JP2000506981A - 多検体均質蛍光免疫測定法のための振動装置及び方法 - Google Patents

多検体均質蛍光免疫測定法のための振動装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 均質な免疫蛍光測定法により、対象とされる検体に関して試料の分析を迅速に行うための装置と方法。装置は、上方値のコントロール試料部分、下方値のコントロール試料部分及び少なくとも一つのテスト試料部分を有するテストカートリッジを備える。これらの部分のそれぞれは、カートリッジ内のウェル内に収容された少なくとも一種類の予め装填された試薬を含み、下方値コントロール試料部分は検体を既知の低い濃度にて含み、上方値コントロール試料部分は検体を既知の高い濃度にて含む。カートリッジは、第1と第2の平行な平面状表面とこれらの間に延びる周縁部を有する平面状導波管を含むバイオセンサを備え、前記周縁部は光線を受けるための受光領域を有する。上方値のコントロール試料部分、下方値のコントロール試料部分及びテスト試料部分のそれぞれは導波管の表面を含むウェルを備え、それぞれの部分の内容物は導波管の表面上に固定された捕捉分子に接触する。捕捉分子は特定の検体に対して特異的に結合するように構成され、導波管表面を透過した光が照射することにより蛍光を発する。試料液中の検体の濃度は試料捕捉分子ウェル、下方値コントロール捕捉分子ウェル及び上方値コントロール捕捉分子ウェルの捕捉分子領域において生じる蛍光の強度を比較することにより決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 多検体均質蛍光免疫測定法のための振動装置及び方法 発明の分野 本発明は検体試料を迅速に分析するための装置及び方法に関する。更に詳しく は試料の試験用カートリッジ及び関連する診断装置に関する。 発明の背景 ユタ州立大学研究財団(The University of Utah Research Foundation)によ る国際特許出願第PCT/US/05567号(国際公開特許公報第94/271 37号、公開日1994年11月24日)には、多検体均質蛍光免疫測定法のた めの装置が開示されている。開示されている装置は、平面状導波管を使用したも のである(国際公開特許公報第94/27137号の図12A、12B及び13 等を参照)。 トレーサー分子が発する蛍光により検体を光学的に検出するという手法に基づ いたバイオセンサ装置は近年多大な関心を集めている。こうした装置は診断、研 究の両方の目的において有用である。特に固体相蛍光免疫測定法(Solid-phase fluoro-immunoassay)は、検体に対して特異的な抗体あるいは抗体分子の一部分 を基板上に固定し、検体の抗体に対する結合により直接的、間接的に(標識され たトレーサーなどにより)蛍光が発生するというものであるが、これは光学的バ イオセンサとして重要な手法となりつつある。 多くの固体相蛍光免疫測定法においては、適当な感度を得るうえで、蛍光を測 定する前に「洗浄」工程を行い、結合しなかったトレーサーを除去する必要があ る。これは特に、血液、血清、尿といった体液中の検体のようにナノモル以下の 濃度で存在する検体を検出するうえで重要である。しかし、この洗浄工程は煩わ しいものであり、再現性のある正確な結果を得るためにはテクニシャンがこの工 程に労力を費やさなければならない。この問題は、国際公開特許公報第94/2 7137号において、洗浄工程を行わずに 10-10〜10-13モルかそれ以下の 濃度の検体を検出する感度を実現した蛍光免疫測定システムによって解決されて いる。国際公開特許公報第94/27137号において考察されている光学的手 法は全内部反射(Total internal reflection,TIRと略記)として公知のもので ある。導波管を伝播する光線が、導波管とより小さい屈折率を有する周囲の媒質 との境界面で内部に全反射される場合に生じる光をエバネッセント光(Evanesce nt light)と呼ぶ。この内部反射した光の電磁場の一部は周囲の媒質中に進行し 、エバネッセント光場(Evanescent light field)を形成する。 エバネッセント光の強度は導波管面からの距離に伴って指数関数的に低下する 。蛍光免疫測定法においては、エバネッセント光により、固定された結合物質に 直接的、間接的に結合したトレーサー分子は選択的に励起されるが、エバネッセ ント光の透過距離外にある溶液中の結合していないトレーサーは励起されず、「 バックグラウンド」の蛍光に寄与しない。蛍光測定におけるエバネッセント光場 の利用は、しばしば「エバネッセント検知」(Evanescent sensing)と呼ばれる。 ガラスやこれに類似した二酸化珪素材料またはポリスチレンのような光学プラス チックを使用し、周囲の媒質が水溶液である場合、エバネッセント光による有効 励起範囲は一般的に導波管表面より1000〜2000オングストロームの範囲 である。この距離は導波管表面上の捕捉分子(抗体、受容体などの分子やこれら の一部)に結合したトレーサー分子の大部分を励起するうえで充分であり、溶液 中に結合していない状態で存在する自由トレーサーの大部分は励起されない。こ の結果生じる蛍光は固定された捕捉分子に結合したトレーサーの量、したがって 存在する検体の量を示す。 導波管により、エバネッセント光場を利用した効率的な測定を行うことが可能 である溶液の最大深度は、溶液中へのエバネッセント光の透過深度にほぼ等しく 、トレーサーが発する蛍光の内、導波管を透過するものを利用して導波管の表面 に結合したトレーサーからの蛍光を選択的に測定することも可能である。 カーター(Carter)に付与された米国再発行特許第RE33,064号、フラ ナガン(Flanagan)等に付与された米国特許第5,081,012号、ケック (Keck)に付与された米国特許第4,880,752号、アトリッジ(Attridge )に付与された米国特許第5,166,515号、スロバチェク(Slovacek)及 びラブ(Love)に付与された米国特許第5,156,976号、スロバチェク (Slovacek)等により出願された欧州特許公開公報第0517516号及び欧州 特許公開公報第0519623号はいずれもエバネッセント光による検出の原理 を利用した蛍光免疫測定法のための装置を開示している。 血液試料中のウィルスに対する抗体の検査のような「日常」の検査における迅 速化と利便性のうえで、使い捨て可能で、多くの試料を同時に検査することが可 能なエバネッセント光免疫蛍光バイオセンサが望ましい。多試料同時検査が可能 であることにより、少なくとも一つの試料と、高い値の方のコントロール試料( 高濃度の検体分子を予め装填した試料など)と、低い値の方のコントロール試料 (ブランク試料)を同時に照射して測定することが可能である。多試料同時検査 が可能であることによりまた、複数の試料の検査手順が迅速化され、通常の光源 を使用した場合に励起用の光のレベルが異なることによる影響が低減する。また 医療従事者にとって検査機関に試料を送ることなく自ら蛍光免疫測定法を行える ことが望ましい。 したがって比較的に取り扱いに不慣れな使用者によっても経済的かつ迅速に使 用することが可能であり、かつ望ましい感度を有するエバネッセント光バイオセ ンサシステムに対する需要は依然存在する。 発明の開示 本発明はエバネッセント光の原理に基づき、扱いに不慣れな使用者であっても 、ピコモルよりも低い濃度の複数の検体を、経済的かつ迅速に検査することが可 能な均質な免疫蛍光測定のための装置及び方法を備えたシステムに関する。装置 は全体として図13に示されるような自蔵式の「フットプリント」アッセイ装置 1300として構成されることが好ましい。アッセイ装置1300は、オフィス において高度な免疫測定技術を持たない医療従事者による使用を可能にするため 、 小型かつ比較的高い経済性を有するように構成されている。アッセイ装置130 0は、アッセイ装置ハウジング1306のカートリッジホルダー1304内に挿 入される一個以上のアッセイカートリッジ1302を備える。 以下により詳細に記述されるように、カートリッジ1302は、下方値のコン トロール試料(Low control sample)部分と、少なくとも一個の検査試料部分と 、好ましくは上方値のコントロール試料(High control sample)部分を備える 。これらの部分はそれぞれ、カートリッジ1302内のウェル内に収容された少 なくとも一箇所の予め装填された試薬を含む。アッセイを行ううえで、医療従事 者は適当なカートリッジ内に配置された試料カップ内に試料を入れ、カートリッ ジ1302をカートリッジホルダー1304内に挿入するだけでよい。 カートリッジ1302は第1と第2の互いに平行な平面状表面とこれらの間に 延びるエッジとを有する平面状導波管を備えるバイオセンサを含む。エッジは内 部を伝播していく光を受けるための受光部分を備える。半円柱状のレンズ(もし くはこれに相当するもの)が、カートリッジ1302の受光部分に隣接して配置 された導波管に合わせて光学的に調整される。 導波管の少なくとも一箇所の表面上に多数の捕捉分子が固定される。上方値の コントロール試料部分、下方値のコントロール試料部分及び検査試料のコントロ ール部分のそれぞれは導波管の表面を含む付属のウェルを備え、それぞれの部分 の内容物は捕捉分子に接触する。ウェルは膜や一方向弁のような内容物がこぼれ ることを防止するための手段を備える場合もある。捕捉分子は特定の検体に対し て特異的に結合するように構成されている。捕捉分子は異なる検体のそれぞれに 対して特異性を有する複数種類の化学種を含むことも可能であり、異なる化学種 は導波管表面上の互いに独立した異なる領域に配置される。 アッセイ装置のハウジング1306は、導波管から、導波管の付近においてエ バネッセント光場を形成する、カートリッジの半円柱状レンズ上の受光領域を通 じてシート状の光線を供給するように形成及び配置された光源を利用している。 捕捉分子には蛍光を放射するトレーサー分子が結合し、トレーサー分子は導波管 を伝播する光線により付近の溶液中において生じるエバネッセント光場によって 励起される。導波管中を伝播する光線は導波管の端部または周縁部より導入され る。 アッセイ装置のハウジング1306はまた、エバネッセント光領域からの蛍光 を直接集光するために内部に配置された検出手段を備える。直接集光とは蛍光の 導波管中への進行を必要としないものとして定義される。検出手段は導波管表面 の異なる領域において生じる多数の蛍光信号を同時かつ別々に集めるように形成 されたイメージ検出器であることが望ましい。したがって放射された蛍光はエバ ネッセント光の透過領域から直接的に集められ、導波管の端部や周縁から集めら れるわけではない。イメージ検出器は平行な平面上に互いに間隔をおいて配置さ れた多数の光検出要素と、個々の蛍光信号を対応する光検出要素上に集束させる レンズ(またはこれに相当する手段)とを備える。 アッセイ装置のハウジングはまた、カートリッジ1302がカートリッジホル ダ1304内に挿入される際にカートリッジ1302上に配置されたポートを介 して接続される内部ポンプ(またはこれに相当する手段)を備える。このポンプ によりカートリッジ1302内に配置される複数の弁に対して陽圧、陰圧あるい は大気圧が供給される。弁はアッセイ装置1300において、試薬と試料とをカ ートリッジ1302内の適当な隔室に移動させるために使用される。ポンプは更 に試料と試薬とを導波管表面(捕捉分子を有する)上にわたって前後に振動させ 、アッセイの精度を高める乱流を生じさせるための手段を備える。 図面の簡単な説明 以下は本発明の好ましい実施形態を示す図面である。異なる図中において相同 部材は同じ番号にて示した。 図1は、本発明に基づくカートリッジの側断面図。 図2は、図1の2−2線に沿った本発明のカートリッジの実施例の平面断面図 。 図3は、本発明に基づくカートリッジの別の一実施例の側断面図。 図4は、本発明に基づくカートリッジのモジュール式実施例を示す側断面図。 図5は、本発明に基づく導波管の一部分と、競争免疫蛍光測定法の生化学的構 成要素を示す模式的側断面図。 図6は、本発明の多試薬ウェルカートリッジを示す平面図。 図7は、図6の7−7線に沿った本発明の多試薬ウェルカートリッジの側断面 図。 図8は、本発明の振動ウェルと抗体ウェルとの間の開口内の複数のバッフルを 示す側断面図。 図9は、本発明の試薬/抗体ウェル弁と抗体ウェルとの間の開口内の複数のバ ッフルを示す側断面図。 図10は、本発明の流体振動機構を示す側面図。 図11は、本発明の流体振動機構を示す平面図。 図12は、揺動した場合としない場合の全血と血漿CKMBアッセイを示すグラフ 。 図13は、本発明の実施において有用なアッセイ装置ハウジングの平面図。 発明を実施するための最良の形態 図1には、本発明において使用される好ましいカートリッジ100が側断面図 にて示されている。図2は、本発明のカートリッジ100の実施例の、図1の線 2−2に沿った平面断面図である。カートリッジ100は、試料カップ104と 試料試薬ウェル106とを備えたハウジング102からなる。試料カップ104 と試料試薬ウェル106とは試料カップアウトレット108を介して互いに流体 が移動可能に連通している。試料カップアウトレット108は試料カップ104 から、好ましくは疎水性の膜弁である試料カップ/試料試薬ウェル弁110に延 びる。試料カップ/試料試薬ウェル弁110は試料試薬ウェルインレット112 に連通し、試料試薬ウェルインレット112は試料試薬ウェル106内に延びる 。試料カップ/試料試薬ウェル弁110もまた試料第1ポート114に対して流 体移動可能に連通し、試料第1ポート114は加圧/真空ポンプのような外部の 空圧機構(図に示されていない)に連結されている。本発明において使用され る加圧/真空ポンプは、米国ニューハンプシャー州ホリス(Hollis)のパーカー ・ハニフィンコーポレーション(Parker−Hannifin Corp.,)の一部門であるニ ュートロニクス社(Pneutronics)により製造される製品のようなASFポンプであ ることが好ましい。加圧/真空ポンプはカートリッジへの空気流を調整するため の一連のソレノイド弁を備えることが好ましい。この空気流により試料カップ/ 試料試薬ウェル弁110のような疎水性膜弁の開閉を行い、カートリッジ100 内の流体に対して陽圧または陰圧を作用させることが可能である。あるいはまた 空気流は外に逃がされる。 試料試薬ウェル106と試料抗体ウェル116とは試料試薬ウェルアウトレッ ト118を介して互いに流体が移動可能であるように連通し、試料試薬ウェルア ウトレット118は試料試薬ウェル106から試料試薬/試料抗体ウェル弁12 0に延びる。試料試薬/試料抗体ウェル弁120と試料振動ウェル126ともま た、試料振動/試料抗体ウェルポート128を介して互いに流体の移動が可能で あるように連通する。試料振動ウェル126と試料第3ポート130ともまた、 互いに流体の移動が可能であるように連通し、試料第3ポート130は加圧/真 空ポンプのような外部の空圧機構(図示されていない)に対して連結される。 カートリッジ100は更に下方値コントロール試薬ウェル132を備える。下 方値コントロール試薬ウェル132と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機構 (図示されていない)に接続された下方値コントロール第1ポート(図示されて いないが、試料第1ポート114と同様である)とは、下方値コントロール試薬 ウェルインレット134と、下方値コントロール試薬ウェル弁(図示されていな いが、試料カップ/試料試薬ウェル弁110と同様である)とを介して互いに流 体の移動が可能であるように連通している。下方値コントロール試薬ウェル13 2と下方値コントロール抗体ウェル136ともまた、下方値コントロール試薬ウ ェルアウトレット138を介して互いに流体の移動が可能であるように連通して いる。下方値コントロール試薬ウェルアウトレット138は下方値コントロール 試薬ウェル132から下方値コントロール試薬/下方値コントロール抗体ウェル 弁(図示されていないが試料試薬/試料抗体ウェル弁120と同様である)に延 びる。