JP7079278B2 - エレクトロウェッティング流体操作を用いた、サンプル調製・反応に関する閉止システムにおいて、アッセイを実行するための装置及びカートリッジ - Google Patents

エレクトロウェッティング流体操作を用いた、サンプル調製・反応に関する閉止システムにおいて、アッセイを実行するための装置及びカートリッジ Download PDF

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Description

この開示の主題は、サンプル－回答（sample to answer）結果を提供する一体化された複合デバイスにおいて、臨床・分子診断を提供するシステム及び方法に関する。特には、この開示は、サンプルが加えられることができ、サンプルへの診断的アッセイ又は他の処理を実行するための、試薬、緩衝剤、及び他の処理材料を含む、カートリッジ、及び、複数のそのようなカートリッジを独立に処理するように構成された装置に関する。
臨床・分子診断の分野に於ける一つの大きな課題は、サンプルの取り扱いと調製が最小限であること、および、トレーニングされた臨床研究所職員に対する要求が最低限であることを要する「サンプル－回答」システムを有する能力である。多くのシステムが提案されたが、現在まで、これらの要件に十分合致するそのような商用システムは実質存在しない。本発明の側面は、そのような、一体化された複合システムを提供する。
本発明は、核酸を含む、目標の分析物の検出に基づく、分子診断方法と組成物を提供する。本明細書で記述するシステムは、サンプルの抽出（例えば、細胞溶解）、及び検出前のサンプルの調製を一般に含む、サンプルを多少オフチップで取り扱うこと（off chip handling）を要する現在の商用システムとは対照的に、完全に一体化された「サンプル－回答」システムである。従って、現在のシステムの側面によると、サンプルは、テストプラットフォームに搭載され、目標分析物サンプルは、抽出され、（例えば、目標の分析物が核酸である場合、ポリメラーゼ連鎖反応（polymerase chain reaction）技術を用いて、また等温増幅方法を使うこともできるが、）必要に応じて増幅され、それから、電気化学的検出を用いて、本明細書で、ほとんどの場合「複合カートリッジ」又は「流体サンプル処理カートリッジ」と呼ばれる、ミクロ流体プラットフォーム上において、全て検出される。
本システムの特定の有用性は、この一体化システムの簡単さであり、高速性である。例えば、サンプルをシステムに導入する前には、３以上の要求される操作は存在せず、このことが、使用しやすく、且つ、高度にトレーニングされた研究所職員を必要としないという両方を可能とする。本システムにとっての重要な利点は、また、サンプルから回答までの速度であり、幾つかの実施形態においては、通常、サンプルの導入からアッセイ結果の報告までわずか約４５～９０分であり、殆どの結果は、約６０～７０分以下で報告される。これは、診断の迅速な解析と適切な処置の迅速な開始に依存する研究所と医師の両方への大きな利点を意味する。更に、以下に概略が示されるように、単一のカートリッジ上に高度に複合化された複数のテストを実行する能力のみではなく、完全にランダムなアクセスの方法で複数のカートリッジを解析する能力も、臨床研究所という場において大きな利点である。本システムの更なる利点は、ポイント・オブ・ケア（point-of-care）診断のために用いられることができるということである。
従って、本発明の側面は、サンプルから、目標の分析物を検出することを可能とする一体化されたシステムを対象とする。
例えば、本発明の側面は、上部プレートと、流体処理パネルとを含む、サンプル調製モジュールと反応モジュールを備える流体サンプル処理カートリッジにおいて具現化される。サンプル調製モジュールは、基板と、基板に形成され、ある体積の流体サンプルを受けるように構成されたサンプルウェルと、サンプルウェルの上部に選択的に配置されるように構成されるクロージャと、基板上に支持された変形可能流体チャンバであって、変形されていない状態では流体を内部に保持し、外部圧縮力が印加されるとつぶれて、当該流体チャンバから流体の少なくとも一部を排出するように構成された変形可能流体チャンバであって、基板に形成されたチャネルを介して、サンプルウェルと流体を通じるようになっている変形可能流体チャンバと、基板に形成された混合ウェルであって、基板に形成されたチャネルを介して、サンプルウェルと流体を通じるようになっている混合ウェルと、基板に形成された流体出口ポートであって、基板に形成されたチャネルを介して混合ウェルと流体を通じるようになっている流体出口ポートと、を備える。反応モジュールは、サンプル調製モジュールに取り付けられ、サンプル調製モジュールに形成された流体出口ポートを介して、サンプル調製モジュールから流体を受けるように構成されている。反応モジュールは、上面を備える上部プレートと、上面の周囲を少なくとも部分的に囲み、サンプル調製モジュールの面と流体を封止するように接触し、上面とサンプル調製モジュールの面との間に介在空間を形成する上昇壁と、サンプル調製モジュールの流体出口ポートに流体学的に結合したサンプルチャンバと、試薬チャンバと、検出チャンバと、を備える。流体処理パネルは、上部プレートの下面と結合し、流体処理パネルと上部プレートの間に、反応・処理空間を規定する。反応・処理空間は、サンプルチャンバ、反応チャンバ、及び、検出チャンバに対して、開いている、又は、開くことが可能である。流体処理パネルは、その上に形成されたエレクトロウェッティンググリッドを備える。エレクトロウェッティンググリッドは、反応・処理空間の少なくとも一部内の液滴を操作するように構成される。
本発明の更なる側面によると、エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートのサンプルチャンバに空間的に対応するサンプルゾーンを規定し、サンプルゾーンへ流体を移動すること、サンプルゾーンから流体を移動すること、サンプルゾーン内で流体を移動すること、及び、サンプルゾーン内で流体を保持することのうちの１以上を含む、サンプルゾーンに対する流体の操作を行うように構成される。
本発明の更なる側面によると、上部プレートの試薬チャンバは、乾燥検出緩衝剤を含む検出緩衝剤チャンバと、サンプル調製モジュールから与えられる再水和緩衝剤を受けるように構成された再水和緩衝剤チャンバと、乾燥ＰＣＲ試薬を含むＰＣＲ試薬チャンバと、乾燥エキソヌクレアーゼ試薬を含むエキソヌクレアーゼチャンバと、を備える。
本発明の更なる側面によると、エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートの検出緩衝剤チャンバに空間的に対応するハイブリッド化ゾーンを規定し、ハイブリッド化ゾーンへ流体を移動すること、ハイブリッド化ゾーンから流体を移動すること、及び、ハイブリッド化ゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、ハイブリッド化ゾーンに対しての流体の操作を行うように構成される。
本発明の更なる側面によると、エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートの再水和緩衝剤チャンバに空間的に対応する再水和緩衝剤ゾーンを規定し、再水和緩衝剤ゾーンへ流体を移動すること、再水和緩衝剤ゾーンから流体を移動すること、及び、再水和緩衝剤ゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、再水和緩衝剤ゾーンに対しての流体の操作を行うように構成される。
本発明の更なる側面によると、エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートのＰＣＲ試薬緩衝剤チャンバに空間的に対応するＰＣＲ試薬ゾーンを規定し、ＰＣＲ試薬ゾーンへ流体を移動すること、ＰＣＲ試薬ゾーンから流体を移動すること、及び、ＰＣＲ試薬ゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、ＰＣＲ試薬ゾーンに対しての流体の操作を行うように構成される。
本発明の更なる側面によると、エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートのエキソヌクレアーゼ試薬緩衝剤チャンバに空間的に対応するエキソヌクレアーゼ試薬ゾーンを規定し、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーンへ流体を移動すること、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーンから流体を移動すること、及び、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーンに対しての流体の操作を行うように構成される。
本発明の更なる側面によると、エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートの検出チャンバに空間的に対応する電子センサゾーンを規定し、電子センサゾーンへ流体を移動すること、及び、電子センサゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、電子センサゾーンに対しての流体の操作を行うように構成される。
本発明の更なる側面によると、エレクトロウェッティンググリッドの一部は熱サイクル経路を規定し、当該熱サイクル経路は、自身の少なくとも一部に沿って、液滴を往復させて振動させるように構成されており、熱サイクル経路の異なる部分は、異なる温度に曝され、熱サイクル経路の異なる部分間を往復して振動する液滴が、異なる温度に曝されるようにする。
本発明の更なる側面によると、流体サンプル処理カートリッジは、更に、熱サイクル経路上、又は、これに隣接して配置された乾燥ＰＣＲ試薬を備える。
本発明の更なる側面によると、反応モジュールの上部プレートは更に、バブルトラップを備え、バブルトラップは、反応・処理空間に開かれたバブル捕捉フードと、介在空間に開かれたベント開口部とを備え、バブルトラップのバブル捕捉フードは、熱サイクル経路の上に配置されている。
本発明の更なる側面によると、流体サンプル処理カートリッジは、流体処理パネルの電子センサゾーンに配置された電子センサアレイを備える。
本発明の更なる側面によると、流体処理パネルは、金、ガラス、ファイバガラス、セラミック、雲母、プラスチック、ＧＥＴＥＫ（登録商標）、ポリサッカライド、ナイロン、ニトロセルロース、樹脂、シリカ、シリカベース材料、シリコン、変性シリコン（modifi
ed silicon）、炭素、無機ガラス、及び、それらの組み合わせからなるグループから選択される材料から形成される。
本発明の更なる側面によると、流体処理パネルは、エレクトロウェッティンググリッドに電気的に接続され、複数の外部電気コネクタピンと接触して電気接続を行うように構成された複数のコネクタパッドアレイを備える。
本発明の更なる側面によると、流体処理パネルの一部は、疎水性コーティングでコーティングされる。
本発明の更なる側面は、流体サンプル処理カートリッジを処理するように構成された装置において具現化され、流体サンプル処理カートリッジは、平坦な基板上に支持される変形可能な流体チャンバであって、変形されていない状態では流体をその中に保持し、外部圧縮力が印加されると破裂して、当該流体チャンバ自身から流体の少なくとも一部を排出するように構成された変形可能な流体チャンバを少なくとも１つと、エレクトロウェッティンググリッドが自身の上に形成されている反応モジュールとを含み、エレクトロウェッティンググリッドは、流体サンプル処理カートリッジの少なくとも一部内の液滴の操作をするように構成されている。この装置は、装置に挿入された流体サンプル処理カートリッジを受け、保持するように構成されたカートリッジキャリッジアセンブリと、カートリッジキャリッジアセンブリと隣接し、カートリッジキャリッジアセンブリ内に担持される流体サンプル処理カートリッジと接触していない第１の位置と、カートリッジキャリッジアセンブリ内に担持される流体サンプル処理カートリッジと動作接触している第２の位置の間で、カートリッジキャリッジアセンブリに対して移動するように構成される制御アセンブリと、電力を与えられた移動を行うように構成されたカムブロックアセンブリであって、当該カムブロックアセンブリの電力を与えられた移動を、制御アセンブリの第１の位置と制御アセンブリの第２の位置との間でカートリッジキャリッジアセンブリに対する制御アセンブリの動作に変換するために、制御アセンブリに動作可能なように結合されたカムブロックアセンブリと、変形可能なチャンバを破裂させるために変形可能な流体チャンバに、外部圧縮力を選択的に印加し、流体チャンバから流体の少なくとも一部を排出するように構成された変形可能チャンバ圧縮アセンブリと、を備え、制御アセンブリは、第２の位置で、流体サンプル処理カートリッジの加熱及び／又は流体への磁気力の印加を行うように構成され、前記変形可能なチャンバ圧縮アセンブリは、基板の平面に略平行な第１の方向への、電力を与えられた移動を行うように構成されたカムフォロワプレートと、流体サンプル処理カートリッジの変形可能なチャンバに関連づけられ、基板の平面に略垂直な成分を有する第２の方向への移動により、基板に対してチャンバを圧縮する力を印加するように構成される圧縮機構と、を備え、前記カムフォロワプレートは、前記第１の方向へのカムフォロワプレートの移動を前記第２の方向への圧縮機構の移動に変換することで前記チャンバへ外部圧縮力を印加するために、前記圧縮機構に動作可能に結合され、前記カムフォロワプレートは、前記圧縮機構の一部を受け入れる溝を含み、前記溝は、カムフォロワリブを含み、前記カムフォロワリブは、前記第１の方向へのカムフォロワプレートの移動に際して、前記圧縮機構に含まれるカムアームのカム面に当たると当該圧縮機構の前記第２の方向への移動を引き起こし、当該圧縮機構を介して前記外部圧縮力を前記変形可能な流体チャンバへ印加する。
本発明の更なる側面によると、制御アセンブリは制御アセンブリが第２の位置にある時に、電力を供給し、この装置と流体サンプル処理カートリッジのエレクトロウェッティンググリッドとの間の電気接続を制御するように構成された電気コネクタ素子を含むコネクタボードを備える。
本発明の更なる側面によると、変形可能なチャンバ圧縮アセンブリは、基板の平面に略平行な第１の方向へ、電力を与えられた移動を行うように構成されたカムフォロワプレートと、流体サンプル処理カートリッジの変形可能なチャンバに関連づけられ、基板の平面に略垂直な成分を有する第２の方向への動きによって、基板に対してチャンバを圧縮する力を印加するように構成された圧縮機構と、を備える。カムフォロワプレートは、カムフォロワプレートの第１の方向の動きを、圧縮機構の第２の方向の動きに変換して、従って、チャンバに外部圧縮力を印加するように、圧縮機構に動作可能に結合されている。
本発明の更なる側面によると、流体サンプル処理カートリッジは、電子センサアレイを含み、制御アセンブリのコネクタボードの電気コネクタ素子は、制御アセンブリが、第２の位置にある時に、電力を供給し、装置と電子センサアレイとの間のデータ転送をするように構成される。
本発明の更なる側面によると、制御アセンブリのコネクタボードの電気コネクタ素子は、複数のコネクタピンアレイを備え、各コネクタピンアレイは、複数のポゴピンを備える。
この開示の主題の他の特徴と特性、ならびに、動作の方法、構造の関連した素子と部品の組み合わせの機能、及び製造の経済性は、添付の図面を参照して、以下の記述と任意の添付の請求項を考慮すれば（添付の図面や請求項は全て、この明細書の一部を形成するものである）、より明らかとなるだろう。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付の図面は、この開示の主題の様々な実施形態を図示する。図面においては、同様の参照符号は、同一又は機能的に同様な要素を示す。
本発明の側面を具現化する複合カートリッジの上部斜視図である。 複合カートリッジの上部平面図である。 識別ラベルで注釈がつけられた複合カートリッジの上部平面図である。 複合カートリッジの分解斜視図である。 複合カートリッジの変形可能な流体コンパートメント（又はブリスタ）の断面の部分斜視図である。 複合カートリッジのサンプルウェル及びサンプルキャップの詳細な斜視図である。 図２における線７－７に沿ったサンプルウェルの断面斜視図である。 複合カートリッジの混合ウェル及びミキサの詳細な斜視図である。 複合カートリッジの別の混合ウェルの詳細な斜視図である。 図８Ｃの混合ウェルの上部平面図である。 図２における線９－９に沿った混合ウェル及びミキサの断面図である。 図８Ｂ及び図８Ｃの別の混合ウェルとその内部に配置される別のミキサの断面図である。 複合カートリッジの受動バルブの詳細な斜視図である。 図２における線１１－１１に沿った受動バルブの断面斜視図である。 図２における線１２－１２に沿った溶解チャンバとビーズミキサの断面斜視図である。 図２における線１３－１３に沿った能動バルブアセンブリの断面斜視図である。 外部バルブアクチュエータによって起動される能動バルブの断面斜視図である。 複合カートリッジのサンプル調製モジュールの上部平面図である。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 サンプル調製モジュール内で実行されるサンプル調製処理の異なるステップを示す、サンプル調製モジュールの上部平面図を示す。 複合カートリッジの反応モジュールの上部プレートの上部斜視図である。 上部プレートの下部斜視図である。 上部プレートの上部平面図である。 上部プレートの下部平面図である。 図２４における線２８－２８に沿った反応モジュールの断面斜視図である。 図２４における線２９－２９に沿った反応モジュールの断面斜視図である。 反応モジュールの流体入り口の詳細な斜視図である。 図２６における線３１－３１に沿った部分断面図である。 本発明の側面を具現化する装置の正面図である。 装置の制御コンソールの正面斜視図である。 装置の処理モジュールの正面斜視図である。 処理モジュールの内部コンポーネントを示すために処理モジュールの一側面壁が除去された処理モジュールの正面斜視図である。 処理モジュールの内部コンポーネントを示すために処理モジュールの一側面壁と背面壁が除去された処理モジュールの背面斜視図である。 処理モジュールの一側面壁と一背面壁が除去され、処理モジュールの一処理ベイが処理モジュールから分解された処理モジュールの正面斜視図である。 本発明の側面を具現化する処理ベイの正面、右側斜視図である。 処理ベイの正面、左側斜視図である。 処理ベイの背面、右側斜視図である。 処理ベイの正面、右側、分解斜視図である。 処理ベイのカートリッジ処理アセンブリの分解斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリの加熱・制御アセンブリの分解斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリの加熱・制御アセンブリのコネクタＰＣＢと磁石の上部平面図である。 加熱・制御アセンブリの検出ペルチェヒータアセンブリの分解斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリのカートリッジキャリッジアセンブリの分解斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリのカムフレームアセンブリの分解斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリのカムフレーム及び磁石アクチュエータの断面斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリのサンプル調製磁石アセンブリの上部斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリのカートリッジ磁石アセンブリの上部斜視図である。 カートリッジ処理アセンブリの混合モータアセンブリの斜視図である。 混合モータアセンブリの分解斜視図である。 処理ベイのブリスタ圧縮機構アセンブリの分解斜視図である。 圧縮機構のアレイの圧縮パッドを示すカムアームプレートの部分下部平面図である。 カムアームプレートから分離されたアレイの圧縮機構の上部斜視図である。 カムアームプレートから分離されたアレイの圧縮機構の下部斜視図である。 単一流体ブリスタ圧縮機構の分解斜視図である。 単一ランスブリスタ圧縮機構の分解斜視図である。 単一バルブアクチュエータ圧縮機構の分解斜視図である。 ブリスタ圧縮機構アセンブリのカムフォロワプレートの下部平面図である。 カムフォロワプレートの下部斜視図である。 反応モジュールの流体処理パネルの下部平面図である。 流体処理パネルの上部平面図である。 流体処理パネルにおいて実行されることができる例示的プロセスを図示するフローチャートである。
本開示の主題の側面は、様々な形態で具現化されることができるが、以下の記述及び添付の図面は、単に、この主題の特定の例として、これらの形態の幾つかを開示することを意図するのみである。従って、本開示の主題は、そのように記述され、図示された形態又は実施形態に限定されることを意図してはいない。
別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての専門用語、表記、及び、他の技術語句、又は、術語は、この開示が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。本明細書で参照する、すべての特許、出願、公開出願、及び他の公開文書は、その全体が、参照により組み込まれる。この項で述べる定義が、参照により本明細書に組み込まれた特許、出願、公開出願、及び他の公開文書に述べられる定義に反する、又はそうでなければ、整合が取れない場合は、この項で述べる定義が、参照により本明細書に組み込まれた定義より優先する。
別段の指示がない限り、又は、文脈上別の意味に解釈すべき場合を除き、本明細書で用いる場合、「ａ」又は「ａｎ」は、「少なくとも一つ」又は「１以上」を意味する。
この記述は、コンポーネント、装置、場所、特徴、又は、その一部の位置及び／又は方向を記述するのに、空間及び／又は方向に関する相対的な語句を用いるかもしれない。特に記載のない限り、又はそうでなければ、記述の文脈によって定められない限り、限定的ではないが、上部、下部、上に、下に、下に、上に、上の、下の、左の、右の、前面の、背後の、隣に、隣接した、間の、水平な、垂直な、斜めの、長手方向の、横方向の、放射状の、軸方向の、などを含むそのような語句は、図面において、そのようなコンポーネント、装置、場所、特徴、又は、それらの一部を参照するための便宜のために用いられ、限定することを意図してはいない。
更に、特に記載のない限り、この記述で述べられるいかなる特定の寸法も、単に、本発明の側面を具現化するデバイスの例示的実装の典型に過ぎず、限定することは意図されない。
＜関連出願＞
この出願は、米国特許出願第１４／０６２，８６０号（米国特許出願公開第２０１４－０３２２７０６号）及び米国特許出願第１４／０６２，８６５号（米国特許出願公開第２０１４－０１９４３０５号）に関連し、それぞれの開示は、本明細書に参照によって組み込まれる。
[導入]
一般に、システムは、２つのコンポーネント、つまり、その中にサンプルが搭載され、
様々な試薬、緩衝剤、及び、望ましいアッセイ又は他のプロシジャーを実行するための他の処理材料を含む複合カートリッジと、サンプル処理および目標分析物の最終検出を実行するためにカートリッジが挿入される処理装置と、を含む。
様々な実施形態においては、ミクロ流体プラットフォームは、微小滴の形成及び、独立して液滴を輸送し、合体させ、混合し及び／又は処理する能力に依存している。様々な実施形態においては、そのような微小滴操作は、表面張力の電気的制御（つまり、エレクトロウェッティング）を用いて実行される。一般に、液体サンプルは、２つの平行プレートの間の、処理モジュールとして知られる、ミクロ流体デバイス内に含まれる。流体処理パネルと呼ばれる、一つのプレートは、その表面にエッチングされた駆動電極を含み、他のプレートは、エッチングされた電極、又は、接地される、又は、基準電位に設定される単一の連続平面電極（「バイプレーナー・エレクトロウェッティング（biplanar electrowetting）」のいずれかを含む。疎水性絶縁体が、電極を包み、電場は、対向するプレートの電極間で生成される。この電場は、電力が与えられた電極と重なる液滴が、その電極に向かって移動するようにさせる表面張力勾配を生成する。幾つかの実施形態においては、能動エレクトロウェッティング電極は、隣接しており、「コプレーナーエレクトロウェッティング（coplanar electrowetting）」と呼ばれる、隣接する接地基準電極と同一平面にあることができる。電極の適切な配置と制御により、液滴は、隣接する電極間を連続してそれを移動させることにより、輸送されることができる。パターン化された電極は、２次元アレイに配列されることができ、そのアレイによってカバーされる任意の場所に液滴を輸送することを可能とする。液滴を取り囲む空間は、空気などのガス、又は、オイルなどの不混和性流体で満たされることができ、不混和性を有するオイルが、本発明の多くの実施形態において好適である。
目標分析物を含む液滴は、表面を横切って移動するので、それらは、試薬及び緩衝剤を捉えることができる。例えば、乾燥試薬が（当業者によって理解されるように、さらなる表面が使用されることもできるが、ほとんどの場合、本明細書ではプリント回路ボードと記述される）表面に置かれた場合、そのゾーンを通って移動する液滴は、ＰＣＲ増幅などの生物学的プロセスに使用される試薬を捉え、分解するだろう。更に、以下により完全に記述されるが、基板の上に配置されたサンプル調製モジュールからの追加は、サンプルをミクロ流体プラットフォームへ移動させる前のサンプルの調製、例えば、溶解、純化、分解などと共に、洗浄緩衝剤などの緩衝剤及び他の試薬の特定の追加を可能とする。
本発明の側面は、また、目標の分析物の電気化学的検出の使用も含む。適切な電気化学的検出システムは、米国特許第4,887,455号、米国特許第5,591,578号、米国特許第5,705,348号、米国特許第5,770,365号、米国特許第5,807,701号、米国特許第5,824,473号、米国特許第5,882,497号、米国特許第6,013,170号、米国特許第6,013,459号、米国特許第6,033,601号、米国特許第6,063,573号、米国特許第6,090,933号、米国特許第6,096,273号、米国特許第6,180,064号、米国特許第6,190,858号、米国特許第6,192,351号、米国特許第6,221,583号、米国特許第6,232,062号、米国特許第6,236,951号、米国特許第6,248,229号、米国特許第6,264,825号、米国特許第6,265,155号、米国特許第6,290,839号、米国特許第6,361,958号、米国特許第6,376,232号、米国特許第6,431,016号、米国特許第6,432,723号、米国特許第6,479,240号、米国特許第6,495,323号、米国特許第6,518,024号、米国特許第6,541,617号、米国特許第6,596,483号、米国特許第6,600,026号、米国特許第6,602,400号、米国特許第6,627,412号、米国特許第6,642,046号、米国特許第6,655,010号、米国特許第6,686,150号、米国特許第6,740,518号、米国特許第6,753,143号、米国特許第6,761,816号、米国特許第6,824,669号、米国特許第6,833,267号、米国特許第6,875,619号、米国特許第6,942,771号、米国特許第6,951,759号、米国特許第6,960,467号、米国特許第6,977,151号、米国特許第7,014,992号、米国特許第7,018,523号、米国特許第7,045,285号、米国特許第7,056,669号、米国特許第7,087,148号、米国特許第7,090,804号、米国特許第7,125,668号、米国特許第7,160,678号、米国特許第7,172,897号、米国特許第7,267,939号、米国特許第7,312,087号、米国特許第7,381,525号、米国特許第7,381,533号、米国特許第7,384,749号、米国特許第7,393,645号、米国特許第7,514,228号、米国特許第7,534,331号、米国特許第7,560,237号、米国特許第7,566,534号、米国特許第7,579,145号、米国特許第7,582,419号、米国特許第7,595,153号、米国特許第7,601,507号、米国特許第7,655,129号、米国特許第7,713,711号、米国特許第7,759,073号、米国特許第7,820,391号、米国特許第7,863,035号、米国特許第7,935,481号、米国特許第8,012,743号、米国特許第8,114,661号、及び、米国公開第 2012/01 81 186号に記載されており、これらのそれぞれの開示は、本明細書に参照により明示的に組み込まれる。
様々な実施形態においては、処理された目標分析物液滴は、流体処理パネル上の検出ゾーンへ輸送され、上記多くの特許に記述されたシステムを用いて個々の検出電極上に特に捕捉される。特に、米国特許第7,160,678号、米国特許第7,393,645号、及び米国特許第7,935,481号を参照する。この検出システムは、目標分析物の存在が、ポジティブな信号をもたらし、病原体、病状などの検出を可能とするように、電気化学的能動ラベルを含むラベルプローブ（核酸の場合）の使用に依存する。
