JP2013536431A - サンプル試験装置及び方法 - Google Patents

Abstract

試験サンプルにおける１つ又は複数の検体の存在を検出するためにアッセイを行うときに用いる装置。装置は、サンプルコレクタ（１０）を受け入れるためのスロット（２１）を画定する筐体（２２）と、緩衝液を含有するカプセル（３１）とを備える。カプセル（３１）は開封可能な蓋（３２）によって密閉され、カプセル（３１）は、スロット（２１）内へのサンプルコレクタ（１０）の挿入が蓋（３２）を開けさせて緩衝液をスロット（２１）内へと放出するようなスロット（２１）との関係において筐体（２２）と接続される。筐体（２２）は、試薬を包含するか又は受け入れるように構成された培養チャンバ（２４）と、スロット（２１）と培養チャンバ（２４）との間の液体連結を可能にするアパーチャ（４２）とをさらに画定する。装置は、１つ又は複数の試験要素（２８）と、培養チャンバ（２４）と（１つ又は複数の）試験要素（２８）とを分ける実質的に液密なシール部材と、液密なシール部材を開けることによって試験要素又は各試験要素（２８）の少なくとも一部を培養チャンバ（２４）と液体連結させるように動作可能な起動機構とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、サンプル試験装置及び方法に関し、より詳細には、必ずしもではないが、特異的結合アッセイが例えばサンプル内の乱用薬物の存在を特定することを容易にする装置及び方法に関する。そのような試験は、側方流動に基づく試験手順を採用することができる。

特異的結合アッセイは、複雑な物質混合物を含有することが多い溶液内の物質の存在又は濃度を検出するための生化学的試験を提供するアッセイである。特異的結合アッセイの例としては、イムノアッセイが挙げられる。イムノアッセイは、抗体が高い特異性で１つの又は極めて限られた群の分子と結合できる能力に依存する。抗体に結合する分子を抗原と呼ぶ。イムノアッセイは、溶液内における抗原／抗体の対のいずれかの要素の存在を検出するために行うことができる。抗原検出（すなわち、抗原が検体であるところ）に対しては、その抗原に特異的に結合する抗体を、分析用試薬として用いるために用意することができる。検体が特異的抗体であった場合、その同種抗原を分析用試薬として用いることができる。いずれの場合においても、アッセイの特異性は、分析されるサンプルに存在し得る他の全ての物質を除外して、分析用試薬がその特異的結合パートナーに結合することができる度合いに依存する。特異性の必要性に加えて、正確な測定を可能にするために検体に対して十分に高い親和力を有する結合パートナーを選択する必要がある。親和性要件は、使用される特定のアッセイ形式に依存する。

競合的結合イムノアッセイは、イムノアッセイの特定の例である。これは、特定の薬物分子（例えば、コカイン）に対する試験の具体的な例を考慮することによってより理解をすることができる。この場合、サンプルは、薬物を摂取したと思われる被験体から得られる。これは、唾液、血液又は尿のサンプルであってよい。サンプルは次いでその薬物に対する抗体を含有する溶液と混合される。一般的に、これらの抗体は、例えば、金粒子、蛍光マーカなどのいくつかの検出可能マーカによって標識される。薬物が存在する場合、標識抗体分子は全て薬物分子に結合される。その後、混合物は、試験される薬物分子が結合される試験要素にさらされる。薬物がサンプル内に存在する場合、試験要素に結合できる未標識抗体はない。検出可能な変化は起きない。反対に、薬物がサンプル内に存在しない場合、未標識抗体が利用可能であって試験要素に結合される。検出可能な変化が起きる。薬物分子自体を試験要素に結合するよりも、薬物分子の類似化合物（すなわち、関連性のある１つ又は複数の結合群を所有する分子）を結合してもよいことが当業者に理解されるであろう。

競合的結合イムノアッセイは、側方流動デバイスを用いて行われてよい。そのような試験方法論は、Ｃｏｚａｒｔ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｌｉｍｉｔｅｄによる英国特許第２３３９６１５号（その対応は国際公開第００／０４３８１号である）及びＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｎｓｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２００１，第４６巻，１２１４頁〜１２２０頁に記載されている。検体検出用の側方流動デバイスの共通の特徴は、ニトロセルロースなどの乾いた多孔性材料を含む試験紙又はシートの提供であり、この多孔性材料に液体サンプルを１つ以上の空間個別的な検体検出領域に到達することができるように吸い込む。そのような各領域は、固定化した特異的結合試薬を示す。

図１は、側方流動イムノアッセイを行うために用いる試験紙を概略的に示している。ここでは、参照番号１は、裏サポートに積層されたニトロセルロースシートの多孔性ストリップを識別する。番号２は、固定化した検体（又は検体の類似物）を示す検体検出領域を識別する。番号３は、標識抗体を捕えるために固定化した検体を示す制御領域を識別する。番号４は、標識放出パッドであり、これはサンプル受け取りパッドからこのパッドに吸引される液体に標識抗体を放出する。参照番号５及び６は、ウィッキングパッドを識別する。

ＧＢ２３３９６１５号においても、図１に示すタイプの側方試験紙を用いて行われる試験結果を読み取るための装置について記載されている。記載されている取り組みによると、試験紙は使い捨てカートリッジに組み込まれており、使い捨てカートリッジホルダは、試験サンプル（例えば、唾液）が載せられた綿棒の端部を受け入れるための綿棒ホルダを備える。試験を行うためには、綿棒ホルダが緩衝液で満たされ、その中に綿棒が挿入される。（綿棒ホルダは、予め満たされていて上部が取り外し可能なフォイル蓋によって密閉されていてもよい。）試験サンプルは緩衝液と混合され、試験紙の上及び中へと染み込む。カートリッジは読み取り装置内に挿入され、多少の培養期間の後（例えば、５分）、光学読み取りが行われる。結果がデジタルディスプレイ上に表示される。ＧＢ２３３９６１５号に記載されたタイプの従来のイムノアッセイは、試験サンプルと緩衝液との予混合及びその後に標識抗体を含有する領域を通って試験紙の中へと入る溶液を流すことに依存する。

