(57)【要約】  開示される技術は、一般に、免疫学的測定法に対して構成されているバイオセンサ、より詳細には、免疫学的測定法の速度および感度を高めるように構成されている構造を有するバイオセンサ、およびそれを使用する免疫学的測定法の検査キットおよび方法に関する。一態様において、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）に適合されているセンサアセンブリは、そこに形成された１つまたは複数のウェルを備えるセンサストリップを具備している。センサアセンブリは、それに加えて、１つまたは複数のウェルの各々の側壁に接続されている１つまたは複数の検出構造を備え、１つまたは複数の検出構造は、生体分子を直接その上に固定化するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）に適合されているセンサアセンブリであって、
中に形成されている１つまたは複数のウェルを備え、１つまたは複数の前記ウェルの各々は側壁と底面とを有する、センサストリップと、
１つまたは複数の前記ウェルの各々の前記側壁に接続されている１つまたは複数の検出構造と、
を備え、１つまたは複数の前記検出構造は、生体分子を直接その上に固定化するように構成されていることを特徴とする、センサアセンブリ。
【請求項２】
１つまたは複数の前記検出構造上に直接固定化された前記生体分子をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項３】
前記生体分子は、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）の標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている抗体を含むことを特徴とする、請求項２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項４】
１つまたは複数の前記検出構造の各々は、１つまたは複数の前記ウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの中心領域に向かって横方向に延在することを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項５】
１つまたは複数の前記検出構造は、１つまたは複数の前記ウェルの深さ方向の第１の垂直レベルに形成された１つまたは複数の第１の検出構造を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項６】
１つまたは複数の前記検出構造は、前記深さ方向の前記第１の深さより深い第２の垂直レベルに形成された１つまたは複数の第２の検出構造を含むことを特徴とする、請求項５に記載のセンサアセンブリ。
【請求項７】
前記１つまたは複数の第１の検出構造の少なくとも一部は、１つまたは複数の前記ウェルの前記深さ方向で前記１つまたは複数の第２の検出構造と重なり合わないことを特徴とする、請求項６に記載のセンサアセンブリ。
【請求項８】
前記センサストリップは、中を通して形成された開口部を各々有する複数の層を備え、前記層のうちの少なくとも１つは、前記開口部の側壁から突起している１つまたは複数の前記検出構造を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項９】
前記センサストリップは、スペーサ層によって垂直に隔てられている１つまたは複数の検出構造を含む少なくとも２つの層を備えていることを特徴とする、請求項８に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１０】
１つまたは複数の前記検出構造は、１つまたは複数の前記ウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの中心領域に向かって横方向に突起し、１つまたは複数の前記ウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの前記深さに垂直に伸長する波形を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１１】
１つまたは複数の前記検出構造は、その上に形成されている複数の微細構造またはナノ構造を有するように織り目加工された表面を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１２】
１つまたは複数の前記検出構造の各々は、１つまたは複数の前記ウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの中心領域で横方向に配設されているプレート構造を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１３】
１つまたは複数の前記検出構造は、１つまたは複数の前記ウェルの深さ方向に互いに実質的に重なり合う少なくとも２つの実質的に平行なプレート構造を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１４】
少なくとも２つの前記プレート構造のうちの垂直方向に隣接するプレート構造は、１つまたは複数の前記ウェルの前記深さ方向に５００ミクロンから８ｍｍの間の距離だけ相隔てて並んでいることを特徴とする、請求項１３に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１５】
１つまたは複数の前記ウェルは、平面的底面を有する円筒形ウェルであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１６】
前記ウェルの各々は、約５０μＬから約５００μＬの体積を有する試料を保持するように構成されていることを特徴とする、請求項１５に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１７】
１つまたは複数の前記ウェルは、約２ｍｍから約９ｍｍの間の直径を有していることを特徴とする、請求項１５に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１８】
１つまたは複数の前記ウェルが、１つまたは複数の前記検出構造が試料中に浸漬されるように前記試料で満たされたときに、前記試料と接触する組み合わされた表面積と前記試料の体積との比が約０.２５ｍｍ２／μＬから約８ｍｍ２／μＬであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１９】
酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）に適合されているセンサアセンブリであって、
空洞を備えるキュベットと、
前記空洞を閉じるように構成されているキャップと、
前記キャップに接続され、前記空洞内に存在しているときに液体試料中に少なくとも部分的に浸漬されるように構成されている１つまたは複数の検出構造と、
を備え、１つまたは複数の前記検出構造が、生体分子を直接その上に固定化するように構成されていることを特徴とする、センサアセンブリ。
【請求項２０】
１つまたは複数の前記検出構造上に直接固定化された前記生体分子をさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２１】
前記生体分子は、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）の標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている抗体を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２２】
１つまたは複数の前記検出構造の各々が、前記キュベットの前記空洞の深さ方向に実質的に平行である対向する主表面を有するプレート構造を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２３】
１つまたは複数の前記検出構造の各々が、互いに実質的に平行である対向する主表面を有するプレート構造を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２４】
２つまたはそれ以上の検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の前記検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面が、５００ミクロンから８ｍｍの間の距離だけ互いに隔てられていることを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２５】
２つまたはそれ以上の検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の前記検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面が、互いに実質的に平行であることを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２６】
１つまたは複数の前記検出構造の各々は、前記空洞の深さ方向に延在する真っ直ぐなエッジを有するプレート構造を含み、前記真っ直ぐなエッジが、前記プレート構造の幅を狭める１つまたは複数の陥凹領域を備えていることを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２７】
１つまたは複数の前記検出構造の少なくとも１つは、その上に形成されている複数の微細構造またはナノ構造を有するように織り目加工された表面を備えていることを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２８】
前記キュベットが、約５０ｍｍ３から約３０００ｍｍ３の間の体積を有する液体を保持するように構成されていることを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【請求項２９】
前記空洞が、１つまたは複数の前記検出構造が試料中に浸漬されるように前記試料で満たされたときに、前記試料と接触する組み合わされた表面積と前記試料の体積との比は約０.１ｍｍ２／μＬから約８ｍｍ２／μＬであることを特徴とする、請求項１９に記載のセンサアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容が全体として参照により本明細書に組み込まれている、２０１８年４月２４日に出願した米国仮出願第６２／６６２，０８８号の優先権の利益を主張するものである。
【０００２】
本出願は、参照により、２０１６年５月１７日に出願した韓国特許出願第１０-２０１６-００６０１６１号の優先権を主張する２０１７年４月２８日に出願した国際出願第ＰＣＴ／ＫＲ２０１７／００４５４６号、２０１６年１２月２日に出願した韓国特許出願第１０-２０１６-０１６３５２１号の優先権を主張する２０１７年１２月１日に出願した国際出願第ＰＣＴ／ＫＲ２０１７／０１４０１３号、２０１６年１０月２０日に出願した韓国特許出願第１０-２０１６-０１３６３４２号の優先権を主張する２０１７年１０月１８日に出願した国際出願第ＰＣＴ／ＫＲ２０１７／０１１５２０号、および２０１７年１２月１３日に出願した韓国特許出願第１０-２０１７-０１７１６３８号を組み込む。上記の出願の各々の内容は、その全体がこの参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
開示される技術は、一般に、免疫学的測定法に対して構成されているバイオセンサ、より詳細には、免疫学的測定法の速度および感度を高めるように構成されている構造を有するバイオセンサ、ならびにそれを使用する免疫学的測定法の検査キットおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
ELISA（酵素結合免疫吸着測定法）は、ペプチド、タンパク質、抗体、およびホルモンなどの物質を含み得る、標的分析物を検出し、定量するためのアッセイ技術である。ELISAでは、標的分析物、たとえば、抗原は、固体表面に固定化され、次いで、酵素に結合されている試薬、たとえば、抗体と複合化される。検出は、検出可能な反応生成物を生成するための基質とのインキュベーションを介して複合酵素活性を評価することによって達成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開示されている実施形態は、一般に、標的分析物に対する感度を高め、標的分析物の検出を高速化したバイオセンサアセンブリを提供することを目的としている。実施形態によるバイオセンサアセンブリは、固定化された反応物または抗体の濃度が高められ、それによって様々なELISA技術の速度を増大させるように製作される。実施形態によるバイオセンサアセンブリは、現在知られているワンステップELISA技術における不利点であるフック効果を低減することもできる。開示されている実施形態は、使い勝手がきわめてよく、従来の免疫学的測定法と比較して分析に費やされる複雑さおよび時間を（たとえば、４５分未満にまで）大幅に減少させることができるバイオセンサアセンブリを提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様において、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）に適合されているセンサアセンブリは、そこに形成された１つまたは複数のウェルを備えるセンサストリップを具備している。センサアセンブリは、それに加えて、１つまたは複数のウェルの各々の側壁に接続されている１つまたは複数の検出構造を備え、１つまたは複数の検出構造は、生体分子を直接その上に固定化するように構成される。
【０００７】
第２の態様において、ELISAに適合されているセンサアセンブリは、空洞と、空洞を閉じるように構成されているキャップとを備えるキュベットを具備する。センサアセンブリは、それに加えて、キャップに接続され、キュベット内に存在しているときに液体試料中に少なくとも部分的に浸漬されるように構成されている１つまたは複数の検出構造を備え、１つまたは複数の検出構造は、生体分子を直接その上に固定化するように構成される。
【０００８】
第３の態様において、酵素連結免疫吸着アッセイ（ELISA）キットは、ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える。センサアセンブリは、容器、たとえば、少なくとも１つの透明な表面を有し、そこに１つまたは複数の空洞が形成されている、透明な容器と、１つまたは複数の空洞の各々に配設され、そこに試薬を固定化するように構成されている、複数の活性表面と、１つまたは複数の空洞の各々に配設されている１つまたは複数の検出構造、たとえば、透明な検出構造とを備える。透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える。１つまたは複数の空洞は、液体で満たされ、透明な検出構造の各々が少なくとも部分的にその液体中に浸かるように構成される。液体と接触した透明な構造の組み合わされた表面積と液体の体積との比は、マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２を超える。活性表面の各々は、活性表面のうちの直接隣接する１つの表面から約５００ミクロンを超える距離だけ隔てられる。
【０００９】
第４の態様において、酵素連結免疫吸着アッセイ（ELISA）キットは、ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える。センサアセンブリは、１つまたは複数の空洞が中に形成されている透明な容器と、１つまたは複数の空洞の各々に配設され、そこに試薬を固定化するように構成されている、複数の活性表面と、１つまたは複数の空洞の各々に配設されている１つまたは複数の透明な検出構造とを備え、透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える。１つまたは複数の空洞は、液体で満たされ、透明な検出構造の各々が少なくとも部分的にその液体中に浸かるように構成される。液体と接触した透明な構造の組み合わされた表面積と液体の体積との比は、マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２からマイクロリットル当たり約８.０ｍｍ２である。
【００１０】
第５の態様において、酵素連結免疫吸着アッセイ（ELISA）キットは、ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える。センサアセンブリは、１つまたは複数の空洞が中に形成されている透明な容器と、１つまたは複数の空洞の各々に配設され、そこに試薬を固定化するように構成されている、複数の活性表面と、１つまたは複数の空洞の各々に配設されている１つまたは複数の透明な検出構造とを備える。透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える。活性表面の各々は、活性表面のうちの直接隣接する１つの表面から、約５００ミクロンと約８ｍｍとの間の距離だけ隔てられる。
【００１１】
第６の態様において、酵素連結免疫吸着アッセイ（ELISA）キットは、ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える。センサアセンブリは、１つまたは複数の空洞が中に形成されている透明な容器と、１つまたは複数の空洞の各々に配設され、そこに試薬を固定化するように構成されている、複数の活性表面と、１つまたは複数の空洞の各々に配設されている１つまたは複数の透明な検出構造とを備える。透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える。活性表面の少なくとも１つは、微細構造またはナノ構造を有する織り目加工されたポリマー表面を備える。
【００１２】
第７の態様において、酵素連結免疫吸着アッセイ（ELISA）キットは、ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える。センサアセンブリは、１つまたは複数の空洞が中に形成されている透明容器と、１つまたは複数の空洞の各々に配設されている１つまたは複数の透明な検出構造とを備える。空洞の内面および１つまたは複数の透明な検出構造の主表面は、分析対象物に特異的に結合するように構成されている試薬を固定化するように構成されている活性表面をその上に形成する。透明な検出構造の主表面は、ELISAを実行した後に、１つまたは複数の透明な検出構造を有しないセンサアセンブリに関して、分析対象物を固定化試薬に特異的に結合する速度を低下させることなく固定化試薬に特異的に結合している分析対象物に対応する検出可能な光学的濃度が増加するように構成される。
【００１３】
第８の態様において、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）を実施する方法は、上記の実施形態のいずれかによるELISAキットを提供することと、光学的に透明な容器内でELISA反応を実施することとを含む。ELISA反応を実施することは、標的分析対象物および標的分析対象物に特異的に結合するように構成されているマーカー標識検出試薬を含む溶液を提供することと、標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている捕捉試薬をセンサアセンブリの活性表面上に固定化することと、活性表面を溶液中に少なくとも部分的に浸漬して標的分析対象物を捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合させることと、捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合した標的分析対象物を検出することとを含む。
【００１４】
第９の態様において、ELISAを実施する方法はELISAウェルを提供することを含み、ELISAウェルは、透明な容器と光学的に透明な容器内の複数の増強層とを備え、複数の増強層は、抗体をそれに結合させることを可能にするように構成され、複数の増強層は、マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２からマイクロリットル当たり約８.０ｍｍ２である複数の増強層の組み合わされた表面積と液体の体積との比をもたらす。この方法は、それに加えて、光学的に透明な容器でELISAを実施することを含み、ELISAには単一の洗浄のみが必要である。
【００１５】
第１０の態様において、開示されている実施形態によるバイオセンサは、第１の表面および第１の表面に対向する第２の表面を有するプレートの形状の検出構造を備え、標的分析対象物に特異的に結合する固定化生体分子は第１および第２の表面の少なくとも一方に配置構成される。
【００１６】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、突出部の形態をとる微細構造またはナノ構造は、検出構造の第１の表面および第２の表面の少なくとも一方に形成され、その外面上に固定化生体分子とともに付着する。
【００１７】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、標的分析対象物は、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖タンパク質、リポタンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、糖、炭水化物、オリゴ糖、多糖類、脂肪酸、脂質、ホルモン、代謝産物、サイトカイン、ケモカイン、受容体、神経伝達物質、抗原、アレルゲン、抗体、基質、補因子、阻害剤、薬物、医薬品、栄養素、プリオン、毒素、毒物、爆発物、農薬、化学兵器、生物学的有害物質、細菌、ウイルス、放射性同位体、ビタミン、複素環芳香族化合物、発癌物質、突然変異原、麻薬、アンフェタミン、バルビツール酸塩、幻覚剤、廃棄物、汚染物質、およびこれらの混合物からなる群から選択される。
【００１８】
第１０の態様によるバイオセンサでは、検出構造は、固定化生体分子が標的分析対象物と反応するように標的分析対象物を含む試料を収容したキュベット内に挿入され、浸漬される。
【００１９】
第１０の態様によるバイオセンサでは、バイオセンサは、検出構造の一端に接続され、ユーザによって把持される把持部材をさらに備える。
【００２０】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、検出構造を把持部材に接続し、キュベットの入口に解放可能に挿入される、キャップをさらに備える。
