特表 2016-539633 核酸の増幅及び検出のポイントオブケア用の方法及び装置

(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】特表2016-539633(P2016-539633A)

(43)【公表日】2016年12月22日

(54)【発明の名称】核酸の増幅及び検出のポイントオブケア用の方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   C12Q 1/68 20060101AFI20161125BHJP

   G01N 21/78 20060101ALI20161125BHJP

   G01N 21/82 20060101ALI20161125BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20161125BHJP

【ＦＩ】

   C12Q1/68 Z

   G01N21/78 C

   G01N21/78 Z

   G01N21/82

   C12M1/34 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-526159(P2016-526159)

(86)(22)【出願日】2014年10月22日

(85)【翻訳文提出日】2016年6月16日

(86)【国際出願番号】US2014061808

(87)【国際公開番号】WO2015061480

(87)【国際公開日】20150430

(31)【優先権主張番号】61/894,392

(32)【優先日】2013年10月22日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/262,683

(32)【優先日】2014年4月25日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】516120320

【氏名又は名称】コーポロス インク．

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＲＰＯＲＯＳ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107364

【弁理士】

【氏名又は名称】斉藤 達也

(72)【発明者】

【氏名】ベアリンガー，ジェーン ピー．

(72)【発明者】

【氏名】カスタノン，スコット

(72)【発明者】

【氏名】ミチリッシェ，ケネス ジェイ．

【テーマコード（参考）】

2G054

4B029

4B063

【Ｆターム（参考）】

2G054AA07

2G054AA08

2G054AB05

2G054BB10

2G054CA22

2G054CE02

2G054EA03

2G054EA06

2G054EA09

2G054FA06

2G054FA07

2G054FA12

2G054FA26

2G054GA03

2G054GA04

2G054GB01

2G054GB04

4B029AA07

4B029BB20

4B029FA12

4B063QA01

4B063QA18

4B063QQ42

4B063QR08

4B063QR42

4B063QR62

4B063QS24

4B063QS36

4B063QX01

(57)【要約】

方法及び装置は、ポイントオブケア拡酸増幅及び検出のために提供される。発明の１つの実施形態は、任意で、目的の標的核酸配列を検出するために、複合の形式で用いられてよく、そして、任意で、１回の使用の後の廃棄のために構成されてよい、完全に実装されたサンプルトゥーアンサー分子診断装置を備える。装置は、好ましくは、核酸増幅に関連する器具類の要求を減少するために、例えばループメディエイテッド等温増幅（ＬＡＭＰ）の如き等温核酸増幅技術を利用する。標的増幅の検出は、例えば、増幅反応に追加された染料の変色又は蛍光の検出を介して、達成されてよい。このような検出は、オペレータによって視覚的に行われてよく、又は、例えば分光光度的画像の如き、画像技術を用いて達成されてよい。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

標的核酸配列のポイントオブケア増幅及び検出のための方法であって、当該方法は、
サンプルマトリクスを収集するステップと、
前記サンプルマトリクスを、少なくとも１つの微小流体チャネルを通して、核酸増幅の試薬を有している少なくとも１つの反応チャンバに移送するステップと、
前記サンプルマトリクスに含まれているときに、前記標的核酸配列を増幅するために、前記核酸増幅の試薬を加熱するステップと、
加熱している間に、前記少なくとも１つの微小流体チャネルを通して、前記少なくとも１つの反応チャンバからの、前記サンプルマトリクスの逆流を防止するステップと、
前記サンプルマトリクスにて存在するときに、前記標的核酸配列の増幅を検出するステップと、
を含む方法。

【請求項2】

請求項１の方法であって、逆流を防止するステップは、更に、前記サンプルマトリクスを前記少なくとも１つの反応チャンバに移送するステップの間に、前記サンプルマトリクスを少なくとも１つの一方向のバルブを通して通過させるステップ、を含む、
方法。

【請求項3】

請求項１の方法であって、逆流を防止するステップは、更に、前記サンプルマトリクスを前記少なくとも１つの反応チャンバに移送するステップの後に、前記少なくとも１つの微小流体チャネルをブロックするステップ、を含む、
方法。

【請求項4】

請求項１の方法であって、更に、前記少なくとも１つの反応チャンバからオーバーフローを発散するステップ、を含む、
方法。

【請求項5】

請求項１の方法であって、更に、１回の使用の後に、前記サンプルマトリクス、前記少なくとも１つの微小流体チャネル、前記少なくとも１つの反応チャンバ及び前記核酸増幅の試薬を廃棄するステップ、を含む、
方法。

【請求項6】

請求項１の方法であって、加熱するステップは、更に、
加熱エレメントで前記核酸増幅の試薬を加熱するステップと、
１回の使用の後に前記加熱エレメントを廃棄するステップと、を含む、
方法。

【請求項7】

請求項１の方法であって、増幅を検出するステップは、更に、比色染料の変色を検出するステップ、濁りの増加を検出するステップ、又は、蛍光を検出するステップ、を含む、
方法。

【請求項8】

請求項１の方法であって、移送するステップは、更に、多数の反応チャンバを横切って前記サンプルマトリクスを分配する、少なくとも１つの分岐している微小流体チャネルを通して、前記サンプルマトリクスを移送するステップ、を含む、
方法。

【請求項9】

請求項８の方法であって、逆流を防止するステップは、更に、前記多数の反応チャンバの間の相互汚染を防止するステップ、を含む、
方法。

【請求項10】

請求項８の方法であって、更に、異なる反応チャンバで、異なる標的核酸配列の増幅及び検出を行うステップ、を含む、
方法。

【請求項11】

標的核酸配列のポイントオブケア増幅及び検出のための方法であって、当該方法は、
サンプルマトリクスを収集するステップと、
前記サンプルマトリクスを、前記サンプルコレクタから、核酸増幅の試薬を有している少なくとも１つの反応チャンバに移送するステップと、
前記サンプルマトリクスに含まれているときに、前記標的核酸配列を増幅するために、前記核酸増幅の試薬を加熱するステップと、
加熱している間に、前記少なくとも１つの反応チャンバからのオーバーフローを発散するステップと、
前記標的核酸配列の増幅を検出するステップと、
を含む方法。

【請求項12】

請求項１１の方法であって、移送するステップは、更に、前記サンプルマトリクスを、少なくとも１つの微小流体チャネルを通して移送するステップ、を含む、
方法。

【請求項13】

請求項１１の方法であって、収集するステップは、更に、サンプルコレクタで前記サンプルマトリクスを収集するステップ、を含み、移送するステップは、更に、前記少なくとも１つの反応チャンバに、前記サンプルコレクタの少なくとも１つのパンチを設けるステップ、を含む、
方法。

【請求項14】

請求項１１の方法であって、オーバーフローを発散するステップは、更に、少なくとも１つの隔離されたオーバーフローチャンバに発散するステップ、を含む、
方法。

【請求項15】

請求項１１の方法であって、オーバーフローを発散するステップは、更に、流れ制御メディアを通して気体を発散するが、流体の発散を妨げるステップ、を含む、
方法。

【請求項16】

請求項１１の方法であって、更に、加熱している間に、前記少なくとも１つの微小流体チャネルを通して、前記少なくとも１つの反応チャンバからの、前記サンプルマトリクスの逆流を防止するステップ、を含む、
方法。

【請求項17】

標的核酸配列のポイントオブケア増幅及び検出のための装置であって、当該装置は、
サンプルマトリクスを収集するために構成されたサンプルコレクタと、
少なくとも１つの微小流体チャネルと、核酸増幅の試薬を有している少なくとも１つの反応チャンバと、少なくとも１つのバルブとを備えるデバイスと、
加熱エレメントと、を備え、
前記少なくとも１つの微小流体チャネルは、前記サンプルマトリクスを、前記サンプルコレクタから前記少なくとも１つ反応チャンバに移送するために構成されており、
前記加熱エレメントは、前記サンプルマトリクスに含まれているときに、前記標的核酸配列を増幅するために、前記少なくとも１つの反応チャンバへの、前記サンプルマトリクスの移送の後に、前記核酸増幅の試薬を加熱するために構成されており、
前記少なくとも１つのバルブは、加熱している間に、前記少なくとも１つの微小流体チャネルを通して、前記少なくとも１つの反応チャンバからの、前記サンプルマトリクスの逆流を防止するために構成されている、
装置。

