画定されている。特定機能およびそれらの関係が適切に果たされる限り、代替的な境界を画定することができる。

具体的実施形態の先述の説明は、本発明の一般概念から逸脱することなく、必要以上の検査を伴わずに、当技術分野内の知識を適用することによって、他者がそのような具体的実施形態を容易に修正し、および／または種々の用途のために適合させることができるという、本発明の一般的性質を十分に明らかにするであろう。したがって、そのような適合および修正は、本明細書で提示される教示および指導に基づいて、開示された実施形態の同等物の意味および範囲内であることを目的としている。本明細書の用語または表現が、教示および指導を踏まえて当業者によって解釈されるものであるように、本明細書の表現または用語は、限定ではなく説明の目的のためであることを理解されたい。

本発明の幅および範囲は、上記の例示的実施形態のうちのいずれによっても限定されるべきではないが、以下の請求項およびそれらの同等物のみに従って定義されるべきである。

Claims (69)

1. システムであって、前記システムは、
   カートリッジ筐体であって、前記カートリッジ筐体は、
   少なくとも１つの試料入口と、
   複数の貯蔵チャンバと、
   複数の反応チャンバと、
   前記少なくとも１つの試料入口、前記複数の貯蔵チャンバの少なくとも一部、および前記複数の反応チャンバの少なくとも一部を前記カートリッジ筐体の内側表面上に位置する第１の複数のポートに接続する流体ネットワークと
   を備える、カートリッジ筐体と、
   前記カートリッジ筐体内に配置された中空移送モジュールであって、前記中空移送モジュールは、前記移送モジュールの中心チャンバにつながる、前記移送モジュールの外側表面に沿った第２の複数のポートを備え、前記移送モジュールは、前記カートリッジ筐体の長さに沿って側方に移動するように構成され、前記移送モジュールの側方移動は、前記第１の複数のポートの少なくとも一部と前記第２の複数のポートの少なくとも一部を整列させる、中空移送モジュールと
   を備える、システム。
2. 前記カートリッジ筐体はさらに、複数の処理チャンバを備え、前記流体ネットワークはまた、前記複数の処理チャンバの少なくとも一部を前記第１の複数のポートに接続する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記複数の処理チャンバは、前記カートリッジ筐体の側面表面に沿って位置する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記カートリッジ筐体と前記中空移送モジュールとの間の界面によって形成された一式の弁チャネルをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記中空移送モジュールの外側表面は、リッジを備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記リッジは、トロイド形状を有する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記リッジは、前記第１の複数のポートのうちの少なくとも２つと整列し、流体が、前記第１の複数のポートのうちの前記少なくとも２つ間を流動することを可能にするように構成されている、前記移送モジュールの外側表面上の面積を画定する、請求項５に記載のシステム。
8. 前記リッジは、前記移送モジュールを介して、前記流体ネットワークに連結された複数の弁領域を画定する、請求項５に記載のシステム。
9. 前記弁領域は、前記試料入口、前記複数の貯蔵チャンバ、前記複数の反応チャンバ、および前記中心チャンバの中に液体試料の移送経路を画定するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記複数の貯蔵チャンバのうちの少なくとも１つは、前記貯蔵チャンバを通気させるように構成された開口部を含む、請求項１に記載のシステム。
11. 前記カートリッジ筐体の側面表面に沿って位置する複数の予混合チャンバをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
12. 前記複数の貯蔵チャンバ、前記複数の反応チャンバ、および前記複数の予混合チャンバのうちの少なくとも１つ内に密閉された１つ以上の試薬をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記１つ以上の試薬は、凍結乾燥される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記複数の貯蔵チャンバは、前記カートリッジ筐体の上部表面に沿って位置する、請求項１に記載のシステム。
15. 前記複数の反応チャンバは、前記カートリッジ筐体の側面表面に沿って位置する、請求項１に記載のシステム。
16. 前記カートリッジ筐体はさらに、前記複数の反応チャンバの下方に位置する１つ以上の光学アクセス窓を備える、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記複数の貯蔵チャンバを密閉する第１のフィルムと、前記複数の反応チャンバを密閉する複数のフィルムとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
18. 前記複数の貯蔵チャンバを密閉する前記第１のフィルムは、熱的に制御された表面と接触している、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記複数の反応チャンバを密閉する前記複数のフィルムは、熱的に制御された表面と接触している、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記熱的に制御された表面の温度は、熱電システムによって影響される、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記熱的に制御された表面の温度は、抵抗加熱システムによって影響される、請求項１９に記載のシステム。
