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JP2017116554A - ポイントオブケアバイオマーカーおよび／または定量分析のための多重化体積測定バーチャートチップ - Google Patents

ポイントオブケアバイオマーカーおよび／または定量分析のための多重化体積測定バーチャートチップ Download PDF

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Abstract

【課題】試料に存在するタンパク質の量のポイントオブケア定量のための新規の方法および装置を提供する。
【解決手段】試料に存在する標的タンパク質および／または他のタイプのバイオマーカーまたは分析物の量を定量するための装置が、互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および底部プレートの複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える底部プレートとを備える。
【選択図】図１

Description

係属中の先行特許出願の参照
[0001]本特許出願は：
（ｉ）Ｔｈｅ Ｍｅｔｈｏｄｉｓｔ Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅにより２０１３年３月１５日に出願された、ポイントオブケアバイオマーカーおよび定量分析のための多重化体積測定バーチャートチップという名称の、係属中の先行米国特許出願第１３／８３４，６１４号の一部継続出願（代理人整理番号ＭＥＴＨＯＤＩＳＴ−４）であり、
（ｉｉ）Ｌｉｄｏｎｇ Ｑｉｎ他により２０１２年１０月１６日に出願された、ポイントオブケアバイオマーカー定量のための多重化体積測定バーチャートチップという名称の、係属中の先行米国特許仮出願第６１／７１４，６７６号（代理人整理番号ＭＥＴＨＯＤＩＳＴ−４ ＰＲＯＶ）の利益を主張するものである。
これにより上記で特定された２つ（２）の特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。
[0002]本発明は、一般に、試料に存在するタンパク質および／または他のバイオマーカーおよび／または分析物の量を定量するための方法および装置に関し、より詳細には、試料に存在するタンパク質の量（および好ましくは複数バイオマーカーの量）のポイントオブケア定量のための方法および装置に関する。
[0003]分子量分析は、研究、診断、品質管理および他のタイプの測定で広く使用されている。一定の医学的状態の診断および治療は、患者から取り出された試料中の選択したバイオマーカーの存在および量を同定することによって容易になり得ることがよく知られている。さらに、研究により、多くの状況で、マルチバイオマーカー測定が、より正確な診断結果を提供することができるということが示された。より具体的には、バイオマーカー研究は、癌、感染症、循環器疾患、糖尿病、アルツハイマー病および他を含む、多くの病気の診断および予後のために多くの有用なプロテオミクスパネルおよびゲノムパネルを同定してきた。例えば、４−バイオマーカーパネルが、卵巣癌の初期段階を検出するために開発され、１８−タンパク質バイオマーカーパネルが、初期アルツハイマー病の診断のために開発された。
[0004]タンパク質ベースのバイオマーカーアッセイのための現行の方法は、典型的に、酵素結合免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）手法を利用し、標的タンパク質が、特定の認識分子に結合し、次いで、比色、蛍光、電気化学および磁気信号が、結合事象を読取り信号に変換するように導入される。ただし、典型的には、標的タンパク質の量的検出のために、高度な器具類が必要である限り、器具類のサイズおよびコストが高いこと、および／または器具類の複雑な操作に因り、上記の方法は、ポイントオブケア用途に理想的であるとは言えない。例えば図１を参照すると、タンパク質ベースのバイオマーカーアッセイの典型的な手法を示すが、血液試料が、患者から採取され、次いで比較的大型の複雑な器具によって処理される。
[0005]したがって、試料に存在するタンパク質の量（および好ましくは複数のタンパク質の量）のポイントオブケア定量のための新たな方法および装置が必要となる。
[0006]これらのおよび他の目的は、試料に存在するタンパク質の量（および好ましくは複数のタンパク質の量）のポイントオブケア定量のための新規の方法および装置の提供および使用によって対処される。
[0007]本発明の一形態では、試料に存在する標的タンパク質および／または他のタイプのバイオマーカーまたは分析物の量を定量するための装置が提供され、前記装置が、
[0008]互いに平行に延在する複数の横列（ｒｏｗ）を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、
[0009]互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および底部プレートの前記複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える、底部プレートとを備え、
[0010]前記頂部プレートが、前記底部プレートの上にあり、前記頂部プレートの前記凹部が、複数の横列を形成するように前記底部プレートの前記凹部と連通するように、前記頂部プレートと前記底部プレートが、共に組み立てられ、
[0011]複数の縦列（ｃｏｌｕｍｎ）を形成するために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、前記複数の縦列のそれぞれが前記複数のチャネルのそれぞれと連通する。
[0012]本発明の別の形態では、試料に存在する標的タンパク質および／または他のタイプのバイオマーカーまたは分析物の量を定量するための方法において、装置が、
[0013]互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、
互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および底部プレートの前記複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える、底部プレートとを備え、
前記頂部プレートが、前記底部プレートの上にあり、前記頂部プレートの前記凹部が、複数の横列を形成するように前記底部プレートの前記凹部と連通するように、前記頂部プレートと前記底部プレートが、共に組み立てられ、
複数の縦列を形成するために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、前記複数の縦列のそれぞれが前記複数のチャネルのそれぞれと連通する、装置を提供するステップと、
[0014]前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部でタンパク質特異的抗体を結合させるステップと、
[0015]前記タンパク質特異的抗体を含む前記横列に隣接する凹部に過酸化水素を置くステップと、
[0016]前記複数のチャネルに隣接する横列の凹部にインクを置くステップと、
[0017]前記タンパク質特異的抗体を含む前記少なくとも１つの凹部に試料を置くステップと、
[0018]前記タンパク質特異的抗体および前記試料を含む前記少なくとも１つの凹部にカタラーゼを置くステップと、
[0019]前記複数の縦列を形成するように、前記頂部プレートと前記底部プレートのうちの一方を、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドさせるステップであって、それぞれの縦列が、前記複数のチャネルのうちの１つと連通する、スライドさせるステップと、
[0020]前記複数のチャネルに含まれる前記インクの長手方向位置を検出することによって、前記試料に存在する前記標的タンパク質および／または他のバイオマーカーおよび／または他の分子分析物の量を定量するステップとを含む、方法が提供される。
[0021]本発明の別の形態では、試料に存在する標的分析物の量を定量するための方法において、装置が、
[0022]互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、
