JP5716088B2 - バイオアフィニティアッセイ用反応キュベットのシール - Google Patents

Description

本発明は、生物学的試料または臨床試料からの検体のインビトロ診断検査に関する。さらに詳しくは、本発明は、バイオアフィニティ結合反応を利用する臨床試料のベッドサイド（near-patient）インビトロ診断検査に関する。本発明は、特に、バイオアフィニティアッセイ用の乾燥試薬を含む反応キュベットのシールに関する。

本発明の背景技術を説明するために本明細書において使用される刊行物および他の参考資料、特に、実務に関するさらなる詳細を提供するケースについては、これを援用する。

診断検査の傾向
多種多様な方法および機器が、臨床試料のインビトロ免疫診断（ＩＶＤ）検査用として市販されている。ＥＬＩＳＡイムノアッセイ検査のような、従来のＩＶＤ検査は、複雑な検査手法を特徴とする。検査は、いくつかのステップにおいて追加の試薬およびいくつかのステップにおいて洗浄を必要とすることがある。このため、テストを行うのに多くの労力を要する。こうした必要とされる労力を減らすために、自動分析器が開発されてきた。この分析器は、ランダム「アクセスモード」または「バッチモード」のいずれかで稼動することができる。この自動分析器は、１時間あたり最大数百の検査を実行することができる。典型的には、分析器が大型になるほど、検査能力は高くなる。自動ランダムアクセス分析器の検査メニューは、最大５０の、またはもっと多くの異なる検体の検査を含むことができる。スケールメリットにより、大型の分析器では、小型の分析器よりも結果が安価に得られる。このことが、ＩＶＤ検査を、大型の集中型検査室へと推し進めてきた。

集中型の検査の主な欠点は、長い所要時間（turn-around-time）であり、これは、急性患者の場合について、検査の必要性を満たすにはあまりにも長すぎる。したがって、集中型化の傾向に続いて、ベッドサイド検査、すなわち、ポイントオブケア（point-of-care）検査の傾向がある。ポイントオブケアでは、迅速な結果を提供する検査機器の必要性が増している。ポイントオブケアに適用可能とするには、機器は、使用が容易で、大きさが小さく、かつ、手頃な価格とすべきである。

ポイントオブケア検査の要件を満たすために、検査手法はできるだけシンプルにすべきである。検査手法の簡素化のために幅広く使われているアプローチは、液体試薬の代わりに、乾燥した（または、凍結乾燥された）生化学的試薬を利用することである。乾燥試薬を使用すれば、試薬を追加するステップをなくすことができる。

検査手法の簡素化のための別のアプローチは、バイオアフィニティアッセイの分離不要（洗浄不要）な検出を可能にする検出技術を利用することである。分離不要な検出技術を使用すれば、洗浄ステップをなくすことができる。

分析器を小さくするというアプローチでは、反応容積を縮小、すなわち、検査システムを小型化させることになる。これは、検査試薬や緩衝液のような検査用消耗品の容積の縮小にもなる。こうすることで、検査が、ポイントオブケア用に使用するにあたって、より好適なものとなる。しかしながら、通常、小型化すると、検出技術の性能値が落ちてしまう。これを避けるために、性能を落とすことなく小型化を許容する検出技術が使用されるべきである。

乾燥試薬
抗体、抗原、酵素のようなバイオアフィニティ試薬は乾燥した状態で生物学的活性を非常に良く維持することが広く知られている。乾燥状態において、試薬は通常、室温でも保管するのに安定している。したがって、試薬供給のロジスティクスにおいて、厳密なコールドチェーンを維持する必要がない。このことにより、輸送および保管のコストが低減する。乾燥試薬によって、ポイントオブケアに使用するための、よりシンプルな検査機器の設計が可能にもなる。

乾燥バイオアフィニティ試薬は、周囲の水分と接触するのを避けるために密閉状態を維持しなければならないことも常識である。水分にさらされると、乾燥試薬は生物学的活性を失う傾向にあり、それはアッセイ性能の低下につながる。アッセイ試薬が最後の反応キュベット内で乾燥された場合、その反応キュベットは、周囲の水分と接触するのを避けるために密封されなければならない。ほとんどの場合、これは接着性の金属箔で実現される。機械的性質を向上させるために、この箔は異なる材料のいくつかの積層体（コレイヤー（co‐layer））から構成することができる。普通のタイプの箔は、プラスチック層と金属箔層とから構成されている。プラスチック層は、箔の耐久性および柔軟性を高める。密封が必要ない場合は、埃から保護したり、他に、時折溢れ出すことがないように、反応キュベットはむき出しのプラスチックフィルムでシールすることができる。

乾燥試薬を用いた典型的な自動ＩＶＤ分析器において、臨床試料は、分注針によりカバーフォイルを通して反応キュベットに分注できる。分注された試料は、乾燥試薬を溶解し、検体と試薬との間の結合反応を引き起こす。反応キュベットの撹拌または振とうは、試薬の溶解を加速するため、および、反応速度を向上させるために多くの場合必要である。ポイントオブケアの場においては、所要時間（turn-around-time）を短くするのに必要なため、早い反応速度が不可欠である。大抵の分析器においては、イムノアッセイの結合度（たとえば、基質またはエンハンスメント溶液）の定量化を可能にするため、非結合成分の洗浄や化学成分の追加など、反応ウェルの後処理が通常必要である。したがって、ウェルは数回アクセスされる必要がある。

