JP2015528571A - センサデバイス及びサンプリングする方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、センサデバイス及びサンプリングする方法を提案する。本方法は、Ａ.磁性粒子Ｐが供給されるチャンバ１２にサンプルを追加するステップであって、前記サンプルはターゲット成分Ｔを有し、前記チャンバ１２は検出表面１２２を有する、ステップと、Ｂ.前記磁性粒子Ｐを前記検出表面１２２に引きつけるために前記磁性粒子Ｐ上に磁力を及ぼすステップであって、前記磁性粒子Ｐにおいて前記ターゲット成分Ｔを捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面１２２で保持され、前記磁性粒子Ｐにおいてターゲット成分Ｔを捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面１２２で保持される、ステップと、Ｃ.前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面１２２から解放するために前記磁性粒子Ｐ上に及ぼされた磁力を変えるステップと、Ｄ.前記検出表面１２２で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するステップと、Ｅ.前記検出表面１２２で保持される前記結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より高いかどうかを決定するステップであって、高くない場合には、前記磁性粒子Ｐを前記検出表面１２２に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップと、前記サンプルの少なくとも部分を前記チャンバ１２から排出し、新たなサンプルを前記チャンバ１２に追加するステップと、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面１２２から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップと、前記ステップＢ〜Ｅを実行するために戻るステップとを実行する、ステップとを有する。これを行うことにより、ターゲット成分Ｔは、新たに追加されたサンプルからのターゲット成分Ｔを磁気的に結合するとともに検出表面１２２を結合されていない磁性粒子から洗浄することを繰り返すことにより予備濃縮される。
Description
本発明はセンサデバイスに関する。更に、本発明は、サンプリングする方法に関する。
バイオセンサは、生物学的なコンポーネントを物理化学的な検出器と組み合わせる分析物の検出のための分析デバイスである。バイオセンサは、種々のアプリケーション（例えば、ヘルスケア、食品の安全等）のために開発されている。
現在のバイオセンサのうちの１つ（例えば、Ｍａｇｎｏｔｅｃｈプラットフォーム）は、以下のように機能する。サンプルがチャンバに注入されたときに、チャンバ内の磁気ビーズが抗体介して経てサンプル内のタ−ゲット分子を捕獲し始める（"ターゲット捕獲"と呼ばれる）。そして、第１の磁場は、チャンバの、抗体で被覆された、磁気ビーズの全てを検出表面に引きつけるために適用され（"Magnetic attraction（磁気引力）"と呼ばれる）、ターゲット分子を捕獲している磁気ビーズ（即ち、結合された磁気ビーズ）は、抗原抗体反応を介して検出表面に結合され、ターゲット分子を捕獲していない磁気ビーズ（即ち、結合されていない磁気ビーズ）は、磁力を介して検出表面で保持される。次に、第２の磁場は、結合されていない磁気ビーズを検出表面から離れるように引き付けるために適用される（"Magnetic wash（磁気洗浄）"と呼ばれる）。そして、光学的方法は、検出表面での結合磁気ビーズの量、及びこれによりサンプル中のターゲット分子の濃度を測定するために用いられる。
現在のバイオセンサは、極めて小さなサンプルサイズ（例えば、１００μｌ）で動作することができ、このサンプルサイズのための特定の感度を有することができる。しかしながら、この小さなサンプルサイズは、食品の安全のようなアプリケーションに対する制限／欠点であり得た。最初に、食品サンプルの特性は、１００μｌが見本よりないことを決定する。第２に、食品の安全における感度要件は極めて高い。それ故、小さなサンプルサイズは、検出漏れ又はより長い濃縮時間をもたらし得る。
上記の懸念に基づいて、一の態様において、本発明の一実施形態は、センサデバイスを提供する。
センサデバイスは、以下のものを含む。
− 磁性粒子が供給されるチャンバであって、検出表面を有し、ターゲット成分が含まれるサンプルを受けるように構成される、チャンバ。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように構成された磁気操作装置。前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に検出表面で保持され、そして、前記結合されていない磁性粒子磁力を前記検出表面から解放するために、前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変える。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を新たなサンプルと置換するように構成されたサンプル置換ユニット。
