JP2504923C - - Google Patents

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JP2504923C
JP2504923C JP2504923C JP 2504923 C JP2504923 C JP 2504923C JP 2504923 C JP2504923 C JP 2504923C
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JP
Japan
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zone
analyte
reaction
mpaz
reagent
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Japanese (ja)
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ベーリング・ダイアグノステイツクス・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】 本発明は、シート状分析デバイスを用いる免疫学的測定方法に関する。 【0002】 【従来の技術】 診断方法において、特定の化合物を同定および測定することができるようにな
ったため、医薬の投与、生理活性化合物またはその二次生産物および感染症の診
断のモニターが可能となっている。この点に関し、免疫検定法(RIA、ELI
SAおよび凝集試験)は特に重要である。これらの試験に用いられる特異的結合
反応は免疫学的相互作用、例えば抗原−抗体またはハプテン−抗体相互作用に限
らず、生物学的親和性を有する相互作用、例えばレクチン−糖または活性化合物
−受容体なども利用される。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】 従来の試験は高感度で特異的ではあるが、それらは試験に長時間(大抵の場合
数時間あるいは数日間も)要しまた多くの試験段階例えば免疫反応、洗浄段階お
よび酵素反応などを要するため便利な応用形態を呈していない。前述の長い試験
時間は救急診断法に用いるのにはふさわしくない。 本発明に記載されているような一体化された乾燥化学試験エレメントは試験実
施を簡素化しまた試験時間を短縮する。 固相検出を用いる不均質免疫検定法の免疫反応、作用の遂行および「結合相−
遊離相(bound-free)」分離のためのすべての成分が一体化されているシート状
試験エレメントは、これまで全く記載されていない。 【0004】 試験用帯状片アセンブリにおいては免疫反応段階、および結合相および遊離相
の分離は方向付けられた液体流により不均質試験で行われるのに対し、薄層を相
互に重ねたものにより働く試験エレメントアセンブリ(フィルム法)では、拡散
による制御、および濃度勾配により方向付けられる過程が可能な推進力である。
蛍光標識が西独特許出願公開第3,329,728号(特開昭57−144341
号)およびEP A 0,097,952号(特開昭57−114359号)明細書
に用いられている。その標識は低分子量を有し、従って拡散により制御される過
程を促進する。しかしながら、試験は高められた温度で行われなければならない
。これら2つのケースの最初のものにおいて、遊離相と結合相の両者が評価され
ている。フィルム法では、溶媒の吸収は膨潤性成分を水和させるかまたは毛細空
隙を充填することにより行われる。相互に積層された層を有するアセンブリの場
合には、上層と底層だけが、主たる困難を伴うことなく検出に利用できるにすぎ
ない。反応段階が行われた後は、試薬を中間に位置する層の成分と反応させるこ
とは困難である。本発明に用いられるような相前後して位置するゾーンを有する
試験片アセンブリにおいては、基本的に各ゾーンは、測定のためにもまた必要と
なるかもしれない試薬の添加のためにも、上からもまた下からも接近しうる。 【0005】 【課題を解決するための手段】 本発明はすべての試薬成分を含有し、そして作用シーケンスに必要なすべての
成分のみならず、作用シーケンス自体をも一体化された形で含み、そして被分析
物の溶液をこの目的のために設計されたデバイスの作用領域と接触させそして被
分析物を信号発生系を介して単一作用領域(固相ゾーン)で検出することにより
生物学的親和性特性を有する被分析物を検出または測定する方法に関する。 同じ溶液中の成分としての第2の被分析物または更なる被分析物は、これら被
分析物が第1被分析物とは異なる生物学的親和性特性を有すれば、このデバイス
により同時に検出することができる。それらはまた、単一作用領域(それらに適
した固相ゾーン)で第1被分析物と同様にして検出される。第2の、または別の
被分析物の検出のための作用領域は、シート状デバイスにおいて第1被分析物の
検出のための作用領域の前または後に位置している。このデバイスはまた、ある 被分析物、およびこの被分析物の様々な測定範囲に対し適切ないくつかの固相ゾ
ーンを含むことができる。このデバイスはすべての反応成分および試薬を脱水さ
れた形で含む。 【0006】 シート状診断デバイスは、水性溶液吸収能を有する材料の帯状片1枚または相
前後して配置する数枚よりなる。それら帯状片は固体支持体に固定される。それ
らは特定の診断剤に必要な試薬成分を含有し、また従って作用セクターまたは作
用領域となる。帯状片形状デバイスの一方の端に位置する作用セクター(移動相
適用ゾーン)は被分析物溶液中に浸漬することにより、あるいは該溶液を塗布す
ることにより該溶液と接触させる。その溶液はすべての作用領域を通過移動する
。帯状片を構成する支持体材料の吸収能により生じる液体の流れは、帯状片形状
デバイスの他方の端で停止する。被分析物はまた、デバイスの中部領域に適用す
ることができ、次いでデバイスの一端から他端への液体の流れを誘起させること
ができる。 【0007】 試料をデバイスのクロマトグラフィ・セクションに直接適用する必要はない。
それはまた、デバイス上に位置しそして試料から血液細胞を除去する機能を有す
る吸収性材料に適用することもできる。試料は濾過をうけた後デバイスに適する
。この濾過過程で試薬の添加を、後者を乾燥状態でフィルタ中に存在する成分か
ら溶出することにより同時に行うことができる。かかる成分により干渉因子を溶
液から除去することができる。すなわち、例えば、オキシダーゼやペルオキシダ
ーゼを標識剤として用いる場合に干渉する、検体中に存在するアスコルビン酸は
適当な酸化剤により無害化することができる。更にまた、フィルタは吸着により
検体から干渉因子を除去する吸着剤の機能も有しうる。この試験のために検体を
調整するための、濾過、吸着および試薬混合機能は、移動相適用ゾーンによって
