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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-08
(54)【発明の名称】マイクロ流体システム、装置及び方法
(51)【国際特許分類】
G01N 35/08 20060101AFI20230301BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20230301BHJP
【ＦＩ】
G01N35/08 E
G01N37/00 101
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022541633
(86)(22)【出願日】2021-01-06
(85)【翻訳文提出日】2022-09-02
(86)【国際出願番号】 US2021012384
(87)【国際公開番号】W WO2021142044
(87)【国際公開日】2021-07-15
(31)【優先権主張番号】62/957,536
(32)【優先日】2020-01-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/989,895
(32)【優先日】2020-03-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】520241749
【氏名又は名称】ビース インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＢＩＳＵ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】９１９ Ｎｏｒｔｈ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｓｕｉｔｅ ４２５，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ １９８０１－３０１４，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ
(74)【代理人】
【識別番号】100170874
【弁理士】
【氏名又は名称】塩川 和哉
(74)【代理人】
【識別番号】100160543
【弁理士】
【氏名又は名称】河野上 正晴
(72)【発明者】
【氏名】ゲン スズキ
(72)【発明者】
【氏名】ウォイチェフ ブーラ
(72)【発明者】
【氏名】ペーター クリスチャン ゾンマー
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル マグス
【テーマコード（参考）】
2G058
【Ｆターム（参考）】
2G058CC08
2G058DA07
(57)【要約】
マイクロ流体検査システムが開示される。本システムは、平行チャネルと反応チャンバとを含む検査基板を備える。反応チャンバは、光の透過率、吸光度及び反射率の検査に適応するように構成される。システム内の流体の動きは、個々の反応チャンバ内の試薬及び分析物の光学的測定とリアルタイムで制御され同期化される。各反応チャンバの光学的検査は、光源の色と強度とに関してカスタマイズできる。本システムは、検査流体を取込むための使い易いアプリケータと、全自動化された測定及び検査システムとを備える。マイクロ流体検査システムは、おむつの中など、衣服やアパレルに組込むことができる。また装置及び方法も開示される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ流体システムであって、（ａ）本体構造の第１側を形成する第１の外層と、
（ｂ）本体構造の第２側を形成する第２の外層と、
（ｃ）少なくとも第１の基板層を含み、第１の外層と第２の外層との間に配置されるマイクロ流体アセンブリと、
（ｄ）第１の外層を貫通して配置され、マイクロ流体アセンブリと流体連通している第１ポートと、
（ｅ）第１の外層と第２の外層とのいずれかを貫通して配置され、真空源に取り付けられるようになっている第２ポートであって、マイクロ流体アセンブリを通して第１ポートから第２ポートまでの流体流路を形成する第２ポートと、
を備える本体構造を具備し、
マイクロ流体アセンブリは、
（ｉ）第１リザーバ及び第２リザーバと、
（ｉｉ）第１リザーバと第２リザーバとの間の２以上の流体流路とを備え、各流体流路は、１以上の比色検査試薬を含む乾燥フィルム、紙又はゲルを有する少なくとも１つの反応チャンバを備え、反応チャンバは、吸光度又は透過率の光学測定に適合され、
第１リザーバは、反応チャンバの容積の少なくとも２倍の容積を有し、
第２リザーバは、反応チャンバの容積の少なくとも２倍の容積を有する、
マイクロ流体システム。
【請求項2】
本体構造は、第１ポートと流体連通して水性サンプルを受け入れるように構成される吸収性パッドをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
吸収パッドは圧縮セルローススポンジを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
第１リザーバは吸収性材料をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項5】
第２リザーバは吸収性材料をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項6】
第２ポートは疎水性をさらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項7】
マイクロ流体アセンブリは、０．１～３５０ミクロンの断面寸法を有するマイクロ流体チャネルを備える、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項8】
少なくとも１つの反応チャンバの吸光度又は反射率を測定するように構成される光源及び検出器を備える光検出システムをさらに具備する、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項9】
光検出システムは、少なくとも１つの反応チャンバの透過率又は吸光度を測定するように構成される発光ダイオード（ＬＥＤ）源及び検出器を有する分光光度計又は比色計を備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
分光光度計は、複数の反応チャンバの透過率を測定するように構成される複数のＬＥＤ源及び複数の検出器を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
光検出システムは、光源と、光源から放出された光を複数のビームに分割してそれらビームを複数の反応チャンバに向けるように構成される導波路と、複数の検出器とを備え、単一の検出器が各反応チャンバに登録される、請求項８に記載のシステム。
【請求項12】
少なくとも１つの検出器は、４１５ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４８０ｎｍ、５００ｎｍ、５１５ｎｍ、５５０ｎｍ、５７０ｎｍ、５９０ｎｍ、６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ及び９１０ｎｍからなる群から選択される少なくとも１つの波長の透過率又は吸光度を測定するように構成され、或いは又は加えて、３５０ｎｍから１０５０ｎｍまでの範囲の全ての波長又は他の範囲の波長の透過率又は吸光度をそれら波長の範囲にわたって積分した単一の光信号として測定するように構成される、請求項８～１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項13】
第２ポートに真空圧を加えるように構成される真空源をさらに具備する、請求項１～１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項14】
係合装置を有するホルダをさらに具備し、係合装置は、本体構造を引込位置及び延出位置に保持するように構成され、第１ポートは、引込位置ではホルダ内に収容され、延出位置ではホルダから延長される、請求項１～１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項15】
係合装置は、ホルダと本体構造との間に摺動可能な係合を形成する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
ホルダは、分光光度計の内部に本体構造を位置決めするように構成され、少なくとも１つの反応チャンバが少なくとも１つの検出器と整列する、請求項１４又は１５に記載のシステム。
【請求項17】
マイクロ流体システムであって、（ａ）本体構造の第１側を形成する第１の外層と、
（ｂ）本体構造の第２側を形成する第２の外層と、
（ｃ）少なくとも第１の基板層を含み、第１の外層と第２の外層との間に配置されるマイクロ流体アセンブリと、
（ｄ）第１の外層を貫通して配置され、マイクロ流体アセンブリと流体連通している第１ポートと、
（ｅ）第１の外層と第２の外層とのいずれかを貫通して配置され、真空源に取り付けられるようになっている第２ポートであって、マイクロ流体アセンブリを通して第１ポートから第２ポートまでの流体流路を形成する第２ポートと、
を備える本体構造を具備し、
マイクロ流体アセンブリは、
（ｉ）第１リザーバ及び第２リザーバと、
（ｉｉ）第１リザーバと第２リザーバとの間の２以上の流体流路であって、各流体流路が、１以上の比色検査試薬を含む乾燥フィルム、紙又はゲルを有する少なくとも１つの反応チャンバを備え、反応チャンバは、吸光度又は透過率の光学測定に適合され、
第１リザーバは、反応チャンバの容積よりも大きな容積を有し、
第２リザーバは、反応チャンバの容積よりも大きな容積を有する、
マイクロ流体システム。
【請求項18】
マイクロ流体アセンブリは、約３００～約８００ミクロンの断面寸法を有するマイクロ流体チャネルを備える、請求項１～１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項19】
マイクロ流体アセンブリは、衣服、任意選択的にはおむつの内側に、取外し可能に取付けることができる、請求項１～１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項20】
手持式のホルダを具備し、ホルダはフレーム又はハウジングを有する、請求項１～１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項21】
ホルダは、（ｉ）少なくとも１つの反応チャンバにおける化学反応を観察する合体したセンサ（非限定的にはカメラなど）を含むこと、及び
（ｉｉ）ホルダ内にスマートフォンを受容して少なくとも部分的に包囲するケースを備え、スマートフォンのカメラが少なくとも１つの反応チャンバにおける少なくとも１つの化学反応の進捗を測定すること、
の一方又は双方である、請求項１～２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項22】
ホルダは、（任意選択的には包装時に）平坦形状に折畳むことができる、請求項１～２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項23】
