JP2006038600A - イムノクロマトグラフ装置用試料供給要素 - Google Patents

イムノクロマトグラフ装置用試料供給要素 Download PDF

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Abstract

【課題】製造の簡素化が可能で、且つイムノクロマトグラフ展開膜の広範囲に徐々に試料を供給可能な、イムノクロマトグラフ装置用の試料供給要素を提供する。
【解決手段】前記試料供給要素は、(a)試料添加用の上方開口部21aと、底部に設けた排出口21bとを有する試料導入部21、(b)前記排出口と連絡する試料誘導流路22、(c)前記試料誘導流路と連絡し、底部開口部23aを有する試料引込部23、及び(d)前記試料引込部の前記底部開口部に連絡し、イムノクロマトグラフ展開膜9と対向して設けた試料拡張壁面24aを有する試料拡張部24を含む。
【選択図】図8

Description

本発明は、イムノクロマトグラフ装置用試料供給要素、並びにそれを含むイムノクロマトグラフ装置用ハウジング及びイムノクロマトグラフ装置に関する。
イムノクロマトグラフ装置は、イムノクロマトグラフ法、すなわち、吸水性材料からなるイムノクロマトグラフ展開膜上の試料展開開始位置に試料を接触させた後、毛管現象により所定方向に展開し、イムノクロマトグラフ展開膜の展開方向下流に設けた検出ゾーン(抗原又は抗体が固定化されている領域)における変化を観察することにより、試料中の分析対象物質を分析する方法に用いられる装置である(特許文献1〜9)。
試料をイムノクロマトグラフ展開膜の所定方向に毛管現象により展開させるラテラルフロー(Lateral flow)イムノクロマトグラフ装置は、試料滴下口直下にパッド部があるタイプ[以下、(A)型と称する]と、パッド部がないタイプ[以下、(B)型と称する]とに大別される(図12参照)。
(A)型では、ハウジング91a由来の試料滴下口92とイムノクロマトグラフ展開膜99との間にパッド部93が配置されており、試料滴下口92はパッド部93に接触し、そのパッド部93はイムノクロマトグラフ展開膜99に接触する構造をとる。パッド部の主な役割は、(1)供給された試料を一時的に吸収・保持した後、(2)その表面積を生かしてイムノクロマトグラフ展開膜の広範囲に徐々に試料を供給することができ、(3)むき出しになったイムノクロマトグラフ展開膜の保護であるが、分析対象物質検出試薬を予めパッド部に固定化することで、試薬の簡素化及び操作が簡便化されたものも多く市販されている。
(B)型(例えば、特許文献1)では、試料滴下口92はイムノクロマトグラフ展開膜99に直接接触しており、(A)型のようなパッド部の利点を活用することができない一方で、パッド部を含まない分の製造の簡素化が期待される。しかしながら、市販されているものはない。
従来の(A)型の場合、パッド部内への試料の一部残留に伴う検出感度低下や、残留した試料のイムノクロマトグラフ展開膜への再供給に伴うイムノクロマトグラフ展開膜のバックグラウンド上昇、及びパッド部とイムノクロマトグラフ展開膜との接触部から発生する非特異染色等の問題が高頻度におこり、結果判定の障害になってしまう。特に試料供給後に基質液や洗浄液を追加供給する形式のイムノクロマトグラフ法では、追加液がパッド部に流れ込むことによる展開の乱れが起り、上記問題がより一層悪化してしまう。
従来の(B)型の場合、パッド部がない為に試料滴下口直下の開口部に試料が集中する為、試料が堆積しイムノクロマトグラフ展開膜を詰らせたり、試料が即座に吸収されずにイムノクロマトグラフ展開膜上を表面張力的に流れる等の問題がおこり、クロマトグラフ展開に大きな支障をきたす。その結果、試料滴下口とイムノクロマトグラフ展開膜で保持される部分に試料が残留し、それに伴う検出感度低下や試料の再供給に伴うイムノクロマトグラフ展開膜のバックグラウンド上昇、及び試料滴下口とイムノクロマトグラフ展開膜接触部から発生する非特異染色等の問題が高頻度におこり、結果判定の障害になってしまう。特に試料供給後に基質液や洗浄液を追加供給する形式のイムノクロマトグラフ法では、追加液が堆積した試料や接触した試料滴下口に依る塞き止めや展開の乱れが起り、上記問題がより一層悪化してしまう。
