DE60310796T2

DE60310796T2 - Analyseverfahren für spezifische Bindungen und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE60310796T2
Application number: DE60310796T
Authority: DE
Inventors: Tatsurou Kyotanabe-shi Kawamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2023-04-05
Also published as: US20030190759A1; CN1450351A; EP1351056A3; DE60310796D1; EP1351056B1; EP1351056A2; JP2004003976A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Analyse einer spezifischen Bindung für die Durchführung der qualitativen oder quantitativen Analyse eines Analyts in einer Probe.
In jüngster Zeit gibt es mit der Etablierung von häuslichen und lokalen Pflegediensten und dem Anstieg in eiligen klinischen Untersuchungen und ähnlichen einen ansteigenden Bedarf für die Entwicklung eines Analyseverfahrens für eine spezifische Bindung, durch welches eine Messung schnell, einfach und korrekt durchgeführt werden kann, selbst durch jene, die keine Spezialisten für klinische Untersuchungen sind.
Als das Analyseverfahrens für die spezifische Bindung gibt es eine Vielzahl von Verfahren, wie etwa eine Immununtersuchung, die eine Antigen-Antikörperreaktion anwendet, eine Rezeptoruntersuchung unter Verwendung eines Rezeptors, eine Nukleinsäuresondenuntersuchung unter Verwendung der Hybridisierung einer komplementären Nukleinsäuresequenz und ähnliche. Diese Analyseverfahren für spezifische Bindungen werden häufig aufgrund ihrer hohen Spezifität auf vielen Gebieten verwendet, die typischerweise klinische Untersuchungen einschließen.
Spezieller wird ein Chromatographieanalyseverfahren erwähnt, welches eine Art von Immununtersuchung ist. In diesem Chromatographieanalyseverfahren wird z.B. die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Analyts in einer Probe unter Nutzung der Tatsache analysiert, dass eine flüssige Probe in Kontakt mit einer Matrix aus einem porösen Träger oder einem Träger vom Feinteilchen-gefüllten Typ kommt, die eine immobilisierte spezifisch bindende Substanz enthält, und die flüssige Probe entlang der Matrix durch die Permeationskraft bzw. Durchdringungskraft aufgrund des Kapillarphänomens fließt (japanische Patente Nr. 2504923 und 2667793, und japanische geprüfte Patentveröffentlichung (JP-B) Nr. 7-78503, und japanische Patentoffenlegungsschriften (JP-A) Nr. 10-73592 und 8-240591).
Speziell wird eine spezifische Bindungsreaktion zwischen einem Analyt und einer mit einem markierenden Material markierten spezifischen Bindungssubstanz verursacht, die wahlweise durch das bloße Auge, optische Verfahren oder ähnliche nachgewiesen werden kann. Dann bindet die spezifisch an das Analyt gebundene spezifisch bindende Substanz an ein in der Matrix fixiertes Bindungsmaterial, und die Anwesenheit oder Abwesenheit des Analyts in einer Probe wird schließlich in Abhängigkeit der in der Matrix fixierten Menge der Markierungen bestimmt.
Dieses Chromatographieverfahren ist vorteilhaft von den Gesichtspunkten der Messempfindlichkeit und der Messzeit, da eine große Menge spezifischer Bindungssubstanzen aufgrund der großen Oberfläche eines Trägers in einer Matrix unlöslich gemacht werden können, und da die Häufigkeit des Zusammentreffens zwischen reaktiven Molekülen, die eine spezifische Bindungsreaktion verursachen können, größer ist als im Vergleich mit dem Fall einer Reaktion in der flüssigen Phase.
In dem vorher erwähnten herkömmlichen Chromatographieverfahren ist es notwendig, ein Wasserabsorbierendes Material als die Matrix zu verwenden, das eine flüssige Probe durch das Kapillarphänomen entwickeln und transportieren kann. Als dieses Wasser-absorbierende Material kann z.B. Glasfaserfilterpapier, eine Cellulosemembran, eine Nitrocellulosemembran, eine Nylonmembran und ähnliche aufgezählt werden. Diese werden in der Form von porösem Material mit einem Porendurchmesser von etwa 1 bis 50 μm verwendet.
Besonders Nitrocellulose ist hervorragend, da sie die Fähigkeit hat, eine große Menge eines Proteins, wie etwa eines Antikörpers, zu binden, selbst wenn sie vorher nicht empfindlich gemacht wird. Außerdem sind Nitrocellulosen mit verschiedenen Porendurchmessern erhältlich, und die Fließgeschwindigkeit einer Probe kann ebenfalls unter deren Verwendung ausgewählt werden.
Obwohl jedoch das Matrixmaterial wie vorher beschrieben aus einem fasrigen Material hergestellt wird, ist es schwierig, den Porendurchmesser und die Hydrophilizität der Oberfläche mit guter Reproduzierbarkeit bei seiner Herstellung zu steuern. Der durchschnittliche Wert und die Verteilungsbedingung des Porendurchmessers und die Hydrophilizität der fasrigen Oberfläche übt einen signifikanten Einfluss auf die Entwicklung und die Transfergeschwindigkeit einer Probe aus, nämlich auf die Fließgeschwindigkeit. Die Zeit, während der eine spezifische Bindungsreaktion auftritt, hängt signifikant von dieser Fließgeschwindigkeit ab, ein gemessener Wert variiert ebenfalls in Abhängigkeit von der Änderung der Fließgeschwindigkeit. Da nämlich der gemessene Wert mit hoher Empfindlichkeit durch die Eigenschaften des Matrixmaterials beeinflusst wird, hängt die Messgenauigkeit von der Herstellungsgenauigkeit des Matrixmaterials ab.
Es ist schwierig, diese Herstellungsgenauigkeit des Matrixmaterials auf ein Niveau zu heben, das eine ausreichende Genauigkeit für eine quantitative Messung sicherstellt. Daher gab es ein Problem, dass ein Verfahren für die Auswahl eines Matrixmaterials notwendig wird, was zu einer Erhöhung in den Kosten führt. Außerdem, da dabei der Bereich der Porendurchmesser und die Herstellungsgenauigkeit begrenzt sind, ist die Auswahlbreite der Fließgeschwindigkeit einer Probe ebenfalls beschränkt.
In Übereinstimmung mit diesen Tatsachen beschreibt die Beschreibung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-322447 ein Analyseverfahren für eine spezifische Bindung, das leicht die Fließgeschwindigkeit in einem breiteren Bereich steuern kann und eine hohe Reproduzierbarkeit der Fließgeschwindigkeit bei der Herstellung hat, und eine dafür verwendete Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung. Jedoch kann bei dem offenbarten Inhalt in der Beschreibung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-322447 ein nicht an eine zweite spezifisch bindende Substanz gebundener Bestandteil manchmal auf einem Nachweisteil verbleiben, und dieser verbleibende Bestandteil enthält manchmal ein markierendes Material. Daher überlagert dieses verbleibende markierende Material an dem Nachweisteil manchmal ein Nachweissignal. Das heißt, der Hintergrund des Nachweissignals steigt aufgrund des verbleibenden markierenden Materials an, und als eine Folge sinkt manchmal ein S/N der Messung.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Analyseverfahren für eine spezifische Bindung zur Verfügung zu stellen, in welchem eine Fließgeschwindigkeit in einem breiteren Bereich gesteuert werden kann, und dass eine höhere Reproduzierbarkeit der Fließgeschwindigkeit bei der Herstellung hat, und ferner bei dem ein Anstieg im Hintergrund des Nachweissignals vermieden werden kann, und eine dafür verwendete Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Auswahlbreite der Fließgeschwindigkeit der Proben vergrößert werden, und selbst auf der Ebene der Herstellung kann die Fließgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit reproduziert werden. Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung mit hoher Genauigkeit bei geringen Kosten ermöglicht werden, da ein Anstieg im Hintergrund des Nachweissignals vermieden werden kann.
