(57)【要約】  本発明は、生体サンプルを試験するためのセンサ装置、その使用、及び生体サンプルを試験する方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体サンプル（Ｐ）を試験するためのセンサ装置（１１３）であって、
センサ装置（１１３）が、検体、特にターゲット核酸配列（ＺＮ）に結合するための少なくとも１つの捕捉分子を含み、
前記捕捉分子は、センサ装置（１１３）の面に結合され、かつ前記検体を検出するための標識（Ｌ）を含む、
ことを特徴とするセンサ装置（１１３）。
【請求項２】
前記捕捉分子は、ヘアピンプローブ（ＨＳ）である又はそれを含む、
請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記捕捉分子又はヘアピンプローブ（ＨＳ）は、前記検体に結合するための核酸配列を含む、
請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記捕捉分子は、前記検体に結合するための２０から１００個、より好ましくは２５から７０個、特に好ましくは２０から５０個の核酸を好ましくは含む核酸配列、特に一本鎖核酸配列を含む、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記捕捉分子は、結合ユニット（Ｂ）を用いて前記面に結合され、特に化学的に結合される、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記捕捉分子、特に前記ヘアピンプローブ（ＨＳ）は、センサ装置（１１３）のセンサフィールド（１１３Ｂ）の面に、特にセンサ装置（１１３）のセンサアレイ（１１３Ａ）のセンサフィールド（１１３Ｂ）の面に結合される、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記標識（Ｌ）は、マーカ分子、特に更に別の分子及び／又は酵素複合体又はその成分に結合することができるマーカ分子から選択される、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記標識（Ｌ）は、化学的及び／又は物理的方法、特に測定方法を用いた少なくとも２つの特に２つの識別可能な状態、特に明確に識別可能な状態を有することができる、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記標識（Ｌ）は、検体の前記結合に応じて前記識別可能な状態を有する、
請求項８に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記標識（Ｌ）の前記異なる状態は、電気的測定及び電気化学的方法の群から選択された化学的及び／又は物理的方法を用いて検出又は識別することができる、
請求項８又は９に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記標識（Ｌ）は、酵素複合体又はその成分に結合することができるマーカ分子から選択され、該酵素複合体は、基質を変換することができ、該基質の該変換は、電気化学的測定を用いて検出することができる、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項１２】
検体、特にターゲット核酸配列（ＺＮ）を該検体をセンサ装置（１１３）の捕捉分子、特にヘアピンプローブ（ＨＳ）に結合することによって検出する方法であって、
前記捕捉分子は、前記センサ装置（１１３）に結合され、かつ前記検体を検出するための少なくとも１つの標識（Ｌ）を含み、
前記検体は、前記捕捉分子に結合し、その結果として前記標識（Ｌ）の状態が変化し、該標識（Ｌ）の該状態の該変化は、化学的及び／又は物理的方法を用いて検出される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記標識（Ｌ）の前記状態の前記変化は、第１の方法段階に続く方法段階で又は前記検体を前記捕捉分子に結合した後に化学的及び／又は物理的方法を用いて検出される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
温度が、特に第１の方法段階で前記検体を前記捕捉分子に結合するために２０から１００℃、特に３０から１００℃、好ましくは４０から９９℃、より好ましくは４５から９８℃、特に好ましくは５０から９６℃の範囲の値に設定又は調節される、
請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
温度が、特に第１の方法段階で前記検体を前記捕捉分子に結合するために動的温度レジーム、特に降温レジームの形態で設定又は調節される、
請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記検体が前記捕捉分子に結合された後に、特に第１の方法段階に続いて、前記センサ装置（１１３）、特に前記センサフィールド（１１３Ｃ）は、検出器（Ｄ）、特に検出器分子、及び／又は基質（ＳＵ）を用いて処理され、特に濡らされる、
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記捕捉分子の各々が、特定ヘアピンプローブ（ＨＳ）及び核酸配列を含む又はそれらである、
請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記標識（Ｌ）の前記異なる状態は、電気的測定及び／又は電気化学的方法によって検出又は識別される、
請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記標識（Ｌ）は、酵素複合体又はその成分に結合することができるマーカ分子から選択され、該酵素複合体は、基質を変換することができ、該基質の該変換は、電気化学的測定を用いて検出される、
請求項１２ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
生体サンプル（Ｐ）内の少なくとも１つの検体、特にターゲット核酸配列（ＺＮ）を検出する又は識別するための請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のセンサ装置（１１３）の使用。
【請求項２１】
少なくとも１つの検体、特にターゲット核酸配列（ＺＮ）を含有する生体サンプル（Ｐ）を試験するための分析システム（１）であって、
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のセンサ装置（１１３）、
を含むことを特徴とする分析システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物分析の技術分野に関する。本発明は、特に生体サンプルを試験するためのセンサ装置に関する。
【０００２】
更に、本発明は、ターゲット検体を検出又は識別する方法に関する。
【０００３】
更に、本発明は、生体サンプルを試験するための分析システムにかつ少なくとも１つの検体を検出又は識別するためのセンサ装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
本発明は、特にポイント−オブ−ケアシステムとして公知のものに、すなわち、特にモバイルシステム、デバイス、及び他の装置に対処し、かつサンプリングサイトで及び／又は中央実験室とは独立に又はそこから離れてなどでサンプルに対して試験を実施する方法に対処する。好ましくは、ポイント−オブ−ケアシステムは、自律的に又は電力を供給する電気幹線網とは独立に作動させることができる。
【０００５】
特に獣医学の分野で病気及び病状が迅速にかつ複雑な臨床試験なしに診断されることを可能にするように意図したかつ任意的に更に別の試験が必要であるか否かを結論付けることを可能にするポイント−オブ−ケアシステムは、益々発展している。
【０００６】
ＵＳ  ５，０９６，６６９は、生体サンプル、特に血液サンプルを試験するためのポイント−オブ−ケアシステムを開示している。このシステムは、使い捨てカートリッジと分析デバイスを含む。サンプルを受け入れた状態で、試験を実行するためにカートリッジが分析デバイスに挿入される。カートリッジは、マイクロ流体システムと電極を含むセンサ装置とを含み、この装置は、較正液によって較正され、次に、サンプルを試験するのに使用される。
【０００７】
更に、ＷＯ  ２００６／１２５７６７  Ａ１は、使い捨てカートリッジと使い捨てカートリッジを使用して分子診断分析を全自動で処理して評価するための分析デバイスとを含む統合かつ自動化されたＤＮＡ又はタンパク質分析のためのポイント−オブ−ケアシステムを開示している。カートリッジは、サンプル、特に血液を受け入れるように設計され、かつ特に細胞破砕、ＰＣＲ、及び結合ＰＣＲ増幅生成物又は核酸配列を酸化還元サイクル過程として公知であるもので検体として検出することを可能にするように捕捉分子に結合して標識酵素が設けられたＰＣＲ増幅生成物の検出を可能にする。
【０００８】
上述のポイント−オブ−ケアシステムは、特定の核酸配列を検出するためにその核酸配列が検出されることを可能にするように標識が設けられたプライマーがＰＣＲに対して通常は使用されなければならないという点で全て不利である。
【０００９】
標識は、通常は、特定の核酸配列が基質を変換することによって酸化還元サイクル過程で検体として検出又は識別することができるようにストレプトアビジンによって酵素に、通常はアルカリホスファターゼに結合するビオチンである。
【００１０】
しかし、標識付きプライマー、特にビオチン化プライマーの使用は、標識を核酸配列に取り付けるために追加ＰＣＲを必要とするという点で不利である。更に、標識付きターゲット核酸配列は、それらを非混成核酸配列及び／又は非結合の標識付きプライマーから分離することができるように、この目的のために特別に設けたセンサフィールド及び／又はセンサ装置上で捕捉分子上に選択的に不動化する必要がある。混成核酸配列が非混成核酸配列から完全に分離されない場合に、酵素が全ての標識に結合しているために誤った信号が受信される。最善でも、これは、検出反応を結論付けにくくするようなＳＮ比を悪化させる結果になるだけである。しかし、不正な信号が発生する及び例えば試験されたサンプルに実際には存在しない病原体が推定的に検出される可能性もある。
【００１１】
この問題は、ポイント−オブ−ケアシステムで通常使用されるマイクロ流体システムでは濯ぎ及び洗浄オプションが制限され、従って、結合及び非結合核酸及び／又は標識付きプライマーは、特に臨床試験との比較によって困難を伴ってのみ必要とされる程度まで分離することができるので、特にポイント−オブ−ケアシステムと非常に関係がある。
【００１２】
核酸配列を決定又は識別するために、分子ビーコンとして公知のものも分子生物学で使用される。分子ビーコンは、一本鎖核酸配列を通常は含む特定の核酸配列に結合するための特別な混成プローブ又は捕捉分子であり、３つの異なる機能領域、すなわち、ステム、ループ、及びフルオロフォア／クエンチャー対で構成される。分子ビーコンは、閉鎖状態と開放状態を有することができる。閉鎖状態では、核酸配列は、５〜１０個の塩基対が通常は核酸配列の両端の各々で互いに結合し、非結合核酸配列、すなわち、ループとして公知のものがそれに取り付けられるステムを形成するステム−ループ又はヘアピン構造を形成する。フルオロフォアとクエンチャーは、核酸配列の端部に位置付けられる。
【００１３】
閉鎖状態では、分子ビーコンの核酸配列は、ステム−ループ又はヘアピン構造の結果として混成化することができない。分子ビーコンを加熱して変性させることにより、ステムの水素結合は、一本鎖核酸配列が開かれ、かつ核酸配列がターゲット核酸配列に対する混成化に利用可能になるように壊される。
【００１４】
更に、分子ビーコンは、上述のように、通常はフルオロフォア／クエンチャー対を含む。フルオロフォア／クエンチャー対は、分子ビーコンのステムが閉じている場合にフルオロフォアとクエンチャーが互いに直近にあり、フルオロフォアによって吸収されたエネルギが蛍光共鳴エネルギ移動（ＦＲＥＴ）によってクエンチャーに放出され、蛍光が観察されないように配置される。分子ビーコンが開いている時に、フルオロフォアとクエンチャーは遠く離れており、従って、フルオロフォアが適切に励起された時に蛍光が発生する。分子ビーコンを変性させてそのビーコンをターゲット核酸に対して混成化することにより、ステムが再び閉じることが妨げられ、又はヘアピン構造が形成されることが妨げられ、従って、高強度の蛍光信号を恒久的に観察することができる。このようにして、分子ビーコンは、核酸配列を検出するのに適している。特に、蛍光信号は混成分子ビーコン上でのみ観察されるので、非常に良好なＳＮ比が得られ、分子ビーコンを使用する試験の検出感度は相応に高い。
【００１５】
分子ビーコンは、従って、核酸配列を検出するためのセンサアレイチップにも既に使用されている。
【００１６】
例えば、科学論文、Ｑ．Ｓｕ、Ｄ．Ｗｅｓｎｅｒ、Ｈ．Ｓｃｈｏｎｈｅｒｒ、及びＧ．Ｎｏｌｌ著「光学読み出しを備えたオリゴヌケレオチド検出のための分子ビーコン修飾型センサチップ」、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、第３の０巻、２０１４年、１４３６０〜１４３６７頁は、センサチップの金の面に結合した分子ビーコンを説明しており、その蛍光信号は、分子ビーコンが非混成である時にセンサチップの金の面を用いてフルオロフォアを消光することによって抑制される。
【００１７】
更に、科学文献、Ｄ．Ｈｏｒｅｊｓｈ、Ｆ．Ｍａｒｔｉｎｉ、Ｆ．Ｐｏｃｃｉａ，Ｇ．Ｉｐｐｏｌｉｔｏ、Ａ．Ｄｉ  Ｃａｒｏ、Ｍ．Ｒ．Ｃａｐｏｂｉａｎｃｈｉ著「流れ血球計算による核酸検出のための分子ビーコンのビーズベースの検定」、Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、第３の３巻、第２の号、２００５年、ｅ１３は、ビオチン及びストレプトアビジンを用いて微小球体に結合された分子ビーコンに関するものである。
【００１８】
分子ビーコンを使用して非常に高いレベルの検出感度を達成することができるが、蛍光による検出は、分光学的評価がモバイルシステム、特に携帯システムを使用して困難を伴ってのみ実施することができるので、ポイント−オブ−ケアシステムにはほとんど適さない。この種の分光学的評価システムを例えば車両に装備することは可能であるが、このシステムは、しかし、好ましくは分析システムの全ての構成要素をモバイル方式で運ぶことができるポイント−オブ−ケアシステムの基本理念と矛盾する。
【００１９】
すなわち、従来技術は、既存のシステムと比べてより高い感度とより低い誤り率とを有して更に従来技術にも含まれていないモバイルシステムに使用することができるセンサシステム及び／又は分析システムを依然として欠いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】ＵＳ  ５，０９６，６６９
【特許文献２】ＷＯ  ２００６／１２５７６７  Ａ１
【特許文献３】ＤＥ  １０  ２０１１  ０１５  １８４  Ｂ４
【特許文献４】ＥＰ  １  ６３６  ５９９  Ｂ１
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】Ｑ．Ｓｕ、Ｄ．Ｗｅｓｎｅｒ、Ｈ．Ｓｃｈｏｎｈｅｒｒ、及びＧ．Ｎｏｌｌ著「光学読み出しを備えたオリゴヌケレオチド検出のための分子ビーコン修飾型センサチップ」、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、第３の０巻、２０１４年、１４３６０〜１４３６７頁
【非特許文献２】Ｄ．Ｈｏｒｅｊｓｈ、Ｆ．Ｍａｒｔｉｎｉ、Ｆ．Ｐｏｃｃｉａ，Ｇ．Ｉｐｐｏｌｉｔｏ、Ａ．Ｄｉ  Ｃａｒｏ、Ｍ．Ｒ．Ｃａｐｏｂｉａｎｃｈｉ著「流れ血球計算による核酸検出のための分子ビーコンのビーズベースの検定」、Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、第３の３巻、第２の号、２００５年、ｅ１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の１つの目的は、従って、ポイント−オブ−ケアシステムでの使用に適切であり、かつ従来かのシステムと比べてＳＮ比が有意に改善した装置、特にセンサ装置を提供することである。
【００２３】
本発明の更に別の目的は、ターゲット検体、特に核酸配列を検出するための明確で再現可能な方法を提供することである。
【００２４】
本発明の更に別の目的は、ポイント−オブ−ケアシステム内で核酸配列を決定することを可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の第１の態様によれば、本発明の主題は、従って、請求項１に記載のセンサ装置であり、本発明のこの態様の更に別の有利な実施形態は、それに関連する従属請求項の主題である。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、本発明の更に別の主題は、請求項１２に記載の検体を検出又は識別する方法であり、本発明のその態様の更に別の有利な実施形態及び展開は、それに関連する従属請求項の主題である。
