JP2711354B2 - 逐次分析試験を行なうための反応容器 - Google Patents

逐次分析試験を行なうための反応容器

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、液体試験試料中に存在する分析対象物の量
を測定するための分析試験法に関する。特に、本発明
は、かかる測定を行なうために逐次的な操作工程を必要
とする分析対象物と1以上の分析試薬との間の分析反応
を包含する液体試験試料中の分析対象物の測定に関す
る。
工業的、環境的及び特に医学的に重要な分析対象物を
測定するために種々の分析法が開発されている。多くの
場合において、かかる分析法は、試験プロトコルを行な
うために逐次的に行なわなければならない数多くの分析
反応及び処理工程を含んでいる。ピペット滴加、遠心分
離、熟成段階、分離工程などのような処理をはじめとす
るかかる逐次工程は、エラーを生じ、これが不正確な結
果を引き起こす可能性がある。自動化するか又はそうで
なければかかる処理工程を簡単にする試みにおいて種々
の器具が開発されているが、かかる器具は煩雑であるこ
とが多く、操作のために訓練された経験の豊かな技術者
を必要とする。いくつかの場合においては、かかる器具
は、試験プロトコルを行なう間に多数の手動処理工程を
未だに必要とするものである。
例えば、米国特許4,673,653号においては、間仕切り
されたプラスチック容器を用いて液体試料の生物学的分
析を行なう方法が記載されており、これは多数の遠心分
離工程を必要とする。容器は、液体試料用の貯留室、較
正セル、種々の反応液のための多数の貯留室及び反応槽
を有している。種々の室、較正セル及び反応槽は、遠心
力によってその間に液体を連絡させるための毛細導管に
よって相互連絡している。生物学的分析を行なう際に
は、器具内に配置された液体の処理を容易にするため
に、遠心力の方向に対する特定の毛細導管の配向の関数
として各遠心分離工程について容器の角の位置を選択し
ながら逐次的な遠心分離工程を行なう。
米国特許第4,690,810号においては、その一端に可撓
性の薄膜が施されている円盤状部材を有する手動処理具
が記載されており、この薄膜によって、脆性の封止手段
により導管と多数の試薬貯留部とが互いに離隔して画定
されている。試験管が導管の一端に配置されており、試
料注入貯留部が導管のもう一方の端部に配置されてい
る。円盤部材は基材中に取り付けられており、ローラー
バーを有する被包部材が基材上に取り付けられ、ローラ
ーバーが円盤部材の表面に付勢されている。器具を操作
する際には、被包部を円盤部材に対して回転させ、ロー
ラーバーによって貯留部に圧を加えて脆性の封止部材を
破壊して、試験を行なう目的で試薬をそのそれぞれの貯
留部から導管内に押入する。
したがって、本発明の目的は、遠心分離又は他の機械
的に発生する力を用いない逐次分析試験法を行なうため
の器具を提供することである。
本発明の他の目的は、必要な手動処理工程の数を最小
にした逐次分析試験法を行なうための器具を提供するこ
とである。
更に、本発明の目的は、複雑な製造又は組立工程を用
いない逐次分析試験法を行なうための器具を提供するこ
とである。
本発明の更に他の目的は、処理及び操作するのが簡単
な逐次分析試験法を行なうための器具を提供することで
ある。
更に、本発明の他の目的は、医院又は小さな臨床研究
所に容易に適合させることのできる逐次分析試験法を行
なうための器具を提供することである。
発明の概要 本発明は、液体試験試料中の分析対象物と、該分析対
象物と相互作用して分析対象物の関数として検出可能な
応答を生成する1以上の分析試薬との間の逐次分析反応
を包含する分析試験工程を行なうための、自己内に試薬
を保持する分析試薬反応容器又は器具及び方法を提供す
るものである。該器具は、通常は、ピペット滴加、液体
試験試料と分析試薬との混合及びインキュベーション並
びに検出のような多数の煩雑な処理工程を必要とするイ
ムノアッセイを行なうのに特に有用である。必要な逐次
工程は、単に器具を非遠心回転させ、試験の種々の機能
工程を行なうように設計された器具内の領域又は区域へ
の試験試料又は反応混合物の重力による流れを生じさせ
ることによって該器具内で行なわれる。
本発明によれば、該器具には、特定の逐次分析試験工
程を行なうために必要な1以上の分析試薬が含まれてお
り、試験を完了させるために更なる外的な処理工程を必
要とすることなく、器具内に導入される液体試験試料を
分析試薬と逐次的に接触させ、反応させることができ
る。また、該器具によって、分析対象物と分析試薬との
間の分析反応によって生成する検出可能な応答を簡便に
測定することが可能になり、また、1以上の検出可能な
応答が試験の実施の後又はその間に生成したら、該器具
によって試験工程の間に該器具内においてそれを容易に
処理して簡便に測定することが可能になる。器具内にお
ける液体試験試料及び分析試薬の処理には、遠心分離又
は他の機械的に発生する力を必要とせず、したがって、
手動で又は簡単な複雑でない装置を用いて処理すること
ができる。
特に、該器具は、実質的に水平方向の回転軸、好まし
くは実質的に中心位置の回転軸を有し、分析試薬反応
路、液体試験試料の反応路内への一方向の流れを与える
好ましくは送出室の形態の液体試験試料送出手段、及
び、液体試験試料を送出手段内に導入するための、送出
手段と開放液体流連絡(open liquid flow communicati
on)している好ましくは導入口の形態の導入手段を備え
た密閉された容器を有するものである。分析試薬反応路
は、1以上の分析試薬を、それぞれ、好ましくはその乾
燥形態のものとして含む1以上の反応域を備えている。
例えば、特定の分析試験工程が試験を行なうために2以
上の分析試薬を必要とする場合には、第1の分析試薬を
第1の反応域内に含ませ、第2の分析試薬を、第1の反
応域から予め定められた距離離隔して配置され、これと
開放液体流連絡している第2の反応域内に含ませること
ができる。分析試験反応路には、更に、反応路内の予め
定められた位置に配置され、好ましくは反応路の一端に
配置され、これと開放液体流連絡している観察室の形態
の分析反応観察域を設けることができ、これから、液体
試験試料又はその分析反応混合物によって生成した検出
可能な応答を検出し測定することができる。
本発明によれば、器具を該器具の水平方向の回転軸の
回りを回転させることによって、反応路内に配置された
液体試験試料を、反応路に沿って1以上の反応域と観察
域との間を移動させることができる。したがって、液体
試験試料を器具内に導入すると、単に器具を上記のよう
に回転させることによって、更なるピペット滴加、遠心
分離、あるいは、液体試験試料の1つの分析試薬から他
のものへ、又は例えば検出可能な応答を検出及び測定す
るためのキュベットへ移動させるための他の複雑な処理
工程を必要とすることなく分析試験工程を行なうことが
できる。
本発明の器具を用いる分析試験工程は、液体試験試料
を導入手段を通して送出手段内に導入し、そこで、好ま
しくは器具を水平軸の回りを回転させることにより、重
力によって液体試験試料を送出手段から反応路内に流れ
させることによって行なうことができる。液体試験試料
は、好ましくは反応域を水平軸の回りを回転させて、そ
れによって液体試験試料を重力によって反応路に沿って
第1の反応域中に移動させることによって第1の反応域
内の第1の分析試薬と接触せしめられ、その中に含まれ
ている第1の分析試薬との第1の反応混合物を生成す
る。次に、第1の反応混合物を、直ちに、又はインキュ
ベーション又は反応時間の後、器具を水平軸の回りを回
転させることによって、重力によって第1の反応域から
反応路に沿って移動させ、第2の反応域内の第2の分析
試薬と接触せしめて、その中に含まれている第2の分析
試薬との第2の反応混合物を生成する。例えば、第2の
反応混合物が検出可能な応答を生成する場合には、器具
を水平軸の回りを回転させることによって、第2の反応
混合物を第2の反応域から反応路に沿って観察域中に移
動させることができる。次に、検出可能な応答を観察域
から測定し、液体試験試料中に存在する分析対象物の量
と関連付けることができる。
以下により詳細に説明するように、本発明の器具は、
上記記載のように2種類の分析試薬を用いる分析試験工
程に限定されるものではなく、これを用いて、単一の分
析試薬又は1以上の更なる分析試薬を用いる実質的にい
かなる逐次分析試験方法を行なうこともできる。反応路
内における1以上の更なる分析試薬との逐次的な接触が
与えられるのに加えて、反応路と観察域との間に与えら
れた開放液体流連絡により、器具を水平軸の回りを回転
させて、液体試験試料又はそれの1以上の更なる分析試
験反応混合物を単一の試験の進行中に反応路と多数の測
定のための観察域との間を重力によって移動させること
によって、1以上の更なる検出可能な応答を所望の定め
られた順番で測定することが可能になる。
好ましい実施態様の説明 本発明のより良好な理解を得るために、本発明器具及
び逐次試験を行なう際のその使用の特に好ましい形態を
ここで説明する。図1〜3を参照すると、本発明の器具
10は、好ましくは、実質的に水平な回転軸を有し、蓋部
材12によって密閉されている開放された本体部材11を備
えた密閉された円筒形の容器の形態のものである(図3
及び3a)。以下により詳細に説明するように、1以上の
分析試薬をその中に入れるために、本体部材11及び蓋部
材12は別々の部品として与えられている。したがって、
分析試薬を本体部材11内に入れたら、本体部材11を蓋部
材12によって閉止し、当該技術において公知の方法によ
ってそこに永久的に固定して液密封止を得る。
本体部材11は、側壁13、並びに、それぞれ外部支軸壁
