JP2018513975A - スペーサ手段を有する解析システム - Google Patents

Abstract

本発明は、カートリッジ、およびカートリッジを操作するように設計された器具を備える解析システムに関する。カートリッジは、チャンバが加圧されると突出することができる箔によって密封されたチャンバを備える。器具は、解析窓および検出部分を備え、検出部分は、チャンバが検出部分に対向して配置されると、チャンバから器具の方へ発せられた信号が検出部分を横断するように設計されている。器具は、チャンバを検出部分に対向して配置させるためのドッキング手段をさらに備え、それによって、チャンバが加圧されると、箔が検出部分の方へ突出するようになっている。解析システムは、スペーサ手段をさらに備え、そのスペーサ手段が、カートリッジがドッキング手段によって器具上にドッキングされ、かつチャンバが加圧されるときに、箔と検出部分との間の間隙を確保することを保証することを特徴としている。

Description

本発明は、カートリッジと、カートリッジを操作するように設計された器具とを備える解析システム、およびその使用に関する。また、本発明は、スペーサ手段、および解析システムを実行するための器具に関する。

過去数年にわたって、先進的な医学の分野は、新しいレベルのプロテオミクおよびゲノミクスの情報を提供するための個別化医療に注目しており、新しくて適合した医療サービスへの道を開いている。個別化医療は、「汎用的な」アプローチとは逆に、個人のレベルで病気を予測したり診断したり監視したりすることを目指している。一般に、個別化医療は、患者からのサンプルに含まれる１つまたは複数の標的バイオマーカーを検出して定量化するように設計された検出アッセイを含む。

検出アッセイを実行しているとき、サンプルは、通常、検出デバイスによって処理されるカートリッジのアッセイチャンバに含まれている。検出デバイスは、通常、アッセイチャンバの中身の光学読み出し用に設計された光学系に結合された観察窓を備える。この点で、アッセイチャンバは、観察窓に対向して都合よく配置されている。１つまたは複数の標的バイオマーカーがサンプルにおいて検出されると、１つまたは複数の信号がアッセイチャンバから観察窓を通って検出デバイスの光学系の方へ発せられる。

典型的には、１つまたは複数の標的バイオマーカーの検出は、捕獲分子と、光学系によって検出される１つまたは複数の信号の発射を可能にする１つまたは複数の標的バイオマーカーとの間の生化学的相互作用に基づいている。例えば、光学系は、抗体が標的タンパク質を認識するときに発せられた蛍光信号を検出することができる。

しかしながら、出願人は、カートリッジがそのような検出デバイスで処理されると、観察窓上に影を作り出す光学的効果が頻繁に生じることに気付いた。前記影は、観察窓を通る信号の伝送および信号の均一性を著しく減少させ、それによって、検出アッセイによって提供されたデータが、これらの光学的効果によって劣化することになる。

特許文献１（米国特許出願公開第２０１３／０１１４０７６号明細書）には別の例が開示されており、この文献には、サンプルの光学的検査のための手段を提供するデバイスおよび検査システムが説明されている。

また、測定誤差を回避するように設計された技術的特徴が、特許文献２（米国特許第６５５２７８４号明細書）に説明されており、この文献は、液体サンプルの分光光度測定のための使い捨ての光学キュベットデバイスに関する。

