JP7590441B2 - 濃縮デバイス、検体液の濃縮方法、検体液の検査方法、及び、検査キット - Google Patents

濃縮デバイス、検体液の濃縮方法、検体液の検査方法、及び、検査キット Download PDF

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Description

本発明は、濃縮デバイス、検体液の濃縮方法、検体液の検査方法、及び、検査キットに関する。
従来、抗原等の生体液中に含まれる高分子を含む水溶液(以下、「検体液」とも言う)を限外濾過器具によって濃縮する技術が知られている(例えば、特許文献1)。
特表2013-527225号公報
昨今、イムノクロマトグラフィー等の免疫検査方法において、より高感度な方法が求められている。このようななか、本発明者らは、限外濾過器具を用いて検体液を濃縮し、濃縮された検体液を用いて免疫検査を行う方法について検討した。その結果、確かにこのような方法によって感度は向上するが、一方で限外濾過器具を用いた検体液の濃縮は時間がかかり、現場診断(POCT)には向いていないことが明らかになった。
そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、短時間で検体液を濃縮することができる濃縮デバイス、上記濃縮デバイスを用いて検体液を濃縮する検体液の濃縮方法、上記検体液の濃縮方法を用いた検体液の検査方法、及び、上記濃縮デバイスと検出デバイスとを備える検査キットを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
(1) 生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液を濃縮するための濃縮デバイスであって、
高吸水性ポリマーが収容された第1の容器と、第2の容器とを備え、
上記第1の容器は、その一部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部によって構成され、
上記高吸水性ポリマーが、上記第1の容器の注入された上記検体液に含まれる溶液を吸収し、上記第1の容器中に上記検体液の濃縮液である検体液濃縮液を生成し、
上記第2の容器が、上記排出部から排出された上記検体液濃縮液を回収する、濃縮デバイス。
(2) 上記多孔質膜の材質が、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、親水性ポリテトラフルオロエチレン、ガラスファイバー、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン、及び、ポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも1種である、上記(1)に記載の濃縮デバイス。
(3) 上記多孔質膜が、24dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなる、上記(1)又は(2)に記載の濃縮デバイス。
(4) 上記高吸水性ポリマーの膨潤率が、0.2g/g超800g/g未満である、上記(1)~(3)のいずれかに記載の濃縮デバイス。
(5) 上記高吸水性ポリマーが、ポリアクリル酸系、ポリアクリルアミド系、セルロース系、又は、ポリエチレンオキシド系のポリマーである、上記(1)~(4)のいずれかに記載の濃縮デバイス。
(6) 上記生体液中に含まれる高分子が、抗原である、上記(1)~(5)のいずれかに記載の濃縮デバイス。
(7) 上記検体液が、尿である、上記(1)~(6)のいずれかに記載の濃縮デバイス。
(8) 上記検体液濃縮液中の尿素の濃度が、上記検体液中の尿素の濃度の5倍以下である、上記(7)に記載の濃縮デバイス。
(9) 上記(1)~(8)のいずれかに記載の濃縮デバイスを用いて、生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液を濃縮する、検体液の濃縮方法であって、
上記第1の容器に上記検体液を注入する、検体液注入工程と、
上記第1の容器に注入された検体液に含まれる溶液が上記第1の容器に収容された高吸水性ポリマーによって吸収されて、上記第1の容器中に上記検体液の濃縮液である検体液濃縮液が生成する、吸水工程と、
上記検体液濃縮液に対して外力を加えることで、上記検体液濃縮液を上記排出部から排出する、排出工程と、
上記排出部から排出された上記検体液濃縮液を上記第2の容器に回収する、回収工程とをこの順に備える、検体液の濃縮方法。
(10) 上記外力が、遠心力である、上記(9)に記載の検体液の濃縮方法。
(11) 上記遠心力が、4,000~10,000回転/分の条件で加えられたものである、上記(10)に記載の検体液の濃縮方法。
(12) 生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液中の生体液中に含まれる高分子を検出する、検体液の検査方法であって、
上記(9)~(11)のいずれかに記載の検体液の濃縮方法を用いて、上記検体液濃縮液を得る、濃縮工程と、
得られた上記検体液濃縮液中の生体液中に含まれる高分子を検出する、検出工程とをこの順に備える、検査方法。
(13) 上記検体液が、抗原を含み得る水溶液であり、
上記濃縮工程が、上記(9)~(11)のいずれかに記載の検体液の濃縮方法を用いて、上記抗原を含み得る水溶液を濃縮して、抗原濃縮液を得る工程であり、
上記検出工程が、抗原抗体反応を用いたイムノクロマトグラフィーによって上記抗原濃縮液中の抗原を検出する工程である、上記(12)に記載の検査方法。
(14) 生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液中の生体液中に含まれる高分子を検出するための検査キットであって、
上記(1)~(8)のいずれかに記載の濃縮デバイスと、
上記生体液中に含まれる高分子を検出するための検査領域を有する検査用ストリップと、上記検査領域における検査信号を増幅するための第1の増幅液及び第2の増幅液がそれぞれ封入された第1のポット及び第2のポットと、上記検査用ストリップ、上記第1のポット及び上記第2のポットを内包するハウジングケースとを備える、検出デバイスと、
を備える、検査キット。
以下に示すように、本発明によれば、短時間で検体液を濃縮することができる濃縮デバイス、上記濃縮デバイスを用いて検体液を濃縮する検体液の濃縮方法、上記検体液の濃縮方法を用いた検体液の検査方法、及び、上記濃縮デバイスと検出デバイスとを備える検査キットを提供することができる。
本発明の濃縮デバイスの好適な態様の模式的断面図である。 実施例で使用されたミニ遠心ろ過フィルターの模式的断面図である。 本発明の濃縮方法の好適な態様を工程順に示す模式的断面図のうち検体液注入工程を示すものである。 本発明の濃縮方法の好適な態様を工程順に示す模式的断面図のうち吸水工程を示すものである。 本発明の濃縮方法の好適な態様を工程順に示す模式的断面図のうち排出工程を示すものである。 本発明の濃縮方法の好適な態様を工程順に示す模式的断面図のうち回収工程を示すものである。 本発明の検査方法の検出工程で使用される不溶性担体の一態様の模式図である。 イムノクロマトグラフキットの一実施形態の態様を示す斜視図である。 イムノクロマトグラフキットの一実施形態の態様を示す分解概略斜視図である。 検査用ストリップ、第1および第2のポットの位置関係を示す模式側面図である。 図5に示すイムノクロマトグラフキットの上部ケースに設けられている第1の凸状変形部の斜視図である。 図8に示す第1の凸状変形部の変形前後におけるV-V’線切断部端面図ある。 図5に示すイムノクロマトグラフキットの上部ケースに設けられている第2の凸状変形部の斜視図である。 図10に示す第2の凸状変形部の変形前後におけるVII-VII’線切断部端面図である。 設計変更例の凸状変形部の変形前後における切断部端面図である。 比較例A4及び比較例B4で使用されたアミコンウルトラの斜視図である。
