JP2022530323A - デジタル検出能力および無線接続性を有する分子診断デバイス - Google Patents

デジタル検出能力および無線接続性を有する分子診断デバイス Download PDF

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Abstract

いくつかの実施形態では、独立型分子診断試験デバイスは、独立型分子診断試験によって生成される比色出力に関連付けられた電子信号を生成するように配設される発光デバイスおよび光受信デバイス（例えば、フォトダイオード）を含む検出回路を含む。【選択図】図２０

Description

関連出願の相互参照
この出願は、２０１９年４月２８日に出願され、「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ」と題された米国仮特許出願第６２／８３９，７２４号、および２０２０年１月３日に出願され、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２／９５７，０６８号（これらの各々は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる）に対する優先権の利益を主張する。
本明細書に記載される実施形態は、分子診断試験のためのデバイスおよび方法に関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、電子健康記録および／または医療成果を改良するように設計された他のデータベースへの操作可能な接続を可能にすることができるデジタル検出能力および無線接続性を含む、使い捨ての自己完結型デバイスおよび分子診断試験のための方法に関する。
米国内では毎年１０億を超える感染症が存在し、それらのうちの大半は、不正確な診断結果または診断結果の遅れに起因して、誤って治療される。多くの既知のポイントオブケア（ＰＯＣ）試験が、乏しい感度（３０～７０％）を有する一方で、核酸の特異的検出を伴う試験または病原体標的に関連付けられている分子試験などのより感度の高い試験は、研究室でしか利用可能ではない。したがって、分子診断試験は、多くの場合、集中型研究室で実施されている。しかしながら、研究室に基づく分子診断試験を実施するための既知のデバイスおよび方法は、訓練された人材、規制されたインフラストラクチャ、および高価なハイスループット器具類を必要とする。既知のハイスループット研究室設備は、一般に、多く（９６～３８４以上）の試料を一度に処理するため、集中研究室試験は、多くの場合、数回に分けて行われる。試験資料を処理するための既知の方法は、典型的には、１回の大規模な稼働で、ある時間期間（例えば、１日）に収集されたすべての試料を処理することを含み、その結果、試料が収集された後に、数時間から数日間のターンアラウンドタイムが生じる。さらに、そのような既知の器具類および方法は、試薬を添加し、処理を監視し、かつステップごとに試料を移動させる熟練技術者の指導下で、ある特定の動作を実施するように設計されている。したがって、既知の研究室試験および方法は、非常に正確であるが、それらは多くの場合、かなりの時間およびかなりの費用を要する。
最近の技術の進歩により、「ラボオンチップ」デバイスの開発が可能になったが、そのようなデバイスは、多くの場合、ポイントオブケア試験または家庭内使用には最適化されていない。例えば、いくつかの既知のデバイスおよび方法は、試験カートリッジとインターフェースするために高価または複雑な器具を必要とし、したがって、誤用可能性を増加させる。さらに、多くの既知の「ラボオンチップ」デバイスは、非常に小さい体積の試料（例えば、１マイクロリットル未満）を増幅するため、複数の異なる適応症（の分析例えば、３プレックスまたは４プレックス試験）には適していない。さらに、このような少量の試料体積を生成するデバイスは、多くの場合、フォトセル、電荷結合デバイス（ＣＣＤカメラ）などを使用した光学検出を含み、というのも、試料体積が小さすぎると、肉眼またはあまり精緻化されていない（かつ高価な）検出器によって読み取ることができる増幅物を生成できないためである。
いくつかの既知の研究室に基づく分子診断検査方法および設備は、柔軟性（例えば、複数の異なる適応症に対する試験能力）を提供するが、そのような方法および設備は、ポイントオブケア（「ＰＯＣ」）の使用または訓練を受けていない使用者による家庭内での使用に容易に適応可能ではない。具体的には、そのような既知のデバイスおよび方法は、使用が複雑であり、高価で精緻な構成要素を含む。したがって、そのような既知の研究室に基づく方法およびデバイスを分散型設定（例えば、ＰＯＣまたは家庭内使用）で使用すると、誤用の増加をもたらし、不正確な結果または安全性の懸念につながる可能性が高い。例えば、多くの既知の研究室に基づくシステムは、精緻な光学系およびレーザ光源を含んでおり、訓練を受けていない使用者に安全上の危険をもたらす可能性がある。いくつかの既知のシステムはまた、使用者が試薬を取り扱うか、または試薬にさらされることを必要とする場合があり、これは訓練を受けていないにとって安全上の危険となり得る。これらの既知のシステムはまた、分散型使用には適していないことに加えて、長期の保管および輸送にも適していない。例えば、軍事用途のためのアッセイの備蓄を可能にするために、ＣＤＣ戦略的国家備蓄プログラムの一環として、または他の緊急事態への備えのためのイニシアチブとして、長期保管が望ましい場合がある。
分散型設定で分子診断試験を正常に実施することに関連付けられたこれらおよびその他の問題に加えて、現在のＰＯＣまたは家庭内試験も解釈が困難である。例えば、いくつかの既知の分子診断試験は、ユーザが検出ウィンドウまたはストリップを視覚的に検査して、色の変化が発生したかどうかを判断し、それによって陽性の結果を示すことに依存している。他の既知の試験および方法は、ユーザが２つの異なる部分（例えば、ストリップ）を比較して、試験が陽性であるか陰性であるかに関する決定を行うことに依存している。このような既知の方法で許容できる結果が得られる場合もあるが、デバイスが意図したとおりに動作しない場合は、結果が誤って解釈される可能性がある。例えば、試料の標的病原体の負荷が低い場合、視覚的な読み取り値（色の変化など）は、使用説明に示されているほど明確ではない可能性があり、それによって誤った解釈が引き起こされる。別の例として、試料の特定の部分がバックグラウンドに「ブリード」した場合、視覚的な読み取り値が明確に定義されていない可能性がある。
既知のＰＯＣまたは家庭内試験も、フォローアップケアに関する指導をほとんどまたはまったく提供せず、提供された結果は（例えば、追跡またはフォローアップの目的で）監視されない。その性質上、このような既知の試験および方法は、訓練を受けていないユーザによって分散型の場所で実施される。したがって、フォローアップケアは、ユーザが医療提供者に積極的に連絡した場合にのみ受けられることがよくある。さらに、既知の試験では、病気の蔓延を追跡するために使用される集中型データベースへの接続が不足している。
したがって、分子診断試験のための改良されたデバイスおよび方法に対する必要性が存在する。特に、電子健康記録および／または医療成果を改良するように設計された他のデータベースへの操作可能な接続を可能にすることができる、デジタル検出能力および無線接続性を含む改良されたデバイスおよび方法に対する必要性が存在する。
本明細書では、デジタル検出能力および無線接続性を有する分子診断試験デバイスについて説明する。いくつかの実施形態では、独立型分子診断試験デバイスは、独立型分子診断試験によって生成された比色出力に関連付けられた電子信号を生成するように配設される発光デバイスおよび光受信デバイス（例えば、フォトダイオード）を含む検出回路を含む。
いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスは、ハウジング、ハウジング内の検出モジュール、ハウジング内の試薬、およびハウジング内の電子システムを含む。ハウジングは、生体試料を移すことができる投入開口部を画定する。検出モジュールは、生体試料を移すことができる検出体積を画定する。試薬は、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示すアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化される。電子システムは、光検出器アセンブリ、メモリ、処理デバイス、およびメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールを含む。デジタル読み取りモジュールは、光検出器アセンブリから、生体試料および試薬が検出体積内で反応する前に、第１の期間の第１の光信号を受信するように構成されている。デジタル読み取りモジュールは、第１の期間中の第１の光信号に関連付けられた第１の大きさを決定するように構成されている。デジタル読み取りモジュールは、光検出器アセンブリから、生体試料および試薬が検出モジュールの検出体積内で反応した後、第２の期間の第２の光信号を受信するように構成されている。第２の光信号はアッセイ信号に関連付けられている。デジタル読み取りモジュールは、第２の期間中の第２の光信号に関連付けられた第２の大きさを決定するように構成されている。デジタル読み取りモジュールは、第１の大きさおよび第２の大きさの比較に基づいて、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうかを決定するように構成されている。電子システムは、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在すると決定されたときに、電子出力を生成するように構成されている。
いくつかの実施形態において、標的ポリヌクレオチド配列は、標的生物に関連付けられており、１つ以上の細菌、真菌、ウイルス、寄生生物、または原生動物を含む。いくつかの実施形態において、標的ポリヌクレオチド配列は、細菌（例えば、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ ｔｒａｃｈｏｍａｔｉｓ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｅａおよびＴｒｉｃｈｏｍｏｎａｓ ｖａｇｉｎａｌｉｓ）またはウイルス（例えば、インフルエンザ（インフルエンザＡ、インフルエンザＢ）、呼吸器合胞体ウイルス、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２）などの生体試料内の生物を識別するために使用されるゲノムの一部分であり得る。いくつかの実施形態において、標的ポリヌクレオチド配列は、生物に表現型（例えば、抗生物質などの治療過程に対する耐性または感受性）を与えるゲノムの一部分であり得る。いくつかの実施形態において、標的ポリヌクレオチド配列は、生物における一塩基多型（ＳＮＰ）であり得る。
いくつかの実施形態では、電子出力は、光出力、可聴出力、無線信号、触覚出力、またはこれらの任意の組み合わせである。いくつかの実施形態では、電子システムは、短距離無線通信プロトコルを介して、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成されたラジオを含み、電子出力は、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す無線信号を含む。
いくつかの実施形態では、試薬は、検出モジュールに存在する固体試薬である。他の実施形態では、試薬は、分子診断試験デバイス内に保管される液体試薬である。具体的には、いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスは、試薬モジュールおよび弁をさらに含む。試薬モジュールは、第１の期間中に検出モジュールとは別の試薬を収容する。電子システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装された流動制御モジュールを含む。流動制御モジュールは、試薬信号を生成して、弁を作動させて、試薬を試薬モジュールから検出モジュールに流動させるように構成されている。
いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスは、増幅モジュールおよびポンプをさらに含む。増幅モジュールは、反応体積および加熱器を含む。反応体積は、生体試料を受容するように構成され、加熱器は、熱エネルギーを反応体積に移し、標的ポリヌクレオチド配列を増幅する。ポンプは、増幅モジュールから検出モジュールへの生体試料の流動を生成するように構成されている。
いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスは、ハウジング、ハウジング内の検出モジュール、ハウジング内の試薬、およびハウジング内の電子システムを含む。ハウジングは、生体試料を移すことができる投入開口部を画定する。検出モジュールは、生体試料を移すことができる検出体積を画定する。試薬は、生体試料および試薬が検出体積内で反応した後、検出モジュール内で比色信号の生成を容易にするように製剤化される。比色信号は、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す。電子システムは、光検出器アセンブリ、メモリ、処理デバイス、およびメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールを含む。光アセンブリは、検出モジュールの第１の側に位置決めされ、検出モジュールの検出体積を通過する光ビームを生成するように構成されている。光検出器アセンブリは、検出モジュールの第１の側に位置決めされ、光ビームの反射または減衰のうちのいずれかに関連付けられている光信号を受信する。デジタル読み取りモジュールは、光信号の大きさを決定し、大きさに基づいて、比色信号が検出体積に存在するかどうかの表示を生成するように構成されている。
いくつかの実施形態では、検出モジュールは、検出流動セルおよび加熱器を含む。検出流動セルは、生体試料または試薬の少なくとも１つを移すことができる検出体積を画定する。加熱器は、検出モジュールの第２の側にある検出流動セルの表面に結合されている。第２の側は第１の側の反対側にある（つまり、加熱器は、光アセンブリおよび光検出器アセンブリの両方から検出モジュールの反対側にある）。いくつかの実施形態では、検出流動セルは、検出モジュールの第２の側に反射部分を含む。反射部分は、検出モジュールの第１の側に位置決めされた光アセンブリによって生成された光ビームを、光検出器アセンブリに向かって反射し戻す。いくつかの実施形態では、検出流動セルは、検出モジュールの第３の側に遮光部分を含む。第３の側は、第１の側および第２の側に対して非平行である（例えば、第３の側は、検出モジュールの側縁であり得る）。
いくつかの実施形態では、検出モジュールは検出表面を含み、比色信号は検出表面で生成される。光アセンブリは、検出表面に入射する光ビームを生成するように構成され、光検出器アセンブリは、光信号を受信する。光信号は、第１の光ビームの反射または減衰のうちのいずれかに関連付けられている。検出エンベロープは、検出表面の周りに定義され、光ビームおよび光信号は各々、検出エンベロープ内にある。分子診断試験デバイスは、検出エンベロープを包囲する光シールドをさらに含む。
いくつかの実施形態では、非一時的なプロセッサ可読媒体は、分子診断試験デバイスのプロセッサに、ある量の光内で関連付けられた信号を受信させるためのコードを含む。（プロセッサ上で実行される）コードは、一定期間にわたる信号の変化に基づいて試験結果を決定できる。（プロセッサ上で実行される）コードは、デバイスに、試験結果に関連付けられた信号（例えば、光信号、無線信号など）を生成させることができる。
いくつかの実施形態では、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するコンピュータ実装方法は、分子診断試験デバイスを使用して実施することができる。この方法は、電子システムの光検出器アセンブリで、生体試料および試薬が分子診断試験デバイスの検出モジュールの検出体積内で反応した後、第１の期間の第１の光信号を受信することを含む。試薬は、第１のアッセイ信号および第２のアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化される。第１のアッセイ信号は、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示し、第２のアッセイ信号は、参照ポリヌクレオチド配列の存在を示す。第１の光信号は、第１のアッセイ信号に関連付けられている。生体試料および試薬が検出モジュールの検出体積内で反応した後、第２の光信号が第２の期間受信される。第２の光信号は、第２のアッセイ信号に関連付けられている。この方法は、第１の期間中の第１の光信号に関連付けられた第１の大きさを決定すること、および第２の期間中の第２の光信号に関連付けられた第２の大きさを決定することを含む。第１の大きさおよび第２の大きさの比較が、標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示すときに、電子出力が生成される。
いくつかの実施形態では、第１の大きさおよび／または第２の大きさは、期間にわたる光信号の平均強度、期間にわたる光信号の変化率（すなわち、勾配）、期間にわたる光信号の変動性、または平均強度、勾配および変動性の任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、電子出力は、第１の大きさと第２の大きさとの間の差が所定の大きさの範囲内にあるか、または第１の大きさと第２の大きさとの間の比が所定の比の範囲内にあるときに、生成される。
いくつかの実施形態では、第１の大きさを決定すること、第２の大きさを決定すること、ならびに第１の大きさおよび第２の大きさを比較することが、電子システムのメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールで実施される。
いくつかの実施形態において、第１のアッセイ信号または第２のアッセイ信号のいずれか（または両方）は、比色信号、化学発光信号、または蛍光信号である。
いくつかの実施形態において、参照ポリヌクレオチド配列は、内部対照ポリヌクレオチド配列（すなわち、生物に関連付けられた配列）であり得る。いくつかの実施形態において、参照ポリヌクレオチド配列は、外部対照ポリヌクレオチド配列（すなわち、生物学的溶液に添加される配列）であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、外部対照ポリヌクレオチド配列は、生体試料が分子診断試験デバイス内に配置される前、配置される間または配置された後に追加される陽性対照であり得る。いくつかの実施形態において、参照ポリヌクレオチド配列は、特定の多型（例えば、ＳＮＰにおけるヌクレオチド）に関連付けられたポリヌクレオチド配列などの、標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられた不変ポリヌクレオチド配列であり得る。
いくつかの実施形態では、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するコンピュータ実装方法は、分子診断試験デバイスを使用して実施することができる。この方法は、電子システムの光検出器アセンブリで、生体試料および試薬が検出モジュールの検出体積内で反応する前に、第１の期間の第１の光信号を受信することを含む。試薬は、検出体積内で比色信号の生成を容易にするように製剤化される。比色信号は、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す。第１の光信号は、検出モジュールを通って検出体積に移される光ビームに関連付けられている。生体試料および試薬が検出モジュールの検出体積内で反応した後、第２の光信号が第２の期間受信される。第２の光信号は、検出モジュールを通って検出体積に移される光ビームに関連付けられている。この方法は、第１の期間中の第１の光信号の第１の勾配および第２の期間中の第２の光信号の第２の勾配を決定することを含む。第１の勾配および第２の勾配の比較が、比色信号（したがって、標的ポリヌクレオチド配列の存在）が存在することを示すときに、電子出力が生成される。
いくつかの実施形態では、第１の光信号および第２の光信号が、各々、検出モジュールの検出体積を通る光ビームの減衰に関連付けられている。
いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスは、独立型分子診断試験デバイスであり、本明細書に記載の検出する方法は、いかなる外部器具も伴わずに実施される。
いくつかの実施形態では、独立型分子診断試験デバイスは、検出モジュールおよび電子制御モジュール（電子回路システムとも呼ばれる）を含む。電子回路システムは、ラジオを含み、そのため装置は、無線プロトコルを使用して、コンピューティングデバイスに電子的にリンクされ得る。独立型分子診断試験デバイス（電子制御モジュールを含む）は、単回使用の使い捨てデバイスであり得る。
いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスは、ラジオ、メモリ、および通信モジュールを含む。ラジオは、無線プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を介して、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成されている。ラジオは、試験結果に関連付けられた無線信号を送信するように構成されている。メモリは、試験の結果（例えば、特定の表示の陽性または陰性）に関連付けられた情報を記憶するように構成されている。メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装される通信モジュールは、無線信号の送信を制御するように構成されている。
いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスは、ハウジング、ハウジング内の検出モジュール、ハウジング内の試薬、およびハウジング内の電子システムを含む。ハウジングは、生体試料を移すことができる投入開口部を画定する。検出モジュールは、生体試料を移すことができる検出体積を画定する。試薬は、生体試料および試薬が検出体積内で反応した後、検出モジュール内でアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化される。アッセイ信号は、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す。電子システムは、センサ、デジタル読み取りモジュール、およびラジオを含む。センサ（例えば、光検出器、化学検出器など）は、アッセイ信号に関連付けられたセンサ信号を生成する。デジタル読み取りモジュールは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装され、センサ信号の強度、センサ信号の勾配、またはセンサ信号の変動性のうちの少なくとも１つに基づいて、アッセイ信号が検出体積に存在するかどうかを決定する。ラジオは、近距離無線通信プロトコルを介して、コンピューティングデバイスと電子的に通信する。ラジオは、第１の無線信号を送信して、コンピューティングデバイスと分子診断試験デバイスとの間に通信リンクを確立する。ラジオは、アッセイ信号が存在するかどうかを示す第２の無線信号を送信する。
いくつかの実施形態では、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するコンピュータ実装方法は、ハウジング、検出モジュール、試薬、および電子システムを含む分子診断試験デバイスを使用して実施することができる。検出モジュールは、生体試料を移すことができる検出体積を画定する。試薬は、生体試料および試薬が検出体積内で反応した後、検出モジュール内でアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化される。アッセイ信号は、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す。電子システムは、アッセイ信号に関連付けられたセンサ信号を生成するように構成されたセンサを含む。この方法は、近距離無線プロトコルを介して、モバイルコンピューティングデバイスと分子診断試験デバイスとの間で通信リンクを確立することを含む。標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられた第１の無線信号は、分子診断試験デバイスの電子システムから受信される。センサ信号に関連付けられた第２の無線信号は、分子診断試験デバイスの電子システムから受信される。この方法は、第１の無線信号および第２の無線信号に基づいて、試験結果通知を生成することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、この方法は、試験結果通知に関連付けられた第３の無線信号を送信することをさらに含む。第３の無線信号は、分子診断試験デバイスの場所を示す。場所は、モバイルコンピューティングデバイスによって生成された場所情報に基づくことができる。いくつかの実施形態では、第３の無線信号は、患者の身元に関連付けられた情報を欠いており、少なくとも１つの患者の特徴に関連付けられた情報（例えば、人口統計情報、一般的な健康情報）を含む。
第１の構成における、一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するように構成された分子診断試験デバイスの概略図である。 第２の構成における、一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するように構成された分子診断試験デバイスの概略図である。 第３の構成における、一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するように構成された分子診断試験デバイスの概略図である。 任意の第４の構成における、一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するように構成された分子診断試験デバイスの概略図である。 一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出する方法のフローチャートである。 アッセイ信号の生成をもたらす、一実施形態による、酵素結合反応を示す図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの検出モジュールの概略図である。 一実施形態による、図７に示す検出モジュールおよび電子システムを含む分子診断試験デバイスの概略図である。 一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出する方法のフローチャートである。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの電子システムによって生成された代表的な光信号を示すプロットである。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの概略図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの斜視図および上面図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの斜視図および上面図である。 試料投入開口部を示すために蓋を取り除いた、図１２および図１３に示す分子診断試験デバイスの斜視図である。 内部構成要素を示すためにハウジングの上部を取り除いた、図１２および図１３に示される分子診断試験デバイスの斜視図である。 図１２および図１３に示される分子診断試験デバイスの分解図である。 任意のフィルタアセンブリおよびそれに結合された不活化アセンブリを含む、図１２および図１３に示される分子診断試験デバイスの斜視図である。 図１２に示す分子診断試験デバイスの検出モジュールの斜視分解図および正面図である。 図１３に示す分子診断試験デバイスの検出モジュールの斜視分解図および正面図である。 一実施形態による、電子検出機能を有する分子診断試験デバイスの斜視図である。 内部構成要素を示すためにハウジングの上部を取り除いた、図２０に示す分子診断試験デバイスの上面図である。 図２０に示す分子診断試験デバイスの上面からの分解図である。 図２０に示す分子診断試験デバイスの下面からの分解図である。 図２１のＸ－Ｘ線に沿った、図２０に示す分子診断試験デバイスの一部分の断面図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの電子システムによって生成された（各々が検出表面に対応する）一連の光信号を示すプロットである。 一実施形態による、検出アルゴリズムを示すための（各々が検出表面に対応する）２つの光信号を示すプロットである。 一実施形態による、比色信号の存在を検出する方法のフローチャートである。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの検出モジュールおよび電子システムの斜視図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの検出モジュールおよび電子システムの分解図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの概略図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの斜視図である。 一実施形態による、分子診断試験デバイスの上面図である。 図３１および図３２に示される分子診断試験デバイスの分解図である。 図３１および図３２に示される分子診断試験デバイスの検出モジュールの分解図である。 一実施形態による、無線接続性を有する分子診断試験デバイスを含む接続された健康システムの概略図である。 一実施形態による、電子健康記録（ＥＨＲ）統合を容易にする接続された健康システムの概略図を示す。 一実施形態による、アプリケーションＡｐｐｌｅ Ｈｅａｌｔｈを介してスマートフォンアプリケーションの統合を容易にする接続された健康システムの概略図を示す。 一実施形態による、分子診断試験デバイスからデータを送信する方法のフローチャートである。 一実施形態による、接続された健康ワークフローを示す概略図である。 一実施形態による、接続された健康ワークフローを示す概略図である。
いくつかの実施形態では、装置は、使い捨ての持ち運び可能な単回使用の安価な分子診断手段のために構成されている。装置は、試料調製、核酸増幅（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応または等温増幅などを介する）、および検出を含むが、これらに限定されない高品質の分子診断試験を実施するように構成された１つ以上のモジュールを含み得る。いくつかの実施形態では、試料調製は、病原体／実体を隔離し、望ましくない増幅（例えば、ＰＣＲ）阻害剤を除去することによって行うことができる。続いて標的実体を溶解して、増幅のために標的核酸を放出させることができる。標的実体中の標的核酸（例えば、標的ヌクレオチド配列）は、温度サイクルを受けるポリメラーゼを用いて、または等温インキュベーションを介して増幅して、検出のためにより多数の標的核酸配列コピーを産出することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるデバイスは、本明細書に記載される分子診断試験のいずれかを実施するために必要なすべての物質、機構、およびサブアセンブリを含む独立型デバイスである。このような独立型デバイスは、生体試料を操作するためのいかなる外部器具を必要とせず、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法を完了するために、電力源への接続（例えば、Ａ／Ｃ電力源への接続、電池への結合など）を必要とするだけである。例えば、本明細書に記載されるデバイスは、試料を加熱するため、試料を撹拌または混合するため、流動部材内の流体をポンプで送る（または移動する）ためなどの、いかなる外部器具も必要としない。むしろ、本明細書に記載される実施形態は完全に収容されており、生体試料を追加して電力源に連結されると、デバイスは、本明細書に記載される分子診断試験を実施するために作動され得る。いくつかの実施形態では、方法およびデバイスは、デバイスがＣＬＩＡが免除されたデバイスであるようなものであり得、かつ／またはＣＬＩＡが免除された方法に従って動作し得るように構成されている。いくつかの実施形態では、方法およびデバイスは、ポイントオブケア設定（例えば、診療所、薬局など）内での使用に好適である。いくつかの実施形態では、方法およびデバイスは、店頭（ＯＴＣ）診断ソリューションとしての使用に好適である。同様に、いくつかの実施形態では、方法およびデバイスは、訓練を受けていないユーザ（すなわち、一般ユーザ）による使用に好適であり、処方箋なしで供給でき、医療施設から独立して（例えば、ユーザの家で）実施することができる。
別段の指示がない限り、装置、診断装置、診断システム、診断試験、診断試験システム、試験ユニットという用語、およびそれらの変形は、互換的に使用され得る。
いくつかの実施形態において、本開示の方法およびデバイスは、生体試料内の微生物による感染の存在を検出するために利用される。本明細書に記載されるように、検出は、ポリヌクレオチド配列の存在に関連付けられた１つ以上のアッセイ信号を生成するために、検出モジュール内で試薬および（増幅された生体試料の処理された部分を含む）生体試料を反応させることを含み得る。反応させることは、検出モジュール内で試薬および生体試料を組み合わせる（例えば、混合する）ことによって、試薬および生体試料の各々を検出モジュールに（同時にまたは連続して）導入することによって、生体試料を試薬が使用のために保管されている検出モジュールに移すこと、または所望の反応を生成するための他の好適な方法によって、実施することができる。光信号は、アッセイ信号の存在を電子的に検出するために、光検出器アセンブリによって受信することができる。
本明細書で使用される核酸化学、生化学、遺伝学、および分子生物学の用語および記号は、例えば、Ｋｏｍｂｅｒｇ ａｎｄ Ｂａｋｅｒ，ＤＮＡ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｗ． Ｈ． Ｆｒｅｅｍａｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９２）、Ｌｅｈｎｉｎｇｅｒ，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｗｏｒｔｈ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７５）、Ｓｔｒａｃｈａｎ ａｎｄ Ｒｅａｄ，Ｈｕｍａｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｗｉｌｅｙ－Ｌｉｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９９）、Ｅｃｋｓｔｅｉｎ，ｅｄｉｔｏｒ，Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ ａｎｄ Ａｎａｌｏｇｓ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ（Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９１）、Ｇａｉｔ，ｅｄｉｔｏｒ，Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ（ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ，１９８４）などの、この分野の標準的な論文およびテキストの用語および記号に従う。
「生物」という用語は、１つ以上の細菌、真菌、原生動物、ウイルスなどの微生物を指す場合がある。いくつかの実施形態において、生物は多細胞性（例えば、ワームまたは他の寄生生物）である。生物は病原性である可能性がある。例示的な生物には、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂａｒｔｏｎｅｌｌａ、Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ、Ｂｏｒｒｅｌｉａ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ、Ｃｈｌａｍｙｄｏｐｈｉｌａ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ、Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ、Ｌｉｓｔｅｒｉａ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ、Ｕｒｅａｐｌａｓｍａ、Ｖｉｂｒｉｏ、およびＹｅｒｓｉｎｉａが含まれる。
本明細書で使用される場合、「生体試料」は、本明細書に記載のデバイスによって増幅および／または検出され得るポリヌクレオチド（例えば、ＤＮＡまたはＲＮＡ）を含む生物（例えば、ヒトまたは動物の対象）から得られた任意の組織または流体を指す。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法のうちのいずれかは、様々な異なるタイプの試料で実施することができる。そのような試料タイプには、例えば、膣スワブ、陰茎管スワブ試料、頬部スワブ、便、喀痰、洗鼻液、鼻吸引液、喉スワブ、気管支洗浄液、血液、血球（例えば、白血球）、細針生検試料、腹水、内臓液、胸膜液、尿試料、直腸スワブ試料および／または咽頭スワブ試料、またはそれらからの細胞が含まれ得る。本発明において有用な他の生体試料には、腫瘍試料（例えば、生検）および血液試料が含まれる。「生体試料」という用語はまた、本明細書に記載の診断方法に関連して処理された（例えば、濾過、溶解、調製、増幅、または反応された）得られた組織または流体の一部分を指す。したがって、生体試料は、患者から得られた生試料（例えば、生血液試料）、および本明細書に記載のデバイスまたは方法のうちのいずれかで使用、反応、または増幅されるために「調製」された生試料の一部分を指すことができる。
