JP7359826B2 - 選択的に通気される生物学的アッセイ装置および関連の方法 - Google Patents
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Description
生物学的試料に対するアッセイが、そのような試料の1つまたは複数の特性を決定するために使用される。生物学的試料アッセイは、生物学的試料中の1つまたは複数の分析対象物の存在、量および/または機能的活性を定性的に評価および/または定量的に計測することができる。そのような評価は、アッセイ中に起こる変化または変化の欠如に基づいて下すことができる。たとえば、アッセイ中に特定の条件下で起こる生物学的試料またはその局面の色および/または透過率の変化が、試験される試料の1つまたは複数の特性の指標として働くことができる。
選択的に通気される生物学的アッセイ装置およびそのような装置によって生物学的アッセイを実施する方法が本明細書に提供される。開示される装置は、受動的に調整可能な気孔率を有する選択的通気要素を含む。方法は、本装置内の流体流量を選択的通気要素によって制御する工程を含む。
[本発明1001]
a.試料入口と、該試料入口に動作的に接続された試料受け入れ開口をそれぞれが含む1つまたは複数の反応チャンバと、1つまたは複数の通気開口と、改変試薬とを含む試料受け入れカートリッジ;および
b.受動的に調整可能な気孔率を有し、該通気開口の1つまたは複数を覆う選択的通気要素
を含む、選択的に通気される生物学的アッセイ装置。
[本発明1002]
試料受け入れカートリッジに動作的に結合され加熱要素を含む基板をさらに含む、本発明1001の装置。
[本発明1003]
試料受け入れカートリッジが5つ以上の反応チャンバを含む、本発明1001または1002の装置。
[本発明1004]
改変試薬が光学的性質改変試薬を含む、本発明1001~1003のいずれかの装置。
[本発明1005]
改変試薬が核酸増幅試薬を含む、本発明1001~1004のいずれかの装置。
[本発明1006]
ハンドヘルド型装置である、本発明1001~1005のいずれかの装置。
[本発明1007]
試料受け入れカートリッジ、選択的通気要素、および基板を収容するハウジングを含む、本発明1002の装置。
[本発明1008]
選択的通気要素が、ボディと、該ボディから延びて1つまたは複数の第二の開口それぞれを覆う1つまたは複数の突出部とを含む、本発明1001~1007のいずれかの装置。
[本発明1009]
各突出部が円柱として成形されている、本発明1008の装置。
[本発明1010]
試料受け入れカートリッジが、1つまたは複数の反応チャンバそれぞれと入口とを動作的に接続する1つまたは複数の試料受け入れ導管を含む、本発明1001~1009のいずれかの装置。
[本発明1011]
1つまたは複数の反応チャンバそれぞれが、50マイクロリットル以下の容積を有するマイクロ流体反応チャンバである、本発明1001~1010のいずれかの装置。
[本発明1012]
選択的通気要素が、多孔質ポリマーマトリックスと、受動的に調整可能な気孔率を有するヒドロゲルとを含む、本発明1001~1011のいずれかの装置。
[本発明1013]
基板と試料受け入れカートリッジとを動作的に結合する接着層をさらに含む、本発明1002の装置。
[本発明1014]
各反応チャンバが補助的な開口をさらに含み、通気開口のそれぞれが試料受け入れカートリッジの第一の面にあり、1つまたは複数の補助的な開口のそれぞれが該試料受け入れカートリッジの第二の面にあり、該第一の面が該第二の面とは反対側であり、接着層が、1つまたは複数の反応チャンバそれぞれの壁を形成し、各補助的な開口を封止する、本発明1013の装置。
[本発明1015]
加熱要素が1つまたは複数の反応チャンバに近接している、本発明1002の装置。
[本発明1016]
基板がプリント回路基板を含む、本発明1002の装置。
[本発明1017]
基板が、加熱要素に動作的に結合された電源をさらに含む、本発明1002の装置。
[本発明1018]