− 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するように構成されたセンサユニット。
− 前記磁気操作装置、前記サンプル置換ユニット及び前記センサユニットに結合された制御ユニット。前記制御ユニットは、所与のサイクルに達するまで以下の動作を繰り返し実行するように構成される。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御する。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を前記新たなサンプルに置換するように前記サンプル置換ユニットを制御する。
− 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされる磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する。
− 前記所与のサイクルに達したときに前記検出表面に結合されている前記結合された磁性粒子の量を測定するように前記センサユニットを制御するように更に構成される。
− 磁性粒子が供給されるチャンバであって、検出表面を有し、ターゲット成分が含まれるサンプルを受けるように構成される、チャンバ。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように構成された磁気操作装置。前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に検出表面で保持され、そして、前記結合されていない磁性粒子磁力を前記検出表面から解放するために、前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変える。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を新たなサンプルと置換するように構成されたサンプル置換ユニット。
− 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するように構成されたセンサユニット。
− 前記磁気操作装置、前記サンプル置換ユニット及び前記センサユニットに結合された制御ユニット。前記制御ユニットは、所与のサイクルに達するまで以下の動作を繰り返し実行するように構成される。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御する。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を前記新たなサンプルに置換するように前記サンプル置換ユニットを制御する。
− 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされる磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する。
− 前記所与のサイクルに達したときに前記検出表面に結合されている前記結合された磁性粒子の量を測定するように前記センサユニットを制御するように更に構成される。
この実施形態において、サンプル交換の数（即ち、所与のサイクル）は、コントローラにおいて予め決められ、格納される。センサデバイスの動作の間、コントローラは、所与のサイクルに達するまで、チャンバ内のサンプルを新たなサンプルと置換するようにサンプル置換ユニットを制御するだろう。チャンバ内のサンプルが複数回新たなサンプルに置換されるので、検出のための全体のサンプルボリュームは増大され、それ故、センサデバイスの感度は向上する。
本発明の他の実施形態は、センサデバイスを提供する。センサデバイスは、以下のものを有する。
− 磁性粒子が供給されるチャンバ。前記チャンバは、検出表面を有し、ターゲット成分が含まれるサンプルを受けるように構成される。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように構成された磁気操作装置。前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持され、そして、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変える。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を新たなサンプルに置換するように構成されたサンプル置換ユニット。
− 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するように構成されたセンサユニット。
− 前記磁気操作装置、前記サンプル置換ユニット及び前記センサユニットに結合され、以下の動作を実行するように構成される制御ユニット。
ｉ. 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御する。
ｉｉ. 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する。
ｉｉｉ. 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より高いかどうかを決定する。
− 高くない場合には、前記制御ユニットは、以下の動作を実行するように更に構成される。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御する。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を前記新たなサンプルと置換するように前記サンプル置換ユニットを制御する。
