JP7066726B2 - 流体試料中のグルコース濃度を検出するための垂直流アッセイデバイス - Google Patents

Description

本発明は、患者から得られた試料中の少なくとも１つの血糖管理関連分析物の濃度を検出するためのポイントオブユースアッセイに関する。本発明は、特に、技術者または患者がポイントオブケアとして使用することができる垂直流アッセイに関する。１つの実施形態において、このアッセイは、試料中の予め定めた濃度を上回る複数の血糖分析物の存在を同時に検出することができる。

本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１７年１月２７日に出願された米国特許仮出願第６２／４５１，１６５号明細書の優先権を主張するものである。

糖尿病の診断および監視は、一般に、グルコースに特異的なマーカーを含む医療機器を必要とする。血糖管理は血液試料の採取に依拠することが多く、その場合、試料は臨床医またはその他の熟練者によって得られる。他の状況では、個人がランセットまたはその他のデバイスを使用して血液試料を取得することができる。

血液試料は、グルコース検出成分または化合物を有する試験片にアプライすることができる。試験片は、電子グルコース測定デバイスに挿入して、試験片上での化学反応による電気化学または色の変化に基づいてグルコースレベルを決定することができる。次いで、結果は表示デバイスに表示することができる。この試験片は一般に、妥当な価格の信頼できるグルコース検出系と考えられる。試験片は、結果がグルコース濃度の実際の変化に応じた時間変動を有し得るように、試料採取時のグルコース濃度を提供することができる。

以前のデバイスは意図した目的に広く適していることが判明しているが、流体試料中の血糖分析物レベルを検出し定量化するための改良された方法およびデバイスが必要とされ続けている。また、産業界では、様々な供給源に由来する様々な種類の試料を利用することができる改良された試験デバイスも必要とされ続けている。

Ｖａｎ Ｋａｍｐｅｎ， Ｅ， Ｚｉｌｓｔｒａ Ｗ． "Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎｏｍｅｔｒｙ Π" Ｃｌｉｎｉｃａ Ｃｈｉｍｃａ Ａｃｔａ， １９６１， ｖｏｌ ６， ５３８－４４ Ｃｈａ ｅｔ ａｌ．， ＡＣＳ Ｎａｎｏ， ２０１１ Ｍａｙ ２４， ５（５）， ４２３６－４２４４

本発明は、診療所のようなポイントオブケアで使用されるアッセイデバイスおよび方法に関する。本発明は、特に、患者から得られた試料中の少なくとも１つの血糖管理関連分析物のレベルおよび濃度を監視および／または検出することができるポイントオブケアデバイスに関する。１つの実施形態において、アッセイデバイスは、複数の選択された分析物を単一の試料を用いて検出することができ、選択された分析物が予め定めた最小の閾値濃度を上回ると正のインジケーターを提供することができる。

本発明の１つの態様は、技術者が使用するのに冷却または電源を必要とせず、患者のグルコースレベルを監視し管理するのに再現することができる信頼できる結果を生じることができるアッセイデバイスおよび方法を提供することである。本発明のアッセイデバイスは、コンパクトであり、技術者および／または患者により容易に持ち運びでき簡単に使用できる。本アッセイデバイスおよび方法は、少なくとも１つの血糖管理関連分析物、通常は１つより多くの分析物を同時に検出することができる。

１つの実施形態において、アッセイデバイスは、空腹時血漿血糖値、経口グルコースレベル、％糖化ヘモグロビン、および空腹時インスリン濃度の群から選択される少なくとも１つの血糖管理関連分析物の存在を迅速に検出することができる。

アッセイデバイスは、短時間で信頼できる結果を生じるための技術者によるポイントオブケアに適している。アッセイデバイスおよび方法は、特殊な装置を使用することなく単一の試料で１つまたは複数の血糖分析物の存在の視覚的読取りまたはインジケーターを提供することができる。

アッセイデバイスは、１つの実施形態において、電源またはその他の装置を必要とすることなく重力により試験材料を通過する流体試料および試薬の垂直流に依拠する。アッセイデバイスは、複数回使用が可能であるかまたは好ましくは使い捨て式である自己充足式のデバイスであり得る。アッセイ部は、異なるアッセイ方法を必要とし得る異なる流体試料中の血糖管理分析物濃度を検出するための１つより多くの種類のアッセイ部を含むことができる。他の実施形態において、アッセイ部は、異なる血糖管理関連分析物を検出して、試料中の閾値レベルまたは濃度を上回る分析物の表示を提供することができる。試料中の予め定めた濃度を上回る分析物の検出は、ユーザの目に見える、色インジケーターまたは色原体のような可視インジケーターによることができる。

デバイスは、１つの実施形態において、吸収体（ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｂｏｄｙ）内に適切な試薬を含有する適切な容器、ベッセル、またはカートリッジであり、ここで、流体試料は、デバイスの吸収体を重力により垂直流として通過して、流体試料中の被験分析物の存在を検出するための検出ゾーンに移動することができる。検出ゾーンはまた、アッセイ方法に関与し、少なくとも１つの血糖管理関連分析物の存在を検出することができる１つまたは複数の反応物質も含むことができる。容器は、例えば試料中のグルコースレベルのような分析物を検出し定性的に測定するのに適した反応物質を含むことができるデバイスにつなぐことができる。他の実施形態において、１つまたは複数のアッセイ成分を含有する容器は、その成分を流れにより吸収体に導入する通路によって検出ゾーンに接続することができる。

