JP7131833B2 - 診断アッセイシステムのための濾過カラムアセンブリ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、「改良された脱塩カラム」（Modified Desalting Column）と題して２０１６年５月１７日に出願された第１の米国仮特許出願第６２／３３７，４２３号及び「多重チャンバ回転バルブ及びカートリッジ」（Multi‐Chamber Rotating Valve and Cartridge）と題して２０１６年５月１７日に出願された第２の米国仮特許出願第６２／３３７，４４６号の優先権を主張する実用非仮特許出願である。ここに挙げた出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本出願はこのほか、「試料調製のための方法及びシステム」（Method and System for Sample Preparation）と題して２０１６年５月１８日に出願された米国特許出願第１５／１５７，５８４号に関連する。この米国特許出願は、２０１３年１０月１７日に出願され、現在は米国特許第９，３４７，０８６号となっている米国非仮特許出願第１４／０５６，６０３号の継続出願である。米国非仮特許出願第１４／０５６，６０３号は、２０１２年１０月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／７１５，００３号に対して優先権を主張する。米国仮特許出願第６１／７１５，００３号は、２０１０年５月２３日に出願され、現在は米国特許第８，６６３，９１８号となっている米国特許出願第１２／７８５，８６４号の一部継続出願である。米国特許出願第１２／７８５，８６４号は、２００９年５月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／１８０，４９４号に対して優先権を主張し、さらに２０１０年４月５日に出願され、現在は米国特許第８，７１６，００６号となっている米国特許出願第１２／７５４，２０５号の一部継続出願である。米国特許出願第１２／７５４，２０５号は、２００９年４月３日に出願された米国仮特許出願第６１／１６６，５１９号に対して優先権を主張する。ここに挙げた出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、生物サンプルのＲＮＡポリメラーゼ‐ＤＮＡ分析を実施する診断アッセイシステム（diagnostic assay system）と組み合わせて使用するための使い捨てカートリッジに関する。このアッセイシステムは、注射筒プランジャが使い捨てカートリッジに試料流体を出し入れするときに、回転軸を中心としてロータを駆動する。使い捨てカートリッジの実施形態を、アッセイ流体の流れ、再現性、信頼性、混合物及び調製を容易にする変形を含めて開示する。

試験方法を改善し、採取を容易にし、臨床検査室に関連する時間を短縮することには、引き続き関心が集まっている。特定の試験には、ＤＮＡ又はＲＮＡのような核酸分子を抽出するために、試料を破壊することが必要とされる。

過去１０年間に毎年実施された診断検査の数は急激に増加してきた。このほか、研究及び医療診断での分子診断及び遺伝子配列決定の利用が急速に拡大している。例えば、ほかにも、ＤＮＡ検査が、家族の病歴及び／又は家系を確立して追跡することへの関心の高まりから、爆発的に増加している。このようなアッセイの全件ではないにしても多くが、使用が容易で、操作者の介入を必要とせず、コスト効果があり、小さなサンプルサイズに対して感度が高い迅速なサンプル調製プロセスから利益を得ることがあり得る。

サンプルの採取及び調製は、リアルタイムのポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、遺伝子配列決定及び混成検査を実施するに際しての主要なコスト要素である。コストに加えて、遅延が感染症の拡大につながる可能性があり、ここで時間は感染症の抑制／軽減のための重要な要素である。そのような活動は、検査結果を得るのを遅らせることのほかに、本当に必要とされている熟練要員を研究所から、適切な採取、保管、配送に関連する低技能活動に転用している。

例えば、携帯型分子診断システムは、（特許文献１（米国特許出願公開第２０１４／００９９６４６号明細書）に記載されているような）最小限の訓練を受けた人員によって操作され、疾病監視に関して価値がある。しかし、そのような携帯型システムの採用は、分析のために血液／食物／生物サンプルの安全かつ効果的な取り扱いを可能にする熟練した人員を必要とするサンプル採取の現在の方法によって制限／制約される可能性がある。他の制限は、（ｉ）注入／回収された流体を適切に流れるようにする能力、（ｉｉ）製造可能性、（ｉｉｉ）検査結果の信憑性に影響を与え得るアッセイ流体の二次汚染、（ｉｖ）信頼できる検査結果を得るためのアッセイ流体の適切な混合及び（ｖ）反応時間を促進させる触媒を導入する能力があるかどうか、に関連する。

このため、最小限の訓練を受けた人員の採用、（一旦開始された）操作への不干渉、多数のアッセイサンプル（例えば、血液サンプル、食品サンプルをはじめとする生物サンプル）にわたる反復可能／信頼性のある試験結果及び診断アッセイシステムのための使い捨てカートリッジを費用効果的に製造する能力を容易／可能にする携帯型分子診断／アッセイシステムと組み合わせて使用するための改良された使い捨てカートリッジが必要である。

米国特許出願公開第２０１４／００９９６４６号明細書

本開示は、携帯型分子診断／アッセイシステムのためのさまざまな使い捨てカートリッジ構成に関する。

一実施形態では、診断分析システムの使い捨てカートリッジと組み合わせて使用するための濾過カラムアセンブリが提供される。濾過カラムアセンブリは、流体サンプルを濾過するように構成されたカラムマトリクス材料と、使い捨てカートリッジの濾過チャンバを封止可能に係合するように構成された管状カラムと、管状カラムの一端部に挿入され、サンプル流体を管状カラムの第２の端部から濾過チャンバに隣接して配置される採取空洞内に流入する通路を形成するように構成されるキャップと、を備える。管状カラムは、（ｉ）カラムマトリクス材料を受容するカラム空洞と、（ｉｉ）流体サンプルを受容し、カラムマトリクス材料を保持するように構成される開口部を有する第１の端部と、（ｉｉｉ）流体案内キャップを受容し、カラム空洞から濾過済み流体サンプルを分配する開口部を有する第２の端部と、を形成する。

別の実施形態では、流体サンプル試薬の相互汚染を軽減するために使い捨てカートリッジが提供される。この実施形態は、注射筒プランジャの移動に応答してアッセイ流体を注入及び回収するように動作する筒ポートを有する注射筒を形成するカートリッジ本体を含む。さらに、使い捨てカートリッジは、ロータの周囲に配置された複数のロータポートのうちの１つを介して筒ポートと流体連通するように配置された複数のアッセイチャンバを形成するロータを備える。最後に、使い捨てカートリッジは、１つのアッセイチャンバから別のアッセイチャンバへの流体サンプル試薬の相互汚染を防止する、筒ポートとロータポートとの間に流れ制御システムを備える。

