(57)【要約】      （修正有）【課題】液体中の検体を測定する方法、及び、該方法に対応する液体中の検体を測定する装置の提供。【解決手段】検査する液体量が運搬平面の基板に適用され、検査する液体量がこの基板上で検査部位にまで移動され、液体は運搬平面の基板にのみ接触し、上記検査部位において、検査する液体はさらに、上記基板の反対側の検出平面内に配置されるセンサ要素と接触し、検査する液体量中の検体がセンサ要素によって直接的または間接的に測定されることを特徴とする、液体中の検体を測定する方法。また、該方法に対応する液体中の検体を測定する装置。【選択図】図２
2005130851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中の検体を測定する方法において
a)検査する液体量が、運搬平面の基板に適用され、
b)検査する液体量が、運搬平面の基板上で検査部位に移動され、
c)検査部位で、検査する液体量がさらに、運搬平面の基板と反対側の検出平面内に配置されたセンサ要素に接触され、
d)検査する液体量中の検体が、センサ要素によって測定される方法であって、
ステップb)において、液体量が運搬平面の基板のみと接触することを特徴とする方法。
【請求項２】
検体が、特異的センサ要素によって直接測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検体が、検査部位における特異的検出反応または相互作用によって間接的に測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
検体特異的電極、より詳細にはイオン選択電極もしくはガス電極を使用することによって、電流測定もしくは電位差測定センサ電極によって、または直接光学方法によって検体が測定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
結合パートナーとの特異的相互作用、または検出試薬と検体との特異的反応を検出することにより、検体が間接的に測定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
液体量が、音響表面波またはエレクトロウェッティングに基づく方法により移動されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
検査部位での運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を永久的に変えることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
検体を測定するため、運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を一時的に変えることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
試料適用部位から検査部位へ検査する液体量がその上で移動される運搬平面の基板と、運搬平面と反対側にある検出平面内に配置された、検体を測定する少なくとも１つのセンサ要素とを備える、液体中の検体を測定する装置であって、
液体量が、検査部位に移動する間に運搬平面の基板のみと接触し、検体を測定するためにセンサ要素のみとさらに接触することを特徴とする装置。
【請求項１０】
液体量を移動させるのに必要な力を発生させ、それを液体量の上に伝達するための追加の要素が、上記装置と一体化されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
装置が、１つまたは複数の試料もしくは試薬適用区域および／または廃棄物容器をさらに含む閉塞設計として構成されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
検査部位での運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を永久的に変えることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
検体を測定するため、特に検査部位で、運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を一時的に変えることにより、好ましくはセンサ要素を一時的に運搬平面の基板に近づけることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
分子生物学的増幅方法により検体を検出することを目的として、追加の温度制御領域が検出平面に一体化されており、且つ、これらの温度制御領域が、反応混合物の温度を調節することを目的として、ａ）温度制御領域内で運搬平面からの検出平面の距離を永久的に変えることにより、またはｂ）運搬平面からの温度制御領域または検出平面全体からの距離を一時的に変えることにより、温度制御領域が反応混合物と接触するように設計されていることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中の検体を測定する方法、および本発明による方法によって液体中の検体を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合試料から特定の生物学および医学関連物質の濃度を分析的に検出および測定することは、現代の医療診断の重要な基本である。ここ数年、特にミクロ分析方法の導入により、ますます少なくなりつつある試料量での正確な分析結果を得るための方法およびプロセスが開発されてきた。ますます大きな範囲で使用されている「lab-on-a-chip」システムはミクロ〜ナノ・リットル範囲の液体量で動作する。液体は、検査の部位である空間的に画定された分析領域までシステム内で移動させなければならない。続いて実際の検体の測定が、普通は特定のセンサの助けをかりてこれらの部位で行われる。
【０００３】
従来の「lab-on-a-chip」システムは一般に、液体を実際のセンサ要素に運ぶ微小構造の閉塞経路からなる。機械的マイクロポンプまたは動電方法が普通、液体を移動させるのに使用される。したがって、例えば電気浸透、静水圧差、毛管力または遠心力によって、経路内で液体を移動させることができる。非常に少量の液体を運ぶ他の方法として、エレクトロウェッティングが挙げられ、「微小反応装置応用例の液滴の静電作動」(Washizu M、IEEE Transactions of Industry Applications 34(4)、732〜737頁、1998年)、「デジタル・ミクロ流体回路をエレクトロウェッティングに基づいて作動させることによる液滴の生成、運搬、切断、および融合」(Cho S.K., Moon H.Kim C.J.、Journal of Microelectromechanical Systems 12(1):70〜80頁、2003年)、または「エレクトウェッティングよるミクロポンピング」(Kim C.J.、Proceedings of 2001 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition、2001年11月11〜16日、ニューヨーク、ニューヨーク州)に記載されている。また、この方法としては、例えば「二次元空間流体工学」(Wixforth A.,Scriba J.and Gauer C.、mstnews5/02、42〜43頁)に記載されたような、音響表面波、いわゆる表面音波(SAW)の助けをかりて表面上に液体を運ぶことが挙げられる。
【０００４】
