(57)【要約】      （修正有）【課題】試料の自動分析のための改善された遠心力式マイクロ流体システムおよび方法を提供する。【解決手段】回転自在な支持装置１０３と、前記支持装置と共に回転するように前記支持装置に固定された少なくとも１つのマイクロ流体装置１０２であって、少なくとも１つの流入領域と、前記少なくとも１つの流入領域に流体接続し、前記磁気応答性粒子の保持に適合された少なくとも１つの保持領域を備えた少なくとも１つの反応チャンバとを有する少なくとも１つのマイクロ流体構造体を設けた少なくとも１つのマイクロ流体装置と、前記少なくとも１つの反応チャンバに含まれた磁気応答性粒子を磁気操作するように適合された磁界を発生させるために、前記支持装置と共に回転するよう前記少なくとも１つの保持領域に対応して前記支持装置に固定された少なくとも１つの磁石１２３とを備える。【選択図】図１
2011007778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体と特異的に相互作用するように適合された磁気応答性粒子（１２６；２２８）の使用を含む、少なくとも１つの検体を含有する試料の自動分析のための遠心力式マイクロ流体システム（１０１；２０１）であって、
少なくとも１つの回転自在な支持装置（１０３；２０３）と、
前記支持装置と共に回転するように前記支持装置に固定された少なくとも１つのマイクロ流体装置（１０２；２０２）であって、少なくとも１つの流入領域（１１５，１１７；２１５，２１７）と、前記少なくとも１つの流入領域に流体接続して前記試料の１つを受領し、前記磁気応答性粒子（１２６；２２８）の保持に適合された少なくとも１つの保持領域（１２０；２２０，２２４）を備えた少なくとも１つの反応チャンバ（１１９；２１９，２２３）とを有する少なくとも１つのマイクロ流体構造体（１１４；２１４）を設けた少なくとも１つのマイクロ流体装置と、
前記少なくとも１つの反応チャンバ（１１９；２１９，２２３）に含まれた磁気応答性粒子を磁気操作するように適合された磁界を発生させるために、前記支持装置（１０３；２０３）と共に回転するよう前記少なくとも１つの保持領域（１２０；２２０，２２４）に対応して前記支持装置に固定された少なくとも１つの磁石（１２３；２２６）と、を備えたシステム。
【請求項２】
前記マイクロ流体装置（１０２；２０２）が、前記少なくとも１つの保持領域（１２０）と前記少なくとも１つの磁石（１２３）との間の距離を減少するために、前記少なくとも１つの磁石（１２３）を収容するように適合された少なくとも１つの凹所（１２４）を設けてなる請求項１記載のシステム（１０１；２０１）。
【請求項３】
前記マイクロ流体構造体（２１４）が、第１の保持領域（２２０）および該第１の保持領域（２２０）と流体接続した第２の保持領域（２２４）を含み、前記システムが、さらに、前記磁気応答性粒子（２２８）を前記第１の保持領域に保持するように適合された磁界を発生させるため前記支持装置（２０３）と共に回転するように前記支持装置に固定され、前記少なくとも１つの第１の保持領域（２２０）に対応した少なくとも１つの第１の磁石（２２６）と、前記磁気応答性粒子（２２８）を前記第２の保持領域（２２４）に保持するように適合された磁界を発生させるため前記支持装置（２０３）と共に回転するように前記支持装置に固定され、前記少なくとも１つの第２の保持領域（２２４）に対応した少なくとも１つの第２の磁石（２２７）とを含む請求項１または２記載のシステム（２０１）。
【請求項４】
前記マイクロ流体構造体（２１４）が、第１の保持領域（２２０）および該第１の保持領域（２２０）と流体接続した第２の保持領域（２２４）を含み、前記システムが、さらに、前記磁気応答性粒子（２２８）を前記第１の保持領域に保持するように適合された磁界を発生させるため前記支持装置（２０３）と共に回転するように前記支持装置に固定され、前記少なくとも１つの第１の保持領域（２２０）に対応した少なくとも１つの第１の磁石（２２６）と、前記磁気応答性粒子（２２８）を前記第２の保持領域（２２４）に保持するように適合された磁界を発生させるため前記支持装置（２０３）と共に回転するように前記支持装置に固定され、前記少なくとも１つの第２の保持領域（２２４）に対応した少なくとも１つの第２の磁石（２２７）と、前記支持装置（２０３）から離間した少なくとも１つの第３の磁石（２３０）であって、前記支持装置（２０３）が前記少なくとも１つの第３の磁石（２３０）に対して回転可能である、少なくとも１つの第３の磁石と、を含む請求項１または２記載のシステム（２０１）。
【請求項５】
前記マイクロ流体装置（２１４）が、前記少なくとも１つの第１の磁石（２２６）と前記少なくとも１つの第１の保持領域（２２０）との間の距離を減少するように、前記少なくとも１つの第１の磁石（２２６）を収容するように適合された少なくとも１つの第１の凹所と、前記少なくとも１つの第２の磁石（２２７）と前記少なくとも１つの第２の保持領域（２２４）との間の距離を減少するように、前記少なくとも１つの第２の磁石（２２７）を収容するように適合された少なくとも１つの第２の凹所とを設けてなる請求項３または４記載のシステム（２０１）。
【請求項６】
前記磁気応答性粒子（１２６；２２８）の磁気相互作用を増加するために、１つの前記磁石の磁束を凝集するように適合された少なくとも１つの磁束凝集手段をさらに含む請求項３〜５のいずれか１項に記載のシステム（２０１）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第２の保持領域（２２４）が、前記少なくとも１つの第２の保持領域（２２４）内に前記磁気応答性粒子（２２８）を蓄積するように適合された少なくとも１つの案内面（２２９）を設けてなる請求項３〜６のいずれか１項に記載のシステム（２０１）。
【請求項８】
前記マイクロ流体構造体（２１４）が、第１の反応チャンバ（２１９）および第２の反応チャンバ（２２３）を有し、前記第１の反応チャンバ（２１９）が前記第１の保持領域（２２０）を備え、第２の反応チャンバ（２２３）が前記第２の保持領域（２２４）を備えてなる請求項３〜７のいずれか１項に記載のシステム（２０１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの反応チャンバ（１１９；２１９，２２３）と流体接続した、廃液を受領するための少なくとも１つの廃棄領域（１２１；２２１）をさらに含む請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム（１０１；２０１）。
【請求項１０】
前記マイクロ流体装置（１０２；２０２）が、前記支持装置（１０３；２０３）に取り外し可能に固定されてなる請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム（１０１；２０１）。
【請求項１１】
検体と特異的に相互作用するように適合された磁気応答性粒子（１２６；２２８）の使用を含む、少なくとも１つの検体を含有する試料の自動分析のための方法であって、次の工程、
回転自在な支持装置（１０３；２０３）と、該支持装置と共に回転するように前記支持装置に固定された少なくとも１つのマイクロ流体装置（１０２；２０２）とを含むマイクロ流体システム（１０１；２０１）を提供する工程であって、前記マイクロ流体装置が、前記磁気応答性粒子を保持するための少なくとも１つの保持領域（１２０；２２０，２２４）を含む少なくとも１つの反応チャンバ（１１９；２１９，２２３）を備えた少なくとも１つのマイクロ流体構造体（１１４；２１４）を有してなる、工程と、
前記試料の１つを前記反応チャンバ（１１９；２１９，２２３）に案内する工程と、
前記磁気応答性粒子（１２６；２２８）を反応チャンバ（１１９；２１９，２２３）に案内する工程と、