互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および底部プレートの前記複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える底部プレートとを備え、
前記頂部プレートが、前記底部プレートの上にあり、前記頂部プレートの前記凹部が、複数の横列を形成するように前記底部プレートの前記凹部と連通するように、前記頂部プレートと前記底部プレートが、共に組み立てられ、
複数の縦列を形成するために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、前記複数の縦列のそれぞれが前記複数のチャネルのそれぞれと連通する、装置を提供するステップと、
[0023]前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部で捕捉剤を結合させて、試料に含まれる分析物が前記捕捉剤に結合されるように前記少なくとも１つの凹部中に前記試料を導入して、前記結合された分析物にプローブを結合させるステップと、前記捕捉剤、結合された分析物および結合されたプローブを含む前記横列に隣接する凹部に試薬を置くステップと、前記複数のチャネルに隣接する横列の凹部にインクを置くステップと、
[0024]前記複数の縦列を形成するように、前記頂部プレートと前記底部プレートのうちの一方を、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドさせるステップであって、それぞれの縦列が、前記複数のチャネルのうちの１つと連通する、スライドさせるステップと、
[0025]前記複数のチャネルに含まれる前記インクの長手方向位置を検出することによって、前記試料に存在する前記分析物の前記量を定量するステップとを含む、方法が提供される。
[0026]本発明の別の一形態では、試料に存在する標的タンパク質および／または他のタイプのバイオマーカーまたは分析物の量を定量するための装置が提供され、前記装置が、
[0027]少なくとも１つの凹部を備える頂部プレートと、
[0028]少なくとも１つの凹部、および底部プレートの前記少なくとも１つの凹部と連通する少なくとも１つの紆曲形チャネルを備える底部プレートとを備え、
[0029]前記頂部プレートの前記少なくとも１つの凹部を、前記底部プレートの前記少なくとも１つの凹部と位置合せするために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、その結果、前記頂部プレートの前記少なくとも１つの凹部と、前記底部プレートの前記少なくとも１つの凹部と、前記底部プレートの前記少なくとも１つの凹部と連通する前記少なくとも１つの紆曲形チャネルとの間に流体連通が存在する。
[0030]本発明のこれらのおよび他の、目的および特徴は、添付の図面と共に検討される本発明の以下の詳細な説明によって、より完全に開示されまたは明らかになるであろう。図面では、同様の符号は同様の部品を指す。
血液試料が患者から採取され、次いで比較的大型の複雑な器具によって処理される、タンパク質ベースのバイオマーカーアッセイの典型的な先行技術手法を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップを示す図である。 図２の新規の多重化体積測定バーチャートチップ、および多重化体積測定バーチャートチップを読み取るために使用され得るバーコードスキャナーを示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップのさらなる詳細を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップのさらなる詳細を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップのさらなる詳細を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップのさらなる詳細を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップのさらなる詳細を示す図である。 多重化体積測定バーチャートチップの頂部プレートおよび底部プレートの凹部およびチャネルを形成するために使用され得るエッチングプロセスの概略図である。 本発明の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作の概略図である。 本発明の多重化体積測定バーチャートチップの使用を示す概略図である。 本発明の多重化体積測定バーチャートチップの使用を示す概略図である。 底部プレートに対して頂部プレートを斜めにスライドさせる以前の本発明の多重化体積測定バーチャートチップを示す図である。 本発明に従って得られた種々の試料の試験結果を示す図である。 本発明に従って得られた種々の試料の試験結果を示す図である。 本発明に従って得られた種々の試料の試験結果を示す図である。 本発明の方法に従って実行された具体的なステップを示す図である。 本発明の方法に従って実行された具体的なステップを示す図である。 本発明の方法に従って実行された具体的なステップを示す図である。 本発明の方法に従って実行された具体的なステップを示す図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 本発明の一形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立ておよび操作を示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分子分析物の量に従って、種々のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にどのように多重化体積測定バーチャートチップ中を進むかを示す一連の概略図である。 ＤＮＡアッセイスキームおよび酸素発生機構に従って実行された具体的なステップを示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 図４７の多重化体積測定バーチャートチップを使用して、白金ウェル中に押し込まれた過酸化水素水の画像を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 本発明の新規の多重化体積測定バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 白金ナノ粒子が、カタラーゼの代わりに利用される、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 チャネル（複数可）が、紆曲形構成で配列された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 チャネルが、直線およびＶ字型構成で配列された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 新規の多重化バーチャートチップが、原発性肝細胞癌のリスク評価アッセイ用に構成された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 新規の多重化バーチャートチップが、乳がんのリスク／診断アッセイ用に構成された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 新規の多重化バーチャートチップが、敗血症評価アッセイ用に構成された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 新規の多重化バーチャートチップが、薬物乱用評価アッセイ用に構成された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 新規の多重化バーチャートチップが、いくつかの重要な生理学的バイオマーカーのアッセイ用に構成された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。 新規の多重化バーチャートチップが、ＤＮＡ、ＲＮＡおよび／またはマイクロＲＮＡ標的のアッセイ用に構成された、本発明の新規の多重化バーチャートチップの代替実施形態を示す図である。
[0031]本発明は、試料に存在するタンパク質の量（および好ましくは複数のタンパク質の量）のポイントオブケア定量のための新たな方法および装置を提供する。
多重化体積測定バーチャートチップ