16に対して実質的に垂直に配置されている第1及び第2
の内部壁14及び15を有している。側壁13並びに第1及び
第2の内部壁14及び15は、実質的に高さが同等であり、
本体部材11が蓋部材12によって閉止されると、蓋部材11
の内面17が、実質的に第1及び第2の内部壁の上端部18
及び19に対して付勢されて、側壁13の上端部20に対して
液密状態で封止することができる。
側壁20は、実質的に本体部材11の周囲の回りに伸長
し、第2の内部壁15によって形成されている観察室22の
形態の分析反応観察域中に開放されている分析試薬反応
路21を形成している。観察室22は、検出可能な応答を測
定する間に液体試験試料又はその分析反応混合物を保持
するためのキュペットとして機能し、反応路21の一端に
配置され、これと開放液体流連絡している。好ましく
は、観察室22は、器具10の実質的に中心の位置に配置さ
れ、器具10の水平な回転軸が観察室22と交差している。
したがって、器具10の水平な回転軸は、観察室22を、例
えば、観察室22内の分析反応混合物の検出可能な応答を
検出し測定するための、光源又は分光光度計のような当
該技術において公知の装置によって発生する他のエネル
ギー路と整列させるように機能する。
第1の内部壁14は、その中に配置された液体試験試料
の反応路21内への一方向の流れを与える送出室23を形成
している。以下により詳細に説明するように、器具10を
水平方向の回転軸の回りを回転させることによって、送
出室23内に配置された液体試験試料を重力によって送出
室23から反応路21内に移動させることができるように、
送出室23は、反応路21中に開放されており、実質的に観
察室22と反応路21との間に配置されている。
開放液体流連絡によって意図されていることは、器具
10を水平方向の回転軸の回りを回転させることによっ
て、反応路21内に配置された液体試験試料又は分析反応
混合物を、重力によってそれに沿って自由に移動させ、
反応路21と観察室22との間を重力によって自由にかつ所
望の場合には繰返し移動させることをできるようにする
ことであるということを理解すべきである。逆に、送出
室23からの液体試験試料の一方向の流れによって意図さ
れていることは、器具10を水平方向の回転軸の回りを回
転させることによって、送出室23内に配置された液体試
験試料を重力によって送出室23から反応路21内に移動さ
せることができるが、器具10を水平方向の回転軸の回り
を引き続き回転させることによって液体試験試料が送出
室23内に再流入しないようにすることである。当業者に
よって理解されるように、液体試験試料が送出室23内に
再流入しえないことは、もちろん、液体試験試料の容量
及び第1の内部壁14の末端部24と側壁13との間の距離に
依存するものである。
本体部材11の側壁13は、好ましくは、実質的に、側壁
13に接続している第1及び第2の内部壁14及び15の基端
部26及び27の間に配置されている細長い開口25を有して
いる。開口25は、蓋部材12の端部から伸長しており、こ
れに対して実質的に垂直に配置されている実質的に平板
状の細長いピン28を噛合可能に受容するように構成され
ており、ピン28の長さが開口25の長さよりも短くなって
いる。したがって、ピン28を開口25内に挿入して本体部
材11を蓋部材12によって閉止すると、液体試験試料を送
出室23内に導入するための導入口29(図3a)が与えられ
る。ピン28は、本体部材11を蓋部材12によって閉止し、
接着、レーザー溶着あるいは共に封止又は締着した際
に、蓋部材12と本体部材11とを簡便に整列させるために
与えられており、したがって、器具10の組立に重要なも
のではない。しかしながら、 ピン28が与えられていな
い場合には、実質的に図3aにおいて示されているように
配置されている導入口29を形成するために、開口25を、
実質的にピン28を受容すべき領域において閉止すること
が好ましい。どちらの場合においても、導入口29の位置
は、導入口29内にピペットを挿入するようにして送出室
23内に液体試験試料を導入するように、蓋部材12の上部
内表面及び送出室23内の支持蓋16の上部内表面から離隔
した距離に配置することが好ましい。このようにして、
導入口29を通して器具10内に導入した際に液体試験試料
が蓋部材12の上部内表面に実質的に接触することが防止
される。したがって、器具10内に導入された実質的に全
ての所望容量の試料が、例えば表面張力の結果として蓋
部材12及び支持壁16の上部内表面に吸着することなく送
出室23内に重力によって自由落下する。
以下により詳細に説明するように、器具10を水平方向
の回転軸の回りを時計方向に回転させることによって、
送出室23内に配置された液体試験試料を重力によって送
出室23から反応路21内に移動させる。液体試験試料が反
応器21内に移動したら、次に、器具10を単に適当な方向
に回転させることによって、反応路21に沿って、任意の
所望の順序で観察室22から離隔する方向又はそれに向か
う方向及びもちろんその中へ、重力によって移動させる
ことができる。例えば、器具10を時計と逆の方向に回転
させることによって、液体試験試料を重力によって反応
器21に沿って観察室22から離隔する方向に移動させるこ
とができる。液体試験試料が反応路21内に移動したら、
次に、器具10を時計と逆の方向に回転させることによっ
て反応路21に沿って重力によって観察室22から離隔する
方向に、また、器具10を時計方向に回転させることによ
って観察室に向かう方向に移動させることができる。
上記のような器具10の操作は、その中に配置された液
体試験試料又はその反応混合物の実質的に自由な重力流
動に依存することを理解すべきである。当業者によって
理解されるように、液体を1以上の固体表面に実質的に
接触させたり、あるいは、例えば毛細導管などの中に配
置した際にしばしば発生する表面張力、エアポケット及
び他の物理的現象によってかかる自由重力流動が実質的
に妨害される可能性がある。したがって、器具10内にお
ける液体試験試料のかかる自由重力流動は、反応器21、
観察室22及び送出室23の開放部の内面積並びにその中に
配置される液体試験試料の容量に依存する。器具のかか
る内面積は、通常は、液体試験試料が器具10を通って処
理される際に試料を収容しかつ同時に抜気するのに十分
な寸法のものにする。器具10の相対的な寸法は実質的に
図に示した相対的な寸法のものが好ましいが、当業者に
よって、上述の点を考慮して器具10の寸法を修正する
か、あるいは、その中の液体試験試料の自由重力流動を
与えることができる。例えば、器具10に、空気抜き又は
開口を設けて、液体試験試料をその中で処理する際に器
具10から空気を放出させ、それによってエアポケットの
形成を防止したり、又は、液体試験試料の自由重力流動
を妨害する可能性のある他の物理現象の発生を防止する
ことができる。もちろん、かかる排気口又は開口は、器
具10の1以上の領域に配置するか、あるいは、器具10か
ら液体試験試料又はその反応混合物が漏出するのを防止
するように構成される。
上記記載のような液体試験試料又はその反応混合物の
自由重力流動を与えるためには、その容量は、例えば、
側壁13と第1の内部壁14との間の領域及び第1の内部壁
14と第2の内部壁15との間の領域のような上部及び下部
の壁の間の液体が流動移動する領域を実質的に満たす容
量よりも少ないことが好ましい。好ましくは、液体試験
試料は、本発明の教示にしたがって器具10内を自由に移
動することのできる約0.05〜約1.0ml、より好ましくは
約0.25〜約0.75mlであることが好ましい。更に、通路表
面に沿った液体試験試料の自由流動を与え、表面張力又
は他の物理現象が発生するのを実質的に防止するため
に、器具10内の表面を当該技術において公知の方法によ
って処理し、湿潤性又は親水性の表面を与えることがで
きる。表面のかかる処理としては、プラズマエッチング
及びプラズマ重合のようなプラズマ処理、コロナ放電、
湿潤化学処理及び当該技術において公知な被覆方法など
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明によれば、器具を通常は水平軸の回りを実質的
に短い距離回転させて、液体に働く重力の結果として器
具内に配置された液体試料が移動することを理解すべき
である。したがって、器具内の液体の重力移動は、器具
の非遠心回転によって行なわれ、液体にかかる重力より
も大きな遠心力によって行なわれるものではない。好ま
しくは、示したような器具は、水平軸の回りを約1rpm〜
約40rpm、より好ましくは約15rpm〜約30rpmの速度で回
転させる。もちろん、かかる非遠心回転速度は、器具の
寸法に依存するものであり、当業者によって上記の点を
考慮して決定することができる。
ここで、図4a〜図4lを参照すると、器具10を上記記載
のように水平軸の回りを回転させた際の液体媒体の重力
流及びそれと反応路21内に含まれている分析試薬との接
触を更に示すために、器具10が種々の回転位置で示され
ている。器具10の外側に示されている実線の矢印は器具
10の水平軸の回りの回転の方向を示しており、器具10内
に示されている破線の矢印は、器具10を実線の矢印によ
って示された方向に水平軸の回りを回転させた際の液体
流の方向を示している。図4a〜4lは例示のみの目的のも
のであり、器具10内に含まれている分析試薬の数又は器
具10の回転の順序及び方向を制限するものではない。例
えば、3種類の分析試薬を必要とする試験プロトコルを
示すために図4aにおいては3つの反応域30、31及び32が
示されているが、特定の試験を行なうために必要な分析
試薬の数によって、3つ未満又はそれ以上の反応域を存