多様な少なくとも１つのチャンバに対し、（ｉ）サンプルが流れ込むこと、及び（ｉｉ）反応が始まることの、一方又は双方により、検査、予測分析及び予測結果表示のうち１以上を可能にする、請求項１～２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項24】
ホルダは、長手軸線を有するとともに、長手軸線に垂直な力が加わることで拡張可能であり、この拡張によりホルダは、少なくとも１つの反応チャンバに対し、（ｉ）受けること、（ｉｉ）収容すること、及び（ｉｉｉ）内部での反応を検査することの、１以上が可能になる、請求項１～２３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項25】
ホルダは、長手軸線を有し、少なくとも１つの反応チャンバは、長手軸線に沿って摺動可能に係合するように構成されるとともに、サンプル採取時に読取可能位置から摺動離反し、反応測定のために読取可能位置へと摺動する、請求項１～２４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項26】
請求項１～２５のいずれか一項に記載のシステムを使用することを含む方法であって、さらに、（ｉ）ある（又は個別の）化学反応が始まる時を少なくとも１つの反応チャンバで検出することと、
（ｉｉ）化学反応をその開始から終了まで追跡することであって、（ａ）測定の開始時（任意選択的には標準最適時点）を正確に定めること、及び（ｂ）少なくとも１つの反応チャンバでの化学反応に関し瞬時ではなく（数分又は数時の）時間をかけて展開する化学反応の進行についての付加的データを収集することの、一方又は双方を含む、追跡することと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つのチャンバでの反応が定常状態（又は任意選択的には平衡状態）に達する前に反応結果の早期予測を行うことと、
（ｉｖ）（任意選択的には予め定めた履歴の）時系列データに基づき光信号を用いて反応を分析することと、
（ｖ）（任意選択的には予め定めた履歴の（最適には反応依存の））時データに基づき、各試薬又は各反応に依存する最適時に、光信号を用いて、ある反応又は各反応を、開始すること、測定し始めること、及び分析することの、１以上を行うことと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、マイクロ流体検査システム、装置、及び方法を含むマイクロ流体工学に関する。
【背景技術】
【0002】
本開示の背景についての以下の説明は、単に理解を助けるために提供されるものであり、従来技術を説明したり構成したりしようとするものではない。
【0003】
ポイントオブケア診断のための従来の分析装置は、典型的には、医局内や現場（例えば在宅）で専門外の個人が使用することを意図した装置である。既存のポイントオブケア装置は一般に、患者から被検サンプルを採取し（例えばカップに排尿する）、検査装置上にサンプルを分配し（例えば、試験紙にサンプルをピペッティングする、又はサンプルカップに試験紙を直接浸す）、そして所望の測定を行う（例えば、試験紙リーダに試験紙を置く、又はスマートフォンを用いて測定する）ことを要する。このような装置は、測定結果を得るために使用者が大量の被検サンプルを採取するとともに慎重に付加的ステップを行う必要があり、その負担により在宅で高頻度に使用するには不便なものとなっていた。
【0004】
以下の参考文献は、本明細書記載の実施形態の開示に関連して行った１以上の検索により知ったものである。本特許文書は、特許保護を求めている多様な法域における特許法の下での「先行技術」を特定の参考文献が構成するか否かについて、何ら主張するものではない。これら参考文献の写しは、各法域における「情報開示陳述書」又は同等の文書の一部として、それぞれの特許庁で提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】欧州特許第０８０３２８８号明細書－Ｈｉｇｕｃｈｉほか、２００３年３月５日発行
【特許文献2】欧州特許第１４８４６０１号明細書－Ｐｈｅｌａｎ、２００９年２月４日発行
【特許文献3】米国特許第８６２３６３５号明細書－Ｎａｚａｒｅｔｈほか、２０１４年１月７日発行
【特許文献4】米国特許出願公開第２０１７／０１９７２１２号明細書－Ｄｅｓｈｐａｎｄｅ、２０１７年７月１３日公開
【特許文献5】米国特許出願公開第２０１８／００８８１３６号明細書－Ｓａｊｉほか、２０１８年３月２９日公開
【特許文献6】米国特許出願公開第２０１８／０３５５４０５号明細書－Ｓｉｌｖｅｓｔｏｎ－Ｋｅｉｔｈほか、２０１８年１２月１３日公開
【特許文献7】米国特許出願公開第２０１９／０３０２０９７号明細書－ Ｎｉｕほか、２０１９年１０月３日公開
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】“Ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ Ａｓｓａｙｓ ｉｎ Ｐａｐｅｒ－Ｂａｓｅｄ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｂｙ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐａｐｅｒ”－Ｅｌｌｅｒｂｅｅほか、２００９年9月1日発行
【非特許文献2】“Ｒｏｂｕｓｔ ｄｉｐｓｔｉｃｋ ｕｒｉｎａｌｙｓｉｓ ｕｓｉｎｇ ａ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ， ｍｉｃｒｏ－ｖｏｌｕｍｅ ｓｌｉｐｐｉｎｇ ｍａｎｉｆｏｌｄ ａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ”－Ｓｍｉｔｈほか、２０１６年発行
【非特許文献3】“Ｌａｂ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐ ｂａｓｅｄ ｓｅｌｆ－ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｄｉｅｔａｒｙ ｉｎｔａｋｅ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｎｄ ｓｏｄｉｕｍ； ｔｈｅ ＬＡＢ－ＣＨＩＰＳ ｓｔｕｄｙ”－Ｖｅｎｄｅｖｉｌｌｅほか、２０１９年９月９日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
これら上記のシステム、装置及び方法は、不正確な読取りや他の欠陥を生じ易いものである。
【0008】
したがって、一層正確な種類の測定を行うとともに一層効果的な、使い易いポイントオブケア診断法を提供するシステム又は装置又は方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
一態様において、本開示は、本体構造の第１側を形成する第１の外層と、本体構造の第２側を形成する第２の外層と、少なくとも第１の基板層を含み、第１の外層と第２の外層との間に配置されるマイクロ流体アセンブリと、第１の外層を貫通して配置され、マイクロ流体アセンブリと流体連通している第１ポートと、第１の外層と第２の外層とのいずれかを貫通して配置され、真空源に取り付けられるようになっている第２ポートであって、マイクロ流体アセンブリを通して第１ポートから第２ポートまでの流体流路を形成する第２ポートと、を備える本体構造を具備するマイクロ流体システムを提供する。マイクロ流体アセンブリはさらに、少なくとも第１リザーバ及び第２リザーバと、第１リザーバと第２リザーバとの間の２以上の流体流路とを備え、各流体流路は、１以上の比色検査試薬を含む乾燥フィルム、紙又はゲルを有する少なくとも１つの反応チャンバを備え、反応チャンバは、吸光度又は透過率の光学測定に適合され、第１リザーバは、反応チャンバの容積よりも大きいか任意選択的には少なくとも２倍の容積を有し、第２リザーバは、反応チャンバの容積よりも大きいか任意選択的には少なくとも２倍の容積を有する。
【0010】
幾つかの実施形態では、本体構造は、第１ポートと流体連通して水性サンプルを受け入れるように構成される吸収性パッドを備える。吸収性パッドは、乾燥フィルム、紙、ゲル、スポンジ、圧縮セルロース若しくは他のあらゆる吸収性材料、又はそれらのあらゆる組合せを含んでよい。
【0011】
幾つかの実施形態では、第１リザーバ、第２リザーバ、又は後続のリザーバのいずれか１以上は、吸収性材料を備える。吸収性材料は、乾燥フィルム、紙、ゲル、スポンジ、圧縮セルロース若しくは他のあらゆる吸収性材料、又はそれらのあらゆる組合せを含んでよい。
【0012】
幾つかの実施形態において、第２ポートは、疎水性若しくは半透過性の膜、又はその両方を備える。
【0013】
幾つかの実施形態では、マイクロ流体アセンブリは、上下限及び範囲内の全寸法を含む約０．１～１０００ミクロンの断面寸法を好ましくは有するマイクロ流体チャネルを備える。断面寸法はさらに好ましくは、少なくとも約０．１、０．２５、０．５、１．０、５．０、１０、２５、５０、７５、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００又は４５０ミクロンであり、及び／又は約１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、７００、７５０、８００、８５０又は１０００ミクロン以下である。
【0014】
幾つかの実施形態では、システムは、少なくとも１つの反応チャンバの吸光度又は反射率を測定するように構成される光源及び検出器を備える光検出システムをさらに具備する。光検出システムは、少なくとも１つの反応チャンバの透過率又は吸光度を測定するように構成される発光ダイオード（ＬＥＤ）源及び検出器を有する分光光度計又は比色計、或いはスマートフォンカメラセンサ又は他のカメラセンサを備えることができる。さらに反応チャンバは、任意選択的に光源／検出器に隣接して配置され、周囲の照明条件からの干渉を最小限にする。
【0015】
幾つかの実施形態では、分光光度計は、複数の反応チャンバの透過率を測定するように構成される複数のＬＥＤ源及び複数の検出器を有する。任意選択的に、検出器は複数の反応チャンバの透過率を同時に測定する。任意選択的に分光光度計は、単一の光源及び単一の検出器が複数の反応チャンバの各々に登録されるように構成される。
【0016】
幾つかの実施形態では、分光光度計は、単一の光源、単一の検出器、及びモータを備える。光源及び検出器は固定した位置関係に維持され、モータは光源／検出器ペアを連続的に変位させて複数の反応ウェルを読取らせる。幾つかの実施形態では、光源／検出器ペアは固定位置に保持され、モータはマイクロ流体アセンブリを連続的に変位させて、複数の反応ウェルを光源検出器アセンブリ内に検出及び／又は定量化のために位置決めする。
【0017】
他の実施形態では、分光光度計は、単一の光源と、光源の光を分割して複数の反応ウェル、１以上の検出器、又はそれらの組合せに向けるように構成される導波路とを備える。任意選択的に、各反応ウェルが単一の検出器に登録されるか、又は任意選択的に、一組の１以上の反応ウェル（又は全てのウェル）が個別の組の１以上の検出器に登録される。幾つかのそのような実施形態では、追加の導波路を反応ウェルと検出器の間に介在させることができ、以て各反応ウェルから対応の検出器へと通過する際の光の損失又は漏れを最小化する。
【0018】