【００２１】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、キャップの外面に配置構成され、その形状はキャップがキュベット内に挿入されたときに復元力を生じるように変更される固定部材をさらに備え、固定部材は、復元力によってキュベットの内周表面とぴったり接触する。
【００２２】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、検出構造は、試料中に浸漬された浸漬部と、浸漬部に比べて幅が小さい狭幅部を有する非浸漬部とに分割される。
【００２３】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、狭幅部は、検出構造の両側の少なくとも一方から陥凹し、検出構造の長さ方向に沿って延在する。
【００２４】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、検出構造は複数設けられ、検出構造は互いに離間し平行に配置されている。
【００２５】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、検出構造を保護するために検出構造を通じて互いに向き合う一対のガードをさらに備える。
【００２６】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、所定の長さを有する本体部と、標的分析対象物を含む試料を収容するための本体部の一方の表面から陥凹する複数の反応チャンバとを備え、検出構造が反応チャンバの各々に配置されている、少なくとも１つのセンサストリップをさらに具備する。
【００２７】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、センサストリップが脱着可能に取り付けられる表面を有する固定プレートをさらに備える。
【００２８】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、検出構造は複数設けられ、検出構造は互いに縦方向に、たとえば、深さ方向に、離間する。
【００２９】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、反応チャンバと連通するように本体部の一方の表面から陥凹している試料注入孔をさらに備える。
【００３０】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、固定プレートの一方の表面から突起している挿入突起部をさらに備え、本体部は挿入突起部が挿入される挿入陥凹部を形成するように陥凹または穿孔され、それによりセンサストリップが固定プレートに取り付けられる。
【００３１】
第１０の態様によるバイオセンサにおいて、バイオセンサは、挿入突起部から間隔をあけて配置され、挿入孔に挿入されたときに挿入突起部が本体部の一方の端部の内向きに陥凹している隅と接触するように固定プレートの一方の表面から突起している固定突起部をさらに備える。
【００３２】
開示されている実施形態による特徴および利点は、添付図面を参照しつつ次の説明を読むと明らかになるであろう。
【００３３】
開示されている実施形態によるバイオセンサは、単位体積当たりの反応する受容体または抗体の濃度が増加するように作製される。このように作製されるので、開示されている実施形態によるバイオセンサは、ワンステップアッセイを使いやすくし、分析にかかる時間を大幅に短縮し、さらに感度も改善する。
【００３４】
本発明のこれらおよび／または他の態様および利点は、添付図面と併せて取りあげられている、実施形態の次の説明から明らかになり、またより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】逐次反応に基づく酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）におけるステップのシーケンスを示す概略流れ図である。
【図１Ｂ】併発反応に基づくワンステップELISAにおけるステップのシーケンスを示す概略流れ図である。
【図２Ａ】例示的な実施形態によるバイオセンサの検出構造の概略を例示する側断面図である。
【図２Ｂ】例示的な実施形態によるバイオセンサの検出構造の概略を例示する側断面図である。
【図２Ｃ】例示的な実施形態によるバイオセンサの検出構造の概略を例示する側断面図である。
【図３Ａ】例示的な実施形態によるバイオセンサ上に形成される微細構造またはナノ構造の概略を示す斜視図である。
【図３Ｂ】例示的な実施形態によるバイオセンサ上に形成される微細構造またはナノ構造の概略を示す斜視図である。
【図３Ｃ】例示的な実施形態によるバイオセンサ上に形成される微細構造またはナノ構造の概略を示す斜視図である。
【図３Ｄ】例示的な実施形態によるバイオセンサ上に形成される微細構造またはナノ構造の概略を示す斜視図である。
【図３Ｅ】例示的な実施形態によるバイオセンサ上に形成される微細構造またはナノ構造の概略を示す斜視図である。
【図３Ｆ】例示的な実施形態によるバイオセンサ上に形成されるナノピラーの走査型電子顕微鏡画像である。
【図４Ａ】キュベット型バイオセンサアセンブリ（cuvette-type biosensor assembly）の概略断面図である。
【図４Ｂ】例示的な実施形態による検出構造を備えるキュベット型バイオセンサアセンブリの概略断面図である。
【図４Ｃ】実施形態によるキュベット型バイオセンサの斜視図である。
【図５】実施形態により、図４Ｃに例示されているバイオセンサおよびバイオセンサが挿入されるキュベットを備えるバイオセンサアセンブリを示す正面図である。
【図６】実施形態による、図４Ｃに示されているバイオセンサがキュベット内に挿入されている状態を示す側面図である。
【図７】さらなる実施形態によるキュベット型バイオセンサの斜視図である。
【図８】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの斜視図である。
【図９】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの検出構造の斜視図である。
【図１０】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの斜視図である。
【図１１】さらなる実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの斜視図である。
【図１２Ａ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部の斜視図である。
【図１２Ｂ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部の斜視図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａおよび図１２Ｂに例示されているセンサストリップの部分のコンポーネント層の斜視図である。
【図１２Ｄ】図１２Ａおよび図１２Ｂに例示されているセンサストリップの部分的に積層された部分の斜視図である。
【図１２Ｅ】実施形態による異なるスタック構成を有するストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの異なる部分を例示する図である。
【図１２Ｆ】実施形態による異なるスタック構成を有するストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの異なる部分を例示する図である。
【図１２Ｇ】実施形態による異なるスタック構成を有するストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの異なる部分を例示する図である。
【図１２Ｈ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリを使用して取得された実験的吸光度グラフである。
【図１３Ａ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップのコンポーネント層の概略を示すトップダウン図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに例示されているセンサストリップをトップダウン斜視図として示す写真である。
【図１３Ｃ】図１３Ａに例示されているセンサストリップをトップダウン斜視図として示す写真である。
【図１３Ｄ】図１３Ａに例示されているセンサストリップをトップダウン斜視図として示す写真である。
【図１４Ａ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップのコンポーネント層の概略を示すトップダウン図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに例示されているセンサストリップをトップダウン斜視図として示す写真である。
【図１４Ｃ】図１４Ａに例示されているセンサストリップをトップダウン斜視図として示す写真である。
【図１４Ｄ】図１４Ａに例示されているセンサストリップをトップダウン斜視図として示す写真である。
【図１５】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの斜視図である。
【図１６Ａ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップのコンポーネント層の概略を示す上側斜視図である。
【図１６Ｂ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップのコンポーネント層の概略を示す下側斜視図である。
【図１６Ｃ】図１６Ａおよび図１６Bに例示されているセンサストリップのコンポーネント層の詳細な上側斜視図である。
【図１６Ｄ】図１６Ａおよび図１６Bに例示されているセンサストリップのコンポーネント層の詳細な下側斜視図である。
【図１７Ａ】実施形態により、バイオセンサアセンブリを使用して測定された、分析対象物（HE４）に対する吸光度対アッセイ時間の実験測定値を示す図である。
【図１７Ｂ】実施形態により、バイオセンサアセンブリを使用して測定された、分析対象物（HE４）に対する吸光度対濃度の実験測定値を示す図である。
【図１８Ａ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部の斜視図である。
【図１８Ｂ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１８Ｃ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１８Ｄ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１８Ｅ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１９Ａ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部の斜視図である。
【図１９Ｂ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１９Ｃ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１９Ｄ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１９Ｅ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図１９Ｆ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの一部のトップダウン図である。
【図２０Ａ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの反応チャンバの斜視図である。
【図２０Ｂ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの反応チャンバの斜視図である。
【図２０Ｃ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの反応チャンバの斜視図である。
【図２０Ｄ】実施形態による異なるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップの反応チャンバの斜視図である。
【図２１Ａ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの試料が接触した表面積対反応チャンバの直径の計算で得られたグラフである。
【図２１Ｂ】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの試料が接触した表面積対反応チャンバの直径の計算で得られたグラフである。
【図２２】実施形態によるキュベット型バイオセンサアセンブリを使用してELISAを実行する方法を例示する流れ図である。
【図２３】実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリを使用してELISAを実行する方法を例示する流れ図である。
【図２４Ａ】実施形態によるバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【図２４Ｂ】実施形態によるバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【図２４Ｃ】実施形態によるバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【図２４Ｄ】実施形態によるバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【図２４Ｅ】実施形態によるバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【図２４Ｆ】実施形態によるバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【図２５Ａ】実施形態による、異なる数の検出構造を有するバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【図２５Ｂ】実施形態による、異なる数の検出構造を有するバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物との反応生成物の吸光度の実験測定値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の他の目的、利点、および新規性のある特徴は、添付図面を参照しつつ次の詳細な説明および好ましい実施形態からより明らかになるであろう。図中、同じ要素は、それが異なる図面に示されているとしても同じ参照番号で表される。開示されている技術の説明において、背景技術の詳細な説明は、開示されている技術の本質を不必要にわかりにくくする可能性があるとみなされるときに、省略される。
【００３７】
従来のセンサアセンブリを使用する様々なELISA技術は、洗浄および／またはインキュベーションを含む複数のステップを含み、完了するのに長い時間、たとえば１２０分を超える時間を要する。したがって、より単純で高速なELISA技術を可能にし得るバイオセンサアセンブリが必要とされている。
【００３８】
上で説明されている様々なELISA技術のタイプに関係なく、ELISAを高速化し、感度を高めることに対する共通の課題は、比較的高い反応速度を有しながら、検出された標的分析対象物の信号を増大することを伴う。開示されている技術の様々な実施形態は、これらの課題および他の課題の解決に取り組むものであり、これらは、添付図面を参照しつつ詳細に説明される。
【００３９】
免疫学的測定法における反応性は、多くの要因によって決定される。特に、反応に関与する試料中のタンパク質の濃度、およびタンパク質と反応する受容体または抗体の濃度は、最も重要な因子と考えられる。
【００４０】
一般的なELISAでは、免疫学的測定法用マイクロタイタープレートの反応面積は、試料を含む面積に限定され、同じ試料の体積あたりの反応に関与する受容体または抗体の濃度を制限する。しかしながら、本発明の発明者らは、感度を高めようとして表面積／体積比を大きくするいくつかの技術は、ELISAにおける様々な試薬および／または分析対象物の拡散を減少させ、反応時間を長引かせることを認識している。本明細書において説明されている様々な実施形態は、反応時間を同時に短縮しながら全体的な感度を改善するために、これらおよび他の競合するニーズに対応している。
【００４１】
図１Ａおよび図１Ｂは、ELISA技術で観察される速度と精度の間のトレードオフの関係を例示している。例示することのみを目的として、このトレードオフの関係はサンドイッチELISAの文脈で説明されている。しかしながら、類似のトレードオフの関係は他のELISA技術の文脈においても存在し得る。図１Ａを参照すると、一般的なサンドイッチELISAプロセス１Ａが例示されている。このELISAプロセス１Ａにおいて、標的分析対象物２、たとえば、タンパク質または抗原を含む試料が、基質１０上に固定化された受容体もしくは捕捉抗体Cと反応させられる。たとえば、基質１０は、検出構造またはELISAウェルプレートであってよい。その後、反応混合物が洗浄され、反応生成物４がマーカー標識検出抗体６と反応させられる。例示されている実施形態において、検出抗体６は、直接的または間接的のいずれかで、酵素、たとえば、西洋わさびペルオキシダーゼ（HRP）に結合される。逐次反応は複雑であるので、例示されているサンドイッチELISA技術などのELISA技術は、一般的に、実験室で熟練したユーザによって実行され、完了するまでに４時間以上かかることもあり得る。
【００４２】
図１Ｂを参照すると、修正されたサンドイッチELISAプロセス１Ｂが例示されている。ELISAプロセス１Ｂでは、図１Ａに例示されている逐次サンドイッチELISA（sequential sandwich ELISA）の時間および複雑さを低減するために、マーカー標識検出抗体６が、最初に、標的分析対象物２、たとえば、タンパク質または抗原を含む試料と混合され、混合物は反応できる。反応混合物は、基質１０上に固定化された受容体または捕捉抗体Cと反応する。反応に先立って受容体または捕捉抗体Cが基質１０上に固定化されるときに、免疫学的測定法は、複雑な分析プロセスを伴うことなく試料の１回の注入によって実行することができ、このため、この技術の使い勝手が向上し、分析に要する時間をいくつかの従来の技術と比較して約８分の１またはそれより短い時間に短縮することができる。しかしながら、これらの利点は、多くの場合に、様々な理由から未実現である。たとえば、標的タンパク質が大量に存在するときに、標的タンパク質の一部がマーカー標識検出抗体と反応せずに残ってしまい、基質上に固定化された抗体と反応することがある。この現象は「フック効果」と呼ばれる。また、標識されていない標的タンパク質が存在すると、標的タンパク質の濃度を正確に決定することが不可能になる。これらの問題は、反応に関与する受容体または捕捉抗体の濃度を標的タンパク質の濃度より高くすることができるときに、緩和されるか、または解決され得る。したがって、高速で感度が高くおよび／またはあまり複雑でない、ELISA技術、たとえば、サンドイッチELISA技術、に適合されたセンサアセンブリが必要である。
感度を高めるための微細構造またはナノ構造の活性表面を有するセンサアセンブリ
【００４３】
本明細書において説明されているように、生体分子は、抗体および抗原を含む、直接的または間接的のいずれかで、免疫学的測定法（たとえば、ELISA）に関与し得る任意の有機化合物または試薬を指す。たとえば、生体分子は、２、３例を挙げると、受容体もしくは捕捉抗体、検出抗体、酵素、基質、マーカーおよび／または分析対象物、またはこれらの分子によって形成される任意の組合せもしくは複合体を含み得る。分析対象物は、有機化合物または無機化合物であり得ることが理解されるであろう。分析対象物が無機化合物であるときに、分析対象物および別の生体分子、たとえば、捕捉抗体または検出抗体によって形成される化合物は生体分子と総称され得る。
【００４４】
上で説明されているように、本発明の発明者らは、本明細書において開示されている実施形態により、バイオセンサアセンブリの検出構造の活性表面積を増加させることで免疫学的測定法の速度および感度を高めることができることを認識した。活性領域は、生体分子を直接的または間接的にその上に固定化するように構成される。活性領域を増大させることで、固定化生体分子の密度を高めることができ、延いては、免疫学的測定法、たとえば、ELISAの感度を高めることができる。それに加えて、本明細書において開示されているバイオセンサアセンブリの実施形態により、活性表面積は、様々な生体分子、試薬および／または分析対象物の拡散輸送への生じる可能性のあるマイナス影響の一部を減少させながら増大させることができる。これらおよび他のニーズに対処するために、様々な実施形態により、いくつかの実施形態によるバイオセンサアセンブリは、様々な実施形態により、微細構造またはナノ構造を有することができる、織り目加工または修飾された表面、たとえば、織り目加工または修飾されたポリマー表面を備える活性表面積を有する。本明細書において使用される場合、微細構造は、約１００ｎｍから約５００μｍである、１つまたは複数の物理的寸法、たとえば、長さ、幅、高さ、直径などを有する。ナノ構造は、約１００ｎｍ未満である１つまたは複数の物理的寸法を有する。
【００４５】
図２Ａ〜図２Ｃは、生体分子が付着している１つまたは複数の主表面を有するバイオセンサの検出構造１０の概略を示す断面図または側面図である。例示することを目的として、実施形態は、１つまたは複数の主表面に付着している受容体または捕捉抗体Cを示しているが、実施形態はそれに限定されないことが理解されるであろう。様々な実施形態において、１つまたは複数の主表面に付着した生体分子は、１つまたは複数の主表面に直接的または間接的に付着し得る、本明細書において説明されている任意の生体分子であってよい。生体分子は、たとえば、様々な例示的な実施形態により、捕捉抗体、標的分析対象物および／または検出抗体などの抗体であってよい。図２Ｂおよび図２Ｃに例示されている検出構造１０は、織り目加工されるか、または微細構造もしくはナノ構造１１を含む１つまたは複数の主表面を有することもできる。図３Ａから図３Ｅは、いくつかの他の例示的な実施形態によるバイオセンサの１つまたは複数の主表面上に形成されている微細構造またはナノ構造１１の様々な例の概略を示す斜視図である。
【００４６】
図３Fは、例示的な実施形態によるバイオセンサ上に形成されるナノピラーまたはナノファイバーの走査型電子顕微鏡画像である。ナノピラーまたはナノファイバーは、ArおよびCF４プラズマ中でのエッチングによって形成された。
【００４７】
