JP2644956B2 - 免疫測定用分析要素 - Google Patents

免疫測定用分析要素

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不均一免疫測定法で知ら
れる、サンプル液体中の分析物の定量のための分析要素
に関する。前記分析要素は多孔性で毛細管作用のある担
体材料から作られ、担体に固定された特定の結合パート
ナーが固定化されている多機能ゾーンを有し、前記多機
能ゾーンを取り囲むクロマトグラフィーゾーンを有す
る。さらに本発明は前記分析要素を用いて不均一免疫測
定法の原理にしたがって行なうサンプル液体中の分析物
の定量法に関する。
【0002】
【従来の技術】医療に関する診断において、生理的なサ
ンプル液体中に定量されるべき物質の数がすさまじく増
加している。免疫学的検出法はこれらの物質または分析
物の定量にますます重要なものとなってきている。生物
学的親和性を示す分析物−特異的結合パートナーが通常
固相に結合する不均一免疫測定法に、特別な重要性が与
えられる。一般的に競合的免疫測定法とサンドイッチ型
免疫測定法は区別される。
【0003】競合的免疫測定法では、予め定量されてい
る標識した分析物誘導体が、定量されるべき分析物分子
と固相に結合している結合パートナーの結合部位を競合
する。一定の保温期間ののち、非結合物質を洗浄し、結
合相または遊離相に存在する標識分析物誘導体の量を存
在する分析物の量の測標(measure)として定量
する。
【0004】サンドイッチ型免疫測定法では、概して、
固相に順次結合される分析物−特異的結合パートナーに
分析物がまず結合する。つぎに、測定可能な標識をもつ
分析物−特異的結合パートナーが過剰に加えられる。す
べての非結合物質を洗浄したのち、結合相に存在する標
識試薬の量を分析物の量の測標として定量する。
【0005】最近では、不均一免疫測定法を多孔性また
は繊維状材料からなるテストキャリヤー(test c
arrier)に用いることが提案されてきている。こ
の種のテストキャリヤーは、結合物を非結合標識試薬か
ら分離するために役立つクロマトグラフ特性を有するこ
とを特徴とする。
【0006】欧州特許出願公開第0070300号明細
書には、多孔性材料からなり、二つのゾーンに分けられ
た検査要素が記載されている。中央の反応ゾーンは固定
化された分析物−特異的結合パートナーを含有する。反
応ゾーンは毛細管力により反応ゾーンから液体を引きつ
けるクロマトグラフィーゾーンによって放射状に取り囲
まれている。検査の手順にしたがって、分析物を反応ゾ
ーンに加え、予め定量した標識結合パートナーを同時に
またはひき続いて加える。洗浄溶液を加えると、非結合
標識試薬が反応ゾーンからクロマトグラフィーゾーンに
移送され、反応ゾーンに結合した標識試薬が測定され
る。
【0007】競合的定量法の検査手順、時間および正確
さに影響を及ぼす欠点は、反応ゾーンに分析物を加える
前に固定化された結合試薬と標識結合試薬の間の早すぎ
る相互反応を避けるために、標識結合試薬が正確に制御
された容積で別個に加えられなければならないことであ
る。長期の検査時間および複雑な取り扱いのために、テ
ストキャリヤーは急患の診断には不適当である。
【0008】試薬を計量するステップ数を減らし、一つ
のテストキャリヤー上に不均一検出反応に必要なすべて
の結合パートナーを統合するために様々な提案がなされ
ている。
【0009】たとえば、米国特許第4,361,537
号明細書、欧州特許出願公開第0291194号明細書
または欧州特許出願公開第0186799号明細書に
は、分析物用の適用ゾーンおよび固定化された結合パー
トナーを含有する反応ゾーンがテストストリップ上に別
々に備わるクロマトグラフのテストストリップが記載さ
れている。二つのゾーンの間に、免疫試薬がしみ込んで
いるが容易に溶解できる一つまたはいくつかの分離ゾー
ンが用意されている。分析物は適用ゾーンから反応ゾー
ンに向かってクロマトグラフィーの間を進行方向に(f
orward)移動するので、免疫試薬は連続的に溶解
し、理論上は分析物とともに反応ゾーンに到達する。し
かしながら、分析物および標識結合試薬がクロマトグラ
フィーを行なう間に異なる速さで移動するためにしばし
ば実例とはならない。さらに、クロマトグラフィーを行
なう間に試薬が担体材料の孔に非特異的にしばしば結合
する。クロマトグラフの先端部の構成は、免疫学的結合
パートナーの結合平衡が変化するので常に変化する。し
たがってこのようなテストストリップは、しばしば定性
分析または半定量分析の使用にのみ適する。
【0010】米国特許第4,446,232号明細書お
よび欧州特許出願公開第0279097号明細書には、
多層のテストキャリヤーの互いの最上部に配置される機
能ゾーンに種々の不適合免疫試薬がしみ込んでいる多層
のテストキャリヤーが記載されている。したがって液体
はもはや層に平行に移動せず、層に対して垂直に移動す
る。サンプルは最上層に適用され、低部層は非結合標識
結合パートナーを検出する検出ゾーンとして働く。層の
厚さが薄いために、個々の層内のサンプル液体の保持時
間は不均一反応に必要な時間と比較してきわめて短い。
