特表 2024-517398 Ｌ字形カートリッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-22

(54)【発明の名称】Ｌ字形カートリッジ

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/08 20060101AFI20240415BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20240415BHJP

   B81B 1/00 20060101ALI20240415BHJP

   B81C 3/00 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

G01N35/08 A

G01N37/00 101

B81B1/00

B81C3/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023562783

(86)(22)【出願日】2022-03-04

(85)【翻訳文提出日】2023-11-21

(86)【国際出願番号】 EP2022055552

(87)【国際公開番号】W WO2022218603

(87)【国際公開日】2022-10-20

(31)【優先権主張番号】102021203617.1

(32)【優先日】2021-04-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ヨッヘン ファイヒティンガー

(72)【発明者】

【氏名】ヨッヘン ホフマン

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル ゼバスティアン ポドビエル

【テーマコード（参考）】

2G058

3C081

【Ｆターム（参考）】

2G058CC17

3C081AA18

3C081BA23

3C081CA32

3C081CA38

3C081DA10

3C081EA27

3C081EA39

(57)【要約】

本発明は、Ｌ字形の基底面（１０５）を備えたマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）に関する。さらに本発明は、このようなカートリッジ（１００，１０１，１０２）を製造する方法（６００）および処理する方法（７００）に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）であって、前記カートリッジ（１００，１０１，１０２）の基底面（１０５）がＬ字形を有している、マイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項2】

前記基底面（１０５）は、矩形を基調としておりかつ該矩形の１つの角隅領域が欠落しており、これにより、前記カートリッジ（１０１）は、同じ基底面（１０５）を備えた第２のカートリッジ（１０２）に対して、一方のカートリッジ（１００，１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の突出部（１６０）が、それぞれ他方のカートリッジ（１００，１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の前記欠落した角隅領域内に係合するように配置され得る、請求項１記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項3】

前記突出部（１６０）は、第２の突出部（１７０）を有しており、該第２の突出部（１７０）は、好適には第１の前記突出部（１６０）の前面に配置されている、請求項１または２記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項4】

前記突出部（１６０）は少なくとも部分的に、先細になる幅（１１１）を有しており、特に、第１の縦辺（１１０）と第２の縦辺（１１２）とは、前記突出部（１６０）に沿って互いに向かって収束して延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項5】

前記突出部（１６０）は、該突出部（１６０）の面積と前記欠落した角隅領域の面積とが同一または近似の寸法を有するように形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項6】

前記基底面（１０５）の一方の縦辺（１１２）と一方の横辺（１２２）とは、９０度よりも大きな角度（１１４）で相対して位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項7】

第１の寸法（１１０）の長さと、第２の寸法（１２１）の長さとの比は、１．４～２．０、好適には１．５～１．７、極めて好適には１．５８～１．６５である、請求項１から６までのいずれか１項記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項8】

前記カートリッジ（１００，１０１，１０２）の１つの角隅部または複数の角隅部は、丸み付けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項9】

請求項１から８までのいずれか１項記載の第１のカートリッジ（１０１）と、同じ基底面（１０５）を備えた第２のカートリッジ（１０２）とを含む装置（３００）であって、一方のカートリッジ（１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の突出部（１６０）が、それぞれ他方のカートリッジ（１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の欠落した角隅領域内に係合しているように、２つの前記カートリッジ（１０１，１０２）が互いに結合されている、装置（３００）。

【請求項10】

請求項１から９までのいずれか１項記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）を製造する方法（６００）であって、
１つのワーク支持体上に、Ｌ字形の基底面（１０５）を有する２つの半製品を配置するステップ（６０１）と、
前記半製品に別の部品を装備することを含む、前記２つの半製品の並行処理を行うステップ（６０２）と、
前記２つの半製品に各１つの別の半製品を提供するステップ（６０３）と、
前記２つの半製品をＬ字形の基底面（１０５）を有する２つのカートリッジ（１００，１０１，１０２）に個別化するステップ（６０５）と
を含む、方法（６００）。

【請求項11】

請求項１から８までのいずれか１項記載のカートリッジ（１００，１０１，１０２）を処理する方法（７００）であって、前記カートリッジ（１００，１０１，１０２）を、処理ユニット内で傾けて処理する、方法（７００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景技術
マイクロ流体分析システム（いわゆるラボ・オン・チップ（Lab-on-Chips）、略してＬｏＣｓ）は、医療診断用の患者試料の、自動化された確実、迅速かつコンパクトな、廉価な処理を可能にする。制御された流体操作のために複数の作業を組み合わせることにより、複雑な分子診断試験の流れがラボ・オン・チップカートリッジ上で実施され得、この場合、パッシブカートリッジが処理ユニットを介して動かされることが多い。例えば、独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７５号明細書および独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７２号明細書にはそれぞれ、例えば試料中の病原体を検出するために、生体試料を収容するカートリッジとカートリッジ内の試料を処理する処理ユニットとを備えたマイクロ流体システムが記載されている。

【0002】

この場合、ラボ・オン・チップカートリッジは、例えば射出成形、打抜きまたはレーザ透過溶着等の大量生産方法を用いてポリマーから廉価に製造されていてもよい。

【0003】

選択された用途に応じて、分子診断試験の流れの複雑度は変化し得る。これに相応して、ラボ・オン・チップカートリッジに課される要求も用途別に異なっている。特に広範な用途向けの、特に汎用のカートリッジを用意する他に、特に、要求に最適化されて適合させられた用途範囲を含む、特に廉価なカートリッジを用意することが考えられる。この場合、このようなカートリッジの特に有利な構成が問題となる。