したがって、既存の検出デバイスは、標的バイオマーカーを検出および定量化することになるときに、信頼性のある正確なデータを提供しない。

米国特許出願公開第２０１３／０１１４０７６号明細書 米国特許第６５５２７８４号明細書

本発明は、上述した欠点の全部または一部を改善することを目的とする。

本発明は、これらの課題を解決するために解析システムを提供するものであり、その解決システムは、カートリッジと、カートリッジを操作するように設計された器具とを備え、
カートリッジは、カートリッジの一部分内にキャビティによって形成されたチャンバを備え、前記チャンバが前記一部分に沿って延在する箔によって密封され、チャンバが加圧されると前記箔が突出可能であり、
器具は、電磁信号を透過させる解析窓を備え、前記解析窓が検出部分を備え、検出部分は、チャンバが検出部分に対向して配置されたときに、チャンバから器具の方へ発せられた信号が検出部分を横断するように設計されており、
器具は、チャンバを検出部分に対向させて配置させるためにカートリッジを器具上にドッキングさせるドッキング手段をさらに備え、それによって、チャンバが加圧されると箔が検出部分の方へ突出するようになっており、
解析システムは、スペーサ手段をさらに備え、カートリッジがドッキング手段によって器具上にドッキングされ、かつチャンバが加圧されるときに、前記スペーサ手段が箔と検出部分との間の間隙を確保することが保証されていることを特徴とする。

また、本発明は、本発明に係る解析システムを実行するためのスペーサ手段であって、シムを備えるスペーサ手段に関する。

さらに、本発明は、本発明に係る解析システムを実行するための器具に関係している。

また、本発明は、少なくとも標的構成要素を検出するための、本発明に係る解析システムの使用に関係している。

このように、本発明は、カートリッジの箔と前記カートリッジを操作する器具の検出部分との間の間隙を確保するためのスペーサ手段をさらに備える解析システムを提供することによって課題を解決している。

出願人は、先行技術に係る器具の検出部分上に観察される光学的効果が、カートリッジを密封する箔と器具の検出部分との間の接触によって、少なくとも部分的に生じることを見出した。器具がカートリッジを操作すると共にチャンバが加圧されると、箔が検出部分の方へ突出して前記検出部分に接触する。摩擦力が原因で、箔は、均一な層を形成しないが、上記した光学的効果、すなわちリップルとも称される影を生じさせる傾向がある。

したがって、出願人は、チャンバが加圧されると、本発明に係る解析システムのスペーサ手段が箔と検出部分との間の間隙を確保することに気付いた。このように、スペーサ手段が箔と検出部分との間の任意の接触を防止することで、先行技術で観察された光学的効果が回避される。

また、出願人は、先行技術の解析システムでは、チャンバが加圧されて箔が検出部分に接触すると、チャンバから器具へと信号を横断させる伝送媒体の数が検出部分の第１の箇所と第２の箇所との間で異なることに気付いた。それ故、先行技術に係る解析システムでは、
信号が、箔が検出部分に接触している検出部分の第１の箇所で「ｎ」個の伝送媒体を横断するであろうし、
その一方で、箔が検出部分に接触していない第２の箇所では、箔と検出部分との間に空間があり、それによって、信号が追加の伝送媒体を横断するであろう、すなわち、その空間によって、前記第２の箇所において信号を横断させる伝送媒体は「ｎ＋１」個になるであろう。

先行技術に係る解析システムとは対照的に、本発明では、チャンバが加圧されると、スペーサ手段が箔と検出部分との間の接触を防止し、それによって、伝送媒体の数が検出部分のどの箇所でも一定となる。このように、本発明に係る解析システムのスペーサ手段は、チャンバから器具へと信号を横断させる伝送媒体の数を、検出部分のどの箇所でも一定にすることを可能にする。

さらに、先行技術の解析システムでは、箔が、上記した光学的効果を作り出す器具の接触箇所上で検出部分に接触すると、前記接触箇所で検出部分を横断する信号の伝送が減少（典型的には２０％減少）したことにも気付いた。本発明では、スペーサ手段が、接触箇所を、ひいては、それに関連する信号の伝送の減少を防止する。このように、本発明に係る解析システムのスペーサ手段は、先行技術に係る解析システムによって検出されなかっただろう信号を検出することによって、解析システムの感度を向上させることを可能にする。この点で、スペーサ手段はまた、接触箇所、ひいては、それに関連する信号の伝送の減少を防止することによって、検出の効率を向上させることも可能にする。また、定量化も改善される。