吸収体は、吸収体内に配列された１つまたは複数の検出剤を含むことができ、ここで各々の検出された分析物を視覚化し、互いに区別することができる。１つの実施形態において、容器は、試験試料の導入後その試験試料を吸収体内に分散させるために吸収体上に分配するための緩衝材を含むことができる。

本発明の１つの実施形態において、デバイスおよび方法は、本明細書では血糖管理関連分析物といわれる、空腹時血漿血糖値、経口グルコースレベル、％糖化ヘモグロビン、空腹時インスリン濃度およびこれらの組合せの少なくとも１つを検出することができる。垂直流アッセイは、これらの分析物の少なくとも１つを、通例は複数の分析物を、単一の試料を用いて検出することができる。１つの実施形態において、デバイスおよび方法は、体液の単一の試料から２つ以上の分析物を同時に検出し、各々の検出された分析物の視覚的表示を提供することができる。

１つの特徴は、液体または流体試料中のグルコース、糖化ヘモグロビンおよび／またはインスリンの濃度のような１つまたは複数の血糖管理関連分析物の閾値濃度レベルを、迅速かつ便利なやり方で検出することができる分析物のアッセイデバイスおよび方法を提供することである。デバイスは、分析物の検出のための流体試料を受容し安定化するための検出ゾーンを有する吸収体を含む。吸収体は、下降流により流体試料を受容し、その流体試料を支持して流体試料中の予め定めた濃度またはこれを上回る分析物含量を検出するために検出ゾーン内に設けることができる材料でできている。アッセイ成分は、使える状態になるまで吸収体内に吸収されていてもよい。１つの実施形態において、１つまたは複数のアッセイ成分は、流体試料と接触させるために、流体試料中の分析物濃度を検出することができる検出ゾーンおよび吸収体にアッセイ成分を重力または毛管作用により送達または導入することができる別個の容器またはベッセルに保存することができる。容器に保存されているアッセイ成分は、試験試料を吸収体にアプライする前またはその後に吸収体上に分配することができる。他の実施形態において、同一または異なるアッセイ成分を含有する２つ以上の容器を検出デバイスにつなぐことができる。

１つの実施形態において、アッセイデバイスおよび方法は、単一の生物試料中に存在する最小濃度の複数の分析物の存在を検出するためのものである。アッセイデバイスは複数の膜を含むことができ、ここで各々の膜は選択された分析物を検出するための異なる試薬を含む。膜システムは垂直に配列されているので、試料は外部の圧力源を必要とすることなく重力により各々の膜に向かって、またはそれを貫流して下向きに流れる。各々の膜システムは少なくとも１つのポリマー層から成っている。

本発明の１つの実施形態において、緩衝液またはアッセイ部を含有するベッセルは、デバイスに連結されていてもよい。別の実施形態において、ベッセルは、デバイスから取り外し可能であり、使用前または使用時に緩衝液またはアッセイ成分をデバイスに提供するために検出デバイスに連結されていてもよい別個のユニットとして製造される。

本発明の別の態様は、アッセイ部を検出デバイス中に設け、流体試料をデバイスに供給することによって流体試料中の血糖管理関連分析物のレベルを検出する方法を提供することである。この方法は、アッセイ部および流体試料を受容し支持するための吸収体を有する検出ゾーンを有する検出デバイスを提供する。流体試料は検出ゾーン内の吸収体に送達される。アッセイ部は、重力により流体試料を受容するための検出ゾーンに保持されており、そこで分析物含量を決定することができる。吸収体は複数の層として形成することができ、ここで各々の層または膜は選択された分析物の存在を検出することができる。１つの実施形態において、吸収体は、分析物が流体試料中に予め定めた濃度を上回る量で存在すると選択された分析物の存在を視覚化するために色インジケーターを含む。別の実施形態において、吸収体は、異なるアッセイ部および色インジケーターを含有する１つより多くの領域または部分を含むことができ、その結果、異なる分析物を検出し、選択された分析物の存否の視覚化されたインジケーターをユーザに提供することができる。

本発明の特徴および追加の特徴は、デバイスおよび方法に関する図面ならびに以下の説明から明らかとなろう。

以下は図面の簡単な説明である。

図１は、選択された分析物に対するアッセイ部を含有する吸収体を形成する吸収層を有する容器を示す、デバイスの１つの実施形態の断面側面図である。 図２は、選択された分析物を検出するための膜層を示す、断面の分解側面図である。 図３は、吸収体上に付着させた生物試料を示す、断面側面図である。 図４は、選択された分析物に対するアッセイ部を含有する重ね合わせた膜層の各々のための確認領域を示す上面図である。 図５は、膜層が選択された分析物の存在を検出するために互いに隣接して配置されている別の実施形態の上面図である。 図６は、膜システムが線形配列として互いに隣接して配列された別の実施形態の上面図である。

本発明は、使用するのに簡単であり、ポイントオブケアで使用することができる血糖管理関連分析物検出デバイスに関する。検出デバイスはグルコース検出の結果を提供するための電源を必要とせず、重力によりデバイスを通過する試験試料の垂直流によりユーザに可視インジケーターを提供する。

アッセイデバイスの使用により、少なくとも１つの血糖管理関連分析物を迅速で簡単なアッセイを提供する方法が提供される。方法およびデバイスは、少なくとも１つの血糖分析物、通例複数の血糖分析物の存在を検出することができる。血糖分析物は、例えば、空腹時血漿血糖値、経口グルコース、パーセント糖化ヘモグロビン、およびインスリンであり得る。１つの実施形態において、アッセイデバイスは糖化アルブミンを検出することができる。１つの実施形態において、生物試料はデバイスの吸収体に直接付着させることができる。別の実施形態において、試料はバイアルまたは容器に収集し、適切な緩衝液で希釈することができる。試料は、１つまたは複数の分析物をアッセイするための吸収体を含有するデバイスに送達される。吸収体は、選択された分析物または複数の分析物をアッセイするためのアッセイ成分を含むことができる。１つの実施形態において、吸収体は、アッセイ部と反応して、選択された分析物が流体試料中に予め定めた濃度以上に試料中に存在するという各分析物の視覚的表示をユーザに提供する色インジケーターを含む。