【0004】

発明の開示
発明の利点
この背景に鑑みて、本発明は、カートリッジの基底面がＬ字形を有しているカートリッジに関する。

【0005】

このカートリッジは、特に例えば前掲の独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７５号明細書または独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７２号明細書に記載されかつ共同体意匠第３４５９３７９号に示されたカートリッジに基づく形式および用途のマイクロ流体カートリッジのことであってもよく、この場合、本発明によるカートリッジは、矩形の基底面とは異なり、Ｌ字形の基底面を有している。特に本発明によるカートリッジも、生物学的な量を増幅させかつ／または分析するための、特に例えば病原体を検出するために核酸（の一部）を増幅させかつ検出するためのマイクロ流体処理を（部分的に）自動化して実施するためのマイクロ流体システムの一部として形成されていてもよい。

【0006】

基底面は特に、カートリッジの表面、特に下面であってもよく、例えば板状または層状の構造のカートリッジの場合には底板であってもよいが、必ずしもそうでなくてもよい。特に基底面は、１つの平面、特にカートリッジにより覆われる面積または長さが最大である面におけるカートリッジの最大延在部であってもよい。択一的に基底面は、カートリッジの横断面であってもよく、特にカートリッジが上述のように最大面積および／または最大長さを有する平面における横断面であってもよい。

【0007】

Ｌ字形とは特に、基底面の形状が、太字で書かれた大文字Ｌの形状に基づいているということを意味し得る。この場合、好適には、基底面は太字で書かれたＬに類似していてもよく、この場合、Ｌの水平方向の線は、Ｌの鉛直方向の線よりも太く、好適には１．１～２．５倍太く、極めて好適には１．５～２．１倍太く、例えば１．９倍太くなっているため、基底面は、鉛直方向の線が短縮された太字のＬに類似している。２つの線は、以下、文字Ｌのアームもしくは基底面のアームと呼ばれることもある。つまり好適には、カートリッジの基底面は、ほぼＬ字の形状を有しており、この場合、Ｌの鉛直方向の線に相当する基底面の部分の幅は、Ｌの水平方向の線に相当する基底面の部分の幅よりも大幅に大きくなっていてもよい。Ｌ字とは、特に垂直方向における鏡像文字Ｌを意味することもあり、その結果、文字の水平方向の線は、鉛直方向の線から出発して右側ではなく左側に向かって延びている。

【0008】

Ｌ字形とは、好適には、カートリッジが１つの矩形に基づく基底面を有しており、この場合、矩形の１つの角隅領域が欠落していることを意味する場合もあり、これにより、カートリッジは、同一の基底面を備えた第２のカートリッジに対して、一方のカートリッジの基底面の突出部がそれぞれ他方のカートリッジの基底面の欠落した角隅領域内に係合するように配置され得る。この場合、基底面の１つまたは複数の角隅部は丸み付けられていてもよく、これにより、基底面は相応して、欠落した角隅領域と丸み付けされた角隅部とを備えた矩形に基づいている。欠落した角隅領域は、好適には正方形、矩形または台形の形状に基づいていてもよく、またはこのような形状に相応していてもよい。台形の場合、好適には、台形の、基底面の外縁の一部に相当する一方の脚部が、台形の底辺に対してそれぞれ直角に位置しているため、この台形は、隣接する他の辺に対して直角に位置していない辺を１つだけ有している。つまり、この欠落した角隅領域と、その結果得られる突出部とに基づき、カートリッジの基底面は、好適には（ほぼ）Ｌ字形を有している。換言すると、基底面は、好適には矩形に基づいており、この場合、矩形の１つの角隅領域が欠落しているため、欠落した角隅領域に基づき残った領域（つまり上述した突出部）が、同一の基底面を備えた第２のカートリッジの欠落した角隅領域内に係合することができるようになっている。したがって、突出部と欠落した角隅領域とは、好適には同じまたは少なくとも近似の寸法または形状を有していてもよく、特に突出部の面積と欠落した角隅領域の面積とは、同じまたは近似の寸法または形状を有していてもよい。近似の寸法とは、１つの有利な構成では、突出部の面積と欠落した角隅領域の面積とが幾何学的な意味で近似していること、つまり、近似表現により互いに移行され得ることを意味し得る。さらに近似の寸法とは、好適には、突出部の面積が、欠落した角隅領域の面積よりも小さく形成されている、ということを意味していてもよく、これにより、同一の突出部を備えた２つのカートリッジを互いに反対の向きに配置した場合に、突出部がそれぞれ、他方のカートリッジの欠落した角隅領域内に係合し、この場合、各カートリッジの外縁は、共通の整合ラインに沿って配置されており、各突出部の間にはギャップが残されている。この場合、突出部の面積は、例えば欠落した角隅領域の面積よりも１～１０％または１～５％小さくなっていてもよい。

【0009】

本発明により有利には、一方では資源を節約して大幅に短縮された時間で製造可能であると共にコンパクトに保管かつ搬送され得、かつ他方では重力に基づくプロセスを基礎とした、マイクロ流体装置内での試料液体の有利なマイクロ流体処理を可能にするカートリッジが提供される。