− 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する。
そして、ｉからｉｉｉまでの動作を実行する。
− 磁性粒子が供給されるチャンバ。前記チャンバは、検出表面を有し、ターゲット成分が含まれるサンプルを受けるように構成される。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように構成された磁気操作装置。前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持され、そして、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変える。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を新たなサンプルに置換するように構成されたサンプル置換ユニット。
− 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するように構成されたセンサユニット。
− 前記磁気操作装置、前記サンプル置換ユニット及び前記センサユニットに結合され、以下の動作を実行するように構成される制御ユニット。
ｉ. 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御する。
ｉｉ. 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する。
ｉｉｉ. 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より高いかどうかを決定する。
− 高くない場合には、前記制御ユニットは、以下の動作を実行するように更に構成される。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御する。
− 前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を前記新たなサンプルと置換するように前記サンプル置換ユニットを制御する。
− 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する。
そして、ｉからｉｉｉまでの動作を実行する。
この実施形態において、サンプル交換の数は、センサデバイスの動作の間における、結合された磁性粒子の測定された量と予め決められた閾値との比較に基づいて決定される。結合された磁性粒子の測定された量が予め決められた閾値に達すると、サンプル置換は中止される。これは、センサデバイスの検出をよりフレキシブルにする。
他の態様において、本発明の一実施形態は、サンプリングする方法を提供する。方法は、以下のステップを有する。
ａ. 磁性粒子が供給されるチャンバにサンプルを追加するステップ。前記サンプルはターゲット成分を含み、前記チャンバは検出表面を有する。
ｂ. 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップ。磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持される。
ｃ. 前記サンプルの少なくとも部分を前記チャンバから排出し、そして新たなサンプルを前記チャンバに追加するステップ。
ｄ. 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップ。
ｅ. 所与のサイクルの間、ステップｂ〜ｄを繰り返すステップ。
ａ. 磁性粒子が供給されるチャンバにサンプルを追加するステップ。前記サンプルはターゲット成分を含み、前記チャンバは検出表面を有する。
ｂ. 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップ。磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持される。
ｃ. 前記サンプルの少なくとも部分を前記チャンバから排出し、そして新たなサンプルを前記チャンバに追加するステップ。
ｄ. 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップ。
ｅ. 所与のサイクルの間、ステップｂ〜ｄを繰り返すステップ。
本発明の他の実施形態は、サンプリングする方法を提供する。方法は、以下のステップを有する。
Ａ. 磁性粒子が供給されるチャンバにサンプルを追加するステップ。前記サンプルは、ターゲット成分を有し、前記チャンバは、検出表面を有する。
Ｂ. 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップ。前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持される。
Ｃ. 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップ。
Ｄ. 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するステップ。
Ｅ. 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より高いかどうかを決定するステップ。
