JP4605966B2 - アッセイ装置およびその使用方法 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、サンプル中の検体を測定するためにアッセイ、特に免疫クロマトグラフアッセイを行うための新しい固相アッセイ装置(solid phase assay device)、およびこの装置の使用方法に関する。
【0002】
発明の背景
あるタイプの固相アッセイ装置は、通常、メンブレンストリップ、たとえば硝酸セルロースまたはガラス繊維製の吸収性材料からなるプレート状のフローマトリックス(flow matrix)を備え、メンブレンの毛管作用によって、液体を横方向に(すなわちストリップ面内で)輸送することができる。メンブレンは通常、サンプル印加ゾーンと、サンプル印加ゾーン下流側の検出ゾーンとを有する。検出ゾーンでは通常、検体用の捕捉試薬(capturing reagent)が固定される。アッセイを行うためには、印加ゾーンを、対象とする検体のためにアッセイすべき液体サンプルと接触させる。装置は、液体の毛管作用によって対象とする検体を、もしサンプル中に存在すれば、メンブレンストリップを通して検出ゾーンまで輸送し、そこで検体を捕捉することを可能にする十分な状態下に維持される。毛管による液体流は通常、ストリップの下流端部の吸収パッドなどによって保証される。次に、検出試薬(通常標識される)を検出ゾーンの上流側で加えて、捕捉された検体と検出ゾーンで相互作用させ、捕捉された検体の量を測定する。多くの場合、検出試薬は、メンブレンストリップ内またはその上に、サンプル印加ゾーンの上流側か、またはサンプル印加ゾーンと検出ゾーンとの間に蛍光または発色基(fluorophoric or chromogenic group)を含む拡散によって移動可能な粒子の形態で、事前に堆積される。
【0003】
EP−A−306 336には、上で略述した一般的なタイプのアッセイ装置が開示されており、吸収性材料のストリップがハウジング内に封入されている。ハウジングは、サンプルを装置内に導入する第1の開口部と、サンプル以外の他の、使用した信号生成系の要素などの液体試薬を装置内に導入する第2の開口部とを有する。また装置は、2つの開口部の他に、付加的なアッセイ試薬を装置内に導入するための付加的な手段、例えば、ハウジングの第3の開口部または装置内に含まれる液体試薬を入れた壊れやすい容器を備えることができる。装置は、オペレータが全ての手順を迅速に続けて行うが、定期的に試薬を付加することが可能であると記載されている。
【0004】
WO 99/36776には、上述した一般的なタイプのアッセイ方法が開示されており、この方法は、液体を同時または殆ど同時にストリップの隣接するゾーンに付加すれば、所望するアッセイ液体の帯域的(zonewise)移動を所定の順序で行うことが達成されるという発見に基づいている。
【0005】
しかしアッセイを、上述した2つの刊行物に記載される装置のいずれかを用いて行うには、多くの手順をオペレータが短時間で実行する必要がある。特に、WO 99/36776の方法による液体の同時付加は、オペレータが実行するには難しいか不便である可能性がある。
【0006】
発明の概要
本発明の目的は、検体を測定するためにアッセイを行うアッセイ装置であって、サンプルと少なくとも1つの他のアッセイ液体との流れを同時に開始することができる装置を提供することである。
【0007】
本発明の他の目的は、所定の流れのサンプルとアッセイ液体とを通過させて連続アッセイを行うのに適したアッセイ装置を提供することである。
【0008】
さらに本発明の他の目的は、オペレータにとって扱いやすく、必要とする操作手順が最小限である装置を提供することである。
【0009】
本発明によれば、上述した目的ならびに他の目的および利点は、サンプル中の検体を測定するためにアッセイを行うための検査装置であって、(i)ハウジングと、(ii)前記ハウジング内に液体を毛管作用によって輸送することができ、直接または間接的に検体に結合可能な捕捉剤(capturing agent)が固定された少なくとも1つのゾーンを有するフローマトリックスと、(iii)サンプル液体用の液体容器と、(iv)サンプル液体以外の液体用の少なくとも1つの液体容器とを備える検査装置によって得られる。この装置は、さらに(v)フローマトリックスと液体容器との間の隔離(separation)手段を備え、前記隔離手段は、液体容器に対して移動可能な関係で配置され、第1の位置で、フローマトリックスと液体容器との液体接触を防ぎ、第2の位置で、フローマトリックスと液体容器との液体受け取り接触(liquid receiving contact)を可能にすることを特徴とする。