本発明は、添付の図面を参照して開示される。
収集された血液／食物／生物サンプルの流体サンプルを検査するように構成された複数の使い捨てカートリッジのうちの１つを受容するように動作する携帯型診断アッセイシステムの斜視図である。 血液／食物／生物サンプルを検査するように構成された使い捨てカートリッジの１つの分解斜視図である。 中央アッセイチャンバをはじめとするさまざまなアッセイチャンバを示す使い捨てカートリッジの１つの上面図であって、アッセイチャンバのうちの１つは、流体サンプルを分解して検査流体サンプルの特定の属性を検出するのに適したアッセイ化学物質を包含する。 図３に示す使い捨てカートリッジの底面図であり、流体サンプルに対して複数の操作を行う目的で、流体サンプルの少なくとも一部を１つのチャンバから別のチャンバに移動させるように動作するさまざまなチャネルを示す。 カラムマトリクス材料と、カラムマトリクス材料を受容して保持する管状カラムと、加圧流路を維持しながら、濾過済み流体サンプルの体積を制限するように構成された流体誘導キャップとから構成される濾過カラムアセンブリを備える使い捨てカートリッジの分解斜視図である。 図５の線６‐６に実質的に沿った断面図であり、複数のポートがカートリッジロータと共通の平面内に示される。 使い捨てアッセイカートリッジの濾過チャンバ内に配置された濾過カラムを示す、図６の線７‐７に実質的に沿う断面図である。 濾過された流体サンプルを収集チャンバ内に導くように作用する流体ガイドを示す、濾過カラムの分離斜視図である。 カラムマトリクス材料と、カラムマトリクス材料を受容する管状カラムと、流体誘導キャップと、管状カラムの下端に溶融、溶接をはじめとする方法で取り付けられた保持フィルタとを備える濾過カラムの分解斜視図である。 流体誘導キャップの分解分離斜視図であって、流体誘導キャップの環状リムと組み合わせて配置された保持フィルタを備える、キャップの下面を示す。 大分子の通過を可能にしながら小分子材料を捕捉／濾過するカラムマトリクス材料を含む濾過カラムの概略側面断面図である。 図５の線１２‐１２に実質的に沿った断面図であり、複数のロータポートが注射筒及びカートリッジ本体の筒ポートと共に共通平面内に示される。 ロータとカートリッジ本体との間に配置された柔軟オーバーモールドを備える使い捨てカートリッジアセンブリの分解斜視図を示す。 図１２の線１４‐１４に実質的に沿った使い捨てカートリッジの断面図であって、オーバーモールド中のいくつかの柔軟開口の位置を示す、柔軟オーバーモールドの内部図を示す。 図１４の線１５‐１５に実質的に沿った使い捨てカートリッジの断面図であって、１つのアッセイチャンバから別のアッセイチャンバへの逆流汚染を防止する柔軟オーバーモールド内に配置されたＸ字型バルブを示す。 Ｘ字型バルブの拡大平面図であって、Ｘ字型バルブの開口とカートリッジ本体の筒ポートの直径との寸法差を示す。 図１２の線１７‐１７に沿った使い捨てカートリッジの断面図であって、オーバーモールド中のいくつかの柔軟開口の位置を示すための柔軟オーバーモールドの内部図を示す。 図１７の線１８‐１８に沿った使い捨てカートリッジの断面図であって、１つのアッセイチャンバから別のアッセイチャンバへの逆流汚染を防止するために、柔軟オーバーモールド内に配置されたフラップバルブを示す。 フラップバルブの拡大平面図であって、フラップバルブの開口とカートリッジ本体の筒ポートの直径との寸法差を示す。 使い捨てカートリッジの断面図であって、ロータポートの下流に配置され、ロータの各チャンバ内のアッセイ流体の混合を促進する渦発生器を示す。 図２０に示す渦発生器の拡大破断側面図である。 ロータの底面図であって、チャネル内の試薬反応を加速するために加熱され得る拡大チャネルを示す。 ロータの底面図であって、種々のＰＣＲ反応を内部で実施するためのセグメント化されたチャネルを示す。 （ｉ）緩衝剤によってプライマーを再懸濁するステップ、（ｉｉ）緩衝剤を除去するステップ、（ｉｉｉ）各懸濁液槽に再水和プライマーの密封するステップ及び（ｉｖ）ＰＣＲ生成物を拡散するステップを含む一連のプライマー相互作用を示す。 共通の診断アッセイ検査装置を使用する場合に、１つの使い捨てカートリッジから他の使い捨てカートリッジへの相互汚染を防止するためのさまざまな代替の実施形態を示す、使い捨てカートリッジの断面図であって、使い捨てシャフトを示す。 共通の診断アッセイ検査装置を使用する場合に、１つの使い捨てカートリッジから他の使い捨てカートリッジへの相互汚染を防止するためのさまざまな代替の実施形態を示す、使い捨てカートリッジの断面図であって、注射筒内に配置されて診断アッセイ装置の永久シャフトのアッセイ流体への曝露を制限する一連の柔軟ワッシャを示す。 共通の診断アッセイ検査装置を使用する場合に、１つの使い捨てカートリッジから他の使い捨てカートリッジへの相互汚染を防止するためのさまざまな代替の実施形態を示す、使い捨てカートリッジの断面図であって、注射筒内の流体を完全に収容するベローズダイヤフラムを示す。 共通の診断アッセイ検査装置を使用する場合に、１つの使い捨てカートリッジから他の使い捨てカートリッジへの相互汚染を防止するためのさまざまな代替の実施形態を示す、使い捨てカートリッジの断面図であって、永久シャフトが汚染アッセイ流体に暴露するのを防止するために、二次プランジャと組み合わせて配置された一次作動プランジャを示す。

対応する参照文字は、いくつかの図を通して対応する部分を示す。本明細書に記載された実施例は、本発明のいくつかの実施形態を例示するが、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