【請求項18】

請求項１７の装置であって、前記デバイスは、更に、前記少なくとも１つの反応チャンバからのオーバーフローの発散のための、少なくとも１つの隔離されたチャンバ、を備える、
装置。

【請求項19】

請求項１８の装置であって、前記デバイスは、更に、前記少なくとも１つの反応チャンバからの液体ではなく気体の発散のための、流れ制御メディアを備える、
装置。

【請求項20】

請求項１７の装置であって、前記バルブは、一方向のバルブ、ロッキングバルブ、リバーシブルバルブ、非リバーシブルバルブ、及びこれらの組み合わせを備えるグループから選択される、
装置。

【請求項21】

請求項１７から１９のいずれかの装置であって、前記バルブは、前記少なくとも１つの反応チャンバと前記少なくとも１つの微小流体チャネルとの間の流体連通を妨げるクローズ位置、あるいは、前記少なくとも１つの反応チャンバと前記少なくとも１つの微小流体チャネルとの間の流体連通を許可するオープン位置に選択的にスライドされ得る、スライディングバーバルブを含む、
装置。

【請求項22】

請求項２１の装置であって、複数の反応チャンバと、複数の微小流体チャネルとがあり、前記スライディングバーバルブは、前記クローズ位置にて、複数の各反応チャンバと微小流体チャネルとの間の流体連通を妨げる、
装置。

【請求項23】

流体サンプルのポイントオブケア分析のための装置であって、当該装置は、
流体サンプルを収集するために構成されたサンプルコレクタと、
少なくとも１つの微小流体チャネルと、少なくとも１つの分析チャンバと、スライディングバーバルブとを備えるデバイスであって、前記少なくとも１つの微小流体チャネルは、前記流体サンプルを前記サンプルコレクタから前記少なくとも１つの分析チャンバに移送するために構成されており、前記スライディングバーバルブは、前記少なくとも１つの微小流体チャネルと前記少なくとも１つの分析チャンバとの間の流体連通を、選択的に許可又は妨げるために構成されている、前記デバイスと、
を備える装置。

【請求項24】

請求項２３の装置であって、複数の反応チャンバと、複数の微小流体チャネルとがあり、前記スライディングバーバルブは、複数の各反応チャンバと微小流体チャネルとの間の流体連通を、選択的に許可又は妨げるために構成されている、
装置。

【請求項25】

請求項２３又は２４のいずれかの装置であって、前記スライディングバーバルブは、前記流体連通を許可するためのオープン位置及び前記流体連通を妨げるためのクローズ位置の間に、選択的にスライドされ得る、
装置。

【請求項26】

請求項２３から２５のいずれかの装置であって、前記分析チャンバは、反応チャンバである、
装置。

【請求項27】

請求項２３から２６のいずれかの装置であって、前記分析は、標的核酸配列の増幅及び検出を含む、
装置。

【請求項28】

請求項２３から２７のいずれかの装置であって、更に、前記流体サンプルを加熱するための加熱エレメント、を備える、
装置。

【請求項29】

請求項２３から２８のいずれかの装置であって、前記分析チャンバは、前記流体サンプルが前記分析チャンバに提供されるときに、前記流体サンプルと混ざる試薬を備える、
装置。

【請求項30】

請求項２３から２９のいずれかの装置であって、更に、前記分析チャンバ内の前記流体サンプルの少なくとも一部の画像をキャプチャするためのイメージセンサ、を備える、
装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１０月２２日付けで出願された米国特許出願第６１／８９４，３９２号、及び２０１４年４月２５日付けで出願された米国特許出願第１４／２６２，６８３号であって、本明細書によって援用されるものの利益を主張する。

【0002】

参照による援用
本明細書に記述の全ての文献及び特許出願は、各個別の文献又は特許出願が参照によって組み込まれることを詳細に及び個別的に意図されたかのように、同様な範囲の参照によってここに組み込まれる。

【0003】

技術分野
本願発明は、核酸の増幅及び検出用の方法及び装置に関する。特に、本願発明は、核酸の増幅及び検出のポイントオブケア用の方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0004】

ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）は、ＰＣＲの特殊性及び感度が、類似の酵素結合免疫吸着測定法（「ＥＬＩＳＡ」）テストのものより極めて高いので、核酸の増幅及び検出用の好適な基準と考えられている。しかしながら、ＰＣＲシステムは、典型的に、コストがかかり、極めて清潔なサンプルを要する。ポイントオブケア（ＰＯＣ）ＰＣＲシステムは、一般的に、完全に廃棄できるわけではなく、不慣れな使用に適さず、相当なパワーを要し及び／又は複雑な処理及び読出しを含む。よって、ＰＣＲは、伝統的には、豊富な資源を有する、集約的な実験室環境に限定されていた。

【0005】

前述を考慮して、従来の既知の方法及び装置の欠点を克服する、核酸の増幅及び検出のポイントオブケア用の方法及び装置を提供することが望ましい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、背景技術の課題を解決するためのものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願発明のいくつかの実施形態は、同様なパーツを同様な符号にて参照する添付の図面と併せて用いられる、以下の詳細の説明の理解を明らかにするであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】サンプルコレクタの１つの実施形態の概略図である。

【図2A】乃至

【図2C】図１のサンプルコレクタからポイントオブケア核酸増幅及び検出装置へのサンプルの生成及び移送のための装置及び方法の等角図及び側面図である。

【図3A】及び

【図3B】図１のサンプルコレクタからポイントオブケア核酸増幅及び検出装置へのサンプルの生成及び移送のための代替の装置及び方法の側面図及び等角図である。

【図4A】乃至

【図4D】図１のサンプルコレクタからポイントオブケア核酸増幅及び検出装置へのサンプルの生成及び移送のための追加の代替の装置及び方法の側断面図及び等角図である。

【図5】図２乃至図４のポイントオブケア核酸増幅及び検出装置の分解組み立て図である。

【図6】図２乃至図５のポイントオブケア核酸増幅及び検出装置のチャネル及びチャンバエレメントの底面図である。

【図7A】加熱エレメントと熱伝達している図２乃至図６のポイントオブケア核酸増幅及び検出装置の等角図である。

【図7B】図７Ａの装置及び方法と一緒に用いられるための任意の検出センサの等角図である。

【図8A】乃至

【図8E】図２乃至図７のポイントオブケア核酸増幅及び検出用の方法及び装置の、代替の実施形態の等角図、平面図、底面図、及び側断面図である。

【図9A】乃至

【図9J】ポイントオブケア核酸増幅及び検出用の方法及び装置の、他の代替の実施形態の、等角図、平面図、底面図、組み立て図、側断面詳細図、及び半透明等角図である。

【図10A】乃至

【図10G】ポイントオブケア核酸増幅及び検出用の方法及び装置の、他の代替の実施形態の等角平面図、等角底面図、等角詳細図、半透明等角詳細図、及び側断面詳細図である。

【図11A】乃至

【図11J】ポイントオブケア核酸増幅及び検出用の方法及び装置の、更に他の代替の実施形態の側面図、側断面図、等角図、及び半透明等角図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

この開示は、当業者が開示された技術を実施するために詳細及び正確であるが、ここで開示された自然法則の実施形態は、発明の様々な側面を単に例示するに過ぎず、これは、他の特定の構造によって具現化されてよい。好ましい実施形態が記載されるが、詳細は発明から離れずに変更されてよく、請求項によって定義される。

【0010】

本願発明は、核酸の増幅及び検出用の方法及び装置に関する。特に、本願発明は、核酸の増幅及び検出のポイントオブケア用の方法及び装置に関する。装置及び方法は、任意の方法で、多数の目的の標的核酸配列を検出するために（例えば、少なくとも２個の目的の標的核酸配列を検出するために）、複合の様式で用いられてよく、装置は、１回の使用の後に廃棄されるために任意に構成されてよい。