Das US-Patent Nr. 4,366,241 ist auf ein Verfahren und ein Gerät gerichtet, welche für die Durchführung einer Immununtersuchung vorgesehen werden, wobei eine saugende immunabsorbierende Zone, die als ein Eingang für die Probe und die Reagenzlösungen dient und welche eine Nachweiszone enthält, in einer Flüssigkeit empfangenden Beziehung mit einer Flüssigkeit absorbierenden Zone ist, welche dazu dient, eine Flüssigkeit durch die immunabsorbierende Zone durch Kapillarkraft zu treiben. Die Steuerung der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit kann durch die Zusammensetzung, den Aufbau, die Größe und die Form beider Zonen erfolgen.
Das US-Patent Nr. 5,985,675 offenbart eine Testvorrichtung für den Nachweis eines Analyts, wobei der Teststreifen einen Stützstreifen mit einer Vielzahl von aufeinander folgenden in Kontakt stehenden Flüssigkeitsproben permeablen Zonen umfasst, die sich von dem ersten zu dem zweiten Ende erstrecken, wobei diese Zonen einen lateralen kapillaren Fluss der Flüssigkeit von einem Ende zu dem anderen erlauben.
In EP-A-0 310 862 wird eine Durchflusstestvorrichtung beschrieben, die einen porösen Träger mit oberen und unteren Oberflächen und einer Testfläche auf seiner oberen Oberfläche umfasst, welcher zusätzlich eine absorptive Schicht in fluider Verbindung mit einem porösen Träger enthält, was dem ungebunden Analyt und dem Tracer erlauben, von der Testfläche zu der absorptiven Schicht zu fließen.
Das US-Patent Nr. 5,624,809 offenbart eine Vorrichtung für die immunchromatographische Analyse, wobei eine erste saugende Zone eine daran nicht diffusiv gebundenes Reagenz hat, das mit einem Bestandteil der Flüssigkeit interagiert. Die Flüssigkeit durchquert die gesamte erste Zone und wandert zu einer zweiten saugenden Zone durch Kapillarwanderung.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Für die Lösung der vorher erwähnten Probleme stellt die vorliegende Erfindung ein Analyseverfahren für eine spezifische Bindung zur Verfügung, das gemäß Anspruch 1 definiert ist.
In dem vorhergehenden Analyseverfahren für eine spezifische Bindung ist es bevorzugt, dass eine Zeitdauer der spezifischen Bindungsreaktion durch Steuerung einer Durchtrittsgeschwindigkeit (Fließgeschwindigkeit) der Probe durch den Nachweisteil gesteuert wird.
Die Durchtrittsgeschwindigkeit kann als Transfergeschwindigkeit, Fließgeschwindigkeit oder ähnliches ausgedrückt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Durchtrittsgeschwindigkeit der Probe durch den Nachweisteil durch die Steuerung des Abstands und der Querschnittsfläche eines Teils gesteuert wird, der mit der äußeren Atmosphäre des raumbildenden Teils kommuniziert.
Es ist bevorzugt, dass die Durchtrittsgeschwindigkeit der Probe durch den Nachweisteil durch Anordnung eines ersten gasdurchlässigen Elements an einem Teil gesteuert wird, der mit der äußeren Atmosphäre des raumbildenden Teils kommuniziert.
Hierbei bedeutet der Begriff "Teil, der mit der äußeren Atmosphäre des raumbildenden Teils kommuniziert" einen Teil, der unterschiedlich zu der ersten Öffnung ist, die mit dem raumbildenden Teil verbunden ist und entspricht einer Stelle, an der Luft, die durch die transportierte Probe aufgrund des Kapillarphänomens herausgedrückt wird, durchtreten kann.
Es ist bevorzugt, dass die Flüssigkeitstransportkraft durch das Kapillarphänomen durch Anordnung eines zweiten gasdurchlässigen Elements mit einer Wasser-absorbierenden Fähigkeit gesteuert wird, die durch das Kapillarphänomen aufgewiesen wird, stromabwärts von der Seite des Nachweisteils entlang der Transportrichtung der Probe.
Es ist bevorzugt, dass das Analyseverfahren für eine spezifische Bindung die Schritte umfasst:

(A) Binden einer ersten spezifisch bindenden Substanz, die spezifisch an das Analyt gebunden werden kann, welche mit einem nachweisbaren markierenden Material markiert ist, an das Analyt,
(B) Binden einer zweiten spezifisch bindenden Substanz, die spezifisch an das Analyt gebunden werden kann, welche im Wesentlichen auf dem Nachweisteil immobilisiert ist, an das Analyt,
(C) Messung der Stärke eines in dem Nachweisteil erzeugten, von dem markierenden Material stammenden Signal; und
(D) Qualifizieren oder Quantifizieren des Analyts in der Probe auf der Grundlage der in dem Schritt (C) gemessenen Stärke.

Es ist bevorzugt, dass nachdem ein vorbestimmtes Volumen einer Probe, das an den die Probe anhaftenden Teil angehaftet ist, ein nicht an die zweite spezifisch bindende Substanz in dem Schritt (B) gebundener Bestandteil zu der Seite stromabwärts von dem Nachweisteil in dem raumbildenden Teil entlang der Transferrichtung der Probe durch das Kapillarphänomen transferiert wird.
Es ist bevorzugt, dass in dem Schritt (C) die erste spezifisch bindende Substanz und die zweite spezifisch bindende Substanz über das Analyt gebunden werden.
Es ist bevorzugt, dass die erste spezifisch bindende Substanz auf einer Kontaktoberfläche des raumbildenden Teils in Kontakt mit der Probe zwischen dem die Probe anhaftenden Teil und dem Nachweisteil gehalten wird, und dass die erste spezifisch bindende Substanz in dem feuchten Zustand mit der angehafteten Probe auf der Kontaktoberfläche mobilisiert wird und zu dem Nachweisteil transferiert wird.
Das vorher erwähnte Signal kann auf Färbung, Fluoreszenz oder Lumineszenz basieren.
Und es ist bevorzugt, dass wenigstens eine der ersten spezifischen Bindungssubstanz und der zweiten spezifischen Bindungssubstanz ein Antikörper ist.
Es ist bevorzugt, dass das markierende Material ein Teilchen ist, das ein Metallsol, ein Farbstoffsol oder eine fluoreszierende Substanz oder ein gefärbtes Latexteilchen enthält.
Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung, die gemäß Anspruch 12 definiert ist.
Es ist bevorzugt, dass die vorhergehende Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung ein erstes gasdurchlässiges Element umfasst, das an einem Teil angeordnet ist, der mit der äußeren Atmosphäre des raumbildenden Teils verbunden ist.
Es ist bevorzugt, dass die Einrichtung ein zweites gasdurchlässiges Element ist, mit einer durch Kapillarphänomen aufgewiesenen Wasserabsorptionseigenschaft, und das an der Seite stromabwärts des Nachweisteils entlang der Transferrichtung der Probe angeordnet ist.
Es ist bevorzugt, dass die erste spezifisch bindende Substanz auf einer Kontaktoberfläche des raumbildenden Teils in Kontakt mit der Probe zwischen dem Probenzugabeteil und dem Nachweisteil erhalten wird, und dass die erste spezifisch bindende Substanz in dem feuchten Zustand mit der angehafteten Probe auf der Kontaktoberfläche mobilisiert und zu dem Nachweisteil transferiert wird.
Es ist bevorzugt, dass das raumbildende Teil aus zwei flachen Platten und einem Abstandshalter gebildet wird, der den Abstand der flachen Platten reguliert, wobei das Nachweisteil auf der flachen Platte vorgesehen wird und ein aus der spezifischen Bindungsreaktion stammendes Signal über die flache Platte nachgewiesen wird.