「サンプル調製のための方法及びシステム」と題して２０１６年５月１８日に出願された、本出願人の同時係属中の米国特許出願第１５／１５７，５８４号に記載されているような携帯／自動アッセイシステムでの使用のための使い捨てカートリッジを記載する。この米国特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。使い捨てカートリッジの主な用途には、ＤＮＡ検査が含まれるが、使い捨てカートリッジは、血液試料、食物試料又は生物試料のいずれかにて発見され得るさまざまな疾患のいずれかを検出するために使用されることがある。例えば、血液診断カートリッジを、肝炎、自己免疫不全症候群（ＡＩＤＳ／ＨＩＶ）、糖尿病、白血病、グレーブス病、狼瘡、多発性骨髄腫などを検出してさまざまな血液媒介疾患のごく一部を命名するのに有用な専用カートリッジとしてもよい。携帯／自動分析システムは、血液媒介疾患を検出するように構成されてもよい。食品診断カートリッジを、サルモネラ、大腸菌、黄色ブドウ球菌又は赤痢を検出するために使用してもよい。このほか、診断カートリッジを、昆虫や動物のサンプルを検査して、ほんの数例を挙げれば、マラリア、脳炎、西ナイルウイルスなどの病気を検出するために使用してもよい。

さらに具体的には、図１及び図２を参照すると、携帯型アッセイシステム１０が、さまざまな使い捨てアッセイカートリッジ２０のうちのいずれか１つを受容する。各アッセイカートリッジは、流体サンプルの特定の属性を検出するように選択的に構成され、各属性は、血液、食物又は生物学的（動物媒介）疾患のマーカーを潜在的に提供する携帯型アッセイシステム１０は、流体属性を識別するか検出する目的で、使い捨てアッセイカートリッジ２０のさまざまなコンパートメント又はチャンバに流体を出入りさせるように動作する１つ又は複数の線形アクチュエータ及び回転アクチュエータを備える。さらに具体的には、信号プロセッサ１４即ちＰＣボードは、携帯型アッセイシステム１０の（図示しない）回転アクチュエータを制御して、円筒形ロータ１８周りに配置されたさまざまなポート１８Ｐの１つを、固定カートリッジ本体２２の注射筒２２Ｂと一直線上に並べる。プロセッサ１４は、線形アクチュエータ２４を制御してプランジャシャフト２６を移動させて、注射筒２２内の圧力、即ち正圧又は負圧（真空）を発生させる。即ち、プランジャシャフト２６は、注射筒２２内のエラストマプランジャ２８を移動させて、１つ又は複数のチャンバ３０、３２に収容された流体を移動及び／又は混合する。

使い捨てカートリッジ２０は、分析のために流体サンプルを調製し、及び／又は流体サンプル分析を実施する自動プロセスを提供する。サンプル調製プロセスは、分析のための細胞の破壊、ＤＮＡ及びＲＮＡのサイジング及び材料の濃縮／清浄化を可能にする。さらに具体的には、本開示のサンプル調製プロセスは、約１００～１０，０００個の塩基対間のサイズ範囲にあるＤＮＡ及びＲＮＡの断片を調製する。チャンバは、末端修復及びキナーゼ処理に必要な試薬を送達するために使用することができる。酵素を、使用直前に、使い捨てカートリッジ２０内に乾燥して再水和された状態で保存するか、使い捨てカートリッジ２０に加えてもよい。回転アクチュエータを導入することにより、単一プランジャ２６、２８が、さまざまな時間にバルブを開閉する複雑なシステムを必要とせずに、流体サンプルを吸引し分配することが可能になる。これにより、従来のシステムと比較して、デバイスの漏れ及び故障の可能性が大幅に低減される。最後に、システムが人為的ミスの可能性を大幅に減少させることも理解されよう。

図３及び図４では、円筒形ロータ１８は、中央チャンバ３０と、１つ又は複数の半径方向壁又は周方向壁によって囲まれて分離された複数のアッセイチャンバ３２、３４とを備える。記載された実施形態では、中央チャンバ３０は流体サンプルを受容するのに対し、周囲チャンバ３２、３４は流体サンプルの属性を検出する目的で予め測定されたアッセイ化学物質又は試薬を包含する。化学薬品又は試薬は、検査を実施する直前に最初に乾燥して再水和させてもよい。いくつかのチャンバ３２、３４は、アッセイ手順が進行中又は処理中にアッセイ化学物質の導入を可能にするために開いていてもよい。チャンバ３０、３２、３４は、底面４４に沿って、即ち、ロータ１８の裏面に沿って成形されたチャネル４０、４２によって、即ち、ポート１８Ｐのうちの１つからチャンバ３０、３２、３４のうちの１つに流体連通するように配置される。例えば、開口４２に対応する第１のポート１８Ｐが、開口５０を介して中央チャンバ３０と流体連通してもよい。

濾過カートリッジ
使い捨てカートリッジの開発中、本発明者らは、アッセイ流体の注入、分配及び回収に関して関与する流体力学の評価と理解を得たため、構成要素間の表面張力が、１つのチャンバ３２から別のチャンバ３４への流体の流れに著しく影響を及ぼし得ることを発見した。結果として、発明者らは、表面張力の特性が流体流れに対して有害でもあり、有益でもあり得ることを学んだ。例えば、さまざまなチャンバ３０、３２、３４、３６のアッセイ流体を包含するか封入するフィルムカバー６０（図５参照）と、濾過カラムアセンブリ１００の上端との間の表面張力が、濾過チャンバ３４から隣接する採取チャンバ３６へのアッセイ流体の流れを防止することができる。以下では、濾過チャンバ３４から採取チャンバ３６への流体流れを容易にする濾過カラムアセンブリ１００の実施形態を開示する。

図５では、新規の濾過カラムアセンブリ１００が、（ｉ）流体サンプルを濾過するように構成されたカラムマトリクス材料１１２と、（ｉｉ）カラムマトリクス材料を受容／保持するカラム空洞を有し、使い捨てカートリッジ２０の濾過チャンバ３４に封止可能に係合するように構成された管状カラム１１４と、（ｉｉｉ）カラムの一端に取り外し可能に取り付けられるように構成され、ろ過された流体サンプルを管状カラム１１４から採取チャンバ３６内に導くように構成された（図５では見ることができない）通路を形成する流体案内キャップ１１６と、を備える。新規な濾過カラムアセンブリ１００の別の実施形態では、キャップ１１６は、加圧流路を維持しながらカラムマトリクス材料１１２の上方に採取された濾過済み流体サンプルの体積を制限するように構成される。

図６では、鍵穴形状の濾過チャンバ及び採取チャンバ３４、３６を通る断面図が、チャンバ３４、３８を分離する壁３８を表す。図３はこのほか、濾過チャンバ３４の壁の高さの約１／２である分離壁３８を表す。この図では、濾過チャンバ３４は、使い捨てカートリッジ２０、即ちロータ１８の円筒壁７６を通るポート７４からの流体サンプルの流れを容易にするために、複数の隆起面又は隆起部７４を備える。即ち、アッセイ流体がポート７４に注入され、次にポート７４は突起部７４の間を流れ、管状カラム１１４の低端部に流入する。