開放した反応キュベットを振とうすると、溢出やエアロゾルの形成を引き起こしやすく、これが隣接する反応キュベットのコンタミネーションにつながる恐れがある。これは誤った検査結果を生じ、検査方法の正確度および非精密性をともに悪化させる恐れがある。したがって、機械的撹拌は、重大なキャリーオーバーのリスクを伴う。

反応容積が小さい小型の検査システムの場合、開放したキュベットからの溶媒の蒸発も、かなりの程度の影響を及ぼす可能性がある。このような場合、実際の濃度は高くなり、分析結果を歪曲してしまう。小型のシステムにおいては、従来の大きさのキュベットと比較して、溢出やエアロゾルの形成による影響が著しい。

振とうに起因する蒸発や溢出は、試料の分注の後、検査キュベットをシールすることにより避けることができる。しかしながら、キュベットをシールすると、手動による検査手順が複雑になるか、または、その方法が自動化された場合は、分析器の設計が非常に複雑になるであろう。結論として、分析器を、ポイントオブケアにおける定期的なＩＶＤでの使用に好適なものとするために、シールのステップは避けるべきである。

もしキュベットがフォイル（または他の種類のカバー）で覆われて、試料の分注が細い分注針により、フォイルを通して実行されるならば、開放されたキュベットと比較したとき、溢出の可能性はおそらく低くなるだろう。このような場合、溢出の可能性は、穿刺針の径に比例するであろう。しかし、この場合でさえ、振とうの間、溢出は非常に起こりやすく、培養中に、多量の蒸発が起こりやすい。このために、アッセイの性能が悪化する恐れがある。

再シール可能な穿刺可能なカバー
上述した問題を解決するために、キュベットは、再シールの穿刺可能なカバーでシールできる。多くの種類の再シールカバーが、この技術分野において知られている。これらのカバーは、プラスチックフィルム製であってよいし、または、ゴム、シリコン、その他のエラストマーのような柔軟な材料からできていてもよい。そのようなカバーは、たとえば、熱循環ＰＣＲ反応のような、核酸増幅反応の反応バイアルをカバーするために幅広く応用されている。これらにおいて、このシールは、典型的には、液体を吸引するサイクルの後に穿孔される。これらのカバーは、しかしながら、３８４ウェル形式の微量滴定ウェル（マイクロタイトレーションウェル）のような小型の反応キュベットには、まず応用できない。そのようなエラストマーカバーでの大きな支障となることの１つとして、分注によるキュベット内の空気圧の上昇がある。圧力の上昇を避けるためには、同量の空気が、キュベットから流出する必要がある。ゴムまたはシリコンカバーの場合、分注針は穿孔された開口内に密に据えられ、空気を流出させない。圧力の上昇は、分注の正確性を損なうか、または、分注を完全に失敗させる恐れがある。結論として、成形されたゴム、シリコン、または他の弾力性／弾性（resilient／elastic）バルク材からなる穿刺可能なカバーは、小さい容積の反応キュベットを覆うのにあまり好適ではない。

圧力の上昇の問題は、予定される穿刺ポイントにおいて、シール材に事前の切り込み（事前のスリット）を入れることにより解決することができる。事前の切り込みは、線形状、Ｙ字状もしくはクロス形状、またはそれ以外であってもよい。針により穿孔されると、切り込みのエッジは下方へ曲がり、このため自由に空気が流出するように裂け目が開く。針が引き抜かれた後は、開口を適切に閉じるために、エッジは元の位置に復帰する必要がある。したがって、カバー材料は、弾力性および／または弾性を有している必要がある。カバー材料を貫通するような事前切り込みにより、キュベットへの周囲の気体の自由拡散が可能となり、このため、閉じることにより密封されない。したがって、貫通するように事前切り込みされたシーラーは、それ自体としては乾燥試薬とともには利用できない。

事前切り込みされているか否かにかかわらず、針で穿孔されるまでカバーの密封性を維持するために、弾性カバーに金属層をかぶせることができる。このようなカバー材料は、一般的に、微量滴定（マイクロタイトレーション）プレート、ストリップ、および他の感湿性のバイオアッセイ消耗品をパウチングするために使用される。しかしながら、金属層には弾性がない。したがって、これはスリットのエッジの曲げに抗する。穿孔により、一旦エッジが下方に曲げられると、金属層は、元の位置へのエッジの復元に抗する。換言すると、金属箔は、事前切り込みされたエラストマーカバーの元に戻ることができる適切な機能を阻害する。もし、開口が適切に閉鎖されなければ、反応混合物の溢出または蒸発につながる恐れがある。このこともまた、方法の性能を低下させてしまう。

反応キュベットをシールする従来の方法はいずれも、
（ｉ）保管中、密封性がある、
（ｉｉ）穿孔針での正確な分注を可能にする、
（ｉｉｉ）分注の間、空気の流出を可能にする、
（ｉｖ）溢出や蒸発を避けるために、穿孔された開口が、復帰可能に閉鎖される、という基準を満たさない。

