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公開番号2025114676
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2025076070,2023110502
出願日2025-05-01,2018-02-27
発明の名称マイクロ流体デバイスおよび関連する方法
出願人アボット・ダイアグノスティックス・スカボロー・インコーポレイテッド
代理人弁理士法人川口國際特許事務所
主分類G01N 35/08 20060101AFI20250729BHJP(測定;試験)
要約【課題】インフルエンザおよび/またはRSVウイルスに存在する標的核酸の迅速な検出を促進するマイクロ流体デバイスを提供する。
【解決手段】マイクロ流体デバイス100は、試料を受け取るように構成された入口ポートと、入口ポートに流体的に結合された第1反応室と、入口ポートに流体的に結合された第1ポンプと、混合室に流体的に結合された第2ポンプと、第1反応室および混合室に流体的に結合された計量チャネルと、混合室に流体的に結合された1つまたは複数の第2反応室と、を備えている。第1ポンプは、流体を、入口ポートから第1反応室におよび第1ポンプから入口ポートに、移動させるように構成されている。第2ポンプは、流体を、第2ポンプから混合室に第1反応室から混合室におよび混合室から1つまたは複数の第2反応室に、移動するように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マイクロ流体デバイスであって、
試料を受け取るように構成された入口ポートと、
入口ポートに流体的に結合された第１反応室と、
入口ポートに流体的に結合された第１ポンプと、
混合室に流体的に結合された第２ポンプと、
第１反応室および混合室に流体的に結合された計量チャネルと、
混合室に流体的に結合された１つまたは複数の第２反応室と
を備え、
第１ポンプは、流体を、入口ポートから第１反応室におよび第１ポンプから入口ポートに、移動させるように構成されており、
第２ポンプは、流体を、第２ポンプから混合室に第１反応室から混合室におよび混合室から１つまたは複数の第２反応室に、移動させるように構成されている、
マイクロ流体デバイス。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
マイクロ流体デバイス内の流体圧力を調節するように構成された廃棄物リザーバをさらに備えている、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
第１反応室が、第１の増幅試薬セットを含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
第１の増幅試薬セットが、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）試薬を含む、請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
ＲＰＡ試薬が、凍結乾燥されている、請求項４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
第１反応室が、触媒試薬をさらに含む、請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
触媒試薬が、マグネシウムを含む、請求項６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
第１の増幅試薬セットが、オリゴマーを含む、請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
混合室が、第２の増幅試薬セットを含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
第２の増幅試薬セットが、ＲＰＡ試薬を含む、請求項９に記載のマイクロ流体デバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１７年２月２８日に出願された「マイクロ流体デバイスおよび関連方法」と題する米国特許出願第６２／４６４，５７６号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 5,200 文字）【０００２】
政府の利益に関する声明
本発明は、米国保健福祉省により授与されたＨＨＳＯ１００２０１４０００１１Ｃの下で政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
本開示は、マイクロ流体デバイスに関し、より詳細には、診断分析を実施するために使用されるマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００４】