さらに、試薬は前の層に戻って拡散する可能性がある。
遊離相のみが低部層で測定されるので、もはや干渉する
サンプル成分は洗浄によって除去することができないた
めに検査の特異性は減少される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、従来技術で知られている分析要素の欠点を排除
し、検査に必要なすべての試薬が一つの検査要素上に統
合され、分析物、とくにタンパク質パラメータのため
の、より簡単で、さらに急速で正確な免疫学的測定を提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔性で毛細
管作用のある担体材料1から作られる、不均一免疫測定
法の原理にしたがって分析物を定量するための分析要素
であって、該担体材料1に分析物−特異的結合パートナ
ー、標識結合パートナーおよび任意に分析物−特異的結
合パートナーに対する結合試薬を有する多機能ゾーン
2、および溶解した試薬が毛細管力によって該多機能ゾ
ーン2から一方向より多くの方向に搬送されうるように
該多機能ゾーン2を取り囲むクロマトグラフィーゾーン
3からなり、相互に接近してくっつくことのない複数の
区画が適用され、異なる区画に少なくとも分析物−特異
的結合パートナーと標識結合パートナーがそれぞれ存在
し、少なくとも標識結合パートナーの区画が湿潤すると
可溶性となり、前記結合試薬または前記分析物−特異的
結合パートナーが固定化されるような方法で、不均一免
疫測定法に必要なすべての結合パートナーが該多機能ゾ
ーン2に適用されることを特徴とする分析物の定量用分
析要素に関する。また本発明は、不均一免疫測定法の原
理による分析物の定量法であって、請求項1、2、3、
4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、1
4または15記載の分析要素の多機能ゾーン2に分析物
溶液を適用し、該多機能ゾーン2に固定化されていない
試薬が洗浄溶液によりクロマトグラフィーゾーン3に移
送され、そして多機能ゾーン2に残った分析物を定量す
ることを特徴とする分析物の定量法に関する。
【0013】
【実施例】本発明の主題は、不均一免疫測定法の原理に
したがって、分析物を定量する分析要素である。前記要
素は多孔性の毛細管作用のある担体材料からなり、担体
に固定された特異的結合パートナーが固定化されている
多機能ゾーンを有する。さらに、溶解した試薬が毛細管
力によって、前記多機能ゾーンから多方向に搬送される
ように、前記多機能ゾーンを取り囲むクロマトグラフィ
ーゾーンを有する。本発明は、少なくとも分析物−特異
的結合パートナーおよび標識結合パートナーが、相互に
接近してくっつくことのない(close toget
her, but nevertheless spa
tially separated)、しかし少なくと
も標識結合パートナーを有する区画が湿潤すると可溶性
となる複数の区画(compartment)に存在す
るような様式で、不均一免疫測定法に必要なすべての結
合パートナーが、多機能ゾーンに備えられることを特徴
とする。
【0014】検査要素では、多孔性の毛細管作用のある
担体材料が表面マトリックスとして存在する。表面は、
たとえば正方形、長方形または円でありうる。また、表
面はテストストリップの形態の断片(segment)
でもありうる。毛細管力のために、多孔性材料に溶解し
ている液体および試薬を担体材料の表面に平行して運搬
でき、用いた試薬と消極的に反応しないいかなる多孔性
材料も、吸収性マトリックス用材料として働きうる。こ
のような多孔性担体材料は当業者に知られている。可能
な材料としては、たとえば多孔性または繊維状の構造お
よび充分な親水性特性を有する紙、セルロース、ニトロ
セルロース、ガラス繊維を含む、圧縮された繊維、焼結
されたガラス、セラミックまたはプラスチック材料を含
有する。とくに好都合な材料はニトロセルロースであ
る。材料の孔の大きさの選択はそれぞれの反応条件に依
存する。より大きな孔のばあいはより速く液体を輸送さ
せるが、かえって免疫学的反応を行なうために要する時
間を延長する。適する孔の大きさの範囲は0.1から5
μmの間、好ましくは0.45から1μmである。好都
合なマトリックスの厚さの範囲は50から250μmの
間である。
【0015】多孔性の担体材料は基本的には二つの機能
ゾーンからなる。多機能ゾーンは、好ましくは担体表面
の中心に備えられる。このゾーンは、分析物が適用さ
れ、免疫学的反応およびその後の結合した標識反応成分
の検出の両者が行なわれる表面を提供するので、多機能
ゾーンと称される。多機能ゾーンは、不均一免疫測定法
に必要なすべての結合パートナーが一つの層上のこの領
域に提供されることを特徴とする、境界が決められてい
る断片である。好ましい様式では、この領域は円の形態
を有する。しかしながら、たとえばテストストリップの
ばあいには、長方形のような他の形態もまた考えられ
る。多機能ゾーンの表面は、基本的には適用される免
疫試薬の量に依存する。好ましい様式では、多機能ゾー
ンはそれ自体が毛細管作用を有する担体材料の一部分で
ある。しかしながら、多機能ゾーンが、担体材料上に接