Während die neuartigen Merkmale der Erfindung insbesondere in den beigefügten Ansprüchen festgesetzt werden, wird die Erfindung, sowohl hinsichtlich ihrer Organisation als auch ihres Aufbaus, besser mit anderen Aufgaben und Merkmal davon aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammengenommen mit den Zeichnungen verstanden und geschätzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
Die 1 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 2 ist eine schematische Ansicht der vorher erwähnten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung, gesehen aus der in der 1 gezeigten Richtung Z.
Die 3 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 4 ist eine schematische Ansicht der vorher erwähnten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung, gesehen aus der in der 3 gezeigten Richtung Z.
Die 5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Verbindung.
Die 6 ist eine integrierte perspektivische Ansicht der in der 5 gezeigten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nach Anspruch 1 definiertes Analyseverfahren für eine spezifische Bindung.
Hierbei bedeutet die Flüssigkeitstransportkraft eine Fähigkeit, Flüssigkeit durch das Kapillarphänomen zu transferieren. Eine größere Flüssigkeitstransportkraft bedeutet, dass die Hydrophilizität auf der Oberfläche eines raumbildenden Teils in Kontakt mit der Flüssigkeit höher ist, und die Flüssigkeitsrückhaltemenge ist groß. Daher wird, wenn die Flüssigkeitstransportkraft durch das Kapillarphänomen, das in dem raumbildenden Teil aufgewiesen wird, in der Seite stromabwärts von dem vorher erwähnten Nachweisteil entlang der Transferrichtung in der Probe erhöht wird, wird, wenn die Flüssigkeit das Nachweisteil erreicht, die gesamte Flüssigkeit zu der Seite stromabwärts (d.h. aufwärts in die vertikale Richtung) transferiert. Hierbei ist es notwendig, dass die Menge der anhaftenden Probe nicht mehr als die zurückgehaltene Menge der Flüssigkeit in der Seite stromabwärts ist.
Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung ebenfalls auf eine Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung, die in einem derartigen Analyseverfahren für eine spezifische Bindung verwendet wird. Diese Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung ist nach Anspruch 12 definiert.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulicht.
Die 1 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 2 ist eine schematische Ansicht der vorher erwähnten Analysevorrichtung für eine spezifische Vorrichtung gesehen aus der in der 1 gezeigten Richtung Z.
Zum Beispiel umfasst diese Vorrichtung eine erste Kapillarröhre 1 aus Glas mit einem inneren Durchmesser (d1) von 5 mm und einer Länge (L) von 30 mm, welche einen raumbildenden Teil bildet, und einer zweiten Kapillarröhre 2 aus Glas mit einem inneren Durchmesser (d2) von 0,5 mm, einer Länge (L2) von 3 mm und einem äußeren Durchmesser von etwa 5 mm, welche eine Rolle als ein Kontrollmittel für den Ventilationswiderstand spielt.
Wie in der 2 gezeigt, wird die zweite Kapillarröhre 2 in die erste Kapillarröhre 1 eingefügt. Hierbei sind die äußere Oberfläche der zweiten Kapillarröhre 2 und die innere Oberfläche der ersten Kapillarröhre 1 in engen Kontakt und angehaftet und Luft kann im Wesentlichen nicht zwischen diesen Röhren durchtreten. Die zweite Kapillarröhre 2 und die erste Kapillarröhre 1 sind eng und luftdicht miteinander z.B. durch einen Klebstoff verbunden.
Innerhalb der ersten Kapillarröhre 1 wird ein Nachweisteil 3 ausgebildet. Dieser Nachweisteil 3 wird durch Immobilisieren oder Fixieren einer zweiten spezifisch bindenden Substanz als ein Bindungsmaterial an die innere Wand der ersten Kapillarröhre 1 ausgebildet. Dieser Nachweisteil 3 ist an einem Teil mit einem Abstand (Z1) von etwa 2 mm von einem Öffnungsteil 4 der ersten Kapillarröhre 1 (an der Seite, wo die zweite Kapillarröhre 2 nicht eingefügt wird) angeordnet, und die Länge des Nachweisteils 3 in der Richtung Z ist etwa 1 mm. Z1 zeigt einen Abstand von dem Ende des Öffnungsteils 4 zu der Mitte des Nachweisteils 3 an.
Innerhalb der ersten Kapillarröhre 1 wird ein Wasser-absorbierendes Element 5 eingefügt, welches ein gasdurchlässiges Element ist, das durch Verarbeitung von Glasfaserfilterpapier GA200 (hergestellt durch TOYO KABUSHIKI KAISYA) in eine Größe mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Länge (L2) von 20 mm erhalten wird. Ein Ende des Wasser-absorbierenden Elements 5 wird in einem Abstand (Z2) von etwa 3 mm vor dem Öffnungsteil 4 in der ersten Kapillarröhre 1 und in Kontakt mit dem Nachweisteil 3 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform spielt der Öffnungsteil 4 eine Rolle als ein die Probe anhaftender Teil.
Die in der 1 gezeigten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung wird derartig angeordnet, dass der Öffnungsteil 4 nach unten weist und die Längsrichtung der Vorrichtung im Wesentlichen vertikal zu der horizontalen Richtung ist, und der Öffnungsteil 4 in Kontakt mit der Oberfläche einer Probe ist. Mit anderen Worten wird die Probe an den Öffnungsteil 4 angehaftet. Bei diesem Aufbau bewegt sich die Flüssigkeitsoberfläche (Spiegel) der Probe aufwärts in die Richtung Z durch das Kapillarphänomen. Das heißt, der Flüssigkeitsspiegel der Probe wird angehoben (steigt). In diesem Fall wird der Flüssigkeitsspiegel der Probe angehoben, bis der vertikale Richtungsbestandteil der Oberflächenspannung der Probe und die auf die sinkende Probe ausgeübte Schwerkraft in Gleichgewicht sind. Mit anderen Worten wird Schwerkraft auf den säulenförmigen Teil der angehobenen Probe in der ersten Röhre 1 ausgeübt.
Wenn die zweite Kapillarröhre 2 und das Wasserabsorbierende Element 5 von der Analysevorrichtung für die spezifische Bindung, gezeigt in der 1, entfernt werden und eine wässrige Lösung, wie etwa Urin, als eine Probe in einer Atmosphäre mit herkömmlichen atmosphärischen Druck und bei Raumtemperatur verwendet wurde, ist der Anhebungs-(Anstiegs-)Abstand des Flüssigkeitsspiegels der Probe etwa 6 mm. In diesem Fall wurden der Flüssigkeitsspiegel in etwa 2 bis 3 Sekunden 6 mm angehoben und stoppte stationär.
Wenn jedoch nur das Wasser-absorbierende Element 5 von der in der 1 gezeigten Vorrichtung entfernt und eine wässrige Lösung, wie etwa Urin, als die Probe in einer Atmosphäre mit herkömmlichen atmosphärischen Druck und bei Raumtemperatur verwendet wurde, war der Anhebungs-(Anstiegs-)Abstand Z etwa 6 mm. In diesem Fall wurde der Flüssigkeitsspiegel in etwa 30 Sekunden um 6 mm angehoben und stoppte stationär. Der Grund dafür wird im Folgenden beschrieben.
