JP2022516556A - 流体サンプルを分析するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体サンプルに対して１つ以上のイムノアッセイを実施すること、並びに流体サンプルが流れているときにサンプルに対して画像分析を実施し、画像分析に基づいて、１つ以上のターゲット検体に関連する測定値を取得することの為のシステム及び方法に関する。本システム及び方法は、流体サンプルが装填されて、流体サンプルに対して１つ以上のアッセイを実施するように構成された使い捨て流体デバイス（例えば、カートリッジ）を含む。カートリッジは更に、アッセイを受けているか受けた流体サンプルのボリュームを、その後で分析機器によって分析されるように、カートリッジの一部分を通して流すように構成されている。分析機器は、流体サンプルがカートリッジの一部分を通って流れているときに流体サンプルの画像をキャプチャし、その後、流体サンプル中の１つ以上のターゲット検体の測定値が得られるように画像を分析するように構成されている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により開示内容が完全な形で本明細書に組み込まれている、２０１９年１月３日に出願された米国特許仮出願第６２／７８７，９６７号の優先権及び利益を主張するものである。

本発明は、全般的には、流体サンプル分析のシステム及び方法に関する。

濁度測定は、溶液中に懸濁している粒子との光相互作用の測定値に基づいて、溶液の曇り量、即ち濁度を決定するプロセスである。流体サンプル内のターゲット検体の、特に濃度を決定する為に濁度測定アッセイが使用される。流体サンプル中のターゲット検体、例えば、特定分子（例えば、タンパク質）の濃度を評価するイムノアッセイにおいてよく用いられる方法として、免疫濁度測定と比濁法の２つがある。そのような方法は一般に、抗原抗体反応に依拠し、その場合は、その分子に特有の抗体でコーティングされたマイクロビード又はナノビードが液体試薬中に懸濁し、流体サンプルと混ざり合う。ターゲット分子の存在下では、抗体と抗原クラスタとが免疫複合体を形成し、複合体によって生成されるブリッジを介してビード同士が結合し始めるとビードの凝集が発生する。凝集のダイナミクス（例えば、凝集体の速度及びサイズ）が分子濃度を表す。

現行のシステム及び方法では、様々な光測定により凝集ダイナミクスを評価する。例えば、抗原抗体反応後の流体サンプルに光を通すと、一部の光はビード凝集体によって散乱し、一部の光はビード凝集体に吸収され、残りの光は流体サンプルを通り抜ける。免疫濁度測定では、ビード凝集体サンプルによる光の吸収を測定する。この場合、分子濃度は、透過光信号に反比例しうる。一方、比濁法では特定波長の散乱を測定する。この場合は、散乱波長と粒子又は凝集体のサイズとの間に相関がある。

現行の分析機器は、濁度測定アッセイに基づいて体液中の特定タンパク質の濃度を測定することに利用可能であるが、そのような分析機器には幾つかの弱点がある。例えば、現行の分析機器はサンプル中のタンパク質濃度を測定することが可能でありうるが、そのような測定には制限がある。具体的には、現行機器は、凝集体サイズの分布の平均を表す単一信号を提供するが、分布特性やそのような凝集体が時間とともにどのように変化しうるかについての情報は全く提供しない。更に、現行の分析機器では、光学的に分析される流体サンプルの懸濁液は一般にキュベット又はチャンバの中にあり、コリメート光はそれらの断片を通り抜ける。従って、得られる信号は、粒子の沈殿及び／又は不適切混合の結果である懸濁液の不均質性の為に、サンプルボリューム全体の正確な表現ではない。

更に、血液サンプル中のターゲット分子（例えば、血漿タンパク質）の検査の場合、現行システムは、血清サンプルに対して濁度測定アッセイを実施することに限定されている。この為、オペレータは最初に、遠心分離機又は濾過装置を使用して全血サンプルから血清を分離することが必要となり、それによって、このプロセスは格段に労働集約的になり、未熟なオペレータや人手不足の環境には適さない。更に、全血試料中の血漿タンパク質の測定された濃度を、血清中の濃度に変換しなければならない。この場合は、ヘマトクリットを推定するか、別の装置でヘマトクリットを測定する。更に、分析機器によっては、分析中の流体サンプルに細胞を溶解させる必要がある。しかしながら、細胞を溶解させることにより、細胞残屑や細胞内タンパク質が流体サンプルに入り込む可能性があり、これによって、抗原抗体反応が妨げられ、更には光測定が妨げられて、濁度測定アッセイの精度が低下する可能性がある。

加えて、現行の分析機器は、一般に、機器に装填されるカートリッジ／ストリップごとに１つの検体を測定するように構成されていて、ほとんどの場合、１つのアッセイを実行することに制限されているという点で更なる制限がある。例えば、１つ以上のイムノアッセイ測定（例えば、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）測定）に加えて流体サンプルの全体的な特性評価（例えば、ヘマトクリット、完全血球算定（ＣＢＣ）等）を行うことが可能であることが臨床的に重要である。しかしながら、現行の分析機器の制限の為に、非免疫反応アッセイとイムノアッセイは、異なる技術を用いて別々のプラットフォームで実施しなければならない。更に、現行の分析機器は多重化を実施できない。言い換えると、現行機器は、複数の検体又はターゲット分子の濃度を同時に測定することができない。

本発明は、現行の分析機器の弱点を認識して、流体サンプルに対して１つ以上のイムノアッセイを実施すること、並びに流体サンプルが流れているときにサンプルに対して画像分析を実施し、画像分析に基づいて、１つ以上のターゲット検体に関連する測定値を取得することの為のシステム及び方法を提供する。具体的には、本発明の態様は、画像分析及び流れ、並びにポイントオブケア（ＰＯＣ）での使用を促進する流体デバイス（例えば、使い捨てカートリッジ）上でアッセイ（例えば、イムノアッセイ）を実施する機能を用いて、１つ以上のイムノアッセイを実施するシステム及び方法を提供する。画像分析、マイクロ流体工学、免疫濁度測定、及び革新的な流体デバイス（例えば、カートリッジ）のユニークな組み合わせにより、上記問題を解決する。

本発明の諸態様は、（例えば、使い捨てディスペンサを使用して）サンプルを吸い込み、そのサンプルを、流体デバイス上にある第１の試薬区画に注入することによって達成される。サンプルは第１の試薬と混ざり合い、結果として生じる懸濁液が別のチャンバに流れ込んで、後続の試薬と反応し、これが、サンプルの分析準備が完了するまで続けられる。細胞（任意選択）及びビードの懸濁液が半透明の測定チャンバを通って流れ、そこで、流れている粒子の画像が拡大光学系及びカメラによってキャプチャされる。徐々に凝集しつつある粒子の画像が画像処理アルゴリズムによってオンザフライで分析される。細胞は、機械学習アルゴリズムによって分類されて、粒子と区別されてよい。粒子のサイズに加えて（多重化を目的として）粒子の色又はモルフォロジも監視されて、凝集のダイナミクスが記録される。これらの測定値から、幾つかの検体の濃度が細胞濃度とともに推定されてよい。

特定の実施形態では、流れを一定にすることで、懸濁液の大部分を測定することが可能になり、これによって、精度及び再現性が向上する。この画像化ベースの分析は、細胞間の空間を詳細に調べて、細胞を無視することにより、細胞に邪魔されずに粒子の凝集を監視することを可能にする。任意の時点における完全なサイズ分布が得られ、これは、反応に関する、より多くの情報を提供する。最後に、画像分析は、色付けされたビード、又はサイズや形状が様々なビードを使用することにより、幾つかのアッセイを多重化することを可能にする。

計数された細胞の数を、調べられた体積で割り、これに希釈比を乗じることによって、ヘマトクリットを評価することが可能である。代替として、ヘマトクリットは、本明細書に記載のように、流体デバイスの平行ルートによって測定可能である。

特定の実施形態では、本発明のシステム及び方法は、流体サンプルが装填されて、流体サンプルに対して１つ以上のアッセイを実施するように構成された（任意選択で使い捨ての）流体デバイス（例えば、カートリッジ）の使用を含む。カートリッジは更に、アッセイを受けているか受けた流体サンプルのボリュームを、その後で分析機器によって分析されるように、カートリッジの一部分を通して流すように構成されている。分析機器は、流体サンプルがカートリッジの一部分を通って流れているときに流体サンプルの画像をキャプチャし、その後、流体サンプル中の１つ以上のターゲット検体の測定値が得られるように画像を分析するように構成されている。

一実施形態では、カートリッジに装填された流体サンプルに対して、少なくとも１つの粒子ベースのイムノアッセイが実施されてよい。流体サンプルは、少なくとも、カートリッジの、第１の試薬を収容している第１のリザーバに注入されてよく、注入されると直ちに混合が行われる。結果として生じる懸濁液がその後、複数の粒子を収容している第２のリザーバに入ってよく、各粒子は、流体サンプル中のターゲット検体に特有の抗体を含み、そのような複数の粒子とターゲット検体は、抗体を介して互いに結合し、１つ以上の凝集体を形成する。流体サンプルと（ターゲット検体と結合した）粒子の懸濁液は、第２のリザーバからカートリッジのチャネルを通って流れる。分析機器は、１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするように、カートリッジのチャネルを通って流れている流体サンプルの懸濁液の複数の画像をキャプチャするように構成されている。カートリッジは、画像キャプチャ時の流体サンプルの懸濁液の流れを比較的一定にすることが可能である。流れが一定であることにより、懸濁液流体の大部分を測定することが可能になり、画像キャプチャ中の懸濁液流体が確実に比較的均質になり、これによって、現行の分析機器より高い精度及び再現性が達成される（現行の分析機器は、比較的静的且つ不均一な懸濁流体に対して濁度測定アッセイ及び分析を実施し、結果として、粒子の沈殿及び／又は不均一な懸濁が生じる）。

分析機器は、画像を分析し、それによって１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスをオンザフライで分析して、流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定するように構成されている。具体的には、画像分析は、複数の異なる画像を取得し、各画像において１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスを分析することを含んでよく、それによって、一定期間にわたる形成のダイナミクスを分析することが可能である。凝集の形成のダイナミクスとして、１つ以上の凝集体の形成の速度、及び１つ以上の凝集体のサイズがあってよく、これらに限定されない。分析機器は、凝集体の形成のサイズ及び速度を監視するだけでなく、更に、粒子の１つ以上の特性（例えば、色、ルミネセンス、サイズ、及び／又は形状）を監視するように構成されている。従って、本発明のシステム及び方法は、様々なターゲット検体を検出することが可能であり、それらに関連する濃度を測定することが可能であるように、流体サンプルに対して複数のイムノアッセイを同時に実施することを可能にする。これは粒子が異なれば色やモルフォロジ等の特性も異なりうる為である（例えば、第１のターゲット検体と結合する第１の粒子セットが第１の色を有し、第２のターゲット検体と結合する第２の粒子セットが第２の色を有する）。この多重化機能は、バクテリア感染、がん、又は心不全等の特定の感染状態や病状の診断において特に重要である。これは、複数のバイオマーカを組み合わせれば、それぞれを単独で使用する場合より格段に良好な感受性が得られる為である。

分析機器は、画像分析プロセス中に、流体サンプル中の細胞（即ち、赤血球、白血球、バクテリア細胞等）を分類し、複数の粒子と区別することが可能な専用アルゴリズムを利用してよい。従って、分析機器は、流体サンプルの懸濁液中の無傷細胞と粒子とを区別するように構成されてよい。従って、本発明のシステム及び方法は更に、流体サンプル中の特定成分に関連する測定値（即ち、細胞の計数及び特徴付け）が得られるように、流体サンプルに対して追加アッセイ（例えば、非免疫反応アッセイ）を実施することを可能にする。例えば、全血サンプルをカートリッジに装填して（最初に分離して血清サンプルにすることは不要）、２つの異なるアッセイ（例えば、完全血球算定アッセイとイムノアッセイ）にかけることが可能である。従って、本システム及び方法は、現行の分析機器では得られない、流体サンプルの包括的な特徴付けが得られるように、流体サンプルに対して複数のアッセイを実施することを可能にする。

本発明の一態様は、流体サンプルを分析する方法を提供する。本方法は、チャネルを通って流れている流体サンプルに対して粒子ベースのイムノアッセイを実施するステップと、流れている流体サンプルの画像分析を実施して、流れている流体サンプル中の粒子の凝集のダイナミクスを分析して、流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定するステップと、を含む。

幾つかの実施形態では、画像分析を実施するステップは、複数の異なる画像を取得するステップを含み、各画像において１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスが分析される。画像分析を実施するステップは、チャネルの高さ方向の垂直スキャンを取得するステップを含んでよい。凝集の形成のダイナミクスとして、１つ以上の凝集体の形成の速度、１つ以上の凝集体のサイズ、及びこれらの組み合わせがあってよい。

幾つかの実施形態では、粒子サンプルに対して粒子ベースのイムノアッセイを実施するステップは更に、第１の複数の粒子と、第１の複数の粒子と異なる光学特性を有する第２の複数の粒子と、を用意するステップを含む。第１の複数の粒子の各粒子は、第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含み、第１の複数の粒子と第１のターゲット検体は、第１の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第１の凝集体を形成する。第２の複数の粒子の各粒子は、第２のターゲット検体に特有の第２の抗体を含み、第２の複数の粒子と第２のターゲット検体は、第２の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第２の凝集体を形成する。流れている流体サンプルの画像分析を実施するステップは更に、流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、１つ以上の第１の凝集体及び１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、１つ以上の第１の凝集体及び１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスを分析して、流体サンプル中の第１のターゲット検体及び流体サンプル中の第２のターゲット検体の濃度を決定するステップと、を含んでよい。

幾つかの実施形態では、流体サンプルは無傷細胞を含んでよく、本方法は無傷細胞の存在下で実施される。画像分析によって、画像化された流体サンプル中に存在する無傷細胞を排除することが可能である。無傷細胞の排除は、無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、無傷細胞及び１つ以上の凝集体を含む流体サンプルの画像を処理することと、流体サンプルの画像を背景閾値で正規化して、無傷細胞を流体サンプルの画像分析から排除することと、を含む技法によって行われる。

しかしながら、幾つかの実施形態では、流体サンプルは溶解処置を受けてよく、これは、ＨｂＡ１Ｃ等の細胞内タンパク質の測定において有用でありうることに注意されたい。従って、画像分析では、流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定する為に、ターゲット検体、即ち、細胞内タンパク質を考慮しながら細胞残屑を排除することが可能である。

幾つかの実施形態では、実施するステップは、カートリッジを用意するステップと、第１のターゲット検体を含む流体サンプルをカートリッジのリザーバに導入するステップであって、リザーバは第１の試薬を含む、上記導入するステップと、流体サンプルを第１の試薬とともにインキュベートするステップと、を含む。実施するステップは更に、カートリッジの、第１の複数の粒子を含む第２のリザーバに流体サンプルを流し込むステップであって、第１の複数の粒子の各粒子は、第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含み、第１の複数の粒子と第１のターゲット検体は、第１の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第１の凝集体を形成する、上記流し込むステップと、流体サンプル及び第１の複数の粒子をカートリッジのチャネルに流すステップと、を含む。本方法は更に、流れている流体サンプルを画像化して、１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスを分析して、流体サンプル中の第１のターゲット検体の濃度を決定するステップと、を含む。

本発明の別の態様は、流体サンプルを分析する方法を提供する。本方法は、第１のターゲット検体及び第１の複数の粒子を含む流体サンプルをインキュベートするステップであって、第１の複数の粒子の各粒子は、第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含み、第１の複数の粒子と第１のターゲット検体は、第１の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第１の凝集体を形成する、上記インキュベートするステップと、インキュベートされた流体サンプルをチャネルに流すステップと、流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスを分析して、流体サンプル中の第１のターゲット検体の濃度を決定するステップと、を含む。

幾つかの実施形態では、画像化するステップは、複数の異なる画像を取得するステップを含み、各画像において１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスが分析される。幾つかの実施形態では、画像化するステップは、チャネルの高さ方向の垂直スキャンを取得するステップを含んでよい。

１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスとして、１つ以上の凝集体の形成の速度、１つ以上の凝集体のサイズ、及びこれらの組み合わせがあってよい。

幾つかの実施形態では、流体サンプルは第２のターゲット検体を含み、インキュベートするステップが更に第２の複数の粒子を含み、第２の複数の粒子は、第１の複数の粒子と異なる光学特性を有し、第２の複数の粒子の各粒子は、第２のターゲット検体に特有の第２の抗体を含み、第２の複数の粒子と第２のターゲット検体は、第２の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第２の凝集体を形成する。本方法は更に、流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスを分析して、粒子サンプル中の第２のターゲット検体の濃度を決定するステップと、を含んでよい。

幾つかの実施形態では、流体サンプルは無傷細胞を含み、本方法は無傷細胞の存在下で実施される。従って、分析するステップでは、画像化された流体サンプル中に存在する無傷細胞を排除してよい。無傷細胞の排除は、無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、無傷細胞及び１つ以上の第１の凝集体を含む流体サンプルの画像を処理することと、流体サンプルの画像を背景閾値で正規化して、無傷細胞を流体サンプルの分析から排除することと、を含む技法によって行われてよい。

流体サンプルは全血を含んでよく、ターゲットとして、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）、ＨｂＡ１Ｃ、ＰＣＴ、ＢＮＰ、及びこれらの組み合わせがあってよく、これらに限定されない。

本発明の別の態様は、流体サンプルを分析する方法を提供する。本方法は、完全血球算定アッセイを実施するように構成された第１の部分と、イムノアッセイを実施する第２の部分と、を含む流体デバイスを用意するステップと、流体デバイスの第１の部分において完全血球算定アッセイを実施してヘマトクリットを取得するステップと、流体デバイスの第２の部分においてイムノアッセイを実施するステップであって、取得されたヘマトクリットがイムノアッセイの結果の分析に使用されるステップと、を含む。幾つかの実施形態では、イムノアッセイは、流れている流体サンプルに対して実施される。