図１を参照すると、１つの実施形態は、開放端１６がある側壁１４を有するハウジング１２を備えたアッセイデバイス１０である。開放端１６は、試験試料をアッセイのためにデバイス中に導入し、アッセイの結果を観察するのに充分な寸法を有する。使用の前または後に開放端１６を閉鎖するためのカバー１８が設けられていてもよい。

示されている実施形態において、ハウジング１２内の試験ゾーンには、アッセイ成分および検出された分析物の色インジケーターを支持することができる吸収体２０が含まれている。吸収体２０は、膜、紙もしくは繊維質材料のような多孔質媒体またはヒドロゲルであってもよい。示されている実施形態において、アッセイ成分は、吸収体２０中に含有されているか、または開放端１６に面している吸収体上に設けられている。アッセイ成分は、吸収体上または吸収体内で乾燥状態にあることができ、溶液または流体の試験試料により再水和することができる。アッセイ部は、吸収体２０内またはその上の適切な位置に設けられていて、試験試料を吸収体２０に付着させると、アッセイ成分と接触してアッセイを実施し、色インジケーターを活性化して、標的分析物の存在に対する目に見える正の表示をユーザに提供するようになっている。示されている実施形態において、吸収体は、選択された分析物と反応する１つまたは複数の試薬および選択された分析物の存在を検出するための色インジケーターまたは色原体を含有することができる複数の層または膜を含む。

吸収体は、アッセイ中、アッセイを妨害することなく流体試料およびアッセイ反応物質を保持することができる適切な吸収材料であり得る。吸収材料は、検出または検出に関与し、および／または流体試料中の血糖管理関連分析物の濃度を定量化するための乾燥した試薬を含有することができる。吸収材料は、通例、流体試料を吸収し支持し、アッセイ中容器から成分を受容することができる多孔質材料である。吸収体は、流体試料中の血糖管理関連分析物の濃度を検出するのに充分な容量の流体試料を層内に支持することができる。得られる流体試料の層は、必要に応じて、流体試料中の予め定めた濃度以上の分析物の正確な検出をもたらす程充分に薄い可能性がある。図面に示されている吸収材料は、自由な流体試料の量が最小になるように検出ゾーンの底面の全体または実質的に全体を覆う薄い多孔質材料である。吸収材料は、流体試料を吸収し、その流体試料を容器からのアッセイ成分と接触させるために吸収材料の表面全体に分配することができる。

吸収体は、流体試料を吸収し、その流体試料を、吸収材料の厚さを通じて、かつ吸収材料の幅および長さ全体にわたって均一に分配することができる適切な多孔質材料製であり得る。適切な吸収材料としては、多孔質のポリマー基材またはポリマー繊維もしくは天然繊維、例えばセルロース材料に由来する繊維質の材料がある。

１つの実施形態において、アッセイデバイスは複数の垂直に配列されたアッセイゾーンを含み、各々のアッセイゾーンは、流体試料中の予め定めた濃度以上の選択された標的血糖管理関連分析物の存在を検出するように構成されている。吸収体は、図１～３に示されているように互いに垂直に配列されまたは層状にされた少なくとも１つ、通例は複数の多孔質膜を含む１つまたは複数の膜アッセイ部または膜システムを含むことができ、流体試料が重力により各々の膜に流れるようになっている。膜システムは、選択された分析物と反応させ、その選択された分析物の存在を検出するための１つより多くの層または膜を含むことができる。各々の膜システムまたは膜アッセイ部は選択された標的分析物のためのアッセイゾーンを形成する。膜システムは、選択された分析物の存在を検出し、試料中の分析物の濃度が流体試料中の予め定めた濃度を上回ると分析物の存在の視覚的表示を提供することができる少なくとも１つのアッセイ反応物質および色インジケーターを含有する。選択された分析物のための膜システムは、分析物と反応させて反応生成物として化合物または化学種を得るための反応物質を含む第１の層または膜を含むことができる。第１の層の下に配置される第２の層または膜は、色インジケーターまたは色原体のようなインジケーターを含有して、第１の層の反応生成物を検出することにより、予め定めたレベルを上回る選択された血糖分析物の存在の表示を提供する。別の実施形態においては、第２の層内の検出された分析物とは異なる第２の分析物を検出するための第３の層または膜を第２の層の下に設けることができる。

膜は、膜のいずれか１つで起こる色変化が最上層または膜を通してユーザにより視覚化されて、１つまたは複数の分析物の存在を検出し視覚化することができるような厚さを有している。膜厚は、約１ミクロンから約１０ミクロンの範囲、好ましくは約２ミクロンから約５ミクロンの範囲であり得る。膜の厚さは、一貫した厚さを提供し、一貫した所望のアッセイ性能を維持するために形成される。膜材料の例は、ポリウレタン、セルロース、セルロース誘導体、アルブミン、および合成の不織材料であり得る。異なる膜アッセイ部の色インジケーターを一般にユーザにより観察される視野に対して異なる領域に設置して、選択された膜アッセイ部の各々のインジケーターを別の膜アッセイ部の他の検出された分析物から区別することができるようにする。

