JP2019537705A - サンプルを検査するための分析システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

サンプルが複数のサンプル部分に分割され、センサ配置に第1の搬送方向に供給され、第1の搬送方向と反対の第2の搬送方向に運び去られ、及び/又はセンサカバーがセンサ装置上まで複数回下降される生体サンプルを検査する方法を提案する。更に、カートリッジ内のバルブを作動させることによって異なる流体回路を形成することができ、流体回路内でポンプ装置を用いてサンプル又は別の流体を搬送することができる生体サンプルを検査するためのカートリッジを提案する。【選択図】図5

Description

本発明は、請求項1の前文に記載の方法及び請求項24の前文に記載のカートリッジに関する。
好ましくは、本発明は、特に好ましくは例えば疾患及び/又は病原体の存在に関する分析及び診断のために、及び/又は血球数、抗体、ホルモン、又はステロイドなどを決定するために特にヒト又は動物からのサンプルを分析及び検査することを論じるものである。従って、本発明は、特に生体分析法の分野にある。食品サンプル、環境サンプル、又は別のサンプルも、任意的に、特に環境分析法又は食品安全に関して及び/又は他の物質を検出するために検査することができる。
好ましくは、本発明を用いて、サンプルの少なくとも1つの検体(ターゲット検体)を決定、検出、又は識別することができる。特に、サンプルは、例えば、疾患及び/又は病原体を検出又は識別することができるように、少なくとも1つの検体を定性的又は定量的に決定するために検査することができる。
好ましくは、本発明を用いて核酸配列、特にDNA配列及び/又はRNA配列をサンプルの検体として決定、検出、又は識別することができ、又は蛋白質、特に抗原及び/又は抗体をサンプルの検体として決定、検出、又は識別することができる。特により好ましくは、本発明は、核酸配列を検出又は識別するための核酸アッセイ又は蛋白質を特定又は識別するための蛋白質アッセイを実施するためのシステム、デバイス、及び他の装置に関する。
本発明は、ポイントオブケアシステムとして公知であるもの、すなわち、特にモバイルシステム、デバイス、及び他の装置を特に論じ、かつサンプリングサイトで及び/又は中央実験室とは別に又は離れた場所などでサンプルに対して検査を実施する方法を論じる。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ための幹線網から独立に作動させることができる。
US 5,096,669は、生体サンプル、特に血液サンプルを検査するためのポイントオブケアシステムを開示している。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、カートリッジは、検査を実施するために分析デバイス内に挿入される。カートリッジは、マイクロフルイディックシステムと電極を含むセンサ装置とを含み、この装置は、較正液を用いて較正され、その後にサンプルを検査するのに使用される。
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用いる全自動処理及び評価分子診断分析のための分析デバイスとを含む統合及び自動式DNA又は蛋白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、特に、結合されたPCR増幅生成物又は核酸配列を酸化還元サイクル処理として公知のものにおいてターゲット検体として検出することができるように、細胞破壊と、PCRと、捕捉分子に結合されてラベル酵素が付与されたPCR増幅生成物の検出とを可能にする。
DE 10 2014 200 483 A1は、PCR及び生体サンプルを分析するためのマイクロフルイディックチップを開示している。分析のためのアレイチャンバを洗流することができる。複数のサンプル部分へのサンプルの分割は開示されていない。
US 2013/0280698 A1は、液体サンプルに対して複数のアッセイを同時に実行するためのデバイスを開示している。サンプルはいくつかの部分に分割され、次いで、これらのサンプル部分に対して別個のアッセイを同時に実行するために、これらの部分は、別個のアッセイチャンバに移送される。
WO 2007/089587 A2は、分子間の相互作用分析のためのマイクロフルイディックデバイスを開示している。このデバイスは、各々が試薬を有する反応チャンバを含む複数のユニットセルを含む。ユニットセルの各々は、異なる試薬を含むことができる。異なるユニットセル内で発生する分子相互作用並列検出が可能である。
EP 2 143 491 A1は、化学サンプル又は生体サンプルを分析するためのデバイスを開示している。このデバイスは、互いに対して回転させることができる複数の円盤を有する。回転により、デバイスの異なるチャンバ及びチャネルを流体的に接続して異なるループを形成することができる。デバイスは、10個の別々のPCRチャンバを含む。それによって10個の独立した反応を同時に起こすことができる。
WO 2013/086505 A1は、各々が個々の臓器をシミュレートする複数のカートリッジを有する統合生体機能チップに関するものである。異なる流体接続部、例えば、入口及び出口を流体的に接続することができるように、カートリッジ上にバルブが設けられる。カートリッジは、複数のサンプルを個々に又は同時に分析するためにアレイで配置することができる。サンプルを異なる部分に分割することは開示されていない。
US 5,096,669 WO 2006/125767 A1 DE 10 2014 200 483 A1 US 2013/0280698 A1 WO 2007/089587 A2 EP 2 143 491 A1 WO 2013/086505 A1 DE 10 2011 015 184 B4 EP 1 636 599 B1
本発明が対処する課題は、サンプルの全体的、効率的、迅速、確実、衛生的、安定的、及び/又は正確な検査、及び/又はカートリッジの費用効果的及び/又は小型の設計を好ましくは可能又は容易にするサンプルを検査するための改善された方法及び改善されたカートリッジを提供することである。
上述の課題は、請求項1に記載の方法又は請求項24に記載のカートリッジによって解決される。有利な展開は、従属請求項の主題である。
特に生体サンプルを検査するための本提案の方法において、サンプルは、特にカートリッジのポンプ装置を用いてカートリッジ内に複数のチャネル及びキャビティを有する流体システムを通じて搬送又はポンピングされ、カートリッジ内で好ましくは前処理され、サンプルの検体は、センサ配置及び/又はセンサ装置を用いて特に電気化学的に及び/又は酸化還元サイクルによって識別又は検出される。
本発明の一態様は、特に検体を対応する捕捉分子に結合するために、サンプルの検体を検出するためのセンサ配置又はセンサ装置にサンプルを第1の搬送方向に給送する段階と、特に検体が対応する捕捉分子に結合された後に、サンプル又はサンプル残留物をセンサ配置又はセンサ装置から第1の搬送方向と反対の第2の搬送方向に運び去る段階とを含む。
好ましくは、サンプルは、同じ開口部を通じて及び/又は少なくとも部分的に同じチャネルを通じてセンサ配置又はセンサ装置に供給され、そこから運び去られる。有利なことに、それによって流体システムの単純な構成が可能になり、サンプルによる他の及び/又はいくつかのチャネル及び/又はチャネル部分の汚染が防止され、及び/又は使用されたチャネル及び/又はチャネル部分を即座に洗流する及び/又は空にすることができる。
独立に実施することもできる本発明の別の態様により、サンプルは、特に、カートリッジ内で及び/又はカートリッジ内に入れられた後で複数のサンプル部分、好ましくは、少なくとも2つ又は3つの部分に分割され、好ましくは、これらのサンプル部分は、各々が流体システム内で個々に、互いに独立に、及び/又は順番に搬送され、特に、前処理又は調製され、及び/又は(共通の)センサ配置又はセンサ装置又はセンサ配置の共通のセンサ区画に供給される。それにより、異なる検査を実施すること、及び/又は特に変化する検査に向けてターゲットを定めた及び/又は異なる方式でサンプル部分を調製又は前処理することが可能になる。
好ましくは、サンプルは、少なくとも実質的に同じサイズのサンプル部分及び/又は少なくとも実質的に同じ体積を有するサンプル部分に分割される。しかし、サンプルが異なるサイズのサンプル部分に分割される方法の変形も可能である。
サンプルは、カートリッジのバルブ及び/又はポンプ装置を相応に作動させることによってサンプル部分に好ましくは分割される。特に、サンプルは、キャビティからサンプルを選択方式及び/又は計量方式で取り出すことによって複数のサンプル部分に分割される。
特に好ましくは、サンプル部分の各々は、個々に取り扱われる及び/又は流体システム内で個々に搬送される。特に、サンプル部分は、各々センサ装置に個々に搬送され、各々センサ配置又はセンサ装置から個々に搬出される。
本発明の特に好ましい態様は、特に、サンプル部分の検体をセンサ配置又はセンサ装置の対応する捕捉分子に順番に結合させるために、サンプル部分をセンサ配置又はセンサ装置に順番に、連続して、及び/又は第1の搬送方向に供給し、次いで、及び/又は検体が対応する捕捉分子に結合された後に、特にこれらのサンプル部分を(共通の)回収キャビティ内に回収するために、これらの検体をセンサ配置又はセンサ装置から順番に及び/又は第1の搬送方向と反対の第2の搬送方向に除去する又は運び去る段階を含む。それによって対応する利点がもたらされる。
「搬送方向」という用語は、カートリッジ内で流体が搬送される方向を意味すると好ましくは理解される。特に好ましくは、搬送方向は、流体がポンプ装置内で、及び/又はセンサ配置又はセンサ装置の直ぐ上流及び/又は入口で、又は下流及び/又は出口で搬送される方向である。特に、本発明の意味の範囲では、搬送方向は、ポンプ装置の作動又は起動によって決定され、及び/又はポンプ装置を相応に作動させることにより、特に、ポンプドライブの回転方向を変更することによって変更又は逆転される。しかし、搬送方向は、特に、ポンプ装置の作動、特にポンプドライブの回転方向を変更することなく、バルブを相応に作動又は起動することによって決定又は変更することができる。
本提案の方法では、検出の改善に向けて、特に少なくとも部分的に可撓性であるか又は可動であるセンサカバーが、センサ装置に対して好ましくは移動される及び/又はセンサ装置の上に下降される。
(結合された)検体を検出する時又は検出するためにセンサカバーを作動又は下降させることにより、センサ装置及び/又はセンサアレイのセンサフィールドが密封及び/又は流体分離され、特にそれにより、センサフィールド間の物質の交換及び/又は化学的クロストークが最小化又は防止される。このようにして、間違ったセンサフィールドへの測定の不正な割当て、及び/又は不正な割当てから又はセンサフィールド間の化学的クロストークからもたらされる測定誤差が防止される又は少なくとも最小にされる。
独立に実施することもできる本発明の別の態様により、センサ配置又はセンサ装置は、(結合された)検体の検出に向けて及び/又は(結合された)検体の検出の直前に好ましくは流体、特に洗浄緩衝液及び/又は試薬を用いて前処理及び/又は洗流され、センサカバーは、前処理に向けて及び/又は前処理中に、特に複数回及び/又は前処理と検出の両方に向けて好ましくは作動される及び/又はセンサ装置の上に下降される。
特に、洗浄緩衝液を用いてセンサ配置又はセンサ装置を洗流する時に、センサ配置又はセンサ装置の前処理中にセンサカバーを作動及び/又は下降させることにより、センサ装置の個々のセンサフィールド及び/又はセンサキャビティが特に実質的に洗流され、あらゆる気泡又は残留物などが除去される。特に、センサカバーを下降させることにより、センサ区画及び/又はセンサフィールド内の圧力、及び/又はセンサ区画及び/又はセンサフィールド内の流れの乱流が少なくとも一時的に増大する。このようにしてセンサ装置の前処理が最適化され、及び/又は気泡又は残留物などによって引き起こされる測定の不正確性及び/又は測定誤差リスクが低減される。好ましくは、センサカバーは複数回作動され、及び/又はセンサ装置上まで複数回下降され、同じく少なくとも1回再度上昇される。特に、センサカバーは、検体又はセンサ配置の前処理中に複数回使用される又は作動される。
特に好ましくは、センサ配置又はセンサ装置又は結合された検体は、複数の方法段階で、特に結合された検体の(その後の)検出に向けて調製又は前処理され、センサカバーは、特に、前処理のための方法段階の一部又は全てにおいて複数回好ましくは作動及び/又は下降される。
本発明の意味の範囲では、「前処理」という用語は、(結合された)検体を識別又は検出するのに必要とされる1又は2以上の方法段階、及び/又は(結合された)検体が(実際に)検出される(直)前に実施される1又は2以上の方法段階を意味すると理解される。センサ配置又はセンサ装置の前処理は、センサ配置、特にセンサ区画を特に好ましくは洗浄緩衝液を用いて洗流する段階、及び/又は検出に必要な反応を特に好ましくは実施するためにセンサ配置又はセンサ区画を1又は2以上の試薬、特に検出器分子及び/又は基質で洗流又は充填する段階を好ましくは含む。
本提案の方法では、サンプルを検査するために、サンプルは、例えば、ピペットを用いてカートリッジ内に好ましくは入れられ、サンプルを含むカートリッジは、分析デバイスによって受け入れられる及び/又はその中に挿入される。
独立に実施することもできる本発明の別の態様により、好ましくは本提案の方法を実施するために、特に、カートリッジ内のバルブを選択的に作動させる又は起動することによってカートリッジ内で異なる流体回路が形成又は作動され、及び/又はサンプル又はサンプル部分及び/又は流体が、これらの流体回路の全て又は各々の内部でカートリッジの(共通)ポンプ装置を用いて搬送される。特に、カートリッジの(共通)ポンプ装置は、本提案の方法の個々の方法段階に対して及び/又は異なる流体回路内でサンプル又はサンプル部分、及び/又は流体を搬送するのに使用される。それによってカートリッジの特に小型の設計が可能又は容易になる。
特に生体サンプルを検査するための本提案の分析システムは、サンプルを検査するために本提案の分析デバイスと本提案のカートリッジとを好ましくは含み、カートリッジは、サンプルを受け入れるように好ましくは設計され、分析デバイスは、カートリッジを受け入れるように好ましくは設計される。本提案の分析システム及び/又は本提案のカートリッジは、特に本提案の方法を実施するように設計される。
分析システムは、好ましくは携帯可能、移動可能であり、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において及び/又は中央実験室から離れた場所に対して使用することができ、及び/又は例えば蓄電池、バッテリ、及び/又は他の蓄電手段によって自律的に及び/又は幹線とは独立に、特に幹線電源とは独立に作動させることができる。
「分析デバイス」という用語は、特に移動可能であり、及び/又はオンサイトで使用することができ、及び/又は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/又はカートリッジを用いて化学的、生物学的、及び/又は物理的に検査及び/又は分析するように構成された計器を意味すると好ましくは理解される。特に、分析デバイスは、カートリッジでのサンプルの前処理及び/又は検査を制御する。
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、又はこのカートリッジを電気的、熱的、及び/又は空圧的に接続するように設計される。
「カートリッジ」という用語は、サンプルの少なくとも1つの検体、特に蛋白質、及び/又は核酸配列を検出、識別、又は決定することを好ましくは可能にするためにサンプルを受け入れる、貯留する、物理的、化学的、及び/又は生物学的に処理、調整、及び/又は測定するように設計された構造的な装置又はユニットを意味すると好ましくは理解される。
特に、本発明の意味の範囲では、カートリッジは、少なくとも実質的に平面及び/又はカード状のものであるように設計され、特に(マイクロ)流体カードとして設計され、及び/又は好ましくは閉じることができる本体又は容器として設計され、及び/又はサンプルを含有する場合に本提案の分析デバイス内に挿入及び/又は差し込むことができる。
本発明の意味の範囲でのカートリッジは、複数のチャネル、キャビティ、及び/又はこれらのチャネル及び/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好ましくは含む。
好ましくは、分析システム、特にカートリッジは、流体システム内でサンプル及び/又は流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液を搬送するためのポンプ装置を含む。
独立に実施することもできる本発明の別の態様により、キャビティのうちの1つは、回収キャビティとして設計され、回収キャビティとポンプ装置の両方及びキャビティのうちの少なくとも1つの他のもの、特に、試薬及び/又は洗浄緩衝液のような流体を含む貯留キャビティが、このような他のキャビティから流体を搬出するために、及び/又は当該流体を回収キャビティから採取された別の流体、特にガスを用いて変位させて出し、当該流体をセンサ配置に供給するために流体回路内で相互接続される又は相互接続可能である。このようにして、流体システム内で真空を防止することができる。
独立に実施することもできる本発明の別の態様により、カートリッジは、サンプルを受け入れるための受け入れキャビティと、サンプルを試薬と混合するための混合キャビティとを含み、サンプルを受け入れキャビティから混合キャビティ内にポンプ装置を用いて搬入することができるように、受け入れキャビティと混合キャビティとポンプ装置とは、第1の流体回路内で相互接続される又は相互接続可能であり、特に乱流及び/又は上昇するガスによってサンプルを試薬と混合するために、カートリッジの通常作動位置でガスを混合キャビティからポンプ装置を用いて上部で吸い出すことができ、かつ混合キャビティ内にポンプ装置を用いて下部で搬入する又は吹き込むことができるように、混合キャビティとポンプ装置は、特に受け入れキャビティを伴わずに第1の流体回路とは異なる第2の流体回路内で相互接続される又は相互接続可能である。有利なことに、ポンプ装置は、サンプルを搬送すること及びサンプルの前処理を支援することの両方のために使用することができる。
分析システム、特にカートリッジは、サンプルの検体を識別又は検出するためのセンサ配置又はセンサ装置を好ましくは含み、センサ配置又はセンサ装置には、検体を捕捉及び/又は結合するための捕捉分子が好ましくは設けられる。
センサ装置は、蛋白質アッセイ及び/又は核酸アッセイを実施するように好ましくは設計される。特に、センサ装置は、ターゲット蛋白質を検出又は識別するための捕捉分子として捕捉蛋白質、及び/又はターゲット核酸配列を検出又は識別するための捕捉分子として捕捉核酸配列を含み、特にそれにより、対応するターゲット蛋白質を捕捉蛋白質に結合し、かつ対応するターゲット核酸配列を捕捉核酸配列に結合する。
本発明の上記に言及した態様及び特徴、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態様及び特徴は、原理的に互いに独立に実施することができるが、同じくあらゆる組合せ又は順序で実施することもできる。