[サンプル]
本発明の側面は、病気や病原体による感染（例えば、バクテリア、ウイルス、菌類など）を診断するための、サンプル内の目標の分析物の検出のためのシステム及び方法を提供する。当業者によって理解されるように、サンプル溶液は、これらには限定されないが、体液（これらには限定されないが、哺乳類のサンプルが好ましく、人間のサンプルが特に好ましいが、実質的に任意の有機体の血液、尿、血清、血しょう、脳脊髄液、リンパ液、唾液、鼻咽頭サンプル、肛門・膣分泌物、糞、がん細胞を含んでいると疑われる組織を含む組織サンプル、汗、及び、精液を含む）；環境サンプル（これらには限定されないが、空気、農業、水、及び、土壌のサンプル、環境スワブ（environmental swab）、及び他の収集キットを含む）；生物兵器剤サンプル；食物及び飲料サンプル、研究サンプル（つまり、核酸の場合、サンプルは、おおむねWO/1999/037819に記載されているように、ＰＣＲ増幅反応のように目標増幅及び信号増幅の両方を含む増幅反応の生成物であることができ、この開示は、本明細書に参照によって組み込まれる）；純化されたゲノムＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの純化サンプル；生のサンプル（バクテリア、ウイルス、ゲノムＤＮＡなど）；を含む多くの物を含むことができ；当業者によって理解されるように、サンプルには、実質的に任意の実験的操作が行われたかもしれない。
複合カートリッジは、患者のサンプル内の目標の分析物を検出するために用いられることができる。「目標の分析物」又は「分析物」又は文法的に同義の用語は、本明細書では検出されるべき任意の分子又は化合物を意味し、以下に定義される、結合種と結合することができる。適切な分析物は、これらには限定されないが、駆除剤、殺虫剤、毒素、治療用及び乱用薬物、ホルモン、抗生物質、抗体、有機材料などを含む、環境分子、又は、臨床化学分子、又は、汚染分子、又は生体分子などの小さな化学分子を含むが、これらには限定されない。適切な生体分子は、これらには限定されないが、タンパク質（酵素、免疫グロブリン及び糖タンパク質を含む）、核酸、脂質、レクチン、炭水化物、ホルモン、細胞全体（（病原菌などの）原核細胞、及び、哺乳類の腫瘍細胞を含む真核細胞を含む）、ウイルス、胞子などを含む。
一実施形態においては、目標の分析物は、タンパク質（「目標タンパク質」）である。当業者によって理解されるように、本発明を用いて検出されることができる非常に多くの可能なタンパク質様目標分析物がある。「タンパク質」又は文法的に同義の用語は、本明細書では、非自然的に発生するアミノ酸及びアミノ酸類似物を含むタンパク質、及び、ペプチド類似構造を含む、タンパク質、オリゴペプチド及びペプチド、並びに、誘導物及び類似物を意味する。側鎖は、（Ｒ）構成又は（Ｓ）構成のいずれかであることができる。好適な実施形態においては、アミノ酸は、（Ｓ）構成又はＬ－構成である。以下に議論されるように、タンパク質が、結合配位子として用いられるならば、サンプルの汚染による劣化を遅らせるために、タンパク質類似物を利用するのが好ましいだろう。特に好適な目標タンパク質は、酵素；薬物；細胞；抗体；抗原、細胞膜抗原・受容体（神経受容体、ホルモン受容体、栄養受容体、及び細胞表面受容体）又はそれらの配位子を含む。
好適な実施形態においては、目標分析物は、核酸（「目標核酸」）である。本システムは、病気を引き起こす（例えば、嚢胞性繊維症）又は病気に存在する（例えば、腫瘍突然変異（tumor mutation））などの一塩基多型などの遺伝病の診断と共に、バクテリア及びウイルスなどの患者にとって外因性の特定の病原体の診断へ使用することができる。
当業者によって理解されるように、本発明は、目標の核酸と、目標の核酸の検出に用いられる捕捉プローブやラベルプローブのような他の核酸成分の両方に依存する。「核酸」又は「オリゴヌクレオチド」又は文法的に同義の用語は、本明細書では、共有結合される少なくとも２つのヌクレオチドを意味する。本発明の核酸は、通常、リン酸ジエステル結合を含むが、ある場合には、以下に概略が述べられるように、核酸類似物が、別のバックボーンを有することができるプライマ又はプローブとして含まれることができる。これは、例えば、ホスホルアミド(Beaucage et al., Tetrahedron 49(10).T 925 (1993)及びその参照文献; Letsinger, J. Org. Chem. 35:3800 (1970); Sprinzl et al., Eur. J. Biochem. 81 :579 (1977); Letsinger et al., Nucl. Acids Res. 14:3487 (1986); Sawai et al, Chem. Left. 805 (1984), Letsinger et al., J. Am. Chem. Soc. 1 10:4470 (1988);及びPauwels et al., Chemica Scripta 26: 141 91986))、ホスホロチオエート(Mag et al., Nucleic Acids Res. 19: 1437 (1991);及び 米国特許第5,644,048号)、ジチオリン酸(Briu et al, J. Am. Chem. Soc. 1 1 1 :2321 (1989)、Ｏ－メチルホスホロアミジト結合（O-methylphophoroamidite linkages）(Eckstein, Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approach, Oxford University Pressを参照)、及び、ペプチド核酸バックボーン及び結合(それぞれ参照によって組み込まれている、Egholm, J. Am. Chem. Soc. 1 14: 1895 (1992); Meier et al., Chem. Int. Ed. Engl. 31 : 1008 (1992); Nielsen, Nature, 365:566 (1993); Carlsson et al., Nature 380:207 (1996)を参照）である。他の類似核酸は、ポジティブバックボーンを有するもの(Denpcy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:6097 (1995)；ロックド核酸を含む二環構造を有するもの, Koshkin et al., J. Am. Chem. Soc. 120: 13252-3 (1998)；非イオン性バックボーン(米国特許第5,386,023号, 米国特許第5,637,684号, 米国特許第5,602,240号, 米国特許第5,216, 141号及び米国特許第4,469,863号; Kiedrowshi et al., Angew. Chem. Intl. Ed. English 30:423 ( 1991); Letsinger et al., J. Am. Chem. Soc. 1 10:4470 ( 1988); Letsinger et al? Nucleoside & Nucleotide 13 : 1597 (1994); Chapters 2 and 3, ASC Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui and P. Dan Cook; Mesmaeker et al., Bioorganic & Medicinal Chem. Lett. 4:395 (1994); Jeffs et al, J. Biomolecular NMR 34: 17 (1994); Tetrahedron Lett. 37:743 (1996))；及び、米国特許第5,235,033号、米国特許第5,034,506号、及びChapters 6 and 7, ASC Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui and P. Dan Cook.に記述されるものを含む非リボースバックボーン（non-ribose backbone）を含む。１以上の炭素環式糖を含む核酸も核酸の定義の中に含まれる(Jenkins et al., Chem. Soc. Rev. (1995) ppl 69-176を参照)。幾つかの核酸類似物が、Rawls, C & E News Jun. 2, 1997 page 35に記載されている。これらの参照文献の全ては、本明細書に、参照によって明示的に組み込まれる。リボース－リン酸バックボーンのこれらの変形は、ＥＴＭの追加を促進し、又は、生理学的環境におけるそのような分子の安定性及び半減期を増加するために、なされることができる。
当業者によって理解されるように、これらの核酸類似物のすべては、一般に、捕捉プローブ及びラベルプローブ用として、本発明において使用されることができる。更に、自然発生核酸及び類似物の混合物を作ることができる（例えば、一般に、ラベルプローブは、自然発生ヌクレオチドと合成ヌクレオチドの混合物を含む）。
核酸は、指定されるように、一重螺旋又は二重螺旋とすることができ、又は、二重螺旋配列又は一重螺旋配列の両方の一部を含むことができる。核酸（特に、目標の核酸の場合）は、ＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ及びｃＤＮＡの両方、ＲＮＡ又はハイブリッドとすることができ、核酸は、デオキシリボヌクレオチド及びリボヌクレオチドの任意の組み合わせ、及び、ウラシル、アデニン、チミン、シトシン、グアニン、イノシン、キサンチン・ヒポキサンチン（xathanine hypoxathanine）、イソシトシン、イソグアニンなどを含む塩基の任意の組み合わせを含む。一実施形態は、目標の配列ではなく、他のプローブに相補的であるように設計される核酸におけるイソシトシン及びイソグアニンを利用するが、それは、このことにより非特異的ハイブリダイゼーション（non-specific hybridization）が減少するためであり、このことについては、その開示が本明細書で参照により組み込まれている、米国特許第5,681,702号に概して記述されている。本明細書で用いられる場合、語句「ヌクレオシド」は、ヌクレオチドならびにヌクレオシド及びヌクレオチド類似物、及びアミノ修飾ヌクレオシド（amino modified nucleosides）などの修飾ヌクレオシド（modified nucleosides）を含む。更に、「ヌクレオシド」は、非自然的に発生する類似構造を含む。従って、例えば、それぞれが塩基を含む、ペプチド核酸の個別の単位は、本明細書では、ヌクレオシドと呼ばれる。
当業者によって理解されるように、多数の分析物は、本方法を用いて検出され、基本的に、以下に記述される、結合配位子が作られる可能性のある任意の目標の分析物は、本発明の方法を用いて検出されることができる。
従って、本発明のシステムは、目標の分析物のアッセイに用いられ、そして、目標の分析物の有無に基づいて、病気の診断、予後又は処置の選択を可能とする。例えば、本発明のシステムは、病原体感染（バクテリア（グラム陽性及びグラム陰性バクテリア、及び／又はそれらを区別する能力）、ウイルス（例えば、Ｃ型肝炎ウイルス（ＨＣＶ）又は呼吸器ウイルスの場合、ウイルス核酸の有無およびそのウイルスのアイソタイプを含む）、真菌感染、抗生物質耐性、遺伝病（嚢胞性繊維症、鎌状赤血球貧血などを含む）の診断又は特性決定に用いられることができる。この発明の目的のための遺伝病の定義に含まれるのは、必ずしも病気を引き起こさないが、別の処置の選択に至る可能性のある遺伝子状態である。例えば、ワルファリンテスト（warfarin testing）の場合などには、多くのシトクロムｐ４５０酵素に於ける一塩基多型（ＳＮＰ）によって治療薬の作用は異なり、患者に対する治療薬の作用が「遅い」「通常」又は「速い」と診断され、異なる投薬計画が行われたり、薬剤が、患者の遺伝的特徴に基づいて、特定の患者に禁止されたり、患者の遺伝的特徴を知ることが２以上の薬剤間の選択の助けとなったりする。
[複合カートリッジ]
本発明の側面を具現化する複合カートリッジが、図１～４に示される。図４に示されるように、複合カートリッジは、サンプル調製モジュール７０を含むアセンブリを備える。サンプル調製モジュール７０は、様々なウェル、入り口・出口ポート、流体チャネル、混合機構、バルブ、及び、流体サンプル材料を受け入れ、輸送し、混ぜ合わせ、混合し、当該流体サンプル材料に他のプロセスを実行するための他のコンポーネントを含み、以下に更に詳細に記述するような方法で、試薬及び緩衝剤などの流体を処理する。サンプル調製モジュール７０は、上部面に固定される上部シール５６と、下部面に固定される下部シール２３０を有する基板７２を備える。基板７２は、上部面及び下部面に形成された複数の溝又は開口チャネルを含む。各溝は、基板７２の上部面に形成されたブラインドホールを備える１以上の入り口ポート及び／又は基板７２の下部面に形成されたブラインドホールを備える１以上の出口ポートへ接続されることができる。上部シール５６及び下部シール２３０は、それぞれ、基板７２の上部と下部をカバーし、基板７２に形成された入り口と出口に整列された開口部を有し、従って、導管又は封止チャネルのネットワークを形成し、これを通って、流体、例えば、液体、ガス、溶液、乳剤、液体固体懸濁液などが、サンプル調製モジュール７０のある部分から他の部分へ流れることができ、入り口ポートと出口ポートを有し、流体は、入り口ポートを通ってサンプル調製モジュール７０に流入したり、出口ポートを通ってサンプル調製モジュール７０から流出したりすることができる。様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、透明又は半透明であり、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル、マイラー（Mylar）、アクリロニトリル、ブタジエンスチレン（「ＡＢＳ」）、又は、他の適切なポリマーから作られる。
ロータリミキサ１９２は、基板７２に形成される（以下に記述する）混合ウェル９０内に動作可能に配置される。様々な実施形態においては、ロータリミキサ１９２は、例えば、固体サンプルを曳く、サンプルの捕捉ビーズへの露出を最大化する、サンプルを化学溶解緩衝剤と混合する、磁気ビーズを結合緩衝剤と混合する（典型的には、磁気ビーズは、結合緩衝剤には格納されることができず、従って、使用時のみ組み合わせられなければならない）などのために用いられることができる。
サンプルキャップ８４は、基板７２に形成されるサンプルウェル７８（以下に記述される）を密閉するために提供される。複数の変形可能なコンパートメント（又はブリスタ）３４ａ、３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａ、及び４４は、基板サンプル調製モジュール７０の上部で支持される。各変形可能なコンパートメントは、流体を含むことができ、流体が、ブリスタからチャネルに流れることを防止するために、最初は閉じられている開口可能な接続によって、入り口ポートの一つを介して、サンプル調製モジュール７０内の流体チャネルに接続されることができる。ブリスタの外部に圧縮力を印加すると、ブリスタ内の増加した圧力は、破裂をおこし、又はそうでなければ、開口可能な接続を開き、又は、変更し、流体が、ブリスタから、サンプル調製モジュール７０の関連する入り口とチャネルへ流れることを可能とする。
上部とばり１２は、サンプル調製モジュール７０の上のカートリッジの上部部分の上に配置され、サンプル調製モジュール７０上に支持される様々な変形可能なコンパートメントに対応する数、サイズ及び形状の開口部を含む。図１から理解できるように、変形可能なコンパートメントは、上部とばり１２内に形成された開口部内に引っ込ませて配置され、従って、各変形可能なコンパートメントがアクチュエータによって上から圧縮可能としつつ、変形可能なコンパートメントにいくらかの保護を提供する。様々な実施形態においては、上部とばり１２は、更に、以下に更に詳細に記述されるように、サンプル調製モジュール７０の特定の一部を通る流体の動きのモニタを可能とするために、入り口光ポート１４と出口光ポート１６を含む。上部とばり１２は、更に、人間及び／又はマシンによって読み取り可能な指示（例えば、バーコード）などの、同定情報が配置されることができるラベルパネル２４を含むことができる。
上部とばり１２は、更に、サンプルバルブアクチュエータタブ１８及び廃棄バルブアクチュエータタブ２０などのバルブアクチュエータタブを含むことができる。バルブアクチュエータタブ１８及び２０は、タブへの外部圧縮力の印加の際に、変形するだろうとばりに形成される、弾性があり、柔軟なタブである。各タブは、更に、下側に延伸するアクチュエータポスト－例えば、図１のアクチュエータポスト２６を参照－を含み、従って、以下に更に詳細に記述されるように、サンプル調製モジュール７０内であり、各タブ１８又は２０の下に配置される能動バルブを作動する。
図４を参照すると、反応モジュール２４０は、サンプル処理モジュール７０の下に配置され、様々な実施形態においては、サンプル処理モジュール７０から処理されたサンプルを受けるように構成されることができる。様々な実施形態においては、反応モジュール２４０は、プロセス流体コンパートメント（例えば、試薬、緩衝剤などを含む）、モジュールを通って、指示された方向に向かって、液滴を移動する手段、反応混合物を培養させる手段、及び、目標の分析物（例えば、核酸）を検出する手段を含む。
反応モジュール２４０は、反応モジュール２４０とサンプル調製モジュール７０の間に流体が漏れない封止を好ましくは提供する接着ガスケット２３２によって、サンプル調製モジュール７０の下部に固定されることができる。様々な実施形態においては、反応モジュール２４０は、上部プレート２４１と、下部、つまり、上部プレート２４１の下部に固定された流体処理パネル３５４とを備え、上部プレート２４１および下部である流体処理パネル３５４は、共に、上部プレート２４１の下部面と流体処理パネル３５４の上部面との間にギャップを規定する。このギャップは、アッセイ又は他のプロセスの様々なステップが実行される、流体処理・反応空間を規定する。
下部とばり３０は、部分的に、カートリッジアセンブリの下部部分を囲み、上部とばり１２と共同して、相対的に硬く、隆起の付いた、カートリッジ１０の外殻を規定する。上部及び下部とばりは、カートリッジ１０を非対称な形状とし、カートリッジ１０が一方向にのみ、処理装置に挿入されるようにする。図示された実施形態においては、下部とばり３０は、丸みを帯びたエッジ３２を有し、上部とばり１２は、相対的に四角いエッジを有する。したがって、複合カートリッジ１０を受け、とばりの形状に合致する形状を有するように構成された処理装置の受け入れスロットは、とばりが常に正しい側を上にして装置に挿入されることを保証するだろう。更に、下部とばり３０は、下部とばり３０の長さに沿って部分的にのみ延伸する縦方向側溝２２などの輪郭フィーチャを含むことができる。そのような溝は、処理装置の受け入れスロットにおいて、対応するフィーチャと共同し、カートリッジが、適切な方向で装置に挿入されることを保証する。
[変形可能な流体コンパートメント（ブリスタ）]
一般に、ブリスタは、適切な圧力が印加されると、好ましくは破裂する、変形可能な材料でできている；つまり、ブリスタを形成するために用いられる材料は、圧力が除去されたとき、その元の形状に戻らない。というのも、これは、添加された試薬の逆流を起こすからである。更に、ブリスタは、一回（圧力の一回の印加がアッセイ中になされる）又は、何回か（例えば、複数の一定分量の試薬が、アッセイの間、単一の場所又は複数の場所のいずれかに与えられる）用いられることができる。各ブリスタは、固有のプロセス材料（例えば、緩衝剤、試薬、不混和性液体など）を含むことができ、又は、２以上のブリスタは、同一のプロセス材料を含むことができる。この冗長性は、残りの使い捨て製品において、同一のプロセス材料を複数の場所に与えるために用いられることができる。
コンパートメントのサイズ、数、配置、及び内容は、複合カートリッジ１０において実行されるべきと意図されるアッセイ又は他のプロセスによって概ね決められるが、図示された実施形態は、６個の変形可能な流体コンパートメント又はブリスタ３４ａ、３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａ、及び４４を含む。変形可能なブリスタは、関連するランスブリスタを有することができる。図示された実施形態においては、変形可能な流体ブリスタ３４ａ、３６ａ、３８ａ、４０ａ、及び４２ａはそれぞれ、関連した変形可能なランスカートリッジ又はランスブリスタ３４ｂ、３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、及び４２ｂを有する。
変形可能なコンパートメントの実施形態の動作が、変形可能なコンパートメント３４ａの断面を示す、図５を参照して述べられる。様々な実施形態においては、複合カートリッジ１０の変形可能なコンパートメントは、同一所有者による出願である米国特許出願第14/206,867号、発明の名称“Devices and Methods for Manipulating Deformable Fluid Vessels”に記載されるフィーチャを組み込み、この内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
変形可能なコンパートメントを圧縮して流体内容物を移動させるとき、十分な圧縮力が、ブリスタに印加され、コンパートメント内に流体を保持している破裂可能なシールを破裂させる、又はそうでなければ、開かせねばならない。シールを破壊し、コンパートメントの流体内容物を移動させるために必要な力の大きさは、通常、コンパートメントの体積が大きいほど大きくなる。コンパートメント内に流体を保持している破裂可能なシールを破裂させる又はそうでなければ開くために、変形可能なコンパートメント又はブリスタに印加されなくてはならない圧縮力の大きさを制限するために、ランスブリスタ３４ｂが、変形可能なコンパートメント３４ａに関連して提供される。変形可能なコンパートメント３４ａとランスブリスタ３４ｂは、最初は、破裂可能なシールによってブロックされることができる、チャネルによって接続されることができる。ランスブリスタ３４ｂは、例えば、破裂可能なホイル仕切り、又は、隔壁によって、サンプル調製モジュール７０に形成される流体ポート１３６の上に支持され、ランスブリスタ３４ｂ内に包囲されるビーズ４６（スチールのボールベアリングなど）など、開口デバイスを含み、破裂可能なホイル仕切り、又は、隔壁は、ランスブリスタ３４ｂ及び変形可能なコンパートメント３４ａ内の、ビーズ４６及び流体内容物を保持する。したがって、変形可能なコンパートメント３４ａを開口するために、圧縮力が、ランスブリスタ３４ｂを圧縮するために、外部からランスブリスタ３４ｂに最初に印加され、流体ポート１３６をブロックしているホイル仕切りを介してビーズ４６に力を加える。流体ポート１３６が開いた後、変形可能なコンパートメント３４ａの流体内容物は、変形可能なコンパートメント３４ａへの外部圧縮力の印加により、比較的容易に、流体ポート１３６に送られることができる。ランスブリスタ３４ｂを圧縮し、ホイル仕切りを介してビーズ４６に力を加えるために要求される圧力の大きさは、主コンパートメント３４ａを圧縮し、破裂可能シールを開くために十分な圧力を生成するために要求される圧力よりもずっと小さい。流体ポート１３６に流れ込む流体は、次に、基板７２の下部面に形成され、下部シール２３０によってカバーされる溝によって規定される、水平チャネル１３７を通って、垂直チャネル遷移部１３９へ、及び、そこから、サンプル調製モジュール７０内の１以上の他の点へ、流れる。
[サンプル調製モジュール]
サンプル調製モジュール７０の様々な詳細が図６～１５に示される。
サンプルウェル７８は、複合カートリッジ１０内でアッセイされ、又はそうでなければ、処理される流体サンプル材料を受け入れるように構成される。図６及び７に示されるように、サンプルウェル７８は、垂直周辺壁７９（図示の実施形態においては、円形）と、下部壁、又は、フロア８１とによって規定されることができる。サンプルウェル７８は、更に、サンプルウェル７８の周辺壁７９に沿って上方に延伸し、周辺壁の上部の下の位置で終わる入り口シュノーケル８０を含む。出射ポート８２は、ウェル７８のフロア８１に設けられ、フロア８１は、好ましくは、出射ポート８２に向かって下側にテーパ状になるように、円錐形である。
サンプルキャップ８４は、サンプル材料がサンプルウェル７８内に配置された後、サンプルウェル７８を封止するために提供されることができる。一実施形態においては、サンプルキャップ８４は、サンプルウェル７８の垂直周辺壁７９上にフィットする外部周辺壁を有する円形カバーを備える。サンプルキャップ８４は、基板７２の開口部を通して延伸する放射状弾力性を有するロッキングタブによって規定され、キャップ８４がサンプルウェル７８に対して、ピボットポスト８６によって規定される軸を軸としてピボット動作させられることを可能とするピボットポスト８６を含むことができる。サンプル材料が、サンプルウェル７８内に配置された後、サンプルキャップ８４は、サンプルウェル７８の上部上でピボット動作させられ、サンプルウェル７８の上に押し下げられることができる。上方向に向かって延伸する、クリップ又は他の戻り止め８８は、サンプルキャップ８４がクリップ８８へと押し下げられたとき、サンプルキャップ８４を捉え、硬くロックし、また、キャップ８４が硬く閉じられたことを手ごたえで確認することができるように、提供されることができる。幾つかの実施形態においては、サンプルキャップ８４はサンプルキャップ８４がサンプルウェル７８上に配置された（不図示）とき、下方向にテーパ状になる、下部面を有することができる。円錐構成は、サンプルウェル７８内でのサンプルの処理の間、サンプルキャップ８４の内部面上に保持される流体凝縮物の量を減少する助けとなる。
サンプル調製モジュール７０は、また、基板７２に形成される混合ウェル９０を含む。図８Ａ及び９Ａに示されるように、混合ウェル９０は、垂直周辺壁９１（図示の実施形態においては、円形）、及び、下部壁又はフロア９３によって規定されることができる。様々な実施形態において、流体入り口シュノーケル９２は、混合ウェル９０の周辺壁９１の上方へと延伸し、壁９１の上部の下で終わる。様々な実施形態においては、圧力シュノーケル９４は、混合ウェル９０の周辺壁９１の他の一部の上方へと延伸し、壁９１の上部の下の位置で終わる。出射ポート９６は、流体が、混合ウェル９０を出ることを可能とし、壁９０のフロア９３の下側にテーパ状になった部分の中央近くに配置され、フロア９３の下部中央に形成されたスピンドルシート９８を取り囲む複数の開口部を備えることができる。
ロータリミキサ１９２は、混合ウェル９０内に配置され、壁９０の周辺壁９１の上部エッジ上に支持される上部円形ディスク１９４を含む。周辺ギア歯１９８は、ディスク１９４の周辺周りに形成され、歯１９８の一部は、複合カートリッジ１０の上部及び下部とばり１２、３０の外部エッジから突出し、ロータリミキサ１９２を電力で回転させるために処理装置の外部駆動機構によって噛み合わされることができるようにする。Ｏリング１９６が、周辺ギア歯１９８の下の上部ディスク１９４の周りの周辺Ｏリング溝内に配置される。Ｏリング１９６は、ロータリミキサ１９２と壁９０の周辺壁９１との間を塞ぐ。スピンドル２００は、上部ディスク１９４から下側に延伸し、混合ウェル９０の中央スピンドルシート９８内に設置される。複数のインペラーブレード２０２は、スピンドル２００から放射状に延伸する。
混合ウェル９０’の別の実施形態が図８Ｂ及び８Ｃに示される。示されるように、混合ウェル９０’は、垂直周辺壁９１’（図示される実施形態においては、円形）及び、下部壁又はフロア９３’によって規定されることができる。流体入り口シュノーケル９２’は、混合ウェル９０’の周辺壁９１’の外部面の上方へと延伸し、壁９１’の上部の下の開口部９２ａを含む。圧力シュノーケル９４’は、混合ウェル９０’の周辺壁９１’の外部面の上方へと延伸し、壁９１’の上部の下の開口部９４ａを含む。出射ポート９６’は、流体が、混合ウェル９０’を出ることを可能とし、壁９０’のフロア９３’の下側にテーパ状になった部分の中央近くに配置され、フロア９３’の下部中央に形成されたスピンドルシート９８’を囲む複数の開口部を備えることができる。出射ポート９６’とスピンドルシート９８’は、混合ウェル９０のそれぞれ、出射ポート９６とスピンドルシート９８と実質的に同一であることができる。
図８Ｂ及び８Ｃの別の混合ウェル９０’では、混合ウェル９０’内のロータリミキサは、ミキサのスピンドルから実質的に周辺壁９１’の内部面に放射状に延伸するインペラーブレードを有して構成されることができる。これは、周辺壁９１の内部面上に形成されるシュノーケル９２、９４の隙間を提供するために、放射状インペラーブレード２０２が、実質的に周辺壁９１の内部面に延伸できないという、混合ウェル９０内で動作するように構成されるロータリミキサ１９２の構成に反している。周辺壁９１’の内部面に延伸するインペラーブレードを有するミキサを有することは、場合によっては、混合ウェル９０’の内容物のより完全及び／又は効率的な混合を提供する。
