JP2016540974A - 光学素子を含むマイクロイメージャー分析システムおよびその使用方法 - Google Patents

光学素子を含むマイクロイメージャー分析システムおよびその使用方法 Download PDF

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Abstract

本開示の態様は、アナライトに関してサンプルをアッセイするための方法およびシステムを含む。ある特定の実施形態に係る方法は、スリット状光ビームによりサンプルを照明する工程と、サンプルを透過した光を検出する工程と、透過した光の吸光度を１つ以上の波長で決定する工程と、アナライトに関してサンプルをアッセイするために吸光度に基づいてアナライトの濃度を計算する工程とを含む。主題の方法を実施するためのシステムもまた開示されている。

Description

生物学的流体中のアナライトの特徴付けは、患者の健康全般およびウェルネスの医学的診断および評価に不可欠な部分となった。特定的には、生理学的流体、たとえば、血液または血液由来産物でのアナライト検出は、重要性がますます高くなっており、その結果は、さまざまな疾患病態の患者の治療プロトコルに顕著な役割を果たしうる。アナライト検出のこうした重要性の高まりを受けて、実験室用、臨床用、および家庭用のさまざまなアナライト検出プロトコルおよびデバイスが開発されてきた。
たとえば、異常レベルのヘモグロビンを有する患者は、多くの場合、貧血、鎌状赤血球貧血、失血、栄養欠乏、真性一次性赤血球増加症などの骨髄の問題および障害、脱水症、肺疾患、ある特定の腫瘍、ならびに薬物エリトロポイエチンの乱用などの薬物乱用をはじめとする種々の病態を抱えている。
これらの病態に特異的な治療は、多くの場合、ヘモグロビン異常の持続期間およびレベルに依存する。したがって、患者の血中ヘモグロビン濃度を迅速かつ正確に決定できれば、異常レベルのヘモグロビンに起因して生じる患者の病態の診断および管理に実質的に役立つであろう。
本開示の態様は、アナライトに関してサンプルをアッセイする方法を含む。ある特定の実施形態に係る方法は、スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程と、サンプルを透過した光を検出する工程と、アナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程とを含む。スリットからの光を集束させるフォーカスレンズと組み合わせて光源からの光ビームを狭くするスリットを有するスリット投影モジュール、サンプルをアッセイするためのサンプルチャンバを有するマイクロカートリッジデバイス、および、光源と、スリット投影モジュールと、サンプルを透過した光を集束させるための対物レンズと、主題の方法を実施するために好適な１つ以上の波長の透過光を検出するための検出器とを有するイメージングシステムもまた記載されている。
以上に概説したように、本開示の態様は、アナライトに関してサンプルをアッセイする方法を含み、本方法は、スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程と、サンプルを透過した光を検出する工程と、アナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程とを含む。
いくつかの実施形態では、サンプルは、１つ以上の広域スペクトル光源により照明される。サンプルは、１つ以上の可視光源または近赤外光源を用いた光により、ある特定の場合には５００ｎｍ〜８５０ｎｍの範囲内の波長の光により、照明されうる。たとえば、サンプルは、２つの広域スペクトル光源により照明されうる。この場合、サンプルは、５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲を有する第１の広域スペクトル光源と、７００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長範囲を有す第２の広域スペクトル光源とにより照明される。ある特定の実施形態では、１つ以上の広域スペクトル光源は、約４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、および８３０ｎｍに発光ピークを有する照射プロファイルを有する。
いくつかの実施形態では、サンプルは、光源からの狭光を集束させるフォーカスレンズと組み合わせて光ビームを狭くするスリットを有するスリット投影モジュールを介して広域スペクトル光源により照明される。スリット投影モジュールは、照明時、スリットの形状の光ビームをサンプルチャンバ上に投影する。いくつかの実施形態では、サンプルチャンバは、スリット状ビームを横切るようにサンプルチャンバを移動させることにより照明される。他の実施形態では、サンプルチャンバは、サンプルチャンバの長さに沿ってスリット状投影モジュールを移動させることにより照明される。
いくつかの場合には、スリット投影モジュールは、スリット状ビーム投影の長さがサンプルチャンバの幅よりも短くなるように光ビームを狭くする。他の場合には、スリット投影モジュールは、スリット状ビーム投影の長さがサンプルチャンバの幅より長くなるように光ビームを狭くする。さらに他の場合には、スリット投影モジュールは、スリット状ビーム投影の長さがサンプルチャンバの幅と実質的に同一になるように光ビームを狭くする。これらの実施形態では、スリット投影モジュールは、スリット状ビーム投影が約２．５ｍｍ〜約３．５ｍｍ、たとえば約３ｍｍの長さを有するように光ビームを狭くする。いくつかの実施形態では、スリット投影モジュールは、約２５μｍ〜約７５μｍ、たとえば約５０μｍなどの幅を有するスリットの形状の光ビームを投影するように構成される。
いくつかの実施形態では、サンプルは、マイクロ流体チャンバの長さの７５％以上に沿ってスリット状ビーム投影を横切るように、サンプルを含有するマイクロ流体チャンバを移動させることにより、照明される。ある特定の場合には、サンプルは、スリット状ビーム投影に沿ってサンプルチャンバの長さを移動させることにより照明される。いくつかの場合には、本方法は、離散増分で、たとえば１ｍｍ以上の増分、たとえば２ｍｍ以上の増分、さらには５ｍｍ以上の増分などでスリット状ビーム投影に沿ってマイクロ流体チャンバの長さを移動させる工程を含む。他の場合には、本方法はまた、スリット状ビーム投影に沿ってサンプルチャンバの長さを連続移動させる工程を含む。いくつかの実施形態では、スリットに沿ってサンプルチャンバの長さを移動させる際に光の吸光度を連続測定する。
他の実施形態では、サンプルは、マイクロ流体チャンバの長さの７５％以上に沿ってスリット状ビーム投影を変位させるために十分なようにスリット投影モジュールを移動させることにより照明される。ある特定の場合には、サンプルは、サンプルチャンバの長さに沿ってスリット状ビーム投影を変位させるために十分なようにスリット投影モジュールを移動させることにより照明される。いくつかの場合には、本方法は、離散増分で、たとえば１ｍｍ以上の増分、たとえば２ｍｍ以上の増分、さらには５ｍｍ以上の増分などでサンプルチャンバの長さに沿ってスリット状ビーム投影を変位させるために十分なようにスリット投影モジュールを移動させる工程を含む。他の場合には、本方法は、サンプルチャンバの長さに沿ってスリット状ビーム投影を連続移動させるために十分なようにスリット投影モジュールを移動させる工程を含む。いくつかの実施形態では、光の吸光度が連続測定される。
いくつかの実施形態では、サンプルを透過した光を検出する工程は、透過光の波長を空間分離する工程を含む。ある特定の場合には、透過光の波長を空間分離する工程は、回折グレーティングを使用する工程を含む。ある特定の実施形態では、サンプルを透過した光を検出する工程は、たとえば検出器の校正における使用など、スリットの非回折像を検出器上に投影する工程を含む。
いくつかの実施形態では、方法はまた、アナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程を含む。たとえば、２つの異なる波長で検出光の吸光度を計算しうる。ある特定の場合には、アナライトに関してサンプルをアッセイするために、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長で、たとえば５４８ｎｍで透過光の吸光度を計算する。他の場合には、アナライトに関してサンプルをアッセイするために、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で、たとえば６５０ｎｍかつたとえば６７５ｎｍで透過光の吸光度を計算する。さらに他の場合には、アナライトに関してサンプルをアッセイするために、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長で透過光の第１の吸光度を計算し、かつ６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で第２の吸光度を計算する。たとえば、５４８ｎｍかつ６７５ｎｍで透過光の吸光度を計算する。さらに他の場合には、アナライトに関してサンプルをアッセイするために、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長で透過光の第１の吸光度を計算し、かつ６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で第２の吸光度を計算する。たとえば、５４８ｎｍかつ６５０ｎｍで透過光の吸光度を計算する。
本開示の態様はまた、主題の方法を実施するためのシステムを含む。ある特定の実施形態に係るシステムは、サンプルチャンバを照明するための光源と、スリット状ビーム投影をサンプルチャンバに提供するように、光源からの光ビームを狭くするスリットおよびスリットにより狭くされた光を集束させるためのフォーカスレンズを含有するスリット投影モジュールとを含む。システムはまた、サンプルを透過した光を集束させるための対物レンズと、サンプルを透過した１つ以上の波長の光を検出するための検出器とを含む。
いくつかの実施形態では、システムは１つ以上の広域スペクトル光源を含む。広域スペクトル光源は、ある特定の場合には、１つ以上の可視光源または近赤外光源、たとえば、５００ｎｍ〜８５０ｎｍの範囲内の波長を有するものを含む。たとえば、第１の広域スペクトル光源は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の発光波長を有しうるとともに、第２の広域スペクトル光源は、７００ｎｍ〜８５０ｎｍの範囲内の発光波長を有しうる。ある特定の実施形態では、１つ以上の広域スペクトル光源は、約４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、および８３０ｎｍに発光ピークを有する照射プロファイルを有する。
システムはまた、スリットの形状で光ビームの投影を提供するように、光源からの光ビームを狭くするスリットと狭光ビームを集束させるフォーカスレンズとを有するスリット投影モジュールを含む。スリット投影モジュールは、スリット状ビーム投影の長さがサンプルチャンバの幅に直交するように構成されうる。スリットの形状で投影される光ビームの幅は、たとえば１００μｍをはじめとして７５μｍ〜１２５μｍの範囲内でさまざまでありうる。また、スリットの形状で投影される光ビームの長さは、２．５ｍｍなど２ｍｍ〜３ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも長いスリットの形状で光ビームを投影するように構成されうる。他の選択肢として、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅に等しいスリットの形状で光ビームを投影するように構成されうる。同様に、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも短いスリットの形状で光ビームを投影するように構成されうる。
いくつかの場合には、スリット投影モジュールはまた、光学調整プロトコルを含む。「光学調整」とは、必要に応じて、たとえば、寸法を増加もしくは減少させるようにまたはスリット状ビームの光学分解能を向上させるように、スリットの形状の光ビームを変化させうることを意味する。いくつかの場合には、光学調整は、スリットの幅をたとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば２５％以上、たとえば５０％以上増加させるように、さらにはスリット状ビームの幅を７５％以上増加させるように構成された拡大プロトコルである。他の場合には、光学調整は、スリットの幅をたとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば２５％以上、たとえば５０％以上減少させるように、さらにはスリット状ビームの幅を７５％以上減少させるように構成された縮小プロトコルである。ある特定の実施形態では、光学調整は、スリット状ビームの分解能をたとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば２５％以上、たとえば５０％以上向上させるように、さらにはスリット状ビームの分解能を７５％以上向上させるように構成された分解能向上プロトコルである。スリット状ビームは、限定されるものではないが、レンズ、ミラー、ピンホール、スリット、およびそれらの組合せを含む任意の好都合な光学調整プロトコルにより調整されうる。ある特定の実施形態では、スリット投影モジュールは、スリットにより狭くされた光を集束させるためにスリットと組み合わせてフォーカスレンズを含む。フォーカスレンズは、たとえば、約０．５〜０．７５の倍率を有するものなどの縮小レンズでありうる。たとえば、縮小レンズは、約０．６の倍率を有する二重色消し縮小レンズでありうる。
いくつかの実施形態に係るシステムはまた、サンプルチャンバを透過した光を集束させるための対物レンズを含む。いくつかの場合には、対物レンズは、１．５〜２．５の倍率を有するものなどの拡大レンズである。たとえば、対物レンズは、約１．７の倍率を有する二重色消し拡大レンズでありうる。
以上に記載したように、サンプルを透過した捕集光は、検出用の個別の波長に空間分離されうる。いくつかの実施形態では、システムは、光を個別の波長に分離するための回折グレーティングを含む。他の実施形態では、システムは、光を検出用の個別の波長に分離するための複数のフィルタを含みうる。さらに他の実施形態では、システムは、１つ以上の回折グレーティングと複数のフィルタとの組合せを含みうる。
システムはまた、サンプルからの透過光を検出するための検出器を含む。いくつかの実施形態では、検出器は電荷結合デバイスである。検出器は、ある特定の場合には、４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長でサンプルを透過した光を検出するように構成される。たとえば、検出器は、５００ｎｍ〜８００ｎｍの透過光のスペクトルを検出するように構成されうる。
本開示の実施形態では、システムは、５ｎｍ以下、たとえば４ｎｍ以下、たとえば３ｎｍ以下、たとえば２ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以下の空間分離分解能を提供するように構成される。このため、いくつかの実施形態では、スリット投影モジュールと、対物レンズと、回折グレーティングと、透過光を検出するための検出器とを含むシステムは、５ｎｍ以下、たとえば４ｎｍ以下、たとえば３ｎｍ以下、たとえば２ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以下の空間分離分解能を提供するように構成される。他の実施形態では、スリット投影モジュールと、対物レンズと、フィルタホイールと、透過光を検出する検出器とを含むシステムは、５ｎｍ以下、たとえば４ｎｍ以下、たとえば３ｎｍ以下、たとえば２ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以下の空間分解能を提供するように構成される。
本開示の態様はまた、主題の方法に従ってサンプルをアッセイするためのスリット投影モジュールを含む。スリット投影モジュールは、いくつかの実施形態では、スリットの形状で光ビームを提供するように、光源からの光ビームを狭くするスリットと狭光ビームを集束させるフォーカスレンズとを含む。スリット投影モジュールは、スリットの長さがサンプルチャンバの幅に直交するように構成されうる。ある特定の場合には、スリット投影モジュールは、スリットの形状で光ビームを投影してサンプルチャンバを照明するように構成される。スリットの形状で投影される光ビームの幅は、たとえば１００μｍをはじめとして７５μｍ〜１２５μｍの範囲内でさまざまでありうる。また、スリットの形状で投影される光ビームの長さは、２．５ｍｍなど２ｍｍ〜３ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも長いスリットの形状で光ビームを投影するように構成されうる。他の選択肢として、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅に等しいスリットの形状で光ビームを投影するように構成されうる。同様に、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも短いスリットの形状で光ビームを投影するように構成されうる。ある特定の実施形態では、スリット投影モジュールは、スリットにより狭くされた光を集束させるためにスリットと組み合わせてフォーカスレンズを含む。フォーカスレンズは、ある特定の実施形態では、約０．５〜０．７５の倍率を有するものなどの縮小レンズである。たとえば、縮小レンズは、約０．６の倍率を有する二重色消し縮小レンズでありうる。
方法はまた、アナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程を含む。たとえば、２つの異なる波長で検出光の吸光度を計算しうる。ある特定の場合には、アナライトに関してサンプルをアッセイするために、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長で、たとえば５４８ｎｍで透過光の吸光度を計算する。他の場合には、アナライトに関してサンプルをアッセイするために、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で、たとえば６７５ｎｍで透過光の吸光度を計算する。さらに他の場合には、アナライトに関してサンプルをアッセイするために、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長で透過光の第１の吸光度を計算し、かつ６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で第２の吸光度を計算する。たとえば、５４８ｎｍかつ６７５ｎｍで透過光の吸光度を計算したり、さらには５４８ｎｍかつ６５０ｎｍで透過光の吸光度を計算したりする。
本開示の態様はまた、液体サンプルのアッセイを行うように構成されたマイクロ流体デバイスを含む。このデバイスは、接続されたサンプル適用部位と、入口と、キャピラリーチャネルサンプルチャンバと、サンプルと１種以上の試薬とを接触させるための試薬混合チャンバとを含む。ある特定の実施形態のマイクロ流体デバイスはまた、吸光度測定時にブランクを提供するように構成されたブランク参照ウィンドウを含む。
本発明は、添付の図面と組み合わせて読むと以下の詳細な説明から最もよく理解されうる。図面には以下の図が含まれる。
ある特定の実施形態に従ってスリット投影モジュールにより提供されるスリット状ビームによりサンプルチャンバを照明する例を示す。 ある特定の実施形態に従ってスリット状ビームによりサンプルチャンバを照明するためのスリット投影モジュールを有する吸光度システムの構成例を示し、スリット投影モジュールを有する吸光度システムの側面図である。 ある特定の実施形態に従ってスリット状ビームによりサンプルチャンバを照明するためのスリット投影モジュールを有する吸光度システムの構成例を示し、スリット投影モジュールを有する吸光度システムの上面図である。 ある特定の実施形態に従って蛍光検出システムに結合されたスリット投影モジュールを有する吸光度システムの構成例を示す。 ある特定の実施形態に従って対象のシステムの例を示す。 ある特定の実施形態に従ってマイクロ流体サンプルチャンバとブランク透過率を提供するための参照スリットウィンドウとを有するマイクロ流体カートリッジの例を示す。 ある特定の実施形態に従ってマイクロ流体カートリッジを有するキットの例を示す。 ある特定の実施形態に従ってボックス中に一緒に提供された一群のさまざまなタイプのキットの例を示す。 ある特定の実施形態に従ってヘモグロビン濃度を決定する概略図である。 ある特定の実施形態に従ってスリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより取得されたヘモグロビン吸収スペクトル例を示し、全血中２５ｇ／ｄＬの濃度のヘモグロビンの吸収スペクトルを示す。 ある特定の実施形態に従ってスリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより取得されたヘモグロビン吸収スペクトル例を示し、全血中７ｇ／ｄＬの濃度のヘモグロビンの吸収スペクトルを示す。 ある特定の実施形態に従ってスリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより取得されたヘモグロビン吸収スペクトル例を示し、ヘモグロビン濃度および５６９ｎｍの吸光度のプロットを示す。 ある特定の実施形態に係る方法を用いた全血中ヘモグロビン測定と血液アナライザーとの比較を示す。
本発明をより詳細に説明する前に、本発明が記載の特定の実施形態に限定されるものではないことを理解すべきである。なぜなら、それらは変更されうるからである。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書で用いられる用語が特定の実施形態を説明することのみを目的としたものにすぎず、限定することを意図したものではないことも理解すべきである。
値の範囲が提示された場合、その範囲の上限と下限との間の各介在値（文脈上明らかに異なる規定がないかぎり下限の１／１０単位まで）およびその指定範囲内の任意の他の指定値または介在値は、本発明の範囲内に包含されるものと理解される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立して、そのより小さい範囲内に含まれうるものであり、また、その指定範囲内の任意の特定的に除外された限界の制約を受けて、本発明の範囲内に包含される。指定範囲が一方または両方の限界を含む場合、それらの含まれる一方または両方の限界を除外した範囲もまた、本発明に含まれる。
特に定義されていないかぎり、本明細書で用いられる科学技術用語はすべて、本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解されているものと同一の意味を有する。本発明を実施または試験する際、本明細書に記載のものと類似のまたは均等な任意の方法および材料を使用することが可能であるが、代表的な例示的な方法および材料を次に記載する。
本明細書に引用された刊行物および特許はすべて、あたかもそれぞれ個々の刊行物または特許が具体的かつ個別的に示されて参照により組み込まれたごとく参照により本明細書に組み込まれ、かつ引用された刊行物に示された関連する方法および／または材料を開示および記載すべく参照により本明細書に組み込まれる。いずれの刊行物の引用も、本出願日前のその開示に関するものであるが、先行発明に基づいてかかる刊行物に先行する権利が本発明に与えられていないことを容認するものとみなされるべきでない。さらに、提示された刊行日は、独立して確認の必要がありうる実際の刊行日とは異なりうる。
本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる場合、文脈上明らかに異なる規定がないかぎり、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」が複数形の参照語を包含することに留意されたい。さらに、いずれかの任意選択の要素を除外するように特許請求の範囲を構成しうることに留意されたい。したがって、この記載は、クレーム要素の列挙との関連で「〜単独」、「〜のみ」などの排他的用語を用いる場合または「否定的」限定を用いる場合の先行基礎として機能することが意図される。
本開示を読めば当業者には自明であろうが、本明細書に記載および例示された個々の実施形態はそれぞれ、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく他のいくつかの実施形態のいずれかの特徴から容易に分離しうるかまたはそれらと容易に組み合わせうる個別の成分および特徴を有する。挙げられた方法はいずれも、挙げられた事象の順序でまたは論理的に可能な任意の他の順序で行うことが可能である。
以上に概説したように、本開示は、１種以上のアナライトに関してサンプルをアッセイするための方法を提供する。本開示の実施形態のさらなる説明では、最初にアナライトに関してサンプルをアッセイするための方法をより詳細に説明する。次に、アナライトに関してサンプルをアッセイする主題の方法を実施するために好適なシステムを説明する。マイクロカートリッジ、コンピュータ制御システム、およびキットもまた提供される。
アナライトに関してサンプルをアッセイするための方法
以上に概説したように、本開示の態様は、１種以上のアナライトに関してサンプルをアッセイするための方法を含む。「アッセイ」という用語は、本明細書では、標的アナライト種の存在または量の定性的評価または定量的測定を意味するようにその通常の意味で用いられる。ある特定の実施形態では、方法は、ヘモグロビンに関してサンプルをアッセイする工程を含む。
本発明に係る方法に従って、たとえば本明細書に記載されるような多種多様なサンプルをアッセイしうる。いくつかの場合には、サンプルは生物学的サンプルである。「生物学的サンプル」という用語は、生物体、植物体、もしくは菌類体を意味するように、または動物組織の一部、細胞、もしくはある特定の場合には血液、粘液、リンパ液、滑液、脳脊髄液、唾液、気管支肺胞洗浄液、羊水、羊膜帯血、尿、膣液、および精液に見いだされうる成分部分を意味するように、その通常の意味で用いられる。このため、「生物学的サンプル」とは、天然生物またはその組織の一部の両方を意味し、さらには、たとえば、限定されるものではないが、血漿、血清、脊髄液、リンパ液、皮膚切片、気道切片、胃腸管切片、心血管切片、泌尿生殖管切片、涙、唾液、乳、血液細胞、腫瘍、器官を含む、生物またはその組織の一部から調製されるホモジネート、ライセート、または抽出物を意味する。生物学的サンプルは、健常組織または罹患組織（たとえば、癌性組織、悪性組織、壊死性組織など）の両方を含めて任意のタイプの生物組織を含みうる。ある特定の実施形態では、生物学的サンプルは、液体サンプル、たとえば、血液または血漿などのその派生物、涙、尿、精液などであり、いくつかの場合には、サンプルは、全血をはじめとする血液サンプル、たとえば、静脈穿刺または指穿刺から得られる血液である（この場合、アッセイ前に血液を保存剤、抗凝固剤などの任意の試薬と組み合わせてもよく、またはそうでなくてもよい）。
ある特定の実施形態では、サンプル源は、「哺乳動物」または「哺乳類」であり、これらの用語は、食肉目動物（たとえば、イヌおよびネコ）、齧歯目動物（たとえば、マウス、モルモット、およびラット）、および霊長動物（たとえば、ヒト、チンパンジー、およびサル）をはじめとする哺乳綱動物に属する生物を記述するように、広義に用いられる。いくつかの場合には、被験者はヒトである。本方法は、両方の性別および任意の発達段階のヒト被験者（すなわち、新生児、乳児、年少者、青年、成人）から得られるサンプルに適用されうるとともに、ある特定の実施形態では、ヒト被験者は、年少者、青年、または成人である。本発明はヒト被験者からのサンプルに適用されうるが、本方法はまた、他の動物被験者（すなわち「非ヒト被験者」）、たとえば、限定されるものではないが、鳥、マウス、ラット、イヌ、ネコ、家畜、および馬からのサンプルでも行われうることを理解すべきである。
いくつかの実施形態では、主題の方法でアッセイされるサンプルの量は、たとえば、０．０１μＬ〜１０００μＬ、たとえば０．０５μＬ〜９００μＬ、たとえば０．１μＬ〜８００μＬ、たとえば０．５μＬ〜７００μＬ、たとえば１μＬ〜６００μＬ、たとえば２．５μＬ〜５００μＬ、たとえば５μＬ〜４００μＬ、たとえば７．５μＬ〜３００μＬ、さらにはサンプル１０μＬ〜２００μＬの範囲内でさまざまでありうる。
いくつかの実施形態では、生物学的サンプルは、生物学的サンプルをアッセイする前に容器（たとえば、ブレンダーカップ、ボルテックスマイクロチューブ、ソニケーター槽など）中に前負荷されて所定の時間にわたり貯蔵された試料である。たとえば、より詳細に以下に記載されるように、生物学的サンプルを主題の方法に従ってアッセイする前に、生物学的サンプルを一定の時間にわたりマイクロ流体カートリッジ中に前負荷しうる。生物学的サンプルをアッセイする前に生物学的サンプルを容器中に前負荷してから貯蔵する時間は、たとえば０．１時間以上、たとえば０．５時間以上、たとえば１時間以上、たとえば２時間以上、たとえば４時間以上、たとえば８時間以上、たとえば１６時間以上、たとえば２４時間以上、たとえば４８時間以上、たとえば７２時間以上、たとえば９６時間以上、たとえば１２０時間以上、たとえば１４４時間以上、たとえば１６８時間以上でさまざまでありうるとともに、さらには容器中に生物学的サンプルを前負荷するのは生物学的サンプルをアッセイする２４０時間以上前でありうるか、またはたとえば生物学的サンプルをアッセイする０．１時間〜２４０時間前、たとえば０．５時間〜２１６時間前、たとえば１時間〜１９２時間前、さらには生物学的サンプルをアッセイする５時間〜１６８時間前の範囲内でありうる。たとえば、遠隔地で（たとえば、家庭用キットを用いて家庭でまたは診療所で）サンプルをアッセイするためのシステム（以下に記載）で使用するように構成された容器（たとえば、マイクロ流体カートリッジ）中に生物学的サンプルを前負荷し、および主題の方法に従ってアッセイするために試験所に送付しうる。「遠隔地」とは、サンプルが容器中に含有され前負荷される場所以外の場所を意味する。たとえば、遠隔地は、たとえば、より詳細に以下に記載されるように、処理デバイスの場所と対比して、同一の都市の他の場所（たとえば、診療所、試験所など）、異なる都市の他の場所、異なる州の他の場所、異なる国の他の場所などでありうる。いくつかの場合には、２つの場所は、それらが１０ｍ以上、たとえば５０ｍ以上、さらには１００ｍ以上、たとえば５００ｍ以上、たとえば１０００ｍ以上、１０，０００ｍ以上などの距離だけ互いに分離されていれば、互いに遠隔地である。
ある特定の実施形態に係る方法を実施する場合には、スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明し、サンプルを透過した光を検出し、およびアナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する。標的アナライトに依存して、サンプルを１つ以上の光源により照明しうる。いくつかの実施形態では、サンプルは１つ以上の広帯域光源により照明される。「広帯域」という用語は、本明細書では、広い波長範囲、たとえば５０ｎｍ以上、たとえば１００ｎｍ以上、たとえば１５０ｎｍ以上、たとえば２００ｎｍ以上、たとえば２５０ｎｍ以上、たとえば３００ｎｍ以上、たとえば３５０ｎｍ以上、たとえば４００ｎｍ以上の波長、さらには５００ｎｍ以上をカバーする波長範囲を有する光を発する光源を意味するようにその通常の意味で用いられる。たとえば、１つの好適な広帯域光源は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を有する光を発する。好適な広帯域光源の他の例は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を有する光を発する光源を含む。任意の好都合な広帯域光源プロトコル、たとえば、広帯域光源の中でも特に、ハロゲンランプ、ジュウテリウムアークランプ、キセノンアークランプ、安定化ファイバー結合広帯域光源、広帯域連続スペクトルＬＥＤ、超高輝度発光ダイオード、半導体発光ダイオード、広域スペクトルＬＥＤ白色光源、マルチＬＥＤ統合白色光源、またはそれらの任意の組合せを利用しうる。
他の実施形態では、サンプルは、特定の波長または狭い波長範囲の光を発する１つ以上の狭帯域光源により照明される。「狭帯域」という用語は、本明細書では、狭い波長範囲、たとえば５０ｎｍ以下、たとえば４０ｎｍ以下、たとえば３０ｎｍ以下、たとえば２５ｎｍ以下、たとえば２０ｎｍ以下、たとえば１５ｎｍ以下、たとえば１０ｎｍ以下、たとえば５ｎｍ以下、たとえば２ｎｍ以下の波長範囲を有する光を発する光源、さらには特定の波長の光（すなわち単色光）を発する光源を意味するようにその通常の意味で用いられる。任意の好都合な狭帯域光源プロトコル、たとえば、狭波長ＬＥＤ、レーザーダイオード、または１つ以上の光学バンドパスフィルタ、回折グレーティング、モノクロメーター、もしくはそれらの任意の組合せに結合された広帯域光源を利用しうる。
アッセイされるアナライトさらには生物学的サンプル中に存在する干渉物質に依存して、生物学的サンプルは、１つ以上の光源、たとえば２つ以上の光源、たとえば３つ以上の光源、たとえば４つ以上の光源、たとえば５つ以上の光源、さらには１０以上の光源により照明されうる。必要に応じて、光源の任意の組合せを使用しうる。たとえば、２つの光源を利用する場合、第１の光源は広帯域白色光源（たとえば、広帯域白色光ＬＥＤ）でありうるとともに、第２の光源は広帯域近赤外光源（たとえば、広帯域近ＩＲ ＬＥＤ）でありうる。他の場合には、２つの光源を利用する場合、第１の光源が広帯域白色光源（たとえば、広帯域白色光ＬＥＤ）でありうるとともに、第２の光源は狭域スペクトル光源（たとえば、狭帯域可視ＬＥＤまたは近ＩＲ ＬＥＤ）でありうる。さらに他の場合には、光源は、それぞれ特定の波長を発光する複数の狭帯域光源、たとえば一連の２つ以上のＬＥＤ、たとえば一連の３つ以上のＬＥＤ、たとえば一連の５つ以上のＬＥＤ、さらには一連の１０以上のＬＥＤである。
