JP2023525306A - サンプルテストのためのシステム及びカートリッジ - Google Patents

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Abstract

サンプル中の検体の有無及び／又は識別情報の診断及び／又は検出を支援するサンプルの分析のためのシステムが提供される。カートリッジに挿入されたサンプルから核酸を単離し、単離された核酸を増幅するための、試薬を有するカートリッジと、カートリッジと相互作用する器具とは、一緒に、自己完結型サンプルを、サンプル中の標的核酸の検出、識別、区別、及び／又は定量化のための回答システムに提供する。

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２０年５月１３日に出願された米国仮特許出願第６３／０２４４０６号の優先権及び利益を主張し、そのすべての内容が参照により本明細書に組み込まれる。
技術分野
[0002] 本明細書に記載の主題は、たとえば、サンプル中の標的検体の有無の検出、及び／又は、サンプル中の検体の識別情報の判定を行うための、サンプルの分析のためのシステムに関する。システムは、たとえば、サンプル中の感染因子などの検体の存在による、状態、疾患、又は障害の判定又は診断を支援する。システムは、カートリッジと、カートリッジを受け入れ、サンプルの標的核酸の存在の検出、識別、区別、及び／又は定量化のための、カートリッジに挿入されたサンプルの分析を提供するために一緒に機能する器具とを備える。
[0003] サンプルの分析において、特定の核酸の存在を判定することは、高いレベルの正確さ及び感度のために望ましい。ポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ）及び他の核酸増幅技術などの増幅手法の利用により、核酸検出及び区別は、生物由来のサンプル中の病原体又は他の因子の分析のための感度の高い手法となる。しかしながら、分析の正確性を得るために、複数の試薬ステップを実行し、汚染を回避するようにサンプルを取り扱って分析を実行する必要があるため、高度な微生物学研究室又は臨床状況以外での、これらの手法の広範な応用が妨げられている。
[0004] 第１の態様において、カートリッジと器具とを備えるシステムが提供される。カートリッジは、（ｉ）抽出チャンバ及び検出チャンバを含む複数のチャンバと、（ｉｉ）複数の試薬キャニスタであって、複数のうちの各試薬キャニスタが試薬を含む、複数の試薬キャニスタと、（ｉｉｉ）いったん抽出チャンバに導入されるとその中に保持される複数の磁性粒子とを備える。器具は、カートリッジを受け入れるように構成され、（ｉ）ｘ－ｙ－ｚ座標の少なくとも１つで移動可能である第１のソニケータと、（ｉｉ）抽出チャンバ中の複数の磁性粒子を捕捉するために位置決め可能な磁界と、（ｉｉｉ）検出チャンバの照明のための、及びそこからの信号の検出のための光ユニットとから構成される。
[0005] ある実施形態において、カートリッジは、（ｉ）抽出チャンバ及び少なくとも１つの検出チャンバを含む複数のチャンバと、（ｉｉ）ガス供給源との係合のためのポートと、（ｉｉｉ）複数の試薬キャニスタであって、複数のうちの各試薬キャニスタが試薬を含む、複数の試薬キャニスタと、（ｉｖ）複数の磁性粒子とを備える。いくつかの実施形態において、試薬キャニスタの全部又は一部は、ガス供給ポートの１つ又は複数を介して、専用ガス源と流体連通してもよい。ある実施形態において、穿孔要素は、ガス供給ポートの１つ又は複数を介して、専用ガス源と流体連通してもよい。いくつかの実施形態において、磁性粒子は、カートリッジ上の第１の場所にあり、抽出チャンバに移動可能である。別の実施形態において、カートリッジが配設されるとき、磁性粒子は、カートリッジの使用前は抽出チャンバ内にあり、使用後も抽出チャンバ内に留まる。別の実施形態において、磁性粒子は、カートリッジ上の第１の場所にあり、サンプルを備える流体の移送とともに抽出チャンバに移動可能である、すなわち、サンプル含有流体が抽出チャンバに移動すると、カートリッジ上のサンプルポートに挿入される。
[0006] ある実施形態において、各試薬キャニスタは壊れやすい材料を備え、穿孔要素を備える又は穿孔要素と接触するように構成される。穿孔要素は、ある実施形態において、試薬キャニスタの構成要素である。他の実施形態において、穿孔要素は、カートリッジ又は器具の構成要素であり、試薬キャニスタ上の壊れやすい材料と接触するように位置付けられる。ある実施形態において、穿孔要素は、試薬キャニスタと流体連通可能な開口、及び／又は、試薬キャニスタをカートリッジに接続する導管を備える。いくつかの実施形態において、穿孔要素の開口は、入口及び出口を有する導管を画定する。使用中、ガスは、カートリッジのガス供給部ポートを介して、穿孔要素の入口に導入され、出口を介したカートリッジへの移送のために、試薬を試薬キャニスタで移動させる。
[0007] ある実施形態において、カートリッジは、ガス供給源との係合のために構成された、１つのポート又は複数のポートを備える。別の実施形態において、ガス供給源は、カートリッジを受け入れる器具内に含まれる加圧ガス源である。他の実施形態において、ガス供給源は、器具及びシステムの外部の加圧ガス源である。
[0008] 別の態様において、サンプル中の標的核酸の有無を識別するための方法（すなわち、検出、識別、及び／又は区別）が提供される。この方法は、（ｉ）抽出チャンバ、抽出チャンバの下流に配設される検出チャンバを含むカートリッジを提供することと、（ｉｉ）標的核酸サンプルを含むことが疑われるサンプル、複数の磁性粒子、及び流体を抽出チャンバに移動させることと、（ｉｉｉ）核酸と複合された複数の磁性粒子を磁界で捕捉し、本質的に又は実質的に流体がない前記抽出チャンバで、約３５℃を超える温度のガスを抽出チャンバに導入することと、（ｉｖ）ある容積の溶出媒体を抽出チャンバに導入することと、（ｖ）複数の磁性粒子から核酸を放出するために、核酸と複合された複数の磁性粒子を磁界から溶出媒体に放出することと、（ｖｉ）抽出チャンバ内に複数の磁性粒子を保持するために、複数の磁性粒子を磁界で捕捉することと、（ｖｉｉ）核酸増幅のための試薬と接触するように、溶出媒体及び核酸を抽出チャンバから下流チャンバに移動させることと、（ｖｉｉｉ）核酸を増幅し、検出チャンバ内で増幅産物を検出することとを含む。
[0009] 別の態様において、カートリッジとピペットとを備えるキットが提供される。いくつかの実施形態において、ピペットは、溢流チャンバを備える。他の実施形態において、ピペットは、患者サンプルなどのサンプルの特定の固定された知られている容積をカートリッジに分配するように構成される。実施形態において、カートリッジは、サンプルから標的核酸を単離して、（存在する場合）標的核酸を増幅するための試薬を備える。カートリッジは、標的核酸のアンプリコンの場合、有（又は無）を検出し、結果をカートリッジのユーザに報告するように構成された器具に挿入可能である。
[0010]いくつかの実施形態による、器具、光源、及びカートリッジから構成されるテストアーキテクチャ又はシステムを示す。 [0011]いくつかの実施形態による、サンプルテストのためにカートリッジのさまざまな図を示す。 [0011]いくつかの実施形態による、サンプルテストのためにカートリッジのさまざまな図を示す。 [0011]いくつかの実施形態による、サンプルテストのためにカートリッジのさまざまな図を示す。 [0011]いくつかの実施形態による、サンプルテストのためにカートリッジのさまざまな図を示す。 [0012]いくつかの実施形態による、サンプルテストのために、カートリッジの試薬を含むキャニスタをおろすためのチャンバ及び機構を示す。 [0013]いくつかの実施形態による、サンプルテストのためにカートリッジ内の流体流れを制御するために使用される弁を示し、示される寸法はｍｍの単位を有する。 [0014]いくつかの実施形態による、サンプルテストのためのカートリッジの検出チャンバパネルの部分投影図を示す。 [0015]いくつかの実施形態による、器具のための光ユニットで使用するための光カプラの構成要素を示す。 [0015]いくつかの実施形態による、器具のための光ユニットで使用するための光カプラの構成要素を示す。 [0015]いくつかの実施形態による、器具のための光ユニットで使用するための光カプラの構成要素を示す。 [0015]いくつかの実施形態による、器具のための光ユニットで使用するための光カプラの構成要素を示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016] いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0016]いくつかの実施形態による、カートリッジを使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。 [0017]いくつかの実施形態による、サンプルテスト方法のステップを示すフローチャートである。
[0018] 図において、同一又は類似のラベルを有する要素は、特に明記しない限り、同一又は類似の特徴を有する要素を指してもよい。
詳細な説明
[0019] 以下の詳細な説明において、本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本開示の実施形態がこれらの具体的な詳細の一部を伴わずに実施されてもよいことは、当業者には明らかであろう。他の例において、よく知られた構造及び手法は、本開示を不明瞭にしないように、詳細には示されていない。
[0020] 核酸検出の分野では、ポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ）又はヘリカーゼ依存性増幅のような等温過程などの手法を使用して指数関数的速度で標的サンプルを増幅する機能が、検出感度を大幅に増加させた。しかしながら、汚染のない複数の試薬ステップの微妙なバランスが、限られた時間内に正確な結果をもたらすコンパクトで使いやすい器具でのこれらの手法の応用を妨げてきた。
[0021] 本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、たとえば、病原体、微生物、細菌、ウイルス、菌、又は他の微生物と関連付けられてもよい標的ヌクレオチドなどの、さまざまな複数の検体の定性的検出及び／又は区別のために使用することができる。たとえば、いくつかの実施形態において、本技術は、目的の病原体からのヌクレオチドの定性的検出及び区別のための、迅速な多重化リアルタイムＰＣＲ（ＲＴ－ＰＣＲ）アッセイに関連する。いくつかの実施形態において、目的の病原体は、微生物、細菌、ウイルス、菌、又は他の微生物及び感染因子を含んでもよい。１つの実施形態において、目的の病原体は、インフルエンザＡ型（Ｆｌｕ Ａ）、インフルエンザＢ型（Ｆｌｕ Ｂ）、ＲＳウイルス（ＲＳＶ）、又はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２などのウイルスである。
[0022] 本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、ＤＮＡ及び／又はＲＮＡなどのさまざまな目的の核酸の分析を提供する。いくつかの実施形態において、目的の核酸は、ウイルス輸送媒体中の鼻及び鼻咽頭スワブから抽出されるウイルスＲＮＡである。いくつかの実施形態において、鼻及び鼻咽頭スワブを含む分析される標本は、呼吸器ウイルス感染の兆候及び症状を有する患者からである。