【００２７】
本発明の第３の態様によれば、本発明の更に別の主題は、請求項２０に記載のセンサ装置の使用である。
【００２８】
最後に、本発明の第４の態様によれば、本発明の更に別の主題は、請求項２１に記載の分析システムである。
【００２９】
本発明の一態様に関してのみ説明される以下で言及する特定の実施形態などは、明示的に言及するまでもなく本発明の他の態様に関しても相応に同じく適用されることは当然である。
【００３０】
更に、以下で言及する全ての相対量又は百分率、特に重量に関して記載する量は、成分、添加剤、又は助剤などの合計が常に１００％又は１００重量％であるように本発明に関連する当業者によって選択されるように意図していることに更に注意すべきである。しかし、これは当業者には自明である。
【００３１】
更に、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく個別的にかつ用途に応じて以下に記載する数、範囲、又は量から逸脱することができる。
【００３２】
更に、以下で言及する提示するパラメータなどの全ては、標準化された又は明示的に示された決定方法、又はそれ自体を当業者が精通している決定方法によって決定又は確立することができる。
【００３３】
以上を確認した上で、本発明の主題を以下でより詳細に解説する。
【００３４】
本発明の第１の態様によれば、本発明の主題は、すなわち、生体サンプルを試験するためのセンサ装置であり、センサ装置は、検体、特にターゲット核酸配列に結合するための少なくとも１つの捕捉分子、特にヘアピンプローブを含み、捕捉分子は、センサ装置の面に結合され、かつ検体を検出するための標識を含む。
【００３５】
本発明の意味の範囲では、捕捉分子は、特に核酸配列、特にＤＮＡ配列及び／又はＲＮＡ配列、すなわち、いわゆる捕捉核酸配列である。捕捉分子は、ヘアピンプローブの形態にあることが好ましい。特に、捕捉分子は、サンプルの対応する検体に結合する及び／又はそれを不動化するように設計される。
【００３６】
本発明の意味の範囲では、捕捉核酸配列は、特に、２０よりも多い又は３０の塩基及び／又は５０００より少ない又は１０００の塩基を特に好ましくは有する長い（一本鎖）核酸配列、特にＤＮＡ配列及び／又はＲＮＡ配列に基づく捕捉分子である。特に、捕捉核酸配列は、特に好ましくは少なくとも実質的に同じ長さのものである対応するターゲット核酸配列、特にターゲットＤＮＡ配列及び／又はターゲットＲＮＡ配列に結合するように設計される。
【００３７】
本発明の関連では、ヘアピンプローブ（ヘアピンセンサ）又はステム−ループプローブ（ステム−ループセンサ）は、一本鎖核酸配列を含んで室温ではヘアピン構造（又はステム−ループ構造）内で非混成である混成プローブを意味するように理解される。
【００３８】
この場合に、ヘアピンプローブの核酸配列は、２つのステム部と検体に特にターゲット核酸配列に結合する核酸配列を通常は含む中間ループとに再分割される又はそれを含むが、ステムを形成する核酸配列も検体に結合することが同じく可能であり、重要なのは、プローブの核酸配列がヘアピン又はステム−ループ構造を形成することだけである。ループの核酸配列の前後に位置付けられたステムの核酸配列は、ステムが閉じられてループの核酸配列がターゲット検体への結合に利用可能ではないように水素架橋又は水素結合を通じて互いに結合する。ステムの核酸配列の各々は、通常は、好ましくは３０〜１００個の核酸を含むループの核酸配列の前後に各々が配置された４〜１０個の核酸から構成される。ターゲット検体に結合する及び／又はそれに対して混成化するための核酸配列がヘアピン構造に既に存在する場合に、ステムに対する特別な核酸配列を省くことが可能である。ステムの水素結合は、ループの核酸配列を適切な核酸配列に対して混成化することができるように、エネルギが供給されることにより、特に温度の上昇を用いて切断することができる。
【００３９】
本発明の関連では、捕捉分子、特にヘアピンプローブは、センサ装置の面に結合される。これに関連して、ステムと任意的にスペーサとして作用する別の化学基とを使用してヘアピンプローブをセンサ装置の面に結合することが好ましい。
【００４０】
本発明の関連では、標識は、捕捉分子の一部を形成するか又はそれに結合され、化学的及び／又は物理的に具体的に検出又は識別することができる分子、分子断片、又は原子を意味するように理解される。
【００４１】
本発明の関連では、標識は、捕捉分子、特にヘアピンプローブのセンサ装置の面に対する結合サイトから離間したステムの部分、特にステムの核酸配列又はループの核酸配列に結合されることが好ましい。
【００４２】
本発明の関連では、センサ装置は、生体サンプルを試験するための特に核酸配列、すなわち、核酸アレイを検出又は識別するためのセンサアレイ、特にアレイチップであることが好ましい。
【００４３】
本発明の関連では、特に良好な結果は、サンプルに対する試験の関連で少なくとも２つ、特に複数の核酸配列に対して試験することができ、及び／又はその配列を検出又は識別することができるように、センサ装置が複数の捕捉分子、特に捕捉核酸配列、好ましくはヘアピンプローブを含む場合に達成される。
【００４４】
捕捉分子、特にヘアピンプローブに標識を付けることで、標識付きプライマーを使用せずにリアルタイムＰＣＲを実行することが可能になり、それにより、本方法が有意に簡略化され、本方法の実行は複雑さが低減し、及び従ってより対費用効果が高くなる。更に、標識付きプライマー、特にビオチン化プライマーがないことに起因して、検出反応中のＳＮ比が有意に改善されるが、それは、結合及び／又は混成核酸配列の検出が行われる前に、未反応の標識付きプライマー及び／又は非混成の標識付き核酸配列をセンサ装置から完全に除去する必要がないからである。
【００４５】
更に、ターゲット核酸配列に標識を付けるための更に別のＰＣＲも省くことができる。従って、本発明によるセンサ装置及びそのセンサ装置によって可能になる検出方法により、本発明の関連では生体サンプル内の有意に少量の検体物質で操作することができるような有意により正確かつ明瞭な方式で核酸配列を決定又は識別することが可能になる。
【００４６】
本発明によるセンサ装置は、更に、制約なしにポイント−オブ−ケアシステムに使用することができる。
【００４７】
捕捉分子は、通常は結合ユニットを使用してセンサ装置の面に結合される。本発明の関連では、結合ユニットを使用して捕捉分子をセンサ装置の面に化学結合することが好ましい。本発明の関連では、結合ユニットは、好ましくは、化学官能基、化学基、又は異なる化学基の組合せを意味するように理解され、それを使用して実際の捕捉分子、特に捕捉核酸配列、好ましくはヘアピンプローブをセンサ装置の面に結合する。最も簡単な事例では、結合ユニットは、スルフィド架橋又はエーテル官能基のような単純な化学官能基であるが、結合ユニットがスルフィド官能基又はエーテル官能基のような化学官能基から構成されることも可能であり、それはセンサ装置の面に化学結合し、それに対して脂肪族及び／又は芳香族炭化水素官能基又は別の無機又は有機官能基が取り付けられ、その官能基が実際の捕捉分子と接続される。
【００４８】
結合ユニットは、通常は捕捉分子をセンサ装置の面に結合するための官能化学基を含む。これに関して、捕捉分子に結合する官能化学基がアミド、エステル、ウレタン、エーテル、スルフィド、スルホキシド、及びスルホンの群から選択される場合に特に良好な結果が達成される。これに関連して、化学基がスルフィド、すなわち、スルフィド架橋であることが特に有利であると判明しており、これは、好ましくは有機の捕捉分子をセンサ装置の通常は無機の面に接続する。センサ装置の面は、通常は金層のような薄い金属層で形成される。特に、センサ装置の面が二酸化珪素のような他の無機材料とすることができる場合に、エーテル官能基によって結合ユニットをセンサ装置の面に接続することができる。
【００４９】
更に、結合ユニットは、通常は少なくとも１つのスペーサを含むことができる。スペーサは、通常は芳香族及び／又は脂肪族有機基、特に炭化水素官能基であり、これは、エーテル基又はスルフィド基のようなセンサ装置の面に捕捉分子を結合するための化学官能基を実際の捕捉分子に接続する。
【００５０】
スペーサの長さは、特に検体、特にターゲット核酸が捕捉分子に容易に結合することができるように選択されるが、スペーサは、例えば、標識をセンサ装置の面に十分接近して結合させて基質又は酵素複合体との反応から立体的に遮蔽するのに足りるだけ短く、ただし、検体に結合する時、すなわち、混成時に信号が生成されるほどにはセンサ装置の面から離れていることが好ましい。結合ユニットがスペーサを含む場合に、スペーサは１〜５０個、特に１〜２０個、好ましくは２〜１５個、より好ましくは３〜１０個の炭素原子を有することが有利であると判明している。
【００５１】
標識に関して、物理的及び／又は化学的な方法、特に電気的又は電気化学的な測定方法によって直接的に、又は別の分子と反応した後で化学的及び／又は物理的な方法、特に電気的及び／又は電気化学的な方法によって間接的に標識、特にマーカ分子を検出又は識別することができる場合に、本発明の関連において特に良好な結果が達成される。直接的な電気的測定によって検出することができる分子又はマーカ分子の例は、例えば、捕捉分子に結合したメチレンブルー及びフェロセンである。フェロセン又はメチレンブルーを標識又はマーカ分子として使用する場合に、捕捉分子は、それが非混成である時に、標識がセンサ装置の面の近くに堆積するように設計され、センサ装置の面は好ましくは金属、特に金層から構成されるので、標識と面の間に測定可能な特定の電位が存在する。捕捉分子を混成化することにより、標識はセンサ装置の面から遠ざかり、その結果として電位が変化し、これを電圧の変化として直接に測定することができる。
【００５２】
しかし、更に、標識又はマーカ分子は、その後に基質を変換する酵素複合体と反応することができる分子とすることも可能であり、これは電気化学的測定によって検出することができる。このタイプの標識又はマーカ分子の例はビオチン又はジオキシゲニンであり、これらは、捕捉分子又はヘアピンプローブが混成化すると、ストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ又はホースラディッシュペルオキシダーゼのような酵素又は酵素複合体に結合して基質、例えば、過酸化水素又はテトラメチルベンジジンを酸化還元反応で変換し、これは電位測定によって検出することができる。
【００５３】
標識は、通常はマーカ分子、特に酵素複合体又はその成分に結合することができるマーカ分子から選択される。
【００５４】
本発明の特に好ましい実施形態により、標識はビオチンである。ビオチンは、例えば、検出可能な基質を変換するストレプトアビジン酵素複合体に結合することができる。特に、この種の基質又はその変換生成物は、簡単な電気的測定、好ましくは酸化還元サイクル方法を使用して検出又は識別することができる。
【００５５】
酵素複合体又はその成分、特にビオチンを標識として使用する場合に、本発明によるセンサ装置は、モバイルポイント−オブ−ケアシステムでの使用に非常に好ましく、それは、分析及び評価ユニット全体をポイント−オブ−ケアシステムに直接に統合することができるからである。
【００５６】
本発明の関連では、標識は、好ましくは蛍光色素（フルオロフォア）ではない
【００５７】
本発明の関連では、捕捉分子が核酸配列を含む場合に特に良好な結果が達成される。これに関して、核酸配列が、検体、特にターゲット核酸に結合する２０〜１００個、好ましくは２５〜７０個、特に好ましくは３０〜５０個の核酸を含む場合に特に良好な結果が達成される。ヘアピンプローブの場合に、上述の核酸配列は、特に上述のループに対応し、その各端部にステムの核酸が取り付けられている。
【００５８】
本発明の関連では、標識は、特に化学的及び／又は物理的な方法、特に測定方法によって識別すること、特に明確に識別することができる少なくとも２つ、特に２つの状態を有することができることが好ましい。これに関して、特に捕捉分子の状態変化に応じて、標識が識別可能な状態を有することができることが好ましい。
【００５９】
従って、本発明の関連では、特にターゲット核酸を捕捉分子に結合することにより、すなわち、混成化により、標識が捕捉分子の非結合状態とは明らかに異なる状態を有することが好ましい。
【００６０】
これに関して、検出反応が特定の検体、特にターゲット核酸配列に具体的かつ独特であるような化学的又は物理的な方法により、２つの状態が明確に検出可能であることが特に好ましい。これに関して、状態の変化を直接に観察又は測定することができることは必ずしも必要ではなく、これに代えて、その処理は、例えば、検体が捕捉分子に結合すると、標識が別の分子、特に基質をその後に変換する酵素複合体に結合するのに利用可能になり、その基質の変換生成物を決定することができるようなものとすることができる。
【００６１】
標識の状態変化は、検体の結合によって生じる捕捉分子の構造変化によって誘発され、その結果、標識の変化した電気状況、例えば、標識の別分子への結合に関して立体的障害が生成され、例えば、フェロセン又はメチレンブルーのような電気プローブの場合に、その電位が電極面からの距離と共に変化する。
【００６２】
本発明の関連では、ターゲット検体の結合に応じて標識が識別可能な状態を有する場合に特に良好な結果が達成される。従って、ターゲット検体、特にターゲット核酸配列の具体的検出反応を実行することができるように、捕捉分子の非結合状態を捕捉分子の結合状態と明確に識別することができることが好ましい。
【００６３】
検体、特にターゲット核酸に結合する捕捉分子の機能及び／又は即応性は、温度を制御するか又はフィードバック制御することにより、好ましくは設定又は調整すること、特に高めることができる。これに関して、温度が１０〜１００℃、特に２０〜１００℃、好ましくは３０〜９９℃、より好ましくは４０〜９８℃の範囲に設定又は調節される場合に特に良好な結果が達成される。捕捉分子、特にヘアピンプローブもこの温度範囲で特に変性するので、捕捉分子は、その後の検体との反応に対してより大きい範囲で利用可能になる。
【００６４】
本発明の好ましい実施形態により、標識の異なる状態は、電気的測定及び電気化学的方法の群から選択された化学的及び／又は物理的な方法によって検出又は識別することができる。既に上記で言及したように、本発明の関連では、標識の状態変化が直接に測定されるのではなく、代わりに間接的に測定される場合があり、例えば、標識が酵素複合体に化学結合してその複合体が基質を変換することにより、次にこの変換を検出することができる。
【００６５】
本発明の特に好ましい実施形態により、捕捉分子、特にヘアピンプローブは、センサ装置のセンサフィールドの面に結合される。これに関して、捕捉分子、特にヘアピンプローブは、センサ装置のセンサアレイのセンサフィールドの面に結合されることが特に好ましい。
【００６６】
本発明の関連では、異なる捕捉分子、好ましくはヘアピンプローブは、異なるセンサフィールドに結合されることが特に好ましい。その結果、試験中に、すなわち、サンプルの試験中に複数の微生物学的検出反応を実行することが可能である。
【００６７】
本発明の第２の態様によれば、本発明の更に別の主題は、検体をセンサ装置の捕捉分子に結合することにより、検体、特にターゲット核酸配列を検出又は識別する方法であり、捕捉分子は、センサ装置に結合され、検体を検出するための少なくとも１つの標識を含み、検体は、捕捉分子に結合し、その結果、標識の状態が変化し、標識の状態変化が化学的及び／又は物理的な方法を使用して検出又は識別される。
【００６８】
これに関して、検体は、通常は最初の方法段階で捕捉分子に結合する。標識の状態変化は、通常は最初の方法段階に続く方法段階で化学的及び／又は物理的な方法によって検出される。本発明によるセンサ装置に関して上述したように、検出は、直接的又は間接的に、すなわち、直接的な物理的測定により、又は例えば標識の化学変換及びその後の測定によって行うことができる。
【００６９】
有利なことに、本発明による方法を実施する場合に、特に最初の方法段階において検体を捕捉分子に結合するために、センサ装置、特にセンサフィールドは、検体を含有する溶液又は分散液で処理されること、特に濡らされることが好ましい。有利なことに、これに関して、検体、特にターゲット核酸又はターゲット核酸配列の濃度は、定性的検出と定量的検出の両方が可能になるようにＰＣＲによって有意に増加させることが好ましい。
【００７０】
本発明による方法を実行することに関連し、特に最初の方法段階において検体を捕捉分子に結合するために、温度を２０〜１００℃、特に３０〜１００℃、好ましくは４０〜９９℃、より好ましくは４５〜９８℃、特に好ましくは５０〜９６℃の範囲の値に設定又は調節することも得策であると判明している。その一方で、上述の温度でヘアピンプローブ形態の捕捉分子が変性し、すなわち、開かれ、検体、特にターゲット核酸への結合、特に混成化に利用することができる。更に、検体、特にターゲット核酸を混成化するための好ましい温度も上述の温度間隔内にある。
【００７１】