２つ以上の光源を利用する場合、サンプルは、光源により同時にもしくは逐次的にまたはそれらの組合せで照明されうる。たとえば、サンプルを２つの光源により照明する場合、主題の方法は、両方の光源によりサンプルを同時に照明する工程を含みうる。他の実施形態では、サンプルは、２つの光源により逐次的に照明されうる。２つ以上の光源によりサンプルを逐次的に照明する場合、各光源により照明する時間は、独立して、０．００１秒間以上、たとえば０．０１秒間以上、たとえば０．１秒間以上、たとえば１秒間以上、たとえば５秒間以上、たとえば１０秒間以上、たとえば３０秒間以上、さらには６０秒間以上でありうる。２つ以上の光源によりサンプルを逐次的に照明する実施形態では、各光源によりサンプルが照明される持続時間は、同一であっても異なっていてもよい。
各光源による照明間の時間はまた、必要に応じて、１秒間以上、たとえば５秒間以上、たとえば１０秒間以上、たとえば１５秒間以上、たとえば３０秒間以上、さらには６０秒間以上の遅延で独立して分離されてさまざまでありうる。２つ超（すなわち、３つ以上）の光源によりサンプルを逐次的に照明する実施形態では、各光源による照明間の遅延は、同一であっても異なっていてもよい。
アッセイプロトコルに依存して、サンプルの照明は連続的または離散間隔でありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、サンプルは、サンプルがアッセイされる全時間にわたり連続的に照明されうる。２つ以上の光源を備える場合、サンプルは、すべての光源により同時に連続的に照明されうる。他の場合には、サンプルは、各光源により逐次的に連続的に照明される。他の実施形態では、サンプルは、たとえば、０．００１マイクロ秒ごと、０．０１マイクロ秒ごと、０．１マイクロ秒ごと、１マイクロ秒ごと、１０マイクロ秒ごと、１００マイクロ秒ごと、さらには１０００マイクロ秒ごとにサンプルを照明するなど、規則的間隔で照明されうる。サンプルは、任意の所与の測定時間で１回またはそれ以上、たとえば２回以上、たとえば３回以上、さらには各測定時間で５回以上、光源により照明されうる。
より詳細に以下に記載されるように、サンプルを照明するための光源は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ、たとえば４５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、たとえば５００ｎｍ〜８００ｎｍ、たとえば５５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、さらには６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を有する光のスペクトルを発しうる。いくつかの実施形態では、サンプルは、４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長の光を発する単一の広帯域光源により照明される。他の実施形態では、サンプルは、複数の光源を用いて４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長の光により照明される。たとえば、サンプルは、４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長を有する光をそれぞれ独立して発する複数の狭帯域光源により照明されうる。
ある特定の実施形態では、サンプルは、４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長の光を発する２つの広帯域光源により照明される。たとえば、光源は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発する白色光ＬＥＤおよび７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発する近赤外ＬＥＤでありうる。以上に記載したように、光源のタイプに依存して、各光源の照射プロファイルは、任意の数の発光ピークを有してさまざまでありうる。ある特定の場合には、サンプルは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発しかつ約４５０ｎｍおよび５５０ｎｍに発光ピークを有する白色光ＬＥＤならびに７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発しかつ約８３０ｎｍに発光ピークを有する近赤外ＬＥＤにより照明される。
他の実施形態では、サンプルは、４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の特定の波長の光をそれぞれ独立して発する複数の狭帯域ランプまたはＬＥＤにより照明される。一例では、狭帯域光源は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、たとえば、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、５８６ｎｍ、またはそれらの任意の組合せの光を発する１つ以上の単色ＬＥＤである。他の例では、狭帯域光源は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の光を発する１つ以上の狭帯域ランプ、たとえば、狭帯域カドミウムランプ、セシウムランプ、ヘリウムランプ、水銀ランプ、水銀−カドミウムランプ、カリウムランプ、ナトリウムランプ、ネオンランプ、亜鉛ランプ、またはそれらの任意の組合せである。
本開示の実施形態では、サンプルはスリット状の照明光により照明される。スリット状の照明光は、たとえば、より詳細に以下に記載されるように、任意の好都合なプロトコルを用いて生成されうる。いくつかの実施形態では、スリット状の照明光は、１つ以上の追加のコンポーネント、たとえば、１つ以上のレンズに光結合されていてもされていなくてもよいスリットを含むスリット投影モジュールを用いて生成される。たとえば、いくつかの場合には、スリット状の照明光は、光源からの狭光ビームを集束させるためのフォーカスレンズと組み合わせて光ビームを狭くするスリットを有するスリット投影モジュールを介して１つ以上の光源から生成される。スリット投影モジュールは、光ビームを狭くし、かつサンプルチャンバ上に投影される光ビームをスリットの形状で生成する。サンプルの精査時、サンプルチャンバを横切るようにスリット状光ビームを変位させるために、サンプルチャンバもしくはスリット投影モジュールの一方、または、サンプルチャンバおよびスリット投影モジュールの両方を（必要に応じて）移動させうる。
以上に記載したように、スリット投影モジュールは、長さおよび幅を有するスリット状ビームを提供するように構成され、照明スリットの長さおよび幅はさまざまでありうる。スリット投影モジュールは、１つ以上の光源からの光ビームを狭くするように構成されたアパーチャーを有するスリットと、スリットアパーチャーを通過する光を集束させるためにスリットと組み合わされたフォーカスレンズとを含む。スリットアパーチャーは、限定されるものではないが、卵形、矩形、または他の多角形を含めて、任意の好都合な形状でありうる。ある特定の実施形態では、スリットアパーチャーは矩形である。以上に記載したように、光源により提供されるスリット状ビームの所望の寸法に依存して、スリットアパーチャーの寸法は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、たとえば１．２５ｍｍ〜９．５ｍｍ、たとえば１．５ｍｍ〜９ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜８ｍｍ、たとえば２．５ｍｍ〜７ｍｍ、たとえば３ｍｍ〜６ｍｍ、さらには３．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の長さを有してさまざまでありうる。スリットアパーチャーの幅は、１μｍ〜２５０μｍ、たとえば２μｍ〜２２５μｍ、たとえば５μｍ〜２００μｍ、たとえば１０μｍ〜１５０μｍ、さらには１５μｍ〜１２５μｍの範囲内でありうる。たとえば、スリットは１００μｍのアパーチャー幅を有する。
スリットにより狭くされた光ビームは、必要に応じて、スリットと組み合わされたフォーカスレンズを用いて集束される。いくつかの実施形態では、狭光ビームは、０．１〜０．９５の範囲内の倍率、たとえば０．２〜０．９の倍率、たとえば０．３〜０．８５の倍率、たとえば０．３５〜０．８の倍率、たとえば０．５〜０．７５の倍率を有する縮小レンズを介して集束され、さらには、狭光ビームは、０．５５〜０．７の倍率、たとえば０．６の倍率を有する縮小レンズを介して集束される。たとえば、狭光ビームは、ある特定の場合には、約０．６の倍率を有する二重色消し縮小レンズを介して集束される。
より詳細に以下に記載されるように、スリット投影モジュールは、さまざまな長さおよび幅を有するスリット状ビームを提供するように構成されうる。いくつかの実施形態では、スリット投影モジュールは、１ｍｍ〜５ｍｍ、たとえば１．５ｍｍ〜４．５ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜４ｍｍ、たとえば２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内の長さを有するスリット状ビーム、さらには３ｍｍの長さを有するスリット状ビームを提供するように構成される。これらの実施形態では、スリット投影モジュールは、１０μｍ〜１００μｍ、たとえば１５μｍ〜９５μｍ、たとえば２０μｍ〜９０μｍ、たとえば２５μｍ〜８５μｍ、たとえば３０μｍ〜８０μｍ、たとえば３５μｍ〜７５μｍ、たとえば４０μｍ〜７０μｍ、たとえば４５μｍ〜６５μｍ、さらには５０μｍ〜６０μｍの範囲内の幅を有するスリット状ビームを提供するように構成される。
いくつかの実施形態では、スリット投影モジュールは、スリット状ビームの長さがアッセイされるサンプルチャンバの長さに直交するスリット状光ビームを提供するように構成される。換言すれば、スリット状ビームの長さは、アッセイサンプルチャンバの幅に沿って位置決めされる。サンプルチャンバのサイズ（より詳細に以下に記載される）およびスリット状ビーム投影に依存して、スリット状ビームは、サンプルチャンバの幅の５０％以上、たとえば５５％以上、たとえば６０％以上、たとえば６５％以上、たとえば７０％以上、たとえば７５％以上、たとえば８０％以上、たとえば８５％以上、たとえば９０％以上、たとえば９５％以上、たとえば９７％以上を照明しうるとともに、さらには、サンプルチャンバの幅の９９％以上を照明する。ある特定の場合には、スリット状ビーム投影は、サンプルチャンバの幅と実質的に同一の長さを有する。他の実施形態では、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも長い長さを有するスリット状ビーム投影を提供するように構成される。たとえば、スリット状光ビームは、サンプルチャンバの幅よりも１％以上、たとえば２％以上、たとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば１５％以上、たとえば２０％以上長い長さ、さらにはサンプルチャンバの幅よりも２５％長い長さを有しうる。さらに他の実施形態では、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも短い長さを有するスリット状ビーム投影を提供するように構成される。たとえば、スリット状光ビームは、サンプルチャンバの幅よりも１％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも２％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも５％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも１０％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも１５％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも２０％以上短い長さ、さらにはサンプルチャンバの幅よりも２５％以上短い長さを有しうる。
サンプルの精査時、サンプルチャンバを横切るようにスリット状光ビームを変位させるために、サンプルチャンバもしくはスリット投影モジュールの一方、または、サンプルチャンバおよびスリット投影モジュールの両方を（必要に応じて）移動させうる。「移動」という用語は、サンプルチャンバ上に投影されたスリット状光ビームがサンプルのアッセイ時にサンプルチャンバに沿って時間とともに位置を変えるようなスリット投影モジュールとサンプルチャンバとの間の変位を意味する。いくつかの実施形態では、精査時にサンプルチャンバに沿ってスリット状光ビームを側方変位させるためにスリット投影モジュールを静止位置に維持した状態でサンプルチャンバを移動させる。他の実施形態では、精査時にサンプルチャンバに沿ってスリット状光ビームを側方変位させるためにサンプルチャンバを静止位置で維持した状態でスリット投影モジュールを移動させる。さらに他の実施形態では、精査時にサンプルチャンバに沿ってスリット状光ビームを側方変位させるためにスリット投影モジュールおよびサンプルの両方を移動させる。
いくつかの実施形態では、スリット状光ビームがサンプルチャンバに対して任意の方向に側方変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させうる。この際、いくつかの例では、スリット状ビームの長さは、サンプルチャンバの長さに直交した状態を維持する。いくつかの場合には、スリット状光ビームがサンプルチャンバの先端から基端に変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させうる。他の場合には、スリット状光ビームがサンプルチャンバの基端から先端に変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させうる。サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールは、サンプルを精査するためにスリット状光ビームがサンプルチャンバの長さの全部または一部に沿って変位されるように移動させるべく構成されうる。いくつかの実施形態では、スリット状光ビームは、サンプルチャンバの５０％以上、たとえば５５％以上、たとえば６０％以上、たとえば６５％以上、たとえば７０％以上、たとえば７５％以上、たとえば８０％以上、たとえば８５％以上、たとえば９０％以上、たとえば９５％以上、たとえば９７％以上に沿って、さらにはサンプルチャンバの長さの９９％以上に沿って変位される。ある特定の場合には、スリット状ビームは、実質的にサンプルチャンバの全長に沿って変位される。
ある特定の実施形態では、スリット状ビーム光がサンプルチャンバに対して前進後退運動により変位されるように、たとえば、サンプルチャンバの先端から基端に移動してからサンプルチャンバの基端から先端に戻るように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させる。他の場合には、スリット状光ビームがサンプルチャンバに対してサンプルチャンバの基端から先端に変位してからサンプルチャンバの先端から基端に戻るように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させる。ある特定の場合には、スリット状光ビームがサンプルチャンバの一部のみに沿って前進後退運動により変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させる。たとえば、スリット状ビームがサンプルチャンバの９９％以下、たとえば９５％以下、たとえば９０％以下、たとえば８５％以下、たとえば８０％以下、たとえば７５％以下、たとえば７０％以下、たとえば６５％以上に沿って前進後退運動により変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させうるとともに、さらには、スリット状ビームがサンプルチャンバの長さの５０％以下に沿って前進後退運動により変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させうる。
スリット状光ビームを前進後退運動により移動させる場合、任意の所与の精査時間の間に１回以上、たとえば２回以上、たとえば５回以上、たとえば１０回以上、たとえば１５回以上、さらには各精査時間の間に２５回以上、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールの移動を繰り返しうる。
精査時のサンプルチャンバに沿ったスリット状光ビームの変位幅は、さまざまでありうる。「変位幅」または「全変位」とは、スリット状光ビームがサンプルチャンバに沿って移動する距離の総和を意味する。一例では、スリット状光ビームを６０ｍｍのサンプルチャンバの基端から先端に移動させる場合、スリット状光ビームの全変位は６０ｍｍである。他の例では、スリット状ビームを６０ｍｍのサンプルチャンバの先端から基端に移動させる場合、スリット状光ビームの全変位は６０ｍｍである。さらに他の例では、スリット状ビームを前進後退運動により６０ｍｍのサンプルチャンバの基端から先端に移動させてから先端から基端に戻す場合、全変位は１２０ｍｍである。さらに他の例では、スリット状ビームを６０ｍｍのサンプルチャンバの５０％に沿って前進後退運動により移動させる場合（たとえば、基端から先端に移動させてから先端から基端に戻す場合）、全変位は６０ｍｍである。さらに他の例では、スリット状ビームを６０ｍｍのサンプルチャンバの５０％に沿って前進後退運動により移動させ（たとえば、先端から基端に移動させてから基端から先端に戻し）、かつそれを５回繰り返した場合、全変位は３００ｍｍである。
本開示の実施形態では、全変位は、０．１ｍｍ〜１０００ｍｍ、たとえば０．２ｍｍ〜９５０ｍｍ、たとえば０．３ｍｍ〜９００ｍｍ、たとえば０．４ｍｍ〜８５０ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ〜８００ｍｍ、たとえば０．６ｍｍ〜７５０ｍｍ、たとえば０．７ｍｍ〜７００ｍｍ、たとえば０．８ｍｍ〜６５０ｍｍ、たとえば０．９ｍｍ〜６００ｍｍ、たとえば１ｍｍ〜５５０ｍｍ、たとえば１．２５ｍｍ〜５００ｍｍ、たとえば１．５ｍｍ〜４５０ｍｍ、たとえば１．７５ｍｍ〜４００ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜３００ｍｍ、たとえば２．５ｍｍ〜２５０ｍｍ、さらには３ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内でさまざまである。
スリット状光ビームは、さまざまな速度で、たとえば０．００１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．００５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．０１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．０５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば１．５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば２ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば２．５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば３ｍｍ／秒の速度で、たとえば５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば１０ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば２０ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば３０ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば４０ｍｍ／秒以上の速度で、サンプルチャンバに沿って移動させうるとともに、さらには、スリット状ビームは、６０ｍｍ／秒以上の速度でサンプルチャンバに沿って移動させうる。スリット状ビームをサンプルチャンバに沿って前進後退運動により移動させる場合、速度は、１前進後退サイクル／分以上、たとえば２サイクル／分以上、たとえば３サイクル／分以上、たとえば４サイクル／分以上、たとえば５サイクル／分以上、たとえば１０サイクル／分以上、たとえば１５サイクル／分以上、たとえば２０サイクル／分以上、たとえば３０サイクル／分以上、たとえば４５サイクル／分以上、さらには６０前進後退サイクル／分以上でありうる。
サンプルチャンバに沿ってスリット状ビームを変位させるサンプルチャンバまたはスリット投影モジュールの移動は、連続的または離散増分でありうる。いくつかの実施形態では、サンプルがアッセイされる全時間にわたり連続的に、たとえば０．００１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．００５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．０１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．０５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば０．５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば１ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば１．５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば２ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば２．５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば３ｍｍ／秒の速度で、たとえば５ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば１０ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば２０ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば３０ｍｍ／秒以上の速度で、たとえば４０ｍｍ／秒以上の速度でスリット状光ビームがサンプルチャンバに沿って変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させるとともに、さらには、サンプルチャンバに対して６０ｍｍ／秒以上の速度でスリット状光ビームが連続的に変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させる。
他の実施形態では、スリット状ビームがサンプルチャンバに対して離散増分で変位されるように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させる。これらの実施形態では、スリット状光ビームは、いくつかの場合には、サンプルチャンバに対して規則的増分で、たとえば０．０１ｍｍの増分、０．０５ｍｍの増分、０．１ｍｍの増分、０．２ｍｍの増分、０．３ｍｍの増分、０．５ｍｍの増分、０．７５ｍｍの増分、１ｍｍの増分、２．５ｍｍの増分、５ｍｍの増分、７．５ｍｍの増分、１０ｍｍの増分、１５ｍｍの増分、２０ｍｍの増分、またはなんらかの他の増分で変位される。他の場合には、スリット状光ビームは、サンプルチャンバに対して０．０１ｍｍ〜２０ｍｍの増分、たとえば０．１ｍｍ〜１７．５ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ〜１５ｍｍの増分の範囲内のランダム増分、さらには１ｍｍ〜１０ｍｍの増分の範囲内のランダム増分で変位される。
以上に記載したように、いくつかの実施形態では、サンプルチャンバは複数の光源で逐次的に照明される。サンプルチャンバが２つ以上の光源で逐次的に照明される場合、各光源は、独立して、サンプルチャンバに対して変位されるスリット状光ビームを提供する。複数の光源により提供される各スリット状光ビームのサンプルチャンバに対する移動は、以上に記載したように、同一であっても異なっていてもよい。たとえば、サンプルチャンバが２つの光源（たとえば、広帯域白色光ＬＥＤおよび近ＩＲ ＬＥＤ）により逐次的に照明される場合、第１の光源（たとえば、広帯域白色光ＬＥＤ）により生成される第１のスリット状ビームは、第２の光源（たとえば、近ＩＲ ＬＥＤ）により生成される第２のスリット状ビームとともに逐次的にサンプルチャンバを精査する。換言すれば、これらの実施形態では、サンプルチャンバを精査するために少なくとも２つのスリット状ビームが提供される。たとえば、いくつかの実施形態では、第１のスリット状ビームを提供する第１の光源は、前進後退運動によりサンプルチャンバに沿って移動されうるが、第２のスリット状ビームを提供する第２の光源は、単一方向にのみサンプルチャンバに沿って移動されうる。他の実施形態では、第１のスリット状ビームを提供する第１の光源は、前進後退運動によりサンプルチャンバに沿って複数サイクルで移動されうるが、第２のスリット状ビームを提供する第２の光源は、前進後退運動により単一サイクルで移動されうる。
図１は、サンプルチャンバに対するスリット状光ビームの変位を示している。スリット投影モジュールにより提供されるスリット状ビーム（１０１）は、サンプルチャンバ（１０２）の幅を横切るように配向し、かつサンプルチャンバは、サンプルチャンバの全部または一部を照明すべくスリット状光ビームを横切るように側方移動される（１０３）。必要に応じて、スリット状ビームがサンプルチャンバに対して１回以上または前進後退運動により変位可能なように、サンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させうる。
いくつかの実施形態では、サンプルチャンバを透過した光は捕集されて１つ以上の対物レンズを通過する。ある特定の場合には、サンプルチャンバを透過した光は捕集されて、１．２〜２．５の範囲内の公称倍率、たとえば１．３〜２．４の公称倍率、たとえば１．４〜２．３の公称倍率、たとえば１．５〜２．２の公称倍率、たとえば１．６〜２．１の公称倍率を有する拡大レンズを通過するとともに、さらには、透過光は、１．７〜２．０の公称倍率、たとえば１．７の公称倍率を有する拡大レンズを通過する。たとえば、透過光は、ある特定の場合には、捕集されて、１．７の公称倍率を有する拡大色消し二重レンズを通過する。光源、サンプルチャンバ、および検出器の構成に依存して、対物レンズの性質はさまざまでありうる。たとえば、主題の対物レンズの開口数はまた、０．０１〜１．７、たとえば０．０５〜１．６、たとえば０．１〜１．５、たとえば０．２〜１．４、たとえば０．３〜１．３、たとえば０．４〜１．２、たとえば０．５〜１．１の範囲内でさまざまでありうるとともに、さらには開口数は０．６〜１．０の範囲内でありうる。同様に、対物レンズの焦点距離は、１０ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば１０．５ｍｍ〜１９ｍｍ、たとえば１１ｍｍ〜１８ｍｍ、さらには１２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。
いくつかの実施形態では、サンプルチャンバを透過したスリット状ビーム投影はまた、オートフォーカスモジュールを用いて集束される。たとえば、サンプルチャンバを透過したスリット状ビーム投影を集束させるために好適なプロトコルとしては、限定されるものではないが、１９９９年１０月２９日出願の米国特許第６，４４１，８９４号明細書（その開示は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のものが挙げられうる。
本開示のいくつかの実施形態に係る方法はまた、１つ以上の波長セパレータを介して透過光を通過させる工程を含む。「波長セパレータ」という用語は、本明細書では、多色光をその検出用成分波長に分離するための光学プロトコルを意味するようにその通常の意味で用いられる。ある特定の実施形態に係る波長分離は、多色光の特定の波長または波長範囲の選択的な通過または遮断を行う工程を含みうる。光の波長を分離するために、任意の好都合な波長分離プロトコルを介して、たとえば、限定されるものではないが、波長分離プロトコルの中でも特に、着色ガラス、バンドパスフィルタ、干渉フィルタ、ダイクロイックミラー、回折グレーティング、モノクロメーター、およびそれらの組合せを介して、透過光を通過させうる。
いくつかの実施形態では、方法は、１つ以上の回折グレーティングを介して透過光を通過させることによりサンプルチャンバからの透過光を分離する工程を含む。対象の回折グレーティングとしては、透過型、分散型、または反射型の回折グレーティングが挙げられうるが、これらに限定されるものではない。回折グレーティングの好適な間隔は、光源、スリット投影モジュール、サンプルチャンバ、対物レンズの構成に依存して、０．０１μｍ〜１０μｍ、たとえば０．０２５μｍ〜７．５μｍ、たとえば０．５μｍ〜５μｍ、たとえば０．７５μｍ〜４μｍ、たとえば１μｍ〜３．５μｍ、さらには１．５μｍ〜３．５μｍの範囲内でさまざまでありうる。他の実施形態では、方法は、１つ以上のバンドパスフィルタ、たとえば１つ以上の光学フィルタを介して透過光を通過させることによりサンプルチャンバからの透過光を分離する工程を含む。たとえば、対象の光学フィルタは、２ｎｍ〜１００ｎｍ、たとえば３ｎｍ〜９５ｎｍ、たとえば５ｎｍ〜９５ｎｍ、たとえば１０ｎｍ〜９０ｎｍ、たとえば１２ｎｍ〜８５ｎｍ、たとえば１５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内の最小帯域幅を有するバンドパスフィルタ、さらには２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内の最小帯域幅を有するバンドパスフィルタを含みうる。ある特定の場合には、方法は、４９８ｎｍ〜５１０ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５４０ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４５ｎｍ〜５５５ｎｍ、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍ、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、５７５ｎｍ〜５９５ｎｍ、５８０ｎｍ〜５９０ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ、６５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、８１５ｎｍ〜８２５ｎｍ、またはそれらの任意の組合せの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを介してサンプルチャンバからの透過光を通過させる工程を含む。
たとえば、一例では、方法は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを介してサンプルチャンバからの透過光を通過させる工程を含む。他の場合には、方法は、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを介してサンプルチャンバからの透過光を通過させる工程を含む。さらに他の場合には、方法は、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを介してサンプルチャンバからの透過光を通過させる工程を含む。さらに他の場合には、方法は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、および６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを介してサンプルチャンバからの透過光を通過させる工程を含む。
本開示の態様に係る方法を実施する場合には、サンプルチャンバを透過した光は、１つ以上の波長で測定される。いくつかの実施形態では、透過光は、１つ以上の波長で、たとえば５つ以上の異なる波長で、たとえば１０以上の異なる波長で、たとえば２５以上の異なる波長で、たとえば５０以上の異なる波長で、たとえば１００以上の異なる波長で、たとえば２００以上の異なる波長で、たとえば３００以上の異なる波長で測定され、さらにはサンプルチャンバを透過した光は、４００以上の異なる波長で測定される。
いくつかの実施形態では、サンプルチャンバを透過した光を測定する工程は、一定の波長範囲（たとえば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９５ｎｍ〜５２５ｎｍ、８００ｎｍ〜８３５ｎｍなど）にわたり透過光を測定する工程を含む。たとえば、方法は、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９８ｎｍ〜５１０ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５００ｎｍ〜７００ｎｍ、５００ｎｍ〜５７５ｎｍ、５００ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４０ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４５ｎｍ〜５５５ｎｍ、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍ、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、５７５ｎｍ〜５９５ｎｍ、５８０ｎｍ〜５９０ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ、６５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、６５０ｎｍ〜８３０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、８１５ｎｍ〜８２５ｎｍ、およびそれらの任意の組合せの波長範囲の１つ以上にわたりサンプルチャンバを透過した光を測定する工程を含みうる。一例では、方法は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定する工程を含む。他の場合には、方法は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定する工程を含む。他の場合には、方法は、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定する工程を含む。さらに他の場合には、方法は、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定する工程を含む。さらに他の場合には、方法は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、および６５０〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定する工程を含む。