本発明の目的の１つは、反応チャンバを有するバイオアッセイカートリッジ用の穿孔可能な密封カバーを提供することである。

本発明の他の目的は、反応チャンバを有するバイオアッセイカートリッジと、そのカートリッジ用のカバーとを備えたシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、穿刺可能な密封カバーの使用を提供することである。

したがって、本発明は、少なくとも１つの反応チャンバを有するバイオアッセイカートリッジ用の、穿孔可能な密封カバーを提供する。このカバーの特徴は、
ａ）カバーは少なくとも第一層、すなわち最上層と、第二層、すなわち中間層と、第三層、すなわち最下層と、穿孔用の１つの箇所または複数の箇所とを備え、
ｂ）カバーによりカートリッジが覆われているときに、第三層がカートリッジに接し、穿孔用の１つの箇所または複数の箇所が、１つの反応チャンバの１つの開口部、または複数の反応チャンバの複数の開口部に位置し、
ｃ）穿孔用の１つまたは複数の箇所において、カバーが、第一層と第三層との間に空洞スペースを有する、すなわち、第二層が第二層を貫通して伸びる穴を有している、ということである。

本発明はまた、少なくとも１つの反応チャンバを有するバイオアッセイカートリッジと、このカートリッジ用のカバーとを備えたシステムを提供する。このシステムの特徴は、そのカバーが、上記で定義した発明のカバーであることである。

本発明はさらに、バイオアッセイカートリッジを覆うための、上記で定義した本発明によるカバーの使用についても提供する。

本発明によるシングルウェルバイオアッセイカートリッジシステムを、カバーの分解図により概略的に示す。 本発明による１２ウェルバイオアッセイカートリッジシステムを、カバーの分解図により概略的に示す。 本発明による９６ウェルバイオアッセイカートリッジシステムを、カバーの分解図により概略的に示す。 本発明による３８４ウェルバイオアッセイカートリッジシステムを、カバーの分解図により概略的に示す。 本発明による他の３８４ウェルバイオアッセイカートリッジシステムを、カバーの分解図により概略的に示す。 本発明によるさらなる３８４ウェルバイオアッセイカートリッジシステムを、カバーの分解図により概略的に示す。 従来技術による３８４ウェルバイオアッセイカートリッジシステムを、カバーの分解図により概略的に示す。

本発明は、容量の小さいバイオアフィニティアッセイカートリッジをシールするための新規なデザインを提供する。このデザインは、１つまたは並列の反応チャンバ内に分注される試料が、分析のために不規則な間隔で入れられ、かつ、後に使用される反応チャンバの密封性が維持されることが重要となるようなランダムアクセス分析器での分析に特に好適である。この新規なデザインにより、低容量の反応チャンバを有する、すぐに使用できるバイオアッセイカートリッジの製造が可能になる。このバイオアッセイカートリッジは、以下のようなものである。
（ｉ）乾燥状態のバイオアフィニティ試薬を含む。
（ｉｉ）保管中、密封閉止状態を維持する。
（ｉｉｉ）穿孔針によるチャンバへの正確な分注を可能にする。
（ｉｖ）分注の間、チャンバからの空気の自由な流出を可能にする。
（ｖ）針が引き抜かれると、針痕が復帰可能に閉鎖する。
（ｖｉ）時折の溢出に起因するクロスコンタミネーションをなくす。

新規なシールデザインの典型的な特徴は、以下のとおりである。
（ｉ）シールが、弾性材料からなる、事前切り込みされた最下層を有し、
（ｉｉ）シールが密封性のある最上層を有し、
（ｉｉｉ）シールが、空洞がある、または十分なスペースがある中間層を有している。

空洞を有する中間層が、本発明の趣旨である。この発明によるシールは、従来技術の支障を解消し、上記に列挙した４つの基準を満たす、すぐに使用できる低容量のバイオアッセイカートリッジの製造を可能にする。

本発明によると、空洞を有する中間層は、最下層を最上層から分離する。中間層により、最上層と最下層との間にスペースが設けられ、これら２つの層を互いからほぼ一定の距離に保つ。

空洞を有する中間層は、カバーが適切に機能するために不可欠である。空洞を有する中間層がないカバーは、すぐに使用できる低容量のバイオアッセイカートリッジの必須要件を満たさない。

本発明による典型的なカバーの構造が図１に示されている。図１は、側面からの投影図を表している。図１ｂは、上方からの投影図を表している。空洞層の厚さは、典型的には最小で０．２ｍｍである。好ましい厚さは、少なくとも０．５ｍｍである。厚さが薄すぎると、層は、溢出の影響に耐える効果を次第に失ってしまう。原理的には、中間層には最大の厚さというものはない。しかしながら、実用上の理由から、好ましい厚さは最大で１０ｍｍである。最も好ましい厚さは、１〜５ｍｍである。

中間層は穿孔ポイントにおいて空洞を有している。この空洞スペースは、円筒状、錐状、錐台もしくは立方体状、または他のいずれの形状を有することもできる。空洞スペースの容積は層の厚さに比例し、空洞スペースの形状に依存する。典型的には、その容積は、カートリッジキャビティ、すなわち反応チャンバの容積の５％以上である。この容積が小さすぎると、この層は、溢出の影響に耐える効果を失い、最下層および最上層の自由な動作を可能にすることができなくなる。スペースの容積についての上限はないが、実用上の理由から、カートリッジキャビティの容積の１０倍を越えるべきではない。