実施形態によれば、スペーサ手段は、解析システムから分離可能である。このように、スペーサ手段は、先行技術の器具に取り付けられることができる。

実施形態によれば、電磁信号は、深紫外線と深赤外線との間の範囲内である波長の電磁信号である。

実施形態によれば、電磁信号は、チャンバから発せられる。

実施形態では、器具は、解析窓およびスペーサ手段に適合させるように形付けられた凹所を備える支持部をさらに備え、前記凹所は、前記解析窓に対向する開口をさらに備える。

実施形態では、チャンバは、７バール以下に加圧されるように設計されている。

実施形態では、シムの厚さが、チャンバが加圧されるときの箔の最大変形よりも大きくなるように、箔および箔寸法に適合されている。

実施形態では、器具は、加熱要素をさらに備え、前記加熱要素は、スペーサ手段に対して熱を伝達することができる。したがって、器具がカートリッジを操作するとき、器具に接触するカートリッジの第１の部分が、スペーサ手段に接触するカートリッジの第２の部分と同じ温度になることができる。このように、カートリッジの第１の部分とカートリッジの第２の部分との間の温度のばらつきが最小限になる。

実施形態によれば、カートリッジがドッキング手段によって器具にドッキングされ、かつチャンバが加圧されると、前記検出部分と前記箔との間の間隔（ｄ）が、約１マイクロメートルから約２５０マイクロメートルの間、好ましくは約５マイクロメートルから約１００マイクロメートルの間、より好ましくは約１０マイクロメートルから約５０マイクロメートルの間になる。

実施形態では、器具がスペーサ手段を備える。

別の実施形態では、スペーサ手段が解析窓と協働する。

技術的特徴によれば、スペーサ手段は、解析窓に対向して配置されるように設計されている。

実施形態によれば、シムは、２０°Ｃで約３００Ｗ／ｍＫから約１０００Ｗ／ｍＫの間の熱伝導率を有する。このように、シムが加熱されると、熱が、シムに接触するカートリッジの部分へ伝達される。

スペーサ手段、特にシムは、任意の材料で作ることができ、または、任意の材料を含む。一実施形態では、シムは、金属で作られたり金属を含んだりし、特に、シムは、銅で作られたり銅を含んだりする。

実施形態では、シムは、シムを器具に留めるためのリバーシブルな締結手段をさらに備える。このように、シムが締結手段に留められると、シムは器具と一体にされる。さらに、カートリッジがドッキング手段によって器具にドッキングされて、かつシムが締結手段によって器具に留められると、カートリッジがシムと一体にされる。また、締結手段は、解析窓に対するシムの位置決めを確実にし、カートリッジが器具にドッキングされたときにカートリッジの検出部分と箔との間の間隙を保持する。

一実施形態では、締結手段は、第１の部分および第２の部分を備え、第１の部分は、シムの周縁から延在するタブを備え、第２の部分は、器具に形付けられた窪みを備え、それによって、タブが窪み内に受容されるとシムが器具に留められる。

実施形態によれば、シムは、解析窓上に配置されるように設計されている。

実施形態では、解析窓に対向して配置されたとき、シムおよび支持部が同一平面上にあり、シムが支持部のところにきていることを意味する。この実施形態では、支持部が解析窓を備え、シムが支持部上の平面を画定する。このように、器具がカートリッジを操作するとき、カートリッジは器具の支持部の平面上に平らに横たわる。したがって、カートリッジが器具によって、例えば加熱要素によって加熱されると、器具とカートリッジとの間の熱損失が最小化される。

別の実施形態では、シムが解析窓に対向して配置されると、前記シムは、解析窓の検出部分と合致する解析窓上に表面を画定する。

スペーサ手段は、特にシムは、任意の形状であり得る。実施形態によれば、シムはＵ字形状になっている。

実施形態では、シムは、約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートルの間、好ましくは約１００マイクロメートルから約２００マイクロメートルの間、より好ましくは約１３０マイクロメートルから約１７０マイクロメートルの間の厚さを有している。