[0032]ここで図２を参照すると、より具体的には、本発明の１つの好ましい形態では、新規の多重化体積測定バーチャートチップ５が提供される。多重化体積測定バーチャートチップ５は、試料に存在し得る複数のタンパク質の量を同時に定量するように構成され、試料に存在するそれぞれのタンパク質の量が、複数のバーチャネル１０のうちの特定の１つに表示される。限定しないが例として、６、１０、３０および５０重化または５０重化より多く、チャネルが、多重化体積測定バーチャートチップ５に組み込まれ得る。バーチャネル１０は、（図２に示すように）直線または曲線（例えば、紆曲形、円形、Ｚ字型）、または長さを有する一連のチャネルを具備する任意の他の構成で形成され得る。この構造の結果、特定のバーチャネル１０の概観は、試料に存在し得る特定のタンパク質の量を表示し、有意には、複数のバーチャネル１０の集合的なアレイが、バーチャート形態で、試料に存在し得る複数のタンパク質の量を同時に表示し、これによって、多タンパク質の量測定値ひいてはより包括的な診断結果を提供する。
[0033]図３に示すように、多重化体積測定バーチャートチップ５によってバーチャート形態で提示される多タンパク質測定値は、次いでスマートフォンまたはバーコードスキャナー１５を用いて読み取ることができ、これによって、データ収集プロセスを自動化することができる。
[0034]ここで図４〜図８を参照すると、多重化体積測定バーチャートチップ５が、２つのプレート、透明な頂部プレート２０と底部プレート２５（これは透明であってもなくともよい）とを備える。
[0035]頂部プレート２０（図５および図６）は、その下表面に形成された複数の凹部３０を有し、凹部３０が複数の横列３５（すなわち３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、他）に配列され、凹部３０のそれぞれが、所与の横列３５の軸に対して４５度の角度で延在し、１つの横列３５の凹部３０が、隣接する横列３５のオフセット凹部３０と位置合せされる。インレット４０が、最終横列３５Ａの離れた側の凹部３０に接続され、アウトレット４５が、同じ最終横列３５Ａの逆の離れた側の凹部３０に隣接して形成される。インレット５０は、最終から２番目の横列３５Ｂの離れた側の凹部３０に接続され、アウトレット５５は、同じ最終から２番目の横列３５Ｂの逆の離れた側の凹部３０に隣接して形成される。最終から３番目の横列３５Ｃは、インレットもアウトレットもない。インレット６０は、最終から４番目の横列３５Ｄの離れた側の凹部３０に接続され、アウトレット６５は、同じ最終から４番目の横列３５Ｄの逆の離れた側の凹部３０に隣接して形成される。
[0036]ここで図９を参照すると、本発明の１つの好ましい形態では、凹部３０、インレット４０、５０、６０およびアウトレット４５、５５、６５が、エッチング技術ではよく知られる部類の従来型エッチングプロセスを使用して、頂部プレート２０の下表面に全て形成される。好ましくは、凹部３０、インレット４０、５０、６０およびアウトレット４５、５５、６５が、ガラスプレートの下表面でエッチングされる。代替的に、凹部３０、インレット４０、５０、６０およびアウトレット４５、５５、６５が、シリコンプレート、プラスチックプレート、セラミックプレート、石英プレート、金属酸化物プレートまたは他の適切な基体材料で形成され得る。
[0037]底部プレート２５は、その上表面に形成された複数の凹部７０を有し、凹部７０が、複数の横列７５（すなわち７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、他）で配列され、凹部７０のそれぞれが、所与の横列７５の軸に対して４５度の角度で延在し、１つの横列７５の凹部７０が、隣接する横列７５のオフセット凹部７０と位置合せされる。アウトレット８０が、最終横列７５Ａの離れた側の凹部７０に接続される。アウトレット８５が、最終から２番目の横列７５Ｂの離れた側の凹部７０に接続される。最終から３番目の横列７５Ｃは、アウトレットがない。アウトレット９０は、最終から４番目の横列７５Ｄの離れた側の凹部７０に接続される。加えて、複数のバーチャネル１０が、底部プレート２５の上表面に形成され、バーチャネル１０のそれぞれが、最終から４番目の横列７５Ｅの凹部７０（図８参照）に接続され、バーチャネル１０のそれぞれが、互いに平行に、また横列７５の軸に垂直に延在する。
[0038]ここで図９を参照すると、本発明の１つの好ましい形態では、凹部７０、アウトレット８０、８５、９０およびバーチャネル１０が、エッチング技術ではよく知られる部類の従来型エッチングプロセスを使用して、底部プレート２５の上表面に全て形成される。好ましくは、凹部７０、アウトレット８０、８５、９０およびバーチャネル１０が、ガラスプレートの上表面でエッチングされる。代替的に、凹部７０、アウトレット８０、８５、９０およびバーチャネル１０が、シリコンプレート、プラスチックプレート、セラミックプレート、石英プレート、金属酸化物プレートまたは他の適切な基体材料で形成され得る。
多重化体積測定バーチャートチップの組立体
[0039]次に図１０を参照すると、頂部プレート２０は、頂部プレート２０の凹部３０が底部プレート２５の凹部７０と連通するように、底部プレート２５の上に組み立てられる。より具体的には、このように、頂部プレート２０が底部プレート２５の上に組み立てられるとき、多重化体積測定バーチャートチップ５の複数の連続的な横列９５（すなわち９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃ、９５Ｄ、他）を最初に形成するように、頂部プレート２０の凹部３０が、底部プレート２５の凹部７０と協働し、最終横列９５Ａのインレット４０が、最終横列９５Ａのアウトレット４５に接続され、最終から２番目の横列９５Ｂのインレット５０が、最終から２番目の横列９５Ｂのアウトレット５５に接続され、最終から４番目の横列９５Ｄのインレット６０が、最終から４番目の横列９５Ｄのアウトレット６５に接続される。上に述べたように、最終から３番目の横列９５Ｃは、インレットもアウトレットもない。
[0040]ここでさらに図１０を参照すると、頂部プレート２０の凹部３０および底部プレート２５の凹部７０の配置に因り、底部プレート２５に対して頂部プレート２０が斜めにスライドすると、前述の横列９５が崩れ、これらが変形して複数の連続的な縦列１００（すなわち１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、他）になり、それぞれの縦列１００が、前述のバー縦列１０のうちの１つと流体連通することが理解されよう。
多重化体積測定バーチャートチップを使用した試料に存在する複数のタンパク質の量の定量
[0041]先の構造を考慮すると、多重化体積測定バーチャートチップ５は、試料に存在する複数のタンパク質の量を同時に定量するために使用され、それぞれの特定のタンパク質の量が、複数のバーチャネル１０のうちの特定の１つに表示され得る。
[0042]ここで図１１および図１２を参照すると、より具体的には、以下のさらなる詳細を下文で検討するが、多重化体積測定バーチャートチップ５の製造中に、別個のタンパク質特異的抗体が、最終から２番目の横列３５Ｂの凹部３０で付着される。結果として、底部プレート２０および頂部プレート２５が、共に組み立てられた後で、横列７５Ｂが、一連の別個のタンパク質特異的抗体を含み、別個のタンパク質特異的抗体が、横列７５Ｂのそれぞれの凹部３０に位置づけされる。
[0043]使用の前に、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が、多重化体積測定バーチャートチップ５のインレット４０に導入され、これによって、多重化体積測定バーチャートチップ５の最終横列７５Ａを過酸化水素で充填する。赤色インク（または、頂部プレート２５を通して、底部プレート２０と対照して容易に識別可能な他のいくつかの色の材料）が、多重化体積測定バーチャートチップ５のインレット６０に導入され、これによって、多重化体積測定バーチャートチップ５の最終から４番目の横列７５Ｄを赤色インクで充填する。最終から３番目の横列７５Ｃに、空気スペーサとして働くように意図的に空所が残され、それによって、試料と赤色インクとの間の直接の接触を回避する。