検体は普通、チップの経路に一体化されたセンサの助けをかりて、ミクロ分析システム内で測定される。これまでに使用されたミクロ分析方法でのこれらのセンサの測定方法は、より詳細には蛍光または吸光度測定などの分光分析法、電気化学法、導電、発光または電気化学発光法、および導波路センサを使用した検出法に基づいている。これに対して、バイオセンサ、イオン選択電極、およびマクロ的な普通の診断に広く使用される他のセンサはこれまで、ミクロ分析システムの普通の使用には適していないことが証明されていた。この理由としては特に、このような微小構造のセンサおよび電極の製造コストが高く、今までのところ外部からの動的ポンピングによってこれらのシステム内に液体を移動させるのに十分な方法が見つかっていないという事実がある。他のミクロ分析装置はより詳細には、タンパク質アレイまたは核酸を測定するためのアレイである。さらに、臨床および/または化学分析器に組み込まれたセンサ・モジュールがある。これらは特に、電解質およびグルコースまたはラクトースなどの検体を測定するモジュールである。しかし、実験室で確立されるこれらの方法は普通、かなり大量の試料量を使用する。
【０００５】
普通使用されるミクロ分析装置は、タンパク質および核酸分析用のアレイを除いて、ほとんど全てミクロ流体経路のみからなる。これらの閉塞された経路は、数ミクロンの幅および深さであるが通常は非常に長いため、これらの経路の容量が断面に対して大きい。したがって、これらのシステム内のかなりの比率の試料量は、システムのセンサ領域内において検体を測定するのに使用することができず、使用不能な死容量となる。そのため、これらの経路システム内で試料の必要量をさらに減らすための基本的な限界がある。さらにこのような経路は、試料と直接接触する表面が容量に対して非常に大きいという重大な欠点がある。そのため、液体の成分が経路の表面上に残り、したがって次の測定のために同じ経路内に移動される試料を汚染する可能性が高い。したがって、このようなシステムはしばしば、前記のようなキャリー・オーバーの問題により使い捨て品として使用することしかできないことがある。このようなミクロ分析システムの別の欠点としては、微小経路内で液体を混合することは不可能または非常に複雑であり、発生する可能性のある気泡は経路内の流れを容易に止めてしまう可能性があるということが挙げられる。したがって、このようなシステムは比較的問題が起こりがちであり、製造するのに費用がかかり、それによって費用面の理由から、しばしば定常的な操作に数回使用しなければならないが、上記理由(キャリー・オーバーの問題)により現在のところは不可能である。
【０００６】
現在のところ、イオン選択電極が、とりわけマクロ分析システムにおいて、また臨床および化学的分析システム内の電解質分析用モジュールにおいて使用されている。このようなマクロ検出システムは、重大な欠点を有する。すなわち、試料量がかなり多いのに加えて、このようなモジュールおよびシステムは、これらのシステム内の液体流を制御するのに多数の管、弁およびポンプを必要とする。例えば、個々の測定及びキャリブレーションの間に管およびセンサを洗浄するため、空気部分を液体の流れに導入させなければならない。空気部分が正確に導入され排出されることを保証する目的で液体流を制御するために、追加のセンサ、より詳細には光バリアまたは導電性センサが必要である。ミクロ流体経路を備えるミクロ分析システムと同様に、検体を実際に測定するためには比較的少量しか必要ないのであるが、現在のシステムでは、キャリー・オーバーのない測定を保証するためには、約20倍の量の液体を使用しなければならない。したがって、このようなシステムは非常に故障しやすく、多くの保守が必要であることが多い。上記の構造では、理想的には医者の研究室または患者近接診断に使用できる、扱い易く携帯可能な機器を製造することはできない。上記の機器の別の欠点は、全てのシステムおよびモジュールを、多くの異なる部品から組み立てなければならないために、製造コストが高いことである。マクロ分析システムと異なり、現在のところマクロ分析システムにおけるような、定常的な操作での複数回の測定に適した、ミクロ分析方法および装置用のイオン選択電極はない。
【０００７】
マイクロアレイはミクロ分析システムの特殊な事例である。マイクロアレイは、支持基板上に多くのセンサ要素を有する分析システムとして理解され、普通は多くの同時または時差測定に使用できるように、互いに規則的な距離で配置されている。マイクロアレイは、特にタンパク質および核酸を分析するために使用される。このようなアレイを再生することは難しく、したがってこのようなシステムもまた上記理由により多数回の使用には適していない。
【０００８】
タンパク質測定用のいくつかのマイクロアレイは、平らな表面で動作する。しかし、これらのアレイは比較的たくさんの量を必要とする。したがって、検体を検出分子に結合させるためには、例えば約50μlの試料液をこのようなシステム内でインキュベートさせなければならない。検体の減損を防ぐため、試料を全体的に混合させなければならないが、これは大きな技術的問題である。
【０００９】
これらのアレイは全て、一回のみの使用を意図したものである。普通、大容量の平面アレイを使用するが、その場合もまたインキュベーション中の混合は技術的な難題である。検体は普通、高価かつ複雑な光学検出システムを必要とする光学方法によって検出される。そのために、これらの検出方法は高品質な技術装置を備えるいくつかの特別な研究室内でしか実施できない。
【００１０】
これらの技術的問題を解決するため、液体を特にミクロ分析システム内において運搬することができる方法および装置が記述されている。
【００１１】
ドイツ特許公開公報第DE10117771A1には、音響表面波の助けをかりて少量の液体を操作する方法および装置が記載されている。公開公報に記載されたこの特許出願の目的は、固体チップ上で液体を存在させること、及び、任意選択で混合することである。この目的で、音響表面波により液体を平らな表面の上でいわゆる機能化領域に向かって移動させることができる装置および方法が記載されている。化学または生物反応が、例えばこのような機能化領域内で起こる可能性がある。この目的で、ドイツ特許第DE10117771A1号には、このような機能化領域が特定の部位で、固体チップの表面内または表面上に直接配置され、特に分析方法でセンサとして使用することができる装置が記載されている。液体を分析する機能化領域は、固体チップの基板に直接一体化され、その上に液体が運ばれる。すなわち、液体の運搬に関連する装置、および液体中の検体の測定に関連する装置は、単一平面、すなわち運搬平面内で組み合わされる。しかし、このような多機能表面を製造し、また清浄化するのは非常に費用がかかり、技術的に複雑であり、したがってこのようなシステムは使い捨ての物品として使用することも、普通の分析で使用することもできない。さらに、担体チップの表面内に一体化されたセンサは、例えば異なる表面濡れ性または空間的凹凸あるいは窪みにより、担体基板の表面内において不均一性を示す。これによって、担体基板の表面の上に液体を均一に運ぶことが大幅に制限され、したがってこれらの不均一性を補償し、液体の均一かつ効果的な運搬を可能にするためには、複雑な制御および/または追加の力が必要である。第DE10117771A1号にはまた、2つの固体表面が互いに対向し、その間に検査する液体が配置されて両方の表面に接触する配置が記載されている。この場合、音響表面波を発生させる装置、および機能化領域は、2つの異なる表面上に存在していてよい。しかし、このような配置でさえも、運搬平面の基板上における液体の運搬は、機能化領域と独立してはいない。というのは、液体量は両方の表面に常に接触しているからである。このような配置により、より詳細には液体と2つの接触した表面の間の表面効果、界面効果および毛管効果により、更なる相互作用が生じる。したがってこのような配置は普通、基板の上で液体を運搬するのには適していないが、特に液体を混合するのに使用することができる。
【特許文献１】ドイツ特許第DE10117771A1
【特許文献２】米国特許第6,352,630号
【特許文献３】欧州特許第EP0779226号
【特許文献４】国際公開第WO01/20781号
【非特許文献１】「ミクロ反応装置応用例の液滴の静電作動」Washizu M、IEEE Transactions of Industry Applications 34(4)、732〜737頁、1998年