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。
本提案の分析デバイスと分析デバイスに受け入れられた本提案のカートリッジとを含む本提案の分析システムの概略図である。 本提案のカートリッジの概略図である。 センサカバーが遠ざけられたかつ前処理中の分析システムの及び/又はカートリッジのセンサ配置の概略断面図である。 センサカバーが下降されたかつ検出中の図3に記載のセンサ配置の概略断面図である。 サンプルがサンプル部分に分割されている時のカートリッジの概略図である。 サンプル部分のうちの1つがセンサ配置に供給されている時のカートリッジの概略図である。 サンプル部分のうちの1つがセンサ配置から搬出されている時のカートリッジの概略図である。 センサ配置が洗流されている時のカートリッジの概略図である。
概略的なものに過ぎず、かつ正確な縮尺ではないこれらの図では、同じか又は類似の部品及び構成要素に対して同じ参照記号を用い、対応する又は同等の特性及び利点は、これらを繰り返し説明しない場合であっても達成される。
図1は、特に生体サンプルPを好ましくは装置又はカートリッジ100を用いて又はそこにおいて検査するための本提案の分析システム1及び分析デバイス200の非常に概略的な図である。
図2は、サンプルPを検査するための本提案の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、以下ではこれを単にカートリッジ100と呼ぶ。
「サンプル」という用語は、特にヒト又は動物から採取された検査されるサンプル材料を意味すると好ましくは理解される。特に、本発明の意味の範囲では、サンプルP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Pは、必要に応じて前処理又は調製されたものとすることができ、又は例えばヒト又は動物などから直接入手したものとすることができる。特に環境分析法、食品安全性に関して、及び/又は他の物質、好ましくは天然物質であるが更に生物兵器剤又は化学兵器剤又は毒物などを検出するために、食品サンプル、環境サンプル、又は別のサンプルも同じく任意的に検査することができる。
本発明の意味の範囲でのサンプルPは、1又は2以上の検体Aを好ましくは含有し、検体Aを識別又は検出し、特に定性的及び/又は定量的に決定することが好ましくは可能である。特に好ましくは、本発明の意味の範囲では、サンプルPは、検体Aとして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配列を有し、及び/又は検体Aとしてターゲット蛋白質、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を有する。特に好ましくは、検体A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内の少なくとも1つの疾患及び/又は病原体を識別又は検出することができる。
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の検査を制御する及び/又は検査を評価すること、又は検査からの計測値の収集、処理、及び/又は格納に使用される。
本提案の分析システム1、分析デバイス200、又はカートリッジ100を用いて、及び/又はサンプルP、好ましくは、その検体Aを検査するための本提案の方法を使用することにより、特に(所定の)核酸配列又はターゲット核酸配列及び/又は(所定の)蛋白質又はターゲット蛋白質、又は特に好ましくは、サンプルPの複数の検体Aを決定、検出、又は識別することができる。特に、これらの検体は、定性的だけではなく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。
従って、特に、サンプルPは、例えば、疾患及び/又は病原体を検出又は識別すること、又は例えば診断のために重要な他の値を決定することができるように少なくとも1つの検体Aを定性的又は定量的に決定するために検査することができる。
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を使用することで、及び/又はカートリッジ100を使用することで分子生物学的検査が可能になる。
特に好ましくは、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ための核酸アッセイ、及び/又はターゲット蛋白質、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を検出又は識別するための蛋白質アッセイが可能になる及び/又は実施される。
「アッセイ」という用語は、サンプルP内の少なくとも1つの検体Aを検出又は識別するための特に分子生物学的な検査を意味すると好ましくは理解される。特に、アッセイを用いて又はアッセイを実施することにより、サンプルP内の少なくとも1つの検体Aを定性的及び/又は定量的に検出又は識別することができる。アッセイを(完全に)実施するため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、本発明の意味の範囲では、アッセイを実施する時に、サンプルPは、1又は2以上の試薬を用いて前処理され、前処理されたサンプルPが検査され、サンプルP内の特に少なくとも1つの検体Aが検出又は識別される。本発明の意味の範囲では、アッセイは、特に、ターゲット蛋白質、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を検出又は識別するためのイムノアッセイ又は蛋白質アッセイ、及び/又は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ための核酸アッセイである。
好ましくは、サンプルP又はその個々の成分又は検体Aは、必要に応じて特にPCRを用いて増幅することができ、分析システム1、分析デバイス200、又はカートリッジ100内で及び/又は核酸アッセイを実施するために検査、検出、及び/又は識別することができる。従って、好ましくは、1又は複数の検体Aの増幅生成物が生成される。
以下では、最初にカートリッジ100の好ましい構成に対する更なる詳細を与え、特にいずれかの更に別の明示的な説明がない場合であっても、カートリッジ100の特徴は、好ましくは分析システム1の特徴を直接に表している。
カートリッジ100は、好ましくは、少なくとも実質的に平面、板状、平坦、及び/又はカード状のものである。
カートリッジ100は、特に少なくとも実質的に平面、平坦、板状、及び/又はカード状の本体又は支持体101を好ましくは含み、この本体又は支持体101は、特に可塑性材料、特に好ましくはポリプロピレンから製造及び/又は射出成形される。
図2に破線に示すように、カートリッジ100は、本体101、及び/又はその中に少なくとも部分的に、特に前側に形成されたキャビティ及び/又はチャネルを覆うための及び/又はバルブなどを形成するための少なくとも1つのフィルム又はカバー102を好ましくは含む。
分析システム1又はカートリッジ100又はその本体101は、特にカバー102と共に、以下で流体システム103と呼ぶフルイディックシステム103を好ましくは形成する及び/又は含む。
カートリッジ100、本体101、及び/又は流体システム103又はその主平面は、図1に示すように、作動位置で及び/又は検査中に、特に分析デバイス200内で好ましくは少なくとも実質的に垂直に向けられる。
好ましくは、カートリッジ100、特に本体101は、通常作動位置で及び/又はカートリッジ100が受け入れられている時に少なくとも実質的に垂直に及び/又は重力Gと平行に好ましくは延びる主延長平面Hを有する。
カートリッジ100及び/又は流体システム103は、複数のチャネルによって好ましくは流体相互接続した複数のキャビティ、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つの貯留キャビティ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つの回収キャビティ111を好ましくは含む。
本発明の意味の範囲では、チャネルは、流体を主流動方向又は搬送方向に誘導するのに好ましくは細長形態のものであり、これらの形態は、横断方向に、特に主流動方向及び/又は長手方向広がりに対して特に垂直に好ましくは全ての側面で好ましくは閉じている。
特に、本体101は、カバー102によって両面で閉じられて本発明の意味の範囲のチャネルを形成する細長の切り欠き、凹部、又は陥凹などを含む。
本発明の意味の範囲では、キャビティ又はチャンバは、カートリッジ100又は支持体101内の凹部又は陥凹などによって好ましくは形成され、特に両面においてカバー102によって閉じられるか又は覆われる。各キャビティによって閉じ込められた空間は、チャネルによって好ましくは流体連通される。
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倍、3倍、又は4倍だけ大きい直径及び/又は流れ断面及び/又はより大きい体積を好ましくは有する。しかし、原理的に、キャビティも、一部の場合にチャネルと類似の方式で細長とすることができる。
好ましくは、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つの開口部を含み、及び/又は入口と出口を有し、特にそれにより、当該流体は、入口から出口にキャビティを貫流することができる。
好ましくは、キャビティの一部又は全ては、垂直に向けられ、及び/又はカートリッジ100の通常作動位置で流体がキャビティを少なくとも実質的に垂直に貫流することができるように向けられる。
特に好ましくは、キャビティの一部又は全て、特に受け入れキャビティ104、1つ/複数の中間キャビティ106、混合キャビティ107、1つ/複数の貯留キャビティ108、及び/又は1つ/複数の反応キャビティ109は細長であり、これらのキャビティの長手方向の広がりは、カートリッジ100の通常作動位置で少なくとも実質的に垂直に及び/又は重力Gと平行に好ましくは延びる。
好ましくは、キャビティの一部又は全てのものの入口は、カートリッジ100の通常作動位置でその上部にあり、キャビティの一部又は全てのものの出口は、カートリッジ100の通常作動位置でその下部にあり、特にそれにより、通常作動位置で流体はキャビティの一部又は全て、特に1つ/複数の貯留キャビティ108を上部から下部に貫流する及び/又はこれらのキャビティから流出することができ、及び/又はキャビティ、特に1つ/複数の貯留キャビティ108内の流体を下部で取り出す及び/又はポンピングして出すことができる。このようにして、キャビティ内の気泡形成及び/又はキャビティ内の流体の泡立ちを防止することができる。特にそれにより、ガス、特に空気がキャビティから搬送されることが防止される。
分析システム1、特にカートリッジ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を好ましくは含む。
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から106G、複数の貯留キャビティ108Aから108E、及び/又は好ましくは互いに別々に装填することができる複数の反応キャビティ109、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を好ましくは含む。
計量キャビティ105は、サンプルを受け入れ、一時的に貯留し、計量し、及び/又は計量方式でこのサンプルを後続に渡すように好ましくは設計される。特に好ましくは、計量キャビティ105は、(隣接)チャネルのものよりも大きい直径を有する。
カートリッジ100の初期状態では又は工場にある時に、貯留キャビティ108は、特に試薬、溶剤、又は洗浄緩衝液のような液体で少なくとも部分的に好ましくは充填される。
回収キャビティ111は、試薬又はサンプル残留物などのような特に検査に使用されたより大量の流体を受け入れるように好ましくは設計される。好ましくは、初期状態では又は工場にある時に、回収キャビティ111は空であるか、又はガス、特に空気が充填された状態にある。回収キャビティ111の容積は、1つ/複数の貯留キャビティ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又は受け入れられているサンプルPの容積に対応するか又は好ましくはそれを超える。
1つ/複数の反応キャビティ109は、アッセイが実施されている時に反応キャビティ109に置かれた物質が例えば分析デバイス200の装置又はモジュールに接続又は結合されることによって反応を起こすことを可能にするように好ましくは設計される。
1つ/複数の反応キャビティ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PCRを実施するのに使用される。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有するPCRを並列に、別個に、及び/又は異なる反応キャビティ109内で実施することが好適である。
核酸アッセイを実施するために、好ましくはターゲット核酸配列がサンプルPの検体Aとして、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ために増幅反応を用いて1つ/複数の反応キャビティ109内で増幅される。
本発明の意味の範囲では、増幅反応は、特に、検体A、特にターゲット核酸配列が増幅/複製される及び/又は検体A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、本発明の意味の範囲では増幅反応である。
「PCR」は、ポリメラーゼ連鎖反応の略であり、特に、後に増幅生成物又は核酸生成物を検査及び/又は検出するために、サンプルPの所定の検体A、RNA又はRNA配列又はDNA又はDNA配列の特に一部分をポリメラーゼ又は酵素を用いて好ましくは何回かのサイクルで増幅する際に使用する分子生物学的方法である。RNAを検査及び/又は増幅することが意図される場合に、PCRが実施される前に、RNAから始めて特に逆転写酵素を用いてcDNAが生成される。cDNAは、その後のPCRに対するテンプレートとして使用される。
好ましくは、PCR中に、DNA鎖又はcDNA鎖を分離するために、サンプルPは、最初に熱を加えることによって変性される。好ましくは、次いで、個々の分離されたDNA鎖又はcDNA鎖上にプライマー又はヌクレオチドが堆積され、ポリメラーゼを用いて望ましいDNA配列又はcDNA配列が複製され、及び/又は欠損鎖がポリメラーゼによって置換される。この処理は、所望量のDNA配列又はcDNA配列が得られるまで好ましくは複数サイクル繰り返される。
PCRに対して、マーカプライマー、すなわち、1又は複数の増幅された検体A又は増幅生成物上にマーカ又はラベルL、特にビオチンを(これに加えて、)生成するプライマーが好ましくは使用される。それによって検出が可能又は容易になる。好ましくは、使用プライマーはビオチン化され、及び/又は特にラベルLとして共有結合したビオチンを含む又は形成する。
1又は2以上の反応キャビティ109内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、及び/又は他の部分は、接続したセンサ配置又はセンサ装置113に特にポンプ装置112を用いて誘導又は給送することができる。
センサ配置又はセンサ装置113は、特に、サンプルPの1又は複数の検体A、この場合に特に好ましくは検体Aとしてターゲット核酸配列及び/又はターゲット蛋白質を検出するのに、特に好ましくは定性的及び/又は定量的に決定するのに使用される。しかし、これに代えて又はこれに加えて、他の値を収集又は決定することができる。
好ましくは、センサ配置又はセンサ装置113には、検体Aを結合するための捕捉分子Mが設けられる。特に、センサ配置又はセンサ装置113は、捕捉分子Mに結合された検体Aを電気化学的に検出するように設計される。
センサ配置又はセンサ装置113は、複数のセンサフィールド113B及び/又は電極113Cを含む(厳密に)1つのセンサアレイ113Aを好ましくは含み、センサフィールド113B及び/又は電極113Cに各々には、特に捕捉分子Mが設けられる。
本発明の意味の範囲では、捕捉分子Mは、特に、核酸配列、特にDNA配列及び/又はRNA配列、及び/又は蛋白質、特に抗原及び/又は抗体である。特に、捕捉分子Mは、サンプルPの対応する検体Aを結合及び/又は不動化するように設計される。
本発明の意味の範囲では、捕捉分子Mは、特に、スポッティングとして公知の処理においてセンサアレイ113A、特にそのセンサフィールド113B及び/又は電極113C上に付加、固定、及び/又は不動化される。
好ましくは、捕捉分子Mを不動化するために、特に捕捉分子Mを電極113Cに結合することを可能にするために、センサアレイ113A、センサフィールド113B、及び/又は電極113Cは、特にチオールを用いて面処理又は被覆される。
特に、ポンプ装置112は、図1に示すように、特に好ましくはカートリッジ100の裏面上に特にフィルム又はカバー102を用いてチューブ状又はビーズ状隆起部分を含むか又は形成する。
カートリッジ100、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を好ましくは含む。
チャネル114及び/又はバルブ115を使用することにより、キャビティ104から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、特にこ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、特に流体回路を形成するために互いに一時的及び/又は永久的に流体相互接続し、及び/又は流体分離することができる。
キャビティ104から111は、好ましくは、各々が複数のチャネル114に流体連通又は流体相互接続される。特に好ましくは、流体がそれぞれのキャビティを必要に応じて充満する、流れ通る、及び/又はそれぞれのキャビティから排出されることを可能にするために、各キャビティは、少なくとも2つの関連チャネル114によってリンク又は接続される。
流体搬送又は流体システム103は、好ましくは、毛管力に基づかず、又はこれらの力にだけに基づくわけではなく、特に、重力、及び/又はポンプ又はポンプ装置112が特に好ましくは発生させるポンプ力、圧縮力、及び/又は吸引力の効果に基本的に基づいている。この場合に、流体の流動又は流体の搬送及び計量は、バルブ115を相応に開閉すること、及び/又は特に分析デバイス200のポンプデバイス202を用いて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。
好ましくは、キャビティ104から110の各々は、作動位置でその上部に入口を有し、下部に出口を有する。従って、必要に応じて、それぞれのキャビティからの液体のみを出口を通して取り出すことができる。
作動位置では、それぞれのキャビティからの液体は、各々下部にある出口を通して好ましくは取り出され、特に吸い出され、特にその上部の入口を通してそれぞれのキャビティ内にガス又は空気が流れ込む及び/又はこれらをポンプ注入することが好ましくは可能である。特に、液体を給送する時のキャビティ内の関連の真空をこうして防止するか又は少なくとも最小にすることができる。
