(57)【要約】  本発明は、改善されたセンサユニット、かかるセンサユニットを含む装置、およびかかるセンサユニットの構成要素に関する。さらに、本発明は、上記の側面を包含する方法、使用およびプロセスにも関する。改善されたセンサユニットは、とりわけ、弾性表面波（ＳＡＷ）センサ領域を含んでいてもよい。本発明のセンサユニットは、たとえば、センサユニット内、とりわけセンサ領域上に気泡その他の障害物が滞留する傾向の低下といった、従来技術のセンサユニットを超える改善された特性を有し、それにより、感度、精度、安定性、信頼性および／または検出分析の再現性等の点で、性能が改善されたセンサユニットが提供される。
2013533489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）試料液体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するように構成された、少なくとも１つのセンサ領域を有する検知表面と、（ｉｉ）前記検知表面に前記試料液体を供給するための少なくとも１つの流体ポート、および前記検知表面から前記試料液体を除去するための少なくとも１つの流体ポートと、（ｉｉｉ）１つの流体ポートから、少なくとも１つのセンサ領域を通って、他の流体ポートへと前記試料液体を運搬するための少なくとも１つのチャネルと、を含むセンサユニットであって、
（ａ）前記検知表面が、動作用の取付状態において、１つの流体ポートが他の流体ポートより上方に配置される状態で、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向されており、かつ／または
（ｂ）前記チャネルが、該チャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つ断面を有しており、かつ／または
（ｃ）通常の動作中において当該センサユニット内に滞留している気泡を視覚的に検知できるように、前記検知表面を覆う当該センサユニットの部分が十分な透明性を有しており、前記検知表面と接触する前記チャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築されている
ことを特徴とするセンサユニット。
【請求項２】
（ｉ）前記チャネルが、該チャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つ断面を有しており、かつ（ｉｉ）前記検知表面が、動作用の取付状態において、１つの流体ポートが他の流体ポートより上方に配置される状態で、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向されており、かつ（ｉｉｉ）通常の動作中において当該センサユニット内に滞留している気泡を視覚的に検知できるように、前記検知表面を覆う当該センサユニットの部分が十分な透明性を有しており、かつ必要に応じて、前記検知表面と接触するもしくは接触しようとする前記チャネルの前記側壁部が、変形可能な材料で構築されていることを特徴とする請求項１記載のセンサユニット。
【請求項３】
当該センサユニット内に気泡が滞留する傾向が低下させられ、かつ／または、当該センサユニットが、当該センサユニット内から気泡を除去することが可能な構成とされることを特徴とする請求項１または２記載のセンサユニット。
【請求項４】
前記チャネルが、蛇行した形状を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のセンサユニット。
【請求項５】
チャネルの少なくとも１つの側壁が、シリコーンゴム、ＥＰＤＭゴム、ＰＭＭＡその他の硬質プラスチック材料、および親水性材料からなる群より選択された材料により構築されており、好ましくは、前記検知表面と接触している前記側壁と、前記検知表面に対向するチャネル部分とが、シリコーンゴムその他の変形可能かつ透明な材料で作られていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のセンサユニット。
【請求項６】
前記センサ領域が、ＱＣＭセンサ、ＳＰＲセンサ、電子化学的センサ、蛍光センサその他の光学的センサ、およびＳＡＷセンサからなる群より選択された、センサ内に含まれる領域であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載のセンサユニット。
【請求項７】
（ａ）前記検知表面が、２個から１００個の範囲より選択される、複数個のセンサ領域を含み、かつ／または、
（ｂ）当該センサユニットの寸法がさらに、
（ｉ）前記検知表面全体の表面積が、約１０ｃｍ２；約７．５ｃｍ２；約５ｃｍ２；約３ｃｍ２；約２．５ｃｍ２；約２ｃｍ２；約１ｃｍ２；約０．５ｃｍ２；約０．２５ｃｍ２；約０．１２５ｃｍ２；および好ましくは約２．７ｃｍ２からなる群より選択される、かつ／または
（ｉｉ）前記センサ領域全体の表面積が、約２０ｍｍ２；約１０ｍｍ２；約７．５ｍｍ２；約７ｍｍ２；約６ｍｍ２；約５ｍｍ２；約２．５ｍｍ２；約２ｍｍ２；約１ｍｍ２; および好ましくは約６．８ｍｍ２からなる群より選択される、かつ／または
（ｉｉｉ）前記チャネルの幅が、約１０ｍｍ；約７．５ｍｍ；約５ｍｍ；約２．５ｍｍ；約２ｍｍ；約１ｍｍ；約０．５ｍｍ；約０．２５ｍｍ；および好ましくは約２．１ｍｍからなる群より選択され、さらに、必要に応じて、前記チャネルの概ね中心における該チャネルの幅対垂直方向寸法のアスペクト比が、約２：１；約５：１；約７．５：１；約１０：１；約１５：１；約２０：１；および好ましくは約１０．５：１からなる群より選択される、かつ／または
（ｉｖ）前記チャネルの断面積が、約５ｍｍ２；約２．５ｍｍ２；約１ｍｍ２；約０．５ｍｍ２；約０．２５ｍｍ２；約０．２ｍｍ２；および好ましくは約０．４２ｍｍ２からなる群より選択される、かつ／または
（ｖ）前記センサ領域全体に亘る前記チャネルの合計体積が、約１０μｌ；約５μｌ；約２．５μｌ；約２μｌ；約１．５μｌ；約１μｌ；約０．５μｌ；および好ましくは約１．７μｌからなる群より選択される
という特徴（ｉ）から（ｖ）の、少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のセンサユニット。
【請求項８】
前記センサ領域が、該センサ領域に結合される検出成分を有しており、好ましくは、前記検出成分が、抗原；ＤＮＡ、ＲＮＡまたはＰＮＡといった核酸；蛋白質；ペプチド；アプタマー；細胞；荷電分子；膜組織；小胞；化学的または電子化学的レセプタ；およびモノクローナル抗体からなる群から選択されることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載のセンサユニット。
【請求項９】
当該センサユニットが、少なくとも２つの動作サブユニット、すなわち、（ｉ）前記検知表面を含む第１の動作サブユニット、および（ｉｉ）少なくとも２つの側壁と前記チャネルの面とを含む第２の動作サブユニットを含み、
当該センサユニットが、位置決め手段を用いて、前記第１の動作サブユニットおよび前記第２の動作サブユニットから形成され、前記位置決め手段は、流体を密閉するシーリングが前記検知表面と前記側壁との間に形成されて、当該センサユニットの前記チャネルが形成されるように、前記第１の動作サブユニットおよび前記第２の動作サブユニットを位置決めし、かつ前記第１の動作サブユニットおよび前記第２の動作サブユニットの間に適切な圧力を加えるように機能することを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載のセンサユニット。
【請求項１０】
請求項９記載のセンサユニットの構成要素となり得る第２の動作サブユニット。
【請求項１１】
試料液体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するための装置であって、請求項１から９いずれか１項記載のセンサユニットを少なくとも１つ含み、さらに、
（ａ）電子制御手段、
（ｂ）少なくとも１つの試料容器から液体をサンプル採取するため、もしくは少なくとも１つの液体サンプルをセンサユニット内に導入するための、サンプリング手段、および
（ｃ）当該装置を制御するのに適したコンピュータソフトウェアを含むコンピュータ読取可能な媒体
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
流体を密閉するシーリングが前記センサユニットの前記検知表面と前記チャネルの前記側壁との間に形成されるように、該検知表面と該側壁とを位置決めし、かつ該検知表面と該側壁との間に適切な圧力を加えるように機能する位置決め手段、好ましくは当該装置の操作可能な蓋またはカバーをさらに含み、
前記位置決め手段が前記検知表面と前記側壁とを正しく位置決めしたか、および／または前記位置決め手段が前記検知表面と前記側壁との間に適切な圧力を加えたかを検知するための検知手段を、必要に応じてさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
窓や開口のような手段であって、
（ａ）前記センサユニット内または前記チャネル内または前記検知表面上に滞留している気泡を、当該装置の通常の動作中において視覚的に検出することを可能にし、かつ／または
（ｂ）前記センサユニットに追加の圧力を加え、前記チャネルの断面形状を変形させることを可能にする手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
請求項１から９いずれか１項記載のセンサユニット内もしくはセンサユニット上、または請求項１１から１３いずれか１項記載の装置内もしくは装置上に保持されている気泡を取り除くことにより、前記センサユニット内または前記装置内における気泡の滞留を減少させる方法であって、前記センサユニットまたは前記装置の通常の動作中において、前記センサユニット内または前記チャネル内または前記検知表面上に滞留している気泡を視覚的に検知できるように、前記検知表面を覆う前記センサユニットの部分が十分な透明性を有しており、前記検知表面と接触する前記チャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築されており、当該方法が、
（ａ）前記センサユニットまたは前記装置を提供し、該センサユニットまたは該装置に、流動する試料液体を供給する工程と、
（ｂ）前記センサユニット内または前記チャネル内または前記検知表面上に、気泡が滞留しているか否かを、視覚的に確認する工程と、
（ｃ）滞留している前記気泡が前記センサユニットまたは前記チャネルまたは前記検知表面から除去されるように、前記チャネルの断面形状を変形させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
試料液体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するための、請求項１から９いずれか１項記載のセンサユニットまたは請求項１１から１３いずれか１項記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善されたセンサユニット、かかるセンサユニットを含む装置、およびかかるセンサユニットの構成要素に関するものである。本発明はまた、上記のセンサユニット、装置および構成要素に関わる方法、使用およびプロセスに関するものである。改善されたセンサユニットは、とりわけ、弾性表面波（surface acoustic wave；ＳＡＷ）センサ領域を含み得る。本発明のセンサユニットは、従来技術のセンサユニットに対していくつかの改善された特性を有し、それにはたとえば、センサユニット内とりわけセンサ領域内に気泡その他の障害物が滞留する傾向が減少させられることが含まれる。かかる改善された特性により、感度、精度、安定性、信頼性および／または検出分析の再現性等の点で、性能が改善されたセンサユニットが提供される。
【背景技術】
【０００２】