下方値コントロール試薬/下方値コントロール抗体ウェル弁(図示されて いない)は下方値コントロール抗体ウェルインレット140に連通する。下方値 コントロール試薬/下方値コントロール抗体ウェル弁(図示されていない)と加 圧/真空ポンプのような外部の空圧機構(図示されていない)に接続された下方 値コントロール第2ポート(図示されていないが試料第2ポートと同様である) ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。 更に、下方値コントロール抗体ウェル136と下方値コントロール振動ウェル 142とが下方値コントロール振動/下方値コントロール抗体ウェルポート14 4を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。下 方値コントロール振動ウェル142と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機構 (図示されていない)に連結された下方値コントロール第3ポート(図示されて いないが、試料第3ポートと同様である)ともまた、互いに流体の移動が可能で あるように連通している。 カートリッジ100は更に上方値コントロール試薬ウェル148を備える。 上方値コントロール試薬ウェル148と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機 構(図示されていない)に接続された上方値コントロール第1ポート(図示され ていないが、試料第1ポート114と同様である)とは、上方値コントロール試 薬ウェルインレット150と、上方値コントロール試薬ウェル弁(図示されてい ないが、試料カップ/試料試薬ウェル弁110と同様である)とを介して互いに 流体の移動が可能であるように連通している。上方値コントロール試薬ウェル1 48と上方値コントロール抗体ウェル152ともまた、上方値コントロール試薬 ウェルアウトレット154を介して互いに流体の移動が可能であるように連通し ている。上方値コントロール試薬ウェルアウトレット154は上方値コントロー ル試薬ウェル148から上方値コントロール試薬/上方値コントロール抗体ウェ ル弁(図示されていないが試料試薬/試料抗体ウェル弁120と同様である)に 延びる。上方値コントロール試薬/上方値コントロール抗体ウェル弁(図示され ていない)は上方値コントロール抗体ウェルインレット156に連通する。上方 値コントロール試薬/上方値コントロール抗体ウェル弁(図示されていない)と 加圧/真空ポンプのような外部の空圧機構(図示されていない)に接続された上 方値コントロール第2ポート(図示されていないが試料第2ポートと同様である )ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。 更に、上方値コントロール抗体ウェル152と上方値コントロール振動ウェル 158とが上方値コントロール振動/上方値コントロール抗体ウェルポート16 0を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。上 方値コントロール振動ウェル158と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機構 (図示されていない)に連結された上方値コントロール第3ポート(図示されて いないが、試料第3ポートと同様である)ともまた、互いに流体の移動が可能で あるように連通している。 試料抗体ウェル116、下方値コントロール抗体ウェル136及び上方値コン トロール抗体ウェル152はそれぞれ下方の壁と上方の壁の表面として導波管1 64を備える(試料抗体ウェル116のみにて示される)。抗体ウェルの上方の壁 の表面166は光吸収性の材料(不透明材料のような)から形成されることが好 ましい。導波管164は試料抗体ウェル116、下方値コントロール抗体ウェル 136及び上方値コントロール抗体ウェル152のそれぞれにおいて下方の壁を 構成するうえで平面状であることが好ましい。導波管164は屈折率が1.33 よりも大きい(水の屈折率が1.33である)ポリスチレン、ポリメチルアクリ レート(PMMA)、ポリカーボネートなどの光学プラスチックにて形成されることが 好ましい。一実施例(図示されていない)として、導波管164を何種類かのプ ラスチックを積層して形成し、この内の一層が構造基板として機能し他の層は光 を透過する機能を果たすような構成が可能である。 導波管164は光源(図示されていない)から一定の角度にて入射する光線1 70を受けるように形成された角度付き積分レンズ168を備える。この目的に おいて、一定の入射角にて入射する光線170は、中心波長がそれぞれほぼ48 8〜514.5ナノメーター(nm)と600〜900nmである光線を発生す るアルゴンイオンレーザまたはレーザダイオードのようなレーザ光源にて発生す ることが好ましい。一定の角度にて入射する光線170は、従来技術において公 知である円柱状レンズ及び球状レンズの少なくともいずれか一方を利用すること により、導波管164の光受容部172に近い幅を有し、比較的に小さい厚さ( 好ましくは受光レンズ168の厚さの25〜90%の厚さ)を有するシート状に 形成される。 角度付き積分レンズ168に入射する光線170は、入射されるレーザ光線の 出力に対して、導波管164の抗体ウェル116内の部分上に形成されるエバネ ッセント光場の表面パワー密度(すなわち強度)が増大するような角度に調整さ れる。好ましくは、積分レンズ168を通過した後の全てのレーザ光の入射角度 として導波管/溶液の境界面(図示されていない)の臨界角に近いがこれよりも 小さい角度が選択される。光線の平均入射角174がこの臨界角に近いほどエバ ネッセント光の強度の増加は大きい。しかし、光線の平均入射角174が臨界角 に近過ぎる場合、入射光の一部が導波管/溶液境界面550(図5に示される) において逃げてしまい、溶液中の結合していない標識による蛍光が大幅に増大す る。すなわち実験的に決定される最適角度が存在する。一般的には、臨界角より 数度(約5〜10度)だけ小さい光線の入射角174が好適である。 透明な(結晶のような)ポリスチレン製の導波管においては、臨界角は約33 度であり、本発明に基づく好ましい入射角は約15〜25度の範囲の角度である 。この条件の下では、ほぼ0度の光線の入射角を用いた場合と比較してエバネッ セント光の強度は少なくとも約2倍に増加する。 図3は、本発明の別のカートリッジ300の側断面図である。別のカートリッ ジ300はカートリッジ100によく似ており、図1と図3とに共通の構成要素 は同じ部材番号にて示される。カートリッジ300は、導波管164が抗体ウェ ル116、136、152のそれぞれの抗体ウェルインレット122、140、 156の付近にアウトプットレンズ302を有する点においてカートリッジ10 0と異なる。アウトプットレンズ300により出力光304が確実に検出される 。ブロック(Block)等に付与された米国特許第4,582,809号(198 6年4月15日)に記載の、レンズからの光の末端における集光と異なり、本発 明においては、以下に述べる2つの理由により出力レンズ302の端部において 出力光304は検出される。第1の理由は品質管理手段としてのものである。導 波管164を通って出力レンズ302に進む光線170が測定されることにより 、カートリッジ300が装置内に適切に配置されているかどうか及び光源が作動 しているかどうかを装置の使用者が知ることが可能である。また、診断装置の使 用に先立って、装置を調整して出力レンズ302の端部において予め決定された 出力光304の強度を測定することによっても、カートリッジ300が適切に配 置されたかどうかを確認することが可能である。レンズの端部において出力光を 検出することの第2の理由は、導波管164を伝播する光の量を一定にし、もし 光の量が一定でない場合にはそのばらつきを吸収することが可能であるように装 置を調整することにある。 カートリッジ100は、射出成形のような、公知のいかなる工業的に標準的な 成形技術によっても成形することが可能である。しかし導波管164は透明かつ 光学的品質の高いものでなければならず、これは導波管164をカートリッジ1 00のような、より大きな構成の一部分として成形した場合には実現が困難であ る。更に、試料抗体ウェル116、下方値コントロール抗体ウェル136及び上 方値コントロール抗体ウェル152の上方の壁の表面は光吸収性(不透明)の材 料にて形成されることが好ましい。光吸収性材料にて形成された上方の壁の表面 と透明な導波管とを同時に形成することは困難である。更に、カートリッジ10 0内の弁システムを成形することも困難である。したがってカートリッジ100 はモジュール式の部品として構成することが好ましい。 図4は、本発明のモジュール型カートリッジ400の側断面図である。モジュ ール型カートリッジ400は上部402、下部404及び着脱式導波管406を 備える。弁機構(試料カップ/試料試薬ウェル弁110、試料試薬/試料抗体ウ ェル弁120など)の位置はカートリッジ上部402とカートリッジ下部404 との接合面と一致する。したがって、カートリッジ上部402とカートリッジ下 部404との接合に先立って弁機構を所定の位置に挿入することが可能である。 カートリッジ上部402とカートリッジ下部404とは適当な接着剤または熱接 着により接着することが可能である。着脱式導波管406は、好ましくは、角度 付き積分レンズ168の近傍において形成され、カートリッジ下部404に形成 された前部クリップ凹部410と嵌合する前部クリップ408を備える。着脱式 導波管406は更に、出力レンズ302の近傍において形成され、カートリッジ 下部404に形成された後部クリップ凹部414と嵌合する後部クリップ412 を備える。前部クリップ408と後部クリップ412とは前部クリップ凹部41 0と後部クリップ凹部414とに対して嵌合し、着脱式導波管406がカートリ ッジ下部404に対して着脱可能に取り付けられる。 図5にはアッセイが行われる際の状態が一般的に示されている。導波管164 は第2の表面501から幅502だけ離間した少なくとも一つの平面状表面50 0を有する。少なくとも表面502は試料溶液503に対して接触するように配 置されている。表面500上には多数の捕捉分子504が固定されている。試料 溶液は、特定の検体の検体分子510とトレーサー分子520とを多数含む。捕 捉分子504は個々の検体分子510上に存在する結合部位に対して結合するよ うに選択あるいは構成されている。トレーサー分子520は、先に考察されたよ うに、中心波長がそれぞれ約488〜514.5ナノメーター(nm)と約60 0〜900ナノメーターである、アルゴンレーザまたはレーザダイオードなどか ら放射される適当な波長の光の刺激に応じて蛍光を発するように選択あるいは構 成されている。トレーサー分子520により放射される蛍光のレベルは捕捉分子 に結合した検体の量を示す一つの測定値であり、溶液中の検体分子510の濃度 を反映している。 光が導波管164内を伝播し、表面500、501において内部反射される場 合、エバネッセント光場が形成される。このエバネッセント光場の強度曲線53 0は、距離軸532を図のようにとった場合、平面状表面500からの距離に伴 って減少する。励起領域540は、トレーサー分子520の充分な量すなわち検 出可能な量を励起するうえでエバネッセント光の強度が充分である唯一の領域で ある(図の縮尺は合っていない)。励起領域540の外側のトレーサー分子520 は誘導蛍光をほとんどあるいは全く引き起こさない。励起領域540は通常約1 000〜2000オングストロームの深度範囲である。 捕捉分子504は検体分子510に対して反応性を有するものであればよく、 全ての抗体、Fabフラグメント、ペプチド、エピトープ、膜受容体、全ての抗原 性分子(ハプテン)または抗原性フラグメント、オリゴペプチド、オリゴヌクレ オチド、ミメトープ、核酸あるいはこれらの混合物を用いることが可能である。 また捕捉分子504として、細胞または細胞器官の膜に通常見られ、検体に対し て特異性を有する受容体分子や、こうした受容体の、検体に対して特異的結合性 を有する部分を用いることを可能である。 図5は、競合アッセイの概念図である(置換アッセイ(Displacement assay) とも呼ばれる)。しかし、当業者にとっては自明となるであろうが本発明の装置 においてサンドウィッチアッセイのような他のアッセイスキームを利用すること も可能である。例としてハイブリテック(Hybritech,Inc.)社に付与された米特 許第4,376,110号及び同4,486,530号を参照されたい。 捕捉分子504は従来技術において公知である任意の方法により表面500上 に固定することが可能である。しかし、好ましい実施例においては、捕捉分子は 部位特異的に固定されている。この応用例において用いられる「部位特異的」と は、捕捉分子の特異的部位が、一般的な先行技術に基づく方法におけるようにラ ンダムな部位ではなく、導波管に対する結合に関わっていることを意味する。先 に参照した国際公開特許公報第94/27137号に、光学基体上に抗蛋白質コ ーテイング(protein-resistant coating)を施すことにより基体の表面上に捕 捉分子を部位特異的に固定する方法の詳細が示されている。 上述されたように、エバネッセント光の強度は導波管の表面からの距離に伴っ て急激に減少する。したがって有効励起範囲540内に存在するトレーサー分子 520のみがエバネッセント光によって励起され、蛍光を発する。励起範囲54 0は通常約1000〜2000オングストロームである。この範囲は捕捉分子5 04に(直接的、間接的に)結合したトレーサー分子の事実上全てが検出される ために充分な範囲であり、溶液中に結合しない状態で存在するトレーサー分子の ほとんどが有効範囲の外側になる。蛍光の測定は分光計により行われる。光検出 器による蛍光の検出はモノクロメーターあるいはバンドパスフィルターを第2の 表面501に向けられた電荷結合素子(CCDと略記される)、増倍型光電管、半導 体光ダイオード、またはこれらの検出器の列と組み合わせたものによって行うこ とが可能である。 図5に示された実施例においては、免疫測定法は競合アッセイであり、トレー サー分子520は、捕捉分子504が検体分子510の代りにトレーサー分子5 20に結合するように構成されている。検体分子510の濃度が高い場合、トレ ーサー分子520の大部分は検体分子510によって置換され、捕捉分子504 から離れて周囲の溶液中に放出されるため、励起範囲540内のトレーサー分子 の数は減少する。捕捉分子に結合した状態のトレーサー分子が減少することによ り、蛍光の量が減少する。これに対して、検体分子510の濃度が低い場合、ト レーサー分子520の捕捉分子540に対する結合が可能になりトレーサー分子 520は励起範囲540内に留まる。 図2を参照すると、導波管164上には、上方値コントロール抗体ウェル15 2、試料抗体ウェル116及び下方値コントロール抗体ウェル136内において パッチ180、182及び184が配置されている。パッチ180、182及び 184は光ダイオードやCCDカメラの画素のような光検出器あるいは光検出器の 要素に対応するように適当な間隔をおいて配置される。パッチ180、182、 184にはそれぞれ異なるFabフラグメントなどが固定されている。したがって それぞれのパッチの組み合わせ(180、182、184)は異なる検体分子を 検出することが可能である。 図6は、本発明の多試薬ウェルカートリッジ600の実施例の平面図である。 図7は、図6に示された本発明の多試薬ウェルカートリッジ600の7−7線に 沿った側断面図である。カートリッジ600は試料カップ604を備えるハウジ ング602と試料貯留ウェル606とを有する。試料カップ604と試料貯留ウ ェル606とは試料カップアウトレット608を介して互いに流体の移動が可能 であるように連通している。試料カップアウトレット608は試料カップ604 から試料カップ/試料貯留ウェル弁610に延びる。