特表 2023-519763 多段階生化学分析のための分析構造

(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】2023-05-12

(54)【発明の名称】多段階生化学分析のための分析構造

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/08 20060101AFI20230502BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

G01N35/08 A

G01N37/00 101

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022567797

(86)(22)【出願日】2021-05-26

(85)【翻訳文提出日】2022-11-08

(86)【国際出願番号】 US2021034276

(87)【国際公開番号】W WO2021242874

(87)【国際公開日】2021-12-02

(31)【優先権主張番号】16/886,934

(32)【優先日】2020-05-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515116467

【氏名又は名称】トキタエ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】アンダーソン，ケイトリン イー．

(72)【発明者】

【氏名】ビショップ，ジョシュア デイビス

(72)【発明者】

【氏名】ケイト，デイビッド マイケル

(72)【発明者】

【氏名】グラント，ベンジャミン デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】フィン，トアン

(72)【発明者】

【氏名】マダン，ダミアン

【テーマコード（参考）】

2G058

【Ｆターム（参考）】

2G058DA07

2G058EA14

2G058GA01

(57)【要約】

実施形態は、少なくとも１つの流体ウェルおよび少なくとも１つの毛細管弁を用いた生化学分析のための、単回使用の使い捨てカセット内の分析装置を含む。ユーザは液体試薬をカセットに同時に添加するが、毛細管弁は、分析内の多孔質シートの移動と組み合わさって、異なる時間に分析へ液体試薬を添加する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

分析装置であって、カセットと、分析構成要素のセットと、を含み、
前記カセットは、上部構成要素と、下部構成要素と、を含み、
前記上部構成要素は、流体ウェルと、毛細管弁と、機械的停止領域の頂部セクションと、機械的圧縮領域の頂部セクションと、可視化開口部と、を有し、
前記下部構成要素は、前記機械的停止領域の底部部分と、前記機械的圧縮領域の底部部分と、を有し、
前記分析構成要素のセットは、
第１の端部および第２の端部を有する多孔質シートと、
前記多孔質シートの前記第２の端部と接触しているウィッキング材料と、
前記多孔質シートの頂部表面を前記毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、
を含むことを特徴とする、分析装置。

【請求項2】

前記カセットの前記上部構成要素および前記カセットの前記下部構成要素は、互いに嵌合して、前記分析構成要素のセットを囲む前記カセットを形成することを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項3】

前記流体ウェルは、前記カセット内において、
前記多孔質シートの前記第１の端部の頂部表面に近接して配置された開口部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項4】

前記毛細管弁は、前記カセット内において、
開口部であって、前記開口部と前記多孔質シートの前記頂部表面との間に間隙を有するように、前記多孔質シートの頂部表面と位置合わせされて配置された開口部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項5】

前記機械的停止領域の前記頂部セクションは、前記カセット内において、
端部であって、前記端部と前記多孔質シートの前記頂部表面との間に間隙を有するように、前記第２の端部に近接する前記多孔質シートの前記頂部表面と位置合わせされて配置された端部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項6】

前記カセット内において、
前記機械的圧縮領域の前記頂部セクションは前記ウィッキング材料の頂部表面に近接して配置され、
前記機械的圧縮領域の前記底部部分は前記ウィッキング材料の底部表面に近接して配置されることを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項7】

前記ウィッキング材料は前記多孔質シートの前記第２の端部の頂部表面および底部表面の両方に近接して配置され、
前記機械的圧縮領域は前記ウィッキング材料に近接して配置されることを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項8】

前記圧縮された材料は前記多孔質シートの前記底部表面に近接して配置され、前記ウィッキング材料と接触し、
前記分析装置はさらに、前記多孔質シートの前記底部表面と前記圧縮された材料との間に支持材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項9】

前記分析構成要素のセットが、外走式イムノアッセイ製造技術に適合する並列配置で配置されることを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項10】

前記カセットの前記頂部構成要素はさらに、前記カセット内において、前記多孔質シートの前記第１の端部の頂部表面に近接して配置された開口部を含む第２の流体ウェルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の分析装置。

【請求項11】

分析装置であって、カセットと、分析構成要素のセットと、を含み、
前記カセットは、上部構成要素と、下部構成要素と、を含み、
前記上部構成要素は、流体ウェルと、毛細管弁と、機械的停止領域の頂部セクションと、機械的圧縮領域の頂部セクションと、可視化開口部と、を有し、
前記下部構成要素は、前記機械的停止領域の底部部分と、前記機械的圧縮領域の底部部分と、を有し、
前記分析構成要素のセットは、
第１の端部および第２の端部を有する第１の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第２の多孔質シートと、であって、前記第１の多孔質シートの前記第２の端部が前記第２の多孔質シートの前記第１の端部と接触している、第１の多孔質シートおよび第２の多孔質シートと、
前記第２の多孔質シートの前記第２の端部と接触しているウィッキング材料と、
前記多孔質シートの頂部表面を前記毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、
を含むことを特徴とする、分析装置。

【請求項12】

前記カセットの前記上部構成要素および前記カセットの前記下部構成要素は、互いに嵌合して、前記分析構成要素のセットを囲む前記カセットを形成することを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項13】

前記流体ウェルは、前記カセット内において、
前記第１の多孔質シートの前記第１の端部の頂部表面に近接して配置された開口部を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項14】

前記毛細管弁は、前記カセット内において、
開口部であって、前記開口部と前記第１の多孔質シートまたは前記第２の多孔質シートの前記頂部表面との間に間隙を有するように、前記第１の多孔質シートまたは前記第２の多孔質シートのいずれかの頂部表面と位置合わせされて配置された開口部を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項15】

前記機械的停止領域の前記頂部セクションは、前記カセット内において、
端部であって、前記端部と前記多孔質シートの前記頂部表面との間に間隙を有するように、前記第２の端部に近接する前記第１の多孔質シートの前記頂部表面と位置合わせされて配置された端部を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項16】

前記カセット内において、
前記機械的圧縮領域の前記頂部セクションは前記ウィッキング材料の頂部表面に近接して配置され、
前記機械的圧縮領域の前記底部部分は前記ウィッキング材料の底部表面に近接して配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項17】

前記ウィッキング材料は前記第２の多孔質シートの前記第２の端部の頂部表面および底部表面の両方に近接して配置され、
前記機械的圧縮領域は前記ウィッキング材料に近接して配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項18】

前記圧縮された材料は前記第２の多孔質シートの前記底部表面に近接して配置され、前記ウィッキング材料と接触し、
前記分析装置はさらに、前記第２の多孔質シートの前記底部表面と前記圧縮された材料との間に支持材料を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項19】

前記分析構成要素のセットが、外走式イムノアッセイ製造技術に適合する並列配置で配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項20】

前記カセットの前記頂部構成要素はさらに、前記カセット内において、前記第１の多孔質シートの前記第１の端部の頂部表面に近接して配置された開口部を含む第２の流体ウェルを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の分析装置。

【請求項21】

分析装置であって、カセットと、分析構成要素のセットと、を含み、
前記カセットは、上部構成要素と、下部構成要素と、を含み、
前記上部構成要素は、流体ウェルと、毛細管弁と、機械的停止領域の頂部セクションと、機械的圧縮領域の頂部セクションと、可視化開口部と、を有し、
前記下部構成要素は、前記機械的停止領域の底部部分と、前記機械的圧縮領域の底部部分と、を有し、
前記分析構成要素のセットは、
第１の端部および第２の端部を有する第１の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第２の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第３の多孔質シートと、であって、前記第２の多孔質シートが前記第１の多孔質シートの前記第２の端部および前記第３の多孔質シートの前記第１の端部を覆っている、第１の多孔質シート、第２の多孔質シートおよび第３の多孔質シートと、
前記第３の多孔質シートの前記第２の端部と接触しているウィッキング材料と、
前記第２の多孔質シートの頂部表面を前記毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、
を含むことを特徴とする、分析装置。

【請求項22】

前記カセットの前記上部構成要素および前記カセットの前記下部構成要素は、互いに嵌合して、前記分析構成要素のセットを囲む前記カセットを形成することを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項23】

前記流体ウェルが、前記カセット内の前記第１の多孔質シートの前記第１の端部の頂部表面に近接して配置された開口部を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項24】

前記毛細管弁は、前記カセット内において、
開口部であって、前記開口部と前記第２の多孔質シートの前記頂部表面との間に間隙を有するように、前記第２の多孔質シートの頂部表面と位置合わせされて配置された開口部を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項25】

前記機械的停止領域の前記頂部セクションは、前記カセット内において、
端部であって、前記端部と前記第２の多孔質シートの前記頂部表面との間に間隙を有するように、前記第２の端部に近接する前記第２の多孔質シートの前記頂部表面と位置合わせされて配置された端部を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項26】

前記カセット内において、
前記機械的圧縮領域の前記頂部セクションは前記ウィッキング材料の頂部表面に近接して配置され、
前記機械的圧縮領域の前記底部部分は前記ウィッキング材料の底部表面に近接して配置されることを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項27】

さらに、前記第１の多孔質シートと前記第２の多孔質シートとの間に配置された防湿層を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項28】

さらに、前記第１の多孔質シートと、前記第３の多孔質シートと、前記第２の多孔質シートとの間に配置された防湿層を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項29】

