JP2012502261A - 組み合わせ式テストストリップ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基板を含む組み合わせ式テストストリップを開示する。
【解決手段】基板の上面には、生化学検定用の第１のチャネル及び免疫学的検定用の第２のチャネルが凹状に設けられる。両方の検定の結果をセンサによって検知する。各チャネルは、流体サンプルを受ける第１のエリア、流体サンプルを引き渡す第２のエリア、流体サンプルが反応する第３のエリアを含む。これら３つのエリアは順に連結されている。中空マトリックス構造を有するニトロセルロース層が、両方のチャネルの第２のエリア及び第３のエリアのそれぞれの底部に形成される。第２のエリアのニトロセルロース層のそれぞれの平均厚は、第３のエリアの各ニトロセルロース層の平均厚以下である。中空マトリックス構造内には反応物質が形成される。第１のチャネル及び第２のチャネルの第３のエリアは共に、センサ及び組み合わせ式テストストリップの相対運動経路と一致するライン上に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テストストリップに関し、特に、生物学的検定及び免疫学的検定のためのテストストリップに関する。

テストストリップは従来、生化学的テスト及び免疫学的テストにおいて用いられている。典型的なテストストリップにはチャネル又はマイクロチャネルが形成され、親水性／疎水性の表面処理を施された基板又はベースが含まれる。チャネルは、不浸透材料によって縁取られ、そして、テストする流体サンプルが通常、例えばタンパク質又は炭水化物を含む粘着性のある成分なので、チャネル内を流れる流体サンプルはチャネルの表面に付着しやすく、そのため、十分に反応することができない。従って、流体サンプルが無駄になるか、そうでなければ、テスト結果におけるエラーの誘因となってしまう。

また、従来型テストストリップは、流体の引き渡しを促進するためのマイクロチャネルを備え、マイクロチャネルは、チャネルを通して流体サンプルを反応／検出領域に引き寄せる毛管作用を起こす。或いは、例えば、加圧手段や真空又は陰圧発生手段によって提供される駆動力を用いて流体サンプルをチャネルに誘導することによって、流体サンプルをチャネル中で駆動してもよい。流体の引き渡しを促進する別の手法として、流体サンプルが反応／検出領域に到達する前に連続的に通過する１つ以上のマイクロアクチュエータ又はマイクロバルブを備えるチャネルを提供するものがある。しかしながら、上述した手法においては、サンプルがチャネルに導入された後に、様々な大きさの気泡がテストする流体サンプルに発生する又は混入してしまう傾向にある。これらの気泡がチャネルを塞いでしまうと、テストでエラーが発生したり、テストが失敗してしまう虞がある。また、マイクロアクチュエータ又はマイクロバルブを設けることで、テストストリップの設計及び費用の面で全体的に困難になってしまう。

なお、従来型テストストリップの製造では、チャネル又はマイクロ流体チャネルが、微細加工技術又はＬＩＧＡ（英語の「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ Ｍｏｌｄｉｎｇ」である「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ ＧａｌＶａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ」の頭文字の省略形）等の高価な金型製作プロセスを用いるマイクロ射出成形又はインプリントによって通常基板の上に形成される。加えて鋳型の消耗及び断裂が起こるため、テストストリップの製作において発生する全体の費用が増加する。

更に、反応物質又は試薬は、検定のカテゴリによって異なる。しかしながら、従来型テストストリップは、典型的に１種類の検定にのみ適用可能な反応物質を含む。そのため、同じ流体サンプルに対して複数のテストストリップを用いるだけで複数の検定を実施することが可能であるが、テストが不便になり時間がかかってしまう。

上述した欠点を克服するために、本発明は、生化学的検定及び免疫学的検定を同時に実施可能であり、センサを用いて検出可能な組み合わせ式テストストリップを提供する。前記組み合わせ式テストストリップは、生化学的検定用の第１のチャネル及び免疫学的検定用の第２のチャネルが凹状に設けられた上面を有する基板を主として備える。前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルのそれぞれは、液体サンプルを受けるための第１のエリアと、前記流体サンプルを引き渡すための第２のエリアと、前記流体サンプルが反応する第３のエリアと、を備える。これらの３つのエリアは、順に連結されている。前記組み合わせ式テストストリップは、中空マトリックス構造を有するニトロセルロース層が、前記２つのチャネルの前記第２のエリア及び前記第３のエリアのそれぞれの底部において形成されていることを特徴とする。また、前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層のそれぞれの平均厚は、前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚以下である。反応物質が、前記ニトロセルロース層の前記中空マトリックスに形成される。なお、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルのそれぞれの前記第３のエリアは、共に前記センサ及び前記組み合わせ式テストストリップの相対運動経路と一致するライン上に位置する。