[0044]次いで、試料が、特定のタンパク質（すなわち、横列７５Ｂの凹部３０に既に結合されたタンパク質特異的抗体に結合するタンパク質）の存在および／または量に関してチェックされるものであるとき、試料が最終から２番目の横列７５Ｂを充填するように、試料は、多重化体積測定バーチャートチップ５のインレット５０に導入される。この動作により、試料が、凹部３０で底部プレート２０に付着した別個のタンパク質特異的抗体と混合され、その結果、標的タンパク質が、凹部３０中の適切なタンパク質特異的抗体と結合する。それぞれの標的タンパク質が、有意に１つのタンパク質特異的抗体のみに結合し、こうした結合が、最終から２番目の横列７５Ｂの凹部３０のうちの１つのみで起こる。その後は、最終から２番目の横列７５Ｂが、タンパク質特異的抗体に結合されないいずれかの材料を取り除くように赤くなる。
[0045]次に、カタラーゼが、最終から２番目の横列７５Ｂを充填するように多重化体積測定バーチャートチップ５のインレット５０に導入される。この動作により、カタラーゼが、凹部３０でタンパク質特異的抗体にそれ自体結合された標的タンパク質に結合する。この目的を達成するために、カタラーゼは、標的タンパク質に結合する必要があるプローブを検出する全てのカタラーゼの混合物（例えば、検出する抗体およびカタラーゼ分子と共役したシリカナノ粒子）であることが理解されよう。次いで、過剰なカタラーゼは、最終から２番目の横列７５Ｂからすすぎ落とされる。
[0046]その後、頂部プレート２５が、底部プレート２０に対して斜めにスライドすることにより、横列７５（すなわち７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、７５Ｄ、他）が、崩れ、変形して縦列１００（すなわち１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、他）になる。この横列から縦列への変形が起こるとき、以前に最終から２番目の横列７５Ｂに位置づけされたそれぞれの凹部３０（タンパク質特異的抗体およびそれに結合された任意の標的タンパク質およびその標的タンパク質に結合された任意のカタラーゼを含む）が、特定の縦列１００（すなわち１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、他）の一区画として組み込まれる。加えて、この横列から縦列への変形が起こるとき、横列７５Ａに含まれる過酸化水素は、縦列１００のそれぞれに進むことが可能になり、それによって、標的タンパク質（これ自体タンパク質特異的抗体に結合される）に結合されたいずれかのカタラーゼと混合され、この混合により、酸素ガスを放出する反応が起こる。酸素ガスは、所与の縦列に存在するカタラーゼの量に比例して（ひいては、所与の縦列に存在する標的タンパク質の量に比例して）生成される。したがって、所与の縦列１００で生成される酸素ガスの量は、所与の縦列１００に存在する標的タンパク質の量に比例し、縦列１００のそれぞれが、（縦列１００のそれぞれが、別個のタンパク質特異的抗体を含むという事実の効力によって）別個の標的タンパク質を含む。反応によって生成される酸素ガスは、縦列１００の制限された体積内で蓄積し、圧力の上昇を引き起こし、この圧力が、縦列１００に含まれる赤色インクを、バー縦列１０中へ、またそれに沿って推進し、インクが、その縦列で生成された酸素ガスの量に比例する、バー縦列１０に沿った距離を進み、この距離は、その縦列に関連する凹部に配置されたタンパク質特異的抗体に結合された標的タンパク質の量に比例する。
[0047]先の結果として、底部プレート２０の横列３５の凹部３０の別個の１つずつに別個のタンパク質特異的抗体を配置することによって、多重化体積測定バーチャートチップ５が、試料に存在する複数のタンパク質の量を同時に定量するために使用され、それぞれのタンパク質の量が、複数のバーチャネル１０の特定の１つに表示され得る。例えば、図１３〜図１６を参照すると、図１３に、底部プレート２０に対して頂部プレート２５が斜めにスライドする前の多重化体積測定バーチャートチップ５を示し、図１４〜図１６に、種々の試料の試験結果を示す。
[0048]図１７〜図２０に、先のプロセスの特定のステップを示す。具体的には、図１７に底部プレート２０の凹部３０で結合されたタンパク質特異的抗体を示し、図１８に、底部プレート２０の凹部３０中にロードされた試料を示し、これらによって、標的タンパク質をタンパク質特異的抗体に結合させる。図１９に、カタラーゼを標的タンパク質（これ自体タンパク質特異的抗体に結合される）に結合するように、凹部３０中にロードされたカタラーゼを示し、図２０に、凹部３０にロードされた過酸化水素を示し、これらによって、凹部３０に存在する標的タンパク質の量に比例する酸素ガスを放出する。
[0049]必要ならば、同一のタンパク質特異的抗体が、底部プレート２０の最終から２番目の横列３５Ｂの複数の凹部３０で結合され、これによって余剰をもたらす。
[0050]図２１〜図３２は、本発明の１つの好ましい形態の多重化体積測定バーチャートチップの組立体および操作を示す一連の概略図である。
[0051]図３３〜図４５は、所与のバーチャネル中のインクが、時間経過と共にそのバーチャネルに沿った距離をどのように進むかを示す一連の概略図であり、その距離が、そのバーチャネルに関連する凹部中に配置されたタンパク質特異的抗体に結合された標的タンパク質の量に比例し、これによって、多重化体積測定バーチャートの形態で同時に多タンパク質アッセイの結果を表示する。
[0052]本発明の新規の方法および装置は、瞬時のかつ視覚的な標的バイオマーカーの定量または他の分子分析を提供し、器具、データ処理または図形描画を使用することなく視覚的なバーチャートを提供する。このように、本発明の新規の方法および装置が、複雑な器具の使用を必要としないので、本発明の新規の方法および装置は、試料に存在するタンパク質の量（および好ましくは複数のタンパク質の量）のポイントオブケア定量として容易に使用され得る。より具体的には、本発明の新規の方法および装置が、タンパク質、核酸、ペプチド、糖、有機化合物、ポリマー、金属イオン、および／または他の分子分析物の量、並びにバクテリア、細胞および／または粒子の量のポイントオブケア定量として使用され得る。
代替のプローブおよび／または試薬
[0053]先の説明では、ガスが、ＥＬＩＳＡプローブの試薬との反応によって発生し、具体的には、ガスが、ＥＬＩＳＡプローブ（すなわち、カタラーゼに結合された標的タンパク質に結合されたタンパク質特異的抗体）の過酸化水素との反応によって発生する。プローブと試薬との多くの他の組合せが、ガスを発生させるために使用され得ることに留意することが重要である。限定しないが例として、こうしたプローブと試薬との組合せには、カタラーゼと過酸化水素、白金膜または白金粒子と過酸化水素、カタラーゼと過酸化尿素、亜鉛と塩素酸、鉄と塩素酸、および他の類似の組合せが含まれ得る。したがって、多重化体積測定バーチャートチップの読取りが、ガス発生の体積測定値に基づくので、多くの迅速な反応のガス発生スキームが、このシステムのために使用され、カタラーゼと過酸化水素、白金膜または白金粒子と過酸化水素、カタラーゼと過酸化尿素、亜鉛と塩素酸、鉄と塩素酸、および他の類似の組合せを含むことができる。
[0054]さらに、多重化体積測定バーチャートチップが、サンドイッチアッセイに基づく。先の説明では、捕捉抗体が、分析物に結合し、カタラーゼプローブと共役する検出抗体が、量を表示する。このように、サンドイッチスキームは、捕捉抗体／分析物／カタラーゼプローブと共役する検出抗体から構成される。
[0055]このタイプのサンドイッチスキームは、核酸ハイブリダイゼーションに拡張することもでき、このサンドイッチは、捕捉ＤＮＡ鎖／標的鎖／検出ＤＮＡ鎖（すなわち、標的鎖が、相補的捕捉ＤＮＡ鎖である第１の半分と、相補的検出ＤＮＡ鎖である第２の半分とを有する）である。限定しないが例として、図４６を参照すると、この図にＤＮＡアッセイスキームおよび酸素生成機構に従って実行される具体的なステップを示す。
[0056]加えて、このタイプのサンドイッチスキームは、水素結合、静電気反応もしくは相互作用、または共有結合に拡張することもでき、標的分析物は、水素結合、静電気反応もしくは相互作用か、共有結合の形成のどれかによって分析物に付着することができる、コーティングをもつ表面によって捕捉される。次いで、付着したまたは結合した分析物の読取りは、カタラーゼプローブを用いた検出抗体によって検出され得る。これらのタイプのサンドイッチは、カタラーゼを用いた検出抗体の（水素結合、静電気相互作用、または共有結合の付着力をもつ）表面／分析物／プローブである。