図９Ｂを参照すると、混合ウェル９０’内に配置されるロータリミキサ１９２’は、図９Ａに示されるロータリミキサ１９２の円形ディスク１９４、周辺ギア歯１９８、及びＯリング１９６と実質的に同一であり得る上部円形ディスク１９４’、周辺ギア歯１９８’、及びＯリング１９６’を含む。スピンドル２００’は、上部ディスク１９４’から下側に延伸する。２以上のインペラーブレード２０２’は、スピンドル２００’から放射状に延伸する。インペラーブレード２０２’は、実質的に、周辺壁９１’の内部面に延伸する。様々な実施形態においては、インペラーブレード２０２’は、スピンドル２００’に対し、傾斜することができ、更に、ロータリミキサ１９２’の混合効率を改善するために、その中に形成される開口部２０３を含むことができる。
サンプル調製モジュール７０の上部平面図を示す図１５を再び参照すると、サンプル調製モジュール７０は、整列穴７４及び７６を含むことができ、又は、他の整列フィーチャが、例えば、各整列穴内に延伸するピン又は装置内の他の構造によって、処理装置との複合カートリッジ１０の整列を促進するために、サンプル調製モジュール７０又は、複合カートリッジ１０の他の何らかの部分に設けられることができる。
サンプル調製モジュール７０は、変形可能なコンパートメント３４ａからの処理流体が、サンプル調製モジュール７０に導入される事ができる、サンプル調製モジュールの上部面に形成される第１の入り口ポート１３６を含む。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント３４ａは、低浸透圧溶解のための水などの溶解緩衝剤、又は、グアニジニウム塩などのキアトロピック塩（chiatropic salt）を含むものなどの、商業販売されている溶解緩衝剤、及び／又は、高／低ｐＨ、及び／又はドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、TWEEN（登録商標） 20（ポリソルベート２０）、TRITON（商標） X-100（ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル）などの界面活性剤を含む。幾つかの場合には、溶解緩衝剤は、任意選択で、DNase活性及びRNase活性などの望ましくない酵素活性を妨害するために、試薬を含み、試薬は、それから、ビーズ捕捉／溶出プロセスの間に除去される（これらは、目標の分析物及びアッセイに応じて、必要に応じて添加されることができる、乾燥した、又は液体のいずれかの個別の試薬であることができるが）。
サンプル材料の細胞が溶解された後、しばしば、下流の扱い及び処理を促進するために、サンプルから他の細胞及びサンプル破片を除去するために、少なくとも部分的な純化を実行することが望まれる。緩衝剤内の研究サンプルは、必ずしも純化は必要ないが、その場合でも、純化は一般的には実行される。既存の技術は、望ましい目標の分析物を捕捉し、細胞及びサンプル破片から離して固定化する目標捕捉ビーズ（例えば、磁気捕捉ビーズ）の使用に依存している。様々な実装においては、捕捉ビーズ及び結合緩衝剤は、細胞又はウイルスが、機械的及び／又は化学的手段によって破壊された後、溶解緩衝剤内のサンプルと混合される。捕捉ビーズは、当該捕捉ビーズと、磁気力を選択的に印加することによって捕捉ビーズと結合された目標分析物が、その後固定化されるのを促進するために磁気的であることができるが、当業者によって理解されるように、他の実装は、ポリスチレン又はシリカビーズ（例えば、ビーズは、サイズによる、又は、親和性カラムについてのゾーンに捕捉されることができる）などの非磁気的ビーズを用いることができる。
したがって、様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、変形可能なコンパートメント３６ａからのプロセス流体が、サンプル調製モジュール７０に導入されることができる、第２の入り口ポート１３８を含む。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント３６ａは、磁気ビーズなどの目標捕捉ビーズの１以上の注目目標分析物との結合を促進するための、結合緩衝剤を含む。
様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、変形可能なコンパートメント４４からのプロセス材料が、サンプル調製モジュール７０に導入されることができる、第３の入り口ポート１４０を含む。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント４４は、変形可能なコンパートメント３６ａからの結合緩衝剤との組み合わせで、サンプル材料内の注目分析物に結合し、したがって、サンプル材料の残りから、注目分析物を単離する、及び、磁気分離を可能にする、磁気粒子を備えることができる目標捕捉ビーズを含む。
捕捉ビーズは、目標の分析物の捕捉を促進する材料でコーティングされることができる。例えば、核酸の捕捉については、ビーズは、正に帯電した核酸の表面への吸収を促進するために、負に帯電したコーティングでコーティングされることができ、それから、緩衝剤で洗浄され、それから、更なる処理のため、ビーズから純化された核酸を除去するための溶出緩衝剤で処理される。当業者によって理解されるように、例えば、PromegaからのMagaZorb（登録商標）ビーズ、Life TechからのMagMax、又は、Qiagen、MoBio、BioRadなどからのビーズを含む、複数の適切な商業的に入手可能なビーズ系がある。
したがって、変形可能なコンパートメント４４に含まれることができる目標の捕捉ビーズは、捕捉ビーズと共に用いられる変形可能なコンパートメント３６ａに含まれることができる結合緩衝剤のような、結合緩衝剤への流体アクセスを有する、望ましい目標の分析物の純化を促進する。
別の実施形態においては、目標の捕捉ビーズは、例えば、複合カートリッジ１０の組み立ての間、混合ウェル９０内に配置され、複合カートリッジ１０の使用の間、混合ウェル９０に加えられた流体によって再構築されるまで、ペレットの形態で混合ウェル内に格納される、凍結乾燥されたペレットの形態で、サンプル調製モジュール７０内に直接設けられることができる。
別の実装においては、捕捉ビーズは、核酸を特異的又は非特異的に引き出すために、捕捉核酸プローブで機能化されることができる。例えば、ビーズは、一般に、核酸を引き出すために、ランダム六量体（random 6-mers）で、又は、望ましい目標核酸に特異な捕捉プローブで、機能化されることができる。幾つかの場合においては、例えば、ｍＲＮＡが目標の場合、ポリ－Ｔ捕捉プローブでコーティングされたビーズが用いられることができる。
様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、更に、変形可能なコンパートメント３８aからのプロセス材料が、サンプル調製モジュール７０内に導入されることができる第４の入り口ポート１４２を含む。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント３８ａは、不混和性流体（例えば、以下に詳細に議論するように、ミネラルオイル、シリコーンオイルなどのオイル）を含む。
様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、更に、変形可能なコンパートメント４０ａからのプロセス材料が、基板７２に導入されることができる、第５の入り口ポート１４４を含む。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント４０ａは、溶出緩衝剤を含む。
様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、更に、変形可能なコンパートメント４２ａからのプロセス材料が、サンプル調製モジュール７０に導入されることができる第６の入り口ポート１４６を含む。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント４２ａは、洗浄緩衝剤を含む。
様々な実施形態において、サンプル調製モジュール７０は、流体がモジュール７０から出て、反応モジュール２４０に流れ入ることができる、サンプル調製モジュール７０の下部面に形成された、第１の出口ポート１８２、第２の出口ポート１８８、及び第３の出口ポート１９０を含む。
入り口ポート又は出口ポートの、第１、第２、第３、第４、第５、又は第６のポートとしての指定は、それぞれのポートを区別するための便利な手段を提供するのみであり、例えば、ポートが使用されることができる特定の順番又はシーケンスを指定することによってなどで、限定することは意味されてないことに留意すべきである。
第１の流体チャネル１５０は、第１の入り口ポート１３６からサンプルウェル７８に延伸する。図においては、流体チャネルは、サンプル調製モジュール７０のいたるところで点から点へ延伸する平行線によって表現されている。各チャネルは、チャネルにおいて円で表現される、１以上のチャネル遷移点を含むことができ、それらの一つは、参照番号１５１で示されている。チャネル遷移点は、基板７２の下部に形成されたチャネル部分から基板７２の上部に形成されたチャネル部分へと上方へ、又は、基板７２の上部に形成されたチャネル部分から基板７２の下部に形成されたチャネル部分へと下方へ延伸し、チャネルが基板７２内で、他のチャネルの上又は下を通過するようにする、チャネルの垂直に延伸する部分を表現する。
第２の流体チャネル１５２は、サンプルウェル７８から溶解チャンバ入り口１２２へ延伸する。第３の流体チャネル１５６は、溶解チャンバ出口１２４から、第３の入り口ポート１４０から混合ウェル入り口シュノーケル９２へ延伸する第５の流体チャネル１６２へ延伸する。第４の流体チャネル１６０は、第２の入り口ポート１３８から第３の入り口ポート１４０へ延伸する。第６の流体チャネル１６４は、第５の入り口ポート１４２から第１の出口ポート１８２へ延伸する。第７の流体チャネル１６６は、第５の入り口ポート１４４から第２の出口ポート１８８へ延伸する。第８の流体チャネル１６８は、混合ウェル出射ポート９６から受動バルブアセンブリ２２０（以下に記述）へ延伸する。第９の流体チャネル１７０は、受動バルブアセンブリ２２０の受動バルブキャビティから捕捉コンパートメント１００へ延伸する。第１０の流体チャネル１７２は、能動バルブアセンブリ２０４から能動バルブアセンブリ２１９へ延伸する。第１１の流体チャネル１７４は、能動バルブアセンブリ２１９から廃棄チャンバ１０２へ延伸する。第１２の流体チャネル１７６は、第６の入り口ポート１４６から捕捉コンパートメント１００へ延伸する。第１３の流体チャネル１７８は、捕捉コンパートメント１００から能動バルブアセンブリ２０４へ延伸する。第１４の流体チャネル１８０は、能動バルブアセンブリ２０４から第３の出口１９０に延伸する。
様々な流体チャネルを、第１、第２、第３、第４、第５などの流体チャネルとして指定することは、それぞれのポートを区別するための便利な手段を提供するのみであり、例えば、流体チャネルが使用されることができる特定の順番又はシーケンス、又は、流体がチャネルを介して流れる特定の方向を指定する事によってなどで、限定することは意味されていないことに留意すべきである。
様々な実施形態において、サンプル調製モジュール７０は、更に、混合ウェル９０に隣接する受動バルブアセンブリ２２０を含む。一実施形態においては、受動バルブアセンブリ２２０は、受動バルブアセンブリ２２０が、混合ウェル９０内の圧力が、閾値圧力より低く、従って、混合ウェル９０内の流体が保持されている場合、閉止されるように、構成される。他方、圧力が、混合ウェル９０内で、閾値圧力より大きい、十分な圧力レベルで増加することが可能である場合、受動バルブアセンブリ２２０は、開かれ、したがって、混合ウェル内の流体が、出射ポート９６及び、混合ウェル出射ポート９６を受動バルブアセンブリ２２０に接続する第８の流体チャネル１６８を介して流出することを可能とする。
受動バルブアセンブリ２２０の詳細が、図１０及び１１に示される。バルブアセンブリ２２０は、基板７２に形成されるバルブキャビティ２２２、及び基板７２に形成され、バルブキャビティ２２２内に上方に延伸する入り口２２４を備える。バルブ２２９は、ベルビルバルブ（Belleville valve）を含むことができるが、入り口２２４の上でバルブキャビティ２２２内に配置される。保持器２２６は、バルブ２２９上に配置される。出口２２８は、バルブキャビティ２２２から半径方向に延伸する。
圧力がかかっていない状態では、バルブ２２９及び保持器２２６は、バルブ２２９が入り口２２４を覆った状態で、バルブキャビティ２２２の下部で静止している。保持器２２６は、例えば、適切なバネなどにより、下の位置に付勢させることができる。したがって、入り口２２４から流れる流体は、バルブキャビティ２２２内及びこれを通って通過することができず、したがって、流体は、混合ウェル９０から流出することはできない。他方、入り口２２４内の流体は、保持器２２６を下の位置に保持しているいかなる力（例えば、バネによる付勢）（例えば、約３～５ｐｓｉ）も超えるように十分圧力がかけられると、バルブ２２９及び保持器２２６は、バルブキャビティ２２２の下部から持ち上げられ、したがって、入り口２２４を開き、流体が、バルブキャビティ２２２に流入し、出口２２８から流出することを可能とする。
サンプル調製モジュール７０は、更に、外部の圧力源が、サンプル調製モジュール７０に結合され得るポンプポート１０４を含むことができる。ポンプポート１０４は、サンプルウェル７８へ、圧力導管１０６を介して、接続され、ポンプポート１０４に印加される圧力が、サンプルウェル７８に圧力をかけ、サンプルウェル７８の内容物がウェルの外に出るようにさせる。
サンプル調製モジュール７０は、更に、バルブ導管１１０を介して、混合ウェル９０の圧力シュノーケル９４に接続された受動バルブポート１０８を含むことができる。受動バルブポート１０８が開いていると、圧力は、混合ウェル９０内で大きくならず、受動バルブアセンブリ２２０は、閉じたままであろう。受動バルブポート１０８が閉じていると、圧力は、混合ウェル９０内で大きくなり、受動バルブアセンブリ２２０は、混合ウェル９０の内容物がウェルから流れる事ができるように、開くだろう。
ウイルス及び多くのバクテリアなどの幾つかの有機体は、温度上昇又はタンパク分解性酵素のあり、又は、なしで、溶解緩衝剤を追加することによって、化学的に溶解されることができる。幾つかの有機体は、化学的及び／又は酵素的方法によって溶解するのは難しく、細胞膜の機械的破壊又はせん断が必要である。そのため、複合カートリッジ１０のオプションのコンポーネントは、インペラーコンポーネントであり、インペラーは、個別の細胞が溶解緩衝剤によりアクセスしやすくなるように、及び、より多くの目標の分析物が放出されるように、固体コンポーネントをすりつぶし、又は破壊するために起動される。インペラーは、溶解ビーズが含まれる流体に擾乱作用を与える。主な溶解作用は、ビーズの目標有機体との衝突に起因するものであり、これにより目標有機体は溶解されるが、目標有機体を破壊して開き、目標の核酸を露出させる。溶解緩衝剤の存在は、細胞が破壊されるとすぐにＲＮＡ標的又はＤＮＡ標的を破壊する可能性のあるDNase又はRNaseを阻害する。様々な実施形態においては、インペラーは、非常に速く回転する外輪のようである。
したがって、様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、更に、内部に配置された、モータで駆動されるビーズミキサ機構などの駆動攪拌器を有する溶解チャンバ１２０を含む。駆動攪拌器は、少なくとも部分的に溶解チャンバ１２０内に配置され、その処理チャンバを通って流れる流体を攪拌するように構成され、配置される。溶解チャンバを通って流れる流体は、サンプル材料、溶解緩衝剤、及び溶解ビーズの混合物を含むことができる。溶解ビーズは、複合カートリッジ１０の組み立ての間に、溶解チャンバ１２０内に送られるシリカ（セラミック)ビーズ（例えば、１００μｍの直径）を含むことができる。ビーズミキサはモータ１２８を含み、インペラー１３０は当該モータの出力シャフト上に搭載される。（図２参照）。流体は、入り口１２２を通って、溶解チャンバ１２０に流入し、出口１２４を通って、溶解チャンバ１２０から流れ出る。メッシュフィルタを、入り口１２２及び／又は出口１２４の前面に設けることができる。メッシュフィルタは、サンプル流体が溶解チャンバ１２０に流れ入ったり、流れ出たりすることを可能とするが、溶解チャンバ１２０内の溶解ビーズを保持するように構成された毛穴サイズを有する。動作中、モータ１２８は、インペラー１３０を、高回転速度（例えば、約５，０００から約１００，０００ｒｐｍ、好ましくは、約１０，０００から約５０，０００ｒｐｍ、より好ましくは、約２０，０００から約３０，０００ｒｐｍ）で回転し、サンプル材料と溶解ビーズを含むことができる、溶解チャンバ１２０内の流体が、回転するインペラーによって激しく攪拌され、したがって、溶解ビーズがサンプル材料の分子構造を破壊する助けとなる。したがって、溶解チャンバ１２０から流れ出るサンプル混合物は、ビーズミキサがない場合より、より完全に溶解される。
ビーズミキサの適切なモータ１２８は、Jinlong MachineryからのFeiying, Model FY0610-Q-04170Yを含む。モータは、カートリッジ１０が処理されている装置の外部電源への、複合カートリッジ１０の一時的接続によって、電力供給されることができる。モータ１２８の制御は、カートリッジ１０の外部及び／又は内部に提供されるロジック素子によって実装されることができる。一実施形態においては、ミキサプリント回路ボード（「ＰＣＢ」）が、ビーズミキサモータ１２８の動作を制御する下部とばり３０内に設けられる。ミキサモータ１２８は、理想的には、流体が、溶解チャンバ１２０を通って流れているときのみ動作される。溶解チャンバ１２０へ流れる流体は、入り口光検出チャンバ１５４（例えば図１５参照）に整列される、上部とばり１２（図２参照）に形成される入り口光ポート１４を介して、光センサによって検出されることができ、ビーズミキサモータ１２８は、例えば、溶解チャンバ１２０に向かって入り口光検出チャンバ１５４を通って流れる流体ストリームの前部端の検出時に、アクチベートされることができるようにする。同様に、溶解チャンバ１２０から流れ出る流体は、出口光検出チャンバ１５８（図１５参照）と整列される、出口光ポート１６（図２参照）を介して光センサによって検出されることができ、ビーズミキサモータ１２８は、例えば、出口光検出チャンバ１５８を通って流れる流体ストリームの後部端の検出時に、デアクチベートされることができる。
サンプル調製モジュール７０は、更に、２つの能動バルブアセンブリ２０４、２１９を含む。バルブアセンブリ２０４は、サンプルバルブアセンブリとして知られ、第１０の流体チャネル１７２、第１３の流体チャネル１７８、及び第１４の流体チャネル１８０の接合部分に配置され、第１３の流体チャネル１７８から第１４の流体チャネル１８０への流れを制御する。バルブアセンブリ２１９は、廃棄バルブアセンブリとして知られ、第１０の流体チャネル１７２及び第１１の流体チャネル１７４の接合部分に配置され、第１０の流体チャネル１７２から第１１の流体チャネル１７４及び破棄チャンバ１０２への流れを制御する。
例えば、バブルアセンブリ２０４などの、能動バルブアセンブリの詳細は、図１３及び１４に示されている。バルブアセンブリ２０４は、基板７２に形成されるバルブキャビティ２１０を含む。入り口導管２０８は、バルブキャビティ２１０につながり、出口チャネル２１２は、キャビティ２１０から延伸する。アクセス開口部２０６は、基板７２の頂上に配置された上部シール５６に形成される。フレキシブルバルブ膜２１６は、アクセス開口部２０６を囲む接着剤２１４によって、アクセス開口部２０６の下の上部シール５６の下側に固定される。図１３に示されるように、下向きに曲がっていない位置、又は、非作動位置では、流体は、入り口２０８を通って、バルブキャビティ２１０に流れ入り、出口２１２を通って、バルブキャビティ２１０から流れ出ることができる。したがって、バルブアセンブリ２０４を通って流れる流体は、スムーズである。図１４に示されるように、外部バルブアクチュエータ２１８が、出口２１２上のバルブ膜２１６を下向きに曲げるために、アクセス開口部２０６を介して押し下げるとき、バルブアセンブリ２０４を通って流れる流体はブロックされる。バルブアクチュエータ２１８は、上部とばり１２に形成されるアクチュエータタブ２０のアクチュエータポスト２６（図１参照）を含むことができる。特に、バルブアクチュエータタブ１８は、能動バルブアセンブリ２０４と整列され、バルブアクチュエータタブ２０は、能動バルブアセンブリ２１９と整列される。
様々な実施形態においては、サンプル調製モジュール７０は、更に、余分又は使用済みの流体を受け入れ、貯蔵するように構成された廃棄チャンバ１０２(又は、２以上の廃棄チャンバ）を含む。
反応モジュール－上部プレート
反応モジュール２４０の詳細、特に上部プレート２４１が、図２４～３１に示されている。上部プレート２４１の、それぞれ上部斜視図と上部平面図を示す、図２４と２６を参照すると、上部プレート２４１は、上部プレート２４１の上部面２４２上に突出し、上部プレート２４１の外部エッジから内部にずらされた位置で上部面２４０の周囲を少なくとも部分的に囲む上部周囲壁２５６を含む。上部周囲壁２５６は、反応モジュール２４０をサンプル調製モジュール７０に固定する接着ガスケット２３２の取り付け位置を提供する上部エッジに沿って形成される、途切れのない開口チャネル又は溝２５８を有する。図４参照。上部周囲壁２５６は、上部面２４２上の上部周囲壁２５６によって囲まれる凹部領域２６０を形成する。図２８及び２９も参照のこと。
上部プレート２４１は、複数の構成を取ることができ、様々な材料で作られることができる。適切な材料は、これらには限定されないが、ファイバガラス、テフロン（登録商標）、セラミック、ガラス、シリコン、雲母、プラスチック（アクリル、ポリスチレン、及び、スチレンと他の材料のコポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、並びに、それらの誘導体など）などを含む。特に好適な上部プレート材料は、ポリカーボネートである。
整列フォーク２４６は、上部プレート２４１の一端から延伸し、整列ループ２４４は、上部プレート２４１の他端から延伸する。整列フォーク２４６と整列ループ２４４は、以下により詳細に記述するように、カートリッジ１０の適切な整列を保証するために、複合カートリッジ１０を処理するための装置の整列ピンを受けるように構成される。
上部プレート２４１は、更に、サンプル調製モジュール７０の第３の出口ポート１９０と流体が通じる入り口ポート２６８を有するサンプルコンパートメント２６６を含む。
上部プレート２４１は、更に、サンプル調製モジュール７０の第２の出口ポート１８８と流体を通じる入り口ポート２７８を有する再水和（溶出）緩衝剤コンパートメント２７６を含む。検出緩衝剤コンパートメント２８０は、再水和緩衝剤コンパートメント２７６内に送られ、検出緩衝剤コンパートメント２８０に転送される再構成緩衝剤の量によって再構成される最初は乾燥している検出緩衝剤（検出緩衝剤コンパートメント２８０を形成する上部プレート２４１の一部又は、検出緩衝剤コンパートメント２８０をカバーする流体処理パネル３５４の一部に適用される）を含む。一実施形態においては、検出緩衝剤コンパートメント２８０は、１２０～１６０μｌの容量を有する。様々な実施形態においては、上部プレート２４１は、検出緩衝剤コンパートメント２８０及び再水和緩衝剤コンパートメント２７６の間の接続通路を含む。検出緩衝剤コンパートメント２８０は、更に、製造プロセス中にコンパートメント２８０に緩衝剤を注入するため、及び／又はコンパートメント２８０からの排出を行うために、ポート２８２を含むことができる。
図２５及び２７は、上部プレート２４１のそれぞれ、下部斜視図及び下部平面図を示す。図２４及び２６に加え、図２５及び２７を参照すると、上部プレート２４１は、更に、一実施形態においては、再水和緩衝剤コンパートメント２７６からのある量の再水和緩衝剤によって、後に再構成（再水和）される、乾燥形態のＰＣＲ緩衝剤／酵素（緩衝剤コンパートメント２９６を形成する上部プレート２４１の一部に、又は、緩衝剤コンパートメント２９６をカバーする流体処理パネル３５４（図４及び５８参照）の一部に適用される）を含む、緩衝剤コンパートメント２９６を含む。一実施形態においては、緩衝剤コンパートメント２９６は、約２０μｌの容量を有する。ポート２９８は、製造プロセス中にコンパートメントにＰＣＲ緩衝剤／酵素を注入するため、及び／又は緩衝剤コンパートメント２９６からの排出を行うために、設けられる。
上部プレート２４１は、更に、再水和緩衝剤コンパートメント２７６からのある量の再水和緩衝剤によって後に再構成される、乾燥形態のエキソヌクレアーゼ試薬（第２の緩衝剤コンパートメント３００を形成する上部プレート２４１の一部又は、第２の緩衝剤コンパートメント３００をカバーする流体処理パネル３５４の一部に適用される）を含むことができる第２の緩衝剤コンパートメント３００を含む。一実施形態においては、第２の緩衝剤コンパートメント３００は、約２０μｌの容量を有する。ポート３０２は、製造プロセス中に第２の緩衝剤コンパートメント３００に緩衝剤を注入するため、及び／又はコンパートメント３００からの排出を行うために、設けられることができる。せき止め３０６は、流体が、再水和緩衝剤コンパートメント２７６から第２の緩衝剤コンパートメント３００に流れることを可能とするため、再水和緩衝剤コンパートメント２７６及び第２の緩衝剤コンパートメント３００の間に設けられることができる。
上部プレート２４１は、更に、上部プレート２４１の下部の周囲を囲む下部周囲壁２９０を含む。下部周囲壁２９０は、上部プレート２４１の下半分を囲むために、流体処理パネル３５４などのパネルを受けるように構成された周囲壁２９０によって囲まれる凹部を規定する。上昇パネルサポート２９０は、周囲壁２９０のちょうど内部の上部プレート２４１の下部面の外部周囲を囲む。パネルサポート２９２の内部の領域２９４は、パネルサポート２９２に対してわずかに引っ込んでおり、周囲壁２９０内に挿入されるパネルが、パネルサポート面２９２上で支持され、凹部２９４が、パネルと上部プレート２４１の間にギャップ２９５（図２８、２９を参照）を規定するようにする。
上部プレート２４１は、更に、流体入り口ポート２５０、２５２を含むことができ、その少なくとも一つは、サンプル調製モジュール７０の第１の出口ポート１８２と流体を通じる。入り口ポート２５０、２５２は、例えば、領域２９４における反応上部プレート２４１の下部面と、上部プレート２４１の下部面を囲む流体処理パネル３５４との間のギャップ２９５と流体を通じる。
上部プレート２４１は、更に、それぞれが入り口ポート又はベントポート３５２を有する、検出コンパートメント３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、及び３５０ｄを含む。図示された実施形態は、４つの検出コンパートメント３５０ａ～ｄを含むが、より少ない、又は、より多い検出コンパートメント３５０を備える上部プレート２４１の別の構成は容易に想像が付く。
下部面上の領域３０４は、領域２９４に対し、わずかに引っ込んでいる処理領域を含み、したがって、上部プレート２４１と下部パネルとの間に、領域２９４においてよりも領域３０４において、より大きいギャップを形成する。
反応モジュール２４０は、更に、上部プレート２４１に形成される１以上のバブルトラップ３４０を含むことができる。各バブルトラップ３４０は、ベント開口部３４４に向かって上方に傾斜する上部プレート２４１に形成されるバブル捕捉フード３４２を含む。一実施形態においては、バブルトラップの下の流体の動きにより生成された上昇空気バブルは、捕捉フード３４４に捕捉され、ベント開口部３４４を介して解放される。捕捉フードは、バブルトラップの下又はこれに隣接した流体移動経路に適合するように形状が取られることができる。図示された実施形態においては、以下により詳細に記述するように、長尺捕捉フード３４２を有する５つのバブルトラップ３４０は、４つの流体移動経路の上方に配置され、４つの流体移動経路はそれぞれ、２つの隣接するバブルトラップ３４０の下、及びその間に位置している。
流体入り口２５２の詳細が図３０に示されている。記述したように、流体入り口２５２は、サンプル調製モジュール７０の第１の流体出口１８２と整列されることができる。流体入り口２５２は、内側にテーパ状で、円錐台状の形状を有することができ、入り口２５２の上の出口１８２のサイズは、入り口２５２の上端より狭い。これは、出口１８２から排出される流体が入り口２５２によって捕捉されることを保証する助けとなる。
サンプルコンパートメント２６６、再水和緩衝剤コンパートメント２７６、及び検出緩衝剤コンパートメント２８０の詳細が図３１に示されている。サンプルコンパートメント２６６は、入り口ポート２６８を介したサンプル調製モジュール２７０からの結合目標分析物（例えば、ＤＮＡ，核酸）を有するある量（例えば、２００μｌ）の磁気ビーズを受けるように構成される。サンプルコンパートメント２６６の入り口ポート２６８は、好ましくは、円錐形状を有しており、サンプル調製モジュール７０の第３の出口１９０と整列される。様々な実施形態においては、第３の出口１９０は、出口１９０の端からの液滴の垂れを最小化するためのテーパ状のニップル３２２を通過させる。入り口ポート２６８は、また、好ましくは、上部のその最も広い端部でテーパ状となっており、したがって、出口１９０を通って排出される流体が、入り口ポート２６８において捕捉されることを保証する。出口１９０及び入り口ポート２６８は、それらの間に小さなギャップが存在するように構成される。このギャップは、反応モジュール２４０の上部プレート２４１の上部と、サンプル調製モジュール７０の下部との間の介在空間３０８の一部を含む。このギャップは、反応モジュール２４０内の流体に含まれるあらゆる空気バブル、特に、出口１９０から入り口ポート２６８へ流体を排出するときに生成されることができる空気バブルを収集するトラップを提供する。