空洞を有する中間層は、その上側において、最上層に取り付けられる。最上層は、針で穿孔でき、穿孔されるまで、密封性があれば、どのような材料でもよい。穿孔後は、密封性はなくなる。最上層は、金属箔もしくはプラスチック−金属の二重層、または他の組成物から構成することができる。最上層の組成および寸法は、本発明の範囲を限定するものではない。

空洞を有する中間層は、その下側において、最下層に取り付けられる。最下層は、針で穿孔でき、分注の間カートリッジから空気を流出できるものであれば、いずれの弾性または柔軟な材料でもよい。最下層は、穿孔前は、中実であってもよいし、または、事前切り込みされていてもよい。最下層は、針で穿孔したときに、穿孔ジョイント部には気密性がなく、カートリッジキャビティから空気が自由に流出できるものであるならば、プラスチックフィルム、セル発泡体、ポリウレタン、ゴム、シリコン、または他の材料等、いずれの弾性または柔軟性のある材料から構成されてもよい。

用語
本出願において使用される用語は、以下のように定義できる。

穿孔可能な密封カバー：本発明に関して、穿孔可能な密封カバーという用語は、カートリッジの反応チャンバをシールするバイオアッセイカートリッジのカバーをいう。カバーに密封性があるというのは、カバーが、その穿孔前に、反応チャンバへまたは反応チャンバから、カバーを通した物質の流出または拡散をさせないことを意味する。したがって、この出願に関して、密封カバーは、長期間の保管中、すなわち、少なくとも数週間、好ましくは数ヶ月続く保管中でも、乾燥試薬、典型的には乾燥または凍結乾燥された試薬が、カバーを通して反応チャンバへ流入または拡散する物質、典型的には水蒸気によって、劣化しないようにする。穿孔可能な、というのは、カバーが、試料と、任意で、試薬ともにおよび／またはこれに追加で入れられる希釈用の緩衝液とを入れるために、分注針で穿孔されることが可能であることを意味する。

バイオアッセイカートリッジ：本発明に関して、バイオアッセイカートリッジという用語は、単一の管、マルチ反応ウェルストリップ（たとえば１２ウェル）、またはマルチウェルプレート（たとえば、９６または３８４ウェル）のいずれであれ、任意のカートリッジをいう。この出願に関して、この用語は、典型的には、反応チャンバの容積が５μｌ〜２ｍｌ、好ましくは５μｌ〜５０μｌ、５０μｌ〜５００μｌまたは５００μｌ〜２ｍｌ、最も好ましくは１０μｌ〜３０μｌのバイオアッセイ用のカートリッジをいう。

第一層／最上層：本発明に関して、バイオアッセイカートリッジのカバーの第一層および最上層というのは、本出願で定義された他の層の上の、カバーの層、すなわち、カバーがカートリッジをシールしている場合、そのカバーの、最下層の上にある中間層の上の層をいう。

第二層／中間層：本発明に関して、バイオアッセイカートリッジのカバーの第二層および中間層というのは、カバーの最上層と最下層の間にあるカバーの層をいう。中間層が、第一層および第三層との間に１つの空洞スペースまたは複数の空洞スペースを含むように、すなわち、第二層が、穿孔用の１つの箇所または複数の箇所で第二層をそれぞれ貫通して延びる１つの穴または複数の穴を有するように、最上層および最下層の間で中間層が画定できる限りにおいて、カバーの中間層は、最上層および／または最下層と一続きであってよいことに注意すべきである。

第三層／最下層：本発明に関して、バイオアッセイカートリッジのカバーの第三層および最下層というのは、本発明で定義される層であって、カートリッジがカバーにより覆われているとき、たとえばカバーによりシールされているときに、反応チャンバ、特に、反応チャンバの開口部に接する、つまりは最も近い層をいう。

穿孔用の１つ／複数の箇所：本発明に関して、穿孔用の１つの箇所および穿孔用の複数の箇所というのは、バイオアッセイカートリッジのカバーの表面またはカバーの特定の層の表面の箇所すなわち特定の領域のことであって、カートリッジが使用されるとき、すなわちバイオアッセイが実行されるときに、試料と、任意で、試薬とともにおよび／またはこれに加えて入れられる希釈用の緩衝液とを入れるための穿孔が、この箇所すなわち特定の領域を通して実行されるものである。この穿孔用の１つの箇所または複数の箇所は、カートリッジがカバーにより覆われているとき、たとえばカバーによりシールされたときに、バイオアッセイカートリッジの１つの反応チャンバの１つの開口部または複数の反応チャンバの複数の開口部にある。

空洞スペース／空洞スペースの厚さ／空洞スペースの幅：本発明に関して、空洞スペースという用語は、バイオアッセイカートリッジのカバーの中間層の穴をいう。この穴は第一層から第三層まで、第二層を貫通して伸びる。したがって、この穴は、上部が最上層により、側部が中間層により、底部が最下層により画定される。空洞スペースの厚さという用語は、空洞スペースを横切る、第一層から第二層までの距離をいう。この厚さは典型的には、所期の穿孔の軸に平行に計測される。所期の穿孔の軸は、典型的にはカバーの平面に対して垂直である。空洞スペースの厚さは、中間層の厚さが一定ならば、中間層の厚さと等しいものであって、好ましくは、そのようにすることである。空洞スペースの幅という用語は、所期の穿孔の軸に対して垂直、かつ、典型的にはカバーの平面と平行な空洞スペースの寸法である。空洞スペースの幅は、空洞スペースの形状に応じて、最上層および／または最下層からの距離によって異なってよい。その形状がたとえば錐状または錐台状の場合、空洞スペースの幅は、錐または錐台のどの端部でそれが計測されるかに依存する。

