JP2021535372A - マイクロ流体回転子デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書には、記載された様々なシステムのいくつかの実施形態で使用され得るデバイスが記載される。本明細書に記載されたような回転子は、空洞およびウェルのセットを含み得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の物質(例えば、試薬、凍結乾燥試薬)が、試料分析を容易にするために、回転子の1つ以上のウェル中に配設され得る。例えば、試薬は、輸送および保管中に安定かつ無変化のままであり得る乾燥した形態で提供され得る。いくつかの実施形態では、回転子は、生体試料(例えば、全血)から細胞成分を分離すること、所定の体積の液体試料(例えば、血漿)を測定すること、試料を所定の希釈剤と混合すること、および光学分析のために希釈された試料をウェルセットに送達することのうちの1つ以上を提供するように構成された開口部、チャネル、空洞、導管、ウェル、および/または他の構造を画定し得る。ウェルセットに送達される流体は、流体内の1つ以上の分析対象物の特性化および定量化を補助し得るウェルセット内で1つ以上の反応を受け得る。試料は、事前の反応の有無にかかわらず、回転子中に存在しながら光学的に分析され得る。
いくつかの実施形態では、回転子は、試料分析を補助するように構成された1つ以上の特徴を含み得る。特に、回転子は、1つ以上の実質的に透明な層と、赤外線放射に対して実質的に吸収性である別の層(例えば、不透明な層)と、を含み得る。例えば、不透明な層は、色が黒であり得るカーボンブラックおよびアクリル化合物を構成要素とし得る。この組み合わせによって形成された不透明度は、透明な回転子とは違って、回転子中に配置された生体試料との一貫したコントラスト背景を提供し得る。これは、ユーザ(例えば、オペレータ、技術者)が、回転子中の試料を適用および検証すること、ならびに異なる層の回転子溶接部の検査を補助し得る。その上、回転子層は、製造サイクル時間を低減し、かつ回転子の品質を改善し得るレーザ溶接技術を使用して、合わせて連結され得る。例えば、レーザ溶接は、溶接部の一貫性を増加させ、回転子形状(例えば、回転子の平坦度)を改善し得る。
インレット
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたような回転子は、ウェルセットから半径方向内側に位置決めされた反射器(例えば、反射表面)セットを含み得る。反射器セットは、隣接するウェルの光学分析のためのタイミング信号として使用される光ビームを受け取り、反射するように構成され得る。反射器によって受け取られ、反射された光ビームは、検出器によって受信され得る。制御デバイスは、反射器から受信された光信号を処理して、放射源を作動させ、ウェルの光路を通り抜けるように構成された光ビームをガイドし得る。例えば、反射器から受信された光ビームは、ウェルがすぐに放射源と検出器との間を通り得る(例えば、数マイクロ秒以内)ことを示し得る。図4Cは、図4Aに描示された反射器(440)の断面側面図である。反射器(440)セットの各反射器は、ウェル(430)セットの隣接するウェル間に配設され得る。反射器(440)セットの各反射器は、プリズム形状の空洞を画定し得、本明細書で詳細に記載されるように、回転子の実質的に透明な層(例えば、第1の層(101、201、301)中に形成され得る。各プリズム形状の空洞は、反射表面を含み得る。反射器セットの各反射器は、光ビームを受け取り、約90°だけ偏向させるように構成され得る(ただし、90°とは異なる角度も使用され得る)。例えば、反射表面は、回転子の回転軸(例えば、回転子の平面に垂直な軸)に対して約45°の角度に配向され得、回転子−空気界面で全反射を生成するように構成され得る。
本明細書に記載されるような回転子は、試料受容チャンバの中に通じる開口部を通して試料を受容するように構成され得る。例えば、試料は、ピペットを使用して回転子の中に投入され得る。ピペットは、高速度で狭い先端を通して試料を出力するように構成され得、これにより、いくつかの従来の回転子の中に投入されるときの気泡および試料オーバーフローのうちの1つ以上が生成され得る。図5Aは、回転子(500)の弧状空洞(510)(例えば、試料受容チャンバ)の詳細な平面図である。図5Bは、図5Aに描示された弧状空洞(510)の詳細な断面側面図である。回転子(500)は、実質的に不透明な(例えば、赤外線放射に対して実質的に吸収性の)第2の層(502)に連結された実質的に透明な第1の層(501)を含み得る。弧状空洞(510)は、回転子(500)のウェル(530)セットへの送達の前に流体を受容および保持するように構成され得る。
図6は、回転子(600)のチャネル(622)の詳細な平面図である。回転子(600)は、インレット(623)、U字形状の部分(625)、およびアウトレット(627)を含む導管(622)(例えば、サイフォン)などのチャネルセットを画定し得る。導管(622)は、試料受容空洞を混合空洞に連結するように構成され得る。導管(622)は、回転子が定位にあるときに(例えば、開口部とウェルセットとの間の)流体連通路を通して所定の体積の流体(例えば、血漿)を送達するように、かつ回転子が回転しているときに流体流を防止するように構成され得る。すなわち、回転子の1つ以上の導管は、計量された体積の流体を回転子中の所望の空洞に送達するように構成され得る。