【非特許文献２】「デジタル・ミクロ流体回路をエレクトロウェッティング式作動させることによる液滴の生成、運搬、切断、および融合」(Cho S.K., Moon H.Kim C.J.、Journal of Microelectromechanical Systems 12(1):70〜80頁、2003年)
【非特許文献３】「エレクトウェッティングよるミクロポンピング」(Kim C.J.、Proceedings of 2001 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition、2001年11月11〜16日、ニューヨーク、ニューヨーク州)
【非特許文献４】「二次元空間流体工学」(Wixforth A.,Scriba J.and Gauer C.、mstnews5/02、42〜43頁)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、従来技術の欠点を取り除くことである。より詳細には、本発明の目的は、費用効果が良く、ユーザーフレンドリーで定常的な分析における要求を満たし、多数回の再使用に適しているミクロ分析方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来技術に記載されたミクロ分析方法および装置の従来の欠点に対する発明的解決法および本発明の主題は、液体中の検体を測定する方法および装置であり、検査する液体が基板に適用され、検査する液体量が基板の表面、いわゆる運搬平面上で検査の部位まで移動され、ここで液体は運搬中の運搬平面の基板にのみ接触することを特徴とする。特に、音響表面波またはエレクトロウェッティングなどの方法によって移動を行うことができる。加えて、本発明による方法および装置は、運搬平面の基板とは別に該基板と反対側にある第2の平面、いわゆる検出平面内に配置された少なくとも1つのセンサ要素及び任意に追加の分析ユニットを有することを特徴とする。この検出平面は、液体量が検出平面に接触しない、または検査部位に向かうまたはそこから離れる移動中に、その移動が検出平面によって遮られないように設計されている。したがって、本発明による方法および装置は、液体量の運搬平面上における均一かつ遮られない移動を保証する。検査の部位に該当する位置において、検出平面は特殊な形状の部分または装置を有しており、規定されたこの検査部位においてのみ検査する液体と接触して液体内の検体の測定を可能にする。この接触表面は特に、検査部位でセンサ要素または検出平面と運搬平面の間の距離が永久的に小さくなるように設計することができる。または、センサ要素または検出表面は、液体量が検査部位にあるときにセンサ要素が検査する液体量と一時的に接触することができるように移動可能に設計されている。
【００１４】
さらに、運搬平面および検出平面を連結させて、外部装置内に配置させることができる装置を形成することができる。外部装置は特に、検査する液体量の移動を制御し、本発明による装置との電気および/または流体接触を作るために使用することができ、任意選択で分析ユニットの一部を受けることができる。
【００１５】
好ましい実施形態は、下部表面としての運搬平面の基板と、閉塞装置を構成するための側面を有することが好ましいカバーとを備えた、閉塞装置からなっている。カバーはまた、カバー、より詳細には貫通可能なセプタムによって閉塞された、液体を適用するための開口を有することもできる。少なくとも1つのセンサ要素が、ハウジングのカバーに一体化されている。したがって、ほとんどの場合、カバーは装置の検出平面に該当する。この場合、センサ要素は、検査部位で運搬平面に直接面するカバーの表面に一体化されているか、またはその上に取り付けられていてよい。
【００１６】
他の実施形態では、検査部位で検体を測定するため、可動センサ要素は運搬位置から測定位置に簡単に移動される。運搬位置がセンサ要素の空間的位置であるときは、液体量とは接触しないため、運搬平面の上の液体量の運搬はセンサ要素による影響を受けない。測定位置がセンサ要素の空間的位置であるときは、運搬平面に対する距離が運搬位置と比べて小さくなり、センサ要素が液体量と接触し、それによって検体をセンサ要素により測定することができる。運搬平面の基板は、検査する液体量の移動を発生させる追加の装置、より詳細には音響表面波を発生させるためのインターデジタル電極またはエレクトロウェッティングに基づく方法に使用されるものなどの電極をを有することができる。しかし、液体を移動させるのに必要な力を発生させる装置は、音響表面波による運搬の場合、必ずしも運搬平面の基板に直接取り付けなくてもよく、むしろこれらの力を発生させる装置は、例えば外部制御装置の部品などのように、基板の外側に配置することも可能である。この場合、外部で発生した力は、例えば電界または機械的振動により運搬平面内に伝達される。これは、運搬平面自体には運動を発生させる複雑な装置が必要なく、製造コストがかなり削減されるので、使い捨て装置の使用を意図する場合に特に有利である。
【００１７】
本発明による装置は、検査する液体量を移動させるのに使用する平面(運搬平面)と液体量の分析検査に使用する平面(検出平面)とに細分化されているため、運搬平面の基板上の液体量の移動が遮られず、一方このような2つの平面を2つの異なるプロセスで製造することが可能になる。これらの2つの製造プロセスは互換性がなくてもよい。したがって例えば、運搬平面を検出平面とは別に製造することができる。特に製造するのが重要なこれらの2つの要素は、好ましくは閉塞装置の形で最終的に組み立てられるまでは組み合わされることがない。検査する様々な液体量、またキャリブレーション溶液、参照溶液、リンスまたは洗浄溶液、標準検体濃度、いわゆる標準溶液、または試薬を、例えばピペットまたは注射によりハウジングの開口を通して運搬平面に適用することができる。加えて、キャピラリーとディスペンサなどのような、組み合わされた流体システムにより液体量を運搬平面に適用することができる。液体量を移動させるのに必要な力を発生させる装置を適切に制御することにより、液体量を運搬平面の基板上のあらゆる所望かつ所定の部位に、より詳細には検査部位に運ぶことができる。
【００１８】
好ましい実施形態では、本発明による装置はさらに、オリフィスによって装置に連結され、それによって装置の閉塞領域に属する廃棄物容器を有する。オリフィスを通して廃棄物容器内に運ばれる液体を、このオリフィスによって運搬平面および検出平面から分離させることができ、それによってセンサ領域への逆流、さらに次の測定への障害を防ぐ。
【００１９】
液体中の検体を測定する場合、しばしば非常に小さな測定信号しか発生しないことがあり、その信号は周囲影響および妨害因子によって容易に変更される可能性がある。したがって、本発明の有利な実施形態では、信号を妨害性の電気的影響を受けないように保持する、または照射線減少カバーにより光学検出器を直射日光または散光から保護するため、センサ領域または装置全体は、好ましくはファラデー箱によりこのような外部からの妨害的影響から保護される。
【００２０】
本発明による方法、または本発明の意味における対応する装置によって測定できる検体は、分析、特に臨床診断に重要な全ての粒子である。「検体」という用語は特に、原子、イオン、分子および巨大分子、より詳細には核酸、ペプチドおよびタンパク質などの生体巨大分子、脂質、代謝産物、細胞および細胞片を含む。検体は遊離したものであっても、粒子、特にいわゆるビーズなどの人工粒子に結合されたものであってもよい。
【００２１】