再水和緩衝剤コンパートメント２７６は、乾燥試薬の再水和とサンプル調製モジュール２７０からの入り口ポート２７８を介したビーズからの核酸の溶出とに適したある量（例えば、２００μｌ）の緩衝剤溶液を受けるように構成される。再水和緩衝剤コンパートメント２７６の入り口ポート２７８は、サンプル調製モジュール７０の第２の出口１８８と整列される。再び、出口１８８は、好ましくは、テーパ状のニップル３２０を介して流出させ、ニップル３２０の端部は、同じくテーパ状となっている入り口ポート２７８から離間している。再び、ニップル３２０の端部と、入り口ポート２７８の間の空間は、出口１８８と入り口２７８の間に流れる流体内のガスバブルが、介在空間３０８に逃げることを可能とする。
[反応モジュール－流体処理パネル]
図５８、５９を参照すると、様々な実施形態においては、複合カートリッジ１０の反応モジュール２４０は、上部プレート２４１の下部に固定された、流体処理パネル３５４を含む。流体処理パネル３５４は、周囲壁２９０によって周囲が囲まれ、例えば、耐油性及び耐熱性の接着剤によって、パネルサポート２９２に支持され、固定される。流体処理パネル３５４は、流体の移動及び分析物の検出など、複合カートリッジ１０の複数の機能を促進する。そのような流体の移動は、流体輸送経路に沿って、流体の１以上の液滴を輸送すること、振動するように１以上の液滴を移動することによって流体を混合すること（例えば、線形的に往復させて、又は、途切れのない（例えば、円形、楕円形、四角形の）経路上で）、異なる材料を含むことができる流体液滴を組み合わせる、２以上の小さな液滴に液滴を分裂すること、などを含むことができる。
流体処理パネル３５４は、基板３５６を含む。適切な基板は、金などの金属面、以下に規定するような電極、ガラス及び変性又は機能化ガラス、ファイバガラス、セラミック、雲母、プラスチック（アクリル、ポリスチレン、及び、スチレンと他の材料のコポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、テフロン（登録商標）、並びに、それらの誘導体などを含む）、ＧＥＴＥＫ（登録商標）（ポリプロピレンオキシドとファイバガラスの混合）、など、ポリサッカライド、ナイロン又はニトロセルロース、樹脂、シリカ又は、シリコン及び変性シリコンを含むシリカベースの材料、炭素、金属、無機ガラス及び様々な他のポリマーを含み、プリント回路ボード（ＰＣＢ）材料が特に好ましい。
様々な実施形態においては、流体処理パネル３５４は、複数の異なる機能領域又は処理ゾーンに分割されることができ、これらは、空間的に重なっている、又は、空間的に異なっている、又は、部分的に空間的に個別であり、且つ、部分的に空間的に異なっていることができる。
様々な実施形態においては、反応モジュール２４０内の流体反応処理は、空間的及び生化学的の両方で操作可能なミクロ液滴を形成するために、いわゆるエレクトロウェッティング技術を用いるミクロ流体に関する流体操作に少なくとも部分的に基づいている。
一般に、エレクトロウェッティングは、印加される電場によって、疎水性面（ＰＣＢなど）のウェッティング特性を改変する事である。エレクトロウェッティングシステムにおいては、印加される電位差による基板－電解質接触角の変化は、表面上の電解質を移動する能力となる。特に、その開示は、参照によりここに明示的に組み込まれるが、米国特許第6,565,727号に記述されているように、極性のある液体（例えば、目標分析物を含むもの）の液滴に隣接する電極（又は、電極のグループ）に電位を印加することにより、これらの電極上の表面は、より親水性になり、液滴は表面張力勾配によって引っ張られ、荷電した電極との重なり面積を増加する。このことによって、液滴が、表面上に広がり、その後電位を除去する、または、異なる電極をアクチベートすることにより、基板は、疎水性状態に戻り、液滴が、基板の新規の親水性領域に移動することとなる。このように、液滴は、処理、取り扱い、及び検出のため、基板の平坦な面を物理的且つ個別に、異なる処理ゾーンへ移動されることができる。液滴は、様々な速度で移動され、分割され（例えば、単一の液滴は、２以上の液滴に分割されることができる）、パルスが当てられ、及び／又は混合される（２以上の液滴は、同一の場所で合体され、それから、一つとして分割、又は、移動される）ことができる。更に、エレクトロウェッティングは、単一の液滴内で、混合を起こさせることができる。以下により詳細に記述されるように、液滴は、また、ＰＣＢ基板の異なる場所に格納された乾燥試薬を再水和するために用いられることができる。エレクトロウェッティングの一つの典型的な特性は、非常に小さい流体体積の精密な操作である。例えば、単離された目標核酸は、他のシステムにおける特徴である、１００μｌの溶出体積で目標分析物がはるかに低濃度である場合と比較して、ＰＣＲ増幅の前に、１０μｌ未満で、非常に高い濃度で溶出されることができる。更に、エレクトロウェッティングは、流体経路が、物理インタフェースへのなんらの変更（例えば、新規のバルブ、流体経路など）をする必要もなく、ソフトウェアによって開発中、及び、製品において、変更されることを可能とする。
エレクトロウェッティング技術を用いた例示的ミクロ流体系は、米国特許公開第2013/0252262号、米国特許公開第2013/0233712号、米国特許公開第2013/0233425号、米国特許公開第2013/0230875号、米国特許公開第2013/0225452号、米国特許公開第2013/0225450号、米国特許公開第2013/0217113号、米国特許公開第2013/0217103号、米国特許公開第2013/0203606号、米国特許公開第2013/0178968号、米国特許公開第2013/0178374号、米国特許公開第2013/0164742号、米国特許公開第2013/0146461号、米国特許公開第2013/0130936号、米国特許公開第2013/01 18901号、米国特許公開第2013/0059366号、米国特許公開第2013/0018611号、米国特許公開第2013/0017544号、米国特許公開第2012/0261264号、米国特許公開第2012/0165238号、米国特許公開第2012/0132528号、米国特許公開第2012/0044299号、米国特許公開第2012/0018306号、米国特許公開第2011/0311980号、米国特許公開第2011/0303542号、米国特許公開第2011/0209998号、米国特許公開第2011/0203930号、米国特許公開第2011/0186433号、米国特許公開第2011/0180571号、米国特許公開第2011/01 14490号、米国特許公開第2011/0104816号、米国特許公開第2011/0104747号、米国特許公開第2011/0104725号、米国特許公開第2011/0097763号、米国特許公開第2011/0091989号、米国特許公開第2011/0086377号、米国特許公開第2011/0076692号、米国特許公開第2010/0323405号、米国特許公開第2010/0307917号、米国特許公開第2010/0291578号、米国特許公開第2010/0282608号、米国特許公開第2010/0279374号、米国特許公開第2010/0270156号、米国特許公開第2010/0236929号、米国特許公開第2010/0236928号、米国特許公開第2010/0206094号、米国特許公開第2010/0194408号、米国特許公開第2010/0190263号、米国特許公開第2010/0130369号、米国特許公開第2010/0120130号、米国特許公開第2010/0116640号、米国特許公開第2010/0087012号、米国特許公開第2010/0068764号、米国特許公開第2010/0048410号、米国特許公開第2010/0032293号、米国特許公開第2010/0025250号、米国特許公開第2009/0304944号、米国特許公開第2009/0263834号、米国特許公開第2009/0155902号、米国特許公開第2008/0274513号、米国特許公開第2008/0230386号、米国特許公開第2007/0275415号、米国特許公開第2007/0242105号、米国特許公開第2007/0241068、米国特許第8541176号、米国特許第8492168号、米国特許第8481125号、米国特許第8470606号、米国特許第8460528号、米国特許第8454905号、米国特許第8440392号、米国特許第8426213号、米国特許第8394641号、米国特許第8389297号、米国特許第8388909号、米国特許第8364315号、米国特許第8349276号、米国特許第8317990号、米国特許第8313895号、米国特許第8313698号、米国特許第8304253号、米国特許第8268246号、米国特許第8208146号、米国特許第8202686号、米国特許第8137917号、米国特許第8093062号、米国特許第8088578号、米国特許第8048628号、米国特許第8041463号、米国特許第8007739号、米国特許第7998436号、米国特許第7943030号、米国特許第7939021号、米国特許第7919330号、米国特許第7901947号、米国特許第7851 184号、米国特許第7822510号、米国特許第7816121号、米国特許第7815871号、米国特許第7763471号、米国特許第7727723号、米国特許第7439014号、米国特許第7255780号、米国特許第6773566号、及び米国特許第6565727号に記載され、それぞれの開示は、ここに、参照によって組み込まれる。
したがって、様々な実施形態においては、流体処理パネル３５４は、反応モジュール２４０で実行されているアッセイ又は他の処理のために適切に、流体液滴のための、経路を含む、個別の処理ゾーンを形成し、規定する電極のグリッドを備える。一般に、「スポット」又は「場所」又は「パッド」（しばしば、「エレクトロウェッティングパッド」又は「ＥＷＰ」と呼ばれる）は、通常、図において四角で図示され、四角の辺を形成する線は、電極を表し、液滴は、パッドからパッドへ、個別のステップにおいて、経路に沿って移動するようにする。電極グリッドを操作することにより、液滴は、現在の位置に対して、前、後ろ、左、又は、右と、必要に応じて、４つの方向のいずれにも選択的に移動されることができる。したがって、様々な実施形態においては、流体処理パネル３５４は、サンプル調製から目標分析物の検出に渡って、サンプル液滴を移動するために、パッドのネットワークを形成するエッチングされた電極のグリッドを含む。
図示された実施形態においては、流体処理パネル３５４の基板３５６上に形成される電極は、流体液滴の移動及び／又は収集を行う複数の個別の機能領域を規定する。図２６、２７、及び５９に示されるように、これらのゾーンは、上部プレート２４１のサンプルコンパートメント２６６に空間的に対応するサンプルビーズゾーン３６８と、上部プレート２４１の検出緩衝剤コンパートメント２８０に空間的に対応するハイブリッド化ゾーン３７０と、上部プレート２４１の再水和（溶出）緩衝剤コンパートメント２７６に空間的に対応する再水和緩衝剤ゾーン３７２と、上部プレート２４１の第２の緩衝剤コンパートメント３００に空間的に対応するエキソヌクレアーゼ試薬ゾーン３７４と、上部プレート２４１の緩衝剤コンパートメント２９６に空間的に対応するＰＣＲ試薬ゾーン３７６とを含む。流体処理パネル３５４上に規定される他のゾーンは、それぞれ、検出コンパートメント３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、及び３５０ｄに空間的に対応し、更に、それぞれ、電子センサアレイ３６３ａ、３６３ｂ、３６３ｃ、及び３６３ｄを含む、電子センサゾーン３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ、３６０ｄを含む。流体処理パネル３５４上に規定される更に他の経路は、それぞれが、上部プレート２４１の２つの隣接するバブルトラップ３４０の空間的に下、及び、それらの間に配置される、熱サイクル、又は、ＰＣＲ、経路３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄを含む。
流体処理パネル３５４の電極は、さらに、エキソヌクレアーゼゾーン３８４を規定することができる。
流体処理パネル３５４の電極は、更に、図示された実施形態においては、参照番号３８５ａ、３８５ｂ、３８５ｃ、及び３８５ｄによって示される９つの電極パッドのグループを４つ含む、検出混合ゾーンを規定することができる。
流体処理パネルは、更に、以下に更に詳細が記述されるように、処理装置内に配置されたコネクタピン（例えば、ポゴピン）と接触及び電気的接続をするように構成された複数のコネクタパッドアレイを含むことができる。図示された実施形態は、７つのコネクタパッドアレイ：３５８ａ、３５８ｂ、３５８ｃ、３５８ｄ、３５８ｅ、３５８ｆ、及び３５８ｇを含む。
当業者によって理解されるように、本明細書で記述される構成に限られないが、これを含む、複合カートリッジ１０で用いられることのできる多くの電極グリッド構成がある。異なるユーティリティのための例示的エレクトロウェッティング電極構成は、以前に組み込まれた米国特許第8,541,176号に示されている。
一般に、流体処理パネル３５４用の好適な材料は、プリント回路ボード材料を含む。様々な実施形態においては、回路ボード材料は、導電層でコーティングされ、電極や相互接続（しばしば、当分野で、相互接続又はリードと呼ばれる）のパターンを形成するために、リソグラフィ技術、特にフォトリソグラフィ技術を用いて、処理される、絶縁基板（例えば、基板３５６）を含むものである。絶縁基板は、一般に、常にではないが、ポリマーである。当分野で知られているように、１以上のレイヤは、「２次元」ボード（例えば、平面内にすべての電極と相互接続がある、「エッジカードコネクタ」）又は、「３次元」ボード（電極は、ある面上にあり、相互接続は、反対側に対してボードを経由して行われる、又は、電極は、複数の面にある）のいずれかを作るために、用いられることができる。３次元システムは、しばしば、基板を貫通して、穴又はビアを形成するために、ドリルでの穴あけ、又はエッチング、その後、銅などの金属での電気めっきを利用することに依存し、「ボード貫通」相互接続をなすようにしている。回路ボード材料は、しばしば、基板に取り付け済みの、銅ホイルなどのホイルが設けられ、例えば、電気めっきにより、必要に応じて（例えば、相互接続のために）更なる銅が加えられる。銅表面は、そして、接着層の取り付けを可能とするために、例えば、エッチングにより、粗くされる必要がありうる。
一実施形態においては、エレクトロウェッティング電極グリッド及び検出電極の両方、つまり、コネクタパッドアレイ３６０ａ～ｇからの電気接続は、チップから処理装置への接続をするために、ポゴピン又は同様のコネクタへのインタフェースをすることができるいわゆるランドグリッドアレイを生成するために、パネルを通って延伸する。様々な実施形態においては、流体処理パネル３５４（例えば、電極グリッドを有するＰＣＢ）の表面は、エレクトロウェッティング機構と、パッドからパッドへの清潔な輸送とを促進する物質のフィルムでコーティングされる。様々な実施形態においては、表面は、誘電体層を形成する、デュポン社からのカプトン（登録商標）（例えば、黒又は黄色のカプトン（登録商標））などのポリイミドフィルムでコーティングされる。誘電体層の表面特性は、エレクトロウェッティングを促進し、水性液滴内の電気分解を防止するために用いられる電圧を減衰するために重要である。更に、はんだマスクなどのカプトン（登録商標）又は同様な表面は、表面を疎水性にするために、幾つか名前を挙げれば、パラリエン（Paralyene）、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン）、サイトップ（登録商標）フッ素ポリマーなどの疎水性コーティングで、コーティングされなければならないが、このことはエレクトロウェッティングが機能するために必要とされる。
当業者によって理解されるように、反応モジュール２４０に与えられる試薬の形態は、試薬によるだろう。幾つかの試薬は、乾燥され、又は、固体形態であり（例えば、特定の緩衝剤が用いられる）、他は、乾燥凍結される、などであることができる。特に有用な実施形態は、当業者によって理解されるように、塩、糖、ポリサッカライド、ポリマー又は、ゼラチンなどのタンパク質などの安定剤が添加された、乾燥試薬を利用する。例えば、Biomatricaは、本システムでの使用のために、商業安定剤を製造する。
当業者によって理解されるように、用いられる場合、乾燥試薬は、２つの一般的な方法のうちの一つで再水和されることができる。サンプル調製モジュール７０からの液体が、適切なパッド（又はゾーン）で導入されるか、又は、サンプル自身が、固体試薬を溶液にする水性溶媒として機能するかのいずれかである。例えば、適切な再懸濁緩衝剤（幾つかの場合には、水でありうる）は、試薬を再水和するために、サンプル調製モジュール７０から特定のパッドへ上部プレート２４１を介して加えられることができ、それから、試薬液滴をサンプル液滴と混ぜる事ができる。
あるいは、目標の分析物（例えば、捕捉ビーズから目標分析物を遊離させるために用いられる溶出緩衝剤において）を含む液滴は、乾燥試薬を含むパッドに輸送され、それから、液滴自身内に懸濁されることができる。この実施形態の一つの利点は、液滴の最終的体積は、試薬の液滴が、サンプルの液滴と混合される場合は増加するが、大きくは増加しない。これは、複数の試薬添加が要求される状況では特に有用でありうる。
異なる試薬の数、種類及び量は、サンプル、目標の分析物及び望ましい反応によるだろう。例えば、標準ＰＣＲ反応に於ける核酸目標配列については、開始サンプルがＤＮＡの場合、セットされる乾燥試薬は、ＲＴ－ＰＣＲ緩衝剤、ＰＣＲ酵素（例えば、Ｔａｑポリメラーゼ）、ｄＮＴＰ、ＰＣＲプライマ、エキソヌクレアーゼ、信号プローブ、信号緩衝剤及び検出緩衝剤を含む（溶解緩衝剤、結合緩衝剤、溶出緩衝剤、（オプションの）再構成緩衝剤、及び磁気ビーズ懸濁液は、全て、サンプル調製モジュール７０に含まれており、流体処理パネル３５４上で乾燥されない）。例示的実施形態がここに概略述べられる。しかし、当業者によって理解されるように、サンプル調製モジュール７０内の乾燥試薬及び液体試薬の構成に関しては、あらゆる構成を用いることができる。
上記した流体処理パネル３５４と上部プレート２４１の間に形成される反応モジュール２４０内のコンパートメントは、ほとんどの場合、目標分析物液滴（通常水性溶液）が非混和性である流体で満たされ、この非混和性流体は、一般に、液滴の溶液よりもより極性が低い。その開示は、ここに参照により組み込まれるが、米国特許第8,541,177号に記述されるように、パッド上で液滴を単離する２つの一般的な方法があり、非混和性液体及び非混和性ガスを含む非混和性流体でコンパートメントを満たすこと、又は、例えば、非混和性流体を液滴封入剤として用いて、液滴を空気／オイル界面に通過させることにより液滴にオイルの殻を与えることを含む。
本明細書で述べた核酸検出アッセイに使用するために特に適した非混和性流体は、これらには限定されないが、シリコーンオイル、ミネラルオイル、 フルオロシリコーンオイル、炭化水素を含み、例えば、デカン、アンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカンなどのアルケン、ドデカン、ヘキサデカン及びシクロヘキサン、炭化水素オイル、ミネラルオイル、パラフィンオイルなどの脂肪族及び芳香族アルケン、フルオロカーボン及びパーフルオロカーボン（例えば、３Ｍフロリナート液体）などのハロゲン化オイル、及び上記の混合物を含む。適切なガス系のフィラー流体の例は、限定はされないが、空気、アルゴン、窒素、二酸化炭素、酸素、加湿空気、任意の不活性ガスを含む。一実施形態においては、主要相は、水溶液で、副次相は、空気又はオイルであり、これは相対的に水と混ざらない。他の実施形態においては、フィラー流体は、液滴を囲むプレート間の空間を満たすガスを含む。好適なフィラー流体は、シリコーンオイルのような低粘性オイルである。他の適切な流体は、２００５年１１月１４日出願の発明の名称"Filler Fluids for Droplet-Based Microfluidics"の、米国特許出願第60/736,399号に記載されており、この全開示は、本明細書に参照により組み込まれる。流体は、液滴の著しい蒸発が起こらないように選択されることができる。
当業者によって理解されるように、必要に応じて試薬を添加して、パッドからパッドへの液滴の移動は、あらゆるサンプル操作のために用いられることができる。核酸検出のための核酸操作の場合、これらの操作は一般に、ＰＣＲ酵素、ＰＣＲ緩衝剤、プライマ、エキソヌクレアーゼ、逆転写（ＲＴ）酵素、ＲＴ－ＰＣＲ緩衝剤、信号緩衝剤、信号プローブなどの試薬の添加を含む。
様々な実施形態においては、パッドの電極グリッド経路の１以上の部分又はセクションは、例えば、増幅、エキソヌクレアーゼ消化、逆転写、目標溶出、及び、電気化学的検出などのため、個別の熱ゾーン内で熱に曝される。そのような熱ゾーンは、検出領域３７８、エキソヌクレアーゼ領域３８０、及び、熱サイクル（ＰＣＲ）領域（熱ゾーンとも呼ばれる）３８２ａ、３８２ｂ、３８２ｃを含むことができる。
当業者によって理解されるように、ＰＣＲ増幅などの幾つかの操作は、２から３の異なる温度の間での熱サイクル（プライマ結合、プライマ伸長、及びプライマ変性）を必要とするが、他の操作は、最高の結果、例えば、エキソヌクレアーゼ及び逆転写の使用などの酵素プロセスのための均一な温度、溶出の改善及び／又は試薬再懸濁のための特定の温度、又は、電気化学的検出の場合の結合／アッセイ温度を必要とする。等温増幅技術及び他のＰＣＲに代わるものは、通常、精密な温度制御を必要とする。
様々な実施形態においては、流体処理パネル３５４の異なる部分に加えられる熱は、抵抗ヒータ又は熱電（ぺルチェ）チップなどの熱コンポーネントによって生成され、カートリッジ１０が配置される装置の処理ベイ内で、カートリッジ外であると考えられる。そのような熱コンポーネントの例は、以下に記述される。
一実施形態においては、反応パネル３５４上のサンプル操作ゾーンは、任意選択で、例えば、特に、特定の温度が望まれる場合、熱ゾーンの温度をモニタし、制御するために、センサを含むことができる。これらのセンサは、これらには限定されないが、熱電対及び抵抗温度ディテクタ（ＲＴＤ）を含むことができる。あるいは、そのようなセンサは、ベイの中で、カートリッジ外とすることもできる。
核酸目標を検出するための様々な実施形態においては、流体処理パネル３５４は、１以上の熱サイクル、又は、ＰＣＲ又は増幅、経路３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄを含む。流体処理パネル３５４は、１、２、３又はそれ以上の、パッドの熱サイクル経路を含むことができる。これらは、個別のＰＣＲ反応（例えば、一つの液滴が、経路を上下に移動し、又は、ある経路を上昇し、別の経路を下降するなど）のため、又は、複合化（例えば、複数の経路について、複数の異なる液滴が各経路を上下に移動されることができる）のために用いられることができる。
当業者によって理解されるように、各ＰＣＲ反応は、更に複合化されることができる。つまり、目標に特化した増幅のため、単一のＰＣＲ反応内の複数のプライマ組の使用は、扱いづらく、したがって、本発明は、複数の反応が、高度レベルの複合化を達成可能とする。例えば、２１個の異なる目標配列を評価するために（例えば、呼吸器ウイルスのスクリーニングにおいて）、例えば、第１の経路の第１のＰＣＲサンプル液滴が、７つのプライマペアの第１の組を取り上げ（例えば、「プライマミックスＡ］）、第２の経路の第２の液滴が、７つのプライマペアの第２の組を取り上げ（「プライマミックスＢ」）、第３の経路の第３の液滴が、第３の組（「プライマミックスＣ」）を取り上げるなど、７つのプライマ組の３つの異なる反応を実行することが望ましいかもしれない。幾つかの実施形態においては、２以上の液滴が、各経路で処理されることができ、したがって、各経路は、２以上のプライマ組を含むことができる。幾つかの実施形態においては、プライマは、各組で完全に異なっているだろう；他においては、冗長性及び／又は内部制御は、異なる経路に同一のプライマ組を添加することによってシステム内に組み立てられる。複合化の数は、システムのいかなる物理コンポーネントを改変する必要もなく、ソフトウェアによって簡単に変えることができる。
一般に、本システムにおいて使用するのに適している増幅反応は、プライマ組を使用し、各組の一つのプライマは、標準エキソヌクレアーゼに対し不浸透である、ブロック端を有する。つまり、検出反応を簡単化し、背景信号を除去するために、ＰＣＲ反応で生成される二本鎖単位複製配列の一本鎖を除去する事が望まれる。したがって、第１のＰＣＲ反応を実行し、それから、エキソヌクレアーゼを添加することによって、二本鎖単位複製配列の一本鎖が消化され、検出鎖のみが残される。
図５９に大まかに図示されているように、熱サイクル経路３６４ａ～ｄに沿う複数の加熱ゾーンの使用は、液滴が、適切な熱ゾーンを通って進むことを可能とする。図５９に示されるように、４つの熱サイクル経路３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄが、３つの熱ゾーン３８２ａ、３８２ｂ、及び３８２ｃを通って延伸するのが示されている。例えば、熱ゾーン３８２ａ、３８２ｂ、及び３８２ｃに対応する、抵抗ヒータなどの熱素子は、カートリッジ外のヒータ素子であり、ＰＣＲ熱サイクルの際に用いるために、９５℃、７２℃、及び６４℃の温度に維持されることができる。幾つかの実施形態においては、２つの異なる温度ゾーン（例えば、変性用に約９５℃、及び、アニーリング及び延伸用に約６０℃）は、２ステップＰＣＲ反応のために用いられることができる。他の実施形態においては、３つのゾーン、２つの温度構成が、用いられることができ、中間熱ゾーン３８２ｂに対応する中間ヒータは、変性温度（例えば、約９５℃）を制御し、変性ヒータの両側の熱ゾーン３８２ａ、３８２ｃに対応する追加のヒータは、実質的に同一のアニーリング及び延伸温度（例えば、約６０℃）を提供する。この構成においては、２ステップ増幅サイクルは、各熱サイクル経路３６４ａ～ｄに於ける２以上の液滴を用いて実行されることができる。例えば、２滴の液滴は、各熱サイクル経路に配置され、一方の液滴が、変性ゾーン３８２ｂにある時、他方の液滴は、組み合わされたアニーリング及び延伸ゾーン３８２ａ又は３８２ｂの一つにある、及び、その逆であるように、離間されることができる。各液滴は、例えば、熱サイクル経路３６４ａ～ｄのそれぞれの場所３６６ａ、３６６ｂなどの熱サイクル経路の各端における場所で、増幅試薬（例えば、プライマカクテル）を取得することができる。変性ゾーンとアニーリング／延伸ゾーン間で平行して液滴を行ったり来たりと往復することにより、通常単一の液滴を増幅するのに必要とされるのと同一の時間で、両者を増幅することができる。図示される４つの経路構成においては、これは、３つではなく、８つの液滴が同時に増幅されることができることを意味する。
様々な実施形態においては、本発明の複合カートリッジ１０は、目標分析物の検出のため、電極と電気化学的ラベルの使用によっている。一般に、各電子センサアレイ３６３ａ、３６３ｂ、３６３ｃ、及び３６３ｄ内の電極表面（任意選択で、自己構成単分子膜（ＳＡＭ）でコーティングされる)が、目標と結合する捕捉配位子を有する。同様に目標に結合する、第２のラベル配位子が含まれ、目標の存在下で、ラベル配位子は、電極の表面近くに結合され、電子的に検出されることができる。
したがって、流体処理パネル３５４の検出ゾーンは、それぞれの電子センサゾーン３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ及び３６０ｄ内の検出電極３６３ａ、３６３ｂ、３６３ｃ、及び３６３ｄの１以上の個別のアレイを備える。本明細書では、「電極」は、電子デバイスに接続されたとき、電流又は電荷を検知し、それを信号に変換することができる構成を意味する。あるいは、電極は、溶液の種へ電位を印加し、及び／又は、これへ電子を通し、又は、これから電子を通すことができる構成として規定されることができる。好適な電極は、当分野で知られており、これらには限定されないが、金、プラチナ、パラジウム、シリコン、アルミニウム、を含むある金属及びその酸化物；酸化プラチナ、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化パラジウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化モリブデン(Mo206)、酸化タングステン(W03)及び酸化ルテニウムを含む金属酸化物電極；及び炭素（ガラス状炭素、黒鉛及び炭素ペーストを含む）を含む。好適な電極は、金、シリコン、炭素、及び金属酸化物電極を含み、金が特に好適である。特に有用な実施形態においては、エレクトロウェッティング電極グリッド及び検出電極の双方は金であり、流体処理パネル３５４上に同時に形成される。
本システムは、アレイの形態において特に利用でき、つまり、アドレス指定できる検出電極のマトリクスがある。「アレイ」は本明細書では、アレイ形態の電極上の複数の捕捉配位子を意味し、アレイのサイズは、アレイの構成及び最終用途による。約２つから約５０～１００までの異なる捕捉配位子を含むアレイが作られることができる。幾つかの好適な実施形態においては、８０又は１００の作業検出電極は、２０個の４又は５個の個別のゾーンに分割され、各ゾーンは、６０個までの捕捉プローブを有する（電極ごとに３つの異なる捕捉プローブ）。
