JP6133063B2 - 角部周囲の均一な流れを有するアッセイ装置 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１２年１月２０日に出願された米国特許仮出願番号第６１／５８８，７４５号の優先権を主張し、その開示は本明細書において参照によってその全体が組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は、診断アッセイの分野、及びより具体的には、検出されるべき検体が生体又は非生体サンプル中に存在する、側方流動アッセイに関連する。

診断アッセイは幅広く普及しており、多くの疾患の診断、治療及び管理のための中心になっている。様々なタイプの診断アッセイが、血液、血清、血漿、尿、唾液、組織生検、便、痰、皮膚若しくは喉スワブ及び組織サンプル、又は処理した組織サンプルの検出を容易にするために、多くの年月にわたって開発されてきた。これらのアッセイは多くの場合において、迅速で確実な結果を生じる一方で、使用方法が容易であり、製造が安価であることを期待される。当然、これら全ての要件を同一のアッセイで満たすことは困難である。実際には、多くのアッセイはその速度が制限されている。別の重要なパラメータは感度である。アッセイ技術における最近の開発は、より高感度の試験へと繋がり、これは微量の検体を検出すること、及びサンプル内の疾患の兆候をできるだけ早い段階で検出することを可能にする。

一般的な種類の使い捨てアッセイ装置は、液体サンプルを受ける区画又は領域、試薬区画として既知のコンジュゲート区画、及び検出区画としても既知の反応区画を含む。これらのアッセイ装置は一般に、側方流動試験ストリップとして既知である。これらは、毛管流を支持し得る、流体流の経路を画定する多孔質材料、例えば、ニトロセルロースを利用する。実施例には、米国特許第５，５５９，０４１号、同第５，７１４，３８９号、同第５，１２０，６４３号、及び同第６，２２８，６６０号に示されるものが挙げられ、これらは本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。

サンプル添加区画は多くの場合において、サンプルを吸収することができ、血球の分離が所望される際には、また赤血球を効果的に捕捉する、より多孔質の材料からなる。このような材料の例は、紙、フリース、ゲル若しくは組織（例えば、セルロース、ウール、ガラス繊維、アスベスト、合成繊維、ポリマー又はこれらの混合物を含む）などの、繊維性材料である。

アッセイ装置の別の種類は、毛管流を含むべく突起部を有する非多孔質アッセイである。このようなアッセイ装置の例としては、国際公開第２００３／１０３８３５号、同第２００５／０８９０８２号、同第２００５／１１８１３９号、及び同第２００６／１３７７８５号に開示される、開いた側方流動装置が挙げられ、これらは全て、本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。

既知の非多孔質アッセイ装置が図１に図示される。アッセイ装置１は、少なくとも１つのサンプル添加区画２、試薬区画３、少なくとも１つの検出区画４、及び少なくとも１つの吸上区画５を有する。区画は、サンプル添加区画から吸上区画までサンプルが流れる流路を形成する。任意により装置に堆積される（例えば、コーティングにより）検体に結合することができる、検出区画４内の抗体などの捕捉要素、及び試薬区画内で装置に堆積される検体の濃度の判定を可能にする試薬に関与することができる標識されたコンジュゲート物質をも含み、標識されたコンジュゲート物質は検出区画における検出のための標識を有する。サンプルが試薬区画を通じて流れる際に、コンジュゲート物質は溶解し、検出区画へと下流に流れる溶解した標識コンジュゲート物質及びサンプルのコンジュゲートプルームを形成する。コンジュゲートプルームが検出区画へと流れると、コンジュゲート物質が、例えばコンジュゲート物質と検体の複合体を介して（「サンドイッチ」アッセイにおいて）、又は直接的に（「競合」アッセイにおいて）捕捉要素により捕捉される。拘束されない溶解したコンジュゲート物質は、検出区画を通過して少なくとも１つの吸上区画５へと流される。

例えば、米国特許出願公開第２００６０２８９７８７（Ａ１）号、同第２００７０２３１８８３（Ａ１）号、米国特許第７，４１６，７００号、及び同第６，１３９，８００号（これらは全て本明細書において参照によりその全体が組み込まれる）に開示される器具は、検出区画における結合したコンジュゲート物質を検出することができる。一般的な標識としては、蛍光染料を励起し、蛍光染料を感知することができる検出器を組み込む器具によって検出され得る、蛍光染料が挙げられる。

図１に示される、このような典型的なアッセイ装置のサンプル量は、一般的に約２００μＬである。このようなサンプル量は、瀉血医などの医療専門家が静脈血を採取することを必要とする。いわゆる「指先穿刺」採血により採取可能な血液の量（約２５μＬ以下）に適合する、遥かに小さなサンプル量で機能し得る、側方流動装置に対する必要性が高まっている。このような少量のサンプルとは、ランセットで指先を穿刺した後の、一滴の血液における血液量である。家庭用血糖計は典型的には、血液内の血糖値を測定するために、このような方法で得られた血液の液滴を使用する。このような、より少ないサンプルの量は、血液を採取するために医療専門家を必要とせず、分析用のサンプルを提供する患者に、より高い快適性をもたらす。

必要なサンプル量を低減させるために、より少量のサンプル量に適合するように、側方流動アッセイ装置の寸法が低減される。しかしながら、サンプル量及び装置の寸法を低減させることにより、検出区画における不十分なコンジュゲートがもたらされ、及びそれによって、器具によって読み取ることができる信号が弱まることが見出された。検出区画における不十分なコンジュゲートは、他の条件の中でもとりわけ、より少ないサンプル量、及び装置内のサンプルの非効率な使用によるものと考えられる。寸法の低減の別の欠点は、検出区画の幅もまた減少することであり、やはり器具によって読み取ることができる、利用可能な信号が少なくなることである。

図１に図示される典型的なアッセイ設計の別の不利な点は、検出区画の長さが非常に短く、１つの検体を測定できるのみであり、追加的な検体又は対照（例えば、内部陽性対照及び陰性対照）を測定することができないことである。直線に沿って検出区画の長さを測定することは不可能であるが、これは注意箇所適用のために所望されるよりも大きなアッセイ装置につながり、物質の使用を増加させ、かつ製造がより高価である。

より小さい設置面積における、より長い検出区画の利益を得るため、検出区画は、検出区画の流路、又は１つ又は２つ以上の角部の周囲の流路の他の部分を曲げるか、又は折って小さい設置面積に収納され得るＳ字設計を生成することにより、より長くすることができる。米国特許第７，５２４，４６４号、米国特許出願公開第２０１０／０１６７３１８号、同第２００９／０１３０６５８号、同第２００９／０１２３３３６号は全て、折られているか、又はＳ字型の流路を有する流体装置を開示する。

本発明らは、しかしながら、微細構造又は突起部を使用するアッセイ装置の流路に返し部又は角部を配置することは、十分な結果をもたらさないことを見出した。これは、返し部又は角部の周囲において、内縁部（より短い流路）の流量よりも、チャネルの外縁部においてより流量が遅い（より長い流路）ためであると考えられる。これは、検出区画の幅のできるだけ広くにわたり、十分に広がらない、試薬区画から来る試薬プルームへとつながり、これはひいては信号を読む器具によって読まれ得る信号の低下へとつながる。検出区画をできるだけ多く被覆しない試薬プルームの問題は、より狭い検出区画を有するより小さい装置に特有の問題である。換言すれば、器具の読み取りウィンドーにより読み取られる、最大量の信号を提供するために、試薬プルームが、検出区画の幅にわたり、なるべく広く広がることが重要である。偏った流れの別の問題は、返し部の外縁部付近におけるプルームの一部が、内縁部に対するそのより遅い流れのために、洗い流されるのに遥かに長い時間を要するために、洗浄効果が乏しいことである。

小さい設置面積内においてより長い検出区画を提供し得る一方で、検出区画を通じてコンジュゲートしたサンプルの所望の流れ特性を維持する、アッセイ装置に対する必要性が存在する。