化学的または生物学的検体の存在または不存在を調べるため、化学的および生物学的検査が一般的に使用される。血液、食物またはその他の材料中における化学的または生物学的検体の存在の検査は、安全性の確認、または医学的状態の診断を助けるために行われ得る。たとえば、患者から採取された血液サンプル、実験目的で培養された実験室試料、食物サンプル等の中に存在する、化学物質、バクテリアまたはその他の検体を特定するために、検査が行われる。加えて、妊娠、糖尿病、および患者に化学的もしくは生物学的な影響を与え得るその他の多様な状態といった、医学的状態を調べるためにも、化学的および生物学的検査が行われる。別の応用例では、化学的または生物学的検体の結合量もしくは定量化された量または結合親和力を調べることが、ますます注目されており、研究室内で日常的に行われている。たとえば、分子ターゲットに対する医薬品候補の結合特性、または抗原に対する治療抗体の結合特性を理解することは、治療薬の効用および／または副作用の機構の理解を大幅に深める。さらに別の応用例では、安全および法執行の目的で、薬品または爆薬といった検体の検査が行われ得る。このような特殊な応用例では、非特許文献１に記載されているように、汗、呼気または拭取標本から試料が収集され得るので、感度について望まれる条件は特に高くなる。
【０００３】
チューブ法ならびにスライド法のコアグラーゼ試験、または免疫測定等の古典的な分析と異なり、本発明のセンサユニットは、一体化されたセンサを用いる。ここでいう「センサ」との用語は、少なくとも１つの物理的特性の変化を検出し、検出可能な変化に応答して、信号を発生させる、または信号の変化を促す装置を指すものとする。センサが変化を検出する態様には、たとえば、音響力学的変化、電子化学的変化、光学的変化、電子光学的変化等が含まれてもよい。たとえば、音響力学的センサは、共鳴周波数、位相シフト、圧電特性等を利用したものであってもよく、電子化学的センサは、電位差測定または電流測定を利用したものであってもよく、光学的センサは、吸収、蛍光、ルミネッセンスまたはエバネセント波を利用したものであってもよい。
【０００４】
化学的または生物学的検出を行えるものとして開発された１つのタイプの音響力学的センサとしては、弾性表面波（ＳＡＷ）センサが挙げられる。ＳＡＷの一例としては、ラブ型の横波弾性表面波（shear-horizontal surface acoustic wave；ＳＨ−ＳＡＷ）センサが挙げられる。ＳＨ−ＳＡＷセンサは、以下の４つの主要構成要素を含む：１）圧電基板；２）上記の基板上に配された入力用のすだれ状トランスデューサ（inter-digitated transducer；ＩＤＴ）であって、圧電効果に基づいて弾性波を励起するために用いられるＩＤＴ；３）上記の基板上に配された出力用のＩＤＴであって、伝搬された弾性波を受け取り、圧電効果を利用して電気的出力を発生させるＩＤＴ；および４）上記２つのＩＤＴの上に配された導波層であって、波をその導波層内に閉じ込めて、入力用ＩＤＴから出力用ＩＤＴへと波を伝搬させる導波層。ＳＨ−ＳＡＷの表面上に１つまたは複数の材料が存在することにより、導波層を通る波の伝搬が影響を受け、所与の検体の検出を容易にする。たとえば、ＳＡＷセンサは、ＳＡＷデバイスの表面上に生物学的な感知層が設けられた、積層構造のセンサであってもよい。金または二酸化ケイ素の層が、表面上に積層されてもよい。たとえば、金は、高い親和力で蛋白質と相互作用し、抗原検出のための特定の抗体と共に用いることができる。動作時には、ＳＡＷセンサは、そのＳＡＷセンサに信号を送出しそのＳＡＷセンサから信号を受け取る回路に、電気的に接続される。典型的には、かかる回路は高周波信号発振器を含む。
【０００５】
主に、所与の検体の検出に必要な試料または試薬を含む流体、典型的には液体の量を減らす必要性から、上記のようなセンサのサイズを小型化しようというトレンドが、ますます強まっている。かかるセンサシステムは、典型的には、マイクロリットルからナノリットルの範囲内の流体量で動作する。流体が試料または試薬に曝されて、センサが試料中の検体の存在を検出できるように、かかる少量の流体は、センサユニット内に導入され、検知表面上、とりわけ１つまたは複数のセンサ領域に供されなくてはならない。そのため、これらのシステムは、１つまたは複数のセンサ領域に亘って流体を運搬するための、ミクロ構造の閉チャネルから全体的になる。流体、とりわけ液体の移動は、機械的なマイクロポンプ、電気運動的方法、電気浸透、静水圧差、毛細管力、遠心力、いわゆる「エレクトロウェッティング」（非特許文献２）を含む、様々なプロセスにより促され得る。また、流体、とりわけ液体の移動は、たとえば非特許文献３に記載されているような、表面上において液体を運搬するのに適した弾性表面波技術によっても促され得る。
【０００６】
かかるミクロ分析装置内に構築されるチャネルは、幅または深さが数ミリメートル未満であることが多く、たった数百マイクロメートルとされる場合を含め、より小さい幅または深さとされる場合もある。しかしながら、かかるチャネルは、断面積に対して長さが非常に長く、チャネルが含む液体の体積に比して、流体と接触するチャネル境界の表面積が比較的大きい。そのため、チャネル境界においては、表面張力または摩擦の影響が生じる可能性が非常に高い。理論に囚われずにいえば、かかる影響が、事実上すべての種類の「ラボオンチップ（lab on a chip）」に共通する問題である、気泡その他の障害物がチャネル内に滞留する問題の原因であると考えられている。
【０００７】
ここでいう「障害物」との用語は、とりわけセンサユニット内において、液体等の流体の流れを妨げる、望まれないまたは予期されないあらゆる組成物を指すものとする。障害物は、埃等の固体、細胞もしくは細胞の塊、破片もしくは製造材料、または毛髪等の繊維もしくは衣類からの繊維であるかもしれない。同じく、障害物は、流体自体から生じた沈殿物または結晶である可能性もある。あるいは、障害物は、気体、とりわけ空気もしくは他の気体や蒸気の気泡、より一般的にいえば液体の不存在により形成されたボイドであってもよい。また、障害物は、第１液体と同一または異なる別の液体であるかもしれない。かかる液体の障害物は、油分と親水性溶液といったような、異なる密度または疎水性を有する複数の異なる流体が、チャネル内で使用される場合に生じ得る。液体の障害物はまた、同一の密度および疎水性を有するが、別の液体に対する表面張力が異なる液体の液滴から形成される場合もある。障害物は、チャネルの壁から剥がれた破片のように、センサユニットまたはチャネルに内在する障害物源から生じる場合もあるし、チャネルを構築するのに用いられた材料の混入物質または残留物から生じる場合もある。あるいは、障害物は、センサユニットまたはチャネルの外部の障害物源から生じる場合もある。すなわち、障害物は、流体自体の中に存在していたことが原因で、システム内に導入され得る。気泡や埃といったような特定の形態の障害物は、内在的にも外部からも生じ得る。たとえば、気泡は、チャネル内に流体が導入された際に既に流体内に存在しているかもしれないし、チャネル内に流体が導入された後においてのみ形成されるかもしれない。後者は、液体に溶け込んでいた気体が溶液から出てくることや、液体自体の気化によって生じ得る。たとえば、液体の自然な脱気により気泡が形成され得る。とりわけ、より低温のセンサユニットに比して液体保持部が比較的高温に保たれている場合には、センサユニット内で冷却されるにつれて液体の気体保持容量が減り、液体の自然な脱気による気泡が形成され得る。
【０００８】
気泡のようなボイド等の障害物がセンサユニット内に滞留すると、検出分析の機能といったようなセンサユニットの性能が著しく損なわれかねず、特に定量的な検出が望まれる場合には性能が著しく損なわれ得る。このような気泡その他の障害物に対する敏感さは、化学的または生物学的検体の存在を検出するための事実上すべてのセンサ技術に共通の問題である。しかしながら、一例として、またＳＡＷセンサは検知表面における質量変化に非常に敏感であるため、ＳＡＷセンサユニットの表面に滞留する検出が望まれない障害物は、埃の粒子のような固体状の障害物であれ、気泡のような気体状の障害物であれ、表面の質量に影響を及ぼし、したがって導波層を通る弾性波の伝搬に著しい影響を与え、正しくないまたは望ましくない信号をもたらし得る。気泡のような障害物は、たとえばマイクロ流体チャネルのような、流体が流れるＳＡＷセンサユニットの他の特徴部分にも滞留する可能性があり、センサユニットの正確または最適な性能にさらなる悪影響を及ぼし得る。たとえば、センサ領域の前段であれ後段であれ、流体システム内に滞留した気泡は、チャネルの断面積を制限し、流体システムによっては、チャネルを通る流体の流量、したがってセンサ領域を通る流体の流量を、著しく減少させてしまう可能性がある。かかる流量の減少は、とりわけ障害物がチャネルを完全に制限し流体の流れをブロックしてしまう場合には、ＳＡＷセンサ領域の所望のまたは期待される性能に著しい影響を及ぼし、感度、安定性、精度、信頼性および／または検出分析の再現性の低下といった影響として現れるかもしれない。同様の問題は、他の検出技術に基づくマイクロ流体「ラボオンチップ」センサユニット内、とりわけ表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）ベースのセンサユニットのようにＳＡＷセンサと同様に検知表面を利用するセンサユニット内に、障害物が滞留する場合にも見られる。
【０００９】
チャネル内に気泡またはその他のボイドが形成され得る１つの特定の態様としては、液体が、空のまたは実質的に空のチャネルに最初に導入されるときが挙げられる。センサユニット内に液体が導入されると、気泡が形成し得る。特にチャネル内へまたはチャネルを通って液体が流れる際のパターンまたは流量がコントロールされていない場合には、気泡の形成が起こり得る。そのため、当該技術分野においては、流体ボーラスの前縁（「フローフロント」）がセンサユニット内のセンサ領域の表面上を移動する間において、フローフロントの進行をコントロールするのが有利であることが知られている。フローフロントの進行をコントロールすることにより、センサ領域全体が流体試料で濡らされた状態になり、したがってセンサ領域の一部を占め得る流体内の気泡またはボイドが減少または除去されるかもしれない。しかしながら、ＳＡＷセンサ領域の場合のように、検知表面のセンサ領域が全般的に平坦である場合、水平配置されている場合および／または構造化されていない場合には、流体前端のコントロールは難しいかもしれない。
【００１０】
特許文献１には、流体がセンサ領域の表面を通る間、適切に形成されたチャネルを通る流体前端の進行がコントロールされ、ボイドとりわけ気泡の生成、したがって滞留が減少させられるような、ＳＡＷセンサの表面と対向する表面の構造改変が記載されている。特許文献１に記載されている改変は、全般的に、一点における流体前端の進行が他の点と比較して速くなり、気泡その他のボイドを形成することがないように、コントロールされた態様で、流体の流れを妨害、低速化または方向づけるように適合化されている。しかしながら、特許文献１に記載されているような「ミクロ構造の」改変は、センサユニット内のチャネルの複雑な成形または機械加工を必要とする。
【００１１】
特許文献２は、１つの具体的な実施形態で、ミクロ重量測定の免疫分析に使用される、垂直配置に保持される圧電弾性波デバイスの対を開示している。この実施形態に開示されているセンサユニットは、流体出口ポートよりも低い位置にある流体入口ポートを有している、しかしながら、かかる検出器は、「ミクロ流体」仕様でない流体チャネルおよび円筒状の試料チャンバに加えて、各々が単一のセンサ領域しか含まない非常に大きなＳＡＷデバイス（１インチ×０．５インチ；約２．５ｃｍ×約１．３ｃｍ）を含んでいる。そのため、特許文献２に開示されているセンサユニットでは、センサユニット内または２つの大きなセンサ領域の表面上に、気泡その他の障害物が滞留するという問題は顕著ではない。
【００１２】