マイクロ流体デバイスは、多くの用途で幾何学的に制約されたネットワーク内の流体の流れを正確に制御するように設計されている。いくつかの例では、マイクロ流体デバイスを使用して、等温核酸増幅法（例えば、レコンビナーゼポリメラーゼ増幅法（ＲｅｃｏｍｂｉｎａｓｅＰｏｌｙｍｅｒａｓｅＡｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＲＰＡ））または切断および伸長増幅反応法（ＮｉｃｋｉｎｇａｎｄＥｘｔｅｎｓｉｏｎＡｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎＲｅａｃｔｉｏｎ（ＮＥＡＲ）））に基づく分析などの特定の分子診断分析を実行し、核酸のトレースレベルを検出する。場合によっては、マイクロ流体デバイスは、ポイントオブケア（ＰＯＣ）テストを容易にし、インフルエンザ（Ｆｌｕ）や呼吸器合胞体ウイルス（ＲＳＶ）を検出できる分析などの診断分析の利用可能性と速度とを向上させることができる。例えば、マイクロ流体デバイスは、インフルエンザおよび／またはＲＳＶウイルスに存在する標的核酸の迅速な検出を促進する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示されるマイクロ流体デバイスは、１つまたは複数の標的核酸を検出できる診断分析（例えば、インフルエンザ（Ｆｌｕ）および呼吸器合胞体ウイルス（ＲＳＶ）を検出できる分析）を実行するために設計されている。例えば、マイクロ流体デバイスは、カートリッジアセンブリ、エラストマー層、および蓋を含む。カートリッジアセンブリおよびエラストマー層はともに、マイクロ流体デバイスに提供された試料中の１つまたは複数の標的核酸の存在を検出するための分析を実行できる一連の、流体的に連結されたポート、チャネル、室（ｃｈａｍｂｅｒ）、リザーバ、バルブ、および付属コンポーネントを提供する。蓋は、カートリッジアセンブリを覆い、カートリッジアセンブリ内で１つまたは複数の標的核酸が検出され得る層を提供する。
【０００６】
カートリッジアセンブリは、カートリッジ、キャップ、シール、プラグ、磁石、第１反応ペレットおよび第２反応ペレットを含む。カートリッジは、マイクロ流体ネットワークの形状と、マイクロ流体ネットワークへの入口ポートを提供する試料室を規定する。試料室は、試料採取装置（例えば、綿棒）を収容するサイズおよび形状であり、比較的広い第１部分および比較的狭い第２部分を含むので、液体試薬が試料室に送られた際には試料室内の綿棒の先端が完全に濡れる。
【０００７】
カートリッジは、マイクロ流体ネットワークに流体を押し込むか、マイクロ流体ネットワークから流体を引き出すように動作可能な２つのオンボードポンプも規定する。カートリッジは、マイクロ流体デバイス内で多重化が実行され得るように、第１反応ペレットでプライミングされる第１反応室、混合室、およびそれぞれの第２反応ペレットでプライミングされる複数の第２反応室を規定する。第２反応室内での混合は、混合および音響マイクロストリーミングの一方または両方を介して起こり得る。各第２反応室は、第２反応室が流体で満たされると発生する背圧の結果として第２反応室間の充填レベルが自動的に平衡化されるようにするために、第２反応室内の流体の均等な分配を可能にする同一の空気ばねを含む。したがって、第２反応室は、正確で精密な同等の体積の流体で満たされ、同等の圧力を達成することができる。
【０００８】
さらに、カートリッジと蓋との間に形成され、マイクロ流体ネットワークの外部にある容積は、マイクロ流体ネットワーク内の空気圧を緩衝する廃棄物リザーバ（例えば、空気リザーバ）を提供するので、マイクロ流体デバイスは別個の圧力平衡機構を備える必要がない。カートリッジ内の空洞と、空洞に沿って位置するエラストマー層の対応する領域とが協働して、マイクロ流体ネットワークに沿った選択位置にバルブを形成し、流体の流れを制御することができる。同様の分析を実行するために使用される従来のデバイスと比較して、周囲環境への漏れ汚染のリスクが大幅に低減されるように、閉じたシステムを提供するように、マイクロ流体デバイスは構成される。少なくとも部分的にマイクロ流体デバイスの構成により、マイクロ流体デバイスを使用して、約１５分未満でＦｌｕ／ＲＳＶ分析を実行することができる。
【０００９】
例えば、いくつかの実施形態において、本明細書では、マイクロ流体デバイスであって、試料を受け取るように構成された入口ポートと、入口ポートに流体的に結合された第１反応室と、入口ポートに流体的に結合された第１ポンプと、混合室に流体的に結合された第２ポンプと、第１反応室および混合室に流体的に結合された計量チャネルと、混合室に流体的に結合された１つまたは複数の第２反応室と、を備え、第１ポンプは、流体を、入口ポートから第１反応室におよび第１ポンプから入口ポートに、移動させるように構成されており、第２ポンプは、流体を、第２ポンプから混合室に第１反応室から混合室におよび混合室から１つまたは複数の第２反応室に、移動させるように構成されている、マイクロ流体デバイスが提供される。いくつかの実施形態において、マイクロ流体デバイスは、マイクロ流体デバイス内の流体圧力を調節するように構成された廃棄物リザーバをさらに備えている。いくつかの実施形態において、第１反応室は、第１の増幅試薬のセット（例えば、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）試薬）を含む。いくつかの実施形態において、ＲＰＡ試薬は凍結乾燥されている。いくつかの実施形態において、第１反応室は、触媒試薬（例えば、マグネシウム）をさらに含む。いくつかの実施形態において、第１の増幅試薬セットはオリゴマーを含む。いくつかの実施形態において、混合室は、第２の増幅試薬セット（例えば、ＲＰＡ試薬）を含む。いくつかの実施形態において、ＲＰＡ試薬は凍結乾燥されている。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の第２反応室はそれぞれ、第２の増幅試薬セット（例えば、ＲＰＡ試薬）を含む。いくつかの実施形態において、ＲＰＡ試薬は凍結乾燥されている。いくつかの実施形態において、第２の増幅試薬セットはオリゴマーを含む。いくつかの実施形態において、第１ポンプは第１緩衝液を含む。いくつかの実施形態において、第１ポンプは第１緩衝液および溶解剤を含む。いくつかの実施形態において、第２ポンプは第２緩衝液を含む。