(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平面状表面に複数の同一面電極を備えた第１平面基板と、該第１平面基板の前記同一面電極の個数よりも多数の同一面電極を第２平面状表面に備えた第２平面基板と、を含む検査具であって、
前記第１平面基板と前記第２平面基板とは、前記第１平面基板の前記第１平面状表面が前記第２平面基板の前記第２平面状表面と向かい合うようにして配置され、
対向する前記第１平面基板の前記第１平面状表面と前記第２平面基板の前記第２平面状表面との間に、前記第１及び第２平面基板の第１の側部に形成される流入口から反対側の第２の側部に形成される流出口へ、前記第１及び第２平面基板の全同一面電極を横切って延伸する流体通路を画定する中間層が配置され、
前記第１平面基板の前記同一面電極に対して前記流体通路から流体を接触させる第１検知領域が前記中間層に形成され、
前記第２平面基板の前記同一面電極の一部に対して前記流体通路から流体を接触させる第２検知領域が前記中間層に形成され、
前記第２平面基板の前記同一面電極のうちの前記第２検知領域の割り当てがない同一面電極の各々を、前記第１平面基板の前記同一面電極へそれぞれ電気的に接続する複数の導電部を有し、該各導電部は、前記第１平面基板の前記第１平面状表面と前記第２平面基板の前記第２平面状表面との間に、前記第１平面基板及び前記第２平面基板を貫通することなく、延伸する、検査具。
【請求項２】
前記導電部は、前記中間層を貫通せずに延伸する、請求項１に記載の検査具。
【請求項３】
前記第１平面基板の前記第１平面状表面の面積が、前記第２平面基板の前記第２平面状表面よりも小さいことにより、前記第２平面基板の前記第２平面状表面の一部位が前記第１平面基板の前記第１平面状表面に覆われずに残され、
前記第２平面基板の前記同一面電極の各一部が、前記第２平面基板の前記第２平面状表面の前記覆われていない部位に位置している、請求項１又は２に記載の検査具。
【請求項４】
前記導電部は、前記第１平面状表面及び前記第２平面状表面に対して直交する方向に延伸している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査具。
【請求項５】
前記導電部は、ポゴピン、配線、又は導電材料の堆積物である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査具。
【請求項６】
第１の平面状表面及び第２の平面状表面を有する第１平面基板と、
前記第１平面基板の前記第２の平面状表面に形成され、複数の同一面電極を形成する第１導電層と、
第１の平面状表面及び第２の平面状表面を有する第２平面基板と、
前記第２平面基板の前記第１の平面状表面に形成され、前記第１導電層の同一面電極の個数よりも多数の同一面電極を形成する第２導電層と、
前記第１平面基板の前記第２の平面状表面と前記第２平面基板の前記第１の平面状表面との間に配置され、前記第１及び第２平面基板の第１の側部に形成される流入口から反対側の第２の側部に形成される流出口へ、前記第１及び第２導電層の全同一面電極を横切って延伸する流体通路を画定する中間層と、
前記第１平面基板又は前記第２平面基板を貫通せずに、前記第１導電層の同一面電極の各々を前記第２導電層の同一面電極の一部へそれぞれ電気的に接続する複数の導電部と、
を含む検査具であって、
前記第２平面基板は、前記第１平面基板の前記第１の平面状表面から前記第１平面基板の前記第２の平面状表面へ延びる線の方向で前記第１平面基板の下方に配置され、前記第２平面基板の前記第１の平面状表面は、前記第１平面基板の前記第２の平面状表面に対面し、前記第２平面基板の前記第１及び第２の平面状表面は、前記第１平面基板の前記第１及び第２平面状表面よりも広い表面積を有し、
前記中間層は、前記流体通路を流れる液体を前記第１導電層の同一面電極と接触させる第１検知領域と、前記流体通路を流れる液体を前記第２導電層の同一面電極のうちの前記導電部の割り当てがない同一面電極と接触させる第２検知領域とを有し、
前記中間層の第１及び第２の平面状表面と前記第１平面基板の前記第１及び第２の平面状表面とが、前記第２平面基板の前記第１及び第２の平面状表面よりも小さい表面積を有することにより、前記線の方向で前記第１平面基板の前記第１の平面状表面の上から見ると、前記第２平面基板の一端部位及び該一端部位にある前記第２導電層の同一面電極の部分が他の層によって覆われておらず、該同一面電極部分へ電気的に接触可能である、検査具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１４年７月１７日出願の米国仮特許出願６２／０２５，６３２の３５ＵＳＣ１１９（ｅ）に従う特典を主張する。この特許出願の全内容はここに援用される。