本発明の特に好ましい実施形態により、特に最初の方法段階において検体を捕捉分子に結合するために、温度は、動的温度レジーム、特に降温レジームの形態に設定又は調節される。この場合に、降温レジームは、温度が最初に有意に上昇し、その後に方法又は処理中に更に下降することを意味するように理解される。温度が有意に上昇した結果、全ての捕捉分子、特にヘアピンプローブが変性し、従って開かれる。その後の冷却中に、特定の捕捉分子、特にヘアピンプローブにターゲット核酸が選択的に結合するように、特定の混成化温度が、その後に続けられるか又はそれに到達する。温度が更に低下すると、非混成ヘアピンプローブの全てが再び閉じるので、その標識は検出に利用することができない。
【００７２】
温度レジームの開始温度が５０〜１００℃、特に５５〜９９℃、好ましくは６０〜９９℃、より好ましくは７０〜９５℃の範囲に設定又は調節される場合に特に良好な結果が達成される。同時に、温度レジームの終了温度を２０〜８０℃、特に３０〜７０℃、好ましくは４０〜６５℃、より好ましくは５０〜６０℃の範囲に設定又は調節することが得策であると判明している。更に、周囲温度又は室温まで冷却するために、温度レジームを同様に提供することができる。しかし、能動的冷却がなければ、これは有意な時間の損失に関連付けられ、従って、通常は上述の範囲の温度までしか冷却されない。
【００７３】
検体を捕捉分子に結合させた後に、特に最初の方法段階の後で、センサ装置、特にセンサフィールドは、好ましくは検出器、特に検出器分子及び／又は基質で処理され、特に濡らされる。標識Ｌと好ましくは化学的に反応する検出器、特に検出器分子に結合することにより、特に基質を変換することができ、続いて変換又は変換生成物を検出することが可能である。
【００７４】
本発明による好ましい実施形態は、検体をセンサ装置の捕捉分子に結合することにより、検体、特にターゲット核酸配列を検出又は識別する方法であり、捕捉分子、特にヘアピンプローブは、センサ装置に結合され、検体を検出するための少なくとも１つの標識を含み、（ａ）第１の方法段階で、検体を含有する溶液又は分散液でセンサ装置を処理し、特に濡らし、検体を捕捉分子、特にヘアピンプローブに結合し、（ｂ）第１の方法段階（ａ）に続く第２の方法段階で、検出器、特に検出器分子を標識に結合し、かつ（ｃ）第２の方法段階（ｂ）に続く第３の方法段階で、化学的及び／又は物理的な方法で検出器を検出する。
【００７５】
本発明による方法及び本発明によるセンサ装置の一般的な説明において上記に言及した有利な実施形態の特徴の全ては、この特定の実施形態にも適用することができる。
【００７６】
本発明による方法に関するより広範な詳細に関しては、本発明によるセンサ装置に関する以上の説明を参照することができ、これらの解説は、本発明による方法に関して相応に適用される。
【００７７】
本発明の第３の態様によれば、本発明の更に別の主題は、生体サンプル内の少なくとも１つの検体、特にターゲット核酸配列を検出又は識別するための上記センサ装置の使用である。
【００７８】
本発明のこの態様に関するより広範な詳細に関しては、本発明の他の態様に関する上記説明を参照することができ、これらの解説は、本発明による使用に関して相応に適用される。
【００７９】
本発明の第４の態様によれば、本発明の更に別の主題は、少なくとも１つの検体、特にターゲット核酸配列を含有する生体サンプルを試験するための分析システムであり、これは上述のセンサ装置を含む。
【００８０】
センサ装置に関連する本発明による分析システムに関するより広範な詳細に関しては、不要な繰返しを避けるために本発明の他の態様に関する以上の解説を参照することができ、これらの解説は、本発明による分析システムに相応に適用される。
【００８１】
生体サンプルを試験するための提案する分析システムは、センサ装置と、特に、サンプルの検体、特にターゲット検体を識別又は検出するためのセンサ装置を含むカートリッジとを含み、カートリッジ及び／又はセンサ装置には、検体を捕捉する及び／又はそれに結合するための捕捉分子が設けられることが好ましい。
【００８２】
センサ装置は、各々が独立した測定及び／又は検出を可能にする複数のセンサフィールド及び／又は電極対を含むことが好ましい。
【００８３】
個々のセンサフィールド及び／又は電極対又は個々の電極には、複数の検体、特にターゲット核酸配列を均質に又は同時に検出又は識別するために検定又は検出を実行することができるように、好ましくは各々に捕捉分子が設けられる。
【００８４】
特に好ましくは、分析システム及び／又は分析システムの分析デバイスは、センサ装置又はそれによって形成されたセンサ配置及び／又はカートリッジ及び／又はそこに含有された流体を温度制御するための温度制御装置を含み、好ましくは、対応する熱効果によって検体及び／又は捕捉分子、特にヘアピンプローブを変性させ、及びそれによって検体と捕捉分子間の結合をもたらすようにする。
【００８５】
用語「変性」は、好ましくは、分子、特に核酸配列に対する構造変化を意味すると理解される。変性中に分子の空間的構造及び／又は３Ｄ構造が壊されることが好ましい。特に、変性により、捕捉分子、特にヘアピンプローブ及びターゲット核酸配列の分子内結合が壊され、捕捉分子が混成化に利用可能になる。
【００８６】
変性は、熱効果によってもたらされることが好ましい。しかし、変性はまた、他の物理的影響及び化学的影響によって生じる可能性がある。
【００８７】
変性は、特に、例えばセンサ装置を直接加熱することによる直接的な熱効果から、及び／又は例えば加熱された流体を伝導させることによる間接的な熱効果から生じる可能性がある。
【００８８】
分析デバイス及び／又はカートリッジ及び／又はセンサ装置は、核酸検定を実施するように設計されることが好ましい。特に、センサ装置は、特に捕捉核酸配列に対応する検体、特にターゲット核酸配列に結合するために捕捉分子として捕捉核酸配列、特にヘアピンプローブを含む。
【００８９】
センサ配置又はセンサ装置は、捕捉分子に結合した検体を電気化学的に検出するように設計されることが好ましい。
【００９０】
センサ装置は、好ましくは、複数のセンサフィールド及び／又は電極（又は電極対）を含む（正確に）１つのセンサアレイを含み、センサフィールド及び／又は電極（又は電極対）には、特に各々に捕捉分子が設けられる。
【００９１】
捕捉核酸配列は、センサ装置に、特にセンサ配置及び／又はセンサフィールドに不動化されることが好ましい。捕捉核酸配列は、好ましくは混成化により、ターゲット核酸配列に基づいて検体に結合する及び／又はそれを不動化することができる。不動化された検体は、その後の電気化学的測定、及び／又は酸化還元サイクル、及び／又は蛍光測定を使用して識別又は検出することができる。
【００９２】
分析システム及び／又はカートリッジ及び／又はセンサ装置がサンプルの特に包括的な試験、特にターゲット核酸配列の検出を可能にすることを提案する。従って、特に多くの及び／又は特に異なる及び／又は包括的な試験をサンプルに対して有利に実施することができ、及び／又は複数の病気及び／又は病原体をサンプルを用いて検出又は識別することができる。
【００９３】
分析システムは、好ましくは携帯式、モバイルであり、及び／又はポイント−オブ−ケアシステムであり、及び／又は特にサンプリングサイトで及び／又は中央実験室から離れて使用することができ、及び／又は自律的に及び／又は電気幹線とは独立に、特に幹線電源とは独立に、例えば、蓄電池、バッテリ、及び／又は他の電力ストレージ手段で作動することができる。
【００９４】
分析システムは、サンプルを試験するために分析デバイスとカートリッジとを含むことが好ましく、カートリッジは、好ましくはサンプルを受け入れるように設計され、分析デバイス装置は、好ましくはカートリッジを受け入れるように設計される。
【００９５】
用語「分析デバイス」は、好ましくは、特にモバイルであり及び／又は現場で使用することができ、及び／又は化学的、生物学的、及び／又は物理的にサンプル又はその成分を好ましくはカートリッジ内で及び／又はそれを使用して試験及び／又は分析するように設計された計器を意味すると理解される。特に、分析デバイスは、カートリッジ内のサンプルの前処理及び／又は試験を制御する。
【００９６】
特に好ましくは、分析デバイスは、カートリッジを受け入れるように、又はそのカートリッジと電気的、熱的、機械的、及び／又は空圧的に接続するように設計される。
【００９７】
用語「カートリッジ」は、好ましくは、好ましくはサンプルの少なくとも１つの検体、特に核酸配列を検出、識別、又は決定することができるようにサンプルを受け入れ、貯蔵し、物理的、化学的、及び／又は生物学的に処理及び／又は調製及び／又は測定するように設計された構造的装置又はユニットを意味すると理解される。
【００９８】
本発明の意味でのカートリッジは、複数のチャネル、キャビティ、及び／又はチャネル及び／又はキャビティを通る流れを制御するためのバルブを有する流体システムを含むことが好ましい。
【００９９】
特に、本発明の意味では、カートリッジは、少なくとも実質的に平面状及び／又はカード状になるように設計され、特に（マイクロ）流体カードとして設計され、及び／又は好ましくは閉鎖可能な主本体又は容器として設計され、及び／又はカートリッジは、それがサンプルを含有する時に提案する分析デバイスに挿入する及び差し込むことができる。
【０１００】
用語「検定(アッセイ)」は、好ましくは、サンプル内の少なくとも１つの検体を検出又は識別するための特に分子生物学的な試験を意味すると理解される。特に、サンプル内の少なくとも１つの検体は、検定を使用して又は検定を実施することにより、定性的及び／又は定量的に検出又は識別することができる。検定を（十分に）実施するには、複数の方法段階が好ましくは必要とされる。好ましくは、本発明の意味では、検定を実施する時に、サンプルは、１又は２以上の試薬で前処理され、前処理されたサンプルが試験され、特にサンプル内の少なくとも１つの検体が検出又は識別される。
【０１０１】
本発明の意味では、検定は、特に、特に好ましくは対応する捕捉核酸配列、特にヘアピンプローブに結合することにより、ターゲット核酸配列、特にターゲットＤＮＡ配列及び／又はターゲットＲＮＡ配列を検出又は識別する核酸検定である。
【０１０２】
本発明の更に別の実施形態によれば、センサ装置は、複数のタイプの捕捉分子を含み、捕捉分子は、特に、捕捉タンパク質、特にターゲットタンパク質及び／又はターゲットホルモンに対応する検体に結合するように、捕捉核酸配列、特にターゲット核酸配列に対応する検体に結合するように、及び／又は捕捉アプタマー、特にターゲットタンパク質、低分子物質、ステロイド、有機リン酸塩、又は他のターゲット検体に対応する検体に結合するように捕捉タンパク質、捕捉アプタマー、及び／又は捕捉核酸配列から構成される選択群から選択される。
【０１０３】
特定の実施形態によれば、センサ装置は、特に、捕捉タンパク質、特にターゲットタンパク質及び／又はターゲットホルモンに対応する検体に結合するように、及び捕捉核酸配列、特にターゲット核酸配列に対応する検体に結合するように捕捉分子として捕捉タンパク質と捕捉核酸配列の両方を含む。
【０１０４】
別の実施形態によれば、センサ装置は、特に、捕捉アプタマー、特にターゲットタンパク質、低分子物質、ステロイド、有機リン酸塩に対応する検体又は他の検体に結合するように、及び捕捉核酸配列、特にターゲット核酸配列に対応する検体に結合するように捕捉分子として捕捉アプタマーと捕捉核酸配列の両方を含む。
【０１０５】
別の特定の実施形態によれば、センサ装置は、捕捉タンパク質、捕獲アプタマー、及び捕捉核酸配列を含む。
【０１０６】
独立に実施することもできる本発明の別の態様によれば、分析システム及び／又はカートリッジ及び／又はセンサ装置は、複数の（異なる）検定を特に順番に実行するように設計され、検定は、好ましくは、検体、特にターゲットタンパク質を特に好ましくは捕捉タンパク質を用いて検出又は識別するためのタンパク質検定、検体、特に核酸配列を特に好ましくは捕捉核酸配列を用いて検出又は識別するための核酸検定、及び／又は検体、特にターゲットタンパク質又は好ましくはターゲットタンパク質とは異なる別の検体を特に好ましくは捕捉アプタマーを用いて検出又は識別するためのアプタマー検定から構成される選択群から選択される。
【０１０７】
特に好ましくは、検体、特にターゲットタンパク質又はターゲットホルモンを特に好ましくは捕捉タンパク質を用いて検出又は識別するためのタンパク質検定、検体、特にターゲット核酸配列を特に好ましくは捕捉核酸配列を用いて検出又は識別するための核酸検定、及び／又は検体、特にターゲットタンパク質及び／又は好ましくはターゲットタンパク質とは異なる別の検体を特に好ましくは捕捉アプタマーを用いて検出又は識別するためのアプタマー検定から構成される選択群からの少なくとも２つの検定から選択された複数の検定が実行され、タンパク質検定は、好ましくは核酸検定の前に実行され、及び／又は核酸検定は、好ましくはアプタマー検定の前に実行される。それにより、サンプルの包括的、迅速、及び／又は正確な試験が可能になる。
【０１０８】
特に、検体又は検体としてのターゲットタンパク質を検出又は識別するためのタンパク質検定及び／又はアプタマー検定と、検体としてターゲット核酸配列を検出又は識別するための核酸検定とは、（単一）カートリッジ及び／又はセンサ装置で順次的又は連続的に実行される。しかし、低分子物質、ステロイド、又は有機リン酸塩などのような他の検体も、特にアプタマー検定を用いて検出又は識別することができる。
【０１０９】
本発明のこの実施形態によれば、サンプルは、特にカートリッジ内で各部分に分割されることが好ましく、タンパク質検定、アプタマー検定、及び／又は核酸検定から構成される選択群からの少なくとも２つの検定から選択された複数の（異なる）検定が、同じカートリッジ及び／又はセンサ装置内で実行される。それにより、サンプルの包括的、迅速、及び／又は正確な試験が可能になる。
【０１１０】
本発明の上記に言及した実施形態、態様、及び特徴、及び特許請求の範囲及び以下の説明から明らかになる本発明の実施形態、態様、及び特徴は、原則として互いに独立に実施することができるが、あらゆる組合せ又は順序でも実施することができる。
【０１１１】
本発明の他の態様、利点、特徴、及び特性は、特許請求の範囲及び図面を参照する好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】提案する分析デバイスと分析デバイスに受け入れられる提案するカートリッジとを含む提案する分析システムの概略図である。
【図２】カートリッジの概略図である。
【図３】分析システム及び／又はカートリッジのセンサ装置の概略的な正面図である。
【図４】センサ装置のセンサフィールドを示す図３の拡大詳細図である。
【図５】センサ装置の概略的な背面図である。
【図６】センサ装置及び移動されたセンサカバー並びに閉鎖状態にあるヘアピンプローブを有する分析システム及び／又はカートリッジのセンサ配置の概略断面図である。
【図７】閉鎖状態にあるセンサ装置のヘアピンプローブを示す図である。
【図８】開いて混成状態にあるセンサ装置のヘアピンプローブを示す図である。
【図９】開いたヘアピンプローブを用いた核酸検定の実行中のセンサ配置の概略断面図である。
【図１０】混成ヘアピンプローブを用いた核酸検定の実行中のセンサ配置の概略図である。
【図１１】検出器及び基質が追加された後でかつセンサカバーを下げた状態で混成ヘアピンプローブを用いた核酸検定の実行中のセンサ配置の概略図である。
【図１２】様々な試験システムに対する電気的測定の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１１３】
概要に過ぎず、時に縮尺通りではない図では、同じ又は類似の部分及び構成要素に対して同じ参照符号を使用し、対応する又は同等の特性及び利点は、これらを繰り返して説明しない場合でも達成される。
【０１１４】
図１は、好ましくは装置又はカートリッジ１００を使用して又はそこにおいて特に生体サンプルＰを試験するための提案する分析システム１及び分析デバイス２００の非常に概略的な図である。
【０１１５】
図２は、サンプルＰを試験するための提案する装置又はカートリッジ１００の好ましい実施形態の概略図である。装置又はカートリッジ１００は、特に手持ち式ユニットを形成し、以下では単にカートリッジ１００と呼ぶ。
【０１１６】
用語「サンプル」は、好ましくは、特にヒト又は動物からサンプリングされる試験すべきサンプル材料を意味すると理解される。特に、本発明の意味の範囲では、サンプルは、好ましくは、ヒト又は動物からの唾液、血液、尿、又は別の液体のような流体又はその成分である。本発明の意味の範囲では、サンプルは、任意的に前処理又は調製することができ、又は例えばヒト又は動物などから直接に入手可能である。食品サンプル、環境サンプル、又は別のサンプルも、特に環境分析、食品安全性のために及び／又は他の物質、好ましくは天然物質だけでなく生物又は化学兵器薬剤又は毒物などを検出するために任意的に試験することができる。
【０１１７】