幾つかの実施形態では、分光光度計は、光源の光を複数の反応ウェルに向けるように構成される複数の光源と、複数の反応ウェルからの光を合流させて単一の検出器又は光源の数より少ない複数の検出器に向けるように構成される単一の導波器又は複数の導波器とを備える。この場合、各光源は単一の反応ウェルに登録される。幾つかの実施形態では、光源は、光源と反応ウェルとの間に介在する追加の導波路によって、光源の光を複数の反応ウェルに向けることができる。これにより、各光源は導波路によって各反応ウェルに接続され、以て光源から反応ウェルへと通過する際の光の損失又は漏れを最小化する。
【0019】
幾つかの実施形態では、少なくとも１つの検出器は、４１５ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４８０ｎｍ、５００ｎｍ、５１５ｎｍ、５５０ｎｍ、５７０ｎｍ、５９０ｎｍ、６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ及び９１０ｎｍからなる群から選択される少なくとも１つの波長の透過率又は吸光度を測定するように構成される。或いは又は加えて、３５０ｎｍから１０５０ｎｍまでの範囲の全ての離散的な波長の、又は波長範囲の他のあらゆるスペクトラムにおける、透過率又は吸光度を、それら波長の範囲にわたって積分した単一の光信号として測定するように構成される。幾つかの実施形態は、赤外線、可視光線又は紫外線の範囲の光を、（ｉ）光源が放射するように構成されること、及び検出器が検出するように構成されることの、一方又は双方を含む。
【0020】
幾つかの実施形態では、システムは、第２ポートに真空圧を加えるように構成される真空源をさらに具備する。
【0021】
幾つかの実施形態では、システムは、係合装置を有するホルダをさらに具備し、係合装置は、本体構造を引込位置及び延出位置に保持するように構成され、第１ポートは、引込位置ではホルダ内に収容され、延出位置ではホルダから延長される。任意選択的に、係合装置は、ホルダと本体構造との間に摺動可能な係合を形成する。ホルダは、分光光度計の内部に本体構造を位置決めするように構成されてよく、この場合、少なくとも１つの反応チャンバが少なくとも１つの検出器と整列する。
【0022】
本開示の他の態様及び実施形態は、図面及び下記説明を参照することで理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1A】本開示の実施形態による、マイクロ流体アセンブリ１００の層とそこに作製された特徴群とを有するマイクロ流体装置１０の様々な層を示す分解斜視図である。
【図2A】実施形態による、すなわちマイクロ流体アセンブリ１０２の平面図である。
【図2B】マイクロ流体アセンブリの他の実施形態による平面図である。
【図3A】本開示の実施形態によるマイクロ流体装置１０の分解図である。
【図3B】内部構成要素を示すために特定の特徴を引っ込めた、実施形態による組立状態のマイクロ流体装置１０の斜視図である。
【図4A】マイクロ流体装置が引込位置にある折畳み形態の三角形ホルダの斜視図である。
【図5A】マイクロ流体装置が引込位置にある折畳み形態の矩形ホルダの斜視図である。
【図6A】本開示の実施形態による、検出穴及び反応チャンバの配置を示すホルダの一側の平面図である。
【図6B】本開示の実施形態による、検出穴及び反応チャンバの配置を示すホルダの一側の平面図である。
【図7A】実施形態による光検出システムの側面図である。
【図9】衣料品、ここでは乳幼児用おむつに組込まれた、実施形態によるマイクロ流体装置の正面図である。
【図11】幾つかの実施形態によるマイクロ流体装置をおむつに合体した代替的実施形態の側面断面図である。
【図12A】おむつに合体された実施形態によるマイクロ流体装置の側面断面図である。
【図13】おむつに組込まれた実施形態によるマイクロ流体装置の正面図である。
【図14】サンプル分析のためにおむつから回収される、実施形態によるマイクロ流体装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本明細書での使用において、「流体」という用語は、加えられる剪断応力や他の外力の下で継続的に変形する（流れる）あらゆる物質として広義に解される。幾つかの例では流体は、分析物、試薬、及び／又は反応物を含むことができる。本開示の原理に従って使用され得る生物学的流体には、例えば、尿、血液、血清、血漿、唾液、精液、汗、涙液（涙）、及び同様の有機流体が含まれる。
【0025】
本明細書での使用において、「分析物」という用語は、分析されるためにマイクロ流体診断チップ（ＭＤＣ）内に置かれ得る流体内のあらゆる物質として解される。典型的に分析物は、流体（すなわち生物流体）に可溶性又は溶解性であるが、懸濁液中の分析物もまたＭＤＣを用いて分析できる。
【0026】
現行の診断用ポイントオブケア装置は、（本開示の発明者らによって発見されたように）多くの手順的及び構造的な欠陥及び制限に起因する不正確な読取りを生じ易いものである。より具体的には、多数の欠点が本開示の発明者らによって発見されている。第一に、検査サンプルと多くの紙片上の検査試薬との間の反応は、サンプルと試薬とが接触した瞬間に始まる。この手順はしばしば手作業で行われることから、反応の開始と実際の測定との間の時間差は恣意的であって検査ごとに異なる場合があり、このことが一貫性のない結果の要因となる。第二に、多くの試験紙は、起こっている化学反応を定量化するために反射率測定を利用する。各検査部位はしばしば幾層かの試薬で構成され、その各々がサンプルと反応するが、見えるのは一番上の層だけである。また、スマートフォンのカメラを使って非密閉空間で測定を行う場合、反射率検査はカメラの性能と周囲環境の環境光条件との双方の影響を受けやすく、測定精度が低くなる可能性がある。さらに、専門外の個人が検査部位にサンプルを過剰に与えた場合、光を反射するメニスカスが形成され、反射率検査を用いたときの結果の解釈に悪影響を及ぼす可能性がある。第三に、各試験紙の検査部位が非隔離型であるため、検査部位間の相互汚染が普通に起こる。
【0027】
その他多くの問題が現在まで存在している。
【0028】
結果として本開示は、自動化されること、より正確な形式の測定を行うこと、検査部位同士を隔離すること、化学反応をリアルタイムで行われる測定と同期させること、及び、任意選択的に好都合な方法で集められる最少のサンプルで検査を行うことの、少なくとも１以上を実施するシステム、装置及び方法に向けられる。
【0029】
本開示は、マイクロ流体アセンブリ内の複数の統合された反応チャンバにおいて単一の流体サンプルに対し複数の同時測定検査を実行するためのマイクロ流体システムを提供する。反応チャンバは、反射率ベースの光学検査だけでなく、化学反応を監視するためのより多くのオプションを介するなど、感度及び精度を高めるための吸光度及び透過率ベースの光学検査にも適応するように構成され、これにより同じ化学現象を測定する方法が増えるとともに、反射率では読み取れない化学現象を測定する能力が追加される。紙パッドを使用する場合などの幾つかの実施形態では、この適応性により一層高感度な測定が可能になる。本システムは、流体サンプルを採取するための使い易いアプリケータと、検査を行うための全自動化された検査及び測定システムとを備えるポイントオブケアシステムを含んでいる。
【0030】
マイクロ流体システム内の流体の動き（例えば反応チャンバへの）は光学的検査と調和して制御され、各チャンバ内での化学反応を時間関数として測定することが可能になっている。個々の反応チャンバに対する検査条件（例えば光源光の色及び強度）は、各チャンバ内の特定の分析物及び／又は試薬、及び実施される対応の検査に応じてカスタマイズできる。
【0031】
本明細書に記載するように、マイクロ流体システム内のチャネルは、流体サンプルが流れる流体通路、流路及び導管のうちの１以上を含み、反応チャンバは、流体サンプルをその中に集め得るウェル及びボアホールのうちの１以上を含む。一般に流体サンプルは、チャネルを通り反応チャンバに流れてそこで静止して検査されるが、静止せず反応チャンバを連続的に流れるサンプルに対し測定を行う場合もある。
【0032】
図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃは、１つ又は複数のマイクロ流体装置を備える幾つかの実施形態における複数の特徴を示す。例えば、マイクロ流体装置１０は本開示の原理に従って作製される。具体的には、図１Ａは、第１の外層１１０（例えば最上層）及び第２の外層１２０（例えば最下層）、並びにその間に配置された１以上の基板層１３０を有する多層マイクロ流体装置１０を分解図で示す。図１Ａは、３つの基板層（すなわち層１３０－１、１３０－２及び１３０－３）を有するマイクロ流体装置１０を示すが、任意数の層を使用できることが理解される（例えば１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上の数）。全ての基板層１３０－１～１３０－ｎを合わせて、マイクロ流体アセンブリ１００と称することができる。図１Ｂは、マイクロ流体チャネル、チャンバ及び設計原理をさらに明確に描写するように、マイクロ流体装置１０の様々な層を個別に上面図で示す。図１Ｃは、図１Ｂの状態から単一の積層体へ組立てた層アセンブリを上面図で示す。
【0033】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、マイクロ流体装置１０は、第１の外層１１０における第１ポート１１２と、第１の外層１１０と第２の外層１２０とのいずれかにおける第２ポート１１４とを備える。図１Ａ及び図１Ｂは、第１の外層１１０（すなわち第１ポート１１２と同じ外層）に第２ポート１１４を図示する。しかし代替実施形態では、マイクロ流体チャネル設計の定めに従い第２ポートを第２の外層１２０に都合よく配置できることが理解されよう。第１ポート１１２は、マイクロ流体アセンブリ１００の上流端を規定して入口ポートとして機能し、マイクロ流体装置１０の外部から液体サンプルを受け入れて、その液体サンプルをマイクロ流体アセンブリ１００に向かわせるように構成される。第２ポート１１４は、マイクロ流体アセンブリ１００の下流端を規定する。任意選択的に第２ポート１１４は、下流方向への液体サンプルの移動を促進するべく真空源に取り付けられるようになっている。マイクロ流体アセンブリ１００は、第１ポート１１２と第２ポート１１４との間に流体流路を画定する。好ましくは、図１Ａに示すようにサンプル流体採取パッド１１６が、第１ポート１１２を覆って第１ポート１１２と流体連通するように配置される（ただし配置される必要はない）。
【0034】
図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃにおいて、マイクロ流体アセンブリ１００は、一連のマイクロ流体チャネル１３２及び反応チャンバ１３４を備える。任意選択的にマイクロ流体アセンブリ１００は、例えば第１リザーバ１３６及び第２リザーバ１３８のような１以上のリザーバをさらに備える。これら要素の追加の機能及び特徴については以下でさらに詳述する。図１Ｂはさらに、これら特徴事項が、特定の要素及びその意図された機能に応じて、単一又は複数の基板層１３０に広がってよいことを示す。例えばマイクロ流体チャネル１３２は、単一の基板層１３０の幅であってもよいが、流体流路が単一層に留まらず鉛直方向へ複数層を横断するように設計されてもよい。反応チャンバ１３４及び／又はリザーバ１３６、１３８のようなさらに大きな構造は、当該要素に必要な表面積を最小にしながら所望の容積を提供するように、鉛直方向へ２、３、４、５、６又はそれ以上の層に広がってよい。様々な要素を複数の基板層１３０に作製することで、それら基板層１３０が組立てられ／積層されたときに第１ポート１１２と第２ポート１１４との間に完全な流体流路が形成されるようになっている。