図２Ａから図２Ｃに例示されているように、いくつかの実施形態によるバイオセンサは、１つまたは複数の主表面、たとえば、第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを有するプレートの形状の検出構造１０を備える。例示されている実施形態において、互いに対向する第１の主表面および第２の主表面の各々は、活性表面を含む。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態では、互いに対向する第１の主表面および第２の主表面のうちの他方でなく一方が、活性表面を含む。いくつかの実施形態において、第１の表面および第２の表面の一方または両方が、生体分子を直接的または間接的にその上に固定化するように構成されている活性表面を備える。いくつかの実施形態において、たとえば、図２Ｂおよび図２Ｃに関して例示されている実施形態において、１つまたは複数の主表面、たとえば、互いに対向する第１および第２の主表面は、微細構造またはナノ構造１１を有する織り目加工ポリマー表面を備えることができる。いくつかの実施形態において、微細構造またはナノ構造１１は、ポリマー材料、たとえば、検出構造１０のバルクと同じまたは異なるポリマー材料から形成することができる。
【００４８】
本明細書において説明されているように、活性表面は、免疫学的測定法のために１つまたは複数の生体分子および／または分析対象物が固定化され得る表面を指す。活性表面は、非活性表面と比較して、生体分子および／または分析対象物、たとえば、抗体もしくは抗原が、特異的に結合され得るように化学的に処理されるか、または機能性修飾され得る。たとえば、同じ条件の下で同じ溶液に曝されたときに、活性表面は、非活性表面と比較して、たとえば、２、４、６、８、１０またはそれ以上の値を超える倍率だけ特定の抗体または分析対象物に対するより高い特異性を有し得る。
【００４９】
図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、固定化生体分子Cまたは試薬、たとえば抗体が、平面的検出構造１０の主表面、たとえば、平坦な第１の表面および第２の表面のうちの少なくとも１つに配置構成される。ここで、例示することを目的として、固定化生体分子Cは、標的分析対象物に特異的に結合されるように構成されているか、または特異的に結合されている生体分子、たとえば、捕捉抗体である。標的分析対象物は、独立して提供され得るか、または試料中に存在しているものとしてよい。試料は、マーカー標識検出生体分子または試薬、たとえば、抗体をさらに含み得る。
【００５０】
標的分析対象物は、有機化合物または無機化合物であり得る。標的分析対象物の非限定的な例は、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖タンパク質、リポタンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、糖、炭水化物、オリゴ糖、多糖類、脂肪酸、脂質、ホルモン、代謝産物、サイトカイン、ケモカイン、受容体、神経伝達物質、抗原、アレルゲン、抗体、基質、補因子、阻害剤、薬物、医薬品、栄養素、プリオン、毒素、毒物、爆発物、農薬、化学兵器、生物学的有害物質、細菌、ウイルス、放射性同位体、ビタミン、複素環芳香族化合物、発癌物質、突然変異原、麻薬、アンフェタミン、バルビツール酸塩、幻覚剤、廃棄物、汚染物質、およびこれらの混合物を含む。
【００５１】
標的分析対象物に特異的に結合するように構成されているか、または標的分析対象物に結合されている、固定化生体分子Cまたは試薬、たとえば、捕捉抗体もしくは検出抗体などの抗体は、標的分析対象物に応じて決定されることは理解されるであろう。固定化生体分子Cの非限定的な例は、低分子量化合物、抗原、抗体、タンパク質、ペプチド、デオキシリボ核酸（DNA）、リボ核酸（RNA）、ペプチド核酸（PNA）、酵素、酵素基質、ホルモン、ホルモン受容体、および機能性基質を有する合成試薬、それらの模倣体、ならびにこれらの組合せを含む。
【００５２】
抗体を標識するためのマーカーの非限定的な例は、いくつか挙げると、西洋わさびペルオキシダーゼ（HRP）、アルカリ性ホスファターゼ、およびフルオレセインを含む。
【００５３】
基質溶液の非限定的な例は、いくつか挙げると、マーカーと反応する試薬として、２，２'-アジノ-ビス[３-エチルベンゾチアゾリン-６-スルホン酸]ジアンモニウム塩（ABTS）または３，３'，５，５'-テトラメチルベンジジン（TMB）を含む。いくつかの実施形態において、任意の酵素基質が、本明細書において提供される方法、キット、およびデバイスにおいて採用することができる。いくつかの実施形態において、基質は、OPD（o-フェニレンジアミン二塩酸塩）、および／またはpNPP（p-ニトロフェニルリン酸塩、二ナトリウム塩）のうちの少なくとも１つもしくは複数である。
【００５４】
標的分析対象物、固定化生体分子C、マーカー、および試薬の開示されている例は、非限定的な例として提供され、必ずしもこれらに限定されるものではないことは理解されるであろう。
【００５５】
図３Ａから図３Ｅは、例示的な実施形態によるバイオセンサの検出構造１０の１つまたは複数の主表面上に形成されている微細構造またはナノ構造１１の様々な例の概略を示す斜視図である。図３Ａ〜図３Ｅに例示されているように、微細構造またはナノ構造１１は、検出構造１０の主表面、たとえば、第１および／または第２の表面のうちの少なくとも１つに形成され得る。いくつかの実施形態において、第１および第２の表面は、対向する主表面であってよい。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態において、第１の表面および第２の表面は隣接する表面であってよい。微細構造またはナノ構造１１は、検出構造１０の第１の表面および／または第２の表面の領域全体または実質的に領域全体にわたって形成され得る。代替的に、微細構造またはナノ構造１１は、検出構造１０の第１の表面および／または第２の表面のいくつかのセクションまたは部分に形成されてよい。固定化生体分子Cは、微細構造またはナノ構造１１の少なくとも一部または実質的にすべての外面上に配置構成され得る。この配置構成により、比較的多い量の固定化生体分子Cは、その上に形成された微細構造またはナノ構造１１を有しない検出構造と比較して、検出構造１０の表面上に形成され得るが、それは、微細構造またはナノ構造１１が、その上に形成された微細構造またはナノ構造１１を有しない平面的検出構造より比較的広い表面積をもたらすからである（たとえば、図２Ａ参照）。
【００５６】
微細構造またはナノ構造１１は、突起部または突出部の形態をとり得る。様々な実施形態において、微細構造またはナノ構造１１は、基部から離れるほど減少する、すなわち、それらが形成された固体基質に近い断面積を有する突起部を備える。有利には、これらの構造は、様々な試薬および／または分析対象物の拡散輸送に対する生じる可能性のあるマイナス影響を低減しつつ生体分子Cおよび／または分析対象物の固定化のために利用可能な表面積を著しく増大させることができる。微細構造またはナノ構造１１は、本明細書において説明されているように、その上に生体分子を固定化するための活性表面積を増加させることができる任意の好適な形状を有することができる。好適な形状は、多角形、円形、または卵形に少なくとも部分的に近似する少なくとも１つの表面を有することができる。たとえば、微細構造またはナノ構造１１は、いくつか挙げると、球体、卵形、ピラミッド（たとえば、長方形、三角形）、プリズム（たとえば、長方形、三角形）、円錐体、立方体、円柱、プレート、円盤、ワイヤ、ロッド、シート、およびフラクタルの少なくとも一部を含む形状を有することができる。微細構造またはナノ構造１１は、これらの様々な形状の任意の切頭部分または歪められた形態を備えることができる。
【００５７】
いくつかの実施形態において、図３Ａに例示されているように、微細構造またはナノ構造１１は、切頭球体の形状、たとえば、半球状の形状を有する突出部を備える。半球状の突出部は、たとえば、規則的配列として規則的に配置構成され得る。例示された実施形態において、突出部はジグザグ構成で配置構成されている。この構成は、隣接する突出部が二次元最密充填構成で互いに接触することを可能にする。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態では、突出部は、任意の好適な構成、たとえば、長方形の配列で、またはランダムに配置構成され得る。本明細書において使用されているように、微細構造は、約１００ｎｍから約５００μｍである、１つまたは複数の物理的寸法、たとえば、長さ、幅、高さ、直径などを有する。ナノ構造は、約１００ｎｍ未満である１つまたは複数の物理的寸法を有する。
【００５８】
他の実施形態では、突出部は、プリズム（図３Ｂを参照）または半円柱状（図３Ｃを参照）であり得る。
【００５９】
さらに他の実施形態では、突出部は、ピラミッド形または円錐形であってもよい。たとえば、突出部は、検出構造１０の主表面に垂直な方向に先細りになっている断面領域を有するピラミッド形錐台（図３Ｄ参照）または円錐形錐台（図３Ｅ参照）の形状を有し得る。
【００６０】
表面積の大きい微細構造またはナノ構造１１を使用することにより、反応に関与する受容体または抗体の量および／または濃度を増大することができ、従来のELISA法と比較して感度を向上させることができる。特に、微細構造またはナノ構造１１を使用することにより、受容体または抗体に比べて高濃度のタンパク質が存在するときに生じるフック効果を効果的に制御することができる。
【００６１】
様々な実施形態において、微細構造またはナノ構造１１は、約１〜１０ｎｍ、１０〜１００ｎｍ、１００〜１０００ｎｍ、０.１〜１μｍ、１〜１０ｍｍ、１０〜１００μｍ、１００〜５００μｍ、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の値である横方向の基部寸法（たとえば、図３Ａの半球直径、図３Ｂのプリズム幅、図３Ｃの半円柱幅、図３Ｄのピラミッド形錐台基部幅、図３Ｅの円錐形錐台基部直径、または図３Fの繊維直径）の平均値を有する。
【００６２】
いくつかの実施形態において、微細構造またはナノ構造１０は、規則的に配置構成され、たとえば、周期的に配置構成される。しかしながら、実施形態は、それに限定されず、他の実施形態では、微細構造またはナノ構造は、ランダムに配置構成されるか、または擬似的にランダムに配置構成され、たとえば、一方の方向に規則的に配置構成され、他方の方向にランダムに配置構成され得る。
感度および試薬拡散を高めるように構成されたキュベット型センサアセンブリ
【００６３】
いくつかの実施形態によるバイオセンサは、キュベット型またはストリップ型であってよく、これは別途詳細に説明される。上で説明されているように、様々な生体分子、試薬および／または分析対象物の拡散輸送に対する生じる可能性のあるマイナス影響を低減しつつ、検出構造の増大された活性表面積を有するバイオセンサアセンブリを有することは有利である。これらおよび他のニーズに対処するために、様々な実施形態により、様々な実施形態によるバイオセンサアセンブリは、そこに形成された１つまたは複数の空洞を有する部分的にまたは全体的に透明な容器を有する。１つまたは複数の空洞は、液体試料を保持するように構成されている。容器は、生体分子または試薬をその上に固定化するように構成されている１つまたは複数の空洞の各々に配設されている複数の活性表面を備えることができる。それに加えて、バイオセンサは、部分的にまたは全体的に透明もしくは不透明であり得る１つまたは複数の検出構造を備え、これらの検出構造は、１つまたは複数の空洞の各々に少なくとも部分的に配設されるように構成され、それにより、１つまたは複数の空洞が液体試料で満たされたときに、１つまたは複数の透明な検出構造が液体試料中に少なくとも部分的に浸漬されるように構成される。検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える。構成されているように、複数の活性表面は、生体分子および／または分析対象物をそこに固定化するために利用可能な活性表面積を増加させる。それに加えて、活性表面の各々は、ELISAプロセスに関与する様々な生体分子、試薬および／または分析対象物の拡散輸送を円滑にするか、または拡散輸送の遅延を低減するために、活性表面の直接隣接する１つの活性表面から好適な距離だけ隔てられる。
【００６４】
図４Ａは、いくつかの実施形態による、キュベット型バイオセンサアセンブリ４００Ａの概略断面図である。図４Ａに例示されているバイオセンサアセンブリは、液体試料を保持するために中に形成された空洞１３０を有するキュベット１を備える。活性領域１１が、キュベット１の空洞１３０の内面の少なくとも一部を覆う。本明細書において説明されているように、活性領域１１は、不活性領域１４と比較して、より高い特異性で生体分子Cを固定化するように構成される。
【００６５】
図４Ｂは、いくつかの他の実施形態による、キュベット型バイオセンサアセンブリ４００Ｂの概略断面図である。図４Ｂに例示されているバイオセンサアセンブリ４００Ｂは、側壁に形成された活性領域１１を有するか、または有していなくてもよい、空洞１３０を含む、図４Ａの例示されている実施形態と似た形で配置構成され得るキュベット１を備える。図４Ａに関して上で説明されているキュベット型バイオセンサとは異なり、キュベット１の空洞１３０の内面の少なくとも一部を覆う活性領域１１を有することに加えて、バイオセンサアセンブリ４００Ｂは、空洞１３０内に配設されている１つまたは複数の透明な検出構造１０をさらに備え、透明な検出構造１１の各々は、活性表面１１のうちの１つまたは複数を提供する１つまたは複数の主表面を備える。構成されているように、複数の活性表面は、生体分子および／または分析対象物をそこに固定化するために利用可能な活性表面積を増加させる。それに加えて、活性表面１１の各々は、ELISAプロセスに関与する様々な生体分子、試薬および／または分析対象物の拡散輸送を円滑にするか、または拡散輸送の遅延を低減するために、活性表面１１または不活性表面の直接隣接する１つから好適な距離だけ隔てられる。
【００６６】
本発明の発明者らは、ELISAで使用される様々な生体分子、試薬、および／または分析対象物の妨げられない拡散輸送のための、直接隣接する表面の間の好適な距離またはギャップは、バイオセンサアセンブリの特定の構成および検出もしくは定量されるべき標的分析対象物に応じて、約５００ミクロン、１０００ミクロン、２０００ミクロン、３０００ミクロン、４０００ミクロン、５０００ミクロン、もしくは６０００ミクロン、７０００ミクロン、８０００ミクロン、９０００ミクロン、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の距離であることを発見した。バイオセンサアセンブリの所定の構成について、高感度および高速反応時間を含む本明細書において説明されている様々な有利な実験結果をもたらすために、本発明の発明者らは、表面の少なくとも１つが活性表面である、直接隣接する表面の間の分離距離が、これらの値のうちの１つまたは複数の値よりも大きいことが非常に重要であることを発見した。
【００６７】
本発明の発明者らは、空洞の体積当たりのELISAで使用される様々な生体分子および／または分析対象物の固定化に好適な組み合わされた活性領域が、バイオセンサアセンブリの特定の構成および検出もしくは定量されるべき標的分析対象物に応じて、約０.１ｍｍ２／μl、１.０ｍｍ２／μl、１.５ｍｍ２／μl、２.０ｍｍ２／μl、２.５ｍｍ２／μl、３.０ｍｍ２／μl、３.５ｍｍ２／μl、４.０ｍｍ２／μl、４.５ｍｍ２／μl、５.０ｍｍ２／μl、５.５ｍｍ２／μl、６.０ｍｍ２／μl、６.５ｍｍ２／μl、７.０ｍｍ２／μl、７.５ｍｍ２／μl、８.０ｍｍ２／μl超、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の値を有することも発見した。バイオセンサアセンブリの所与の構成について、高感度および高速反応時間を含む本明細書において説明されている様々な有利な実験結果をもたらすために、本発明の発明者らは、これらの値のうちの１つまたは複数の値以上である組み合わされた活性表面積を有することが非常に重要であり得ることを発見した。
【００６８】
本発明の発明者らは、センサアセンブリの活性領域が本明細書において説明されているように構成されているときに、固定化生体分子もしくは試薬に特異的に結合されている分析対象物の検出可能な濃度、および／またはその結果として生じる検出可能な光学的濃度が、１つまたは複数の透明な検出構造を有しない比較可能なセンサアセンブリと比較して、分析対象物、たとえば、抗原を生体分子、たとえば、抗体に特異的に結合する速度を実質的に低下させることなく、少なくとも１.１倍、２倍、５倍、１０倍、１５倍、２０倍、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の倍率だけ増加することも発見した。たとえば、図４Ｂおよび図４Ａに例示されている検出構造１０を有する、および有していないセンサアセンブリ４００Ｂおよび４００Ａは、それぞれ、特異的に結合された分析対象物のこれらの比率を有することができる。
【００６９】
図４Ｃは、開示されている技術の一実施形態によるキュベット型バイオセンサ４００Ｃの斜視図である。図５は、図４Ｃに例示されているバイオセンサ４００Ｃと、バイオセンサ４００Ｃが挿入されるように構成されているキュベット１の正面図を示しており、図６は、図５に例示されているバイオセンサ４００Ｃがキュベット１に挿入された状態を例示している。
【００７０】
図４Ｂから図６に例示されているように、様々な実施形態によるキュベット型バイオセンサアセンブリは、検出構造１０がキュベット１内に挿入される構造を有している。この構造により、検出構造１０上に配置構成されている固定化生体分子は、キュベット１内に収容された標的分析対象物と反応する。なお、標的分析対象物は、キュベット１内に収容された試料３中に存在していてもよい。この場合、検出構造１０が試料３中に浸漬されている間に固定化生体分子が標的分析対象物と反応する。上で説明されているように、固定化生体分子は、検出構造１０上に配置構成される。いくつかの実施形態において、検出構造１０は、たとえば、図２Ｂから図３Ｅに関して上で説明されているように、微細構造またはナノ構造１１をその上に形成していてもよい。微細構造またはナノ構造１１は、検出構造１０の主表面の各々の活性領域の少なくとも一部の上に形成され得る。いくつかの実施形態において、検出構造１０の各々の対向する主表面であり得る、第１の表面および／または第２の表面の領域全体が、微細構造またはナノ構造１１で覆われるように、活性領域として構成される。代替的に、検出構造１０の第１および／または第２の表面の一部分は、活性領域として構成され、それにより、微細構造またはナノ構造１１は第１の表面および／または第２の表面のいくつかの部分上に選択的に形成されるが、他の部分には形成されない。固定化生体分子は、検出構造１０の外面上に配置構成され得る。吸光度は、検出構造１０がキュベット１に挿入された状態で測定される。したがって、検出構造１０およびキュベット１は、たとえば、基準吸光度曲線を提示するために、所定の吸光度を有し得る。
【００７１】
有利には、図４Ａから図６に例示されているような検出構造１０およびキュベット１のうちの１つまたは複数は、固体ポリマー材料から形成され得る。たとえば、検出構造１０およびキュベット１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、またはポリアミドなどのポリマー材料から作られ得る。しかしながら、これらのポリマー材料は、単に例示的なものであり、他の好適な光透過性ポリマー材料が、特に限定されることなく使用されてもよい。免疫学的測定法のために光透明性を与えることに加えて、検出構造１０および／またはキュベット１に対する好適な材料の選択は、表面化学修飾または機能性修飾による活性表面の効果的な形成を有利に可能にすることができることは理解されるであろう。さらに、検出構造１０および／またはキュベット１に対する好適な材料の選択は、有利には、その表面の直接修飾による微細構造またはナノ構造１１（図３Ａ〜図３Ｅ）を含む、好適な表面形態の形成を可能にすることができる。たとえば、表面積の拡張のために本明細書において説明されている微細構造またはナノ構造１１はどれも、固体基質、たとえば、固体ポリマー基質の一体部分として形成され得る。微細構造またはナノ構造１１は、好適なプロセスによって検出構造１０および／またはキュベット１の表面上に直接形成され得る。たとえば、微細構造またはナノ構造１１は、固体ポリマー基質の一部として成形され得るか、または好適な後処理方法、たとえば、エッチングもしくはプラズマ処理によって形成され得る。したがって、いくつかの実施形態において、活性表面の各々は、凹凸形状を有する別個の層を形成することなく、生体分子および／または分析対象物を固定化するための活性表面として直接機能する固体ポリマー表面を備える。これらの実施形態では、活性表面は、活性表面として機能するためにその上に形成される追加の材料を含まなくてよい。すなわち、生体分子が固定化される表面は、固体基質と同じ材料であってよい。固体基質がポリマー材料から形成されているときに、活性表面は、別の材料を有していなくてもよく、たとえば、金属、半導体、無機ガラス、または固体基質のポリマー材料と異なるポリマー材料が固体基質とそこに被着した生体分子との間に存在していなくてよい。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、他の実施形態では、活性表面は、その上に追加の材料を形成していてもよい。
【００７２】
図４Ｃ〜図６を参照すると、キュベット型バイオセンサは、検出構造１０の各々の一端に接続されている把持部材またはハンドル２０をさらに備えるものとしてよい。把持部材２０は、延在する検出構造１０の始まり部分である基部を形成し、ユーザによって把持されるように構成される。ユーザは、把持部材２０を持ちながら検出構造１０をキュベット１内に挿入することができる。このとき、検出構造１０の自由端は、最初に、キュベット１内に入る。挿入された検出構造１０は、試料３中に浸漬される。検出構造１０の自由端は、把持部材２０に接続されている検出構造１０の端部に対向する端部を指す。
【００７３】
検出構造１０の各々は、把持部材２０に固定して接続される。検出構造１０は、隣接する検出構造１０の主表面が互いに向き合うように互いに離間し、平行に配置されている。直接隣接する活性表面の間の分離距離は、本明細書において説明されている距離のうちの任意の１つであってよく、増大した光学密度および／または短縮した反応時間に関連付けられる様々な利点を達成するうえで非常に重要であり得る。複数の検出構造１０の形成は、生体分子の固定化のために利用可能な表面積を増やすことにより分析対象物を含む試料３の単位体積当たりの固定化生体分子の密度（または濃度）を高める。その結果、センサの感度が改善され、フック効果の制御が達成され得る。
【００７４】
