JP2001174462A - 温度を調整するための検定試験系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プラスチックカセット内に配置された試験片
の温度が短時間で周囲温度になる検定具。 【解決手段】 流体試料中の分析対象物の濃度を測定す
るための乾式検定具において、係合すると、該試験片を
保持するのに適した中空のチャンバを提供する上部と下
部３４を有する、流体試料不浸透性固体材料で構成され
た中空のケーシングに該試験片を配置することを含み、
該チャンバが該ケーシングの外部と流体導通関係にあ
り、該ケーシングが、該検出領域を該ケーシングの外か
ら観察することができる経路を提供し、吸収性材料の試
験片と熱導通関係にある熱伝導材料を含むことを特徴と
する検定具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】免疫クロマトグラフィー試験片フォーマ
ットは、目視検出方式を使用する定性的及び半定量的検
定にとってますます一般的になった。このタイプの検定
は、検出すべき分析対象物を含有する疑いのある液体試
料を免疫クロマトグラフィー試験片の適用区域に適用す
ることを伴う。試験片は、吸収性材料のマトリックスで
構成されており、このマトリックスの中を、試験流体及
び分析対象物を検出するための試薬が、毛管作用によ
り、試験片の適用区域から、検出可能な信号又はその不
在が分析対象物の有無を明らかにする捕捉区域まで流れ
ることができる。通常、試験片は、検出すべき分析対象
物を、検出可能な標識を有するその特異的結合相手と免
疫特異的に結合させるための手段を含む。一つのそのよ
うな様式では、試験片は、試料適用区域よりも下流の区
域に位置する、分析対象物に対する酵素標識された移動
性の結合相手を含む。試料中に分析対象物が存在するな
らば、その標識された結合相手と結合して複合体を形成
し、その複合体が試験片に沿って流れて、酵素の存在で
色応答を発することができる、酵素標識のための基質を
含有する検出区域に達する。試験片は、試料中に分析対
象物が存在しないために分析対象物と結合しない標識さ
れた結合相手を捕捉し、それにより、検出区域に到達さ
せないよう、分析対象物が固定化されている区域を含む
ことができる。この技術には種々の変形があり、それら
はすべて、試料中の分析対象物の存在又は不在が、検出
区域中の標識された結合相手の検出又はその欠如によっ
て決定される、何らかの競合特異的結合系を含む。

【０００２】遊離状態の標識された結合相手を検出す
る、上記免疫測定検定に代わるものは、捕捉区域が、標
識抗体が特異性を示すエピトープとは異なる、分析対象
物のエピトープに対する固定化された抗体を含有する、
いわゆるサンドイッチフォーマットである。このフォー
マットでは、固定化された結合相手と標識された特異的
結合相手との間に分析対象物を挟んだサンドイッチが形
成され、したがって、これは、結合した、標識された特
異的結合相手を検出する免疫測定検定である。

【０００３】免疫クロマトグラフィーの様式のすべて
が、分析対象物検出の信号を発するのに、酵素標識され
た結合相手／酵素基質に頼るわけではない。米国特許第
４，８０６，３１１号明細書には、分析対象物と、その
ための固定化された結合相手との特異的結合検定測定の
ための、試薬区域から移動してくる標識された試薬を受
けるための捕捉区域を有するマルチゾーン試験具が開示
されている。捕捉区域は、標識された試薬のための固定
化形態の結合物質を含む。標識された試薬は、検出され
るために別の物質との化学反応を要しないよう、検出可
能な物理的性質を有する化学基を有している。そのよう
な基の例は、発蛍光体種、発リン光体分子、放射性同位
体及び電気活性基である。

【０００４】米国特許第４，７０３，０１７号明細書
は、受容体のための可視性の粒状標識の使用を記載して
いる。種々の粒状標識、たとえば金ゾル粒子及び可視性
染料含有リポソームが挙げられている。ＷＯ９６／３４
２７１には、流体試料中の標的分析対象物及びクレアチ
ニンを測定するための試験具であって、クレアチニン検
出のための検定試験片と、標的分析対象物検出のための
第二の検定試験片とを有する試験具が開示されている。
クレアチニン濃度は、比色定量法によって、又は標識さ
れたクレアチニン結合相手の特異的捕捉によって測定す
ることができる。標的分析対象物の濃度は、試料のクレ
アチニン濃度に基づいて修正され、この修正は、手動で
実施することもできるし、適切にプログラムされた反射
解析装置によって実施することもできる。

