JP2001525063A - 膜ベースでの検定のための分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分析検定装置を作製する方法、および免疫検定のような分析検定において該装置を使用する方法が開示される。この分析検定装置は、開口(11)の周囲のリムを形成する液体不透過性の頂部支持層(10)と、頂部支持層(10)に近接した多孔性反応膜(13)とを具備し、反応膜(13)の上面(14)の一部およびリム(12)がサンプル収容凹所(11)を形成する。反応膜(13)の上面(14)は、水不溶性接着剤(19)により頂部支持層(10)の下面にシールされ、両者の間に液体不透過性のシールを形成する。吸収体(15)が、反応膜(13)の下面に隣接し且つこれと液体流通して配置される。この分析検査装置は、結合性標的物質を、該標的物質を含有する可能性のある液体サンプル中で検出するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 膜ベースでの検定のための分析装置 〔発明の背景〕 本発明の技術分野は、結合性の標的物質（即ち、検体）を含む可能性のある液 体サンプル中において、該物質の存在を測定するために使用する分析装置に関す る。この目的のために、種々の構成からなる多くの分析装置が使用されてきた。 これら装置の多くは、標的物質に特異的に結合できるレセプター（受容体）を固 定化した反応膜を用いる。この種の装置を用いる検定においては、典型的には、 該反応膜に被検サンプルが塗布される。サンプル中に標的物質が存在すれば、そ れは固定化されたレセプターに結合するであろう。種々の方法を使用して標的物 質がレセプターに結合したかどうかを決定し、サンプル中におけるその存在を示 すために、種々の方法が使用される。通常使用される一つの方法は、標的物質に 特異的に結合でき且つ検出可能なラベルを結合した抗体を、前記膜に塗布するこ とである。 膜ベースの免疫検定および装置は、極めて単純化された医療診断用途を有して いる。以前は、固層酵素免疫検定（ELISA）が最も普通のタイプの診断検査であ った。これらの検査は、通常は、臨床検査ラボの熟練した技術者によって行われ ていた。典型的なＥＬＩＳＡでは、比較的長いインキュベーション時間が必要と される。従って、検査を行うために通常は１時間以上を要していた。更に、ELIS Aは、サンプルをバッチで検査するために設計されている。従って、一般に、検 査のために十分な数のサンプルが得られるまで、サンプルは検査されない。その 結果、患者はサンプルを提供した後、数日を経るまで検査結果を受け取ることが できない。膜ベースの免疫検定は、個別的またはバッチで実施できる利点を有し ている。従って、膜ベースの免疫検定は臨床検査ラボではなく、医院で行うこと ができる。個別的な検査を行うことができ、通常は１０分で結果が得られる。検 査結果を読み取るように設計された特別の器具によって、定量的な結果を提供す ることもできる。 サンプルが反応膜を通して濃縮されれば、反応-膜タイプの免疫検定における 感度（即ち、非常に低レベルの標的物質を検出する能力）を増大することができ る。幾つかの装置では、サンプルを引き寄せる吸収材を反応膜の下に有すること により、サンプルは膜の頂部に添加されて前記吸収材へと通過し、その際に反応 膜を通してサンプルの濃縮が行われる。吸収材を利用してサンプルを濃縮する膜 ベースの免疫検定は、Chu等に付与された米国特許第5,006,464号、Hay-Kaufman 等に付与された米国特許第4,818,677号、Valkirs等に付与された米国特許第4,63 2,901号、およびVonk等に付与された米国特許第5,185,127号に例示されている。 上記の夫々の特許に記載された分析装置の膜および吸収性材料は、頂部部材お よび底部部材からなるプラスチックハウジング内に収容されており、これらの部 材は、前記膜および吸収材をその場所に保持するように、圧縮状態で結合され且 つ相互に接触している。十分な圧縮力を使用することは、前記膜を通してのサン プルの流下を容易にする。不充分な圧縮力が存在すると、サンプルは膜を横切っ て横方向に流れ易く、従って、反応膜の中央部（通常はレセプターが配置される ）を通して流れるサンプル量を減少させる。これらタイプの分析装置は、典型的 には個別的に組み立てられ、そのことが製造プロセスを複雑且つ高価にする可能 性がある。 膜ベースの免疫検定及びその分析装置並びに該分析装置の製造プロセスを更に 単純化して、使用を容易にし、容易に入手可能にすることの継続的な要求が存在 する。このことは、簡単で、迅速で、感度がよく、特異性があり、保存安定性が あり、経済的である診断検査および分析装置が理想とされている開発途上国では 特にそうである。 〔発明の概要〕 本発明は、結合性の標的物質を潜在的に含有する液体サンプル中の標的物質を 検出するための、免疫検定のような分析検査に用いることができる分析装置を提 供する。その最も単純な実施例において、当該分析装置は、開口の周囲のリムを 形成する液体不透過性の頂部支持層を具備する。該頂部支持層に隣接して、上面 およ下面を有する多孔性の反応膜が存在し、前記反応膜の上面および前記リムが サンプルを受ける凹所を形成する。