[0023] 本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットはまた、いくつかの実施形態において、ウイルスＲＮＡの有無の識別などのどの結果が報告されてもよいか選択するために、使用者に柔軟性を提供する。したがって、いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、ウイルス性疾患などの疾患の鑑別診断を支援することが意図された体外診断テストを提供する。いくつかの実施形態において、目的のウイルス性疾患は、Ｆｌｕ Ａ、Ｆｌｕ Ｂ、ＲＳＶ、及びＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２を含むが、これらに限定されるものではない。本明細書で提供される技術は、臨床及び疫学的危険因子とともに、ヒトにおけるウイルス感染などの感染に関連する情報を提供することができる。
[0024] いくつかの実施形態において、本明細書で提供される技術は、適度に／非常に複雑なテストを実行するために、１９８８年の臨床検査改善修正法案（ＣＬＩＡ）（４２ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§２６３ａ）の下で認定を受けた研究室の人員などの研究室の人員によって実行されるテストを含む。他の実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、臨床検査室環境以外の患者ケア状況などの他の状況で分配及び使用することができる。
[0025] いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、細菌、ウイルス、菌、又は他の微生物（microbe or microorganism）などの目的の病原体の検出のために陽性又は陰性の結果を示す結果を提供する。いくつかの実施形態において、陽性又は陰性の結果は、Ｆｌｕ Ａ、Ｆｌｕ Ｂ、ＲＳＶ、又はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２の存在のような、ウイルス感染の存在で示してもよい。いくつかの実施形態において、本明細書で提供される技術によって提供される陽性又は陰性の結果は、患者病歴及び患者感染状況の判定に必要であってもよい他の診断情報の臨床的相関と連携して考慮されてもよい。たとえば、ウイルス病原体などの１つの病原体についての陽性又は陰性の結果は、細菌感染症又は他のウイルスとの同時感染などのさらなる感染の可能性を除外しない。
[0026] いくつかの実施形態において、本明細書で提供される技術は、たとえば、新型インフルエンザウイルスなどの新規の病原体による感染に関連する情報を提供してもよい。このような例において、標本は、適切な安全性、文書化、及び提出のガイドラインに従って収集及び取扱いすべきである。
[0027] いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、病原性感染及び／又は疾患の疑われる患者からの鼻又は鼻咽頭スワブなどのサンプル中のインフルエンザウイルス核酸の有無の判定を提供する。インフルエンザウイルスは、感染力の強い、深刻な、気道のウイルス感染症の原因因子である。インフルエンザウイルスは、免疫学的に多様な、一本鎖のＲＮＡウイルスである。３種類のインフルエンザウイルスが存在し、それはＡ型、Ｂ型、及びＣ型である。Ａ型ウイルスは、最も流行しており、最も深刻な伝染病と関連している。Ｂ型ウイルスは、Ａ型によって引き起こされる全般的に穏やかである疾患を発生させる。Ｃ型ウイルスは、これまでヒト疾患の大流行とは関連付けられていない。Ａ型及びＢ型ウイルスは、同時に広がる可能性があるが、通常、１つの種類が、特定の季節の間に支配的である。毎年、米国では、人口の平均５％～２０％がインフルエンザに罹患し、２００，０００人超がインフルエンザ合併症で入院し、そして、約３６，０００人がインフルエンザに関連する原因で死亡している。６５歳以上の大人、幼児、及び特定の健康状態の人など一部の人々は、深刻なインフルエンザ合併症の危険性が高い。
[0028] いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、病原性感染及び／又は疾患の疑われる患者からの鼻又は鼻咽頭スワブなどのサンプル中のＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ウイルス核酸の有無の判定を提供する。ＣＯＶＩＤ－１９ウイルスとしても知られているＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２は、２０１９年１２月に中国湖北省の武漢で最初に確認された。このウイルスは、新型コロナウイルスＳＡＲＳ－１及びＭＥＲＳと同様に、コウモリを起源とすると考えられている。しかしながらＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２は、センザンコウ、ブタ、又はジャコウネコなどの中間宿主を有していることがある。ＷＨＯは、２０２０年３月１１日にＣＯＶＩＤ－１９が世界的流行病である宣言し、ヒト感染が世界的に拡散し、何十万人もの感染及び死亡が確認された。インキュベーション時間の中央値は５．１日であると推定され、症状は感染中の１２日以内に存在すると予想された。ＣＯＶＩＤ－１９の症状は、他のウイルス性呼吸器疾患と類似しており、熱、咳、及び息切れを含む。
[0029] いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、病原性感染及び／又は疾患の疑われる患者からの鼻又は鼻咽頭スワブなどのサンプル中のヒトＲＳウイルス（ＲＳＶ）核酸の有無の判定を提供する。ＲＳＶは、パラミクソウイルス科のマイナス一本鎖のＲＮＡウイルスである。ＲＳＶは、乳児期及び幼児期の下気道感染症及び病院訪問の主な原因である。米国では、乳児の６０％は最初のＲＳＶの季節に感染し、小児の略全員が２～３歳までにこのウイルスに感染している。ＲＳＶ感染者のうち２～３％は、細気管支炎を発症し、入院を必要とする。ＲＳＶによる自然感染は、防御免疫を誘導し、これは、場合によっては他の呼吸器ウイルス感染症よりももっと、時間経過とともに減弱し、したがって、人は複数回感染する可能性がある。時には、乳児は、単一のＲＳＶの季節内であっても、２回以上、症候的に感染する可能性がある。重症のＲＳＶ感染症は、高齢患者間でますます見出されている。
[0030] いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、リアルタイムＰＣＲ又は他の増幅技術などの核酸増幅プロセスのための試薬を有する単一の使い捨ての自己完結型アッセイカートリッジのアプローチを提供し、それは、カートリッジに挿入されたサンプル中の標的ヌクレオチドを検出及び区別するために、器具とともに使用される。いくつかの実施形態において、本明細書で提供されるシステム、カートリッジ、及び方法で検出されてもよい標的ヌクレオチドは、細菌、ウイルス、又は菌などの病原体及び／又は微生物からのヌクレオチドである。たとえば、いくつかの実施形態において、分析、検出、及び／又は区別されたヌクレオチドは、インフルエンザＡ型、インフルエンザＢ型、ＲＳＶ、及び／又はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２からのＲＮＡなどの、ＤＮＡ及び／又はＲＮＡを備えてもよい。他の例示的な標的ヌクレオチド検体は、百日咳菌（Bordetella pertussis）、パラ百日咳菌（Brodetella parapertussis）、Ｃ．ディフィシル（C. difficile）、Ａ群β溶血性連鎖球菌（Group A β-hemolytic Streptococcus）（化膿連鎖球菌（Streptococcus pyogenes））、化膿性Ｃ／Ｇ群（ストレプトコッカス・ディスガラクティエ（Streptococcus dysgalactiae））、単純疱疹ウイルス１（herpes simplex virus 1）、単純疱疹ウイルス２（herpes simplex virus 2）、水痘帯状疱疹ウイルス（varicella-zoster virus）、ヒトメタニューモウイルス（human metapneumovirus）、トリコモナス（trichomonas）、ヒトアデノウイルス（human adenovirus）、及び、パラインフルエンザウイルス（parainfluenza virus）（ＰＩＶ－１、ＰＩＶ－２、及び／又はＰＩＶ－３）からのものを含む。自己完結型カートリッジは、任意の１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、又はそれ以上の標的検体の検出及び／又は区別のための試薬を備えることができる。
[0031] いくつかの実施形態において、複数の標的ヌクレオチドの不在の存在を示す結果は、鼻又は鼻咽頭スワブなどの単一の患者サンプルの分析から提供されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、単一のサンプルは、複数の細菌、ウイルス、及び／又は菌のヌクレオチド、及び／又はそれらの混合物及び組合せ物などの、単一サンプル中の複数の病原性標的の有無について、単一の使い捨ての自己完結型カートリッジで分析されてもよい。いくつかの実施形態において、単一サンプルは、複数のウイルスヌクレオチドの存在について、本明細書に記載の単一のカートリッジで分析されてもよく、ウイルス標的は、インフルエンザＡ型、インフルエンザＢ型、ＲＳＶ、及び／又はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２を含む４つの異なるウイルスＲＮＡ標的を備える。
[0032] いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットは、症候を示す患者から得られる鼻、鼻咽頭、痰、又は血液のサンプルなどのサンプルに存在するウイルスＲＮＡ又はＤＮＡの抽出、増幅、及び検出を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書で提供される技術は、約１時間未満、約３０分未満、及び／又は、約２０分未満、たとえば、約２２分で抽、出、増幅、及び検出を含む全分析を実行してもよい。
[0033] いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム、アッセイ、デバイス、方法、及びキットによるサンプル分析は、鼻孔内又は口内若しくは喉に置かれたスワブで収集されるサンプルなどの患者サンプルを、ウイルス輸送媒体などの輸送媒体内に置くことによって開始される。いくつかの実施形態において、スワブから抽出された標本サンプルを含有する輸送媒体は、本明細書に記載のカートリッジの液体サンプル追加ポート又はサンプルポートに移送される。他の実施形態において、スワブは、本明細書に記載されるように、スワブ上のサンプルの処理のために、カートリッジに直接挿入される。
[0034] いくつかの実施形態において、輸送媒体は、カートリッジを有するキットの一部として供給される移送ピペットを有するカートリッジのサンプルポートに移送される。いくつかの実施形態において、提供される移送ピペットは、溢流チャンバを含み、輸送媒体中の鼻又は鼻咽頭スワブ標本から抽出された患者サンプルなどのサンプルの特定の固定された知られている容積を移送及び／又は分配するように構成される。いくつかの実施形態において、提供される移送ピペットは、約５０～２０００μＬ、５０～１０００μＬ、１００～５００μＬ、１５０～４００μＬ、１７５～３５０μＬ、２００～３００μＬ、２２５～２７５μＬ、若しくはサンプル、又は、サンプルの約１５０μＬ、約２００μＬ、約２５０μＬ、約３００μＬ、若しくは約３５０μＬのサンプルの容積を移送及び／又は分配するように構成される。