一定の波長範囲にわたり透過光を測定する工程は、ある特定の場合には、その波長範囲にわたり透過光のスペクトルを収集する工程を含む。たとえば、方法は、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９８ｎｍ〜５１０ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５００ｎｍ〜７００ｎｍ、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５４０ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４５ｎｍ〜５５５ｎｍ、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍ、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、５７５ｎｍ〜５９５ｎｍ、５８０ｎｍ〜５９０ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ、６５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、８１５ｎｍ〜８２５ｎｍ、およびそれらの任意の組合せの波長範囲の１つ以上にわたりサンプルチャンバを透過した光のスペクトルを収集する工程を含みうる。一例では、方法は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光のスペクトルを収集する工程を含む。他の場合には、方法は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光のスペクトルを収集する工程を含む。
ある特定の実施形態では、サンプルチャンバを透過した光は、１つ以上の特定の波長（たとえば、５４８ｎｍまたは６７５ｎｍ）で検出される。たとえば、方法は、２つ以上の特定の波長で、たとえば３つ以上の特定の波長で、たとえば４つ以上の特定の波長で、たとえば５つ以上の特定の波長で、たとえば１０以上の特定の波長で透過光を検出する工程、さらには２５以上の特定の波長で透過光を検出する工程を含みうる。いくつかの場合には、方法は、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、５８６ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、８３０ｎｍ、およびそれらの任意の組合せの１つ以上で透過光を検出する工程を含む。ある特定の実施形態では、透過光は５４８ｎｍで検出される。他の実施形態では、透過光は６７５ｎｍで検出される。さらに他の実施形態では、透過光は８３０ｎｍで検出される。さらに他の実施形態では、透過光は５４８ｎｍおよび６７５ｎｍで検出される。さらに他の実施形態では、透過光は、５４８ｎｍ、６７５ｎｍ、および８３０ｎｍで検出される。さらに他の実施形態では、透過光は、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、５８６ｎｍ、６５０ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、および８３０ｎｍで検出される。
特定のアッセイプロトコルに依存して、透過光は連続的にまたは離散間隔で測定されうる。たとえば、いくつかの実施形態では、透過光を測定する工程は、サンプルがアッセイされる全時間にわたり連続的である。透過光の測定が２つ以上の波長または波長範囲の測定を含む場合、波長または波長範囲はすべて、同時に測定されうるか、または各波長または波長範囲は、逐次的に測定されうる。
他の実施形態では、透過光は、たとえば、０．００１マイクロ秒ごと、０．０１マイクロ秒ごと、０．１マイクロ秒ごと、１マイクロ秒ごと、１０マイクロ秒ごと、１００マイクロ秒ごと、さらには１０００マイクロ秒ごとに、サンプルを透過した光を測定するなど、離散間隔で測定される。
生物学的サンプルの質（たとえば均一性）、干渉物質の存在、光源、および測定波長に依存して、サンプルチャンバを透過した光は、主題の方法時に１回以上、たとえば２回以上、たとえば３回以上、たとえば５回以上、さらには１０回以上を測定されうる。ある特定の実施形態では、透過光は２回以上測定され、そのデータは、以下に記載されるように標的アナライトによる吸光度を計算するために平均化される。
ある特定の実施形態では、方法は、ブランク測定を提供するためにスリット状ビームを検出器上に投影する工程を含む。これらの実施形態では、スリット状ビームによりブランク参照ウィンドウを照明する工程と、ブランク参照ウィンドウを介して投影されたスリット状ビームを検出器上に集束させる工程とにより、スリット状ビームを操作しうる。
たとえば、光源からの光が統合されたブランク参照ウィンドウを介して方向付けられるように、ブランク参照ウィンドウを主題のシステムに統合しうる（以下に記載）。いくつかの場合には、ブランク参照ウィンドウを透過した光は、対物レンズを介して波長セパレータおよび検出器上に方向付けられる。他の場合には、ブランク参照ウィンドウを透過した光は、検出器上に直接提供される。いくつかの場合には、ブランク参照ウィンドウは、たとえばサンプルチャンバと同一の光学軸に沿って、マイクロ流体カートリッジ上に位置決めされうる。
ある特定の実施形態では、本明細書に記載の方法を実施した時のマイクロ流体カートリッジによる吸収、散乱などをブランク参照ウィンドウを介する透過により補正できるように、ブランク参照ウィンドウによる吸光度をサンプルチャンバによる吸光度と同一にすべく構成される。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、入射光の１つ以上の波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の吸光度および透過率を有する。他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１つ以上の波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の光を散乱する。さらに他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１つ以上の入射波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の吸光度、透過率を有し、かつ実質的に同一の光を散乱する。さらに他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバと同一の屈折率を有する。
他の実施形態では、方法は、ブランクの入射光を提供するように光源からの非回折光を検出器上に投影する工程を含む。ある特定の実施形態では、非回折光は検出器の校正用に使用される。
サンプルチャンバを透過した光は、任意の好都合な光検出プロトコルにより、たとえば、限定されるものではないが、フォトセンサーまたはフォトディテクターにより、たとえば、フォトディテクターの中でも特に、アクティブピクセルセンサー（ＡＰＳ）、アバランシュフォトダイオード、イメージセンサー、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、インテンシファイア付き電荷結合デバイス（ＩＣＣＤ）、発光ダイオード、フォトンカウンタ、ボロメーター、焦電検出器、フォトレジスタ、光起電力電池、フォトダイオード、光電子増倍管、フォトトランジスタ、量子ドット光導電体、またはフォトダイオード、およびそれらの組合せにより測定されうる。ある特定の実施形態では、透過光は電荷結合デバイス（ＣＣＤ）により測定される。透過光をＣＣＤにより測定する場合、ＣＣＤのアクティブ検出表面積は、たとえば０．０１ｃｍ2 〜１０ｃｍ2 、たとえば０．０５ｃｍ2 〜９ｃｍ2 、たとえば０．１ｃｍ2 〜８ｃｍ2 、たとえば０．５ｃｍ2 〜７ｃｍ2 、さらには１ｃｍ2 〜５ｃｍ2 で、さまざまでありうる。
以上に概説したように、本開示の態様は、１種以上のアナライトに関してサンプルをアッセイするための方法を含む。いくつかの実施形態では、アナライトをアッセイするために、測定された透過光を用いて標的アナライトによる光の吸光度が計算される。いくつかの実施形態では、吸光度は、１つ以上の波長で、たとえば２つ以上の異なる波長で、たとえば３つ以上の異なる波長で、たとえば４つ以上の異なる波長で計算され、さらには、標的アナライトの吸光度は、５つ以上の異なる波長で計算される。たとえば、標的アナライトの吸光度は、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、５８６ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、８３０ｎｍ、またはそれらの任意の組合せの１つ以上で検出された透過光を用いて計算されうる。ある特定の実施形態では、アナライトの吸光度は、５４８ｎｍで検出された透過光を用いて計算される。他の実施形態では、アナライトの吸光度は、６７５ｎｍで検出された透過光を用いて計算される。さらに他の実施形態では、アナライトの吸光度は、８３０ｎｍで検出された透過光を用いて計算される。さらに他の実施形態では、アナライトの吸光度は、５４８ｎｍおよび６７５ｎｍで検出された透過光を用いて計算される。さらに他の実施形態では、アナライトの吸光度は、５４８ｎｍ、６７５ｎｍ、および８３０ｎｍで検出された透過光を用いて計算される。
いくつかの実施形態では、標的アナライトによる光の吸光度を計算する工程は、一定の波長範囲（たとえば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９５ｎｍ〜５２５ｎｍ、８００ｎｍ〜８３５ｎｍなど）にわたり吸光度を計算する工程を含む。たとえば、方法は、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９８ｎｍ〜５１０ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５００ｎｍ〜７００ｎｍ、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５４０ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４５ｎｍ〜５５５ｎｍ、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍ、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、５７５ｎｍ〜５９５ｎｍ、５８０ｎｍ〜５９０ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ、６５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、８１５ｎｍ〜８２５ｎｍ、およびそれらの任意の組合せの波長範囲の１つ以上にわたり吸光度を計算する工程を含みうる。たとえば、方法は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の波長にわたり標的アナライトによる光の吸光度を計算する工程を含む。他の場合には、方法は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり標的アナライトによる光の吸光度を計算する工程を含む。他の場合には、方法は、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり標的アナライトによる光の吸光度を計算する工程を含む。さらに他の場合には、方法は、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり標的アナライトによる光の吸光度を計算する工程を含む。さらに他の場合には、方法は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、および６５０〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり標的アナライトによる光の吸光度を計算する工程を含む。
たとえば、サンプルが全血でありかつ対象のアナライトがヘモグロビンである場合、全血中のヘモグロビンの濃度は、第１および第２の波長の透過光を測定することにより計算されうる。この場合、波長は、さまざまでありうるとともに、限定されるものではないが等吸収点などを含む。いくつかの場合には、第１の波長は、ヘモグロビンと、オキシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビン、スルホヘモグロビン、アジドメトヘモグロビン、およびシアノメトヘモグロビンの１つ以上との等吸収点、たとえば、ヘモグロビンとオキシヘモグロビンの等吸収点、またはヘモグロビンとオキシヘモグロビンとカルボキシヘモグロビンとの三重等吸収点である。たとえば、第１の波長は、ある特定の場合には、５０６ｎｍ、５４８ｎｍ、５６９ｎｍ、５７９ｎｍ、５８５ｎｍ、または５８６ｎｍである。これらの実施形態では、第２の波長は、低吸収波長（たとえば近ＩＲ）であり、ヘモグロビンと、オキシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビン、スルホヘモグロビン、アジドメトヘモグロビン、およびシアノメトヘモグロビンの１つ以上との等吸収点、たとえば、ヘモグロビンとオキシヘモグロビンとの等吸収点、またはヘモグロビンとオキシヘモグロビンとカルボキシヘモグロビンとの三重等吸収点であってもよい。たとえば、第２の波長は、ある特定の場合には、６５０ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、７８５ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、または８３０ｎｍである。
標的アナライトによる光の吸光度は、任意の好都合な原理、たとえば、ベール・ランベルトの法則：
吸光度（λ）＝−Ｌｏｇ10（Ｉ／Ｉ0 ）
（式中、Ｉは、サンプルチャンバを透過した光の強度であり、かつＩ0 は、サンプルの精査に用いられる入射光の強度である）
を用いて計算されうる。サンプルチャンバの経路長に依存して（以下に記載）、アナライトの濃度は、アナライトの計算吸光度：
吸光度（λ）＝［モル吸光率］×［濃度］×［経路長］
を用いて決定可能である。
吸光度は、透過光の測定と組み合わせて計算されうるか、または透過光の測定に続いて所定の持続時間後に処理されうる。いくつかの実施形態では、たとえば、透過光が１つ以上の特定の波長で測定される場合には、吸光度は、透過光の測定と組み合わせて連続的に計算される。主題の方法が２つ以上の波長でアナライトの吸光度を計算する工程を含む場合には、吸光度は、両方の波長で同時に計算されうるか、または吸光度は、各波長で逐次的に計算されうる。
他の実施形態では、吸光度は、透過光の測定から所定の持続時間後、たとえば測定の０．００１秒以上後、たとえば測定の０．０１秒以上後、たとえば測定の０．１秒以上後、たとえば測定の０．５秒以上後、たとえば測定の１秒以上後、さらには透過光の測定の５秒以上後に計算される。たとえば、一定の波長範囲にわたるスペクトルが収集されるいくつかの実施形態では、吸光度は、全スペクトルが収集されてから所定の持続時間後に計算されうる。
いくつかの実施形態では、方法は、透過光から決定される吸光度に基づいて濃度を計算する工程を含む。いくつかの実施形態では、アナライトの濃度は、任意の所望の波長、たとえば２つ以上の波長、たとえば３つ以上の波長、さらには５つ以上の波長の吸光度を用いて計算可能である。いくつかの実施形態では、サンプル中のアナライトの濃度は、吸収スペクトル中の１つ以上のピーク吸光度値で計算される。他の実施形態では、サンプル中のアナライトの濃度は、アナライトが最大モル吸光率を有する１つ以上の波長を用いて計算される。２種以上のアナライトが対象となる場合、アナライトの濃度は、ある特定の場合には、２種以上のアナライトの等吸収点に対応する波長の吸光度を用いて計算されうる。
アナライトの濃度を計算する場合には、ベール・ランベルトの法則：
吸光度（λ）＝−Ｌｏｇ10（Ｉ／Ｉ0 ）
（式中、Ｉは、サンプルチャンバを透過した光の強度であり、かつＩ0 は、サンプルの精査に用いられる入射光の強度である）
を用いて、標的アナライトによる光の吸光度が最初に決定される。次いで、サンプルチャンバの経路長に依存して、アナライトの計算吸光度：
吸光度（λ）＝［モル吸光率］×［濃度］×［経路長］
を用いてアナライトの濃度が決定される。
一実施形態では、方法は、第１および第２の波長で透過光を測定することによりサンプルによる散乱を補正しながらアナライトの濃度を計算する工程を含む。第１の波長は、いくつかの場合には、アナライトが高いモル吸光率を有する波長である。他の場合には、第１の波長は、アナライト濃度に含まれるアナライトの１種以上の誘導体との等吸収点の波長である。これらの実施形態では、第２の波長は、アナライトが低いモル吸光率を有する波長である。第２の波長はまた、アナライトの１種以上の誘導体との等吸収点の波長でありうる。アナライトの濃度を計算するために、以下のように散乱を補正する。
濃度analyte＝Ａ＊（Ａｂｓλ1 ）＋Ｂ＊（Ａｂｓλ2 ）＋Ｃ
（式中、Ａ、Ｂ、およびＣは、精査波長および測定アナライトに依存する係数である）
いくつかの実施形態では、Ａの値は、ある特定の場合には、２０ｇ／ｄＬ〜６０ｇ／ｄＬ、たとえば２５ｇ／ｄＬ〜５７．５ｇ／ｄＬ、たとえば３０ｇ／ｄＬ〜５５ｇ／ｄＬ、たとえば３５ｇ／ｄＬ〜５０ｇ／ｄＬ、さらには３７．５ｇ／ｄＬ〜４５ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。Ｂの値もまた、ある特定の場合には、０．０１ｇ／ｄＬ〜５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜４．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜４ｇ／ｄＬ、たとえば０．２５ｇ／ｄＬ〜３．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．５ｇ／ｄＬ〜３ｇ／ｄＬ、さらには０．５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。同様に、Ｃの値もまた、０．０１ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬ、たとえば０．０２５ｇ／ｄＬ〜１．７５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜１．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜１．２５ｇ／ｄＬ、さらには０．２５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。
以上で考察したように、ある特定の実施形態では、サンプルは全血であり、かつ対象のアナライトはヘモグロビンである。いくつかの場合には、方法は、第１および第２の波長で透過光を測定することによりサンプルによる散乱を補正しながら全血中の全ヘモグロビンの濃度を計算する工程を含む。第１の波長は、ヘモグロビンが高いモル吸光率を有する波長でありうる。いくつかの場合には、第１の波長は、ヘモグロビンと、オキシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビン、スルホヘモグロビン、アジドメトヘモグロビン、およびシアノメトヘモグロビンの１つ以上との等吸収点、たとえば、ヘモグロビンとオキシヘモグロビンとの等吸収点、またはヘモグロビンとオキシヘモグロビンとカルボキシヘモグロビンとの三重等吸収点でありうる。たとえば、第１の波長は、ある特定の場合には、５０６ｎｍ、５４８ｎｍ、５６９ｎｍ、５７９ｎｍ、５８５ｎｍ、または５８６ｎｍである。散乱を補正するために、ヘモグロビンが低い吸収率を有する第２の波長、たとえば近赤外波長を選択しうる。いくつかの場合には、第２の波長は、ヘモグロビンと、オキシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビン、スルホヘモグロビン、アジドメトヘモグロビン、およびシアノメトヘモグロビンの１つ以上との等吸収点、たとえば、ヘモグロビンとオキシヘモグロビンとの等吸収点、またはヘモグロビンとオキシヘモグロビンとカルボキシヘモグロビンとの三重等吸収点である。たとえば、第２の波長は、ある特定の場合には、６５０ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、７８５ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、または８３０ｎｍである。
たとえば、第１の波長が５４８ｎｍでありかつ第２の波長が６７５ｎｍである場合、ヘモグロビンの濃度を計算するために、以下のように散乱を補正する。
濃度Hb＝Ａ＊（Ａｂｓ548nm ）＋Ｂ＊（Ａｂｓ675nm ）＋Ｃ
いくつかの実施形態では、全血サンプルのＡの値は、ある特定の場合には、２０ｇ／ｄＬ〜６０ｇ／ｄＬ、たとえば２５ｇ／ｄＬ〜５７．５ｇ／ｄＬ、たとえば３０ｇ／ｄＬ〜５５ｇ／ｄＬ、たとえば３５ｇ／ｄＬ〜５０ｇ／ｄＬ、さらには３７．５ｇ／ｄＬ〜４５ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。全血サンプルのＢの値もまた、ある特定の場合には、０．０１ｇ／ｄＬ〜５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜４．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜４ｇ／ｄＬ、たとえば０．２５ｇ／ｄＬ〜３．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．５ｇ／ｄＬ〜３ｇ／ｄＬ、さらには０．５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。同様に、全血サンプルのＣの値もまた、０．０１ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬ、たとえば０．０２５ｇ／ｄＬ〜１．７５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜１．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜１．２５ｇ／ｄＬ、さらには０．２５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。
他の例では、第１の波長が５４８ｎｍでありかつ第２の波長が６５０ｎｍである場合、ヘモグロビンの濃度を計算するために、以下のように散乱を補正する。
濃度Hb＝Ａ＊（Ａｂｓ548nm ）＋Ｂ＊（Ａｂｓ650nm ）＋Ｃ
いくつかの実施形態では、全血サンプルのＡの値は、ある特定の場合には、２０ｇ／ｄＬ〜６０ｇ／ｄＬ、たとえば２５ｇ／ｄＬ〜５７．５ｇ／ｄＬ、たとえば３０ｇ／ｄＬ〜５５ｇ／ｄＬ、たとえば３５ｇ／ｄＬ〜５０ｇ／ｄＬ、さらには３７．５ｇ／ｄＬ〜４５ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。全血サンプルのＢの値もまた、ある特定の場合には、０．０１ｇ／ｄＬ〜５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜４．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜４ｇ／ｄＬ、たとえば０．２５ｇ／ｄＬ〜３．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．５ｇ／ｄＬ〜３ｇ／ｄＬ、さらには０．５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。同様に、全血サンプルのＣの値もまた、０．０１ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬ、たとえば０．０２５ｇ／ｄＬ〜１．７５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜１．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜１．２５ｇ／ｄＬ、さらには０．２５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。
他の実施形態では、方法は、第１の波長および第２の波長で透過光の測定および吸光度の決定を行うことにより干渉物質を補正しながらアナライトの濃度を計算する工程を含む。この実施形態では、第１の波長で吸光度から濃度を決定し、第２の波長で吸光度から濃度を決定し、かつ第１の波長で得られた濃度から第２の波長で得られた濃度を減算することにより、アナライトの濃度が計算される。
ある特定の実施形態では、主題の方法は、蛍光アッセイにより１種以上のアナライトに関してサンプルを精査する方法と組み合わせうる。たとえば、より詳細に以下に記載されるように、サンプルは、１つ以上のフォトセンサーまたはフォトディテクターにより発光を検出可能な蛍光マーカーを有する１種以上の試薬に接触させうる。したがって、ある特定の実施形態に係る本開示の態様は、サンプルを１種以上の試薬に接触させて、吸収アッセイ（以上で考察）と蛍光アッセイとを組み合わせてサンプルを光学精査することにより、１種以上のアナライトに関してサンプルをアッセイする工程を含む。
いくつかの実施形態では、蛍光でアッセイされるサンプルは、１つ以上の光源により照明されうる。標的アナライトに依存して、サンプルは、１つ以上の広帯域光源（たとえば、以上に記載したように、ハロゲンランプ、ジュウテリウムアークランプ、キセノンアークランプ、安定化ファイバー結合広帯域光源、広帯域連続スペクトルＬＥＤ、超高輝度発光ダイオード、半導体発光ダイオード、広域スペクトルＬＥＤ白色光源、マルチＬＥＤ統合白色光源、それらの組合せ）により照明されうるか、または特定の波長もしくは狭い波長範囲で発光する１つ以上の狭帯域光源（たとえば、以上に記載したように、狭波長ＬＥＤ、レーザーダイオード、または１つ以上の光学バンドパスフィルタ、回折グレーティング、モノクロメーターと組み合わされた広帯域光源、それらの組合せ）により照明されうる。
サンプルチャンバの寸法および位置に依存して、蛍光アッセイ用の入射照明の角度は、サンプルチャンバの平面に対して３０°〜６０°、たとえば３５°〜５５°、たとえば４０°〜５０°の範囲内でさまざまでありうるとともに、さらには、サンプルチャンバの平面に対して４５°でサンプルチャンバを照明しうる。
２つ以上の光源を利用する場合、サンプルは、光源により同時にもしくは逐次的にまたはそれらの組合せで照明されうる。２つ以上の光源によりサンプルを逐次的に照明する場合、各光源により照明する時間は、独立して、０．００１秒間以上、たとえば０．０１秒間以上、たとえば０．１秒間以上、たとえば１秒間以上、たとえば５秒間以上、たとえば１０秒間以上、たとえば３０秒間以上、さらには６０秒間以上でありうる。２つ以上の光源によりサンプルを逐次的に照明する実施形態では、各光源によりサンプルが照明される持続時間は、同一であっても異なっていてもよい。各光源による照明間の時間はまた、必要に応じて、１秒間以上、たとえば５秒間以上、たとえば１０秒間以上、たとえば１５秒間以上、たとえば３０秒間以上、さらには６０秒間以上の遅延で独立して分離されてさまざまでありうる。
アッセイされる特定のアナライトさらには利用される試薬および蛍光マーカーに依存して、サンプルの照明は、連続的または離散間隔でありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、サンプルは、サンプルがアッセイされる全時間にわたり連続的に照明されうる。他の実施形態では、サンプルは、たとえば、０．００１マイクロ秒ごと、０．０１マイクロ秒ごと、０．１マイクロ秒ごと、１マイクロ秒ごと、１０マイクロ秒ごと、１００マイクロ秒ごと、さらには１０００マイクロ秒ごとにサンプルを照明するなど、規則的間隔で照明されうる。サンプルは、任意の所与の測定時間で１回またはそれ以上、たとえば２回以上、たとえば３回以上、さらには各測定時間で５回以上、光源により照明されうる。
蛍光アッセイ時、サンプルは、３００ｎｍ〜９００ｎｍ、たとえば３２５ｎｍ〜８７５ｎｍ、たとえば３５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、たとえば３７５ｎｍ〜８２５ｎｍ、さらには４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、またはなんらかの他の範囲内の波長を有する広帯域光源で照明されうる。他の実施形態では、サンプルは、特定の波長または狭域の特定の波長の光により（たとえば、狭帯域ランプまたはＬＥＤにより）照明される。たとえば、サンプルは、蛍光を得るために、狭帯域光源により、または４５０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、たとえば、４８０ｎｍ、５６５ｎｍ、および６５０ｎｍの光を発する１つ以上の単色ＬＥＤにより、照明されてもよい。
主題の蛍光アッセイが以上に記載の吸収アッセイの方法と組み合わされる場合、サンプルからの発光光は、以上に記載したのと同様に、捕集され、成分波長に空間分離されて検出されうる。以下に詳細に記載されるように、蛍光検出システムおよび吸光度検出システムでは、本明細書に記載の１つ以上の共通のコンポーネントが利用される。たとえば、いくつかの場合には、蛍光アッセイおよび吸光度アッセイの両方で、サンプルチャンバからの光（たとえば、発光光または透過光）を捕集して集束させるために共通の対物レンズモジュールが利用される。他の場合には、蛍光アッセイおよび吸光度アッセイの両方で、捕集された光を成分波長に空間分離するために共通の波長分離プロトコル（たとえば、回折グレーティング、光学フィルタ、１つ以上の回折グレーティングおよび光学フィルタを有するフィルタホイール）が利用される。さらに他の場合には、蛍光アッセイおよび吸光度アッセイの両方で、サンプルチャンバから光（たとえば、発光光または透過光）を測定するために同一の検出プロトコルが利用される。
ある特定の実施形態では、主題の蛍光アッセイは、たとえば、米国特許第８，２４８，５９７号明細書、同第７，９２７，５６１号明細書、および同第７，７３８，０９４号明細書に記載されるように、さらには２０１２年８月２０日出願の同時係属米国特許出願第１３／５９０，１１４号明細書に記載されるように（それらの開示は参照により本明細書に組み込まれる）、キャピラリーチャネル中のサンプルを画像化する方法を含みうる。
ある特定の実施形態では、主題の方法は、ヘモグロビンの吸光度アッセイを提供する。以上で考察したように、ヘモグロビンは、任意のタイプの診断サンプル、たとえば、上清、ライセート、緩衝溶液、さらには全血を含む生物学的サンプル中に存在しうる。以上に記載の方法によれば、一定量のサンプルがサンプルチャンバ中に負荷され、１つ以上の光源によりスリット投影モジュールを介して照明され、サンプルチャンバ中の全血サンプルを透過した光が捕集され、および検出用の成分波長に空間分離される。全血サンプルのサイズに依存して、サンプルチャンバはマイクロ流体キャピラリーチャネルサンプルチャンバでありうる。１つ以上の波長の透過光からヘモグロビン吸光度を決定可能であるか、または他の選択肢としてヘモグロビン吸収の全スペクトルを計算しうる。主題の方法のこれらの実施形態では、１つ以上の波長の吸光度に基づいて全血サンプル中のヘモグロビン濃度を決定可能である。
ある他の特定の実施形態では、主題の方法は、試薬フリーのヘモグロビン吸光度アッセイを提供する。「試薬フリー」とは、相互作用する試薬またはサンプル中のヘモグロビンを可視化するために使用される試薬をヘモグロビンのアッセイで利用しないことを意味する。したがって、ヘモグロビン（オキシヘモグロビンおよびカルボキシヘモグロビンなどの誘導体を含む）は、試薬修飾を用いることなくその天然の状態でアッセイされる。これらの例では、改変されていない全血サンプルがサンプルチャンバ中に負荷され、スリット投影モジュールを介して１つ以上の光源により照明され、サンプルチャンバ中の全血サンプルを透過した光が捕集され、および検出用の成分波長に空間分離される。全血サンプルのサイズに依存して、サンプルチャンバはマイクロ流体キャピラリーチャネルサンプルチャンバでありうる。１つ以上の波長でヘモグロビン吸光度を検出可能であるか、または他の選択肢としてヘモグロビン吸収の全スペクトルを計算しうる。主題の方法のこれらの実施形態では、１つ以上の波長の吸光度に基づいて改変されていない全血サンプル中のヘモグロビン濃度を決定可能である。