− 高くない場合には、以下のステップを実行する。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップ。
− 前記サンプルの少なくとも部分を前記チャンバから排出し、新たなサンプルを前記チャンバに追加するステップ。
− 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップ。
− ステップＢ〜Ｅを実行するために戻るステップ。
Ａ. 磁性粒子が供給されるチャンバにサンプルを追加するステップ。前記サンプルは、ターゲット成分を有し、前記チャンバは、検出表面を有する。
Ｂ. 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップ。前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持される。
Ｃ. 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップ。
Ｄ. 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するステップ。
Ｅ. 前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より高いかどうかを決定するステップ。
− 高くない場合には、以下のステップを実行する。
− 前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップ。
− 前記サンプルの少なくとも部分を前記チャンバから排出し、新たなサンプルを前記チャンバに追加するステップ。
− 前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップ。
− ステップＢ〜Ｅを実行するために戻るステップ。
本発明の上記の及び他の目的及び特徴は、添付図面と組み合わせて考慮される以下の詳細な説明からより明らかになるだろう。
上記の図面の全体にわたって、類似の参照符号は、類似の又は対応する特徴又は機能等に言及するように理解されるだろう。
発明の実施形態がまさに参照されるだろう。これらの実施形態のうちの１又はそれ以上の例が図に示される。実施形態は、本発明の説明により与えられ、本発明の限定として意味されるものではない。例えば、一実施形態の部分として示される又は記述される特徴は、更なる実施形態を依然としてもたらすために他の実施形態によって用いられてもよい。本発明は、その範囲および趣旨の範囲内にあるこれらの及び他の修正及び変更を包含することが意図される。
本発明のセンサデバイスは、種々の検出シナリオに適用可能であり、例えば、本発明のセンサデバイスは、サンプル中のターゲット成分の濃度を検出するために用いられ得る。
磁気分離技術は、検出の目的を達成するために、本発明のセンサデバイスにおいて適用される。一例において、磁気分離技術は、免疫システムのメカニズムを用いる免疫磁気分離であり得る。
図１は、本発明の一実施形態による例示的なセンサデバイス１０を示している。図１によれば、センサデバイス１０は、ターゲット成分（例えば、免疫磁気分離のための抗原）を含むサンプルを受けるためのチャンバ１２を有する。チャンバ１２は、例えば、空のキャビティであってもよい。有利には、チャンバ１２は、サンプルに対して実質的に不浸透性である材料から作製される。チャンバ１２内に多くの磁気粒子Ｐが供給される。磁性粒子は、例えば、サンプル中のターゲット成分Ｔを捕獲することができる磁化された又は磁化可能なビードであってもよい。
チャンバ１２は、ターゲット成分（例えば、抗原）を捕獲するこれらの磁性粒子がとりわけ抗原抗体反応を介して結合し得る結合部位１２４（例えば、抗体）を運ぶ検出表面１２２を有する。また、検出表面１２２に結合することができないチャンバ１２中の磁性粒子もあり、これらはターゲット成分を捕獲しなかったためであることが理解されるべきである。検出表面１２２は、基板（例えば、マイクロエレクトロニクスの回路が埋め込まれているシリコン基板、又は、光学的測定の場合においてはガラス基板）の表面であってもよい。
更に図１によれば、センサデバイス１０は、更に、これらの磁性粒子を検出表面１２２に引きつけるように（"Magnetic attraction（磁気引力）"と呼ばれる）、チャンバ１２中の全ての磁性粒子に磁力を及ぼすように構成された磁気操作装置１４を更に有する。全てのこれらの磁性粒子において、図３に示されるように、ターゲット成分を捕獲する磁性粒子（以下、"結合された磁性粒子"という）は、（例えば、抗原抗体反応を介して）検出表面１２２で保持され、ターゲット成分を捕獲しない残りの磁性粒子（以下、"結合されていない磁性粒子"という）は、磁力を介して検出表面で保持される。更に、磁気操作装置１４は、図４に示すように、結合されていない磁性粒子を検出表面１２２から放出するように（"Magnetic wash（磁気洗浄）"と呼ばれる）、磁性粒子の全てに及ぼされる磁力を変えるように構成される。