基板が制御ユニットを含む、本発明1002の装置。
[本発明1019]
基板がセンサを含む、本発明1018の装置。
[本発明1020]
センサが試料を検出すると、制御ユニットが加熱要素をアクティブ化して1つまたは複数の反応チャンバ中の試料を加熱する、本発明1019の装置。
[本発明1021]
基板が、センサが試料受け入れカートリッジ中の試料を検出したときに光を放出する光源を含む、本発明1019の装置。
[本発明1022]
制御ユニットが、1つまたは複数の反応チャンバ中の試料の比色分析を実行するように構成されている、本発明1018の装置。
[本発明1023]
試料受け入れカートリッジ、選択的通気要素、および基板を封入するための、第一の部分と、該第一の部分と嵌合可能な第二の部分とを含むハウジングをさらに含む、本発明1002の装置。
[本発明1024]
ハウジングが300cm 3 以下の容積を有する、本発明1023の装置。
[本発明1025]
試料受け入れカートリッジが透明である、本発明1001~1024のいずれかの装置。
[本発明1026]
試料受け入れカートリッジがポリマー材料を含む、本発明1001~1025のいずれかの装置。
[本発明1027]
多孔質ポリマーマトリックスがポリエチレンを含む、本発明1012の装置。
[本発明1028]
接着層が透明である、本発明1013の装置。
[本発明1029]
接着層が反射性である、本発明1013の装置。
[本発明1030]
光学的性質改変試薬がハロクロミック試薬である、本発明1004の装置。
[本発明1031]
接着層が乳白色である、本発明1013の装置。
[本発明1032]
接着層が、第二の層と貼り合わされた第一の層を含む、本発明1013の装置。
[本発明1033]
第一の層が酸を含まない、本発明1032の装置。
[本発明1034]
第二の層が乳白色である、本発明1032の装置。
[本発明1035]
以下の工程を含む、選択的に通気される生物学的アッセイ装置によって生物学的アッセイを実施する方法:
a.液体を含む生物学的試料を1つまたは複数の試料受け入れ開口を介して生物学的アッセイ装置の試料受け入れカートリッジの1つまたは複数の反応チャンバに流し込むことにより、該試料を該装置に導入する工程であって、
i.該試料を該1つまたは複数の反応チャンバに流し込むことが、気体を該装置の選択的通気要素を通じて流すことを含み、該選択的通気要素が、該1つまたは複数の反応チャンバそれぞれの壁を形成し、該1つまたは複数の反応チャンバそれぞれが改変試薬を含む、工程;
b.該試料液体を該選択的通気要素と接触させる工程、および、それにより、該選択的通気要素の透過性を流体不浸透性に低下させる工程;
c.該試料を該改変試薬と反応させる工程、および、反応生成物を生成する工程;ならびに
d.該反応生成物の特性を検出する工程。
[本発明1036]
改変試薬が光学的性質改変試薬を含む、本発明1035の方法。
[本発明1037]
改変試薬が核酸増幅試薬を含む、本発明1035または1036の方法。
[本発明1038]
試料を改変試薬と反応させる工程が、該試料を、該試料中に核酸が存在するならば該核酸の増幅を生じさせる条件下、1つまたは複数の反応チャンバ中の核酸増幅組成物と接触させる工程を含む、本発明1037の方法。
[本発明1039]
反応生成物の特性を検出する工程が、増幅の存在または非存在を検出する工程を含む、本発明1038の方法。
[本発明1040]
装置がハンドヘルド型装置である、本発明1035~1039のいずれかの方法。
[本発明1041]
選択的通気要素が、ボディと、該ボディから延びて1つまたは複数の反応チャンバそれぞれの壁を形成する1つまたは複数の突出部とを含む、本発明1035~1040のいずれかの方法。
[本発明1042]
試料受け入れカートリッジが、1つまたは複数の反応チャンバそれぞれと入口とを動作的に接続する1つまたは複数の試料受け入れ導管を含む、本発明1035~1041のいずれかの方法。
[本発明1043]