Mit dem Transfer der Probe in die Aufwärtsrichtung durch das Kapillarphänomen wird Luft durch die Probe gedrückt und dadurch wird die Luft ebenfalls bewegt. Hierbei wird, wenn die gegenüberliegende Seite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 vollständig versiegelt ist, die Luft komprimiert und der Druck steigt in der ersten Kapillarröhre 1 an. Dann wird eine Differenz zwischen dem Druck dieser komprimierten Luft und dem atmosphärischen Druck, nämlich ein Anstieg des Druckbestandteils zusätzlich zu der Schwerkraft hinzugefügt und dadurch stoppt die Probe stationär ohne mehr als 6 mm zu steigen. Währenddessen, wenn die Gegenseite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 nicht vollständig versiegelt ist, tritt die komprimierte Luft schrittweise durch den Transfer der Probe aus, und dadurch wird schließlich eine äquivalent Bedingungen zum atmosphärischen Druck erhalten, und die Probe steigt um 6 mm an und stoppt stationär.
Jedoch steigt eine Zeitdauer bis zum stationären Stopp im Vergleich mit einem Fall an, in dem die Gegenseite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 vollständig geöffnet ist (in dem Zustand ohne die zweite Kapillarröhre 2). Mit anderen Worten sinkt die Transfergeschwindigkeit der Probe. Der Grad dieser Abnahme in der Transfergeschwindigkeit hängt von dem Ventilationswiderstand der Gegenseite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 ab. Da dieser Ventilationswiderstand in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit der zweiten Kapillarröhre 2 sich ändert, ändert sich die Transfergeschwindigkeit ebenfalls in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit der zweiten Kapillarröhre 2. Speziell sinkt der Ventilationswiderstand und die Transfergeschwindigkeit steigt im Vergleich mit der Anwesenheit der zweiten Kapillarröhre 2, wenn es keine zweite Kapillarröhre 2 gibt.
Diese Tatsache lehrt, dass die Transfergeschwindigkeit der Probe durch Steuerung des Ventilationswiderstandes der Gegenseite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 gesteuert werden kann. Hierbei wird, wenn der innere Durchmesser (d2) der zweiten Kapillarröhre 2 kleiner wird, mit anderen Worten die Querschnittsfläche des inneren Raums (raumbildender Teil) kleiner wird, der Ventilationswiderstand größer. Demgegenüber steigt der Ventilationswiderstand stärker an je größer die Länge der zweiten Kapillarröhre 2 wird. Wenn zum Beispiel der innere Durchmesser (d2) und die Länge (L) der zweiten Kapillarröhre 2 1,0 mm bzw. 3 mm sind, stieg die Probe in 7 bis 10 Sekunden um 6 mm und stoppte stationär. Wenn der innere Durchmesser (d2) und die Länge (L) der zweiten Kapillarröhre 2 0,5 mm bzw. 2 mm sind, stieg die Probe um 6 mm in 20 bis 25 Sekunden und stoppte stationär.
Die vorher erwähnte Transfergeschwindigkeit ist in diesem Fall eine ohne ein Wasser-absorbierendes Element 5. Wenn das Wasser-absorbierende Element 5 eingefügt wird, steigt natürlich im Gegenzug der Ventilationswiderstand an. Und die Transfergeschwindigkeit sinkt im Vergleich mit dem vorher erwähnten Fall, selbst wenn die Anwesenheit oder Abwesenheit der zweiten Kapillarröhre 2 und der innere Durchmesser und die Länge der zweiten Kapillarröhre 2 in dem gleichen Zustand wie vorher beschrieben sind. Wenn jedoch der in der 1 gezeigte Aufbau angewendet wird, wird ein Ende des Wasser-absorbierenden Element 5 in einem Abstand (Z2) von etwa 3 mm von dem Öffnungsteil 4 in der ersten Kapillarröhre 1 angeordnet. Daher erreicht der Flüssigkeitsspiegel der Probe ein Ende des Wasserabsorbierenden Elements 5 bevor er um 6 mm steigt. Die Probe wird dann in dem Wasser-absorbierenden Element 5 absorbiert.
Als Nächstes wird das Volumen der Probe beschrieben werden, die an dem die Probe anhaftenden Teil anhaftet. Wenn das Volumen der Probe nicht niedriger als ein Volumen ist, das für den Anstieg des Flüssigkeitsspiegels um 6 mm notwendig ist, erreicht der Flüssigkeitsspiegel ein Ende des Wasser-absorbierenden Elements 5 und die Probe wird absorbiert. Hierbei ist es notwendig, dass alle Bestandteile, welche nicht an die zweite spezifisch bindende Substanz auf dem Nachweisteil 3 gebunden sind, in dem Wasser-absorbierenden Element 5 absorbiert werden, so dass die Bestandteile nicht auf dem Nachweisteil 3 verbleiben. Daher ist es notwendig, dass das Volumen der Probe, welche an das die Probe anhaftende Teil angehaftet wird, nicht mehr als das maximale Volumen der Probe ist, das in dem Wasser-absorbierenden Element 5 absorbiert werden kann.
Speziell war das maximale Volumen der Probe, welches das Wasser-absorbierende Element 5 mit der vorher erwähnten Struktur absorbieren kann, etwa 0,2 ml oder mehr. Das Volumen der vorher erwähnten Probe, das für den Anstieg des Flüssigkeitsspiegels der Probe um 6 mm notwendig ist, war etwa 0,12 ml. Daher war es möglich, wenn das Volumen der Probe im Bereich von 0,12 bis 0,2 ml war, dass alle Bestandteile in der Probe, die nicht an die zweite spezifisch bindende Substanz auf dem Nachweisteil 3 gebunden sind, in dem Wasserabsorbierenden Element 5 absorbiert werden konnten und nicht auf dem Nachweisteil 3 verblieben. In der vorliegenden Erfindung wird ein Ende (unteres Ende) des Wasser-absorbierenden Elements 5 an einer Position angeordnet, wo der Flüssigkeitsspiegel durch das Kapillarphänomen ansteigenden Probe im Allgemeinen hingelangen kann. Außerdem ist das Volumen der anzuheftenden Probe nicht niedriger als ein Volumen, welches es der Probe ermöglicht, das untere Ende des Wasser-absorbierenden Elements 5 zu erreichen, und nicht mehr als ein maximales Volumen, welches das Wasserabsorbierende Element 5 absorbieren kann.
Wie vorher beschrieben, kann durch Steuerung des Ventilationswiderstands an der gegenüberliegenden Seite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 die Geschwindigkeit der Probe, die durch den Nachweisteil 3 tritt, gesteuert werden, und die Zeitdauer der spezifischen Bindungsreaktion, während der die spezifische Bindungsreaktion auftritt, kann gesteuert werden. Daher kann die Stärke eines Signals, das die spezifische Bindungsreaktion widerspiegelt, ebenfalls gesteuert werden, und die Empfindlichkeit und die Konzentrationsbereiche in der Analyse können frei eingestellt werden. Außerdem kann die Flüssigkeitstransportkraft durch das in der ersten Kapillarröhre 1 aufgewiesene Kapillarphänomen in der Seite stromabwärts von dem Nachweisteil entlang der Transferrichtung der Probe durch die Anwesenheit des Wasser-absorbierenden Elements 5 erhöht werden. Daher ist es möglich, Bestandteile, die nicht an die zweite spezifisch bindende Substanz gebunden sind, nicht auf dem Nachweisteil zu belassen, ein Anstieg im Hintergrund des Nachweissignals kann vermieden werden und die Abnahme in dem S/N (Rauschabstand) des Signals kann verhindert werden. Die vorher beschriebenen numerischen Werte werden erhalten, wenn die Vorrichtung derartig angeordnet wird, dass der Öffnungsteil 4 nach unten gerichtet ist, und die Längsrichtung der Vorrichtung im Wesentlichen vertikal zu der Horizontalrichtung ist. Andere Positionen, Orientierungen oder Anordnungen als die vorhergehenden können in geeigneter Weise experimentell durch Fachleute eingesetzt werden, obwohl die vorher erwähnten numerischen Werte schwanken können.