カスケード的増幅を利用した多重化体積測定バーチャートチップの代替実施形態
[0057]ここで図４７を参照すると、本発明の別の実施形態では、標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分析物の量を定量するために、本発明に従って使用され得る、新規の多重化体積測定バーチャートチップ２００が提供され、標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分析物の量を定量するための信号が増幅される。
[0058]より具体的には、多重化体積測定バーチャートチップ２００が、２つのガラスプレートと、透明な頂部プレート２２０と、底部プレート２２５（これは透明であってもなくともよい）とを備える。
[0059]横列の凹部が、ＥＬＩＳＡ試薬（アッセイ）（すなわち、試料およびカタラーゼが結合されたタンパク質特異的抗体）、過酸化水素、白金膜、過酸化水素、白金膜、過酸化水素、白金膜およびインク、を用いて充填されるように、複数の横列が、多重化体積測定バーチャートチップ２００上に配列されることを除き、頂部プレート２２０および底部プレート２２５は、上記で検討した頂部プレート２０および底部プレート２５と類似する。
[0060]ＥＬＩＳＡ試薬が、過酸化水素と反応するとき、酸素が発生し、その酸素が試料に存在する標的抗体の量に比例する。ＥＬＩＳＡ反応によって発生した酸素は、未反応の過酸化水素の量（これは、ＥＬＩＳＡ反応から生成された酸素の量に比例する）を、チップ（これは白金膜を含む）の次の横列に次々に移動させる。この未反応過酸化水素が、白金膜を含む横列に移ると、さらなる酸素が発生し、発生した酸素の量は、元のＥＬＩＳＡ反応から生成された酸素の量に比例（ただしそれより多く）する。このプロセスは、チップの連続的な横列にカスケード的に続き、それぞれのステップを用いて、生成された酸素の量が、ＥＬＩＳＡ反応によって生成された元の酸素の量に比例し（ただし連続してそれより多くなる）、次々に、試料に存在する標的タンパク質または他のタイプのバイオマーカーまたは他の分析物の量に比例する。ただし、連続するそれぞれの過酸化水素／白金膜反応によって、より多くの酸素が生成されるので、信号（すなわち、複数のチャネル中の赤色インクの進行）が、増幅される。赤色インクの進行は、３つのステップにわたる過酸化水素とカタラーゼの反応と、過酸化水素と白金膜の反応の結果との総量であるので、多重化体積測定バーチャートチップ２００は、上記で検討した多重化体積測定バーチャートチップ５より高い感度を示す。例えば、図４８を参照すると、この図に、連続する白金ウェルに押し込まれた過酸化水素水の画像を示す。チップの異なる段階での酸素の蓄積体積に因り、より多くの過酸化水素が、より下の段階より高い段階で白金ウェルに押し込まれる。
プリロードされた試薬を利用した多重化体積測定バーチャートチップの代替実施形態
[0061]ここで図４９および図５０を参照すると、さらに本発明の別の実施形態では、新規の多重化体積測定バーチャートチップ３００が提供される。多重化体積測定バーチャートチップ３００が、ユーザにとって必要な試薬のロードおよび洗浄のステップを削減するように製造されることを除き、多重化体積測定バーチャートチップ３００は、上記で検討した多重化体積測定バーチャートチップ５と類似する。
[0062]この実施形態では、ＥＬＩＳＡ試薬（すなわち、洗浄緩衝液、カタラーゼプローブおよび洗浄緩衝液）が、製造段階で多重化体積測定バーチャートチップに（例えば図４９に示す箇所に）プリロードされ得る。使用するときに、試料が多重化体積測定バーチャートチップに（例えば図４９に示す箇所に）置かれる。次いで、試料、洗浄緩衝液、カタラーゼプローブおよび洗浄緩衝液が、チップのＥＬＩＳＡ試薬横列を通して順次移されるように、多重化体積測定バーチャートチップが、垂直にスライドされ、これによって、ただ１つの動作でチップのＥＬＩＳＡの横列を用意する。その後に、多重化体積測定バーチャートチップが、酸素反応を活性化し、所望の成果を生じさせるように、斜め方向にスライドされ得る。
[0063]本発明のこの形態では、ユーザは、試料をチップにロードし、次いで、アッセイのプロセスを活性化するようにチップを斜めにスライドさせることだけが必要となる。
[0064]図５１に本発明の別の形態を示すが、多重化体積測定バーチャートチップは、水平動によりチップのＥＬＩＳＡの横列をロードするように構成される。
白金ナノ粒子
[0065]先の説明では、ガスが、ＥＬＩＳＡプローブの試薬との反応によって発生し、具体的には、ガスが、ＥＬＩＳＡプローブ（すなわち、カタラーゼに結合された標的タンパク質に結合されたタンパク質特異的抗体）の過酸化水素との反応によって発生する。プローブと試薬との多くの他の組合せが、ガスを発生させるために使用され得ることに留意することが重要である。限定しないが例として、こうしたプローブと試薬との組合せには、カタラーゼと過酸化水素、白金膜または白金粒子と過酸化水素、カタラーゼと過酸化尿素、亜鉛と塩素酸、鉄と塩素酸、および他の類似の組合せが含まれ得る。したがって、多重化体積測定バーチャートチップの読取りが、ガス発生の体積測定値に基づくので、多くの迅速な反応のガス発生スキームが、このシステムのために使用され、カタラーゼと過酸化水素、白金膜または白金粒子と過酸化水素、カタラーゼと過酸化尿素、亜鉛と塩素酸、鉄と塩素酸、および他の類似の組合せを含むことができる。
[0066]このように、本発明の別の形態では、白金ナノ粒子が、カタラーゼの代わりに利用され得る。ここで図５２（並びに他の図面）を参照すると、本発明のこの形態では、試料が最終から２番目の横列７５Ｂを充填するように、試料（例えば、血液、尿、他）が、多重化体積測定バーチャートチップ５のインレット５０に導入されて、その試料が、凹部２０で底部プレート２０に付着した異なるタンパク質特異的抗体と混合されることになり、その結果、標的タンパク質が、凹部３０中の適切なタンパク質特異的抗体と結合する。次いで、横列７５Ｂが、タンパク質特異的抗体に結合されないいずれかの材料を取り除くように（例えば緩衝溶液を用いて）赤くなる。次いで、検出抗体と共役した白金ナノ粒子が、最終から２番目の横列７５Ｂを充填するように、インレット５０に加えられる。この動作により、白金ナノ粒子が、凹部３０中でタンパク質特異的抗体にそれ自体結合された標的タンパク質に結合する。次いで、白金ナノ粒子は、最終から２番目の横列７５Ｂからすすぎ落とされて、これらの検出抗体を介して標的タンパク質に結合されたこれらの白金ナノ粒子のみを残す。
[0067]以後、頂部プレート２５が、底部プレート２０に対して斜めにスライドし、横列７５が、縦列１００に変形し、横列７５Ａに含まれる過酸化水素が、縦列１００のそれぞれに進むことが可能になり、それによって標的タンパク質に結合されたいずれかの白金ナノ粒子と混合され、それによって、白金ナノ粒子と過酸化水素との間の酸素ガスを生成する反応が可能となり、これによって、縦列１００に含まれる赤色インクを、バー縦列１０中へ、またそれに沿って推進する。
[0068]白金ナノ粒子は、それを有利にすることができるいくつかの特性を示す。限定しないが例として、カタラーゼは、最大約２分間まで過酸化水素と反応するが、一方白金ナノ粒子は、こうした制限をもたない。したがって、いくつかの状況で、白金ナノ粒子は、カタラーゼより高い感度およびより長い安定をもたらすことができる。
紆曲形チャネル
[0069]先の説明では、バーチャネル１０は、一般にバーチャートということで検討され、複数の直線バーチャネル１０は、一連の離散的チャネルを具備するように平行に配列される。ただし、上記でも述べたように、バーチャネル１０が曲線（例えば、紆曲形、円形、Ｚ字型）であり、または長さを有する一連のチャネルを具備する他の構成で形成され得る。加えて、必要ならば、バーチャネル１０が、単一の紆曲形経路４１０を備えることができる（図５３参照）ことを理解されよう。単一の紆曲形経路を具備することは、標的タンパク質が高濃度で存在し、定量が望まれる（例えば、妊娠テストで望まれるような）状況では有利となり得る。
チャネル変形形態