触して、液体がこれらの二つの層の間を上下に(bac
k and forth)輸送されることができるよう
に、適用されるさらなる毛細管作用を有する層によって
形成されることも可能である。
【0016】多機能ゾーンは少なくとも部分的にはクロ
マトグラフィーゾーンによって取り囲まれている。クロ
マトグラフィーゾーンの目的は、毛細管力によって少な
くとも異なる二方向に多機能ゾーンから自由に動くいく
らか過剰の試薬だけでなく、多機能ゾーンに適用されて
いるいくらか過剰の液体および洗浄溶液を除去し、吸収
することである。円形の多機能ゾーンがクロマトグラフ
ィーゾーンによって完全に取り囲まれているばあいに
は、担体マトリックスにおける液体は多機能ゾーンから
クロマトグラフィーゾーンに搬送される。これは外側に
向かって放射状にすべての方向におこる。テストストリ
ップを用いるばあいには、ストリップの構造により液体
はストリップ両長手方向に基本的には同じ範囲までに輸
送される。
【0017】担体材料から作られる前記クロマトグラフ
ィーゾーンのクロマトグラフィー効果を維持するため
に、クロマトグラフィーゾーンは液体−吸収性材料と連
結されうる。この材料の吸収許容量が担体材料の毛細管
力自体よりもすぐれているばあいが好都合である。適す
る液体吸収性材料は、たとえばワットマン(Whatm
an)3MMペーパーである。
【0018】本発明は、不均一免疫測定法に必要なすべ
ての結合パートナーが多機能ゾーンに適用されることを
特徴とする。本発明の不均一免疫測定法に必要な結合パ
ートナーは基本的には以下のように構成される。
【0019】第一の結合パートナーは、担体に固定され
る膜に固定化される。前記第一の結合パートナーは分析
物に特異的ではないが(固定化されている、非−分析物
−特異的パートナー)、第二の結合パートナーに特異
ある(分析物−特異的結合パートナーに対する結合試
薬)。第二の結合パートナーは、第一の結合パートナー
と特異的に結合し、分析物に特異的(分析物−特異的結
合パートナー)である。第二の結合パートナーは非−固
定化の形態で存在しうるが、第一の固定化された結合パ
ートナーに接触して結合される。合わせて、前記第一の
および第二の結合パートナーは固定化した分析物−特異
的結合試薬を形成する。第二の分析物−特異的結合パー
トナーが多機能ゾーンに固定化されるばあいには、その
担体への固定は、それが第一の結合パートナーに最初に
結合せずに直接行われる。第三の結合パートナーは標識
された反応成分(標識結合パートナー)である。この結
合パートナーは固定化してはならない。というのは、分
析要素が乾燥しているばあいは、それは多機能ゾーンに
付着するが、分析物溶液が多機能ゾーンに適用されるば
あいには、分析物液体に自由に溶解しなければならない
からである。
【0020】当業者は免疫反応の成分の標識および検出
に精通している。追加試薬なしで検出できる色素分子、
ソール パーティクル(sole particle
s)、蛍光体、発光体など、たとえばフィコビリプロテ
イン、B−フィコエリトリンもしくは蛍光ラテックスの
ような直接の標識物質はこの目的に適切であることが証
明されている。蛍光標識の使用はとくに好都合である。
【0021】第三の標識結合パートナーの型は適用され
る免疫学的な検査原理にもとづく。たとえば、分析物が
抗原またはハプテンであるばあいは、競合的免疫測定法
では、遊離の標識結合パートナーは前記抗原に対応する
標識抗原でありうる。このばあいには、前記第二の結合
パートナーは前記第一の結合パートナーと結合できる抗
体である。したがって、標識結合パートナーおよび抗原
は第二の結合パートナーにおいて結合部位を競合し、標
識された分析物類似体の結合量は分析物の濃度の測標で
ある。
【0022】サンドイッチ型の原理による免疫測定法で
は、遊離の標識結合パートナーは標識された分析物−特
異的抗体でありうる。したがって第二の結合パートナー
および標識結合パートナーは異なるエピトープで分析物
抗原と結合する。標識結合パートナーの結合量は分析物
の濃度測標である。抗原および抗体の用語は、前記の説
明の中で置き換えて用いられてもよい。
【0023】好ましい第一の結合パートナー(固定化さ
れた分析物に特異的ではないパートナー)は、ビオチン
分子との結合のために第二の分析物−特異的結合パート
ナーと特異的に結合するストレプタビジン(またはアビ
ジン)でありうる。また、糖/レクチン、相補的ヌクレ
オチド配列、酵素/補助因子、抗体/抗原などのような
多くの他の特異的な結合の組み合わせが可能であり、こ
れらのすべては当業者には知られている。
【0024】本発明による、不均一免疫測定法に必要な
前記のすべての反応成分(第一、第二および第三の結合
パートナー)は多機能ゾーンに適用される。分析物−特
異的パートナーおよび標識結合パートナーとして知られ
ている少なくとも二つの反応成分は、相互に接近してく
っつくことのない複数の区画に存在する。
【0025】多機能ゾーンの大きさに比べて、「区画」
という用語は一種類の試薬を含有する小さく個別の断片
を意味する。区画は一つのドットもしくはいくつかの重
なりドットまたは線であってもよい。
【0026】区画は、きわめて小さい間隔で離れている
