JP2021192039A - 試料、特に血液を分析するための装置及びシステム、並びにそれらの使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2015年9月14日出願の仮出願第62/218,455号、2016年2月9日出願の仮出願第62/293,188号、2016年3月8日出願の仮出願第62/305,123号、2016年7月31日出願の仮出願第62/396,181号の利益を主張し、また、2015年8月10日出願の第62/202,989号、2015年9月14日出願の第62/218,455号、2016年2月9日出願の第62/293,188号、2016年3月8日出願の第62/305,123及び2016年7月31日出願の第62/369,181号の利益を主張する2016年8月10日出願のPCT出願第PCT/US2016/046437号の利益を主張し、全ての出願が、あらゆる目的のために全体で本明細書に組み込まれる。
本発明は、生化学的/化学的サンプリング、検知、アッセイ及び応用の分野に関する。
生化学的試料、特に血液試料の分析では、プロセス(例えば、試薬の結合、混合など)を加速し、パラメータ(例えば、分析物濃度、試料体積など)を定量化し、試料採取及び計測過程を簡略化し、小体積の試料を対処することができ、アッセイ全過程を1分間未満で実行可能にし、スマートフォン(例えば、携帯電話)でアッセイを実行可能にし、非専門者が自分でアッセイすることを実行可能にし、検査結果をローカル、遠隔、又はワイヤレスで異なる関係者に通信可能にする、という特徴を有する方法及び装置を必要とする。本発明は、これらの需要に対処する方法、装置、及びシステムに関する。
多くのアッセイは、試料の中のある分析物の絶対濃度を提供する。しかし、小体積(例えば、100nL〜10μl)しか分析しない場合、そのようなアッセイの結果は非常に不正確になる。これは、小体積では正確に分注及び/又は計測することが困難なためである。
・球状のスペーサは、これらのプレートとの接触領域がはるかに小さい(ほぼ1つの点になる)。このような装置では、はるかに小さい接触領域のため、単位あたりに加えられた押圧力に対して、プレートと球体との接触領域に加えられる圧力がはるかに大きい。大きな圧力のため、球体及び/又はプレート(それらが可撓性であれば)が変形し、任意の計測値が歪む。
・球状のスペーサは、通常、2つのプレートの間にランダムに分布している。球状のスペーサがランダムに分布しているので、スペーサ間距離は大きく変化し、いくつかの距離はかなり大きい。これにより、スペーサ及び/又はプレート(それらが可撓性であれば)は、いくつかの領域において他の領域と比較してはるかに大きく変形し、結果も歪む。
・互いに近接してランダムに配置されたスペーサは、分析物(例えば、細胞)の移動を妨害する障害物となる可能性があるため、より多くの困難を引き起こす可能性がある、分析物又は細胞の「塊」を生成する恐れがある。
・これらのプレートの1つが大きく変形すると、細胞を溶解させる可能性があり、細胞計数の作業においてエラーを引き起こす可能性がある。
・分析される領域における球状のスペーサの数も、スペーサ及び/又はこれらのプレートの1つが変形した程度も試料ごとに異なるので、体積の計算は不正確である。
・変形のため、分子がこれらのプレートの1つの表面に拡散することに必要な時間は変化する。
既知であるが、水性環境において多くの分析物の拡散定数が非常に低いため、多くのアッセイでは長いインキュベーション時間(常に数時間、場合によっては数日)、攪拌、及び混合を促進する薬剤又は力の使用を必要とする。このようなアッセイは、分析物がこれらのプレートのある初期位置から、遠隔の場所に横方向に拡散可能であるに設計される(例えば、Weiら、Nucl. Acids Res. 33: e78及びToeglら、J. Biomol. Tech. 2003 14: 197−204を参照する)。結果を取得することに数時間かかることがあるため、このようなシステムには制限がある。さらに、結果を取得した場合、通常、反応が終了した時点で反応が平衡に達しているとは確実には言い難い。特に、この不確かさのため、試料の中の分析物の絶対濃度を推定することが不可能になる。
また、「局所的結合」構成は、異なる反応を互いに流体的に隔離することなく多重アッセイを実行することを可能にする。言い換えれば、複数のアッセイを、アッセイが互いに隔離されていない(すなわち、流体的隔離なし)開放環境で実行することができる。例えば、局所的結合の実施形態において、同一の試料の中の2種の異なる分析物を並行してアッセイすることができ、分析物があるアッセイ領域から他のアッセイ領域に拡散する前にアッセイを停止させかつ/又はアッセイ結果を読み取るので、試料の中の分析物が互いに流体的に隔離されていなくても、試料の中のこれらの分析物の絶対濃度をそれぞれ確定することができる。
また、本装置及び方法のいくつかの実施形態において、装置は、「増幅表面」を含むことができ、例えば、検出試薬により生成された蛍光又は発光などの信号を増強する表面を参照されたい。場合によっては、ナノプラズモン効果(例えば、表面増強ラマン散乱)により信号を増強することができる。LiなどのOptics Express 2011 19:3925−3936及びWO2012/024006は、増幅表面による信号増強の例を記載しており、参照により本明細書に組み込まれる。場合によっては、増幅表面は、ディスク・カップルド・ドット・オン・ピラー・アンテナアレイ(D2PA)であってもよく、これは米国特許第9,013,690号に記載されている。使用において、信号を増強可能に構成されていない検出器と比較して、増幅表面を含む装置は信号を103倍以上増幅することができ、従って、非常に高い感度での分析物検出を可能にする。いくつかの実施形態において、例えばWO2014144133に記載の方法を用いて、試料の関連体積の中の分析物(特にサンドイッチアッセイ法を用いて検出された非細胞分析物)の量をデジタル的にカウントすることができる。増幅表面の使用は、場合によっては、アッセイを、スマートフォンなどを用いて読み取ることを可能にする。
本装置の実施形態において、プレートが水性環境に浸漬されている場合、1つ以上のプレートに固定されたスペーサの位置が変更されたり、又はスペーサが押し流されることはない。スペーサは、球形ではなく、静電力、重力などのような弱い力によりプレートの表面に固定されていない。いくつかの実施形態において、スペーサを有するプレートは一体型であってもよい。多くの実施形態において、スペーサは、予め製造して次にプレートに固定される(例えば、接着されるなど)ものではない。むしろ、スペーサを、エンボス及び/又は微細加工(例えば、フォトリソグラフィ)プロセスを用いて、プレート上に成長させてもよく、かつ/又はエッチングしてもよい。
[本発明1001]
試料中の分析物を分析するための装置であって、
第1のプレート及び第2のプレートと、分析物を検出する検出器とを含み、
i.前記プレートが異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、
ii.1つ又は両方のプレートが可撓性であり、
iii.各プレートが、そのそれぞれの表面に、試料を分析物と接触させるための試料接触領域を有し、
iv.前記プレートの1つ又は両方が、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、前記スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、及び7μm〜200μmの範囲内にある所定の一定のスペーサ間距離を有し、前記スペーサのうちの少なくとも1つのスペーサが、前記試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは開放構成であり、ここでは、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料がプレートの1つ又は両方に付着しており、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成において、前記試料の少なくとも一部が、前記2つのプレートにより非常に均一な厚さの層へと圧縮されて前記プレートに対して実質的に静止し、前記層の均一な厚さが、前記2つのプレートの内表面により限定され、前記プレート及び前記スペーサにより調節され、小さいばらつきで5μm以下の平均厚さを有し、
前記閉鎖構成で、前記検出器が、前記試料の少なくとも一部の中の分析物を検出する、装置。
[本発明1002]
1つ又は両方のプレートに塗布された乾燥試薬をさらに含む、本発明1001の装置。
[本発明1003]
1つ又は両方のプレートにおいて、所定の領域を有する乾燥結合部位をさらに含み、前記乾燥結合部位が、前記試料中の分析物に結合し、それを固定化する、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1004]
1つ又は両方のプレートにおいて、放出可能な乾燥試薬と、前記放出可能な乾燥試薬が前記試料中に放出される時間を遅らせる放出時間制御材料とをさらに含む、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1005]
前記放出時間制御材料が、乾燥試薬が試料に放出され始める時間を少なくとも3秒まで遅らせる、本発明1004の装置。
[本発明1006]
前記試薬が、抗凝血剤及び/又は染色試薬を含む、本発明1002の装置。
[本発明1007]
1つ又は両方のプレート上に、1つ以上の乾燥結合部位、及び/又は1つ以上の試薬部位をさらに含む、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1008]
前記分析物が、分子(例えば、タンパク質、ペプチド、DNA、RNA、核酸又はその他の分子)、細胞、組織、ウイルス及び異なる形状のナノ粒子を含む、前記装置発明のいずれかの装置。
[本発明1009]
前記分析物が、白血球、赤血球及び血小板を含む、前記装置発明のいずれかの装置。
[本発明1010]
前記分析物が染色される、前記装置発明のいずれかの装置。
[本発明1011]
均一な厚さの層を調節するスペーサが、少なくとも1%の充填率を有し、前記充填率が、均一な厚さの層と接触するスペーサ面積と、均一な厚さの層と接触する総プレート面積との比である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1012]
均一な厚さの層を調節するスペーサについて、スペーサのヤング率とスペーサの充填率との乗積が10MPa以上であり、前記充填率が、均一な厚さの層と接触するスペーサ面積と、均一な厚さの層と接触する総プレート面積との比である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1013]
可撓性プレートについて、前記可撓性プレートの厚さと前記可撓性プレートのヤング率との乗積が、60GPa−μm〜750GPa−μmの範囲内にある、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1014]
可撓性プレートについて、スペーサ間距離(ISD)の4乗を可撓性プレートの厚さ(h)及び可撓性プレートのヤング率(E)で割り算したISD4/(hE)が、106μm3/GPa以下である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1015]
1つ又は両方のプレートが、前記プレートの表面又は内部のいずれか一方に、前記プレートの位置情報を提供する位置マーカーを含む、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1016]
1つ又は両方のプレートが、前記プレート表面又は内部のいずれか一方に、前記試料及び/又はプレートの構造の横方向寸法の情報を提供するスケールマーカーを含む、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1017]
1つ又は両方のプレートが、前記プレート表面又は内部のいずれか一方に、前記試料の画像化を支援する画像化マーカーを含む、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1018]
前記スペーサが、位置マーカー、スケールマーカー、画像化マーカー、又はそれらの任意の組み合わせとして機能する、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1019]
前記均一な厚さの層の平均厚さが、2μm〜2.2μmの範囲にあり、かつ前記試料が血液である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1020]
前記均一な厚さの層の平均厚さが、2.2μm〜2.6μmの範囲にあり、かつ前記試料が血液である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1021]
前記均一な厚さの層の平均厚さが、1.8μm〜2μmの範囲にあり、かつ前記試料が血液である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1022]
前記均一な厚さの層の平均厚さが、2.6μm〜3.8μmの範囲にあり、かつ前記試料が血液である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1023]
前記均一な厚さの層の平均厚さが、1.8μm〜3.8μmの範囲にあり、かつ前記試料が他の液体で希釈されていない全血である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1024]
前記均一な厚さの層の平均厚さが、試料中の分析物の最小寸法にほぼ等しい、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1025]
前記スペーサ間距離が、7μm〜50μmの範囲内にある、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1026]
前記スペーサ間距離が、50μm〜120μmの範囲内にある、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1027]
前記スペーサ間距離が、120μm〜200μmの範囲内にある、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1028]
前記スペーサ間距離が、実質的に周期的である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1029]
前記スペーサが、円形、多角形、環形、正方形、長方形、長円形、楕円形又はそれらの任意の組み合わせから選択される断面形状を有する柱である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1030]
前記スペーサが柱形状を有しかつ実質的に平坦な上面を有し、各スペーサについて、その高さに対するスペーサの横方向寸法の比が少なくとも1である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1031]
各スペーサが、
少なくとも1である、その高さに対するスペーサの横方向寸法の比
を有する、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1032]
前記スペーサの最小の横方向寸法が、前記試料中の分析物の最小の寸法より小さいか、又は実質的に等しい、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1033]
前記スペーサの最小の横方向寸法が、0.5μm〜100μmの範囲内である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1034]
前記スペーサの最小の横方向寸法が、0.5μm〜10μmの範囲内である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1035]
前記試料が血液である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1036]
前記試料が液体で希釈されていない全血である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1037]
前記試料が、羊水、房水、硝子体液、血液(例えば全血、分画血液、血漿、又は血清等)、母乳、脳脊髄液(CSF)、耳垢(耳あか)、乳糜、糜汁、内リンパ液、外リンパ液、糞便、呼気、胃酸、胃液、リンパ液、粘液(鼻漏及び粘液質を含む)、心膜液、腹膜液、胸膜液、膿液、炎症性分泌物、唾液、呼気凝縮液、皮脂、精液、喀痰、汗、滑液、涙液、嘔吐物及び尿液から選択される生体試料である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1038]
前記試料が生体試料、環境試料、化学試料又は臨床試料である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1039]
前記スペーサが柱形状を有し、前記スペーサの側壁角が、少なくとも1μmの曲率半径を有する円形状を有する、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1040]
前記スペーサが、少なくとも100/mm2の密度を有する、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1041]
前記スペーサが、少なくとも1000/mm2の密度を有する、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1042]
前記プレートの少なくとも1つが透明である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1043]
前記プレートの少なくとも1つが、可撓性ポリマーで製造される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1044]
プレートを圧縮する圧力について、スペーサが圧縮可能ではなく、かつ/又は独立してプレートのうち1つのみが可撓性である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1045]
前記可撓性プレートが、10μm〜200μmの範囲内にある厚さを有する、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1046]
前記変化が30%未満である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1047]
前記変化が10%未満である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1048]
前記変化が5%未満である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1049]
第1のプレート及び第2のプレートが接続され、かつプレートを折り畳むことによって開放構成から閉鎖構成に変化するように構成される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1050]
第1のプレート及び第2のプレートが1つのヒンジで接続され、かつ前記ヒンジに沿ってプレートを折り畳むことによって開放構成から閉鎖構成に変化するように構成される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1051]
第1のプレート及び第2のプレートが前記プレートとは別個の材料であるヒンジにより接続され、かつ前記ヒンジに沿ってプレートを折り畳むことによって開放構成から閉鎖構成に変化するように構成される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1052]
第1のプレート及び第2のプレートが単一の材料片で製造され、かつプレートを折り畳むことによって開放構成から閉鎖構成に変化するように構成される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1053]
均一な厚さの試料の層が、少なくとも1mm2の横方向面積にわたって均一である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1054]
60秒以下の時間内に前記試料を分析するように構成される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1055]
前記閉鎖構成では、最終的な試料厚さ装置が、60秒以下の時間内に前記試料を分析するように構成される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1056]
前記閉鎖構成では、最終的な試料厚さ装置が、10秒以下の時間内に前記試料を分析するように構成される、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1057]
前記乾燥結合部位が捕捉剤を含む、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1058]
前記乾燥結合部位が抗体又は核酸を含む、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1059]
前記放出可能な乾燥試薬が、標識された試薬である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1060]
前記放出可能な乾燥試薬が、蛍光標識された試薬である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1061]
前記放出可能な乾燥試薬が、蛍光標識された抗体である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1062]
前記放出可能な乾燥試薬が、細胞染色剤である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1063]
前記検出器が光信号を検出する光検出器である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1064]
。
[本発明1065]
前記検出器が電気信号を検出する電気検出器である、前記本発明のいずれかの装置。
[本発明1066]
前記間隔が、前記プレートを直接的にエンボス加工するか又は前記プレートを射出成形することによってプレートに固定される、前記装置発明のいずれかの装置。
[本発明1067]
前記プレート及び前記スペーサの材料が、ポリスチレン、PMMA、PC、COC、COP又は他種のプラスチックから選択される、前記装置発明のいずれかの装置。
[本発明1068]
携帯電話を用いて試料を迅速に分析するためのシステムであって、
(a)前記本発明のいずれかの装置と;
(b)
i.試料を検出及び/又は画像化するための1つ以上のカメラ、
ii.検出された信号及び/又は試料の画像を受信及び/又は処理し、遠隔通信するための、電子機器、信号プロセッサ、ハードウェア及びソフトウェア
を含む移動通信装置と;
(c)移動通信装置又は外部源のいずれか一方からの光源と
を含み、
前記本発明のいずれかの装置内の検出器が、移動通信装置によって提供され、閉鎖構成で試料中の分析物を検出する、システム。
[本発明1069]
前記プレートのうちの1つが、分析物に結合する結合部位を有し、前記均一な試料厚さの層の少なくとも一部が、前記結合部位の上にあり、かつ前記結合部位の平均横方向線形寸法よりも実質的に小さい、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1070]
(d)試料を保持し、前記移動通信装置に搭載されるように構成されたハウジング
をさらに含む、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1071]
前記ハウジングが、前記移動通信装置による前記試料の画像化及び/又は信号処理を容易にするための光学素子と、前記光学素子を前記移動通信装置に保持するように構成されたマウントとを含む、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1072]
前記ハウジング内の前記光学素子の素子が、ハウジングに対して移動可能である、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1073]
前記移動通信装置が、医療専門家、医療機関又は保険会社に、検査結果を伝達するように構成される、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1074]
前記移動通信装置が、医療専門家、医療機関又は保険会社に、検査及び対象に関する情報を伝達するようにさらに構成される、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1075]
前記移動通信装置が、検査の情報をクラウドネットワークに伝達するように、かつクラウドネットワークが、前記情報を処理して検査結果を洗練するようにさらに構成される、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1076]
前記移動通信装置が、検査及び対象に関する情報をクラウドネットワークに伝達するように、かつクラウドネットワークが、前記情報を処理して検査結果を洗練し、洗練された検査結果を対象に返信するようにさらに構成される、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1077]
前記移動通信装置が、医療専門家から、処方、診断又は勧告を受信するように構成される、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1078]
前記移動通信装置が、
(a)前記試料の画像をキャプチャするために、
(b)画像内の検査位置及び対照位置を分析するために、かつ
(c)前記検査位置の分析から取得された値と、迅速診断検査を特徴付ける閾値とを比較するために
ハードウェア及びソフトウェアと共に構成される、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1079]
前記プレートのうち少なくとも1つが、アッセイ試薬が貯蔵された貯蔵部位を含む、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1080]
前記カメラのうち少なくとも1つが、前記CROF装置からの信号を読み取る、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1081]
前記移動通信装置が、WiFi又はセルラネットワークを介して、前記遠隔地と通信する、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1082]
前記移動通信装置が、携帯電話である、前記システム発明のいずれかのシステム。
[本発明1083]
携帯電話を用いて試料中の分析物を迅速に分析するための方法であって、
(a)前記システム発明のいずれかの装置に試料を付着させるステップと;
(b)結果を生成するために、前記装置に付着させた試料中の分析物をアッセイするステップと;
(c)移動通信装置からの結果を移動通信装置から離れた位置に伝達するステップと
を含む、方法。
[本発明1084]
前記分析物が、分子(例えば、タンパク質、ペプチド、DNA、RNA、核酸又はその他の分子)、細胞、組織、ウイルス及び異なる形状のナノ粒子を含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1085]
前記分析物が、白血球、赤血球及び血小板を含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1086]
前記アッセイステップが、白血球差次的アッセイを行う段階を含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1087]
前記遠隔地での結果を分析して、分析結果を提供するステップと、
前記遠隔地からの前記分析結果を前記移動通信装置に伝達するステップと
を含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1088]
前記分析が、遠隔地で医療専門家によって行われる、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1089]
前記移動通信装置が、遠隔地にいる医療専門家から、処方、診断又は勧告を受信する、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1090]
前記試料が、体液である、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1091]
前記試料が、血液、唾液又は尿である、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1092]
前記試料が、液体で希釈されていない全血である、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1093]
前記アッセイステップが、前記試料中の分析物を検出する段階を含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1094]
前記分析物が、バイオマーカーである、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1095]
前記分析物が、タンパク質、核酸、細胞又は代謝産物である、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1096]