「核酸分子」、「核酸」または「ポリヌクレオチド」という用語は、本明細書で互換的に使用されてもよく、別段の指示がない限り、既知のアナログまたはその組み合わせを含む、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ）を指してもよい。本明細書でプロファイリングされる核酸分子は、任意の核酸源から取得することができる。核酸分子は、一本鎖または二本鎖であり得る。場合によっては、核酸分子は、ＤＮＡである。ＤＮＡは、ミトコンドリアＤＮＡ、相補的ＤＮＡ （ｃＤＮＡ）またはゲノムＤＮＡであり得る。場合によっては、核酸分子は、ゲノムＤＮＡ（ｇＤＮＡ）である。ＤＮＡは、プラスミドＤＮＡ、コスミドＤＮＡ、細菌人工染色体（ＢＡＣ）、または酵母人工染色体（ＹＡＣ）であり得る。ＤＮＡは１つ以上の染色体に由来し得る。例えば、ＤＮＡがヒトに由来する場合、ＤＮＡは、染色体１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、Ｘ、またはＹのうちの１つ以上に由来する。場合によっては、核酸分子は、ｍＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｓｎＲＮＡ、ｒＲＮＡ、レトロウイルス、小さな非コードＲＮＡ、ｍｉｃｒｏＲＮＡ、ポリソームＲＮＡ、プレｍＲＮＡ、イントロンＲＮＡ、ウイルスＲＮＡ、無細胞ＲＮＡ、およびそれらの断片を含むが、これらに限定されない。非コードＲＮＡ、またはｎｃＲＮＡは、ｓｎｏＲＮＡ、ｍｉｃｒｏＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｐｉＲＮＡ、および長いｎｃＲＮＡを含み得る。細菌耐性は、プラスミドまたはファージによって付えられ得、そのような場合、ポリヌクレオチドは、プラスミドまたはファージゲノムであり得る。いくつかの実施形態において、「標的生物に関連付けられたポリヌクレオチド」は、２つ以上のポリヌクレオチドを指す。例えば、第１のポリヌクレオチド（例えば、生物のゲノムＤＮＡ）上の遺伝子座の検出は、生物の存在を検出するために使用され、一方、薬物に対する耐性または感受性は、標的生物に関連付けられたプラスミドまたはファージの検出によって決定される。本明細書に記載のデバイス、方法、および組成で使用するための核酸源は、核酸を含む生体試料であり得る。
標的核酸配列または標的ポリヌクレオチド（またはポリヌクレオチド配列）には、特定の生物のゲノム核酸が含まれる。そのような標的核酸配列は、一本鎖または二本鎖であり得、センス鎖および／またはアンチセンス鎖を含み得る。そのような標的核酸配列は、デオキシリボ核酸（「ＤＮＡ」）またはリボ核酸（「ＲＮＡ」）であり得る。
多型は、一般に、核酸上の単一塩基対の場所でのヌクレオチドの変化を指す。多型とは、遺伝子座での１つ以上のヌクレオチドの置換、逆位、挿入、もしくは削除、またはある遺伝子座から別の遺伝子座へのＤＮＡの転座を意味する。本明細書で使用される「一塩基多型」または「ＳＮＰ」は、参照配列（例えば、生物の野生型配列、または同じ種の生物の集団に存在する任意の代替的な配列変異体）に対する生物のゲノムのポリヌクレオチド配列中の１つのヌクレオチドの置換を指す。例えば、生物のＳＮＰは、その種の代表者間で異なるヌクレオチド位置である。ヒト集団におけるＳＮＰは、個人間の代表者間で異なるヌクレオチド位置である。癌の文脈におけるＳＮＰは、対象のゲノムと対象内の腫瘍細胞のゲノムとの間で異なるヌクレオチド位置である。「多型遺伝子座」という用語は、多型（例えば、ＳＮＰ）およびプローブによる検出を可能にするのに十分な隣接ポリヌクレオチド配列を含む遺伝子座を指す。
「対立遺伝子」は、検出が望まれる特定の多型（例えば、ＳＮＰのヌクレオチド）を指す。ＳＮＰがコード配列にある場合、対立遺伝子は、ポリヌクレオチド（または「標的領域」）によってコードされるタンパク質の変化をコードし得る。「抗対立遺伝子」は、参照配列の同じ位置（すなわち、ＳＮＰ遺伝子座）に存在するヌクレオチドを指す。薬剤耐性検出の場合、薬剤耐性対立遺伝子は、ポリヌクレオチド中のその存在が生物に表現型（例えば、耐性または感受性）を与えるヌクレオチドである。抗対立遺伝子は、生物に反対の表現型を与える対立遺伝子を指す。逆に、薬物感度の検出では、「対立遺伝子」は、薬物に対する感度をカバーするＳＮＰ遺伝子座のヌクレオチドである。「抗対立遺伝子」は、参照配列のＳＮＰ遺伝子座にあるヌクレオチドであり、同じ生物が薬剤に耐性を有する。配列（ＳＮＰ遺伝子座）の同じ位置に３つ以上の代替ヌクレオチドが観察される場合、「対立遺伝子」は検出されるヌクレオチドであり、２つまたは３つの代替ヌクレオチドは「抗対立遺伝子」である。
このようなＳＮＰは、一般的な病原体など、ゲノムが非常に多様な生物で発生する可能性がある。当業者は、一般的な病原体および非常に多様なゲノムを特徴とする病原体を容易に理解して識別する。このような病原体には、ウイルス、生物、寄生生物、真菌などが含まれる。本明細書に記載のデバイスおよび方法は、様々なＳＮＰの存在を決定することを目的としているため、本明細書に記載のデバイスおよび方法は、特定のＳＮＰに限定されない。ＳＮＰは、様々な生物の文献で容易に識別できる。
いくつかの実施形態において、標的核酸またはポリヌクレオチド配列は、当業者に知られている方法を使用して増幅され得る。このような方法には、ポリメラーゼ、プライマー、およびヌクレオチドを使用することが含まれる。「増幅」には、プライミングされた酵素合成の繰り返しラウンドによる核酸分子のコピーの生成が含まれる。
増幅方法は、ハイブリダイゼーションおよび鎖伸長を容易にする条件下で核酸に特異的にハイブリダイズする１つ以上のプライマーと核酸を接触させることを含み得る。核酸を増幅するための例示的な方法には、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）が含まれる（例えば、Ｍｕｌｌｉｓ ｅｔ ａｌ．（１９８６）Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂ．Ｓｙｍｐ．Ｑｕａｎｔ．Ｂｉｏｌ．５１ Ｐｔ １：２６３およびＣｌｅａｒｙ ｅｔ ａｌ．（２００４）Ｎａｔｕｒｅ Ｍｅｔｈｏｄｓ １：２４１、ならびに米国特許第４，６８３，１９５号および同第４，６８３，２０２号を参照のこと）、アンカーＰＣＲ、ＲＡＣＥ ＰＣＲ、ライゲーション連鎖反応（ＬＣＲ）（例えば、Ｌａｎｄｅｇｒａｎ ｅｔ ａｌ．（１９８８）Ｓｃｉｅｎｃｅ ２４１：１０７７－１０８０、およびＮａｋａｚａｗａ ｅｔ ａｌ．（１９９４）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．９１：３６０－３６４を参照のこと）、自家持続配列複製法（Ｇｕａｔｅｌｌｉ ｅｔ ａｌ．（１９９０）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．８７：１８７４）、転写増幅システム（Ｋｗｏｈ ｅｔ ａｌ．（１９８９）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．８６：１１７３）、Ｑベータレプリカーゼ（Ｌｉｚａｒｄｉ ｅｔ ａｌ．（１９８８）ＢｉｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ６：１１９７）、再帰的ＰＣＲ（Ｊａｆｆｅ ｅｔ ａｌ．（２０００）Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２７５：２６１９、およびＷｉｌｌｉａｍｓ ｅｔ ａｌ．（２００２）Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２７７：７７９０）、米国特許第６，３９１，５４４号、同第６，３６５，３７５号、同第６，２９４，３２３号、同第６，２６１，７９７号、同第６，１２４，０９０号および同第５，６１２，１９９号または当業者に既知の技術を使用する任意の他の核酸増幅法）。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、線形増幅を利用する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される方法は、ＰＣＲ増幅を利用する。
「ポリメラーゼ連鎖反応」または「ＰＣＲ」は、ＤＮＡの相補鎖の同時プライマー伸長による特定のＤＮＡ配列のインビトロ増幅のための反応を指す。言い換えれば、ＰＣＲは、プライマー結合部位に隣接する標的核酸の複数のコピーまたは複製物を作成するための反応であり、そのような反応は、以下のステップの１回以上の繰り返しを含む：（ｉ）標的核酸を変性させること、（ｉｉ）プライマーをプライマー結合部位にアニーリングすること、および（ｉｉｉ）ヌクレオシド三リン酸の存在下で核酸ポリメラーゼによってプライマーを伸長させること。通常、反応はサーマルサイクラー機器の各ステップに最適化された様々な温度で循環する。特定の温度、各ステップでの持続時間、およびステップ間の変化率は、例えば、参照文献：ＭｃＰｈｅｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，ｅｄｉｔｏｒｓ，ＰＣＲ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ＡｐｐｒｏａｃｈおよびＰＣＲ２： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ（ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ、それぞれ１９９１年および１９９５年）によって例示される、当業者によく知られている多くの要因に依存する。例えば、Ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼを使用する従来のＰＣＲにおいて、二本鎖標的核酸は、９０℃を超える温度で変性され得、プライマーは、５０～７５℃の範囲の温度でアニーリングされ、プライマーは、７２～７８℃の範囲の温度で伸長され得る。
「ＰＣＲ」という用語は、逆転写（ＲＴ）－ＰＣＲ、ネステッドＰＣＲ、定量的ＰＣＲ、多重化ＰＣＲなどを含むがこれらに限定されない、反応の派生形態を包含する。「逆転写ＰＣＲ」または「ＲＴ－ＰＣＲ」は、標的ＲＮＡを相補的な一本鎖ＤＮＡに変換する逆転写反応が先行するＰＣＲを意味し、これは次に増幅される、例えば、Ｔｅｃｏｔｔら、米国特許第５，１６８，０３８号。例えば、「ネステッドＰＣＲ」は、第１のＰＣＲのアンプリコンが、プライマーの新しいセットを使用する第２のＰＣＲの試料となり、そのうちの少なくとも１つが第１のアンプリコンの内部場所に結合する２段階ＰＣＲを意味する。本明細書で使用される場合、ネストされた増幅反応に関する「初期プライマー」は、第１のアンプリコンを生成するために使用されるプライマーを意味し、「二次プライマー」は、第２の、またはネストテッドアンプリコンを生成するために使用される１つ以上のプライマーを意味する。「多重化ＰＣＲ」は、複数の標的配列（または単一の標的配列および１つ以上の参照配列）が同じ反応混合物中で同時に実行されるＰＣＲを意味する、例えば、Ｂｅｒｎａｒｄ ｅｔ ａｌ（１９９９）Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ． ，２７３：２２１－２２８。通常、増幅される配列ごとに異なるプライマーセットが使用される。「定量的ＰＣＲ」とは、試料または標本中の１つ以上の特定の標的配列の存在量を測定するように設計されたＰＣＲを意味する。以下の参考文献に例示されているように、定量的ＰＣＲの技術は当業者によく知られている。Ｆｒｅｅｍａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，２６：１１２－１２６（１９９９）、Ｂｅｃｋｅｒ－Ａｎｄｒｅ ｅｔ ａｌ．，Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１７：９４３７－９４４７（１９８９）、Ｚｉｍｍｅｒｍａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，２１：２６８－２７９（１９９６）、Ｄｉｖｉａｃｃｏ ｅｔ ａｌ．，Ｇｅｎｅ，１２２：３０１３－３０２０（１９９２）、Ｂｅｃｋｅｒ－Ａｎｄｒｅ ｅｔ ａｌ．，Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１７：９４３７－９４４６（１９８９）など。
いくつかの実施形態において、検出モジュールは、標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられたアンプリコンに結合するように設計された１つ以上のプローブを含む。本明細書で使用される「プローブ」という用語は、標的アンプリコンを捕捉するために使用される非標識オリゴヌクレオチドを指す。一般に、プローブは検出モジュールの表面に共有結合しているが、非共有結合している方法も使用できる。プローブを基質に結合させるための例示的な非限定的な手段は、アミド結合である。いくつかの実施形態では、検出モジュールの表面は、アモルファスポリマー（例えば、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ））を含む。ＣＯＣ基質表面の表面修飾は、Ｈｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２０２：３６６９－７４（２００８）、Ｇｕｂａｌａ ｅｔ ａｌ．Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ｂ： Ｂｉｏｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ８１：５４４－４８（２０１０）、またはＣａｒｖａｌｈｏ ｅｔ ａｌ．ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ９：１６６４４－５０（２０１７）に記載されているような酸素プラズマ処理によって達成できる。基質（例えばＣＯＣ基質）を活性化してアミン反応性基質（例えばカルボキシル化ＣＯＣ）を生成した後、アミノ修飾オリゴヌクレオチドは、アクリルホスホルアミダイト（Ａｃｒｙｄｉｔｅ（商標））、アデニル化、アジド（ＮＨＳエステル）、Ｉ－Ｌｉｎｋｅｒ（商標）（アルデヒドまたはケトン修飾基質へ）、またはアミノ修飾因子を含むがこれらに限定されない様々な結合化学反応によって結合され得る。一級アミノ基を使用して、オリゴヌクレオチドプローブを表面に付着させることができる。アミノ修飾因子は、標準（Ｃ６）またはより長い（Ｃ１２）スペーサーアームのいずれかを使用して５’末端に位置決めできる。アミノ修飾は３’末端に位置決めすることもできる。内部アミノ修飾は、アミノ－ｄＴ塩基を使用して導入することができる。例示的なアミノ修飾因子には、３’アミノ修飾因子Ｃ６、３’アミノ修飾因子Ｃ１２、５’アミノ修飾因子Ｃ６、および５’アミノ修飾因子Ｃ１２が含まれる。「耐性プローブ」は、治療（例えば、薬物治療）に対する耐性に関連付けられた対立遺伝子に優先的に結合するプローブである。「感受性プローブ」または「感度プローブ」は、治療（例えば、薬物治療）に感受性のある対立遺伝子に優先的に結合するプローブである。
本開示によるプローブは、プローブの配列に相補的であるか、または実質的に相補的であるヌクレオチド配列（標的アンプリコン）の存在を検出するためにＤＮＡまたはＲＮＡ試料で使用される可変長のＤＮＡまたはＲＮＡのフラグメントであるハイブリダイゼーションプローブと呼ばれ得る。これにより、プローブは一本鎖核酸（ＤＮＡまたはＲＮＡ）にハイブリダイズし、その塩基配列により、プローブと標的アンプリコンとの間の相補性によりプローブと標的の塩基対形成が可能になる。プローブは、共有化学結合または本明細書に記載されているかもしくは当技術分野で知られているオリゴヌクレオチドを基質と結合させる他の方法によって、検出モジュールの表面に連結されている。
標的アンプリコンのプローブへのハイブリダイゼーションを検出するために、標的アンプリコンは、分子マーカまたは標識、例えば、蛍光マーカまたは適切な酵素基質の存在下での着色もしくは蛍光信号生成することができる放射性部分または任意の酵素などの他の検出可能な部分でタグ付け（または「標識」）される。
本開示のデバイスおよび方法での使用に好適な視覚的に検出可能なマーカには、様々な酵素、補欠分子族、蛍光マーカ、発光マーカ、生物発光マーカなどが含まれる。好適な蛍光部分の例には、黄色蛍光タンパク質（ＹＦＰ）、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、シアン蛍光タンパク質（ＣＦＰ）、ウンベリフェロン、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリド、フィコエリトリンなどが含まれるが、これらに限定されない。好適な生物発光マーカの例には、ルシフェラーゼ（例えば、細菌、ホタル、コメツキムシなど）、ルシフェリン、エクオリンなどが含まれるが、これらに限定されない。視覚的に検出可能な信号を有する好適な酵素系の例には、ガラクトシダーゼ、グルコリニダーゼ、ホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、コリンエステラーゼなどが含まれるが、これらに限定されない。ポリヌクレオチドの検出に有用な他の好適なマーカが、当業者に知られている。
いくつかの実施形態において、本開示のプライマーセットは、検出可能な部分を含み、それにより、プライマーセットを使用する標的領域の増幅は、タグ付けされた標的アンプリコンの生成をもたらす。いくつかの実施形態では、検出可能な部分はビオチンタグである。フォワードプライマー、リバースプライマー、またはフォワードプライマーおよびリバースプライマーの両方がビオチン化されている可能性がある。いくつかの実施形態において、一方または両方のプライマーは、ビオチンタグが付けられている。標的アンプリコンのプローブへのハイブリダイゼーション後、検出は、第１の試薬の検出モジュールに導入することによって進行し、ビオチン標識マーカ（例えば、蛍光マーカまたは酵素系）を含む第１の試薬が提供される。いくつかの実施形態において、第１の試薬は、ストレプトアビジンタグ付きセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を含む。必要に応じて、検出チャンバを洗浄することによって過剰な第１の薬剤を除去した後、第２の試薬を提供することができる。いくつかの実施形態では、第２の試薬は、ペルオキシダーゼ（例えば、ＨＲＰ）の基質である。
基質は、例えば、テトラメチルベンジジン（ＴＭＢ）、３－エチルベンゾチアゾリン－６－スルホン酸、ｏ－フェニレンジアミン、Ａｍｐｌｅｘ Ｒｅｄ、ホモバニリン酸、３，３’－ジアミノベンジジン、３－アミノ－９－エチルカルバゾール、５－ブロモ－４－クロロ－３－インドリルリン酸、５－ブロモ－４－クロロ－３－インドリルリン酸／ニトロブルーテトラゾリウム、Ｆａｓｔ Ｒｅｄ（Ｓｉｇｍａ）のうちのいずれかを含むことができる。いくつかの実施形態では、基質はＴＭＢである。そのような実施形態では、検出モジュール２８００内のＴＭＢは、色を無色から青色に変化させ、最後に、任意の陽性チャンバの上で黄色に変化する。検出動作中に検出モジュール２８００が約４０℃に加熱されると、黄色が生成される。対照的に、一部のＥＬＩＳＡベースのフォーマットは、青または緑に変化し、停止溶液にさらされるまで黄色に進まない色の変化を生成する。
他の実施形態では、基質の基質は、基質が酵素と接触しているときに不溶性の着色生成物を生成することによって可視信号ＯＰの生成を触媒するように製剤化された沈殿基質である。そのような沈殿基質には、例えば、セイヨウワサビペルオキシダーゼ酵素のＴＭＢ（３，３’，５，５’テトラメチルベンジジン）、ＤＡＢ（３，３’ジアミノベンジジン）、または４ＣＮ（４－クロロ－ｌ－ナフトール）ベースの膜基質、またはアルカリホスファターゼのＢＣＩＰ（５－ブロモ－４－クロロ－３－インドリル－リン酸）ベースの膜基質が含まれ得る。いくつかの実施形態では、沈殿基質は、サーモディクスによって生成されたＢｉｏＦＸ（登録商標）ＴＭＢ ＨＲＰ膜基質であり得る。いくつかの実施形態では、沈殿基質は、室温で液体の形で最大１年間保管されたときに安定性を維持することができる。他の実施形態では、沈殿基質は、室温で液体の形で最大２年間保管されたときに安定性を維持することができる。さらに、そのような沈殿基質は暗い色を生成する可能性があり、それは視覚化および解釈するのがより容易である可能性がある。いくつかの実施形態では、沈殿基質は、少なくとも１時間、少なくとも２時間、少なくとも３時間、少なくとも１２時間、少なくとも２４時間、または少なくとも４８時間持続する比色出力を生成することができる。さらなる例示的な検出方法は、国際特許公開第２０１８／００５７１０（Ａ１）号に提供されており、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、「試薬」という用語は、本明細書に記載される反応のいずれかに関連して使用される任意の物質を含む。例えば、試薬は、溶出緩衝液、ＰＣＲ試薬（例えば、プライマー）、酵素、基質、洗浄溶液などを含み得る。試薬は、１つ以上の成分の混合物を含み得る。試薬は、それらの物質の状態（例えば、固体、液体、または気体）にかかわらず、そのような成分を含み得る。さらに、試薬は、混合された状態、混合されていない状態および／または部分的に混合された状態の物質に含まれ得る複数の成分を含み得る。試薬は、活性成分と不活性成分との両方を含み得る。したがって、本明細書で使用される場合、試薬は、水、着色剤などのような非活性成分を含み得る。
本明細書に記載の方法は、本明細書に示され記載される診断デバイス、または各々が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号、「Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ｈｅａｔｅｒ ｆｏｒ ａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」と題される、国際特許公開第２０１７／１８５０６７号、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｆｌｏｗ Ｃｅｌｌ」と題される、国際特許公開第２０１８／００５７１０号、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ」 と題される、国際特許公開第２０１８／００５８７０号など、任意の好適な分子診断デバイス上で実施することができる。
本明細書に記載の方法のいずれも、図１～図４に概略的に示されている分子診断試験デバイス１０００を使用して実施することができる。試験デバイス１０００は、本明細書に記載の方法のうちのいずれかに従って、生体試料を操作して、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうかを示す１つ以上の電子出力を生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、試験デバイス１０００（および本明細書に記載のデバイス）は、ポイントオブケア設定（例えば、診療所、薬局など）または分散型試験施設での使用に好適な一体化されたデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、方法およびデバイスは、店頭（ＯＴＣ）診断ソリューションとしての使用に好適である。同様に、いくつかの実施形態では、方法およびデバイスは、訓練を受けていないユーザ（すなわち、一般ユーザ）による使用に好適であり、処方箋なしで供給でき、医療施設から独立して（例えば、ユーザの家で）実施することができる。いくつかの実施形態では、デバイス１０００のモジュールは、試験デバイスが、いかなる追加の外部器具、ドッキングステーションなども伴わずに完全に動作され得るように、単一のハウジング内に収容される。同様に述べると、デバイス１０００は、本明細書に記載の分子診断試験のいずれかを実施し、電子出力を生成するために必要なすべての物質、機構、およびサブアセンブリを含む独立型デバイスである。このような独立型デバイスは、生体試料を操作するためのいかなる外部器具を必要とせず、結果を読み取るか、または送信し、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法を完了するために、電力源への接続（例えば、Ａ／Ｃ電力源への接続、電池への結合、ＵＳＢ充電ポートを介した結合など）を必要とするだけである。
いくつかの実施形態では、デバイス１０００（および本明細書に示され記載されるデバイスのうちのいずれか）は、ＣＬＩＡ免除のデバイスであり得、かつ／またはＣＬＩＡ免除の方法に従って動作し得る。同様に述べると、いくつかの実施形態では、デバイス１０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、十分に単純な様式で動作されるように構成され、誤用の限られた可能性をもたらし、かつ／または誤用可能性を制限し、かつ／または不適切に使用された場合に危害の危険を制限するのに十分な精度で結果を生成することができる。いくつかの実施形態では、デバイス１０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、使用者の判断をほとんど必要としない方法、および／または特定の動作ステップが容易にかつ／または自動的に制御される方法に従って、最低限の科学的訓練を受けた（または科学的訓練を受けていない）使用者によって動作され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス１０００は、誤用（試薬の腐敗、試薬の有効期限切れ、試薬の漏出など）の限定された可能性をもたらす様式で長期保管のために構成され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス１０００は、最大約１６か月、最大約１２か月、最大約２８か月、最大約２４か月、最大約２０か月、最大約１８か月、最大１２か月、最大６か月、またはこれらの間の任意の値の期間、保管されるように構成されている。
試験デバイス１０００は、ハウジング１００１、試料調製モジュール１２００、反応モジュール１６００、検出試薬Ｒ（図３を参照のこと）、検出モジュール１８００および電子検出システム１９５０を含む。いくつかの実施形態では、試験デバイス１０００は、例えば、弁（例えば、弁４３４０などの試薬および／または試料の流動を制御するためのもの）、流体移送モジュール（例えば、流体移送モジュール４４００）、および／または増幅モジュール（例えば、増幅モジュール４６００）などの、本明細書に記載の任意の他の構成要素またはモジュールを含み得る。ハウジング１００１は、試料調製および／または分子試験のための一体化されたデバイスを形成するために、本明細書に記載の分子または他の構成要素が収容される（または部分的に収容される）任意の構造であり得る。ハウジング１００１は、モノリシックに構成されたハウジングであり得、または後で一緒に接合されてハウジング１００１を形成する複数の別々に構成された部材を含み得る。図１に示されるように、ハウジングは、生体試料Ｓ１が試験デバイスおよび／または試料調製モジュール１２００に移され得る投入開口部１０２１を画定する。
試料調製モジュール１２００は、生体試料Ｓ１を受容する試料投入体積を画定する。図１を参照すると、いくつかの実施形態では、生体試料Ｓ１は、試料移送デバイス１１１０によってデバイス内に移され得る。試料移送デバイス１１１０は、試料カップ、容器などから試料Ｓ１を吸引または引き出し、次いで、開口部１０２１を介して所望の量の試料を送達するために使用され得るように構成されたピペットまたは他の機構などの、任意の好適なデバイスであり得る。試料調製モジュール１２００は、さらなる診断試験のために生体試料Ｓ１を操作するために、および／または核酸の検出のための溶液を生成するために、本明細書に記載されるような任意の構成要素を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、試料調製モジュール１２００は、１つ以上の加熱器、生体試料Ｓ１が操作され得る１つ以上のチャンバ、１つ以上の混合チャンバ、および／または特定の内蔵型試薬（例えば、溶解緩衝液、ＲＴ酵素、対照物質など）を含み得る。いくつかの実施形態では、試料調製モジュール１２００は、単に試料保持または混合チャンバとして機能することができる。例えば、いくつかの実施形態では、試料調製モジュール１２００は、本明細書に記載の方法のうちのいずれかによる所望の増幅を容易にするために、所望の増幅試薬を収容することができる。他の実施形態では、試料調製モジュール１２００は、生体試料Ｓ１から核酸分子を抽出するように構成されており、検出モジュール１６００に移される投入溶液Ｓ２（図１を参照のこと）を生成することができる。
さらに他の実施形態では、試料調製モジュール１２００は、逆転写反応を含む一連の動作を実施することができる。例えば、いくつかの実施形態では、試料調製モジュール１２００は、Ａ）生体試料Ｓ１を受容すること、Ｂ）生体試料を所望の試薬（例えば、陽性対照試薬および逆転写酵素）と混合すること、Ｃ）生体試料Ｓ１から標的ＲＮＡを放出するための溶解動作を実施すること、Ｄ）ｃＤＮＡを生成するための逆転写反応を実施すること、およびＥ）逆転写酵素を不活化するために得られた溶液を加熱することのいずれかまたはすべてを実施することができる。したがって、いくつかの実施形態では、試料調製モジュール１２００は、単一の環境またはモジュール内で実施される効率的で高速なＲＴ－ＰＣＲを可能にする。試料調製モジュール１２００（および本明細書に記載の試料調製モジュールのうちのいずれか）は、本明細書または参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔａｒｇｅｔ Ｖｉｒｕｓｅｓ」と題される、米国特許公開第２０１９／０１６９６７７号に記載の試料調製モジュールまたは逆転写モジュールのうちのいずれかと同様の方法で動作することができる。
反応モジュール１６００は、反応体積を画定し、加熱器１６３０を含む。反応体積は、投入溶液Ｓ２が流動し、かつ／または反応されて、検出モジュール１８００に移される溶液Ｓ３を生成することができる体積または一連の体積を画定する任意の好適な構造から形成することができる。したがって、反応モジュール１６００は、増幅モジュール、溶解モジュール、または標的ポリヌクレオチド配列の検出を容易にするために反応が起こり得る任意の他のモジュールとして機能することができる。いくつかの実施形態では、反応モジュール１６００は、その中の標的核酸分子を増幅して、検出される標的アンプリコン（または複数の標的アンプリコン）を収容する出力検出溶液Ｓ３を生成することができる。加熱器１６３０は、本明細書に記載されるように増幅動作のいずれかを実施するために、投入溶液Ｓ２を加熱できる任意の好適な加熱器または加熱器群であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、反応モジュール１６００（または本明細書に記載される反応モジュールのうちのいずれか）は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ｈｅａｔｅｒ ｆｏｒ ａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」と題される、米国特許公開第２０１７／０３０４８２９号に示され記載される増幅モジュールと同様であり得る。他の実施形態では、増幅モジュール１６００（または本明細書に記載される増幅モジュールのいずれか）は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号に示され記載される増幅モジュールと同様であり得る。他の実施形態では、反応モジュール１６００の構造および／または機能は、検出モジュール１８００に組み込むことができる。別の言い方をすれば、いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス１０００は、別個の反応チャンバを含む必要はない。
検出モジュール１８００は、（処理液Ｓ３として識別される）生物学的試料を１つ以上の試薬と反応させ、１つ以上のアッセイ信号（図３のＡＳ１および図４のＡＳ２）の生成を引き起こし、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示すように構成されている。生体試料は、試料調製モジュール１２００および反応モジュール１６００内で処理、反応、または調製された初期生体試料（すなわち、Ｓ１）の一部分（すなわち、Ｓ３）として識別されるが、他の実施形態では、検出モジュール１８００内で反応される生体試料の部分は、初期生体試料Ｓ１の任意の好適な部分であり得る。本明細書に記載されるように、標的ポリヌクレオチド配列の存在は、標的生物の存在、標的生物が治療過程に感受性であるかどうか、標的生物が治療過程に耐性であるかどうか、または標的生物の他の特徴を示し得る。具体的には、検出モジュール１８００は、生体試料および１つ以上の試薬（図３の試薬Ｒを参照のこと）が反応することができる検出体積１８１２を画定する。反応させることは、検出モジュール１８００内で試薬Ｒと生体試料Ｓ３を組み合わせる（例えば、混合する）ことによって、試薬Ｒおよび生体試料Ｓ３の各々を検出モジュール１８００に（同時にまたは連続して）導入することによって、生体試料Ｓ３を試薬Ｒが使用のために保管されている検出モジュール１８００に移すこと、または所望の反応を生成するための他の好適な方法によって、実施することができる。いくつかの実施形態では、検出モジュール１８００は、１つ以上のプローブが取り付けられている１つ以上の検出表面を含むことができる。本明細書に記載されるように、そのようなプローブは、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す標的アンプリコンの存在（または不在）の検出を可能にするのに十分な特異性を有する標的アンプリコンのアニーリングまたはハイブリダイゼーションを可能にするように設計することができる。他の実施形態では、検出モジュールは、異なる試薬またはプローブを生体試料と組み合わせてまたは反応させて一連のアッセイ信号を生成することができる１つ以上の検出チャンバを含むことができる。
試薬Ｒは、ハウジング１００１内に含まれ、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示すアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化される。いくつかの実施形態では、試薬Ｒは、検出モジュール１８００内に保管することができる。他の実施形態では、試薬Ｒは、試薬モジュール（図１～図４には示されていない）またはハウジング１００１内の任意の他のモジュール内に保管することができる。例えば、いくつかの実施形態では、試薬は液体状態であり得、ハウジング１００１内の密封された容器に保管され得る。他の実施形態では、試薬Ｒは、固体（例えば、凍結乾燥）状態にあり得、生体試料が流動する流体経路に保管され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス１０００は、アッセイ信号の生成を容易にするために２つ以上の試薬を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、試験デバイスは、（例えば、溶液Ｓ３内の）標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す信号の生成を容易にするように製剤化された第１の検出試薬を含むことができる。第１の検出試薬は、本明細書に示され、記載されている組成物のストレプトアビジンタグ付きセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を含むことができる。試験デバイスはまた、第１の検出試薬によって触媒されるときにアッセイ信号（例えば、ＡＳ１）を生成するように製剤化される第２の検出試薬を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、第２の検出試薬は、本明細書に示され、記載されるタイプの基質（例えば、沈殿基質）であり得る。
アッセイ信号は、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す任意の信号であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、アッセイ信号ＡＳ１、ＡＳ２は、本明細書に示され、記載されるタイプの基質によって生成される比色信号（例えば、沈殿基質）であり得る。そのような実施形態では、アッセイ信号の検出は、比色アッセイ信号の存在を決定するために検出モジュール（および比色分析信号）を通って、またはそこに通過する別個の光源（図１～図４には示されていない）で達成される。しかしながら、他の実施形態において、アッセイ信号ＡＳ１、ＡＳ２は、発光反応によって生成される化学発光信号であり得る。そのような実施形態では、アッセイ信号自体は、別個の光源を必要とせずに、センサ１９７４によって検出することができる。言い換えれば、アッセイ信号および光信号は同じである。さらに他の実施形態では、励起光源が検出モジュール１８００の生物学的溶液Ｓ３を励起するときに、アッセイ信号ＡＳ１、ＡＳ２は蛍光信号を生成することができる。
電子検出システム１９５０は、分子診断試験デバイス１０００のハウジング１００１に、かつ／またはその内部に結合され得る。いくつかの実施形態では、電子検出システム１９５０は、加熱器、弁、ポンプ、電力供給、および／またはデバイス１０００の他の任意の構成要素を制御して、本明細書に記載の分子試験を容易にする全体的な電子制御システムの一部分である。電子検出システム１９５０は、本明細書に記載されるように、アッセイ信号ＡＳ１の電子的検出を実施し、電子出力を生成することができる。他の実施形態では、電子検出システム１９５０は、デバイスの動作を制御すること、およびアッセイ信号ＡＳ１の電子検出を実施することのいずれも行うことができる。同様に述べられるように、電子検出システムは、デバイス１０００の他の態様（例えば、流体の動き、加熱など）を制御する電子制御システムから分離する必要はない。したがって、電子制御システムの任意の機能は、電子検出システム１９５０によって実施することができ、逆もまた同様である。電子システム１９５０は、プロセッサ１９５１、メモリ（識別されていない）、センサ１９７４、および出力デバイス１９５３を含む。電子検出システム１９５０はまた、メモリまたはプロセッサ１９５１のうちの少なくとも１つに実装される１つ以上のアプリケーションまたはモジュールを含む。例えば、いくつかの実施形態では、電子システム１９５０は、通信モジュールおよびデジタル読み取りモジュール（図１～図４には示されていない）を含む。いくつかの実施形態では、電子システム１９５０は、デバイスを制御するための他のモジュール（例えば、流動制御モジュール、加熱器制御モジュール、およびフィードバックモジュール）を含む。他の実施形態では、電子制御システムは、これらのモジュールのうちの全部（またはいずれか）を含む必要はなく、本明細書に記載の任意の他のモジュールを含み得る。