特許文献３もまた、１つの具体的な実施形態で、垂直配置に保持されたＳＡＷベースのセンサユニットを開示している。さらに、かかるセンサユニットは、サブミリメートルレベルの断面寸法を有する蛇紋石製のマイクロ流体チャネルを包含している。この文献のセンサユニットは、貯留槽のヘッドを増大させるため廃棄物貯留槽よりも高い位置に配された試料貯留槽を開示しており、したがって、センサユニットを通る流体の流量がより速くなるように保障する。このことは、単に気泡形成のリスクを高めるだけとなり得る。特許文献３に記載されている蛇紋石チャネルの目的は、分析対象の試料流体に比べて「ブランク」であると捉えられる溶液をチャネル内に保持することであり、このチャネル内で、検出領域への試料流体の導入が４５秒から２分遅延させられる。
【００１３】
特許文献４は、水平配置に保持されるセンサユニットであって、ＳＡＷセンサベースの検知表面を覆う可撓性カバー部分を有するセンサユニットを開示している。この可撓性カバー部分の内部には、蛇行した形状を有するチャネル構造が構築されている。この蛇行した幾何学形状は、特許文献４では流体の良好な原動力を提供するものであると説明されており、ＳＡＷセンサベースのマルチチャネルセンサユニットにおいて、複数の別個のセンサ領域に亘って連続的に流体を供給するために用いられる。０．１ｍｍと５ｍｍとの間の高さを有するかかるマイクロチャネルは、特許文献４では、流体フロー内の空気の気泡を顕著に低減させるのに寄与するものとして説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０６４３４９号パンフレット
【特許文献２】米国特許第４７３５９０６号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／０１０２０６号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００９／１５３１８９号パンフレット
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Frisk et al ; Lab Chip 8: 1504, 2006
【非特許文献２】“Creating, Transporting, Cutting, and Merging liquid Droplets by Electrowetting Based Actuation for digital Microfluidic Circuits”; Cho S.K., Moon H. Kim C.J.; Journal of Microelectromechanical Systems; 12(1): 70-80, 2003
【非特許文献３】“Flatland fluidics”; Wixforth A., Scriba J. and Gauer C. in mstnews 5/02, side 42-43
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の先行技術の１つまたはその他の先行技術を適切に用いることにより、障害物が滞留する頻度は減るかもしれないが、上記で述べたようなあらゆる開拓にもかかわらず、センサユニットは、依然として、気泡その他の障害物によりもたらされるものを含めた、望ましくない機能的および／または性能的な外乱または擾乱を受けることが多い。そのため、１つには、かかる機能的および／または性能的な外乱または擾乱を受ける傾向が低減させられた改善されたセンサユニットを提供することが望まれる。かかる改善されたセンサユニットとしては、たとえば、センサユニットを動作状態に保ったまま、たとえばセンサユニットを交換、シャットダウンもしくは他の態様で取り外す必要なしに、とりわけ実行中の検出分析を中断する必要なしに、気泡その他の滞留した障害物を除去することが可能なセンサユニット、または、高価・複雑であるかもしれないセンサユニット、複雑な検出分析に用いられ得るセンサユニット、もしくは重要あるいは貴重な試料流体を包含するセンサユニットのための、気泡その他の滞留した障害物を除去することが可能なセンサユニットが挙げられる。さらに、もう１つには、上記より、ＳＡＷセンサ領域をベースとするような新規なセンサユニットであって、感度、精度、安定性、信頼性および／または検出分析の再現性等の点で、性能が改善されたセンサユニット、とりわけセンサユニット内、チャネル内、または検出の技術的基盤を構成するセンサ領域の表面上において、気泡その他の障害物が滞留する傾向が減少させられるという点で、性能が改善されたセンサユニットを開発することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の側面によれば、本発明は、（ｉ）試料流体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するように構成された、少なくとも１つのセンサ領域を有する検知表面と、（ｉｉ）上記の検知表面に試料流体を供給するための少なくとも１つの流体ポート、および上記の検知表面から試料流体を除去するための少なくとも１つの流体ポートと、（ｉｉｉ）１つの流体ポートから、少なくとも１つのセンサ領域を通って、他の流体ポートへと試料流体を運搬するための少なくとも１つのチャネルと、を含むセンサユニットであって、
（ａ）上記の検知表面が、動作用の取付状態において、１つの流体ポートが他の流体ポートより上方に配置される状態で、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向されており、かつ／または
（ｂ）上記のチャネルが、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つ断面を有しており、かつ／または
（ｃ）通常の動作中においてセンサユニット内に滞留している障害物を視覚的に検知できるように、上記の検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有しており、検知表面と接触するチャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築されている
ことを特徴とするセンサユニットに関する。
【００１８】
別の側面によれば、本発明は、上記の新規なセンサユニットの新規な中間サブユニット（ここでは「第２の動作サブユニット」と呼ぶ）に関する。別の側面によれば、本発明は、本明細書中で説明する各ケースにおける、上記の新規なセンサユニットの新規な構成要素、具体的には本発明のセンサユニットのための「流体フローセル」に関する。
【００１９】
さらに別の側面によれば、本発明は、試料流体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するための装置であって、本発明に係るセンサユニットを少なくとも１つ含み、さらに、
（ａ）電子制御手段であって、好ましくは高周波信号発振器を含む電子制御手段、
（ｂ）少なくとも１つの試料容器から液体をサンプル採取するため、または少なくとも１つの液体サンプルをセンサユニット内に導入するための、サンプリング手段であって、好ましくはオートサンプラーならびにシリンジポンプ、および
（ｃ）当該装置を制御するのに適したコンピュータソフトウェアを含むコンピュータ読取可能な媒体
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする装置に関する。
【００２０】
さらに別の側面によれば、本発明は、センサユニット内、たとえば好ましくは本発明のセンサユニットまたは装置のセンサ領域上の検知表面上もしくはチャネル内に保持されている、気泡その他の障害物を取り除くことにより、それらの気泡その他の障害物の滞留を減少させる方法であって、上記のセンサユニットまたは上記の装置の通常の動作中において、センサユニット内またはチャネル内または検知表面上、好ましくはセンサ領域上に滞留している気泡を視覚的に検知できるように、上記の検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有しており、検知表面と接触するチャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築されており、当該方法が、
（ａ）上記のセンサユニットまたは上記の装置を提供し、該センサユニットもしくは装置に、試料流体、好ましくは試料液体を供給する工程と、
（ｂ）センサユニット内またはチャネル内または検知表面上、好ましくは上記のセンサ領域上に、気泡その他の障害物が滞留しているか否かを、視覚的に確認する工程と、
（ｃ）滞留している障害物が、センサユニットまたはチャネルまたは検知表面から、好ましくはセンサ領域から除去されるように、チャネルの断面形状、好ましくは家の形の断面形状を有するチャネルの断面形状を、変形させる工程と、
を含んでいることを特徴とする方法に関する。
【００２１】
本発明のある他の側面は、試料流体、たとえば試料液体内における、少なくとも１つの検体の存在を検出するための、本発明に係る装置の使用、または本発明に係るセンサユニットの使用に関する。本発明のさらに別の側面も、本明細書で開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のセンサユニット内に含まれ得るチャネルにつき可能な断面を概略的に表した、様々な形状を示した図
【図２ａ】本発明のセンサユニットで使用される、本発明に係る流体フローセル２１の、１つの可能な代表的デザインを示した図。この特定の実施形態は、変形可能な材料であるシリコーンゴムから作られたフローセルを示しており、ストップ面２４と共に、６つのループ２３を含む蛇行形状の屋根型チャネル２２を有する。変形可能な材料から作られた縁２６を含む側壁２５を、検知表面（図示せず）に押し当ててシーリングすることによりチャネルを形成する際に、上記のストップ面が、側壁の圧縮に対する固いリミットを提供する。
【図２ｂ】流体を密閉するシーリングを形成すべく、側壁２８がストップ面２４まで圧縮されて、概略図示されたフローセル２６が検知表面２７と接してチャネルが形成される過程を示した、一連の概略図。最後の概略図は、矢印で示すような追加の圧力が（たとえばユーザにより）加えられた際の、チャネルの変形を示している。この場合、図２（ａ）に示すフローセルのおおよその寸法は、長さ２０ｍｍ、幅８．５ｍｍ、深さ５ｍｍであり、かつ２．１ｍｍ幅の屋根型チャネルを有する。ストップ面まで適切に圧縮された場合（図２（ｂ）（ｉｉ）のように）、屋根型チャネルは、最も高い点が検知表面の約０．３ｍｍ上方に存在する。
【図３】図３（ａ）は、本発明に係るセンサユニットの第１の動作サブユニット３１の、１つの代表的な設計を示した図である。ここに図示された第１の動作サブユニットは、５つの別個のＳＡＷセンサ領域を有する。第１の動作サブユニットの全体的なサイズは、約７０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍであり、検知表面３２は約１９ｍｍ×１４ｍｍであり、各ＳＡＷセンサ領域３３のサイズは、約１．７×４ｍｍである。図３（ｂ）は、本発明に係るセンサユニットの第２の動作サブユニット３４の、１つの代表的な設計を示した図である。ここに図示された第２の動作サブユニットは、全体的に透明であり、２つの流体フローライン３６と共に、好適な断面形状を有する流体フローセル３５を含んでいる。図３（ｃ）は、位置決め手段（この例の場合、図示されていない操作可能な蓋）を用いることにより、どのようにして、第１の動作サブユニット３７および第２の動作サブユニット３８からセンサユニットが形成得るのかを示した、一連の概略図である。位置決め手段の正しい動作、およびセンサユニットの形成は、図示されている検知手段、この例では位置検出マイクロスイッチ（図示せず）により検知される。
【図４】図４（ａ）は、本発明のセンサユニットの１つの代表的な配向を示した断面図である。この例では、検知表面が、ホルダによって水平に対して約３０°の角度θ４に保持されており、流体導入のための流体ポート４１が、流体排出のための流体ポート４２よりも低い位置に配されている。図４（ｂ）は、上記と同じ傾斜させられたセンサユニットを、検知表面に垂直な方向から見た第２の図である。この例では、検知表面を覆うセンサユニットの部分を通して、チャネルおよび検知表面が視認可能となっている（４３）。これは、この部分がＰＭＭＡで作られており、流体フローセルがシリコーンゴムで作られており、それらがいずれも透明な材料であるためである。