前記磁気応答性粒子（１２６；２２８）を磁気的に操作するように適合された磁界を前記保持領域（１２０；２２０，２２４）に印加する工程と、を含む方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの反応チャンバ（２２３）に含まれた前記磁気応答性粒子（２２８）を蓄積するように適合された、前記マイクロ流体システム（２０１）に対して定常の磁界を印加する工程をさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記磁気応答性粒子（２２８）を前記少なくとも１つの保持領域（２２４）に局所的に蓄積するように、前記磁界に対して前記マイクロ流体装置（２０２）の往復回転運動を実施し、その後、前記蓄積された粒子（２２８）と相互作用する検体を検出する工程を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記往復回転運動の振幅が、最大振幅から特にゼロである最小振幅に減少される請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
回転運動を実施することによって前記磁気応答性粒子（１２６；２２８）を径方向において前後に移動する工程をさらに含み、該回転運動において、粒子（１２６；２２８）に作用する磁力を上回るのに充分な遠心力が生成されるか、または磁力が遠心力を上回る遠心力を生成するように前記マイクロ流体装置（１０２；２０２）が回転される請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学的診断の分野にあって、検体と特異的に相互作用するように適合された磁気応答性粒子の使用を含む、少なくとも１つの検体を含有する試料の自動分析のための遠心力式マイクロ流体システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学的診断において、主として臨床分析数の進行的な増加のために、体液の自動分析に対する強い要求を見ることができる。試料の低消費、迅速な分析時間および試料の高い処理量のために、近年において、わずか数マイクロリットルの微量な試料の自動分析のためのマイクロ流体システム、特に遠心式マイクロ流体システムを開発するための多くの取り組みがされている。
【０００３】
通常、遠心力式マイクロ流体システムは、試料を受領するための複数のマイクロ流体構造体を含む。検体の有無および任意的に検体の濃度を測定するために、各々のマイクロ流体構造体は、流入領域から検体の反応と反応生成物の検出とを可能にする反応チャンバへ個々の試料を搬送可能にする。
【０００４】
遠心力式マイクロ流体システムは当業者に周知であり、たとえば、米国出願公開第２００８／０２５２９０５号、２００８／０２３７１１５１号および２００８／０２０６１１０号明細書などの特許文献に広く記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、試料の自動分析のための改善された遠心力式マイクロ流体システムおよび方法を提供することである。本目的は、独立請求項のシステムおよび方法によって達成される。本発明の好ましい実施の形態は、従属請求項の特徴により与えられる。
【０００６】
本発明の第１の特徴によると、検体に特異的に相互作用するように適合された磁気応答性粒子の使用を含む、少なくとも１つの検体を含有する試料の自動分析のための新しい遠心力式マイクロ流体システムが提案される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の遠心力式マイクロ流体システムは、体外診断を含む（生）化学において使用可能であり、試料と試薬とを混合すること、およびこのような反応の結果を検出することを一般的に含む種々の分析を実施するように適合される。これは、たとえば、臨床化学分析および免疫学的検定などの診断分析のために使用され得る。一般的な診断分析は、たとえば、アルブミン、ＡＬＰ（アルカリホスファターゼ）、ＡＬＴ（アラニンアミノトランスフェラーゼ）、アンモニア、アミラーゼ、アスパラギン酸塩、アミノトランスフェラーゼ、重炭酸塩、ビリルビン、カルシウム、心臓マーカー、コレステロール、クレアチニンキナーゼ、Ｄダイマー、エタノール、ｇ‐グルタミン酸転移酵素、グルコース、ＨＢＡ１ｃ（ヘモグロビンＡ１ｃ）、ＨＤＬコレステロール、鉄、乳酸塩、乳酸脱水素酵素、ＬＤＬコレステロール、リパーゼ、マグネシウム、無機リン、カリウム、ナトリウム、総タンパク、トリグリセリド、ＵＲＥＡおよび尿酸などの検体の定性および／または定量分析を含む。このリストは包括的でない。
【０００８】
本発明によると、試料とは、１以上の重要な検体が見出され得る液体流体である。試料は化学物質でよく、システムは、たとえば、薬物相互作用スクリーニング、環境分析、有機物質の同定などの１以上の化学分析を実施するように適合され得る。また、試料は、たとえば、血液、血清、尿、乳、唾液、脳脊髄液の体液など生体のものでもよい。
【０００９】
本発明によると、「試薬」という用語は、たとえば、反応を発生させるため、または検出を可能にするために試料および／または他の試薬と混合される、たとえば、溶媒または化学溶液などの任意の液体を示すために使用される。試薬は、たとえば、第１の試料と相互作用する別の試料でよい。また、試薬は水などの希釈液でよい。これは、有機溶媒または洗浄剤を含み得る。また、これは緩衝液でもよい。用語のより厳格な意味において、試薬は、たとえば、試料中に存在する１以上の検体を結合または変換可能な、一般的に化合物または薬剤である反応物質を含有する溶液であり得る。反応物質の例として、酵素、酵素基質、共役色素、タンパク結合分子、核酸結合分子、抗体、キレート剤、プロモータ、阻害剤、エピトープ、抗原、触媒などがある。任意的に、乾燥試薬を分析装置に設け、試料、別の試薬または希釈液により溶解することができる。
【００１０】
本発明によると、試薬は試料と不均一に混合され、分析は不均一分析である。不均一分析の例として、捕捉抗体などのいくつかの反応物質が固定支持体上に固定化された不均一免疫学的検定がある。本発明によると、固定支持体は磁気応答性粒子を含む。
【００１１】
磁気応答性（すなわち、磁気誘引可能または磁力反発可能な）粒子は、たとえば、試料中に含まれる少なくとも１つの検体に特異的に結合するように適合された抗体などの分子結合要素など、固定化反応物質が設けられた磁気ビーズまたは磁性体製の微小球として具現化可能である。
【００１２】
以下において、本出願のいくつかの別の例が例証目的のみで与えられる。
‐磁気応答性粒子が触媒表面を形成または含有する不均一触媒作用；
‐磁気応答性ビーズ、破片または粒子を介した核酸の捕捉および精製；
‐磁気応答性粒子による細胞またはウイルスなどの他の生体物質の捕捉；
‐化学固相抽出。
【００１３】
本発明によるマイクロ流体システムは、たとえば、ディスク状を有することができ、電気モータなどの駆動装置により駆動される回転軸の周りを回転可能な少なくとも１つの回転自在な支持装置を含む。
【００１４】
本発明のマイクロ流体システムは、たとえば、ディスク状を有することができ、回転自在な支持装置に固定されてこれと共に回転する少なくとも１つのマイクロ流体装置を含む。マイクロ流体装置には、少なくとも１つ、つまり複数のマイクロ流体構造体が設けられ、これは、たとえば、互いに対して環状に配置される。
【００１５】
一実施の形態において、マイクロ流体システムは回転自在な支持装置に取り外し可能に固定されているため、マイクロ流体装置を支持装置に取り付けて、試料の自動分析のために共回転させることができ、そうでない場合は試料分析後に容易に取り外し可能である。特に、マイクロ流体システムは、一度のみの使用を目的とする使い捨て式として具現化可能である。
【００１６】