プロセッサ１９５１、および本明細書に記載の任意のプロセッサは、本明細書に記載の方法を実施するための任意の好適なプロセッサであり得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ１９５１は、そのような分子診断試験デバイス１０００に関連付けられたアプリケーションモジュール、プロセス、および／または機能を、動作させ、かつ／または実行するように構成することができる。例えば、プロセッサ１９５１は、通信モジュール、デジタル読み取りモジュール、および／または本明細書に記載の他のモジュールのうちのいずれかを動作させ、かつ／または実行し、それに関連付けられた方法を実施するように構成することができる。プロセッサ１９５１は、例えば、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）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などであり得る。プロセッサ１９５１は、メモリからデータを検索し、および／またはそれにデータを書き込むように構成され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ１９５１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ）プロセッサである。
メモリ（図示せず）は、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、データベース、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル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、ハードディスク、フロッピーディスク、クラウドストレージなどであり得る。いくつかの実施形態では、メモリは、分子診断試験デバイス１０００に関連付けられたモジュール、プロセス、および／または機能をプロセッサに実行させるための命令を記憶する。例えば、メモリは、プロセッサ１９５１に、本明細書に記載のアプリケーションモジュールのうちのいずれかを実行させ、それに関連付けられた方法を実施させるための命令を記憶することができる。いくつかの実施形態では、メモリは、本明細書に記載の検出方法で使用される１つ以上の閾値または範囲などの情報を記憶する。
センサ１９７４は、任意の好適なスイッチ、光学／光入力センサ、温度センサ、化学センサ、および／または１つ以上の光信号（例えば、光信号ＬＳ１、ＬＳ２および／またはＬＳ３）を受信するように構成された任意の他の好適なセンサであり得、光信号に関連付けられたセンサ信号を生成する。いくつかの実施形態では、センサ１９７４は、本明細書に記載のセンサのうちのいずれか１つ以上を含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ１９７４は、検出モジュール１８００に隣接し、１つの以上の光信号（例えば、光信号ＬＳ１、ＬＳ２および／またはＬＳ３）を受信する光検出器であり得る。いくつかの実施形態では、センサ１９７４は、複数のフォトダイオードを含む光検出器アセンブリであり得る。電子検出システム１９５０は、本明細書に記載されているタイプの任意の他のセンサを含むことができる。
出力デバイス１９５３および本明細書に記載の出力デバイスのうちのいずれかは、生体試料Ｓ１に標的ポリヌクレオチド配列が存在すると判定されたときに、１つ以上の電子出力（例えば、電子出力ＯＰ１およびＯＰ２）を生成するための任意の好適な出力デバイスであり得る。例えば、いくつかの実施形態では、出力デバイス１９５３は、試験結果を伝達するために１つ以上の光信号を生成する光出力デバイス（例えば、発光ダイオード；ＬＥＤ）を含む。出力デバイス１９５３は、試験デバイス１０００によって検出される条件のうちの１つに対応するデバイス（図示せず）上の開口部または標識と位置合わせされた複数のＬＥＤを含むことができる。したがって、デジタル読み取りモジュールがポリヌクレオチド配列の存在を検出すると、適切なＬＥＤは、試験デバイス１０００の開口部、標識、または表示に隣接して発光する。他の実施形態では、出力デバイス１９５３は、試験結果を伝達するために１つ以上の可聴出力を生成する可聴出力デバイス（例えば、スピーカ）を含む。さらに他の実施形態では、出力デバイス１９５３は、試験結果を伝達するために１つ以上の触覚出力を生成する触覚出力デバイス（例えば、振動機構）を含む。さらに他の実施形態では、出力デバイス１９５３は、試験結果に関連付けられた無線信号を生成するラジオを含む。いくつかの実施形態では、出力デバイス１９５３は、視覚、可聴、触覚、および／または無線出力機構の任意の組み合わせを含むことができる。
いくつかの実施形態では、出力デバイス１９５３はまた、情報が電子システム１９５０に送信されることを可能にするように機能することができる。同様に述べられるように、いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス１０００（および本明細書に記載の試験デバイスのうちのいずれか）は、入力／出力デバイス（またはアセンブリ）を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、電子システム１９５０は、タッチスクリーン、マイクロフォン、トランシーバなどを含むことができ、それを介して、入力を電子システム１９５０に提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザは、試料タイプ、患者の身元などに関連付けられた情報を入力することができる。
デジタル読み取りモジュールは、本明細書に示され、説明されるタイプの（メモリに記憶され、かつ／またはプロセッサ１９５１で実行される）ハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュール（本明細書に記載されるデジタル読み取りモジュール３９６０）であり得る。デジタル読み取りモジュールは、（例えば、センサ１９７４から）センサ信号を受信し、センサ信号に基づいて、試験結果（例えば、アッセイ信号が存在するかどうか、標的ポリヌクレオチド配列が存在するかどうか、陽性対照は適切に信号を生成しているなど）を決定するように構成されている。図２を参照すると、いくつかの実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、センサ１９７４から、生体試料Ｓ３および試薬Ｒが検出体積内で反応する（例えば、両方が検出体積に導入される）前の第１の期間の第１の光信号ＬＳ１に関連付けられた第１のセンサ信号を受信するように構成されている。第１の光信号ＬＳ１は、したがってバックグラウンド（またはベースライン）信号である。図３を参照すると、デジタル読み取りモジュールは、光検出器アセンブリから、生体試料Ｓ３および試薬Ｒが検出体積１８１２内で反応した（例えば、両方が導入された）後、第２の期間の第２の光信号ＬＳ２に関連付けられた第２のセンサ信号を受信するようにさらに構成されている。したがって、第２の光信号ＬＳ２は、生体試料Ｓ３および試薬Ｒが検出体積１８１２内で組み合わされているか、各々がそれに導入されたときに生成されるアッセイ信号ＡＳ１に関連付けられている。デジタル読み取りモジュールは、第１の光信号に関連付けられた第１の大きさおよび第２の光信号に関連付けられた第２の大きさを決定するように構成されている。次に、デジタル読み取りモジュールは、第１の大きさおよび第２の大きさの比較に基づいて、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうかを決定する。このように、デジタル読み取りモジュールは、部品間の変動（例えば、センサ１９７４の感度の変化、製造上のばらつきによるセンサ１９７４に隣接する遮光の変化、存在し得る任意の励起／検出光の強度の変化）、試験環境の変化（例えば、周囲圧力、温度、湿度）、生体試料内の（検出される標的生物の）様々な微生物負荷または他の変化から生じ得るとしてバックグラウンド信号および／またはアッセイ信号ＡＳ１の差を考慮することができる。
図４を参照すると、いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス１０００（および本明細書に記載のデバイスのうちのいずれか）は、複数の異なるポリヌクレオチド配列（または同じポリヌクレオチド配列の異なる部分）の存在を検出するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、検出モジュール１８００は、異なる部分または表面を含むことができ、各々が、異なるポリヌクレオチド配列を捕捉または保持するように構成されている。いくつかの実施形態では、検出モジュール１８００は、標的ポリヌクレオチド配列を捕捉し、そこから第１のアッセイ信号ＡＳ１が生成される第１の部分（または表面）を含むことができる。検出モジュール１８００は、参照ポリヌクレオチド配列を捕捉し、そこから第２のアッセイ信号ＡＳ２が生成される第２の部分（または表面）を含むことができる。参照ポリヌクレオチド配列は、内部参照ポリヌクレオチド配列（すなわち、生物に関連付けられた配列）であり得る。他の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、外部対照ポリヌクレオチド配列（すなわち、生物学的溶液に添加される配列）であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、外部対照ポリヌクレオチド配列は、生体試料が分子診断試験デバイス内に配置される前、配置される間または配置された後に追加される陽性対照であり得る。陽性対照は、ヒトに対して非病原性ではなく、環境に有害ではなく、ヒトに見られる可能性が非常に低い生物に関連付けられた配列である可能性がある。したがって、陽性対照参照ポリヌクレオチド配列の存在が首尾よく検出された場合、次いで試験デバイス１０００の適切な機能を検証することができる。他の実施形態において、参照ポリヌクレオチド配列は、特定の多型（例えば、ＳＮＰにおけるヌクレオチド）に関連付けられたポリヌクレオチド配列などの、標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられた不変ポリヌクレオチド配列であり得る。例えば、参照ポリヌクレオチド配列は、治療に対する耐性に関連付けられた標的生物内の標的対立遺伝子（耐性対立遺伝子）、または治療に対する感受性に関連付けられた標的生物内の標的対立遺伝子（感受性対立遺伝子）に関連付けられ得る。
そのような多重実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、光検出器アセンブリから、生体試料Ｓ３および試薬Ｒが検出体積１８１２内で反応した後、第３の期間の第３の光信号ＬＳ３に関連付けられた第３のセンサ信号を受信するようにさらに構成されている。したがって、第３の光信号ＬＳ３は、生体試料Ｓ３および試薬Ｒが検出体積１８１２内で組み合わされるか、各々がそれに導入されたときに生成される第２のアッセイ信号ＡＳ２に関連付けられている。第３の期間は、第２の期間と同じであり得る。デジタル読み取りモジュールは、第２の大きさ（すなわち、第２の光信号ＬＳ２）および第３の大きさ（すなわち、第３の光信号ＬＳ３）の比較に基づいて、第３の光信号に関連付けられた第３の大きさ、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうかを決定するように構成されている。このように、デジタル読み取りモジュールは、標的ポリヌクレオチド配列が存在するかどうかを決定する際に、制御信号（ＡＳ２）と標的信号（ＡＳ１）との間の差を考慮することができる。図５に示す方法の説明を含めて、デジタル検出モジュールの追加の機能を以下に説明する。
通信モジュールは、（メモリに記憶され、かつ／またはプロセッサ１９５１で実行される）ハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールであり得る。通信モジュールは、（例えば、センサからの）表示および／またはデジタル読み取りモジュールからの試験結果情報を受信し、試験結果に関連付けられた１つ以上の電子出力（例えば、ＯＰ１およびＯＰ２を参照のこと）の生成を引き起こすように構成されている。
分子診断試験デバイス１０００（および本明細書に記載される分子診断試験デバイスのうちのいずれか）は、本明細書に記載の検出方法のうちのいずれかを実施することができる。例えば、図５は、一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出する方法１０のフローチャートである。方法１０は、デバイス１０００で実施されるものとして記載されているが、他の実施形態では、方法１０は、後述されるデバイス４０００、デバイス５０００およびデバイス６０００などの任意の好適なデバイスで実施することができる。方法１０は、１２において、光検出器アセンブリ（例えば、センサ１９７４）で、生体試料および試薬が検出モジュール（検出モジュール１８００）の検出体積（例えば、検出体積１８１２）内で反応した後、第１の期間の第１の光信号を受信することを含む。試薬は、第１のアッセイ信号および第２のアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化される。第１のアッセイ信号（例えば、アッセイ信号ＡＳ１）は、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示し、第２のアッセイ信号（例えば、アッセイ信号ＡＳ２）は、参照ポリヌクレオチド配列の存在を示す。第１の光信号は、第１のアッセイ信号に関連付けられている。いくつかの実施形態では、第１の光信号は、比色信号、化学発光信号、または蛍光信号のいずれか１つである。生体試料および試薬は、任意の好適な方法で、検出体積内で反応、導入、または組み合わせることができる。例えば、いくつかの実施形態では、生体試料の部分（例えば、ビオチン化アンプリコン）のみが検出モジュール内に残るように、生体試料を最初に導入することができる。試薬は２回目に導入することができ、生体試料の一部分と反応して、本明細書に記載のアッセイ信号を生成することができる。したがって、生体試料および試薬は、例えば、検出モジュール２８００で発生する反応について以下に説明するように、各構成要素の全体が検出モジュール内に同時に存在することなく、検出体積内で反応することができる。さらに、いくつかの実施形態では、試薬が検出モジュールに導入される前に、生体試料の望ましくない部分を検出モジュールから洗い流すことができる。
第１の光信号に関連付けられた第１の大きさは、１３で決定される。第１の大きさは、第１の期間中の第１の光信号の勾配（すなわち、変化率）、第１の期間中の第１の光信号の平均強度、または第１の期間中の第１の光信号の変動性のうちのいずれか１つであり得る。
方法１０は、１４において、光検出器アセンブリ（例えば、センサ１９７４）で、生体試料および試薬が検出体積（例えば、検出体積１８１２）内で反応した後、第２の期間の第２の光信号を受信することを含む。第２の期間は、第１の期間と同時または部分的に重複することができる。他の実施形態では、第２の期間は、第１の期間とは異なり得る（例えば、第２の期間は、第１の期間の後に発生し得る）。第２の光信号は、第２のアッセイ信号（例えば、アッセイ信号ＡＳ２）に関連付けられている。したがって、第２の光信号は、参照ポリヌクレオチド配列の存在に関連付けられている。上記のように、参照ポリヌクレオチド配列は、内部参照ポリヌクレオチド配列（すなわち、生物に関連付けられた配列）または外部対照ポリヌクレオチド配列（すなわち、生物学的溶液に添加される配列）であり得る。
第２の光信号に関連付けられた第２の大きさが、１５で決定される。第２の大きさは、第２の期間中の第２の光信号の勾配（すなわち、変化率）、第２の期間中の第２の光信号の平均強度、または第２の期間中の第２の光信号の変動性のうちのいずれか１つであり得る。第１の大きさおよび／または第２の大きさは、デジタル読み取りモジュール内で決定することができ、信号のノイズを低減するために第１の光信号および／または第２の光信号をフィルタリングすること、または数値アルゴリズムを使用することによって、第１の光信号および／または第２の光信号を時間の関数として表す方程式を決定することを含むことができる。他の実施形態では、電子システムは、信号増幅器、フィルタ構成要素などを含むことができ、第１の大きさおよび／または第２の大きさは、第１の光信号および／または第２の光信号に関連付けられた増幅およびフィルタリングされた信号に基づいて決定することができる。
１６において、第１の大きさおよび第２の大きさの比較が標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示すときに、電子出力が生成される。いくつかの実施形態において、第１の大きさと第２の大きさとの間の差が所定の大きさの範囲内にあるとき、比較は、標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示す。例えば、いくつかの実施形態では、第１の光信号の平均強度（すなわち、第１の大きさ）と第２の光信号の平均強度（すなわち、第２の大きさ）との間の差が最小値よりも大きい場合、次いで、標的ポリヌクレオチド配列が存在すると見なされる。いくつかの実施形態では、第１の光信号の平均強度（すなわち、第１の大きさ）と第２の光信号の平均強度（すなわち、第２の大きさ）との間の差が最小値よりも大きいが、最大値よりも小さい場合、次いで、標的ポリヌクレオチド配列が存在すると見なされる。いくつかの実施形態において、第１の大きさと第２の大きさとの比が所定の比の範囲内にあるときに、比較は、標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示す。例えば、いくつかの実施形態では、第１の光信号の平均強度（すなわち、第１の大きさ）と第２の光信号の平均強度（すなわち、第２の大きさ）との間の比が最小値（例えば、５０パーセント）よりも大きい場合、次いで、標的ポリヌクレオチド配列が存在すると見なされる。
いくつかの実施形態では、検出モジュールは、第１の検出表面および第２の検出表面を含む。第１のアッセイ信号は、第１の検出表面で生成された第１の比色信号であり、第２のアッセイ信号は、第２の検出表面で生成された第２の比色信号である。第１の光信号は、第１の検出表面を通って移された第１の光ビームに関連付けられ、第２の光信号は、第２の検出表面を通って移された第２の光ビームに関連付けられる。したがって、第１の大きさは、第１の光ビームの第１の減衰に関連付けられ、第２の大きさは、第２の光ビームの第２の減衰に関連付けられる。２つの光ビームの減衰を比較することにより、デジタル読み取りモジュールは、標的ポリヌクレオチド配列が存在するかどうかを決定することができる。
本明細書に記載の比色信号のいずれも、分子診断試験デバイスの検出モジュール内の任意の好適な反応によって生成することができる。例えば、図６は、一実施形態による、酵素反応に関連付けられた動作および／または特徴の一部分を示している。図６は、検出モジュール２８００で発生する酵素反応を示しているが、酵素反応は、本明細書に記載の検出モジュールのうちのいずれかによって、またはその中で実施することができる。検出モジュール２８００およびその中で実施される反応は、検出モジュール２８００が収容されるデバイスが、ポイントオブケア設定、分散型施設、および／またはユーザの家で使用することができる単回使用のデバイスであるように構成することができる。同様に述べられるように、いくつかの実施形態では、検出モジュール２８００を収容するデバイスは、分散型試験施設で使用するように構成することができる。また、図６に示す反応は、デジタル検出方法のうちのいずれかを介して、または本明細書に記載されるようにデジタル読み取りモジュールのうちのいずれかを介して検出することができる１つ以上のアッセイ信号（例えば、ＡＳ１）を提供することができる。
示されるように、検出モジュール２８００は、読み取りレーンまたは流動チャネル内に検出表面２８２１を含む。検出表面２８２１は、オリゴヌクレオチドなどの特異的ハイブリダイズプローブ２８７０でスポット付けされ、かつ／またはそれに共有結合する。ハイブリダイズプローブ２８７０（捕捉プローブとも呼ばれる）は、本明細書に記載される捕捉プローブのうちのいずれかと同様であり得る。いくつかの実施形態では、ハイブリダイズプローブ２８７０は、標的生物、標的ポリヌクレオチド配列および／またはアンプリコンに特異的である。ハイブリダイズプローブ２８７０の検出表面４８２１への結合は、任意の好適な手順または機構を使用して実施され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ハイブリダイズプローブ２８７０は、検出表面２８２１に共有結合し得る。
参照Ｓ３は、例えば、図１１の増幅モジュール４６００（または本明細書に記載される任意の他の増幅モジュール）によって増幅ステップから生成される（生体試料に関連付けられる）ビオチン化アンプリコンを示す。ビオチンは、任意の好適な様式で増幅動作に、かつ／または増幅モジュール４６００内に組み込まれ得る。矢印ＸＸによって示されるように、ビオチン化アンプリコンＳ３は、読み取りレーン内に、かつ検出表面２８２１にわたって移される。ハイブリダイズプローブ２８７０は、流動チャネル内に、かつ／または検出表面２８２１に近接して存在する標的アンプリコンＳ３にハイブリダイズするように製剤化される。いくつかの実施形態では、検出モジュール２８００および／または検出表面２８２１が加熱されて、ハイブリダイズプローブ２８７０の存在下で読み取りレーン内のビオチン化アンプリコンＳ３を数分間インキュベートして、結合が発生することを可能にする。このようにして、標的アンプリコンＳ３は、示されるように、捕捉され、かつ／または検出表面２８２１に付着される。ビオチンで標識されるものとして開示されているが、他の実施形態では、標的分子は、試料分子結合部分および比色反応を促進することができる酵素を含む複合体の結合を可能にする任意の好適な様式で標識され得る。例えば、いくつかの実施形態では、標的分子は、ストレプトアビジン、フルオレセイン、テキサスレッド、ジゴキシゲニン、またはフコースのうちの１つ以上で標識され得る。
矢印ＹＹによって示されるように、第１の検出試薬Ｒ１は、読み取りレーン内に、かつ検出表面２８２１にわたって移される。第１の検出試薬Ｒ１は、本明細書に記載される検出試薬のうちのいずれかであり得る。いくつかの実施形態では、第１の検出試薬Ｒ１は、ストレプトアビジンリンカーを有するセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）酵素（「酵素」）であり得る。いくつかの実施形態では、ストレプトアビジンおよびＨＲＰは架橋されて、二機能性を提供する。示されるように、第１の検出試薬Ｒ１は、捕捉されたアンプリコンＳ３に結合している。いくつかの実施形態では、検出モジュール２８００および／または検出表面２８２１は加熱されて、ビオチン化アンプリコンＳ３の存在下で読み取りレーン内で第１の検出試薬Ｒ１をインキュベートして結合を容易にする。
矢印ＺＺによって示されるように、第２の検出試薬Ｒ２は、読み取りレーン内に、かつ検出表面２８２１にわたって移される。第２の検出試薬Ｒ２は、本明細書に記載される検出試薬のうちのいずれかであり得る。第２の検出試薬Ｒ２は、例えば、第２の検出試薬Ｒ２と反応したときにアッセイ信号ＡＳ１の生成を増強、触媒および／または促進するように製剤化された基質であり得る。具体的には、基質は、第２の検出試薬Ｒ２（ＨＲＰ／ストレプトアビジン）との接触時に色分子が生成されるように製剤化される。このように、ＨＲＰがアンプリコンに付着する比色アッセイ信号ＡＳ１が発生される。アッセイ信号ＡＳ１の色は、結合したアンプリコンの存在を示す。標的病原体、標的アンプリコンおよび／または標的生物が存在する場合、色生成物が形成され、標的アンプリコンおよび／または標的生物が存在しない場合、色生成物は形成されない。
いくつかの実施形態では、第２の検出試薬Ｒ２は、検出試薬の利用可能性によって色分子を生成する反応が制限されないように、検出表面２８２１にわたって連続的に流動され得る。さらに、いくつかの実施形態では、第２の検出試薬Ｒ２は、沈殿基質であり得る。
本明細書に記載のデバイスのうちのいずれかは、その中の検出モジュール（例えば、検出モジュール２８００または本明細書に記載の他の検出モジュールのうちのいずれか）によって生成された比色信号の存在を検出する電子システムを含むことができる。化学反応によって生成された色の変化をデジタル結果に変換することで、試験結果を解釈する際のエンドユーザのあいまいさを排除する。さらに、本明細書に記載のコンピュータ実装方法は、参照信号または他の信号との比較に基づいて決定されて、検出の限界および検出の精度を向上させることができる。いくつかの実施形態では、電子システムまたはその中の検出回路は、１つ以上の発光デバイスおよび１つ以上の光検出器、ならびに検出モジュールの検出表面に関連付けられた光の特性を決定するコンピュータ実装モジュールを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、コンピュータ実装モジュールは、検出表面を通る光の減衰の量を決定することができる。（上記の反応の結果として）検出表面の色が変化すると、検出表面を通過する入射光の量が減少する。光の減少を検出することにより、検出回路は、検出表面によって生成された比色信号の存在を示すデジタル信号を生成することができる。
例えば、図７および図８は、デジタル検出能力を含む実施形態による、分子診断試験デバイス３０００の一部分の概略図である。デバイス３０００は、検出モジュール３８００および電子検出システム３９５０を含む。図７および図８には示されていないが、デバイス３０００は、試料調製モジュール４２００、試薬モジュール４７００、および増幅モジュール４６００などの、本明細書に記載のモジュールのうちのいずれかを含むことができる。同様に述べられるように、検出モジュール３８００および電子検出システム３９５０は、本明細書に示される他の試験デバイスのうちのいずれかに含まれ得る。検出モジュール３８００は、１つ以上の検出表面３８２１を含む流動セル３８１０を含む（図７では、１つの検出表面のみが識別される）。流動セルは、上に示したように、蓋および検出ハウジング４８１０の構造に類似することができ、検出表面３８２１は、本明細書に記載の検出表面のうちのいずれかに類似することができる。例えば、検出表面３８２１は、対照（または参照）検出表面、第１の検出表面、第２の検出表面、および第３の検出表面（および任意の数の検出表面）に対応することができ、プローブをそれに接着させることができる。プローブは、本明細書に記載されるように、標的アンプリコンに結合することができ、１つ以上の試薬とのその後の反応は、１つ以上の検出表面３８２１から比色出力（色信号とも呼ばれる）を生成することができる。
電子検出システム３９５０は、プリント回路基板３９４０および一連の発光ダイオード（ＬＥＤ）３９７３（総称して光アセンブリと呼ばれる）およびフォトダイオード３９７４（総称して光検出器アセンブリと呼ばれる；１対のＬＥＤおよびフォトダイオードが識別される）を含む。プリント回路基板３９４０は、本明細書に記載のプリント回路基板／加熱器４８４０およびまたはプリント回路基板４９４０と同様であるか、それらに動作可能に結合されているか、またはその一部分であり得る。他の実施形態では、プリント回路基板３９４０は、本明細書に記載のプリント回路基板／加熱器４６３０と同様であるか、またはその一部分であり得る。プリント回路基板３９４０は、プロセッサ３９５１（図８の概略図を参照のこと）、および／または検出モジュール３８００および電子検出システム３９５０（またはその部分）が所望のように動作するために必要な任意の他の電気部品を含むことができる。例えば、電気部品は、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、スイッチ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサおよび／または同様のものであり得る。さらに、検出システム３９５０およびその構成要素は、（加熱器の作動、流体の流動を含む）デバイス３０００全体の動作を制御する全体的な電子制御システム３９００（図８を参照のこと）に電気的に結合（またはその一部を形成）することができる。
示されるように、ＬＥＤおよびフォトダイオードは、流動セル３８１０の片側に配設され、一方の対は、検出表面３８２１の各々に対応する。このようにして、ＬＥＤが作動されると、ＬＥＤは、反射部材３９７５から反射され、流動セル３８１０および検出表面３８２１を通って戻る光ビームＬＢを生成する。検出表面３８２１の下のフォトダイオードは、反射光信号を受信する。ＬＥＤおよびフォトダイオードをその方法で（例えば、各検出表面の真下にフォトダイオードを用いて）位置決めすることにより、フォトダイオードによって検出された実質的にすべての光は、検出表面３８２１を通過する光ビームＬＢからのものとなる。このようにして、標的核酸が存在するとき、それは（上記のように）プローブに結合する。試薬が触媒剤と接触したときに不溶性着色粒子を生成するように製剤化された沈殿基質であり得る試薬を追加すると、次いで着色された「スポット」が検出表面に生成される。反応が進行するにつれて、ＬＥＤからの光ビームはスポットを通過するときに減衰し、それによってフォトダイオードによって検出される減少した光信号（図示せず）が生成される。したがって、フォトダイオードからの信号を監視することにより、（以下に説明する）デジタル読み取りモジュール３９６０は、カラースポットが十分に形成されて陽性結果を生成する時期を決定することができる。本明細書で説明するように、（フォトダイオード３９７４によって受信される減衰光信号に関連付けられる）フォトダイオード３９７４からのセンサ信号は、デジタル読み取りモジュールによって操作されて、一定期間にわたる大きさ（例えば、平均値、勾配、平均変動性）を決定することができる。デジタル読み取りモジュールはまた、第１の検出表面からの光信号の大きさを第２の検出表面の大きさと比較して、第１の検出表面上のカラースポットが標的ポリヌクレオチド配列の存在を示すのに十分に形成されているかどうかを決定することができる。
反射部材３９７５は、流動セル３８１０の上部（すなわち、プリント回路基板の反対側）に結合された任意の好適な材料であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、反射部材３９７５は、流動セル３８１０および検出表面３８２１を通って（ＬＥＤからの）入射光の高い割合を反射する平面の白色材料であり得る。他の実施形態では、反射部材３９７５は、流動セル３８１０に結合される別個のアイテムではなく、流動セルに不可欠である。例えば、いくつかの実施形態では、流動セルの一部分は、光ビームＬＢの反射を生成するために所望の光学特性を有する材料から構築することができる。いくつかの実施形態では、反射部材３９７５は、特定の光波長に調整することができる（またはそれに関連付けることができる）。具体的には、反射部材３９７５は、光ビームＬＢの特定の波長範囲の反射（または透過）を最大化するように定式化することができる。
いくつかの実施形態では、検出モジュール３８００は、所望のＬＥＤ３９７３によって発光した以外の光が所望のフォトダイオード３９７４に到達するのを低減するための任意の好適な遮蔽または光ノイズ減衰機構を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、検出モジュール３８００は、流動セルの底部とフォトダイオードとの間の検出表面３８２１の各々に関連付けられた検出エンベロープを包囲するシールドを含むことができる。他の実施形態では、検出モジュール３８００は、外部光が電子検出システム３９５０に影響を与える可能性を低減するために、検出モジュールの実質的にすべての周りにカバーまたは光シュラウドを含むことができる。いくつかの実施形態では、プリント回路基板３９４０は、流動セル３８１０との位置合わせを容易にする１つ以上の位置合わせ機能（例えば、ピン、突起、開口部）を含むことができる。このようにして、検出表面３８２１は、検出精度に影響を与える外部光（または隣接するＬＥＤからの光）の影響を最小限に抑えるために使用されたＬＥＤ／フォトダイオード対および任意の光シールド構成要素と位置合わせすることができる。
他の実施形態では、ＬＥＤ３９７３およびフォトダイオード３９７４は、任意の好適な構成で配設することができる。例えば、電子検出システム３９５０は、フォトダイオードが検出表面３８２１の下に（または位置合わせされて）あり、ＬＥＤが検出表面３８２１からオフセットされるものとして示されているが、他の実施形態では、ＬＥＤは、検出表面３８２１と位置合わせされ得、フォトダイオードは、検出表面３８２１からオフセットされ得る。他の実施形態では、電子検出システムは、検出表面ごとに１つのＬＥＤを含むことができるが、光を検出する１つのフォトダイオード（または光検出デバイス）のみを含むことができる。そのような実施形態では、検出モジュールは、光の一部分をフォトダイオードに向かって散乱させる散乱機構（図示せず）を含むことができ、そこでは、各ＬＥＤは、他のＬＥＤから別々に電力が供給されるときに光を生成する。他の実施形態では、検出回路は、各検出表面の下に１つのフォトダイオードを含むことができるが、１つのＬＥＤのみを含むことができる。そのような実施形態では、検出モジュールは、すべての検出表面に入射する単一のＬＥＤからの光を照射する散乱機構（図示せず）を含むことができる。このような実施形態は、すべてのフォトダイオードから同時に読み取るのに非常に適している。
検出モジュール３８００は、流動セルの一方にＬＥＤ３９７３およびフォトダイオード３９７４の両方を、他方に反射部材３９７５を含むものとして示されているが、他の実施形態では、検出回路は、流動セル３８１０の一方にＬＥＤを、流動セル３８１０の他方に直接対向するフォトダイオードを含み得る。
図８は、上記の電子検出システム３９５０の構造および機能を含む、電子制御システム３９００全体の様々なハードウェアおよびソフトウェアモジュールを示す、分子診断試験デバイス３０００の概略図である。上記のように、分子診断試験デバイス３０００は、本明細書に記載の分子診断試験デバイスのうちのいずれかであり得る。分子診断試験デバイス３０００は、本明細書に記載の分子診断試験デバイス４０００と同様の独立型デバイスであり得る。分子診断試験デバイス３０００は、電子制御システム３９００を含むか、またはそれに取り付けられている。いくつかの実施形態では、電子制御システム３９００は、分子診断試験デバイス３０００のハウジングに、かつ／またはハウジング内で結合することができ、１つ以上のプリント回路基板、プロセッサおよび／またはサブシステムを含むことができる。例えば、電子制御システム３９００は、増幅モジュールプリント回路基板加熱器４６３０（図１６）および検出モジュール加熱器４８４０（図１８）を含む、以下に説明する電子システム４９００の構成要素を含むことができる。電子制御システム３９００はまた、図７に示され、説明されているプリント回路基板３９４０および構成要素を含む。電子制御システム３９００は、少なくとも１つのプロセッサ３９５１、少なくとも１つのメモリ３９５２、１つ以上のセンサ（まとめて３９７０として識別される）、および入力／出力サブシステム３９５３を含む。電子制御システム３９００はまた、通信モジュール３９６１およびデジタル読み取りモジュール３９６０を含む。電子制御システム３９００はまた、デバイスを制御するための他のモジュール（例えば、流動制御モジュール、加熱器制御モジュール、およびフィードバックモジュール）を含む。他の実施形態では、電子制御システムは、これらのモジュールのうちの全部（またはいずれか）を含む必要はなく、本明細書に記載の任意の他のモジュールを含み得る。
プロセッサ３９５１、および本明細書に記載の任意のプロセッサは、本明細書に記載の方法を実施するための任意の好適なプロセッサであり得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ３９５１は、そのような分子診断試験デバイス３０００に関連付けられたアプリケーションモジュール、プロセス、および／または機能を、動作させ、かつ／または実行するように構成することができる。例えば、プロセッサ３９５１は、通信モジュール３９６１、デジタル読み取りモジュール３９６０、および／または本明細書に記載の他のモジュールのうちのいずれかを動作させ、かつ／または実行し、それに関連付けられた方法を実施するように構成することができる。プロセッサ３９５１は、例えば、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）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などであり得る。プロセッサ３９５１は、メモリ、例えば、メモリ３９５２からデータを検索し、かつ／またはそれにデータを書き込むように構成され得る。
メモリ３９５２は、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、データベース、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル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、ハードディスク、フロッピーディスク、クラウドストレージなどであり得る。いくつかの実施形態では、メモリ３９５２は、分子診断試験デバイス３０００に関連付けられたモジュール、プロセス、および／または機能をプロセッサ３９５１に実行させるための命令を記憶する。例えば、メモリ３９５２は、プロセッサ３９５１に本明細書に記載のアプリケーションモジュールのうちのいずれかを実行させ、それに関連付けられた方法を実行させるための命令を記憶することができる。
電子回路システム３９００内に含まれるセンサ３９７０は、任意の数のスイッチ、光学／光入力センサ、温度センサ、接触センサ、および／または任意の他の好適な入力デバイスを含み得る。センサ３９７０は、本明細書に記載のセンサのうちのいずれかを含むことができる。具体的には、センサ３９７０は、上記のように、１対以上のＬＥＤ３９７３およびフォトダイオード３９７４を含むことができる。
（ユーザインターフェースとして機能する）入力／出力サブシステム３９５３は、ユーザに情報を伝達するための、およびいくつかの実施形態では、ユーザから情報を受信するための任意の好適な構成要素を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、入力／出力サブシステム３９５３は、デバイスを読み取るためにユーザによって容易に視認可能である光信号を生成する１つ以上の光出力デバイス（例えば、ＬＥＤ）を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、入力／出力サブシステム３９５３は、無効な試験が発生したとき（例えば、制御検出表面から信号が検出されないとき）にデバイスハウジングの開口部から赤色発光する赤色ＬＥＤを含むことができる。入力／出力サブシステム３９５３はまた、有効な試験が行われたことを示す、制御検出表面からの信号が検出されたときにデバイスハウジングの開口部から緑色発光する緑色ＬＥＤを含むことができる。
いくつかの実施形態では、入力／出力サブシステム３９５３は、ハウジングによって画定された制御窓または制御開口部のうちの１つと位置合わせされるＬＥＤを含むことができる。例えば、図１２および図１３に示されるデバイス４０００を参照すると、入力／出力サブシステム３９５３は、試験デバイスによって検出される条件の１つに対応する開口部４０１１の各々に位置合わせされたＬＥＤを含むことができる。例えば、入力／出力サブシステム３９５３は、ハウジング４０１０上の「標的細菌」表示に隣接する開口部を通って発光するように位置決めされたＬＥＤを含むことができる。したがって、デジタル読み取りモジュール３９６０が、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するときに比色信号が生成される検出表面からの信号の存在を検出するとき、ＬＥＤは、ハウジング４０１０上の「標的細菌」表示に隣接して発光する。