遂行させることもできる。 【0008】 個々の作用領域における溶媒分布は使用材料の吸着能および寸法に依存する。 移動相適用ゾーンは計量要素の機能を有しうる(西独特許第3,043,608 号および第2,332,760号、および米国特許第3,464,560号、第3,
600,306号、第3,667,607号、第3,902,847号、第4,144
,306号および第4,258,001号明細書参照)。それは、試験要素の機能
に必要とされる様々な試薬を乾燥状態で含有することができる。移動相適用ゾー
ンは試薬要素の一方の端に位置し、そして単に溶液、例えば試料の溶液中に浸漬
するかまたは試料の溶液を塗布するだけで所定量の液体で完全に飽和するところ
となり、次いで後続のゾーンよりゆっくりとそして制御された形でその液体を放
出する一片の布帛紙であってもよい。移動相適用ゾーンは、デバイスの他方の端
、すなわち吸収ゾーンの終端まで移動するのに充分な液体を吸収するような寸法
を有する。 【0009】 移動相適用ゾーンと吸収ゾーンとの間には、試験の実施のための反応成分が含
まれ、そして試験実施のすべての反応段階が行われる作用領域が配設される。試
験実施のための反応成分の一部を試料適用ゾーンに収納しておくこともできる。
吸収ゾーンは、過剰の、および自由に動きうる試薬成分および信号発生系の反応
生成物を吸収する機能を有する。 各種作用領域の構成分としての1枚または2枚以上の帯状片の形の吸収性支持
体は、選択に応じて、セルロース、セルロースの化学的誘導体、または多孔質も
しくは繊維質構造および充分な親水性特性を有するプラスチック、または合成膜
中に埋設されたセルロースまたはシリカなどの粒子、および親水性ではあるが非
水溶性化されている天然物から構成されていてもよい。異なる材料から構成され
る帯状片の組合せを用いることもできる。適当な吸収性材料は個々の診断デバイ
スに対し設定された要件に基づいて選択されている。 【0010】 免疫学的結合特性を有する反応成分、例えば抗原、ハプテンまたは抗体はデバ
イスの様々な態様に取り込むことができる。レクチンに結合する糖タンパクまた
はオリゴサッカライドを検出する場合には、生物学的親和性を有する一つの反応
成分は特定のレクチンであってもよいが、免疫学的親和性を有する第2の反応成
分はレクチンのそれ以外の被分析物上の結合点に対する抗体であってもよい。微 生物の活性化合物を検出する場合には、一つの結合パートナーはその活性化合物
に対する受容体物質とすることができ、一方第2の結合パートナーは活性化合物
上のもう一つの結合点に対する抗体であることができる。 【0011】 生物学的親和性を有する一つの結合パートナーは反応の進行過程で結合するよ
うになるか、または、被分析物の検出のために設計された作用領域(固相ゾーン
)の支持体材料にすでに結合している。それは固有結合パートナーともよばれる
。他の結合パートナー(1種または複数種)は支持体中に存在する。それらには
標識を施す。 標識には様々な可能性が知られているがなかでも酵素標識が好ましい。それは
、色素原基質系または蛍光または化学発光を生じる基質系を必要とする。化学発
光標識は、試薬の添加後にのみ測定される標識のもう一つの例である。化学発光
それ自体または後者(基質系)により励起された蛍光のいずれかを測定すること
ができる。大抵の場合に、蛍光標識は、試薬の添加を要せずして測れる。しかし
ながら、ある種の希土類元素キレートを用いる場合などは、試薬を添加した結果
としてのみ測定されるべき蛍光団を生成させるか、または第1蛍光団により励起
されるようになるかまたは第1蛍光団を励起する第2蛍光団を添加することも望
ましいことでありうる。蛍光はある時点で、時間の関数として、あるいは蛍光偏
光として測定することができる。 検出に必要な試薬は分離段階の後、様々な方法で検出されるべき免疫複合体(
コンブレックス)と反応するよう誘導することができる。信号発生系の一部は固
相ゾーンに位置することができる。固相を充分洗浄後、標識の検出に必要な試薬
を結合相の検出を伴う不均質免疫検定法において、様々な態様で低速で放出する
ことができる。次に、可能な例を挙げる。 【0012】 主要液体流に対し並行に配されるが、より低速で流動しそして移動相溜めから
出発し、標識成分含有ゾーンの前に入る液体流による試薬の適用。この並行液体
流は、より低速にクロマトグラフィを行う吸収性媒体、例えば適度に低速にクロ
マトグラフィを行う紙、または所々「進路を一時的に妨害する成分(components temporarily blocking the way)」、例えば溶液に移行する際に高粘度を付与す
るポリマー(例えばポリビニールアルコールまたはデキストラン)で含浸した紙
を用いることにより制御することができる。 【0013】 固相を充分洗浄後(すなわちクロマトグラフィ完了後)、試薬の適用を、試薬
要素の固体成分である要素を押下げる(press down)ことにより行うことができ
る。この「押下げ」は機械的に、または液体流の作用による離間片を除くことに
より行うことができる。例えば、試薬含有要素の押下げは、フラップをまたは離
間片により支持された紙片を押下げることにより行うことができる。流体流の作
用による試薬含有要素の下方移行は例えばその固相、水溶性ポリマーおよび試薬
担体(例えば適当に含浸された紙片)を相互に積層することにより行うことがで
きる。 【0014】 液体流中への試薬の導入遅延は固相が充分洗浄された後でのみカプセルから現
れるマイクロカプセル化された試薬を用いるか、またはマトリックス内でゆっく
り溶解する成分に付着した試薬をコーティングすることにより行うことができる
。 特別な酵素標識の場合に提供される一つの可能な手段は次のとおりである。す
なわち、ペルオキシダーゼ標識を用いる場合には、グルコースオキシダーゼ・ゾ
ーンを固相ゾーンの前におくことができる。次にグルコースおよび色素原を液体
流に取込むことができ、その結果グルコースオキシダーゼの後方で呈色させるこ
とができる。認めうる呈色は、適度のペルオキシダーゼ濃度で充分なH22がそ
のオキシダーゼにより形成される場合にのみ観察される。この過酸化物形成はゆ
っくりと始まり、至適濃度に達し、そして最終的に酵素阻害を生じ従って呈色を
自動的に停止させる高濃度に達する。この呈色は、H22受容体、例えば緩和な
還元剤としてのチオエーテル、または酵素カタラーゼをオキシダーゼ・ゾーンに
、または後者の前方に取込めば、調整することができる。 【0015】 この例では、標識検出試薬は、酵素を用いた遅延回路により作られる。固相ゾ ーンでの呈色は、このゾーンが液体流によって非特異的に結合した標識が不含と
なるよう充分に洗浄された後でのみ開始する。 固相ゾーンの調製手段はいくつか可能である。そこに固定される成分は試験要