ある他の特定の実施形態では、主題の方法は、たとえば細胞表面マーカーなどの１種以上の追加のアナライトに関してもアッセイされるサンプルでヘモグロビン吸光度アッセイを提供する。これらの実施形態では、特異的結合性メンバー、酵素、基質、酸化剤、さらには１種以上の蛍光マーカーと組み合わされた結合性分子をはじめとする１種以上の試薬を全血に接触させ、試薬混合全血サンプルをサンプルチャンバに負荷する。負荷されたサンプルチャンバ（たとえば、マイクロ流体キャピラリーチャネルサンプルチャンバ）は、スリット投影モジュールを介して１つ以上の光源により照明され、サンプルチャンバ中の全血サンプルを透過した光は捕集され、および検出用の成分波長に空間分離される。１つ以上の波長でヘモグロビン吸光度を検出可能であるか、または他の選択肢としてヘモグロビン吸収の全スペクトルを計算しうる。主題の方法のこれらの実施形態では、１つ以上の波長の吸光度に基づいて試薬混合全血サンプル中のヘモグロビン濃度を決定可能である。試薬混合サンプル中のヘモグロビンのアッセイと組み合わせて、１種以上の追加のアナライトをアッセイしうる。いくつかの場合には、主題の方法は、全血サンプル中に混合された１種以上の試薬に結合する１種以上の細胞表面マーカーをアッセイするためにヘモグロビン吸光度アッセイと組み合わせて行われる蛍光アッセイを提供する。これらの例では、試薬混合全血サンプルが負荷されたサンプルチャンバが蛍光光源により照明され、標的アナライトに結合された蛍光タグからの蛍光発光が捕集され、および検出のために空間分離される。
ある他の特定の実施形態では、主題の方法は、ＣＤ４および％ＣＤ４に関しても蛍光アッセイされるサンプルでヘモグロビン吸光度アッセイを提供する。これらの例では、全血サンプルは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバを有するマイクロ流体カートリッジのサンプル適用部位に適用される。適用されたサンプルは、マイクロ流体キャピラリーチャネルの入口を介して、試薬混合物と全血サンプルとを接触させるための多孔性ディスクを有する試薬混合チャンバ中に移送される。これらの例では、試薬混合物は、乾燥貯蔵安定性試薬ＣＤ４−ＰＥＣｙ５、ＣＤ３−ＡＰＣ、ＣＤ４５ＲＡ−ＡＰＣ、およびＣＤ１４−ＰＥを含む。試薬混合全血サンプルは、毛管作用によりサンプルチャンバ中に移送され、サンプルチャンバは、サンプルチャンバを横切るように側方移動されるスリット投影モジュールを介して広帯域白色光ＬＥＤと近赤外ＬＥＤの２つの光源によりヘモグロビンアッセイのために照明される。サンプルチャンバを透過した光は、対物拡大レンズにより捕集され、および透過光がＣＣＤ検出器の表面上に空間分離されるように回折グレーティング上に自動集束される。２つの波長５４８ｎｍおよび６７５ｎｍの吸光度が決定され、ヘモグロビンをアッセイするために散乱を補正した全ヘモグロビン吸光度が計算される。
キャピラリーチャネルサンプルチャンバ中の試薬混合全血サンプルはまた、試薬混合物中の蛍光タグによる蛍光を検出することによりＣＤ４に関してもアッセイされる。ＣＤ４は、キャピラリーチャネルサンプルチャンバ中の試薬混合全血サンプルを光源により照明することによりアッセイされうるとともに、試薬混合全血サンプル中の蛍光タグからの発光は、共通の対物拡大レンズにより捕集され、およびＣＤＤ検出器の表面上に自動集束される。次いで、蛍光画像サイトメトリーによりＣＤ４細胞計数が行われる。
ある特定の実施形態では、本方法の態様は、サンプル適用部位と、サンプル適用部位からサンプルを入力するための入口と、サンプルと１種以上の試薬とを接触させるための試薬接触チャンバと、試薬接触チャンバに流体連通するキャピラリーサンプルチャンバとを有して液体サンプルのアッセイを行うように構成されたマイクロ流体デバイスにサンプルを適用する工程を含む。
いくつかの実施形態では、サンプルは、マイクロ流体デバイスの適用部位に適用され、入口を貫流して試薬接触チャンバに流入し、続いて、以上に記載されるようにキャピラリーサンプルチャンバ中で精査するために十分なサンプルが提供されるようにキャピラリーサンプルチャンバを貫流する。
ある特定の場合には、方法は、マイクロ流体デバイスのサンプル接触サンプル適用部位を提供する工程を含む。「サンプル接触サンプル適用部位」とは、サンプルに接触されたサンプル適用部位を意味する。本開示の方法を実施する場合には、サンプル接触適用部位は、サンプルをマイクロ流体デバイスのサンプル適用部位に適用することにより提供される。サンプル適用部位に適用されるサンプルの量は、サンプルチャンバを介する所望のキャピラリーフローおよび本明細書に記載の主題の方法による精査に適したサンプルを提供するために十分であるかぎり、さまざまでありうる。たとえば、適用部位に適用されるサンプルの量、０．０１μＬ〜１０００μＬ、たとえば０．０５μＬ〜９００μＬ、たとえば０．１μＬ〜８００μＬ、たとえば０．５μＬ〜７００μＬ、たとえば１μＬ〜６００μＬ、たとえば２．５μＬ〜５００μＬ、たとえば５μＬ〜４００μＬ、たとえば７．５μＬ〜３００μＬ、さらにはサンプル１０μＬ〜２００μＬの範囲内でありうる。
サンプルは、任意の好都合なプロトコルを用いて、たとえば、ドロッパー、ピペット、シリンジなどを介してサンプル適用部位に適用されうる。サンプルは、適正な流体フローを提供するように、一定量の好適な液体たとえば緩衝液と組み合わせて適用されうるか、またはその中に組み込まれうる。任意の好適な液体、たとえば、限定されるものではないが、緩衝剤、細胞培養培地（たとえば、ＤＭＥＭ）などを利用しうる。緩衝剤としては、トリス、トリシン、ＭＯＰＳ、ＨＥＰＥＳ、ＰＩＰＥＳ、ＭＥＳ、ＰＢＳ、ＴＢＳなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。必要に応じて、界面活性剤、たとえば、ＮＰ−４０、ＴＷＥＥＮ（登録商標）、またはＴｒｉｔｏｎＸ１００の界面活性剤が液体中に存在しうる。
ある特定の実施形態では、サンプル接触サンプル適用部位は、アッセイ成分を有するサンプルをサンプル適用部位に適用する前にサンプルと１種以上のアッセイ成分（たとえば、試薬、緩衝剤など）とを組み合わせることにより提供される。アッセイ成分を有するサンプルをサンプル適用部位に適用する前にサンプルと１種以上のアッセイ成分とを組み合わせる場合、組合せは、任意の好都合なプロトコルを用いて達成されうる。アッセイ成分の量は、サンプルと組み合わせる場合、必要に応じてさまざまでありうる。いくつかの実施形態では、サンプル接触サンプル適用部位は、サンプルをサンプル適用部位に適用する前に１種以上のアッセイ成分をサンプル受容適用部位に適用することにより提供される。いくつかの実施形態では、サンプル接触サンプル適用部位は、１種以上のアッセイ成分をサンプル適用部位に適用する前にサンプルをサンプル適用部位に適用することにより提供される。上述したように、いくつかの実施形態では、デバイスは１種以上のアッセイ成分（たとえば試薬）を含む。そのような場合には、サンプル接触サンプル適用部位は、たとえば、１種以上のアッセイ成分との事前の組合せを行うことなく、サンプルをサンプル適用部位に適用することにより提供される。
サンプル適用後、サンプルは、キャピラリーサンプルチャンバを貫流し、次いで、サンプル中の標的アナライトをアッセイするために、全チャネルを含めて、チャネルの１つ以上の部分、たとえば、検出領域が精査される。標的アナライトおよび１種以上の試薬の存在に依存して、サンプルは、サンプル適用直後またはサンプル適用から所定の時間後、たとえば１０秒後〜１時間後、たとえば３０秒後〜３０分後、たとえば３０秒後〜１０分後、さらには３０秒後〜１分後の範囲内の時間で精査されうる。
好適な方法の一例および主題の方法による精査に供されるサンプルを調製するためのマイクロ流体デバイスとしては、２０１４年１月１０日出願の同時係属米国特許出願第１４／１５２，９５４号明細書（その開示は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のものが挙げられうるが、これらに限定されるものではない。
アナライトに関してサンプルをアッセイするためのシステム
本開示の態様は、主題の方法を実施するためのシステムをさらに含む。いくつかの実施形態では、光源と、スリット投影モジュール（たとえば、光ビームを狭くするためのスリットまたは狭光を集束させるフォーカスレンズと組み合わされたスリット）と、１つ以上の波長の透過光を検出するための検出器とを含むシステムが提供される。ある特定の実施形態では、システムは、主題のシステムを用いたアッセイに供されるサンプルを調製および提供するためのマイクロ流体デバイスをさらに含む。
以上に概説したように、本開示の態様は、１種以上のアナライトに関してサンプルをアッセイする工程を含む。システムは、対象のサンプルを含有するサンプルチャンバを精査するための１つ以上の光源を含む。いくつかの実施形態では、光源は、広い波長範囲、たとえば５０ｎｍ以上、たとえば１００ｎｍ以上、たとえば１５０ｎｍ以上、たとえば２００ｎｍ以上、たとえば２５０ｎｍ以上、たとえば３００ｎｍ以上、たとえば３５０ｎｍ以上、たとえば４００ｎｍ以上をカバーする波長範囲、さらには５００ｎｍ以上をカバーする波長範囲を有する光を発する広帯域光源である。たとえば、１つの好適な広帯域光源は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光を発する。好適な広帯域光源の他の例は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を有する光を発する光源を含む。任意の好都合な広帯域光源プロトコル、たとえば、広帯域光源の中でも特に、ハロゲンランプ、ジュウテリウムアークランプ、キセノンアークランプ、安定化ファイバー結合広帯域光源、広帯域連続スペクトルＬＥＤ、超高輝度発光ダイオード、半導体発光ダイオード、広域スペクトルＬＥＤ白色光源、マルチＬＥＤ統合白色光源、またはそれらの任意の組合せを利用しうる。
他の実施形態では、光源は、特定の波長または狭い波長範囲の光を発する狭帯域光源である。いくつかの場合には、狭帯域光源は、狭い波長範囲、たとえば５０ｎｍ以下、たとえば４０ｎｍ以下、たとえば３０ｎｍ以下、たとえば２５ｎｍ以下、たとえば２０ｎｍ以下、たとえば１５ｎｍ以下、たとえば１０ｎｍ以下、たとえば５ｎｍ以下、たとえば２ｎｍ以下の波長範囲を有する光を発し、さらには光源は、特定の波長の光（すなわち、単色光）を発する。任意の好都合な狭帯域光源プロトコル、たとえば、狭波長ＬＥＤ、レーザーダイオード、または１つ以上の光学バンドパスフィルタ、回折グレーティング、モノクロメーター、もしくはそれらの任意の組合せに結合された広帯域光源を利用しうる。
主題のシステムは、必要に応じて、１つ以上の光源、たとえば２つ以上の光源、たとえば３つ以上の光源、たとえば４以上の光源、たとえば５種以上の光源、さらには１０以上の光源を含みうる。光源は、いくつかのタイプの光源の組合せを含みうる。たとえば、２つの光源を利用する場合、第１の光源は広帯域白色光源（たとえば、広帯域白色光ＬＥＤ）でありうるとともに、第２の光源は広帯域近赤外光源（たとえば、広帯域近ＩＲ ＬＥＤ）でありうる。他の場合には、２つの光源を利用する場合、第１の光源が広帯域白色光源（たとえば、広帯域白色光ＬＥＤ）でありうるとともに、第２の光源は狭域スペクトル光源（たとえば、狭帯域可視ＬＥＤまたは近ＩＲ ＬＥＤ）でありうる。さらに他の場合には、光源は、それぞれ特定の波長を発光する複数の狭帯域光源、たとえば一連の２つ以上のＬＥＤ、たとえば一連の３つ以上のＬＥＤ、たとえば一連の５つ以上のＬＥＤ、さらには一連の１０以上のＬＥＤである。
いくつかの実施形態では、光源は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ、たとえば４５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、たとえば５００ｎｍ〜８００ｎｍ、たとえば５５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、さらには６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を有して光を発する。たとえば、光源は、４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長を有する光を発する広帯域光源を含みうる。他の場合には、光源は、４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長を発する複数の狭帯域光源を含む。たとえば、光源は、一定の波長範囲４００ｎｍ〜９００ｎｍを有する光をそれぞれ独立して発する複数の狭帯域ＬＥＤ（１ｎｍ〜２５ｎｍ）でありうる。
ある特定の実施形態では、システムは、全体として４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発するように構成された２つの広帯域光源を含む。たとえば、光源は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発する白色光ＬＥＤおよび７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発する近赤外ＬＥＤでありうる。いくつかの実施形態では、各光源の照射プロファイルは、任意の数の発光ピークを有してさまざまでありうる。ある特定の場合には、光源は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発しかつ約４５０ｎｍおよび５５０ｎｍに発光ピークを有する白色光ＬＥＤならびに７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長を有する光を発しかつ約８３０ｎｍに発光ピークを有する近赤外ＬＥＤを含む。
他の実施形態では、光源は、４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の特定の波長の光をそれぞれ独立して発する複数の狭帯域ランプまたはＬＥＤである。一例では、狭帯域光源は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、たとえば、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、５８６ｎｍ、またはそれらの任意の組合せの光を発する１つ以上の単色ＬＥＤである。他の例では、狭帯域光源は、４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内の波長の光を発するＬＥＤのアレイである。他の例では、狭帯域光源は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の光を発する１つ以上の狭帯域ランプ、たとえば、狭帯域カドミウムランプ、セシウムランプ、ヘリウムランプ、水銀ランプ、水銀−カドミウムランプ、カリウムランプ、ナトリウムランプ、ネオンランプ、亜鉛ランプ、またはそれらの任意の組合せである。
以上に概説したように、システムは、光ビームを狭くしかつスリットの形状でサンプルチャンバ上に投影される光ビームを生成するように構成されたスリット投影モジュールを含む。いくつかの実施形態では、スリット投影モジュールはスリットを含む。他の実施形態では、スリット投影モジュールは、狭いスリット状光ビームをサンプルチャンバに集束させるように構成されたフォーカスレンズと組み合わせてスリットを含む。
いくつかの実施形態では、本開示のシステムは、サンプルチャンバもしくはスリット投影モジュールの一方、または、サンプルチャンバおよびスリット投影モジュールの両方を移動させてサンプルチャンバを横切るようにスリット状光ビームを変位させるべく構成される。サンプルチャンバを横切るスリット状光ビームの移動が望まれる場合には、いくつかの実施形態では、システムは、スリット投影モジュールを静止位置に維持した状態でサンプルチャンバを移動させるように構成される。他の実施形態では、システムは、スリット投影を移動させかつサンプルチャンバを静置状態に維持するように構成される。さらに他の実施形態では、システムは、スリット投影モジュールおよびサンプルチャンバの両方を移動させるように構成される。たとえば、機械的デバイスを用いて手動により（すなわち、サンプルチャンバもしくはスリット投影モジュールを手で直接移動させる）またはモータ作動変位デバイスにより、サンプルチャンバを横切るようにスリット状光ビームを移動させるために、任意の変位プロトコルを主題のシステムで利用しうる。たとえば、いくつかの実施形態では、機械的作動並進ステージ、機械的リードスクリューアセンブリ、機械的スライドデバイス、機械的側方移動デバイス、機械的操作ギア付き並進デバイスにより、サンプルチャンバを主題のシステムで移動させる。他の実施形態では、モータ作動並進ステージ、リードスクリュー並進アセンブリ、ギア付き並進デバイス、たとえば、モータタイプの中でもとく、ステッパーモータ、サーボモータ、ブラシレス電気モータ、ブラシ付きＤＣモータ、マイクロステップ駆動モータ、高分解能ステッパーモータを利用したものにより、サンプルチャンバを移動させる。ある特定の場合には、サンプルチャンバは、並進デバイスまたは変位デバイスに機能可能にまたは機械的に接続されたカートリッジホルダー内に収容される。これらの例では、サンプルチャンバ（またはサンプルチャンバを含有するマイクロカートリッジ）を最初にカートリッジハウジングにロードし、主題の方法時に全ハウジングを変位させる。
同様に、ある特定の場合には、機械的作動並進ステージ、機械的リードスクリューアセンブリ、機械的スライドデバイス、機械的側方移動デバイス、機械的操作ギア付き並進デバイスにより、スリット投影モジュールを主題のシステムで移動させる。他の実施形態では、モータ作動並進ステージ、リードスクリュー並進アセンブリ、ギア付き並進デバイス、たとえば、モータタイプの中でも、ステッパーモータ、サーボモータ、ブラシレス電気モータ、ブラシ付きＤＣモータ、マイクロステップ駆動モータ、高分解能ステッパーモータを利用したものにより、スリット投影モジュールを移動させる。
いくつかの実施形態では、システムは、静止スリット投影モジュールに対してサンプルチャンバを移動させてサンプルの精査時に単一方向にサンプルチャンバを横切るようにスリット状ビームを側方変位させるべく構成される。他の実施形態では、システムは、静止スリット投影モジュールに対してサンプルチャンバを移動させてサンプルの精査時に前進後退運動によりサンプルチャンバを横切るようにスリット状ビームを側方変位させるべく構成される。たとえば、スリット状ビームがサンプルチャンバの５０％以上、たとえば５５％以上、たとえば６０％以上、たとえば６５％以上、たとえば７０％以上、たとえば７５％以上、たとえば８０％以上、たとえば８５％以上、たとえば９０％以上、たとえば９５％以上、たとえば９７％以上に沿って、さらにはサンプルチャンバの長さの９９％以上に沿って移動するようにサンプルチャンバを移動させうる。ある特定の場合には、スリット状ビームが実質的にサンプルチャンバの全長に沿って移動するようにサンプルチャンバを移動させる。
他の実施形態では、システムは、静止サンプルチャンバに対してスリット投影モジュールを移動させてサンプルの精査時に単一方向にサンプルチャンバを横切るようにスリット状ビームを側方変位させるべく構成される。他の実施形態では、システムは、静止サンプルチャンバに対してスリット投影モジュールを移動させてサンプルの精査時に前進後退運動によりサンプルチャンバを横切るようにスリット状ビームを側方変位させるべく構成される。たとえば、スリット状ビームがサンプルチャンバの５０％以上、たとえば５５％以上、たとえば６０％以上、たとえば６５％以上、たとえば７０％以上、たとえば７５％以上、たとえば８０％以上、たとえば８５％以上、たとえば９０％以上、たとえば９５％以上、たとえば９７％以上に沿って、さらにはサンプルチャンバの長さの９９％以上に沿って移動するようにスリット投影モジュールを移動させうる。ある特定の場合には、スリット状ビームが実質的にサンプルチャンバの全長に沿って移動するようにスリット投影モジュールを移動させる。さらに他の実施形態では、システムは、スリット投影モジュールおよびサンプルチャンバの両方を移動させてサンプルの精査時に単一方向にサンプルチャンバを横切るようにスリット状ビームを側方変位させるべく構成される。他の実施形態では、システムは、静止スリット投影モジュールおよびサンプルチャンバの両方を移動させてサンプルの精査時に前進後退運動によりサンプルチャンバを横切るようにスリット状ビームを側方変位させるべく構成される。たとえば、スリット状ビームがサンプルチャンバの５０％以上、たとえば５５％以上、たとえば６０％以上、たとえば６５％以上、たとえば７０％以上、たとえば７５％以上、たとえば８０％以上、たとえば８５％以上、たとえば９０％以上、たとえば９５％以上、たとえば９７％以上に沿って、さらにはサンプルチャンバの長さの９９％以上に沿って移動するようにスリット投影モジュールおよびサンプルチャンバの両方を移動させうる。ある特定の場合には、スリット状ビームが実質的にサンプルチャンバの全長に沿って移動するようにスリット投影モジュールおよびサンプルチャンバの両方を移動させる。
スリットアパーチャーは、限定されるものではないが、卵形、矩形、または他の好適な多角形を含めて、任意の好都合な形状でありうる。ある特定の実施形態では、スリットアパーチャーは矩形である。サンプルチャンバのサイズおよび光源により提供されるスリット状ビームさらにはスリット投影モジュールと光源とサンプルチャンバと検出器との間の距離に依存して、スリットアパーチャーの寸法は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、たとえば１．２５ｍｍ〜９．５ｍｍ、たとえば１．５ｍｍ〜９ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜８ｍｍ、たとえば２．５ｍｍ〜７ｍｍ、たとえば３ｍｍ〜６ｍｍ、さらには３．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の長さを有してさまざまでありうる。スリットアパーチャーの幅は、１μｍ〜２５０μｍ、たとえば２μｍ〜２２５μｍ、たとえば５μｍ〜２００μｍ、たとえば１０μｍ〜１５０μｍ、さらには１５μｍ〜１２５μｍの範囲内でありうる。たとえば、スリットは１００μｍのアパーチャー幅を有する。サンプルチャンバの精査に所望のスリット状光ビームを提供するために十分であるかぎり、任意の好都合なスリットデバイスを利用しうる。たとえば、スリットは、金、銀、金メッキ銅、セラミック、クロム、銅、モリブデン、およびタングステンでありうる。
いくつかの場合には、スリット投影モジュールはまた、光学調整プロトコルを含む。「光学調整」とは、必要に応じて、たとえば、寸法を増加もしくは減少させるようにまたはスリット状ビームの光学分解能を向上させるように、スリットの形状の光ビームを変化させうることを意味する。いくつかの場合には、光学調整は、スリットの幅をたとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば２５％以上、たとえば５０％以上増加させるように、さらにはスリット状ビームの幅を７５％以上増加させるように構成された拡大プロトコルである。他の場合には、光学調整は、スリットの幅をたとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば２５％以上、たとえば５０％以上減少させるように、さらにはスリット状ビームの幅を７５％以上減少させるように構成された縮小プロトコルである。ある特定の実施形態では、光学調整は、スリット状ビームの分解能をたとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば２５％以上、たとえば５０％以上向上させるように、さらにはスリット状ビームの分解能を７５％以上向上させるように構成された分解能向上プロトコルである。スリット状ビームは、限定されるものではないが、レンズ、ミラー、ピンホール、スリット、およびそれらの組合せを含む任意の好都合な光学調整プロトコルにより調整されうる。
ある特定の実施形態では、スリット投影モジュールはまた、狭いスリット状光ビームを集束させるように構成されたフォーカスレンズをスリットと組み合わせて含みうる。いくつかの実施形態では、フォーカスレンズは、０．１〜０．９５の範囲内の倍率、たとえば０．２〜０．９の倍率、たとえば０．３〜０．８５の倍率、たとえば０．３５〜０．８の倍率、たとえば０．５〜０．７５の倍率、さらには０．５５〜０．７の倍率、たとえば０．６の倍率を有する縮小レンズである。たとえば、フォーカスレンズは、ある特定の場合には、約０．６の倍率を有する二重色消し縮小レンズである。スリット投影モジュールと光源とサンプルチャンバと検出器と間の距離さらにはサンプルチャンバのサイズおよびスリット状ビームの所望のサイズに依存して、フォーカスレンズの焦点距離は、５ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば６ｍｍ〜１９ｍｍ、たとえば７ｍｍ〜１８ｍｍ、たとえば８ｍｍ〜１７ｍｍ、たとえば９ｍｍ〜１６ｍｍ、さらには１０ｍｍ〜１５ｍｍの焦点距離の範囲内でさまざまでありうる。ある特定の実施形態では、フォーカスレンズは約１３ｍｍの焦点距離を有する。
いくつかの実施形態では、スリットおよびフォーカスレンズは、光伝送状態であるが、物理的接触状態ではない。サンプルチャンバのサイズさらにはサンプルチャンバ上に投影されるスリット状ビームの所望の形状およびサイズに依存して、スリットは、フォーカスレンズからさまざまな距離に位置決めされうるとともに、この距離は、０．１ｍｍ以上、たとえば０．２ｍｍ以上、たとえば０．５ｍｍ以上、たとえば１ｍｍ以上、たとえば５ｍｍ以上、たとえば１０ｍｍ以上、たとえば２５ｍｍ以上、たとえば５０ｍｍ以上、さらには１００ｍｍ以上でありうる。他の実施形態では、スリットは、接着剤などによりフォーカスレンズに物理的に結合されるか、一体的に共成形されるか、またはスリットに近接して位置決めされたフォーカスレンズを有するハウジング内に一体的に統合される。したがって、スリットおよびフォーカスレンズは、単一ユニットに統合されうる。
以上に記載したように、スリット投影モジュールは、さまざまな長さおよび幅を有するスリット状ビームを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、スリット投影モジュールは、１ｍｍ〜５ｍｍ、たとえば１．５ｍｍ〜４．５ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜４ｍｍ、たとえば２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内の長さを有するスリット状ビーム、さらには３ｍｍの長さを有するスリット状ビームを提供するように構成される。これらの実施形態では、スリット投影モジュールは、１０μｍ〜１００μｍ、たとえば１５μｍ〜９５μｍ、たとえば２０μｍ〜９０μｍ、たとえば２５μｍ〜８５μｍ、たとえば３０μｍ〜８０μｍ、たとえば３５μｍ〜７５μｍ、たとえば４０μｍ〜７０μｍ、たとえば４５μｍ〜６５μｍ、さらには５０μｍ〜６０μｍの範囲内の幅を有するスリット状ビームを提供するように構成される。
以上に記載したように、いくつかの実施形態では、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの長さに直交する長さを有するスリット状ビームを提供するように構成される。以下に記載されるように、サンプルチャンバのサイズに依存して、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅の５０％以上、たとえば５５％以上、たとえば６０％以上、たとえば６５％以上、たとえば７０％以上、たとえば７５％以上、たとえば８０％以上、たとえば８５％以上、たとえば９０％以上、たとえば９５％以上、たとえば９７％以上の長さを有するスリット状ビームを提供するように構成されうるとともに、さらには、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅の９９％以上の長さを有するスリット状ビームを提供するように構成されうる。ある特定の場合には、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅と実質的に同一の長さを有するスリット状ビームを提供するように構成される。他の実施形態では、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも長い長さを有するスリット状ビーム投影を提供するように構成される。たとえば、スリット投影モジュールは、ある特定の場合には、サンプルチャンバの幅よりも１％以上、たとえば２％以上、たとえば５％以上、たとえば１０％以上、たとえば１５％以上、たとえば２０％以上長い長さ、さらにはサンプルチャンバの幅よりも２５％長い長さを有するスリット状光ビームを提供するように構成される。さらに他の場合には、スリット投影モジュールは、サンプルチャンバの幅よりも短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも１％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも２％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも５％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも１０％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも１５％以上短い長さ、たとえばサンプルチャンバの幅よりも２０％以上短い長さ、さらにはサンプルチャンバの幅よりも２５％以上短い長さを有するスリット状光ビームを提供するように構成される。
より詳細に以下に考察されるように、ある特定の実施形態では、主題のシステムは、キャピラリーサンプルチャンバを有するマイクロ流体カートリッジデバイスを受容するように構成される。これらの実施形態では、システムはまた、システム中にカートリッジを受容するためのカートリッジホルダーを含みうる。たとえば、カートリッジホルダーは、マイクロ流体カートリッジデバイスを受容するための支持体と、カートリッジホルダー内にマイクロ流体カートリッジデバイスを保持するための１つ以上のカートリッジリテーナーとを含みうる。いくつかの場合には、カートリッジホルダーは、カートリッジホルダー内に位置決めされたマイクロ流体カートリッジデバイスの撹拌を低減するための振動ダンパーと、さらにはマイクロ流体カートリッジデバイスがカートリッジホルダー内に存在することを示すように構成された１つ以上のカートリッジ存在フラグとを含む。
主題のシステムが精査時にサンプルチャンバを移動させるように構成される場合（以上で考察）、システムはまた、マイクロ流体カートリッジデバイスを移動させるためにカートリッジホルダーと組み合わされたカートリッジシャトルを含みうる。いくつかの実施形態では、カートリッジシャトルは、マイクロ流体カートリッジデバイスを移動させるために１つ以上の並進移動または側方移動プロトコルに結合される。たとえば、カートリッジシャトルは、機械的作動並進ステージ、機械的リードスクリューアセンブリ、機械的スライドデバイス、機械的側方移動デバイス、機械的操作ギア付き並進デバイス、モータ作動並進ステージ、リードスクリュー並進アセンブリ、ギア付き並進デバイス、たとえば、モータタイプの中でもとく、ステッパーモータ、サーボモータ、ブラシレス電気モータ、ブラシ付きＤＣモータ、マイクロステップ駆動モータ、高分解能ステッパーモータを利用したものに結合されうる。システムはまた、カートリッジホルダーの側方移動を容易にするためにカートリッジシャトルを位置決めするための一群のレールを含みうる。
いくつかの実施形態では、システムは、アナライト濃度の計算に使用されるブランク吸光度を提供するためにブランク参照ウィンドウをさらに含む。ある特定の実施形態では、本明細書に記載の方法を実施した時のマイクロ流体カートリッジによる吸収、散乱などをブランク参照ウィンドウを介する透過により補正できるように、ブランク参照ウィンドウによる吸光度をサンプルチャンバによる吸光度と同一にすべく構成される。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、入射光の１つ以上の波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の吸光度および透過率を有する。他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１つ以上の波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の光を散乱する。さらに他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１つ以上の入射波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の吸光度、透過率を有し、かつ実質的に同一の光を散乱する。さらに他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバと同一の屈折率を有する。
主題のシステムに統合されるブランク参照ウィンドウは、任意の好都合なサイズおよび形状でありうる。たとえば、ブランク参照ウィンドウは、正方形、円形、卵形、矩形、五角形、六角形、八角形、または任意の他の好適な多角形の形態でありうる。いくつかの実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１〜５０、たとえば３〜２５、たとえば４〜１０、たとえば５〜８、さらには１５〜２０の範囲内の長さ対幅の比を有する。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは正方形であり、長さ対幅の比は１である。ブランク参照ウィンドウの長さは、１ｍｍ〜５０ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜２５ｍｍ、さらには５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。ブランク参照ウィンドウの幅は、０．００１ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば０．００５ｍｍ〜１９ｍｍ、たとえば０．０１ｍｍ〜１８ｍｍ、たとえば０．０５ｍｍ〜１７ｍｍ、たとえば０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ〜１２．５ｍｍ、たとえば１ｍｍ〜１０ｍｍ、さらには３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。いくつかの場合には、チャネルの高さは、５μｍ〜５００μｍ、たとえば１０μｍ〜１５０μｍ、さらには２０μｍ〜７０μｍの範囲内である。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバの幅と実質的に同一の幅を有する。以上に記載したように、サンプルチャンバを透過したスリット状光ビームは、捕集され、１つ以上のフォトディテクターを用いて検出される。ある特定の実施形態では、システムは、サンプルチャンバを透過した光を捕集するために１つ以上の対物レンズを含む。たとえば、対物レンズは、１．２〜２．５の範囲内の公称倍率、たとえば１．３〜２．４の公称倍率、たとえば１．４〜２．３の公称倍率、たとえば１．５〜２．２の公称倍率、たとえば１．６〜２．１の公称倍率を有する拡大レンズでありうるとともに、さらには１．７〜２．０の公称倍率、たとえば１．７の公称倍率を有する拡大レンズを介して透過光を通過させうる。ある特定の場合には、対物レンズは、１．７の公称倍率を有する拡大色消し二重レンズである。光源、サンプルチャンバ、および検出器の構成に依存して、対物レンズの性質はさまざまでありうる。たとえば、主題の対物レンズの開口数はまた、０．０１〜１．７、たとえば０．０５〜１．６、たとえば０．１〜１．５、たとえば０．２〜１．４、たとえば０．３〜１．３、たとえば０．４〜１．２、たとえば０．５〜１．１の範囲内でさまざまでありうるとともに、さらには開口数は０．６〜１．０の範囲内でありうる。同様に、対物レンズの焦点距離は、１０ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば１０．５ｍｍ〜１９ｍｍ、たとえば１１ｍｍ〜１８ｍｍ、さらには１２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。