ことにより、多機能ゾーンにて互いにくっつくことがな
い。好ましい様式では、異なる試薬を有する区画は交互
する。すなわち、隣接する区画は異なる試薬を有する。
実用的な理由のために、異なる試薬を有する区画が表面
の一つのまたは等しい両方向に周期的に繰り返され線ま
たはドットの規則的なパターンを作り出すような規則的
な交互のパターンを有することが勧められる。例外的に
は交互ではあるが周期的に繰り返すパターンを有さない
こともまた適しうる。理想的な様式では、区画間の間隔
は限界なく小さくあるべきである。一方、乾燥時は、異
なる試薬を有する区画は互いに接触すべきではない。
【0027】個々の区画の外側の限界の間に10μmか
ら1mmの間隔、好ましくは30μmから250μmの
間を変化する間隔、さらに好ましくは40μmから10
0μmの間を変化する間隔を提供することが実用的であ
ることがわかっている。好都合には線の区画の幅または
ドットの区画の直径は2mmより小さい、好ましくは5
0μmから1mmの間の範囲であるべきである。区画を
形成し、配置するこの方法は以下、微小区画化(mic
ro−compartmentalization)と
も称する。
【0028】本発明の分析要素が用いられる検査手順に
したがって、区画は、溶出されうるが、固定化される試
薬を含有することができ、担体層に固定される。多機能
ゾーンは溶出可能な試薬を有する区画(「溶出可能な」
または「可溶性区画」)または溶出可能な試薬および固
定化された試薬を有する混合した区画(「固定化区画
(immobilized compartment
s)」)を含有しうるのみである。
【0029】本発明のある実施例では、これらの反応成
分すなわち、第二および第三の結合パートナーのみが免
疫反応に関与する区画に存在する。まず、非−分析物−
特異的パートナーが多機能ゾーンに広がり、固定化され
る。ストレプタビジンは、ポリストレプタビジンまたは
T−ウシ牛清アルブミン−ストレプタビジンの形態で、
共有結合のまたは吸着の様式で直接に固定化されること
ができるので、とくに好ましい(欧州特許出願公開第0
344578号明細書参照)。免疫学的反応に関与する
反応成分、すなわち第二および第三の結合パートナー
は、多機能ゾーンに存在する第一の結合パートナーのこ
の層に、区画として適用される。第二の結合パートナー
の固定化は第一の結合パートナーとの接触を通して起こ
るが、第三の標識結合パートナーは溶出されうる区画に
存在する。可溶性区画(非−ビオチニル化試薬を有す
る)は、この区画の可溶性に実質的に影響を与えること
のない簡単な方法で、ストレプタビジンを用いて前処理
された担体層に適用される。これ以上の詳細は欧州特許
出願公開第0344578号明細書に記載されている。
競合的免疫測定法においてはとくに、試薬の区画化の間
に、分析物を加える以前に第二および第三の結合パート
ナーの間で先に接触することを避けるのは必須である。
【0030】本発明のほかの好ましい実施例では、すべ
ての反応成分が多機能ゾーンに区画として適用される。
このばあいには、第一の結合パートナーは固定化された
区画に存在するが、第二および第三の結合パートナーは
可溶性区画に存在する。第一の結合パートナーはもは
や、それが固定化された区画の面だけしか覆わず、その
上の区画だけを除いて、多機能ゾーンの膜の表面の全体
を覆わないので、表面が、可溶性区画に存在する分析物
もしくは免疫試薬との非−特異的相互反応をほとんどま
たは全く示さない担体材料として、これらの材料を用い
ることを勧める。具体例としては、ロプロジン(Lop
rodyne)(登録商標、ポール(Pall)社製、
ドライアイヒ(Dreieich)ドイツ)のような修
飾されたナイロン膜またはミリポア(Millipor
e)社製(エシュボーン(Eschborn)、ドイ
ツ)の親水性のドウラポア((Durapore)登録
商標)のようなほかの親水性膜があげられる。
【0031】区画の形態で免疫試薬の適用を用いる手順
は、いくつかの異なる免疫試薬を相互に接近してくっつ
くことのない断片の多孔性の膜に適用することに適さな
くてはならない。適用は、部分的には溶出可能で部分的
には固定化されている最小の可能な空間に互いに隣に存
在する異なる試薬を用い、選択的で再現可能な方法で行
われなければならない。現在までにこの免疫試薬の適用
方法はまだ記載されていない。
【0032】きわめて多くの異なる印刷技法が適してい
ることがわかっている。これらの技法とは、スクリーン
印刷、コンピューター技術で知られている異なった様々
のインク−ジェット印刷、マトリックス印刷技法、エア
−ブラッシングのようなブラッシング技法、「チャージ
ド ドロップ(charged drop)」印刷技法
および他の様々な技法があげられる。
【0033】スクリーン印刷では、目の細かいメッシュ
のスクリーンを通して、第一の成分を担体材料に適用
し、そののちにスクリーンを移動し、第二の成分、任意
にはさらなる成分を第一のスクリーンのすき間に適用す
る。この方法は、異なる二つより多くの成分が区画化さ
れるばあいはふさわしくない。したがって、個々の区画
間の間隔が本発明の上限の許容限界である。