本発明は、上記の従来の問題の１つ又は２つ以上を緩和するアッセイ装置を対象とする。

本発明の一態様はアッセイ装置を対象とし、これは、液体サンプル区画と、試薬材料を含むサンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、捕捉要素が結合された、試薬区画と流体連通する検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、捕捉区画と流体連通する吸上区画とを含み、サンプル受け取り区画、試薬区画、検出区画、及び吸上区画は流体流路を画定し、流体流路の少なくとも一部は、基材及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を有する。突起部は、高さと、断面と、及び基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の空間を画定する、互いの間の距離とを有する。突起部を有する流体流路は、流路の方向を変更する角部区分を含む。角部区分内又はその周辺の突起部は、角部の後の流路を通じて流れるサンプルの流れ前部の構成が、角部の後の構成と実質的に同じ構成であるように維持するように修正されている。

本発明の別の実施形態により、１つ又は２つ以上の関心の検体の検出のために、液体サンプルのアッセイを実行するための方法が提供される。したがって、本方法は、液体サンプル添加区画を提供すること、試薬材料を含む、サンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画を提供することとを含む。サンプル受け取り区画、試薬区画、検出区画及び吸上区画は、流体流路を画定し、流体流路の少なくとも一部が、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を有する。突起部は、高さと、断面と、及び基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の空間を画定する、互いの間の距離とを有する。突起部を有する流体流路の少なくとも一部は、流路の方向を変更する角部区分を有し、角部区分内又はその周囲の突起部は、角部の後の流路を通じて流れるサンプルの流れ前部が、角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている。関心の検体を含む液体サンプルは、サンプル区画に堆積され、サンプルは毛管現象により試薬区画に移動され、ここで試薬材料を溶解させ、サンプルは試薬プルームが溶解した試薬区画から離れるように、かつ毛管現象により検出区画へと流れ、検体は検体の存在又は濃度を決定するために生成される信号を読取ることによって検出され、サンプル及び他の任意の非結合物質は吸上区画に流れる。

本発明の別の態様により、アッセイ装置内の流体流路の角部区分の周囲の液体流を制御する方法が提供され、これは、液体サンプル区画を提供することと、試薬材料を含む、サンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、サンプル受け取り区画、試薬区画、検出区画及び吸上区画は流体流路を画定し、流体流経路の少なくとも一部が基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の空間を画定する、互いの間隔の距離とを有し、突起部を有する流体流路の少なくとも一部は、流路の方向を変更する角部区分を有し、角部区分内又はその周囲の突起部は、角部の後に流路を通じて流れるサンプルの流れ前部が、角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、ことと、サンプルをサンプル添加区画に添加することと、サンプルをサンプル添加区画から試薬区画を通じて検出区画内へと、これを通じて、かつ吸上区画内へと流すことであって、ここでサンプルが、流路のどこかの、少なくとも１つの角部区分に出会い、突起部の修正により、角部の前及び後におけるサンプルの流れ前部の構成を維持する、ことと、を含む。

本発明の更なる目的、特徴及び利点が、以下の好ましい実施形態の詳細な考察から、当業者に明白となるであろう。

既知のアッセイ装置。 本発明の実施形態による流体流路に角部を有するアッセイ装置の概略図。 本発明の別の実施形態による、流路に角部を有するアッセイ装置の概略図。 流路内の微細柱状物、及び流路内のサンプルの流体湿潤特性の拡大概略図。 流路内の微細柱状物、及び流路内のサンプルの流体湿潤特性の拡大概略図。 流路内の微細柱状物、及び流路内のサンプルの流体湿潤特性の拡大概略図。 不規則な湿潤を補うためのいずれの補正も有さない、検出区画の流路の角部の拡大概略図。 本発明の好ましい実施形態による、修正した微細柱状物間隔を有する、検出区画における流路の角部の拡大概略図。 本発明の好ましい実施形態による、凹凸のある角部チャネルを有する検出区画における、流路の角部の拡大概略図。 角部を有さない装置と比較される、流路に角部を有するアッセイ装置における、実験的な流れ時間の結果。 角部を有さない装置と比較される、流路に角部を有するアッセイ装置における、用量反応プロット。 本発明の別の実施形態による、流路に角部を有するアッセイ装置の概略図。 本発明の一実施形態による、流体流路の角部区分の周囲の二重試薬プルームの流れを図示する写真。 本発明の一実施形態による、流体流路の角部区分の周囲の、二重試薬プルームの流れを図示する写真。

本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その文脈において別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を包含する。

説明及び請求項を通じて多くの値に関連して使用される用語「約」は、当業者にとって周知であり、許容され得る不正確性を示す。不正確性は好ましくは±１０％である。

本明細書における用語「サンプル」とは成分の存在又は不在、成分の濃度など、そのいずれかの特性を定性的又は定量的に判定されるべく意図された、液体、溶液又は懸濁液の容量を意味する。本発明の文脈における典型的なサンプルは、人間又は動物の体液、例えば血液、血漿、血清、リンパ、尿、唾液、精液、羊水、胃液、喀痰、痰、粘液、涙、便などである。他の種類のサンプルは、ヒト又は動物の組織サンプルに由来し、この組織サンプルは、検査のために特定の組織成分を明らかにするために、液体、溶液又は懸濁液へと加工されている。本発明の実施形態は、あらゆる身体的サンプルに適用可能であるが、好ましくは全血、尿又は痰のサンプルに適用される。

他の例において、サンプルは食物試験、環境試験、生物学的脅威又は生物汚染試験などに関連し得る。これは、本発明において使用され得るサンプルの僅かな例にすぎない。

本発明において、サンプルの側方流動、及びサンプル中に存在する成分と、装置内に存在するか、又は手順の間に装置に追加される試薬との相互作用、並びに定性的又は定量的なこのような相互作用の検出に基づく判定は、診断目的など、いずれかの目的のためであり得る。このような試験は多くの場合において、側方流動アッセイと称される。

診断判定の例としては、例えば、慢性的な代謝異常、例えば、血糖、血中ケトン、尿中ブドウ糖（糖尿病）、血中コレストロール（アテローム性動脈硬化症、肥満等）など、異なる疾患に特異的な検体（マーカーとも称される）、他の特定の疾患（例えば、急性疾患）のマーカー、例えば、冠状動脈感染マーカー（例えば、トロポニン−Ｔ， ＮＴ−ＰｒｏＢＮＰ）、甲状腺機能のマーカー（例えば、甲状腺刺激ホルモンの判定（ＴＳＨ））、ウイルス感染のマーカー（特定のウイルス抗体の検出のための側方流動イムノアッセイの使用）などの判定が挙げられるがこれらに限定されない。

更に別の重要な分野は、コンパニオン診断の分野であり、薬剤などの治療薬が、そのような薬剤を必要とする個人に投与される。薬剤がその所望の効果を有するかどうかを判定するための適切なマーカーの濃度を決定するために、その後、適切なアッセイが実行される。あるいは、薬がこれを必要とする個人を助けるかどうかを決定するために、治療薬の投与の前に、本発明のアッセイ装置が使用され得る。

更に別の重要な分野は、薬剤乱用を示す薬剤及び薬物代謝産物の容易かつ迅速な検出、例えば、尿サンプル内の特定の薬物及び薬物代謝産物（例えばＴＨＣ）の決定の分野である。

用語「検体」は、用語「マーカー」の同義語として使用され、定性的又は定量的に測定されるいずれかの化学又は生物学的物質を包含し、かつ小さな分子、タンパク質、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、核酸、ウイルス成分若しくは完全なウイルス、細菌成分又は完全な細菌、細胞成分又は完全な細胞、並びにこれらの複合体及び誘導体を含み得る。

用語「区画」、「領域」及び「部位」は、本記載、実施例及び請求項の文脈において、先行技術の装置又は本発明の実施形態による装置のいずれかにおける基材上の流体流路の部分を定義するために使用される。

用語「反応」は、基材上又は基材内のサンプル成分と少なくとも１つの試薬との間で、又はサンプル内に存在する２つ又は３つ以上の成分の間で生じるいずれかの反応を定義するために使用される。用語「反応」は特に、検体の定性的又は定量的な決定の一部として検体と試薬との間で生じる、反応を定義するために使用される。

用語「基材」とは、サンプルが添加され、その中で判定が行われるか、又は検体と試薬との間の反応が生じる、キャリア又はマトリックスを意味する。

本発明は、より狭い試薬プルーム（以下に記載）又はより少ないサンプル量による、より弱い信号の問題を少なくとも部分的に解決する少なくとも１つの検体の存在又は量を判定する側方流動アッセイ装置を対象とする。図２及び図３は、本発明によるこのような装置の好ましい実施形態の概略図を図示する。アッセイ装置１０は、少なくとも１つのサンプル区画２０、少なくとも１つの試薬区画３０、少なくとも１つの検出区画４０、及び少なくとも１つの吸上区画５０を有する。区画は、サンプル区画から吸上区画までサンプルが流れる流路を形成する。