幾つかの実施形態では、イムノアッセイは、流体サンプル中の凝集体の形成のダイナミクスを分析する為に、画像分析を用いて実施される。イムノアッセイは、無傷細胞を含む全血に対して実施されてよい。イムノアッセイは、無傷細胞を溶解せずに実施されてよい。画像分析によって、画像化された流体サンプル中に存在する無傷細胞を排除することが可能である。無傷細胞の排除は、無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、無傷細胞及び１つ以上の凝集体を含む流体サンプルの画像を処理することと、流体サンプルの画像を背景閾値で正規化して、無傷細胞を流体サンプルの画像分析から排除することと、を含む技法によって行われてよい。

幾つかの実施形態では、流体デバイスは、分析機器と作用的に結合されるように構成されたカートリッジである。カートリッジは、完全血球算定アッセイ及びイムノアッセイのそれぞれの為の試薬が事前装填されてよい。

イムノアッセイは、流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定する為に実施されてよく、ターゲット検体として、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）、ＨｂＡ１Ｃ、ＰＣＴ、ＢＮＰ、及びこれらの組み合わせがあり、これらに限定されない。

本発明の別の態様は、流体カートリッジを提供する。流体カートリッジは、イムノアッセイの為の試薬と第１の複数の粒子とを含む１つ以上のリザーバであって、第１の複数の粒子の各粒子は、流体サンプル中の第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含む、１つ以上のリザーバと、１つ以上のリザーバの間のシールと、１つ以上のリザーバから流体を受け取って流す為に１つ以上のリザーバと作用的に結合された第１のチャネルと、を含む。幾つかの実施形態では、１つ以上のリザーバは更に、磁性粒子を含んでよい。

幾つかの実施形態では、１つ以上のリザーバのうちの少なくとも１つのリザーバが、１つ以上の、閾値を超えない形態及び閾値を超えた形態に変形させることが可能な変形可能カバーを含み、シールは、変形可能カバーが複数の、閾値を超えた形態のうちの１つの形態になった場合のみ破裂するように構成されている。

幾つかの実施形態では、カートリッジは更に、イムノアッセイ緩衝液を含む第１のリザーバと、第１のリザーバと流体結合されている、第１の複数の粒子を含む第２のリザーバと、第１のリザーバ及び第２のリザーバの入口とは別の入口に関連付けられた少なくとも第３のリザーバと、を含む。第３のリザーバは、完全血球算定アッセイを実施する為の１つ以上の試薬を含んでよい。幾つかの実施形態では、流体カートリッジは、第３のリザーバから流体を受け取って流す為に第３のリザーバと作用的に結合された第２のチャネルを含む。カートリッジは、第１のチャネル及び第２のチャネルが第１、第２、及び第３のリザーバの下流にある共通接合部と結合されるように構成されてよい。カートリッジは、第１のチャネルを通る流体流が共通接合部に到達すると第１のチャネルからの流体流が第２のチャネルからの流体流を押し退けて逆流させるように構成されてよい。幾つかの実施形態では、カートリッジは更に、共通接合部と結合された第３のチャネルを含む。カートリッジは、第３のチャネルを通って流れている流体サンプルに対して画像分析を実施するように構成された分析機器と作用的に結合されるように構成されてよい。

本開示の幾つかの実施形態による、カートリッジ及び分析システムを使用して流体サンプルの分析を行うシステムの概略図である。 本開示の幾つかの実施形態によるカートリッジ及び関連付けられたサンプラの概略図である。 サンプラが差し込まれている、図２のカートリッジの概略図である。 本開示の幾つかの実施形態によるサンプラ及び関連付けられたカートリッジの概略分解図である。 サンプラが差し込まれている、図４のカートリッジの概略上面図であり、図示した範囲では、カートリッジの剛体ベース部分にカバーフィルムが溶接されている。 サンプラが差し込まれている、図４のカートリッジの概略斜視図である。 サンプラが差し込まれている、図４のカートリッジの概略上面図である。 本開示の幾つかの実施形態による分析システムのブロック図である。 本開示の例示的実施形態による、全体で分析機器として実施される、分析システムの選択された内部構成要素の概略側面図である。 図９の分析システムの選択された内部構成要素の概略斜視図である。 開示の例示的実施形態による、図９の分析システムの活性化モジュール又はユニットの概略図である。 本開示の幾つかの実施形態による、完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイの一環として懸濁細胞が流れているチャネルのセクションの概略斜視図である。 本開示の幾つかの実施形態による、粒子ベースのイムノアッセイの一環として、懸濁している細胞及び粒子が流れているカートリッジのチャネルのセクションの概略斜視図である。 本開示の例示的実施形態による、カートリッジのチャネルを通って流れている流体サンプルの画像をキャプチャする流体分析システムの概略図である。 乃至 カートリッジのチャネルを通って流れながら粒子ベースのイムノアッセイを受けていて細胞を含まない流体サンプル中の粒子の凝集の画像であり、各画像はそれぞれ異なる期間にキャプチャされたものである。 乃至 カートリッジのチャネルを通って流れながら粒子ベースのイムノアッセイを受けていて無傷細胞を含む流体サンプル中の粒子の凝集の画像であり、各画像はそれぞれ異なる期間にキャプチャされたものである。 ある期間にわたる粒子の凝集のダイナミクスを示すグラフ図である。 乃至 本開示の画像ベースの分析システム及び方法に従って実施されたＣ反応性タンパク質測定の精度を、既存の分析プラットフォームによって得られた既存のＣ反応性タンパク質測定値と比較して示すグラフ図である。 流体サンプルを分析する方法の一実施形態を示すフロー図である。 流体サンプルを分析する方法の別の実施形態を示すフロー図である。 流体サンプルを分析する方法の別の実施形態を示すフロー図である。

本発明は、流体サンプルに対して１つ以上のイムノアッセイを実施すること、並びに流体サンプルが流れているときにサンプルに対して画像分析を実施し、画像分析に基づいて、１つ以上のターゲット検体に関連する測定値を取得することの為のシステム及び方法を提供する。具体的には、本発明の態様は、画像分析及び流れ、並びにポイントオブケア（ＰＯＣ）での使用を促進する流体デバイス（例えば、使い捨てカートリッジ）上でアッセイ（例えば、イムノアッセイ）を実施する機能を用いて、１つ以上のイムノアッセイを実施するシステム及び方法を提供する。画像分析、マイクロ流体工学、免疫濁度測定、及び革新的な流体デバイス（例えば、カートリッジ）のユニークな組み合わせにより、上記問題を解決する。

図１は、流体サンプルを分析するシステム１００の概略図である。例えば、システム１００は、診察室で検査結果を迅速に取得することを可能にするポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）システムとして使用可能でありうる。システム１００は、概して、流体サンプルを引き込む為に使用されるサンプラ１０２と、サンプラ１０２と相互作用して流体サンプルをサンプラ１０２から受け取るように構成された使い捨て流体デバイス（例えば、カートリッジ１０４）と、を含む。カートリッジ１０４は、分析システム１０６による分析の為に流体サンプルの前処理を行う。具体的には、カートリッジ１０４は、流体サンプルに対して１つ以上のアッセイを実施するように構成されている。カートリッジは更に、アッセイを受けているか受けた流体サンプルのボリュームを、その後で分析システム１０６によって分析されるように、カートリッジの一部分を通して流すように構成されている。分析システム１０６は、概して、流体サンプルがカートリッジ１０４の一部分を通って流れているときに流体サンプルの画像をキャプチャし、その後、流体サンプル中の１つ以上のターゲット検体／分子及び／又は細胞の測定値が得られるように画像を分析するように構成されている。

流体サンプルは、概して、分析の為の細胞及び／又はターゲット検体を含んでよい。細胞は任意の種類の原核細胞（例えば、バクテリアであり、これに限定されない）、真核細胞（例えば、赤血球、白血球、上皮細胞、循環腫瘍細胞）、細胞断片（例えば、血小板）、又は他の細胞であってよい。ターゲット検体は、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）、ＨｂＡ１Ｃ、プロカルシトニン（ＰＣＴ）、脳性ナトリウム利尿ペプチド（ＢＮＰ）、又は他の任意の、症状又は病気を表しうるターゲット検体又は分子であってよく、これらに限定されない。

従って、カートリッジ１０４に装填された流体サンプルに対して、少なくとも１つの、粒子ベースのイムノアッセイが実施されてよい。流体サンプルは、少なくとも、カートリッジ１０４の、第１の試薬を収容している第１のリザーバに注入されてよく、注入されると直ちに混合が行われる。結果として生じる懸濁液がその後、カートリッジ１０４の、複数の粒子を収容している第２のリザーバに入ってよく、各粒子は、流体サンプル中のターゲット検体に特有の抗体を含み、そのような複数の粒子とターゲット検体は、抗体を介して互いに結合し、１つ以上の凝集体を形成する。流体サンプルと（ターゲット検体と結合した）粒子の懸濁液は、第２のリザーバからカートリッジ１０４のチャネル（例えば、半透明の測定チャネル）を通って流れる。分析システム１０６は、１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするように、カートリッジ１０４のチャネルを通って流れている流体サンプルの懸濁液の複数の画像をキャプチャするように構成されている。カートリッジ１０４は、ポンプ（図示せず）又は他の手段により、画像キャプチャ時の流体サンプルの懸濁液の流れを比較的一定にすることが可能である。流れが一定であることにより、懸濁液流体の大部分を測定することが可能になり、画像キャプチャ中の懸濁液流体が確実に比較的均質になり、これによって、より高い精度及び再現性が達成される。

分析システム１０６は、画像を分析し、それによって１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスをオンザフライで分析して、流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定するように構成されている。具体的には、画像分析は、複数の異なる画像を取得し、各画像において１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスを分析することを含んでよく、それによって、一定期間にわたる形成のダイナミクスを分析することが可能である。凝集の形成のダイナミクスとして、１つ以上の凝集体の形成の速度、及び１つ以上の凝集体のサイズがあってよく、これらに限定されない。分析システム１０６は、凝集体の形成のサイズ及び速度を監視するだけでなく、更に、粒子の１つ以上の特性（例えば、色、サイズ、及び／又は形状）を監視するように構成されている。従って、本発明のシステム及び方法は、様々なターゲット検体を検出することが可能であり、それらに関連する濃度を測定することが可能であるように、流体サンプルに対して複数のイムノアッセイを同時に実施することを可能にする。これは粒子が異なれば色やモルフォロジ等の特性も異なりうる為である（例えば、第１のターゲット検体と結合する第１の粒子セットが第１の色を有し、第２のターゲット検体と結合する第２の粒子セットが第２の色を有する）。この多重化機能は、バクテリア感染、がん、又は心不全等の特定の感染状態や病状の診断において特に重要である。これは、複数のバイオマーカを組み合わせれば、それぞれを単独で使用する場合より格段に良好な感受性が得られる為である。

分析システムは、画像分析プロセス中に、流体サンプル中の細胞（即ち、赤血球、白血球、バクテリア細胞等）を分類し、複数の粒子と区別することが可能な専用アルゴリズムを利用してよい。従って、分析システムは、流体サンプルの懸濁液中の無傷細胞と粒子とを区別するように構成されてよい。

従って、システム１００は、流体サンプル中の特定成分に関連する測定値（即ち、細胞の計数及び特徴付け）が得られるように、流体サンプルに対して少なくとも１つの追加アッセイ（例えば、非免疫反応アッセイ）を実施することを可能にする。例えば、全血サンプルをカートリッジに装填して（最初に分離して血清サンプルにすることは不要）、２つの異なるアッセイ（例えば、完全血球算定アッセイとイムノアッセイ）にかけることが可能である。

以下の説明では、流体サンプルが全血サンプルであるとしており、全血サンプルに対する複数のアッセイの準備及び実施にカートリッジが使用される。例えば、以下の説明では、全血サンプルをカートリッジに装填して（最初に分離して血清サンプルにすることは不要）、２つの異なるアッセイにかけることが可能であり、そのようなアッセイとして、完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイと粒子ベースのイムノアッセイがあり、ＣＢＣアッセイでは、ヘマトクリット（Ｈｃｔ）測定値を含むＣＢＣ測定値を取得し、粒子ベースのイムノアッセイでは、イムノアッセイからターゲット検体の濃度測定値（例えば、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）測定値）を取得する。

しかしながら、本開示は、ＣＢＣ及びＣＲＰの測定値に限定されないことに注意されたい。本開示のシステム及び方法は、細胞及び／又はターゲット検体の分析が必要とされる複数の用途に使用されてよく、例えば、がん、心不全の検出、糖尿病の検出及び監視、血栓症診断（Ｄ－ダイマー）、ＨＩＶの検出及び監視（例えば、ＣＤ４／ＣＤ８比の使用）、ヘモグロビンＦ、フェリチン、マラリア抗原又は他の血液寄生虫、発作性夜間ヘモグロビン尿症（ＰＮＨ）の検出、腸筋内膜自己抗体（ＥｍＡ）によるセリアック病の診断に使用されてよい。アルツハイマー病、又は他の任意の、ターゲット検体／分子及び／又は細胞ベースの診断が関係しうる用途にも使用されてよい。

なお、流体サンプルを分析する為のサンプラ、カートリッジ、及び適合する診断用機器、並びに使用方法の様々な実施形態が、少なくとも米国特許第９，２２２，９３５号、同第９，４０４，９１７号、同第９，５９２，５０４号、及び同第９，６８３，９８４号に記載されており、これらのそれぞれの内容は参照によって完全な形で本明細書に組み込まれている。

使い捨てカートリッジ
図２は、本開示の幾つかの実施形態によるサンプラ２００及び関連付けられたカートリッジ３００の概略図である。サンプラ２００は、流体サンプルをカートリッジ３００に導入するように機能してよい。図に示すように、サンプラ２００は、２つの毛細管２０４がハンドル部材２０２に取り付けられている。しかしながら、サンプラは任意の数の毛細管を含んでよく、１つの毛細管、又は３つ以上の毛細管を含んでよいことに注意されたい。各毛細管は、毛細管作用によって流体サンプルを引き込むことが可能である。

流体サンプルは、概して、分析の為の細胞及び／又はターゲット検体を含んでよい。なお、流体サンプルは、ヒトの体液をはじめとする任意の種類の生物学的サンプルを含んでよく、臨床的に許容される任意の方式で収集されてよい。体液は、例えば、ヒト又は他の哺乳動物に由来する液状物質である。そのような体液として、粘液、血液、血漿、血清、血漿派生物、胆液、血液、母体血液、痰、唾液、喀痰、汗、羊水、月経液、乳房液、卵巣の濾胞液、ファロピウス管液、腹水、尿、精液、及び脳脊髄液（ＣＳＦ）（例えば、腰椎又は脳室のＣＳＦ）があり、これらに限定されない。サンプルは又、細胞又は生物学的物質を収容する媒体であってよい。サンプルは血栓であってもよく、血清が除去された後の全血から取得された血栓であってよい。特定の実施形態では、サンプルは、患者から採取された血液であってよい。

毛細管２０４の内側にシール／栓が形成されてよく、このシール又は栓は、少なくとも幾らかの空気の流れを通すが液体の流れを通さない任意のタイプの材料又は構成を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、毛細管出口から所定の距離のところに排気栓（図示せず）が貼り付けられてよい。毛細管２０４は、内側に排気栓が貼り付けられた、特定の用途に適する任意のタイプの毛細管であってよい。例えば、本開示の実施形態には、ドラモンド社のアクアキャップ（商標）マイクロディスペンサ（ＤＲＵＭＭＯＮＤ Ａｑｕａ－Ｃａｐ（ＴＭ） Ｍｉｃｒｏｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）によって製造される毛細管が使用されてよい。

流体のサンプリングは、毛細管２０４の出口を流体に浸すことによって実施されてよい。流体サンプルは、毛細管力によって毛細管内に引き込まれてよい。毛細管２０４の内側に貼り付けられた排気栓は、このプロセスを促進しうる。これは、流体サンプルによって押し退けられた空気が排気栓から流出可能になる為である。流体は、排気栓に達するまで毛細管を満たす。当然のことながら、栓は多孔質であって疎水性又は吸湿性であってよく、それによって、栓は流体と接触すると流体の流れをほぼ通さなくなる。従って、流体サンプルが栓に吸収されないことが可能であり、言い換えると、流体ボリュームが栓から抜けていくことが起こらず、後の段階で試薬が栓を通って漏れることもない。従って、サンプリングされる流体の最終的な体積は、毛細管出口から排気栓までの距離に基づいて、且つ毛細管の内径によって決まりうる。

流体サンプルが毛細管２０４に引き込まれると、直ちにサンプラ２００がカートリッジ３００に（例えば、一方の側から）差し込まれてよい。具体的には、カートリッジ３００は、少なくとも毛細管２０４を受け入れる形状及び／又はサイズになっている受け部３０２を含んでよい。しかしながら、図に示すように、受け部３０２は、ハンドル部材２０２及び毛細管２０４を含むサンプラ２００の大部分を受け入れてよい。受け部３０２は更に、サンプラ２００を中で保持する手段を含んでよく、これは、例えば、スナップフィット接続（ロック部材とタブ部材との協調）、プレスフィット接続等である。例えば、サンプラ２００がカートリッジ３００の受け部３０２に差し込まれると、サンプラ２００上の反らしタブ（図示せず）が受け部３０２内でロックタブ（図示せず）を反らすことが可能であり、サンプラ２００が受け部３０２内を更に進むことにより、ロックタブをその反らされた位置から解放することが可能であり、それによって、前進している反らしタブの背後の定位置にロックタブがスナップインすることが可能になる。反らしタブ及びロックタブは、反らしタブが一方向にのみロックタブを通り越すことが可能であるような形状であってよい。従って、サンプラ２００が受け部３０２に完全に差し込まれれば、ロックタブと反らしタブとの間の干渉により、サンプラがカートリッジ３００から抜けないようにすることが可能である。