赤血球の数を計数するステップを含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1097]
白血球の数を計数するステップを含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1098]
前記試料中の細胞を染色するステップ、並びに好中球、リンパ球、単球、好酸球及び好塩基球の数を計数するステップを含む、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1099]
ステップ(b)において行ったアッセイが、結合アッセイ又は生化学的アッセイである、前記方法発明のいずれかの方法。
[本発明1100]
前記装置発明のいずれかの装置を取得するステップと、
前記装置の1つ又は両方のプレートに試料を付着させるステップと、
前記プレートを閉鎖構成に配置し、前記プレートの少なくとも一部に外からの力を加えるステップと、
プレートが閉鎖構成にある時に、均一な厚さの層における前記のものを分析するステップと
を含む、試料を分析するための方法。
[本発明1101]
以下のステップ:
(a)試料を取得するステップと;
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得するステップであって、各プレートが、実質的に平坦な試料接触表面を有し、1つ又は両方のプレートが可撓性であり、1つ又は両方のプレートが、それぞれの試料接触表面に固定されたスペーサを含み、
スペーサが、
vi.所定の実質的に均一な高さと、
vii.実質的に均一な断面及び平坦な上面を有する柱の形状と、
viii.1以上の、高さに対する幅の比と、
ix.10μm〜200μmの範囲内にある所定の一定のスペーサ間距離と、
x.1%以上の充填率と、を有する、ステップと;
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料を1つ又は両方のプレートに付着させるステップであって、前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成である、ステップと;
(d)(c)の後、2つのプレートを用いて、試料の少なくとも一部を、プレートの試料接触表面によって限定された実質的に均一な厚さの層へと圧縮するステップであって、該層の均一な厚さが、スペーサ及びプレートにより調節され、10%より小さいばらつきで1.8μm〜3μmの範囲内にある平均値を有し、
前記圧縮ステップが以下の段階:
前記2つのプレートを一体に合わせる段階、
閉鎖構成へと前記プレートを一緒に押し付けるように、並行して又は順次のいずれかで前記プレートのうち少なくとも1つのプレートのある領域を適切に押す段階であって、前記適切に押す段階により前記試料の前記少なくとも一部を介して前記プレートに実質的に均一な圧力を発生させ、前記押す段階により前記試料の前記少なくとも一部を前記プレートの前記試料接触面間に横方向に広げ、前記閉鎖構成が、均一な厚さ領域の前記層において前記プレート間の前記間隔が前記スペーサにより調節される構成である、段階、を含む、ステップと;
(e)プレートが閉鎖構成である場合、均一な厚さの層における前記のものを分析するステップと
を含み、
前記充填率が、総プレート面積に対するスペーサ接触面積の比であり、
前記適切に押す段階が、前記プレートの外面の形状の違いに関わらず、ある領域に加えた圧力を実質的に一定にする方法であり、
前記並行して押す段階が、同時に所望の領域に圧力を加え、前記順次押す段階が、所定の領域の一部に圧力を加え、かつ徐々に他の領域に移行する、
前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1102]
前記プレートが前記閉鎖構成になった後、外からの力を除去するステップと、
前記プレートが前記閉鎖構成にある時に、前記血液細胞を前記均一な厚さの層内で画像化するステップと、
前記画像のある領域内の血液細胞の数を計数するステップと
を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1103]
前記スペーサ間距離が、20μm〜200μmの範囲内である、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1104]
前記スペーサ間距離が、5μm〜20μmの範囲内である、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1105]
前記スペーサの充填率とヤング率の積が2MPa以上である、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1106]
前記表面変化が30nmより小さい、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1107]
前記(b)の血液試料が、抗凝血剤が添加されていない、希釈されていない全血である、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1108]
前記付着ステップ(b)が、
i.ヒトの皮膚を穿刺して皮膚上に小滴の血液を放出する段階、及び
ii.血液移送器具を使用せずに前記小滴の血液を一つ又は両方の前記プレートと接触させる段階
により行われる、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1109]
前記分析ステップが、赤血球の数を計数する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1110]
前記分析ステップが、白血球の数を計数する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1111]
前記分析ステップが、前記試料中の細胞を染色する段階、並びに好中球、リンパ球、単球、好酸球及び好塩基球の数を計数する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1112]
前記画像化ステップと計数ステップが、
i.前記均一な厚さの層内の細胞を照射する段階、
ii.CCD又がCMOSセンサを用いて細胞の1つ以上の画像を撮像する段階、
iii.コンピュータを用いて画像内の細胞を識別する段階、及び
iv.画像のある領域内の細胞を計数する段階
によって行われる、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1113]
前記外からの力が、人の手によって提供される、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1114]
前記均一な厚さの層内の、ナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩、血液尿素、窒素、マグネシウム、クレアチニン、グルコース、カルシウム、HDLコレステロール、LDLコレステロールレベル及び/又はトリグリセリドレベルを計測するステップをさらに含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1115]
1つ又は両方のプレートに塗布された乾燥試薬をさらに含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1116]
前記均一な厚さの試料層が、±5%までの厚さ均一性を有する、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1117]
前記スペーサが、円形、多角形、環形、正方形、長方形、長円形、楕円形又はそれらの任意の組み合わせから選択される断面形状を有する柱である、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1118]
前記スペーサの間の間隔が、ほぼRBCの平均厚さである、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1119]
前記分析ステップが、血液中の細胞を画像化する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1120]
細胞が、赤血球、白血球又は血小板を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1121]
前記血液の分析ステップが、前記血液中のがん細胞、ウイルス又は細菌を画像化する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1122]
前記血液の分析ステップが、タンパク質又は核酸を検出する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1123]
前記血液の分析ステップが、
前記スペーサを用いて試料の厚さを決定すること、画像化によって横方向面積を決定すること、及び2D画像を用いて赤血球の面積を計算すること、を含む、血球を計測する段階
を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1124]
前記血液の分析ステップが、血液中の赤血球濃度を計測する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1125]
前記血液の分析ステップが、血液中の白血球濃度を計測する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
[本発明1126]
前記血液の分析ステップが、血液中の血小板濃度を計測する段階を含む、前記分析方法発明のいずれかの方法。
(図1)CROF(圧縮調節開放流)の実施形態の図である。図(a)は、スペーサを有する第1のプレートと、第2のプレートとを示す。図(b)は、開放構成で、第1のプレート(図示)又は第2のプレート(図示せず)又はその両方(図示せず)に試料を付着させることを示す。図(c)は、(i)2つのプレートを用いて試料を広げて(試料がプレートの間で流れる)、試料の厚さを減少させることと、(ii)スペーサ及びプレートを用いて閉鎖構成における試料の厚さを調節することとを示す。各プレートの内面は、1つ以上の結合部位及び/又は貯蔵部位(図示せず)を有してもよい。
(図2)結合部位又は貯蔵部位を有するプレートを示す。図(a)は、結合部位を有するプレートを示す。図(b)は、試薬貯蔵部位を有するプレートを示す。図(c)は、結合部位を有する第1のプレートと、試薬貯蔵部位を有する第2のプレートとを示す。図(d)は、複数の部位(結合部位及び/又は貯蔵部位)を有するプレートを示す。
(図3)試料の厚さを減少させることによりアッセイインキュベーション時間を短縮する方法のフローチャート及び概略図である。図(a)は、基板表面に少なくとも1つの結合部位を有する第1のプレートを示す。図(b)は、第2のプレート(第1のプレートと異なる寸法を有してもよい)を示す。図(c)は、基板表面(図示)又はカバープレート(図示せず)又はその両方(図示せず)上に試料(標的結合実体を含む)を付着させることを示す。図(d)は、第1の及び第2のプレートを互いに向かい合うように移動させ、かつプレート間の間隔を減少させることによって試料の厚さを減少させることを示す。厚さが減少した試料をインキュベートする。試料の厚さが減少すると、インキュベーション時間が短縮される。該方法のいくつかの実施形態は、スペーサを使用して間隔を調整し、スペーサは図示していない。
(図4)2つのプレート、スペーサ及び圧縮(断面で示されている)を使用して試料の厚さを減少させることによって結合時間又は混合時間を短縮することを示す。図(a)は、試料中の実体を固体表面の結合部位に結合する時間を減少させることを示す(X−(体積から表面))。図(b)は、プレートの表面に貯蔵された実体(例えば、試薬)を他の表面上の結合部位に結合するために要する時間を短縮することを示す(X−(表面から別の表面))。図(c)は、該プレートと他のプレートとの間に挟まれた試料に、プレートの表面に貯蔵された試薬を添加するために要する時間を短縮することを示す(X−(表面から体積))。
(図5)可撓性プレートにおける局所的な曲りを回避するか又は低減する方法を示す。図(a)は、所定の試料及び圧縮条件下で、可撓性プレート(第2のプレート、例えばプラスチックフィルム)に対して、スペーサ間距離が大き過ぎ、かつ第1のプレートが剛性であると仮定すると、該プレートが、閉鎖構成で、2つの隣接するスペーサの間に局所的なたるみ(すなわち、内側に曲がる)を有することを示す。プレート間の試料は描かれていない。図(b)は、適切なスペーサ間距離及び適切な圧縮力を使用することによって、図(a)の可撓性プレートの局所的な曲り(たるみ)を低減するか又は実質的に回避することを示す。プレート間の試料は描かれていない。
(図6)プレート間隔(試料の厚さ)の調整に対する大きな塵埃の影響を低減することを示す。図(a)は、2つの剛性プレートを使用する場合、スペーサの高さよりも大きい厚さを有する塵埃が、スペーサによる意図されたプレートの間の距離の調整を破壊する可能性がある(従って、意図された試料の厚さ調整を破壊する)ことを示す。プレート間の試料は描かれていない。図(b)は、適切な可撓性プレート及び適切なスペーサ間距離を使用して、塵埃の影響を塵埃の周りの小さい領域に遮断し、他の領域で、プレート間隔(従って、試料の厚さ)は、塵埃ではなく、スペーサによって調整されることを示す。この図における第1のプレートは剛性であり、第2のプレートは可撓性であり、スペーサが最初に第1のプレートに固定される。図(c)は、適切な可撓性プレート及び適切なスペーサ間距離を使用して、塵埃の影響を塵埃の周りの小さい領域に遮断し、他の領域で、プレート間隔(従って、試料の厚さ)は、塵埃ではなく、スペーサによって調整されることを示す。この図における第1のプレートは剛性であり、第2のプレートは可撓性であり、スペーサが最初に第2のプレートに固定される。
(図7)適切なスペーサ配置及び(複数の)可撓性プレートを使用することによってプレートの表面平坦度変化の影響を低減することを示す。図(a)は、所望の試料の厚さに比べて、表面平坦度変化が非常に大きく、それにより試料の厚さを決定する際に誤差を生じることを示す。この図において、1つのプレートのみが大きな平坦度変化を有する(実際には、2つのプレートはいずれも大きな平坦度変化を有する)。プレート間の試料は描かれていない。図(b)は、プレートの表面平坦度変化距離を示し、それ(λ)は表面高さの局所最大値から隣接する局所最小値までの距離である。図(c)は、どのようにプレートの1つ又は両方を可撓性にし、かつ適切なスペーサ間距離及び適切な圧力を使用して閉鎖構成でそれらが開放構成にある時の最初の表面平坦度変化を修正することにより、小さな表面平坦度変化を実現するかを示す。プレート間の試料は描かれていない。図(d)は、可撓性第2のプレート及び適切なスペーサ間距離を使用することにより、試料の厚さ変化をプレートの初期表面平坦度変化より小さくすることを示す。可撓性プレートと剛性プレートの輪郭は一致する。プレート間の試料は描かれていない。
(図8)試料の厚さ調整のためのプレート及び密閉スペーサ(ウェル)を示す。図(a)は、第1のプレート及び第2のプレートを示し、第1のプレートは密閉スペーサ(ウェル)を有する。図(b)は、開放構成で、第1のプレート(図示)又は第2のプレート(図示せず)又はその両方(図示せず)に試料を付着させることを示す。図(c)は、(i)2つのプレートを用いて試料を広げて(試料がプレートの間で流れる)、試料の厚さを減少させることと、(ii)スペーサ及びプレートを用いて閉鎖構成における試料の厚さを調節することとを示す。
(図9)密閉スペーサ(ウェル)を使用して試料の厚さ調整を行う他の実施形態を示す。図(a)は、第1のプレート及び第2のプレートを示し、ここで、第1のプレートは密閉スペーサ(ウェル)を有し、ウェル内に少なくとも1つのスペーサを有する。図(b)は、開放構成で、第1のプレート(図示)又は第2のプレート(図示せず)又はその両方(図示せず)に試料を付着させることを示す。図(c)は、(i)2つのプレートを用いて試料を広げて(試料がプレートの間で流れる)、試料の厚さを減少させることと、(ii)スペーサ及びプレートを用いて閉鎖構成における試料の厚さを調節することとを示す。図(d)は、第1のプレート及び第2のプレートの他の実施形態を示し、第1のプレートのウェルにスペーサがない。
(図10)本発明の例示的な実施形態、すなわち一方のプレートの1つの結合部位と他方のプレートの複数の貯蔵部位を使用する単一のCROF装置における多重検出を概略的に示す。図(a)及び(b)は、それぞれ例示的な装置の斜視図及び断面図である。
(図11)本発明のさらなる例示的な実施形態、すなわち一方のプレートの1つの貯蔵部位と他方のプレートの複数の結合部位を使用する単一のCROF装置における多重検出を概略的に示す。図(a)及び(b)は、それぞれ例示的な装置の斜視図及び断面図である。
(図12)本発明のさらなる例示的な実施形態、すなわち一方のプレートの複数の結合部位と他方のプレートの複数の対応する貯蔵部位を使用する単一のCROF装置における多重検出を概略的に示す。図(a)及び(b)は、それぞれ例示的な装置の斜視図及び断面図である。
(図13)図13Aは、飽和インキュベーション時間が30秒未満であるアッセイを達成するために、30μmのスペーサ高さのスペーサアレイとともにCROFを使用するQMAXアッセイを概略的に示す。図13Bは捕えられた標識対インキュベーション時間の信号の計測であり、図13Aに記載のQMAXアッセイの飽和インキュベーション時間が30秒未満であることを示す。
(図14)洗浄を行う(不均一アッセイ)場合、及び洗浄を行わない(均一アッセイ)場合の、30μmのギャップ(CROF装置に対して)を有するQAX及びQMAXアッセイの実験的に測定されたLoD(検出限界)を示す。
(図15)(i)ガラス基板上に少量の試料を滴下し、(ii)試料領域がCROFの閉鎖構成で拡張した場合の上面図及び断面図を示す。
(図16)本明細書で使用されるいくつかの用語の意味を示す。
(図17)プレートにおけるスペーサ。(a)柱状スペーサの寸法が46μm×46μmでありかつ柱間の距離が54μmであり、また(b)柱状スペーサの寸法が10μm×70μmでありかつ柱間の距離が10μmの画像の上面図であり、また(c)柱状スペーサの寸法が30μm×40μmでありかつスペーサの高さが2μmであり、また(d)柱状スペーサの寸法が30μm×40μmでありかつスペーサの高さが30μmの眺望図SEMである。
(図18)IDS、プレートの厚さ及び材料が試料厚さに与える影響を示す。異なるプレート及びスペーサ材料、異なるプレートの厚さ及び異なる試料での、スペーサ間の距離(IDS)に対する、試料の厚さの偏差及び均一性の計測値。CROF装置の基板は、250μm厚の未処理平面PMMA(寸法が25.4mm×25.4mmである)である。X‐プレートは、周期的な柱状スペーサアレイを含み、スペーサの高さが5μmであり、形状が長方形であり(柱の横方向の寸法が10×10μmであり、断面がほとんど均一であり、角が丸められる)、スペーサ間距離が20μm、50μm、100μm、200μm、500μmであり、寸法が25.4mm×25.4mmのPMMA又はPSで製造される。試料は、2μLの血液(指で直接触れて滴下する)、唾液又はPBS(ピペットで滴下する)であり、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。図面において、標示
は血液試料を使用する175μm厚のPMMA用の標示であり、標示
は唾液試料を使用する175μm厚のPMMA用の標示であり、標示
はPBS試料を使用する125μm厚のPS用の標示であり、標示
は血液試料を使用する50μm厚のPMMA用の標示であり、標示
は血液試料を使用する25μm厚のPS用の標示である。
(図19)X−プレートのISD4/(hxE)(プロット図では、x=1)値に対する、試料の厚さの偏差及び均一性の計測値を示す。ISDはスペーサ間距離であり、hは材料の高さ(厚さ)であり、Eは材料のヤング率であり、xは典型的な範囲が1〜3のフィッティングパラメータである。該テストでは、CROF装置の基板は、250μm厚の未処理PMMA(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、X‐プレートは175μm厚の未処理PMMA、125μm厚の未処理PS、50μm厚の未処理PMMA、及び25μm厚の未処理PS(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、それは、周期的な柱状スペーサアレイを含み、スペーサの高さが5μmであり、形状が長方形であり(柱の横方向の寸法が10×10μmであり、断面がほとんど均一であり、角が丸められる)、スペーサ間距離が20μm、50μm、100μm、200μm、500μmであり、試料は、2μLの血液(指で直接触れて滴下する)、唾液又はPBS(ピペットで滴下する)であり、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。ISD4/(hx=1E)の計算において、PMMAのヤング率は2.5GPa、PSのヤング率は3.3GPaである。ISD4/(hE)の値が106μm3/GPaより大きい場合、CROF装置の性能は悪化する。図面において、標示
は血液試料を使用する175μm厚のPMMA用の標示であり、標示
は唾液試料を使用する175μm厚のPMMA用の標示であり、標示
はPBS試料を使用する125μm厚のPS用の標示であり、標示
は血液試料を使用する50μm厚のPMMA用の標示であり、標示
は血液試料を使用する25μm厚のPS用の標示である。
(図20)X−プレート上の異なる柱状スペーサの寸法及び高さでの、スペーサ間の距離に対する、試料の厚さの偏差及び均一性の計測値を示す。CROF装置の基板は、1mm厚の未処理ガラス(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、X‐プレートは125μm厚の未処理PS(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、それは、スペーサの高さが5μmであり、形状が長方形であり(柱の横方向の寸法が10×10μmであり、断面がほとんど均一であり、角が丸められる)、スペーサ間距離が20μm、50μm、100μm、200μm、500μmである周期的な柱状スペーサアレイ
と、柱の横方向の寸法が40×40μmであり、スペーサ間距離が60μm、150μm、及び200μmである周期的な柱状スペーサアレイ
と、スペーサの高さが12μmであり、形状が長方形であり、柱の横方向の寸法が40×40μmであり、スペーサ間距離が150μm、200μmである周期的な柱状スペーサアレイ
と、スペーサの高さが22μmであり、形状が長方形であり、柱の横方向の寸法が40×40μmであり、スペーサ間距離が150μm、200μmである周期的な柱状スペーサアレイ
とを含み、試料は、PBS(ピペットで滴下する)であり、5μm厚のCROFの場合は2μLの試料を使用し、12μm厚のCROFの場合は5μLの試料を使用し、22μm厚のCROFの場合は9μLの試料を使用し、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。(図中の線は視線誘導のためのものである。)
(図21)全ての150μm未満の試料用のISDを保持する異なる柱の幅と柱の高さとの比に対する、試料の厚さの偏差及び均一性の測定値を示す。CROF装置の基板は、1mm厚の未処理ガラス(寸法が25.4mm×25.4mmである)である。CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。上図における標示付きの試料は以下のとおりである: A.125μm厚のPSで製造されたX‐プレート
、左から右へ: 1:X‐プレート柱寸法10×10μm、高さ22μm、ISD 100μm、9μL PBS緩衝液、比(w/h)=0.45; 2:X‐プレート柱寸法10×10μm、高さ12μm、ISD 100μm、5μL PBS緩衝液、比(w/h)=0.83; 3:X‐プレート柱寸法40×40μm、高さ22μm、ISD 150μm、9μL PBS緩衝液、比(w/h)=1.81; 4:X‐プレート柱寸法40×40μm、高さ5μm、ISD 100μm、2μL PBS緩衝液、比(w/h)=2; 5:X‐プレート柱寸法40×40μm、高さ12μm、ISD 150μm、5μL PBS緩衝液、比(w/h)=3.33; 6:X‐プレート柱寸法40×40μm、高さ5μm、ISD 150μm、2μL PBS緩衝液、比(w/h)=8; 7:X‐プレート柱寸法70×70μm、高さ5μm、ISD 150μm、2μL PBS緩衝液、比(w/h)=14。 B.175μm厚のPMMAで製造されたX‐プレート
、左から右へ: 1:X‐プレート柱寸法10×10μm、高さ22μm、ISD 100μm、5μL 血液、比(w/h)=0.45; 2:X‐プレート柱寸法10×10μm、高さ5μm、ISD 50μm、2μL 血液、比(w/h)=2; 3:X‐プレート柱寸法30×30μm、高さ30μm、ISD 80μm、12μL 血液、比(w/h)=1; 4:X‐プレート柱寸法30×30μm、高さ10μm、ISD 80μm、1μL 血液、比(w/h)=3; 5:X‐プレート柱寸法30×30μm、高さ2μm、ISD 80μm、1μL 血液、比(w/h)=15。 C.50μm厚のPMMAで製造されたX‐プレート
、左から右へ: 1:X‐プレート柱寸法10×10μm、高さ5μm、ISD 50μm、2μL 血液、比(w/h)=2 D.25μm厚のPSで製造されたX‐プレート
、左から右へ:1:1:X‐プレート柱寸法10×10μm、高さ5μm、ISD 50μm、2μL 血液、比(w/h)=2。
(図22)X‐プレートのスペーサ間距離及び柱の寸法/高さに対する、試料の厚さの偏差及び均一性の測定値を示し、CROF装置の基板は、1mm厚の未処理ガラス(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、X‐プレートは125μm厚の未処理PS(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、それは、スペーサの高さが5μmであり、形状が長方形であり(柱の横方向の寸法が10×10μmであり、断面がほとんど均一であり、角が丸められる)、スペーサ間距離が20μm、50μm、100μm、200μm、500μmである周期的な柱状スペーサアレイ
と、柱の横方向の寸法が40×40μmであり、スペーサ間距離が60μm、150μm、及び200μmである周期的な柱状スペーサアレイ
と、スペーサの高さが12μmであり、形状が長方形であり、柱の横方向の寸法が40×40μmであり、スペーサ間距離が60μm、150μm、200μmである周期的な柱状スペーサアレイ
と、スペーサの高さが22μmであり、形状が長方形であり、柱の横方向の寸法が40×40μmであり、スペーサ間距離が150μm、200μmである周期的な柱状スペーサアレイ
とを含み、試料は、PBS(ピペットで滴下する)であり、5μm厚のCROFの場合は2μLの試料を使用し、12μm厚のCROFの場合は5μLの試料を使用し、22μm厚のCROFの場合は9μLの試料を使用し、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。(図中の線は視線誘導のためのものである。)
(図23)一定の柱の寸法(30×38μm)、柱の高さ(2μm)及びスペーサ間距離(80×82μm)を有し、未処理PMMAで製造されたX−プレートの異なる厚さ(25μm〜525μm)に対する、試料の厚さの偏差及び均一性の計測値を示し、ここで、基板は、1mm厚の未処理ガラス(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、試料は、指で直接触れて滴下した1μLの血液であり、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。
(図24)測定されたCROF装置の間隔寸法の偏差/均一性(標示付きの親水性‐親水性
及び標示付きの親水性‐疎水性
の異なる組み合わせ)を示し、血液量が0.1μL〜0.5μLであり、X−プレート柱寸法(30×38μm)、柱の高さ(2μm)及びスペーサ間距離(80×82μm)が同じであり、ここで、基板は1mm厚のガラス(寸法が25.4 mm×25.4mmである)であり、X−プレートは175μm厚のPMMAで製造され、寸法が25.4mm×25.4mmである。血液は、指で直接触れて滴下し、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。
(図25)標示
付きの1mm厚の未処理ガラス、又は標示
付きの250μm厚の未処理PMMAで製造された基板(寸法は25.4mm×25.4mmである)に対する、試料の厚さの偏差及び均一性の測定値を示し、ここで、X‐プレートは175μm厚の未処理PMMA(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、それは、周期的な柱状スペーサアレイを含み、スペーサの高さが5μmであり、形状が長方形であり(柱の横方向の寸法が10×10μmであり、断面がほとんど均一であり、角が丸められる)、スペーサ間距離が50μm、100μm、200μm、500μmであり、試料は、2μLの血液(指で直接触れて滴下する)であり、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。
(図26)異なる手によるプレス時間(0秒〜60秒)でのテストに対する、試料の厚さの偏差及び均一性の計測値を示し、ここで、CROF装置は250μm厚の未処理PMMA(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、X−プレートは175μm厚の未処理PMMA(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、それは、周期的な柱状スペーサアレイを含み、スペーサの高さが2μmであり、形状が長方形であり、(柱の横方向の寸法が30×38μmであり、横断面と丸い角がほとんど均一である)、スペーサ間距離が80μmであり、試料は、指で直接触れて滴下した1μLの血液であり、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。