本発明の意味における液体は、純粋な液体、ならびに分散液、乳濁液または懸濁液などの同質および異質混合物であってもよい。より詳細には、液体は原子、イオン、分子および巨大分子、特に核酸、ペプチドおよびタンパク質などの生体巨大分子、脂質、代謝産物、細胞および細胞片を含んでいてもよい。生体起源の好ましい検査する液体は、血液、血漿、血清、尿、脳脊髄液、涙液、細胞懸濁液、細胞上清液、細胞抽出液、組織溶解液などである。しかし、液体はキャリブレーション溶液、参照溶液、リンスまたは洗浄溶液、試薬溶液、または標準検体濃度を含む溶液、いわゆる標準液であってもよい。本発明の意味における液体量は基本的に、どんな形状および寸法でもよいが、100nlから10μlの範囲の容量をもつ円形または平らな滴の形で存在することが好ましい。より詳細には、複数の隣接するセンサ要素を覆うことができる細長い形の液体量も可能である。
【００２２】
本発明の意味におけるセンサ要素は、検体に特異的な化学的、生物化学的、生物学的または物理的な量またはその変化を測定することができる、検体を測定するための全てのシステムである。本発明の範囲内で、センサ要素という用語は、センサの単に技術的な定義に限定されるものではなく、検体を直接的または間接的な方法で検出することが可能な全てのシステムを含んでいる。
【００２３】
したがって、特に検体の特異的結合パートナー、より詳細には検体をそれとの特異的相互作用によって検出することができる標識結合パートナー(例えば、抗体、相補的配列を有する核酸、錯化剤)、または検体と特異的に反応し、それによって対応する反応生成物または抽出物を検出することにより検体(例えば、基質、酵素)の測定を間接的に助ける検体の特異的反応パートナーもまた、センサ要素として理解される。本発明によればこれらのセンサ要素は、好ましくは固定化された形態で検査部位に存在し、この位置での検体の特異的検出を可能にする。また、検体を測定するのに必要な試薬は乾燥した化学物質の形でこの部位に存在することが可能である。特に間接的検出方法の場合、物理または化学センサによる物理的検出部位は検査部位において必ずしもセンサ要素に対応している必要はないことに留意すべきである。したがって、ペプチド検体を蛍光標識抗体により検出する場合、センサ要素としての抗体による検体の検出は検査部位でのみ起こるのであるが、得られる蛍光放射は光学センサによって検出され、このセンサは発明の適切な実施形態において本発明による実際の装置の外側に配置することもできる。しかし、センサ要素はまた、従来のセンサ、特に電気化学センサ、バイオセンサ、吸光または蛍光検出器などの光学センサ、およびオプトードなどの免疫センサ、導波路センサ、およびエバネッセント場レーザ分光分析センサであってもよい。液体の粘性、密度または質量を測定するセンサなどの、物理量を測定することができるセンサもまた包含される。検体特異的反応中に液体のこれらの性状が変化する反応において特に重要である。この例としては、得られる質量の変化により検体分子の付着を検出する凝固反応または方法が挙げられる。
【００２４】
センサは、全ての可能な幾何実施形態において、特に尖ったセンサ、平らなセンサ、または厚膜センサとして存在することができる。センサが移動された場合に検査する液体の最小残余量のみが付着し、したがってキャリー・オーバーによる見かけ上の偽データを大部分防ぐことができるので、尖ったセンサは特に好ましい。
【００２５】
検査する液体量中でセンサ要素で直接測定できる検体の場合、液体量は本発明により検査部位に移動される。これは好ましくは、まず個別の液体量を発生させ、これらの液体量を検査部位に移動させることによって達成できる。この方法は、多数回の測定および定常的な操作での使用に特に適している。この場合、検査する複数の液体量は、それぞれの検査部位に連続して移動される。個別の検査が終了すると、既に検査された液体量は、検査部位から離れるように移動されて、別の検査のめたに提供されてもよいし、または廃棄物容器に集められてもよい。次に、別の液体量を空いている検査部位に移動させることができる。この場合、既に検査した液体量を部位から離れるように運搬することと、検査する液体量を部位に運搬することとを同時にまたは連続的に行うことができる。このような工程はまた、キャリブレーション溶液、参照溶液、リンスまたは洗浄溶液、試薬溶液、または標準検体濃度を含む溶液で行うこともできる。
【００２６】
検査する液体中でセンサで直接測定することができない検体の場合、検体を測定するのに追加の試薬が必要となることがよくある。
【００２７】
このような方法の特別な特徴は、結合パートナー、特にイムノアッセイの形態における標識結合パートナーとの特異的な相互作用を検出することにより、あるいは、ポリメラーゼ連鎖反応または特に化学反応もしくは酵素反応の形態での検出試薬と検体との特異的反応を使用する検出方法、または物理量もしくは化学量（特に、粘性）の特異的変化を使用する検出方法により、検体が間接的に測定されるという点である。検体を測定するため、ある量の検査する液体およびある量の試薬溶液は、例えば適切に制御された推進音響表面波により、例えば互いに向かってこれらの液体量を移動させることによって接触され、最終的に結合して共通の液体量を形成する。検体と試薬との急速かつ完全な反応、それによりできるだけ正確な検体の測定を可能にするために、結合された液体量が混合される場合に特に有利である。適切に制御された音響表面波を、より詳細には混合のために使用できる。液体量は、検査部位で直接接触させ、混合することができる、またはこれは装置の別の領域で予め行うことができる。そして後者の場合、任意に一定の反応時間の間保持した後にこの混合物が検査部位に移動される。
【００２８】
検体を測定するのに必要な試薬溶液、並びにキャリブレーション溶液、参照溶液、リンスまたは洗浄溶液、または標準検体濃度を含む溶液は、特別な開口を通して、より詳細には既に利用可能な試料適用用セプタム、またはそのために特に設けられたセプタムを通して装置に加えることができる。上記の溶液の適用は、必ずしもセプタムを通してピペットまたは注射によって行う必要はなく、本発明の別の実施形態では、容器に入れられた液体をハウジング内または外に保持することが可能であり、その後ハウジング内に運ばれる、または例えばミクロディスペンサまたは圧電ディスペンサの助けをかりて規定された時点でそこで放出される。これは、検体を測定するのに必要な液体は全て、装置内で既に利用可能であり、検査する液体だけを供給すればよいという利点がある。特に、ディスペンサによりチャンバに連結された、ハウジングのカバー上に取り付けられた容器により、追加の試薬溶液を適用することができる。
【００２９】
液体量は、円形または平らな滴の形で存在していることが好ましいが、液体量はまた複数の隣接するセンサ要素を覆うことができる細長い形であることも可能である。例えば電解質の電気化学測定の場合のように、複数のセンサ要素を検査する液体量に同時に接触させなければならない場合、この実施形態を特に十分使用することができる。この場合、普通は1つまたは複数の測定電極、および参照電解質に対しては参照電極を使用する。ある量の検査する液体およびある量の参照電解質溶液を、互いに向かって移動させ接触させた場合、混合力を加えなければ、2つの液体容量がまず単に拡散的に、したがって非常にゆっくりと混合される。この時、液体量の接触の直後に、2つの部分的量は事実上は混合することなく導電連結しているので、これは特に有利である。測定信号が固定した後に検体を正確に測定することができるように、検査する液体の液体量は1つまたは複数の測定電極と接触していることが好ましく、参照電極を含む液体量は参照電極と接触していることが好ましい。
【００３０】
本発明による装置は、多数回の使用に適している閉塞ハウジング内に組み込まれていることが好ましい。この閉塞設計により、液体の蒸発、したがって検体の濃度の変動が防止される。さらに、好ましい実施形態では、廃棄物容器が含まれ、この中に検査溶液と、さらに試薬溶液、キャリブレーション溶液、参照溶液、リンスまたは洗浄溶液、および標準検体濃度を含む溶液を、使用後に運搬することができる。特に、使用済みの溶液が検査部位に到達すること、および/または他の検体測定を変動させることがないように、廃棄物容器を設計することができる。これは例えば、機械的オリフィスによって達成することができる。さらに、使用済みの試料を、例えばフリースまたはスポンジにより吸収することができる。これにより、本発明による装置内の空気湿度が一定の高レベルに保持され、それによって前の測定が検体の次の測定に影響を与えることなく、少量の液体の蒸発を防ぐことを保証する。