米国特許出願公開第ＵＳ２００６／０２７５９２２号は、サンプルと緩衝剤との第１の予混合、及び、混合されたサンプル及び緩衝剤と抗原又は標識抗体であり得る乾燥した試薬との第２の予混合を容易にする側方流動イムノアッセイ試験デバイスを記載している。

競合的結合イムノアッセイの代替物は、いわゆるサンドイッチ結合イムノアッセイである。そのようなサンドイッチアッセイでは、検体の結合は最小２つの部位で２つの抗体部分によって生じる。第１部分が試薬として標識される一方、第２部分は試験紙に固定される。したがって、可視表示が現れるということは、陽性の試験結果の表示である。

本発明の一態様によると、試験サンプルにおける１つ又は複数の検体の存在を検出するためにアッセイを行うときに用いる装置が提供される。装置は、サンプルコレクタを受け入れるためのスロットを画定する筐体と、緩衝液を含有するカプセルとを備える。カプセルは開封可能な蓋によって密閉され、カプセルは、スロット内へのサンプルコレクタの挿入が蓋を開けさせて緩衝液をスロット内へと放出するようなスロットとの関係において筐体と接続される。筐体は、試薬を包含するか又は受け入れるように構成された培養チャンバと、スロットと培養チャンバとの間の液体連結を可能にするアパーチャとをさらに画定する。装置は、１つ又は複数の試験要素と、培養チャンバと（１つ又は複数の）試験要素とを分ける実質的に液密なシール部材と、液密なシール部材を開けることによって試験要素又は各試験要素の少なくとも一部を培養チャンバと液体連結させるように動作可能な起動機構とを備える。

本発明の実施形態は、混合溶液を（１つ又は複数の）試験要素に導入する前にサンプル溶液を試薬と予混合することによってアッセイの最適化を可能にする。

開封可能な蓋は破壊可能な蓋であってよい。

カプセルは、スロット内へのサンプルコレクタの挿入がコレクタに蓋と衝突させて蓋を開けるように、スロットと実質的に軸方向に位置合わせされてよい。

スロットは、筐体と挿入されたサンプルコレクタとの間に実質的に液密なシールが形成されることを可能とし、それによって筐体内で放出された緩衝液を保持する内側寸法を有してよい。スロットは、カプセル内へのサンプルコレクタの挿入が緩衝液に力を与えることによって液体がコレクタを少なくとも部分的に通り、さらにアパーチャを通って培養チャンバ内へと流れるような内部寸法を有してもよい。この構成は、試験を行うために必要とされるユーザステップの数を減らす。

液密なシール部材は破壊可能なシールであってよい。

作動機構はトリガを含んでよく、トリガは、トリガが筐体の外側にある点火機構によって係合されることができるように筐体によって画定された開口部を介してアクセス可能である。

試験要素又は各試験要素は、側方流動アッセイを行うための試験紙を含んでよい。その場合、作動機構は、試験紙又は各試験紙の上に配置されたプレートと、プレートに固定された回転ロッドと、筐体によって画定された回転サポートとを備えてよく、プレート又は回転ロッドに取り付けられたトリガは、トリガに加えられた力がプレートを回転させ、プレートを試験紙又は各試験紙に押し付け、その後、（１つ又は複数の）試験紙を液密なシール部材に押し付けて液密なシール部材を開けさせる。筐体は、起動機構の動作の際に試験紙又は各試験紙がプラットフォームの端の上で曲がるように試験紙又は各試験紙を部分的に支持するためのサポートプラットフォームを画定してよい。

作動機構は、実質的に液密なシール部材を溶解可能部材として提供することによって実施されてもよい。

装置は培養チャンバ内にパッドを備えてよく、試薬はパッドによって支持される。試薬は、アパーチャ内又はアパーチャに隣接して配置されてよい。

筐体は、試験要素又は各試験要素の少なくとも一部が筐体の外側から見える窓をさらに画定してよい。

アパーチャは、スロットと実質的に平行して延在する。装置はアパーチャ内又はアパーチャに隣接して配置されたフィルタを備えてよい。

試薬及び（１つ又は複数の）試験要素は、イムノアッセイが行われるように、特に、競合的結合又はサンドウィッチ結合イムノアッセイのうちの１つが行われるように構成されてよい。

装置は、装置から１つ又は複数の試験結果を読み取る目的のために読み取りシステムによって受け入れられるカートリッジとして構成されてよい。

本発明の第２態様によると、本発明の第１態様による装置との使用に適合した読み取りシステムが提供される。システムは、装置を受け入れるためのスロットを画定する筐体と、装置の起動機構を動作するためのアクチュエータと、試験要素又は各試験要素から読み取るための読み取り機構とを備える。

本発明のさらなる態様は添付の特許請求の範囲に述べられている。

図１は、イムノアッセイを行うのに適した側方流動試験紙を示す。 図２は、サンプルコレクタ及びコレクタを受け入れるためのカートリッジを示す。 図３は、カートリッジに完全に挿入された図２のサンプルコレクタを示す。 図４は、サンプルコレクタも示している図２のカートリッジの分解組立図である。 図５は、サンプルコレクタが完全に挿入された図２のカートリッジの断面図である。 図６は、図２のカートリッジがシステムに部分的に挿入された、光学読み取りシステムを概略的に示す。 図７は、図２のカートリッジがシステムに完全に挿入されかつ図２のコレクタがカートリッジに部分的に挿入された、カートリッジ読み取りシステムを示す。 図８Ａは、第１動作構成による、サンプルコレクタが完全に挿入された図２のカートリッジの断面図である。 図８Ｂは、第２動作構成による、サンプルコレクタが完全に挿入された図２のカートリッジの断面図である。 図９は、光学読み取りシステムの様々な斜視図及び断面図を示す。 図１０は、側方流動イムノアッセイを行う方法を示すフロー図である。 図１１は、コレクタを受け入れるためのカートリッジのさらなる実施形態を概略的に示す。