[0035] いくつかの実施形態において、サンプルがカートリッジのサンプルポートに導入された後、ポートは閉じられ、カートリッジは、サンプル処理の開始のために器具に挿入される。いくつかの実施形態において、本明細書に詳述されるように、サンプルは、溶解バッファによってサンプルポートから押し出される。いくつかの実施形態において、溶解バッファは、エシェリキアウイルス（Escherichia virus）ＭＳ２（ＭＳ２）プロセス対照などのプロセス対照も再水和する。いくつかの実施形態において、サンプル及びプロセス対照は、磁性粒子などの粒子又はビーズとともに、本明細書に記載のカートリッジの抽出チャンバに移動される。いくつかの実施形態において、サンプル、任意選択的に、プロセス対照、及び流体（たとえば、溶解バッファ又は輸送媒体）を含む溶液は、抽出チャンバで混合され、サンプル中の細胞又は有機体は、混合によってさらに溶解される。ある実施形態において、混合は、抽出チャンバの超音波処理による。いくつかの実施形態において、ビーズと関連付けられたサンプルＤＮＡ及び／又はＲＮＡを有するビーズは洗浄され、ＤＮＡ及び／又はＲＮＡはビーズから溶離される。いくつかの実施形態において、精製及び／又は単離されたＤＮＡ及び／又はＲＮＡを含む溶液は、ＤＮＡ及び／又はＲＮＡの増幅のための試薬を含む凍結乾燥されたマスターミックスを再水和するために使用される。ある実施形態において、単離及び／又は精製されたＤＮＡ及び／又はＲＮＡを有する溶液は、抽出チャンバから複数の試薬チャンバに移動され、各試薬チャンバは検出チャンバと専用流体転流している。各試薬チャンバは、特定のＤＮＡ又はＲＮＡ標的検体の増幅及び検出のための試薬を備える。このように、専用検出チャンバを有する２、４、６、８、１０、１２、又は任意の数の試薬チャンバを有するカートリッジは、単一サンプルからの標的核酸の多重化分析を実現する。ある実施形態において、カートリッジは、それぞれが専用検出チャンバを有する４つの試薬チャンバを備え、各試薬チャンバは、特定の標的検体の増幅及び検出のための試薬（たとえば、プライマー、プローブ、酵素、塩、糖など）を含む。１つの実施形態において、各試薬チャンバは、特定の病原体からの核酸の１つの増幅及び検出のための試薬（当該技術分野ではマスターミックスとも呼ばれる）を含む。ある実施形態において、病原体は、インフルエンザＡ型、インフルエンザＢ型、ＲＳＶ、及びＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２から選択される。ある実施形態において、病原体は、インフルエンザＡ型、インフルエンザＢ型、ＲＳＶ、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、百日咳菌（Bordetella pertussis）、パラ百日咳菌（Brodetella parapertussis）、Ｃ．ディフィシル（C. difficile）、Ａ群β溶血性連鎖球菌（Group A β-hemolytic Streptococcus）（化膿連鎖球菌（Streptococcus pyogenes））、化膿性Ｃ／Ｇ群（ストレプトコッカス・ディスガラクティエ（Streptococcus dysgalactiae））、単純疱疹ウイルス１（herpes simplex virus 1）、単純疱疹ウイルス２（herpes simplex virus 2）、水痘帯状疱疹ウイルス（varicella-zoster virus）、ヒトメタニューモウイルス（human metapneumovirus）、トリコモナス（trichomonas）、ヒトアデノウイルス（human adenovirus）、及び、パラインフルエンザウイルス（parainfluenza virus）（ＰＩＶ－１、ＰＩＶ－２、及び／又はＰＩＶ－３）から選択される。いくつかの実施形態において、各試薬チャンバの試薬は、専用検出チャンバに輸送され、標的核酸配列の増幅を実行することができる。いくつかの実施形態において、検出チャンバの増幅は、サンプルに存在する標的化ウイルス（存在する場合）及びプロセス対照のアンプリコンを生成する最適化条件下で実行されるTaq-man（登録商標）マルチプレックスリアルタイムＲＴ－ＰＣＲ反応を含んでもよい。ある実施形態において、各検出チャンバは、特定のラベル、タグ、又は検出試薬の有無を判定する検出チャンバ中のアンプリコンの検査のための、カートリッジを受け入れる器具の光学システムによる問合せのための光学窓を有して構成される。
[0036] いくつかの実施形態において、各々のマスターミックスは、１つ、２つ、又はそれ以上のウイルス標的及び／又はプロセス対照に対して独自の、プライマー、及び、二重標識プローブなどの標識プローブを含む。いくつかの実施形態において、プローブは、たとえば、一端をフルオロフォア、他端をクエンチャで標識化される。いくつかの実施形態において、マスターミックス試薬は、存在する場合、ウイルスＲＮＡ、最適には、ＭＳ２バクテリオファージプロセス対照ＲＮＡの相補ＤＮＡを製造するために、逆転写酵素ステップのための試薬（reagnts）を備える。いくつかの実施形態において、ポリメラーゼは、ＤＮＡ増幅中、相補的なＤＮＡの塩基配列に結合されたプローブを切断し、クエンチャからフルオロフォアを分離する。いくつかの実施形態において、この切断は、蛍光シグナルの増加をもたらし、十分な蛍光が実現された場合、サンプルは、検出された標的配列について陽性と報告される。いくつかの実施形態において、カートリッジを受け入れる器具は標的化ヌクレオチド配列の不在の存在についての陽性、陰性、及び／又は無効の結果などの結果を制御、監視、及び読み取るためのユーザインタフェース画面も含む。
[0037] 図１は、いくつかの実施形態による、光源１２２と、カートリッジ１１２を受け入れるための器具１０４とを備えるテストアーキテクチャ１０２を示す。器具１０４は、カートリッジ１１２を受け入れるように構成され、カートリッジは、標的核酸を含むことが疑われるサンプルを含む。いくつかの実施形態において、標的核酸は、病原体の核酸の一部である、又は、病原体産物又はタンパク質と関連付けられる。病原体は、細菌、ウイルス、プリオン、胞子などを含んでもよい。
[0038] 図１を継続して参照すると、器具１０４は、図１においてソニケータ１１０で表され、ｘ－ｙ－ｚ座標の少なくとも１つに移動可能である、１つ又は複数のソニケータをさらに備える。１つ又は複数のソニケータは、たとえば、チャンバ内の成分の相互作用を増強させるために、及び／又はチャンバ内の成分間の化学相互作用又は反応のための混合を提供するために、カートリッジ１１２の選択された部分（たとえば、抽出チャンバ、検出チャンバ、サンプルチャンバ、チャンバの組合せなど）と相互作用するように構成される。ある実施形態において、カートリッジは、可撓性材料から構成される壁を備え、カートリッジは、器具に挿入されたときに、１つ又は複数のソニケータが可撓壁と接触できるように位置付けられる。ある実施形態において、カートリッジは、硬質プラスチック又は熱可塑性材料から構成され、可撓性材料は、剛性カートリッジの片側に接着され、それによって、カートリッジの片側の剛性壁とカートリッジの反対側の可撓壁とを有する抽出チャンバを画定する。ｘ－ｙ－ｚ座標の少なくとも１つに移動可能である、器具のソニケータは、抽出チャンバの可撓壁上の１つ又は複数の場所で超音波処理するように移動可能に位置付けられる。
[0039] いくつかの実施形態において、器具１０４は、移動可能及び／又は切換可能（オン／オフ）である、電磁石、ソレノイド、又は局所的な磁界を発生させる任意の要素などの、少なくとも１つの磁石界磁１１６も含む。ある実施形態において、局所的な磁界は、カートリッジ内、たとえば、カートリッジの抽出チャンバ内の複数の磁性ビーズ又は粒子を捕捉するために位置付けることができる。磁性粒子は、サンプル中の細胞又は病原体成分から抽出された核酸の一部を含有してもよく、たとえば、磁性粒子の表面に接着させてもよい。
[0040] いくつかの実施形態において、器具は、試薬及び溶出液などの液体をカートリッジに、そして、カートリッジの１つの場所から別の場所に移動するための加圧流体を提供するために、空気圧ユニット１１４を備える。空気圧ユニット１１４はまた、カートリッジから反応残渣を取り除くために、加圧／減圧を使用してもよい。このために、空気圧ユニット１１４は、ポンプ、加圧ガスカートリッジを含んでもよく、又は、設備の加圧空気ライン若しくはガスラインと結合されてもよい。空気圧ユニット１１４は、空気圧ユニットの流体源をカートリッジの弁及び導管と結合する流体（又は、ガス）マニホルド（図示せず）を介して、カートリッジ１１２に結合することができる。いくつかの実施形態において、器具１０４は、（たとえば、カートリッジの試薬キャニスタを開くために）穿孔要素を作動させる、又は、カートリッジで流体導管及びチャンバの弁を開閉するピン及び他の要素などの、カートリッジ１１２の構成要素を機械的に作動させるアクチュエータ１１８を含む。
[0041] 図１をさらに参照すると、いくつかの実施形態において、テストアーキテクチャ１０２は、カートリッジの検出チャンバの照明のための、及び、そこからの信号の検出のための光ユニット１２６を含むことができる。いくつかの実施形態において、光ユニットは、器具１０４の一部である。光ユニットは、光カプラ１２８を介してカートリッジ１１２の検出チャンバに送られる励起信号１２４を提供する光源１２２を含んでもよい。光カプラ１２８は、器具において検出チャンバからプロセッサ回路１０６に戻す応答信号１２０を提供する１つ又は複数の検出器も含んでもよい。応答信号１２０は、サンプルの疑わしい標的核酸の存在を示す、光カプラ１２８の感光性エレメントから変換された電気信号であってもよい。いくつかの実施形態において、励起信号１２４は、疑わしい標的核酸から所望の応答信号１２０を促すために選択される。たとえば、いくつかの実施形態において、励起信号１２４は、疑わしい標的核酸の少なくとも一部との化学親和力を有するタグの蛍光放射のための光ポンプである。したがって、蛍光放射がタグの適切なスペクトル帯で検出されるとき、応答信号１２４は提供されてもよい。
[0042] 図１をさらに参照すると、手段１０４において、プロセッサ回路１０６は、メモリ回路１０８に記憶された命令を実行する。結果として、器具１０４は、本明細書に開示されるような方法のステップの１つ又は複数を少なくとも部分的に実行してもよい。たとえば、プロセッサ回路１０６は、応答信号１２０の信号処理のためのステップを実行してもよい。プロセッサ回路１０６はまた、本明細書に開示の方法に記載のステップを実行するために、空気圧ユニット１１４、ソニケータ１１０、及び光ユニット１２６を制御してもよい。