磁気操作装置１４は、種々の手段により実現され得る。一例において、磁気操作装置１４は、図２に示すように、チャンバ１２より低く、検出表面１２２の隣に配置された第１の磁石１４２と、チャンバ１２より上に配置された第２の磁石１４４とを含み得る。第１の磁石１４２が活性化されたときに（即ち、スイッチを入れられたときに）、第１の磁場は、検出表面１２２に磁性粒子の全てを引きつけるように生成され、そして、第１の磁石１４２が非活性化され（即ち、スイッチを切られ）、第２の磁石１４４が活性化されたときに、第１の磁場の反対にある第２の磁場は、結合していない磁性粒子を検出表面１２２から離れるように引くように生成される。第２の磁場の引く力は、結合された磁性粒子が検出表面１２２上に保持され得る一方で結合されていない磁性粒子が検出表面１２２から離れるように引かれるように、検出表面１２２の結合された磁性粒子の結合力より小さくなるように制御されるべきであることに留意されるべきである。
他の例において、磁気操作装置１４は、第１の磁石１４２のみを含んでもよい。第１の磁石１４２が活性化されたときに、第１の磁場は、磁性粒子の全てを検出表面１２２に引きつけるように生成され、そして、第１の磁石１４２が非活性化されたときに、第１の磁場はスイッチを切られ、これにより、結合されていない磁性粒子は検出表面１２２から解放される。
更に図１によれば、センサデバイス１０は、チャンバ１２内のサンプルの少なくとも部分を、ターゲット成分を含む新たなサンプルと置換するように構成されたサンプル置換ユニット１６を更に有する。
サンプル置換ユニット１６は、種々の構成をとり得るが、概して、図２に示すように、チャンバ１２に配置された流出弁１６２及び流入弁１６４を含む。有利には、流出弁１６２は、チャンバ１２のより低い位置（例えば、チャンバ１２の底部）に配置され、従って、流出弁１６２が開くように制御されたときに、サンプルの少なくとも部分が重力によりチャンバ１２から排出され得る。その代りに、サンプルの少なくとも部分をチャンバ１２からポンピングするためにポンプが用いられてもよい。
流入弁１６４は、例えば、多くの新たなサンプルを含む容器と流体連通していてもよい。流出弁１６２が閉じるように制御され、流入弁１６４が開くように制御されたときに、容器内の新たなサンプルは、チャンバ１２に流れる。
更に図１によれば、センサデバイス１０は、結合された磁性粒子の量を検出表面１２２において測定するように構成されたセンサユニット１８を更に有する。有利には、センサユニット１８は、チャンバ１２の検出表面１２２より低くなるように配置される。センサユニット１８は、検出表面１２２で磁性粒子の存在を検出するための任意の適切なセンサであってもよい。例えば、センサユニット１８は、磁気的方法、光学的方法、音的方法、電気的方法、これらの組み合わせ等を介して、結合された磁性粒子の存在を検出してもよい。
有利には、センサデバイス１０は、サンプル／新たなサンプルがチャンバ１２に追加されたときに磁性粒子及びターゲット成分を混合するように構成された混合ユニット１３を更に有してもよい。一例において、第１の磁石１４２及び第２の磁石１４４は、混合ユニット１３として機能し得る。具体的には、第１の磁石１４２及び第２の磁石１４４は、磁性粒子及びターゲット成分の良好な混合が実現され得るように、交互に起こる磁場を生成するために交互にスイッチが入れられるように制御される。
更に図１によれば、センサデバイス１０は、磁気操作装置１４、混合ユニット１３、サンプル置換ユニット１６及びセンサユニット１８に結合されたコントローラ１５を更に有し、これらのユニットの動作を制御するように構成される。例えば、コントローラ１５は、ＭＣＵ（Micro Control Unit；マイクロ制御ユニット）であってもよい。
コントローラ１５の異なる制御ストラテジに基づいて、センサデバイス１０は、異なる手段で動作し得る。以下、センサデバイス１０の異なる動作が、前述されたセンサデバイス１０の構成と組み合わせて、及び、図５及び６を参照して、それぞれ述べられるだろう。
一実施形態において、図５によれば、最初に、ステップ３１において、サンプルがチャンバ１２に追加される。
そして、ステップ３２において、コントローラ１５は、交互に起こる磁場を生成するために交互にスイッチが入れられるように第１の磁石１４２及び第２の磁石１４４を制御する。有利には、交互に起こる磁場は、予め決められた期間の間持続し、それ故、サンプル中の磁性粒子及びターゲット成分の良好な混合を促進する。予め決められた期間は、サンプルのタイプ、サンプル中のターゲット成分の量等により予め設定されてもよい。混合の後、磁性粒子の部分は、サンプル中のターゲット成分を捕獲し（即ち、結合された磁性粒子）、他のものは、ターゲット成分を捕獲しない（即ち、結合されていない磁性粒子）。
次に、ステップ３３において、コントローラ１５は、磁性粒子の全てを検出表面１２２に引きつけるように第１の磁場を生成するように第１の磁石１４２を制御する。検出表面１２２に引きつけられる磁性粒子の全てに関して、結合された磁性粒子は、（例えば抗原抗体反応を介して）検出表面１２２で保持され、結合されていない磁性粒子は、磁力を介して検出表面１２２で保持されるだろう。
そして、ステップ３４において、コントローラ１５は、サンプルの少なくとも部分をチャンバ１２から排出するために開くように流出弁１６２を制御し、そして、新たなサンプルがチャンバ１２に流れるように、閉じられるように流出弁１６２を制御するとともに開くよう流入弁１６２を制御する。
更に、ステップ３５において、コントローラ１５は、結合されていない磁性粒子を検出表面１２２から離れるように引くように、第１の磁石１４２をオフにするとともに第２の磁石１４４をオンにするように制御する。
次に、ステップ３６において、コントローラ１５は、所与のサイクルに達したかどうかを決定する。所与のサイクルは、サンプルのタイプ、センサユニット１８の感度等により予め設定されてもよい。