特に、キャビティ、特に好ましくは1つ/複数の貯留キャビティ108、混合キャビティ107、及び/又は受け入れキャビティ104の各々は、通常作動位置でこれらのキャビティが液体で充填される時にガス泡又は空気泡が作動位置で上向きの上昇を潜在的に形成することができ、それによって液体が気泡を持たずに出口の上方に集まるように寸法決めされる及び/又は向けられる。しかし、この場合に、他のソリューションも可能である。
好ましくは、カートリッジ100の通常作動位置で、混合キャビティ107及び/又はその断面区域はその上に向けて広がり、及び/又は混合キャビティ107の断面区域は、カートリッジ100の通常作動位置でその上に向けて発散する。この種の構造に起因して、いずれの気泡も(広がった)液面上で容易に破裂することができ、従って、泡沫形成が防止又は低減され、それによって混合キャビティ107から隣接するチャネル及び/又はキャビティ内への流体の溢出が防止又は低減される。
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を好ましくは含む。特に、サンプルPは、例えば、ピペット、シリンジ、又は他の用具を用いて接続部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内に導入することができる。
受け入れキャビティ104は、入口104Bと出口104Cと任意的な中間接続部104Dとを好ましくは含み、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を通して取り出す及び/又は更に給送することが好ましくは可能である。上述したように、ガス、空気、又は別の流体が入口104Bを通って流入する及び/又はこれらの流体を入口104Bを通してポンプ注入することができる。
好ましくは、任意的に及び/又は実施されるアッセイに基づいて、サンプルP又はその一部分は、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を通して取り出すことができる。特に、血漿又は血清のようなサンプルPの上澄みは、特に蛋白質アッセイを実施するために中間接続部104Dを通して流し出す又は取り出すことができる。
好ましくは、少なくとも1つのバルブ115が、各キャビティ、ポンプ装置112、及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113に割り当てられ、及び/又はそれぞれの入口の上流及び/又はそれぞれの出口の下流に配置される。
好ましくは、流体が例えば順番に又は連続して貫流するキャビティ104から111又はキャビティ104から111までの配置は、選択的に開放することができ、割り当てられたバルブ115を作動させることによって流体が選択的に貫流することができ、及び/又はこれらのキャビティを流体システム103、特にその好ましくは閉じた流体回路及び/又は他のキャビティに流体的に接続することができる。
特に、バルブ115は、本体101とフィルム又はカバー102とにより、これらを用いて、及び/又は例えば追加の層又は陥凹などによるか又はこれらを有する別の方式で形成される。
特に好ましくは、貯留キャビティ108及び/又は流体システム103内の液体又は液体試薬を開いた受け入れキャビティ104から安定貯留方式で特に好ましくは密封するために、最初に、工場において又は配送時に好ましくは密封された1又は2以上のバルブ115Aが提供される。
好ましくは、初期閉止バルブ115Aは、各貯留キャビティ108の上流及び下流に配置される。これらのバルブは、好ましくは、カートリッジ100が実際に使用されている時にのみ、カートリッジ100を分析デバイス200内に(最初に)挿入する最中又はその後にのみ、及び/又はアッセイを実施するためにのみ特に自動的に開かれる。
この場合に、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、特に3つのバルブが受け入れキャビティ104に好ましくは割り当てられる。用途に基づいて、入口104B上のバルブ115Aに加えて、好ましくは、出口104C又は中間接続部104Dのいずれかにあるバルブ115Aのみが更に開かれる。
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又はその接続部104Aが閉められるまで流体システム103及び/又はカートリッジ100を特に液密方式又は気密方式で密封する。
バルブ115A(初期閉止状態にある)の代わりとして又はこれに加えて、安定貯留方式で閉められておらず、最初に又は非作動状態で、初期状態で、又はカートリッジ100が分析デバイス200内に挿入されていない時に開いている、及び/又は作動によって閉じることができる1又は2以上のバルブ115Bが好ましくは設けられる。これらのバルブ115Bは、特に、検査中に流体の流れを制御するのに使用される。
カートリッジ100は、マイクロフルイディックカードとして好ましくは設計され、及び/又は流体システム103がマイクロフルイディックカードとして好ましくは設計される。本発明では、「マイクロフルイディック」という用語は、個々のキャビティ、キャビティのうちの一部、又はキャビティ104から111及び/又はチャネル114の全てのもののそれぞれの容積が、別々に又は累積的に5ml又は2mlよりも小さく、特に好ましくは1ml又は800μlよりも小さく、特に600μl又は300μlよりも小さく、特により好ましくは200μl又は100μlよりも小さいことを意味すると好ましくは理解される。
特に好ましくは、5ml,2ml、又は1mlの最大容積を有するサンプル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内に導入することができる。
図2に記載の概略図に示すように、サンプルPを検査するためには、検査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の形態で好ましくは導入又は供給される試薬及び液体が必要である。
更に、検査、検出処理、及び/又は他の目的に対して、例えば、検出分子D及び/又は酸化還元系を形成するために、特に洗浄緩衝液、乾燥試薬Sに対する溶剤、及び/又は基質SUの形態にある他の液体Fも好ましくは必要とされ、特にカートリッジ100内で供給され、すなわち、同じく使用前、特に供給前に導入される。以下のいくつかの論点では、液体試薬と他の液体との間で区別せず、従って、それぞれの説明は、相応に互いにも当て嵌めることができる。
分析システム1又はカートリッジ100は、サンプルPを前処理する、及び/又は検査又はアッセイを実施する、特に1又は2以上の増幅反応又はPCRを実施するのに必要とされる全ての試薬及び液体を含み、従って、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。
カートリッジ100又は流体システム103は、必要に応じてサンプルP又はその成分を反応キャビティ109を通り過ぎて、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って直接にセンサ配置又はセンサ装置113に誘導するか又は給送することができるように任意的に使用することができるバイパス114Aを好ましくは含む。
好ましくは、バイパス114Aは、蛋白質アッセイを実施する時に、特に、サンプルP又はその一部分を直接、混合キャビティ107からセンサ配置又はセンサ装置113に供給するために、及び/又はこのサンプル又は部分を反応キャビティ109及び/又は中間温度制御キャビティ110を過ぎて誘導するために使用される。
カートリッジ100、流体システム103、又はチャネル114は、液面及び/又は流体流動を検出するためのセンサ部分116又は他の装置を好ましくは含む。
特に図2に見ることができるように、センサ部分116は、好ましくは細長のキャビティとして設計され、センサ部分116の長手方向の広がりは、カートリッジ100の通常作動位置で少なくとも実質的に垂直に及び/又は重力Gと平行に好ましくは延びる。
特により好ましくは、センサ部分116は、カートリッジ100の通常作動位置で流体がセンサ部分116を少なくとも実質的に垂直に、特にその下部からその上部に貫流するように配置される。有利なことに、それによって液頭又は流体の流れの検出に対する重力Gの効果が低減される。特に、それぞれのセンサ部分116の長手方向の広がりに対して横断方向に延びる液頭又は流体の流れが生成され、センサ部分116内の気泡形成及び/又は流体の泡立ちが解消される。
図2に記載の様々な構成要素、例えば、チャネル114、バルブ115、特に初期閉止状態にあるバルブ115A、初期開放状態にあるバルブ115B、及びセンサ部分116は、明瞭化の理由から一部の場合にしかラベル付けしていないが、図2ではこれらの構成要素の各々に対して同じ記号を用いていることに注意されたい。
回収キャビティ111は、余剰又は使用された試薬、液体、及びサンプルの容積又は一部分を受け入れるのに、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のガス又は空気を供給するのに好ましくは使用される。初期状態では、回収キャビティ111は、好ましくはガス、特に空気だけで充填される。
特に、回収キャビティ111は、任意的に、キャビティ及びチャネル又は他の装置から試薬及び液体を除去するために及び/又はこれらの試薬及び液体を特に回収キャビティ111からのガス又は空気で置換するために流体回路を形成するよう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することができる。回収キャビティ111には、適切な(大きい)寸法が好ましくは与えられる。
サンプルPが受け入れキャビティ104内に導入され、接続部104Aが閉じられた状態で、サンプルPを検査するために、図1に示すようにカートリッジ100を本提案の分析デバイス200内に挿入及び/又は受け入れることができる。これに代えて、サンプルPは、後に供給することができる。
図1は、カートリッジ100内に受け入れられたサンプルPに対して検査又はアッセイを実施する段階のために使用待機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に接続され、それによって受け入れられ、及び/又はその中に挿入されている。
以下では、最初に分析デバイス200のいくつかの特徴及び態様を特に図1に基づいてより詳細に説明する。特にいずれかの更に別の明示的な説明がない場合であっても、このデバイスに関する特徴及び態様は、それ自体が好ましくは本提案の分析システム1の特徴及び態様でもある。
分析システム1又は分析デバイス200は、カートリッジ100を好ましくは垂直に装着する及び/又は受け入れるために特にスロット状のマウント又はレセプタクル201を好ましくは含む。
好ましくは、カートリッジ100は、分析デバイス200から流体的に、特に液圧的に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、及び他の液体に対して好ましくは独立した、特に閉止又は密封されたフルイディックシステム又は液圧システム103を形成する。こうして分析デバイス200は、サンプルPと直接に接触せず、特に最初に消毒及び/又は洗浄することなく別の検査のために再使用することができる。
しかし、分析デバイス200は、カートリッジ100に特にその平坦側面のうちの一方の上で及び/又は横方向から機械的、電気的、熱的、及び/又は空圧的に接続又は結合される又は結合することができるということが規定される。特に、カートリッジ100を受け入れた後に、分析デバイス200は、カートリッジ100に対してその平坦側面のうちの少なくとも一方の上で及び/又は横方向から機械的、熱的、及び/又は空圧的に作用する。
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有し、及び/又は特に1つ/複数の反応キャビティ109及び/又は中間温度制御キャビティ110を温度制御するための熱効果を有するように設計される。
更に、分析デバイス200は、特に個々の装置を作動させるためにカートリッジ100に好ましくは空圧接続することができ、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からの計測値を収集及び/又は送信するためにカートリッジ100に電気接続することができる。
分析システム1又は分析デバイス200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たポンプドライブ202を好ましくは含む。
好ましくは、ポンプ装置112の好ましくはビーズ状の隆起部分を作動させる及び/又は回転させながら軸線方向に押下するためにポンプドライブ202のヘッドを回転させることができる。特に好ましくは、ポンプドライブ202とポンプ装置112は一緒に、特に、流体システム103及び/又はカートリッジ100に対する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のポンプを形成する。
特に好ましくは、ポンプは、DE 10 2011 015 184 B4に記載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。
好ましくは、ポンプの容量及び/又は吐出量を制御することができ、及び/又はポンプの搬送方向、ポンプドライブ202の搬送方向、及び/又はカートリッジ100内の流体の搬送方向を切り換えることができる。こうして好ましくは、以下でより詳細に説明するように流体を必要に応じて順方向又は逆方向にポンピングすることができる。
分析システム1又は分析デバイス200は、カートリッジ100、特にセンサ配置又はセンサ装置113を特に電気的及び/又は熱的に接続するための接続装置203を好ましくは含む。
図1に示すように、接続装置203は、複数の電気接触要素203Aを好ましくは含み、カートリッジ100、特にセンサ配置又はセンサ装置113は、これらの接触要素203Aによって分析デバイス200に好ましくは電気接続されるか又は電気接続可能である。接触要素203Aは、好ましくは、接触バネであるが、バネ荷重接続ピンなどとすることもできる。
分析システム1又は分析デバイス200は、カートリッジ100を温度制御するためのものであって、及び/又は特に加熱及び/又は冷却のためのカートリッジに対する熱効果を有する1又は2以上の温度制御装置204を好ましくは含み、温度制御装置204は(各々)、加熱抵抗器又はペルチェ要素を好ましくは含むか又はこれらによって形成される。
個々の温度制御装置204、これらの装置のうちの一部、又はこれらの装置の全ては、カートリッジ100、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接するように好ましくは配置することができ、これらに熱結合することができ、これらの中に組み込むことができ、及び/又は特に分析デバイス200によって作動させるか又は電気的に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が設けられる。
好ましくは、以下では反応温度制御装置204Aと呼ぶ温度制御装置204Aは、1又は複数の反応キャビティ109に、特に、これらの内部で1又は2以上の増幅反応を実施することができるように割り当てられる。
カートリッジ100が挿入されると、反応温度制御装置204Aは、1つ/複数の反応キャビティ109の領域内でカートリッジ100に好ましくは当接し、従って、このカートリッジ内の流体、特にサンプルP又はその一部分を加熱及び/又は冷却することができる。
これらの反応キャビティ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を用いて、好ましくは同時及び/又は均一に温度制御される。
これに代えて、各反応キャビティ109を独立に及び/又は個々に温度制御することができる。
特により好ましくは、1つ/複数の反応キャビティ109を2つの異なる面から、及び/又は反対側の面の上に好ましくは配置された2つの反応温度制御装置204Aを用いて温度制御することができる。
以下では中間温度制御装置204Bと呼ぶ温度制御装置204Bが、中間温度制御キャビティ110に好ましくは割り当てられ、及び/又は中間温度制御キャビティ110又はその中にある流体、特に検体A、増幅生成物、及び/又はターゲット核酸配列を好ましくは予熱温度まで(能動的に)温度制御又は加熱するように設計される。
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、特に、センサ配置又はセンサ装置113に供給される流体、特に検体A、増幅生成物、及び/又はターゲット核酸配列を特に好ましくはこれらの流体が供給される直前に望ましい方式で温度制御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(直)前に好ましくは配置される。
特に好ましくは、中間温度制御キャビティ110又は中間温度制御装置204Bは、生成されたサンプルP、検体A、増幅生成物、及び/又はターゲット核酸配列を変性させ、いずれかの二重鎖の検体A、増幅生成物、及び/又はターゲット核酸配列を単鎖に分割し、及び/又は特に熱の追加による増幅生成物及び/又はターゲット核酸配列の過早の結合又はハイブリダイジングを食い止めるように設計されるか又は意図される。
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又は2以上の各温度制御装置204は、特に、温度を制御及び/又はフィードバック制御すること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。
1又は2以上の温度センサは、例えば、センサ部分116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、これらに熱結合することができる。
以下ではセンサ温度制御装置204Cと呼ぶ温度制御装置204Cが特にセンサ装置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内又は上の流体、特に検体A、ターゲット蛋白質、又はターゲット核酸配列を特にこれらの流体を結合する及び/又は(次いで、)溶解又は変性させるために望ましい方式で(能動的に)温度制御又は加熱するように設計される。
センサ温度制御装置204Cは、好ましくは平面であり、及び/又は、好ましくは矩形であって及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113の寸法に対応してセンサ温度制御装置204Cとセンサ装置113の間の熱伝達を可能にする接触面を有する。
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内に組み込まれる他の構造的ソリューションも可能である。
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、特にセンサ配置又はセンサ装置113に接続する、特に押し当てることができる。