【0035】
「基板層」は、第１及び第２の互いに反対側の又は実質的に平行な平坦面を有する固体平面基板を指す。装置の様々な層として多様な基板材料を採用できる。装置は微細加工されるので、典型的には基板材料は、公知の微細加工技術、例えばフォトリソグラフィー、湿式化学エッチング、レーザアブレーション、空気磨耗技術、射出成形、エンボス加工、レーザ切断及び他の技術との適合性に基づいて選択される。また基板材料は一般に、極端なｐＨ、温度、塩濃度及び電界の適用を含む、マイクロ流体装置が曝され得る条件の全範囲との適合性を以て選択される。基板はまた一般に、例えば表面電位のような動電学的特性、例えば透明性のような熱及び光特性、等を以て選択される。
【0036】
幾つかの実施形態では、基板層１３０は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮ（登録商標））、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリスルホン等を含む、マイクロ流体チャネルを形成できる疎水性紙、プラスチック、又は他の非多孔性及び疎水性ポリマー基板から作製されてよい。幾つかの実施形態では、第１の外層１１０、第２の外層１２０、又はその両方は、以下でさらに詳述するように、反応チャンバ１３４の内容物が光検出器で評価され得るように構成された、反応チャンバ１３４を覆う透明又は半透明の領域を有することができる。
【0037】
様々な外層１１０、１２０及び基板層１３０は、互いに接続、融着又は接合されて、装置１０のマイクロ流体アセンブリ１００を形成する。これら層１１０、１２０、１３０の接続、接合又は融着は一般に、当技術分野で知られる多数の方法や条件のいずれかの下で行われる。基板が一体に接合され得る条件は一般に広く理解されており、基板のそのような接合は一般に、使用される基板材料の性質に応じて変わり得る幾つもの方法により実施される。例えば基板の熱接合は、例えばガラス又はシリカベースの基板、及びポリマーベースの基板を含む、多数の基板材料に適用され得る。このような熱接合は、典型的には、昇温及び場合により外部圧力印加の条件下で、接合される基板同士を接続することを含む。正確な温度と圧力は一般に、使用される基板材料の性質によって異なる。一般に、ポリマー基材の接合に必要な温度は、使用するポリマー材料によって、約８０℃から約２００℃まで変化する。周知の方法に従って基板を一体に接合するために、接着剤を使用できる。これは典型的には、接合されるべき基板の間に接着剤の層を適用し、接着剤が硬化するまでそれらを一体に押圧することを想定している。これらの方法に従って、例えば市販の紫外線硬化型接着剤などの様々な接着剤を使用できる。本開示に従って基板を一体に接合するために、例えばポリマー部品の音響又は超音波溶接、レーザ、高周波溶接、及び／又は溶媒溶接を含む代替方法も使用できる。
【0038】
任意選択的に、図１Ａに示すように、吸収性のサンプル採取パッド１１６が第１の外層１１０の外面に、第１ポート１１２を覆うとともに第１ポート１１２に流体連通するように貼付される。吸収性パッド１１６は、液体サンプルを吸収して保持することでサンプルが第１ポート１１２を通して引き込まれるように設計される。第２ポート１１４は好ましくは真空源又はマイクロ流体真空ポンプ３１２に接続され、作動時にマイクロ流体アセンブリ１００の下流端（第２ポート１１４）に、当該アセンブリ１００を通して流体を引き込むか又は引き込みを補助するのに十分な真空又は負圧が与えられるようになっている。毛細管作用の利用によりアセンブリ１００を通した流体の導きを助けることが予期される。幾つかの実施形態では、吸収性パッド１１６は、マイクロ流体アセンブリ１００の全容積を超過する流体の全体積を保持するように構成され、第２ポート１１４を通して加えられる吸引が、第１ポート１１２を介してパッド１１６からマイクロ流体アセンブリを通して流体を引き寄せる。より大量の流体を吸収性パッド１１６に採取するこの構成は、装置１０の正確な測定を妨害し得るサンプル下流の流体の流れにおけるキャビテーション及びエアポケットを最小化するのに役立つ。
【0039】
図２Ａ及び図２Ｂは、本開示の原理に従って設計されたマイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３をそれぞれ示す。便宜上、マイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３は平面図で単一層として示されているが、それらアセンブリ１０２及び１０３が本明細書に記載されるように単一又は複数の基板層１３０から作製されてよいことは理解されよう。これらの構成は何らかを限定しようとするものでなく、典型例であってかつ本開示の設計原理を例示しようとするものである。
【0040】
図２Ａ及び図２Ｂのマイクロ流体アセンブリ１０２、１０３の各々は、第１（入口）ポート１１２と、第２（出口）ポート１１４と、それらの間の流体流路とを有する。各アセンブリ１０２、１０３は、複数の反応チャンバ１３４と、反応チャンバ１３４の上流（すなわち第１ポート１１２と反応チャンバ１３４との間）に位置する圧力（第１）リザーバ１３６と、反応チャンバ１３４の下流（すなわち反応チャンバ１３４と第２ポート１１４との間）に位置する廃棄物（第２）リザーバ１３８とを備える。幾つかの実施形態において、複数の反応チャンバ１３４は、圧力リザーバ１３６と廃棄物リザーバ１３８との間に並列に設置される。任意選択的に、マイクロ流体アセンブリ１０２（又は１０３）は例えば、最下流の廃棄物リザーバ１３８と第２（出口）ポート１１４との間に配置されるか、第２ポート１１４を覆うか、又はその両方である（ｉ）少なくとも１つの疎水性膜、（ｉｉ）少なくとも１つの半透膜、及び（ｉｉｉ）少なくとも１つの半透性疎水性膜１４０の、１以上をさらに備える。半透性疎水性膜１４０は、液体がマイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３から漏出すること、及び以下でさらに詳述する検出器及び／又は真空源３１２を潜在的に汚染することを防ぐ一方で、ガス又は空気がマイクロ流体アセンブリ１０２（又は１０３）から漏出することを可能にして、内部の圧力の過剰蓄積を防ぐとともに、マイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３への、及びそれを通した、サンプルの連続吸引を促進するように設計される。幾つかの実施形態で、使い捨て型のマイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３に生体サンプルを収容して、機器の汚染及び潜在的バイオハザード状態を防止することは、使い捨てでなく使用と使用の間に容易には汚染除去できないポイントオブケアの他の装置にとって極めて重要である。
【0041】
使用に際しサンプル液は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、毛細管作用、真空下、又はその両方により、第１ポート１１２を通してマイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３に引き込まれる。サンプル液は圧力（第１）チャンバ１３６を満たす。圧力チャンバを満たすまでの間に圧力チャンバ１３６から流出するサンプル液は実質的に存在しない。２以上の圧力チャンバを直列に設けることにより、サンプル液が反応チャンバ１３４に流入する前に最下流の圧力チャンバを実質的完全に充填することが促進される。マイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３に１以上の圧力チャンバ１３６を設けることにより、サンプル液が最下流の圧力チャンバ１３６から下流の複数の並行するマイクロ流体チャネル１３２に同時に流出する利点が得られる。圧力チャンバ１３６と２以上の反応チャンバ１３４とを接続するマイクロ流体チャネル１３２の長さを一致させることにより、マイクロ流体アセンブリ１０２及び１０３では、それら反応チャンバ１３４における化学反応及び／又は検出反応がサンプルの同時導入により確実に同時に開始される。例えば図２Ｂは、４組の反応チャンバ１３４が上流のマイクロ流体チャネル１３２の長さに関して一致しているマイクロ流体アセンブリ１０３を示す。
【0042】
圧力リザーバ
【0043】
再び図１～図３を参照すると、マイクロ流体アセンブリ１００（１０２及び１０３）はいずれも、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の上流側の圧力リザーバ１３６を備えてよいことが理解される。これらリザーバ１３６は好都合なあらゆる容積を有してよい。しかし幾つかの実施形態では、圧力リザーバ１３６の各々は、全ての反応チャンバ１３４の全容積に圧力リザーバ１３６と廃棄物リザーバ１３８との間のマイクロ流体チャネル１３２の容積を加えた量の、少なくとも１００％、１１０％、１２５％、１５０％、１７５％、２００％、２５０％、３００％、４００％、５００％、６００％、又はそれ以上の容積を有する。任意選択的に、１以上の圧力リザーバ１３６は、下流のマイクロ流体チャネル１３２への実質的完全充填及び／又は円滑なサンプル放出を促進するように、吸収性材料（例えばスポンジ又はゲル）を備えてよい。幾つかの実施形態では、圧力リザーバ１３６は、装置の完全動作の間にサンプル液が枯渇しないような寸法を有する。これら圧力リザーバ及び大容量寸法は、流体の流れへの気泡又はキャビテーションの偶発的導入を回避し、以て、サンプルの全量が各反応ウェル１３４に供給されることを確実にする。好ましくは、アセンブリ１００（又は例えば１０２若しくは１０３）を通る円滑な層流が達成される。その結果、遥かに正確で信頼性の高い読取りが可能になる。熟練技術者によるサンプル採取部位でのピペットを用いた正確な投与は不要である。したがってマイクロ流体装置の実施形態は、一般消費者が在宅で簡単に使用できる。
【0044】
廃棄物リザーバ
【0045】
マイクロ流体アセンブリ１００、１０２及び１０３は、１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の下流側の廃棄物リザーバ１３８を備えてよいことが理解される。これらリザーバ１３８は、全ての反応チャンバ１３４の全容積に廃棄物リザーバ１３８の上流のマイクロ流体チャネル１３２の容積を加えた量の、少なくとも１００％、１１０％、１２５％、１５０％、１７５％、２００％、２５０％、３００％、４００％、５００％、６００％、又はそれ以上の容積を有することができる。図２Ａは、２つの廃棄物（第２）リザーバ１３８ａ、１３８ｂを備える実施形態を示す。幾つかの実施形態では、廃棄物リザーバ１３８ａ、１３８ｂを組合せた全容積は、廃棄物リザーバ１３８の上流の全ての反応チャンバ１３４、マイクロ流体チャネル１３２及び圧力リザーバ１３２の全容積よりも大きい。任意選択的に、１以上の廃棄物リザーバ１３８は、サンプル液がリザーバ１３８を下流方向に漏出して機器を汚染する可能性を低減するように、吸収性材料（例えばスポンジ又はゲル）を備えてよい。任意選択的な廃棄物リザーバ１３８の存在は、アセンブリを通る流体の流れに、サンプル流体の正確で信頼できる読取りを妨害し得る背圧が加わる可能性を、最小限にする。