1つまたは複数の反応チャンバそれぞれが、50マイクロリットル以下の容積を有するマイクロ流体反応チャンバである、本発明1035~1042のいずれかの方法。
[本発明1044]
選択的通気要素が、多孔質ポリマーマトリックスと、受動的に調整可能な気孔率を有するヒドロゲルとを含む、本発明1035~1043のいずれかの方法。
[本発明1045]
装置がセンサを含み、前記方法が、試料受け入れカートリッジ中の試料の存在または非存在をセンサによって検出する工程を含む、本発明1035~1044のいずれかの方法。
[本発明1046]
装置が加熱要素をさらに含み、前記方法が、センサが試料を検出したときに1つまたは複数の反応チャンバ中の試料を加熱する工程をさらに含む、本発明1045の方法。
[本発明1047]
装置が光源をさらに含み、前記方法が、センサが試料を検出したときに該光源によって光を放出する工程をさらに含む、本発明1045の方法。
[本発明1048]
試料受け入れカートリッジおよび選択的通気要素を封入するための、第一の部分と、該第一の部分と嵌合可能な第二の部分とを含むハウジングをさらに含む、本発明1035~1047のいずれかの方法。
[本発明1049]
ハウジングが300cm 3 以下の容積を有する、本発明1048の方法。
[本発明1050]
試料受け入れカートリッジが透明である、本発明1035~1049のいずれかの方法。
[本発明1051]
試料受け入れカートリッジがポリマー材料を含む、本発明1035~1050のいずれかの方法。
[本発明1052]
ポリマー材料がポリエチレンである、本発明1051の方法。
[本発明1053]
光学的性質改変試薬がハロクロミック試薬を含む、本発明1035~1052のいずれかの方法。
[本発明1054]
気体が空気である、本発明1035~1053のいずれかの方法。
[本発明1055]
反応生成物の特性を検出する工程が、1つまたは複数の反応チャンバを目視検査して、改変された光学的性質を検出する工程を含む、本発明1035~1054のいずれかの方法。
[本発明1056]
ヒドロゲルがカルボキシメチルセルロースを含む、本発明1012の装置。
[本発明1057]
光学的性質改変試薬が酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)試薬である、本発明1035~1055のいずれかの方法。
[本発明1058]
ELISA試薬が、アルカリホスファターゼ、セイヨウワサビペルオキシダーゼ、β-ガラクトシダーゼ、BCIP/NBT(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-ホスフェート/ニトロブルーテトラゾリウム)、TMB(3,3',5,5'テトラメチルベンジジン)、DAB(3,3',4,4'ジアミノベンジジン)、4CN(4-クロロ-1-ナフトール)、TMB(二重機能基質)、ABTS(2,2'-アジノ-ジ[3-エチルベンズチアゾリン]スルホネート)、OPD(o-フェニレンジアミン)、MUG(4-メチルウンベリフェリルガラクトシド)、HPA(ヒドロキシフェニル酢酸)およびHPPA(3-p-ヒドロキシフェニルプロピオン酸)からなる群から選択される、本発明1057の装置。
[本発明1059]
透過性を低下させる工程が、選択的通気要素を液体不浸透性にするのに十分である、本発明1035~1055または1057のいずれかの方法。
[本発明1060]
反応生成物の特性を検出する工程が、1つまたは複数の反応チャンバをモバイル電子装置によって検査して、改変された光学的性質を該装置によって検出する工程を含む、本発明1035~1055、1057または1059のいずれかの方法。
[本発明1061]
光学的性質改変試薬が酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)試薬である、本発明1004の装置。
[本発明1062]