本発明は、本発明に係る解析システムの実施例および例示的な実施形態を示している添付図面を参照しながら記載された下記の詳細な説明によってさらに示されている。

図１は、本発明に係る解析システムの上面図を示している。 図２は、前記器具がカートリッジを操作しているときの解析システムの器具の解析窓の断面図を示している。

図１および図２に部分的に図示された本発明に係る解析システム１は、図１および図２に示されているような器具２および使い捨てのカートリッジ３を備える。カートリッジ３および器具２は分離可能である。本発明に係る解析システム１は、患者からのサンプルを含む溶液の解析を行うのに用いられることができる。そのため、溶液は使い捨てのカートリッジ３内に導入される。典型的には、解析は、例えば心血管疾患などの病気を診断するために１つまたは複数のバイオマーカーのパネルをサンプルから検出すること、および定量化することを目的とする。この点で、サンプルは、全血、または例えば血漿や血清などのその分画成分であり得る。

カートリッジ３は、カートリッジ３の一部分６にキャビティ５によって形成されたチャンバ４を備える。図２に示された実施形態では、チャンバ４は、カートリッジ３の軸Ａに沿って延在するチャネル７によって形成されている。チャネル７は、チャンバ４を加圧するように設計されている加圧手段（図示せず）に接続されており、それによって、チャネル７を通る溶液の流れを許容する。チャンバ４は、標的のバイオマーカーがサンプル内に検出されると電磁信号を器具の方へ発するように官能化された微粒子（図示せず）をさらに備える。例えば、前記微粒子の表面は、バイオマーカーを認識してそこの上に蛍光信号を提供するように設計された抗体でグラフトされることができる。チャンバ４は、カートリッジ３の一部分６に沿って延在する箔８によって密封される。箔８は、チャンバ４を密封したまま保持しながら圧力手段によってチャンバ４にかけられた圧力に応じてチャンバ４の容積を調整することを可能にする変形可能な材料で作られたりそのような材料を含んだりしている。本実施形態では、箔８は、環状オレフィンポリマー（ＣＯＣ）を備える。図２に図示された実施形態では、チャンバ４が加圧されると箔８が突出する。

図１および図２に示された実施形態の器具２は、カートリッジ３に対向して配置されるように設計された支持部９を備える。図１および図２に示された実施形態では、支持部９は長方形状になっており、支持部９上にねじ止めされた加熱要素（Ａ）１０および加熱要素（Ｂ）１１をさらに備える。器具は凹所１２をさらに備え、前記凹所は開口１３をさらに備える。凹所１２は少なくともに解析窓１４に適合させるように形付けられており、前記解析窓１４は開口１３に対向して配置される。解析窓１４は、電磁信号に対して透過性があり、かつ、チャンバ４から発せられた信号を横断させるように設計された検出部分１６をさらに備える。図１および図２に示された実施形態では、解析窓１４がサファイア窓１５であり、検出部分１６は、標的のバイオマーカーの検出時に、チャンバ４内に含まれる微粒子によって発せられた蛍光信号を横断させるように設計されている。器具は、カートリッジ３を器具２にドッキングさせるドッキング手段をさらに備える。例えば、ドッキング手段は、スロットおよびストッパ（図示せず）を備え、それによって、カートリッジ３がドッキング手段内にドッキングされると、チャンバ４が検出部分１６に対向して配置される。このように、アッセイ中にチャンバ４が加圧されると、チャンバ４の箔８が前記検出部分１６の方へ突出する。

解析システム１は、スペーサ手段をさらに備えており、カートリッジ３がドッキング手段によって器具２にドッキングされて、かつチャンバ４が加圧されたときに、前記スペーサ手段が箔８と検出部分１６との間の間隙を確保することを保証する。例えば、図１に示された実施形態では、スペーサ手段は、間隙、すなわち箔８と検出部分１６との間の間隔（ｄ）が少なくとも１０マイクロメートルであることを保証する。図１および図２に示された実施形態では、スペーサ手段はシム１７を備え、前記シム１７は、検出部分１６を少なくとも部分的に囲うように形付けられている。本案件では、シム１７は、厚さ１５０マイクロメートルである。図１および図２に図示された実施形態では、シム１７は、Ｕ字形状となっている。シム１７は、解析窓１４上に配置され、前記Ｕ字形状のシム１７は、解析窓１４の検出部分１６と合致する解析窓上の表面を画定する。銅は、加熱要素（Ｂ）１１とカートリッジ３との間の熱の伝達を確実にする適切な熱伝導率（２０°Ｃで３８５Ｗ／（ｍＫ））を有しているので、シム１７は銅で作られる。図１に図示された実施形態では、シム１７は、シム１７の周縁から延在するタブ１８をさらに備え、前記タブ１８は、加熱要素（Ｂ）１１の窪み１９内に受容されてシム１７を加熱要素（Ｂ）１１に留めるように設計されている。