以下に、本発明の濃縮デバイス、本発明の検体液の濃縮方法、本発明の検体液の検査方法、及び、本発明の検査キットについて説明する。
なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において各成分は、1種を単独で用いても、2種以上を併用して用いてもよい。ここで、各成分について2種以上を併用する場合、その成分について含有量とは、特段の断りが無い限り、合計の含有量を指す。
また、本明細書において、濃縮時間が短くなること、濃縮率が上がること、検出感度が上がること、及び、S/N比(信号/ノイズ比)が上がることを、単に、本発明の効果等が優れる、とも言う。
[1]濃縮デバイス
本発明の濃縮デバイスは、
生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液を濃縮するための濃縮デバイスであって、
高吸水性ポリマーが収容された第1の容器と、第2の容器とを備え、
上記第1の容器は、その一部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部によって構成され、
上記高吸水性ポリマーが、上記第1の容器の注入された上記検体液に含まれる溶液(水、低分子)を吸収し、上記第1の容器中に上記検体液の濃縮液である検体液濃縮液を生成し、
上記第2の容器が、上記排出部から排出された上記検体液濃縮液を回収する、濃縮デバイスである。
最初に図面を用いて、本発明の濃縮デバイスの好適な態様について説明する。
図1は、本発明の濃縮デバイスの好適な態様の模式的断面図である。
図1に示されるように、濃縮デバイス200は、高吸水性ポリマー230が収容された第1の容器210と、第2の容器220とを備える。第1の容器210は、その底部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部212によって構成されている。第1の容器210は開口部211を有する。また、第2の容器220は開口部221を有する。また、第1の容器210は第2の容器220の中に収容され、第1の容器210は、第1の容器210の底部である排出部212と第2の容器の底面との間に空間が生じるように、第2の容器220の中に固定されている。
以下、本発明の濃縮デバイスを構成する各部材について説明する。
なお、検体液等については後述する本発明の検体液の濃縮方法において説明する。
[第1の容器]
上述のとおり、第1の容器は、その一部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部によって構成されている。また、上述のとおり、第1の容器には、高吸水性ポリマーが収容されている。
第1の容器の形状は特に制限されないが、筒状(シリンダー)であることが好ましく、円筒状であることがより好ましい。
第1の容器の材質は特に制限されないが、射出成型可能で安価で大量に生産できることから、熱可塑性樹脂であることが好ましい。ある程度の硬度を有することから、具体的には、ポリプロピレン、アクリル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合樹脂)、AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重合樹脂)が好ましい。
〔排出部〕
上述のとおり、第1の容器は、その一部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部によって構成されている。
排出部の位置は特に制限されないが、第1の容器は、その底部が、上記排出部によって構成されているのが好ましい。
<多孔質膜>
上記排出部を構成する多孔質膜は、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜である。上記多孔質膜の孔径が10μm以下であるため、第1の容器に検体液が注入された場合、注入された検体液は大気圧下では検体液が排出部から排出されることなく第1の容器に保持される。
(孔径)
上記多孔質膜の孔径の上限は、本発明の効果等がより優れる理由から、5以下であることが好ましく、3μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることがさらに好ましい。
上記多孔質膜の孔径の下限は、本発明の効果等がより優れる理由から、0.1μm以上であることが好ましく、0.3μm以上であることがより好ましく、0.5μm以上であることがさらに好ましい。
上記孔径の測定は、光学顕微鏡法、水銀圧入法、BET法等の公知の方法で行うことが可能であるが、本発明では、パームポロメーター(PMI社製)を用いたバブルポイント法(JIS K 3832に準拠)にて孔径の測定を行うものとする。
(材質)
上記多孔質膜の材質は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、セルロースアセテート(CA)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ガラスファイバー(GF)、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及び、ポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、セルロースアセテート(CA)、ポリエーテルスルホン(PES)、親水性ポリテトラフルオロエチレン(親水性PTFE)、ガラスファイバー(GF)、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及び、ポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましく、セルロースアセテート(CA)、ポリエーテルスルホン(PES)、ガラスファイバー(GF)、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及び、ポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも1種であることがさらに好ましく、セルロースアセテート(CA)、ポリエーテルスルホン(PES)、及び、ガラスファイバー(GF)からなる群より選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
なお、本明細書において、親水性PTFEは、後述する表面エネルギーが25dynes/cm以上のPTFEであり、疎水性PTFEは、後述する表面エネルギーが25dynes/cm未満のPTFEである。
(表面エネルギー)
上記多孔質膜は、本発明の効果等がより優れる理由から、24dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなるのが好ましく、40dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなるのがより好ましい。
上記表面エネルギーの測定は、20℃50%RHの環境下で、ポリマー素材のフィルム上に、水、ジヨードメタン(ヨウ化メチレン)、n-ヘキサデカン、を落とした時にできる液滴の接触角をそれぞれ測定し、参考文献1に記載された以下の方法により算出した値を用いるのもとする。
表面エネルギーは、分散成分γd、極性成分γp、水素結合性成分γhからなるとすると、表面エネルギーは、γ=γd+γp+γh(…式(1))と表せる。
液体の表面エネルギーをγ、固体の表面エネルギーをγ、測定した接触角をθとし、水、ジヨードメタン、n-ヘキサデカンのγd、γp、γh値として、参考文献1のTable1~3に記載された数値を用いることとし、以下の式(2)を利用して、γ d、γ p、γ hの連立方程式を解くことにより表面エネルギーを算出する。
γ(1+cosθ)=2(γ dγ d1/2+2(γ pγ p1/2+2(γ hγ h1/2(…式(2))
(参考文献1 北崎寧昭他、日本接着協会誌、Vol.8, No.3, 1972, pp.131-141)