[0043] 図２Ａ～２Ｄは、いくつかの実施形態による、サンプルテストのためにカートリッジのさまざまな図を示す。図２Ａは、いくつかの実施形態による、サンプルテストのためのカートリッジ２１００の平面図を示す。カートリッジは、サンプルポート２１０２、抽出チャンバ出口弁２１０５と関連付けられた抽出チャンバ２１０４、並びに１つ又は複数のＰＣＲ／検出チャンバ２１０６、２１０８、２１１０、及び２１１２（すなわち、いくつかの実施形態において、チャンバはＰＣＲチャンバ及び検出チャンバの両方の役割を果たすように構成されてもよい）を含む複数のチャンバと、１つ又は複数のＰＣＲ／検出チャンバ弁２１１４、２１１６、２１１８、及び２１２０とを含んでもよい。いくつかの実施形態において、カートリッジが器具に挿入されるときの、サンプルポートが中央線より下に位置付けられた、カートリッジの向きは、重力の下向きの力とは反対の方向への、サンプルポートから抽出チャンバへのサンプルの移動を提供する。いくつかの実施形態において、カートリッジは、１つ又は複数の試薬キャニスタ２１２２、２１２４、２１２６、及び２１２８を含んでもよく、試薬キャニスタの少なくとも一部は、抽出チャンバ、並びに、１つ又は複数の試薬キャニスタ弁２１３０、２１３２、２１３４、及び２１３６と流体連通してもよい。いくつかの実施形態において、サンプルポート２１０２は、サンプル（たとえば、生体サンプル）を含むスワブを受け入れる。いくつかの実施形態において、第２のサンプルポートは、（たとえば、スポイト又はシリンジなどから）液体サンプルを受け入れるように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、生体サンプルは、体液（たとえば、血液、血清、血漿、痰、粘液、唾液、涙、便、又は尿）を含む。いくつかの実施形態において、生体サンプルはヒトであり、標的核酸の１つ又は複数の部分の存在は、サンプルを提供する個人のための医療診断を示してもよい。各試薬キャニスタ２１２２、２１２４、２１２６、及び２１２８は、凍結乾燥されてもよい、又は、液体状態であってもよい試薬を含有する。いくつかの実施形態において、試薬キャニスタの少なくとも１つの試薬は、キャニスタ弁２１３０、２１３２、２１３４、及び２１３６を通して、サンプルポートと流体連通する溶解媒体を含んでもよい。溶液中で、試薬がサンプル成分及び他の試薬と反応すると、サンプル中に存在することがある標的核酸の部分を抽出する。各試薬キャニスタは、抽出チャンバの容積と同じ、又は略同じであってもよい容積を有する。
[0044] いくつかの実施形態において、カートリッジは、一緒に組み立てられる複数の部分を含む。第１の部分は、複数のチャンバ及び導管を含む射出成形プラスチック部分を含んでもよい。他の部分は、平坦なカバー又はプラスチック膜を含んでもよく、器具のアクチュエータ及びサンプルポートカバー取付点の位置合わせのための特徴を有する（小穴及び他の特徴参照）。いくつかの実施形態において、カートリッジの流体導管及びチャンバの１つ又は複数は、流体の計量並びに検出チャンバの完全な充填及びガス抜きを容易にするために、疎水性フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態において、疎水性フィルタは、カートリッジ本体に溶接されてもよい。いくつかの実施形態において、カートリッジは、ワークフロー中に形成される気泡の捕捉のための１つ又は複数の気泡トラップ２１６６、２１６８、２１７０、及び２１７２を含んでもよい（「シャークフィン」特徴参照）。いくつかの実施形態において、器具のソニケータの作用は、プラスチック膜に対して生じる。
[0045] いくつかの実施形態において、抽出チャンバは、第１の位置の第１の入口ポートと、第２の異なる位置の第２の入口ポートとを含む。いくつかの実施形態において、第１の入口ポート又は第２の入力ポートのうちの１つは、抽出チャンバを、本質的に等しい容積の２つの区域又は等しくない容積の２つの区域に分離する中央線に又はその中央線より下に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、カートリッジが器具に挿入されるときの、サンプルポートが中央線より下に位置付けられた、カートリッジの向きは、重力の下向きの力とは反対の方向への、サンプルポートから抽出チャンバへのサンプルの移動を提供する。
[0046] 図２Ａをさらに参照すると、カートリッジは、ポート２１３８、２１４０、２１４２、及び２１４４などの複数のガス供給ポートと、ガス通気孔２１４６と、ベント弁２１５２と、試薬が使用されてカートリッジの流体導管から一掃された後に試薬残差を収集するために廃棄物弁２１５０によって廃棄物チャンバ２１６４と流体的に結合された廃棄物経路２１４８とを備えることができる。いくつかの実施形態において、試薬キャニスタの全部又は一部は、ガス供給ポートの１つ又は複数を介して、専用ガス源と流体連通してもよい。いくつかの実施形態において、器具の空気圧ユニットは、カートリッジを通してサンプル又は流体処理試薬を含有する流体などの流体などを移動させるために、及び廃棄物弁が開いているときに廃棄物経路を通して廃棄物チャンバに抽出又は処理チャンバから反応生成物又は試薬残差を取り除くために、加圧ガスを供給する。ガス供給ポート２１３８、２１４０、２１４２、及び２１４４は、カートリッジの流体導管を、空気圧ユニットの供給ラインと結合する。いくつかの実施形態において、空気圧ユニットは、カートリッジのガス供給ポートに結合された空気圧ユニットの供給ラインを介して、カートリッジへのガス供給を提供してもよい。いくつかの実施形態において、空気圧ユニットは、約２～７０ｋＰａ（キロパスカル）、２～５０ｋＰａ、２～３５ｋＰａ、５～５０ｋＰａ、５～３５ｋＰａ、又は２～１５０ｋＰａでカートリッジへのガス供給を提供してもよい。いくつかの実施形態において、流体はガスであり、いくつかの実施形態において、ガスは、空気、窒素、アルゴン、又は任意の他の不活性ガス、又はそれらの組合せであってもよい。システムのガス通気孔及びベント弁は、ガス圧を解放し、ガス供給ポートからの、そして、カートリッジの１つ又は複数のチャンバを通るガス流を駆動するために、低圧力点として働いてもよい。
[0047] 図２Ａを継続して参照すると、いくつかの実施形態において、カートリッジは、磁性ビーズ又は常磁性粒子（ＰＭＰ）などのビーズ又は粒子を含むキャニスタ又はチャンバを備える。ある実施形態において、磁性粒子は抽出チャンバに導入され、以下でより詳細に説明するように、抽出チャンバに導入されると、残りのプロセスのために、その中に保持される。サンプル中の細胞又は他の病原性成分からの標的核酸の選択された部分は、ビーズ又は粒子の表面に接着することができ、試薬キャニスタからの試薬と協力して、存在する場合、サンプルからの標的核酸の単離及び／又は精製を提供する。
[0048] 図２Ａをさらに参照すると、いくつかの実施形態において、抽出チャンバは、液体の正確な分量を受け入れて及び／又は分配する計量チャンバとして機能する。本実施形態において、カートリッジの試薬キャニスタ又は他のチャンバ内に保持される溶出媒体などの液体は、それらを流体的に接続する流路又は導管によって抽出チャンバに移動される。抽出チャンバは、超過したときに過剰充填チャンバ２１７４へあふれ出る、定義された事前に選択された容積を有し、それによって、抽出チャンバにおける流体の定義された計量容積を保証する。ある実施形態において、抽出チャンバの計量機能は、溶出媒体などの流体を抽出チャンバに導入するときに利用される。溶出媒体は、抽出チャンバの下流の、カートリッジの試薬チャンバ及び検出チャンバに移送され、溶出媒体の核酸は、検出のために増幅される。いくつかの実施形態において、定量化された結果を得るために、各増幅又は検出チャンバに置かれた核酸を有する溶出媒体の知られている容積を有することが望ましい。本実施形態において、溶出媒体は、弁２１１４、２１１６、２１１８、及び２１２０によって可能にされる導管を介して、核酸増幅のために検出又は反応チャンバに移動される。いくつかの実施形態において、試薬キャニスタの溶出媒体の容積は、計量チャンバの事前に選択された容積より大きい可能性がある。したがって、抽出チャンバに移送される溶出媒体の量は、計量チャンバの事前に選択された容積以上である。実施形態において、試薬キャニスタの溶出媒体の容積は、計量チャンバとして機能する抽出チャンバの部分の容積より大きい、そのため、溶出媒体は、過剰充填チャンバに流れ込み、それによって、抽出チャンバの溶出媒体の知られている計量容積を保証する。いくつかの実施形態において、過剰充填チャンバ２１７４は、媒体の溢流を捕捉するために、スポンジ状の材料を含む。いくつかの実施形態において、フィルタペーパ又は他のセルロース物質は、過剰な排出媒体の吸収剤として使用されてもよい。したがって、過剰充填チャンバ２１７５からカートリッジの流体導管に滴下又は還流を避けることが望ましい。他の実施形態において、過剰充填チャンバ２１７４は、抽出チャンバ及び液体媒体試薬キャニスタと流体連通し、試薬媒体の知られている容積が抽出チャンバに導入されることを可能にする。いくつかの実施形態において、過剰充填チャンバ２１７４は、抽出チャンバ２１０４と流体連通し、液体媒体の知られている容積が抽出チャンバに残ることを可能にする。いくつかの実施形態において、試薬キャニスタ２１２２、２１２４、２１２６、及び２１２８の少なくとも１つの液体媒体の容積は、抽出チャンバ２１０４の容積を超える。過剰な液体は、抽出出口弁２１０５及び溢出弁２１５２を介して、抽出チャンバ２１０４から取り除かれる。
[0049] 図２Ａを継続して参照すると、カートリッジ２１００は、識別子２１５４、２１５６、２１５８、及び２１６０によって示され、試薬チャンバ又はＰＣＲ試薬チャンバと呼ばれる、乾燥又は凍結乾燥されたマスターミックス（ＭＭＸ）を備えるチャンバも備える。標的核酸の増幅のための増幅試薬（たとえば、プライマー、プローブ、酵素、塩、糖など）のビーズ又は凍結乾燥物は、試薬チャンバに配設される。いくつかの実施形態において、各試薬チャンバ内の凍結乾燥物は、他と異なってもよい。普遍性を失わずに、複数の組合せが実現されてもよく、試薬チャンバのうちの２つ以上は（たとえば、２／２の組合せで）同じ凍結乾燥物とすることができる、若しくは、３つのチャンバは（たとえば、３／１の組合せ）同じ凍結乾燥物を有する、又は、各チャンバは、他とは異なる凍結乾燥物を有する。いくつかの実施形態において、試薬チャンバは球状の幾何学構造を有してもよく、凍結乾燥物はビーズ形状であってもよく、又は、球状チャンバの直径より小さい直径を有する、任意の他の幾何学構造（たとえば、半球、ディスク、楕円体など）を有してもよい。ある実施形態において、凍結乾燥物は、増幅プロセスのための内部対照として働くプロセス対照のための試薬を含む。プロセス対照試薬は、たとえば、一般に液体として抽出チャンバに移動される、乾燥又は液体形態の、カートリッジのチャンバに置かれる試薬とすることができる。いくつかの実施形態において、プロセス対照試薬は、凍結乾燥されたエシェリキアウイルス（Escherichia virus）ＭＳ２（ＭＳ２）バクテリオファージプロセス対照とすることができる。いくつかの実施形態において、器具のソニケータは、ＰＣＲ試薬チャンバ内の核酸及び試薬の混合を容易にするために、カートリッジとの接触のために位置付けられる。各試薬チャンバは検出チャンバと流体連通し、熱循環を起こすことができ、核酸は増幅される。各検出チャンバのアンプリコンは、検出、識別、及び／又は区別のための検出可能ラベルを有する。検出可能ラベル又はタグは、蛍光放出タグ、又は、アンプリコンに取り付けられた任意の他の放射放出タグとすることができる。普遍性を失わずに、核酸増幅のための任意の数の検出チャンバが、さまざまな実施形態で実現されてもよい。
[0050] いくつかの実施形態において、標的検体を備えることが疑われるサンプルの計量容積又は量は、溶解バッファなどの液体とともに、サンプルチャンバからサンプルポートを介して移送される。ＭＳ２バクテリオファージプロセス対照などのプロセス対照を再水和するために、液体は、乾燥プロセス対照を含有することができる、又は、乾燥プロセス対照を有するチャンバを通過することができる。いくつかの実施形態において、計量サンプルは、プロセス対照及び磁性ビーズとともに、抽出チャンバに移動される。いくつかの実施形態において、サンプル、プロセス対照、及び磁性ビーズを備える溶液は、超音波処理によって混合され、サンプル中の細胞は、抽出チャンバ内の溶液に核酸を放出するように溶解される。いくつかの実施形態において、溶解バッファは、抽出チャンバから取り除かれ、磁性ビーズ及び磁性ビーズに接着する任意の核酸は、チャンバの壁に適用された磁界によって抽出チャンバ内に固定される。次いで、１つ又は複数の異なる洗浄液を、抽出チャンバに順次導入することができ、磁性ビーズは洗浄液に放出される。洗浄ステップが完了し、洗浄液が抽出チャンバから排出された後、溶出バッファが抽出チャンバに導入され、再び、磁性ビーズは、チャンバの壁に適用された磁界によって抽出チャンバ内に固定される。磁性ビーズは、磁性粒子から溶出バッファに核酸を溶離するために、溶出バッファに放出される。いくつかの実施形態において、サンプルから単離された核酸、及び任意選択的に、プロセス対照核酸を備える溶出バッファは、各ＰＣＲ試薬チャンバ内の凍結乾燥されたマスターミックスを再水和するために使用される。