【図５】図５（ａ）は、本発明のセンサユニットを含む本発明に係る装置の、１つの代表的なデザインを示した側面図および正面図である。この例では、この代表的な装置は、当該装置の操作可能な蓋部５２内に窓５１をさらに有しており、それにより、装置の通常動作中において、操作者が、センサユニットのチャネル内またはセンサ領域上の任意の障害物を調べ、視覚的に検出することができる。図示された代表的な装置にはさらに、センサユニット内の障害物の視覚的検出がより容易になるように、透明な上側部分を介してセンサユニット内を照明するための、ＬＥＤベースの照明手段（図示せず）、および、ＳＡＷセンサ領域を刺激するのに用いられる高周波信号発振器を含む電子回路基板（図示せず）が設けられている。図５（ｂ）は、外部の制御コンピュータ５４、液体オートサンプラー５５およびシリンジポンプユニット５６と共に示した、かかる装置５３（この例では美観のための操作不能なカバーが示されている）の外形図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の流体フローセルを製造するのに有用な、金型６１の１つの代表的なデザインを示した図である。この金型は、本発明の流体フローセルの形状と相補的な形状６２を含んでいる。図６（ｂ）は、検知表面を覆うセンサユニットの部分の、残りの部分を収容するように適合化された開口６３を含む、別の金型を示している。かかる残りの部分６４は、本発明の第２の動作サブユニット上に含まれる流体フローセルを形成するように、硬化可能なポリマー上に配される。
【図７】実施例１の間において、５つのＳＡＷセンサ領域のうちの１つから取得される検出信号を示した図。図７（ａ）は、センサユニット内に少なくとも１つの気泡が導入される前の信号を示している。図７（ｂ）は、センサユニット内に少なくとも１つの気泡が導入された後の、同一のＳＡＷセンサ領域からの信号を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の側面によれば、本発明は、（ｉ）試料流体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するように構成された、少なくとも１つのセンサ領域を有する検知表面と、（ｉｉ）上記の検知表面に試料流体を供給するための少なくとも１つの流体ポート、および上記の検知表面から試料流体を除去するための少なくとも１つの流体ポートと、（ｉｉｉ）１つの流体ポートから、少なくとも１つのセンサ領域を通って、他の流体ポートへと試料流体を運搬するための少なくとも１つのチャネルと、を含むセンサユニットであって、
（ａ）上記の検知表面が、動作用の取付状態において、１つの流体ポートが他の流体ポートより上方に配置される状態で、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向されており、かつ／または
（ｂ）上記のチャネルが、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つ断面を有しており、かつ／または
（ｃ）通常の動作中においてセンサユニット内に滞留している障害物を視覚的に検知できるように、上記の検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有しており、検知表面と接触するチャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築されている
ことを特徴とするセンサユニットに関する。
【００２４】
１つの好ましい実施形態では、上記のチャネルは、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つ断面を有している。
【００２５】
本発明の別の好ましい実施形態では、試料流体は、水を含む溶液のような、液体とされる。別の変更実施形態では、試料流体は、気体のような、液体でない流体とされる。
【００２６】
試料流体、好ましくは試料液体を「供給」または「除去」する流体ポートは、それぞれ、検知表面への試料流体の導入または検知表面からの試料流体の排出を、受動的に行っても能動的に行ってもよい。たとえば、いくつかの特定の実施形態では、シリンジポンプ等によって、流体ポート内および／または流体ポート外へと、したがって検知表面を横切るように、試料流体が能動的にポンピングされてもよい。好ましくは、試料流体は、とりわけ試料液体である場合には、試料流体を検知表面に供給する流体ポート内へと能動的にポンピングされ、試料流体を除去する流体ポートが、受動的な排出流体ポートとして作用する。あるいは、とりわけ試料液体の場合には、流体ポートは試料流体を受動的に供給および除去することもできる。この態様は、たとえば、試料流体を除去する流体ポートと共に吸収材料を使用するなどして、毛細管現象を利用して実現され得る。あるいは、除去側の流体ポートの最終的な出口を、供給側の流体ポートの入口よりも実質的に低い位置に配し、試料液体の適切なヘッドが形成されるようになすことにより、サイフォン原理の応用によっても実現され得る。さらに、加圧された気体試料を用いる場合等、圧力差を利用することによっても、試料流体を検知表面に供給できることが理解されよう。
【００２７】
試料流体は、その試料流体が少なくとも１つのセンサ領域の通過を含めて検知表面上を通過するように、１つの流体ポートにより供給され、少なくとも１つのチャネルを通り、別の流体ポートにより除去される。これにより、試料流体と、その試料流体中の少なくとも１つの検体の存在を検出するように適合化されたセンサ領域との、接触が実現される。１つより多くのセンサ領域を有する本発明の実施形態のうちのいくつかは、そのようなセンサ領域すべてに亘って同一の試料流体を運搬する、１つのみのチャネルを有し得る。しかしながら、本発明のいくつかの変更実施形態は、１つより多くのチャネルを含むものとされてもよく、それら複数のチャネルのうち特定のチャネルのみが、複数のセンサ領域のうち特定のセンサ領域のみを通るように試料流体を運搬するようになしてもよい。たとえば、１つのチャネルが、（たとえば１つまたは２つの）センサ領域の１つのサブセットを通るように試料流体を運搬し、別の１つのチャネルが、センサ領域の別のサブセットを通るように試料流体を運搬してもよい。かかる実施形態のいくつかでは、本発明は、各センサ領域のために別個のチャネルを有するものとされる。たとえば、いくつかの実施形態は、４つのセンサ領域それぞれに対して１つずつの、合計４つのチャネルを有するものとされてもよく、好ましくは、各チャネルが、異なる試料流体を運搬できるように適合化されてもよい。
【００２８】
本発明のいくつかの特定の実施形態における、可能な第１の特徴（ａ）によれば、検知表面が、動作用の取付状態において、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向され；好ましくは、検知表面が、動作用の取付状態において、水平に対して約１０°と約８０°との間の角度、水平に対して約１５°と約６０°との間の角度、水平に対して約２０°と約４０°との間の角度、そして最も好ましくは水平に対して約２５°、約３０°または約３５°からなる群より選択される角度に配向され；好ましくはさらに、試料流体の流れる方向が全般的に上向きになるように、試料流体を供給するための流体ポートが、検知表面から試料流体を除去するための流体ポートより下方に配置される。かかる実施形態のうちいくつかでは、動作用の取付状態において、センサ領域が全般的に上向きとなるように、検知表面が配向されることが好ましい。
【００２９】
動作用の取付状態において、検知表面を非水平かつ非垂直の角度に配向すること、たとえば水平に対して約１０°と約８０°との間の角度に配向することは、その検知表面を包含するセンサユニットを適切に配向することにより、たとえばセンサユニットを上記のような角度に配置することにより、実現されてもよい。かかる配向の実施形態の一例が、図４（ａ）に示されている。別の実施形態では、検知表面をそのような非水平かつ非垂直の角度に配向することは、センサユニット内において検知表面をかかる所望の角度に配置することにより実現されてもよく、その場合、センサユニット自体は、垂直角度または水平角度に保持されていてもよい。当業者においては、あらゆる適切な検知表面の配向が、上記２種類の実施形態の一方、他方または組合せのバリエーションにより提供可能であることが理解できよう。
【００３０】
従来技術に係る検知表面、たとえば特許文献２、特許文献３および特許文献４に開示された技術は、水平または垂直に保持された検知表面を有する。別の従来技術に係るセンサユニットである、Biosenor GmbH社のＫ５は、非垂直かつ非水平の角度に保持された検知表面を利用しているが、流体ポートが同一の高さに設けられており、本発明の上記の実施形態のように１つの流体ポートを他の流体ポートよりも高い位置、好ましくは十分に高い位置に設けることにより実現される、全般的に垂直方向の流体フローではなく、全般的に水平方向の流体フローがもたらされる。１つの好ましい実施形態では、試料流体が流れる方向が全般的に上向きとなるように、試料流体を供給するための流体ポートが、試料流体を検知表面から除去するための流体ポートよりも、低い位置に配される。かかる試料流体のフロー方向は、検知表面が水平に対して約１０°と約８０°との間の角度に保持され、かつ／または、動作用の取付状態においてセンサ領域が全般的に上向きになるように検知表面が配向され、かつ／または、障害物が試料液体中の気泡であるような、組合せの実施形態においては特に好ましい。理論に囚われずにいえば、全般的に上向きとされた傾斜したセンサ領域を通って、試料流体が全般的に上向きに流れる場合、試料流体よりも密度が低い気泡その他の障害物は、検知表面に沿って引きずられたり、検知表面に付着したりすることなく、「上昇および離脱」の挙動によって、上向きのセンサ領域からより容易に除去されると考えられる。特にこの組合せは、驚くべきことに、気泡が検知表面に滞留して検出分析の擾乱を引き起こすことを、最も効果的に防止することが見出された。しかしながら、状況によっては、たとえば、障害物が、埃を含む固体粒子、繊維または沈殿物のように、試料流体よりも密度が高いものである場合、および／または試料流体が気体である場合においては、動作用の取付状態においてセンサ領域が全般的に下向きとなるように検知表面が配向され、かつ／または、流体フローが全般的に下向きに流れるような変更実施形態も有利であり得ることは、本発明の開示内容に触れた当業者には明らかであろう。
【００３１】
（本発明のように傾斜した配向を有するのではなく）垂直配置された検知表面であって、全般的に上向きの流体フローを有する検知表面は、障害物に関係する擾乱を被る可能性がある。たとえば、流体フローに関わらず、気泡を表面に付着させるのに十分な表面張力が生じて、垂直な検知表面の表面上に気泡が依然として滞留するかもしれないし、全般的に上向きの傾斜表面の場合と同様に、気泡が単に（ゆっくりと）表面上を「転がって」、表面から除去されないかもしれない。そのため、とりわけ試料流体が試料液体であり障害物が気泡である場合には、非垂直または非水平と、全般的に上向きの検知表面との組合せが、さらに全般的に上向きの流体フローと組み合わせられるのが、検知表面上における障害物の滞留を減らすのに特に有効であり、したがって特に好ましい実施形態である。検知表面を非垂直配置に保持することの別の利点は、凹部のような、単純な受動ホルダにより正しい位置に保持することが可能となる点である。検知表面が垂直配置に保持される場合には、ホルダが正しい位置から脱落しないよう保持するために、クリップや締結具のような特別の保持手段が必要となる。したがって、本発明のこの実施形態によれば、単純なデザイン、したがって信頼性およびロバスト性がより高いデザインの、センサユニットが提供される。最後に、そのようなセンサユニットは、実験室の卓上試験で一般的に使用されることに鑑みると、たとえば分析中において検出分析のセットアップが行われているとき等、センサユニットに障害物が存在しないかをユーザが容易に視認したい場合には、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に保持される検知表面は、とりわけセンサ領域が全般的に上向きである場合において有利である。したがって、非垂直かつ非水平の検知表面が、センサユニットの透明部分という特徴と組み合わせられると、ユーザは、垂直配置または水平配置の検知表面を観察するために無理な体の向きを取る必要なく、上記のような角度に配向された検知表面をより容易に視認することができるので、かかる態様は本発明の特に好ましい実施形態となる。