[0070]必要ならば、チャネル１０の幅および／または深さが、チャネルの長さに沿って変更することができる。限定しないが例として、ここで図５４を参照すると、チャネル１０が、Ｖ字型を備えることができ、チャネル１０の遠位端部（すなわち終端部分）の幅が、その近位端部のチャネルの幅より大きい。加えて、および／または代替的に、チャネル１０の深さも、チャネルの長さに沿って（例えば、チャネルの遠位端部に向かってより深くなるチャネル１０を具備するように）変更され得る。その長さに沿ってチャネル１０の幅および／または深さを変更することによって、チャネルの内部の体積が、変更され、これによって、反応中の赤色インクの進行ための付加的な時間／空間を提供することができる。限定しないが例として、こうした構造は、所望のアッセイのより高い感度およびより大きなダイナミックレンジを得るために有利となり得る。
例示的アッセイ−ＨＣＣ評価
[0071]本発明の１つの好ましい形態では、多重化体積測定バーチャートチップ５が、原発性肝細胞癌のリスク評価アッセイ用に利用され得る。より具体的には、ここで図５５を参照すると、１つまたは複数のバイオマーカー（例えば、原発性肝細胞癌につながるバイオマーカー）が、横列７５Ｂの凹部３０に結合されたバイオマーカー特異的抗体をもつ多重化体積測定バーチャートチップ５を用意することによってアッセイされ得る。限定しないが例として、バイオマーカーは、ＡＦＰ、ＡＦＰ−Ｌ３、ＤＣＰ、ＡＳＴ、ＡＬＴ、ＧＧＴ、ＣＤＴ、ＨＢｃＡｇ、ＨＢｅＡｇ、ＨＢｓＡｇ、ＨＣＶウイルス、ＨｂＡ１Ｃ、フェリチンおよびＡＦＢ１からなるグループから１つまたは複数を含むことができる。
例示的アッセイ−乳がん診断
[0072]本発明の別の好ましい形態では、多重化体積測定バーチャートチップ５が、乳がんのリスク／診断アッセイ用に利用され得る。より具体的には、ここで図５６を参照すると、１つまたは複数のバイオマーカー（例えば、乳がん／乳がんのリスクにつながるバイオマーカー）が、横列７５Ｂの凹部３０に結合されたバイオマーカー特異的抗体をもつ多重化体積測定バーチャートチップ５を用意することによってアッセイされ得る。限定しないが例として、バイオマーカーは、ＩＦＮ−α２、ＩＦＮ−γ、ＩＬ−１α、ＩＬ−１β、ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−６、ＩＬ−７、ＩＬ−９、ＩＬ−１２ｐ４０、ＩＬ−１２ｐ７０、ＩＬ−１５、ＩＬ−１７、ＴＮＦ−α、ＴＮＦ−β、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−１３、ＩＬ−１０、ＩＬ−１ｒａ、ｓＣＤ４０Ｌ、ｓＩＬ−２ｒａ、エオタクシン（ＣＣＬ１１）、フラクタルキン、（ＣＸＣＬ１）、ＧＲＯ（ＣＸＣＬ３）、ＩＬ−８（ＣＸＣＬ８）、ＩＰ−１０（ＣＸＣＬ１０）、ＭＣＰ−１（ＣＣＬ２）、ＭＣＰ−３（ＣＣＬ７）、ＭＤＣ（ＣＣＬ２２）、ＭＩＰ−１ａ（ＣＣＬ３）、ＭＩＰ−１ｂ（ＣＣＬ４）、ＣＳＬＥＸ、ＯＰＧ、ＯＣ、ＰＴＨ、ＲａｎｋＬ、アディポネクチン、ＥＧＦ、ＦＧＦ−β、Ｆｌｔ−３リガンド、Ｇ−ＣＳＦ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＴＧＦ−α、ＶＥＧＦおよびＴＧＦ−βΙ並びにコントロールからなるグループから１つまたは複数を含むことができる。
例示的アッセイ−敗血症評価
[0073]本発明の別の好ましい形態では、多重化体積測定バーチャートチップ５が、敗血症評価アッセイ用に利用され得る。より具体的には、ここで図５７を参照すると、１つまたは複数のバイオマーカー（例えば、敗血症につながるバイオマーカー）が、横列７５Ｂの凹部３０に結合されたバイオマーカー特異的抗体をもつ多重化体積測定バーチャートチップ５を用意することによってアッセイされ得る。限定しないが例として、バイオマーカーは、プロカルシトニン、プロアドレノメデュリン、ラクトフェリン、ＰＬＡＳ２−ＩＩ、ＭＣＰ１、Ｅ−セレクチン、ＩＬ−１、ＩＬ−６、ＩＬ−８、ＩＬ−１０、ＩＬ−１８、ＴＮＦ−アルファ、ＭＩＰ−１、ＭＩＦ、ＨＭＧ−１、レプチン、ＭＳＨ、ＣＲＰ、ＬＰＳ−結合タンパク質、フェブリノーゲン、ＳＡＡ、フェリチン、ＰＡＩ−１、ＴＧＦ−β、可溶性ＣＤ２５およびアポリポタンパク質Ｃ１からなるグループから１つまたは複数を含むことができる。
例示的アッセイ−薬物乱用評価
[0074]本発明の別の好ましい形態では、多重化体積測定バーチャートチップ５が、薬物乱用評価アッセイ用に利用され得る。より具体的には、ここで図５８を参照すると、１つまたは複数のバイオマーカー（例えば、薬物乱用につながるバイオマーカー）が、横列７５Ｂの凹部３０に結合されたバイオマーカー特異的抗体をもつ多重化体積測定バーチャートチップ５を用意することによってアッセイされ得る。限定しないが例として、バイオマーカーは、ＡＭＰ、ｍＡＭＰ、ＢＡＲ、ＢＺＯ、ＣＯＣ、ＭＴＤ、ＯＰＩ、ＰＣＰ、ＴＨＣ、ＴＣＡ、ＩｇＡ、ＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩＬ−６、ＴＮＦ−α、セルロプラスミン、ＴＨＰおよびクレアチニンからなるグループから１つまたは複数を含むことができる。
例示的アッセイ−３０重化Ｖ−チップ
[0075]本発明の別の好ましい形態では、多重化体積測定バーチャートチップ５が、いくつかの重要な生理学的バイオマーカーのアッセイ用に利用され得る。より具体的には、ここで図５９を参照すると、１つまたは複数のバイオマーカーが、横列７５Ｂの凹部３０に結合されたバイオマーカー特異的抗体をもつ多重化体積測定バーチャートチップ５を用意することによってアッセイされ得る。限定しないが例として、バイオマーカーは、ＡＴＰ、２，３−ＤＰＧおよびＮＯからなるグループから１つまたは複数を含むことができる。
例示的アッセイ−ＤＮＡ、ＲＮＡおよび／またはマイクロＲＮＡの検出
[0076]本発明の別の好ましい形態では、多重化体積測定バーチャートチップ５が、ＤＮＡ、ＲＮＡおよび／またはマイクロＲＮＡ標的のアッセイ用に利用され得る。より具体的には、ここで図５９を参照すると、１つまたは複数のＤＮＡ、ＲＮＡおよび／またはマイクロＲＮＡ標的が、横列７５Ｂの凹部３０に結合されたＤＮＡ、ＲＮＡおよび／またはマイクロＲＮＡ特異的抗体をもつ多重化体積測定バーチャートチップ５を用意することによってアッセイされ得る。必要ならば、アッセイを容易にするために、白金膜が利用され得る。
追加のアッセイ
[0077]発明の別の好ましい形態では、多重化体積測定バーチャートチップ５が、特定のバイオマーカー／材料のアッセイ用に利用され得る。限定しないが例として、バイオマーカーは、ＩＬ−１ＲＡ、ｓＴＮＦＲＩＩ、ＩＬ−１ＳＲ２、ＡＴＰ、２，３−ＤＰＧ、ヘモグロビン、ＮＯおよび食物アレルゲン（例えば、ピーナッツ、松の実、他）からなるグループから１つまたは複数を含むことができる。
好ましい実施形態の改変
[0078]本発明の本質を説明するために、本明細書において説明し例証してきた、詳細、材料、ステップおよび部品の配列の多くの付加的変更が、本発明の原理および範囲内に依然としてありながらも、当業者によってなされ得ることが理解されよう。
本発明は、願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載されていた以下のものも含む。
［請求項１］
試料に存在する標的タンパク質、及び、他のタイプのバイオマーカーまたは分析物のうちの一方または双方の量を定量するための装置であって、
互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、
底部プレートであって、互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および、前記底部プレートの複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える底部プレートと
を備え、
前記頂部プレートが、前記底部プレートの上にあり、前記頂部プレートの前記凹部が、複数の横列を形成するように前記底部プレートの前記凹部と連通するように、前記頂部プレートと前記底部プレートが、共に組み立てられ、
複数の縦列を形成するために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、前記複数の縦列のそれぞれが前記複数のチャネルのそれぞれと連通する、
装置。
［請求項２］
請求項１に記載の装置であって、前記頂部プレートが透明である、装置。
［請求項３］
請求項１に記載の装置であって、前記頂部プレートに形成された前記複数の横列のうちの少なくとも１つが、インレットおよびアウトレットを備える、装置。
［請求項４］
請求項１に記載の装置であって、前記頂部プレートの前記凹部および前記底部プレートの前記凹部が、横列の軸に対して４５度の角度で延在する、装置。
［請求項５］