[0051] いくつかの実施形態において、カートリッジは、液体サンプル及び／又はスワブサンプル存在検出特徴を含んでもよい。したがって、検出特徴がカートリッジ内のサンプル及び／又はカートリッジ内のスワブの存在を示すと、信号が器具のプロセッサ回路に通信される。カートリッジ内のサンプル及び／又はスワブの存在を確認する信号の受信により、自動的にサンプル内の標的検体の有無を判定する一連のイベントとするために、器具に記憶されたプログラムを開始することができる。いくつかの実施形態において、器具は、ユーザに警報通知を提供してもよく、カートリッジがテスト順序を開始する準備ができていて、開始できることを示す。
[0052] カートリッジは、別個のチャンバの対照サンプル、又は、その独自の専用チャンバに置かれる内部対照を含んでもよく、それは、処理のために抽出チャンバに送られてもよく、又は、送られなくてもよい。したがって、対照サンプルは、溶出媒体を含む試薬のすべて又は少なくとも１つとの化学相互作用を経るために磁性ビーズに接着することを含む、標準サンプルの処理ステップの１つ若しくは複数、又はすべてを経る核酸対照を含んでもよい。
[0053] いくつかの実施形態において、カートリッジは、タブ、ノッチ、ディボットなどの形態の物理的な基準などの、器具がシステム内部のカートリッジを引くことを容易にする挿入特徴を含んでもよい。いくつかの実施形態において、カートリッジが器具に挿入されるとき及びサンプルの処理中のカートリッジの向きは、サンプルポートが挿入及び処理位置のカートリッジを横切る中央線の下に位置付けられるような向きである。本実施形態において、重力の下向きの力とは反対の方向への、サンプルポートから抽出チャンバへのサンプルの移送。
[0054] 図２Ｂ～２Ｄは、１つの実施形態による、サンプルテストのためのカートリッジの輪郭又は構成を示す。図２Ｂは、カートリッジの第１の側の平面図を示し、それは、器具に対して、カートリッジの「内」側とすることができる。図２Ｃは、カートリッジの第２の側の平面図を示し、第１の側及び第２の側は対向し、互いに相補的である。抽出チャンバ２１０４、試薬キャニスタ２１２２、２１２４、２１２６、及び２１２８、検出チャンバ２１０６、２１０８、２１１０、及び２１１２、廃棄物チャンバ２１６４、気泡トラップ２１６６、２１６８、２１７０、及び２１７２、並びに廃棄物経路２１４８は、図２Ａに対して上で説明されている。図２Ｂ～２Ｄに示される実施形態において、カートリッジは２つのサンプルポートを備え、第１のサンプルポートは、その上にサンプルを有するスワブを受け入れるように設計され（２１０２）、第２のサンプルポート（２２００）は、たとえば、ピペットによって、液体サンプルを受け入れるように構成される。疎水性フィルタ２２０２は、流体流れを容易にして、残差が導管にとどまることを避けるために、検出チャンバ（検出チャンバパネル２２０４）につながる導管に配設されてもよい。位置合わせ特徴２２０６は、器具内でのカートリッジの位置決めを可能にする。
[0055] 図２Ｃから分かるように、カートリッジは、過剰充填チャンバ２１７４（任意）と、磁性ビーズを含有するチャンバ２１５２とを備えることができる。液体ポート２２００は、液体サンプルのためのサンプルポート（たとえば、図２Ａのサンプルポート）として働く。いくつかの実施形態において、液体ポート２２００は、器具が液体サンプルの存在を検出する（したがって、液体ポート２２００に結合された流体導管を作動させる）ことを可能にする、フラストレート全内部反射特徴２３００を含んでもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、ポート２２００は、光学ビームがポート２２００を貫通又は通過するとき、サンプルがビーム経路にある場合、液体の検出が実現されるように設計される。
[0056] 図２Ｄは、カートリッジの斜視図を示し、図２Ｂの内側が最前面である。カートリッジの側面図も図２Ｄに示され、カートリッジの内側を覆うプラスチック膜２４００（図２Ｂ参照）、及び、カートリッジ本体２４０２を示す。いくつかの実施形態において、カートリッジ本体は、幅約２０ｍｍ（たとえば、幅２３．５ｍｍ）であり、プラスチック膜は、図２Ｄにも示されるように、厚さ約１ｍｍである。
[0057] 図３は、いくつかの実施形態による、（図２Ａ又は図２Ｃの試薬キャニスタ２１２２、２１２４、２１２６、又は２１２８の例としての）試薬キャニスタ３１００、及び、キャニスタ内の試薬をカートリッジに供給するための機構を示す。いくつかの実施形態において、複数の試薬キャニスタ（たとえば、図２Ａ又は図２Ｃの２１２２、２１２４、２１２６、又は２１２８のうちの１つ）のすべて又は一部の試薬は、液体試薬である。いくつかの実施形態において、試薬キャニスタ３１００は、壊れやすい膜３１０２と、壊れやすい膜３１０２を穿孔するように位置付けられた穿孔要素３１０４とを備える。その中の試薬を分配するために壊れやすい膜３１０２を穿孔するため、カートリッジを受け入れる器具のアクチュエータ３１０８は、キャニスタ３１００を押し、キャニスタ３１００を穿孔要素３１０４に対して移動させることができる。アクチュエータ３１０８は、器具内の電動モータでキャニスタに押し付けられる中実ピンを含んでもよい。いくつかの実施形態において、穿孔要素３１０４は、カートリッジ本体内に（たとえば、射出成形によって）形成されてもよい。すなわち、穿孔要素３１０４が、試薬キャニスタ３１００上の壊れやすい膜３１０２と接触し穿孔するために、カートリッジ上に位置付けられる。いくつかの実施形態において、穿孔要素は、アクチュエータの一部、器具の一部、カートリッジの一部、又は試薬キャニスタの一部であってもよい。いくつかの実施形態において、壊れやすい膜又は壊れやすい材料は、アルミニウム積層体、隔壁、弁、ポートなど（たとえば、必然的に破裂又は破壊する必要なく、穿孔又は穿刺時に開けることができる任意の要素）であってもよい。いくつかの実施形態において、壊れやすい膜３１０２は、材料の複数の層の積層体であってもよい。穿孔要素３１０４と壊れやすい膜３１０２との間に上部空間が存在してもよく、アクチュエータ３１０８による付勢により、試薬キャニスタは上部空間に移動し、穿孔要素と接触する。或いは、上部空間が、試薬キャニスタとアクチュエータとの間に存在してもよく、穿孔要素は壊れやすい材料に接触又は接触に近い状態であり、上部空間をアクチュエータが移動して試薬キャニスタに接触すると、穿孔要素が壊れやすい材料に貫入する。壊れやすい材料の完全性が破壊されると、試薬キャニスタの試薬を放出することができる。
[0058] いくつかの実施形態において、穿孔要素３１０４は、壊れやすい膜３１０４が穿孔されると、入口３１１０を出口３１１２と流体的に結合する中空導管を含んでもよい。いくつかの実施形態において、アクチュエータ３１０８が壊れやすい膜３１０２を破壊すると、入口又は出口の弁３１１４が、キャニスタ３１００からの試薬３１０６の流れをさらに制御してもよい。いくつかの実施形態において、専用ガス源からのガスは、中空導管を介して、ガス源から試薬キャニスタ３１００まで移動可能である。いくつかの実施形態において、各試薬キャニスタは、器具の１つのアクチュエータと相互に作用する。いくつかの実施形態において、各試薬キャニスタは、専用アクチュエータと相互に作用する。いくつかの実施形態において、アクチュエータが作動していなくて、壊れやすい膜が無傷であるときに、弁３１１４が開けられてもよく、試薬チャンバ及び中空穿孔部材を通して入口から出口までのガス流れを可能にする。これは、抽出チャンバに試薬液を移送するために、穿孔機構を作動させる前に、従来のステップの抽出チャンバにおける残留成分及び／又は試薬を取り除くために有用であることがある。
[0059] 図４は、いくつかの実施形態による、カートリッジ内の流体流れを制御するために使用される弁を示す。いくつかの実施形態において、弁は、膜溶着エネルギーダイレクタ４１００と、弁座４１０２と、弁空洞４１０４とを含むピンチ弁である。断面図は、弁座４１０２、カートリッジ本体４１０８、及び弁貫通孔４１０６のいくつかの例示的な寸法をｍｍで示す。普遍性を失わずに、弁の寸法は、所定のカートリッジ及び器具の特定の要望に適応する任意の寸法であってもよい。
[0060] 図５は、いくつかの実施形態による、サンプルテストのためのカートリッジの検出チャンバパネル５１００の部分投影図を示す。検出チャンバパネルは、５１０２で示されるものなど複数の検出チャンバを備え、それは、ＰＣＲ増幅チャンバであってもよく、それぞれがＰＣＲ試薬チャンバ５１０４などの試薬チャンバに流体的に結合されている。５１０６で示されるものなどの流体導管は、弁５１０８などのＰＣＲ弁を介して、検出チャンバと気泡トラップ５１１０などの気泡トラップとの間の専用流体連通を提供する。カートリッジの抽出チャンバ５１１２は、完全性のために、そして、全体像を提供するために、図面に示される。
[0061] 図６Ａ～６Ｄは、いくつかの実施形態による、器具のための光ユニットで使用するための光カプラ６１００の構成要素を示す。図６Ａは、本明細書に開示されるカートリッジの検出チャンバ６１２４への励起信号の送出のためにフィルタ、レンズ、及び光ファイバを含む励起光学セットアップ６１０２に組み付けられた複数の光源を示す。光源は、１つ若しくは複数の（たとえば、４つの）発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、又は任意の他の種類の単色若しくは準単色の光源６１０６、６１０８、６１１０、及び６１１２の組を含んでもよい。ＬＥＤは、異なる蛍光放射タグのための励起信号を提供するように構成されてもよい。蛍光放射タグのそれぞれは、検出される特定の標的核酸部分を示してもよい。示される励起光学セットアップにおいて、各ＬＥＤの前のフィルタは、クロストークを避けるために、励起光のための帯域フィルタとして働き、光モジュールにおけるフリンジング及び他のエタロン効果を避けるために、反射防止（ＡＲ）コーティングも含んでもよい。使用される複数のＬＥＤを組み合わせて多重化するために、いくつかの実施形態は、１つの波長又は偏光で光を伝えて、異なる波長又は偏光で光を反射する、二色又は複屈折素子を含むビームスプリッタ構成を含んでもよい。
[0062] 励起光学セットアップは、ＬＥＤからの光を励起ファイバ６１１６の束に結合させるために、カプラ６１１４も含む。いくつかの実施形態において、限定されることなく、励起ファイバ６１１６の束は、８つのファイバ（検出チャンバのそれぞれのために２つ）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、励起光学セットアップは、より少ない光ファイバ又はより多くの光ファイバを含んでもよい。さらに、いくつかの実施形態において、励起光学セットアップは、光ファイバのない自由空間励起光学セットアップであってもよい。