【０００２】
少量試料を使用して同時に複数の検査を実行できるようにする検知装置に関し、ここに開示する。
【発明の概要】
【０００３】
ここに開示する発明は、一態様において、第１平面状表面に複数の同一面電極を備えた第１平面基板とこの第１平面基板の同一面電極の個数よりも多数の同一面電極を第２平面状表面に備えた第２平面基板とを有する検査具を対象にする。第１平面基板及び第２平面基板は、第１平面基板の第１平面状表面が第２平面基板の第２平面状表面と向かい合うようにして配置される。この検査具は、さらに、対向する第１平面基板の第１平面状表面と第２平面基板の第２平面状表面との間に配置されて、第１及び第２平面基板の第１の側部に形成される流入口から反対側の第２の側部に形成される流出口へ、第１及び第２平面基板の全同一面電極を横切って延伸する流体通路を画定する１つ以上の中間層を含む。第１平面基板の同一面電極に対して流体通路から流体を接触させる第１検知領域が中間層に形成される。第２平面基板の同一面電極の一部に対して流体通路から流体を接触させる第２検知領域が中間層に形成され、そして、第２平面基板の同一面電極のうちの第２検知領域の割り当てがない同一面電極の各々を、第１平面基板の同一面電極へそれぞれ電気的に接続する複数の導電部を有する。その各導電部は、第１平面基板の第１平面状表面と第２平面基板の第２平面状表面との間に、第１平面基板又は第２平面基板を貫通することなく、延伸する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】検査具の第１の実施形態の分解図を示す。
【図２】検査具の第１の実施形態の検査具平面図を示す。
【図３】検査具の第１の実施形態の側面図を示す。
【図４】検査具の第２の実施形態の分解図を示す。
【図５】検査具の第２の実施形態の検査具平面図を示す。
【図６】検査具の第２の実施形態の側面図を示す。
【図７】検査具の第３の実施形態の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
ここに詳細に開示する発明の少なくとも１つの実施形態を説明するにあたり、以下に説明するか又は図に例示する構造の詳細及び部品、過程、方法の仕様への適用に本発明が限定されないのは当然のことである。ここに開示する発明は、他の実施形態とすることが可能であるし、様々な方式で実現又は実行することが可能である。また、ここに使用する表現及び用語は、説明のために使用するのであって、如何なる場合にもここに開示又は請求する発明を限定するものと見なされるべきでないのは当然である。
【０００６】
以下に示す本発明の実施形態の詳細な説明において、具体的数値が本発明のより深い理解を与えるために説明される。しかしながら、当分野で通常の知識をもつ者であれば、ここに開示の範囲内にある発明がそれら具体値でなくとも実施可能であることは明白な事実である。他にも、開示内容を不必要に複雑にすることを避けるため、既知の事柄については詳細に説明しない。
【０００７】
ここに使用する表現「備える」「含む」「有する」又はそれらの派生表現は、非排他的包含の意味をもつ。例えば、列記した要素を備える、組成（構成）、過程、方法、物、又は装置は、必ずしもそれら要素に限定されるのではなくて、明記はしていないあるいは本質的にそれに存在する他の要素も含み得る。
【０００８】
ここに使用する表現「おおよそ」「約」「実質的」及びそれらの派生表現は、ある用語によって特定される値ぴったりの厳密な値だけを含むのではなくて、例えば、測定誤差により生じる差、製造公差、部品又は構造の摩耗、懸濁液や溶液からの細胞又は粒子の沈積又は沈殿、溶液の化学的又は生物学的経時劣化、構造に作用する応力、及びこれらの組み合わせに起因する差といった、厳密な値からの多少の逸脱を含む意図をもつ。
【０００９】
ここに使用する「試料」及びその派生語は、例えば、生体組織、生体液、化学流体、化学物質、懸濁液、溶液、スラリー、混合物、凝塊、チンキ、スライド、粉末、又はその他の生体組織又は生体液の調合剤、生体組織又は生体液の合成類似体、菌体（原核生物又は真核生物）、ウイルス、単細胞生物、溶解生物細胞、固定生物細胞、固定生物組織、細胞培養、組織培養、遺伝子改変細胞及び組織、遺伝子改変生物、及びこれらの組み合わせを含む意図をもつ。