〔高吸水性ポリマー〕
上記高吸水性ポリマー(SAP)は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、ポリアクリル酸系、ポリアクリルアミド系、セルロース系、又は、ポリエチレンオキシド系のポリマーであることが好ましい。
<膨潤率>
上記高吸水性ポリマーの膨潤率は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、0.2g/g超800g/g未満であることが好ましく、1.0g/g以上600g/g以下であることがより好ましく、10g/g以上500g/g以下であることがさらに好ましく、20g/g以上100g/g以下であることが特に好ましい。
ここで、膨潤率とは、「高吸水性ポリマー1gが保持する水の質量(g)」として定義される値である。
(膨潤率の測定方法)
25℃5%RH(相対湿度)で10日間保管した高吸水性ポリマーの質量を測定し、その後すぐに、多量の蒸留水の中に浸漬させる。120分後、高吸水性ポリマーを取り出し、表面の水を除去して、再度質量を測定し、以下の計算式を用いて膨潤率を測定する。
{(吸水後の質量(g)-吸水前の初期質量(g))/吸水前の初期質量(g)}
膨潤率を上述した特定の範囲に調整する方法は特に制限されないが、ポリマーの種類を変更する、ポリマーの分子量を変更する、架橋度を変更する、粒子径を変更する等の方法が挙げられる。
<吸水速度>
上記高吸水性ポリマーの吸水速度は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、高吸水性ポリマー1g当たり0.01g/分以上40g/分以下であることが好ましく、高吸水性ポリマー1g当たり0.02g/分以上40g/分以下であることがより好ましい。
上記吸水速度は以下のように測定する。
25℃5%RH(相対湿度)で10日間保管した高吸水性ポリマーの質量を測定し(重量M、単位g)、その後すぐに、多量の蒸留水の中に浸漬させる。10分後、高吸水性ポリマーを取り出し、表面の水を除去して、質量を測定する(質量M10)。質量測定後ただちに、多量の蒸留水の中に再び浸漬させる。10分後、高吸水性ポリマーを取り出し、表面の水を除去して、再度質量を測定する(質量M20)。質量M20の測定後ただちに、多量の蒸留水の中に再び浸漬させる。10分後、高吸水性ポリマーを取り出し、表面の水を除去して、再度重量を測定する(質量M30)。
以下のように吸水量を定義する。
10分間の吸水量: ΔM10 = (M10-M)/M20分間の吸水量: ΔM20 = (M20-M)/M30分間の吸水量: ΔM30 = (M30-M)/M
上記のように定義した吸水量を用いて、以下のように吸水速度を求める。
横軸時間(x=10,20,30;単位 分)と縦軸吸水量(y=ΔM10、ΔM20、ΔM30;単位 g水/gポリマー量)としてX-Y平面に3点をプロットし、最小二乗法を用いた時間に対する吸水量の直線近似式の傾きを、単位時間(分)あたりの吸水速度とする。
<粒子径>
上記高吸水性ポリマーは粒子状であることが好ましく、その場合の粒子径は、本発明の効果等がより優れる理由から、10mm以下であることが好ましく、8mm以下であることがより好ましく、5mm以下であることがさらに好ましい。上記高吸水性ポリマーの粒子径の下限は、本発明の効果等がより優れる理由から、0.001mm以上であることが好ましく、0.005mm以上であることがより好ましく、0.01mm以上であることがさらに好ましい。
また、上述した多孔質膜の孔径に対する上記粒子径の割合(粒子径/孔径)は、本発明の効果等がより優れる理由から、1~1000であることが好ましく、10~100であることがより好ましい。
ここで、上記粒子径は、光学顕微鏡により50個の粒子状のポリマーの直径を測定し、その算術平均値として求めることができる。
[第2の容器]
上記第2の容器は、上述した第1の容器の排出部から排出された検体液濃縮液を回収するための容器である。
上記第2の容器は、上述した第1の容器の少なくとも排出部を内包するものであることが好ましく、上述した第1の容器の全てを内包するものであることが好ましい。
上記第2の容器の形状及び材質の好適な態様は、上述した第1の容器と同じである。
[2]検体液の濃縮方法
本発明の検体液の濃縮方法(以下、「本発明の濃縮方法」とも言う)は、
上述した本発明の濃縮デバイスを用いて、生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液を濃縮する、検体液の濃縮方法であって、
上記第1の容器に上記検体液を注入する、検体液注入工程と、
上記第1の容器に注入された検体液に含まれる溶液(水、低分子)が上記第1の容器に収容された高吸水性ポリマーによって吸収されて、上記第1の容器中に上記検体液の濃縮液である検体液濃縮液が生成する、吸水工程と、
上記検体液濃縮液に対して外力を加えることで、上記検体液濃縮液を上記排出部から排出する、排出工程と、
上記排出部から排出された上記検体液濃縮液を上記第2の容器に回収する、回収工程とをこの順に備える、検体液の濃縮方法である。
最初に図面を用いて、本発明の濃縮方法の好適な態様について説明する。
図3(図3A~図3D)は、本発明の濃縮方法の好適な態様を工程順に示す模式的断面図である。
まず、検体液注入工程において、上述した図1の濃縮デバイス200の第2の容器220の開口部221及び第1の容器210の開口部211から第1の容器210に検体液240を注入する(図3A)。濃縮デバイス200については上述のとおりである。ここで、第1の容器210は、その底部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部212によって構成されているが、上述のとおり、多孔質膜の孔径が10μm以下であるため、注入された検体液240は、排出部212から排出されることなく、第1の容器210に保持される。
その後、吸水工程において、検体液240に含まれる溶液(水、低分子)が高吸水性ポリマー230によって吸収されて、第1の容器210中に検体液240の濃縮液である検体液濃縮液242が生成する(高吸水性ポリマー230は膨潤した高吸水性ポリマー232となる)(図3B)。
次いで、排出工程において、吸水工程後の濃縮デバイス202を小型卓上遠心機に入れ、検体液濃縮液242に対して図3Cの上から下の方向(排出部の方向)に遠心力を加えることで、検体液濃縮液242を排出部212から排出する(図3C)。なお、上述のとおり、多孔質膜の孔径が0.05μm以上であるため、小型卓上遠心機(例えば、4,000~10,000回転/分(rpm))でも排出することが可能である(特許文献1に記載されるような限外濾過器具の場合、大型の遠心機が必要となる)。また、遠心回数が1回で済む(特許文献1に記載されるような限外濾過器具の場合、後述する比較例A4や比較例B4に示されるように、遠心回数が2回必要である)。このように、特許文献1に記載されるような限外濾過器具と比較して、上記方法は極めて簡便である(小型卓上遠心機を利用できる、遠心回数が1回で済む)。
そして、回収工程において、排出部212から排出された検体液濃縮液242を第2の容器220に回収する(図3D)。このようにして、検体液濃縮液を得ることができる。
以下、各工程について説明する。
[検体液注入工程]
検体液注入工程は、上述した本発明の濃縮デバイスの第1の容器に検体液を注入する工程である。検体液注入工程によって、第1の容器に検体液が注入され、検体液は、第1の容器に収容された高吸水性ポリマーと混合される。ここで、第1の容器は、その一部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部によって構成されているが、上述のとおり、多孔質膜の孔径が10μm以下であるため、注入された検体液は、排出部から排出されることなく、第1の容器に保持される。
〔濃縮デバイス〕
本発明の濃縮デバイスについては上述のとおりである。
〔検体液〕