ELISA試薬が、アルカリホスファターゼ、セイヨウワサビペルオキシダーゼ、β-ガラクトシダーゼ、BCIP/NBT(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-ホスフェート/ニトロブルーテトラゾリウム)、TMB(3,3',5,5'テトラメチルベンジジン)、DAB(3,3',4,4'ジアミノベンジジン)、4CN(4-クロロ-1-ナフトール)、TMB(二重機能基質)、ABTS(2,2'-アジノ-ジ[3-エチルベンズチアゾリン]スルホネート)、OPD(o-フェニレンジアミン)、MUG(4-メチルウンベリフェリルガラクトシド)、HPA(ヒドロキシフェニル酢酸)およびHPPA(3-p-ヒドロキシフェニルプロピオン酸)からなる群から選択される、本発明1061の装置。
[本発明1063]
検出する工程がヒトの裸眼によって実施される、本発明1035~1055、1057、1059または1060のいずれかの方法。
[本発明1064]
液体が1つまたは複数の気泡を含み、気体を装置の選択的通気要素を通じて流すことが、該気泡を該液体から除去することを含む、本発明1035~1055または1057、1059、1060または1063のいずれかの方法。
[本発明1065]
加熱要素が、互いに混合されると熱を発生させる2つ以上の発熱性反応体を含む、本発明1002、1007または1015の装置。
[本発明1066]
選択的に通気される生物学的アッセイ装置が、互いにまたは試料液体と混合されると熱を発生させる1つまたは複数の発熱性反応体を含む加熱要素をさらに含み、反応生成物を生成する工程が、該1つまたは複数の発熱性反応体を互いにまたは該試料液体と混合することによって試料および改変試薬を該加熱要素によって加熱する工程を含む、本発明1035~1055または1057、1059、1060、1063または1064のいずれかの方法。
[本発明1067]
接着層が不透明であり、反応開始色に対して補色である、本発明1013または1014の装置。
[本発明1068]
選択的通気要素が試料受け入れ開口の1つまたは複数を覆う、本発明1001~1034、1056、1058、1061、1062、1065または1067のいずれかの装置。
選択的に通気される生物学的アッセイ装置およびそのような装置によって生物学的アッセイを実施する方法が本明細書に提供される。開示される装置は、受動的に調整可能な気孔率を有する選択的通気要素を含む。方法は、本装置内の流体流量を選択的通気要素によって制御する工程を含む。
特許請求の範囲および明細書において使用される用語は、別段の指定がない限り、下記に示すように定義される。
本開示は、選択的に通気される生物学的アッセイ装置の様々な態様を含む。「選択的に通気される」とは、関連の方法にしたがって作動する、本明細書に開示されるような1つまたは複数の選択的通気要素を有することをいう。また、本明細書の中で使用される「生物学的アッセイ」という句は、試料の1つまたは複数の特性を評価するために実施される、生物学的試料に対する試験を指す。生物学的試料とは、対象から採取することができる、一定量の有機物質、たとえば1つまたは複数の有機分子、たとえば1つまたは複数の核酸、たとえばDNAおよび/またはRNAもしくはその一部分を含有する試料である。いくつかの局面において、生物学的試料は、本態様にしたがって増幅することができる1つまたは複数の核酸またはその一部分を含む試料である核酸増幅試料である。
本開示は、選択的に通気される生物学的アッセイ装置、たとえば本明細書に記載される装置態様のいずれかによって生物学的アッセイを実施する方法を含む。
核酸増幅反応産物の加速されたかつ効率的な比色検出のための組成物および方法を、本明細書において開示する。ある態様において、比色アッセイを、増幅された核酸産物の存在を視覚的に検出するために使用し、これは、高価なかつ高性能の計器装備の必要性を排除する。
・マイクロリットルあたり少なくとも0.8単位のBstまたはBst 2.0ポリメラーゼ;
・0.8 Mのベタイン;
・合計で3.6μMのプライマー;
○1.6μMのFIPおよびBIPプライマー
○0.2μMのF3およびB3
・8 mMの硫酸マグネシウム;
・10 mMの硫酸アンモニウム;