【0046】
反応チャンバ
【0047】
図２Ａ、図２Ｂにおいて、反応チャンバ１３４は好都合なあらゆる形状及び／又は容積を有してよく、マイクロ流体アセンブリ１００、１０２及び１０３の内部に好都合なあらゆる個数で存在してよい。幾つかの実施形態では、マイクロ流体アセンブリ１００は、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１４個、１６個、１８個、２０個、又は他のあらゆる数の反応チャンバ１３４を備える。幾つかの実施形態では、反応チャンバ１３４は、円形、楕円形、卵形、球形、円筒形、直方体、円錐形、又はそれらのあらゆる組合せである。各反応チャンバによって占有される表面積を増やすことなく反応チャンバ１３４の利用可能な容積を増加させるために、反応チャンバは１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の基板層１３０に作製された空隙から形成されることができる。図１Ｂに示すように、反応チャンバ１３４は例えば、第１の外層１１０と第２の外層１２０との間に様々な基板層１３０を積層することによってマイクロ流体装置１０を組立てるときに完全な反応チャンバ１３４が形成されるように、基板層１３０－１、１３０－２及び１３０－３に作製される。
【0048】
幾つかの実施形態では、反応チャンバ１３４は、例えば乾燥フィルム、紙、ゲル、スポンジ及び圧縮セルロースを含む試薬パッド１３５を有する。反応チャンバ１３４内の試薬パッド１３５は、流体流出を遅くすることで流体の流れを制御し、それにより光検出可能な反応のための時間を生じさせるか、或いは特定量の流体を保持し、それにより検出用の流体及び／又は反応生成物の滞留時間を引き延ばすとともに廃棄物リザーバ１３８へのその流出を遅らせるために、使用することができる。さらに試薬パッド１３５は、マイクロ流体アセンブリ１００、１０２及び１０３への試薬の装填を容易にし得るよう反応チャンバ１３４内で試薬を静止させるために使用でき、及び／又は試薬及び／又は光検出可能な生成物を静止させるために使用できる。
【0049】
図３Ａは、各反応チャンバ１３４に配置された試薬パッド１３５を備えるマイクロ流体装置２０の分解図である。図３Ｂは、マイクロ流体装置の組立完了の図を示すが、第１の外層１１０及び第２の外層１２０を部分的に剥がしてマイクロ流体アセンブリ１０３の内部構造を示している。マイクロ流体装置３０（又は２０）を使用のため完全に組み立てたときには、外層１１０及び第２の外層１２０は部分的に剥がされずにマイクロ流体アセンブリ１０３（或いは１０２）に固着されることが理解されよう。
【0050】
マイクロ流体チャネル１３２（図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ）は、反応チャンバ１３４に対し、２つの異なる領域すなわち入口チャネル１３２ａ及び出口チャネル１３２ｂを含むとして説明され得る。入口チャネル１３２ａは、任意の好都合な構成で反応チャンバ１３４と流体連通し得る。例えば図２Ａに示すように、入口チャネル１３２ａは反応チャンバ１３４に対し実質的接線である。この接線の構成は、流体が反応チャンバ１３４に入るときに旋回及び試薬混合を促進する。流体の流れが反応チャンバ１３４の周縁を周回する傾向があるからである。図２Ｂに示す実施形態では、入口チャネル１３２ａは反応チャンバ１３４に対し実質的径方向へ接続され、流入する流体が反応チャンバの中心へと向けられるようになっている。この構成は、スポンジ、圧縮セルロース、紙などの内部基板又は試薬パッド１３５と共に使用される場合、流体のさらに一貫性ある均一な湿潤及び分配を促進し、特に急展開する反応についてさらなる再現性及び信頼性のある光信号をもたらし得る。
【0051】
マイクロ流体装置ホルダ
【0052】
好ましい実施形態は、図４Ａ～図４Ｃ、図５Ａ～図５Ｃに示すシステムを備える。このシステムは、あらゆるマイクロ流体装置（１０、２０又は３０に何ら限定されない）を受け入れるように構成された１以上のホルダ２００も考察するものであり、吸収性パッド１１６を用いた（尿）サンプル採取を含むマイクロ流体装置（例えば１０、２０又は３０）の使用及び取扱いがさらに容易かつ衛生的であるようにするものである。これは在宅利用設定の患者のような専門外の一般個人にとって特に有利である。本明細書に示す幾つかの実施形態では、ホルダ２００は、輸送のための包装、内部構造保護のための収容、及びマイクロ流体装置１０と光検出器との位置合せを助けるべく折畳み可能又は組立式である。さらに、ホルダ２００及びそのマイクロ流体装置は比較的安価な生分解性材料から作製でき、それにより使用後に両者を廃棄できる。
【0053】
ホルダ２００は一般に、マイクロ流体装置を受け入れるように構成された少なくとも１つの側部又は端部を有する。幾つかの実施形態では、マイクロ流体装置はホルダ２００に引込可能に係合し、それにより吸収パッド１１６は、サンプル採取を容易にするためにホルダ２００から延出でき、サンプル採取の前及び／又は後に非サンプル材料による汚染から吸収パッド１１６を保護するとともにサンプル採取後に吸収パッド１１６による偶発的汚染から環境（例えば使用者や他の人、光又は他の検出装置、及び／又は一般的な周囲）を保護するために（すなわち衛生を改善するために）ホルダ２００内に収納できる。幾つかの実施形態において、ホルダ２００は、使用者が読めるインジケータを有する位置指示器をさらに備える。位置指示器は、例えばマイクロ流体装置１０が、ホルダ２００を受け入れるように構成された光リーダによる検出／測定のためにホルダ２００内に完全に引き込まれるか或いは適切に位置決めされたことを表示する。マイクロ流体装置１０は、ホルダ２００が折畳み形態で提供される場合であっても、ホルダ２００内に（例えば「予め装填される」、予め印刷される、予め製造される、又はそれらの組み合わせによって）収容されてよい。この構成では使用者は、サンプル採取のためにマイクロ流体装置１０及び吸収パッド１１６を延出させ、次いで評価のためにマイクロ流体装置１０及び吸収パッド１１６を引き込ませる必要がある。或いはまた、ホルダ２００をマイクロ流体装置１０とは別に供給してもよく、この場合使用者は、使用前に装置１０／ホルダ２００のシステムを組立てる必要がある。
【0054】
マイクロ流体装置１０を予装填した又は予装填していないホルダ２００は、図４Ａ、図５Ａのように折畳んだ形態で使用者に提供される。使用者は使用前に、ホルダ２００を開いて拡張形態にする。必要に応じて、拡張されたホルダ２００にマイクロ流体装置１０を装填する。マイクロ流体装置１０は、調節可能に延出できるとともに調節可能に引込むことができ、サンプル採取のため調節可能に延出した構成に位置付けられ（図４Ｃ、図５Ｃ）、次いで分析のためサンプル採取後に引込まれる（図４Ｂ、図５Ｂ）。典型的には、マイクロ流体装置１０を使用するサンプル分析は、ホルダ２００が拡張形態にある状態で実行される。
【0055】
図４Ａ～図４Ｃは、三角形状で折畳み可能なホルダ２００を備える実施形態の特徴を示す。図５Ａ～図５Ｃは、矩形状で折畳み可能なホルダ２００を備える他の実施形態の特徴を示す。具体的には、図４Ａ及び図５Ａは折畳んだ形態のシステムを示し、このシステムは本明細書に記載するようにホルダ２００（又は２８０）及びマイクロ流体装置１０を備える。幾つかの実施形態では、システムは、使用前の保管及び取扱いを容易にするよう折畳んだ形態で使用者に提供される。図４Ｂ及び図５Ｂはそれぞれ、三角形及び矩形のホルダ（２００及び２８０）を、拡張された形態で、かつマイクロ流体装置１０が完全引込位置にある状態で示す。矢印Ｙは、ホルダを折畳み形態から拡張形態へと移行させるために使用者がホルダに加える力の方向を示す。これは、両縁２８１（又は２８２）でホルダをつまんで、内部空間２０１（又は２０２）を有する立体形状にホルダを「ポップ」することにより、簡単に実施できる。図４Ｃ及び図５Ｃはそれぞれ、三角形及び矩形のホルダを、拡張された形態で、かつマイクロ流体装置１０が延出位置にある状態で示す。図４Ｃ、図５Ｃの矢印Ｘは、幾つかの実施形態において、位置指示器２１０（又は２８５）がホルダ本体に摺動可能に係合するとともにマイクロ流体装置１０に機能的に取付けられて、使用者が、ホルダ２００（又は２８０）に形成された１以上のスロット２１７（又は２９６）（又は他の形式の開口）に沿って位置指示器２１０（又は２８５）を上方へ摺動させることにより、マイクロ流体装置１０をサンプル採取のため延出させることができるようになっていることを示す。サンプル採取後、マイクロ流体装置１０は、位置指示器２１０（又は２８５）を反対方向に摺動させることにより引込位置に戻すことができる。以下でさらに詳細に論ずるように、位置合せウィンドウ２１５（又は２９０）及び位置合せインジケータ２２０（又は２９５）を用いて、マイクロ流体装置１０が完全引込位置にあること及び／又は検出器における位置合せのために適切に位置決めされたことを使用者に示す又は確認させるようにすることができる。
【0056】
実施形態では位置合せインジケータは、１以上のスロットから形成できるが、そうである必要はない。例えば、スロットと位置合せインジケータとは、完全に別の構造であってよく、任意選択的にはシステム上で互いに異なる位置を有していてよい。また、例えば位置指示器がホルダの外側の枠体上若しくはそれに沿って摺動する、又はその一部である場合（例えばホルダ自体が単なる枠体からなる場合）、位置指示器もスロットも不要である。
【0057】
ホルダ２００は、内部空間２０１を形成する複数の側部を有する。具体的にはホルダ２００は、内部空間２０１内にマイクロ流体装置１０を受け入れて保持するように構成された第１の端部２０６及び側部２０５と、内部空間２０１を囲む２以上の側部２０７とを有する。ホルダ２００は、底部で開いていてよく、又は任意選択的に底端部２０９及び底側部２０３を有していてよい。底側部２０３（図示せず）及び底端部２０９を有するという選択は、任意の反応チャンバからの結果を検出又は測定（又はその両方）するために用いられる光又は他の検出器の特定の構成に依存する。これらの形状は限定を意図しておらず、ホルダは円形、台形、正方形、楕円形又は卵形、又は本明細書記載のように機能するのに適した、又は好都合な、又は適合したあらゆる他の形状であってよいことが理解されよう。
【0058】
ホルダ２００は任意選択的に、ホルダ２００と（例えば第１の側部２０５と）摺動可能に係合する相手部材を有することができる。相手部材は例えば、第１部分を有するフック、タブ、ノブ、ポスト、又は他の可動突起若しくは片のうち、任意の１以上であってよい。相手部材は、（相手部材の第１部分に対向するマイクロ流体装置の（例えばそれに接続された又はその上の）第２部分を介して）マイクロ流体装置１０と可逆的又は不可逆的に係合するように構成される。摺動可能な係合は、吸収性パッド１１６及び／又は第１ポート１１２がホルダ２００の本体から延出してサンプル採取を容易にする第１の延出位置（図４Ｃ、図５Ｃ）と、吸収性パッド１１６及び／又は第１ポート１１２が内部空間２０１内に位置する第２の引込位置（図４Ｂ、図５Ｂ）との間で移動するように構成される。任意選択的に、相手部材は、ホルダ２００と摺動可能に係合する位置指示器２１０に連結され、位置指示器２１０が、相手部材の第１の延出位置に対応する第１の延出位置と、相手部材の第２の引込位置に対応する第２の引込位置との間で変位するように構成される。