別の非限定的な例として、入力／出力サブシステム３９５３は、ハウジング４０１０上の「薬剤耐性」表示に隣接する開口部を通って発光するように位置決めされたＬＥＤを含むことができる。したがって、デジタル読み取りモジュール３９６０が、薬剤耐性に関連付けられたポリヌクレオチド配列（－Ｒ対立遺伝子とも呼ばれる）が生体試料に存在するときに比色信号が生成される検出表面からの信号の存在を検出するとき、ＬＥＤは、ハウジング４０１０上の「薬剤耐性」表示に隣接して発光する。さらに、いくつかの実施形態では、入力／出力サブシステム３９５３は、ハウジング４０１０上の「薬物感受性」表示に隣接する開口部を通って発光するように位置決めされたＬＥＤを含むことができる。したがって、デジタル検出モジュール３９６０が、薬物感受性に関連付けられたポリヌクレオチド配列（－Ｓ対立遺伝子とも呼ばれる）が生体試料に存在するときに比色信号が生成される検出表面からの信号の存在を検出するとき、ＬＥＤは、ハウジング４０１０上の「薬物感受性」の表示に隣接して発光する。
他の実施形態では、入力／出力サブシステム３９５３は、ユーザによって読み取られる任意の好適な電子出力を生成することができる。そのような電子出力は、（例えば、スピーカによって生成される）可聴出力、触覚（振動）出力、（例えば、本明細書に記載の）光出力、および無線信号を含むことができる。
いくつかの実施形態では、入力／出力サブシステム３９５３は、視覚要素をユーザに表示するモニタまたはスクリーンを含むことができる。スクリーンは、一連のグラフィカルユーザインターフェース要素（例えば、ウィンドウ、アイコン、入力プロンプト、グラフィカルボタン、データ表示、通知など）を表示することができる、タッチスクリーンであり得る。いくつかの実施形態では、グラフィカルユーザインターフェース要素（図示せず）は、ユーザインターフェースモジュールによって生成される。そのような実施形態では、ユーザはまた、入力／出力サブシステム３９５３を介して電子システム３９００に情報を入力することができる。
通信モジュール３９６１は、（メモリ３９５２に記憶され、かつ／またはプロセッサ３９５１で実行される）ハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールであり得る。通信モジュール３９６１は、（例えば、センサからの）表示および／またはデジタル検出モジュール３９６０からの試験結果情報を受信し、試験結果に関連付けられた出力信号を送信するように構成されている。出力信号は、上記のように、入力／出力サブシステム３９５３を介してユーザに生成される。
ネットワークモジュール３９６０は、（メモリ３９５２に記憶され、かつ／またはプロセッサ３９５１で実行される）ハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールであり得る。デジタル読み取りモジュール３９６０は、（例えば、１つ以上のフォトダイオード３９７４から）信号を受信し、信号に基づいて、対応する検出表面からの色信号が存在するかどうかを決定するように構成されている。デジタル読み取りモジュール３９６０の機能は、上記のデバイス１０００およびデバイス２０００、ならびに方法２０（図９）および付随するプロット（図１０）に関して説明されている。
図９は、一実施形態による、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出する方法２０のフローチャートである。方法２０は、デバイス３０００で実施されるものとして記載されているが、他の実施形態では、方法２０は、後述されるデバイス４０００、デバイス５０００およびデバイス６０００などの任意の好適なデバイスで実施することができる。さらに、方法２０は、電子システムによって生成された代表的な光信号を示すグラフとともに説明されているが、方法２０は、図１０に特徴付けられるような光信号のみの検出に限定されない。方法２０は、２２において、光検出器アセンブリ（例えば、光検出器３９７４）で、生体試料および試薬が検出モジュール（例えば、検出モジュール３８００）の検出体積内で反応する前に、第１の期間の第１の光信号を受信することを含む。試薬は、検出モジュール内または検出モジュールからの（アッセイ信号として機能する）比色信号の生成を容易にするように製剤化される。例えば、比色信号は、上記の検出表面３８２１のうちの１つから生成することができる。比色信号は、標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す。第１の光信号は、検出モジュールを通って移される光ビーム（例えば、図７に示される光ビームＬＢ）に関連付けられている。したがって、第１の光信号は、それが検出モジュールを通過するときの光ビームＬＢの減衰量、およびその中で生成され得る比色信号であり得る。
第１の期間中の第１の光信号の第１の勾配（すなわち、変化率）は、２３で決定される。図１０を参照すると、第１の期間は、試薬および生体試料が検出モジュール内で反応する前である時間Ｔ１の前の期間としてｘ軸上に表されている。第１の期間中、第１の光信号の強度は、デバイス３０００および／または検出モジュール３８００に関連付けられた環境条件のために変化する可能性がある。例えば、いくつかの実施形態では、デバイス内の検出モジュールおよび／または他の構成要素（例えば、増幅モジュール）の温度は、比色信号の生成を容易にするために変更される。具体的には、いくつかの実施形態において、検出モジュールは、アンプリコン（すなわち、標的ポリヌクレオチド配列）の検出表面への結合を容易にするために加熱される。結果として、光検出器（例えば、光検出器３９７４）および光ビームを生成する光源（例えば、ＬＥＤ３９７３）を含む電子検出システム３９５０の温度は、この加熱段階中に上昇する。続いて、検出加熱器が無効になると、電子検出システム３９５０の温度が低下する。さらに、成分を検出モジュールに導入すると、検出モジュールおよび電子検出システム３９５０の熱伝達特性を変更することもできる。動作温度が低下するとＬＥＤの出力が増加し、光検出器の性能も温度の関数として変化する可能性があるため、独立型デバイス３０００（または本明細書に記載の他のデバイス）で一定のバックグラウンド信号を取得することは実用的ではない。したがって、方法２０（および本明細書に記載のデジタル読み取りモジュール）は、第１の光信号の勾配（すなわち、第１の勾配）に基づいてバックグラウンド信号を確立する。他の実施形態では、この方法は、第１の光信号（例えば、ＡＶＧ＃１）の第１の平均強度または第１の期間中の第１の光信号の変動性を決定することを含むことができる。
方法２０は、２４において、検出器アセンブリ（例えば、光検出器３９７４）で、生体試料および試薬が検出体積内で２４で反応した後、第２の期間の第２の光信号を受信することを含む。第２の光信号は、検出モジュールを通って移される光ビーム（例えば、図７に示される光ビームＬＢ）に関連付けられている。したがって、第２の光信号は、光ビームＬＢが検出モジュールを通過するときの光ビームＬＢの減衰量、およびその中で生成され得る比色信号であり得る。反応させることは、検出モジュール内で試薬および生体試料を組み合わせる（例えば、混合する）ことによって、試薬および生体試料の各々を検出モジュールに（同時にまたは連続して）導入することによって、生体試料を試薬が使用のために保管されている検出モジュールに移すこと、または所望の反応を生成するための他の好適な方法によって、実施することができる。
第２の光信号の第２の勾配（すなわち、変化率）は、２５で決定される。図１０を参照すると、第２の期間は、試薬と生体試料が検出モジュール内で反応した後の時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の期間としてｘ軸上に表されている。第２の期間中、第２の光信号の強度は、環境条件の変化のために、および形成される可能性のある比色信号の結果としての両方のために変化する可能性がある。例えば、図１０に示されるように、いくつかの実施形態では、生体試料中の標的ポリヌクレオチド配列の高負荷は、非常に暗い比色信号が非常に迅速に形成される結果となるであろう。この場合、第２の光信号の強度は、比色信号の減衰によって支配され、環境条件（例えば、温度）の変化によって最小限の影響しか受けない。結果として、第２の光信号は急激に減少し、第２の勾配は高い値の負の勾配になる。他の実施形態では、生体試料中の標的ポリヌクレオチド配列の低負荷は、第２の期間中にゆっくりと形成される軽い比色信号をもたらすであろう。そのような場合、第２の光信号の強度は、比色信号の減衰および環境条件（例えば、温度）の変化によってより等しく影響を受ける可能性がある。結果として、第２の光信号は、第２の期間にわたってあまり目立たない変化を有する可能性がある。さらに他の実施形態において、生体試料における標的ポリヌクレオチド配列の欠如は、第２の期間中に形成される比色信号を実質的にもたらさないであろう。そのような場合、第２の光信号の強度は、環境条件（例えば、温度）の変化によって支配される。
本明細書に記載されるように、生体試料および試薬は、任意の好適な方法で、検出体積内で反応、導入、または組み合わせることができる。例えば、いくつかの実施形態では、生体試料の部分（例えば、ビオチン化アンプリコン）のみが検出モジュール内に残るように、生体試料を最初に導入することができる。試薬は２回目に導入することができ、生体試料の一部分と反応して、本明細書に記載のアッセイ信号を生成することができる。したがって、生体試料および試薬は、各構成要素の全体が検出モジュール内に同時に存在することなく、検出体積内で反応することができる。さらに、いくつかの実施形態では、試薬が検出モジュールに導入される前に、生体試料の望ましくない部分を検出モジュールから洗い流すことができる。
２６において、第１の勾配および第２の勾配の比較が標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示すときに、電子出力が生成される。いくつかの実施形態において、第１の勾配と第２の勾配との間の差が所定の大きさの範囲内にあるとき、比較は、標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示す。例えば、いくつかの実施形態では、第１の勾配と第２の勾配との間の差が最小値よりも大きい場合、比色信号（したがって、標的ポリヌクレオチド配列）が存在すると見なされる。他の実施形態では、第１の勾配と第２の勾配との比が所定の比の範囲内にあるときに、比較は、標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示す。例えば、いくつかの実施形態では、第１の勾配と第２の勾配との間の比が最小値（例えば、５０パーセント）よりも大きい場合、比色信号（したがって、標的ポリヌクレオチド配列）が存在すると見なされる。さらに他の実施形態では、比較は、第１の勾配および第２の勾配の符号の変化（すなわち、正の勾配から負の勾配への変化）に基づくことができる。
比色信号（したがって標的ポリヌクレオチド配列）が存在するかどうかの決定を、特定のデバイス３０００に固有のバックグラウンド信号との比較に基づいて行うことにより、デジタル読み取りモジュールは、部品間の変動（例えば、センサ３９７４の感度の変化、製造上のばらつきによるセンサ３９７４に隣接する遮光の変化、存在し得る任意の励起／検出光の強度の変化）、試験環境の変化（例えば、周囲圧力、温度、湿度）、生体試料内の（検出される標的生物の）様々な微生物負荷または他の変化から生じ得るとしてバックグラウンド信号および／または比色信号の差を考慮することができる。
いくつかの実施形態では、検出モジュールは、第１の検出表面および第２の検出表面を含む。第１の比色信号は、第１の検出表面で生成され、第２の比色信号は、第２の検出表面で生成される。第１の光信号は、第１の検出表面を通って移された第１の光ビームに関連付けられ、第２の光信号は、第２の検出表面を通って移された第２の光ビームに関連付けられる。そのような実施形態では、方法２０は、２７において、第２の光検出器で、第１の期間の第３の光信号を受信することであって、第３の光信号が、検出モジュールを通って検出体積に移される第２の光ビームに関連付けられている、受信することすることを任意選択的に含むことができる。次に、生体試料および試薬が検出モジュールの検出体積内で反応した後、第２の期間の第４の光信号が２８で受信される。第２の光ビームに関連付けられた第４の光信号は、検出モジュールを通って検出体積に移される。方法は、第２の光信号（すなわち、第１の検出表面から）および第４の光信号（すなわち、第２の検出表面から）の大きさの差が所定の閾値を超えるときに、第１の比色信号の存在を示す電子出力を生成することを任意選択的にさらに含む。第２の大きさは、第１の光ビームの第１の減衰に関連付けられ、第４の大きさは、第２の光ビームの第２の減衰に関連付けられている。２つの光ビームの減衰を比較することにより、デジタル読み取りモジュールは、標的ポリヌクレオチド配列が存在するかどうかを決定することができる。
いくつかの実施形態では、方法２０（および本明細書に記載の方法のうちのいずれか）は、検出モジュール内の成分の流動を引き起こす１つ以上の流号信号を生成することを任意選択的に含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、方法２０は、生体試料を検出モジュールに流動させる試料流動信号を生成すること、および試薬を試薬モジュールから検出モジュールに流動させる試薬信号を生成することを任意選択的に含むことができる。検出モジュール内の成分の流動は、環境条件（例えば、検出モジュールの温度）および比色信号の形成に影響を与える可能性があるため、デジタル読み取り中（またはそれを考慮して）、そのような成分の流動を制御することにより、より正確な結果を生成できる。
図１１は、本明細書に示され、説明されるタイプの電子検出システム（例えば、電子検出システム１９５０、２９５０、３９５０）を含むことができる分子診断試験デバイス４０００（「試験デバイス」または「デバイス」とも呼ばれる）の概略図である。概略図は、図１２～図１９に示されるような試験デバイス４０００の主要な構成要素を説明する。図１１の概略図は電子検出システムを示していないが、本明細書に記載の電子検出システムのうちのいずれかをデバイス４０００に含めることができることが理解される。さらに、以下に説明するように、デバイス４０００は、電子制御システム４９００を含み、これは、電子部品（モータ、回路基板、プロセッサ）およびデバイス４０００の動作を制御するためのソフトウェアを含むことに加えて、本明細書に記載の電子検出システムのうちのいずれかの任意の構造および機能を含むことができる。したがって、図１１～図１９は、検出モジュール４８００内で生成された比色信号の存在を検出するための光源および光検出器の詳細を示さないが、デバイス４０００は、本明細書に記載のシステムの電子検出のそのような任意の構成要素を含むことができることが理解される。
試験デバイス４０００は、ポイントオブケア設定（例えば、診療所、薬局など）または分散型検査施設での使用に好適な一体化されたデバイスである（すなわち、モジュールは、単一のハウジング内に収容される）。いくつかの実施形態では、デバイス４０００は、店頭（ＯＴＣ）診断ソリューションとしての使用に好適である。同様に、いくつかの実施形態では、デバイス４０００（およびデバイスで実施される方法）は、訓練を受けていないユーザ（すなわち、一般ユーザ）による使用に好適であり、処方箋なしで供給でき、医療施設から独立して（例えば、ユーザの家で）実施することができる。いくつかの実施形態では、デバイス４０００は、デバイス４０００が使用者の手で運ばれ、保持され、使用され、かつ／または操作され得るようなサイズ、形状、および／または重量を有し得る（すなわち、それは「手持ち式」デバイスであり得る）。他の実施形態では、試験デバイス４０００は、自己完結型の単回使用デバイスであり得る。いくつかの実施形態では、試験デバイス４０００は、デバイスの再使用または再使用の試みを防止するために、ロックアウトまたは他の器具機構で構成され得る。
さらに、いくつかの実施形態では、デバイス４０００は、ＣＬＩＡが免除されたデバイスであり得、かつ／またはＣＬＩＡが免除された方法に従って動作し得る。同様に述べると、いくつかの実施形態では、デバイス４０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、十分に単純な様式で動作するように構成されており、制限された誤用の可能性をもたらし、かつ／または誤って使用された場合に制限された危害危険をもたらすのに十分な精度で結果を生成することができる。いくつかの実施形態では、デバイス４０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、使用者の判断をほとんど必要としない方法、および／または特定の動作ステップが容易にかつ／または自動的に制御される方法に従って、最低限の科学的訓練を受けた（または科学的訓練を受けていない）使用者によって動作され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス４０００は、誤用（試薬の腐敗、試薬の有効期限切れ、試薬の漏出など）の限定された可能性をもたらす様式で長期保管のために構成され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス４０００は、最大約３６か月、最大約３２か月、最大約２６か月、最大約２４か月、最大約２０か月、最大４８か月、またはこれらの間の任意の値の期間、保管されるように構成されている。
試験デバイス４０００は、生体試料Ｓ１を操作して、１つ以上の標的アンプリコン（例えば、標的生物の存在を検出するためのアンプリコン、標的ＳＮＰに関連付けられたアンプリコン）に関連付けられた１つ以上の出力信号を生成するように構成され、本明細書に記載の分子診断法のいずれかを実施するために使用することができる。具体的には、デバイス４０００は、試料調製モジュール４２００、不活化モジュール４３００（溶解モジュールとも呼ばれる）、流体駆動（または流体移送）モジュール４４００、（増幅試薬モジュールとして機能することができる）混合チャンバ４５００、増幅モジュール４６００、検出モジュール４８００、および電子制御システム４９００（図１１には示されていない、図１６を参照のこと）を含む。試験デバイスおよびその中の特定の構成要素は、本明細書、または参照により本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号に示され記載される任意の分子試験デバイスのいずれかと同様であり得る。したがって、特定のモジュール（例えば、流体駆動モジュール４４００）の詳細な説明は、本明細書では提供されない。
診断試験デバイス４０００は、ハウジング４００１（上部分４０１０および底部分４０４０を含む）を含み、その中に本明細書に記載されるモジュールが完全にまたは部分的に収容される。同様に述べると、（上部分４０１０および／または底部分４０４０を含む）ハウジング４００１は、モジュールを少なくとも部分的に包囲および／または封入する。図１１～図１３に示すように、デバイス４０００は、試料投入モジュール４１７０、試料調製モジュール４２００、不活化モジュール４３００、流体駆動（または流体移送）モジュール４４００、増幅試薬モジュール４５００（図１１を参照のこと）、増幅モジュール４６００、検出モジュール４８００、試薬保管モジュール４７００、回転通気弁４３４０、および電子システム４９００（図１６）を含む。いくつかの実施形態では、試料調製モジュール４２００は、試料投入モジュール４１７０および／または不活化（溶解とも呼ばれる）モジュール４３００を含むと見なすことができるが、他の実施形態では、これらのモジュールは、試料調製モジュール４２００とは異なると見なすことができる。いくつかの実施形態では、試料調製モジュール４２００は、増幅試薬（または混合）モジュール４５００を含むと見なすことができる。
ハウジングアセンブリ４００１は、上側ハウジング４０１０、底側ハウジング４０４０、垂直マニホルド４０３５、および試料移送マニホルド４１００を含む。示されるように、上側ハウジング４０１０は、デバイスを読み取ることができる一連の検出開口部（または窓）４０１１を画定する標識４０２０を含む。いくつかの実施形態では、検出開口部４０１１は、検出モジュール４８００と位置合わせされている。このようにして、検出モジュール４８００の各検出表面によって、かつ／またはその上で生成された信号は、適切な検出開口部４０１１を通して視認可能である。いくつかの実施形態では、上側ハウジング４０１０および／または標識４０２０は、不透明（または半不透明）であり、それによって、検出開口部を「枠付け」または際立たせる。いくつかの実施形態では、例えば、上側ハウジング４０１０は、検出開口部４０１１を強調するためにマーキング４０１７（例えば、太線、色など）を含み得る。他の実施形態では、検出開口部４０１１は、検出モジュール４８００によって、かつ／または検出モジュール４８００内で生成された信号に基づいてユーザへの電子出力を生成する１つ以上の光出力デバイス（例えば、ＬＥＤ）と位置合わせされる。例えば、いくつかの実施形態では、電子システム４９００は、検出モジュール４８００によって生成された信号（例えば、比色出力）の存在を決定するメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されるデジタル読み取りモジュールを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、電子システムは、上記の電子検出システム３９５０の構造および機能を含むことができる。示されるように、いくつかの実施形態では、上側ハウジング４０１０は、特定の結果（例えば、制御出力、標的病原体が存在するかどうかの表示、および標的病原体が薬物または治療レジメンに耐性であるか、または感受性であるかの表示）への検出開口部を識別する表示４０１７を含むことができる。
上側ハウジング４０１０は、試料蓋４１４０が移動可能に結合される蓋部分を含む。上側ハウジング４０１０は、蓋４１４０が開位置にあるときに、蓋４１４０が蓋４１４０の下向きの動きを防止するために係合するロック面４００４および試料投入アクチュエータ４０５０を含む。蓋４１４０が開位置にあるとき（図１２および図１３）、（投入アクチュエータ４０５０および／または上側ハウジング４０１０によって画定された）投入開口部４０５２がさらされ、それにより、生体試料が試験デバイス４０００に移ることが可能になる。
図１６を参照すると、ハウジングアセンブリ４００１は、構造的支持を提供することおよびデバイス４０００内で移される様々な流体の流路を画定することの両方を行う垂直マニホルド４０３５を含む。特に、垂直マニホルド４０３５は、試薬が試薬モジュール４７００から検出モジュール４８００に移される一連の試薬経路を画定する。さらに、垂直マニホルド４０３５は、デバイス４０００全体にわたる流体の動きを容易にするための通気を可能にするために、１つ以上の通気経路を画定する。ハウジングアセンブリ４００１はまた、構造的支持を提供することおよびデバイス４０００内で移される様々な流体の流路を画定することの両方を行う試料移送マニホルド４１００を含む。特に、試料移送マニホルド４１００は、試料投入部分４１０２、洗浄部分４１０３、溶出部分４１０４および試薬部分４１０５を含む。
試料調製モジュール４２００は、試料投入モジュール４１７０、洗浄モジュール４２１０、溶出モジュール４２６０、フィルタアセンブリ４２３０、および様々な構成要素を接続する様々な流体導管（例えば、チューブ、ライン、弁など）を含む。デバイス４０００はまた、溶解モジュール４３００および増幅試薬（または混合）モジュール４５００を含み、これらは、試料調製モジュール４２００とともに、本明細書に記載の方法のうちのいずれかに従って、核酸抽出および増幅溶液の調製を実施する。したがって、試料調製モジュール４２００、試料投入モジュール４１７０、不活化モジュール４３００、および増幅試薬モジュール４５００は別個のモジュールとして説明されているが、他の実施形態では、試料調製モジュール４２００の構造および機能は、不活化モジュール４３００、増幅試薬モジュール４５００、および／または試料投入モジュール４１７０に含まれるか、またはそれによって実施され得、逆もまた同様である。同様に述べると、本明細書に記載の試料投入モジュール、試料調製モジュール、不活化モジュールおよび／または溶解モジュールのうちのいずれかは、他のモジュールの構造のうちのいずれかを含み、かつ／または機能のうちのいずれかを実施して、本明細書に記載の試料調製または核酸抽出の方法のうちのいずれかを実施し得る。外部の試料調製および煩雑な器具の必要性を排除することによって、デバイス４０００は、ポイントオブケア設定（例えば、診療所、薬局など）内または使用者の自宅での使用に好適であり、任意の好適な生体試料Ｓ１を受容することができる。生体試料Ｓ１（および本明細書に記載の投入試料のうちのいずれか）は、本明細書に記載される試料のいずれかのタイプであり得る。
試料投入モジュール４１７０は、生物学的実体を含む生体試料Ｓ１を受容し、生体試料を試料調製モジュール４２００の残りの要素（例えば、フィルタアセンブリ４２３０）に向けて移すように構成されている。試料投入モジュール４１７０は、試料移送マニホルド４１００の試料投入部分４１０２、試料投入（または第１の）アクチュエータ４０５０、および蓋４１４０を含む。図１７を参照すると、試料移送マニホルド４１００の試料投入部分４１０２は、円筒形ハウジング４１７２およびカバーを含む。示されるように、（上面４１７３および／またはカバーの部分を含む）円筒形ハウジング４１７２の上面および第１のアクチュエータ４０５０の内面は、試料投入体積４０６８を画定し、その中で生体試料は、試験の開始時に移される。円筒形ハウジング４１７２の外側部分は、第１のアクチュエータ４０５０の内面にスライドして係合して液密シールを形成する１つ以上のシール４１７７を含む。いくつかの実施形態では、試料投入体積４０６８または試料投入モジュール４１７０の他の部分は、試薬（例えば、本明細書に記載される陽性対照または他の試薬）を含むことができる。
円筒形ハウジング４１７２は、試料移送マニホルド４１００によって画定された試料投入経路の間にあり（かつそれと流体連結し）、洗浄モジュール４２１０およびフィルタアセンブリ４２３０と流体連絡している第１の（または垂直）流体経路４１７６を画定する。このようにして、生体試料が第１のアクチュエータ４０５０によって圧縮されると、それは、試料投入体積４０６８から、第１の流体経路を通って、フィルタアセンブリ４２３０に向かって移される。
洗浄モジュール４２１０は、洗浄溶液を試料調製モジュール４２００の残りの要素（例えば、フィルタアセンブリ４２３０）に向けて移すように構成されている。いくつかの実施形態では、洗浄モジュール４２１０は、それが所望の一連の動作から作動することができないように構成されている。具体的には、いくつかの実施形態では、洗浄モジュール４２１０は、生体試料が試料調製モジュール４２００に移されるまでロックされるように構成されている。洗浄モジュール４２１０は、試料移送マニホルド４１００の洗浄部分４１０３、洗浄（または第２の）アクチュエータ４０７０、および洗浄容器を含む。図１７を参照すると、試料移送マニホルド４１００の洗浄部分４１０３は、円筒形ハウジング４２１１および上面（またはカバー）（図示せず）を含む。円筒形ハウジング４２１１の上部は、洗浄容器（図示せず）が設置される体積４２１２を画定する。洗浄容器は、試料洗浄溶液を長期間（例えば、６か月以上）保管することを可能にする密封された洗浄容器であり得る。洗浄容器内の洗浄溶液は、任意の好適な溶液であり得る。洗浄モジュール４２１０は、洗浄（または第２の）アクチュエータ４０７０によって作動される。
本明細書に記載されるように、生体試料および洗浄溶液は、フィルタアセンブリ４２３０を通して移される。フィルタアセンブリは、（バックフラッシュ動作を介して）溶出緩衝液を受容し、所望の粒子（および溶出緩衝液）を溶解モジュール４３００に移すように構成されている。濾過操作後、溶出緩衝液および捕捉された粒子は、フィルタアセンブリ４２３０から出て、試料出口ポートを介して溶解モジュール４３００に向かって流動する。
試料調製モジュール４２００の溶出モジュール（またはアセンブリ）４２６０は、ハウジング内に含まれ、溶出組成物が保管される溶出体積を画定する。溶出組成物は、本明細書に記載される溶出組成物のうちのいずれかであり得る。いくつかの実施形態において、溶出組成物は、フィルタ膜からの任意の結合細胞および／または核酸分子（例えば、ＤＮＡ）の放出を可能にするプロテイナーゼＫを含むことができる。溶出モジュール４２６０からの出力は、上記のように、フィルタアセンブリが逆流構成に切り替えられたときに、フィルタアセンブリ４２３０と流体連結するように選択的に配置することができる。したがって、溶出モジュール４２６０は、逆止弁、ダックビル弁などの任意の好適な流動制御デバイスを含み得て、溶出体積へ戻る、かつ／または溶出体積への逆流を防止する。
いくつかの実施形態では、溶出モジュール４２６０は、それが所望の一連の動作から作動することができないように構成されている。具体的には、いくつかの実施形態では、溶出モジュール４２６０は、生体試料が試料調製モジュール４２００に移され、洗浄動作（上記）が行われるまでロックされるように構成されている。溶出モジュール４２６０は、試料移送マニホルド４１００の溶出部分４１０４、試薬（または第３の）アクチュエータ４０８０および溶出プランジャ（図示せず）を含む。図１７を参照すると、試料移送マニホルド４１００の溶出部分４１０４は、溶出緩衝液（または組成物）が収容される溶出体積４２６３を画定する円筒形ハウジング４２６２を含む。溶出モジュール４２６０は、試薬（または第３の）アクチュエータ４０８０によって作動される。
溶解モジュール４３００は、チャンバ本体および加熱器を含む。使用中、試料（例えば、濾過された試料）は、チャンバ本体に移され、溶解温度範囲内の第１の温度に加熱されて、溶液中の特定の成分を溶解するか、または溶解が起こった後に投入流体に存在する酵素を不活化する。いくつかの実施形態では、溶解モジュール４３００は、ＲＴ－ＰＣＲと組み合わせて使用することができ、溶液を加熱するか、またはある温度に維持して、溶液内にリボ核酸（ＲＮＡ）分子を放出することができる。
溶解および／または不活化動作の後、溶解モジュール４３００からの出力は、混合モジュール（増幅試薬モジュールとも呼ばれる）４５００に移され得、混合モジュール４５００は、不活化モジュール４３００の出力を試薬と混合して、増幅溶液を生成する。いくつかの実施形態において、増幅試薬モジュール４５００は、生体試料Ｓ１のポリヌクレオチドにおける一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子座を標的とするプライマーセットを含む。ＳＮＰプライマーセットＰは、本明細書に示され、記載されているＳＮＰプライマーセットのうちのいずれかを含むことができる。いくつかの実施形態において、プライマーセットＰはまた、標的病原体（例えば、生物、細菌）に関連付けられたポリヌクレオチド中の遺伝子座を標的とし得る。したがって、いくつかの実施形態では、デバイス（およびデバイスを使用する方法）は、１つのアンプリコンを生成することができ、それを通して、生物の存在、および生物が治療に耐性であるか、または感受性であるかを検出することができる。他の実施形態では、デバイス（およびデバイスを使用する方法）は、２つ以上のアンプリコンを生成することができ、それを通して、生物の存在、および生物が治療に耐性であるか、または感受性であるかを検出することができる。いくつかの実施形態では、増幅試薬モジュール４５００は、所定の投入体積で試薬を再構成するように構成されている一方で、体積全体で試薬の局所的な濃度が均等になるようにする。いくつかの実施形態では、混チャンバモジュール４５００は、増幅モジュール４６００が検出モジュール４８００に十分な体積の増幅物を提供するのに十分な体積の液体を生成し、かつ／または移すように構成されている。混合モジュール４５００は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号に示され記載される検出モジュールなどの任意の好適な混合モジュールであり得る。
流体駆動（または移送）モジュール４４００は、診断試験デバイス４０００内の溶液の圧力差および／または流動を生成するように構成されたポンプまたは一連のポンプであり得る。同様に述べると、流体移送モジュール４４００は、流体圧力、流体流動を生成し、かつ／または別の方法で、デバイス４０００の様々なモジュールを通して生体試料および試薬を移すように構成されている。流体移送モジュール４４００は、その中の試料流動と接触し、かつ／またはそれを受容するように構成されている。したがって、いくつかの実施形態では、デバイス４０００は、流体移送モジュール４４００および／または試料調製モジュール４２００の汚染が以前の実行から汚染され、それによって、結果の精度に悪影響を与える可能性を排除するように、単回使用のために特別に構成されている。流体移送モジュール４５００は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号に示され記載される検出モジュールなどの任意の好適な流体移送モジュールであり得る。
増幅試薬モジュール４５００内で混合された後、調製された試料は、次いで、（図１１の矢印ＥＥによって示されるように）増幅モジュール４６００に移される。増幅モジュール４６００は、流動部材４６１０および加熱器４６３０を含む。流動部材４６１０は、調製された溶液が内部で流動および／または維持されて溶液中の標的核酸分子を増幅することができる体積または一連の体積を画定する任意の好適な流動部材であり得る。加熱器４６３０は、流動部材４６１０内で調製された溶液を加熱して、本明細書に記載されるような増幅動作のいずれかを実施できる、流動部材４６１０に連結された任意の好適な加熱器または加熱器群であり得る。
いくつかの実施形態では、流動部材４６１０は、内部で、調製された溶液が維持され、調製された溶液内の核酸分子を増幅するために加熱される単一の体積を画定する。他の実施形態では、流動部材４６１０は、調製された溶液が流動する「スイッチバック」または蛇行流路を画定することができる。同様に述べると、流動部材４６１０は、流路が複数の位置で加熱器４６３０と交差するように湾曲した流路を画定する。このようにして、増幅モジュール４６００は、調製された溶液が複数の異なる温度領域を通って流動する「環流」増幅反応を実施することができる。
増幅モジュール４６００は、一般に、調製された溶液に対して熱サイクル動作を実施するように記載されているが、他の実施形態では、増幅モジュール４６００は、溶液内の核酸を増幅するために、任意の好適な熱反応を実施することができる。いくつかの実施形態では、増幅モジュール４６００（および本明細書に記載される増幅モジュールのうちのいずれか）は、例えば、ループ媒介等温増幅（ＬＡＭＰ）、標的ＲＮＡ分子を検出するのに有用であり得る核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、多重置換増幅（ＭＤＡ）、分岐増幅法（ＲＡＭ）、または任意の他のタイプの等温プロセスを含む、任意の好適なタイプの等温増幅プロセスを実施することができる。
デバイス４０００によって可能にされる検出方法は、デバイス４０００内の検出試薬および他の物質の連続的な送達を含む。さらに、デバイス４０００は、ポイントオブケアの場所（または他の分散型の場所）で使用するための「既成の」製品であるように構成され、したがって、長期保管用に構成されている。したがって、試薬保管モジュール４７００は、ユーザがそれらの長期保管容器から試薬を除去するための単純で非経験的なステップ、および単一のユーザアクションを使用してそれらの保管容器からすべての試薬を除去するために構成されている。いくつかの実施形態では、試薬保管モジュール４７００および回転選択弁４３４０は、ユーザの介入なしに、試薬を一度に１つずつ検出モジュール４８００で使用できるように構成されている。
具体的には、デバイス４０００は、初期ユーザ動作の最後のステップ（すなわち、試薬アクチュエータ４０８０の押し下げ）が、保管された試薬を分配する結果となるように構成されている。このアクションは、アセンブリ内に存在する密封された試薬容器を粉砕し、かつ／または開放し、液体を送達のために再配置する。回転通気セレクター弁４３４０は、試薬モジュール４７００がこのステップのために通気されることを可能にし、したがって試薬容器の開放を可能にするが、このプロセスが終了すると、タンクへの通気を閉鎖する。したがって、試薬は、検出モジュール４８００で必要とされるまで、試薬モジュール４７００に留まる。所望の試薬が必要な場合、回転弁４３４０は、試薬モジュール４７００への適切な通気経路を開放し、流体駆動モジュール４４００は、試薬モジュール４７００の出力ポートに（検出モジュール４８００を介して）真空を適用し、したがって、試薬モジュール４７００からの試薬を移す。試薬モジュール４７００および弁４３４０は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号に示され記載される検出モジュールと同様であり得る。
検出モジュール４８００は、増幅モジュール４６００からの出力および試薬モジュール４７００からの試薬を受容して、初期投入試料中の標的病原体（例えば、細菌、ウイルスまたは生物）の存在の有無および標的病原体が治療レジメン（例えば、抗生物質）に耐性であるか、または感受性であるかを示す１つ以上の比色変化を生成するように構成されている。検出モジュール４８００はまた、試験の一般的な正しい動作（陽性対照および陰性対照）を示す１つ以上の比色信号も生成する。いくつかの実施形態では、反応によって誘発された色変化は、読み取りが容易な二進法であり、陰影または色相の解釈は必要ではない。他の実施形態では、デバイスの電子システム４９００は、検出モジュール４８００によって生成された１つ以上の比色出力の存在を決定するメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールを含む。例えば、いくつかの実施形態では、電子システム４９００は、少なくとも１つの光源および少なくとも１つの光検出器を含むことができ、デジタル検出モジュールは、検出表面によって減衰する、またはそこから反射する検出光に基づいてアルゴリズムを実施して、検出表面の色の変化の存在を決定する。いくつかの実施形態では、電子システム４９００は、任意の構成要素を含み、本明細書に記載される電子システム１９５０、２９５０および３９５０の任意の機能を実施することができる。