試料カップ/試料貯留ウェ ル弁610は試料貯留ウェルインレット612に連通し、試料貯留ウェルインレ ット612は試料貯留ウェル606内に延びる。試料カップ/試料貯留ウェル弁 610と加圧/真空ポンプなどの外部の空圧機構(図示されていない)に接続さ れた試料第1ポート614ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通 している。 試料貯留ウェル606と第1試料試薬ウェル616とは、試料貯留ウェル60 6から試料貯留/第1試料試薬ウェル弁620に延びる試料貯留ウェルアウトレ ット618を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。試料貯 留/第1試料試薬ウェル弁620は第1試料試薬ウェルインレット622に連通 する。試料貯留/第1試料試薬ウェル弁620と加圧/真空ポンプなどの外部の 空圧機構(図示されていない)に接続された試料第2ポート624ともまた、互 いに流体の移動が可能であるように連通している。 第1試料試薬ウェル616と第2試料試薬ウェル626とは、第1試料試薬ウ ェル616から第1試料試薬/第2試料試薬ウェル弁630に延びる試料試薬ウ ェルアウトレット628を介して互いに流体の移動が可能であるように連通して いる。第1試料試薬/第2試料試薬ウェル弁630は第2試料試薬ウェルインレ ット632に連通する。第1試料試薬/第2試料試薬ウェル弁630と加圧/真 空ポンプなどの外部の空圧機構(図示されていない)に接続された試料第3ポー ト634ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。 第2試料試薬ウェル626と試料抗体ウェル636とは、第2試料試薬ウェル 626から第2試料試薬/試料抗体ウェル弁640に延びる第2試料試薬ウェル アウトレット638を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している 。第2試料試薬/試料抗体ウェル弁640は試料抗体ウェルインレット642に 連通する。第2試料試薬/試料抗体ウェル弁640と加圧/真空ポンプなどの外 部の空圧機構(図示されていない)に接続された試料第4ポート644ともまた 、互いに流体の移動が可能であるように連通している。 試料抗体ウェル636と試料振動ウェル646とが試料振動/試料抗体ウェル ポート648を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能 である。試料振動ウェル646と加圧/真空ポンプなどの外部の空圧機構(図示 されていない)に接続された試料第5ポート650ともまた、互いに流体の移動 が可能であるように連通する。 カートリッジ600は更に第1下方値コントロール試薬ウェル652を備え る。第1下方値コントロール試薬ウェル652と加圧/真空ポンプのような外部 の空圧機構(図示されていない)に接続された下方値コントロール第1ポート6 54とは、互いに流体の移動が可能であるように連通している。第1下方値コン トロール試薬ウェル652と第2下方値コントロール試薬ウェル656ともまた 、第1下方値コントロール試薬ウェルアウトレット658を介して互いに流体の 移動が可能であるように連通している。第1下方値コントロール試薬ウェルアウ トレット658は第1下方値コントロール試薬ウェル652から第1下方値コン トロール試薬/第2下方値コントロール試薬ウェル弁660に延びる。第1下方 値コントロール試薬/第2下方値コントロール試薬ウェル弁660は第2下方値 コントロール試薬ウェルインレット662に連通する。第1下方値コントロール 試薬/第2下方値コントロール試薬ウェル弁660と加圧/真空ポンプのような 外部の空圧機構(図示されていない)に接続された下方値コントロール第2ポー ト664ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。 第2下方値コントロール試薬ウェル656と下方値コントロール抗体ウェル6 66ともまた、下方値コントロール試薬ウェルアウトレット668を介して互い に流体の移動が可能であるように連通している。下方値コントロール試薬ウェル アウトレット668は第2下方値コントロール試薬ウェル656から第2下方値 コントロール試薬/下方値コントロール抗体ウェル弁670に延びる。第2下方 値コントロール試薬/下方値コントロール抗体ウェル弁670は下方値コントロ ール抗体ウェルインレット672に連通する。第2下方値コントロール試薬/下 方値コントロール抗体ウェル弁670と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機 構(図示されていない)に接続された下方値コントロール第3ポート674とも また、互いに流体の移動が可能であるように連通する。 更に、下方値コントロール抗体ウェル666と下方値コントロール振動ウェル 676とが下方値コントロール振動/下方値コントロール抗体ウェルポート67 8を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。下 方値コントロール振動ウェル676と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機構 (図示されていない)に連結された下方値コントロール第4ポート680ともま た、互いに流体の移動が可能であるように連通する。 カートリッジ600は更に第1上方値コントロール試薬ウェル682を備え る。第1上方値コントロール試薬ウェル682と加圧/真空ポンプのような外部 の空圧機構(図示されていない)に接続された上方値コントロール第1ポート6 84とは、互いに流体の移動が可能であるように連通している。第1上方値コン トロール試薬ウェル682と第2上方値コントロール試薬ウェル686ともまた 、第1上方値コントロール試薬ウェルアウトレット688を介して互いに流体の 移動が可能であるように連通している。第1上方値コントロール試薬ウェルアウ トレット688は第1上方値コントロール試薬ウェル682から第1上方値コン トロール試薬/第2上方値コントロール試薬ウェル弁690に延びる。第1上方 値コントロール試薬/第2上方値コントロール試薬ウェル弁690は第2上方値 コントロール試薬ウェルインレット692に連通する。第1上方値コントロール 試薬/第2上方値コントロール試薬ウェル弁690と加圧/真空ポンプのような 外部の空圧機構(図示されていない)に接続された上方値コントロール第2ポー ト 694ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。 第2上方値コントロール試薬ウェル686と上方値コントロール抗体ウェル6 96ともまた、上方値コントロール試薬ウェルアウトレット698を介して互い に流体の移動が可能であるように連通している。上方値コントロール試薬ウェル アウトレット698は第2上方値コントロール試薬ウェル686から第2上方値 コントロール試薬/上方値コントロール抗体ウェル弁700に延びる。第2上方 値コントロール試薬/上方値コントロール抗体ウェル弁700は上方値コントロ ール抗体ウェルインレット702に連通する。第2上方値コントロール試薬/上 方値コントロール抗体ウェル弁700と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機 構(図示されていない)に接続された上方値コントロール第3ポート704とも また、互いに流体の移動が可能であるように連通する。 更に、上方値コントロール抗体ウェル696と上方値コントロール振動ウェル 706とが上方値コントロール振動/上方値コントロール抗体ウェルポート70 8を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。上 方値コントロール振動ウェル706と加圧/真空ポンプのような外部の空圧機構 (図示されていない)に連結された上方値コントロール第4ポート710ともま た、互いに流体の移動が可能であるように連通する。 カートリッジ600は第1試料試薬/第1下方値コントロール試薬横ポート7 12を備えるように構成し、第1試料試薬/第2試料試薬ウェル弁630と第1 下方値コントロール試薬/第2下方値試薬ウェル弁660との間での流体の移動 を可能にすることも可能である。同様に、第1下方値コントロール試薬/第2下 方値コントロール試薬ウェル弁660と第1上方値コントロール試薬/第2上方 値コントロール試薬ウェル弁690との間で流体の移動を可能にするための第1 下方値コントロール試薬/第1上方値コントロール試薬横ポート714、第2試 料試薬/試料抗体ウェル弁640と第2下方値コントロール試薬/下方値コント ロール抗体ウェル弁670との間で流体の移動を可能にするための第2試料試薬 /第2下方値コントロール試薬横ポート716、第2下方値コントロール試薬/ 下方値コントロール抗体ウェル弁670と第2上方値コントロール試薬/上方値 コントロール抗体ウェル弁700との間で流体の移動を可能にするための第2下 方値コントロール試薬/第2上方値コントロール試薬横ポート718を備えるよ うに構成することが可能である。これらの横ポート(712、714、716、 718)によりカートリッジ600内の異なるウェルの間での流体の輸送が任意 に行われうるという柔軟性が得られる。 試料抗体ウェル636、下方値コントロール抗体ウェル666及び上方値コン トロール抗体ウェル696はそれぞれ下方の壁と上方の壁の表面として導波管7 20を備える(下方値コントロール抗体ウェル666のみにて示される)。抗体ウ ェルの上方の壁の表面722は光吸収性の材料(不透明材料のような)から形成 されることが好ましい。前述されたように、導波管720は試料抗体ウェル63 6、下方値コントロール抗体ウェル666及び上方値コントロール抗体ウェル6 96のそれぞれにおいて下方の壁を構成するうえで平面状であることが好ましい 。やはり前述されたように、導波管720は、光源(図示されていない)から一 定の入射角で入射する光線726を受けるように形成された角度付き積分レンズ 724を備える。 抗体ウェル(図2の116、136、152と図6の636、666、696 )内の溶液を振動させることによりアッセイの精度が向上することが分かってい る。アッセイの精度の向上は振動により液中に生じる乱流に起因するものである 。カートリッジ内の振動は加圧/真空ポンプの弁の開閉動作を行ったり別の振動 機構を使用することにより実現することが可能である。例として、試料溶液50 3に生じる乱流により、平面状表面500(図5参照)に固定された捕捉分子5 04による検体分子510の捕捉がより効率的になる。乱流は血液、血清などの ような粘度の高い試料溶液を用いる際に特に重要である。このような粘度の高い 物質により試料溶液503中における各成分の自由な運動が制限される。したが って抗体ウェル内で乱流により各成分が攪拌されなければ、検体分子510と捕 捉分子504との接触は大幅に制限される。 抗体ウェル内における乱流を増大させるために、多数のバッフル560(図5 参照)を抗体ウェルの上方の壁の表面166上に配置することが可能である。バ ッフル560は方形、三角形、半円形などのように任意の長さ、高さ、形状に形 成することが可能である(断面において)。乱流は抗体ウェルの開口部によっても 引き起こされうる。図8には振動ウェルと抗体ウェルとの間の開口内に形成され た多数のバッフル800が示されている。例として、図1において、バッフル8 00を試料振動ウェル126と試料抗体ウェル116の間の試料振動/試料抗体 ウェルポート128内に配置することが可能である。図9には、試料/抗体ウェ ル弁と抗体ウェルの間の開口内に形成された多数のバッフル900が示されてい る。例として、図1において、バッフル900を試料試薬/試料抗体ウェル弁1 20と抗体ウェル116の間の試料振動/試料抗体ウェルポート122内に配置 することが可能である。 図10と図11には抗体ウェル(図2の116、136、152と図6の63 6、666、696)内の溶液を振動させるための流体振動機構1000が示さ れている。流体振動機構1000は、支持板1008の上側表面1006に取り 付けられた注射器ハウジング1004内に配置される複数の注射器1002を有 する。注射器1002はそれぞれ注射器プランジャ1010を有する。個々の注 射器プランジャ1010の一端1012は可動ハウジング1014内に摺動可能 に収容される。可動ハウジング1014は1対の摺動ロッド1016上に載置さ れる。好ましくは、可動ハウジング1012は摺動ロッド1016上に載置され る複数のリニアベアリング(図示されていない)を有する。摺動ロッド1016 は支持板の上面1006に取り付けられた摺動機構1018に取り付けられる。 図に示された実施例において、クランク1020が一端において可動ハウジン グ1014に対して回転可能に取り付けられ、他端においてクランク環1022 に回転可能に取り付けられている。クランク環1022は駆動ライン1026を 介して駆動モータ1024によって支持され、回転させられる。駆動モータ10 24は変速可能な低RPMモータであることが好ましい。駆動モータ1024は 支持板1008の下面1028に取り付けられ、駆動ライン1026が支持板の 上面1006に延びる。 したがって、流体振動機構は駆動モータ1024のモータ機構(図示されてい ない)が回転し、クランク環1022が回転することによって作動する。クラン ク環1002が回転するとクランク1020により可動ハウジング1014上に おいて往復運動が生じ、可動ハウジング1014が前後方向1030に摺動ロッ ド1016に沿って摺動する。可動ハウジング1014の運動により注射器プラ ンジャ1010が注射器1002内において前後に摺動する。注射器プランジャ 1010の前後方向の運動により注射器1002内の空気あるいは他の流体が吸 入、排出される。注射器1002内のこの流体の運動はカートリッジ(図示され ていない)及び注射器1002に取り付けられたホース1032を介して本発明 のカートリッジ(図示されていない)に伝達される。 注射器プランジャ1010のストロークの長さは複数の注射器プランジャのス トローク調整ネジ1034により調整することが可能である。ストローク調整ネ ジ1034は可動ハウジング1014に螺入し、注射器プランジャ1010に係 合可能となっている。 複数の注射器1002の代りに1個のより大きな注射器(図示されていない) やこれに相当する機構を用い、注射器内に吸入されるかもしくは注射器外に排出 される空気が適当な数のホースに分配されるように構成することも可能であるこ とは無論理解されよう。 また、振動機構1000はアッセイを行ううえでここに開示されたカートリッ ジシステムのみでなく、様々なフローセルシステムやこれに類するシステムと共 に使用することが可能であることも理解されよう。 抗体ウェル内の全血(WB)、50%全血(50%WB)及び50%血漿(図1 2)に乱流を発生させるような振動を与えた場合の、アッセイの精度に対する影 響を測定するための実験を行った。第1のラインは、抗体ウェル内に乱流が生じ ている場合の試料のCKMBレベルを測定したものであり、試料の蛍光の参照試 料の蛍光に対する比を表す。第2のラインは、同じ試料で抗体ウェル内に乱流が 存在しない場合のCKMBレベルを測定したものであり、試料の蛍光の参照試料の蛍 光に対する比を表す。グラフから読み取れるように、抗体ウェル内の試料の振動 (または揺動)により、アッセイの感度は大幅に向上する。 図1と図2とに示されるカートリッジ100の標準的な操作(及び図300に おけるカートリッジ300の場合)において、まず操作者は予め決められた量の 試料溶液を試料カップ104内に入れる。弁システム(弁110と120)によ り、試料試薬ウェル106内に試料溶液が導入される。試料試薬ウェル106内 には適当な試薬が予め装填されている。試料溶液と試薬とは、溶液が弁システム を用いて試料カップ104と試料ウェル106の間を移動することにより混合さ れる。