(図27)ランダムボールスペーサ又は規則的な柱状スペーサ(X−プレート)を使用するための平均ISDに対する、試料の厚さの偏差及び均一性の計測値を示し、CROF装置は1mm厚の未処理ガラス(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、X−プレートは175μmの厚さの未処理PMMA(寸法は25.4mm×25.4mmである)であり、それは、周期的な柱状スペーサアレイを含み、スペーサの高さが5μmであり、形状が長方形であり(柱の横方向の寸法が10×10μmであり、横断面と丸い角がほとんど均一である)、スペーサ間距離が20μm、50μm、100μmであり、試料は、2μLのPBSであり、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。前記ボールは、PBS中の平均直径が4μm(サイズ変化5%)のソーダ石灰マイクロスフェアである。マイクロスフェアは、4×105/μL、0.9×105/μL及び0.2×105/μLの濃度でPBS中に分布し、それぞれ20μm、50μm及び100μmのプレス後の平均スペーサ間距離に対応する。220μm厚の未処理ガラス(寸法は25.4mm×25.4mmである)及び175μm厚の未処理PMMA(寸法は25.4mm×25.4mmである)の二種類のカバープレートを使用する。全ての装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。標示
はX‐プレート用の標示であり、標示
はスペーサとするビーズ、カバープレートとする220μm厚のガラスプレート用の標示であり、標示
はスペーサとするビーズ、カバープレートとする175μm厚のPMMAフィルム用の標示である。
(図28)異なるX−プレートの厚さ(25μm〜350μm)と基板の厚さ(25μm〜750μm)に対する、試料の厚さの偏差及び均一性の測定値を示す。X‐プレートは、一定の柱の寸法(30×38μm)、柱の高さ(10μm)及びスペーサ間距離(80×82μm)を有し、25μm、175μm、350μm厚の未処理PMMAで製造され、ここで、基板は、25μm、50μm、175μm、250μm、750μm厚の未処理PMMA(寸法は25.4mm×25.4mmである)で製造される。試料は、指で直接触れて滴下した4μLの血液であり、CROF装置を手でプレスしかつ1インチ×1インチの領域で擦り、かつプレス後に自己保持される。図において、標示
は25μm厚のX‐プレート用の標示であり、標示
は175μm厚のX‐プレート用の標示であり、標示
は350μm厚のX‐プレート用の標示である。
(図29)(a)X‐装置における血球の顕微鏡写真(40×)を示し、ここで、プレート間隔(従って、試料の厚さ)は1μm、2μm、3μm及び5μmである。間隔が1μmであるX‐装置は、RBCの大部分(99%)を溶解し、血小板は溶解しない。間隔が2μmであるX‐装置は、各RBCを上手く分離し、かつRBCを単一層にする。間隔が3μmであるX‐装置において、いくつかの積み重ねられたRBCが観察され、間隔が5μmであるX‐装置において、より多くの積み重ねられたRBCが観察される。計数時には、単層細胞(2μmのX‐装置)が好ましい。図29は、さらに(b)赤血球面積(2D上面図から測定)とCROFプレートの横方向総面積との比を示す。プレート間隔(すなわち、サンプルの厚さ)が2μmである場合に、それは最も大きく、その原因は、2μm未満の場合にいくつかのRBCが溶解し、2μmより大きい場合にRBCが重なりかつ回転することにより、2D画像でのRBC面積が小さくなることである。
(図30)スマートフォンによるBCI(CROFと撮像による血球計数)の概略図(a)及び装置(b)の写真を示す。スマートフォン−BCIを使用した血液検査では、まず1人がカードを持って(1)、指を刺した後、カードに触れて少量の血液を指からCROFカードに直接滴下し(2)、カードを閉じ(3)、指でプレスし(4)、それを放して、カードを光学アダプタに挿入し(5)、最後にスマートフォンを使用して該カードを撮影し、撮影された写真から、ソフトウェアは血液量、血球数及び他のパラメータを計測する(6)。(b)は、p−BCIのための実際のスマートフォンとアダプタの写真である。
(図31)異なる最終ギャップを有するCROFカード中の新鮮な未希釈全血(a)と貯蔵された未希釈全血(b)の明視野光学顕微鏡画像、及び異なる閉じ込めギャップに対応するRBC挙動の図である。刺された指から取り出された新鮮な血液は、抗凝血剤を有し、商業的供給者から貯蔵された血液は、抗凝血剤を有する。(a−1〜a−6)と(b−1〜b−6)において、それぞれg=2、2.2、2.6、3、5及び10μmである。(c)は、横断面と平面図の概略図を示し、(1)RBCが相互に分離し、2μmのギャップのCROFにおいて観察可能な重なりを有しないことと、(2)ギャップが2μmよりも大きいCROFにおいてRBCが互いに重なることとを示す。
(図32)光学アダプタを備えたスマートフォン(a)とデジタル一眼(DSLR)カメラを備えた高解像度顕微鏡(b)によって撮影された同じ試料(CROFカード中の撮影した新鮮な血液)の明視野(1)と蛍光(2)画像である。画像から分かるように、光学アダプタを備えたスマートフォンは、高解像度顕微鏡及びカメラに類似する血球写真の品質を有する。
(図33)典型的なWBC及びPLTの計測された光強度とそれらの分離細胞の位置との比較を示す。WBCの直径(FWHM)は約12μmであり、PLTの直径(FWHM)は約2μmである。WBCの最大強度は、PLTより約3倍大きい。強度及び面積により、WBCの全体の強度はPLTより約108倍大きい。従って、低い拡大倍率(例えば4×)を用いると、WBCの面積が小さくなり、全体の強度も低下する。このような場合には、PLTの信号は無視することができる。
(図34)(a)緑色チャネル光の強度と赤色チャネル強度の点分布図と、(b)画像内の594個のWBCの赤色/緑色チャネルの強度比のヒストグラムとを示す。この画像から明らかなように、細胞は3つの異なる区域(指向として陰影区域に示される)に集合し、3つの主な白血球サブセットに対応する。
以下の詳細な説明は、本発明のいくつかの実施形態を示すが、限定するものではない。本明細書で使用されるセクション見出し及び任意のサブタイトルは構成目的に過ぎず、任意の方式で記載された主題を限定するものと理解されるべきではない。セクション見出し及び/又はサブタイトルの内容はセクション見出し及び/又はサブタイトルに限定されず、本発明の全体の説明に適用される。
別に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、本開示の属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。以下にいくつかの例示的な方法及び材料を説明するが、本教示の実践又は検査において、本明細書に記載の類似又は同一の任意の方法及び材料を用いてもよい。
本明細書において、試料、特に血液中の分析物を分析するための装置が提供される。いくつかの実施形態において、前記装置は、第1のプレート及び第2のプレート、試料中の分析物を検出する検出器を含み、
前記プレートは、異なる構成になるように互いに対して(例えば、ヒンジを介して)移動可能であり、
1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
各プレートは、そのそれぞれの表面に、試料を分析物と接触させるための試料接触領域を有し、
前記プレートの1つ又は両方は、それぞれのプレートで固定されたスペーサを含み、前記スペーサは、所定の実質的に均一な高さ、及び7μm〜200μm(例えば、7μm〜50μm(ミクロン)、50μm〜120μm又は120μm〜200μm)の範囲内にある所定の一定のスペーサ間距離を有し、少なくとも1つのスペーサは、試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が1つ又は両方のプレートに付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、試料の少なくとも一部が、2つのプレートによって高度に均一な厚さの層へと圧縮され、プレートに対して実質的に停滞し(すなわち、電流又は方向性の流れが実質的にない)、(少なくとも0.1mm2、少なくとも0.5mm2又は少なくとも1mm2の横方向面積を有することができる)層の均一な厚さは、2つのプレートの内面によって閉じ込められ、プレート及びスペーサにより調節され、かつ小さいばらつきで(例えば、10%未満、5%未満又は1%未満の変化)5μm以下(例えば、1.8μm〜2μm、2μm〜2.2μm、2.2μm〜2.6μm、又は2.6μm〜3.8μm)である平均厚さを有し、閉鎖構成で、検出器は試料の少なくとも一部の分析物を検出する。
(d)試料を保持し、移動通信装置に搭載されるように構成されたハウジング
をさらに含むことができる。ハウジングは、移動通信装置によって試料の画像化及び/又は信号処理を容易にするための光学素子と、光学素子を移動通信装置に保持するように構成されたマウントとを含むことができる。場合によっては、試料が少なくとも2つのチャネルにおいて画像化されるように、ハウジング内の装置の光学素子(例えば、レンズ、フィルタ、反射ミラー、プリズム又はビームスプリッタ)はハウジングに対して移動可能であってもよい。
(a)試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
各プレートは、実質的に平坦な試料接触表面を有し、1つ又は両方のプレートは可撓性であり、前記プレートの1つ又は両方は、それぞれの試料接触表面に固定されたスペーサを含み、
スペーサが、
i.所定の実質的に均一な高さと、
ii.実質的に均一な断面及び平坦な上面を有する柱の形状と、
iii.1以上の、高さに対する幅の比と、
iv.10μm〜200μmの範囲内にある所定の一定のスペーサ間距離と、
v.1%以上の充填率と、を有し
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料をプレートのうちの1つ又は両方に付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の距離がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを用いて、試料の少なくとも一部を、プレートの試料接触表面により限定された実質的に均一な厚さの層へと圧縮し、
該層の均一な厚さは、スペーサ及びプレートにより調節され、10%より小さいばらつきで1.8μm〜3μmの範囲内にある平均値を有し、
前記圧縮は、以下:
前記2つのプレートを一体に合わせることと、
閉鎖構成へと前記プレートを押し付けるように、並行して又は順次のいずれかで前記プレートのうち少なくとも1つのプレートの1つの領域を適切に押すことを含み、前記適切に押すことにより前記試料の前記少なくとも一部を介して前記プレートに略均一な圧力を発生させ、前記押すことにより前記試料の前記少なくとも一部を前記プレートの前記試料接触面間に横方向に広げ、前記閉鎖構成が、均一な厚さ領域の前記層において前記プレート間の前記距離が前記スペーサにより調節される構成であり、
(e)プレートが閉鎖構成にある時に、均一な厚さの層内の血液を分析し、
前記充填率は、総プレート面積に対するスペーサ接触面積の比であり、
前記適切に押すことは、前記プレートの外面の形状の違いに関わらず、ある領域に加えた圧力を実質的に一定にする方法であり、
前記並行して押すことは、同時に所望の領域に圧力を加え、前記順次押すことは、所定の領域の一部に圧力を加え、かつ徐々に他の領域に移行する。
免疫組織化学(IHC)染色方法において、(例えば、パラホルムアルデヒド中で)組織試料を固定し、必要に応じてワックスに包埋し、100μm未満の厚さ(例えば2μm〜6μmの厚さ)の薄切片にスライスし、そしてスライドガラスのような支持体上にのせる。一旦のせられると、組織切片は、濃度が増加するアルコール洗浄剤を用いて脱水され、キシレンのような界面活性剤を用いて除去されてもよい。
第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記プレートが異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、
1つ又は両方のプレートが可撓性であり、
各プレートが、そのそれぞれの表面上に、組織試料又はIHC染色液と接触するための試料接触領域を有し、
前記第1のプレートの試料接触領域が滑らかで、かつ平坦的であり、
前記第2のプレートが、プレートに固定されかつ実質的に均一的な所定の高さと7μm〜200μmの範囲にある所定の一定のスペーサ間距離とを有するスペーサを含み、
前記構成のうち1つは開放構成であり、これは前記2つのプレートが完全に又は部分的に離され、前記プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
別の構成は、閉鎖構成であり、これは開放構成で試料及び前記IHC染色液を付着させた後に構成された構成であり、この閉鎖構成においては、少なくとも一部の試料が2つのプレートの間に位置し、少なくとも一部の染色液層が少なくとも一部の試料と第2のプレートとの間に位置し、そのうち、少なくとも一部の染色液層の厚さが、プレート、試料及びスペーサにより調節され、試料表面と第2のプレート表面との間には、小さいばらつきで250μm以下である平均距離を有する。
(a)前記のような、試料、染色液及び装置;
(b)
i.試料を検出及び/又は画像化するための1つ以上のカメラ、
ii.検出された信号及び/又は試料の画像を受信及び/又は処理し、遠隔通信するための電子機器、信号プロセッサ、ハードウェア及びソフトウェア
を含む移動通信装置;及び
(c)移動通信装置又は外部源のいずれか一方からの光源。
(a)組織試料と染色液を上記システムの装置に付着させ、2つのプレートを閉鎖構成にするように配置し、
(b)画像化、データ処理及び通信ためのハードウェアとソフトウェアを有する携帯電話を取得し、
(c)携帯電話により、CROF装置に配置された組織試料を分析して結果を生成し、
(d)携帯電話からの結果を、携帯電話から離れた位置に伝達する。
(a)組織試料を取得し、
(b)染色液を取得し、
(b)第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記プレートが異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、
1つ又は両方のプレートが可撓性であり、
各プレートが、そのそれぞれの表面上に、組織試料又はIHC染色液と接触するための試料接触領域を有し、
第1のプレートの試料接触領域が滑らかで、平坦であり、
第2のプレートが、プレートに固定されかつ実質的に均一的な所定の高さと7μm〜200μmの範囲にある所定の一定のスペーサ間距離とを有するスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、組織試料及び染色液をプレートに付着させ、
前記開放構成が、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを用いて少なくとも一部の組織試料及び少なくとも一部の染色液を閉鎖構成に圧縮し、
前記閉鎖構成において、少なくとも一部の試料が2つのプレートの間に位置し、少なくとも一部の染色液層が少なくとも一部の試料と第2のプレートとの間に位置し、前記少なくとも一部の染色液層の厚さが、プレート、試料及びスペーサにより調節され、試料表面と第2のプレート表面との間には、小さいばらつきで250μm以下である平均距離を有する。
(a)組織切片を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
各プレートが、実質的に平坦な試料接触表面を有し、前記プレートの1つ又は両方が可撓性であり、1つ又は両方のプレートが、それぞれの試料接触表面に固定されたスペーサを含み、
スペーサが、
i.所定の実質的に均一な高さと、
ii.実質的に均一な断面及び平坦な上面を有する柱の形状と、
iii.1以上の、高さに対する幅の比と、
iv.10μm〜200μmの範囲内にある所定の一定のスペーサ間距離と、
v.1%以上の充填率と、を有し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、切片を1つ又は両方のプレートに付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを用いて、切片の少なくとも一部を、プレートの試料接触表面により限定された実質的に均一な厚さの層へと圧縮し、
該層の均一な厚さが、スペーサ及びプレートにより調節され、10%より小さいばらつきで1.8μm〜3μmの範囲内にある平均値を有し、
前記圧縮が以下:
前記2つのプレートを一体に合わせることと
閉鎖構成へと前記プレートを一緒に押し付けるように、並行して又は順次のいずれかで前記プレートのうち少なくとも1つのプレートのある領域を適切に押すこと、を含み、
前記適切に押すことにより、前記試料の前記少なくとも一部を介して前記プレートに略均一な圧力を発生させ、前記押すことにより、前記試料の前記少なくとも一部を前記プレートの前記試料接触面間に横方向に広げ、前記閉鎖構成が、均一な厚さ領域の前記層において前記プレート間の前記距離が前記スペーサにより調節される構成であり、
(e)プレートが閉鎖構成にある時に、均一な厚さの層内の切片を分析し、
前記充填率が、総プレート面積に対するスペーサ接触面積の比であり、
前記適切に押すことが、前記プレートの外面の形状の違いに関わらず、ある領域に加えた圧力を実質的に一定にする方法であり、
前記並行して押すことが、同時に所望の領域に圧力を加え、前記順次押す段階が、所定の領域の一部に圧力を加え、かつ徐々に他の領域に移行する。
本発明の多くの実施形態は、「圧縮調節開放流」(CROF)という方法とCROFを実行するデバイスを用いて、試料及び/又は試薬の幾何学的サイズ、位置、接触面積及び混合を操作する。
(a)流動可能な試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し
それぞれのプレートが実質的に平坦な試料接触表面を有し、前記プレートの1つ又は両方が、所定の高さを有して対応する試料接触表面に位置するスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成において、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、関連体積が前記試料の全体積の少なくとも一部であり、かつ試料を広げている間は、試料が2つのプレートの間に横方向に流動する。
アッセイ又はその他の化学反応を行うインキュベーション/反応時間の減少が必要である。例えば、プレート表面に固定化された捕捉剤(すなわち固相)により試料中の標的分析物を捕捉する表面固定化アッセイにおいては、一般的に、試料中の標的分析物を捕捉するための飽和インキュベーション時間が短く、又は溶液における捕捉剤及び検出剤をプレート表面に固定化する時間が短く、又は両方がいずれも短いことが望ましい。別の事例は、捕捉剤をプレート表面に塗布する時間を短縮する需要である。別の事例は、試薬と試料との混合時間を短縮する需要である。
X1. 図1〜2、3a及び4aに示すように、試料中の標的実体をプレート表面にある結合部位に結合するために必要な飽和インキュベーション時間を減少させる方法は、以下のステップ(a)〜(d)を含む:
(a)流動可能かつ試料内に拡散できる標的実体を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に標的実体に結合するように構成された結合部位を有し、前記プレートの1つ又は両方が、その対応するプレートに固定されかつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして試料を広げ、
閉鎖構成において、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、結合部位が関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の最大の厚さよりわずかに薄く、
前記関連体積が、試料の一部又は全体積であり、
減少した試料厚さにより、関連体積中の標的実体を結合部位に結合するための飽和インキュベーション時間が減少する。
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能で、(b)各プレートが試料と接触するための試料接触領域を有し、該試料が試料関連体積に標的実体を有し、(c)プレートの1つが標的実体を結合する結合部位を有し、(d)プレートの少なくとも1つがスペーサを含み、スペーサが所定のスペーサ間距離及び高さを有し、かつそれぞれの表面に固定され、スペーサの少なくとも1つが試料接触領域内に位置するという特徴を有する、第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、結合部位が関連体積と接触し、かつ試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さより小さく、前記関連体積が、試料の部分又は全体の体積であり、かつ前記減少した試料厚さにより、関連体積中の標的実体を結合部位に結合するための飽和インキュベーション時間が減少する。
X3. 図1、3c及び4bに示すように、プレートの貯蔵部位に貯蔵された実体を別のプレートにある関連結合部位に結合するための飽和インキュベーション時間を減少させる方法は、以下のステップ(a)〜(d)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートがその表面に結合部位を有し、前記第2のプレートがその表面に結合部位に結合する実体を含む貯蔵部位を有し、前記結合部位の面積及び貯蔵部位の面積がそのそれぞれのプレートの面積より小さく、かつ前記プレートの1つ又は両方が、各々がそのそれぞれプレートで固定されかつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(b)貯蔵部位にある実体が溶解かつ拡散できる搬送媒体を取得し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に搬送媒体を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位、貯蔵部位及び少なくとも一部の搬送媒体がプレートの間に位置し、結合部位が貯蔵部位と少なくとも部分的に重なり、搬送媒体が結合部位と貯蔵部位の少なくとも一部と接触し、搬送媒体の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の搬送媒体の最大の厚さよりわずかに薄く、
搬送媒体の減少した厚さにより第2のプレートに貯蔵された実体を第1のプレート上の結合部位に結合するために必要な時間を減少させる。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、前記第1のプレートはその表面に結合部位を有し、前記第2のプレートはその表面に結合部位に結合する実体を含む貯蔵部位を有し、前記結合部位の面積及び貯蔵部位の面積はそのそれぞれのプレートの面積より小さく、かつ前記プレートの1つ又は両方は、各々がそのそれぞれプレートで固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、搬送媒体が前記プレートの1つ又は両方に付着し得る開放構成であり、貯蔵部位上の実体は搬送媒体内に溶解でき、かつ拡散でき、
別の構成は、開放構成で搬送媒体を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、閉鎖構成において、プレートは互いに対向して、スペーサ、結合部位、貯蔵部位及び少なくとも一部の搬送媒体がプレートの間に位置し、結合部位は貯蔵部位と少なくとも部分的に重なり、搬送媒体は結合部位と貯蔵部位の少なくとも一部と接触し、搬送媒体の厚さはプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さは搬送媒体の最大の厚さよりわずかに薄く、
搬送媒体の減少した厚さにより、第2のプレートの貯蔵部位上の実体を第1のプレート上の結合部位に結合するための飽和インキュベーション時間が減少する。
多くのアッセイは、試料(液体を含む)に試薬を添加する必要がある。一般的に試料又は液体に添加された試薬の濃度を制御する必要がある。簡単かつ/又は低コストでこのような試薬の添加及び濃度制御を実行する新たな方法を必要とする。所望の試薬添加の2つの実例は、(a)抗凝固剤及び/又は染色試薬を血液試料に添加する血球計数、及び(b)検出剤を添加して溶液における標的分析物を結合する免疫学的アッセイである。
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に試料に添加される試薬を含む貯蔵部位を有し、該試薬が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、2つのプレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがそのそれぞれのプレートで固定され、かつ所定の高さを有し、
(b)試料を取得し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、貯蔵部位及び試料の少なくとも一部がプレートの間に位置し、試料が貯蔵部位の少なくとも一部と接触し、貯蔵部位上の試料厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の最大の厚さよりわずかに薄く、
試料の減少した厚さにより、貯蔵部位上の試薬と試料を混合するための時間が減少する。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、前記第1のプレートは、その表面に試料に添加される試薬を含む貯蔵部位を有し、該試薬は試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、プレートの1つ又は両方はスペーサを含み、かつ各スペーサはそのそれぞれのプレートで固定され、所定の高さを有し、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で搬送媒体を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、閉鎖構成において、プレートは互いに対向して、スペーサ、貯蔵部位及び試料の少なくとも一部がプレートの間に位置し、試料は貯蔵部位の少なくとも一部と接触し、貯蔵部位上の試料の厚さはプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さは試料の最大の厚さよりも薄く、
試料の減少した厚さにより、貯蔵部位上の試薬と試料を混合するための時間を減少させる。
2.1 プレートの構成及び試料厚さの調節
開放構成 いくつかの実施形態において、開放構成では、2つのプレート(すなわち、第1のプレート及び第2のプレート)を互いに離す。特定の実施形態において、2つのプレートは、プレートのすべての操作期間(開放構成及び閉鎖構成を含む)において、一体に接続された片側を有し、2つのプレートの開放及び閉鎖は、本と類似する。いくつかの実施形態において、2つのプレートは、長方形(又は正方形)の形状を有し、プレートのすべての操作期間において接続された2つの長方形の辺を有する。
本発明において、一般的に、CROFのプレートは、(i)スペーサとともに試料の一部又は全部の体積の厚さを調節するために用いることができ、(ii)達成しようとする試料、アッセイ又はゴールに、プレートが顕著な悪影響を及ぼさない材料で製造される。しかし、特定の実施形態において、特定の材料(従ってその特性)が特定の目的を達成するようにプレートに用いられる。
スペーサの機能 本発明において、スペーサは、(1)プレートとともに試料の厚さ又は試料の関連体積を制御すること(好ましくは、関連領域における厚さ制御は正確あるいは均一的であるか、又は両方である)、(2)試料がプレート表面に圧縮調節開放流れ(CROF)を有することを可能にすること、(3)所定の試料領域(体積)において大きな表面積(体積)を占用しないこと、(4)試料中の粒子又は分析物の沈降効果を減少させるか又は向上させること、(5)プレートの内表面の湿潤特性を変更及び/又は制御すること、(6)プレートの位置、寸法の割合及び/又はプレートの関連情報を識別すること、及び(7)上記任意の組み合わせを行うこと、という機能及び特性のうちの一種又は任意の組み合わせを有するように、構成される。
特定の実施形態において、柱状スペーサの高さと平均横方向寸法とのアスペクト比は、100000、10000、1000、100、10、1、0.1、0.01、0.001、0.0001、0.00001であるか、又はこれらの値のいずれか2つの間の範囲である。
いくつかの実施形態において、著しく平坦であることが、最終的な試料厚さに関して決定され、実施形態及び応用に応じて、それと試料厚さとの比は、0.1%より小さく、0.5%より小さく、1%より小さく、2%より小さく、5%より小さいか、又は10%より小さいか、又はこれらの値のいずれか2つの間の範囲である。