各々のマイクロ流体構造体は少なくとも１つの流入領域を含み、該流入領域は、試料および／または磁気応答性粒子および／または試薬および／または洗浄バッファなどの他の流体のうちの少なくとも１つを流入領域と流体接続した少なくとも１つの反応チャンバへ供給する。反応チャンバは、磁気応答性粒子の保持に適合された少なくとも１つの保持領域を備える。保持領域は、形状的に画定されたチャンバ様またはチャネル様の空洞として具現化可能であり、または磁気応答性粒子を少なくとも部分的、また少なくとも一時的に保持するように設計され、少なくとも１つの反応チャンバ内に備えられた自由領域として具現化可能である。
【００１７】
反応チャンバは、たとえば、試料中に含まれ得る検体を、検体を選択的に結合するように適合された分子結合要素が供された磁気応答性粒子に結合可能にするために使用され得る。反応チャンバは、たとえば、蛍光マーカーなどの検出可能な標識で粒子結合検体を標識するために使用され得る。反応チャンバは、非結合分子検出可能標識を洗浄するために使用され得る。反応チャンバは、たとえば、検出のための結合標識検体を有する粒子を受領するために使用され得る。特に、反応チャンバの少なくとも保持領域は、標識粒子結合検体の検出のために使用され得る。
【００１８】
一実施の形態において、マイクロ流体構造体は、少なくとも１つの保持領域に流体接続された、廃液を受領するための少なくとも１つの廃棄領域を備える。該廃棄領域は、たとえば、サイフォン様チャネルによって少なくとも１つの反応チャンバに流体接続された廃棄容器を含み得る。
【００１９】
前述のマイクロ流体構造体は、マイクロ流体装置の回転により生じた遠心力によって、試料を流入領域から少なくとも１つの反応チャンバ、そして最終的に少なくとも部分的に廃棄領域へ搬送することを可能にする。流入領域は、少なくとも１つの反応チャンバに流体接続された流入口および／または流入チャンバを備え得る。
【００２０】
本発明によるシステムは、さらに、反応チャンバの少なくとも１つの保持領域に対応した少なくとも１つの磁石を含み、該磁石は、回転自在の支持装置に固定されてこれと共回転して磁界を発生し、反応チャンバに含まれた磁気応答性粒子の磁気的操作、特に磁気応答性粒子を保持領域に保持するように適合される。少なくとも１つの磁石は、支持装置に回転式に固定された別のマイクロ流体装置において磁気応答性粒子を操作するために再使用可能であり、このことは、マイクロ流体装置の製造において有利にはコストの削減を可能にする。さらに、マイクロ流体装置の質量（慣性）を減少できる。少なくとも１つの磁石は、たとえば、磁極片磁石を含む永久磁石あるいは電磁石、切替可能磁石またはトロイダル磁石として具現化され得る。
【００２１】
本発明の実施の形態によると、少なくとも１つの磁石の磁界は、検出のために、磁気応答性粒子を混合および／または洗浄および／または保持するために使用され得る。
【００２２】
本発明のマイクロ流体システムの別の実施の形態によると、マイクロ流体装置には、保持領域と磁石との間の距離を減少するために、少なくとも１つの磁石を収容するように適合された少なくとも１つの凹所が設けられる。この手段により、反応チャンバに含まれた磁気応答性粒子を操作するための、たとえば、引張力などの磁力は、磁石の磁気強度を増加する必要なしに有利には増加できる。本実施の形態のさらなる利点は、磁気応答性粒子が均一で同質、またより小さなスポットになり得る増大した焦点効果にあり、このことは検出目的のために有利になり得る。
【００２３】
本発明のマイクロ流体システムの別の実施の形態によると、マイクロ流体構造体は、第１の保持領域と第２の保持領域とを含み、これらは同一または別の反応チャンバ内に配置され得る。第１の保持領域は第１の反応チャンバ内に配置でき、第２の保持領域は第２の反応チャンバ内に配置できる。代替的に、第１および第２の保持領域は、単一の反応チャンバ内に配置できる。第２の反応領域は第１の保持領域と流体接続しており、磁気応答性粒子を保持するように適合される。本実施の形態において、マイクロ流体システムは、磁気応答性粒子を第１の保持領域に保持するように適合された磁界を発生するための第１の保持領域に対応する少なくとも１つの第１の磁石と、磁気応答性粒子を第２の保持領域に保持するように適合された磁界を発生するための第２の保持領域に対応する少なくとも１つの第２の磁石とを含む。少なくとも１つの第２の磁石は回転自在のプラットフォームに固定されており、これと共に（共）回転する。第１および第２の磁石は、たとえば、磁極片磁石を含む永久磁石あるいは電磁石、切替可能磁石またはトロイダル磁石でよい。
【００２４】
本発明のマイクロ流体システムの別の実施の形態によると、マイクロ流体システムは、第１の保持領域と、該第１の保持領域と流体接続する第２の保持領域とを含む。システムは、さらに、少なくとも１つの第１の保持領域に対応して支持装置に固定された少なくとも１つの第１の磁石を含み、該第１の磁石は、磁気応答性粒子を第１の保持領域に保持するように適合された磁界を発生させるために支持装置と共に回転する。システムは、さらに、少なくとも１つの第２の保持領域に対応して支持装置に固定された少なくとも１つの第２の磁石を含み、該第２の磁石は、磁気応答性粒子を第２の保持領域に保持するように適合された磁界を発生させるために支持装置と共に回転する。システムは、さらに、支持装置から離間した少なくとも１つの第３の磁石を含み、支持装置は少なくとも１つの第３の磁石に対して回転可能である。一実施の形態において、少なくとも１つの第３の磁石は、磁気応答性粒子を第２の保持領域に保持するように適合された磁界を発生するために、第２の保持領域に対応して配置される。少なくとも１つの第３の磁石は、たとえば、磁極片磁石を含む永久磁石あるいは電磁石、切替可能磁石またはトロイダル磁石でよい。
【００２５】
本発明のマイクロ流体システムの別の実施の形態によると、マイクロ流体装置に第１の磁石を収容するように適合された少なくとも第１の凹所と第２の磁石を収容するように適合された第２の凹所を設けて、第１の磁石と第１の保持領域との間の距離および第２の磁石と第２の保持領域との間の距離をそれぞれ減少するとさらに好ましい。これにより、それぞれ、第１および第２の保持領域に保持された磁気応答性粒子を操作するためのたとえば、引張力などの磁力は、第１および第２の磁石の磁気強度を増加する必要なしに有利には増加できる。本実施の形態のさらなる利点は、磁気応答性粒子が均一で同質、またより小さなスポットになり得る増大した焦点効果にあり、このことは検出目的のために有利になり得る。
【００２６】
本発明のマイクロ流体システムの別の実施の形態によると、該システムは、さらに、少なくとも１つの第１の磁石、少なくとも１つの第２の磁石および少なくとも１つの第３の磁石からなる群から選択される１以上の磁石の磁束を凝集するように適合された少なくとも１つの磁束凝集手段を含み、第１および／または第２の保持領域において磁気応答性粒子との磁気相互作用を増加する。特に、少なくとも１つの第２の磁石には、磁束を凝集するように適合された磁極片などの磁束凝集手段を設けることができ、これにより、第２の保持領域に印加された磁界を増加できる。本実施の形態のさらなる利点は、増加した凝集効果にあり、このことは、磁気応答性粒子が均一で同質、またより小さなスポットになり得る増大した焦点効果をもたらし、検出目的のために有利になり得る。
【００２７】
本発明のマイクロ流体システムの別の実施の形態によると、少なくとも１つの第２の保持領域には、少なくとも１つの第２の磁石および／または第３の磁石によって粒子を磁気的に操作する際に、第２の保持領域内に磁気応答性粒子を局所的に蓄積する（すなわち、凝集する）よう適合された少なくとも１つの案内面が設けられる。この手段により、粒子結合検体の検出のための検出信号の強度が有利には増加する。
【００２８】