図7Aは、回転子アセンブリ(700)の例示的な分解図であり、図7Bは、回転子アセンブリ(700)の第3の層(703)の詳細な斜視図である。回転子アセンブリ(700)は、本明細書に記載されるように、回転子(100、200、300、400、500、600)と構造的および/または機能的に類似する回転子を含み得る。回転子アセンブリ(700)は、第2の層(702)の第1の面(例えば、下面)に連結された第1の層(701)を含み得る。第1の層(701)および第2の層(702)は、ウェル(730)セットを集合的に画定し得る。回転子アセンブリ(700)は、第2の層(702)の第2の面(例えば、上面)に連結され得る第3の層(703)を含み得る。第3の層(703)は、血液などの流体を受け取るように構成された開口部(740)を画定し得る。第3の層(703)は、第2の層(702)に向かって延在する突起(710)セットを含み得る。突起(710)セットは、回転子アセンブリ(700)の第2の層(702)の空洞(752)内に配設された容器(750)を穿刺するのに好適な任意の数および形状を含み得る。空洞(752)は、例えば遠心分離機の主軸を受け取るように構成された穴(例えば、レセプタクル)を画定し得る。例えば、空洞(752)は、容器(750)を係合させ、かつ第3の層(703)の突起(710)セットに向けて容器を前進させるように構成され得る主軸のポストを受け取り得る。容器(750)は、空洞(752)中に保持され、かつ穴の上に配設されるようにサイズ決めおよび位置決めされ得る。
いくつかの実施形態では、容器は、希釈剤を保持し、かつ容器が中に配設された空洞に対して液密シールを形成し、かつ外力によって押されたときに空洞内で滑動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、容器は、円筒形であり得る。図15Aは、本体(1510)およびシール(1520)(例えば、エラストマシール)を含む容器(1500)の例示的な側面図である。図15Dおよび図15Eは、回転子アセンブリおよび容器の斜視図である。容器(1500)の周縁の1つ以上の部分は、干渉嵌合により回転子(1550)の空洞(1530)中の壁と係合するように構成され得るエラストマ(例えば、ゴム)シール(1520)を含み得る。例えば、エラストマシール(1520)は、静止時の容器(1510)が回転子(1550)内の固定位置に留まり、かつ水密シールを形成するように構成され得る。ただし、主軸または他の突起によって係合されると、容器(1500)は、回転子(1550)とのシールを維持しながら、回転子(1550)の第3の層(図示せず)に向かって上向きに前進し得る。容器(1500)が突起によって穿刺されると、エラストマシール(1520)は、容器(1500)の面に沿って、かつ空洞(1530)の底部表面の上に液体が流れるのを防止するように構成され得る。したがって、容器(1500)のエラストマシール(1520)は、流体を失うことなく容器(750)から隣接する計量チャンバへの流体流を確保し得る。容器(1500)内の流体は、遠心力および重力のうちの1つ以上によって容器(1500)から流出し得る。
本明細書に記載されるような回転子は、試料(例えば、流体、血漿)と混合される希釈剤を含み得る。希釈剤は、希釈剤容器に関して本明細書に記載されるように回転子内に配設され得るか、または回転子の弧状空洞の中に投入され得る。いくつかの実施形態では、希釈剤は、試料の分析に干渉しない化合物の等張濃度を含み得る。希釈剤は、生理食塩水(例えば、0.5%NaCl水)、リン酸緩衝液、乳酸リンガー溶液、酢酸テトラメチルアンモニウム、イノシトール、マーカ化合物、それらの組み合わせなどのうちの1つ以上を含み得る。例えば、希釈剤は、特定のアッセイのpHでは実質的に緩衝液容量を有しない可能性がある。
試薬は、低温液体の中に滴として均一に分配された水溶液を形成し、かつ凍結滴を凍結乾燥することによって調製され得る。低温液体は、例えば、非撹拌液体窒素であり得る。試薬は、希釈剤、水溶液、緩衝液、有機化合物、脱水化学物質、結晶、タンパク質、溶媒、およびマーキング化合物のうちの1つ以上を含み得る。マーキング化合物は、色素、蛍光物質およびリン光物質、放射性標識物質、酵素、ビオチン、ならびに免疫学的化合物を含み得る。
流体分析システム
本明細書には、本明細書に記載された様々な実施形態によるデバイスを使用して流体分析を実施するために必要なコンポーネントのうちの1つ以上を含み得る流体分析システムが記載される。例えば、本明細書に記載された流体分析システムは、1つ以上の分析対象物を識別および/または分析するために、回転子デバイスに適用された試料を自動的に処理および分析し得る。一般に、本明細書に記載された流体分析システムは、回転子アセンブリ、放射源、検出器、およびコントローラ(メモリ、プロセッサ、およびコンピュータ命令を含む)のうちの1つ以上を含み得る。放射源は、光信号(例えば、光ビーム)を発するように、かつ回転子のウェルセットを照明するように構成され得る。検出器は、回転子を通り抜けた光ビームを受信するように構成され得る。検出器に連結されたコントローラは、検出器によって受信された光ビームに対応する信号データを受信し、かつ信号データを使用して分析対象物データを生成するように構成され得る。流体の1つ以上の分析対象物は、コントローラによって分析対象物データを使用して識別され得る。試料は、全血、血清、血漿、尿、痰、精液、唾液、眼球レンズ液、脳脊髄液、脊髄液、羊水、および組織培養培地、ならびに食品および工業用化学物質、それらの組み合わせなどのうちの少なくとも1つ以上を含み得る。