アッセイ装置の構成要素（すなわち、装置の他の部分からの別個の部品であってもなくても、装置の物理的構造）は、コポリマー、ブレンド、ラミネート、金属ホイル、金属フィルム又は金属から調製され得る。あるいは、装置構成要素は、コポリマー、ブレンド、ラミネート、金属ホイル、金属フィルム又は金属から、以下の材料の１つを堆積させて調整される：ポリオレフィン、ポリエステル、スチレン含有ポリマー、ポリカーボネート、アクリルポリマー、塩素含有ポリマー、アセタールホモポリマー及びコポリマー、セルロース類及びこれらのエステル、硝酸セルロース、フッ素含有ポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、硫酸含有ポリマー、ポリウレタン、シリコン含有ポリマー、ガラス並びにセラミック材料。あるいは、装置の構成要素は、プラスチック、エラストマー、ラテックス、シリコンチップ又は金属で作られる。エラストマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、シリコンエラストマー又はラテックスを含み得る。あるいは、装置の構成要素は、ラテックス、ポリスチレンラテックス又は疎水性ポリマーから調製され、疎水性ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン又はポリエステルを含み得る。あるいは、装置の構成要素はＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ポリスチレン、ポリアクリレート、又はポリカーボネートを含み得る。あるいは、装置構成要素は、エンボス加工、ミリング又は射出成形され得るプラスチックから、又は銅、銀及び金のフィルムの表面から作製され、この上に様々な長鎖アルカンチオールが吸収され得る。ミリング又は射出成形され得る、プラスチックの構造は、ポリスチレン、ポリカーボネート、又はポリアクリレートを含み得る。特に好ましい実施形態において、アッセイ装置は、例えば、商標名Ｚｅｏｎｏｒ（登録商標）で販売されるシクロオレフィンポリマーから射出成形される。好ましい射出成形技術は、米国特許第６，３７２，５４２号、同第６，７３３，６８２号、同第６，８１１，７３６号、同第６，８８４，３７０号、及び同第６，７３３，６８２号に記載され、これらは全て、本明細書において参照により全体が組み込まれる。

流路は、開いた又は閉じた経路、溝及び毛管を含み得る。好ましくは流路は、毛管流が流路を通じて維持されるような寸法、形状及び相互の間隔を有するように、突起部に隣接する側方流動経路を含む。一実施形態において、流路は、底面及び側壁を有する基材内のチャネル内にある。この実施形態において、突起部は、チャネルの底面から突出する。側壁は、液体の毛管機能に寄与してもしなくてもよい。側壁が液体の毛管現象に寄与しない場合、液体が突起部により画定される流路に収容された状態に維持するために、最外突起部と側壁との間に間隙が提供され得る。図１は突起部７を図示する。

一実施形態において、流路は少なくとも部分的に開いている。別の実施形態において、流路は完全に開いている。開いているとは、毛管距離において蓋又はカバーが存在しないことを意味する。流路に対する物理的保護として存在する場合、蓋は、流路内の毛管流に寄与しない。開いた側方流動は、以下の出願公開に記載され、これらは本明細書において参照としてその全体を組み込まれる：国際公開第２００３／１０３８３５号、同第２００５／０８９０８２号、同第２００５／１１８１３９号、同第２００６／１３７７８５号、及び同第２００７／１４９０４２号。突起部は高さ（Ｈ）、直径（Ｄ）及び突起部の間の距離（ｔ１、ｔ２）を有し、それによってこの区画における、血漿、好ましくはヒトの血漿の側方毛管流が達成される。これらの寸法は、米国特許出願公開第２００６／０２８５９９６号に図示され、これは本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。上記の高さ、直径及び突起部間の距離を最適化することに加え、突起部は突起部の表面を変性させることによって所望の化学的、生物学的又は物理的機能を付与され得る。一実施形態において、一実施形態において、突起部は、約１５〜約１５０μｍ、好ましくは約３０〜約１００μｍの範囲の高さ、約１０〜約１６０μｍ、好ましくは４０〜約１００μｍの直径、互いから約３〜約２００μｍ、好ましくは１０〜約１００μｍの直径、又は５〜５０μｍの突起部間の間隔を有する。流路は、約５〜約５００ｍｍ、好ましくは約１０〜約１００ｍｍの長さ、約０．３〜約１０ｍｍ、好ましくは約０．３〜約３ｍｍ、好ましくは約０．５〜１．５、及び好ましくは約０．５〜１．２ｍｍの幅を有し得る。

殆どの検出は、流体流路の検出区画部分において生じるが、装置の他の部分において検出が行われ得ることも可能である。例えば、非侵襲性、非反応性サンプルの一体性測定は、サンプル区画と試薬区画、又は試薬添加区画との間で、好ましくはフィルター要素（存在する場合）の後方で生じ得る。他の測定は、ブランク値、ＨｂＡ１ｃなどの判定のためのヘモグロビン及び糖化ヘモグロビンの両方を測定するための、二部分反応シーケンスの一方などを含み得る。

液体サンプル区画２０（液体サンプル添加区画とも称される）は、ピペットなどのサンプル分配器からサンプルを受け取る。サンプルは典型的には、区画の上へと堆積される。サンプル添加区画は、サンプルが反応区画に堆積される点から、任意のフィルター及び試薬添加区画を通じて、好ましくは毛管流を通じて、液体サンプルを移送することができる。毛管流を生じる構造は、ニトロセルロースなどの多孔質材料を含み、又は好ましくは、図１に図示されるように、微細柱状物による。指先穿刺量の血液を使用し得るこれらの装置において、サンプルは指から直接採取されるか、又は毛管ピペットによって採取され得る。

サンプルから粒子を濾過し、又は血液から血球を濾過し、装置を通じて血漿がより遠くまで移動できるように、サンプル添加区画内にフィルター材料（図示されない）が配置されてもよい。

サンプル追加区画と検出区画との間に、試薬区画３０が位置する。試薬区画は、分析要素と結合する試薬であり、一般的に反応において有用な試薬であり（免疫エッセイのための抗体又は抗原などの結合パートナー、酵素アッセイのための基材、分子診断アッセイのためのプローブ）、結合した試薬を安定化させる材料などの補助剤、反応への干渉を抑制する材料などを含み得る。一般的に反応において有用な試薬の１つが、以下に記載されるような、検出可能な信号を有する。いくつかの場合において、例えば、着色した又は蛍光分子などの、分光法を使用して検出可能な分子が挙げられるがこれらに限定されない、検出可能な信号を形成するために、試薬が検体と直接反応するか、又はカスケード反応を通じて反応する。試薬区画の試薬の量は、同じ試薬の幅を維持しながら、装置に堆積される試薬の長さによって調節することができる。試薬の量は、長さを維持しながら幅を変えることによって調節され得る。試薬の量は、幅及び長さを同時に変えることによって更に調節され得る。１つの好ましい実施形態において、試薬区画は、コンジュゲート物質を含む。用語「コンジュゲート」とは、検出要素及び結合パートナーの両方を有するいずれかの部分を意味する。

検出要素は、その物理的分布及び／又はこれが生じる信号（発光分子（例えば、蛍光剤、リン発光性剤、化学発光性剤、生物発光剤など）、着色分子、反応の際に色を生成する分子、酵素、放射性同位体、特定の結合を呈するリガンドなどが挙げられるがこれに限定されない）の強度に関連して検出される薬剤である。標識とも称される検出要素は、好ましくは、発色団、蛍光色素分子、放射能標識及び酵素から選択される。好適な標識が、抗体、タンパク質及び核酸の標識のための広範な染料を提供する供給元から市販される。例えば、実際に全可視及び赤外スペクトルに及ぶ蛍光色素分子が存在する。好適な蛍光剤又はリン光性標識は、例えば、フルオレセインＣｙ３、Ｃｙ５などが挙げられるがこれらに限定されない。好適な化学発光性標識は、例えば、ルミノール、サイリュームなどであるがこれらに限定されない。

同様に、放射能標識は、市販されているか、又は検出要素がこれらが放射能標識を組み込むようにして合成され得る。好適な放射能標識は、例えば、放射性ヨード及びリン、例えば、^１２５Ｉ及び^３２Ｐである。