在させることができる。更に、分析試験方法を行なうた
めに必要な数よりも少ない分析試薬を器具10に含ませ、
1以上のその反応混合物をまず器具10の外側で生成させ
た後に器具10内に導入して試験を完了させることができ
る。例えば、特定の試験が試験を行なうために3種類の
分析試薬を必要とする場合に、器具10に分析試薬の2つ
を含ませ、液体試験試料及び分析試薬の1つを含む反応
混合物を器具10の外側で生成させた後にその中に導入し
て、器具10内に含まれている2つの分析試薬によって試
験を完了させることができる。
図4aにおいて示されているように、反応路21は、第1
の分析試薬が含まれている第1の反応域30、第2の分析
試薬が含まれている第2の反応域31及び第3の分析試薬
が含まれている第3の反応域32を有している。以下によ
り詳細に説明するように、分析試薬は反応路21内に実質
的に乾燥している水溶性、懸濁性又は可溶性の形態で存
在させることが好ましく、当該技術において公知の方法
によってその中に含ませることができ、液体試験試料と
逐次接触するべき所望の順序で反応路21に沿って配置さ
れる。
分析対象物を含む液体試験試料を導入口29を通して器
具10内に導入し、重力によって送出室23内に移動させる
(図4a)。器具10を時計方向に回転させることによって
液体試験試料33が送出室23から反応路21内に移動し(図
4b)、次に、器具10を同一の方向(時計方向)に更に回
転させることによって反応路21に沿って重力によって移
動して第1の反応域30と接触せしめられる。第1の分析
試薬が液体試験試料によって溶解して第1の反応混合物
34を生成させる(図4c)。好ましくは、第1の分析試薬
の溶解又は懸濁を完全にするために器具10を振動させ
(図4d)、所望の場合には、液体試験試料中の分析対象
物を第1の分析試薬と十分に相互作用させるために予め
定められたインキュベーション時間のために図4cに示す
ように静止位置に保持する。第1の反応混合物が、特定
の試験プロトコルにしたがって測定することが必要又は
所望の第1の検出可能な応答又は測定しうる特性を与え
る場合には、第1の反応混合物34を観察室22内に重力に
よって移動させるために器具10を同一の方向(時計方
向)に更に回転させる。次に、第1の反応混合物によっ
て与えられた任意のかかる第1の検出可能な応答を検出
し測定することができる(図4e)。例えば、以下により
詳細に説明するように、かかる第1の検出可能な応答
は、試料プランク測定であってもよく、あるいは、全血
試料中のグルケート化ヘモグロビン(glycated hemoglo
bin)のパーセントの試験を行なう際のような液体試験
試料が全血試料である場合の全ヘモグロビン測定であっ
てもよい。
観察室22内において第1の検出可能な応答を検出及び
測定したら、器具10を同一方向(時計方向)に回転させ
て、反応混合物34を重力によって観察室22から反応路21
内に移動させる(図4f)。器具10を逆の方向(時計の逆
方向)に回転させることによって、第1の反応混合物34
を重力によって反応路21に沿って第2の反応域31に移動
させて第1の反応混合物34を第2の反応域31と接触せし
め、その中に含まれている第2の分析試薬との第2の反
応混合物35を生成させ(図4g)、好ましくは上記記載の
ようにインキュベート及び振動させる(図4h)。再び図
4dを参照すると、もちろん、第1の検出可能な応答が与
えられないか、又は、上記記載のように測定することが
必要でないかもしくは所望でない場合には、器具10を時
計と逆の方向に回転させることによって第1の反応混合
物を代りに反応路21に沿って第1の反応域30(図4d)か
ら第2の反応域31(図4g)に直接移動させることができ
る。
同様に、第3の反応域32が存在する場合には、第2の
反応混合物35を重力によって反応路21に沿って第3の反
応域32に移動させるために、同一の方向(時計と逆の方
向)に器具10を更に回転させることによって、第2の反
応混合物35を第3の反応域32と接触せしめ、その中に含
まれている第3の分析試薬との第3の反応混合物36を生
成させ(図4i)、好ましくは上記記載のようにインキュ
ベーション及び振動させる(図4j)。通常、分析試験工
程における最終的な反応混合物、この場合には第3の反
応混合物36が検出可能な応答を与え、これを測定して液
体試験試料中の分析対象物の量と関連させるか、あるい
は、上記記載のように第1の検出可能な応答が与えられ
る場合には、これを測定して分析対象物の関数として第
1の検出可能な応答と比較する。どちらの場合において
も、器具10を時計方向に回転させることによって第3の
反応混合物36を観察室22に戻す(図4k及び4l)。
反応路21内における反応域の位置は、図4aにおいて示
さているような位置に限定されるものではなく、液体試
験試料及びその分析反応混合物によって接触する反応路
21上又はそれに沿っていかなる表面上に配置することも
できる。例えば、反応域を反応路21内の所望の位置の、
側壁13、蓋部材12又は本体部材11のいずれか又は全ての
内表面に配置することができる。
分析試薬は、非共有結合法、吸着法又は当該技術にお
いて公知な他の方法によって反応路21内に含ませること
ができる。例えば、織成繊維、吸収性材料などのような
吸着材料を含む試薬パッド又は試薬フィルムに、当該技
術において公知の方法によって分析試薬を含ませて、こ
れを液体試験試料と接触する反応路の表面に取り付ける
ことができる。分析試薬はその乾燥形態で含ませること
が好ましいが、1以上の液体分析試薬を器具の1以上の
領域中に含ませるか又は予め被包して、例えば試験の実
施の前又はその間に除去して液体分析試薬を器具中に放
出することのできる膜によって離隔又は封止することが
できる。
本発明器具は上記記載のように限定されるものではな
く、本発明の教示から逸脱することなく修正することが
できることを理解すべきである。上記記載のような実質
的に円筒形の容器の形態のものに加えて、本発明の器具
を、正方形、長方形、三角形又は本発明の教示から逸脱
することのない他の修正された形状又は構造にすること
ができる。更に、器具の内部、例えば壁の構造は、上記
記載のように限定されるものではなく、該器具の一般的
な形状及び構造に適合させても適合させなくてもよい。
しかしながら、もちろん、かかる修正は、少なくとも、
器具をその水平方向の回転軸の回りを回転させることに
よって、重力によってそれに沿って液体試験試料を移動
させることのできる反応路、液体試験試料の反応路内へ
の一方向の流れを与えるための送出手段、並びに、液体
試験試料を送出手段の中に導入するための導入手段を与
えるものである。
送出手段は、器具を回転させる必要なしに液体試験試
料を反応路内に重力移動させることのできる実質的に縦
方向の流路の形態のもの又は他の構造のものであっても
よく、この場合には、反応路内に配置された液体試験試
料又はその反応混合物が上記記載のようなその後の器具
の回転によって送出手段内に再流入することのないよう
に反応路に対して配置される。導入手段は、上記記載の
ように器具の側壁内に与えられた導入口の形態のもので
あることが好ましいが、導入手段は、もちろん、そこを
通って送出手段内に導入された液体試験試料が、特にそ
の後の器具の回転中にかかる導入手段を通って器具から
漏出するか又は排出されることがなければ、支持壁又は
蓋部材中などに送出手段に沿って配置することができ
る。更に、観察域は、上記記載のような観察室の形態の
ものが好ましいが、観察域は、反応路に沿ってその中に
予め定められた領域であって、これから検出可能な応答
を検出及び測定することのできる領域であってもよいと
理解すべきである。また、観察室は、例えば、器具の側
壁から引き込み又は突出している形態のものであってよ
い。
当業者によって理解されるように、本発明の器具を通
る液体試験試料の移動は、器具を上記記載のように実質
的に水平軸の回りを回転させた際に液体試験試料へかか
る重力の結果である。したがって、器具内における液体
試験試料のかかる移動には、遠心力のような機械的に発
生された力を必要とするものではない。本発明による器
具を通る液体試験試料の移動はその重力操作に基くもの
であるので、器具内に配置された液体試験試料は、下部
の面、例えば側壁13、第2の内部壁14又は第2の内部壁
15、蓋部材12と支持壁16との間によって保持される。本
発明による器具を通る液体試験試料の移動は、器具内の
液体試験試料の位置に対して上方の表面には実質的に無
関係であることを理解すべきである。例えば、反応路21
内に配置された際には、液体試験試料の重力移動は第1
の内部壁14とは無関係であり、同様に、送出室23内に配
置された際には第2の内部壁15とは無関係である。した
がって、液体試験試料を第1の内部壁14に沿って保持し
誘導する場合には第1の内部壁が機能を果たし、第2の
内部壁15に沿って液体試験試料を保持し誘導する場合に
は第2の内部壁がその機能を果たし、そうでない場合に
はそれぞれの壁は実質的に機能していない。
反応路21、送出室23及び観察室22は、それぞれ機能的
に、3つの壁、即ち、側壁13、第1の内部壁及び第2の
内部壁並びに外部壁16及び蓋部材12を有しているが、そ
れに沿って液体試験試料が誘導され移動せしめされる機
能壁の構造は、図に示されているもののように限定され
るものではなく、上記記載のようにそれに沿って液体試
験試料が保持され誘導されるように機能するならば修正
することができる。例えば、1以上の側壁13並びに第1
及び第2の内部壁14及び15は、V型、U型又はそれに沿
って液体試験試料を保持し誘導するための樋状の流路又
は導管を与える他の構造のものであってよい。
支持壁16は、蓋部材12のように別の部品として与えら