前記ウィッキング材料は前記第３の多孔質シートの前記第２の端部の頂部表面および底部表面の両方に近接して配置され、
前記機械的圧縮領域は前記ウィッキング材料に近接して配置されることを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項30】

前記圧縮された材料は前記第３の多孔質材料の前記底部表面に近接して配置され、前記ウィッキング材料と接触し、
前記分析装置はさらに、前記第３の多孔質材料の前記底部表面と前記圧縮された材料との間に支持材料を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項31】

前記分析構成要素のセットが、外走式イムノアッセイ製造技術に適合する並列配置で配置されることを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【請求項32】

前記カセットの前記頂部構成要素はさらに、前記カセット内において、前記第１の多孔質シートの前記第１の端部の頂部表面に近接して配置された開口部を含む第２の流体ウェルを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の分析装置。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

出願データシート（ＡＤＳ）が本出願の出願日に提出されている場合、それは参照により本明細書に組み込まれる。３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９、１２０、１２１、または３６５（ｃ）に基づいて優先権を主張されるＡＤＳ上の出願、およびそのような出願のすべての親、祖父母、祖父母などの出願もまた、そのような主題と矛盾しない範囲で、それらの出願および参照により組み込まれる任意の資料においてなされる優先権主張を含めて、参照により組み込まれる。

【0002】

〔関連出願の相互参照〕
本願は、次に掲げる出願（「優先権出願」）がある場合、それから最も早く利用可能な出願日の利益を主張する（例えば、優先権出願のすべての親、祖父母、祖父母等の出願について、仮特許出願または仮特許出願についての３５ ＵＳＣ §１１９（ｅ）に基づく利益を主張する）。

【0003】

〔優先権出願〕
優先権出願のすべての主題はそのような主題が本明細書と矛盾しない限り、参照により本明細書に組み込まれる。

【0004】

上記の出願の一覧がＡＤＳを介して提供される一覧と一致しない場合、出願人は、ＡＤＳの国内給付／国内ステージ情報部に現れる各出願および本出願の優先出願部に現れる各出願に対して優先権を主張する意図がある。

【0005】

優先権主張により優先権主張に関連するすべての主題事項（直接的または間接的に）は、優先権主張および本出願の出願日時点で参照により本明細書に組み込まれている主題事項を含み、そのような主題事項が本明細書と矛盾しない限り、参照により本明細書に組み込まれる。

【0006】

〔サマリー〕
分析装置は、カセットと、カセット内の分析構成要素のセット（一組の分析構成要素）とを含む。分析構成要素およびカセットは、分析の実施中に機能的相互作用のために配置される。いくつかの実施形態では、分析構成要素が外走式製造技術に適合するように直線的に配置される。

【0007】

いくつかの実施形態では、カセットは、上部構成要素と、下部構成要素と、を含み、上部構成要素は、流体ウェルと、毛細管弁と、機械的停止領域の頂部セクションと、機械的圧縮領域の頂部セクションと、可視化開口部と、を有し、下部構成要素は、機械的停止領域の底部部分と、機械的圧縮領域の底部部分と、を有する。いくつかの実施形態では、カセットは、カセット内において、多孔質シートの第１の端部の頂部表面に近接して配置された開口部を含む第２の流体ウェルを含む。

【0008】

いくつかの実施形態では、カセット内の分析構成要素のセットは、第１の端部および第２の端部を有する多孔質シートと、多孔質シートの第２の端部と接触しているウィッキング材料と、多孔質シートの頂部表面を毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、を含む。いくつかの実施形態では、カセット内の分析構成要素のセットは、第１の端部および第２の端部を有する第１の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第２の多孔質シートと、であって、第１の多孔質シートの第２の端部が第２の多孔質シートの第１の端部と接触している、第１の多孔質シートおよび第２の多孔質シートと、第２の多孔質シートの第２の端部と接触しているウィッキング材料と、多孔質シートの頂部表面を毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、を含む。いくつかの実施形態では、カセット内の分析構成要素のセットは、第１の端部および第２の端部を有する第１の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第２の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第３の多孔質シートと、であって、第２の多孔質シートが第１の多孔質シートの第２の端部および第３の多孔質シートの第１の端部を覆っている、第１の多孔質シート、第２の多孔質シートおよび第３の多孔質シートと、第３の多孔質シートの第２の端部と接触しているウィッキング材料と、第２の多孔質シートの頂部表面を毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、を含む。

【0009】

前述の概要は、例示に過ぎず、決して限定することを意図するものではない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。

【0010】

〔図面の簡単な説明〕
図１は、分析装置のカセットの頂部表面の外観図である。

【0011】

図２は、カセットおよび内部分析構成要素の断面図である。

【0012】

図３は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0013】

図４は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0014】

図５は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0015】

図６は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0016】

図７は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0017】

図８は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0018】

図９は、分析装置のカセットの頂部表面の外観図である。

【0019】

図１０は、カセットおよび内部分析構成要素の断面図である。

【0020】

図１１は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0021】

図１２は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0022】

図１３は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0023】

図１４は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0024】

図１５は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0025】

図１６は、カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【0026】

図１７は、実験データグラフである。

【0027】

図１８は、実験データのグラフである。

【0028】

〔詳細な説明〕
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面では文脈上別段の指示がない限り、同様の符号は典型的には類似の構成要素を識別する。詳細な説明に記載される例示的な実施形態、図面、および特許請求の範囲は、限定することを意味するものではない。本明細書に提示される主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用され得、他の変更が行われ得る。

【0029】

本明細書に記載される技術は、液体試料中の１つ以上の分析対象物の診断またはスクリーニング検出のための単回使用生化学分析に関する。このタイプの技術は、側方流動（ｌａｔｅｒａｌ ｆｌｏｗ）試験、または側方流動分析（「ＬＦＡ」）と呼ばれる分析を含む。いくつかの実施形態においては、この分析は、側方流動免疫クロマトグラフィック分析である。これらの分析は一般に、ユーザによる最小限の操作で、単純で携帯可能なフォーマットで診断情報またはスクリーニング情報を提供するように設計される。フォーマットの１つの利点は、最小限の訓練または指示を有する人によって実施され得ることが多い、使い捨て構成要素を用いた、操作が簡単な携帯型試験である。一般に、これらの分析は乾燥分析構造への液体試料の添加を必要とし、いくつかの分析は、分析への緩衝剤または溶媒流体の添加をさらに含む。しかしながら、分析の一般的な適用性および頑丈さの点からは、ユーザによる工程や操作の必要性を最小限にする分析が好ましい。ユーザからの介入を最小限にすることは、ユーザが分析当たりの時間がほとんどないハイスループット状況での使用を意図した分析において、および、ユーザが分析工程または手順において、知識や経験があるとは予想されない状況において、特に重要であり得る。いくつかの実施形態では、分析装置は、低リソース設定での使用のために設計される。

【0030】

本明細書に記載される分析は、分析内に特徴を組み込むことによって既存の分析技術を改善し、ユーザが必要とする追加の操作および／または工程を最小限に抑えて、分析への試薬の段階的添加を可能にするように設計される。特に、本明細書に記載の構造は、ユーザが複数の流体、緩衝剤、および／または試薬の添加を待機したりその時間を決めたりすることを必要とすることなく、分析の開始後の所定の時間に、分析に複数の流体、緩衝剤、および／または液体試薬を添加することを提供する。実施形態に応じて、分析は、選択された材料のタイプ、材料の厚さ、および、材料同士の相対位置や分析内の材料の相対位置などの要素に起因して、様々な時間および状態に較正され得る。本明細書に記載される分析はまた、関連する低コストおよび製造効率を伴って、外走式製造システムと適合することが想定される。

【0031】

本明細書に記載の分析装置の実施形態で実施することができる分析タイプには、生化学分析、酵素分析、酸化還元化学反応に基づく分析、および核酸増幅を含む分析が含まれる。特定の分析の実施形態は、本明細書に記載の特徴によって実施することができる分析の工程または段階におけるタイミング遅延の要件を含む。タイミング遅延要件は分析の実施形態に依存するが、５分～１時間の間で長さが変化することが予想される。分析の第１の工程または段階は緩衝剤ウェルへの第１の緩衝剤の添加を用いて実施することができ、試薬流体は、実施される分析装置の構造に応じて、５分～１時間の間の時間、ユーザによるさらなる操作なしに、毛細管弁内の分析構造への添加から遅延させることができる。分析の工程または段階の間の異なる時間遅延は、分析装置に対する、以下のものを含む修正によって達成することができる：毛細管弁の下部開口部と多孔質材料の近くの表面との間の間隙のサイズ；ウィッキング材料の長さ；ウィッキング材料の流体分散特性；多孔質材料の長さ；多孔質材料の流体分散特性；および、液体取り込みの速度、分析装置内の位置、および／または、圧縮された材料の膨張特性。分析装置の特徴選択に応じて、流体ウェルから分析内への流体の添加と、その後の、毛細管弁から分析内への流体の添加との間のタイミングは、ユーザによる追加の介入なしに、５分～１時間の間の差で生じ得る。