好適な酵素標識は、例えば、わさび大根ペルオキシターゼ、βガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ、アルカリホスファターゼなどが挙げられるがこれらに限定されない。２つの標識は、これらが、互いに阻害、干渉又は抑制することなく、個別に検出され、かつ好ましくは同時に数量化され得るときに、「区別可能」である。多数の検体又はマーカーが検出される際、２つ又は３つ以上の標識が使用され得る。

結合パートナーは、検体の存在又は量を判定するために使用され得る複合体を形成し得る材料である。例えば、「サンドイッチ」アッセイにおいては、コンジュゲートの結合パートナーは、検体及びコンジュゲートを含む複合体を形成し、この複合体は、検出区画に組み込まれる、捕捉要素とも称される別の結合パートナーへと更に結合し得る。競合イムノアッセイにおいて、検体はコンジュゲートの内の結合パートナーの、検出区画に組み込まれた捕捉要素とも称される別の結合パートナーへの結合と干渉する。コンジュゲートに含まれる例の結合パートナーは、抗体、抗原、検体又は検体擬似体などを含む。

任意により、試薬区画の前又は後、かつ検出区画の前の流体流路には、試薬添加区画がある。試薬添加区画が、図２及び図３に３５としえ図示される。試薬添加区画は、装置の外部から試薬を添加することを可能にする。例えば、試薬添加区画は、サンプル、及び吸上区画への流体経路に存在する他の結合されていない成分を洗い流すために使用され得る中断試薬を追加するために使用され得る。好ましい実施形態において、試薬添加区画３５は、試薬区画３０の後に位置する。

液体サンプル区画、及び試薬区画の下流には、検出区画４０があり、これはサンプル添加区画と流体連通している。検出区画４０は、上記のもののような突起部を含み得る。また上記のように、これらの突起部は好ましくは、射出成形又はエンボス加工など、Ｚｅｏｎｏｒなどの光学プラスチック材料から基材へと一体的に成形される。検出区画の流路の幅は典型的に、従来的な大きさの装置においておよそ２ｍｍであるが、いくつかのより少ない体積の装置、例えば、上記及び２０１２年１月２０日に出願された係属出願、表題「Ｌｏｗｅｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（米国仮特許出願第６１／５８８７５８号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１１１ＵＳＰＳＰ、第１発明者明Ｐｈｉｌ Ｈｏｓｉｍｅｒ）（本明細書において参照としてその全体を組み込まれる）に記載のものなどは、はるかに狭い（例えば、１．５ｍｍ以下）。

検出区画は、いずれかの検出可能な信号が読み取られる場所である。検出区画内の突起部に取り付けられた好ましい実施形態は、捕捉要素である。捕捉要素は、コンジュゲート、又はコンジュゲートを含む複合体のための結合パートナーを含み得る。例えば、検体が特定のタンパク質である場合、コンジュゲートは蛍光プローブなどの検出要素に連結された、このタンパク質と特異的に結合する抗体であり得る。捕捉要素は、ひいてはこのタンパク質にやはり特異的に結合する別の抗体であり得る。別の実施例において、マーカー又は検体がＤＮＡである場合、捕捉分子は合成オリゴヌクレオチド、その類似物又は特定の抗体であり得るが、これらに限定されない。他の好適な捕捉要素としては、検出される抗体に特異的な、抗体、抗体断片、アプタマー、及び核酸配列が挙げられる。好適な捕捉要素の非限定的な例は、ビオチン官能基を含有するコンジュゲートに結合するアビジン官能基を有する粒子である。検出区画は、多数の検出区画を含み得る。多数の検出区画は、１つ又は２つ以上のマーカーを含むアッセイのために使用され得る。多数の検出区画の場合において、捕捉要素は、第１及び第２捕捉要素などの多数の捕捉要素を含み得る。コンジュゲートは例えば、試薬区画内のコーティングによりアッセイ装置に予め堆積されてもよい。同様に、捕捉要素は、検出区画のアッセイ装置上に予め堆積されてもよい。好ましくは、検出要素及び捕捉要素の両方が、それぞれ、アッセイ装置上で、反応区画及び検出区画上に予め堆積される。

サンプルがサンプル区画に供給された後、試薬区画に達する。サンプルが試薬区画を通じて流れ、これと相互作用、かつ試薬添加区画においてこれと光学的に相互作用した後、サンプル及び試薬プルームは、流体流内に含まれる。試薬プルームは、試薬区画に溶解した試薬材料、又は試薬添加区画を通じて添加された試薬材料のいずれかを含み得る。試薬プルームは、検出要素及び結合パートナーの両方を有するコンジュゲートを含むことがあり、この場合これは、コンジュゲートプルームと称されることが多い。明細書全体を通じて示されるように、発明者が面する１つの課題は、試薬プルームをこれが検出区画に入る際になるべく広く維持することであった。試薬区画は、２０１０年１月２０日に出願され、その全体が参照により組み込まれる同時係属出願「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｃｅｌｌ」（第６１／５８８７３８号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１０４ＵＳＰＳＰ号、第１発明者Ｚｈｏｎｇ Ｄｉｎｇ）などの記載される多数の試薬セルを含む場合があり、この場合、多数の試薬プルームが、試薬区画を出て、下流で部分的に又は完全に再統合する。

本発明は部分的に、装置に角部又は返し部を作製するだけの、装置の大きさ及び設置面積を低減させるような角部を含むように流路を設計することが可能である装置が、検出器具、及びより低い洗浄効果により読み取られ得るより弱い信号を有するアッセイ装置を生じ、したがってより低い感度を有するアッセイを生じるという、驚くべき発見に基いている。本発明者による更なる研究の後、検出区画の直線区画と同じパターンを有する、本明細書において記載されるものなどの、突起部を使用して角部の周囲を進むことは、サンプルがアッセイ装置の流路を下って進む際に存在する流れ前部の構成に悪影響を及ぼすことが見出された。換言すると、角部区分の後の流れ前部の構成が、角部区分の前の流路の構成とは異なる。本発明においては、均一な流れ前部が好ましい流れである。均一の流れ前部とは、流体の前縁部が流路の流れと実質的に垂直である、流路における血漿などの流体の流れである。

より具体的に、上記によりわかる、流路の湿潤が、図４ａ〜４ｃに図示されている。流路の方向は、図４ａの矢印Ａにより図示される。流体相互作用の説明が流体湿潤と関連して記載される（すなわち、装置を通じた液体の初期流）一方で、本明細書において記載される本発明の説明及び利益は、湿潤語の装置を通じた定常状態の流れに対して同等に（それ以上ではないにしろ）適用可能である。柱状物又は突起物４１の列が、参照番号４２ａ〜４２ｃに図示される。本発明の装置において、突起物又は柱状物４１は、ある列から次の列へのサンプル流体が前進する際に、列内の全ての柱状物を最初に湿潤することにより、反復可能な様式で湿潤が生じるように、パターン化されている。一度列内の柱状物が湿潤し、流体の前部が流れ方向と実質的に垂直になると、流体は、図４ｂに図示されるように次の列の外側縁部へと前進し、ここで流体は、外側縁部４３に沿って列４２ｂから４２ｃへと前進し、流体は、外側縁部に沿って次の列（図示されない）に前進する前に、矢印Ｂに沿って図示されるように、列４２ｃ内の突起部を湿潤させる。これは、突起部が列ごとに均一に湿潤し、流体の流れ前部が流路の前幅にわたり、流体の流れ方向と実質的に垂直であること（すなわち、均一な流れ前部）を確実にする。検出区画の全幅にわたる均一な流れは重要であるがこれは、典型的にはおよそ１ｍｍの検出器具の読み取りウィンドーが可能な限り信号を読取る（これは、検出区画の全幅を延長する試薬プルームにより可能となる）ように、試薬区画を出る可読標識又は信号試薬を含む試薬プルームが、流路の幅を可能な限り被覆するべきであるからである。上記のように、検出区画幅に対する広い試薬プルームは、検出区画の幅がより狭いことがある、より小さいアッセイ装置において特に重要である。

しかしながら、発明者らは、流路が角部で返される必要がある区域を有するこれらの装置において、流路の幅にわたる均一な流れは達成されないことを見出した。換言すれば、柱状物４１が全チャネル長さにわたって同じ向きである場合、流れは、所望され、図４に図示される均一な充填パターンに従わないことがある。