図４Ｃ〜図６をなおも参照すると、キュベット型バイオセンサはキャップ３０をさらに備え得る。キャップ３０は、キュベット１の開いている入口または開口部に解放可能に挿入されて、開いているキュベット１の入口を閉じるように構成されている。キュベット１の入口は、キャップ３０によって実質的にまたは完全に封止または閉鎖され得る。代替的に、キュベット１の入口の一部のみがキャップ３０によって閉鎖され得る。キャップ３０は、把持部材２０を検出構造１０に接続するために把持部材２０の下に配設される。キャップ３０は、キュベット１の内面に接触して保持され、キュベット１内での検出構造１０の移動を防止する。
【００７５】
本発明の発明者らは、キュベット１の入口のサイズに応じて、キャップ３０の外面とキュベット１の入口の内面との間にクリアランスがあり得ることを認識している。したがって、キャップ３０がキュベット１に固定されていない状態で残ってしまうことがあり、これにより、たとえば試料３を漏出することなく試料３を正確に分析することが困難になる。この問題を回避するために、バイオセンサ４００Ｃ（図４Ｃ、図５、図６）は、キュベット１の入口とキャップ３０の相対的サイズが緊密に一致しているかどうかに関係なく検出構造１０を固定するか、または締め付けるための固定部材または締付部材４０をさらに備え得る。
【００７６】
固定部材４０は、キャップ３０の外面に配置構成される。この配置構成により、キャップ３０がキュベット１内に挿入されるときに固定部材４０の元の配置または形状が変更されて復元力が生じる。固定部材４０は、この復元力によってキュベット１の内周表面とぴったり接触する。
【００７７】
たとえば、図５および図６を参照すると、キャップ３０がキュベット１内に挿入されると、固定部材４０は、キュベット１の内面によって、圧力を加えられ変形する、たとえば弾性的に曲げられるか、または変形し得る。したがって、固定部材４０は、ゴムなどの弾性材料から作られ得る。弾性材料が弾性を有することにより、固定部材４０はキュベット１の入口の内面と接触することができる。固定部材４０は、弾性材料の固有の弾性を使用してキャップ３０と検出構造１０とを適所に固定して保持し得る。代替的に、固定部材４０は、バネなどの弾性部材を備えてもよい。この場合、固定部材４０は、バネの弾性力を使用してキャップ３０と検出構造１０とを適所に固定して保持し得る。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、固定部材４０は、必ずしも、弾性材料または弾性部材の弾性力に依存していなくてもよい。たとえば、固定部材４０は検出構造１０が固定されるように構造的に修正されてよく、これは以下で詳細に説明される。
【００７８】
いくつかの実施形態において、固定部材４０は、キャップ３０の外面から延在し、所定の方向に曲げられ得る。たとえば、固定部材４０は、キャップ３０の外面から外向きに延在し、キャップ３０の外面と平行に曲げられて逆L字形を形成してもよい。固定部材４０の一端に形成された外向きに突起する突起部は圧力を加えられて、キュベット１の内面を押圧し、その結果、固定部材４０は張力によってキュベット１の内面に密着させられ得る。このとき、固定部材４０は、圧力を加えられるとキャップ３０に向かって移動するので、固定部材４０に対向するキャップ３０の外面の一部が陥凹し得る。
【００７９】
代替的に、固定部材４０は、キャップ３０の陥凹部に向かって延在し、キャップ３０の外面から外向きに突起して「L」形状を形成し得る。
【００８０】
結論として、固定部材４０は、キャップ３０がキュベット１内に挿入されたときにキュベット１の内面と密接に接触させることができる限り、自由に修正され得る。
【００８１】
図５および図６を参照すると、試料３中に浸漬されたときに、検出構造１０の各々は、試料３に浸漬されている浸漬部と、浸漬部よりも幅が小さい幅狭部１２を含む液体試料の上にある非浸漬部とに分割され得る。
【００８２】
試料３を分析するために検出構造１０がキュベット１内に挿入されたときに、検出構造１０のうちの外側の構造の一方または両方とキュベット１のそれぞれの内面との間のギャップ、および／または平行に配置構成されている検出構造１０の間のギャップ内に毛管力が生じる。このような毛管力は、試料３のレベルを上昇させ、分析のためにより多くの試料３を必要とし、センサの分析信頼性をひどく損なう可能性がある。本発明の発明者らは、このような問題は、狭幅部分１２を形成することによって緩和または解決され得ることを認識した。試料３のレベルは、試料３と検出構造１０の表面との間の引力によって検出構造１０に沿って上昇する。したがって、幅がより狭い狭幅部１２の形成は、検出構造１０と試料３との間の接触面積を減少させ、試料３のレベルが上昇するのを低減するか、または妨げる。
【００８３】
さらに図５および図６を参照すると、狭幅部分１２は、検出構造１０の片側または両側から凹んでいる１つまたは複数の陥凹部、切欠、または凹み１７を有し得る。上昇防止陥凹部１７は、検出構造１０の一方の側面から他方の対向する側面に向かう方向で所定の深さまで形成される。したがって、上昇防止凹部１７が形成されている位置における検出構造１０の幅、すなわち検出構造１０の対向する側の間の距離は、最も低い位置の陥凹部１７より下の浸漬部における検出構造の幅よりも小さくなるように狭められる。上昇防止陥凹部１７は、検出構造１０の片側または両側に形成されてもよい。両側に形成されたときに、検出構造１０の両側の上昇防止陥凹部１７は、同じ垂直レベルに配置構成され得る。しかしながら、実施形態は、必ずしも、このような配置構成に限定されない。たとえば、上昇防止陥凹部１７は、ジグザグパターンに交互配置構成され得る。上昇防止陥凹部１７は、検出構造１０の側面に沿って長さ方向に所定の間隔で形成され得る。
【００８４】
上昇防止陥凹部１７は、例示されているように丸みを帯びた形状であり得るが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。上昇防止陥凹部１７は、検出構造１０の幅が狭い限り、どのような形状であってもよい。
【００８５】
図７は、開示されている技術のさらなる実施形態によるキュベット型バイオセンサ７００の斜視図である。バイオセンサ７００は、図４Ｃ〜図６に関して上で例示されているバイオセンサに類似する様々な特徴を有しており、その詳細な説明は、簡潔さのために本明細書では繰り返されない。図７の例示されている実施形態において、バイオセンサ７００は、検出構造１０を保護するように構成されている１つまたは複数のガード５０をさらに備える。例示されている実施形態において、一対のガード５０が、検出構造１０を通して互いに向かい合い、検出構造１０によって挟装され、検出構造１０から離間している。一対のガード５０の間に挟装される検出構造１０の数は、特定の個数に限定されないが、キュベット１の内のり寸法、検出構造１０の厚さ、および隣接する検出構造１０の間の間隔によって制限され得る。一番外側の構造として構成されることによってガード５０は検出構造１０がキュベット１の内面に接触するのを防ぎ、検出構造１０を衝撃などの外的要因から保護する。ガード５０は、例示されているようなプレートの形状であってよいが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。ガード５０がプレートの形状で設けられているときに、平行に配置構成されている検出構造１０の間のギャップ、または検出構造１０とキュベット１の内面との間のギャップ内で試料３が上昇し得る。このように、図５および図６に関して上で説明されている検出構造と同様に、ガード５０は、ガード５０内で所定の高さに形成された、浸漬される部分よりも幅が小さい狭幅部分１２ａを備え得る。狭幅部１２ａは、ガード５０の側面から凹んでいる陥凹部１７ａを有し得る。しかしながら、ガード５０における狭幅部分１２ａの形成、または狭幅部分１２ａにおける上昇防止陥凹部１７ａの形成は、必ずしも必要なことではない。
【００８６】
いくつかの実施形態において、ガード５０の一方または両方の対向する主表面のいずれも、生体分子を固定化するように構成されることおよび／またはその上に形成された微細構造またはナノ構造を有することはあり得ない。いくつかの実施形態において、ガード５０の一方または両方の対向する主表面のうちの１つ、たとえば、検出構造１０と向かい合う主表面が、生体分子を固定化するように構成され、および／またはその上に形成された微細構造またはナノ構造を有し得る。なおもいくつかの実施形態では、固定化生体分子は、ガード５０の一方または両方の一方または両方の表面に付着し得る。その結果、単位体積当たりの固定化生体分子の密度が高められ得る。
【００８７】
本明細書において説明されている実施形態の各々において、たとえば、図２Ａから図７に関して、検出構造１０は、約１００から５０００ミクロン、１００から５００ミクロン、５００から１０００ミクロン、１０００から１５００ミクロン、１５００から２０００ミクロン、２０００から２５００ミクロン、２５００から３０００ミクロン、３０００から３５００ミクロン、３５００から４０００ミクロン、４０００ミクロンから４５００ミクロン、４５００から５０００ミクロンの厚さ、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の厚さを有していてもよい。
【００８８】
本明細書において説明されている実施形態の各々において、たとえば、図２Ａから図７に関して、検出構造１０は、１つまたは複数の主表面、たとえば、各々約１０から１００ｍｍ２、１０から２０ｍｍ２、２０から３０ｍｍ２、３０から４０ｍｍ２、４０から５０ｍｍ２、５０から６０ｍｍ２、６０から７０ｍｍ２、７０から８０ｍｍ２、８０から９０ｍｍ２、９０から１００ｍｍ２、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の表面積、たとえば、約５１ｍｍ２を有し得る。さらに、本明細書において説明されている実施形態の各々において、たとえば、図２Ａから図７に関して、主表面の各々の好適な部分、たとえば、３０から４０％、４０から５０％、５０から６０％、６０から７０％、７０から８０％、８０から９０％、９０から１００％、またはこれらの値によって定義される範囲内の任意の割合が、活性表面であってもよい。
【００８９】
本明細書において説明されている実施形態の各々において、たとえば、図２Ａ〜図７に関して、キュベット１は、約５０ｍｍ３〜３０００ｍｍ３、５０ｍｍ３〜３００ｍｍ３、３００ｍｍ３〜６００ｍｍ３、６００ｍｍ３〜９００ｍｍ３、９００ｍｍ３〜１２００ｍｍ３、１２００ｍｍ３〜１５００ｍｍ３、１５００ｍｍ３〜１８００ｍｍ３、１８００ｍｍ３〜２１００ｍｍ３、２１００ｍｍ３〜２４００ｍｍ３、２４００ｍｍ３〜２７００ｍｍ３、２７００ｍｍ３〜３０００ｍｍ３、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の値の体積を有する液体を保持するように構成される。
【００９０】
本明細書において説明されている実施形態の各々において、たとえば、図２Ａから図７に関して、キュベット１および検出構造１０は、隣接する表面の間、たとえば、活性表面の間の好適な分離距離、ならびに様々な生体分子および／または分析対象物を固定化するための好適な組み合わされた活性領域を含む好適な寸法を有し、それによって、キュベット１は、１から２０、１から５、５から１０、１０から１５、１５から２０、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の任意の数の検出構造を受け入れるように構成される。
感度および試薬拡散を高めるように構成されたストリップ型センサアセンブリ
【００９１】
以下、実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリが説明される。これらの実施形態では、１つまたは複数の検出構造を受け入れるように構成されている光学的に透明な容器は、その中に形成された複数の空洞を備えるストリップ容器を具備する。１つまたは複数の検出構造が、空洞の深さ方向に実質的に平行であり得る対向する主表面を有するプレート構造を有し得る、上で説明されているキュベット型バイオセンサアセンブリとは異なり、本明細書において開示されているストリップ型バイオセンサでは、１つまたは複数の透明な検出構造は、空洞の深さ方向に実質的に垂直である対向する主表面を有するプレート構造を備える。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、互いに実質的に平行な対向する主表面を有するプレート構造を備える。空洞のそれぞれの１つの底面に直接面する１つまたは複数の透明検出構造のうちの１つの主表面は、空洞のそれぞれの１つの底面に実質的に平行であってよく、約５００ミクロンを超える距離だけ空洞のそれぞれの１つの底面から離間し得る。
【００９２】
いくつかの実施形態において、１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、図８〜図１１に関してのものを含めて本明細書において説明されている様々な実施形態によって例示されているように、空洞のそれぞれの１つの中心領域のところで横方向に配設されているプレート構造を備える。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の透明な検出構造の主表面の１つまたは複数は、空洞の深さ方向に実質的に平行な垂直方向で互いに実質的に重なり合うものとしてよい。いくつかの実施形態において、センサアセンブリは、２つまたはそれ以上の透明な検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の透明な検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面は、５００ミクロンを超える距離だけ互いに隔てられている。図８は、開示されている技術の一実施形態によるストリップ型バイオセンサの斜視図であり、図９は、いくつかの実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの検出構造の概略を例示する斜視図であり、図１０は、いくつかの実施形態によるストリップ型バイオセンサのセンサストリップを例示する斜視図である。
【００９３】
図８から図１０に図示されているように、実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリは、１つまたは複数のセンサストリップ１００を備え、その各々は、所定の長さを有する本体部１５０と、標的分析対象物含有試料を収容するために本体部１５０の１つの表面から陥凹している、複数の反応チャンバ１３０、ウェルまたは空洞とを含む。１つまたは複数の検出構造１０が、反応チャンバ１３０の各々に配置構成される。
【００９４】
特に、いくつかの実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリは、センサストリップ１００を備え、その各々は、反応チャンバ１３０が所定の長さおよび幅を有する細長ストリップの形状で本体部１５０内に形成されている構造を有する。本体部１５０は、陥凹したウェルまたは空洞の形態の１つまたは複数のチャンバ１３０を備え、少なくとも１つの検出構造１０が反応チャンバ１３０の各々に配置構成される。
【００９５】
反応チャンバ１３０は、中に試料を収容するために、本体部１５０の外面のうちの１つから陥凹し、本体部１５０の長さ方向に沿って配置構成される。固定化生体分子は、反応チャンバ１３０の底面（図示せず）に少なくとも配置構成され得る。いくつかの実施形態において、前の実施形態において説明されている微細構造またはナノ構造１１に類似する突出部の形態の微細構造またはナノ構造１１が反応チャンバ１３０の底面のところに形成されるものとしてよく、固定化生体分子は、突出部の形態の微細構造またはナノ構造の外面上に配置構成される。微細構造またはナノ構造１１の形成は、上で説明されているのと同様にして、単位体積当たりの固定化生体分子の密度を高める。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態では、微細構造またはナノ構造１１は、反応チャンバ１３０の底面から省かれてもよい。
【００９６】
検出構造１０は、反応チャンバ１３０内に収容されている試料中に浸漬される構成をとるように複数の反応チャンバ１３０の各々の中に配置構成される。いくつかの実施形態において、検出構造１０は、対向する主平面状表面を有するプレート構造を有する。図９を参照すると、いくつかの実施形態において、対向する平面状表面の一方または両方が、キュベット型センサアセンブリに関して上で説明されているのと同様にし、微細構造またはナノ構造１１をその上に形成している。いくつかの実施形態において、微細構造またはナノ構造１１は、第１の表面および／または第１の表面に対向する検出構造１０の第２の表面の実質的領域全体にわたって形成される。代替的に、微細構造またはナノ構造１１は、第１の表面および／または第２の表面のいくつかのセクションに形成され得るが他のセクションには形成され得ない。固定化生体分子は、検出構造１０の外面に配置構成され得る。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態では、微細構造またはナノ構造１１は、検出構造１０の表面から省かれてもよい。
【００９７】
センサストリップ１００の各々における複数の反応チャンバ１３０および検出構造１０の形成は、複数の反応の並列または同時分析を可能にする。いくつかの分析技術において、異なる反応が、同じ試料を使用して分析され得る。たとえば、異なる捕捉抗体が異なる反応チャンバ１３０内の検出構造１０上に固定化されるときに、異なる反応は、同じ試料を使用して分析され得る。いくつかの他の分析技術において、異なる反応が、異なる試料を使用して分析され得る。たとえば、異なる反応は、異なる反応チャンバ内に導入された異なる試料を使用して分析され得る。なおも図９を参照すると、反応チャンバ１３０の開口部が形成されているセンサストリップ１００の表面とは反対側の表面は、固定プレート２００上に配置構成され得る。固定プレート２００は、複数のセンサストリップ１００を固定するように構成され得る。配置構成されているように、n×ｍの反応が分析され得るが、ただし、nはセンサストリップ１００毎の反応チャンバの数を表し、ｍは固定プレート２００上に固定され得るセンサストリップ１００の数を表し得る。
【００９８】
固定板２００は、所定の幅および厚さを有する。センサストリップ１００は、固定プレート２００の１つの表面に脱着可能に取り付けられている。センサストリップ１００は、挿入突起部４００および挿入孔１２０によって固定プレート２００に着脱可能である。挿入突起部４００は、挿入孔１２０に挿入されて固定される。挿入孔１２０は、挿入突起部４００の外側形状に対応する形状を有するように、陥凹または穿孔されていてもよい。それらの対応する形状により、挿入突起部４００は、挿入孔１２０から解放可能に引き出される。挿入突起部４００は、固定プレート２００の一方の表面から突起してもよく、挿入孔１２０は、センサストリップ１００が固定プレート２００に着脱可能なようにセンサストリップ１００の本体部１５０の対向する表面上に形成され得る。代替的に、挿入突起部４００はセンサストリップ１００上に形成され、挿入孔１２０は固定プレート２００内に形成され得る。
【００９９】
様々な実施形態によるバイオセンサアセンブリは、吸光度測定結果に基づき標的分析対象物を分析するように構成されている。したがって、検出構造１０は、外部光で照射されるように構成される。したがって、固定プレート２００は、その厚さ方向に沿って穿孔され、妨げられない光を通過させる孔２１０を形成し得る。反応チャンバ１３０は、固定プレート２００内に形成された孔２１０の上に配置構成されるように構成されている。この配置構成では、反応チャンバ１３０および孔２１０は、その対応する位置のところに同じ数だけ設けられ得る。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態では、固定プレート２００は、残りの部分が取り除かれている間に、１つまたは複数のセンサストリップ１００の１つまたは複数のエッジをその上に固定または支持するように構成されているフレームを備え得る。たとえば、いくつかの実施形態において、センサストリップ１００に対応する複数の孔２１０は、同じセンサストリップ１００において複数の反応チャンバ１３０に重なり合うようにセンサストリップ１００の長さ方向に延在する細長スロットで置き換えられ得る。他のいくつかの構成において、挿入突起部４００を上に形成した固定プレートの一部分を備えるフレームを除き、センサストリップ１００と重なり合う固定板の一部または実質的にすべての部分が取り除かれ得る。この構成では、固定プレートの取り除かれた部分は、異なるセンサストリップ１００における複数の反応チャンバ１３０と重なり合うものとしてよい。構成されているように、光は、反応チャンバ１３０の底部および検出構造１０を透過し得る。したがって、反応チャンバ１３０の底部および検出構造１０は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、またはポリアミドなどの光透過性材料から作られる。しかしながら、これらのポリマー材料は例示しているに過ぎず、本発明は必ずしもこれらに限定されない。
【０１００】
図１０を参照すると、センサストリップ１００の各々は、複数の検出構造１０、１０ａ、１０ｂ、および１０ｃを備え得る。複数の検出構造１０、１０ａ、１０ｂ、および１０ｃは、反応チャンバ１３０の深さ方向に沿って互いに垂直に離間し得る。検出構造１０ａは、少なくとも１つの他の検出構造、たとえば、検出構造１０ｂまたは１０ｃと向き合うように配置構成され得る。複数の検出構造１０の配置構成は、試料の単位体積当たりの固定化生体分子の密度（または濃度）を増加させる。いくつかの実施形態において、微細構造またはナノ構造１１は、検出構造１０のうちの１つまたは複数の構造の表面上に形成され、固定化生体分子は、次いで、微細構造またはナノ構造１１の外面上に配置構成され得る。
【０１０１】
図１０を参照すると、実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリのセンサストリップ１００は、試料注入孔３００をさらに備えている。試料注入孔３００は、反応チャンバ１３０と連通するように本体部１５０の一方の表面から陥凹し得る。試料は、試料注入孔３００を通して反応チャンバ１３０内に注入され、検出構造１０は試料内に浸漬される。
【０１０２】