【0032】

分析装置は、分析装置の使用のための意図された環境に応じて、例えば、意図された使用事例のための期待される湿度および温度に応じて、特徴を伴って、記載されるように改変され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるものなどの分析装置は、モバイルヘルスケアワーカーによる使用、緊急事態における使用、および遠隔健康出先機関または診療所のケア（世話、介護、看護、保護、養護、介抱、介助、監督）の時点（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ）における使用を含む、低リソース設定での使用を意図される。いくつかの意図された使用事例において、分析装置は、気候制御された建物において一般的に予想されるよりも高いまたは低い温度および湿度条件を有する、気候制御されていない条件において使用される。特定の実施形態において、意図された使用事例の環境および分析特性に対するそれらの効果を補償するために、分析装置の特徴を修正することができる。

【0033】

図１は、分析装置の態様を示す。図１に示される分析装置１００は、ユーザが分析の開始時に装置を見ることができるような、トップダウンの視点から示される。分析装置は、内部分析構成要素の周りの外部シェルとして形成されるカセット１０５を含む。図１では、分析装置１００のカセット１０５の頂部の表面が見えている。本明細書の例示および説明のために、分析装置１００は、第１の端部１１０および第２の端部１２０を有するように示されている。カセット１０５の長軸に平行な長軸を有するように配置される分析装置１００の構成要素は、一貫した方位説明のために、本明細書では、第１の端部および第２の端部を有するものとして同様に説明される。第１の端部１１０に近接（隣接）（ａｄｊａｃｅｎｔ）して、カセット１０５内に形成された流体ウェル１３０がある。流体ウェル１３０は、流体ウェル１３０内に下部開口部１３５を含む。流体ウェル１３０は、開口部１３５を通ってカセット１０５の内部内の分析構成要素まで液体が流れるのを可能にするサイズおよび形状である。分析装置はまた、カセット１０５内に形成された毛細管弁１４０を含む。毛細管弁１４０は、カセット１０５の内部内に配置された下部開口部１４５を含む。分析装置１００は、カセット１０５内に可視化開口部１５０を含む。図１の視点では、可視化開口部１５０は、第２の端部１２０に最も近い、カセット１０５の頂部の開口部である。

【0034】

カセットは、本明細書で使用される場合、分析の他の構成要素を囲む、耐久性のあるケーシングまたはシェル（外郭構造）（ｓｈｅｌｌ）を指す。カセットは、内部構成要素を囲み、内部構成要素を互いにおよびカセットに対して所定の位置に固定し、また、ユーザによる試薬の添加および分析結果の検出のためのウェルおよび開口部などの分析の構造的特徴を提供する。カセットは、耐久性、重量およびコストなどの考慮事項のために選択された材料から製造することができる。カセットは、例えば、プラスチック材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、カセット材料は、機能性毛細管弁を形成するために、表面に特定の化学的特性を有する。例えば、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、またはポリカーボネート（ＰＣ）からカセットを形成することができる。カセットは、他の分析構成要素を囲むサイズおよび形状である。カセットは、内部の特徴同様、流体ウェル、毛細管弁、および可視化開口部のサイズ、形状および位置などの、他の分析構成要素に対する適切なサイズ、形状および位置の特徴を有するように形成される。いくつかの実施形態では、カセットは、完全なカセットに互いに嵌合するサイズおよび形状の２つの部品から形成される。いくつかの実施形態では、カセットは、完全なカセットを形成するために互いに嵌合するサイズおよび形状の３つ以上の部品から形成される。

【0035】

図２は分析装置の内部の態様を示すために、分析装置１００を断面図で示す。図１に関して図２に示される図は、図１の視点において、第１の端部１１０における位置Ａから第２の端部１２０における位置Ｂまでの断面図を示す。図２に示されるカセット１０５は、完全なカセット１０５を形成するように互いに嵌合する、頂部構成要素２００と底部構成要素２０５とを含む。底部構成要素２０５の下部壁２７５における外部表面は、テーブルまたはカウンターなどの表面上での分析装置１００の安定した配置のために、平面状である。カセット１０５の頂部構成要素２００は、カセット材料から形成された、流体ウェル１３０と、毛細管弁１４０と、可視化開口部１５０とを含む。

【0036】

流体ウェル１３０はカセット１０５と一体であり、カセットの残りの部分と同じ材料、または適合性のある材料から一体的に形成することができる。材料は、例えば、それらのカセット構造への製造性、耐久性、重さ、および費用を含む基準に基づいて選択することができる。流体ウェルはカセットの外部表面に頂部開口部を含み、ユーザが試薬液体、例えば試料液体および／または緩衝液を流体ウェルに添加することを可能にするサイズおよび形状の頂部開口部を含む。図１の実施形態の流体ウェル１３０は、カセット１０５の第１の端部１１０に近接して配置されている。流体ウェル１３０は、カセット１０５の内部内に配置された下部開口部１３５を含む。流体ウェルの下部開口部は、開口部から流体を受け取るように配置された多孔質シートの表面に近接して配置されている。図２に示す実施形態では、流体ウェル１３０の下部開口部１３５は、第１の多孔質シート２２０の平面に近接して配置されている。使用中、流体は、ユーザによって流体ウェル１３０に添加され、下部開口部１３５を通って第１の多孔質シート２２０内に流れる。流体ウェルは、分析機能のために十分な体積の流体を、流体ウェルの下部開口部に近接する多孔質シートの表面に運ぶ、サイズおよび形状である。流体ウェルのサイズ、形状および位置は、実施形態に応じて変化する。図２に示される実施形態では、流体ウェル１３０は、実質的に円錐形である。

【0037】

毛細管弁１４０はカセット１０５と一体であり、カセットの残りの部分と同じ材料、または適合性のある材料から一体的に形成することができる。材料は、例えば、それらの表面－化学的相互作用、特定の幾何学的形状に対する接触角、カセット構造への製造性、耐久性、重さおよび費用を含む基準に基づいて選択することができる。毛細管弁１４０は、ユーザが毛細管弁１４０に試薬液体を添加することを可能にするサイズ、形状、および位置の開口部をカセット１０５の表面に含む。毛細管弁は、間隙によって下部開口部から隔てられた多孔質シートの表面と位置合わせされて配置された下部開口部を含む。図２に示す実施形態では、下部開口部１４５は、下部開口部１４５と第３の多孔質シート２３５の頂部表面との間に間隙Ａを有して配置されている。毛細管弁は、多孔質シートの頂部表面が毛細管弁の下部開口部に近接する位置に移動するまで、ウェルの内部内に十分な体積の液体を保持する、サイズ、形状、組成および位置である。毛細管弁のサイズ、形状、組成および位置は、具体的な分析の実施形態に依存する。

【0038】

分析装置に含まれる毛細管弁のサイズ、形状、材料および位置は、実施形態および特定の分析が作動するために必要な液体の生化学的要件に依存する。毛細管弁は、毛細管弁内に流体を保持するために、特定の、幾何学的形状および／または毛細管弁の内部内の分析流体との表面化学的相互作用のいずれかを含むマイクロチャネルを形成する。いくつかの実施形態では、毛細管弁は、形状変化に起因して、下部開口部に急な端部を有する円形管として成形される。Ｙｏｕｎｇ－Ｌａｐｌａｃｅ方程式の変化を使用して、下部開口部における流体平衡圧力を計算することができ、したがって、多孔質シートの表面が間隙を横切って毛細管弁の下部開口部に近接する位置に移動して多孔質シート内への流体流（流体の流れ、流体流動）を可能にするまで流体を毛細管弁の内部内に維持するのに必要な条件を計算することができる。下部開口部における直径、内部体積、および接触角は、所与の実施形態の毛細管弁のサイズおよび形状を決定するために計算することができる。例えば、以下を参照されたい：Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ．， “Ｈｏｗ ｔｈｅ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｕｒｓｔ ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ ｗｏｒｋｓ，” Ｊ． Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉ．， ｖｏｌ． ３０６， ｎｏ． ２， ｐｐ． ３７９－３８５， Ｆｅｂ． ２００７；Ｒｏｙ ｅｔ ａｌ．， “Ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ－ｂａｓｅｄ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｃｈｉｐｓ，” ＡＣＳ Ａｐｐｌ． Ｍａｔｅｒ． Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ， ｖｏｌ． ５， ｎｏ． １２， ｐｐ． ５６８３－５６８９， Ｊｕｎ． ２０１３；および、Ｒｙｍｕｓｚｋａ ｅｔ ａｌ．， “Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）／ｓｉｌｉｃａ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，” Ａｄｓｏｒｐｔ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．， ｖｏｌ． ３５， ｎｏ． ５－６， ｐｐ． ５６０－５７１， Ｊｕｎ． ２０１７；その各々は、参照により本明細書に組み入れられる。Ａｃｃｕ Ｄｙｎｅ Ｔｅｓｔ（２０２０年５月１９日アクセス版）からオンラインで利用可能な“Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｇｌｅ ｗｉｔｈ Ｗａｔｅｒ ｆｏｒ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ （ｓｏｒｔ ｂｙ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌｅ）”も参照されたい。

【0039】

実施形態に応じて、毛細管弁の下部開口部と、多孔質シートの頂部表面との間の間隙のサイズは、２ｍｍ～５ｃｍである。標準的なカセット内に嵌合するために、間隙のサイズは一般に、２ｍｍ～１ｃｍであることが意図される。いくつかの実施形態では、間隙のサイズは、特定の分析および／または意図される使用状況によって必要とされるときには、１ｃｍを超える。一般に、より大きな間隙は、流体ウェルを通って移動する流体と、毛細管弁から分析への流体の添加との間に、より長い遅延を生成する。予期される遅延時間を有する分析装置、実施される生化学分析の段階または工程によって必要に応じて製造することができる。