より具体的には、突起部の整列又はパターンが、角部周辺及び以降の流路の長さ方向において同じである場合、図５の矢印Ａ〜Ｃにより図示されるように、角部の周囲を流れる流れは、角部の内側縁部、及び関連する内側流路縁部の方へと傾く。図５により詳細に図示されるように、流体流前部が上流流路から角部に向かって移動するとき、これは矢印Ａによって図示されるように、流路の幅を被覆する。流れが角部又は返し部に入ると、図Ｂに図示されるように、流れは狭くなり、返し部の内側の方へと移動し始める。流れが返し部から出てくると、矢印Ｃにより図示されるように、流れは最初に、流路の内縁部に沿って偏り始める。このような狭い湿潤パターンは、一般的に流路に取って望ましくない湿潤パターンであるがこれは、上記のように、試薬プルームが検出区画の全幅にわたって整合する必要があるためである。

検出区画の幅にわたって均一な流体前部を維持するため、発明者らは、角部区分の下流の流路の均一な流体前部を維持するために、角部周囲の柱状物の形状が修正又は全て置換されるべきであることを見出した。

したがって、本発明の一態様は、角部区分の下流の均一な流れ前部を維持するために、角部区分内又はその周辺の突起部の構成の修正を提供する。本明細書において使用するとき、突起部の構成の修正は、角部区分の突起部を全て、以下に詳細に記載される他の構成と置換することを含む。角部区分を出た後に、角部区分の前に有した流路の構成（好ましくは均一）を維持するいずれかの修正が使用され得る場合、以下の修正が特に好ましい。上記及び下記の説明における角部区分及び突起部の修正の説明は、検出区画を参考として行われるが、本発明の利点は、突起部を使用する装置内の流体流路のあらゆる区画又は部分において適用されることである。

角部区分は、任意の所望の程度により、流路の方向を変更することができる。好ましくは、方向の変更は、少なくとも３０°であり、最大２７０°、好ましくは９０°〜１８０°である。

好ましい実施形態により、返し部の後の均一な流路を維持するために、返し部の前又は後の突起部が回転される。回転の程度は、流れ方向の変更による。例えば、３０°回転する流路は、およそ３０°回転した突起部を有し、９０°回転する流路は、およそ９０°回転した突起部を有する。図６は、返し部の後に、流れ方向が９０°変化する柱状物を図示する。図６の実施形態において、回転する前の、列４２ａ、４２ｂ、４２ｃなどは、流れ方向と垂直である。柱状物が返し部に入るところで、これらは構成を維持している。この構成が続いていれば、列は流体流の方向と平行になる。一方で、発明者らは、返し部の後に列４２ａ’、４２ｂ’、４２ｃ’などを形成するように、突起部を向け直すことにより、流体が返し部の後の構成を維持することが確実になることを見出した。

別の好適な実施形態により、チャネルの幅にわたる均一な速度プロファイルと、角部区分における入口及び出口での同じ圧力勾配を確保するために、突起部を有さない凹凸のあるマイクロチャネル４５が、返し部又は角部において、図７に図示される突起部の代わりに使用され得る。チャネル入口と出口との間の同じ圧力勾配において、各チャネルにおける同じ流量を得るため、チャネル断面積（Ａ）、及び中央線半径（Ｒ）は、Ａ^２／Ｒ＝一定数という関係を維持するべきであり、隣接するチャネルの間の間隔は同じままであるべきである。チャネル高さが同じである場合、流路のマイクロチャネル幅（Ｗ）、及び流路の中央線半径（Ｒ）は、Ｗ^２／Ｒ＝一定数という関係を維持するべきである。マイクロチャネルの幅を修正することにより、チャネルにわたる流路は同じであるべきであり、入口及び出口における流量は、各マイクロチャネルの間の間隔が同じであり、チャネル高さが同じである限りにおいて、同じである。ＷとＲとの間の関係は、図７に図示される。最も内側の流路の半径は、Ｒとして幅はＷとして示され、最も外側のチャネルの半径はＲ’として、幅はＷ’として示される。チャネルの入口及びでついにおける同じ流量を達成し、したがって、角部区分の後の均一な流れ前部を達成するため、条件Ｗ^２／Ｒ＝Ｗ’^２／Ｒ’が満たされなくてはならない。最も小さいマイクロチャネルの幅は、５〜３０μｍであり、より好ましくは１０μｍ〜３０μｍである。

角部区分は、任意の所望の程度により、流路の方向を変更することができる。好ましくは、方向の変更は、少なくとも３０°であり、最大２７０°、好ましくは９０°〜１８０°である。

検出区画の下流に吸上区画があり、検出区画と流体連通している。吸上区画は、液体サンプル及び流路内の他のいずれかの物質（例えば、非結合試薬、洗浄流体など）を受ける容量を有する、アッセイ装置の領域である。吸上区画は、検出区画を通じて、その外へと液体サンプルを移動させ続ける毛管力を提供する。吸上区画は、ニトロセルロースなどの多孔質材料を含んでもよく、又は本明細書において記載される突起物などの非多孔質構造であってもよい。吸上区画は、例えば、蒸発性加熱又はポンプを使用する、非毛管流体駆動手段を含み得る。本発明によるアッセイ装置において使用される吸上区画の更なる詳細は、米国特許出願公開第２００５／００４２７６６号、及び同第２００６／０２３９８５９に見出され、そのいずれもが本明細書において参照により全体が組み込まれる。吸上区画はまた、２０１２年１月２０日に出願され、参照としてその全体を組み込まれる、同時係属特許出願、表題「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ Ｆｌｏｗ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｎ Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ」（出願番号第６１／５８８７７２号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１１２ＵＳＰＳＰ号、第１発明者Ｊａｍｅｓ Ｋａｎａｌｅｙ）にも記載される。

好ましくは、サンプル添加区画、検出区画、及び吸上区画を含む流路全体は、基材との関係において実質的に垂直であり、流路内にサンプルの側方流動を生じることができる、高さ、直径及び相互の間隔を有する突起部を含む。

上記の実施形態のいずれかにおいて、装置は好ましくは使い捨てアッセイ装置である。アッセイ装置は、取り扱い及び保護の容易性のためにハウジング内に収容され得る。アッセイ装置がこのようなハウジング内に収容される場合、ハウジングは好ましくはサンプルをアッセイ装置に添加するためのポートを含む。

本発明のアッセイ装置は、本発明のアッセイに実行された、アッセイ装置の結果を読むための装置（読み取り機）と共に使用され得る。読み取り機は、光検出器などの検出要素から発信されるか、又は反射される信号を読取るための手段、及び一体型の読み取り機又は別個のコンピュータ内に含まれ得るマイクロプロセッサなどの、信号を処理し結果を表示するための手段を含む。好適な読み取り機は、米国特許出願公開第２００７／０２３１８８３号、及び米国特許第７，４１６，７００号の実施例に記載され、これらは両方とも参照によりその全体が組み込まれる。

別の実施形態は、アッセイ装置で実行されるアッセイの結果を読み取るための装置であり、この装置は、アッセイ装置の既定される位置に存在する少なくとも１つの検出要素から発信又は反射される信号を読取ることができる検出器を含む。上記の実施形態のいずれかにおいて、読み取りは好ましくは、色、蛍光、放射能又は酵素活性の検出及び／又は数量化から選択される。

本発明の別の態様は、１つ又は２つ以上の関心の検体の検出のために、液体サンプルのアッセイを実行する方法を対象とする。関心の検体を含む液体サンプルは、例えば、装置のハウジングのポートを通じて、又は指先穿刺採血の場合においてサンプル添加区画に直接指を触れることによって、アッセイ装置のサンプル添加区画に堆積される。サンプルは流体流内の毛管現象により、流体流経路により任意のフィルターを通じ、試薬区画内へと移動し、ここで１つ又は２つ以上の試薬を溶解する。サンプルは、試薬区画、及び任意により溶解した試薬プルームを有する試薬添加区画から離れ、検出区画へと流れる。流路のある点において、流れは角部区分に出会い、サンプルの均一な流路、及びしたがって試薬プルームの幅が、本発明により角部区分の前、中、後において、突起部の修正により維持される。