【０００５】免疫クロマトグラフィー試験片フォーマッ
トは、種々の分析対象物（抗原であろうと抗体であろう
と）の測定のために活用可能な系を提供するが、分析対
象物によっては、正確な定量的結果が求められる場合
に、よくても半定量的な結果しか出せないという限界を
抱えている。免疫クロマトグラフィー試験片を使用する
分析で制御しなければならない一つの変数は温度制御で
ある。すべての免疫化学反応は、同時に二つの温度依存
性の反対反応を特徴とするため、温度は重要な変数であ
る。これらは、抗原及びその抗体からの免疫複合体の形
成ならびにその免疫複合体の解離による遊離抗原及び抗
体の出現である。温度を上げると反応速度が増し、免疫
クロマトグラフィー試験片フォーマットは普通、それに
伴う短い検定時間のために非平衡条件下で計測されるた
め、温度制御は、実験室内及び実験室間の両方で、一貫
した反応速度を保証し、それにより、より再現性の高い
検定定量を提供するためにきわめて重要である。現在、
温度は制御されない。通常、免疫クロマトグラフィー試
験片は、２０〜３０℃の範囲であることができる周囲温
度で実施される。温度が１０℃上昇するごとに反応速度
が２倍になるという経験則を使用すると、温度制御が、
免疫化学反応を制御し、それにより、より再現性の高い
結果を導くことは明らかである。

【０００６】温度を制御するための種々の手段が分析装
置とともに利用可能である。米国特許第５，２２１，４
４８号明細書には、空冷カートリッジ中に毛管を含む電
気泳動計器が開示されている。カートリッジはまた、光
学検出装置の一部である球形レンズを支持している。カ
ートリッジは、試料及び緩衝液リザーバを含むマニホー
ルド中に収まる。電気泳動過程での毛管の電気抵抗の計
測が毛管の温度を制御し、カートリッジの冷却又は加熱
は、温度制御された空気を毛管上に循環させることによ
って達成される。

【０００７】米国特許第５，２３２，６６７号明細書に
は、医療用診断装置又は他の電気化学的分析装置が収容
される試料チャンバを含む使い捨てカートリッジのため
の温度制御系が開示されている。使い捨てカートリッジ
は、それ自体の加熱要素をセンサチップ上に含むことが
でき、電気入／出力接続を含む端子にプラグインする。
チップ外面は露出しており、計測セルのチップの外面温
度を感知し、制御信号を発するリモート温度センサが従
来の温度制御回路とともにセル温度のサーモスタット制
御のための基礎として使用される。

【０００８】米国特許第４，８４７，４７０号明細書
は、貯蔵されていた血液を毎分１６０mlまでの輸血速度
で生理的温度まで温めるための装置を開示し、平坦な金
属カートリッジを含む。このカートリッジは、わずかに
並行に離間し、周縁を封止されて１個以上の薄く幅が一
定で厚さが均一なリボン状の導管（血液が入口から流入
してカートリッジの反対側の出口まで流れる）を画定す
る１対の薄くほぼ長方形の平面部材によって形成され
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体試料中の
少なくとも１種の分析対象物の濃度を測定するための乾
式検定具である。検定具は、流体試料が貫流することが
できる吸収性材料の試験片を含み、この試験片は、検出
可能な標識でマークされている、分析対象物に対する特
異的結合相手を含む領域と、標識された結合相手のため
の別個の検出領域とを有している。本発明は、係合する
と、ケーシングの外部と流体導通関係にある中空のチャ
ンバを提供する上部と下部を有し、検出領域をケーシン
グの外から見ることができる窓を提供する、流体試料不
浸透性固体材料で構成された中空のケーシングに試験片
を配置する改良を含む。ケーシングは、吸収性材料の試
験片と熱導通関係にある熱伝導材料を含む。