スペーサは、石版刷り、エッチング、エンボス加工(ナノインプリント)、堆積、リフトオフ、融合又はそれらの組み合わせを使用して、プレートに様々な方法で製造することができる。いくつかの実施形態において、スペーサは、プレートに直接的にエンボス加工されるか又はインプリントされる。いくつかの実施形態において、スペーサは、プレートに堆積された材料(例えば、プラスチック)内にインプリントされる。特定の実施形態において、スペーサは、CROFプレートの表面を直接的にインプリントすることにより、製造される。ナノインプリントは、ローラインプリンタを使用するロール・ツー・ロール技術、又は平面ナノインプリントに巻き取ることによって行うことができる。このようなプロセスは、優れた経済上の利点を有するため、コストが低下する。
用語「スケールマーカー」は、関連領域及び/又は試料の相対体積への定量化(すなわち、寸法測定)又は制御を補助することができるスケールマーカーを指す。いくつかの実施形態において、スケールマーカーは、第1のプレート又は第2のプレート、2つのプレート、プレートの1つの表面、プレートの2つの表面、プレートの間、プレートの付近に位置するか、又はそれらの任意の組み合わせである。いくつかの実施形態において、スケールマーカーは、第1のプレート又は第2のプレート、2つのプレート、プレートの1つの表面、プレートの2つの表面、プレートの間、プレートの付近に固定されるか、又はそれらの任意の組み合わせである。いくつかの実施形態において、スケールマーカーは、第1のプレート又は第2のプレート、2つのプレート、プレートの1つの表面、プレートの2つの表面、プレートの間、プレートの付近に堆積されるか、又はそれらの任意の組み合わせである。いくつかの実施形態において、いくつかのスペーサは固定され、いくつかのスペーサは堆積される。
CROFプロセスの多くの適用において、特に間隔がマイクロメートル及び/又はナノメートルスケールである場合、プレート間隔の均一性を改善することにより、閉鎖構成での試料の厚さを改善することが望ましい。良好な均一性は、アッセイの均一性を改善することができる。本発明は、均一性を改善する方法を提供する。
3.1 柔軟性プレートの均一な試料厚さを実現するためのスペーサ間距離の使用
いくつかの適用において、1つ又は両方のCROFプレートはいずれも柔軟性プレートであることが望ましい。しかしながら、図5aに示すように、柔軟性プレート(例えば、プラスチックフィルム)について、スペーサ間距離が大きすぎると、CROFプロセスでのプレートの柔軟性は、隣接した2つのスペーサ間の位置での局所的な湾曲(例えば、くぼみ、すなわち内向きの湾曲)を起こし、試料厚さ均一性を低くする。試料厚さの低い均一性による欠点が多く、例えば、試料体積及び/又は分析物濃度決定時の誤差が大きく、インキュベーション時間が変化する等である。
(a)試料を取得し、
前記試料の関連体積の厚さが調節され、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
1つ又は両方のプレートが柔軟性であり、プレートのうちの1つ又は両方がいずれもスペーサを含み、前記スペーサが、所定のスペーサ間距離及び高さを有し、各スペーサがその対応するプレートに固定され、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にすることにより、試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さが、プレート及びスペーサにより調節され、
所定のプレートについて、スペーサが、試料の関連体積の厚さの所定の面積での変化を所定値よりも小さいように構成され、関連体積が、試料の体積の一部又は体積全体である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記プレートの1つ又は両方は柔軟性であり、かつこれらは、所定のスペーサ間距離及び高さを有していずれもその対応するプレートに固定されたスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートは互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積はプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さは、プレート及びスペーサにより調節され、
所定のプレートについて、スペーサは、試料の関連体積の厚さの、ある領域での厚さの変化が所定値よりも小さいように構成され、関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
CROFプロセスで克服する必要がある課題は、厚さがスペーサの高さよりも大きな塵埃が、スペーサの所望の最終プレート間隔(そのため試料の最終厚さ)を達成するための調節作用を破壊し得る(図6aに示す)ことである。2つの剛性プレートを使用すると、この塵埃は、プレート領域全体のスペーサ調節を破壊し得る。
(a)試料を取得し、
前記試料の関連体積の厚さが調節され、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
前記プレートの1つ又は両方が柔軟性であり、かつこれらは、所定のスペーサ間距離及び高さを有していずれもその対応するプレートに固定されたスペーサを有し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にすることにより、試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向し、スペーサ、試料の関連体積及び厚さがプレートの高さよりも大きな1つ以上の塵埃が、プレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さが、プレート及びスペーサにより調節され、
スペーサ及びプレートが、2つのプレートの間の塵埃により影響された面積を最小化するように構成され、塵埃により影響された領域において、塵埃阻止スペーサが、塵埃なしのようにプレートの閉鎖構成で、領域内のプレート間の最終間隔を調節し、関連体積が、試料の体積の一部又は体積全体である。
U4. 塵埃の、試料の関連体積の厚さ調節への影響を最小化するための装置は、
異なる構造になるように互いに対して移動可能で、それぞれが試料と接触する試料接触表面を有する第1のプレート及び第2のプレートと、前記プレートの1つ又は両方の接触表面上にあるスペーサとを含み、
前記プレートの1つ又は両方が可撓性であり、前記スペーサは所定のスペーサ間距離及び高さを有し、それぞれが対応するプレートに固定され、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料がプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートは互いに対向し、スペーサ、試料の関連体積及び厚さがプレートの高さよりも大きな1つ以上の塵埃は、プレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さは、プレート及びスペーサにより調節され、
スペーサ及びプレートは、2つのプレートの間の塵埃により影響された面積を最小化するように構成され、塵埃により影響された領域は、プレート及びスペーサが塵埃なしの領域のように試料厚さを調節することができないプレートの内表面の領域であり、関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
実際のところ、表面が完全に平坦なプレートはない。図7aに示すように、CROFにおいて、所望の試料厚さに比べて、表面の平坦度の変化は非常に大きくなり得、これにより試料厚さを決定した時に大きな誤差を起こす可能性がある。CROFにおける最終試料の厚さが薄ければ薄いほど(例えば、マイクロメートル又はナノメートルで配列される)、表面平坦度の変化はますます顕著な誤差を起こし得る。
(a)試料を取得し、
前記試料の関連体積の厚さが調節され、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
前記プレートの1つ又は両方が柔軟性であり、いずれも表面平坦度変化を有し、かつスペーサを含み、前記スペーサが、所定の高さを有し、各スペーサがその対応するプレートに固定され、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にすることにより、試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さが、プレート及びスペーサにより調節され、
スペーサ及びプレートが、閉鎖構成での試料の関連体積の厚さ変化がプレートの開放構成での表面平坦度変化よりも小さいように構成され、関連体積が、試料の体積の一部又は体積全体である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能で、その1つ又は両方が柔軟性であり、かつその1つ又は両方が表面平坦度変化を有する第1のプレート及び第2のプレートと、
1つ又は両方のプレートに固定され、所定の高さを有するスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートは互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積はプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さは、プレート及びスペーサにより調節され、
スペーサ及びプレートは、閉鎖構成での試料の関連体積の厚さ変化がプレートの開放構成での表面平坦度変化よりも小さいように構成され、関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体であり、関連体積の平均寸法は、開放構成でのプレートの表面平坦度変化よりも大きい。
CROF過程を使用する本発明の方法及び装置において、いくつかの方法又はこれらの方法の組み合わせにより試料を付着させる。付着の一つの特定の実施形態において、試料は一つのプレートのみに付着する。特定の実施形態において、試料は両方のプレート(すなわち第1のプレート及び第2のプレート)に付着する。
CROF過程において、いくつかの実施形態において、試料はほぼ非圧縮性液体(形状変形下で一定の体積を保持する液体を指す)のように振る舞うため、試料厚さの変化は試料面積の変化を引き起こす。いくつかの実施形態において、試料は圧縮液体のように振る舞うが、CROF過程の間にその厚さが減少する時に、横方向面積はなお拡大する。特定の実施形態において、試料は液体、ゲル又はソフト固体であり、CROF過程においてその厚さが減少する時に横方向面積が拡大すればよい。
本発明において、実体はタンパク質、アミノ酸、核酸、脂質、炭水化物、代謝産物、細胞又はナノ粒子のうちの一種を含むがそれらに限定されることはない。
いくつかの応用において、試料全体中の分析物ではなく、一部の試料中の分析物のみを捕捉(結合)する結合部位を有することが望ましい。場合によっては、試薬が試料全体に添加されず、一部の試料に添加(すなわち、混合)されることが望ましい。一般的には試料の一部と試料のほかの部分との間に流体的分離がないことが望ましい。特定の多重検出において、このような要求が好ましいか又は必要である。
P1. 試料の関連体積中の標的実体を表面上の結合部位に局所的に結合させる方法は、以下の(i)〜(ii)を含む:
(i)段落X1の方法におけるステップ(a)〜(d)を実行し、閉鎖構成における試料厚さが結合部位の平均線形サイズより顕著に小さく、関連体積が、プレートが閉鎖構成にある時に結合部位に位置する試料体積であり、
(ii)(i)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、
(1)関連のある時間長さで試料をインキュベーションし、次にインキュベーションを停止し、あるいは、
(2)関連のある時間長さの最小値以上の時間で試料をインキュベーションし、次に、関連のある時間長さの最大値以下の時間内に、標的分析物の結合部位への結合を評価し、
前記関連のある時間長さは、
i.標的実体が閉鎖構成で均一な厚さの層の厚さにわたって拡散することに必要な時間以上であり、そして
ii.標的実体が横方向に結合部位の最小の横方向寸法にわたって拡散することに要する時間より顕著に短く、
(1)におけるインキュベーションが終了する時又は(2)における評価期間において、結合部位に結合される大部分の標的実体は試料の関連体積から由来し、
インキュベーションにより、標的実体が結合部位に結合することを可能にし、関連体積は、閉鎖構成で結合部位にある試料の一部である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
第1のプレートはその表面に面積がプレート面積より小さい結合部位を有し、それは試料中の標的実体に結合するように配置され、該標的実体は試料中に拡散でき、そのうちの1つ又は両方のプレートはいずれもスペーサを含み、各スペーサはその対応するプレートに固定されて所定の高さを有し、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートは互いに対向し、スペーサ、結合部位及び少なくとも一部の試料はプレートの間に位置し、試料は結合部位の少なくとも一部と接触し、かつ試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に該厚さは試料の最大厚さより小さく、関連体積は試料の結合部位に位置する体積であり、
スペーサの高さは、閉鎖構成下で関連体積の厚さを結合部位の平均線形寸法の少なくとも3分の1よりも小さいように調節するように選択される。
P3. プレートの貯蔵部位に貯蔵された実体を別のプレート上の結合部位に局所的に結合する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートがその表面に結合部位を有し、第2のプレートがその表面に結合部位に結合する実体を含む貯蔵部位を有し、前記結合部位の面積及び試薬部位の面積がその対応するプレートの面積より小さく、かつ前記プレートの1つ又は両方が、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(b)前記実体がその中に溶解でき、かつ拡散できる搬送媒体を取得し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に搬送媒体を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記搬送媒体を広げ、
閉鎖構成において、プレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位、貯蔵部位及び少なくとも一部の搬送媒体がプレートの間に位置し、少なくとも一部の貯蔵部位が結合部位と直面し、その間に一部の搬送媒体を有し、搬送媒体の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さより薄く、かつプレートの表面方向上の関連体積の平均線形寸法より顕著に小さく、
(e)(d)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、試料を一定の時間インキュベーションしかつインキュベーションを停止させ、
結合部位に結合したかなりの数の実体が貯蔵部位からものであるようにインキュベーション時間を選択し、関連体積が結合部位にある搬送媒体の体積であり、インキュベーションが結合部位への実体の結合を可能にする。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、前記第1のプレートはその表面に結合部位を有し、前記第2のプレートはその表面に結合部位に結合する実体を含む貯蔵部位を有し、前記結合部位の面積及び貯蔵部位の面積がそのそれぞれのプレートの面積より小さく、かつ前記プレートの1つ又は両方は、各々がそのそれぞれプレートで固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、搬送媒体が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、貯蔵部位上の実体は搬送媒体内に溶解でき、かつ拡散でき、
別の構成は、開放構成で搬送媒体を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、閉鎖構成において、プレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位、貯蔵部位及び少なくとも一部の搬送媒体がプレートの間に位置し、少なくとも一部の貯蔵部位が結合部位と直面し、その間に一部の搬送媒体を有し、搬送媒体の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、かつプレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さより薄く、
前記関連体積は、プレートが閉鎖構成にある時に、貯蔵部位にある搬送媒体の体積であり、
スペーサの高さは、閉鎖構成下で関連体積の厚さを結合部位の平均線形寸法の少なくとも3分の1よりも小さいように調節するように選択される。
スペーサは、所定のスペーサ間距離及び高さを有する。
P5. プレートの複数の貯蔵部位に貯蔵された実体を別のプレート上の複数の対応する結合部位に局所的に結合する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートの表面が複数の結合部位を有し、第2のプレートの表面が複数の対応する貯蔵部位を有し、各対応する貯蔵部位が結合部位に対応する第2のプレートの位置に位置することにより、2つのプレートを対向して配置する場合、各結合部位が1つのみの貯蔵部位に重なり、プレートの1つ又は両方が、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(b)貯蔵部位にある実体がその中に溶解でき、拡散できる搬送媒体を取得し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に搬送媒体を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして搬送媒体を広げ、
閉鎖構成で、2つのプレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位、貯蔵部位及び少なくとも一部の搬送媒体がプレートの間に位置し、各結合部位が1つのみの対応する貯蔵部位と直面し、搬送媒体が、各結合部位の少なくとも一部及び各貯蔵部位の一部と接触し、搬送媒体の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の搬送媒体の最大の厚さより薄く、結合部位の平均線形寸法より顕著に小さく、
(e)(d)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、試料を一定の時間インキュベーションしかつインキュベーションを停止させ、
各結合部位に結合したかなりの数の実体が対応する貯蔵部位からものであるようにインキュベーション時間を選択し、関連体積が結合部位にある搬送媒体の体積であり、インキュベーションが結合部位への実体の結合を可能にする。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートの表面は複数の結合部位を有し、第2のプレートの表面は複数の対応する貯蔵部位を有し、各対応する貯蔵部位が結合部位に対応する第2のプレートの位置に位置することにより、2つのプレートを対向して配置する場合、各結合部位は1つのみの貯蔵部位に重なり、プレートの1つ又は両方は、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、搬送媒体が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、貯蔵部位上の実体は搬送媒体内に溶解でき、かつ拡散でき、
別の構成は、開放構成で搬送媒体を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、閉鎖構成において、2つのプレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位、貯蔵部位及び少なくとも一部の搬送媒体がプレートの間に位置し、各結合部位は1つのみの対応する貯蔵部位と直面し、搬送媒体は、各結合部位の少なくとも一部及び各貯蔵部位の一部と接触し、搬送媒体の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが搬送媒体の最大の厚さより薄く、
前記関連体積は、プレートが閉鎖構成にある時に、貯蔵部位にある搬送媒体の体積であり、
所定のスペーサ高さを選択して、開放構成で関連体積の厚さを調節することにより、それが結合部位の平均線形寸法より顕著に小さい。
P7. 試料の関連体積に局所的に試薬を添加する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に試料の関連体積に添加される試薬の貯蔵部位を有し、該試薬が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、貯蔵部位の面積がプレートの面積より小さく、プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
(b)試料を取得し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、貯蔵部位及び試料の少なくとも一部がプレートの間に位置し、試料が貯蔵部位の少なくとも一部と接触し、かつプレートと接触するその面積が、貯蔵部位と接触するその面積より大きく、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の最大の厚さより薄く、かつプレートの表面方向上の関連体積の平均線形寸法より顕著に小さく、
(e)(d)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、試料を一定の時間インキュベーションしかつインキュベーションを停止させ、
(i)試料内に溶解した大量の試薬が試料の関連体積に含まれ、かつ
(ii)試薬が該関連体積の顕著な部位にあるように
インキュベーション時間が選択され、関連体積が、プレートが閉鎖構成にある時に、結合部位にある試料の体積であり、インキュベーションが、結合部位への実体の結合を可能にする。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートは、その表面に試料の関連体積に添加される試薬の貯蔵部位を有し、該試薬が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、2つのプレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、貯蔵部位及び試料の少なくとも一部がプレートの間に位置し、試料が貯蔵部位の少なくとも一部と貯蔵部位以外のプレート表面の少なくとも一部と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さよりわずかに薄く、関連体積は、プレートが閉鎖構成にある時に、貯蔵部位にある試料の体積であり、
所定のスペーサ高さを選択して、プレートの開放構成で関連体積の厚さを調節することにより、それはプレートの表面方向上の関連体積の平均線形寸法より3倍小さい。
本発明の一態様は、CROFプロセスで、結合部位をプレートに配置し、かつ検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を別のプレートの対応位置に配置することにより、固体表面上の結合部位に捕捉剤−分析物−検出剤サンドイッチを一段階で形成することである。
W1. プレートの結合部位で捕捉剤−分析物−検出剤サンドイッチを形成する方法は、以下のステップ(a)〜(f)を含む:
(a)試料内に拡散できる標的分析物を含有する試料を取得し、
(b)標的分析物に結合(可能)して捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成する捕捉剤及び検出剤を取得し、
(c)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、第2のプレートが、検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を有し、貯蔵部位が試料と接触する場合、検出剤が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
(d)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(e)(d)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の厚さより薄く、試料が結合部位及び貯蔵部位と接触し、
(f)(e)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、試料を一定の時間インキュベーションして、捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチの形成を可能にし、
前記関連体積は、試料の少なくとも一部又は全体積である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
第1のプレートは、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、第2のプレートは、検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を有し、捕捉剤及び検出剤が試料中の標的分析物に結合(可能)して捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成し、貯蔵部位が試料と接触する場合、検出剤は試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
構成の1つは、プレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサと試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の厚さより薄く、試料が結合部位及び貯蔵部位と接触し、
前記関連体積は、試料の少なくとも一部又は全体積である。
W3. 試料の一部からの分析物を用いてプレートの結合部位に捕捉剤−分析物−検出剤サンドイッチを形成する方法は、以下のステップ(a)〜(f)を含む:
(a)その中に拡散できる標的分析物を含有する試料を取得し、
(b)標的分析物に結合して捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成する捕捉剤及び検出剤を取得し、
(c)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、第2のプレートが、検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を有し、貯蔵部位が試料と接触する場合、検出剤が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
(d)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(e)(d)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位及び貯蔵部位がプレートの間に位置し、結合部位及び貯蔵部位が試料の関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の厚さより薄く、結合部位の平均線形寸法より顕著に小さく、
(f)(e)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、試料を一定の時間インキュベーションしかつインキュベーションを停止させ、
結合部位に形成したかなりの数の捕捉剤−分析物−検出剤サンドイッチが試料の関連体積からの分析物を含むようにインキュベーション時間を選択し、関連体積が結合部位にある試料の体積であり、インキュベーションが捕捉剤−分析物−検出剤サンドイッチの形成を可能にする。
いくつかの実施形態において、部位寸法に対する間隔の比は1/5未満であってもよい。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートは、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、前記第2のプレートは、検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を有し、捕捉剤及び検出剤が試料中の標的分析物に結合(可能)して捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成し、前記貯蔵部位が試料と接触する場合、検出剤は試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、前記プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位及び貯蔵部位がプレートの間に位置し、結合部位及び貯蔵部位が試料の関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の厚さより薄く、関連体積は結合部位にある試料の体積であり、
スペーサの高さを選択して、閉鎖構成で関連体積の厚さを調節することにより、それが結合部位の平均線形寸法より顕著に小さい。
W5. プレートの結合部位に捕捉剤−分析物−検出剤サンドイッチを形成する時間を短縮する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)試料内に拡散できる標的分析物を含有する試料を取得し、
(b)標的分析物に結合して捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成する捕捉剤及び検出剤を取得し、