【0040】

分析の実施中には、ユーザは、開始時に、分析装置の流体ウェルおよび毛細管弁に適切な液体を添加することができる。流体ウェルに添加された液体は、ウェル（縦穴）（ｗｅｌｌ）の下部開口部を通って、近接する多孔質シートに急速に流れ、さらに、分析の内部を通って流れる。毛細管弁に添加される液体は、分析開始時に添加することができるが、初めのうちは間隙によって毛細管弁の下部開口部から隔てられていた多孔質シートの上部表面が、下部開口部に近接するように移動する、開始時よりも後の時点までは、毛細管弁の内部内に保持され、当該開始時よりも後の時点に、液体は、下部開口部を通って流れ、次いで、近接する多孔質シート内に流れる。したがって、ユーザは、分析装置を監視したり、分析開始時後に、予め事前設定された時間間隔で第２の緩衝剤または試薬液体を添加したりする必要がない。使用の容易さは、特に、ユーザが複数の競合タスクを有する状況、および／またはユーザが最小限の訓練しか受けていないか、または同様の分析手順をほとんど経験していない状況において、分析装置の操作性を改善することが想定される。

【0041】

カセット１０５は、カセット１０５の頂部構成要素２００に可視化開口部１５０を含む。可視化開口部１５０は、ユーザが、分析結果の読み出しとして、分析装置構造内の多孔質材料の色変化などの視覚的変化を見ることを可能にするように配置される。可視化開口部は、分析中に表面に色または他の視覚的変化を生成する試薬を含む多孔質シートの頂部表面と位置合わせされる。例えば、図２の実施形態は、第２の多孔質シート１４５の頂部表面が、可視化開口部１５０と位置合わせされ、表面に添加された試薬２８０を含むことを示している。試薬は、例えば、特異的分析の生化学によって必要とされるような、抗体、タンパク質、および／または核酸を含むことができる。いくつかの実施形態では、可視化開口部は、携帯電話カメラなどのカメラ装置とインターフェースで連結するサイズおよび形状である。いくつかの実施形態では、可視化開口部は、分析リーダー装置とインターフェースで連結するサイズおよび形状である。図２に示す実施形態の可視化開口部１５０は、装置の第２の端部１２０に近接して配置されており、ユーザが可視化開口部１５０に近接する第２の多孔質シート２４５の表面の変化を可視化することができるようなサイズや形状である。

【0042】

図２は、第１の多孔質シート２２０と、第２の多孔質シート２４５の第１の端部が第１の多孔質シート２２０の第２の端部に近接するように配置された第２の多孔質シート２４５とを含む、分析装置１００の実施形態を示す。第３の多孔質シート２３５は、第１の多孔質シート２２０の第２の端部および第２の多孔質シート２４５の第１の端部を覆う。第３の多孔質シート２３５の下に防湿層（防水層、吸湿防止材、湿気バリア）（ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｂａｒｒｉｅｒ）２３０が配置され、したがって、第３の多孔質シート２３５の下部表面は第１の多孔質シート２２０の頂部表面に接触しない。実施形態に応じて、防湿層は、薄いプラスチックシート、マイラーまたは金属膜などの材料から製造することができる。いくつかの実施形態では、防湿層は、近接する多孔質シートに対して防湿層を固定するための接着剤を含むことができる。防湿層２３０は、第２の多孔質シート２４５が第２の多孔質シート２４５の第２の端部で第３の多孔質シート２３５に接触するように配置される。第３の多孔質シート２３５は、可視化開口部１５０に近接しない位置で第２の多孔質シート２４５を覆い、したがって、第２の多孔質シート２４５の表面は、可視化開口部１５０の下にある。

【0043】

本明細書で使用される多孔質シートは、内部構造内の液体の流れを可能にする実質的に平面のシート構造として形成される材料を含む。例えば、いくつかの実施形態では、多孔質シートは、グラスファイバー材料またはニトロセルロース材料を含むことができる。多孔質シートは、分析装置によって実行される生化学分析のための試薬、例えば、埋め込まれた（ｅｍｂｅｄｄｅｄ）、塩、抗体複合体および／または核酸を含む試薬を含むことができる。多孔質シートは、抗体またはアプタマーなどの１つまたは複数のタイプの結合タンパク質を含むことができる。いくつかの実施形態では、多孔質シートは、酵素（例えば西洋ワサビペルオキシダーゼ、またはアルカリホスファターゼ）、３，３－ジアミノベンゼデン（ＤＡＢ）などの現像試薬、または銀増強試薬などの、乾燥形態の視覚的増幅試薬を含む。いくつかの実施形態では、核酸増幅反応のための試薬を、１つまたは複数の多孔質シートに貯蔵することができる。核酸増幅反応のための試薬には、ＤＮＡポリメラーゼなどの酵素、ならびに、既知の配列の核酸（例えば特異的増幅分析のためのプライマーおよび／またはプローブ）が含まれる。多孔質シートはまた、トレハロースまたはスクロースなどの糖などの安定化剤、および、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）またはカゼインなどのタンパク質ブロッカーを含むことができる。複数の多孔質シートを含む実施形態では、多孔質材料の毛細管圧（毛管圧、毛管圧力、毛細管圧力）（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、期待される液体流路を通って、増加するかまたは維持されるべきである。例えば、第１の多孔質シートは、第２の多孔質シートよりも小さい毛細管圧を有することができる。例えば、第２の多孔質シートは、第３の多孔質シートよりも小さい毛細管圧を有することができる。多孔質シートは、親水性である材料から製造されるべきであり、または、多孔質シートは、シートが親水性になるように処理され得る。

【0044】

分析装置は、分析装置の第２の端部において多孔質シートの第２の端部と接触するウィッキング（毛細管吸引）（毛細管作用で液体を吸引する・吸収する・吸い込む）（ｗｉｃｋｉｎｇ）材料を含む。図２に示す実施形態では、分析装置１００は、互いに物理的に接触する２つの部分からなるウィッキング材料を含む。ウィッキング材料の第１の部分２６０は、第３の多孔質シート２３５の第２の端部と接触する第１の端部を有する。ウィッキング材料の第１の部分２６０の第２の端部はウィッキング材料の第２の部分２６５と接触しており、その結果、ウィッキング材料の第１の部分２６０および第２の部分２６５の組み合わされた端部は、第３の多孔質シート２３５の第２の端部の周りに巻き付く。ウィッキング材料の第２の部分２６５に近接して、第３の多孔質シート２３５の下に、圧縮された材料（ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）２５０が配置される。

【0045】

ウィッキング材料は、本明細書で使用される場合、分析装置内の分析構成要素を通って流れる液体を吸収することができる材料を含む。ウィッキング材料は、ウィッキング材料と接触している、近接する多孔質シートの毛細管圧よりも、大きい毛細管圧を有する。例えば、ウィッキング材料は、セルロース材料を含むことできる。いくつかの実施形態では、ウィッキング材料は、多孔質シートおよび支持材料の第２の端部の周りに巻き付くことができる材料の単一片である。ウィッキング材料の長さは、特定の実施形態に依存し、分析の工程または段階の間の時間遅延のために必要に応じて調整することができる。

【0046】

本明細書で使用される圧縮された材料は、実質的に湿っているときよりも実質的に乾燥しているときのサイズが小さい材料を含み、その結果、圧縮された材料は、分析装置内で膨張し、分析装置の他の構成要素を移動させる。圧縮された材料は、液体を保持していない場合にはサイズが小さくなり、液体を保持している場合にはサイズが大きくなる。例えば、実施形態に応じて、圧縮された材料は、圧縮されたセルローススポンジ、ハイドロゲル、または十分に吸収性のポリマーを含むことができる。圧縮された材料の膨張特性は具体的な実施形態に対して選択することができ、例えば、圧縮された材料の特定の時間帯におけるサイズ変化および／または最大限のサイズ変化を選択することができる。

【0047】

分析装置１００は、カセット１０５内の分析構成要素の互いに対する位置を維持するための特徴を含む。分析構成要素の位置は、本明細書に記載されるように、分析の機能に必要である。支持材料２２５は、第１の多孔質シート２２０、第２の多孔質シート２４５、第３の多孔質シート２３５、および防湿層２３０の下にある。支持材料２２５は、例えば、可撓性を有するプラスチックシートまたは湿気（水分）（ｍｏｉｓｔｕｒｅ）不透過性カードであってもよい。支持材料は、支持材料を、近接する多孔質シートおよびウィッキング材料に固定するための接着剤を含むことができる。図２に示される実施形態では、カセット１０５の頂部構成要素２００は、可視化開口部１５０の第２の端部に近接する頂部構成要素２００の内部表面から突出する機械的ピボット２１５を含む。機械的ピボット２１５の遠位端は、ウィッキング材料２６０の第１の端部においてウィッキング材料２６０の頂部表面に近接して配置され、その結果、機械的ピボット２１５はウィッキング材料の相対位置を固定する。圧縮された材料２５０は、機械的ピボット２１５から分析装置１０５の第１の端部１１０と位置合わせされた位置に第１の端部を有する。したがって、圧縮された材料２５０は、液体を吸収した後、装置の第１の端部１１０に向かって膨張する。