【0011】

装置は、好ましくは、核酸増幅に関連する器具類の要求を減少するために、例えばループメディエイテッド等温増幅（「ＬＡＭＰ」）の如き等温核酸増幅技術を利用する。標的増幅の検出は、例えば、増幅反応に付加される、ヒドロキシナフトールブルー、ピコグリーン、及び又はＳＹＢＲグリーン等の、１つ以上の染料における変色及び／又は蛍光を介して、あるいは、濁りの変化を介して、達成されてよい。このような比色の、蛍光の、及び／又は濁りの検出は、オペレータによって視覚的に行われてよく、及び／又は、例えば、以下に記載の、分光光度的な及び／又は蛍光画像の如き、画像技術を用いて達成されてよい。

【0012】

図１は、核酸サンプルＳを収集するための、それ自体は既知の、サンプルコレクタ１０の１つの実施形態を図示している。サンプルコレクタ１０は、例えば、スポンジ、泡、又はスワブを備えてよい。サンプルコレクタ１０は、例えば、不活性ポリマーから生成されてよい。様々なサンプルのマトリクスであって、食物、尿、唾液、粘液を分泌するもの、糞便、血、精液、組織、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、植物性物質、動物性物質、液体、溶液、固体、気体及び他の材料を含んでいるが限定されないものは、サンプルＳとしてサンプルコレクタ１０に設けられてよい。

【0013】

サンプルコレクタ１０でサンプルＳを収集するために、サンプルコレクタは、例えば、目的の１つ以上のサンプルマトリクスに、浸されてよく又は入れられてよい。サンプルコレクタ１０を用いる１つの方法では、サンプルコレクタは、唾液サンプルＳを収集するために、ある期間、人間の口の中に入れられてよい。追加的にあるいは代替的に、目的の１つ以上のサンプルマトリクスの１つ以上のしずくは、例えば、サンプルコレクタに設けられてよく又は置かれてよい。更に他の代替として、サンプルコレクタ１０は、例えば、目的の１つ以上のサンプルのマトリクス又は表面を、ふき取ってよく又は拭ってよい。

【0014】

サンプルＳの収集の後、サンプルは、サンプルコレクタ１０から、ポイントオブケア拡酸増幅及び検出装置１００に移送されてよい。任意で、サンプルは、例えば溶解化学製品と流体連通するサンプルＳのプレースメントを介して、移送の前、間及び後に、生成されてよい。サンプルコレクタ１０は、任意で、サンプルＳを生成する溶解化学製品を備えてよい。追加的にあるいは代替的に、サンプルＳは、熱処理を介して生成されてよい。例えば、サンプルＳは、等温増幅に要求される温度よりも高い、例えばループメディエイテッド等温増幅（「ＬＡＭＰ」）に要求される熱よりも高い温度に加熱されてよい。いくつかの実施形態では、サンプルＳは、全血を備えてよく、これは、例えば、サンプルの生成を達成するために、例えば約１０分の間、約９９℃に熱処理されてよい。それ自体は既知の他の生成法が、追加的にあるいは代替的に、用いられてよい。いくつかの実施形態では、サンプルＳは、生成を要求しなくてよい。いくつかの実施形態では、サンプルＳと水、バッファ及び／又は染料溶液を混ぜることは、核酸増幅用のサンプルを生成するために充分であってよい。

【0015】

図２は、サンプルＳのサンプルコレクタ１０からポイントオブケア拡酸増幅及び検出装置１００への移送用の、方法及び装置の１つ実施形態を図示している。図２Ａに見られるように、サンプルコレクタ１０は、ルアーロック２２を備えるサンプルコレクタ容器エレメント２０の内部に設けられてよい。容器エレメント２０は、サンプルコレクタ１０が設けられてよい、ルーメンまたはコンパートメントを備える。図２Ｂに見られるように、ルアーロック２６を備えるキャップ２４は、容器エレメント２０の内部へのサンプルコレクタ１０の配置の後に、サンプルコレクタ容器エレメント２０に取り付けられてよい。容器エレメント２０及びサンプルコレクタ１０は、それから、シリンジ３０の（雌又は雄の）ルアーロック３２との、キャップ２４の（雄又は雌の）ルアーロック２６の合致を介して、シリンジ３０に取り付けられてよい。

【0016】

図２Ｃに見られるように、シリンジ３０及びサンプルコレクタ１０を備える容器エレメント２０は、装置１００の（雌又は雄の）ルアーロック１０２との、容器エレメント２０の（雄又は雌の）ルアーロック２２の合致によって、ポイントオブケア拡酸増幅及び検出装置１００に結合されてよい。シリンジ３０は、サンプルＳのサンプルコレクタ１０から装置１００へのプランジャ３４の押し下げ介する溶出のための液体Ｌ（例えば、水、バッファ及び／又は比色のあるいは他の染料溶液）を、備えてよい。装置１００（及び／又は、シリンジあるいはサンプルＳを分配するための他の代替の分配装置）のルアーロック１０２は、任意で、拡酸増幅及び検出の間の逆流を防止する一方向のバルブを備えてよい。

【0017】

図３は、サンプルコレクタ１０から装置１００へのサンプルＳの移送用の、代替の方法及び装置を図示している。図３Ａに見られるように、容器エレメント２０のルアーロック２２は、第２のシリンジ４０のルアーロック４２に結合されてよい。シリンジ３０のプランジャ３４は、液体Ｌ及びサンプルＳをサンプルコレクタ１０から第２のシリンジ４０に溶出するために、押し下げられてよい。装置１００へのサンプルの移送の前の、第２のシリンジ４０への液体Ｌ及びサンプルＳの溶出は、装置１００への移送の前の、液体及びサンプルの混合を増してよい。また、サンプルＳは、任意で、装置１００への移送の前に、第２のシリンジ４０に多数回、収集及び／又は溶出されてよい。

【0018】

図３Ｂに見られるように、第２のシリンジ４０の内部へのサンプルＳ及び液体Ｌの収集の後、第２のシリンジ４０は、シリンジ３０、容器エレメント２０及びサンプルコレクタ１０から取り外されてよい。第２のシリンジ３０は、それから、ルアーロック１０２へのルアーロック４２の合致によって、装置１００に結合されてよい。プランジャ４４の押し下げは、サンプルＳ及び液体Ｌを装置１００に押し出す。

【0019】

図４は、サンプルコレクタ１０から装置１００へのサンプルＳの移送用の、追加の代替の方法及び装置を図示している。図４Ａに見られるように、サンプルＳを備えるサンプルコレクタ１０は、シリンジから一時的にプランジャ３４を取り外すことにより、シリンジ３０の内部に、直接的に設けられてよい。任意で、液体Ｌは、サンプルＳを備えているサンプルコレクタ１０に加えて、シリンジ３０の内部に設けられてよいが、液体Ｌが代替的に省略されてよいことについては、容易に理解されるであろう。シリンジ３０内のサンプルコレクタ１０の配置の後、プランジャ３４は、図４Ｂのように、シリンジに再取り付けされてよい。シリンジ３０は、それから、図４Ｃのように、ルアーロック１０２とのルアーロック３２の合致により、装置１００に結合されてよい。プランジャ３４の押し下げは、図４Ｄのように、サンプルコレクタ１０を圧縮し、サンプルコレクタ１０を圧縮し、サンプルＳを装置１００に送る。

【0020】

ここで図５を参照して、ポイントオブケア拡酸増幅及び検出用の、完全に実装されたサンプルトゥーアンサー分子診断装置１００の第１の実施形態が記載されている。装置１００は、チャネルに接続されるルアーロック１０２及びチャンバエレメント１１０を備える。チャンバエレメント１１０は、例えば、ポリプロピレンから生成されてよい。