いくつかの実施形態では、対物レンズは、サンプルチャンバを透過したスリット状ビーム投影を検出用の検出器上に集束させるためにオートフォーカスモジュールに結合される。たとえば、サンプルチャンバを透過したスリット状ビーム投影を集束させるために好適なオートフォーカスモジュールとしては、限定されるものではないが、１９９９年１０月２９日出願の米国特許第６，４４１，８９４号明細書（その開示は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のものが挙げられうる。
本開示のシステムはまた、１つ以上の波長セパレータを含みうる。以上で考察したように、「波長セパレータ」は、各波長が好適に検出されうるように多色光を成分波長に分離するように構成される。主題のシステム内の好適な波長セパレータの例としては、限定されるものではないが、波長分離プロトコルの中でも特に、着色ガラス、バンドパスフィルタ、干渉フィルタ、ダイクロイックミラー、回折グレーティング、モノクロメーター、およびそれらの組合せが挙げられうる。光源およびアッセイされるサンプルに依存して、システムは、１つ以上、たとえば２つ以上、たとえば３つ以上、たとえば４つ以上、たとえば５つ以上の波長セパレータ、さらには１０以上の波長セパレータを含みうる。一例では、システムは、２つ以上のバンドパスフィルタを含む。他の例では、システムは、２つ以上のバンドパスフィルタおよび回折グレーティングを含む。さらに他の例では、システムは、複数のバンドパスフィルタおよびモノクロメーターを含む。ある特定の実施形態では、システムは、フィルタホイール機構中に構成された複数のバンドパスフィルタおよび回折グレーティングを含む。システムが２つ以上の波長セパレータを含む場合、波長セパレータは、多色光を成分波長に分離するために個別にまたは直列に利用されうる。いくつかの実施形態では、波長セパレータは直列に配置される。他の実施形態では、波長セパレータは、波長セパレータのそれぞれを用いて所望の吸光度データを収集するために１回以上の測定を行うように個別に配置される。
いくつかの実施形態では、システムは１つ以上の回折グレーティングを含む。対象の回折グレーティングとしては、透過型、分散型、または反射型の回折グレーティングが挙げられうるが、これらに限定されるものではない。回折グレーティングの好適な間隔は、光源、スリット投影モジュール、サンプルチャンバ、対物レンズの構成に依存して、０．０１μｍ〜１０μｍ、たとえば０．０２５μｍ〜７．５μｍ、たとえば０．５μｍ〜５μｍ、たとえば０．７５μｍ〜４μｍ、たとえば１μｍ〜３．５μｍ、さらには１．５μｍ〜３．５μｍの範囲内でさまざまでありうる。
いくつかの実施形態では、システムは１つ以上の光学フィルタを含む。ある特定の場合には、システムは、２ｎｍ〜１００ｎｍのたとえば３ｎｍ〜９５ｎｍ、たとえば５ｎｍ〜９５ｎｍ、たとえば１０ｎｍ〜９０ｎｍ、たとえば１２ｎｍ〜８５ｎｍ、たとえば１５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内の最小帯域幅を有するバンドパスフィルタを含み、さらには２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内の最小帯域幅を有するバンドパスフィルタを含む。たとえば、システムは、４９８ｎｍ〜５１０ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５４０ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４５ｎｍ〜５５５ｎｍ、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍ、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、５７５ｎｍ〜５９５ｎｍ、５８０ｎｍ〜５９０ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ、６５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、８１５ｎｍ〜８２５ｎｍ、またはそれらの任意の組合せの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを含みうる。
ある特定の場合には、システムは、５００ｎｍ〜５２０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを含む。他の場合には、システムは、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを含む。さらに他の場合には、システムは、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを含む。さらに他の場合には、システムは、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、および６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を選択的に通過させる１つ以上のバンドパスフィルタを含む。
本開示のシステムはまた、１つ以上の検出器を含む。好適な検出器の例としては、光学センサーまたは光検出器、たとえば、光検出器の中でも特に、アクティブピクセルセンサー（ＡＰＳ）、アバランシュフォトダイオード、イメージセンサー、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、インテンシファイア付き電荷結合デバイス（ＩＣＣＤ）、発光ダイオード、フォトンカウンタ、ボロメーター、焦電検出器、フォトレジスタ、光起電力電池、フォトダイオード、光電子増倍管、フォトトランジスタ、量子ドット光伝導体、またはフォトダイオード、およびそれらの組合せが挙げられうるが、これらに限定されるものではない。ある特定の実施形態では、透過光は電荷結合デバイス（ＣＣＤ）により測定される。透過光をＣＣＤにより測定する場合、ＣＣＤのアクティブ検出表面積は、たとえば０．０１ｃｍ2 〜１０ｃｍ2 、たとえば０．０５ｃｍ2 〜９ｃｍ2 、たとえば０．１ｃｍ2 〜８ｃｍ2 、たとえば０．５ｃｍ2 〜７ｃｍ2 、さらには１ｃｍ2 〜５ｃｍ2 で、さまざまでありうる。
本開示の実施形態では、対象の検出器は、１つ以上の波長で、たとえば２つ以上の波長で、たとえば５つ以上の異なる波長で、たとえば１０以上の異なる波長で、たとえば２５以上の異なる波長で、たとえば５０以上の異なる波長で、たとえば１００以上の異なる波長で、たとえば２００以上の異なる波長で、たとえば３００以上の異なる波長でサンプルチャンバを透過した光を測定するように、さらには４００以上の異なる波長でサンプルチャンバを透過した光を測定するように、構成される。
いくつかの実施形態では、対象の検出器は、一定の波長範囲（たとえば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９５ｎｍ〜５２５ｎｍ、８００ｎｍ〜８３５ｎｍなど）にわたりサンプルチャンバを透過した光を測定するように構成される。たとえば、システムは、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９８ｎｍ〜５１０ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５００ｎｍ〜７００ｎｍ、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５４０ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４５ｎｍ〜５５５ｎｍ、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍ、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、５７５ｎｍ〜５９５ｎｍ、５８０ｎｍ〜５９０ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ、６５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、８１５ｎｍ〜８２５ｎｍ、およびそれらの任意の組合せの波長範囲の１つ以上にわたりサンプルチャンバを透過した光を測定するように構成された１つ以上の検出器を含みうる。ある特定の場合には、検出器は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定するように構成される。他の場合には、検出器は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定するように構成される。他の場合には、検出器は、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定するように構成される。さらに他の場合には、検出器は、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍおよび６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定するように構成される。さらに他の場合には、検出器は、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、および６５０〜７５０ｎｍの範囲内の波長にわたり透過光を測定するように構成される。
ある特定の実施形態では、対象の検出器は、一定の波長範囲にわたり光のスペクトルを収集するように構成される。たとえば、システムは、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４９８ｎｍ〜５１０ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５００ｎｍ〜７００ｎｍ、５００ｎｍ〜５２０ｎｍ、５４０ｎｍ〜５５０ｎｍ、５４５ｎｍ〜５５５ｎｍ、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍ、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ、５７５ｎｍ〜５９５ｎｍ、５８０ｎｍ〜５９０ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６００ｎｍ〜６３０ｎｍ、６５０ｎｍ〜７５０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ、８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、８１５ｎｍ〜８２５ｎｍ、およびそれらの任意の組合せの波長範囲の１つ以上にわたり光のスペクトルを収集するように構成された１つ以上の検出器を含みうる。ある特定の場合には、検出器は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の波長を有する光のスペクトルを収集するように構成される。他の場合には、検出器は、５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を有する光のスペクトルを収集するように構成される。
さらに他の実施形態では、対象の検出器は、１つ以上の特定の波長で光を測定するように構成される。たとえば、システムは、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、５８６ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、８３０ｎｍ、およびそれらの任意の組合せの１つ以上で光を測定するように構成された１つ以上の検出器を含みうる。ある特定の場合には、検出器は、５４８ｎｍで光を測定するように構成される。他の場合には、検出器は、６７５ｎｍで光を測定するように構成される。他の場合には、検出器は、８３０ｎｍで光を測定するように構成される。さらに他の場合には、検出器は、５４８ｎｍおよび６７５ｎｍで光を測定するように構成される。さらに他の実施形態では、検出器は、５４８ｎｍ、６７５ｎｍ、および８３０ｎｍで測定するように構成される。
いくつかの実施形態では、検出器は、光を連続的にまたは離散間隔で測定するように構成されうる。いくつかの場合には、対象の検出器は、光を連続的に測定するように構成される。他の場合には、対象の検出器は、離散間隔で測定を行うように、たとえば、０．００１ミリ秒ごと、０．０１ミリ秒ごと、０．１ミリ秒ごと、１ミリ秒ごと、１０ミリ秒ごと、１００ミリ秒ごと、さらには１０００ミリ秒ごとまたはなんらかの他の間隔で光を測定するように、構成される。
主題のシステムの実施形態はまた、任意の所望の構成を提供するように必要に応じて１つ以上の光学コンポーネントを含みうる。たとえば、システムは、各コンポーネント（すなわち、光源、スリット投影モジュール、サンプルチャンバ、対物レンズ、波長セパレータ、および検出器）を「インライン」構成で有しうる。この場合、光源から発せられた光は、そのインライン経路からの実質的な進路変更を伴うことなく各コンポーネントを通って移動する。必要に応じて、異なる経路に沿うように光の進路を変えたりまたは光を検出用の個別のビームに分離したりするために、１つ以上のミラー、ビームスプリッター、または他のタイプの光進路変更コンポーネントを使用しうる。
図２ａは、一実施形態に係る主題のシステムの側方構成図を示している。光源（２０１）は、光ビームを狭くしてスリット状ビームを生成するためのスリット（２０２ａ）と、スリット状ビームを集束および縮小するための対物レンズ（２０２ｂ）とを含むスリット投影モジュールを介して１つ以上の波長を有する光を提供する。スリット状ビームがサンプルチャンバ（２０３）を照明すると、サンプル中のアナライトは光を吸収し、光の残りの部分は透過され、および光をその成分波長に空間分離する波長セパレータ（たとえば、回折グレーティング２０５）上に光を集束させるように構成された対物レンズ（２０４）により捕集される。次いで、空間分離された光は、検出器（たとえば２０６のＣＣＤ）により検出される。
図２ｂは、他の実施形態に係る主題のシステムの構成の上面図を示している。光源（２０７）は、スリット状ビームを提供するためにスリットと対物レンズとを含むスリット投影モジュール（２０８）を介して１つ以上の波長を有する光を提供する。スリット状ビームがサンプルチャンバ（２０９）を照明すると、サンプル中のアナライトは光を吸収し、光の残りの部分は透過され、対物レンズ（２１０）により捕集され、および光をその成分波長に空間分離する波長セパレータ（２１１）上に提供される。次いで、空間分離された光は、検出器（２１２）により検出される。
いくつかの実施形態では、システムは、光源、スリット投影モジュール、サンプルチャンバ、対物レンズ、波長セパレータ、および検出器の１つ以上をオフセット位置に有して構成される。「オフセット」とは、光源と検出器とを結ぶ中心光軸に沿っていない空間内の点にシステムコンポーネントの幾何学的中心が位置決めされることを意味する。たとえば、いくつかの実施形態では、光源はオフセット位置にある。他の実施形態では、スリット投影モジュールはオフセット位置にある。スリット投影モジュールがフォーカスレンズを含む場合、フォーカスレンズは、ある特定の場合には、オフセット位置にある。さらに他の実施形態では、サンプルチャンバはオフセット位置にある。さらに他の実施形態では、透過光を捕集して集束させるための対物レンズはオフセット位置にある。さらに他の実施形態では、波長セパレータはオフセット位置にある。ある特定の実施形態では、検出器はオフセット位置にある。いくつかの場合には、光源、スリット投影モジュール、サンプルチャンバ、対物レンズ、波長セパレータ、および検出器はすべて、オフセット位置にある。
オフセット距離は、０．１ｍｍ〜１００ｍｍ、たとえば０．２ｍｍ〜９５ｍｍ、たとえば０．３ｍｍ〜９０ｍｍ、たとえば０．４ｍｍ〜８５ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ〜８０ｍｍ、たとえば０．６ｍｍ〜７５ｍｍ、たとえば０．７ｍｍ〜７０ｍｍ、たとえば０．８ｍｍ〜６５ｍｍ、たとえば０．９ｍｍ〜６０ｍｍ、たとえば１ｍｍ〜５５ｍｍ、たとえば１．２５ｍｍ〜５０ｍｍ、たとえば１．５ｍｍ〜４５ｍｍ、たとえば１．７５ｍｍ〜４０ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜３０ｍｍ、たとえば２．５ｍｍ〜２５ｍｍ、さらには１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で、必要に応じてさまざまでありうる。
たとえば、波長セパレータが回折グレーティングである場合、回折グレーティングは、特定のアッセイプロトコルのための所望の波長（たとえば、５４８ｎｍ、６７５ｎｍなど）の回折を容易にするオフセット位置にありうる。他の例では、検出器がＣＣＤ検出器である場合、ＣＣＤ検出器は、校正ピクセルを備えた検出器上の位置への光（たとえば、透過光または発光光）の捕集を容易にするオフセット位置にありうる。
ある特定の実施形態では、対象のシステムは、サンプル適用部位が流体サンプルの入力用の入口に結合されたキャピラリーチャネルサンプルチャンバを有する統合マイクロ流体サンプリングデバイスを含む。したがって、これらの実施形態では、主題のシステムは、以上に記載のマイクロ流体カートリッジデバイスを受容するようには構成されず、その代わりに、流体サンプルを直接受容し、続いてサンプルのアッセイ後にそれを除去するように構成される。
いくつかの実施形態では、統合サンプリングデバイスは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバと、流体サンプルの入力用の入口に結合されたサンプル適用部位とを含む。統合マイクロ流体サンプリングデバイスのキャピラリーチャネルサンプルチャンバは、その幅よりも長い長さを有するように長尺状構造を有しうる。長さ対幅の比はさまざまでありうるが、いくつかの場合には、長さ対幅の比は、２〜５０００、たとえば３〜２５００、たとえば４〜１０００、たとえば５〜５００、たとえば６〜１００、たとえば１０〜５０、さらには１５〜２０の範囲内である。いくつかの場合には、チャネルの長さは、１０ｍｍ〜５００ｍｍ、たとえば２０ｍｍ〜２５０ｍｍ、さらには５０ｍｍ〜７５ｍｍの範囲内である。いくつかの場合には、チャネルは、マイクロメートルサイズの断面寸法を有し、たとえば、最大断面寸法（たとえば、管状チャネルの場合の直径）は、０．１ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば１ｍｍ〜１０ｍｍ、さらには３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内である。いくつかの場合には、チャネルの幅は、０．００１ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば０．００５ｍｍ〜１９ｍｍ、たとえば０．０１ｍｍ〜１８ｍｍ、たとえば０．０５ｍｍ〜１７ｍｍ、たとえば０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ〜１２．５ｍｍ、たとえば１〜１０、さらには３〜５ｍｍの範囲内である。いくつかの場合には、チャネルの高さは、５μｍ〜５００μｍ、たとえば１０μｍ〜１５０μｍ、さらには２０μｍ〜７０μｍの範囲内である。同様に、キャピラリーチャネルは、直線で囲まれた断面形状、たとえば、正方形、長方形、台形、三角形、六角形など、曲線で囲まれた断面形状、たとえば、円形、卵形など、さらには、不規則形状、たとえば、平面状頂部に結合された放物状底部などの断面形状を有しうる。
統合マイクロ流体サンプリングデバイスのサンプル適用部位は、５μＬ〜１００μＬ、たとえば１０μＬ〜５０μＬ、さらには２０μＬ〜３０μＬの範囲内の体積を有するサンプルを受容するように構成された構造である。キャピラリーチャネルへの流体アクセスを直接提供するか、または流体連通を提供する介在コンポーネントを貫通するように提供するかのいずれかであるかぎり、サンプル適用部位は任意の好都合な形状を有しうる。
統合マイクロ流体サンプリングデバイスの入口は、サンプル適用部位とキャピラリーチャネルサンプルチャンバとに流体連通し、かつ任意の好適な形状でありうるとともに、対象の入口の断面形状としては、限定されるものではないが、直線で囲まれた断面形状、たとえば、正方形、長方形、台形、三角形、六角形など、曲線で囲まれた断面形状、たとえば、円形、卵形など、さらには、不規則形状、たとえば、平面状頂部に結合された放物状底部などが挙げられる。入口の形状に依存して、サンプル入口は、０．１ｍｍ2 〜１００ｍｍ2 、たとえば１ｍｍ2 〜７５ｍｍ2 、さらには５ｍｍ2 〜５０ｍｍ2 の範囲内でさまざまな開口サイズを有しうる。
いくつかの場合には、統合マイクロ流体サンプリングデバイスは、サンプル適用部位とキャピラリーチャネルサンプルチャンバとの間で流体路中に位置決めされた混合チャンバを含み、混合チャンバは、サンプル適用部位に適用されてキャピラリーチャネルを貫流するサンプルと１種以上の試薬とを組み合わせるように構成される。
いくつかの場合には、統合マイクロ流体サンプリングデバイスの混合チャンバは、１種以上の試薬が配置されうる大表面積を提供する接触構造（たとえば多孔性ディスク）を含み、ある特定の場合には、大表面積構造は、サンプルの１種以上の成分を濾過したりまたはサンプルの１種以上の成分と混合チャンバ中に存在する試薬との接触を容易にしたりするように構成される。ある特定の場合には、大表面積構造は、サンプルの成分を濾過しないようにかつ単に試薬と貫流するサンプルとの接触を容易にするように構成される。たとえば、サンプルが全血サンプルである場合、大表面積構造は、大表面積構造を貫通する全血成分、たとえば、白血球、赤血球、血小板などのいずれのフローも妨害しないように構成されたものでありうる。そのような場合には、大表面積構造は、２０〜８０、たとえば３０〜７０、さらには４０〜６０の範囲内の多孔度を有しうる。サンプルと試薬との接触を容易にするために好適な大表面積多孔性材料としては、高分子材料、ガラス材料、セラミック材料、金属材料など、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニリジンフルオリドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
混合チャンバ中に含まれる試薬としては、たとえば、特異的結合性メンバー、酵素、基質、酸化剤、蛍光マーカーなど、たとえば、以下に記載のものが挙げられうる。同様に、統合マイクロ流体サンプリングデバイスの混合チャンバ中または接触構造中に存在する試薬の量は、たとえば、デバイスの構成の対象となるアッセイの特定のタイプに依存してさまざまでありうる。いくつかの場合には、試薬の量は、混合チャンバを貫流した後のサンプル中の試薬の濃度が０．００２マイクログラム／ｍＬ〜１００マイクログラム／ｍＬ、たとえば０．０２マイクログラム／ｍＬ〜１０マイクログラム／ｍＬ、さらには０．２〜１マイクログラム／ｍＬの範囲内であれば、十分である。混合チャンバ中に存在する試薬の乾燥重量はさまざまでありうるが、いくつかの場合には、乾燥重量は、０．０１ｎｇ〜５００ｎｇ、たとえば０．３ｎｇ〜１２０ｎｇ、さらには３ｎｇ〜１２ｎｇの範囲内である。
以上で考察したように、主題のシステムが統合マイクロ流体サンプリングデバイスを含む場合には、サンプリングデバイスは、流体サンプルを受容し、続いてサンプルのアッセイ後にそれを除去するように構成される。「除去」とは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバ、サンプル適用部位、入口、さらには混合チャンバのいずれをも含めて、主題のシステムとの接触を維持するサンプルの量がゼロであることを意味する。換言すれば、サンプルが除去される場合、痕跡量のサンプルがすべて、システムのコンポーネントから排除される。いくつかの実施形態では、システムは、統合マイクロ流体サンプリングデバイスを洗浄するための１つ以上の洗浄デバイスをさらに含みうる。たとえば、洗浄デバイスは、サンプリングデバイスを洗浄するための洗浄緩衝液を送達するためにスプレーノズルを備えたまたは備えていないマイクロ導管を含みうる。ある特定の実施形態では、これらのシステムは、１種以上の洗浄緩衝液の貯蔵用の貯蔵部を含む。
いくつかの場合には、主題のシステムは、マイクロ流体カートリッジ上のユニークな識別子（たとえば、バーコード、シリアルナンバー）の読取りまたは精査を行うための１つ以上のコンポーネントを含みうる。対象の識別子は、デバイスに関する情報、たとえば、その構成の対象となる特定のアッセイ、製造ロット番号などを提供しうるとともに、識別子はユニークな識別子でありうる。識別子は、ある特定の場合には、マイクロ流体カートリッジに関する情報または特徴、たとえば、限定されるものではないが、サンプルチャネルの屈折率、ブランク参照ウィンドウの屈折率、サンプルチャネルの寸法、たとえば、サンプルチャネルの高さ、サンプルチャネルの幅、サンプルチャネルの長さ、全サンプルチャネルの奥行き、サンプルチャネル壁の厚さを提供しうる。同様に、識別子は、ブランク参照ウィンドウに関する情報、たとえば、ブランク参照ウィンドウの屈折率、ブランク参照ウィンドウの寸法、たとえば、ブランク参照ウィンドウの高さ、ブランク参照ウィンドウの幅、ブランク参照ウィンドウの長さ、全ブランク参照ウィンドウ、ブランク参照ウィンドウ壁の厚さを含みうる。
任意の好都合な識別リーダーまたは精査プロトコル、たとえば、限定されるものではないが、識別プロトコルの中でも特に、バーコードリーダー、ＲＦＩＤ精査システム、磁気ストリップリーダー、触覚コードアイデンティファイヤーを利用しうる。
ある特定の実施形態では、主題の吸光度検出システムは、蛍光に関してサンプルチャンバを精査するために１つ以上の蛍光検出システムに結合されうる。たとえば、蛍光検出システムは、１つ以上の光源（たとえば、以上に記載したような広帯域光源または狭帯域光源）、発光光を捕集して集束させるための光学モジュール、検出される捕集光を空間分離するための波長セパレータ、および１つ以上のフォトセンサーまたはフォトディテクターを含みうる。
ある特定の実施形態では、蛍光検出システムおよび吸光度検出システムは両方とも、本明細書に記載の１つ以上の共通のコンポーネントを利用する。たとえば、いくつかの場合には、蛍光検出システムおよび吸光度検出システムは両方とも、サンプルチャンバからの光（たとえば、発光光または透過光）を捕集して集束させるために共通の対物レンズモジュールを利用する。他の場合には、蛍光検出システムおよび吸光度検出システムは両方とも、共通の波長セパレータ機器（たとえば、回折グレーティング、光学フィルタ、１つ以上の回折グレーティングおよび光学フィルタを有するフィルタホイール）を利用する。さらに他の場合には、蛍光検出システムおよび吸光度検出システムは両方とも、サンプルチャンバからの光を測定するために同一の検出器を利用する。
主題のシステムに結合されうる蛍光イメージングシステムおよびディジタル処理システムは、ある特定の場合には、米国特許第８，２４８，５９７号明細書、同第７，９２７，５６１号明細書、および同第７，７３８，０９４号明細書に記載されるように、さらには２０１２年８月２０日出願の同時係属米国特許出願第１３／５９０，１１４号明細書に記載されるように（それらの開示は参照により本明細書に組み込まれる）、キャピラリーチャネル中のサンプルを画像化するためのシステムを含む。
図３は、吸光度検出システムが蛍光検出システムに結合される他の実施形態に係る主題のシステムの構成図を示している。以上で考察したように、吸光度検出システムは、光ビームを狭くしてスリット状ビーム生成するためのスリットと、スリット状ビームを集束および縮小させるための対物レンズとを含むスリット投影モジュール（３０２）を介して１つ以上の波長光を発する光源（３０１）を含む。スリット状ビームがマイクロ流体カートリッジ（３０３）中のサンプルチャンバを照明すると、サンプル中のアナライトは光を吸収し、光の残りの部分は透過され、および光をその成分波長に空間分離する波長セパレータ３０５（たとえば、１つ以上の光学フィルタおよび回折グレーティングを有するフィルタホイール）上に光を集束させるように構成された対物レンズ（３０４）により捕集される。次いで、空間分離された光は、検出器（たとえば３０６のＣＣＤ）により検出される。蛍光検出では、システムは、サンプルチャンバを照明するようにサンプルチャンバ上に位置決めされた第２の光源（３０７）を含み、アナライトにより生成された蛍光は、対物レンズ（３０４）により捕集され、フィルタホイール３０５を用いて空間分離され、および検出器３０６により検出される。この実施形態では、蛍光検出システムおよび吸光度検出システムは、サンプルチャンバ（３０３）からの光を捕集するための共通の対物レンズ（３０４）、波長セパレータ機器（３０５）、および検出器（３０６）を利用する。
いくつかの実施形態では、対象のシステムはまた、収集されたアッセイデータを処理するための１つ以上のプロセッサ、ディスプレイ、たとえば、アッセイ時に収集された生データまたはプロセッサから受け取った処理結果を表示するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、さらには入力デバイス、たとえば、ボタン、キーボード、マウス、またはタッチスクリーンを含む。その他に、システムは、１つ以上の有線もしくは無線の通信プロトコルまたは一人以上の使用者に結果を伝達するための統合プリンタを含みうる。たとえば、システムは、より詳細に以下に記載されるように、１つ以上のコンピュータシステムコンポーネントを含みうる。
図４は、一実施形態に係る対象のアッセイリーダーシステムの例を示している。システムは、前側（４００ａ）と後側（４００ｂ）とを有するハウジング（４００）を含む。前側（４００ａ）は、ディスプレイ（４０１）、たとえば、アッセイ時に収集された生データまたはプロセッサから受け取った処理結果を表示するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、使用者にアッセイデータを伝達するための統合プリンタ（４０３）、さらにはマイクロ流体カートリッジデバイスをアッセイリーダーシステムに挿入するためのスロット（４０４）を含む。アッセイリーダーシステムはまた、主題のシステムと、１つ以上の他の外部デバイス、たとえば、類似の補完的データ通信用として構成されたコンピュータ端末との間のデータ通信を可能にする通信インターフェース（４０５）（たとえばＵＳＢポート）を含む。後側（４００ｂ）は、電力供給用のケーブル接続およびデータ通信プロトコル、さらには冷却ファンおよびヒートシンクに機能可能に接続された冷却ベント（図示せず）を含みうる。後側（４００ｂ）はまた、アッセイリーダーシステムを手動で移動または移送するための１つ以上のリフトハンドルを含みうる。図４に示されるように、主題のシステムは、光学素子のすべて、電子素子（より詳細に以下に記載）、ディスプレイ、通信プロトコルをすべて単一ハウジング内に納めた単体「オールインワン」タイプのシステムになるように構成可能である。ある特定の実施形態では、対象のシステムは、機械を用いずに（たとえば、リフトハンドルを用いて）ヒトにより移動させることができるように（持ち上げたりまたは５０メートル以上の距離を移送したりできるように）構成される。このため、対象のシステムは、これらの実施形態では、２５ｋｇ以下、たとえば２０ｋｇ以下、たとえば１５ｋｇ以下、さらには１０ｋｇ以下、たとえば５ｋｇ以下であり、必要に応じて、操作／輸送を容易にするようにビルトインハンドルまたは他の構造を含みうる。
マイクロ流体カートリッジデバイス
本開示の態様はまた、本明細書に記載されたある特定のシステムにより受容されるように構成されたマイクロ流体カートリッジデバイスを含む。いくつかの実施形態では、マイクロ流体カートリッジデバイスは、流体サンプルの入力用の入口に結合されたサンプル適用部位に流体連通するキャピラリーチャネルサンプルチャンバを含む。「マイクロ流体」という用語は、本明細書では、小スケール（たとえばサブミリメートル）に幾何学的に拘束された流体を制御および操作すべく構成されたデバイスを意味するようにその通常の意味で用いられる。デバイスがキャピラリーチャネルサンプルチャンバを含む場合、デバイスは、それを貫通する液体のキャピラリーフローを提供するように構成された長尺状構造を含む。サンプル適用部位、キャピラリーチャネルサンプルチャンバ、および入口の他に、マイクロ流体デバイスの態様は、流体サンプルと１種以上の試薬との接触および混合を行うためにサンプル適用部位および入口に連通する試薬混合チャンバを含む。ある特定の実施形態では、混合チャンバは、サンプルに接触させるための試薬を含有する多孔性ディスクとして構成される。