図１８および図１９を参照すると、検出モジュールは、蓋（図示せず）、検出ハウジング４８１０および加熱器４８４０を含む。加熱器４８４０は、本明細書に記載される回路基板加熱器のいずれかと同様であり得、また、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号にも示され記載されている。蓋および検出ハウジング４８１０は、検出のための流動セルを形成する。ハウジング４８１０は、試料入口部分４８１３、試薬入口部分、検出部分４８２１、および出口部分４８２８を有する検出チャンバ／チャネル４８１２を画定する。試料入口ポート４８１３は、増幅モジュール４６００の出口に流体連結され、増幅された試料を受容する試料入口ポート４８１４を含む。試薬入口部分は、第１の試薬入口ポート４８１５、第２の試薬入口ポート４８１６、第３の試薬入口ポート４８１７、および第４の試薬入口ポート４８１８を含む。第１の試薬入口ポート４８１５は、垂直マニホルド４０３５を介して試薬モジュール４７００に結合されている。したがって、使用中、第１の試薬（例えば、検出モジュール２８００に関して上記の第１の試薬Ｒ１などの検出試薬）は、第１の試薬入口ポート４８１５を介して検出チャネル４８１２に移され得る。第２の試薬入口ポート４８１６は、垂直マニホルド４０３５を介して試薬モジュール４７００に結合されている。したがって、使用中、第２の試薬（例えば、洗浄溶液）は、第２の試薬入口ポート４８１６を介して検出チャネル４８１２に運ぶことができる。第３の試薬入口ポート４８１７は、垂直マニホルド４０３５を介して試薬モジュール４７００に結合されている。したがって、使用中、第３の試薬（例えば、検出モジュール２８００に関して上記の第２の試薬Ｒ２などの検出試薬）は、第３の試薬入口ポート４８１７を介して検出チャネル４８１２に移され得る。第４の試薬入口ポート４８１８は、垂直マニホルド４０３５を介して試薬モジュール４７００に結合されている。したがって、使用中、第４の試薬（例えば、検出モジュール２８００に関して上記の第２の試薬Ｒ２などの検出試薬の第２の流動）は、第１の試薬入口ポート４８１８を介して検出チャネル４８１２に運ぶことができる。
検出チャネル４８１２は、入口部分４８１１、検出部分４８２１、および出口部分４８２８を含む。検出部分（または「読み取りレーン」）４８２１は、少なくとも部分的に、一連の検出表面によって画定され、かつ／またはそれを含む。検出表面４８２１は、検出溶液が検出表面４８２１にわたって流動するときに、増幅中に生成された標的アンプリコンが結合され得る一連の捕捉プローブを含む。例えば、捕捉プローブは、１つ以上の対立遺伝子特異的プローブ、ＳＮＰ遺伝子座の外側の標的アンプリコンに結合する１つ以上の捕捉プローブ、および／または同じ生物の第２の標的アンプリコンに結合する１つ以上の捕捉プローブを含み得る。いくつかの実施形態では、検出表面４８２１は、複数のＳＮＰ遺伝子座および／または複数の標的生物を使用する多重検出および／または薬物感受性決定のために構成されている。捕捉プローブは、検出モジュール１８００に関して上記で説明されたもの、または本明細書で説明された他の任意のプローブなど、標的アンプリコンを捕捉または結合するように製剤化された任意の好適なプローブであり得る。
デバイス４０００は、フィルタアセンブリ４２３０を含むものとして説明されているが、いくつかの実施形態では、試料調製デバイスは、フィルタまたはフィルタアセンブリを含む必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、試料投入は、上に示した溶解チャンバ４３００と同様に、溶解／不活化チャンバに直接リンクすることができる。フィルタアセンブリのないデバイスの利点には、デバイス内の圧力が低い、フィルタが破損するリスクがない、部品が少ない、必要な試薬が少ない、臨床試料マトリックスからの標的生物の回収率が高い、標的生物からのＤＮＡの回収率が高いなどがある。そのような実施形態では、デバイスは、試料が投入モジュール４１７０から溶解モジュール４３００に直接流動するという点でデバイス４０００とは異なる。いくつかの実施形態において、試料は、特殊な溶解緩衝液または溶解酵素を必要とせずに、加熱することによって溶解され得る。試料の細胞から放出されたプロテアーゼまたはヌクレアーゼは、加熱によって不活化される。例えば、試料を溶解モジュールに流動させ、モジュールが（例えば、９０Ｃを超える）設定温度に達するまで保持し、その後、不活化セグメントに流動させることができる。不活化セグメントでは、試料を９５℃に急速に加熱すると、試料内の細胞が溶解し、細胞内のタンパク質が不活化される。
デバイス４０００は、本明細書に記載の方法のうちのいずれかを実施するために使用され得る。デバイスを使用するために、生体試料は、上記のように、最初に試料投入体積４０６８に配置される。次に、蓋４１４０をその閉位置に移動し、それにより、試料投入体積４０６８を密封する。蓋４１４０が閉鎖された後、第１のアクチュエータ４０５０を操作して、試料投入モジュール４１７０を作動させることができる。第１のアクチュエータ４０５０の動きは、試料投入体積４０６８を圧縮し、試料をフィルタアセンブリ４２３０に押し込む。次に、第２のアクチュエータ４０７０を押下することができる。これにより、上記のように、洗浄液がフィルタアセンブリ４２３０に移される。次に、第３のアクチュエータ４０８０を押下して、フィルタアセンブリ４２３０を作動させることができ、また、上記のように、溶出溶液をフィルタアセンブリ４２３０に移すことができる。第３のアクチュエータ４０８０の動きはまた、試薬キャニスターから試薬を放出する。いくつかの実施形態では、デバイス４０００を使用して、標的生物の存在、および標的生物が治療レジメンに感受性であるか、または治療レジメンに耐性であるかを検出することができる。
図２０～図２４は、一実施形態による、電子制御システム５９００および電子検出システム５９５０を含む分子診断試験デバイス５０００の様々な図である。試験デバイス５０００は、ポイントオブケア設定（例えば、診療所、薬局など）または分散型検査施設での使用に適した一体化されたデバイスである（すなわち、モジュールは、単一のハウジング内に収容される）。いくつかの実施形態では、デバイス５０００は、店頭（ＯＴＣ）診断ソリューションとしての使用に好適である同様に、いくつかの実施形態では、デバイス５００（およびデバイスで実施される方法）は、訓練を受けていないユーザ（すなわち、一般ユーザ）による使用に好適であり、処方箋なしで供給でき、医療施設から独立して（例えば、ユーザの家で）実施することができる。いくつかの実施形態では、デバイス５０００は、デバイス５０００が使用者の手で運ばれ、保持され、使用され、かつ／または操作され得るようなサイズ、形状、および／または重量を有し得る（すなわち、それは「手持ち式」デバイスであり得る）。他の実施形態では、試験デバイス５０００は、自己完結型の単回使用デバイスであり得る。いくつかの実施形態では、試験デバイス５０００は、デバイスの再使用または再使用の試みを防止するために、ロックアウトまたは他の器具機構で構成され得る。
さらに、いくつかの実施形態では、デバイス５０００は、ＣＬＩＡが免除されたデバイスであり得、かつ／またはＣＬＩＡが免除された方法に従って動作し得る。同様に述べると、いくつかの実施形態では、デバイス５０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、十分に単純な様式で動作するように構成されており、制限された誤用の可能性をもたらし、かつ／または誤って使用された場合に制限された危害危険をもたらすのに十分な精度で結果を生成することができる。いくつかの実施形態では、デバイス５０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、使用者の判断をほとんど必要としない方法、および／または特定の動作ステップが容易にかつ／または自動的に制御される方法に従って、最低限の科学的訓練を受けた（または科学的訓練を受けていない）使用者によって動作され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス５０００は、誤用（試薬の腐敗、試薬の有効期限切れ、試薬の漏出など）の限定された可能性をもたらす様式で長期保管のために構成され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス５０００は、最大約３６か月、最大約３２か月、最大約２６か月、最大約２４か月、最大約２０か月、最大５８か月、またはこれらの間の任意の値の期間、保管されるように構成されている。
試験デバイス５０００は、生体試料を操作して、１つ以上の標的ポリヌクレオチド配列（例えば、標的生物の存在を検出するためのアンプリコン、標的ＳＮＰに関連付けられたアンプリコン）に関連付けられた１つ以上の出力信号を生成するように構成され、本明細書に記載の分子診断法のいずれかを実施するために使用することができる。試験デバイス５０００およびその中の特定の構成要素は、構造および機能が試験デバイス４０００について説明したものと類似しており、したがって、特定のモジュール（例えば、試料調製モジュール、溶解またはＲＴ－ＰＣＲモジュール、試薬モジュール、増幅モジュール、および流体駆動モジュール）の詳細な説明は、本明細書では提供されない。むしろ、以下の説明は、電子制御システム５９００および電子検出システム５９５０に焦点を合わせている。
示されるように、診断試験デバイス５０００は、ハウジング５００１（上部分５０１０および底部分５０４０を含む）を含み、その中に本明細書に記載されるモジュールが完全にまたは部分的に収容される。デバイス５０００は、デバイス４０００またはデバイス６０００に関して説明されたモジュールのうちのいずれかを含む。例えば、デバイスは、本明細書に記載されるように、試料投入モジュール、試料調製モジュール、ＲＴ－ＰＣＲモジュール、流体駆動（または流体移送）モジュール、増幅試薬モジュール、増幅モジュール、試薬保管モジュール、および回転通気弁を含むことができる。他の実施形態では、試験デバイス５０００は、これらのモジュールのすべてを含む必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、試験デバイス５０００は、（試料調製モジュール４２００について示されるように）フィルタリング能力を含む試料調製モジュールを欠く場合がある。試験デバイス５０００はまた、検出モジュール５８００、電子制御システム５９００、および電子検出システム５９５０を含む。
示されるように、上側ハウジング５０１０は、検出開口（または窓）５０１１のセットおよび状態光開口部５０１２のセットを画定する部分または標識を含む。検出開口部（または窓）５０１１は、電子検出システム５９５０の出力ＬＥＤ５９５６（図２２では４つの出力ＬＥＤのうちの１つのみが識別される）と位置合わせされている。このようにして、出力ＬＥＤ５９５６によって生成された出力信号は、適切な検出開口部５０１１を通して視認可能である。そのような光出力は、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうか、参照ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうか、または様々な結果の組み合わせを示すことができる。標的ポリヌクレオチド配列が存在するかどうかの決定は、本明細書に記載されるように、電子検出システム５９５０のデジタル読み取りモジュールによって行われる。状態光開口部５０１２は、電子制御モジュール５９００の１つ以上の光出力デバイス（例えば、ＬＥＤ）５９５４と位置合わせされている。（図２１を参照のこと）このようにして、そのような状態光によって生成される光出力は、状態光開口部５０１２を通して視認可能である。そのような光出力は、例えば、デバイス５０００が電力源から電力を受け取っているかどうか、エラーが発生したかどうか（例えば、不十分な試料体積などに関連付けられているエラー）、および試験が正常に完了したかどうかを示すことができる。いくつかの実施形態では、状態光は、試験結果の表示を提供する出力（例えば、様々な色、点滅パターンなど）を生成することができる。
上側ハウジング５０１０は、試料蓋５１４０が移動可能に結合される蓋部分を含む。上側ハウジング５０１０は、蓋５１４０が開位置にあるときに、蓋５１４０が蓋５１４０の下向きの動きを防止するために係合するロック面および試料投入アクチュエータ５０５０を含む。蓋５１４０が開位置にあるとき（図２０および図２１）、（投入アクチュエータ５０５０および／または上側ハウジング５０１０によって画定された）投入開口部５０５２がさらされ、それにより、生体試料が試験デバイス５０００に移ることが可能になる。
検出モジュール５８００は、増幅モジュール（上記の増幅モジュール４６００と同様）からの出力および試薬モジュール（上記の試薬モジュール４７００と同様）からの試薬を受容して、初期投入試料中の標的ポリヌクレオチド配列（例えば、細菌、ウイルスまたは生物）の存在の有無および標的病原体が治療レジメン（例えば、抗生物質）に耐性であるか、または感受性であるか、および／または標的病原体の他の特性を示す１つ以上の比色変化を生成するように構成されている。検出モジュール５８００はまた、試験の一般的な正しい動作（陽性対照および陰性対照）を示す１つ以上の比色信号も生成する。説明したように、他の実施形態では、デバイスの電子システム５９５０は、検出モジュール５８００によって生成された１つ以上の比色出力の存在を決定するメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールを含む。
図２２および図２４を参照すると、検出モジュール５８００は、蓋５８０２、検出ハウジング５８１０および加熱器５８４０を含む。加熱器５８４０は、本明細書に記載される回路基板加熱器のいずれかと同様であり得、また、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第２０１６／１０９６９１号にも示され記載されている。蓋５８０２および検出ハウジング５８１０は、検出のための流動セルを形成する。したがって、検出モジュール５８００は、試料入口部分、試薬入口部分、検出部分、および出口部分を有する検出チャンバ／チャネル５８１２を画定する。検出モジュール ４８００と同様に、試料入口部分は、増幅モジュールの出口に流体連結され、増幅された試料を受容する。試薬入口部分は、試薬モジュールに流体連結されて、所望の検出試薬が検出チャネル５８１２に移され、生体試料（または検出モジュールに存在するその部分）と反応することを可能にする。生体試料および試薬は、任意の好適な方法で検出チャネル５８１２内で反応して、所望の信号を生成することができる（例えば、図６を参照して上記で説明した反応）。例えば、いくつかの実施形態では、生体試料の部分（例えば、ビオチン化アンプリコン）のみが検出モジュール内に残るように、生体試料を最初に導入することができる。試薬は２回目に導入することができ、生体試料の残りの部分と組み合わせて、本明細書に記載される比色信号を生成することができる。したがって、生体試料および試薬は、各成分の全体が同時に検出モジュール内に存在することなく、検出体積内で組み合わせることができる。さらに、いくつかの実施形態では、試薬が検出モジュールに導入される前に、生体試料の望ましくない部分を検出モジュールから洗い流すことができる。
検出チャネル５８１２には、一連の検出表面が含まれる。検出表面５８２１は、（増幅によって処理された）生体試料が検出チャネル内に、かつ検出表面５８２１にわたって流動するときに、増幅中に生成された標的アンプリコンが結合され得る一連の捕捉プローブを含む。例えば、捕捉プローブは、１つ以上の対立遺伝子特異的プローブ、ＳＮＰ遺伝子座の外側の標的アンプリコンに結合する１つ以上の捕捉プローブ、および／または同じ生物の第２の標的アンプリコンに結合する１つ以上の捕捉プローブを含み得る。いくつかの実施形態では、検出表面５８２１は、複数のＳＮＰ遺伝子座および／または複数の標的生物を使用する多重検出および／または薬物感受性決定のために構成されている。捕捉プローブは、検出モジュール２８００に関して上記で説明されたもの、または本明細書で説明された他の任意のプローブなど、標的アンプリコンを捕捉または結合するように製剤化された任意の好適なプローブであり得る。
電子制御システム５９００は、分子診断試験デバイス４０００のハウジングに、かつ／またはハウジング内で結合され、１つ以上のプリント回路基板、プロセッサ、および／またはサブシステムを含む。図２１を参照すると、電子制御システム５９００は、デバイス５０００の動作全体を制御するための構成要素（例えば、プロセッサ、メモリ構成要素など）を収容する、増幅モジュールの加熱器として機能するプリント回路基板加熱器５６３０を含む。電子制御システム５９００は、例えば、流動制御モジュール、加熱器制御モジュール、およびフィードバックモジュールなどの、本明細書に記載される電子システム３９００の構成要素を含むことができる。本明細書に記載の電子システム３９００と同様に、電子制御システム５９００はまた、少なくとも１つのプロセッサ３９５１、少なくとも１つのメモリ３９５２、１つ以上のセンサ（まとめて３９７０として識別される）、入力／出力サブシステムの部分（例えば、状態出力ＬＥＤ５９５４）を含む。
電子制御システム５９００はまた、電子検出システム５９５０を含むか、または電子検出システム５９５０に動作可能に結合されている。電子検出システム５９５０は、プリント回路基板５９４０および一連の発光ダイオード（ＬＥＤ）５９７３（総称して光アセンブリと呼ばれる）およびフォトダイオード５９７４（総称して光検出器アセンブリと呼ばれる；１対のＬＥＤおよびフォトダイオードが識別される）を含む。プリント回路基板３９４０は、プロセッサ、メモリおよび／または検出モジュール５８００および電子検出システム５９５０（またはその部分）が所望のように動作するために必要な任意の他の電気部品を含むことができる。例えば、電気部品は、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、スイッチ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサおよび／または同様のものであり得る。電子検出システム５９５０は、（ソフトウェアモジュールを含む）構造のすべてを含み、電子検出システム３９５０を参照して上に示し、説明したすべての機能を実施することができる。したがって、電子制御システム５９５０は、通信モジュール（通信モジュール３９６１と同様）およびデジタル読み取りモジュール（デジタル読み取りモジュール３９６０と同様）を含むことができる。
図２３および図２４に示されるように、ＬＥＤ５９７３およびフォトダイオード５９７４は、流動セル５８１０の片側に配設され、一方の対は、検出表面５８２１の各々に対応する。このようにして、ＬＥＤが作動されると、ＬＥＤは、反射部材（図示せず、しかし反射部材３９７５と同様であり得る）から反射され、流動セル５８１０および検出表面５８２１を通って戻る光ビームを生成する。加熱器５８４０は、流動セル５８１０の反対側に結合されている。ＬＥＤおよびフォトダイオードをそのように位置決めすることにより（例えば、各検出表面の真下にフォトダイオードを用いて）、加熱器５８４０を検出表面に密接に結合して、効率的な熱伝達を容易にすることができる。さらに、フォトダイオードによって検出される実質的にすべての光は、検出表面５８２１を通過する光ビームからのものである。このようにして、標的核酸が存在するとき、それは（上記のように）プローブに結合する。試薬が触媒剤と接触したときに不溶性着色粒子を生成するように製剤化された沈殿基質であり得る試薬を追加すると、次いで着色された「スポット」が検出表面に生成される。反応が進行するにつれて、ＬＥＤからの光ビームは、それがスポットを通過するときに減衰され、それによって、フォトダイオード５９７４によって検出される減少した光信号（図示せず）が生成される。したがって、フォトダイオード５９７４からの信号を監視することにより、デジタル読み取りモジュールは、カラースポットが十分に形成されて陽性結果を生成する時期を決定することができる。本明細書で説明するように、フォトダイオード５９７４からのセンサ信号は、デジタル読み取りモジュールによって操作されて、一定期間にわたる大きさ（例えば、平均値、勾配、平均変動性）を決定することができる。デジタル読み取りモジュールはまた、第１の検出表面からの光信号の大きさを第２の検出表面の大きさと比較して、第１の検出表面上のカラースポットが標的ポリヌクレオチド配列の存在を示すのに十分に形成されているかどうかを決定することができる。
図２２～２４に示されるように、検出モジュール５８００はまた、所望のＬＥＤ５９７３によって発光した以外の光が所望のフォトダイオード５９７４に到達するのを低減するための光シールド５９８０を含む。光シールド５９８０は、流動セル５８１０の上面とフォトダイオード／ＬＥＤ対との間の検出表面５８２１の各々に関連付けられた検出エンベロープを包囲している。光シールド５９８０は、流動セル５８１０の上部とプリント回路基板５９４０との間を密封するための発泡材料などの可撓性材料であり得、それにより、検出エンベロープへの望ましくない光の移動を最小限に抑える。他の実施形態では、デバイス５０００は、状態ＬＥＤ５９５４を包囲する同様の光シールドを含むことができ、状態光からの光がフォトダイオード５９７４によって読み取られる信号に影響を与える可能性を低減する。さらに他の実施形態では、流動セル５８１０は、その縁の１つ以上（例えば、加熱器５８４０および上蓋５８０２に平行でない側面）に遮光部分を含む。
いくつかの実施形態では、電子検出システム５９５０は、一度に１つのＬＥＤのみを作動させる（または電力を印加する）。このようにして、隣接するＬＥＤからの光は、特定の検出表面５８２１に関連付けられたフォトダイオード信号に影響を及ぼさない。具体的には、電子検出システム５９５０は、フォトダイオードおよびＬＥＤの各対を連続的にサイクリングすることによって、読み取り値を多重化することができる。サイクリング周波数は任意の好適な値であり得、カラースポットの形成速度を正確に評価するために選択され得る。いくつかの実施形態では、（フォトダイオードからの信号を増幅するために使用される）増幅回路の帯域幅は、ＬＥＤからの印加光に対する信号の反応時間を制限することができる。したがって、ＬＥＤが電力を供給されたままである（つまり、発光している）期間は、正確な読み取りを保証するために十分に長くなければならない。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ５９７３およびフォトダイオード５９７４（または本明細書に記載のＬＥＤおよび光検出器のうちのいずれか）は、比色信号（すなわち、アッセイ信号）の形成に対するフォトダイオードの応答を最大化するように調整することができる。同様に、いくつかの実施形態では、ＬＥＤ５９７３（および本明細書のＬＥＤのうちのいずれか）は、放出光波長を有することができ、かつ／またはフォトダイオード５９７４（および本明細書の光検出器のうちのいずれか）は、光が通過するカラー分子を生成する沈殿基質に関連付けられたスペクトル感度を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、基質は、第１の試薬と接触したときに不溶性の着色生成物を生成することによって比色信号の生成を触媒するように製剤化された沈殿基質であり得る。そのような沈殿基質には、例えば、セイヨウワサビペルオキシダーゼ酵素のＴＭＢ（３，３’，５，５’テトラメチルベンジジン）、ＤＡＢ（３，３’ジアミノベンジジン）、または４ＣＮ（４－クロロ－１－ナフトール）ベースの膜基質、またはアルカリホスファターゼのＢＣＩＰ（５－ブロモ－４－クロロ－３－インドリル－リン酸）ベースの膜基質が含まれ得る。いくつかの実施形態では、沈殿基質は、サーモディクスによって生成されたＢｉｏＦＸ（登録商標）ＴＭＢ ＨＲＰ膜基質であり得る。いくつかの実施形態では、そのような沈殿基板は、ＬＥＤ５９７３によって生成される入射光と一致することができる（かつ、その有意な減衰を生成することができる）暗い色（例えば、濃紫色）を生成することができる。
いくつかの実施形態では、そのような沈殿基板の使用は、５２０ｎｍ～５８０ｎｍの放出された波長に対して光強度の最大の減衰を生成することができる。したがって、いくつかの実施形態では、ＬＥＤ５９７３は５７０ｎｍのピーク波長を有することができる。さらに、いくつかの実施形態では、フォトダイオード５９７４のスペクトル感度は、ＬＥＤ５９７３からの放出された光の一次波長に対応するように、約５７０ｎｍで最大化することができる。このようにして、フォトダイオード５９７４の電気的応答は、選択された基質およびＬＥＤの性能に基づいて最大化することができる。他の実施形態では、ＬＥＤ５９７３は、任意の好適なピーク波長を有することができ、フォトダイオードのスペクトル感度は、任意の好適な波長で最大化することができる。
検出表面５８２１上での比色信号の形成は数秒にわたって起こるので、フォトダイオード５９７４によって生成された信号は、（例えば、本明細書に記載されるように、第１の期間および／または第２の期間）時間の関数として変化する。さらに、変化は数秒にわたって怒るため、フォトダイオード５９７４の応答時間は速い必要はない。したがって、いくつかの実施形態では、フォトダイオード５９７４は光起電力モードで動作する。この構成では、フォトダイオード５９７４は、印加光（例えば、ＬＥＤ５９７３から発生する光信号）に応答して電圧（つまり、センサ信号）を生成する。いくつかの実施形態では、電圧信号は、任意の好適な増幅回路によって増幅することができる。比色信号の形成に関連付けられた時定数が大きいため、より高度なフィルタリングを含めることができる。
デバイス５０００は、本明細書に記載の方法のうちのいずれかを実施するために使用され得る。具体的には、デジタル読み取りシステム５９５０のデジタル読み取りモジュールは、（例えば、１つ以上のフォトダイオード２９７４から）信号を受信し、信号に基づいて、対応する検出表面からの色信号が存在するかどうかを決定するように構成されている。デジタル読み取りモジュールの機能は、図２５および図２６に示されるプロットならびに図２７に示されるフローチャートに関して説明される。図２５は、分子診断試験デバイス（例えば、デバイス５０００）の電子システム（例えば、電子検出システム５９５０）によって生成された（各々が検出表面５８２１に対応する）一連の光信号を時間の関数として示すプロットである。具体的には、図２５は、（光検出器ＰＤ０～ＰＤ８として識別される）各々が検出表面に隣接する異なる光検出器に対応する９つの異なる光信号を（生の電圧カウントの単位で）示す。本明細書に記載されるように、試薬（例えば、基質）が検出モジュールに導入されると、比色信号（「カラースポット」と呼ばれる）が、標的アンプリコンがキャプチャプローブによって結合された検出表面上に形成される。図２５は、光検出器ＰＤ７およびＰＤ８に関連付けられた検出表面上の非常に強い色信号を示している。光ビーム（図７の光ビームＬＢを参照のこと）は強い色によって減衰されるので、ＰＤ７およびＰＤ８の光信号は、色が形成されるにつれて著しく低下する。比色信号が検出表面に形成されるまでに時間がかかるため、光信号の減少は瞬間的ではなく、試薬の導入後（約２５０秒の時間で発生）、時間の経過とともに発生する。
しかしながら、他の検出表面からの色信号の存在は、それほど容易には明らかではない。例えば、光検出器ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４、およびＰＤ６に関連付けられた検出表面は、あるレベルの色を示しているように見え、標的アンプリコンの存在を示している可能性がある。このような低レベルの色は、ポリヌクレオチドの低濃度の結果である可能性がある。デジタル読み取りモジュールは、任意の好適なアルゴリズムを使用して、本明細書に記載されているように、検出表面からの比色信号の存在を正確かつ繰り返し検出することができる。いくつかの実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、比色信号が形成されない（または予想されない）検出モジュール５８００の「バックグラウンド」部分を通じて取られたバックグラウンド測定値を差し引くことができる。次に、デジタル読み取りモジュールは、一定期間にわたって（すなわち、試薬の導入後）、検出表面に関連付けられた光信号を受信し、光信号の値が所定の閾値未満に低下した場合に色信号の存在を示す出力を生成することができる。
他の実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、光検出器からの光信号の勾配（または変化率）に基づいて色信号の存在を決定することができる。上記のように、測定された光ビームの強度は環境および動作条件（例えば、ＬＥＤ５９７３および／またはフォトダイオード５９７４の温度）の関数であるため、色がない場合、光信号の大きさは一定ではない。具体的には、図２５および図２６に示すように、デバイス５０００は、一般に、検出動作中に（増幅加熱の完了のために）冷却されるので、光信号は、一般に、時間の関数として増加する。いくつかの実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、最初に、基板が流動セルに導入される前の期間中の光信号のベースライン勾配を決定する。これはＰＤ４プレサブおよびＰＤ５プレサブとして識別された勾配として図２６に示されている。デバイス５０００は冷却しているので、この期間中の勾配は一般に正である（光信号の増加を反映している）。次に、デジタル読み取りモジュールは、基板が流動セルに導入された後の期間中の各光信号の勾配を決定する。これは、ＰＤ４サブおよびＰＤ５サブとして識別される勾配として図２６に示されている。（ＰＤ５について示されるように）ほとんど減衰が存在しない場合、光信号が増加し続けると、勾配ＰＤ５サブ正はのままである。ただし、検出表面にカラースポットが形成され始めると（ＰＤ４で示されているように）、勾配は減少し、多くの場合負になる（勾配ＰＤ４ サブによって示されているように）。デジタル読み取りモジュールは、光信号の勾配の値が所定の閾値を下回った場合に、色信号の存在を示す出力を生成することができる。他の実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、光信号の勾配の値が閾値量を超えて減少した場合に、色信号の存在を示す出力を生成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、第２の期間中（すなわち、基板を移した後）の光信号の勾配と第１の期間中（すなわち、基板を移す前）の光信号の勾配との間の差が閾値を超える場合、色信号の存在を示す出力を生成することができる。
図２７は、一実施形態による、標的生物および標的生物が、分子診断試験デバイスを使用して治療レジメンに感受性であるか、または治療レジメンに耐性であるかどうかを検出するコンピュータ関連の方法５０のフローチャートである。方法５０は、分子診断試験デバイス５０００（「試験デバイス」または「デバイス」とも呼ばれる）に関連して説明される。試験デバ実施されているものとして示され、設枚されているが、方法５０および本明細書に記載の方法のうちのいずれかは、本明細書に示され記載される診断デバイス、または各々が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１６／１０９６９１号、「Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ｈｅａｔｅｒ ｆｏｒ ａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１７／１８５０６７号、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｆｌｏｗ Ｃｅｌｌ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１８／００５８７０号、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ」 と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１８／０６０１１７号など、任意の好適な分子診断デバイス上で実施することができる。
方法５０は、分子診断試験デバイスの電子システムの光検出器で、試薬が分子診断試験デバイスの検出モジュールに導入される前に、第１の期間の第１の光信号を受信することを含む。分子診断デバイスはデバイス５０００であり得、電子システムは、デジタル読み取りモジュールを含む電子システム５９５０であり得る。第１の期間中の第１の光信号の第１の勾配（すなわち、変化率）は、５３で決定される。第１の勾配を決定することは、デジタル読み取りモジュールによって実行できる。デジタル読み取りモジュールおよび／または電子検出システム５９５０は、任意の好適なデジタルフィルタリング、データ平滑化、または他のプロセスを実行して、光信号（例えば、図２５および図２６に示される光信号と同様）を操作して、第１の勾配を決定することができる。
いくつかの実施形態では、電子システム５９００はまた、加熱（増幅のため）、流動モジュール（生体試料および／または試薬をデバイス内で移動させるため）、および検出動作などのデバイスの動作を制御することができる。例えば、いくつかの実施形態では、方法５０は、５４において、試薬を分子診断試験デバイスの試薬モジュールから検出デバイスに流動させるための試薬信号を生成することを任意選択的に含む。試薬信号は、例えば、検出試薬が試薬保管モジュール（例えば、試薬保管モジュール４７００）から検出モジュールに移されるようにするための、弁（例えば、弁４３４０）および／または流体駆動モジュール（例えば、流体駆動モジュール４４００）への信号であり得る。
方法５０は、５５において、試薬が検出モジュールに導入された後、光検出器で、第２の期間の第２の光信号を受信することをさらに含む。検出モジュールを通って検出表面に移される光ビームに関連付けられた第２の光信号。第２の期間中の第２の光信号の第２の勾配（すなわち、変化率）は、５６で決定される。第２の勾配を決定することは、デジタル読み取りモジュールによって実施できる。比色信号の存在を示す信号は、５７において、第１の勾配と第２の勾配との間の勾配差が所定の閾値を超えると生成される。
いくつかの実施形態では、デジタル読み取りモジュールは、検出表面の各々からの色信号の存在を正確に決定することに加えて、一連の検出表面の各々によって生成された信号を評価して、標的生物（例えば、ＮＧ）が存在するかどうか、およびそれが治療レジメンに感受性があるかどうか（例えば、シプロフロキサシンに感受性であるＮＧ）について、「はい／いいえ」の決定を生成する。このようにして、デジタル読み取りモジュールは、試験結果の解釈から、検出表面が低い色出力を生成するときにエラーを生成する可能性があるユーザの主観を排除することができる（すなわち、図２６においてＰＤ４として識別された信号などの薄い色の信号）。
電子検出システム５９５０は、電子制御システム５９００の回路基板に動作可能に結合されているが、それとは別個の回路基板５９４０を含むものとして示されているが、他の実施形態では、デバイスは、電子制御システムと共通のプリント回路基板に結合され、かつ／またはそれを共有する電子検出システムを含み得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、増幅モジュールおよび検出モジュールの一部分を包む回路基板システムを含むことができる。例えば、図２８および図２９は、一実施形態による、電子制御システム５９００’および電子検出システム５９５０’の斜視図である。電子制御システム５９００’および電子検出システム５９５０’は、上記のデバイス５０００を含む、本明細書に記載のデバイスのうちのいずれかに含めることができる。電子制御システム５９００’および電子検出システム５９５０’は、上記の電子制御システム５９００および電子検出システム５９５０に類似しているが、示すように、２つのシステムの回路基板は片側で結合されている。
いくつかの実施形態では、方法は、生試料を溶解すること、および、例えば、標的ウイルスを検出するために、標的ＲＮＡの検出を容易にするために、溶解試料上で逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を実施することを含む。このような方法を容易にするために、いくつかの実施形態では、デバイスは、ウイルスを隔離および検出するこのような方法を容易にする逆転写モジュールを含み得る。一例として、図３０は、一実施形態による、逆転写モジュール７２７０を含む分子診断試験デバイス７０００（「試験デバイス」または「デバイス」とも呼ばれる）の概略図である。概略図は、試験デバイス７０００の主要な構成要素を示している。図３０の概略図は電子検出システムを示していないが、本明細書に記載の電子検出システムのうちのいずれかをデバイス７０００に含めることができることが理解される。
試験デバイス７０００は、ポイントオブケア設定（例えば、診療所、薬局など）または分散型検査施設での使用に好適な一体化されたデバイスである（すなわち、モジュールは、単一のハウジング内に収容される）。いくつかの実施形態では、デバイス７０００は、店頭（ＯＴＣ）診断ソリューションとしての使用に好適である。同様に、いくつかの実施形態では、デバイス６０００（およびデバイスを使用して実行される方法）は、訓練を受けていないユーザ（すなわち、一般ユーザ）による使用に好適であり、処方箋なしで供給でき、健康ケアとは独立して実行できる。施設（例：ユーザの自宅）。いくつかの実施形態では、デバイス７０００は、デバイス７０００が使用者の手で運ばれ、保持され、使用され、かつ／または操作され得るようなサイズ、形状、および／または重量を有し得る（すなわち、それは「手持ち式」デバイスであり得る）。手持ち式デバイスの寸法は、１５ｃｍｘ１５ｃｍｘ１５ｃｍ未満、または１５ｃｍｘ１５ｃｍｘ１０ｃｍ未満、または１２ｃｍｘ１２ｃｍｘ６ｃｍ未満であってもよい。他の実施形態では、試験デバイス７０００は、自己完結型の単回使用デバイスであり得る。同様に述べると、試験デバイス７０００は、本明細書に記載される分子診断試験のいずれかを実施するために必要なすべての物質、機構、およびサブアセンブリを含む独立型デバイスである。したがって、デバイス７０００は、生体試料を操作するためのいかなる外部器具も必要とせず、本明細書に記載の方法を完了するために、電力源への接続（例えば、Ａ／Ｃ電力源への接続、電池への連結など）を必要とするだけである。いくつかの実施形態では、試験デバイス７０００は、デバイスの再使用または再使用の試みを防止するために、ロックアウトまたは他の器具機構で構成され得る。
さらに、いくつかの実施形態では、デバイス７０００は、ＣＬＩＡが免除されたデバイスであり得、かつ／またはＣＬＩＡが免除された方法に従って動作し得る。同様に述べると、いくつかの実施形態では、デバイス７０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、十分に単純な様式で動作するように構成されており、制限された誤用の可能性をもたらし、かつ／または誤って使用された場合に制限された危害危険をもたらすのに十分な精度で結果を生成することができる。いくつかの実施形態では、デバイス７０００（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、使用者の判断をほとんど必要としない方法、および／または特定の動作ステップが容易にかつ／または自動的に制御される方法に従って、最低限の科学的訓練を受けた（または科学的訓練を受けていない）使用者によって動作され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス７０００は、誤用（試薬の腐敗、試薬の有効期限切れ、試薬の漏出など）の限定された可能性をもたらす様式で長期保管のために構成され得る。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス７０００は、最大約３６か月、最大約３２か月、最大約２６か月、最大約２４か月、最大約２０か月、最大７８か月、またはこれらの間の任意の値の期間、保管されるように構成されている。