(c)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、第2のプレートが、検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を有し、貯蔵部位が試料と接触する場合、検出剤が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
(d)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(e)(d)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げて、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位及び貯蔵部位がプレートの間に位置し、結合部位が貯蔵部位と重なり、結合部位及び貯蔵部位が試料の関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の厚さより薄く、試料厚さを減少させることにより、試料の厚さ方向に分析物及び検出剤が拡散する時間を減少させ、関連体積が試料の全体積の少なくとも一部である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートは、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、前記第2のプレートは、検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を有し、捕捉剤及び検出剤が試料中の標的分析物に結合(可能)して捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成し、前記貯蔵部位が試料と接触する場合、検出剤は試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、前記プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ、結合部位及び貯蔵部位がプレートの間に位置し、結合部位が貯蔵部位と重なり、結合部位及び貯蔵部位が試料の関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に該厚さが試料の厚さより薄く、試料厚さを減少させることにより、試料の厚さ方向に分析物及び検出剤が垂直に拡散する時間を短縮し、関連体積は試料の全体積の少なくとも一部である。
多くの応用において、可能な限り少量の体積の試料又は試薬を使用することは非常に望ましい。しかしながら、マイクロ流体チャネルデバイス(現在に、小さい試料を使用する最も普及している装置)において、デバイスの入口から検査(検出)領域に流れる間に、大量の試料を浪費するため、検査位置の体積より大きい試料体積を必要とする。本発明の一態様は、小体積の試料又は試薬をプレートに付着させ、その後に該体積を、小さい厚さと以前より大きい面積とを有する薄膜に再成形することにより、検査中に使用される試料又は試薬の体積を顕著に減少させることである。このような再形成により、反応をより迅速にする。
V1. 試料中の標的実体を結合部位に結合する方法は、以下のステップ(a)〜(c)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に結合部位を有し、前記プレートの1つ又は両方が、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(b)結合部位に結合される標的実体含有の試料を取得し
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、かつ付着させた試料は結合部位の領域又は一部の領域を覆わず、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、プレートが開放構成にある時に比べて、結合部位と接触する試料の領域がより大きく、かつ結合部位にある試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、関連体積が試料の一部又は全体積である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートは、その表面に試料中の標的実体と結合する結合部位を有し、試料を1つのみのプレートに付着させ、かつ別のプレートと接触しない場合、結合部位は試料接触領域より大きい領域を有し、
プレートの1つ又は両方は、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着し、かつ付着時に結合部位の領域又は一部の領域を覆わない開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向し、スペーサ及び試料がプレートの間に位置し、プレートが開放構成にある時に比べ、試料が結合部位のより多くの領域と接触し、結合部位上の試料の厚さがプレート及びスペーサにより調節される。
V3. 試料中の標的実体を結合部位に結合する方法は、以下のステップ(a)〜(c)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に試料に添加される試薬を含む貯蔵部位を有し、前記プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがそのそれぞれのプレートで固定され、かつ所定の高さを有し、
(b)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
開放構成で、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、かつ付着時に試料が貯蔵部位の領域と接触しないか又は一部の領域と接触し、
(c)(b)の後、プレートを閉鎖構成にする前記試料を広げ、
閉鎖構成において、プレートが互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、プレートが開放構成にある時に比べ、試料が貯蔵部位のより多くの領域と接触し、結合部位上の試料の関連体積の厚さをスペーサにより調節し、関連体積が貯蔵部位に位置する試料の一部である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートは、その表面に試料に添加される試薬を含む貯蔵部位を有し、プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがそのそれぞれのプレートで固定され、かつ所定の高さを有し、
プレートの1つ又は両方は、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
1つの構成は、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、プレートが開放構成にある時に比べ、試料が貯蔵部位のより多くの領域と接触し、結合部位上の試料の関連体積の厚さをスペーサにより調節し、関連体積が貯蔵部位に位置する試料の一部である。
アッセイ及び化学反応にとって、非常に大きい領域で薄い試料厚さを均一にすることが有利である。これらの実施例は、試料の実体を表面結合部位に結合すること、試薬を試料内に添加すること、試料の関連体積を定量化すること、分析物を定量化すること等を含む。2つのプレートを用いて試料の関連体積(一部又は全体積)の厚さを低減して調整する方法について、正確さ、均一性及び使いやすさは不可欠である。
UAB1. 試料中の標的実体をプレートの結合部位に均一に結合する方法は、以下のステップ(a)〜(d)を含む:
(a)試料内に拡散できる標的実体を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートは、その表面に標的実体に結合するように構成された結合部位を有し、前記プレートの1つ又は両方は、その対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、結合部位が関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の最大の厚さより薄く、結合部位でより均一であり、
スペーサ及びプレートは、閉鎖構成での試料の関連体積の調節された厚さが開放構成での調節された厚さより均一であるように構成され、該関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートは、その表面に標的実体に結合するように構成された結合部位を有し、前記プレートの1つ又は両方は、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサと試料の関連体積がプレートの間に位置し、結合部位が関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さより薄くかつ結合部位でより均一であり、
スペーサ及びプレートは、閉鎖構成での試料の関連体積の調節された厚さが開放構成での調節された厚さより均一であるように構成され、該関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
UAB3. 試薬を試料の関連体積に均一に添加する方法は、以下のステップ(a)〜(d)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に試料の関連体積に添加される試薬を含む貯蔵部位を有し、該試薬が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、2つのプレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがそのそれぞれのプレートで固定され、かつ所定の高さを有し、
(b)試料を取得し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、貯蔵部位が関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さより薄く、
スペーサ及びプレートが、プレート開放構成にある時に比べ、プレート閉鎖構成にある関連体積の領域にわたってより均一である試料の関連体積の厚さより均一であるように構成され、該関連体積が、試料の体積の一部又は体積全体である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記第1のプレートは、その表面に試料の関連体積に添加される試薬の貯蔵部位を有し、該試薬が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、2つのプレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサと試料の関連体積がプレートの間に位置し、貯蔵部位が関連体積と接触し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さより薄く、
スペーサ及びプレートは、プレート開放構成にある時に比べ、プレート閉鎖構成にある関連体積の領域にわたってより均一である試料の関連体積の厚さより均一であるように構成され、該関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
UAB5. プレートの接合部位で捕捉−分析物−検出サンドイッチを均一に形成する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)標的分析物を含有する試料を取得し、
(b)標的分析物に結合(可能)して捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成する捕捉剤及び検出剤を取得し、
(c)異なる構成にするように互いに相対的に移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、第2のプレートが、検出剤を貯蔵するための貯蔵部位を有し、貯蔵部位が試料と接触する場合、試薬が試料内に溶解し、かつ試料内に拡散でき、プレートの1つ又は両方がスペーサを含み、かつ各スペーサがその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有し、
(d)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(e)(d)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の厚さより薄く、試料が結合部位及び貯蔵部位と接触し、
スペーサ及びプレートは、プレート開放構成にある時に比べ、プレート閉鎖構成にある関連体積の領域にわたってより均一である試料の関連体積の厚さより均一であるように構成され、該関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
第1のプレートは、捕捉剤が固定化された結合部位を有し、該捕捉剤が試料内の標的分析物と結合することができ、
第2のプレートは、(a)貯蔵部位が試料と接触する時に、試料内に溶解しかち試料内に拡散すること、(b)標的分析物と結合し、かつ捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチを形成することを可能にする検出剤を貯蔵する貯蔵部位を有し、
1つ又は両方のプレートはスペーサを含み、各スペーサがその対応するプレートに固定されかつ所定の高さを有し、
構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が2つのプレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサと試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の厚さより薄く、試料が結合部位及び貯蔵部位と接触し、
スペーサ及びプレートは、プレート開放構成にある時に比べ、プレート閉鎖構成にある関連体積の領域にわたってより均一である試料の関連体積の厚さより均一であるように構成され、該関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
UAB7. 試料の関連体積の厚さを調節する方法は、以下のステップ(a)〜(d)を含む:
(a)試料を取得し、
前記試料の関連体積の厚さが調節され、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
前記プレートの一つ又は両方が、所定のスペーサ間距離及び高さを有し、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の最大の厚さより薄く、
スペーサ及びプレートが、プレート開放構成にある時に比べ、プレート閉鎖構成にある関連体積の領域にわたってより均一である試料の関連体積の厚さより均一であるように構成され、該関連体積が、試料の体積の一部又は体積全体である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
前記1つ又は両方のプレートは、所定のスペーサ間距離及び高さを有し、それぞれのプレートに固定されるスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサと試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートが開放構成にある時に、該厚さが試料の最大の厚さより薄く、
スペーサ及びプレートは、プレート開放構成にある時に比べ、プレート閉鎖構成にある関連体積の領域にわたってより均一である試料の関連体積の厚さより均一であるように構成され、該関連体積は、試料の体積の一部又は体積全体である。
PoC診断及び小さい試料体積を使用するいずれかのアッセイに対して、従来の主要障害の1つは、低い感度である。アッセイの信号を増強することが望ましい。本発明の1つの態様は、結合部位を信号増幅表面(SAS)に載置して、信号を増幅することにより、高い感度を達成する装置及び方法に関する。信号増幅表面は、信号増幅層(SAS)とも呼ばれる。
M1. 試料の関連体積中の標的実体をアッセイする信号を増幅する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)標的実体を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
1つのプレートが、その表面に標的実体に結合して信号増幅表面上又は付近にある光信号を増幅するように構成された信号増幅表面を含む、1つの結合部位を含み、2つのプレートの1つ又は両方が、各々がその対応するプレートに位置し、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、スペーサは、プレートが開放構成にある時のスペーサより薄く、試料の関連体積が結合部位と接触し、
(e)(d)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、一定の時間インキュベーションして、試料の関連体積中の標的実体が結合部位に結合することを可能にし、
前記関連体積は、プレートが閉鎖構成にある時に、試料が結合部位と接触する部分である。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
第1のプレートは、その表面に、(i)試料内の標的実体に結合し、(ii)信号増幅表面上又は付近にある光信号を増幅するように構成された信号増幅表面を含む、1つの結合部位を含み、
プレートの1つ又は両方は、各々がその対応するプレートに位置し、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサと試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さはプレートが開放構成にある時の厚さより薄く、
関連体積は、プレートが閉鎖構成にある時に、試料が結合部位と接触する部分である。
試薬中の実体を表面上の結合部位に結合する(例えば、捕捉剤でプレートをコーティングするか又は生体試料表面を染色する)場合には、短いインキュベーション時間を有することが望ましい。短いインキュベーション時間を取得する1つの方法は、試薬中の実体濃度を大幅に増加させることである。しかしながら、このような方法は、短いインキュベーション時間に、結合部位に近い試薬中の実体のほんの一部のみが結合部位に達して結合でき、残りは実体から遠すぎて結合部位に拡散して結合できず、無用で無駄になるので、実体を無駄にして、従ってコストがかかる。一般的な溶液中の一般的な試薬の典型的な拡散定数について、1s(秒)、10s及び100sのインキュベーション時間では、典型的な拡散の長さは、それぞれ約10μm、33μm及び100μmである。典型的な表面上の液滴の典型的な厚さは、2.5mmであり、上記拡散の長さより少なくとも25倍厚く、インキュベーション時間が100s以下であれば、顕著な無駄(高コスト)をもたらす。本発明の1つの態様は、試薬の液滴を広い領域に非常に薄く(自然な滴下よりも薄い)広げ、試薬を節約してコストを低減することである。
S1. 表面結合部位に結合する標的実体を含む試薬を節約する方法は、以下のステップ(a)〜(d)を含む:
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に結合部位を有し、前記プレートの1つ又は両方が、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
(b)試薬を取得し、
前記試薬が(i)結合部位に結合可能な標的実体を含み、(ii)体積及び湿潤特性を有するため、結合部位に付着させた試薬の接触領域が結合部位の領域よりも小さく、他のプレートと接触せず、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成で、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、
(d)、(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料がプレートの間に位置し、プレートが開放構成にある時に比べて、結合部位と接触する試料の領域がより大きく、かつ結合部位にある試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、厚さはプレートが開放構成にある時の厚さより薄い。
異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを含み、
第1のプレートは、その表面に試薬中の標的実体と結合する結合部位を有し、試薬を1つのみのプレートに付着させ、かつ別のプレートと接触しない場合、結合部位は試薬接触領域より大きい面積を有し、
プレートの1つ又は両方は、各々がその対応するプレートに固定され、かつ所定の高さを有するスペーサを含み、
前記構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料が前記プレートの1つ又は両方に付着する開放構成であり、
別の構成は、開放構成で試薬を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、閉鎖構成において、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試薬がプレートの間に位置し、プレートが開放構成にある時に比べ、試料が結合部位のより多くの領域と接触し、結合部位上の試薬の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さはプレートが開放構成にある時の厚さより薄い。
試料の関連体積の定量化及び/又は制御は、試料中の化学化合物(分析物、実体、試薬等を含む)の濃度の定量化及び/又は制御に有用である。
Q1. 試料の関連体積を定量化する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)試料の関連体積が定量化される試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
前記プレートの一つ又は両方が、所定のスペーサ間距離及び高さを有し、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、該厚さが、プレートが開放構成にある時の試料の最大の厚さより薄く、少なくとも1つのスペーサが試料内に位置し、
(e)プレートが閉鎖構成にある時に、試料の関連体積を定量化し、
前記関連体積は、試料の一部又は全体積である。
(a)第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
(b)2つのプレートの間に定量化される試料を生じ、
(c)2つのプレートを圧縮して試料の厚さを減少させることにより試料の形状を変形させ、プレート間に試料を横方向に広げ、
(d)プレートが閉鎖構成にある時に、試料の関連体積を定量化し、
前記関連体積は、試料の一部又は全体積である。
Q3. 試料中の関連体積を定量化するためのプレートは、
その表面に、(i)所定のスペーサ間の距離及び高さを有し、表面に固定されたスペーサと、(ii)試料と定量化される関連体積を有する試料と接触させるための試料接触領域とを含み、少なくとも1つのスペーサは、試料接触領域の内部にあるプレートを含む。
Q4. 試料中の関連体積を定量化するための装置は、
第1のプレート及び第2のプレートを含み、それは、(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、(b)それぞれ、定量化される関連体積を有する試料と接触させるための試料接触領域を有し、
1つ又は両方のプレートは、その表面に、所定のスペーサ間の距離及び高さを有しそれぞれのプレートに固定されるスペーサを含み、
前記構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を1つ又は両方のプレートに付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートは互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積はプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さは、プレート及びスペーサにより調節され、かつプレートが開放構成にある時に比べて小さく、少なくとも1つのスペーサは、試料内部にあり、
試料の関連体積は、閉鎖構成で定量化され、関連体積は、試料の体積全体の少なくとも一部である。
MS1. 本発明において、プレートが閉鎖構成にある時、試料の関連体積の定量化は、以下の5つの実施形態を含むが、それらに限定されない:
(a)機械、光学、電気又はそれらの任意の組み合わせの方法により、試料の関連体積を計測すること、
(b)機械、光学、電気、又はそれらの任意の組み合わせの方法から選択される方法を使用して、試料の関連体積に関連した1つ以上のパラメータを独立して計測すること、
(c)試料の関連体積に関連した所定の1つ以上のパラメータ(すなわち、プレートが閉鎖構成にある前に決定された試料のパラメータ)を使用すること、
(d)(i)プレートが閉鎖構成にある時、関連体積に関連した1つ以上のパラメータを測定し、(ii)プレートが閉鎖構成にある前、関連体積に関連した他のパラメータを予め決定することにより、試料の関連体積を決定すること、
(e)非試料体積を決定すること、
(f)以上の(a、b及びc)の任意の組み合わせ。
段落MS1の方法において、いくつかの実施形態において、試料の関連体積の定量化は、試料の関連体積及びスペーサの横方向面積をともに計測し、その後にそれと関連体積の厚さ及びスペーサの体液を使用して、試料の関連体積の体積を決定することにより実行され、関連体積の厚さは、スペーサの情報から決定され、
段落MS1の方法において、いくつかの実施形態において、試料の関連体積の定量化は、試料の関連体積の横方向面積及び厚さを計測することにより実行され、
段落MS1の方法において、いくつかの実施形態において、試料の関連体積の定量化は、試料の関連体積の体積を光学に計測することにより実行される。
Q5. 試料の関連体積における分析物を定量化する方法は、以下のステップ(a)、(b)を含む:
(a)段落Q1の方法におけるステップを実行し、
(b)ステップ(a)の後、関連体積からの分析物に関連した信号を計測し、
前記関連体積は、試料の一部又は全体積である。
(a)段落Q2の方法におけるステップを実行し、
(b)ステップ(a)の後、関連体積からの分析物に関連した信号を計測し、
前記関連体積は、試料の全体積の少なくとも一部である。
(a)1つ又は両方のプレートは結合部位を含むことを特徴とする段落Q1の方法におけるステップを実行し、
(b)ステップ(a)の後、関連体積からの分析物に関連した信号を計測し、
前記関連体積は、試料の一部又は全体積である。
(a)1つ又は両方のプレートは結合部位を含むことを特徴とする段落Q2の方法におけるステップを実行し、
(b)ステップ(a)の後、関連体積からの分析物に関連した信号を計測し、
前記関連体積は、試料の一部又は全体積である。
Q9. 試料中の関連体積内の分析物濃度を定量化するためのプレートは、
その表面に、(i)所定のスペーサ間の距離及び高さを有するスペーサと、(ii)定量化される関連体積での分析物濃度を有する試料と接触させるための試料接触領域とを含み、少なくとも1つのスペーサは、試料接触領域の内部にあるプレートを含む。
試料中の標的分析物及び/又は実体の数が定量化され、かつ試料の関連体積も定量化されると、試料中の標的分析物及び/又は実体の濃度を定量化又は制御することができる。
第1のプレート及び第2のプレートを含み、それは、(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、(b)それぞれ、定量化される関連体積での分析物濃度を有する試料と接触させるための試料接触領域を有し、1つ又は両方のプレートは、その表面に、所定のスペーサ間の距離及び高さを有するスペーサを含み、各スペーサはそれぞれのプレートに固定され、
構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を1つ又は両方のプレートに付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、プレートは互いに対向し、スペーサ及び試料の関連体積はプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さは、プレート及びスペーサにより調節され、かつプレートが開放構成にある時に比べて小さく、少なくとも1つのスペーサは、試料内部にあり、
試料の関連体積での分析物濃度は、閉鎖構成で定量化され、関連体積は、試料の体積全体の少なくとも一部である。
特定の実施形態において、分析物に関連した信号を計測することにより、分析物を検出及び/又は定量化(すなわち、アッセイ)する。該信号は、光学信号、電気信号、機械的信号、化学−物理的信号、又はそれらの任意の組み合わせである。いくつかの実施形態において、CROF装置内の2つのプレートが互いに接近している時に、分析物アッセイが実行される。いくつかの実施形態において、CROF装置内の2つのプレートが互いに離された時に、分析物アッセイが実行される。
本発明では、いくつかの実施形態において、試料、分析物、実体、結合部位、試薬、CROFプレート又はそれらの任意の組み合わせからの信号を、検出し、分析する。画素化した読み取り及び分析を用いる信号検出のいくつかの実施形態は、本発明に記載され、いくつかの他の実施形態は、公報番号WO2014144133A及び出願番号PCT/US2014/028417(Chouら、「Analyte Detection Enhancement By Targeted Immobilization、Surface Amplification、And Pixelated Reading And Analysis」)に記載され、それらは、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