本開示の実施形態では、キャピラリーチャネルサンプルチャンバは、その幅よりも長い長さを有するように長尺状構造である。長さ対幅の比はさまざまでありうるが、いくつかの場合には、長さ対幅の比は、２〜５０００、たとえば３〜２５００、たとえば４〜１０００、たとえば５〜５００、たとえば６〜１００、たとえば１０〜５０、さらには１５〜２０の範囲内である。いくつかの場合には、チャネルの長さは、１０ｍｍ〜５００ｍｍ、たとえば２０ｍｍ〜２５０ｍｍ、さらには５０ｍｍ〜７５ｍｍの範囲内である。いくつかの場合には、チャネルは、マイクロメートルサイズの断面寸法を有し、たとえば、最大断面寸法（たとえば、管状チャネルの場合の直径）は、０．１ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば１ｍｍ〜１０ｍｍ、さらには３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内である。いくつかの場合には、チャネルの幅は、０．００１ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば０．００５ｍｍ〜１９ｍｍ、たとえば０．０１ｍｍ〜１８ｍｍ、たとえば０．０５ｍｍ〜１７ｍｍ、たとえば０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ〜１２．５ｍｍ、たとえば１〜１０、さらには３〜５ｍｍの範囲内である。いくつかの場合には、チャネルの高さは、５μｍ〜５００μｍ、たとえば１０μｍ〜１５０μｍ、さらには２０μｍ〜７０μｍの範囲内である。
キャピラリーチャネルの断面形状はさまざまでありうるが、いくつかの場合には、対象のチャネルの断面形状としては、限定されるものではないが、直線で囲まれた断面形状、たとえば、正方形、長方形、台形、三角形、六角形など、曲線で囲まれた断面形状、たとえば、円形、卵形など、さらには、不規則形状、たとえば、平面状頂部に結合された放物状底部などが挙げられる。
キャピラリーチャネルの一端（すなわち基端）には、サンプルをキャピラリーチャネルサンプルチャンバ中に搬送するための流体入口を有するサンプル適用部位が位置決めされる。サンプル適用部位は、分析される一定量のサンプル、たとえば生物学的サンプルを受容するように構成された部位または位置である。いくつかの場合には、サンプル適用部位は、５μＬ〜１００μＬ、たとえば１０μＬ〜５０μＬ、さらには２０μＬ〜３０μＬの範囲内の体積を有するサンプルを受容するように構成された構造である。キャピラリーチャネルへの流体アクセスを直接提供するか、または流体連通を提供する介在コンポーネントを貫通するように提供するかのいずれかであるかぎり、サンプル適用部位は任意の好都合な形状を有しうる。
サンプル適用部位は、キャピラリーチャネルサンプルチャンバの一端への入口に連通している。サンプル適用部位は、サンプル適用部位に適用されたサンプルがキャピラリーチャネルサンプルチャンバの入口に吸い込まれるようにマイクロ流体デバイスの側部に沿って位置決めされうる。サンプルをキャピラリーチャネルサンプルチャンバ中に搬送するための入口は、任意の好適な形状でありうるが、対象のチャネルの断面形状としては、限定されるものではないが、直線で囲まれた断面形状、たとえば、正方形、長方形、台形、三角形、六角形など、曲線で囲まれた断面形状、たとえば、円形、卵形など、さらには、不規則形状、たとえば、平面状頂部に結合された放物状底部などが挙げられる。入口の形状さらにはマイクロ流体カートリッジの寸法に依存して、サンプル入口は、０．１ｍｍ2 〜１００ｍｍ2 、たとえば１ｍｍ2 〜７５ｍｍ2 、さらには５ｍｍ2 〜５０ｍｍ2 の範囲内でさまざまな開口サイズを有しうる。
いくつかの実施形態では、流体サンプルは、サンプル適用部位上に前負荷され、前負荷されたマイクロ流体デバイスは、サンプルをアッセイする前に所定の時間にわたり貯蔵される。このため、本開示のシステムはまた、１つ以上の前負荷されたマイクロ流体カートリッジを含みうる。たとえば、流体サンプルは、サンプルをアッセイする前に０．００１時間以上、たとえば０．００５時間以上、たとえば０．０１時間以上、たとえば０．０５時間以上、たとえば０．１時間以上、たとえば０．５時間以上、たとえば１時間以上、たとえば２時間以上、たとえば４時間以上、たとえば８時間以上、たとえば１６時間以上、たとえば２４時間以上、たとえば４８時間以上、たとえば７２時間以上、たとえば９６時間以上、たとえば１２０時間以上、たとえば１４４時間以上、たとえば１６８時間以上にわたりサンプル適用部位上に前負荷されうるとともに、さらには、前負荷されたマイクロ流体デバイスは、サンプルをアッセイする前に２４０時間以上にわたり貯蔵されうるか、またはサンプルをアッセイする前の貯蔵時間は、たとえば０．１時間〜２４０時間、たとえば０．５時間〜２１６時間、たとえば１時間〜１９２時間、さらには５時間〜１６８時間の範囲内でありうる。
いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスは、サンプル適用部位とキャピラリーチャネルサンプルチャンバとの間で流体路中に位置決めされた混合チャンバを含む。混合チャンバとは、サンプル適用に適用されてキャピラリーチャネルに流動するサンプルと１種以上の試薬とを組み合わせるように構成された流体路中の領域または位置を意味する。
いくつかの場合には、混合チャンバは、１種以上の試薬が配置されうる大表面積を提供する接触構造（たとえば多孔性ディスク）を含み、ある特定の場合には、大表面積構造は、サンプルの１種以上の成分を濾過したりまたはサンプルの１種以上の成分と混合チャンバ中に存在する試薬との接触を容易にしたりするように構成される。ある特定の場合には、大表面積構造は、サンプルの成分を濾過しないようにかつ単に試薬と貫流するサンプルとの接触を容易にするように構成される。たとえば、サンプルが全血サンプルである場合、大表面積構造は、大表面積構造を貫通する全血成分、たとえば、白血球、赤血球、血小板などのいずれのフローも妨害しないように構成されたものでありうる。そのような場合には、大表面積構造は、２０〜８０、たとえば３０〜７０、さらには４０〜６０の範囲内の多孔度を有しうる。サンプルと試薬との接触を容易にするために好適な大表面積多孔性材料としては、高分子材料、ガラス材料、セラミック材料、金属材料など、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニリジンフルオリドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
混合チャンバ中には１種以上の試薬が存在し、かかる試薬は、存在する場合、大表面積構造の表面上に存在しうる。デバイスの構成の対象となる特定のアッセイに依存して、デバイスの混合チャンバ中またはドメイン中には多種多様な試薬が存在しうる。対象の試薬は、特に、標識された特異的結合性メンバー、酵素、基質、酸化剤などを含む。ある特定の実施形態では、混合チャンバ中の１種以上の試薬は、標識された特異的結合性メンバーを含む。たとえば、標識された特異的結合性メンバーは、特異的結合性ドメインと標識ドメインとを含みうる。「特異的結合性」、「特異的に結合する」などの用語は、溶液中または反応混合物中の他の分子または部分と対比してドメインの優先的結合（たとえば、同一の結合対の一方の結合対メンバーと他方の結合対メンバーとの優先的結合）を意味する。特異的結合性ドメインは、対象のアナライトの特異的エピトープに結合しうる（たとえば、共有結合または非共有結合で）。特定の態様では、特異的結合性ドメインは標的に非共有結合する。そのような場合には、特異的結合性ドメインと結合性標的（たとえば、細胞表面マーカー）との会合は、１０-5Ｍ以下、１０-6Ｍ以下、たとえば１０-7Ｍ以下、さらには１０-8Ｍ以下、たとえば１０-9Ｍ以下、１０-10 Ｍ以下、１０-11 Ｍ以下、１０Ｍ-12 以下、１０-13Ｍ以下、１０-14 Ｍ以下、１０-15 Ｍ以下、さらには１０-16 Ｍ以下のＫＤ（解離定数）により特徴付けられうる。
多種多様なタイプの特異的結合性ドメインをキャプチャーリガンドとして利用しうる。対象の特異的結合性ドメインは、限定されるものではないが、抗体結合剤、タンパク質、ペプチド、ハプテン、核酸などを含む。本明細書で用いられる「抗体結合剤」という用語は、ポリクロナール抗体またはモノクローナル抗体または対象のアナライトに結合するために十分なフラグメントを含む。抗体フラグメントは、たとえば、単量体Ｆａｂフラグメント、単量体Ｆａｂ’フラグメント、または二量体Ｆ（ａｂ）’２フラグメントでありうる。また、抗体工学により産生された分子、たとえば、一本鎖抗体分子（ｓｃＦｖ）、またはキメラ抗体を産生するように重鎖および軽鎖の定常領域の置換えによりもしくはヒト化抗体を産生するように定常領域と可変領域のフレームワーク部分との両方の置換えによりモノクローナル抗体から産生されたヒト化抗体もしくはキメラ抗体も、「抗体結合剤」という用語の範囲内にある。ある特定の実施形態では、対象の試薬は、ＣＤ４−ＰＥＣｙ５、ＣＤ３−ＡＰＣ、ＣＤ４５ＲＡ−ＡＰＣ、ＣＤ１４−ＰＥを含む。
標識ドメインは、たとえば、蛍光発光極大、蛍光偏光、蛍光寿命、光散乱、質量、分子質量、またはそれらの組合せに基づいて、検出可能である。特定の態様では、標識ドメインは、フルオロフォア（すなわち、蛍光標識、蛍光色素など）でありうる。フルオロフォアは、分析用途（たとえば、フローサイトメトリー、イメージングなど）に使用するために好適な多くの色素のいずれかから選択可能である。さまざまな供給元、たとえば、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）、Ｅｘｃｉｔｏｎ（Ｄａｙｔｏｎ，ＯＨ）などから多数の色素か市販されている。マイクロ粒子中に組み込みうるフルオロフォアの例としては、４−アセトアミド−４’−イソチオシアナトスチルベン−２，２’−ジスルホン酸、アクリジンおよび誘導体、たとえば、アクリジン、アクリジンオレンジ、アクリジンイエロー、アクリジンレッド、およびアクリジンイソチオシアネート、５−（２’−アミノエチル）アミノナフタレン−１−スルホン酸（ＥＤＡＮＳ）、４−アミノ−Ｎ−［３−ビニルスルホニルフェニル］ナフタルイミド−３，５−ジスルホネート（ルシファーイエローＶＳ）、Ｎ−（４−アニリノ−１−ナフチル）マレイミド、アントラニルアミド、ブリリアントイエロー、クマリンおよび誘導体、たとえば、クマリン、７−アミノ−４−メチルクマリン（ＡＭＣ、クマリン１２０）、および７−アミノ−４−トリフルオロメチルクマリン（クマリン１５１）、シアニンおよび誘導体、たとえば、シアノシン、Ｃｙ３、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、およびＣｙ７、４’，６−ジアミニジノ−２−フェニルインドール（ＤＡＰＩ）、５’，５”−ジブロモピロガロール−スルホンフタレイン（ブロモピロガロールレッド）、７−ジエチルアミノ−３−（４’−イソチオシアナトフェニル）−４−メチルクマリン、ジエチルアミノクマリン、ジエチレントリアミンペンタアセテート、４，４’−ジイソチオシアナトジヒドロ−スチルベン−２，２’−ジスルホン酸、４，４’−ジイソチオシアナトスチルベン−２，２’−ジスルホン酸、５−［ジメチルアミノ］ナフタレン−１−スルホニルクロリド（ＤＮＳ、ダンシルクロリド）、４−（４’−ジメチルアミノフェニルアゾ）安息香酸（ＤＡＢＣＹＬ）、４−ジメチルアミノフェニルアゾフェニル−４’−イソチオシアネート（ＤＡＢＩＴＣ）、エオシンおよび誘導体、たとえば、エオシンおよびエオシンイソチオシアネート、エリトロシンおよび誘導体、たとえば、エリトロシンＢおよびエリトロシンイソチオシアネート、エチジウム、フルオレセインおよび誘導体、たとえば、５−カルボキシフルオレセイン（ＦＡＭ）、５−（４，６−ジクロロトリアジン−２−イル）アミノフルオレセイン（ＤＴＡＦ）、２’，７’−ジメトキシ−４’５’−ジクロロ−６−カルボキシフルオレセイン（ＪＯＥ）、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）、フルオレセインクロロトリアジニル、ナフトフルオレセイン、およびＱＦＩＴＣ（ＸＲＩＴＣ）、フルオレスカミン、ＩＲ１４４、ＩＲ１４４６、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、造礁サンゴ蛍光タンパク質（ＲＣＦＰ）、Ｌｉｓｓａｍｉｎｅ（登録商標）、Ｌｉｓｓａｍｉｎｅローダミン、ルシファーイエロー、マラカイトグリーンイソチオシアネート、４−メチルウンベリフェロン、オルトクレゾールフタレイン、ニトロチロシン、パラローザニリン、ナイルレッド、オレゴングリーン、フェノールレッド、Ｂ−フィコエリトリン、ｏ−フタルジアルデヒド、ピレンおよび誘導体、たとえば、ピレン、ピレンブチレート、およびスクシンイミジル１−ピレンブチレート、リアクティブレッド４（Ｃｉｂａｃｒｏｎ（登録商標）ブリリアントレッド３Ｂ−Ａ）、ローダミンおよび誘導体、たとえば、６−カルボキシ−Ｘ−ローダミン（ＲＯＸ）、６−カルボキシローダミン（Ｒ６Ｇ）、４，７−ジクロロローダミンリサミン、ローダミンＢスルホニルクロリド、ローダミン（Ｒｈｏｄ）、ローダミンＢ、ローダミン１２３、ローダミンＸイソチオシアネート、スルホローダミンＢ、スルホローダミン１０１、スルホローダミン１０１のスルホニルクロリド誘導体（テキサスレッド）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−６−カルボキシローダミン（ＴＡＭＲＡ）、テトラメチルローダミン、およびテトラメチルローダミンイソチオシアネート（ＴＲＩＴＣ）、リボフラビン、ロゾール酸およびテルビウムキレート誘導体、キサンテン、またはそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではない。当業者に公知の他のフルオロフォアまたはそれらの組合せ、たとえば、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）およびＥｘｃｉｔｏｎ（Ｄａｙｔｏｎ，ＯＨ）から入手可能なものなどもまた、使用されうる。蛍光標識は、蛍光発光極大に基づいて、任意選択でさらに光散乱または消光に基づいて、識別可能でありうる。
混合チャンバ中または接触構造中に存在する試薬の量は、たとえば、デバイスの構成の対象となるアッセイの特定のタイプに依存してさまざまでありうる。いくつかの場合には、試薬の量は、混合チャンバを貫流した後のサンプル中の試薬の濃度が０．００２マイクログラム／ｍＬ〜１００マイクログラム／ｍＬ、たとえば０．０２マイクログラム／ｍＬ〜１０マイクログラム／ｍＬ、さらには０．２〜１マイクログラム／ｍＬの範囲内であれば、十分である。混合チャンバ中に存在する試薬の乾燥重量はさまざまでありうるが、いくつかの場合には、乾燥重量は、０．０１ｎｇ〜５００ｎｇ、たとえば０．３ｎｇ〜１２０ｎｇ、さらには３ｎｇ〜１２ｎｇの範囲内である。
いくつかの場合には、デバイスは、アナライト特異的キャプチャードメインを含みうる。アナライト特異的キャプチャードメインは、デバイスの使用時に結果を読み取りうるキャピラリーチャネルのドメインまたは領域である。アナライト特異的キャプチャードメインは、デバイスのサンプル適用部位から下流側へ適宜離して位置決めされる。「下流」とは、毛管作用によりサンプルが流動する方向、すなわち、サンプル適用部位から流体が流動する方向を意味する。サンプル受容領域と検出領域との間を流体が流動する全距離はさまざまでありうるが、いくつかの場合には、２ｃｍ〜５００ｃｍ、たとえば１０ｃｍ〜１００ｃｍ、さらには２０ｃｍ〜５０ｃｍの範囲内である。
アナライト特異的キャプチャードメインは、一定量のキャプチャープローブを含む領域であり、本明細書では「検出キャプチャープローブ」としても参照される。検出キャプチャープローブは、アナライト特異的キャプチャードメインに固定され、対象の標的分子、たとえば、アナライト、対照分子などに特異的に結合する。検出キャプチャープローブ領域のサイズはさまざまでありうるが、いくつかの場合には、キャプチャープローブ領域は、０．０１ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 、たとえば０．０５ｃｍ2 〜０．１ｃｍ2 、さらには０．１ｃｍ2 〜０．２ｃｍ2 の範囲内の面積を有しうる。アナライト特異的キャプチャードメインは、多種多様な構成を有しうるとともに、必要に応じて、構成はランダムでありうるか、または構成は、特定の形状、たとえば、線、丸形、正方形、またはより複雑な形状、たとえば、交差形を有しうる。所与のアナライト特異的キャプチャードメインは、単一キャプチャープローブまたは２種以上の異なるキャプチャープローブを含みうるとともに、２種以上の異なるキャプチャープローブのそれぞれ、検出領域が２種以上のキャプチャープローブを含む場合には、キャプチャープローブは、必要に応じて、互いに識別可能である（すなわち、異なる標的分子に結合する）。
いくつかの実施形態では、標的分子、たとえば、対象のアナライト、対照または参照の分子などに対して特異的結合性メンバーを提示する粒子を含むアナライト特異的キャプチャードメインを提供しうる。たとえば、いくつかの実施形態では、デバイスは、好都合な表面、たとえば、キャピラリーチャネルのドメインの上側表面、たとえば、本出願をもって参照により組み込まれる２０１２年１１月１６日出願の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０６５６８３号パンフレットに記載されるようなキャピラリーチャネル中のキャピラリーチャンバの上側表面に固定されたキャプチャービーズで構成されたアナライト特異的キャプチャードメインを含みうる。キャプチャービーズは、対象のアナライトに特異的に結合する結合試薬で被覆されうる。いくつかの実施形態では、キャプチャービーズは、対象の抗体が特異的に結合する抗原で被覆される。そのような場合には、アナライトに特異的に結合する検出用の蛍光標識試薬を添加することにより、キャプチャーされたアナライトの検出をその蛍光発光により行えるようにしうる。任意の好適な手段によりキャピラリーチャンバの上側表面上のスポットにキャプチャービーズを固定しうる。いくつかの場合には、ビーズとキャピラリーチャンバ表面との間の受動的相互作用によりビーズがスポットに局在した状態に維持されるが、必要に応じて、共有結合を使用しうる。
異なる抗原で被覆されたキャプチャービーズをキャピラリーチャンバ中の異なるスポットに局在させることにより、複数のアナライトの多重検出を行うことが可能である。他の選択肢として、互いに識別可能でありかつキャプチャーされたアナライトの測定に使用される色素標識検出試薬と識別可能である蛍光色素を用いて、異なる抗原で被覆されたキャプチャービーズを識別標識することが可能である。このようにすれば、同一のスポットにビーズを固定可能であり、それらの蛍光発光により識別可能である。他の実施形態では、サンプル適用部位に配置されたアナライト特異的キャプチャードメインに標識試薬を配置して、標識されたサンプルをキャピラリーチャネル中の検出用の反応チャンバに流動させうる。
いくつかの場合には、マイクロ流体カートリッジは、たとえば、サンプル適用部位から最も離れたチャネルの端近傍に位置決めされた品質管理ドメインをキャピラリーチャネル中に含みうる。品質管理チャネルはさまざまでありうるが、たとえば、より詳細に以下に記載されるように、所与のアッセイ時にサンプルがデバイスを貫流することを確認するために、標識試薬に特異的なキャプチャーメンバーたとえば抗体を含みうる。
いくつかの場合には、マイクロ流体カートリッジは、１つ以上の識別子を含みうる。かかる識別子は、デバイスに関する情報、たとえば、構成の対象となる特定のアッセイ、製造ロット番号などを提供しうるとともに、かかる識別子はユニークな識別子でありうる。識別子は、人間可読および／または機械可読でありうる。たとえば、必要に応じて、テキスト（たとえばシリアルナンバー）またはバーコードでありうる。識別子は、ある特定の場合には、マイクロ流体カートリッジに関する情報または特徴、たとえば、限定されるものではないが、サンプルチャネルの屈折率、ブランク参照ウィンドウの屈折率、サンプルチャネルの寸法、たとえば、サンプルチャネルの高さ、サンプルチャネルの幅、サンプルチャネルの長さ、全サンプルチャネルの奥行き、サンプルチャネル壁の厚さを提供しうる。同様に、識別子は、ブランク参照ウィンドウに関する情報、たとえば、ブランク参照ウィンドウの屈折率、ブランク参照ウィンドウの寸法、たとえば、ブランク参照ウィンドウの高さ、ブランク参照ウィンドウの幅、ブランク参照ウィンドウの長さ、全ブランク参照ウィンドウ、ブランク参照ウィンドウ壁の厚さを含みうる。
いくつかの実施形態では、マイクロ流体カートリッジは、アナライト濃度の計算に使用されるブランク吸光度を提供するために同様にスリット投影モジュールにより精査されるブランク参照ウィンドウをさらに含む。ある特定の実施形態では、本明細書に記載の方法を実施した際のマイクロ流体カートリッジによる吸収、散乱などをブランク参照ウィンドウを介する透過により補正できるように、ブランク参照ウィンドウによる吸光度をサンプルチャンバによる吸光度と同一にすべく構成される。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、入射光の１つ以上の波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の吸光度および透過率を有する。他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１つ以上の波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の光を散乱する。さらに他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１つ以上の入射波長でキャピラリーチャネルサンプルチャンバと実質的に同一の吸光度、透過率を有し、かつ実質的に同一の光を散乱する。さらに他の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバと同一の屈折率を有する。
ブランク参照ウィンドウは、任意の好都合なサイズおよび形状でありうる。たとえば、ブランク参照ウィンドウは、正方形、円形、卵形、矩形、五角形、六角形、八角形、または任意の他の好適な多角形の形態でありうる。いくつかの実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、１〜５０、たとえば３〜２５、たとえば４〜１０、たとえば５〜８、さらには１５〜２０の範囲内の長さ対幅の比を有する。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは正方形であり、長さ対幅の比は１である。ブランク参照ウィンドウの長さ、１ｍｍ〜５０ｍｍ、たとえば２ｍｍ〜２５ｍｍ、さらには５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。ブランク参照ウィンドウの幅は、０．００１ｍｍ〜２０ｍｍ、たとえば０．００５ｍｍ〜１９ｍｍ、たとえば０．０１ｍｍ〜１８ｍｍ、たとえば０．０５ｍｍ〜１７ｍｍ、たとえば０．１ｍｍ〜１５ｍｍ、たとえば０．５ｍｍ〜１２．５ｍｍ、たとえば１〜１０、さらには３〜５ｍｍの範囲内でさまざまでありうる。いくつかの場合には、チャネルの高さは、５μｍ〜５００μｍ、たとえば１０μｍ〜１５０μｍ、さらには２０μｍ〜７０μｍの範囲内である。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバの幅と実質的に同一の幅を有する。
ブランク参照ウィンドウは、マイクロ流体カートリッジ上の任意の好都合な位置で位置決めされうる。ある特定の実施形態では、ブランク参照ウィンドウは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバと同一の軸に沿って位置決めされる。たとえば、ブランク参照ウィンドウは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバと同一の軸に沿ってキャピラリーチャネルサンプルチャンバから１ｍｍ以上離れた位置に、たとえばキャピラリーチャネルサンプルチャンバから２ｍｍ以上、たとえば３ｍｍ以上、たとえば４ｍｍ以上、たとえば５ｍｍ以上、さらには１０ｍｍ以上離れた位置に位置決めされうる。
図５は、吸光度測定用のマイクロ流体サンプルチャンバ（５０１）と吸光度測定時にブランクを提供する参照ウィンドウ（５０２）とを有するマイクロ流体カートリッジの一例を示している。
本明細書に記載のシステムに受容されうる好適なマイクロ流体カートリッジの一例としては、限定されるものではないが、２０１４年１月１０日出願の同時係属米国特許出願第１４／１５２，９５４号明細書（その開示は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のものが挙げられうる。
コンピュータ制御システム
本開示の態様は、主題の方法を実施するためのコンピュータ制御システムをさらに含む。かかるシステムは、本明細書に記載の方法を実施するためのシステムの自動化または半自動化のために１つ以上のコンピュータをさらに含む。ある特定の実施形態では、システムは、コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読記憶媒体を有するコンピュータを含む。かかるコンピュータプログラムは、コンピュータにロードされる場合、光源によりサンプルチャンバ中のサンプルを照明するアルゴリズム、すなわち、サンプルチャンバの長さに沿ってスリット投影モジュールを移動させるためのアルゴリズム、サンプルチャンバを透過した光を検出するためのアルゴリズム、検出された透過光を用いて１つ以上の波長で光の吸光度を計算するためのアルゴリズム、および、透過光から決定される吸光度に基づいてアナライトの濃度を計算するためのアルゴリズムを含む。
いくつかの実施形態では、システムは、検出器により検出された透過光に基づいて１つ以上の波長で光の吸光度を計算するためのアルゴリズムを含むコンピュータプログラムを含む。標的アナライトによる光の吸光度は、ベール・ランベルトの法則：
吸光度（λ）＝−Ｌｏｇ10（Ｉ／Ｉ0 ）
（式中、Ｉは、サンプルチャンバを透過した光の強度であり、かつＩ0 は、サンプルの精査に用いられる入射光の強度である）
を適用して所与の波長で吸光度を計算するプロセッサに検出器からの透過率データを入力することにより決定される。
システムはまた、１つ以上の波長の計算吸光度に基づいてアナライトの濃度を計算するためのアルゴリズムを含むコンピュータプログラムを含む。アナライトの濃度は、ある特定の実施形態では、透過率データに基づいて計算された吸光度値を式：
吸光度（λ）＝［モル吸光率λ］×［濃度］×［経路長］
が適用されるプロセッサに入力することにより計算される。
いくつかの実施形態では、システムは、サンプルによる散乱を補正しながらアナライトの吸光度を計算するためのアルゴリズムを含む。サンプルによる散乱が同時に補正したアナライトによる吸光度は、ある特定の場合には、透過率データに基づいて計算された吸光度値を式：
濃度analyte＝Ａ＊（Ａｂｓλ1 ）＋Ｂ＊（Ａｂｓλ2 ）＋Ｃ
（式中、Ａ、Ｂ、およびＣは、精査波長および測定アナライトに依存する係数である）
が適用されるプロセッサに入力することにより決定される。いくつかの実施形態では、Ａの値は、ある特定の場合には、２０ｇ／ｄＬ〜６０ｇ／ｄＬ、たとえば２５ｇ／ｄＬ〜５７．５ｇ／ｄＬ、たとえば３０ｇ／ｄＬ〜５５ｇ／ｄＬ、たとえば３５ｇ／ｄＬ〜５０ｇ／ｄＬ、さらには３７．５ｇ／ｄＬ〜４５ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。Ｂの値もまた、ある特定の場合には、０．０１ｇ／ｄＬ〜５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜４．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜４ｇ／ｄＬ、たとえば０．２５ｇ／ｄＬ〜３．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．５ｇ／ｄＬ〜３ｇ／ｄＬ、さらには０．５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。同様に、Ｃの値もまた、０．０１ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬ、たとえば０．０２５ｇ／ｄＬ〜１．７５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜１．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜１．２５ｇ／ｄＬ、さらには０．２５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内でさまざまでありうる。
たとえば、ある特定の場合には、システムは、散乱を補正しながら全血中のヘモグロビンの濃度を計算するように構成される。これらの例では、システムは、全血サンプルによる散乱を補正しながら全血中のヘモグロビンの吸光度を計算するためのアルゴリズムを含む。システムは、サンプルを精査するために第１の波長および第２の波長を選択するためのアルゴリズムを有するコンピュータプログラムを含む。これらの実施形態では、コンピュータアルゴリズムは、ヘモグロビンが高いモル吸光率を有する第１の波長を選択する工程を含む。第１の波長は、ヘモグロビンと、オキシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビン、スルホヘモグロビン、アジドメトヘモグロビン、およびシアノメトヘモグロビンの１つ以上との等吸収点、たとえば、ヘモグロビンとオキシヘモグロビンとの等吸収点またはヘモグロビンとオキシヘモグロビンとカルボキシヘモグロビンとの三重等吸収点でありうる。たとえば、第１の波長は、ある特定の場合には、５０６ｎｍ、５４８ｎｍ、５６９ｎｍ、５７９ｎｍ、５８５ｎｍ、または５８６ｎｍである。コンピュータアルゴリズムはまた、散乱を補正しながら第２の波長を選択する工程を含む。いくつかの場合には、コンピュータアルゴリズムは、ヘモグロビンと、オキシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビン、スルホヘモグロビン、アジドメトヘモグロビン、およびシアノメトヘモグロビンの１つ以上との等吸収点、たとえば、ヘモグロビンとオキシヘモグロビンとの等吸収点、またはヘモグロビンとオキシヘモグロビンとカルボキシヘモグロビンとの三重等吸収点である第２の波長を選択する工程を含む。たとえば、第２の波長は、ある特定の場合には、６５０ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、７８５ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、または８３０ｎｍである。
たとえば、ある特定の実施形態では、システムは、５４８ｎｍの第１の波長および６７５ｎｍの第２の波長を選択して、
１）透過率データをベール・ランベルトの法則が適用されるプロセッサに入力し、かつ２）計算吸光度値を式：
濃度Hb＝Ａ＊（Ａｂｓ548nm ）＋Ｂ＊（Ａｂｓ675nm ）＋Ｃ
が適用されるプロセッサに入力することにより、全血サンプル中の散乱を補正しながら全血中のヘモグロビンの濃度を決定するためのアルゴリズムを含むコンピュータプログラムを含む。上記式中、全血サンプルのＡの値は、２０ｇ／ｄＬ〜６０ｇ／ｄＬ、たとえば２５ｇ／ｄＬ〜５７．５ｇ／ｄＬ、たとえば３０ｇ／ｄＬ〜５５ｇ／ｄＬ、たとえば３５ｇ／ｄＬ〜５０ｇ／ｄＬ、さらには３７．５ｇ／ｄＬ〜４５ｇ／ｄＬの範囲内であり、全血サンプルのＢの値は、０．０１ｇ／ｄＬ〜５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜４．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜４ｇ／ｄＬ、たとえば０．２５ｇ／ｄＬ〜３．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．５ｇ／ｄＬ〜３ｇ／ｄＬ、さらには０．５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内であり、全血サンプルのＣの値は、０．０１ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬ、たとえば０．０２５ｇ／ｄＬ〜１．７５ｇ／ｄＬ、たとえば０．０５ｇ／ｄＬ〜１．５ｇ／ｄＬ、たとえば０．１ｇ／ｄＬ〜１．２５ｇ／ｄＬ、さらには０．２５ｇ／ｄＬ〜２ｇ／ｄＬの範囲内である。
いくつかの実施形態では、システムは、入力モジュール、処理モジュール、および出力モジュールを含む。いくつかの実施形態では、主題のシステムは、各流体サンプルに関するパラメータまたは情報、適用光源の強度および波長（離散または範囲）、スリット投影モジュールによる移動幅、スリット投影モジュールによるスキャン数および移動回数、光源による照明の持続時間、異なる光源の数、光源からサンプルチャンバまでの距離、対物レンズの焦点距離、集束モジュールのパラメータ、サンプルチャンバの経路長、サンプルの屈折率、サンプルチャンバの屈折率、波長セパレータの数、波長セパレータの性質、たとえば、バンドパス幅、不透明度、グレーティング間隔、および分解能、さらにはフォトディテクターの性質および感度を含む入力モジュールを含みうる。
処理モジュールは、主題の方法の工程、たとえば、サンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程、サンプルチャンバの長さに沿ってスリット投影モジュールを移動させる工程、サンプルチャンバを透過した光を検出する工程、および検出された透過光を用いて１つ以上の所定の波長で光の吸光度を計算する工程を行うための複数の命令を有するメモリを含む。
処理モジュールにより主題の方法の工程の１つ以上を行った後、出力モジュールは、たとえば、レポートをモニター上に表示することによりまたは印刷することにより、結果（たとえば、１つ以上の波長のアナライトの吸光度）を使用者に伝達する。
主題のシステムは、ハードウェアコンポーネントおよびソフトウェアコンポーネントの両方を含みうる。かかるハードウェアコンポーネントは、機能エレメント、すなわち、システムの特定のタスク（たとえば、情報入出力管理、情報処理など）を行うシステムのエレメントが、システムの提示された１つ以上のコンピュータプラットフォーム上でおよびそれらをまたいでソフトウェアアプリケーションを実行することにより行われるように、１つ以上のプラットフォームの形態、たとえば、サーバの形態をとりうる。