磁気応答性粒子を第１の保持領域に保持するように適合された少なくとも１つの第１の（共回転）磁石の磁界は、分析または反応中により効率的な混合および／または洗浄を達成するために、たとえば、遠心力および磁力との組み合わせによって反応チャンバに粒子を移動するために使用され得る。同様に、磁気応答性粒子を第２の保持領域に保持するように適合された少なくとも１つの第２の（共回転）磁石の磁界は、分析または反応中により効率的な混合および／または洗浄を達成するために、たとえば、遠心力および磁力との組み合わせによって反応チャンバに磁気応答性粒子を移動するために使用され得る。
【００２９】
特に、少なくとも１つの第１の磁石の磁界は混合および／または洗浄目的で使用でき、少なくとも１つの第２の磁石の磁界は検出目的で磁気応答性粒子を保持するために使用できる。
【００３０】
本発明のマイクロ流体システムは、さらに、マイクロ流体構造体に対して流体を搬送するように適合された少なくとも１つのピペット先端部を設けたピペット装置を含み得る。
【００３１】
マイクロ流体システムは、さらに、保持領域に含まれた粒子結合検体を検出するように適合された検出装置を含む。検出装置は、たとえば、マイクロ流体構造体の保持領域に向けて放射される光を発生するための光源と、磁気応答性粒子結合検体に結合された蛍光マーカーから放出される蛍光発光を感知するための蛍光センサとを含む蛍光検出器として具現化され得る。
【００３２】
粒子結合検体を適切に検出するために、粒子結合検体は、粒子結合検体の選択的検出を可能にする染色、蛍光または放射性マーカーなどの検出可能な標識に結合される。
【００３３】
マイクロ流体システムは、所定の処理動作計画にしたがって試料の自動分析を制御するための制御部を含むことができ、これは、たとえば、処理動作計画にしたがって動作を実施するための指令を有するコンピュータ可読プログラムを実行するプログラム可能な論理制御器として具現化され得る。
【００３４】
光を放射するための光源と先行技術において既知である半導体光センサなどの光センサとを含む光学検出装置は、マイクロ流体システムにおける光学検出装置として適当である。また光検出装置は、第１の保持領域および／または第２の保持領域を照射するための光線を発生するための光源に加えて、適当なレンズおよび開口を備え得る。ここで使用される「光」という用語は、光学的構成により使用可能な波長領域、すなわち、可視光に加えて紫外線および赤外線を包含することが意図されている。
【００３５】
本発明の第２の特徴によると、検体と特異的に相互作用するように適合された磁気応答性粒子の使用を含む、少なくとも１つの検体を含む試料の自動分析のための新たな方法が提案される。
【００３６】
前述の方法は、次の工程、
‐回転自在な支持装置と、該支持装置と共回転するように支持装置に固定された少なくとも１つのマイクロ流体装置とを含むマイクロ流体システムを提供する工程であって、該マイクロ流体装置が、磁気応答性粒子を保持するように適合された少なくとも１つの保持領域を含む少なくとも１つの反応チャンバを備えた少なくとも１つのマイクロ流体構造体を有してなる、工程と、
‐１つの試料を反応チャンバ内に案内する工程と、
‐磁気応答性粒子を反応チャンバ内に案内する工程と、
‐磁気応答性粒子を磁気的に操作するように適合された磁界を保持領域に印加する工程と、を含む。
【００３７】
前述の方法は、さらに、たとえば、分子検出可能な標識または洗浄バッファを含む他の試薬を少なくとも１つの反応チャンバに案内する工程を含み得る。
【００３８】
前述の方法は、さらに、少なくとも１つの保持領域に保持された粒子結合検体を検出する工程を含み得る。好ましくは、磁気応答性粒子は、少なくとも粒子の検出を実施する際に、磁界によって反応チャンバの保持領域に蓄積される。
【００３９】
本発明の方法は、たとえば、１以上の次の工程、
‐反応チャンバに流体接続された流入領域に磁気応答性粒子を供給することによってマイクロ流体構造体の少なくとも１つの反応チャンバ内に磁気応答性粒子を提供し、流入領域から反応チャンバへの粒子の搬送に充分な遠心力をもたらすようにマイクロ流体装置を回転する工程と、
‐試料中に含まれ得る検体と粒子の検体結合要素との間の反応を可能にするために、試料を同一または異なる流入領域に供給することによって試料を反応チャンバ内に提供し、試料を反応チャンバに搬送するために充分な遠心力をもたらすようにマイクロ流体装置を回転する工程と、
‐染色、蛍光または放射性マーカーなどの検出可能なマーカーにより粒子結合検体を標識する工程と、
‐洗浄によって非結合標識分子を粒子結合検体から除去する工程と、
‐支持装置に固定された、たとえば、少なくとも１つの磁石によって磁界を少なくとも１つの保持領域に印加する工程と、
‐分析または反応中のより効率的な混合および／または洗浄を達成するために、たとえば、遠心力と磁力との組み合わせによって、少なくとも１つの反応チャンバに含まれた粒子結合検体を移動する工程であって、特に、磁界の磁力を上回るのに充分な遠心力が生成されるようにマイクロ流体装置を回転することによって、または磁界の磁力が遠心力を上回る遠心力が生成されるようにマイクロ流体装置を回転することによって、磁気応答性粒子を径方向において前後に移動する、工程と、
‐保持領域に保持された粒子結合検体を検出する工程と、を含み得る。
【００４０】
本発明の方法は、代替的に次の１以上の工程、
‐反応チャンバに流体接続された流入領域に磁気応答性粒子を供給することによってマイクロ流体構造体の少なくとも１つの反応チャンバに磁気応答性粒子を提供し、流入領域から反応チャンバへの粒子の搬送に充分な遠心力をもたらすようにマイクロ流体装置を回転する工程と、
‐試料中に含まれ得る検体と粒子の検体結合要素との間の反応を可能にするために、試料を同一または異なる流入領域に供給することによって試料を反応チャンバ内に提供し、試料を反応チャンバに搬送するために充分な遠心力をもたらすようにマイクロ流体装置を回転する工程と、
‐染色、蛍光または放射性マーカーなどの検出可能なマーカーにより粒子結合検体を標識する工程と、
‐洗浄によって非結合標識分子を粒子結合検体から除去する工程と、
‐たとえば、支持装置に固定された第１の磁石によって第１の保持領域に対応する反応チャンバに第１の磁界を印加する工程と、
‐分析または反応中により効率的な混合および／または洗浄を達成するために、たとえば、遠心力と磁力との組み合わせによって、反応チャンバに含まれる粒子結合検体を移動する工程と、
‐少なくとも１つの反応チャンバの第２の保持領域に粒子結合検体を搬送する工程と、
‐たとえば、支持装置に固定された第２の磁石によって第２の保持領域に対応する少なくとも１つの反応チャンバに第２の磁界を印加する工程と、
‐少なくとも１つの第２の保持領域に保持された粒子結合検体を検出する工程と、を含み得る。
【００４１】
方法は、さらに、第１の反応チャンバの一部である少なくとも１つの第１の保持領域に保持された粒子結合検体を、第２の反応チャンバの一部である少なくとも１つの第２の保持領域に搬送する工程を含み得る。
【００４２】
本発明の方法の実施の形態によると、少なくとも１つの保持領域に含まれた磁気応答性粒子を蓄積するように適合され、マイクロ流体システムに対して定常の磁界を印加する工程を含む。この場合において、方法は、好ましくは保持領域に磁気応答性粒子を局所的に蓄積するように、磁界に対して回転自在のマイクロ流体装置の往復回転運動を実施し、その後、蓄積した粒子に結合した検体を検出する工程を含む。この場合において、好ましくはマイクロ流体装置の往復回転運動の振幅を最大振幅から特にゼロである最小振幅に減少することによって、有利には粒子を中央部周辺に凝集し得る。
【００４３】
本発明の方法の別の方法によると、さらに、回転運動を実施することによって磁気応答性粒子を径方向において前後に移動する工程を含み、該回転運動において、粒子に作用する磁力を上回るのに充分な遠心力が生成されるか、または磁力が遠心力を上回る遠心力を生成するようにマイクロ流体装置が回転される。