本発明の意味でのサンプルは、好ましくは１又は２以上の検体を含み、好ましくは、検体を識別又は検出する、特に定性的及び／又は定量的に決定することが可能である。特に好ましくは、本発明の意味の範囲では、サンプルは、検体としてのターゲット核酸配列、特にターゲットＤＮＡ配列及び／又はターゲットＲＮＡ配列を含む。特に好ましくは、検体を定性的及び／又は定量的に決定することにより、サンプルＰにおいて少なくとも１つの病気、病原体、及び／又は他の物質を検出又は識別することができる。
【０１１８】
好ましくは、分析システム１又は分析デバイス２００は、特にカートリッジ１００内又は上のサンプルＰの試験を制御し、及び／又はその試験を評価し、又は試験からの測定値の収集、処理、及び／又は保存を行うのに使用される。
【０１１９】
提案する分析システム１及び／又は分析デバイス２００により、及び／又はカートリッジ１００により、及び／又はサンプルＰ、好ましくはサンプルＰの検体、特にターゲット核酸配列ＺＮを使用して（図８〜１１を参照）、特に（特定の）核酸配列又はターゲット核酸配列を決定、識別、又は検出することができる。特に好ましくは、サンプルＰの複数の検体、特に複数の異なるターゲット核酸配列ＺＮは、特にカートリッジ１００上で決定、識別、又は検出することができる。その検体は、特に、定性的にのみでなく、これに代えて又はこれに加えて、特に好ましくは定量的にも検出、識別、及び／又は測定される。
【０１２０】
従って、例えば、病気及び／又は病原体を検出又は識別し、又は例えば診断に重要な他の値又は物質を決定することができるように、少なくとも１つの検体を定性的及び／又は定量的に決定するためにサンプルＰを特に試験することができる。
【０１２１】
特に好ましくは、分析システム１及び／又は分析デバイス２００により、及び／又はカートリッジ１００により、分子生物学的試験が可能になる。
【０１２２】
特に好ましくは、ターゲット核酸配列ＺＮ、特にターゲットＤＮＡ配列及び／又はターゲットＲＮＡ配列を検出又は識別するために、核酸検定が可能になる又は実行される。しかし、タンパク質検定及び／又はアプタマー検定のような別の検定を追加で実行することも提供される場合がある。
【０１２３】
好ましくは、サンプルＰ又はサンプルＰの個々の成分又は検体は、任意的に、特にＰＣＲで増幅することができ、分析システム１又は分析デバイス２００で又はカートリッジ１００を用いて、及び／又は核酸検定の実行を目的に試験、識別、及び／又は検出することができる。好ましくは、このようにして検体又は複数の検体の増幅生成物が生成される。
【０１２４】
以下では、最初にカートリッジ１００の好ましい構成について更に詳述し、特に更に別の明示的な説明がなくても、カートリッジ１００の特徴は、好ましくは分析システム１の特徴も直接に表している。
【０１２５】
カートリッジ１００は、好ましくは、少なくとも実質的に平面、平板形状、及び／又はカード状である。
【０１２６】
カートリッジ１００は、特に少なくとも実質的に平面、平板形状、及び／又はカード状の主本体又は支持体１０１を含むことが好ましく、主本体又は支持体１０１は、特に、プラスチック材料、特に好ましくはポリプロピレンから製造される及び／又は射出成形される。
【０１２７】
カートリッジ１００は、図２の破線に示すように、主本体１０１及び／又はそのうちの少なくとも一部、特に前面１００Ａに形成されたキャビティ及び／又はチャネルを覆うために、及び／又はバルブなどを形成するために、少なくとも１つのフィルム又はカバー１０２を含むことが好ましい。
【０１２８】
分析システム１又はカートリッジ１００又はその主本体１０１は、特にカバー１０２と共に、以下で流体システム１０３と呼ぶ流体のシステム１０３を形成する及び／又は含むことが好ましい。
【０１２９】
カートリッジ１００、主本体１０１、及び／又は流体システム１０３は、図１に概略的に示すように、作動位置で及び／又は試験中に、特に分析デバイス２００内で少なくとも実質的に垂直方向に向けられることが好ましい。従って、特にカートリッジ１００の主平面又は面延長部は、作動位置において少なくとも実質的に垂直方向に延びる。
【０１３０】
カートリッジ１００及び／又は流体システム１０３は、好ましくは、複数のキャビティ、特に、少なくとも１つの受け入れキャビティ１０４、少なくとも１つの計量キャビティ１０５、少なくとも１つの中間キャビティ１０６、少なくとも１つの混合キャビティ１０７、少なくとも１つのストレージキャビティ１０８、少なくとも１つの反応キャビティ１０９、少なくとも１つの中間温度制御キャビティ１１０、及び／又は少なくとも１つの収集キャビティ１１１を含み、複数のキャビティは、特に複数のチャネル１１４によって流体的に相互接続されることが好ましい。
【０１３１】
本発明の意味の範囲では、チャネルは、主流れ方向に流体を誘導するのに好ましくは細長形態であり、その形態は、主流れ方向及び／又は長手方向延長部に対して横断方向に、特に垂直方向に好ましくは全ての側面で閉じていることが好ましい。
【０１３２】
特に、主本体又は支持体１０１は、細長いノッチ、凹部、又は陥凹などを含み、これらはカバー１０２によって側面で閉じられ、本発明の意味でチャネルを形成する。
【０１３３】
本発明の意味の範囲では、キャビティ又はチャンバは、特に側面でカバー１０２により閉じられる又は覆われるカートリッジ１００又は支持体又は主本体１０１内の凹部又は陥凹などによって形成されることが好ましい。各キャビティで囲まれた空間は、チャネルによって流体連通されることが好ましい。
【０１３４】
特に、本発明の意味の範囲では、キャビティは、流体の流入及び／又は流出のための少なくとも２つの開口部を含む。
【０１３５】
本発明の意味の範囲では、キャビティは、チャネルよりも好ましくは少なくとも２、３、又は４倍だけ大きい直径及び／又は流れ断面を含むことが好ましい。しかし、原理的には、キャビティは、一部の場合にチャネルと同様に細長とすることができる。
【０１３６】
カートリッジ１００及び／又は流体システム１０３はまた、少なくとも１つのポンプ装置１１２及び／又は少なくとも１つのセンサ配置又はセンサ装置１１３を含むことが好ましい。特に、センサ装置１１３は、図６及び図８〜１１に示すようにセンサ配置の一部を形成する。
【０１３７】
図示の例では、カートリッジ１００又は流体システム１０３は、２つの計量キャビティ１０５Ａ及び１０５Ｂ、複数の中間キャビティ１０６Ａ〜１０６Ｇ、複数のストレージキャビティ１０８Ａ〜１０８Ｅ、及び／又は複数の反応キャビティ１０９を含むことが好ましく、複数の反応キャビティ１０９は、好ましくは互いに別々に充填され、図２に見られるように、特に第１の反応キャビティ１０９Ａ、第２の反応キャビティ１０９Ｂ、及び任意的な第３の反応キャビティ１０９Ｃが充填される場合がある。
【０１３８】
計量キャビティ１０５は、サンプルＰを受け入れ、一時的に格納及び／又は計量し、及び／又は計量される方式でそのサンプルを渡すように設計されることが好ましい。特に好ましくは、計量キャビティ１０５は、（隣接する）チャネルの直径よりも大きい直径を含む。
【０１３９】
カートリッジ１００の初期状態では又は工場では、ストレージキャビティ１０８は、少なくとも部分的に、特に試薬、溶媒、又は洗浄緩衝液のような液体で満たされることが好ましい。
【０１４０】
収集キャビティ１１１は、サンプル残渣などのような特に試験に使用されるより大量の流体を受け入れるように設計されることが好ましい。好ましくは、初期状態では又は工場では、収集キャビティ１１１は、空であるか又は気体、特に空気で満たされる。収集キャビティ１１１の容積は、ストレージキャビティ１０８又はその液体内容物の（累積）容積及び／又は受け入れキャビティ１０４又は含有されたサンプルＰの容積に対応するか、好ましくはそれを超える。
【０１４１】
反応キャビティ１０９は、好ましくは、例えば、分析デバイス２００の装置又はモジュールに熱的、電気的、機械的、及び／又は空圧的に連結又は結合されることにより、検定を実行する時に反応キャビティ１０９内に位置付けられた物質が反応することができるように設計されることが好ましい。
【０１４２】
反応キャビティ１０９は、特に、増幅反応、特にＰＣＲ、又はいくつかの好ましくは異なる増幅反応、特に複数のＰＣＲを実行するのに使用される。並行して及び／又は別々に及び／又は異なる反応キャビティ１０９でいくつかの好ましくは異なるＰＣＲ、すなわち、異なるプライマー組合せ又はプライマー対を含むＰＣＲを実行することが好ましい。
【０１４３】
核酸検定を実行するために、好ましくは、サンプルＰの検体としてのターゲット核酸配列ＺＮは、特にセンサ配置又はセンサ装置１１３でのその後の検出のために増幅生成物を生成するように、増幅反応によって反応キャビティ１０９で増幅される。
【０１４４】
本発明の意味の範囲では、増幅反応は、特に、検体、特にターゲット核酸配ＺＮが増幅／複製される及び／又は検体の増幅生成物、特に核酸生成物が生成される分子生物学的反応である。特に好ましくは、ＰＣＲは、本発明の意味での増幅反応である。
【０１４５】
「ＰＣＲ」は、ポリメラーゼ連鎖反応を表し、かつ分子生物学的方法であり、その方法を使用して、ポリメラーゼ又は酵素を使用しながら、特定の検体、特にサンプルＰのＲＮＡ又はＲＮＡ配列又はＤＮＡ又はＤＮＡ配列の一部は、特にその後に増幅生成物又は核酸生成物を試験及び／又は検出するように好ましくはいくつかのサイクルで増幅される。ＲＮＡを試験及び／又は増幅することを意図する場合に、ＰＣＲを実行する前に、特に逆転写酵素を使用して、ＲＮＡから始めてｃＤＮＡを生成する。ｃＤＮＡは、その後のＰＣＲのテンプレートとして使用される。
【０１４６】
好ましくは、ＰＣＲ実行中に、ＤＮＡ又はｃＤＮＡの鎖を分離するために最初に熱を追加することによってサンプルＰを変性させる。好ましくは、次に、プライマー又はヌクレオチドをＤＮＡ又はｃＤＮＡの個々の分離された鎖に堆積させ、望ましいＤＮＡ又はｃＤＮＡ配列をポリメラーゼで複製し、及び／又は欠けている鎖をポリメラーゼで置換する。この処理は、望ましい量のＤＮＡ又はｃＤＮＡ配列が利用可能になるまで複数のサイクルで繰り返されることが好ましい。
【０１４７】
ＰＣＲに関して、非マーカプライマー、すなわち、増幅された検体又は増幅生成物上にマーカ又は標識Ｌを生成しないプライマーを使用することが好ましい。既に上記で言及したように、本発明の関連では、標識は、捕捉分子の一部を形成するか又はそれに結合され、化学的及び／又は物理的に具体的に検出又は識別することができる分子、分子断片、又は原子を意味するように理解される。標識に関する好ましい実施形態に関する詳細に関しては、不要な繰返しを避けるために、その説明の一般的な部分では以上の説明を参照することができ、以上の説明は、図に示す好ましい実施形態にも当て嵌まる。
【０１４８】
１又は２以上の反応キャビティ１０９で生成されたサンプルＰの増幅生成物、ターゲット核酸配列ＺＮ、及び／又は他の部分は、特にポンプ装置１１２により、接続されセンサ配置又はセンサ装置１１３に誘導される又は給送される場合がある。
【０１４９】
センサ配置又はセンサ装置１１３は、サンプルの検体、特に好ましくはターゲット核酸配列ＺＮ、又はセンサ装置が対応する捕捉分子を有している場合は任意的にターゲットタンパク質又はホルモンのような別の検体も検出するために、特に好ましくは定性的及び／又は定量的に決定するために特に使用される。しかし、これに代えて又はこれに加えて、他の値も収集及び／又は決定することができる。
【０１５０】
特に、ポンプ装置１１２は、図１に概略的に示すように、特にフィルム又はカバー１０２を使用して特に好ましくはカートリッジ１００の背面にチューブ状又はビーズ状の隆起部分を含む又は形成する。
【０１５１】
カートリッジ１００、主本体１０１、及び／又は流体システム１０３は、図２に示すように、複数のチャネル１１４及び／又はバルブ１１５を含むことが好ましい。
【０１５２】
チャネル１１４及び／又はバルブ１１５により、キャビティ１０４〜１１１、ポンプ装置１１２、及び／又はセンサ配置又はセンサ装置１１３は、特にそれらが分析システム１又は分析デバイス２００によって制御されるように、必要に応じて及び／又は任意的又は選択的に一時的及び／又は恒久的に流体的に相互接続される及び／又は互いに分離されるとすることができる。
【０１５３】
キャビティ１０４〜１１１は、それぞれ複数のチャネル１１４によって流体連通又は相互接続されることが好ましい。特に好ましくは、各キャビティは、任意的に流体がそれぞれのキャビティを満たす、キャビティを通って流れる、及び／又はキャビティから流れ出ることを可能にするために少なくとも２つの関連のチャネル１１４によって連結又は接続される。
【０１５４】
流体搬送又は流体システム１０３は、好ましくは毛管力に基づかないか又は専ら毛管力に基づくものではないが、特に重力、及び／又は特に好ましくはポンプ又はポンプ装置１１２によって生成されるポンプ力及び／又は圧縮力及び／又は吸引力の効果に本質的に基づいている。この場合に、流体の流れ又は流体搬送とその計量は、バルブ１１５を相応に開閉することにより、及び／又は特にポンプ又はポンプ装置１１２を相応に作動させることにより、特に分析デバイス２００のポンプアクチュエータ２０２を使用して制御される。
【０１５５】
好ましくは、キャビティ１０４〜１１０の各々は、作動位置において上部に入口と底部に出口とを含む。従って、任意的に、それぞれのキャビティからの液体だけを出口を通して取り除くことができる。
【０１５６】
作動位置では、それぞれのキャビティからの液体は、各場合に底部にある出口を通して取り出されること、特に引き出されることが好ましく、特に上部にある入口を通してそれぞれのキャビティ内に気体又は空気が流入することができる及び／又はそれらをポンピングすることができることが好ましい。従って、特に、液体を搬送する時にキャビティ内の関連の真空を防ぐ又は少なくとも最小にすることができる。
【０１５７】
特に、キャビティは、特に好ましくはストレージキャビティ１０８、混合キャビティ１０７、及び／又は受け入れキャビティ１０４は、キャビティが液体で満たされた時に、潜在的に形成される場合がある気体又は空気の泡が作動位置において上昇するので、液体が気泡なしで出口より上に集まるように各々が通常の作動位置で寸法決めされる及び／又は向けられる。しかし、他のソリューションもここでは可能である。
【０１５８】
受け入れキャビティ１０４は、サンプルＰを導入するための接続部１０４Ａを含むことが好ましい。特に、サンプルＰは、例えば、ピペット、シリンジ、又は他の器具を使用して接続部１０４Ａを通して受け入れキャビティ１０４及び／又はカートリッジ１００に導入することができる。
【０１５９】
受け入れキャビティ１０４は、好ましくは入口１０４Ｂ、出口１０４Ｃ、及び任意的な中間接続部１０４Ｄを含み、好ましくはサンプルＰ又はその一部分を出口１０４Ｃ及び／又は任意的な中間接続部１０４Ｄを通して更に取り除く及び／又は搬送することができる。既に解説したように、気体、空気、又は別の流体は、入口１０４Ｂを通して流入する及び／又はポンピングされる場合がある。
【０１６０】
好ましくは、サンプルＰ又はその一部分は、任意的に及び／又は実施する検定に応じて、受け入れキャビティ１０４の出口１０４Ｃ又は任意的な中間接続部１０４Ｄを通して取り除くことができる。特に、血漿又は血清のようなサンプルＰの上清は、例えば、特にタンパク質検定を実施するために任意的な中間接続部１０４Ｄを通して誘導して離す、排出する、又は取り除くことができる。
【０１６１】
好ましくは、少なくとも１つのバルブ１１５が各キャビティ及び／又はストレージキャビティ１０８、受け入れキャビティ１０４、ポンプ装置１１２及び／又はセンサ装置１１３に割り当てられ、及び／又はそれぞれの入口の上流に及び／又はそれぞれの出口の下流に配置される。
【０１６２】
好ましくは、キャビティ１０４〜１１１、又は流体が例えば直列に又は連続的に流れる一連のキャビティ１０４〜１１１は、割り当てられたバルブ１１５を作動させることによって選択的に開かれる場合があり、及び／又は流体はそこを選択的に流れることができ、及び／又はキャビティは、流体システム１０３に及び／又は他のキャビティに流体的に接続される場合がある。
【０１６３】
特に、バルブ１１５は、主本体１０１とフィルム又はカバー１０２とによって形成され、及び／又はそれらと共に形成され、及び／又は別の方法で、例えば、追加の層又は陥凹などによって又はそれらを有して形成される。
【０１６４】
特に好ましくは、ストレージキャビティ１０８及び／又は流体システム１０３に位置付けられた液体又は液体試薬Ｆを開いた受け入れキャビティ１０４からストレージ安定方式で密封するために、初期に又はストレージ状態で好ましくは確実に閉じられた１又は２以上のバルブ１１５Ａを設けることが特に好ましい。
【０１６５】
好ましくは、初期に閉じられたバルブ１１５Ａは、各ストレージキャビティ１０８の上流及び下流に配置される。それらのバルブは、カートリッジ１００が実際に使用されている時に、及び／又はカートリッジ１００を分析デバイス２００に挿入している間又はその後に、及び／又は検定を実行するためにのみ、特に自動的に開かれることが好ましい。
【０１６６】