【0059】
位置指示器２１０は、検出器との使用のためにマイクロ流体装置がホルダ２００内で適切に位置決めされたときに、使用者に視覚的な信号又は指示を提供するように構成される。図４Ａ～図４Ｂ及び図５Ａ～図５Ｂは、位置指示器２１０の１つの可能な構成を示す。これら実施形態において、位置指示器２１０は、ホルダ２００の外面に沿って変位するスリーブである。実施形態においてホルダ２００は、外面に記された位置合せインジケータ２２０を有し、位置指示器２１０上の位置合せウィンドウ２１５を通して位置合せインジケータ２２０を視認できる。位置合せインジケータ２２０、位置合せウィンドウ２１５、及び相手部材は、アセンブリが検出器との使用に適合するよう構成される位置（例えば完全引込位置）に相手部材とマイクロ流体装置とがあるときに、位置合せウィンドウ２１５を通して位置合せインジケータ２２０を視認できるように位置合せされる。本開示の原理に従って使用できる位置合せ指示システムの多くの可能な構成があることは理解されよう。例えば位置合わせ指示システムは、位置指示器２１０の端部が位置決めされるような、ホルダ２００の外面上の単なるライン、着色ドット又はマークであってよい。或いは、ホルダ２００の本体は透明又は半透明の位置合せウィンドウ２１５を備えてよく、位置合せインジケータ２２０の本体は、マイクロ流体装置１０が適切に位置決めされたときに位置合せウィンドウ２１５を通して位置合せインジケータ２２０を視認できるように内部空間２０１内に備えられてよい。
【0060】
図６Ａ～図６Ｂは、ホルダ２００とマイクロ流体装置１０との組立体が検出開口２３０を通して反応チャンバ１３４を視認できる引込位置にあるときの第１側部２０５の立面図である。反応チャンバ１３４及び検出開口２３０の図示構成は、限定を意図せず、本開示の原理の例示を意図するものである。例えば第１側部２０５は、単一又は複数の反応チャンバ１３４を視認するための単一の検出開口２３０、単一又は複数の反応チャンバ１３４をそれぞれに視認するための複数の検出開口２３０、又はそれらの任意の組み合わせを備えることができる。実施形態において第１側部２０５は、単一の反応チャンバ１３４をそれそれに視認するための複数の検出開口２３０を特徴とする。
【0061】
検出システム
【0062】
マイクロ流体装置１０は、光検出システム又はマイクロ流体検出チップを含む適切に構成されたあらゆる検出システムを用いて読み取ることができる。このようなマイクロ流体検出チップは、例えば、ウェブサイトｈｔｔｐｓ：／／ａｍｓ．ｃｏｍ／ａｓ７２６２及びｈｔｔｐｓ：／／ａｍｓ．ｃｏｍ／ａｓ７３４１のそれぞれ、又はｈｔｔｐｓ：／／ａｍｓ．ｃｏｍ／ａｓ７２６２？ｆｂｃｌｉｄ＝ＩｗＡＲ１ＴＤ１ＨＱＤＭＬｑＳ７４ｑＫｏＦＲＫｋ３ｒＣ６７２ｙｗｘｍＱｌｕＪｈｅ＿ＥＵＣ ＸＨ９ｚｄｗｎｄＴ７ｐｈ２Ｊ－７８．の、ａｍｓ ＡＧ，Ｔｏｂｅｌｂａｄｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ３０，８１４１ Ｐｒｅｍｓｔａｅｔｔｅｎ，Ａｕｓｔｒｉａ，ｍｏｄｅｌ ｎｏ．ＡＳ７２６２又はＡＳ７３４１スペクトル検出チップである。
【0063】
検出システムは典型的に、反応チャンバ１３４に関連する検出窓を透過した光ベースの信号を収集してその信号を適切な光検出器に伝達するための集光光学系を備える。光検出器は、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管、ダイオードアレイ、又は場合により電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像システムであってよい。好ましい実施形態では、光検出器として、少なくとも部分的に、分光器、分光チップ及びフォトダイオードのうち１以上が利用され得る。蛍光性の試薬及び生成物の場合、１以上の検出器は典型的に、蛍光物質を活性化するに適した波長で光を生成する光源と、反応チャンバ１３４の内容物により生成されて検出窓を通過する蛍光を検出する光学系とを備える。光源は、レーザ、レーザダイオード及びＬＥＤを含む、適切な波長を提供する任意数の光源であってよい。他の検出システムに他の光源が必要とされるかもしれない。例えば広帯域光源は、典型的に光散乱／透過率検出方式等で使用される。
【0064】
幾つかの実施形態では、マイクロ流体装置１０とホルダ２００との組立体は、反応チャンバ１３４が検出器に対し適切に位置決めされるよう、検出器と相互作用するように構成される。任意選択的に検出システムは、各反応チャンバ１３４に対し１つの検出器を備える。任意選択的に検出システムは、１つ、２つ、３つ、４つ又はそれ以上の照明源を考察し、好ましくは各反応チャンバ１３４に対し１つの照明源を有する。
【0065】
幾つかの実施形態では、マイクロ流体装置１０／ホルダ２００組立体は、反応チャンバ１３４を検出システム内に適切に位置決めするように構成される。
【0066】
図７Ａ～図７Ｃに示す実施形態では、システムは、１以上の光源３０２及び１以上の検出器３０４を有する光検出システム３００を備える。光源３０２は、１以上の所望の波長で光を出力するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の形式の光源を含んでよい。光検出器３０４は、光源３０２が提供する波長での光の強度及び他の特性を検出及び定量化するように構成された固体検出器（例えば光検出器）又は他の形式の検出器を含んでよい。幾つかの実施形態では、光検出システム３００は、分光光度計、蛍光光度計、色度計、又は他の形式の検査システムを含む。幾つかの実施形態では、光検査測定システム３００は、４１５ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４８０ｎｍ、５００ｎｍ、５１５ｎｍ、５５０ｎｍ、５７０ｎｍ、５９０ｎｍ、６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ及び／又は９１０ｎｍの波長で測定を行い、或いは又は加えて、３５０ｎｍから１０５０ｎｍまでの範囲又は他の波長範囲における全ての波長をそれら波長の範囲にわたって積分した単一の光信号として測定する。
【0067】
実施形態において、光検出システム３００は、反応チャンバ１３４の少なくとも１つから又はそれを通して透過率、吸光度及び反射率を測定し、それにより各チャンバ１３４内の分析物及び／又は試薬を定量化するように構成される。測定に先立ち、光検出システム３００は、基準マイクロ流体アセンブリ等を用いて較正されてよい。
【0068】
実施形態において、検査及び測定システム３００は、スロット３１０によって分離された本体部分３０６及び直立支持部材３０８を備える。直立支持部材３０８は、反応チャンバ１３４の光検査の間にホルダ２００を支持するように構成される。光源３０２及び対応の光検出器３０４はスロット３１０の両側に設置され、反応チャンバ１３４がスロット３１０内に位置決めされると、チャンバ１３４が光源３０２と検出器３０４との間で検査され得るようになっている。光源３０２を直立支持部材３０８内に設置するとともに、対応の光検出器を本体部分３０６内に（スロット３１０を挟んで整列して）設置でき、又はその逆も可能である。代替の実施形態では、光源３０２及び光検出器３０４は、互いに隣接してスロット３１０の同じ側に配置され、例えば各反応チャンバ１３４内のサンプルの反射率を測定するように構成できる。
【0069】
採取したサンプルの読取りを実行するために、使用者は、ホルダ２００内に引込んだマイクロ流体装置１０を直立支持部材３０８に上方から配置して、直立支持部材３０８が底端部２０８に入りホルダの内部キャビティ２０１内に受け入れられるようにする。この配置を図８に示すが、装置１０は代替的に、ホルダ２００を使用せず、それ自体が同様の直立（並びにリーダ３００及び支持部材３０８に対し平行）様式で挿入されてよい。直立支持部材３０８の断面は好ましくはホルダ２００の断面に一致し、直立支持部材３０８が内側キャビティ２０１にぴったり収まるように構成される。スロット３１０の底部は、図８に示すように、ホルダ２００を検査及び測定システム３００上に適切に位置決めするストッパとして作用する。
【0070】
直立支持部材３０８を有して構成されるホルダ２００と引込位置にあるマイクロ流体装置１０とにより、反応チャンバ１３４は、光学的検査のために光源３０２及び光検出器３０４と適正に整列してスロット３１０内に保持される。幾つかの実施形態では、各反応チャンバ１３４は、それぞれの反応チャンバ１３４の特定の検査のために、別個の光源３０２及び対応の検出器３０４と個別に整列される。狭いスロット３１０はまた、有利な構成を提供する。その限られた空間が、周囲の照明条件、空気又は飛散流体中の汚染物質、偶然的な手指の汚れ等による、さもなければ光学的読取りを歪ませるであろう信号のノイズ及び干渉を最小化又は排除するからである。
【0071】
幾つかの好ましい実施形態では、光検出システム３００はさらに、前述したように、第２ポート１１４に十分な真空圧（吸引）を加えて、流体サンプルを吸収パッド１１６から第１ポート１１２を通してマイクロ流体アセンブリ１００へと移動させるように構成された真空源３１２をさらに備える。好ましくは、各反応チャンバ１３４が十分な流体サンプルで満たされるまで十分な真空圧が連続的に与えられ、以て検査及び測定システム３００による各チャンバ１３４内の流体サンプルの正確な光学的検査を可能にする。
【0072】
実施形態において、真空源３１２は、光検出システム３００（例えば本体部分３０６及び／又は直立支持部材３０８）に設定され、ホルダ２００が直立部材３０８に取付けられてマイクロ流体装置１０が引込位置にあるときに第２ポート１１４と係合するように構成される。一旦係合すると、真空源３１２は第２ポート１１６に十分な吸引を与えて、マイクロ流体アセンブリ１００を通して流体サンプルを移動させる。
【0073】
幾つかの実施形態では、マイクロ流体システム１０は、光検出システム３００、真空源３１２、及び必要に応じてシステムの他の要素を、同時に制御するデジタルコントローラ３１４（図７Ａ、図８）を備える。コントローラ３１４は、完全専用として検出システム３００にオンボードで存在してもよいし、システムと通信するラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、モバイル装置、スマートフォン及び／又は他の形式のコントローラにリモート接続されてもよい。オンボードのコントローラ３１４は、光検出システム３００内に統合され、使用者が検索可能なデジタルストレージを有することができる。光検出システム３００が収集したデータは、無線（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ等）により、またデータポート、ＵＳＢポート、着脱式チップを介したハードワイヤにより、また他の手段により、アクセス可能であってよい。或いは診断データは、使用者のラップトップ、タブレット、スマートフォン、スマートウォッチ等にライブストリーミングされてもよい。
【0074】
幾つかの実施形態では、コントローラ３１４は、対応の各反応チャンバ１２８に対し各光源３０２の特性を独立に制御する。例えばコントローラ３１４は、特定の光源３０２が特定の反応チャンバ１３４を、それぞれのチャンバ１３４内に保持される分析物及び／又は試薬に特有の光の特定の色及び／又は強度で照明するように設定できる。一実施態様において、コントローラ３１４は、光チャネルの強度（例えばＲＧＢ ＬＥＤの赤、緑及び青チャネルの強度）をそれぞれ設定することにより、光源３０２を白色光又は選択色に設定できる。