【0010】
フローマトリックスは好ましくは、メンブレンストリップなどのプレートまたはシート状であり、液体を横方向に流すことができる。
【0011】
用語「液体容器」は、広く解釈されるべきであり、基本的に、液体を受け取って送出することができるどんな液体収容部材または手段も包含する。したがって液体容器は、フローマトリックスに面する開口部を有するレセプタクル(receptacle)またはウェル(well)であって良く、開口部が上述の液密な部材によって閉じているかシールされる。また液体容器は、所定量の水性液を吸収および収容することができる、たとえばパッドまたはスポンジなどの物体であっても良い。通常、このような物体は、ウェルまたはその他の空間内に納められて、液密な部材によってシールされる。
【0012】
1つの実施形態においては、液体容器はフローマトリックスの面、通常は最上面に隣接して配置され、隔離手段は液体容器とフローマトリックスとの間に挟まれた平坦な液密な部材を備える。好ましくは、この液密な部材は少なくとも一部がハウジングから取り外し可能であり、例えば引出し(pull−out)フィルムであっても良い。
【0013】
他の実施形態においては、液体容器は、フローマトリックスに対して移動可能な関係で配置され、すなわち、第1の位置で、液体容器はフローマトリックスから隔離され、そして液体容器を第2の位置に運ぶことが可能で、そこで液体容器はフローマトリックスと液体移動接触をする。
【0014】
発明の詳細な説明
図1に最適に示すように、図1から5に示す装置は、装置を用いて行うべきアッセイで用いるサンプルおよび例えばポリスチレンまたはポリプロピレンなど、どんな試薬に対しても不活性な、材料の上部ハウジング部1および下部ハウジング部2を備える。上部ハウジング部1は、サンプルウェル開口部3(ここでは円錐形)と、検出用窓4とを備える。また図1には、後述する取り外し可能な隔離手段5を示している。
【0015】
主に図2を、しかし図3から5も参照して、下部ハウジング部2は内部に、例えばポリエステル支持体上のニトロセルロースなどの吸収性材料(すなわち毛管作用によって水性媒体の浸透が可能なポーラス材料)製の検査ストリップ6を配置する。ストリップの端部に沿う毛管効果を避けるために、ストリップ6はハウジング部底部の隆起部(ridge)(破線)上に配置され、隆起部はストリップ幅よりも狭い。ハウジング内のストリップ6の位置決めはガイド手段7により容易になる。ストリップ6の上流端部付近(図2の左側)では、拡散によって移動可能な検出試薬を含むフィルタ片(filter piece)8がストリップ上に配置される。このような検出試薬は、例えば、標識粒子と検体と結合可能な反応物との間の共役体(conjugate)である。さらに、下流側では、検出用窓4の下方および内部に配置された反応ゾーン9がストリップ上に存在し、反応ゾーン9は、検査すべき検体と結合可能な固定された反応物を含む。例示したケースでは、較正物質(calibrator)ゾーン10も設けられ、所定量の固定された較正物質、例えば検体が含まれる。またメンブレンストリップ6上には、ここでは具体的にはフィルム部材片の流れ障壁(flow barrier)11が示されており、流れ障壁11は、フィルタ片8を覆い、ハウジング部1の開口部3の方へ延びている。流れ障壁11の機能については、後で説明する。
【0016】
特に図3から5に注目して、上部ハウジング部1は、メンブレンストリップ6の上流端部に、流れ液体または緩衝剤(buffer)用の容器として機能するための液体吸収性材料のパッド12を備える。ハウジング部1の開口部3(図1)は、サンプルをメンブレン6へ導入するためのものである。例示したケースでは、フィルタ部材13(随意に、2つ以上の別個のフィルタからなっていても良い)が、アッセイ用に開口部3の下方に配置され、ここで、例えばサンプルが全て血液で血球を分離すべき場合にはサンプル液体をろ過する必要がある。こうして緩衝剤パッド12は、以下緩衝剤パッドと言う緩衝液(buffer liquid)容器を形成し、サンプル開口部3とフィルタ部材13とによって規定される空間は、サンプルウェルまたはサンプル容器を形成する。