反応チャンバ／反応チャンバの容積：本発明に関して、反応チャンバという用語は、反応チャンバ、典型的には管またはウェルの壁と、バイオアッセイカートリッジを覆うカバーの平面とにより画定されるスペースをいう。したがって、反応チャンバの容積は、バイオアッセイの反応が起こるチャンバの全容積をいう。したがって、その容積も、反応チャンバ、典型的には管またはウェルの壁と、バイオアッセイカートリッジを覆うカバーの平面とにより画定される。本発明の反応チャンバの典型的な容積は、５μｌ〜２ｍｌ、好ましくは、５μｌ〜５０μｌ、５０μｌ〜５００μｌまたは５００μｌ〜２ｍｌであり、最も好ましくは１０μｌ〜３０μｌである。

穿孔ジョイント：本発明に関して、穿孔ジョイントという用語は、カバーまたはカバーの特定の層を通して針が穿孔するジョイントをいう。典型的には、最上層、最下層またはそれら両方、好ましくは、少なくとも最下層を通る穿孔ジョイントは、気密ではなく、試料と、任意で、試薬とともにおよび／またはこれに追加で入れられる希釈用の緩衝液とが、反応チャンバ内に分注されるときに、反応チャンバから気体が自由に流出できるようにする。

針痕／針痕の密閉：本発明に関して、針痕という用語は、穿孔針によって、この針が引き抜かれたあとに残る、カバーまたはカバーの特定の層を通った痕をいう。典型的には、最上層または最下層を通った針痕の少なくともいずれかは、針が引き抜かれると密に閉鎖する。本発明に関して、密に閉鎖するという用語は、針痕がバイオアッセイの間、密に閉鎖され、この針痕を通して、物質の著しい流れ、すなわち、実行されるバイオアッセイの性能に著しい影響を与え得る物質の流れが生じないような閉鎖を意味する。

本発明の好ましい実施形態
本発明の典型的な実施形態は、少なくとも１つの反応チャンバを備えたバイオアッセイカートリッジ用の穿孔可能な密封カバーを備え、
ａ）このカバーは少なくとも第一層、すなわち最上層と、第二層、すなわち中間層と、第三層、すなわち最下層と、穿孔用の１つまたは複数の箇所とを備え、
ｂ）カバーによりカートリッジが覆われているとき、第三層がカートリッジに接し、１つまたは複数の穿孔用の箇所が１つの反応チャンバの１つの開口部、または複数の反応チャンバの複数の開口部に位置し、
ｃ）穿孔用の１つのまたは複数の箇所において、このカバーが第一層と第三層との間に空洞スペースを有する、すなわち、第二層が第二層を貫通して伸びる穴を有している。

本発明の典型的な実施形態では、カバーは、穿孔される前、反応チャンバへ、または反応チャンバから、カバーを通して、どのような物質の流出、または拡散をも生じさせない。

本発明の最も典型的な実施形態では、それぞれの穿孔箇所におけるそれぞれの空洞スペースの容積は、カートリッジの対応する反応チャンバの容積の５％から１０倍、好ましくは１５％から３倍、最も好ましくは５０％から２倍である。多くの典型的な実施形態では、空洞スペースの厚さ、すなわち、空洞スペースを横切る第一層と第二層との間の距離は、０．１ｍｍから２０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍから１０ｍｍ、最も好ましくは１ｍｍから５ｍｍであり、および／または、所期の穿孔の軸に対してほぼ垂直に計測された、穿孔箇所における空洞スペースの幅は、１．５ｍｍからカバーにより覆われた反応チャンバの開口部の幅の２倍、好ましくは２ｍｍから１．５倍、最も好ましくは２．５ｍｍから１倍である。

本発明の大抵の実施形態では、カバーの第一層または第三層のいずれかが、好ましくは第一層が、穿孔されるまで密封性があり、第三層または第一層のいずれかがそれぞれ、好ましくは第三層が、
ｉ）針により穿孔されたとき、穿孔ジョイントが気密ではなく、反応チャンバから気体の自由な流出を可能にし、
ｉｉ）この層によって、針が引き抜かれると針痕が密に閉鎖する。

本発明の多くの実施形態では、針により穿孔されているときは、気密ではなく、気体がチャンバから自由に流出することを可能にする穿孔ジョイントを有する、第一層または第三層のいずれかの層、好ましくは第一層は、事前切り込みがされている。事前切り込みは、好ましくは、＋（プラス）形状（すなわち、クロス形状）、Ｘ字形状、Ｙ字形状またはＩ字形状（すなわち、線形）である。

本発明のいくつかの好ましい実施形態では、カバーは、少なくとも１つの追加の層を備える。この１つのまたは複数の追加の層は、第一、第二および／または第三層の上方、間または下方にあってよい。いくつかの好ましい実施形態では、カバーは、第一層の上すなわち上部に１つの追加の層を備え、この追加の層は、穿孔用の１つの箇所または複数の箇所において、空洞スペースを有する。