システムは、ディスプレイおよびオペレータ入力デバイスを含みうる。オペレータ入力デバイスは、たとえば、キーボード、マウスなどでありうる。処理モジュールは、主題の方法の工程、たとえば、サンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程、サンプルチャンバの長さに沿ってスリット投影モジュールを移動させる工程、サンプルチャンバを透過した光を検出する工程、および検出された透過光を用いて１つ以上の所定の波長で光の吸光度を計算する工程を行うために、記憶命令を有するメモリにアクセスするプロセッサを含む。
処理モジュールは、オペレーティングシステム、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）コントローラ、システムメモリ、メモリ記憶デバイス、入出力コントローラ、キャッシュメモリ、データバックアップユニット、および多くの他のデバイスを含みうる。プロセッサは、市販のプロセッサであってもよく、あるいは現在または今後入手可能な他のプロセッサの１つであってもよい。プロセッサは、オペレーティングシステムを実行し、オペレーティングシステムは、周知のようにファームウェアとハードウェアとのインターフェースをとり、さまざまなプログラミング言語、たとえば、当技術分野で公知のＪａｖａ（登録商標）、Ｐｅｒｌ、Ｃ＋＋、他の高水準言語または低水準言語さらにはそれらの組合せで記述されうる種々のコンピュータプログラムの機能を連携および実行するプロセッサを支援する。オペレーティングシステムは、典型的には、プロセッサと協同してコンピュータの他のコンポーネントの機能の連携および実行を行う。オペレーティングシステムはまた、すべて公知の技術に従って、スケジュール管理、入出力制御、ファイルおよびデータ管理、メモリ管理、ならびに通信制御および関連サービスを提供する。
システムメモリは、さまざまな公知のまたは将来的なメモリ記憶デバイスのいずれであってもよい。例としては、任意の一般に入手可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気媒体、たとえば、常駐ハードディスクまたはテープ、光学媒体、たとえば、読取りおよび書込みコンパクトディスク、フラッシュメモリデバイス、または他のメモリ記憶デバイスが挙げられる。メモリ記憶デバイスは、コンパクトディスクドライブ、テープドライブ、リムーバブルハードディスクドライブ、またはディスケットドライブをはじめとするさまざまな公知のまたは将来的なデバイスのいずれであってもよい。かかるタイプのメモリ記憶デバイスは、典型的には、プログラム記憶媒体（図示せず）、たとえば、それぞれ、コンパクトディスク、磁気テープ、リムーバブルハードディスク、またはフロッピー（登録商標）ディスケットからの読取りおよび／またはそれらへの書込みを行う。これらのプログラム記憶媒体または現在使用されている他のものまたは今後開発されうるものはいずれも、コンピュータプログラム製品とみなされうる。分かるであろうが、これらのプログラム記憶媒体は、典型的には、コンピュータソフトウェアプログラムおよび／またはデータを記憶する。コンピュータソフトウェアプログラムは、コンピュータ制御ロジックとも呼ばれ、典型的には、メモリ記憶デバイスと組み合わせて使用されるシステムメモリおよび／またはプログラム記憶デバイスに記憶される。
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラム製品は、記憶された制御ロジック（プログラムコードを含むコンピュータソフトウェアプログラム）を有するコンピュータ利用可能媒体を含めて記載される。制御ロジックは、プロセッサまたはコンピュータにより実行される場合、本明細書に記載の機能を行うようにプロセッサに命令する。他の実施形態では、いくつかの機能は、たとえばハードウェアステートマシンを用いて、主にハードウェアで実行される。本明細書に記載の機能を行うためのハードウェアステートマシンの実行は、関連技術分野の当業者に明らかであろう。
メモリは、プロセッサによるデータの記憶および取出しが可能な任意の好適なデバイス、たとえば、磁気デバイス、光学デバイス、または固体記憶デバイス（たとえば、磁気もしくは光学のディスクもしくはテープもしくはＲＡＭ、または任意の他の好適な固定型もしくは携帯型のデバイス）でありうる。プロセッサは、必要なプログラムコードを保有するコンピュータ可読媒体から好適にプログラムされる汎用ディジタルマイクロプロセッサを含みうる。プログラミングは、通信チャネルを介して遠隔でプロセッサに提供可能であるか、またはメモリに接続されたデバイスのいずれかを用いてメモリまたはなんらかの他の携帯型もしくは固定型のコンピュータ可読記憶媒体などのコンピュータプログラム製品にあらかじめ保存可能である。たとえば、磁気または光学ディスクは、プログラミングを保有しうるとともに、ディスクライター／リーダーにより読取り可能である。本発明に係るシステムはまた、プログラミング、たとえば、以上に記載の本方法の実施に使用されるアルゴリズムをコンピュータプログラム製品の形態で含む。本発明に係るプログラミングは、コンピュータ可読媒体、たとえば、コンピュータによる読取りおよび直接アクセスが可能な任意の媒体に記録されうる。かかる媒体としては、磁気記憶媒体、たとえば、フロッピーディスク（登録商標）、ハードディスク記憶媒体、および磁気テープ、光記憶媒体、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ、電気記憶媒体、たとえば、ＲＡＭおよびＲＯＭ、ポータブルフラッシュドライブ、およびこれらのカテゴリーのハイブリッド、たとえば、磁気／光学記憶媒体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
プロセッサはまた、遠隔地の使用者と通信するために通信チャネルを利用しうる。遠隔地とは、使用者がシステムに直接触れることなく、広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、電話ネットワーク、衛星ネットワーク、または任意の他の好適な通信チャネル、たとえば携帯電話（すなわちスマートフォン）に接続されたコンピュータなどの外部デバイスから入力情報を入力マネージャーに中継することを意味する。
いくつかの実施形態では、本開示に係るシステムは、通信インターフェースを含むように構成されうる。いくつかの実施形態では、通信インターフェースは、ネットワークおよび／または他のデバイスと通信するためのレシーバーおよび／またはトランスミッターを含む。通信インターフェースは、有線または無線の通信用として、たとえば、限定されるものではないが、高周波（ＲＦ）通信（たとえば、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、Ｚｉｇｂｅｅ通信プロトコル、ＷｉＦｉ、赤外、無線ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信プロトコルおよびセルラー通信、たとえば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）またはモバイル通信グローバルシステム（ＧＳＭ：登録商標）用として構成可能である。
一実施形態では、通信インターフェースは、主題のシステムと、類似の補完的データ通信用として構成されたコンピュータ端末などの他の外部デバイス（たとえば、診療所または病院環境）とのデータ通信を可能にするように、１つ以上の通信ポート、たとえば、物理的ポートまたはインターフェース、たとえば、ＵＳＢポート、ＲＳ−２３２ポート、または任意の他の好適な電気接続ポートを含むように構成される。
一実施形態では、通信インターフェースは、主題のシステムと、他のデバイス、たとえば、コンピュータ端末および／またはネットワーク、通信可能携帯電話、パーソナルディジタルアシスタント、またはＨＩＶ、ＡＩＤＳ、貧血などの健康状態の治療を管理で使用者が組み合わせて使用しうる任意の他の通信デバイスとが通信可能になるように、赤外線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信、または任意の他の好適な無線通信プロトコル用として構成される。
一実施形態では、通信インターフェースは、携帯電話ネットワーク、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、インターネットに接続されたローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）上のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）への無線接続、またはＷｉＦｉホットスポットでインターネットへのＷｉＦｉ接続を介して、インターネットプロトコル（ＩＰ）を利用してデータ転送するための接続を提供するように構成される。
一実施形態では、主題のシステムは、通信インターフェースを介して、たとえば、８０２．１１またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＲＦプロトコルまたはＩｒＤＡ赤外プロトコルなどの共通規格を用いて、サーバデバイスと無線通信するように構成される。サーバデバイスは、他のポータブルデバイス、たとえば、スマートフォン、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）、もしくはノートブックコンピュータ、またはより大型のデバイス、たとえば、デスクトップコンピュータ、機器などでありうる。いくつかの実施形態では、サーバデバイスは、ディスプレイ、たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、さらには、入力デバイス、たとえば、ボタン、キーボード、マウス、またはタッチスクリーンを有する。
いくつかの実施形態では、通信インターフェースは、以上に記載の通信プロトコルおよび／または機構の１つ以上を用いて、主題のシステム、たとえば、任意選択のデータ記憶ユニットに記憶されたデータを、ネットワークまたはサーバデバイスと自動または半自動で通信するように構成される。
出力コントローラは、人間または機械にかかわらず、ローカルまたはリモートにかかわらず、使用者に情報を提示するために、さまざまな公知の表示デバイスのいずれかに対するコントローラを含みうる。表示デバイスの１つが視覚情報を提供する場合、この情報は、典型的には、画素のアレイとして論理的および／または物理的に組織化されうる。グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）コントローラは、システムと使用者との間のグラフィカル入出力インターフェースを提供するために、およびユーザ入力を処理するために、さまざまな公知のまたは将来的なソフトウェアプログラムのいずれかを含みうる。コンピュータの機能エレメントは、システムバスを介して互いに通信しうる。これらの通信のいくつかは、ネットワークまたは他のタイプの遠隔通信を用いて、代替的実施形態で達成されうる。出力マネージャーはまた、公知の技術に従って、たとえば、インターネット、電話、または衛星ネットワークを用いて、処理モジュールにより生成された情報を遠隔地の使用者に提供しうる。出力マネージャーによるデータの提示は、さまざまな公知の技術に従って実行されうる。いくつかの例として、データは、ＳＱＬ、ＨＴＭＬ、ＸＭＬ文書、電子メールもしくは他のファイル、または他の形態のデータを含みうる。使用者が遠隔供給元から追加のＳＱＬ、ＨＴＭＬ、ＸＭＬ、または他の文書またはデータを取り出しうるように、データはインターネットＵＲＬアドレスを含みうる。主題のシステムに存在する１つ以上のプラットフォームは、任意のタイプの公知のコンピュータプラットフォームまたは将来開発されるタイプのものでありうるが、それらは、典型的には、サーバとして一般に参照されるクラスのコンピュータであろう。しかしながら、それらはまた、メインフレームコンピュータ、ワークステーション、または他のコンピュータタイプでありうる。それらは、ネットワークまたは他の形で接続された無線システムを含めて任意の公知のまたは将来的なタイプのケーブルまたは他の通信システムを介して接続されうる。それらは同位置であっても物理的に離されていてもよい。選択されるコンピュータプラットフォームのタイプおよび／またはメーカーにおそらく依存して、種々のオペレーティングシステムがコンピュータプラットフォームのいずれかで利用されうる。適切なオペレーティングシステムとしては、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ（登録商標）、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ ７、Ｗｉｎｄｏｗｓ ８、ｉＯＳ、Ｓｕｎ Ｓｏｌａｒｉｓ、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、ＯＳ／４００、Ｃｏｍｐａｑ Ｔｒｕ６４ Ｕｎｉｘ、ＳＧＩ ＩＲＩＸ、Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｒｅｌｉａｎｔ Ｕｎｉｘ、および他のものが挙げられる。
キット
本発明の態様はキットをさらに含む。かかるキットは１つ以上のマイクロ流体アッセイカートリッジを含む。いくつかの場合には、キットは、１種以上のアッセイ成分（たとえば、以上に記載されるような標識試薬、緩衝剤など）を含みうる。いくつかの場合には、キットは、必要に応じて、サンプル採取デバイス、たとえば、全血サンプルを得るために皮膚穿刺を行うように構成されたランスまたは針、ピペットなどをさらに含みうる。
図６は、全血を取得するためのランセットとともにパッケージ化されたマイクロ流体カートリッジを有するキットの例を示している。図７は、ある特定の実施形態では一緒にパッケージ化されてボックス中に提供されうる一群のさまざまなタイプのキットの例を示している。
キットの種々のアッセイ成分は、個別の容器中に存在しうるか、またはそれらの一部もしくは全部は、あらかじめ組み合わされうる。たとえば、いくつかの場合には、キットの１つ以上のコンポーネント、たとえば、デバイスは、密閉されたパウチ、たとえば、無菌のフォイルパウチまたはエンベロープの中に存在する。
以上のコンポーネントの他に、主題のキットは、（ある特定の実施形態では）主題の方法を実施するための使用説明書をさらに含みうる。これらの使用説明書は、さまざまな形態で主題のキット中に存在しうる。その１つ以上は、キット中に存在しうる。これらの使用説明書が存在しうる一形態は、好適な媒体または基材に印刷情報として存在するものであり、たとえば、キットの包装材、添付文書などで情報が印刷された１枚または複数枚の紙である。これらの使用説明書のさらに他の形態は、コンピュータ可読媒体、たとえば、ディスケット、コンパクトディスク（ＣＤ）、ポータブルフラッシュドライブなどであり、それらに情報が記録されている。存在しうるこれらの使用説明書のさらに他の形態は、遠隔地でインターネットを介して情報にアクセスするために使用しうるウェブサイトアドレスである。
有用性
本開示の方法、システム、マイクロ流体カートリッジ、およびキットは、多種多様な用途で使用され、多くの推定供給源からの多数の異なるタイプのサンプル中のアナライトの存在および量を決定するために使用可能である。本明細書に記載の方法の用途および所望の出力に依存して、アナライトは、定性的に（「存在」対「不在」、「はい、所定の閾値を超える」対「いいえ、所定の閾値を超えない」など）、または定量的に、たとえば、サンプル中の量（たとえば、サンプル中の濃度）として検出されうる。
主題の方法およびシステムは、多くのタイプのアナライト、特に、患者の医学的診断またはケアプロトコルに関連するアナライト、たとえば、限定されるものではないが、タンパク質（遊離のタンパク質および細胞などの構造の表面に結合したタンパク質の両方を含む）、核酸、ウイルス粒子などを特徴付けるために利用可能である。さらに、サンプルは、インビトロ供給源またはインビボ供給源に由来するものでありうる。また、サンプルは診断サンプルでありうる。
本発明の方法を実施する場合には、サンプルは、インビトロ供給源（たとえば、実験室で成長させた細胞培養物からの抽出物）から得られうるか、またはインビボ供給源（たとえば、哺乳類被験者、ヒト被験者、研究動物など）から得られうる。いくつかの実施形態では、サンプルはインビトロ供給源から得られる。インビトロ供給源としては、限定されるものではないが、原核（たとえば、細菌）細胞培養物、真核（たとえば、哺乳動物、菌類）細胞培養物（たとえば、樹立細胞系の培養物、既知または購入の細胞系の培養物、不死化細胞系の培養物、初代細胞の培養物、実験室酵母の培養物など）、組織培養物、カラムクロマトグラフィー溶出液、細胞溶解物／抽出物（たとえば、タンパク質含有ライセート／抽出物、核酸含有ライセート／抽出物など）、ウイルスパッケージング上清などが挙げられる。いくつかの実施形態では、サンプルはインビボ供給源から得られる。インビボ供給源は、生きている多細胞生物を含み、診断サンプルを生成することが可能である。
いくつかの実施形態では、アナライトは診断アナライトである。「診断アナライト」とは、診断を行うために生きている多細胞生物たとえば哺乳動物から得られたかまたはそれに由来するサンプルのアナライトのことである。換言すれば、サンプルは、疾患または病態を診断するために１種以上の疾患アナライトの存在を決定するために得られたものである。したがって、本方法は診断方法である。本方法は「診断方法」であるため、哺乳動物（たとえば、ヒト）などの生きている生物で疾患（たとえば、病気、糖尿病など）または病態（たとえば、妊娠）を診断する（すなわち、存在または不在を決定する）方法である。このため、本開示のある特定の実施形態は、生きている被験者が所与の疾患または病態（たとえば、糖尿病）を有するかを決定するために利用される方法である。「診断方法」はまた、所与の疾患または病態の重症度または状態を決定する方法を含む。
ある特定の実施形態では、本方法は、アナライトが診断サンプル中に存在するかを判定する方法である。このため、本方法は、対象のアナライトが存在するまたは存在しないことがありうるサンプルを評価する方法である。いくつかの場合、アッセイを行う前はアナライトがサンプル中に存在するか不明である。他の場合には、アッセイを行う前はアナライトが所定の閾値量よりも多い（超える）量でサンプル中に存在するか不明である。そのような場合、本方法は、所定の閾値量よりも多い（超える）量で対象のアナライトが存在するまたは存在しないことがありうるサンプルを評価する方法である。
診断サンプルは、インビボ供給源（たとえば、哺乳動物被験者、ヒト被験者など）から得られるものを含み、被験者の組織または細胞から得られたサンプル（たとえば、生検、組織サンプル、全血、分画血液、毛髪、皮膚など）を含みうる。いくつかの場合、被験者に由来する細胞、流体、または組織は、評価前に培養、貯蔵、または操作され、かかるサンプルは、結果を用いて生きている生物の疾患（たとえば、病気、糖尿病など）または病態（たとえば、妊娠）の存在、不在、状態、または重症度が決定されるのであれば、診断サンプルとみなされうる。
いくつかの場合には、診断サンプルは、組織サンプル（たとえば、全血、分画血液、血漿、血清、唾液など）である、または組織サンプル（たとえば、全血、分画血液、血漿、血清、唾液、皮膚、毛髪など）から得られる。診断サンプルの例としては、被験者に由来する細胞および組織の培養物（およびそれらの派生物、たとえば、上清、ライセートなど）、組織サンプルおよび体液、非細胞サンプル（たとえば、カラム溶出液、無細胞バイオ分子、たとえば、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸、合成反応混合物、核酸増幅反応混合物、インビトロ生化学反応系または酵素反応系またはアッセイ溶液、または他のインビトロ反応産物およびインビボ反応産物など）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
いくつかの実施形態では、主題の方法は、ヘモグロビンのアッセイを提供する。以上で考察したように、ヘモグロビンは、任意のタイプの診断サンプル、たとえば、上清、ライセート、緩衝溶液、さらには全血を含む生物学的サンプル中に存在しうる。一定量の全血がサンプルチャンバ中に負荷され、１つ以上の光源によりスリット投影モジュールを介して照明され、サンプルチャンバ中の全血サンプルを透過した光が捕集され、および検出用の成分波長に空間分離される。全血サンプルのサイズに依存して、サンプルチャンバはマイクロ流体キャピラリーチャネルサンプルチャンバでありうる。１つ以上の波長の透過光からヘモグロビン吸光度を決定可能であるか、または他の選択肢としてヘモグロビン吸収の全スペクトルを計算しうる。主題の方法のこれらの実施形態では、１つ以上の波長の吸光度に基づいて全血サンプル中のヘモグロビン濃度を決定可能である。
ある特定の他の場合には、主題の方法は、試薬フリーのヘモグロビンアッセイを提供する。以上で考察したように、試薬フリーのアッセイは、サンプル中のヘモグロビンと相互作用したりそれを可視化したりするための試薬を利用しないヘモグロビンのアッセイである。したがって、ヘモグロビン（オキシヘモグロビンおよびカルボキシヘモグロビンなどの誘導体を含む）は、試薬修飾を用いることなくその天然の状態でアッセイされる。これらの例では、改変されていない全血サンプルがサンプルチャンバ中に負荷され、スリット投影モジュールを介して１つ以上の光源により照明され、サンプルチャンバ中の全血サンプルを透過した光が捕集され、および検出用の成分波長に空間分離される。全血サンプルのサイズに依存して、サンプルチャンバはマイクロ流体キャピラリーチャネルサンプルチャンバでありうる。１つ以上の波長でヘモグロビン吸光度を検出可能であるか、または他の選択肢としてヘモグロビン吸収の全スペクトルを計算しうる。主題の方法のこれらの実施形態では、１つ以上の波長の吸光度に基づいて改変されていない全血サンプル中のヘモグロビン濃度を決定可能である。
ある特定の他の場合には、主題の方法は、たとえば細胞表面マーカーなどの１種以上の追加のアナライトに関してもアッセイされるサンプルでヘモグロビンアッセイを提供する。これらの実施形態では、特異的結合性メンバー、酵素、基質、酸化剤、さらには１種以上の蛍光マーカーと組み合わされた結合性分子をはじめとする１種以上の試薬を全血に接触させ、試薬混合全血サンプルをサンプルチャンバに負荷する。負荷されたサンプルチャンバ（たとえば、マイクロ流体キャピラリーチャネルサンプルチャンバ）は、スリット投影モジュールを介して１つ以上の光源により照明され、サンプルチャンバ中の全血サンプルを透過した光は捕集され、および検出用の成分波長に空間分離される。１つ以上の波長でヘモグロビン吸光度を検出可能であるか、または他の選択肢としてヘモグロビン吸収の全スペクトルを計算しうる。主題の方法のこれらの実施形態では、１つ以上の波長の吸光度に基づいて試薬混合全血サンプル中のヘモグロビン濃度を決定可能である。試薬混合サンプル中のヘモグロビンのアッセイと組み合わせて、１種以上の追加のアナライトをアッセイしうる。いくつかの場合には、主題の方法は、全血サンプル中に混合された１種以上の試薬に結合する１種以上の細胞表面マーカーをアッセイするためにヘモグロビン吸光度アッセイと組み合わせて行われる蛍光アッセイを提供する。これらの例では、試薬混合全血サンプルが負荷されたサンプルチャンバが蛍光光源により照明され、標的アナライトに結合された蛍光タグからの蛍光発光が捕集され、および検出のために空間分離される。
ある特定の例では、主題の方法は、ＣＤ４および％ＣＤ４に関して蛍光アッセイされるサンプルでヘモグロビンアッセイを提供する。これらの例では、全血サンプルは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバを有するマイクロ流体カートリッジのサンプル適用部位に適用される。適用されたサンプルは、マイクロ流体キャピラリーチャネルの入口を介して、試薬混合物と全血サンプルとを接触させるための多孔性ディスクを有する試薬混合チャンバ中に移送される。これらの例では、試薬混合物は、乾燥貯蔵安定性試薬ＣＤ４−ＰＥＣｙ５、ＣＤ３−ＡＰＣ、ＣＤ４５ＲＡ−ＡＰＣ、およびＣＤ１４−ＰＥを含む。試薬混合全血サンプルは、毛管作用によりサンプルチャンバ中に移送され、サンプルチャンバは、サンプルチャンバを横切るように側方移動されるスリット投影モジュールを介して広帯域白色光ＬＥＤと近赤外ＬＥＤとの２つの光源によりヘモグロビンアッセイのために照明される。サンプルチャンバを透過した光は、対物拡大レンズにより捕集され、および透過光がＣＣＤ検出器の表面上に空間分離されるように回折グレーティング上に自動集束される。２つの波長５４８ｎｍおよび６７５ｎｍの吸光度が決定され、ヘモグロビンをアッセイするために散乱を補正した全ヘモグロビン吸光度が計算される。
キャピラリーチャネルサンプルチャンバ中の試薬混合全血サンプルはまた、試薬混合物中の蛍光タグによる蛍光を検出することによりＣＤ４に関してもアッセイされる。ＣＤ４は、キャピラリーチャネルサンプルチャンバ中の試薬混合全血サンプルを光源により照明することによりアッセイされうるとともに、試薬混合全血サンプル中の蛍光タグからの発光は、共通の対物拡大レンズにより捕集され、およびＣＤＤ検出器の表面上に自動集束される。次いで、蛍光画像サイトメトリーによりＣＤ４細胞計数が行われる。
主題の方法は、多種多様なタイプの被験者に由来するサンプルで利用可能である。いくつかの実施形態では、サンプルは、哺乳綱動物に属する被験者、たとえば、食肉目動物（たとえば、イヌおよびネコ）、齧歯目動物（たとえば、マウス、モルモット、およびラット）、ウサギ目動物（たとえば、ウサギ）、霊長動物（たとえば、ヒト、チンパンジー、およびサル）などに由来する。ある特定の実施形態、動物または宿主、すなわち、被験者はヒトである。
以上に提供された本開示から分かるであろうが、本開示は多種多様な用途を有する。したがって、以下の実施例は、本発明をいかに実施および使用するかについての完全な開示および説明を当業者に提供すべく提示されたものであり、本発明者らがその発明に対して意図した範囲を限定しようとするものでもなければ、以下の実験が実施される実験のすべてであることまたはそれのみに限られることを表現しようとするものでもない。当業者であれば、変更または修正を行っても本質的に類似の結果を生じうるさまざまな重要でないパラメータは容易に分かるであろう。したがって、以下の実施例は、本発明をいかに実施および使用するかについての完全な開示および説明を当業者に提供すべく提示されたものであり、本発明者らがその発明に対して意図した範囲を限定しようとするものでもなければ、以下の実験が実施される実験のすべてであることまたはそれのみに限られることを表現しようとするものでもない。使用される数に関して正確を期すべく努力してきたが（たとえば、量、温度など）、いくらかの実験誤差および偏差を考慮すべきである。
実施例１
全血サンプルと混合したときに水和される乾燥貯蔵安定性ＣＤ４試薬（たとえば、ＣＤ４−ＰＥＣｙ５、ＣＤ３−ＡＰＣ、ＣＤ４５ＲＡ−ＡＰＣ、およびＣＤ１４−ＰＥ）を含有する混合チャンバを有するマイクロ流体カートリッジデバイスのサンプル適用部位に全血サンプルのドロップレット（約２５μＬ）を適用する。毛管作用により試薬混合サンプルがキャピラリーチャネルサンプルチャンバ中に移送されるまで、マイクロ流体カートリッジデバイスを静置する。スリットとサンプルチャンバの表面にスリット状ビームを集束させるための縮小レンズとを有するスリット投影モジュールを介して５００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長範囲を有する広域スペクトルＬＥＤ光源（逐次的に照明される１つの白色光ＬＥＤおよび１つの近ＩＲ ＬＥＤ）によりサンプルチャンバを照明する。サンプルチャンバを前進後退運動により移動させてサンプルチャンバを介して光を通過させ、３００μｍ間隔を有する回折グレーティングを用いてＣＣＤ検出器上に回折させる。図８は、ＣＣＤ検出器により検出された光を波長に対してピクセル列のプロットで示している（８０１）。白色ピクセルは検出光を表す。波長に対して各ピクセル列をプロットして８０１のプロットを（８０２）の１−Ｄスペクトルに圧縮することにより、波長に対して透過光のスペクトルを検出する（８０３）。（８０４）でベール・ランベルトの法則を用いて吸光度を計算し、（８０５）でサンプルによる吸光度のスペクトルを提供する。ヘモグロビンの濃度は、決定された吸光度と、マイクロ流体カートリッジ上のブランク参照ウィンドウを介して光測定時に得られた参照ブランクとに基づいて、計算可能である。
実施例２
乾燥貯蔵安定性試薬を含有する混合チャンバを有するマイクロ流体カートリッジデバイスのサンプル適用部位に２５ｇ／Ｌまたは７ｇ／Ｌのいずれかのヘモグロビンを有する全血サンプルのドロップレット（約２５μＬ）を適用する。試薬混合サンプルがキャピラリーチャネルサンプルチャンバに達した後、スリットとサンプルチャンバの表面にスリット状ビームを集束させるための縮小レンズとを有するスリット投影モジュールを介して５００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長範囲を有する広域スペクトルＬＥＤ光源（逐次的に照明される１つの白色光ＬＥＤおよび１つの近ＩＲ ＬＥＤ）によりサンプルチャンバを照明する。サンプルチャンバを移動させてサンプルチャンバを介して光を通過させ、回折グレーティングを用いてＣＣＤ検出器上に回折させる。ＣＣＤ検出器からのピクセルプロットを波長に対して透過光の一次元スペクトルに圧縮する。ベール・ランベルトの法則を用いて透過光のスペクトルから吸光度スペクトルを計算する。図９ａは、２５ｇ／ｄＬの濃度で全血中のヘモグロビンの吸収スペクトルを示している。図９ｂは、７ｇ／ｄＬの濃度で全血中のヘモグロビンの吸収スペクトルを示している。得られたスペクトルから各濃度のヘモグロビンで５６９ｎｍの吸光度を決定した。３ｇ／ｄＬ、１３ｇ／ｄＬ、１９ｇ／ｄＬのヘモグロビン濃度を有する全血サンプルでプロトコルを繰り返し、各全血サンプルで５６９ｎｍの吸光度を濃度に対してプロットした。図９ｃは、ヘモグロビン濃度と５６９ｎｍの吸光度との間で直線関係を示すことから、スリット投影モジュールを用いた測定は、広範なヘモグロビン濃度にわたり使用可能であることが示唆される。
実施例３
Ｓｙｓｍｅｘ ＸＳ１０００ｉ自動血液システムを用いて１２０個の新鮮ＨＩＶ＋患者全血サンプル（静脈穿刺および指穿刺の両方のサンプル）を分析し、全血サンプル中のヘモグロビンの濃度を決定した。組み合わせて、乾燥貯蔵安定性ＣＤ４アッセイ試薬を含有する混合チャンバを有する個別のマイクロ流体カートリッジデバイスのサンプル適用部位に各サンプルを適用した。スリットとサンプルチャンバの表面にスリット状ビームを集束させるための縮小レンズとを有するスリット投影モジュールを介して５００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長範囲を有する広域スペクトルＬＥＤ光源（逐次的に照明される１つの白色光ＬＥＤおよび１つの近ＩＲ ＬＥＤ）により、１２０個のマイクロ流体カートリッジデバイスのそれぞれのサンプルチャンバを照明する。サンプルチャンバをスリット状ビーム中で移動させてサンプルチャンバを介して光を通過させ、回折グレーティングを用いてＣＣＤ検出器上に回折させる。ＣＣＤ検出器からのピクセルプロットを波長に対して透過光の一次元スペクトルに圧縮する。ベール・ランベルトの法則を用いて透過光のスペクトルから吸光度スペクトルを計算する。５４８ｎｍの吸光度を用いて各サンプルのヘモグロビン濃度を計算し、および６５０ｎｍまたは６７５ｎｍの吸光度を測定することにより散乱を補正した。図１０は、本明細書に記載の吸光度アッセイを用いて決定されたヘモグロビン濃度とＳｙｓｍｅｘ ＸＳ１０００ｉ自動血液システムを用いて決定されたヘモグロビン濃度とのプロットを示している。図１０に示されるように、血液アナライザーと比較して主題の方法を用いて決定されたヘモグロビン濃度との間に強い直線関係が存在する。このことから、主題の方法は全血（静脈穿刺または指穿刺）中のヘモグロビンの臨床的に正確な濃度を提供するために好適であることが示される。
添付の請求項にもかかわらず、本明細書に記載される本開示は、以下の付記によっても定義される。
１．アナライトに関してサンプルをアッセイする方法であって、
スリット状ビームをサンプルチャンバ上に提供するようにスリット投影モジュールを介してサンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程と、
サンプルを透過した光を検出する工程と、
サンプル中のアナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程と
を含む方法。
２．サンプルによる散乱を補償するために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程をさらに含む付記１に記載の方法。
３．サンプルによる散乱を補償するために７００ｎｍ以下の波長で検出光の吸光度を計算する工程を含む付記１または２に記載の方法。
４．サンプルによる散乱を補償するために６５０ｎｍで検出光の吸光度を計算する工程を含む付記３に記載の方法。
５．サンプルが１つ以上の広域スペクトル光源により照明される付記１〜４のいずれかに記載の方法。
６．サンプルが２つの広域スペクトル光源により照明される付記５に記載の方法。
７．サンプルが、第１の広域スペクトル光源により５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲を有する光で照明され、かつ、第２の広域スペクトル光源により７００ｎｍ〜８３０ｎｍの波長範囲を有する光で照明される付記６に記載の方法。
８．広域スペクトル光源は可視光源および近赤外光源を含む付記１〜７のいずれかに記載の方法。
９．スリット投影モジュールを介して照明することによりスリットの形状を有する光ビームを生成する付記１〜８のいずれかに記載の方法。
１０．スリット状ビームは、マイクロ流体チャンバの幅より長い長さを有する付記９に記載の方法。
１１．スリット状ビームは、マイクロ流体チャンバの幅より短い長さを有する付記９に記載の方法。
１２．スリット状ビームは、マイクロ流体チャンバの幅と実質的に同一の長さを有する付記９に記載の方法。
１３．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約２．５ｍｍ〜約３．５ｍｍの長さを有するスリット状ビームを生成する付記９〜１２のいずれかに記載の方法。
１４．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約３ｍｍの長さを有するスリット状ビームを生成する付記１３に記載の方法。