前記反応膜の上面は、水不溶性の接着剤によ って前記頂部支持層の下面に対してシールされ、両者の間には液体不透過性のシ ールが形成される。前記反応膜の下面に隣接し、且つこれと液体流通する吸収体 が配置される。 本発明の分析装置は、更に、前記吸収体の下面に取り付けられた液体不透過性 の底部支持層を具備する。 〔図面の簡単な説明〕 図１は、本発明による分析装置の分解斜視図であり、該装置の部品の配置を示 している。 図２は、本発明による分析装置の頂面図である。 図３は、面３−３に沿った図２の分析装置の複数の層の断面図である。 図４〜図１１は、頂部支持層および反応膜の種々の構成を示す図である。 〔発明の詳細な説明〕 本発明は、結合性の標的物質を含有する可能性の或る液体サンプル中の標的物 質を検出するための、単純で製造の容易な分析装置を提供する。水不溶性接着剤 を使用して、前記標的物質に結合できるレセプターを表面に有する反応膜および 吸収体を、前記水不溶性の頂部支持層に接着する。この水不溶性接着剤の使用は 、前記装置を構造的に保持する目的で作用するだけでなく、液体サンプルが前記 膜表面を横切って横方向に流れるのを防止する液体不透過性シールを形成し、こ れにより、前記サンプルは前記膜を貫通して前記吸収材料へと流される。また、 前記膜と前記液体不透過性頂部支持層との間のこの種のシールは、前記膜を通し て横方向に流れるサンプルの流速を遅くすることにより、標的物質とレセプター との間の反応時間を増大させて感度の増大をもたらす。 従来技術の分析装置は、圧縮下で結合される適合した上部および下部ハウジン グを具備することが多く、これにより前記膜を前記開口と吸収体材料との間に保 持する。このタイプの分析装置の例は、米国特許第4,632,901号および米国特許 第5,185,127号に与えられている。このような適合したハウジング部材は本発明 の実施にも使用できるが、水不溶性接着剤を使用して液体不透過性のシールドを 形成することは、適合したハウジング部材の使用を不要にする。もう一つのタイ プの分析装置では、適合したハウジング部材は使用しないが、頂部支持層および 底部支持層をヒートシールして、開口と吸収体材料との間に反応膜を保持するた めの十分な圧縮を生じさせる。このタイプの装置の一例は、米国特許第4,818,67 7号に示されている。このタイプの装置も、本発明を実施するために同様に使用 することはできるが、水不溶性接着剤を使用することにより、これを使用するこ とは不要になる。 開口と吸収体材料との間に反応膜を保持するために圧縮を使用しないことの一 つの利点は、反応膜の上面が、分析装置を組み立てた後にも比較的平坦なまま残 ることである。従って、使用に際し、サンプルを反応膜に適用したときに、該サ ンプルは、反応膜の全露出表面をより均一に覆い易い。従って、膜に固定された ２以上のレセプター領域があれば、略同じ容積のサンプルが夫々のレセプターエ リアを通過するであろう。これとは対照的に、開口のリムと反応膜との間に液体 不透過性シールを形成するために圧縮を使用することは、反応膜の上面を僅かに 凹面、即ちドーム形状にする可能性がある。従って、サンプルを反応膜に加えた ときに、それは反応膜の全表面を均一に覆わないかもしれない。これにより、当 該装置は、定量的結果を必要とする幾つかの免疫検定にはあまり適さないものな る。 本発明の分析装置は構成が単純で、容易に入手可能な材料を使用して作製する ことができる。図１を参照すると、分析装置は、開口の周囲のリム（12）を形成 する液体不透過性の頂部支持層(10)を具備している。当該装置が組み立てられた 後に、反応膜の露出された上面(14)および開口(11)の周囲のリム（12）によって サンプル収容凹所が形成されるように、多孔性の反応膜(13)が頂部支持層の下に 配置される。吸収体(15)が、反応膜の下に配置される。当該装置は更に、前記吸 収体の下面に接触した上面を備えた液体不透過性の底部支持層（16）を具備する 。 頂部支持層(10)は、金属、プラスチックまたはセラミックのような何れの水不 溶性材料からも形成することができる。水不溶性にした紙（例えば油紙）も使用 できる。可撓性のプラスチックは安価で取り扱い易く、また反応膜(13)および吸 収体のための十分な支持を与えるので特に有用である。加えて、可撓性のプラス チックは容易に切断または穿孔して開口(11)を形成できる。適切なプラスチック には、ナイロン、マイラー、アクリルシート、ポリエステルシート、ポリビニル シート等が含まれる。 本発明の最も単純な実施例では、図１、図２、図４ａおよび図５ａに示すよう に、頂部支持層(10)に一つの円形開口(11)が切除されるが、この開口(11)は適切 な他の如何なる形状であってもよい。また、一つの頂部支持層(10)は、複数のサ ンプル収容凹所を形成するように、２以上の開口(11)を有していてもよい。これ により、一つの分析装置を使用して、一つのサンプル及び／又は複数のサンプル 中の複数の検体を検査することが可能になる。従って、開口(11)の形状は、当該 分析装置の使用目的に応じて変化させればよいことが理解されるであろう。 多孔性反応膜(13)は、開口(11)を取り囲むリムおよび該反応膜(13)の上面がサ ンプル収容凹所を形成するように、頂部支持層(10)の下面に対してシールされる 。