所与のサイクルに達しない場合には、コントローラ１５は、ステップ３２〜３６を実行し続ける。所与のサイクルに達した場合には、ステップ３７において、コントローラ１５は、結合された磁性粒子の量を検出表面１２２において測定するようにセンサユニット１８を制御する。検出表面１２２の結合された磁性粒子の測定された量に基づいて、サンプル中のターゲット成分の濃度が取得され得る。
この実施形態において、サンプル交換の数（即ち、所与のサイクル）は、コントローラ１５において予め決められて格納される。センサデバイス１０の動作の間、コントローラ１５は、所与のサイクルに達するまで、チャンバ１２内のサンプルを新たなサンプルと置換するようにサンプル置換ユニット１６を制御する。チャンバ１２内のサンプルは、新たなサンプルと複数回置換されるので、検出のための全体のサンプルボリュームは増大され、それ故、センサデバイス１０の感度が向上する。
図６による他の実施形態において、最初に、ステップ４１において、サンプルがチャンバ１２に追加される。
そして、ステップ４２において、コントローラ１５は、交互に起こる磁場を生成するために交互にスイッチが入れられるように第１の磁石１４２及び第２の磁石１４４を制御する。有利には、交互に起こる磁場は、予め決められた期間の間持続し、それ故、サンプル中の磁性粒子及びターゲット成分の良好な混合を促進する。予め決められた期間は、サンプルのタイプ、サンプル中のターゲット成分の量等により予め設定されてもよい。混合の後、磁性粒子の部分は、サンプル中のターゲット成分を捕獲し（即ち、結合された磁性粒子）、他のものは、ターゲット成分を捕獲しない（即ち、結合されていない磁性粒子）。
次に、ステップ４３において、コントローラ１５は、磁性粒子の全てを検出表面１２２に引きつけるように第１の磁場を生成するように第１の磁石１４２を制御する。検出表面１２２に引きつけられた磁性粒子の全てに関して、結合された磁性粒子は、（例えば抗原抗体反応を介して）検出表面１２２で保持され、結合されていない磁性粒子は、磁力を介して検出表面１２２で保持されるだろう。
更に、ステップ４４において、コントローラ１５は、結合されていない磁性粒子を検出表面１２２から離れるように引くように第２の磁場を生成するように、第１の磁石１４２をオフにするとともに第２の磁石１４４をオンにするように制御する。
そして、ステップ４５において、コントローラ１５は、結合された磁性粒子の量を検出表面１２２において測定するようにセンサユニット１８を制御する。
次に、ステップ４６において、コントローラ１５は、検出表面１２２における結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値を越えるかどうかを決定する。予め決められた閾値は、センサユニット１８及び／又はサンプルの特性に基づいて決定されてもよい。例えば、予め決められた閾値は、ターゲット成分の定量化制限であり得る。
検出表面１２２における結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値を越える場合、結合された磁性粒子のこの量は、サンプル中のターゲット成分の濃度を取得するために用いられ得る。
検出表面１２２における結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より低い場合、コントローラ１５は、以下のステップ４７〜４９を実行し続ける。
ステップ４７において、コントローラ１５は、磁性粒子の全てを検出表面１２２に引きつけるように第１の磁場を生成するように第１の磁石１４２を更に制御する。
そして、ステップ４８において、コントローラ１５は、サンプルの少なくとも部分をチャンバ１２から排出するように開くように流出弁１６２を更に制御し、そして、新たなサンプルがチャンバ１２に流れるのを可能にするために流出弁１６２を閉じるとともに流入弁１６２を開くように更に制御する。
次に、ステップ４９において、コントローラ１５は、結合されていない磁性粒子を検出表面１２２から離れるように引くように第２の磁場を生成するために第１の磁石１４２をオフにするとともに及び第２の磁石１４４をオンにするように更に制御する。
そして、コントローラ１５は、ステップ４２〜４６を実行し続ける。
この実施形態において、サンプル交換の数は、センサデバイス１０の動作の間における結合された磁性粒子の測定された量及び予め決められた閾値の比較に基づいて決定される。結合された磁性粒子の測定された量が予め決められた閾値に達すると、サンプル交換は中止され、これは、センサデバイス１０の検出をよりフレキシブルにする。
前述した実施形態は、本発明を限定するよりはむしろ説明するために与えられることが留意されるべきであり、修正及び変更は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者が容易に理解することが理解されるべきである。斯様な修正及び変更は、本発明及び添付の特許請求の範囲の範囲内であるとみなされる。本発明の保護範囲は、添付の請求の範囲により規定される。加えて、請求項中の参照符号のいずれも、請求項に対する限定と解釈されるべきでない。"有する"という動詞の使用及びその活用は、請求項中に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素又はステップの単数表記は、斯様な要素又はステップの複数の存在を除外するものではない。
Claims (15)
- サンプリングする方法であって、