【0017】
メンブレンストリップ6の下流端部には、吸収性材料のパッド14が配置され、メンブレンストリップ6を通るアッセイ液体の毛管流の維持を助けることを目的とする。
【0018】
前述した隔離手段5、ここでは液密な引出しフィルムは、メンブレンストリップ6の上流部に配置され、メンブレンストリップ6と、緩衝剤バッド12およびサンプルフィルタ13の底部との、それぞれの接触を防ぐ。フィルム5は、装置から引き出すことにより手動で取り外せるように配置され、その結果、メンブレンストリップ6の最上面が、緩衝剤パッド12(流れ障壁フィルム11によって覆われているメンブレンストリップ部分を除く)と、サンプルフィルタ13とに、それぞれ露出され、メンブレンストリップ6は、同時にまたはほぼ同時に、緩衝剤パッド12およびサンプルウェル3のフィルタ13と液体受け取り接触をする。上部ハウジング部1は、引出しフィルム5を取り外したときに、緩衝剤パッドを引出しフィルム5に対して、したがってメンブレンストリップ6および流れフィルム11に対して、押し付けるようにデザインされた緩衝剤パッド12用の凹部(recess)15を有する。パッド12を凹部15内に液密に封入することを保証するために、引出しフィルムは、凹部15の端部に対して、例えば溶着によって密封される。上述の例示したケースでは、引出しフィルム5は装置から完全に取り外されると考えられるが、当然のことながら、対象とするメンブレンストリップ表面の部分がサンプルおよび緩衝液にそれぞれ露出する程度にフィルム5をメンブレンストリップ6から引き出しても十分である。
【0019】
サンプルの検体のアッセイは、上述した装置を用いて、以下のようにして行うことができる。
【0020】
装置は通常、緩衝剤パッド12に緩衝液(流れ液体)を染み込ませ、検出試薬をフィルタ8に事前に堆積させ、個々の適切な捕捉試薬を、反応(または検出)ゾーン9および較正ゾーン10にそれぞれ固定して、使用可能状態にする。検査すべき検体が、例えば抗原である場合、フィルタ8の検出試薬は、例えば蛍光助剤(fluorogenと標識された粒子と結合した抗原に対する抗体であっても良く、反応ゾーン9の固定された反応物は抗原に対する抗体であっても良く、較正ゾーン10の較正物質は検体または検体類似物であっても良い。
【0021】
所定量のサンプルを、ハウジング部1の開口部3を通して加える。こうして、必要なアッセイ液体、この場合はサンプル液体および緩衝液がすべて、装置内に存在するが、引出しフィルム5がそれぞれの液体とメンブレンストリップ6との間の接触を、効果的に防止する。次に、オペレータが引出しフィルム5を取り外すことによってアッセイを開始し、メンブレンストリップ6を、緩衝剤パッド12およびサンプルウェル3内のサンプル液体と、同時液体受け取り接触をさせる。
【0022】
パッド12からの緩衝液は、メンブレンストリップ6に、パッド12と直接接触している(図5参照)ストリップ6のずっと上流側の端部を介して浸透し、メンブレンストリップ6の下流側へ、毛管力によって輸送される。同時に、サンプル液体も、メンブレンストリップ6に浸透し、ストリップの下流方向へ輸送される。こうして、緩衝液の流れパルスを直後に伴うサンプル液体流が生じる。しかし、検出試薬フィルタ8と緩衝剤パッド12の大部分は、メンブレンストリップ6から、流れ障壁フィルム11によって隔離される。メンブレンストリップ6に輸送された緩衝液は、フィルタ8に浸透し、フィルタ8を通って輸送され、フィルタ8に堆積された検出試薬を一緒に運んで、検出試薬パルスを形成する。この検出試薬の流れパルスは、サンプル流および緩衝剤の流れパルスの後に順次続く。検出試薬がフィルタ8から取り出された後にメンブレンストリップ6に輸送される緩衝剤は、検出試薬の流れパルスの後に続く第2の緩衝剤の流れパルスを形成する。
【0023】