従って、組み立て後の分析装置の一実施例を示す図２を参照すると、反応膜(1 3)の上面(14)が露出されているので、分析検査を行うときには、検査すべきサン プルおよび検査試薬を直接反応膜に加えることができる。この反応膜(13)は、開 口(11)を完全に覆うような大きさである。好ましくは、該反応膜(13)は開口(11) と同じ形状で、該開口(11)の周縁で前記頂部支持体(10)の下面にシールされ得る ように、該開口(11)よりも僅かだけ大きいサイズであろう。しかし、反応膜(13) の形状および開口(11)の形状は、図４および図６〜８に示すように異なることが できる。 図４〜図１１は、頂部支持層(10)の開口(11)および反応膜(13)の上面(14)の、 幾つかの限定された可能な形状を示している。最も単純な実施例では、図４ａお よび図４ｃを参照すると、頂部支持層(10)は円形の開口(11)を有し、反応膜もま た円形である。しかし、図４ｃに示すように、反応膜は開口(11)と同じ形状であ る必要はない。反応膜(13)の中央の大きい方のドット(22)は、レセプターが固相 化される位置を示しており、また、小さい方のドット(23)は対照物質が位置する 場所を示している。レセプター領域および対照領域の相対的な形状および大きさ は、それらが相互に区別できる限り重要ではない。異なる大きさのレセプタード ットおよび対照ドットを使用するのではなく、頂部支持層(10)表面の位置マーカ によってこれを行うことも。幾つかの状況においては、反応膜(13)上に対照ドッ トを有することは必要でないかもしれない。従って、反応膜(13)の全露出表面に レセプターを固相化するのが便利な場合がある。これは、図４ｄに示されており 、ここでは内側の円が反応膜(13)の上面における露出部分を表し、内側円の外側 の影を付していない領域は、頂部支持層(10)の下面に接着される反応膜(13)の非 露出部分を表す。 レセプター及び／又は対照物質を固相化するためのドットは、レセプター及び ／又は対照の試薬の液滴を膜表面に加えるだけで形成できるので最も単純な形態 であるが、他の形態を使用することもできる。例えば、米国特許第4,916,056号 では、レセプターはバーを形成し、陰性対照はレセプターバーに交差するバーを 形成しているので、免疫検定が行われた後のマイナス記号は検査サンプル中おけ る標的物質の不存在を示し、プラス記号はサンプル中における標的物質の存在を 示す。図１１ｂは、平行なバーの形状に固相化された複数のレセプターを有する サンプル膜を示している。 上記で述べた通り、図８、図９および図１０に示すように、複数のサンプル収 容凹所を形成すれば、同じサンプルの一部を各サンプル収容凹所の中に接種し、 夫々の標的物質について別々に検定を行うことにより、一つのサンプルを２以上 の標的物質について検定することができる。或いは、２以上のサンプル収容凹所 を持った一つの分析装置を使用して、異なったサンプル中における同じ標的物質 の存在を検査することができる。図８ｂ、図９ｂおよび図１０ｂに示すように、 各開口の下に別々の膜を配置することができる。或いは、図８ｃに示すように、 複数のレセプター領域および対照領域をもった一つの反応膜を使用することがで きる。 幾つかの免疫検定では、１回の検査を行って、一つのサンプル中に存在する複 数の検体を試験することができるので、一つのサンプル収容凹所しか必要としな い。図５、図６および図１１は、このタイプの免疫検定に使用できる分析装置の 実施例を示している。 サンプル収容凹所の容量を増大し、またはサンプルのこぼれを減少するために 、 サンプル収容凹所のリムの高さを大きくすることができる。これは、頂部支持層 (10)を肉厚にすることによって、または図２および図３に示すように、頂部支持 層(10)の上面に受け部形成部材(17)を取りつけることによって簡単に行うことが できる。この受け部形成部材(17)は、水不溶性の如何なる材料で形成してもよく 、頂部支持層(10)の形成に使用した材料と同じであっても異なっていてもよい。 それは、頂部支持層(10)の開口(11)と同じ直径および形状の開口を有している。 図３を参照すると、この受け部形成部材(17)の開口と頂部支持層(10)の開口が一 致して、サンプル収容凹所リム(18)を形成している。 反応膜のために、分析検査に用いられるレセプター試薬を固相化できる如何な る適切な多孔質材料も使用することができる。適切な材料には、ニトロセルロー ス、ガラス繊維、ポリエステル、硝酸セルロース、ポリエステル、ポリカーボン 、ナイロン、および選択されたレセプターに直接または間接的に結合し得る他の 天然材料および合成材料が含まれる。通常、この膜はレセプター分子を結合させ るために正及び／又は負の電荷を有している。或る膜材料は、ニトロ基の寄与に よる部分的な負電荷を有する硝酸セルロースのように帯電している。他の材料で は、帯電した膜を与えるように前処理してもよい。例えば、ポリエステルは、負 または正に帯電した膜を与えるように、カルボキシ基またはアミノ基を誘導する ことができる。ナイロンは、酸で処理してペプチド結合を開裂させ、正電荷（ア ミン基に由来する）および負電荷（カルボキシ基に由来する）を与えることがで きる。 「反応膜」の用語は、分析検査に用いるレセプター試薬が結合される多孔質材 料、並びに該反応膜の下面を形成する追加の多孔質材料（存在するならば）を含 むことを意図したものである。