上記検体液は、生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である。
上記検体液の具体例としては、動物(特にヒト)の体液(例えば、血液、血清、血漿、髄液、涙液、汗、尿、膿、鼻水、又は喀痰)、うがい液等を挙げることができる。
上記検体液は、本発明の効果等がより優れる理由から、尿であることが好ましい。
<生体液中に含まれる高分子>
上記生体液中に含まれる高分子(特に抗原)としては、例えば、主として疾病の判断に有用な高分子であり、生体液中から検出される、菌、細菌(例えば、結核菌、結核菌に含まれるリポアラビノマンナン(LAM))、バクテリア、ウイルス(例えば、インフルエンザウイルス)や、それらの核タンパク質等が挙げられる。なお、LAMは、結核における主要な抗原であり、細胞膜および細胞壁の主要構成成分である糖脂質である。
上記生体液中に含まれる高分子は、本発明の効果等がより優れる理由から、抗原であることが好ましく、ウイルス(特に、インフルエンザウイルス)又はLAMであることがより好ましく、LAMであることがさらに好ましい。
上記検体液中の生体液中に含まれる高分子の濃度は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、0.0001ng/mL以上1mg/mL以下であることが好ましく、0.001ng/mL以上1μg/mL以下であることがより好ましく、0.01ng/mL以上1ng/mL以下であることがさらに好ましい。
<検体液の前処理>
上記検体液は、検体液をそのままで、又は、抗原を適当な抽出用溶媒を用いて抽出して得られる抽出液の形で、更には、抽出液を適当な希釈剤で希釈して得られる希釈液の形、若しくは抽出液を適当な方法で濃縮した形で、用いることができる。
上記抽出用溶媒としては、通常の免疫学的分析法で用いられる溶媒(例えば、水、生理食塩液、又は緩衝液等)、あるいは、かかる溶媒で希釈することにより直接抗原抗体反応を実施することができる水混和性有機溶媒を用いることもできる。
〔検体液に対する高吸水性ポリマーの割合〕
検体液に対する高吸水性ポリマーの割合は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、検体液1mLに対して、0.01~100gであることが好ましく、0.1~50gであることがより好ましい。
[吸水工程]
吸水工程は、第1の容器に注入された検体液に含まれる溶液(水、低分子)が第1の容器に収容された高吸水性ポリマーによって吸収されて、第1の容器中に検体液の濃縮液である検体液濃縮液が生成する工程である。
検体液と高吸水性ポリマーとを混合した場合、検体液中の溶液(水、低分子)は高吸水性ポリマーに取り込まれるのに対して、検体液中の生体液中に含まれる高分子(例えば、抗原)は、ある程度の流体力学半径を有するため、高吸水性ポリマーの表面の網目構造がふるい効果を生み出し、高吸水性ポリマーに取り込まれ難い。結果として、検体液中の生体液中に含まれる高分子(例えば、抗原)が濃縮される。
上記検体液が尿である場合、検体液濃縮液中の尿素の濃度は、本発明の効果等がより優れる理由から、検体液中の尿素の濃度の5倍以下であることが好ましい。
吸水工程は、例えば、上述した検体液注入工程後の本発明のデバイスを静置する方法等が挙げられる。静置時間は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、1~30分であることが好ましく、1~10分であることがより好ましい。
[排出工程]
排出工程は、検体液濃縮液に対して外力を加えることで、検体液濃縮液を排出部から排出する工程である。
検体液濃縮液に対して外力を加えることで、検体液濃縮液が排出部に対して押し付けられて、検体液濃縮液が排出部から排出される。
外力は、本発明の効果等がより優れる理由から、遠心力であることが好ましい。
上記遠心力は、本発明の効果等がより優れる理由から、小型(例えば、50cm立方以下の大きさ)の卓上の遠心機(小型卓上遠心機)を用いて加えられたものであることが好ましい。
上記遠心力は、本発明の効果等がより優れる理由から、4,000~10,000回転/分の条件(回転数)で加えられたものであることが好ましい。
[回収工程]
回収工程は、排出部から排出された検体液濃縮液を第2の容器に回収する工程である。
このようにして、検体液濃縮液を得ることができる。
[3]検体液の検査方法
本発明の検体液の検査方法(以下、「本発明の検査方法」とも言う)は、
生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液中の生体液中に含まれる高分子を検出する、検体液の検査方法であって、
上述した本発明の検体液の濃縮方法(上述した本発明の濃縮方法)を用いて、上記検体液濃縮液を得る、濃縮工程と、
得られた上記検体液濃縮液中の生体液中に含まれる高分子を検出する、検出工程とをこの順に備える、検査方法である。
本発明の検査方法では、上述した本発明の濃縮方法で得られた検体液濃縮液を用いて生体液中に含まれる高分子の検出を行うため、高い検出感度が得られる。
[濃縮工程]
本発明の濃縮方法を用いて検体液濃縮液を得る方法については上述のとおりである。
[検出工程]
検出工程は、検体液濃縮液中の生体液中に含まれる高分子を検出する工程である。
検出工程は、本発明の効果等がより優れる理由から、抗原抗体反応を用いる方法であることが好ましく、そのような方法としては、例えば、酵素免疫測定法(EIA)、固相酵素免疫測定法(ELISA)、放射線免疫測定法(RIA)、蛍光免疫測定法(FIA)、ウエスタンブロット法、イムノクロマトグラフィー等が挙げられる。なかでも、本発明の効果等がより優れる理由から、イムノクロマトグラフィーが好ましい。
[好適な態様]
本発明の検査方法は、本発明の効果等がより優れる理由から、
上記検体液が、抗原(生体液中に含まれる高分子)を含み得る水溶液であり、
上記濃縮工程が、上述した本発明の濃縮方法を用いて、上記抗原を含み得る水溶液を濃縮して、抗原濃縮液(検体液濃縮液)を得る工程であり、
上記検出工程が、抗原抗体反応を用いたイムノクロマトグラフィーによって上記抗原濃縮液中の抗原を検出する工程である、検査方法であるのが好ましい。
ここで、上記検出工程は、本発明の効果等がより優れる理由から、
上記抗原濃縮液中の抗原と、上記抗原と結合し得る第1の結合物質で修飾された金粒子である修飾金粒子との複合体である金粒子複合体を形成させた状態で、上記抗原と結合し得る第2の結合物質が固定化された反応部位を有する不溶性担体に展開する、展開工程と、
上記不溶性担体の反応部位において、上記金粒子複合体を捕捉する、捕捉工程とを備えるのが好ましい。
上記検出工程は、本発明の効果等がより優れる理由から、
さらに、上記捕捉工程で捕捉された金粒子複合体を銀増幅する、銀増幅工程を備えるのが好ましい。
ここで、本発明の効果等がより優れる理由から、上記第1の結合物質及び上記第2の結合物質の少なくとも一方はモノクローナル抗体であることが好ましく、上記第1の結合物質及び上記第2の結合物質の両方がモノクローナル抗体であることがより好ましい。
なお、検体液中には、低分子成分や塩等の夾雑物が含まれる場合がある。例えば、検体液が尿である場合、尿素等の夾雑物が含まれる。本発明者らの検討から、生体液中に含まれる高分子と一緒にこれらの夾雑物が濃縮された場合、抗原抗体反応が阻害され、検出感度が低下してしまう場合があることが知見されている。すなわち、濃縮による検出感度の向上効果が十分に得られない場合があることが分かっている。
そのため、上述した濃縮工程で用いられる上述した本発明の濃縮デバイスにおいて、高吸水性ポリマーの膨潤率は上述した好適な範囲であることが好ましい。上記範囲であると、これらの夾雑物は水と一緒に高吸水性ポリマーに取り込まれ、上述したような検出感度の低下は生じ難く、結果として、極めて高い検出感度が達成されるものと考えられる。
以下、上記好適な態様(以下、「本発明の方法」とも言う)が備える各工程について説明する。
〔展開工程〕