【００３１】
別の実施形態では、本発明による装置、または装置の部品は、装置または装置の部品、より詳細にはセンサ要素が一回の使用を意図するように設計されている。この実施形態は、キャリー・オーバーによる問題が起こる可能性がある場合に、検体を測定するのに特に適切である。
【００３２】
本発明はまた、モジュラー構築ブロック・システムとして液体中の検体の一回の、また多数回の測定に適した実施形態を含んでいる。運搬平面および検出平面を、異なる材料および方法を使用して製造することができ、検体の測定が行われるまで組み立てなくても良いことが、これらの実施形態には特に有利である。さらに、運搬平面および検出平面を、例えばスペーサまたは共通のハウジングによって共に直接結合させなくてもよく、最初は互いに独立に存在し、検体が実際に測定されるときにはじめて検査する液体量と共通に接触されるだけであってもよい。より詳細には、運搬平面の基板が、多くの液体量を、対応する検査部位に運ぶ多数回使用のための基板として使用され、検出平面が特に不可逆反応に基づくセンサ要素の場合に一回の使用のために設計され、したがって一回だけしか使用できない実施形態が有利である。このような例として、光学検出方法に基づくグルコース・センサ、または免疫学的方法またはDNAハイブリダイゼーションに基づくセンサが挙げられる。この場合、検出平面は、センサ要素を1つだけ含み、各測定毎に交換されるように設計することができ、一方で運搬平面は、多くの液体量を多数の検体測定のために移動させるのに使用することができる。しかし、検出平面はまたそれぞれ一回だけしか使用できず、異なる別個の検査部位に配置された複数のセンサ要素を含み、それによって異なるセンサ要素が各検体測定に使用されるように設計することができる。本実施形態の利点は、複数の検体測定を、一回だけしか使用できないセンサ要素を使用して同じ装置内で連続して行うことができることである。
【００３３】
別の実施形態では、本発明による装置は、1つまたは複数のドライケミストリーステップを含む、液体中の検体を測定する方法を使用できるように設計されている。このような例として、試験ストリップ上の反射率グルコース測定が挙げられる。ドライケミストリー法は、少なくとも1つの試薬を乾燥状態で含む方法である。この場合、装置内の湿度ができるだけ低いことが確保されなければならない。このことは、本発明の装置、または、廃棄物容器などのそれに連結された部品に、シリカゲルなどの吸湿剤および/または液体吸収剤が含まれていることにより達成することができる。吸湿剤および/または液体吸収剤は膜またはフリースに覆われていてもよい。また、これにより、液体中の検体を測定するのに湿度に弱い試薬を使用することができる。乾燥状態で存在するこのような試薬は特に、検査部位でスポットの形で存在することができる、または検体の測定に間接的に関係する場合、装置内の他の部位で固定化されていてもよい。ドライケミストリー試薬を使用するこのような装置が、複数の測定に使用される場合には、異なる検査する液体量と互いに独立して接触することができる複数のスポットを、例えば装置内の異なる部位に配置することができる。したがって、次の測定用のドライケミストリー試薬が前回の測定で使用した液体量によって損傷されることなく、ドライケミストリー試薬を多数回使用する装置内に格納することもできる。これは様々な実施形態を含んでいる。したがって、例えば複数の検査する液体試料が適用される1つの適用部位を設けることができ、また検体の測定が様々な検査部位で同一の方法で行われるように全て同じ検出方法を使用する、複数の空間的に離れた検査部位が設けられる。これは、複数の同一の検体測定が1つの装置で連続的に行われる場合に、特に有利である。別の実施形態では、全て同じ検出方法を使用する、複数の適用部位および複数の検査部位が存在していてもよい。これは、複数の同一の検体測定を1つの装置上で同時に行う場合に特に有利である。別の実施形態では、装置は1つの適用部位、および複数の検査部位を含むことができ、これによって異なる検体の検出が可能になる。これは、1つの試料から複数の異なる検体を測定することを意図している場合に特に有利である。この目的で、試料はまず複数の液体分画に分割され、その後様々な検査部位に運搬ことができる。別の実施形態では、装置はまた複数の適用部位、および異なる検体の検出を可能にする複数の検査部位を含むことができる。
【００３４】
本発明によると、センサ要素または検出平面は、検査部位においてのみ、検査する液体量と接触する。この領域では、検出平面は検査部位でセンサ要素と運搬平面の間の間隙が永久的に小さくなる形状をしていてもよく、またはセンサ要素または検出平面は、センサ要素が検査部位に存在する場合にのみ、検査する液体量と接触するように移動可能に設計されている。このため、以下の解決法が可能である。
【００３５】
この装置は、好ましくはセンサ要素が実際の検出平面から運搬平面に向かって突出しているという事実により、検査部位での検出平面と運搬平面の間の距離が永久的に減少されるような形状をしていてもよい。より詳細には、センサ領域の外側で検出平面と運搬平面の間の距離は、センサ領域内の液体量の縦寸法より大きい、すなわち検査部位では、液体量の縦寸法より小さい、またはそれに等しい。これにより、センサ要素または検出平面によって影響を受けずに、センサ領域の外側で液体量が移動することが可能になる。これに対して、液体量は検査部位でのくびれ部において、センサ要素と相互作用するだけである。検体の実際の測定はこれらの部位で起こり、それぞれの液体量は測定中に位置を変えないことが好ましい。例えば検体の測定中に液体量を移動させる力を発生する装置のスイッチを切ることによって、これが達成される。検体の測定が終了した後、液体量を検査部位から、例えば廃棄物容器内に、または別の検査部位に移動させる力を再び加えることができ、それによって再び検査から離れた後の移動が、もっぱら運搬平面と接触して行われる。この実施形態の範囲内で、検出平面と運搬平面の間の距離のこのような永久的なくびれは、検出および/または運搬平面の適切なトポロジーによって技術手段を追加することなく、したがって費用効率良く達成することができる。このようなトポロジーは、先端部、隆起部、傾斜部などであってもよい。
【００３６】
センサ要素または検出平面と運搬平面の間の距離を、検査部位で一時的に小さくすることができるように、装置を設計することもできる。この目的で、液体量が運搬平面の上で移動している間は、センサ要素または検出平面はまず運搬平面から離れており、この距離は液体量の縦寸法より大きい。これは、前に説明した運搬位置に対応する。これにより、センサ要素または検出平面による影響を受けることなく、液体量を検査部位または検出平面に移動させることができる。検査する液体量が検査部位にある場合、液体量の移動が停止し、検査する液体量までのセンサ要素または検出平面の距離は、液体量とセンサ要素の間で直接接触が起こる程度に適切な方法によって短くなる。より詳細には、この距離を短くするため、検出平面および運搬平面を、例えば電気駆動装置により互いに向かって一時的に移動させることができる。他の実施形態では、検出平面全体は運搬平面に向かって移動しないが、例えば外部駆動装置によって検査する液体量と接触する、移動可能に取り付けられたセンサ電極によりセンサ領域だけが移動して、検体を測定する。これは、上記測定位置に相当する。検体の測定後、検出平面またはセンサ要素は再び、液体量から離れて運搬位置に移動され、力が加えられ、この力は液体量を検査部位から離れて、例えば廃棄物容器または別の検査部位まで移動させる。このとき、検査を離れた後の移動は再び、もっぱら運搬平面と接触して行われる。
【００３７】