よって、本発明の主要な目的は、生化学的検定及び免疫学的検定を１つの流体サンプル上で同時に実施することができる組み合わせ式テストストリップを提供することである。

本発明の別の目的は、チャネルの底部に薄い吸収性のニトロセルロース層を有する組み合わせ式テストストリップを提供することである。この薄い吸収性ニトロセルロース層は、サンプルの引き渡し及び／又は分離機能を有する。よってチャネルは、伝統的なマイクロ流体チャネルとは対照的に、サンプルの残留物が少なく、また１回のテストにおいて複数の分析物を検知するために必要とされるサンプルの量も少なくてよい。

本発明の別の目的は、一定容量の吸収能力があるのでニトロセルロース層の量を制御することによって定量的検定を行うことが可能となる吸収性ニトロセルロース層を備える組み合わせ式テストストリップを提供することである。

本発明の別の目的は、中空マトリックス構造を有するニトロセルロース層で形成される組み合わせ式テストストリップを提供することであり、これにより、流体サンプルが中空マトリックスを通過する際に、流体サンプル中の気泡を壊して取り除くことができると共に、気泡が基板のチャネル又はマイクロ流体チャネルを塞いでしまうことを防止することができる。よって、定量的検定結果の正確さが保証される。

本発明及び好適な使用形態、目的及びその利点は、以下の実例となる実施形態の詳細な説明を添付図と共に参照することにより最も良く理解される。

図１は、本発明の好適な実施形態に係る組み合わせ式テストストリップの概略的斜視図である。 図２は、本発明の好適な実施形態に係る組み合わせ式テストストリップの上面図である。 図３は、本発明の好適な実施形態に係る組み合わせ式テストストリップの第１のチャネルの概略的断面図である。 図４は、本発明の好適な実施形態に係る組み合わせ式テストストリップの第２のチャネルの概略的断面図である。

本発明は、組み合わせ式テストストリップを開示するものであり、そこに含まれる物理や化学の原理及び溶液流延技術は当業者には公知である。よって、そのような原理及び技術の詳細な説明はここでは省略するものとする。更に、以下の説明において参照する図面は実際の縮尺で描いたものではなく、本発明の特徴を単に概略的に示すとこを意図しているため、実際の尺度で描く必要はない。

本発明の好適な実施形態についての図１を参照する。組み合わせ式テストストリップ１は、生化学的検定及び免疫学的検定を同時に行うことに適用可能である。図に示したように、組み合わせ式テストストリップ１は、基板１０及び保持体１９を主に備える。基板１０は、生化学的検定用の第１のチャネル１１及び免疫学的検定用の第２のチャネル１２が凹状に設けられた上面１００を有する。第１のチャネル１１は、第１のエリア１１１、第２のエリア１１２及び第３のエリア１１３を備える。これら３つのエリアは順に連結されている。第２のチャネル１２は、第１のエリア１２１、第２のエリア１２２及び第３のエリア１２３を備え、これら３つのエリア１２１、１２２、１２３も連続的に連結されている。第１のチャネル１１の第１のエリア１１１及び第２のチャネル１２の第１のエリア１２１は、流体サンプルを受けるために互いに連結されている。流体サンプルは、互いに連結された第１のエリア１１１及び１２１に導入され、そして、第２のエリア１１２及び１２２によって別々に第３のエリア１１３及び１２３へとそれぞれ引き渡される。第１のチャネル１１を流れる流体サンプルが第３のエリア１１３へ到達すると、流体サンプル中の分析物が生化学的反応を起こし、検知用の信号を発生させる。同様に、第２のチャネル１２を流れる流体サンプルの一部が第３のエリア１２３へ到達すると、流体サンプル中の分析物が免疫学的反応を起こし、他の検知用信号を発生させる。基板１０は、生体適合材料で作られていることが好ましい。