・10 mMの塩化カリウム;
・反応ミックスの開始pHを調整するための水酸化ナトリウム;
・0.1%のTween20;
・各々1.4 mMのdNTP
・50μMのフェノールレッド
さらなる態様において、キットは、各々0.8μMのループFおよびループBプライマーを含む。
本明細書に開示される態様はまた、本方法にしたがって使用することができる、本装置を含むキットを含む。本キットは、本明細書に記載される態様またはその任意の組み合わせのいずれかにしたがって、2つ以上、たとえば複数、3つ以下、4つ以下、5つ以下、10以下または15以下または15以上の選択的に通気される生物学的アッセイ装置もしくはその部品を含むことができる。
本装置および方法は、生物学的試料の1つまたは複数の特性を効果的に評価することによって、たとえば生物学的試料またはその局面の光学的性質を改変することによって生物学的アッセイを実行することに関する。装置および方法は、たとえば、効果的な試料分取プロトコルを提供する。
核酸増幅反応産物の比色検出のためのアッセイにおいて、以下の試薬を一緒に混合して2×試薬ミックスを作製した。
・16 mMの硫酸マグネシウム(Sigma Aldrich)
・20 mMの硫酸アンモニウム(Sigma Aldrich)
・20 mMの塩化カリウム(Sigma Aldrich)
・試薬ミックスの開始pHを8.8のpHに調整する濃度の水酸化ナトリウム(Sigma Aldrich)
・0.1%(v/v)のTween20(Sigma Aldrich)
・各々1.4 mMのdNTP(NEB)
・50μMのフェノールレッド(Sigma Aldrich)
・マイクロリットルあたり0.8単位のBstポリメラーゼ(NEB)(酵素保存緩衝液は、反応ミックスに対して1 mMトリス緩衝液、5 mM KCl、0.01 mM EDTA、0.1 mM DTT、0.01% Triton X-100(v/v)、および5%グリセロール(w/v)をもたらす)
・0.8 Mのベタイン(Sigma Aldrich)
を有し;プライマーB3は配列:
を有し;プライマーFIPは配列:
を有し;およびプライマーBIPは配列:
を有する。核酸鋳型分子を、マンソン住血吸虫から精製した。図4は、核酸鋳型分子のSM1-7標的領域を示す(Hamburger et al, Detection of Schistosoma mansoni and Schistosoma haematobium DNA by Loop-Mediated Isothermal Amplification: Identification of infected Snails from Early Prepatency, Am J Trop Med Hyg, 2010を参照されたい)。陽性試験反応物は鋳型DNAを含有し、陰性対照反応物は水を含有した。反応ミックスは、7.5~8.5の範囲の開始pHを有した。反応ミックスを、マイクロチューブ中で63℃までサーマルサイクラー上で加熱して、鋳型増幅を可能にした。45分のあらかじめ決められた反応期間の間に十分な鋳型増幅が起こり、該反応期間後に、結果として生じた反応ミックスの色を視覚的に観察した。
LAMP反応を、以下を含む反応ミックスで行った:10 mM (NH4)2SO4、15 mM KCl、0.1 mM EDTA、0.1 mM DTT、0.01% Triton X-100(v/v)、5%グリセロール、8 mM MgSO4、各々1.4 mMのdNTP、0.1% v/v Tween-20、0.8 Mベタイン。異なる標的に特異的な3つのプライマーペアを、FIP/BIPについては各々1.6μM、F3/B3については各々0.2μM、ループB/Fについては各々0.4μMの最終濃度になるように添加した。最終反応物体積は10μLであり、63℃で様々なインキュベーション時間の間保持した。