介在壁３８、即ち濾過チャンバ３４と採取チャンバ３６とを隔てる壁は、濾過チャンバ３４の全壁高さよりも低いため、管状カラム１１４内の流体がこのレベル又は高さに到達すると、サンプル流体は、濾過チャンバ３４内に蓄積し、チャンバ３４、３６の間の壁３８をわたって流れる。流れが、管状カラム１１４の長さに沿って移動することなく、この経路又は方向、即ち壁３８をわたって通過するのを防止するために、管状カラム１１４の底部１２４は、周囲の濾過チャンバ及び採取チャンバの壁６８に封止可能に係合するように構成される。これにより、加圧されたアッセイ流体は、管状カラム１１４の長さに沿って上方に流れるようになる。

カラムマトリクス材料１１２は、分散媒、即ち水、溶解流体などで懸濁するか流れる選択材料を固定するか、捕捉するか、化学的に結合させるように作用するフィルタ材料である。図示の実施形態では、カラムマトリクス材料１１２は、図９の破線で示される脱水状態から、図５、図７、図９及び図１１に実線で示される水和状態に移行した。当初、カラムマトリクス材料１１２は、カラム空洞１２２よりも著しく小さいものであり、管状カラム１１２の各端部に配置された遮蔽材料によってカラム空洞の中に保持される。さらに具体的には、キャップ１１６が管状カラム１１４の第２の端部に挿入されたときに、第１のフィルタ材料１３２が管状カラム１１４の第１の端部に溶融、溶接をはじめとする方法で固定されるのに対し、第２のフィルタ材料１３４が濾過カラム１００の取り外し可能なキャップ１１６に溶融、溶接をはじめとする方法で固定される。そのように、第１のフィルタ材料１３２は、カラム１１４の底端の第１の開口１２４を閉鎖することによってカラムマトリクス材料を保持するのに対し、第２のフィルタ材料１３４は、管状カラム１１４の開口１２６の第２の端部を閉鎖することによってカラムマトリクス材料１１２を保持する。

流体サンプルと接触すると、カラムマトリクス材料１１２は、管状カラム１１４の幅を満たすように水和される。さらに、カラムマトリクス材料１１２は、流体サンプルから標的分子材料を除去するために必要な所定の長さまで成長する。流体がカラムマトリクス材料１１２を通過するとき、カラムマトリクス材料は、大分子材料を通過させながら、マトリクス中の小分子材料を捕捉する。記載された実施形態では、小分子材料は塩化ナトリウム（即ち塩）であるが、本明細書に記載の流体力学は、選択分子を除去するために特定の長さのマトリクス材料を必要とする任意の濾過材料に適用可能である。例えば、カラムマトリクス材料１１２は、リン酸塩、ナトリウム及び多糖を含むがこれに限定されない群から材料を除去してもよい。記載された実施形態では、大分子材料はデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）分子であってもよい。最終的に採取チャンバ３６内に堆積され、検査のためにスクリーニングされることになるのはこの大分子材料である。

フィルタ材料１３２、１３４は、特定のサイズの分子を通過させることができる任意の従来のスクリーニング材料であってもよいことを理解されたい。記載された実施形態では、フィルタ材料１３２、１３４は、大分子及び小分子の両方を通過させることができる。このため、フィルタ材料１３２、１３４は流体アッセイサンプルから分子を除去するのではなく、脱水カラムマトリクス材料と水和カラムマトリクス材料の両方を管状カラム１１４内に保持するための便利な溶液として機能するにすぎない。さらに、フィルタ材料１３２、１３４は、カラムマトリクス材料１１４によって捕捉されたものよりも大きな分子の通過を可能にする。

キャップ１１６は、管状カラム１１２の第２の端部又は上端部１２６に挿入されるように構成され、カラムマトリクス材料１１４の他端部を機能的に保持し、濾過済み流体サンプルを管状カラム１１４から採取チャンバ３６内に案内するように構成される通路を形成する。これとは別に、あるいはこれに加えて、キャップ１１６は、カラムマトリクス材料１１２の上方に集められた濾過済み流体サンプルの体積を制限し、加圧された流路を維持するように構成されてもよい。

キャップ１１６は、実質的に平坦なカバー１３６と、カバー１３６の平面に直交して突出する環状リム１３８と、カバー１３６からさらに突出し、カラムマトリクス材料１１２の上部から採取チャンバ３６にかけて流体経路又は流体通路１５０を形成する流体ガイド１４２と、を備える。キャップ１１６の環状リム１３８は、管状カラム１１４の上端、即ち上部開口１２６に挿入されるように構成され、管状カラム１１４の壁の横方向開口部１４８と整列した（図１０に最もよく見られる）流出開口部１４４を備える。さらに具体的には、キャップ１１６の流体ガイド１４２は、整列した開口部１４６、１４４、１４８から濾過済み流体サンプルを受容し、濾過済み流体サンプルを使い捨てカートリッジ２０の採取チャンバ３６内に導くように構成される。

図１１では、濾過カラム１００の概略図を、キャップ１１６が管状カラム１１４の上端部１２６に挿入された状態で示す。上記のように、キャップ１１６は、カラムマトリクス材料１１２の上部に採取され得る濾過済みアッセイ流体の体積を減少させる。そのように、キャップ１１６は、十分なヘッド圧力を保持し、濾過カラム１００の上端と、使い捨てカートリッジ２０のさまざまな空洞及びチャンバ３０、３２、３４、３６を封入するフィルムカバーとの間の表面張力に起因する困難を回避する加圧通路１５０を形成する。

流れ制御システム
これまでのセクションでは、濾過用の１つのチャンバと濾過済みアッセイ流体の採取用の別のチャンバに関する実施形態を開示したが、以下のセクションは、注射筒２２Ｂとロータ１８の周囲に配置された複数のポート１６との間の流量制御に関連する改良に関する。本発明者らは、開発、理解及び発見の期間中、使い捨てカートリッジ２０の製造、特に注射筒２２Ｂ及びロータ１８の製造が、ロータ１８と固定カートリッジ本体２２との間に配置された新規な柔軟オーバーモールド２００によってのみ対処できる特定の課題を提示したことを学習した。柔軟オーバーモールド２００について考察する前に、柔軟オーバーモールド２００の必要性に関するいくつかの他の検討事項を理解することは有用であろう。