【００１０】
あえて反対の意味に言及しない限り、「又は」は、包含的ＯＲであって排他的ＯＲの意味ではない。例えば、条件Ａ又はＢは、次のいずれかを満たす：Ａが真（又は存在）及びＢが偽（又は非存在）；Ａが偽（又は非存在）及びＢが真（又は存在）；Ａ及びＢが真（又は存在）。包括的ＯＲは、条件Ａ又はＢの少なくともいずれか１つ、に相当すると解釈し得る。
【００１１】
不定冠詞「ａ」「ａｎ」の使用は、ここに示す実施形態の要素と部品を説明するために採用される。これは単に便宜上と発明の汎用概念を与えるためにである。この記述は１つ又は少なくとも１つを含むと読まれるべきであるし、単数形はそうでない意味であることが明らかでない限り複数形も含む。
【００１２】
ここにおける「一つの実施形態」や「一実施形態」などの言及はいずれも、実施形態との関連で述べる特定の要素、特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれる、という意味である。明細書の随所に使用する「一実施形態において」などの言い回しは、必ずしも全て１つの実施形態に言及しているものではない。
【００１３】
ここに開示する発明は、概して、同時に２つ以上の検体を検査するために必要な試料の量を最小化する必要性に向けられている。試料が少量であることは、新生児患者の場合や、試料自体が高価である場合など、試料が限られているときに望ましい。検出対象の検体数に応じて増量が必要な従来技術の検査具構造と対比して、必要な試料の量は、同一面構造であるよりもむしろ、サンドイッチ構造（対向センサアレイとも言う）でセンサが互いに向き合っている方式でセンサを配置した場合に、大きく減らすことができる。ただし、医療機器と接続する対向センサアレイを備えた検査具の仕様を簡素化するために、各々のセンサは、同一面（例えば１つの側）の接点に電気的に接続することができる。この構造により、検査具を医療機器と接続する仕様が簡素化される一方で、１つの検査具に組み入れ可能なセンサの数が極大化される。同一面接点を備えた対向センサアレイの例示の実施形態について、図１〜図７を参照して以下に説明する。
【００１４】
図１〜図３は、検査具１００を例示する。図１は、検査具１００の各層の分解図を示し、図２は、検査具１００の平面図を示し、図３は、Ａ−Ａ’線に沿った検査具１００の側面図を示す。
【００１５】
検査具１００は、第１平面状表面６に同一面電極４を備えた第１平面基板２と、第２平面状表面１２に同一面電極１０を備えた第２平面基板８と、を含む。第１平面基板２及び第２平面基板８は、第１平面基板２の第１平面状表面６が第２平面基板８の第２平面状表面１２と向かい合う（すなわち対向する）ように配置されている。この対向構造において、第１平面状表面６に設けられた同一面電極４も第１平面状表面６も、第２平面状表面１２及びこれに設けられた同一電極１０に対面する。違う言い方をすれば、第２平面基板８は、第１平面基板２の第１平面状表面６から第１平面基板２の第２平面状表面１２へ延びる線の方向で第１平面基板２の下方に、配置される。
【００１６】
平面基板２，８は、当分野で通常の知識をもつ者に既知の各種方法と材料を用いて形成することができる。例えば、平面基板２，８は、柔軟でも固くてもよく、一例として、標準のＰＣＢ、可撓性ＰＣＢ、ＰＥＴ、ＰＩ、セラミック、ガラス等を用いてつくることができる。
【００１７】
同一面電極４，１０は、当分野で通常の知識をもつ者に既知の各種方法と材料を用いて形成することができる。例えば、同一面電極４，１０は、厚膜方式（一例として、スクリーン印刷、輪転グラビア印刷、パッド印刷、ステンシル、インクジェット又はエアゾールジェットの導電材料、すなわち炭素、銅、プラチナ、パラジウム、金、及びナノチューブ（カーボンナノチューブ等）の少なくともいずれかなど）又は薄膜方式（一例として、スパッタリング、溶射、及びコールドスプレーの少なくともいずれかの導電材料）を使用して形成可能である。同一面電極４，１０は、それぞれ、例えばレーザー切断を使用して区分けする。図示した電極４，１０の構造が単なる例示の目的のみであることは当然であり、様々な方法で電極４，１０を基板２，８に分布させることができるのは、当分野で通常の知識をもつ者には明らかである。当分野で通常の知識をもつ者には明らかであるように、電極４，１０を説明するためにここで使用する「同一面」とは、（完全に同一面であることに加えて）実質的に同一面である電極を網羅すると解釈されるべきである。したがって、電極の個々については、平面基板２，８上の他の同一面電極４，１０との対比で隆起、沈降、及び傾斜の少なくともいずれかがそれぞれに若干あってもよく、それでも同一平面と見なされる。