吸収体は、示されている実施形態においては複数の層状の膜を有しており、各々の膜は糖化ヘモグロビン、インスリン、およびグルコースのような予め定めた濃度の少なくとも１つの標的分析物を検出することができる。ハウジング１２の底部に吸収パッド４６を設けて、余分な流体または試薬を吸収させて漏れを防ぐことができる。吸収パッド４６は、吸収体と同じ材料でできていてもよく、または異なる材料でできていてもよい。流体試料を下向き方向で膜に向かわせるために吸収材料の最上層４８を含ませることができる。膜は垂直に配列されていて、単一の試料を膜の表面に付着させて、重力により各々の膜に向かって、またはそれを通って流れて膜内に含まれる試薬と反応させることができる。試薬は、選択された分析物を検出すための少なくとも１つの試薬、および予め定めた濃度を上回る分析物の存在を示す目で見える色変化を生じる色が変化するインジケーターまたは色原体を含む。各々の試薬は、分析物濃度が流体試料中で予め定めた閾値濃度レベル以上であると選択された分析物の存在の視覚的表示を提供し、濃度が閾値レベルを下回ると目に見える色変化を生じないように変性または調整することができる。１つの実施形態において、色原体は、試料中の分析物濃度が予め定めた濃度を下回ると目視により検出可能な色変化が最小またはゼロであり、分析物濃度が試料中の予め定めた濃度を上回ると目に見える色変化を提供するように選択される。

アッセイ部は、選択された分析物に対する所望の濃度での色表示を生成するように修飾することができる。所望のアッセイ部を決定する１つの方法は、分析物濃度の関数として色原体の吸収度を測定することによって選択された分析物のための較正プロットを得ることである。このプロットから、選択された臨床閾値分析物濃度における色原体吸収度が決定される。色原体吸収度を観察する能力は、色原体を含有する膜層とアッセイエンドユーザの観察位置との間に視覚減衰膜層を配置することによって調節され調整される。あるいは、色原体を含有する層内の色原体の濃度を調節してエンドユーザによる選択された臨床閾値分析物濃度での視覚的検出を可能にする。

１つの実施形態において、膜は、試薬および／または色インジケーターが互いに、上または下に直接ではなく横方向に間隔を空けて図４に示されているように特定の分析物の存在の表示を提供する色インジケーターの明白な図を提供するように配列することができる。色インジケーターは、膜上にパターンとして、または標的分析物の存否を確認するためのしるしを提供するように設けることができる。他の実施形態において、色インジケーターは、ユーザが検出された分析物同士を区別するのを補助するために異なる色または視覚効果を提供することができる。

図４に示されている実施形態において、色インジケーターは、各々の膜または膜システム上または内に配列されており、色インジケーターにより形成されるしるし２２が各々の膜または層に対して横方向に間隔を空ける結果、色インジケーターは他のアッセイ部に対応する別の試薬および色インジケーターの読取りに干渉することなく個別に可視化することができるようになっている。膜は、アレイの底部の膜の色変化が上の膜を通して可視化することができるほど充分に薄い。図４に示されている実施形態において、色インジケーターは、検出された分析物の正の表示を示すように文字として示されるパターンで形成される。示されている実施形態において、参照番号２４により示されている文字Ｇは、予め定めた濃度を上回るグルコースの検出に対応し、参照番号２６により示されている文字Ａは、予め定めた濃度を上回る検出されたＡＩＣに対応し、参照番号２８により示されている文字Ｉは、試料中の予め定めた濃度レベルを上回る検出されたインスリンに対応する。文字は、選択された分析物を検出するためのしるしの代表例を意図している。円５０、正方形５２、および三角５４のような他の幾何学的なパターンまたは記号を、図４に示されている試料中の分析物の存否の表示として使用することができる。分析物はまた、検出された分析物同士を区別するために異なる色の色原体によって示すこともできる。

アッセイ部は、１つの実施形態において、試料中の糖化ヘモグロビンおよびＡＩＣレベルが閾値レベルまたは濃度以上である視覚的表示を提供するＡＩＣの試験のためのものであり得る。糖化ヘモグロビンおよびＡＩＣ閾値レベルまたは濃度は約６．５％超であり、これは２０１８ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ’ｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ Ｃａｒｅに一致している。将来これらのＳｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ Ｃａｒｅが変わったら、試料中のこの閾値レベルまたは濃度をそれに合わせて調節することができる。ＡＩＣアッセイ部の一例としては、閾値レベルを上回るＡＩＣレベルの視覚的表示を提供することができる少なくとも１つの反応物質を膜上または膜内に有する膜を挙げることができる。図２に示されている１つの実施形態において、ＡＩＣアッセイのための膜アッセイ部または膜システム２９は、ヘモグロビンと反応することができる試薬を含有する第１の層または膜と、標的の分析物の存在を表示する色原体を含有する第２の層または膜とを備えた第１の膜システム３０を含む。全血試料を膜システム３０の表面に供給することができる。溶血性溶液を血液試料に加えて、試料を溶解させ、ヘモグロビン赤血球を放出させることができる。膜３０は、試薬および色原体を含有して、ヘモグロビンと反応することができ、そこでヘモグロビンの吸収度は、例えば、５７０ｎｍで目視観察することができる。試料中のヘモグロビンが予め定めた濃度を上回ると色変化を目視により検出することができる位置に色原体を配置することができる。膜内に含有される試薬の量は、閾値濃度を上回る量の、試料中のヘモグロビンの視覚的表示を膜上に提供するように選択することができる。