展開工程は、上述した濃縮工程で得られた抗原濃縮液中の抗原と、上記抗原と結合し得る第1の結合物質で修飾された金粒子である修飾金粒子との複合体である金粒子複合体を形成させた状態で、上記抗原と結合し得る第2の結合物質が固定化された反応部位を有する不溶性担体に展開する工程である。
<金粒子複合体>
上述のとおり、展開工程では、まず、上述した濃縮工程で得られた抗原濃縮液中の抗原と、上記抗原と結合し得る第1の結合物質で修飾された金粒子である修飾金粒子との複合体である金粒子複合体を形成させる。
(修飾金粒子)
修飾金粒子は、上記抗原と結合し得る第1の結合物質で修飾された金粒子である。
(1)金粒子
金粒子は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、金コロイド粒子であることが好ましい。
金粒子は、本発明の方法が後述する銀増幅工程を備える場合、銀増幅工程において銀イオンを還元する触媒として働く。
上記金粒子の粒子径は、本発明の効果等がより優れる理由から、500nm以下であることが好ましく、300nm以下であることがより好ましく、200nm以下であることがさらに好ましく、100nm以下であることが特に好ましい。
上記金粒子の粒子径の下限は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、1nm以上であることが好ましく、2nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることがさらに好ましい。
なお、粒子径は、市販の粒度分布計等で計測することができる。粒度分布の測定法としては、光学顕微鏡法、共焦点レーザー顕微鏡法、電子顕微鏡法、原子間力顕微鏡法、静的光散乱法、レーザー回折法、動的光散乱法、遠心沈降法、電気パルス計測法、クロマトグラフィー法、超音波減衰法等が知られており、それぞれの原理に対応した装置が市販されている。粒子径の測定方法としては、粒子径範囲および測定の容易さから、動的光散乱法を好ましく用いることができる。動的光散乱を用いた市販の測定装置としては、ナノトラックUPA(日機装(株))、動的光散乱式粒径分布測定装置LB-550((株)堀場製作所)、濃厚系粒径アナライザーFPAR-1000(大塚電子(株))等が挙げられ、本発明においては、25℃の測定温度で測定したメジアン径(d=50)の値として求める。
(2)第1の結合物質
第1の結合物質は上記抗原と結合し得るものであれば特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、タンパク質であることが好ましく、抗体(例えば、ポリクローナル抗体、あるいはモノクローナル抗体)であることがより好ましく、モノクローナル抗体であることがより高い検出感度を実現する観点でさらに好ましい。
上記抗体は特に制限されないが、例えば、抗原によって免疫された動物の血清から調製する抗血清や、抗血清から精製された免疫グロブリン画分を用いることが可能であり、また、抗原によって免疫された動物の脾臓細胞を用いる細胞融合によって得られるモノクローナル抗体、あるいは、それらの断片[例えば、F(ab’)2、Fab、Fab’、又はFv]を用いることができる。これらの抗体の調製は、常法により行うことができる。
抗原がLAMである場合の、第1の結合物質の一例としては、国際公開2017/139153号に記載のA194-01抗体が挙げられる。A194-01抗体に関する国際公開2017/139153号に記載の内容はすべて本明細書の開示の一部として本明細書中に援用される。
抗原がLAMである場合の、第1の結合物質の別の一例としては、国際公開2013/129634号の段落番号[0080]においてMoAb1として記載される配列を有する抗体を挙げることができる。MoAb1抗体に関する国際公開2013/129634号に記載の内容はすべて本明細書の開示の一部として本明細書中に援用される。
(3)修飾金粒子の製造方法
上記修飾金粒子を製造する方法は特に制限されず、公知の方法を用いることができる。例えば、金とSH基とが化学結合することを利用し、抗体にSH基を導入後、金粒子と接近するときにSH結合が開裂してAu表面上に生成するAu-S結合で固定化させる等の化学的な結合方法が挙げられる。
<不溶性担体>
上記不溶性担体は、上記抗原と結合し得る第2の結合物質が固定化された反応部位(テストライン)を有する不溶性担体である。不溶性担体は、抗原の種類に合わせて複数のテストラインを有していてもよい(例えば、インフルエンザA型ウイルス用のテストラインとインフルエンザB型用のテストライン)。また、不溶性担体は、上記金粒子複合体の展開を確認するために、テストラインより下流側にコントロールラインを有していてもよい。また、後述する銀増幅工程において還元剤液を用いる場合には、還元剤液を検出するために、テストラインより下流側に発色試薬固定化ラインを有していてもよい。
上記不溶性担体の具体的な態様としては、例えば、図4に示されるような、上流側から、金コロイド保持パッド301、テストライン302、コントロールライン303、発色試薬固定化ライン304を有するニトロセルロースメンブレン300が挙げられる。ここで、金コロイド保持パッド301は第1の結合物質で修飾された金粒子(修飾金粒子)を保持するパッドであり、テストライン302は第2の結合物質が固定化されたラインであり、コントロールライン303は展開を確認するためのラインであり、発色試薬固定化ライン304は後述する還元剤液を検出するためのラインである。ここで上流側、下流側とは、金粒子複合体が展開する際、上流側から下流側に向けて展開することを意図した記載を意味する。
上記不溶性担体(又はこれを有するイムノクロマトグラフキット)のより具体的な態様としては、例えば、特許第5728453号公報に記載の不溶性担体及びイムノクロマトグラフキットが挙げられ、不溶性担体及びイムノクロマトグラフキットに関する特許第5728453号公報に記載の内容はすべて本明細書の開示の一部として本明細書中に援用される。
(不溶性担体)
不溶性担体は、多孔性担体が好ましい。特に、本発明の効果等がより優れる理由から、ニトロセルロース膜(ニトロセルロースメンブレン)、セルロース膜、アセチルセルロース膜、ポリスルホン膜、ポリエーテルスルホン膜、ナイロン膜、ガラス繊維、不織布、布、または糸等が好ましく、ニトロセルロース膜がより好ましい。
(第2の結合物質)
第2の結合物質は上記抗原と結合し得るものであれば特に制限されない。
第2の結合物質の具体例及び好適な態様は、上述した第1の結合物質と同じである。
なお、上記第2の結合物質は上述した第1の結合物質と同じであっても異なってもよいが、本発明の効果等がより優れる理由から、異なる物質である態様が好ましい。
また、第1の結合物質及び第2の結合物質が抗体である場合、第1の結合物質である抗体と第2の結合物質である抗体は、本発明の効果等がより優れる理由から、異なる態様が好ましい。
また、第1の結合物質及び第2の結合物質が抗体である場合、第1の結合物質のエピトープ(第1の結合物質が認識する抗原の一部)と第2の結合物質のエピトープ(第2の結合物質が認識する抗原の一部)は、本発明の効果等がより優れる理由から、異なる態様が好ましい。抗体のエピトープが異なることは、例えば、ELISA(Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay)によって確認することができる。
<展開>
金粒子複合体を形成させた状態でテストラインを有する不溶性担体に展開する方法は特に制限されないが、例えば、上述した図4に示されるようなニトロセルロースメンブレン300(又はこれを有するイムノクロマトグラフキット)を準備して、上述した濃縮工程で得られた抗原濃縮液を金コロイド保持パッドに滴下し、図4に示されるように上流側から下流側に毛細管現象を利用して移動させる方法等が挙げられる。
〔捕捉工程〕
捕捉工程は、上記不溶性担体の反応部位において、上記金粒子複合体を捕捉する工程である。