試薬ウェル106は気泡の形成を防止するために換気手段を備える場合も ある。 試料溶液と試薬が混合された後、混合物は試料抗体ウェル116に移動し、更 に振動ウェル126に移動する。この時点で混合物は、加圧/真空ポンプの弁の 開閉を切り換えるといった振動手段や図10及び図11に示されるような振動機 構1000を用いて抗体ウェル116全体を通じて振動させられる。振動を促進 するためにホース1032(図10及び11)が、試料第1ポート114または 試料第3ポート130のいずれか一方に取り付けられる。 カートリッジ100の上方値コントロール部分(試料ウェル148、抗体ウェ ル152及び振動ウェル158)と下方値コントロール部分(試料ウェル132 、抗体ウェル136及び振動ウェル142)は上述されたような試料部分と同様 に作動する。上方値コントロール試薬ウェル148には、検定されるそれぞれの 検体分子510が一定の高い濃度にて予め装填され、下方値コントロール試薬ウ ェル132は、検定される検体分子510をほとんどあるいは全く含まない試薬 により予め装填されている。したがって混合を行う必要はない。 カートリッジ100の別の操作においては、まず最初に予め設定された最小量 以上の一定量の試料溶液を試料カップ104内に入れることも可能であることが 無論理解されるであろう。弁システム(弁110と120)により、試料試薬ウ ェル106内に試料溶液が導入される。試料試薬ウェル106内には適当な試薬 が予め装填されている。試料試薬ウェル106を満たす分量が試料溶液のアッセ イを行ううえで適当である。試料溶液と試薬との混合は試料抗体ウェル116全 体を通じた振動により行われる。他の操作手順は全て同様である。 図6と図7に示されるようなカートリッジ600の標準的な操作においては、 まず、予め設定された最小量以上の一定量の試料溶液が操作者により試料カップ 604内に入れられる。弁システム(弁610及び620)により試料溶液は試 料貯留ウェル606中に導入される。試料溶液は試料貯留ウェル606から第1 試料試薬ウェル616に入る。第1試料試薬ウェル616には第1の試薬を装填 しておくことが可能である。第1試料試薬ウェル616を満たす分量が試料溶液 のアッセイを行ううえで適当である。試料溶液/第1試薬混合物が第2試料試薬 ウェル626に流入する。第2試料試薬ウェル626には第2の試薬を装填して おくことが可能である。試料溶液/第1試薬/第2試薬混合物が第1試料試薬ウ ェル616と第2試料試薬ウェル626との間で移動することにより、試料溶液 /第1試薬/第2試薬混合物が混合される。試料溶液/第1試薬/第2試薬混合 物は試料抗体ウェル636から更に試料振動ウェル646に導入される。第1試 料試薬ウェル616は気泡の形成を防止するための換気手段を備える。過剰量の 試料溶液/第1試薬/第2試薬混合物が第1試料試薬ウェル616及び試料貯留 ウェル606に導入され、試料抗体ウェル636及び試料振動ウェル646は充 填された状態に、第2試料試薬ウェル626は空の状態となる。この時点で、試 料溶液/第1試薬/第2試薬混合物が試料振動ウェル646と第2試料試薬ウェ ル626の間で試料抗体ウェル636全体を通じて振動される。必要に応じて第 1試料試薬ウェル616は気泡の形成を防止するために換気される。必要に応じ て試料振動ウェル646及び試料抗体ウェル636は蛍光の光学的測定が行われ る前に空にされる。 カートリッジ600の上方値コントロール部分(第1試薬ウェル682、第 2試薬ウェル686、抗体ウェル696及び振動ウェル706)と下方値コント ロール部分(第1試薬ウェル652、第2試薬ウェル656、抗体ウェル666 及び振動ウェル676)は上述されたような試料部分と同様に作動する。第1上 方値コントロール試薬ウェル682には、検定されるそれぞれの検体分子510 が一定の高い濃度にて予め装填され、また場合により第1上方値コントロール試 薬が予め装填される。下方値コントロール試薬ウェル132には、検定される検 体分子510をほとんどあるいは全く含まない試薬が予め装填されている。 試料溶液503中の検体分子510の濃度はそれぞれの抗体ウェル内における 蛍光の強度を比較することにより決定される。例として図1と図2を参照すると 、カートリッジ100は3つの抗体ウェルを備えることが好ましい。すなわち、 試料抗体ウェル116、下方値コントロール抗体ウェル136及び上方値コント ロール抗体ウェル152である。先に考察したように、カートリッジの試料部分 の試料溶液中の検体分子510の濃度は不明である。下方値コントロール部分に は「ブランク」溶液(検体分子510を全く含まない溶液)が入れられることが 好ましい。上方値コントロール部分には検体分子510を一定の高い濃度で含む 溶液が入れられることが好ましい。 試料溶液503中の検体分子510の濃度(検体濃度または[A]と表す)は以 下に記す方法により決定される。 (結合定数KAの決定) 結合定数KAは抗体と検体との結合のしやすさを表す指標である。好ましい方 法においては、KAの値はカートリッジ100の製造段階において決定され、パ ッチ180、182及び184に付与される。KAの値とその誤差はカートリッ ジ100に付属のバーコードなどによってエンドユーザ(診療所や病院などの) に提供される。 製造段階におけるKAの値は以下のように求められる。カートリッジ100内 なわち、 ただしKAは結合定数であり、[A]は検体の濃度である。 特定のカートリッジ100(導波管を含む)の抗体ウェル116、136及び 152に、順番に濃度が高くなる既知の濃度を有する一連の溶液[A]1,[A]2,. ..,[A]Nを流し(各ウェルに一種類の溶液)、このカートリッジをカートリッジ 100−1とする。光検出手段によりそれぞれの異なる濃度の溶液の蛍光強度IVAR1 ,IVAR2,...,IVARNを測定する(1個のウェルに対し1個の光検出器を用 いるか、1個のウェルに対し2個以上の光検出器を用いることにより強度Iの測 定が可能である)。 この手順を、カートリッジ100−2の抗体ウェル116、136及び152 に流された、順番に濃度が高くなる既知の濃度を有する一連の溶液[A]1,[A]2 ,...,[A]Nに対して繰り返し、光検出手段により蛍光強度IVAR1,IVAR2,..., IVARNを測定する。1回の測定により抗体ウェルカートリッジ100の抗体ウェ ル116、136及び152が使用できなくなるため、結合した抗体の活性部 トリッジ100を使用することが好ましい。品質管理の見地からしても複数のカ ートリッジ100の使用が好ましい。一つの製造ライン(同じ材料ロットを使用 してカートリッジが製造される)からカートリッジをランダムに選択することに 度が0か0に近いもの)とIMAX(検体濃度が最大か飽和状態にあるもの)の値 に対応する溶液が一連の既知の濃度の溶液に含まれることが好ましい。 したがってカートリッジ100−1からカートリッジ100−Xの検体の濃度 カートリッジ100−Xの番号Xは実験と品質管理上の考察に基づいて予め きくなるような場合にはXの値を大きくとることも可能である。この場合、増 る。 イバッチ)から抽出された比較的少ない数のカートリッジが使用される。1組の れるカートリッジの数は許容可能な誤差を含めた様々な因子によって決まる。こ の誤差は検体の種類や他の因子に応じて異なる。品質管理上の高度な問題が考慮 される場合もある。 ことにより結合定数を求めることが可能である。KAを近似変数として用いるこ とが可能である。KAを非線型最小2乗法において変化させ、最もよい近似が得 られる。標準誤差も求められる。 また、最もよい近似はIMIN、IMAX及びKAに対して非線型最小2乗法を用い ることによっても得られる。 KAの値と誤差を個々のトレイに付与されたバーコードに書き込むことが可能 である。 (フィールドにおける[A]の決定) 図13に示された信号処理システムを備えるアッセイ装置1300により、以 下に述べられるように検体の濃度が求められる。 本発明にはアッセイ装置の製造法及び使用法も含まれる。図に示されたアッセ イ装置1300はバーコード読み取り器1308かこれに類するものを備える。 読み取り器1308は、工場出荷時の調整値やこれに類する情報をカートリッジ 1302のそれぞれに対してアッセイ装置1300に入力するために使用される 。したがってカートリッジ1302のそれぞれに工場調整値が付与されているこ とが好ましい。調整値は、下方値コントロール試料、上方値コントロール試料及 び測定試料の蛍光強度から検体の濃度を算出するために用いられる。 図1及び図2を参照して説明すると、検体濃度が0か非常に低い溶液が下方値 コントロール抗体ウェル136に流され、検体濃度が非常に高い溶液が上方値コ ントロール抗体ウェル152に流され、検査したい検体の溶液が試料抗体ウェル 116に流される。検査したい検体の濃度は不明である。本発明のこうした構成 の目的は検査したい検体の濃度を求めることにある。 図13のアッセイ装置1300内の光検出手段により蛍光の強度が測定され、 ウェル136内の特定の溶液に対しIMINが、ウェル152内の溶液に対してIM AX がそれぞれ求められる。光検出手段が蛍光の強度を測定することにより、抗体 ウェル116内の試料溶液に対するIVARの値も求められる。 ただし、IVARは溶液中の検体の濃度が不明でありかつ最小検体濃度と最大検体 濃度の間の値であるような溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる 蛍光の強度であり、IMINは検体の濃度が最小である溶液に対してエバネッセン ト光が照射した際に生じる蛍光の強度であり、IMAXは検体の濃度が最大である 溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる蛍光の強度である。 (1)式を[A]の値について解くと(3)式を得る。すなわち、 45、152、154より得られるIMIN、IVAR、IMAXの測定値を用いて(1 ) いて求めることも可能である。KAの値は図13の読み取り器1308または他 の手段によりバーコードから読み取られるか、アッセイ装置1300に付属の演 算装置のメモリに保存される。ここで検査される検体の溶液中の濃度が(3)式 から計算される。 ほぼ等しくなる。したがって別の計算法を用いる必要が生じる。 2個の2ウェル式バイオセンサ(カートリッジ)を使用して濃度を求めること も可能である。バイオセンサの一方はIMIN及びIVAR- 概知を与え、他方はIMIN 及びIVAR- 不明を与えるものとする。IMAXは(1)式及び(2)式を用いてIV AR -既知より得られる。この2個の2ウェル式バイオセンサは多くの試料を作る 規模の大きな検査機関においてより有効である。 (データ近似関数) 反応速度に基づいた方法が用いられる場合もある。そうした方法においては次 式が用いられる。すなわち、 ここに(I(t),t)は時間に対する強度の関数。Rtiは時間tiにおける反応速 度である。Ioは時間(t)=0における強度、Kは与えられた導波管、フロー セルまたは試薬セットに対する質量輸送定数である(例えば図12のアッセイに おいてはKは約0.06M-1である)。 本発明に基づくカートリッジ、国際公開特許公報第94/27137号に記載 のトレイなどのような分析法が用いられる場合、これらの計算法はカートリッジ 、トレイなどに応じて調整し適用することが可能であることは無論理解されるで あろう。 本発明の好ましい実施態様を詳細に説明してきたが、本発明は説明文中に記載 された特定の詳細によって制約されるものではなく、本発明の精神または範囲か ら逸脱することなく様々な変形例が可能である。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1998年3月30日(1998.3.30) 【補正内容】 図1と図2とに示されるカートリッジ100の標準的な操作(及び図3におけ るカートリッジ300の場合)において、まず操作者は予め決められた量の試料 溶液を試料カップ104内に入れる。弁システム(弁110と120)により、 試料試薬ウェル106内に試料溶液が導入される。試料試薬ウェル106内には 適当な試薬が予め装填されている。試料溶液と試薬とは、溶液が弁システムを用 いて試料カップ104と試料ウェル106の間を移動することにより混合される 。試薬ウェル106は気泡の形成を防止するために換気手段を備える場合もある 。 試料溶液と試薬が混合された後、混合物は試料抗体ウェル116に移動し、更 に振動ウェル126に移動する。この時点で混合物は、加圧/真空ポンプの弁の 開閉を切り換えるといった振動手段や図10及び図11に示されるような振動機 構1000を用いて抗体ウェル116全体を通じて振動させられる。振動を促進 するためにホース1032(図10及び11)が、試料第1ポート114または 試料第3ポート130のいずれか一方に取り付けられる。 カートリッジ100の上方値コントロール部分(試料ウェル148、抗体ウェ ル152及び振動ウェル158)と下方値コントロール部分(試料ウェル132 、抗体ウェル136及び振動ウェル142)は上述されたような試料部分と同様 に作動する。上方値コントロール試薬ウェル148には、検定されるそれぞれの 検体分子510が一定の高い濃度にて予め装填され、下方値コントロール試薬ウ ェル132は、検定される検体分子510をほとんどあるいは全く含まない試薬 により予め装填されている。したがって混合を行う必要はない。 カートリッジ100の別の操作においては、まず最初に予め設定された最小量 以上の一定量の試料溶液を試料カップ104内に入れることも可能であることが 無論理解されるであろう。弁システム(弁110と120)により、試料試薬ウ ェル106内に試料溶液が導入される。試料試薬ウェル106内には適当な試薬 が予め装填されている。試料試薬ウェル106を満たす分量が試料溶液のアッセ イを行ううえで適当である。試料溶液と試薬との混合は試料抗体ウェル116全 体を通じた振動により行われる。他の操作手順は全て同様である。 請求の範囲 1.濃度が不明である少なくとも1種類の検体を含む液体試料を受けるためのポ ートを有する試料装置であって、前記ポートと予め決められた試料試薬が入れら れた試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料 試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通 し、前記試料捕捉分子ウェルと試料振動ウェルとは互いに流体の移動が可能であ るように連通する前記試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度に て含む予め決められた下方値コントロール試薬が入れられた下方値コントロール 試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記下方値コントロール 試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能で あるように連通し、前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと下方値コントロー ル振動ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通する下方値コントロ ール装置とを備えるハウジングと、 導波管材料を含む壁をそれぞれの付近に有する前記試料捕捉分子ウェル及び前 記下方値コントロール捕捉分子ウェルと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれ の内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、それぞれ が所定の導波管材料に対して取り付けられる前記領域とを備えることを特徴とす る均質な免疫蛍光測定法を行うためのアッセイカートリッジ。 2.