[0063] 図に示されるように、２つの励起ファイバ６１１８及び６１２０は、検出チャンバパネル６１０４の各検出チャンバ６１２４に集中してもよい。２つの励起ファイバは、互いに対してある角度をなして集まり、集光レンズ６１２２は、検出チャンバ６１２４から放射される光信号を収集する。いくつかの実施形態において、集光レンズ６１２２は、集光レンズがサンプルから放射された信号の円錐を受けるように、２つの励起ファイバの間に配設される。いくつかの実施形態において、収集セットアップは、集光レンズによって収集される放射信号の円錐が、励起ファイバからの散乱された励起光の減少した量及びサンプルポートの背景からの迷光の減少した量を有するようなセットアップである。
[0064] 集光レンズは、サンプルからの放射光の円錐を受け、検出器６１２６にそれを集束させる。検出器は、光信号を、器具のプロセッサ回路によって処理されてもよい電気応答信号に変換する。
[0065] 図６Ｂは、カートリッジの検出チャンバパネルとの結合のためのピックアップ部品６２００と、応答信号を提供するためのコネクタ６２０２を有する検出器とをさらに含む、図６Ａの励起光学セットアップ６１０２を示す。ピックアップ部品６２００は、カートリッジの検出チャンバパネルに適合し、励起信号を伝える励起ファイバ６１１６を含む束を受け入れるように構成されてもよい。ピックアップ部品６２００は、検出器及びコネクタ６２０２のためのマウントとしても働き、検出器に到達する迷光の量を減少させる形状及びサイズを有してもよい。
[0066] 図６Ｃは、いくつかの実施形態による、カートリッジの検出チャンバパネル６３１６に結合される光モジュール６３００の概略図を示す。図は、ピックアップ部品６３１０で一緒に組み立てられる、上記のような光モジュールの要素（たとえば、検出器６３０２、コネクタ６３０４、光源６３０６、ファイバ束６３０８）を示す。検出チャンバ６３１４への流体導管の弁にアクセスする、器具のアクチュエータのための弁アクセスポート６３１２も示されている。
[0067] 図６Ｄは、いくつかの実施形態による、シリコン検出器６４０４に隣接して配設されるフィルタアセンブリ６４０２を有する検出器セット６４００を示す。いくつかの実施形態において、フィルタアセンブリ６４０２は、内面反射及び他の望ましくないエタロン効果を減少させるために、最適化されたコーティングを有する放出フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態において、フィルタアセンブリ６４０２は、アセンブリの異なるフィルタ間の光クロストークを防止するために、チャネル分離マスク６４０６を含んでもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、チャネル分離マスク６４０６は、クロストークを防止するために、フィルタアセンブリ６４０２内に置かれる。それは、フィルタの間で均一である。
[0068] 図７Ａ～７ＡＦは、いくつかの実施形態による、カートリッジ及び器具を使用するサンプルテスト方法の一連のステップを示す。本明細書に開示されるテストアーキテクチャのデバイス及び構成要素の任意の１つは、少なくとも部分的に、ステップ７Ａ～７ＡＦを実行してもよい。たとえば、ステップ７Ａ～７ＡＦのステップの少なくともいくつかは、本明細書に開示されるように（図１参照）、カートリッジを器具に挿入することと、光カプラで、光源からの励起信号をカートリッジに結合することとを含んでもよい。ある実施形態において、カートリッジは、カートリッジの器具への挿入及び／又はカートリッジの器具との位置合わせを容易にするために、１つ又は複数の構造的特徴を備える。そのような特徴は、たとえば、隆起、穴、ディンプル、ディボット、面取り部などを含むことができる。いくつかの実施形態において、カートリッジが器具に挿入されるときの、サンプルポートがカートリッジを横切る中央線より下に位置付けられた、カートリッジの向きは、重力の下向きの力とは反対の方向への、サンプルポートから抽出チャンバへのサンプルの移動を提供する。
[0069] 光カプラは、サンプル中の選択されたラベルが励起信号を受けたときに応答信号を発生させる検出器セットを含んでもよい。応答信号は、器具において、受信、分析されてもよく、メモリ回路に記憶された命令を実行するプロセッサ回路によって提供されるサンプル試験の結果であってもよい（図１参照）。カートリッジは、抽出チャンバと、検出チャンバと、標的核酸を含むことが疑われるサンプルとを含んでもよい。いくつかの実施形態において、ステップの少なくともいくつかは、ガス供給部ポート空気マニホルドを介してカートリッジと結合された、器具の空気圧システムのポンプを使用して実行されてもよい（図１及び２参照）。いくつかの実施形態において、本開示と一致する方法は、任意の順序で実行される、ステップ７Ａ～７ＡＦのステップの少なくとも１つを含んでもよい。図７Ａ～７ＡＦに示される一連のステップは、少なくとも部分的に、ステップ７Ａ～７ＡＦを実行するために、開いた弁及び閉じた弁のさまざまな組合せを含み、開いた弁は白丸で示され、閉じた弁は線が通過する円で示される。また、図７Ａ～７ＡＦにおいて、液体試薬場所及びその移動、並びに、さまざまなアクチュエータによるさまざまなキャニスタ上の衝突又は押し付けは、さまざまな液体がカートリッジの特徴を通して移動されるときのさまざまな液体の場所、及び、ステップ７Ａ～７ＡＦのさまざまなアクチュエータによって動かされるときのさまざまなキャニスタの場所を示す異なる陰影パターンによって示される。さらに、本開示と一致する実施形態は、同時に、準同時的に、又は時間的に重なって実行されるステップの１つ又は複数を含んでもよい。
[0070] ステップ７Ａは、カートリッジを器具に置くことを含む。
[0071] ステップ７Ｂは、各ＰＣＲ試薬チャンバと各検出チャンバとの間に位置付けられた各ＰＣＲ弁以外の、カートリッジのすべての弁を閉じることを含む。
[0072] ステップ７Ｃは、液体サンプルを受け入れるサンプルポートを有するカートリッジのために行われ、抽出チャンバをファイルすることに備えるために、サンプルポートと関連付けられた特定の弁を開けることを含む。
[0073] ステップ７Ｄは、液体サンプルを受け入れるサンプルポートを有するカートリッジのために行われ、試薬キャニスタ１に対して力を作動させることと、試薬キャニスタ１から抽出チャンバに流体を移動させることと、サンプルポートから抽出チャンバにサンプルを移動させることと、ＰＭＰを抽出チャンバに移動させることとを含む。ＰＭＰはチャンバ又はキャニスタに保存することができる、又は、いくつかの実施形態では、抽出チャンバにすでに位置付けられていることが理解されるであろう。
[0074] ステップ７Ｅは、サンプルを有するスワブを受け入れるポートを有するカートリッジのために行われ、スワブに接触するために試薬キャニスタから流体を導入することを可能にするため、弁を開けることを含む。
[0075] ステップ７Ｆは、サンプルを有するスワブを受け入れるポートを有するカートリッジのために行われ、スワブを受け入れたポートにその流体を放出するためにキャニスタ１を押し込むことと（スワブは図７Ｆには示されていない）、キャニスタ１をスワブポートに排出することとを含む。
[0076] ステップ７Ｇは、スワブと接触する流体を抽出チャンバに移動させることを含み、本実施形態において、流体は、乾燥ＰＭＰとともにチャンバを通って移動し、流体とともにＰＭＰを抽出チャンバに搬送する。よって、ここで、サンプル及びＰＭＰは抽出チャンバにある。
[0077] ステップ７Ｈは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁以外の、すべての弁を閉じることと、抽出チャンバ中の成分を混合することとを含む（たとえば、器具のソニケータを作動させることによって混合し、ここで、ソニケータは、抽出チャンバの近くで又は抽出チャンバに接してカートリッジの表面に接触している）。
[0078] ステップ７Ｉは、通常は、抽出チャンバの壁にＰＭＰを集めることによって、（たとえば、局所的な磁界を使用して）ＰＭＰを収集することを含む。
[0079] ステップ７Ｊは、抽出チャンバの流体を、廃棄物経路を通して廃棄物チャンバに排出又は除去することを含む。
[0080] ステップ７Ｋは、その内容物の放出を可能にするためにキャニスタ２を押し込むことと、キャニスタ２の内容物を抽出チャンバに移動させることとを含む。試薬キャニスタ２は、たとえば、洗浄バッファの洗浄液を有する。
[0081] ステップ７Ｌは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁以外の、すべての弁を閉じることと、（たとえば、ソニケータを作動させることによって）抽出チャンバ中の成分を混合することとを含む。
[0082] ステップ７Ｍは、（たとえば、局所的な磁界を使用して）抽出チャンバの磁性ビーズ（図面ではＰＭＰと呼ばれるが、限定する意図はない）を収集することを含む。
[0083] ステップ７Ｎは、抽出チャンバからの流体を、廃棄物経路を介して廃棄物チャンバに除去することを含む。
[0084] ステップ７Ｏは、その内容物の放出を可能にするためにキャニスタ３を押し込むことと、キャニスタ３の内容物を抽出チャンバに移動させることとを含む。キャニスタ３は、たとえば、洗浄液を備えることができる。
[0085] ステップ７Ｐは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁以外の、すべての弁を閉じることと、（たとえば、ソニケータを使用して）抽出チャンバの内容物を混合することとを含む。
[0086] ステップ７Ｑは、通常は、抽出チャンバの壁にＰＭＰを集めることによって、（たとえば、局所的な磁界を使用することによって）ＰＭＰを収集することを含む。
[0087] ステップ７Ｒは、抽出チャンバからの流体を、廃棄物経路を介して廃棄物チャンバに除去することを含む。
[0088] ステップ７Ｓは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁以外の、すべての弁を閉じることを含む。
[0089] ステップ７Ｔは、試薬キャニスタ４への経路を開けるために弁を開けることと、ヒータをオンにすることと、加熱された空気を抽出チャンバに押し込むこととを含む。いくつかの実施形態において、ステップ７Ｔは、抽出チャンバにＰＭＰを保持するために局所的な磁界を適用することを含む。
[0090] ステップ７Ｕは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁以外の、すべての弁を閉じることを含む。
[0091] ステップ７Ｖは、その内容物の放出を可能にするためにキャニスタ４を押し込むことと、キャニスタ４の内容物を抽出チャンバに移動させることとを含む。キャニスタ４は溶出媒体を含有してもよい。
[0092] ステップ７Ｗは、その計量機能を使用することによって、抽出チャンバの流体の定義された容積を得ることを含み、特定の定義された量を上回る流体は、抽出チャンバの略中央線の出口ポートで抽出チャンバを出て、過剰な流体は、キャニスタ４に戻される、又は、溢流チャンバに移動される。
[0093] ステップ７Ｘは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁以外の、すべての弁を閉じることと、（たとえば、ソニケータを使用して）抽出チャンバの内容物を混合することとを含む。
[0094] ステップ７Ｙは、（たとえば、局所的な磁界を使用して）ＰＭＰを収集することを含む。ＰＭＰは、プロセスの残りのステップのために、抽出チャンバに収集されたままである。
[0095] ステップ７Ｚは、ＰＣＲ試薬チャンバ及び接続する流体導管に流体（通常、核酸がＰＭＰ表面から溶離した溶出バッファの定義された量）を移動させることを含む。
[0096] ステップ７ＡＡは、接続する流体導管の流体を廃棄物チャンバに移動させるために示された弁を開けて、ＰＣＲ試薬チャンバの流体の容積を計量及び定義することを含む。