カートリッジ３００は、概して、前処理セクション及び分析セクションを含む少なくとも２つのセクションを含んでよい。流体サンプルはまず（サンプラ２００から）前処理セクションに導入されてよく、前処理セクションでは、流体サンプルを分析の為に前処理する為に、流体サンプルに対して１つ以上のプロセスが実施されてよい。そして分析セクションは、前処理された流体サンプルを（前処理セクションから）受け取ってよく、流体サンプルの１つ以上の態様の分析を可能にしうる。幾つかの実施形態では、前処理セクションと分析セクションは、別々に形成されてから１つ以上の流路でつなげられてよい。そのような実施形態では、分析セクションは分析チップ３１２と呼ばれてよい。幾つかの実施形態では、前処理セクションと分析セクションは、一緒に製造されて、製造中又は製造直後につなげられてよく、或いは、別々に製造されてから、カートリッジがそのエンドユーザに販売される前に、更には使用される直前に、更に場合によっては検査を実施する人員によって、又はシステム１００内で自動的に、つなげられてよい。幾つかの実施形態では、例えば、前処理セクションと分析セクションは、共通基板に対して一体成形されてよい。

図に示すように、カートリッジ３００は複数のリザーバを含んでよく、これらは、流体サンプルをサンプラ２００から受け取り、更に、分析の為に流体サンプルを前処理する（即ち、流体サンプルに対して１つ以上のアッセイをリザーバ内で実施する）。１つ以上のリザーバの中で実施される前処理は、流体サンプルの、又は、流体サンプルに含まれる細胞及び／又はターゲット検体／分子の物理的又は化学的状態を変化させうる（又は少なくとも１つの特性又は特徴を変化させうる）任意の処置を含んでよい。可能な作用処置の例として、加熱、混合、希釈、染色、透過化、溶解等があってよい。これらの処置の幾つかについて、後で後続の図面を参照しながら説明する。

本開示の幾つかの実施形態では、リザーバに物質が事前装填されてよい。事前装填される物質は、液体物質、固体物質、又はこれらの組み合わせであってよい。物質は、１つの試薬、又は幾つかの異なる試薬で構成されてよい。幾つかの試薬のうちの液体物質の例としてＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）があり、固体物質の例として、凍結乾燥抗体、様々な種類の（例えば、水又はエタノールに）溶解可能な粉末染色剤、コーティングされたビード等がある。物質は、リザーバの底面上にただ置かれてよく、或いはリザーバの内面に付けられてよい。或いは、物質は、リザーバの空間を満たす構造物又は構成要素（例えば、スポンジやマイクロファイバ）に付けられてよい。そのような構造物又は構成要素は、流体サンプルに曝される表面積を大きくすることが可能である。

更に、幾つかの可能な処置（例えば、加熱）は、リザーバに物質が事前装填されることを必要としない。従って、特定の実施形態では、リザーバに物質が事前装填されないが、リザーバは、その代わりに（又は事前装填された物質に加えて）機構、例えば、加熱機構又はその一部を保有する。更に、物質の事前装填がカートリッジの製造中、又は流体サンプルの導入前の任意の時点で実施されてよいことを理解すると、別の実施形態では、物質は流体サンプルと一緒にリザーバに導入されてよく、流体サンプルの導入後にリザーバに導入されてもよい。物質が複数の成分の組み合わせで構成されるか、物質が２つ以上の成分の間の化学反応の結果である、別の実施形態では、少なくとも１つの成分が事前装填されて、少なくとも１つの別の成分が流体サンプルと一緒に導入されるか、流体サンプルの導入後に導入されることが可能である。

リザーバに物質が装填される場合は、それが事前装填であれ、流体サンプルの導入と一緒の装填／流体サンプルの導入後の装填であれ、流体サンプルに作用する処置は、流体サンプルと物質とを混合することを含んでよい。場合によっては、均質性を欠くことが後の分析に強い影響を及ぼしうる為、流体サンプルと物質は十分に混合されてよい。本開示の特定の実施形態によれば、混合を可能にする為に、リザーバの表面の少なくとも一部（一部分）が、変形可能又は圧迫可能な部分（例えば、リザーバを覆うカバー又はキャップ）を含んでよい。この変形可能部分は、弾性ポリマー（例えば、ポリウレタン又はシリコーン）で作られてよく、或いは別の弾性材料で作られてよい。変形可能部分を圧迫及び／又は解放することの作用であるリザーバの変形（例えば、締め付け）により、リザーバに収容された流体がリザーバ内で噴流を形成する可能性があり、噴流は、混合を増強しうる流れの一形態である。そこで、リザーバの変形可能部分の圧迫と解放を交互に行うことにより混合を達成することが可能でありうる。変形可能部分が圧迫されると、流体は、圧迫された場所から離れる方向に流れることが可能であり、変形可能部分が解放されると、流体は、元の場所に戻る方向に流れることが可能であり、それによって、流体の流れが行ったり来たりする。

なお、混合は、別の力によっても起こりうる。例えば、幾つかの実施形態では、リザーバは磁性粒子を含んでよく、これにより、磁界が印加されると（即ち、外部磁界源から印加されると）、磁性粒子がリザーバ内で動いて流体サンプルの混合を引き起こしうる。

混合以外の、又は混合だけでない、リザーバ内で実施される、流体サンプルに作用する処置として、物質と流体サンプルとの間で起こりうる反応があってよい。この反応として、化学反応（例えば、酸化／還元）又は生化学的反応（例えば、抗体を抗原に結合させること）があってよい。この処置は、流体サンプルの、又は流体サンプルに含まれる細胞の物理的状態及び／又は化学的状態を変化させることにつながりうる。例えば、この処置は、流体サンプルの粘弾性又はｐＨの変化に作用しうる。流体サンプルに含まれる細胞の濃度は、希釈によって減少しうる。細胞膜は透過性になって、物質中に含まれる着色剤又は抗体が細胞成分（例えば、細胞質顆粒）と結合することを可能にしうる。様々な細胞成分の酸化又は還元（例えば、赤血球に含まれるヘモグロビンが酸化してメトヘモグロビンになること等）が起こりうる。

前処理の処置を完了すると（又は少なくとも開始すると）直ちに、結果として生じる流体が分析されるべくリザーバから放出されうる。この放出には、正圧、即ち流体をリザーバから「押し出す」力が作用してよい。例えば、リザーバの変形可能カバーに力をかけて限界を超える形状になるまで押してシールを破り、流体がリザーバから流れ出てリザーバの下流の関連するチャネルに入ることを可能にすることによって、流体がリザーバから押し出されてよい。

追加又は代替として、流体に負圧が作用してよく、これは、例えば、流体を「引っ張り出す」物理力（例えば、重力）によって、又は真空等の外力の印加によって流体がリザーバの外に動かされる場合である。本開示の特定の実施形態では、リザーバから関連の下流チャネルへの出力流体の流れは、例えば、真空ポンプが発生させる吸引力によって引き起こされてよい。

その後、流体は、カートリッジ３００の分析セクションのチャネル又はチャンバ内に移動してよく、流体は、カートリッジ３００の分析セクションのチャネル又はチャンバを通って流れているときに分析システムによって分析される。

図示した実施形態では、カートリッジ３００は、少なくとも第１のリザーバ３０４と、直列に連結されたペアのリザーバ（即ち、第２のリザーバ３１８及び第３のリザーバ３２０）とを含み、第１のリザーバ３０４は、サンプラ２００の第１の毛細管２０４が結合される入口３０６を含み、ペアのリザーバは、サンプラ２００の第２の毛細管２０４が結合される入口３２２を含む。この実施形態では、カートリッジ３００は、（サンプラ２００の２つの毛細管２０４から受け取った）流体サンプルの別々のボリュームを分析の為に前処理するように構成されてよい。具体的には、第１のリザーバ３０４に与えられた流体サンプルに対して非免疫反応アッセイが実施されてよく、一方、ペアのリザーバ（第２のリザーバ３１８及び第３のリザーバ３２０）に与えられた流体サンプルに対して粒子ベースのイムノアッセイが実施されてよい。例えば、第１のリザーバ３０４は、完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイを実施する為の１つ以上の試薬を含んでよく、一方、第２のリザーバ３１８及び第３のリザーバ３２０は、イムノアッセイ緩衝液及び複数の粒子をそれぞれ含んでよく、各粒子は、流体サンプル中のターゲット検体に特有の抗体を含む。具体的には、全血サンプルをカートリッジ３００のそれぞれのリザーバに装填して（最初に分離して血清サンプルにすることは不要）、２つの異なるアッセイにかけてよく、そのようなアッセイとして、完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイと粒子ベースのイムノアッセイがあり、ＣＢＣアッセイでは、ヘマトクリット（Ｈｃｔ）測定値を含むＣＢＣ測定値を取得し、粒子ベースのイムノアッセイでは、イムノアッセイからターゲット検体の濃度測定値（例えば、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）測定値）を取得する。

例えば、流体サンプルは、（サンプラ２００によって）サンプリングされると、（図３に示すように）サンプラ２００をカートリッジ３００の受け部３０２に差し込むことによって、カートリッジ３００に導入される。受け部３０２は、各毛細管２０４とリザーバのそれぞれの入口３０６及び３２２とが一直線に並ぶような形状及び／又はサイズであってよい。この段階では、起こりうる、毛細管からリザーバ内への流体サンプルの漏れはごく限られており、これは、流体が毛細管力によって毛細管内に保持されうる為である。流体サンプルを毛細管から押し出してそれぞれのリザーバに入れる為にプランジャ（図示せず）が使用されてよい。プランジャ部材は、ハンドル部材２０２内にある毛細管入口から毛細管２０４に挿入されるように構成されてよい。プランジャは、排気栓を、毛細管出口に達するまで押すことが可能であり、任意選択で、結果として流体サンプル全体を関連のリザーバ内まで送達することが可能である。少なくとも米国特許第９，２２２，９３５号、同第９，５９２，５０４号、及び同第９，６２５，３５７号に記載されているように、（カートリッジと結合されるサンプラデバイスを含む）カートリッジが装填された診断機器は、毛細管の栓と接触するプランジャ又は他の機構を含んでよく、プランジャは、流体サンプルのボリュームを分析にかける為に毛細管から押し出すことに使用される。

第１のリザーバ３０４は２つのシールで囲まれてよく、（リザーバ３０４と入口３０６との間の）先行シールは、流体がリザーバ３０４から流れ出て入口３０６に流れ込むのを防ぎ、後続シール３１６は、流体がリザーバ３０４から流れ出て下流チャネル３０８に流れ込むのを防ぐ。これらのシールは、流体サンプルがリザーバ３０４に導入されるまで、物質がリザーバ３０４から放出されるのを防ぐことが可能である。これらのシールは又、リザーバ３０４内での流体サンプルの前処理の間に物質及び／又は流体サンプルが放出されるのを防ぐことが可能であり、従って、分析の為に前処理された流体が意図されずに放出されるのを防ぐことが可能である。シール３１６については、シール３１６を壊すか破ることにより、カートリッジ３００の分析セクションのチャネル又はチャンバ３１０内での分析の為に、流体がリザーバ３０４から流れ出て下流チャネル３０８に向かうことを可能にできる。これらのシールは、壊れやすいシール、即ち「フランジブル」シールで構成されてよい。例えば、特定の閾値を超える圧力をかけると壊れるように構成されたシール（例えば、接着シール）を形成することが可能である。従って、リザーバ３０４の変形可能カバーに圧力をかけることにより、シール３１６の場所に、シールの壊れる閾値を超える圧力を発生させてシールを破ることが可能である。流体はその後、下流チャネル３０８に放出されて分析セクションに入ってよい。

しかしながら、第１のリザーバ３０４の変形可能カバーを断続的に圧迫することによってリザーバ３０４内で流体サンプルと試薬又は緩衝液とを混合しても、シール３１６の場所で閾値を超えた圧力を発生させることはできないことに注意されたい。従って、混合中のシール３１６は無傷のままでありうる。幾つかの実施形態では、補助リザーバ３８０８が設けられてよく、第１のリザーバ３０４と流体結合されてよく、これにより、リザーバ３０４及び３１４の変形可能カバーを、閾値を超えない形態のままで交互パターンで圧迫すると、流体サンプルの一部がリザーバ３０４とリザーバ３１４との間で動きうる為、流体サンプルを更に混合することが可能である。

（リザーバ３０４の前の入口３０６に設けられた）先行シールには２つの異なる役割があってよい。第１の役割では、シールは、流体サンプルが導入されるまで、物質がリザーバから放出されるのを防ぐことが可能である。しかしながら、流体サンプルを導入する際には、そのような導入を可能にする為に先行シールを壊す必要がある。毛細管２０４を差し込むことにより、先行シールを壊すことが可能である。先行シールは、毛細管の周囲にシールを形成するように再封止可能であってよく、これにより、リザーバの変形可能部分にかけられる圧力による混合が可能になる。これは、サンプラ２００をカートリッジ３００に結合した後にリザーバを両側から封止することが可能な為である。

第２のリザーバ３１８も２つのシールで囲まれてよく、（リザーバ３１８と入口３２２との間の）先行シールは、流体がリザーバ３１８から流れ出て入口３２２に流れ込むのを防ぎ、後続シール３２６は、流体が第２のリザーバ３１８から流れ出て第３のリザーバ３２０に流れ込むのを防ぐ。例えば、第２のリザーバ３１８及び第３のリザーバ３２０はそれぞれが、所望の反応の発生まで別々にしておく必要がある物質を含んでよい。この場合、第２のリザーバ３１８はイムノアッセイ緩衝液を含んでよく、第３のリザーバ３２０は複数の粒子（即ち、マイクロビード又はナノビード）を含んでよく、各粒子は、流体サンプル中のターゲット検体に特有の抗体を含み、そのような複数の粒子とターゲット検体は、抗体を介して互いに結合し、１つ以上の凝集体を形成する。流体サンプルは、複数の粒子との混合の前に、まず一定期間にわたってイムノアッセイ緩衝液中でインキュベートされる必要がありうる。従って、シール３２６は、インキュベーション期間が終了するまで流体が第２のリザーバ３１８から第３のリザーバ３２０に流れ込むのを防ぐ。従って、流体サンプルがまず第２のリザーバ３１８に与えられてよく（毛細管２０４が入口３２２と結合されると先行シールが壊される）、この時点で流体サンプルはイムノアッセイ緩衝液と混ざり合って、インキュベートされることが可能になり、シール３２６は、混合流体が第３のリザーバ３２０に流れ込むのを防ぐ。

流体サンプルとイムノアッセイ緩衝液との混合は、閾値を超えない形態のままで（即ち、シール３２６の壊れる閾値を下回るように）リザーバ３１８の変形可能カバーに圧力を加えることによって達成されうる。代替として、磁性粒子がリザーバ３１８に与えられてよく、これにより、磁性粒子に磁界をかけることの結果として混合が行われる。その後、リザーバ３１８の変形可能カバーに圧力をかけて閾値を超えた形態にすると直ちに、リザーバ３１８内の混合流体が放出されてリザーバ３２０に流れ込むことが可能になりうる。その結果、シール３２６の場所の圧力がシールの壊れる閾値を超えてシールが破れる。従って、流体は更に、リザーバ３２０中の複数の粒子と混合しうる。ここでもリザーバ３２０の変形可能カバーに圧力をかけて閾値を超えた形態にすると、シール３２８の場所の圧力がシールの壊れる閾値を超えて、流体サンプル及び粒子の懸濁液が、カートリッジ３００の分析セクションでの後続の分析の為に、下流チャネル３２４に（即ち、分析セクションのチャネル又はチャンバ３１０に）流れ込むことが可能になる。

図に示すように、カートリッジ３００は、下流チャネル（第１のチャネル３０８及び第２のチャネル３２４）が第１、第２、及び第３のリザーバ３０４、３１８、及び３２０の下流にある共通接合部と結合されるように構成されてよい。従って、カートリッジ３００は、第１のチャネル３０８を通る流体流が共通接合部に到達すると第１のチャネル３０８からの流体流が第２のチャネル３２４からの流体流を押し退けるように、又、逆の場合には逆になるように構成されてよい。従って、いずれの時点でも、一方の流体サンプルだけがカートリッジ３００の分析セクションのチャネル３１０を通って流れることを可能にされる為、流体サンプル同士が混ざらないようになっている。

この後で詳述するが、（サンプラが結合されている）カートリッジ３００が装填される分析システムは、流体サンプルをカートリッジ３００に入れ、カートリッジ３００内で動かすことにより、それぞれのリザーバ内での流体サンプルの前処理を制御すること、更に、前処理した流体サンプルの流れをその後の分析の為に制御することを行う、様々な構成要素及び機構を含んでよい。

なお、本開示によるカートリッジは、イムノアッセイ、又は、流体サンプルの隔離が必要な、複数の試薬又は複数の特定の前処理段階を伴う任意のアッセイを実施する為に、直列に連結された任意の数のリザーバを含んでよい。例えば、図２及び３に示すように、カートリッジ３００は、直列に連結されたリザーバ３１８及び３２０を含み、リザーバ３１８はイムノアッセイ緩衝液を含み、リザーバ３２０は複数の粒子を含み、それによって、流体サンプルは、まずリザーバ３１８に導入されてイムノアッセイ緩衝液と混ざり合うことを可能にされ、一定期間にわたってインキュベートされて、その後、リザーバ３２０に流れ込んで、複数の流体と混ざり合う。

幾つかの実施形態では、イムノアッセイは、流体サンプルを溶解させることを含んでよく、これは、ターゲット検体が細胞内タンパク質（例えば、ＨｂＡ１Ｃ）である場合に有用でありうる。従って、幾つかの実施形態では、カートリッジ３００は、直列に連結された少なくとも３つのリザーバを含んでよく、第１のリザーバは溶解試薬を含み、第２のリザーバはイムノアッセイ緩衝液を含み、第３のリザーバは複数の粒子を含む。従って、流体サンプルはまず第１のリザーバに導入されて、細胞が溶解するまで溶解試薬と混ざり合うことを可能にされ、その後、この流体は第２のリザーバに流れ込んで、イムノアッセイ緩衝液と混ざり合うことを可能にされ、一定期間にわたってインキュベートされて、その後、第３のリザーバに流れ込んで、複数の流体と混ざり合う。更に別の実施形態では、必要なリザーバが２つだけであってよく、その場合、リザーバ３１８は溶解試薬及びイムノアッセイ緩衝液の両方を含んでよく、リザーバ３２０は複数の粒子を含む。