特により好ましくは、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に好ましくは電気結合し、それと共に熱結合するために、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に対抗して、それに向けて、及び/又はそれに対して移動することができ、及び/又はこのカートリッジに接するように配置するか又は当接させることができる。
好ましくは、センサ温度制御装置204Cは、接続装置203又はその支持体上で中心に配置され、及び/又は接触要素203Aの間に配置される。
特に、接触要素203Aは、接続装置203がセンサ装置113に中心で熱的にかつ縁部領域の外側又は縁部領域内で好ましくは電気的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、この場合に、他のソリューションも可能である。
分析システム1又は分析デバイス200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を好ましくは含む。特に好ましくは、様々な(タイプ又は群の)バルブ115A及び115Bの各々をそれぞれ作動させるためにこれらのバルブに割り当てられた様々な(タイプ又は群の)アクチュエータ205A及び205Bが設けられる。
分析システム1又は分析デバイス200は、1又は2以上のセンサ206を好ましくは含む。特に、センサ206Aがセンサ部分116に割り当てられ、及び/又は流体システム103内で液面及び/又は流体流動を検出するように設計されるか又は意図される。
特に好ましくは、センサ206Aは、チャネル及び/又はキャビティ内の、特に、流体システム103の特に平面チャネル部分及び/又は拡幅チャネル部分によって形成されたそれぞれ割り当てられたセンサ部分116内の流体の液面、流体流動及び/又は存在、速度、質量流量/容積流量、温度、及び/又は別の値を特に無接触方式で、例えば、光学的及び/又は容量的に測定又は検出するように設計される。
特に好ましくは、冒頭で既に解説したように、センサ部分116の各々は、特に、液体を正確に検出することを可能に又は容易にするために、カートリッジ100の作動位置で流体がセンサ部分116を垂直方向に及び/又は下部から上部又はその逆方向に通って流れるように向けられる及び/又は流体システム103内に組み込まれ、及び/又は流体は、そのようにセンサ部分116に接して又はそこを通って流れる。
これに代えて又はこれに加えて、分析デバイス200は、周囲温度、内部温度、大気湿度、位置、及び/又は位置合わせを例えばGPSセンサにより及び/又は分析デバイス200及び/又はカートリッジ100の向き及び/又は傾斜を用いて検出するための、(他の又は追加の)センサ206Bを好ましくは含む。
特に好ましくは、分析デバイス200は、カートリッジ100及び/又は分析デバイス200の水平及び/又は垂直の向きを検出するためのセンサ206Bを含み、センサ206Bは、傾斜センサ又は傾斜計として好ましくは設計される。しかし、この場合に、他のソリューション、特に、分析デバイス200が、カートリッジ100及び/又は分析デバイス200の水平及び/又は垂直の向きを表示するためのアルコール水準器又はレベル指示器を含むものも可能である。
分析システム1又は分析デバイス200は、特に、検査又はアッセイのシーケンスを制御するための、及び/又は特にセンサ装置113からの、検査結果、及び/又は他のデータ又は値から計測値を収集、評価、及び/又は出力又は供給するための内部クロック又は時間基準を含む制御装置207を好ましくは含む。
制御装置207は、特に、望ましい検査及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113及び/又はセンサ206からの計測値を考慮して又はこれらに依存してポンプドライブ202、温度制御装置204、及び/又はアクチュエータ205を好ましくは制御又はフィードバック制御する。
流体の流動は、特に、相応にポンプ又はポンプ装置112を起動し、更にバルブ115を作動させることによって制御される。
特に好ましくは、ポンプドライブ202は、別々の方式で較正されるサーボモータ、ステッパモータ、又はドライブ、又は適切な起動によって少なくとも原理的に望ましい計量をもたらすことができるように制御又はフィードバック制御することができる回転速度及び/又は(部分)回転数を有するドライブを含む。
これに加えて又はこれに代えて、ポンプ又はポンプ装置112を相応に制御し、更にバルブ115を相応に作動させることによって望ましいシーケンス及び/又は望ましい計量をもたらすために、センサ206Aを特に割り当てられたセンサ部分116と協働するように用いて液面又は流体流動が検出される。
任意的に、分析システム1又は分析デバイス200は、キーボード又はタッチ画面などのような入力装置208、及び/又は画面のような表示装置209を含む。
分析システム1又は分析デバイス200は、例えば、計測データ又は検査結果を制御、通信、及び/又は出力するための、及び/又はプリンタ又は外部電源などのような他のデバイスにリンクするための少なくとも1つのインタフェース210を好ましくは含む。このインタフェースは、特に有線又は無線のインタフェース210とすることができる。
分析システム1又は分析デバイス200は、電力を供給するための電源211、好ましくは、特に組み込まれた及び/又は外部接続した又は外部接続可能なバッテリ又は蓄電池を好ましくは含む。
好ましくは、組み込み蓄電池が電源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)充電される及び/又は交換可能である。
分析システム1又は分析デバイス200は、全ての構成要素及び/又は装置の一部又は全てが好ましくは組み込まれたハウジング212を好ましくは含む。特に好ましくは、カートリッジ100は、特に閉鎖することができるスロットなどのような開口部213を通してハウジング212又はマウント201内に挿入又は摺動させることができ、及び/又は分析デバイス200又はマウント201によって受け入れることができる。
分析システム1又は分析デバイス200は、好ましくは携帯可能又は移動可能である。好ましくは、分析デバイス200は、25kg又は20kgよりも軽量であり、特に好ましくは15kg又は10kgよりも軽量であり、特に9kg又は6kgよりも軽量である。
上述したように、分析デバイス200は、カートリッジ100、特にセンサ配置及び/又はポンプ装置112に好ましくは空圧接続することができる。
特に好ましくは、分析デバイス200は、カートリッジ100、特にセンサ配置及び/又はポンプ装置112に作動媒体、特にガス又は空気を供給するように設計される。
好ましくは、作動媒体は、分析デバイス200内で又はそれを用いて圧縮及び/又は加圧することができる。
好ましくは、分析デバイス200は、作動媒体を好ましくは圧縮、濃縮、及び/又は加圧するために加圧ガス供給装置214、特に圧力発生器及び/又は圧縮器を含む。
加圧ガス供給装置214は、分析デバイス200又はハウジング212内に好ましくは組み込まれ、及び/又は制御装置207を用いて制御又はフィードバック制御することができる。
好ましくは、加圧ガス供給装置214は電気的に作動されるか、又は電力によって作動させることができる。特に、加圧ガス供給装置214には、電源211を用いて電力を供給することができる。
好ましくは、分析デバイス200又は加圧ガス供給装置214を用いて特に周囲から空気を作動媒体として吸い込むことができる。特に、分析デバイス200又は加圧ガス供給装置214は、その周囲を作動媒体又は空気に対するリザーバとして使用するように設計される。しかし、他のソリューション、特に、分析デバイス200又は加圧ガス供給装置214が、作動媒体を含むタンク又は容器のような好ましくは閉じた又は区切られたリザーバを含む及び/又はそれに接続される又は接続可能であるものも可能である。
分析デバイス200又は加圧ガス供給装置214は、特に分析デバイス200又は加圧ガス供給装置214をカートリッジ100に空圧接続するための接続要素214Aを好ましくは含む。
好ましくは、分析デバイス200、特にハウジング212は、ベースにおいて支持を与えるための支持装置215を含む。特に、支持装置215は、力、移動、及び/又は振動を吸収及び/又は補償し、及び/又はこれらの力、移動、及び/又は振動をベースにおいて散逸させるように設計される。
好ましくは、支持装置215は、少なくとも1つのバネ及び/又は少なくとも1つのダンパーを含み、及び/又は少なくとも1つのバネ及び/又は1つのダンパー、及び/又はバネ/ダンパーシステムによって形成される。しかし、この場合に、他のソリューションも可能である。
特に好ましくは、支持装置215は、可変及び/又は(高さ)調節可能である。特に、検査に向けてカートリッジ100の向きが分析デバイス200内で少なくとも実質的に垂直に定められるように、及び/又はカートリッジ100の主延長平面Hが少なくとも実質的に垂直に延びるように、分析デバイス200は、特に、支持装置215を用いて特に水平又は垂直に向けることができる。
図示の実施形態では、分析デバイス200又は支持装置215は、特に可変及び/又は(高さ)調節可能である複数の支持要素又は脚215Aを含み、分析デバイス200の及び従って分析デバイス200に受け入れられる又は受け入れられることになるカートリッジ100の水平の向き、垂直の向き、及び/又は傾きが支持要素215Aを移動、特に回転させることによって設定又は適応されることが好ましくは可能である。しかし、この場合に、他のソリューションも可能である。
以下では、図3及び図4を参照してセンサ配置の好ましい構成及び好ましい作動モードに関する更なる詳細を与える。
センサ配置は、センサ装置113と、少なくとも部分的に好ましくは可撓性であるセンサ装置113に対するセンサカバー117と、(厳密に)1つのセンサ区画118と、センサ区画118の中への入口119及び/又はセンサ区画118からの出口120とを好ましくは含む。
センサ配置、特にセンサ装置113は、サンプルPの検体Aを電気化学的に測定又は検出するように好ましくは設計される。好ましくは、サンプルPの検体Aの検出又は測定は、専らセンサ装置113又は(厳密に)1つのセンサ区画118内で行われる又は実施される。
特に、センサ配置又はセンサ装置113は、捕捉分子Mに結合された(同じか又は異なる)検体A又はそこから派生する生成物、特に検体A又は異なる検体Aの増幅生成物を検出、識別、及び/又は決定するように設計される。
センサ配置は、多部品モジュールとして好ましくは設計され、センサ装置113及びセンサカバー117は、好ましくは、各々がセンサ配置又はセンサモジュールの構成要素を形成する。特に、センサ配置の構成要素は直接に相互接続される。
好ましくは、センサ配置は、層状で特に小型の構成を有し、センサ装置113は、センサ配置のベースを好ましくは形成し、センサカバー117は、センサ装置113に少なくとも縁部において直接に接続される及び/又はその上に載る。
センサ装置113及びセンサカバー117は、好ましくは平坦な両面上で、センサ区画118を定めるか又はその境界を定める。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。
センサ区画118は、特に、センサカバー117が作動されていないか又は遠ざけられている時に、0.1μl又は0.2μlよりも大きく、特に好ましくは0.5μl又は1μlよりも大きく、特に2μlよりも大きく、及び/又は10μl又は8μlよりも小さく、特に好ましくは6μl又は3μlよりも小さい容積を好ましくは有する。
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/又は板状のものである。好ましくは、センサ装置113及び/又はセンサカバー117の平面の面積は、400mm2又は300mm2よりも小さく、特に好ましくは250mm2又は150mm2よりも小さく、特に100mm2又は50mm2よりも小さく、及び/又は0.01mm2又は0.25mm2よりも大きく、特に好ましくは1mm2又は4mm2よりも大きい。
センサ装置113は、前面又は測定面と後面又は接続面とを好ましくは有し、測定面及び接続面の各々は、特に平坦、平面、及び/又は板状のセンサ装置113の一方の平面を好ましくは形成する。
測定面は、好ましくは、流体、サンプルP、又は検体A、又はセンサ区画118に対面するセンサ装置113の面である。
接続面は、測定面に好ましくは対向し、及び/又は流体、サンプルP、検体A、又はセンサ区画118に対面するセンサ装置113の面である。
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を有する(厳密に)1つのセンサアレイ113Aを測定面に好ましくは含み、センサフィールド113Bは、センサアレイ113Aの平面図内で好ましくは丸形、特に円形であり、及び/又は互いから電気的に隔離される及び/又は互いに直接に隣接するように配置される。
図3及び図4の各々は、異なる方法段階中のセンサ配置を通る概略断面図である。
図3は、センサカバー117が遠ざけられた状態の測定の直前の及び/又は前処理中のセンサ配置を通る概略断面図である。図4は、センサカバー117が下降された状態の及び/又は結合された検体Aの測定中のセンサ配置を通る概略断面図である。
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個又は20個よりも多い、特に好ましくは、50個又は80個よりも多い、特に100個又は120個よりも多い、及び/又は1000個又は800個よりも少ないセンサフィールド113Bを含む。
好ましくは、センサフィールド113Bは、特に100μm又は10μmよりも小さく、及び/又は10nm又は100nmよりも大きく互いに分離又は離間している。特に好ましくは、全てのセンサフィールド113Bは、100mm2よりも小さい及び/又は1mm2よりも大きい面積上に配置され、及び/又はセンサアレイ113Aは、100mm2よりも小さい及び/又は1mm2よりも大きい面積を有する。
好ましくは、センサ装置113は、特に、センサフィールド113Bに対する対応する凹部を有する疎水性層113Fによって好ましくは形成された障壁又は仕切りをセンサフィールド113Bの各々の間に含む。しかし、他の構造的ソリューションも可能である。
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、各センサフィールド113B内に少なくとも2つの電極113Cが配置される。特に、互いに対応する少なくとも2つ又は厳密に2つの電極113Cが、1つ又は各々のセンサフィールド113Bを形成する。
電極113Cは、導電性であるように金属で好ましくは作られ、特に少なくともその面は、プラチナ又は金のような貴金属で作られ、及び/又はこれらの電極は、特にチオールで被覆される。
好ましくは、電極113Cは指状である及び/又は互いに係合する。しかし、他の構造ソリューション又は配置も可能である。
センサ装置113は、支持体113D、特にチップを好ましくは含み、電極113Cは、支持体113D上に好ましくは配置される及び/又は支持体113D内に組み込まれる。
図3及び図4に示すように、センサ装置113、特に支持体113Dは、接続側面上に好ましくは配置された及び/又は接続側面を形成する複数の電気接点又は接触面113Eを好ましくは含む。
好ましくは、センサ装置113は、接続面上で及び/又は接点113Eを用いて電気接触することができ、及び/又は分析デバイス200に電気接続することができる。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の間に電気接続を確立することができる。
特に、センサ装置113を横方向にセンサ装置113の縁部領域内で及び/又は支持体113D上で中心又は中間に好ましくは配置することができるセンサ温度制御装置204Cの周りにおいて、接続装置203又は接触要素203Aを好ましくは用いて電気接触させることができるように、好ましくは、接点113Eは、横方向に縁部領域内で及び/又は平面図又は投影図内の電極113C及び/又はセンサアレイ113Aの周りにおいて配置され、及び/又は接点113Eは、センサ装置113の縁部領域に至るまで延びる。
上述したように、センサ区画118は、センサ装置113とセンサカバー117の間に好ましくは配置され、センサ装置113の測定面及び/又はセンサアレイ113Aは、センサ区画118を好ましくは定めるか又はその境界を定める。
好ましくは、全てのセンサフィールド113B及び/又は全ての電極113Cは、特に、これらが(共通の)センサ区画118を通じて流体、サンプルP、及び/又は検体Aとの接触状態に入ることができるように、(共通の)センサ区画118によって流体相互接続される。
センサカバー117は、センサ装置113に対して好ましくは作動させることができる及び/又は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の上まで下降させることができる。特に好ましくは、センサカバー117は、空圧的に及び/又は加圧ガス供給装置214を用いて作動させることができる。しかし、この場合に、他のソリューションも可能である。
特に、センサカバー117を用いて及び/又はセンサカバー117をセンサ装置113の上まで引き下げることによって流体をセンサ区画118から外に変位させることができる。
従って、センサカバー117は、少なくとも測定値が得られている時にはセンサフィールド113B間で流体を行き来させることが好ましくはできないように計測のために個々のセンサフィールド113Bを密封する及び/又は互いから流体分離するように設計される。
少なくともセンサカバー117が遠ざけられている時に、特に、流体、特に(前処理された)サンプルP又はその一部分又は検体A、及び/又は試薬をセンサ装置113又はセンサアレイ113Aの測定面に通すことができるようにセンサ装置113又はセンサ区画118は、流体システム103、特に1つ/複数の反応キャビティ109に好ましくは入口119及び出口120によって流体連通される。
従って、センサ区画118に流体を充填することができ、及び/又はこれらの流体は、少なくともセンサカバー117がセンサ装置113又はセンサアレイ113Aから持ち上げられているか又は遠ざけられている時にセンサ区画118を通って流れることができる。
好ましくは、流体は、入口119及び出口120を用いてセンサ区画118を貫流することができる。特に、流体は、入口119を通じてセンサ区画118内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、流れ方向又は搬送方向は逆転させることができる。特に、入口119は、少なくとも一時的に出口として設計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設計又は使用することができる。
入口119及び/又は出口120は、本体101、センサカバー117、及び/又はセンサ装置113内の切れ目、孔、開口部、又はチャネルなどによって好ましくは形成される。
好ましくは、特に、流体がセンサ配置又はセンサ区画118を垂直に及び/又はその下部からその上部まで貫流することができるように、入口119は、カートリッジ100の通常作動位置で下部にあり、出口120は、カートリッジ100の通常作動位置で上部にあり、又はその逆も同様である。特にそれにより、センサ配置又はセンサ区画118が完全に充填されること、及び/又はその全体を流体が貫流することを確実にし、及び/又はセンサ配置又はセンサ区画118内に気泡、残り物、又はサンプル残留物などが残らないことを確実にする。