【0034】マトリックス印刷技法による免疫試薬の適
用は、区画間の特別に小さな間隔を必要としないばあい
にもより適する。
【0035】高精度の計量ポンプは、内径0.05から
1mmのきわめて小さい中空の針を通して、膜に試薬液
体を適用する。
【0036】線の厚さは、いかに針が膜全体に渡って速
く動くか、またはいかに膜が針の下を速く動くかにかか
っている。好ましい方法では、試薬が上方に向いている
針の開口部により適用される一方で、膜は開口部の上方
を移動する。
【0037】本発明のより好ましい方法は区画間の間隔
を減らす方法である。たとえば、いわゆるエアーブラシ
技法を用いる免疫試薬の適用である。これは、ガス中に
封じ込められた微小小滴が表面に、好ましくは線の形態
で適用される連続噴射技法である。ガスの流れは噴射さ
れる微小小滴の向け直しおよび配置に役立つ。この方法
は薄層クロマトグラフィーに用いられるプレートの出発
線に分析物溶液を適用することによって知られている。
【0038】市販の機器(たとえば、CAMAG DC
−プローブナウトマットIII(CAMEG DC−P
robenautomat III)は、異なる免疫試
薬を多孔性マトリックスの微小区画(micro−co
mpartments)に適用するのにも適している。
微小小滴の典型的な大きさは、1nlから1000nl
間、好ましくは100nlより小さい範囲である。した
がって、これらの微小小滴は分析要素の多機能ゾーン
に、ドットまたは線のパターンで、好ましくは、競合的
および非−競合的試薬が互いに交互して適用される。線
またはドットの密度は担体材料の吸収許容量および液滴
の好ましい大きさに依存している。後者は10〜100
0線/cm2 、または100〜10,000滴/cm2
である。
【0039】本発明にさらに好都合なのは、コンピュー
タープリンター用に本来開発されたインク−ジェット技
法である。これらの方法によりはっきり境界を画した断
片に試薬液体をより小さい部分でさえも適用することが
できる。この技術の様々な方法の中でとくに好ましいの
は、いわゆるバブル−ジェット技法である。インク−ジ
ェット技法は連続的および不連続技法に分けられる。両
者ともに本発明に適する。
【0040】欧州特許出願公開第119573号明細書
および欧州特許出願公開第268237号明細書(米国
特許第4,877,745号明細書)には、試薬を空間
的に限られた広い領域に適用するための不連続のインク
−ジェット技法における二つの特定な変形を用いること
について記載されている。このような限られた領域は、
たとえば明瞭な結果を示すため、または当業者でない人
のために結果をさらにわかりやすく示すためにプラスま
たはマイナスの記号の形態を有し、前記領域は試薬でコ
ートされた断片および試薬のない断片の間の直接の比較
をするのに役立つ。インク−ジェット技術に関しては前
記の引用文献に言及される。インク−ジェット技術は、
微量の液体がきわめて高精度で担体層に適用されるとい
う点に特徴を有する。精度は担体層上の試薬液滴によっ
て作られるドットの正確な位置決めおよび試薬の体積の
両者のために必要である。液滴は高頻度で連続的に噴出
される。
【0041】様々なインク−ジェット技法の目的をとも
ない、様々な試薬は、相互に接近してくっつくことのな
い区画の形態で、多孔性膜状にきわめて狭い空間で適用
されうる。
【0042】本発明の分析要素の調製には、インク−ジ
ェットノズルによって噴射される試薬液体の典型的な量
は2〜2,000nl、好ましくは100〜800nl
の体積の範囲である。このような量により担体層に作ら
れたドットの表面は、試薬液体および担体層による。そ
れは約3,000μm2 〜0.1mm2 、好ましくは5
00μm2 〜0.2mm2 の範囲である。試薬液体の量
は、典型的には1,000s-1より多く、好ましくは
1,000〜200,000s-1の間の頻度で噴射され
る。さらなる詳細はドイツ特許出願公開第402454
4号明細書に記載されている。
【0043】前記の欧州特許出願公開第119573号
明細書および欧州特許出願公開第268237号明細書
には、より広い表面に試薬を適用するインク−ジェット
技法の特定な変形の使用のみについて記載されている。
そこには、ある変形によると体積はノズルチャンバーに
機械的に圧縮され、もう一方の変形によると液滴を噴射
するためにピエゾ電気によって圧縮されることが記載さ
れている。
【0044】利用可能なインク−ジェット技法では、試
薬の適用についてこれまで記載されていなかったバブル
ジェット技法が、本発明の分析要素の製造に好都合であ
ることもわかっている。
【0045】コンピュータープリンターからも知られて
いるバブルジェット技法では、液体の一部分の体積はノ
ズルチャンバー中で簡単に蒸発され、ノズルを通して一
定量の液体が噴出されるように膨張する。この技法は機
械的に移動される部分を含まず、したがって高い信頼性
を提供する。さらに、液体の利用可能な粘性の範囲が広
がる。液体はノズルチャンバー中できわめて高温に熱せ
られるが、驚くべきことに、液体に含有される免疫試薬
に与えられる重大な損傷は実際にはないことがわかって
いる。
【0046】本発明の分析要素上に様々な試薬をインク