図４は、サンプラ２００とこれに対応するカートリッジの別の実施形態４００の概略分解図である。図５は、サンプラ２００が差し込まれているカートリッジ４００の概略上面図であり、図示した範囲では、カートリッジ４００の剛体ベース部分にカバーフィルムが溶接されている。図６及び７は、サンプラ２００が差し込まれたカートリッジ４００の、それぞれ概略斜視図及び概略上面図である。カートリッジ４００は、前処理ユニット４０２と、前処理ユニットに取り付けられる流体分析チップ４０４とを含んでよい。

前処理ユニット４０２は、分析される流体を受け取り、受け取った流体を分析の為に前処理し、前処理した流体を流体分析チップ４０４に渡す為の任意の適切な構造を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、前処理ユニット４０２は、例えば、剛体ベース部分４０６と可撓フィルム４０８とを含む２部構造であってよい。剛体ベース部分４０６及び可撓フィルム４０８は、それぞれ剛体フレーム４０６及びフィルム４０８と同様であってよい。

剛体ベース部分４０６は、任意の剛体又は半剛体の材料を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、剛体ベース部分４０６は、ＰＭＭＡ、ＣＯＰ（環状オレフィンコポリマー）、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリセン等、又はこれらの組み合わせのいずれかから作られてよい。剛体ベース部分４０６は又、上述の前処理ユニットのいずれかに対応する１つ以上の構造を含むように作られてよい。例えば、幾つかの実施形態では、剛体ベース部分４０６は、射出成形によって作られてよく、様々な流路、チャネル、入口、出口、及び／又はリザーバ要素（例えば、剛体フレームの表面に形成された凹部であって、キャップ又はカバー層で覆われるとリザーバになる凹部）を含んでよい。剛体ベース部分４０６は、実質的に一体構造の基板として提供されてよい。別の実施形態では、剛体ベース部分４０６は、２つ以上の構成要素を含んでよい。幾つかの実施形態では、剛体ベース部分４０６は１つ以上の凹部を含んでよく、例えば、剛体ベース部分４０６の上面に形成された凹部４１０、４１２、４１４、４１６、及び４１８を含んでよい。これらの凹部は、既述のように、流体サンプルを受け取り、流体サンプルを分析の為に前処理することを意図されたリザーバに対応してよい。例えば、少なくとも凹部４１０及び４１２は、図２及び３のカートリッジ３００に関して述べたリザーバ３０４及び３１４と同様であってよく、同様に機能してよい。凹部４１６及び４１８は、図２及び３のカートリッジ３００に関して述べたリザーバ３１８及び３２０と同様であってよく、同様に機能してよい。

前処理ユニット４０２は、可撓フィルム４０８と剛体ベース部分４０６とを接合することによって形成されてよい。フィルム４０８は、任意の適切な材料から形成されてよい。幾つかの実施形態では、フィルム４０８は、ＰＶＣ、ＰＥＴ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、及びアルミニウムとＰＥとを含む積層物、又はこれらの組み合わせから形成されてよい。

幾つかの実施形態では、フィルム４０８は可撓であってよく、剛体ベース部分４０６に貼り付けられると、剛体ベース部分４０６の上面にわたって広がってよい。フィルム４０８は、平板材料を含んでよい。しかしながら、別の実施形態では、フィルム４０８は、凸状部分又は凹状部分をフィルム４０８に形成する、事前成形された形状又は構造を含んでよい。これらの凸状部分又は凹状部分は、フィルム４０８が剛体ベース部分４０６と接合されたときに、凸状部分又は凹状部分が、剛体ベース部分４０６に形成された対応する構造と重なり合うか別の形で一致するように、フィルム４０８の特定の場所に形成されてよい。例えば、幾つかの実施形態では、フィルム４０８の凸状部分（例えば、キャップ）が、凹部４１０、４１２、４１４、４１６、又は４１８のいずれかと重なり合う場所に形成されてよい。そのように重なり合うキャップと凹部によって、フィルム４０８が剛体ベース部分４０６と接合されたときに流体リザーバが形成されてよい。同様に、幾つかの実施形態では、フィルム４０８の凹状部分が、凹部４１０、４１２、４１４、４１６、又は４１８のいずれかと重なり合う場所に形成されてよい。図に示すように、凸状キャップ４２０及び４２２は、凹部４１０及び４１２とそれぞれ重なり合う。同様に、凸状キャップ４２６及び４２８は、凹部４１６及び４１８とそれぞれ重なり合う。又、フィルム４０８の凹状部分４２４も図示しており、これは凹部４１４と重なり合う。幾つかの実施形態では、剛体ベース４０６を覆う可撓フィルム４０８は、伸びを可能にする冗長部分を有するジオメトリに合わせて事前成形されてよく、これにより、リザーバの体積を選択的に増やすこと及び／又は減らすことが促進されうる。

特に、リザーバは、剛体ベース部分４０６の１つの凹部がフィルム４０８で覆われることによって形成されてよい。例えば、リザーバ４１４は、図５に示すように、凹状部分４２４が凹部４１４と重なり合うことによって形成されてよい。一方、別の実施形態では、リザーバは、２つ以上の凹部を含むように形成されてよい。例えば、凹部４１０は、剛体ベース部分４０６の上面に形成された溝で凹部４１２と連結される。この溝は、凹部４１０と凹部４１２との間の流体連通を達成し、これによって、フィルム４０８が剛体ベース部分４０６と接合されたときに、凹部４１０及び４１２がキャップ４２０及び４２２で覆われることによって、１つの流体リザーバが形成される。

剛体ベース部分４０６は、サンプラ２００に関連する構造を受ける１つ以上の構造を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、剛体ベース部分４０６は、リザーバ入口（図示せず）を含んでよい。リザーバ入口は、サンプラ２００に関連する毛細管を受け、位置合わせし、安定させることに適するサイズ及び形状で構成されてよい。

上述のように、前処理ユニット４０２は、フィルム４０８を剛体ベース４０６と接合することによって形成されてよい。そのような接合は、例えば、任意の知られている接合技術又は溶接技術により達成可能である。図５は、使い捨てカートリッジ４００の一実施形態の概略上面図を示しており、カートリッジ４００は、フィルム４０８のパターニングされたサーモ溶接を剛体ベース部分４０６に施すことによって形成される。溶接された範囲は、ドットパターン又はクロスハッチパターンで示している。図５の実施形態では、ドットパターンの範囲は一時的なフランジブルシールを表し、クロスハッチで示した範囲は永久シールを表す。

幾つかの実施形態では、剛体ベース４０６及びフィルム４０８の一方又は両方が、熱に曝されると互いに接着しうる材料で形成されてよい。前処理ユニット４０２の２部構造（図４）の製造時には、印加する熱のレベルを変化させることによって所望の結果を達成することが可能である。例えば、高温（例えば、１４０～１８０℃）が印加される場所では、フィルム４０８を剛体ベース４０６の材料に永久溶接することが可能である（図５のクロスハッチパターン）。熱がほとんど又は全く印加されない他の場所では、フィルム４０８は、その下の剛体フレームに接着しないままでありうる。そして、材料の溶接閾値を下回るレベル（例えば、１００～１３０℃）で熱が印加される場所では、フィルム４０８の材料が剛体ベース４０６の材料と互いに接着しうるが、この接着は非永久であってよい（図５のドットパターン）。即ち、これらの場所では、接着された材料同士を後で互いに引き剥がすことが可能である。

幾つかの実施形態では、上述の選択的接着は、例えば、多層構造を有するフィルム４０８を使用して達成可能である。多層構造の第１のサブフィルム（例えば、剛体ベース４０６と最初に接触する最下層）は、剛体ベース４０６の材料との比較的弱い接着を形成する材料を含んでよい。従って、第１のサブフィルムが剛体ベース４０６に接着している場所に後から力をかけて、サブフィルム、従って、フィルム４０８全体を剛体ベース４０６から分離する（例えば、剥がす）ことが可能である。

幾つかの実施形態では、フィルム４０８の多層構造は、第１のサブフィルムの上に配置された第２のサブフィルムを含んでよい。第２のサブフィルムは、より高い温度が印加されることによって、剛体ベース４０６の材料とのより永久的な接着を形成することが可能である。例えば、幾つかの実施形態では、このより高い温度によって第１のサブフィルムが溶けて接着場所から流出することが可能であり、これによって、第２のサブフィルムが剛体フレーム材料に（永久的又は半永久的に）直接接着することが可能になりうる。

このタイプの接着は、前処理ユニット４０２に関連する構成要素の製造を促進しうる。例えば、領域４０７のような場所では、フィルム４０８の材料を剛体ベース４０６に永久溶接する為に高い温度が印加されてよい。リザーバ４１０、４１２、４１４、４１６、及び４１８、並びに流体導管４１５に対応する場所では、これらの領域でフィルム４０８が剛体ベース４０８に対して自由なままであるように、熱印加を行わなくてよい。シール（例えば、フランジブルシール４１３）に対応する領域では、フィルム４０８が剛体ベース４０６に仮留めされるか一時的に接着されるように、溶接加熱より低い加熱レベルが使用されてよい。これらのシールは、（例えば、リザーバ４１０内の流体がシールを圧迫することによって）シールに圧力をかけることでフィルム４０８を剛体ベース４０６から剥がすことが可能なことから「剥離シール」と呼ばれることがある。そのような状況では、流体は、シールを通り抜けて流れることを可能にされてよい。これらの剥離シールは壊れやすくてよいが、壊れたシールを通り抜ける流体流は止めることが可能であり、これは、例えば、シールの場所で流体通路を塞ぐ為に、シールの領域にあるフィルム４０８に圧力をかけることによって行われる。フィルム４０８の剥離層は、フィルム４０８のポリマー組成とフランジブルシールのジオメトリとに影響される特定の応力レベルで降伏する（即ち、裂ける）ように設計されてよい。

フィルム４０８は、フランジブルシール、及び／又は剛体ベース４０６との接着を形成することに使用される層に加えて、他の層を含んでもよい。例えば、フィルム４０８は、ガス及び／又は湿気の浸透に対するバリアとして動作する１つ以上の層を含んでよい。水蒸気バリアの例として、アルミニウム、酸化アルミニウム、又はＰＣＴＦＥを含むフィルムがある。これらの材料の多くは、可撓ではあるが伸縮性が低い場合がある。従って、フィルム４０８の事前成形された凸状又は凹状の構造を使用すれば、フィルム４０８の伸縮を必要としなくても流体の動きを促進することが可能である。

図６は、本開示の実施形態による、サンプラ２００が差し込まれたカートリッジ４００の概略図であり、カートリッジ４００は前処理ユニット４０２及び流体分析チップ４０４を含む。見えているのは、リザーバ４１０及び４１２の形成に使用されている、フィルム４０８の凸状部分４２０及び４２２、並びに、リザーバ４１６及び４１８の形成に使用されている、フィルム４０８の凸状部分４２６及び４２８である。又、緩衝液チャンバ４１４の形成に使用されている、フィルム４０８の凹状部分４２４も見えている。図６に示した実施形態では、前処理ユニット４０２の下面に流体分析チップ４０４が取り付けられている（例えば、接着されている）。

図７を参照すると、前処理ユニット４０２は、少なくとも１つの流体導管４１５を含む第１の流路を含んでよい。この流体導管４１５は、例えば、剛体ベース部分４０６の上面に形成された１つ以上の溝４３０（図４）の上に広がる可撓フィルム４０８によって形成されてよい。幾つかの実施形態では、この第１の流体流路は、分析される流体を少なくとも含む流体サンプルを前処理ユニット上のリザーバから前処理ユニットの流体出口４３６まで運ぶように構成されてよく、これによって、流体サンプルは、前処理ユニット４０２を出て、例えば、流体分析チップ４０４に入ることが可能になる。なお、流体サンプルは、毛細管から前処理ユニット４０２に導入される際には、分析される流体だけを含んでよい。しかしながら、幾つかの実施形態では、第１の流体流路で運ばれる流体サンプルは、（毛細管から導入された）分析される流体と、前処理ユニット４０２に関連するリザーバに含まれる１つ以上の流体とが混ざり合った懸濁液を含んでよい。例えば、リザーバ４１０、４１２、及び４１４のうちの少なくとも１つが、流体サンプルに対して完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイを実施する為の１つ以上の試薬を含み、一方、リザーバ４１６及び４１８が、イムノアッセイ緩衝液及び複数の粒子をそれぞれ含んでよく、各粒子は、流体サンプル中のターゲット検体に特有の抗体を含む。この為、カートリッジ４００は、流体サンプルに対して２つの別々のアッセイを実施する為に使用されてよい。

第１の流路は、流体導管４１５以外の構造を含んでよい。例えば、第１の流体流路は緩衝液チャンバ４１４を含んでよく、これは、例えば、剛体ベース４０６の凹部４１４とフィルム４０８の凹状部分４２４とによって形成される（図４）。流体流路は又、１つ以上のシール（例えば、フランジブルシール４１３）を含んでもよい。フランジブルシール４１３は、上述のフランジブルシールのいずれかと同様であってよい。

前処理ユニット４０２は廃棄物チャンバ４３２を含んでもよく、これは、流体分析チップ４０４を通過した流体サンプルを蓄積する。例えば、流体分析チップ４０４から前処理ユニット４０２に戻る流体サンプルは、前処理ユニット流体入口４４０から前処理ユニット４０２に再び入ってよい。流体サンプルは、入口４４０から第２の流路を通って廃棄物チャンバ４３２に流れてよく、第２の流路は少なくとも１つの流体導管４３８を含む。流体導管４３８は、剛体ベース部分４０６の上面に形成された１つ以上の溝の上に可撓フィルム４０８広がる場所に形成されてよい。流体導管４３８は、入口４４０から前処理ユニット４０２に入った流体サンプルを廃棄物チャンバ４３２に運んでよい。流体導管４１５、流体分析チップ４０４、及び流体導管４３８を通る流体流は、上述のように、廃棄物チャンバ４３２において真空を引き込むことによって実現されうる。

図７は、本開示の実施形態によるカートリッジ４００の概略上面図であり、カートリッジ４００は前処理ユニット４０２及び流体分析チップ４０４を含む。一運用パスでは、分析される流体は、サンプラ２００が前処理ユニット４０２に差し込まれた後にサンプラ２００から渡されてよい。分析される流体はリザーバ４１０に渡されてよく、リザーバ４１０では、その流体を事前装填された流体（例えば、高分子量ポリマーの水溶液）と混合することによってサンプル流体を形成することが可能であり、サンプル流体は、分析される流体と事前装填された流体とが混ざり合った懸濁液を含む。混合後、リザーバ４１２を覆うフィルムに十分な圧力をかけて、フランジブルシール４１３を破裂させてよい。フランジブルシール４１３が開くと直ちにサンプル流体が緩衝液区画４１４に流れ込み、その後、流体導管４３０に流れ込むことが可能である。サンプル流体は流体導管４３０に沿って進み、前処理ユニット流体出口４３６において前処理ユニット４０２から出る。その後、サンプル流体は流体分析チップ４０４内を進み、前処理ユニット流体入口４４０において前処理ユニット４０２に再び入る。その後、サンプル流体は流体導管４３８内を進み、廃棄物チャンバ４３２に入る。

上述のように、読み取り器が分析チップ４０４のチャネル又はチャンバ４０５に沿ってサンプル流体中を流れる内容物（例えば、細胞、粒子、ターゲット検体／分子等）を分析することが可能である。幾つかの実施形態では、サンプル流体に含まれる細胞は、チャネルのジオメトリと関連させた、（高分子量ポリマーによって与えられる）サンプル流体の粘弾性に基づいて、チャネルにおける流れの中心にフォーカスされる。このフォーカシングにより、流れている粒子又は細胞の光学的検出が促進される。この場合、粒子又は細胞は計数及び区別され、元の流体中の分析されるそれらの濃度が計算される。濃度の推定が可能である為には、次式に従ってチャネルの深さを考慮に入れなければならない。
Ｃ＝Ｎ／（Ａ＊ｈ）＊Ｒ
但し、「Ｃ」は、元の流体中の分析される細胞の濃度であり、「Ｎ」は、読み取り器カメラの視野内で計数された細胞の数であり、「Ａ」は視野の面積であり、「ｈ」はチャネルの高さ／深さであり、「Ｒ」は、分析される流体の、液体試薬中の希釈比である。この式によれば、チャネル４０５の高さ（ｈ）のばらつきが濃度の精度に直接影響しうる。

図７を参照して、使い捨てカートリッジ４００の使用方法を説明する。幾つかの実施形態では、カートリッジ４００は、血球を区別及び計数してヘモグロビン含有量を測定する完全血球算定（ＣＢＣ）で使用されてよい。ＣＢＣ検査は、最もよく実施される検査の１つであり、これをポイントオブケアにおいて実施することには大きな価値があり、それはカートリッジ４００を使用することで可能になりうる。カートリッジ４００では、リザーバ４１０は、ＲＢＣ、血小板、及び白血球の計数に適する液体試薬を貯蔵することに使用されてよく、他の２つのチャンバ４１６及び４１８は、イムノアッセイ緩衝液及び複数の粒子をそれぞれ含んでよく、各粒子は、流体サンプル中のターゲット検体に特有の抗体を含む。その為、リザーバ４１０内の液体試薬は、細胞の粘弾性フォーカシングを促進する為に高分子量ポリマーを含んでよい。従って、リザーバ４１０と、これとは別に、リザーバ４１６及び４１８は、前処理ユニット４０２内の２つの異なる前処理パスを表す。カートリッジが読み取り器に差し込まれている間に、血液が自動的にサンプラ２００の毛細管からリザーバ４１０及び／又はリザーバ４１６に注入される。これは、プランジャが栓を毛細管の端部まで押して血液をそれぞれのリザーバ内へ放出しきることによって達成される。差し込まれている間のサンプラ２００の毛細管は、各リザーバ入口にあるシールが破れるまで、毛細管の周囲を封止するＯリング内を摺動する。