【００３２】
本発明のいくつかの特定の実施形態における、可能な第２の特徴（ｂ）によれば、上記のチャネルが、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つ断面を有するものとされる。たとえば、チャネルの両側における垂直方向寸法よりも、チャネルのほぼ中心における垂直方向寸法の方が大きい寸法とされ、好ましくは、チャネルの両側における垂直方向寸法よりも、チャネルのほぼ中心における垂直方向寸法の方が、十分大きな寸法とされる。当業者であれば、チャネルに関して用いられるこの「垂直方向寸法」との語の意味を理解し、センサ表面に垂直な方向のチャネルの内寸を含むことを理解するであろう。いくつかの好ましい実施形態では、チャネルは家の形の断面形状を有するものとされる。驚くべきことに、この可能な第２の特徴（ｂ）は、傾斜していない屋根部を有する従来型の正方形または長方形状のチャネルと比較して、センサユニット内、とりわけセンサ領域上における気泡の滞留の度合いを低下させることが見出された。理論に囚われずにいえば、傾斜が付けられた屋根型の形状は、（不必要にチャネルの体積を増大させる必要なしに）気泡がセンサ領域から可能な限り遠い位置に保たれ、チャネルの屋根部を横切ってあちこちに移動することがなくなるように、あらゆる気泡に対して「位置決め溝」を提供すると考えられる。そのような位置決め溝内では、試料流体のフローは、コントロールされた態様でセンサユニットから気泡を排出する手段を提供し、とりわけチャネルの屋根部が気泡状の付着をより受けにくい親水性の材料から構築されている場合には、そのような手段が提供される。
【００３３】
ここで、当業者であれば、「家の形」との語を容易に理解するであろう。この「家の形」との語は、ほぼ垂直な側壁（図１の１１）であって好ましくは実質的に垂直な側壁と、傾斜させられた屋根部１２との組合せを有する、チャネル断面形状を含む。かかる傾斜させられた屋根部は、１つまたは複数の平らなスロープを含んでいてもよく、その例が図１の（ａ）から（ｈ）に図示された形状により示される。別の特定の実施形態では、傾斜させられた屋根部は、湾曲したスロープまたは湾曲したスロープと平らなスロープとの組合せを含むものとされてもよく、その例が図１の（ａ’）から（ｈ’）に図示された形状により示される。すべての実施形態において、チャネルの側壁およびチャネルの最高点の実際の高さおよび相対的高さは、（チャネルの幅と同様に）センサ表面の寸法その他の要素に応じて変化する。たとえば、より大きな流体体積または流量が必要な場合には、２階建てまたは３階建ての家のように、傾斜させられた屋根部が全体的にセンサ表面からより離れた位置に配されるよう、チャネルの傾斜部分が始まるまでの側壁部がより長くされ得る。同様に、傾斜させられた屋根部を形成するスロープの傾斜度も変化し得る。このことは、より急傾斜もしくは浅い傾斜の傾斜角度、より小さなもしくはより大きな側壁と屋根部との間の交差角度もしくは屋根部自体の各部の間の交差角度、および湾曲したスロープを有する屋根部の場合にはより大きなもしくはより小さな曲率半径として現れ得る。
【００３４】
いくつかの特定の実施形態では、チャネルの２つの面が、明確なコーナー部を形成するように交差し得る。別の実施形態は、かかる面が相互作用してカーブ状のコーナー部を形成する態様を含む。いくつかの特定の実施形態では、かかるカーブ状のコーナー部は、チャネルのコーナー部における気泡その他の障害物の滞留をさらに制限するため、有利である。カーブ状のコーナー部は意図的に形成されてもよいし、機械加工または成形といったチャネル形成プロセスの結果として形成されてもよい。後で理解されるように、本発明のいくつかの特定の実施形態では、チャネルの少なくとも一部は変形可能な材料で作られる。したがって、当業者においては、チャネルのカーブ状のコーナー部は、そのような材料の変形によっても生じ得ることが理解できよう。
【００３５】
チャネルの屋根部は、図１の（ｇ）、（ｇ’）、（ｈ）および（ｈ’）に図示されるように、単一の傾斜部分を有し、一方の側壁が他方の側壁よりも長く、好ましくは十分に長くされた形態とされてもよい。あるいは、屋根部は、リッジ１３を有するものとされてもよく、たとえば、チャネル断面のほぼ中心にリッジが設けられ、そのリッジからより低い位置にある各々の側壁に向かって下がっていく２つの傾斜部分を有する態様とされてもよい。そのような実施形態では、とりわけ、チャネルのほぼ中心に設けられるリッジにおける角度θ１は、約１２０°と１７５°との間、好ましくは約１６０°のように約１５０°と１６５°との間とされ、かつ／または、好ましくは、リッジまでの合計の高さが、側壁の高さに対して、５０から５００％高く、好ましくは約３００％のように約１００から４００％高くされる。
【００３６】
さらに別のいくつかの特定の実施形態では、チャネルは全体的に図１に図示された形状の中から選択されたような断面形状を有するものとされ、最も好ましくは、チャネルは全体的に図１（ｂ）に図示されたような断面形状を有するものとされる。いずれのケースも、図１に図示されたような形状を実質的に有する断面形状を持つ実施形態を含む。ここに記載されかつ／または示されるあらゆる形状において、側壁の高さまたは角度といった特定の寸法は変化させられてもよいが、そのように変化させられた形状は、依然として、当初の形状と同様の全体的な印象を形成するものとして当業者に認識されるであろう点が理解できよう。さらに、上記で述べたように、本発明のいくつかの特定の実施形態ではチャネルの少なくとも一部が変形可能な材料から作られるので、当業者においては、チャネルに印加される圧力の度合いに応じて、たとえばいくつかの特定の実施形態では、たとえば図２（ｂ）に一般的に図示されるように、チャネルの側壁が検知表面と接触させられる前または後において印加される圧力の度合いに応じて、チャネルの精確なおよび／または最終的な断面形状が変化し得ることが理解できよう。
【００３７】
本発明のいくつかの特定の実施形態では、検知表面は、全般的に上向きになるように配向されても、全般的に下向きになるように配向されてもよく、また、非垂直かつ非水平の様々な角度で配向され得る。それに応じて、当業者においては、ここに記載されかつ／または示される形状（たとえば図１に示す形状）であって、「より（位置が）高い」、「より（背が）高い」、「屋根」、「側壁」、「より大きい」、「より長い」、「垂直方向寸法」等の語を含む形状は、センサユニット内にあるときのチャネルの位置または配向に対する形状であることが理解できよう。したがって、ここに記載されかつ／または示される形状のすべての配向が、本発明に包含される。
【００３８】
図面を参照して、その図面により「一般的」ないし「全般的」に表されるものとして本明細書中に記載されている実施形態は、対象の図面に示されている具体的な実施形態から重要でない詳細部分においてのみ異なる実施形態も包含し、かかる実施形態およびかかる図面が当業者に対して全体的に同じ印象を与えるという点において同様の特性を有する実施形態も包含する。
【００３９】
本発明のいくつかの特定の実施形態における、可能な第３の特徴（ｃ）によれば、センサユニット内に滞留している障害物を視覚的に検知できるように、検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有するものとされ、検知表面と接触するチャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築される。本明細書には、可能性のある様々な種類の障害物が記載されており、それらの障害物は、埃等の固体もしくは半固体粒子、細胞もしくは細胞の塊、破片もしくは製造材料、または毛髪等の繊維もしくは衣類からの繊維であるかもしれない。障害物は、流体自体から生じた沈殿物、結晶またはエマルジョン基材の粒子であってもよい。あるいは、障害物は、気体、とりわけ空気もしくは他の気体や蒸気の気泡、より一般的にいえば液体の不存在により形成されたボイドであってもよい。本発明の好ましい実施形態では、障害物は気泡とされる。しかしながら、本発明のこの実施形態を踏まえれば当業者には明らかなように、気泡を視認可能にする程度に十分な透明性を有するセンサユニットの部分は、同様に、センサユニット内に存在するまたは存在する可能性のあるすべてのあるいは多くの他の種類の障害物も視認可能とするのに、十分な透明性を有する。そのような実施形態のうちのいくつかでは、センサユニットの上記の部分は、通常の動作中において、チャネル内または検知表面上の障害物、好ましくはセンサ領域上の障害物の、視覚的な検出を可能とするのに十分な透明性を有する。ここで、「通常の動作中」との語は当業者により理解され、センサユニットまたはかかるセンサユニットを含む装置の使用であって、操作可能なカバーもしくは蓋を開けて試料流体を損失させる妨害、センサユニットもしくは装置のスイッチオフもしくは取外しによる妨害、またはそれらセンサユニット、装置、もしくはそれらを用いて行われている任意の検出分析の他の態様の中断もしくは妨害といった、センサユニットまたは装置の動作妨害が生じないような使用を含む。装置は、操作不能なカバーまたは蓋を含んでいてもよく、たとえば、装置の全体的な美観またはデザインを向上させることが主目的であって、実質的な他の機能または技術上の目的または利点を有さないような、操作不能なカバーまたは蓋を含んでいてもよい。そのような操作不能な蓋も、センサユニット内に滞留する障害物を視覚的に検出するのに十分な透明性を有していてもよいが、装置の通常動作には影響を与えないので、不透明であってもよい。
【００４０】
当業者には理解されることであろうが、障害物を視認可能とするためには、検知表面を覆うセンサユニットの部分は、高品質ガラスほどの高い透明性を有している必要はない。当該部分は単に、障害物が存在するか否かをユーザが認識できる程度に、光を通すものであればよい。たとえば、透明だが有色の材料（またはわずかに曇った材料）も、「十分な」透明性を有する材料であるかもしれず、とりわけ、不透性ではないシリコーンゴム材料も、十分な」透明性を有する材料であるかもしれない。当業者に知られているように、シリコーンゴムは、たとえば、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社、Ｗａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｅ社またはＱｕａｎｔｕｍ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ社といった様々な供給業者から入手可能な、２パートのシリコーン・エラストマ・キットを用いて形成することができる。
【００４１】
本発明の他の実施形態においては、検知表面と接する側壁のみならず、検知表面に対向するチャネル部分も、変形可能な材料で構築される。いくつかの好ましい実施形態では、側壁はさらにストップ面を含むように構築される。この「ストップ面」との語は、流体に対して密閉性を有するシールを作製するために通常の条件下で検知表面に押し付けられる際に、チャンバの変形を制限する対抗部分を提供するように、側壁の基部からセットバックされた構築材料の領域を意味する意図の語である。適切なストップ面の一例は、特許文献４に記載されており、とりわけ、縁を有する側壁２１と組み合わせて用いられる特別な特徴部分２２（いずれも特許文献４の図３に示されている）がそれに当たる。本発明では、ストップ面は図２（ａ）の特徴部分２４により例示されている。変形可能な材料から作られた縁２６を含む側壁２５を、検知表面（図示せず）に押し当ててシーリングすることによりチャネルを形成する際に、上記のストップ面が、側壁の圧縮に対する固いリミットを提供する。