22. 前記熱的に制御された表面の温度は、空気の加熱または冷却のいずれかによって影響される、請求項１９に記載のシステム。
23. 前記少なくとも１つの試料入口は、スワブを介して、試料を受容するように定寸されている、請求項１に記載のシステム。
24. 前記少なくとも１つの試料入口は、固体および液体試料を受容するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
25. 前記カートリッジ筐体はさらに、少なくとも１つの空気入口ポートを備える、請求項１に記載のシステム。
26. 前記少なくとも１つの空気入口ポートは、外部加圧源に接続するように構成されている、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記少なくとも１つの空気入口ポートに連結されたフィルタをさらに備える、請求項２５に記載のシステム。
28. 前記少なくとも１つの空気入口ポートに連結され、前記液体が前記少なくとも１つの空気入口ポートを通して逃散する前に、液体を保持するように構成されている、バッファチャンバをさらに備える、請求項２５に記載のシステム。
29. 前記中空移送モジュールは、線形アクチュエータを介して、側方に移動するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
30. 前記線形アクチュエータは、離散ステップ間で前記移送モジュールを移動させるように構成されている、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記カートリッジ筐体はさらに、前記システムを分析器内の中心に設置するための手段を備える、請求項１に記載のシステム。
32. 前記第２の複数のポートのうちの少なくとも１つは、実質的に、前記中心チャンバ内の最下点に位置する、請求項１に記載のシステム。
33. 前記中心チャンバの壁は、前記第２の複数のポートのうちの前記少なくとも１つを通して、前記中心チャンバ内の液体を適正に排出するように傾斜されている、請求項３２に記載のシステム。
34. 前記カートリッジ筐体はさらに、前記流体ネットワークに連結されたフィルタを備える、請求項１に記載のシステム。
35. 前記フィルタは、ケイ酸マトリクスである、請求項３４に記載のシステム。
36. 前記フィルタは、複数のシリカビーズを備える、請求項３４に記載のシステム。
37. 前記中心チャンバ内に配置された撹拌棒をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
38. 前記カートリッジ筐体はさらに、複数の液体感知面積を備える、請求項１に記載のシステム。
39. 液体の存在は、光学センサを使用して、前記液体感知面積において検出される、請求項３８に記載のシステム。
40. 前記カートリッジ筐体はさらに、前記流体ネットワークに連結された複数のフリットを備える、請求項１に記載のシステム。
41. 液体試料を貯蔵および移送するように構成された移送モジュールであって、前記移送モジュールは、
    中心チャンバを封入する内側筐体と、
    前記内側筐体の周囲に形成された外被であって、前記外被は、
    前記外被の外側表面に沿うパターン化されたリッジであって、前記パターン化されたリッジは、前記移送モジュールが前記パターン化されたリッジと接触する封入体内に配置されると、前記外被の外側表面に沿って複数の弁領域を画定するように構成されている、パターン化されたリッジと、
    前記外被および前記内側筐体を通して、前記中心チャンバ内に延在する複数のポートと
    を備える、外被と
    を備え、
    前記複数の弁領域のうちの１つは、前記複数の弁領域内の他の領域と別個に加圧されるように構成されている、移送モジュール。
42. 前記複数の弁領域のうちの１つが加圧されると、前記複数のポートのうちの１つ以上を介して、前記中心チャンバの内外いずれかに流体の流動が生じる、請求項４１に記載の移送モジュール。
43. 前記パターン化されたリッジはさらに、前記移送モジュールを実質的に囲繞する筐体の少なくとも２つのポートと整列する、前記外被の外側表面上の面積を画定し、流体が前記少なくとも２つのポート間を流動することを可能にするように構成されている、請求項４１に記載の移送モジュール。
44. 前記内側筐体および前記外被は、単一射出成形ユニットとして形成されている、請求項４１に記載の移送モジュール。
45. 前記複数のポートは、前記移送モジュールの側面に沿って、かつ前記移送モジュールの上部に沿って配列されている、請求項４１に記載の移送モジュール。
46. 複数の前記パターン化されたリッジは、トロイド形状を有する、請求項４１に記載の移送モジュール。
47. 前記複数のポートのうちの少なくとも１つは、実質的に、前記中心チャンバ内の最下点に位置する、請求項４１に記載の移送モジュール。
48. 前記中心チャンバの壁は、前記複数のポートのうちの前記少なくとも１つを通して、前記中心チャンバ内の液体を適正に排出するように傾斜されている、請求項４７に記載の移送モジュール。
49. 前記中心チャンバ内に配置された撹拌棒をさらに備える、請求項４１に記載の移送モジュール。
50. 前記中心チャンバの一端を密閉するように構成され、前記中心チャンバ内に傾斜構造を有する蓋をさらに備える、請求項４１に記載の移送モジュール。
51. 前記傾斜構造は、前記中心チャンバ内の液体を前記複数のポートのうちの１つ以上に指向させるように構成された複数のチャネルを備える、請求項５０に記載の移送モジュール。