試験デバイス７０００は、生体試料Ｓ１を操作して、標的細胞に関連付けられている１つ以上の出力信号を生成するように構成されている。具体的には、デバイス７０００は、アクチュエータ７０５０、試料調製（またはステージング）モジュール７２００、流体駆動（または流体移送）モジュール７４００、混合モジュール７２５０、増幅モジュール７６００、検出モジュール７８００、試薬モジュール７７００、弁７３００、ならびに電力および制御モジュール（図示せず）を含む。試験デバイスおよびその中の特定の構成要素は、図３１～図３４を参照して示され記載されるデバイス６０００の構成要素の多くと同様であり得る。したがって、アクチュエータ７０５０、流体駆動（または流体移送）モジュール７４００、混合モジュール７２５０、増幅モジュール７６００、検出モジュール７８００、試薬モジュール７７００、および弁７３００は、本明細書では詳述されない。さらに、逆転写モジュールを含むデバイスは、各々が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１８／００５８７０号に示され記載される逆転写デバイスと同様である。
デバイス７０００は、溶解チャンバ７２０１および逆転写モジュール７２７０を有する試料調製モジュール７２００を含む。溶解チャンバ７２０１は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｆｌｏｗ Ｃｅｌｌ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１８／００５７１０号に示され記載される溶解チャンバと同様であり得る。具体的には、溶解モジュール７３００は、チャンバ本体と、加熱器と、を含む。使用中、試料（濾過された試料または生の生体試料Ｓ１のいずれか）はチャンバ本体内に移され、溶解温度範囲内の第１の温度に加熱されて、リボ核酸（ＲＮＡ）分子を放出することができる。加熱器は、溶解モジュール７３００に熱エネルギー伝達して、溶解モジュール７３００の任意の所望の部分内に、本明細書に記載される任意の時間期間にわたって溶解温度ゾーンを生成することができる。したがって、溶解モジュールは、生体試料内の細胞を溶解し、また細胞内に存在する可能性がある標的ウイルスを溶解して、逆転写プロセスに適したＲＮＡを生成することもできる。
溶解が完了すると、溶解した試料は、次いで、逆転写溶液を形成するために、逆転写酵素と混合され得る。混合は、例えば、溶解モジュール７２０１と逆転写モジュール７２７０との間の流路などのデバイスの任意の好適な部分で実施され得る。あるいは、いくつかの実施形態では、溶解試料と逆転写酵素との混合は、混合モジュール７２５０内で発生し得る。
逆転写モジュール７２７０は、デバイス内に一体化され、流動部材および加熱器を含む。流動部材は、ＲＮＡを含む溶解試料を移すことができる逆転写流路を画定する。逆転写モジュール７２７０は、逆転写溶液を逆転写温度範囲内の第２の温度に加熱して、相補的デオキシリボ核酸（ｃＤＮＡ）分子を生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、逆転写モジュール７２７０は、逆転写溶液を不活化温度を上回る第３の温度に加熱して、逆転写酵素の不活化を引き起こすように構成されている。次いで、逆転写溶液は、混合モジュール７２５０に移されて、ＰＣＲ試薬と混合され得る。混合の後に、溶液は、次いで、増幅モジュール７６００に移され、本明細書に記載される様式で増幅され得る。
デバイス７０００は、逆転写モジュール７２７０を含むものとして示され、説明されているが、他の実施形態では、デバイスおよび分子診断方法は、逆転写モジュールを含む必要はない。
図３１～図３４は、ポイントオブケア設定（例えば、診療所、薬局など）、分散型検査施設、または使用者の自宅での使用に適した一体化されたデバイスである（すなわち、モジュールは、単一のハウジング内に収容される）試験デバイス６０００を示す。いくつかの実施形態では、デバイス６０００は、デバイス６０００が使用者の手で運ばれ、保持され、使用され、かつ／または操作され得るようなサイズ、形状、および／または重量を有し得る（すなわち、それは「手持ち式」デバイスであり得る）。他の実施形態では、試験デバイス６０００は、自己完結型の単回使用デバイスであり得る。同様に述べると、試験デバイス６０００は、本明細書に記載される分子診断試験のいずれかを実施するために必要なすべての物質、機構、およびサブアセンブリを含む独立型デバイスである。したがって、デバイス６０００は、生体試料を操作するためのいかなる外部器具も必要とせず、本明細書に記載される方法を完了するために、電力源への接続（例えば、Ａ／Ｃ電力源への接続、電池への連結など）を必要とするだけである。いくつかの実施形態では、試験デバイス６０００は、デバイスの再使用または再使用の試みを防止するために、ロックアウトまたは他の器具機構で構成され得る。
試験デバイス６０００は、生体試料Ｓ１を操作して、標的細胞に関連付けられている１つ以上の出力信号を生成するように構成されている。具体的には、デバイス６０００は、試料調製モジュール６２００と、流体駆動（または流体移送）モジュール６４００と、増幅モジュール６６００と、検出モジュール６８００と、試薬モジュール６７００と、弁６３００と、制御モジュール（図示せず）と、を含む。試験デバイスおよびその中の特定の構成要素は、本明細書、または参照により本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１６／１０９６９１号に示され記載される任意の分子試験デバイスのいずれかと同様であり得る。したがって、特定のモジュール（例えば、流体駆動モジュール６４００）の詳細な説明は、本明細書では提供されない。モジュールの各々の説明は、以下に提供される。
試験デバイス６０００は、本明細書に記載される方法のいずれかに従って、投入試料を操作して、標的細胞に関連付けられている１つ以上の出力信号を生成するように構成されている。診断試験デバイス６０００は、ハウジング６００１（上部分６０１０および底部分６０３０を含む）を含み、その中に本明細書に記載されるモジュールが完全にまたは部分的に収容される。同様に述べると、（上部分６０１０および／または底部分６０３０を含む）ハウジング６００１は、モジュールを少なくとも部分的に包囲および／または封入する。図３３は、試料調製モジュール６２００、流体駆動（または流体移送）モジュール６４００、増幅モジュール６６００、検出モジュール６８００、試薬モジュール６７００、流体移送弁６３００、およびハウジング６００１内に位置している電子制御モジュール６９５０を示す。
ハウジングアセンブリ６００１は、上側ハウジング６０１０、底側ハウジング６０３０、および蓋６０５０（カバーおよびアクチュエータとして機能する）を含む。示されるように、上側ハウジング６０１０は、検出開口部（または窓）６０１１および一連の状態光開口部６０１２を画定する。上側ハウジング６０１０はまた、試料投入部分６０２０およびラベル６０１３も含む。検出開口部（またはウィンドウ）６０１１は、電子検出システムの出力ＬＥＤ、タッチスクリーン、または他の視覚的出力デバイス（図示せず）と位置合わせされている。このようにして、視覚出力デバイスによって生成された出力信号は、検出開口部６０１１を通して視認可能である。そのような視覚的出力は、標的ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうか、参照ポリヌクレオチド配列が生体試料に存在するかどうか、または様々な結果の組み合わせを示すことができる。標的ポリヌクレオチド配列が存在するかどうかの決定は、本明細書に記載の方法のうちのいずれかに従って、デバイス６０００の電子検出システムのデジタル読み取りモジュールによって行われる。いくつかの実施形態では、検出開口部６０１１を介して生成された電子信号は、肉眼では見えないが、代わりに、別の方法を使用して読み取られる。例えば、いくつかの実施形態では、デバイス６０００を読み取ることは、信号をスキャンするかまたは別の方法で受信するために、モバイルコンピューティングデバイスなどの二次デバイスを使用することを含み得る。さらに他の実施形態では、結果を読み取ることは、検出モジュール６８００からの一次出力に関連付けられている（またはそれを記述している）結果を伝達する、デバイス６０００によって生成された二次信号を間接的に読み取ることを含み得る。そのような二次信号は、（例えば、ＬＥＤからの）光信号、一連の点滅する光、無線信号（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈまたは近距離無線通信（ＮＦＣ）を含む短距離無線信号）であり得る。
状態光開口部６０１２は、電子制御モジュール６９００の１つ以上の光出力デバイス（例えば、ＬＥＤ）と位置合わせされている。このようにして、そのような状態光によって生成される光出力は、状態光開口部６０１２を通して視認可能である。そのような光出力は、例えば、デバイス６０００が電力源から電力を受け取っているかどうか、エラーが発生したかどうか（例えば、不十分な試料体積などに関連付けられているエラー）、および試験が正常に完了したかどうかを示すことができる。いくつかの実施形態では、状態光は、試験結果の表示を提供する出力（例えば、様々な色、点滅パターンなど）を生成することができる。
検出モジュール６８００は、増幅モジュール６６００からの増幅物および試薬モジュール６７００からの試薬を受容して、初期投入試料中の標的生物の存在の有無を示す比色変化を生成するように構成されている。検出モジュール６８００はまた、試験の一般的な正しい動作（陽性対照および陰性対照）を示す比色信号も生成する。デバイス６０００（または本明細書に記載のデバイスのうちのいずれか）は、検出モジュール６８００によって生成された比色信号に基づいてバイナリ信号を自動的に生成する電子検出システム（図示せず、しかし電子検出システム５９５０に類似し得る）を含む。
図３４を参照すると、検出モジュールは、蓋、検出ハウジング６８１０および加熱器６８４０を含む。加熱器６８４０は、本明細書に記載される回路基板加熱器のいずれかと同様であり得、また、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１６／１０９６９１号にも示され記載されている。蓋および検出ハウジング６８１０は、検出のための流動セルを形成する。ハウジング６８１０は、試料投入ポート６８１４、第１の試薬入口／出口ポート６８１５、第２の試薬入口／出口ポート６８１６を有する検出チャンバ／チャネル６８１２を画定する。試料入口ポート６８１４は、増幅モジュール６６００の出口に流体連結され、増幅された試料を受容する。第１の試薬ポート６８１５および第２の試薬ポートは、流体相互接続部を介して試薬モジュール６７００に連結される。したがって、使用中、洗浄／遮断試薬は、第１の試薬ポート６８１５または第２の試薬ポート６８１６を介して検出チャネル６８１２に移され得る。同様に、検出酵素および検出基質は、第１の試薬ポート６８１５または第２の試薬ポート６８１６を介して検出チャネル６８１２に移され得る。さらに、第１の試薬ポート６８１５または第２の試薬ポート６８１６はまた、廃棄物もしくは過剰な試薬または第１の試薬ポート６８１５もしくは第２の試薬ポート６８１６から流出した流動を受容するために使用することもできる。
検出チャネル６８１２は、１つ以上の検出表面６８２１および非検出表面６８２６を含む表面６８２０によって包囲または画定される。検出表面６８２１は、検出溶液が検出表面６８２１にわたって流動するときに、標的アンプリコンが結合され得る一連の捕捉プローブを含む。捕捉プローブは、標的アンプリコンを捕捉するか、またはそれに結合するように配合された任意の好適なプローブであり得る。具体的には、いくつかの実施形態では、検出部分６８２１は５つの検出表面を含む。検出表面の各々は、所望の捕捉プローブ構成を含むように化学的に修飾されている。具体的には、いくつかの実施形態では、第１の検出表面は、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｅａ（ＮＧ）に特異的なハイブリダイゼーションプローブを含み得る。第２の検出表面は、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ ｔｒａｃｈｏｍａｔｉｓ（ＣＴ）に特異的なハイブリダイゼーションプローブを含み得る。第３の検出表面は、Ｔｒｉｃｈｏｍｏｎａｓ ｖａｇｉｎａｌｉｓ（ＴＶ）に特異的なハイブリダイゼーションプローブを含み得る。第４の検出表面は、陰性対照の非標的プローブを含み得る。第５の検出表面は、陽性対照（Ａ． ｆｉｓｃｈｅｒｉ、Ｎ． ｓｕｂｆｌａｖａなど）のためのハイブリダイゼーションプローブを含み得る。非検出表面６８２６は、検出表面６８２１を包囲する表面であり得る。
検出動作は、特定の時間に一連の試薬を検出モジュール内に移すことによって達成される。蓋６０５０を閉鎖すると、試薬モジュール６７００が作動して、それぞれの封止された容器から試薬を開放（または放出）するが、試薬は、検出モジュール６８００内で必要になるまで試薬モジュール６７００内に留まる。特定の試薬が必要なときに、回転弁６３００は、試薬モジュール６７００への適切な排出経路（すなわち、洗浄溶液排出経路６３１５、検出酵素排出経路６３１６、および検出基質排出経路６３１７）を開放する。流体駆動モジュール６４００の作動は、（検出モジュール６８００を介して）試薬モジュール６７００の増幅物ポートに真空を適用し、したがって、選択された試薬を試薬モジュール６７００から検出モジュール６８００内に移す。
本明細書で説明するように、デバイス６０００は、検出表面６８２１のうちの１つが陽性結果と見なされるのに十分な色の変化を受けたかどうかを示すデジタル信号を生成する電子検出システムを含む。このように、デバイス６０００は、デジタル検出能力を含み、検出表面６８２１のうちのいずれかが陽性試験結果を表すのに十分な変化を受けたかどうかを決定する際にユーザの判断に依存しない。検出回路は、検出表面６８２１のうちの１つ以上を「読み取る」（または解釈する）ための任意の好適なコンピュータ関連の方法に基づいて、１つ以上のデジタル信号を生成することができる。いくつかの実施形態では、検出回路は、１つ以上の光検出器、および検出表面６８２１に関連付けられた光の特性を決定するコンピュータ実装モジュールを含むことができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ実装モジュールは、検出表面６８２１によって生成された（またはそれを特徴付ける）色を検出するためのアルゴリズムを実行することができる。他の実施形態では、コンピュータ実装モジュールは、（例えば、エッジ検出アルゴリズムを使用して）着色された検出表面のサイズまたは形状を検出するためのアルゴリズムを実行することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の診断試験デバイスのうちのいずれかは、デジタル検出能力およびデータ出力機能の両方を含むことができる。同様に述べられるように、本明細書の診断試験デバイスのいずれも、リモートコンピューティングデバイス（例えば、スマートフォン）に出力信号を送信する（または通信接続を確立する）ための構成要素および／またはモジュールを含む電子制御システム（例えば、電子制御システム５９００と同様）または電子検出システム（例えば、電子検出システム５９５０と同様）を含むことができる。このような出力信号には、各検出表面の試験結果（例えば、表示ごとの正または負の読み取り値）、試験デバイスの識別（例えば、ロット番号）、試験が実施された時期に関連付けられたタイムスタンプまたは任意の他の好適な情報などの試験に関連付けられた情報を含むことができる。出力信号は、短距離無線信号、（短距離接続を必要とせずにリモートサーバに直接アクセスするための）携帯電話無線信号、またはＲＦＩＤ信号などの任意の好適な信号であり得る。他の実施形態では、出力信号は、可視スペクトルの光信号であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、信号は、状態光（例えば、上記の状態光開口部５０１２を介して光を生成する状態光）によって生成された一連の光の点滅を含むことができる。
図３５は、一実施形態による、分子診断試験システム８００１（また本明細書において、「接続された健康システム８００１」または「システム８００１」と呼ぶ）の概略図である。システム８００１は、分子診断試験デバイス８０００、第１のリモートコンピューティングデバイス８００２、１つ以上の第２のリモートコンピューティングデバイス、およびバックエンドプラットフォーム８００３を含む。接続された健康システム８００１に関連して説明されている構成要素、モジュール、および／または機能は、本明細書に記載されている接続された健康システムのうちのいずれか内に含まれ得る。同様に、本明細書に記載の他の接続された健康システムに記載されている構成要素、モジュール、および／または機能は、接続された健康システム８００１に含まれ得る。
バックエンドプラットフォーム８００３は、ネットワーク８００５を介して、リモートコンピューティングデバイス８００２、二次リモートコンピューティングデバイス、および／または接続された健康システム８００１の任意の他の部分（例えば、コールセンターインターフェース、支払者／提供者インターフェースなど）と通信するように構成されている、サーバまたはパーソナルコンピュータなどの任意の好適なコンピュータ実装インターフェース、および／またはコンピューティングエンティティであり得る。より具体的には、バックエンドプラットフォーム８００３は、接続された健康システム８００１内のデバイスから情報を受信し、情報を操作し、接続された健康システム８００１内の任意の他のデバイスへの情報を生成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、バックエンドプラットフォーム８００３は、医療提供者（ＨＣＰ）、電子健康記録（ＥＨＲ）データベース、疾患を追跡するための政府機関などに関連付けることができる。いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイス８０００に関連付けられた試験結果情報（例えば、陽性／陰性結果）を、デバイス８０００からリモートコンピューティングデバイス８００２に送信することができる。リモートコンピューティングデバイス８００２は、試験結果情報を、（例えば、ネットワーク８００５を介して）バックエンドプラットフォーム８００３に送信することができる。試験結果情報に基づいて、バックエンドプラットフォーム８００３は、遠隔医療セッションを確立し、フォローアップケア命令を提供して、治療などの処方箋を提供するために、リモートコンピューティングデバイス８００２および／または二次リモートコンピューティングデバイス（例えば、介護者のデバイス）に通知を送信し返すことができる。このようにして、バックエンドプラットフォーム８００３は、特定の通知および／または特徴を制御および／または管理することができる。
ネットワーク８００５は、ピコネット、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、仮想ネットワーク、電気通信ネットワーク、任意の他の好適な通信システム、および／またはそのようなネットワークの組み合わせであり得る。ネットワーク８００５は、有線および／または無線ネットワークとして実装され得る。図３５は、コンピューティングデバイス８００２を介して、ネットワーク８００５に結合されている分子診断試験デバイス８０００を示しているが、他の実施形態では、分子診断試験デバイス８０００は、任意の好適な機構を介して、かつ／または任意のプロトコルによって、ネットワークに結合（または接続）され得る。
分子診断試験デバイス８０００は、本明細書に記載の分子診断試験デバイスのうちのいずれかであり得る。分子診断試験デバイス８０００は、本明細書に記載の分子診断試験デバイス６０００と同様の独立型デバイスであり得る。分子診断試験デバイス８０００は、電子制御システム８９５０を含むか、またはそれに取り付けられている。例えば、いくつかの実施形態では、電子制御システム８９５０は、本明細書に記載の電子制御モジュール６９５０のように、分子診断試験デバイス８０００のハウジングに結合され、かつ／またはそのハウジング内に結合され得る。電子回路システム８９５０は、プロセッサ８９５１、メモリ８９５２、１つ以上のセンサおよびラジオ８９５９を含む。電子制御システム８９５０はまた、通信モジュール８９６１およびデジタル検出モジュール８９６０を含む。電子制御システム８９５０はまた、デバイスを制御するための他のモジュール（例えば、流動制御モジュール、加熱器制御モジュール、およびフィードバックモジュール）を含む。他の実施形態では、電子制御システムは、これらのモジュールのうちの全部（またはいずれか）を含む必要はなく、本明細書に記載の任意の他のモジュールを含み得る。
プロセッサ８９５１、および本明細書に記載の任意のプロセッサは、本明細書に記載の方法を実施するための任意の好適なプロセッサであり得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ８９５１は、そのような分子診断試験デバイス８０００に関連付けられたアプリケーションモジュール、プロセス、および／または機能を、動作させ、かつ／または実行するように構成することができる。例えば、プロセッサ８９５１は、通信モジュール８９６１、デジタル検出モジュール８９６０、および／または本明細書に記載の他のモジュールのうちのいずれかを動作させ、かつ／または実行し、それに関連付けられた方法を実施するように構成することができる。プロセッサ８９５１は、例えば、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）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などであり得る。プロセッサ８９５１は、メモリ、例えば、メモリ８９５２からデータを検索し、かつ／またはそれにデータを書き込むように構成され得る。本明細書で説明するように、いくつかの実施形態では、プロセッサ８９５１は、ラジオ８９５９と協働して機能し、かつ／またはコードから、（例えば、無線通信を介して）コンピューティングデバイス８００２および／もしくはネットワーク８００５を介して任意の他のコンピューティングエンティティと通信可能に結合するための信号を提供する命令を実行することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ８９５１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ）プロセッサである。
メモリ８９５２は、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、データベース、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル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、ハードディスク、フロッピーディスク、クラウドストレージなどであり得る。いくつかの実施形態では、メモリ８９５２は、分子診断試験デバイス８０００に関連付けられたモジュール、プロセス、および／または機能をプロセッサ８９５１に実行させるための命令を記憶する。例えば、メモリ８９５２は、プロセッサ８９５１に本明細書に記載のアプリケーションモジュールのうちのいずれかを実行させ、それに関連付けられた方法を実行させるための命令を記憶することができる。いくつかの実施形態では、メモリ８９５２は、本明細書で説明されるペアリングおよび／またはボンディングプロセスの一部として、リモートコンピューティングデバイス８００２から受信され、かつ／またはリモートコンピューティングデバイス７８０１と交換される、１つ以上の短期または長期セキュリティキーなどの情報を記憶する。
電子制御システム８９５０内に含まれるセンサは、任意の数のスイッチ、光学／光入力センサ、温度センサ、接触センサ、および／または任意の他の好適な入力デバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、センサは、本明細書に記載のセンサのうちのいずれかを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、センサは、上記のように、１つ以上のフォトダイオードを含むことができる。
ラジオ７９５１（また、受信機、送信機および／またはトランシーバと呼ばれる）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ－Ｆｉ、携帯電話信号などのラジオ信号を送信および／または受信するように動作可能であり得る。プロセッサ８９５１がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロセッサである実施形態などのいくつかの実施形態では、ラジオ８９５９は、プロセッサ８９５１と一体化することができる。他の実施形態では、ラジオ８９５９は、プロセッサ８９５１とは異なるプロセッサを含むことができる。いくつかの実施形態では、ラジオ８９５９は、ネットワーク８００５を介して、電子回路システム８９５０をコンピューティングデバイス８００２および／または任意の他のコンピューティングエンティティに通信可能に結合する（本明細書では「リンク」、「ペアリング」または「ボンディング」とも呼ばれる）ように動作可能であり得る。
デジタル検出モジュール８９６０は、（メモリ８９５２に記憶され、かつ／またはプロセッサ８９５１で実行される）ハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールであり得る。デジタル検出モジュール８９６０は、（例えば、１つ以上のフォトダイオードから）信号を受信し、信号に基づいて、試験結果（例えば、陽性または陰性）を決定するように構成されている。デジタル検出モジュール（または回路）の機能は上記のとおりである。
通信モジュール８９６１は、（メモリ８９５２に記憶され、かつ／またはプロセッサ８９５１で実行される）ハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールであり得る。通信モジュール８９６１は、（例えば、センサからの）表示および／またはデジタル検出モジュール８９６０からの試験結果情報を受信し、試験結果に関連付けられた出力信号を送信するように構成されている。
リモートコンピューティングデバイス８００２（または二次リモートコンピューティングデバイス）は、スマート携帯電話（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）デバイス、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）電話、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）電話など）、タブレットコンピュータ（例えば、Ａｐｐｌｅ ｉＰａｄ（登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ Ｎｅｘｕｓ（登録商標）デバイス、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｓｕｒｆａｃｅ（登録商標）デバイスなど）、もしくはコンピュータ（例えば、ラップトップ、デスクトップ、スマートテレビなど）などのモバイルコンピューティングエンティティ、および／または任意の他の好適なコンピューティングエンティティであり得る。例えば、いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングデバイス８００２は、患者のスマートフォンであり得る。他の実施形態では、リモートコンピューティングデバイス８００２は、ポイントオブケア設定（例えば、診療所）にあるコンピュータまたはコンピュータのシステムであり得る。コンピューティングデバイス８００２は、プロセッサ、メモリ、ユーザインターフェース、およびラジオを含む。さらに、リモートコンピューティングデバイス８００２は、無線信号によって分子診断試験デバイス８０００に動作可能に結合されている（例えば、ラジオ８９５９によって送信される）ように示されているが、他の実施形態では、リモートコンピューティングデバイス８００２は、例えば、ＵＳＢ接続を介するなどの有線接続によって分子診断試験デバイス８０００に動作可能に結合され得る。したがって、本明細書に記載のコンピュータ実装方法（例えば、図３８に示される方法６０）は、ハードワイヤード接続を介して実行することができる。
リモートコンピューティングデバイス８００２はまた、１つ以上のモジュールまたはソフトウェアアプリケーションを含む。例えば、いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングデバイス８００２は、分子診断試験デバイス８０００に固有の診断アプリケーション８００６を含むことができる。診断アプリケーション８００６は、ペアリングおよび／またはオンボーディング機能を実行して、リモートコンピューティングデバイス８００２および分子診断試験デバイス８０００およびバックエンドプラットフォーム８００３の間に適切な接続を確立することができる。例えば、いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングデバイス８００２に、（例えば、ユーザインターフェース７８２０を介して）一連のプロンプトおよび情報を生成させて、接続された健康システム８００１内のユーザアカウントの作成を容易にする診断アプリケーション８００６。具体的には、診断アプリケーション８００６は、リモートコンピューティングデバイス８００２に、人口統計情報、健康履歴情報および識別情報を含む（ただしこれらに限定されない）患者に関連付けられた情報を入力するようにユーザに促す１つ以上のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素を生成させることができる。診断アプリケーション８００６はまた、リモートコンピューティングデバイス８００２に、患者のプライマリケア提供者、薬局、保険会社、または患者の健康ケアネットワーク（情報共有の承認を含む）に関連付けられた他のエンティティに関連付けられた情報を入力するようにユーザに促す１つ以上のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素を生成させることができる。いくつかの実施形態では、例えば、診断アプリケーション８００６はまた、リモートコンピューティングデバイス８００２に、遠隔医療提供者に関連付けられた情報を入力するようにユーザに促す１つ以上のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素を生成させることができる。
いくつかの実施形態では、診断アプリケーション８００６は、リモートコンピューティングデバイス８００２に、ユーザに詳細または指示を提供する１つ以上のＧＵＩ要素を表示させることができる。いくつかの実施形態では、診断アプリケーション８００６は、リモートコンピューティングデバイス８００２に、患者試料を収集するための指示（例えば、スワブ試料を採取するための指示）を示すビデオを表示させることができる。
いくつかの実施形態では、診断アプリケーション８００６は、他のソフトウェアアプリケーションと情報を交換したり、他のソフトウェアアプリケーションから情報を受信したりすることができる。示されるように、リモートコンピューティングデバイス８００２は、健康アプリケーション８００７（例えば、Ａｐｐｌｅ Ｈｅａｌｔｈアプリ）、遠隔医療アプリケーション８００８（例えば、ミニッツクリニック（登録商標）アプリ、カレオによる遠隔医療アプリなど）を含むことができる。したがって、いくつかの実施形態では、診断アプリケーション８００６は、試験結果、人口統計情報などに関する情報を、健康アプリケーション８００７、遠隔医療アプリケーション８００８、またはリモートコンピューティングデバイス８００２上で動作する任意の他のアプリケーションと交換することができる。
図３６は、一実施形態による、電子健康記録（ＥＨＲ）統合を容易にするための様々なオプションを示す、接続された健康システム８００１の一部分の概略図を示す。特に、図３６は、３つの異なる統合オプションを示している。
図３７は、一実施形態による、アプリケーションＡｐｐｌｅ Ｈｅａｌｔｈを介してスマートフォンアプリケーションの統合を容易にする接続された健康システムの概略図を示す。示されるように、いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスに関連付けられたアプリケーション（例えば、診断アプリケーション８００６）は、ＨＬ７メッセージを送信することができる。いくつかの実施形態では、アプリケーションは、患者のプライバシーを保護するために、メッセージ内の情報を匿名化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、送信された情報は、（例えば、ユーザのリモートコンピューティングデバイスからのＧＰＳ情報を介した）場所、試験結果に関連付けられたタイムスタンプ、試験デバイスの識別情報、および試験結果のうちのいずれかを含むことができる。このようにして、匿名化されたデータ（すなわち、患者に関連付けられた個人情報を含まないデータ）は、病気の追跡および／または監視の目的で政府機関（例えば、ＣＤＣ／ＢＡＲＤＡ）によって使用され得る。他の実施形態では、そのようなデータは、医療提供者、支払者、または他の人に送信することができる。
いくつかの実施形態では、この方法は、本明細書に記載のシステムによって可能になる、リアルタイム（または準リアルタイム）監視データ収集を含む。従来のバッチ収集（またはＣＤＣ／ＢＡＲＤＡへのデータの定期的な送信）を排除することで、潜在的な健康上の脅威（パンデミック、生物脅威など）をより迅速に通知できる。いくつかの実施形態では、ＨＬ７メッセージは、標準化されたインターフェース（例えば、ＨＬ７臨床文書アーキテクチャ記録）に関連付けることができる。
いくつかの実施形態では、分子診断試験デバイスに関連付けられたアプリケーション（例えば、診断アプリケーション８００６）は、リモートコンピューティングデバイス８００２または別のリモートコンピューティングデバイス８００２’（例えば、介護者のデバイス）に常駐する他のアプリケーションと情報を交換することができる。このような情報は、ＨｅａｌｔｈＫｉｔ ＡＰＩおよびＣｌｉｎｉｃａｌ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＣＤＡ）オブジェクト、またはその他の好適なプロトコルを介して共有できる。
示されるように、図３７は、上で議論されたように、異なる統合オプションを示す。例えば、「オプションＡ」は、Ｈｅａｌｔｈアプリケーション（例えば、アプリケーション８００７）とのＨＣＰインターフェースを提供する。このオプションでは、健康アプリケーションは、試験結果に関連付けられた情報を（例えば、診断アプリケーション８００６から）受信し、（例えば、バックエンドプラットフォームとのインターフェースを介して）患者に情報および様々なバックエンド機能を提供する。「オプションＢ」は、医療提供者アプリケーションとの直接インターフェースを提供する。このオプションでは、ＨｅａｌｔｈＫｉｔ ＡＰＩを介して記録を転送でき、医療提供者アプリケーション（例えば、遠隔医療アプリケーション８００８）は、指示を提供したり、バックエンド機能を実行したりできる。
図３８は、一実施形態による、分子診断試験デバイスからデータを送信する方法６０のフローチャートである。方法６０は、デジタル読み取りモジュール、通信モジュール、または本明細書に記載の他の任意のアプリケーションモジュールによって実施することができる。方法６０は、接続された健康システム８００１によって、かつ／または接続された健康システム８００１内で実施され得るか、または本明細書に記載の接続された健康システムのうちのいずれか（または構成要素のいずれかを含む）によって実施され得る。方法６０は、６２において、近距離無線プロトコルを介して、モバイルコンピューティングデバイスと分子診断試験デバイスとの間に、通信リンクを確立することを含む。分子診断試験デバイスは、本明細書に記載の分子診断試験デバイスのうちのいずれかであり得る。具体的には、分子診断試験デバイスは、ハウジング、ハウジング内の検出モジュール、ハウジング内の試薬、およびハウジング内の電子システムを含むことができる。検出モジュール３８００、５８００または６８００と同様であり得る検出モジュールは、生体試料が移されることができる検出体積を画定する。試薬は、生体試料（またはその部分）および試薬が検出体積内で組み合わされた（または各々が検出体積内に導入された）後、検出モジュール内でアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化される。アッセイ信号は、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す。本明細書に記載されるように、電子システムは、アッセイ信号に関連付けられたセンサ信号を生成するように構成されたセンサ（例えば、光検出器）を含む。近距離無線プロトコルは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線プロトコルを含む、本明細書に記載の任意のプロトコルとすることができる。
標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられた第１の無線信号は分子診断検査デバイスの電子システムから６３で受信される。第１の無線信号は、分子診断試験デバイスがオンになっていること、試料の蓋が閉じていること、デバイスによって試験される病原体のタイプ、分子診断試験デバイスの一意の識別子などを示す初期化信号である。無線信号は、確立された通信リンクおよび／または無線プロトコルと一貫する任意の時間および任意の様式で、受信され得る。例えば、モバイルコンピューティングデバイスに近接した分子診断試験デバイスの場合など、いくつかの実施形態では、無線信号は、試験の完了と同時に受信することができる。他の実施形態では、分子診断試験デバイスは、モバイルコンピューティングデバイスとの通信範囲内になくてもよく、通信リンクが確立されたときに、後で第１の無線信号を受信することができる。