【００４２】
このセンサユニットの透明部分と変形可能な側壁とのこの組合せの利点には、以下の点が含まれる。第１の点は、ユーザがより容易に障害物を検出でき、好ましくは分析自体の開始前に障害物を検出することができるため、高価または希少な試料流体、検知表面または試薬が無駄になる事態を減らすことができる点である。第２の点は、障害物が検出された際に、追加の圧力を加えることによりチャネルの形状を変形させることができ、それにより気泡その他の検出された障害物の除去を試みることができる点である。たとえば、視覚的な検出によりセンサユニット内に気泡が滞留していることをユーザが検出した場合には、側壁がシリコーンゴム等の変形可能な材料で作られているので、ユーザは、単にセンサユニット内のチャネルの断面形状を変形させるのに十分な力で、センサユニットの上面を押せばよい。理論に囚われずにいえば、チャネル形状が変形可能であることは、同一の流量（μｌ／ｍｉｎ）下においてより高い側方流量（μｌ／ｍｉｎ／ｍｍ２）を発生させることにより、流動力学的な変化を生じさせ、それにより気泡その他の障害物の除去を可能にすると考えられる。家の形の断面形状は、その下のセンサ領域との接触の危険性なしに（図２ｂ参照）、同等の正方形または長方形状のチャネルよりも、より容易に変形させられると考えられる。障害物が（とりわけセンサ領域から）一旦除去されれば、障害物は流体フローまたは重力によって運ばれて感度を有する検出領域から離れ、それにより、もはや障害物による外乱または擾乱を受けないセンサユニットまたはセンサ領域がもたらされる。そうして、障害物を除去する上記の適応は、気泡その他の障害物がセンサユニット内またはチャネル内（とりわけセンサ領域の表面上）に滞留する傾向がさらに低減させられた、本発明のセンサユニットを提供する。
【００４３】
当業者には明らかなように、気泡その他の障害物が視覚的に検出可能であるとは、ユーザの肉眼により直接検出可能な場合のみを指すものではなく、レンズ、拡大鏡、顕微鏡またはカメラといったような光学的な拡大適応部材の利用によって、視覚的な検出が容易にされてもよい。とりわけ、デジタルカメラおよび画像取込み／分析システムを利用すれば、障害物はかかるシステムにより自動検出され、ユーザに報知されるかもしれない。あるいは、システムは、障害物を検出した際に、停止する、流体流量を増大させる、または障害物の除去を試みるその他のアクション（たとえばチャネルの断面形状を変形させるアクション）を行うといった、適切なリアクションを取るようにプログラミングされてもよい。
【００４４】
本発明のセンサユニットは、上記した問題と同一の問題または関連する問題を解決するための代替の解決策として、上記でより詳細に説明した３つの特徴（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のうちの少なくとも１つを含むものとされる。好ましくは、本発明のセンサユニットは、上記の特徴（ｂ）を含むものとされ、最も好ましくは、３つの特徴（ａ）、（ｂ）および（ｃ）をすべて含むものとされる。しかしながら、ここに記載される特定の組合せに加えて、特徴（ａ）、（ｂ）もしくは（ｃ）、またはそれらの具体的な実施形態は、本発明の任意の適切な側面に係る他の特徴と組み合わせられ得る。
【００４５】
そのような組合せのうちの１つの特定の形態では、（ｉ）チャネルが、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持ち、かつ、（ｉｉ）検知表面と接触しているまたは接触しようとするチャネルの側壁が、変形可能な材料で作られる。
【００４６】
そのような組合せのうちの別の特定の形態では、（ｉ）チャネルが、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持ち、かつ、（ｉｉ）センサユニットが、動作用の取付状態において、１つの流体ポートが他の流体ポートより上方に配置される状態で、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向される。
【００４７】
そのような組合せのうちのさらに別の特定の形態では、（ｉ）センサユニットが、動作用の取付状態において、１つの流体ポートが他の流体ポートより上方に配置される状態で、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向され、（ｉｉ）通常の動作中においてセンサユニット内に滞留している障害物を視覚的に検知できるように、上記の検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有するものとされる。
【００４８】
そのような組合せのうち特に好ましい形態では、（ｉ）チャネルが、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持ち、（ｉｉ）センサユニットが、動作用の取付状態において、１つの流体ポートが他の流体ポートより上方に配置される状態で、水平と垂直との間であるが水平および垂直に等しくはない角度に配向され、かつ、（ｉｉｉ）通常の動作中においてセンサユニット内に滞留している障害物を視覚的に検知できるように、上記の検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有するものとされ、さらに、必要に応じて、検知表面と接触しているまたは接触しようとするチャネルの側壁が、変形可能な材料で作られる。
【００４９】
当業者には明らかなように、上記のすべての組合せにおいて、各組合せの具体的な特徴に関してここで説明した具体的な実施形態は、組合せの特徴の他の具体的な実施形態と組み合わせて、特定の実施形態のとりわけ有利なまたは好ましい組合せを提供することができる。
【００５０】
本発明のいくつかの具体的な実施形態では、気泡その他の障害物が、チャネル内または検知表面上（好ましくはセンサ領域上）といったセンサユニット内の場所に滞留する傾向が低減させられ、かつ／または、気泡その他の障害物が、チャネル内または検知表面上（好ましくはセンサ領域上）といったセンサユニット内の場所から除去されることが可能となるように、センサユニットが適合化される。
【００５１】
本発明のいくつかの特定の実施形態では、チャネルは蛇行した形状を有するものとされ、好ましくは、かかる蛇行したチャネルは、２ループと５０ループとの間（好ましくは約１２、２４または４８ループ）、２ループと１０ループとの間、３ループと８ループとの間、および４ループと７ループとの間（最も好ましくは６ループ）からなる群から選択されるループ数を有するものとされる。
【００５２】
本発明のさらなる実施形態では、チャネルの少なくとも１つの側壁が、シリコーンゴム、ＥＰＤＭゴム、ＰＭＭＡ等の硬質プラスチック材料、および親水性材料からなる群より選択された材料により構築される。好ましくは、検知表面と接触しているまたは接触しようとするチャネルの側壁が、変形可能な材料で作られ、たとえば、２パートのシリコーン・エラストマ・キットより形成され得るシリコーンゴムのような、変形可能かつ透明な材料で作られる。
【００５３】
本発明のさらなる実施形態では、センサ領域は、水晶振動子（ＱＣＭ）センサ、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサ、電子化学的センサ、蛍光センサのような光学的センサ、および好ましくは弾性表面波（ＳＡＷ）センサからなる群より選択される、センサ内に含まれる領域とされる。好適なＳＡＷセンサ領域および検知表面には、国際公開第２００９／１５６２６５号パンフレットおよび欧州特許出願公開第１５７７６６７号明細書（それらの文献中で引用されている文献を含む）に記載されているようなＳＡＷセンサ領域および検知表面が含まれる。
【００５４】
センサユニットの複雑さが増大するにつれて、あるいはセンサユニットの寸法が小さくなるにつれて、気泡その他の障害物がセンサユニットの性能および／または実施しようとする検出分析に悪影響を及ぼす傾向もまた、増大することが観測され、かかる傾向の増大はしばしば、より複雑なまたはより小さなセンサユニットの開発、導入または利用を排除するレベルとなる。そのため、本発明は、複雑なまたは小型化されたセンサユニットに適用される場合に、特に有用である。かかるセンサユニットは、以下のような特徴を有し得る：
（ａ）検知表面が、２個；３個；４個；５個；６個；７個；８個；９個；１０個；４個から１４個の間；１０個から１５個の間（好ましくは１２個）；約１５個から約２５個の間（好ましくは約２４個）；約２５から約５０個の間（好ましくは約４８個）；約５０個から約１００個の間（好ましくは約９６個）からなる群より選択される、複数個のセンサ領域を含み、かつ／または、
（ｂ）センサユニットの寸法がさらに、（ｉ）検知表面全体の表面積が、約１０ｃｍ２；約７．５ｃｍ２；約５ｃｍ２；約３ｃｍ２；約２．５ｃｍ２；約２ｃｍ２；約１ｃｍ２；約０．５ｃｍ２；約０．２５ｃｍ２；約０．１２５ｃｍ２；および好ましくは約２．７ｃｍ２からなる群より選択される、（ｉｉ）センサ領域全体の表面積が、約２０ｍｍ２；約１０ｍｍ２；約７．５ｍｍ２；約７ｍｍ２；約６ｍｍ２；約５ｍｍ２；約２．５ｍｍ２；約２ｍｍ２；約１ｍｍ２; および好ましくは約６．８ｍｍ２からなる群より選択される、（ｉｉｉ）チャネルの幅が、約１０ｍｍ；約７．５ｍｍ；約５ｍｍ；約２．５ｍｍ；約２ｍｍ；約１．５ｍｍ；約１ｍｍ；約０．５ｍｍ；約０．２５ｍｍ；および好ましくは約２．１ｍｍからなる群より選択され、さらにオプションとして、チャネルの概ね中心におけるチャネルの幅対垂直方向寸法のアスペクト比が、約２：１；約５：１；約７．５：１；約１０：１；約１５：１；約２０：１；および好ましくは約１０．５：１からなる群より選択される、（ｉｖ）チャネルの断面積が、約５ｍｍ２；約２．５ｍｍ２；約１ｍｍ２；約０．５ｍｍ２；約０．２５ｍｍ２；約０．２ｍｍ２；および好ましくは約０．４２ｍｍ２からなる群より選択される、かつ／または（ｖ）センサ領域全体に亘るチャネルの合計体積が、約１０ｍｌ；約５ｍｌ；約２．５ｍｌ；約２ｍｌ；約１．５ｍｌ；約１ｍｌ；約０．５ｍｌ；および好ましくは約１．７ｍｌからなる群より選択されるという特徴（ｉ）から（ｖ）の、少なくとも１つを有する。
【００５５】
本発明の様々な側面におけるセンサ領域は、試料流体中の少なくとも１つの検体の存在を検出するのに適した構成とされる。検体を結合させると、センサ領域の特性が検出可能な態様で変化する。たとえば、ＳＡＷセンサへの結合が生じると、検知表面の波動伝搬特性が変化させられ、それらの変化は、欧州特許出願公開第１５７７６６７号明細書に記載されているような適切な電子回路によって検出することができる。たとえば、センサ領域は、表面上に生物学的な感知層が配された積層型のセンサ領域であってもよい。金の膜または二酸化ケイ素の層が、表面上に積層されてもよい。たとえば金は、高い親和力で蛋白質と相互作用する。しかしながら、この層は、表面が特定の検体の結合により適した表面となるように、または表面がより効率的に検体を結合させるように、ユーザまたはセンサ領域の製造業者によりさらに改変されてもよく、たとえば、抗原検出のために特定の抗体を結合させるように改変されてもよい。したがって、本発明のいくつかの特定の実施形態では、センサ領域は、当該センサ領域に結合される検出成分を有しており、それらの検出成分は、抗原；ＤＮＡ、ＲＮＡまたはＰＮＡといった核酸；蛋白質；ペプチド；アプタマー；細胞；荷電分子；膜組織；小胞；化学的または電子化学的レセプタ；および最も好ましくはモノクローナル抗体からなる群から選択されることが好ましい。センサ領域を適合化させ、上記のような検出成分を結合させる方法は、当該技術分野においては当業者によく知られており、たとえばGronewold (“Aptamers and Biosensors”, in “Nucleic Acid and Peptide Aptamer”, Ed Mayer, Humana Press, New York)に記載されている方法が含まれる。
【００５６】