【００４４】
本発明の他の特徴およびさらなる目的、特徴および利点は次の説明からより明らかになる。明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、本発明の好ましい実施の形態を示し、前述の一般的な説明および次の詳細な説明と共に本発明の原理を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】試料の自動分析のための本発明のマイクロ流体システムの例示的実施の形態の略断面図である。
【図２】図１のマイクロ流体システムの略斜視図である。
【図３】図１のマイクロ流体システムの詳細を示す略断面図である。
【図４】図１のマイクロ流体システムの変形例を示す略断面図である。
【図５】図１のマイクロ流体システムの動作方法を示すフローチャートである。
【図６】図７に示された本発明のマイクロ流体システムの別の例示的実施の形態の例示的マイクロ流体構造体の略平面図である。
【図７】試料の自動分析のための本発明のマイクロ流体システムの別の例示的実施の形態の略断面図である。
【図８】図７のマイクロ流体システムの動作方法を示すフローチャートである。
【図９】図７の本発明のマイクロ流体システムの例示的実施の形態の変形例を示す略断面図である。
【図１０】図７のマイクロ流体システムの例示的実施の形態の別の変形例を示す略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。特に図１〜５を参照して、体液などの試料の自動分析のための遠心力式のマイクロ流体システム１０１の例示的実施の形態を説明する。マイクロ流体システム１０１は、以下において「チップ１０２」と称されるディスク状のマイクロ流体装置を含み、これは以下において「プラットフォーム１０３」と称されるディスク状の回転自在な支持装置によって支持される。プラットフォーム１０３は、チップ１０２に対して同心状に配置され、電気モータ１０５の回転自在の従動軸１０４に連結されているため、チップ１０２およびプラットフォーム１０３は、共通の回転軸１０６の周りで回転する。チップ１０２は固定要素（図示せず）によってプラットフォーム１０３に取り外し可能に固定され、チップ１０２はプラットフォーム１０３と共回転する。そうでない場合、チップ１０２はプラットフォーム１０３から容易に取り外され、たとえば、使用後に廃棄される使い捨て可能な部材として具現化され得る。チップ１０２およびプラットフォーム１０３の両方がディスク状を有するように示されているが、チップ１０２および／またはプラットフォーム１０３は、試料の自動分析に対する特定の要求に応じて所望のとおりに任意の他の形状を有し得る。
【００４７】
図２に示されるように、チップ１０２には複数のマイクロ流体構造体１１４が設けられ、該マイクロ流体構造体は、試料を受領するように適合され、環状に配置されて互いに対して等距離に離間される。より詳細に説明すると、チップ１０２にはマイクロ流体構造体１１４を収容する複数のセグメント状の空洞１１１が設けられる。空洞１１１は、たとえば、チップ１０２全体を被覆するように周方向に規則的に配置され得る。７つのマイクロ流体構造体１１４が例示目的のみのために示されているが、チップ１０２には、試料の自動分析に対する特定の要求に応じて所望の数のマイクロ流体構造体１１４を設け得る。
【００４８】
各々のマイクロ流体構造体１１４は、以下において「試料流入領域１１５」と称される第１の流入領域を含み、該第１の流入領域は、流入口および流体容器（より詳細には説明しない）を備える。試料流入領域１１５は、以下において「試料導管１１６」と称されるマイクロキャピラリー流体管によって反応チャンバ１１９と流体接続している。これは、たとえば、流体試料および／または磁気応答性粒子および／または他の試薬をマイクロ流体構造体１１４に供給するために使用され得る。各々のマイクロ流体構造体１１４は、以下において「粒子流入領域１１７」と称される第２の流入領域を含み、該第２の流入領域は流入口および流体容器（より詳細には説明しない）を備える。粒子流入領域１１７は、以下において「粒子導管１１８」と称される別のマイクロキャピラリー流体管によって反応チャンバ１１９と流体接続している。粒子流入領域１１７は、たとえば、流体試料および／または磁気応答性粒子および／または他の試薬をマイクロ流体構造体１１４に供給するために使用され得る。
【００４９】
各マイクロ流体構造体１１４において、反応チャンバ１１９は、別のマイクロキャピラリー流体管によって、たとえば、チャンバとして形成された廃棄領域１２１と流体接続しており、該廃棄領域は、たとえばサイフォン様構造を有し、以下において「廃棄導管１２２」と称される。マイクロ流体構造体１１４において、流体は、たとえば、反応チャンバ１１９内にて一定の流体体積を超過した場合にプラットフォーム１０３が回転することにより生じた遠心力によって、試料流入領域１１５から廃棄領域１２１に搬送され得る。廃棄領域１２１は、たとえば、標識された磁気応答性粒子結合検体が検出のために反応チャンバ１１９に保持される一方で、非結合分子（検出可能）標識を洗浄するために使用される洗浄バッファなどの余分な流体を受領するように適合される。
【００５０】
マイクロ流体システム１０１において、プラットフォーム１０３には、複数のプラットフォーム固定磁石１２３が設けられ、これらのプラットフォーム固定磁石は、反応チャンバ１１９内に磁力応答性粒子を保持するための保持領域１２０に対応する反応チャンバ１１９の下に位置決めされるように配置される。磁石１２３はプラットフォーム１０３の一体部分であるため、プラットフォーム１０３と共回転する。
【００５１】
マイクロ流体システム１０１は、さらに、金属針または使い捨て可能な先端部などの少なくとも１つのピペット先端部１１３を設けたピペット装置１１２を含み、流体容器１０７からマイクロ流体構造体１１４へ流体を搬送するように適合されている。１つのみを図示する容器１０７は、試料、磁気応答性粒子の懸濁液、試薬、洗浄液などの種々の流体を含む。容器１０７は、基板１１０上に配置される。ピペット装置１１２は、ピペット先端部１１３を容器１０７およびチップ１０２に対して搬送するための自動位置決め装置（図示せず）に動作可能に連結される。このようなピペット装置１１２および位置決め装置は当業者とって周知であるため、ここではより詳細に説明しない。
【００５２】
マイクロ流体システム１０１は、さらに、反応チャンバ１１９に含まれる標識検体を検出するように適合された検出装置１０８を含む。検出装置１０８は、たとえば、マイクロ流体構造体１１４の保持領域１２０に向けて放射される光１０９を発生するための光源と、反応チャンバ１１９に含まれる粒子結合検体に結合された蛍光マーカーから放射された蛍光発光を感知するための蛍光センサとを含む蛍光検出器として具現化され得る。蛍光検出器などの検出装置は当業者とって周知であるため、検出装置１０８についてはより詳細に説明しない。
【００５３】
マイクロ流体システム１０１は、さらに、たとえば、試料の自動分析のための動作を実施する指令を有するコンピュータ可読プログラムを実行するプログラム可能な論理制御器として具現化され得る制御器（図示せず）を含む。制御器は、システム１０１の異なる要素から情報を受信し、構成要素を制御するための対応する制御信号を生成および伝達する。タスクを実行するために、制御器は、制御を要求および／または情報を提供し、モータ１０５、ピペット装置１１２および検出装置１０８を含むシステム構成要素に電気的に接続される。
【００５４】