センサ装置113は、異なるセンサフィールド113B内又は上に好ましくは配置及び/又は不動化された及び/又は異なるセンサフィールド113Bに割り当てられた、検体Aを結合するための複数の特に異なる捕捉分子Mを好ましくは含む。
図3及び図4は、各々が異なる捕捉分子M1、M2、又はM3それぞれを含む3つの異なるセンサフィールド113Bを示している。この例では、異なる検体A1及びA2は、対応する捕捉分子M1及びM2に既に結合されている。
特に好ましくは、センサフィールド113B又は電極113Cには、特にカートリッジが配送される時又は工場において既に捕捉分子Mが設けられた状態にあり、及び/又は捕捉分子Mは、特にカートリッジが配送される時又は工場においてセンサフィールド113B又は電極113C内又は上に不動化又は固定された状態にある。
冒頭で上述したように、捕捉分子Mは、好ましくは、捕捉蛋白質、特に捕捉抗原及び/又は捕捉抗体、並びに捕捉核酸配列、特に捕捉DNA配列、オリゴヌクレオチド、又はPCR生成物の断片である。
好ましくは、捕捉分子Mは、結合B、特にチオール結合により、及び/又はスペーサとして公知であるもの、特にC6スペーサによってセンサ装置113、センサアレイ113A、又は電極113Cに固定される。結合Bによる捕捉分子の好ましい結合により、ハイブリダイゼーションを妨害する構造、例えば、ヘアピン構造の形成を防ぐことができる。
異なる検体A、特に異なるターゲット蛋白質及び/又はターゲット核酸配列をセンサフィールド113B内で特定的に結合するために、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に対して異なる捕捉蛋白質及び/又は異なる捕捉核酸配列が好ましくは設けられる。
特に好ましくは、センサ装置113又はセンサアレイ113Aは、各センサフィールド113B内で結合された検体Aを定性的又は定量的に決定することを可能にする。
任意的に、センサ装置113は、検体A、特にターゲット核酸配列を対応する捕捉分子Mに異なるハイブリダイゼーション温度で好ましくは結合するために異なるハイブリダイゼーション温度を有する捕捉分子Mを含む。
ハイブリダイゼーション温度は、好ましくは、(増幅された)検体A、ターゲット核酸配列、又はターゲット蛋白質が対応する捕捉分子M、対応する捕捉核酸配列、又は対応する捕捉蛋白質に結合される(平均)温度である。
最適なハイブリダイゼーション温度は、好ましくは、対応する捕捉分子Mに結合される検体Aの個数が最大にされ、及び/又は互いに結合される検体Aの個数が最小にされる温度である。
好ましくは、(最適な)ハイブリダイゼーション温度は、異なる検体、特にターゲット核酸配列に対して異なる。
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、上述したように分析デバイス200、特にセンサ温度制御装置204Cを好ましくは用いて少なくとも間接的に制御又は設定することができる。
好ましくは、この場合に、センサ温度制御装置204Cが接続面と接触していることにより、センサ温度制御装置204Cを用いて特に測定面上及び/又はセンサ区画118内に所望、所要、又は最適の変性温度及び/又はハイブリダイゼーション温度が設定されるようにセンサ区画118が温度制御される。
好ましくは、作動状態では、センサ温度制御装置204Cは、平面方式で、中心に、及び/又はセンサアレイ113Aと反対であるように支持体113D上に載るか又はそれに接触し、及び/又は1又は2以上の接点113E上に少なくとも部分的に載るか又はそれに接触する。それにより、センサ区画118、及び/又は捕捉分子M及び検体Aを特に迅速に効率的に温度制御することが可能になる。
センサ装置113、特に支持体113Dは、特に、酸化還元サイクル原理に従ってセンサフィールド113Bにおいて好ましくは発生した電流又は電圧を検出するように設計された少なくとも1つ、好ましくは複数の電子回路又は集積回路を好ましくは含む。
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/又はこれらの回路によって別々に収集又は測定される。
特に好ましくは、センサ装置113又は集積回路は、測定信号を特に分析デバイス200が又はそれを用いて読み取ることができるデジタル信号又はデータに直接に変換する。
特に好ましくは、センサ装置113又は支持体113Dは、EP 1 636 599 B1に記載されているように構成される。
以下では、本提案の分析システム1、分析デバイス200、及び/又はカートリッジ100を使用する及び/又は本提案の方法に従う検査又は分析の好ましいシーケンスを一例としてより詳細に説明する。
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、本提案の方法を実施するように好ましくは設計される。
本提案の方法では、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ために核酸アッセイが好ましくは実施される。特に好ましくは、ターゲット核酸配列は、対応する捕捉分子M、特に捕捉核酸配列にサンプルPの検体Aの形態で結合される。
これに加えて又はこれに代えて、蛋白質アッセイは、ターゲット蛋白質、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を検出又は識別するために実施される。特に、ターゲット蛋白質は、サンプルPの検体Aの形態で、対応する捕捉分子M、特に捕捉蛋白質に結合される。
核酸アッセイ中に、サンプルPの少なくとも1つの検体Aは、特にPCRを用いて好ましくは増幅又は複製される。蛋白質アッセイを実施する時に、このタイプの方法段階は好ましくは省略される。
指定しない限り、以下で説明する方法段階は、原理的に核酸アッセイと蛋白質アッセイの両方に好ましくは提供される。
特に、結合された検体A又はその増幅生成物は、核酸アッセイと蛋白質アッセイの両方において電気化学的に識別又は検出される。
本方法は、特に医学、特に獣医学の分野において、例えば、サンプルP中で疾患及び/又は病原体を検出又は識別するために使用することができる。
本提案の方法の開始点として、少なくとも1つの検体を有するサンプルP、好ましくは、ヒト又は動物の身体からの流体又は液体、特に血液、唾液、又は尿が、最初に接続部104Aを通って受け入れキャビティ104内に好ましくは導入され、サンプルPは前処理、特に濾過することができる。
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が液密方式及び/又は気密方式で流体閉止される。
好ましくは、次いで、サンプルPを有するカートリッジ100が分析デバイス200に接続され、特に好ましくは、上部から分析デバイス200、マウント201、又は開口部213内に少なくとも部分的に特に挿入又は摺動される。
特に好ましくは、カートリッジ100は、分析デバイス200によって少なくとも実質的に垂直に少なくとも部分的に受け入れられる。
好ましくは、カートリッジ100及び/又は分析デバイス200の特に垂直及び/又は水平の向きは、好ましくは、検査が始まる前に特に電子的に及び/又はセンサ206Bを用いて測定される。
特に、カートリッジ100及び/又は分析デバイス200の特に垂直及び/又は水平の向きは、分析デバイス200が作動された直後及び/又はカートリッジ100が受け入れられた後に特にセンサ206Bを用いて測定される。特に、カートリッジ100の主延長平面Hが分析デバイス200内で垂直に延びているか否か、及び/又は分析デバイス200の向きが水平に定められているか否か、平坦であるように配置されているか否か、及び/又は傾斜していない及び/又は傾いていないか否かが測定又は保証される。
好ましくは、測定されたカートリッジ100及び/又は分析デバイス200の向きは、好ましくは表示装置209によってユーザに表示される。
好ましくは、カートリッジ100の向きが傾いているか又は垂直ではない場合に、及び/又は分析デバイス200の向きが傾斜しているか又は水平ではない場合に、検査は阻止又は防止され、特に検査が始まるのが、特に好ましくは電子的に阻止又は防止される。特により好ましくは、サンプルPは、カートリッジ100の向きが少なくとも実質的に垂直に定められている時及び/又は分析デバイス200の向きが少なくとも実質的に水平に定められている時にしか検査することができない。
カートリッジ100又は分析デバイス200の向きが傾く又は傾斜するように定められている及び/又はその向きが所望通りに定められていない場合に、分析デバイス200の向き及び従ってカートリッジ100の向きは、好ましくは支持装置215、特に支持要素215Aを調節することによって適応される。
特に、分析デバイス200は、カートリッジ100の主延長平面Hが、特に、床面又は底面内のいかなる凹凸にも関係なく分析デバイス200内で垂直に延びるように、支持装置215又は支持要素215Aを垂直に調節することによって向けられる。
好ましくは、正しいか又は垂直の向きが設定された時が、特に表示装置209を用いて表示される。次いで、サンプルPの検査段階を開始することができる。
以下では、図5から図8を参照して本提案の方法又は個々の方法段階をより詳細に説明し、これらの図では明瞭化の理由から、図2に示す参照記号のうちの一部を省略している。
好ましくは、方法段階の一部又は全てにおいて、アクチュエータ205又はバルブ115を作動させることによって流体システム103内で異なる流体回路、チャネル、及び/又はキャビティが生成又は使用され、及び/又は流体は、これらの異なる流体回路、チャネル、及び/又はキャビティを貫流する。
図5から図8では、それぞれの方法段階で使用されている又は有効である流体システム103内の流体回路又はチャネルは強調表示している。
方法シーケンス、特に、流体の流れ及び給送及び混合などは、分析デバイス200又は制御装置207によって特にポンプドライブ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を相応に作動させて作動させることで制御される。
好ましくは、ポンプ装置112は、使用及び/又は生成されるそれぞれの流体回路内に特にバルブ114を相応に作動させることによって組み込まれ、及び/又は流体は、流体システム103内で搬送される時にポンプ装置112を貫流する。
特に、ポンプ装置112から出発して搬送される流体は、回路内を流れて再びポンプ装置112に戻る。特に好ましくは、ポンプ装置112から出発して、流体、特にサンプルP又はサンプル部分は、それぞれのチャネル及び/又はそれぞれのキャビティ内にポンプ注入され、これらの中にある流体が変位される。
好ましくは、異なる方法段階では、流体、特にサンプルPは、それぞれの回路内で完全には循環されず、充填されるキャビティ又はそれぞれの方法段階に対して必要なキャビティが(完全に)充填されるまでのみ循環され、キャビティの(直ぐ)下流又は後部に配置されたセンサ部分116は、キャビティが(完全に)充填された時を好ましくは検出する。
特に、充填されるキャビティの(直ぐ)下流又は後部に配置されたセンサ部分116又はセンサ206Aが流体流れ又は液頭を検出した時に、ポンプ装置112が停止されるか又は以後作動されず、バルブ115を選択的に開閉することによって別の回路が作動又は作動解除され、及び/又は次の方法段階が開始される。しかし、この場合に、他のソリューション、特に、これに加えて又はこれに代えて、流体をカートリッジ100内で望ましい方式で搬送するために、搬送及び/又はそれぞれの方法段階の開始及び/又は終了が、時間的に及び/又は段階数及び/又はポンプドライブ202の回転速度に基づいて指定又は固定されるものも可能である。
好ましくは、流体の搬送方向は、いくつかの方法段階で変化し、及び/又は搬送方向は、いくつかの方法段階中で変更又は逆転される。
それぞれの方法段階での好ましい搬送方向を図5から図8に矢印に示している。
好ましくは、特に、サンプルPを受け入れキャビティ104から混合キャビティ107内に特にポンプ装置112を用いてポンピングするために、受け入れキャビティ104、混合キャビティ107、及びポンプ装置112が最初に相互接続されて(第1の)流体回路を形成する。
好ましくは、サンプルP又はその一部又は上澄みが受け入れキャビティ104から好ましくは核酸アッセイを実施するために下部で及び/又は出口104Cを通じて、及び/又は特に蛋白質アッセイを実施するために中央で及び/又は中間接続部104Dを通じて取り出され、混合キャビティ107に計量方式で好ましくは供給される。
好ましくは、カートリッジ100内のサンプルPは、混合キャビティ107内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内で又はこれらを用いて計量される。この場合に、望ましい計量を可能にするために、特に上流及び/又は下流のセンサ部分116が割り当てられたセンサ206と併用される。しかし、他のソリューションも可能である。
混合キャビティ107では、サンプルPが更に別の分析に向けて調製され、及び/又は試薬、好ましくは第1の貯留キャビティ108からの液体試薬F1、及び/又は混合キャビティ107内に好ましくは供給される1又は2以上の乾燥試薬S1、S2、及び/又はS3と混合される。
液体試薬及び/又は乾燥試薬は、サンプルPの前及び/又は後に混合キャビティ107内に導入することができる。特に好ましくは、乾燥試薬S1からS3は、混合キャビティ107内に予め又はサンプルP及び/又は液体試薬F1のような他の流体が加えられる前に導入され、これらの乾燥試薬は、任意的にサンプルP及び/又は他の流体、特に液体試薬F1によって溶解される。
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、ヌクレアーゼ非含有水、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/又は反応緩衝剤を含む。
乾燥試薬S1、S2、及び/又はS3もまた、増幅反応又はPCRを実施するのに必要とされる試薬とすることができ、乾燥状態にあり、特に凍結乾燥させた形態にある。好ましくは、乾燥試薬S1、S2、及び/又はS3は、特に凍結乾燥させた酵素、好ましくは、逆転写酵素、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。
混合キャビティ107内の溶解又は混合が、特にガス又は空気を下部から及び/又は出口を通じて導入する及び/又は吹き込むことによって発生するか又は促進される。この導入は、特に、ポンプ又はポンプ装置112を用いて回路内にガス又は空気を相応にポンプ注入すうことによって実施される。
特に好ましくは、サンプルPを1又は2以上の試薬と混合するために、混合キャビティ107とポンプ装置112は、(第2の)流体回路内で相互接続される。好ましくは、次いで、ガス又は空気が混合キャビティ107の上部から取り出され、特に、ガス又は空気が混合キャビティ107内で下部からその上に上昇し、及び/又は混合キャビティ107内に乱流が生成されるようにポンプ装置112を用いて下部から混合キャビティ107に供給される。
冒頭で上述したように、特に、混合処理に起因して混合キャビティ107内で面上に向けられる又は集まる気泡が混合キャビティ107内に留まり、隣接するキャビティ及び/又はチャネルに侵入することがないように、混合キャビティ107は、その上に向けて好ましくは広がっている。特に、その上に向けて広がる混合キャビティ107の断面区域は、気泡が破裂するのを促進し、従って、泡沫形成が低減される。このようにして、混合処理に向けて十分な時間が利用可能である。
その後に、特に核酸アッセイ中に、混合キャビティ107内で混合及び/又は前処理された望ましい容積のサンプルPが、それぞれの反応キャビティ109の前又は上流に配置された及び/又は異なる試薬又はプライマー、この場合は乾燥試薬S4からS6が添加又は溶解された任意的な中間キャビティ106Aから106Cのうちの(それぞれ)1つを特に好ましくは通じて1又は2以上の反応キャビティ109に好ましくは供給される。
特に好ましくは、特に核酸アッセイ中に、(予備混合された)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割され、及び/又は中間キャビティ106Aから106C間及び/又は反応キャビティ109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で分配される。
異なる試薬、この場合は乾燥試薬S4からS6、特に好ましくはプライマー、特に1又は複数のPCRに必要とされるもの、特にこの場合は異なるプライマーの群が、中間キャビティ106Aから106C及び/又は異なる反応キャビティ109それぞれ内で(予備混合された)サンプルP又はサンプル部分に好ましくは添加される。
異なる群又はサンプル部分内のプライマーは、特にそれぞれのプライマーが発生させる増幅生成物のハイブリダイゼーション温度に関して異なる。
特に好ましくは、既に冒頭で指定した意味でマーカプライマーが使用される。
図示の実施形態では、試薬又はプライマーS4からS6は中間キャビティ106Aから106C内に含有される。しかし、他のソリューション、特に試薬又はプライマーS4からS6が反応キャビティ109内に含有されるものも可能である。
好ましい実施形態により、中間キャビティ106Aから106Cの各々は、1つの検体A、好ましくは2つの異なる検体A、より好ましくは3つの異なる検体Aを増幅/複製するためのプライマーを含む。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Aを増幅/複製することができる。
図5は、反応キャビティ109がサンプルPで充填されている時及び/又はサンプルPがいくつかのこの場合は3つのサンプル部分に分割されている時のカートリッジ100の概略図である。
図示の特に好ましい方法変形では、サンプルPは、好ましくはポンプドライブ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を相応に起動して作動させることによって第1のサンプル部分P1と、第2のサンプル部分P2と、任意的な第3のサンプル部分P3とに分割される。
好ましくは、サンプル部分は、異なる反応キャビティ109に特に下から供給される。
好ましくは、第1の反応キャビティ109Aは第1のサンプル部分P1で充填され、第2の反応キャビティ109Bは第2のサンプル部分P2で充填され、任意的な第3の反応キャビティ109Cは任意的な第3のサンプル部分P3で充填される。
特に好ましくは、反応キャビティ109に割り当てられ、特に上流及び下流にあるバルブ115は、好ましくは、反応キャビティ109にサンプルP又はそれぞれのサンプル部分を個々に又は順番に充填することができるように、及び/又はサンプルPを反応キャビティ109に割り当てられた複数のサンプル部分に分割することができるように順番に開かれる。
図5は、第1の反応キャビティ109A及び第2の反応キャビティ109Bが既に完全に充填されており、第3の反応キャビティ109Cが第3のサンプル部分P3で充填されているカートリッジ100の状態及び/又は方法段階を示している。