本明細書には、本明細書に記載された回転子デバイスを製造するために必要なコンポーネントのうちの1つ以上を含み得る、回転子製造システムが記載される。例えば、本明細書に記載された製造システムは、回転子アセンブリの1つ以上の層を合わせて連結(例えば、取り付け、溶接)し得る。一般に、本明細書に記載された製造システムは、1つ以上の回転子コンポーネントを保持するように構成されたプラットフォーム、放射源、フォトマスク、およびコントローラ(メモリ、プロセッサ、およびコンピュータ命令を含む)のうちの1つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、プラットフォームは、回転子を保持し、かつフォトマスクハウジング中に収容されたフォトマスクとの正確な位置整合および連結を提供するように構成された「フローティング」プラットフォームであり得る。放射源は、回転子アセンブリの1つ以上の層を合わせてレーザ溶接するための光信号(例えば、光ビーム)を発するように構成され得る。本明細書に記載されるような回転子デバイス(100、200、300、400、500、600、700)のうちのいずれも、本明細書に記載されるような回転子製造システムを使用して製造され得る。
いくつかの実施形態では、フォトマスクは、レーザ溶接のために回転子を保持するように構成されたプラットフォームに位置整合され得る。マイクロ流体チャネルのサイズに起因して、フォトマスクを使用して回転子を適切にレーザ溶接するためには、フォトマスクと回転子とを正確に位置整合させる必要がある。フォトマスクと、溶接される各回転子部分と、の間の一貫したかつ適切な位置整合を確保するために、プラットフォームは、フォトマスクに平行な平面内で移動して、フォトマスクへの回転子の位置整合を補助するように構成され得る。例えば、フォトマスクは、固定位置に保持され得、回転子基部は、フォトマスクに対して「フロート」し得るプラットフォーム(例えば、ネスト、ステージ)上に保持されて、フォトマスクの回転子への位置決めおよびクランプを補助し得る。
本明細書には、本明細書に記載された様々な実施形態による、回転子デバイスの溶接部分析を実施するために必要なコンポーネントのうちの1つ以上を含み得る回転子検査システムが記載される。例えば、本明細書に記載された検査システムは、回転子を光学的に撮像し、処理し、分析して、回転子の1つ以上の構造/構造的特徴に対応する回転子データを生成し得る。例えば、回転子データは、回転子の溶接部、構造(例えば、空洞、チャネル、ウェル)、および試薬のセットのうちの1つ以上に対応し得る。一般に、本明細書に記載された検査システムは、放射源(例えば、照明源)、検出器、およびコントローラ(メモリ、プロセッサ、およびコンピュータ命令を含む)のうちの1つ以上を含み得る。放射源は、光信号(例えば、光ビーム)を発するように、かつ回転子の1つ以上の構造を照明するように構成され得る。検出器は、回転子によって反射された光ビームを受信するように構成され得る。検出器に連結されたコントローラは、検出器によって受信された光ビームに対応する信号データを受信し、かつ信号データを使用して回転子データを生成するように構成され得る。回転子の1つ以上の構造が、回転子データを使用して識別および特性化され得る。例えば、低品質溶接部が所定数を超える回転子は、回転子検査システムによって不合格とマークされ得る。別の実施例として、所定数の壊れた凍結乾燥試薬球を有する回転子は、手動検査のためにフラグが立てられ得る。本明細書に記載されるような回転子デバイス(100、200、300、400、500、600、700)のうちのいずれも、本明細書に記載されるような回転子検査システムを使用して検査され得る。
本明細書に記載されるような遠心分離回転子(100、200、300、400、500、600、700)のうちのいずれも、本明細書に記載されるような流体分析システムと共に使用され得る。いくつかの実施形態では、回転子は、回転子に適用された試料の取り扱い、処理、および識別を補助するための第4の層を含み得る。回転子を保持する第4の層は、ユーザによって、試料の自動処理のために流体分析システムの中に配置され得る。第4の層は、回転子に物理的支持および保護を提供するのに有用であり得る。例えば、第4の層は、回転子の開口部の周囲にシールを形成し得る。いくつかの実施形態では、回転子ケースは、バーコード、QRコード(登録商標)、および1つ以上の基準物(例えば、着色/不透明点、ルーラ、スリット、目印、マーカ)、それらの組み合わせなどの1つ以上の識別子を含み得る。
本明細書に記載されたような流体分析システムは、遠心分離回転子に誘導される第1の光信号(例えば、照明)を発するように構成された放射源を含み得る。放射源は、UV波長、可視波長、および/または近IR波長の光ビームを生成するように構成され得る。本明細書に記載された検出器は、遠心分離回転子から第2の光ビームを受信するように構成され得る。第2の光信号は、第1の光信号を使用してマイクロ流体チャネルの照明に応答して生成され得る。第2の光信号を使用して、分析のための分析対象物データを生成し得る。いくつかの実施形態では、放射源は、発光ダイオード、レーザ、顕微鏡、光センサ、レンズ、およびフラッシュランプのうちの1つ以上を含み得る。例えば、放射源が、光ファイバケーブルによって搬送され得る光を生成し得るか、または1つ以上のLEDが、照明を提供するように構成され得る。別の例では、可撓性光ファイバの束を含むファイバスコープは、外部光源から光を受信および伝播するように構成され得る。