次いで、プロテアーゼのような第２の反応溶液を吸収体の膜システム３０上の血液試料に加えてＮ末端ヘモグロビンのβ鎖からフルクトシル化ジペプチドを遊離させることができる。Ｎ－（ｌ－デオキシフルクトシル）－ヘキサペプチドのプロテアーゼの一例。アッセイ部２９の膜システム３０の第２の膜３２は、フルクトシルペプチドオキシダーゼを含有して、試料の存在下で過酸化水素を放出する。膜上のペルオキシダーゼの存在下で色原体は、色変化を生じて、生成した過酸化水素の存在および量を血液試料中の糖化ヘモグロビンの量の表示として目視により検出する。１つの実施形態において、ペルオキシダーゼは、第１の層または膜３１に設けられて過酸化水素を生成することができ、第２の層３３は色原体を含有して色変化を生じることができる。色原体およびペルオキシダーゼは、閾値濃度以上のヘモグロビンの表示を提供するように変性することができる。色原体およびペルオキシダーゼは他の反応物質を含有する第１の膜の下に配置された第２の膜内に含有されることができ、図４のように糖化ヘモグロビン濃度の正の測定結果を示すパターンまたはしるしを生成するように配列することができる。

過酸化水素を決定する比色法の一例では、４－ニトロフェニルボロン酸または４－ニトロフェニルボロン酸ピノールエステルを４－ニトロフェノールに変換し、これは中性または酸性の媒体中４００ｎｍで測定することができる。

総ヘモグロビンは、シアン化カリウムを用いて、放出されたヘモグロビンシアン化ヘモグロビンを変化させて目に見える色表示を生成するシアン化メトヘモグロビン法によって決定することができる。方法の一例は（例えば、非特許文献１参照。）に記載されている。糖化ヘモグロビンは、プロテアーゼにより遊離したＮ末端ヘモグロビンのベータ鎖に由来するフルクトシル化ジペプチドの使用によるものであり得る。過酸化水素は、フェノールレッドのようなインジケーター染料または染料系とさらに反応する生成物である。この反応は、過酸化水素濃度の増加関数として６１０ｎｍにおいて吸収を増加させる。

吸収性媒体において、膜３４は、インスリンの検出のためにインスリンと結合し、試料中のインスリン含量の視覚的表示を提供することができるアプタマーのような分析物検出剤を備えている。核酸アプタマーはインスリンに対して特異的な合成リガンドである。適切なアプタマーの一例は、参照によりその全体が組み込まれる（例えば、非特許文献２参照。）に開示されている。核酸アプタマーは、インスリンを検出するためにアプタマーにコンジュゲートされている色原体またはフルオロフォア（蛍光標識）を有する。インスリンの存在下でアプタマーは、インスリンの不在下でアプタマーに対して色変化を生成する異なる形状または大きさに再構成される。アプタマーは色原体を含み、アプタマーがインスリンと結合すると、色原体が目に見える色変化を受けるようになっている。インスリンと結合するアプタマーに共有結合した色原体の一例はアリザリンである。示されている実施形態において、アプタマーは単一の膜に含有されている。

色原体を有するアプタマーは、吸収性媒体の膜層上に、他の膜の色原体または色インジケーターから横方向に間隔を空けたパターンで設けられており、試料中の予め定めた濃度を上回るインスリンの存在により生成したパターンを可視化することができる。好ましくは、アプタマーは膜層内に配置されていて、色インジケーターまたはしるしが図４に示されているように異なる分析物を検出する他の重ね合わされた膜のインジケーターの可視性を覆ったり隠したりしないようになっている。膜または膜システム内の色原体濃度は分析物の選択された臨床閾値濃度と少なくとも等しくすることができる。色原体濃度は、分析物の色原体に対する結合定数または色原体と反応する間接インジケーターを生成する試薬と分析物の反応性に合わせるように変更することができる。

検出されたインスリン濃度は、インスリンの閾値濃度について医師の間に意見の一致はないので、個人の必要条件に従って調節することができる。１つの実施形態において、アプタマーは約８．４マイクロユニット／ｍｌ（ｍｃＵ／ｍｌ）の閾値インスリン濃度を検出するように調節または修正することができる。

膜システムまたは膜アッセイ部３６は、試料中のグルコースの量を検出するための吸収性媒体を形成する吸収体の他の膜と重ね合わせることができる。試料中の閾値濃度を上回るグルコースの存在を検出するための試薬は、試料中のグルコースのレベルが予め定めた閾値濃度を上回ると色変化を生じることができる任意の適切なアッセイ部であり得る。閾値グルコース（空腹時グルコース濃度）は１２６ｍｇ／ｄＬ以上である。１つの実施形態において、グルコースアッセイ部は、試料中のグルコースと反応して過酸化水素を放出することができる膜アッセイ部３６の第１の層または膜３５中のグルコースオキシダーゼであり得る。膜アッセイ部３６は、過酸化水素を検出して試料中のグルコースが流体試料中の予め定めた濃度を上回ると色変化を生じる色原体を含有する第２の層または膜３７を有する。

記載されている実施形態において、２つの層を有する膜アッセイ部が示されている。他の実施形態において、膜アッセイ部は第２の分析物の存在を検出するための反応物質および／またはインジケーターを含有する第３の層を有することができる。血糖分析物のような任意の所望の数の分析物を検出するために追加の層または膜を含むことができる。

