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公開番号2025016498
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024177103,2021513264
出願日2024-10-09,2019-09-06
発明の名称プラズモン共鳴(PR)システムおよび機器、デジタルマイクロ流体(DMF)カートリッジ、ならびに検体の分析のために局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を使用する方法
出願人ニコヤライフサイエンシーズインコーポレイテッド,NICOYA LIFESCIENCES, INC.
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 33/543 20060101AFI20250128BHJP(測定;試験)
要約【課題】安価で、複雑なアッセイが必要とならいSPRテクノロジーによる免疫測定の提供。
【解決手段】プラズモン共鳴(PR)システムおよび機器、デジタルマイクロ流体(DMF)カートリッジ、ならびに検体の分析のために局在表面プラズモン共鳴(LSPR)および液滴操作を使用する方法が開示されている。例えば、検体の分析のための固定LSPRセンシング能力と溶液中LSPRセンシング能力との両方をサポートし得るDMFカートリッジを含み得るPRシステムが提供される。DMFカートリッジは、液滴操作を実行するための電極構成を含み得、ここで、液滴操作は、固定LSPRセンシング操作および溶液中LSPRセンシング操作を実行するために使用され得る。さらに、DMFカートリッジ内の液滴操作を使用して、固定LSPRセンシング操作および/または溶液中LSPRセンシング操作を実行する方法が提供される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
流体の測定を実行するための機器とともに使用するためのカートリッジであって、
ＤＭＦ部分中の流体液滴に対して液滴操作を実行するように動作する複数の液滴アクチ
ュエータを備えるデジタルマイクロ流体（ＤＭＦ）部分と、
前記複数の液滴アクチュエータに関連して配置されたセンサー媒体を備える反応部分と
、を備え、前記複数の液滴アクチュエータは、前記センサー媒体と接触している間、前記
センサー媒体に対する流体液滴の動きを誘発するように動作する、
カートリッジ。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記複数の液滴アクチュエータは、複数の反応電極を備える、請求項１に記載のカート
リッジ。
【請求項３】
前記複数の反応電極は、エレクトロウェッティングによって液滴操作を実行する、請求
項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記センサー媒体は、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサー媒体を備える、請求項３
に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記ＳＰＲセンサー媒体は、検体流体の標的分子が結合して前記ＳＰＲセンサー媒体の
光信号を変化させる捕捉分子で機能化されている、請求項４に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記捕捉分子は、前記検体流体の標的分子との結合に対して感度が高く、前記ＳＰＲセ
ンサー媒体の光学特性を変化させて前記ＳＰＲセンサー媒体の前記光信号の変化をもたら
す、ＳＰＲセンサー媒体上に固定化されたリガンドを備える、請求項５に記載のカートリ
ッジ。
【請求項７】
前記光学特性の変化は、前記ＳＰＲセンサー媒体と相互作用する光から生じる光信号の
変化を含む、請求項６に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記反応部分に複数の反応電極に関連して配置されたＳＰＲセンサー表面を備え、前記
ＳＰＲセンサー媒体は、前記ＳＰＲセンサー表面上に配置され、前記液滴は、前記複数の
反応電極の操作によって前記ＳＰＲセンサー表面と接触して係合可能である、請求項７に
記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記ＳＰＲセンサー媒体は、前記センサー表面上に分布したナノサイズの構造の１つ、
またはナノサイズの特徴を備える連続フィルム、を備える、請求項８に記載のカートリッ
ジ。
【請求項１０】
前記反応部分は、離間して配置された第１の基板と第２の基板とを備え、それらの間に
反応チャンバーを画定する、請求項９に記載のカートリッジ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願の主題は、２０１８年９月６日に出願された“PLASMON RESONANCE (PR) SYSTEM
AND INSTRUMENT, DIGITAL MICROFLUIDIC (DMF) CARTRIDGE, AND METHODS OF USING LOCAL
IZED SURFACE PLASMON RESONANCE (LSPR) FOR ANALYSIS OF ANALYTES”と題する米国仮特
許出願第62/727,934号と、２０１９年５月２９日に出願された“PLASMON RESONANCE (PR)
SYSTEM AND INSTRUMENT, DIGITAL MICROFLUIDIC (DMF) CARTRIDGE, AND METHODS OF USI