特に入口１０４Ｂ及び出口１０４Ｃに加えて中間接続部１０４Ｄが設けられる場合に、複数のバルブ１１５Ａ、この場合は特に３つのバルブが受け入れキャビティ１０４に割り当てられることが好ましい。その場合に、用途に応じて、入口１０４Ｂのバルブ１１５Ａに加えて、好ましくは出口１０４Ｃでの又は中間接続部１０４Ｄでのいずれかのバルブ１１５Ａだけが開かれる。
【０１６７】
受け入れキャビティ１０４に割り当てられたバルブ１１５Ａは、好ましくはサンプルＰが挿入されるまで、及び／又は受け入れキャビティ１０４又は受け入れキャビティ１０４の接続部１０４Ａが閉じられるまで、流体システム１０３及び／又はカートリッジ１００を特に流体的に及び／又は気密方式で密封する。
【０１６８】
バルブ１１５Ａ（初期に閉じられた）の代わりとして又はこれに加えて、１又は２以上のバルブ１１５Ｂが好ましくは設けられ、それらのバルブ１１５Ｂは、ストレージ安定方式で閉じられず、及び／又は初期に又は非作動位置で、初期状態で、又はカートリッジ１００が分析デバイス２００に挿入されない時に開いており、及び／又は作動により閉鎖可能である。これらのバルブ１１５Ｂは、特に試験中の流体の流れを制御するのに使用される。
【０１６９】
カートリッジ１００は、好ましくはマイクロ流体カードとして設計され、及び／又は流体システム１０３は、好ましくはマイクロ流体システムとして設計される。本発明において、用語「マイクロ流体、」は、好ましくは、個々のキャビティ、キャビティの一部、又はキャビティ１０４〜１１１の全て、及び／又はチャネル１１４のそれぞれの容積が単独で又は累積的に５ｍｌ未満又は２ｍｌ、特に好ましくは１ｍｌ未満又は８００μｌ、特に６００μｌ未満又は３００μｌ、より特に好ましくは２００μｌ未満又は１００μｌであることを意味するように理解される。
【０１７０】
特に好ましくは、最大容積が５ｍｌ、２ｍｌ、又は１ｍｌのサンプルＰをカートリッジ１００及び／又は流体システム１０３、特に受け入れキャビティ１０４に導入することができる。
【０１７１】
図２の概略図に参照符号Ｆ１〜Ｆ４及びＳ１〜Ｓ１０に示すように、好ましくは試験前に液体又は液体試薬Ｆとして液体形態で及び／又は乾燥試薬Ｓとして乾燥形態で導入又は調製される試薬及び液体がサンプルＰの試験に必要とされる。
【０１７２】
更に、特に洗浄緩衝液、乾燥試薬Ｓ、及び／又は基質ＳＵのための溶媒の形態の他の液体Ｆも、例えば検出器分子Ｄ及び／又は酸化還元系を形成するために、好ましくは試験、検出処理、及び／又は他の目的に必要とされ、特にカートリッジ１００に提供され、すなわち、使用前に、特に配送前に同様に導入される。以下の一部の点では、液体試薬と他の液体は区別されないので、それぞれの説明も相応に相互に適用することができる。
【０１７３】
分析システム１又はカートリッジ１００は、好ましくは、サンプルＰの前処理に及び／又は試験又は検定の実施に、特に１又は２以上の増幅反応又はＰＣＲの実施に必要とされる全ての試薬及び液体を含有するので、特に好ましくは、任意的に前処理されたサンプルＰを受け入れることだけが必要である。
【０１７４】
カートリッジ１００又は流体システム１０３は、反応キャビティ１０９を通り越して及び／又は任意的な中間温度制御キャビティ１１０を迂回することにより、サンプルＰ又はその成分をセンサ装置１１３に直接的にも誘導するか又は搬送することが必要に応じて可能であるように、任意的に使用可能な迂回路１１４Ａを含むことが好ましい。
【０１７５】
好ましくは、迂回路１１４Ａは、タンパク質検定を更に実行する場合に、特にサンプルＰ又はその一部分を混合キャビティ１０７からセンサ配置又はセンサ装置１１３に直接給送するために、及び／又は反応キャビティ１０９及び／又は中間温度制御キャビティ１１０を通り越してサンプルＰ又はその一部分を誘導するのに使用される。
【０１７６】
カートリッジ１００又は流体システム１０３又はチャネル１１４は、液体前面及び／又は流体の流れを検出するためのセンサ部分１１６又は他の装置を含むことが好ましい。
【０１７７】
図２におけるチャネル１１４、バルブ１１５、特に初期に閉じられたバルブ１１５Ａ及び初期に開いているバルブ１１５Ｂ、及びセンサ部分１１６のような様々な構成要素は、明確にするために、一部の場合にのみラベル付けされるが、図２ではこれら構成要素の各々に同じ記号が使用されていることに注意されたい。
【０１７８】
収集キャビティ１１１は、過剰な又は使用済みの試薬及び液体とサンプルの容積とを受け入れるために、及び／又は個々のキャビティ及び／又はチャネルを空にするために気体又は空気を供給するのに使用されることが好ましい。初期状態では、収集キャビティ１１１は、気体、特に空気単独で満たされることが好ましい。
【０１７９】
特に、収集キャビティ１１１を任意的に個々のキャビティ及びチャネル又は他の装置に流体的に接続し、それらのキャビティ、チャネル、又は他の装置から試薬及び液体を取り除く及び／又はそれらの試薬及び液体を気体又は空気に置換するようにすることができる。収集キャビティ１１１は、適切な（大きい）寸法を与えることが好ましい。
【０１８０】
サンプルＰが受け入れキャビティ１０４に導入されて接続部１０４Ａが閉じられた状態で、図１に示すように、サンプルＰを試験するために、提案する分析デバイス２００にカートリッジ１００を挿入する及び／又はそこに受け入れることができる。これに代えて、サンプルＰは、後で給送することもできるであろう。
【０１８１】
図１は、カートリッジ１００に受け入れられたサンプルＰに対して試験又は検定を実行するのに使用の準備ができた状態にある分析システム１を示している。従って、この状態では、カートリッジ１００は分析デバイス２００に結合され、受け入れられ、及び／又は挿入されている。
【０１８２】
以下では、最初に分析デバイス２００の一部の特徴及び態様を特に図１に基づいて詳細に説明する。特に明示的な説明がなくても、分析デバイスに関する特徴及び態様は、直接的に提案する分析システム１の特徴及び方式でもあることが好ましい。
【０１８３】
分析システム１又は分析デバイス２００は、カートリッジ１００を装着する及び／又は受け入れるためのマウント又はレセプタクル２０１を含むことが好ましい。
【０１８４】
好ましくは、カートリッジ１００は、流体的に、特に液圧的に分析デバイス２００から分離又は隔離される。特に、カートリッジ１００は、サンプルＰ、試薬、及び他の液体のための好ましくは独立した特に閉じた又は密封された流体又は液圧システム１０３を形成する。すなわち、分析デバイス２００は、サンプルＰと直接に接触せず、特に、最初に殺菌及び／又は洗浄することなく別の試験に再利用することができる。
【０１８５】
しかし、分析デバイス２００は、機械的、電気的、熱的、及び／又は空圧的にカートリッジ１００に接続又は結合されることが好ましい。
【０１８６】
特に、分析デバイス２００は、特にポンプ装置１１２及び／又はバルブ１１５を作動させるための機械的効果を含むように、及び／又は特に反応キャビティ１１９及び／又は中間温度制御キャビティ１１０及び／又はセンサ装置１１３を温度制御するための熱的効果を含むように設計される。
【０１８７】
これに加えて、分析デバイス２００は、好ましくは、特に個々の装置を作動させるために空気圧でカートリッジ１００に接続可能であり、及び／又は、特に、例えば、センサ装置１１３及び／又はセンサ部分１１６から測定値を収集及び／又は送信するためにカートリッジ１００に電気的に接続可能である。
【０１８８】
分析システム１又は分析デバイス２００は、好ましくはポンプアクチュエータ２０２を含み、ポンプアクチュエータ２０２は、特に、ポンプ装置１１２を機械的に作動させるように設計される。
【０１８９】
好ましくは、ポンプアクチュエータ２０２のヘッドを回転させて、ポンプ装置１１２の好ましくはビーズ状の隆起部分を回転的に軸線方向に押し下げるようにすることができる。特に好ましくは、ポンプアクチュエータ２０２とポンプ装置１１２は、特にホースポンプ又は蠕動ポンプ及び／又は計量ポンプの方式で流体システム１０３及び／又はカートリッジ１００のためのポンプを共に形成する。
【０１９０】
特に好ましくは、ポンプは、ＤＥ  １０  ２０１１  ０１５  １８４  Ｂ４に説明されているように構成される。しかし、他の構造的ソリューションも可能である。
【０１９１】
好ましくは、ポンプの容量及び／又は吐出量は制御することができ、及び／又はポンプ及び／又はポンプアクチュエータ２０２の搬送方向は切り換えることができる。従って、任意的に流体を前方又は後方にポンピングすることができることが好ましい。
【０１９２】
分析システム１又は分析デバイス２００は、特にカートリッジ１００及び／又はセンサ配置又はセンサ装置１１３を電気的及び／又は熱的に接続するための接続装置２０３を含むことが好ましい。
【０１９３】
図１に示すように、接続装置２０３は、好ましくは複数の電気接触要素２０３Ａを含み、カートリッジ１００、特にセンサ配置又はセンサ装置１１３は、好ましくは接触要素２０３Ａにより分析デバイス２００に電気的に接続されるか又は接続可能である。接触要素２０３Ａは、好ましくは接触バネであるが、バネ付勢式コネクタピンなどとすることができる。
【０１９４】
分析システム１又は分析デバイス２００は、カートリッジ１００を温度制御する及び／又はカートリッジに熱的効果を及ぼすために、特に加熱及び／又は冷却のために１又は２以上の温度制御装置２０４を含むことが好ましく、温度制御装置２０４は（各々）、加熱抵抗器又はペルチェ素子を含むか又はそれらによって形成されることが好ましい。
【０１９５】
個々の温度制御装置２０４、これらの装置の一部又は全ては、好ましくはカートリッジ１００、主本体１０１、カバー１０２、センサ配置、センサ装置１１３、及び／又は個々のキャビティに対して位置決めすることができ、及び／又はそれらに熱的に結合することができ、及び／又はそれらに統合することができ、及び／又は特に分析デバイス２００によって電気的に作動又は制御することができる。図示の例では、特に温度制御装置２０４Ａ、２０４Ｂ、及び／又は２０４Ｃが設けられている。
【０１９６】
好ましくは、以下で反応温度制御装置２０４Ａと呼ぶ温度制御装置２０４Ａが、特に１又は２以上の増幅反応をそこで実行することができるように反応キャビティ１０９又は複数の反応キャビティ１０９に割り当てられる。
【０１９７】
カートリッジ１００が挿入された状態で、反応温度制御装置２０４Ａは、好ましくは、反応キャビティ１０９の領域でカートリッジ１００に当接し、従って、そのカートリッジ内に位置付けられた流体、特にサンプルＰを加熱及び／又は冷却することができる。
【０１９８】
反応キャビティ１０９は、特に１つの共通反応温度制御装置２０４Ａ又は２つの反応温度制御装置２０４Ａにより、同時に及び／又は均一に温度制御されることが好ましい。
【０１９９】
代わりに、各反応キャビティ１０９を独立に及び／又は個別的に温度制御することができる。
【０２００】
更に特に好ましくは、反応キャビティ１０９は、２つの異なる側から及び／又は好ましくは両側に配置された２つの反応温度制御装置２０４Ａによって温度制御される場合がある。
【０２０１】
以下で中間温度制御装置２０４Ｂと呼ぶ温度制御装置２０４Ｂは、好ましくは中間温度制御キャビティ１１０に割り当てられた及び／又は（能動的に）中間温度キャビティ１１０又はそこに位置付けられた流体、特に検体、増幅生成物、及び／又はターゲット核酸配列ＺＮを好ましくは予熱温度、変性温度、及び／又は融点又は融解温度に温度制御するか又は加熱するように設計される。
【０２０２】
好ましくは、中間温度制御キャビティ１１０及び／又は中間温度制御装置２０４Ｂは、センサ配置又はセンサ装置１１３に給送される流体、特に検体、増幅生成物、及び／又はターゲット核酸配列ＺＮを特に好ましくはそれらの流体が給送される直前に、特に望ましい方式で温度制御するか又は予熱することができるように、センサ配置又はセンサ装置１１３の上流又はそれらの（直）前に配置される。
【０２０３】
特に好ましくは、中間温度制御キャビティ１１０又は中間体温度制御装置２０４Ｂは、サンプルＰ、検体、生成された増幅生成物、及び／又はターゲット核酸配列ＺＮを変性させるように、及び／又は二本鎖の検体、増幅生成物、及び／又はターゲット核酸配列ＺＮを分割する及び／又は融解させて一本鎖にするように、及び／又は特に熱の印加によって増幅生成物及び／又はターゲット核酸配列ＺＮの早期の結合又は混成を相殺するように設計される又は意図される。更に、センサ装置１１３に給送される流体の温度は、好ましくは、中間温度制御装置２０４Ｂによって設定又は調節されるので、センサ装置１１３上に、特にセンサフィールド１１３Ａ上に配置された捕捉分子、特にヘアピンプローブＨＳは、ターゲット核酸配列に混成をもたらすように変性する。しかし、以下で説明するように、特にセンサ温度制御装置２０４Ｃを使用して、センサ装置１１３を別々に温度制御することができることが好ましい。
【０２０４】
好ましくは、分析システム１、分析デバイス２００、及び／又はカートリッジ１００、及び／又は１つの又は各温度制御装置２０４は、特に温度の制御及び／又はフィードバック制御を可能にするために温度検出器及び／又は温度センサ（図示せず）を含む。
【０２０５】
例えば、１又は２以上の温度センサは、センサ部分１１６に及び／又は個々のチャネル部分又はキャビティに割り当てることができ、すなわち、それらに熱的に結合することができる。
【０２０６】
以下でセンサ温度制御装置２０４Ｃと呼ぶ温度制御装置２０４Ｃは、特にセンサ装置１１３に割り当てられ、及び／又はセンサ配置又はセンサ装置１１３の中に又はその上に位置付けられた流体、特に検体又はターゲット核酸配列ＺＮを望ましい方式で、特にその流体を結合及び／又は変性させるように（能動的に）温度制御するか又は加熱するように設計される。温度制御装置２０４Ｃは、具体的には、流体をセンサ装置１１３に渡す時に捕捉分子、特にヘアピンプローブＨＳを変性させるために、及びターゲット検体に混成最適温度を設定するために特に使用される。
【０２０７】
温度制御装置２０４Ｃは、好ましくは、センサ配置又はセンサ装置１１３の温度が勾配、特に減少する温度勾配のような特別な温度レジームの形態で（フィードバック）制御可能になるように形成される場合がある。好ましくは、センサ配置又はセンサ装置１１３への流体の導入中又は導入後に、センサ配置又はセンサ装置の温度は、捕捉分子を変性させるために９０〜１００℃の範囲に設定又は調節され、その後に、通常は好ましい混成化温度の範囲を通過するように５０〜６０℃の範囲の値に下げられる。
【０２０８】
センサ温度制御装置２０４Ｃは、好ましくは平面状であり、及び／又は好ましくは矩形である及び／又はセンサ配置又はセンサ装置１１３の寸法に対応する接触面を有し、その接触面は、センサ温度制御装置２０４Ｃとセンサ装置１１３の間で熱伝達を可能にする。
【０２０９】
好ましくは、分析デバイス２００はセンサ温度制御装置２０４Ｃを含む。しかし、センサ温度制御装置２０４Ｃがカートリッジ１００、特にセンサ配置又はセンサ装置１１３に統合される他の構造的ソリューションも可能である。
【０２１０】
特に好ましくは、接続装置２０３はセンサ温度制御装置２０４Ｃを含み、及び／又は接続装置２０３は、センサ温度制御装置２０４Ｃと共に、カートリッジ１００に、特にセンサ配置又はセンサ装置１１３に連結され、特にそれに対して押圧される場合がある。
【０２１１】
更に特に好ましくは、接続装置２０３とセンサ温度制御装置２０４Ｃは、（一緒に）カートリッジ１００、特にセンサ配置又はセンサ装置１１３に向けて及び／又はそれらに対して移動することができ、及び／又は好ましくは分析デバイス２００をカートリッジ１００に、特にセンサ配置又はセンサ装置１１３又はその支持体１１３Ｄに電気的かつ熱的に結合するようにカートリッジ１００に対して位置決めするか又は当接させることができる。
【０２１２】
好ましくは、センサ温度制御装置２０４Ｃは、接続装置２０３又はその支持体の中心に配置され、及び／又は接触要素２０３Ａの間に配置される。
【０２１３】
特に、接触要素２０３Ａは、好ましくは接続装置２０３がその中央で熱的に、及びその外側又は縁部領域で電気的にセンサ装置１１３に接続されるか又は接続可能であるように、接続装置２０３又はその支持体の縁部領域に配置されるか又はセンサ温度制御装置２０４Ｃの周りに配置される。しかし、他のソリューションもここでは可能である。
【０２１４】
分析システム１又は分析デバイス２００は、好ましくは、バルブ１１５を作動させるための１又は２以上のアクチュエータ２０５を含む。特に好ましくは、各バルブを作動させるために異なる（タイプ又は群の）バルブ１１５Ａ及び１１５Ｂにそれぞれ割り当てられた異なる（タイプ又は群の）アクチュエータ２０５Ａ及び２０５Ｂが設けられる。
【０２１５】
分析システム１又は分析デバイス２００は、好ましくは１又は２以上のセンサ２０６を含む。特に、流体センサ２０６Ａは、センサ部分１１６に割り当てられ、及び／又は流体システム１０３内で液体前面及び／又は流体の流れを検出するように設計又は意図される。
【０２１６】
特に好ましくは、流体センサ２０６Ａは、特に非接触方式で、例えば、光学的に及び／又は容量的に液体前面、流体の流れ、及び／又はその存在、速度、質量流量／容積流量、チャネル又はキャビティ内の流体の温度及び／又は別の値をそれぞれ割り当てられたセンサ部分１１６で測定又は検出するように設計され、センサ部分１１６は、特に、流体システム１０３の平面状の及び／又は拡幅されたチャネル部分によって形成される。