【0075】
幾つかの実施形態では、コントローラ３１４は、真空源３１２及び光検出システム３００を統一的に制御して、第２ポート１１４に真空圧を加えて流体サンプルを各反応チャンバ１３４に移動させるとともに、光検出システム３００を起動して光学検査を実行させる。光検出システム３００は、チャンバ１３４の充填前、チャンバ１３４の充填中、及びチャンバ１３４の完全充填後に、連続的に測定を行うように起動されてよい。このようにして、各反応チャンバ１３４内の分析物及び／又は試薬の反応に関連するデータは、リアルタイムで（他の形式のマイクロ流体検査システムに関連する遅延又は不正確さの無い状態で）全プロセスの間に取得される。次いでデータは、プロットされ或いは分析されて、例えば、各チャンバ１３４内で反応が始まった正確な瞬間を決定するとともに、反応をその開始から完了まで定量化するように構成できる。このタイミング能力は、常に変化する条件に曝される化学反応に基づく検査サンプルの正確な読取りに有利である。
【0076】
本明細書で使用する「リアルタイム」は、個々別々の化学反応が始まった時を検出し、次いで各々の（及び任意選択的には全ての）（又は少なくとも１つの）化学反応をその開始から終了まで追跡することを意味する。これは、（ｉ）標準最適時点における測定時に毎回正確にタイミングを合わせること、及び（ｉｉ）当該反応化学に関し瞬時ではなく経時で発展する各々の（及び任意選択的には全ての）（又は少なくとも１つの）化学反応の進行についての追加のデータを収集することを含む。このリアルタイムアプローチは、（ａ）定常状態（又は平衡）に達する前の各結果の早期予測と、（ｂ）時系列データに基づき各光信号を分析する付加的方法とを可能にする。
【0077】
さらに、反応チャンバ１３４内の任意の基板の湿潤は、その光学特性を変化させ、光の透過率又は反射率に影響を及ぼす。基板及び反応チャンバ１３４の透過率及び／又は吸光度特性を（例えば基板の湿潤の前、間及び後に）継続的に監視することにより、反応時間経過を判断できる。
【0078】
幾つかの実施形態では、各反応チャンバ１３４内のバイオマーカ濃度は、反応曲線の微分係数（傾き）を用いて計算されるので、予備的結果は分析物及び／又は試薬の反応の最初の僅かな期間に（例えば反応開始時に取得した最初のデータセットを用いて）計算され得る。
【0079】
バイオマーカ濃度が観察される分析物は以下を含む（ただしこれらに限定されない）。すなわち、尿では、グルコース、ビリルビン、β－ヒドロキシ酪酸（ＢＨＢ）、アセト酢酸（ＡｃＡｃ）、比重、血液、ｐＨ、アルブミン蛋白、総蛋白、ウロビリノーゲン、ビリルビン、亜硝酸塩、白血球、ウリスタチン、クレアチニン、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、ビオチン又はその代謝物３－ヒドロキシイソ吉草酸若しくは３－メチルクロトニルグリシン（ビタミンＢ７）、葉酸又はその代謝物パラアミノベンゾイルグルタミン酸若しくはパラアセタミドベンゾリルグルタミン酸（ビタミンＢ９）、尿酸、尿素窒素、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、ヨウ素、リン、硫酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩、黄体形成ホルモン（ＬＨ）、ヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）、プロゲステロン、コチニン、エチルグルクロニド（ＥｔＧ）、コルチゾール、チオバルビツール酸反応物質（ＴＢＡＲＳ）、アラントイン、及びＦ２－イソプロスタンであり、唾液では、コルチゾール、グルコース、ｐＨ、マグネシウム、カルシウム、及びリン酸である。
【0080】
おむつのバリエーション
【0081】
図９～図１４に示す幾つかの代替的実施形態において、ホルダ２００を有する又は有しないマイクロ流体装置１０は、おむつ４００、ズボン又は他の衣類等の衣料品に、好ましくは以下のようにして組み込まれる。すなわち、（ａ）第１ポート１１２と流体連通する吸収性パッド１１６を、着用者の排尿の間にサンプルを自動採取できるように位置決めし、（ｂ）吸収性パッド以外のマイクロ流体装置１０の部分がサンプルに接触することを、シート、フィルム、ガーゼ又は他の保護材により防止し、続いて（ｃ）マイクロ流体装置１０を、タブ、ジッパ、ワイヤ、ひも、フックアンドループファスナー又は他の装置等の解放システムにより衣料品から取外して、分析のために光検出システム３００に配置できるようにする。
【0082】
マイクロ流体装置１０は衣料品の中に、その最外層への取付け、その材料層の間への挿入、又はその最内層への取付けの、いずれかにより収容され得る。マイクロ流体装置１０の収容を容易にするために、関連する衣料品に修正を施すことができる。マイクロ流体装置１０が衣料品の最外層に取付けられる場合は、第１ポートに連通する吸収性パッドが尿サンプルを吸収できるように、衣料品の素材に部分的又は完全な切込み又は開口を形成することを含んでよい。以下に説明する例示的実施形態は乳幼児用おむつの用途に関するものであるが、意図される用途が大人用おむつ、ペット用おむつ等であり得ることは考察されよう。
【0083】
図９及び図１０は、乳幼児用おむつ４００の表面を通して検査サンプル、ここでは尿を受動的に採取するようにおむつ４００に組込まれたマイクロ流体装置１０の代替実施形態を示す。マイクロ流体装置１０は、おむつに縫い付けられるか圧着されるか保持され、或いはおむつ上のポケット４０２内に収容される。図１０の断面図に示すように、吸収性パッド１１６はおむつの内部に向けて配置され、おむつの外側の流体不透過層４０４を貫通して、乳幼児の身体に対面する内側の尿吸上げ透過層４０８に至る。マイクロ流体装置１０及びポケット４０２を覆うように、流体透過性又は非透過性で透明又は不透明であってよい任意選択的な被覆布帛層４０６が存在する。この被覆層４０６は、マイクロ流体装置１０及びポケット４０２からのあらゆる潜在的な尿漏れに対するキャッチオールとして作用できる。
【0084】
図１１は、取外し可能な中間層４１２に設けたボアホール４１０を有する他の代替的実施形態を断面図で示す。中間層４１２は、おむつ４００の透過層４０８に流体連通するボアホール４１０内に吸収性パッド１１６を配置した状態でマイクロ流体装置１０を収容する。透過層４０８は、ボアホール４１０に整列する開口を有してよく、或いはボアホールが透過層によって覆われてもよい。尿サンプルが採取されると、中間層４１２は、マイクロ流体装置１０の回収のために、おむつ４００の層から取外されるか又は引き出されてよい。
【0085】
おむつ４００の内部に配置されるさらに別の実施形態によるマイクロ流体装置１０の、図１２Ａは断面図であり、図１２Ｂは正面図である。マイクロ流体装置１０は、おむつの内部に尿透過層４０８を覆って位置決めされ、流体不透過性でマイクロ流体装置１０を保護する任意選択的なポケット４０２の中に配置される。吸収性パッド１１６は、乳幼児の身体に対し直接露出されて吸収層４０８の上に配置される。タブ、紐、ワイヤ又は同様の機構４１２がマイクロ流体装置１０から延びており、サンプルの採取後、サンプル読取りのために親はタブ４１２を引いてマイクロ流体装置１０をおむつ４００から取外すことができる。
【0086】
図１３は、乳幼児用おむつ１１６に組込まれたマイクロ流体装置１０の他の実施形態を示す正面図である。図１４は、親又は介護者がおむつから吸収性サンプルパッド１１６を回収したときの、おむつ４００及びマイクロ流体装置１０を示す。
【0087】
幾つかの実施形態では、１以上のマイクロ流体装置は、トイレに設置される場合のようにトイレ装置に対し使用される。幾つかの実施形態では例えば、マイクロ流体装置１０の第１ポートは吸収パッドを有さず、その代わりにトイレ内のディスペンサ装置と一時的にドッキングするように構成される。ディスペンサ装置は、マイクロ流体装置１０の後部出口又は底部からの吸込みにより、或いはその代わりに前部入口からの正圧ポンピングにより（すなわちディスペンサ装置のポンプを使用して）、サンプルをマイクロ流体チップ上に直接引込むことができる。後者の構成はトイレ装置に好適である。装置１０のマイクロ流体チップがその両端で所定位置に保持されないだろうし、保持される必要もないからである。
【0088】
他の同様の実施形態では、１以上のマイクロ流体装置は、電動式の真空から遠隔した場所にあるとき、又は真空の無いリーダ内にあるときなど、手持式の検査装置として使用される。幾つかの実施形態では、例えばマイクロ流体装置１０の第１ポートは吸収パッドを有さず、その代わりにビスターポンプのような手動ポンプに流体連通するサンプルディスペンサ装置と一時的にドッキングするように構成される。これらの実施形態は例えば、マイクロ流体装置の後部出口又は底部から吸引する真空を生成する逆ポンピング作用により、或いはその代わりに前部入口への手動正圧ポンピングによって生成される正圧により、サンプルをマイクロ流体チップに直接吸引することを可能にする。
【0089】
本開示は本明細書において広義にかつ属的に記載されている。属としての開示に含まれる狭義の種及び亜属のグループの各々もまた、システム、装置及び方法の一部を形成する。これは、取除いたものが本明細書に具体的に記載されるか否かにかかわらず、属から何らかのものを取除くという条件又は否定的限定を伴うシステム、装置及び方法の属的記載を含む。
【0090】
他の実施形態は、後述する特許請求の範囲に包含される。また、方法の特徴又は態様がマーカッシュ群の観点から記載される場合、当業者は、本開示がマーカッシュ群の個々の部材又は下位群の部材の観点からも記載されることを認めるだろう。
【0091】
本明細書を読めば、当業者は、本明細書に記載した実施形態のどの態様、要素及び／又は詳細をどのように組合わせてもよく、また本開示の範囲は本明細書に記載した実施形態のあらゆる態様、要素又は詳細のあらゆる組合せを包含することを理解するだろう。例えば以下の番号付きの項目は、本開示の多様でかつ非包括的な実施形態を記述するものである。
【0092】
１．本体構造の第１側を形成する第１の外層を備える本体構造を具備するマイクロ流体システム又は装置、或いは当該本体構造の使用を含む方法。
【0093】
１．１ 本体構造の第２側を形成する第２の外層を備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0094】
１．２ 少なくとも第１の基板層を含み、第１の外層と第２の外層との間に配置されるマイクロ流体アセンブリを備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0095】
１．３ 第１の外層を貫通して配置され、マイクロ流体アセンブリと流体連通している第１ポートを備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0096】
１．４ 第１の外層と第２の外層とのいずれかを貫通して配置され、真空源に取り付けられるようになっている第２ポートであって、マイクロ流体アセンブリを通して第１ポートから第２ポートまでの流体流路を形成する第２ポートを備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0097】