光学検出(すなわち、電磁放射による検出)のいくつかの実施形態において、方法は、遠視野光学方法、近接場光学方法、落射蛍光分光法、共焦点顕微鏡法、2光子顕微鏡法、及び全反射顕微鏡法を含むが、それらに限定されず、標的分析物は電磁放射エミッタにより標識され、これらの顕微鏡中の信号は、CROFプレートの増幅表面により増幅することができる。
PCT/US2014/028417の図面を参照すると、読み取りシステムの一実施形態は、(a)CROF用の1つ又は複数のプレートと、(b)個々の標的分析物の結合事象を表す、前記プレートの表面から発する信号の画像を生成するための読み取り装置205と、(c)プレートと撮像装置を保持する装置アセンブリ300と、(d)前記画像を記憶するための電子機器及びデータ記憶装置301と、(e)画像のある領域内の個々の結合事象を識別し計数するためのプログラミングを含むコンピュータとを含む。
本開示全体に記載された光標識の実施形態の1つ又は任意の組み合わせは、本発明の説明全体に記載されたすべての方法及び装置に適用される。
・拡散時間。(搬送媒体の関連体積の厚さは、厚さ全体にわたる光標識の拡散時間が1ms未満であることをもたらし、
・溶解時間を制御することができる。光子、熱量又は他の励起及びそれらの組み合わせを用いて制御することができる。励起エネルギーが印加されるまで、溶解は開始しない。
本明細書に記載の任意の実施形態において、システムは、多重アッセイを実施するように設計されてもよく、かつ複数の貯蔵部位、複数の結合部位、又は複数の貯蔵部位及び複数の結合部位を含むことにより、異なるアッセイを1つのプレートの表面上の異なる領域で実施することができる。例えば、一実施形態において、1つのプレートは、それぞれ異なる捕捉剤を含む複数の結合部位を含んでもよく、従って、同じアッセイにおける試料中の複数の分析物の検出を可能にする。これらの部位は、互いに近位であるが、空間的に分離されもよい。
(a)試料内に拡散できる1つ以上の標的分析物を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
i.前記プレートの1つ又は両方は、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、前記プレートの1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
ii.スペーサは、所定の実質的に均一な高さ、及び所定の一定のスペーサ間距離を有し、
iii.第1のプレートは、その表面に、(a)における対応する標的分析物に結合して固定化する捕捉剤を含む所定の領域をそれぞれ有する1つ以上の結合部位を有し、
iv.第2のプレートは、その表面上に、所定の領域をそれぞれ有し、試料に接触した後に試料に溶解して拡散するある濃度の検出剤を含む1つ以上の対応する貯蔵部位を含み、各捕捉剤、標的分析物及び対応する検出剤は、第1のプレートの結合部位に捕捉剤−標的分析物−検出剤のサンドイッチを形成でき、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、1つ又は両方のプレートに試料を付着させ、
開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間距離がスペーサにより調節されない構成を指し、
(d)(c)の後、2つのプレートを閉鎖構成にすることにより試料を圧縮し、
閉鎖構成は、
i.試料の少なくとも一部が、2つのプレートの内表面に接触して限定され、1つ以上の結合部位及び1つ以上の貯蔵部位に接触する均一な厚さの層へと圧縮され、
ii.1つ以上の対応する貯蔵部位が1つ以上の結合部位上にあり、
iii.層の均一な厚さがスペーサ及びプレートにより調節され、250μmより小さく、各貯蔵部位の所定の領域の線形寸法より実質的に小さ(e)(d)の後に、プレートが閉鎖構成にある時に、
(1)関連時間長さで試料をインキュベーションし、次にインキュベーションを停止し、あるいは
(2)関連時間長さの最小値以上の時間で試料をインキュベーションし、次に、関連時間長さの最大値以下の時間内に、各標的分析物の結合部位への結合を評価し、前記関連時間長さは、
i.(a)の標的分析物が閉鎖構成で均一な厚さの層の厚さにわたって拡散することに必要な時間以上であり、かつ
ii.(a)の標的分析物が貯蔵部位又は結合部位の所定の領域の最小線形寸法にわたって横方向に拡散する時間より著しく短く、従って、(1)におけるインキュベーションの終了で又は(2)における評価中に、各結合部位に結合した捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチの大部分が試料の対応する関連体積から由来し、インキュベーションにより、各標的分析物が結合部位及び検出剤に結合することを可能にし、対応する試料の関連体積は、閉鎖構成で対応する貯蔵部位の上にある試料の一部分であり、隣接した貯蔵部位のエッジの間の距離と隣接した結合部位のエッジとの間の距離は、標的分析物又は検出剤が関連時間内に拡散できる距離より大きく、結合部位及び/又は貯蔵部位の間に流体的隔離がない。
いくつかの応用において、プレート上のウェルは、試料がカバーしなければならないウェルの領域に対して小さい試料体積を有する試料を検査するために使用される。本発明の1つの態様は、広いウェル内の少量の試料又は試薬のアッセイ及び他の化学反応を可能にする方法及び装置である。用語「ウェル」は、ウェルの内部に付着した液体が、ウェルの固体底部及び密閉された側壁によってウェルの外側に流れることを防止する、表面での中空の区画、くぼんだ領域、又はくぼみを指す(図8)。ウェルの領域は、側壁によって囲まれた領域である。用語「小体積の試料」と「広いウェル」は、試料がウェルの底部に滴下され、試料を分散するための装置がない場合、ウェル底部との接触領域を有するウェル底部上の試料の体積は、ウェルの領域よりも小さい(すなわち、前記「小」と「広さ」とは、試料の自然接触領域とウェルの底部領域との比較である)。ウェルは密閉スペーサ(E)の作用を果たす。
(a)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記第1のプレートが、その表面に、所定の寸法(ウェル底部、深さ及び縁部を含む)を有するウェルと、前記ウェルの底部に結合部位とを有し、
(b)(i)結合部位に結合しかつ試料において拡散することができる標的実体を含み、(ii)体積及び湿潤特性を有し、それにより第2のプレートと接触せずにウェルの底部のみに付着した試料の接触領域がウェルの底部の領域よりも小さい試料を取得し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、ウェル内又は第2のプレートの対応する領域上に、又はその両方に試料を付着させ、
前記開放構成で、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、第2のプレートとウェルの底部との間の間隔がウェルの縁部(すなわち、ウェルの深さ)により調節されない、ステップ;
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にして前記試料を広げ、
閉鎖構成で、第2のプレートがウェルに被覆され、結合部位上の試料がスペーサ及び第2のプレートにより調節され、試料とウェルの底部との接触面積が、プレートが開放構成にある時よりも大きく、
第2のプレートの対応する領域は、閉鎖構成でウェルの頂部及びウェルの縁部の内側にある領域である。
CROFプロセスでは、試料は常に、スペーサ、気泡、塵埃又はそれらの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない、試料ではない物体に起因する試料なし体積と混合される。気泡又は塵埃は、CROFプロセスにおける試料付着又は他のプロセスを使用して導入されてもよい。これらの試料なし物体は、試料の関連体積(関心対象の体積)を決定する時に修正する必要がある体積を占有し、かつ試料内にある。本発明の1つの態様は、2つのプレートの間の試料の関連体積内の非試料体積で生成される影響を補正することであり、関連体積の厚さがスペーサにより調節される。
(a)試料の関連体積が定量化される試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
前記プレートの一つ又は両方が、所定のスペーサ間距離及び高さを有し、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にし、
閉鎖構成では、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートの開放構成では、該厚さが試料の最も大きい厚さより薄く、関連体積が非試料材料の体積を含む可能性があり、
(e)プレートが閉鎖構成にある時に、(i)試料の関連体積の横方向面積及び(ii)非試料材料の体積を計測し、
(f)スペーサにより調節される関連体積の厚さを用いて試料の関連体積を計算して、非試料材料の影響を補正し、
関連体積は、試料の全体積の少なくとも一部であり、非試料材料は、試料に由来しない材料である。
CROFにおいて、与えられた一組の条件に対して、スペーサ及びプレートが閉鎖構成で所定の試料厚さを与えることができても、特定のCROFの間に、実際の一組の条件は、期待されるものと異なる可能性があり、所定の最終試料厚さの誤差をもたらす。このような誤差を低減するために、本発明の一態様は、閉鎖構成で最終試料厚さを二重チェックすることである。
(a)試料の関連体積が定量化される試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し
前記プレートの一つ又は両方は、所定のスペーサ間距離及び高さを有し、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にし、
閉鎖構成では、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートの開放構成では、該厚さが試料の最も大きい厚さより薄く、関連体積が非試料材料の体積を含む可能性があり、
(e)プレートが閉鎖構成にある時に、(i)試料の関連体積の横方向面積及び(ii)非試料材料の体積を計測し、
(f)非試料材料の影響を補正することにより、試料の関連体積を計算し、
前記関連体積は、試料の全体積の少なくとも一部であり、非試料材料は、試料に由来しない材料である。
本発明では、本明細書に記載されたプレートプレスと保持の実施形態の1つ又は任意の組み合わせが、本発明の説明全体に記載された全ての方法及び装置において使用される。
上記方法の1つ又は任意の組み合わせにおけるステップを実行するステップと、
プレート間の試料又は搬送媒体を洗い流すステップとを含む。
本発明において、本開示によって記載された実施形態(すなわち、全てのセクション)は、
(a)一実施形態を他の実施形態と組み合わせること;
(b)同じ実施形態を1回より多く使用すること;
(c)(a)と(b)の任意の組み合わせ、により使用することができる。
(a)分析物を含有する試料を取得し、
(b)CROFを使用する方法を実行し、
(c)プレートを離し、CROFを使用する方法を実行する。
(a)分析物を含有する試料を取得し、
(b)CROFを使用する方法を実行し、
(c)プレートを離し、CROFを使用する方法(洗浄)を実行し、
(d)CROFを使用する方法を実行する。
CROFを使用する第1のCROF装置と、
第1のCROF装置のプレートが離されたとき、第1のCROF装置のプレートの1つと組み合わせて第2のCROF装置を形成する第3のプレートとを含む。
CROFを使用する第1のCROF装置と、
CROF装置のプレートの試料接触領域上にある少なくとも1つの結合部位又は貯蔵部位と、
第1のCROF装置のプレートが離されたとき、第1のCROF装置のプレートの1つと組み合わせて第2のCROF装置を形成する第3のプレートとを含む。
試料中の標的実体をアッセイするためのキットは、
a.その1つの表面に、標的実体を固定化することができ、標的実体に結合する結合パートナーを有する1つ以上の結合部位を有する、第1のプレートと、
b.カバープレートと、
c.試料中で移動可能な前記標的実体を含み、形状が変形可能であり、第1のプレートと第2のプレートが互いに対して移動可能であり、形状が内表面にほぼ一致し、少なくとも一部が結合部位と接触し、インキュベーションの間に内側の間隔が一定の距離より小さく、前記結合部位と接触し、カバープレートと第1のプレートとの間の内部空間にある、試料と、
d.第1のプレートの表面及び/又はカバープレートの表面に画像化を行うことができる画像化装置と、
e.内部空間の間隔を計測することができる計測装置とを含む。
圧縮力 CROFプロセスにおいて、力を入れて2つのプレートを圧縮してプレートを開放構成から閉鎖構成にする。圧縮力は、プレートの内表面間の間隔を減少させ、これによりプレート間の試料の厚さを減少させる。本発明において、圧縮力は、機械的力、毛細管力(表面張力による)、静電力、電磁力(光を含む)、及びそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。
(a)関連体積の厚さが減少される試料を取得し、
(b)異なる形態になるように互いに対して移動可能な2つのプレートを取得し、
前記プレートの一つ又は両方は、所定のスペーサ間距離及び高さを有し、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、プレートのうちの1つ又は両方に試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、プレートを閉鎖構成にするプレス装置を使用して前記試料を広げ、
閉鎖構成では、プレートが互いに対向して、スペーサ及び試料の関連体積がプレートの間に位置し、試料の関連体積の厚さがプレート及びスペーサにより調節され、プレートの開放構成では、該厚さが試料の最も大きい厚さより薄く、少なくとも1つのスペーサが試料内に位置し、
(e)(d)の後、装置を解放し、プレス装置を解放した後、プレート間の間隔は、装置を適用する時と同じか又はほぼ同じであるように保持する。
前記関連体積は、試料の一部又は全体積である。
本発明において、本開示の各実施形態(すなわち、全てのセクション)は、
(a)単独で使用すること;
(b)他の実施形態と組み合わせること;
(c)複数回使用すること;
(d)(a)〜(c)の任意の組み合わせにより使用することができる。
a.第1のプレートを有し、
第1のプレート表面は、既知の深さ及び体積の少なくとも1つのウェルを有し、該ウェルの底面は、試料中の標的実体を固定化することができる1以上の結合部位を有し、
b.ウェル体積とほぼ同じ試料をウェル内に付着させ、
前記試料は前記標的実体を含み、標的実体は試料内で移動可能であり、試料の形状が変形可能であり、試料はウェルの一部のみを被覆し(従って、ウェル深さよりも大きな厚さを有する)、
c.カバープレートを有し、
d.第1のプレートとカバープレートを互いに向かい合わせることにより、試料は第1のプレートと第2のプレートの内表面の間にあり、
e.第1のプレートと第2のプレートの内表面間の間隔を減少させることにより試料の厚さを減少させ、
f.減少した試料厚さで試料を一定の時間インキュベートする。
a.第1のプレートを有し、
第1のプレート表面は、既知の深さ及び体積の少なくとも1つのウェルを有し、該ウェルの底面は、試料中の標的実体を固定化することができる1以上の結合部位を有し、
b.ウェル体積とほぼ同じ試料をウェル内に付着させ、
前記試料は前記標的実体を含み、標的実体は試料内で移動可能であり、試料の形状が変形可能であり、試料はウェルの一部のみを被覆し(従って、ウェル深さよりも大きな厚さを有する)、
c.カバープレートを有し、
d.第1のプレートとカバープレートを互いに向かい合わせることにより、試料は第1のプレートと第2のプレートの内表面の間にあり、
e.第1のプレートと第2のプレートの内表面間の間隔を減少させることにより試料の厚さを減少させ、
f.減少した試料厚さで試料を一定の時間インキュベートする。
特に断らない限り、用語「試薬」とは、生物剤、生化学剤及び/又は化学薬品のうちの一種又は複数種を指す。例えば、試薬は、捕捉剤、検出剤、化学化合物、光標識、放射性標識、酵素、抗体、タンパク質、核酸、DNA、RNA、脂質、炭水化物、塩、金属、界面活性剤、溶媒又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
本発明の応用は、(a)感染症及び寄生虫疾患、傷害、心臓血管疾患、がん、精神障害、神経精神障害及び器質性疾患(例えば肺疾患、腎疾患)などの特定の疾患の段階と相関する化合物又は生体分子の検出、精製及び定量、(b)水、土壌などの環境、又は組織、体液などの生体試料からのウイルス、真菌及び細菌などの微生物の検出、精製及び定量化、(c)食品安全性又は国家安全保障に危険をもたらす有害廃棄物、炭疽菌などの化学物質又は生体試料の検出、定量化、(d)グルコース、血液酸素レベル、全血球数などの医学又は生理学的モニタにおける重要なパラメータの定量化、(e)細胞、ウイルス、体液などの生体試料からの特異的DNA又はRNAの検出及び定量化、(f)ゲノム解析のための染色体及びミトコンドリア中のDNA中の遺伝子配列の配列決定及び比較、又は(g)例えば、医薬品の合成又は精製中の反応生成物の検出を含むが、これらに限定されない。本発明は、さらにヒト、獣医学、農業、食品、環境、薬物検査などを含むが、これらに限定されない様々な分野で使用することができる。
特定の実施形態において、本発明の装置は、CROF装置を読み取って取得されたデータを処理するように構成される。該装置は、本発明の方法におけるデータを処理するために、任意の適切な方式で構成されてもよい。特定の実施形態において、該装置は、データ格納及び/又はデータ処理用の命令の格納及び/又はデータベース格納用メモリ位置を有する。データは、任意の適切なフォーマットでメモリに格納することができる。
本発明のアプリケーションのいくつかの例示的な実施形態は、スマートフォンを使用して血球を簡単かつ迅速に計数する。
本発明の別の態様は、使用される試薬の寿命を延ばし、かつ使用を容易にする包装に関する。
本発明の一態様は、対象の健康状態を監視する方法に関し、該方法は、対象から提供された試料を、試料を表す出力を示すように構成されたCROFベースの検出器に適用し、検出器の出力を入力データとして取得し、入力データを分析してレポートを生成するように構成された装置で検出器の出力を処理し、そしてレポートを受信することを含む。信号増強検出器は、迅速に検出し、読みやすく(例えば、スマートフォンで従来の大型の典型的なリーダを代替する)、コストが低いという利点を提供する。
以上要約したように、本方法の態様は、検出器の出力を入力データとして取得し、入力データを処理してレポートを生成するように構成された装置を用いて信号増強検出器の出力を処理することを含む。検出器の出力を入力データとして取得し、入力データを処理してレポートを生成するのに適した任意の装置を使用することができる。いくつかの実施形態において、装置は、入力データとして光検出器の出力を取得するように構成された光記録装置を含む。場合によっては、光記録装置は、デジタルカメラのようなカメラである。用語「デジタルカメラ」とは、光学画像を形成するための撮像レンズシステム、光学画像を電気信号に変換するための画像センサ及び他の部品を備えた撮像装置を主部品とする任意のカメラであり、そのようなカメラの例は、デジタルスチルカメラ、デジタルムービーカメラ及びウェブカメラ(すなわち、ネットワークに直接接続されたものと、情報処理能力を有するパーソナルコンピュータのような装置を介してネットワークに接続されたものとの両方を含む画像の交換を可能にするために、ネットワークに接続された装置に公的に又は私的に接続されたカメラ)を含む。一例において、入力データは、経時的な変化を捕捉できるビデオ撮像を含むことができる。例えば、ビデオを取得して試料の動的変化に関する評価を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態において、試料又は試料の関連体積を調節するために使用されるスペーサは、(a)プレート間の間隔を計測することができる位置決めセンサ、及び(b)プレート位置を制御し、センサにより提供された情報に基づいてプレートを所望のプレート間の間隔に移動させることができる装置によって置き換えられる。いくつかの実施形態において、全てのスペーサは、移動ステージ、監視センサ及びフィードバックシステムにより置き換えられる。
以下の方法、装置及びシステムを提供する。これらの実施形態は、上記又は下記の構成要素、材料、パラメータ又はステップのいずれかを使用して実施することができる。次の実施形態は、CROFプレートを使用する。
液体試料を分析する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)分析物を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレートと第2のプレートを取得し、
それぞれのプレートが実質的に平坦な試料接触面を有し、1つ又は両方のプレートが可撓性であり、前記プレートのうちの1つ又は両方がスペーサを含み、これらのスペーサが各々の試料接触面に固定され、前記スペーサが所定の実質的に均一な高さと所定の一定のスペーサ間距離を有し、前記距離が前記分析物のサイズよりも少なくとも約2倍大きく、最大200μm(マイクロメータ)になり、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料をプレートのうちの1つ又は両方に付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の距離がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、前記2つのプレートを用いて前記試料の少なくとも一部を略均一な厚さの層へと圧縮し、
前記均一な厚さが前記プレートの前記試料接触面に制限され、前記層の前記均一な厚さが前記スペーサと前記プレートに規制され、前記圧縮は、以下:
前記2つのプレートを一体に合わせることと、
閉鎖構成へと前記プレートを押し付けるように、並行して又は順次のいずれかで前記プレートのうち少なくとも1つのプレートの1つの領域を適切に押すことを含み、前記適切に押すことにより前記試料の前記少なくとも一部を介して前記プレートに略均一な圧力を発生させ、前記押すことにより前記試料の前記少なくとも一部を前記プレートの前記試料接触面間に横方向に広げ、前記閉鎖構成が、均一な厚さ領域の前記層において前記プレート間の前記距離が前記スペーサにより調節される構成であり、
(e)前記プレートが前記閉鎖構成にある時に、前記均一な厚さの層内の前記分析物を分析し、
前記適切に押すことは、前記プレートの外面の形状の違いに関わらず、ある領域に加えた圧力を実質的に一定にする方法であり、
前記並行して押すことは、同時に所望の領域に圧力を加え、前記順次押すことは、所定の領域の一部に圧力を加え、かつ徐々に他の領域に移行する。
液体試料を分析する装置は、
第1のプレート及び第2のプレートを含み、
i.前記プレートは、異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、
ii.1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
iii.各プレートは、そのそれぞれの表面に、分析物を含む試料と接触するための試料接触領域を有し、
iv.前記プレートの1つ又は両方は、それぞれの試料接触領域に固定されたスペーサを含み、前記スペーサは、所定の実質的に均一な高さ、及び分析物の寸法より少なくとも約2倍大きく、最大200μmの所定の一定のスペーサ間の距離を有し、少なくとも1つのスペーサは、前記試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を1つ又は両方のプレートに付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、試料の少なくとも一部は、2つのプレートにより非常に均一な厚さの層へと圧縮され、該層の均一な厚さは、プレートの試料接触表面により限定され、スペーサ及びプレートにより調節される。
血液試料を分析する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)血液試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
各プレートが、実質的に平坦な試料接触表面を有し、1つ又は両方のプレートが可撓性であり、1つ又は両方のプレートが、それぞれの試料接触表面に固定されたスペーサを含み、スペーサは、
i.所定の実質的に均一な高さと、
ii.実質的に均一な断面及び平坦な上面を有する柱の形状と、
iii.1以上の、高さに対する幅の比と、
iv.10μm〜200μmの範囲内の所定の一定のスペーサ間の距離と、
v.1%以上の充填率と、
vi.スペーサの充填率とヤング率との2MPa以上の積とを有し、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、1つ又は両方のプレートに血液試料を付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを用いて、血液試料の少なくとも一部を、プレートの試料接触表面により限定された実質的に均一な厚さの層へと圧縮し、
該層の均一な厚さが、スペーサ及びプレートにより調節され、10%より小さいばらつきで1.8μm〜3μmの範囲内にある平均値を有し、前記圧縮は、以下:
前記2つのプレートを一体に合わせることと、
閉鎖構成へと前記プレートを押し付けるように、並行して又は順次のいずれかで前記プレートのうち少なくとも1つのプレートの1つの領域を適切に押すことを含み、前記適切に押すことにより前記試料の前記少なくとも一部を介して前記プレートに略均一な圧力を発生させ、前記押すことにより前記試料の前記少なくとも一部を前記プレートの前記試料接触面間に横方向に広げ、前記閉鎖構成が、均一な厚さ領域の前記層において前記プレート間の前記距離が前記スペーサにより調節される構成であり、
(e)プレートが閉鎖構成にある時に、均一な厚さの層内の血液を分析し、
前記充填率が、総プレート面積に対するスペーサ接触面積の比であり、
前記適切に押すことが、前記プレートの外面の形状の違いに関わらず、ある領域に加えた圧力を実質的に一定にする方法であり、
前記並行して押すことが、同時に所望の領域に圧力を加え、前記順次押すことが、所定の領域の一部に圧力を加え、かつ徐々に他の領域に移行する。
液体試料を分析する装置は、
第1のプレート及び第2のプレートを含み、
v.前記プレートは、異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、
vi.1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
vii.各プレートは、そのそれぞれの表面に、血液試料と接触するための試料接触領域を有し、
viii.前記プレートの1つ又は両方は、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、スペーサは、所定の実質的に均一な高さ、及び7μm〜200μmの範囲内の所定の一定のスペーサ間の距離を有し、少なくとも1つのスペーサは、試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を前記プレートの1つ又は両方に付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、試料の少なくとも一部は、2つのプレートにより非常に均一な厚さの層へと圧縮され、該層の均一な厚さは、2つのプレートの試料内表面により限定され、スペーサ及びプレートにより調節され、小さいばらつきで1.8μm〜3μmの範囲内にある平均値を有する。
標的実体を液体試料の一部に局所的に結合する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)試料内に拡散できる標的実体を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
1つ又は両方のプレートが、それぞれのプレートに固定され、所定の実質的に均一な高さを有するスペーサを含み、第1のプレートが、その表面に、所定の領域を有し、標的実体に結合して固定化した結合部位を含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料をプレートのうちの1つ又は両方に付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の距離がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを閉鎖構成にすることにより試料を圧縮し、
閉鎖構成は、試料の少なくとも一部が、2つのプレートの内表面に接触し、それによって限定され、かつ結合部位に接触する均一な厚さの層へと圧縮される構成であり、層の均一な厚さがスペーサ及びプレートにより調節され、250μmより小さく、結合部位の所定の領域の線形寸法より実質的に小さく、
(e)(d)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、
(1)関連のある時間長さで試料をインキュベーションし、次にインキュベーションを停止し、あるいは、
(2)関連のある時間長さの最小値以上の時間で試料をインキュベーションし、次に、関連のある時間長さの最大値以下の時間内に、標的分析物の結合部位への結合を評価し、
前記関連のある時間長さは、
i.標的実体が閉鎖構成で均一な厚さの層の厚さにわたって拡散することに要する時間以上であり、そして
ii.標的実体が横方向に結合部位の最小の横方向寸法にわたって拡散することに要する時間より顕著に短く、
(1)におけるインキュベーションが終了する時又は(2)における評価期間において、結合部位に結合される大部分の標的実体は試料関連体積から由来し、