図１に示されるように、プラットフォーム１０３には複数の開口部１２５を設けることができ、これは、プラットフォーム１０３の質量（慣性）を減少し、および／または、たとえば、反応チャンバ１１９の保持領域１２０に保持された磁力応答性粒子１２６に結合された検体の検出目的のために、下方からチップ１０２へのアクセスを提供するためである。さらに、図３および４に示されるように、チップ１０２は、マイクロ流体構造体１１４を密閉するための上部被覆箔１２７により被覆される。光学的な理由のために、この被覆箔１２７は有利には透明である。同様に、チップ１０２の少なくとも一部は透明でよい。
【００５５】
図１のマイクロ流体システム１０１の詳細部の断面図を示す図４を特に参照して、この変形例を説明する。これによると、チップ１０２には磁石１２３を収容するための凹所１２４が設けられ、該凹所は、磁石１２３と反応チャンバ１１９の保持領域１２０との間の距離を減少するようにチップ１０２に向かって突出している。
【００５６】
フローチャート示す図５を特に参照して、マイクロ流体システム１０１を使用する試料の自動分析のための方法の例示的実施の形態を説明する。
【００５７】
工程Ｉ：プロセスの開始。
【００５８】
工程ＩＩ：磁気応答性粒子１２６が反応チャンバ１１９内に提供される。より詳細に説明すると、ピペット先端部１１３を使用して、磁気応答性粒子の懸濁液が懸濁液を含む流体容器１０７の１つから各々の粒子流入領域１１７に搬送され、その後、所定の速度でプラットフォーム１０３を回転することによって、遠心力により、所定の体積の懸濁液を粒子流入領域１１７から粒子導管１１８を通って反応チャンバ１１９に搬送する。一実施の形態において、磁気応答性粒子１２６は、その外面に付着して特異的に検体を結合可能な固定化分子結合要素をもち、試料中の検体の有無および任意的に濃度が試験される。別の実施の形態において、検体は、磁気応答性粒子の外面に付着し得る。反応チャンバ１１９に搬送されると、磁石１２３は、反応チャンバ１１９内の保持領域１２０にある磁気応答性粒子１２６を磁気誘引する。
【００５９】
工程ＩＩＩ：粒子１２６と特異的に相互作用可能で、たとえば、粒子１２６に結合可能な検体を含有する試料が反応チャンバ１１９内に提供される。より詳細に説明すると、ピペット先端部１１３を使用して、試料が、試料を含む別の流体容器１０７から各々の試料流入領域１１５に搬送され、その後、所定の回転速度でプラットフォーム１０３を回転することによって、遠心力により、試料を試料流入領域１１５から反応チャンバ１１９に搬送する。反応チャンバ１１９に含まれた検体と磁気応答性粒子１２６の分子結合要素との特異的結合を可能にする反応チャンバ１１９内の効率的な混合は、たとえば、粒子１２６に作用する磁気相互作用と遠心力との組み合わせにより達成され得る。より詳細には、保持領域１２０に保持された磁気応答性粒子１２６は、回転運動を実施することによって径方向に前後移動可能であり、該回転運動において、チップ１０２は、磁石１２３の磁力を上回るのに充分な遠心力が生成されるように回転されるか、または磁石１２３の磁力が遠心力を上回る遠心力を生成するように回転される。
【００６０】
工程ＩＶ：反応チャンバ１１９に保持された粒子結合検体の標識。より詳細に説明すると、ピペット先端部１１３を使用して、検体、この場合においては粒子結合検体に特異的に結合するように適合された蛍光マーカーなどの検出可能な分子標識を含有する流体は、標識を含む別の容器１０７から各々の試料流入領域１１５および／または粒子流入領域１１７または別の流入領域（図示せず）に搬送され、その後、遠心力によって流体を試料流入領域１１５から反応チャンバ１１９を通って廃棄領域１２１へ搬送するために、プラットフォーム１０３を所定の回転速度で回転する。標識含有流体を反応チャンバ１１９に供給し、また、たとえば、工程ＩＩＩで説明した混合工程を繰り返すことによって、含有されている標識が特異的および効率的に粒子結合検体に結合可能になる。
【００６１】
工程Ｖ：非結合標識の除去。より詳細に説明すると、ピペット先端部１１３を使用して、洗浄液は洗浄液を含む別の容器１０７から各々の試料流入領域１１５に搬送され、その後、遠心力によって洗浄液を試料流入領域１１５から反応チャンバ１１９に搬送するために、プラットフォーム１０３を所定の速度で回転することによって、保持された磁気応答性粒子１２６を包囲する流体を廃棄領域１２１に流して洗浄液と交換し、非結合標識を除去する。このような洗浄工程は必要に応じて繰り返される。
【００６２】
工程ＶＩ：試料中の検体の有無および任意的に濃度を測定する。より詳細に説明すると、反応チャンバ１１９の保持領域１２０に保持された標識粒子結合検体の蛍光強度などの標識の強度が検出装置１２０によって測定され、得られた結果に基づいて、試料中の検体の有無および任意的に濃度が測定される。
【００６３】
工程ＶＩＩ：プロセスを終了する。
【００６４】
前述の方法において、異なる数の試料流入領域１１５および／または粒子流入領域１１７、たとえば、マイクロ流体構造体１１４ごとに単一の試料流入領域１１５および／または単一の粒子流入領域１１７のみをすべての液体の添加ために使用できる。さらに、異なる流体を、反応チャンバ１１９に同時搬送する前に、同一またはより多くの試料流入領域１１５および／または粒子流入領域１１７に案内できる。
【００６５】
図６〜８を特に参照して、試料の自動分析のための遠心力式のマイクロ流体システム２０１の別の実施の形態を説明する。
【００６６】
図１のマイクロ流体システム１０１と同様に、マイクロ流体システム２０１は、ディスク状の回転可能プラットフォーム２０３に支持されて取り外し可能に固定されたディスク状チップ２０２を含み、該チップおよびプラットフォームは互いに対して同軸状に配置され、電気モータ２０５の回転自在な従動軸２０４に連結されて、共通の回転軸２０６の周りで回転する。チップ２０２には、複数のマイクロ流体構造体２１４が設けられる。
【００６７】
各々のマイクロ流体構造体２１４は試料流入領域２１５を含み、該試料流入領域は、以下において「試料導管２１６」と称されるマイクロキャピラリー流体管によって第１の反応チャンバ２１９に流体接続している。試料流入領域２１５は、たとえば、流体試料および／または磁気応答性粒子および／または他の試薬をマイクロ流体構造体２１４に供給するために使用され得る。第１の反応チャンバ２１９は第１の保持領域２２０を備え、該保持領域は、たとえば、分子結合要素との結合のために分子結合要素をもつ磁気応答性粒子を少なくとも１つの検体を含有する試料と混合し、ならびに標識粒子結合検体を標識および洗浄するために使用され得る。
【００６８】
各々のマイクロ流体構造体２１４は、さらに、粒子流入領域２１７を含み、該粒子流入領域は、以下において「粒子導管２１８」と称されるマイクロキャピラリー流体管によって第１の反応チャンバ２１９に流体接続している。粒子流入領域２１７は、たとえば、流体試料および／または磁気応答性粒子および／または他の試薬をマイクロ流体構造体２１４に供給するために使用され得る。
【００６９】
各々のマイクロ流体構造体２１４は、さらに、第２の反応チャンバ２２３を含み、該第２の反応チャンバは、以下において「チャンバ間導管２２５」と称されるマイクロキャピラリー流体管によって第１の反応チャンバ２１９に流体接続している。別の方法では、第２の反応チャンバ２２３は、サイフォン様構造を有する廃棄導管２２２によって廃棄領域２２１に流体接続している。第２の反応チャンバ２２３は第２の保持領域２２４を備え、該第２の保持領域は、たとえば、標識粒子結合検体が第１の反応チャンバ２１９から第２の反応チャンバ２２３に搬送された後に、標識粒子結合検体の検出のために使用され得る。
【００７０】
