(57)【要約】【課題】本発明の目的は、バイオセンサに対する改良されたカートリッジを提供することである。【解決手段】本発明は、液体サンプルを収容するように構成されたくぼみ２を持つ底部１と前記くぼみ２を閉じるカバー部３とを有するバイオセンサカートリッジ１１を提供する。くぼみ２は、センサ面４を持つ。底部１は、光が第１の光学経路５に沿って入り、センサ面４において反射され、第２の光学経路６に沿って出ることを可能にする。本発明は、更に、このようなカートリッジ１１を製造する方法に関する。【選択図】図１ａ
2015165242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ面を持ち、サンプルを収容するように構成されたくぼみを持つ底部と、前記くぼみを閉じるカバー部とを有するバイオセンサ用のカートリッジにおいて、前記底部が、光が第１の光学経路に沿って入り、前記センサ面において反射され、第２の光学経路に沿って出ることを可能にし、前記カバー部が、テープ又はフォイルを有する、カートリッジ。
【請求項２】
前記底部がプラスチックからなり、及び／又は前記底部がモールド成形される、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記くぼみが導管を有し、前記くぼみが、試薬又は複数の試薬の組み合わせ及び／又はラベル粒子を含み、前記試薬又は前記複数の試薬の組み合わせが、前記センサ面の特異的結合スポットに位置する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記くぼみにおいて中断される前記底部と前記カバー部との間の接着剤の層を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記ラベル粒子が、捕捉分子でコーティングされる、請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記ラベル粒子が磁性粒子を有する、請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記くぼみ内に前記サンプルを供給する少なくとも１つの通路又は開口を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの通路又は開口が、前記底部における溝である、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの通路又は開口が、前記カバー部における孔である、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記底部が、磁場を提供する手段を収容する凹部を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
前記底部が、それぞれ第１の光学経路及び第２の光学経路内に光入力面及び光出力面を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
前記面が、前記光学経路に垂直である、請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
前記カバー部が、製品情報及び／又は識別を持つプリントラベルを含む、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１に記載のカートリッジを製造する方法において、
ａ）サンプルを収容するように構成されたくぼみを持つ第１の材料の底部を設けるステップと、
ｂ）第２の材料のロール又はシートを設けるステップと、
ｃ）前記ロール又はシート上の特異的サイトに試薬及び／又はラベル粒子を付着するステップと、
ｄ）前記ロール又はシートを複数のカバー部に切断するステップであって、各カバー部が前記試薬及び／又はラベル粒子を含む、当該切断するステップと、
ｅ）前記試薬及び／又はラベル粒子が前記くぼみにより囲まれるように前記カバー部を前記底部に付着するステップと、
を有する方法。
【請求項１５】
前記底部及び／又は前記第２の材料のロール又はシート上に接着剤の層を付着するステップを有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏れ全反射（ＦＴＩＲ、Frustrated Total Internal Reflection）バイオセンサにおいて使用するカートリッジ及びこのようなカートリッジを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサに対する要求は、近頃、ますます増大している。通常は、バイオセンサは、検体内の所定の特異的分子の検出を可能にし、前記分子の量は、典型的には、小さい。例えば、唾液又は血液内の薬物又は心臓マーカの量を測定することができる。