Außerdem kann die Transfergeschwindigkeit ebenfalls durch die Steuerung des Ventilationswiderstands der gegenüberliegenden Seite des Öffnungsteils durch den Ventilationswiderstands des Wasser-absorbierenden Elements 5 selbst gesteuert werden. Hierbei kann der Ventilationswiderstand durch Auswahl der Dichte, Länge, usw. des Glasfaserfilterpapiers GA200 gesteuert werden, während eine notwendige Wasserabsorptionsfähigkeit sichergestellt wird. Die Steuerung der Transfergeschwindigkeit kann nämlich durch Ausprägung einer Wasser-absorbierenden Wirkung und einer den Ventilationswiderstand steuernden Wirkung durch das Wasser-absorbierende Element 5 ermöglicht werden.
Die vorliegende Erfindung wird spezifischer im Folgenden unter Verwendung von Beispielen veranschaulicht, aber der Umfang der Erfindung ist nicht auf diese beschränkt.
BEISPIEL 1 und VERGLEICHSBEISPIEL 1
In dem vorliegenden Beispiel wurde humanes Choriongonadotropin (hCG) im Urin als ein Analyt unter Verwendung der vorher erwähnten in der 1 gezeigten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß der vorliegenden Erfindung analysiert.
Als die erste spezifisch bindende Substanz und die zweite spezifisch bindende Substanz wurde ein Anti-hCG monoklonaler Antikörper verwendet, der in einer Sandwichreaktion mit hCG teilnehmen kann. Als das markierende Material wurde kolloidales Gold verwendet. Hierbei war es möglich, da die Farbteilchen, wie das kolloidale Gold, fein waren, den markierten Teil in einem kleinen Bereich oder Volumen in dem Nachweisteil zu konzentrieren. Ferner war es möglich, die Qualifizierung oder Quantifizierung von hCG unter Verwendung eines aus einer Reaktion stammenden Signals korrekt durchzuführen, in welcher das kolloidale Gold als das markierende Material für die erste spezifisch bindende Substanz in dem Nachweisteil 3 beitrug. Die innere Wand der ersten Kapillarröhre 1 wurde durch Durchführen einer wässrigen Dispersion von Magermilch durch die erste Kapillarröhre 1 blockiert.
Zuerst wurde eine gemischte Lösung mit Urin und dem mit dem kolloidalen Gold markierten Anti-hCG monoklonalen Antikörper hergestellt, und diese gemischte Lösung wurde als eine Probe verwendet. In der Probe in diesem Zustand wurde hCG als das Analyt an den mit dem kolloidalen Gold markierten Anti-hCG monoklonalen Antikörper gebunden. Diese Probe wurde in einer Menge von etwa 0,15 ml an dem Öffnungsteil 4 als den die Probe anhaftenden Teil angehaftet, und dann stieg die Probe durch das Kapillarphänomen und trat durch den Nachweisteil 3. Nachdem etwa eine Minute abgelaufen war, waren alle flüssigen Bestandteile offensichtlich in dem Wasserabsorbierenden Element 5 absorbiert, und verblieb offensichtlich kein flüssiger Bestandteil auf dem Nachweisteil 3.
In diesem Fall wurde der Analyt in der anhaftenden Probe spezifisch mit der zweiten spezifisch bindenden Substanz gebunden. Dadurch wurde der Analyt auf dem Nachweisteil 3 über die zweite spezifisch bindende Substanz immobilisiert. Es wurde nämlich der Anti-hCG monoklonale Antikörper als die erste spezifisch bindende Substanz, die mit dem kolloidalen Gold markiert war, an dem Anti-hCG monoklonalen Antikörper als die zweite spezifisch bindende Substanz gebunden, die auf dem Nachweisteil 3 über hCG als das Analyt immobilisiert war. Dadurch wurde der Nachweisteil 3 in Abhängigkeit von der Konzentration des Analyts hCG gefärbt. Hierbei verblieben auf dem Nachweisteil 3 keine kolloidalen Goldbestandteile, die nicht spezifisch an die zweite spezifische bindende Substanz gebunden waren, und dadurch war ein Kontrast bei weitem größer als im Vergleich mit dem Fall, in dem das Wasser-absorbierende Element 5 nicht vorhanden war.
Das hCG wurde zu Kontrollurin mit einer hCG-Konzentration von im Wesentlichen null für die Durchführung der Messgenauigkeit zugegeben, um Proben mit verschiedenen Konzentrationen bereitzustellen. Unter Verwendung dieser Proben wurde der Grad der Färbung durch das kolloidale Gold in dem Nachweisteil 3 auf der Grundlage des vorher beschriebenen Prinzips bestätigt.
Die hCG-Konzentrationen der Proben waren 0 (IE/L), 3 (IE/L), 10 (IE/L), 30 (IE/L), 100 (IE/L), 300 (IE/L), 1000 (IE/L), 3000 (IE/L) bzw. 10000 (IE/L). Im Ergebnis konnte eine Färbung bestätigt werden, wenn die Proben mit einer hCG-Konzentration von 10 (IE/L) oder mehr verwendet wurden.
Als Nächstes wurde das gleiche Experiment ebenfalls für den Fall durchgeführt, bei dem das Wasserabsorbierende Elements 5 weggelassen wurde. In diesem Fall stieg die Probe durch das Kapillarphänomen und die obere Oberfläche (Spiegel) der Probe stieg um etwa 5 mm in etwa 30 bis 35 Sekunden und stoppte stationär. In diesem Fall konnte eine Färbung bestätigt werden, wenn Proben mit einer hCG-Konzentration von 300 (IE/L) oder mehr verwendet wurden.
Außerdem wurde das gleiche Experiment ebenfalls für den Fall durchgeführt, dass das Wasser-absorbierende Element 5 und die zweite Kapillarröhre 2 weggelassen wurden. In diesem Fall stieg die Probe durch das Kapillarphänomen und die obere Oberfläche (Spiegel) der Probe stieg in etwa 2 bis 3 Sekunden um etwa 5 mm und stoppte stationär. In diesem Fall konnte eine Färbung nur bestätigt werden, wenn Proben mit einer hCG-Konzentration von 1000 (IE/L) verwendet wurde.
Wie vorher beschrieben kann gemäß der Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit der Probe, die durch den Nachweisteil 3 tritt, durch die Steuerung des Ventilationswiderstandes der gegenüberliegenden Seite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 gesteuert werden. Außerdem konnten die Flüssigkeitstransportkraft durch das in der ersten Kapillarröhre 1 aufgewiesene Kapillarphänomen in der Seite stromabwärts des Nachweisteils entlang der Transferrichtung der Probe durch die Anwesenheit des Wasser-absorbierenden Elements 5 erhöht werden. Dadurch verbleiben Bestandteile, die nicht an die zweite spezifisch bindende Substanz gebunden haben, nicht auf dem Nachweisteil, ein Anstieg im Hintergrund des Nachweissignals konnte vermieden werden, und eine Abnahme in dem S/N des Signals konnte verhindert werden. Dadurch konnte die Steuerung der Signalstärke und der minimalen Nachweiskonzentration durch eine Verbesserung in S/N des Signals verbessert werden.
In diesem Beispiel wurde die erste mit kolloidalen Gold markierte spezifisch bindende Substanz mit Urin vor der Adhäsion gemischt, jedoch ist es ebenfalls möglich, dass diese erste spezifisch bindende Substanz in einem trockenen Zustand zwischen dem Nachweisteil 3 und dem Öffnungsteil 4 als dem die Probe anhaftenden Teil erhalten wird. Dadurch kann Urin selbst an dem Öffnungsteil 4 angehaftet und analysiert werden. In diesem Fall wird die in einem trockenen Zustand gehaltene erste spezifisch bindende Substanz durch die flüssige Urinprobe befeuchtet und kann frei transferiert werden, und das Analyt und die erste spezifisch bindende Substanz bewegt sich zu dem Nachweisteil 3 in dem Zustand, dass sie aneinander gebunden sind, folglich kann die in dem Nachweisteil 3 erzeugte Färbung ebenso der Konzentration entsprechen.