例えば、好ましい反応膜は、多孔質紙で裏打ちさ れたニトロセルロースのシートを具備する。また、商業的に入手可能な、多孔質 ポリエステルに支持されたニトロセルロースを使用することもできる。紙で裏打 ちしたニトロセルロースの代表例は、EYラボラトリーズ社（カリフォルニア州サ ンマルコ；カタログ番号PNBC15-1、PBNC15-10、PBNC15M-1、PBNC15M-10）から販 売されている。この好ましい膜は、ニトロセルロース単独のものよりも実質的に 耐久性であり、他の如何なる支持部材も伴わずに用いることができる。これによ り、取り扱いおよび装置の組み立てをより容易にすることが可能 になる。加えて、紙で裏打ちされたニトロセルロースを反応膜に用いた分析装置 は、一定の免疫検定において高い感度を有することが分かった。 当該膜の多孔性は、液体の流速および検定の感度に対して大きな影響を有する 。孔サイズが大きいほど、所定の液体の流速は速くなる。流速が増大するにつれ て、サンプル中の標的分子と反応膜上に固相化されたレセプターとの間の相互作 用に利用可能な時間が減少し、従って検定感度は低下する。加えて、大きな孔サ イズはレセプターを固相化するための表面積を小さくするが、これは検定感度の 低下に寄与するもう一つのパラメータである。殆どの検定について、前記膜の多 孔性は、好ましくは約0.1〜約12ミクロンであり、より好ましくは約0.45〜3ミク ロンである。 前記膜の吸い上げ力は検定感度に影響する可能性があり、これは膜材料の厚さ および性質に依存する。吸い上げ力は、単位時間当たり、標準液の或る距離の移 動として測定することができる。多くの場合、比較的低い吸い上げ力を有する膜 を選ぶことにより、検定感度を増大させることができる。 図３を参照すると、露出していない反応膜の上面が、水不溶性接着剤(19)を用 いて頂部支持層(10)の下面にシールされ、開口(11)周囲の頂部支持層のリム(12) と反応膜(13)の非露出上面(14)との間で液体不透過性シールを形成する。「液体 不透過性」の用語は、サンプルおよび後続の試薬をサンプル収容凹所に添加した ときに、液体が、反応膜(13)を横切って該膜(13)の非露出表面へと横方向に流れ るのではなく、反応膜(13)を貫通して下の吸収体へと流れ易いことを意味する。 こうして、この液体不透過性シールは、当該膜(13)を横切る横方向のサンプルの 流れを最小限にする。従って、当該膜(13)を貫通させてサンプルを吸収体へと強 制的に下向きに流すために、前記膜(13)と吸収体との間に圧縮力を利用する必要 性は回避される。分析装置が組み立てられた後、サンプルの下方への流れは、反 応膜(13)の中心（レセプターが典型的に固相化されている）を通してサンプルを 濃縮するのを補助する。また、こよりによって膜(13)を通過する流速が遅延され 、標的物質（サンプル中に存在すれば）がレセプターと接触する時間が増大する 。これは、当該分析装置を用いる免疫検定の感度の増大を提供する。 現在知られているものであっても、また後日発見されるものであっても、サン プル収容凹所のリムと反応膜上面の非露出周縁部との間に液体不透過性シールを 形成できる限り、如何なる水不溶性接着剤も本発明に使用することができる。取 り扱いの容易さの理由から、感圧接着剤が好ましい。表面にコーティングされた 感圧接着剤は、永久的な接着性膜表面を形成することができ、これは僅かな圧力 下で、他の種々の表面に対して室温で直ちに接着する。家庭用のマスキングテー プおよびScotch^TMバンド透明テープは、感圧接着剤で製造される製品の例である 。適切な水不溶性感圧接着剤の例には、ポリアクリル酸もしくはポリビニル誘導 体、天然もしくは合成ゴム、およびポリシロキサンに基づくものが含まれる。異 なる接着剤は費用が異なり、安価な接着剤の方が好ましいこと以外、使用される 感圧接着剤の具体的な種類は重要ではない。家庭用マスキングテープまたは外科 用テープのような片面接着は、本発明の実施に使用することができる。このテー プの非接着面は、頂部支持層の上面を形成し、反応膜は接着面に接着される。片 面にコートされた感圧接着剤を有する透明プラスチックのシートもまた使用する ことができる。 吸収体(15)は、反応膜(13)と液体流通するように、反応膜(13)の下面に隣接し て配置される。従って、吸収体(15)の上面は反応膜(13)の下面に直接隣接してい てもよい。或いは、中間層が反応膜(13)から吸収体(15)への液体の輸送を可能に するのであれば、反応膜(13)と吸収体(15)との間に中間層が存在してもよい。中 間層一例として、反応膜(13)と吸収体(15)との間に多孔質材料を挿入して、反応 膜に追加の支持を与えることができる。中間層のもう一つの例として、サンプル を更に反応膜の中心を通すように、開口部を有する液体不透過性の隔膜を使用す ることができる。このような隔膜は、米国特許第5,006,464号に記載されている 。容易な製造および費用の低減が望まれる場合の本発明の実施例では、吸収体の 上面は、典型的には反応膜の下面に直接隣接する。 例えば、毛管作用により、多孔性膜を通して液体を引っ張りまたは吸い上げが できる従来使用されている何れかの吸収材料を、本発明において用いることがで きる。有用な公知の材料には、酢酸セルロース繊維、ポリエステル、ポリオレフ ィン、または他のこのような材料が含まれる。