上記したように、側方流動イムノアッセイ試験に対する従来の取り組みは、一般に、試験サンプルと緩衝剤とを予混合すること、及びその後に、標識抗体が結合された試験紙の乾質部分に緩衝剤を流すことに依存していた。溶液が試験紙に流れるようにする前に、緩衝／サンプル溶液をある期間乾質の標識抗体と予混合させることによって向上した検出感度を得ることができることが実験で分かった。競合的結合型アッセイに対する取り組みを以下に記載するが、サンドウィッチ結合型アッセイ並びに他の型のアッセイにも同じように適用できることが理解されるであろう。

図２は、実質的に堅いプラスチック材料から形成されたコレクタ１０を示している。コレクタは、一端にはハンドル１１を備え、さらに略円筒形の本体１２を備える。ハンドルから離れた端部では、綿、ポリエステル又は親水性フォームなどの繊維性及び吸収性の材料から形成された綿棒１３が本体１２によって支持される。使用中、被験者は綿棒を口の中に置くように要求され、それによって、唾液が綿棒に吸収される。当然、サンプルは他の手段（例えば、コレクタの綿棒の端を尿サンプル内に少し浸すこと）によって得ることもできる。サンプル収集を促進させるために、綿棒の外面は波形形状に形成されてもよい（例えば、綿棒１３に沿って軸方向に延在する多数のうねの形態）。そのような構成は、綿棒の表面積をできる限り増加させ、それによって綿棒の表面が粘液の移動を妨げる動きを減速させ、それによって吸収量を増加させることによって、濃厚で高い粘液性の唾液に対する問題を克服することができる。綿棒１３は、二重密度の材料から作られてもよい。内層はコレクタハンドルが上手く機械的に取り付けられるように比較的高密度である一方、外層は迅速な収集を提供しかつ薬物滞留性を最小にするために比較的低密度である（好ましくは、できる限り低い密度である）。

コレクタ１０は、ＣＥＲＴＵＳという商標名の下でＣｏｎｃａｔｅｎｏ社（Ａｂｉｎｇｄｏｎ，ＵＫ）によって市場で売れられているコレクタであってよい。

図２は、さらに、コレクタ１０を受け入れるための開口部及びスロット２１を有する使い捨てカートリッジ２０を示している。図３は、カートリッジ内に完全に挿入されたコレクタ１０を示している。カートリッジは、図４の分解組立図にさらに示されている。特に、カートリッジは、堅いプラスチック材料から両方が形成されているメインカートリッジ筐体２２及びカートリッジカバー２３を備える。筐体及びカバーは、組み立て中に一緒にスナップ係合されるように構成されている。筐体２２は、試薬パッド２５が中に配置される培養ウェル２４を提供するように成型される。パッド２５には試薬（例えば、金標識抗体又は他の標識抗体）が含浸されている。試薬をパッド２５に固定することによってウェル２４にその試薬を包含することの代替として、試薬は、ウェルの表面上に単に堆積されるか又はペレットしてウェル内に落とされてもよい。

パッド２５を含むウェルは、パッド２５の上にある疎水性の分離層２６によって密閉される。分離層は、例えば、一層の可撓性プラスチック、金属フォイル等によって提供されてよい。分離層の特に好都合な構造は、上側の薄いプラスチックの層と組み合わされた下側のフォイル層を含む。吸収性材料の長方形フレームが、プラスチック層の上に設けられる。プラスチック層は長方形ウィンドウの中で除去される。プラスチック層を設けることは、カートリッジに対する層２６の熱溶接を容易にする。

カートリッジ筐体２２は、複数（この場合、４つ）の側方流動試験紙２８を受け入れかつ支持するためのトラック２７を提供するようにも成形される。組み立て中、試験紙２８は、ストリップの一端が分離層２６の頂面上に敷かれるようにトラック２７のうちの対応するものの中に配置される。各ストリップは、異なる検体を試験するように構成されてもよい。ストリップは、標識（試薬）剥離パッドを含まないこと以外は図１に示す構造と同様である（図１の参照番号４）。標識試薬はパッド２５に含浸されるのでこれは必要とされない。試験紙の上面を透明のプラスチックの薄層によって上塗りすることが好都合である。これは、ストリップに追加の力を与え、特にストリップが曲げられた場合に（以下に説明するように）ストリップの様々な層の分離を防ぐことに役立つ。カートリッジ筐体の片側にはトリガアクセス開口部３７ａがさらに設けられている。１つ以上のストリップが依然として標識試薬を含む（図１）ということも当然可能である（例えば、ウェル２４内の予備培養が必要とされないところにおいて）。これらのストリップに対して、所要の又は有利であるいくつかの他の試薬は、依然としてパッド２５に付着されるか又はそうでない場合、試験中にウェル内に導入されてもよい。

コレクタ受け入れスロット２１についてさらに考察すると、これは略円筒形状を有する。スロット２１は、両方の端部２９及び３０に円形開口部を有するとともに培養ウェル２４内への開口部４２を有する。開口部４２は、メインスロット２１と平行して延びる二次スロット又は「ルーメン」として設けられる。開口部４２は、スロット２１の端面から培養ウェル２４内に延びる。二次スロットのサイズは、「死」体積を最小にするように設計されるが、材料を所要圧力下で培養ウェルへと運んで試薬の再水和を能動的に開始するようにも設計される。この二次スロット４２への入口は、デブリをフィルタで除去するための手段として設計される追加の「平坦な」フィルタも特徴付けてもよい。二次スロット４２は、同様の機能を達するために多孔性材料のスラグ／円筒によって埋められてもよいが、追加の試薬位置として又は追加のサンプル「洗浄」部品のために用いられてもよい。