れていてもよく、この場合には、第1及び第2の内部壁
14及び15は側壁13と一体となっておりかかる別の支持壁
16及び蓋部材12によって閉止されている。かかる別の支
持壁16及び蓋部材12は、また、側壁13に溶媒溶着、レー
ザー溶着、接着又は他の方法で取り付けることができる
薄い可撓性膜、フィルム又は薄層プラスチックの形態の
ものであってもよい。器具10は、また、本体部材11と実
質的に同等の寸法を有する開放された更なる本体部材を
有するように修正し、本体部材11を蓋部材12によって閉
止する方法と同様に本体部材11の支持壁16によって閉止
するか又は更なる蓋部材12によって閉止して取り付ける
こともできる。かかる更なる本体部材は、例えば反応路
21の基端部37における支持壁内に開口を設けることによ
って更なる分析試薬を収容するために、反応路21の伸長
部分を有するように適合させることもできる。これによ
って、反応路21とかかるその伸長部分との間に開放液体
流連絡が与えられる。
大きな液体収容容量を有する吸収性の計量パッド又は
芯を本体部材11の伸長部内に配置し、送出室23に実質的
に隣接して配置することもできる。かかる計量手段は、
支持壁16内に与えられた計量開口を通して送出室23中に
配置される液体試験試料と液体流接触するように配置さ
れる。計量開口を支持壁16中の予め定められたレベルに
配置して、かかる所定のレベルにあるか又はこれを超え
る送出室23内の液体試験試料容量が計量開口を通して計
量手段によって吸収されるようにすることもできる。し
たがって、過剰量の試料が計量パッドによって吸収され
て分析試験工程を行なうための所望の最終容量の液体試
験試料が得られるので、かかる軽量手段によって、適当
な容量の液体試験試料のみを送出室23内に導入すること
が可能になる。当業者によって理解されるように、計量
開口の下部の送出室23の収容容量によって送出室23内の
液体試験試料の最終容量を決定し制御することができ
る。
本発明の教示から逸脱しない更なる実施態様を図5及
び6並びに図9及び10に示す。特に、図5においては上
記記載のように蓋部材(図7)によって閉止されている
開放されている本体部材41を有する分析試薬反応容器又
は器具40が示されている。本体部材41は、反応路43、及
び、反応路43と開放液体流連絡している観察室44、並び
に、送出室45の形態の液体試験試料の反応路43内への一
方向の流れを与える手段を有している。送出室45は、外
部壁48上に、これに対して実質的に垂直に配置されてい
る第1及び第2の内部壁46及び47によって画定されてい
る。反応路43は、外部壁48上にこれに対して実質的に垂
直に配置されている側壁51によって画定されており、曲
線状の壁52が外部壁48上に同様に配置されて観察室44を
形成している。本体部材41は、上記記載のように蓋部材
42によって閉止されており、本体部材41の側壁51が細長
い開口部53を有し、蓋部材42が、開口53よりも短くこの
中に挿入される細長いピン54を有しており、導入口55を
与えている(図7)。
導入口55を通して導入された液体試験試料は、重力に
よって送出路45を通して反応路43内に直接移動する。次
に、器具40を上記記載のように水平方向の回転軸の回り
を回転させることによって、液体試験試料を重力によっ
て反応路43に沿って移動させて、液体試験試料を反応路
の中に含まれている1以上の分析試薬と逐次接触させ、
観察室44中に移動させることができる。
同様に、図6においては、上記記載のように蓋部材に
よって閉止されており、反応路63及び送出路64を有する
開放されている本体部材61を有する分析試薬反応容器又
は器具60が示されている。送出路64は、外部壁67上にこ
れに対して垂直に配置されている第1及び第2の内部壁
65及び66によって画定されており、反応路63は、外部壁
67上に同様に配置されている側壁70によって画定されて
いる。本体部材61は、上記記載のように蓋部材62によっ
て閉止されており、本体部材61の側壁70が細長い開口71
を有し、蓋部材62が、開口71よりも短くこの中に挿入さ
れる細長いピン72を有しており導入口73を形成している
(図8)。
この態様においては、形成可能な応答を、反応路63に
沿った実質的にいかなる領域又は区域からも検出し測定
することができる。したがって、上記記載のように液体
試験試料が送出路64を通して反応路63内に導入された
ら、器具を水平方向の回転軸の回りを回転させて、液体
試験試料を重力によって反応路63に沿って移動させ、そ
の中に含まれている1以上の分析試薬と逐次接触させる
ことができる。検出可能な応答は、反応路63に沿った所
望の、好ましくは予め定められた観察領域の位置から検
出し測定することができる。
更に、本発明の器具は、実質的に正方形のものであっ
てもよく、この場合には、その側壁によって形成された
角が、樋状の反応領域又は観察領域を与えるように機能
する。例えば、図9においては、4つの側壁71、72、73
及び74並びに外部壁を有し、これらによって、上記記載
のように蓋部材(図示せず)によって閉止されている実
質的に正方形の開放された本体部材76が形成されている
器具70が示されている。本体部材76は、側壁71、72、73
及び74によって形成されている反応路77、反応路77と開
放液体流連絡している観察室78、並びに、反応路77内へ
の液体試験試料の一方向の流れを与えるための送出室79
を有している。送出室79は第1の内部壁80によって形成
されており、観察室78は第2の内部壁81によって形成さ
れており、それぞの壁80及び81は外部壁75上にそれに対
して実質的に垂直的に配置されている。液体試験試料を
送出室79内に導入するための導入口が側壁71内に与えら
れている。第1の内部壁81の端部が、示されているよう
に構成されて試薬室83の形態の反応域を与えており、こ
れに分析試薬を含ませて、単に器具70を大きく回転させ
ることによって液体試験試料と接触させることができ
る。かかる試薬室83は、例えば試験の終了時に標識試薬
の検出可能な化学基と相互作用する検出成分を用いる場
合のように、試験の課程中において分析試薬が液体試験
試料と接触するのを防止することが望ましい場合に、そ
の中に分析試薬を含ませるのに特に有用である。
器具の4つの角部84、85、86及び87は樋状の領域を形
成しており、これを反応域として機能させることがで
き、この場合には分析試薬を1以上の角部84、85、86及
び87の接触可能な表面中に含ませることができる。した
がって、器具70を上記記載のように水平方向の回転軸の
回りを回転させることによって、器具70内に導入した液
体試験試料を重力によって反応路77に沿って移動させて
角部84、85、86及び87中に含まれている分析試薬と接触
させることができる。
本発明の更に他の態様においては、図10において、4
つの壁部91、92、93及び94並びに外部壁95を有し、これ
らが蓋部材(図示せず)によって閉止されている実質的
に正方形の開放された本体部材96を形成している器具90
が示されている。本体部材96は、側壁91、92、93及び94
によって形成されている反応路97、並びに、第1及び第
2の内部壁99及び100によって形成されており、液体試
験試料の反応路97内への一方向の流れを与えるための送
出路98を有している。導入口101が側壁91及び94の間に
与えており、導入口101を通って送出路98内に導入され
た液体試験試料が反応路97内に直接移動する。
器具90の5つの角部102、103、104、105及び106によ
って樋状の領域が形成され、これを反応域として機能さ
せることができ、この場合には、上記記載のように分析
試薬を1以上の接触可能な供給部に含ませることができ
る。角部102、103、104、105又は106の予め定められた
いずれかの部分、好ましくは角部104を観察区域又は領
域として機能させることができることを理解すべきであ
る。したがって、器具90内に導入された液体試験試料を
重力によって反応路97に沿って移動させて、1以上の角
部102、103、104、105又は106中に含まれている分析試
薬と接触させ、それから生成する検出可能な応答を予め
定められた角部102、103、104、105又は106から検出し
測定することができる。
図1〜4において示された好ましい態様に戻ると、本
発明器具10は、ヘモグロビンAlc(HbAlc)、グリケート
化(glycated)ヘモグロビン誘導体を測定するためのイ
ムノタービディメトリックアッセイ(immunoturbidimet
ric assay)を行なうのに特に有用である。かかる試験
によれば、全血試料中のヘモグロビンを変性チオシアン
−メト−ヘモグロビンの形態に転化させ、これを全試料
ヘモグロビンの最初の測定のベースとして用い、次に、
イムノアッセイによって生成する変性HbAlcを測定す
る。イムノアッセイは、米国特許出願第118,469号;同
第118,476号及び同第118,566号に記載されているものの
ような抗体粒子試薬と凝集試薬との特異的な相互作用に
基くものである。
抗体粒子試薬は、水懸濁性粒子(例えばポリスチレン
又は他のラテックス)に結合している変性ヘモグロビン
のβ−サブユニット中のグリケート化N−末端ペプチド
連鎖に特異的な抗体又はそのフラグメントを含んでい
る。有用なかかるラテックス粒子は、ラテックス凝集イ
ムノアッセイの分野に詳しい研究者には明らかであろ
う。概して、かかる粒子は、試験のための所望の抗体試
薬用の安定な支持体として機能し、分析の目的のために
十分な凝集試薬の存在下において凝集作用を起こすのに
必要な特性を必要とする。ラテックス粒子は、通常、乳
化重合又は懸濁重合によって製造される[Bangs,L.G.