図１１は、開示されている技術のさらなる実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの斜視図である。例示されている実施形態は、いくつかの態様において、図８〜図１０に関して上で説明されているストリップ型バイオセンサアセンブリに類似しており、簡潔さのために、類似点の詳細な説明は本明細書では繰り返されない。図１１を参照すると、ストリップ型バイオセンサは、センサストリップ１００を固定プレート２００により堅く固定するための固定突起部５００をさらに備え得る。固定突起部５００は、固定プレート２００の一方の表面から突起しており、挿入突起部４００から所定の間隔で配置構成されている。固定突起部５００と挿入突起部４００との距離は、挿入突起部４００が挿入孔１２０に挿入されたときに固定突起部５００の各々がセンサストリップ１００の本体部１５０の一端の外面と接触するように決定される。センサストリップ１００の本体部１５０の一端の隅は、内向きに陥凹していてもよい。挿入突起部４００が挿入孔１２０に挿入されたときに、陥凹している隅が固定突起部５００と密接に接触し、その結果、センサストリップ１００が固定プレート２００に堅く固定される。
【０１０３】
図１０に関して上で説明されているストリップ型バイオセンサアセンブリにおいて、検出構造１０は、反応チャンバ１３０内の横方向の位置に関して実質的に類似する形状であり、また実質的に類似する位置に位置決めされる。したがって、トップダウン方向に見たときに、検出構造１０は実質的に互いに重なり合う。次に説明されているように、様々な他の実施形態が可能である。
【０１０４】
図１２Ａ〜図１２Ｄ、図１３Ａ〜図１３Ｄ、および図１４Ａ〜図１４Ｄは、いくつかの他の実施形態によるストリップ型バイオセンサの実施形態を例示しており、１つまたは複数の透明な検出構造の各々は空洞のそれぞれの１つの空洞の内面から延在する突起部を備える。
【０１０５】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、実施形態により、ストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてセンサストリップ積層体１２００の一部の異なる角度で見たときの斜視図を例示している。例示することを目的として、この部分は、第１および第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂが形成される反応チャンバまたは空洞１３０を備える。センサストリップ積層体１２００は、複数のコンポーネント層を積み重ねることによって形成される。センサストリップ積層体１２００は、底プレート１２００-４と、１つまたは複数の検出構造層１２００-１、１２００-２と、１つまたは複数のスペーサ層１２００-３とを備える。１つまたは複数の検出構造層１２００-１、１２００-２および１つまたは複数のスペーサ層１２００-３は、任意の好適な順序で積み重ねることができる。例示されている実施形態において、センサストリップ積層体１２００は、ボトムアップ方向に、底プレート１２００-４と、第１のスペーサ層１２００-３と、第１の検出構造１０ａを含む第１の検出構造層１２００-１と、第２のスペーサ層１２００-３と、第２の検出構造１０Ｂを含む第２の検出構造層１２００-２と、第３および第４のスペーサ層１２００-３とを備える。底プレート１２００-４を除き、検出構造層１２００-１および１２００-２の各々ならびにスペーサ層１２００-３の各々は、中を通して形成される開口部を備える。スペーサ層１２００-３とは異なり、検出構造層１２００-１、１２００-２の各々は、中を通して形成されるそれぞれの開口部の周に沿って約１２０°の間隔で形成される３つの検出構造を備える。図１２Ｃは、例示することを目的として、図１２Ａおよび図１２Ｂに例示されているセンサストリップスタック１２００を形成するように積み重ねることができる分解状態のコンポーネント層を示している。組み立てられると、図１２Ａ、１２Ｂに例示されているセンサストリップの部分は、第１および第２の透明検出構造１０Ａ、１０Ｂが形成される反応チャンバまたは空洞１３０を有する。第１および第２の透明な検出構造１０Ａ、１０Ｂの各々は、空洞のそれぞれの１つの中心領域の方へ横方向に延在するプレート構造を備える。検出構造層１２００-１の第１の検出構造１０Ａと検出構造層１２００-２の第２の検出構造１０Ｂは、互いに対して約６０°だけ回転される。
【０１０６】
第１および第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂの配置構成をより明確に例示することを目的として、図１２Ｄは、頂部の２つのスペーサ層１２００-３のない部分的なセンサストリップ積層体１２００'の一部を例示している。例示されているように、１つまたは複数の透明な検出構造は、反応チャンバ、ウェルまたは空洞１３０の深さ方向（z方向）の第１の垂直レベルで検出構造層１２００-１のパターンによって横方向の突起物として形成されている１つまたは複数の第１の検出構造１０Ａと、反応チャンバまたは空洞１３０の深さ方向の第２の垂直レベルで検出構造層１２００-２のパターンによって横方向の突起物として形成されている１つまたは複数の第２の検出構造１０Ｂとを備える。図８〜図１１に関して上で説明されているストリップ型センサアセンブリとは異なり、図１２Ａ〜図１２Ｄに例示されているセンサアセンブリは、１つまたは複数のスペーサ層１２００-３によって垂直に分離された第１の検出構造１０Ａおよび第２の検出構造１０Ｂが互いに関して横方向に相対的に回転されるように構成されている。その結果、第１の検出構造１０Ａの各々の構造の少なくとも一部は、反応チャンバまたは空洞１３０の深さ方向（z方向）に垂直な横方向（x方向、y方向）において垂直に隣接する第２の検出構造１０Ｂのいずれとも重なり合わず、そのため、z方向で見たときに、互いに関して回転オフセットされている第１および第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂの重ならない部分がユーザから見えるようになる。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、他の実施形態では、第１の検出構造１０Ａおよび第２の検出構造１０Ｂは、横方向で実質的に重なり合う。さらに他の実施形態では、第１の検出構造１０Ａおよび第２の検出構造１０Ｂは、横方向で互いに実質的に重なり合う。
【０１０７】
なおも図１２Ｄを参照すると、例示されている実施形態では、第１および第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂは、反応チャンバまたは空洞１３０の内面の周りに規則的に並ぶ、たとえば、周期的に配置構成されている。たとえば、例示されている実施形態では、第１および第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂの隣接する構造は、反応チャンバまたは空洞１３０の周上で約１２０°だけ隔てられるように配置構成される。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、第１および第２の突起部１０Ａ、１０Ｂが、いくつかの例示的な配置構成を挙げると反応チャンバ１３０の周上で約３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°、または１８０°の角度、またはnを整数として３６０°／nによって定義される任意の角度θだけ隔てられる配置で構成されるような、任意の好適な数の第１および第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂがあるものとしてよい。さらに、図示された実施形態では、第１の検出構造１０Ａおよび第２の検出構造１０Ｂは、互いにθの数分の一だけ回転オフセットされている。すなわち、第１の検出構造１０Ａおよび／または第２の検出構造１０Ｂの周方向に隣接する構造の間の分離角度がθであるときに、第１の検出構造１０Ａおよび第２の検出構造１０Ｂの垂直方向に隣接する構造の間の角度オフセットは、ｍを１より大きい任意の値として、θ／ｍで表され得る。
【０１０８】
有利には、活性表面に隣接するところに液体の体積を増やし、ELISAプロセスを促進するために試料中の生体分子、試薬、および／または分析対象物による活性表面の拡散およびアクセスを高めるために、１つまたは複数の第１の検出構造１０Ａおよび１つまたは複数の第２の検出構造１０Ｂは、標的厚さを有するスペーサ層１２００-３によって形成されるスペーサ領域によって空洞の深さ方向に分離される。代替的に、１つまたは複数のスペーサ層１２００-３が、垂直方向に隣接する検出構造層１２００-１、１２００-２の間に形成され得る。同様に、好適な厚さを有する１つまたは複数のスペーサ層１２００-３は、検出構造層１２００-２の上および／または検出構造層１２００-１の下に配設されてよい。スペーサ層の好適な数および／またはその厚さは、生体分子および／またはそれと接触している試料中の試薬による活性表面への拡散アクセスを高めるようにカスタマイズされ得る。
【０１０９】
それに加えて、様々な実施形態に関して上で説明されている類似の仕方で、検出構造１０Ａ、１０Ｂの１つまたは複数の主表面に加えて、反応チャンバまたは空洞１３０のそれぞれの内面のうちの１つまたは複数が活性表面として機能することができる。
【０１１０】
図１２Ａ〜図１２Ｄに例示されているストリップ型センサアセンブリの積み重ね層構成は、多くの利点を提供することができる。たとえば、検出層および構造の数をカスタマイズすることによって、反応表面積全体をカスタマイズすることができる。さらに、垂直に隣接する検出構造の間の厚さまたはスペーサ層の数をカスタマイズすることによって、生体分子または試薬による活性表面の拡散アクセスのためにすぐに利用可能な試料の体積がカスタマイズされ得る。
【０１１１】
さらに、第１および第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂは、互いに関して横方向にオフセットされているので、垂直方向に隣接する検出構造の拡散アクセスにマイナス影響を与えることなくそれらの間の垂直方向の距離が縮小され得る。その結果、垂直方向に隣接する検出構造が横方向に著しく重なり合う配置構成と比較して、反応チャンバまたは空洞１３０の単位深さあたりの形成される検出構造の数が増大され得る。さらに、１つまたは複数の透明な検出構造１０Ａ、１０Ｂによって占有されていない反応チャンバまたは空洞１３０の各々の中心領域は、たとえば、ピペットの先を使用して、中にある試料を容易に受け入れられるように構成される。
【０１１２】
層がカスタマイズ可能であることは、図１２Ｅ〜図１２Ｇに関してさらに例示されている。図１２Ｅは、２つの検出構造層、センサIおよびセンサIIを備えるセンサストリップ積層体１２００Ｃを例示している。センサIは、検出構造層１２００-１と同様に配置構成されてもよく、センサIIは、図１２Ａ〜図１２Ｄに関して上で説明されているように検出構造層１２００-２と類似している仕方で配置されてもよい。検出構造層の各々は、図１２Ａ〜図１２Ｂに関して例示されている配置構成と同様に、貫通するように形成された開口部の周に沿って約１２０°の間隔で形成された３つの検出構造を備える。それに加えて、検出構造層の垂直に隣接する構造の検出構造は、互いに約６０°の角度だけ回転され、検出構造層の隣接する構造は、スペーサ層によって垂直に分離されている。図１２Ｆおよび図１２Ｇは、それぞれ、３つおよび４つの検出構造層を備えるセンサストリップ積層体１２００Ｂおよび１２００Ｃをそれぞれ例示している。検出構造層の各々は、貫通するように形成されている開口部の周に沿って約１２０°の間隔で形成された３つの検出構造を含み、垂直方向に隣接する検出構造層は、スペーサ層によって分離されている。センサストリップ積層体１２００Ｂは、センサII（１２００-１）によって挟装されるセンサI（１２００-１）の２つの層を備える。センサストリップ積層体１２００Ｃは、センサI（１２００-１）の２つの層とセンサII（１２００-２）の２つの層とを交互配置構成で備える。
【０１１３】
図１２Ｅ〜図１２Ｇに例示されているセンサストリップ積層体１２００Ａ〜１２００Ｃの各々は、同じ総数の層を有することができ、異なる層が同じ厚さを有するときに、センサ積層体は、可変またはカスタマイズ可能な感度を有しながら実質的に同じ全体的な厚さ（および空洞の深さ）を有することができる。このようにカスタマイズ可能であることは図１２Ｈに例示されており、これはマウスIgGの同じ公称濃度に対する６５５ｎｍでの吸光度強度を示すグラフである。検出構造層の数、したがって、検出構造の数を増やすことによって、吸光度は高まる。たとえば、例示されているように、マウスIgG濃度が約２５ｎｇ／ｍＬであるときに、３つの検出構造層および４つの検出構造層を有することで、各検出層は３つの検出構造を備え、２つの検出構造層のみを有することに関して吸光度をそれぞれ１６％および２３％増加させる。したがって、図１２Ｅ〜図１２Ｇに例示されているように、センサストリップの積み重ね層構成は、ELISAキットに含まれるストリップ型センサアセンブリの感度のカスタマイズを可能にすることができる。
【０１１４】
図１３Ａは、図１２Ａ〜図１２Ｇに関して上で説明されているのと同様のストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてのセンサストリップのコンポーネント層のトップダウン図を示しており、これは底プレート１２００-４、第１または第２の検出構造１０Ａ、１０Ｂを含む検出構造層１２００-１、および１つまたは複数のスペーサ層１２００-１を備え、これらはセンサストリップ積層体１３００内に組み立てることができる。図１３Ｂ〜図１３Ｄは、完全に組み立てられたときの、図１３Ａに例示されている組み立て済みセンサストリップ積層体１３００の、それぞれ、斜視図、トップダウン図、および拡大図の写真画像である。
【０１１５】
図１４Ａは、図１２Ａ〜図１２Ｇに関して上で説明されているのと同様のストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてのセンサストリップのコンポーネント層のトップダウン図を示しており、これは底プレート１２００-４、第１の検出構造１０Ａを含む検出構造層１２００-１、第２の検出構造１０Ｂを含む検出構造層１２００-２、および１つまたは複数のスペーサ層１２００-１を備え、これらはセンサストリップ積層体１４００内に組み立てることができる。図１４Ｂ〜図１４Ｄは、完全に組み立てられたときの、図１４Ａに例示されている組み立て済みセンサストリップ積層体１４００の、それぞれ、斜視図、トップダウン図、および拡大図の写真画像である。
【０１１６】
図１５は、開示されている技術のさらなる実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてのセンサストリップ１５００の斜視図である。センサストリップ１５００は、いくつかの態様において、図８〜図１４Ｄに関して上で説明されているストリップ型バイオセンサアセンブリと類似しており、簡潔さのために、類似点の詳細な説明は本明細書では繰り返されない。センサストリップ１５００は、図８〜図１４Ｄに関して上で説明されているものと同様に、複数の反応チャンバ、空洞、またはウェル１３０を備える。しかしながら、図８〜図１４Ｄに関して上で説明されているセンサストリップとは異なり、反応チャンバ１３０は、複数の波形または検出構造１５０４を有する波形になっている側壁を有する。例示されている実施形態において、波形１５０４は、反応チャンバまたは空洞１３０の各々の内面の周りに規則的に置かれる、たとえば、周期的に配置構成されている。たとえば、例示されている実施形態では、波形１５０４のうちの隣接する波形は、反応チャンバまたは空洞１３０の周上で約６０°だけ隔てられるように配置構成される。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、nが整数であるとして、３６０°／nによって定義される任意の角度θで隔てられるように配置構成されている好適な数の波形１５０４があり得る。例示されている実施形態において、波形１５０４は丸みを帯びた波形であるが、実施形態はそれに限定されず、波形１５０４は、いくつか例を挙げると、球体、卵形、ピラミッド（たとえば、長方形、三角形）、プリズム（たとえば、長方形、三角形）、円錐、立方体、円柱、プレート、円盤、ワイヤ、ロッド、シート、およびフラクタルの一部を含む任意の好適な形状を有することができる。それに加えて、例示されている実施形態では、波形１５０４は、反応チャンバ１３０の壁の周上で規則的な間隔をあけられているが、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態では、波形１５０４は、反応チャンバ１３０の壁の周上で不規則な間隔をあけていてもよい。例示されている実施形態において、センサストリップ１５００は、一体成形品として形成される。しかしながら、実施形態はそれに限定されず、いくつかの他の実施形態では、センサストリップ１５００は、以下で説明されているように、複数のコンポーネント層から形成され得る。
【０１１７】
図１６Ａ〜図１６Dは、開示されている技術のさらなる実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてのセンサストリップ積層体１６００の斜視図である。センサストリップ積層体１６００は、いくつかの態様において、図８〜図１５に関して上で説明されているストリップ型バイオセンサアセンブリと類似しており、簡潔さのために、類似点の詳細な説明は本明細書では繰り返されない。図１２Ａ〜図１４Ｄに関して上で説明されているのと同様にして、センサストリップ積層体１６００は、複数の検出構造層１６０４を備える。図１６Ａおよび図１６Bは、検出構造層１６０４の、それぞれ、上面および下面を示す斜視図である。図１６Cおよび図１６Dは、検出構造層１６０４の、それぞれ、上面および下面の一部分を示す詳細斜視図である。組み立てられたとき、センサストリップ積層体１６００は、それに加えて、明確にするために図１６Ａ〜図１６Dに示されていない、底プレート１３００-４に類似する底プレートを備える。完全に組み立てられたときに、センサストリップ積層体１６００は、図８〜図１５に関して上で説明されているものと同様に有する複数の反応チャンバ、空洞、またはウェル１３０を備える。
【０１１８】
図１６Dの詳細な底面図を参照すると、検出構造層１６００の各々が、第１の厚さ部分１６００Ａと第２の厚さ部分１６００Ｂとを有している。第１の厚さ部分１６００Ａは、中を通して形成される開口部の内面の周りに規則的に配置構成された、たとえば、周期的に配置構成された複数の波形１６０４を有する検出層部分を備える。波形１６０４の形状および配置は、図１５に関して上で説明されている波形に類似していてもよく、詳細な説明は、簡潔さのために本明細書では繰り返されない。第１の厚さ部分１６００Ａとは異なり、第２の厚さ部分１６００Ｂは、波形を有さないスペーサ層部分を含み、図１２Ａ〜図１２Ｇに関して上で説明されているスペーサ層１３００-３と同様に配置構成されている。したがって、一体化されると、第１および第２の厚さ部分１６００Ａ、１６００Ｂは、検出構造層１３００-１／１３００-２と図１２Ａ〜図１２Ｇに関して上で説明されているスペーサ層１３００-３との組合せに構造的に類似している。配置構成されているように、波形１６０４を有する第１の厚さ部分１６００Ａは、検出構造層１３００-１／１３００-２と同様に配置構成され、類似の利点を提供し、検出構造層１３００-１／１３００-２と類似の機能を果たすことができ、第２の厚さ部分１６００Ｂは、図１２Ａ〜図１２Ｇに関して上で説明されているスペーサ層１３００-３と同様に配置構成され、類似の利点を提供し、スペーサ層１３００-３と類似の機能を果たすことができる。
【０１１９】
図１７Ａは、実施形態により、バイオセンサアセンブリを使用して測定された、TMB基質溶液を使用して得られた６２.５pMの濃度を有するHE４に対する吸光度対アッセイ時間の実験的測定である。測定は、アッセイ時間の約３０分で飽和点に到達したことを示している。図１７Bは、実施形態により、バイオセンサアセンブリを使用して測定された、TMB基質溶液を使用して得られた６２.５pMの濃度を有するHE４に対する吸光度対濃度の実験的測定である。これらの結果は、次のTABLE １（表１）にまとめられている。
【０１２０】
【表１】
2021522485.tif 000003
【０１２１】
図１８Ａ〜図１８Ｅは、開示されている技術のさらなる実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてのセンサストリップ１８００Ａ〜１８００Ｅの部分をそれぞれ例示している。特に、センサストリップ１８００Ａ〜１８００Ｅのこれらの部分は、反応チャンバの側壁から延在する検出構造の代替的な配置構成を例示している。図１８Ａは斜視図を示し、図１８Ｂ〜図１８Ｅは平面図である。センサストリップ１８００Ａ〜１８００Ｅのこれらの部分は、いくつかの態様において、図１５に関して上で説明されているセンサストリップと同様に配置構成され、簡潔さのために、類似点の詳細な説明は本明細書では繰り返されない。例示されているように、センサストリップ１８００Ａ〜１８００Ｅのこれらの部分は、様々な形状および配置構成を有する波形または検出構造１８０４Ａ〜１８０４Ｅをそれぞれ含む。特に、波形１８０４Ａ〜１８０４Ｅは、いくつかの例を挙げると、少なくとも部分的なプリズム（１８０４Ａ、１８０４Ｂ、１８０４Ｄ）、部分的な円柱、ワイヤまたはロッド（１８０４Ｄ）、および鋭利なエッジ（１８０４Ｃ）を含む様々な形状を有する。
【０１２２】
反応チャンバまたは空洞の中心領域に向かって内向きに延在する検出構造または波形を有する本明細書において説明されている様々な実施形態により、検出構造または波形は、反応に利用可能である表面積における様々な程度の増強をもたらすように構成されている反応チャンバの側壁からのピーク距離を有する。ピーク距離は、たとえば、０.５ｍｍから１ｍｍ、１ｍｍから１.５ｍｍ、１.５ｍｍから２.０ｍｍ、２.０ｍｍから２.５ｍｍ、２.５ｍｍから３.０ｍｍ、３.０ｍｍから３.５ｍｍ、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の値とすることができる。
【０１２３】
図１９Ａ〜図１９Fは、開示されている技術のさらなる実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてのセンサストリップ１９００Ａ〜１９００Ｆの部分をそれぞれ例示している。特に、センサストリップ１９００Ａ〜１９００Ｆのこれらの部分は、底プレートから延在する検出構造の代替的な配置構成を例示している。図１９Ａは斜視図を示し、図１９B〜図１９Fは平面図である。センサストリップ１９００Ａ〜１９００Ｆのこれらの部分は、いくつかの態様において、図１５および図１８Ａ〜図１８Ｅに関して上で説明されているセンサストリップと同様に配置構成され、簡潔さのために、類似点の詳細な説明は本明細書では繰り返されない。波形または検出構造が反応チャンバまたは空洞１３０の側壁から半径方向内向きに延在する、図１５および図１８Ａ〜図１８Ｅに関して例示されている実施形態とは異なり、例示されている実施形態では、検出構造１９０４Ａ〜１９０４Ｆは底プレートに取り付けられ、底プレートから延在している。例示されているように、センサストリップ１９００Ａ〜１９００Ｆのこれらの部分は、様々な形状および配置構成を有する検出構造１９０４Ａ〜１９０４Ｆをそれぞれ含む。特に、検出構造１９０４Ａ〜１９０４Ｆは、いくつかの例を挙げると、垂直な平面状ストリップ（１９０４Ａ、１９０４Ｄ、１９０４Ｆ）、垂直な湾曲ストリップ（１９０４Ｂ）、円柱、ワイヤまたはロッド（１８０４Ｆ）、および接合されたストリップ（１９０４Ｃ）を含む様々な形状を有する。検出構造１９０４Ａ〜１９０４Ｆは、反応チャンバまたは空洞１３０の側壁に脱着され得る。