図２は、本発明の組み合わせ式テストストリップ１の上面図である。検定によって発生した信号の検知を容易にするために、第１のチャネル１１の第３のエリア１１３及び第２のチャネル１２の第３のエリア１２３は共に、相対運動経路３と一致するライン１４上に位置しているので、センサ２（例えば、光学的センサ、アイソトープ検出器又は、電極）は、第１のチャネル１１の第３のエリア１１３及び第２のチャネル１２の第３のエリア１２３から発生した信号を相対運動経路３に沿って動くだけで検知する。ライン１４は限定されるものではないないが、基板１０の長手方向の軸であることが好ましい。ライン１４の形状は、曲線、弓形、又はセンサ１がそれに沿って動く相対運動経路３と一致する任意の形状であってよい。一方、テストストリップ１が固定されたセンサを有するレーダと共に用いられると、ライン１４は、それに沿ってテストストリップ１がレーダへと引き渡される相対運動経路３に対して平行となることもできる。検出の際は、センサ及びテストストリップ１の一方が動き他方は動かないことが好ましいが、必ずしもそうでなくてもよい。

ここで、図１のＡ−Ａ線に沿った第１のチャネル１１の断面図である図３を参照すると、第１のチャネル１１は、第２のエリア１１２及び第３のエリア１１３の底部に配置されたニトロセルロース層１１２１及び１１３１を備える。ニトロセルロース層１１２１及び１１３１のそれぞれは、中空マトリックス（ｈｏｌｌｏｗ−ｍａｔｒｉｘ）構造を有する。ニトロセルロース層１１２１の平均厚はＤａであり、ニトロセルロース層の平均厚Ｄｂよりも小さい。また、反応物質が、ニトロセルロース層１１２１及び１１３１の中空マトリックス構造内に形成される。反応物質の成分は、分析物の種類及び検定のカテゴリによって異なる。また、ニトロセルロース層１１２１及び１１３１の多孔性の中空マトリックス構造が、第１のエリア１１１から来る液体サンプルを吸収する働きをするため、流体サンプルの分析物が、ニトロセルロース層１１３１に含まれている反応物質と反応することができるようになる。

図１のＢ−Ｂ線に沿った第２のチャネル１２の断面図についての図４をここで参照する。第２のチャネル１２は、第２のエリア１１２及び第３のエリア１２３の底部にそれぞれ形成されたニトロセルロース層１１２１及び１２３１を有するという点で第１のチャネル１１と似ている。ニトロセルロース層１２２１及び１２３１のそれぞれは、中空マトリックス構造を有する。また、第１のチャネル１１のニトロセルロース層１１２１及び１１３１と同じように、ニトロセルロース層１１２１及び１１３１の中空マトリックス構造も反応物質を含み、第１のエリア１２１から来る液体サンプルを吸収するように多孔性であるため、流体サンプルの分析物が、ニトロセルロース層１２３１に含まれている反応物質と反応することができるようになる。

第１のチャネル１１及び第２のチャネル１２は共に、吸収性のニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１及び１２３１を備えているため、流体サンプルは、第１のチャネル１１及び第２のチャネル１２の表面には付着しない。更に、流体サンプルがニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１及び１２３１の中空マトリックス構造を通って流れると、流体サンプル中の気泡が壊され取り除かれるので、第１のチャネル１１及び第２のチャネル１２を塞ぐことがない。

また、チャネル及び流体サンプル間に働く毛管作用の影響を減らすため、本発明に開示した第１のチャネル１１及び第２のチャネル１２の構成は、従来型マイクロチャネルの構造と同様ではない。図１に示したように、第１のチャネル１１の第２のエリア１１２の幅はＷａ、第１のチャネル１１の第３のエリア１１３の幅はＷｂ、第２のチャネル１２の第２のエリア１２２の幅はＷｃ、第２のチャネル１２の第３のエリア１２３の幅は、Ｗｄである。全ての幅Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ及びＷｄは、少なくとも０．３ｍｍであることが好ましい。

ニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１及び１２３１は、以下の方法で形成される。まず、ニトロセルロース粉末をエステル及びケトンを含有する有機溶剤と混ぜ合わせてニトロセルロース溶液を形成する。そして、このニトロセルロース溶液を、鋳造法において、第１のチャネル１１の第２のエリア１１２及び第３のエリア１１３の底部及び第２のチャネル１２の第２のエリア１２２及び第３のエリア１２３の底部に流し込む。乾燥後、ニトロセルロース層１１２１が第１のチャネル１１の第２のエリア１１２の底部に形成され、ニトロセルロース層１１３１が、第１のチャネル１１の第３のエリア１１３の底部に形成され、ニトロセルロース層１２２１が、第２のチャネル１２の第２のエリア１２２の底部に形成され、ニトロセルロース層１２３１が、第２のチャネル１２の第３のエリア１２３の底部に形成される。鋳造プロセスの結果をより良くするためには、第１のチャネル１１及び第２のチャネル１２の表面の粗さが、３μｍから５０μｍの範囲であることが好ましい。

より良い構造を有する中空マトリックスのためには、ニトロセルロース粉末を、エステル及びケトンを含有する有機溶媒と容量比１対９の割合で混合させることが好ましい。 それは、ニトロセルロースの容量単位が一定の吸収能力を有するので、鋳造プロセスが始まる前に、必要な量のニトロセルロース溶液を、吸収される所望の量の液体サンプルのから生じさせることができる。その結果、組み合わせ式テストストリップ１の流体サンプルの必要な量が、ニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１及び１２３１を形成した後で固定して設定されるため、結果として得られる組み合わせ式テストストリップ１は、少量での検定に適している。

ニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１、１２３１中の反応物質は、以下の２つの方法で形成される。すなわち、１つは、容易に形成されたニトロセルロース層中に形成する方法、他方は、ニトロセルロース層と同時に形成する方法である。

反応物質は、以下の方法において容易に形成されるニトロセルロース層中に形成される。まず、反応物質を含有する反応溶液をすでに容易に形成されたニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１、１２３１に注入する。その後、反応溶液を自然乾燥プロセス又は凍結乾燥プロセスにおいて乾燥させると、反応物質が粉末の状態でニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１及び１２３１に残る。

ニトロセルロース層と同時に反応物質を形成するために、反応物質を含有する反応溶液をまずニトロセルロース粉末及びエステル及びケトンを含有する有機溶剤を含むニトロセルロース溶液と混合させると、自然乾燥プロセス又は凍結乾燥プロセスの後でニトロセルロース溶液が乾燥してニトロセルロース層１１２１、１１３１、１２２１及び１２３１が形成され、それと同時に反応物質が粉末の状態でその中に残る。

上述したように、第１のチャネル１１は、生化学的検定用であり、第２のチャネル１２は、免疫学的検定用である。生理学的流体の異なる分析物を検知するためには、異なる検定が必要であり、異なるカテゴリの検定は、異なるカテゴリのシグナルを出す異なる種類の反応物質が必要となる。よって、第１のチャネル１１のニトロセルロース層１１２１及び１１３１中に形成された反応物質は、第２のチャネル１２のニトロセルロース層１２２１及び１２３１に形成された反応物質とは異なる成分を有する。例えば、定量的生化学検定は通常、生物学的流体サンプル中の分析物の酵素反応及び、適当な酵素によって触媒され、検知用に特定波長の光学的信号を発生させる化学発光試薬によって行われる。従って、第１のチャネル１１のニトロセルロース層１１２１及び１１３１における反応物質は、酵素及び対応する必要な試薬を含むようになる。一方、生理学的流体サンプル中のαフェトプロテイン等のあるタンパク質の定量的検知に関しては、テスト検定では通常、対象となるタンパク質及び他の対応する化学試薬を特に認識して検知可能なシグナルを発生させることができる抗体を利用する。従って、第２のチャネル１２のニトロセルロース層１２２１及び１２２１における反応物質は、必要な抗体及び対応する必要な化学的試薬を含むことになる。