マイクロ流体システム２０１は、さらに、ピペット装置２１２を含み、該ピペット装置には流体を流体容器２０７からマイクロ流体構造体２１４へ搬送するように適合された少なくとも１つのピペット先端部２１３が設けられる。容器２０７は基板２１０上に配置される。ピペット装置２１２は、ピペット先端部２１３を容器２０７およびチップ２０２に対して搬送するための自動位置決め装置（図示せず）に動作可能に連結される。マイクロ流体システム２０１は、さらに、第２の反応チャンバ２２３の第２の保持領域２２４に含まれた粒子結合標識検体を検出するように適合された検出装置２０８を含む。検出装置２０８は、たとえば、第２の保持領域２２４に向けて放射される光２０９を発生するための光源と、第１の反応チャンバ２１９に保持された場合に粒子結合検体に結合される蛍光マーカーから放射された蛍光発光を感知するための蛍光センサとを含む蛍光検出器として具現化され得る。
【００７１】
マイクロ流体システム２０１は、さらに、システム２０１の異なる構成要素から情報を受信し、構成要素を制御するための対応する制御信号を発生および伝達する制御器を含む。
【００７２】
図７を特に参照して、マイクロ流体システム２０１において、プラットフォーム２０３には複数の第１の磁石２２６が設けられ、該複数の第１の磁石２２６は、第１の反応チャンバ２１９内に磁気応答性粒子を保持する第１の保持領域２２０に対応して第１の反応チャンバ２１９の下に位置決めされるように周方向に配置される。プラットフォーム２０３には、さらに、複数の第２の磁石２２７が設けられ、該複数の第２の磁石２２７は、第２の反応チャンバ２２３内に磁気応答性粒子を保持する第２の保持領域２２４に対応して第２の反応チャンバ２２３下に位置決めされるように周方向に配置される。第２の磁石２２７は、第１の磁石２２６に対して径方向外側の位置に配置される。
【００７３】
第１の磁石２２６および第２の磁石２２７は、それぞれ、たとえば、永久磁石または電磁石として具現化され得る。第１の磁石２２６は、第１の反応チャンバ２１９に含まれる磁気応答性粒子を少なくとも部分的に、また少なくとも一時的に第１の保持領域２２０に蓄積するよう誘引するために充分な、たとえば引張力などの磁気強度を有する磁界を発生するように適合される。第２の磁石２２７は、第２の反応チャンバ２２３に搬送された磁気応答性粒子を少なくとも部分的に、また少なくとも一時的に第２の保持領域２２４に蓄積するよう誘引するために充分な、たとえば引張力などの磁気強度を有する磁界を発生するように適合される。
【００７４】
第１の磁石２２６および第２の磁石２２７はチップ２０２と共回転するため、一定の磁界が、それぞれの第１の反応チャンバ２１９および第２の反応チャンバ２２３内の磁気応答性粒子にチップ２０２の回転中も印加される。
【００７５】
フローチャートを示す図８を特に参照して、本発明の第２の実施の形態のマイクロ流体システム２０１を使用した試料の自動分析のための例示的方法を説明する。
【００７６】
工程Ｉ：プロセスを開始する。
【００７７】
工程ＩＩ：磁気応答性粒子が第１の反応チャンバ２１９内に提供される。より詳細に説明すると、ピペット先端部２１３を使用して、磁気応答性粒子の懸濁液が、懸濁液を含む流体容器２０７の１つから各々の粒子流入領域２１７に搬送され、その後、所定の回転速度でプラットフォーム２０３を回転することによって、遠心力により、所定の体積の懸濁液を粒子流入領域２１７から粒子導管２１８を通って第１の反応チャンバ２１９に搬送する。一実施の形態において、磁気応答性粒子は、その外面に付着して特異的に検体を結合可能な固定化分子結合要素をもち、試料中の検体の有無および任意的に濃度が試験される。別の実施の形態において、検体は、磁気応答性粒子の外面に付着可能である。第１の反応チャンバ２１９に搬送されると、第１の磁石２２６は、第１の反応チャンバ２１９内にある第１の保持領域２２０の磁気応答性粒子を磁気誘引する。
【００７８】
工程ＩＩＩ：粒子と特異的に相互作用可能で、たとえば、粒子に結合可能な検体を含有する試料が第１の反応チャンバ２１９内に提供される。より詳細に説明すると、ピペット先端部２１３を使用して、試料は、試料を含む別の流体容器２０７から各々の試料流入領域２１５に搬送され、その後、所定の回転速度でプラットフォーム２０３を回転することによって、遠心力により、試料を試料流入領域２１５から第１の反応チャンバ２１９に搬送する。第１の反応チャンバ２１９に含まれた検体と磁気応答性粒子の分子結合要素との特異的結合を可能にする第１の反応チャンバ２１９内の効率的な混合は、たとえば、図５の工程ＩＩＩに関連して前述したように達成され得る。
【００７９】
工程ＩＶ：第１の反応チャンバ１１９に保持された粒子結合検体の標識。より詳細に説明すると、ピペット先端部２１３を使用して、検体、この場合においては粒子結合検体に特異的に結合するように適合された蛍光マーカーなどの検出可能な分子標識を含有する流体は、標識を含む別の容器２０７から各々の試料流入領域２１５および／または粒子流入領域２１７または別の流入領域（図示せず）に搬送され、その後、遠心力によって流体を試料流入領域２１５から第１の反応チャンバ２１９および第２の反応チャンバ２２３を通って廃棄領域２２１へ搬送するために、プラットフォーム２０３を所定の回転速度で回転する。標識含有流体を第１の反応チャンバ２１９に供給し、また、たとえば、工程ＩＩＩで説明した混合工程を繰り返すことによって、流体に含有された標識が特異的および効率的に粒子結合検体に結合可能になる。
【００８０】
工程Ｖ：非結合標識の除去。より詳細に説明すると、ピペット先端部２１３を使用して、洗浄液は洗浄液を含む別の容器２０７から各々の試料流入領域２１５に搬送され、その後、遠心力によって洗浄液を試料流入領域２１５から第１の反応チャンバに搬送するために、プラットフォーム２０３を所定の回転速度で回転することによって、第１の保持領域２２０に保持された磁気応答性粒子を包囲する流体を廃棄領域に流して洗浄液と交換し、非結合標識を除去する。このような洗浄工程は必要に応じて繰り返される。
【００８１】
工程ＶＩ：磁気応答性粒子結合検体を第１の反応チャンバ２１９から第２の反応チャンバ２２３に搬送し、粒子結合検体を第２の反応チャンバ２２３に蓄積する。より詳細に説明すると、プラットフォーム２０３は、粒子を粒子流入領域２１７から第１の反応チャンバ２１９に搬送するために使用された速度より高速で回転し、粒子を第１の反応チャンバ２１９から放出して第２の反応チャンバ２２３に流す。第２の反応チャンバ２２３において、その後、粒子結合検体は、第２の磁石２２７により第２の保持領域２２４に蓄積される。
【００８２】
工程ＶＩＩ：試料中の検体の有無および任意的に濃度を測定する。より詳細に説明すると、第２の反応チャンバ２２３の第２の保持領域２２４に保持された標識粒子結合検体の蛍光強度などの標識の強度が検出装置２０８によって測定され、得られた結果に基づいて、試料中の検体の有無および任意的に濃度が測定される。
【００８３】
工程ＶＩＩＩ：プロセスを終了する。
【００８４】
図９を特に参照して、図７の遠心力式マイクロ流体システム２０１の変形例を説明する。不要な重複を回避するために、図７のマイクロ流体システム２０１との相違のみを説明し、他は図６〜８に関連した前述の説明を参照されたい。
【００８５】
これによると、マイクロ流体システム２０１において、１または複数の第３の磁石２３０は担体２１１により支持されて基板２１０上に位置決めされ、該磁石は、第２の反応チャンバ２２３内に磁気応答性粒子を保持するための第２の反応チャンバ２２３の第２の保持領域２２４に対応する。図９においては、例示目的のみのために、単一の第３の磁石２３０のみが示されている。以下の説明は、複数の第３の磁石２３０の場合でも同様に当てはまる。基板に位置決めされた第３の磁石２３０は、プラットフォーム２０３に固定された第１の磁石２２６に対して径方向外側の位置に配置される。第３の磁石２３０は、第２の反応チャンバ２２３に含まれる磁気応答性粒子を少なくとも部分的に、また少なくとも一時的に第２の保持領域２２４に蓄積するよう誘引するために充分な、たとえば引張力などの磁気強度を有する磁界を発生するように適合される。
【００８６】