一般に、本明細書に記載された流体分析システムは、遠心分離回転子のウェル内の試料を通り抜ける光信号(例えば、光ビーム)を受信するために使用される検出器を含み得る。受信された光を使用して、プロセッサおよびメモリによって処理されて分析対象物データを生成し得る信号データを生成し得る。検出器は、遠心分離回転子の1つ以上のウェルを通り抜けた放射源からの光ビーム(例えば、第2の光信号)を検出器が受信するように、放射源の側とは反対側の遠心分離回転子の側上に配設され得る。検出器は、遠心分離回転子の1つ以上の識別子(例えば、バーコード)および識別子を撮像するようにさらに構成され得る。いくつかの実施形態では、検出器は、レンズ、カメラ、および測定光学系のうちの1つ以上を含み得る。例えば、検出器は、光センサ(例えば、電荷結合デバイス(CCD)または相補的金属酸化物半導体(CMOS)光センサ)を含み得、ディスプレイに伝送される画像信号を生成するように構成され得る。例えば、検出器は、撮像センサ(例えば、カラーフィルタアレイおよび関連付けられた処理回路機構を有するか、または有しないCMOSまたはCCDアレイ)を有するカメラを含み得る。
本明細書に記載されたような流体分析システム、回転子製造システム、および回転子検査システムは、1つ以上の制御デバイス(例えば、コンピュータシステム)および/またはネットワークに連結し得る。図8Bは、制御デバイス(820)のブロック図である。制御デバイス(820)は、プロセッサ(824)およびメモリ(826)を有するコントローラ(822)を含み得る。いくつかの実施形態では、制御デバイス(820)は、通信インターフェース(830)をさらに含み得る。コントローラ(822)は、ユーザが、制御デバイス(820)、放射源(810)、遠心分離回転子アセンブリ(812)、検出器(814)、およびシステム(800)の任意の他のコンポーネントを遠隔制御することを可能にするために、通信インターフェース(830)に連結され得る。通信インターフェース(830)は、制御デバイス(820)を有線および/または無線ネットワークを介して別のシステム(例えば、インターネット、リモートサーバ、データベース)に接続するように構成されたネットワークインターフェース(832)を含み得る。通信インターフェース(830)は、ユーザが制御デバイス(820)を直接制御することを可能にするように構成されたユーザインターフェース(834)を含み得る。
一般に、本明細書に記載された流体分析システムは、遠心分離回転子、ならびに放射源および検出器に連結された対応する制御デバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、検出器は、信号データを生成するように構成され得る。信号データは、コントローラによって受信され、試料の1つ以上の分析対象物に対応する分析対象物データを生成するために使用され得る。制御デバイスは、それに応じて、試料の1つ以上の分析対象物を識別および/または特性化し得る。本明細書でより詳細に記載されるように、コントローラ(822)は、ネットワークインターフェース(832)を使用して1つ以上のネットワークに連結され得る。コントローラ(822)は、ユーザインターフェース(834)を含む通信インターフェース(830)に連結されたプロセッサ(824)およびメモリ(826)を含み得る。コントローラ(822)は、遠心分離回転子識別、処理、画像分析、および分析対象物分析の1つ以上のステップを自動的に実施し、したがって、流体分析の特異性、感度、および速度のうちの1つ以上を改善し得る。
プロセッサ(824)は、命令セットまたはコードを動作させおよび/または実行するように構成された任意の好適な処理デバイスであり得、1つ以上のデータプロセッサ、画像プロセッサ、グラフィック処理ユニット、物理処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、および/または中央処理ユニットを含み得る。プロセッサ(824)は、例えば、汎用プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、それらの組み合わせなどであり得る。プロセッサ(824)は、システムと関連付けられた、および/またはシステムと関連付けられたネットワークと関連付けられた、アプリケーションプロセスおよび/または他のモジュール、プロセスおよび/または機能を動作させおよび/または実行するように構成され得る。基礎となるデバイス技術は、相補的金属酸化物半導体(CMOS)のような金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)技術、エミッタ結合論理(ECL)のようなバイポーラ技術、ポリマー技術(例えば、シリコン共役ポリマーおよび金属共役ポリマー−金属構造)、混載アナログおよびデジタル、それらの組み合わせなどを含む多様なコンポーネントタイプで提供され得る。
いくつかの実施形態では、メモリ(826)は、データベース(図示せず)を含み得、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、メモリバッファ、ハードドライブ、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能読み取り専用メモリ(EEPROM)、読み取り専用メモリ(ROM)、フラッシュメモリ、それらの組み合わせなどであり得る。本明細書で使用される場合、データベースは、データストレージリソースを指す。メモリ(826)は、プロセッサ(824)に、較正、インデックス作成、遠心分離回転子信号処理、画像分析、分析対象物分析、通知、通信、認証、ユーザ設定、それらの組み合わせなどの、制御デバイス(820)と関連付けられたモジュール、プロセス、および/または機能を実行させる命令を記憶し得る。いくつかの実施形態では、ストレージは、ネットワークベースであり、1人以上の承認されたユーザに対してアクセス可能であり得る。ネットワークベースのストレージは、リモートデータストレージまたはクラウドデータストレージと呼ばれ得る。クラウドデータストレージ(例えば、データベース)に記憶された信号データおよび分析は、インターネットなどのネットワークを介して承認されたユーザに対してアクセス可能であり得る。いくつかの実施形態では、データベース(840)は、クラウドベースのFPGAであり得る。