上述のとおり、不溶性担体の反応部位には抗原と結合し得る第2の結合物質が固定化されているため、上記展開工程で不溶性担体に展開された金粒子複合体(抗原と修飾金粒子との複合体)は、不溶性担体の反応部位(テストライン)で捕捉される。
捕捉された金粒子複合体は金粒子の表面プラズモン等により着色するため、視認できる。また、画像解析装置等を用いて、捕捉された複合体の濃度を見積もることもできる。このようにして、試料中の抗原を検出することができる。
なお、試料が抗原を含まない場合には上記金粒子複合体が形成されないため、不溶性担体の反応部位で捕捉されず、着色しない。
〔銀増幅工程〕
銀増幅工程は、上記捕捉工程で捕捉された金粒子複合体を銀増幅する工程である。
銀増幅工程は、上記捕捉工程後の不溶性担体に銀イオンを付与することで、不溶性担体の反応部位で捕捉された金粒子複合体に大きな銀粒子を形成する工程である。より詳細には、上記金粒子複合体の金粒子を触媒として銀イオンが還元され、銀粒子(例えば、直径10μm以上)が形成される工程である。
これにより、捕捉された金粒子複合体の検出感度が著しく向上する。
なお、展開工程とともに銀増幅工程を行ってもよく、銀増幅工程が展開工程を兼ねていてもよい。
<好適な態様>
上記捕捉工程後の不溶性担体に銀イオンを付与する方法は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、下記還元剤液及び下記銀増幅液を使用する方法が好ましい。
また、還元剤液及び銀増幅液に加えて、特異的な結合反応以外で不溶性担体に残存している複合体を洗浄するために洗浄液を使用してもよい。上記還元液は洗浄液を兼ねていてもよい。
(還元剤液)
上記還元剤液は、銀イオンを還元し得る還元剤を含有する。銀イオンを還元し得る還元剤は、銀イオンを銀に還元することができれば、無機・有機のいかなる材料、またはその混合物でも用いることができる。無機還元剤としては、Fe2+、V2+、Ti3+、などの金属イオンで原子価の変化し得る還元性金属塩、還元性金属錯塩を好ましく挙げることができる。無機還元剤を用いる際には、酸化されたイオンを錯形成するか還元して、除去するか無害化する必要がある。例えば、Fe2+を還元剤として用いる系では、クエン酸やエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を用いて酸化物であるFe3+の錯体を形成し、無害化することができる。本発明ではこのような無機還元剤を用いることが好ましく、本発明のより好ましい態様としては、Fe2+の金属塩を還元剤として用いることが好ましい。
なお、湿式のハロゲン化銀写真感光材料に用いられる現像主薬(例えばメチル没食子酸塩、ヒドロキノン、置換ヒドロキノン、3-ピラゾリドン類、p-アミノフェノール類、p-フェニレンジアミン類、ヒンダードフェノール類、アミドキシム類、アジン類、カテコール類、ピロガロール類、アスコルビン酸(またはその誘導体)、およびロイコ色素類)、および本分野での技術に熟練しているものにとって明らかなその他の材料、例えば米国特許第6,020,117号に記載されている材料も還元剤として用いることができる。
還元剤としては、アスコルビン酸還元剤も好ましい。有用なアスコルビン酸還元剤は、アスコルビン酸とその類縁体、異性体とその誘導体を含み、例えば、D-またはL-アスコルビン酸とその糖誘導体(例えばγ-ラクトアスコルビン酸、グルコアスコルビン酸、フコアスコルビン酸、グルコヘプトアスコルビン酸、マルトアスコルビン酸)、アスコルビン酸のナトリウム塩、アスコルビン酸のカリウム塩、イソアスコルビン酸(又はL-エリスロアスコルビン酸)、その塩(例えばアルカリ金属塩、アンモニウム塩又は当技術分野において知られている塩)、エンジオールタイプのアスコルビン酸、エナミノールタイプのアスコルビン酸、チオエノ-ルタイプのアスコルビン酸等を好ましく挙げることができ、特にはD、LまたはD,L-アスコルビン酸(そして、そのアルカリ金属塩)若しくはイソアスコルビン酸(またはそのアルカリ金属塩)が好ましく、ナトリウム塩が好ましい塩である。必要に応じてこれらの還元剤の混合物を用いることができる。
還元剤液は、本発明の効果等がより優れる理由から、展開工程における展開方向と還元剤液の展開方向との間の角度が0度~150度になるように流すのが好ましく、展開工程における展開方向と還元剤液の展開方向との間の角度が0度~135度になるように流すのがより好ましい。
なお、展開工程における展開方向と還元剤液の展開方向との間の角度を調節する方法としては、例えば、特開2009-150869号公報の実施例に記載の方法等が挙げられる。
(銀増幅液)
上記銀増幅液は、銀イオンを含む化合物を含有する液である。銀イオンを含む化合物としては、例えば、有機銀塩、無機銀塩、もしくは銀錯体を用いることができる。好ましくは、水などの溶媒に対して溶解度の高い銀イオン含有化合物である、硝酸銀、酢酸銀、乳酸銀、酪酸銀、チオ硫酸銀などが挙げられる。特に好ましくは硝酸銀である。銀錯体としては、水酸基やスルホン基など水溶性基を有する配位子に配位された銀錯体が好ましく、ヒドロキシチオエーテル銀等が挙げられる。
有機銀塩、無機銀塩、もしくは銀錯体は、銀として銀増幅液に0.001mol/L~5mol/L、好ましくは0.005mol/L~3mol/L、更には0.01mol/L~1mol/Lの濃度で含有されることが好ましい。
銀増幅液の助剤としては、緩衝剤、防腐剤、例えば酸化防止剤または有機安定剤、速度調節剤等が挙げられる。緩衝剤としては、例えば、酢酸、クエン酸、水酸化ナトリウムまたはこれらの塩のうちの一つ、又はトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンを用いた緩衝剤、その他一般的化学実験に用いられる緩衝剤を用いることができる。これら緩衝剤を適宜用いて、その増幅溶液に最適なpHに調整することができる。また、カブリ防止剤としてアルキルアミンを助剤として用いることができ、特に好ましくはドデシルアミンである。またこれら助剤の溶解性向上のため、界面活性剤を用いることができ、特に好ましくはC19-C-O-(CHCHO)50Hである。
銀増幅液は、本発明の効果等がより優れる理由から、上述した展開工程と逆方向から流すのが好ましく、展開工程における展開方向と還元剤液の展開方向との間の角度が45度~180度になるように流すのがより好ましい。
なお、展開工程における展開方向と銀増幅液の展開方向との間の角度を調節する方法としては、例えば、特開2009-150869号公報の実施例に記載の方法等が挙げられる。
[4]検査キット
本発明の検査キットは、
生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液中の生体液中に含まれる高分子を検出するための検査キットであって、
上述した本発明の濃縮デバイスと、
上記生体液中に含まれる高分子を検出するための検査領域を有する検査用ストリップと、上記検査領域における検査信号を増幅するための第1の増幅液及び第2の増幅液がそれぞれ封入された第1のポット及び第2のポットと、上記検査用ストリップ、上記第1のポット及び上記第2のポットを内包するハウジングケースとを備える、検出デバイスと、
を備える、検査キットである。
[濃縮デバイス]
本発明の濃縮デバイスについては上述のとおりである。
[検出デバイス]
上記検出デバイスは、
上記生体液中に含まれる高分子を検出するための検査領域を有する検査用ストリップと、上記検査領域における検査信号を増幅するための第1の増幅液及び第2の増幅液がそれぞれ封入された第1のポット及び第2のポットと、上記検査用ストリップ、上記第1のポット及び上記第2のポットを内包するハウジングケースとを備える、検出デバイスである。
〔好適な態様〕
以下、上記検出デバイスの好適な態様について説明する。
上記検出デバイスは、本発明の効果等がより優れる理由から、
試料液(検体液)中の被検物質(生体液中に含まれる高分子)を検出するイムノクロマトグラフキットであって、
試料液を展開させる、被検物質の検査領域を有する不溶性担体を含む検査用ストリップと、