【００１０】同じく本発明の範囲に含まれるものは、上
記検定具を使用して免疫クロマトグラフィー検定を実施
する方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、ケーシング下
部３４は、熱伝導材料３８をケーシング下部のウェル４
０に挿入したのち、ケーシング上部３６と係合するよう
に設計されている。熱伝導材料をケーシング下部のウェ
ル４０に挿入したのち、試験片（図示せず）をその上に
敷設し、カセットの上部と下部とを係合させると一体型
試験具が形成する。本発明における使用に適した試験片
は、譲受人が同じであり、引用例として本明細書に含め
る同時係属出願第２５９，３５３号明細書でより詳細に
記載されている。ケーシング上部は、液体試料を適用す
るための適用口４２と、検出区域を見ることができるの
ぞき穴４４とを有している。ケーシングの上部にあるス
リット４６及び４８は、場合によって設けられ、通気目
的に使用することができる。ケーシングの上部及び下部
は、係合したとき中空のチャンバ４０を形成するように
製造されている。係合させる前に、熱伝導材料のバー３
８をウェルの中に配置し、試験片をこのバーの上に、そ
れと熱導通関係にある状態に配置する。好ましくは、試
験片とバーとは互いに物理的に接する。ケーシングは、
ケーシングの上部と下部とが係合したとき、試験片の適
用領域（標識された特異的結合剤を含有する第一の領域
であってもよいし、試験片の別個の領域であってもよ
い）が試料適用口４２と整合し、試験片の検出領域がの
ぞき穴４４と整合するように設計されている。ケーシン
グ下部は、ケーシングの上部と下部とを係合させたとき
ケーシング上部中のピン（図示せず）で固定されて、そ
れらをぴったり合わせて保持する一連のソケット（５０
で示す）を備えることができる。試験片の下部の凹み５
２は、場合により、乾燥剤を保持するためにある。

【００１２】試験片は、その中に含まれる分析対象物、
標識された結合剤−分析対象物を運ぶ試験流体が毛管現
象によって貫流することができるいかなるマトリックス
材料から調製することもでき、マトリックス材料が成分
の１種以上を吸収する（absorbing or imbibing）こと
ができる場合に当てはまるであろう１種以上の成分の優
先的保持とは対照的に、液体の溶解又は分散した成分す
べてが実質的に等しい速度かつ比較的弱められない流れ
でマトリックス中を運ばれる液流として米国特許第４，
９４３，５２２号明細書に記載されている、非吸収性側
流（non-bibulous lateral flow）を支持することがで
きる材料であることができる。そのようなマトリックス
材料の例は、Porex Technologies社の高密度又は超高
分子量ポリエチレンシート材料である。クロマトグラフ
ィー試験片を製造することができるマトリックスとして
等しく適したものは、吸収性材料、たとえば紙、ニトロ
セルロース及びナイロンである。

【００１３】種々の免疫クロマトグラフィー試験片フォ
ーマットが本発明における使用に適している。試験片は
通常、実施される特定の試験に対応する試薬で含浸され
た吸収性材料、たとえば紙又は膜でできた第一の領域、
すなわち試薬パッドを有している。接着性の裏地をマト
リックス材料のパッドに配置したのち、それを所望の長
さ及び幅の試験片に切断してもよい。従来の免疫クロマ
トグラフィー試験具では、その後、試験片をケーシング
のウェル４０の中に配置して、試薬パッドが試料適用口
４２の下に位置するようにする。あるいはまた、試験片
は、試薬を含まない適用区域を有し、試薬領域がその下
流にあり、それと流体導通関係にあることもできる。特
に適したフォーマットは、米国特許第４，４４６，２３
２号明細書に開示されているものである。この明細書に
は、分析対象物として抗原の存在を判定するための試験
具であって、固定化された分析対象物が設けられている
検出領域と、検出される分析対象物に対して特異的な、
酵素結合した抗体を含む第一の領域とを有するマトリッ
クス材料の試験片を含む試験具が記載されている。試験
流体が試験片に適用されると、試験片の第一の領域に位
置する標識抗体は、液体試料とともに、固定化された分
析対象物と、酵素標識のための基質とを含む検出区域に
流れる。試験流体中に分析対象物があるならば、標識抗
体はそれと反応し、固定化された分析対象物との反応に
は利用できなくなる。分析対象物が存在しないと、標識
抗体は、反応することができず、それにより、酵素標識
とそのための基質との相互作用によって比色的に反応す
る酵素標識された抗体を捕捉する。分析対象物は通常は
抗原であるが、フォーマットは、分析対象物として抗体
の存在を検出するように設計することもできる。このフ
ォーマットに代わるものは、標識抗体が分析対象物の一
つのエピトープに対して特異的であり、検出区域中に、
分析対象物の第二のエピトープに対して特異的である第
二の抗体が固定化されて、その結果、流体試料中に分析
対象物が存在するとき、検出区域中に、抗体−分析対象
物−標識抗体のサンドイッチが形成するサンドイッチフ
ォーマットである。酵素標識の使用に代わるものとし
て、系に使用される抗体を可視性の粒状標識、たとえば
色付きラテックス又は金属ゾルで標識することもでき
る。物理的に検出可能ないかなる発信物質をも標識とし
て使用することができる。