流体処理パネル３５４の検出ゾーンは、検出電極３６３ａ～ｄの１以上のアレイを含み、それらのそれぞれは、検出混合ゾーン３８５ａ～ｄのうちの関連した一つの検出混合ゾーンの液滴経路と流体を通じる電子センサゾーン３６０ａ～ｄ内にある。つまり、単位複製配列を含む液滴は、それぞれ、電子センサ検出ゾーン３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ、及び３６０ｄに隣接するラベルプローブ（例えば、場所３６２ａ、３６２ｂ、３６２ｃ、及び３６２ｄにおける、例えば、乾燥形態であることができる単一のプローブカクテル）などの必要な検出試薬を取得し、それから、関連した電子センサ検出ゾーン３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ、及び３６０ｄに送られる。信号プローブカクテルは、場所３６２ａ、３６２ｂ、３６２ｃ、及び３６２ｄを形成する上部プレート２４１の一部、又は、場所３６２ａ、３６２ｂ、３６２ｃ、及び３６２ｄをカバーする流体処理パネル３５４の一部に適用されることができる。一般に、各検出ゾーンは、一つの大きな「パッド」と考えることができる、電極のアレイ上にほとんどの場合送られる、１以上のサンプル液滴を受ける。
一実施形態においては、反応モジュール２４０は、４つの電子センサ検出ゾーンを含み、各電子センサアレイは、２０個の作業電極（これは、一つの基準電極と一つの予備電極を含むことができる）を含む。各電子センサアレイ３６３ａ～ｄの各検出電極は、アレイの各電極の入力及び電子応答信号を転送するために独立したリード（相互接続）を含み、入力及び電子応答信号の両方が、独立に、各電極についてモニタ可能であるようにする。つまり、各電極は、独立にアドレス指定可能である。更に、反応モジュールは、好適には、各電子センサアレイ３６３ａ、３６３ｂ、３６３ｃ、及び３６３ｄの各電極を囲むエレクトロウェッティングパッドの独立制御用に構成される。
上記した流体処理パネル３５４のコンポーネントに加え、流体処理パネル３５４は、また、任意選択で、例えば、複合カートリッジ１０のバッチ、処置又は内容についての情報を含む、カートリッジを同定するためのＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ又はＲＦＩＤを含むことができる。これは、例えば、アッセイの同定についての情報を含むことができる。
[装置概要]
複合カートリッジ１０を処理し、本発明の側面を具現化するように構成された装置が、図３２の参照番号４００によって示されている。この装置は、制御コンソール４０２、制御コンソール４０２に動作可能に結合された１以上の処理モジュール４１０、各処理モジュール４１０内の複数の処理ベイであって、それぞれが、複合カートリッジを受け入れ、他のベイとは独立に複合カートリッジを処理するように構成された複数の処理ベイ、及び装置ソフトウェア（ＩＳＷ）を備える。様々な実施形態においては、この装置は、１つの制御コンソール４０２と４つまでの処理モジュール４１０を備え、各処理モジュールは、６つの処理ベイを含む。各処理モジュール４１０は、例えば、電力、入出力データを交換し、制御コンソール４０２との信号伝送を制御するために、制御コンソール４０２に動作可能なように結合され、その上、制御コンソール４０２に物理的に接続されることができる。処理モジュール４１０と一体になった各処理ベイは、一度に一つの複合カートリッジ１０を受け入れるように構成され、他の複合カートリッジを処理する他の処理ベイとは独立にカートリッジを処理するように構成される。様々な実施形態においては、この装置は、各処理ベイが、６０分以内でカートリッジの処理を完了するように構成される。
ＩＳＷは、ユーザが、処理を開始し、結果を受け取り、この装置の動作を少なくとも部分的に制御する入力を提供するためのグラフィカルユーザインタフェースを提供する。様々な実施形態においては、ＩＳＷは、ユーザ入力用の主要機能を提供する制御コンソール４０２に配置されるタッチスクリーン４０４を有するWindows（登録商標）のコンピュータ上で実行されるように構成される。様々な実施形態においては、この装置は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及び臨床検査情報システム（laboratory information system；「ＬＩＳ」）への接続を提供するように構成される。この装置は、また、ＩＳＷへのログインやサンプルのトラッキングを促進するバーコードスキャナ（不図示）と、この装置のポジティブなＩＤフィーチャとを含むことができる。
この装置の制御コンソール４０２は、タッチスクリーンパネル４０４、システムコンピュータ、電源、外部データシステムへの接続、及び、処理モジュール及び処理ベイへの接続を含む。様々な実施形態においては、制御コンソールの電源は、装置全体に電力を供給する。制御コンソールからのケーブルは、電力伝送を提供し、処理ベイとのデータの授受を提供する。様々な実施形態においては、制御コンソールは、また、制御コンソールへの１以上の処理モジュールの物理的な取り付けにも対応している。
各処理ベイは、ハードウェア、ファームウェア、及び複合カートリッジ１０上でアッセイを実施する電子機器を含む。各処理ベイは、ベイＰＣＢを含んでも良い。様々な実施形態においては、ベイＰＣＢは、処理ベイの電子機器及びファームウェア（マイクロプロセッサ及びマイクロプロセッサ上のファームウェアなど）、複合カートリッジにおいて（例えば、エレクトロウェッティングパッドへ最高３０Ｖ）給電する回路、複合カートリッジ上の反応生成物の電子検知を実行する回路、複合カートリッジと相互作用する処理ベイのヒータを制御する回路、複合カートリッジの温度を測定し、制御する回路、処理ベイの様々な移動コンポーネントの動きを制御する回路、及び、処理ベイのポンプを制御する回路を含む。
各処理ベイは、また、コネクタＰＣＢを含むことができる。様々な実施形態においては、コネクタＰＣＢは、複合カートリッジと接触し、データ、制御信号、及び電力を、複合カートリッジと処理ベイＰＣＢとの間で転送するように構成されたポゴピンと、処理ベイ内で、ヒータ素子と電気接触するように構成されたポゴピンとを含む。
各処理ベイは、更に、ステッパモータを含む。様々な実施形態においては、処理ベイは、２つのステッパモータを備える。一つのステッパモータは、複合カートリッジに対し、磁石、ヒータ、及びポゴピン、又は他のコネクタ素子の配置を制御し、一つのステッパモータは、複合カートリッジ上のブリスタを圧縮し、ブリスタに、予め決められたシーケンスで、内容物を排出させる、処理ベイ内のカムフォロワプレートを制御する。
各処理ベイは、また、指定されたシーケンスで、複合カートリッジ１０のブリスタを圧縮し、複合カートリッジ１０の能動バルブを作動させ、従って、指定されたシーケンスで、カートリッジのブリスタの内容を排出させるように構成されたブリスタ圧縮アセンブリを含む。様々な実施形態においては、ブリスタ圧縮機構アセンブリは、ブリスタ圧縮アクチュエータ又は圧縮機構のアレイを備え、それぞれは、ブリスタ上に、圧縮パッドを押し付けるように構成されたカムアームを備える。ブリスタ圧縮機構アセンブリは、更に、圧縮機構のカムアームと圧縮パッドが、収縮位置とブリスタ圧縮伸張位置の間で移動するように、ブリスタの上方に動作可能なように搭載されるカムアームプレートと、カムアームプレートに対して移動可能で、かつ、カムアームプレートに対してカムフォロワプレートを移動させるとアクチュエータアレイのカムアームが噛み合い、カムアームを作動させて、カムアームプレートにおける圧縮機構とカムフォロワプレートの溝と隆起における圧縮機構の相対位置によって決定されるシーケンスでブリスタを圧縮するように配置され、シーケンス化された、隆起を有する溝（又は他のカムフォロワ素子）を含むカムフォロワプレートと、を含む。
各処理ベイは、また、ポンプポート１０４を介して複合カートリッジ１０に結合され、複合カートリッジのサンプル調製モジュール内の試薬とサンプルへと原動力を提供するように構成されるポンプを含むことができる。
各処理ベイは、また、処理ベイの状態のＬＥＤインジケータと、例えば、入り口光ポート１４と出口光ポート１６を介して、複合カートリッジ内の状態を検出する光センサとを提供するＬＥＤ ＰＣＢ４６６（図３８～４１参照）を含むことができる。
各処理ベイは、また、処理ベイを処理モジュール内に取り付けるように構成された搭載ハードウェアと、処理ベイと処理モジュールとの間で電力とデータを転送するように構成された電気コネクタとを含むことができる。
各処理ベイは、また、ブリスタ圧縮機構アセンブリ及び複合カートリッジ処理アセンブリを備える上部ベイ又はカートリッジキャリッジアセンブリ、加熱・制御アセンブリを備える下部ベイと、カートリッジキャリッジアセンブリ内に保持される複合カートリッジに対する、加熱・制御アセンブリを移動させるように構成されたカムフレームアセンブリとの間の物理的接続及び整列を提供するように構成された複合カートリッジキャリアを含むことができる。
[制御コンソール]
本発明の側面を具現化し、上記した複合カートリッジ１０を処理するように構成された処理装置は、図３２の参照番号４００で示されている。上記したように、装置４００は、制御コンソール４０２と、制御コンソール４０２に動作可能なように結びつけられた１以上の処理モジュール４１０を含む。制御コンソール４０２は、一実施形態においては、グラフィカルユーザインタフェースを呈し、ユーザが制御コンソール４０２に情報を入力することができ、及び／又は、情報がユーザに提示されることができるタッチスクリーンを備えるディスプレイパネル４０４を含む。様々な実施形態においては、制御コンソール４０２は、キーボード、マイク、スイッチ、手動スキャナ、音声感応入力などの、データを入力するための追加の又は別の手段を備えることができる。更に上記したように、この装置は、例えば、１次元又は２次元バーコードなどのバーコードを読み取るためのバーコードスキャナ、又は、ＲＦＩＤスキャナなどの、マシン読み取り可能なコードを読み取るための他の種類のスキャナを含むことができる。様々な実施形態においては、制御コンソール４０２は、ハードドライブ又は他のストレージ媒体、モニタ、プリンタ、インジケータライト、又は、音響信号素子（例えば、ブザー、ホーン、ベルなど）、電子メール、テキストメッセージなどを含む、データ（つまり、情報及び／又は結果）を出力する追加の、又は、別の手段を備えることができる。
[処理モジュール]
図３２及び３４に示されるように、各処理モジュール４１０は、１以上のカートリッジドア４１２を含み、各カートリッジドア４１２は、その中でカートリッジ１０が処理される、処理ベイ（以下に記述される）と結びつけられている。図示された実施形態においては、各処理モジュール４１０は、６つのカートリッジドア４１２と結びつけられた処理ベイを含む。各カートリッジドア４１２は、複合カートリッジ１０を、好ましくは、単一の好適な方向で受け入れるように構成されている。各カートリッジドアは、また、好ましくは、閉止位置では、例えば、バネなどにより、付勢されているが、カートリッジが挿入されたときには押されて開くことができる、閉止可能なドア（例えば、旋回ドアパネル）を含む。
様々な実施形態においては、各処理モジュール４１０は、制御コンソール４０２に動作可能なように結合される。処理モジュール４１０は、制御コンソール４０２と処理モジュール４１０の間の電子通信を可能とするように、制御コンソール４０２に電子的に結合されることができる。そのような電子通信は、処理モジュール内の様々な電子コンポーネントに電力供給する処理モジュールへの制御コンソールからの電力転送、制御信号、入力データ、出力データ、などを含むことができる。
各処理モジュール４１０は、また、制御コンソール４０２と、例えば、図３２に示されるように、隣接して、物理的に接続される事もできる。図示された実施形態におけるように、この装置４００は、制御コンソール４０２の一面又は両面に固定された１以上の処理モジュール４１０を含むことができる。更なる処理モジュールは、制御コンソール４０２の一面又は両面に、隣接して他の処理モジュールに固定されることができる。好適な一配置においては、この装置４００は、制御コンソール４０２の各面に固定された処理モジュール４１０を２つまで含むことができ、各処理モジュール４１０は、処理モジュール当たり６つまでの複合カートリッジ１０を処理するため、６つのカートリッジドア及び結び付けられた処理ベイを備える。
制御コンソール４０２と処理モジュール４１０は、図示されるようにモジュールの形で提供され、例えば、単一の制御コンソール４０２に１以上の処理モジュール４１０を追加する、又は、単一の制御コンソール４０２から１以上の処理モジュール４１０を差し引きすることにより、装置のスケーラビリティを促進するようにし、また、１以上の誤動作する処理ベイを有する処理モジュール４１０を、修理又は取替えのために装置から取り外すことができ、装置を、依然、残りの動作可能な処理モジュール４１０で用いることができる、装置トラブルシューティングを支援するようにする。
別の実施形態においては、しかし、制御コンソールと結びつけられた入力スクリーン－及び／又は他の入力手段－及び、１以上－好ましくは複数－のカートリッジドア及び結びつけられた処理ベイは、単一の筐体を有する単一の、一体化された装置において提供されることができる。
処理モジュール４１０の更なる詳細が図３５、３６、及び３７に示される。各処理モジュール４１０は、複数のカートリッジドア４１２と結びつけられた処理ベイ４４０とを含む。図示された実施形態は、６つの処理ベイ４４０を含む。処理ベイ４４０は、処理モジュール４１０の筐体内で、積み上げられる配置で配置される。各処理ベイ４４０には、平上部パネル４２０と垂直背後パネル４２２を有する処理ベイを部分的に囲むフレーム４１８が結びつけられている（図３７参照）。図に示されるように、内部にカートリッジドア４１２が配置される処理モジュール４１０の前面パネル４１３は、処理モジュール４１０の下部から処理モジュール４１０の上部へ後ろに傾いた角度で配向される。これは、人間工学的及び／又は審美的な理由であり得る。他の実施形態においては、処理モジュールの前面パネルは、垂直であることができる。処理モジュール４１０の前面パネル４１３の角度のため、各処理ベイ４４０は、すぐ下の処理ベイに対し、水平方向に（つまり、後ろ方向に）ずらされている。
様々な実施形態においては、各処理ベイ４４０には、筐体４１８の垂直パネル４２２に固定された換気扇４１６と、換気扇４１６から処理モジュール４１０の筐体の背後壁へ延伸する換気ダクト４１４が結びつけられている。図に示されるように、前面パネル４１３の傾きと処理ベイ４４０の水平方向のずれにより、換気ダクト４１４の長さは、最下端の処理ベイ４４０から最上端の処理ベイへ移るにつれ短くなる。
処理モジュール４１０は、更に、処理モジュールの筐体内に、処理ベイ４４０のそれぞれを固定するための追加の構造素子を含むことができる。好ましくは、処理ベイ４４０と処理モジュール４１０は、各ベイ４４０が、１以上の処理ベイ４４０が誤動作を起こしている、又は、そうでなければ、保守又は修理が必要である場合に、装置の修理を容易にするために、処理モジュール４１０から独立に取除かれ、取り替えられることができるように、構成される。
[処理ベイ]
処理ベイ４４０が、図３８、３９、４０、及び４１の様々な図に示される。図３８～４１のそれぞれにおいて、処理ベイ４４０のフレーム４１８は、図から省略されている。図３８は、複合カートリッジ１０が挿入された処理モジュール４４０の正面、右側斜視図である。図３９は、複合カートリッジ１０が挿入された処理モジュール４４０の正面、左側斜視図である。図４０は、処理モジュール４４０の背面、右側斜視図である。図４１は、複合カートリッジ１０が挿入された処理モジュール４４０の正面、右側分解斜視図である。
各処理ベイ４４０は、処理ベイ４４０の下部フロアを形成し、複合カートリッジ１０からの流体の漏れを含み、処理ベイ４４０の様々なコンポーネントの支持及び搭載構造を提供するように構成され、配置されたドリップトレイ４４６を有する。主ＰＣＢ（プリント回路ボード）４４２は、また、ベイＰＣＢとも呼ばれ、データ及び電力の分配及び伝送と共に処理ベイ４４０の主制御を提供する。フレキシブルコネクタ４４４は、以下に更に詳しく記述するように、処理ベイ４４０内で、ベイＰＣＢ４４２をコネクタＰＣＢ（以下に記述、図３８～４１には現れていない）に接続する。処理ベイ４４０は、更に、処理ベイ４４０を、処理モジュール４１０内のベイ搭載場所に適切に整列し、配置するために、処理モジュール４１０内に配置されたオス整列素子を受ける、２つのチューブ状メス整列素子４６０、４６２などの整列素子を含むことができる。
処理ベイ４４０は、カートリッジ処理アセンブリ４７０（また、下部ベイとしても知られる）及びブリスタ（又は変形可能なチャンバ）圧縮機構アセンブリ７５０（また、上部ベイとしても知られる）の間の機能線に沿って、概念的に分割されることができる。カートリッジ処理アセンブリ４７０の主要機能は、カートリッジ１０を受け入れ、カートリッジをベイ４４０内に固定し、複合カートリッジ１０の処理モジュール２４０に熱及び磁気力を印加し、複合カートリッジ１０に制御電力を印加し、カートリッジ１０のロータリミキサ１９２を噛み合わせてロータリミキサ１９２を電力で回転させ、ベイ４４０内で実行されるアッセイ、又は、他のプロセスの終了時に、処理ベイ４４０からカートリッジ１０を排出する事である。ブリスタ圧縮機構アセンブリ７５０の主要機能は、適切なシーケンスで、複合カートリッジ１０の様々な変形可能なチャンバを破裂する事である。これらの様々なコンポーネントのそれぞれは、以下に更に詳しく議論されるだろう。
処理ベイ４４０は、更に、処理ベイ４４０の状態を示し、及び／又は、カートリッジが処理ベイ４４０内に配置されているか否かを示すなど、ユーザに情報を提供する１以上のＬＥＤの制御のためのＬＥＤ ＰＣＢ４６６を含む。状態ＬＥＤは、処理モジュール４１０の前面パネル４１３において、ベイ４４０に結びつけられたカートリッジドア４１２に隣接した光指示信号を提供する、光パイプ又は他の光伝送器を介して、見ることができる。ＬＥＤ ＰＣＢ４６６は、また、入り口及び出口光ポート１４、１６を介して、サンプル調製モジュール７０の入り口光検知チャンバ１５４及び出口光検知チャンバ１５８を通る流体の流れを検出するように構成され、配置された光センサを制御することができる。
側壁４７２、４７４は、処理ベイ４４０の対向する側に沿って上方に延伸し、ドリップトレイ４４６の上方に延伸する素子４４３、４４５に固定されることができる。搭載プレート６４０は、側壁４７２、４７４の上部エッジに固定され、カートリッジ処理アセンブリ４７０をブリスタ圧縮アセンブリ７５０から概ね分離する、略水平なブリスタプレート６４４（図４２参照）を含む。
様々な実施形態においては、各処理ベイ４４０は、更に、カムフォロワモータ８３４と結びつけられたエンコーダ８３８とカムフレームモータ６０２を含む。カムプレートモータ８３４とカムフレームモータ６０２は、搭載プレート６４０のモータマウント６４２に固定される（図４２参照）。
ポンプ４５８は、ポンプポート１０４を介して複合カートリッジ１０に印加される圧力を提供する。
以下に更に詳細に記述するように、カートリッジ処理アセンブリ４７０は、処理ベイ４４０内に熱プロセスを発生させるためのペルチェヒータアセンブリを含む。処理ベイ４４０を換気し、ペルチェヒータで生成された余分な熱を放散させるために、処理ベイ４４０は、ペルチェ換気アセンブリを含むことができる。換気アセンブリは、ドリップトレイ４４６のファンマウント４５０に取り付けられ、空気流ダクトの前面に配置される冷却ファン４４８を備え、空気流ダクトは、冷却ファン４４８と、処理ベイ４４０内のペルチェ加熱アセンブリとの間に延伸する。様々な実施形態において、空気流ダクトは、冷却ダクト４５２と、冷却ファン４４８と、冷却ダクト４５２の開始位置の間に延伸するダクトカバー４５６を備えることができる（図３９及び４１参照）。
[カートリッジ処理アセンブリ（下部ベイ）]
カートリッジ処理アセンブリ４７０の側面が図４１及び４２に示されている。上記したように、カートリッジ処理アセンブリ４７０の殆どのフィーチャは、モータマウント６４２のブリスタプレート６４４の下に配置されている。カートリッジ処理アセンブリ４７０は、複合カートリッジ１０を受け入れ、保持し、後に排出するように構成されたカートリッジキャリッジアセンブリ６５０を含む。カートリッジキャリッジアセンブリ６５０は、搭載プレート６４０のブリスタプレート６４４の下部面に固定される。
カムブロックアセンブリ６００は、三面で、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０を囲むカムフレーム６０６であって、側壁４７２、４７４のそれぞれから、カムフレーム６０６の各側面上に形成されたフォロワスロット６１２に延伸する線形カムフォロワ４８０ａ、４８０ｂ上で支持される、処理ベイ４４０内の線形全体動作のために搭載される、カムフレーム６０６を含む。
混合モータアセンブリ７００は、ブリスタプレートの下のブリスタプレート６４４にピボット動作可能に接続され、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０内に配置される複合カートリッジ１０のロータリミキサ１９２と、動作可能に噛み合いをしたり、外したりするようにピボット動作するように構成される。
加熱・制御アセンブリ５００は、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０の下に配置され、カートリッジがカートリッジキャリッジアセンブリ６５０に挿入されたとき、加熱・制御アセンブリ５００を、複合カートリッジ１０の底部面と選択的に接触させるように、長尺方向のカムフレーム６０６の全体動作を、加熱・制御アセンブリ５００の垂直動作に変換するため、カムフレーム６０６とカムブロックアセンブリ６００に動作可能なように結合される。
[カートリッジキャリッジアセンブリ]
カートリッジキャリッジアセンブリ６５０の更なる詳細が図４６に示され、この図は、カートリッジ処理アセンブリ４７０の他のコンポーネントが省略された、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０の分解斜視図である。カートリッジキャリッジアセンブリ６５０は、搭載プレート６４０のブリスタプレート６４４の下部に固定される略四角形のフレームを備えるキャリッジホルダ６５２を含む。検出器は、複合カートリッジ１０（図４６には示されていない）がカートリッジホルダ６５２に挿入されたときを検出するために提供されることができる。様々な実施形態において、検出器は、カートリッジホルダ６５２の対抗する側のそれぞれのポケット内にそれぞれが配置される、発光器６８６と検出器６８８を備える光検出器を備える。発光器６８６から検出器６８８への光ビームは、複合カートリッジがカートリッジホルダ６５２に挿入されたとき、遮蔽され、したがって、カートリッジの存在を示す信号を生成する。
カートリッジラッチ６５４は、カートリッジホルダ６５２の閉止端に於けるピボット動作のために搭載される。カートリッジラッチ６５４は、回転水平軸を軸とする回転のために、ラッチピン６６０上にピボット動作可能に搭載される。カートリッジラッチ６５４は、更に、前フック６５６と後ろレバー６５８を含む。ねじれバネ６６２は、フック６５６が上方位置にあるように、ラッチ６５４を回転付勢する。カートリッジ１０がカートリッジホルダ６５２に挿入されたとき、カートリッジは、カートリッジラッチ６５４のフック６５６が、カートリッジ１０の下部とばり３０の下部の凹部に噛み合うまで、フックを押し下げる。ねじれバネ６６２の付勢は、カートリッジホルダ６５２内のカートリッジを保持するため、フック６５６をその凹部内に保持する。
カートリッジ排出アセンブリ６７０は、カートリッジホルダ６５２の背後端から延伸する排出ブラケット６８２内に配置される排出ラック６７２を含む。排出ラック６７２の線形ギア歯は、ロータリダンパ６７６と結合し、排出ラック６７２に隣接する排出ブラケット６８２上での回転のために搭載されるダンパピニオンギア６７４と噛み合う。バネ捕捉ピン６８０は、排出ラック６７２を通って延伸し、排出ブラケット６８２の端部壁によってその端部において支持される。圧縮バネ６７８は、排出ラック６７２の端部とバネ捕捉ピン６８０の端部との間に配置される。したがって、排出ラック６７２は、カートリッジホルダ６５２の開放端に向かって長尺方向に付勢される。限界停止素子は、カートリッジラック６７２が、バネ６７８によってあまり遠くまで押されないようにするために提供されることができる。排出ラック６７２は、最初、カートリッジホルダ６５２内に延伸し、カートリッジホルダ６５２に挿入された複合カートリッジ１０の端部によって接触される。カートリッジが、更に、カートリッジホルダ６５２内に挿入されると、排出ラック６７２が押し返され、したがって、バネ６７８を圧縮し、カートリッジ１０を、カートリッジホルダ６５２の開放端へ向かって長尺方向に、処理ベイ４４０から出るように押す付勢力を生成する。カートリッジラッチ６５４は、完全に挿入された複合カートリッジを捕捉するので、排出アセンブリ６７０は、カートリッジがカートリッジホルダ６５２から外へ押し戻されないようにされる。
カートリッジラッチスイッチ６６６は、カートリッジホルダ６５２の閉止端に配置され、複合カートリッジがカートリッジホルダ６５２内のある位置に挿入されたとき、信号を発するように構成されており、カートリッジがカートリッジラッチ６５４と噛み合うようになっている。処理ベイ４４０内で実行されるアッセイ又は他のプロセスの完了において、カートリッジラッチ６５４は、以下に記述するように、ねじれバネ６６２の付勢に対してピボット動作可能に（図示の実施形態では、反時計回り）、従って、カートリッジホルダ６５２内に保持されている複合カートリッジを解放する。カートリッジの解放の際、カートリッジは、排出ラック６７２を押している圧縮バネ６７８内の、格納されたエネルギーによって排出される。ダンパピニオン６７４及び、排出ラック６７２が噛み合う、動作可能に結びつけられたロータリダンパ６７６は、排出ラック６７２の制御された解放を保証し、複合カートリッジ１０がカートリッジホルダ６５２から突然排出されないようにする。
[加熱・制御アセンブリ]
加熱・制御アセンブリ５００の詳細が、図４３に示され、これは、カートリッジ処理アセンブリ４７０の他のコンポーネントを省略した、加熱・制御アセンブリ５００の分解斜視図である。
加熱・制御アセンブリ５００は、支持プレート５０２、支持プレート５０２上で支持されるコネクタＰＣＢ５０４、部分的にコネクタＰＣＢ５０４をカバーするカバープレート５５０、カートリッジ磁石アセンブリ５５２、サンプル調製磁石アセンブリ５７０、及び、支持プレート５０２の下に配置される磁石アクチュエータ５８４を含む。前面整列ピン４１６及び背面整列ピン４１４は、支持プレート５０２から上方に延伸する。
空気コネクタ５１８は、カバープレート５５０の空気ポート５１９ａ、５１９ｂに取り付けられる。空気コネクタ５１８は、ポンプポート１０４を介して、例えば、ポンプ４５８などの圧力源とカートリッジ１０との間の接続を提供し、処理ベイ４４０内の外部バルブと、カートリッジ１０の受動バルブアセンブリ２２０との間の接続を、受動バルブポート１０８を介して、提供する（図１５参照）。
コネクタＰＣＢ５０４の上部平面図である、図４３及び４４を参照すると、コネクタＰＣＢ５０４は、溶出ヒータアセンブリ５０６、検出ペルチェアセンブリ５４０及び、ＰＣＲヒータアセンブリ５２０ａ、５２０ｂ、及び５２０ｃを含む。様々な実施形態において、溶出ヒータアセンブリ５０６は、専用ＰＣＢに取り付けられた抵抗加熱素子と、抵抗加熱素子に取り付けた、又はそうでなければ、熱的に結合された熱伝導性材料でできた熱拡散器とを備える。同様に、様々な実施形態においては、ＰＣＲヒータアセンブリの各素子５２０ａ、５２０ｂ、及び５２０ｃは、専用ＰＣＢに取り付けられた抵抗加熱素子と、抵抗加熱素子に取り付けられた、又はそうでなければ、熱的に結合された熱伝導性材料でできた熱拡散器とを備える。
検出ペルチェアセンブリ５４０の詳細が図４５に示され、これは、ペルチェアセンブリ５４０の分解斜視図である。アセンブリ５４０は、電源及び制御プリント回路ボード５４６に結合されるペルチェデバイス５４４（つまり、熱電気素子）を含む。加熱拡散器５４２は、好ましくは、熱伝導性材料で作られるが、ペルチェデバイス５４４の上に配置される。ヒートシンク５４８は、ペルチェチップ５４４の下に配置される。ヒートシンク５４８は、ペルチェデバイス５４４の表面と面接触するパネルを備えることができ、ペルチェデバイス５４４は、自身から延伸し、熱伝導性材料で形成される複数の熱放散ロッド（又はフィン）を有する。検出ペルチェアセンブリ５４０は、支持プレート５４２に形成される関連付けられる開口部内に搭載され、ヒートシンク５４８の少なくとも一部は、これを通って延伸する。ヒートシンク５４８の熱放散ロッドは、支持プレート５０２の下で延伸し、ペルチェ冷却ダクト４５２の終端に配置される（図３９及び４１を参照）。一実施形態においては、検出ペルチェは、例えば、検出領域、例えば、複合カートリッジ１０の検出領域３７８の温度を減少するために、複合カートリッジ１０の検出領域３７８に熱勾配を適用するように構成される。