上述の異なる液体流が、メンブレンストリップ6に沿って、サンプル流、第1の緩衝剤流、検出試薬流、および第2の緩衝剤流の示した順序で輸送され、最終的に較正物質ゾーン10および反応ゾーン9に到達する。反応ゾーン9では、サンプル中に存在する検体が、メンブレンに固定された試薬によって捕捉される。形成された検体/捕捉試薬の複合体は、後続の第1の緩衝剤流によって洗浄され、次に、検体−試薬複合体は、検出試薬流に含まれる検出試薬と反応して、検出可能な検出試薬/捕捉試薬複合体を形成する。検出試薬/捕捉試薬複合体は、最終的に、第2の緩衝剤流によって洗浄される。較正ゾーン10では、このゾーン10の所定量の検体が、検出試薬流の検出試薬と反応して、検出可能な検出試薬/検体複合体を形成する。こうして、緩衝剤パッド12からの流れ液体は、順番に、洗浄し、検出試薬を溶解し、洗浄する。ハウジング部1の開口部4によって形成された検出窓を通して、反応ゾーン9で捕捉された検出試薬からの信号強度を測定し、それを較正ゾーン10で得られた信号強度と対応付けることによって、サンプル中の検体の量を測定することができる。
【0024】
上述したことから明らかなように、説明した装置を用いたアッセイは、実施が容易で簡便であり、異なるアッセイ液体流を同時に開始することができる。従って、一度サンプルをサンプルウェルに加えると、引出しフィルムを取り外せば良い。その結果、緩衝剤パッドの液体とサンプルとが、メンブレンストリップと接触し、異なる液体流の好ましい連続した輸送が始まる。
【0025】
図6に、本発明による装置の変形実施形態を示す。この実施形態が図2〜5の実施形態と異なるのは、(i)図2から5の実施形態での単一の緩衝剤パッド12の代わりに3つの異なる緩衝剤パッド12’a、12’b、および12’cを使用し、(ii)流れ障壁フィルム11を省略し、8’で示す検出試薬フィルタを中央の緩衝剤パッド12’bの下方に配置した点である。この実施形態においても、引出しフィルム5を取り外すと図2〜5と同じ順序の液体流が与えられる。すなわちサンプル流、第1の洗浄流、検出試薬流、および第2の洗浄流である。
【0026】
本発明による装置の他の変形においては、図6の緩衝剤パッド12’aおよび12’bを単一の緩衝剤パッドに結合し、図6の検出試薬フィルタ8’を(図5の障壁フィルム11と同様の流れ障壁フィルム付きでまたはなしで)、結合した緩衝剤パッド下流部の下方に配置する。この実施形態においても、同じ順序の液体流が、引出しフィルムを取り外すと与えられる。緩衝剤パッド12’cは洗浄し、結合した緩衝剤パッド12’aおよび12’bは、検出試薬を溶解し、洗浄する。
【0027】
本発明による装置のさらに他の変形においては、3つの別個の緩衝剤パッド12’a、12’b、および12’cを持つ図6の緩衝剤パッド配置を有するが、図2〜5の検出試薬フィルタ8が取り外され、検出試薬が中央の緩衝剤パッド12’bに事前に堆積、溶解される。随意に、側面に位置する2つの緩衝剤パッド12’aおよび12’cの一方または両方を、この実施形態では省略しても良い。
【0028】
緩衝剤パッドの他の配置とともに、単に例として前述した装置の他の変形および変更は、当業者にとっては明らかである。
【0029】
前述した反応(または検出)ゾーンにおいては、特異に検体を結合可能な反応物が固定される(共有結合、物理的吸収、生物特有の親和力(検体とbiospecific affinity)、反応物が共有結合する固定された粒子等によって)。しかしその代わりに、反応物と反応可能な薬剤をメンブレンに固定しても良く、反応物をサンプルとともに加えるか、または反応物をメンブレンの反応ゾーン上流側の領域またはゾーンに事前に堆積しても良い。このような薬剤は、特異な結合対(spb)の一方の要素(member)であっても良く、したがって反応物は、spbの他方の要素と結合するかまたは共役する。典型的な特異な結合対には、免疫学的結合対、たとえば抗原−抗体、ハプテン(hapten)−抗体、ビオチン−アビジン(biotin−avidin)またはビオチン−ストレプトアビジン(streptavidin)、レクチン(lectin)−糖、ホルモン−ホルモンレセプタ、核酸二重鎖(duplex)が含まれる。例えば、反応ゾーン内にはストレプトアビジンが固定されていても良く、検体用の捕捉反応物はビオチン化(biotinylated)されていても良い。
【0030】