次に、サンプルは、毛管現象によって、検出区画へと移動する。この検出区画において、検体又は対照を表す信号が生成される。好ましい実施形態において、検出要素を有するサンプル又は１つ又は２つ以上の試薬が、検出区画の表面上の抗体などによって捕捉され、検体又は対照の存在又は濃度を表す信号が生成される。上記の読み取り機又は検出器は、その後検体又は対照の存在又は濃度を判定するために、検出区画において生成される信号を読取るために使用される。サンプルは、検出区画から吸上区画へと移動する。読み取り機は、検出区画を通じてサンプルが移動した直後又は少し後に信号を読取ることができる。また、検出区画から離れた、検出要素などのいずれかの非結合試薬を洗浄するために、サンプルの後に装置を通じて１つ又は２つ以上の洗浄液が添加され得る。

本発明の別の態様は、アッセイ装置の流体流路の角部区分周囲の液体流を制御する方法であり、これは本明細書において記載されるアッセイ装置の提供することを含む。サンプル区画、試薬区画、検出区画及び吸上区画は、流体流路を画定し、流体流路の少なくとも一部が、基材及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を有する。突起部は、高さと、断面と、及び基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の空間を画定する、互いの間の距離とを有する。突起部を有する流体流路の少なくとも一部が、流路の方向を変更するための角部区分を有する。角部区分内又はその周辺の突起部は、角部の後の流路を通じて流れるサンプルの流れ前部を、角部の前と実質的に同じ構成であるように維持するように修正されている。

全血などのサンプルが、サンプル添加区画に添加される。サンプルは、サンプル添加部から、試薬区画を通じ、検出区画に入りこれを通じて、吸上区画に入る。サンプルは、角部区画に入り、ここでは、突起部への修正が、角部の前と後での、サンプルの流れ前部の構成を維持する。

本発明の実施形態による方法、アッセイ、装置及び読み取り機は、より良好な免疫化学反応の反応動力学、及びより良好なアッセイ感度に主に関連する、多くの利益を有する。

本発明は本明細書において示される特定の実施形態に限定されないことが理解される。以下の実施例は例示目的のために提供され、本発明の領域を限定することを意図されず、本発明は、添付の請求項及びその等価物によってのみ限定される。

シッフ塩基連結による、タンパク質の共有結合不動化のために、表面上に酸化デキストランを有する、Ｚｅｏｎｏｒ（Ｚｅｏｎ，Ｊａｐａｎ）で作製されたプラスチック基材チップが使用された。蛍光で標識されたＡｎｔｉ−ＮＴ−ｐｒｏＢＮＰモノクローナル抗体は、試薬区画を生成するために堆積させ、かつ乾燥させた。Ａｎｔｉ−ＮＴ−ｐｒｏＢＮＰモノクローナル抗体は、試薬区画を生成するために堆積させ、かつ乾燥させた。より良好な毛管流のためにサンプルの湿潤性を増加させるために、装置に少量のＴｒｉｔｏｎ Ｘ−４５が堆積された。装置のサンプル区画にサンプルが添加され、微細柱状物の毛管現象が、流路を通じて吸上区画にサンプルを分配した。典型的なアッセイ時間は約１０分間であった。検出区画における、蛍光標識された複合物からの信号強度は、プロトタイプ線形照明蛍光スキャナーにおいて記録された。実験の結果は、先に説明された図８及び図９に示されている。図８及び図９に示される実験データは、様々な濃度のＮＴ−ｐｒｏＢＮＰを混ぜた、血清サンプルを使用して収集された。図８及び図９において、Ｒ３．１３及びＲ３．１４として指定される装置は、図６に図示される本発明の好ましい実施形態を使用した、流路内の角部を有する。Ｒ３．１５及びＲ３．１６として指定される装置は、図７に図示される本発明の好ましい実施形態を使用した、流路内の角部を有する。図８は、角部を有する装置における合計流れ時間の変動が、線形の流路を有する装置Ｒ２．０９と比較して、匹敵するか又は上回ることを示している。図９は、流路角部を有する設計において、良好な用量反応曲線が得られることを示す。

図１０は、試薬区画３０内において、２つの試薬セル３１ａ及び３１ｂを有するアッセイ装置の別の実施形態を図示する。試薬プルームは、これらのセルそれぞれから流れ、続く検出区画４０の少なくとも一部において別個のプルームとなる。

図１１は、返し部の後に突起部が回転している、本発明の一実施形態による、角部の周辺の流れを示している写真を示す。図１１において、流れの方向が、矢印Ｂ及びＢ’によって図示される。Ａ及びＡ’として示される明るい色の陰影は、統合して単一の広いプルームを形成する前の、試薬セル３１ａ及び３１ｂから来る別個の試薬プルームである。図１１に示されるように、プルームは、これが角部を旋回する際に、流路の内側縁部の方に傾いている。しかしながら、図に示されるように、プルームは、旋回を完了した後に実質的に同じ対称性へと復帰している。

図１２は、角部において突起部の代わりに凹凸を有するマイクロチャネル４５が使用される、本発明の一実施形態による、角部の周囲での流れを図示する写真を図示する。図１２において、流れの方向が矢印Ｂ及びＢ’により示される。Ａ及びＡ’として示される明るい色の陰影は、統合して単一の広いプルームを形成する前の、試薬セル３１ａ及び３１ｂから来る別個の試薬プルームである。図１２に図示されるように、プルームは、返し部の前、間、及び後において実質的に同じ対称性を維持している。

当業者は、本発明及び本明細書において記載されるその実施形態は、具体的に記載されたもの以外の変化形態及び修正を含むことを理解する。本発明は全ての変化形態及び修正を含むものとして理解されるべきである。本発明はまた、本明細書において参照される全てのこと及び特徴を個別に、又は包括的に、かつ工程又は特徴のいずれかの２つ又は３つ以上のうちのいずれか及び全ての組み合わせを含む。