カートリッジは、堅いプラスチック材料から形成された緩衝カプセル３１をさらに備える。カプセルの開口端は薄いフォイルシール３２によって密閉されている。カプセル３１はコレクタ受け入れスロット２１の端部３０に音波溶接されるか、又はそうでない場合、固定される。

カートリッジ２０は、個別部品として形成される作動パドル３３をさらに備える。作動パドル３３は、回転ロッド３５と一体的に形成された実質的に長方形のプレート３４を備える。回転ロッドは、カートリッジカバー２３内の両端部で支持される。プレート３４は、試験紙２８の端部の真上に位置して試験紙２８の端部と接触している。回転ロッド３５と一体的に形成されたトリガ３６は、回転ロッドの一端から突出する。図３に示すように、トリガレセプタ３７ｂは、トリガ３６が下から押されるとトリガ３６がレセプタ内に移動できるようにカートリッジカバー２３に形成される。トリガは、例えば、カートリッジが読み取りシステム内に挿入される前の偶然の起動を防ぐために何らかの形のいたずら対策機構を含んでよい（下記参照）。これは、起動を達成するために、例えば、トリガが２つの実質的に直交方向に移動されることを必要とし得る。図３には、ケーシングカバー内に形成された読み取り窓３８が示されており、この読み取り窓３８は試験紙、特に、それぞれの検体検出及び制御領域への目視によるアクセスを可能にする。

任意のバーコード３９が印刷されるか、又は印刷されない場合、カートリッジカバー２３の上面に設けられる。このバーコードは、光学読み取りシステム（以下に記載）によって読み取ることができ、また実施されている側方流動試験の種類、「消費期限」情報、較正データなどの情報を提供する。

図５の断面図を参照すると、カートリッジ２０に完全に挿入されたコレクタ１０が示されている。この図は、コレクタ１０の本体１２の周りを円周方向に延在する凹所内に適合する「Ｏ」リング４０を示している。これは、ハンドルが完全に挿入されているときにコレクタと受け入れスロット２１の内壁との間に実質的に液体密閉のシールを提供する。図５は、コレクタ本体１２の中を軸方向に沿って延在しかつ綿棒１３の内面と流体連結しているインジケータロッド４１も示している。当該技術分野で周知のように、インジケータロッドは、十分なサンプルが綿棒によって吸収されたときに可視表示を提供することができる。インジケータロッド４１は、側方流動試験においてこれ以上の役割を果たさない。インジケータロッド４１は、その吸上速度によって選択されてよい。なぜなら、その吸上速度は、可視表示が現れる速度に影響を与えてより多くのサンプルを収集することを可能にするからである。

コレクタ１０がカートリッジ内の受け入れスロット２１に完全に挿入されることは、フォイルシール３２の破壊をもたらすことも図５から分かる。これは、綿棒より先に突出するハンドル本体の端部を適切に形づくることによって容易にすることができるが、コレクタの端部に先の尖ったあらゆる要素（かつ使用者又はドナーへの損傷となり得る要素）が形成されることを防ぐことが望ましい。別の設計としては、半径方向に突出する一組の歯を、フォイルシールで覆われた緩衝カプセルへの開口部の一部の周りに提供することであってもよい。歯は開口部の周りをおよそ１８０度延在し、半径方向内側に突出する。コレクタの綿棒端部がフォイルシールに押し付けられた場合、歯が存在する部分に沿ってシールが破れてカプセル内へと押されるフラップを形成する程度に歯は突出する。綿棒は歯によって僅かに圧縮され、綿棒がカプセル内へとさらに押し込まれることを可能にする。綿棒１３のさらなる圧搾を容易にするために、カプセルはその長さに沿って縮小することもできる。

コレクタによるフォイルシール３２の破壊及びその後に続く緩衝カプセル３１内への綿棒の動きは、緩衝液が綿棒材料の中及びそれを通り抜け、その綿棒材料が移動しながら緩衝液がサンプル流体と混合することをもたらす。さらに、圧力は、混合された流体が開口部４２を通って培養ウェル２４内へと駆動されることをもたらす。ウェル２４が満たされると、試薬パッド２５が水和され、それによって付着の標識抗体が放出される。緩衝液がスロット開口部２９から漏れ出ることを防ぐために、シール３２の破壊の前にＯリング４０とスロット２１の内面とによって容易になったシールが形成されることが理解されるであろう。スロット内にシールが形成される実際の位置は、緩衝カプセルから培養ウェル２４へと供給される流体の体積を調節するために調整されてよい。

図６は、光学読み取りシステム５０を概略的に示している。このシステムは、カートリッジ２０を受け入れるように適切に形作られたカートリッジ受け入れスロット５１を有する。システムは、発光体及び検出器並びに適切な電気及び電子部品を備える（内部の）光学読み取り機構５２を有する。これらの構造は当業者にとって容易に明らかであるため、さらなる詳細は説明していない。機構５２は、試験紙２８で生じる光学変化を検出することができ、特に検体検出及び制御領域内の変化を検出できると言えば十分であろう。試験結果をユーザに示すためにディスプレイ５３が設けられる。読み取りシステムは、システムが保持される角度を検出するための機構をさらに備えてもよい。これを加速度計の形をとっていてもよい。ディスプレイ５３は、システムが正確な角度で保持されていないときにユーザに知らせるために使用されてよい。