１５．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約２５μｍ〜約７５μｍの幅を有するスリット状ビームを生成する付記９〜１２のいずれかに記載の方法。
１６．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約５０μｍの幅を有するスリット状ビームを生成する付記１５に記載の方法。
１７．サンプルチャンバの長さに沿ってスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させる工程を含む付記９〜１６のいずれかに記載の方法。
１８．前進後退運動によりスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記９〜１６のいずれかに記載の方法。
１９．サンプルチャンバの長さの７５％以上に沿ってスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記９〜１６のいずれかに記載の方法。
２０．サンプルチャンバの全長に沿ってスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記９〜１６のいずれかに記載の方法。
２１．サンプルチャンバの長さに沿って離散増分でスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記１〜２０のいずれかに記載の方法。
２２．サンプルチャンバの長さに沿って３ｍｍの増分でスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記２１に記載の方法。
２３．光が各離散増分で検出される付記２１または２２に記載の方法。
２４．アナライトによる光の吸光度が検出光から計算される付記２３に記載の方法。
２５．サンプルチャンバの長さに沿って連続的にスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記１〜２０のいずれかに記載の方法。
２６．光がサンプルチャンバの移動時に連続的に検出される付記２５に記載の方法。
２７．アナライトによる光の吸光度が検出光から計算される付記２６に記載の方法。
２８．サンプルを透過した光を検出する工程は、サンプルチャンバから捕集された光の波長を空間分離する工程を含む付記１〜２７のいずれかに記載の方法。
２９．光の波長を空間分離する工程は、回折グレーティングにより光を回折する工程を含む付記２８に記載の方法。
３０．ブランク参照ウィンドウを照明する工程をさらに含む付記１〜２９のいずれかに記載の方法。
３１．スリットの非回折像を検出器上に投影する工程をさらに含む付記１〜３０のいずれかに記載の方法。
３２．校正のためにスリットの非回折像を使用する工程を含む付記３１に記載の方法。
３３．吸光度が５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長で計算される付記３２に記載の方法。
３４．吸光度が、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、および５８６ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長で計算される付記３３に記載の方法。
３５．吸光度が約５４８ｎｍで計算される項目３３または３４に記載の方法。
３６．吸光度が６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で計算される付記３３または３４に記載の方法。
３７．吸光度が、６５０ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、および８３０ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長で計算される付記３３または３４に記載の方法。
３８．吸光度が６７５ｎｍで計算される付記３６または３７に記載の方法。
３９．吸光度が５００ｎｍ〜６００ｎｍの第１の波長および６００ｎｍ〜７００ｎｍの第２の波長で計算される付記３３〜３８のいずれかに記載の方法。
４０．吸光度が５４８ｎｍおよび６７５ｎｍで計算される付記３９に記載の方法。
４１．吸光度が５４８ｎｍおよび６５０ｎｍで計算される付記３９に記載の方法。
４２．アナライトはヘモグロビンである付記１〜４１のいずれかに記載の方法。
４３．アナライトに関してサンプルをアッセイする方法であって、
５００ｎｍ〜６００ｎｍの第１の波長および６００ｎｍ〜７００ｎｍの第２の波長で光源によりサンプルチャンバ中のサンプルを照明する工程と、
サンプルを透過した光を検出する工程と、
サンプル中のアナライトに関してサンプルをアッセイするために第１および第２の波長で検出光の吸光度を計算する工程と
を含む方法。
４４．第１の波長は５４８ｎｍである付記４３に記載の方法。
４５．第２の波長は６７５ｎｍである付記４３に記載の方法。
４６．第２の波長は６５０ｎｍである付記４３に記載の方法。
４７．第１の波長は５４８ｎｍであり、かつ、第２の波長は６７５ｎｍである付記４３に記載の方法。
４８．第１の波長は５４８ｎｍであり、かつ、第２の波長は６５０ｎｍである付記４３に記載の方法。
４９．アナライトに関してサンプルをアッセイする方法であって、
キャピラリーチャネルサンプルチャンバを有するマイクロ流体デバイスをマイクロ流体デバイス用の静止ホルダー中に位置決めする工程と、
スリット状ビームをサンプルチャンバ上に提供するようにスリット投影モジュールを介してサンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程と、
スリット投影モジュールを介して光源によりブランク参照ウィンドウを照明する工程と、
サンプルを透過した光を検出する工程と、
サンプル中のアナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程と
を含む方法。
５０．アナライトに関してサンプルをアッセイするためのシステムであって、
広域スペクトル光源と、
広域スペクトル光源に結合されたスリット投影モジュールであって、
スリットであって、広域スペクトル光源からの光ビームをスリットの幅に等しい幅まで狭くするスリットと、
スリットからの光を集束させるフォーカスレンズと
を含む、スリット投影モジュールと、
サンプルからの透過光を集束させる対物レンズと、
回折グレーティングと、
１つ以上の所定の波長の透過光を検出するための検出器と
を含むシステム。
５１．広域スペクトル光源は可視光源および近赤外光源を含む付記５０に記載のシステム。
５２．広域スペクトル光源は、約４５０ｎｍ、約５５０ｎｍ、および約８３０ｎｍに発光ピークを有する照射プロファイルを含む付記５１に記載のシステム。
５３．スリット投影モジュールは、
広域スペクトル光源からの光ビームを狭くするように構成されたスリットと、
スリットを通過する光を集束させるためにスリットに結合されたフォーカスレンズと
を含む付記５０〜５２のいずれかに記載のシステム。
５４．スリットは約７５μｍ〜１２５μｍの幅を有する付記５３に記載のシステム。
５５．スリットは約１００μｍの幅を有する付記５３に記載のシステム。
５６．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの幅よりも長い長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記５３に記載のシステム。
５７．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの幅と実質的に同一の長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記５３に記載のシステム。
５８．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの幅よりも短い長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記５３に記載のシステム。
５９．スリット投影モジュールは、約２．５ｍｍ〜約３．５ｍｍの長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記５０〜５８のいずれかに記載のシステム。
６０．スリット投影モジュールは、約３ｍｍの長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記５０〜５８のいずれかに記載のシステム。
６１．スリット投影モジュールは、約２５μｍ〜約７５μｍの幅を有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記５０〜５８のいずれかに記載のシステム。
６２．スリット投影モジュールは、約５０μｍの幅を有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記６１に記載のシステム。
６３．スリットは、金メッキ銅、セラミック、クロム、銅、モリブデン、およびタングステンからなる群から選択される材料を含む付記５０〜６２のいずれかに記載のシステム。
６４．スリットに結合されたフォーカスレンズが縮小レンズを含む付記５０〜６２のいずれかに記載のシステム。
６５．フォーカスレンズは二重色消しレンズである付記６４に記載のシステム。
６６．スリットに結合されたフォーカスレンズは約０．５〜約０．７５の倍率を有する付記６４または６５に記載のシステム。
６７．スリットに結合されたフォーカスレンズは約０．６の倍率を有す付記６４または６５に記載のシステム。
６８．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの長さに沿って移動するように構成される付記５０〜６７のいずれかに記載のシステム。
６９．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの長さに沿って離散増分で移動するように構成される付記６８に記載のシステム。
７０．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの長さに沿って連続的に移動するように構成される付記６８に記載のシステム。
７１．スリット投影モジュールに対してマイクロ流体チャンバを移動させるように構成されている付記５０〜６７のいずれかに記載のシステム。
７２．マイクロ流体チャンバは離散増分で移動するように構成される付記７１に記載のシステム。
７３．マイクロ流体チャンバは連続的に移動するように構成される付記７１に記載のシステム。
７４．対物レンズは１．５〜２．５の倍率を有する付記５０〜６７のいずれかに記載のシステム。
７５．対物レンズは約１．７の倍率を有する付記７４に記載のシステム。
７６．対物レンズは二重色消しレンズである付記５０〜６７のいずれかに記載のシステム。
７７．光を個別の波長に空間分離するように構成された回折グレーティングをさらに含む付記５０〜６７のいずれかに記載のシステム。
７８．回折グレーティングはフィルタホイール中に位置決めされる付記７７に記載のシステム。
７９．スリット投影モジュール、対物レンズ、および回折グレーティングは５ｎｍ以下の空間分離分解能を提供する付記７７に記載のシステム。
８０．スリット投影モジュール、対物レンズ、および回折グレーティングは２ｎｍ以下の空間分離分解能を提供する付記７９に記載のシステム。
８１．検出器は電荷結合デバイスである付記５０〜８０のいずれかに記載のシステム。
８２．検出器は、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長でサンプルを透過した光を検出するように構成される付記５０〜８０のいずれかに記載のシステム。
８３．検出器は、約５４８ｎｍでサンプルを透過した光を検出するように構成される付記８２に記載のシステム。
８４．検出器は、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長でサンプルを透過した光を検出するように構成される付記５０〜８３のいずれかに記載のシステム。
８５．検出器は、約６７５ｎｍでサンプルを透過した光を検出するように構成される付記８４に記載のシステム。
８６．検出器は、５００ｎｍ〜６００ｎｍの第１の波長および６００ｎｍ〜７００ｎｍの第２の波長でサンプルを透過した光を検出するように構成される付記５０〜８５のいずれかに記載のシステム。
８７．第１の波長は約５４８ｎｍであり、かつ、第２の波長は約６７５ｎｍである付記８６に記載のシステム。
８８．広域スペクトル光源と、
広域スペクトル光源に結合されたスリット投影モジュールであって、
スリットであって、広域スペクトル光源からの光ビームをスリットの幅に等しい幅まで狭くするスリットと、
スリットからの光を集束させるフォーカスレンズと
を含む、スリット投影モジュールと、
キャピラリーチャネルサンプルチャンバを有するマイクロ流体デバイスを受容するように構成されたカートリッジホルダーと、
１つ以上の所定の波長の透過光を検出するための検出器と、
カートリッジホルダー中に位置決めされている、液体サンプルのアッセイを行うように構成されたマイクロ流体デバイスであって、
キャピラリーチャネルサンプルチャンバ中への入口に流体連通するサンプル適用部位と、
キャピラリーチャネルサンプルチャンバと、
サンプル適用部位とキャピラリーチャネルサンプルチャンバとの間に位置決めされた試薬混合チャンバと
を含む、マイクロ流体デバイスと
を含むシステム。
８９．広域スペクトル光源は可視光源および近赤外光源を含む付記８８に記載のシステム。
９０．広域スペクトル光源は、約４５０ｎｍ、約５５０ｎｍ、および約８３０ｎｍに発光ピークを有する照射プロファイルを含む付記８８または８９に記載のシステム。
９１．スリット投影モジュールは、
広域スペクトル光源からの光ビームを狭くするように構成されたスリットと、
スリットを通過する光を集束させるためにスリットに結合されたフォーカスレンズと
を含む付記８８〜９０のいずれかに記載のシステム。
９２．スリットは約７５μｍ〜１２５μｍの幅を有する付記９１に記載のシステム。
９３．スリットは約１００μｍの幅を有する付記９１に記載のシステム。
９４．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの幅よりも長い長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記９１に記載のシステム。
９５．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの幅と実質的に同一の長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記９１に記載のシステム。
９６．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの幅よりも短い長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記９１に記載のシステム。
９７．スリット投影モジュールは、約２．５ｍｍ〜約３．５ｍｍの長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記９１に記載のシステム。
９８．スリット投影モジュールは、約３ｍｍの長さを有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記９７に記載のシステム。
９９．スリット投影モジュールは、約２５μｍ〜約７５μｍの幅を有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記９１に記載のシステム。
１００．スリット投影モジュールは、約５０μｍの幅を有するスリットの形状で光ビームを投影するように構成される付記９９に記載のシステム。
１０１．スリットは、金メッキ銅、セラミック、クロム、銅、モリブデン、およびタングステンからなる群から選択される材料を含む付記８８〜１００のいずれかに記載のシステム。
１０２．スリットに結合されたフォーカスレンズが縮小レンズを含む付記８８〜１００のいずれかに記載のシステム。
１０３．フォーカスレンズは二重色消しレンズである付記１０２に記載のシステム。
１０４．スリットに結合されたフォーカスレンズは約０．５〜約０．７５の倍率を有する付記１０２に記載のシステム。
１０５．スリットに結合されたフォーカスレンズは約０．６の倍率を有する付記１０２に記載のシステム。
１０６．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの長さに沿って移動するように構成される付記８８〜１０５のいずれかに記載のシステム。
１０７．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの長さに沿って離散増分で移動するように構成される付記１０６に記載のシステム。
１０８．スリット投影モジュールは、マイクロ流体チャンバの長さに沿って連続的に移動するように構成される付記１０６に記載のシステム。
１０９．スリット投影モジュールに対してマイクロ流体チャンバを移動させるように構成されている付記８８〜１０８のいずれかに記載のシステム。
１１０．マイクロ流体チャンバは離散増分で移動するように構成される付記１０９に記載のシステム。
１１１．マイクロ流体チャンバは連続的に移動するように構成される付記１０９に記載のシステム。
１１２．対物レンズは１．５〜２．５の倍率を有する付記８８〜１１１のいずれかに記載のシステム。
１１３．対物レンズは約１．７の倍率を有する付記１１２に記載のシステム。
１１４．対物レンズは二重色消しレンズである付記８８〜１１３のいずれかに記載のシステム。
１１５．光を個別の波長に空間分離するように構成された回折グレーティングをさらに含む付記８８〜１１４のいずれかに記載のシステム。
１１６．回折グレーティングはフィルタホイール中に位置決めされる付記１１５に記載のシステム。
１１７．スリット投影モジュール、対物レンズ、および回折グレーティングは５ｎｍ以下の空間分離分解能を提供する付記１１５に記載のシステム。
１１８．スリット投影モジュール、対物レンズ、および回折グレーティングは２ｎｍ以下の空間分離分解能を提供する付記１１５に記載のシステム。
１１９．検出器は電荷結合デバイスである付記８８〜１１８のいずれかに記載のシステム。
１２０．検出器は、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長でサンプルを透過した光を検出するように構成される付記８８〜１１９のいずれかに記載のシステム。
１２１．吸光度が、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、および５８６ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長で計算される付記１２０に記載のシステム。
１２２．検出器は、約５４８ｎｍでサンプルを透過した光を検出するように構成される付記１２０に記載のシステム。
１２３．検出器は、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長でサンプルを透過した光を検出するように構成される付記８８〜１１９のいずれかに記載のシステム。
１２４．吸光度が、６５０ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、および８３０ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長で計算される付記１２３に記載のシステム。
１２５．検出器は、約６７５ｎｍでサンプルを透過した光を検出するように構成される付記１２３に記載のシステム。
１２６．検出器は、約６５０ｎｍでサンプルを透過した光を検出するように構成される付記１２３に記載のシステム。
１２７．検出器は、５００ｎｍ〜６００ｎｍの第１の波長および６００ｎｍ〜７００ｎｍの第２の波長でサンプルを透過した光を検出するように構成される付記８８〜１１９のいずれかに記載のシステム。
１２８．第１の波長は約５４８ｎｍであり、かつ、第２の波長は約６７５ｎｍである付記１２７に記載のシステム。
１２９．第１の波長は約５４８ｎｍであり、かつ、第２の波長は約６５０ｎｍである付記１２７に記載のシステム。
１３０．キャピラリーチャネルサンプルチャンバは２０μｍ〜７０μｍの奥行きを有する付記８８〜１１９のいずれかに記載のシステム。
１３１．試薬混合チャンバは、サンプルと１種以上の試薬とを接触させるための多孔性ディスクを含む付記８８〜１１９のいずれかに記載のシステム。
１３２．１種以上の試薬は、ＣＤ４−ＰＥＣｙ５、ＣＤ３−ＡＰＣ、ＣＤ４５ＲＡ−ＡＰＣ、ＣＤ１４−ＰＥを含む付記１３１に記載のシステム。
１３３．マイクロ流体デバイスは、キャピラリーチャネルサンプルチャンバに流体連通していない参照ウィンドウをさらに含む付記８８〜１３２のいずれかに記載のシステム。
１３４．参照ウィンドウは、１つ以上の光源による照明時に参照ブランクとして構成される付記１３３に記載のシステム。
１３５．参照ウィンドウはキャピラリーチャネルサンプルチャンバと同一の屈折率を有する付記１３３に記載のシステム。
１３６．アナライトに関してサンプルをアッセイするためのシステムを提供する工程であって、システムが、
広域スペクトル光源と、
広域スペクトル光源に結合されたスリット投影モジュールであって、
スリットであって、広域スペクトル光源からの光ビームをスリットの幅に等しい幅まで狭くするスリットと、
スリットからの光を集束させるフォーカスレンズと
を含む、スリット投影モジュールと、
キャピラリーチャネルサンプルチャンバを有するマイクロ流体デバイスを受容するように構成されたカートリッジホルダーと、
１つ以上の所定の波長の透過光を検出するための検出器と
を含む、工程と、
マイクロ流体デバイスをカートリッジホルダー中に位置決めする工程と、
スリット状ビームをサンプルチャンバ上に提供するようにスリット投影モジュールを介してサンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程と、
サンプルを透過した光を検出する工程と、
サンプル中のアナライトに関してサンプルをアッセイするために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程と
を含む方法。
１３７．サンプルは１μＬ〜１００μＬの体積を有する付記１３６に記載の方法。
１３８．サンプルは２５μＬの体積を有する付記１３７に記載の方法。
１３９．マイクロ流体デバイスをカートリッジホルダー中に位置決めする工程は、マイクロ流体デバイスをシステムの内部にスライドさせる工程を含む付記１３６〜１３８のいずれかに記載の方法。
１４０．カートリッジホルダーは、システムからスライドさせてマイクロ流体デバイスを受容するように構成される付記１３６〜１３８のいずれかに記載の方法。
１４１．サンプルによる散乱を補償するために１つ以上の波長で検出光の吸光度を計算する工程をさらに含む付記１３６〜１４０のいずれかに記載の方法。
１４２．サンプルによる散乱を補償するために７００ｎｍ以下の波長で検出光の吸光度を計算する工程を含む付記１３６〜１４０のいずれかに記載の方法。
１４３．サンプルによる散乱を補償するために６５０ｎｍで検出光の吸光度を計算する工程を含む付記１４２に記載の方法。
１４４．サンプルが１つ以上の広域スペクトル光源により照明される付記１３６〜１４３のいずれかに記載の方法。
１４５．サンプルが２つの広域スペクトル光源により照明される付記１３６〜１４３のいずれかに記載の方法。
１４６．広域スペクトル光源は可視光源および近赤外光源を含む付記１３６〜１４３のいずれかに記載の方法。
１４７．スリット投影モジュールを介して照明することによりスリットの形状を有する光ビームを生成する付記１３６〜１４３のいずれかに記載の方法。
１４８．スリット状ビームはマイクロ流体チャンバの幅より長い長さを有する付記１４７に記載の方法。
１４９．スリット状ビームはマイクロ流体チャンバの幅よりも短い長さを有する付記１４７に記載の方法。
１５０．スリット状ビームはマイクロ流体チャンバの幅と実質的に同一の長さを有する付記１４７に記載の方法。
１５１．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約２．５ｍｍ〜約３．５ｍｍの長さを有するスリット状ビームを生成する付記１４７に記載の方法。
１５２．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約３ｍｍの長さを有するスリット状ビームを生成する付記１５１に記載の方法。
１５３．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約２５μｍ〜約７５μｍの幅を有するスリット状ビームを生成する付記１４７に記載の方法。
１５４．スリット投影モジュールを介してサンプルチャンバを照明することにより約５０μｍの幅を有するスリット状ビームを生成する付記１５３に記載の方法。
１５５．サンプルチャンバの長さに沿ってスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバまたはスリット投影モジュールを移動させる工程を含む付記１４７に記載の方法。
１５６．前進後退運動によりスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記１４７に記載の方法。
１５７．サンプルチャンバの長さの７５％以上に沿ってスリット状ビームを変位させるために十分なようにサンプルチャンバを移動させる付記１４７に記載の方法。
１５８．サンプルチャンバの長さに沿ってスリット状ビームを移動させる工程を含む付記１４７に記載の方法。
１５９．サンプルチャンバの長さに沿って前進後退運動によりスリット状ビームを移動させる工程を含む付記１４７に記載の方法。
１６０．アナライトによる光の吸光度が検出光から計算される付記１３６〜１５９のいずれかに記載の方法。
１６１．光が連続的に検出される付記１３６〜１６０のいずれかに記載の方法。
１６２．アナライトによる光の吸光度が検出光から計算される付記１６１に記載の方法。
１６３．アナライトによる光の吸光度が２つ以上の異なる波長で計算される付記１３６〜１６２のいずれかに記載の方法。
１６４．吸光度が５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長で計算される付記１６３に記載の方法。
１６５．吸光度が、５０４ｎｍ、５０６ｎｍ、５１４ｎｍ、５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、５４８ｎｍ、５５０ｎｍ、５６１ｎｍ、５６８ｎｍ、５７９ｎｍ、５８０ｎｍ、５８５ｎｍ、および５８６ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長で計算される付記１６４に記載の方法。
１６６．吸光度が約５４８ｎｍで計算される付記１６４に記載の方法。
１６７．吸光度が６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で計算される付記１６６に記載の方法。
１６８．吸光度が、６５０ｎｍ、６７５ｎｍ、７１０ｎｍ、８０８ｎｍ、８１５ｎｍ、および８３０ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長で計算される付記１６７に記載の方法。
１６９．吸光度が６７５ｎｍで計算される付記１６７に記載の方法。
１７０．吸光度が６５０ｎｍで計算される付記１６７に記載の方法。
１７１．アナライトはヘモグロビンである付記１３６〜１７０のいずれかに記載の方法。
１７２．（ａ）マイクロ流体デバイスであって、
キャピラリーチャネルサンプルチャンバ中への入口に流体連通するサンプル適用部位と、
キャピラリーチャネルサンプルチャンバと、
サンプル適用部位とキャピラリーチャネルサンプルチャンバとの間に位置決めされた試薬混合チャンバと
を含む、マイクロ流体デバイスと、
（ｂ）デバイスを収容する容器と
を含む、キット。
１７３．容器がパウチを含む付記１７２に記載のキット。
以上の本発明は、明確に理解することを目的として図および例を挙げてある程度詳細に説明されているが、当業者であれば、本開示の教示に照らして、添付の特許請求の趣旨または範囲から逸脱することなく、特定の変更形態および修正形態をなしうることは容易にわかる。
したがって、以上では、本発明の原理を単に例示しているにすぎない。本明細書に明示的に説明も提示もされていないが、本発明の原理を具現化し、その趣旨および範囲に包含される種々の構成を、当業者であれば、考案できるであろうことは分かるであろう。さらに、本明細書に挙げられた実施例および条件語はすべて、読者が本発明の原理を理解することを補助するために主に意図されており、そのような特定的に挙げられた実施例および条件に限定されるものではない。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、さらにはその特定の実施例を述べた本明細書の記載はすべて、それらの構造的および機能的な均等物の両方を包含するものとする。その他に、そのような均等物は、現在知られている均等物および今後開発される均等物（すなわち、構造にかかわらず同一の機能を発揮する任意の開発される要素）の両方を包含するものとする。したがって、本発明の範囲は、本明細書に提示および説明された例示的実施形態に限定されるものではない。より正確に言えば、本発明の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲により具現化される。
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１１月１３日出願の米国仮特許出願第６１／９０３，８０４号明細書および２０１４年３月７日出願の米国仮特許出願第６１／９４９，８３３号明細書（これらの出願の開示は参照により本明細書に組み込まれる）に対する優先権を主張する。

Claims (15)

  1. アナライトに関してサンプルをアッセイする方法であって、
    スリット状ビームをサンプルチャンバ上に提供するようにスリット投影モジュールを介して前記サンプルチャンバ中のサンプルを光源により照明する工程と、
    前記サンプルを透過した光を検出する工程と、
    前記サンプル中の前記アナライトに関して前記サンプルをアッセイするために、前記検出した光の吸光度を１つ以上の波長で計算する工程と
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記サンプルが５００ｎｍ〜６００ｎｍの第１の波長および６００ｎｍ〜７００ｎｍの第２の波長で光源により照明されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記サンプルチャンバの長さの７５％以上に沿って前記スリット状ビームを変位させるために十分なように前記サンプルチャンバを移動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記サンプルを透過した光を検出する工程は、前記サンプルチャンバから捕集された光の波長を空間分離する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 前記サンプルによる散乱を補償するために、前記検出した光の吸光度を１つ以上の波長で計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 前記サンプルによる散乱を補償するために、前記検出した光の吸光度を７００ｎｍ以下の波長で計算する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 前記吸光度が５４８ｎｍおよび６７５ｎｍで計算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  8. ブランク参照ウィンドウを照明する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  9. スリットの非回折像を検出器上に投影する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  10. アナライトに関してサンプルをアッセイするためのシステムであって、
    広域スペクトル光源と、
    前記広域スペクトル光源に結合されており、前記広域スペクトル光源からの光ビームを自身の幅に等しい幅まで狭くするスリット、および、前記スリットからの光を集束させるフォーカスレンズを含むスリット投影モジュールと、
    サンプルからの透過光を集束させる対物レンズと、
    回折グレーティングと、
    １つ以上の所定の波長の前記透過光を検出するための検出器と
    を備えることを特徴とするシステム。
  11. 前記フォーカスレンズは、前記スリットに結合され、かつ縮小レンズを含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記広域スペクトル光源は、可視光源および近赤外光源を含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
  13. キャピラリーチャネルサンプルチャンバを有するマイクロ流体デバイスを受容するように構成されたカートリッジホルダーと、
    前記カートリッジホルダー中に位置決めされている、液体サンプルのアッセイを行うように構成されたマイクロ流体デバイスであって、
    キャピラリーチャネルサンプルチャンバ中への入口に流体連通するサンプル適用部位、および、キャピラリーチャネルサンプルチャンバ、および、前記サンプル適用部位と前記キャピラリーチャネルサンプルチャンバとの間に位置決めされた試薬混合チャンバを含む、マイクロ流体デバイスと
    をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
  14. 前記マイクロ流体デバイスは、前記キャピラリーチャネルサンプルチャンバに流体連通していない参照ウィンドウを含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記参照ウィンドウは、前記キャピラリーチャネルサンプルチャンバと同一の屈折率を有することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
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