(1984)Uniform Latex Particles,Seragen Diagnostic
s Inc.,Indianapolis,IN.USA]。また、膨潤乳化重合を
用いることもできる[Ugelstad,J.ら,(1980)Adv.Col
loid and Interface Sci.13:101−140]。良好なラテッ
クス粒子を市販のものから選択することができる。ポリ
スチレン粒子が特に有用である。
ラテックス粒子に抗体試薬を付着させることは通常の
技術である。通常、付着は共有結合であっても非共有結
合であってもよい。抗体試薬は、全抗体、抗体フラグメ
ント、多機能抗体集合体などから成っていてよい。通常
は、全抗体又はFab、Fab′又はF(ab′)2のようなIgG
フラグメントを用いる。抗体試薬は、通常の抗血清及び
モノクローナル法のようないかなる利用しうる方法によ
っても誘導することができる。
凝集試薬は、抗体試薬のための多数のエピトピック
(epitopic)な結合部位を有し、凝集イムノアッセイの
分野で通常の方法によって製造することができる。この
試薬は、概括的に言うと、抗分析対象物抗体試薬のため
の多数のエピトピックな結合部位を有するものである。
かかる部位は、分析対象物自身、又は、試験の目的のた
めに抗体によって結合するのに十分な能力が保持されて
いる好適な類縁体を用いることによって提供することが
できる。蛋白質分析対象物の場合には、かかる類縁体
は、合成によって又は熟成することによって製造され、
抗体試薬に対するエピトープ、例えばベモグロビンAlc
のグリケート化ペプチド残基を有するものである。
実質的に図4a〜4lにおいて示されているように、HbAl
cに関するイムノタービディメトリックアッセイをその
中で行なうために上記記載の試薬を器具10内に含ませる
ことができる。特に、第1の反応域30に、チオシアネー
ト塩及び天然のヘモグロビン第1鉄イオンをその第2鉄
メトヘモグロビンの形態に転化させるのに十分な酸化剤
を含む乾燥した可溶性の形態の変性剤を含ませ;第2の
反応域31に、乾燥した懸濁性の形態の抗体粒子試薬を含
ませ;第3の反応域32に乾燥した可溶性の形態の凝集試
薬を含ませることができる。全血試験試料33又はそれを
予め処理した試料を、導入口29を通して送出室23内に導
入し(図4a)、器具10を時計方向に回転させることによ
って、第1の反応域30内において変性剤と接触させて第
1の反応混合物を生成させ(図4b〜4d)、好ましくは、
約3〜5分間、好ましくは約25〜約39℃の温度、より好
ましくは約37℃の温度でインキュベーションする。次
に、器具10を時計方向に更に回転させることによって第
1の反応混合物34を観察室内に移動させ(図4e)、好ま
しくは約540nmにおいてその吸光度を測定することによ
って全ヘモグロビン含量を測定する。次に、器具10をま
ず時計方向に回転させ(図4f)、次に時計と逆の方向に
回転させる(図4g)ことによって、第1の反応混合物34
を第2の反応域31内において抗体粒子試薬と接触させて
第2の反応混合物35を生成させる。第2の反応混合物35
を、好ましくは上記記載のようにインキュベーション
し、所望の場合には、試料ブランク測定を行なうために
器具10を時計方向に回転させることによって(図示せ
ず)観察室22内に移動させる。次に、反応容器10を時計
と逆の方向に回転させる(図4i及び4j)ことによって第
2の反応混合物35を第3の反応域32内において凝集剤と
接触させて第3の反応混合物36を生成させ、上記記載の
ようにインキュベーションする。抗体粒子と凝集剤とが
互いに結合して光拡散コンプレックスを形成する度合
が、存在するHbAlcの量に基くものであり、これをター
ビディメトリック測定によって容易に定量することがで
きる。
次に、器具10を時計方向に回転させる(図4k及び4l)
ことにより、第3の反応混合物36を観察室22内に移動さ
せることによってHbAlcの測定を行なう。第3の反応混
合物36の懸度を上記記載のようにして測定する。第3の
反応混合物36のタービディメトリック応答及び第1の反
応混合物34の全ヘモグロビン測定値をHbAlc及び試料中
の全ヘモグロビンの量に関連させて、次に、全血試験試
料中のグリケート化ヘモグロビンの割合(%)を計算す
る。
本発明器具を用いて、概して種々の試験試料、例えば
血清、血漿及び尿中の対象となる分析対象物を測定する
当該技術において公知なタービディメトリック及びネフ
ェロメトリックアッセイを行なうことができる。例え
ば、凝集イムノアッセイ及び凝集抑制イムノアッセイの
分析試薬を、液体試験試料によって接触させる所望の順
番で反応路内に含ませてこれらのイムノアッセイを行な
うことができる。
本発明の他の好ましい態様によれば、該器具は、分析
対象物間の結合、検出可能な化学基によって標識された
抗分析対象物抗体試薬を含む標識化試薬及び固定化形態
の分析対象物又はその結合類縁体を用いるイムノメトリ
ックアッセイを行なうのにも有用である。かかるアッセ
イによれば、液体試験試料からの分析対象物又は固定化
形態の分析対象物に結合しているものに結合した標識化
抗体試薬の量を測定し、試験試料中に存在する分析対象
物の量に関連付ける。
抗体試薬の抗体成分は、公知のイムノグロブリンの任
意のクラス及びサブクラス、例えばIgG、IgMなどのよう
な全抗体であっても、あるいは、通常はそれぞれFab及
びFab′並びにF(ab′)2として知られているIgGの単
価又は2価抗体フラグメントであってもよい。好ましく
は、抗体は、通常、2価抗体フラグメントF(ab′)2
又はより好ましくは単価抗体フラグメントFabもしくはF
ab′である。2価及び単価IgG抗体フラグメントは、ペ
プシン又はパパインによる標準蛋白質分解消化法を用い
る技術において公知な方法によって得ることができる。
標識化試薬の検出可能な化学基は、検出可能な物理的
又は化学的特性を有するいかなる物質であってもよい。
かかる物質はイムノアッセイの分野においてよく研究さ
れており、概して、かかる方法において有用ないかなる
標識をかかるイムノメトリックアッセイ法に適用するこ
ともできる。例えば、検出可能な物理特性を有するかか
る化学基は、蛍光団、リン光分子、発色団、放射性同位
体、スピン標識又は電気活性成分のような検出可能な信
号を生成させるために、他の化学物質又は物質と化学的
反応又は相互作用することを必要としないで、それ自身
の物理特性に基いて検出される基である。検出可能な化
学特性を有する化学基は、それ自身の化学反応性に基く
か又は検出可能な信号を与えるために検出剤成分と相互
作用させることによって検出される基である。検出可能
な化学特性を有するかかる化学基は、かかる検出剤成分
を相互作用させる前には検出可能な生成物を与えないか
又は検出可能な信号を与えないものであり、その例とし
ては、酵素、酵素基質、補酵素、酵素抑制剤及び活性
剤、化学発光種、化学触媒、金属触媒、酵素チャネリン
グ部材、フロロホア急冷剤又はエネルギー移動対並びに
ビオチン又はハブテンのような特異的に結合可能なリガ
ンドのような酵素的に活性な基である。
固定化形態の分析対象物又はその結合類縁体は、当該
技術において公知の方法によって第2の反応域31として
示された領域中の反応路21の表面に固定化又は結合させ
るか、あるいは、上記記載のような試薬パッドもしくは
フィルム中に固定化形態として含ませることができる。
一方、分析対象物又はその結合類縁体を、通常は常磁
性体と称されている、永久的に磁化されることなく磁場
に応答する磁場応答性試薬粒子に固定化させることがで
きる。例えば、かかる常磁挙動は、通常、約300Åより
少ない結晶径を有する鉄酸化物によって示されるが、約
500Åより大きな結晶径を有する鉄酸化物は、磁場に応
答し永久的に磁化されることを特徴とする。したがっ
て、かかる磁場応答性試薬粒子は永久的に磁化すること
なく磁場に曝露することができるが、そうでない場合に
は、イムノアッセイの実施中に望ましくない磁性凝集が
起こる。
かかる磁場応答性粒子は当該技術において公知であ
り、市販されているか、あるいは、格子又は孔を有する
ポリマーをその中に配置された磁性材料と共に用いてい
る米国特許第4,335,094号;ビニル芳香族ポリマーによ
って被包されている磁性コアを用いている米国特許第4,
339,337号及び同第4,358,388号;生物学的分子をそこに
結合させるための懸垂官能基を有する多糖類によって被
覆されているコロイド状の磁性鉄酸化物を用いている米
国特許第4,452,773号;並びにシラン被覆によって概し
て被包されている金属酸化物コアを用いている米国特許