請求項１に記載の装置であって、前記複数のチャネルのそれぞれが、前記底部プレートに形成された凹部に接続する、装置。
［請求項６］
請求項１に記載の装置であって、前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部で結合されるタンパク質特異的抗体をさらに含む、装置。
［請求項７］
請求項６に記載の装置であって、前記タンパク質特異的抗体を含む前記少なくとも１つの凹部に置かれた試料をさらに含む、装置。
［請求項８］
請求項７に記載の装置であって、前記タンパク質特異的抗体および前記試料を含む前記少なくとも１つの凹部に置かれたカタラーゼをさらに含む、装置。
［請求項９］
請求項６に記載の装置であって、前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する別個の凹部でそれぞれ結合される複数のタンパク質特異的抗体をさらに含む、装置。
［請求項１０］
請求項９に記載の装置であって、タンパク質特異的抗体を含むそれぞれの凹部に置かれた試料をさらに含む、装置。
［請求項１１］
請求項６に記載の装置であって、前記タンパク質特異的抗体を含む前記横列に隣接する横列の凹部に置かれた過酸化水素をさらに含む、装置。
［請求項１２］
請求項６に記載の装置であって、前記複数のチャネルに隣接する横列の凹部に置かれたインクをさらに含む、装置。
［請求項１３］
請求項１に記載の装置であって、前記複数のチャネルに含まれたインクの長手方向位置を検出するためにバーコード読取り部をさらに含む、装置。
［請求項１４］
請求項１に記載の装置であって、前記チャネルの幅が、前記チャネルの長さに沿って変化する、装置。
［請求項１５］
請求項１に記載の装置であって、前記チャネルの深さが、前記チャネルの長さに沿って変化する、装置。
［請求項１６］
請求項１に記載の装置であって、前記チャネルの前記幅と前記チャネルの前記深さの両方が、前記チャネルの前記長さに沿って変化する、装置。
［請求項２６］
請求項１に記載の装置であって、試薬と反応してガスを発生させるＥＬＩＳＡプローブをさらに含む装置。
［請求項２７］
請求項２６に記載の装置であって、前記ＥＬＩＳＡプローブおよび試薬が、カタラーゼおよび過酸化水素と、白金膜または白金粒子および過酸化水素と、カタラーゼおよび過酸化尿素と、亜鉛および塩素酸と、鉄および塩素酸とからなるグループから選択される、装置。
［請求項２９］
請求項１に記載の装置であって、前記複数のチャネルに含まれるインクの進行が、前記試料に存在する前記標的タンパク質または他のバイオマーカーもしくは他の分子分析物の前記量を表示する、装置。
［請求項３１］
請求項１に記載の装置であって、前記頂部プレートおよび前記底部プレートが、ガラス、シリコン、プラスチック、セラミック、石英および金属酸化物からなるグループから選択された材料から作製される、装置。
［請求項３４］
請求項１に記載の装置であって、前記複数のチャネルと連通する前記複数の縦列が、前記試料に存在する前記標的タンパク質、および、他のタイプのバイオマーカーまたは分析物の前記量を定量するための読取りパネルを形成する、装置。
［請求項３８］
請求項１に記載の装置であって、前記頂部プレートの前記複数の横列の１つを形成する少なくとも１つの凹部で結合されたアッセイおよびプローブをさらに含む装置。
［請求項３９］
請求項３８に記載の装置であって、前記アッセイおよび前記プローブが、アッセイのサンドイッチを形成し、前記アッセイのサンドイッチが、ＥＬＩＳＡ、核酸ハイブリダイゼーション、水素結合、静電気反応、および、共有結合の形成からなるグループから選択された１つによって形成される、装置。
［請求項４０］
請求項１に記載の装置であって、試料に存在する前記標的タンパク質、バイオマーカーまたは分析物が、タンパク質、核酸、ペプチド、糖、有機化合物、ポリマー、金属イオン、バクテリア、細胞および粒子からなるグループから選択される、装置。
［請求項４３］
請求項１に記載の装置であって、
前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部で結合された捕捉剤であって、試料が、少なくとも１つの分析物を含み、前記分析物が前記捕捉剤に結合され、プローブが結合された前記分析物に結合される、捕捉剤と、
前記捕捉剤、結合された前記分析物および結合された前記プローブを含む前記横列に隣接する横列の少なくとも１つの凹部に置かれた試薬であって、前記試薬と前記プローブの反応が、前記試料に存在する前記分析物の前記量を反映する量のガスを生成する、試薬と
前記複数のチャネルに隣接する横列に置かれたインクと
をさらに含む装置。
［請求項４６］
請求項１に記載の装置であって、前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部で結合される捕捉剤をさらに含む装置。
［請求項４７］
請求項４６に記載の装置であって、少なくとも１つの分析物およびプローブを含む試料をさらに含む装置。
［請求項４８］
試料に存在する標的タンパク質、および、他のタイプのバイオマーカーまたは分析物の量を定量するための装置であって、
少なくとも１つの凹部を備える頂部プレートと、
底部プレートであって、少なくとも１つの凹部、および、前記底部プレートの少なくとも１つの凹部と連通する少なくとも１つの紆曲形チャネルを備える底部プレートと
を備え、
前記頂部プレートの前記少なくとも１つの凹部を、前記底部プレートの前記少なくとも１つの凹部と位置合せするために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、その結果、前記頂部プレートの前記少なくとも１つの凹部と、前記底部プレートの前記少なくとも１つの凹部と、前記底部プレートの前記少なくとも１つの凹部と連通する前記少なくとも１つの紆曲形チャネルとの間に流体連通が存在する、装置。

Claims (21)

  1. 試料に存在する標的タンパク質、及び、他のタイプのバイオマーカーまたは分析物のうちの一方または双方の量を定量するための装置であって、前記装置は、
    互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、
    底部プレートであって、互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および、前記底部プレートの複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える底部プレートと
    を備え、
    前記頂部プレートが、前記底部プレートの上にあり、前記頂部プレートの前記凹部が、複数の横列を形成するように前記底部プレートの前記凹部と連通するように、前記頂部プレートと前記底部プレートが、共に組み立てられ、
    複数の縦列を形成するために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、前記複数の縦列のそれぞれが前記複数のチャネルのそれぞれと連通し、前記装置は、
    前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部で結合された捕捉剤であって、試料が、少なくとも１つの分析物を含み、前記分析物が前記捕捉剤に結合され、プローブが結合された前記分析物に結合される、捕捉剤と、
    前記捕捉剤、結合された前記分析物および結合された前記プローブを含む前記横列に隣接する横列の少なくとも１つの凹部に置かれた試薬であって、前記試薬と前記プローブの反応が、前記試料に存在する前記分析物の量を反映する量のガスを生成する、試薬と
    前記複数のチャネルに隣接する横列に置かれたインクと
    をさらに備えた、装置。
  2. 請求項１に記載の装置であって、前記試薬が、複数の横列に置かれ、１つの横列が、前記捕捉剤、結合された前記分析物および結合された前記プローブを含む前記横列に隣接し、前記横列の残りが、増幅剤を含む横列と互い違いになって、前記試薬を含み、前記試薬と前記増幅剤との反応が、前記試薬と前記プローブとの前記反応によって生成されたガスの量より多いが比例する量のガスを生成する、装置。
  3. 試料に存在する標的タンパク質、および、他のタイプのバイオマーカーまたは分析物のうちの一方または双方の量を定量するための方法であって、
    ある装置を提供するステップであって、該装置は、
    互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、