【0048】

カセット１０５の第２の端部１２０において、頂部構成要素２００は、カセット１０５の頂部構成要素２００の頂部内部表面とウィッキング材料２６０の頂部表面との間に配置される頂部機械的圧縮突起２７０を含む。底部構成要素２０５は、底部構成要素２０５の内部表面とウィッキング材料２６５の下部表面との間に配置される、対応する底部機械的圧縮突起２５５を含む。組み合わされた機械的圧縮突起２７０、２５５は、ウィッキング材料２６０、２６５をカセット１０５の内部内の所定の位置に固定する。

【0049】

カセット１０５の頂部構成要素２００は、第３の多孔質シート２３５の第２の端部の頂部表面に向かって頂部内部表面から下方に突出する頂部機械的ピボット２１０を含む。機械的ピボット２１０の遠位端と第３の多孔質シート２３５の表面との間には、間隙Ｂがある。対応する下部機械的ピボット２４０は、底部構成要素２０５の内部表面から上方に突出する。分析装置の使用中、圧縮された材料は、分析試薬から液体を吸収した後に膨張する。その結果生じる膨張は、支持材料２２５および多孔質シート２２０、２４５、２３５を、カセットの底部構成要素２０５から離れて、頂部構成要素２００に向かって押す。上部機械的ピボット２１０の下部表面は、実質的に機械的ピボット２１０の第１の端部にある第３の多孔質シート２３５が、毛細管弁１４０の下部開口部１４５に近接するように移動し、毛細管弁１４０の内部から第３の多孔質シート２４５内への流体流を可能にするように、この移動を制御する。その結果生じる効果は分析装置内の分析内への第２の流体流であり、この第２の流体流は、ユーザによるさらなる介入なしに、分析の開始後の所定の期間に生じる。

【0050】

いくつかの実施形態では、分析装置は、本明細書に記載の１つの多孔質シート、２つの多孔質シート、または３つの多孔質シートを含むことができる。同様に、実施形態に応じて、分析装置は、単一の流体ウェルおよび単一の毛細管弁、または２つの流体ウェルおよび単一の毛細管弁を含むことができる。いくつかの実施形態は、複数の毛細管弁を含む。多孔質シート、流体ウェル、および毛細管弁の数、サイズ、位置、および組成の選択は、特定の分析実施および意図される使用事例の生化学的要件に依存する。

【0051】

いくつかの実施形態では、分析装置は、カセットと、分析構成要素のセットと、を含み、前記カセットは、上部構成要素と、下部構成要素と、を含み、前記上部構成要素は、流体ウェルと、毛細管弁と、機械的停止領域の頂部セクションと、機械的圧縮領域の頂部セクションと、可視化開口部と、を有し、前記下部構成要素は、前記機械的停止領域の底部部分と、前記機械的圧縮領域の底部部分と、を有し、前記分析構成要素のセットは、第１の端部および第２の端部を有する多孔質シートと、前記多孔質シートの前記第２の端部と接触しているウィッキング材料と、前記多孔質シートの頂部表面を前記毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、を含む。

【0052】

図３は、分析装置１００の態様を示す。図３は、いくつかの構成要素のみが示された分析装置の簡略化されたバージョンを示す。例えば、より明確な提示のために、カセットシェルは、図３に示される図から大部分が除去されている。カセットの下部壁２７５が文脈のために描かれている。

【0053】

図３は、ユーザが試料流体３００を流体ウェル１３０に添加し、試薬流体３０５を毛細管弁１４０に添加した直後の時点における、分析の開始時の分析装置１００の態様を示す。生化学分析に応じて、試料流体は、試験用の試料および緩衝溶液および／またはさらなる試薬を含むことができる。毛細管弁内の試薬流体は、生化学分析の後続の部分に必要な試薬を含むことができる。いくつかの実施形態では、試料流体および／または試薬流体は、リン酸緩衝生理食塩水、ホウ酸塩またはトリスＨＣＬなどの、分析のための緩衝試薬を含む水溶液であり得る。いくつかの実施形態では、試料流体および／または試薬流体は、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）またはカゼインなどの１つまたは複数のブロッキング剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、試料流体および／または試薬流体は、トリトンＸ－１００、トゥイーン２０、またはトゥイーン８０などの界面活性剤を含むことができる。

【0054】

図３に示される実施形態では、分析は、単一の多孔質シート３１０を含む。多孔質シート３１０の下には、支持材料２２５がある。試料流体３００は、第１の端部付近の多孔質シート内の色勾配で示されるように、ユーザによる添加の直後に、流体ウェル１３０の下部開口部１３５を通って多孔質シート３１０内に移動する。毛細管弁１４０内の試薬流体３０５は、分析の開始時に直ちには下部開口部１４５を通って移動せず、最初は毛細管弁１４０内に維持される。間隙Ａは、下部開口部１４５を多孔質シート３１０から隔てる。圧縮された材料２５０は多孔質シート３１０の底部表面に近接してウィッキング材料２６５と接触して配置され、一方、支持材料２２５は、多孔質シート３１０の底部表面と圧縮された材料２５０との間に配置される。

【0055】

図４は、図３に示されるような分析装置１００を利用する分析の、開始時よりも後の時点を示す。図４は、試料流体が流体ウェル１３０の内部から下部開口部１３５を通って、多孔質シート３１０の長さに沿ってウィッキング材料２６０、２６５内に移動した時点を示す。流体は、ウィッキング材料２６０、２６５から、圧縮された材料２５０内に移動している。流体の取り込みは、圧縮された材料２５０を膨張させ、圧縮された材料２５０は、カセットの下部壁２７５に対してウィッキング材料２６５の下部セクションから支持材料２２５を上方に押し、支持材料２２５を上方に移動させる。この移動は頂部表面上の機械的ピボット２１０によって制約され、間隙Ｃは、下部機械的ピボット２４０と支持材料２２５の下部表面との間に開口している。ウィッキング材料２６０、２６５は、カセットの機械的圧縮突起２７０、２５５と所定の位置に固定される。カセット内で、機械的圧縮領域の頂部セクション２７０はウィッキング材料２６０の頂部表面に近接して配置され、機械的圧縮領域の底部部分２５５はウィッキング材料２６５の底部表面に近接して配置される。多孔質シート３１０は、その頂部表面が毛細管弁１４０の下部開口部１４５に近接して配置されるような点まで移動しており、その結果、毛細管弁１４０内にあった試薬流体（図３参照）は、下部開口部１４５を通って多孔質シート３１０下部開口部に移動している。このようにして、試薬流体は、（例えば図３に示されるように）ユーザによって緩衝流体および試薬流体の両方を分析に最初に添加した後の、或る時期に、多孔質シートに供給される。分析装置の視覚的出力は、可視化開口部１５０を通してユーザによって見ることができる。

【0056】

流体ウェルおよび毛細管弁から分析の多孔質シート内に通る流体の相対的タイミングは、特定の分析実施形態の必要性に対して調整することができる。例えば、多孔質シートの長さ、厚さ、および材料組成は、既知の流体流動特性（ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を用いて選択することができ、ある体積の試料流体が流体ウェルから多孔質シートの第２の端部に移動する時間の量は、特定の分析に対して計算および調整することができる。同様に、ウィッキング材料の吸収度特性、サイズ、形状、および位置は、流体がウィッキング材料を通過して圧縮された材料内に入るのに要する時間の量を変化させるように調整することができる。加えて、圧縮された材料の組成、サイズ、形状および位置は、特定の時間および膨張速度に対して調整することができる。例えば、様々な実施形態は、５分～６０分（１時間）の間の分析の工程または段階の間の遅延を含むことができる。例えば、シグナル増強剤として西洋ワサビペルオキシダーゼおよびジアミノベンジジンを使用する分析実施形態は、分析の段階間に１５分間の遅延を必要とし得る。

【0057】

いくつかの実施形態では、分析装置は、カセットと、分析構成要素のセットと、を含み、前記カセットは、上部構成要素と、下部構成要素と、を含み、前記上部構成要素は、流体ウェルと、毛細管弁と、機械的停止領域の頂部セクションと、機械的圧縮領域の頂部セクションと、可視化開口部と、を有し、前記下部構成要素は、前記機械的停止領域の底部部分と、前記機械的圧縮領域の底部部分と、を有し、前記分析構成要素のセットは、第１の端部および第２の端部を有する第１の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第２の多孔質シートと、であって、前記第１の多孔質シートの前記第２の端部が前記第２の多孔質シートの前記第１の端部と接触している、第１の多孔質シートおよび第２の多孔質シートと、前記第２の多孔質シートの前記第２の端部と接触しているウィッキング材料と、前記多孔質シートの頂部表面を前記毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、を含む。