いくつかの特定の実施形態では、本発明のセンサユニットは、少なくとも２つの動作サブユニット、すなわち、（ｉ）上記の検知表面を含む第１の動作サブユニット、および（ｉｉ）少なくとも２つの側壁と上記のチャネルの面とを含む第２の動作サブユニットを含むものとされ、当該センサユニットは、位置決め手段、好ましくは装置の操作可能な蓋またはカバーを用いて、それらの第１および第２の動作サブユニットから形成されてもよい。かかる位置決め手段は、流体を密閉するシーリングが検知表面と側壁との間に形成され、かつセンサユニットのチャネルが形成されるように、第１および第２の動作サブユニットを位置決めし、それら第１および第２の動作サブユニットの間に適切な圧力を加えるように機能し、さらに好ましくは、第２の動作サブユニットはストップ面を有するものとされる。かかるセンサユニットは、センサユニット全体を交換する必要なしに、センサユニットの特定のサブユニットまたは構成要素の交換または再利用を可能にするという利点を有する。たとえば、検出分析が終わったときに、センサユニットの他の構成要素を再利用しながら、検知表面を単純に交換して、費用および環境廃棄物を抑制することができる。損傷、摩耗、または他の要因による交換の必要性が生じ得るセンサユニットの他の構成要素としては、チャネルの側壁を形成する構成要素またはサブユニットが挙げられる。
【００５７】
このように、本発明の別の側面によれば、本発明は、本発明のセンサユニットの新規な中間サブユニット、具体的には上記の段落で述べたような第２の動作サブユニットに関するものであり、オプションとして、チャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つチャネルを、第２の動作サブユニットが含むような実施形態を含め、上記で説明した様々な特徴をさらに有する具体的な実施形態を包含し得る。好ましくは、上記の第２の動作サブユニットは、全体として図３の（ｂ）に図示されたようなものとされる。
【００５８】
別の側面によれば、本発明は、本発明のセンサユニットの新規な構成要素、具体的には本発明のセンサユニットのための流体フローセルに関する。この流体フローセルは、オプションとしてシーリング用の延設された縁を有するものであってもよい、少なくとも２つの側壁と、少なくとも１つのセンサ領域上において液体状の流体を搬送するための、少なくとも１つのチャネルを形成するのに適した面とを含み、形成後の状態において、チャネルが、当該チャネルの両側よりも当該チャネルのほぼ中心において大きい垂直方向寸法を有するものとされる。さらに、チャネルは、好ましくは、形成後の状態において、家の形の形状、または図１に図示したものから選択された形を全体として有する形状のような、当該チャネルの両側よりも当該チャネルのほぼ中心において十分大きい垂直方向寸法を有するものとされ、最も好ましくは、形成後の状態において、図１の（ｂ）に図示したような断面形状を全体として有するものとされる。
【００５９】
いくつかの特定の実施形態では、上記の流体フローセルは、上記の第２の動作サブユニット内に包含されている。
【００６０】
別のいくつかの特定の実施形態では、上記の流体セルは、上記の第２の動作サブユニット上に含まれ、第２の動作サブユニットは、
（ａ）センサユニット内またはチャネル内または上記の表面上、好ましくは上記のセンサ領域上に滞留している気泡を、センサユニットの通常の動作中において視覚的に検出するのに十分な透明性を有し、かつ／または
（ｂ）流体ポートへとまたは流体ポートから液体を搬送するための少なくとも１つの流体ライン、好ましくは２つの流体ラインを含むものとされる。
【００６１】
かかる実施形態の中の好ましい実施形態では、第２の動作ユニット内に含まれる流体セルは、全体として図３（ｂ）に図示されるような形態とされ、好ましくは実質的に図３（ｂ）に図示されるような形態とされる。
【００６２】
本発明のさらに別の側面によれば、本発明は、試料流体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するための装置であって、本発明に係るセンサユニットを少なくとも１つ含み、さらに、
（ａ）電子制御手段であって、好ましくは高周波信号発振器を含む電子制御手段、
（ｂ）少なくとも１つの試料容器から液体をサンプル採取するため、または少なくとも１つの液体サンプルをセンサユニット内に導入するための、サンプリング手段であって、好ましくはオートサンプラーならびにシリンジポンプ、および／または
（ｃ）当該装置を制御するのに適したコンピュータソフトウェアを含むコンピュータ読取可能な媒体
のうちの少なくとも１つ（または全部）を含むことを特徴とする装置に関する。
【００６３】
上記のコンピュータ読取可能な媒体は、ＰＣ等の外部コンピュータ、装置自体の中に含まれるＥＰＲＯＭチップ、および／またはプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を含み得る。上記のコンピュータ読取可能な媒体はまた、コンピュータディスク、ＵＳＢスティックまたはＲＡＭメモリといった、コンピュータに適合化された記憶媒体であってもよい。ソフトウェアまたはその他のコンピュータ読取可能な動作コードは、かかるメモリ機器または媒体の任意のものの中または上に保存または他の態様で含めることができ、それにはたとえば、上記の装置の動作アクションのうちの１つ以上または全体をコントロールするように適合化されたコンピュータソフトウェアが含まれる。
【００６４】
いくつかの特定の実施形態では、上記の装置はさらに、位置決め手段、好ましくは当該装置の操作可能な蓋またはカバーを含むものとされ、かかる位置決め手段は、流体を密閉するシーリングが検知表面と側壁との間に形成されるように、センサユニットのチャネルの側壁と検知表面との間に適切な圧力を加えるように機能する。かかる実施形態の中の好ましい実施形態では、上記の装置はさらに、上記の位置決め手段が上記の検知表面および側壁を正しく位置決めしたか、および／または上記の位置決め手段が上記の検知表面と側壁との間に適切な圧力を加えたかを検知する、検知手段も含むものとされる。適切な検知手段は、マイクロスイッチまたは圧力センサを含むものとされる。
【００６５】
さらなる実施形態では、上記の本発明の装置は、窓や開口のような手段であって、
（ａ）センサユニット内またはチャネル内または検知表面上、好ましくはセンサ領域上に滞留している気泡を、センサユニットの通常の動作中において視覚的に検出することを可能にし、かつ／または
（ｂ）センサユニット、好ましくは検知表面を覆うセンサユニットの部分に、好ましくはユーザにより追加の圧力を加え、チャネルの断面形状を変形させることを可能にする手段を含むものとされてもよい。
【００６６】
かかる実施形態の中の好ましい実施形態では、かかる手段は、装置の通常の動作中において上記の視覚的検出を可能にする窓もしくは開口、およびセンサユニットに追加の圧力を加えられるようにセンサユニットへのアクセスを可能にする他の手段とされる。センサユニットに追加の圧力を加えることを可能にする手段には、カバーされていない開口、またはかかる追加圧力の印加を可能とするようセンサユニットが露出されるようになす、当該装置の可動部分が含まれ得る。好ましくは、装置の上記の可動部分は、移動させられる際に、センサユニットの動作を実質的に阻害しないものとされ、たとえば、センサユニットまたは該センサユニットの中に含まれるチャネルから、試料流体が逃げ出さないようになすものとされる。
【００６７】
さらに別の実施形態では、上記の本発明の装置は、センサユニット、チャネル、検知表面またはセンサ領域を照明するための照明手段、好ましくは少なくとも１つのライトまたはＬＥＤを含むものとされる。かかる照明手段は、障害物の視覚的検出を強化するために用いられ得る。
【００６８】
本発明の種々の特徴およびそれらの組合せは、センサユニット内における気泡その他の障害物滞留を減少させる効果を含む、複数の利点をもたらす。したがって、本発明のもう１つの側面は、センサユニット内、たとえば好ましくは本発明のセンサユニットのセンサ領域上の検知表面上もしくはチャネル内に保持されている気泡その他の障害物、または本発明の装置内に保持されている気泡その他の障害物を取り除くことにより、それらの気泡その他の障害物の滞留を減少させる方法であって、上記のセンサユニットまたは上記の装置の通常の動作中において、センサユニット内またはチャネル内または検知表面上、好ましくはセンサ領域上に滞留している気泡を視覚的に検知できるように、上記の検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有しており、検知表面と接触するチャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築されており、当該方法が、
（ａ）上記のセンサユニットまたは上記の装置を提供し、該センサユニットまたは装置に、流動する試料流体、好ましくは試料液体を供給する工程と、
（ｂ）センサユニット内またはチャネル内または検知表面上、好ましくは上記のセンサ領域上に、気泡その他の障害物が滞留しているか否かを、視覚的に確認する工程と、
（ｃ）センサユニットまたはチャネルまたは検知表面、好ましくは上記のセンサ領域上から障害物が除去されるように、チャネルの断面形状、好ましくは家の形の断面形状を有するチャネルの断面形状を、変形させる工程と、
を含んでいることを特徴とする方法に関する。
【００６９】
好ましくは、側壁と同様に、検知表面と対向するチャネル部分も、変形可能な材料で構築される。
【００７０】
この方法において特に顕著な点は、センサユニットを交換、シャットダウンもしくは他の態様で取り外す必要なしに、とりわけ実行中の検出分析を中断する必要なしに、障害物が除去される点、または、高価・複雑であるかもしれないセンサユニット、もしくは複雑な検出分析に用いられ得るセンサユニット、もしくは高価、希少、重要あるいは貴重な試料流体を包含し得るセンサユニットにおいて、障害物が除去される点が挙げられる。さらに、当業者には明らかなことであるが、この方法は部分的にまたは完全に自動化することができる。かかる自動化は、たとえば、気泡その他の障害物を検出するためのコンピュータ化されたイメージ検出ならびに分析システム、および／または、チャネルの断面形状が変形され、それにより検出された障害物が除去されるように、センサユニットもしくは流体フローセルに十分な追加圧力を印加するよう構成された、自動的に動作させられるアクチュエータ手段を使用することにより実現され得る。１つより多くの障害物を除去するため、あるいは特に除去されにくい障害物を除去するために、これらの工程は、手動で行われるか自動で行われるかに関わらず、１回より多く、たとえば２回から１０回繰り返されてもよい。
【００７１】
本発明のセンサユニットおよび装置は、気泡その他の障害物をより滞留させづらく、したがって、よりロバスト性が高くかつ／または性能損失を被る可能性がより低いので、試料流体内の検体の検出において、特に実用性を有する。そのため、本発明のさらなる側面は、試料流体、たとえば試料液体内における、少なくとも１つの検体の存在を検出するための、本発明に係る装置の使用、および本発明に係るセンサユニットの使用に関する。
【００７２】
本発明の別のさらなる側面は、本発明に係るセンサユニットまたは本発明に係る装置をコントロールするように適合化されたコンピュータソフトウェア、またはかかるコンピュータソフトウェアを含むコンピュータ読取可能な媒体に関する。かかるコンピュータソフトウェアは、上記のセンサユニットまたは装置の動作または機能をコントロールするので、コンピュータプログラムとコンピュータとの間の通常の物理的相互作用を超える、さらなる技術的効果を生み出す。
【００７３】
本発明の別の側面によれば、本発明は、本発明に係る流体フローセルを製造するための例示プロセスであって、
（ａ）上記の流体フローセルの形状と相補的な形状を有する金型を提供する工程と、
（ｂ）かかる金型に、硬化可能な液体ポリマーを満たす工程と、
（ｃ）上記の液体ポリマーを硬化させる工程と、
（ｄ）製造された流体フローセルを金型から取り外す工程と
を含むプロセスに関する。
【００７４】