１．５ マイクロ流体アセンブリは、（ｉ）第１リザーバ及び第２リザーバを備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0098】
１．６ マイクロ流体アセンブリは、（ｉｉ）第１リザーバと第２リザーバとの間の２以上の流体流路を備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0099】
１．７ 各流体流路は、１以上の比色検査試薬を含む乾燥フィルム、紙、又はゲルを有する少なくとも１つの反応チャンバを備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0100】
１．８ 反応チャンバは、吸光度又は透過率の光学測定に適合される、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0101】
１．９ 第１リザーバは、反応チャンバの容積よりも大きな容積を有するか、又は第１リザーバは、反応チャンバの容積の少なくとも２倍の容積を有する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0102】
１．９１ 第２リザーバは、反応チャンバの容積よりも大きな容積を有するか、又は第２リザーバは、反応チャンバの容積の少なくとも２倍の容積を有する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0103】
２．本体構造は、第１ポートと流体連通して水性サンプルを受け入れるように構成される吸収性パッドをさらに備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0104】
３．吸収パッドは圧縮セルローススポンジを備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0105】
４．第１リザーバは吸収性材料をさらに備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0106】
５．第２リザーバは吸収性材料をさらに備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0107】
６．前記第２ポートは疎水性半透膜をさらに備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0108】
７．マイクロ流体アセンブリは、０．１～３５０ミクロン又は約３００～８００ミクロンの断面寸法を有するマイクロ流体チャネルを備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0109】
８．少なくとも１つの反応チャンバの吸光度又は反射率を測定するように構成される光源及び検出器を備える光検出システムをさらに具備する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0110】
９．光検出システムは、少なくとも１つの反応チャンバの透過率又は吸光度を測定するように構成される発光ダイオード（ＬＥＤ）源及び検出器を有する分光光度計又は比色計を備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0111】
１０．分光光度計は、複数の反応チャンバの透過率を測定するように構成される複数のＬＥＤ源及び複数の検出器を有する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0112】
１１．光検出システムは、（ｉ）１以上の光源と、（ｉｉ）光源から放出された光を複数のビームに分割してそれらビームを複数の反応チャンバに向けるように構成される導波路と、（ｉｉｉ）複数の光源から放出された光を１以上のチャンバ及び１以上の検出器に合流させるように構成される導波路と、（ｉｖ）任意選択的に単一の検出器が各反応チャンバに登録される複数の検出器との、いずれか１以上を備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0113】
１２．少なくとも１つの検出器は、３００ｎｍ、４１５ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４８０ｎｍ、５００ｎｍ、５１５ｎｍ、５５０ｎｍ、５７０ｎｍ、５９０ｎｍ、６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍ、８５０ｎｍ及び９１０ｎｍから（任意選択的に、ほぼ）なる群から選択される少なくとも１つの波長の透過率又は吸光度を測定するように構成され、或いは又は加えて、３５０ｎｍから１０５０ｎｍまでの範囲の全ての波長又は他の範囲の波長の透過率又は吸光度をそれら波長の範囲にわたって積分した単一の光信号として測定するように構成される、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0114】
１３．システムが、第２ポートに真空圧を加えるように構成される真空源をさらに備える、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0115】
１４．システムは、係合装置を有するホルダをさらに具備し、係合装置は、本体構造を引込位置及び延出位置に保持するように構成され、第１ポートは、引込位置ではホルダ内に収容され、延出位置でホルダから延長される、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0116】
１５．係合装置は、ホルダと本体構造との間に摺動可能な係合を形成する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0117】
１６．手持式ホルダを具備し、ホルダはフレーム又はハウジングを有する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0118】
１７．ホルダは、
（ｉ） 化学反応を観察する合体したセンサ（非限定的にはカメラなど）を含むこと、及び
（ｉｉ）ホルダ内にスマートフォンを受容して少なくとも部分的に包囲するケースを備え、スマートフォンのカメラが少なくとも１つのチャンバにおける少なくとも１つの化学反応の進捗を測定すること、
の一方又は双方である、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
（ｉ） 化学反応を観察する合体したセンサ（非限定的にはカメラなど）を含むこと、及び
（ｉｉ）ホルダ内にスマートフォンを受容して少なくとも部分的に包囲するケースを備え、スマートフォンのカメラが少なくとも１つのチャンバにおける少なくとも１つの化学反応の進捗を測定すること、
の一方又は双方である、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0119】
１８．ホルダは、分光光度計の内部に本体構造を位置決めするように構成され、少なくとも１つの反応チャンバが少なくとも１つの検出器と整列する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0120】
１９．第１ポートに流体連通する少なくとも１つのポンプを具備し、ポンプは正圧を用いてサンプルを装置（例えばチップ）に押し込み、任意選択的にトイレ用の自動ポンプに流体連通し、又は任意選択的に手持式検査システム用の手動起動ボタンポンプ若しくはブリスタ式ポンプに流体連通する、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0121】
２０．マイクロ流体装置を衣服、任意選択的にはおむつに挿入、又は取外し可能に取付けることを含む、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0122】
２１．（ｉ）サンプルを得るためにマイクロ流体装置を（任意選択的にホルダから）延出させること、及び（ｉｉ）サンプルの測定のためにマイクロ流体装置を（任意選択的にホルダに）引込ませること、の一方又は双方を含む、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0123】
２２．少なくとも１つの反応チャンバにおける（任意選択的に１以上の化学反応の）リアルタイムでの測定を含む、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0124】
２３．（ｉ）ある（又は個別の）化学反応が始まる時を少なくとも１つの反応チャンバで検出することと、（ｉｉ）化学反応をその開始から終了まで追跡することであって、（ａ）測定の開始時（任意選択的には標準最適時点）を正確に定めること、及び（ｂ）少なくとも１つの反応チャンバでの化学反応に関し瞬時ではなく（数分又は数時の）時間をかけて展開する化学反応の進行についての付加的データを収集することの、一方又は双方を含む、追跡することと、（ｉｉｉ）少なくとも１つのチャンバでの反応が定常状態（又は任意選択的には平衡状態）に達する前に反応結果の早期予測を行うことと、（ｉｖ）（任意選択的には予め定めた履歴の）時系列データに基づき光信号を用いて反応を分析することと、（ｖ）（任意選択的には予め定めた履歴の（最適には反応依存の））時データに基づき、各試薬又は各反応に依存する最適時に、光信号を用いて、ある反応又は各反応を、開始すること、測定し始めること、及び分析することの、１以上を行うことと、の１以上を含む、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0125】
２４．ホルダは、（任意選択的には包装時に）平坦形状に折畳むことができる、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0126】
２５．多様な少なくとも１つのチャンバに対し、（ｉ）サンプルが流れ込むこと、及び（ｉｉ）反応が始まることの、一方又は双方により、検査、予測分析及び予測結果表示のうち１以上を可能にする、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0127】
２６．ホルダは、長手軸線を有するとともに、長手軸線に垂直な力が加わることで拡張可能であり、この拡張によりホルダは、少なくとも１つの反応チャンバに対し、（ｉ）受けること、（ｉｉ）収容すること、及び（ｉｉｉ）内部での反応を検査することの、１以上が可能になる、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0128】
２７．ホルダは、長手軸線を有し、少なくとも１つの反応チャンバは、長手軸線に沿って摺動可能に係合する（及び／又は任意選択的に、サンプル採取時に読取可能位置から摺動離反し、反応測定のために読取可能位置へと摺動する）ように構成される、上記又は下記の項目のいずれか１以上に記載のマイクロ流体システム、装置又は方法。
【0129】
本開示を、最も実用的で好ましい実施形態の取り合わせであると現時点で考えられるものに関連して説明したが、本開示は、開示した実施形態に限定されるものでなく、添付の請求項の精神及び範囲に含まれる種々の修正及び等価の構成を包含しようとするものであることは理解されよう。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】