【０２１７】
特に好ましくは、センサ部分１１６の各々は、カートリッジ１００の作動位置では、特に液体の正確な検出を可能にするか又はより容易にするために流体が垂直方向に及び／又は底部から上部へ又はその逆にセンサを通って流れるように、流体システム１０３内で向けられ及び／又は流体システム内に組み込まれ、及び／又は流体がセンサ部分１１６に向けて又はそれを通って流れる。
【０２１８】
これに代えて又はこれに加えて、分析デバイス２００は、環境温度、内部温度、大気湿度、位置、及び／又は例えばＧＰＳセンサによる位置合わせ、及び／又は分析デバイス及び／又はカートリッジ１００の方位及び／又は傾斜を検出するために（他の又は追加の）センサ２０６Ｂを含むことが好ましい。
【０２１９】
分析システム１又は分析デバイス２００は、試験又は検定シーケンスを制御するために、及び／又は特にセンサ装置１１３からの及び／又は試験結果からの測定値及び／又は他のデータ又は値を収集する、評価する、及び／又は出力するか又は提供するために、特に内部クロック又はタイムベースを含む制御装置２０７を含むことが好ましい。
【０２２０】
制御装置２０７は、特に望ましい試験及び／又はセンサ配置又はセンサ装置１１３及び／又はセンサ２０６からの測定値を考慮して又はそれらに応じて、ポンプアクチュエータ２０２、温度制御装置２０４、及び／又はアクチュエータ２０５を制御するか又はフィードバック制御することが好ましい。
【０２２１】
流体の流れは、特にポンプ又はポンプ装置１１２を相応に作動させることによって制御される。
【０２２２】
特に好ましくは、ポンプアクチュエータ２０２は、サーボモータ、ステッパモータ、又は別の方法で較正されるアクチュエータ、又は制御又はフィードバック制御が可能な回転速度及び／又は（部分）回転数を含むアクチュエータを含むので、少なくとも原理的には適切な起動によって望ましい計量を達成することができる。
【０２２３】
これに加えて又はこれに代えて、流体センサ２０６Ａは、ポンプ又はポンプ装置１１２を相応に制御してバルブ１１５を相応に作動させることにより望ましい流体シーケンス及び望ましい計量を達成するために、特に割り当てられたセンサ部分１１６と協働して液体前面又は流体の流れを検出するのに使用される。
【０２２４】
任意的に、分析システム１又は分析デバイス２００は、キーボード、タッチスクリーンのような入力装置２０８、及び／又は画面のような表示装置２０９を含む。
【０２２５】
分析システム１又は分析デバイス２００は、例えば、測定データ又は試験結果を制御する、伝達する、及び／又は出力するために、及び／又はプリンタ、外部電源のような他のデバイスとリンクするために少なくとも１つのインタフェース２１０を含むことが好ましい。これは、特に、有線又は無線インタフェース２１０とすることができる。
【０２２６】
分析システム１又は分析デバイス２００は、好ましくは、電力を供給するための電源２１１、好ましくはバッテリ又は蓄電池を含み、その電源２１１は特に統合され、及び／又は外部に接続される又は接続可能である。
【０２２７】
好ましくは、統合された蓄電池は電源２１１として設けられ、接続部２１１Ａを通して外部充電デバイス（図示せず）によって（再）充電され、及び／又は交換可能である。
【０２２８】
分析システム１又は分析デバイス２００は、好ましくはハウジング２１２を含み、全ての構成要素及び／又は装置の一部又は全ては、好ましくはハウジング２１２内に統合される。特に好ましくは、カートリッジ１００は、スロットなどのような特に閉鎖可能な開口部２１３を通してハウジング２１２内に挿入可能又は摺動可能であり、及び／又は分析デバイス２００に含有される場合がある。
【０２２９】
分析システム１又は分析デバイス２００は、好ましくは携帯式又はモバイルである。特に好ましくは、分析デバイス２００は、重さが２５ｋｇ未満又は２０ｋｇ、特に好ましくは１５ｋｇ未満又は１０ｋｇ、特に９ｋｇ未満又は６ｋｇである。
【０２３０】
既に解説したように、分析デバイス２００は、カートリッジ１００に、特にセンサ配置及び／又はポンプ装置１１２に空気圧で結合可能であることが好ましい。
【０２３１】
特に好ましくは、分析デバイス２００は、カートリッジ１００に、特にセンサ配置及び／又はポンプ装置１１２に作動媒体、特に気体又は空気を供給するように設計される。
【０２３２】
好ましくは、作動媒体は、分析デバイス２００内で又は分析デバイス２００を使用して圧縮及び／又は加圧することができる。
【０２３３】
分析デバイス２００は、好ましくは作動媒体を圧縮する、凝縮する、及び／又は加圧するために加圧ガスサプライ２１４、特に加圧ガス発生器又は圧縮機を含むことが好ましい。
【０２３４】
加圧ガスサプライ２１４は、好ましくは分析デバイス２００又はハウジング２１２に統合され、及び／又は制御装置２０７によって制御又はフィードバック制御される場合がある。
【０２３５】
好ましくは、加圧ガスサプライ２１４を電気的に作動させる又は電力で作動させることができる。特に、加圧ガスサプライ２１４は、電源２１１を使用して電力を供給することができる。
【０２３６】
好ましくは、分析デバイス２００又は加圧ガスサプライ２１４を使用して、作業媒体として特に周囲から空気を引き込むことができる。
【０２３７】
分析デバイス２００又は加圧ガスサプライ２１４は、特に分析デバイス２００又は加圧ガスサプライ２１４をカートリッジ１００に空気圧で接続するために接続要素２１４Ａを含むことが好ましい。
【０２３８】
以下で図３〜図１１を参照して、分析システム１及び／又はカートリッジ１００又はセンサ配置の好ましい構成及び作動モードについて更に詳細を与える。特に明示的な指摘がなくても、センサ装置１１３の及び／又はそれによって形成されるセンサ配置の特徴は、直接的に分析システム及び／又はカートリッジ１００の特徴でもあることが好ましい。
【０２３９】
センサ配置は、図２、図６、及び図８〜図１１に示すように、センサ装置１１３、センサ装置１１３のためのセンサカバー１１７、センサ区画１１８、センサ区画１１８への入口１１９、及び／又はセンサ区画からの出口１２０を含むことが好ましい。
【０２４０】
センサ配置、特にセンサ装置１１３は、好ましくは、サンプルＰの検体を電気化学的に測定又は検出するように設計される。
【０２４１】
特に、センサ配置又はセンサ装置１１３は、捕捉分子又はそれに由来する生成物に結合した（同一の又は異なる）検体、特に検体の増幅生成物又は異なる検体を識別する、検出する、及び／又は決定するように設計される。
【０２４２】
センサ配置は、好ましくは多部品モジュールとして設計され、センサ装置１１３とセンサカバー１１７は、各々がセンサアセンブリ又はモジュールの構成要素を形成することが好ましい。
【０２４３】
好ましくは、センサ配置は層状構成を有し、センサ装置１１３は、好ましくはセンサ配置のベースを形成し、センサカバー１１７は、少なくとも縁部でセンサ装置１１３に直接に接続される及び／又はその上に載る。
【０２４４】
センサ装置１１３及びセンサカバー１１７は、好ましくは平坦側面でセンサ区画１１８を定める又は区切る。特に、センサ区画１１８は、センサ装置１１３とセンサカバー１１７の間に形成又は配置される。
【０２４５】
センサ区画１１８は、特にセンサカバー１１７を作動させないか又は遠ざけた場合に、０．１μｌよりも大きい又は０．２μｌ、特に好ましくは０．５μｌよりも大きい又は１μｌ、特に２μｌよりも大きく、及び／又は１０μｌ未満又は８μｌ、特に好ましくは６μｌ未満又は３μｌの容積を含むことが好ましい。
【０２４６】
センサ配置、特にセンサ装置１１３及びセンサカバー１１７は、好ましくは平面、平坦、及び／又は板状である。好ましくは、センサ装置１１３及び／又はセンサカバー１１７の平坦側面の面積は、４００ｍｍ2未満又は３００ｍｍ2、特に好ましくは２５０ｍｍ2未満又は１５０ｍｍ2、特に１００ｍｍ2又は５０ｍｍ2であり、及び／又は０．０１ｍｍ2よりも大きい又は０．２５ｍｍ2、特に好ましくは１ｍｍ2よりも大きい又は４ｍｍ2である。
【０２４７】
センサ装置１１３は、好ましくは前側又は測定側と後側又は接続側とを有し、測定側と接続側は、それぞれ特に平面、平坦、及び／又は板状のセンサ装置１１３の１つの平坦側を形成することが好ましい。
【０２４８】
測定側は、好ましくは、流体又はサンプルＰ又は検体又はセンサ区画１１８に面するセンサ装置１１３の側である。
【０２４９】
接続側は、好ましくは、流体又はサンプルＰ又は検体又はセンサ区画１１８から離れる方向に向くセンサ装置１１３の側である。
【０２５０】
センサ装置１１３は、複数のセンサキャビティ及び／又はセンサフィールド１１３Ｂを含む（正確に）１つのセンサアレイ１１３Ａを測定側に含むことが好ましく、センサフィールド１１３Ｂは、センサアレイ１１３Ａの平面図では丸く、特に円形であり、及び／又は互いに空間的に分離される及び／又は互いに直接隣接するように配置されることが好ましい。
【０２５１】
図３は、センサアレイ１１３Ａ又はセンサ装置１１３の測定側の平面図である。図４は、図３の拡大詳細図である。図５は、センサ配置又はセンサ装置１１３の接続側を示している。図６及び図８〜１１は、各々が異なる方法段階中のセンサ配置を通過する概略断面図である。
【０２５２】
好ましくは、センサ配置又はセンサ装置１１３又はセンサアレイ１１３Ａは、１０よりも大きい又は２０、特に好ましくは５０よりも大きい又は８０、特に１００よりも大きい又は１２０、及び／又は１０００未満又は８００のセンサフィールド１１３Ｂを含む。
【０２５３】
好ましくは、センサフィールド１１３Ｂは、特に１００μｍ未満又は１０μｍ及び／又は１０ｎｍよりも大きい又は１００ｎｍの距離だけ互いに分離される又は離間する。特に好ましくは、全てのセンサフィールド１１３Ｂは、１００ｍｍ2未満の及び／又は１ｍｍ2よりも大きい面積に配置され、及び／又はセンサアレイ１１３Ａは、１００ｍｍ2未満及び／又は１ｍｍ2よりも大きい面積を含む。
【０２５４】
センサフィールド１１３Ｂは、特に、互いに独立に検体の検出、識別、及び／又は測定を可能にするセンサ装置１１３及びセンサアレイ１１３Ａの空間的に分離された測定領域である。従って、異なるセンサフィールド１１３Ｂは、それぞれ異なる検体を検出及び／又は測定することができる。しかし、複数のセンサフィールド１１３Ｂはまた、センサフィールド１１３が含む捕獲分子に応じて、再び互いに独立に同じ検体を測定することができる。これに代えて、個々のセンサフィールド１１３Ｂは、管理目的に使用することができ、すなわち、検体を測定及び／又は検出するのに使用しない場合がある。
【０２５５】
好ましくは、センサ装置１１３は、各センサフィールド１１３Ｂの間に障壁又は仕切りを含み、これらは、センサフィールド１１３Ｂのための対応する凹部を含み、特に疎水性層１１３Ｆによって形成されることが好ましい。しかし、他のソリューションも可能である。
【０２５６】
好ましくは、センサ配置又はセンサ装置１１３又はセンサアレイ１１３Ａは、複数の電極１１３Ｃを含む。特に好ましくは、少なくとも２つの電極１１３Ｃが各センサフィールド１１３Ｂに配置される。特に、互いに対応する少なくとも２つの又は正確に２つの電極１１３Ｃは、１つの又は各センサフィールド１１３Ｂを形成する。
【０２５７】
電極１１３Ｃは、好ましくは導電性であるように金属で作られることが好ましく、特に少なくともその面は、白金又は金のような貴金属で作られる。
【０２５８】
図４によるセンサフィールド１１３Ｂの拡大詳細図から見ることができるように、電極１１３Ｃは、フィンガ状である及び／又は互いに係合することが好ましい。しかし、他の構造的なソリューション又は配置も可能である。
【０２５９】
好ましくは、各電極対は１つのセンサフィールド１１３Ｂを形成し、又は各センサフィールド１１３Ｂが１つの電極対を含む。
【０２６０】
センサフィールド１１３Ｂの電極１１３Ｃは、それらの形状及びサイズに関して互いに対応することが好ましい。
【０２６１】
センサ装置１１３は、支持体１１３Ｄ、特に電子回路又は集積回路を含むチップ、及び／又は半導体チップを含むことが好ましく、電極１１３Ｃは、好ましくは支持体１１３Ｄ上に配置される及び／又は支持体１１３Ｄに統合される。
【０２６２】
センサ装置１１３、特に支持体１１３Ｄは、少なくとも１つ、好ましくは複数の電子回路又は集積回路を含むことが好ましく、これらの回路は、特に、好ましくは酸化還元サイクルの原理に従ってセンサフィールド１１３Ｂで生成される電流又は電圧を検出するように設計される。
【０２６３】
特に好ましくは、異なるセンサフィールド１１３Ｂからの測定信号は、センサ装置１１３及び／又は回路によって別々に収集又は測定される。
【０２６４】
特に好ましくは、センサ装置１１３及び／又は集積回路は、測定信号をデジタル信号又はデータに直接に変換し、これらは、特に、分析デバイス２００によって又はそれを通じて読み出すことができる。
【０２６５】
特に好ましくは、センサ装置１１３及び／又は支持体１１３Ｄは、ＥＰ  １  ６３６  ５９９  Ｂ１に説明されているように構成される。
【０２６６】
センサ装置１１３、特に支持体１１３Ｄは、図５に示すように、複数のこの場合は８個の電気接点又は接触面１１３Ｅを含むことが好ましく、接点１１３Ｅは、接続側に配置される及び／又は接続側を形成することが好ましい。
【０２６７】
好ましくは、センサ装置１１３は、接続側で及び／又は接点１１３Ｅを使用して電気的な接触を有することができ、及び／又は分析デバイス２００に電気的に接続させることができる。特に、接点１１３Ｅを接続装置２０３の接触要素２０３Ａに電気的に接続することにより、カートリッジ１００、特にセンサ装置１１３と分析デバイス２００、特に制御装置２０７との間に電気接続を確立することができる。
【０２６８】
好ましくは、接点１１３Ｅは、縁部領域に及び／又は平面図又は投影では電極１１３Ｃ及び／又はセンサアレイ１１３Ａの周囲に横方向に配置され、及び／又は接点１１３Ｅは、センサ装置１１３の縁部領域まで延び、従って、特に、好ましくは接続装置２０３又は接触素子２０３Ａにより、横方向に縁部領域で及び／又はセンサ温度制御装置２０４Ｃの周囲でセンサ装置１１３と電気的に接触することができるが、既に解説したように、温度制御装置２０４Ｃは、好ましくは支持体１１３Ｄの中心に又は中央に位置決め可能である。
【０２６９】
既に解説したように、センサ区画１１８は、好ましくはセンサ装置１１３とセンサカバー１１７の間に配置され、測定側及び／又はセンサ装置１１３のセンサアレイ１１３Ａは、好ましくはセンサ区画を定める又は区切る。
【０２７０】
好ましくは、センサフィールド１１３Ｂ及び／又は電極１１３Ｃは、センサ区画１１８によって流体的に相互接続されるので、特にセンサフィールド１１３Ｂ及び／又は電極１１３Ｃは、（共通）センサ区画１１８を通じて流体、サンプルＰ、及び／又は検体と接触することができる。
【０２７１】
センサカバー１１７は、好ましくは、センサ装置１１３に対して移動することができる。特に、センサカバー１１７は、好ましくはセンサフィールド１１３Ｂが閉じられる及び／又は互いに流体的に分離されるように、センサ装置１１３、特にセンサアレイ１１３Ａ及び／又は層１１３Ｆの上に降ろすことができる。
【０２７２】
特に、流体は、センサカバー１１７を使用して、及び／又はセンサカバー１１７をセンサ装置１１３の上に降ろすことにより、センサ区画１１８から外に変位させることができる。
【０２７３】
従って、センサカバー１１７は、好ましくは実際の測定のために個々のセンサフィールド１１３Ｂを互いに密封する及び／又は流体的に分離するように設計され、好ましくは少なくとも測定が行われている時にセンサフィールド１１３Ｂの間で流体を（適切な方式で）交換することができないようにする。
【０２７４】
図６は、センサ配置を通過する概略断面図であり、遠ざけたセンサカバー１１７と、混成化することができない状態又は閉鎖状態にあるヘアピンプローブＨＳの形態の捕捉分子、特に捕捉核酸配列とを示している。図９は、センサ配置を通過する概略断面図であり、遠ざけたセンサカバー１１７と、混成可能な状態又は開放状態にあるヘアピンプローブＨＳの形態の捕捉核酸配列とを示している。図１０は、センサ配置を通過する別の概略断面図であり、遠ざけたセンサカバー１１７と、混成状態にあるヘアピンプローブＨＳの形態の捕捉分子とを示している。図１１は、センサ配置を通過する別の概略断面図であり、測定の直前又は測定中に前進又は下降させたセンサカバー１１７を示している。
【０２７５】
少なくともセンサカバー１１７を遠ざけると、センサ装置１１３又はセンサ区画１１８は、流体システム１０３、特に反応キャビティ１０９に好ましくは入口１１９及び出口１２０で流体連通されるので、特に（前処理済み）サンプルＰ又は検体、特にターゲット核酸配列ＺＮ及び／又は試薬は、センサ装置１１３又はセンサアレイ１１３Ａの測定側に入れることができる。
【０２７６】
従って、少なくともセンサカバー１１７を上昇させるか又はセンサ装置１１３又はセンサアレイ１１３Ａから遠ざける時に、センサ区画１１８に流体を充填することができ、及び／又は流体はそこを流れることができる。
【０２７７】