LAMP反応を、実施例1のように、1.3 mMの最終トリス緩衝液濃度(pH 8.8に配合した緩衝液)、0.8 U/μlのBst 2.0 DNAポリメラーゼ、5 ngラムダDNA鋳型、および、0.2 mMニュートラルレッドまたは160μMブロモチモールブルーで行った。陽性反応物および鋳型を含まない陰性反応物の両方を、増幅後に、様々なチャネル深さを有するフローチャンバに添加した(ニュートラルレッドについては図12A、およびブロモチモールブルーについては図12B)。これらのフローチャンバは、50μm~400μmの範囲にわたるチャネル深さを有し、アクリル樹脂に機械加工されていた。陽性反応物と陰性反応物との間の高い色対比差(視覚的検出閾値;点線を上回る)が、50μmおよびそれを上回るチャネル深さについて観察された。これにより、この視覚的検出ケミストリーが、ミリメートルに満たない光路長(深さ)およびそれを上回るものを有する反応チャンバにおける使用に適用可能であることが示される。そのような反応チャンバを、使用する試薬の量を低減させるため、および複数の反応がある一定の占有面積において(例えば、マイクロ流体カートリッジにおいて)起こるのを可能にするために使用することができる。
1.6mM最終Tris緩衝液濃度(緩衝液はpH8.8に調合)、0.8U/μLのBst 2.0 DNAポリメラーゼ、5ngラムダDNA鋳型ならびにそれぞれ50μMおよび160μM濃度のフェノールレッドおよびブロモチモールブルーを用いて、実施例1におけるようにLAMP反応を実施した。溶液を、試料受け入れ入力および通気出口からなる反応チャンバを有する流体装置に装填した。各反応チャンバの通気出口を選択的通気要素、たとえば自己封止性要素で封止した。交互のチャンバが乾燥ラムダプライマーをその中に有していた。試料受け入れ入力はすべて、装置入口に接続されたバスチャネルに接続されている。反応チャンバを63℃で1時間加熱した。チャンバ中の色変化をカメラによって計測した。データが図17に示されている。
SDA反応を、以下を含む反応ミックスを用いて行った:1.3 mMの最終トリス緩衝液濃度(pH 8.8に配合した緩衝液)、10 mM (NH4)2SO4、50 mM KCl(pH 8.5に調節)、8 mM MgSO4、各々4.4 mMのdATP、dGTP、dTTP、0.8 mM dCTP-αS(TriLink Biotechnologies)、0.1% v/v Tween-20、0.8 Mベタイン、0.32 U/μl Bst DNAポリメラーゼ(New England Biolabs)、0.2U/uL BSoBI(New England Biolabs)、および0.2 mMニュートラルレッド造塩発色剤。ヒトBRCA1用に設計したプライマー(SDAf、SDAr、BF、BR)を、各々0.5μMの最終濃度で反応物に添加した。5 ngのHeLa gDNAを25μLの最終反応物体積に添加して、65℃で様々なインキュベーション時間の間保持した。経時的な正規化された色相値における変化(図13)により、この視覚的検出ケミストリーがSDAで機能することが示される。
PCR反応を、以下を含む反応ミックスを用いて行った:50 mM KClおよび2 mM MgCl2(8.5に調節したpH)、各々0.5 mMのdNTP、5U Taq DNAポリメラーゼ(New England Biolabs)、および0.2 mMニュートラルレッド造塩発色剤。酵素保存緩衝液およびプライマーからの持ち越し総トリス-HCl濃度は、最終反応ミックスにおいて1.15 mMであった。プライマーを、大腸菌(Escherichia coli)16s rRNA遺伝子用に設計し、各々0.5μMの最終濃度で反応物に添加した。10 ngの大腸菌gDNAを25μLの最終反応物体積に添加して、最初に95℃ホールドで2分間保持し、その後、95℃で10秒間、55℃で30秒間、68℃で30秒間の50サイクルを行った。経時的な正規化された色相値における変化(図14)により、この視覚的検出ケミストリーがPCRで機能することが示される。