光学読み取り装置は、ソレノイドアクチュエータ５５等によって上下に移動されるトリガ作動ロッド５４をさらに備える（以下に述べる図８を参照）。カートリッジがカートリッジ受け入れスロット５１に完全に挿入されると、ロッド５４はカートリッジ筐体２２内に形成されたトリガアクセス開口部３７ａの真下に配置される。光学読み取りシステムは、読み取りシステム内にカートリッジが完全に挿入されたことを検出するように構成されたカートリッジ挿入検出器５６をさらに備える。検出器５６はコンピュータ５７に結合され、これはソレノイドアクチュエータ５５及び光学読み取り機構５２を制御する。検出器５６は、機械スイッチ又は光検出器を利用してもよい。さらなる光検出器５８もコンピュータ５７に結合され、この光検出器５８はカプセル３１内へのコレクタの挿入を検出するように構成される。

試験手順の動作をさらに検討すると、ユーザはカートリッジを光学読み取りシステム５０内のカートリッジ受け入れスロット５１内に挿入する。図７は、光学読み取りシステム内に完全に挿入されたカートリッジを示している。ユーザはその後被験体からサンプルを収集してコレクタ１０をカートリッジ２０内に挿入し、それによって緩衝液が培養ウェル２４内で放出されて結合した標識抗体の水和をもたらす。分離層２６は、培養ウェル２４から試験紙を含む領域内への液体の流れを防ぐ一方、ウェルからその領域への通気は可能であるように形成されてよいことに留意されたい。これは、カートリッジ内へのコレクタの挿入中におけるウェル２４の加圧を防ぐために役立ち得る。

カートリッジの挿入は検出器５６によって検出され、この状態変更はコンピュータ５７に中継される。コンピュータは第１タイマーを開始する。タイマー遅延は、適切な時間（例えば、１分）に設定される。この時間を用いて試験紙２８を予熱することができる（下記参照）。タイマーが終了すると、ユーザがサンプルを収集するために使用されたコレクタ１０を挿入するように要求するメッセージが表示される。検出器５８を用いてフォイルシール３２の破壊、したがってコレクタの完全挿入を検出することができる。検出器５８は、適切な信号をコンピュータ５７に送信する。コンピュータ５７は、第２タイマーを開始することによって反応する。この第２タイマーは、培養ウェル内の試薬の完全な再水和を可能にするための十分な時間に設定する。このタイマーが終了すると、コンピュータは信号をソレノイドアクチュエータ５５に送信し、トリガ作動ロッド５４がカートリッジ筐体２３に形成されたトリガアクセス開口部３７ａの中を押し通されてトリガ３６と接触することをもたらす。トリガ作動ロッド５４に加えられるさらなる力はトリガ３６を押し上げ、ここでトリガ３６はトリガ受容器３７ｂ内に収容される。当然、このトリガ３６の動きは、取り付けられたロッド３５及びプレート３４をロッド軸の周りで回転させ、プレート３４を試験紙２８の端部に押し付ける。図８は、プレートが作動前の初期の位置にあるカートリッジ（上の図）及びプレートが完全な回転位置にあるカートリッジ（下の図）を示している。（注：図８の上の図は上記したような光学読み取りシステムの様々な内部部品を示しているが、これらは下の図から省いている。）プレート３４は回転的ではなくアクチュエータ５５によって直線的に押されるようにカートリッジが設計されてもよいことが当然ながら理解されるであろう。

プレート３４が試験紙２８に押し付けられると、ストリップは分離層２６に対しても対応する力を及ぼす。この力は分離層を破壊させる。（分離層の中心でのプラスチックのコーティング層の非存在は、圧力が加えられる領域における分離層の強度を減少させる。分離層２６の破壊は、分離層にわたって刻み目又は穿孔を与えてこれらの刻み目に沿って層を弱めることによってさらに容易にすることができる。）破壊が起きた場合、試験紙２８の端部は曲げられ、培養ウェル２４の中へと押し下げられてその中の流体と接触する。流体は試験紙へと吸収され、ストリップに沿って流れて検体検出及び制御領域を超える。ラッチ機構は、プレート３４を作動位置で固定するために採用されてよく、それによって、ソレノイドを非作動状態にすることができ、培養ウェルから試験紙が取り除かれるという結果とならない。上記したような分離層の周辺に吸収性材料のフレームを設けることは、培養ウェル２４からの流体の漏れを防ぐのに役立つことがあり、漏れを防がない場合、流体は光学読み取りシステム５０と接触して損害を与え得る。

ソレノイド機構５５が作動すると、コンピュータ５７は第３タイマーを開始する。第３タイマーの持続時間は、側方流動試験が完了するための十分な時間を与えるよう設定される。第３タイマーが終了すると、光学読み取り機構５２はストリップの該当箇所の測定を行う。コンピュータ５７による結果の処理の後に、結果がディスプレイ５３上に表示される。その後ユーザは使用済みのカートリッジ及びホルダを除去及び処理し、望ましい場合はさらなる試験を始める。試験が進捗しながら読み取りシステムがその試験の進捗を監視することも可能である。これは陰性の試験結果をより早く提供することを可能にする。

上述した装置及び方法は唾液サンプルに関係しているが、他の種類のサンプルに試験を行うために使用されてもよいことが理解されるであろう。例えば、その装置及び方法は、血液サンプル又は唾液を分析するために使用されてもよい。前者の場合においては、指を刺し、コレクタ上の綿棒を用いて血液を収集する。緩衝剤が血液及び標識抗体と混合するための十分な時間を保証するために培養がより長い時間（例えば、２０分）にわたって行われる。

培養ウェル２４の外形をさらに考察すると、これは、サンプルが保持されかつカートリッジが傾けられた場合にストリップの端が浸されたままであることを可能にするように設計される。パッド２５を保持するための外形は、一連のうねを含んでよい。このうねは、パッドの圧縮量を最小にすること及びパッドをウェル２４の平坦な「フロア」から離すことによって、試薬の再水和を最大にし、かつパッド材料を挟むことによって生じる再水和されない材料のあらゆる「ポケット」を最小にする。