ロータ及びカートリッジ本体２２を製造するためのさまざまな方法が、カートリッジの開発の初期段階で考慮された。カートリッジが使い捨て可能である（即ち、１回のみ使用される）ためには、製造コストが極めて低いこと、即ち収益性に必要な利幅を満たすコストが極めて低いことが必要であることは理解されよう。一方、ロータ及びカートリッジ本体の両方は複雑であり、即ち、（図３及び図４に示す）多数の非常に狭い開口１８Ｐ及びチャネル４０、４２を必要とする。本発明者によって検討された１つの製造方法は、成形ステップと機械加工ステップの組み合わせを必要とした。例えば、ロータ１８及びカートリッジ本体２２は、独立して成形され、続いて機械加工されて、多数の複雑なロータ及び注射筒ポート１８Ｐ、２２Ｐを作成してもよい。さらに、この方法は、アッセイ流体の逆流汚染を防止するために、ポート１８Ｐ、２２Ｐに表面張力が生じることを可能にするのに必要な狭いポート１８Ｐ、２２Ｐの製造を容易にする。この方法は所望のポート寸法を提供するが、後続の機械加工作業は、使い捨てカートリッジ２０を使用する診断システムにとってあまりにもコストがかかりすぎる。

別の方法では、製造コストを大幅に低減する射出成形が採用されたが、この方法にはこのほか、ロータ及び注射筒ポート１８Ｐ、２２Ｐの寸法／直径に関して一定の制限がある。さらに具体的には、ポート１８Ｐ、２２Ｐを製造するために使用される成形ピンは、射出成形プロセス中に成形ピンが機能しなくなるか破損するのを防止するために、ある閾値寸法を維持する必要がある。このように、ポート１８Ｐ、２２Ｐを製造するために必要なピンサイズは、逆流汚染を防止するための最適ポート寸法よりもかなり大きい。このように、維持されなければならないポートの大きさは、逆流汚染を防止するために表面張力の特性を利用することができない。その結果として、さらに高価な製造方法に頼ることなく、必要なポートサイズを製造しながら（コストを最小限に抑えるために）射出成形を原則的な製造技術として使用する製造方法が必要とされていた。

図１２及び図１３では、使い捨てカートリッジ２０は、ロータ１８と、カートリッジ本体２２と、流体サンプル試薬の１つのアッセイチャンバから別のアッセイチャンバへの相互汚染を防止するように動作する流れ制御システム２００と、を備える。上記したように、ロータ１８は、軸１８Ａを中心に回転可能であり、カートリッジ本体２２に回転可能に取り付けられた複数のアッセイチャンバ３０、３４を備える。さらに、ロータ１８は、周囲面、即ち円筒面１８Ｓを形成する。円筒面１８Ｓは、その周りに配置され、周囲面１８Ｓを形成する壁１８Ｗを通って延びる複数のポート１８Ｐを有する。一方、カートリッジ本体２２は注射筒２２Ｂを備える。注射筒２２Ｂは、その内部に配置された注射筒プランジャ２８の軸方向移動に応答してアッセイ流体を注入及び回収するように動作する。ロータ１８及びカートリッジ本体２２の両方は、それぞれ従来の射出成形プロセスを使用して製造されるポート１８Ｐ及び２２Ｐを備える。このため、ポートのサイズは、射出成形プロセスでのピンの制約によって制限される。

流体サンプル試薬の相互汚染に起因する困難に対処するために、成形可能な柔軟バルブ又はエラストマーオーバーモールド２００を、ロータ１８とカートリッジ本体２２との間に挿入した。図１２～図１６では、エラストマーオーバーモールド又は柔軟オーバーモールド２００は、ロータポート１８Ｐの寸法よりも小さい最大開口寸法を有する少なくとも１つの柔軟開口部２０４を形成する。さらに、柔軟開口部２０４は、筒ポート２２Ｐの寸法よりも小さい最大開口寸法を有する。記載された実施形態では、筒ポート２２Ｐの平均開口寸法は約２.５ｍｍであるのに対し、柔軟開口部の開口寸法は約１.５ｍｍ未満、好ましくは約１.０ｍｍ未満である。動作上、柔軟開口部２０４は、（ｉ）注入中にプランジャ２８の軸方向移動に応答して流体圧力が加えられるときに拡大し、（ｉｉ）流体圧力が減少するときにサイズが減少するように構成される。

一実施形態では、図１４～図１６に表されるように、柔軟開口部２０４は、筒ポート２２Ｐの開口を横切るように構成された交差する切れ目２１２を備える。この実施形態では、Ｘ字型開口部は、さらに大きな開口部を作成するように、即ち柔軟開口部２０４を通るアッセイ流体のさらに大きい流れを可能にするように、振り動かされるか曲がり得る可撓性コーナーセグメント２０４Ａ、２０４Ｂを有する。その結果、柔軟開口部２０４の角部２０４Ａ、２０４Ｂは、バルブ、即ち、正の加圧がない場合の正の加圧及び閉鎖に応答して流量がさらに大きくなることを可能にする開口として機能する。また、角部２０４Ａ、２０４Ｂは、アッセイチャンバ３０、３２、３４から流体を引き出すことができるように反対方向に撓むことができることが理解されよう。このため、柔軟Ｘ字型開口部は、双方向バルブ、即ち、一方向に開口してその方向に流れることを可能にし、別の方向に開口して反対方向に流れることを可能にする開口としても機能することができる。交差切れ目２０４を横切る流量をさらに増加させるために、交差領域の一部、即ち交差切れ目に最も近い部分又は近位の部分を除去するか取り除いて流れを容易にすることができる。記載された実施形態では、除去される交差領域２１２の部分は約１０ｍｍ未満であり、別の実施形態では領域２１２は約５ｍｍ未満である。

別の実施形態では、図１７～図１９に示すように、柔軟開口部２０８は、可撓性エラストマーヒンジ２１４によって開口部２０８の縁部に取り付けられたフラップ２１０を備えてもよい。この実施形態では、柔軟開口部２０８は円錐形開口部２１８を含むのに対し、フラップ２１０は、円錐台形状の開口部２１８内に着座するように補完的な形状をしている縁部を備える。前の実施形態とほぼ同じように、柔軟開口部２０８は、ロータポート１８Ｐの寸法よりも小さい最大開口寸法を有する。さらに、柔軟開口部２０８は、筒ポート２２Ｐの寸法よりも小さい最大開口寸法を有する。ロータ及び筒ポート１８Ｐ、２２Ｐの両方が、図１７～図１９に破線又は仮想線で示される。