第4,554,088号及び同第4,628,037号に記載されているよ
うな当該技術において公知の方法によって製造すること
ができる。
好ましくは、かかる均一なラテックス粒子は、大きく
重力沈降することなく水性媒体中で分散又は懸濁しうる
ものであり、したがって、定常的に混合することなく反
応混合物中に懸濁状態で保持されうる、即ち水懸濁性の
ものである。したがって、ブラウン運動及び高い表面/
容量比と共に、十分でかつ迅速な結合速度が得られる。
分析対象物又はその結合類縁体を、当該技術において
公知の方法によってかかる常磁性粒子に固定化すること
ができる。例えば、分析対象物又はその結合類縁体を磁
場応答性試薬粒子に共有結合させることが所望の場合に
は、粒子は、多官能性のものであるか、又は、例えば当
該技術において公知な共有カップリング法(例えば、Cu
atrecasas,J.Biol.Chem.vol.245,p.3059(1970)参照)
によって導入することのできる官能基によって多官能化
することのできるものでなければならない。官能基とし
ては、カルボン酸、アルデヒド、アミン、アミド、マレ
イミドのような活性化エチレン類、ヒドロキシ類、スル
ホン酸類、メルカプタンなどが挙げられる。例えば、ア
ガロース及びポリアクリルアミドに分析対象物及び他の
生物学的分子を結合させることが、W.B.Jacoby及びM.Wi
lchek,Methods in Enzymology,vol.34,Academic Press,
New York(1974)において記載されている。
本発明の器具10を用いて上記記載のようなイムノメト
リックアッセイを行なう場合には、第1の反応域30に乾
燥した可溶性の形態の抗分析対象物抗体試薬を含ませ、
第2の反応域31に、支持壁16、側壁13又は蓋部材12の内
表面又はその上に固定化された固定化形態の分析対象物
又はその結合類縁体を含ませることができる。一方、分
析対象物又はその結合類縁体を上記記載のように常磁性
の試薬粒子に固定化される場合には、かかる常磁性試薬
粒子を乾燥した懸濁性の形態で含ませて、反応路21に沿
った自由流動を防止することが所望の場合には、液体試
験試料又はその反応混合物によって懸濁させた際に磁気
によって保持する。標識試薬が上記記載のような検出可
能な化学特性を有する場合には、第3の反応域32に乾燥
した可溶性の形態の検出剤成分を含ませることができ
る。したがって、標識試薬の検出可能な化学基が上記記
載のような検出可能な物理特性を有する場合には、第3
の反応域32は必要ではないことを理解すべきである。更
に、標識試薬の検出可能な化学基が検出可能な化学特性
を有しており、分析対象物又はその結合類縁体を上記記
載のような常磁性の粒子に固定化させる場合には、試験
の進行中に、その中に含まれている検出剤成分と常磁性
の試薬粒子に固定化されている分析対象物に結合してい
てもよい標識試薬の検出可能な化学基との相互作用を防
止するために、第3の反応域32を好ましくは観察室22の
下部に配置するか、又は、図9において示されている反
応室83のように試薬室を与えることができる。
上記記載のような器具10内に含まれている分析試薬を
用いてかかるイムノメトリックアッセイを行なう場合に
は、尿、血清、血漿又は他の生物学的液体あるいはその
希釈物のような液体試験試料を、導入口29を通して送出
室23内に導入し(図4a)、器具10を時計方向に回転させ
ることによって、第1の反応域30内の標識試薬と接触さ
せて第1の反応混合物34を生成させ(図4b及び4c)、上
記記載のようにインキュベーションする(図4d)。次
に、器具10を時計と逆の方向に回転させることによっ
て、第1の反応混合物34を反応路21に沿って移動させて
第2の反応域31内に固定化形態の分析対象物又はその結
合類縁体と接触させて第2の反応混合物35を生成させ
(図4g)、上記記載のようにインキュベーションする
(図4h)。したがって、標識試薬の遊離種の全てが第2
の反応域31内において分析対象物又はその結合類縁体に
結合しかつこれによって固定化され、標識試薬の固定化
種が自由に移動しうる種として液体媒体中に残留する。
標識試薬の検出可能な化学基が検出可能な物理特性を
有する場合には、器具10を時計方向に回転させることに
よって、標識試薬の結合種を含む第2の反応混合物35
(図4g)を重力によって反応路21に沿って観察室22内に
移動させる。次に、観察室22内において、標識試薬の結
合種によって生成した第2の反応混合物35の検出可能な
物理特性を当該技術において公知の方法によって測定
し、液体試験試料中の分析対象物の量に関連させる。分
析対象物又はその結合類縁体を第2の反応域31内におい
て常磁性の試薬粒子に固定化させ、したがって第2の反
応混合物25中において懸濁した自由に流動する形態のも
のとして存在させる場合には、第2の反応混合物35を観
察室22に移動させる際に器具10を回転させる前に常磁性
の試薬粒子を磁気によって保持する。このようにして、
結合種が常磁性の試薬粒子に固定化された標識試薬の遊
離種から分離され、常磁性粒子が観察室22内に移動する
ことが防止され、それから生成する検出可能な応答を測
定するために結合種を観察室22内に自由に移動させるこ
とができる。
また、標識試薬の検出可能な化学基が検出可能な化学
特性を有する場合には、器具10を時計と逆の方向に回転
させることによって第2の反応混合物35を第3の反応域
32内の検出剤成分と接触させ(図4i)、上記記載のよう
にインキュベーションして(図4j)標識試薬の検出可能
な化学基とのその相互作用の結果として検出可能な応答
を生成する第3の反応混合物36を生成させる。器具10を
時計方向に回転させることによって第3の反応混合物を
同様に観察室22内に移動させ(図4k及び4l)、検出可能
な応答をそこから測定する。常磁性の試薬粒子を用いる
場合には、検出剤成分が含まれる第3の反応域32を観察
室22の下部に配置して、その中で第3の反応混合物36を
生成させ、第2の反応生成物を上記記載のように観察室
22内に移動させる前に常磁性の試薬粒子を磁気によって
保持することが好ましいことを理解すべきである。
上記記載のイムノアッセイ法は種々の分析対象物の測
定において用いることができる。分析対象物は、通常、
ペプチド、ポリペプチド、蛋白質、炭水化物、グリコプ
ロテイン、ステロイド、核酸あるいはそれに対する結合
対が存在するか又は生成物学的系において生成すること
ができるか又は合成することのできる他の有機分子であ
る。分析対象物は、機能的な見地から、通常は、抗原、
ハプテン、相補ポリヌクレオチド連鎖、ホルモン、ビタ
ミン、メタボライト及び薬剤を含む群から選択される。
通常は、分析対象物は、抗原性ポリペプチド又は蛋白質
のような通常約1,000〜約10,000,000の分子量を有する
免疫学的に活性なポリペプチド又は蛋白質、あるいは、
少なくとも約100、通常は約1,500未満の分子量を有する
ハプテンである。
代表的なポリペプチド分析対象物は、アンギオテンシ
ンI及びII、C−ペプチド、オキシトシン、バソプレシ
ン、ニューロフィジン、ガストリン、セクレチン、ブラ
ジキニン及びグルカゴンである。
代表的な蛋白質分析対象物としては、プロトアミン、
ムコプロテイン、グリコプロテイン、グロブリン、アル
ブミン、スクレロプロテイン、ホスホプロテイン、ヒス
トン、リポプロテイン、クロモプロテイン及びヌクレオ
プロテインのクラスが挙げられる。特異蛋白質の例は、
プレアルブミン、α−リポプロテイン、ヒト血清アルブ
ミン、α−酸グリコプロテイン、α1−アンチトリプシ
ン、α−1−グリコプロテイン、トランスコルチン、チ
ロキシン結合グロブリン、ハプトグロブリン、ヘモグロ
ビン、ヒトヘモグロビンのβ−サブユニット内のグリケ
ート化N−末端ペプチド連鎖のようなグリケート化ペプ
チド連鎖、ミオグロブリン、セルロプラスミン、α2
マクログロブリン、β−リポプロテイン、エリトロポエ
チン、トランスフェリン、ヘモペキシン、フィブリノー
ゲン、IgG、IgM、IgA、IgD及びIg並びにこれらのフラグ
メント、例えばFc及びFab′相補因子のようなイムノグ
ロブリン、プロラクチン、フィブリノーゲン、トロンビ
ンなどのような血液凝固因子、インシュリン、メラノト
ロピン、ソマトトロプン、チロトロピン、濾胞成熟ホル
モン、黄体形成ホルモン、生殖腺刺激ホルモン、ヒト絨
毛膜性生殖腺刺激ホルモン、甲状腺刺激ホルモン、胎盤
ラクトーゲン、内因子、トランスコバラミン、アルカリ
性ホスファターゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アミラー