【００１８】
１つ以上の平面中間層１４が、対向する第１平面基板２の第１平面状表面６と第２平面基板８の第２平面状表面１２との間に配置される。中間層１４は、当分野で通常の知識をもつ者に既知の様々な方法及び材料を用いて形成される。例えば、中間層１４は、誘電体、感圧接着剤、積層などの不活性基板から形成される。あるいは、中間層１４は、平面状表面６，１２及び同一面電極４，１０の上に中間層１４を直接形成することによって、平面基板２，８のそれぞれに一体化させたものでもよい。１つ以上の中間層１４を、電極４，１０の１つ以上又は全部を互いに絶縁する誘電体又は絶縁材料から形成された絶縁層とすることができる。あるいは、中間層１４は、１つ以上の電極４と１つ以上の電極１０とを互いに電気的に接続する導電経路を提供することもできる。
【００１９】
図２及び図３に示す実施形態において、検査具１００は、流体通路１６を画定する中間層１４Ｂを含む。通路１６は、検査具１００の流入口１８から流出口２０へ流体を流す。
【００２０】
検査具１００は、中間層１４Ｂの異なる側の両平面に配置された中間層１４Ａ，１４Ｃも含んでいる。中間層１４Ａ，１４Ｃは、１つ以上の検知領域２２を画定する。個々の検知領域２２は、流体通路１６を通る流体を、第１及び第２平面基板２，８の同一面電極４，１０のそれぞれと接触させる。一例として図１〜図３に示す検知領域は、各中間層１４Ａ，１４Ｃを貫通して延在する円形孔である。検知領域２２は、流体通路１６にある流体と反応して検知可能な検体を生成する化学物質／試薬３８で完全に又は部分的に満たされている。代替的に、個々の検知領域２２は、中間層１４Ａ，１４Ｃを不要として、同一面電極４，１０に化学物質及び試薬の少なくともいずれかを直接塗布することによっても画定される。
【００２１】
平面基板２は、個々の検知領域２２−第１平面基板２の第１平面状表面６に近接していて−第１平面状表面６の同一面電極４のそれぞれに個別に割り当てられている（図１に示す及び図２においてはその視点から直接見えないので点線で示す）を有するものとして、図１〜図３に示してある。同じく、基板８の第２平面状表面１２に近接する個々の検知領域２２は、同一面電極１０のそれぞれに個別に割り当てられている。その検知領域２２を割り当てた各同一面電極１０は、図１〜図３において同一面電極１０Ａとして識別されている。基板８の第２平面状表面１２は、図中で同一面電極１０Ｂとして識別される別の同一面電極１０を含んでいて、これら同一面電極１０Ｂは、基板８の第２平面状表面１２に近接した検知領域２２が割り当てられていない。
【００２２】
図２及び図３に最もよく表してあるように、第２平面基板８の第２平面状表面１２の同一面電極１０Ｂの１つ以上又は全部は、導電部２４を介して、第１平面基板６の同一面電極４と電気的に接続される。導電部２４は、第１平面状表面６と第２平面状表面１２との間に、第１平面基板２又は第２平面基板８を貫通することなく、延伸する。また、導電部２４は、第１平面状表面６と第２平面状表面１２との間に、中間層１４を貫通することなく、延伸する。代替例では、導電部２４は、中間層１４の１つ以上又は全部を貫通する。図３に最もよく表してあるように、導電部２４は、少なくとも部分的に、第１平面状表面及び第２平面状表面に対し実質的に直交する方向で延伸する。
【００２３】
導電部２４は、当分野で通常の知識をもつ者に既知の種々の方法及び材料を用いて形成される。例えば、導電部２４は、ポゴピン、配線、又は導電材料の堆積物である。当然ながら、導電部は、第１平面基板２及び第２平面基板８の一方又は両方に固定することができる。一例をあげると、導電部２４は、検査具１００の組み立て前には第１平面基板２に固定してあり、組み立て時に、該導電部２４を、同一面電極１０Ｂと電気的に接触させる（あるいはこの逆）。導電部２４は、図２及び図３に示す対向構造に配置された後の第１平面基板２及び第２平面基板８の一方又は両方に固定される。あるいは、導電部２４が中間層１４の１つ以上又は全部を貫通している場合、当該導電部２４は、図２及び図３に示す対向構造に第１平面基板２及び第２平面基板８が配置される前に、１つ以上の中間層１４内に形成される。