【0021】

チャネルカバー１０４は、例えば、接着剤又はねじを介して、エレメント１１０の底面に接続するが、チャンバカバー１０６は、接着剤又はねじを介して、エレメント１１０の天面に接続する。カバー１０４及び１０６は、例えば、接着フィルム又はテープを備えてよい。チャンバカバー１０６（及び、任意で、チャネルカバー１０４）は、好ましくは、エレメント１１０の反応チャンバ１１２のコンテンツの視覚検査を促進するために、半透明又は透明である。装置１００は、また、エレメント１１０のチャンバ１１２と整列するチャンバ窓１２４と共に、空気フィルタ１２２を備えるトップカバー１２０を備えてよい。いくつかの実施形態では、各チャンバ１１２は、例えば約３０マイクロリッタのオーダーの体積の如き、約１００マイクロリッタ未満の体積を備える。

【0022】

図５及び６に見られるように、エレメント１１０の反応チャンバ１１２は、（好ましくは、等しい長さの）微小流体チャネル１１４を介して、入口１１６に接続される。サンプルＳは、例えば、図２〜４に関して前述のシリンジプランジャの押し下げを介して、ルアーロック１０２を通って装置１００に収集及び送られる。例えば、シリンジプランジャの連続した押し下げを介する、サンプルＳの連続的な押し出しによって、サンプルＳは、入口１１６から微小流体チャネル１１４を通ってチャンバ１１２に押し出される。各チャンバ１１２は、拡酸増幅を行うための試薬１３０を含んでいる。試薬１３０は、例えば、酵素及びマスタミックスを備えてよい。ＬＡＭＰにて拡酸増幅を行うとき、酵素は、例えば、Ｂｓｔ ＤＮＡポリメラーゼ、Ｂｓｔ ２．０ワームスター ＤＮＡポリメラーゼ、及び／又はＢｓｍ ＤＮＡポリメラーゼ（及び、任意で、逆転写酵素）を備えてよい。マスタミックスは、例えば、プライマー、ｄＮＴＰｓ、ＭｇＳ０４、ベタイン及び／又は賦形剤（例えば、マンニトール、トレハロース及び／又はデキストリン）を備えてよい。試薬１３０は、また、水、ＴＥバッファ、等温バッファ、及び／又は他のバッファを備えてよく、これは、任意で、例えば液体Ｌとして、例えばサンプルＳの分配の前、間及び／又は後に、微小流体チャネル１１４を介してチャンバ１１２へ分配されてよい。

【0023】

試薬１３０は、また、例えばヒドロキシナフトールブルー（「ＨＮＢ」）のような、拡酸増幅の検出を促進するための１つ以上の染料を備えてよい。標的増幅の検出は、例えば、ＬＡＭＰ増幅の間の自由マグネシウム（Ｍｇ^２＋）の集中でのシフトによる、アンプリコンの存在における比色染料での変色の検出を介して、達成されてよい。このような比色検出は、オペレータによって視覚的に行われたり、あるいは、以下に記述する、分光光度的な画像を用いることにより達成されたりしてよい。比色染料での比色増幅検出に、追加的にあるいは代替的に、例えばピコグリーン又はＳＹＢＲグリーン等の、蛍光染料が、蛍光を介して増幅を検出するために使用されてよい。

【0024】

１つ以上の試薬１３０は、好ましくは、例えば長期間の貯蔵を促進するために、凍結乾燥される。追加的にあるいは代替的に、１つ以上の試薬は、一時的に、核酸増幅より先に１つ以上の他の試薬から隔離されてよい。このような一時的な試薬の隔離は、試薬の長期間の貯蔵を促進してよく、及び／又は、例えば、試薬がサンプルＳに曝されるまでの、所望まで試薬の混合（及び、それによる、核酸増幅）に先んじてよい。例えば、酵素は、マスタミックスから隔離されてよい。

【0025】

いくつかの実施形態では、１つ以上の試薬１３０は、１つ以上の一時隔離容器の内部に、一時的に隔離されてよい。いくつかの実施形態では、一時隔離容器は、例えば核酸増幅の間に加熱すると直ちに、溶ける、多孔性になる、さもなければ、隔離された試薬１３０を解放する、１つ以上の熱内包材を備えてよい。熱内包材は、例えば、ポリカプロラクトン、及び／又は、例えば灯油又はワックスのような相変化材を備えてよい。いくつかの実施形態では、一時隔離容器は、ブリスターパック、あるいは、例えば傷つけられてよく又は隔離された試薬１３０を解放するために開けられてよいゲルキャップのような、他の容器を備えてよい。一時隔離容器がゲルキャップを備えるとき、これらは、傷つけることに追加であるいは代替として、加水分解を介して任意にあけられてよい。

【0026】

微小流体チャネル１１４を通ってチャンバ１１２へのサンプルＳの分配があると直ちに、サンプルＳに含まれている場合、各試薬を含んでいるチャンバ１１２は、目的の標的核酸配列を増幅するために構成される。異なるチャンバ１１２は、任意で、異なるチャンバでの異なる目的の標的核酸配列の増幅及び検出を促進するために（すなわち、多様な核酸増幅及び検出を促進するために）、異なるプライマーを利用してよい。チャンバの一部は、ポジティブコントロールとして役に立ってよい（例えば、核酸増幅の間に増幅が期待される、目的の１つ以上の標的核酸配列で前処理されてよい）。追加的にあるいは代替的に、チャンバ１１２の一部は、ネガティブコントロールとして役だってよい（例えば、試薬１３０を備えてよいが、サンプルＳを含まないように、微小流体チャネル１１４に接続されなくてよい）。

【0027】

チャンバ１１２へのサンプルＳの分配の後に、チャンバは、目的の１つ以上の標的核酸配列を増幅するために、例えば等温的加熱により、加熱されてよい。ＬＡＭＰを介する等温核酸増幅を行うとき、チャンバ１１２のコンテンツは、約５−７０分の間、約６０°Ｃ―６５°Ｃの範囲に加熱されてよい。図７Ａに見られるように、チャンバ１１２のコンテンツは、装置１００に熱的に結合される加熱エレメント２００を介して加熱されてよい。このような加熱は、電気的、化学的、及び／又は電気化学的技術を含んでいる（しかしながら、限定されない）あらゆる様々な技術を利用して達成されてよい。加熱エレメント２００は、例えば、例えば１つ以上のバッテリ又は壁付けのコンセント接続口等の、電源に接続された抵抗ヒータ、及び、チャンバ１１２のコンテンツを抵抗的に加熱するための任意の温度制御装置を備えてよい。追加的にあるいは代替的に、加熱エレメント２００は、ダイヤモンド／タングステンヒータ、誘導ヒータ、化学ヒータ（例えば、例えば過飽和状態のナトリウム・アセテート・ヒータ、セルロース／鉄／水／活性炭／バーミキュライト／塩ヒータ、酸化鉄ヒータ、鉄／マグネシウム塩ヒータ、触媒バーナ、燃料電池ヒータ等の如き発熱化学ヒータ）を備えてよい。加熱エレメント２００は、再利用可能であってよく、あるいは、１回の使用の後に廃棄されるために構成されてよい。任意で、加熱エレメント２００は、装置１００に一体的に接続されてよい。加熱エレメント２００は、完全に自動化されてよく、また、例えば、ユーザが加熱の標的の温度及び持続期間をセットできる制御を備えてよい。任意で、加熱エレメント２００は、延長された期間に所望の温度を維持するための、例えば灯油のような相変化材を備えてよい。

【0028】

前述のように、標的増幅の検出は、任意で、アンプリコンの存在における１つ以上の染料での変色（すなわち、波長シフト）及び／又は蛍光（すなわち、強度シフト）の検出を介して、達成されてよい。このような比色の及び／又は蛍光の検出は、オペレータによって視覚的に行われてよく、及び／又は、例えば、分光光度的な及び／又は蛍光画像の如き、画像技術を用いて達成されてよい。図７Ｂの実施形態では、例えば分光光度的なＣＭＯＳ又はＣＣＤイメージセンサ３００の如きセンサ３００は、変色、蛍光、濁り、あるいは、標的核酸配列の増幅を示しているいくつかの他の変化の検出のために、チャンバ１１２の近接にある。チャンバカバー１０６（図５参照）は、好ましくは、反応チャンバの内部での変化の検出を促進するために透明である。いくつかの実施形態では、センサ３００は、エレメント１１０に一体的に接続されてよく、チャンバカバー１０６を除去して、チャンバ１１２を覆ってよい。