【００１４】本発明は、試験片を所望のレベルに維持し
やすくするため、熱伝導材料をカセットに含めることを
伴う。先に論じたように、免疫クロマトグラフィー試験
片の使用を伴う検定では、所定のレベルにおける温度の
制御が望ましい。しかし、試験片がプラスチックカセッ
トに配置される場合、プラスチックの熱伝導性はわずか
でしかないため、試験片を周囲温度にするために長い定
温放置期間が必要である。検定具の熱伝導性を増すた
め、免疫クロマトグラフィー試験片と熱導通関係にあ
り、試験片を周囲温度まで温めるか、冷却しやすくする
ことができる熱伝導材料が検定具に含められる。

【００１５】熱伝導材料は、通常はプラスチック製であ
る試験片のケーシングよりも熱伝導性であるいかなる材
料であることもできる。通常、プラスチック、たとえば
耐衝撃性ポリスチレン、ＡＢＳ又はスチレンをプラスチ
ック材料として使用することができる。金属、たとえば
銅、金及び銀が熱伝導材料として好ましい。高熱伝導性
金属のうち、アルミニウムが、その良好な熱伝導率及び
低い費用のために好ましい。優れた熱的性質及び低い費
用の合金を有効利用することもできる。本発明の好まし
い実施態様が、カセット下部３４のウェル４０が、熱伝
導材料、たとえばアルミニウムの棒材３８を保持するよ
うに設計されている図面に示されている。効率的な熱伝
導の目的を達成し、それにより、機能的要件を満たすい
かなる形状をも使用することができるため、図示するバ
ー以外の形状が可能である。唯一の要件は、試験片を所
望の温度にし、検定中にその温度で維持することに貢献
することができるよう、検定試験片と熱導通関係にある
ことである。通常、アルミニウムのバーを検定試験片と
直接接触させて使用する。最適な熱伝導のためには、金
属バーと検定試験片とを物理的に接触させることが好ま
しい。何らかの理由で接触が完全ではないならば、試験
片と金属バーとの直接的な物理的接触が本質的でないよ
う、試験片の周囲の空間が対流熱伝導によって加熱され
る。検定試験片の温度が制御されるという要件を満たす
のに十分な金属の面積がカセットの中で熱伝導に利用可
能である限り、バーのサイズは重要ではない。挿入され
るバーが薄ければ薄いほど温度上昇が速やかに起こるた
め、金属バーは薄い、すなわち約１．２mmであることが
好ましい。金属バーの面積が、検定具の熱伝導能力に影
響するもう一つの要因である。面積が大きければ大きい
ほど、より多くの熱が試験片に伝導する。したがって、
金属バーの面積は、カセットの形状に依存する。面積は
また、温度制御を必要とする試験片の長さに依存する。

【００１６】操作する際、ピペットを使用して、通常は
尿である流体試料を試料適用口４２から試験片又は場合
によっては試料適用パッドの第一の領域に移す。流体試
料は、試験片の第一の区域の中を流れると、標識抗体と
接触し、この抗体が流体試料とともに検出区域に流れ、
そこで、標識抗体は、固定化された分析対象物との相互
作用、又は流体試料中の分析対象物と、それに対して特
異的な標識された抗体と、分析対象物の別のエピトープ
に対して特異的である、捕捉区域に固定化された抗体と
の間の相互作用によって捕捉されてサンドイッチを形成
する。標識抗体が検出区域中で捕捉される方法にかかわ
らず、検出可能な応答があり（第一の場合には信号の不
在）、それを適切にプログラムされた反射分光計によっ
て読むことができる。

【００１７】尿中には、多くの臨床的に有意な標的分析
対象物が存在し、本明細書で考えられるタイプの免疫ク
ロマトグラフィー試験片によって測定することができ
る。そのような分析対象物には、デオキシピリジノリ
ン、ヒト血清アルブミンならびに乱用薬、たとえばアン
フェタミン、バルビツレート及びコカインがある。本発
明の検査具の発色した試験片からの信号を検出するため
の手段は、標識された結合相手に付着した検出可能な標
識に依存するが、標識の検出可能な物理的性質が所定の
波長における光の反射率である場合、反射分光計の使用
が一般的である。装置を使用する好ましい方法では、た
とえば検出器の読取りヘッドの下で横方向に動かすこと
ができる試験片のための試料テーブルの使用によって、
試験片を含むカセット又は計器の検出要素を互いに対し
て動かすための手段を備えた反射率計が用意される。先
に論じたように、入念な温度制御の維持が検定精度を高
める。