リザーバ４１０に貯蔵されている液体試薬は、細胞が分析チップ４０４のチャネル４０５を通って流れる間の粘弾性フォーカシングを推進する粘弾性を含んでよい。例えば、細胞計数は、（分析チップ４０４のチャネル４０５を通って流れている）流れている細胞の画像をカメラによって、又は、サイトメータで行われるように、フォーカスされた光ビーム／レーザビームによるプロービングによって取得する手段によって実施されてよい。信頼できる計数を可能にする為に、細胞を分析光学系のフォーカス位置に持ってくることが行われてよい。従って、細胞を（例えば、粘弾性フォーカシングによって）単一面内に並べてよい。この方法は、特定の粘弾性のフォーカシング媒体中に細胞を懸濁させ、これが特定のジオメトリの（例えば、長さが１００ミクロン超であり、少なくとも１つの断面寸法が１００ミクロン未満（例えば、５～１００ミクロン）である）チャネルを流れている場合に懸濁細胞を単一面内に並べることに基づく。

従って、流体サンプル（即ち、全血）は、それぞれのリザーバで試薬と混ざり合い、分析される流体の懸濁液と事前装填された試薬及び／又は流体とが混ざり合ったら、対応するフランジブルシールを開いて、いずれかの前処理パスからのサンプル流体をリザーバから出すことを可能にする為に、リザーバに圧力がかけられる。一前処理パスでは、サンプル流体が破れたシールを通り抜けて流体導管に流入し、緩衝液チャンバ４１４に流入する。この緩衝液チャンバは、カートリッジの動作にとって重要である場合があり、それは、幾つかの実施形態において、サンプル流体が流体分析チップ４０４に適正に流入することが可能なように安定及び凝集することを緩衝液チャンバが可能にしうる為である。緩衝液チャンバを覆うフィルム４０８は、体積の拡大及び縮小を可能にするジオメトリで形成されてよく、それによって、流体が緩衝液チャンバを満たし、更に排出されることが可能になる。例えば、（例えば、廃棄物チャンバ４３２につながっているポート４３４から（図４））システムに真空が印加されたら、サンプル流体は流体分析チップ４０４を通り抜けて廃棄物チャンバに流入する。廃棄物チャンバは自己封止栓を含む出口を含んでよく、自己封止栓は、空気が吸い出されることを可能にする一方、流体がチャンバから出て読み取り器を汚染することを防ぐ。廃棄物チャンバ４３２を覆うフィルム４０８は、しぼまないで、真空が維持されることが可能であって廃棄物チャンバが満たされることが可能であるように、平らであってよい。

分析システム
既述のように、カートリッジは、分析システムによる分析の為に流体サンプルの前処理を行う。具体的には、カートリッジは、流体サンプルに対して１つ以上のアッセイを実施し、次に、アッセイを受けているか受けた流体サンプルのボリュームを、その後で分析システムによって分析されるように、カートリッジの一部分を通して流すように構成されている。分析システムは、概して、流体サンプルがカートリッジの一部分を通って流れているときに流体サンプルの画像をキャプチャし、その後、流体サンプル中の１つ以上のターゲット検体／分子及び／又は細胞の測定値が得られるように画像を分析するように構成されている。

図８は、本開示の幾つかの実施形態による分析システム８００のブロック図である。例えば、分析システム８００は、分析システム８００の様々な構成要素に直接又は間接的に接続されたコントローラ８０２を含んでよい。コントローラ８０２は、メモリ８０４にアクセスすることが可能であり、ディスプレイ８０６上にテキスト及び／又は画像をレンダリングすることが可能である。ディスプレイ８０６がタッチセンサ式デバイスを含む幾つかのケースでは、コントローラ８０２は、ディスプレイ８０６に関連付けられたタッチセンサ式デバイスを介してユーザコマンドを受け取ることが可能である。コントローラ８０２は、入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス８０８を介して、ユーザ入力を受け取り、様々なタイプの出力を行うことが可能であり、入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス８０８として、既述のように、様々なキーボード、ポインティングデバイス、音声認識モジュール等があってよい。コントローラ８０２は又、（例えば、データバスを介して）１つ以上のセンサ８１０、流体分析器８１２、カートリッジ活性化モジュール８１４、及びカートリッジ位置決めモジュール８１６と接続されてよい。

メモリ８０４は、任意の適切なタイプのデータ記憶デバイスを含んでよく、同じタイプ又は異なるタイプの１つ以上のデータ記憶デバイスを含んでよい。場合によっては、メモリ８０４は、揮発性又は不揮発性のメモリモジュールを含んでよい。メモリ８０４は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気コンピュータ可読媒体、光学式コンピュータ可読媒体、フラッシュメモリ、ＦＰＧＡ等の任意の組み合わせを含んでよい。

メモリ８０４は、コントローラ８０２からアクセス可能な様々なタイプのデータ及び命令を含んでよい。本開示の目的上、特定のタスク又は機能を実施するように構成又はプログラムされたコントローラへの言及は、メモリ８０４に特定のデータ及び／又は機械実行可能命令が実装されていて、コントローラ８０２がそれらのデータ及び／又は命令にアクセスし、メモリ８０４に含まれている１つ以上の命令を実行することによって、それらの特定のタスク又は機能を実行できるということを意味している。場合によっては、メモリ８０４は、コントローラ８０２とは別個のデバイスを含んでよい。又、場合によっては、メモリ８０４は、コントローラ８０２と一体であってよい。

コントローラ８０２は、１つ以上の命令を実行できる、任意の適切な論理型デバイスを含んでよい。例えば、コントローラ８０２は、１つ以上のデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、ＣＰＵ等を含んでよい。コントローラ８０２は、ｘ８６又はＡＲＭベースの命令、或いは他の任意の適切なアーキテクチャの命令を実行してよい。コントローラ８０２は、集積回路又は処理モジュールを１つだけ含んでよく、或いは複数の集積回路又は処理モジュールを含んでよい。例えば、コントローラ８０２は、１つ以上のアプリケーションプロセッサ、タッチプロセッサ、動き制御モジュール、ビデオプロセッサ等を含んでよい。

コントローラ８０２は、システム８００において様々な機能を有してよい。例えば、幾つかの実施形態では、コントローラ８０２は、モータ、照明モジュール、センサを含む、システム８００の様々な構成要素の操作、又はこれらとの相互作用を行う為の電子回路及びロジックを含んでよい。特定の実施形態では、そのような構成要素として、流体をサンプル保持器の様々な部分まで動かすことを支援するポンプ、圧力ゲージ、フォトダイオードセンサ、サンプル流体を照明するＬＥＤ、サンプル流体の画像をキャプチャするカメラ又は他のタイプの画像取得デバイスがあってよい。幾つかの実施形態では、コントローラ８０２は、タッチスクリーンやキーボードのような構成要素との相互作用、又はそれらの制御を行ってもよく、システム８００に関連付けられたプロセス又は機能を実施する様々なアルゴリズムを実行してよく、そのようなプロセス及び機能として、例えば、数ある中でも特に、オートフォーカス処理、画像取得、取得したサンプル流体画像の処理、細胞計数、細胞の分類、サンプル保持器でのサンプル流体の前処理、サンプル保持器をシステム８００内の適切な分析位置まで動かすこと、サンプル保持器内で流体を動かすことがある。

例えば、カートリッジ３００、４００は、受け部８１７から分析システム８００に差し込まれてよい。幾つかの実施形態では、カートリッジ３００、４００がシステム８００に差し込まれると直ちに、カートリッジ保持器８１８がカートリッジ３００、４００を分析システム８００内の所望の場所で保持、又は他の方法で固定してよい。カートリッジ３００、４００上に含まれるサンプルを前処理する場合、活性化モジュール８１４が、流体サンプルを分析の為に前処理する為に、カートリッジ３００、４００の１つ以上のセクションと相互作用してよい。幾つかの実施形態では、カートリッジ活性化モジュール８１４は、回転カムシャフト８２２上に組み込まれた１つ以上のカム８２０を含んでよく、これは、分析の為のサンプルの前処理、混合、移動、分配等を行う為に、カートリッジの各セクションを押す（カートリッジの各セクションに接触することによって直接押すか、カートリッジと接触する１つ以上のピストン（又は他の任意の適切な構造物）と相互作用することによって間接的に押す）為のものである。

位置決めモジュール８１６は、（例えば、カートリッジ３００、４００上の）前処理されたサンプルの、流体分析器８１２に含まれる分析用構成要素に対する位置を制御する様々な構成要素を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、位置決めモジュール８１６は、シャフト８２８を介してステージ８２６と接続されたモータ８２４を含んでよい。カートリッジ３００、４００は、分析システム８００に差し込まれると、ステージ８２６によって直接又は間接的に支持されてよい。例えば、カートリッジ保持器８１８は、カートリッジ３００、４００をステージ８２６上の定位置に固定する為にカートリッジ３００、４００に力をかける１つ以上の要素を含んでよい。モータ８２４は、ステージ８２６を動かす為にシャフト８２６を回転させるか他の方法で動かすことに使用されてよい。場合によっては、ステージ８２６は、傾斜レール８３０上にマウントされてよい。そのような実施形態では、モータ８２４を制御することにより、ステージ８２６と、ステージと結合された任意の構成要素（例えば、保持されたカートリッジ等）とを傾斜レール８３０に沿って動かすことが可能である。ステージ８２６は、レール８３０に沿って動くことの結果として、流体分析器８１２に対してＸ方向とＺ方向の両方に同時に動くことが可能である。

流体分析器８１２は、フレームアセンブリ８３２にマウントされてよく、これにはモータ８２４及び傾斜レール８３０もマウントされてよい。流体分析器８１２は、カートリッジ３００、４００内に収容されているかカートリッジ３００、４００上に含まれている流体サンプルを分析する為の１つ以上のデバイスを含んでよい。場合によっては、流体分析器８１２は、レーザ散乱、蛍光、インピーダンス測定等に基づいてフローサイトメトリを実施する構成要素を含んでよい。代替又は追加として、流体分析器８１２は光学式画像化器を含んでよく、これは、例えば、レンズ、画像センサ、及び他の、サンプルの光学画像の取得に適する構成要素を内蔵する。例えば、幾つかの実施形態では、流体分析器８１２は、光センサ（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、又は光電子増倍管）を含んでよい。分析されるサンプル流体に、選択されたタイプの分析に適する波長を有する放射線を照射する為に、１つ以上の励振源（図示せず）が設けられてよい。幾つかの実施形態では、光センサは、カートリッジ３００、４００の検査領域内を流れている細胞又は粒子の画像を取得するカメラを含んでよい。取得された画像は、その後、コントローラ８０２が適切なソフトウェア及び／又はハードウェアを使用して処理してよく、例えば、同じ流体中に存在する１つ以上の細胞タイプ（例えば、好中球、リンパ球、赤血球等）の細胞数を決定する処理が行われてよい。分析プロセスの一環として決定又は取得された取得画像、画像ストリーム、分析結果、取得又は計算されたデータ等は、例えば、メモリ８０４に記憶されてよい。流体分析器８１２、活性化モジュール８１４、及び位置決めモジュール８１６のそれぞれについて、並びに流体サンプルの分析を実施する際のこれらのそれぞれの役割について、以下のセクションで詳細に説明する。

図８に関して既述したように、且つ、図９で更に示すように、カートリッジ３００、４００上に含まれるサンプルを前処理する場合、活性化モジュール８１４が、流体サンプルを分析の為に前処理する為に、カートリッジ３００、４００の１つ以上のセクションと相互作用してよい。幾つかの実施形態では、カートリッジ活性化モジュール８１４は、モータ８３４、ベルト８３６、及びギヤリング８３８によって回転する回転カムシャフト８２２上に組み込まれた１つ以上のカム８２０を含んでよく、これは、分析の為の流体サンプルの前処理、混合、移動、分配等を行う為に、カートリッジの各セクションを押す（カートリッジの各セクションに接触することによって直接押すか、カートリッジと接触する１つ以上のピストン８４０と相互作用することによって間接的に押す）為のものである。活性化モジュール８１４に含まれる構成要素は、記載のカム、カムシャフト、モータ、ベルト、ピストン、及びギアリングより多くても少なくてもよい。

カム８２０及び／又はピストン８４０は、流体サンプルを分析の為に前処理すること、カートリッジ３００、４００の各部分の中で流体を移動させること、シールを開けること等の為に、カートリッジ３００、４００の任意の適切な部分と相互作用するように構成されてよい。例えば、カム及び／又はピストン８４０は、カートリッジ３００、４００の様々な実施形態のいずれかに関して上述した変形可能部分、リザーバ、緩衝液チャンバ、区画、流体チャネル等のいずれかと相互作用してよい。例えば、図９に示すように、カムシャフト８２２を回転させることにより、カム８２０を回転させることが可能である。カム８２０の様々な形状の外形（例えば、カムシャフト８２２の周囲に半径方向に分布する様々な形状のローブ等）により、カム８２０は、様々なタイミングでピストン８４０を押してピストン８４０を押し下げることが可能である。カムローブは、例えば、流体が１つのリザーバと別のリザーバとの間を行ったり来たりするように、上述のように、隣接する流体リザーバをピストンが交互に押すように配列されてよい。

以下では、カム８２０、カムシャフト８２２、及びピストン８４０を含む活性化モジュール８１４の様々な構成、並びに活性化モジュール８１４がカートリッジ３００、４００の様々なセクションとどのように相互作用するかについての更なる詳細を論じる。本開示の目的上、カム８２０は、いかなる特定の構造又は構成にも限定されない。カム８２０は、モジュール式要素を含んでよく、又は互いに組み合わされた複数の別個の構成要素を含んでよい。カム８２０は、任意の適切な厚さであってよく、任意の適切な構成のローブを有してよい。更に、任意の数のカムシャフト８２２が使用されてよい（例えば、１本、２本、又は３本以上のシャフトが使用されてよい）。更に、モータ８３４（又は他の任意の活性化モジュール８１４用駆動装置）がカムシャフト８２２に直接接続されてよく、又は（図９に示すように）ギアリング、ベルト等を介してカムシャフト８２２に間接的に接続されてよい。活性化モジュール駆動機構（例えば、モータ８３４）は、所望の活性化の動き（例えば、シャフトの回転）を引き起こすことに適する任意の駆動機構を含んでよい。駆動機構は、回転機構を定速又は可変速で駆動するように構成されてよく、運転中に速度及び／又は回転方向を変更してよい。コントローラ８０２は、特定のカートリッジ構成に適合された所定のパターンに従ってモータ８３４がカムシャフト８２２を回転させるようにしてよい。

図１０を参照すると、複数の変形可能要素（例えば、カートリッジ３００のリザーバ３０４、３１４、３１８、及び３２０、或いはカートリッジ４００のリザーバ４１０、４１２、４１４、４１６、及び４１８等のリザーバの全て又は一部を覆う要素、又は要素自体がそれらのリザーバの全て又は一部を構成する要素）を含む特定のカートリッジ３００、４００との組み合わせで所定のパターンに従ってカムシャフト８２２を駆動することにより、カム８２０の動きに応じて複数の変形可能要素の、タイミングを合わせた圧迫及び解放が行われる。例えば、図１０に示すように、カム８２０ａは、ピストン８４０ａに接触して、リザーバ４１０に対応する変形可能要素をピストン８４０ａが部分的に押し下げるようにするローブ（又はノード）を有する。カム８２０ｂは、カム８２０ａと同様の外形を有するが、回転位置がカム８２０ａと異なる。その結果、カム８２０ｂの長いローブがまだピストン８４０ｂと接触していない。カム８２０ｂがピストン８４０ｂと接触するほどカムシャフト８２２が回転する（これによってピストン８４０ｂが下方に動いて、リザーバ８０２に対応する変形可能要素を押す）時点では、カム８２０ａが、ピストン８４０ａともはや接触しないほど回転していることになる。従って、カムシャフト８２２が回転し続けると、カム８２０ａ及び８２０ｂが回転するサイクルが繰り返されて、リザーバ４１０及び４１２に対応する変形可能要素が周期的且つシーケンシャルに押されることになり、それによって、流体の流れがリザーバ４１０とリザーバ４１２との間を行ったり来たりすることが可能である。もちろん、図１０に示した構成は一例に過ぎない。含まれるカムは、これより多くても少なくてもよい。含まれるピストンはこれより多くても少なくてもよく（或いはゼロであってもよく）、活性化モジュール８１４は、カートリッジ３００、４００に関連する任意の数の様々な構造物を押し下げるか、これらと相互作用するように構成されてよい。更に、カム８２０は任意の適切な外形を有してよい。幾つかの実施形態では、図１０に示したように、カム８２０のいずれのカムも単一ローブ（ノード）を含んでよいが、別の実施形態では、カム８２０のいずれのカムも、異なる半径方向位置に配置された複数のローブ（ノード）を含んでよい。活性化モジュール８１４内の複数のカム８２０は、同じ幅、又はほぼ同じ幅で構成されてよい。別の実施形態では、カム８２０は幅が様々であってよい。

カム８２０ａ及び８２０ｂは、リザーバ４１０及び４１２に対応する変形可能要素に圧力をかけることに加えて、カートリッジ３００、４００の別の場所に圧力をかけるように構成されてよい。例えば、幾つかの実施形態では、カムは、カートリッジ３００、４００に関連する１つ以上の流体導管に圧力をかけてよい。そのような圧力下では、そのような流体導管がはさみつぶされて閉じられてよく、これは、カートリッジ３００、４００の２つ以上の領域の間での流体の流れを減らすか無くす為である。

カムのノード構成に基づく圧力ダイヤグラムがカムに関連付けられてよい。そのようなダイヤグラムは、カムの回転時にカムのノードによって与えられる、変形可能要素上の圧力変化を反映しうる。上述のように、活性化モジュール８１４に含まれるカム８２０のいずれのカムも、カートリッジ３００、４００の１つ以上の特定の場所において（例えば、カートリッジ３００又は４００のリザーバのうちのいずれかに関連する変形可能部材において）所望の圧力プロファイルを実現する為に、任意の所望のカム外形（例えば、ローブの形状、ローブの数、ローブの振幅、カム幅等）によって構成されてよい。