検査領域における検出信号を増幅するための、第1の増幅液および第2の増幅液がそれぞれ封入された、シート部材を備えた一面を有する第1のポットおよび第2のポットと、
検査用ストリップ、第1のポットおよび第2のポットを内包するハウジングケースとを備え、
ハウジングケースが、検査用ストリップが配置される収容部を備えた下部ケースと、下部ケースと周縁で接合された上部ケースと、上部ケースと下部ケースとの間に配置された中間部材とを備えてなり、
中間部材が、第1のポットのシート部材を破断する破断部を、第1のポットのシート部材に面して備え、
上部ケースが、第1のポットに対向する部分に、外部から押圧力が加えられることにより、第1のポット側に変形して、第1のポットのシート部材を中間部材の破断部により破断する第1の凸状変形部と、第2のポットに対向する部分に、外部から押圧力を加えることにより、第2のポット側に変形して第2のポットのシート部材を破断する第2の凸状変形部とを備えてなるイムノクロマトグラフキット(以下、「本発明のイムノクロマトグラフキット」又は単に「イムノクロマトグラフキット」とも言う)であることが好ましい。
本発明のイムノクロマトグラフキットにおいては、第1の凸状変形部が、押圧力が加えられることにより、第1のポットを、シート部材が中間部材の破断部により破断される位置まで移動させるものであることが好ましい。
このとき、上部ケースが、第1の凸状変形部に押圧力を加えた際に第1のポットに当接して移動させる、第1のポット側に向かって立設された2つの突起部を備えることが好ましい。
本発明のイムノクロマトグラフキットにおいては、第1の凸状変形部が中央対称な山型形状を有していることが好ましい。
また、このとき、2つの突起部が、山型形状の頂上に対して対称に配置されていることが好ましい。
また、2つの突起部が、山型形状の頂上を挟む斜面に互いに独立して形成されていることも好ましい。
本発明のイムノクロマトグラフキットにおいては、第1の凸状変形部が上述の2つの突起部を備えているとき、この2つの突起部が、第1のポットの当接面の中央に対して対称に配置されていることが好ましい。
また、2つの突起部が、第1のポットの当接面の中央から端部までの距離の半分よりも端部側に配置されていることが好ましい。
なお、本明細書において凸状変形部は、イムノクロマトグラフキットの外部から見た場合に凸状であることを意味する、また、山型形状も同様に、外部から見て山型であることを意味する。
本発明のイムノクロマトグラフキットにおいては、第1の凸状変形部が上述の2つの突起部を備えているとき、この2つの突起部のそれぞれの先端が第1のポットに当接し、徐々に端部側に変位しつつ第1のポットを移動させるように構成することができる。
本発明のイムノクロマトグラフキットにおいては、第1の凸状変形部を構成する材質の曲げ弾性率が50MPa~350MPaであることが好ましい。
また、上部ケースを構成する材質の曲げ弾性率が50MPa~350MPaであり、下部ケースを構成する材質の曲げ弾性率が500MPa~900MPaであることが好ましい。
本発明のイムノクロマトグラフキットにおいては、上部ケースが、射出成形により第1の凸状変形部および第2の凸状変形部を一体的に形成されてなるものであることが好ましい。
本発明のイムノクロマトグラフキットは、上部ケースが、第1のポットに対向する部分に、外部から押圧力が加えられることにより、第1のポット側に変形して、第1のポットのシート部材を中間部材の破断部により破断する第1の凸状変形部と、第2のポットに対向する部分に、外部から押圧力を加えることにより、第2のポット側に変形して第2のポットのシート部材を破断する第2の凸状変形部とを備え、2つの凸状変形部にヒトが指等で押圧力を加えることで、変形させて、ポットのシート部材を破断させることができ、増幅液を検査用ストリップに供給することができるため、電源を要する専用の分析装置がなくても、増幅反応を正常に行うことができる。従って本発明のイムノクロマトグラフキットは専用の分析装置を備えていない、あるいは分析装置が使用できない非常時、災害時等において特に有用である。
以下、本発明のイムノクロマトグラフキットの実施形態について図面を用いて説明するが、本発明のイムノクロマトグラフキットはこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜変化させてある。
図5は、本発明の実施形態にかかるイムノクロマトグラフキット100の概略斜視図であり、図6は、図5のイムノクロマトグラフキット100の分解概略斜視図である。
図5および図6に示すように、本実施形態のイムノクロマトグラフキット100は、試料液を展開させる、被検物質の検査領域を有する不溶性担体2を含む検査用ストリップ1と、検査領域における検出信号を増幅するための、第1の増幅液41および第2の増幅液46がそれぞれ封入された、シート部材を備えた一面を有する第1のポット40および第2のポット45とがハウジングケース9に内包されてなる。ハウジングケース9は、検査用ストリップ1が配置される収容部21を備えた下部ケース20と、下部ケース20と周縁で接合された上部ケース10と、上部ケース10と下部ケース20との間に配置された中間部材30とを備えてなる。なお、本イムノクロマトグラフキット100を説明するに当たっては、上部ケース10側を上、下部ケース20側を下と定義する。
中間部材30は、第1のポット40を受容し、第1の増幅液41を不溶性担体2上に滴下させるための増幅液充填孔を底面に備えたポット収容部32を有している。また、ポット収容部32内の第1のポット40のシート部材43に面する位置にシート部材43を破断する突起状の破断部34が設けられている。本例においては、ポット収容部32の上方に第1のポット40が、そのシート部材43を有する面が下面となるように配置されており、そのシート部材43に対向するポット収容部32の底面に破断部34が設けられている(図7参照)。
また中間部材30のポット収容部32の底面の下流側に延在する流路形成部35を備えている。流路形成部35は、検査領域L、確認領域Lおよび増幅指標領域Lの上方位置に一致して配置され、これらの領域L~Lを視認可能とするために透明な材料で形成されている。
上部ケース10は、第1のポット40に対向する部分に、外部から押圧力が加えられることにより、第1のポット40側に変形してその第1のポット40のシート部材43を中間部材30の破断部34により破断させる第1の凸状変形部12を備えている。また、上部ケース10は、第2のポット45に対向する部分に、外部から押圧力を加えることにより、第2のポット45側に変形して第2のポット45のシート部材48を破断する第2の凸状変形部14を備えている。
また、上部ケース10には、試料液滴下用開孔16が設けられており、この開孔16から検査用ストリップ1の標識保持パッド3上に試料液が滴下される。開孔16と標識保持パッド3との位置が一致するように、標識保持パッド3の位置を調整することで、標識保持パッド3上に確実に試料液を点着することが可能となる。また、上部ケース10は、中間部材30の流路形成部35に対応する位置に3つの領域L~Lを視認するための観察窓18を備えている。
下部ケース20には、検査用ストリップ1が配置される収容部として、不溶性担体2が載置される不溶性担体収容部21およびその下流側に吸収パッド6が載置される吸収パッド収容部22が設けられている。また、不溶性担体収容部21の上流側には第2のポット45が収容される第2のポット収容部24が設けられている。
図7は、検査用ストリップ1、中間部材30および2つのポット40、45の位置関係を示す模式的断面図である。検査用ストリップ1は、図7に示すように、試料液を展開させる不溶性担体2と、不溶性担体2上に固定された被検物質に結合可能な第1の物質で修飾された標識物質を含む標識保持パッド3と、不溶性担体2の一端に接触して配置された第2の増幅液46を不溶性担体2に送液する送液用パッド4と、不溶性担体2の他端に接触して配置された吸収パッド6とを備えている。不溶性担体2はバック粘着シート7上に固定されて支持されている。そして、不溶性担体2は、標識保持パッド3と吸収パッド6との間に、被検物質に結合する第2の物質を含む検査領域L、第1の物質に結合可能な物質を含む確認領域L、第2の増幅液と反応する物質を含む増幅指標領域Lを標識保持パッド3側から順に有する。