市販の濾紙、または浴室ティッシ ュもまた使用することができる。当該吸収体は、均一な「吸引」を与えて、サン プルを凹所から反応膜を通して吸収体の中へと流下させることにより、サンプル を集める手段を提供する。従って、吸収体は、サンプルおよび検定を行うときに 使用される種々の試薬を保持する貯留器としても作用する。従って、比較的大容 量の液体が使用される検定に使用するときは、サンプルおよび試薬が吸収体から 反応膜へ逆流する可能性を防止し、またはこれを最小限にするように、該吸収体 は高い吸収容量を有するべきである。 反応膜と共に、吸収体の吸い上げ力は重要なパラメータであり得る。吸い上げ 時間は、水が吸収紙を通って所定距離（7.5cm）だけ移動するのに要する時間で 定義され、紙の基礎重量（坪量）厚さおよび組成に関係している。吸い上げ力は 、一つの材料と別の材料とでは大きく異なり得る。従って、当該分析装置の特性 ならびにサンプルおよび試薬の流速は、吸収体材料を変えることによって修飾す ることができる。 吸収体の上面が頂部支持層(10)の下面に結合できるように、吸収体の上面の表 面積は、通常は反応膜の表面積よりも大きい。反応膜を頂部支持層(10)に接着す るために使用される典型的には同じ水不溶性接着剤が、吸収体を頂部支持層に接 着するためにも使用される。この水不溶性接着剤は、吸収体および反応膜上への 最小限の圧縮力で構造体を一緒に保持し、従って、既述した圧縮力の影響を回避 する。 反応膜を再度参照すると、その多孔性に加えて、その直径および厚さが検定感 度に影響し得る。好ましくは、反応膜は頂部支持層(10)の開口(11)よりも僅かだ け大きい表面を有するので、反応膜の非露出表面は8mm未満、好ましくは３mm未 満の平均直径を有する。ここで図３を参照すると、非露出領域の直径は、反応膜 の露出表面から反応膜の側壁(20)までの距離である。 反応膜の厚さ（即ち、反応膜の上面と下面との間の距離である側壁(20)）は、 所定の免疫検定に必要な流れ特性に応じて変化させることができる。典型的には 、この厚さは約0.05mm〜3.0mmの範囲であり、より普通には約0.1〜約1.0mmであ ろう。幾つかの免疫検定では、反応膜の厚さが約0.1mm超、好ましくは約0.2mm〜 約1.0mmの範囲であるときに、より高い感度を得ることができる。十分な厚さの 反応膜を使用すると、頂部支持層(10)の下面、反応膜の側壁、および 吸収体の上面によってエアポケット(21)が形成される。反応膜の側壁の直ぐ隣に は、添加されたサンプルを膜の中心から引き離す吸収体材料が存在しないので、 高い感度が達成されると思われる。従って、エアポケットは、添加されたサンプ ルが反応膜を下に流れるのを更に容易にする。加えて、より厚い反応膜は、より 多くのレセプターを標的物質への結合に利用可能にすることにより、更なる検定 感度の増大を提供する。比較的薄い反応膜、例えば、紙で裏打ちされていない0. 1mm未満のニトロセルロース膜を有する従来技術の装置は、サンプルを反応膜の 中央を通して下方に流すのではなく、反応膜を横切って横方向に流し易い。圧縮 下で一緒に保持され、且つ反応膜が下地の吸収体よりも小さい表面積を有する装 置では特にそうでる。この場合には、感度を増大するエアポケットが達成されず 、吸収材料が反応膜の側壁に接触するので、反応膜を横方向に横切って吸収体材 料の中へ流れるサンプルの流れが促進される。 本発明の分析装置は、更に、吸収体の下面に結合された液体不透過性の底部支 持層(16)を具備してもよい。この底部支持層は、典型的には頂部支持層と同じ材 料で構成されるが、異なっていてもよい。既に述べたように、典型的な従来技術 の装置は頂部ハウジング部材および底部ハウジング部材を具備し、これらは、反 応膜および吸収体を適切な位置に保持するように圧縮力を使用して嵌合される。 本発明の分析装置の反応膜および吸収体は、水不溶性接着剤を使用して頂部支持 層に接着されるので、これらを保持するために圧縮を利用する必要はない。従っ て、嵌合またはシールされた頂部ハウジング部材および底部ハウジング部材を使 用する必要はないが、もし望むならば、シールまたは嵌合されたハウジング部材 は、本発明の分析装置の頂部および底部支持層として働くことができる。本発明 の一実施例において、頂部支持層(10)および底部支持層(16)は一緒に嵌合されず 、また相互に接触することもなく、夫々の側部は「開放」されており、吸収体(1 5)の側部が見える。これは図２に示されており、吸収体(15)は分析装置の側方か ら肉眼で見ることができる。 当該分析装置の設計は従来技術の装置に比較して比較的単純なので、材料のコ ストは低く、且つ製造法が容易である。複数の分析装置を同時に製造することが できる。例えば、可撓性のプラスチックを使用して頂部支持層を形成するときは 、 所望の数の装置を形成するのに十分に長いプラスチックのストリップを得ること ができる。例えば、５個の支持層を形成するのに十分に長いストリップを得るこ とができる。次に、このプラスチックに５個の均等に離間した孔が穿設される。 既に下面に水不溶性接着剤を有する頂部支持層を購入してもよく、或いは製造プ ロセス中に接着剤を塗布してもよい。接着剤は、頂部支持層の下面の全体に塗布 するのが最も便利であろう。或いは、頂部支持層の開口の周囲、および頂部支持 層下面の周縁部の回りに接着剤を塗布し、反応膜および吸収体をこれに接着する ことができる。 