素の一部である吸収性支持体に化学共有結合によりまたは吸着により付着させる
ことができる。これらの成分は吸収性支持体に適用後に適用部位に固定されたま
まの粒子分散体に結合させることができる。例えば、表面に特異受容体を有する
細胞の懸濁液、例えばスタフィロコッカス・オーレウス・コワンI(Staphylococ
cus aureus Cowan I)菌体、または生物学的親和性を有する結合パートナーを表
面に結合した状態で担持するラテックス粒子は、ペーパーマトリックスに固定す
るのにふさわしい。ピペット操作可能な支持体に結合された試験用帯状片の成分
およびそのデバイスの未結合成分も風乾によりそのエレメントの吸収性マトリッ
クス上に乾燥することができる。凍結乾燥段階は全く必要ではない。 【0016】 いくつかの試験実施例を使用標識から独立したものとみなすことのできる態様
例として説明する。簡潔にするために、診断デバイスによる単一被分析物の検出
についてのみ記述する。 拮抗的免疫検定の原理に基づく次の2つの態様を被分析物が生物学的親和性を
有する結合部位をただ一つしかもたないかまたは、生物学的親和性を有するいく
つかの結合部位のうちただ一つの結合部位しか利用されない場合について説明す
る。 【0017】 固相結合パートナーは固相作用領域の支持材料に共有結合によりまたは吸着に
より結合する。被分析物の溶液は、診断剤中に含まれる所定量の標識を移動性に
する。それら2成分は固相結合パートナーを含む作用セクター中に移行しそして
その固相結合パートナーとの結合を求めて拮抗する。被分析物の割合が標識被分
析物に比べて高いと、標識被分析物はほとんど結合されなくなる。それが低いと
、多量の標識被分析物が結合されることになる。 固相結合パートナーは未結合成分として作用領域中、固相作用領域の前方に収
納する。接近してくる溶媒先端によりそれは固相作用領域に運ばれ、そこで結合 されるようになる。この固相結合は被分析物の結合系から独立した生物学的親和
性を有する結合系により作られる。ビオチンと接合した結合パートナーは支持体
に結合したアビジンに結合する。結合パートナーとしての免疫グロブリン例えば
IgGは、そのFc成分を介して支持体に結合したS.オーレウスのプロテイン
Aに固定されるか、または非イディオタイプ的に当該免疫グロブリンに向けられ
た別の種の固相抗体により結合される。 【0018】 前述の如く、被分析物と標識被分析物とは診断剤の成分として、処理時間中固
相結合パートナーへの結合を求めて拮抗する。この拮抗反応の一部は、溶存固相
結合パートナーに対して、そして一部は、固相に結合済みの固相結合パートナー
に対して生起する。 特異性の異なる2つの結合点が被分析物中に存在する場合には、サンドイッチ
式免疫検定の原理に基づく、診断剤のいくつかの態様が考えられる。これらのう
ち2例について以下に説明する。 固相結合パートナーを固相作用領域の支持体材料に共有結合によりまたは吸着
により結合する場合、被結合と標識結合パートナーとで形成される二成分複合体
は溶媒と共に固相作用領域中に移行しそしてそこで固相結合パートナーと反応し
て固相に結合した三成分複合体と形成するが、これは最初の結合パートナーの標
識を通じて検出することができる。過剰の標識結合パートナーは溶媒により、次
の作用領域中に除去される。 【0019】 固相結合パートナーが診断剤中で未結合の形で存在していて溶媒により移動性
となる場合には、生物学的親和性を有する分析物の2反応成分は、被分析物が同
時にあるいは順次に両反応成分と反応しそして生成三成分複合体が次に固相作用
領域(そこでは前述の如く、それは被分析物のそれから独立した生物学的親和性
を有する第2の系を介して固相に結合されるようになる)に移行するように作用
領域に収納される。 【0020】 前述の態様、および免疫測定(immunometric)試験原理、間接的抗体検出の原 理または免疫検定のELA(酵素標識抗原)原理に基づく別な態様を説明するた
めに総括表Iは、作用領域中の剤の成分の分布、および反応完了後の固相複合体
の組成(その量は試料中の被分析物の濃度の尺度である)を例示的に説明してい
る。 【0021】 【表1】 【0022】 【0023】 固相検出による不均質免疫検定の原理に従って働く完全に一体化された試験帯
状片は、原理的に実施可能であるばかりでなく、更に、1時間以内の時間内に評
価でき、通常のRIAやELISAの定量化および感度が達成されることを見出
した。10-12モル/リットル程度の微量成分の検出は室温で30分以下の反応
時間で可能となり、また試料の必要量は例えば約1pgに相当する10-16モルで
ある。しかしながら、前述の配置はより低い感度要件の試験をも可能にする。評
価をSanoquell反射計(Quelle製)を用いて行った場合に20〜30についての
標準曲線を得た。完全な呈色を含む試験要素に対するクロマトグラフィ時間は1
6分間を超えない。評価はまた肉眼的に行うことができる。HCGを被分析物と
して用いた場合、固相に結合したグルコースオキシダーゼおよびペルオキシダー
ゼ標識を用いた例における測定範囲の始点は0.3ng/ml(3U/リットルに相
当する)であった。 【0024】 次の実施例において、拮抗的二重抗体試験の原理の応用を具体例として示す。
この試験配置では、四成分を測定反応および分離段階のために順次に反応させる
必要があり、そして反応時間および反応成分の濃度は臨界値である。この実施例
は本発明を限定するものと考えられるべきものでは全くなく、本発明を更に説明
するために用いるにすぎない。 【0025】 【実施例】 組込まれた色素原基質系によるHCG検出のための完全に一体化された酵素−
免疫化学的デバイス。 1.1 試薬 1.1.1 HCG−ペルオキシダーゼ接合体 約3000U/mgの比活性を有するHCGをOrganon社から得た。西洋ワサビ
からのペルオキシダーゼをBoehringer Mannheim社(カタログ番号413,470
)より得た。ヘテロ−二官能性試薬N−γ−マレイミドブチリルオキシスクシン
イミド(GMBS)をBehring Diagnostics社から得、そしてTanimoriらが19 83年に「J.Imm.Meth.62,123〜131」に記載したようなHCGと反応させた
。2−イミノチオラン塩酸塩(Sigma、カタログ番号I 6256)を、Kingらが
1978年に「Biochemistry」17,1499〜1506に記載した方法によりペルオキシ
ダーゼと反応させた。Tanimoriらによって記載された方法でGMBS−HCGと
イミノチオラン−ペルオキシダーゼから接合体を調製した。粗製接合体をUltrog
el ACA 44(LKB)でのゲルクロマトグラフィにより精製した。HCG 1分子