【０１２４】
図２０Ａ〜図２０Ｄは、開示されている技術のさらなる実施形態によるストリップ型バイオセンサアセンブリの一部としてのセンサストリップ２０００Ａ〜２０００Ｄの部分をそれぞれ例示している。図２０Ａは斜視図を示し、図２０Ｂ〜図２０Ｄは平面図である。特に、センサストリップ２０００Ａ〜２０００Ｄの部分は、反応チャンバ、空洞、またはウェル１３０の代替的形状を例示している。センサストリップ２０００Ａ〜２０００Ｄのこれらの部分は、いくつかの態様において、図８〜図１９Fに関して上で説明されているセンサストリップと同様に配置構成され、簡潔さのために、類似点の詳細な説明は本明細書では繰り返されない。例示されているように、反応チャンバ１３０の少なくとも一部分は、いくつかの例を挙げると、円形または卵形円柱（２０００Ａ、２０００Ｄ）、多角形プリズム（２０００Ｂ）、または円錐形（２０００Ｃ）を含む様々な形状を有することができる。反応チャンバ１３０は、異なる実装形態により、高さ、幅、および体積を含む様々な寸法を有することができる。反応チャンバ１３０は、様々な実装形態により、放射対称性または非対称性を有していてよく、同じまたは異なる頂部および底部の寸法を有することができる。
反応チャンバの表面対体積比
【０１２５】
たとえば、図８から図２０Ｄに関して、本明細書において説明されているストリップ型センサアセンブリの実施形態の各々において、たとえば、図３Ａ〜図３Ｅに関して、上で説明されているキュベット型センサアセンブリに関して上で説明されている様々な表面修飾が行われる。それに加えて、たとえば、検出構造の数、厚さ、表面積、および活性表面積、反応チャンバ、空洞またはウェルの容積容量、隣接する表面の間の距離、ならびに空洞によって保持される液体の体積に対する組み合わされた活性表面積の比を含む、様々なパラメータは、本明細書において説明されている１つまたは複数の値を有することができる。本発明の発明者らは、これらおよび他の様々なパラメータを制御することによって、ELISA反応に関与する反応表面積が制御され、最適化され得ることを認識している。以下のTABLE ２（表２）は、図１２Ｆ〜図１２Ｇに関して上で説明されているものに類似する配置構成を有する反応チャンバの計算例である。
【０１２６】
【表２】
2021522485.tif 000004
【０１２７】
TABLE ２（表２）の計算は、直径５ｍｍの円筒形反応チャンバと半径１.１ｍｍの円盤形構造である検出構造について行ったものである。試料が接触する最小表面積と試料の最小体積は、検出構造を完全に浸漬するのに必要な試料の最小量に対応している。比較として、高さ１０.７５ｍｍおよび直径６.６６ｍｍの市販の円筒形反応チャンバ、および１００μＬの試料体積について、接触表面積は約９５.９３ｍｍ２であり、接触表面積と試料体積との比が１未満であることに対応している。相対的に、実施形態による中に検出構造を有する反応チャンバは、TABLE ２（表２）に示されているように、接触表面積と試料体積との比のかなり高い値をもたらす。
【０１２８】
以下のTABLE ３（表３）は、試料体積１００μＬに対する円筒形反応チャンバの直径の関数として試料に浸すことができる反応面積の計算例である。
【０１２９】
【表３】
2021522485.tif 000005
【０１３０】
浸された面積と反応チャンバの直径との間の計算された関係は、図２１Ａにグラフで示されている。この結果に基づき、本発明の発明者らは、試料の所与の体積について、最小の浸された面積に対応する反応チャンバの直径が存在することを決定している。例示されている１００μＬの試料体積について、直径が約６ｍｍである結果、浸された面積はほぼ最小となるが、浸された面積は６ｍｍ未満の直径に非線形的に反比例して増加する。したがって、直径が約６ｍｍ未満のときにELISAの反応速度がそれに応じて高まる。
【０１３１】
図２１Ｂは、様々な試料体積についての浸された面積と反応チャンバの直径との間の計算された関係を例示している。例示されているように、約５０μＬと２００μＬとの間の試料体積について、反応チャンバの活性表面積または浸された面積が急速に増加する以下の反応チャンバの直径は、約７ｍｍと約５ｍｍとの間にある。様々な試料体積および浸された面積が急速に増加する以下のそれぞれの直径について、浸された面積は、約５０ｍｍ２と約４００ｍｍ２との間の任意の値をとり得る。これらの観察結果に従って、実施形態による反応チャンバの浸された表面積と体積との比は、約０.２５ｍｍ２／μＬから約８ｍｍ２／μＬの間にある。たとえば、反応チャンバ内の試料または反応チャンバそれ自体の浸された表面積と体積との比は、約０.２５ｍｍ２／μＬから１ｍｍ２／μＬ、１ｍｍ２／μＬから２ｍｍ２／μＬ、２ｍｍ２／μＬから３ｍｍ２／μＬ、３ｍｍ２／μＬから４ｍｍ２／μＬ、４ｍｍ２／μＬから５ｍｍ２／μＬ、５ｍｍ２／μＬから６ｍｍ２／μＬ、６ｍｍ２／μＬから７ｍｍ２／μＬ、７ｍｍ２／μＬから８ｍｍ２／μＬ、またはこれらの値のいずれかによって定義される範囲内の値であってよい。
感度および拡散増強センサアセンブリを使用する免疫学的測定法
【０１３２】
本明細書において説明されている様々な実施形態によるセンサアセンブリは、有利には、様々な実施形態により、様々な免疫学的測定法、たとえば、ELISAプロセスのうちの１つまたは複数を実行するために使用することができる。様々な実施形態により、ELISAを実施する方法は、本明細書において説明されている実施形態のいずれか１つによりELISAキットを提供することを含む。ELISAキットは、ELISA用の１つまたは複数の試薬、生体分子、および／または分析対象物、ならびに上で説明されている様々な実施形態によりELISA用に適合されているセンサアセンブリを備える。この方法は、それに加えて、上で説明されているように、光学的に透明な容器、たとえば、キュベットまたはストリップセンサの１つもしくは複数の空洞内でELISA反応を実施することを含む。この方法は、それに加えて、標的分析対象物および標的分析対象物に特異的に結合するように構成されているマーカー標識検出試薬を含む溶液を提供することと、標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている捕捉試薬をセンサアセンブリの活性表面上に固定化することと、活性表面を溶液中に少なくとも部分的に浸漬して標的分析対象物を捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合させることと、捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合した標的分析対象物を検出することとを含む。
【０１３３】
様々な実施形態により、ELISAを実施する方法はELISAウェルを提供することを含み、ELISAウェルは、透明な容器と、光学的に透明な容器内の１つまたは複数の検出構造体とを備え、１つまたは複数の検出構造体は抗体が結合されることを可能にするように構成されている活性表面を有し、１つまたは複数の検出構造は、１マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２から１マイクロリットル当たり約８.０ｍｍ２の間、または本明細書において開示されている任意の値の液体の体積に対する１つまたは複数の検出構造の組み合わされた表面積の比率をもたらす。この方法は、それに加えて、光学的に透明な容器を用いてELISAを実施することを含み、ELISAでは洗浄が１回行われるだけでよい。
【０１３４】
当技術分野で使用されている様々なタイプのELISAは、いくつか例を挙げると、直接的ELISA、間接的ELISA、サンドイッチELISA、および競合ELISAを含む。
【０１３５】
直接的ELISAでは、抗原は、マルチウェルプレートの表面上に固定化され、抗原に特異的に結合するように構成され、西洋わさびペルオキシダーゼ（HRP）などの検出分子に直接結合される抗体を用いて検出される。
【０１３６】
間接的ELISAでは、直接的ELISAと同様に、抗原は、マルチウェルプレートの表面に固定化される。しかしながら、検出には、抗原に特異的な一次抗体が標的に結合され、一次抗体の宿主種に対する標識された二次抗体が一次抗体に結合して検出するという二段階プロセスが使用される。一次抗体に対して血清を代用することによって、血清試料中の特異的な抗体を検出する方法も使用可能である。
【０１３７】
サンドイッチELISA（またはサンドイッチ免疫学的測定法）では、抗原に、マッチ抗体ペアと呼ばれることもある抗原に特異的な２つの抗体が使用される。抗体の一方はマルチウェルプレートの表面上にコーティングされ、抗原の固定化を円滑にするための捕捉抗体として使用される。もう一方の抗体は結合され、抗原の検出を円滑にする。
【０１３８】
阻害ELISAまたは競合免疫学的測定法とも呼ばれる、競合ELISAにおいて、抗原の濃度は、信号干渉によって測定される。試料抗原は、特定の量の標識抗体に結合するために参照抗原と競合する。参照抗原はマルチウェルプレート上にプリコーティングされる。試料は、標識抗体でプリインキュベートされ、ウェルに添加される。試料中の抗原の量に応じて、多かれ少なかれ遊離抗体が参照抗原との結合に利用可能である。これは、試料中の抗原が多ければ多いほど、参照抗原の検出量が少なくなり、シグナルが弱くなることを意味する。標識抗原と試料抗原（標識されていない）は、一次抗体への結合を得るために争う。試料中の抗原の量が少ないほど、ウェル中の標識抗原が多くなることで信号が強くなる。
【０１３９】
様々な実施形態により、本明細書において説明されているELISAプロトコルおよび／または原材料は、間接的ELISA、ストレプトアビジン検出を伴う直接的ELISA、サンドイッチELISA、競合ELISA、および／またはストレプビオチン検出を伴うサンドイッチELISAのためのものであり得る。
【０１４０】
いくつかの実施形態において、キットは、コーティング緩衝剤、ブロッキング緩衝剤（たとえば、PBS、任意選択で１％のBSAを含む）、および洗浄緩衝剤（たとえば、０.０５％v／vのTween-20を含むPBSなど）のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態において、このキットは、基質溶液（たとえば、TMB Core+（BHU062）またはpNPP（BUF044））および停止液（たとえば、０.２ＭのH２SO４または１ＭのNaOH）をさらに含むことができる。
【０１４１】
いくつかの実施形態において、ELISAを実行する方法は、検出構造の表面および／またはウェルの表面を抗原溶液でコーティングすること、任意選択でプレートを水で洗浄すること、ブロッキング溶液を加えてプレートを洗浄すること、非結合検出抗体を加えてプレートを洗浄すること、酵素結合二次抗体を加えてプレートを洗浄すること、基質溶液を加えて反応を起こさせること、および次いでキュベットまたはウェルから吸光度を読み取ること、のうちの１つまたは複数を含むことができる。これは、間接的ELISAに対するものとすることができる。
【０１４２】
いくつかの実施形態において、ELISAを実行する方法は、抗原溶液でウェルをコーティングすること、任意選択でプレートを水で洗浄すること、ブロッキング溶液を加えてプレートを洗浄すること、試料をウェルに加えること、ビオチン結合検出抗体を各ウェルに加えること（任意選択で洗浄すること）、酵素結合ストレプトアビジンをウェルに加えること（任意選択で洗浄すること）、基質溶液をウェル（またはキュベット）に加えること、および次いで、吸光度を読み取ること、のうちの１つまたは複数を含むことができる。これは、直接的ELISAに対するものとすることができる。
【０１４３】
いくつかの実施形態において、直接的ELISAは、（i）固相をコーティング緩衝剤に溶解された抗原でコーティングするステップと、（ii）ステップ（i）からの固相をブロッキング試薬で１時間インキュベートし、固相上の非特異結合部位をブロックするステップと、（iii）任意選択でステップ（ii）からの固相をPBSまたはPBSTで各々１分間３回洗浄するステップと、（iv）ステップ（iii）からの固相を抗原に結合する一次検出剤でインキュベートするステップと、（v）任意選択でステップ（iii）からの固相をPBSまたはPBSTで各々１分間５回洗浄して、非特異的に結合された一次検出剤を除去するステップと、（vi）UV、蛍光、化学発光、または他の検出法などの検出システムを使用して結合された一次検出剤を検出するステップとで構成される。一次検出剤は、限定はしないが、蛍光色素にリンクされた（結合された）検出剤、またはアルカリホスファターゼ（AP）もしくは西洋わさびペルオキシダーゼ（HRP）などのレポーター酵素であってよく、これは無色の基質をELISAプレートリーダー上で目標波長により光学密度が測定できる着色生成物に変換することができる。
【０１４４】
いくつかの実施形態において、間接的ELISAは、（i）固相をコーティング緩衝剤に溶解された抗原でコーティングするステップと、（ii）ステップ（i）からの固相をブロッキング試薬で１時間インキュベートし、固相上の非特異結合部位をブロックするステップと、（iii）任意選択でステップ（ii）からの固相をPBSまたはPBSTで各々１分間３回洗浄するステップと、（iv）ステップ（iii）からの固担体相を１時間かけて溶液で希釈された一次検出剤でインキュベートするステップと、（v）任意選択でステップ（iv）からの固相をPBSまたはPBSTで１分間３回洗浄して、非特異的に結合された一次検出剤を除去するステップと、（vi）ステップ（v）からの固相担体を１時間かけて溶液で希釈された二次検出剤でインキュベートするステップと、（vii）任意選択でステップ（vi）からの固相担体をPBSまたはPBSTで各々１分間５回洗浄して、非特異的に結合された二次検出剤を除去するステップと、（viii）UV、蛍光、化学発光、または他の検出法などの検出システムを使用して結合された二次検出剤を検出するステップとからなる。二次検出剤は、一次検出剤と結合する。二次検出剤は、限定はしないが、アルカリホスファターゼ（AP）もしくは西洋わさびペルオキシダーゼ（HRP）などのレポーター酵素にリンクされた（結合された）検出剤であってよく、これは無色の基質をELISAプレートリーダー上で目標波長により光学密度が測定できる着色生成物に変換することができる。
【０１４５】
いくつかの実施形態において、直接的ELISA手順は、少なくとも３回のインキュベーションステップを伴う、すなわち、第１は、固相担体と抗原との間のインキュベーションであり、第２は、固相担体とブロッキング試薬との間のインキュベーションであり、第３は、固相担体と一次検出剤との間のインキュベーションである。インキュベーションステップは二相反応であってよく、固相担体上の抗原と検出剤との間の結合反応を伴う。
【０１４６】
いくつかの実施形態において、間接的ELISA手順は、少なくとも４回のインキュベーションステップを伴う、すなわち、第１は、固相担体と抗原との間のインキュベーションであり、第２は、固相担体とブロッキング試薬との間のインキュベーションであり、第３は、固相担体と一次検出剤との間のインキュベーションであり、第４は、固相担体と二次検出剤との間のインキュベーションである。インキュベーションステップは二相反応であってよく、固相担体上の抗原と検出剤との間の結合反応を伴う。
【０１４７】
いくつかの実施形態において、直接的ELISAについては、第１のインキュベーションステップである、抗原コーティングは、少なくとも２時間かかり、他の各インキュベーションステップは約１時間かかる。
【０１４８】
いくつかの実施形態において、間接的ELISAについては、第１のインキュベーションステップである、抗原コーティングは、少なくとも２時間かかり、他の各インキュベーションステップは約１時間かかる。
【０１４９】
いくつかの実施形態において、細胞ベースのELISA（C-ELISA）は、細胞の活性化（たとえば、リン酸化および分解）に関連する翻訳後修飾を含む細胞タンパク質を検出し定量化するための中程度のスループットフォーマットである。細胞は、塗抹され、実験要件に従って処理され、ウェル内に直接固定され、次いで、透過化される。透過化の後、固定細胞は、ブロッキング、第１の抗体によるインキュベーション、洗浄、第２の抗体によるインキュベーション、化学発光性基質の添加、および発生を含む、従来の免疫ブロット法に類似する方法で処理される。
【０１５０】
いくつかの実施形態において、ELISAは、活性化されたウェルを４℃により一晩抗原でコーティングし、３７℃により２時間かけてウェルをブロッキングし、次いで３７℃により抗体および複合体の結合をそれぞれ２時間かけて行い、室温で５分間酵素-基質反応である着色を行い、次いで吸光度を読み取ることによって実行される。
【０１５１】
いくつかの実施形態において、ELISAキットは、アセチルコリンELISAキット、AGE ELISAキット、CXCL13 ELISAキット、FGF23 ELISAキット、HMGB1 ELISAキット、iNOS ELISAキット、LPS ELISAキット、マロンジアルデヒドELISAキット、メラトニンELISAキット、NAG ELISAキット、OVA ELISAキット、オキシトシンELISAキット、PGE2 ELISAキット、PTHrP ELISAキット、S100b ELISAキット、テネイシンC ELISAキット、VEGF-B ELISAキット、および／またはVersican ELISAキットのうちの１つまたは複数であってよい。
【０１５２】
いくつかの実施形態において、ELISAは、抗体または他の結合分子を標的もしくは抗原に選択的および／または特異的に結合させることを可能にする第１の条件の下で実行することができる。次いで、ELISAは、条件の同じセットの下で継続することができるか、または当該技術の酵素ステップにおいてそれらの条件を変更させることができる。これは、プロセスパラメータにおける酵素プロセスのより多くの変化を可能にすることができる。いくつかの実施形態において、抗原を固定化するために抗体（１Ａで示されているように）が採用される。いくつかの実施形態において、他のタンパク質または構造（受容体分子または酵素などの結合分子）は、それらがいぜんとして標的分子に結合することができる限り、固定化され得る。したがって、当業者によって理解されるように、ELISAという用語は全体を通して使用されているが、本明細書で提供される方法およびデバイスは、「免疫」アッセイに限定されず、代わりに、本明細書において提供される実施形態のいずれかにおいて、免疫（たとえば、抗体）成分の代わりに他の結合分子を採用することができる。これは、本明細書において提供されるすべての適切な実施形態に適用される。いくつかの実施形態において、採用されるELISAは、直接的ELISA、間接的ELISA、サンドイッチELISA、競合ELISAおよび／または逆ELISAのうちの１つまたは複数である。
【０１５３】
いくつかの実施形態において、この方法は、理想的結合選択性を可能にするための第１の結合溶液と、アッセイの酵素成分のための第２の溶液とを伴う。いくつかの実施形態において、溶液中の緩衝剤は、同一のものである。いくつかの実施形態において、緩衝液は、プロセスを通して変更する（そして、塩濃度、または存在する一価または二価塩の種類、または他の成分も同様に変化し得る）。いくつかの実施形態において、結合相における温度は結合に対して設計されるが、酵素相における温度は酵素活性に対して設計される。いくつかの実施形態において、温度は同じであるか、または実質的に同じである。いくつかの実施形態において、温度は異なるが、それでも、酵素相において結合を継続させることができる。いくつかの実施形態において、温度および／または溶液成分は、結合相と酵素相との間で、標的の一部または大部分、またはすべてであっても、結合分子から解離し得る限り、変化する。しかしながら、これは、結合相において、および任意のウォッシュアウト相（存在する場合）を通して、結合分子に結合した標的を保ち、次いで、酵素相のための溶液をウェルまたは同じ量の液体中に保持することによって対処することができる。他の実施形態において、標的は、プロセス全体を通して抗原結合分子に結合されたままである。
【０１５４】
以下では、いくつかの実施形態によるバイオセンサを使用する抗原検出のための、本明細書ではワンステップ免疫学的測定法と呼ぶ、例示的な均質免疫学的測定法の説明を行う。
【０１５５】
図２２は、いくつかの実施形態によるキュベット型バイオセンサを使用して試料を分析するための方法を例示する流れ図であり、図２３は、いくつかの実施形態によるストリップ型バイオセンサを使用して試料を分析するための方法を例示する流れ図である。
【０１５６】
まず、図２２に示されているように、いくつかの実施形態によるキュベット型バイオセンサを使用する抗原検出のためのワンステップ免疫学的測定法は、（ａ）標的分析対象物（たとえば、抗原）と、マーカー標識された検出生体分子（たとえば、検出抗体）を含む検出生体分子複合溶液（たとえば、検出抗体複合溶液）を含有する試料を調製することと、（ｂ）標的分析対象物に任意の順序で結合可能な固定化生体分子（たとえば、捕捉抗体）と結合された検出構造表面を試料および検出生体分子複合溶液に順次浸漬するか、または固定化生体分子と結合された検出構造表面を試料と検出生体分子複合溶液との混合溶液に浸漬することと、（ｃ）反応生成物の吸光度を測定することとを含む。
【０１５７】
ステップ（ｂ）において、固定化生体分子、標的分析対象物、マーカー標識された検出生体分子は互いに反応し合う。反応開始から約１５〜３０分後に、検出構造は、酵素基質が収容されているキュベット内に浸漬され、キュベットの吸光度が測定される。ステップ（ｂ）の完了後、検出構造は洗浄され、それにより未反応標的分析対象物および／またはマーカー標識された検出生体分子を除去するものとしてよく、検出構造は酵素基質が収容されているキュベット内に浸漬され得る。
【０１５８】
ストリップ型バイオセンサが使用されるときに、ステップ（ｂ）において、試料および検出生体分子複合溶液は、試料注入孔を通して任意の順序で順次注入され、試料と検出生体分子複合溶液との混合液は、試料注入孔を通して注入され得る。ステップ（ｃ）において、酵素基質が注入され、反応生成物の吸光度が測定される。
【０１５９】
アフラトキシンB１、ストレプトマイシン、ヒト精巣上体タンパク質４（HE4）、癌胎児性抗原（CEA）、マウスIgG、およびコルチゾール（濃度依存）が標的分析対象物として使用され、異なる濃度での標的分析対象物との反応生成物の吸光度が測定された。これらの結果は、図２４Ａから図２４Ｆに示されている。