本発明による方法および装置はまた、物理および物理化学パラメータを測定することによって検体を測定するのに使用することができる。例えば、プロトロンビン時間または活性化部分トロンボプラスチン時間などの、全凝結パラメータを測定するのに使用することができる。一方、この測定は、例えば米国特許第6,352,630号に記載するような適切な電気化学センサを使用する、電気化学反応により行うことができる。一方、粘性測定により測定を行うこともできる。光学方法または磁気粒子を使用する方法などの公知の方法に加えて、これを音響表面波に基づくセンサで行うことができる。好ましくは、当業者に知られている、完全凝結の生成を防ぐ試薬の助けをかりて必要な測定信号に到達した後に装置を再生させる場合、装置を複数回使用することができる。また、本発明による方法および装置を使用して、特に音響表面波により、これらの試薬を運搬平面上で液体状態として反応混合物に運ぶことができ、またこの反応混合物と混合した後に、廃棄物容器内に運ぶことができる。
【００３８】
本発明による方法および装置を、均一系および不均一系イムノアッセイを行うのに使用することもできる。均一系イムノアッセイの場合、反応は特に光学センサで濁度または光学濃度を測定することによって起こる可能性がある。さらに、特にエバネッセント場レーザ分光分析方法により反応を測定する場合、センサを導波路として設計することができる。不均一系イムノアッセイの場合、例えば磁気粒子に結合された特異的抗体を使用することができる。これらのアッセイは当業者に知られる方法で行われる。
【００３９】
検体特異的検出反応を1つまたは複数の分離ステップまたは洗浄ステップで行うことができるように、この装置を設計することもできる。この目的で、分離される1つまたは複数の物質には、例えば磁気粒子または標識抗体に結合させることによって、特異的標識またはプローブが付与されている。磁気標識の場合、例えばいわゆる結合型−遊離型分離において必要な、例えば結合検体と非結合検体との物質の分離は、物質が結合された磁気粒子を保持する、装置の特定の位置において外部から磁界を加えることにより行われ、それによって粒子の洗浄、または媒体の交換が可能になる。試薬および媒体は、特に音響表面波により液体形態で運搬平面上を運搬することができる。より詳細には、まず結合型−遊離型分離の部位まで運ぶことができ、洗浄ステップが終了した後に、同じ部位または別の部位の何れかで測定することができる。既知のセンサ(蛍光センサ、発光センサ他)を使用して、測定をそこで行うことができる。より詳細には、これにより完全なイムノアッセイを単一の閉塞装置内で行うことが可能になる。必要な測定信号が得られた後に、上記方法と同様にして装置が洗浄または再生された場合、装置を複数回使用することができる。消費した試薬を、廃棄物容器内に運ぶことができる。
【００４０】
本発明による方法および装置はまた、生物学的または化学的増幅反応に基づく検体測定方法で使用することができる。生物の遺伝子測定またはDNA比較において細胞材料が微量しか入手できないことが多い。そこで、これらの分子を測定するためには、インビトロで十分な量の核酸を増幅する方法が必要である。所望の頻度かつ短期間で微量の出発材料からDNA片を増やすのに使用することができるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、この特別な例である。1つのPCRサイクルは、以下の3つの別々の温度ステップからなる。1.変性:増幅させるDNAは約95℃まで加熱されると融解し、一本鎖が得られる。2.アニーリング:約55℃まで急速冷却することにより、一本鎖の再会合が防止され、プライマー(反対方向の2つの異なるオリゴヌクレオチド)が、DNAストランドの対応する相補部分に付着する。3.伸長:DNAポリメラーゼが、プライマーから出発して約72℃でストランドを伸長して、ヌクレオチドを組み込むことによって一本鎖から二本鎖を形成する。これらの新しい分子は次いで、次のサイクルで再び鋳型として働く。出発DNAは指数的に増幅され、材料は複数サイクル、普通は20〜50サイクルで多数回同様にコピーされる。
【００４１】
本発明による装置を、このようなPCR試験を行うのに適切なように設計することができる。より詳細には、温度制御を装置内で様々な方法で実施することができる。寸法が微小であるために、装置はマイクロリットルおよびナノリットル範囲の容量を非常に短時間で所望の温度に調節するのに特に適しており、増幅ステップのサイクル時間を減らす。このように液体が少量である場合、液体反応混合物の蒸発を防ぐことが特に必要である。様々な手段がこれに適している。より詳細には、水相(実際のPCR反応混合物)は、この水相と混合せず、水より沸点が高い媒体、例えば鉱油で重層される。別の実施形態では、装置の内部容量の適切な選択は、特に液体を囲む量が非常に少ない場合に、反応溶液のさらなる蒸発を防ぐ適当な蒸気圧が迅速に形成される効果をもつことができる。別の実施形態では、非常に高い空気湿度または蒸気飽和で反応を行うことにより、これを達成することができる。反応混合物の温度の周期的な制御および適応は、様々な方法で達成することができる。より詳細には、装置全体、または反応混合物を入れた装置の特定の部品を、外側から加熱または冷却することができる。本発明による装置によって、非常に急速な温度変化が達成される。というのは、加熱する液体の量を非常に少なくすることが可能であり、また、装置を熱伝導率が非常に高い材料で構成することが可能であるからである。本発明による別の実施形態では、様々な温度制御区域が存在し、この場合温度生成および調節は当業者に知られている方法で達成することができる。特に、加熱または冷却要素を検出平面内に設置することができる。これらは、装置の様々な部位でのPCR増幅に必要な種々の温度が永久的または一時的に調節されるように、外部から作動される。特定の温度に設定されたこのような領域、または加熱要素は、本発明の意味における検査部位またはセンサ要素と考えられる。というのは、検体を検出する特定の増幅反応は、温度制御された要素によりこれらの部位でしか起こることができないからである。したがって、加熱要素または検出平面を、前に説明した全ての実施形態ように設計することができる。これに関連して、異なる温度区域が運搬平面とカバーの間の距離を小さくすることにより画定され、ここで加熱要素は小さな間隙を有するこれらの部位にあり、これらの部位にある反応混合物はカバー、またはそこに配置された加熱要素と直接接触している実施形態は特に好ましい。次いでDNA増幅を行うため、運搬平面の助けをかりて、反応混合物を装置内の予め加熱された領域にそれぞれ移動させることができる。例えば音響表面波またはエレクトロウェッティングによる反応混合物の追加混合物と直接液体接触することによりカバーから熱が発せられることが好ましいが、反応混合物をさらに混合することなく、または直接熱伝達することなく、または側部または底部から供給される熱で動作する実施形態も考えられる。検体を、PCR方法により様々な方法で検出することができる。より詳細には、当業者に知られる方法でいわゆるリアル・タイムPCR法によって行うことができ、材料が透明度が高いものから選択される場合、これらの方法で使用される蛍光測定は運搬平面の側、または検出平面の側の何れかから行���ことが可能である。さらに、当業者に知られている方法でいわゆるエンドポイントPCRを行うことも可能であり、この場合反応の終わりに、そこで特異的鋳型プローブとして固定化された適当な核酸配列が存在する検出領域に産物が移動される。特異的ハイブリダイゼーションを保証するため、この領域は有利には温度調節することもできる。次いで、当業者に知られる方法を使用して検出が行われ、一般にはあらゆる既知のポストPCR検出方法が適切である。
【００４２】
本発明をさらに、例として記載した以下の図面によって説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