【0029】

センサ３００は、任意で、例えば酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」）コーティングの如きコーティングを備えてよく、これは、標的核酸増幅を達成するために、各チャンバ１１２のコンテンツを抵抗的に加熱するために、加熱エレメント２００に追加であるいは代替として利用されてよい。コーティングは、チャンバ１１２に近接して設けられてよい。前述のように、ＬＡＭＰによって等温増幅を行うとき、チャンバ１１２のコンテンツは、約５−７０分の間、約６０°Ｃ−６５°Ｃの範囲に加熱されてよい。

【0030】

イメージセンサ３００は、等温加熱の前の試薬１３０及びサンプルＳの基線色と、（例えば、等温加熱後に）等温加熱の後の試薬の最終色とを測定してよい。各反応チャンバ１１２の内部の試薬１３０は、例えば、標的核酸配列が増幅すると直ちに、例えば紫から青へ変色する比色（又は蛍光）染料を備えてよいから、チャンバの内部でのいくつかのこのような変色は、基線及び最終色の間の差異としてイメージセンサ３００によって検出されてよく、そして、この差異は標的増幅を示してよい。図７Ｂに見られるように、任意のデジタル読み出し又はディスプレイ３１０は、ユーザに検出結果（及び／又は命令）を出力してよく、検出の不明確さのリスクを取り除く。図７Ｂの実施形態は、実例として、分光光度的な画像を介して比色又は蛍光の検出を達成するが、このような比色又は蛍光の検出は、加えてあるいは代替的に、オペレータによって視覚的に行われてよい、ことについて理解されたい。

【0031】

加熱エレメント２００及び／又はセンサ３００は、加熱エレメント及び／又はセンサの動作を制御するため、チャンバ１１２の加熱を介して核酸増幅を制御するため、増幅が発生したかを決定するためにセンサ３００で取得される基線及び最終色測定を比較するため、及び／又はディスプレイ３１０を介する命令又は検出結果の表示を制御するための、ロジックチップを備えてよい。ワイヤー及び／又はサーキットボードは、ロジックチップを加熱エレメント２００、センサ３００、及び／又は電源に接続してよい。電源は、例えば、１つ以上のバッテリ又は壁付けのコンセント接続口を備えてよい。

【0032】

ここで図８を参照して、装置１００の代替の実施形態が記載されている。図８の実施形態では、エレメント１１０’は、１６個ではなく（あらゆる個数のチャンバ１１２が備えられてよいことについては、当業者が理解するであろうが）４個のチャンバを備える。エレメント１１０’は、チャンバから大気に空気を発散するための、各チャンバ１１２の天面と流体連通しているベントチャネル１１８を備える。微小流体チャネル１１４は、サンプルＳを各チャネルの底面に分配し、ベントチャネル１１８は、オーバーフローを、通気性フィルムメンブレン又は一方向のバルブ１１９を通って、各チャンバの天面から装置１００の外に発散する。図８Ａは、装置１００の等角図である。図８Ｂに見られるエレメント１１０’の平面図では、チャンバ１１２の天面とのベントチャネル１１８の流体連通が見られる。図８Ｃに見られるエレメント１１０’の底面図では、メンブレン又はバルブ１１９であるが、入口１１６からチャンバ１１２への微小流体チャネル１１４の延長が視認可能である。図８Ｄの側断面図は、ルアーロック１０２とチャネル１１８の出口を通って得られる。図８Ｅの側断面図は、チャンバ１１２を通って得られ、チャンバの底面との微小流体チャネル１１４の流体連通、及びチャンバの天面とのベントチャネル１１８の流体連通を示す。

【0033】

図９は、エレメント１１０’’を備えている装置１００の他の代替の実施形態を示す。図９Ａは、装置１００の等角図を示し、図９Ｂは、チャンバカバー１０６が取り除かれた状態の装置のエレメント１１０’’の平面図を示し、図９Ｃは、チャネルカバー１０４’が取り除かれた状態のエレメント１１０’’の底面図を示す。図８に示されている装置１００の実施形態は、ベントチャネル１１８及びエレメント１１０’のメンブレン又はバルブ１１９を介する、チャンバ１１２から大気への空気の発散を備えているが、図９に示されている装置１００の実施形態は、ベントチャネル１１８’を通って空気をチャンバ１１２から大気へではなく、エレメント１１０’’の１つ以上のオーバーフローチャンバ１２５（図９Ｃ参照）へ発散する。よって、図９の装置１００は、完全に包含されている。オーバーフローチャンバ１２５は、好ましくは、約５−１０ｐｓｉ未満に、核酸増幅している間の、オーバーフローチャンバでの圧力増加を制限する大きさにされる。

【0034】

図９Ｃにて最もよく見られるように、エレメント１１０’’は、また、微小流体チャネル１１４’を横切る逆流を介して、チャンバ１１２間の相互汚染を防止する対逆流バルブ１４０を備える。また、図９Ｂにて最もよく見られるように、エレメント１１０’’は、チャンバ１１２とオーバーフローチャンバ１２５と間のベントチャネル１１８に従って設けられている流れ制御メディア１５０を備えており、これは、チャンバ１１２からの液体ではなく空気又は他の気体の発散を可能にし、これによって、過剰な圧力を解放している間に、全てのチャンバ１１２内でのサンプルＳの等しい充填が確実になっている。

【0035】

図９のエレメント１１０’’は、図８のエレメント１１０’の微小流体チャネル１１４と比べて、より短い微小流体チャネル１１４’を備える。より短い微小流体チャネルは、サンプルＳがチャンバ１１２に至るために移動しなければならない、充填量を減少させる。エレメント１１０’’は、２０−５０マイクロリッタのオーダーの充填量を備えてよい。前述の微小流体チャネル１１４と対照的に、微小流体チャネル１１４’は、エレメント１１０’’を通ると共に、エレメント１１０’’の天面及び底面の両方に沿って延びる。微小流体チャネル１１４’の迂回経路は、以下でより詳細に記載される。

【0036】

図９の実施形態では、チャネルカバー１０４’は、エレメント１１０’’の底面に設けられた微小流体チャネル１１４’の位置をカバーすることに加えて、チャンバ１１２の間の相互汚染を防止するために、対逆流バルブ１４０と共に機能するラミネート１６０を備える。図９Ｄの分解組み立て図に見られる１つの実施形態では、ラミネート１６０は、両面粘着層１６２、エラストマー層１６６及び任意の片面粘着背面層１６８を備える。エレメント１１０’’は、エレメント１１０’’へのラミネートの取り付けの間に、ラミネート１６０の層を整列させるための任意のレジストレーションポート１１１を備える。層１６２は、レジストレーションポート１１１と整列する任意のレジストレーションカットオフ１６３を備える。同様に、層１６６は、任意のレジストレーションカットオフ１６７を備えるが、一方、レイヤ１６８は、任意のレジストレーションカットオフ１６９を備える。層１６２は、また、対逆流バルブ１４０を囲むバルブカットオフ１６４を備えるが、一方、レイヤ１６８は、バルブカットオフ１７０を備える。両面粘着層１６２は、エレメント１１０’’及びエラストマー層１６６に取り付けられる。任意で、片面粘着背面層１６８は、ラミネート１６０が剥離するリスクを減少させるために、エラストマー層１６６に接続されてよい。図９Ｅは、チャネルカバー１０４’が取り付けられた状態の装置１００の底面図である。