【０１６０】
１９.５３から３１２.５ｐｇ／ｍＬの範囲の濃度のアフラトキシンB１が４５分以内に検出された（図２４Ａを参照）。０.３９から５０ｎｇ／ｍＬの範囲の濃度のストレプトマイシンが３０分以内に検出された（図２４Ｂを参照）。
【０１６１】
本発明のバイオセンサの感度が改善されたかどうかを決定するために、現在市販されているバイオセンサ（ELISAキット、R&D Systems）を使用して、HE４、CEA、マウスIgG、およびコルチゾールを分析した。本発明のバイオセンサおよび市販のバイオセンサから測定された吸光度は、それぞれ、図２４Ｃから図２４Ｆにおいて実線および破線で示されている。
【０１６２】
本発明のバイオセンサは、３０分以内に６.１から３９０ｐｇ／ｍＬの範囲の濃度のHE４を検出することに成功したが、市販のバイオセンサは４時間以内に７８から５，０００ｐｇ／ｍＬの範囲の濃度の同じ標的分析対象物を検出した（図２４Ｃを参照）。
【０１６３】
本発明のバイオセンサは、１５分以内〜３０分以内に０.２から３９０ｎｇ／ｍＬの範囲の濃度のCEAを検出することに成功したが、市販のバイオセンサは９０分以内に１から６５ｎｇ／ｍＬの範囲の濃度の同じ標的分析対象物を検出した（図２４Ｄを参照）。
【０１６４】
本発明のバイオセンサは、３０分以内に０.０５から２５ｎｇ／ｍＬの範囲の濃度のマウスIgGを検出することに成功したが、市販のバイオセンサは１２０分以内に７.８から５００ｎｇ／ｍＬの範囲の濃度の同じ標的分析対象物を検出した（図２４Ｅを参照）。
【０１６５】
本発明のバイオセンサは、４５分以内に０.１５から５ｎｇ／ｍＬの範囲の濃度のコルチゾールを検出することに成功したが、市販のバイオセンサは１８０分以内に０.１５から１０ｎｇ／ｍＬの範囲の濃度の同じ標的分析対象物を検出した（図２４Ｆを参照）。
【０１６６】
図２５Ａおよび図２５Ｂは、実施形態によるバイオセンサアセンブリを使用して測定された、異なる濃度における様々な分析対象物抗体との反応生成物の吸光度の実験測定値を示している。上記の様々な実施形態において説明されているように、実施形態によるバイオセンサアセンブリの様々な構成の活性領域または反応領域は、匹敵する試料体積に対して、従来のELISAプレートのそれよりもはるかに大きい。従来のELISAプレートと比較して、実施形態では、標的と反応することができる固定化物質（捕捉分子または受容体）の数がかなり多い。この点で、バイオセンサは、フック効果を低減する（アッセイ感度の向上）だけでなく、反応速度を向上させる（アッセイ時間の短縮）アッセイを使用可能にする。これは図２５Ａおよび図２５Ｂに関して例示されており、これらの図では、複数の検出構造を積み重ねることによって、タンパク質、たとえば、抗原と反応する受容体または抗体の濃度が実質的に高められている。たとえば、図２５Ｂに示されているように、６つの検出構造を有するバイオセンサが、２つの検出構造を備えるものよりも高い感度でIgGを検出する。上で説明されているように、多くの検出構造を有するバイオセンサの感度が高いことは、画成された体積内で利用可能な固定化生体分子および／または分析対象物（たとえば、捕捉分子もしくは受容体）の密度が高いこと、ならびにそれらの拡散の増大に帰されるものとしてよい。
【０１６７】
まとめると、これらの結果は、いくつかの実施形態によるバイオセンサの感度が大きく改善され、短時間での標的分析対象物の検出が可能であることを示している。
例示的な実施形態
【０１６８】
１.ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キットであって、
センサアセンブリは、
中に１つまたは複数の空洞が形成されている透明容器と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設され、その上に試薬を固定化するように構成されている複数の活性表面と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設されている１つまたは複数の透明検出構造であって、透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える、１つまたは複数の透明検出構造とを具備し、
１つまたは複数の空洞は、液体で満たされ、それによって透明な検出構造の各々が少なくとも部分的にその液体中に浸かるように構成され、液体と接触した透明な構造の組み合わされた表面積と液体の体積との比は、マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２を超え、
活性表面の各々は、活性表面のうちの直接隣接する１つの表面から約５００ミクロンを超える距離だけ隔てられる、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キット。
２.ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キットであって、
センサアセンブリは、
中に１つまたは複数の空洞が形成されている透明容器と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設され、その上に試薬を固定化するように構成されている複数の活性表面と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設されている１つまたは複数の透明検出構造であって、透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える、１つまたは複数の透明検出構造とを具備し、
１つまたは複数の空洞は、液体で満たされ、それによって透明な検出構造の各々が少なくとも部分的にその液体中に浸かるように構成され、液体と接触した透明な構造の組み合わされた表面積と液体の体積との比は、マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２からマイクロリットル当たり約８.０ｍｍ２である、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キット。
３.ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キットであって、
センサアセンブリは、
中に１つまたは複数の空洞が形成されている透明容器と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設され、その上に試薬を固定化するように構成されている複数の活性表面と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設されている１つまたは複数の透明検出構造であって、透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える、１つまたは複数の透明検出構造とを具備し、
活性表面の各々は、活性表面のうちの直接隣接する１つの表面から、約５００ミクロンと約８ｍｍとの間の距離だけ隔てられる、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キット。
４.ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キットであって、
センサアセンブリは、
中に１つまたは複数の空洞が形成されている透明容器と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設され、その上に試薬を固定化するように構成されている複数の活性表面と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設されている１つまたは複数の透明検出構造であって、透明な検出構造の各々は、１つまたは複数の活性表面を提供する１つまたは複数の主表面を備える、１つまたは複数の透明検出構造とを具備し、
活性表面の少なくとも１つは、微細構造またはナノ構造を有する織り目加工されたポリマー表面を備える、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キット。
５.ELISA用の１つまたは複数の試薬と、ELISAに適合されたセンサアセンブリとを備える酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キットであって、
センサアセンブリは、
中に１つまたは複数の空洞が形成されている透明容器と、
１つまたは複数の空洞の各々の中に配設されている１つまたは複数の透明検出構造とを備え、
空洞の内面および１つまたは複数の透明な検出構造体の主表面は、分析対象物に特異的に結合するように構成されている試薬を固定化するように構成されている活性表面をその上に形成し、
透明な検出構造体の主表面は、ELISAを実行した後に、１つまたは複数の透明な検出構造体を有しないセンサアセンブリに関して、分析対象物を固定化試薬に特異的に結合する速度を低下させることなく固定化試薬に特異的に結合している分析対象物に対応する検出可能な光学的濃度が増加するように構成される、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）キット。
６.透明検出構造の各々は、透明固体ポリマー構造を含む、実施形態１から５のいずれか一項に記載のELISAキット。
７.活性表面の各々は、固体ポリマー表面を備える、実施形態１から６のいずれか一項に記載のELISAキット。
８.活性表面は、上に形成される金属を含まない、実施形態１から７のいずれか一項に記載のELISAキット。
９.光学的に透明な容器は、キュベットを備える、実施形態１から８のいずれか一項に記載のELISAキット。
１０.１つまたは複数の透明な検出構造の各々が、キュベットの空洞の深さ方向に実質的に平行である対向する主表面を有するプレート構造を含む、実施形態９に記載のELISAキット。
１１.１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、互いに実質的に平行な対向する主表面を有するプレート構造を含む、実施形態９または１０に記載のELISAキット。
１２.キュベットの内側側壁に直接向かい合う１つまたは複数の透明な検出構造の主表面うちの１つまたは複数は、キュベットの内側側壁から５００ミクロンを超える距離だけ隔てられる、実施形態９から１１のいずれか一項に記載のELISAキット。
１３.キュベットの内側側壁に直接向かい合う１つまたは複数の透明な検出構造の主表面のうちの１つまたは複数は、キュベットの内側側壁に実質的に平行である、実施形態９から１２のいずれか一項に記載のELISAキット。
１４.２つまたはそれ以上の透明な検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の透明な検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面は、５００ミクロンを超える距離だけ互いに隔てられている、実施形態９から１３のいずれか一項に記載のELISAキット。
１５.２つまたはそれ以上の透明な検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の透明な検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面は、互いに実質的に平行である、実施形態９から１４のいずれか一項に記載のELISAキット。
１６.１つまたは複数の透明な検出構造の主表面のうちの１つまたは複数およびキュベットの内側側壁の１つまたは複数は、活性表面として機能する、実施形態９から１５のいずれか一項に記載のELISAキット。
１７.１つまたは複数の透明な検出構造の主表面のうちの１つまたは複数およびキュベットの側壁は、キュベットの空洞の深さ方向に直交する横方向で互いに実質的に重なり合う、実施形態９から１６のいずれか一項に記載のELISAキット。
１８.１つまたは複数の透明な検出構造は、約１００ミクロンから約５０００ミクロンの間の厚さを有する、実施形態９から１７のいずれか一項に記載のELISAキット。
１９.主表面の各々は、約１０ｍｍ２から約１００ｍｍ２の間の面積を有する、実施形態９から１８のいずれか一項に記載のELISAキット。
２０.キュベットは、約５０ｍｍ３から約３０００ｍｍ３の間の体積を有する液体を保持するように構成される、実施形態９から１９のいずれか一項に記載のELISAキット。
２１.光学的に透明な容器は、中に形成されている複数の空洞を備えるストリップ容器を具備する、実施形態１から８のいずれか一項に記載のELISAキット。
２２.１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、空洞の深さ方向に実質的に垂直である対向する主表面を有するプレート構造を含む、実施形態２１に記載のELISAキット。
２３.１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、互いに実質的に平行な対向する主表面を有するプレート構造を含む、実施形態２１または２２に記載のELISAキット。
２４.空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の底面に直接面する１つまたは複数の透明な検出構造の主表面が、空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の底面から５００ミクロンを超える距離だけ隔てられる、実施形態２１から２３のいずれか一項に記載のELISAキット。
２５.空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の底面に直接面する１つまたは複数の透明な検出構造のうちの１つの主表面が、空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の底面に実質的に平行である、実施形態２１から２４のいずれか一項に記載のELISAキット。
２６.１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の中心領域で横向きに配設されているプレート構造を含む、実施形態２１から２５のいずれか一項に記載のELISAキット。
２７.１つまたは複数の透明な検出構造体の主表面の１つまたは複数は、空洞の深さ方向に実質的に平行な垂直方向で互いに実質的に重なり合う、実施形態２１から２６のいずれか一項に記載のELISAキット。
２８.２つまたはそれ以上の透明な検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の透明な検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面は、５００ミクロンを超える距離だけ互いに隔てられている、実施形態２１から２７のいずれか一項に記載のELISAキット。
２９.２つまたはそれ以上の透明な検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の透明な検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面は、互いに実質的に平行である、実施形態２１から２８のいずれか一項に記載のELISAキット。
３０.透明検出構造の各々は、実質的に円筒形の形状を有する、実施形態２１から２９のいずれか一項に記載のELISAキット。
３１.１つまたは複数の透明な検出構造体の各々は、空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の内面から延在する突起部を備える、実施形態２１から２５のいずれか一項に記載のELISAキット。
３２.１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の中心領域に向かって横方向に延在するプレート構造を含む実施形態３１に記載のELISAキット。
３３.１つまたは複数の透明な検出構造は、空洞の深さ方向の第１の垂直レベルで形成される１つまたは複数の第１の突起部を備える、実施形態３１または３２に記載のELISAキット。
３４.１つまたは複数の透明な検出構造は、空洞の深さ方向の第２の垂直レベルで形成される１つまたは複数の第２の突起部を備える、実施形態３３に記載のELISAキット。
３５.１つまたは複数の第１の突起部のうちの少なくとも１つは、空洞の深さ方向に垂直な任意の横方向で１つまたは複数の第２の突起部のいずれとも重なり合わない、実施形態３４に記載のELISAキット。
３６.１つまたは複数の第１の突起部のうちの少なくとも１つは、空洞の深さ方向に垂直な横方向で１つまたは複数の第２の突起部と少なくとも部分的に重なり合う、実施形態３４に記載のELISAキット。
３７.１つまたは複数の透明な検出構造は、空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の内面の周りに周期的に配置構成されている２つもしくはそれ以上の第１の突起部および／または２つもしくはそれ以上の第２の突起部を備える、実施形態３４から３６のいずれか一項に記載のELISAキット。
３８.１つまたは複数の第１の突起部および１つまたは複数の第２の突起部は、突起部のないスペーサ領域によって空洞の深さ方向に隔てられる、実施形態３４から３７のいずれか一項に記載のELISAキット。
３９.１つまたは複数の透明な検出構造の主表面の１つまたは複数および空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の内面の１つまたは複数は、活性表面として機能する、実施形態３１から３８のいずれか一項に記載のELISAキット。
４０.１つまたは複数の透明な検出構造で占有されていない空洞の各々の中心領域が、中にピペットの先端を受け入れるように構成される、実施形態３１から３９のいずれか一項に記載のELISAキット。
４１.１つまたは複数の透明な検出構造の各々は、円の一部を含む形状を有する、実施形態２１から３８のいずれか一項に記載のELISAキット。
４２.１つまたは複数の透明な検出構造は、約１００ミクロンから約２０００ミクロンの間の厚さを有する、実施形態２１から４１のいずれか一項に記載のELISAキット。
４３.１つまたは複数の透明な検出構造の主表面の各々は、約１０ｍｍ２から約４０ｍｍ２の間の面積を有する、実施形態２１から４２のいずれか一項に記載のELISAキット。
４４.キュベットの各々は、約５０ｍｍ３から約５００ｍｍ３の間の体積を有する液体を保持するように構成される、実施形態２１から４３のいずれか一項に記載のELISAキット。
４５.１つまたは複数の透明な検出構造は、空洞のうちのそれぞれの１つの空洞の内表面から延在する突起部を備え、突起部は空洞の内面上に波形を形成する、実施形態３１に記載のELISAキット。
４６.波形は、空洞の少なくとも部分的な深さを貫通する長さを有する、実施形態４５に記載のELISAキット。
４７.活性表面の少なくとも１つは、その上に形成される複数の微細構造またはナノ構造を備える、実施形態１から４６のいずれか一項に記載のELISAキット。
４８.微細構造またはナノ構造は、ポリマー微細構造またはナノ構造を含む、実施形態４７に記載のELISAキット。
４９.微細構造またはナノ構造は、規則的に配列構成されているナノ構造を含む、実施形態４７または４８に記載のELISAキット。
５０.微細構造またはナノ構造の各々は、基部から離れるに従い減少する断面積を有する突起部を備える、実施形態４７から４９のいずれか一項に記載のELISAキット。
５１.微細構造またはナノ構造は、切頭球体または多角形の形状を有する、実施形態４７から５０のいずれか一項に記載のELISAキット。
５２.微細構造またはナノ構造は、プリズム形状を有する、実施形態４７から５０のいずれか一項に記載のELISAキット。
５３.微細構造またはナノ構造は、切頭円筒形の形状を有する、実施形態４７から５０のいずれか一項に記載のELISAキット。
５４.微細構造またはナノ構造は、円錐形錐台またはピラミッド型錐台の形状を有する、実施形態４７から５０のいずれか一項に記載のELISAキット。
５５.微細構造またはナノ構造は、１つまたは複数の横方向にランダムにまたは擬似ランダムに配置構成される、実施形態４７または４８に記載のELISAキット。
５６.微細構造またはナノ構造は、マイクロワイヤ、マイクロピラー、マイクロファイバー、ナノワイヤ、ナノピラーまたはナノファイバーを含む、実施形態第４７、４８、または５５のいずれか一項に記載のELISAキット。
５７.微細構造またはナノ構造は、固体基質と同じ材料を含む一体になった延長部を形成する、実施形態４７から５６のいずれか一項に記載のELISAキット。
５８.センサアセンブリの活性表面は、標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている捕捉試薬をその上に固定化している、実施形態１から５７のいずれか一項に記載のELISAキット。
５９.１つまたは複数の空洞は、標的分析対象物と標的分析対象物に特異的に結合するように構成されているマーカー標識検出試薬を含む溶液を有する、実施形態１から５８のいずれか一項に記載のELISAキット。
６０.１つまたは複数の空洞は、マーカー標識検出試薬に結合されている標的分析対象物を含む溶液を有し、酵素基質をさらに含む、実施形態１から５９のいずれか一項に記載のELISAキット。
６１.１つまたは複数の空洞は、ELISA反応において酵素基質によって生成されたELISA生成物を有する、実施形態１から６０のいずれか一項に記載のELISAキット。
６２.酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）を実行する方法であって、
実施形態１から６１のいずれか一項に記載のELISAキットを提供することと、
光学的に透明な容器内でELISA反応を行うこととを含む方法。
６３.ELISA反応を実施することは、
標的分析対象物および標的分析対象物に特異的に結合するように構成されているマーカー標識検出試薬を含む溶液を提供することと、
標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている捕捉試薬をセンサアセンブリの活性表面上に固定化することと、
活性表面を溶液中に少なくとも部分的に浸漬して標的分析対象物を捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合させることと、
捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合した標的分析対象物を検出することとを含む、実施形態６２に記載の方法。