あたり約1〜2個のペルオキシダーゼ分子が結合した画分を試験に用いた。その
接合体をBehringwerke社製(注文番号OSD)のEnzygnost IgEインキュベーシ
ョン媒質(以下においては単にインキュベーション媒質と称される)で希釈した
。 【0026】 1.1.2 抗体 HCGに対する抗体を、家兎を免疫することにより得、そして家兎−IgGに
対する抗体をヤギを免疫することにより得た。IgG画分を硫酸アンモニウム沈
殿および陰イオン交換クロマトグラフィにより血清から単離し、そして免疫吸着
により更に精製した。使用した方法は、「Immunologische Arbeitsmethoden(免
疫学研究法)」(1984)、Helmut Friemel,編に記載されている。抗−HCG抗体
は最終的に前述の接合体希釈緩衝液で希釈した。 【0027】 1.1.3 グルコースオキシダーゼ アスパージラス・ニガー(Aspergillus niger)からのグルコースオキシダー
ゼを300U/mg含有溶液(Serva、カタログ番号22,737)として得た。グ
ルコースオキシダーゼを最終的にインキュベーション媒質で希釈した。 1.1.4 グルコースおよびテトラメチルベンジン α−D−グルコースとテトラメチルベンジン塩酸塩をServa社(それぞれカタ
ログ番号22,720および35,926)から得た。 【0028】 1.2 デバイスの調製 シート状作用領域を次のように調製した: 移動相適用ゾーンはKalle社製スポンジ布帛を20×6mmの寸法に切断するこ
とにより調製した。これは乾燥状態で圧縮された再生セルロースの合成スポンジ
である。それを水1mlあたりグルコース50mgおよびテトラメチルベンジジン塩
酸塩0.75mgで含浸し、そして空気流中で乾燥した。 前記接合体、抗−HCG抗体およびグルコースオキシダーゼ(それぞれ25μ
l/ml、100μl/mlおよび0.1mg/ml濃度のもの各5μl)を均一の距離
で、45×5mm MN 1番紙(Macherey & Nagel)片に相前後して適用し、そし
風乾した。 5×5mmの寸法のSchleicher & Schuell 597番紙片を常法により、固相ゾ
ーンとしての抗−家兎IgG−抗体で被覆した。これは臭化シアンで活性化した
紙に抗体を結合させることにより行った(Clarkeほか、「Meth.Enzymology」(19
79),68巻,441〜442参照)。 20×5mmのSchleicher & Schuell 2668/8番紙片を吸収ゾーンとして
用いた。 それら4つの紙片を相前後して、0.5〜1mmオーバーラップさせながら両側
粘着テープ(Beiersdorf社製“Tesaband”)によりプラスチックリボンに固定し
て幅5mmの試験用帯状片を形成した。 【0029】 1.3 試験の実施 各例について試験はインキュベーション媒質中のHCG希釈液200μlを布
帛に適用することにより行った。 1.4 結果 試験要素のクロマト展開および自動的呈色は室温で15分後に完了し、そして
評価は肉眼的に、あるいは反射計により行うことができた。 固相ゾーン(597番紙)をQuelle社製のSanoquell血中グルコース評価装置
で評価したところ、次の値を得た。 【0030】 【表2】 Behringwerke社製Rapimat尿試験用帯状片評価装置を用いたところ同じ試験用
帯状片に対して次の値が得られた。 【0031】 【表3】 【0032】 ここに示された試験用帯状片アセンブリはグルコースオキシダーゼと抗−HC
G抗体が同じゾーンに位置していても達成することができる。それだけ短くした
試験用帯状片は約10分後に結果を与える。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an immunological measurement method using a sheet-like analysis device. 2. Description of the Related Art In a diagnostic method, a specific compound can be identified and measured, so that it is possible to administer a drug, monitor a biologically active compound or a secondary product thereof, and diagnose an infectious disease. It has become. In this regard, immunoassays (RIA, ELI
SA and agglutination tests) are of particular importance. The specific binding reactions used in these tests are not limited to immunological interactions, such as antigen-antibody or hapten-antibody interactions, but also interactions with biological affinity, such as lectin-sugar or active compound-receptor. The body is also used. [0003] Although conventional tests are sensitive and specific, they require a long time to test (often hours or even days) and many test steps such as Since it requires an immune reaction, a washing step, and an enzymatic reaction, it does not exhibit a convenient application form. The long test times mentioned above are not suitable for use in emergency diagnosis. An integrated dry chemistry test element as described in the present invention simplifies test performance and reduces test time. Immune reaction, performance of action and "binding phase-" of heterogeneous immunoassay using solid phase detection.