この例の説明を続けると、５個の予め切断された反応膜が、開口を覆って配置 される。次いで、吸収性材料のストリップを頂部支持層の露出された下面に接着 して、吸収体を形成する。最後に、底部支持層が使用されるときは、底部支持層 の形成に使用する材料を、好ましくは水不溶性接着剤を用いて吸収体の下面に接 着することになる。最後に、組み立てられたストリップを切断して、５個の分析 装置を形成する。 上記製造方の変形として、底部支持層を形成するために使用する材料は、その 上に塗布された接着剤を有することができるであろう。次に、吸収体を形成する 材料を結合する。別のストリップを製造する。頂部支持層および反応膜を構成す る別のストリップを調製する。頂部支持層のための材料は、予め穿設された開口 のための孔と、上部支持層材料の下面に塗布された水不溶性接着剤を有している 。次いで、開口を覆って反応膜を配置し、接着剤によって頂部支持材料の下面に 接着する。吸収材料および底部支持層材料のストリップは、次いで、頂部支持層 ／反応膜ストリップの下面に結合される。次いで、組み立てられたラミネートを 個々の分析装置に切断する。当業者は、当該装置を組み立てることができる多く の異なった方法が存在し得ることを理解するであろう。例えば、ストリップを使 用して一列の分析装置を同時に組み立てるのではなく、大きな四辺形の材料を使 用して、分析装置を行列状に同時に製造し、その後に個々の装置に切断すること ができるであろう。 分析装置の単純な設計は、図１２に示すように、組み立てのためのロールを使 用することを可能にする。片面に感圧接着剤コーティングされ、且つ予め穿設さ れた孔（サンプル収容凹所用）を有する可撓性の頂部支持層を形成する材料が、 一つのロール(101)上にある。次のロール(102)は、予め適切な幅に切断された反 応膜のための材料を含んでいる。第三のロール(103)は、吸収体を形成する材料 のためのものである。また、第四のロール(104)は、底部支持層を形成する材料 のためのものであり、この材料もまた、片面にコーティングされた感圧接着剤を 有している。これら種々の部品が、ローラプレス(105)を使用して一緒に組み立 てられる。四つの部品が一緒に接合された後、頂部支持層には、ラベル付け装置 またはバーコード装置(106)を用いて、当該装置が使用されるべき検査の種類を 指示したラベルが施される。接種器(107)は、組み立てられた分析装置の反応膜 に適切なレセプターを接種することができる。最後に、切断装置(108)は、個々 の分析装置を切り出すことができる。組み立ての最中または切断の後に、図１２ には示されていない他の変形または処理を、当該分析装置に生じさせてもよい。 例えば、分析装置の反応膜をブロッキング工程のような更なる処理に付してもよ い。最後に、種々の品質管理手順が行われた後、使用されるまで当該装置を包装 する。 免疫検定の場合、前記レセプターは、尿、血液または唾液のような生物学的サ ンプル中の標的物質に対して特異的に結合することができる。当業者は、「特異 的結合」の用語が、抗原とこれに向けられた抗体のように、共に適合した物質を 一緒に結合することを意味することを理解するであろう。また、この点に関する 「レセプター」の用語は、液体中に存在し得る標的物質に対して特異的に結合で きる、単一の分子を言うことが理解されるであろう。しかし、この用語はまた、 前記標的物質の検出を達成するために必要な、十分な数または濃度のレセプター 分子を意味し得るものである。標的分子が特定の抗体であるとき、レセプターは 該抗体に対して特異的な抗原であろう。従って、ここで使用する「抗原」の用語 は、免疫応答を誘導できる何れかの物質を言い、ヒト免疫不全ウイルス（HIV） 抗原、肝炎ウイルス抗原（HCV、HBV、HAV）、トキソプラズモシス・ゴンディ(To xoplasmosis gondii)、サイトメガロウイルス、ヘリコバクター・ピロリ、風疹 などが含まれるが、これらに限定されるものではない。幾つかの場合、標的物質 は抗原であり、レセプターは該抗原に特異的に結合する抗体であろう。レセ プターは反応膜に直接適用することができ、またその上に固相化することもでき 、またはラテックスビーズのような微粒子上にコーティングした後、これを反応 膜にトラップさせることができる。反応膜にレセプターを適用するための適切な 方法は、当該技術において周知である。 レセプターに加えて、露出された反応膜の画定された領域は対照分子をも含む 。例えば、プロテインＡは、免疫検定が適切に行われたかどうかを決定するため の適切な対照として使用することができる。対照としてのプロテインＡの使用は 、米国特許第5,541,059号に開示されている。他の適切な対照は当該技術におい て周知である。 上記で述べたように、レセプターおよび対象（使用されるときのみ）は、典型 的には、露出された膜表面の限定された領域にのみ適用される。このレセプター は反応膜の中央に接種されるので、反応膜の露出表面の周縁部には、そこに結合 されたレセプター分子は存在しない。しかし、幾つかの状況においては、反応膜 の全露出表面をレセプターで覆うのが適切であるかもしれない。レセプターが露 出した膜表面の限定された領域に接種されるときは、反応膜は、サンプルの標的 物質および他の成分が非特異的に反応膜に結合するのを防止するブロック組成物 で処理することができる。