培養ウェル内の緩衝剤（試験サンプル含有）と標識抗体との混合の効率を上げるために、カートリッジを光学読み取りシステム内の適切な機構によって振動することもできる。代替として又はそれに加えて、カートリッジは最適の培養温度を確実にするために徐々に加熱されてよい。

図９は、上記した型の使い捨てのカートリッジ２０からデータを読み取るのに適した光学読み取りシステムの特定の設計を示している（図９は、システムの光学及び電気部品を含む特定の部品を省いている）。システムは、下側ケーシング６１及び下側ケーシングに取り付けられた上側ケーシング（図示せず）を含んで実質的に閉じられたシステム筐体を提供する。下側ケーシング６１内にはカートリッジホルダ６２が配置されている。ホルダ６２は、ホルダがケーシング６１内の水平面で僅かに移動可能であるように構成されている。ホルダは、垂直面で移動可能であってもよい。動きは、ケーシング２１内で固定されかつホルダ６２に結合された小さな振動誘導「モータ」６３によって容易になる。ホルダ６２は、加熱要素６４も含んでおり、これは使い捨てカートリッジ２０を挿入すると加熱要素が試験紙の下にあるように構成される。加熱要素及び振動誘導モータの両方は、上記したコンピュータ５７によって制御される。

コンピュータ５７は、側方流動試験を最適化するために加熱要素及び振動誘導モータを制御するように構成されてよい。例えば、これらの部品は、サンプルコレクタの挿入前の試験紙及び／又は試薬の予熱、コレクタの挿入の後の培養ウェルの加熱、及び、コレクタの挿入の後の培養ウェルの振動を達成するように制御されてよい。これらのステップが行われる時間及び持続時間は、例えば、経験的観察に基づいて決定される。

図１０は、上記した方法をさらに示すフロー図である。

本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正が上記した実施形態に行われてもよいことが当業者に理解されるであろう。例えば、緩衝カプセル３２には、注射器の端を中に押し込むことができる（すなわち、注射器に針を取り付ける必要なく）弱化領域が設けられてよい。上記した光学読み取りシステムを用いた試験の完了の後に、カートリッジ及びコレクタはシステムから取り除かれてさらなる試験のために実験室に送られる。カートリッジ内に残ったサンプルは、カプセルの弱化部分に注射器の端を挿入することによって抽出されてよい。

上記したカートリッジは、第２培養ウェルにサンプル流体を送るために第３の平行スロット又はルーメンを含むようにさらに修正されてよい。それによって、カートリッジは２つの異なる試験形態を行うことを容易にする。（別個のウェルが一次スロット２１のどちら側にも設けられてよく、あるいは単一のウェルが分割器によって別々のサブウェルに分割されてもよい。）これは、異なる試薬が異なるセットの多重アッセイのために用いられることを可能にし、かつ予備培養形式のマルチパネル試験に共存する必要がある試薬との潜在的な適合性問題を解決する。カートリッジは、分離層２６が溶解可能な膜として設けられるように修正されてもよい。培養ウェル２４内に流体を挿入すると、試薬は水和されて分離層はある定められた時間にわたって溶解する。分離層が溶解すると、試験紙の端は起動パドル３３を必要とすることなく流体と接触する。

上記した設計のさらなる修正によると、試薬を培養ウェル２４内に直接置くより、試薬はウェルの「上流」のある箇所に配置されてもよい。例えば、乾燥した試薬は、スロット２１を培養ウェル２４と接続する開口部４２内に配置されてもよく、あるいは、緩衝カプセル３１の端を閉じるフォイルシール３２の外面に取り付けられてもよい。そのような実施形態では、放出された緩衝液が乾燥した試薬及び検体を培養ウェル内へと流す。

上記した設計のさらなる修正によると、トリガ３６の起動は、試験紙２８の端を培養ウェル２４内へと曲げるより、試験紙がウェル内に突出するようにその試験紙の直線運動をもたらしてもよい。これは、試験紙をカートリッジ２０内の適切に構成されたシャトルに設置することによって達成することができる。

上記した設計のさらなる修正によると、システムは、光学検出機構以外のものに依存するように構成されてよい。例えば、磁場検出、電気化学検出及び他の検出方法を使用してもよい。

上記した設計のさらなる修正によると、培養ウェル２４内での流体と試薬との混合に役立つために、磁性材料から成る「ノミ(flea)」が培養ウェル２４内に配置されてよい。光学読み取りシステムは、ノミがウェルの中で動き回ることができるようにウェル２４内で変動磁場を生成するように構成される。この設計特徴を組み込むカートリッジは、磁気ノミが参照番号６５で識別されている図１１の断面図で示されている。図１１では、一対の円筒形の位相ロックコイル６６ａ及び６６ｂも示されている。コイル巻線は、フィールド増幅金属核のための空間を与えた上でカスタム・ボビンに形成される。そのようなコアは、コイルが非活動状態である間ノミが既知の位置で保持されることを可能することができ、これはノミがプレート３４及び試験紙２８などの他の部品を妨害することを防ぐ。コイル６６ａ及び６６ｂは、カートリッジがシステム内に挿入されると、コイルが培養ウェル２４の真下に配置されるように光学読み取りシステム内に設けられる。変動磁場の他の可能な源は、振動する供給電圧及び移動する永久磁石を有する単一のコイルである。

本発明は側方流動イムノアッセイに関連して上記で述べたが、ＤＮＡアッセイ及び例えばマイクロ流体に依存するアッセイを含む他の形のアッセイにも適用できることが理解されるであろう。

結果がデジタルディスプレイ上に表示される。ＧＢ２３３９６１５号に記載されたタイプの従来のイムノアッセイは、試験サンプルと緩衝液との予混合及びその後に標識抗体を含有する領域を通って試験紙の中へと入る溶液を流すことに依存する。