複数のコネクタピンアレイ５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ、５１０ｅ、５１０ｆ及び５１０ｇは、コネクタＰＣＢ５０４の周囲に配置され、複合カートリッジ１０の流体処理パネル３５４の関連するコネクタパッドアレイ３５８ａ～３５８ｇの接続パッド間で接触及び電気接続を行うコネクタポゴピンのアレイを備える（図５８参照）。コネクタピンアレイ５１０ａ～５１０ｇと、コネクタパッドアレイ３５８ａ～３５８ｇの間の接続は、例えば、電力、制御信号、及びデータのために、装置４００と複合カートリッジ１０との間の接続を提供する。例えば、コネクタピンアレイ５１０ａ～５１０ｇとコネクタパッドアレイ３５８ａ～３５８ｇとの間の接続は、装置からエレクトロウェッティンググリッドへ電力及び制御を提供する（例えば、熱サイクルトラック３６４ａ～３６４ｄ、サンプルビーズゾーン３６８、ハイブリッド化ゾーン３７０、溶出緩衝剤ゾーン３７２、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン３７４、ＰＣＲ試薬ゾーン３７６、検出混合ゾーン３８５ａ～３８５ｄ、及びエキソヌクレアーゼゾーン３８４）。更に、コネクタピンアレイ５１０ａ～５１０ｇとコネクタパッドアレイ３５８ａ～３５８ｇとの間の接続は、電子センサアレイ３６３ａ～３６３ｄへ電力を供給し、これらからデータを受信する。
図４３に示されるように、コネクタＰＣＢ５０４は、更に、様々なヒータアセンブリ５４０、５０６、及び５２０ａ、ｂ、ｃに接続する複数のヒータピン５１２を含み、複数のヒータピン５１２にはポゴピンが含まれることがある。
加熱・制御アセンブリ５００は、更に、カートリッジ磁石アセンブリ５２２とサンプル調製磁石アセンブリ５７０とを含む。
サンプル調製磁石アセンブリ５７０の詳細が、図４９Ａに示され、これは、サンプル調製磁石アセンブリの上部斜視図である。サンプル調製磁石アセンブリ５７０は、水平スピンドル５７４上に搭載される磁石ホルダ５７２を備え、支持プレート５０２に対し、スピンドル５７４の周りを回転可能であるようにする。ねじれバネ５７６は、下方に、サンプル調製磁石アセンブリ５７０を付勢する。アクチュエータブラケット５７８は、磁石ホルダ５７２の下に延伸し、磁石５８０は、磁石ホルダ５７２の上部に支持され、例えば、適切な接着剤によって、これに固定される。ねじれバネ５７６の付勢に対して上方に展開され、回転されるとき、磁石５８０は、支持プレート５０２、コネクタＰＣＢ５０４、及びカバープレート５５０に形成される整列された開口部を介して延伸する。
サンプル調製磁石アセンブリ５７０は、展開されると、複合カートリッジ１０のサンプル調製モジュール７０の捕捉チャンバ１００に隣接して配置され、したがって、捕捉チャンバ内に含まれ、これを通って流れる流体に磁気力を印加する。
カートリッジ磁石アセンブリ５５２の詳細は、図４９Ｂに示され、これは、カートリッジ磁石アセンブリの上部斜視図である。カートリッジ磁石アセンブリ５５２は、磁石ホルダフレーム５５４と、磁石ホルダフレーム５５４内に配置された磁石アレイ５５６を備える。磁石アレイ５５６は、個別の磁石（例えば、３個）を備えることができ、磁石ホルダフレーム５５４によって四方向から囲まれることができ、磁石アレイ５５６を囲むフレームを形成する。磁石アレイ５５６は、例えば、適切な接着剤により、磁石ホルダフレーム５５４内に固定されることができる。収束磁石５５８は、磁石ホルダ５５４のフレームの上部部分の開口部内に配置される。一実施形態においては、収束磁石５５８は、円柱形で、ネオジウムＮ５２を備えることができる。収束磁石５５８は、磁石目標捕捉ビーズを比較的小さい領域に引き付けるため、磁石アレイ５５６の磁力をその小さい領域に収束する。磁石ホルダ５５４は、支持プレート５０２へ接続される水平スピンドル５６０上に搭載され、磁石ホルダ５５４と磁石アレイ５５６が、スピンドル５６０の周りで回転可能とする。ねじれバネ５６２は、下方に、カートリッジ磁石アセンブリ５５２を付勢する。アクチュエータブラケット５６６は、磁石ホルダ５５４の下に延伸する。磁石ホルダ５５４は、ねじれバネ５６２の付勢に対して上方に回転させられると、磁石アセンブリ５５２の上部は、支持プレート５０２、コネクタＰＣＢ５０４、及びカバープレート５５０に形成される、整列された開口部を通って延伸する。
カートリッジ磁石アセンブリ５５２は、展開されると、参照番号２７０によって示される位置に隣接する、反応モジュール２４０のサンプルチャンバ２６６に隣接して配置される（図２６参照）。
図４３に戻ると、カムフォロワ５９０ａ及び５９０ｂは、支持プレート５０２の対向する側から延伸し、スロットフォロワ５９２は、支持プレート５０２の対向する側から延伸する。スロットフォロワ５９２は、側壁４７２、４７４のそれぞれに形成されるスロット４７６（図４２参照）に延伸し、この中で垂直に移動可能であり、側壁４７２、４７４に対し、支持プレート５０２の垂直移動を可能とするように構成され、側壁４７２、４７４に対し、支持プレート５０２の水平移動を防止する。
[カムフレームアセンブリ]
カムフレームアセンブリ６００の詳細が、図４７に示され、これは、カートリッジ処理アセンブリ４７０の他のコンポーネントを省略した、カムフレームアセンブリ６００の分解斜視図である。カムフレームアセンブリ６００は、線形アクチュエータ６０４を駆動するカムフレームモータ６０２を含む。カムフレーム６０６は、対向する、略平行で、長尺方向の円材６０８、６１０と、長尺方向の円材６０８、６１０のそれぞれの対応する端部の間に延伸するクロス円材６１４を含む。線形アクチュエータ６０４は、クロス円材６１４から上方に突出するモータコネクタ６１８において、カムフレーム６０６に結合する。フォロワスロット又はチャネル６１２は、長尺方向の円材６０８、６１０のそれぞれの上部面の下の外部側に沿って形成される。側壁４７２、４７４のそれぞれから延伸するフォロワ素子４８０ａ、４８０ｂ（図４２参照）は、フォロワスロット６１２に延伸する。
カムレール６２０ａは、長尺方向の円材６０８に固定され、カムレール６２０ｂは、長尺方向の円材６１０に固定される。カムレール６２０ａの上部エッジは、長尺方向の円材６０８の下部の外部エッジに形成されるフォロワスロット６１２と共同し、カムフォロワ４８０ａ、４８０ｂを受けるチャネルを形成し、このことが、カムフレーム６０６とカムレール６２０ａ、６２０ｂの、側壁４７２、４７４に対する長尺方向の移動を可能とし、側壁４７２、４７４に対するカムフレーム６０６の垂直方向の移動を防止する。
各カムレール６２０ａ及び６２０ｂは、前カムスロット６２２ａと後ろカムスロット６２２ｂを含む。加熱・制御アセンブリ５００の支持プレート５０２の側面から突出するカムフォロワ５９０ａ、５９０ｂ（図４３参照）は、それぞれ、カムスロット６２２ａ、６２２ｂに延伸する。各カムスロット６２２ａ、６２２ｂは、下部水平セグメント（図４７の右側セグメント）、上部水平セグメント（図４７の左側セグメント）、及び、下部水平セグメント及び上部水平セグメントの間の角度の付いた遷移部を有する。
複合カートリッジ１０が、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に挿入される前、カムフレーム６０６は、加熱・制御アセンブリ５００に対し比較的前の位置にあり、よって、支持プレート５０２から延伸するカムフォロワ５９０ａ、５９０ｂは、カムスロット６２２ａ、６２２ｂの夫々の下部水平セグメント（図４７に示される右側セグメント）にある。したがって、支持プレート５０２と加熱・制御アセンブリ５００全体は、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に対し下の位置にある。複合カートリッジ１０がカートリッジキャリッジアセンブリ６５０に挿入されると、上部プレート２４１の整列フォーク２４６（図２４参照）は、背面整列ピン５１４に噛み合い－背面整列ピン５１４は、前面整列ピン５１６より長く、支持プレート５０２が下の位置にあっても、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０へと上方に延伸する－カートリッジを適切にカートリッジアセンブリ６５０内に配置する。
示されるように、複合カートリッジが、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に挿入された後、例えば、カートリッジラッチスイッチ６６６が、完全に挿入されたカートリッジの端部によって始動させられるとき、カムフレームモータ６０２は、線形アクチュエータ６０４とそれに取り付けられるカムフレーム６０６を引き込むように、アクチベートされる。これは、支持プレート５０２に対しカムレール６２０ａ、６２０ｂの移動を引き起こし、したがって、カムフォロワ５９０ａ、５９０ｂを、カムスロット６２２ａ、６２２ｂの下部、右側水平セグメントから、角度が付けられた遷移部を上って、カムスロット６２２ａ、６２２ｂの上部、左側水平セグメントへ、移動し、したがって、支持プレート５０２と加熱・制御アセンブリ５００を、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０内に配置された複合カートリッジと接触するように上昇させる。
カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に保持されるカートリッジに対し、支持プレート５０２を上昇させることで、支持プレート５０２の前面整列ピン５１６を、上部プレート２４１から延伸する整列ループ２４４に延伸する（図２４参照）。整列フォーク２４６に噛み合わされる背面整列ピン５１４と、整列ループ２４４に延伸する前面整列ピン５１６とにより、カートリッジは、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０内に実質的に固定される。
カートリッジキャリッジアセンブリ６５０において保持されるカートリッジ１０に対して加熱・制御アセンブリ５００を上昇させることで、コネクタＰＣＢ５０４のコネクタピンアレイ５１０ａ～５１０ｇを、複合カートリッジ１０の流体処理パネル３５４のそれぞれのコネクタパッドアレイ３５８ａ～３５８ｇと接触するように配置する。更に、コネクタＰＣＢ５０４の溶出ヒータアセンブリ５０６を、エキソヌクレアーゼ領域３８０に対応する流体処理パネル３５４の部分に接触させる、又は、その非常に近くに位置づける（つまり、熱エネルギーの伝達を可能とするために）。同様に、コネクタＰＣＢ５０４のＰＣＲヒータアセンブリのコンポーネント５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃを、熱サイクル領域３８２ａ、３８２ｂ、及び３８２ｃに対応する流体処理パネル３５４の部分に接触させる、又は、その非常に近くに位置づける（つまり、熱エネルギーの伝達を可能とするために）。コネクタＰＣＢ５０４の検出ペルチェアセンブリ５４０を、検出領域３７８に対応する流体処理パネル３５４の部分に接触させる、又は、その非常に近くに位置づける（つまり、熱エネルギーの伝達を可能とするように）。また、空気コネクタ５１８を、ポンプポート１０４と、複合カートリッジ１０のサンプル調製モジュール７０の受動バルブポート１０８とに接触させる。
各カムレール６２０ａ、６２０ｂは、圧縮バネ６２６ａ、６２６ｂを有する２つのねじ切りバネ捕捉ポスト６２４ａ、６２４ｂによって、カムフレーム６０６のそれぞれの長尺方向の円材６０８、６１０に固定され、圧縮バネ６２６ａ、６２６ｂはカムレール６２０ａとポスト６２４ａ、６２４ｂのそれぞれの頭部との間に配置されている。この「衝撃吸収」構成は、長尺方向の円材６０８、６１０に対するカムレール６２０ａ、６２０ｂのある量の移動を可能とし、その結果、加熱・制御アセンブリ５００が、大きすぎる力で、複合カートリッジ１０の下部に対し押されることを防止する。したがって、加熱・制御アセンブリ５００は、バネ６２６ａ、６２６ｂの圧縮力以下の力で、複合カートリッジの下部に対し押されるだろう。
図４３と４８を参照すると、これらは、カートリッジ処理アセンブリ４７０のカムフレーム及び磁石アクチュエータ５８４の断面斜視図であるが、磁石アクチュエータ５８４は、カムフレーム６０６に結合され、カートリッジがカートリッジキャリッジアセンブリ内に挿入されるとき、カートリッジ磁石アセンブリ５５２とサンプル調製磁石アセンブリ５７０を回転させて、複合カートリッジに対して、それぞれが動作可能な位置にくるように、構成される。磁石アクチュエータ５８４は、アクチュエータを図４８の左に付勢するバネ５８７を含む。磁石アクチュエータ５８４は、カートリッジ磁石アセンブリ５５２のアクチュエータブラケット５６６に噛み合うように構成された垂直タブ５８５と、サンプル調製磁石アセンブリ５７０のアクチュエータブラケット５７８に噛み合うように構成された垂直タブ５８６を含む。磁石アクチュエータ５８４は、クロスバー６１４の下に延伸し、磁石アクチュエータ５８４の端部に形成されたフックループ５８９に噛み合う磁石アクチュエータフック６２８によって、カムフレーム６０６に結合される。
上記したように、複合カートリッジ１０がカートリッジキャリッジアセンブリ６５０に挿入される前、カムフレーム６０６は、前位置にある。磁石アクチュエータ５８４は、バネ５８７によって前方向に（左に）付勢され、カートリッジ磁石アセンブリ５５２とサンプル調製磁石アセンブリ５７０は、それぞれ、夫々のねじれバネ５６２、５７６の力により、引き込まれた位置に、時計方向に回転される。本文脈において、カートリッジ磁石アセンブリ５５２とサンプル調製磁石アセンブリ５７０の引き込まれた位置では、カートリッジ磁石アセンブリ５５２とサンプル調製磁石アセンブリ５７０は、複合カートリッジ１０のいかなる部分にも大きな磁気力を印加しない。複合カートリッジが、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に挿入された後、カムフレーム６０６は、上記されたように、（図４８の右に）カムフレームモータ６０２と線形アクチュエータ６０４によって引き込まれる。カムフレーム６０６の引き込みは、支持プレート５０２のカムフォロワ５９０ａ、５９０ｂが、カムスロット６２２ａ、６２２ｂの下部、右側水平セグメントから、角度を付けられた遷移部を上って、カムスロット６２２ａ、６２２ｂの上部、左側水平セグメントへと移動する際に、加熱・制御アセンブリ５００が、複合カートリッジ１０と接触するように上昇させられるようにする。
磁石アクチュエータフック６２８によってカムフレーム６０６に結合する磁石アクチュエータ５８４はまた、カムフレーム６０６と共に移動し、バネ５８７の付勢に対して、図４８の右に、磁石アクチュエータ５８４を引く。アクチュエータブラケット５８４が、移動するカムフレーム６０６によって引かれると、カートリッジ磁石アセンブリ５５２のアクチュエータブラケット５６６に噛み合う垂直タブ５８５は、図４８に示されるように、上方向、展開位置に向かって、反時計回りに、磁石アセンブリ５５２を回転する。同様に、カートリッジ磁石アセンブリ５７０のアクチュエータブラケット５７８に噛み合うアクチュエータブラケット５８４の垂直タブ５８６は、図４８に示されるように、上方向、展開位置に向かって、反時計回りに、磁石アセンブリ５７０を回転する。カムスロット６２２ａ、６２２ｂの夫々の上部水平セグメントの長尺方向の長さにより、カムフレーム６０６及びカムレール６２０ａ、６２０ｂは、支持プレート５０２に対し長尺方向に移動することができ、カムフォロワ５９０a、５９０ｂは、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に配置された複合カートリッジに対し、支持プレート５０２と加熱・制御アセンブリ５００の高さ位置を変えることなく、上部水平セグメントに配置される。様々な実施形態において、磁石アクチュエータブラケット５８４は、カートリッジ磁石アセンブリ５５２とサンプル調製磁石アセンブリ５７０に対して構成され、カムフレーム６０６が、(右へ）支持プレート５０２と加熱・制御アセンブリ５００を上昇させるために移動する際、支持プレート５０２と加熱・制御アセンブリ５００が、最初、複合カートリッジに接触するように上昇させられると（つまり、支持プレート５０２のカムフォロワ５９０ａ、５９０ｂが、最初、カムスロット６２２ａ、６２２ｂの上部水平セグメントに届くと）、磁石アセンブリ５５２、５７０は、最初は展開されない（又は、完全には展開されない）。（カムスロット６２２ａ、６２２ｂの上部水平セグメントの長尺方向の長さにより、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０及びその中に保持されている複合カートリッジに対する支持プレート５０２と加熱・制御アセンブリ５００の位置を変化しないであろう、）カムフレーム６０６の更なる（右への）移動は、磁石アクチュエータブラケット５８４を、更に引っ張って、磁石アセンブリ５５２、５７０を（反時計回りに）完全に回転させて、複合カートリッジと接触する、又は、その非常に近くである、完全に展開された位置にくるようにする。したがって、支持プレート５０２と加熱・制御アセンブリ５００が、複合カートリッジと接触して上位置において維持されることで、磁石アセンブリは、加熱・制御アセンブリ５００の残りのパーツとは無関係に移動するように構成され、カムフレーム６０６は、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０内に保持される複合カートリッジに対し、磁力を選択的に印加し、又は、除去するための要求を支援する、磁石アセンブリ５５２、５７０の選択的な展開を行うために、長尺方向に移動することができる。
また、図４８に最も良く見られるように、カムフレーム６０６が、カートリッジに対し、加熱・制御アセンブリ５００を下げるために、（図４８の左に）前進すると、クロスバー６１４の上に延伸する線形アクチュエータコネクタ６１８は、カートリッジラッチ６５４のレバー６５８に接触し、したがって、カートリッジラッチ６５４を反時計回りに回転して、フック６５６を下げ、複合カートリッジからフック６５６を取り外し、複合カートリッジが、カートリッジ排出アセンブリ６７０によって、カートリッジホルダ６５２から排出される事ができるようにする。
[混合モータアセンブリ]
混合モータアセンブリ７００の詳細が、図５０Ａ及び５０Ｂに示される。図５０Ａは、混合モータアセンブリ７００の斜視図であり、図５０Ｂは、混合モータアセンブリ７００の分解斜視図である。
混合モータアセンブリ７００は、混合モータ７０６が搭載される混合モータブラケット７０２を含む。適切なモータは、１５０：１ギアボックスのPololu Micro Metal Gearmotor、及び６４：１ギアボックスのMaxon, model DCX10L EB SL 4.5Vを含む。好適な、モータの特性は、１２ｏｚ－ｉｎトルクで、１００ｒｅｐ、４５℃の動作環境で、３０００時間寿命、及び、コンパクトサイズ（例えば、幅（直径）１０ｍｍで、長さは２５ｍｍより短い）を含む。
ベベルギア７０８は、モータ７０６の出力シャフトに固定される。混合モータ搭載ブラケット７０２に回転可能に搭載されるべベルスパーギア７１０は、ベベルスパーギア７０６のベベルギア歯がベベルギア７０８のベベルギア歯に噛み合った状態で、ベベルギア７０８と動作可能に結合する。したがって、モータ７０６の出力シャフトに対応する回転水平軸を軸とする、ベベルギア７０８の電力が与えられた回転は、回転垂直軸を軸とするベベルスパーギア７１０の回転に変換される。
混合モータアセンブリ７００は、混合モータブラケット７０２を通って延伸するピボットねじ７１６によって、搭載プレート６４０のブリスタプレート６４４の下側にピボット動作可能に結合される。スタンドオフ７１４（ねじ切りねじと、ねじシャフトの一部の上に配置される円筒スリーブを備える）は、搭載ブラケット７０２の一端に取り付けられる。ねじれバネ７１８は、ピボットねじ７１６に結合され、側壁４７４（図４２参照）に対して内側に、混合モータアセンブリ７００を付勢し、ベベルスパーギア７１０が、複合カートリッジ１０のロータリミキサ１９２の周囲ギア歯１９８（図８参照）に噛み合うようにする。
図４８に示されるように、カムフレーム６０６の長尺方向の円材６１０は、長尺方向の円材６１０から内側に延伸するベベルブロック６１６を含む。上記したように、混合モータアセンブリ７００は、ねじれバネ７１８により付勢されて、側壁４７４と長尺方向の円材６１０に対して、内側にピボット動作する。ベベルブロック６１６は、カムフレーム６０６が、前位置にあるとき、混合モータアセンブリ７００に噛み合うように配置される。したがって、カムフレーム６０６が、加熱・制御アセンブリ５００を、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に保持される複合カートリッジ１０と噛み合うように上昇させる引きこみ位置にあるとき、混合モータアセンブリ７００は、複合カートリッジに噛み合うように、ねじれバネ７１８の力の下で、内側にピボット動作する。カムフレーム６０６が、カートリッジキャリッジアセンブリ６５０に保持される複合カートリッジから離して加熱・制御アセンブリ５００を下げるように、前方に（図４８の左に)移動すると、ベベルブロック６１６は、混合モータアセンブリ７００のスタンドオフ７１４と接触し、ベベルスパーギア７１０を、複合カートリッジ１０のロータリミキサ１９２から外すために、ねじれバネ７１８の付勢に対して、外側に（長尺方向の円材６１０に向かって）混合モータアセンブリをピボット動作させる。一実施形態において、カムフレーム６０６のアクチュエータコネクタ６１８が、フック６５６を下げ、カートリッジを解放してカートリッジ排出アセンブリ６７０によって排出されるように、カートリッジラッチ６５４のレバー６５８と接触する前に、ベベルブロック６１６はスタンドオフ７１４と接触し、混合モータアセンブリ７００をピボット動作させてロータリミキサ１９２との噛み合いを外す。
したがって、カムフレーム６０６が、前位置にあるとき、加熱・制御パネル５００は、複合カートリッジとの接触が外れる下部位置にあり、磁石アセンブリ５５２、５７０が、複合カートリッジから離れて、引き込まれた位置へと下方に回転し、混合モータアセンブリ７００は、複合カートリッジとの噛み合いを外すように、外側にピボット動作し、複合カートリッジラッチ６５４は、フック６５６が複合カートリッジから外れるように、ピボット動作させられる。したがって、複合カートリッジは、複合カートリッジ処理アセンブリ４７０のコンポーネントのいずれにも接触されない、又はそうでなければ、噛み合わされず、複合カートリッジ１０は、カートリッジ排出アセンブリ６７０により排出されることができる。
[ブリスタ圧縮機構アセンブリ（上部ベイ）]
ブリスタ圧縮機構アセンブリ７５０の詳細が図５１に示されており、この図は、ブリスタ圧縮機構アセンブリ７５０の分解斜視図である。アセンブリ７５０は、カムアームプレート７５２と、カムアームプレート７５２内に動作可能なように搭載されたカムアーム動作圧縮機構のアレイ７５４を備える。カムアームプレート７５２は、搭載プレート６４０のブリスタプレート６４４の上部に搭載される。アレイ７５４の圧縮機構は、複合カートリッジ１０の破裂可能な流体コンパートメント又はブリスタを圧縮するように構成された圧縮機構、カートリッジのランスブリスタを圧縮するように構成された圧縮機構、及び、カートリッジの能動バルブアセンブリを押し下げ、閉止するように構成された圧縮機構、を備える。アレイ７５４の様々な圧縮機構は、ブリスタプレート６４４に形成されたブリスタ穴６４６に整列され、アレイ７５４の圧縮機構が、ブリスタと、処理ベイ４４０内のブリスタプレート６４４の下に配置された複合カートリッジ１０の能動バルブにアクセス可能となる。
様々な実施形態においては、ＬＥＤ ＰＣＢ４６６は、カムアームプレート７５２に取り付けられる。
ブリスタ圧縮機構アセンブリ７５０は、更に、カムアームプレート７５２に対する線形動作のために、当該カムアームプレートに搭載されたカムフォロワプレート８２０を含む。様々な実施形態においては、カムフォロワプレート８２０の一つのエッジは、カムフォロワプレート８２０に取り付けられた線形ガイドキャリッジ８２４ａ及び８２４ｂによって、カムアームプレート７５２の上部面に取り付けられた線形ガイドレール８２２に固定される。カムフォロワプレート８２０の対向エッジは、例えば、適切なファスナによって、カムアームプレート７５２に形成された凹部７５３内に搭載され、カムフォロワプレート８２０のステップエッジ８３０を受け入れる、カムフォロワプレート８２０のエッジに沿った長尺方向のスロット８２８を含むホールドダウン素子８２６（又は、Ｚ軸制約）によって垂直移動に対して固定される。ホールドダウン素子の構成のための適切な材料は、デルリン及び真鍮を含む。したがって、カムフォロワプレート８２０は、カムアームプレート７５２からの与えられた空間において、カムアームプレート７５２の平面に対し、Ｚ、又は、垂直方向又は垂線方向に固定され、線形ガイドレール８２２の長尺方向に対応し、かつ、カムアームプレート７５２の平面に略平行な長尺方向の移動は可能だが、線形ガイドレール８２２に対して横方向である何れの方向への移動も制約される。
カムアームプレート７５２に対するカムフォロワプレート８２０の電力供給を受けた移動は、カムフォロワプレート８２０のエッジに取り付けられたドライブブラケット８４０へ、線形アクチュエータ８３６によって取り付けられたカムフォロワプレートモータ８３４によって行われる。様々な実施形態において、モータ８３４は、更に、モータ８３４の精密な制御と、モータからのフィードバックを提供するためのロータリエンコーダ８３８を含む。様々な実施形態において、ドライブブラケット８４０は、第１の部分が、カムフォロワプレートの平面に概ね対応する平面内のカムフォロワプレート８２０へ、取り付け点から離れて延伸し、第２の部分が、カムフォロワプレートの平面に略垂直な方向に、下方向に延伸する、「Ｌ」形状を有する。線形アクチュエータ８３６は、ドライブブラケット８４０の下方向に延伸した第２の部分の下端において、ドライブブラケット８４０に取り付けられる。ドライブブラケット８４０の構成は、カムフォロワプレートモータ８３４が、カムフォロワプレート８２０の上に延伸する量を制限し、したがって、処理ベイ４４０のスリムなプロファイルを維持する。
様々な実施形態においては、センサ機構は、カムフォロワプレート８２０が、カムアームプレート７５２に対して特定の、予め定められた位置にあるときを示すために提供される。一実施形態においては、センサ機構は、カムアームプレート７５２に搭載され、カムフォロワプレート８２０が、カムアームプレート７５２に対し、ホーム位置に移動したとき、カムフォロワプレート８２０のホームスイッチ接触面８３２によって接触されるホームスイッチ８４２を備えることができる。
様々な実施形態においては、カムアームプレート７５２は、それぞれ、入り口光ポートと出口光ポート１４、１６の場所と空間的に対応するように配置された２つの光センサ８１０、８１２を含む（図１参照）。センサ８１０、８１２は、サンプル調製モジュール７０の入り口光検知チャンバ１５４と出口光検知チャンバ１５８を通る流体の流れを検出する（例えば、信号を生成する）ように構成され、配置される（例えば、図１５参照）。光センサ８１０、８１２は、ＬＥＤ ＰＣＢ４６６に接続され、少なくとも部分的に制御されることができる。
[圧縮機構]
圧縮機構の詳細が図５２、５３、及び５４に示される。図５２は、圧縮機構のアレイ７５４の圧縮パッドを示すカムアームプレート７５２の下部部分平面図である。図５３は、カムアームプレート７５２から隔離されたアレイ７５４の圧縮機構の上部斜視図である。図５４は、カムアームプレート７５２から隔離されたアレイ７５４の圧縮機構の下部斜視図である。
アレイ７５４は、複数の流体ブリスタ圧縮機構を備え、それぞれは、起動されたとき、関連する変形可能流体ブリスタ上に圧縮力を印加し、したがって、変形可能なブリスタを圧縮するように構成されている。図示された実施形態においては、複合カートリッジの、それぞれ、変形可能な流体チャンバ３４ａ、３６ａ、３８ａ、４０ａ、及び４２ａに対応する、５つの流体ブリスタ圧縮機構７５６ａ、７５６ｂ、７５６ｃ、７５６ｄ、及び７５６ｅが存在する。
アレイ７５４は、更に、複数のランスブリスタ圧縮機構を含み、それぞれは、起動されたとき、変形可能な流体ブリスタの一つと関連する関連ランスブリスタ上へ圧縮力を印加し、したがって、ランスブリスタを圧縮し及びランスブリスタ内の流体シールに穴を開けるように構成される。図示された実施形態においては、複合カートリッジの、それぞれ、ランスブリスタ３４ｂ、３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、及び４２ｂに対応する５つのランスブリスタ圧縮機構７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃ、７６０ｄ、及び７６０ｅが存在する。
アレイ７５４は、更に、ランスブリスタ圧縮機構７６０ａ～ｅと実質的に同一の構成を有し、複合カートリッジのブリスタ４４と対応する圧縮機構７５８を含む。
アレイ７５４は、それぞれ、サンプルバルブアセンブリ２０４と廃棄バルブアセンブリ２１９に関連した２つのバルブアクチュエータ圧縮機構７６２ａ、７６２ｂを含む（図１５参照）。バルブアクチュエータ圧縮機構７６２ａ、７６２ｂのそれぞれは、起動されたとき、それぞれ、バルブアクチュエータタブ２０、１８（図１参照）上に圧縮力を印加し、したがって、能動バルブ２１９及び２０４を起動し、閉止するように構成される。
様々な圧縮機構それぞれの構成の詳細は、図５５Ａ、５５Ｂ、及び５５Ｃと共に、図５３及び５４に示される。図５５Ａは、単一の流体ブリスタ圧縮機構の分解斜視図である。図５５Ｂは、単一のランスブリスタ圧縮機構の分解斜視図である。図５５Ｃは、バルブアクチュエータ圧縮機構の分解斜視図である。