したがって、検出されるべき分子が前記検体内に存在する場合に、特異的結合サイト又はスポットのみに結合する目標粒子、例えば超常磁性ラベルビーズが、使用される。前記結合スポットに結合したこれらのラベル粒子を検出する１つの既知の技術が、ＦＴＩＲである。ここで、光は、全反射の角度でサンプル内に結合される。粒子がサンプル表面の近くに存在しない場合、前記光は完全に反射される。しかしながら、ラベル粒子が前記表面に結合される場合、全反射の条件が破られ、前記光の一部は、前記サンプル内に散乱され、したがって、前記表面により反射された光の量は減少される。光学検出器を用いて反射光の強度を測定することにより、前記表面に結合した粒子の量を推定することが可能である。これは、前記検体又はサンプル内に存在する関心の特異的分子の量の推定を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この技術は、バイオセンシングにおける標準的なツールになると期待されているので、ＦＴＩＲに対して使用されることができるカートリッジの増大する要求が存在する。前記カートリッジ内の生化学材料が実験中に変更されるので、免疫反応に基づくバイオセンサはディスポーザブルである必要があるから、特に、ＦＴＩＲ又は他の検出方法に対する安価なディスポーザブルカートリッジの要求が存在する。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、バイオセンサに対する改良されたカートリッジを提供することである。この目的は、独立請求項のフィーチャを用いて達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、センサ面を持ち、サンプルを収容するように構成されたくぼみ（well）を持つ底部と、前記くぼみを閉じるカバー部とを有するバイオセンサに対するカートリッジを提供し、前記底部は、光が第１の光学経路に沿って入り、前記センサ面において反射され、第２の光学経路に沿って出ることを可能にし、前記カバー部は、テープ又はフォイルを有する。オプションとして、接着剤の層が、前記底部と前記カバー部との間に設けられてもよい。前記接着剤の層が前記くぼみにおいて又は前記くぼみの上で中断されることは有利でありうる。したがって、前記くぼみ内の前記サンプルと前記接着剤との間の相互作用は、防止される。
【０００６】
本発明は、以下のステップ、すなわち、
ａ）サンプルを収容するように構成されたくぼみを持つ第１の材料の底部を設けるステップと、
ｂ）第２の材料のロール又はシートを設けるステップと、
ｃ）前記ロール又はシート上の特異的サイトに試薬及び／又はラベル粒子を付着するステップと、
ｄ）前記ロール又はシートを複数のカバー部に切断するステップであって、各カバー部が前記試薬及び／又はラベル粒子を含む、当該切断するステップと、
ｅ）前記試薬及び／又はラベル粒子が前記くぼみにより囲まれるように前記カバー部を前記底部に付着するステップと、
を有するカートリッジを製造する方法をも提供する。
【０００７】
前記カートリッジの前記底部は、プラスチックからなり、好ましくはモールド成形される。オプションとして、接着剤の層が、前記底部と前記カバー部との間に設けられることができる。前記接着剤の層が、前記くぼみにおいて又は前記くぼみの上で中断されることは、有利でありうる。したがって、前記くぼみ内の前記サンプルと前記接着剤との相互作用が防止される。
【０００８】
好適な実施例において、前記くぼみは、導管を有する。前記くぼみは、前記導管より大きな幅及び深さを持つことができるが、前記くぼみ全体が導管からなることも考えられる。前記カートリッジは、前記サンプルを前記くぼみ内に供給する少なくとも１つの通路又は開口を更に有する。これは、例えば、前記底部における溝又は前記カバー部における孔でありうる。前記導管が、一端又は両端において開いていることも考えられる。
【０００９】
好適な実施例によると、前記カートリッジの前記底部は、磁場を提供する手段、例えばコイルを収容する凹部を有する。更に、前記底部は、それぞれ前記第１の光学経路及び前記第２の光学経路内に光入力面及び光出力面を有することができる。好ましくは、これらの面は、前記第１の光学経路及び前記第２の光学経路に垂直である。
【００１０】
更に、前記くぼみは、試薬又は複数の試薬の組み合わせ及びラベル粒子を含むことができる。好適な実施例において、これらの試薬は、前記センサ面の特異的結合スポットに位置する。他の実施例によると、前記試薬及び／又は前記ラベル粒子は、前記カバー部上に提供される。例えば、これらは、前記カバー部を形成するフィルム上にプリントされることができる。
【００１１】
前記ラベル粒子は、捕捉分子でコーティングされることができ、更に磁性粒子を有することができる。例えば、前記ラベル粒子が超常磁性であることは有利である。