図1は、一体型イオン選択電極の助けをかりて、イオンなどの検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態を示す上面図である。運搬平面は、平らな基板(1)の形をしている。図示する実施形態では、液体運搬は音響表面波によって達成される。この目的で、付随する電気接触子(12)により作動させることができる複数のインターデジタル変換器要素(7)は、基板(1)の縁部領域内で圧電要素上に配置され、運搬に必要な音響表面波を発生させる。この装置はまたカバー(2)を有し、このカバーは基板(1)から特定の距離だけ離れて配置され、この例では、3つのイオン選択電極(14)および参照電極(15)であるセンサ要素を検査部位(21)に有しており、したがって検出平面に相当する。この場合、2つの平面の間の距離は留め具(13)によって決まる。図示したセプタム(11)の1つを通して適用した後、液体量(この例では、検査する液体試料(19)および参照電解質溶液(20))を検査部位(21)に移動させることができる。この場合、運搬平面の基板(1)とカバー(2)の間の距離が、カバーを局所的に低くすることによってこの領域内で小さくなるように、検査部位が設計されている。このように、検査する液体(19)または参照溶液(20)が、検査部位でイオン選択電極(14)および参照電極(15)と接触する。電極信号は、付随する電気接触子(17)および(23)により評価ユニットに供給される。イオン選択電極(14)と参照電極(15)の間の電位を測定した後、組み合わせた液体量(19)および(20)は次いで、音響表面波によって廃棄物容器(4)内に移動され、この場合容器は液体を吸い取る吸引フリース(5)を備え、運搬平面からオフィリスによって分離されている。液体量がそれに沿って移動する経路を図示するため、好ましい移動経路(18)を示す。
【００４４】
図2は、指示線A-Aに沿った、図1の装置の断面図である。検査する液体試料(19)は、セプタム(11)を通して運搬平面の基板(1)に適用される。検査する液体は、変換器要素(7)によって発生される音響表面波により、検査部位(21)に移動され、検査部位はカバー(2)を運搬平面の基板(1)に向かって下げることによって区別される。この例では、検査する液体と直接接触するように、3つのイオン選択電極(14)が、カバー(2)からさらに突起するセンサ要素としてそこに取り付けられている。参照電解質溶液(20)は、別のセプタムを通して同じ方法で運搬平面の基板に適用され、参照電極(15)の下に移動される。液体量(19)および(20)は両方とも、検査部位で接触し、それによって最初に混合することなく導電的に結合される。測定の終了後、組み合わされた液体量はオリフィス(16)を通して廃棄物容器(4)内に移動され、そこで廃棄物滴(6)の形で吸引フリース(5)の上に吸収される。
【００４５】
図3は、図1および2に対応する装置の分解図である。より十分示すため、運搬平面の基板(1)はこの図ではカバー(2)から分離されている。明確にする理由で、検査部位(21)でカバーに一体化された電極、および付随する導電経路および接触子は図示しない。この図により、基板(1)が、その上で液体量が移動される運搬平面を有し、液体量(19)または(20)を運ぶ力を発生させる変換器要素(7)を含むことが明示される。検査部位(21)にセンサ要素を含むカバー(2)は、運搬平面から機能的に離れている。装置の2つの機能的に異なる部品(1)および(2)は、留め具(13)によって互いに連結されている。これらの留め具により、運搬平面の基板およびカバーが互いに機能的に分離されている、すなわち互いの機能に重大な影響を与えない程度に間隔を置いて配置されていることが保証される。より詳細には、検査部位の外側の間隙はとても大きいので、液体量は運搬平面の基板にしか接触せず、カバー内のセンサ要素による影響を受けることなくこの平面上を移動させることができる。一方、検査部位では、液体量はセンサ要素と密着し、ここでは運搬は望ましくない。この接触は、検査部位でカバーとセンサ要素の間の距離が永久的か一時的に小さくなった結果であり得る。
【００４６】
図4は、図1および2に示す本発明による装置の拡張実施形態を示す。この実施形態はさらに、参照電解質溶液を入れた試薬容器(22)を含む。適切な量の参照電解質溶液は、圧電ミクロディスペンサなどの投与装置(24)により、ノズル(25)を通して閉塞装置内に導入される。キャリブレーション溶液または洗浄溶液などの他の流体を、同様の方法で装置内に導入することもできる。この目的で、複数の試薬容器を装置に連結することができる。
【００４７】
図5は、厚膜電極の助けをかりて、イオンなどの検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態の断面図である。装置の基本的構造は、図1および2に対応している。この実施形態のセンサ電極(14)および(15)は、ペン形の電極として設計されておらず、ミクロン範囲の厚さをもつ厚膜電極の形でカバー(2)の下側に設置されている。この実施形態では、特に検査部位(21)の領域内でカバーを空間的に制限して下げることにより、厚膜電極(14)は検査する液体試料(19)に接触する、または厚膜電極(15)は参照電解質溶液(20)と接触する。この目的で、カバーの特定の領域(3)は弾性があり、それによって検体を測定するためセンサ電極を含むカバーの領域を運搬平面の基板(1)に向けて移動させることができ、厚膜電極と液体量の間で接触を行うことができる。このような弾性領域は例えば、欧州特許第EP0779226号に記載された、いわゆる硬軟射出成形プロセスによって得ることができる。この実施形態では、センサ領域(21)は、スピンドルによりセンサ電極の領域内でカバーの上側に連結されたステップ・モータ(29)によって下げられ、それによってセンサ領域を運搬平面の基板に向って、またはそれから遠ざかるように移動させることができる。液体を廃棄物容器(4)内に運ぶことができるように、この領域を測定後に運搬平面の基板から再び離れるように移動させることができる。図示しない別の実施形態では、検体を測定するため、カバー全体を他方の平面に向けて移動させることができる、または厚膜電極が、運搬平面の基板への距離が永久的に小さくされたカバーの領域内に配置されている。
【００４８】
図6は、PCR反応を行うのに、特にリアル・タイムPCRにより検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態の断面図である。装置の基本的構造は、図1および2に対応するが、検出技術が異なるので、センサ電極および対応する接触子はこの実施形態では除かれている。代わりに、複数の加熱要素(9)がカバー(2)内に配置され、これらの要素は異なる温度に設定することができ、下に位置するPCR反応混合物をPCRの対応する反応ステップに必要な温度に設定する。過剰な熱を換気装置(10)によって分散することができる。熱は、反応混合物の追加混合で直接液体接触することにより、カバー側に放出されることが好ましいが、反応混合物を追加で混合することなく、または間接熱伝導で操作する、または熱が側部または底部から供給される他の実施形態が考えられる。図示する実施形態では、加熱要素(9)はカバーの永久的に下げられた領域(21)内に配置され、それによって反応混合物との直接接触および非常に急速な温度変換が、装置の他の領域を過剰に加熱することなくこれらの特定の位置でのみ起こる。しかし、上記の実施形態と同様に、装置の前記変更形態、特に一時的に下げることができる加熱要素の設計の前記変更形態も可能である。PCRを行うためには、反応混合物は特定の順序で運搬平面の上を移動され、加熱要素領域内で加熱要素と接触し、それによってこれらの位置でそれぞれの反応ステップに必要な温度に到達する。次のPCRサイクルのため、反応混合物が初期位置に再び運ばれ、様々な温度ステップが再び行われる。検体、より詳細には特定の核酸の検出が、当業者に知られている方法で行われる。図示する装置では、核酸が光学蛍光法により検出される。この場合、リアル・タイムPCRプローブ用の励起光(27)が下から放射され、発せられた蛍光(28)もまた下から測定される。これは、このタイプの構造によるものであり、特に加熱要素の他の配置、または間接的な温度伝達の場合、または透明材料を使用する場合、放射プロセスを異なる様式で進めることができる。さらに、光学測定をリングの中央の開口を通して行うことができるように、加熱要素をリング形に設計することもできる。