ａ.磁性粒子が供給されるチャンバにサンプルを追加するステップであって、前記サンプルはターゲット成分を含み、前記チャンバは検出表面を有する、ステップと、
ｂ.前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップであって、前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持される、ステップと、
ｃ.前記サンプルの少なくとも部分を前記チャンバから排出し、そして新たなサンプルを前記チャンバに追加するステップと、
ｄ.前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップと、
ｅ.所与のサイクルの間、前記ステップｂ〜ｄを繰り返すステップと
を有する、方法。 - 前記の繰り返すステップが終了したときに検出表面で保持された前記結合された磁性粒子の量を測定するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
- 前記ステップｂは、前記及ぼすステップの前に、予め決められた期間の間、前記磁性粒子及び前記ターゲット成分を混合するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
- 前記混合するステップは、前記磁性粒子及び前記ターゲット成分を混合するために交互に起こる磁場を生成するステップを有する、請求項３に記載の方法。
- 前記及ぼすステップは、前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために第１の磁場を生成するステップを有し、
前記変えるステップは、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から放出するように前記第１の磁場を生成するのを中止するステップ、又は、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から離れるように引くように、前記第１の磁場を生成するのを中止するとともに第２の磁場を生成するステップを有する、請求項１に記載の方法。 - 前記第２の磁場は、第１の磁場の反対にある磁場である、請求項５に記載の方法。
- サンプリングする方法であって、
Ａ.磁性粒子が供給されるチャンバにサンプルを追加するステップであって、前記サンプルはターゲット成分を有し、前記チャンバは検出表面を有する、ステップと、
Ｂ.前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップであって、前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持される、ステップと、
Ｃ.前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップと、
Ｄ.前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するステップと、
Ｅ.前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より高いかどうかを決定するステップであって、高くない場合には、
前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすステップと、
前記サンプルの少なくとも部分を前記チャンバから排出し、新たなサンプルを前記チャンバに追加するステップと、
前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるステップと、
前記ステップＢ〜Ｅを実行するために戻るステップとを実行する、ステップと
を有する、方法。 - 前記ステップＢは、前記及ぼすステップの前に、予め決められた期間の間、前記磁性粒子及び前記ターゲット成分を混合するステップを更に有する、請求項７に記載の方法。
- 前記及ぼすステップは、前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために第１の磁場を生成するステップを有し、
前記変えるステップは、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から放出するように前記第１の磁場を生成するのを中止するステップ、又は、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から離れるように引くように、前記第１の磁場を生成するのを中止するとともに第２の磁場を生成するステップを有する、請求項７に記載の方法。 - 磁性粒子が供給されるチャンバであって、前記チャンバは、検出表面を有し、ターゲット成分が含まれるサンプルを受けるように構成される、チャンバと、
前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように構成された磁気操作装置であって、前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に検出表面で保持され、そして、前記結合されていない磁性粒子磁力を前記検出表面から解放するために、前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変える、磁気操作装置と、