−ジェット技法を用いて区画化するためには、たとえ
ば、カラー印刷に開発されているように、マルチ−チャ
ンネル印刷ヘッドを使用することが好ましい。印刷ヘッ
ドは、対照ユニットによって制御されるX−Yドライビ
ングメカニズムを用いて、多機能層の表面の両方向に配
置されうる。これらのほかに、インクジェット技法、と
くにバブルジェット技法において知られている構造上の
特徴を用いることも可能である。これらの特徴は文献に
記載されている。さらなる詳細はドイツ特許出願公開第
4024545号明細書にも記載されている。
【0047】本発明の特定な実施例では、一つまたはい
くつかのさらなる対照ゾーンが、クロマトグラフィーゾ
ーン中の多機能ゾーンの周辺に配置されている。これら
の対照ゾーンは、多機能ゾーンに溶解して適用される標
識結合パートナーのための固定化された特定の捕獲試薬
(capture reagent)を含有する。この
捕獲試薬は、たとえば遊離の標識結合パートナーに対す
る抗体でありうる。一つまたはいくつかのこれらの対照
ゾーンは、多機能ゾーンに適用され、免疫反応後に固定
されない標識結合パートナーがクロマトグラフィーゾー
ン中に搬送され、信号を生じるかどうかを点検するため
に用いられうる。この特徴により陽性反応の対照となり
うることである。
【0048】さらに、本発明の他の主題は本発明の分析
要素が用いられる不均一免疫測定法の原理にしたがっ
て、サンプル液体中の分析物の定量法を提供することで
ある。
【0049】この方法は、分析物溶液が多機能ゾーンに
適用されること、多機能ゾーンに固定化されていない試
薬が洗浄溶液を用いてクロマトグラフィーゾーンに搬送
されること、および分析物量が多機能ゾーンで定量され
ることを特徴とする。
【0050】本発明の分析要素における分析物の定量に
は、定量されるべき分析物を含有するサンプル溶液が多
機能ゾーンに適用される。好ましい方法では、溶液が前
記ゾーンの中心に適用され、分配される容量は液体でゾ
ーン全体を覆うに充分であるべきである。一度結合パー
トナーの反応が完結すると、多機能層に固定化されてい
ないいかなる試薬をも二つまたはいくつかの方向でクロ
マトグラフィーゾーンに除去するために、洗浄溶液が用
いられる。免疫試薬用の洗浄溶液としては、不都合な相
互作用が生じないという条件で、通常の緩衝液が用いら
れうる。洗浄溶液は多機能ゾーンの中心に、一回または
数回好都合に適用される。続いて、多機能ゾーンまたは
このゾーンの断片に結合した標識結合パートナーの量
を、分析物の量の測標として定量する。測定は分析物お
よび洗浄溶液が適用される膜側で行なわれてもよい。し
かしながら、測定は担体材料の反対側で好都合に行われ
うることも可能である。
【0051】本発明の分析要素は不均一免疫測定に用い
るばあいには相当に好都合である。一つのゾーンで全て
の免疫試薬の完全な統合のために、試薬および洗浄溶液
の冗漫で連続的な適用はもはや必要ではない。したがっ
て、測定手順が検査時間および間違いの割合を著しく減
らす、分析物溶液の適用とそののちの洗浄ステップまで
減ぜられる。
【0052】本発明は多機能ゾーンに適用される正確に
制御された試薬容量を用いることができ、使用者側で試
薬の測定をすることを避けることができる。試薬区画間
の小さな間隔により、さらなる測定を必要とせずに液体
の接触で試薬の完全で迅速な混合がなされる。したがっ
て、10〜300秒以内で定量結果を出す検査が、技術
に精通していない者によってでさえも簡単に迅速になさ
れうる。さらに、本発明では可能な限りの最小空間で新
しい検査手順を完全に行なえるので、検査時間がとくに
短かくなる。これは、実際の免疫成分(第二および第三
の結合パートナー)間で、均一相において反応が行われ
るが、担体への結合がひき続き不均一反応によって生じ
るばあいである。これは、本発明の結合パートナーが固
定化された区画および可溶性区画の両者における多機能
ゾーンに適用されるために、可能となる。
【0053】可溶性結合パートナーはサンプルにすみや
かに移動し、その結果、これらの結合パートナーと分析
物との反応はサンプルと直接接触しておこることがわか
っている。同時に、サンプル全体は担体に固定された結
合パートナーと接触する。試薬の微小区画化によりきわ
めて少量のサンプルおよび試薬との迅速で均一な分析物
結合反応がなされる。担体に固定された結合パートナー
との反応は不均一反応として、よりゆっくりと生じ、基
本的には分析物の均一な結合反応が完了するまでは生じ
ない。
【0054】第一および第二の結合パートナーに高親和
性が与えられると、不均一反応は充分な割合でその後も
なお生ずる。この利点は、たとえばストレプタビジン/
ビオチン系に付与される。
【0055】以下に本発明の分析要素の二つの特定な具
体例を記載する。
【0056】図1は多孔性膜1を有するほぼ正方形の分
析要素を示す。膜は、すべてのまわりをクロマトグラフ
ィーゾーン3で取り囲まれる円状の多機能ゾーン2を含
有する。さらに、クロマトグラフィーゾーンは一つまた
はいくつかの対照ゾーン4を含有しうる。膜は、分析物
溶液を適用し、多機能ゾーン2および任意には対照ゾー
ン4でえられた測定結果を読み取るために、多機能ゾー