    底部プレートであって、互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および、前記底部プレートの複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える底部プレートと
    を備え、
    前記頂部プレートが、前記底部プレートの上にあり、前記頂部プレートの前記凹部が、複数の横列を形成するように前記底部プレートの前記凹部と連通するように、前記頂部プレートと前記底部プレートが、共に組み立てられ、
    複数の縦列を形成するために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、前記複数の縦列のそれぞれが前記複数のチャネルのそれぞれと連通する、
    ステップと、
    前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部でタンパク質特異的抗体を結合させるステップと、
    前記タンパク質特異的抗体を含む前記横列に隣接する凹部に過酸化水素を置くステップと、
    前記複数のチャネルに隣接する横列の凹部にインクを置くステップと、
    前記タンパク質特異的抗体を含む前記少なくとも１つの凹部に試料を置くステップと、
    前記タンパク質特異的抗体および前記試料を含む前記少なくとも１つの凹部にカタラーゼを置くステップと、
    前記複数の縦列を形成するように、前記頂部プレートと前記底部プレートのうちの一方を、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドさせるステップであって、それぞれの縦列が、前記複数のチャネルのうちの１つと連通する、ステップと、
    前記複数のチャネルに含まれる前記インクの長手方向位置を検出することによって、前記試料に存在する前記標的タンパク質と、他のバイオマーカーと、他の分子分析物とのうちの１以上の量を定量するステップと
    を含む方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、前記頂部プレートが透明である、方法。
  5. 請求項３に記載の方法であって、前記頂部プレートに形成された前記複数の横列のうち少なくとも１つが、インレットおよびアウトレットを備える、方法。
  6. 請求項３に記載の方法であって、前記頂部プレートの前記凹部および前記底部プレートの前記凹部が、横列の軸に対して４５度の角度で延在する、方法。
  7. 請求項３に記載の方法であって、前記複数のチャネルのそれぞれが、前記底部プレートに形成された凹部に接続する、方法。
  8. 請求項３に記載の方法であって、前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する別個の凹部でそれぞれ結合される複数のタンパク質特異的抗体をさらに含む、方法。
  9. 請求項３に記載の方法であって、前記複数のチャネルに含まれるインクの長手方向位置を検出するために、バーコード読取り部を使用するステップをさらに含む、方法。
  10. 請求項３に記載の方法であって、前記複数のチャネルに含まれるインクの進行が、前記試料に存在する前記標的タンパク質または他のバイオマーカーもしくは他の分子分析物の量を表示する、方法。
  11. 請求項３に記載の方法であって、前記頂部プレートおよび前記底部プレートが、ガラス、シリコン、プラスチック、セラミック、石英および金属酸化物からなるグループから選択された材料から作製される、方法。
  12. 請求項３に記載の方法であって、前記複数のチャネルと連通する前記複数の縦列が、前記試料に存在する前記標的タンパク質、および、他のタイプのバイオマーカーまたは分析物のうちの一方または双方の量を定量するための読取りパネルを形成する、方法。
  13. 請求項３に記載の方法であって、試料に存在する前記標的タンパク質、バイオマーカーまたは分析物が、タンパク質、核酸、ペプチド、糖、有機化合物、ポリマー、金属イオン、バクテリア、細胞および粒子からなるグループから選択される、方法。
  14. 試料に存在する標的分析物の量を定量するための方法であって、
    ある装置を提供するステップであって、該装置は、
    互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部を備える頂部プレートと、
    底部プレートであって、互いに平行に延在する複数の横列を形成するように配列された複数の凹部、および、前記底部プレートの複数の横列に垂直に延在する複数のチャネルを備える底部プレートと
    を備え、
    前記頂部プレートが、前記底部プレートの上にあり、前記頂部プレートの前記凹部が、複数の横列を形成するように前記底部プレートの前記凹部と連通するように、前記頂部プレートと前記底部プレートが、共に組み立てられ、
    複数の縦列を形成するために、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち少なくとも一方が、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドするように構成され、前記複数の縦列のそれぞれが前記複数のチャネルのそれぞれと連通する、
    ステップと、
    前記頂部プレートの前記複数の横列のうちの１つを形成する少なくとも１つの凹部で捕捉剤を結合させて、試料に含まれる分析物が前記捕捉剤に結合されるように前記少なくとも１つの凹部中に前記試料を導入して、結合された前記分析物にプローブを結合させるステップと、前記捕捉剤、結合された分析物および結合されたプローブを含む前記横列に隣接する凹部に試薬を置くステップと、前記複数のチャネルに隣接する横列の凹部にインクを置くステップと、
    前記複数の縦列を形成するように、前記頂部プレートと前記底部プレートのうちの一方を、前記頂部プレートと前記底部プレートのうち他方に対してスライドさせるステップであって、それぞれの縦列が、前記複数のチャネルのうちの１つと連通する、ステップと、
    前記複数のチャネルに含まれる前記インクの長手方向位置を検出することによって、前記試料に存在する前記分析物の量を定量するステップと
    を含む方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、前記プローブおよび試薬が、カタラーゼおよび過酸化水素と、白金膜または白金粒子および過酸化水素と、カタラーゼおよび過酸化尿素と、亜鉛および塩素酸と、鉄および塩素酸とからなるグループから選択される、方法。
  16. 請求項１４に記載の方法であって、前記複数のチャネルに含まれるインクの進行が、前記試料に存在する前記分析物の量を表示する、方法。
  17. 請求項１４に記載の方法であって、前記頂部プレートおよび前記底部プレートが、ガラス、シリコン、プラスチック、セラミック、石英および金属酸化物からなるグループから選択された材料から作製される、方法。
  18. 請求項１４に記載の方法であって、前記複数のチャネルと連通する前記複数の縦列が、前記試料に存在する前記分析物の量を定量するための読取りパネルを形成する、方法。
  19. 請求項１４に記載の方法であって、結合された前記分析物およびプローブが、アッセイのサンドイッチを形成し、前記アッセイのサンドイッチが、ＥＬＩＳＡ、核酸ハイブリダイゼーション、水素結合、静電気反応、および、共有結合の形成からなるグループから選択された１つによって形成される、方法。
  20. 請求項１４に記載の方法であって、試料に存在する前記標的分析物が、タンパク質、核酸、ペプチド、糖、有機化合物、ポリマー、金属イオン、バクテリア、細胞および粒子からなるグループから選択される、方法。
  21. 請求項１４に記載の方法であって、前記試薬と前記プローブとの反応が、前記試料に存在する前記分析物の量を反映する量のガスを生成し、さらに、前記試薬が、複数の横列に置かれ、１つの横列が、前記捕捉剤、結合された前記分析物および結合された前記プローブを含む前記横列に隣接し、前記横列の残りが、増幅剤を含む横列と互い違いになって、前記試薬を含み、前記試薬と前記増幅剤との反応が、前記試薬と前記プローブとの前記反応によって生成されたガスの量より多いが比例する量のガスを生成する、方法。
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