BEISPIEL 2
Als Nächstes wurde humanes Choriongonadotropin (hCG) als ein Analyt in Urin unter Verwendung einer in der 3 gezeigten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß der vorliegenden Erfindung analysiert. Die 3 zeigt eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 4 zeigt eine schematische Ansicht der vorher erwähnten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung, gesehen aus der in der 3 gezeigten Richtung Z.
In der 3 waren die erste Kapillarröhre 1, der Nachweisteil 3 und der Öffnungsteil 4 als der die Probe anhaftende Teil die gleichen wie die in der 1 verwendeten. Jedoch war die zweite Kapillarröhre 2 nicht vorhanden und die Länge L1 des Wasser-absorbierenden Elements 5 wurde geändert, um den Ventilationswiderstand zu steuern. Mit anderen Worten übte das Wasserabsorbierende Element ebenfalls eine Funktion als ein gasdurchlässiges Element aus.
In diesem Beispiel wurden ein Wasser-absorbierendes Element 5, das durch Verarbeitung eines Glasfaserfilterpapiers GA200 (hergestellt von Toyo K.K.) in eine Größe mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Länge (L2) von 20 mm wie in Beispiel 1 erhalten wurde, und ein Wasser-absorbierendes Element 5', das in der gleichen Art und Weise in einer Größe mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Länge von 25 mm erhalten wurde, verwendet. Bis darauf wurde der gleiche Aufbau wie in der in Beispiel 1 verwendeten Analysevorrichtung für die spezifische Bindung eingesetzt. Da das Wasserabsorbierende Element 5' ein größeres Volumen als das Wasser-absorbierende Element 5 hat, waren die Wasserabsorptionsfähigkeit und der Ventilationswiderstand davon ebenfalls größer als die des Wasser-absorbierenden Elements 5.
Zuerst wurde mit der in den 3 und 4 gezeigten Vorrichtung unter Verwendung des Wasser-absorbierenden Elements 5 ebenfalls in dieser Probe eine gemischte Lösung mit Urin und dem mit kolloidalem Gold markierten Anti-hCG monoklonalen Antikörper wie in Beispiel 1 hergestellt, und diese gemischte Lösung wurde als die Probe verwendet und dem Öffnungsteil 4 angehaftet. Diese Probe haftete in einer Menge von etwa 0,15 ml an dem Öffnungsteil 4 als den die Probe anhaftenden Teil, die Probe stieg durch das Kapillarphänomen und trat durch den Nachweisteil 3. Nach Verstreichen von etwa 30 bis 40 Sekunden waren alle flüssigen Bestandteile offensichtlich in dem Wasser-absorbierenden Element 5 absorbiert und es verblieb offensichtlich kein flüssiger Bestandteil auf dem Nachweisteil 3.
Ebenfalls in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 wurde hCG zu Kontrollurin mit einer hCG-Konzentration von im Wesentlichen null für die Untersuchung der Messgenauigkeit zugegeben, um Proben mit verschiedenen Konzentrationen herzustellen, und der Grad der Färbung durch das kolloidale Gold in dem Nachweisteil wurde bestätigt. Die hCG-Konzentrationen der Proben waren 0 (IE/L), 3 (IE/L), 10 (IE/L), 30 (IE/L), 100 (IE/L), 300 (IE/L), 1000 (IE/L), 3000 (IE/L) bzw. 10000 (IE/L). Im Ergebnis konnte eine Färbung bestätigt werden, wenn Proben mit einer hCG-Konzentration von 30 (IE/L) oder mehr verwendet wurden.
Als Nächstes wurde in der in den 3 und 4 gezeigten Vorrichtung unter Verwendung des Wasserabsorbierenden Elements 5' mit geänderter Länge die Probe in einer Menge von etwa 0,15 ml in dem Öffnungsteil 4 als dem die Probe anhaftenden Teil angehaftet. Die Probe stieg durch das Kapillarphänomen und trat durch den Nachweisteil 3. Nach Verstreichen von etwa 50 bis 60 Sekunden waren alle flüssigen Bestandteile offensichtlich in dem Wasser-absorbierenden Element 5 absorbiert und es verblieb offensichtlich kein flüssiger Bestandteil auf dem Nachweisteil 3. Ferner wurde in der gleichen Art und Weise wie vorher beschrieben hCG zu dem Kontrollurin mit einer hCG-Konzentration von im Wesentlichen null für die Untersuchung der Messgenauigkeit zugegeben, um Proben mit verschiedenen Konzentrationen herzustellen, und der Grad der Färbung durch kolloidales Gold in dem Nachweisteil 3 wurde bestätigt.
Die hCG-Konzentrationen der Proben waren 0 (IE/L), 3 (IE/L), 10 (IE/L), 30 (IE/L), 100 (IE/L), 300 (IE/L), 1000 (IE/L), 3000 (IE/L) bzw. 10000 (IE/L). Im Ergebnis konnte Färbung bestätigt werden, wenn die Proben mit einer hCG-Konzentration von 10 (IE/L) oder mehr verwendet wurden.
Wie vorher beschrieben konnte durch die Änderung der Länge des Wasser-absorbierenden Elements 5 der Ventilationswiderstand geändert, die Transfergeschwindigkeit gesteuert und der Grad der Färbung bei jeder Konzentration gesteuert werden.
Wie vorher beschrieben konnte gemäß einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung der vorliegenden Erfindung die Signalstärke ebenfalls durch Steuerung des Ventilationswiderstands an der Gegenseite des Öffnungsteils 4 der ersten Kapillarröhre 1 durch ein Wasser-absorbierendes Element gesteuert werden. Hierbei kann der Ventilationswiderstand durch Steuerung der Dichte, Länge und ähnliches von Glasfaserfilterpapier GA200 gesteuert werden, während eine notwendige Wasserabsorbierende Fähigkeit sichergestellt wird. Es konnte nämlich dadurch realisiert werden, dass das Wasserabsorbierende Element 5 eine Wasser-absorbierende Wirkung und eine den Ventilationswiderstand steuernde Wirkung aufweist.
BEISPIEL 3
In dem vorliegenden Beispiel wird eine in den 5 und 6 gezeigte Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung verwendet. Die 5 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer weiteren Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der 5 gezeigt, wurde diese Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung hergestellt unter Verwendung eines Substrats 6 aus Glas oder Harz, Abstandshaltern 7 und 8 aus Glas, Harz, Metall oder ähnlichem (Dicke in der x-Richtung war etwa 50 μm), einem Wasser-absorbierenden Element 9 aus Glasfaserfilterpapier GA200 (hergestellt durch TOYO KABUSHIKI KAISYA) (Dicke in der x-Richtung war etwa 50 μm) und einem transparenten Substrat 10 aus Glas oder Harz. Auf dem Substrat 6 wurde ein Anti-hCG monoklonaler Antikörper immobilisiert, der an einer Sandwichreaktion mit hCG als der zweiten spezifischen Bindungssubstanz teilnehmen kann, um einen Nachweisteil 11 auszubilden.