ゼ、リパーゼ、ホスファターゼ、コリンステアラーゼ、
グルタミンオキサロ酢酸トランスアミナーゼ、グルタミ
ンピルビン酸トランスアミナーゼ及びウロペプシンのよ
うな血清酵素、エンドルフィン、エンケファリン、プロ
トアミン、組織抗原、バクテリア性抗原、肝炎関連抗原
(例えばHBsAg、HBcAg及びHBeAg)のようなウィルス性
抗原、並びに、腫瘍標識体(例えば、CEA、α−フェト
プロテイン、プロスタチン酸ホスファターゼ、プロスタ
チン特異抗原、ニューロン特異エノラーゼ、エストロゲ
ン受容体、CAl25、CA−19−9など)である。
代表的なハプテン分析対象物としては、一般的なクラ
スの薬剤(drugs)、メタボライト、ホルモン、ビタミ
ン、トキシン及び同様の有機化合物が挙げられる。ハプ
テン系ホルモンとしては、チロキシン及びトリインドチ
ロニンが挙げられる。ビタミンとしては、ビタミンA、
B、例えばチアミン、B12、C、D、E及びK並びに葉
酸が挙げられる。薬剤としては、アミノグリコシド、例
えば、ゲンタマイシン、トブラマイシン、アミカシン、
シソマイシン、カナマイシン及びネチルマイシン、ペニ
シリン、テトラサイクリン、テラマイシン、クロロマイ
セチン及びアクチノマイセチンのような抗生物質;アデ
ノシン二リン酸(ADP)、アデノシン三リン酸(ATR)、
フラビンモノヌクレオチド(FMN)、ニコチンアミドア
デニンジヌクレオチド(NAD)及びそのリン酸塩誘導体
(NADP)、チミジン、グアノシン及びアデノシンのよう
なヌクレオシド及びヌクレオチド;プロスタグランジ
ン;エストロゲン、例えば、エストリオール及びエスタ
ジオール、ステロゲン、アンドロゲン、ジゴキシン、ジ
ギトキシゲニン、ジギトキシン、ジゴキシゲニン、12−
O−アセチルジゴキシゲニン及び副腎皮質ステロイドの
ようなステロイド類;並びに、フェノバルビタール、フ
ェニトイン、プリミドン、エトスクシミド、カルバマゼ
ピン、バルプロエート、テオフィリン、カフェイン、プ
ロパノロール、プロカインアミド、キニジン、アミトリ
プチリン、コルチゾール、デシプラミン、ジソプラミ
ド、ドキセピン、ドキソルビシン、ノートリプチリン、
メトトレキセート、イミプラミン、リドカイン、プロカ
インアミド、N−アセチルプロカインアミド、アンフェ
タミン、カテコールアミン及びアンチヒスタミンのよう
な他のものが挙げられる。トキシンとしては、アセチル
−T−2トキシン、α−トキシン、コレラトキシン、シ
トリニン、サイトカラシン類、スタフィロコッカールエ
ンテロトキシンB、HT−2トキシンなどが挙げられる。
本発明の器具は上記に特に記載したような試験工程を
行なうのに限定されるものではなく、当該技術において
公知の種々の他の試験工程を行なうための分析試薬を含
ませることもできることを理解すべきである。例えば、
かかる他の試験工程としては、米国特許第4,238,565号
に記載されているようなアポ酵素再活性化イムノアッセ
イ系(ARIS);米国特許第4,279,992号に記載されてい
るような基質標識蛍光体イムノアッセイ(SLFIA);米
国特許第4,134,792号に記載されているような酵素抑制
体標識イムノアッセイ;米国特許第3,817,837号及び同
第4,043,872号に記載されているようなエンザイムマル
チプライドイムノアッセイ法(EMIT);米国特許第4,
510,251号に記載されているような蛍光偏光イムノアッ
セイ[fluorescence polarization immunoassay(TDX
)]などが挙げられるがこれらに限定されるものでは
ない。
該器具は、上記記載のように手動で操作して、1以上
の反応混合物によって得られる検出可能な応答を、透過
吸収又は散乱などのような当該技術において公知の光学
装置を用いて検出し測定することができる。本体部材及
び蓋部材を、少なくとも観察室の領域において透明であ
るように製造し、反応混合物のかかる光学測定を行ない
うる観察窓を与えることを理解すべきである。器具を手
動で操作する場合には、観察者が反応容器中に配置され
た液体試験試料の移動及び位置を観察することができる
ように、支持壁及び蓋部材は実質的に全部が透明である
ことが好ましい。
好ましくは、該器具は、図において一貫して示されて
いるような実質的に垂直の配向位置に器具を受容するよ
うに適合されており、例えば側壁に摩擦力によって噛合
するローラー(但し、これに限定されるものではない)
を用いて上記記載のように器具を非遠心回転させる簡単
な機械的非遠心回転器具によって操作される。ローラー
は例えば電気ステップモーターによって操作され、この
ローラーは、器具を所望の方向に、かつ、インキュベー
ションのための静止位置及び1以上の検出可能な応答の
検出及び測定位置などの所望の順序で回転させるように
プログラムされたマイクロプロセッサーによって制御さ
れる。かかる機械器具は、また、透過吸収又は散乱光学
系のような検出可能な応答を検出し測定するための光学
系を有し、これを、機械器具内の、実質的に器具の水平
方向の回転軸の位置、即ち観察室と整列させて配置す
る。かかる機械器具は、また、特定の試験プロトコルに
よって必要とされる際に液体試験試料又は反応混合物を
加熱するための、静置ヒーター又は弾性ポイント接続を
有する回転コンタクトプレートタイプのもののような加
熱部材、並びに、器具を機械器具内に適当に位置させる
ための光学センサーを有していてもよい。好ましくは、
種々の機械的及び電気的部品は、例えば、本発明の1つ
の器具、あるいは、1以上の液体試験試料で試験プロト
コルを同時に行なうことが所望の場合には1以上の本発
明器具を受容するためのスロット又は開口を有する、通
常の寸法のケース内に設置される。
本発明器具は、成形することができ、あるいは、ポリ
スチレン、アクリル系ポリマー、ポリカーボネート、ガ
ラスなどのような(但しこれらに限定されるものではな
い)当該技術において公知の種々の成形可能な物質から
製造することができる。湿潤性又は親水性の物質が好ま
しいが、上記記載のように予め処理した非湿潤性又は疎
水性の物質を用いることができることを理解すべきであ
る。
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、ここに
記載したような本発明の他の修正及び変更を行なうこと
ができ、したがって、かかる制限は特許請求の範囲によ
って示されるようにのみ課せられることは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明器具の好ましい態様の正面分解展開図; 図2は、蓋部材を除いた図1に示した器具の正面図; 図3は、図2の3−3線に沿った器具の分解横断面図を
蓋部材と共に示した図であり、図3aは、図3において示
される蓋部材12を取り付けた状態の器具の横断面図; 図4a〜lは、本発明器具を用いて逐次分析試験工程を行
なうための種々の段階を示した、図2において示した器
具の正面図; 図5は、蓋部材を除いた本発明器具の他の態様の正面
図; 図6は、蓋部材を除いた本発明器具の更に他の態様の正
面図; 図7は、図5の7−7線に沿った分解横断面図を蓋部材
と共に示した図; 図8は、図6の8−8線に沿った分解横断面図を蓋部材
と共に示した図; 図9は、蓋部材を除いた本発明器具の他の態様の正面図
であり; 図10は、蓋部材を除いた本発明器具の更に他の態様の正
面図である。 10、40、60、70……本発明器具、12、42、62……蓋部
材、21、43、63、77、97……反応路、22、44、78……観
察室、23、45、64、79、98……供給路(供給室)、29、
53、73……導入口。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−238760(JP,A) 特開 昭64−25058(JP,A) 特開 平2−281143(JP,A) 特開 昭60−238745(JP,A) 特開 平2−502572(JP,A) 実開 昭64−53965(JP,U)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)実質的に水平方向の回転軸を有し、
    (i)液体試験試料中の分析対象物と相互作用して分析
    対象物の関数として検出可能な応答を生成する第1及び
    第2の分析試薬が含まれている第1及び第2の反応域を
    有する分析試薬反応路(ここで、かかる第2の反応域は
    かかる第1の反応域から予め定められた距離離隔されて
    配置しており、かつこれと開放液体流連絡(open liqui