通信インターフェース(830)は、ユーザがシステム(800)と直接および/またはリモートでインタラクトおよび/または制御することを可能にし得る。例えば、システム(800)のユーザインターフェース(834)は、ユーザがコマンドを入力するための入力デバイス、およびユーザおよび/または他のユーザ(例えば、技術者)がシステム(800)の動作に関連した出力を受け取る(例えば、ディスプレイデバイス上で試料データを視認する)ための出力デバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、ネットワークインターフェース(832)は、制御デバイス(820)が、本明細書でより詳細に記載されるように、ネットワーク(870)(例えば、インターネット)、リモートサーバ(850)、およびデータベース(840)のうちの1つ以上と通信することを可能にし得る。
ユーザインターフェース(834)は、ユーザ(例えば、オペレータ)と制御デバイス(820)との間の通信インターフェースとしての役割を果たし得る。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース(834)は、入力デバイスおよび出力デバイス(例えば、タッチスクリーンおよびディスプレイ)を含み得、1つ以上のセンサ、入力デバイス、出力デバイス、ネットワーク(870)、データベース(840)、およびサーバ(850)から入力データおよび出力データを受信するように構成され得る。例えば、検出器によって生成された信号データは、プロセッサ(824)およびメモリ(826)によって処理され、1つ以上の出力デバイス(例えば、ディスプレイ)によって視覚的に出力され得る。信号データ、画像データ、および/または分析対象物データは、ユーザインターフェース(834)によって受信され、1つ以上の出力デバイスを介して、視覚的に、聴覚的に、および/または触覚フィードバックを介して出力され得る。別の例として、入力デバイス(例えば、ジョイスティック、キーボード、タッチスクリーン)のユーザ制御が、ユーザインターフェース(834)によって受信され、次いで、制御信号を流体分析システム(800)の1つ以上のコンポーネントに出力するためのユーザインターフェース(834)のためにプロセッサ(824)およびメモリ(826)によって処理され得る。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース(834)は、入力および出力の両方のデバイス(例えば、ユーザに触覚フィードバックも提供しながら、制御信号を生成するように構成されたハンドヘルドコントローラ)として機能し得る。
ユーザインターフェース(834)の出力デバイスは、試料および/またはシステム(800)に対応する画像データおよび/または分析データを出力し得、ディスプレイデバイス、オーディオデバイス、および触覚デバイスのうちの1つ以上を含み得る。ディスプレイデバイスは、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)を表示するように構成され得る。ユーザコンソール(860)は、インターネットまたはネットワークを介してアクセス可能なリモートディスプレイを含む、1つ以上の包括的なディスプレイに出力するために接続され得る統合されたディスプレイおよび/またはビデオ出力を含み得る。出力データはまた、プライバシーを確保するために暗号化され得、出力データの全てまたは部分が、サーバまたは電子医療記録システムに保存され得る。ディスプレイデバイスは、ユーザが、コントローラ(822)によって処理される信号データ、較正データ、機能化データ、画像データ、分析対象物データ、システムデータ、流体データ、患者データ、および/または他のデータを視認することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、出力デバイスは、発光ダイオード(LED)、液晶ディスプレイ(LCD)、電気発光ディスプレイ(ELD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機発光ダイオード(OLED)、電子ペーパ/eインクディスプレイ、レーザディスプレイ、ホログラフィックディスプレイ、それらの組み合わせなどのうちの少なくとも1つを含むディスプレイデバイスを含み得る。
入力デバイスのいくつかの実施形態は、制御信号を生成するように構成された少なくとも1つのスイッチを含み得る。例えば、入力デバイスは、遠心分離回転子アセンブリの移動を制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、入力デバイスは、制御信号をコントローラ(822)の有線および/または無線受信機に伝送するように構成された有線および/または無線送信機を含み得る。例えば、入力デバイスは、ユーザが制御信号に対応する入力(例えば、タッチ表面への指接触)を提供するためのタッチ表面を含み得る。タッチ表面を含む入力デバイスは、容量技術、抵抗技術、赤外線技術、光学撮像技術、分散信号技術、音響パルス認識技術、および表面弾性波技術を含む複数のタッチ感度技術のうちのいずれかを使用して、タッチ表面上の接触および移動を検出するように構成され得る。少なくとも1つのスイッチを含む入力デバイスの実施形態では、スイッチは、例えば、ボタン(例えば、ハードキー、ソフトキー)、タッチ表面、キーボード、アナログスティック(例えば、ジョイスティック)、方向パッド、ポインティングデバイス(例えば、マウス)、トラックボール、ジョグダイヤル、ステップスイッチ、ロッカースイッチ、ポインタデバイス(例えば、スタイラス)、モーションセンサ、イメージセンサ、およびマイクロフォンのうちの少なくとも1つを含み得る。モーションセンサは、光センサからユーザ移動データを受信し、ユーザジェスチャを制御信号として分類し得る。マイクロフォンは、音声を受信し、ユーザの声を制御信号として認識し得る。