Sheet-like test elements in which all components for "bound-free" separation have been integrated have not been described at all. In test strip assemblies, the immunoreaction step, and the separation of the bound and free phases, is carried out in a heterogeneous test with a directed liquid stream, whereas the thin layers are superposed on one another. In the test element assembly (film method), control by diffusion and a process directed by a density gradient is a propulsive force.
The fluorescent label is disclosed in West German Patent Application Publication No. 3,329,728 (JP-A-57-144341).
No.) and EP A 0,097,952 (JP-A-57-114359). The label has a low molecular weight, thus facilitating a process that is controlled by diffusion. However, the test must be performed at an elevated temperature. In the first of these two cases, both the free and bonded phases were evaluated. In the film method, the absorption of the solvent takes place by hydrating the swellable component or filling the capillary voids. In the case of assemblies having layers stacked on top of each other, only the top and bottom layers are available for detection without major difficulties. After the reaction step has been performed, it is difficult to react the reagents with the components of the intermediate layer. In a test strip assembly having successive zones as used in the present invention, basically each zone is used for both measurement and addition of reagents that may be required. Can be approached from below or from below. [0005] The present invention comprises all reagent components and includes in an integrated manner the action sequence itself as well as all the components necessary for the action sequence; and Contacting the solution of the analyte with the working area of a device designed for this purpose and detecting the analyte at the single working area (solid phase zone) via a signal generating system allows for biological affinity. The invention relates to a method for detecting or measuring an analyte having sexual properties. A second analyte or a further analyte as a component in the same solution is simultaneously detected by the device if these analytes have different biological affinity properties than the first analyte. can do. They are also detected in a single working area (the solid phase zone suitable for them) in a manner similar to the first analyte. The working area for the detection of the second or another analyte is located before or after the working area for the detection of the first analyte in the sheet-like device. The device can also include a solid phase zone that is appropriate for an analyte and various measurement ranges of the analyte. This device contains all reaction components and reagents in dehydrated form. [0006] The sheet-shaped diagnostic device consists of one strip or a plurality of strips of material having the ability to absorb aqueous solution. The strips are fixed to a solid support. They contain the necessary reagent components for a particular diagnostic agent, and thus constitute an active sector or area. The working sector (mobile phase application zone) located at one end of the strip-shaped device is brought into contact with the analyte solution by immersion or by applying the solution. The solution moves through all working areas. Liquid flow caused by the absorption capacity of the support material that makes up the strip stops at the other end of the strip-shaped device. The analyte can also be applied to a central region of the device, which can then induce a flow of liquid from one end of the device to the other. There is no need to apply the sample directly to the chromatography section of the device.
It can also be applied to absorbent materials located on the device and having the function of removing blood cells from the sample. The sample is suitable for the device after being filtered. In this filtration step, the addition of the reagent can be performed simultaneously by eluting the latter in a dry state from the components present in the filter. Such components can remove interfering factors from solution. That is, for example, ascorbic acid present in a sample, which interferes when oxidase or peroxidase is used as a labeling agent, can be rendered harmless by a suitable oxidizing agent. Furthermore, the filter may also have the function of an adsorbent to remove interference factors from the analyte by adsorption. Filtration, adsorption and reagent mixing functions to prepare the analyte for this test can also be performed by the mobile phase application zone. [0008] The solvent distribution in the individual working areas depends on the adsorption capacity and dimensions of the materials used. The mobile phase application zone may have the function of a metering element (German Patents 3,043,608 and 2,332,760, and U.S. Pat. Nos. 3,464,560, 3,
No. 600,306, No. 3,667,607, No. 3,902,847, No. 4,144
, 306 and 4,258,001). It can contain various reagents required for the function of the test element in a dry state. The mobile phase application zone is located at one end of the reagent element and is to be completely saturated with a predetermined amount of liquid by simply immersing or applying a solution of the sample, for example a sample, and then It may be a piece of fabric paper that releases the liquid more slowly and in a controlled manner than the subsequent zone. The mobile phase application zone is dimensioned to absorb enough liquid to move to the other end of the device, the end of the absorption zone. [0009] Between the mobile phase application zone and the absorption zone, the reaction components for carrying out the test are contained and there is arranged an active area in which all the reaction steps of the test run take place. Some of the reaction components for conducting the test may be stored in the sample application zone.