[0097] ステップ７ＡＢは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁を含む、すべての弁を閉じることと、ＰＣＲ試薬チャンバを超音波処理することとを含む。
[0098] ステップ７ＡＣは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間の弁を開けることを含む。
[0099] ステップ７ＡＤは、ＰＣＲ試薬チャンバの流体を検出チャンバに移動させることを含む。
[0100] ステップ７ＡＥは、ＰＣＲ試薬チャンバと検出チャンバとの間のすべての弁を閉じることと、核酸を増幅するために各検出チャンバにおいてサイクリングプロセスを実行することとを含む。任意のＰＣＲプロセスは、ＰＣＲ／検出チャンバで実行されてもよく、それは、熱サイクリング、等温反応、ＲＴ－ＰＣＲ、迅速多重化ＲＴ－ＰＣＲ、Taq-man（登録商標）マルチプレックスリアルタイムＲＴ－ＰＣＲ反応などを含むＰＣＲプロセスを含むがこれらに限定されないことは認識されるべきである。いくつかの実施形態において、ＰＣＲプロセスは、目的の病原体からのヌクレオチドなどの標的ヌクレオチドの定性的検出及び区別のために、ＰＣＲ／検出チャンバアッセイで実行した。いくつかの実施形態において、ＰＣＲ／検出チャンバで実行されるＰＣＲプロセスは、サンプル中に存在する標的化ウイルスヌクレオチド（存在する場合）及び任意のプロセス対照などの目的のヌクレオチドのアンプリコンを生成する最適化条件の下で実行される。
[0101] いくつかの実施形態において、ステップ７ＡＥは、目的の核酸のアンプリコンの有無の検出（たとえば、検出、識別、及び／又は区別）も含んでもよい。そのような検出は、ＰＣＲ増幅プロセスと同時に、又は、その後に実行されてもよい。いくつかの実施形態において、検出チャンバにおいて増幅産物を検出することは、光カプラを介して、光源からの励起信号で検出チャンバを精査すること、たとえば、励起信号で検出チャンバを照らして、目的の増幅標的からの任意の信号の有無を検出することを含む。
[0102] ステップ７ＡＦは、カートリッジを器具から取りはずすことを可能とするために、すべての弁及びアクチュエータを切り離すことを含む。
[0103] 図８は、いくつかの実施形態による、サンプルテスト方法８００のステップを示すフローチャートである。方法８００は、本明細書に開示されるようなテストアーキテクチャのデバイス及び構成要素の任意の１つによって少なくとも部分的に実行されてもよい。たとえば、方法８００のステップの少なくともいくつかは、本明細書に開示されるように、カートリッジを器具に挿入すること、及び、光カプラで、光源からカートリッジまで励起信号を結合することを含んでもよい（図１参照）。光カプラは、サンプル中の選択されたラベルが励起信号を受けたときに応答信号を発生させる検出器セットを含んでもよい。応答信号は、器具において、受信、分析されてもよく、メモリ回路に記憶された命令を実行するプロセッサ回路によって提供されるサンプル試験の結果であってもよい（図１参照）。カートリッジは、抽出チャンバと、検出チャンバと、標的核酸を含むことが疑われるサンプルとを含んでもよい。いくつかの実施形態において、方法８００のステップの少なくともいくつかは、ガス供給ポート空気マニホルドを介してカートリッジと結合された、器具の空気圧システムのポンプを使用して実行されてもよい（図１及び２参照）。いくつかの実施形態において、本開示と一致する方法は、任意の順序で実行される、方法８００のステップの少なくとも１つを含んでもよい。さらに、本開示と一致する実施形態は、同時に、準同時的に、又は時間的に重なって実行される、方法８００のステップの１つ又は複数を含んでもよい。
[0104] ステップ８０２は、抽出チャンバと、検出チャンバと、標的核酸を含むことが疑われるサンプルとを含むカートリッジを提供することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８０２は、カートリッジ上のスワブにサンプルポートに挿入することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８０２は、サンプルポートへの挿入後、及び、抽出チャンバへのサンプルの移動前に、溶解バッファでスワブをすすぐことを含む。
[0105] ステップ８０４は、サンプル、複数の磁性粒子、及び流体を、カートリッジの第１のポートを通して抽出チャンバに移動させることを含む。いくつかの実施形態において、重力の下向きの力とは反対の方向への、サンプルポートから抽出チャンバへのサンプルの移動。いくつかの実施形態において、流体は、サンプル中の細胞成分又は病原体成分から核酸物質を放出するように構成される溶解バッファを含む。病原体成分は、細菌、ウイルス、プリオン、胞子などであってもよい。
[0106] ステップ８０６は、抽出チャンバに本質的に又は実質的に流体がないときに、磁界を使用して、核酸と複合された複数の磁性粒子を捕捉することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８０６は、約３５℃を超える温度のガスを抽出チャンバに導入することも含む。
[0107] ステップ８０８は、溶出媒体の知られている容積をカートリッジの第２のポートを通して抽出チャンバに導入することを含む。いくつかの実施形態において、カートリッジの第２のポートは、第１のポートと同じである。いくつかの実施形態において、カートリッジの第２のポートは、カートリッジの第１のポートとは異なる。
[0108] いくつかの実施形態において、ステップ８０８は、抽出チャンバの上流の領域を加熱することと、ガスを加熱するためにガスをその領域に通すことと、加熱されたガスを抽出チャンバに導入することとを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８０８は、約３５℃を超えて約９０℃未満の温度のガスを抽出チャンバに加熱することを含む。
[0109] ステップ８１０は、複数の磁性粒子から核酸を放出するために、核酸と複合された複数の磁性粒子を磁界から溶出媒体に放出することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１０は、抽出チャンバから溶解バッファ及びサンプルを移動させることを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１０は、抽出チャンバに洗浄液を移動させることを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１０は、核酸と複合された磁性粒子を磁界から洗浄液に放出することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１０は、磁性粒子と複合された核酸を溶出媒体に放出するために、抽出チャンバを超音波処理することを含む。
[0110] ステップ８１２は、抽出チャンバ内に複数の磁性粒子を保持するために、複数の磁性粒子を磁界で捕捉することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１２は、抽出チャンバから洗浄液を移動させることを含む。いくつかの実施形態において、方法８００は、第２の洗浄液でステップ８１０及び８１２を繰り返すことを含む。
[0111] ステップ８１４は、核酸の増幅のための試薬との接触のために、溶出媒体及び核酸を抽出チャンバから下流チャンバに移動させることを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１４は、カートリッジの第３のポートを通して実行され、カートリッジの第３のポートは、カートリッジの第１のポート及びカートリッジの第２のポートとは異なる。いくつかの実施形態において、ステップ８１４は、溶出媒体及び核酸を、核酸のアンプリコンの増幅及び検出（たとえば、検出、識別、及び／又は区別）のための試薬と混合することを含む。いくつかの実施形態において、下流チャンバは、検出チャンバから上流のマスターミックスチャンバであり、ステップ８１４は、処理流体を形成するためにマスターミックスチャンバを超音波処理することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１４は、検出チャンバを加熱することを含む。
[0112] いくつかの実施形態において、検出チャンバは４つの個々の検出チャンバを含み、ステップ８１４は、ある量の溶出媒体及び核酸を抽出チャンバから個々の検出チャンバに導入することを含む。
[0113] ステップ８１６は、核酸を増幅し、検出チャンバ内で増幅産物を検出することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１６は、光カプラを介して光源からの励起信号で検出チャンバを精査することを含む。いくつかの実施形態において、ステップ８１６は、励起信号で検出チャンバを照射することを含む。
[0114] 本明細書で使用される場合、アイテムのいずれかを区別するために用語「及び（and）」或いは「又は（or）」を伴う、先行する一連のアイテムのうちの「少なくとも１つ」という文言は、そのリストの各々の構成物（すなわち、各々のアイテム）ではなく、全体としてそのリストを修飾する。「少なくとも１つ」という文言は、少なくとも１つのアイテムの選択を要求するのではなく、むしろ、この文言によって、アイテムのいずれか１つのうちの少なくとも１つを含むこと、及び／又はアイテムの任意の組合せのうちの少なくとも１つを含むこと、及び／又はアイテムの各々のうちの少なくとも１つを含むことを意味することが可能になる。一例として、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」又は「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つ」という文言は各々、Ａのみ、Ｂのみ、又はＣのみを指す、Ａ、Ｂ、及びＣの任意の組合せ、及び／又はＡ、Ｂ、及びＣの各々のうちの少なくとも１つを指している。
[0115] 「含む（include）」、「有する（have）」などの用語は、詳細な説明又はクレーム中で使用される範囲において、そのような用語は、クレーム中のトランジショナルワード（transitional word）として採り入れられる場合、用語「備える（comprise）」が解釈される場合の用語「備える（comprise）」と同様に包括的であることが意図されている。用語「例示の」は、本明細書では、「特定の実例、例、又は例示としての役目をする」ことを意味するように使用される。「例示」として本明細書に記載されるいずれの実施形態も、必ずしも他の実施形態に対して好ましい又は有利なものと解釈されるものではない。
[0116] 単数形での要素の言及は、具体的に述べられなければ、「１つ及び１つのみ」を意味するのではなく、「１つ又は複数」を意味することが意図されている。当業者に知られた、又は後に知られるようになる本開示を通して記載される種々の構成の要素に対するすべての構造上又は機能上の等価物は、参照により本明細書に明白に組み込まれており、且つ主題の技術によって包含されることが意図される。さらに、本明細書に開示されるものは、そのような開示が上記の記載において明白に記載されるかどうかに関わらず、公衆に提供されることは意図されていない。
[0117] 本明細書は、多くの詳細を含むが、これらは、主張され得る範囲を限定すると解釈されるべきではなく、むしろ、主題の特定の実施態様の説明として解釈されるべきである。別個の実現形態の文脈において本明細書に記載される特定の特徴は、単一の実現形態において、組み合わせて実現することもできる。逆に、また、単一の実現形態の文脈に記載されるさまざまな特徴は、複数の実現形態において別々に、又は任意の好適な副組合せで実現することもできる。さらに、特徴は、特定の組合せで作用するように上に記載され、さらには最初にそのように主張されている場合があるが、場合によっては、主張される組合せの１つ又は複数の特徴を組合せから切り取ることができ、主張される組合せは、副組合せ、又は副組合せの変形を対象としてもよい。