図３に示されているように、血液試料３８のような試験試料を試験ゾーンに配置された吸収体２０上に載せる。膜システムの各々の膜層に血液試料を導入するために担体として緩衝液を試験試料上に加えることができる。次いで試験試料および緩衝液が吸収体２０中に吸収され、そこで試験試料がアッセイ成分と反応する。必要に応じて、追加の量の緩衝材を吸収体２０上に付着させて試験試料を吸収体全体に分散させることができる。アッセイ成分は、迅速で簡単なアッセイおよび選択された分析物の検出を提供するように選択される。

グルコースアッセイ部は、流体試料中のグルコースを検出し、および／またはグルコースレベルを定量化することができる任意の適切なアッセイ部であり得る。同様に、デバイスおよび検出ゾーンは、グルコースアッセイ部を補完して効果的な検出系を提供するように選択される。例えば、グルコースアッセイ部は、閾値または予め定めた濃度を上回るかまたは下回る血漿中のグルコースレベルを検出することができる空腹時血漿血糖値のためのものであり得る。他の実施形態において、グルコースアッセイ部は、閾値濃度を上回るかまたは下回るグルコース濃度を表示するための経口グルコース誘発試験のためのものであり得る。

グルコースアッセイ部は、流体試料中のグルコースのレベルを検出し決定することができる適切なグルコースアッセイ部であり得る。アッセイ部は、ヘキソキナーゼ法、グルコースオキシダーゼ法、グルコースレダクターゼ法などに基づいてもよい。ヘキソキナーゼを用いた溶血産物を用いるＨＫＬ法またはグルコースデヒドロゲナーゼを用いた溶血産物によるＧＤＬも使用することができる。１つの実施形態において、ヘキソキナーゼ／グルコース－６－リン酸デヒドロゲナーゼが適しており、この場合、ヘキソキナーゼがＡＴＰによるグルコースのリン酸化を触媒してＡＤＰおよびグルコース－６－リン酸を生成する。グルコース－６－リン酸は６－ホスホグルコン酸に酸化され、ＮＡＤがＮＡＤＨに還元される。グルコースはグルコースオキシダーゼと反応して過酸化水素を生成することができ、これが次いでフェノールレッドのような表示染料または染料系と反応する。反応は、過酸化水素濃度の増大の関数として６１０ｎｍでの増大した吸収を生じさせる。

流体試料は標的分析物の濃度を検出するのに使用することができる任意の適切な試料であり得る。流体試料は、検出することができる量で血糖関連分析物を含有することができる全血、血漿、血清、血清、尿、唾液、またはその他の流体試料であり得る。

１つの実施形態において、グルコースアッセイ部を含有するベッセルは、使用時にアッセイ成分を検出またはアッセイゾーンに分配することができる。ベッセルは、容器の外面に手で、または機械的に圧力を加えることによって押して中味を分配することができる可撓性の容器であり得る。容器は、閾値の外圧をかけると開くことができる適切なバルブまたはシールを有することができる。他の実施形態において、デバイスは容器のシール部分を貫通して中味を検出ゾーンに運ぶ貫通部材を含むことができる。貫通部材は、中味を吸収材料および流体試料に送達するために容器の貫通端と吸収材料の上の適切な位置との間に延びる内部通路を有することができる。他の実施形態において、デバイスは、中味を容器に分配するために外圧をかけることができるアクチュエータを含むことができる。もう１つ別の実施形態において、容器は、グルコースアッセイ部を分配することができるピストン様デバイスのような一体的に形成された分配部材を含むことができる。

吸収体２０は、１種類の分析物を検出するための単一のアッセイ成分を有することができる。吸収体２０は、単一の膜または複数の膜であり得る。図面に示されている実施形態において、吸収体２０が複数の層または膜を有しており、各々の膜は異なる分析物をアッセイし確認するための少なくとも１つの部分を有する。図４に示されているように、吸収体は部分４０を有し、各々の部分は、試料中の予め定めた濃度を上回る異なる分析物を検出するための１つまたは複数のアッセイ部を１つまたは複数の膜内に含有する。各々の部分は、分析物の存在の視覚的表示を提供する色インジケーターのような適切なインジケーターを含む。示されているように、各々の部分４０は、分析物の存在下で活性化することができる特定の分析物に対して選択的な可視インジケーターを備えている。分析物の存在は、アッセイ部およびインジケーターの活性化後に現れる点または文字のような記号によってユーザにより可視化することができる。

図５に示されている実施形態において、膜４２は、互いに隣接してまたは互いの隣に置かれている。各々の膜４２は、異なる分析物を確認するため、異なるアッセイ反応物質および色原体を含有してもよい。前の実施形態と同様に、標的分析物の存在を適切なしるし４４により表示するためにそれぞれのアッセイ部に色インジケーターを設けることができる。

図６は、アッセイ成分および色原体を含有する吸収体を支持する容器６２を含むアッセイデバイス６０の別の実施形態である。図６に示されているように、吸収体は、標的分析物のための３つのアッセイゾーンを形成する３つの膜６４、６６、および６８から形成されている。前の実施形態と同様に、各々の膜は、選択された標的分析物を検出し、流体試料中の予め定めた濃度を上回る標的分析物の存在の視覚的表示を提供するためにアッセイ成分および色原体を含む。前の実施形態と同様に、膜は、各々が異なる分析物を検出する。色原体は、標的分析物の存在を確認するために記号または識別色を生成することができる。

本発明の別の実施形態は、アッセイ部および分析物検出デバイス３０を含み、ここでアッセイ成分は、使える状態になるまで閉鎖された容器内に保存される。アッセイ成分は、通例溶液中にあるか、または使用直前に再構成される乾燥形態である。アッセイ成分は、試験試料を吸収体上に付着させる前またはその後に吸収体上に付着させる。