好ましくは、流体は、入口１１９及び出口１２０によってセンサ区画１１８を流れることができる。特に、流体は、入口１１９を通じてセンサ区画１１８に流入することができ、出口１２０を通じてセンサ区画１１８から流出することができるが、流れの方向を逆にすることもできる。特に、入口１１９は、少なくとも一時的に出口として機能する又は使用することができ、出口１２０は、少なくとも一時的に入口として機能する又は使用することができる。
【０２７８】
入口１１９及び／又は出口１２０は、好ましくは、主本体１０１、センサカバー１１７、及び／又はセンサ装置１１３内の切欠き、孔、開口部、又はチャネルなどによって形成される。
【０２７９】
センサ装置１１３は、好ましくは、検体に結合する複数の特に異なる捕捉分子、特にヘアピンプローブＨＳを含み、異なる捕捉分子は、異なるセンサフィールド１１３Ｂの中に又はその上に配置及び／又は不動化され、及び／又は異なるセンサフィールド１１３Ｂに割り当てられることが好ましい。
【０２８０】
特に好ましくは、センサフィールド１１３Ｂ又は電極１１３Ｃには、特に工場で捕捉分子、特にヘアピンプローブＨＳが設けられ、及び／又は捕捉分子は、特に工場でセンサフィールド１１３Ｂ又は電極の中に又はその上に不動化又は固定される。
【０２８１】
既に冒頭で解説したように、捕捉分子、特にヘアピンプローブＨＳは、好ましくは捕捉核酸配列、特に捕捉ＤＮＡ配列及び／又は捕捉ＲＮＡ配列である。
【０２８２】
ここでは例示的にヘアピンプローブＨＳ１〜ＨＳ４に示す異なる捕捉分子、特にヘアピンプローブは、センサフィールド１１３Ｂにおいて異なる検体、特にターゲット核酸配列ＺＮ１〜ＺＮ４と具体的に結合するように、好ましくは、異なるセンサフィールド１１３Ｂ及び／又は異なる電極対及び／又は電極１１３Ｃに対して提供される。
【０２８３】
特に好ましくは、センサ装置１１３又はセンサアレイ１１３Ａにより、各センサフィールド１１３Ｂで結合した検体を定性的及び／又は定量的に決定することが可能になる。
【０２８４】
任意的に、センサ装置１１３は、好ましくは検体を異なる混成化温度で対応する捕捉分子に結合するために、異なる混成化温度を含む捕捉分子、特にヘアピンプローブＨＳを含む。
【０２８５】
混成化温度は、好ましくは、（増幅された）検体又はターゲット核酸配列ＺＮが対応する捕捉分子又は対応する捕捉核酸配列ＦＮに結合する（平均）温度である。
【０２８６】
最適な混成化温度は、好ましくは、対応する捕捉分子に結合した検体の数が最大になる温度、及び／又は互いに結合した検体の数が最小になる温度である。
【０２８７】
好ましくは、（最適な）混成化温度は、異なる検体、特にターゲット核酸配列ＺＮに対して異なる。
【０２８８】
好ましくは、センサ装置１１３、特に電極１１３Ｃ、支持体１１３Ｄ、センサ区画１１８、及び／又はセンサカバー１１７の温度は、既に解説したように、少なくとも間接的には、好ましくは分析デバイス２００を使用して、特に温度制御装置２０４Ｂ及び／又は２０４Ｃを使用して制御又は設定することができる。従って、変性の目的で捕捉分子とターゲット検体を作用させることが特に可能である。
【０２８９】
好ましくは、特に望ましい又は必要とされる又は最適な変性温度及び／又は混成化温度が測定側及び／又はセンサ区画１１８に設定されるように、センサ温度制御装置２０４Ｃを使用して、この場合はセンサ装置１１３の接続側と接触することによってセンサ区画１１８が温度制御される。
【０２９０】
以下では、提案する分析システム１及び／又は分析デバイス２００及び／又は提案するカートリッジ１００を使用する及び／又は提案する方法による試験又は分析の好ましいシーケンスを例示的により詳細に説明する。
【０２９１】
分析システム１、カートリッジ１００、及び／又は分析デバイス２００は、提案する方法を実行するように設計されることが好ましい。
【０２９２】
本方法は、特に医学の分野、特に獣医学において、例えば、病気及び／又は病原体を検出又は識別するのに使用することができる。これに代えて、本方法はまた、他の目的で、例えば、食品安全性又は環境分析などに使用することができる。
【０２９３】
好ましくは、ターゲット核酸配列ＺＮ、特にターゲットＤＮＡ配列及び／又はターゲットＲＮＡ配列を検出又は識別するために核酸検定が実施される。特に好ましくは、ターゲット核酸配列ＺＮは、対応する捕捉分子、特に捕捉核酸配列、好ましくはヘアピンプローブＨＳにサンプルＰの検体として結合する。
【０２９４】
核酸検定中に、サンプルＰの少なくとも１つの検体は、特にＰＣＲを使用して増幅又は複製されることが好ましい。
【０２９５】
好ましくは、結合した検体又はその増幅生成物は、検定で電気化学的に識別又は検出される。
【０２９６】
提案する方法の開始時に、少なくとも１つの検体、好ましくはヒト又は動物の体からの流体又は液体、特に血液、唾液、又は尿を含むサンプルＰは、好ましくは最初に接続部１０４Ａを通して受け入れキャビティ１０４に導入され、サンプルＰを前処理、特に濾過することが可能である。
【０２９７】
サンプルＰが受け入れられた状態で、受け入れキャビティ１０４及び／又はその接続部１０４Ａは、特に液密及び／又は気密に流体的に閉じられる。
【０２９８】
次に、カートリッジ１００をサンプルＰと共に分析デバイス２００に結合し、特に分析デバイス２００又は開口部２１３に特に好ましくは上部から挿入するか又は摺動させることが好ましい。
【０２９９】
特に好ましくは、カートリッジ１００は、少なくとも実質的に垂直方向に分析デバイス２００によって受け入れられる。
【０３００】
方法シーケンス、特に流体の流れ及び搬送、及び混合などは、分析デバイス２００又は制御装置２０７により、特にポンプアクチュエータ２０２又はポンプ装置１１２及び／又はアクチュエータ２０５又はバルブ１１５を相応に起動及び作動させることによって制御される。
【０３０１】
好ましくは、サンプルＰ又はサンプルＰの一部又は上清は、特に出口１０４Ｃを通して好ましくは核酸検定を実行するために及び／又は中間接続部１０４Ｄを通して受け入れキャビティ１０４から取り出され、好ましくは、計量される方式で混合キャビティ１０７に給送される。
【０３０２】
本発明の特定の実施形態により、核酸検定に加えて、別の検定、特にタンパク質検定及び／又はアプタマー検定を分析システム１、カートリッジ１００、及び／又は分析デバイス２００で実行することができる。センサフィールドに異なる捕捉分子、特に捕捉核酸、捕捉タンパク質、及び／又は捕捉アプタマーが適切に備えられている場合に、センサフィールド当たり３つまでの検体を検出又は識別することができるように異なる検定が順次実行されることが好ましい。
【０３０３】
核酸検定に加えて、タンパク質及び／又はアプタマー検定のような異なる検定を実行するために、サンプルＰは好ましくは少なくとも２つのサンプル部分に分割され、第１のサンプル部分はタンパク質検定を実行するのに使用され、第２のサンプル部分は核酸検定を実行するのに使用される。好ましくは、サンプルＰは、出口１０４Ｃ及び中間接続部１０４Ｄを通して取られる又は取り出されることにより、検定のために異なるサンプル部分に分割される。しかし、本方法の他の変形も可能であり、特に、検定のために混合キャビティ１０７から順次取る又は取り出すことにより、サンプルＰが異なるサンプル部分に分割される。
【０３０４】
好ましくは、サンプルＰ又はその一部分は、既に解説したように、受け入れキャビティ１０４の出口１０４Ｃ又は中間接続部１０４Ｄを通じて選択的に核酸検定のために取られる又は取り出される。
【０３０５】
好ましくは、核酸検定のためのサンプルＰ又はその一部分は、混合キャビティ１０７に導入される前に、特に第１の計量キャビティ１０５Ａ及び／又は第２の計量キャビティ１０５Ｂ内で又はそれらを使用してカートリッジ１００内で計量される。ここでは、望ましい計量を可能にするために、特に上流及び／又は下流センサ部分１１６が、割り当てられたセンサ２０６と共に使用される。
【０３０６】
計量後は、核酸検定のためのサンプル部分が混合キャビティ１０７に存在する。
【０３０７】
混合キャビティ１０７では、核酸検定のためのサンプルＰ又はサンプル部分は、好ましくは更に別の分析のために調製され、及び／又は試薬と、好ましくは第１のストレージキャビティ１０８Ａからの液体試薬Ｆ１と及び／又は任意的に混合キャビティ１０７に提供された１又は２以上の乾燥試薬Ｓ１、Ｓ２、及び／又はＳ３と混合される。
【０３０８】
液体及び／又は乾燥試薬は、サンプルＰよりも前に及び／又は後に混合キャビティ１０７に導入することができる。図示の例では、乾燥試薬Ｓ１〜Ｓ３は、好ましくは予め混合キャビティ１０７に導入されており、任意的にサンプルＰ及び／又は液体試薬Ｆ１に溶解される。
【０３０９】
液体試薬Ｆ１は、試薬、特に増幅反応又はＰＣＲのためのＰＣＲマスター混合物とすることができ、及び／又はサンプル緩衝液とすることができる。好ましくは、ＰＣＲマスター混合物は、ヌクレアーゼを含まない水、ＰＣＲを実施するための酵素、特に少なくとも１つのＤＮＡポリメラーゼ、ヌクレオシド三リン酸（ＮＴＰ）、特にデオキシヌクレオチド（ｄＮＴＰ）、塩類、特に塩化マグネシウム、及び／又は反応緩衝液を含有する。
【０３１０】
乾燥試薬Ｓ１、Ｓ２、及び／又はＳ３も、同じく増幅反応又はＰＣＲを実施するのに必要とされる試薬である場合があり、それらは乾燥形態、特に凍結乾燥形態である。好ましくは、乾燥試薬Ｓ１、Ｓ２、及び／又はＳ３は、特に凍結乾燥酵素、好ましくはＤＮＡポリメラーゼ、ＮＴＰ、ｄＮＴＰ及び／又は塩類、好ましくは塩化マグネシウムから選択される。
【０３１１】
混合キャビティ１０７内での溶解又は混合は、特に気体又は空気を特に底部から導入する及び／又は吹き込むことによって行われる又は促進される。これは、特に、ポンプ又はポンプ装置１１２を使用して気体又は空気を回路内に相応にポンピングすることによって実行される。
【０３１２】
続いて、混合キャビティ１０７内で混合及び／又は前処理された所望容積のサンプルＰは、特に好ましくは、それぞれの反応キャビティ１０９よりも前に又はその上流に配置された及び／又は異なる試薬又はプライマー、ここでは乾燥試薬Ｓ４〜Ｓ６が追加された又は溶解された任意的な中間キャビティ１０６Ａ〜１０６Ｃのうちの１つを（それぞれ）通じて１又は２以上の反応キャビティ１０９に給送されることが好ましい。
【０３１３】
核酸検定中に、サンプルＰ又はその一部分が混合キャビティ１０７から取り出され、反応キャビティ１０９及び／又は中間温度制御キャビティ１１０を通じてセンサ配置及び／又はセンサ装置１１３に給送される。
【０３１４】
特に好ましくは、（予め混合された）サンプルＰは、好ましくは等しいサイズのいくつかのサンプル部分に分けられ、及び／又は中間キャビティ１０６Ａ〜１０６Ｃ及び／又は反応キャビティ１０９の間で好ましくは均等に及び／又は等しいサイズのサンプル部分に分割される。
【０３１５】
異なる試薬、本発明の場合は乾燥試薬Ｓ４〜Ｓ６、特に好ましくはプライマー、特にＰＣＲに必要とされるプライマー、特にこの場合は異なるプライマーの群は、好ましくは、それぞれ中間キャビティ１０６Ａ〜１０６Ｃ及び／又は異なる反応キャビティ１０９内で（予め混合された）サンプルＰ又はサンプル部分に追加される。
【０３１６】
異なる群又はサンプル部分内のプライマーは、それぞれのプライマーによって生成される増幅生成物の混成化温度の点で特に異なる。
【０３１７】
図示の実施形態では、試薬又はプライマーＳ４〜Ｓ６は、中間キャビティ１０６Ａ〜１０６Ｃに含有される。しかし、他のソリューション、特に試薬又はプライマーＳ４〜Ｓ６が反応キャビティ１０９に含有されるものも可能である。
【０３１８】
好ましい実施形態により、中間キャビティ１０６Ａ〜１０６Ｃの各々は、１つの検体、好ましくは２つの異なる検体、より好ましくは３つの異なる検体を増幅／複製するプライマーを含有する。しかし、反応キャビティ１０９又はサンプル部分毎に４又は５以上の異なる検体を増幅／複製することも可能である。
【０３１９】
特に好ましくは、反応キャビティ１０９は、それぞれの反応キャビティ１０９の上流にそれぞれ配置された中間キャビティ１０６Ａ〜１０６Ｃを通じて特定容積の（前処理済み）サンプルＰ又はそれぞれのサンプル部分で順次満たされる。例えば、第１の反応キャビティ１０９Ａは、第２の反応キャビティ１０９Ｂよりも前に特定容積の前処理済みサンプルＰで満たされ、及び／又は第２の反応キャビティ１０９Ｂは、第３の反応キャビティ１０９Ｃよりも前にそれらで満たされる。
【０３２０】
反応キャビティ１０９では、検体又はターゲット核酸配列ＺＮを複製／増幅するために増幅反応又はＰＣＲが実行される。これは、特に、割り当てられた好ましくは共通の反応温度制御装置２０４Ａを使用して及び／又は全ての反応キャビティ１０９に対して好ましくは同時に、すなわち、特に同じサイクル及び／又は温度（曲線／プロファイル）を使用して実行される。
【０３２１】
ＰＣＲは、当業者に基本的に公知であるプロトコル又は温度プロファイルに基づいて実行される。特に、反応キャビティ１０９内に位置付けられた混合物又はサンプルの容積は、好ましくは循環的に加熱及び冷却される。
【０３２２】
好ましくは、核酸生成物及び／又はターゲット核酸配列ＺＮは、反応キャビティ１０９内で増幅生成物として検体から生成される。
【０３２３】
特に好ましくは、核酸検定中に異なるプライマーＳ４〜Ｓ６及び／又はプライマー対を使用して複数の増幅反応又はＰＣＲを並行して又は独立に実行することが達成されるので、多くの（異なる）検体又はターゲット核酸配列ＺＮを並行して増幅又は複製し、続いて分析することができる。
【０３２４】
増幅反応を実行した後に、対応する流体容積及び／又はサンプル部分及び／又は増幅生成物は、反応キャビティ１０９から順次センサ配置へ、特にセンサ装置１１３及び／又はセンサ区画１１８へ、群固有の及び／又は別々の中間キャビティ１０６Ｅ、１０６Ｆ、又は１０６Ｇ（それぞれ）を通じて及び／又は任意的な（共通）中間温度制御キャビティ１１０を通じて誘導される。
【０３２５】
中間キャビティ１０６Ｅ〜１０６Ｇは、混成化のための増幅生成物を調製するために、例えば、緩衝液、特にＳＳＣ緩衝液、及び／又は更に別の調整のための塩類のような更に別の試薬、この場合は乾燥試薬Ｓ９及びＳ１０を更に含有することができる。これに基づいて、特にその後の混成化（捕捉分子への結合）の効率を改善するために、増幅生成物の更に別の調整を実施することができる。特に好ましくは、サンプルＰのｐＨは、中間キャビティ１０６Ｅ〜１０６Ｇ内で及び／又は乾燥試薬Ｓ９〜Ｓ１０を使用して設定又は最適化される。
【０３２６】
任意的に、サンプルＰ又はサンプル部分、検体、増幅生成物、及び／又はターゲット核酸配列ＺＮは、特に増幅生成物及び／又はターゲット核酸配列ＺＮを変性させるように、特にセンサ配置又はセンサ装置１１３に給送される直前に及び／又は反応キャビティ１０９とセンサ配置又はセンサ装置１１３との間で、特に中間温度制御キャビティ１１０を使用して及び／又は内で及び／又は中間温度制御装置２０４Ｂを使用して（予め）能動的に温度制御され、好ましくは予熱される。
【０３２７】
（加熱された）サンプルＰ及び／又は検体及び／又は増幅生成物がセンサ装置１１３に給送された後で、図９に示すように、特にセンサ温度制御装置２０４Ｃを使用して、好ましくはセンサ配置又はセンサ装置１１３を（能動的に）温度制御すること、特に加熱することにより、検体及び／又は増幅生成物は、捕捉核酸配列ＦＮに対して混成化される。
【０３２８】
（加熱された）サンプルＰ及び／又は検体及び／又は増幅生成物をセンサ装置１１３に給送することにより、及び／又は特にセンサ温度制御装置２０４Ｃを使用してセンサ配置又はセンサ装置１１３を（能動的に）温度制御することにより、捕捉分子、特に捕捉核酸配列、好ましくはヘアピンプローブＨＳが変性して開かれる。
【０３２９】
図６は、異なるセンサフィールド１１３Ｂに割り当てられたヘアピンプローブＨＳ１〜ＨＳ４の形態の異なる捕捉分子、特に捕捉核酸配列を概略的に示している。図６は、ヘアピンプローブＨＳ１〜ＨＳ４の閉じた、すなわち、非混成化かつ非変性の状態を示し、ヘアピンプローブの各々には、検体をここではターゲット核酸ＺＮを直接的又は間接的に検出するための標識が設けられる。
【０３３０】
（加熱された）サンプルＰを給送することにより、及び／又は特に温度制御装置２０４Ｃを使用してセンサ装置１１３を温度制御することにより、ヘアピンプローブＨＳが変性し、すなわち、ヘアピン構造又はステム−ループ構造の分子内水素結合が壊されるので、ヘアピンプローブは、開かれ又は完全に開かれ、検体、特にターゲット核酸配列ＺＮへの結合、特に混成化に利用可能になる。図９では、異なるターゲット検体が、一例としてターゲット核酸配列ＺＮ１、ＺＮ３、及びＺＮ４によって表されている。図７及び図８は、本発明によって使用されることが好ましく、ヘアピンプローブＨＳの形態である捕捉分子の正確な構成及び作動モードをより詳細に示している。
【０３３１】
図９に示すターゲット核酸配列ＺＮ１、ＺＮ３、及びＺＮ４は、ヘアピンプローブＨＳ１、ＨＳ３、及びＨＳ４に結合することができるべきであり、すなわち、選択した例では、ヘアピンプローブＨＳ２の場合にいずれの検体も混成化に利用することができない。
【０３３２】