NG LOCALIZED SURFACE PLASMON RESONANCE (LSPR) FOR ANALYSIS OF ANALYTES”と題する
米国仮特許出願第62/854,103号と、関連しており、それらに基づく優先権を主張し、それ
らの全体は参照により本明細書に援用される。
（技術分野）
続きを表示（約 2,400 文字）【０００２】
現在開示されている主題は、一般に、ＤＮＡ、タンパク質、薬剤などの分子の検出に関
連し、より具体的には、プラズモン共鳴（ＰＲ）システムおよび機器、デジタルマイクロ
流体（ＤＭＦ）カートリッジ、ならびに検体の分析のための局在表面プラズモン共鳴（LS
PR）および液滴操作を使用する方法に関連する。
【背景技術】
【０００３】
従来のアッセイでは、タンパク質またはDNAアレイに標識された標的生体分子を含有す
る溶液を注入し、一晩インキュベートし、すすぎ、次に蛍光検出法を使用して「読み出し
」する。これは時間がかかるだけでなく、高いサンプル濃度を必要とする。表面プラズモ
ン共鳴（SPR）など、標識のない直接的な検出技術が存在する。しかしながら、これらの
手法は感度とスループットが低いため、非常に低濃度の対象検体の検出には適していない
。具体的には、SPR技術にはいくつかの欠点がある。たとえば、SPRテクノロジーを使用し
た免疫測定は、費用がかかり、複雑なマイクロ流体システムと高精度の光学系とが必要に
なり得、複雑なアッセイが必要となり得る、専門家がほとんどいないニッチな技術である
。
【０００４】
ＳＰＲ技術は、例えば、ＤＭＦカートリッジに組み込まれ得る。DMFでは、DMFカートリ
ッジ内の液滴操作は、嵩高剤流体（たとえば、シリコーンオイルやヘキサデカン充填流体
などの低粘度オイル）で発生し得る。別の例では、ＤＭＦカートリッジ内の液滴操作は空
気中で起こり得、液滴はその上に薄いオイルコーティング（またはオイルシェル）を有し
得る。この技術のさらなる実施形態は、オイルシェルのない空気中での液滴操作を用い得
る。
【発明の概要】
【０００５】
第１の態様は、流体の測定を実行するために機器と共に使用するためのカートリッジを
含む。カートリッジは、ＤＭＦ部分中の流体液滴に対して液滴操作を実行するように動作
する複数の液滴アクチュエータを備えるデジタルマイクロ流体（ＤＭＦ）部分と、複数の
液滴アクチュエータに関連して配置されるセンサー媒体を備える反応部分とを含み、複数
の液滴アクチュエータは、センサー媒体と接触している間、センサー媒体に対する流体液
滴の動きを誘発するように動作する。
【０００６】
多くの機能の改良と追加機能を第１の態様に適用可能である。これらの機能の改良と追
加機能は、個別に、または任意の組み合わせで使用され得る。説明する以下の機能のそれ
ぞれは、第１の態様の他の機能または機能の組み合わせとともに使用され得るが、必須で
はない。
【０００７】
例えば、一例では、複数の液滴アクチュエータは、反応電極を備え得る。複数の反応電
極は、エレクトロウェッティングによって液滴操作を実行し得る。
【０００８】
一例では、カートリッジのセンサー媒体は、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサー媒
体を備え得る。ＳＰＲセンサー媒体は、検体流体の標的分子が結合してＳＰＲセンサー媒
体の光信号を変化させる捕捉分子で機能化され得る。捕捉分子は、検体流体の標的分子と
の結合に対して感度が高く、SPRセンサー媒体の光学特性を変化させてSPRセンサー媒体の
光信号を変化させる、SPRセンサー媒体に固定化されたリガンドを含み得る。光学特性の
変化は、SPRセンサー媒体と相互作用する光に起因する光信号の変化であり得る。
【０００９】
一例では、カートリッジは、反応部分に配置され、複数の反応電極に関連してＳＰＲセ
ンサー表面を含み得る。ＳＰＲセンサー媒体は、ＳＰＲセンサー表面上に配置され得、液
滴は、複数の反応電極の動作によって、ＳＰＲセンサー表面と接触して係合可能であり得
る。ＳＰＲセンサー媒体は、センサー表面に分布するナノサイズの構造の１つ、またはナ
ノサイズの特徴を備える連続フィルムを含み得る。反応部分は、離間して配置された第１
の基板と第２の基板とを含み得、それらの間に反応チャンバーを画定する。ＳＰＲセンサ
ー表面は、第１の基板に配置され得、複数の反応電極は、第１の基板の反対側の第２の基
板に配置され得る。あるいは、ＳＰＲセンサー表面は第１の基板に配置され得、複数の反
応電極は第１の基板に配置され得る。
【００１０】
一例では、ＳＰＲセンサー表面は、少なくとも１つの光ファイバーを備える光学部材の
末端部分に隣接して配置され得る。光学部材は、第１または第２の基板の１つから離れて
延在し、反応チャンバー内にＳＰＲセンサー表面を配置し得る。この例では、光学部材は
、光信号がＳＰＲセンサー表面から送信される第１の光ファイバーを含み得る。光学部材
は、照明源からの光がＳＰＲセンサー表面に提供される第２の光ファイバーを含み得る。
光学部材は、ＳＰＲセンサー表面が反応チャンバー内に配置される伸長位置とＳＰＲセン
サー表面が反応チャンバー内に配置されない格納位置との間にＳＰＲセンサー表面を配置
するために、第１の基板に対して移動可能であり得る。一例では、反応チャンバーは充填
媒体を含有する。光学部材は、ＳＰＲセンサー表面と充填媒体との間の接触を減らすため
に格納可能であり得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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