【００１２】
本発明は、上述のようにカートリッジを製造する方法にも関する。前記方法によると、サンプルを収容するように構成されたくぼみを持つ第１の材料の底部が設けられる。更に、第２の材料のロール又はシートが設けられる。次いで、試薬及び／又はラベル粒子が、前記ロール又はシート上の特異的サイトに付着され、前記ロール又はシートが、複数のカバー部に切断され、各カバー部が、前記試薬及び／又はラベル粒子を含む。最後に、前記カバー部は、前記試薬及び／又はラベル粒子が前記くぼみにより囲まれるように前記底部に付着される。オプションとして、前記方法は、前記底部及び／又は前記第２の材料のロール又はシート上に接着剤の層を付着するステップを有することができる。
【００１３】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】本発明によるカートリッジの断面を概略的に示す。
【図１ｂ】本発明によるカートリッジの底部の上面図を概略的に示す。
【図１ｃ】本発明による他のカートリッジの底部の上面図を概略的に示す。
【図２】ＦＴＩＲの機能的原理を概略的に示す。
【図３ａ】カバー部として使用する材料のロールを概略的に示す。
【図３ｂ】カバー部として使用する材料のシートを概略的に示す。
【図４】カートリッジの代替的な構造の側面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ａは、本発明の一例としてカートリッジ１１の断面の側面図を概略的に示す。カートリッジ１１は、くぼみ２を持つ底部１とカバー部３とを有する。くぼみ２は、サンプルで満たされるように構成され、カバー部３により閉じられる又は覆われる。下部において、くぼみ２は、センサ面４により限られる。光は、第１の光学経路５に沿って光入力面５ａにおいて底部１に入り、第２の光学経路６に沿って光出力面６ａにおいて底部１を出る。底部１は、磁性ラベル粒子８に力を及ぼす目的で磁場を提供する手段を収容するように構成された凹部７を更に形成する。これは、試薬とラベル粒子８との間の結合を達成するように行われる、いわゆる作動プロセスである。くぼみ２は、試薬（図示されない）及びラベル粒子８を含む。
【００１６】
カートリッジ１１の底部１の上面図を概略的に示す図１ｂに見られるように、くぼみ２は、導管９を更に有することができる。くぼみ２全体が、図１ｃに示されるように導管９からなることもできる。末端において、導管９は、くぼみ２に前記サンプルを供給する通路又は開口１０を有する。例えば、図１ｂ及び１ｃに描かれるように前記底部における溝、又はカバー部３における孔であることができる。
【００１７】
くぼみ２の充填は、したがって、毛細管力により達成されることができ、サンプルの液滴が通路又は開口１０に触れる場合に、導管９の寸法が十分に小さく選択されていれば、前記液滴は、くぼみ２内に引き込まれる。この場合、空気がくぼみ２から出ることを可能にする第２の通路又は開口１０を設けることが明らかに必要である。しかしながら、例えば注射器等を用いて、圧力を加えることによりくぼみ２を充填することも可能でありうる。
【００１８】
図２は、カートリッジ１１とともに使用される検出方法の一例としてＦＴＩＲの機能的原理を概略的に示す。一度くぼみ２が、上で述べられたように検出されるべき液体サンプルで充填又は供給されると、乾燥型で供給されたラベル粒子８は、溶液内に再分散する。磁石１３を使用して、超常磁性ラベル粒子８は、センサ面４に向かって加速されることができ、センサ面４において、ラベル粒子８は、検出されるべき特異的分子が前記サンプル内に存在する場合に前記表面に結合することができる。結合に対して十分な時間の後に、磁石１４は、センサ面４に結合されていないラベル粒子８を前記面から除去するために使用されることができる。この"洗浄"ステップの後に、センサ面４は、レーザ又はＬＥＤ１１で照射される。光は、センサ面４において反射され、フォトダイオード又はＣＣＤカメラであることができる検出器１２により検出される。典型的には、光学素子又は検出器１２は、アッセイプロセス、上記の結合プロセス中に連続的に読み出され、前記結合プロセスの進行がモニタされる。しかしながら、代替的には、前記アッセイの前に画像が得られ、１つの画像が前記アッセイの後に得られ、次いで、差分が比較されることができる。入射光の光学経路５は、全反射の条件が満たされるように選択される。この場合、エバネセント光場が生成され、これは、典型的にはくぼみ２内に５０ないし１００ｎｍだけ浸透する。したがって、ラベル粒子８がセンサ面４にそれだけ近い場合にのみ、前記エバネセント場が破られ、反射強度の減少を生じる。
【００１９】