追加の実施形態
１．液体サンプル区画と、試薬材料を含む、サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、捕捉要素が結合された、試薬区画と流体連通する検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、捕捉区画と流体連通する吸上区画とを含み、サンプル受け取り区画、試薬区画、検出区画、及び吸上区画は、流体流路を画定し、流体流路の少なくとも一部が、基材及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、突起部を有する流体流路は、流路の方向を変更する角部区分を含み、角部区分内又はその周囲の突起部は、角部の後の流路を通じて流れるサンプルの流れ前部の構成が、角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、アッセイ装置。
２．試薬区画は、標識されたコンジュゲート物質を含む、実施形態１に記載のアッセイ装置。
３．捕捉区画が、これに結合する区画捕捉要素を含む、実施形態１に記載のアッセイ装置。
４．サンプル区画の後にフィルターを更に含み、試薬添加区画が試薬区画の前又は後に位置する、実施形態１に記載のアッセイ装置。
５．流路の方向が少なくとも３０°変更される、実施形態１に記載のアッセイ装置。
６．流路の方向が２７０°まで変更される、実施形態１に記載のアッセイ装置。
７．突起部の修正が、角部区分の突起部を複数のマイクロチャネルと置換することを含む、実施形態１に記載のアッセイ装置。
８．マイクロチャネルのそれぞれが、Ｒの半径及びＡの断面積を有し、マイクロチャネルがＡ^２／Ｒ＝一定という関係を満たす、実施形態７に記載のアッセイ装置。
９．チャネルの高さが一定であり、Ｗ^２／Ｒ＝一定であり、Ｗは、マイクロチャネルの幅である、実施形態８に記載のアッセイ装置。
１０．突起部の修正は、角部区分内又はその周辺の少なくともいくつかの構成の変更を含む、実施形態１に記載のアッセイ装置。
１１．突起部の少なくともいくつかのパターンが、流路の方向の変化により、約３０〜２７０°の範囲で回転する、実施形態１０に記載のアッセイ装置。
１２．パターンは、角部の直前又は直後で回転している、実施形態１１に記載のアッセイ装置。
１３．アッセイ装置の合計面積は、≦９００ｍｍ^２である、実施形態１に記載されるアッセイ装置。
１４．アッセイ装置の合計面積は、≦７００ｍｍ^２である、実施形態１３に記載の、アッセイ装置。
１５．アッセイ装置は矩形であり、各辺の寸法は≦３０ｍｍである、実施形態１に記載のアッセイ装置。
１６．アッセイ装置は矩形であり、寸法はおよそ≦２４×２８ｍｍである、実施形態１５に記載のアッセイ装置。
１７．アッセイ装置は≦５０μＬのサンプル量を使用することができる、実施形態１に記載のアッセイ装置。
１８．アッセイ装置は≦４０μＬのサンプル量を使用することができる、実施形態１７に記載のアッセイ装置。
１９．アッセイ装置は≦３５μＬのサンプル量を使用することができる、実施形態１８に記載のアッセイ装置。
２０．アッセイ装置は≦２５μＬのサンプル量を使用することができる、実施形態１９に記載のアッセイ装置。
２１．アッセイ装置内の流体流路の角部区分の周囲の液体の流れを制御する方法であって、液体サンプル区画を提供することと、
試薬材料を含む、サンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、サンプル受け取り区画、試薬区画、検出区画及び吸上区画は流体流路を画定し、流体流経路の少なくとも一部が基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の空間を画定する、互いの間隔の距離とを有し、突起部を有する流体流路の少なくとも一部は、流路の方向を変更する角部区分を有し、角部区分内又はその周囲の突起部は、角部の後に流路を通じて流れるサンプルの流れ前部が、角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、ことと、サンプルをサンプル添加区画に添加することと、サンプルをサンプル添加区画から試薬区画を通じて検出区画内へと、これを通じて、かつ吸上区画内へと流すことであって、ここでサンプルが、流路のどこかの、少なくとも１つの角部区分に出会い、突起部の修正により、角部の前及び後におけるサンプルの流れ前部の構成を維持する、ことと、を含む。
２２．流路の方向が少なくとも３０°変更される、実施形態２１に記載の方法。
２３．流路の方向が２７０°まで変更される、実施形態２１に記載の方法。
２４．突起部の修正が、角部区分の突起部を複数のマイクロチャネルと置換することを含む、実施形態２１に記載の方法。
２５．マイクロチャネルのそれぞれが、Ｒの半径を及びＡの断面積を有し、マイクロチャネルがＡ^２／Ｒ＝一定という関係を満たす、実施形態１４に記載の方法。
２６．突起部の修正は、角部区分内又はその周辺の少なくともいくつかの構成の変更を含む、実施形態２１に記載の方法。
２７．突起部の少なくともいくつかのパターンが、流路の方向の変化により、約３０〜２７０°の範囲で回転する、実施形態２６に記載の方法。
２８．パターンは、角部の直前又は直後で回転している、実施形態２７に記載の方法。
２９．角部区分は、検出区画にある、実施形態２１に記載の方法。
３０．１つ又は２つ以上の関心の検体の検出のために、液体サンプルのアッセイを実行する方法であって、液体サンプル区画を提供することと、試薬材料を含む、サンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、サンプル受け取り区画、試薬区画、検出区画及び吸上区画は、流体流路を画定し、流体流経路の少なくとも一部が基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、突起部を有する流体流路の少なくとも一部は、流路の方向を変更する角部区分を有し、角部区分内又はその周囲の突起部は、角部の後に流路を通じて流れるサンプルの流れ前部の構成が、角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、ことと、関心の検体を含む液体サンプルをサンプル区画に堆積させることと、毛管現象によりサンプルを試薬区画へと移動させることであって、サンプルが試薬材料を溶解する、ことと、溶解した試薬プルームを有する試薬区画から離れるように、かつ毛管現象により検出区画へとサンプルを流すことであって、検体は、検体の存在又は濃度を決定するために生成される信号を読取ることによって検出される、ことと、サンプル及び任意の他の非結合物質を吸上区画に流すこととを含む、方法。
３１．サンプルは、検出区画から吸上区画へと移動し、信号は、サンプルが検出区画を通じて移動した直後又は少し後に読まれ得る、実施形態３０に記載の方法。
３２．いずれかの非結合検出要素を検出区画から流すために、１つ又は２つ以上の洗浄液が、サンプルの後にアッセイ装置を通じて流され得る、実施形態３０に記載の方法。
３３．試薬材料が、検出要素とコンジュゲートしたコンジュゲート物質であり、試薬プルームはコンジュゲートプルームである、実施形態３０に記載の方法。
３４．検出区画が、検出要素を捕捉するための捕捉要素を含む、実施形態３０に記載の方法。
３５．信号が検出要素によって生成される、実施形態３４に記載の方法。
３６．アッセイ装置の合計面積は、≦９００ｍｍ^２である、実施形態３０に記載の方法。
３７．アッセイ装置の合計面積は、≦７００ｍｍ^２である、実施形態３６に記載の方法。
３８．アッセイ装置は矩形であり、各辺の寸法は≦３０ｍｍである、実施形態３０に記載の方法。
３９．アッセイ装置は矩形であり、寸法はおよそ≦２４×２８ｍｍである、実施形態３８に記載の方法。
４０．サンプル量は、≦５０μＬである、実施形態１に記載の方法。
４１．サンプル量は、≦４０μＬである、実施形態４０に記載の方法。
４２．サンプル量は、≦３５μＬである、実施形態４１に記載の方法。
４３．サンプル量は、≦２５μＬである、実施形態４２に記載の方法。

同時係属出願、表題「Ｌｏｗ Ｖｏｌｕｍｅ Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（出願番号第６１／５８８７５８号、代理人整理番号第ＣＤＳ ５１１１ＵＳＰＳＰ、第１発明者Ｐｈｉｌ Ｈｏｓｉｍｅｒ）、「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」（出願番号第６１／５８８７７９号、代理人整理番号第ＣＤＳ ５１１３ＵＳＰＳＰ、第１発明者Ｓｕｅ Ｄａｎｉｅｌｓｏｎ）、「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｃｅｌｌｓ」（第６１／５８８７３８号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１０４ＵＳＰＳＰ号、第１発明者Ｚｈｏｎｇ Ｄｉｎｇ）、「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ Ｆｌｏｗ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｎ Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ」（出願番号第６１／５８８７７２号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１１２ＵＳＰＳＰ号、第１発明者明Ｊａｍｅｓ Ｋａｎａｌｅｙ）、及び「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ Ｓａｍｐｌｅ Ｓｉｚｅ」（出願番号第６１／５８８８９９号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１１４ＵＳＰＳＰ号、第１発明者明Ｅｄ Ｓｃａｌｉｃｅ）は全て２０１２年１月２０日に出願され、全て参照によりその全体が組み込まれる。

〔実施の態様〕
（１） 液体サンプル区画と、
試薬材料を含む、前記サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、
捕捉要素が結合された、前記試薬区画と流体連通する検出区画と、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、捕捉区画と流体連通する吸上区画とを含み、
前記サンプル受け取り区画、前記試薬区画、前記検出区画、及び前記吸上区画が、流体流路を画定し、前記流体流路の少なくとも一部が、基材及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、
前記突起部を有する前記流体流路は、前記流路の方向を変更する角部区分を含み、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部は、前記角部の後の前記流路を通じて流れる前記サンプルの前記流れ前部（flow front）の構成が、前記角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、アッセイ装置。
（２） 前記試薬区画は、標識されたコンジュゲート物質を含む、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（３） 前記検出区画が、これに結合する区画捕捉要素を含む、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（４） 前記流路の方向が少なくとも３０°変更される、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（５） 前記突起部の前記修正が、前記角部区分の前記突起部を複数のマイクロチャネルと置換することを含む、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（６） 前記マイクロチャネルのそれぞれが、Ｒの半径及びＡの断面積を有し、前記マイクロチャネルがＡ^２／Ｒ＝一定という関係を満たす、実施態様５に記載のアッセイ装置。
（７） 前記チャネルの高さが一定であり、Ｗ^２／Ｒ＝一定であり、Ｗは、前記マイクロチャネルの幅である、実施態様６に記載のアッセイ装置。
（８） 前記突起部の前記修正は、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部の少なくともいくつかの構成の変更を含む、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（９） 前記突起部の少なくともいくつかのパターンが、前記流路の方向の変更により、約３０°〜２７０°の範囲で回転する、実施態様８に記載のアッセイ装置。
（１０） 前記パターンは、前記角部の直前又は直後で回転している、実施態様９に記載のアッセイ装置。