ブリスタ圧縮機構アセンブリは、米国特許出願第14/206,817号、発明の名称“Apparatus and Methods for manipulating deformable fluid vessels”に記載された原理と概念を用い、その内容は、本明細書に参照により組み込まれる。特に、ブリスタ圧縮機構アセンブリは、複合カートリッジ１０の上及び／又は下の大きな距離での空気の、電気機械的な、又は他のコンポーネントを必要とすることなく、流体ブリスタ、ランスブリスタ、及びバルブアセンブリを圧縮するために、カムフォロワペート８２０の水平な移動を、垂直、又は、部分的に垂直な圧縮機構の移動に変換するように構成され、配置される。
図５５Ａを参照すると、流体ブリスタ圧縮機構７５６ａなどの各流体ブリスタ圧縮機構は、上部エッジに沿って形成されたカム面７６６を有するカムアーム７６４を含む。カムアーム７６４は、カムアーム７６４の一端に形成される穴を通って延伸するアームピボットピン７６８を軸とするピボット動作のために、カムアームプレート７５２内に搭載される。カムアーム７６４は、カムアームプレート７５２に形成されるスロット７６５内に配置され、アームピボットピン７６８は、そのスロットに対し横方向に、カムアームプレート７５２内に搭載される（図５２参照）。圧縮パッド７７２は、カムアーム７６４の対向端に形成される穴を通って延伸するパッドピボットピン７７４を軸とするピボット動作用に、カムアーム７６４の対向端にピボット状に搭載される。様々な実施形態において、圧縮パッド７７２は、圧縮パッド７７２の形状に概ね合致する形状の、カムアームプレート７５２の下部面に形成されるブラインド凹部７７３内に配置される（図５２参照）。
流体ブリスタ圧縮機構７５６ａは、圧縮機構が関連する流体ブリスタに圧力を印加していない引き込み位置と、圧縮機構が、流体ブリスタに圧縮力を印加している伸張、又は、展開位置との間でアームピボットピン７６８を軸としてカムアームプレート７５２に対してピボット動作するように構成される。ねじれバネ７７０は、圧縮機構７５６ａを引き込み位置へと付勢する。引き込み位置では、カムアーム７６４は、実質的に、カムアームプレート７５２に形成された対応するスロット７６５内に配置され、圧縮パッド７７２は、カムアームプレート７５２に形成されたパッド凹部７７３内に配置され、その結果、圧縮パッド７７２のブリスタ接触面は、実質的に、カムアームプレート７５２の面と同一平面をなす。伸張位置では、カムアーム７５６は、カムアームピボットピン７６８を軸として回転させられ、圧縮パッド７７２が、圧縮パッド７７２の下に配置される試薬ブリスタを圧縮し、破裂させるために、カムアームプレート７５２の下に延伸される。
カム面７６６は、様々な実施形態においては、カムアームプレート７５２の上部面の上に延伸する凸状バルジ又は、他のフィーチャを含むことができる（図５１参照、カムアームプレート７５２の上に延伸する圧縮機構のアレイ７５４のカムアームのカムフィーチャを示す）。カム面７６６が、カム面７６６の上をカムアーム７６４に対して移動するカムフォロワ素子に噛み合わされるとき、カムアーム７６４は、カムフォロワが、カム面７６６の凸状バルジ上を移動すると、引き込み位置から伸張位置にピボット動作させられる。カムフォロワ素子が、カム面７６６から移動して外れると、カムアーム７６４は、ねじれバネ７７０の力の下、引き込み位置に戻る。
カムアーム７６４は、好ましくは、破裂可能流体ブリスタに対してカムアーム７６４を押し、適切な工作性を有するカムフォロワ素子によって印加される力に耐えるだけの十分な強度を有する材料によって作られる。適切な材料は、カムフォロワ素子が、カム面７６６上を転がるローラを備える応用においては、スチールを含む。カムフォロワ素子が、カム面７６６上をスライドするスライド（つまり、転がらない）素子を備える応用においては、適切な材料は、ナイロンなどのような低摩擦、低摩滅材料又は、含オイルブロンズなどの含潤滑油材料を含む。
様々な実施形態においては、他の流体ブリスタ圧縮機構７５６ｂ、７５６ｃ、７５６ｄ、及び７５６ｅの構造及び動作は、流体ブリスタ圧縮機構７５６ａのものと実質的に同じであるが、圧縮パッド（例えば、圧縮パッド７７２）のサイズと形状は、圧縮機構によって圧縮されるべき流体ブリスタのサイズと形状により、流体ブリスタ圧縮機構毎に異なることができる。
図５５Ｂを参照すると、ランスブリスタ圧縮機構７６０ａなどの各ランスブリスタ圧縮機構は、上部エッジに沿って形成されたカム面７８２を有するカムアーム７８０を含む。カムアーム７８０は、カムアーム７８０の一端に形成された穴を通って延伸するアームピボットピン７８４を軸とするピボット動作のためにカムアームプレート７５２内に搭載される。カムアーム７８０は、カムアームプレート７５２に形成されるスロット７８１内に配置され、アームピボットピン７８４は、そのスロットに対し横方向に、カムアームプレート７５２内に搭載される（図５２を参照）。圧縮パッド７８８は、カムアーム７８０の対向する端部に形成される、または配置される。様々な実施形態においては、圧縮パッド７８８は、圧縮パッド７８８の形状に概ね合致する形状のカムアームプレート７５２の下部面に形成されるブラインド凹部７８９内に配置される（図５２参照）。
ランスブリスタ圧縮機構７６０ａは、圧縮機構が関連するランスブリスタに圧力を印加していない引き込み位置と、圧縮機構が、ランスブリスタに圧縮力を印加している伸張、又は、展開位置との間でアームピボットピン７８４を軸としてカムアームプレート７５２に対してピボット動作するように構成される。ねじれバネ７８６は、圧縮機構７６０ａを引き込み位置に付勢する。引き込み位置においては、カムアーム７８０は、実質的に、カムアームプレート７５２に形成された対応スロット７８１内に配置され、圧縮パッド７８８は、カムアームプレート７５２に形成されたパッド凹部７８９内に配置され、その結果、圧縮パッド７８８のブリスタ接触面は、実質的に、カムアームプレート７５２の面と同一平面をなす。伸張位置においては、カムアーム７８０は、カムアームピボットピン７８４を軸として回転させられ、圧縮パッド７８８が、圧縮パッド７８８の下に配置されたランスブリスタを圧縮し、破裂させるために、カムアームプレート７５２の下に延伸される。
カム面７８２は、様々な実施形態において、カムアームプレート７５２の上部面の上に延伸する凸状バルジ又は他のフィーチャを含むことができる（図５１参照、カムアームプレート７５２の上に延伸する圧縮機構のアレイ７５４のカムアームのカムフィーチャを示す）。カム面７８２が、カム面７８２上でカムアーム７８０に対し移動するカムフォロワ素子に噛み合わされるとき、カムアーム７８０は、カムフォロワが、カム面７８２の凸状バルジの上で移動すると、引き込み位置から伸張位置にピボット動作させられる。カムフォロワ素子が、カム面７８２から移動して外れると、カムアーム７８０は、ねじれバネ７８６の力の下、引き込み位置に戻る。
カムアーム７８０は、好ましくは、カムアーム７８０を、破裂可能なランスブリスタに対して押し、適切な工作性を有するカムフォロワ素子によって印加される力に耐える十分な強度を有する材料から作られる。適切な材料は、カムフォロワ素子が、カム面７８２上を転がるローラを備える応用においては、スチールを含む。カムフォロワ素子が、カム面７８２上をスライドするスライド（つまり、転がらない）素子を備える応用においては、適切な材料は、ナイロンのような低摩擦、低摩滅材料又は、含オイルブロンズなどの含潤滑油材料を含む。
様々な実施形態においては、他のランスブリスタ圧縮機構７６０ｂ、７６０ｃ、７６０ｄ、及び７６０ｅ、及び圧縮機構７５８の構造と動作は、実質的に、ランスブリスタ圧縮機構７６０ａのものと同一である。
図５５Ｃを参照すると、バルブアクチュエータ圧縮機構７６２ａなどの各バルブアクチュエータ圧縮機構は、上部エッジに沿って形成されたカム面７９２を有するカムアーム７９０を含む。カムアーム７９０は、カムアーム７９０の一端に形成された穴を通って延伸するピボットピン７９４を軸とするピボット動作のためにカムアームプレート７５２内に搭載される。カムアーム７９０は、カムアームプレート７５２に形成されたスロット７９１内に配置され、アームピボットピン７９４は、そのスロットに対し横方向に、カムアームプレート７５２内に搭載される（図５２参照）。接触パッド７９８は、カムアーム７９０の対向する端部に形成される、又は、配置される。様々な実施形態においては、接触パッド７９８は、接触パッド７９８の形状と概ね合致する形状のカムアームプレート７５２の下部面に形成されるブラインド凹部７９９内に配置される（図５２参照）。
様々な実施形態においては、接触パッド７９８は、更に、接触パッド７９８から突出する、接触ピン又は点８００を含むことができる。接触点は、バルブアクチュエータ圧縮機構が、圧縮機構がバルブアクチュエータタブからスリップして外れないようにするため、タブに対し押圧しているとき、バルブアクチュエータタブ１８又は２０の上部面に形成される小さなへこみ又はくぼみと噛み合うように構成される。また、様々な実施形態においては、接触パッド７９８の一部と接触ピン８００は、圧縮機構のアレイ７５４内の空間的及び方向的制限に対応するために、カムアーム６９０からオフセットされることができる。
バルブアクチュエータ圧縮機構７６２ａは、圧縮機構が、関連するバルブアクチュエータタブと能動バルブアセンブリに圧力を印加していない引き込み位置と、圧縮機構が、アクチュエータタブとバルブアセンブリに圧縮力を印加している伸張又は展開位置との間でアームピボットピン７９４を軸としてカムアームプレート７５２に対してピボット動作するように構成される。ねじれバネ７９６は、圧縮機構７６２ａを引き込み位置に付勢する。引き込み位置においては、カムアーム７９０は、カムアームプレート７５２に形成された対応するスロット７９１内に実質的に配置され、接触パッド７９８は、カムアームプレート７５２に形成されるパッド凹部７９９内に配置され、その結果、接触パッド７９８の接触面は、実質的に、カムアームプレート７５２の面と同一平面をなす。伸張位置においては、カムアーム７９０は、カムアームピボットピン７９４を軸として回転させられ、その結果、接触パッド７９８は、カムアームプレート７５２の下に延伸し、バルブアクチュエータタブを下方向に屈曲し、バルブアクチュエータタブの下に配置された関連するバルブアセンブリを閉止する。
カム面７９２は、様々な実施形態においては、カムアームプレート７５２の上部面の上に延伸する、凸状バルジ又は他のフィーチャを含むことができる（図５１を参照、カムアームプレート７５２の上を延伸する圧縮機構のアレイ７５４のカムアームのカムフィーチャを示す）。カム面７９２が、カム面７９２上をカムアーム７９０に対して移動するカムフォロワ素子に噛み合わされるとき、カムアーム７９０は、カムフォロワが、カム面７９２の凸状バルジ上を移動すると、引き込み位置から伸張位置にピボット動作させられる。カムフォロワ素子が、カム面９８２から移動して外れると、カムアーム７９０は、ねじれバネ７９６の力の下、引き込み位置に戻される。
カムアーム７９０は、好ましくは、カムアーム７９０を、バルブアセンブリに対して押し、適切な工作性を有するカムフォロワ素子によって印加される力に耐える十分な強度を有する材料から作られる。適切な材料は、カムフォロワ素子が、カム面７９２上を転がるローラを備える応用においては、スチールを含む。カムフォロワ素子が、カム面７９２上をスライドするスライド（つまり、転がらない）素子を備える応用においては、適切な材料は、ナイロンなどの低摩擦、低摩滅材料、又は、含オイルブロンズなどの含潤滑オイル材料を含む。
様々な実施形態においては、他のバルブアクチュエータ圧縮機構７６２ｂの構成と動作は、実質的に、バルブアクチュエータ圧縮機構７６２ａのものと同一である。
カムフォロワプレート８２０の詳細が、図５６及び５７に示されている。図５６は、カムフォロワプレート８２０の下部平面図であり、図５７は、カムフォロワプレート８２０の下部斜視図である。
カムフォロワプレート８２０は、略平行な長尺方向の複数のカム溝８５０、８５２、８５４、８５６、８５８、及び８６０を含む。カムフォロワプレート８２０の溝８５０～８６０のそれぞれは、アレイ７５４の圧縮機構の１以上のカムアーム７６４、７８０、７９０の一部を受け入れる。更に、各溝８５０～８６０は、例えば、対応する溝に沿って、離散的な位置に形成、又は、配置される、リブ又はローラの形態で、１以上のカムフォロワ素子を含む。
カムフォロワプレート８２０は、上記したように、カムアームプレート７５２に平行な面において、カムアームプレート７５２に対して線形移動するように構成される。カムフォロワプレート８２０が、カムアームプレート７５２に対して移動すると、カム溝内のカムフォロワ素子が圧縮機構のカムアームのカム面（例えば、それぞれカムアーム７６４、７８０、又は７９０のカム面７６６、７８２、又は７９２）に当たるとき、カムアームは、下方に押され、それぞれのアームピボットピン（例えば、ピボットピン７６８、７８４、又は７９４）を軸としてピボット動作をし、圧縮機構に、ブリスタ（例えば、圧縮流体ブリスタ又はランスブリスタ）を圧縮、又は、その圧縮機構の下に配置される能動バルブアセンブリを押させる。
カムアームプレート８５２に対するカムフォロワプレート８２０の移動の間、圧縮機構のアレイ７５４の圧縮機構の相対位置と、溝８５０、８５２、８５４、８５６、８５８、及び８６０に形成されるカムフォロワリブは、圧縮機構が作動されるシーケンスを規定する。
[ソフトウェア及びハードウェア]
大まかに、及び、具体的に上記したように、開示の側面は、制御及びコンピューティングハードウェアコンポーネント、ユーザ生成ソフトウェア、データ入力コンポーネント、及びデータ出力コンポーネントによって実装される。ハードウェアコンポーネントは、１以上の入力値を受信し、入力値の操作、又はそうでなければ入力値への作用のための命令を提供する非一時的マシン読み取り可能な媒体に格納された１以上のアルゴリズム（例えば、ソフトウェア）を実行することにより、計算及び／又は制御ステップを実施し、１以上の出力値を出力するように構成された、マイクロプロセッサ及びコンピュータなどの、コンピューティング及び制御モジュール（例えば、システムコントローラ）を含む。そのような出力は、ユーザに、例えば、装置の状態に関する情報、又は、実行中のプロセスなどの情報を提供するために、ユーザに表示され、又はそうでなければ示されることができ、又は、そのような出力は、他のプロセス及び／又は制御アルゴリズムへの入力を含むことができる。データ入力コンポーネントは、データが、制御及びコンピューティングハードウェアコンポーネントによる使用のために入力される素子を備える。そのようなデータは、グラフィックユーザインタフェース、キーボード、タッチスクリーン、マイク、スイッチ、手動スキャナ、音声感応入力などの手動入力素子と共に、位置センサ、モータエンコーダを備えることができる。データ出力コンポーネントは、ハードドライブ、又は、他のストレージ媒体、グラフィックユーザインタフェース、モニタ、プリンタ、インジケータライト、又は、音声信号素子（例えば、ブザー、ホーン、ベルなど）を備えることができる。
ソフトウェアは、制御及びコンピューティングハードウェアによって実行されたとき、制御及びコンピューティングハードウェアに、１以上の自動、又は、半自動プロセスを実行させる、非一時的コンピュータ読み取り可能な媒体に格納された命令を含む。
[サンプル調製プロセス]
サンプル調製モジュール７０において実行されることができる例示的サンプル調製プロセスが、図１６～２３に記述され、図示される。当業者は、本明細書で記述していないサンプル調製プロセス－例えば、本明細書で記述したものからのステップの並べ替え、本明細書で記述したあるステップの省略、及び／又は、あるステップの追加－は、サンプル調製モジュール又は、サンプル調製モジュールの改変バージョンによって実行されうることを認識するだろう。
図１６に図示された、第１のステップにおいて、流体サンプル標本は、サンプルウェル７８に送られる。一般に、複合カートリッジ１０は、流体又は固体サンプルを処理するために設計される。流体サンプルは、血液、血清、血しょう、尿、つば、脳脊髄液、リンパ、汗、精液、又は、細胞を再懸濁するために溶解緩衝剤が加えられた、頬スワブ、鼻咽喉スワブ、肛門スワブ、又は膣スワブなどの上皮サンプルを含むことができる。糞又は組織サンプル（例えば、腫瘍生検）などの固体サンプルは、一般的に、例えば、キャリーブレア輸送培地などの緩衝剤で再懸濁及び希釈される必要がある。サンプルウェル７８は、それから、サンプルキャップ８４を用いて、閉止されることができ（図６参照）、複合カートリッジ１０は、それから、処理装置に（例えば、装置４００の処理モジュール４１０の処理ベイ４４０内に）配置される。
図１７に図示されるように、装置内で実行される第１のステップにおいて、変形可能コンパートメント３４ａに関連したランスブリスタ３４ｂは、閉止シールを通してビーズ又は、他の開口デバイスを押す（つまり、ビーズ又は他のデバイスでシールを破る）ために、外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７６０ａ）によって圧縮され、それから、変形可能なコンパートメント３４ａは外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７５６ａ）によって圧縮されて、そこに含まれている処理流体を、基板７２に形成される第１の入り口ポート１３６に送り込む。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント３４ａに含まれる処理流体は、溶解緩衝剤である。流体は、第１の流体チャネル１５０によって、入り口ポート１３６からサンプルウェル７８に向けられ、ここでは、流体は、入り口シュノーケル１８０を介してサンプルウェル７８に入る。更に、ポンプポート１０４においてサンプル調製モジュール７０に接続された外部ポンプ（例えば、ポンプ４５８）は、圧力導管１０６を介して、サンプルウェル７８の内容物に印加される圧力を生成する。
変形可能なコンパートメント３４ａを圧縮することにより生成された圧力、及び圧力導管１０６において印加される圧力は、流体内容物－流体サンプルと変形可能なコンパートメント３４ａの内容物を含む－を、サンプルウェル７８から第２の流体チャネル１５２を通って、溶解チャンバ入り口１２２に行かせる。流体は、溶解チャンバを通って、流れ続け、出口１２４から出て、ここでは、それは、第３の流体チャネル１５６及び、第５の流体チャネル１６２の一部によって混合ウェル９０内に向けられる。流体ストリームが、最初溶解チャンバ１２０に入り、又は、これから出て、入り口光検知チャンバ１５４又は出口光センサチャンバ１５８を通ると、光検出器（例えば、ＬＥＤ ＰＣＢ４６６に搭載される光検出器）によって、上部とばり１２に形成される関連する光ポート１４、又は、１６（図１参照）を通って検出される。入り口又は出口光検知チャンバ１５４又は１５８を通る流体の流れを示す光検出器からの信号（例えば、空気流インタフェース）は、溶解チャンバミキサのモータ１２８を作動させ、溶解チャンバ１２０を通って流れる流体を、溶解チャンバ１２０内に含まれる溶解ビーズで、混乱させる。モータ１２８は、入り口又は出口光検知チャンバ１５４又は１５８を介する流体流の終わり、－そして、溶解チャンバ１２０を通る流れの終わりを示す光検出器の信号がモータ１２８をデアクチベートするまで、動作し続ける。
流体混合物が、混合コンパートメント９０内に流れ込むと、受動バルブポート１０８は、開き続け、混合ウェル９０内の圧力が、受動バルブアセンブリ２２０を開くだろうレベルにまで上らないようにする。したがって、図１７に図示されるステップの終了において、混合ウェル９０は、流体サンプルと、溶解ミキサと、溶解チャンバ１２０に含まれる溶解ビーズによって、物理的に溶解されている、変形可能なコンパートメント３４ａの内容物（例えば、溶解緩衝剤）との混合物を含むだろう。
図１８をここで参照すると、図１７に示されるステップの後、圧力ポート１０４に圧力を印加する空気ポンプは、例えば、動作の所定期間後、電源を切られ、第３の変形可能なコンパートメント４４は、変形可能なコンパートメント４４の内容物を第３の入り口ポート１４０内に行かせるため、外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７５８）によって圧縮される。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント４４の内容物は、磁気目標捕捉ビーズを備える。
次に、変形可能なコンパートメント３６ａに関連したランスブリスタ３６ｂは、ビーズ又は他の開口デバイスを閉止シールを通って圧縮するために（つまり、ビーズ又は他のデバイスによってシールを破る）、外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７６０ｅ）によって圧縮され、それから、変形可能なコンパートメント３６ａは、含まれる処理流体を基板７２に形成される第２の入り口ポート１３８へ押しやるために、外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７５６ｅ）によって圧縮される。処理流体は、それから、第４の流体チャネル１６０及び第５の流体チャネル１６２を通って、混合ウェル９０に流れる。変形可能なコンパートメント３６ａの内容物は、目標捕捉ビーズの目標分析物への結合を促進するために、結合緩衝剤を含むことができる。変形可能なコンパートメント３６ａの圧縮によって生成された圧力の下に、第３の入り口ポート１４０を通った流れる流体は、変形可能なコンパートメント３６ａの流体内容物及び変形可能なコンパートメント４４の内容物を、第５の流体チャネル１６２を通って、混合ウェル９０へ輸送する。
上記したように、別の実施形態においては、磁気ビーズは、混合ウェル９０内に含まれる凍結乾燥したペレットの形態で提供されることができ、変形可能なコンパートメント４４、関連する外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７５８）、及び変形可能なコンパートメント４４を破裂させるステップは、省略することができる。
図１８に図示されるステップが完了した後、混合ウェル９０内のロータミキサ１９２は、混合ウェル９０の内容物をかき混ぜるために、（例えば、混合モータアセンブリ７００によって）アクチベートされることができる。様々な実施形態において、凍結乾燥又は他の乾燥された試薬形態は、混合ウェル９０内に予め配置されることができ、混合ウェル９０に輸送される流体によって、溶解、又は、再構成される。ロータリミキサ１９２は、乾燥試薬の溶解又は再構成の促進を助け、混合ウェルに含まれるすべての材料を混合して、均一な流体混合物を形成する。
図１９を参照すると、次のステップは、変形可能なコンパートメント３８ａに関連したランスブリスタ３８ｂを（例えば、圧縮機構７６０ｂで）破裂させ、したがって、コンパートメントを第４の入り口ポート１４２に開くことを含む。変形可能なコンパートメント３８ａは、それから、例えば、圧縮機構７５６ｂによって、破裂され、流体内容物を、第４の入り口ポート１４２に送り込み、第６の流体チャネル１６４を通って、第２の出口ポート１８２へ行かせ、流体は、サンプル調製モジュール７０を出る。第２の出口ポート１８２は、上記したように、反応モジュール２４０の入り口ポート２５２と通じている。変形可能なコンパートメント３８ａに含まれる流体は、例えば、オイルなどの不混和性流体を含むことができ、これは、図３０に示されるように、上部プレート２４１と流体処理パネル３５４との間の反応モジュール２４０内の反応空間２９５を埋めるために用いられる。
ここで、図２０を参照すると、変形可能なコンパートメント４０ａと関連したランスブリスタ４０ｂは、コンパートメントを第５の入り口ポート１４４に開くため、外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７６０ｃ）によって破裂され、それから、変形可能なコンパートメント４０ａは、流体内容物を第５の入り口ポート１４４に行かせるため、外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７５６ｃ）によって破裂される。流体内容物は、第５の入り口ポート１４４から第２の出口１８８へ、第７のチャネル流体１６６を介して流れる。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント４０ａの流体内容物は、図３１に示され、上記したように、入り口２７８を介して、第２の出射ポート１８８から反応モジュール２４０の再水和緩衝剤コンパートメント２７６に流れる、再水和又は溶出緩衝剤を含む。変形可能なコンパートメント４０ａに含まれる同一の緩衝剤溶液は、乾燥又は凍結乾燥試薬又は他の物質の再水和と、結合する基板からの核酸又は他の目標分析物の溶出の両方に用いられることができる。
図２１をここで参照すると、次のステップにおいて、能動バルブアセンブリ２０４は、バルブを押し下げる外部アクチュエータ（例えば、バルブアクチュエータ７６２ｂ）によって閉止される。ポンプポート１０４に結合される空気ポンプは、圧力導管１０６、第１の流体チャネル１５０の一部、第２の流体チャネル１５２、第３の流体チャネル１５６、及び、第５の流体チャネル１６２の一部を介して、混合ウェル９０に圧力をかけるためにアクチベートされる。同時に、受動バルブポート１０８は、受動バルブアセンブリ２２０を作動させるだろう混合ウェル９０内に圧力が上昇することを可能とするため閉じられ、したがって、受動バルブ２２０を開き、混合ウェル９０の流体内容物が、捕捉コンパートメント１００を通って、チャネル９２及び１７２を介して、流れることを可能とする。捕捉コンパートメント１００を通って流れる流体は、第１３の流体チャネル１７８を通って流れるが、閉止された能動バルブアセンブリ２０４によって、第１４の流体チャネル１８０に流れることを止められる。能動バルブアセンブリ２１９は、開いたままに留まり、第１３の流体チャネル１７８内の流体が、第１０の流体チャネル１７２及び廃棄チャンバ１０２内に流れるようにする。流体が、捕捉コンパートメント１００を通って流れる間、内容物は、例えば、捕捉コンパートメント１００の近傍での外部磁石の配置により（例えば、サンプル調製磁気アセンブリ５７０を展開することによって）磁力の影響に曝される。磁力は、磁気目標捕捉ビーズと、これに結合される目標分析物（例えば、核酸）を、捕捉コンパートメント１００内に保持する一方、混合ウェル９０の内容物の残りが、捕捉コンパートメント１００を通って、廃棄チャンバ１０２に流れる。
図２２をここで参照すると、次のステップにおいて、バルブアセンブリ２０４は、閉止されたままで、バルブアセンブリ２１９は開いたままであり、変形可能なコンパートメント４２ａに関連したランスブリスタ４２ｂは、（例えば、圧縮機構７６０ｄにより）破裂し、したがって、コンパートメントを第６の入り口ポート１４６に開く。変形可能なコンパートメント４２ａは、それから、（例えば、圧縮機構７５６ｄにより）部分的に破裂され、内容物の一部（例えば、約５０％）を第６の入り口ポート１４６に送る。一実施形態においては、変形可能なコンパートメント４２ａの流体内容物は、第１２の流体チャネル１７６を介して、第６の入り口ポート１４６から捕捉コンパートメント１００へ流れる洗浄緩衝剤を含む。洗浄流体は、捕捉コンパートメント１００内で（例えば、磁石により）固定される捕捉ビーズ上を流れ、チャネル１７８、１７２、及び１７４を通って、洗浄チャンバ１０２へ流れ、したがって、結合されていない材料と他の破片を廃棄チャンバ１０２へ運ぶ。
図２３をここで参照すると、次のステップにおいて、廃棄バルブアセンブリ２１９は、外部アクチュエータ（例えば、バルブアクチュエータ７６２ａ）によって閉止され、サンプルバルブアセンブリ２０４は、外部アクチュエータを除去することにより開かれる。次に、変形可能なコンパートメント４２ａの残りは、外部アクチュエータ（例えば、圧縮機構７５６ｄ）によって破裂され、したがって、流体（例えば、洗浄緩衝剤）の残りを第１２の流体チャネル１７６を通って、捕捉コンパートメン１００内に行かせる。磁力は、（例えば、サンプル調製磁気アセンブリ５７０を引き込むことによって）捕捉コンパートメント１００から除去され、捕捉コンパートメント１００内の磁気ビーズは解放され、捕捉コンパートメント１００を通って、第１３の流体チャネル１７８を通り、サンプルバルブアセンブリ２０４と第１４の流体チャネル１８０を通って、第３の出口１９０に流れる流体によって運ばれることができる。磁気ビーズによって運ばれる少なくとも部分的に純化された目標分析物を含む、第３の出口１９０から流れる流体は、図３１に示され、上記したように、入り口２６８を介して、反応モジュール２４０のサンプルコンパートメント２６６内に送られる。
図５６及び５７において、カムフォロワプレート８２０のカム溝８５０～８６０に形成されるカムフォロワリブのそれぞれは、一意的なカッコつき番号（１）～（１４）で示されている。カムフォロワプレート８２０が、方向「Ａ」に、カムアームプレート８５２に対して移動されると、様々なカム溝８５０～８６０内に形成されるカムフォロワリブは、所定のシーケンスで、アクチュエータアレイ７５４の圧縮機構と接触し、様々な試薬チャンバを開き、その内容物を送り、特定のシーケンスで、様々な活性値を作動するようにする。図５６、５７のカムフォロワリブに割り当てられたカッコつき番号は、各リブが、アレイ７５４の圧縮機構の関連するカムアームと接触し、上記し、図１６～２３に示したように、サンプル調製モジュール７０で実行されるサンプル調製プロセスに対応するシーケンスで圧縮機構を作動させるシーケンスを示す。以下の表１は、図１６～２３に示されるプロセス用の、カムフォロワプレート８２０の各カムフォロワリブ、プロセスステップ、対応する圧縮機構、及び圧縮する破裂可能なチャンバ又は、複合カートリッジ１０の能動バルブ間の対応を示す。