カムシャフト８２２は、カートリッジ３００、４００の変形可能要素に圧力をかける為にカム８２０を３６０度の全周期にわたって回転させることに加えて、より限定された角度範囲で回転してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、カムシャフト８２２、従って、カム８２０を８２８０度の全範囲の一部にわたって（例えば、±１０度の範囲、±２０度の範囲、又はこれより大きいか小さい範囲にわたって）順方向及び逆方向に回転させることによって所望の圧力プロファイルが得られる。

図９を再度参照すると、上述のように、システム８００は又、位置決めモジュール８１６を含んでよい。位置決めモジュール８１６は、（例えば、カートリッジ３００、４００上の）前処理された流体サンプルの、流体分析器８１２に含まれる分析用構成要素に対する位置を制御する様々な構成要素を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、位置決めモジュール８１６は、シャフト８２８を介してステージ８２６と接続されたモータ８２４（又は他の適切なタイプのアクチュエータ）を含んでよい。モータ８２４は、ステージ８２６を動かす為にシャフト８２６を回転させるか他の方法で動かすことに使用されてよく、カートリッジ３００、４００は、分析中はステージ８２６上で保持されてよい。ステージ８２６は、傾斜レール８３０上にマウントされてよく、それによって、（傾斜レール８３０に平行に延びてよい）シャフト８２８が動くことにより、ステージ８２６を引っ張って傾斜レール８３０を上らせたり、ステージ８２６を押して傾斜レール８３０を下らせたりすることが可能である。ステージ８２６は、レール８３０に沿って動くことの結果として、流体分析器８１２に対してＸ方向とＺ方向の両方に同時に動くことが可能である。図９に示すように、Ｘ軸は、流体分析器８１２の分析軸Ａにほぼ垂直な方向に延び、Ｚ軸は、流体分析器８１２の分析軸Ａにほぼ平行な方向に延びる。例えば、流体分析器８１２がカメラ等のイメージングデバイスを含む幾つかの場合には、分析軸Ａは、そのイメージングデバイスの光軸と一致してよい。位置決めモジュール８１６に含まれる、ステージ８２６を動かす為の構成要素は、ここで述べるモータ及びシャフトより多くても少なくてもよい。

ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って動かすことにより、ステージ８２６上に置かれているか保持されているカートリッジ３００、４００の対応する動きを引き起こすことが可能である。幾つかの実施形態では、ステージ８２６は、上面（即ち、サンプル支持面）が流体分析器８１２の分析軸Ａ（そしてＺ方向）にほぼ垂直であり、Ｘ方向にほぼ平行であるように構成されてよい（図９を参照）。従って、幾つかの実施形態では、カートリッジ３００、４００は、ステージ８２６上に置かれる場合に、カートリッジ３００、４００の分析領域（例えば、カートリッジ３００のチャネル３１０、又はカートリッジ４００のチャネル４０５）がＸ方向に、且つ分析軸Ａに垂直に延びるように配置されてよい。

図９に示すように、傾斜レール８３０は、Ｘ方向に対して含まれてよい。従って、ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って動かすことにより、分析モジュール８１２に対してＸ方向及びＺ方向の両方にカートリッジ３００、４００を平行移動させることが可能である。言い換えると、ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って動かすことにより、（分析軸Ａに垂直な）Ｘ方向の、ステージ８２６／カートリッジ３００、４００の第１の動き成分と、（分析軸Ａに平行な）Ｚ方向の、ステージ８２６／カートリッジ３００、４００の第２の動き成分とを発生させることが可能である。分析軸Ａに平行なＺ方向の動きの結果として、カートリッジ３００、４００上の前処理されたサンプルの少なくとも一部分を、流体分析器８１２の分析用構成要素に対してフォーカスさせることが可能である。流体分析器８１２が１つ以上の画像化器を含む実施形態では、そのようなフォーカスは光学的フォーカスを含んでよい。

ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って動かす為に、任意の適切なタイプの動き機構が位置決めモジュール８１６において使用されてよい。幾つかの実施形態では、位置決めモジュール８１６はモータ８２４を含んでよい。場合によっては、モータ８２４はステッパモータを含んでよく、これは、精度及び再現性において有利でありうる。他のタイプの動きデバイスも使用されてよく、例えば、サーボモータ、ＤＣモータエンコーダ等が使用されてよい。上述のように、モータ８２４はシャフト８２８と結合されてよく（直接結合されてよく、又は１つ以上の結合構成要素を介して間接的に結合されてよく）、そのシャフト８２８はステージ８２６と結合されてよい（直接結合されてよく、又は１つ以上の結合構成要素を介して間接的に結合されてよい）。幾つかの実施形態では、シャフト８２８は、例えば、ねじ山又はねじ山付き構成要素を介してステージ８２６と接続されてよい。そのような実施形態では、モータ８２４は、傾斜レール８３０に沿ってステージ８２６の所望の量の平行移動を引き起こす為に、（例えば、シャフト８２８上のねじ山と、ステージ８２６、又はステージ８２６に関連する構成要素に含まれる、対応するねじ山との相互作用によって）シャフト８２８を所望の回転角度にわたって回転させることが可能である。

そのような構成は、サンプルフォーカシングの高精度な制御を、同様に高精度のモータを必要とせずに実現する点で有利でありうる。例えば、モータ又は他のタイプのアクチュエータがサンプルを画像化器の光軸に沿って直接動かすことによってサンプルを画像化器に対してフォーカスさせる一実施形態では、フォーカス調節の精度は、モータ又はアクチュエータがもたらす精度に依存しうる。そして、ミクロン又はサブミクロンの分解能が望ましいとされうる用途では、必要とされるレベルの精度をモータ又はアクチュエータが実現することは高コストでありうる。

これに対し、本開示の実施形態では、ミクロン又はサブミクロンの分解能は、サンプルを分析モジュール８１２の光軸又は分析軸に沿って直接動かすように構成された場合にはそのような分解能を実現できないであろうモータ又はアクチュエータによって達成可能である。例えば、本開示の傾斜レール構成を使用すると、（図９に示したＸ方向に）Ｒｍｍの水平移動を引き起こすのに十分なだけ、ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って平行移動させることにより、Ｚ方向（図９）にＲ×Ｓｍｍの移動が引き起こされる（但し、ＲはＸ方向の水平移動量であり、Ｓは、傾斜レールに対応する傾斜比である。例えば、直線レール８３０が傾斜比（Ｓ）１／１０で構成されている場合には、Ｘ方向に６ミクロンの水平移動（Ｒ）を引き起こすのに十分なだけ、ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って平行移動させることにより、Ｚ方向に０．６ミクロンの移動が引き起こされる。従って、傾斜レールの傾斜を活用することにより、垂直方向の実効フォーカシング精度を、モータ又は他のアクチュエータの精度に比べて大幅に（例えば、２倍、５倍、１０倍、更にそれ以上）高めることが可能である。

本開示のシステムは、フォーカシングに使用されるＺ軸方向の動きに加えて、Ｘ軸方向の動きももたらしうるが、そのような水平方向の平行移動は、広範な用途においてさほど重要ではない場合がある。上述の粘弾性フォーカシング技法を使用すると、粘弾性媒体中に懸濁していて、カートリッジの流体分析チップ又はセクションの（例えば、長さが１００ミクロン超であり、少なくとも１つの断面寸法が１００ミクロン未満（例えば、５～１００ミクロン）である）チャネルを流れている細胞又は粒子を単一面内に物理的にフォーカスさせるか並べることが可能である。流れている細胞が単一面内に入る構成は、例えば、分析モジュール８１２に関連付けられたカメラによる流れている細胞の画像の取得を容易にしうる。そのような画像は、細胞計数を実施する為に分析されてよい。

分析される粒子又は細胞をチャネルに沿って流すことは又、上述のフォーカシング構成の使用を促進しうる。例えば、流れている細胞を物理的にフォーカスさせうるのは、分析チップの分析セクションのチャネルに沿って延びる面においてなので、流れている細胞が適切に配置されていれば、そのチャネルの長さ方向の任意の場所で細胞の分析を実施することが可能である。例えば、幾つかの実施形態では、チャネルは、幅が約１ｍｍ、深さが約４０ミクロン、長さが約２０ｍｍであってよい（もちろん、他の任意の適切な寸法も使用されてよい（特に粘弾性フォーカシングの効果が考慮された寸法であれば））。細胞又は粒子は、チャネルに入った後、（例えば、粘弾性フォーカシングによって）チャネルに入ったときの短い距離の中に並ぶことが可能である。例えば、幾つかの実施形態では、細胞又は粒子の物理的フォーカシングは、チャネルの入口から５ｍｍ以下又は３ｍｍ以下の範囲で行われることが可能であり、細胞又は粒子は、チャネルの残りの長さを流れる間はフォーカスされたままでありうる。フォーカスされた細胞は、深さが４０ミクロンであるチャネル（チャネル３１０又は４０５）の底面から数ミクロンほど上方の面内に並ぶことが可能である。細胞又は粒子を検査する為に、分析モジュール８１２は、検査領域（例えば、チャネル）に沿う任意の場所に配置されてよく、そこでは、分析される細胞又は粒子が分析に適する配列を示す。記載の粘弾性フォーカシングの例では、例えば、カメラ又は他のタイプの画像化器を含む分析モジュール８１２が、カメラ又は画像化器の視野が、分析される細胞又は粒子が単一面内に粘弾性フォーカシングされる範囲と重なるように、チャネル（チャネル３１０又は４０５）に沿う任意の場所に配置されてよい。例えば、視野が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍであるとすると、粘弾性フォーカシングされた細胞又は粒子の画像が、細胞又は粒子がフォーカスされているチャネルに沿う任意の場所で取得されうる。これには、チャネルの幅が１ｍｍ以内である任意の場所、及びチャネル入口の約３ｍｍ下流からチャネル出口にかけての任意の場所にある領域が含まれてよく、これは、上述の例では、入口から約２０ｍｍの場所である。細胞又は粒子は流れている可能性がある為、チャネルに沿う様々な場所で画像を収集することは、画像ごとにキャプチャされた細胞が、流れている結果として何らかの形で変化しているであろうことから、さほど重要ではないと考えられる。

このような、適する分析場所を見つける際の柔軟性は、垂直方向（Ｚ方向）のフォーカシングの動きに少なくとも幾らかの水平方向（Ｘ方向）の平行移動が伴いうる上述のフォーカシングシステムと適合する。場合によっては、傾斜レール８３０に沿うステージ８２６の移動の水平方向は、カートリッジ３００、４００上に含まれるチャネル又は他の検査領域と並んでよい。従って、ステージ８２６が傾斜レール８３０に沿って平行移動するにつれて、分析モジュール８１２は、チャネル又は他の検査領域の道筋をたどってよい。一具体例では、ステージ８２６及びカートリッジ３００、４００が傾斜レール８３０に沿って、分析モジュール８１２に対して動くにつれて、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの視野の画像が、幅が１ｍｍであるチャネルの５分の長さにわたって取得されてよい。傾斜レール８３０の傾斜比が１／１０であるとすると、チャネルに沿う５ｍｍの画像キャプチャゾーンは、最大５００ミクロンのＺ方向の動きを可能にしうるものであり、これは、（例えば、約３０～４０ミクロンの）チャネルの全深さ又はこれを実質的に超える範囲にわたる任意の場所での光学的フォーカシングを可能にするのに十分すぎるものでありうる。

本開示の実施形態は又、オートフォーカス機能を含んでよい。例えば、分析モジュール８１２がカメラ又は画像化器を含む場合は、分析モジュール８１２に関連付けられた画像化構成要素を、分析される流体の関心領域に対して光学的にフォーカスさせるオートフォーカスプロセスの一環としてステージ８２６を自動的に動かす為に、位置決めモジュール８１６がコントローラ８０２によって制御されてよい。幾つかの実施形態では、コントローラ８０２は、分析モジュール８１２の画像化構成要素がチャネル（チャネル３１０又は４０５）内で光学的フォーカスを細胞の粘弾性フォーカシングされた領域の場所と一致させるように画像化構成要素を制御してよい。

オートフォーカスプロセスは、分析される細胞又は粒子に対して所望のレベルのフォーカスを達成する任意の適切なプロセスに従って進められてよい。幾つかの実施形態では、オートフォーカスプロセスは、（ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って平行移動させることによって）Ｚ軸に沿う一連の場所において分析モジュール８１２で画像を収集することによって進められてよい。例えば、ステージ８２６は、Ｚ方向に１００ミクロンの範囲（又は他の任意の適切な距離）にわたってステージが動くように、傾斜レール８３０に沿って平行移動してよい。画像は、Ｚ方向に２ミクロンおきに取得されてよい（又はレールに沿う任意の所定の距離間隔で、又は他の任意の適切な間隔で取得されてよい）。Ｚ方向の様々な場所で収集された画像は、関心対象の細胞又は粒子に関してフォーカスのレベル又は品質を決定する為に（例えば、コントローラ８０２で）分析されてよい。幾つかの実施形態では、分析は、Ｚ方向の特定の場所におけるフォーカス品質を表しうる数学的基準の評価（例えば、空間周波数分析）を含んでよい。幾つかの実施形態では、空間周波数が高いほどフォーカス品質が高いことになり、空間周波数が低いほどフォーカス品質が低いことになる。Ｚ方向／レール上の様々な場所のスキャンと、そこでキャプチャされた画像の分析とに基づいて、観測された最高フォーカス品質に対応する場所（例えば、ターゲット場所）が決定されてよい。所望の流体分析（例えば、細胞計数等）を実施する為に、コントローラ８０２は、ステージ８２６を、観測された最高フォーカス品質に対応すると決定されたターゲット場所に再配置してよい。

更に、観測された最高フォーカス品質を有するとして最初に決定したターゲット場所にステージを動かして、その場所で流体分析を実施するだけでなく、１つ以上の後続スキャンが実施されてよい。例えば、関心対象の細胞又は粒子に対するフォーカスのレベルを更に高める為に、様々なＺ方向の最初のスキャンの後に１つ以上の更なるスキャンが行われてよく、例えば、既に決定されていた最高フォーカス品質のターゲット場所の周囲でＺ方向の動きを大幅に細かくしてスキャンが行われてよい。各後続スキャンの結果として新たなターゲット場所が決定される可能性がある。そのような後続スキャンは、例えば、Ｚ方向の１．５ミクロンステップ、１ミクロンステップ、０．５ミクロンステップ、又はそれ以下のステップを含んでよい。

この、Ｚ方向の様々な場所の複数のスキャンを含む反復的オートフォーカシングアプローチに対する追加又は代替として、コントローラ８０２は又、Ｚ方向の複数の場所の１回のスキャンに基づいて、最高フォーカス品質を提供すると期待されるＺ方向の場所を計算してよい。例えば、そのようなプロセスでは、オートフォーカスプロセスは、（ステージ８２６を傾斜レール８３０に沿って平行移動させることによって）Ｚ軸に沿う一連の場所において分析モジュール８１２で画像を収集することによって進められてよい。

Ｚ方向／レール上の様々な場所で収集された画像は、関心対象の細胞又は粒子に関してフォーカスのレベル又は品質を決定する為に（例えば、コントローラ８０２で）分析されてよい。Ｚ方向及び／又はレール上の様々な場所でのフォーカス品質レベルを使用して、Ｚ方向及び／又はレール上の最高フォーカス品質の場所を予測してよい。例えば、コントローラ８０２は、観測されたフォーカス品質値に基づいて、Ｚ方向／レール上の最高フォーカス品質の場所（例えば、ターゲット場所）を外挿してよく、曲線適合法、又は他の任意の適切なタイプの計算を使用して、最高フォーカス品質を提供すると期待されるＺ方向の場所を予測してよい。このターゲット場所が決定されたら、コントローラ８０２は、ステージ８２６を、計算されたターゲット場所に配置されるように、傾斜レール８３０に沿って再配置してよい。

なお、Ｚ方向の、（観測されたものであれ、計算されたものであれ）最高フォーカス品質を提供すると決定された場所は、分析モジュール８１２と、カートリッジ３００、４００、ステージ８２６、又は分析される細胞との間のいかなる特定の距離にも対応してもしなくてもよい。むしろ、場合によっては、Ｚ方向の、最高フォーカス品質を提供すると決定された場所は、位置決めシステム８１６の動作に関連してコントローラ８０２が追跡した値にのみ対応してよい。言い換えると、コントローラ８１６は、分析モジュールのいかなる部分とカートリッジ又はそれに収容された流体のいかなる部分との間のいかなる実際のＺ方向の垂直距離も決定しなくてよい。むしろ、コントローラ８１６は、モータ８２４の位置を追跡し、これを、観測されたフォーカス品質値を追跡する為のベースとして使用してよい。しかしながら、モータの一意の各位置は、例えば、カートリッジ３００、４００のＺ方向の一意の場所に対応しうるので、本開示における、追跡されたＺ方向の場所、決定されたＺ方向の場所等への言及は全て、コントローラ８０２が傾斜レール８３０に沿うステージ８２６の動きを指し示す為に使用できるモータ位置又は他の任意の量の追跡、決定等を行うことと同義であると理解されたい。例えば、モータ８２４の動きは、傾斜レール８３０に沿うステージ８２６の対応する動きＬを引き起こすことが可能であり、従って、モータ位置は、傾斜レール８３０上のステージ８２６の位置の決定を可能にしうる。傾斜レール８３０に沿う平行移動Ｌの結果である、ステージ８２６（従って、カートリッジ３００、４００）のＺ方向の動きは、Ｚ＝Ｌ＊ｓｉｎ（α）で表される。傾斜の角度が小さい場合、正接はほぼ正弦に等しく、従って、角度が小さければ、傾斜比Ｓはほぼｓｉｎ（α）である。従って、傾斜の角度が小さい場合、分析軸Ａに平行なＺ方向のＺ（ステージ／カートリッジの動きの成分）は、傾斜レールに沿う平行移動Ｌに傾斜比Ｓを乗じたものにほぼ等しい。