本発明の他の実施形態は、本明細書に開示された本発明の詳細な説明および実施から当業者にとって明らかであるだろう。明細書および実施例は単に例示として考えられることを意図しており、本発明の真正な範囲および趣旨は下記の特許請求の範囲に示されている。

１ 解析システム
２ 器具
３ カートリッジ
４ チャンバ
５ キャビティ
６ 一部分
７ チャネル
８ 箔
９ 支持部
１０ 加熱要素、加熱要素（Ａ）
１１ 加熱要素、加熱要素（Ｂ）
１２ 凹所
１３ 開口
１４ 解析窓
１５ サファイア窓
１６ 検出部分
１７ シム
１８ タブ

Claims (6)

1. カートリッジ（３）、および前記カートリッジ（３）を操作するように設計された器具（２）を備える解析システム（１）であって、
   前記カートリッジ（３）が、前記カートリッジ（３）の一部分（６）にキャビティ（５）によって形成されたチャンバ（４）を備え、前記チャンバ（４）が、前記一部分（６）に沿って延在する箔（８）によって密封され、前記箔（８）が、前記チャンバ（４）が加圧されると突出することができ、
   前記器具（２）が、電磁信号を透過させる解析窓（１４）を備え、前記解析窓（１４）は検出部分（１６）を備え、前記検出部分（１６）は、前記チャンバ（４）が前記検出部分（１６）に対向して配置されたときに、前記チャンバ（４）から前記器具（２）の方へ発せられた信号が前記検出部分（１６）を横断するように設計されており、
   前記器具（２）が、前記チャンバ（４）を前記検出部分（１６）に対向して配置させるために前記カートリッジ（３）を前記器具（２）上にドッキングさせるドッキング手段をさらに備え、それによって、前記チャンバ（４）が加圧されると前記箔（８）が前記検出部分（１６）の方へ突出するようになっており、
   前記解析システム（１）がスペーサ手段をさらに備え、前記スペーサ手段が、前記カートリッジ（３）が前記ドッキング手段によって前記器具（２）上にドッキングされて、かつ前記チャンバ（４）が加圧されるときに、前記スペーサ手段が、前記箔（８）と前記検出部分（１６）との間の間隙を確保することを保証することを特徴とする解析システム（１）。
2. 前記スペーサ手段が前記解析システム（１）から分離可能である、請求項１に記載の解析システム（１）。
3. 前記器具（２）が、前記解析窓（１４）および前記スペーサ手段に適合させるように形付けられた凹所（１２）を備える支持部（９）をさらに備え、前記凹所（１２）が、前記解析窓（１４）に対向する開口（１３）をさらに備える、請求項１または２に記載の解析システム（１）。
4. 前記器具（２）が、加熱要素（１０，１１）をさらに備え、前記加熱要素（１０，１１）が熱を前記スペーサ手段へ伝達することができる、請求項１から３の何れか一項に記載の解析システム（１）。
5. 前記カートリッジ（３）が前記ドッキング手段によって前記器具（２）にドッキングされて、かつ前記チャンバ（４）が加圧されると、前記検出部分（１６）と前記箔（８）との間の間隔（ｄ）が、約１マイクロメートルから約２５０マイクロメートルの間、好ましくは約５マイクロメートルから約１００マイクロメートルの間、さらに好ましくは約１０マイクロメートルから約５０マイクロメートルの間になる、請求項１から４の何れか一項に記載の解析システム（１）。
6. 少なくとも標的構成要素を検出するための、請求項１から５の何れか一項に記載の解析システム（１）の使用。

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