少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値コ ントロール試薬が入れられた上方値コントロール試薬ウェルを有し、、前記上方 値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体 の移動が可能であるように連通し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互 いに流体の移動が可能であるように連通する上方値コントロール振動ウェルを有 し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルは導波管材料を含む壁を付近に有す るとともに前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの内部において少なくとも一 箇所の捕捉分子を含む領域を有し、前記捕捉分子領域のそれぞれは所定の導波管 材料に対して取り付けられる上方値コントロール装置を更に備えることを特徴と する請求項1に記載のアッセイカートリッジ。 3.濃度が不明である少なくとも1種類の検体を含む液体試料を受けるためのポ ートを有する試料装置であって、前記ポートと予め決められた試料試薬が入れら れた試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料 試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通 し、前記試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生 じさせるための手段を有する前記試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の 低い濃度にて含む予め決められた下方値コントロール試薬が入れられた下方値コ ントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記下方値コ ントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移 動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値 コントロール捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を 有する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、 導波管材料を含む壁をそれぞれの付近に有する前記試料捕捉分子ウェル及び前 記下方値コントロール捕捉分子ウェルと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれ の内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、それぞれ が所定の導波管材料に対して取り付けられる前記領域とを備えることを特徴とす る均質な免疫蛍光測定法を行うためのアッセイカートリッジ。 4.少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値コ ントロール試薬が入れられた上方値コントロール試薬ウェルを有し、、前記上方 値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体 の移動が可能であるように連通し、前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上 方値コントロール捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手 段を有し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルは導波管材料を含む壁を付近 に有するとともに前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの内部において少なく とも一箇所の捕捉分子を含む領域を有し、前記捕捉分子領域のそれぞれは所定の 導波管材料に対して取り付けられる上方値コントロール装置を更に備えることを 特徴とする請求項3に記載のアッセイカートリッジ。 5.前記ポートは試料カップであることを特徴とする請求項1または3に記載の アッセイカートリッジ。 6.前記試料液を前記試料試薬ウェルに移送し、前記試料液と前記試料試薬とを 前記試料試薬ウェルから前記試料捕捉分子ウェルに移送するための試料移送手段 と、 前記下方値コントロール試薬を前記下方値コントロール捕捉分子ウェルに移 送するための下方値コントロール移送手段と、 前記上方値コントロール試薬を前記上方値コントロール捕捉分子ウェルに移 送するための上方値コントロール移送手段とを更に備えることを特徴とする請求 項2または4に記載のアッセイカートリッジ。 7.前記試料カップと前記試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルのそれぞれの間 の第1の弁セットと、 前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェ ルとの間の第2の弁セットと、 前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルとの間の第3の弁セットとを更に備えることを特徴とする請求項5に記載のア ッセイカートリッジ。 8.前記試料試薬ウェルと前記試料振動ウェルとの間において前記試料捕捉分子 ウェルを通じて前記液体試料と前記試料試薬とを振動させるための試料振動手段 と、 前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルと の間において前記下方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて前記下方値コント ロール試薬を振動させるための下方値コントロール振動手段と、 前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの 間において前記上方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて前記上方値コントロ ール試薬を振動させるための上方値コントロール振動手段とを更に備えることを 特徴とする請求項2または4に記載のアッセイカートリッジ。 9.前記試料捕捉分子ウェル、前記下方値コントロール捕捉分子ウェル及び前記 上方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの導波管材料が一個の導波管を含 み、これらの捕捉分子ウェルは導波管に対向する不透明な粗い壁表面を備えるこ とを特徴とする請求項2または4に記載のアッセイカートリッジ。 10.前記導波管材料は一個の導波管を含み、導波管は周縁部において光受容手 段を更に備え、光受容手段は光源からの光線を受けるように構成されることを特 徴とする請求項1または3に記載のアッセイカートリッジ。 11.前記光受容手段により受けられる前記光線の一部を出力するように構成さ れた光出力手段を前記導波管が更に備えることを特徴とする請求項10に記載の アッセイカートリッジ。 12.前記導波管材料は前記ハウジングに着脱可能に取り付けられた一個の導波 管を含むことを特徴とする請求項1または3に記載のアッセイカートリッジ。 13.前記捕捉分子は、抗体、抗体フラグメント、全抗原性分子、抗原性分子フ ラグメント、オリゴペプチド、核酸、オリゴ核酸、膜受容体、ペプチド及びこれ らの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項1または3に記載 のアッセイカートリッジ。 14.前記試料試薬ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する予め 決められた第2試薬が入れられた第2試料試薬ウェルと、第2試料試薬ウェルと 前記試料カップとに流体の移動が可能であるように連通する試料貯留ウェルとを 前記試料装置が更に備えることと、 前記下方値コントロール装置は予め決められた第2下方値コントロール試薬 を含む第2下方値コントロール試薬ウェルを備え、前記第2下方値コントロール 試薬ウェルと前記下方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能で あるように連通することと、 前記上方値コントロール装置は予め決められた第2上方値コントロール試薬 を含む第2上方値コントロール試薬ウェルを備え、前記第2上方値コントロール 試薬ウェルと前記上方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能で あるように連通することとを特徴とする請求項5に記載のアッセイカートリッジ 。 15.前記試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間、前記下方値コント ロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間及び前記上方 値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェルとの間の少 なくともいずれか一箇所において配置される乱流を生じさせる手段を更に備える ことを特徴とする請求項1または2に記載のアッセイカートリッジ。 16.前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する 試料振動ウェルと、 前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるよ うに連通する下方値コントロール振動ウェルと、 前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるよ うに連通する上方値コントロール振動ウェルとを更に備えることを特徴とする請 求項4に記載のアッセイカートリッジ。 17.前記試料捕捉分子ウェルと前記試料振動ウェルとの間、前記下方値コント ロール捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルとの間及び前記上方 値コントロール捕捉分子ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間の少 なくともいずれか一箇所において配置される乱流を生じさせる手段を更に備える ことを特徴とする請求項1、2または16に記載のアッセイカートリッジ。 18.濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるための ポートを有する試料装置であって、前記ポートは、蛍光標識を有するトレーサー 分子を含む予め決められた試料試薬が入れられた第1試料試薬ウェルと互いに流 体の移動が可能であるように連通し、前記第1試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウ ェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記捕捉分子ウェルと互 いに流体の移動が可能であるように連通する試料振動ウェルを有する試料装置と 、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた下方値コン トロール試薬が入れられた第1下方値コントロール試薬ウェルを有し、前記第1 下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに 流体の移動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール捕捉分子ウェル と互いに流体の移動が可能であるように連通する試料振動ウェルを有する下方値 コントロール装置とを備えるハウジングと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの付近の壁を形成する導波手段であって、光源からの光線を受けるように形成 された受容レンズをその周縁において備える導波手段と、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の 導波管手段に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、 を備えるアッセイカートリッジを提供することと、 予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、 前記試料液を前記第1試料試薬ウェルに導入して前記試料試薬と混合するこ とと、 前記試料液/試料試薬混合物を前記捕捉分子ウェル内に移送し、前記試料液 /試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させる ことと、 前記下方値コントロール試薬混合物を前記下方値コントロール捕捉分子ウェ ル内に移送し、前記下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕 捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわた って伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することにより トレーサー分子が蛍光を発することと、 前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェ ルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の 濃度を決定することと、 を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。 19.少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値 コントロール試薬が入れられた第1上方値コントロール試薬ウェルを有する上方 値コントロール装置であって、前記第1上方値コントロール試薬ウェルと上方値 コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、 前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように 連通する上方値コントロール振動ウェルを有し、前記第1上方値コントロール試 薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有するとともに前記第1上方値コントロ ール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有する 上方値コントロール装置を更にハウジングが備え、 前記上方値コントロール試薬混合物を前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ル内に移送し、前記上方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕 捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることを更に含むことを特徴とす る請求項18に記載の方法。 20.濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるための ポートを有する試料装置であって、前記ポートは、試料貯留ウェルと互いに流体 の移動が可能であるように連通し、前記試料貯留ウェルと予め決められた第2試 料試薬が入れられた第2試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるよう に連通し、前記第2試料試薬ウェルとトレーサー分子を含む予め決められた第1 試料試薬が入れられた第1試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるよ うに連通し、前記第1試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移 動が可能であるように連通し、前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可 能であるように連通する試料振動ウェルを有する試料装置と、少なくとも一種類 の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた第2下方値コントロール試薬が 入れられた第2下方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置 であって、前記第2下方値コントロール試薬ウェルと予め決められた第1下方値 コントロール試薬が入れられた第1下方値コントロール試薬ウェルとは互いに流 体の移動が可能であるように連通し、前記第1下方値コントロール試薬ウェルと 下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連 通し、前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能である ように連通する下方値コントロール振動ウェルを有する下方値コントロール装置 とを備えるハウジングと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの付近の壁を形成する導波管であって、光源からの光線を受けるように形成さ れた受容レンズをその周縁において備える導波管と、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の 導波管に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、 を備えるアッセイカートリッジを提供することと、 予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、 前記試料液を前記第2試料試薬ウェルに移送して前記第2試料試薬と混合す ることと、 前記試料液/第2試料試薬混合物を前記第1試料試薬ウェル内に移送して、 前記第1試料試薬と混合することと、 前記試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物を前記試料捕捉分子ウェル 内に移送し、試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウ ェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 前記第2下方値コントロール試薬を前記第1下方値コントロール試薬ウェル 内に移送し、前記第2下方値コントロール試薬と前記第1下方値コントロール試 薬とを接触させることと、 前記第2下方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合物を前 記下方値コントロール捕捉分子ウェル内に導入し、前記第2下方値コントロール 試薬/第1下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕捉分子ウ ェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわた って伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することにより トレーサー分子が蛍光を発することと、 前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェ ルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の 濃度を決定することとを含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うため の方法。 21.少なくとも一種類の検体を既知の濃度にて含む予め決められた第2上方値 コントロール試薬が入れられた第2上方値コントロール試薬ウェルを有する上方 値コントロール装置であって、前記第2上方値コントロールウェルと予め決めら れた第1上方値コントロール試薬が入れられた第1上方値コントロール試薬ウェ ルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第1上方値コントロー ル試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能 であるように連通し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移 動が可能であるように連通する上方値コントロール振動ウェルを有し、前記第1 上方値コントロール試薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有し、前記第1上 方値コントロール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む 領域を有する上方値コントロール装置をアッセイカートリッジのハウジングが更 に備え、 前記第2上方値コントロール試薬を前記第1上方値コントロール試薬ウェル に移送し、前記第2上方値コントロール試薬と前記第1上方値コントロール試薬 とを接触させることと、 前記第2上方値コントロール試薬1第1下方値コントロール試薬混合物を前 記上方値コントロール捕捉分子ウェルに移送し、前記第2上方値コントロール試 薬/第2下方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 前記試料液中の検体の濃度を上方値コントロール捕捉分子ウェルの蛍光の強 度と比較することとを更に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。 22.濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるための ポートを有する試料装置であって、前記ポートは、蛍光標識を有するトレーサー 分子を含む予め決められた試料試薬が入れられた第1試料試薬ウェルと互いに流 体の移動が可能であるように連通し、前記第1試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウ ェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第1試料試薬ウェル と前記試料捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有 する試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決めら れた下方値コントロール試薬が入れられた第1下方値コントロール試薬ウェルを 有する下方値コントロール装置であって、前記第1下方値コントロール試薬ウェ ルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるよう に連通し、前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分 子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する下方値コント ロール装置とを備えるハウジングと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの付近の壁を形成する導波手段であって、光源からの光線を受けるように形成 された受容レンズをその周縁において備える導波手段と、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の 導波管手段に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、 を備えるアッセイカートリッジを提供することと、 予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、 前記試料液を前記第1試料試薬ウェルに導入して前記試料試薬と混合するこ とと、 前記試料液/試料試薬混合物を前記捕捉分子ウェル内に移送し、前記試料液 /試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させる ことと、 前記下方値コントロール試薬混合物を前記下方値コントロール捕捉分子ウェ ル内に移送し、前記下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕 捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわた って伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することにより トレーサー分子が蛍光を発することと、 前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェ ルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の 濃度を決定することと、 を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。 23.少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値 コントロール試薬が入れられた第1上方値コントロール試薬ウェルを有する上方 値コントロール装置であって、前記第1上方値コントロール試薬ウェルと上方値 コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、 前記第1上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有し、前記第1上方値コン トロール試薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有するとともに前記第1上方 値コントロール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領 域を有する上方値コントロール装置を更にハウジングが備え、 前記上方値コントロール試薬混合物を前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ル内に移送し、前記上方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕 捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることを更に含むことを特徴とす る請求項22に記載の方法。 24.濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるための ポートを有する試料装置であって、前記ポートは、試料貯留ウェルと互いに流体 の移動が可能であるように連通し、前記試料貯留ウェルと予め決められた第2試 料試薬が入れられた第2試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるよう に連通し、前記第2試料試薬ウェルとトレーサー分子を含む予め決められた第1 試料試薬が入れられた第1試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるよ うに連通し、前記第1試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移 動が可能であるように連通し、前記第1試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェ ルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する試料装置と、少なく とも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた第2下方値コントロ ール試薬が入れられた第2下方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コント ロール装置であって、前記第2下方値コントロール試薬ウェルと予め決められた 第1下方値コントロール試薬が入れられた第1下方値コントロール試薬ウェルと は互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第1下方値コントロール試 薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であ るように連通し、前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール 捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する下方値 コントロール装置とを備えるハウジングと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの付近の壁を形成する導波管であって、光源からの光線を受けるように形成さ れた受容レンズをその周縁において備える導波管と、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の 導波管に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、 を備えるアッセイカートリッジを提供することと、 予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、 前記試料液を前記第2試料試薬ウェルに移送して前記第2試料試薬と混合す ることと、 前記試料液/第2試料試薬混合物を前記第1試料試薬ウェル内に移送して、 前記第1試料試薬と混合することと、 前記試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物を前記試料捕捉分子ウェル 内に移送し、試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウ ェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 前記第2下方値コントロール試薬を前記第1下方値コントロール試薬ウェル 内に移送し、前記第2下方値コントロール試薬と前記第1下方値コントロール試 薬とを接触させることと、 前記第2下方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合物を前 記下方値コントロール捕捉分子ウェル内に導入し、前記第2下方値コントロール 試薬/第1下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕捉分子ウ ェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわた って伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することにより トレーサー分子が蛍光を発することと、 前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェ ルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の 濃度を決定することと、 を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。 25.