幾つかの実施形態では、分析は、Ｚ方向の特定の場所におけるフォーカス品質を表しうる適切な数学的基準の評価（例えば、空間周波数分析）を含んでよい。幾つかの実施形態では、空間周波数が高いほどフォーカス品質が高いことになり、空間周波数が低いほどフォーカス品質が低いことになる。Ｚ方向の様々な場所のスキャンと、そこでキャプチャされた画像の分析とに基づいて、最高フォーカス品質の場所が決定されてよい。所望の流体分析（例えば、細胞計数等）を実施する為に、コントローラ８０２は、ステージ８２６を、観測された最高フォーカス品質に対応すると決定された場所に再配置してよい。

本開示のシステムは又、オートフォーカス妥当性検証ステップを含んでよい。例えば、上述のように、Ｚ方向／レール上の様々な場所での観測されたフォーカス品質値に基づいて、ターゲット場所が計算されてよい。計算されたターゲット場所は、最高フォーカス品質を提供すると期待されるＺ方向／レール上の場所に対応しうる。計算の妥当性を検証する為に、コントローラ８０２は、Ｚ方向／レール上の所望の場所にステージ８２６を置き、分析モジュール８１２で画像を収集し、収集した画像を分析し、フォーカス品質が期待どおりかどうかを判定してよい。

本開示のシステムでは、少なくともある程度のレベルの機械的隔離を図る為に、特定のシステム同士が互いに関連付けられてよい。例えば、図３及び１８に示すように、分析モジュール８１２はフレーム８３２にマウント又は結合されてよく、モータ８２４及び傾斜レール８３０もフレーム８３２に結合されてよい。これに対し、ステージ８２６及び活性化モジュール８１４はフレーム８３２に結合されていない。むしろ、それらは両方とも、例えば、モータ８２４及びシャフト８２８の影響下で、傾斜レール８３０に沿って一緒に自由に摺動する。

この構成の結果として、流体分析に対する、活性化モジュール８１４の様々な構成要素の動きの潜在的影響を減らすか無くすことが可能である。例えば、ステージ８２６及び活性化モジュール８１４を機械的に互いに結合することにより、ステージ８２６に対して平行移動しうるカム８２０及び／又はピストン８４０の動きがカートリッジ３００、４００に下向きの力をかけるように動作することが可能である。しかしながら、（カム８２０及びピストン８４０を含む）活性化モジュールはステージ８２６と一緒にマウントされている為、カム８２０及び／又はピストン８４０の動きからの力は傾斜レール８３０に伝わらない。このことが有利でありうるのは、レールにかかるいかなる力も潜在的に、レールを損傷したり、レールに沿うステージ８２６の動きを妨げたりする可能性がある為である。更に、カートリッジ／ステージ／活性化モジュールシステムの内部にとどまらない力が少しでもあると、カートリッジと分析モジュール８１２との間の相対的な動きが引き起こされる可能性があり、従って、カートリッジ３００、４００内の流体に対する分析モジュール８１２のフォーカスが影響を受けるか変化する可能性があり、それによって流体分析が妨げられる可能性がある。

画像分析
既述のように、本開示のシステム及び方法は、細胞及び／又はターゲット検体の分析が必要とされる１つ以上のアッセイを受けた流体サンプルを分析することに使用されてよい。具体的には、分析システムは、流体サンプルがカートリッジの分析セクション／チップのチャネル又はチャンバを通って流れているときに流体サンプルの画像をキャプチャし、その後、流体サンプル中の１つ以上のターゲット検体／分子及び／又は細胞の測定値が得られるように画像を分析するように構成されている。

本明細書に記載の実施形態では、流体サンプルが全血サンプルであり、全血サンプルに対する複数のアッセイの準備及び実施にカートリッジが使用される。例えば、全血サンプルをカートリッジに装填して（最初に分離して血清サンプルにすることは不要）、２つの異なるアッセイにかけることが可能であり、そのようなアッセイとして、完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイと粒子ベースのイムノアッセイがあり、ＣＢＣアッセイでは、ヘマトクリット（Ｈｃｔ）測定値を含むＣＢＣ測定値を取得し、粒子ベースのイムノアッセイでは、イムノアッセイからターゲット検体の濃度測定値（例えば、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）測定値）を取得する。本開示による分析システム（例えば、システム８００）は、拡大光学系及びカメラにより、流体サンプルがカートリッジのチャネル（半透明の測定チャンバ）を通って流れる際に流体サンプルの複数の画像をキャプチャし、それらの画像を分析し、その分析に基づいてターゲット検体の細胞計数測定値及び濃度を取得するように構成されている。

図１２は、本開示の幾つかの実施形態による、完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイの一環として懸濁細胞が流れているカートリッジのチャネルのセクションの概略斜視図である。図に示すように、このチャネルの長さ、水平寸法（幅）、及び垂直寸法（高さ）は各両方向矢印で示されるとおりである。このチャネルは更に、基板上面との境界面を有するカバーで覆われてよい。幾つかの実施形態では、水平寸法は１００マイクロメートル規模のオーダーであってよく、垂直寸法は１０マイクロメートル規模のオーダーであってよい。既述のように、（アッセイを受けた、又は現在受けている）流体サンプルがカートリッジの分析セクション（又は分析チップ）のチャネルに流れ込んでその中を流れ、分析システムは、流れているときの流体を分析するように構成されている。図に示したように、流体サンプルは、チャネルを流れている懸濁細胞を含む、前処理された全血サンプルであってよい。分析システムは、流体がチャネルを流れているときに流体の複数の画像をキャプチャし、それらの画像の分析に基づいて完全血球算定（ＣＢＣ）を実施するように構成されている。

例えば、細胞計数は、流れている細胞の画像をカメラによって、又は、サイトメータで行われるように、フォーカスされた光ビーム／レーザビームによるプロービングによって取得する手段によって実施されてよい。信頼できる計数を可能にする為に、細胞を分析光学系のフォーカス位置に持ってくることが行われてよい。従って、細胞を（例えば、粘弾性フォーカシングによって）単一面内に並べてよい。この方法は、特定の粘弾性のフォーカシング媒体中に細胞を懸濁させ、これが特定のジオメトリの（例えば、長さが１００ミクロン超であり、少なくとも１つの断面寸法が１００ミクロン未満（例えば、５～１００ミクロン）である）マイクロチャネルを流れている場合に懸濁細胞を単一面内に並べることに基づく。例えば、全血サンプルがカートリッジのリザーバ内で、界面活性剤を添加されたフォーカシング媒体と混合されてよい。フォーカシング媒体は緩衝液を含んでよく、緩衝液は、例えば、可溶性高分子量ポリマーを含有する。緩衝液は、生細胞の管理に適する任意の等張緩衝液を含んでよく、これは、例えば、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）を含む。血液サンプルに粘弾性を与えることに適する可溶性ポリマーの例として、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、プロピレングリコール等がある。フォーカシング媒体に添加される界面活性剤は、赤血球の形状を両凹円盤状から球状に変化させうる球状化剤として働くことが可能であり、球状化によって、細胞のより高品質の画像を取得しやすくすることが可能である。界面活性剤の例として、ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）及びＤＤＡＰＳ（ドデシルジメチルアンモニオプロパンスルホン酸）がある。フォーカシング媒体の組成は、少なくとも、参照により本明細書に組み込まれている国際公開公報第ＷＯ２００８／１４９３６５号、件名「粒子をフォーカスするシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）」に開示されている。

例えば、粘弾性流体（図示せず）中に懸濁しているＲＢＣ粒子がチャネルの入口端部から入り、矢印で示された方向に下流へ流れる。ＲＢＣは、マイクロチャネルに入った時点ではまだ秩序立っていないが、下流に流れると、図に見られるように、マイクロチャネル中の、ブラケットで示された領域のあたりで２次元アレイとして整列するようになる。

なお、チャネルを流れている流体中でＲＢＣがアレイの形で整列したら、（例えば、圧力勾配を減らすか無くすことによって）流れを一時停止又は停止することが可能であり、ＲＢＣは、粘弾性流体の浮力と重力の作用を受けてアレイの形でとどまる（「フリーズする」）。粘弾性流体は粘性を帯びている為、多くの場合は、ＲＢＣが最終的にはマイクロチャネルの底に沈降するとしても、その沈降は、後述のようにアレイの形の画像の表示及び分析が可能であるほど十分にゆっくりである。任意選択で、ＲＢＣは、動かない流体中の定位置に固定（又は実質的に固定）され、これは、（例えば、冷却（例えば、ペルチェ効果）によって、又は適切な化学物質の拡散によって）粘弾性流体の粘度を増大するなどの方法で行われる。任意選択で、又は代替として、ＲＢＣは、電気双極子を有する場合、又は誘起された双極子を取得することが可能な場合には、適切な電界をかけることによって固定されてよい。流れている流体サンプルの画像を取得して分析することにより、細胞の数、又は他の、細胞の特性が決定される。

図１３は、本開示の幾つかの実施形態による、粒子ベースのイムノアッセイの一環として、懸濁している細胞及び粒子が流れているカートリッジのチャネルのセクションの概略斜視図である。分析機器は、画像分析プロセス中に、流体サンプル中の細胞（即ち、赤血球、白血球、バクテリア細胞等）を分類し、複数の粒子と区別することが可能な専用アルゴリズムを利用してよい。従って、分析機器は、流体サンプルの懸濁液中の無傷細胞と粒子とを区別するように構成されてよい。例えば、図１３に示すように、粒子ベースのイムノアッセイを受けた、又は現在受けている流体サンプルが、カートリッジの分析セクション（又は分析チップ）のチャネル中を流れる。流体サンプルは、例えば、全血を含んでよく、粒子は、ターゲット検体（例えば、Ｃ反応性タンパク質）に特有の抗体を含んでよく、それによって、流体サンプル中のＣ反応性タンパク質は、抗体を介して粒子と結合して、１つ以上の凝集体を形成する。細胞及び粒子の懸濁液が半透明の測定チャンバを通って流れ、そこで、流れている粒子の画像が拡大光学系及びカメラによってキャプチャされ、それらの画像が直ちに分析される。具体的には、分析システムは、流れている流体サンプル中の粒子の凝集のダイナミクスを分析して、流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定するように構成されている。

更に、幾つかの実施形態では、流体サンプルは溶解処置を受けてよく、これは、ＨｂＡ１Ｃ等の細胞内タンパク質の測定において有用でありうる。従って、カートリッジのチャネルを通って流れている流体サンプルは、溶解細胞（即ち、無傷ではない細胞）を含むことがあり、これには、細胞残屑、並びに、１つ以上のターゲット検体（細胞内タンパク質等）と結合した粒子が含まれる。従って、幾つかの実施形態では、細胞残屑及び（細胞内タンパク質等のターゲット検体と結合した）粒子の懸濁液が半透明の測定チャンバを通って流れ、そこで、流れている粒子の画像が拡大光学系及びカメラによってキャプチャされ、それらの画像が直ちに分析される。分析システムは、流れている流体サンプルに対して画像分析を実施するように構成されており、画像分析は複数の異なる画像を取得することを含んでよく、本システムは、与えられた全ての画像から細胞残屑を排除しながら、流れている流体サンプル中の粒子の凝集のダイナミクスを分析して、一定期間にわたる流体サンプル中の細胞内タンパク質の濃度を決定するように構成されている。

図１４は、本開示の例示的実施形態による、カートリッジのチャネルを通って流れている流体サンプルの画像をキャプチャする流体分析システムの概略図である。図に示すように、本システムは、照明源、対物レンズ、及びカメラを含んでよい。照明源から供給される光は、分析システムのステージを通り抜け、カートリッジを通り抜け、カートリッジのチャネルを通って流れている流体の内容物の少なくとも一部を通り抜け、対物レンズは、画像をカメラの画像センサ（例えば、ＣＭＯＳ又はＣＣＤ）上に光学的に投射する。カメラは、画像センサの出力画像をキャプチャし、（場合によっては変換及び／又は前処理を施した）画像を目視観察の為にディスプレイに送り、更に画像を後続の、１つ以上の定性的又は定量的な結果を得る為の分析の為の画像処理に送る。

照明源は、高品質の画像、例えば、粒子の形状のシャープさ及び／又は明確さ及び／又はコントラストが達成可能な最高レベル又は十分又はほどほどである画像を生成するのに適する色の光を供給する。幾つかの実施形態では、光は単色であり、任意選択で、色は、あらかじめ設定された群から、又は照明源の能力に従って選択される。任意選択で、又は代替として、色は可変的に設定され、例えば、粒子の性質及び／又は色に応じて設定される。幾つかの実施形態では、光は偏光されるか、暗視野、又は他の、顕微鏡検査の分野で使用される照明技法で与えられる。

幾つかの実施形態では、照明源は、上方からステージ上のカートリッジを照明し、対物レンズは、マイクロチャネル内の粒子から反射された光に応じてセンサ上に画像を投射する。任意選択で、又は代替として、２つ以上の光源が含まれてよく、それらは、カートリッジの下方及び／又は上方から、細胞及び／又は粒子の画像の品質を（例えば、シャープさ、コントラスト等に関して）向上させるか最大化する色及び強度で照明する。

分析システムは、画像を分析し、画像に埋め込まれた情報の抽出結果に基づいて、各成分の特性（即ち、細胞数、細胞タイプ、粒子凝集等）を決定するように構成されている。例えば、そのような方法は、以下の技法、即ち、分節又は小塊の分析、細胞及び／又は粒子の形状及び／又はモルフォロジ（例えば、丸い、細長い、分岐している、繊維状、繊維質、らせん状、又はループ状）の分離及び／又は抽出、並びに決定、凸性や離心率のような特徴の決定のうちの１つ以上を含んでよい。幾つかの実施形態では、プログラムは、画像の各領域の形状、及び／又は抽出された粒子形状に基づいて、粒子のサイズ及び／又は体積及び／又は密度及び／又は濃度の計算結果又は推定結果を出力する。

幾つかの実施形態では、プログラムは、抽出又は決定された特徴（例えば、細胞及び／又は粒子の数及びサイズ）の１つ以上の導出結果及び／又はマニピュレーション結果に基づく値を出力する。任意選択で、導出は、当該技術分野において知られているか、且つ／又は較正手続きから導出されるか他の方法で得られるような実験値又は仮定値を使用することを含む。任意選択で、本システムは、細胞及び／又は粒子の形状又はサイズ又は濃度、或いは他の決定されたデータに基づいて、生物学的有意性又は臨床的有意性の少なくともいずれかを有する値又は指摘又は示唆（例えば、可能性のある、又は妥当と思われる、肉体的症状又は生理学的症状又は病理学的症状の推論又は指摘）を与える。

粒子ベースのイムノアッセイに関しては、徐々に凝集しつつある粒子の画像が画像処理アルゴリズムによってオンザフライで分析されて、流体サンプル中のターゲット検体の濃度が決定される。例えば、各画像において１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスを分析することによって、ある期間にわたる形成のダイナミクスを分析することが可能である。凝集の形成のダイナミクスとして、１つ以上の凝集体の形成の速度、及び１つ以上の凝集体のサイズがあってよく、これらに限定されない。分析機器は、凝集体の形成のサイズ及び速度を監視するだけでなく、更に、粒子の１つ以上の特性（例えば、色、サイズ、及び／又は形状）を監視するように構成されている。粒子のサイズに加えて（多重化を目的として）粒子の色又はモルフォロジも監視されて、凝集のダイナミクスが記録される。

従って、本発明のシステム及び方法は、様々なターゲット検体を検出することが可能であり、それらに関連する濃度を測定することが可能であるように、流体サンプルに対して複数のイムノアッセイを同時に実施することを可能にする。これは粒子が異なれば色やモルフォロジ等の特性も異なりうる為である（例えば、第１のターゲット検体と結合する第１の粒子セットが第１の色を有し、第２のターゲット検体と結合する第２の粒子セットが第２の色を有する）。この多重化機能は、バクテリア感染、がん、又は心不全等の特定の感染状態や病状の診断において特に重要である。これは、複数のバイオマーカを組み合わせれば、それぞれを単独で使用する場合より格段に良好な感受性が得られる為である。分析機器は、画像分析プロセス中に、流体サンプル中の細胞（即ち、赤血球、白血球、バクテリア細胞等）を分類し、複数の粒子と区別することが可能な専用アルゴリズムを利用してよい。従って、細胞は、機械学習アルゴリズムによって分類されて、粒子と区別されてよい。具体的には、無傷細胞の排除が、無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、無傷細胞及び１つ以上の凝集体を含む流体サンプルの画像を処理することと、流体サンプルの画像を背景閾値で正規化して、無傷細胞を流体サンプルの画像分析から排除することと、を含む技法によって行われる。これらの測定値から、幾つかの検体の濃度が細胞濃度とともに推定されてよい。

従って、分析機器は、流体サンプルの懸濁液中の無傷細胞と粒子とを区別するように構成されてよい。従って、本発明のシステム及び方法は更に、流体サンプル中の特定成分に関連する測定値（即ち、細胞の計数及び特徴付け）が得られるように、流体サンプルに対して追加アッセイ（例えば、非免疫反応アッセイ）を実施することを可能にする。例えば、全血サンプルをカートリッジに装填して（最初に分離して血清サンプルにすることは不要）、２つの異なるアッセイ（例えば、完全血球算定（ＣＢＣ）アッセイとイムノアッセイ）にかけることが可能である。特定の実施形態では、流れを一定にすることで、懸濁液の大部分を測定することが可能になり、これによって、精度及び再現性が向上する。この画像化ベースの分析は、細胞間の空間を詳細に調べて、細胞を無視することにより、細胞に邪魔されずに粒子の凝集を監視することを可能にする。任意の時点における完全なサイズ分布が得られ、これは、反応に関する、より多くの情報を提供する。最後に、画像分析は、色付けされたビード、又はサイズや形状が様々なビードを使用することにより、幾つかのアッセイを多重化することを可能にする。

図１５Ａ、１５Ｂ、及び１５Ｃは、カートリッジのチャネルを通って流れながら粒子ベースのイムノアッセイを受けていて細胞を含まない流体サンプル中の粒子の凝集の画像であり、各画像はそれぞれ異なる期間にキャプチャされたものである。例えば、図１５Ａは、流体サンプルがＣＲＰに関するイムノアッセイを受けた直後にキャプチャされた画像であり、一方、図１５Ｂ及び１５Ｃは、それぞれ４分及び１２分が経過した後にキャプチャされた画像であり、これらは、粒子の凝集の増加（即ち、ターゲットＣＲＰへの粒子の結合の増加）を示している。