【0058】

図５は、分析装置１００の態様を示し、いくつかの特徴は、明瞭性を向上させるために除去されている。分析装置は、分析装置の第１の端部１１０に対応する第１の端部および、第２の端部を有する第１の多孔質シート５００を含む。第１の多孔質シート５００は、第２の多孔質シート５０５と直線状の配列で配置される。第１の多孔質シート５００の第２の端部は、第２の多孔質シート５０５の第１の端部と接触している。第１の多孔質シートは、第２の多孔質シートの毛細管圧以下の毛細管圧を有する。支持材料２２５は、第１の多孔質シート５００および第２の多孔質シート５０５の両方の下に配置される。カセットの内部から内側に突出する機械的ピボット２１０、２４０は、第１の多孔質シート５００および第２の多孔質シート５０５が互いに接触する接合部に近接して配置される。間隙Ｂは、頂部機械的ピボット２１０の下部端部と、第１の多孔質シート５００の頂部表面および第２の多孔質シート５０５との間に配置される。図３と同様に、図５に示される時点で、試料流体３００は、流体ウェル１３０に添加されたばかりであり、流体ウェル１３０の下部開口部１３５を通って第１の多孔質シートの第１の端部内に移動している。試料流体３００の流体流は、多孔質シート５００の第１の端部から第２の端部まで第１の多孔質シート５００の長さに沿っており、第２の多孔質シート５０５の第１の端部で第２の多孔質シート５０５内に移動する。試薬流体３０５は、毛細管弁１４０内に維持され、毛細管弁１４０の下部開口部１４５と第１の多孔質シート５００の頂部表面との間に間隙Ａを有する。可視化開口部１５０は、第２の多孔質シート５０５の上方に配置される。

【0059】

図６は、分析の開始時よりも後の時点における、図５に示されるものと同様の分析装置１００を示す。試料流体は第１の多孔質シート５００内に移動し、第１の多孔質シート５００の長さに沿って第２の端部まで移動し、第２の多孔質シート５０５の第１の端部内に移動している。試料流体は第２の多孔質シート５０５の長さに沿って第２の端部まで移動し、ウィッキング材料２６０、２６５内に入っている。試料流体は、ウィッキング材料２６０、２６５から、圧縮された材料２５０内に移動し、圧縮された材料２５０を膨張させる。この膨張により、支持材料２２５が上方に押され（圧迫、押圧）（ｐｒｅｓｓ）、支持材料２２５が第１の多孔質シート５００および第２の多孔質シート５０５を上方に（例えばカセットの下部壁２７５から離れるように）移動させる。頂部機械的ピボット２１０の端部は、第１の多孔質シート５００と第２の多孔質シート５０５との間の接合部と接触し、シートを相対位置に保持する。新しい間隙Ｃは、支持材料２２５の下部表面と下部機械的ピボット２４０との間に開口している。毛細管弁１４０の下部開口部１４５は第１の多孔質シート５００の頂部表面に近接した位置にあるので、試薬流体は下部開口部１４５を通って第１の多孔質シート５００内に移動している。そこから、試薬流体は、第１の多孔質シート５００を通ってその第２の端部まで、そして、第２の多孔質シート５０５の第１の端部内へと、試料流体と同様の流体経路をたどる。試薬流体は、その後、分析操作の一部として、第２の多孔質シート中に存在する生化学的成分と反応することができる。

【0060】

いくつかの実施形態では、分析装置は、カセットと、分析構成要素のセットと、を含み、前記カセットは、上部構成要素と、下部構成要素と、を含み、前記上部構成要素は、流体ウェルと、毛細管弁と、機械的停止領域の頂部セクションと、機械的圧縮領域の頂部セクションと、可視化開口部と、を有し、前記下部構成要素は、前記機械的停止領域の底部部分と、前記機械的圧縮領域の底部部分と、を有し、前記分析構成要素のセットは、第１の端部および第２の端部を有する第１の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第２の多孔質シートと、第１の端部および第２の端部を有する第３の多孔質シートと、であって、前記第２の多孔質シートが前記第１の多孔質シートの前記第２の端部および前記第３の多孔質シートの前記第１の端部を覆っている、第１の多孔質シート、第２の多孔質シートおよび第３の多孔質シートと、前記第３の多孔質シートの前記第２の端部と接触しているウィッキング材料と、前記第２の多孔質シートの頂部表面を前記毛細管弁の開口部に近接するように移動させるために湿潤時に十分に膨張するサイズ、形状および位置の、圧縮された材料と、を含む。

【0061】

図７は分析装置１００の態様を示し、いくつかの特徴は、説明のために除去されている。装置１００は図２に示されるものと同様であり、カセットシェルは、説明のためにほとんど除去されている。分析装置１００は、第１の多孔質シート２２０、第２の多孔質シート２４５、および、第１の多孔質シート２２０と第２の多孔質シート２４５とを部分的に覆う第３の多孔質シート２３５を含む。第３の多孔質シート２３５と第１の多孔質シート２２０との間に、防湿層２３０が配置される。防湿層２３０はまた、第１の多孔質シート２２０と第２の多孔質シート２４５とに接触する接合部の上に配置されており、第１の多孔質シート２２０と第２の多孔質シート２４５とを、それらを覆っている第３の多孔質シート２３５から隔てる。第３の多孔質シート２３５の第２の端部は、防湿層２３０の第２の端部を越えて延在し、機械的ピボット２１０、２４０と位置合わせされた位置で第２の多孔質シート２４５の頂部表面と接触する。図７に示される分析装置１００は、流体ウェル１３０に添加される試料流体３００を有する。試料流体３００は、流体ウェル１３０の下部開口部１３５を通って、第１の多孔質シート２２０内の色勾配によって示されるように、第１の多孔質シート２２０内に移動している。流体は、第１の多孔質シート２２０の第１の端部から、第１の多孔質シート２２０の第２の端部に向かって移動している。流体は、第１の多孔質シート２２０と第２の多孔質シート２４５との間の接合部を横切って、ウィッキング材料２６０、２６５内に、さらに圧縮された材料２５０内に移動する。第２の多孔質シートの毛細管圧は、第３の多孔質シートの毛細管圧よりも大きく、第２の多孔質シートから第３の多孔質シートへの流体の移動を抑制する。試薬流体３０５は、流体ウェル１３０への試料流体３００と同様の時点に、毛細管弁１４０に添加された。試薬流体３０５は、毛細管弁１４０内に維持される。

【0062】

図８は、分析の開始時よりも後の時点における、図７に示されるものと同様の分析装置１００を示す。試料流体は、図７に関して説明したように、圧縮された材料２５０内に移動し、圧縮された材料２５０を支持材料２２５に対して上方に膨張させる。これは、第３の多孔質シート２３５の第２の端部を上方に移動させて機械的ピボット２１０の下部表面に接触させ、下部機械的ピボット２４０の頂部表面と支持材料２２５の下部表面との間に間隙Ｃを残す。ここで、毛細管弁１４０の下部開口部１４５は第３の多孔質シート２３５の第１の端部の頂部表面に近接し、試薬流体は、第３の多孔質シート２３５内に移動している。第３の多孔質シート２３５の毛細管圧は第２の多孔質シート２４５の毛細管圧以下であるので、流体は第２の多孔質シート２４５内に流れ込み、第２の多孔質シート２４５内で生化学反応を生じる。その結果生じる、第２の多孔質シート２４５の視覚的変化は、可視化開口部１５０を通してユーザに見える。

【0063】

図９は、分析の実施中にユーザによって見られ得るような、トップダウンの視点からの分析装置１００を示す。分析装置１００はカセット１０５を含み、方位の目的のために第１の端部１１０および第２の端部１２０が記されている。分析装置１００は第１の流体ウェル１３０を含み、第１の流体ウェル１３０は、分析装置１００の内部の特徴と位置合わせされてカセットの内部内に配置された下部開口部１３５を有する。分析装置１００は第２の流体ウェル９００を含み、第２の流体ウェル９００は、分析装置１００の内部の特徴と位置合わせされてカセットの内部内に配置された下部開口部９０５を有する。また、カセットの内部内に配置された下部開口部１４５を有する毛細管弁１４０が、分析装置１００の内部の特徴と位置合わせされて見える。分析装置１００は、分析の内部の特徴と位置合わせされる可視化開口部１５０を含む。

【0064】

図１０は、断面図において、図９に示されるものと同様の分析装置１００を示す。図１０の分析装置は図９に対するおよそＡからＢの断面図である。第１の流体ウェル１３０は装置１００の第１の端部１１０に近接して配置され、第１の流体ウェル１３０の下部開口部１３５は、カセット内の第１の多孔質シート２２０の第１の端部の上部表面に近接して配置される。分析装置１００は、第１の流体ウェル１３０よりも装置の第２の端部１２０に近い位置に第２の流体ウェル９００を含む。第２の流体ウェル９００は、第１の多孔質シート２２０の上部表面に近接して配置された下部開口部９０５を含む。毛細管弁１４０は第３の多孔質シート２３５の頂部表面と位置合わせされた下部開口部１４５を有し、毛細管弁１４０は、下部開口部１４５と第３の多孔質シート２３５の頂部表面との間に間隙Ａを有する。可視化開口部１５０は、第２の多孔質シート２４５の頂部表面と位置合わせされて配置される。第２の多孔質シート２４５は、可視化開口部１５０と位置合わせされて上部表面に添加された試薬１０００を含む。分析の実施中、試薬１０００は、例えば、分析の他の生化学的成分を固定して、分析のユーザに見える色変化を生成することができる。例えば、試薬１０００は、抗体、アプタマー、核酸および／またはタンパク質を含むことができる。例えば、抗体は、完全抗体、ＩｇＧ、ＩｇＭ、または、Ｆｃ、Ｆａｂ、Ｆｖもしくは類似の抗体断片などの抗体断片を含むことができる。