このプロセスの１つの好ましい実施形態では、液体ポリマーは、２パートのシリコーン・エラストマ・キットを用いて得られるような、シリコーンポリマーとされ、それにより製造された流体フローセルは、シリコーンゴム製のものとなる。別の実施形態では、液体ポリマーは溶融させられた熱可塑性物質とされ、かつ／またはプロセスは射出成形工程を含むものとされる。
【００７５】
上記のプロセスのいくつかの特定の実施形態では、金型は、検知表面を覆うセンサユニットの部分の残りの部分を受容するように構成された、開口を含むものとされ、上記のプロセスは、上記の工程（ｂ）と（ｃ）との間に（または液体ポリマーが部分的にのみ硬化された段階で）、上記の残りの部分が硬化するポリマー上に配されて、本発明の第２の動作サブユニット上に含まれる流体フローセルを形成するようになす、追加の中間工程を含むプロセスとされる。
【００７６】
かかるプロセスの特別な実施形態では、相補的な形状を有する上記の金型は、上記の流体フローセルの形状を有する第１の金型から提供され、好ましくは、金属製の第１の金型を用いて、剛性プラスチックをホットエンボス加工することにより提供される。当業者であれば、かかる実施形態は、成形加工のいわゆる「ダブルインバース法」に類似するプロセスであることを理解できよう。
【００７７】
本発明の金型が上記の例示プロセスで再利用可能であること、とりわけ金型が金属等の堅牢な材料で作られているときに再利用可能であることは、当業者には明らかであろう、また、本発明の流体フローセルに対する相補的な形状を複数有する１つの金型、たとえばかかる相補的な形状を２から５０個含むような金型も、本発明の当該側面で想定している形態である。そのような金型の使用および／または従来型の自動化された成形機械の使用により、本発明の流体フローセルを大量生産することが可能になる。
【００７８】
本発明の別の側面によれば、本発明は、製造のための金型であって、（ｉ）本発明に係る流体フローセルの形状と相補的な、または（ｉｉ）本発明に係る流体フローセルの形状と同一の形状を有することを特徴とする金型に関する。流体フローセルと相補的な形状を有する金型は、本発明に係るフローセルを製造するプロセスに用いることができる。流体フローセルと同一の形状を有する金型は、相補的形状の金型を製造するのに用いることができ、その後、かかる金型を、本発明に係るフローセルを製造するプロセスに用いることができる。
【００７９】
本発明のさらに別の側面によれば、本発明は、センサユニット内、またはチャネル内、またはセンサユニットの検知表面上、好ましくはセンサ領域上において、気泡その他の障害物の滞留傾向を減少させるための、本発明に係る流体フローセルの使用、または本願の請求項に記載された第２の動作ユニットの使用に関する。そのような実施形態のうちの１つでは、上記のフローセル、流体フローセル、または第２の動作ユニットが、本発明のセンサユニットまたは装置内において、センサユニット内から気泡その他の障害物を除去するために用いられる。
【００８０】
最後に、本明細書で開示される他の発明は、（ｉ）試料流体内における少なくとも１つの検体の存在を検出するように構成された、少なくとも１つのセンサ領域を有する検知表面と、（ｉｉ）上記の検知表面に試料流体、好ましくは試料液体を供給するための少なくとも１つの流体ポート、および上記の検知表面から試料流体を除去するための少なくとも１つの流体ポートと、（ｉｉｉ）１つの流体ポートから、少なくとも１つのセンサ領域を通って、他の流体ポートへと試料流体を運搬するための少なくとも１つのチャネルとを含み、（ｉｖ）上記の検知表面が、動作用の取付状態において、水平または垂直に配向されるセンサユニットであって、
（ａ）上記のチャネルが、そのチャネルを横断する１つの位置において、別の１つの位置よりも大きな垂直方向寸法を持つ断面を有しており、かつ／または
（ｂ）通常の動作中においてセンサユニット内に滞留している障害物を視覚的に検知できるように、上記の検知表面を覆うセンサユニットの部分が十分な透明性を有しており、検知表面と接触するチャネルの側壁部が、変形可能な材料で構築されている
ことを特徴とするセンサユニットに関する。
【実施例１】
【００８１】
検出分析におけるセンサユニットの性能に障害物が及ぼす悪影響
センサユニット内、とりわけセンサ領域上における気泡その他の障害物の滞留が、検出分析中においてＳＡＷベースのセンサユニットの性能に悪影響を及ぼすことを実証するため、実験を行った。図５（ａ）に示したようなＳＡＷベースの実験器具が用いられた。この装置は、全体として図３（ｃ）に描かれたような構成を有し、図４（ａ）に示されたような配向に保持され、かつ図２（ａ）に描かれたような流体フローセルを備えた、本発明のセンサユニットを含んでいる。全般的にPerpeet et al (Analytical Letters, 39: 1747, 2006)に記載された方法による実験のような、典型的な検出実験が準備される。このプロトコルは、５個のＳＡＷセンサ領域それぞれの表面に結合される抗トロンビン抗体成分を利用しており、かかる方法は、試料液体内の４０ｎＭトロンビンの存在を、高感度かつ高精度で検出および定量化することができる。
【００８２】
試料液体内に検出可能な量のトロンビンを含む流体が、標準的な手順に従って、オートサンプラーとシリンジポンプとを用いて、実験器具内に導入された。そのように流体が導入され装置が安定化した後、５個のＳＡＷセンサ領域から得られる信号が読み出され、その信号は、５個のＳＡＷセンサ領域すべてに亘って、試料液体内のトロンビンが、相当程度均一に検出および／または定量化されたことを示した（かかるセンサ領域の１つからの信号につき、図７（ａ）参照）。
【００８３】
その後、シリンジポンプを用いて、一連の気泡が試料液体内に導入され、それにより、同一のＳＡＷセンサ領域からの読出しが、実質的に変動し、不安定で信頼性の低いものとなった（図７（ｂ）参照）。すなわち、検出分析におけるＳＡＷセンサ領域の性能に、気泡が顕著な悪影響を及ぼすことが実証された。次に、約１または１０μｍのメラミン樹脂マイクロ粒子（Sigma Aldrich）の水懸濁液を用いて、微細な固体粒子を含む試料流体がセンサユニット内に導入され、かつ内径約３８０μｍの流体ポートチューブを用いて、上記の実験が繰り返された。この場合も、同様の変動性、不安定性、低信頼性を有する読出結果が、ＳＡＷセンサ領域から得られた。
【実施例２】
【００８４】
本発明のセンサユニット内における減少させられた障害物の滞留
本発明のセンサユニットを用いることにより、気泡その他の障害物の滞留を減らせることを実証するために、実験が行われた。上記に応じて、実施例１に記載したＳＡＷベースの実験器具およびプロトコルが使用されたが、チャネルの断面形状と検知表面の配向とが気泡の滞留に与える影響を試験するべく、実験がデザインされた。検知表面の配向は、標準的な器具に関して図４（ｂ）に示すように、すなわち水平に対して約３０°の角度で、「傾斜させられた」配向であるものと考える。同一の装置を用いてこの検知表面を「水平に」配向させるために、実験器具が逆方向に傾けられ、検知表面が概ね水平に保持されるように、適切な大きさのブロックで実験器具が支持された。その上で、全体として「長方形状の」断面形状を有するチャネルを備えたセンサユニットのための流体フローチャネルを用いて、検知表面の上記の２つの配向につき、実験が繰り返された。このチャネル形状の修正は、当該器具のセンサユニット内の第２の動作サブユニットを交換することによって、容易に行われる。これが、本発明に係る流体フローセルのチャネルの、「家の形」の断面形状（断面形状は図１（ｂ）に示したような形状であり、流体フローセルは図２ａに示したようなもの）と比較される。
【００８５】
各条件の下、センサユニット内における気泡の滞留度が評価された。評価は、目視による気泡の数の計数により、または、当該実験器具の５個のＳＡＷセンサ領域のうちの１つまたは複数からの読出結果の変動性、不安定性、および低信頼性の度合いにより、あるいは、気泡の滞留による影響、または、図７（ｂ）に示されるような読出信号の変動性、不安定性ならびに低信頼性による影響を受けた実験実行回数の割合により、行われた。表１は、本発明に係るセンサユニットの２つの特徴、すなわちこの場合には「家の形」の断面形状を有するチャネルおよび／または「傾斜させられた」検知表面の配向という特徴のうちのいずれかまたは好ましくは両方を含むよう、センサユニットを適合化させることにより、センサユニット内、とりわけセンサ領域上における気泡の滞留度を減らせることを示している。本発明に係る他の断面形状を有するチャネルを含む、他の流体フローセルを用いて実験を繰り返しても、同様の結果が観測される。
【表１】
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【実施例３】
【００８６】
本発明のセンサユニット内に滞留する障害物を除去する方法
本発明のいくつかの特定の実施形態では、気泡その他の滞留する任意の障害物を、かかるセンサユニットの特定の適合化形態を利用した方法により、より容易に除去することができる。「家の形」のチャネルの断面形状と検知表面の「傾斜させられた」配向との組合せは、驚くべきレベルで気泡の滞留度を減少させたが、それでもセンサユニット内に時として気泡が滞留することがあり得る。そのような障害物は、本発明に係るセンサユニットの第３の特徴を利用することにより、すなわち、通常の動作中においてセンサユニット内に滞留している障害物を視覚的に検知できるように、検知表面を覆うセンサユニットの部分を十分な透明性を有するものとし、検知表面と接触するチャネルの側壁部を、変形可能な材料で構築するという特徴を利用することにより、除去することができる。
【００８７】
実施例２で説明した実験の装置立てを用いて、ユーザは、本発明に係る装置の開口を通して、および透明な第２の動作ユニットを通して目視で確認することにより、障害物、この場合には気泡が、センサユニット内に滞留していないかを調べる。この例では、流体フローセルは、変形可能かつ透明な材料であるシリコーンゴムで作られているので、ユーザは単純に、流体フローセル内のチャネルの断面形状を変形させるのに十分な力で、センサユニットの上部を押圧すればよい。理論に囚われずにいえば、チャネル形状が変形可能であることは、同一の流量（μｌ／ｍｉｎ）下においてより高い側方流量（μｌ／ｍｉｎ／ｍｍ２）を発生させることにより、流動力学的な変化をチャネル内に生じさせ、それにより気泡その他の障害物の除去を可能にする。家の形の断面形状は、その下のセンサ領域との接触の危険性なしに、同等の長方形状のチャネルよりも、より容易に変形させられると考えられる。障害物が（とりわけセンサ領域から）一旦除去されれば、障害物は流体フローまたは重力によって運ばれて感度を有する検出領域から離れ、それにより、もはや障害物による外乱または擾乱を受けないＳＡＷセンサ領域がもたらされる。そうして、障害物を除去する上記の適応形態を提供することにより、本発明のセンサユニットは全体として、気泡がセンサユニット内またはチャネル内（とりわけセンサ領域の表面上）に滞留する傾向の減少をも示す。
【実施例４】
【００８８】
本発明の流体フローセルを製造するプロセス
図６（ａ）に示したような金属製の金型が、標準的なＣＮＣプロセスにより機械加工され、使用可能な状態に組み立てられた。２パートのシリコーン・エラストマ・キットを用いて、製造説明に従ってシリコーンゴム基材と硬化剤との混合物が作製され、金型の導入口の開口に注ぎ込まれた。約４８時間後（あるいは８０°Ｃで約１時間３０分後）、ポリマーは「硬化した」とみなされ、金型が取り外された。この本発明の例示方法により製造された流体フローセルは、その後取り外されて、チャネルの両側よりもほぼ中心においてより大きな垂直方向寸法を有する断面形状の、本発明に係る流体フローセルが提供された。追加の特徴として、この特定の流体フローセルは、変形可能かつ透明な材料であるシリコーンゴムから作られたものである。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【国際調査報告】
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