【0037】

図９Ａ−９Ｅと共に図９Ｆ及び９Ｇをここで参照して、図９に示されて装置１００の実施形態の使用の方法が記載されている。図９Ｆに見られるように、シリンジ３０（又は、例えば前述のシリンジ４０、又は、前述の容器エレメント２０を備えるシリンジ３０等の、いくつかの他のサンプル移送装置）は、ルアーロック１０２とのルアーロック３２の合致を介して、装置１００に結合される。シリンジ３０は、サンプルＳ（及び、任意で液体Ｌ）を、入口１１６を通って装置１００に送る。サンプルＳは、微小流体チャネル１１４’内でエレメント１１０’’の底面に沿って移動する（図９Ｃと共に図９Ｆを参照）。微小流体チャネルは、それから、エレメント１１０’’を通って通過し、多数の微小流体チャネル１１４’内に分かれる前に、エレメント１１０’’の天面にサンプルＳを送る（図９Ｂと共に図９Ｆ参照）。微小流体チャネル１１４’は、それから、エレメント１１０’’を背面に移動し、サンプルＳを対逆流バルブ１４０に分配する。シリンジ３０を介して適用される圧力によって、ラミネート１６０のエラストマー層１６６は、局所的に及び一時的に、バルブ１４０のすぐ近くにおいてゆがみ、これによってサンプルＳの通過が可能になる（図９Ｃと共に図９Ｇ参照）。サンプルＳの通過の後、対逆流バルブ１４０は、サンプルＳの逆流を防止し、これによって、チャンバ１１２の相互汚染を防止するために再封止する。図９Ｃと共に図９Ｇに最もよく見られるように、微小流体チャネル１１４’は、エレメント１１０’’の背面のバルブ１４０を通って、そして、チャンバ１１２内に通過したサンプルＳを取得する。チャンバ１１２は、例えば凍結乾燥された試薬１３０の如き試薬１３０を備える。

【0038】

ベントチャネル１１８’は、空気Ａのチャンバ１１２からオーバーフローチャンバ１２５への発散のために、チャンバ１１２から延びる（図９Ｂ及び９Ｃと共に図９Ｇ参照）。流れ制御メディア１５０は、チャンバ１１２とオーバーフローチャンバ１２５との間のチャネル１１８’内に設けられる。流れ制御メディア１５０は、例えば、空気を通過させるが液体を通過させない、小孔疎水材を備えてよい。流れ制御メディア１５０を通って空気が通過した後、空気は、エレメント１１０’’の天面からベントチャネル１１８’内に移動し、エレメントを通ってオーバーフローチャンバ１２５に移動する。

【0039】

装置１００の全ての他の実施形態では、図９に示される装置１００の実施形態は、サンプルＳに存在するとき、試薬１３０を介する１つ以上の目的の標的核酸配列の増幅のための、加熱エレメント（例えば、図７の加熱エレメント２００）を備えるか、あるいは、当該加熱エレメントに結合されてよい。標的配列の増幅は、例えば、例えば比色染料における変色又は濁りの変化等の、視覚インジケータの視覚検出によって、オペレータによって視覚的に検出されてよく、あるいは、例えば、視覚インジケータ（変色、蛍光、濁り変化等）の検出によって、増幅を検出するセンサ（例えば、図７Ｂのセンサ３００等）を介して、自動的に検出されてよい。図９に示される装置１００の実施形態は、実例として、空気オーバーフローチャンバ１２５及び対逆流バルブ１４０の両方を備える。装置は、代替的に、対逆流バルブのみ、あるいは、オーバーフローチャンバのみ備えてよい、ことについて理解されたい。

【0040】

ここで図９Ｈ−９Ｊを参照して、装置１００は、任意で、装置１００を収容するケース１８０を備えてよい。ケース１８０は、エレメント１１０’’の対逆流バルブ１４０を受けるために構成されたインデント１８４を有するキャビティ１８２を備えてよい。加熱エレメント２００は、また、チャンバのコンテンツの加熱のために、チャンバ１１２の近傍におけるキャビティ１８２の内部に配置されてよい。ケース１８０は、更に、チャンバ１１２の視覚化の促進のためにチャンバカットアウト１８８を有し、及びルアーロック１０２へのアクセスを提供するためのルアーロックアウト１９０を有する、カバー１８６を備える。カバー１８６は、その内部に配置された装置１００の他のコンポーネントと一緒にケース１８０を形成するために、例えばネジ又は圧入を介して、キャビティ１８２に強固に固定される。

【0041】

図１０は、エレメント１０’’’を備えている装置１００の他の代替の実施形態を示す。図１０に示される装置１００の実施形態は、チャネル１１４’’を通って流れるのを許可するオープン位置、又は、チャネル１１４’’を介する逆流及びチャンバ１１２の間の相互汚染を防止するクローズ位置のいずれでも、エレメント１０’’’の微小流体チャネル１１４’’をロックするために構成される対逆流ロッキングバルブ２００を備える。このようなチャネルのロッキングは、所望のように、リバーシブルあるいは非リバーシブルに生成されてよい。図１０Ａは、装置１００の等角平面図を示し、一方、図１０Ｂは、装置の等角底面図を示す。図１０Ｃは、対逆流ロッキングバルブ２００の等角詳細図を示す。明確化のために、チャンバカバー１０６及びチャネルカバー１０４は、図１０において示されていない。しかしながら、これらが、装置の先の実施形態に関連して記載されたように備えられてよいことについて、理解されたい。

【0042】

図１０Ａ及び１０Ｂに見られるように、対逆流ロッキングバルブ２００は、エレメント１０’’’に対するボイド２０２の内部で、ロッキングバルブ２００をスライドすることにより、所望に、オープン（すなわち、流れ可能）又はクローズ（すなわち、流れブロック）位置にて、チャネル１１４’’をロックするために、エレメント１０’’’のボイド２０２の内部への配置のために構成される。図１０Ｃに見られるように、ルーメン２３０は、対逆流ロッキングバルブ２００を通って通過し、及び、チャネルをアンロック及びロックするため各々に、チャネル１１４’’と選択的に整列及び非整列されてよい。ロッキングバルブ２００は、例えば、相対的に強固な又は硬い、エラストマーのオーバーモールド２２０を有するサブストレート２１０を備えてよい。エラストマーのオーバーモールド２２０は、エレメント１０’’’に対して流体的にタイトな封止を生成するために構成されているオーリングエレメント２２２ａ及び２２２ｂを備えてよい。オーリングエレメント２２２ａは、チャネル１１４’’をブロックすることによってチャンバ１１２間の相互汚染を防止する、対逆流ロック２００のロックされた構成に関連する。オーリングエレメント２２２ｂは、ルーメン２３０と同心円状に整列され、チャネル１１４’’を通って流体が流れるのを許可する、対逆流ロッキングバルブ２００のアンロックされた構成に関連する。ロッキングバルブ２００（不図示）の代替の実施形態では、エラストマーのオーバーモールド２２０は取り除かれてよく、オーリングエレメント２２２ａ及び／又は２２２ｂは、サブストレート２１０に直接的に形成されてよく、あるいは、取り付けられてよい。ロッキングバルブ２００は、好ましくは、使用中のロッキングバルブの取り扱いを促進する（すなわち、ロッキングバルブをアンロックからロック構成に、あるいは、その逆に、スライドするために、ユーザによって掴まれてよい）拡大エンド２４０を備える。