Figure 0007079278000001
＊ステップ（２）は、オプションで、混合ウェル９０内に、例えば、凍結乾燥ペレットによって、直接、磁気ビーズが設けられるならば、省略しても良い。
[サンプル反応プロセス]
サンプル処理モジュール７０から反応モジュール２６８のサンプルコンパートメント２６６に送られるサンプル材料に対して、反応モジュール２４０での反応プロセスが実施される。一例示的実施形態においては、その反応プロセスは、ＰＣＲ増幅及び分析物検出を含む。
例示的プロセスは、図６０のフローチャート９００を参照して記述されるだろう。図６０のフローチャート９００の様々な要素（ステップ）は、規定された順番を有するシーケンシャルなステップとして示されているが、図示されているプロセス９００は、例示的であり、限定することは意図されていないことは理解されるべきである。当業者は、プロセス９００の様々な要素（ステップ）の多くは、図示され、及び本明細書に記述されるものと異なる順番で実行されることができ、他の要素（ステップ）と同時に、又は、実質的に同時に実行されることができ、又は、全く省略されることができる。したがって、図６０に示される要素（ステップ）の順番は、２以上の要素（ステップ）の特定の順番が、具体的に規定されたり、そうでなければ、明細書の文脈により示唆されたりしていない限り（例えば、混合物は、その混合物が、培養され、又は、そうでなければ操作されうる前に、最初に形成されなくてはならない）、限定しているものとは見られるべきではない。
ステップＳ１において、溶出／再構成緩衝剤の一定分量（例えば、１５μｌ）が、再水和緩衝剤ゾーン３７２（図５９）（及び上部プレート２４１の再水和緩衝剤コンパートメント３７６（図２６、２７））からエキソヌクレアーゼゾーン３８４（図５９）を規定するエレクトロウェッティング経路へと、エレクトロウェッティング液滴操作によって送られる。
上記したように、本発明の実施形態においては、上部プレート２４１と流体処理パネル３５４の間の反応モジュールの領域は、オイルのような不混和性流体などの処理流体によって満たされることができ、液滴は、オイルを介して操作される。
ステップＳ２において、サンプル混合物（ＤＮＡ材料が結合している磁気ビーズと、サンプル調製モジュール７０からの洗浄溶液とを含む）の一定分量は、サンプルビーズゾーン３６８（図５９）内にエレクトロウェッティング操作によって保持される一方、磁気ビーズは、位置３６９（ビーズ収集領域と呼ばれる）に収束された磁石によって、サンプルビーズゾーン３６８内に保持された水性溶液から引き出される。ビーズ収集領域３６９は、カートリッジ磁石アセンブリ５５２が展開された位置にあるとき、複合カートリッジ１０の流体処理パネル５５４に隣接したカートリッジ磁石アセンブリ５５２（図４９Ｂを参照）の収束磁石５５８の位置に対応する。ビーズ収集領域３６９における磁気ビーズを収集するプロセスの間、水性溶液は、磁石ビーズを含む水性液滴をビーズ収集領域３６９に於ける磁力により近い位置へ移動させるため、異なるエレクトロウェッティングパッドの選択的アクチベーションにより、サンプルビーズゾーン３６８に渡って移動させられることができる。
ステップＳ３において、サンプル廃棄物（つまり、ステップＳ２で磁気ビーズが除去された廃棄緩衝剤と他の材料）は、サンプルビーズゾーン３６８（及びサンプルコンパートメント２６６）内にエレクトロウェッティング液滴操作によって保持され、したがって、磁石ビーズ及び、これに結合した目標分析物材料を、サンプル調製モジュール７０からサンプルビーズゾーン３６８へ分配されたサンプルビーズ混合物の他の構成物質から分離する。
ステップＳ４においては、ステップＳ１において、再水和緩衝剤ゾーン３７２から送られたある量の再構成緩衝剤は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、ＰＣＲ試薬ゾーン３７６（図５９）（及び、上部プレート２４１の緩衝剤コンパートメント２９６（図２６、２７））へ、移動させられることができる。ＰＣＲ試薬ゾーン３７６内に含まれる乾燥ＰＣＲ試薬の再懸濁は、ＰＣＲ試薬ゾーン３７６内のエレクトロウェッティングパッド間の液滴の振動移動によって発生する。
ステップＳ５においては、再水和緩衝剤ゾーン３７２から送られた、ＰＣＲ試薬ゾーン３７６には輸送されなかった、ある量の再構成緩衝剤は、最終ビーズ洗浄のためのビーズ収集領域３６９における磁力によって保持される磁気ビーズに対するエレクトロウェッティング液滴操作によって輸送される。最終ビーズ洗浄後、再構成緩衝剤は、エキソヌクレアーゼゾーン３８４に対応する中央経路の端部へ、エレクトロウェッティング液滴操作によって移動させられ、ここでは、それは、エレクトロウェッティング液滴操作によって、ビーズ収集領域３６９に保持される磁気ビーズから離れて保持される。
ステップＳ６においては、ＰＣＲ試薬ゾーン３７６内の再構成されたＰＣＲ緩衝剤は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄのそれぞれのプライマカクテル位置へ分配される。熱サイクルトラック３６４ｄの近傍端に於ける一つのプライマカクテル位置３６６ａは、図５９においてラベリングされている。他の熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、及び３６４ｃの夫々は、同様のプライマカクテル場所を有している。再構成されたＰＣＲ試薬をプライマカクテル位置（例えば、位置３６６）に於いて乾燥プライマカクテルと組み合わせることにより、その位置でそのプライマカクテルが再構成される。この構成においては、反応モジュール２４０は、熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄのそれぞれにおいて、一つのＰＣＲ反応を実行するように構成されている。
別の実施形態においては、プライマカクテルは、また、各熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄの遠端において、提供されることができる。熱サイクルトラック３６４ｄの遠端に於ける一つのプライマカクテル位置３６６ｂは、図５９においてラベリングされている。他の熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、及び３６４ｃのそれぞれは、同様のプライマカクテル場所を有することができる。そのような構成においては、反応モジュール２４０は、熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄのそれぞれにおいて、２つのＰＣＲ反応を実行するように構成されている。
ステップＳ７において、磁力は、ビーズ収集領域３６９から除去される（例えば、カートリッジ磁石アセンブリ５５２を引き込み位置へ移動することにより）。再構成／溶出緩衝剤は、エレクトロウェッティング液滴操作により、中央経路３８４からビーズ収集領域３６９へ移動させられ、再水和緩衝剤ゾーン３７２からの磁気ビーズと再構成／溶出緩衝剤の混合物は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、経路３８４に沿って、往復し、ＤＮＡ材料（又は、他の目標分析物）を磁気ビーズから溶出する。
十分な溶出期間の後、ステップＳ８において、カートリッジ磁石アセンブリ５５２は、再び、ビーズ収集領域３６９へ、磁力を印加するために展開され、ＤＮＡ材料が溶出された磁気ビーズを引き寄せ、保持（固定）し、溶出されたＤＮＡ材料は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄの夫々の近傍端におけるＰＣＲステージング領域へ、転送される。図５９に示される実施形態及び方向において、ＰＣＲステージング領域は、熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄの左端にある。
ステップＳ９において、ＰＣＲ液滴－溶出ＤＮＡ材料、再構成ＰＣＲ試薬、及び再構成ＰＣＲプライマを含む－は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄのそれぞれのＰＣＲステージング領域において形成される。各ＰＣＲ液滴は、熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄのうちの対応する一つに移動させられ、ＰＣＲプロセスは、ＰＣＲ（熱サイクル）領域３８２ａ（アニーリング及び延伸のために、例えば、約６０℃である）と３８２ｂ（変性のために、例えば、約９５℃である）、又は、領域３８２ｃ（アニーリングと延伸のために約６０℃である）と３８２ｂ（変性のために、例えば、約９５℃である）の２つの間で、液滴を往復することにより実行される。他の実施形態においては、２つのＰＣＲ液滴が、各熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄに輸送され、一つの液滴は、ヒータ領域３８２ｃ及び３８２ｂの間を往復させられ、もう一つの液滴は、ヒータ領域３８２ａ及び３８２ｂの間を往復させられる。ＰＣＲプロセスは、約４０分以下の間継続することができる。
ステップＳ１０において、ある量の溶出／再構成緩衝剤は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、再水和緩衝剤ゾーン３７２から送られ、エレクトロウェッティング液滴操作によって、乾燥エキソヌクレアーゼ試薬の再懸濁のために、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン３７４（図５９）（及び、上部プレート２４１（図２６、２７）の第２の緩衝剤コンパートメント３００）へ輸送される。エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン３７４内に含まれる乾燥エキソヌクレアーゼ試薬の再懸濁は、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン３７４内のエレクトロウェッティングパッド間の液滴の振動移動によって発生する。再構成エキソヌクレアーゼ試薬は、そして、エレクトロウェッティング液滴操作によって、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン３７４から熱サイクルトラック３６４ａ、３６４ｂ、３６４ｃ、及び３６４ｄのＰＣＲステージング領域へ輸送される。
ステップＳ１１において、ＰＣＲ（ステップ９）に続いて、ＰＣＲプロセスを経た各液滴は、ステップＳ１０で再懸濁されるある量のエキソヌクレアーゼ薬が組み合わされ、エレクトロウェッティング液的操作によって、エキソヌクレアーゼゾーン３８４へ輸送され、エキソヌクレアーゼゾーン３８４内の個別の場所に保持される。様々な実施形態においては、緩衝剤ゾーン３７２からのある量の溶出／再構成緩衝剤が、エレクトロウェッティング液滴操作によって、各ＰＣＲ液滴に加えられ、各液滴の全体積が好適な量に達するようにする。
ステップＳ１２において、ＰＣＲ生成物及び再構成エキソヌクレアーゼ試薬を含む、ステップＳ１１で形成される液滴混合物は、それから、エキソヌクレアーゼ領域３８０、及び、定められた温度で、定められた期間に、エキソヌクレアーゼゾーン３８４内で、培養される。
ステップＳ１３において、ハイブリッド化ゾーン３７０（図５９）（及び、上部プレート２４１（図２６、２７）の検出緩衝剤コンパートメント２８０）内の検出試薬は、再水和緩衝剤ゾーン３７２からのある量の再水和緩衝剤によって再構成される。一実施形態においては、再水和緩衝剤ゾーン３７２からのある量の再水和緩衝剤は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、接続経路２７４（図２６、２７）を通って、検出緩衝剤コンパートメント２８０と再水和緩衝剤コンパートメント２７６の間で移動させられる。
ステップＳ１４において、ハイブリッド化ゾーン３７０からのある量の再構成検出試薬（例えば、２５μｌ）は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、ＰＣＲ液滴の夫々と組み合わされる。各ＰＣＲ液滴は、それから、流体処理パネル３５４の位置３６２ａ、３６２ｂ、３６２ｃ、及び３６２ｄに格納される信号プローブカクテルと組み合わされる。ＰＣＲ液滴と信号プローブカクテルとの混合を実施し、信号プローブカクテルを再懸濁するために、各液滴は、エレクトロウェッティング液滴操作によって、検出混合ゾーン３８５ａ、３８５ｂ、３８５ｃ、及び３８５ｄのうちの一つの周り、又はその中に、輸送される。
ステップＳ１５において、液滴は、エレクトロウェッティング操作によって、電子センサアレイ３６３ａ、３６３ｂ、３６３ｃ、及び３６３ｄに輸送され、ここで、これらは、検出領域３７８内で、更なる培養を受け、様々な目的分析物は、上記した及び／又は上記の参照により組み込まれた公開文書に記述されるような電子検知技術によって検出される。
[例示的実施形態]
以下の実施形態は、前述の開示に含まれる。
実施形態１
ｉ）基板と、
ｉｉ）基板に形成され、ある体積の流体サンプルを受けるように構成されたサンプルウェルと、
ｉｉｉ）サンプルウェルに選択的に配置されるように構成されたクロージャと、
ｉｖ）基板上に支持され、変形されていない状態では、流体を内部に保持し、外部圧縮力の印加の際に破裂して流体チャンバから流体の少なくとも一部を排出するように構成され、基板に形成されたチャネルを介して、サンプルウェルと流体を通じる変形可能な流体チャンバと、
ｖ）基板に形成され、基板に形成されたチャネルを介してサンプルウェルと流体を通じる混合ウェルと、
ｖｉ）基板に形成され、基板に形成されたチャネルを介して混合ウェルと流体を通じる流体出射ポートと、を備えるａ）サンプル調製モジュールと、
サンプル調製モジュールに取り付けられ、サンプル調製モジュールに形成された流体出射ポートを介して、サンプル調製モジュールから流体を受けるように構成された（ｂ）反応モジュールであって、
１）上部面と、
２）上部面の周囲を少なくとも部分的に囲み、サンプル調製モジュールの面と流体シールによって接触し、上部面とサンプル調製モジュールの面との間に、介在空間を形成する上昇壁と、
３）サンプル調製モジュールの流体出射ポートと流体結合するサンプルチャンバと、
４）試薬チャンバと、
５）検出チャンバと、
を備えるｉ）上部プレートと、
上部プレートの下部面に結合し、流体処理パネルと上部プレートとの間に反応・処理空間を規定し、反応・処理空間は、サンプルチャンバ、反応チャンバ、及び検出チャンバに開いている、又は、開くことが可能で、
１）その上に形成され、少なくとも反応・処理空間の少なくとも一部内の流体液滴の操作を行うように構成されたエレクトロウェッティンググリッド、
を備えるｉｉ）流体処理パネルと、
を備える（ｂ）反応モジュールと、
を備える流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態２ エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートのサンプルチャンバに空間的に対応するサンプルゾーンを規定し、サンプルゾーン内に流体を移動すること、サンプルゾーン外に流体を移動すること、サンプルゾーン内で流体を移動すること、及びサンプルゾーン内に流体を保持することのうちの１以上を含む、サンプルゾーンに対する流体の操作をするように構成されている、実施形態１の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態３ 上部プレートの試薬チャンバは、
乾燥検出緩衝剤を含む検出緩衝剤チャンバと、
サンプル調製モジュールから送られる再水和緩衝剤を受けるように構成された再水和緩衝剤チャンバと、
乾燥ＰＣＲ試薬を含むＰＣＲ試薬チャンバと、
乾燥エキソヌクレアーゼ試薬を含むエキソヌクレアーゼチャンバと、
を備える、実施形態１又は２に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態４ エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートの検出緩衝剤チャンバに空間的に対応するハイブリッド化ゾーンを規定し、ハイブリッド化ゾーン内に流体を移動すること、ハイブリッドゾーンから流体を移動すること、及びハイブリッドゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含むハイブリッド化ゾーンに対する流体操作を行うように構成される、実施形態３に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態５ エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートの再水和緩衝剤チャンバに空間的に対応する再水和緩衝剤ゾーンを規定し、再水和緩衝剤ゾーン内に流体を移動すること、再水和緩衝剤ゾーンから流体を移動すること、再水和緩衝剤ゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、再水和緩衝剤ゾーンに対する流体の操作を行うように構成される、実施形態３又は４に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態６ エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートのＰＣＲ試薬緩衝剤チャンバに空間的に対応するＰＣＲ試薬ゾーンを規定し、ＰＣＲ試薬ゾーン内に流体を移動すること、ＰＣＲ試薬ゾーンから流体を移動すること、ＰＣＲ試薬ゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、ＰＣＲ試薬ゾーンに対する流体操作を行うように構成される、実施形態３～５のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態７ エレクトロウェッティンググリッドの一部は、上部プレートのエキソヌクレアーゼ試薬緩衝剤チャンバに空間的に対応するエキソヌクレアーゼ試薬ゾーンを規定し、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン内に流体を移動すること、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーンから流体を移動すること、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、エキソヌクレアーゼ試薬ゾーンに対する流体操作を行うように構成される、実施形態３～６のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態８ エレクトロウェッティンググリッドの一部は、電子センサゾーンを規定し、電子センサゾーンは、上部プレートの検出チャンバに空間的に対応し、電子センサゾーン内に流体を移動すること、電子センサゾーン内で流体を移動することのうちの１以上を含む、電子センサゾーンに対する流体操作を行うように構成される、実施形態１～７のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態９ エレクトロウェッティンググリッドの一部は、熱サイクル経路の少なくとも一部に沿って、流体液滴を往復させて振動させるように構成された熱サイクル経路を規定し、熱サイクル経路の異なる部分は、異なる温度に曝され、熱サイクル経路の異なる部分間を往復して振動する流体液滴は、異なる温度に曝される、実施形態１～８のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態１０ 熱サイクル経路に配置された、又は、これに隣接した乾燥ＰＣＲ試薬を更に含む、実施形態９に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態１１ 反応モジュールの上部プレートは、更に、バブルトラップを備え、バブルトラップは、反応・処理空間に開いているバブル捕捉フードと、介在空間に開いているベント開口部とを備え、バブルトラップのバブル捕捉フードは、熱サイクル経路上に配置されている、実施形態９又は１０に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態１２ 流体処理パネルの電子センサゾーンに配置される電子センサアレイを更に含む、実施形態８～１１のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態１３ 流体処理パネルは、金、ガラス、ファイバガラス、セラミック、雲母、プラスチック、ＧＥＴＥＫ（登録商標）、ポリサッカライド、ナイロン、ニトロセルロース、樹脂、シリカ、シリカベースの材料、シリコン、変性シリコン、炭素、無機ガラス、及び、これらの組み合わせからなるグループから選択された材料から形成される、実施形態１～１２のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態１４ 流体処理パネルは、エレクトロウェッティンググリッドに電気的に接続された、複数の外部電気コネクタピンと接触して電気的接続をするように構成される複数のコネクタパッドアレイを含む、実施形態１～１３のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態１５ 流体処理パネルの少なくとも一部が、疎水性コーティングによってコーティングされている、実施形態１～１４のいずれか１項に記載の流体サンプル処理カートリッジ。
実施形態１６ 平坦な基板上に支持された変形可能な流体チャンバであって、変形されていない状態においては、その中に流体を保持し、外部圧縮力を印加する際に、破裂して、当該流体チャンバから流体の少なくとも一部を排出するように構成される変形可能な流体チャンバを少なくとも１つと、自身の上に形成されたエレクトロウェッティンググリッドを含む反応モジュールと、を含む流体サンプル処理カートリッジを処理するように構成された装置において、エレクトロウェティンググリッドは、流体サンプル処理カートリッジの少なくとも一部内の流体液滴の操作を行うように構成された装置であって、
ａ）装置に挿入された流体サンプル処理カートリッジを受け入れ、保持するように構成されたカートリッジキャリッジアセンブリと、
ｂ）カートリッジキャリッジアセンブリに隣接し、カートリッジキャリッジアセンブリ内に保持されるカートリッジと動作可能に接触しない第１の位置と、カートリッジキャリッジアセンブリ内に保持されるカートリッジと動作可能に接触する第２の位置との間のカートリッジキャリッジアセンブリに対する移動を行うように構成される制御アセンブリと、
ｃ）電力が与えられた移動を行うように構成され、カムブロックアセンブリの電力を与えられた移動を、制御アセンブリの第１の位置と制御アセンブリの第２の位置との間のカートリッジキャリッジアセンブリに対する制御アセンブリの移動に変換するための制御アセンブリに動作可能なように結合されたカムブロックアセンブリと、
ｅ）変形可能な流体チャンバを破裂させ、その流体チャンバから流体の少なくとも一部を排出するために、変形可能なチャンバに外部圧縮力を選択的に印加するように構成された変形可能なチャンバ圧縮アセンブリと、
を備える装置。
実施形態１７ 制御アセンブリは、制御アセンブリが第２の位置にあるとき、電力を供給し、装置とカートリッジのエレクトロウェッティンググリッドとの間の電気接続を制御するように構成された電気コネクタ素子を含むコネクタボードを含む、実施形態１６に記載の装置。
実施形態１８ 変形可能なチャンバ圧縮アセンブリは、
ｉ）基板の平面と略平行な第１の方向への、電力が与えられた移動を行うように構成されたカムフォロワプレートと、
ｉｉ）カートリッジの変形可能なチャンバと関連付けられ、基板の平面と略垂直な成分を有する第２の方向への移動により、基板に対しチャンバを圧縮する力を印加するように構成された圧縮機構と、を備え、
ｉｉｉ）カムフォロワプレートは、カムフォロワプレートの第１の方向の移動を第２の方向の圧縮機構の移動に変換し、したがって、チャンバに外部圧縮力を印加するために、圧縮機構に動作可能に結合される、
実施形態１６又は１７に記載の装置。
実施形態１９ 流体サンプル処理カートリッジは、電子センサアレイを含み、制御アセンブリのコネクタボードの電気コネクタ素子は、制御アセンブリが第２の位置のときに、電力を供給し、装置と電子センサアレイとの間のデータ転送を行うように構成される、実施形態１７～１８のいずれか１項に記載の装置。
実施形態２０ 制御アセンブリのコネクタボードの電気コネクタ素子は、複数のコネクタピンアレイを含み、各コネクタピンアレイは、複数のポゴピンを含む、実施形態１７～１９のいずれか１項に記載の装置。
この開示の主題が、特徴の様々な組み合わせ及び副次的な組み合わせを含め、いくつかの図示的実施形態を参照して、かなり詳しく、記述され、図示されたが、当業者は、他の実施形態、並びに、それらの変形及び改変は、本発明の範囲に入るとして、容易に理解するだろう。更に、そのような実施形態、組み合わせ、及び副次的な組み合わせの記述は、請求項に明示的に記述されたもの以外の特徴又は特徴の組み合わせを本発明が要すると伝えるように意図されてはいない。したがって、この開示の範囲は、以下の添付の請求項の精神及び範囲に入るすべての改変及び変形を含むように意図されている。

Claims (4)

  1. 平坦な基板上に支持された変形可能な流体チャンバであって、変形されていない状態においては、その中に流体を保持するように、外部圧縮力が印加されたときには、破裂して、前記流体チャンバから流体の少なくとも一部を排出するように構成される変形可能な流体チャンバを少なくとも一つと、自身の上に形成されたエレクトロウェッティンググリッドを含む反応モジュールと、を含む流体サンプル処理カートリッジを処理するように構成された装置において、前記エレクトロウェッティンググリッドは、前記流体サンプル処理カートリッジの少なくとも一部内の流体液滴の操作を行うように構成された装置であって、
    ａ）前記装置に挿入される流体サンプル処理カートリッジを受け入れ、保持するように構成されたカートリッジキャリッジアセンブリと、
    ｂ）カートリッジキャリッジアセンブリに隣接し、カートリッジキャリッジアセンブリ内に保持された流体サンプル処理カートリッジと接触していない第１の位置と、カートリッジキャリッジアセンブリ内に保持される流体サンプル処理カートリッジと動作可能に接触する第２の位置との間のカートリッジキャリッジアセンブリに対する移動を行うように構成される制御アセンブリと、
    ｃ）電力を与えられた移動を行うように構成され、カムブロックアセンブリの電力を与えられた移動を、制御アセンブリの第１の位置と制御アセンブリの第２の位置との間のカートリッジキャリッジアセンブリに対する制御アセンブリの移動に変換する制御アセンブリに動作可能に結合されるカムブロックアセンブリと、
    ｄ）変形可能な流体チャンバを破裂させ、その流体チャンバから流体の少なくとも一部を排出するために、変形可能な流体チャンバへ外部圧縮力を選択的に印加するように構成された変形可能なチャンバ圧縮アセンブリと、を備え、
    前記制御アセンブリは、前記第２の位置で、前記流体サンプル処理カートリッジの加熱及び／又は前記流体への磁気力の印加を行うように構成され、
    前記変形可能なチャンバ圧縮アセンブリは、
    基板の平面に略平行な第１の方向への、電力を与えられた移動を行うように構成されたカムフォロワプレートと、
    流体サンプル処理カートリッジの変形可能なチャンバに関連づけられ、基板の平面に略垂直な成分を有する第２の方向への移動により、基板に対してチャンバを圧縮する力を印加するように構成される圧縮機構と、を備え、
    前記カムフォロワプレートは、前記第１の方向へのカムフォロワプレートの移動を前記第２の方向への圧縮機構の移動に変換することで前記チャンバへ外部圧縮力を印加するために、前記圧縮機構に動作可能に結合され、
    前記カムフォロワプレートは、前記圧縮機構の一部を受け入れる溝を含み、
    前記溝は、カムフォロワリブを含み、
    前記カムフォロワリブは、前記第１の方向へのカムフォロワプレートの移動に際して、前記圧縮機構に含まれるカムアームのカム面に当たると当該圧縮機構の前記第２の方向への移動を引き起こし、当該圧縮機構を介して前記外部圧縮力を前記変形可能な流体チャンバへ印加する、
    装置。
  2. 前記制御アセンブリは、制御アセンブリが第２の位置にあるとき、前記装置と、流体サンプル処理カートリッジのエレクトロウェッティンググリッドとの間で、電力を供給し、電気接続を制御するように構成される電気コネクタ素子を含むコネクタボードを備える、請求項１に記載の装置。
  3. 流体サンプル処理カートリッジは、電子センサアレイを含み、制御アセンブリのコネクタボードの電気コネクタ素子は、制御アセンブリが第２の位置にあるとき、装置と前記電子センサとの間で、電力を供給し、データ伝送を行うように構成される、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 制御アセンブリのコネクタボードの電気コネクタ素子は、複数のコネクタピンアレイを備え、各コネクタピンアレイは、複数のポゴピンを備える、請求項２又は３に記載の装置。
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