52. 方法であって、前記方法は、
    移送モジュールを側方に平行移動させ、中心チャンバを有する前記移送モジュールの第１のポートを第１のチャンバのポートに整列させることと、
    第１の圧力差を介して、試料を前記第１のチャンバから前記中心チャンバ内に引き込むことと、
    前記移送モジュールを側方に平行移動させ、前記移送モジュールの第２のポートを第２のチャンバのポートに整列させることと、
    第２の圧力差を介して、前記試料を前記中心チャンバから前記第２のチャンバ内に引き込むことと
    を含む、方法。
53. 前記第１のチャンバ内に導入された前記試料と前記第１のチャンバ内に配置されたバッファを混合することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
54. 前記第１のチャンバから前記中心チャンバ内に引き込まれた前記試料と前記中心チャンバ内に既に存在する液体を混合することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
55. 前記試料を担持するスワブを介して、前記試料を前記第１のチャンバに導入することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
56. 前記第２のチャンバ内の試料を処理することと、
    第３の圧力差を介して、前記試料を前記第２のチャンバから前記中心チャンバ内に引き込むことと、
    前記移送モジュールを側方に平行移動させ、前記移送モジュールの第２のポートを第３のチャンバのポートに整列させることと、
    第４の圧力差を介して、前記試料を前記中心チャンバから前記第３のチャンバ内に引き込むことと、
    前記第３のチャンバ内にある間、前記試料の１つ以上の品質を測定することと
    をさらに含む、請求項５２に記載の方法。
57. 測定することは、蛍光信号を光学的に測定することを含む、請求項５６に記載の方法。
58. 測定することは、吸収率を光学的に測定することを含む、請求項５６に記載の方法。
59. 前記試料を前記第２のチャンバ内に引き込んだ後、または前記試料を前記第３のチャンバ内に引き込んだ後のいずれかにおいて、前記試料を加熱することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
60. 前記移送モジュールを側方に平行移動させることを繰り返し、前記移送モジュールの第１のポートと１つ以上のチャンバの種々のポートを整列させることをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
61. １つ以上の圧力差を介して、１つ以上の液体を前記１つ以上のチャンバから前記中心チャンバ内に引き込むことをさらに含む、請求項６０に記載の方法。
62. 前記移送モジュールを側方に平行移動させることを繰り返し、前記移送モジュールの第２のポートと１つ以上のチャンバの種々のポートを整列させることをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
63. １つ以上の圧力差を介して、１つ以上の液体を前記１つ以上のチャンバから前記中心チャンバ内に引き込むことをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
64. １つ以上の圧力差を介して、１つ以上の液体を前記中心チャンバから前記１つ以上のチャンバ内に引き込むことをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
65. 前記第２のチャンバ内に前記試料を処理することと、
    第３の圧力差を介して、前記試料を前記第２のチャンバから前記中心チャンバ内に引き込むことと、
    前記移送モジュールを側方に平行移動させ、前記移送モジュールの第２のポートを第３のチャンバのポートに整列させることと、
    第４の圧力差を介して、前記試料を前記中心チャンバから前記第３のチャンバ内に引き込むことと、
    前記第３のチャンバ内に前記試料を処理することと、
    前記移送モジュールを側方に平行移動させ、前記移送モジュールの第２のポートを第４のチャンバのポートに整列させることと、
    第５の圧力差を介して、前記試料を前記中心チャンバから前記第４のチャンバ内に引き込むことと、
    前記第４のチャンバ内にある間、前記試料の１つ以上の品質を測定することと
    をさらに含む、請求項５２に記載の方法。
66. 前記試料を前記第２のチャンバ内に引き込むことは、フィルタを通して、前記試料を流動させることを含む、請求項５２に記載の方法。
67. 前記試料を前記第２のチャンバ内に引き込むことは、流体スプリッタを通して、前記試料を１つ以上のサブチャンバ内に流動させることを含む、請求項５２に記載の方法。
68. 前記中心チャンバ内において前記試料を磁気撹拌棒で混合することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
69. 方法であって、前記方法は、
    筐体内で移送モジュールを側方に平行移動させ、前記移送モジュールの外側表面上の構造を第１のチャンバと関連付けられた第１のポートおよび第２のチャンバと関連付けられた第２のポートと整列させることと、
    少なくとも、前記第１のポートおよび前記第２のポートを覆って整列された前記構造を介して、試料を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバに引き込むことと、
    前記移送モジュールの壁を通したポートを介して、前記試料を前記第２のチャンバから前記移送モジュール内に位置する第３のチャンバに引き込むことと
    を含む、方法。