【0010】

基底面の本発明による構成により、特に有利な２－ｉｎ－１製造が可能である。特に、正に２つのカートリッジを互いに反対方向に、かつ互いに係合するように向け、これにより、特に小さな面積において並行して製造することができる。これにより、Ｌ字形カートリッジの特に廉価で効率的な製造が可能である。

【0011】

特に、互いに反対方向に向けられた２つのカートリッジまたは半製品は、特に矩形に成形された第２のカートリッジもしくは第２のカートリッジを製造するための半製品の面積に相当する１つのワーク支持体の面上で処理され得る。このようにして、有利には１つの既存の製造ラインを、より大幅な適合無しで、少なくとも２つの異なる形式のカートリッジを製造するために可変に使用することができる。

【0012】

その上、カートリッジの本発明による構成に基づき－各１対のカートリッジまたはカートリッジを製造するために本発明による基底面を備えた１対の半製品をそれぞれ互いに反対の向きに配置した場合には－さらに、多数のカートリッジもしくはカートリッジを製造するための半製品の特に省スペースでコンパクトな保管ならびに搬送が可能である。さらに、カートリッジまたは半製品のオートクレーブに必要とされる所要スペースを大幅に減じることができる。

【0013】

さらに、特に好適には、本発明によるカートリッジおよび特にカートリッジの基底面は、周知のカートリッジに比べて減じられたコンパクトなサイズにもかかわらず、高いアスペクト比を有している。カートリッジの比較的長い長さを保持することにより、重力場においてカートリッジを相応に傾けた場合に、地球の重力を、全長に沿った流体の搬送に利用することができる。換言すると、有利には重力に基づく機能、例えば液体試薬前置室の下端部における、重力に基づく液体の集合、またはマイクロ流体室内の気泡に作用する浮力による気泡の導出等を、特に有利に利用することができる。

【0014】

特にこれにより、重力に基づくマイクロ流体処理において、比較可能な鉛直方向の空間的な延在長さを備えた、例えば面積的により大きな矩形に成形されたカートリッジに比べて顕著な技術的な欠点が存在しなくなる。これに対して、所要材料の減少に基づき、本発明によるカートリッジは、特に資源節約型かつ持続的である。廃棄時の廃棄物の量が、完全に矩形に成形されたカートリッジに比べて削減されているからである。

【0015】

さらに、基底面の保持された長さおよびこれに関連する突出部は、同一または近似の長さを備えたカートリッジを処理するように構成された処理装置における、本発明のカートリッジの後方互換性を支援する。

【0016】

さらに本発明は、カートリッジ内にマイクロ流体ネットワークを実現するためのカートリッジの特に好適な形状を提供しており、この場合、マイクロ流体ネットワークは、例えば流体マイクロ通路および空圧マイクロ通路を含み、さらに、空圧マイクロ通路を介して作動させることができる弁およびポンプ室等のアクティブなマイクロ流体部材と、特に、水平方向に特に大きく伸ばされたカートリッジの部分に位置するアクティブなマイクロ流体部材を制御するための空圧インタフェースとを含む。

【0017】

カートリッジのＬ字形と、特にこれに関連した突出部とは、ユーザが様々な形式でカートリッジに触れて掴む複数の手段を有している、という利点も有している。実際の大きさの状態に応じて、ユーザは、比較的大きな構成の場合には、カートリッジをより細い突出部のところで掴み、小さな構成の場合には、より太い端部のところで粗野に掴むことができる。このようにして、カートリッジのＬ字形は、例えば試料をカートリッジに導入する際またはカートリッジを処理ユニットに導入する際に、ユーザによる特に簡単、確実かつ快適な取扱いを可能にする。

【0018】

本発明の１つの特に好適な改良では、突出部は少なくとも部分的に、先細になる幅を有している。このような先細になる幅は、特に突出部の２つの縦辺により実現されていてもよく、この場合、第１の縦辺と第２の縦辺とは、突出部に沿って互いに向かって収束して延びている。このような先細部は、使用者にとってのカートリッジの取扱いを大幅に容易にし得る。これにより、様々な大きさの手に対してそれぞれ異なる幅が提供されるからである。さらに、同じ基底面を備えた２つのカートリッジをより簡単に、上述したように互いに反対の向きで互いに係合し合うようにコンパクトに配置することができる。換言すると、カートリッジの２つのアームのうちの一方は所定の角度で収束しており、これにより、このアームの横断面は、第２のアームの始点から出発してカートリッジのこのアームの終端縁に向かって縮小している。

【0019】

基底面の一方の縦辺（の縁部）と一方の横辺（の縁部）とは、好適には９０度よりも大きな角度で、つまり互いに鈍角で位置していてもよい。これにより、上述したように、突出部は少なくとも部分的に、先細になる幅を有することができる。