図5に第1の反応キャビティ109A及び第2の反応キャビティ109Bそれぞれの下流に配置されたセンサ部分116に関して示すように、好ましくは、反応キャビティ109は、特に、サンプルP又は対応するサンプル部分が、反応キャビティ109の直ぐ下流又は後部に配置されたセンサ部分116に達するまで、及び/又は反応キャビティ109の直ぐ下流又は後部に配置されたセンサ部分116内で流体流れが検出されるまで、ポンプ装置112を用いて(連続的に)ポンピングすることによって充填される。それにより、反応キャビティ109が完全に充填されること、及び/又は反応キャビティ109が完全に充填された後に初めて次の方法段階、特に検体Aの増幅を開始することができることを確実にする。
更に、センサ部分116及び/又はセンサ206Aを使用することで、流体の搬送速度及び/又はポンプドライブ202の作動を特定の方法段階に対して及び/又は一時的にターゲットを定めた直接的な方式で適応させることができる。例えば、反応キャビティ109及び/又は中間キャビティ106Aから106Cの上流及び/又は手前に配置されたセンサ部分116及び/又はセンサ206Aを使用することで、流体流れが相応に検出された直後に、好ましくは望ましい再溶解体積流量が設定されるように、及び/又はプライマーS4からS6が完全に溶けることを確実にするように中間キャビティ106Aから106C内にプライマーS4からS6を受け入れるための流体の搬送速度を適応及び/又は低減することができる。
受け入れキャビティ104がサンプルP又は対応するサンプル部分で充填される時に、反応キャビティ109内の流体、特に空気が変位され、及び/又は下流のキャビティ、例えば、受け入れキャビティ104又は混合キャビティ107に供給される。図示の方法変形では、特に、反応キャビティ109がサンプルP又はそれぞれのサンプル部分で完全に充填されるまで、(前処理された)サンプルPが、混合キャビティ107の下部から取り出され、同時に、サンプルP又はサンプル部分によって変位した流体、特に空気が、混合キャビティ107にその上部で供給される。
以下でより詳細に説明するように、好ましくは、方法シーケンスの残余においてサンプル部分は互いに個々に、独立に、及び/又は別個に取り扱われるか又は搬送される。しかし、サンプルPがサンプル部分に一時的にのみ分割され、及び/又はサンプル部分が一緒に戻され、更に別の方法シーケンスにおいて一緒に取り扱われる又は搬送される他の方法変形も可能である。
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の上流に各々が配置された中間キャビティ106Aから106Cを通って指定容積の(前処理された)サンプルP又はそれぞれのサンプル部分で連続して充填される。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の前に指定容積の前処理されたサンプルPで充填され、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の前にこのサンプルで充填される。
反応キャビティ109内では、検体A又はターゲット核酸配列を複製/増幅するために増幅反応又はPCRが実施される。これらの反応は、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を用いて、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、特に同じ循環及び/又は温度(曲線/プロファイル)を用いて実施される。
好ましくは、サンプル部分の検体Aは、異なる反応キャビティ109内で並列及び/又は同時に増幅される。しかし、この場合に、他の方法変形、特に、サンプル部分の検体Aが順番に又は連続して増幅されるものも可能である。例えば、第1のサンプル部分P1の検体Aを第2のサンプル部分P2の検体Aの前に増幅させることができる。
1又は複数のPCRは、基本的に当業者に公知のプロトコル又は温度プロファイルに基づいて実施される。特に、反応キャビティ109内の混合物又はサンプル容積が好ましくは周期的に加熱及び冷却される。
好ましくは、1つ/複数の反応キャビティ109内で検体Aから核酸生成物及び/又はターゲット核酸配列が増幅生成物として生成される。
核酸アッセイ中に、ラベルLが、特に直接的に及び/又は増幅反応中に生成され(各々)、及び/又は検体A、増幅生成物、及び/又はターゲット核酸配列に取り付けられる。このラベルLの生成、付着は、特に、対応する好ましくはビオチン標識されたプライマーを使用することによって達成される。しかし、ラベルLは、別個に又は後で、任意的にセンサ区画118内で初めて及び/又はハイブリダイゼーションの後で生成され、及び/又は検体A、増幅生成物、ターゲット核酸配列、及び/又はターゲット蛋白質に結合することができる。特に、蛋白質アッセイ中に、ラベルLは、捕捉分子Mへの検体A又はターゲット蛋白質のハイブリダイゼーションの後に初めて検体A又はターゲット蛋白質に結合される。
ラベルLは、特に結合された検体A及び/又は増幅生成物を検出するのに使用される。特に、ラベルLは、以下でより詳細に説明するように、検出処理において検出又は識別することができる。
特に好ましくは、大量の(異なる)検体A又はターゲット核酸配列を並列に複製又は増幅し、後に分析することができるように、異なるプライマーS4からS6及び/又はプライマー対を用いて複数の増幅反応又はPCRを並列に又は互いに独立に実施することができることが規定される。
増幅反応を実施した後に、対応する流体塊、サンプル部分、及び/又は増幅生成物が、反応キャビティ109から、特に、群特定及び/又は別個の中間キャビティ106E、106F、又は106G(それぞれ)、及び/又は任意的な(共通の)中間温度制御キャビティ110を通じて(共通の又は同じ)センサ配置、特に(共通の又は同じ)センサ装置113及び/又は(共通の又は同じ)センサ区画118に連続して流し出される。
特に好ましくは、サンプル部分の各々は、(同じ)センサ配置、特にセンサ装置113及び/又は(厳密に1つ及び/又は共通の)センサ区画118に、特にポンプドライブ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を相応に作動させることによって個々に、特に順番に流通される。
図6は、特に、サンプル部分、この場合は第3のサンプル部分P3の検体Aを対応する捕捉分子Mに結合するためにサンプル部分のうちの1つ、この場合は第3のサンプル部分P3がセンサ配置又はセンサ装置113に搬送されている時のカートリッジ100の概略図である。
図6に示すように、好ましくは、増幅反応を実施した後に、サンプル部分のうちの1つ、この場合は最初に第3のサンプル部分P3がセンサ配置又はセンサ装置113又はセンサ区画118に、特に、他のサンプル部分、この場合は第1のサンプル部分P1及び第2のサンプル部分P2が反応キャビティ109に留まっている間に搬送される。
特に、増幅反応が完了した状態で、反応キャビティ109は順番に及び/又は各々個々に空にされ、その目的で流体が反応キャビティ109を下部からその上部まで好ましくは貫流し、及び/又はサンプル部分が反応キャビティ109からその上部に向けて好ましくはポンピングされる。図6に第3の反応キャビティ109Cに関して示すように、好ましくは、反応キャビティ109及び/又はその流れ断面は、特に毛管圧又は接着力に起因して流体が壁から脱離した状態になるのが防止されるような及び/又は流体を重力に対してポンピングすることができるような(小さい)サイズのものである。
反応キャビティ109は、流体、特に空気を反応キャビティ109内に特に好ましくは下部から導入することによって好ましくは空にされる。図示のように、サンプルP又はサンプル部分は、閉流体回路内を特に区間毎に及び/又は1つのキャビティから次の又は下流のキャビティに搬送される。
サンプル部分は、センサ配置又はセンサ装置113又はセンサ区画118に異なる中間キャビティを通じて好ましくは供給される。特に好ましくは、特に、サンプル部分の各々をセンサ配置又はセンサ装置113に向けて個々に前処理するために、第1のサンプル部分P1は第1の中間キャビティ106Eを通じて流通され、第2のサンプル部分P2は第2の中間キャビティ106Fを通じて流通され、任意的な第3のサンプル部分P3は任意的な第3の中間キャビティ106Gを通じて流通される。
中間キャビティ106Eから106Gは、ハイブリダイゼーションのために増幅生成物を調製するための更に別の試薬、この場合は乾燥試薬S9及びS10それぞれ、例えば、更に別の調整のための緩衝剤、特にSSC緩衝剤、及び/又は塩類を含有する場合がある。これに基づいて、特にその後のハイブリダイゼーション(捕捉分子Mへの結合)の効率を改善するために、検体A又は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から106G内で及び/又は乾燥試薬S9及びS10を用いて設定又は最適化される。
任意的に、検体A又は増幅生成物を特に好ましくは変性させるために、サンプルP又はサンプル部分、検体A、増幅生成物は、特に、センサ配置又はセンサ装置113に供給される直前及び/又は反応キャビティ109とセンサ配置又はセンサ装置113の間において、特に、中間温度制御キャビティ110を用いて及び/又はその中で、及び/又は中間温度制御装置204Bを用いて能動的に温度制御され(事前に)、好ましくは予熱される。
蛋白質アッセイを実施する時に、サンプルP、検体A、又はターゲット蛋白質は、混合キャビティ107からセンサ配置又はセンサ装置113に好ましくは直接供給され、及び/又はバイパス114Aを通じて1つ/複数の中間キャビティ106、1又は複数の反応キャビティ109、及び/又は中間温度制御キャビティ110の通り過ぎるように案内される。
サンプルP又はサンプル部分は、センサ配置、センサ装置113、及び/又はセンサ区画118に図6に矢印に示すように好ましくは第1の搬送方向R1に供給される。特に、ポンプ装置112は、サンプルP又はサンプル部分がセンサ配置、センサ装置113、及び/又はセンサ区画118に第1の搬送方向R1にポンピングされる及び/又はセンサ区画118を入口119を通じて及び/又は下部から貫通するように作動される。
特に好ましくは、センサ配置、特にセンサ区画118がサンプルP又はサンプル部分で充填されている時に、流体は、そこを第1の搬送方向R1に、入口119から出口120に、垂直に、及び/又は下部からその上に貫流する。
好ましくは、特に、それぞれのサンプル部分の検体Aをセンサ装置113の対応する捕捉分子Mに結合するために、サンプル部分は、センサ配置又はセンサ装置113に、特に入口119を通じて及び/又は下部から順番に及び/又は各々個々に供給される。
以下でより詳細に説明するように、特に、サンプル部分の検体Aは、センサ装置113の対応する捕捉分子Mに順番に及び/又は個々に結合され、全てのサンプル部分の結合された検体Aが、互いに及び/又は単一又は共通の検出処理において識別、検出、又は決定される。
センサ配置、特にセンサ区画118がサンプルP又はサンプル部分のうちの1つで(完全に)充填された状態で、搬送は停止され、及び/又は特にセンサ温度制御装置204Cを用い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、特に加熱することにより、検体Aは、センサ装置113の対応する捕捉分子Mにハイブリダイゼーションされる。
検体Aのハイブリダイゼーションに向けて、サンプルP又はサンプル部分の各々は、センサ配置内、センサ装置113上、又はセンサ区画118内の時間長にわたって保たれる。特に、ポンプは、特に、サンプルP又はサンプル部分の各々が、ハイブリダイゼーションに向けてセンサ配置内又はセンサ装置113上に保持されるように、ある時間長にわたって搬送又は作動を停止する。
好ましくは、サンプルP又はサンプル部分の各々は、センサ配置内、センサ装置113上、又はセンサ区画118内に10秒又は30秒よりも長く、特に好ましくは60秒又は120秒よりも長く、及び/又は10分又は8分よりも短く、特に好ましくは5分よりも短く保たれる。それにより、特に十分な検体Aが対応する捕捉分子Mに結合されることを確実にする。
図7は、次いで、センサ配置又はセンサ区画118が空にされている時、及び/又はサンプル部分のうちの1つ、この場合は第3のサンプル部分P3が搬出されている時のカートリッジ100の概略図である。
好ましくは、サンプル部分は、特に、検体Aが対応する捕捉分子Mに結合された後にセンサ配置又はセンサ装置113から順番に運び去られ、及び/又はセンサ配置又はセンサ区画118からポンピングされ、及び/又は(共通の)回収キャビティ111に供給される。
特に、サンプル部分は、センサ配置又はセンサ装置113に順番に又は各々個々に供給され、サンプル部分の検体Aは、そこで必要に応じて結合又はハイブリダイゼーションされ、次いで、これらのサンプル部分は、特に、サンプル部分のうちの別のものがハイブリダイゼーションに向けてセンサ配置又はセンサ装置113に供給される前にセンサ配置又はセンサ装置113から順番に又は各々個々に運び去られる。例えば、第3のサンプル部分P3は、第2のサンプル部分P2がセンサ配置又はセンサ装置113に供給され、次いで、センサ配置又はセンサ装置113から運び去られる前にセンサ配置又はセンサ装置113に供給され、次いで、センサ配置又はセンサ装置113から運び去られる。
好ましくは、第2のサンプル部分P2は、第1のサンプル部分P1がセンサ配置又はセンサ装置113に供給され、次いで、センサ配置又はセンサ装置113から運び去られる前にセンサ配置又はセンサ装置113に供給され、次いで、センサ配置又はセンサ装置113から運び去られる。
特に好ましくは、センサ配置、特にセンサ区画118は、検体Aが対応する捕捉分子Mに結合された後に空にされ、及び/又はサンプルP又はサンプル部分は、特に回収キャビティ111から採取された空気のようなガスを用いて特に上部から変位される。しかし、サンプルP又はサンプル部分が別の流体、例えば、貯留キャビティ108からの洗浄緩衝液を用いてセンサ配置又はセンサ区画118から変位したか又は運び去られる方法の変形も可能である。
特に、サンプル部分のうちの1つ、例えば、第2のサンプル部分P2が、センサ配置又はセンサ区画118から他のサンプル部分のうちの1つ、例えば、第1のサンプル部分P1によって変位され、及び/又はセンサ配置内又はセンサ装置113上のサンプル部分が、その後のサンプル部分が給送されることによってセンサ配置又はセンサ装置113から変位される方法の変形も可能である。
好ましくは、搬送方向はハイブリダイゼーションの後に逆転される。特に、サンプルP又はサンプル部分は、図7に矢印に示すように第1の搬送方向R1と反対の第2の搬送方向R2にセンサ配置又はセンサ装置113から運び去られる。
従って、センサ配置又はセンサ区画118を流体、特にサンプルP又はサンプル部分で1つの搬送方向に充填する又は満たし、次いで、異なる、特に反対の搬送方向に空にすることが好適である。好ましくは、センサ配置又はセンサ区画118は、第1の搬送方向R1にサンプルP又はサンプル部分で充填される又は満たされ、次いで、第2の搬送方向R2に空にされる及び/又は特にサンプルP又はサンプル部分をセンサ配置又はセンサ区画118から変位させるためにガス、特に空気で充填されるか又は満たされる。
特に好ましくは、空にする間に、流体は、センサ配置、特にセンサ区画118を第2の搬送方向R2に、出口120から入口119に、垂直に、及び/又は上部から下部に貫流し、この流体は、特に、回収キャビティ111からのガス又は空気である。
好ましくは、特にセンサ配置又はセンサ区画118に加えて、センサ配置又はセンサ装置113と反応キャビティ109の間にあるチャネル又はチャネル部分及びキャビティは、ハイブリダイゼーションの後に洗流される及び/又は空にされる。有利なことに、次いで、サンプル部分のうちの次のもの、この場合は第2のサンプル部分P2を特にこのようにして空にされたチャネル及び/又はキャビティを通じてセンサ配置又はセンサ装置113に供給することができる。特に好ましくは、使用サンプル部分の残留物は、センサ配置又はセンサ装置113と反応キャビティ109の間に残らない。
上述したように、センサ配置又はセンサ区画118を空にするために特に回収キャビティ111が使用される。好ましくは、回収キャビティ111は、使用されたサンプル部分、この場合は第3のサンプル部分P3を受け入れ、同時にセンサ配置及び/又はセンサ区画118を空にするためにガス、好ましくは空気を供給する。
好ましくは、この目的のために、回収キャビティ111と、ポンプ装置112と、センサ配置又はセンサ区画118とは、流体回路内で特にバルブ115を相応に作動させることによって相互接続される。
特に好ましくは、特に、回収キャビティ111内に受け入れられ又は回収されたサンプルP又はサンプル部分が流体回路内に侵入すること、又はセンサ配置又はセンサ装置113内に再度供給されることが不可能であるように、ガス、特に空気、又は別の流体が、カートリッジ100の通常作動位置で回収キャビティ111からその上部に向けて排出される。特に、使用されたサンプルP又はサンプル部分は、(最終的に)回収キャビティ111を関与させるか又は使用することによって廃棄される。
サンプルP、検体A、及び/又は増幅生成物を捕捉分子Mにハイブリダイゼーション及び/又は結合した後、及び/又は全てのサンプル部分を回収キャビティ111内に回収した後に、センサ配置及び/又はセンサ装置113、及び/又は結合された検体Aは、特に、貯留キャビティ108B〜108Eからの流体を用いて検出に向けて前処理される。
好ましくは、センサ配置又はセンサ装置113は、全てのサンプル部分の検体Aをハイブリダイゼーションした後及び/又は全てのサンプル部分を回収キャビティ111内に回収した後に、結合された検体Aの検出に向けて準備又は前処理される。
好ましくは、ハイブリダイゼーションに続くセンサ配置又はセンサ装置113の前処理は、全てのサンプル部分がセンサ配置又はセンサ装置113に供給され、次いで、センサ配置又はセンサ装置113から運び去られた及び/又は回収キャビティ111内に回収又は廃棄された後に初めて行われる。
好ましくは、特に、検体Aが対応する捕捉分子Mに結合された後及び/又は結合された検体Aが検出される前に、検出に向けて、センサ配置又はセンサ装置113は、1又は2以上の流体、特に好ましくは貯留キャビティ108からの特に洗浄緩衝液及び/又は試薬で前処理又は洗流される。
好ましくは、センサ配置及び/又はセンサ区画118を洗流するために、前処理に向けて、流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液が、センサ配置又はセンサ装置113に出口120を通じて上部から及び/又は第2の搬送方向R2に供給される。
特に、サンプルP又はサンプル部分、並びに流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液は、センサ配置又はセンサ装置113に異なる側から供給され、サンプルP又はサンプル部分は、センサ配置又はセンサ装置113に入口119を通じて、下部から、及び/又は第1の搬送方向R1に好ましくは供給され、流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液は、前処理に向けてこのセンサ配置又はセンサ装置113に出口120を通じて、上部から、及び/又は第2の搬送方向R2に好ましくは供給される。