【0065】

図１１は、単一の多孔質シート３１０と、第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００の両方とを組み込んだ分析装置１００の態様を示す。カセットの下部壁２７５は参照のために示されているが、カセットの大部分は明確にするために図１１の図から除去されている。図１１は第１の端部１１０および第２の端部１２０を有する分析装置１００を示し、分析装置１００は、第１の端部１１０に近接して配置された第１の流体ウェル１３０と、第１のウェル１３０に対して第２の端部位置にある第２の流体ウェル９００とを有する。毛細管弁１４０は、第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００に対して、カセットの第２の端部１２０の側にある。図示された時点では、ユーザは、第１の流体３００を第１の流体ウェル１３０に添加し、第２の流体１１００を第２の流体ウェル９００に添加している。第１の流体および第２の流体は、特定の分析に応じて、分析試薬および試験される試料を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１のウェルを使用して液体試料を分析に添加することができ、第２のウェルを使用して緩衝液を分析に添加することができる。いくつかの実施形態では、カセットの外部表面に適切に標識された第１のウェルおよび第２のウェルを有することが有用であり得、例えば、明瞭さおよび使用の容易さのために「試料」および「緩衝剤」である。第１の流体３００および第２の流体９００はそれぞれ、第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００の下部開口部１３５、９０５を通って移動し、多孔質シート３１０内に流入する。これは、図１１に示される多孔質シート３１０の色勾配によって可視化される。第１の流体および第２の流体は、装置内に組み込まれる特定の分析の生化学によって所望されるように、多孔質シート内で混合する。多孔質シート３１０はウィッキング材料２６０、２６５よりも小さい毛細管圧を有し、これによって、分析進行の持続時間にわたって多孔質シート３１０を通してウィッキング材料内に流体が引き込まれる。

【0066】

図１１に示される段階において、試薬流体３０５は、ユーザによって毛細管弁１４０に添加され、毛細管弁１４０内内に保持される。毛細管弁１４０の下部開口部１４５は、下部開口部１４５と多孔質シート３１０の頂部表面との間に間隙Ａを有して配置される。上部機械的ピボット２１０の下部表面と多孔質シート３１０の頂部表面との間には間隙Ｂが存在する。

【0067】

図１２は、分析進行における開始時よりも後の時点における、図１１に示されるものと同様の分析装置１００の態様を示す。図１２を見ると、第１の流体３００および第２の流体９００は、それぞれ、第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００の下部開口部１３５、９０５を通って、多孔質シート３１０内に完全に移動している。この流体は、多孔質シート３１０内の色勾配で示されている。流体は、その中の色勾配によって示されるように、ウィッキング材料２６０、２６５内に移動し、さらに圧縮された材料２５０内に移動している。圧縮された材料２５０は、膨張し、カセットの下部壁２７５に対して配置されたウィッキング材料２６５から支持材料２２５および多孔質シート３１０を上方に押し、支持材料２２５および多孔質シート３１０を上方に移動させる。多孔質シート３１０および支持材料２２５の上方への移動は、上部機械的ピボット２１０の下部表面によって抑制される。それと対応して、間隙Ｃは、支持材料２２５の下部表面と下部機械的ピボット２４０との間に開口している。このとき、毛細管弁１４０の下部開口部１４５は、多孔質シート３１０の上部表面に近接して配置される。毛細管弁１４０内に保持された試薬流体は、下部開口部１４５を通って多孔質シート内に移動し、多孔質シート内の第１の流体および第２の流体と混合する。この流体の混合物は多孔質シート３１０を通って第２の端部１２０に向かって流れ、その結果生じる、分析の結果を示す色変化は、可視化開口部５１０を通してユーザによって可視化することができる。

【0068】

図１３は、分析装置１００の態様を示す。分析装置１００は、互いに対して直線的に位置合わせされた第１の多孔質シート５００および第２の多孔質シート５０５を含む。第１の多孔質シート５００は、第２の多孔質シート５０５よりも毛細管圧が小さい。第２の多孔質シート５０５は、ウィッキング材料２６０、２６５よりも小さい毛細管圧を有する。結果として、流体流は、分析装置１００の第１の端部１１０から第２の端部１２０に移動する。図１３に示される時点で、ユーザは、分析に適した流体を第１の流体ウェル１３０、第２の流体ウェル９００、および毛細管弁１４０に添加している。第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００内の流体３００、１１００は、それぞれの下部開口部１３５、９０５を通って第１の多孔質シート５００内に流れている。図１３は、第１の多孔質シート５００内の色勾配で、この流体流を示す。試薬流体３０５は、ユーザによって毛細管弁１４０に添加され、毛細管弁１４０内に保持されている。毛細管弁１４０の下部開口部１４５は、下部開口部１４５と第１の多孔質シート５００の頂部表面との間に間隙Ａを有して配置される。上部機械的ピボット２１０の下部表面と第１の多孔質シート５００の頂部表面との間には、第１の多孔質シート５００の第２の端部に近接する位置に間隙Ｂが存在する。可視化開口部１５０は、ユーザが第２の多孔質シート５０５上の分析の結果を検出することができる位置で、第２の多孔質シート５０５の頂部表面の上方に配置される。

【0069】

図１４は、分析中の分析装置１００の態様を示し、分析装置１００は、分析進行の開始時よりも後の時点における、図１３に示されるものと同様のものである。第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００内にあった流体は、第１の多孔質シート５００内の色勾配によって示されるように、流体ウェル１３０、９００のそれぞれの下部開口部１３５、９０５を通って第１の多孔質シート５００内に移動している。流体は、多孔質シート５００内で混合され、第２の多孔質シート５０５内の色勾配によって示されるように、第１の多孔質シート５００の第２の端部における接合部を通って、第２の多孔質シート５０５の第１の端部内に移動している。流体は、生化学分析に特異的なように、第１の多孔質シートおよび第２の多孔質シートの両方に埋め込まれた試薬と混合されている。流体は、ウィッキング材料２６０、２６５内に移動し、さらに圧縮された材料２５０内に移動している。圧縮された材料２５０は流体の添加によって膨張し、下部ウィッキング材料２６５およびカセットの近接する下部壁２７５に対して上方に押している。この圧力は、支持材料２２５を上方に押し上げ、それに対応して、第１の多孔質シート５００および第２の多孔質シート５１０を上方に押し上げている。第１の多孔質シート５００の上部表面は毛細管弁１４０の下部開口部１４５に近接して移動しており、毛細管弁１４０内にあった試薬流体は、近接する第１の多孔質シート５００内に移動している。これは、分析装置内の多段階生化学分析の進行の一部としての、第１の流体、第２の流体、および多孔質シート中に存在していた試薬の既存の混合物と、試薬流体との混合をもたらす。流体と試薬との混合物は、第２の多孔質シート５０５内に流入し、生化学分析の結果として、可視化開口部１５０を通してユーザによって検出可能な視覚的変化を生成する。

【0070】

図１５は、第１の多孔質シート２２０、第２の多孔質シート２４５および第３の多孔質シート２３５、ならびに第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００の両方を含む分析装置１００の特徴を示す。カセットの下部壁２７５が示されているが、カセットの大部分は明確にするために図１５の図から除去されている。第３の多孔質シート２３５は、第１の多孔質シート２２０と第２の多孔質シート２４５との間の接合部を含めて、第１の多孔質シート２２０の第２の端部と第２の多孔質シート２４５の第１の端部とを部分的に覆う。第３の多孔質シート２３５の下部表面と第１の多孔質シート２２０の頂部表面との間に、防湿層２３０が配置され、防湿層２３０は、第１の多孔質シート２２０と第３の多孔質シート２３５との間の直接的な流体移動を防止する。第３の多孔質シート２４５の第２の端部は防湿層１３０の第２の端部を越えて延在し、その結果、第３の多孔質シートの第２の端部は、第２の多孔質シート２４５の第１の端部の付近の位置で第２の多孔質シート２４５に接触する。第１の多孔質シートの毛細管圧は第２の多孔質シートの毛細管圧よりも小さいので、流体は第１の多孔質シートから第２の多孔質シートに流れる傾向がある。第３の多孔質シートの毛細管圧も第２の多孔質シートの毛細管圧よりも小さいので、流体はまた、第３の多孔質シートから第３の多孔質シート内に流れる傾向がある。ウィッキング材料の毛細管圧は、第３の多孔質シートの毛細管圧よりも小さく、その結果、流体が第３の多孔質シートを通ってウィッキング材料内に移動する傾向をもたらす。

【0071】

図１５は、ユーザが第１の流体３００を第１の流体ウェル１３０に添加し、第２の流体１１００を第２の流体ウェル９００に添加した直後の時点で示される。流体３００、１１００は、第１の多孔質シート２２０内の色勾配によって示されるように、第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００のそれぞれの下部開口部１３５、９０５を通って第１の多孔質シート２２０内に移動している。流体は、実施される特定の生化学分析によって必要とされるように、第１の多孔質シート内で、互いに混合し、また、第１の多孔質シート内に貯蔵された任意の乾燥試薬とも混合する。試薬流体３０５は、毛細管弁１４０に添加され、毛細管弁１４０内に保持されている。間隙Ａは、毛細管弁１４０の下部開口部１４５と第３の多孔質シート２３５の表面との間に配置される。間隙Ｂは、機械的ピボット２１０の頂部セクションと、第２の多孔質シート２４５の頂部表面と接触する第３の多孔質シート２３５の第２の端部との間に存在する。