【0020】

本発明の１つの特に好適な改良では、突出部は、第２の突出部を有している。好適には、第２の突出部は、第１の突出部よりも小さくなっており、好適には、第２の突出部は第１の突出部の前面に配置されており、これにより、第２の突出部はカートリッジの長さを延長している。このような第２の突出部は、カートリッジを処理ユニットに収容する際に、処理ユニットとの相互作用を作動させるために第２の突出部を利用することができる、という利点を有している。例えば第２の突出部は、処理ユニット内で機械的な動作をトリガすることができる。択一的または追加的に、処理ユニットにおける正しい収容のために、有利には、例えば第２の突出部が処理ユニットの凹部または溝に（好適には形状結合式に）係合することにより、第２の突出部を、カートリッジの固定手段またはロックの一部として利用することができる。択一的または追加的に、処理ユニット内でのカートリッジの正しい配置は、有利には第２の突出部の光学式または接触式の検出を介して確認され得る。

【0021】

１つの有利な構成では、カートリッジの第１の寸法の長さと、カートリッジの第２の寸法の長さとの比は、１．４～２．０、好適には１．５～１．７、極めて好適には１．５８～１．６５であり、例えば（ほぼ）１．６１８の黄金分割の比である。第１の寸法および第２の寸法は、特にカートリッジの平行な寸法であってもよく、特に第１のアームの長さ（つまり太文字Ｌの鉛直方向の線の長さ）もしくは第２のアームの幅（つまり太文字Ｌの水平方向の線の幅）であってもよい。

【0022】

既に上述したように、本発明の好適な構成では、カートリッジの１つまたは複数の角隅部、特に基底面の１つまたは複数の角隅部が丸み付けられていてもよい。このことは、カートリッジの使用時に鋭利な縁部による怪我の危険が低下させられている、という利点を有している。さらに、丸み付けられた角隅部は、処理ユニット内へのカートリッジの導入を容易にすることができる。さらに、丸み付けられた角隅部は、カートリッジの取扱いにおいてユーザにより快適な感覚を与える。さらに、例えば別の物体にカートリッジの１つの角隅部が衝突した場合に生じ得る機械的な力を、カートリッジの内部でより良好に導出することができ、亀裂形成のリスクを低下させることができる。

【0023】

１つの別の特に有利な実施形態では、カートリッジは、処理ユニット内での処理用のインタフェースを有しており、この場合、処理ユニットは、分析装置として形成されていてもよい。この場合、インタフェースは、同じ処理ユニット内で処理され得る、例えば矩形に成形された第２のカートリッジと同じ位置に配置されていてもよい。このようにして、２つの形式のカートリッジを、特に有利には同一の処理ユニットまたは同一の分析装置内で処理することができる。

【0024】

本発明の対象は、本発明による第１のカートリッジと、同じ基底面を備えた第２のカートリッジとを含む装置であって、２つのカートリッジは互いに結合されており、これにより、一方のカートリッジの基底面の突出部が、それぞれ他方のカートリッジの基底面の欠落している角隅領域内に係合している、装置でもある。特に、第２のカートリッジもやはり、本発明によるカートリッジであってもよい。好適には、２つのカートリッジは、結合部材を介して結合されていてもよく、この場合、結合部材は、好適にはカートリッジの各突出部に結合されている。この装置は、その都度２つのカートリッジをコンパクトに使用することができ、特に簡単に搬送かつ保管することができ、規定通りに使用する直前に初めて互いに分離させることができる、という利点を有している。

【0025】

本発明の対象は、本発明によるカートリッジを製造する方法でもある。第１のステップでは、１つのワーク支持体上に、Ｌ字形の基底面を有する２つの半製品を配置する。半製品は、特にプラスチックから成るカートリッジのＬ字形の底板であってもよい。好適には、２つの半製品を相対して配置し、これにより、これらの半製品が上述したように互いに反対の向きに向けられて互いに係合し合うようにする。この場合、２つの半製品は、例えば射出成形法の結果として、互いに物理的に結合されていてもよい。第２のステップでは、半製品に別の部品を装備することを含む、２つの半製品の並行処理を行う。並行処理とは特に、２つの半製品が同一ステップにおいて好適には同時に別の製造ステップに供されることを意味し得る。方法の第３のステップでは、２つの半製品に各１つの別の半製品を提供し、その後、第４のステップにおいて２つの半製品をＬ字形の基本形状を有する２つのカートリッジに個別化する。半製品の提供は、例えばレーザ透過溶着等の大量生産技術を用いて行うことができる。この場合、個別化とは、一般に２つのカートリッジの空間的な分離を意味し得るが、しかしまた、例えば射出成形法の結果として共通の材料を介して互いに結合された２つのカートリッジの部分の物理的な分離をも意味し得る。つまり、基底面のＬ字形に基づき、２つの本発明によるカートリッジをコンパクトにかつ時間を節約して、並行して製造することができる。

【0026】

さらに、例えば前掲の独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７５号明細書および独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７２号明細書に開示されているような、カートリッジを傾けて処理する処理ユニットに基づく処理ユニットを用いて本発明によるカートリッジを処理する方法が、本発明の対象である。傾けて処理するとは、特に処理ユニットにより規定通りに処理する際に、カートリッジを重力の方向に対して平行にまたは斜めに向けることを意味する。このために好適には、処理ユニットは、前掲の独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７５号明細書および独国特許出願公開第１０２０１６２２２０７２号明細書に記載されたように、カートリッジの収容部と、地球の重力場に対して垂直方向または斜めの固定部とを有していてもよい。この場合、カートリッジのＬ字形に基づき、上述のように、重力場の、カートリッジに沿った非消失成分を、カートリッジ内の流体を搬送するために、かつ／または例えば弁またはポンプ等の部材を動作させるかまたは支援するために、特に有利に利用することができる。