好ましくは、検体Aを結合した後及び/又は(最後の)サンプル部分をセンサ配置から除去した後に、任意的な洗浄処理が実施され、及び/又は他の試薬又は液体が、特に貯留キャビティ108B〜108Eから任意的に、好ましくは順番に給送される。
上述したように、カートリッジ100の初期状態又はそれが工場にある時に、特に前処理及びその後の検出に向けて、貯留キャビティ108は、特に試薬、溶媒、又は洗浄緩衝液のような流体で好ましくは少なくとも部分的に充填される。
好ましくは、前処理に向けて、特に、流体をそれぞれの貯留キャビティ108からセンサ配置又はセンサ装置113に、及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113を通じて回収キャビティ111に供給するために、回収キャビティ111、ポンプ装置112、センサ配置、センサ装置113、及び貯留キャビティ108のうちの1つは、それぞれ、流体回路内で特にバルブ115を相応に作動させることによって相互接続される。
貯留キャビティ108内に含有される流体を少なくともカートリッジ100の通常作動位置で下部及び/又は出口で取り出し又はポンピングし、特に好ましくは回収キャビティ111からの流体、特にガスが圧力均等化に向けて上部及び/又は入口で流入することが好適である。特に、貯留キャビティ108を空にするために及び/又はそこに含まれる流体を放出するために、流体は、これらのキャビティを垂直に、特に上部から下部に貫流する。このようにして、ガスはポンピングされず、泡沫形成が解消される。
特に、洗浄処理において、方法シーケンスの残余を妨害する可能性があるサンプルP又はサンプル部分の残留物、特に未結合の検体A、増幅生成物、PCRからの試薬又は残留物、及び/又は他の物質は、特に、貯留キャビティ108Cからの流体又は試薬F3を好ましくは用いてセンサ区画118及び/又はセンサ装置113から除去されることが規定される。
特に好ましくは、センサ配置又はセンサ装置113に対する洗浄処理は、特に、未結合検体A、サンプル残留物、又は他の残留物をセンサ区画118から及び/又はセンサ装置113の領域から洗い去る又は流し出すための任意的な処理、及び/又は流体、特に洗浄緩衝液がセンサ区画118を通じて搬送される及び/又はセンサ装置113を通り過ぎるように流通される方法の段階である。
洗浄、洗流、又は洗浄処理は、特に、貯留キャビティ108C内に好ましくは含有される流体又は試薬F3、特に洗浄緩衝液、特に好ましくはクエン酸ナトリウム緩衝液又はSSC緩衝液を用いて行うことができる。その後の検出を妨害又は阻害する可能性がある未結合の検体、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及び/又はセンサ装置113から好ましくは除去され、及び/又は回収キャビティ111に供給される。
図8は、洗浄処理中、及び/又は貯留キャビティ108Cからの洗浄緩衝液又は試薬F3を用いてセンサ配置又はセンサ装置113が洗流されている時のカートリッジ100の概略図である。
好ましくは、前処理に向けて及び/又は特に洗浄緩衝液を用いてセンサ配置又はセンサ装置113を洗流する時に、センサカバー117は、作動され、センサ装置113に対して移動され、及び/又は少なくとも一時的にセンサ装置113の上に下降される。好ましくは、この目的のために、ポンプドライブ202を用いた搬送が停止される。しかし、流体が貫流している時及び/又は搬送中にセンサカバー117がセンサ装置113の上に下降される方法の変形も可能である。
センサカバー117は、分析デバイス200、特に加圧ガス供給装置214によって好ましくは供給される及び/又はカートリッジ100に供給される圧縮ガスを用いて好ましくは空圧的に作動及び/又は下降される。
特に好ましくは、センサカバー117は、定められた期間以内にセンサ装置113の上に下降され、その上に押圧され、及び/又は1秒又は2秒よりも長く、特に3秒又は4秒よりも長く、及び/又は60秒又は30秒よりも短く、特に20秒又は10秒よりも短い期間にわたってセンサ装置113上に保たれる。しかし、センサカバー117がパルス方式、突然方式、又はインパルス方式で作動される方法の変形も可能である。
特に、洗浄処理では、特に、センサ装置113又は個々のセンサフィールド113Bを洗流するために、及び/又は空気泡又は残留物などを除去するか又は散逸させるために、最初にセンサ配置及び/又はセンサ区画118が、特に上部から及び/又は出口120を通じて洗浄緩衝液で充填され又は満たされ、次いで、センサカバー117がセンサ装置113の上に下降される。それによって前処理、特に洗浄処理の効率が高まる。好ましくは、次いで、洗浄緩衝液がセンサ配置又はセンサ装置113から特に第2の搬送方向R2に回収キャビティ111に供給される。
方法の好ましい変形よると、次いで及び/又は洗浄処理の後に、捕捉分子Mに結合された検体A又は増幅生成物の検出を与えるための追加の方法段階がある。
以下では、特に好ましい検出変形、特に電気化学検出又は酸化還元サイクルを使用する検出をより詳細に説明するが、他のタイプの検出、例えば光学検出又は容量検出を実施することができる。
特に蛋白質アッセイ中に結合された検体又は増幅生成物にまだマークが付けられていないか又はラベルLが付与されていない場合に、ラベルLが、好ましくは貯留キャビティ108Eから特に好ましくは液体試薬F5の形態でセンサ配置又はセンサ区画118に供給される。任意的に、次いで、別の洗浄処理があり、センサカバー117が好ましくは作動されるか又は使用される(再度)。
捕捉分子Mに結合された検体A又は増幅生成物を検出するために、好ましくは貯留キャビティ108Dから試薬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センサ配置又はセンサ装置113に供給される。
特に好ましくは、試薬F4及び/又は検出器分子Dは、検出に向けて又は前処理中に出口120を通じて、上部から、及び/又は第2の搬送方向R2に供給される。特に、試薬F4及び/又は検出器分子DとサンプルP又はサンプル部分とは、異なる側からセンサ配置又はセンサ装置113に供給される。
本発明の意味の範囲では、「検出器分子」という用語は、(結合された)検体又は増幅生成物のマーカ又はラベルLに特定的に結合され、それによってこれらの検体A又は増幅生成物の検出を可能にする分子を意味すると好ましくは理解される。
特に、検出器分子Dは、マーカ又はラベルL、特にビオチンに特定的に結合され、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/又は免疫複合体とすることができる。
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/又は非反応性のリン酸モノエステルを電気化学的に活性な分子及びリン酸塩に変換することができるアルカリホスファターゼに好ましくは基づいている。
好ましくは、ラベル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を使用することができる。
図3及び図4に示すように、試薬F4又は検出器分子Dは、結合された検体A又は増幅生成物、特に結合された検体A又は増幅生成物のラベルL、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。
好ましくは、センサ区画118が試薬F4又は検出器分子Dで充填された時に、センサカバー117が作動され(再度)、及び/又はセンサ装置113上まで少なくとも一時的に下降される。このようにして、センサフィールド113Bは試薬F4又は検出器分子Dで洗流される、及び/又は検出器分子Dは、それと検体A又はラベルLとの結合が最適化されるようにセンサフィールド113Bの間で分配される。
好ましくは、特に結合に対して十分な時間を与えるために、センサカバー117は、ある時間長にわたってセンサ装置113の上に下降される。特に好ましくは、検出器分子Dと検体A又はラベルLとを互いに結合するために、センサカバー117は、10秒又は30秒よりも長く、特に1分又は2分よりも長く、及び/又は10分又は8分よりも短く、特に5分よりも短くセンサ装置113上に押圧される。
任意的に、次いで、又は試薬F4及び/又は検出器分子Dが検体A又は増幅生成物又はラベルLに結合された後に、特に、センサ配置及び/又はセンサ区画118から未結合の試薬F4及び/又は検出器分子Dを除去するために、流体、試薬F3、又は洗浄緩衝液を好ましくは用いて(追加の)洗浄処理及び/又は洗流が行われる。好ましくは、この場合に、特に、いずれかの気泡又は残留物などを除去する又は散逸させるために、センサカバー117が使用又は作動される(再度)。
従って、方法の好ましい変形では、特に洗浄処理中、並びに前処理に向けて又は前処理中に、及び/又は結合された検体Aが(実際に)検出される前にセンサ配置又はセンサ区画118を試薬F4又は検出器分子Dで充填している時に、センサカバー117を複数回下降させることが可能である。特に、前処理のための複数の方法段階は、センサカバー117を作動及び/又は下降させることによって支援される。
好ましくは、センサカバー117を作動させる時に、特に、圧力均等化を可能にするために、及び/又はセンサカバー117が作動されることに起因してもたらされる流体システム103内の圧力増大を補償するために、センサ配置の上流又は下流に好ましくは配置された少なくとも1つのバルブ115が開かれる。特に好ましくは、圧力均等化を可能にするために、センサ配置及び/又はセンサ区画118は、ガス、特に空気で充填されたキャビティ、特に回収キャビティ111に流体的に接続される。
好ましくは、試薬F4及び/又は(未結合の)検出器分子Dは、回収キャビティ111に特に第2の搬送方向R2に搬送される。上述したように、特に、回収キャビティ111からのガス、特に空気を好ましくは用いて、(能動)流体回路のチャネル、チャネル部分、キャビティ、及び/又はセンサ部分116の一部又は全てものが空にされる(再度)。
従って、特に、センサ部分116に割り当てられた流体センサ206Aが、次の方法段階で流体流れ又は液頭を検出することができるように、方法段階のうちの一部、各々、又は全てのものの後で及び/又は方法の段階のうちの一部、各々、又は全てのものの間でセンサ部分116の一部又は全て、特にセンサ配置の直ぐ上流又は下流に配置されたセンサ部分116を空にすることが好適であり、及び/又は好ましくは回収キャビティ111、中間キャビティ106D、及び/又はチャネル又はチャネル部分からのガス、特に空気がこれらのセンサ部分116の一部又は全てを貫流することが好適である。
好ましくは、検出のための試薬S7、S8、及び/又は基質SUは、基質SUに適し、特に好ましくは試薬S7、S8、及び/又は基質SUを溶解するのに適する特に貯留キャビティ108Bから採取された流体又は試薬F2(特に緩衝液)と好ましくは一緒に特に貯留キャビティ106Dからセンサ配置又はセンサ装置113に次に供給される。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か又はそれを含む。
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。
基質SUは、結合された検体A又は増幅生成物、及び/又は検出器分子Dに対して好ましくは反応し、及び/又はこれらと共に反応し、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。
結合された検体A又は増幅生成物の(実際の)検出又は電気化学測定を実施するために、又は基質SUを添加した後に、特に(個々の)センサフィールド113Bを互いに流体分離するために、及び/又はセンサフィールド113B間の物質の交換を防止するか又は最小にするために、センサカバー117が好ましくは空圧作動される及び/又はセンサ装置113の上に下降される。
センサカバー117を作動又は下降させることにより、測定に必要とされる(電気化学活性を有する)分子の拡散経路が低減され、特にそれにより、互いに流体分離された個々のセンサフィールド113Bによって生成される測定信号が強まる。特に、反応及び/又は検出が不正な又は隣接するセンサフィールド113Bに割り当てられるのが防止され、こうして測定の不正確性又は誤差が発生することが防止される。特に、センサカバー117は、本方法の測定精度を高める。
好ましくは、特に検出に対して十分な時間を与えるために、センサカバー117は、1秒又は2秒よりも長く、特に5秒又は7秒よりも長く、及び/又は10分又は5分よりも短く、特に4分又は2分よりも短くセンサ装置113上に押圧される。
図4に示すように、基質SUは、結合された検出器分子D、特に結合された検出器分子Dのアルカリホスファターゼにより、好ましくは、特に電気化学活性及び/又は酸化還元活性を有するp−アミノフェノールのような第1の物質SAとリン酸塩のような第2の物質SPとに好ましくは分割される。
好ましくは、第1の又は電気化学的に活性な物質SAは、センサ装置113又は個々のセンサフィールド113B内で電気化学測定及び/又は酸化還元サイクルによって検出される。
特に好ましくは、第1の物質SAを用いて酸化還元反応が電極113Cにおいて発生し、第1の物質SAは、好ましくは電子を電極113Cに放出するか又は電極113Cから受け入れる。
特に、それぞれのセンサフィールド113B内の第1の物質SAの存在及び/又はそれぞれの量が関連の酸化還元反応によって検出される。すなわち、それぞれのセンサフィールド113B内で検体A又は増幅生成物が捕捉分子Mに結合されているか否か及び何個結合されているかを定性的及び特に定量的にも決定することができる。それにより、どの検体AがサンプルP又はサンプル部分に存在しているか又はしていたかに関する情報が与えられ、特にこれらの検体の量に関する情報も与えられる。
特に、第1の物質SAとの酸化還元反応により、割り当てられた電極113Cにおいて電力信号が発生し、この電力信号は、割り当てられた電子回路を用いて好ましくは検出される。
こうして発生した電極113Cからの電力信号に基づいて、捕捉分子Mへのハイブリダイゼーションが発生したか否か及び/又は何処で発生したかが決定される。
測定値は1回だけ、センサアレイ113A全体に関して及び/又は全てのセンサフィールド113Bに関して特に同時又は並列に好ましくは得られる。特に、結合された検体A又は増幅生成物は、単一又は共通の検出処理において同時又は並列に検出、識別、又は決定される。
特に、全てのサンプル部分の結合された検体Aは、互いに及び/又は単一又は共通の検出処理において測定、識別、検出、及び/又は決定される。
しかし、原理的には、複数のサンプル部分を上述のセンサ装置113又は複数のセンサ装置113内で連続して、順番に、及び/又は別個に測定することができる。
特に蛋白質アッセイ又は核酸アッセイの検査結果又は測定結果は、分析デバイス200又はその制御装置207に電気接続装置203を好ましくは用いて及び/又は順番に又は同時に特に電気的に送信され、特に表示装置209及び/又はインタフェース210によって相応に準備、分析、格納、表示、及び/又は出力される。
検査が実施された後に、カートリッジ100は、分析デバイス200から切断され、及び/又はそこから解除及び/又は放出され、特に廃棄される。
本発明の個々の態様及び特徴、並びに個々の方法段階及び/又は方法変形は、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/又は順序を用いて実施することができる。
特に、本発明は、独立に又はあらゆる組合せで、更に上述のいずれかの態様との組合せで実現することができる以下の態様のうちのいずれか1つに関する。
1.サンプル(P)が、カートリッジ(100)内に受け入れられ、サンプル(P)が、カートリッジ(100)の複数のチャネル(114)を有する流体システム(103)を通じて搬送され、サンプル(P)の検体(A)を検出するために、サンプル(P)が、カートリッジ(100)のセンサ配置に搬送される特に生体サンプル(P)を検査する方法であって、センサ配置が、検体(A)を検出する段階に向けて前処理され、センサ配置のセンサカバー(117)が、前処理と検出の両方に向けてセンサ配置のセンサ装置(113)の上まで少なくとも一時的に下降され、及び/又はサンプル(P)が、各々がセンサ配置に個々に搬送される複数のサンプル部分(P1、P2、P3)に分割され、及び/又はサンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)が、センサ配置に第1の搬送方向(R1)に搬送され、次いで、センサ配置から第1の搬送方向(R1)と反対の第2の搬送方向(R2)に運び去られることを特徴とする。
2.サンプル(P)が、異なる反応キャビティ(109)間で分配され、及び/又はサンプル部分(P1、P2、P3)が、異なる反応キャビティ(109)に供給され、サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の検体(A)が、異なる反応キャビティ(109)内で好ましくは並列に及び/又は互いに独立に増幅反応、特にPCRを用いて好ましくは増幅されることを特徴とする態様1に記載の方法。
3.検体(A)又はサンプル部分(P1、P2、P3)が、反応キャビティ(109)とセンサ配置の間、好ましくは中間温度制御キャビティ(110)内で能動的に温度制御されることを特徴とする態様2に記載の方法。
4.サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の検体(A)が、センサ配置及び/又はセンサ装置(113)の捕捉分子(M)に結合されること、及び/又は結合された検体(A)が、センサ配置及び/又はセンサ装置(113)を用いて好ましくは電気化学的に及び/又は酸化還元サイクルによって検出されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
5.特に、サンプル部分(P1、P2、P3)の検体(A)を対応する捕捉分子(M)に結合するために、サンプル部分(P1、P2、P3)が、センサ配置に順番に及び/又は第1の搬送方向(R1)に供給されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
6.特に、検体(A)が対応する捕捉分子(M)に結合された後に、特に、サンプル部分(P1、P2、P3)を回収キャビティ(111)内に回収するために、サンプル部分(P1、P2、P3)が、センサ配置から順番に及び/又は第1の搬送方向(R1)と反対の第2の搬送方向(R2)に運び去られることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
7.サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)と前処理流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液とが、センサ配置に異なる側から供給されること、及び/又はサンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)、及び/又は前処理のための流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液が、センサ配置からカートリッジ(100)の共通の回収キャビティ(111)に特に第2の搬送方向(R2)に搬送されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