（１１） 前記アッセイ装置は、≦５０μＬのサンプル量を使用することができる、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（１２） アッセイ装置内の流体流路の角部区分の周囲の液体の流れを制御する方法であって、
液体サンプル区画を提供することと、
試薬材料を含む、サンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、
前記試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、前記サンプル受け取り区画、前記試薬区画、前記検出区画及び前記吸上区画は、流体流路を画定し、前記流体流路の少なくとも一部が基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、前記突起部を有する前記流体流路の少なくとも一部は、前記流路の方向を変更する角部区分を有し、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部は、前記角部の後の前記流路を通じて流れる前記サンプルの前記流れ前部の構成が、前記角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、ことと、
前記サンプルを前記サンプル添加区画に添加することと、
前記サンプルを前記サンプル添加区画から前記試薬区画を通じて前記検出区画内へと、これを通じて、かつ前記吸上区画内へと流すことであって、ここで前記サンプルが、前記流路のどこかの、少なくとも１つの角部区分に出会い、前記突起部の前記修正により、前記角部の前及び後における前記サンプルの前記流れ前部の構成を維持する、こととを含む、方法。
（１３） 前記流路の前記方向が少なくとも３０°変更される、実施態様１２に記載の方法。
（１４） 前記流路の前記方向が、２７０°まで変更される、実施態様１２に記載の方法。
（１５） 前記突起部の前記修正が、前記角部区分の前記突起部を複数のマイクロチャネルと置換することを含む、実施態様１２に記載の方法。
（１６） 前記マイクロチャネルのそれぞれが、Ｒの半径及びＡの断面積を有し、前記マイクロチャネルがＡ^２／Ｒ＝一定という関係を満たす、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 前記突起部の前記修正は、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部の少なくともいくつかの構成の変更を含む、実施態様１２に記載の方法。
（１８） 前記突起部の少なくともいくつかのパターンが、前記流路の方向の変更により、約３０°〜２７０°の範囲で回転する、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記パターンは、前記角部の直前又は直後で回転している、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記角部区分は、前記検出区画にある、実施態様１２に記載の方法。

（２１） １つ又は２つ以上の関心の検体の検出のために、液体サンプルのアッセイを実行する方法であって、
液体サンプル区画を提供することと、
試薬材料を含む、サンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、
前記試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、前記サンプル受け取り区画、前記試薬区画、前記検出区画及び前記吸上区画は、流体流路を画定し、前記流体流路の少なくとも一部が基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、前記突起部を有する前記流体流路の少なくとも一部は、前記流路の方向を変更する角部区分を有し、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部は、前記角部の後の前記流路を通じて流れる前記サンプルの前記流れ前部の構成が、前記角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、ことと、
前記関心の検体を含む液体サンプルを前記サンプル区画に堆積させることと、
毛管現象により前記サンプルを前記試薬区画に移動させることであって、前記サンプルが前記試薬材料を溶解する、ことと、
溶解した試薬プルームを有する前記試薬区画から離れるように、かつ毛管現象により検出区画へと前記サンプルを流すことであって、前記検体は、前記検体の存在又は濃度を決定するために生成される信号を読取ることによって検出される、ことと、
前記サンプル及び任意の他の非結合物質を前記吸上区画に流すこととを含む、方法。
（２２） 前記サンプル量が、≦５０μＬである、実施態様２１に記載の方法。

Claims (22)

1. 液体サンプル区画と、
   試薬材料を含む、前記液体サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、
   捕捉要素が結合された、前記試薬区画と流体連通する検出区画と、
   前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、
   前記液体サンプル区画、前記試薬区画、前記検出区画、及び前記吸上区画が、流体流路を画定し、前記流体流路の少なくとも一部が、基材及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、
   前記突起部を有する前記流体流路は、前記流路の方向を変更する角部区分を含み、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部は、前記角部の後の前記流路を通じて流れる前記サンプルの前記流れ前部の構成が、前記角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、アッセイ装置。
2. 前記試薬区画は、標識されたコンジュゲート物質を含む、請求項１に記載のアッセイ装置。
3. 前記検出区画が、前記検出区画に結合する区画捕捉要素を含む、請求項１に記載のアッセイ装置。
4. 前記流路の方向が少なくとも３０°変更される、請求項１に記載のアッセイ装置。
5. 前記突起部の前記修正が、前記角部区分の前記突起部を複数のマイクロチャネルと置換することを含む、請求項１に記載のアッセイ装置。
6. 前記マイクロチャネルのそれぞれが、Ｒの半径及びＡの断面積を有し、前記マイクロチャネルがＡ^２／Ｒ＝一定という関係を満たす、請求項５に記載のアッセイ装置。
7. 前記チャネルの高さが一定であり、Ｗ^２／Ｒ＝一定であり、Ｗは、前記マイクロチャネルの幅である、請求項６に記載のアッセイ装置。
8. 前記突起部の前記修正は、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部の少なくともいくつかの構成の変更を含む、請求項１に記載のアッセイ装置。
9. 前記突起部の少なくともいくつかのパターンが、前記流路の方向の変更により、約３０°〜２７０°の範囲で回転する、請求項８に記載のアッセイ装置。
10. 前記パターンは、前記角部の直前又は直後で回転している、請求項９に記載のアッセイ装置。
11. 前記アッセイ装置は、５０μＬ以下のサンプル量を使用することができる、請求項１に記載のアッセイ装置。
12. アッセイ装置内の流体流路の角部区分の周囲の液体の流れを制御する方法であって、
    液体サンプル区画を提供することと、
    試薬材料を含む、前記液体サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、
    前記試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、
    前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、前記液体サンプル区画、前記試薬区画、前記検出区画及び前記吸上区画は、流体流路を画定し、前記流体流路の少なくとも一部が基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、前記突起部を有する前記流体流路の少なくとも一部は、前記流路の方向を変更する角部区分を有し、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部は、前記角部の後の前記流路を通じて流れる前記サンプルの前記流れ前部の構成が、前記角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、ことと、
    前記サンプルを前記液体サンプル区画に添加することと、
    前記サンプルを前記液体サンプル区画から前記試薬区画を通じて前記検出区画内へと流し、かつ前記検出区画を通じて前記吸上区画内へと流すことであって、ここで前記サンプルが、前記流路のどこかの、少なくとも１つの角部区分に出会い、前記突起部の前記修正により、前記角部の前及び後における前記サンプルの前記流れ前部の構成を維持する、こととを含む、方法。
13. 前記流路の前記方向が少なくとも３０°変更される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記流路の前記方向が、２７０°まで変更される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記突起部の前記修正が、前記角部区分の前記突起部を複数のマイクロチャネルと置換することを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記マイクロチャネルのそれぞれが、Ｒの半径及びＡの断面積を有し、前記マイクロチャネルがＡ^２／Ｒ＝一定という関係を満たす、請求項１５に記載の方法。
17. 前記突起部の前記修正は、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部の少なくともいくつかの構成の変更を含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記突起部の少なくともいくつかのパターンが、前記流路の方向の変更により、約３０°〜２７０°の範囲で回転する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記パターンは、前記角部の直前又は直後で回転している、請求項１８に記載の方法。
20. 前記角部区分は、前記検出区画にある、請求項１２に記載の方法。
21. １つ又は２つ以上の関心の検体の検出のために、液体サンプルのアッセイを実行する方法であって、
    液体サンプル区画を提供することと、
    試薬材料を含む、前記液体サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、
    前記試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、
    前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、前記液体サンプル区画、前記試薬区画、前記検出区画及び前記吸上区画は、流体流路を画定し、前記流体流路の少なくとも一部が基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の空間を画定する、互いの間の距離とを有し、前記突起部を有する前記流体流路の少なくとも一部は、前記流路の方向を変更する角部区分を有し、前記角部区分内又はその周囲の前記突起部は、前記角部の後の前記流路を通じて流れる前記サンプルの前記流れ前部の構成が、前記角部の前の構成と実質的に同じであるように維持するように修正されている、ことと、
    前記関心の検体を含む液体サンプルを前記液体サンプル区画に堆積させることと、
    毛管現象により前記サンプルを前記試薬区画に移動させることであって、前記サンプルが前記試薬材料を溶解する、ことと、
    溶解した試薬プルームを有する前記試薬区画から離れるように、かつ毛管現象により検出区画へと前記サンプルを流すことであって、前記検体は、前記検体の存在又は濃度を決定するために生成される信号を読取ることによって検出される、ことと、
    前記サンプル及び任意の他の非結合物質を前記吸上区画に流すこととを含む、方法。
22. 前記サンプル量が、５０μＬ以下である、請求項２１に記載の方法。

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