本発明による典型的なシステムは、少なくとも１つの反応チャンバを有するバイオアッセイカートリッジと、カートリッジ用のカバーとを備え、カバーは上記に定義した本発明によるものである。このシステムについての大抵の典型的な実施形態では、バイオアッセイカートリッジの反応チャンバの容積は、５μｌ〜２ｍｌ、好ましくは５μｌ〜５０μｌ、５０μｌ〜５００μｌまたは５００μｌ〜２ｍｌであり、最も好ましくは１０μｌ〜３０μｌである。

本発明はさらに、上記で定義した本発明によるカバーの使用を含む。この使用についての大抵の典型的な実施形態では、バイオアッセイカートリッジの反応チャンバの容積は、５μｌ〜２ｍｌ、好ましくは５μｌ〜５０μｌ、５０μｌ〜５００μｌまたは５００μｌ〜２ｍｌであり、最も好ましくは、１０μｌ〜３０μｌである。

以下のとおり、本発明は実施例１〜７によって例示されるが、この発明が利点をもたらすような応用については、これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
単一ウェル反応チャンバ
図１は、三層８、１０、１２のカバー２によりシールされる、単一のウェル反応チャンバ６を備えたバイオアッセイカートリッジ４を示している。カバー２の最下層１２は厚さ３ｍｍのシリコン製であり、予定される穿孔ポイントにおいて、事前切り込み（Ｘ字状）されている。中間層１０の空洞スペース１８は、直径１０ｍｍ、深さ１０ｍｍの円筒状である。最上層８および最下層１２を結合する、最下層１０、すなわち、空洞スペース１８の周囲の骨格部は、独立気泡ポリエチレン発泡体でできている。最上層８は密封性があり、金属箔でできており、厚さが８０μｍである。管４には、乾燥試薬が入っている。試薬カートリッジ４は、分析用に使用されるまで、金属箔パウチ内に保管される。

カートリッジ４はバイオアッセイに使用される。試料は反応チャンバ６内に分注針により加えられる。針は、三層カバー２を通って穿孔し、反応チャンバ６内に試料容量を分注し、そして、チャンバ６から引き抜かれる。こうしたカバー２のデザインにより、本発明の本質的な利点がもたらされる。

実施例２
マルチウェルカートリッジ、１２反応ウェル
図２は、三層８、１０、１２のカバー２によりシールされる、配列された１２個の反応ウェル６からなるマルチウェルカートリッジ４を備えたシステム２０を示している。カバー２の最下層１２は、２ｍｍの独立気泡ネオプレン発泡体でできており、予定される穿孔ポイントにおいて、事前切り込み（Ｙ字状）されている。中間層１０の空洞スペース１８は、直方体形状（６ｍｍ×６ｍｍ）で、深さは２ｍｍである。最上層８および最下層１２を結合する中間層１０、すなわち空洞スペース１８の周囲の骨格部は、独立気泡ゴム発泡体でできている。最上層８は密封性があり、厚さ１２０μｍのプラスチックが積層された金属（二重層）でできている。反応チャンバ６には、乾燥試薬が入っている。

カートリッジ４はバイオアッセイ用に用いられる。試料は、分注針により反応チャンバ６内に加えられる。針は、三層８、１０、１２のカバー２を通って穿孔し、反応チャンバ６内に試料容量を分注し、そして、チャンバ６から引き抜かれる。こうしたカバー２のデザインによって、本発明の本質的な利点がもたらされる。

実施例３
マルチウェルカートリッジ、９６反応ウェル
図３は、カートリッジ４が三層８、１０、１２のカバー２によりシールされる、標準的な９６ウェルプレート２０でできた、９６反応ウェル６からなるマルチウェルカートリッジ４を備えたシステム２０を示している。カバー２の最下層１２は、厚さ１００μｍのビニル製であり、予定される穿孔ポイントにおいて、事前切り込み（Ｉ字状）されている。中間層１０の空洞スペース１８は、直径５ｍｍ、深さ１ｍｍの円錐状である。中間層１０、すなわち、空洞スペース１８の周囲の骨格部は、ポリウレタンでできている。最上層８は密封性があり、厚さ１５μｍの金属箔でできている。カートリッジシステム２０には、乾燥試薬が入っている。試薬カートリッジシステム２０は、分析用に使用されるまで、金属箔パウチ内に保管される。

カートリッジシステム２０はバイオアッセイ用に使用される。試料は、分注針により反応チャンバ６内に加えられる。針は、三層８、１０、１２のカバー２を通って穿孔し、反応チャンバ６内に試料容量を分注し、そして、チャンバ６から引き抜かれる。こうしたカバー２のデザインによって、本発明の本質的な利点がもたらされる。

実施例４
マルチウェルカートリッジ、３８４個別反応ウェル
図４は、三層８、１０、１２のカバー２によりシールされる、標準的な３８４ウェルプレート４でできた、３８４の個別反応チャンバ６からなるマルチウェルカートリッジシステム２０を示している。カバー２の最下層１２は、密封性があり、厚さ５０μｍの金属箔でできており、ポリウレタン気泡発泡体でできた最上層８は、予定される穿孔ポイント１４において、事前切り込み（＋状）され、厚さは０．５ｍｍである。金属層１２は事前切り込みされていない。中間層１０の空洞スペース１８は、直径２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの円筒状である。中間層１０、すなわち、空洞スペース１８の周囲の骨格部は、独立気泡発泡体でできている。システム２０には、乾燥試薬が入っている。