8.特に、検体(A)が対応する捕捉分子(M)に結合された後及び/又は結合された検体(A)が検出される前に、センサ配置は検出に向けて前処理され、及び/又は流体、特に洗浄緩衝液及び/又は試薬で洗流されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
9.センサ配置が、結合された検体(A)を検出する段階に向けて洗浄緩衝液を用いて洗流される及び/又は検出器分子(D)及び/又は基質(SU)で充填されること、及び/又はセンサ配置が、特に複数の方法段階の後及び/又は最中に洗浄緩衝液で複数回洗流されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
10.センサカバー(117)が、特に複数の方法段階の後及び/又は最中に複数回空圧的に作動される及び/又はセンサ装置(113)の上に下降されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
11.センサカバー(117)が、前処理に向けて及び/又は検出の前に、特に、センサ装置(113)のセンサフィールド(113B)を洗流するために、及び/又はセンサ装置(113)から空気泡を除去するか又は散逸させるために特に複数回作動される及び/又はセンサ装置(113)の上に下降されること、及び/又はセンサカバー(117)が、検出に向けて、特に、センサ装置(113)のセンサフィールド(113B)を互いに密封及び/又は流体分離するために、及び/又はセンサフィールド(113B)内で電気化学的活性分子の拡散経路を低減するためにセンサ装置(113)の上に下降されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
12.サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の結合された検体(A)が、好ましくはセンサカバー117が下降された時に単一又は共通の検出処理において検出又は決定されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
13.サンプル(P)を含有するカートリッジ(100)が、分析デバイス(200)によって少なくとも部分的に受け入れられ、分析デバイス(200)が、カートリッジ(100)に空圧的、熱的、及び/又は電気的に好ましくは接続されること、及び/又はサンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の検体(A)として核酸配列又は蛋白質が検出されることを特徴とする先行態様のいずれかに記載の方法。
14.複数のチャネル(114)及びキャビティを有する流体システム(103)と、サンプル(P)及び/又は流体を搬送するためのポンプ装置(112)と、流体システム(103)を通るサンプル(P)及び/又は流体の流れを制御するための複数のバルブ(115)とを含む特に生体サンプル(P)を検査するためのカートリッジ(100)であって、バルブ(114)を作動させることによって流体システム(103)内に異なる流体回路を形成することができ、サンプル(P)及び/又は流体を搬送するためにポンプ装置(112)が全ての回路内に組み込まれ、及び/又はキャビティのうちの1つが、回収キャビティ(111)として設計され、回収キャビティ(111)とポンプ装置(112)の両方及びキャビティのうちの少なくとも1つの他のものが、キャビティのうちの他のものから流体を搬出するために流体回路内で相互接続されるか又は相互接続可能であり、及び/又はカートリッジ(100)が、サンプル(P)を受け入れるための受け入れキャビティ(104)と、サンプル(P)を試薬と混合するための混合キャビティ(107)とを含み、受け入れキャビティ(104)と混合キャビティ(107)とポンプ装置(112)とが、サンプル(P)を受け入れキャビティ(104)から混合キャビティ(107)内にポンプ装置(112)を用いて搬入することができるように第1の流体回路内で相互接続される又は相互接続可能であり、混合キャビティ(107)とポンプ装置(112)が、サンプル(P)を試薬と混合するためにガスを混合キャビティ(107)からポンプ装置(112)を用いてその上で吸い出すことができ、混合キャビティ(107)内にポンプ装置(112)を用いて下部で搬入することができるように第2の流体回路内で相互接続される又は相互接続可能であり、及び/又はカートリッジ(100)が、先行態様のいずれかに記載の方法を実施するように設計されることを特徴とする。
15.カートリッジ(100)が、特に、サンプル(P)の検体(A)を電気化学的に検出するためのセンサ配置を含み、及び/又は複数のキャビティが、各々が流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液を含有する貯留キャビティ(108)として設計され、流体をそれぞれの貯留キャビティ(108)からセンサ配置に供給するために、回収キャビティ(111)と、ポンプ装置(112)と、センサ配置とが、貯留キャビティ(108)のうちの1つと共に流体回路内で相互接続される又は相互接続可能であり、及び/又は回収キャビティ(111)からセンサ配置に流体、特にガスを供給するために、及び/又はセンサ配置から回収キャビティ(111)に流体、特にサンプル残留物及び/又は使用された試薬を供給するために、回収キャビティ(111)と、ポンプ装置(112)と、センサ配置とが、流体回路内で相互接続される又は相互接続可能であり、及び/又はカートリッジ(100)の配送状態では、サンプル(P)を前処理するための少なくとも1つの試薬が、混合キャビティ(107)内にあり、及び/又はカートリッジ(100)及び/又は流体システム(103)、特に流体回路の各々が、流体的に閉じたシステムとして設計されることを特徴とする態様14に記載のカートリッジ。
参照符号のリスト
1 分析システム
100 カートリッジ
101 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) 貯留キャビティ
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 回収キャビティ
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 バイパス
115 バルブ
115A 初期閉鎖バルブ
115B 初期開放バルブ
116 センサ部分
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 ポンプドライブ
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 加圧ガス供給装置
214A 接続要素
215 支持装置
215A 支持要素
A(1〜2) 検体
B 結合
D 検出器分子
F(1〜5) 液体試薬
G 重力
H 主延長平面
L ラベル
M(1〜3) 捕捉分子
P サンプル
P1 第1のサンプル部分
P2 第2のサンプル部分
P3 第3のサンプル部分R1 第1の搬送方向R2 第2の搬送方向
S(1〜10) 乾燥試薬
SA 第1の物質
SP 第2の物質

Claims (31)

  1. 特に生体サンプル(P)を検査する方法であって、
    前記サンプル(P)が、カートリッジ(100)に受け入れられ、
    前記サンプル(P)が、前記カートリッジ(100)の複数のチャネル(114)を有する流体システム(103)を通して搬送され、
    前記サンプル(P)が、前記サンプル(P)の検体(A)を検出するために前記カートリッジ(100)のセンサ配置に搬送され、
    前記サンプル(P)は、複数のサンプル部分(P1、P2、P3)に分割され、該サンプル部分(P1、P2、P3)の各々が、個々に搬送され、共通の前記センサ配置のセンサ区画(118)に連続して搬送される、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記センサ配置は、前記検体(A)を検出するために前処理され、該センサ配置のセンサカバー(117)が、前処理及び検出の両方のために該センサ配置のセンサ装置(113)の上に少なくとも一時的に下降されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)が、第1の搬送方向(R1)に前記センサ配置まで搬送され、次いで、該第1の搬送方向(R1)と反対である第2の搬送方向(R2)に該センサ配置から運び去られることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。
  4. 前記サンプル(P)は、異なる反応キャビティ(109)間で分割され、及び/又は
    前記サンプル部分(P1、P2、P3)は、異なる反応キャビティ(109)に供給される、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の前記検体(A)は、前記異なる反応キャビティ(109)で、増幅反応、特にPCRを用いて増幅されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)は、並列に及び/又は互いから独立に増幅されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記検体(A)又はサンプル部分(P1、P2、P3)は、前記反応キャビティ(109)と前記センサ配置の間で、好ましくは中間温度制御キャビティ(110)内で能動的に温度制御されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の前記検体(A)は、前記センサ配置及び/又はセンサ装置(113)の捕捉分子(M)に結合され、
    前記結合された検体(A)は、前記センサ配置及び/又はセンサ装置(113)を用いて検出される、
    ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記結合された検体(A)は、電気化学的に及び/又は酸化還元サイクルによって検出されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 前記サンプル部分(P1、P2、P3)は、特に該サンプル部分(P1、P2、P3)の前記検体(A)を対応する前記捕捉分子(M)に結合するために前記第1の搬送方向(R1)に前記センサ配置まで供給されることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 特に前記検体(A)が対応する捕捉分子(M)に結合された後に、前記サンプル部分(P1、P2、P3)は、特に該サンプル部分(P1、P2、P3)を回収キャビティ(111)に回収するために、順番に及び/又は第1の搬送方向(R1)と反対である第2の搬送方向(R2)に前記センサ配置から運び去られることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)及び前処理流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液が、異なる側面から前記センサ配置に供給されることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)及び/又は前処理のための流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液が、特に第2の搬送方向(R2)に前記センサ配置から前記カートリッジ(100)の共通回収キャビティ(111)まで搬送されることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 特に前記検体(A)が対応する捕捉分子(M)に結合された後で及び/又は該結合された検体(A)が検出される前に、前記センサ配置は、該検出のために流体、特に洗浄緩衝液及び/又は試薬を用いて前処理される及び/又は洗流されることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記センサ配置は、結合された前記検体(A)を検出するために洗浄緩衝液を用いて洗流され、及び/又は検出器分子(D)及び/又は基質(SU)で充填されることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記センサ配置は、特に複数の方法段階の後で及び/又はその最中に複数回洗浄緩衝液を用いて洗流されることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の方法。
  17. センサカバー(117)が、特に複数の方法段階の後で及び/又はその最中に複数回空圧的に作動され、及び/又は前記センサ装置(113)の上に下降されることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の方法。
  18. センサカバー(117)が、特に前記センサ装置(113)のセンサフィールド(113B)を洗流するために及び/又は該センサ装置(113)から空気泡を除去する又は散逸させるために、前処理のために及び/又は検出の前に特に複数回作動される及び/又は該センサ装置(113)の上に下降されることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の方法。
  19. センサカバー(117)が、特に前記センサ装置(113)のセンサフィールド(113B)を互いから密封及び/又は流体分離するために及び/又はセンサフィールド(113B)内の電気化学的活性分子の拡散経路を低減するために、前記検出のために該センサ装置(113)の上に下降されることを特徴とする請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の方法。
  20. 前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の結合された前記検体(A)は、好ましくはセンサカバー117が下降された時に単一又は共通の検出処理で識別、検出、又は決定されることを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 前記サンプル(P)を含有する前記カートリッジ(100)は、分析デバイス(200)によって少なくとも部分的に受け入れられることを特徴とする請求項1から請求項20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記分析デバイス(200)は、前記カートリッジ(100)に空圧的に、熱的に、及び/又は電気的に接続されることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 核酸配列又は蛋白質が、前記サンプル(P)又はサンプル部分(P1、P2、P3)の検体(A)として検出されることを特徴とする請求項1から請求項22のいずれか1項に記載の方法。
  24. 特に生体サンプル(P)を検査するためのカートリッジ(100)であって、
    前記カートリッジ(100)が、複数のチャネル(114)とキャビティとを有する流体システム(103)と、サンプル(P)及び/又は流体を搬送するためのポンプ装置(112)と、該流体システム(103)を通るサンプル(P)の及び/又は該流体の流れを制御するための複数のバルブ(115)とを含み、
    異なる流体回路を前記バルブ(115)を作動させることによって前記流体システム(103)に形成することができ、前記ポンプ装置(112)が、サンプル(P)及び/又は前記流体を搬送するために全ての該回路に組み込まれ、
    前記カートリッジ(100)は、前記サンプル(P)を受け入れるための受け入れキャビティ(104)と、該サンプル(P)を試薬と混合するための混合キャビティ(107)とを含み、該受け入れキャビティ(104)、該混合キャビティ(107)、及び前記ポンプ装置(112)は、該ポンプ装置(112)を用いて該サンプル(P)を該受け入れキャビティ(104)から該混合キャビティ(107)の中に搬送することができるように第1の流体回路に相互接続される又は相互接続可能であり、該混合キャビティ(107)及び該ポンプ装置(112)は、該サンプル(P)を試薬と混合するために該ポンプ装置(112)を用いてガスを該混合キャビティ(107)からその上部で吸い出すことができ、かつ該ポンプ装置(112)を用いて該混合キャビティ(107)の中にその下部で搬送することができるように第2の流体回路に相互接続される又は相互接続可能である、
    ことを特徴とするカートリッジ(100)。
  25. 前記カートリッジ(100)が、特に前記サンプル(P)の検体(A)を電気化学的に検出するためのセンサ配置を含むことを特徴とする請求項24に記載のカートリッジ。
  26. 前記キャビティのうちの1つが、回収キャビティ(111)として設計され、該回収キャビティ(111)及びポンプ装置(112)の両方と前記キャビティのうちの少なくとも1つの他のものとが、前記キャビティのうちの該他のものから流体を搬送するために流体回路に相互接続される又は相互接続可能であることを特徴とする請求項24又は請求項25に記載のカートリッジ。
  27. 複数の前記キャビティは、流体、特に試薬及び/又は洗浄緩衝液を各々が含有する貯留キャビティ(108)として設計され、該貯留キャビティ(108)のうちの1つと共に前記回収キャビティ(111)、前記ポンプ装置(112)、及び前記センサ配置は、該流体をそれぞれの該貯留キャビティ(108)から該センサ配置に供給するために流体回路に相互接続される又は相互接続可能であることを特徴とする請求項26に記載のカートリッジ。
  28. 前記回収キャビティ(111)、前記ポンプ装置(112)、及び前記センサ配置は、流体、特にガスを該回収キャビティ(111)から該センサ配置まで供給するために、及び/又は流体、特にサンプル残留物及び/又は使用された試薬を該センサ配置から該回収キャビティ(111)まで供給するために流体回路に相互接続される又は相互接続可能であることを特徴とする請求項26又は請求項27に記載のカートリッジ。
  29. 前記カートリッジ(100)の配送状態では、少なくとも1つの試薬が、前記サンプル(P)を前処理するために前記混合キャビティ(107)内にあることを特徴とする請求項24から請求項28のいずれか1項に記載のカートリッジ。
  30. 前記カートリッジ(100)及び/又は前記流体システム(103)、特に前記流体回路の各々が、流体的に閉じたシステムとして設計されることを特徴とする請求項24から請求項29のいずれか1項に記載のカートリッジ。
  31. 前記カートリッジ(100)が、請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の方法を実施するように設計されることを特徴とする請求項24から請求項30のいずれか1項に記載のカートリッジ。
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