少なくとも一種類の検体を既知の濃度にて含む予め決められた第2上方値 コントロール試薬が入れられた第2上方値コントロール試薬ウェルを有する上方 値コントロール装置であって、前記第2上方値コントロールウェルと予め決めら れた第1上方値コントロール試薬が入れられた第1上方値コントロール試薬ウェ ルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第1上方値コントロー ル試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能 であるように連通し、前記第1試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間 に配置された乱流を生じさせるための手段を有し、前記第1上方値コントロール 試薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有するとともに前記第1上方値コント ロール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有す る上方値コントロール装置をアッセイカートリッジのハウジングが更に備え、 前記第2上方値コントロール試薬を前記第1上方値コントロール試薬ウェル に移送し、前記第2上方値コントロール試薬と前記第1上方値コントロール試薬 とを接触させることと、 前記第2上方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合物を前 記上方値コントロール捕捉分子ウェルに移送し、前記第2上方値コントロール試 薬/第2下方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 前記試料液中の検体の濃度を上方値コントロール捕捉分子ウェルの蛍光の強 度と比較することとを更に含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。 26.前記試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物を第1試料試薬ウェルと 第2試料試薬ウェルとの間において移送し、試料溶液/第1試薬/第2試薬混合 物を攪拌することと、 前記第2下方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合物を第 1下方値コントロール試薬ウェルと第2下方値コントロール試薬ウェルとの間に おいて移送し、第2下方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合 物を攪拌することと、 前記第2上方値コントロール試薬/第1上方値コントロール試薬混合物を第 1上方値コントロール試薬ウェルと第2上方値コントロール試薬ウェルとの間に おいて移送し、第2上方値コントロール試薬/第1上方値コントロール試薬を攪 拌することとを更に含むことを特徴とする請求項21または25に記載の方法。 27.前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する 試料振動ウェルと、 前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能である ように連通する下方値コントロール振動ウェルと、 前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能である ように連通する上方値コントロール振動ウェルを前記方法において使用される前 記アッセイカートリッジが更に備えることを特徴とする請求項23または25に 記載の方法。 28.蛍光の検出に先立って前記試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物を 前記第1試料試薬ウェルと前記試料振動ウェルとの間において前記試料捕捉分子 ウェルを通じて振動させることと、 蛍光の検出に先立って前記第2下方値コントロール試薬/第1下方値コン トロール試薬混合物を前記第1下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コン トロール振動ウェルとの間において前記下方値コントロール捕捉分子ウェルを通 じて振動させることと、 蛍光の検出に先立って前記第2上方値コントロール試薬/第1上方値コン トロール試薬混合物を前記第1上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コン トロール振動ウェルとの間において前記上方値コントロール捕捉分子ウェルを通 じて振動させることとを更に含むことを特徴とする請求項19、21または27 に記載の方法。 29.前記捕捉分子ウェル、前記下方値コントロール捕捉分子ウェル及び前記上 方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれが導波管と対向する不透明な粗い表 面を備えることを特徴とする請求項19、21、23または25に記載の方法。 30.前記導波管が前記受光レンズによって受けられた前記光線の一部分を出力 するように形成された出力レンズを更に備えることを特徴とする請求項18、2 0、22または24に記載の方法。 31.前記捕捉分子は、抗体、抗体フラグメント、全抗原性分子、抗原性分子フ ラグメント、オリゴペプチド、核酸、オリゴ核酸、膜受容体、ペプチド及びこれ らの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項18、20、22 または24に記載の方法。 32.前記第1試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間、前記第1下方 値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間及び 前記第1上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルとの間の少なくともいずれか一箇所に配置された乱流を生じさせる手段を前記 アッセイカートリッジは更に備えることを特徴とする請求項19または21に記 載の方法。 33.前記試料捕捉分子ウェルと前記試料振動ウェルの間、前記下方値コントロ ール捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルの間及び前記上方値コ ントロール捕捉分子ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間の少なく ともいずれか一箇所に配置された乱流を生じさせる手段を前記アッセイカートリ ッジは更に備えることを特徴とする請求項19、21または27に記載の方法。 34.前記試料液を前記第1試料試薬ウェルに移送し前記試料試薬と混合する工 程が、試料液/試料試薬混合物を前記第1試料試薬ウェルと前記ポートとの間に おいて移送し、試料液/試料試薬混合物を攪拌することを含むことを特徴とする 請求項18または22に記載の方法。 35.試料液を受けるための開口を含むハウジング及び導波管に取り付けられた 捕捉分子を含む少なくとも一箇所の領域を含むアッセイカートリッジを提供する ことと、濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含むと考えられる前記試料 液を導入することにより前記試料液と前記捕捉分子とが接触し、改良点は前記捕 捉分子上にて前記試料液を振動させることにより特徴づけられることとを含む均 質な免疫蛍光測定法を行うための改良された方法。 36.試料液を受けるためのカートリッジ移行を含むハウジング及び導波管に取 り付けられた捕捉分子を含む少なくとも一箇所の領域を含むアッセイカートリッ ジを提供することと、濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含むと考えら れる前記試料液を導入することにより前記試料液と前記捕捉分子とが接触し、改 良点は、前記捕捉分子上にて前記試料液の乱流を生じさせることにより特徴づけ られることとを含む均質な免疫蛍光測定法を行うための改良された方法。 【図4】【図10】【図11】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリステンセン、ダグラス エー. アメリカ合衆国 84121 ユタ州 ソルト レイクシティー トップ オブ ザ ワー ルド サークル 8520 (72)発明者 マイルズ、スコット ディ. アメリカ合衆国 84094 ユタ州 サンデ ィー エス.ブリスベーン ドライブ 11732

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.濃度が不明である少なくとも1種類の検体を含む液体試料を受けるためのポ ートを有する試料装置であって、ポートと予め決められた試料試薬が入れられた 試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、試料試薬ウェ ルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通する前記 試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた 下方値コントロール試薬が入れられた下方値コントロール試薬ウェルを有し、前 記下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互い に流体の移動が可能であるように連通する下方値コントロール装置とを備えるハ ウジングと、 導波管材料を含む壁をそれぞれの付近に有する前記試料捕捉分子ウェル及び 前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、それぞ れが所定の導波管材料に対して取り付けられる前記捕捉分子領域とを特徴とする 均質な免疫蛍光測定法を行うためのアッセイカートリッジ。 2.少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値コ ントロール試薬が入れられた上方値コントロール試薬ウェルを有する上方値コン トロール装置であって、前記上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロー ル捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記上方値 コントロール捕捉分子ウェルは導波管材料を含む壁を付近に有するとともに前記 上方値コントロール捕捉分子ウエルの内部において少なくとも一箇所の捕捉分子 を含む領域を有し、前記捕捉分子領域のそれぞれは所定の導波管材料に対して取 り付けられる前記上方値コントロール装置を更に備えることを特徴とする請求項 1に記載のアッセイカートリッジ。 3.前記ポートは試料カップであることを特徴とする請求項2に記載のアッセイ カートリッジ。 4.前記液体試料を前記試料試薬ウェルに移送し、前記液体試料と前記試料試薬 とを前記試料試薬ウェルから前記試料捕捉分子ウェルに移送するための試料移送 手段と、 前記下方値コントロール試薬を前記下方値コントロール捕捉分子ウェルに移 送するための下方値コントロール移送手段と、 前記下方値コントロール試薬を前記下方値コントロール捕捉分子ウェルに移 送するための下方値コントロール移送手段とを更に備えることを特徴とする請求 項3に記載のアッセイカートリッジ。 5.前記試料カップと前記試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルのそれぞれの間 の第1の弁セットと、 前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェ ルとの間の第2の弁セットと、 前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルとの間の第3の弁セットとを更に備えることを特徴とする請求項3に記載のア ッセイカートリッジ。 6.前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する試 料振動ウェルと、 前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるよ うに連通する下方値コントロール振動ウェルと、 前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるよ うに連通する上方値コントロール振動ウェルとを更に備えることを特徴とする請 求項3に記載のアッセイカートリッジ。 7.前記試料試薬ウェルと前記試料振動ウェルとの間において前記試料捕捉分子 ウェルを通じて前記液体試料と前記試料試薬とを振動させるための試料振動手段 と、 前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルと の間において前記下方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて前記下方値コント ロール試薬を振動させるための下方値コントロール振動手段と、 前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの 間において前記上方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて前記上方値コントロ ール試薬を振動させるための上方値コントロール振動手段とを更に備えることを 特徴とする請求項6に記載のアッセイカートリッジ。 8.前記試料捕捉分子ウェル、前記下方値コントロール捕捉分子ウェル及び前記 上方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの導波管材料が一個の導波管を含 み、これらの捕捉分子ウェルは導波管に対向する不透明な粗い壁表面を備えるこ とを特徴とする請求項3に記載のアッセイカートリッジ。 9.前記導波管材料は一個の導波管を含み、導波管は周縁部において光受容手段 を更に備え、光受容手段は光源からの光線を受けるように構成されることを特徴 とする請求項3に記載のアッセイカートリッジ。 10.前記光受容手段により受けられる前記光線の一部を出力するように構成さ れた光出力手段を前記導波管が更に備えることを特徴とする請求項9に記載のア ッセイカートリッジ。 11.前記導波管材料は前記ハウジングに着脱可能に取り付けられた一個の導波 管を含むことを特徴とする請求項3に記載のアッセイカートリッジ。 12.前記捕捉分子は、抗体、抗体フラグメント、全抗原性分子、抗原性分子フ ラグメント、オリゴペプチド、核酸、オリゴ核酸、膜受容体、ペプチド及びこれ らの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項3に記載のアッセ イカートリッジ。 13.前記試料試薬ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する予め 決められた第2試薬が入れられた第2試料試薬ウェルと、第2試料試薬ウェルと 前記試料カップとに流体の移動が可能であるように連通する試料貯留ウェルとを 前記試料装置が更に備えることと、 前記下方値コントロール装置は予め決められた第2下方値コントロール試薬 を含む第2下方値コントロール試薬ウェルを備え、前記第2下方値コントロール 試薬ウェルと前記下方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能で あるように連通することと、 前記上方値コントロール装置は予め決められた第2上方値コントロール試薬 を含む第2上方値コントロール試薬ウェルを備え、前記第2上方値コントロール 試薬ウェルと前記上方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能で あるように連通することとを特徴とする請求項3に記載のアッセイカートリッジ 。 14.前記試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間、前記下方値コント ロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間及び前記上方 値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェルとの間に配 置される乱流を生じさせる手段を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の アッセイカートリッジ。 