操作上、柔軟開口部２０８のフラップ２１０は、ポート１８Ｐの１つを介してロータ１６内にアッセイ流体を注入するために注射筒内の圧力が増大するにつれて、切り離される。増大した圧力は、フラップ２１０をヒンジ軸周りに旋回させて、アッセイ流体をアッセイチャンバ３２、３４、３６内に分配する。一旦このステップが完了すると、圧力は、フラップ２１０が閉じて、錐台形状の開口部に再着座されるように引き出される。次に、信号プロセッサは、ロータを新たな回転位置に回転させるための信号を供給する。柔軟開口部のフラップ２１０は、最近沈着したアッセイ流体の注射筒２２Ｂへの逆流を防止するように機能する。このように、Ｘ字型柔軟開口２０４と、エラストマーオーバーモールド２００内に含まれるヒンジ付きのフラップ２０８とは、（注射筒２２が小さな負圧又は正圧のポケットを保持している場合には）アッセイ流体が筒ポート２２Ｐ内に逃げるか引き込まれるのを防止する。このため、オーバーモールドバルブ２０４、２０８は、検査結果を損なうことなく、正確であることを保証する。

図１２及び図１３に示すさらに別の実施形態では、流れ制御システムのポートは、異なる幾何学的平面上に配置されてもよい。これとは別に、あるいはこれに加えて、適合性試薬を有するポートを、１つの注射筒／プランジャと流体連通させてもよい一方、非適合性試薬を有するポートを、非適合性試薬を互いに分離／隔離するために異なる注射筒／プランジャと流体連通させてもよい。例えば、１つのタイプの試薬を、注射筒／プランジャ２２Ｂ－１、２８－１のうちの１つによって注入してもよいのに対し、別のタイプの試薬を、注射筒／プランジャ２２Ｂ、２８－２のうちの別の１つによって注入してもよい。図１３では、エラストマーオーバーモールド２００の背面が、２つの柔軟開口部２２４、２２８を表すように示される。Ｘ字型柔軟開口部２２４のうちの１つを、ロータ１８の底面又は平面に近接して配置し、使い捨てカートリッジ２０のうちの１つの平面上に展開された第１の注射筒２２Ｂ－１によって送り込む。第２のＸ字型柔軟開口部２２８を、使い捨てカートリッジ２０の第２の平面上に展開された第２の注射筒２２Ｂ－１によって送り込む。記載された実施形態では、１つの平面に配置されたポート２２４は、別の平面に配置されたポート２２８から、閾値垂直距離又は所定の垂直距離だけ分離されるか離間される。

本開示の別の実施形態では、ロータポート１８Ｐの少なくとも１つは、それぞれのポート１８Ｐのボア内に配置された高粘度ゲルを含む。高粘度ゲルは、ポートの全長にわたって、即ち平均して約１．５ｍｍ延びるように、ロータポート１８Ｐの少なくとも１つに注入される。

操作上、ゲルは圧力下で移動されて、流体サンプル試薬の１つのアッセイチャンバから別のアッセイチャンバへの移動を容易にする。記載された実施形態では、ロータポート１８Ｐの少なくとも１つは、流体サンプル試薬の逆流を緩和するために約１５マイクロリットル未満の流体容積を形成する。

強化熱特性及び共形特性のための共成形ロータ又は二重材料ロータ
本開示の別の実施形態では、ロータ１８は、使い捨てカートリッジ２０の熱特性及び共形特性を高めるために異なる材料を含む。材料の適合性に応じて、ロータ１８は、セグメントに分けて成形し、続いて接合／溶接して完成形のロータ１８を形成する。例えば１つのセグメントが導電特性を有し、別のセグメントが（高ひずみ特性を有する）高弾性材料から製造されるように、少なくとも２つの異なる材料を使用してロータ１８を製造することにより、ロータ１８の性能を向上させることができる。例えば、ロータ１８の下部を、ヒートシンクとして機能するように導電性材料を用いて製造することができる。このように、（図示しない）加熱要素が、さまざまなチャンバ３２、３４、３６及びチャネル４０、４２に熱を供給して試薬反応を加速し、使い捨てカートリッジ２０の性能を向上させることができる。

ロータセグメントは、熱伝導性プラスチック又は熱伝導性エラストマーを使用して製造することができる。両方の材料は、標準的なポリプロピレンよりも優れた熱特性を有するのに対し、エラストマーの添加は共形特性を付加している。最後に、ロータの上部セグメントが熱伝導率の低い材料を含んでもよいため、このセグメントは、最も有益な領域に熱を保持する絶縁特性を有することになる。

強化された混合
使い捨てカートリッジ２０の要件の１つは、完全で完璧で信頼できる結果を保証するために、さまざまなチャンバ３０、３２、３４、３６内の試薬流体を混合することである。診断アッセイシステム１０は、撹拌器、混合器及び振動誘導アクチュエータを備えてもよいのに対し、チャンバ内での混合を達成する最も簡素な構造のうちの１つは、スピナ、渦発生器又は流れ攪乱器を含む。図２０及び図２１は、渦発生器３００がロータ１８の底面を貫通して延びるポート１８Ｐの上方に配置される使い捨てカートリッジの別の実施形態を示す。アッセイ流体がポート１８Ｐに注入されるにつれて、流体は直ちに流体流れの混乱に遭遇する。渦発生器３００は、注入された流体がロータ１８のチャンバ３２内の流体、例えば溶解緩衝剤と混合するようにする混合渦を生成する。

サンプ、テーパー床及び丸みを帯びた角部
別の実施形態では、図２２を参照すると、ロータ１８及びそのチャンバ３０、３２、３４及び３６の構成は、リザーバからすべての内容物をさらに良好に抽出するように構成されてもよい。このように、サンプ領域が生成され、壁の角部が丸くなり、底面４４が、ロータ１８の底面４４を通って上方に突出するポート５４に向かう方向に傾くか傾斜してもよい。

加熱されたチャネル
別の実施形態では、図２２を参照すると、大きなチャネル領域５２が、ロータ１８の底部４４に配置され、サンプル及び溶解緩衝剤混合物全体を保持するのに十分な大きさであるように構成されてもよい。このように、大容量チャネル５２は、（図示しない）加熱要素を覆うように位置決めされ、混合物中で発生する試薬反応を加速するために、底部チャネル４０、４２及び５２を覆うように配置されたフィルムと一体化されてもよい。