インキュベーションにより、標的実体が結合部位に結合することを可能にし、関連体積は、閉鎖構成で結合部位にある試料の一部である。
標的実体を液体試料の一部に局所的に結合するための装置は、
第1のプレート及び第2のプレートを含み、
i.プレートは、異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
iii.各プレートは、そのそれぞれの表面に、試料内に拡散できる実体を含む試料と接触するための試料接触領域を有し、
iv.前記プレートの1つは、その試料接触領域上に、所定の領域を有し、前記標的実体に結合して固定化した結合部位を有し、
v.前記プレートの1つ又は両方は、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、スペーサは、所定の実質的に均一な高さ、及び所定の一定のスペーサ間の距離を有し、少なくとも1つのスペーサは、試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を前記プレートの1つ又は両方に付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、試料の少なくとも一部は、2つのプレートにより均一な厚さの層へと圧縮され、均一な厚さの層の少なくとも一部は、結合部位にあり、かつ層の均一な厚さは、2つのプレートの試料内表面により限定され、スペーサ及びプレートにより調節され、250μmより小さく、結合部位の所定の領域の平均線形寸法より実質的に小さい。
液体試料の一部に試薬を局所的に放出する方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
(i)1つ又は両方のプレートが、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、
(ii)スペーサが、所定の均一な高さを有し、
(iii)第1のプレートが、その表面に、所定の領域を有し、試料に接触すると試料に溶解して試料内に拡散する試薬を含む貯蔵部位を含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料をプレートのうちの1つ又は両方に付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の距離がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを閉鎖構成にすることにより試料を圧縮し、
閉鎖構成は、試料の少なくとも一部が、2つのプレートの内表面によって限定され、かつ貯蔵部位を被覆する均一な厚さの層へと圧縮される構成であり、層の均一な厚さがスペーサ及びプレートによって調節され、250μmより小さく、貯蔵部位の所定の領域の線形寸法より局所的に小さく、
(e)(d)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、関連のある時間長さで試料をインキュベーションし、次にインキュベーションを停止し、
前記関連のある時間長さは、
i.閉鎖構成で、標的実体が均一な厚さの層の厚さにわたって拡散することに必要な時間以上であり、そして
ii.標的実体が結合部位の所定の領域の線形寸法にわたって横方向に拡散することに要する時間より短く、
従って、インキュベーションの後、最初に貯蔵部位にある試薬の大部分は、試料の関連体積内にあり、
インキュベーションは、試薬が試料と結合又は混合することを可能にする過程であり、前記関連体積は、閉鎖構成で結合部位にある試料の一部分である。
液体試料の一部に試薬を局所的に放出する装置は、
第1のプレート及び第2のプレートを含み、
i.前記プレートは、異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、ii.1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
vi.各プレートは、そのそれぞれの表面に、試料と接触するための試料接触領域を有し、
vii.プレートの1つは、その試料接触領域に、所定の領域を有し、試料に接触すると試料に溶解して試料内に拡散し、標的実体に結合する試薬を含む貯蔵部位を含み、
viii.前記プレートの1つ又は両方は、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、スペーサは、(a)250μm以下で、試薬部位の所定の領域の平均線形寸法より実質的に小さい所定の実質的に均一な高さ、及び(b)200μm以下の範囲内の所定の一定のスペーサ間の距離を有し、少なくとも1つのスペーサは、試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を1つ又は両方のプレートに付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、試料の少なくとも一部は、2つのプレートにより均一な厚さの層へと圧縮され、均一な厚さの層の少なくとも一部は、結合部位にあり、かつ層の均一な厚さは、2つのプレートの試料内表面により限定され、スペーサ及びプレートにより調節される。
試料の関連体積中の標的実体をプレート表面の結合部位に結合するための時間を短縮する方法は、以下のステップ(a)〜(d)を含む:
(a)試料内に拡散できる標的実体を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
前記プレートの1つ又は両方が、それぞれのプレートに固定され、所定の実質的に均一な高さ及び所定の一定のスペーサ間の距離を有するスペーサを含み、1つ又は両方のプレートが可撓性であり、第1のプレートが、その表面に、所定の領域を有し、標的実体に結合して固定化した結合部位を含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料をプレートのうちの1つ又は両方に付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の距離がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを閉鎖構成にすることにより試料を圧縮し、
閉鎖構成は、試料の関連体積の厚さが、プレートの開放構成の場合と比較して、少なくとも1mm2の横方向面積を有し、2つのプレートの内表面によって限定され、かつ結合部位を被覆する実質的に均一な厚さの層に減少される構成であり、該層の均一な厚さがスペーサ及びプレートによって調節され、250μmより小さく、結合部位の所定の領域の線形寸法より実質的に小さく、関連体積は、試料の体積の一部又は全部であり、
試料の関連体積の厚さを減少させることは、関連体積における結合部位と標的実体との間の結合が平衡に達する時間を短縮する。
標的実体を液体試料の一部に局所的に結合するための装置は、
第1のプレート及び第2のプレートを含み、
i.プレートは、異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
iii.各プレートは、そのそれぞれの表面に、試料内に拡散できる実体を含む試料と接触するための試料接触領域を有し、
前記プレートの1つは、その試料接触領域上に、所定の領域を有し、前記標的実体に結合して固定化した結合部位を有し、
v.前記プレートの1つ又は両方は、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、スペーサは、所定の実質的に均一な高さ、及び所定の一定のスペーサ間の距離を有し、少なくとも1つのスペーサは、試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を1つ又は両方のプレートに付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、試料の少なくとも一部は、2つのプレートにより均一な厚さの層へと圧縮され、均一な厚さの層の少なくとも一部は、結合部位にあり、かつ層の均一な厚さは、2つのプレートの試料内表面により限定され、スペーサ及びプレートにより調節され、250μmより小さく、結合部位の所定の領域の平均線形寸法より実質的に小さく、
試料の関連体積の厚さを減少させることは、関連体積における結合部位と標的実体との間の結合が平衡に達する時間を短縮する。
流体的隔離がない状況下で液体試料を比較し、多重化し、アッセイする方法は、以下のステップ(a)〜(e)を含む:
(a)試料内に拡散できる1つ以上の標的分析物を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
i.前記プレートの1つ又は両方が、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、1つ又は両方のプレートが可撓性であり、
ii.スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、及び所定の一定のスペーサ間の距離を有し、
iii.第1のプレートが、その表面に、(a)における対応する標的分析物に結合して固定化する捕捉剤を含む所定の領域をそれぞれ有する1つ以上の結合部位を有し、
iv.第2のプレートが、その表面に、所定の領域をそれぞれ有し、試料に接触すると試料に溶解して試料内に拡散するある濃度の検出剤を含む1つ以上の対応する貯蔵部位を含み、
各捕捉剤、標的分析物及び対応する検出剤が、第1のプレートの結合部位に捕捉剤−標的分析物−検出剤のサンドイッチを形成でき、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料をプレートのうちの1つ又は両方に付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の距離がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを閉鎖構成にすることにより試料を圧縮し、
閉鎖構成で、
i.試料の少なくとも一部が、2つのプレートの内表面に接触し、それによって限定され、かつ1つ以上の結合部位及び1つ以上の貯蔵部位に接触する均一な厚さの層へと圧縮され、
ii.1つ以上の対応する貯蔵部位が1つ以上の結合部位にあり、
iii.層の均一な厚さがスペーサ及びプレートによって調節され、250μmより小さく、各貯蔵部位の所定の領域の線形寸法より実質的に小さい構成であり、
(e)(d)の後、プレートが閉鎖構成にある時に、
(1)関連のある時間長さで試料をインキュベーションし、次にインキュベーションを停止し、あるいは、
(2)関連のある時間長さの最小値以上の時間で試料をインキュベーションし、次に、関連のある時間長さの最大値以下の時間内に、各標的分析物の結合部位への結合を評価し、
前記関連のある時間長さは、
i.閉鎖構成で、(a)における標的分析物が均一な厚さの層の厚さにわたって拡散することに要する時間以上であり、そして、
ii.(a)における標的分析物が結合部位の所定の領域の線形寸法にわたって横方向に拡散することに要する時間より短く、
それにより、(1)におけるインキュベーションの終了の場合又は(2)における評価中に、各結合部位に結合した捕捉剤−標的分析物−検出剤サンドイッチの大部分が試料のそれぞれの関連体積に由来する反応が発生し、
インキュベーションにより、各標的分析物が結合部位及び検出剤に結合することを可能にし、それぞれの関連体積は、閉鎖構成でそれぞれの貯蔵部位にある試料の一部分であり、隣接した貯蔵部位のエッジと隣接した結合部位のエッジとの間の間隔は、標的分析物又は検出剤が関連時間内に拡散できる距離より大きく、結合部位及び/又は貯蔵部位の間に流体的隔離がない。
流体的隔離がない状況下で液体試料を比較し、多重化し、アッセイする装置は、第1のプレート及び第2のプレートを含み、
i.プレートは、異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、1つ又は両方のプレートは可撓性であり、
ii.前記プレートの1つ又は両方は、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、スペーサは、所定の実質的に均一な高さ、及び所定の一定のスペーサ間距離を有し、
iii.各前記プレートは、そのそれぞれの表面に、試料内に拡散できる1つ以上の標的分析物を含む試料と接触するための試料接触領域を有し、
iv.前記第1のプレートは、その表面に、試料の対応する標的分析物に結合して固定する捕捉剤を含む所定の領域をそれぞれ有する1つ以上の結合部位を有し、
v.第2のプレートは、その表面上に、所定の領域をそれぞれ有し、試料に接触すると試料に溶解して試料内に拡散するある濃度の検出剤を含む1つ以上の対応する貯蔵部位を有し、
各捕捉剤、標的分析物及び対応する検出剤は、第1のプレートの結合部位に捕捉剤−標的分析物−検出剤のサンドイッチを形成でき、
前記構成の1つは、開放構成であり、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を1つ又は両方のプレートに付着させ、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、
i.試料の少なくとも一部が、2つのプレートの内表面に接触し、それによって限定され、かつ1つ以上の結合部位及び1つ以上の貯蔵部位に接触する均一な厚さの層へと圧縮され、
ii.1つ以上の対応する貯蔵部位が1つ以上の結合部位にあり、
iii.層の均一な厚さがスペーサ及びプレートによって調節され、250μmより小さく、貯蔵部位の所定の領域の線形寸法より実質的に小さく、
iv.結合部位及び/又は貯蔵部位の間に流体的隔離がなく、
隣接した貯蔵部位のエッジと隣接した結合部位のエッジとの間の間隔は、標的分析物又は検出剤が関連のある時間内に拡散できる距離より大きく、結合部位及び/又は貯蔵部位の間に流体的隔離がない。
携帯電話を用いて試料を迅速に分析するシステムは、
(a)1つ又は両方のプレートが、異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、
i.構成の1つは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料を1つ又は両方のプレートに付着させる開放構成であり、
ii.別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成で、試料の少なくとも一部は、2つのプレートにより均一な厚さの層へと圧縮され、均一な厚さの層は、2つのプレートの試料内表面に接触し、それにより限定され、スペーサ及びプレートにより調節されるCROF装置と、
(b)
i.試料を検出及び/又は画像化するための1つ以上のカメラ、
ii.検出された信号及び/又は試料の画像を受信及び/又は処理し、遠隔通信するための電子機器、信号プロセッサ、ハードウェア及びソフトウェア
を含む移動通信装置と、
(c)移動通信装置又は外部源のいずれか一方からの光源と、を含む。
携帯電話を用いて試料を迅速に分析する方法は、以下のステップを含む:
(a)実施形態13AのシステムのCROF装置に試料を付着させ、
(b)CROF装置に付着させた試料をアッセイして、結果を生成し、
(c)移動通信装置からの結果を移動通信装置から離れた位置に伝達する。
液体試料を分析する方法は、以下のステップ(a)〜(f)を含む:
(a)試料内に拡散できる分析物を含有する試料を取得し、
(b)異なる構成になるように互いに対して移動可能な第1のプレート及び第2のプレートを取得し、
1つ又は両方のプレートが、それぞれのプレートに固定され、所定の均一な高さを有するスペーサを含み、第1のプレートが、その表面に、所定の領域を有する分析物アッセイ領域を含み、
(c)プレートが開放構成に構成されている時に、試料をプレートのうちの1つ又は両方に付着させ、
前記開放構成とは、2つのプレートが部分的に又は完全に離され、かつプレート間の距離がスペーサにより調節されない構成であり、
(d)(c)の後、2つのプレートを用いて、試料の少なくとも一部を、2つのプレートの内表面により限定された均一な厚さの層へと圧縮し、
層の均一な厚さが、スペーサ及びプレートにより調節され、分析物アッセイ領域の所定の横方向領域の線形寸法より実質的に小さく、前記圧縮は、以下:
前記2つのプレートを一体に合わせることと、
プレートを一緒にプレスして閉鎖構成にするように、プレートの外表面に外からの力を加えることを含み、前記力は、試料の少なくとも一部の上方に位置するプレート上に圧力を生成し、圧力は、前記試料の少なくとも一部をプレートの内表面の間に横方向に広げ、前記閉鎖構成は、均一な厚さ領域の層内のプレート間の間隔がスペーサにより調節される構成であり、
(e)プレートが閉鎖構成にある時に、(i)分析物が均一な厚さの層の厚さ全体にわたって拡散することに必要な時間以上で、(i)分析物が分析物アッセイ領域全体にわたって拡散することに要する時間より著しく短い時間で試料をインキュベーションし、
(f)(e)の直後に、
アッセイ領域内の分析物のインキュベーション及び計測を停止するか、あるいは、プレートの閉鎖構成で、インキュベーションを継続し、分析物が分析物アッセイ領域全体にわたって拡散することに要する時間より著しく短い時間で、アッセイ領域内の分析物を計測する。
アッセイの多くの応用において、特にPoC又は他の迅速アッセイにおいて、洗浄ステップを回避することが望ましい。本発明の一態様は、アッセイ洗浄を回避できる装置、システム及び方法に関する。
ポリスチレン薄膜を一方のCROFプレートとし、薄板ガラスを他方のプレートとし、ワックスリングをスペーサとしかつポリスチレンプレートに固定するアッセイ加速の実験を行う。CROFプロセスにおいて、リング状スペーサ内に、2uL(マイクロリットル)の試料を滴下し(かつ中心に、滴下する時に小さな液滴を形成する)、かつ2つのプレートでより薄いフィルムに圧縮し、プレートの間の距離をリング状スペーサにより調節する(すなわち、2つのCROFプレートの閉鎖構成である)。プレートを手でプレスする。試料厚さがプレートの閉鎖構成において均一であることが見出された。均一である主な理由は、試料の体積がリング状スペーサと2つのプレートとの間の体積と同じであることである。免疫学的アッセイとDNAハイブリダイゼーションアッセイをいずれも実行する。
E−1.1 飽和インキュベーション時間が30秒未満であるアッセイを達成するために、30μmのスペーサ高さの柱状スペーサアレイのCROF装置を用いるQAXアッセイ
CROFによるQAXを試験し、かつ約30秒の飽和時間を達成する。図13a及び13bは、この実験を示す。実験において、CROFプロセスの前に、CROFプレートのうちの一方に捕捉剤及び標識検出剤を予め付着させかつ乾燥し、その後に試料をプレートに滴下し、CROFプロセスにより他方のプレートで閉鎖する。試料の滴下には数秒かかり、CROFプロセスは、10秒未満で完了した。本発明者の実験によると、30μmのスペーサの高さの場合、飽和インキュベーション時間は30秒以内である。
信号を増幅するために、M−プレート(例えばD2PA)を用いて、QMAXを実験的に試験する。また、QMAXアッセイを、信号を増幅するM0PateがないQAXアッセイと比較する。不均一アッセイ(洗浄)と均一アッセイ(洗浄しない)を試験する。試験アッセイは、QAXとQMAXを用いるヒトIgG蛍光免疫アッセイである。
この部分では、以下の条件を用いて以下の共通の観察を共有する本発明の追加の例示的な実験検査及び観察、並びに追加の好ましい実施形態を提供する。
ここで、cは光速であり、Δvは周波数領域における期間であり、nはプレート間の試料の屈折率である。
実験的に、本発明者は、CROF装置及びプロセスにおいて、手を放した後にプレートの閉鎖構成の試料厚さの偏差及び均一性に影響する可能性のあるパラメータを研究した。パラメータは、スペーサ間距離(ISD)、スペーサの形状及び寸法(例えば、スペーサの横方向寸法、スペーサの高さ、スペーサのアスペクト比、スペーサ領域充填率(総面積に対するスペーサ面積の比又はスペーサの周期と幅との比)、スペーサとプレートの材料の機械的強度(ヤング率)、プレートの厚さ、及び各プレートの表面平坦度を含むが、これらに限定されないことを見出した。以下に実験から得られたある発見と好ましい実施形態を示す。スペーサの高さ、IDS、周期及びスペーサの横方向寸法の定義は、図16に示される。
実験的に、本発明者は、周期的スペーサアレイのスペーサ間の距離(ISD)がCROFプロセスにおける閉鎖構成の試料の厚さの偏差(スペーサの高さ由来)及び均一性に顕著に影響する可能性のあることを観察した。
(1)ISDが20μm、50μm、100μmである場合、平均最終試料の厚さは5.1μm〜5.2μmであり、所定の5μmのスペーサの高さに非常に近く、かつ4%未満の厚さの偏差及び均一性(すなわち、ISDが約120μm以下であれば、偏差及び均一性は4%未満であってもよい)を有する。
本発明者の実験によると(図19に示すように)、小さい試料厚さの差と良好な均一性を達成するために、X−プレートのSD4/(hxE)(図中x=1)は10^6μm^3/GPa未満であるべきであり、ISDはスペーサ間の距離であり、hは材料の高さ(厚さ)であり、Eは材料のヤング率である。
本発明者の実験によると(例えば、図20)、小さい試料厚さの偏差を達成するために、所定のプレートの厚さ、試料及びプレスに対して、IDSは約150μm以下であるべきである。
本発明者の実験によると(例えば図21)、小さい試料厚さの偏差を達成するために、所定のプレートの厚さ、試料及びプレスに対して、ISDは20μm〜150μmであり、柱体のアスペクト比(WRH)が1よりも大きく、かつある実施形態において、好ましくは2以上である。
本発明者の実験によると(例えば図22)、小さい試料厚さの偏差と良好な厚さ均一性を達成するために、所定のプレートの厚さ、試料に対して、スペーサの充填因子は約2.3以上であるべきである。
本発明者の実験によると(例えば図23)、(i)小さい試料厚さの偏差(5%以下)と良好な厚さ均一性を達成するために、所定のプレートの厚さ、試料に対して、少なくとも1つのプレートは、200μm未満のプレート厚さを有するべきであり、(ii)X−プレートと基板がいずれも200μmよりも厚いと、それらは硬すぎ、塵埃を克服できず、より低いスペーサの均一性/偏差をもたらす。
本発明者の実験によると(例えば、図25)、厚い(1mm)ガラス基板プレートを使用すると、小さい試料厚さの偏差と良好な厚さ均一性の最大のIDSは、PMMA基板に対して150μmから200μmに拡張することができることが見出された。
本発明者の実験によると(例えば図24)、以下が見出された:(1)CROF装置の良好な自己保持は、CROF装置の2つの内表面の少なくとも1つが親水性であることを必要とする。(2)CROF装置の両方の内表面がいずれも親水性であると、それは最も良い自己保持と試料厚さの調節及び均一性を提供する。(3)CROF装置の一方の内表面が親水性でかつ他方の内表面が疎水性であると、良好な自己保持を得るために、試料面積は0.5cm2より大きい必要がある。(4)両方の内表面がいずれも疎水性であると、自己保持は不十分又は不合格(不安定)である。(図中の線は視線誘導のためのものである。)。
本発明者らの実験は、CROF装置が1秒〜60秒のプレス時間で自己保持でき、かつ同様の良好な性能を有することを見出した。プレスされない(0秒プレスする)場合、CROF装置は、性能が低く、かつ自己保持することができない。
図27の計測結果は、所与の実験条件で、周期柱状スペーサを有するCROF装置がランダムボール(例えばビーズ)スペーサよりもはるかに小さい試料厚さ偏差とより高い均一性(両方とも5%未満)を有することを示す。具体的には、20μm、50μm及び100μmISDについて、周期的で、均一断面の柱状スペーサの平均厚さ偏差及び均一性は2.3%及び約3.4%である。しかし、平均ISDが20μm、50μm、100μmのランダムボールスペーサを用いた場合、厚さが220μmのガラスカバープレートを用いる平均厚さ偏差及び均一性は11.2%及び12.5%であり、厚さが175μmのPMMAカバープレートを用いる試料厚さ偏差及び均一性は10.8%及び20%であり、約5倍以上の試料厚さ偏差及びより低い均一性を有する。
図28は、異なるX−プレート厚さ及び基板厚さの、試料厚さへの影響を示す。
E2.1 使用されるCROF装置
実施例32.2のすべての試験で用いられるCROF装置は、X−プレート及び平坦なガラスプレートを含む。X−プレートは、面積が2.5cm×2.5cmで厚さが175μmのPMMAであり、かつ試料接触区域において周期的スペーサアレイを有する。ガラスプレートは、厚さが1mmで面積が3cm×5cmの平坦な表面である。X−プレート上のスペーサは、初期平坦なPMMA膜に直接的にエンボス加工され、これによりPMMA(X−プレートと同じ材料)で製造され、かつX−プレートと接触する。
特に断らない限り、全ての血液試料は、健康な対象に由来し、新鮮であり、かつCROFプレートに直接付着させ、希釈せず、抗凝固剤は添加しなかった。
特に断らない限り、閉鎖構成における2つのCROFプレートの間の試料を用い、かつ商用のDSLRカメラ(Nikon)及びiPhone(登録商標)をそれぞれ用いて、実施例3の血液試料の画像化を行った。各タイプのカメラの結果は類似する。特に断らない限り、画像は、透明であるプレートの1つを通る試料の上面図である(すなわち、プレートの表面に平行な平面上の試料の2次元画像)。
本発明者らの実験において、試料厚さがスペーサの高さと同じになるように制御した。本発明者らは、CROFプロセスにおいてスペーサの高さ(従って試料厚さ)が血液細胞に及ぼす影響、ならびにそれらの画像化及び計数に及ぼす影響を実験的に調べた。用いたCROF装置及びプロセスならびに血液付着は、実施例2のこのセクションの始めに記載されたものである。血液試料は、同じ健康な対象由来であった。本発明者らの実験の1つにおいて、4つの異なるスペーサの高さ(1μm、2μm、3μm及び5μm)を試験した。
本発明者らは、CROF装置のギャップ間隔がRBCの厚さ(例えば、1μmのプレート間の距離)よりはるかに小さい場合、RBCが溶解されることを見出した。WBCはより弾力性があり、それらの大部分が溶解されない可能性があることが依然として観察される。
1つの実施形態において、RBCは、フィルタなしで、明視野モードで計数された。4倍、10倍、20倍、又は40倍の倍率で写真を撮影した。各倍率のX−プレートのギャップ間隔(t)と視野(A)は既知である(スペーサ及びそれらの周期はスケールマーカー(すなわち定規)として用いられた)ので、血液試料中のRBC濃度が計算される。例えば、1つの視野内のN RBCの計数について、血液におけるRBC濃度(C)はC=N/t/Aである。この計算方法はWBC、PLT濃度計測にも同様に適用される。
白血球細胞(leucocyte)又は白血球(leucocyte)と呼ばれる、各白血球細胞(WBC)もまた、典型的な約10〜15μmのディスク直径を有する。典型的な血小板(PLT)は1〜2μmの典型的な寸法を有する。WBC及びPLTは、それ自体で目に見える色素を有していないので、通常の顕微鏡検査ではRBCよりも観察されにくい。1つの実施形態において、WBC及びPTLを計数する際により目立たせるために、アクリジンオレンジ(AO)色素でWBC及びPTLを染色する。
WBCは、好中球、好酸球、好塩基球、リンパ球及び単球の5つの主なサブクラスに分類でき、又は時には、顆粒球、リンパ球及び単球の3つの主なクラスに分類することができる。ウイルス、バクテリア、若しくは真菌による異なる感染、又はアレルギーが、特定のWBCサブクラス濃度の濃度を変化させる可能性があるため、対象の血液中の各クラスの濃度は、臨床的意義を有する可能性がある。
血中血球容積(PCV)又は赤血球容積率(EVF)とも呼ばれるヘマトクリット値(Ht又はHCT)は、血液における赤細胞の体積百分率(%)である。X−CBC設定において、本発明者らは、基板とX−PlateによってすべてのRBCをしっかりとパックする2μmのギャップ間隔を用いる。従って、この場合のHCTは、総血液量に対するRBC体積に等しい。
30秒、10分、30分、90分後に、WBCを乾燥AO色素で染色した。プレート表面上の乾燥AO色素を用いたCROFプロセスにおいて、AO色素は、WBCを1分未満で完全に染色することができ、長時間経過しても他の領域には影響を及ぼさない。また、結合AOは、非結合色素よりも強い蛍光を発するので、洗浄工程が必要ではなかった。
WBCを染色する非蛍光色素は、WBC計数ステップを簡略化することができる。クリスタルバイオレット又はゲンチアナバイオレット(メチルバイオレット10B又はヘキサメチルパラクロロアニリンクロライドとしても呼ばれる)は、WBCの核を染色するために用いることができるトリアリールメタン色素である。AO色素と同様に、水中、1mg/mLであるアクリジンオレンジ色素30μLをガラススライド上の1cm2の面積で1時間乾燥させた。次に、X−CBC実験プロセスを繰り返す。WBCは紫色に染色される。この方法の1つの欠点は、WBC亜集団を区別することが難しいことである。
本発明の1つの利点は、実験的に観察されるように、計数を支援するために抗凝固剤を用いる必要がないことである。本発明者らの実験において、CROF装置において間隔が2μm、3μm及び10μmで、血液面積が1cm×1cmのX−プレート上の血液試料を試験した。0分から80分までの期間において、10分ごとに、中心から縁部までの5つの典型的な点での試料の写真を撮影した。検査したすべての試料は、抗凝固剤を含まない。所与の実験条件で、観察期間において閉鎖構成で血液試料が凝集しなかったことが観察された。これは、(1)約2μm間隔(閉鎖構成での試料厚さ)を有するCROFが血液細胞を互いに分離し、(2)CROFプレートが血液細胞の大部分を酸素から保護するためである。
他の実験において、本発明者は、個人がその個人自身によりスマートフォンを用いて1滴未満の血液(<1μL)で20秒内に血球計数を行うことを可能にする技術及び小型使いやすい装置を試験しかつ検証する。人が行う必要があるのは、刺された指からの微量(任意の未知量)の血液をカードと接触させ、カードを閉じてスマートフォンで撮影することである。