Die 6 zeigt eine integrierte perspektivische Ansicht der in der 5 gezeigten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung. Wie in der 6 gezeigt, wurde das transparente Substrat 10 mit dem Substrat 6 über die Abstandshalter 7 und 8 laminiert. Dadurch wurde innerhalb ein raumbildender Teil durch Verwendung des Substrats 6, der Abstandshalter 7 und 8 und des transparenten Substrats 10 aufgebaut. Gleichzeitig konnte ein die Probe anhaftender Teil 12 aufgebaut werden, der eine Probe in diesem raumbildenden Teil einbringen kann. In dieser Vorrichtung konnte der Ventilationswiderstand durch die Dicke (in der x-Richtung) der Abstandshalter 7 und 8, die Dichte des Glasfaserfilterpapiers, das das Wasser-absorbierende Elemente bildet, den Raum (in der y-Richtung) zwischen dem Wasser-absorbierenden Element und den Abstandshaltern 7 und 8 und die Länge (in der Z-Richtung) des vorher erwähnten Raums gesteuert werden.
In diesem Beispiel wurde unter Verwendung der in den 5 und 6 gezeigten Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung gemäß der vorliegenden Erfindung humanes Choriongonadotropin (hCG) in Urin als ein Analyt analysiert. Als die erste spezifische bindende Substanz und die zweite spezifische bindende Substanz wurde ein Anti-hCG monoklonaler Antikörper verwendet, der in einer Sandwichreaktion mit hCG verwendet werden kann. Und als das markierende Material, wurde fluoreszierendes Latex verwendet. In diesem Beispiel wurde unter Verwendung eines Reflexionsabsorption-Spektrophotometers die Fluoreszenzstärke des spezifisch an die zweite spezifische bindende Substanz gebundenen fluoreszierenden Latex im Nachweisteil gemessen, und die Quantifizierung von hCG konnte richtig durchgeführt werden. Speziell wurde der Nachweisteil 11 mit Licht in einer Wellenlänge entsprechend der Anregungswellenlänge des fluoreszierenden Latex bestrahlt, und es wurde nur ein Licht mit einer Wellenlänge entsprechend der Fluoreszenzwellenlänge, erzeugt an dem Nachweisteil, spektroskopiert und gemessen.
Nach der Herstellung des Nachweisteils 11 wurde eine wässrige Magermilchdispersion auf die innere Wand eines durch das Substrat 6 und das transparente Substrat 10 gebildeten raumbildenden Teils aufgebracht und getrocknet, um die vorher erwähnte innere Wand zu blockieren.
Zuerst wurde eine gemischte Lösung, die Urin und dem mit einem fluoreszierenden Latex markierten Anti-hCG monoklonalen Antikörper enthält, hergestellt, und diese gemischte Lösung wurde als die Probe verwendet. In der Probe in diesem Zustand war hCG als das Analyt an den mit dem fluoreszierenden Latex markierten Anti-hCG monoklonalen Antikörper gebunden. Diese Probe wurde in einer vorbestimmten Menge an den Öffnungsteil 4 als den die Probe anhaftenden Teil angehaftet. Diese vorbestimmte Menge entsprach einem Volumen, das nicht geringer als ein Volumen war, welches der Probe ermöglicht, ein Ende des Wasser-absorbierenden Elements durch das Kapillarphänomen zu erreichen, und nicht mehr als das maximale Volumen war, welches das Wasser-absorbierende Element 9 absorbieren kann. Jedoch war es zur Sicherstellung einer quantitativen Eigenschaft notwendig, das gleiche Volumen bei jedem Vorgehen anzuhaften. Nach dem Anhaften stieg die Probe durch das Kapillarphänomen und trat durch den Nachweisteil 11. Nachdem etwa 5 Minuten verstrichen waren, waren alle flüssigen Bestandteile offensichtlich in dem Wasser-absorbierenden Element 9 absorbiert, und es verblieb offensichtlich kein flüssiger Bestandteil auf dem Nachweisteil 11.
In diesem Fall wurde das Analyt in der angehafteten Probe spezifisch mit der zweiten spezifisch bindenden Substanz verbunden. Dadurch wurde das Analyt an dem Nachweisteil 3 über die zweite spezifisch bindende Substanz immobilisiert. Es wurde nämlich der Anti-hCG monoklonale Antikörper als die erste spezifische bindende Substanz, welche mit einem fluoreszierenden Latex markiert war, an den Anti-hCG monoklonalen Antikörper als die zweite spezifische Substanz gebunden, welche an den Nachweisteil 3 über das hCG als das Analyt immobilisiert war. Dadurch wurde in dem Nachweisteil 3 Fluoreszenz in Abhängigkeit von der Konzentration des hCG als dem Analyt erzeugt. Hierbei verblieb dort auf dem Nachweisteil 11 kein fluoreszierendes Latex, was nicht spezifisch die zweite spezifisch bindende Substanz gebunden war, und daher war der Hintergrund signifikant im Vergleich mit dem Fall verringert, in dem das Wasser-absorbierende Element 9 nicht vorhanden war.
Das hCG wurde zu einem Kontrollurin mit einer hCG-Konzentration von im Wesentlichen null für die Untersuchung der Messgenauigkeit zugegeben, um Proben mit verschiedenen Konzentrationen herzustellen, und die Fluoreszenzstärke durch das fluoreszierende Latex in dem Nachweisteil 11 wurde auf der Grundlage des vorher erwähnten Prinzips gemessen. Die hCG-Konzentrationen in den Proben waren 0 (IE/L), 3 (IE/L), 10 (IE/L), 30 (IE/L), 100 (IE/L), 300 (IE/L), 1000 (IE/L), 3000 (IE/L) bzw. 10000 (IE/L). Im Ergebnis konnte Fluoreszenz nachgewiesen werden, wenn die Probe mit einer hCG-Konzentration von 10 (IE/L) oder mehr verwendet wurde, und die lineare Eigenschaft einer Kurve, bei derdie hCG-Konzentration und die Fluoreszenzstärke auftragen waren, konnte bis 1000 (IE/L) nachgewiesen werden. Das heißt es konnte eine Quantifizierungseigenschaft von 10 (IE/L) bis 1000 (IE/L) nachgewiesen werden.
Diese Quantifizierungseigenschaft konnte durch die Steuerung des Ventilationswiderstandes gesteuert werden. Es konnte tatsächlich die minimale Nachweiskonzentration und die maximale Konzentration, die eine lineare Eigenschaft zeigt, gesteuert werden.
Wie vorher beschrieben, konnte gemäß einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit einer Probe, die durch den Nachweisteil 11 tritt, durch Steuerung des Ventilationswiderstandes der Gegenseite des die Probe anhaftenden Teils 12 gesteuert werden. Ferner konnte der Hintergrund des Nachweissignals vermindert und der S/N des Signals verbessert werden, da Bestandteile, die nicht an die zweite spezifische bindende Substanz banden, nicht auf den Nachweisteil aufgrund der Wirkung des Wasserabsorbierenden Elements 9 verblieben. Gemäß der Wirkung konnte die Flüssigkeitstransportkraft durch das in dem raumbildenden Teil aufgewiesene Kapillarphänomen in der Transferrichtungsseite der Probe durch die Anwesenheit des Wasser-absorbierenden Elements 9 größer als am Nachweisteil 11 erzeugt werden. Auf diese Weise konnte die Steuerung einer Quantifizierungseigenschaft und die minimale Nachweiskonzentration durch einen Anstieg im S/N des Signals verbessert werden.
In diesem Beispiel wurde die markierte erste spezifisch bindende Substanz mit Urin vor dem Anhaften (Adhäsion) gemischt, jedoch ist es ebenfalls zulässig, dass diese erste spezifisch bindende Substanz in einem trockenen Zustand zwischen dem die Probe anhaftenden Teil 12 und dem Nachweiseteil 11 gehalten wird. Auf diese Weise kann Urin selbst an dem die Probe anhaftenden Teil 12 angehaftet und analysiert werden. In diesem Fall wird die in dem trockenen Zustand gehaltene spezifisch bindende Substanz durch die flüssige Urinprobe angefeuchtet und kann frei transferiert werden, und das Analyt und die erste spezifische bindende Substanz kann zum Nachweisteil 11 in dem Zustand transportiert werden, dass sie aneinander gebunden sind, und Fluoreszenz kann ebenfalls entsprechend der Konzentration erzeugt werden.