【0027】

本発明による方法の利点については、上述した本発明によるカートリッジの対応する利点も参照されたい。

【図面の簡単な説明】

【0028】

本発明の実施例を概略的に図示し、以下の説明において詳細に説明する。異なる図面に示された、同様に作用する各部材には同一の符号が用いられており、これらの部材の反復説明は省かれている。

【図1】本発明によるカートリッジおよび本発明による装置の実施例を示す図である。

【図2】本発明によるカートリッジおよび本発明による装置の実施例を示す図である。

【図3】本発明による製造方法もしくは処理方法の実施例のフローチャートを示す図である。

【図4】本発明による製造方法もしくは処理方法の実施例のフローチャートを示す図である。

【0029】

発明の実施形態
図１には、第１の実施例における、本発明によるカートリッジ１００の上面の概略図が示されている。カートリッジ１００はＬ字形の基底面１０５を有しており、この例では、底板１０５が基底面１０５を有しており、よって基底面１０５は、カートリッジ１００の下面に相当する。底板１０５には、矩形の上面と丸み付けられた角隅部とを備えたカバー１０６が取り付けられている。底板１０５とカバー１０６との間には、カートリッジ１００の複数部分から成る構造の一部として別の膜、板または層が配置されていてもよい。

【0030】

カートリッジ１００および基底面１０５は、名付けのために、長さ１１０および幅１１１のほぼ矩形の第１のアームと、これに対して横方向に配置された、長さ１２０および幅１２１のほぼ矩形の第２のアームとに、仮想上分けられてもよく、この場合、第１のアームは、太字で書かれた大文字Ｌの鉛直方向の線に類似しており、第２のアームは、太字で書かれた大文字Ｌの水平方向の線に類似している。換言すると、Ｌ字形カートリッジ１００は、第１のアームの長さに相当する第１の鉛直方向の寸法１１０と、第２のアームの長さに相当する第１の水平方向の寸法１２０とを有している。さらにカートリッジ１００は、第１のアームの幅に相当する第２の水平方向の寸法１１１と、第２のアームの幅に相当する第２の鉛直方向の寸法１２１とを有している。つまり、カートリッジ１００の基底面１０５はほぼ、互いに直角に位置していて部分的に重なり合う（上述した各アームに相当する）２つの矩形に相当するため、基底面１０５は、太字で書かれた文字Ｌの形状を有しているか、もしくは工具の「指金」の基底面に類似している。換言すると、基底面１０５はほぼ、直角に配置された２つの矩形の脚部に相当する。この場合、第１のアームの、第２のアームを越えて突出している部分を、以下、カートリッジ１００の突出部１６０とも呼ぶ。

【0031】

基底面１０５の形状は、１つの矩形に基づいていると見なされてもよく、この場合、矩形の１つの角隅領域が欠落している。欠落した角隅領域は、図１に示す実施例では、突出部１６０に隣接する台形にほぼ相当し、この場合、第２の鉛直方向の寸法１２１の延長部に相当する脚部は、台形の２つの底辺に対してそれぞれ９０度の角度で位置している。

【0032】

図１に示すように、カートリッジ１００の第１のアーム、特に突出部１６０は、第１の鉛直方向の寸法１１０に沿って部分的に先細になる幅１１１を有していてもよい。このような先細部は、特にカートリッジ１００の２つの縁部１１２，１２２の間の鈍角１１４、つまり９０度よりも大きな角度により実現され得、この場合、第１の縁部１１２は、第１の鉛直方向寸法１１０に対する第１のアーム、特に突出部１６０を画定しており、第２の縁部１２２は、第１の水平方向の寸法１２０に対する第２のアームを画定している。例えば、角度１１４は９０～１３５度、好適には９２～１１０度、例えば９８度の値を有していてもよい。角度１１４に対して択一的に、先細部は、第１の縁部１１２と、第１の鉛直方向の寸法１１０に対して平行な線１１３との間の角度１１５により画定されてもよく、この場合、この角度は０．１～４５度、好適には２～２０度、例えば８度の値を有していてもよい。したがって特にカートリッジ１００の第１のアームは、基底面１０５の、第１のアームに属す部分の幅１１１が、第２のアームの始点、つまり突出部１６０の幅１１１から出発して、カートリッジの第１のアームの端部に向かって減少するように、設定された角度１１４で収束して延びている。

【0033】

やはり図１に示すように、突出部１６０は第２の突出部１７０を有していてもよく、この場合、第２の突出部１７０は、好適には第１の突出部１６０の前面に、つまり特に第１の突出部１６０の第２の水平方向の寸法１１１の縁部に、もしくは第１のアームの幅１１１を画定する縁部に配置されている。第２の突出部１７０は、例えばカートリッジ１００を処理ユニットに挿入する際に所定の機能を作動させるためまたは正しく方向付けるために用いられてもよい。