【0043】

図１０Ｄ及び１０Ｅは、ロッキングバルブ２００の作動を図示する、半透明の詳細図である。図１０Ｄにて見られるように、チャネル１１４’’は、ルーメン２３０が微小流体チャネル１１４’’と整列されるように、エレメント１０’’’のボイド２０２の内部に配置しているロッキングバルブ２００によって、アンロック構成にて設けられてよい。任意で、ロッキングバルブ２００及び／又はボイド２０２は、ボイドに対するロックのスライドを促進するために、滑らかにされてよい。このアンロック構成では、オーリングエレメント２２ｂは、サンプルが、サンプル移送装置（例えば、シリンジ）からチャネル１１４’’の第１のセクションを通って、ルーメン２３０を通って、及びチャネル１１４’’の第２のセクションを通って、チャンバ１１２に流れて得るように、チャネル１１４’’の境界線の周辺に流体封止を生成する。図１０Ｅにて見られるように、ロッキングバルブ２００は、それから、ルーメン２３０が、微小流体チャネルとのアライメント外になるように、ロック構成にてチャネル１１４’’を設けるために、ボイド２０２の内部でスライドされてよい。このロック構成では、オーリングエレメント２２２ａは、チャネル１１４’’の境界線の周辺に流体封止を生成し、これによって、他からの各チャネル１１４’’を隔離及びブロックして、チャネルを通っての逆流を介する、チャンバ１１２間の相互汚染を防止する。

【0044】

１つの実施形態では、ロッキングバルブ２００の拡大エンド２４０は、一度、ロッキングバルブ２００がチャネルをブロックしたら、ユーザが、エンド２４０を掴めず及びチャネル１１４’’をアンロックできないように、図１０Ｅのロック構成にてエレメント１０’’’と同一平面上に止まってよい。このような非リバーシブルなロッキングバルブは、逆流汚染のリスク、又は、環境へのサンプルの発散事故のリスクを減少し得る。代替の実施形態では、ロッキングバルブ２００の拡大エンド２４０は、ユーザが、ロッキングバルブ２００でのチャネル１１４’’のリバーシブルロック及びアンロックのために、拡大エンド２４０を掴み得るように、ロック構成にてエレメント１０’’’から突出してよい。

【0045】

図１０Ａ−１０Ｅと共に図１０Ｆ及び１０Ｇをここで参照して、図１０に示されている装置１００の実施形態の使用の方法が記載されている。図１０Ｆでは、ロッキングバルブ２００は、チャネル１１４’’を、図１０Ｄに示されているアンロック構成に配置する。シリンジ又は他のサンプル移送装置は、ルアーロック１０２との合致を介して、装置１００に結合される。シリンジ又は他のサンプル移送装置は、入口１１６を通して、装置１００内にサンプルＳ（及び、任意に、液体Ｌ）を送る。サンプルＳは、エレメント１０’’’の底面に沿って、多数の微小流体チャネル１１４’’に分岐する微小流体チャネル１１４’’の内部に移動する（図１０Ｂ及び１０Ｄと共に図１０Ｆ参照）。各微小流体チャネルは、それから、ロッキングバルブ２００のルーメン２３０を介して、エレメント１０’’’を通って通過し、これによって、サンプルＳをエレメント１０’’’の天面に移動させて、試薬１３０（例えば、凍結乾燥された試薬１３０）を有するチャンバ１１２に移動させる。図１０Ｇに見られるように、ロッキングバルブ２００は、それから、チャネルがブックされる、図１０Ｅのロック構成にチャネル１１４’’を配置するために、エレメント１０’’’に対してボイド２０２の内部でスライドされてよい。サンプルＳは、チャネル１１４’’がロック構成になったときに、ロッキングバルブ２００を通って逆流できなくなり、チャネルを通る逆流を介する、チャンバ１１２の相互汚染が防止される。

【0046】

エレメント１０’’’は、（サンプルＳではなく）空気Ａを、チャンバ１１２からオーバーフローチャンバ１２５に発散するために、チャンバ１１２から延長する前述のベントチャネル１１８’を備える（図１０Ａ及び１０Ｂと共に図１０Ｇ参照）。流れ制御メディア１５０は、チャンバ１１２とオーバーフローチャンバ１２５との間のチャネル１１８’の内部に配置される。流れ制御メディア１５０は、例えば、空気を通過させるが液体を通過させない、小孔疎水材を備えてよい。流れ制御メディア１５０を通って空気が通過した後、空気は、エレメント１１０’’’の天面からベントチャネル１１８’内に移動し、エレメント１１０’’’を通ってオーバーフローチャンバ１２５に移動する。図１０に示される装置１００の実施形態は、実例として、空気オーバーフローチャンバ１２５及び対逆流ロッキングバルブ２００の両方を備える。装置は、代替的に、対逆流ロックのみ、あるいは、オーバーフローチャンバのみ備えてよい、ことについて理解されたい。

【0047】

装置１００の全ての他の実施形態では、図１０に示される装置１００の実施形態は、サンプルＳに存在するとき、試薬１３０を介する１つ以上の目的の標的核酸配列の増幅のための、加熱エレメント（例えば、図７の加熱エレメント２００）を備えるか、あるいは、当該加熱エレメントに結合されてよい。標的配列の増幅は、例えば、例えば比色染料における変色又は濁りの変化等の、視覚インジケータの視覚検出によって、オペレータによって視覚的に検出されてよく、あるいは、例えば、視覚インジケータ（変色、蛍光、濁り変化等）の検出によって、増幅を検出するセンサ（例えば、図７Ｂのセンサ３００等）を介して、自動的に検出されてよい。任意で、加熱エレメント、エレメント１１０’’’及び／又は装置１００のいつくかの他の側面は、ロッキングバルブ２００が、チャネル１１４’’を介する流れを許容するオープン構成に配置されるときに、加熱エレメントへのエレメント１１０’’’の連結を妨げる、幾何学的又は他の拘束を備えてよい。このような拘束は、クローズ構成でのチャネル１１４’’のロック前の、サンプル増幅のリスクを低減し得、これによって、チャンバ１１２の逆流によって引き起こされる相互汚染のリスクを低減する。

【0048】

ここまで記載された装置の実施形態は、チャンバを横切ってサンプルを分配する微小流体チャネルを介して、反応チャンバ１１２にサンプルＳを分配した。図１１に示される装置１００の実施形態では、サンプルＳは、微小流体無しで反応チャンバに分配される。図１１に示される装置１００の実施形態は、実例として、単一の反応チャンバを備えるが、装置１００があらゆる所望の個数の反応チャンバを備えてよいことについて、理解されたい。

【0049】

図１１Ａを参照して、装置１００は、反応チャンバ４００及びパンチエレメント５００を備える。パンチエレメント５００は、雄エレメント５０２を備えており、これは、反応チャンバ４００の雌エレメント４０２に圧入して、核酸増幅及び検出に先立って、反応チャンバ４００を封止するために構成されている。

【0050】

図１１Ｂ及び１１Ｄに見られるように、反応チャンバ４００の雌エレメント４０２は、そこへの圧入であってよい試薬インサート４１０を備える。試薬インサート４１０は、カッティングエレメント４１２及び試薬チャンバ４１４を備える。試薬１３０は、試薬チャンバ４１４の内部に設けられる。試薬１３０は、例えば、溶液又は液体の形式である。代替的に、試薬１３０は、図１０のように、凍結乾燥されてよい。

【0051】

試薬インサート４１０は、封止４０４を介して試薬チャンバ４００の雌エレメント４０２の内部に封止される（例えば、図１１Ｃ参照）。封止４０４は、例えば、金属箔又はプラスチックフィルムを備える。反応チャンバ４００を封止することは、使用前の、試薬１３０の長期間の貯蔵を促進してよく、及び／又は、凍結乾燥された試薬１３０が使用前に乾燥を維持するのを確実にしてよい。

【0052】

図１１Ｂ、１１Ｅ、及び１１Ｆに見られるように、パンチエレメント５００の雄エレメント５０２は、そこへの圧入であってよい液体インサート５１０を備える。液体インサート５１０は、カッティングエレメント５１２及び液体チャンバ５１４を備える。液体チャンバ５１４は、封止５１６で封止される。封止５１６は、例えば、金属箔又はプラスチックフィルムを備える。例えば、水及び／又はＴＥバッファのような液体は、液体チャンバ５１４の内部に封止される。染料、ＭｇＳ０４、バテイン、及び／又は等温バッファは、追加的にあるいは代替的に、チャンバ５１４の内部に封止されてよい。