デバイスは、反応物質および流体試料を受容するための本体１２を有する。示されている実施形態において、本体は、適切な容量の流体試料および流体試料中のグルコースレベルを検出するための反応物質またはアッセイ成分を受容するための寸法を有する。吸収体２０は、通例検出ゾーンの底部全体または実質的に全体を覆う寸法を有する。１つの実施形態において、吸収体は、流体試料中の分析物を目視または他の検出方法によって定量化することができるように充分な表面積の寸法を有している。

１つの実施形態において、流体試料中の標的分析物グルコース濃度を検出するのに適したアッセイ成分を含有する容器または他の適切なベッセルが設けられていてもよい。容器は、特定の流体試料に対して予め定めた容量の流体試料のための量のアッセイ成分を含有する内部容量を有する。容器は、環境に対して閉鎖されて、使える状態になるまでアッセイ成分を安定な状態に維持する。容器は、使用時に１つまたは複数のグルコースアッセイ成分を容器から検出ゾーンに分配するための出口を有する。出口は、チューブのような、または使用時にアッセイ成分を送達するための、開口または他の通路であり得る。

使用の際、流体試料は、吸収体２０上の検出ゾーン１４内に収集され付着し、そこで流体試料が保持され安定化される。次いでアッセイ成分を、流体試料を含有する吸収体２０上の検出ゾーンに分配することができ、そこでアッセイ成分は流体試料中のグルコースの存在を検出するために流体試料と反応する。容器は、検出ゾーンに対して垂直位置に配置することができ、したがって、アッセイ部は、ポンプまたは電源を使用することなく下向きに検出ゾーン内に流れることができる。デバイスは、流体試料中の分析物レベルを検出し監視するための迅速な信頼できる方法を提供する。

容器は、デバイスの一体部分または使用時に本体に取り付けられつながれる別個のユニットであり得る。本体は、単一の検出系列で使用するための単一の容器を受容するように構築することができる。他の実施形態において、２つ以上の容器を、１つまたは複数のアッセイ部を分配するためのデバイスの本体につなぐことができる。容器は、流体試料に応じて同一のアッセイ部または異なるアッセイ部を含有することができる。さらなる実施形態において、容器は、２つ以上のチャンバを有することができ、各々のチャンバは同一または異なる分析物アッセイ部を含有することができる。

本発明のデバイスは検出ゾーン内の吸収体との直接接触によって流体試料を受容することができる。他の実施形態において、流体試料は、デバイスの本体の適切な口または入口に供給し、検出ゾーンに運ぶことができる。本発明の様々な実施形態において、流体試料は、流体試料が電源を必要とすることなく重力によって入口から検出ゾーン内の吸収材料に向かって流れることができるようにしてデバイスに導入される。代替的実施形態において、流体試料を検出ゾーンに運ぶために手動機構を設けることができる。

本開示および図面は、流体試料中のグルコース濃度を便利な信頼できるやり方で検出および／または定量化するためのデバイスを提供する実施形態について記載している。一定の実施形態が記載されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、流体試料中のグルコース濃度を検出するためのデバイスおよび方法の様々な他の実施形態をなすことができる。

当業者には、本明細書に記載されている実施形態に対して、本発明の範囲から逸脱することなく変更をなしてもよいことが了解されよう。特に、いろいろな実施形態および特許請求の範囲の特徴は互いに相反しない限り互いに組み合わせることができることに注意されたい。そのような変更および組合せは全て、添付の特許請求の範囲およびその均等物により定義される本発明の範囲内に入ると考えられる。

Claims (20)