カートリッジシステム２０はバイオアッセイ用に使用される。試料は、分注針により反応チャンバ６内に加えられる。針は、三層８、１０、１２のカバー２を通って穿孔され、反応チャンバ６内に試料容量を分注し、そして、チャンバから引き抜かれる。こうしたカバー２のデザインによって、本発明の利点がもたらされる。

実施例５
マルチウェルカートリッジ、３８４個別反応ウェル
図５は、三層８、１０、１２のカバー２によりシールされる、標準的な３８４ウェルプレート４でできた、３８４の個別反応チャンバ６からなるマルチウェルカートリッジシステム２０を示している。カバー２の最下層１２は、３００μｍの独立気泡ポリウレタン発泡体とポリエチレンとの二重層でできており、予定される穿孔ポイントにおいて、事前切り込み（＋状）されている。中間層１０の空洞スペース１８は、直径３ｍｍ、深さ２ｍｍの円筒状である。中間層１０、すなわち、空洞スペース１８の周囲の骨格部は、独立気泡発泡体でできている。最上層８は、気密性があり、厚さ３０μｍのアルミニウム箔でできている。システム２０には、乾燥試薬が入っている。

カートリッジシステム２０はバイオアッセイ用に使用される。試料は、分注針により反応チャンバ６内に加えられる。針は、三層８、１０、１２のカバー２を通って穿孔し、反応チャンバ６内に試料容量を分注し、そして、チャンバ６から引き抜かれる。こうしたカバー２のデザインによって、本発明の本質的な利点がもたらされる。

実施例６
マルチウェルカートリッジ、３８４個別反応ウェル
図６は、最上層８上に、中間層１０に類似した追加の層２２を有するが、その他は実施例５と同一のマルチウェルカートリッジシステム２０を示している。いくつかの実施形態において、追加の層２２は、穿孔用の箇所をより効率的に分離することにより、性能を向上させる。したがって、ある穿孔箇所において溢出がある場合、この溢出が他の穿孔箇所へ持ち越される（キャリーオーバー）リスクは、大きく減少する。

カートリッジシステム２０はバイオアッセイ用に使用される。試料は、分注針により反応チャンバ６内に加えられる。針は、四層２２、８、１０、１２のカバー２を通って穿孔し、反応チャンバ６内に試料容量を分注し、そして、チャンバ６から引き抜かれる。こうしたカバー２のデザインによって、本発明の本質的な利点がもたらされる。

実施例７
マルチウェルカートリッジ、３８４個別反応ウェル
図７は、金属箔８とプラスチックの二重層１２からなる標準的なカバー２’材料によりシールされる、標準的な３８４ウェルプレート４でできた、３８４の個別反応チャンバ６からなる従来技術のマルチウェルカートリッジシステム２０’を示している。プラスチック層１２（底部）は、予定される穿孔ポイントにおいて、事前切り込み（＋状）されている。最上層８は密封性があり、金属箔でできている。反応チャンバ６には、乾燥試薬が入っている。

カートリッジシステム２０’はバイオアッセイ用に使用される。試料は、分注針により反応チャンバ６内に加えられる。針が二重層のカバー２’を通って穿孔するとき、事前切り込みされた層１２のエッジは下方に曲がる。一方、針の引き抜き時、箔層８には十分な弾性がないので、エッジは適切に復帰しない。したがって、試料添加後、ウェル６の十分な密封状態は得られない。さらに、事前切り込みの層１２と密封性のある層８とが密接したものが、分注針の周りに巻きつくのが密すぎるため、置き換えられる空気の流出が確実に行われない。さらに、このデザインでは、溢出によるウェル６からウェル６’へのキャリーオーバーを起こしやすい。こうしたカバー２’のデザインは先行技術を表すものである。空洞層がないので、このカバーは、本発明の利点をもたらさない。

事前切り込みされたプラスチック層が最上部にあり、金属箔が最下部にある場合の、別の問題は、穿孔箇所において、金属箔の欠片が反応チャンバ内に時折落下してしまうことであろう。

Claims (18)