本発明は、上述のカートリッジ１１を製造する方法にも関する。前記方法によると、サンプルを収容するように構成されるくぼみ２を持つ第１の材料の底部１が設けられる。前記第１の材料は、好ましくは、プラスチック材料、例えばポリスチレン、ポリカーボネート、シクロオレフィン重合体（ＣＯＰ又はゼオネックス）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）である。底部１は、前記第１の材料を用いてモールド成形、例えば、射出成形されることができる。しかしながら、底部１を形成する他の技術が、同様に使用されることができる。
【００２０】
更に、ロール１５を描く図３ａ及びシート１８を描く図３ｂに示されるように、第２の材料のロール１５又はシート１８が設けられる。前記ロール１５又はシート１８は、例えばポリエステルからなるフォイル又はテープを有することができる。ロール１５又はシート１８がフォイルからなる場合、他の接着剤の層が、前記フォイルをカートリッジ１１に接着するために付着されることができる。一部の実施例において、前記接着剤は、ロール１５又はシート１８を部分的にしか覆わないこともできる。
【００２１】
この場合、試薬及び／又はラベル粒子８は、ロール１５又はシート１８上の特異的サイトに付着され、ロール１５又はシート１８は、複数のカバー部３に切断され、各カバー部３が、試薬及び／又はラベル粒子８を含む。最後に、カバー部３は、試薬及び／又はラベル粒子８がくぼみ２により囲まれるようにカートリッジ１１の底部１に付着される。接着剤がロール１５又はシート１８上に存在しない場合、他の結合技術が、カバー部３を底部１に付着するのに使用されてもよく、例えば、超音波溶接又はレーザ溶接のような熱的結合技術が使用されてもよい。
【００２２】
前記試薬は、代替的には、くぼみ２のセンサ面４に供給されることができる。特に、センサ面４上で試薬を複数の特異的結合スポットに提供することが好ましい。異なる結合スポットの試薬は、分析されるべきサンプル内の異なる分子に対する特異的結合スポットを提供するために互いに異なることもできる。これらの分子は、例えば、抗体又は共役検体分子（例えば阻害アッセイの場合）であることができる。
【００２３】
図４は、図１ａと同様のカートリッジ１１の一例の他の概略的な側断面図を示す。底部１は、例えばプラスチックから成形された図１ａの底部１と同様である。光学経路５に沿った光の入力に対する光入力面５ａ及び光学経路６に沿った光の出力に対する光出力面６ａが設けられる。底部１に形成されたくぼみ２は、カバー部３により覆われ、これにより埋め込まれて閉じた空間を形成する。図１ａの例に対する図４の例の差異は、センサ面４が、本質的に平らな面ではなく、ギザギザの構造を持つことである。少なくとも１つの楔形成構造が、センサ面４に設けられ、センサ面４にぶつかる異なる光の経路を生じる。典型的には、前記光の経路は、この場合、下り傾斜のファセットにおける反射であり、これにより前記光のほとんどが前記ファセットを透過し、前記光は、反対側の傾斜ファセットに対して反射され、これによりセンサ面４の下り傾斜ファセット及び前記傾斜ファセットが二等辺三角形の等しい辺のような凹所を形成する。第２の下り傾斜ファセットから、前記光は、図４に示されるように第２の光学経路６に沿って光出力面６ａの方向にくぼみ２を離れるように再び反射される。再び前記試薬及び／又はラベル粒子８（ここでは図示されない）を用いて検出されるべきサンプルは、本質的に楔形状ファセットの間のセンサ面４に位置する。検出原理は、光が前記サンプルの分子に結合されたラベル粒子８により本質的にブロックされることである。第１の光学経路５に沿った入射光と第２の光学経路６に沿った出射光との差分を計算することにより、前記サンプル内の分子の量が推論されることができる。
【００２４】
本発明の重要な態様は、上述のように、カートリッジ１１が、前記サンプルを含むくぼみ２を有する底部１とテープ又はフォイルであるくぼみ２を覆う単一のカバー部３とから構築されることである。この構造は、カートリッジ１１をバイオセンサ内のディスポーザブル部分として安価かつ有用にする。この文脈でテープは、片側における接着剤であると規定され、異なる一般材料から平らな可とう体として形成される。この文脈でフォイルは、接着剤ではないと規定され、異なる一般材料から平らな可とう体として形成される。後者の場合、接着剤の層が、底部１と前記フォイルとの間に設けられる。テープ及びフォイルは、底部１の縁において切断されるストライプにおいて底部１に付着される。
【００２５】