    d flow communication)しており、これによって、該反
    応容器を、該水平軸の回りを回転させることにより、該
    反応路内に配置されている液体試験試料を、該反応域の
    間を該反応路に沿って重力によって移動させることがで
    きる);(ii)該液体試験試料の該反応路内への一方向
    の流れを与えるための液体試験試料送出手段;及び(ii
    i)液体試験試料を該送出手段内へ導入するための、該
    送出手段と開放液体流連絡状態にある導入手段を具備す
    る密閉された分析試薬反応容器を与える工程; (b)該導入手段を通して液体試験試料を該反応容器内
    に導入する工程; (c)該液体試験試料をかかる第1の反応域内のかかる
    第1の分析試薬と接触せしめて第1の反応混合物を生成
    させる工程; (d)該反応容器を、該水平軸の回りを回転させること
    によって、かかる第1の反応混合物を重力によってかか
    る第1の反応域から該反応路に沿って移動させて、かか
    る第2の反応域内のかかる第2の分析試薬と接触せしめ
    て第2の反応混合物を生成させる工程;及び (e)検出可能な応答を測定する工程 を含むことを特徴とする、逐次分析反応を行なって液体
    試験試料中の分析対象物を測定する方法。
  2. 【請求項2】該反応容器を、該水平軸の回りを回転させ
    ることにより、該液体試験試料を重力によって該反応路
    に沿って移動させて、かかる第1の分析試薬と接触せし
    めることによって工程(c)を行なう、請求項1記載の
    方法。
  3. 【請求項3】工程(b)において、該反応容器内に導入
    される該液体試験試料が、重力によって該送出手段を通
    って該反応路内に流れる、請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】(a)実質的に水平方向の回転軸を有し、
    液体試験試料中の分析対象物と相互作用して分析対象物
    の関数として検出可能な応答を生成する分析試薬が含ま
    れており、(i)該水平軸の回りの回転面内に配置さ
    れ、(1)第1及び第2の分析試薬が含まれている第1
    及び第2の反応域(ここで、かかる第2の反応域は、か
    かる第1の反応域から予め定められた距離離隔されて配
    置しており、かつこれと開放液体流連絡(open liquid
    flow communication)しており、これによって、反応容
    器を、該水平軸の回りを回転させることにより、該反応
    路内に配置されている液体試験試料を、該反応域の間を
    該反応路に沿って重力によって移動させることができ
    る)及び(2)該反応域と開放液体流連絡状態にある分
    析反応混合物観察室を有する分析試薬反応路;(ii)該
    液体試験試料の該反応路内への一方向の流れを与えるた
    めの液体試験試料送出室;及び(iii)液体試験試料を
    該送出手段内へ導入するための導入口を具備する密閉さ
    れた分析試薬反応容器を与える工程; (b)該導入口を通して予め定められた量の液体試験試
    料を該送出室内に導入する工程; (c)該反応容器を、該水平軸の回りを回転させること
    によって、該液体試験試料を、該送出室から該反応路中
    にかつ該第1の反応域に移動させて、それによって、か
    かる第1の分析試薬と接触せしめて第1の反応混合物を
    生成させる工程; (d)該反応容器を、該水平軸の回りを回転させること
    によって、かかる第1の反応混合物を重力によってかか
    る第1の反応域から該反応路に沿ってかかる第2の反応
    域に移動させて、それによって、かかる第2の分析試薬
    と接触せしめて第2の反応混合物を生成させる工程; (e)該反応容器を、該水平軸の回りを回転させること
    によって、かかる第2の反応混合物を重力によってかか
    る第2の反応域から該反応路に沿って該観察室内に移動
    させる工程;及び (f)かかる検出可能な応答を測定する工程 を含むことを特徴とする、逐次分析反応を行なって液体
    試験試料中の分析対象物を測定する方法。
  5. 【請求項5】該反応路が、第3の分析試薬を含み、かか
    る第2の反応域から予め定められた距離離隔されてお
    り、かつこれと開放液体流連絡状態にある第3の反応域
    を有する、請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】該反応容器を、該水平軸の回りを回転させ
    ることによって、かかる第2の反応混合物をかかる第2
    の反応域から該反応路に沿ってかかる第3の反応域に移
    動させ、かかる第3の分析試薬と接触せしめて第3の反
    応混合物を生成させ、該反応容器を、該水平軸の回りを
    回転させることによって、かかる第3の反応混合物を、
    重力によってかかる第3の反応域から該反応路に沿って
    該観察室中に移動させる更なる工程を含む、請求項5記
    載の方法。
  7. 【請求項7】(a)実質的に水平方向の回転軸を有し
    (i)液体試験試料中の分析対象物と相互作用して分析
    対象物の関数として検出可能な応答を生成する分析試薬
    が含まれている反応域を備えた分析試薬反応路;(ii)
    該液体試験試料の該反応路内への一方向の流れを与える
    ための液体試験試料送出手段;及び(iii)液体試験試
    料を該送出手段内へ導入するための、該送出手段と開放
    液体流連絡状態にある導入手段を有する密閉された分析
    試薬反応容器を与える工程; (b)該導入手段を通して液体試験試料を該反応容器内
    に導入する工程; (c)該液体試験試料の測定可能な特性を測定する工
    程; (d)該反応容器に作用する力の方向を第一の方向から
    第二の方向へと変える際に該水平軸に対する試薬容器の
    向きを変えることなく、該反応容器を該水平軸の回りを
    回転させることによって、かかる液体試験試料を重力に
    よって該反応路に沿って移動させて、かかる反応域内の
    かかる分析試薬と接触せしめて反応混合物を生成させる
    工程; (e)かかる反応混合物によって与えられたかかる検出
    可能な応答を測定する工程;及び (f)かかる液体試験試料のかかる測定可能な特性及び
    かかる検出可能な応答を、かかる液体試験試料中に存在
    する該分析対象物の量と関連させる工程 を含むことを特徴とする、逐次分析反応を行なって液体
    試験試料中の分析対象物を測定する方法。
  8. 【請求項8】該反応容器を、該水平軸の回りを回転させ
    ることによって、該液体試験試料を重力によって該反応
    路に沿って該観察域に移動させ、かかる測定可能な特性
    を該観察域から測定する工程を含む、請求項7記載の方
    法。
  9. 【請求項9】実質的に水平方向の回転軸を有し、(a)
    (i)液体試験試料中の分析対象物と相互作用して分析
    対象物の関数として検出可能な応答を生成する第1及び
    第2の分析試薬が含まれている第1及び第2の反応域
    (ここで、かかる第2の反応域はかかる第1の反応域か
    ら予め定められた距離離隔して配置されており、かつこ
    れと開放液体流連絡(open liquid flow communicatio
    n)しており、これによって、反応容器に作用する力の
    方向を第一の方向から第二の方向へと変える際に該水平
    軸に対する試薬容器の向きを変えることなく、反応容器
    を該水平軸の回りを回転させることにより、反応路内に
    配置されている液体試験試料を、重力によって反応路に
    沿って該反応域と観察室との間を移動させることができ
    る)及び(ii)かかる第1及び第2の反応域と開放液体
    流連絡状態している室の形態の分析反応観察域を有する
    分析試薬反応路;(b)液体試験試料の該反応路中への
    一方向の流れを与えるための液体試験試料送出手段;及
    び(c)液体試験試料を該送出手段内へ導入するための
    導入口を有する、逐次分析反応を行なって液体試験試料
    中の分析対象物を測定するための分析試薬反応容器。
  10. 【請求項10】該反応域に乾燥形態のかかる分析試薬が
    含まれている、請求項9記載の反応容器。
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