したがって、この変形例において、回転するチップ２０２と共回転する第１の磁石２２６は、一定の磁界をチップ２０２の回転中も第１の反応チャンバ２１９内の磁気応答性粒子に及ぼすことができる。他方で、第３の磁石２３０はチップ２０２と共回転しないため、第２の反応チャンバ２２３の第２の保持領域２２４に保持された磁気応答性粒子に印加された磁界は、チップ２０２の回転中は一定でない。より詳細に説明すると、第３の磁石２３０の磁気応答性粒子への影響はチップ２０２の回転速度が減少する場合に増加し、逆の場合も同様である。第３の磁石２３０は、たとえば、検出前に第２の保持領域２２４に保持された磁気応答性粒子を収集する機能を有し得る。
【００８７】
図９のマイクロ流体システム２０１を使用して、図８に関連して説明した試料の自動分析のための前述の方法において、工程ＶＩでは、標識粒子結合検体の第２の保持領域２２４での蓄積は、基板に固定された第３の磁石２３０の磁界に対してチップ２０２の往復回転運動を行うようにプラットフォーム２０３を双方向に回転することにより実施でき、往復回転運動の振幅は、所定の最大振幅から、たとえばゼロである所定の最低振幅まで減少される。この点において、チップ２０２の往復回転運動は、回転しない第３の磁石２３０の磁界に動作可能に連結され、個々の第２の保持領域２２４にて粒子を局所的に蓄積する（すなわち、凝集する）。
【００８８】
図９には示されないが、図７に示された第２の磁石２２７は、図７に示されるように、プラットフォーム２０３に固定された第３の磁石２３０と共に配置し得る。
【００８９】
図１０を特に参照して、図７の遠心力式マイクロ流体システム２０１の別の変形例を説明する。不要な重複を回避するために、図７のマイクロ流体システム２０１との相違のみを説明し、他は図６〜８に関連した前述の説明を参照されたい。
【００９０】
これによると、チップ２０２には複数のマイクロ流体構造体２１４が設けられ、その１つが図１０において部分的に示される。該マイクロ流体構造体２１４は、図６に示されるようにマイクロキャピラリー流体管によって試料流入領域（図示せず）および粒子流入領域（図示せず）ならびに廃棄領域（図示せず）に流体接続された単一の反応チャンバ２１９のみを含む点で図６のマイクロ流体構造体と異なる。
【００９１】
各々のマイクロ流体構造体２１４の反応チャンバ２１９は、第１の保持領域２２０と第１の保持領域２２０に対して離間配置された第２の保持領域２２４とを備える。第１の保持要素２２０は、たとえば、分子結合要素との結合のために分子結合要素をもつ磁気応答性粒子２２８を少なくとも１つの検体を含有する試料と混合し、ならびに標識粒子結合検体を標識および洗浄するために使用され得る。第２の保持領域２２４は、たとえば、標識粒子結合検体を第１の保持領域２２０から第２の保持領域２２４に搬送した後に、標識粒子結合検体を検出するために使用され得る。
【００９２】
マイクロ流体システム２０１において、プラットフォーム２０３には複数の第１の磁石２２６が設けられ、該第１の磁石２２６は、磁気応答性粒子２２８を第１の保持領域２２０内に保持する第１の保持領域２２０に対応して反応チャンバ２１９の下に位置決めされるように周方向に配置される。プラットフォーム２０３には、さらに、複数の第２の磁石２２７が設けられ、該第２の磁石２２７は、磁気応答性粒子２２８を第２の保持領域２２４内に保持する第２の保持領域２２４に対応して反応チャンバ２１９の下に位置決めされるように周方向に配置される。第２の磁石２２７は、第１の磁石２２６に対して径方向外側の位置に配置される。第１の磁石２２６は、磁気応答性粒子２２８を少なくとも部分的に、また少なくとも一時的に第１の保持領域２２０に蓄積するよう誘引するために充分な、たとえば引張力などの磁気強度を有する磁界を発生するように適合される。第２の磁石２２７は、磁気応答性粒子２２８を少なくとも部分的に、また少なくとも一時的に第２の保持領域２２４に蓄積するよう誘引するために充分な、たとえば引張力などの磁気強度を有する磁界を発生するように適合される。
【００９３】
第１の磁石２２６および第２の磁石２２７の両方はチップ２０２と共回転するため、一定の磁界が、それぞれの第１の保持領域２２０および第２の保持領域２２４の磁気応答性粒子２２８にチップ２０２の回転中も印加される。そうでない場合、第１の磁石のみがチップと共回転する。
【００９４】
図１０に示されるように、磁気応答性粒子２２８と応答チャンバ２１９の第１の保持領域２２０の検体含有試料とを混合するために、粒子２２８は回転運動を行う際に径方向に前後移動可能であり、プラットフォーム２０３は、第１の磁石２２６の磁界の磁力を上回るのに充分な遠心力が生成されるか、または第１の磁石２２６の磁界の磁力が遠心力を上回る遠心力を生成するように交互回転される。
【００９５】
そうでない場合、プラットフォーム２０３の回転速度を適合させることにより粒子２２８は第２の保持領域２２４に保持でき、該第２の保持領域には、第２の磁石２２７の磁力と組み合わせて粒子２２８を第２の保持領域２２４に局所的に蓄積するように使用可能な案内面２２９が設けられている。図示されるように案内面２２９は、特に、反応チャンバ２１９内に小さな区画として設けることができる。
【００９６】
前述の説明の通り本発明によると、プラットフォーム１０３，２０３の回転運動が停止すると、拡散および／または流動障害および／または緩和効果によって粒子結合検体は一般的に再配置する傾向があるため、検出を実施する際の保持領域内での標識粒子結合検体の固定は、有利には、測定の信頼性を向上する。
【００９７】
前述の説明の通り本発明によると、たとえば、蛍光マーカーの迷光が標識粒子結合検体を含む保持領域の内壁から散乱して測定の信頼性を減少し、および／または蛍光マーカーがまた保持領域の内壁に非特異的に結合することにより、標識粒子結合検体の磁気的捕捉は、有利には、保持領域の内壁からさらなる距離を有するように粒子を位置決め可能にし、よって有利には測定の信頼性を向上させる。
【００９８】
明らかに、前述の説明を参照して本発明のさらなる修正および変形が可能である。したがって、本発明は、添付の請求項の範囲内において、特定の案以外でも実施することができることが理解される。
【符号の説明】
【００９９】
１０１  システム
１０２  チップ
１０３  プラットフォーム
１０４  軸
１０５  モータ
１０６  回転軸
１０７  容器
１０８  検出装置
１０９  光
１１０  基板
１１１  空洞
１１２  ピペット装置
１１３  ピペット先端部
１１４  マイクロ流体構造体
１１５  試料流入領域
１１６  試料導管
１１７  粒子流入領域
１１８  粒子導管
１１９  反応チャンバ
１２０  保持領域
１２１  廃棄領域
１２２  廃棄導管
１２３  磁石
１２４  凹所
１２５  開口部
１２６  粒子
１２７  被覆箔
２０１  システム
２０２  チップ
２０３  プラットフォーム
２０４  軸
２０５  モータ
２０６  回転軸
２０７  容器
２０８  検出装置
２０９  光
２１０  基板
２１１  担体
２１２  ピペット装置
２１３  ピペット先端部
２１４  マイクロ流体構造体
２１５  試料流入領域
２１６  試料導管
２１７  粒子流入領域
２１８  粒子導管
２１９  第１の反応チャンバ
２２０  第１の保持領域
２２１  廃棄領域
２２２  廃棄導管
２２３  第２の反応チャンバ
２２４  第２の保持領域
２２５  チャンバ間導管
２２６  第１の磁石
２２７  第２の磁石
２２８  粒子
２２９  案内面
２３０  第３の磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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2011007778000002.pdf
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