６４.標的分析対象物は、捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合されている標的分析対象物を検出する前の３０分以内に単一反応ステップで捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合される、実施形態６４に記載の方法。
６５.分析対象物を捕捉試薬およびマーカー標識検出試薬に特異的に結合させた後にセンサアセンブリを洗浄することを含む方法であって、追加の洗浄ステップを含まない、実施形態６３または６４に記載の方法。
６６.ELISAは、直接的ELISA、間接的ELISA、サンドイッチELISA、競合ELISA、および酵素結合イムノスポット（ELISPOT）アッセイからなる群から選択される、実施形態６２から６５のいずれか一項に記載の方法。
６７.ELISAを実施する方法であって、
ELISAウェルを提供することであって、ELISAウェルは、
１）透明な容器と、
２）光学的に透明な容器内の２つ以上の増強層であって、２つ以上の増強層は、抗体をそれに結合させることを可能にするように構成され、２つ以上の増強層は、マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２からマイクロリットル当たり約８.０ｍｍ２である２つ以上の増強層の組み合わされた表面積と液体の体積との比をもたらす、２つ以上の増強層とを備える、提供することと、
光学的に透明な容器を用いてELISAを実施することであって、ELISAでは洗浄が１回行われるだけでよい、実施することとを含む方法。
６８.ELISAは、マーカー標識検出抗体を標的タンパク質を含む試料とインキュベートして、第１の反応混合物を形成することを含む、実施形態６７に記載の方法。
６９.ELISAは、第１の反応混合物を採取し、固定化抗体で固定化された基質と反応させることをさらに含む、実施形態６８に記載の方法。
７０.ELISAは、試料の１回の添加によって実行され得る、実施形態６９に記載の方法。
７１.ELISAの態様は、HRPをインキュベートすることと、基質を含む基質溶液を添加することとを含み、基質はHRPによって検出可能な形態に変換される、本明細書において説明されている実施形態に基づく方法のいずれか１つの方法。
７２.検出可能な形態は、色信号を備える、実施形態７０に記載の方法。
７３.第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを有するプレートの形状の検出構造を備えるバイオセンサであって、標的分析対象物に特異的に結合する固定化物質は第１および第２の表面の少なくとも一方に配置構成される、バイオセンサ。
７４.突出部の形態をとる微細構造またはナノ構造は、検出構造の第１の表面および第２の表面の少なくとも一方に形成され、その外面上に固定化物質とともに付着する、実施形態７３に記載のバイオセンサ。
７５.標的分析対象物は、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖タンパク質、リポタンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、糖、炭水化物、オリゴ糖、多糖類、脂肪酸、脂質、ホルモン、代謝産物、サイトカイン、ケモカイン、受容体、神経伝達物質、抗原、アレルゲン、抗体、基質、補因子、阻害剤、薬物、医薬品、栄養素、プリオン、毒素、毒物、爆発物、農薬、化学兵器、生物学的有害物質、細菌、ウイルス、放射性同位体、ビタミン、複素環芳香族化合物、発癌物質、突然変異原、麻薬、アンフェタミン、バルビツール酸塩、幻覚剤、廃棄物、汚染物質、およびこれらの混合物からなる群から選択される、実施形態７３に記載のバイオセンサ。
７６.検出構造は、固定化物質が標的分析対象物と反応するように標的分析対象物を含む試料を収容したキュベット内に挿入され、浸漬される、実施形態７３に記載のバイオセンサ。
７７.検出構造の一端に接続され、ユーザによって把持される把持部材をさらに備える、実施形態７６に記載のバイオセンサ。
７８.検出構造を把持部材に接続し、キュベットの入口に解放可能に挿入される、キャップをさらに備える、実施形態７７に記載のバイオセンサ。
７９.キャップの外面に配置構成され、その形状はキャップがキュベット内に挿入されたときに復元力を生じるように変更される固定部材をさらに備え、固定部材は、復元力によってキュベットの内周表面とぴったり接触する、実施形態７８に記載のバイオセンサ。
８０.検出構造は、試料中に浸漬された浸漬部と、浸漬部に比べて幅が小さい狭幅部を有する非浸漬部とに分割される、実施形態７６に記載のバイオセンサ。
８１.狭幅部は、検出構造の両側の少なくとも一方から陥凹し、検出構造の長さ方向に沿って延在する、実施形態８０に記載のバイオセンサ。
８２.検出構造は複数設けられ、検出構造は互いに離間し平行に配置されている、実施形態７６に記載のバイオセンサ。
８３.所定の長さを有する本体部と、標的分析対象物を含む試料を収容するための本体部の一方の表面から陥凹する複数の反応チャンバとを備え、検出構造が反応チャンバの各々に配置構成されている、少なくとも１つのセンサストリップをさらに具備する、実施形態７３に記載のバイオセンサ。
８４.センサストリップが脱着可能に取り付けられる表面を有する固定プレートをさらに備える、実施形態８３に記載のバイオセンサ。
８５.検出構造は複数設けられ、検出構造は互いに垂直に離間されている、実施形態８３に記載のバイオセンサ。
８６.反応チャンバと連通するように本体部の一方の表面から陥凹している試料注入孔をさらに備える、実施形態８３に記載のバイオセンサ。
８７.固定プレートの一方の表面から突起している挿入突起部をさらに備え、本体部は挿入突起部が挿入される挿入陥凹部を形成するように陥凹または穿孔され、それによりセンサストリップが固定プレートに取り付けられる、実施形態８４に記載のバイオセンサ。
８８.挿入突起部から間隔をあけて配置され、挿入孔に挿入されたときに挿入突起部が本体部の一方の端部の内向きに陥凹している隅と接触するように固定プレートの一方の表面から突起している固定突起部をさらに備える、実施形態８７に記載のバイオセンサ。
８９.酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）に適合されているセンサアセンブリであって、
中に形成されている１つまたは複数のウェルを備え、１つまたは複数のウェルの各々が側壁と底面とを有する、センサストリップと、
１つまたは複数のウェルの各々の側壁に接続されている１つまたは複数の検出構造とを備え、
１つまたは複数の検出構造は、生体分子を直接その上に固定化するように構成される、センサアセンブリ。
９０.１つまたは複数の検出構造上に直接固定化された生体分子をさらに含む、実施形態８９に記載のセンサアセンブリ。
９１.生体分子は、ELISAの標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている抗体を含む、実施形態８９または９０に記載のセンサアセンブリ。
９２.１つまたは複数の検出構造の各々は、１つまたは複数のウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの中心領域に向かって横方向に延在する、実施形態８９から９１のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
９３.１つまたは複数の検出構造は、１つまたは複数のウェルの深さ方向の第１の垂直レベルに形成された１つまたは複数の第１の検出構造を含む、実施形態８９から９２のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
９４.１つまたは複数の検出構造は、深さ方向の第１の深さより深い第２の垂直レベルに形成された１つまたは複数の第２の検出構造を含む、実施形態８９〜９３のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
９５.１つまたは複数の第１の検出構造の少なくとも一部は、１つまたは複数のウェルの深さ方向で１つまたは複数の第２の検出構造と重なり合わない、実施形態８９〜９４のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
９６.センサストリップは、中を通して形成された開口部を各々有する複数の層を備え、層のうちの少なくとも１つは、開口部の側壁から突起している１つまたは複数の検出構造を備える、実施形態８９〜９５のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
９７.センサストリップは、スペーサ層によって垂直に隔てられている１つまたは複数の検出構造を含む少なくとも２つの層を備える、実施形態８９〜９６のいずれか一項に記載のアセンブリのセンサアセンブリ。
９８.１つまたは複数の検出構造は、１つまたは複数のウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの中心領域に向かって横方向に突起し、１つまたは複数のウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの深さに垂直に伸長する波形を備える、実施形態８９〜９７のいずれか一項に記載のアセンブリのセンサアセンブリ。
９９.１つまたは複数の検出構造は、その上に形成されている複数の微細構造またはナノ構造を有するように織り目加工された表面を備える、実施形態８９から９９のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１００.１つまたは複数の検出構造の各々は、１つまたは複数のウェルのうちのそれぞれの１つのウェルの中心領域で横方向に配設されているプレート構造を含む、実施形態８９〜９９のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１０１.１つまたは複数の検出構造は、１つまたは複数のウェルの深さ方向に互いに実質的に重なり合う少なくとも２つの実質的に平行なプレート構造を含む、実施形態８９〜１００のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１０２.少なくとも２つのプレート構造のうちの垂直方向に隣接するプレート構造は、１つまたは複数のウェルの深さ方向に５００ミクロンから８ｍｍの間の距離だけ相隔てて並ぶ、実施形態８９〜１０１のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１０３.１つまたは複数のウェルは、平面的底面を有する円筒形ウェルである、実施形態８９〜１０２のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１０４.ウェルの各々は、約５０μＬから約５００μＬの体積を有する試料を保持するように構成される、実施形態８９〜１０３のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１０５.１つまたは複数のウェルは、約２ｍｍから約９ｍｍの間の直径を有する、実施形態８９〜１０４のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１０６.１つまたは複数のウェルが試料で満たされたときに、試料と接触する組み合わされた表面積と試料の体積との比が、１マイクロリットル当たり約０.２５ｍｍ２を超える、実施形態８９〜１０５のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１０７.酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）に適合されているセンサアセンブリであって、
空洞を備えるキュベットと、
空洞を閉じるように構成されているキャップと、
キャップに接続され、空洞内に存在しているときに液体試料中に少なくとも部分的に浸漬されるように構成されている１つまたは複数の検出構造とを備え、
１つまたは複数の検出構造は、生体分子を直接その上に固定化するように構成される、センサアセンブリ。
１０８.１つまたは複数の検出構造上に直接固定化された生体分子をさらに含む、実施形態１０７に記載のセンサアセンブリ。
１０９.生体分子は、ELISAの標的分析対象物に特異的に結合するように構成されている抗体を含む、実施形態１０７または１０８に記載のセンサアセンブリ。
１１０.１つまたは複数の検出構造の各々は、キュベットの空洞の深さ方向に実質的に平行である対向する主表面を有するプレート構造を含む、実施形態１０７〜１０９のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１１１.１つまたは複数の検出構造の各々は、互いに実質的に平行である対向する主表面を有するプレート構造を含む、実施形態１０７〜１１０のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１１２.２つまたはそれ以上の検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面は、５００ミクロンから９ｍｍの間の距離だけ互いに隔てられている、実施形態１０７から１１１のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１１３.２つまたはそれ以上の検出構造を備え、互いに直接向かい合う２つまたはそれ以上の検出構造のうちの直接隣接する構造の主表面は、互いに実質的に平行である、実施形態１０７〜１１２のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１１４.１つまたは複数の検出構造の各々は、空洞の深さ方向に延在する真っ直ぐなエッジを有するプレート構造を含み、真っ直ぐなエッジは、プレート構造の幅を狭める１つまたは複数の陥凹領域を備える、実施形態１０７〜１１３のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１１５.１つまたは複数の検出構造のうちの少なくとも１つは、その上に形成されている複数の微細構造またはナノ構造を有するように織り目加工された表面を備える、実施形態１０７から１１４のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
１１６.空洞が試料で満たされたときに、試料と接触する組み合わされた表面積と試料の体積との比が、１マイクロリットル当たり約０.１から８ｍｍ２である、実施形態１０７〜１１５のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
【０１６９】
文脈上明らかに別の指定を必要としない限り、説明および請求項全体を通して、「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、および同様の言い回しは、排他的または網羅的な意味とは反対に、包括的な意味で解釈されるべきである、すなわち、「限定はしないが、含む」という意味で解釈されるべきである。本明細書において一般的に使用される場合、「結合されている」という言い回しは、直接的に接続されるか、または１つもしくは複数の中間要素を用いて接続されるかの、いずれかであり得る２つもしくはそれ以上の要素を指す。同様に、本明細書において一般的に使用される場合、「接続されている」という言い回しは、直接的に接続されるか、または１つもしくは複数の中間要素を用いて接続されるかの、いずれかであり得る２つまたはそれ以上の要素を指す。それに加えて、「本明細書で」、「上で」、「下で」という言い回しおよび類似の意味の言い回しは、本出願において使用されたときに、本出願を全体として指し、本出願の特定の任意の部分を指さないものとする。文脈が許す場合には、単数または複数を使用する上の「発明を実施するための形態」における言い回しも、それぞれ、複数または単数を含み得る。２つまたはそれ以上項目のリストの参照における「または」という言い回しは、解釈として、リスト内の項目のうちの任意の項目、リスト内の項目のうちのすべての項目、およびリスト内の項目の任意の組合せ、のすべてを対象とする。
【０１７０】
さらに、本明細書で使用されている条件付きの言い回し、とりわけ、「できる」、「できたであろう」、「し得たであろう」、「し得る」、「たとえば」、「例として」、「など」、および同様の言い回しは、特に断りのない限り、または使用されている文脈内で他の意味に理解されるべきでない限り、一般的に、いくつかの特徴、要素、および／または状態を、いくつかの実施形態に含むが、他の実施形態には含まない、ことを伝達することを意図されている。したがって、そのような条件付きの言い回しは、特徴、要素、および／または状態がいかなる形でも１つまたは複数の実施形態に対して必要であること、またはこれらの特徴、要素、および／または状態が、特定の実施形態に含まれるか、または特定の実施形態において実行されるべきであるかを意味することを一般的に意図されていない。
【０１７１】
いくつかの実施形態が説明されているが、これらの実施形態は、単に例として示されており、本開示の範囲を制限することは意図されていない。実際、本明細書で説明されている新規性のある装置、方法、およびシステムは、様々な他の形態で具現化されるものとしてよく、さらに、本明細書で説明されている方法およびシステムの形態の様々な省略、置換、および変更は、本開示の精神から逸脱することなく行うことができる。たとえば、特徴が所与の配置構成で示されているが、代替的実施形態は、異なるコンポーネントおよび／またはセンサトポロジにより同様の機能を実行してもよく、いくつかの特徴は、削除、移動、追加、細分、結合、および／または変更がなされてもよい。これらの特徴の各々は、様々な異なる方法で実装され得る。上で説明されている様々な実施形態の要素および動作の任意の好適な組合せは、さらなる実施形態を提供するために組み合わせることができる。上で説明されている様々な特徴およびプロセスは、互いに独立して実装され得るか、または様々な仕方で組み合わされ得る。本開示の特徴の可能なすべての組合せおよび部分的組合せは、本開示の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【０１７２】
１  キュベット
１Ａ  一般的なサンドイッチELISAプロセス
１Ｂ  修正されたサンドイッチELISAプロセス
２  標的分析対象物
３  試料
４  反応生成物
６  マーカー標識検出抗体
１０  基質
１０、１０ａ、１０ｂ、および１０ｃ  検出構造
１０Ａ、１０Ｂ  検出構造、突起部
１１  微細構造もしくはナノ構造、活性領域
１２  狭幅部分
１２ａ  挟幅部分
１４  不活性領域
１７  複数の陥凹部、切欠、または凹み、上昇防止陥凹部
１７ａ  陥凹部
２０  把持部材またはハンドル
３０  キャップ
４０  固定部材または締付部材
５０  ガード
１００  センサストリップ
１２０  挿入孔
１３０  反応チャンバ、空洞またはウェル
１５０  本体部
２００  固定プレート
２１０  孔
３００  試料注入孔
４００  挿入突起部
４００Ａ  キュベット型バイオセンサアセンブリ
４００Ｂ  キュベット型バイオセンサアセンブリ
４００Ｃ  バイオセンサ
５００  固定突起部
７００  キュベット型バイオセンサ
１２００  センサストリップ積層体
１２００Ｂ  センサストリップ積層体
１２００'  センサストリップ積層体
１２００Ｃ  センサストリップ積層体
１２００-１、１２００-２  検出構造層
１２００-３  スペーサ層
１２００-４  底プレート
１３００  センサストリップ積層体
１３００-４  底プレート
１４００  センサストリップ積層体
１５００  センサストリップ
１５０４  波形または検出構造
１６００  検出構造層、センサストリップ積層体
１６００Ａ  第１の厚さ部分
１６００Ｂ  第２の厚さ部分
１６０４  波形、検出構造層
１８００Ａ〜１８００Ｅ  センサストリップ
１８０４Ａ、１８０４Ｂ、１８０４Ｄ  プリズム、波形、検出構造
１８０４Ｃ  鋭利なエッジ、波形、検出構造
１８０４Ｄ  ワイヤまたはロッド、波形、検出構造
１９００Ａ〜１９００Ｆ  センサストリップ
１９０４Ａ〜１９０４Ｆ  検出構造
２０００Ａ〜２０００Ｄ  センサストリップ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
2021522485.tif 000060
【図２０Ａ】
2021522485.tif 000061
【図２０Ｂ】
2021522485.tif 000062
【図２０Ｃ】
2021522485.tif 000063
【図２０Ｄ】
2021522485.tif 000064
【図２１Ａ】
2021522485.tif 000065
【図２１Ｂ】
2021522485.tif 000066
【図２２】
2021522485.tif 000067
【図２３】
2021522485.tif 000068
【図２４Ａ】
2021522485.tif 000069
【図２４Ｂ】
2021522485.tif 000070
【図２４Ｃ】
2021522485.tif 000071
【図２４Ｄ】
2021522485.tif 000072
【図２４Ｅ】
2021522485.tif 000073
【図２４Ｆ】
2021522485.tif 000074
【図２５Ａ】
2021522485.tif 000075
【図２５Ｂ】
2021522485.tif 000076
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月24日(2020.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2021522485.tif 000077
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２Ａ】
2021522485.tif 000078
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２Ｂ】
2021522485.tif 000079
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２Ｃ】
2021522485.tif 000080
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２Ｄ】
2021522485.tif 000081
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６Ｃ】
2021522485.tif 000082
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６Ｄ】
2021522485.tif 000083
【国際調査報告】
2021522485.tif 000084
2021522485.tif 000085
2021522485.tif 000086
2021522485.tif 000087