図8Aに描示されるように、本明細書に記載された制御デバイス(820)は、ネットワークインターフェース(832)を介して1つ以上のネットワーク(870)およびコンピュータシステム(850)と通信し得る。いくつかの実施形態では、制御デバイス(820)は、1つ以上の有線および/または無線ネットワークを介して他のデバイスと通信し得る。ネットワークインターフェース(832)は、他のデバイスに直接に、またはネットワーク(例えば、インターネット、無線LAN)を介して間接的に連結するように構成された1つ以上の外部ポート(例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)、マルチピンコネクタ)を介した他のデバイスとの通信を容易にし得る。
本明細書には、全血などの流体を分析し、回転子を製造し、および回転子を検査するために回転子を使用する方法に対応する実施形態が記載される。これらの方法は、試料を識別および/または特性化し得、いくつかの実施形態では、記載されたシステムおよびデバイスと共に使用され得る。例えば、流体分析システムは、回転子上に配置された血液試料を分析および特性化し、1つ以上の分析対象物を識別し得る。一般に、生体試料が、回転子に投入され、回転子が、流体分析システムの中に配置され得る。次いで、システムは、試料がウェルセットに配分されるように、遠心力によって回転子を回転させ得る。ウェルセットは、システムによって光学的に分析され得、さらなる分析が、試料を特性化するために実施され得る。
いくつかの実施形態では、流体を分析するための方法は、本明細書に記載されるような流体分析システムおよび/または回転子を使用し得る。本明細書に記載された方法は、光学分析技術に基づいて試料から分析対象物を迅速かつ容易に識別し得る。図9は、流体(900)を分析する方法を概して例示するフローチャートである。本明細書に記載されたような回転子(100、200、300、400、500、600、700)と構造的および/または機能的に類似する回転子が、本明細書に記載された流体分析ステップのうちの1つ以上で使用され得る。プロセスは、ステップ902で、試料を回転子に適用することを含み得る。いくつかの実施形態では、試料は、ヒトまたは動物などの被験者からの血液試料を含み得る。例えば、血液試料は、静脈からか、または指穿刺から採取され得る。試料/流体の体積は、例えば、約40マイクロリットル〜約100マイクロリットルであり得る。いくつかの実施形態では、回転子は、不浸透性フォイルポーチ中にパッケージ化され得、乾燥剤のパッケージをさらに含み得る。乾燥剤は、回転子内に配設された試薬に対する水分の影響を最小化し得る。試料は、回転子の試料ポートまたは開口部の中に投入され得る。
本明細書にはまた、本明細書に記載されるような流体分析システムの実施形態と共にいくつかの実施形態で使用され得る回転子を製造するための方法に対応する実施形態が記載される。本明細書に記載されるような回転子(100、200、300、400、500、600、700)と構造的および/または機能的に類似する回転子は、本明細書に記載された製造ステップのうちの1つ以上を使用して製造され得る。例えば、ここに記載された方法は、射出成形およびレーザ溶接技術を使用して回転子デバイスを製造し得る。これらの方法を使用して製造された回転子は、回転子が、試薬汚染のリスク(例えば、ウェル内でのビーズダストの生成)を低減されること、ならびに品質、一貫性、スループット、および製造自動化のうちの1つ以上を改善されることなどの多数の利点を有し得る。
また、本明細書には、本明細書に記載されるような流体分析システムの実施形態と共にいくつかの実施形態で使用され得る回転子を検査するための方法に対応する実施形態が記載される。本明細書に記載された方法は、光学撮像技術および光学分析技術を使用して、回転子デバイス(例えば、レーザ溶接された回転子)を検査し得る。これは、回転子の1つ以上の特性を定量化するなどの、多数の利点を有し得る。例えば、1つ以上の回転子溶接部、試薬球、およびウェルが、一貫した、繰り返し可能な、および自動化された品質制御プロセスの一部として分析および検証され得る。これは、品質によるなどの回転子を分類するのに有用であり得る。
Claims (61)
- 装置であって、
実質的に透明である第1の層と、
前記第1の層に連結された第2の層であって、前記第2の層が、赤外線放射に対して実質的に吸収性である、第2の層と、を備え、
前記第2の層および前記第1の層が、ウェルセットを集合的に画定し、前記第1の層が、前記ウェルセットの各ウェルの基部を画定し、前記第2の層が、前記ウェルセットの各ウェルの開口部を画定し、前記第1の層および前記第2の層のうちの少なくとも1つが、前記ウェルセットの各ウェルの側壁を画定する、装置。 - 前記第2の層に連結された第3の層をさらに備え、前記第3の層が、流体を受け取るように構成されたポートを画定し、前記第3の層が、実質的に透明であり、チャネルが、前記ポートと前記ウェルセットとの間の流体連通路を確立する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の層および前記第3の層が、各々独立して透明である、請求項2に記載の装置。