The absorption zone has the function of absorbing excess and freely movable reagent components and reaction products of the signal generating system. The absorbent support in the form of one or more strips as a component of the various working areas may, depending on the choice, be cellulose, a chemical derivative of cellulose, or a porous or fibrous structure and sufficient hydrophilicity. It may be composed of plastics having lipophilic properties, or particles such as cellulose or silica embedded in a synthetic membrane and hydrophilic but water-insoluble natural products. Combinations of strips composed of different materials can also be used. Suitable absorbent materials have been selected based on the requirements set for the particular diagnostic device. [0010] Reactive components having immunological binding properties, such as antigens, haptens or antibodies, can be incorporated into various aspects of the device. When detecting a glycoprotein or oligosaccharide that binds to a lectin, one reaction component having a biological affinity may be a specific lectin, but a second reaction component having an immunological affinity May be an antibody to a binding point of the lectin on another analyte. In the case of detecting an active compound of a microorganism, one binding partner can be a receptor substance for the active compound, while the second binding partner is an antibody to another binding point on the active compound. Can be. One binding partner with biological affinity becomes bound during the course of the reaction or is a support for an active region (solid phase zone) designed for the detection of an analyte. Already bonded to the material. It is also called a unique binding partner. Other binding partner (s) are present in the support. They are marked. Although various possibilities are known for the label, an enzyme label is preferable among them. It requires a chromogenic substrate system or a substrate system that produces fluorescence or chemiluminescence. Chemiluminescent labels are another example of labels that are measured only after the addition of a reagent. Either chemiluminescence itself or fluorescence excited by the latter (substrate system) can be measured. In most cases, fluorescent labels can be measured without the need for reagent addition. However, such as when certain rare earth element chelates are used, the addition of reagents results in the formation of a fluorophore that is to be measured only, or the excitation of the first fluorophore or the first fluorophore It may also be desirable to add a second fluorophore that excites Fluorescence can be measured at some point as a function of time or as fluorescence polarization. After the separation step, the reagents required for the detection of the immune complex (
(Crebex). Part of the signal generation system can be located in the solid phase zone. After thorough washing of the solid phase, the reagents required for the detection of the label can be released in a variety of ways at a slow rate in heterogeneous immunoassays involving detection of the binding phase. The following are possible examples: [0012] Application of the reagent by a liquid stream arranged parallel to the main liquid stream, but flowing at a lower speed and starting from the mobile phase reservoir and entering the zone containing the labeled component. This parallel liquid stream is transferred to a slower absorbing absorbent medium, such as a moderately slower chromatographic paper, or sometimes "components temporarily blocking the way", such as a solution. This can be controlled by using paper impregnated with a polymer (for example, polyvinyl alcohol or dextran) that imparts a high viscosity. After thorough washing of the solid phase (ie, after completion of chromatography), application of the reagent can be performed by pressing down the element that is a solid component of the reagent element. This "pulling down" can be done mechanically or by removing the spacing pieces under the action of the liquid flow. For example, depressing the reagent-containing element can be performed by depressing a flap or a piece of paper supported by a spacing strip. Downward movement of the reagent-containing element by the action of a fluid stream can be effected, for example, by laminating the solid phase, the water-soluble polymer and the reagent carrier (for example, a suitably impregnated piece of paper) with one another. [0014] Delayed introduction of the reagent into the liquid stream can be achieved by using microencapsulated reagents that emerge from the capsule only after the solid phase has been thoroughly washed, or by coating reagents attached to components that slowly dissolve in the matrix. Can be performed. One possible means provided in the case of a special enzyme label is as follows. That is, if a peroxidase label is used, the glucose oxidase zone can precede the solid phase zone. The glucose and chromogen can then be incorporated into the liquid stream, so that the color can be developed behind glucose oxidase. Recognizable coloration is only observed when sufficient H 2 O 2 is formed by the oxidase at moderate peroxidase concentrations. This peroxide formation starts slowly, reaches an optimal concentration, and eventually reaches a high concentration that results in enzyme inhibition and thus automatically stops color development. This coloration can be adjusted by incorporating an H 2 O 2 receptor, such as a thioether as a mild reducing agent, or the enzyme catalase into the oxidase zone or in front of the latter. In this example, the label detection reagent is produced by a delay circuit using an enzyme. Color development in the solid phase zone starts only after this zone has been washed sufficiently by the liquid stream to be free of non-specifically bound labels. Several means for preparing the solid phase zone are possible. The components immobilized thereon can be attached to the absorbent support that is part of the test element by covalent chemical bonding or by adsorption. These components can be associated with the particle dispersion that remains fixed at the application site after application to the absorbent support. For example, a suspension of cells having a specific receptor on the surface, such as Staphylococcus aureus cowan I (Staphylococ
cus aureus Cowan I) Latex particles carrying cells or binding partners with biological affinity bound to the surface are suitable for immobilization on paper matrices. The components of the test strip and the unbound components of the device bound to the pipetable support can also be dried on the absorbent matrix of the element by air drying. No lyophilization step is required. [0016] Some test examples are described as example embodiments that can be considered independent of the label used. For simplicity, only the detection of a single analyte by the diagnostic device is described. The following two embodiments, based on the principle of an antagonistic immunoassay, are used to determine whether the analyte has only one binding site with biological affinity or that several analytes with biological affinity have The case where only one binding site is used will be described. The solid phase binding partner binds covalently or by adsorption to a support material in the solid state action region. The analyte solution renders a predetermined amount of the label contained in the diagnostic agent mobile. The two components migrate into the working sector containing the solid phase binding partner