LAMP反応を、実施例1のように、1.3 mMの最終トリス緩衝液濃度(pH 8.8に配合した緩衝液)、0.8 U/μlのBst 2.0 DNAポリメラーゼ、および5 ngラムダDNA鋳型で行った。色対比変化を、50μM濃度のフェノールレッド、ならびに、それぞれ50μMおよび160μM濃度のフェノールレッドおよびブロモチモールブルーの組み合わせについて評価した(図15A)。色対比変化をまた、260μM濃度のクレゾールレッド、ならびに、それぞれ260μMおよび160μM濃度のクレゾールレッドおよびブロモチモールブルーの組み合わせについても評価した(図15B)。対比値を、式:0.299R+0.587G+0.114Bを用いて、反応ミックスの画像のRGB値から算出した。正規化された対比変化を、バックラウンドに対して正規化した、陽性反応物対比値と陰性反応物対比値との間の差として定義した。造塩発色剤の組み合わせの使用による正規化された対比変化における増大により、そのような組み合わせの有用性が示される。
LAMP反応を、実施例1のように、1.3 mMの最終トリス緩衝液濃度(pH 8.8に配合した緩衝液)、0.8 U/μlのBst 2.0 DNAポリメラーゼ、それぞれ50μMおよび160μM濃度のフェノールレッドおよびブロモチモールブルー、ならびに様々なラムダDNA鋳型濃度で行った。色対比変化を、0.5 fg/μl、0.05 pg/μl、および0.5 pg/μlの最終濃度のラムダDNA標的について評価した。対比値を、実施例5に記載したように、反応ミックスの画像のRGB値から算出した。結果(図16)によって、より高いDNA濃度は、より低いDNA濃度よりも早く、視覚的対比における検出可能な変化をもたらすことが示される。したがって、本発明者らは、このケミストリーのリアルタイム色モニタリングにより様々な標的濃度を識別できることを示す。
Claims (37)
- a.試料入口と、複数の導管と、該試料入口に動作的に接続された試料受け入れ開口をそれぞれが含む複数の反応チャンバと、を含む試料受け入れカートリッジであって、それぞれの導管が、反応チャンバを試料入口と流体的に接続し、かつ、反応チャンバのそれぞれが通気開口を含む、試料受け入れカートリッジ;および
b.受動的に調整可能な気孔率を有し、かつ、それぞれの通気開口を覆う1つまたは複数の選択的通気要素であって、該1つまたは複数の選択的通気要素は、液体と接触したときに、1つまたは複数の気体が通過することができる第一の形態から、流体の通過を防ぐかまたは選択的通気要素を流体不浸透性にする第二の形態に移行するように構成され、ここで、該第一の形態は、前記試料入口から前記反応チャンバへの流れを許容する、選択的通気要素
を含む、選択的に通気される生物学的アッセイ装置であって、
試料液体が反応チャンバに流れたとき、該試料液体が該1つまたは複数の選択的通気要素と接触し、それにより、該1つまたは複数の選択的通気要素を前記第一の形態から第二の形態へ移行させ、前記反応チャンバへの流体のさらなる流れを防ぐまで、該1つまたは複数の選択的通気要素を介して気体が流れ、、
前記装置が、該1つまたは複数の選択的通気要素が前記第二の形態にある場合に、該装置を介する流体のさらなる流れを防ぐように構成されており、かつ、
該1つまたは複数の選択的通気要素が、多孔質ポリマーマトリックスと、受動的に調整可能な気孔率を有するヒドロゲルとを含む、
選択的に通気される生物学的アッセイ装置。 - 試料受け入れカートリッジに動作的に結合され加熱要素を含む基板をさらに含む、請求項1記載の装置。
- 試料受け入れカートリッジが5つ以上の反応チャンバを含む、請求項1または2記載の装置。
- 反応チャンバの各々が改変試薬をさらに含む、請求項1~3のいずれか一項記載の装置。
- 改変試薬が光学的性質改変試薬または核酸増幅試薬を含む、請求項4記載の装置。
- ハンドヘルド型装置である、請求項1~5のいずれか一項記載の装置。
- 試料受け入れカートリッジ、1つまたは複数の選択的通気要素、および基板を収容するハウジングを含む、請求項2記載の装置。
- 1つまたは複数の選択的通気要素が、ボディと、該ボディから延びて1つまたは複数の第二の開口それぞれを覆う1つまたは複数の突出部とを含む、請求項1~7のいずれか一項記載の装置。