特許第2702498号公報 特許第3284896号公報 特許第3248436号公報 特開平10−104236号公報 特開平10−300750号公報 特開平11−153600号公報 特開2000−329767号公報 特許第2890384号公報 特許第3021380号公報
本発明の課題は、イムノクロマトグラフ装置において、パッド部を含まないことにより、製造の簡素化が可能であって、しかも、パッド部の有する機能、すなわち、イムノクロマトグラフ展開膜の広範囲に徐々に試料を供給する機能を有する試料供給要素、並びにそれを含むイムノクロマトグラフ装置用ハウジング及びイムノクロマトグラフ装置を提供することにある。
本研究者は鋭意研究を行った結果、従来のパッド部や試料滴下口由来の検出感度低下、バックグラウンド上昇及び非特異染色等の原因は、パッド部や試料滴下口がイムノクロマトグラフ展開膜と接触していることに起因することを見出した。更にこれらの問題は、パッド部を無くす代りにパッド部が有する機能をハウジングの試料滴下口構造に組込むことにより解決することができることを見出し、本発明を完成した。
前記課題は、本発明による、イムノクロマトグラフ展開膜を内部に含むイムノクロマトグラフ装置用の試料供給要素であって、
(a)試料添加用の上方開口部と、底部に設けた排出口とを有する試料導入部、
(b)前記排出口と連絡する試料誘導流路、
(c)前記試料誘導流路と連絡し、底部開口部を有する試料引込部、及び
(d)前記試料引込部の前記底部開口部に連絡し、イムノクロマトグラフ展開膜と対向して設けた試料拡張壁面を有する試料拡張部
を含む試料供給手段を備え、供給した試料は前記の順に流れ;
前記試料誘導路は、前記試料導入部に導入された試料を前記試料導入部に留めてから次の試料引込部に誘導することのできる内径を有し;
前記試料引込部の前記底部開口部は、前記試料誘導流路の内径よりも広い内径を有し;
前記試料引込部の底部開口部の端縁部は、イムノクロマトグラフ展開膜とは接触せず;
前記試料引込部の底部開口部の端縁部に到達した試料液滴がイムノクロマトグラフ展開膜と接触した後、試料が前記試料拡張壁面に沿ってイムノクロマトグラフ展開膜上に拡張されうる試料拡張空間を、イムノクロマトグラフ展開膜の表面との間に形成する;
ことを特徴とする、前記の試料供給要素により解決することができる。
また、本発明は、前記試料供給要素を含む、イムノクロマトグラフ装置用ハウジングに関する。
更に、本発明は、前記試料供給要素を含む、イムノクロマトグラフ装置に関する。
本発明の試料供給要素によれば、パッド部を含まないため、製造の簡素化が可能であるにもかかわらず、パッド部の有する機能、すなわち、イムノクロマトグラフ展開膜の広範囲に徐々に試料を供給する機能を有するため、例えば、検出感度低下、バックグラウンド上昇、及び非特異染色等を抑制することができる。
以下、本発明の試料供給要素、ハウジング、及びイムノクロマトグラフ装置について、主に添付図面に沿って説明する。
本発明のハウジング及びイムノクロマトグラフ装置は、従来公知のハウジング及びイムノクロマトグラフ装置の改良発明であって、試料供給要素として本発明の試料供給要素を備えていることを除いて、従来公知のハウジング及びイムノクロマトグラフ装置と同様の構成からなることができる。
例えば、図1に示す本発明のイムノクロマトグラフ装置10の一態様は、ハウジング(ハウジング上蓋1a及びハウジング基板1b)、ハウジング内に収納された、吸収性材料からなるイムノクロマトグラフ展開膜9、並びに前記イムノクロマトグラフ展開膜上でのクロマトグラフ展開の流れ方向を決定する手段としての液体展開材料7(上流側)及び液体吸引材料8(下流側)を含む。