1. 乾燥状態のバイオアフィニティ試薬が収容される少なくとも１つの反応チャンバ（６）を備えたバイオアッセイカートリッジ（４）と、穿孔可能な密封カバー（２）とを備えたシステム（２０）であって、前記カバー（２）が、穿孔される前は、前記カバー（２）を通した、前記反応チャンバ（６）へのまたは前記反応チャンバ（６）からのどのような物質の流出または拡散をもさせず、
   ａ）前記カバー（２）は少なくとも第一層（８）、すなわち最上層（８）と、第二層（１０）、すなわち中間層（１０）と、第三層（１２）、すなわち最下層（１２）と、穿孔用の１つの箇所または複数の箇所（１４）とを備え、
   ｂ）前記カバー（２）により前記カートリッジ（４）が覆われているとき、前記第三層（１２）が前記カートリッジ（４）に接し、前記穿孔用の１つの箇所または複数の箇所（１４）が１つの前記反応チャンバ（６）の１つの開口部（１６）、または複数の前記反応チャンバ（６）の複数の開口部（１６）に位置し、
   ｃ）前記穿孔用の１つの箇所または複数の箇所（１４）において、前記カバー（２）が前記第一層（８）と前記第三層（１２）との間に空洞スペース（１８）を有する、すなわち、前記第二層（１０）が前記第二層（１０）を貫通して延びる穴（１８）を有し、前記空洞スペース（１８）が、針の穿孔による前記第一層（８）と前記第三層（１２）の自由な動作を可能にするように形成され、
   ｄ）前記カバー（２）の、前記第一層（８）または前記第三層（１２）のいずれかが、穿孔されるまで密封性があり；前記第三層（１２）または前記第一層（８）のいずれかそれぞれが、
   ｉ）針により穿孔されるとき、穿孔ジョイントが気密ではなく、前記反応チャンバ（６）から気体の自由な流出を可能にし、
   ｉｉ）前記針が引き抜かれると、前記層によって、針痕が密に閉鎖される
   ように事前切り込みされていることを特徴とするシステム（２０）。
2. 前記カバー（２）の前記第一層（８）が、穿孔されるまで密封性があり；前記第三層（１２）が、
   ｉ）針により穿孔されるとき、穿孔ジョイントが気密ではなく、前記反応チャンバ（６）から気体の自由な流出を可能にし、
   ｉｉ）前記針が引き抜かれると、前記層によって、針痕が密に閉鎖される
   ように事前切り込みされていることを特徴とする請求項１記載のシステム（２０）。
3. それぞれの穿孔箇所（１４）において、それぞれの空洞スペース（１８）の容積が、前記カートリッジ（４）の対応する前記反応チャンバ（６）の容積の５％から１０倍であることを特徴とする請求項１または２記載のシステム（２０）。
4. それぞれの穿孔箇所（１４）において、それぞれの空洞スペース（１８）の容積が、前記カートリッジ（４）の対応する前記反応チャンバ（６）の容積の１５％から３倍であることを特徴とする請求項１または２記載のシステム（２０）。
5. それぞれの穿孔箇所（１４）において、それぞれの空洞スペース（１８）の容積が、前記カートリッジ（４）の対応する前記反応チャンバ（６）の容積の５０％から２倍であることを特徴とする請求項１または２記載のシステム（２０）。
6. 前記空洞スペース（１８）の厚さ、すなわち前記空洞スペース（１８）を横切る前記第一層（８）と前記第三層（１２）との間の距離が、０．１ｍｍから２０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
7. 前記空洞スペース（１８）の厚さ、すなわち前記空洞スペース（１８）を横切る前記第一層（８）と前記第三層（１２）との間の距離が、０．３ｍｍから１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
8. 前記空洞スペース（１８）の厚さ、すなわち前記空洞スペース（１８）を横切る前記第一層（８）と前記第三層（１２）との間の距離が、１ｍｍから５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
9. 所期の穿孔の軸に対してほぼ垂直に計測された、前記穿孔箇所（１４）における前記空洞スペース（１８）の幅が、１．５ｍｍから前記カバー（２）により覆われた前記反応チャンバ（６）の前記開口部の幅の２倍であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
10. 所期の穿孔の軸に対してほぼ垂直に計測された、前記穿孔箇所（１４）における前記空洞スペース（１８）の幅が、２ｍｍから前記カバー（２）により覆われた前記反応チャンバ（６）の前記開口部の幅の１．５倍であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
11. 所期の穿孔の軸に対してほぼ垂直に計測された、前記穿孔箇所（１４）における前記空洞スペース（１８）の幅が、２．５ｍｍから前記カバー（２）により覆われた前記反応チャンバ（６）の前記開口部の幅の１倍であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
12. 針により穿孔されるとき、気密ではなく、気体が前記チャンバから自由に流出することを可能にする穿孔ジョイントを有する前記第一層または前記第三層のいずれかの層が、事前切り込みされ、事前切り込みは、＋形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状またはＩ字形状であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
13. 針により穿孔されるとき、気密ではなく、気体が前記チャンバから自由に流出することを可能にする穿孔ジョイントを有する前記第三層が、事前切り込みされ、事前切り込みは、＋形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状またはＩ字形状であることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
14. 前記カバー（２）が、前記第一層（８）、前記第二層（１０）および／または前記第三層（１２）の上方、間または下方に少なくとも１つの追加の層（２２）を備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
15. 前記カバー（２）が、前記第一層（８）の上、すなわち上部に、１つの追加の層（２２）を備え、前記穿孔用の１つの箇所または複数の箇所（１６）において、前記追加の層（２２）が、空洞スペース（２４）を有することを特徴とする請求項１４記載のシステム（２０）。
16. 前記バイオアッセイカートリッジ（４）の前記反応チャンバ（６）の容積が、５μｌ〜５００μｌであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
17. 前記バイオアッセイカートリッジ（４）の前記反応チャンバ（６）の容積が、５μｌ〜５０μｌまたは５０μｌ〜５００μｌであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム（２０）。
18. 前記バイオアッセイカートリッジ（４）の前記反応チャンバ（６）の容積が、１０μｌ〜３０μｌであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム（２０）。

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