【００４９】
図7は、閉塞装置内で洗浄ステップを行うのに使用できる例として、図6の拡張を使用する本発明による装置の拡張実施形態を示す。この目的で、媒体の変更が必要な物質、より詳細には検体をまず、当業者に知られている方法で磁気粒子に結合される。その後、このように処理された物質を含む液体量が、水平移動可能な磁石(8)の下に配置された装置内で特定の部位に移動される。次に、(図に示すように)磁石が下げられた場合、磁気粒子およびそれに結合された物質は、引力が加えられ、磁石によってカバーの裏側に保持される。次に、磁気粒子に結合された物質を取り除くことなく、液体量を運ぶことができる。その後、異なる構成を備える別の液体量をこの部位に移動することができる。次に、磁石が再び遠ざけられた場合、磁石と結合物質を備える磁気粒子の間の磁気引力が減少し、それによって物質は新しい液体量内で再び分散することができる。この洗浄ステップの後、液体分画は次に、別の反応ステップ、特に図6の説明と関連して挙げたステップに供されてもよい。
【００５０】
図8は、粘性測定により検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態の上面図である。装置の基本的構造は図1に対応している。例えば国際特許出願公開第WO01/20781号に記載されているように、音響表面波への影響を測定することにより、位置(21)に配置された反応混合物の粘性の変化を、電極(30)の助けをかりて経時的に監視することができる。試料の凝結時間を、この方法で測定することができる。反応後、再生試薬は、好ましい移動経路(18)を介して供給される。これはまた、廃棄物容器内に運ばれる。装置はその後、次の測定の準備ができている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一体型イオン選択電極の助けをかりて、イオンなどの検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態を示す上面図である。
【図２】指示線A-Aに沿った、図1の装置の断面図である。
【図３】図1および2に対応する装置の分解図である。
【図４】図1および2に示す、本発明による装置の拡張実施形態を示す図である。
【図５】厚膜電極の助けをかりて、イオンなどの検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態の断面図である。
【図６】PCR反応を行うのに、特にリアル・タイムPCRにより検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態の断面図である。
【図７】閉塞装置内で洗浄ステップを行うのに使用できる例として、図6の拡張を使用する、本発明による装置の拡張実施形態を示す図である。
【図８】粘性測定により検体を測定するのに適した、本発明による装置の一実施形態の上面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  運搬平面の基板
２  カバー
３  カバーの弾性領域
４  廃棄物容器
５  吸引フリース
６  廃棄物滴
７  変換器要素
８  磁石
９  加熱要素
１０  換気装置
１１  セプタム
１２  変換器要素の電気接触子
１３  留め具
１４  イオン選択電極
１５  参照電極
１６  オリフィス
１７  イオン選択電極の電気接触子
１８  好ましい移動経路
１９  検査する液体試料
２０  参照電解質溶液
２１  検査部位
２２  試薬容器
２３  参照電極の電気接触子
２４  投与装置
２５  ノズル
２６  スピンドル
２７  励起光
２８  蛍光
２９  ステップ・モータ
３０  粘度を測定するためのセンサ電極
【図１】
2005130851.tif 000003
【図２】
2005130851.tif 000004
【図３】
2005130851.tif 000005
【図４】
2005130851.tif 000006
【図５】
2005130851.tif 000007
【図６】
2005130851.tif 000008
【図７】
2005130851.tif 000009
【図８】
2005130851.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月1日(2004.9.1)
【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】
液体中の検体を測定する方法において
a)検査する液体量が、運搬平面の基板に適用され、
b)検査する液体量が、運搬平面の基板上で検査部位に移動され、
c)検査部位で、検査する液体量がさらに、運搬平面の基板と反対側の検出平面内に配置されたセンサ要素に接触され、
d)検査する液体量中の検体が、センサ要素によって測定される方法であって、
ステップb)において、液体量が運搬平面の基板のみと接触することを特徴とする方法。
【請求項２】
液体量が、音響表面波またはエレクトロウェッティングに基づく方法により移動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検査部位での運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を永久的に変えることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
検体を測定するため、運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を一時的に変えることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
試料適用部位から検査部位へ検査する液体量がその上で移動される運搬平面の基板と、運搬平面と反対側にある検出平面内に配置された、検体を測定する少なくとも１つのセンサ要素とを備える、液体中の検体を測定する装置であって、
液体量が、検査部位に移動する間に運搬平面の基板のみと接触し、検体を測定するためにセンサ要素のみとさらに接触することを特徴とする装置。
【請求項６】
検査部位での運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を永久的に変えることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
検体を測定するため、特に検査部位で、運搬平面からのセンサ要素または検出平面の距離を一時的に変えることにより、好ましくはセンサ要素を一時的に運搬平面の基板に近づけることにより、センサ要素が検査する液体量と接触することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
分子生物学的増幅方法により検体を検出することを目的として、追加の温度制御領域が検出平面に一体化されており、且つ、これらの温度制御領域が、反応混合物の温度を調節することを目的として、ａ）温度制御領域内で運搬平面からの検出平面の距離を永久的に変えることにより、またはｂ）運搬平面からの温度制御領域または検出平面全体からの距離を一時的に変えることにより、温度制御領域が反応混合物と接触するように設計されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の装置。
【外国語明細書】
2005130851000001.pdf