Wie vorher beschrieben, konnte gemäß der Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung dieses Beispiels die Empfindlichkeit und der Konzentrationsbereich bei der Analyse frei eingestellt werden.
Wie vorher beschrieben kann, gemäß dem Analyseverfahren für eine spezifische Bindung und der Vorrichtung unter Verwendung der vorliegenden Erfindung, die Geschwindigkeit der Probe, die durch den Nachweisteil tritt, gesteuert werden und außerdem neigen Bestandteile, die nicht durch die zweite spezifisch bindende Substanz immobilisiert werden, nicht dazu auf den Nachweisteil zu verbleiben, und daher kann die Empfindlichkeit und der Konzentrationsbereich frei eingestellt und die Empfindlichkeit ebenfalls erhöht werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist praktisch extrem wirkungsvoll.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Begriffen der zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass eine derartige Offenbarung nicht als beschränkend zu interpretieren ist. Verschiedene Veränderungen und Modifikationen werden ohne Zweifel für Fachleute offensichtlich werden, an welche sich die die vorliegende Erfindung richtet, nachdem sie die vorhergehende Offenbarung gelesen haben.
Ein Analyseverfahren für eine spezifische Bindung, durch welche sich Empfindlichkeit und Konzentrationsbereich in der Analyse frei eingestellt werden kann, und eine Vorrichtung unter dessen Verwendung werden zur Verfügung gestellt. Die beabsichtigte Analyse ist durch Verwendung einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung optimiert, die die Geschwindigkeit einer Probe steuern kann, die durch einen Nachweisteil tritt und kein Verbleib von unnötigen Bestandteilen auf einem Nachweisteil verursacht.

Claims

Analyseverfahren für eine spezifische Bindung mit den Schritten: Bereitstellen einer Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung mit einer ersten Öffnung (4, 12) für die Zugabe einer flüssigen Probe, die ein Analyt enthält, einem raumbildenden Teil, der ein Kapillarphänomen aufweist, und mit der ersten Öffnung (4, 12) verbunden ist, wobei der raumbildende Teil aufgebaut wird durch eine Kapillarröhre oder aus zwei flachen Platten und einem Abstandshalter, der den Abstand der flachen Platten reguliert, einer zweiten Öffnung gegenüber der ersten Öffnung (4, 12), die mit dem raumbildenden Teil verbunden ist, wobei das raumbildende Teil außerdem einen Nachweisteil (3, 11) stromabwärts der ersten Öffnung (4, 12) umfasst, der durch Immobilisieren einer spezifisch bindenden Substanz gebildet wird, die für den Analytnachweis auf der inneren Wand des raumbildenden Teils benötigt wird, und mit einem Wasser-absorbierenden Element (5, 9), welches in dem raumbildenden Teil stromabwärts des Nachweisteils (3, 11) vorgesehen wird; Einbringen der flüssigen Probe in die erste Öffnung (4, 12) und durch den Nachweisteil (3, 11) in den raumbildenden Teil durch das Kapillarphänomen, wodurch eine spezifische Bindungsreaktion mit dem Analyt verursacht wird; Nachweis eines Signals, das aus der spezifischen Bindungsreaktion stammt, um den Analyt zu qualifizieren oder zu quantifizieren; und Steuern der Flüssigkeitstransportkraft durch das Kapillarphänomen in dem raumbildenden Teil durch das Wasser-absorbierende Element (5, 9).
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 1, wobei die Zeitdauer der spezifischen Bindungsreaktion durch Steuerung der Durchtrittsgeschwindigkeit der Probe durch den Nachweisteil (3, 11) gesteuert wird.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 2, wobei die Durchtrittsgeschwindigkeit der Probe durch den Nachweisteil durch die Steuerung des Abstands und der Querschnittsfläche eines Teils gesteuert wird, der mit der äußeren Atmosphäre des raumbildenden Teils kommuniziert.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitstransportkraft durch das Kapillarphänomen durch Anordnen eines zweiten Wasserabsorbierenden Elements (5') stromabwärts von der Seite des Nachweisteils (3, 11) entlang der Transferrichtung der Probe gesteuert wird.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 1 mit den Schritten: (A) Binden einer ersten spezifisch bindenden Substanz, die spezifisch an das Analyt gebunden werden kann, welches mit einem nachweisbaren markierenden Material markiert ist, an das Analyt, (B) Binden einer zweiten spezifisch bindenden Substanz, die spezifisch an das Analyt gebunden werden kann, welches im Wesentlichen auf dem Nachweisteil (3, 11) immobilisiert ist, an das Analyt, (C) Messen der Stärke eines Signals, das den Nachweisteil erzeugt wird und aus dem markierenden Material stammt; und (D) Qualifizieren oder Quantifizieren des Analyts in der Probe auf der Grundlage der in den Schritt (C) gemessenen Stärke.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 5, wobei nachdem ein vorbestimmtes Volumen der Probe an die erste Öffnung (4, 12) angeheftet ist, ein nicht an die zweite spezifisch bindende Substanz unten genannter Bestandteil in dem Schritt (B) zu der Seite stromabwärts von dem Nachweisteil (3, 11) in dem raumbildenden Teil entlang der Transferrichtung der Probe des Kapillarphänomens transferiert wird.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 5, wobei in dem Schritt (C) die erste spezifisch bindende Substanz und die zweite spezifisch bindende Substanz über das Analyt gebunden sind.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 1, wobei die erste spezifisch bindende Substanz auf einer Kontaktoberfläche des raumbildenden Teils in Kontakt mit der Probe zwischen der ersten Öffnung (4, 12) und dem Nachweisteil (3, 11) und der ersten spezifisch bindenden Substanz in einem feuchten Zustand der angehafteten Probe auf der Kontaktoberfläche immobilisiert und zu dem Nachweisteil (3, 11) transferiert wird.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 1, wobei das Signal Färbung, Fluoreszenz oder Lumineszenz ist.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der ersten spezifisch bindenden Substanz und der zweiten spezifisch bindenden Substanz ein Antikörper ist.
Analyseverfahren für eine spezifische Bindung nach Anspruch 5, wobei das markierende Material ein Teilchen ist, das ein Metallsol, ein Farbstoffsol oder eine fluoreszierende Substanz oder ein gefärbtes Latexteilchen enthält.
Analysevorrichtung für eine spezifische Bindung mit: einer ersten Öffnung (4, 12) für die Zugabe einer flüssigen Probe, die ein Analyt enthält; einem raumbildenden Teil, der ein Kapillarphänomen aufweist, und mit der ersten Öffnung (4, 12) verbunden ist, wobei der raumbildende Teil aufgebaut ist durch eine Kapillarröhre oder zwei flache Platten und einem Abstandshalter, der die Grenzflächen der flachen Platten reguliert; einer zweiten Öffnung gegenüber der ersten Öffnung, die mit dem raumbildenden Teil verbunden ist, wobei der raumbildende Teil außerdem einen Nachweisteil umfasst, der durch Immobilisieren einer spezifisch bindenden Substanz ausgebildet ist, die für den Analytnachweis auf der inneren Wand des raumbildenden Teils benötigt wird; und mit einem Wasser-absorbierenden Element (5, 9), welches in dem raumbildenden Teil stromabwärts des Nachweisteils vorgesehen ist; wodurch die Probe zu den Nachweilsteilen (3, 11) in den raumbildenden Teil durch das Kapillarphänomen transferiert wird, um eine spezifische Bindungsreaktion zu verursachen, und ein aus der spezifischen Bindungsreaktion stammendes Signal wird nachgewiesen, um das Analyt zu qualifizieren oder zu quantifizieren.