単一緩衝剤を用いた単離マルチゾーンＰＣＲ
さらに別の実施形態では、図２３を参照すると、１つ又は複数のチャネル４０、４２が、ＰＣＲプライマーを分配し、乾燥し、個々のセグメント４００に保存することができるセグメント化設計で構築されることになる。乾燥したプライマー４１０をさらにカプセル化するために、次にコーティングを施してもよい。コーティングは、（１）プライマーを保存及び保護するためと、（２）チャネル４２０が緩衝物質で満たされている場合にプライマーの早期再水和を防ぐための２つの機能を果たす。側方拡散に関する懸念を、低いプライマー拡散速度と、スポット間距離（例えば３～５ｍｍ）と、スポット領域（チョーク点）を隔てる狭いチャネルの使用と、によって最小限に抑えてもよい。

図２４に示す別の実施形態では、ＰＣＲ領域の分離を、積層フィルム処理技術を用いて、底部フィルムに形成された小さなウェル５００を利用することによって達成することができる。マイクロウェル５００は、乾燥したプライマー５１０をはじめとする所望の要素を含有するであろう。共通緩衝剤を用いてステップ（ａ）にてマイクロウェル５００を充填すると、マイクロウェル５００は、ステップ（ｂ）にて充填され、プライマー５１０を再懸濁させてもよい。鉱油のような補助的非混和流体をステップ（ｃ）にて添加して、マイクロウェル５００を覆ってもよい。ＰＣＲプロセスは、ステップ（ｄ）にてマイクロウェルを密閉した状態で、鉱油を用いて実施することができる。ステップ（ｅ）での流体の抽出では、最初に鉱油を適切な水性緩衝剤で置換する。次に、大きな濃度勾配のために、多量のＰＣＲ産物が緩衝剤に拡散するであろう。

充填段階中にプライマー５１０が拡散しないようにするために、封入剤を使用してもよい。封入剤は、プライマーの即時再水和を防止するために、水溶性、半水溶性又は温度感受性であってもよい。充填すると、封入剤はゆっくりと溶解し、最終的にプライマーを緩衝剤に再懸濁させる。温度に敏感な封入剤が、臨界温度に到達するまでその完全性を維持し、そこで分解されてプライマーが再懸濁することを可能にする。

注射筒の隔離と封じ込め
ここまでに挙げた実施形態では、チャンバからチャンバへの相互汚染が防止されているが、１つの使い捨てカートリッジから別の使い捨てカートリッジへの相互汚染の可能性がある。例えば、携帯型診断分析システム１０の一部である注射筒シャフト２６が、以前に使用された使い捨てカートリッジ２０によって汚染されている可能性がある。即ち、プランジャ２８を作動させるシャフト２６は、シャフトがシャフト２６を受容する筒開口部を擦るにつれて、注射筒２２内のアッセイ材料によって汚染される可能性がある。

図２６ａ～図２６ｅは、カートリッジ２０間の相互汚染を防止するための注射筒２２のさまざまな構成を示す。通常の注射筒の作動中、プランジャ２８を駆動するシャフトは外部環境に暴露される（図２６ａを参照）。この状態では、理論上、微量の試薬残留物及び微粒子が、プランジャの封止／掻き取りが不十分であるために暴露したままの状態になり、注射筒シャフトをはじめとする領域で汚染されるリスクがある。一実施形態では、図２６ａに示すように、使い捨てシャフト６００が、一端でプランジャ２８と着脱自在に嵌合し、携帯型診断分析システム１０内の（図示しない）永久シャフトに取り外し可能に取り付けられる。これにより、注射筒シャフトはカートリッジ２０と共に廃棄されるため、その汚染のリスクが最小となる。

図２６ｂに示す別の実施形態では、使い捨てシャフト６００が、多数のガスケットとして機能する一連のエラストマーフラップ／バッフル６１０を通過した。エラストマーの可撓性の性質は、シャフト６００との密接な接触を維持しながら動作することを可能にし、露出の可能性を低減する。

図２６ｃに示す別の実施形態では、使い捨てシャフト６００が、可撓性ベローズ６２０の一端に接続され、この可撓性ベローズは、次に、その他端が注射筒２８に取り付けられる。シャフト６００が伸縮すると、ベローズ６２０が膨張、収縮する。この構成は、注射筒シャフト６００を注射筒２８の内部環境から完全に隔離する。

図２６ｄに示すさらに別の実施形態では、使い捨てシャフト６００は、一次プランジャ又は作動プランジャ２８から閾値距離Ｘだけ離間して配置された二次プランジャ６３０に接続される。使い捨てシャフト６００、作動プランジャ２８及び二次プランジャ６３０は、プランジャ２８、６３０の間の同一閾値距離だけ延伸した注射筒２２に挿入される。主要プランジャ６００は、従来のプランジャ機構として使用され、流体をカートリッジに流入させる役割を担う。二次プランジャ６３０は、封入装置として機能し、二次プランジャ又は封入プランジャ６３０が一次プランジャ２８の作業領域（又はストローク）を決して通過しないように、一次プランジャ２８から離間して配置される。これにより、汚染物質が二次プランジャ又は封入プランジャ６３０に搬送されることが防止される。永久シャフト６５０が、細長い注射筒２２を越えて延び、注射筒は線形アクチュエータ又は制御モータ、注射筒制御モータに嵌合する。

本発明を特定の実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を加え、その要素を等価物に置き換えることができることを当業者は理解するであろう。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、多くの変更を実施してもよい。

このため、本発明は、本発明を実施するために考慮される最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲及び精神に含まれるすべての実施形態を含む。

Claims (15)