非特異的結合が問題にならない検査については、ブロ ッキング工程は不要であろう。また良好な品質の紙で裏打ちされたニトロセルロ ースを使用すれば、幾つかの検定においてブロッキング工程は不要になる。ブロ ッキング工程が必要であるとき、普通のブロッキング組成物は、典型的には化学 品カタログ（例えば、ペンシルベニア州フィラデルフィアのVWRサイエンティフ ィックInc社）に開示されているような、ウシ血清アルブミン（BSA）及び／又は タンパク質可溶化洗浄剤を含む。BSAは、通常は約1〜10％の量で使用され、洗浄 剤は、通常は約0.1〜約5％の量で使用される。適切な洗浄剤には、ポリオキシエ チレンソルビタン誘導体およびポリオキシエチレンエーテルが含まれる。適切な ポリオキシエチレンソルビタン誘導体は、ポリオキシエチレン（20）ソルビタン モノラウレート（ICIアメリカ社からTWEEN 20として販売されている）である。 適切なポリオキシエチレンエーテルには、ローム＆ハース社がTRIRONの商標で販 売しているもの、例えばTRITON X-100が含まれる。 膜ブロッキング処理は、典型的には分析装置が既に組み立てられ、且つレセプ ターが反応膜に固定化された後に行われる。反応膜の露出表面を覆うのに十分な 量のブロッキング組成物が、反応凹所に適用される。反応凹所の直径が1cmであ れば、約50μlのブロッキング組成物で十分である。ブロッキング組成物が乾燥 した後、分析装置は使用できる状態にある。この分析装置は、使用するまで包装 しておくことができる。 本発明の分析装置を使用する免疫検定は、非常に簡単かつ迅速であることがで き、また定性的もしくは定量的であり得る。これら分析装置を用いて、当該技術 で公知の多くの異なった種類の免疫検定を行うことができる。当該分析装置は、 多くの異なる種類の検定に使用するために適合させることができる。例えば、標 的物質はホルモン、抗体、抗原、タンパク質などである。可能な標的物質の非包 括的リストが、米国特許第5,006,464号に記載されている。免疫検定フォーマッ トは、検出すべき標的物質に依存するであろう。繰り返すが、これらは当該技術 において既に公知である。 特定の標的物質の検出感度を最大にするために、分析装置及び／又は分析方法 の種々の要素、例えば、反応膜に使用する材料の多孔性、厚さおよび種類等を変 更できることが理解されるであろう。ブロッキング溶液および洗浄溶液、並びに 受容体および検出試薬（例えば、酵素、コロイド金、蛍光標識、生体発光標識な どの検出マーカーで標識された抗体もしくはプロテインＡ）もまた、検出感度に 影響するであろう。当該分析装置は、少しのサンプル操作しか必要とせず、また は全く必要としない検定において使用することができ、１分未満で行うことがで きる。 引用した全ての参照文献は、その全体が本明細書の一部として組み込まれる。 以下の例および図面は例示目的ためだけのものであり、如何なる意味においても 本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきものではない。 例１：分析装置の組み立て この例は、当該分析装置が容易に入手可能な材料から製造できることを示すも のである。片面に感圧接着剤をコーティングしたプラスチックシート（C-LINE プロダクツInc.社製のClear-Adheer^R）を常設店から入手し、１インチ×1インチ 四方に切断して、分析装置の頂部支持層を形成した。孔パンチャーを使用して、 各正方形の中央に1/3インチの孔を穿設した。これも常設店から入手可能な反応 膜材料（例えば通常の家庭用紙タオル、のようなセルロース紙、多孔質ナイロン シート、多孔質酢酸セルロース紙、インク吸い取り紙、または良好な濾過品質を もった他の材料）を、1/4インチ孔パンチャーを使用して1/4インチに切断した。 この円形反応膜を前記頂部支持層の接着面に接着して、前記1/3インチの孔を覆 った。適切な厚さの吸収性材料を入手し、１インチ×1インチ四方に切断し、前 記頂部支持層の接着面に接着して吸収体を形成した。底部支持層を、頂部支持層 に使用したのと同じ感圧接着剤コートしたプラスチックから製造し、前記吸収体 の下面に接着した。 例２：IgGを検査する分析装置を使用した免疫検定 以下の部品を使用して分析装置を製造し、図１〜図３に示すようにして組み立 てた。可撓性であるが剛性の、片面に水不溶性の金津接着剤を有するポリ塩化ビ ニル（PVC）プラスチック（水道プラスチック小売店）から、3.8cm平方の頂部支 持層を切り出した。この頂部支持層の中央に、直径8mmの孔を穿設した。紙で裏 打ちされた厚さ略0.8mmのニトロセルロース（EYラボラトリーズ社；カタログ番 号#PBNC15-1）から直径11mmの円形の反応膜を切り取り、頂部支持層に接着して 前記孔を覆った。3.8cm平方の吸収材料（Whatman社；カタログ番号F429-05）か らなる吸収体を、前記頂部支持層の接着剤面に接着した。3.8cm平方の寸法を有 し、頂部支持層と同じプラスチック材料および接着剤からなる底部支持層を、吸 収体の下面に接着した。頂部支持層と同じプラスチック材料および接着剤からな り、略3.8cm×1.5cmの寸法で、中央に直径8mmの孔を穿設した受け部形成部材を 、図２に示すように頂部支持層の頂面に配置した。 