and antagonize for binding with the solid phase binding partner. If the proportion of the analyte is higher than the labeled analyte, the labeled analyte will hardly be bound. If it is low, a large amount of labeled analyte will be bound. The solid phase binding partner is housed as an unbound component in the working region, in front of the solid state working region. The approaching solvent front carries it to the solid-phase working area where it becomes bound. The solid phase binding is created by a binding system having a biological affinity independent of the analyte binding system. The binding partner conjugated to biotin binds to avidin bound to the support. Immunoglobulins as binding partners, such as IgG, bind S.V. to a support via its Fc component. It may be immobilized on Aureus Protein A or bound by another species of solid phase antibody directed non-idiotypically to the immunoglobulin. As mentioned above, the analyte and the labeled analyte compete as components of the diagnostic agent for binding to the solid phase binding partner during the treatment time. Some of this antagonism occurs for dissolved solid phase binding partners, and some for solid phase binding partners already bound to the solid phase. If two binding points with different specificities are present in the analyte, several embodiments of the diagnostic agent based on the principle of a sandwich immunoassay are possible. Two examples will be described below. When the solid-phase binding partner is bound covalently or by adsorption to the support material in the solid-phase working region, the binary complex formed between the bound and the labeled binding partner migrates with the solvent into the solid-phase working region. It then reacts with the solid phase binding partner to form a ternary complex bound to the solid phase, which can be detected through the label of the first binding partner. Excess labeled binding partner is removed by the solvent into the next working area. If the solid phase binding partner is present in an unbound form in the diagnostic agent and becomes mobile by the solvent, the two reactive components of the analyte having biological affinity include the analyte Simultaneously or sequentially, the ternary complex reacts with both reaction components and the resulting ternary complex is then converted to a solid phase active region (where, as described above, it has a second system having a biological affinity independent of that of the analyte). (Which becomes bound to the solid phase via the solid phase). To illustrate the above-mentioned embodiments and other embodiments based on the immunometric test principle, the principle of indirect antibody detection or the ELA (enzyme-labeled antigen) principle of the immunoassay, the summary table I Illustrates, by way of example, the distribution of the components of the agent therein and the composition of the solid phase complex after completion of the reaction, the amount of which is a measure of the concentration of the analyte in the sample. [Table 1] A fully integrated test strip that works according to the principle of heterogeneous immunoassay with solid-phase detection is not only feasible in principle, but is also evaluated in less than one hour It was found that normal RIA and ELISA quantification and sensitivity were achieved. The detection of a trace component of about 10 −12 mol / liter becomes possible at room temperature in a reaction time of 30 minutes or less, and the required amount of a sample is, for example, 10 −16 mol corresponding to about 1 pg. However, the above arrangement also allows for testing of lower sensitivity requirements. Standard curves for 20-30 were obtained when the evaluation was performed using a Sanoquell reflectometer (from Quelle). Chromatography time for test elements containing full coloration is 1
Does not exceed 6 minutes. The assessment can also be performed visually. When HCG was used as the analyte, the starting point of the measurement range in the example using glucose oxidase and peroxidase labels bound to the solid phase was 0.3 ng / ml (corresponding to 3 U / liter). In the following examples, the application of the principle of the antagonistic dual antibody test is shown as a specific example.
In this test configuration, the four components need to be reacted sequentially for the measurement reaction and separation steps, and the reaction times and concentrations of the reaction components are critical values. This example is not to be construed as limiting the invention in any way, but is merely used to further illustrate the invention. EXAMPLES Fully Integrated Enzymes for HCG Detection with an Integrated Chromogenic Substrate System
Immunochemical device. 1.1 Reagents 1.1.1 HCG-peroxidase conjugate HCG having a specific activity of about 3000 U / mg was obtained from Organon. Peroxidase from horseradish was purchased from Boehringer Mannheim (catalog number 413,470).
). Hetero - bifunctional reagent N-.gamma.-maleimidobutyryloxy succinimide of (GMBS) from Behring Diagnostics, Inc., and Tanimori et al 19 1983 ". J.Imm.Meth 62, 123~131" as described in With HCG. 2-Iminothiolane hydrochloride (Sigma, cat. No. I 6256) was reacted with peroxidase by the method described by King et al. In "Biochemistry" 17 , 1499-1506 in 1978. Conjugates were prepared from GMBS-HCG and iminothiolane-peroxidase by the method described by Tanimori et al. Ultrog crude joint
Purified by gel chromatography on el ACA 44 (LKB). The fraction bound with about 1-2 peroxidase molecules per HCG molecule was used for the test. The conjugate was diluted with Enzygnost IgE incubation medium from Behringwerke (order no. OSD) (hereinafter simply referred to as incubation medium). 1.1.2 Antibodies Antibodies to HCG were obtained by immunizing rabbits, and antibodies to rabbit-IgG were obtained by immunizing goats. The IgG fraction was isolated from serum by ammonium sulfate precipitation and anion exchange chromatography, and further purified by immunoadsorption. The method used is described in "Immunologische Arbeitsmethoden (Immunology Research Method)" (1984), edited by Helmut Friemel. Anti-HCG antibodies were finally diluted in the conjugate dilution buffer described above. 1.1.3 Glucose oxidase Glucose oxidase from Aspergillus niger was obtained as a solution containing 300 U / mg (Serva, catalog number 22,737). Glucose oxidase was finally diluted in the incubation medium. 1.1.4 Glucose and tetramethylbenzine α-D-glucose and tetramethylbenzine hydrochloride were obtained from Serva (catalog numbers 22,720 and 35,926, respectively). 1.2 Preparation of the Device The sheet-like working area was prepared as follows: The mobile phase application zone was prepared by cutting Kalle sponge fabric to a size of 20 × 6 mm. This is a synthetic sponge of regenerated cellulose compressed in the dry state. It was impregnated with 50 mg of glucose and 0.75 mg of tetramethylbenzidine hydrochloride per ml of water and dried in a stream of air. The conjugate, anti-HCG antibody and glucose oxidase (25 μl each)
1 / ml, 100 μl / ml and 5 μl each at a concentration of 0.1 mg / ml) were applied at equal distances to a piece of 45 × 5 mm MN No. 1 paper (Macherey & Nagel) in succession and air-dried. A sheet of Schleicher & Schuell 597 paper measuring 5 x 5 mm was coated in a conventional manner with anti-rabbit IgG-antibody as solid phase zone. This was done by binding the antibody to paper activated with cyanogen bromide (Clarke et al., “Meth. Enzymology” (19).