センサ信号に関連付けられた第２の無線信号分子は、診断試験デバイスの電子システムから６４で受信される。センサ信号は、本明細書に記載のセンサ信号のいずれかであり得、そして標的ポリヌクレオチド配列が存在するかどうかを示すことができる。この方法には、６５で第１の無線信号と第２の無線信号に基づいて試験結果通知を生成することがさらに含まれる。通知は、例えば、モバイルコンピューティングデバイスのタッチスクリーンまたはユーザインターフェースによって生成される視覚的通知であり得る。他の実施形態では、通知は、試験結果を示す、モバイルコンピューティングデバイスによって生成される可聴または触覚出力であり得る。
いくつかの実施形態では、この方法は、６６で、第３の無線信号を第１のリモートシステムに送信することを任意選択的に含む。第３の無線信号は、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在および患者の身元に関連付けられた情報を含む。第３の無線信号は、患者の医療提供者に送信することができ（すなわち、第１のリモートシステムを操作する）、分子診断試験デバイスによって検出された状態を治療するために、患者に固有の処方箋を提供するために使用することができる。
いくつかの実施形態では、この方法は、６７で、第４の無線信号を第２のリモートシステムに送信することを任意選択的に含む。第４の無線信号は、生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在に関連付けられた情報を含み、患者の身元に関連付けられた情報を欠いている。第４の無線信号は、ＣＤＣなどの組織に送信することができ（すなわち、第２のリモートシステムを操作する）、患者の身元なしで、一般的な健康結果を追跡するために使用することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の分子診断試験デバイスおよび接続された健康システムは、分散型の場所（例えば、自宅）で実施される自己検査およびフォローアップケアを提供するための遠隔医療アプリケーションを可能にすることができる。患者が病気になったり症状を示したりする前に分子診断試験デバイスを持っている「シナリオ１」（「手元のデバイス」など）や、患者がリモート医療スマートフォンアプリを介して、医師に連絡し、分子診断試験デバイスを購入し、それらの状態を確認するための試験を実行するように案内される「シナリオ２」など、いくつかの潜在的な家庭用モデルがある。
いくつかの実施形態では、方法は、第１のアプリケーション（例えば、診断アプリケーション８００６）から遠隔医療アプリケーションとして機能する第２のアプリケーションに情報を送信することを任意選択的に含むことができる。このように、デバイス８０００がＯＴＣソリューションとして提供される場合、接続された医療システムは、遠隔医療提供者およびアプリケーションへのロバストで信頼性の高い接続（およびアクセス）を保証することができる。この配設により、試料の採取、デバイス８０００の操作、および適切なフォローアップ手順を実行するための適切な指示が確実に提供される。
いくつかの実施形態では、この方法は、第２のアプリケーション（例えば、遠隔医療アプリケーション）から検証コードを受信することを含む。患者が遠隔医療アプリケーションに適切に関与していないことを示す検証コードが受信されない場合、試験結果通知には、無効な試験を示すエラーメッセージが含まれる。このようにして、接続された医療システムは、試験結果を提供する前に遠隔医療アプリケーションがアクセスされたことを確認できる。この配設は、誤用、不適切なサンプリング、および／または患者が検査後の手順をフォローアップしない可能性を減らす可能性がある。
図３９は、薬局および薬局固有のスマートフォンアプリケーション（例えば、遠隔医療アプリケーション８００８）を介した患者と医師との相互作用を通じて販売されている分子診断試験デバイス８０００に関連する、上記のシナリオ１のワークフローを示す概略図である。シナリオ１では、患者が気分が悪い場合、患者は開業医（看護師、医師、薬剤師）に相談するか、遠隔医療アプリケーションによって提供される事前に選択された一連の質問を介して相談できる。診断試験の実施が適切であるような条件である場合、遠隔医療アプリケーションは、試験を完了するための情報および／または指示を提供する通知を生成する（ステップＡ）。試験結果は、無線通信またはハードワイヤード通信（ＵＳＢ接続など）など、ここで説明する方法（ステップＢを参照のこと）のいずれかを介してリモートコンピューティングデバイスに送信される。試験結果は、デバイス８０００から遠隔医療アプリケーションに直接送信されるか、または診断アプリケーション（例えば、診断アプリケーション８００６）から遠隔医療アプリケーションに送信される（ステップＣを参照のこと）。その後、検査結果は薬局または他の医療提供者（または監視のためにＣＤＣ／ＢＡＲＤＡ）に自動的に送信される。結果が陽性の場合（ステップＤ）、医療提供者（ナースプラクティショナーなど）が試験を確認し、適切な治療を処方する。処方箋は、患者またはその介護者が受容するために適切な薬局に送信することができる。ただし、試験が陰性の場合（ステップＥ）、処方箋は提供されない。
図４０は、抗ウイルス治療の処方前に遠隔医療相互作用を介して診断試験デバイスの使用が推奨される上記のシナリオ２のワークフローを示す概略図である。
上記の概略図は、無線通信接続（例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＮＦＣ）を介してリモートコンピューティングデバイスに結合されている分子診断試験デバイスを示しているが、他の実施形態では、分子診断試験デバイスは、ＵＳＢ電源コネクタを介してリモートコンピューティングデバイスに結合され得る。このインターフェースは、開発試験、ソフトウェアの更新、およびデバッグのために、外部コンピュータとの双方向通信を提供する。
本発明の様々な実施形態が上述されたが、それらは、例示としてのみ提示されており、限定的なものではないことが理解されるべきである。上述された方法および／または概略図が特定の順序で発生する特定のイベントおよび／またはフローパターンを示す場合、特定のイベントおよび／またはフローパターンの順序は変更されてもよい。実施形態が特に示され記載されてきたが、形態および詳細の様々な変更が行われ得ることが理解されるであろう。
例えば、増幅モジュールは、一般に、調製された溶液上で熱サイクル動作を実施するように本明細書に記載されているが、他の実施形態では、増幅モジュールは、溶液中の核酸を増幅するための任意の好適な熱反応を実施することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載される増幅モジュールのいずれかは、例えば、ループ媒介等温増幅（ＬＡＭＰ）、標的ＲＮＡ分子を検出するのに有用であり得る核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）、多重置換増幅（ＭＤＡ）、分岐増幅法（ＲＡＭ）、または任意の他のタイプの等温プロセスを含む、任意の好適なタイプの等温増幅プロセスを実施することができる。
別の例として、本明細書に示され記載される試料投入モジュール、試料調製モジュール、増幅モジュール、加熱器アセンブリ、および検出モジュールのうちのいずれかは、任意の好適な診断装デバイスに使用され得る。そのようなデバイスは、例えば、ポイントオブケア設定および／または使用者の自宅で使用され得る単回使用のデバイスを含み得る。同様に述べると、いくつかの実施形態では、デバイス（および本明細書に示され記載される他のデバイスのいずれか）は、分散型試験施設で使用するように構成され得る。さらに、いくつかの実施形態では、本明細書に示され記載される試料投入モジュール、試料調製モジュール、増幅モジュール、加熱器アセンブリ、および検出モジュールのいずれかは、ＣＬＩＡが免除されたデバイス内に含まれてもよく、かつ／またはＣＬＩＡが免除された方法に従ってデバイスの動作を容易にすることができる。同様に述べると、いくつかの実施形態では、本明細書に示され記載される試料投入モジュール、試料調製モジュール、増幅モジュール、および検出モジュールは、制限された誤用の可能性をもたらし、かつ／または誤って使用された場合に制限された危害危険をもたらすのに十分な精度で結果を生成することができる十分に単純な様式で、デバイスの動作を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、本明細書に示され記載される試料投入モジュール、試料調製モジュール、増幅モジュール、および検出モジュールは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ」と題される、国際特許公開第ＷＯ２０１６／１０９６９１号に示され記載される診断デバイスのいずれかに使用され得る。
電子検出システム３９５０は、ＬＥＤおよびフォトダイオードの対を含むものとして示され、説明されているが、他の実施形態では、本明細書に記載の電子検出システムのうちのいずれも、任意の好適な発光構成要素および光検出構成要素を含むことができる。
本明細書に記載のデバイスおよび方法は、組織試料（例えば、血液試料）などの任意の好適なタイプの生体試料を分析するために使用され得る。場合によっては、生体試料は、対象から採取された体液を含む。場合によっては、体液は、核酸を含む１つ以上の細胞を含む。場合によっては、１つ以上の細胞は、細菌、古細菌、原生生物、および真菌を含むがこれらに限定されない１つ以上の微生物細胞を含む。場合によっては、生体試料は、１つ以上のウイルス粒子を含む。場合によっては、生体試料は、性感染症を引き起こす１つ以上の微生物を含む。試料は、対象からの試料、例えば、全血、血液製剤；赤血球；白血球；バフィーコート；スワブ；尿；喀痰；唾液；精液；リンパ液；内リンパ；外リンパ；胃液；胆汁；粘液；皮脂；汗；涙；膣分泌；嘔吐物；排泄物；母乳；耳垢；羊水；脳脊髄液；腹水；胸水；生検試料；嚢胞からの液体；滑液；硝子体液；房水；滑液；洗眼液；眼球吸引液；血漿；血清；肺洗浄液；肺吸引液；動物（ヒトを含む）の組織（肝臓、脾臓、腎臓、肺、腸、脳、心臓、筋肉、膵臓、細胞培養を含むが、これらに限定されない）、ならびに上述された試料から得られた溶解物、抽出物、または材料および画分、または試料の上にまたは中に存在し得る任意の細胞、微生物、およびウイルスを含み得る。試料は、一次培養の細胞または細胞株を含み得る。細胞株の例としては、２９３－Ｔヒト腎臓細胞、Ａ２８７０ヒト卵巣細胞、Ａ４３１ヒト上皮細胞、Ｂ３５ラット神経芽腫細胞、ＢＨＫ－２１ハムスター腎臓細胞、ＢＲ２９３ヒト乳房細胞、ＣＨＯ中国ハムスター卵巣細胞、ＣＯＲＬ２３ヒト肺細胞、ＨｅＬａ細胞、またはＪｕｒｋａｔ細胞が挙げられるが、これらに限定されない。試料は、ウイルス、細菌、原生生物、モネラン、クロム肺胞、古細菌、または真菌の１つ以上を含む、微生物の均一または混合した集団を含み得る。生体試料は、尿試料、膣スワブ、子宮頸部スワブ、肛門スワブ、または頬スワブであり得る。生体試料は、中鼻甲介スワブ、鼻咽頭スワブ、または前鼻孔スワブを含む鼻スワブであり得る。生体試料は、病院、研究室、臨床または医療研究室から入手され得る。
しかしながら、本明細書に記載のデバイスおよび方法は、ヒト試料で分子診断試験を実施することに限定されない。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるデバイスおよび方法のいずれかは、獣医試料、食品試料、および／または環境試料とともに使用され得る。環境源の例としては、農地、湖、河川、貯水池、通気孔、壁、屋根、土壌試料、植物、プールが挙げられるが、これらに限定されない。工業用供給源の例としては、クリーンルーム、病院、食品加工エリア、食品生産エリア、食品、医療研究室、薬局、および調剤センターが含まれるが、これらに限定されない。ポリヌクレオチドが隔離され得る対象の例としては、魚類、両生類、爬虫類、鳥類、および哺乳類などの多細胞生物が挙げられる。哺乳類の例としては、霊長類（例えば、類人猿、猿、ゴリラ）、げっ歯類（例えば、マウス、ラット）、牛、豚、羊、馬、犬、猫、またはウサギが含まれる。いくつかの例では、哺乳動物はヒトである。
本明細書に記載のいくつかの実施形態は、様々なコンピュータ実装操作を実行するための命令またはコンピュータコードを、その上に有する非一時的コンピュータ可読媒体（非一時的プロセッサ可読媒体とも呼ばれ得る）を有する、コンピュータ記憶製品に関する。コンピュータ可読媒体（またはプロセッサ可読媒体）は、それ自体が一時的伝搬信号（例えば、スペースまたはケーブルなどの伝送媒体に情報を伝達する伝搬電磁波）を含まないという意味で非一時的である。媒体およびコンピュータコード（コードとも呼ぶことができる）は、特定の目的または複数の目的のために設計および構築されたものであり得る。非一時的コンピュータ可読媒体の例には、それだけには限定されないが、ハードディスク、フロッピーディスク、および磁気テープなどの磁気記憶媒体、コンパクトディスク／デジタルビデオディスク（ＣＤ／ＤＶＤ）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、およびホログラフィックデバイスなどの光記憶媒体、光ディスクなどの光磁気記憶媒体、搬送波信号処理モジュール、ならびに特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイスなどの、プログラムコードを記憶および実行するように特別に構成されているハードウェアデバイスが含まれる。
コンピュータコードの例としては、マイクロコードまたはマイクロ命令、コンパイラによって生成されるような機械命令、ウェブサービスを生成するために使用されるコード、およびインタプリタを使用してコンピュータによって実行される、より高レベルの命令を含むファイルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、実施形態は、命令型プログラミング言語（例えば、Ｃ、Ｆｏｒｔｒａｎなど）、関数型プログラミング言語（Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｅｒｌａｎｇなど）、論理プログラミング言語（例えば、Ｐｒｏｌｏｇ）、オブジェクト指向プログラミング言語（例えば、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋など）、もしくは他の適切なプログラミング言語および／または開発ツールを使用して実装され得る。コンピュータコードのさらなる例は、制御信号、暗号化コード、および圧縮コードを含むが、これらに限定されない。
制御モジュール内に含まれるプロセッサ（ならびに本明細書に記載されるプロセッサおよび／またはコントローラのいずれか）は、例えば、コントローラのメモリへのデータの書き込みおよびメモリからのデータの読み取り、ならびにメモリ内に記憶された命令および／または方法の実行を実行するように構成された任意のプロセッサであり得る。さらに、プロセッサは、コントローラ内の他のモジュール（例えば、温度フィードバックモジュールおよび流動モジュール）の動作を制御するように構成され得る。具体的には、プロセッサは、温度データ、電流測定値などを含む信号を受信し、各加熱器アセンブリに供給される電力および／または電流の量、ピストンパルスの所望のタイミングおよびシーケンスなどを決定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラは、増幅モジュール４６００内の様々な加熱アセンブリおよび構成要素に送達される電力を制御する８ビットＰＩＣマイクロコントローラであり得る。このマイクロコントローラはまた、電力源の瞬時電力要件を最小化するためのコードを含み、かつ／またはそのように構成され得る。
他の実施形態では、本明細書に記載されるプロセッサのいずれかは、例えば、１つ以上の特定の機能を実施するように設計された、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはＡＳＩＣの組み合わせであり得る。さらに他の実施形態では、マイクロプロセッサは、アナログもしくはデジタル回路、または複数の回路の組み合わせであり得る。
本明細書に記載されるメモリデバイスのうちのいずれかは、例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）構成要素、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）構成要素、電子的にプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、消去可能かつ電子的にプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、および／またはフラッシュメモリなどの任意の好適なデバイスであり得る。モジュール（圧力フィードバックモジュールおよび位置フィードバックモジュール）のいずれかは、プロセッサによって実装され、かつ／またはメモリ内に記憶され得る。
様々な実施形態が特定の特徴および／または構成要素の組み合わせを有するものとして記載されているが、上述された実施形態のうちのいずれかの任意の特徴および／または構成要素の組み合わせを有する他の実施形態も可能である。
本明細書に記載のデバイスおよび方法のうちのいずれかは、生体試料中の１つ以上の細菌細胞に関連付けられている核酸の存在の有無を検出するために利用され得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の細菌細胞は病原体である。いくつかの実施形態では、１つ以上の細菌細胞は感染性である。検出され得る細菌病原体の非限定的な例としては、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉａ（例えば、Ｍ． ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ、Ｍ． ｂｏｖｉｓ、Ｍ． ａｖｉｕｍ、Ｍ． ｌｅｐｒａｅ、およびＭ． ａｆｒｉｃａｎｕｍ）、リケッチア、マイコプラズマ、クラミジア、およびレジオネラが挙げられる。細菌感染症のいくつかの例としては、グラム陽性桿菌（例えば、Ｌｉｓｔｅｒｉａ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｈｒａｃｉｓ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｈｒｉｘ種などのＢａｃｉｌｌｕｓ）、グラム陰性桿菌（例えば、Ｂａｒｔｏｎｅｌｌａ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ、Ｈｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｍｏｒｇａｎｅｌｌａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｅｒｒａｔｉａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、ＶｉｂｒｉｏおよびＹ ｅｒｓｉｎｉａ種）、スピロヘータ細菌（例えば、ライム病を引き起こすＢｏｒｒｅｌｉａ ｂｕｒｇｄｏｒｆｅｒｉを含むＢｏｒｒｅｌｉａ種）、嫌気性細菌（例えば、ＡｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓおよびＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ種）、グラム陽性および陰性球菌、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ種、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ種、Ｐｎｅｕｍｏｃｏｃｃｕｓ種、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ種、およびＮｅｉｓｓｅｒｉａ種が挙げられるが、これらに限定されない。感染性細菌の具体例としては、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉｓ、Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌｉａ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｖｉｕｍ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｅ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｋａｎｓａｉｉ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｇｏｒｄｏｎａｅ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｍｅｎｉｎｇｉｔｉｄｉｓ、Ｌｉｓｔｅｒｉａ ｍｏｎｏｃｙｔｏｇｅｎｅｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ（Ａ群Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ（Ｂ群Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｖｉｒｉｄａｎｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｂｏｖｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｒａｃｉｓ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｈｒｉｘ ｒｈｕｓｉｏｐａｔｈｉａｅ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｅｔａｎｉ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｐａｓｔｕｒｅｌｌａ ｍｕｌｔｏｃｉｄａ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｎｕｃｌｅａｔｕｍ、Ｓｔｒｅｐｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｍｏｎｉｌｉｆｏｒｍｉｓ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ ｐａｌｌｉｄｉｕｍ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ ｐｅｒｔｅｎｕｅ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ、およびＡｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ ｉｓｒａｅｌｉｉ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ、Ｂｏｒｒｅｌｉａ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ、Ｃｈｌａｍｙｄｏｐｈｉｌａ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ、Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ、Ｖｉｂｒｉｏ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｂａｕｍａｎｉｉ、Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ ｐｅｒｔｕｓｓｉｓ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ａｂｏｒｔｕｓ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｃａｎｉｓ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｍｅｌｉｔｅｎｓｉｓ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｓｕｉｓ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ ｊｅｊｕｎｉ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ ｔｒａｃｈｏｍａｔｉｓ、Ｃｈｌａｍｙｄｏｐｈｉｌａ ｐｓｉｔｔａｃｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｂｏｔｕｌｉｎｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｄｉｐｈｔｈｅｒｉａｅ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓａｚａｋｉｉ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｇｇｌｏｍｅｒａｎｓ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｃｌｏａｃａｅ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃｉｕｍ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ ｔｕｌａｒｅｎｓｉｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ、Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｎｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｅｐｒａｅ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｕｌｃｅｒａｎｓ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｒｉｃｋｅｔｔｓｉｉ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｃａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｓｏｎｎｅｉ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｓａｐｒｏｐｈｙｔｉｃｕｓ、Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ ｍａｌｔｏｐｈｉｌｉａ、Ｖｉｂｒｉｏ ｃｈｏｌｅｒａｅ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｐｅｓｔｉｓなどが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの例では、感染性細菌はＮｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅまたはＣｈｌａｍｙｄｉａ ｔｒａｃｈｏｍａｔｉｓである。
本明細書に記載のデバイスおよび方法のうちのいずれかは、生体試料中の１つ以上のウイルスに関連付けられている核酸の存在の有無を検出するために利用され得る。ウイルスの非限定的な例としては、ヘルペスウイルス（例えば、ヒトサイトメガロウイルス（ＨＣＭＶ）、単純ヘルペスウイルスＩ（ＨＳＶ－１）、単純ヘルペスウイルス２（ＨＳＶ－２）、水痘帯状疱疹ウイルス（ＶＺＶ）、エプスタインバールウイルス）、インフルエンザＡウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス（ＨＣＶ）、またはコクサッキーウイルスＢ３（ＣＶＢ３）などのピコルナウイルスが挙げられる。他のウイルスとしては、Ｂ型肝炎ウイルス、ＨＩＶウイルス、ポックスウイルス、ヘパダウイルス、レトロウイルスなどのＲＮＡウイルス、フラビウイルス、トガウイルス、コロナウイルス、Ｄ型肝炎ウイルス、オルソミクソウイルス、パラミクソウイルス、ラブドウイルス、バンヤウイルス、フィロウイルスアデノウイルス、ヒトヘルペスウイルス、８型、ヒトパピローマウイルス、ＢＫウイルス、ＪＣウイルス、天然痘、Ｂ型肝炎ウイルス、ヒトボカウイルス、パルボウイルスＢ １９、ヒトアストロウイルス、ノーウォークウイルス、コクサッキーウイルス、Ａ型肝炎ウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、重症急性呼吸器症候群ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、黄熱病ウイルス、デング熱ウイルス、西ナイルウイルス、風疹ウイルス、Ｅ型肝炎ウイルス、およびヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ウイルスはエンベロープウイルスである。このようなエンベロープウイルスの例としては、ヘパドナウイルス科、ヘルペスウイルス科、イリドウイルス科、ポックスウイルス科、フラビウイルス科、トガウイルス科、レトロウイルス科、コロナウイルス科、フィロウイルス科、ラブドウイルス科、ブニヤウイルス科、オルソミクソウイルス科、パラミクソウイルス科、およびアレナウイルス科のメンバーであるウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。その他の例としては、ヘパドナウイルスＢ型肝炎ウイルス（ＨＢＶ）、ウッドチャック肝炎ウイルス、リス（ヘパドナウイルス科）肝炎ウイルス、アヒルＢ型肝炎ウイルス、サギＢ型肝炎ウイルス、ヘルペスウイルス単純ヘルペスウイルス（ＨＳＶ）タイプ１および２、水痘ウイルス、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）、ヒトサイトメガロウイルス（ＨＣＭＶ）、マウスサイトメガロウイルス（ＭＣＭＶ）、モルモットサイトメガロウイルス（ＧＰＣＭＶ）、エプスタインバーウイルス（ＥＢＶ）、ヒトヘルペスウイルス６（ＨＨＶバリアントＡおよびＢ）、ヒトヘルペスウイルス７（ＨＨＶ－７）、ヒトヘルペスウイルス８（ＨＨＶ－８）、カポジ肉腫－関連ヘルペスウイルス（ＫＳＨＶ）、Ｂウイルスポックスウイルスワクシニアウイルス、痘瘡ウイルス、天然痘ウイルス、サル痘ウイルス、牛痘ウイルス、ラクダ痘ウイルス、エクトロメリアウイルス、マウスポックスウイルス、ウサギポックスウイルス、アライグマウイルス、伝染性軟属腫ウイルス、オルフウイルス、ミルカーノードウイルス、ウシ乳頭口内炎ウイルス、羊痘ウイルス、ヤギ痘ウイルス、ランピー皮膚病ウイルス、鶏痘ウイルス、カナリア痘ウイルス、鳩痘ウイルス、粘液腫ウイルス、ノウサギ線維腫ウイルス、ウサギ線維腫ウイルス、リス線維腫ウイルス、豚痘ウイルス、タナポックスウイルス、ヤバポックスウイルス、フラビウイルスデング熱ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス（ＨＣＶ）、ＧＢ肝炎ウイルス（ＧＢＶ－Ａ、ＧＢＶ－ＢおよびＧＢＶ－Ｃ）、西ナイルウイルス、黄熱病ウイルス、
セントルイス脳炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、ポワッサンウイルス、ダニ媒介性脳炎ウイルス、キャサヌール森林病ウイルス、トガウイルス、ベネズエラ馬脳炎ウイルス、チクングニアウイルス、ロスリバーウイルス、マヤロウイルス、シンドビスウイルス、風疹ウイルス、レトロウイルスヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）タイプ１および２、ヒトＴ細胞白血病ウイルス（ＨＴＬＶ）タイプ１、２、および５マウス乳癌ウイルス（ＭＭＴＶ）、ラウス肉腫ウイルス（ＲＳＶ）、レンチウイルス、コロナウイルス、重症急性呼吸器症候群（ＳＡＲＳ）ウイルス、フィロウイルスエボラウイルス、マールブルグウイルス、メタニューモウイルス（ＭＰＶ）（ヒトメタニューモウイルス（ＨＭＰＶ）、ラブドウイルス狂犬病ウイルス、水疱性口内炎ウイルス、ブニヤウイルス、クリミアコンゴ出血熱ウイルスなど）、リフトバレーフィーブウイルス、ラクロスウイルス、ハンタウイルス、オルソミクソウイルス、インフルエンザウイルス（タイプＡ、Ｂ、およびＣ）、パラミクソウイルス、パラインフルエンザウイルス（ＰＩＶタイプ１、２および３）、呼吸器合胞体ウイルス（タイプＡおよびＢ）、麻疹ウイルス、おたふく風邪ウイルス、アリーナウイルス、リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス、フニンウイルス、マチュポウイルス、グアナリトウイルス、ラッサウイルス、アンパリウイルス、フレクサルウイルス、イッピーウイルス、モバラウイルス、モペイアウイルス、ラテン系ウイルス、パラナウイルス、ピチンデウイルス、プンタ破裂ウイルス（ＰＴＶ）、タカリベウイルス、ならびにタミアミウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ウイルスは非エンベロープウイルスであり、その例としては、パルボウイルス科、サーコウイルス科、ポリローマウイルス科、パピローマウイルス科、アデノウイルス科、イリドウイルス科、レオウイルス科、バーナウイルス科、カリシウイルス科、およびピコルナウイルス科のメンバーであるウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。特定の例としては、イヌパルボウイルス、パルボウイルスＢｌ９、ブタサーコウイルスタイプ１および２、ＢＦＤＶ（くちばしおよび羽病ウイルス、鶏貧血ウイルス、ポリオーマウイルス、サルウイルス４０（ＳＶ４０）、ＪＣウイルス、ＢＫウイルス、セキセイインコ幼虫病ウイルス、ヒトパピローマウイルス、ウシパピローマウイルス（ＢＰＶ）１型、コットンテールウサギパピローマウイルス、ヒトアデノウイルス（ＨＡｄＶ－Ａ、ＨＡｄＶ－Ｂ、ＨＡｄＶ－Ｃ、ＨＡｄＶ－Ｄ、ＨＡｄＶ－Ｅ、およびＨＡｄＶ－Ｆ）、鶏アデノウイルスＡ、ウシアデノウイルスＤ、カエルアデノウイルス、レオウイルス、ヒトオルビウイルス、ヒトコルチウイルス、哺乳動物オルソウイルス、ブルータングウイルス、ロタウイルスＡ、ロタウイルス（グループＢ～Ｇ）、コロラドダニ熱ウイルス、アクアレオウイルスＡ、サイポウイルス１、フィジー病ウイルス、イネドワーフウイルス、イネゴケステンウイルス、イドノレオウイルス１、マイコレオウイルス１、ビルナウイルス、嚢炎ウイルス、膵臓壊死ウイルス、カリシウイルス、ブタ水疱性発疹ウイルス、ウサギ出血性ウイルス、ノーウォークウイルス、札幌ウイルス、ピコルナウイルス、ヒトポリオウイルス（１－３）、ヒトコックスサッキエウイルスＡｌ－２２、２４（ＣＡｌ－２２およびＣＡ２４、ＣＡ２３（エコーウイルス９））、ヒトコックスサッキエウイルス（Ｂｌ－６（ＣＢｌ－６））、ヒトエコーウイルス１－７、９、１１－２７、２９－３３、ビリュイッシュウイルス、シミアンエンテロウイルス１－１８（ＳＥＶＩ－１８）、豚エンテロウイルス１～１１（ＰＥＶｌ－１１）、牛エンテロウイルス１～２（ＢＥＶＩ－２）、Ａ型肝炎ウイルス、ライノウイルス、肝炎ウイルス、カーディオウイルス、アフトウイルスおよびエコーウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。ウイルスは、ファージであってもよい。ファージの例としては、Ｔ４、ＴＳ、λファージ、Ｔ７ファージ、Ｇ４、Ｐｌ、φ６、サーモプロテウステナックスウイルス１、Ｍ１３、ＭＳ２、Ｑβ、φＸ１７４、Ф２９、ＰＺＡ、Ф１５、ＢＳ３２、Ｂｌ０３、Ｍ２Ｙ（Ｍ２）、Ｎｆ、ＧＡ－Ｉ、ＦＷＬＢｃｌ、ＦＷＬＢｃ２、ＦＷＬＬｍ３、Ｂ４が挙げられるが、これらに限定されない。参照データベースは、病原性、防御性、またはその両方であるファージの配列を含み得る。場合によっては、Ｃ型肝炎ウイルス、黄熱ウイルス、ガジュリーウイルス、カダムウイルスなどを含むフラビウイルス科のメンバーから選択され、これは、フラビウイルス、ペスティウイルス、およびヘパウイルス属のメンバー）から選択されたウイルスであって、これは、Ｃ型肝炎ウイルス、黄熱ウイルス；ダニ媒介ウイルス、例えば、ガジェットガリーウイルス、カダムウイルス、キャサヌール森林病ウイルス、ランガットウイルス、オムスク出血熱ウイルス、パウワッサンウイルス、ロイヤルファームウイルス、カルシウイルス、ダニ媒介脳炎ウイルス、ネウドエルフウイルス、ソフジンウイルス、ルーピン病ウイルス、および根岸ウイルス；海鳥のマダニ媒介ウイルス、例えば、ミーアバンウイルス、サウマレスリーフウイルス、およびチュレニーウイルス；蚊媒介ウイルス、例えば、アルナウイルス、デング熱ウイルス、ケドゥグーウイルス、カシパコールウイルス、クータンゴウイルス、日本脳炎ウイルス、マレーバレー脳炎ウイルス、セントルイス脳炎ウイルスなど、ルイ脳炎ウイルス、ウスツウイルス、ウエストナイルウイルス、ヤウンデウイルス、ココベラウイルス、バガザウイルス、イルヘウスウイルス、イスラエル七面鳥髄膜炎ウイルス、ンタヤウイルス、テンブスーウイルス、ジカウイルス、バンジウイルス、ブーブイウイルス、エッジヒルウイルス、ジュグラウイルス、サボヤウイルス、セピックウイルス、ウガンダＳウイルス、ウェッセルズブロンウイルス、黄熱病ウイルス；ならびに既知の節足動物ベクターを有さないウイルス、例えば、エンテベコウモリウイルス、ヨコセウイルス、アポイウイルス、カウボーンリッジウイルス、ジュティアパウイルス、モドックウイルス、サルビエハウイルス、サンペルリタウイルス、ブカラサコウモリウイルス、カリー島ウイルス、ダカールコウモリウイルス、モンタナミオチス白脳炎ウイルス、プノンペンコウモリウイルス、リオブラボーウイルス、タマナコウモリウイルス、および細胞融合剤ウイルスを含む。場合によっては、ウイルスは、アリーナウイルス科のメンバーから選択され、これは、イッピーウイルス、