また、イムノクロマトグラフ装置10は、試料を装置に導入するための試料供給手段2、及びイムノクロマトグラフ展開膜上の捕獲ゾーン95を観察することのできる判定窓3を含み、更に所望により、追加液供給手段としての開口部4、及び追加液収納容器(例えば、液体収容容器11、液体収容予備容器12)を含むことができる。
本発明のイムノクロマトグラフ装置におけるハウジングは、実施される検定に即した適当な形及びサイズを有することができる。また、ハウジングは、実施される検定に適した任意の材料から製作することができる。ハウジングの製作に使用される材料は、試料、試料媒質、又はシグナル発生系の成分を含めて検定実施に使用される全ての試薬に妨害を与えることのないものから選択することができる。好ましくは、ハウジングは熱可塑性材料等から製作される。一般に、ハウジングはイムノクロマトグラフ展開膜表面の捕獲ゾーン95(複数も可能)を目で見るための手段(例えば、判定窓3)を有しているため、そこから検定の結果を測定することができる。
更に本発明のイムノクロマトグラフ装置は、あるゾーンにおいて特異的結合対の一員を捕獲し、そのゾーンから毛管現象により液体を移動させるための、ハウジングに収納された、吸収性材料からなるイムノクロマトグラフ展開膜を含む。例えば、図1又は2に示す一態様では、前記イムノクロマトグラフ展開膜として、1個又はそれ以上の捕獲ゾーンを有する吸収性材料片、すなわち、吸収性イムノクロマトグラフ展開膜9を含む。イムノクロマトグラフ展開膜9と液体吸引材料8及び液体展開材料7は液体受容関係にあり、イムノクロマトグラフ展開膜9は上流端側で液体展開材料7と、下流端側で液体吸引材料8と重なり合っている(それぞれ、領域71,81)。必要に応じて粘着性基板96を使うことで、液体展開材料7、イムノクロマトグラフ展開膜9、及び液体吸引材料8間の連結を強化することができる。基板の材質としては紙又はプラスチック製が好ましく、粘着剤は検定実施に使用される全ての試薬に妨害を与えないものから選択することができる。これらはイムノクロマトグラフ装置10に収納され、好ましくはイムノクロマトグラフ装置10に移動不可能な状態で閉じこめることができる。
本発明のイムノクロマトグラフ装置は、そのハウジング上に、試料を装置に導入する試料供給手段を備える。なお、前記試料には、分析対象物質が含まれる被検試料又はその処理物(例えば、希釈物)だけでなく、前記被検試料又はその処理物に各種試薬類(例えば、シグナル発生成分、抗原、抗体など)を添加した混合物も含まれる。
本発明における前記試料供給手段は、例えば、図8に模式的に示すように、
(a)試料添加用の上方開口部21aと、底部に設けた排出口21bとを有する試料導入部21、
(b)前記排出口21bと連絡する試料誘導流路22、
(c)前記試料誘導流路22と連絡し、底部開口部23aを有する試料引込部23、及び
(d)前記試料引込部23の前記底部開口部23aに連絡し、イムノクロマトグラフ展開膜9と対向して設けた試料拡張壁面24aを有する試料拡張部24
を、供給した試料の流れ方向に沿って前記の順に含む。なお、本明細書における上下方向とは、重力方向に沿った方向を意味する。
本発明における前記試料導入部の形状は、例えば、半球形(例えば、図7)、円錐形、角錐形(例えば、四角錐、三角錐、多角錐)、円筒形、又は角柱形(例えば、四角柱、三角柱、多角柱)を挙げることができ、試料の残留が少ない点で、半球形が特に好ましい。
試料導入部の上方開口部の大きさは、その形状に応じて適宜決定することができ、特に限定されるものではないが、例えば、開口形状が円形である場合には、その直径は、例えば、2mm〜15mm、好ましくは2.5mm〜12mm、より好ましくは3mm〜10mmであることができる。また、底部排出口の形状及び大きさは、次の試料誘導流路の形状及び大きさと一致するように決定することができる。