また、本発明の好適な形態において、第２のチャネル１２は、底が流体サンプルの余剰分を収容するためのニトロセルロース層で形成されている第４のエリア（図示せず）を更に含んでもよい。また、図４に示すように、ニトロセルロース層１２２１の平均厚は、ニトロセルロース層１２３１の平均厚Ｄｄと等しいことが好ましい。

以上の説明は、本発明の好適な実施形態を示すことのみを意図するものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、本明細書に開示した内容は、当業者であれば容易に理解し実施することができるものであり、本発明の精神から逸脱しない同等な変更又は修正の全ては、添付した請求項により含まれるものとする。

１ 組み合わせ式テストストリップ
２ センサ
３ 相対運動経路
１０ 基板
１１、１２ チャネル
１４ ライン
１９ 保持体
１００ 上面部
１１１、１２１ 第１のエリア
１１２、１２２ 第２のエリア
１１３、１２３ 第３のエリア
１１２１、１１３１、２１２１、２１３１、２１４１ ニトロセルロース層

Claims (16)

1. 生化学的検定及び免疫学的検定を同時に行い、センサによって検知する組み合わせ式テストストリップであって、生化学検定用の第１のチャネル及び免疫学的検定用の第２のチャネルが凹状に設けられた上面を有する基板を備え、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルは、順に連結される、流体サンプルを受ける第１のエリア、第２のエリア及び第３のエリアを備え、
   前記第２のエリア及び前記第３のエリアの各々は、中空マトリックス構造を有するニトロセルロース層をその底部に備え、前記第２のエリアは、前記流体サンプルを引き渡すためのものであり、前記第３のエリアは前記流体サンプルが反応するところであり、
   前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚は、前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚以下であり、
   反応物質が、前記ニトロセルロース層の前記中空マトリックス構造内に形成され、
   前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの前記第３のエリアは共に、前記センサ及び前記組み合わせ式テストストリップの相対運動経路と一致するライン上に位置することを特徴とする組み合わせ式テストストリップ。
2. 前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの前記第１のエリアは、互いに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の組み合わせ式テストストリップ。
3. 前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の前記平均厚は、前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層のものよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の組み合わせ式テストストリップ。
4. 前記ニトロセルロース層は、ニトロセルロース溶液を前記第２のエリア及び前記第３のエリアの前記底部に流し込み、その後乾燥させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。
5. 前記ニトロセルロース溶液は、ニトロセルロース粉末をエステル及びケトンを含有する有機溶剤と混合させて形成することを特徴とする請求項４に記載の組み合わせ式テストストリップ。
6. 前記ニトロセルロース粉末は、エステル及びケトンを含有する前記有機溶剤と、容量比１対９で混合されることを特徴とする請求項４に記載の組み合わせ式テストストリップ。
7. 前記第２のエリア及び第３のエリアの各々の幅は、少なくとも０．３ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。
8. 前記基板は、生体適合材料からなることを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。
9. 前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの表面の粗さは、３μｍから５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。
10. 前記中空マトリックス構造における前記反応物質は、粉末状であり、前記反応物質を含む反応液を前記ニトロセルロース層に添加し、その後乾燥させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項４に記載の組み合わせ式テストストリップ。
11. 前記中空マトリックス構造における前記反応物質は、粉末状であり、前記反応物質を含む反応液を前記ニトロセルロース溶液と混合し、そして、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネル両方の前記第２のエリア及び前記第３のエリアの前記底部に流し込み、その後乾燥させる工程を経て形成されるので、前記ニトロセルロース溶液が前記ニトロセルロース層を形成すると同時に前記反応物質が前記ニトロセルロース層に粉末の状態で残ることを特徴とする請求項４に記載の組み合わせ式テストストリップ。
12. 前記反応物質は、酵素及び化学試薬を含むことを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。
13. 前記反応物質は、抗体及び化学試薬を含むことを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。
14. 前記チャネルは、前記底部に形成されると共に前記流体サンプルの余剰分を収容するための中空マトリックス構造も有するニトロセルロース層を有する第４のエリアを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。
15. 前記第２のチャネルの前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚は、前記第２のチャネルの前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚と等しいことを特徴とする請求項１４に記載の組み合わせ式テストストリップ。
16. 前記第１のチャネルの前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚は、前記第１のチャネルの前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の組み合わせ式テストストリップ。

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