いくつかの実施形態において、第２ポンプは第２緩衝液および溶解剤を含む。いくつかの実施形態において、第１ポンプは触媒試薬を含む。いくつかの実施形態において、第２ポンプは触媒試薬を含む。いくつかの実施形態において、触媒試薬はマグネシウムを含む。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の第２反応室のそれぞれは検出室である。いくつかの実施形態において、各検出室の一部は光学的に透明である。いくつかの実施形態において、第１反応室は、加熱ユニットに結合されるように構成されている。いくつかの実施形態において、入口ポートは、加熱ユニットに結合されるように構成されている。いくつかの実施形態において、第１反応室は、混合手段を備えているか、混合手段に結合されている。いくつかの実施形態において、混合室は、混合手段を含むか、混合手段に結合されている。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の第２反応室はそれぞれ、混合手段を含むか、または混合手段に結合されている。いくつかの実施形態において、混合手段は磁石である。いくつかの実施形態において、混合手段は、音響ストリーミングによって動作する。いくつかの実施形態において、入口ポートは試料を含み、第１ポンプは第１緩衝液を含み、第１ポンプは第１緩衝液を第１ポンプから入口ポートに送って試薬と第１緩衝液とを含む希釈試料を生成するように構成されている。いくつかの実施形態において、第１反応室は第１の増幅試薬セットを含み、第１ポンプは、希釈試料の一部を入口ポートから第１反応室に提供して、希釈試料と第１の増幅試薬セットとを含む第１反応混合物を生成するように構成されている。いくつかの実施形態において、第２ポンプは、計量チャネルを介して第１反応室から混合室に第１反応混合物の一部を提供するように構成されている。いくつかの実施形態において、第２ポンプは第２緩衝液を含み、第２ポンプは、計量チャネルを介して第２ポンプから混合室に第２緩衝液を送って、第２緩衝液が第１反応混合物の一部と結合して希釈された第１反応混合物を生成するように構成されている。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の第２反応室は、それぞれ第２の増幅試薬セットを含み、第２ポンプは混合室から１つまたは複数の第２反応室のそれぞれに、希釈された第１反応混合物の一部を送って希釈された第１反応混合物および第２の増幅試薬セットを含む第２反応混合物を生成するように構成されている。いくつかの実施形態において、第２の増幅試薬セットはオリゴマーを含む。いくつかの実施形態において、混合室は第２の増幅試薬セットを含み、第２試薬室は第２緩衝液を含み、第２ポンプは、第２試薬室から計量チャネルを介して混合室に第２緩衝液を送るよう構成され、第２緩衝液は、第１反応混合物の一部および第２の増幅試薬セットと結合して第２反応混合物を生成する。いくつかの実施形態において、第２ポンプは、第２反応混合物の一部を１つまたは複数の第２反応室のそれぞれに送るように構成されている。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の第２反応室のそれぞれは、オリゴマーを含む。いくつかの実施形態において、マイクロ流体デバイスは、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、または８つの第２反応室を含む。いくつかの実施形態において、マイクロ流体デバイスは、一連のバルブをさらに含む。いくつかの実施形態において、マイクロ流体デバイスは、試料を処理するとともに試料をマイクロ流体デバイスに送るように構成されたリーダにマイクロ流体デバイスを接続するための位置合わせ穴をさらに含む。いくつかの実施形態において、接続ポートは、リーダと係止可能に係合するように構成されている。いくつかの実施形態において、マイクロ流体デバイスは使い捨てカートリッジである。いくつかの実施形態において、第１ポンプおよび第２ポンプはシリンジポンプである。いくつかの実施形態において、入口ポートはキャップを含む。いくつかの実施形態において、キャップは、ガスケットシールリブを含むガスケットを含む。いくつかの実施形態において、キャップは、キャップを開位置に固定するための戻り止め機能を備えている。
【００１０】
追加の実施形態は、本明細書に記載のマイクロ流体デバイスを受け入れるように構成されたリーダを提供し、リーダは、１つまたは複数の第２反応室内の第２反応産物の存在を検出する検出器を備えている。いくつかの実施形態において、マイクロ流体デバイスまたはリーダは、キャップの閉鎖または漏れを検出するように構成されたキャップ位置検出コンポーネントを含む。いくつかの実施形態において、キャップ位置検出コンポーネントは、１つまたは複数のコンポーネント（例えば、光学キャップ閉鎖センサおよび／または圧力センサ）を含む。いくつかの実施形態において、光学キャップ閉鎖センサは、キャップが閉じた密封位置にあるときに遮断される光ビームを含む。いくつかの実施形態において、圧力センサは、キャップが圧力に耐える能力を評価する。いくつかの実施形態では、デバイスのポンプを使用して圧力が生成される。いくつかの実施形態において、所定の範囲外の圧力は、密閉されていないキャップを示す。いくつかの実施形態において、リーダは、キャップが密閉されていると識別されない場合、リーダまたはマイクロ流体デバイスの動作を停止するように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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