ウサギIgGの1mg／ml溶液（EYカタログ番号AP541-1）を、1％ウサギ血清アルブ ミンを含有する燐酸緩衝食塩水（0.05M、pH7.4）（PBS/BSA希釈剤）の中で調製 した。1/2μlの液滴を、反応膜の露出表面の中央にスポットした。反応膜には、 更なる処理（例えばブロッキング処理）は行わなかった。このIgG 溶液を乾燥させた。プロテインＡ／コロイド金（EYラボラトリーズ社から入手可 能、カタログ番号GP-01、GP-01-100またはFC-PRO-5）を0.5％Tween20の中で調製 し、50μlを反応膜に添加した。IgGをスポットした個所に赤紫のドットが現れた 。反応膜の残部は白のままであった。これは、この分析装置を使用して低濃度の IgGを検出できることを示している。 IgGの溶液を連続希釈して、各希釈液を分析装置の反応膜にスポットすること ができる。検定ステップを実行し、可視化できるIgGの最低濃度を決定すること によって標準曲線を作成し、上記検定の検出終点を決定することができる。未知 量のIgGwo含有するサンプルを上記のようにして検査し、形成された赤紫のドッ トの強度を標準曲線と比較して、半定量的結果を得ることができる。 例３：IgGを検査する分析装置を用いた免疫検定 例２で説明したようにして分析装置を組み立てた。夫々の装置の反応膜に、0. 5μlの１mg/mlのプロテインＡ溶液を接種した。例２で説明したPBS/BSA中におけ る既知濃度の正常ヒト血清の連続希釈液を作製した。各希釈倍率のヒト血清の80 μl液滴を反応膜に添加して、完全に吸収させた。例２で説明したプロテインＡ ／コロイド金溶液の80μl液滴を反応膜に添加し、完全に吸収させた。蒸留水（1 20μl）を反応膜に添加して、膜全体から未結合試薬を洗浄した。検定の終了時 点において、分析装置の上に赤紫のスポットが見られた。これを使用して1/1000 希釈の正常ヒト血清中におけるIgGの存在を検査し、当該分析装置および上記の 検定法を使用することにより、IgGが存在し且つ検出可能であることが示された 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．結合性の標的物質を含有する可能性が或る液体サンプル中で、前記標的物質 を検出する検査に使用するための分析装置であって： （ａ）上面および下面を有する液体不透過性の頂部支持層であって、開口周囲 のリムを形成する頂部支持層と； （ｂ）上面および下面を有し、前記頂部支持層に近接した多孔性反応膜であっ て、該反応膜の上面の一部および前記リムはサンプル収容凹所を形成し、また 該反応膜の上面は水不溶性接着剤により前記頂部支持層の下面にシールされて 両者の間に液体不透過性シールを形成する多孔性反応膜と； （ｃ）上面および下面を有する吸収体であって、その上面は前記反応膜の下面 に隣接し且つこれと液体流通する吸収体とを具備する装置。 ２．請求の範囲第１項に記載の分析装置であって： （ｄ）上面および下面を有し、前記吸収体の下面に隣接する液体不透過性の底 部支持層を更に具備することを特徴とする装置。 ３．請求の範囲第１項に記載の分析装置であって、 前記吸収体の上面が前記反応膜の周囲を超えて広がっていることを特徴とす る装置。 ４．請求の範囲第２項に記載の分析装置であって、 前記得形態不透過性のシールが、圧縮を伴わずに、前記頂部支持層と前記底 部支持層の間に維持されることを特徴とする装置。 ５．請求の範囲第２項に記載の分析装置であって、 前記頂部支持層および前記底部支持層は一緒に嵌合またはシールされないこ とを特徴とする装置。 ６．請求の範囲第３項に記載の分析装置であって、 前記反応膜が側壁を有しており、前記頂部支持層、前記反応膜の側壁および 前記吸収体の上面によってエアポケットが形成されていることを特徴とする装 置。 ７．請求の範囲第３項に記載の分析装置であって、 前記多孔性反応膜の側壁が約0.2〜1.0mmの高さを有することを特徴とする装 置。 ８．請求の範囲第１項に記載の分析装置であって、 前記水不溶性接着剤が感圧接着剤であることを特徴とする装置。 ９．請求の範囲第１項に記載の分析装置であって、 前記頂部支持層が可撓性プラスチックからなることを特徴とする装置。 10．請求の範囲第１項に記載の分析装置であって、 前記頂部支持層の上面に結合された受け部形成部材を更に具備することを特 徴とする装置。 11．請求の範囲第１項に記載の分析装置であって、 前記反応膜がニトロセルロースからなることを特徴とする装置。 12．請求の範囲第１１項に記載の分析装置であって、 前記反応膜の下面が、前記ニトロセルロースに密着して結合された少なくと も一つの液体不透過性支持材料からなることを特徴とする装置。 13．請求の範囲第９項に記載の分析装置であって、 前記支持材料が、紙、ガラス繊維およびポリエステルからなる群から選択さ れていることを特徴とする装置。 14．請求の範囲第１項に記載の分析装置であって、 前記反応膜の上面の露出領域が、その上に固定化され且つ前記結合性標的物 質に直接的または間接的に結合できるレセプターを有し、該固定化されたレセ プターは前記上面の露出エリアの限定された領域に濃縮されていることを特徴 とする装置。 15．請求の範囲第１４項に記載の分析装置であって、 前記レセプターが抗原または抗体であることを特徴とする装置。