- 実質的に透明であることが、紫外線、可視光、および赤外線放射のうちの少なくとも1つの光透過を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第2の層が、中間赤外線放射および近赤外線放射のうちの少なくとも1つに対して実質的に吸収性である、請求項1に記載の装置。
- 赤外線放射に対して実質的に吸収性であることが、前記第1の層の一部分を固相から溶融相に遷移させるのに十分な量の赤外線放射を所定の期間内に吸収することを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第2の層が、940nmの波長の放射に対して実質的に吸収性である、請求項1に記載の装置。
- 前記ウェルセットの各ウェルの前記開口部の直径が、前記ウェルセットの各ウェルの前記基部の直径よりも大きい、請求項1に記載の装置。
- 前記ウェルセットの各ウェルの前記側壁が、第1の側壁部分および第2の側壁部分を含み、前記第1の側壁部分が、そのウェルの前記基部と前記第2の側壁部分との間に形成されており、そのウェルの前記第2の側壁部分のテーパが、そのウェルの前記第1の側壁部分のテーパよりも大きい、請求項1に記載の装置。
- そのウェルの前記第1の側壁部分が、最大約2°のテーパを含む、請求項9に記載の装置。
- そのウェルの前記第2の側壁部分が、約3°〜約9°のテーパを含む、請求項9に記載の装置。
- 前記ウェルセットの各ウェルの前記開口部が、最大約2°のテーパを含む、請求項1に記載の装置。
- そのウェルの前記第1の側壁部分、そのウェルの前記第2の側壁部分、およびそのウェルの前記開口部のうちの少なくとも1つが、射出成形のためのシャットオフとして集合的に構成され得る、請求項9に記載の装置。
- 前記ウェルセットの少なくとも1つのウェル中に配設された凍結乾燥試薬をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記第2の層が、インレットセットを画定し、前記インレットセットの各インレットが、前記ウェルセットの異なるウェルに対応し、前記インレットセットの各インレットが、前記開口部と前記インレットの対応するウェルとの間の流体連通路を確立する、請求項1に記載の装置。
- 前記インレットセットが、第1のインレットサブセットおよび第2のインレットサブセットを含み、前記第1のインレットサブセットの各インレットの幅が、前記第2のインレットサブセットの各インレットの幅とは異なる、請求項15に記載の装置。
- 前記第1のインレットサブセットが、前記装置の3,000回転/分(RPM)を上回る回転中における双方向流体流のために構成されている、請求項16に記載の装置。
- 前記第2のインレットサブセットが、前記装置の約100回転/分(RPM)〜約4,000RPMの回転中における双方向流体流のために構成されている、請求項16に記載の装置。
- 前記双方向流体流が、第1の方向の液相流および第2の方向の気相流を含む、請求項17または18に記載の装置。
- 前記第2の層が、流体を受け取るように構成された第1の端部と、前記第1の端部とは反対側の第2の端部と、を有するチャネルを画定し、前記第2のインレットサブセットが、前記第2の端部よりも前記第1の端部に近い位置にある、請求項16に記載の装置。
- 前記第2のインレットサブセットの各インレットの幅が、約0.25mm〜約3.0mmである、請求項15に記載の装置。
- 装置であって、
実質的に透明である第1の層と、
前記第1の層に連結された第2の層であって、前記第2の層が、弧状空洞を少なくとも部分的に画定し、前記第2の層が、赤外線放射に対して実質的に吸収性であり、前記第2の層および前記第1の層が、ウェルセットを集合的に画定する、第2の層と、
前記第2の層に連結された第3の層であって、前記第3の層が、流体を受け取るように構成された開口部を画定し、前記第3の層が、実質的に透明であり、前記弧状空洞が、前記開口部と前記ウェルセットとの間の流体連通のために構成されている、第3の層と、を備える、装置。 - 前記弧状空洞が、約0.8〜約1.2の幅対深さ比を有する、請求項23に記載の装置。
- 前記弧状空洞の幅が、前記弧状空洞の長さに沿って狭まる、請求項23に記載の装置。
- 前記弧状空洞が、試薬を含む、請求項23に記載の装置。
- 前記弧状空洞に連結されたサイフォンをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記サイフォンが、U字形状の部分を含む、請求項26に記載の装置。
- 前記U字形状の部分は、前記装置が回転しているときに、前記弧状空洞中の流体が前記U字形状の部分を通って流れないように構成されている、請求項27に記載の装置。
- 装置であって、
実質的に透明である第1の層と、
前記第1の層に連結された第2の層であって、前記第2の層が、赤外線放射に対して実質的に吸収性であり、前記第2の層および前記第1の層が、ウェルセットを集合的に画定し、前記第2の層が、突起セットを含む、第2の層と、
前記第2の層に連結された第3の層であって、前記第3の層が、流体を受け取るように構成された開口部を画定し、前記第3の層が、実質的に透明である、第3の層と、を備える、装置。 - 使用中の質量中心および回転軸を画定し、前記質量中心が、前記回転軸から約0.1mm〜約1.0mmだけずれている、請求項29に記載の装置。
- 前記第2の層が、前記第2の層上に陥凹セットを画定する、請求項29に記載の装置。
- 前記突起セットが、平行かつ弧状である、請求項29に記載の装置。
- 前記陥凹セットが、平行かつ弧状である、請求項29に記載の装置。
- 装置であって、