ン2の上方に開口部を有するハウジングに含有されう
る。測定結果が膜の底面で読み取られるばあいは、ハウ
ジングは多機能ゾーンの下にほかの開口部を含有する。
【0057】図2にはテストストリップの形態の分析要
素を示す。ストリップ様の膜6はさしわたしがストリッ
プの幅に対応する多機能ゾーン2をその中心に有し、膜
の両方向に広がるクロマトグラフィーゾーン3を有す
る。クロマトグラフィーゾーン内で膜は吸収性材料5と
連結されうる。
【0058】次に実施例にもとづいて本発明をさらに詳
細に説明するが、これらの実施例は説明するためのもの
であり、本発明の範囲を限定するものではない。 実施例1 T4用競合的免疫測定法ストレプタビジンマトリックスの調製 ニトロセルロース膜(ニトロセルロース AES 98
(登録商標、シュライヒャー アンド シュール(Sc
hleicher and Schuell)社製))
をストレプタビジン溶液(重合化)を含有するPBS
(1mg/ml)に浸し、30分間40℃で乾燥した。
結合能は5×10-7Mビオチニル化B−フィコエリトリ
ン(シグマ(Sigma)社製、ミュンヘン)溶液の1
0μlの液滴を適用することによって調べた。二つの洗
浄ステップののち、80%より多い再現可能な結合が固
定した螢光を測定することにより観測された。マトリッ
クスは4×4cmの小片に切られた。免疫試薬のマトリックスへの適用 試薬I:ビオチニル化<T4>−抗体(5×10
-7M)、10重量%トレハロース(trehalos
e)および0.2重量%8−アニリノ−1−ナフタレン
硫酸(ANS)を含有するPBS緩衝溶液 試薬II:T4−B−フィコエリトリン(10-6M)、
10重量%トレハロースおよび0.2重量%ANSを含
有するPBS緩衝液 インク−ジェット(バブル−ジェット)技法およびヒュ
ーレット パッカードペイント−ジェット(Hewle
tt Packard Paint−Jet、ヒューレ
ット パッカード社製、ボブリンゲン(Boeblin
gen)、ドイツ)のマルチ−チャンネル印刷ヘッドを
用いて、前記の試薬IおよびIIを線を形成するように
膜の中心に交互に適用した。線のは約250μm、線
と線の間隔も約250μmであった。適用した試薬の全
容量は約0.5μl/cm2 、印刷された領域(多機能
ゾーン)は表面の各方向に約1cmの長さにわたり、ほ
ぼ円状を描いた。検査手順 中心に約2×2cmの円状の開口部を有する4×4cm
ワットマン3MMペーパーの小片上に前記でえられた膜
を置き、そののち支持体の中に置いた。血清標準系から
5μlの分析物サンプル(ヒト血清)を多機能ゾーンの
中心にピペットを用いて適用した。3分後に10μl洗
浄緩衝液(PBS+0.1重量%Tween20)を3
回10秒間隔で多機能ゾーンの中心に適用した。そのの
ちにこのゾーンの中心をヒタチ(Hitachi)40
10(日立(株)製)を用いてEx515nm、Em5
80nmで測定した。結果を表1に示す。
【0059】
【表1】 測定値の正確さを、市販の時間を消費し、多くのステッ
プの必要な測定法と比較した。正確なT4定量は相当に
短い時間、すなわち6分よりも短い時間以内で利用でき
た。
【0060】
【発明の効果】本発明によれば、より簡便でより迅速か
つ正確な免疫学的測定が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の正方形の形態の分析要素の斜視図であ
る。
【図2】本発明のテストストリップの形態の分析要素の
斜視図である。
【符号の説明】
1 多孔性膜 2 多機能ゾーン 3 クロマトグラフィーゾーン 4 対照ゾーン 5 吸収性材料 6 膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オットー ガア ドイツ連邦共和国、デー−6520 ボルム ス21、エステー ゲオルゲンシュトラッ セ 16 (72)発明者 アダ ゴエルラヒ−グラブ ドイツ連邦共和国、デー−6714 バイセ ンハイム アム サント、ベストリング 40 (72)発明者 ウルリッヒ ナエゲレ ドイツ連邦共和国、デー−6940 バイン ハイム、ブレスラウエル シュトラッセ 28 (72)発明者 フォルカー ウンクリグ ドイツ連邦共和国、デー−6802 ラーデ ンブルグ、スタールブエールリング 27 (72)発明者 ハンス−エーリッヒ ビルク ドイツ連邦共和国、デー−6141 アイン ハウゼン、テオドール−ハウス−シュト ラッセ 2 (56)参考文献 特開 平3−276067(JP,A) 特開 平2−222819(JP,A) 特開 昭62−228167(JP,A) 特開 昭1−199165(JP,A) 特公 昭61−36181(JP,B2)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔性で毛細管作用のある担体材料
    (1)から作られる、不均一免疫測定法の原理にしたが
    って分析物を定量するための分析要素であって、該担体
    材料(1)に分析物−特異的結合パートナー、標識結合
    パートナーおよび任意に分析物−特異的結合パートナー
    に対する結合試薬を有する多機能ゾーン(2)、および