- 各突出部が円柱として成形されている、請求項8記載の装置。
- 反応チャンバそれぞれが、50マイクロリットル以下の容積を有するマイクロ流体反応チャンバである、請求項1~9のいずれか一項記載の装置。
- 基板と試料受け入れカートリッジとを動作的に結合する接着層をさらに含む、請求項2記載の装置。
- 各反応チャンバが補助的な開口をさらに含み、通気開口のそれぞれが試料受け入れカートリッジの第一の面にあり、1つまたは複数の補助的な開口のそれぞれが該試料受け入れカートリッジの第二の面にあり、該第一の面が該第二の面とは反対側であり、接着層が、反応チャンバそれぞれの壁を形成し、各補助的な開口を封止する、請求項11記載の装置。
- 加熱要素が反応チャンバに近接している、請求項2記載の装置。
- 基板がプリント回路基板を含む、請求項2記載の装置。
- 基板が、加熱要素に動作的に結合された電源をさらに含む、請求項2記載の装置。
- 基板が制御ユニットを含む、請求項2記載の装置。
- 基板がセンサを含む、請求項16記載の装置。
- センサが試料を検出すると、制御ユニットが加熱要素をアクティブ化して反応チャンバ中の試料を加熱する、請求項17記載の装置。
- 基板が、センサが試料受け入れカートリッジ中の試料を検出したときに光を放出する光源を含む、請求項17記載の装置。
- 制御ユニットが、反応チャンバ中の試料の比色分析を実行するように構成されている、請求項16記載の装置。
- 試料受け入れカートリッジ、1つまたは複数の選択的通気要素、および基板を封入するための、第一の部分と、該第一の部分と嵌合可能な第二の部分とを含むハウジングをさらに含む、請求項2記載の装置。
- ハウジングが300cm3以下の容積を有する、請求項21記載の装置。
- 試料受け入れカートリッジが透明である、請求項1~22のいずれか一項記載の装置。
- 試料受け入れカートリッジがポリマー材料を含む、請求項1~23のいずれか一項記載の装置。
- 多孔質ポリマーマトリックスがポリエチレンを含む、請求項1~24のいずれか一項記載の装置。
- 接着層が透明または反射性である、請求項11記載の装置。
- 光学的性質改変試薬がハロクロミック試薬である、請求項5記載の装置。
- 接着層が乳白色である、請求項11記載の装置。
- 接着層が、第二の層と貼り合わされた第一の層を含む、請求項11記載の装置。
- 第一の層が酸を含まない、請求項29記載の装置。
- 第二の層が乳白色である、請求項29記載の装置。
- ヒドロゲルがカルボキシメチルセルロースを含む、請求項1~31のいずれか一項記載の装置。
- 光学的性質改変試薬が酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)試薬である、請求項5記載の装置。
- ELISA試薬が、アルカリホスファターゼ、セイヨウワサビペルオキシダーゼ、β-ガラクトシダーゼ、BCIP/NBT(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-ホスフェート/ニトロブルーテトラゾリウム)、TMB(3,3',5,5'テトラメチルベンジジン)、DAB(3,3',4,4'ジアミノベンジジン)、4CN(4-クロロ-1-ナフトール)、TMB(二重機能基質)、ABTS(2,2'-アジノ-ジ[3-エチルベンズチアゾリン]スルホネート)、OPD(o-フェニレンジアミン)、MUG(4-メチルウンベリフェリルガラクトシド)、HPA(ヒドロキシフェニル酢酸)およびHPPA(3-p-ヒドロキシフェニルプロピオン酸)からなる群から選択される、請求項33記載の装置。
- 加熱要素が、互いに混合されると熱を発生させる2つ以上の発熱性反応体を含む、請求項2記載の装置。
- 接着層が不透明であり、反応開始色に対して補色である、請求項11記載の装置。
- 選択的通気要素が試料受け入れ開口の1つまたは複数を覆う、請求項1~36のいずれか一項記載の装置。
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