同様に、較正ゾーンは、較正物質用の結合剤を、較正物質それ自体の代わりに含んでいても良い。結合剤は通常、上述したものの1つなど特異的な結合対の一方の要素であり、特異的な結合対の他方の要素は、サンプルを加えるか、または較正ゾーンの上流側に事前に堆積しておいても良い較正物質と結合するかまたは共役する。例えば、ストレプトアビジンを較正ゾーンで固定しても良く、較正物質はビオチン化される。
【0031】
本明細書で意図されるタイプのアッセイ装置のさらなる詳細、特にフローマトリックス、連続アッセイ、較正系、および検出試薬に関しては、例えば、本発明者らの公開された国際出願WO99/36776、WO99/36777、およびWO99/36780を参照しても良い。
【0032】
本発明の装置を用いて測定すべき検体は、当業者にとっては容易に明らかである。しかし通常、検体は、生物特有の親和性の反応物、例えば抗体またはその他のタンパク質、ハプテン、核酸またはポリヌクレオチド、たとえば塩基配列(DNA sequence)である。塩基配列の場合、反応ゾーンは、ストレプトアビジンを含んでいても良く、検体の配列(analyte sequence)と混成する(hybridize)塩基配列はビオチン化されていても良い。
【0033】
本発明の装置によって、アッセイを開始する前にサンプルの簡便な事前処理を行うことができる。
【0034】
また本発明の装置を、本発明者らのPCT出願PCT/SE99/00722に記載されたタイプのアッセイを実施するように構成しても良い。この文献では、フローマトリックスが、クロマトグラフ分離ゾーンを反応(検出)ゾーンの上流側に含み、そうでなければ検体の測定を妨げるか影響を及ぼすサンプル成分を分離する。
【0035】
本発明を、有効な実施形態を参照して説明し、明らかにしてきたが、当業者であるならば、本発明の趣旨から逸脱することなく種々の変更、修正、置換、および省略をすることができることを理解するであろう。したがって、本発明はこのような等価物を添付の特許請求の範囲に含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】 図1の装置の下部の上面図である。
【図3】 図1の装置の上部の部分的に透明な下面図である。
【図4】 図1の装置の側断面図である。
【図5】 図4の側断面図に対応する分解図である。
【図6】 本発明の装置の他の実施形態を示す部分的分解図である。
Claims (23)
- サンプル中の検体を測定するためにアッセイを行うための検査装置であって、前記装置は、ハウジング(1、2)を備え、該ハウジングが、
i)前記ハウジング内に配置された吸収性材料のメンブレンストリップの形態のフローマトリックス(6)を備え、フローマトリックス(6)の材料が、液体を毛管作用によって輸送することができ、前記フローマトリックスが、直接または間接的に検体に結合可能な捕捉剤が固定された少なくとも1つのゾーンを有し、前記ハウジングがさらに、
ii)サンプル液体用のサンプルウェル開口部(3)と、
iii)サンプル液体以外の液体用の少なくとも1つの液体容器(12)とを備え、
サンプル液体用のサンプルウェル開口部(3)およびサンプル液体以外の液体用の液体容器(12)が、メンブレンストリップ(6)の上方に配置され、
検査ストリップ(6)と液体容器(12)およびサンプルウェル(3)の底部それぞれとの間の接触を防ぐ隔離手段(5)が設けられ、前記隔離手段(5)は、検査ストリップ(6)の最上面を、サンプルウェル(3)の底部および液体容器(12)の底部それぞれに本質的に同時に露出させるように、手動で取り外すことができることを特徴とする検査装置。 - フローマトリックス(6)は平坦で、液体流は前記マトリックス内で横方向であることを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
- 前記液体容器(12)およびサンプルウェル(3)は、前記フローマトリックス(6)の面に隣接して配置され、前記隔離手段は、液体容器(12)およびサンプルウェル(3)それぞれとフローマトリックス(6)との間に挟まれた平坦な液密な要素(5)を備えることを特徴とする請求項2に記載の検査装置。