【0053】

装置１００は、加熱エレメント２００を更に備え、これは、反応チャンバ４００と熱伝達している。任意で装置１００の残りに加えて単一での使用後に廃棄されてよい加熱エレメント２００は、例えばＬＡＭＰのような等温核酸増幅である、核酸増幅を達成するために、反応チャンバ４００のコンテンツを加熱するために構成される。加熱エレメント２００は、例えば、ポリイミドフィルムの２つの層の間のカプセルに包まれたエッチ箔を備えている抵抗ヒータを備えてよい。加熱エレメントは、更に、核酸増幅を達成するための、所望の監視された温度の調整のための温度コントローラとのフィードバックループでの監視している温度のための熱電対と共に、例えばバッテリ又は標準の壁付けのコンセント接続口等の、電源を備えてよい。

【0054】

反応チャンバ４００は、好ましくは、目的の標的核酸配列の増幅を検出するための、反応チャンバの視覚化の促進のために、透明又は半透明である。核酸増幅は、比色染料の変色を介して、濁りの増加を介して、蛍光等を介して、検出されてよい。検出は、裸眼によって、及び／又は、廃棄可能であってよい任意のセンサ３００を介して達成されてよい。検出結果は、廃棄可能であってよいディスプレイに示されてよい。

【0055】

サンプルＳは、パンチエレメントを備える反応チャンバを封止する前に、反応チャンバ４００及び／又はパンチエレメント５００に直接的に設けられてよい。代替的に、サンプルＳを備えているサンプルコレクタ１０は、図１１に示されるように、雌エレメント４０２との雄エレメント５０２の合致が、サンプルＳを反応チャンバ４００の内部に設けるように、反応チャンバ４００及びパンチエレメント５００の間に設けられてよい。図１１の実施形態では、サンプルコレクタ１０は、例えば、例えばワットマン（ＧＥヘルスケアの一部）から入手可能なＦｌｉｎｄｅｒｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（「ＦＴＡ」）カードである、化学的に処理された濾紙のような、濾紙を備えてよい。様々なサンプルのマトリクスであって、食物、尿、唾液、粘液を分泌するもの、糞便、血、精液、組織、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、植物性物質、動物性物質、溶液、固体及び他の材料を含んでいるが限定されないものは、サンプルコレクタ１０に設けられてよい（追加のサンプルマトリクスは、明らかであろう）。このようにして、サンプルコレクタ１０は、濾紙を介してサンプルＳを収集してよい。

【0056】

サンプルコレクタ１０でサンプルＳを収集するために、濾紙は、例えば、１つ以上の目的のサンプルマトリクスに、浸されてよく又は入れられてよい。追加的にあるいは代替的に、目的の１つ以上のサンプルマトリクスの１つ以上のしずくは、例えば、濾紙に設けられてよく又は置かれてよい。追加的にあるいは代替的に、濾紙は、例えば、目的の１つ以上のサンプルのマトリクス又は表面を、ふき取ってよく又は拭ってよい。

【0057】

図１１Ｇ−１１Ｊをここで参照して、図１１に見られる装置１００の実施形態の使用の方法が記載されている。図１１Ｇに見られるように、反応チャンバを封止するために、パンチエレメントの雄エレメント５０２が、反応チャンバの雌エレメント４０２と合致するように、反応チャンバ４００及びパンチエレメント５００は接近される。液体インサート５１０のカッティングエレメント５１２は、サンプルコレクタ１０を突き通し、雄エレメント５０２は、サンプルコレクタ１０からサンプルＳのパンチを取り除いて、それによって、サンプルＳを反応チャンバ４００の内部に設ける。

【0058】

図１１Ｈに見られるように、反応チャンバ４００とパンチエレメント５００との接近の継続によって、液体インサート５１０のカッティングエレメント５１２が、反応チャンバ４００の封止４０４を傷つけることが引き起こされて、それによって、試薬インサート４１０へのアクセスを提供する。図１１Ｉに見られるように、また更なる接近によって、試薬インサート４１０のカッティングエレメント４１２が、液体インサート５１０の封止５１６を傷つけることが引き起こされて、それによって、液体Ｌが、液体チャンバ５１４を出て試薬チャンバ４１４に流れることが引き起こされる。図１１Ｊに見られるように、パンチエレメント５００との反応チャンバ４００の十分な接近は、核酸増幅及び検出のために必要な全ての材料（サンプルＳ、試薬１３０、及び任意で液体Ｌ）を、試薬チャンバ４１４の内部に設ける。

【0059】

反応チャンバとパンチエレメントの接近の後、加熱エレメント２００は、サンプルＳに存在するとき、目的の標的核酸配列の核酸増幅を達成するために、試薬チャンバ４１４のコンテンツを加熱する。検出は、裸眼及び／又はセンサ３００を介して達成されてよい。

【0060】

図１１の装置１００は、任意で、全ての参照によって本願に組み込まれる、同時継続中の、２０１２年４月１４日付の米国特許出願番号１３／４４７，２１８に記載の装置４０の一部として用いられてよい。具体的には、図１０における装置１００の反応チャンバ４００及びエレメント５００は、’２１８出願に示される装置４０のパンチエレメント９０及びチャンバ７０と取り替えられてよい。

【0061】

図１−１１の方法及び装置は、比較的不慣れなユーザによる、ポイントオフケアでの限られた品質セッティングでの、使用のための適切である（任意で廃棄可能であり、例えば、１回の使用で廃棄可能である）装置での、サンプルトゥーアンサー、核酸サンプル生成、（任意で、複合の）標的増幅及び検出を完全に備える。

【0062】

結論
本願発明の好ましい実施形態が上述されているが、発明から離れずに、様々な変更及び修正がそれに行われてよいことについて、当業者理解するであろう。例えば、装置の様々なコンポーネントの合致は、ルアーロックコネクションを介する合致として記載されたが、それ自体は既知の、ルアースリップ、圧入又は他の合致コネクションが用いられてよい、ことについて理解されたい。また、装置のいくつかの記載の実施形態は、実際には、核酸増幅及び検出装置にサンプルＳを送るために、１つ以上のシリンジを用いるが、いくつかの代替のサンプル移送装置が用いられてよく、特別の目的のために製造され移送装置を含んでいる。

【0063】

また更に、装置１００及び関連付けられた方法は、核酸増幅及び検出に関して記載されたが、装置及び関連付けられた方法は、代替的に、サンプルにおいて、必ずしも核酸の増幅及び／又は検出を行わずに、サンプルの保持及び分析を含んだり、及び／又は、当該保持及び分析のために用いられたりしてよいことについて、理解されたい。このような実施形態では、装置１００は、反応チャンバの内部に分析のための核酸又は他のサンプルを維持するサンプルホルダ１００を備えてよく、これは、チャンバの観察及び／又は分析に役立ってよい。分析は、例えば、核酸増幅及び検出に追加あるいは代替として、例えば、顕微鏡による検査、交配及び／又はたんぱく質分析のような１つ以上の分析を含んでよい。

【0064】

装置１００がサンプルホルダを備えるとき、分析のためのサンプルを保持する方法は、サンプルマトリクスを取集することと、少なくとも１つの微小流体チャネル通って、サンプルマトリクスを少なくとも１つの反応／観察／分析チャンバに移送することと、任意で、分析技術の一部としてサンプルマトリクスを加熱することと、（例えば加熱の間に）少なくとも１つの微小流体チャネルを通っての、少なくとも１つのチャンバからのサンプルマトリクスの逆流を防止することとを含んでよい。逆流防止は、多数のチャンバが提供されるときに、相互汚染を防止してよい。逆流防止は、反応／観察／分析チャンバへの一方向のバルブを介して、及び／又は、サンプルマトリクスのチャンバへの移送の後の、微小流体チャネルのブロックを介して、達成されてよい。

【0065】

添付の請求の範囲において、発明の真の精神及び範囲内であたる、全てのこのような変更及び修正をカバーすることについて、意図される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図9G】

【図9H】

【図9I】

【図9J】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図10F】

【図10G】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図11F】

【図11G】

【図11H】

【図11I】

【図11J】

【国際調査報告】