    溶解した試薬が毛細管力によって該多機能ゾーン(2)
    から一方向より多くの方向に搬送されうるように該多機
    能ゾーン(2)を取り囲むクロマトグラフィーゾーン
    (3)からなり、 相互に接近してくっつくことのない複数の区画が適用さ
    れ、異なる区画に少なくとも分析物−特異的結合パート
    ナーと標識結合パートナーがそれぞれ存在し、少なくと
    も標識結合パートナーの区画が湿潤すると可溶性とな
    り、前記結合試薬または前記分析物−特異的結合パート
    ナーが固定化されるような方法で、かつ適用された分析
    物溶液が前記多機能ゾーンに存在するすべての試薬に対
    して実質的に同時に接触するような方法で、不均一免疫
    測定法に必要なすべての結合パートナーが該多機能ゾー
    ン(2)に適用されることを特徴とする分析物の定量用
    分析要素。
  2. 【請求項2】 分析物−特異的結合パートナーが固定化
    され、区画の形態で存在すること、および標識結合パー
    トナーが可溶性であり、区画の形態で存在することを特
    徴とする請求項1記載の分析要素。
  3. 【請求項3】 不均一免疫測定法に必要なすべての結合
    パートナーおよび試薬それぞれ異なる区画に存在する
    ことを特徴とする請求項1記載の分析要素。
  4. 【請求項4】 担体材料(1)に固定化される結合試薬
    がアビジンまたはストレプタビジンのいずれかであるこ
    とを特徴とする請求項1、2または3記載の分析要素。
  5. 【請求項5】 分析物−特異的結合パートナーおよび標
    識結合パートナーがサンドイッチ型免疫測定法に適する
    ビオチニル化された抗体および直接標識された抗体であ
    ることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の分
    析要素。
  6. 【請求項6】 分析物−特異的結合パートナーおよび標
    識結合パートナーが競合的免疫測定法に適するビオチニ
    ル化された抗体および直接標識された抗であることを
    特徴とする請求項1、2、3または4記載の分析要素。
  7. 【請求項7】 区画が互いに1mm未満の間隔をあけら
    れることを特徴とする請求項1、2、3、4、5または
    6記載の分析要素。
  8. 【請求項8】 平面方向における区画の幅が2mm未満
    であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6
    または7記載の分析要素。
  9. 【請求項9】 区画が線を形成することを特徴とする請
    求項1、2、3、4、5、6、7または8記載の分析要
    素。
  10. 【請求項10】 区画がドットを形成することを特徴と
    する請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9記
    載の分析要素。
  11. 【請求項11】 同一試薬を含有する区画が異なる試薬
    を含有する区画によって互いに分離されることを特徴と
    する請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または
    10記載の分析要素。
  12. 【請求項12】 区画がインク−ジェット技法により適
    用されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、
    6、7、8、9、10または11記載の分析要素。
  13. 【請求項13】 区画がバブル−ジェット技法により適
    用されることを特徴とする請求項12記載の分析要素。
  14. 【請求項14】 区画がエア−ブラシ技法により適用さ
    れることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、
    7、8、9、10または11記載の分析要素。
  15. 【請求項15】 クロマトグラフィーゾーンが一つまた
    はいくつかの対照ゾーンをさらに含有することを特徴と
    する請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、1
    0、11、12、13または14記載の分析要素。
  16. 【請求項16】 不均一免疫測定法の原理による分析物
    の定量法であって、請求項1、2、3、4、5、6、
    7、8、9、10、11、12、13、14または15
    記載の分析要素の多機能ゾーン(2)に分析物溶液を
    用された分析物溶液が前記多機能ゾーンに存在するすべ
    ての試薬に対して実質的に同時に接触するような方法で
    適用し、該多機能ゾーン(2)に固定化されていない試
    薬が洗浄溶液によりクロマトグラフィーゾーン(3)に
    移送され、そして多機能ゾーン(2)に残った分析物を
    定量することを特徴とする分析物の定量法。
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