- 前記液密な要素(5)は、少なくとも一部がハウジング(1、2)から取り外し可能であることを特徴とする請求項2または3に記載の検査装置。
- 前記液密な要素(5)は引出し要素、すなわち引出しシートまたはフィルムであることを特徴とする請求項4に記載の検査装置。
- サンプル液体以外の液体用の少なくとも1つの前記液体容器には、流れ液体たとえば緩衝液を有する少なくとも1つの液体容器(12)が含まれることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の検査装置。
- 流れ液体用の1つまたは複数の前記液体容器は、吸収性パッドまたはスポンジ(12)の形態であることを特徴とする請求項6に記載の検査装置。
- サンプル液体以外の液体用の少なくとも1つの前記液体容器には、分析によって検出可能な試薬用の容器が含まれることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の検査装置。
- 分析によって検出可能な試薬用の前記液体容器は、吸収性パッドまたはスポンジの形態であることを特徴とする請求項8に記載の検査装置。
- 流れ液体用の少なくとも1つの液体容器が、分析によって検出可能な試薬を有する前記容器の上流側および/または下流側に設けられることを特徴とする請求項8または9に記載の検査装置。
- 前記フローマトリックス(6)は、前記分析によって検出可能な試薬がマトリックス内に、またはマトリックス上に配置された要素(8)内に、事前に堆積されたゾーンを備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の検査装置。
- 流れ液体用の第1の容器が、分析によって検出可能な試薬を有するゾーンの上方にゾーンと並行に設けられていることを特徴とする請求項11に記載の検査装置。
- 流れ液体用の少なくとも1つの第2の容器が、前記第1の容器の上流側に設けられ、および/または少なくとも1つの第3の容器が、前記第1の容器の下流側に設けられていることを特徴とする請求項12に記載の検査装置。
- 流れ液体用の第1の容器(12)が、分析によって検出可能な試薬を有する前記ゾーンの上流側と、少なくとも一部についてゾーン上方でゾーンと並行な位置との両方に延びていることを特徴とする請求項11に記載の検査装置。
- 流れ液体用の少なくとも1つの第2の容器が、前記第1の容器の下流側に設けられていることを特徴とする請求項11に記載の検査装置。
- 障壁要素(11)が、分析によって検出可能な試薬を有する前記ゾーン(8)の上方に延び、前記隔離手段(5)が第2の位置にあるときに、流れ液体用の前記第1の容器(12)と分析によって検出可能な試薬を有する前記ゾーンとの直接接触を防止することを特徴とする請求項14または15に記載の検査装置。
- フローマトリックス(6)に固定される前記捕捉剤は、特異な結合対の一方の要素であり、この特異な結合対の他方の要素は、検体を結合可能な試薬の一部であるかまたはそれに結合していることを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載の検査装置。
- 前記特異な結合対は、抗原−抗体、ハプテン−抗体、ビオチン−アビジン、ビオチン−ストレプトアビジン、または核酸二重鎖であることを特徴とする請求項17に記載の検査装置。
- 前記分析によって検出可能な試薬は、たとえば蛍光物質または発色団によって標識されることを特徴とする請求項8から18のいずれか一項に記載の検査装置。
- サンプルとアッセイ液体とをフローマトリックスを通して流して、前記フローマトリックス内の反応ゾーンに所定の順序で到達させることを含む、サンプル中の検体を測定するためにアッセイを行うための方法であって、請求項1から19のいずれか一項に記載の装置を用いて行うことを特徴とする方法。
- アレルギ、炎症、自己免疫疾患から選択される疾患を示す検体を検査するための請求項1から18のいずれか一項に記載の装置の使用方法。
- 検体が特定の免疫グロブリンである請求項21に記載の使用方法。
- アッセイ法を行うためのキットであって、請求項1から19のいずれか一項に記載の装置を他のアッセイ要素と組み合わせて備えるキット。
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