前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を新たなサンプルと置換するように構成されたサンプル置換ユニットと、
前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するように構成されたセンサユニットと、
前記磁気操作装置、前記サンプル置換ユニット及び前記センサユニットに結合された制御ユニットであって、前記制御ユニットは、
前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御し、
前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を前記新たなサンプルに置換するように前記サンプル置換ユニットを制御し、
前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされる磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する、
という動作を所与のサイクルに達するまで繰り返し実行するように構成され、前記所与のサイクルに達したときに前記検出表面に結合されている前記結合された磁性粒子の量を測定するように前記センサユニットを制御するように更に構成される、制御ユニットと
を有する、センサデバイス。 - 前記磁気操作装置は、前記検出表面の下に設けられた第１の磁石を有し、
前記制御ユニットは、前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるように第１の磁場を生成するためにスイッチを入れるように前記第１の磁石を制御し、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するためにスイッチを切るように前記第１の磁石を制御するように構成される、請求項１０に記載のセンサデバイス。 - 前記磁気操作装置は、第２の磁石を更に有し、
前記制御ユニットは、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から離れるように引くために、前記第１の磁石をオフにするように制御するとともに前記第２の磁石をオンにするように制御するために構成される、請求項１１に記載のセンサデバイス。 - 磁性粒子が供給されるチャンバであって、前記チャンバは、検出表面を有し、ターゲット成分が含まれるサンプルを受けるように構成される、チャンバと、
前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように構成された磁気操作装置であって、前記磁性粒子において前記ターゲット成分を捕獲する結合された磁性粒子は、前記検出表面で保持され、前記磁性粒子においてターゲット成分を捕獲しない結合されていない磁性粒子は、同様に前記検出表面で保持され、そして、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変える、磁気操作装置と、
前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を新たなサンプルに置換するように構成されたサンプル置換ユニットと、
前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量を測定するように構成されたセンサユニットと、
前記磁気操作装置、前記サンプル置換ユニット及び前記センサユニットに結合され、
ｉ.前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御し、
ｉｉ.前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御し、
ｉｉｉ.前記検出表面で保持される前記結合された磁性粒子の量が予め決められた閾値より高いかどうかを決定し、高くない場合には、
前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるために前記磁性粒子上に磁力を及ぼすように前記磁気操作装置を制御し、
前記チャンバ内の前記サンプルの少なくとも部分を前記新たなサンプルと置換するように前記サンプル置換ユニットを制御し、
前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するために前記磁性粒子上に及ぼされた磁力を変えるように前記磁気操作装置を制御する動作を実行し、
前記ｉからｉｉｉまでの動作を実行する、ように構成される制御ユニットと
を有する、センサデバイス。 - 前記磁気操作装置は、前記検出表面の下に設けられた第１の磁石を有し、
前記制御ユニットは、前記磁性粒子を前記検出表面に引きつけるように第１の磁場を生成するためにスイッチを入れるように前記第１の磁石を制御し、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から解放するためにスイッチを切るように前記第１の磁石を制御するように構成される、請求項１３に記載のセンサデバイス。 - 前記磁気操作装置は、第２の磁石を更に有し、
前記制御ユニットは、前記結合されていない磁性粒子を前記検出表面から離れるように引くために、前記第１の磁石をオフにするように制御するとともに前記第２の磁石をオンにするように制御するために構成される、請求項１４に記載のセンサデバイス。
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