【0034】

基底面１０５の形状の基礎となる矩形は、例えば２０×１０平方ミリメートル（ｍｍ^２）～３００×２００ｍｍ^２、好適には５０×２０ｍｍ^２～２００×１００ｍｍ^２、例えば１１８×７８ｍｍ^２の寸法を有していてもよい。第１のアームの長さ１１０もしくは第１の鉛直方向の寸法１１０は、例えば２０ミリメートル（ｍｍ）～３００ｍｍ、好適には５０ｍｍ～２００ｍｍ、例えば１１８ｍｍである。第１のアームの幅１１１もしくは第２の水平方向の寸法１１１は、例えば２０ｍｍ～１００ｍｍ、好適には３５ｍｍ～７５ｍｍ、例えば４０ｍｍである。第２のアームの長さ１２０もしくは第１の水平方向の寸法１２０は、例えば２０ｍｍ～１５０ｍｍ、好適には３５ｍｍ～１２５ｍｍ、例えば７８ｍｍである。第２のアームの幅１２１もしくは第２の鉛直方向の寸法１２１は、例えば２０ｍｍ～１５０ｍｍ、好適には３５ｍｍ～１２５ｍｍ、例えば７３ｍｍである。図示の実施例では、例えば１１８ｍｍの第１の鉛直方向の寸法１１０と、例えば７３ｍｍの第２の鉛直方向の寸法１２１との比は、ほぼ１．６１８ひいては黄金分割に相当し、このことは、カートリッジ１００のこの実施例に、特に美的に感じられる外観を与える。他の実施例において、この比は、例えば１．４～２．０、好適には１．５～１．７、極めて好適には１．５８～１．６５、つまりほぼ１．６１８である。同様に、第１の垂直方向の寸法１１０と第１の水平方向の寸法１２０との比も、例えば１．４～２．０、好適には１．５～１．７、極めて好適には１．５８～１．６５、すなわちほぼ１．６１８に相当する。

【0035】

カートリッジ１００は上述したように、好適には、特に生体試料を供給するための１つまたは２つの試料供給室１３１，１３２を有している。この場合、試料供給室１３１，１３２のカバーは、カートリッジ１００のカバー１０６の一部を形成していてもよく、カートリッジ１００のカバー１０６は、図１に示しかつ上述したように、基底面１０５の所定の領域を覆っている。さらに図１に示すように、カートリッジ１００は、例えば２０の空圧接続開口を含む空圧インタフェース１５０を有している。この場合、空圧インタフェース１５０は図示のように、特に第２のアームの領域内でカバー１０６と突出部１６０との間に実現されている。つまり、カートリッジの第１のアームを収束する角度１１５で構成することは、このアーム内のアクティブなマイクロ流体部材を、空圧通路を介して空圧インタフェース１５０に接触接続するために特に有利である。

【0036】

さらにカートリッジ１００は、好適には、マイクロ流体通路１４６を介して接続された１つまたは複数のマイクロ流体室１４１を有しており、マイクロ流体室１４１内では、例えば核酸の断片の増幅、例えばポリメラーゼ連鎖反応を行うことができる。この場合、室１４１は、図示のようにカートリッジ１００の上面において透明な材料に基づき視認可能であってもよく、これにより、室１４１内で進行する反応を観察して読み取ることができる。図示のように、室１４１は、特に突出部１６０内に位置していてもよい。このことは、試料供給室１３１，１３２を介して供給された試料の処理を、カートリッジ１００の全長１１０に沿って、試料供給室１３１，１３２と室１４１との間で行うことができる、という利点を有している。つまり、例えば地球の重力場等の重力場５０においてカートリッジ１００が斜めまたは鉛直方向に向けられている場合、有利には、第１の鉛直方向の寸法１１０に沿った、つまり第１のアームに沿った、重力場５０の非消失力成分を、カートリッジ１００内の試料およびその他の試薬の搬送に利用することができる。カートリッジ１００内での処理用の液体は、例えば水溶液、例えば特に試料物質の成分を含む緩衝溶液、ならびに鉱物油、シリコーン油またはフッ化炭化水素であってもよい。

【0037】

図２には、相対して向けられた本発明による２つのカートリッジ１０１，１０２を含む、１つの別の実施形態が示されている。一方または両方のカートリッジ１０１，１０２は、図１に示したカートリッジ１００の実施例であってもよい。

【0038】

図２の左側に示すように、２つのカートリッジ１０１，１０２は相対して向けられており、これにより、一方のカートリッジ１０１，１０２の突出部１６０がそれぞれ他方のカートリッジ１０１，１０２の基底面の欠落している角隅領域に、一定の幅の比較的狭いギャップ９９により離間されて係合している。換言すると、２つのカートリッジ１０１，１０２は互いに反対方向に向けられており、これにより、第２のカートリッジ１０２は第１のカートリッジ１０１に対して１８０度回動させられている。この場合、突出部１６０はその面積に関して、それぞれ欠落している角隅領域の面積よりもやや小さく形成されていてもよく、これにより、鉛直方向の寸法１１０，１２１の縁部と重なり合う共通の整合ラインに沿って２つのカートリッジ１０１，１０２が配置されているにもかかわらず、突出部１６０のところもしくは突出部１６０の間にはギャップ９９が残されている。この配置は、本発明によるカートリッジの複数の利点を具体的に示している。図示のように、各２つの本発明によるカートリッジ１０１，１０２をコンパクトに配置して支持することができる。さらに、本発明によるカートリッジ１００，１０１，１０２の寸法は、好適には、このように配置されたカートリッジ１０１，１０２の基底面の、ギャップ９９を除いた和が、従来の矩形のカートリッジ２００（図２の右側に図示）の基底面に相当するように形成されている。図示のように、この場合、第１の鉛直方向の寸法１１０と、ギャップ９９の幅と、第２の鉛直方向の寸法１２１との和は、矩形のカートリッジ２００の鉛直方向の寸法２０１に相当する。さらに、第１の水平方向の寸法１２０、つまり本発明によるカートリッジ１００，１０１，１０２の幅は、この例では矩形のカートリッジ２００の幅２０２に相当する。換言すると、矩形のカートリッジ２００の基底面の面積は、本発明によるカートリッジ１００，１０１，１０２の第２のアームの長さ１２０に、第１のアームの長さ１１０とギャップ９９の幅と第２のアームの幅１２１との和を掛けたものに相当する。