米国特許出願公開第ＵＳ２００６／０２７５９２２号は、サンプルと緩衝剤との第１の予混合、及び、混合されたサンプル及び緩衝剤と抗原又は標識抗体であり得る乾燥した試薬との第２の予混合を容易にする側方流動イムノアッセイ試験デバイスを記載している。

競合的結合イムノアッセイの代替物は、いわゆるサンドイッチ結合イムノアッセイである。そのようなサンドイッチアッセイでは、検体の結合は最小２つの部位で２つの抗体部分によって生じる。第１部分が試薬として標識される一方、第２部分は試験紙に固定される。したがって、可視表示が現れるということは、陽性の試験結果の表示である。

本発明の一態様によると、試験サンプルにおける１つ又は複数の検体の存在を検出するためにアッセイを行うときに用いる装置が提供される。装置は、サンプルコレクタを受け入れるためのスロットと、試薬を包含するか又は受け入れるように構成された培養チャンバと、スロットと培養チャンバとの間の液体連結を可能にするアパーチャとを画定する筐体を備える。筐体は、緩衝液を含有するカプセルをさらに画定する。カプセルは開封可能な蓋によって密閉され、カプセルは、スロット内へのサンプルコレクタの挿入が蓋を開けさせて加圧下で緩衝液をスロット内へと放出してサンプルの一部をアパーチャを介して培養チャンバに連結させるようなスロット及びアパーチャとの関係において筐体と接続される。装置は、さらに、１つ又は複数の試験要素と、培養チャンバと（１つ又は複数の）試験要素とを分ける実質的に液密なシール部材と、液密なシール部材を開けることによって試験要素又は各試験要素の少なくとも一部を培養チャンバと液体連結させるように動作可能な作動機構とを備える。

本発明の実施形態は、混合溶液を（１つ又は複数の）試験要素に導入する前にサンプル溶液を試薬と予混合することによってアッセイの最適化を可能にする。

Claims (37)