本発明は、図面及び先行する記載において詳細に図示及び記載されているが、このような図示及び記載は、説明的又は典型的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されない。前記開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。請求項において、単語"有する"は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"１つの"（"a"又は"an"）は複数形を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されている単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項内の参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきでない。
【図１ａ】
2015165242.tif 000003
【図１ｂ】
2015165242.tif 000004
【図１ｃ】
2015165242.tif 000005
【図２】
2015165242.tif 000006
【図３ａ】
2015165242.tif 000007
【図３ｂ】
2015165242.tif 000008
【図４】
2015165242.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月5日(2015.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ面を持ち、サンプルを収容するように構成されたくぼみを持つ底部と、前記くぼみを閉じるカバー部とを有するバイオセンサ用のカートリッジにおいて、前記底部が、光が第１の光学経路に沿って入り、前記センサ面において反射され、第２の光学経路に沿って出ることを可能にし、前記カバー部が、テープ又はフォイルを有し、試薬又は複数の試薬の組み合わせ及び／又はラベル粒子が、前記テープ又はフォイルに付着され、前記カバー部は、前記くぼみが前記試薬又は複数の試薬の組み合わせ及び／又はラベル粒子を含むように、前記底部に付着される、カートリッジ。
【請求項２】
前記底部がプラスチックからなり、及び／又は前記底部がモールド成形される、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記くぼみが導管を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記くぼみにおいて中断される前記底部と前記カバー部との間の接着剤の層を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記ラベル粒子が、捕捉分子でコーティングされる、請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記ラベル粒子が磁性粒子を有する、請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記くぼみ内に前記サンプルを供給する少なくとも１つの通路又は開口を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの通路又は開口が、前記底部における溝である、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの通路又は開口が、前記カバー部における孔である、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記底部が、磁場を提供する手段を収容する凹部を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
前記底部が、それぞれ第１の光学経路及び第２の光学経路内に光入力面及び光出力面を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
前記面が、前記光学経路に垂直である、請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
前記カバー部が、製品情報及び／又は識別を持つプリントラベルを含む、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１に記載のカートリッジを製造する方法において、
ａ）サンプルを収容するように構成されたくぼみを持つ第１の材料の底部を設けるステップと、
ｂ）第２の材料のロール又はシートを設けるステップと、
ｃ）前記ロール又はシート上の特異的サイトに試薬及び／又はラベル粒子を付着するステップと、
ｄ）前記ロール又はシートを複数のカバー部に切断するステップであって、各カバー部が前記試薬及び／又はラベル粒子を含む、当該切断するステップと、
ｅ）前記試薬及び／又はラベル粒子が前記くぼみにより囲まれるように前記カバー部を前記底部に付着するステップと、
を有する方法。
【請求項１５】
前記底部及び／又は前記第２の材料のロール又はシート上に接着剤の層を付着するステップを有する、請求項１４に記載の方法。
【外国語明細書】
2015165242000001.pdf