[0118] 本明細書の主題について、特定の態様に関して説明したが、他の態様を実施することができ、それらは以下のクレームの範囲内にある。たとえば、図面において動作は特定の順序で描かれているが、これは、望ましい結果を実現するために、こうした動作が、示される特定の順序で又は連続した順序で実施されるか、又は例示するすべての動作が実施されるということを必要とするものとして理解されるべきではない。特許請求の範囲に記載する作用は、異なる順序で実施することができ、依然として望ましい結果を実現することができる。１つの例として、添付の図面に示すプロセスは、望ましい結果を実現するために、必ずしも、示される特定の順序、又は連続した順序を必要とするものではない。いくつかの特定の状況では、マルチタスキング及び並列処理が有利である場合がある。さらに、上述した態様におけるさまざまなシステム構成要素の分離は、すべての態様においてこうした分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、記載したプログラムコンポーネント及びシステムは、概して、単一ソフトウェア製品に合わせて統合するか又は複数のソフトウェア製品にパッケージ化することができるということが理解されるべきである。他の変形は、以下のクレームの範囲内である。
[0119] １つの態様では、方法は、動作、命令、又は機能とすることができ逆もまた同様である。１つの態様では、請求項は、他の１つ又は複数の請求項、１つ若しくは複数の語、１つ若しくは複数の文、１つ若しくは複数の文言、１つ若しくは複数の段落、及び／又は１つ若しくは複数の請求項に記載されている語（たとえば、命令、動作、機能、又は構成要素）のうちのいくつか又はすべてを含むように修正することができる。
[0120] ハードウェア及びソフトウェアの互換性を例示するために、さまざまな実例となるブロック、モジュール、構成要素、方法、動作、命令、及びアルゴリズムなどの項目について、それらの機能に関して概略的に説明した。こうした機能性が、ハードウェアとして実装されるか、ソフトウェアとして実装されるか、又はハードウェア及びソフトウェアの組合せとして実装されるかは、特定の用途とシステム全体に課される設計制約とによって決まる。当業者であれば、各特定の用途に対してさまざまな方法で、記載した機能性を実装することができる。
[0121] ある態様、態様、別の態様、いくつかの態様、１つ又は複数の態様、ある実施態様、実施態様、別の実施態様、いくつかの実施態様、１つ又は複数の実施態様、ある実施形態、実施形態、別の実施形態、いくつかの実施形態、１つ又は複数の実施形態、ある構成、構成、別の構成、いくつかの構成、１つ又は複数の構成、主題技術、開示、本開示、本開示の他の変形形態などの文言は、便宜上のものであり、そのような文言に関係した開示が本主題技術に必須であることも、そのような開示が本主題技術のすべての構成に適用されることも意味するものではない。そのような文言に関係した開示が、すべての構成、又は１つ若しくは複数の構成に適用されることがある。そのような文言に関係した開示が、１つ又は複数の例を提供することがある。ある態様又はいくつかの態様などの文言は、１つ又は複数の態様を指すことがあり、その逆も同様であり、これは、他の上記文言にも同様に当てはまる。
[0122] 男性形の代名詞（たとえば、彼の（his））は女性形及び中性形（たとえば、彼女の（her）及びそれの（its））を含み、逆もまた同様である。「いくつか」という用語は、１つ又は複数を指す。下線が引かれ及び／又はイタリック体の見出し及び小見出しは、単に便宜上使用されており、主題技術を限定するものではなく、主題技術の説明の解釈に関連して言及されていない。第１の及び第２のなどの関係語は、１つの実体又は作用を別の実体又は作用から識別するために使用することがあるが、必ずしもこうした実体又は作用の間のいかなる実際のこうした関係又は順序も必要とせず且つ意味するわけではない。当業者に知られた、又は後に知られるようになる本開示を通して記載される種々の構成の要素に対するすべての構造上又は機能上の等価物は、参照により本明細書に明白に組み込まれており、且つ主題の技術によって包含されることが意図される。さらに、本明細書に開示されるものは、そのような開示が上記の記載において明白に記載されるかどうかに関わらず、公衆に提供されることは意図されていない。請求項の要素はいずれも、その要素が明らかに「～のための手段（means for）」という文言を用いて列挙されていない限り、又は方法の請求項の場合には、その要素が「～のためのステップ（step for）」という文言を用いて列挙されていない限り、米国特許法第１１２条第６項の規定に基づいて解釈されるべきではない。

Claims (22)

  1. （ｉ）抽出チャンバ及び検出チャンバを備える複数のチャンバ、
    （ｉｉ）複数の試薬キャニスタであって、前記複数のうちの各試薬キャニスタが試薬を備える、複数の試薬キャニスタ、
    （ｉｉｉ）いったん前記抽出チャンバに導入されるとその中に保持される複数の磁性粒子
    から構成されるカートリッジと、
    前記カートリッジを受け入れるように構成される器具であって、
    （ｉ）ｘ－ｙ－ｚ座標の少なくとも１つで移動可能である第１のソニケータ、
    （ｉｉ）前記抽出チャンバ中の前記複数の磁性粒子を捕捉するように位置付けられる磁界、
    （ｉｉｉ）前記検出チャンバの照明のための、及び、そこからの信号の検出のための光ユニット
    を備える器具と
    を備える、システム。
  2. 前記複数の試薬キャニスタの一部が、前記抽出チャンバと流体連通する、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記複数の試薬キャニスタの一部の試薬が、液体試薬である、請求項１又は２に記載のシステム。
  4. 前記複数の試薬キャニスタの全体又は一部が、専用ガス源と流体連通している、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
  5. 前記複数の試薬キャニスタのうちの１つ又は複数の試薬キャニスタが、壊れやすい膜と穿孔要素とを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 前記穿孔要素が、中空導管を含む、請求項５に記載のシステム。
  7. 専用ガス源からのガスが、前記中空導管を介して、前記ガス源から試薬キャニスタまで移動可能である、請求項６に記載のシステム。
  8. 各試薬キャニスタが、前記器具のアクチュエータと相互に作用する、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 各試薬キャニスタが、専用アクチュエータと相互に作用する、請求項８に記載のシステム。
  10. （ｉ）抽出チャンバ及び少なくとも１つの検出チャンバを備える複数のチャンバと、
    （ｉｉ）ガス供給源との係合のための入口ポートと、
    （ｉｉｉ）複数の試薬キャニスタであって、前記複数のうちの各試薬キャニスタが試薬を備え、各試薬キャニスタが壊れやすいクロージャ及び流体連通可能な開口を有する穿孔要素を備える、複数の試薬キャニスタと、
    （ｉｖ）第１の場所における、前記抽出チャンバに移動可能である複数の磁性粒子と
    を備える、カートリッジ。
  11. 前記複数のチャンバが、前記抽出チャンバと流体連通する１つ又は複数のサンプルポートをさらに備える、請求項１０に記載のカートリッジ。
  12. 前記１つ又は複数のサンプルポートが、サンプルを含むスワブを受け入れるように構成される、請求項１１に記載のカートリッジ。
  13. 前記１つ又は複数のサンプルポートが、液体サンプルを受け入れるように構成された液体ポートを備える、請求項１０に記載のカートリッジ。
  14. 前記液体ポートが、液体サンプルが前記液体ポートに存在するとき、光ビームのフラストレート全内部反射によって前記液体サンプルの存在を識別するように構成される、請求項１３に記載のカートリッジ。
  15. 前記複数の試薬キャニスタが、１つ又は複数のサンプルポートと流体連通する、溶解媒体を有する試薬キャニスタを備える、請求項１０～１４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  16. 前記複数の試薬キャニスタが、前記抽出チャンバと流体連通する、溶出媒体の容積を有する試薬キャニスタを備える、請求項１０～１５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  17. 前記少なくとも１つの検出チャンバが、２つ、３つ、又は４つの検出チャンバを備える、請求項１０～１６のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  18. 前記少なくとも１つの検出チャンバが、核酸増幅のための試薬を含む試薬チャンバと流体連通する、請求項１０～１７のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  19. 前記少なくとも１つの検出チャンバが、増幅のための前記試薬の凍結乾燥物を含む専用球状チャンバと流体連通し、各専用球状チャンバ内の各凍結乾燥物が他とは異なる、請求項１７又は１８に記載のカートリッジ。
  20. （ｉ）液体の正確な分量を受け入れて及び／又は分配するように構成された抽出チャンバと、
    （ｉｉ）複数の試薬キャニスタであって、各試薬キャニスタが試薬を備える、複数の試薬キャニスタと、
    （ｉｉｉ）第１の場所における、前記抽出チャンバに移動可能である複数の磁性粒子と
    を備え、前記抽出チャンバに移動されると、前記複数の磁性粒子がその中で保持される、
    カートリッジ。
  21. サンプル中の標的核酸の有無を識別するための方法であって、
    ｉ．抽出チャンバ、前記抽出チャンバの下流に配設される検出チャンバ、及び標的核酸を備えることが疑われるサンプルを含むカートリッジを提供することと、
    ｉｉ．前記サンプル、複数の磁性粒子、及び流体を前記抽出チャンバに移動させることと、
    ｉｉｉ．本質的に流体がない前記抽出チャンバで、存在する場合は標的核酸と複合された複数の磁性粒子を磁界で捕捉し、約３５℃を超える温度のガスを前記抽出チャンバに導入することと、
    ｉｖ．前記抽出チャンバに、既知の容積の溶出媒体を導入することと、
    ｖ．前記複数の磁性粒子から前記標的核酸を放出するために、存在する場合は前記標的核酸と複合された前記複数の磁性粒子を、前記磁界から前記溶出媒体に放出することと、
    ｖｉ．前記抽出チャンバ内に前記複数の磁性粒子を保持するために、前記複数の磁性粒子を磁界で捕捉することと、
    ｖｉｉ．前記標的核酸の増幅のための試薬と接触するように、前記溶出媒体及び前記標的核酸を前記抽出チャンバから下流チャンバに移動させることと、
    ｖｉｉｉ．前記標的核酸を増幅し、前記検出チャンバ内でその増幅産物を検出することと
    を含む、方法。
  22. 請求項１０～２０のいずれか一項に記載のカートリッジと、ピペットと、ユーザ命令とを備えるキットであって、前記ピペットが、溢流チャンバを備え、固定されたサンプル容積を分配するように構成される、キット。
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