1. 診断アッセイシステムの使い捨てカートリッジと組み合わせて使用される濾過カラムアセンブリであって、
   流体サンプルを濾過するように構成されるカラムマトリクス材料と、
   前記使い捨てカートリッジの濾過チャンバを封止可能に係合するように構成される管状カラムであり、（ｉ）前記カラムマトリクス材料を受容するカラム空洞と、（ｉｉ）前記流体サンプルを受容するための、前記カラムマトリクス材料を保持するように構成される開口部を有する第１の端部と、（ｉｉｉ）前記カラム空洞から濾過済み流体サンプルを分配する開口部を有する第２の端部と、を形成する、管状カラムと、
   前記管状カラムの前記第２の端部に挿入され、前記流体サンプルを前記管状カラムの前記第２の端部から前記濾過チャンバに隣接して配置される採取空洞に注入する通路を形成するように構成されるキャップと、を具備し、
   前記管状カラムは、前記管状カラムの壁を貫通して配置される流出開口部（１４８）を備え、
   前記キャップは環状リム及び流体ガイドを備え、前記環状リムは前記管状カラムの前記第２の端部の開口部に挿入されるように構成され、前記管状カラムの前記壁の前記流出開口部（１４８）と整列する流出開口部（１４４）を有し、
   前記環状リムは、前記管状カラムの間隙と流体連通する開口部（１４６）を備え、前記キャップと前記カラムマトリクス材料との間の領域を通気して、前記キャップと前記カラムマトリクス材料との間の前記領域を通って、整列した前記流出開口部（１４４、１４８）に流体が流れることを容易にし、
   前記流体ガイドは、整列した前記流出開口部（１４４、１４８）から、前記間隙と流体連通する前記開口部（１４６）を介して、前記濾過済み流体サンプルを受容して前記濾過済み流体サンプルを前記使い捨てカートリッジの採取チャンバに流入させる、
   濾過カラムアセンブリ。
2. 前記カラムマトリクス材料は、使用前に乾燥状態にて保存され、前記管状カラムの前記カラム空洞を前記流体サンプルによって水和反応の際に充填するように構成される、請求項１に記載の濾過カラムアセンブリ。
3. 前記カラムマトリクス材料は、大分子材料が前記カラムマトリクス材料を通過できるようにしながら小分子材料を捕捉するように構成される、請求項１に記載の濾過カラムアセンブリ。
4. 前記小分子材料はナトリウムであり、前記大分子材料はデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）である、請求項３に記載の濾過カラムアセンブリ。
5. 前記カラムマトリクスは、リン酸エステル、ナトリウム及び多糖の群からなる材料を除去するように構成される、請求項１に記載の濾過カラムアセンブリ。
6. 前記キャップは、表面張力のために前記カラムマトリクス材料の上方に採取され得る前記濾過済み流体サンプルの体積を制限する、請求項１に記載の濾過カラムアセンブリ。
7. 前記管状カラムは、前記カラムマトリクス材料の一端部を保持するように構成されるフィルタを備え、前記キャップは、前記カラムマトリクス材料の別の端部を保持するように構成されるフィルタを備え、前記カラムマトリクス材料によって捕捉された分子よりも大きい分子の通過を可能にする、請求項１に記載の濾過カラムアセンブリ。
8. 携帯型アッセイ診断システムのための使い捨てカートリッジであって、
   前記使い捨てカートリッジの壁を貫通して配置される第１のポートと流体連通する濾過チャンバと、
   前記濾過チャンバに隣接する採取チャンバであって、前記使い捨てカートリッジの壁を通過して配置される第２のポートと流体連通する採取チャンバと、
   カラムマトリクス材料と、カラム空洞を形成して前記カラムマトリクス材料を受容する管状カラムと、濾過済み流体サンプルを前記管状カラムから前記採取チャンバに流入させるキャップと、を具備する濾過カラムアセンブリと、を具備し、
   前記キャップは、前記カラムマトリクス材料の上方に採取される前記濾過済み流体サンプルの体積を制限するように構成され、
   前記管状カラムは、前記管状カラムの壁を貫通して配置される流出開口部（１４８）を備え、
   前記キャップは環状リム及び流体ガイドを備え、前記環状リムは前記管状カラムの一方の端部の開口部に挿入されるように構成され、前記管状カラムの前記壁の前記流出開口部（１４８）と整列する流出開口部（１４４）を有し、
   前記環状リムは、前記管状カラムの間隙と流体連通する開口部（１４６）を備え、前記キャップと前記カラムマトリクス材料との間の領域を通気して、前記キャップと前記カラムマトリクス材料との間の前記領域を通って、整列した前記流出開口部（１４４、１４８）に流体が流れることを容易にし、
   前記流体ガイドは、整列した前記流出開口部（１４４、１４８）から、前記間隙と流体連通する前記開口部（１４６）を介して、前記濾過済み流体サンプルを受容して前記濾過済み流体サンプルを前記使い捨てカートリッジの前記採取チャンバに流入させる、
   使い捨てカートリッジ。
9. 前記濾過チャンバ及び前記採取チャンバは側壁によって分離され、
   前記側壁は、前記管状カラムの高さ寸法を下回る高さ寸法を有し、
   前記管状カラムは、前記濾過チャンバを封止可能に係合して、流体を前記側壁の前記高さ寸法の上方の前記濾過カラムアセンブリの前記管状カラムを通過して上方に流れることを可能にするように構成される、請求項８に記載の使い捨てカートリッジ。
10. 前記管状カラムは、前記カラムマトリクス材料の端部と前記濾過チャンバの前記第１のポートを通して流体サンプルを受容する開口部とを保持するように構成される第１の端部と、前記採取チャンバ内に前記濾過済み流体サンプルを分配する開口部を有する第２の端部と、を形成し、前記濾過済み流体サンプルは、前記使い捨てカートリッジの前記第２のポートを通って回収される、請求項８に記載の使い捨てカートリッジ。
11. 前記キャップは、前記カラムマトリクス材料の端部を保持するように構成されるフィルタを備え、前記カラムマトリクス材料によって捕捉された分子よりも大きい分子の通過を可能にする、請求項８に記載の使い捨てカートリッジ。
12. 前記管状カラムは、前記カラムマトリクス材料の一方の端部を保持するように構成されるフィルタを備え、
    前記キャップは、前記管状カラムの前記第２の端部に挿入され、前記カラムマトリクス材料の他方の端部を保持し、前記流体サンプルを前記管状カラムから前記採取チャンバに流入させる通路を形成するように構成される、請求項１０に記載の使い捨てカートリッジ。
13. 前記カラムマトリクス材料は、使用前に乾燥状態にて保存され、前記カラム空洞を前記流体サンプルによって水和反応の際に充填するように構成される、請求項８に記載の使い捨てカートリッジ。
14. 前記カラムマトリクス材料は、大分子材料が前記カラムマトリクス材料を通過できるようにしながら小分子材料を捕捉するように構成される、請求項８に記載の使い捨てカートリッジ。
15. 前記小分子材料はナトリウムであり、前記大分子材料はデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）である、請求項１４に記載の使い捨てカートリッジ。

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