【００２４】
図２に最もよく表してあるように、第１平面基板２の第１平面状表面６及び中間層１４の面積は、両者とも、第２平面基板８の第２平面状表面１２よりも小さい。対向構造に置かれたときに、そのサイズの違いは、中間層１４にも第１平面基板２にも覆われない、第２平面基板８の第２平面状表面１２の露出部位２６を残す。露出部位２６は、同一面電極１０の一部（同一面電気接点２８と言う）を含む。露出部位２６の同一面電気接点２８は、関連する医療機器（計測機器や読取機器）へ、該医療機器の収容スロット（図示せず）に挿入することにより、接続される。言い換えれば、第１平面基板２の第１平面状表面６から第１平面基板２の第２平面状表面１２へ延びる線の方向で、第１平面基板２の第１平面状表面６の上からの視点により検査具１００を見ると、第２平面基板８の露出部位２６及びここに位置した同一面電気接点２８は、第１平面基板２及び中間層１４によって隠されずに残っている。
【００２５】
検査具１００のさらに別の代替実施形態において、検査具１００の第１平面基板２は、電極を欠いた単純な蓋に置き換えられる。この構造は、第２平面基板８が同一面電極１０Ａのグループだけを含んでいる検査具１００を必要とする。
【００２６】
図４〜図６に、ここに開示する発明に係る検査具の第２の例示実施形態を示す。図４は、検査具１００’の各層の分解図を示し、図５は、検査具１００’の平面図を示し、図６は、Ａ−Ａ’線に沿った検査具１００’の側面図を示す。以下の検査具１００’の説明において、図１〜図３の検査具１００を説明するために使用した参照符号を、同様のものを参照するために準用し、そのものに関する重複説明を不要にする。
【００２７】
図４及び図５に最もよく表してあるように、第１平面基板２’及び第２平面基板８’は、第１平面基板２’及び第２平面基板８’の各第１平面状表面６’及び第２平面状表面１２’とは反対側に位置した第２の平面状表面３０’，３２’をそれぞれ有する。第１平面基板２’及び第２平面基板８’の第１平面状表面６’及び第２平面状表面１２’の個々の同一面電極４’，１０’の１つ以上又は全部は、それぞれ、第２の平面状表面３０’，３２’にそれぞれ位置した電気接点３４，３６に電気的に接続される。１つ以上の電気接点３４は「上側接点」又は「前側接点」と呼び、電気接点３６は「下側接点」又は「後側接点」と呼ぶ（又は、検査具１００’の向きによってはこの逆）。同一面電極４’，１０’の個々は、種々の方法で電気接点３４，３６にそれぞれ電気的に接続される。例えば、同一面電極４’，１０’は、スルーホールとしても知られるビアを使用して各電気接点３４，３６と電気的に接続される。ビアは、その中に位置した導電部４０を有し、各々の同一面電極４’，１０’と電気接点３４，３６とを電気的に連結する。検査具１００’は、上側接点３４と下側接点３６とを受け入れるように構成された検査具読取装置と接続される。
【００２８】
さらにまた別の代替実施形態において、図７に、仮想Ａ−Ａ’線に沿った検査具１００”の側面図を示す。検査具１００”の場合、上側接点３４が平面基板２’上に位置する一方、第２平面基板８”の露出部位２６”が同一面電極１０”の一部（例えば、同一面電気接点２８”）を含んでいる。この構造によれば、検査具１００”の接点３４，２８”を同じ側（例えば上側）からアクセスすることができる。
【００２９】
当分野で通常の知識をもつ者であれば、上述した検査具１００，１００’の製造に使用可能な種々の方法があることを当然理解できる。例えば、中間層１４及びその次に第２平面基板８は、第１平面基板２の上に形成できる（あるいはこの逆）。
【符号の説明】
【００３０】
１００，１００’、１００”  検査具
２，２’第１平面基板
４，４’  同一面電極
６  第１平面状表面
８，８’，８”  第２平面基板
１０，１０’，１０”  同一面電極
１２，１２’，１２”  第２平面状表面
１４  中間層
１６，１６’  流体通路
１８，１８’  流入口
２０，２０’  流出口
２２，２２’  検知領域
２４  導電部
２６，２６”  露出部位
２８，２８”  同一面電気接点
３０’，３２’  第２の平面状表面
３４，３６  電気接点
３８  化学物質／試薬
４０  導電部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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