1. 試験サンプルにおける１つ又は複数の検体の存在を検出するためにアッセイを行うときに用いる装置であって、前記装置は、
   サンプルコレクタを受け入れるためのスロットを画定する筐体であって、前記筐体は、試薬を包含するか又は受け入れるように構成された培養チャンバと、前記スロットと前記培養チャンバとの間の液体連結を可能にするアパーチャとをさらに画定する、筐体と、
   緩衝液を含有するカプセルであって、前記カプセルは開封可能な蓋によって密閉され、前記カプセルは、前記スロット内への前記サンプルコレクタの挿入が前記蓋を開けさせて前記緩衝液を前記スロット内へと放出するような前記スロットとの関係において前記筐体と接続される、カプセルと、
   １つ又は複数の試験要素と、
   前記培養チャンバと（１つ又は複数の）前記試験要素とを分ける実質的に液密なシール部材と、
   前記液密なシール部材を開けることによって前記試験要素又は各試験要素の少なくとも一部を前記培養チャンバと液体連結させるように動作可能な起動機構と
   を備える、装置。
2. 前記開封可能な蓋は破壊可能な蓋である、請求項１に記載の装置。
3. 前記カプセルは、前記スロット内へのサンプルコレクタの挿入が前記コレクタに前記蓋と衝突させて前記蓋を開けるように、前記スロットと実質的に軸方向に位置合わせされる、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記カプセルは、前記蓋に隣接し半径方向内側に突出して設けられる１つ又は複数の歯を含み、それによって、前記蓋に対する前記コレクタの衝撃が、歯に前記蓋を穴あけさせるか又はそうでない場合は前記蓋を破壊させる、請求項３に記載の装置。
5. 前記スロットは、前記筐体と挿入されたサンプルコレクタとの間に実質的に液密なシールが形成されることを可能とし、それによって前記筐体内で前記放出された緩衝液を保持する内側寸法を有する、請求項１〜４のうちのいずれかに記載の装置。
6. 前記スロットは、前記カプセル内へのサンプルコレクタの挿入が前記緩衝液に力を与えることによって前記液体が前記コレクタを少なくとも部分的に通り、さらに前記アパーチャを通って前記培養チャンバ内へと流れるような内部寸法を有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記液密なシール部材は破壊可能なシールである、請求項１〜６のうちのいずれかに記載の装置。
8. 作動機構はトリガを含んでおり、前記トリガは、前記トリガが前記筐体の外側にある点火機構によって係合されることができるように前記筐体によって画定された開口部を介してアクセス可能である、請求項１〜７のうちのいずれかに記載の装置。
9. 前記試験要素又は各試験要素は、側方流動アッセイを行うための試験紙を含む、請求項１〜８のうちのいずれかに記載の装置。
10. 前記作動機構は、前記試験紙又は各試験紙の上に配置されたプレートと、前記プレートに固定された回転ロッドと、前記筐体によって画定された回転サポートとを備え、前記プレート又は回転ロッドに取り付けられた前記トリガは、前記トリガに加えられた力が前記プレートを回転させ、前記プレートを前記試験紙又は各試験紙に押し付け、その後、（１つ又は複数の）前記試験紙を前記液密なシール部材に押し付けて前記液密なシール部材を開けさせる、請求項９に記載の装置。
11. 前記筐体は、前記起動機構の動作の際に前記試験紙又は各試験紙がプラットフォームの端の上で曲がるように前記試験紙又は各試験紙を部分的に支持するためのサポートプラットフォームを画定する、請求項９又は１０に記載の装置。
12. 前記作動機構は、前記実質的に液密なシール部材を溶解可能部材として提供することによって実施される、請求項１〜６のうちのいずれかに記載の装置。
13. 前記培養チャンバ内にパッドを備え、前記試薬は前記パッドによって支持される、請求項１〜１２のうちのいずれかに記載の装置。
14. 前記試薬は前記アパーチャ内又は前記アパーチャに隣接して配置される、請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の装置。
15. 前記筐体は、前記試験要素又は各試験要素の少なくとも一部が前記筐体の外側から見える窓をさらに画定する、請求項１〜１４のうちのいずれかに記載の装置。
16. 前記アパーチャは、前記スロットと実質的に平行して延在する、請求項１〜１５のうちのいずれかに記載の装置。
17. 前記アパーチャ内又は前記アパーチャに隣接して配置されたフィルタを備える、請求項１〜１６のうちのいずれかに記載の装置。
18. 前記試薬及び（１つ又は複数の）前記試験要素は、イムノアッセイが行われるように構成されている、請求項１〜１７のうちのいずれかに記載の装置。
19. 前記試薬及び（１つ又は複数の）前記試験要素は、競合的結合又はサンドウィッチ結合イムノアッセイのうちの１つが行われるように構成されている、請求項１８に記載の装置。
20. 前記装置から１つ又は複数の試験結果を読み取る目的のために読み取りシステムによって受け入れられるカートリッジとして構成されている、請求項１〜１９のうちのいずれかに記載の装置。
21. 前記緩衝カプセルには弱化領域が形成され、それによって、流体を、注射器の端等の挿入によって前記弱化領域通って前記カプセルから抽出することができる、請求項１〜２０のうちのいずれかに記載の装置。
22. 請求項１〜２１のうちのいずれかに記載の装置との使用に適合した読み取りシステムであって、前記システムは、
    前記装置を受け入れるためのスロットを画定する筐体と、
    前記装置の前記起動機構を動作するためのアクチュエータと、
    前記試験要素又は各試験要素から読み取るための読み取り機構と
    を備える、読み取りシステム。
23. 前記読み取り機構は光学読み取り機構である、請求項２２に記載の読み取りシステム。
24. 前記スロット内への前記装置の挿入の後の前記装置内へのサンプルコレクタの挿入を検出するための検出器と、
    前記検出器に結合されたコントローラであって、前記サンプルコレクタの挿入の際又は挿入の後にタイマーを開始し、かつ前記タイマーが終了すると前記アクチュエータに前記装置の前記起動機構を動作させるように構成されている、コントローラと
    を備える、請求項２２又は２３に記載の読み取りシステム。
25. 前記読み取りシステム内で前記装置を振動させるための振動器及び前記読み取りシステム内で前記装置又は前記装置の一部の加熱するための加熱器のうちの１つ又は両方を備える、請求項２２〜２４のうちのいずれかに記載の読み取りシステム。
26. 前記コントローラは、タイマー値に基づいて前記装置の振動及び／又は加熱を制御するために前記振動器及び／又は加熱器に結合されている、請求項２４に従属する請求項２５に記載の読み取りシステム。
27. 試験サンプルにおける１つ又は複数の検体の存在を検出するためにアッセイを行う方法であって、前記方法は、
    １）サンプルコレクタをカートリッジの受け入れスロット内に挿入することであって、前記カートリッジは１つ又は複数の試験要素を含み、それによって、前記コレクタの挿入が緩衝液を含有するカプセルの蓋を開けて前記液体を前記カプセルから前記スロット内へと排出させる、ことと、
    ２）前記スロット内の液体を前記カートリッジの培養チャンバ内へと流し、かつ前記チャンバ内に含有されるか又はその中に導入される試薬と混合させることと、
    ３）前記試験要素又は各試験要素の少なくとも一部を前記チャンバ内の流体と接触させることであって、結果として前記側方流動イムノアッセイが開始される、ことと
    を含む、方法。
28. ステップ３）の前に前記カートリッジを読み取りシステム内に挿入することであって、前記システムはステップ３）を開始するように動作する、ことを含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記カートリッジはステップ１）の前に前記読み取りシステム内に挿入される方法であって、前記方法は、ステップ１）の動作を検出し、結果としてタイマーを開始し、前記タイマーが終了するとステップ３）を開始することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記読み取りシステム内で前記カートリッジ又は前記カートリッジの一部を振動させること及び加熱することのうちの１つ又は両方を含む、請求項２８又は２９に記載の方法。
31. タイマー値に基づいて前記カートリッジの振動及び加熱のうちの１つ又は両方の開始及び持続時間を制御することを含む、請求項２９に従属する請求項３０に記載の方法。
32. ステップ１）の前に前記読み取りシステム内で前記カートリッジを予熱するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
33. 前記予熱することを前記カートリッジ内の前記試験要素に向けることと、前記試験要素の温度を試験の間実質的に所定の温度で維持することとを含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記アッセイはイムノアッセイである、請求項２７〜３３のうちのいずれかに記載の方法。
35. 前記試験要素又は各試験要素は試験紙である、請求項３４に記載の方法。
36. １つ又は複数の側方流動試験紙を用いて測方流動イムノアッセイを行う方法であって、前記方法は、
    検体を緩衝液と混合することと、
    混合された液体を、試薬を含有するか又は受け入れる培養チャンバ内へ流すことと、
    前記培養チャンバを振動させることと、
    前記試験紙又は各試験紙の少なくとも一部を前記チャンバ内の流体と接触させることであって、結果として前記側方流動イムノアッセイが開始される、ことと
    を含む、方法。
37. １つ又は複数の測方流動試験紙を用いて側方流動イムノアッセイを行う方法であって、前記方法は、
    前記試験紙又は各試験紙を予熱することと、
    検体を緩衝液と混合することと、
    混合された液体を、試薬を含有するか又は受け入れる培養チャンバ内へと流すことと、
    前記試験紙又は各試験紙の少なくとも一部を前記チャンバ内の流体と接触させることであって、結果として前記側方流動イムノアッセイが開始される、ことと
    を含む、方法。

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