【0072】

図１６は、分析の実施中の分析装置１００の態様を示す。図１６に示される分析装置１００は、分析の開始時よりも後の段階における、図１５に示されるものと同様である。第１の流体ウェル１３０および第２の流体ウェル９００内にあった流体は、流体ウェル１３０、９００のそれぞれの下部開口部１３５、９０５を通って第１の多孔質シート２２０内に移動している。流体は、第１の多孔質シート２２０に沿って第１の端部から第２の端部に移動しており、第２の多孔質シート２３５内に入っている。さらに流体はウィッキング材料２６０、２６５内に移動しており、さらに圧縮された材料２５０内に移動している。圧縮された材料２５０は膨張しており、支持材料２２５、ひいては多孔質シート２２０、２３５、２４５の上方への移動を引き起こす。この移動は、第３の多孔質シート２３５の第２の端部の頂部表面に対する機械的ピボット２１０の頂部部分の遠位端によって制限される。第３の多孔質シート２３５の頂部表面は毛細管弁１４０の下部開口部１４５と近接するように移動しており、毛細管弁１４０内にあった試薬流体は、第３の多孔質シート２３５内に移動している。次いで、試薬流体は、第３の多孔質シート２３５から第２の多孔質シート２４５内に移動しており、多孔質シート２２０、２３５、２４５のうちの１つの中に最初に貯蔵された成分、ならびに、第１の流体、第２の流体および試薬流体中の成分を含めて、第２の多孔質シート２４５内の分析成分と混合されている。生化学分析結果を示す第２の多孔質シート２４５の視覚的変化は、可視化開口部１５０を通してユーザによって見ることができる。

【0073】

〔実施例：毛細管弁および自己作動式エレベータバルブによって可能にされる側方流動分析（ＬＦＡ）におけるシグナル増幅〕
側方流動分析（ＬＦＡ）は、リソースが限られている設定で最も広く使用されている診断装置のいくつかである。しかしながら、それらは、分析性能を大幅に高めることができる、複数の時間遅延工程を必要とする化学反応を容易には支持しない。この欠点に対処するために、本発明者らは、多段階分析を自動化するために、膨張材料の液体活性化を毛細管弁と組み合わせた新規ＬＦＡ設計を開発した。この設計は、最小限のユーザ介入を可能にし、使用および解釈が容易であり、スケールで製造される外走式（オープンリール式）（ｒｅｅｌ ｔｏ ｒｅｅｌ）であり得るので、従来のＬＦＡの全体的な単純さを維持する点で独特である。

【0074】

側方流動分析（ＬＦＡ）はその低コスト、および計装されていない形式のため、様々な用途におけるケア時点での試験を可能にした診断技術であり、最小限の訓練を受けた人員によって動作可能である（Ｅ． Ｂ． Ｂａｈａｄｉｒ および Ｍ． Ｋ． Ｓｅｚｇｉｎｔｕｒｋ， “Ｌａｔｅｒａｌ ｆｌｏｗ ａｓｓａｙｓ： Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， ｄｅｓｉｇｎｓ ａｎｄ ｌａｂｅｌｓ，” ＴｒＡＣ － Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ｖｏｌ． ８２． Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｂ．Ｖ．， ｐｐ． ２８６－３０６， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１６、本書は参照により本明細書に組み込まれる）。典型的なＬＦＡは、乾燥試薬を貯蔵し、流動を駆動し、目的の標的を結合／標識する、一連の多孔質材料を含む；一般的なフォーマットは、数十年間ほとんど変化しないままである。フォーマットの特定の局面における改良には、新しいクラスの結合要素、より高感度の標識、より良好な試薬放出または安定性を有する新しい材料、および改良された製造方法が含まれる（Ｊ． Ｈ． Ｓｏｈ， Ｈ． Ｍ． Ｃｈａｎ， および Ｊ． Ｙ． Ｙｉｎｇ， “Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ－ｂａｓｅｄ ｌａｔｅｒａｌ ｆｌｏｗ ａｓｓａｙｓ ａｓ ｐｏｉｎｔ－ｏｆ－ｃａｒｅ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，” Ｎａｎｏ Ｔｏｄａｙ， ｖｏｌ． ３０． Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｂ．Ｖ．， ｐ． １００８３１， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０２０、本書は参照により本明細書に組み込まれる）。しかし、ＬＦＡフォーマットはケア時点でのイムノアッセイの広範な流通を可能にするが、それは、診断性能を向上させるが操作の複雑さを増加させる、より高度な化学反応および分析（例えば、酵素化学反応、酸化還元化学反応および核酸増幅）に対する支持を制限する。種々の強化されたＬＦＡは、疎水性障壁（バリア）、溶解要素、および膨張する弁といった新しい操作要素の使用で実証されている（Ｅ． Ｆｕ および Ｃ． Ｄｏｗｎｓ， “Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏｏｌｓ ｉｎ ｐａｐｅｒ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ，” Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ， ｖｏｌ． １７， ｎｏ． ４． Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ｐｐ． ６１４－６２８， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１７、本書は参照により本明細書に組み込まれる）。しかしながら、今日まで、そのような解決策は、既存のスケール製造と互換性がなく、したがって、特にコストおよび流通に関して、ＬＦＡフォーマットのすべての利点を活用することができるわけではない。

【0075】

これらの制限に対処するために、本発明者らは、多段階分析を自動化するために、エレベータ弁と呼ばれる膨張材料の液体活性化を毛細管弁と組み合わせた新規ＬＦＡを開発した。ＬＦＡを通って膨張材料内への流れは、カセット内の毛細管弁と接触するようにＬＦＡ位置を上昇させる。本発明者らは最初に、このスイッチング機構が再現可能であることを検証し、次いで、本発明者らは、スイッチタイミングがＬＦＡのウィッキングパッド材料の長さおよび材料選択を通して調整可能であることを実証した。インライン設計は、外走式スケールの製造、およびネットワークジオメトリの変化による多段階分析の調整を可能にする。

【0076】

全ての装置は、ニトロセルロース試験膜（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＣＮ９５）から製造された第２の多孔質シート、両面テープ（３Ｍ）によって分離された２つのガラス繊維サンプル／コンジュゲートパッド（Ａｈｌｓｔｒｏｍ ８９５１）を利用する第１および第３の多孔質シート、および６０ｍｍ接着バッキングカード（ＤＣＮ）の上のウィッキング材料を用いて組み立てられた紙ネットワーク、ならびに、底面上の両面テープによって接着された、圧縮されたスポンジ（Ｓ＆Ｓ Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ、Ｓｐｏｎｇｅ Ｕｍｓ）およびより多くのウィッキングパッドを使用した。図１０に示す集合体で、Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ Ｍａｔｒｉｘギロチンカッター上で、より大きな集合体から個々の４ｍｍのストリップを切断する。初期のベンチ試験では、調整可能なはんだ付けジグ内のネットワークの上方に保持されたピペットチップを使用した。カセット試験では、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ（Ｄａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ）で設計された３Ｄ印刷プロトタイプカセット（ＶｅｒｏＣｌｅａｒ ｏｎ Ｓｔｒａｔａｓｙｓ Ｊ７５０）を使用した。本発明者らの主要な頑丈さ測定基準は、「活性化までの時間」であり、これは、手動工程と自動化された液体添加工程との間の時間であった。

【0077】

この研究の目的は、従来のＬＦＡと同じくらい容易に操作および製造することができる紙ネットワークにおいて、より感度の高い分析をフォーマットすることであった。紙とプラスチックのマイクロ流体工学の研究に基づいて、図１５と図１６に示す設計を実施した。この分析装置は、紙のネットワークを特定の時間にカセット内の毛細管弁と接触するように切り替える。このスイッチは、例えば、ＬＦＡ信号を増幅する第２の試薬セットを送達する。単純な幾何学的調整により、設計者は活性化までの時間を調整することができる。これらの試験からの実験データを図１８に示し、時間遅延をＸ軸に分で示し、使用した特定のウィッキング材料の長さをＹ軸にｍｍで示す。結果の最良適合線が示される。図１８は例えば、６ｍｍおよび１３ｍｍの長さのウィッキング材料が、１０分離れた遅延時間で分析の第２の工程を活性化することを示す。さらに、ウィッキング材料の材料選択は、時間遅延期間を変化させた。図１７に、種々の材料の試験結果を示す。図１７は、Ａｈｌｓｔｒｏｍ ２４３、ＧＥ ＣＦ４、ＧＥ ＣＦ６、およびＭｉｌｌｉｐｏｒｅ ＣＯ８３からなるウィッキング材料からの試験データを右から左までの列に示している。これらの材料選択およびサイズ調整によって設定される遅延は、様々なタイミング要件を有する広範囲の（少なくとも）２工程分析の統合に対応する。

【0078】

様々な態様および実施形態が本明細書に開示されてきたが、他の態様および実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な態様および実施形態は例示を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

【図面の簡単な説明】

【0079】

【図1】分析装置のカセットの頂部表面の外観図である。

【図2】カセットおよび内部分析構成要素の断面図である。

【図3】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図4】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図5】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図6】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図7】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図8】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図9】分析装置のカセットの頂部表面の外観図である。

【図10】カセットおよび内部分析構成要素の断面図である。

【図11】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図12】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図13】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図14】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図15】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図16】カセットおよび内部分析構成要素のいくつかの特徴の断面図である。

【図17】実験データのグラフである。

【図18】実験データのグラフである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】