15.前記試料捕捉分子ウェルと前記試料振動ウェルとの間、前記下方値コント ロール捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルとの間及び前記上方 値コントロール捕捉分子ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間に配 置される乱流を生じさせる手段を更に備えることを特徴とする請求項6に記載の アッセイカートリッジ。 16.濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるための ポートを有する試料装置であって、前記ポートは、蛍光標識を有するトレーサー 分子を含む予め決められた試料試薬が入れられた第1試料試薬ウェルと互いに流 体の移動が可能であるように連通し、前記第1試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウ ェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通する試料装置と、少なくとも 一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた下方値コントロール試薬 が入れられた第1下方値コントロール試薬ウェルを有し、前記第1下方値コント ロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が 可能であるように連通する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの付近の壁を形成する導波手段であって、光源からの光線を受けるように形成 された受容レンズをその周縁において備える導波手段と、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の 導波管手段に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、 を備えるアッセイカートリッジを提供することと、 予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、 前記試料液を前記第1試料試薬ウェルに導入して前記試料試薬と混合するこ とと、 前記試料液/試料試薬混合物を前記捕捉分子ウェル内に移送し、前記試料液 /試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させる ことと、 前記下方値コントロール試薬混合物を前記下方値コントロール捕捉分子ウェ ル内に移送し、前記下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕 捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわた って伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することにより トレーサー分子が蛍光を発することと、 前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェ ルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の 濃度を決定することと、 を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。 17.少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値 コントロール試薬が入れられた第1上方値コントロール試薬ウェルを有し、前記 第1上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互 いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第1上方値コントロール試薬ウ ェルは付近に導波管材料を含む壁を有するとともに前記第1上方値コントロール 試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有する上方 値コントロール装置を更にハウジングが備え、 前記上方値コントロール試薬混合物を前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ル内に移送し、前記上方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕 捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることを更に含むことを特徴とす る請求項16に記載の方法。 18.濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるための ポートを有する試料装置であって、前記ポートは、試料貯留ウェルと互いに流体 の移動が可能であるように連通し、前記試料貯留ウェルと予め決められた第2試 料試薬が入れられた第2試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるよう に連通し、前記第2試料試薬ウェルとトレーサー分子を含む予め決められた第1 試料試薬が入れられた第1試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるよ うに連通し、前記第1試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移 動が可能であるように連通する試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低 い濃度にて含む予め決められた第2下方値コントロール試薬が入れられた第2下 方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記第 2下方値コントロール試薬ウェルと予め決められた第1下方値コントロール試薬 が入れられた第1下方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能で あるように連通し、前記第1下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロー ル捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通する下方値コン トロール装置とを備えるハウジングと、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの付近の壁を形成する導波管であって、光源からの光線を受けるように形成さ れた受容レンズをその周縁において備える導波管と、 前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞ れの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の 導波管に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、 を備えるアッセイカートリッジを提供することと、 予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、 前記試料液を前記第2試料試薬ウェルに移送して前記第2試料試薬と混合す ることと、 前記試料液/第2試料試薬混合物を前記第1試料試薬ウェル内に移送して、 前記第1試料試薬と混合することと、 前記試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物を前記試料捕捉分子ウェル 内に移送し、試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウ ェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 前記第2下方値コントロール試薬を前記第1下方値コントロール試薬ウェル 内に移送し、前記第2下方値コントロール試薬と前記第1下方値コントロール試 薬とを接触させることと、 前記第2下方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合物を前 記下方値コントロール捕捉分子ウェル内に導入し、前記第2下方値コントロール 試薬/第1下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕捉分子ウ ェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわた って伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することにより トレーサー分子が蛍光を発することと、 前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェ ルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の 濃度を決定することと、 を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。 19.少なくとも一種類の検体を既知の濃度にて含む予め決められた第2上方値 コントロール試薬が入れられた第2上方値コントロール試薬ウェルを有する上方 値コントロール装置であって、前記第2上方値コントロールウェルと予め決めら れた第1上方値コントロール試薬が入れられた第1上方値コントロール試薬ウェ ルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第1上方値コントロー ル試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能 であるように連通し、前記第1上方値コントロール試薬ウェルは付近に導波管材 料を含む壁を有し、前記第1上方値コントロール試薬ウェル内に配置された少な くとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有する上方値コントロール装置をアッセイ カートリッジのハウジングが更に備え、 前記第2上方値コントロール試薬を前記第1上方値コントロール試薬ウェル に移送し、前記第2上方値コントロール試薬と前記第1上方値コントロール試薬 とを接触させることと、 前記第2上方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合物を前 記上方値コントロール捕捉分子ウェルに移送し、前記第2上方値コントロール試 薬/第2下方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、 前記試料液中の検体の濃度を上方値コントロール捕捉分子ウェルの蛍光の強 度と比較することとを更に含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。 20.前記試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物を第1試料試薬ウェルと 第2試料試薬ウェルとの間において移送し、試料溶液/第1試薬/第2試薬混合 物を攪拌することと、 前記第2下方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混合物を 第1下方値コントロール試薬ウェルと第2下方値コントロール試薬ウェルとの間 において移送し、第2下方値コントロール試薬/第1下方値コントロール試薬混 合物を攪拌することと、 前記第2上方値コントロール試薬/第1上方値コントロール試薬混合物を第 1上方値コントロール試薬ウェルと第2上方値コントロール試薬ウェルとの間に おいて移送し、第2上方値コントロール試薬/第1上方値コントロール試薬を攪 拌することとを更に含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。 21.前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する 試料振動ウェルと、 前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能である ように連通する下方値コントロール振動ウェルと、 前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能である ように連通する上方値コントロール振動ウェルを前記方法において使用される前 記アッセイカートリッジが更に備えることを特徴とする請求項17または19に 記載の方法。 22.蛍光の検出に先立って前記試料液/第2試料試薬/第1試料試薬混合物を 前記第1試料試薬ウェルと前記試料振動ウェルとの間において前記試料捕捉分子 ウェルを通じて振動させることと、 蛍光の検出に先立って前記第2下方値コントロール試薬/第1下方値コン トロール試薬混合物を前記第1下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コン トロール振動ウェルとの間において前記下方値コントロール捕捉分子ウェルを通 じて振動させることと、 蛍光の検出に先立って前記第2上方値コントロール試薬/第1上方値コン トロール試薬混合物を前記第1上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コン トロール振動ウェルとの間において前記上方値コントロール捕捉分子ウェルを通 じて振動させることとを更に含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。 23.前記捕捉分子ウェル、前記下方値コントロール捕捉分子ウェル及び前記上 方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれが導波管と対向する不透明な粗い表 面を備えることを特徴とする請求項17または19に記載の方法。 24.前記導波管が前記受光レンズによって受けられた前記光線の一部分を出力 するように形成された出力レンズを更に備えることを特徴とする請求項17また は19に記載の方法。 25.前記捕捉分子は、抗体、抗体フラグメント、全抗原性分子、抗原性分子フ ラグメント、オリゴペプチド、核酸、オリゴ核酸、膜受容体、ペプチド及びこれ らの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項17または19に 記載の方法。 26.前記第1試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間、前記第1下方 値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間及び 前記第1上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェ ルとの間に配置された乱流を生じさせる手段を前記アッセイカートリッジは更に 備えることを特徴とする請求項17または25に記載の方法。 27.前記試料捕捉分子ウェルと前記試料振動ウェルの間、前記下方値コントロ ール捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルの間及び前記上方値コ ントロール捕捉分子ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間に配置さ れた乱流を生じさせる手段を前記アッセイカートリッジは更に備えることを特徴 とする請求項26に記載の方法。 28.前記試料液を前記第1試料試薬ウェルに移送し前記試料試薬と混合する工 程が、試料液/試料試薬混合物を前記第1試料試薬ウェルと前記ポートとの間に おいて移送し、試料液/試料試薬混合物を攪拌することを含むことを特徴とする 請求項16に記載の方法。
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