本発明における前記試料誘導流路は、前記試料導入部に導入された試料を試料導入部に留めてから次の試料引込部に誘導することのできる限り、その形状及び大きさは特に限定されるものではない。試料誘導流路の形状は、例えば、その内径が上下方向に沿って一定であることもできるし、あるいは、下方に向かって拡張している(すなわち、入口側の内径よりも出口側の内径が大きい)こともできる。試料誘導流路の横断面形状は、例えば、円形(例えば、図7)、四角形、三角形、又は多角形を挙げることができ、試料誘導流路内に残液を残さない点で、円形が好ましい。試料誘導流路内の試料の流れやすさは、例えば、流路形状、あるいは、試料内に含有される界面活性剤の濃度によって影響を受けるため、試料誘導流路の内径は、これらの条件に応じて適宜決定することができるが、例えば、横断面形状が円形である場合には、その内径は、例えば、0.1mm〜5mm、好ましくは0.5mm〜4mm、より好ましくは1mm〜4mmであることができる。また、試料誘導流路の内径が試料導入部および試料引込部の内径よりも小さいことで、むき出しになったイムノクロマトグラフ展開膜の保護の役割を果たしている。また、試料誘導流路は、試料導入部と試料引込部との間に1つ設けることもできるし、複数設けることもできる。
前記試料誘導流路には、所望に応じて、リブ(例えば、図7におけるリブ25)を設けることができる。試料誘導流路内にリブを設けると、試料導入部から試料引込部への試料の流れを強化することができる。リブの形状は、例えば、半円柱(例えば、図7)、三角柱、又は四角柱であることができ、半円柱が好ましい。また、1つの試料誘導流路内に設けるリブの数も特に限定されるものではなく、1つ又は複数であることができる。
本発明における前記試料引込部の形状は、その底部開口部が、試料誘導流路の内径よりも広い内径を有する限り、特に限定されるものではなく、例えば、半球形(例えば、図7)、円錐形、角錐形(例えば、四角錐、三角錐、多角錐)、円筒形、又は角柱形(例えば、四角柱、三角柱、多角柱)を挙げることができ、試料の残留が少ない点で、半球形が特に好ましい。また、試料引込部の底部開口部の大きさは、試料引込部の形状に応じて適宜決定することができ、特に限定されるものではないが、例えば、開口形状が円形である場合には、その直径は、例えば、1mm〜10mm、好ましくは2mm〜8mm、より好ましくは3mm〜6mmであることができる。
底部開口部とイムノクロマトグラフ展開膜とは、直接的に接触しておらず、その間隔は、例えば、0.05mm〜5mm、好ましくは0.05mm〜4mm、より好ましくは0.1mm〜3mmであることができる。
本発明における前記試料拡張部は、試料拡張壁面を有する。図8に模式的に示すように、前記試料拡張壁面24aは、イムノクロマトグラフ展開膜9の表面と一緒になって、試料拡張空間24bを形成することができる限り、その形状、大きさ、又は配置位置は特に限定されない。
試料拡張部の形状としては、図9に示すように、例えば、半円筒形[図9(a)]、角柱形[図9(b)]、角錐形、又は頭頂部の欠けた角錐形[図9(c)]を挙げることができる。なお、図9に示す形状は、ハウジング上蓋の底面側から見た模式的斜視図であり、矢印Aは、クロマトグラフ展開方向を示す。試料拡張部の形状が半円筒形(クロマトグラフ展開方向と円筒軸方向とが一致)であると、イムノクロマトグラフ展開膜の短軸方向に試料が広がらず、イムノクロマトグラフ展開膜の中心に試料を集めることができるため、好ましい。
試料拡張部の大きさは、その形状又は配置位置に応じて適宜決定することができる。例えば、図7に示すように、半円筒形の試料拡張部をクロマトグラフ展開の下流方向に配置する場合には、クロマトグラフ展開膜の長軸方向に沿った長さは、例えば、2mm〜30mm、好ましくは3mm〜20mm、より好ましくは3mm〜15mmであることができる。クロマトグラフ展開膜の短軸方向に沿った長さは、例えば、2mm〜20mm、好ましくは3mm〜15mm、より好ましくは3mm〜10mmであることができる。