ラッサウイルス（例えば、ジョサイア、ＬＰ、またはＧＡ３９１株）、リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス（ＬＣＭＶ）、モバラウイルス、モペイアウイルス、アマパリウイルス、フレクサルウイルス、グアナリトウイルス、ジュニンウイルス、ラティーノウイルス、マチュポウイルス、オリベロスウイルス、パラナウイルス、ピチンデウイルス、ピリタルウイルス、サビアウイルス、タカリベウイルス、タミアミウイルス、ホワイトウォーターアロヨウイルス、チャパレウイルス、およびルホウイルスを含む。場合によっては、ウイルスはブニヤウイルス科のメンバー（例えば、ハンタウイルス、ナイロウイルス、オルソブニヤウイルス、フレボウイルス属のメンバー）から選択され、これは、ハンタアンウイルス、シンノンブルウイルス、ドゥグベウイルス、ブニャムウェラウイルス、リフトバレー熱ウイルス、ラクロスウイルス、プンタトロウイルス（ＰＴＶ）、カリフォルニア脳炎ウイルス、クリミアコンゴ出血熱（ＣＣＨＦ）ウイルスを含む。場合によっては、ウイルスは、エボラウイルス（例えば、ザイール、スーダン、コートジボワール、レストン、およびウガンダ株）およびマールブルグウイルス（例えば、アンゴラ、Ｃｉ６７、ムソーク、ポップ、ラヴン、およびビクトリア湖株）を含む、フィロウイルス科のメンバー；ベネズエラ馬脳炎ウイルス（ＶＥＥ）、東部馬脳炎ウイルス（ＥＥＥ）、西部馬脳炎ウイルス（ＷＥＥ）、シンドビスウイルス、風疹ウイルス、セムリキ森林ウイルス、ロス川ウイルス、バルマー森林ウイルス、オニョンニョンウイルス、およびチクングンヤウイルスを含むトガウイルス科のメンバー（例えば、アルファウイルス属のメンバー）；天然痘ウイルス、サル痘ウイルス、およびワクシニアウイルスを含む、ポキシーウイルス科のメンバー（例えば、オルトポキシーウイルス属のメンバー、単純ヘルペスウイルス（ＨＳＶ；１型、２型および６型）、ヒトヘルペスウイルス（例えば、７型および８型）、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）、エプスタインバーウイルス（ＥＢＶ）、水痘・帯状疱疹ウイルス、およびカポジ肉腫関連ヘルペスウイルス（ＫＳＨＶ）を含むヘルペスウイルス科のメンバー；Ｈ５Ｎｌ鳥インフルエンザウイルスまたはＨＩＮＩ豚インフルエンザなどのインフルエンザウイルス（Ａ、ＢおよびＣ）を含むオルソミクソウイルス科のメンバー；重症急性呼吸器症候群（ＳＡＲＳ）ウイルスを含む、コロナウイルス科のメンバー；狂犬病ウイルスおよび小水疱性口内炎ウイルス（ＶＳＶ）を含む、ラブドウイルス科のメンバー；ヒト呼吸器合胞体ウイルス（ＲＳＶ）、ニューカッスル病ウイルス、ヘンドラウイルス、ニパウイルス、麻疹ウイルス、リンダーペストウイルス、イヌジステンパーウイルス、センダイウイルス、ヒトパラインフルエンザウイルス（例えば、１、２、３、および４）、ライノウイルス、およびおたふくかぜウイルスを含むパラミクソウイルス科のメンバー；ポリオウイルス、ヒトエンテロウイルス（Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ）、Ａ型肝炎ウイルス、およびコックスサッキーウイルスを含むピコマウイルス科のメンバー；Ｂ型肝炎ウイルスを含むヘパドナビル科のメンバー；ヒト乳頭腫ウイルスを含むパピラモウイルス科のメンバー；アデノ随伴ウイルスを含む、パルボウイルス科のメンバー；アストロウイルスを含む、アストロウイルス科のメンバー；ＪＣウイルス、ＢＫウイルスおよびＳＶ４０ウイルスを含む、ポリオーマウイルス科のメンバー；ノルウォークウイルスを含む、カルシウイルス科のメンバー；ロタウイルスを含むレオウイルス科のメンバー；ならびにヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ；例えば、Ｉ型および２型）、ヒトＴリンパ球症ウイルスＩ型およびＩＩ型（それぞれＨＴＬＶ－１およびＨＴＬＶ－２）を含むレトロウイルス科のメンバーから選択される。
本明細書に記載のデバイスおよび方法のうちのいずれかは、生体試料中の１つ以上の真菌に関連付けられている核酸の存在の有無を検出するために利用され得る。感染性真菌物質の例としては、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ、Ｂｌａｓｔｏｍｙｃｅｓ、Ｃｏｃｃｉｄｉｏｉｄｅｓ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｈｉｓｔｏｐｌａｓｍａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｉｄｉｏｉｄｅｓ、Ｓｐｏｒｏｔｈｒｉｘ、およびＺｙｇｏｍｙｃｅｔｅｓのうちの少なくとも３つの属が挙げられるが、これらに限定されない。上記の真菌は、他の多くの真菌と同様に、ペットおよび伴侶動物に病気を引き起こす可能性がある。本教示は、直接または間接的に動物と接触する基質を含む。動物に病気を引き起こす生物の例としては、Ｍａｌａｓｓｅｚｉａ ｆｕｒｆｕｒ、Ｅｐｉｄｅｒｍｏｐｈｙｔｏｎ ｆｌｏｃｃｏｓｕｒ、Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｏｎ ｍｅｎｔａｇｒｏｐｈｙｔｅｓ、Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｏｎ ｒｕｂｒｕｍ、Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｏｎ ｔｏｎｓｕｒａｎｓ、Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｏｎ ｅｑｕｉｎｕｍ、Ｄｅｒｍａｔｏｐｈｉｌｕｓ ｃｏｎｇｏｌｅｎｓｉｓ、Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｕｍ ｃａｎｉｓ、Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｕ ａｕｄｏｕｉｎｉｉ、Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｕｍ ｇｙｐｓｅｕｍ、Ｍａｌａｓｓｅｚｉａ ｏｖａｌｅ、Ｐｓｅｕｄａｌｌｅｓｃｈｅｒｉａ、Ｓｃｏｐｕｌａｒｉｏｐｓｉｓ、Ｓｃｅｄｏｓｐｏｒｉｕｍ、およびＣａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓが挙げられるが、これらに限定されない。真菌感染性物質のさらなる例には、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ、Ｂｌａｓｔｏｍｙｃｅｓ ｄｅｒｍａｔｉｔｉｄｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａ、Ｃｏｃｃｉｄｉｏｉｄｅｓ ｉｍｍｉｔｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｎｅｏｆｏｒｍａｎｓ、Ｈｉｓｔｏｐｌａｓｍａ ｃａｐｓｕｌａｔｕｍ ｖａｒ． ｃａｐｓｕｌａｔｕｍ、Ｐａｒａｃｏｃｃｉｄｉｏｉｄｅｓ ｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ、Ｓｐｏｒｏｔｈｒｉｘ ｓｃｈｅｎｃｋｉｉ、Ｚｙｇｏｍｙｃｅｔｅｓ ｓｐｐ．、Ａｂｓｉｄｉａ ｃｏｒｙｍｂｉｆｅｒａ、Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｐｕｓｉｌｌｕｓ、またはＲｈｉｚｏｐｕｓ ａｒｒｈｉｚｕｓが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書に記載のデバイスおよび方法のうちのいずれかは、生体試料中の１つ以上の寄生生物に関連付けられている核酸の存在の有無を検出するために利用され得る。寄生生物の非限定的な例としては、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ、Ｂａｂｅｓｉａ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ、Ｂｏｒｒｅｌｉａ、Ｔｒｙｐａｎｏｓｏｍａ、Ｔｏｘｏｐｌａｓｍａ ｇｏｎｄｉｉ、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ ｆａｌｃｉｐａｒｕｍ、Ｐ． ｖｉｖａｘ、Ｐ． ｏｖａｌｅ、Ｐ． ｍａｌａｒｉａｅ、Ｔｒｙｐａｎｏｓｏｍａ ｓｐｐ．、またはＬｅｇｉｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．が挙げられる。場合によっては、寄生生物はＴｒｉｃｈｏｍｏｎａｓ ｖａｇｉｎａｌｉｓである。

Claims (56)

  1. 生体試料を移すことができる投入開口部を画定するハウジングと、
    前記ハウジング内の検出モジュールであって、前記生体試料を移すことができる検出体積を画定する、検出モジュールと、
    前記ハウジング内の試薬であって、前記生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示すアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化された、試薬と、
    前記ハウジング内の電子システムであって、前記電子システムが、光検出器アセンブリ、メモリ、処理デバイス、および前記メモリまたは前記処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールを含み、前記デジタル読み取りモジュールが、
    前記光検出器アセンブリから、前記生体試料および試薬が前記検出体積内で反応する前に、第１の期間の第１の光信号を受信することと、
    前記第１の期間中の前記第１の光信号に関連付けられた第１の大きさを決定することと、
    前記光検出器アセンブリから、前記生体試料および前記試薬が前記検出モジュールの前記検出体積内で反応した後、第２の期間の第２の光信号を受信することであって、前記第２の光信号が、前記アッセイ信号に関連付けられている、受信することと、
    前記第２の期間中の前記第２の光信号に関連付けられた第２の大きさを決定することと、
    前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの比較に基づいて、前記標的ポリヌクレオチド配列が前記生体試料に存在するかどうかを決定することと、を行うように構成され、
    前記電子システムが、前記標的ポリヌクレオチド配列が前記生体試料に存在すると決定されたときに、電子出力を生成するように構成されている、電子システムと、を備える、分子診断試験デバイス。
  2. 前記第１の大きさが、前記第１の期間中の前記第１の光信号の勾配または前記第１の期間中の前記第１の光信号の平均強度のうちのいずれか１つであり、
    前記第２の大きさが、前記第２の期間中の前記第２の光信号の勾配または前記第２の期間中の前記第２の光信号の平均強度のうちのいずれか１つである、請求項１に記載の分子診断試験デバイス。
  3. 前記電子出力が、光出力、可聴出力、無線信号、または触覚出力のうちのいずれか１つである、請求項１に記載の分子診断試験デバイス。
  4. 前記電子システムが、近距離無線通信プロトコルを介して、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成されたラジオを含み、
    前記電子出力が、前記標的ポリヌクレオチド配列の前記存在を示す前記無線信号を含む、請求項３に記載の分子診断試験デバイス。
  5. 前記ハウジングが、状態開口部を画定し、
    前記電子システムが、前記光出力を生成するように構成された光出力デバイスを含み、前記光出力が、前記状態開口部を介して視認可能である、請求項３に記載の分子診断試験デバイス。
  6. 前記ハウジング内の試薬モジュールであって、前記第１の期間中に前記検出モジュールとは別の、前記試薬を収容する、試薬モジュールと、
    前記ハウジング内の弁と、
    前記メモリまたは前記処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装された流動制御モジュールを含む前記電子システムであって、前記流動制御モジュールが、試薬信号を生成して前記弁を作動させて、前記試薬を前記試薬モジュールから前記検出モジュールに流動させるように構成されている、前記電子システムと、をさらに備える、請求項１に記載の分子診断試験デバイス。
  7. 前記ハウジング内の増幅モジュールであって、前記増幅モジュールが、反応体積および加熱器を含み、前記反応体積が、前記生体試料を受容するように構成され、前記加熱器が、前記反応体積に熱エネルギーを移して、前記標的ポリヌクレオチド配列を増幅するように構成されている、増幅モジュールと、
    前記ハウジング内のポンプであって、前記増幅モジュールから前記検出モジュールへの前記生体試料の流動を生成するように構成されたポンプと、をさらに備える、請求項１に記載の分子診断試験デバイス。
  8. 前記アッセイ信号が、第１のアッセイ信号であり、
    前記試薬が、参照ポリヌクレオチド配列の存在を示す第２のアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化され、
    前記デジタル読み取りモジュールが、
    前記光検出器アセンブリから、前記生体試料および前記試薬が前記検出モジュールの前記検出体積内で反応した後、第３の期間の第３の光信号を受信することであって、前記第３の光信号が、前記第２のアッセイ信号に関連付けられている、受信することと、
    前記第３の期間中の前記第３の光信号に関連付けられた第３の大きさを決定することと、
    前記第２の大きさおよび前記第３の大きさの比較に基づいて、前記標的ポリヌクレオチド配列が前記生体試料に存在するかどうかを決定することと、を行うようにさらに構成されている、請求項１に記載の分子診断試験デバイス。
  9. 前記参照ポリヌクレオチド配列が、対照ポリヌクレオチド配列または前記標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられた不変ポリヌクレオチド配列のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の分子診断試験デバイス。
  10. 前記アッセイ信号が、比色信号であり、
    前記検出モジュールが、検出表面を含み、前記比色信号が、前記検出表面で生成され、
    前記電子システムが、光源を含み、前記光源が、第１の時間中に前記検出表面で前記検出モジュールを通る第１の光ビーム、および第２の時間中に前記検出表面で前記検出モジュールを通る第２の光ビームを生成するように構成され、前記第１の大きさが、前記第１の光ビームの第１の減衰に関連付けられ、前記第２の大きさが、前記第２の光ビームの第２の減衰に関連付けられている、請求項１に記載の分子診断試験デバイス。
  11. 前記検出モジュールが、前記検出表面に接着されたプローブを含み、前記プローブが、前記標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられたアンプリコンに結合するように設計され、前記比色信号が、前記検出表面から生成される、請求項１に記載の分子診断試験デバイス。
  12. 生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を検出するコンピュータ実装方法であって、電子システムおよび検出モジュールを含む分子診断試験デバイスによって実施され、
    前記電子システムの光検出器アセンブリで、前記生体試料および試薬が前記検出モジュールの検出体積内で反応した後、第１の期間の第１の光信号を受信することであって、前記試薬が、第１のアッセイ信号および第２のアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化され、前記第１のアッセイ信号が、前記標的ポリヌクレオチド配列の前記存在を示し、前記第２のアッセイ信号が、参照ポリヌクレオチド配列の存在を示し、前記第１の光信号が、前記第１のアッセイ信号に関連付けられている、受信することと、
    前記第１の期間中の前記第１の光信号に関連付けられた第１の大きさを決定することと、
    前記光検出器アセンブリで、前記生体試料および前記試薬が前記検出モジュールの前記検出体積内で反応した後、第２の期間の第２の光信号を受信することであって、前記第２の光信号が、前記第２のアッセイ信号に関連付けられている、受信することと、
    前記第２の期間中の前記第２の光信号に関連付けられた第２の大きさを決定することと、
    前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの比較が、前記標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示すときに、電子出力を生成することと、を含む、コンピュータ実装方法。
  13. 前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの前記比較が、前記第１の大きさと前記第２の大きさとの間の差のうちの少なくとも１つが所定の大きさの範囲内にあるか、または前記第１の大きさと前記第２の大きさとの間の比が、所定の比の範囲内にあるときに、前記標的ポリヌクレオチド配列が存在することを示す、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
  14. 前記第１の大きさが、前記第１の期間中の前記第１の光信号の勾配または前記第１の期間中の前記第１の光信号の平均強度のうちのいずれか１つであり、
    前記第２の大きさが、前記第２の期間中の前記第２の光信号の勾配または前記第２の期間中の前記第２の光信号の平均強度のうちのいずれか１つである、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
  15. 前記第１の大きさを前記決定すること、前記第２の大きさを前記決定すること、ならびに前記第１の大きさおよび前記第２の大きさを前記比較することが、前記電子システムのメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールで実施される、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
  16. 前記参照ポリヌクレオチド配列が、対照ポリヌクレオチド配列または前記標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられた不変ポリヌクレオチド配列のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
  17. 前記第１のアッセイ信号が、比色信号、化学発光信号、または蛍光信号のうちのいずれか１つである、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
  18. 前記検出モジュールが、第１の検出表面および第２の検出表面を含み、
    前記第１のアッセイ信号が、前記第１の検出表面で生成される第１の比色信号であり、前記第１の光信号が、前記第１の検出表面を通って移される第１の光ビームに関連付けられ、前記第１の大きさが、前記第１の光ビームの第１の減衰に関連付けられ、
    前記第２のアッセイ信号が、前記第２の検出表面で生成される第２の比色信号であり、前記第２の光信号が、前記第２の検出表面を通って移される第２の光ビームに関連付けられ、前記第２の大きさが、前記第２の光ビームの第２の減衰に関連付けられている、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
  19. 前記第１の大きさを前記決定すること、前記第２の大きさを前記決定すること、ならびに前記第１の大きさおよび前記第２の大きさを前記比較することが、前記電子システムのメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールで実施され、
    前記デジタル読み取りモジュールが、第２の減衰と第１の減衰との比、または第２の減衰と第１の減衰との間の差のうちの少なくとも１つに基づいて、前記標的ポリヌクレオチド配列の前記存在を決定する、請求項１８に記載のコンピュータ実装方法。
  20. 前記検出モジュールが、前記第１の検出表面に接着された第１のプローブを含み、前記第１のプローブが、前記標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられたアンプリコンに結合するように設計され、
    前記検出モジュールが、前記第２の検出表面に接着された第２のプローブを含み、前記第２のプローブが、前記参照ポリヌクレオチド配列に関連付けられた前記アンプリコンに結合するように設計される、請求項１８に記載のコンピュータ実装方法。
  21. 分子診断試験デバイスであって、
    生体試料を移すことができる投入開口部を画定するハウジングと、
    前記ハウジング内の検出モジュールであって、前記生体試料を移すことができる検出体積を画定する、検出モジュールと、
    前記ハウジング内の試薬であって、前記生体試料および前記試薬が前記検出体積内で反応した後、前記検出モジュール内の比色信号の生成を容易にするように製剤化され、前記比色信号が、前記生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す、試薬と、
    前記ハウジング内の電子システムであって、前記電子システムが、光アセンブリ、光検出器アセンブリ、メモリ、処理デバイス、および前記メモリまたは前記処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールを含み、
    前記光アセンブリが、前記検出モジュールの第１の側に位置決めされ、前記光アセンブリが、前記検出モジュールの検出体積を通過する光ビームを生成するように構成され、
    前記光検出器アセンブリが、前記検出モジュールの前記第１の側に位置決めされ、前記光検出器アセンブリが、光信号を受信するように構成され、前記光信号が、前記光ビームの反射または減衰のうちのいずれかに関連付けられ、
    前記デジタル読み取りモジュールが、前記光信号の大きさを決定し、前記大きさに基づいて、前記比色信号が前記検出体積に存在するかどうかの表示を生成するように構成されている、電子システムと、を備える、分子診断試験デバイス。
  22. 前記光信号が、第１の光信号であり、
    前記大きさが、第１の大きさであり、
    前記デジタル読み取りモジュールが、
    前記光検出器アセンブリから、前記生体試料および試薬が前記検出体積内で反応する前に、第１の期間の前記第１の光信号を受信することと、
    前記第１の期間中の前記第１の光信号に関連付けられた前記第１の大きさを決定することと、
    前記光検出器アセンブリから、前記生体試料および前記試薬が前記検出モジュールの前記検出体積内で反応した後、第２の期間の第２の光信号を受信することであって、前記第２の光信号が、前記比色信号に関連付けられている、受信することと、
    前記第２の期間中の前記第２の光信号に関連付けられた第２の大きさを決定することと、
    前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの比較に基づいて、前記比色信号が前記検出体積に存在するかどうかを決定することと、を行うように構成されている、請求項２１に記載の分子診断試験デバイス。
  23. 前記電子システムが、前記比色信号が前記検出体積に存在するかどうかの前記表示に基づいて、光出力、可聴出力、無線信号、または触覚出力のうちのいずれか１つを生成するように構成されている、請求項２１に記載の分子診断試験デバイス。
  24. 前記電子システムが、近距離無線通信プロトコルを介して、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成されたラジオを含み、
    前記電子出力が、前記標的ポリヌクレオチド配列の前記存在を示す前記無線信号を含む、請求項２３に記載の分子診断試験デバイス。
  25. 前記検出モジュールが、検出流動セルおよび加熱器を含み、前記検出流動セルが、前記生体試料または前記試薬のうちの少なくとも１つを移すことができる前記検出体積を画定し、前記加熱器が、前記検出モジュールの第２の側で前記検出流動セルの表面に連結され、前記第２の側が、前記第１の側の反対である、請求項２１に記載の分子診断試験デバイス。
  26. 前記検出流動セルが、前記検出モジュールの前記第２の側に反射部分を含み、前記反射部分が、前記検出モジュールの前記第１の側に位置決めされた前記光アセンブリによって生成された前記光ビームを、前記検出モジュールの前記第１の側に位置決めされた前記光検出器アセンブリに向かって反射し戻すように構成されている、請求項２５に記載の分子診断試験デバイス。
  27. 前記検出流動セルが、前記検出モジュールの第３の側に遮光部分を含み、前記第３の側が、前記第１の側および前記第２の側に非平行である、請求項２６に記載の分子診断試験デバイス。
  28. 前記比色信号が、第１の比色信号であり、
    前記光信号が、第１の光信号であり、
    前記大きさが、第１の大きさであり、
    前記検出モジュールが、第１の検出表面および第２の検出表面を含み、前記第１の比色信号が、前記第１の検出表面で生成され、前記試薬が、前記生体試料および前記試薬が前記検出体積内で反応した後、前記第２の検出表面での第２の比色信号の生成を容易にするように製剤化され、前記比色信号が、参照ポリヌクレオチド配列の存在を示し、
    前記光アセンブリが、第１の光ビームおよび第２の光ビームを生成するように構成され、前記第１の光ビームが、前記第１の検出表面に入射し、前記第２の光ビームが、前記第２の検出表面に入射し、
    前記光検出器アセンブリが、前記第１の光信号および第２の光信号を受信するように構成され、前記第１の光信号が、前記第１の光ビームの前記反射または前記減衰のうちのいずれかに関連付けられ、前記第２の光信号が、前記第２の光ビームの反射または減衰のうちのいずれかに関連付けられ、
    前記デジタル読み取りモジュールが、前記第２の光信号の第２の大きさを決定するように構成されている、請求項２５に記載の分子診断試験デバイス。
  29. 前記デジタル読み取りモジュールが、前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの比較に基づいて、前記第１の比色信号が前記第１の検出表面に存在するかどうかを決定するように構成されている、請求項２８に記載の分子診断試験デバイス。
  30. 第１の検出エンベロープが、前記第１の検出表面の周りに画定され、前記第１の光ビームおよび前記第１の光信号が各々、前記第１の検出エンベロープ内にあり、
    第２の検出エンベロープが、前記第２の検出表面の周りに画定され、前記第２の光ビームおよび前記第２の光信号が各々、前記第２の検出エンベロープ内にあり、
    前記分子診断試験デバイスが、
    前記第１の検出エンベロープと前記第２の検出エンベロープとの間の光シールドをさらに備える、請求項２８に記載の分子診断試験デバイス。
  31. 前記ハウジングが、状態開口部を画定し、
    前記電子システムが、前記状態開口部を介して視認可能である光出力を生成するように構成された光出力デバイスを含み、
    前記光シールドが、第１の光シールドであり、
    前記光出力デバイスの少なくとも一部分を包囲する第２の光シールドをさらに備える、請求項３０に記載の分子診断試験デバイス。
  32. 前記デジタル読み取りモジュールが、第１の期間の前記第１の光ビームおよび第２の期間の前記第２の光ビームの生成を引き起こすように構成され、前記第２の期間が、前記第１の期間とは異なる、請求項２８に記載の分子診断試験デバイス。
  33. 前記試薬が、ピーク波長を有する前記比色信号の生成を容易にするように製剤化され、
    前記光アセンブリが、前記比色信号の前記ピーク波長に対応する放出波長範囲を有する前記光ビームを生成するように構成され、
    前記光検出器アセンブリが、前記放出波長範囲に関連付けられたスペクトル感度を有する、請求項２１に記載の分子診断試験デバイス。
  34. 生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示すために、分子診断試験デバイスによって生成された比色信号の存在を検出するコンピュータ実装方法であって、
    前記分子診断試験デバイスの電子システムの光検出器で、前記生体試料および試薬が前記分子診断試験デバイスの検出モジュールの検出体積内で反応する前に、第１の期間の第１の光信号を受信することであって、前記試薬が、前記検出体積内の前記比色信号の生成を容易にするように製剤化され、前記比色信号が、前記標的ポリヌクレオチド配列の前記存在を示し、前記第１の光信号が、前記検出モジュールを通って前記検出体積に移される光ビームに関連付けられている、受信することと、
    前記第１の期間中の前記第１の光信号の第１の勾配を決定することと、
    前記光検出器で、前記生体試料および前記試薬が前記検出モジュールの前記検出体積内で反応した後、第２の期間の第２の光信号を受信することであって、前記第２の光信号が、前記検出モジュールを通って前記検出体積に移される前記光ビームに関連付けられている、受信することと、
    前記第２の期間中の前記第２の光信号の第２の勾配を決定することと、
    前記第１の勾配と前記第２の勾配との間の勾配差が所定の勾配閾値を超えるときに、前記比色信号の前記存在を示す電子出力を生成することと、を含む、コンピュータ実装方法。
  35. 前記第１の勾配を前記決定することおよび前記第２の勾配を前記決定することが、前記電子システムのメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールで実施される、請求項３４に記載のコンピュータ実装方法。
  36. 前記第１の光信号および前記第２の光信号が、各々、前記検出モジュールの前記検出体積を通る前記光ビームの減衰に関連付けられている、請求項３４に記載のコンピュータ実装方法。
  37. 前記電子出力が、光出力、可聴出力、無線信号、または触覚出力のうちのいずれか１つである、請求項３４に記載の方法。
  38. ハウジングが、状態開口部を画定し、
    前記電子出力が、前記光出力を含み、前記光出力が、前記状態開口部を介して視認可能である、請求項３４に記載の方法。
  39. 前記分子診断試験デバイスが、独立型分子診断試験デバイスであり、前記検出する方法が、いかなる外部器具も伴わずに実施される、請求項３４に記載の方法。
  40. 前記検出モジュールが、プローブおよび前記検出体積内の検出表面を含み、前記プローブが、前記検出表面に接着され、前記プローブが、前記標的ポリヌクレオチド配列に関連付けられたアンプリコンに結合するように設計され、前記比色信号が、前記検出表面から生成される、請求項３４に記載のコンピュータ実装方法。
  41. 前記電子システムおよび前記検出モジュールが前記分子診断試験デバイスのハウジング内に連結され、前記電子システムが、前記電子システムのメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装された制御モジュールを含み、前記方法が、
    前記生体試料を前記検出モジュールに流動させるために試料流動信号を生成することであって、前記生体試料が前記検出モジュールに流動するときに、前記プローブが前記アンプリコンに結合する、生成することと、
    前記試薬を前記分子診断試験デバイスの前記ハウジング内の試薬モジュールから前記検出モジュールに流動させるために試薬信号を生成することと、をさらに含む、請求項４０に記載のコンピュータ実装方法。
  42. 前記検出表面が、第１の検出表面であり、
    前記比色信号が、第１の比色信号であり、
    前記プローブが、第１のプローブであり、
    前記光検出器が、第１の光検出器であり、
    前記光ビームが、第１の光ビームであり、
    前記検出モジュールが、前記検出モジュール内の第２の検出表面に接着された第２のプローブを含み、前記第２のプローブが、参照ポリヌクレオチド配列に関連付けられた前記アンプリコンに結合するように設計され、第２の比色信号が、前記生体試料および前記試薬が前記検出モジュール内で反応するときに、前記第２の検出表面から生成された前記参照ポリヌクレオチド配列の存在を示し、
    前記方法が、
    第２の光検出器で、前記第１の期間の第３の光信号を受信することであって、前記第３の光信号が、前記検出モジュールを通って前記検出体積に移される第２の光ビームに関連付けられている、受信することと、
    前記第２の光検出器で、前記生体試料および前記試薬が前記検出モジュールの前記検出体積内で反応した後、前記第２の期間の第４の光信号を受信することであって、前記第４の光信号が、前記検出モジュールを通って前記検出体積に移される前記第２の光ビームに関連付けられている、受信することと、をさらに含み、
    前記第１の比色信号の前記存在を示す前記電子出力を前記生成することが、前記第２の光信号と前記第４の光信号の大きさとの間の差が所定の大きさの閾値を超えるときに実施される、請求項４０に記載の方法。
  43. 前記電子出力が、第１の電子出力であり、前記方法が、
    前記第１の期間中の前記第３の光信号の第３の勾配を決定することと、
    前記第２の期間中の前記第２の光信号の第４の勾配を決定することと、をさらに含み、
    第２の電子出力を生成することが、前記第３の勾配と前記第４の勾配との間の勾配差が前記所定の勾配閾値を超えるときに、前記第２の比色信号の前記存在を示す、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記第１の光検出器が、前記第２の光検出器と同じである、請求項４２に記載の方法。
  45. 分子診断試験デバイスであって、
    生体試料を移すことができる投入開口部を画定するハウジングと、
    前記ハウジング内の検出モジュールであって、前記生体試料を移すことができる検出体積を画定する、検出モジュールと、
    前記ハウジング内の試薬であって、前記生体試料および前記試薬が前記検出体積内で反応した後、前記検出モジュール内のアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化され、前記アッセイ信号が、前記生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示す、試薬と、
    前記ハウジング内の電子システムであって、
    前記アッセイ信号に関連付けられたセンサ信号を生成するように構成されたセンサ、
    メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたデジタル読み取りモジュールであって、前記センサ信号の強度、前記センサ信号の勾配、または前記センサ信号の変動性のうちの少なくとも１つに基づいて、前記アッセイ信号が前記検出体積に存在するかどうかを決定するように構成された、デジタル読み取りモジュール、および、
    近距離無線通信プロトコルを介して、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成されたラジオであって、第１の無線信号を送信して、前記コンピューティングデバイスと前記分子診断試験デバイスとの間の通信リンクを確立し、前記アッセイ信号が存在するかどうかを示す第２の無線信号を送信する、ラジオを含む、電子システムと、を備える、分子診断試験デバイス。
  46. コンピュータ実装方法であって、
    モバイルコンピューティングデバイスと分子診断試験デバイスとの間の近距離無線プロトコルを介して、通信リンクを確立することであって、前記分子診断試験デバイスが、ハウジング、前記ハウジング内の検出モジュール、前記ハウジング内の試薬、および前記ハウジング内の電子システムを含み、前記検出モジュールが、生体試料を移すことができる検出体積を画定し、前記試薬が、前記生体試料および前記試薬が前記検出体積内で反応した後、前記検出モジュール内のアッセイ信号の生成を容易にするように製剤化され、前記アッセイ信号が、前記生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の存在を示し、前記電子システムが、前記アッセイ信号に関連付けられたセンサ信号を生成するように構成されたセンサを含む、確立することと、
    前記分子診断試験デバイスの前記電子システムから、患者、分子診断試験結果に関連付けられた識別子、または前記標的ポリヌクレオチド配列のうちのいずれか１つに関連付けられた第１の無線信号を受信することと、
    前記分子診断試験デバイスの前記電子システムから、前記センサ信号に関連付けられた第２の無線信号を受信することと、
    前記第１の無線信号および前記第２の無線信号に基づいて、試験結果通知を生成することと、を含む、コンピュータ実装方法。
  47. 前記試験結果通知に関連付けられた第３の無線信号を送信することであって、前記第３の無線信号が、前記分子診断試験デバイスの場所を示す、送信することをさらに含む、請求項４６に記載のコンピュータ実装方法。
  48. 前記第３の無線信号が、患者の身元に関連付けられた情報を欠いており、少なくとも１つの患者の特徴に関連付けられた情報を含む、請求項４７に記載のコンピュータ実装方法。
  49. 第３の無線信号を第１のリモートシステムに送信することであって、前記第３の無線信号が、前記生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の前記存在および患者の身元に関連付けられた情報を含む、送信することと、
    第４の無線信号を第２のリモートシステムに送信することであって、前記第４の無線信号が、前記生体試料内の前記標的ポリヌクレオチド配列の前記存在に関連付けられた情報を含み、患者の身元に関連付けられた情報を欠いている、送信することと、をさらに含む、請求項４６に記載のコンピュータ実装方法。
  50. 前記第２の無線信号が、前記センサ信号の強度、前記センサ信号の勾配、または前記センサ信号の変動性のうちの少なくとも１つに関連付けられた情報を含み、前記方法が、
    前記第１の無線信号および前記第２の無線信号に基づいて、前記標的ポリヌクレオチド配列が前記生体試料内に存在するかどうかを決定することをさらに含む、請求項４６に記載のコンピュータ実装方法。
  51. 前記試験結果通知を前記生成することが、モバイルコンピューティングデバイスのプロセッサによって実行される第１のアプリケーションによって実施され、前記方法が、
    前記生体試料内の標的ポリヌクレオチド配列の前記存在および患者の身元に関連付けられた情報を、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記プロセッサによって実行される第２のアプリケーションに送信することと、
    前記標的ポリヌクレオチド配列が前記生体試料内に存在するときに、前記第２のアプリケーションから処方箋情報を受信することと、をさらに含む、請求項４７に記載のコンピュータ実装方法。
  52. 前記第１の無線信号を受信したことに応答して、前記分子診断試験デバイスに関連付けられた使用説明を作成することをさらに含む、請求項４６に記載のコンピュータ実装方法。
  53. 前記使用説明が、前記モバイルコンピューティングデバイスによって表示されるビデオ説明であり、前記使用説明が、前記患者から前記生体試料を取得するためのスワブ説明を含む、請求項４６に記載のコンピュータ実装方法。
  54. 前記試験結果通知を生成することが、モバイルコンピューティングデバイスのプロセッサによって実行される第１のアプリケーションによって実施されるコンピュータ実装方法であって、
    前記第１の無線信号に関連付けられた情報を、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記プロセッサによって実行される第２のアプリケーションに送信することと、
    前記第２のアプリケーションから、前記分子診断試験デバイスに関連付けられた使用説明を受信することと、をさらに含む、請求項４６に記載のコンピュータ実装方法。
  55. 前記第２のアプリケーションが、遠隔医療アプリケーションである、請求項５４に記載のコンピュータ実装方法。
  56. 前記第２のアプリケーションから、検証コードを受信することであって、前記試験結果通知が、前記検証コードが受信されないときに、無効な試験を示すエラーメッセージを含む、受信することをさらに含む、請求項５５に記載のコンピュータ実装方法。
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