【0039】

２つのカートリッジ１０１，１０２は、好適には結合部材１９０を介して互いに結合されていてもよく、結合部材１９０は、例えばカートリッジの底板または別の層と同じ材料から成っていてもよく、カートリッジ１０１，１０２の両突出部１６０を、ギャップ９９を越えて結合する。つまり図２は、本発明による装置３００の１つの実施例も示している。この場合、装置３００は、本発明による第１のカートリッジ１０１と、同じ基底面を備えた第２のカートリッジ１０２とを含んでおり、この場合、２つのカートリッジ１０１，１０２は互いに結合されており、これにより、一方のカートリッジ１０１，１０２の基底面の突出部１６０が、それぞれ他方のカートリッジ１０２，１０１の基底面の欠落している角隅領域内に係合している。

【0040】

図３には、例えば図１または図２に示したカートリッジ１００，１０１，１０２を製造する本発明による製造方法６００の１つの実施例のフローチャートが示されている。

【0041】

方法６００の第１のステップ６０１では、２つのＬ字形の半製品を１つのワーク支持体上に配置する。半製品は、例えば射出成形法により製造された、カートリッジ１００，１０１，１０２のプラスチック製の底板であってもよい。これらの半製品は、特に同様にかつ互いに反対の向きに配置されていてもよい。すなわち、第２の半製品は、第１の半製品に対して１８０度回動させられている。半製品の配置は、例えば半製品の製造時に既に規定され得る。１つの特別な実施形態では、両半製品は、例えば共通の射出成形過程の結果として、互いに機械的に結合されているため、両半製品を、１つのまとまった部品として取り扱うことができる。このことは、カートリッジ１００の可能な限り自動化された、効率的で廉価な製造を可能にするために有利であり得る。

【0042】

方法６００の第２のステップ６０２では、ワーク支持体上に配置された半製品を並行して処理する。例えば半製品を特別な製造ステーションに搬送し、かつ／または半製品に追加的な部品を装備し、かつ／または別の半製品と組み合わせる。追加的な部分の装備は、例えば嵌込み、挿入または差込みおよび／または係止により行うことができる。別の半製品との組合せは、例えばワーク支持体上に位置する半製品に別の半製品を載置することにより行うことができる。既に説明したように、１つの特に有利な実施形態では、半製品または別の部品は、１つのまとまった部品として互いに機械的に結合されており、これにより、特に簡単な取扱いを達成することができる。１つの別の有利な実施形態では、ワーク支持体が調整ピンを有しており、調整ピンは、半製品の調整貫通孔に係合し、これにより、ワーク支持体上での半製品の所定の位置決めならびに半製品の、半製品同士の所定の相対的な位置決めを達成することができる。半製品の、半製品同士の所定の相対的な位置決めは、例えば後続の供給ステップの準備に役立つ。

【0043】

方法６００の第３のステップ６０３では、それぞれワーク支持体上に位置する２つの半製品に、それぞれ別の２つの半製品を提供する。半製品の提供は、好適には並行して行うことができ、これにより、製造時に特に高い処理量を達成することができる。半製品の提供は、例えばレーザ透過溶着等の大量生産技術を用いて行うことができる。

【0044】

方法６００の任意の第４のステップ６０４では、先行ステップのうちの１つまたは複数を繰り返す。例えば、配置ステップ６０１と処理ステップ６０２と提供ステップ６０３とを複数回実施し、これにより、複数の部品が嵌め込まれかつ少なくとも１つのカバー部材が被せ嵌められた多層のカートリッジ１００，１０１，１０２を製造する。

【0045】

方法６００の第５のステップ６０５では、場合により機械的にまとめられた半製品または部品から形成されたカートリッジ１００，１０１，１０２を個別化し、これにより、２つの別個のカートリッジ１００，１０１，１０２を得る。個別化は、例えば目標破断個所に沿った機械的な破断により、または別の形式の分離方法により行うことができる。本発明による方法６００の別の実施形態では、個々のステップを省く、または繰り返し実施する、または他のステップと順序を交換することができる。

【0046】

この場合、カートリッジ１００，１０１，１０２の半製品および別の部品は、好適にはポリマー、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチロール（ＰＳ）、スチロールアクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＰ、ＣＯＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、またはポリウレタン（ＴＰＵ）もしくはスチロールブロックコポリマー（ＴＰＳ）等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等を含んでいてもよく、例えば射出成形、熱間成形、打抜きまたはレーザ透過溶着等の大量生産方法により、本発明による方法６００に従って製造され得る。