試料拡張部の試料拡張壁面は、イムノクロマトグラフ展開膜と非接触の状態で配置することもできるし、あるいは、接触させて配置することもできるが、非接触の状態で配置することが好ましい。なお、非接触の場合には、試料がイムノクロマトグラフ展開膜に吸収されずに、イムノクロマトグラフ展開膜上を下流方向に流れることを防止するために、隔壁(例えば、図7における隔壁26a,26b)を設けることが好ましい。前記隔壁は、イムノクロマトグラフ展開膜の固定の機能も有する。
また、試料拡張壁面の角度も、イムノクロマトグラフ展開膜に対して、平行であることもできるし、あるいは、傾斜を付けて配置することもできる。例えば、図10に示すように、試料拡張壁面の下流側がイムノクロマトグラフ展開膜と最接近又は接触するように、傾斜を付けて配置することもできる[図10(a)]し、水平に配置することもできる[図10(b)]し、試料拡張壁面の上流側がイムノクロマトグラフ展開膜と最接近又は接触するように、傾斜を付けることもできる[図10(c)]。図10(a)に示す態様のように、下流側を最接近又は接触させると、試料保持量が少なくなった場合に、試料が下流側に溜まるため、試料供給の面から有利である。
本発明においては、試料拡張部を、試料引込部に関して任意の方向、例えば、クロマトグラフ展開方向の下流方向若しくは上流方向、又はそれに直交若しくは偏向した方向などに配置することができるが、試料をより速く検出ゾーンに展開させることができる点で、クロマトグラフ展開方向の下流方向に配置することが好ましい。
本発明のイムノクロマトグラフ装置におけるハウジングは、所望により、追加液を装置に導入する追加液供給手段を備えることができる。
例えば、図1又は2に示す一態様では、追加液供給手段として、液体展開材料7上への追加液供給に使用することのできる開口部4を含む。開口部4は、例えば、円筒形、円錐形、角柱形、又は角錐形(例えば、図1又は2)であることができ、角錐形状が好ましい。
更に、ハウジングは、例えば、図2に示すように、追加液を追加液供給手段に導入した後に追加液を収容する液体収容容器11及び液体収容予備容器12を備えることができる。図2に示す態様では、追加液量は検定実施の最適量が供給され、液体収容容器11は最適量を収容することができる容量を有している。供給ミス等で最適量以上の追加液量が供給された場合の増分は液体収容予備容器12に流れ込むように、液体収容容器11と液体収容予備容器12は開口13(複数も可能)を通じて繋がっており、更に必要に応じてリブ14(複数も可能)を付加することで試料の引込みを強化することができる。開口13は、例えば、円形、三角形、四角形等であることができるが、四角形状(例えば、図2)が好ましい。リブ14の断面形状は、例えば、円形、三角形、四角形等であることができるが、四角形状(例えば、図4)が好ましい。
本発明の試料供給要素において、試料導入部から導入した試料が、イムノクロマトグラフ展開膜に到達するまでの挙動について、図11に基づいて説明する。
試料導入部21に試料6を導入すると、試料誘導流路22の内径が狭いため、試料6は試料導入部21に溜められる[図11(a)]。しかし、試料6には重力が働いているため、試料6は、徐々に、試料誘導流路22を通って試料引込部23に引込まれる[図11(b)]。本発明においては、試料引込部の大きさ及びイムノクロマトグラフ展開膜からの距離は、試料引込部23に試料6の全量が引込まれた場合に、試料液滴6aの下端がイムノクロマトグラフ展開膜9と接触するように設定する[図11(c)]。試料引込部の大きさは、例えば、試料容量に基づいて決定することができるが、例えば、試料が10μL〜100μLの場合は、試料引込部の重力方向の深さは、例えば、0.5mm〜15mm、好ましくは1mm〜10mm、より好ましくは1mm〜8mmであることができる。イムノクロマトグラフ展開膜9と接触した試料液滴6aは、表面張力により、速やかに試料拡張空間24bに流れ込み、その後、徐々にイムノクロマトグラフ展開膜9に供給される[図11(d)及び(e)]。