1. 流体試料中の少なくとも１つの血糖分析物の存在を検出するためのアッセイデバイスであって、前記アッセイデバイスは、下向きの重力流により前記流体試料を受容するように配置された吸収体を有する試験ゾーンを備え、
   前記吸収体は、複数の垂直に配置された膜アッセイ部を含み、流体試料は重力により各々の膜アッセイ部を通って流れ、
   各々の膜アッセイ部は、異なる血糖分析物を検出するための異なるアッセイ物質、および前記流体試料中の予め定めた濃度以上で、選択された分析物の異なる可視表示を生成する可視インジケーターを含み、
   前記膜アッセイ部の各々は相互に重なり、各々の膜アッセイ部内の各々の前記可視インジケーターは前記吸収体の上端膜アッセイ部を通して目に見える、アッセイデバイス。
2. 前記血糖分析物は、前記流体試料中の空腹時血漿血糖値、パーセント糖化ヘモグロビン、およびインスリン濃度からなる群から選択される、
   請求項１に記載のアッセイデバイス。
3. 前記血糖分析物は、前記流体試料中の空腹時インスリン濃度である、
   請求項１に記載のアッセイデバイス。
4. 前記吸収体は複数の膜アッセイ部を含み、各々の膜アッセイ部は、異なる血糖分析物を検出するためのアッセイ反応物質を含有する第１の層、および前記流体試料中の予め定めた濃度以上の選択された分析物の可視表示を生成するための可視インジケーターを含む少なくとも１つの第２の層を含む、
   請求項１に記載のアッセイデバイス。
5. 前記膜アッセイ部の少なくとも１つは、選択された分析物の存在を検出するための可視インジケーターを有する分析物検出剤を含む、
   請求項１に記載のアッセイデバイス。
6. 前記分析物検出剤は、インスリンと結合しこれを検出するように構成されたアプタマーであり、前記アプタマーは、インスリンの存在下で色インジケーターを提供するように前記アプタマーに結合した色原体を含有する、
   請求項５に記載のアッセイデバイス。
7. 前記膜アッセイ部は、標的の血糖分析物と反応して反応生成物を生成するための反応物質を含む第１の層、および前記流体試料中の予め定めた濃度を上回る前記標的の分析物の存在を検出するための色インジケーターを含む少なくとも１つの第２の層を含む、
   請求項１に記載のアッセイデバイス。
8. 各々の膜アッセイ部の前記色インジケーターは、各々他の膜アッセイ部の色インジケーターから横方向に間隔が空いている請求項７に記載のアッセイデバイス。
9. 各々の膜アッセイ部の前記色インジケーターは、選択されたパターンを形成して、前記流体試料中の予め定めた濃度を上回る前記流体試料中の選択された血糖分析物の存在を確認する請求項７に記載のアッセイデバイス。
10. 前記吸収体は前記流体試料中の予め定めた濃度を上回るグルコースの存在を検出し、グルコースの可視インジケーターを提供するための反応物質を含有する第１の膜アッセイ部、前記流体試料中の予め定めた濃度を上回る％糖化ヘモグロビンの存在を検出し、％糖化ヘモグロビンの可視インジケーターを提供するための反応物質を含有する第２の膜アッセイ部、および前記流体試料中の予め定めた濃度を上回るインスリンの存在を検出し、インスリンの可視インジケーターを提供するための反応物質を含有する第３の膜アッセイ部を含む
    請求項１に記載のアッセイデバイス。
11. 前記第１の膜アッセイ部は前記可視インジケーターを第１の位置に含有し、前記第２の膜アッセイ部は前記可視インジケーターを第２の位置に含有し、前記第３の膜アッセイ部は前記可視インジケーターを第３の位置に含有し、前記可視インジケーターの前記位置は互いに対して横方向に間隔が空いていることにより、各々の可視インジケーターにより生成したしるしは各々の膜アッセイ部を通して目に見える請求項１０に記載のアッセイデバイス。
12. 流体試料中の少なくとも１つの分析物濃度を検出する方法であって、
    流体試料を請求項１の膜アッセイデバイスに導入するステップであり、前記膜アッセイデバイスは、血糖分析物を検出し、前記流体試料を受容し支持するための少なくとも１つの膜アッセイ部を含有する複数の位置を含有する吸収体を有する、ステップと、
    前記流体試料を前記吸収体に分配し、前記流体試料を重力により前記位置に送達して前記吸収体の前記膜アッセイ部の少なくとも１つと接触させ、前記流体試料中の予め定めた濃度を上回る前記流体試料中の分析物濃度を検出するステップと
    を含む方法。
13. 前記複数の膜アッセイ部は互いの上に配置されており、前記膜アッセイ部の各々は、前記流体試料中のグルコース、％糖化ヘモグロビン、およびインスリンからなる群から選択される少なくとも１つを検出するための異なる反応物質を含む、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記吸収体は、前記流体試料中の予め定めた濃度を上回るグルコースの存在を検出し、グルコースの可視インジケーターを提供するための反応物質を含有する第１の膜アッセイ部、前記流体試料中の予め定めた濃度を上回る％糖化ヘモグロビンの存在を検出し、％糖化ヘモグロビンの可視インジケーターを提供するための反応物質を含有する第２の膜アッセイ部、および前記流体試料中の予め定めた濃度を上回るインスリンの存在を検出し、インスリンの可視インジケーターを提供するための反応物質を含有する第３の膜アッセイ部を含む、
    請求項１２に記載の方法。
15. 前記第１の膜アッセイ部は前記可視インジケーターを第１の位置に含有し、前記第２の膜アッセイ部は前記可視インジケーターを第２の位置に含有し、前記第３の膜アッセイ部は前記可視インジケーターを第３の位置に含有し、前記可視インジケーターの前記位置は互いに対して横方向に間隔が空いていることにより、各々の可視インジケーターにより生成したしるしは各々の膜アッセイ部を通して目に見える請求項１４に記載の方法。
16. それぞれの可視インジケーターにより生成した前記しるしは、それぞれの検出された血糖分析物に対応する請求項１５に記載の方法。
17. 流体試料中の少なくとも１つの血糖分析物の存在を検出するためのアッセイデバイスであって、
    下向きの重力流により前記流体試料を受容するように配置された吸収体を有する試験ゾーンを備え、前記吸収体は、複数の垂直に配列された膜アッセイ部を含み、流体試料は重力により各々の膜アッセイ部を通って垂直に流れ、各々の膜アッセイ部は、異なる血糖分析物を検出するための異なるアッセイ物質、および選択された血糖分析物の存在の可視表示を生成する少なくとも一つの色インジケーター含み、各々の膜アッセイ部は、前記流体試料が重力により下向き方向に各々の膜アッセイ部まで流れるように設置され、前記膜アッセイ部の各々は相互に重なり、各々の膜アッセイ部の各々の前記色インジケーターは前記吸収体の上端膜アッセイ部を通して目に見え、前記色インジケーターは、上端膜アッセイ部を通って視覚的に異なるパターン又は記号を生成する、アッセイデバイス。
18. 前記血糖分析物は、グルコース、インスリン、および糖化ヘモグロビンからなる群から選択される請求項１７に記載のアッセイデバイス。
19. 前記血糖分析物は、前記流体試料中の空腹時グルコース濃度である請求項１７に記載のアッセイデバイス。
20. 各々の膜アッセイ部のための前記色インジケーターは、それぞれの血糖分析物が前記流体試料中で予め定めた濃度以上に検出されると色変化を生成する請求項１７に記載のアッセイデバイス。

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