図１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃは、カートリッジのチャネルを通って流れながら粒子ベースのイムノアッセイを受けていて無傷細胞を含む流体サンプル中の粒子の凝集の画像であり、各画像はそれぞれ異なる期間にキャプチャされたものである。図１６Ａは、流体サンプルがＣＲＰに関するイムノアッセイを受けた直後にキャプチャされた画像であり、一方、図１６Ｂ及び１６Ｃは、それぞれ４分及び１２分が経過した後にキャプチャされた画像であり、これらは、粒子の凝集の増加（即ち、ターゲットＣＲＰへの粒子の結合の増加）を示している。繰り返すが、本開示の分析システムは、画像分析の実施時に流体サンプルの懸濁液中の無傷細胞と粒子とを区別するように構成されており、それによって、全血サンプルの使用が可能になっている（従来のシステムでは無傷細胞と粒子の凝集とを区別できない）。

図１７は、ある期間にわたる粒子の凝集のダイナミクスを示すグラフ図である。凝集のダイナミクス（例えば、凝集体の速度及びサイズ）が分子濃度を表す。本開示のシステムは、粒子の凝集のダイナミクスをある期間にわたってオンザフライで測定することにより、ターゲット検体／分子の濃度の決定の精度を向上させるように構成されている。

図１８及び１９は、本開示の画像ベースの分析システム及び方法に従って実施されたＣ反応性タンパク質測定の精度を、既存の分析プラットフォームによって得られた既存のＣ反応性タンパク質測定値と比較して示すグラフ図である。

例示的流体分析方法
図２０は、流体サンプルを分析する方法の一実施形態９００を示すフロー図である。方法９００は、チャネルを通って流れている流体サンプルに対して粒子ベースのイムノアッセイを実施するステップ（作業９１０）と、流れている流体サンプルの画像分析を実施して、流れている流体サンプル中の粒子の凝集のダイナミクスを分析して、流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定するステップ（作業９２０）と、を含む。画像分析を実施するステップは、複数の異なる画像を取得するステップと、各画像において１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスを分析するステップと、を含んでよい。それらの画像は、例えば、チャネルの高さ方向の垂直スキャンを含んでよい。具体的には、チャネルの高さ方向の垂直スキャンが必要とされうるのは、粒子がチャネルの高さにわたって拡散する可能性があり、一画像内で観測される粒子の数がチャネルの中心からの距離とともに変化する可能性があるという事実による。従って、チャネルの中心がどこにあるかを認識する為に、チャネルの高さ方向の一連の画像が必要とされる場合がある。凝集の形成のダイナミクスとして、１つ以上の凝集体の形成の速度、１つ以上の凝集体のサイズ、及びこれらの組み合わせがあってよい。従って、流体サンプル中のターゲット検体の濃度の決定は、少なくともある程度は、１つ以上の凝集体の形成の速度、１つ以上の凝集体のサイズ、及びこれらの組み合わせに基づいてよい。流体サンプルは全血を含んでよく、ターゲットとして、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）、ＨｂＡ１Ｃ、ＰＣＴ、ＢＮＰ、及びこれらの組み合わせがあってよく、これらに限定されない。

図２１は、流体サンプルを分析する方法の別の実施形態１０００を示すフロー図である。方法１０００は、第１のターゲット検体及び第１の複数の粒子を含む流体サンプルをインキュベートするステップ（作業１０１０）を含む。第１の複数の粒子の各粒子は、第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含み、第１の複数の粒子と第１のターゲット検体は、第１の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第１の凝集体を形成する。方法１０００は更に、インキュベートされた流体サンプルをチャネルに流すステップ（作業１０２０）と、流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップ（作業１０３０）と、１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスを分析して、流体サンプル中の第１のターゲット検体の濃度を決定するステップ（作業１０４０）と、を含む。幾つかの実施形態では、流体サンプルは第２のターゲット検体を含んでよく、それによって、インキュベートするステップが更に第２の複数の粒子を含み、第２の複数の粒子は、第１の複数の粒子と異なる光学特性を有し、第２の複数の粒子の各粒子は、第２のターゲット検体に特有の第２の抗体を含み、第２の複数の粒子と第２のターゲット検体は、第２の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第２の凝集体を形成する。従って、方法１０００は更に、流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスを分析して、粒子サンプル中の第２のターゲット検体の濃度を決定するステップと、を含んでよい。幾つかの実施形態では、流体サンプルは無傷細胞を含んでよく、それによって、方法１０００は無傷細胞の存在下で実施される。従って、分析するステップでは、画像化された流体サンプル中に存在する無傷細胞を排除してよい。無傷細胞の排除は、無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、無傷細胞及び１つ以上の第１の凝集体を含む流体サンプルの画像を処理することと、流体サンプルの画像を背景閾値で正規化して、無傷細胞を流体サンプルの分析から排除することと、を含む技法によって行われてよい。

図２２は、流体サンプルを分析する方法の別の実施形態１１００を示すフロー図である。方法１１００は、完全血球算定アッセイを実施するように構成された第１の部分と、イムノアッセイを実施する第２の部分と、を含む流体デバイスを用意するステップ（作業１１１０）と、流体デバイスの第１の部分において完全血球算定アッセイを実施してヘマトクリットを取得するステップ（作業１１２０）と、流体デバイスの第２の部分においてイムノアッセイを実施するステップであって、取得されたヘマトクリットがイムノアッセイの結果の分析に使用されるステップ（作業１１３０）と、を含む。

このように、本発明は、現行の分析機器の弱点を認識して、流体サンプルに対して１つ以上のイムノアッセイを実施すること、並びに流体サンプルが流れているときにサンプルに対して画像分析を実施し、画像分析に基づいて、１つ以上のターゲット検体に関連する測定値を取得することの為のシステム及び方法を提供する。具体的には、本発明の態様は、画像分析及び流れ、並びにポイントオブケア（ＰＯＣ）での使用を促進する流体デバイス（例えば、使い捨てカートリッジ）上でアッセイ（例えば、イムノアッセイ）を実施する機能を用いて、１つ以上のイムノアッセイを実施するシステム及び方法を提供する。画像分析、マイクロ流体工学、免疫濁度測定、及び革新的な流体デバイス（例えば、カートリッジ）のユニークな組み合わせにより、上記問題を解決する。

本明細書を通しての「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への参照は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体の様々な場所での「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性が、１つ以上の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされてよい。

本明細書で用いている用語及び表現は、限定ではなく説明の観点で用いており、そのような用語及び表現の使用においては、図示及び記載した特徴（又はその一部分）のいかなる等価物も排除するものではなく、特許請求項の範囲を逸脱しない限り、様々な修正が可能であることを理解されたい。従って、特許請求項は、そのような等価物を全て包含するものとする。

文献の引用
本開示を通して、他の文書（例えば、特許、特許出願、特許公開、定期刊行物、書籍、論文、ウェブコンテンツ）を参照及び引用してきた。そのような文書は全て、あらゆる目的の為に参照により完全な形で本明細書に組み込まれている。

等価物
当業者であれば、本明細書で引用した科学文献及び特許文献の参照を含む本文書の全内容から、本明細書において図示及び記載したものにとどまらず、本発明の様々な修正形態、及びそれらの更に多くの実施形態が明らかになるであろう。本発明の主題は、本発明をその様々な実施形態及びそれらの等価物において実施することに適合されうる重要な情報、例証、及び指導を包含する。

Claims (40)

1. 流体サンプルを分析する方法であって、
   チャネルを通って流れている流体サンプルに対して粒子ベースのイムノアッセイを実施するステップと、
   前記流れている流体サンプルの画像分析を実施して、前記流れている流体サンプル中の前記粒子の凝集のダイナミクスを分析して、前記流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定するステップと、
   を含む方法。
2. 画像分析を実施する前記ステップは、複数の異なる画像を取得するステップを含み、各画像において前記１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスが分析される、請求項１に記載の方法。
3. 画像分析を実施する前記ステップは、前記チャネルの高さ方向の垂直スキャンを取得するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 凝集の形成のダイナミクスは、前記１つ以上の凝集体の形成の速度、前記１つ以上の凝集体のサイズ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記流体サンプルに対して前記粒子ベースのイムノアッセイを実施する前記ステップは更に、
   第１の複数の粒子を用意するステップであって、前記第１の複数の粒子の各粒子は、第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含み、前記第１の複数の粒子と前記第１のターゲット検体は、前記第１の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第１の凝集体を形成する、前記第１の複数の粒子を用意する前記ステップと、
   第２の複数の粒子を用意するステップであって、前記第２の複数の粒子は、前記第１の複数の粒子と異なる光学特性を有し、前記第２の複数の粒子の各粒子は、前記第２のターゲット検体に特有の第２の抗体を含み、前記第２の複数の粒子と前記第２のターゲット検体は、前記第２の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第２の凝集体を形成する、前記第２の複数の粒子を用意する前記ステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記流れている流体サンプルの画像分析を実施する前記ステップは更に、
   前記流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、前記１つ以上の第１の凝集体及び前記１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、
   前記１つ以上の第１の凝集体及び前記１つ以上の第２の凝集体の形成の前記ダイナミクスを分析して、前記流体サンプル中の前記第１のターゲット検体及び前記流体サンプル中の前記第２のターゲット検体の濃度を決定するステップと、
   を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記流体サンプルは無傷細胞を含み、前記方法は前記無傷細胞の存在下で実施される、請求項１に記載の方法。
8. 前記画像分析によって、前記画像化された流体サンプル中に存在する前記無傷細胞が排除される、請求項７に記載の方法。
9. 前記無傷細胞の排除は、
   無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、
   前記無傷細胞及び１つ以上の凝集体を含む前記流体サンプルの画像を処理することと、
   前記流体サンプルの前記画像を前記背景閾値で正規化して、前記流体サンプルの前記画像分析から無傷細胞を排除することと、
   を含む技法によって行われる、請求項８に記載の方法。
10. 前記実施するステップは、
    カートリッジを用意するステップと、
    第１のターゲット検体を含む前記流体サンプルを前記カートリッジのリザーバに導入するステップであって、前記リザーバは第１の試薬を含む、前記導入するステップと、
    前記流体サンプルを前記第１の試薬とともにインキュベートするステップと、
    前記カートリッジの、第１の複数の粒子を含む第２のリザーバに前記流体サンプルを流し込むステップであって、前記第１の複数の粒子の各粒子は、前記第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含み、前記第１の複数の粒子と前記第１のターゲット検体は、前記第１の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第１の凝集体を形成する、前記流し込むステップと、
    前記流体サンプル及び前記第１の複数の粒子を前記カートリッジのチャネルに流すステップと、
    前記流れている流体サンプルを画像化して、前記１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、
    前記１つ以上の第１の凝集体の形成の前記ダイナミクスを分析して、前記流体サンプル中の前記第１のターゲット検体の濃度を決定するステップと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
11. 流体サンプルを分析する方法であって、
    第１のターゲット検体及び第１の複数の粒子を含む流体サンプルをインキュベートするステップであって、前記第１の複数の粒子の各粒子は、前記第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含み、前記第１の複数の粒子と前記第１のターゲット検体は、前記第１の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第１の凝集体を形成する、前記インキュベートするステップと、
    前記インキュベートされた流体サンプルをチャネルに流すステップと、
    前記流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、前記１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、
    前記１つ以上の第１の凝集体の形成の前記ダイナミクスを分析して、前記流体サンプル中の前記第１のターゲット検体の濃度を決定するステップと、
    を含む方法。
12. 前記画像化するステップは、複数の異なる画像を取得するステップを含み、各画像において前記１つ以上の第１の凝集体の形成のダイナミクスが分析される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記画像化するステップは、前記チャネルの高さ方向の垂直スキャンを取得するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記１つ以上の凝集体の形成のダイナミクスは、前記１つ以上の凝集体の形成の速度、前記１つ以上の凝集体のサイズ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記流体サンプルは第２のターゲット検体を含み、前記インキュベートするステップは更に第２の複数の粒子を含み、前記第２の複数の粒子は、前記第１の複数の粒子と異なる光学特性を有し、前記第２の複数の粒子の各粒子は、前記第２のターゲット検体に特有の第２の抗体を含み、前記第２の複数の粒子と前記第２のターゲット検体は、前記第２の抗体を介して互いに結合して、１つ以上の第２の凝集体を形成する、請求項１１に記載の方法。
16. 前記流れているインキュベートされた流体サンプルを画像化して、前記１つ以上の第２の凝集体の形成のダイナミクスをキャプチャするステップと、
    前記１つ以上の第２の凝集体の形成の前記ダイナミクスを分析して、前記流体サンプル中の前記第２のターゲット検体の濃度を決定するステップと、
    を更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記流体サンプルは無傷細胞を含み、前記方法は前記無傷細胞の存在下で実施される、請求項１１に記載の方法。
18. 前記分析するステップは、前記画像化された流体サンプル中に存在する前記無傷細胞を排除する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記無傷細胞の排除は、
    無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、
    前記無傷細胞及び１つ以上の第１の凝集体を含む前記流体サンプルの画像を処理することと、
    前記流体サンプルの前記画像を前記背景閾値で正規化して、前記流体サンプルの前記分析から無傷細胞を排除することと、
    を含む技法によって行われる、請求項１８に記載の方法。
20. 前記流体サンプルは全血であり、前記ターゲット検体は、Ｃ反応性タンパク質、ＨｂＡ１Ｃ、ＰＣＴ、ＢＮＰ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
21. 流体サンプルを分析する方法であって、
    完全血球算定アッセイを実施するように構成された第１の部分と、イムノアッセイを実施する第２の部分と、を含む流体デバイスを用意するステップと、
    前記流体デバイスの前記第１の部分において前記完全血球算定アッセイを実施してヘマトクリットを取得するステップと、
    前記流体デバイスの前記第２の部分において前記イムノアッセイを実施するステップであって、前記取得されたヘマトクリットが前記イムノアッセイの結果の分析に使用される、前記イムノアッセイを実施する前記ステップと、
    を含む方法。
22. 前記イムノアッセイは、前記流体サンプル中の凝集体の形成のダイナミクスを分析する為に、画像分析を用いて実施される、請求項２１に記載の方法。
23. 前記イムノアッセイは、無傷細胞を含む全血に対して実施される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記イムノアッセイは、前記無傷細胞を溶解せずに実施される、請求項２３に記載の方法。
25. 前記画像分析によって、前記画像化された流体サンプル中に存在する前記無傷細胞が排除される、請求項２３に記載の方法。
26. 前記無傷細胞の排除は、
    無傷細胞の画像を処理して背景閾値を生成することと、
    前記無傷細胞及び１つ以上の凝集体を含む前記流体サンプルの画像を処理することと、
    前記流体サンプルの前記画像を前記背景閾値で正規化して、前記流体サンプルの前記画像分析から無傷細胞を排除することと、
    を含む技法によって行われる、請求項２５に記載の方法。
27. 前記イムノアッセイは、流れている流体サンプルに対して実施される、請求項２２に記載の方法。
28. 前記流体デバイスは、分析機器と作用的に結合されるように構成されたカートリッジである、請求項２１に記載の方法。
29. カートリッジは、前記完全血球算定アッセイ及び前記イムノアッセイのそれぞれの為の試薬が事前装填されている、請求項２８に記載の方法。
30. 前記イムノアッセイは、前記流体サンプル中のターゲット検体の濃度を決定する為に実施され、前記ターゲット検体は、Ｃ反応性タンパク質、ＨｂＡ１Ｃ、ＰＣＴ、ＢＮＰ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項２１に記載の方法。
31. イムノアッセイの為の試薬と第１の複数の粒子とを含む１つ以上のリザーバであって、前記第１の複数の粒子の各粒子は、流体サンプル中の第１のターゲット検体に特有の第１の抗体を含む、前記１つ以上のリザーバと、
    前記１つ以上のリザーバの間のシールと、
    前記１つ以上のリザーバから流体を受け取って流す為に前記１つ以上のリザーバと作用的に結合された第１のチャネルと、
    を含む流体カートリッジ。
32. 前記１つ以上のリザーバは更に、磁性粒子を含む、請求項３１に記載の流体カートリッジ。
33. 前記１つ以上のリザーバのうちの少なくとも１つのリザーバが、１つ以上の、閾値を超えない形態及び閾値を超えた形態に変形させることが可能な変形可能カバーを含み、前記シールは、前記変形可能カバーが前記複数の、閾値を超えた形態のうちの１つの形態になった場合のみ破裂するように構成されている、請求項３１に記載の流体カートリッジ。
34. 前記カートリッジは更に、イムノアッセイ緩衝液を含む第１のリザーバと、前記第１のリザーバと流体結合されている、前記第１の複数の粒子を含む第２のリザーバと、前記第１のリザーバ及び前記第２のリザーバの入口とは別の入口に関連付けられた少なくとも第３のリザーバと、を含む、請求項３１に記載の流体カートリッジ。
35. 前記第３のリザーバは、完全血球算定アッセイを実施する為の１つ以上の試薬を含む、請求項３４に記載の流体カートリッジ。
36. 前記第３のリザーバから流体を受け取って流す為に前記第３のリザーバと作用的に結合された第２のチャネルを更に含む、請求項３５に記載の流体カートリッジ。
37. 前記カートリッジは、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルが前記第１、第２、及び第３のリザーバの下流にある共通接合部と結合されるように構成されている、請求項３６に記載の流体カートリッジ。
38. 前記カートリッジは、前記第１のチャネルを通る流体流が前記共通接合部に到達すると前記第１のチャネルからの前記流体流が前記第２のチャネルからの前記流体流を押し退けて逆流させるように構成されている、請求項３７に記載の流体カートリッジ。
39. 前記共通接合部に結合された第３のチャネルを更に含む、請求項３８に記載の流体カートリッジ。
40. 前記カートリッジは、前記第３のチャネルを通って流れている流体サンプルに対して画像分析を実施するように構成された分析機器と作用的に結合されるように構成されている、請求項３９に記載の流体カートリッジ。

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