このように、本発明の試料供給要素においては、試料導入部に導入された試料がイムノクロマトグラフ展開膜に一度に集中しないため、公知の(B)型装置のように、試料が集中してイムノクロマトグラフ展開膜を詰まらせることがない。また、試料拡張空間の働きにより、イムノクロマトグラフ展開膜の広範囲に徐々に試料を供給することができるにもかかわらず、公知の(A)型装置に必須のパッド部を必要とせず、製造の簡素化が可能である。
本発明の試料供給要素は、イムノクロマトグラフ装置における試料供給の用途に適用することができる。
本発明のイムノクロマトグラフ装置の一態様の斜視図である。 図1に示す本発明のイムノクロマトグラフ装置の一態様を、ハウジング上蓋、イムノクロマトグラフ展開膜、及びハウジング基板に分解した状態で示す斜視図である。 図1に示す本発明のイムノクロマトグラフ装置の一態様におけるハウジング上蓋の平面図である。 図1に示す本発明のイムノクロマトグラフ装置の一態様におけるハウジング上蓋の底面図である。 図1に示す本発明のイムノクロマトグラフ装置の一態様において、ハウジング上蓋を外した状態を示す平面図である。 図1に示す本発明のイムノクロマトグラフ装置の一態様の断面図である。 図1に示す本発明のイムノクロマトグラフ装置の一態様におけるハウジング上蓋の試料供給手段及びその周辺部を示す(a)拡大部分平面図、(b)拡大部分断面図、及び(c)拡大部分底面図である。 本発明の試料供給要素の一態様における試料供給手段及びその周辺部の構造を模式的に示す拡大部分断面図である。 本発明の試料供給要素で用いることのできる試料拡張部の形状を模式的に示す斜視図である。 本発明の試料供給要素における試料拡張壁面とイムノクロマトグラフ展開膜との配置を示す拡大部分断面図である。 図8に示す本発明の試料供給要素の一態様における、試料の移動の状態を模式的に示す説明図である。 従来のイムノクロマトグラフ装置における試料供給部構造を模式的に示す拡大部分断面図である。
符号の説明
10・・・イムノクロマトグラフ装置;
1・・・ハウジング;2・・・試料供給手段;3・・・判定窓;4・・・開口部;
5・・・蒸散窓;6・・・試料;7・・・液体展開材料;8・・・液体吸引材料;
9・・・イムノクロマトグラフ展開膜;
11・・・液体収容容器;12・・・液体収容予備容器;13・・・開口;
14・・・リブ;
21・・・試料導入部;22・・・試料誘導流路;23・・・試料引込部;
24・・・試料拡張部;25・・・リブ;26・・・隔壁;
95・・・捕獲ゾーン;96・・・粘着性基板。

Claims (3)

  1. イムノクロマトグラフ展開膜を内部に含むイムノクロマトグラフ装置用の試料供給要素であって、
    (a)試料添加用の上方開口部と、底部に設けた排出口とを有する試料導入部、
    (b)前記排出口と連絡する試料誘導流路、
    (c)前記試料誘導流路と連絡し、底部開口部を有する試料引込部、及び
    (d)前記試料引込部の前記底部開口部に連絡し、イムノクロマトグラフ展開膜と対向して設けた試料拡張壁面を有する試料拡張部
    を含む試料供給手段を備え、供給した試料は前記の順に流れ;
    前記試料誘導路は、前記試料導入部に導入された試料を前記試料導入部に留めてから次の試料引込部に誘導することのできる内径を有し;
    前記試料引込部の前記底部開口部は、前記試料誘導流路の内径よりも広い内径を有し;
    前記試料引込部の底部開口部の端縁部は、イムノクロマトグラフ展開膜とは接触せず;
    前記試料引込部の底部開口部の端縁部に到達した試料液滴がイムノクロマトグラフ展開膜と接触した後、試料が前記試料拡張壁面に沿ってイムノクロマトグラフ展開膜上に拡張されうる試料拡張空間を、イムノクロマトグラフ展開膜の表面との間に形成する;
    ことを特徴とする、前記の試料供給要素。
  2. 請求項1に記載の試料供給要素を含む、イムノクロマトグラフ装置用ハウジング。
  3. 請求項1に記載の試料供給要素を含む、イムノクロマトグラフ装置。
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