実質的に透明である第1の層と、
前記第1の層に連結された第2の層であって、前記第2の層が、赤外線放射に対して実質的に吸収性であり、前記第2の層が、空洞を画定し、前記第2の層および前記第1の層が、ウェルセットを集合的に画定する、第2の層と、
前記空洞内で滑動可能な容器と、
前記第2の層と前記容器との間の前記空洞中に配設されたエラストマシールと、を備える、装置。 - 前記容器が、前記容器の周縁の少なくとも一部分に沿ったエラストマシールを含む、請求項34に記載の装置。
- 前記エラストマシールが、前記第2の層に連結されている、請求項34に記載の装置。
- 前記エラストマシールが、前記容器に連結されている、請求項34に記載の装置。
- エラストマシールおよび前記容器が、前記第2の層に対して干渉嵌合を形成する、請求項34に記載の装置。
- 前記容器が、流体および試薬のうちの1つ以上を保持する、請求項34に記載の装置。
- 前記容器および前記空洞が、円筒形である、請求項34に記載の装置。
- 反射器セットをさらに備え、前記反射器セットの各反射器が、前記ウェルセットの隣接するウェル間に配設されている、請求項34に記載の装置。
- 前記反射器セットの各反射器が、第1の角度で光ビームを受け取り、かつ前記光ビームを前記第1の角度に対して実質的に垂直な方向に反射するように構成されている、請求項41に記載の装置。
- 前記反射器セットの各反射器が、プリズム形状の空洞を画定する、請求項41に記載の装置。
- 前記反射器セットの各プリズム形状の空洞の表面の上に配設されたポリッシュをさらに備える、請求項43に記載の装置。
- 前記ポリッシュが、平均約0〜約3の表面粗さを含む、請求項44に記載の装置。
- 装置であって、
実質的に透明である第1の層と、
前記第1の層の表面上に配設された第2の層であって、前記第2の層が、赤外線放射に対して実質的に吸収性であり、前記第1の層が、ウェルセットを画定し、前記ウェルセットの各ウェルが、基部および側壁を画定し、前記第2の層が、前記ウェルセットの各ウェルのウェル開口部を画定する、第2の層と、を備える、装置。 - 前記第2の層に連結された第3の層をさらに備え、前記第3の層が、流体を受け取るように構成されたポートを画定し、前記第3の層が、実質的に透明であり、チャネルが、前記ポートと前記ウェルセットとの間の流体連通路を確立する、請求項46に記載の装置。
- 実質的に透明であることが、紫外線、可視光、および赤外線放射のうちの少なくとも1つの光透過を含む、請求項47に記載の装置。
- 前記第2の層が、中間赤外線放射および近赤外線放射のうちの少なくとも1つに対して実質的に吸収性である、請求項46に記載の装置。
- 赤外線放射に対して実質的に吸収性であることが、前記第1の層の一部分を固相から溶融相に遷移させるのに十分な量の赤外線放射を所定の期間内に吸収することを含む、請求項49に記載の装置。
- 前記第2の層が、940nmの波長の放射に対して実質的に吸収性である、請求項46に記載の装置。
- 前記ウェルセットの少なくとも1つのウェル中に配設された凍結乾燥試薬をさらに備える、請求項46に記載の装置。
- 前記第1の層および前記第3の層が、各々独立して透明である、請求項47に記載の装置。
- 前記第2の層が、インレットセットを画定し、前記インレットセットの各インレットが、前記ウェルセットの異なるウェルに対応し、前記インレットセットの各インレットが、前記開口部と前記インレットの対応するウェルとの間の前記流体連通路を確立する、請求項46に記載の装置。
- 前記インレットセットが、第1のインレットサブセットおよび第2のインレットサブセットを含み、前記第1のインレットサブセットの各インレットの幅が、前記第2のインレットサブセットの各インレットの幅とは異なる、請求項54に記載の装置。
- 前記第1のインレットサブセットが、前記装置の3,000回転/分(RPM)を上回る回転中における双方向流体流のために構成されている、請求項55に記載の装置。
- 前記第2のインレットサブセットが、前記装置の約100回転/分(RPM)〜約4,000RPMの回転中における双方向流体流のために構成されている、請求項56に記載の装置。
- 前記双方向流体流が、第1の方向の液相流および第2の方向の気相流を含む、請求項56または57に記載の装置。
- 前記第1の層が、流体を受け取るように構成された第1の端部と、前記第1の端部とは反対側の第2の端部と、を有するチャネルを画定し、前記第2のインレットサブセットが、前記第2の端部よりも前記第1の端部に近い位置にある、請求項58に記載の装置。
- 前記第2のインレットサブセットの各インレットの幅が、約0.25mm〜約3.0mmである、請求項57に記載の装置。
- キットであって、
回転子デバイスであって、実質的に透明である第1の層と、前記第1の層に連結された第2の層と、を含み、前記第2の層が、赤外線放射に対して実質的に吸収性であり、前記第2の層および前記第1の層が、ウェルセットを集合的に画定し、
前記第1の層が、前記ウェルセットの各ウェルの基部を画定し、前記第2の層が、前記ウェルセットの各ウェルの開口部を画定し、前記第1の層および前記第2の層のうちの少なくとも1つが、前記ウェルセットの各ウェルの側壁を画定し、第3の層が、流体を受け取るように構成された開口部を画定する、回転子デバイスと、
膜および流体を含む容器であって、前記容器が、前記回転子デバイス内に保持されるように構成されている、容器と、
識別子を含む第4の層であって、前記第4の層が、前記第3の層に連結されるように構成されている、第4の層と、を備える、キット。
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