【００１８】所定位置に成形された検定試験片の区域に
類似した区域を有するアルミニウムバーをプラスチック
の射出成形ベースに設けることにより、熱伝導材料がア
ルミニウムである本発明に適合する検定具を調製した。
金属バーは、試験片の、免疫反応が起こり、ひいては入
念な温度制御を要する試験片の区域よりも幅広いことが
好ましい。試薬試験片をアルミニウムバーの上に配置
し、カセットの上部を圧入して（ピン対ソケット）長さ
３．１２インチ、幅０．７５インチ、高さ０．１６イン
チの本発明のアセンブリを得た。

【００１９】温度及び湿度の種々の周囲条件に関してア
ルミニウム板温度と試薬試験片温度との温度差を測定
し、情報をマクロプロセッサに記憶した。この情報を、
現在の温度及び湿度に関する入力情報とともに使用し
て、ペルチェ又は抵抗加熱素子を使用する加熱装置を流
れる電流を調整して、事前に決定した一定の温度が試験
片中に維持されるようにした。系を試験して、試薬試験
片が３０℃に達するのに要する時間を測定した。この実
験で、金属インサートなしのプラスチックカセットを比
較対照として使用した。熱電対を試験片の上に取り付
け、アルミニウムバーを持たないカセットを、約３０℃
に維持した環境制御チャンバの中に配置した。試験片が
約２５℃のその初期温度から３０℃に達するのに約７分
を要し、その結果、７分間で５℃の温度上昇であった。
下部に金属インサートを有する類似したカセットは、試
薬試験片の温度が１８℃の初期温度から３０℃に達する
のに約１分しか要しなかった。

【００２０】この実験の結果は、良好な熱伝導率を有す
る材料がカセット中に配置されるならば、簡単な設計を
使用して速やかな熱伝導を提供できることを実証した。
熱伝導インサートの費用増分はわずかであるため、カセ
ットを使い捨てにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ケーシングの上部及び下部ならびにケーシング
中に適合する熱伝導材料の試験片を示す図である。

【符号の説明】

３４ ケーシング下部 ３６ ケーシング上部 ３８ 熱伝導材料 ４０ ウェル ４２ 試料適用口 ４４ のぞき穴

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体試料中の少なくとも１種の分析対象
   物の濃度を測定するための乾式検定具（ここで、該検定
   具は、検出可能な標識でマークされている、分析対象物
   に対する特異的結合相手を含む第一の領域と、該標識結
   合相手のための別個の検出領域とを有する、試験流体が
   貫流することができる吸収性材料の試験片を含む）にお
   いて、係合すると、該試験片を保持するのに適した中空
   のチャンバを提供する上部と下部を有する、流体試料不
   浸透性固体材料で構成された中空のケーシングに該試験
   片を配置することを含み、該チャンバが該ケーシングの
   外部と流体導通関係にあり、該ケーシングが、該検出領
   域を該ケーシングの外から観察することができる経路を
   提供し、吸収性材料の試験片と熱導通関係にある熱伝導
   材料を含むことを特徴とする検定具。
2. 【請求項２】 該熱伝導材料が、吸収性材料の試験片の
   真下にそれと物理的に接して位置する、請求項１記載の
   検定具。
3. 【請求項３】 該ケーシングがプラスチック製である、
   請求項１記載の検定具。
4. 【請求項４】 該熱伝導材料が、吸収性材料の試験片の
   面積に近似する面積を有するバー形の金属である、請求
   項１記載の検定具。
5. 【請求項５】 該金属がアルミニウムである、請求項４
   記載の検定具。
6. 【請求項６】 該金属バーが厚さ約１．２mmである、請
   求項４記載の検定具。
7. 【請求項７】 該吸収性試験片が吸水性材料でできてい
   る、請求項１記載の検定具。
8. 【請求項８】 該試験片が、試薬を含まない流体試料適
   用区域と、該区域よりも下流にあり、それと流体導通関
   係にある試薬含有領域とを有する、請求項１記載の検定
   具。
9. 【請求項９】 該プラスチックが、耐衝撃性ポリスチレ
   ン、ＡＢＳ又はスチレンである、請求項３記載の検定
   具。
10. 【請求項１０】 流体試料を請求項１記載の試験片の第
    一の領域に適用することと、該試験片の検出領域におけ
    る変化を経路を通して観察することとを含む、流体試料
    中の分析対象物を測定する方法。