79), Vol. 68, 441-442). A 20 × 5 mm piece of Schleicher & Schuell 2668/8 paper was used as the absorption zone. The four pieces of paper were successively attached to a plastic ribbon with a double-sided adhesive tape ("Tesaband" manufactured by Beiersdorf) while overlapping by 0.5 to 1 mm to form a test strip having a width of 5 mm. 1.3 Performing the Test For each example, the test was performed by applying 200 μl of HCG diluent in the incubation medium to the fabric. 1.4 Results Chromatographic development and automatic color development of the test elements were completed after 15 minutes at room temperature, and the evaluation could be performed visually or by means of a reflectometer. The following values were obtained when the solid phase zone (# 597 paper) was evaluated using a Sanoquell blood glucose evaluation device manufactured by Quelle. [Table 2] Using a Behringwerke Rapimat urine test strip evaluation device, the following values were obtained for the same test strip. [Table 3] The test strip assembly shown here comprises glucose oxidase and anti-HC
This can be achieved even if the G antibodies are located in the same zone. Test strips so short give results after about 10 minutes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 液体中に存在する免疫学的な結合特性を有する一対の組み合わ
せの一方の成分(以下被分析物という)を検出または測定するための分析デバイ
スであって、該デバイスは、1個または相前後して配置されかつそれらの縁を介
して相互に吸収可能な接触状態にある2個以上の細片からなるシート状ゾーンと
固体支持体とから形成されたシート状のクロマトグラフィー分析デバイスであり
、該デバイスの一方の端に移動相適用ゾーン(MPAZ)、他方の端に吸収ゾー
ン(AZ)、そしてその中間にさらに吸収性のゾーンを含み、該吸収性のゾーン
では被分析物と免疫学的な相互作用をなしうる複数の反応成分が相互に空間的に
分離して配置されており、1つの反応成分は共有結合または吸着によりMPAZ
とAZとの間に位置しそしてAZと接触して存在する固相ゾーン(SPZ)に固
定されており、そして標識反応成分がMPAZまたはMPAZとSPZとの間の
ゾーンで未結合状態で位置している分析デバイスにおいて、該デバイスは全ての
反応成分および反応試薬を脱水状態で含み、そして試料は該デバイスのMPAZ
に適用され、MPAZが後続ゾーンに毛細管力により制御される液体がAZの端
部に達するのに少なくとも充分な液体を放出するものである前記分析デバイスを
準備し、該分析デバイスの前記MPAZに前記被分析物を含有する液体試料を適
用し、該試料を毛細管力の制御下に前記AZの端部に達せしめ、前記SPZ中の
標識量を測定することを特徴とする、前記被分析物の免疫学的測定方法。 【請求項2】 前記分析デバイスで生起する反応が免疫学的検出反応、拮抗的
免疫測定またはサンドイッチ式免疫検定、標識抗体による間接的抗体検出または
標識抗原による抗体検出の原理に基づく請求項1記載の方法。 【請求項3】 標識剤が直接に検出または測定されるかまたは前記分析デバイ
ス中に存在する試薬の添加後に検出または測定される蛍光団であるか、または直
接にまたは更なる試薬の添加後に検出または測定される蛍光団が標識剤から前記
分析デバイス中に存在する試薬の添加により形成される請求項1記載の方法。 【請求項4】 標識剤が励起されると化学発光を生じうる化合物であり、前 記分析デバイス中に存在する試薬の添加後に化学発光を検出または測定すること
ができる請求項1記載の方法。 【請求項5】 標識剤がその活性を前記分析デバイス中に存在する試薬を用い
て測定することのできる酵素である請求項1記載の方法。
Claims 1. An analytical device for detecting or measuring one component (hereinafter, referred to as an analyte) of a pair of combinations having immunological binding characteristics existing in a liquid, comprising: The device is formed from a solid support and a sheet-like zone consisting of two or more strips, one or two arranged one behind the other and in mutually resorbable contact via their edges A chromatographic analysis device in the form of a sheet, comprising a mobile phase application zone (MPAZ) at one end of the device, an absorption zone (AZ) at the other end, and a further absorbent zone in the middle thereof. In the zone, a plurality of reaction components capable of forming an immunological interaction with the analyte are spatially separated from each other, and one reaction component is covalently bonded or adsorbed to the MPAZ.
And is immobilized in a solid phase zone (SPZ) located between and in contact with AZ, and the labeled reaction component is located unbound in the MPAZ or in the zone between MPAZ and SPZ. In one analytical device, the device contains all the reaction components and reagents in a dehydrated state, and the sample
Providing said analytical device wherein the MPAZ is such that the liquid controlled by the capillary force in the subsequent zone releases at least enough liquid to reach the end of the AZ; Applying a liquid sample containing the analyte, allowing the sample to reach the end of the AZ under control of capillary force, and measuring the amount of label in the SPZ, Immunological measurement method. 2. The reaction generated in the analysis device is based on a principle of an immunological detection reaction, an antagonistic immunoassay or a sandwich immunoassay, an indirect antibody detection with a labeled antibody, or an antibody detection with a labeled antigen. the method of. 3. A fluorophore wherein the labeling agent is detected or measured directly or after the addition of a reagent present in said analytical device, or detected directly or after the addition of a further reagent. 2. The method of claim 1, wherein the fluorophore to be measured is formed from a labeling agent by addition of a reagent present in the analytical device. 4. The method according to claim 1, wherein the labeling agent is a compound capable of generating chemiluminescence when excited, and the chemiluminescence can be detected or measured after addition of a reagent present in the analysis device. 5. The method according to claim 1, wherein the labeling agent is an enzyme whose activity can be measured using a reagent present in the analysis device.

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