混成化に関して、各場合に混成化に最適な温度は、特に温度制御装置２０４Ｃを使用して設定され、温度は、特に、好ましくは温度勾配の形態の特別な温度レジームを通過する。核酸の好ましい混成化温度が９５又は１００℃と５０〜６０℃との間の範囲にあるので、温度勾配は、通常９５と１００℃の間の範囲にある変性温度から５０〜６０℃の値まで温度がゆっくりと連続的に低下するように設計されることが好ましい。
【０３３３】
図１０に示すように、ターゲット核酸配列ＺＮ１、ＺＮ３、及びＺＮ４は、それぞれヘアピンプローブＨＳ１、ＨＳ３、及びＨＳ４に結合するが、ヘアピンプローブＨＳ２は混成化されず、変性温度よりも低いと再び閉じるので、ヘアピンプローブＨＳ２の標識Ｌは検出には利用することができない。従って、ヘアピンプローブＨＳ２が割り当てられたセンサフィールド１１３Ｂは、信号を与えないか又は混成ヘアピンプローブＨＳ１、ＨＳ３、及びＨＳ４によって与えられる信号とは異なる信号を与えることになる。
【０３３４】
図７は、閉鎖状態にあるヘアピンプローブＨＳの形態で本発明による捕捉分子を示している。ヘアピンプローブＨＳは、ステムＨＳ−ＡとループＨＳ−Ｂに再分割される又はそれを含む一本鎖核酸配列から構成される。ヘアピンプローブＨＳがターゲット核酸ＺＮに結合せずに非変性の場合に、核酸部分ステムＨＳ−Ａは分子内結合、特に水素結合によって相互接続されるので、ヘアピン構造又はステム−ループ構造がループの核酸部分を用いて得られ、捕捉分子は混成化に利用することができない。
【０３３５】
ヘアピンプローブＨＳは、好ましくは、ステムを通じて結合ユニットＢに結合される。ヘアピンプローブＨＳは、好ましくは、結合ユニットＢを通じて基質、特にセンサフィールド１１３Ｃに接続される。
【０３３６】
標識Ｌは、好ましくは、結合ユニットＢとは反対側のステムＨＳ−Ａの端部に位置付けられ、この標識Ｌを使用してヘアピンプローブＨＳの異なる状態、特に、ヘアピンプローブＨＳの開いた、特に混成状態と、閉じた、すなわち、非混成状態との違いを検出することができる。
【０３３７】
図８は、図７に示すヘアピンプローブＨＳを開いた、すなわち、混成状態に示し、核酸配列が核酸部分ループＨＳ−Ｂに結合している。ステムＨＳ−Ａの核酸部分ＨＳ−Ａ１及びＨＳ−Ａ２は、ループの核酸部分ＨＳ−Ｂの前後に配置され、核酸部分とループが一緒に一本鎖核酸配列を形成する。
【０３３８】
捕捉核酸がこの図に示す状態にある時に、標識Ｌは、センサフィールド１１３Ｃの面から遠く離れており、センサフィールド１１３Ｃの面によっても、ヘアピンプローブＨＳ、特にループＨＳ−Ｂによっても立体的に遮蔽されず、好ましくは更に別の分子、特に検出器分子Ｄと反応することができ、その結果、ターゲット核酸配列を検出又は識別することができる。
【０３３９】
サンプルＰ、検体、及び／又は増幅生成物が捕捉核酸配列ＦＮ、特にヘアピンプローブＨＳに混成化及び／又は結合された状態で、特に捕捉分子によって提供される標識Ｌを使用して又は図１１に示すように別の方式を用いて検出が継続される。
【０３４０】
以下では、検出の特に好ましい変形、特に電気化学的な検出又は酸化還元サイクルによる検出についてより詳細に説明するが、他のタイプの検出、例えば、光学的又は容量的検出も実施することができる。
【０３４１】
検体の（それぞれの）結合／混成化に続いて、検出のためにセンサ配置及び／又はセンサ装置１１３が準備及び／又は前処理される。
【０３４２】
検体の結合に続いて、好ましくは任意的な洗浄処理が行われ、及び／又は特にストレージキャビティ１０８Ｂ〜１０８Ｅから追加の試薬又は液体が任意的に給送される。
【０３４３】
特に、サンプルＰの残留物、又はサンプル残渣、又は非結合検体、又は増幅生成物、ＰＣＲからの試薬及び／又は残留物、及び更に別の方法シーケンスを乱す場合がある他の物質が特にセンサ区画１１８から除去されることを提供することができる。
【０３４４】
特に好ましくは、センサ配置又はセンサ装置１１３の洗浄処理は、特にセンサ区画１１８及び／又はセンサ装置１１３の領域から非結合の検体を洗い流す又は流し出すために流体、特に洗浄緩衝液がセンサ区画１１８を通って及び／又はセンサ装置１１３を通り越して誘導される処理及び／又は方法段階である。この場合に、洗浄緩衝液自体は、好ましくは検体を含まず、従って、センサ区画１１８は、その後の評価を妨げる又は歪める場合がある物質が含まれていない。
【０３４５】
洗浄又はフラッシングは、特に、好ましくはストレージキャビティ１０８Ｃに含有された流体又は試薬Ｆ３、特に洗浄緩衝液、特に好ましくはエン酸ナトリウム緩衝液又はＳＳＣ緩衝液を使用して行われる場合がある。その後の検出を乱す場合がある非結合の検体、増幅生成物、及び物質は、洗浄緩衝液によってセンサ区画１１８から及び／又はセンサ装置１１３から除去される及び／又は収集キャビティ１１１に給送されることが好ましい。
【０３４６】
続いて及び／又は洗浄処理の後に、本方法の好ましい変形により、捕捉分子に結合した検体及び／又は増幅生成物の検出が行われる。
【０３４７】
捕捉分子に結合した検体又は増幅生成物を検出するために、試薬Ｆ４及び／又は検出器分子Ｄ、特にアルカリホスファターゼ／ストレプトアビジンが、好ましくはストレージキャビティ１０８Ｄからセンサ装置１１３に給送される。
【０３４８】
本発明の意味では、用語「検出器分子」は、捕捉分子、特にヘアピンプローブＨＳのマーカ又は標識Ｌに具体的に結合し、従って、その検出を可能にする分子を意味するものと理解することが好ましい。
【０３４９】
特に、検出器分子Ｄは、マーカ又は標識Ｌ、特にビオチンに具体的に結合して基質ＳＵを変換するためのレポーター酵素を含む酵素複合体及び／又は免疫複合体である場合がある。
【０３５０】
本発明の関連では、検出器分子Ｄは、ビオチンに対して高い親和性を有するストレプトアビジン、及び／又は非反応性リン酸モノエステルを電気化学活性分子又はリン酸に変換することができるアルカリホスファターゼに基づくことが好ましい。
【０３５１】
好ましくは、標識Ｌがビオチンに基づき、かつ検出器分子Ｄがストレプトアビジン／アルカリホスファターゼに基づく検出システムが使用される。しかし、他の検出器分子Ｄを使用することもできる。
【０３５２】
試薬Ｆ４又は検出器分子Ｄは、図１０及び１１に示すように、結合した検体又は増幅生成物に、特に結合した検体又は増幅生成物の標識Ｌに、特に好ましくはビオチンマーカに結合することができる。
【０３５３】
任意的に、その後に又は試薬Ｆ４及び／又は検出器分子Ｄが検体及び／又は増幅生成物又は標識Ｌに結合した後に、特に非結合の試薬Ｆ４及び／又は検出器分子Ｄをセンサ装置１１３から除去するために、（追加の）洗浄処理及び／又はフラッシングが、好ましくは流体又は試薬Ｆ３又は洗浄緩衝液を使用して行われる。
【０３５４】
好ましくは、検出のための試薬Ｓ７及び／又はＳ８及び／又は基質ＳＵは、特にストレージキャビティ１０６Ｄからセンサ配置又はセンサ装置１１３へ、好ましくは流体又は試薬Ｆ２（特に緩衝液）と共に最後に給送されるが、その流体又は試薬Ｆ２は、基質ＳＵに適し、特に好ましくは試薬Ｓ７及び／又はＳ８及び／又は基質ＳＵを溶解させるのに適しており、この流体又は試薬Ｆ２は、特にストレージキャビティ１０８Ｂから取られたものである。特に、試薬Ｓ７及び／又はＳ８は、基質ＳＵを形成することができる又はそれを含むことができる。
【０３５５】
好ましくは、ｐ−アミノフェニルホスフェート（ｐＡＰＰ）が基質ＳＵとして使用される。
【０３５６】
基質ＳＵは、好ましくは、結合した検体又は増幅生成物及び／又は検出器分子Ｄに作用する及び／又はそれらと反応し、及び／又はこれらを電気化学的に測定することを可能にする。
【０３５７】
結合した検体又は増幅生成物の検出又は電気化学的測定を実行するために、又は基質ＳＵを加えた後で、センサカバー１１７は、特に（個々の）センサフィールド１１３Ｂを互いに流体的に分離する及び／又はセンサフィールド１１３Ｂ間での物質交換を妨げるか又は最小限にするように、好ましくは空気圧で作動させる及び／又はセンサ装置１１３の上に下降させる（図１１に示すように）。
【０３５８】
センサカバー１１７の作動又は下降は、特に、反応及び／又は検出が誤った又は隣接するセンサフィールド１１３Ｂに割り当てられることを防ぎ、このようにして測定の不正確性又は誤りの発生を防ぐ。特に、センサカバー１１７は、本方法の測定精度を高める。
【０３５９】
特に図１１に示すように、基質ＳＵは、結合した検出器分子Ｄ、特に結合した検出器分子Ｄのアルカリホスファターゼにより、好ましくはｐ−アミノフェノールのような特に電気化学活性及び／又は酸化還元活性の第１の物質ＳＡと、リン酸塩のような第２の物質ＳＰとに分割されることが好ましい。
【０３６０】
好ましくは、第１の又は電気化学活性な物質ＳＡは、電気化学的測定及び／又は酸化還元サイクルにより、センサ装置１１３内で又は個々のセンサフィールド１１３Ｂ内で検出される。
【０３６１】
特に好ましくは、第１の物質ＳＡにより、電極１１３Ｃで酸化還元反応が起こり、第１の物質ＳＡは、好ましくは電極１１３Ｃに電子を放出し、又は電極１１３Ｃから電子を受け入れる。
【０３６２】
特に、各センサフィールド１１３Ｂ内の第１の物質ＳＡの存在及び／又はそれぞれの量は、関連する酸化還元反応によって検出される。このようにして、検体又は増幅生成物が各センサフィールド１１３Ｂ内の捕捉分子に結合しているか否か及びその量を定性的にかつ特に定量的にも決定することができる。従って、それにより、サンプルＰ内にどの検体が存在するか又は存在していたかに関する情報が得られ、特に、その検体の量に関する情報も得られる。
【０３６３】
特に、第１の物質ＳＡとの酸化還元反応により、指定された電極１１３Ｃで電気信号が生成され、その信号は、割り当てられた電子回路を用いて検出されることが好ましい。
【０３６４】
こうして生成された電極１１３Ｃからの信号に応じて、捕捉分子に対する混成化が生じたか否か及び／又はどこで生じたかが決定される。
【０３６５】
試験が実行された後に、カートリッジ１００は、分析デバイス２００から切断され、及び／又は分析デバイスから解除され又は放出され、特に処分される。
【０３６６】
本発明の個々の態様及び特徴、及び個々の方法段階及び／又は方法の変形は、互いに独立に実施することができるが、あらゆる望ましい組合せ及び／又は順序でも実施することができる。
【０３６７】
例示的実施形態
本発明による分析システムの有効性を試験するために、ヘアピン構造を形成して一端をビオチンで標識付きにした一本鎖核酸配列を不動化し、ヘアピンプローブ形態の混成プローブとしてセンサ装置のセンサフィールドで試験した。標識から遠く離れた核酸配列の端部では、ヘアピンプローブは、センサ装置の金面への結合を達成するためにチオールを有するＣ６ユニットを含む。
【０３６８】
ヘアピンプローブが、本発明による分析システムのセンサ装置の異なるセンサフィールドに配置された。本発明によるシステムの効率を試験するために、センサフィールドに異なる溶液が配置された。３’−ビオチン化核酸配列及び５’−ビオチン化核酸配列をヘアピンプローブとして使用し、各々を１００ｎｍｏｌ／ｌ、５０ｎｍｏｌ／ｌ、１０ｎｍｏｌ／ｌの異なる濃度でそれぞれセンサ装置の異なるセンサフィールドに挿入した。センサフィールドに陰性対照として混成緩衝液（３ｘＳＳＣ）を配置し、ビオチン化された鎖を陽性対照としてセンサフィールドに配置した。
【０３６９】
５’−ビオチン化ヘアピンプローブは、以下の構造（配列ＩＤ  Ｎｏ．１）を含む：チオール−Ｃ６−ＡＣＣ  ＡＧ  ＣＣＴＧＣ  ＴＡＧ  ＡＣＡ  ＡＴＧ  ＴＴＧ  ＣＣＧ  ＴＴＣ  ＧＡＣ  ＴＴＧ  Ｃ  ＧＣＡＧＧ−ビオチン。
【０３７０】
３’−ビオチン化ヘアピンプローブは、以下の構造（配列ＩＤ  Ｎｏ．２）を含む：ビオチン−ＡＣＣ  ＡＧ  ＣＣＴＧＣ  ＴＡＧ  ＡＣＡ  ＡＴＧ  ＣＴＧ  ＣＣＧ  ＴＴＣ  ＧＡＣ  ＴＴＧ  Ｃ  ＧＣＡＧＧ−チオール−Ｃ６。
【０３７１】
続いて、以下の核酸配列（配列ＩＤ  Ｎｏ．３）：ＡＡＣＡＣＡＡＣＡＡＴＡＣＴＧＴＴＹＧＡＲＧＴＣＣＡＣＣを１ｎｍｏｌ／ｌ、１０ｎｍｏｌ／ｌ、及び１００ｎｍｏｌ／ｌの濃度で備えた相補的な逆鎖である混成緩衝液（３ｘＳＳＣ）又は非相補的な逆鎖（Ｎ２）をセンサフィールドにポンピングした。
【０３７２】
ヘアピンプローブを変性させるために及び最適なそれぞれの混成化温度を設定又は調節するために、センサフィールドを９５℃に加熱してから５０℃に冷却する温度勾配を使用する。続いて、共役ストレプトアビジン／アルカリホスファターゼをビオチン標識に結合した後で検出器分子として使用し、基質アミノフェニルホスフェート（ｐＡＰＰ）をｐ−アミノフェノールとリン酸に変換し、酸化還元活性のｐ−アミノフェノールを電気化学的に検出した。電気化学的測定の結果を図１２に示している。
【０３７３】
図１２において、ＴＨＲＥＥ４〜ＴＨＲＥＥ６の呼称は、それぞれ１００ｎｍｏｌ／ｌ（ＴＨＲＥＥ４）、５０ｎｍｏｌ／ｌ（ＴＨＲＥＥ５）、及び１０ｎｍｏｌ／ｌ（ＴＨＲＥＥ６）の濃度でセンサフィールド上に配置した３’−ビオチン化ヘアピンプローブを表している。呼称ＦＩＶＥ４〜ＦＩＶＥ６は、対応する５’−ビオチン化ヘアピンプローブを表している。ＦＩＶＥ４は、１００ｎｍｏｌ／ｌの５’−ビオチン化ヘアピンプローブの濃度に対応し、ＦＩＶＥ５は５０ｎｍｏｌ／ｌの濃度、及びＦＩＶＥ６は１０ｎｍｏｌ／ｌの濃度にそれぞれ対応する。ＮＥＧは、混成緩衝液よる配置に対応し、かつ陰性対照を構成し、一方でＰＯＳは、陽性対照を表している。
【０３７４】
陰性対照は、使用した陽性対照の値を有意に下回ったままであることをグラフから見ることができる。センサフィールド内で配置プローブの濃度が増加すると、信号が増加する結果になり、同じことが適用した溶液中の適切な鎖の増加にも当て嵌まる。不適切な被検体（Ｎ２）の場合に、信号は、逆鎖のない混成緩衝液の範囲に留まる。これは、ヘアピンプローブが閉じることを妨げる適切な逆鎖も存在する場合にのみ信号が選択的に発生されることを明らかにしている。
【０３７５】
参照符号のリスト
１  分析システム
１００  カートリッジ
１００Ａ  前面
１０１  主本体
１０２  カバー
１０３  流体システム
１０４  受け入れキャビティ
１０４Ａ  接続部
１０４Ｂ  入口
１０４Ｃ  出口
１０４Ｄ  中間接続部
１０５  計量キャビティ
１０５Ａ  第１の計量キャビティ
１０５Ｂ  第２の計量キャビティ
１０６（Ａ〜Ｇ）  中間キャビティ
１０７  混合キャビティ
１０８（Ａ〜Ｅ）  ストレージキャビティ
１０９  反応キャビティ
１０９Ａ  第１の反応キャビティ
１０９Ｂ  第２の反応キャビティ
１０９Ｃ  第３の反応キャビティ
１１０  中間温度制御キャビティ
１１１  収集キャビティ
１１２  ポンプ装置
１１３  センサ装置
１１３Ａ  センサアレイ
１１３Ｂ  センサフィールド
１１３Ｃ  電極
１１３Ｄ  支持体
１１３Ｅ  接点
１１３Ｆ  層
１１４  チャネル
１１４Ａ  迂回路
１１５  バルブ
１１５Ａ  初期に閉じられたバルブ
１１５Ｂ  初期に開かれるバルブ
１１６  センサ部
１１７  センサカバー
１１８  センサ区画
１１９  入口
１２０  出口
２００  分析デバイス
２０１  レセプタクル
２０２  ポンプアクチュエータ
２０３  接続装置
２０３Ａ  接触要素
２０４  温度制御装置
２０４Ａ  反応温度制御装置
２０４Ｂ  中間温度制御装置
２０４Ｃ  センサ温度制御装置
２０５  （バルブ）アクチュエータ
２０５Ａ  １１５Ａに対する（バルブ）アクチュエータ
２０５Ｂ  １１５Ｂに対する（バルブ）アクチュエータ
２０６  センサ
２０６Ａ  流体センサ
２０６Ｂ  他のセンサ
２０７  制御装置
２０８  入力装置
２０９  表示装置
２１０  インタフェース
２１１  電源
２１１Ａ  接続部
２１２  ハウジング
２１３  開口部
２１４  加圧ガスサプライ
２１４Ａ  接続要素
Ｂ  結合ユニット
Ｆ（１〜５）  液体試薬
ＨＳ（１〜４）  ヘアピンプローブ
ＨＳ−Ａ  ステム
ＨＳ−Ａ１  核酸部分（ステム）
ＨＳ−Ａ２  核酸部分（ステム）
ＨＳ−Ｂ  ループ
Ｄ  検出器分子
Ｌ  標識
Ｐ  サンプル
Ｓ（１〜１０）  乾燥試薬
ＳＡ  第１の物質
ＳＰ  第２の物質
ＳＵ  基質
ＺＮ（１〜４）  ターゲット核酸配列
【図１】
2020534836.tif 000003
【図２】
2020534836.tif 000004
【図３】
2020534836.tif 000005
【図４】
2020534836.tif 000006
【図５】
2020534836.tif 000007
【図６】
2020534836.tif 000008
【図７】
2020534836.tif 000009
【図８】
2020534836.tif 000010
【図９】
2020534836.tif 000011
【図１０】
2020534836.tif 000012
【図１１】
2020534836.tif 000013
【図１２】
2020534836.tif 000014
【国際調査報告】
2020534836.tif 000015
2020534836.tif 000016
2020534836.tif 000017