【0047】

図４には、本発明によるカートリッジ１００，１０１，１０２、例えば上述した実施例で説明したカートリッジ１００，１０１，１０２を処理する本発明による方法７００の１つの実施例のフローチャートが示されている。方法７００の第１のステップ７０１では、カートリッジ１００を処理ユニットに、特にカートリッジ１００，１０１，１０２内で処理可能な生体試料を分析する分析装置に導入する。例えばこれは上述したように、病原体の核酸を増幅させるポリメラーゼ連鎖反応または等温増幅を利用した、体液（血液、痰または採取物）中の病原体の検出であってもよい。この場合、試料は、液体、特に例えば生体物質、例えば体液、採取物、分泌物、痰または組織試料等のヒト由来物質から得られた水溶液を含んでいてもよい。試料内には、例えば医学、臨床、診断または治療に関連する種、例えば細菌、ウイルス、細胞、循環腫瘍細胞、無細胞ＤＮＡ、タンパク質または別のバイオマーカーまたは特に上述した物体の成分が存在している。例えば試料液体は、例えば上述したように少なくとも１つの増幅反応を実行するためのマスターミックスまたはその成分である。

【0048】

カートリッジ１００，１０１，１０２は、処理のために好適には地球の重力場に対して傾けられて方向付けられ、これにより、カートリッジ１００，１０１，１０２内の液体の、重力に基づくマイクロ流体処理が可能になる。カートリッジ１００，１０１，１０２のこのような向きにより、例えば、遊離させられた液体試薬を前置室の下端部に集め、そこからカートリッジ１００，１０１，１０２のマイクロ流体ネットワーク内でさらに処理することができる。例えばこの場合、カートリッジ１００，１０１，１０２は、基底面の平面に対する法線と、重力場５０の方向との間の角度が０～８０度、好適には１０～８０度、例えば３０度であるように向けられている。

【0049】

方法７００の第２のステップ７０２では、Ｌ字形カートリッジ１００，１０１，１０２を処理ユニット内で処理し、これにより、例えばＬ字形カートリッジ１００，１０１，１０２内の試料を上述したように処理する。

【0050】

方法７００の第３のステップ７０３では、カートリッジ１００，１０１，１０２を処理ユニットから出し、好適には追加的に分析結果を出力する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）であって、前記マイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）の基底面（１０５）がＬ字形を有している、マイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項2】

前記基底面（１０５）は、矩形を基調としておりかつ該矩形の１つの角隅領域が欠落しており、これにより、第１のマイクロ流体カートリッジ（１０１）は、同じ基底面（１０５）を備えた第２のマイクロ流体カートリッジ（１０２）に対して、一方のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の突出部（１６０）が、それぞれ他方のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の前記欠落した角隅領域内に係合するように配置され得る、請求項１記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項3】

前記突出部（１６０）は、第２の突出部（１７０）を有しており、該第２の突出部（１７０）は、好適には第１の前記突出部（１６０）の前面に配置されている、請求項２記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項4】

前記突出部（１６０）は少なくとも部分的に、先細になる幅（１１１）を有しており、特に、第１の縦辺（１１０）と第２の縦辺（１１２）とは、前記突出部（１６０）に沿って互いに向かって収束して延びている、請求項２または３記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項5】

前記突出部（１６０）は、該突出部（１６０）の面積と前記欠落した角隅領域の面積とが同一または近似の寸法を有するように形成されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項6】

前記基底面（１０５）の一方の縦辺（１１２）と一方の横辺（１２２）とは、９０度よりも大きな角度（１１４）で相対して位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項7】

第１の寸法（１１０）の長さと、第２の寸法（１２１）の長さとの比は、１．４～２．０、好適には１．５～１．７、極めて好適には１．５８～１．６５である、請求項１から６までのいずれか１項記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項8】

前記マイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）の１つの角隅部または複数の角隅部は、丸み付けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）。

【請求項9】

請求項１から８までのいずれか１項記載の、第１のマイクロ流体カートリッジ（１０１）と、同じ基底面（１０５）を備えた第２のマイクロ流体カートリッジ（１０２）とを含む装置（３００）であって、一方のマイクロ流体カートリッジ（１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の突出部（１６０）が、それぞれ他方のマイクロ流体カートリッジ（１０１，１０２）の前記基底面（１０５）の欠落した角隅領域内に係合しているように、２つの前記マイクロ流体カートリッジ（１０１，１０２）が互いに結合されている、装置（３００）。

【請求項10】

請求項１から８までのいずれか１項記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）を製造する方法（６００）であって、
１つのワーク支持体上に、Ｌ字形の基底面（１０５）を有する２つの半製品を配置するステップ（６０１）と、
前記半製品に別の部品を装備することを含む、前記２つの半製品の並行処理を行うステップ（６０２）と、
前記２つの半製品に各１つの別の半製品を提供するステップ（６０３）と、
前記２つの半製品をＬ字形の基底面（１０５）を有する２つのマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）に個別化するステップ（６０５）と
を含む、方法（６００）。

【請求項11】

請求項１から８までのいずれか１項記載のマイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）を処理する方法（７００）であって、前記マイクロ流体カートリッジ（１００，１０１，１０２）を、処理ユニット内で傾けて処理する、方法（７００）。

【国際調査報告】