2012年4月10日出願の米国仮出願第61/622,226号の利益を主張し、2011年5月20日出願の第US2011/037455号の§371出願であり、かつ2010年5月21日出願の米国仮出願第61/347,178号の利益を主張する2013年6月13日出願の米国出願第13/699,270号の一部継続出願である、2013年3月15日出願の米国出願第13/838,600号(NSNR−003)、
2010年5月21日出願の米国仮出願第61/347,178号の利益を主張し、2011年5月20日出願の国際出願シリアル第US2011/037455号の§371出願である、2013年6月13日出願の米国出願第13/699,270号(NSNR−001)、
2013年3月15日出願の米国仮出願第61/801,424号(NSNR−004PRV)、2013年3月15日出願の米国仮出願第61/801,096号(NSNR−005PRV)、2013年3月15日出願の米国仮出願第61/800,915号(NSNR−006PRV)、2013年3月15日出願の米国仮出願第61/793,092号(NSNR−008PRV)、2013年3月15日出願の米国仮出願第61/801,933号(NSNR−009PRV)、2013年3月15日出願の米国仮出願第61/794,317号(NSNR−010PRV)、2013年3月15日出願の米国仮出願第61/802,020号(NSNR−011PRV)及び2013年3月15日出願の米国仮出願第61/802,223号(NSNR−012PRV)
という文献に記載され、かつこれらの文献は様々な目的のために参照により組み込まれる。
Claims (116)
- 試料中の分析物を分析するための装置であって、
第1のプレート及び第2のプレートを含み、
i.前記プレートが異なる構成になるように互いに対して移動可能であり、
ii.1つ又は両方のプレートが可撓性であり、
iii.各プレートが、そのそれぞれの表面に、分析物を含む試料を接触させるための試料接触領域を有し、かつ
iv.前記プレートの1つ又は両方が、それぞれのプレートに固定されたスペーサを含み、前記スペーサが、柱形状、実質的に平坦な上面、所定の実質的に均一な高さ、及び分析物の寸法より少なくとも約2倍大きい所定の一定のスペーサ間距離を有し、可撓性プレートについて、スペーサ間距離(ISD)の4乗を可撓性プレートの厚さ(h)及び可撓性プレートのヤング率(E)で割り算したISD4/(hE)が、106μm3/GPa以下であり、前記スペーサのうちの少なくとも1つのスペーサが、前記試料接触領域内にあり、
前記構成の1つは開放構成であり、ここでは、2つのプレートが離され、プレート間の間隔がスペーサにより調節されず、試料がプレートの1つ又は両方に付着しており、
別の構成は、開放構成で試料を付着させた後に構成された閉鎖構成であり、前記閉鎖構成において、前記試料の少なくとも一部が、前記2つのプレートにより非常に均一な厚さの層へと圧縮されて前記プレートに対して実質的に静止し、前記層の均一な厚さが、前記2つのプレートの内表面により限定され、前記プレート及び前記スペーサにより調節され、250μm以下の平均厚さを有し、
前記閉鎖構成で、検出器が、前記試料の少なくとも一部の中の分析物を検出する、装置。 - 分析物を検出する検出器をさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレートにおいて、所定の領域を有する乾燥結合部位をさらに含み、前記乾燥結合部位が、前記試料中の分析物に結合し、それを固定化する、請求項1または2に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレートに塗布された乾燥試薬をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレートにおいて、放出可能な乾燥試薬を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレートにおいて、乾燥試薬が試料に放出され始める時間を遅らせる放出時間制御材料を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記装置は、1つ又は両方のプレートにおいて試薬を含み、前記試薬が、抗凝血剤及び/又は染色試薬を含む、請求項1に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレート上に、1つ以上の乾燥結合部位、及び/又は1つ以上の放出可能な乾燥試薬部位をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記分析物が、分子、細胞、組織、ウイルス及び異なる形状のナノ粒子を含み、前記分子が、タンパク質、ペプチド、DNA、RNA、核酸又はその他の分子を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記分析物が、白血球、赤血球及び血小板を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記分析物が染色される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。
- 均一な厚さの層を調節するスペーサが、少なくとも1%の充填率を有し、前記充填率が、均一な厚さの層と接触するスペーサ面積と、均一な厚さの層と接触する総プレート面積との比である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置。
- 均一な厚さの層を調節するスペーサについて、スペーサのヤング率とスペーサの充填率との乗積が10MPa以上であり、前記充填率が、スペーサ接触面積と、総プレート面積との比である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 均一な厚さの層を調節するスペーサについて、スペーサのヤング率とスペーサの充填率との乗積が10MPa以上であり、前記充填率が、均一な厚さの層と接触するスペーサ面積と、均一な厚さの層と接触する総プレート面積との比である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の装置。
- 可撓性プレートについて、前記可撓性プレートの厚さと前記可撓性プレートのヤング率との乗積が、60GPa−μm〜750GPa−μmの範囲内にある、請求項1〜14のいずれか一項に記載の装置。
- 可撓性プレートについて、スペーサ間距離(ISD)の4乗を可撓性プレートの厚さ(h)及び可撓性プレートのヤング率(E)で割り算したISD4/(hE)が、106μm3/GPa以下である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレートが、前記プレートの表面又は内部のいずれか一方に、前記プレートの位置情報を提供する位置マーカーを含む、請求項1〜16のいずれか一項に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレートが、前記プレート表面又は内部のいずれか一方に、前記試料及び/又はプレートの構造の横方向寸法の情報を提供するスケールマーカーを含む、請求項1〜17のいずれか一項に記載の装置。
- 1つ又は両方のプレートが、前記プレート表面又は内部のいずれか一方に、前記試料の画像化を支援する画像化マーカーを含む、請求項1〜18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサが、位置マーカー、スケールマーカー、画像化マーカー、又はそれらの任意の組み合わせとして機能する、請求項1〜19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記均一な厚さの層の平均厚さが、1.8μm〜3.8μmの範囲にあり、かつ前記試料が他の液体で希釈されていない全血である、請求項1〜20のいずれか一項に記載の装置。
- 前記均一な厚さの層の平均厚さが、試料中の分析物の最小寸法にほぼ等しい、請求項1〜21のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサ間距離が、7μm〜200μmの範囲内にある、請求項1〜22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサ間距離が、400μm以下である、請求項1〜23のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサが、周期的に配置される、請求項1〜24のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサが、円形、多角形、環形、正方形、長方形、長円形、楕円形又はそれらの任意の組み合わせから選択される断面形状を有する柱である、請求項1〜25のいずれか一項に記載の装置。
- 各スペーサが、少なくとも1である、その高さに対するスペーサの横方向寸法の比を有する、請求項1〜26のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサの最小の横方向寸法が、0.5μm〜100μmの範囲内である、請求項1〜27のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサの最小の横方向寸法が、0.5μm〜10μmの範囲内である、請求項1〜28のいずれか一項に記載の装置。
- i.前記装置を画像化するための撮像装置と、
ii.前記装置の異なる領域を画像化するように構成されたスキャナと
をさらに含み、前記スペーサが、スペーサの周期的アレイを含む、
請求項3に記載の装置。 - 前記可撓性プレートの厚さと、前記可撓性プレートのヤング率との積が、100〜550GPa−μmの範囲にある、請求項1〜30のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プレートの少なくとも1つが透明である、請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペーサが、長方形格子アレイに配置され、かつ、30μmの高さと、x方向に110μm、y方向に120μmの、2つの隣接するスペーサ間の中心間距離とを有する、請求項1〜32のいずれか一項に記載の装置。
- 前記可撓性プレートが、10μm〜200μmの範囲内にある厚さを有する、請求項1〜33のいずれか一項に記載の装置。
- 前記層の厚さの変化が10%未満である、請求項1〜34のいずれか一項に記載の装置。
- 前記層の厚さの変化が5%未満である、請求項1〜35のいずれか一項に記載の装置。
- 第1のプレート及び第2のプレートが前記プレートとは別個の材料であるヒンジにより接続され、かつ前記ヒンジに沿ってプレートを折り畳むことによって開放構成から閉鎖構成に変化するように構成される、請求項1〜36のいずれか一項に記載の装置。
- 試料付着から60秒以下の時間内に前記試料を分析するように構成される、請求項1〜37のいずれか一項に記載の装置。
- 前記閉鎖構成では、前記装置が、試料付着から60秒以下の時間内に前記試料を分析するように構成される、請求項1〜38のいずれか一項に記載の装置。
- 前記乾燥結合部位が捕捉剤を含む、請求項3または8に記載の装置。
- 前記乾燥結合部位が抗体又は核酸を含む、請求項3、8、および40のいずれか一項に記載の装置。
- 前記放出可能な乾燥試薬が、標識された試薬である、請求項5または6に記載の装置。
- 前記放出可能な乾燥試薬が、蛍光標識された試薬である、請求項5、6、および42のいずれか一項に記載の装置。
- 前記放出可能な乾燥試薬が、細胞染色剤である、請求項5、6、42、および43のいずれか一項に記載の装置。
- 前記検出器が光信号を検出する光検出器である、請求項1〜44のいずれか一項に記載の装置。
- 前記検出器が電気信号を検出する電気検出器である、請求項1〜45のいずれか一項に記載の装置。
- 前記間隔が、前記プレートを直接的にエンボス加工するか又は前記プレートを射出成形することによってプレートに固定される、請求項1〜46のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プレート及び前記スペーサの材料が、ポリスチレン、PMMA、PC、COC、COP又は他種のプラスチックから選択される、請求項1〜47のいずれか一項に記載の装置。
- 携帯電話を用いて試料を迅速に分析するためのシステムであって、
(a)請求項1〜48のいずれか一項に記載の装置と;
(b)
i.試料を検出及び/又は画像化するための1つ以上のカメラ、
ii.検出された信号及び/又は試料の画像を受信及び/又は処理し、遠隔通信するための、電子機器、信号プロセッサ、ハードウェア及びソフトウェア
を含む移動通信装置と;
(c)移動通信装置又は外部源のいずれか一方からの光源と
を含み、
前記請求項1〜48のいずれか一項に記載の装置内の検出器が、移動通信装置によって提供され、閉鎖構成で試料中の分析物を検出する、システム。 - 前記プレートのうちの1つが、分析物に結合する結合部位を有し、前記均一な試料厚さの層の少なくとも一部が、前記結合部位の上にあり、かつ前記結合部位の平均横方向線形寸法よりも実質的に小さい、請求項49に記載のシステム。
- (d)試料を保持し、前記移動通信装置に搭載されるように構成されたハウジング
をさらに含む、請求項49または50に記載のシステム。 - 前記ハウジングが、前記移動通信装置による前記試料の画像化及び/又は信号処理を容易にするための光学素子と、前記光学素子を前記移動通信装置に保持するように構成されたマウントとを含む、請求項51に記載のシステム。
- 前記ハウジング内の前記光学素子の素子が、ハウジングに対して移動可能である、請求項52に記載のシステム。
- 前記移動通信装置が、医療専門家、医療機関又は保険会社に、検査結果を伝達するように構成される、請求項49〜53のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記移動通信装置が、医療専門家、医療機関又は保険会社に、検査及び対象に関する情報を伝達するようにさらに構成される、請求項49〜54のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記移動通信装置が、検査の情報をクラウドネットワークに伝達するように、かつクラウドネットワークが、前記情報を処理して検査結果を洗練するようにさらに構成される、請求項49〜55のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記移動通信装置が、検査及び対象に関する情報をクラウドネットワークに伝達するように、かつクラウドネットワークが、前記情報を処理して検査結果を洗練し、洗練された検査結果を対象に返信するようにさらに構成される、請求項49〜56のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記移動通信装置が、医療専門家から、処方、診断又は勧告を受信するように構成される、請求項49〜57のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記移動通信装置が、
(a)前記試料の画像をキャプチャするために、
(b)画像内の検査位置及び対照位置を分析するために、かつ
(c)前記検査位置の分析から取得された値と、迅速診断検査を特徴付ける閾値とを比較するために
ハードウェア及びソフトウェアと共に構成される、請求項49〜58のいずれか一項に記載のシステム。 - 試料中の分析物を分析するための方法であって、
(a)請求項1〜47のいずれか一項に記載の装置に試料を付着させるステップと;
(b)結果を生成するために、前記装置に付着させた試料中の分析物を、分析装置を用いてアッセイするステップと
を含む、方法。 - 前記分析物が、分子(例えば、タンパク質、ペプチド、DNA、RNA、核酸又はその他の分子)、細胞、代謝産物、組織、ウイルス、または異なる形状のナノ粒子を含む、請求項60に記載の方法。
- 前記分析物が、白血球、赤血球及び血小板を含む、請求項60または61に記載の方法。
- 前記アッセイステップが、白血球差次的アッセイを行う段階を含む、請求項60〜62のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、体液である、請求項60〜63のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、血液、唾液又は尿である、請求項60〜64のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、液体で希釈されていない全血である、請求項60〜65のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料中の細胞を染色するステップ、並びに顆粒球、好中球、リンパ球、単球、好酸球又は好塩基球の数を計数するステップを含む、請求項60〜66のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜48のいずれか一項に記載の装置を取得するステップと、
前記装置の1つ又は両方のプレートに試料を付着させるステップと、
前記プレートを閉鎖構成に配置し、前記プレートの少なくとも一部に外からの力を加えるステップと、
プレートが閉鎖構成にある時に、均一な厚さの層における前記分析物を分析するステップと
を含む、試料を分析するための方法。 - 前記プレートが前記閉鎖構成になった後、外からの力を除去するステップと、
前記プレートが前記閉鎖構成にある時に、血液細胞を前記均一な厚さの層内で画像化するステップと、
前記画像のある領域内の血液細胞の数を計数するステップと
を含む、請求項68に記載の方法。 - 前記スペーサ間距離が、20μm〜200μmの範囲内である、請求項68または69に記載の方法。
- 前記スペーサの充填率とヤング率の積が2MPa以上であり、前記充填率が、スペーサ接触面積と、総プレート面積との比である、請求項68〜70のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1及び第2のプレートの表面平滑度変化が30nmより小さい、請求項68〜71のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、抗凝血剤が添加されていない、希釈されていない全血である、請求項68〜72のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分析ステップが、前記試料中の細胞を染色する段階、並びに顆粒球、好中球、リンパ球、単球、好酸球又は好塩基球の数を計数する段階を含む、請求項68〜73のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分析ステップが、
i.前記均一な厚さの層内の細胞を照射する段階、
ii.CCD又はCMOSセンサを用いて細胞の1つ以上の画像を撮像する段階、
iii.コンピュータを用いて画像内の細胞を識別する段階、及び
iv.画像のある領域内の細胞を計数する段階
によって行われる画像化ステップと計数ステップとを含む、請求項68〜74のいずれか一項に記載の方法。 - 前記外からの力が、人の手によって提供される、請求項68〜75のいずれか一項に記載の方法。
- 前記均一な厚さの層内の、ナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩、血液尿素、窒素、マグネシウム、クレアチニン、グルコース、カルシウム、HDLコレステロール、LDLコレステロールレベル及び/又はトリグリセリドレベルを計測するステップをさらに含む、請求項68〜76のいずれか一項に記載の方法。
- 1つ又は両方のプレートに塗布された乾燥試薬をさらに含む、請求項68〜77のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スペーサが、円形、多角形、環形、正方形、長方形、長円形、楕円形又はそれらの任意の組み合わせから選択される断面形状を有する柱である、請求項68〜78のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スペーサの間の間隔が、ほぼRBCの平均厚さである、請求項68〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分析ステップが、血液中の細胞を画像化する段階を含む、請求項68〜80のいずれか一項に記載の方法。
- 細胞が、赤血球、白血球又は血小板を含む、請求項68〜81のいずれか一項に記載の方法。
- 前記血液の分析ステップが、前記血液中の細胞、ウイルス又は細菌を画像化する段階を含む、請求項68〜82のいずれか一項に記載の方法。
- 前記血液の分析ステップが、タンパク質又は核酸を検出する段階を含む、請求項68〜83のいずれか一項に記載の方法。
- 前記血液の分析ステップが、
前記スペーサを用いて試料の厚さを決定すること、画像化によって横方向面積を決定すること、及び2D画像を用いて赤血球の面積を計算すること、を含む、血球を計測する段階
を含む、請求項68〜84のいずれか一項に記載の方法。 - 前記血液の分析ステップが、血液中の、赤血球濃度、白血球濃度、又は血小板濃度を計測する段階を含む、請求項68〜85のいずれか一項に記載の方法。
- (i)請求項1〜48に記載の装置を得るステップ;(ii)プレートのうち一つの表面に色素を載置するステップ;(iii)色素による組織の染色のための飽和インキュベーション時間を加速させるべく、組織の厚さを減少させるために、プレートを閉鎖するステップを含む、組織を迅速に染色する方法。
- 前記スペーサが、50μm以下の高さを有する、請求項68〜86のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スペーサが、5μm以下の高さを有する、請求項68〜86及び88のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スペーサが、30μmの高さを有する、請求項68〜86及び88のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料は組織であり、染色試薬が用いられる、請求項68〜86及び88〜90のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料は組織であり、染色試薬が用いられ、染色は免疫組織化学的(IHC)染色である、請求項68〜86及び88〜91のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が液体で希釈されていない全血である、請求項1〜48のいずれか一項に記載の装置。
- 前記試料が、羊水、房水、硝子体液、血液(例えば全血、分画血液、血漿、又は血清等)、母乳、脳脊髄液(CSF)、耳垢(耳あか)、乳糜、糜汁、内リンパ液、外リンパ液、糞便、呼気、胃酸、胃液、リンパ液、粘液(鼻漏及び粘液質を含む)、心膜液、腹膜液、胸膜液、膿液、炎症性分泌物、唾液、呼気凝縮液、皮脂、精液、喀痰、汗、滑液、涙液、嘔吐物及び尿液から選択される生体試料である、請求項1〜48のいずれか一項に記載の装置。
- 前記試料が生体試料、環境試料、化学試料又は臨床試料である、請求項1〜48のいずれか一項に記載の装置。
- 前記装置が、複数のスケールマークと、撮像装置と、処理装置とをさらに含み、
(i)前記複数のスケールマークの少なくとも一部は、周期的に配置されたスペーサーを含み、
(ii)前記撮像装置は前記スケールマークと前記装置とを画像化し、
(iii)前記処理装置は、前記撮像装置によって画像化された1つ以上の画像を処理する、
請求項68に記載の方法。 - 前記装置は、
i.前記装置を画像化するための撮像装置、および
ii.前記撮像装置からの1つ以上の画像を処理するための処理装置であって、前記処理装置は、画像処理アルゴリズムを使用して前記1つ以上の画像を処理し、前記画像処理アルゴリズムは、粒子数アルゴリズム、LUT(ルックアップテーブル)フィルタ、粒子フィルタ、パターン認識アルゴリズム、形態学的決定アルゴリズム、ヒストグラム、ラインプロファイル、地形表現、2進数換算、カラーマッチングプロファイルからなる群より選択される1つ以上を含む、前記処理装置
をさらに含む、請求項68に記載の方法。 - 前記装置は、
i.前記装置を画像化するための撮像装置と、
ii.前記装置の異なる領域を画像化するように構成されたスキャナと
をさらに含み、前記スペーサが、スペーサの周期的アレイを含む、
請求項68に記載の方法。 - 前記スペーサが、柱形状と、実質的に平坦な上面と、所定の実質的に均一な高さと、前記分析物のサイズよりも少なくとも2倍大きい所定のスペーサ間距離とを有し、前記スペーサのヤング率と前記スペーサの充填率との積は20MPa以上であり、前記充填率は、前記スペーサの接触面積と総プレート面積との比であり、スペーサ間距離(ISD)の4乗を可撓性プレートの厚さ(h)及びヤング率(E)で割り算したISD4/(hE)は、5×105μm3/GPa以下であり、前記可撓性プレートの厚さと、前記可撓性プレートのヤング率との積が、100〜550GPa−μmの範囲である、請求項68〜98のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スペーサが周期的に配置され、y方向の場合とは異なる、x方向の2つの隣接するスペーサ間の中心間距離を有し、x方向はy方向に垂直である、請求項68〜99のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プレートが、前記試料接触領域内にウェルをさらに含む、請求項68〜100のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プレートは、前記プレートの異なる位置で異なるプレート厚さを有し、前記異なるプレート厚さは、前記異なる位置で試料厚さを制御する、請求項68〜101のいずれか一項に記載の方法。
- 試薬の拡散時間を減少させるために前記試料厚さを減少させ、閉鎖構成において、前記装置は、試料付着から60秒以下で前記試料を分析するように構成されている、請求項68〜102のいずれか一項記載の方法。
- 前記装置は、1つ又は両方のプレートに塗布された乾燥試薬をさらに含み、前記試薬は、捕捉剤、検出剤、化学化合物、光標識、放射性標識、酵素、抗体、タンパク質、核酸、DNA、RNA、脂質、炭水化物、塩、金属、界面活性剤、溶媒、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項68〜103のいずれか一項記載の方法。
- プレートが複数の試薬部位を有し、測定時間が、アッセイの飽和インキュベーション時間より長いが、2つの隣接する部位の間の顕著な相互拡散の時間よりも短い、請求項68〜104のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分析するステップが、洗浄なしで行われる、請求項68〜105のいずれか一項記載の方法。
- 前記試料が流動可能ではない、請求項68〜106のいずれか一項記載の方法。
- 前記分析するステップが、分析物に関連した信号を計測することにより、前記分析物を検出及び/又は定量化する測定装置を使用し、前記信号は、光学信号、電気信号、機械的信号、化学−物理的信号、又はそれらの任意の組み合わせである、請求項68〜107のいずれか一項記載の方法。
- 前記分析するステップが、前記試料を画像化することと、モバイル通信装置を使用して結果を通信することとを含み、前記モバイル通信装置が、(i)前記試料を検出及び/又は画像化するための1つまたは複数のカメラと、(ii)検出された信号及び/又は前記試料の画像を受信及び/又は処理し、遠隔通信するための信号プロセッサ、ハードウェア及びソフトウェアとを含む、請求項68〜107のいずれか一項記載の方法。
- 前記分析するステップが、(a)撮像装置を使用して、データを生成するために前記試料を画像化すること、及び、(b)処理装置を使用して、前記撮像装置からのデータを処理することを含み、前記処理することは、処理されたデータを、装置に格納されたデータベースと比較して、対象によって実行される行動コースのための命令を検索することを含む、請求項68〜109のいずれか一項記載の方法。
- 前記分析するステップが、(a)撮像装置を使用して、データを生成するために前記試料を画像化すること、及び、(b)処理装置を使用して撮像装置からのデータを処理することを含み、前記処理することは、試験の精度を決定することを含む、請求項68〜110のいずれか一項記載の方法。
- 前記分析するステップが、撮像装置を使用した画像化を含み、前記試料の画像化が、前記試料とともにスペーサを画像化することを含み、前記スペーサが周期的アレイにあり、前記スペーサがスケールマーカーとして使用される、請求項68〜111のいずれか一項記載の方法。
- 前記分析するステップが、撮像装置を使用した、前記スペーサの撮像を含む、1つ以上の画像の撮像を含み、前記スペーサは周期的アレイにあり、前記スペーサはスケールマーカーとして使用される、請求項68〜112のいずれか一項記載の方法。
- 前記分析するステップが、(a)撮像装置を使用して、前記プレート間の試料の1つ以上の画像を取得すること、及び、(b)スキャナを使用して前記試料の異なる領域をスキャンすることを含む、請求項68〜113のいずれか一項記載の方法。
- 前記スペーサが異なる領域に分割され、各領域がそれぞれのスペーサ高さを有する、請求項68〜114のいずれか一項記載の方法。
- 前記試料が、血液、血清、血漿、鼻腔スワブ、鼻咽頭洗浄液、唾液、尿、胃液、脊髄液、涙、便、粘液、汗、耳垢、油、腺分泌物、脳脊髄液、組織、精液、膣液、腫瘍組織由来の間質液、眼液、脊髄液、咽頭スワブ、呼気、髪、指の爪、皮膚、生検、胎盤液、羊水、臍帯血、リンパ液、腔液、痰、膿、微生物叢、胎便、母乳、呼気凝縮液、鼻スワブ、咽頭スワブ、大便試料、髪、指の爪、耳垢、結締組織、筋肉組織、神経組織、上皮組織、軟骨、がん性試料、又は骨からなる群より選択される生物学的試料である、請求項68〜115のいずれか一項記載の方法。
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