なお、本明細書において検査領域L、確認領域Lおよび増幅指標領域Lが形成されてなる不溶性担体2をクロマトグラフ担体と称する場合がある。また、本明細書においては、図7に記載のように送液用パッド4側を上流、吸収パッド6側を下流として定義する。
中間部材30は検査用ストリップ1の下流端側の上部に位置されており、第1のポット40はシート部材43を下にして、中間部材30のポット収容部32中に配置されている。第2のポット45はシート部材48を上にして、下部ケース20の検査用ストリップ1の上流端の下方に収容されている。
図7に示されているように、中間部材30の流路形成部35の裏面36と、検査用ストリップ1の不溶性担体2との間には、隙間(クリアランス)Dが形成される。この隙間Dは0.01mm~1mmの範囲にあることが好ましい。0.01mm以上であれば増幅液等を充分浸潤させることができ、1mm以下であれば毛細管力が発揮され、第1の増幅液41により不溶性担体2と中間部材30の隙間を均一に満たすことが可能である。
第1の増幅液41が封入された第1のポット40は、例えば樹脂材料から構成された一面に開口を有する容器42に第1の増幅液41が充填され、その容器42の開口が破断可能なシート部材43により覆われ封止されている。
第2の増幅液46が封入された第2のポット45も同様に、例えば樹脂材料から構成された一面に開口を有する容器47に第2の増幅液46が充填され、その容器47の開口が破断可能なシート部材48により覆われ封止されている。
第1のポット40および第2のポット45における破断可能なシート部材43、48としては、アルミ箔やアルミラミシートなどのラミネートフィルムが好適に使用される。ここで、破断とは、破れた後に再生しない状態をいう。
上部ケースの2か所の凸状変形部12、14について詳細に説明する。
図8は、第1の凸状変形部12を示す斜視図であり、図9は図8のV-V’線切断端面図であって、図9のAは第1の凸状変形部12の変形前、図9のBは変形後を表し、第1のポット40との位置関係を示す図である。
第1の凸状変形部12は、押圧力が加えられることにより、第1のポット40を、シート部材43が中間部材30の破断部34により破断される位置まで移動させるものである。具体的には、第1の凸状変形部12は、指等により押下することによって、下方に押し込むことができるように構成されており、第1の凸状変形部12を下に凸となるように(外部からみると凹部状に)変形させることによって、中間部材30のポット収容部32内の破断部34により第1のポット40のシート部材43が破断される位置まで、第1のポット40を破断部34に向けて移動させる。これにより、破断部34が第1のポット40のシート部材43を突き破り、第1の増幅液41を外部に供給することが可能となる。中間部材30のポット収容部32の底面に設けられている増幅液充填孔から不溶性担体2の上部に第1の増幅液41が滴下されて不溶性担体上の検査領域L、確認領域Lおよび増幅指標領域Lに第1の増幅液41を供給することが可能となる。なお、この際、増幅液充填孔から不溶性担体2の上部に滴下された第1の増幅液41は、中間部材30と不溶性担体2との隙間に充填されていき、隙間を通って検査領域L、確認領域Lおよび増幅指標領域Lの上方に供給されて、徐々に不溶性担体2に浸透する。
図9に示すように、第1の凸状変形部12は、第1のポット40に対向する位置に第1のポット40側に向かって立設された2つの突起部12bを備えている。第1の凸状変形部12に押圧力が加えられて変形する際に、この2つの突起部12bが第1のポット40に当接して第1のポット40を移動させるように構成されている。
第1の凸状変形部12は、中央対称な山型形状を有しており、2つの突起部12bが、山型形状の頂上12aに対して対称に配置されており、頂上12aを挟む斜面12cの下方(裏面)に互いに独立して形成されている。
また、図9のAに示すように、第1の凸状変形部12は、変形前において、2つの突起部12bが第1のポット40の当接面の中央に対して対称な位置となるように上部ケース10に形成されている。そして、中間部材30の破断部34が図9中に破線で示すように、第1のポット40のシート部材43の下方に位置している。第1の凸状変形部12に押圧力が付与されて変形する際には、2つの突起部12bが、2つの突起部12bのそれぞれの先端が第1のポット40に当接し、徐々に端部側に変位しつつ第1のポット40を移動させる。そして、図9のBに示すように、第1の凸状変形部12の変形後には、2つの突起部12bの間隔が拡がり、2つの突起部12bの先端は、互いに第1のポット40の当接面の中央から端部までの距離の半分よりも端部側に位置することとなる。本実施形態においては、2つの突起部12bが独立して設けられて、その突起部12bの間(頂上12a裏面)に隙間を有しており、第1の凸状変形部12が柔軟な素材で形成されていることにより、2つの突起部12b間を大きく拡げつつ、第1のポット40を押下させている。
突起部12bの形状や配置は上記形態に限らず、例えば、変形前において、2つの突起部12bが、第1のポット40の当接面の中央から端部までの距離の半分よりも端部側となる位置に設けられていてもよい。
第1のポット40を移動させる第1の凸状変形部12としては、突起部12bが2本あることにより、第1のポット40を2か所で均等に押すことができるので、第1のポット40を平行に移動させることができる。
第1の凸状変形部12は指等で押すことにより、容易に変形し、第1の凸状変形部12は下に凸状(凹部状)になる。この押圧後には凹部状が戻らず、第1のポット40を押し付けた状態を維持できる構成となっていることが好ましい。第1の凸状変形部12は頂上12aを押圧するように構成されているが、山型形状の斜面を押さえることによっても、第1の凸状変形部12の弾性により同様に変形可能である。
図10は、第2の凸状変形部14を示す斜視図であり、図11は図10のVII-VII’線切断端面図であって、図11のAは第2の凸状変形部14の変形前、図11のBは変形後を表し、第2のポット45との位置関係を併せて示す図である。
第2の凸状変形部14は、押圧力が加えられることにより、第2のポット45のシート部材48を破断させるものである。図11のAに示すように、第2の凸状変形部14は、第2のポット45に対向する位置に第2のポット45に向かって立設された1本の突起部14bを備えている。また、第2のポット45との間に検査用ストリップ1の送液用パッド4が配置されている。第2の凸状変形部14に押圧力が加えられて第2のポット45側に凸、すなわち、外部から見て凹部状に変形し、図11のBに示すように、突起部14bが送液用パッド4の表面に当接して、第2のポット45のシート部材48を突き破り、送液用パッド4を第2のポット45中に押し込む。この第2の凸状変形部14は、図11に示すように、上下流方向に沿った断面において、やや上流側に頂上14aを有する山型形状を有しており、変形時には、突起部14bが下流側に向かって傾いてシート部材48を突き破るように構成されている。
この操作により、送液用パッド4が第2のポット45中の増幅液46に浸漬され、第2の増幅液46が毛細管現象により送液用パッド4内を浸透して不溶性担体2に供給可能となる。
第2の凸状変形部14も、指等で押すことにより、容易に変形して凹部状となる。この押圧後には凹部状が戻らず、送液用パッド4を第2のポット45中に押し込んだ状態を維持できる構成となっていることが好ましい。
本発明は、電源につながった装置を使用せずに、第1および第2の凸状変形部を変形させて増幅液を供給し高感度な分析を実現するもので、一つの態様として、人が手で変形させる態様が想定される。従って、増幅液が誤って外部に漏れない設計とすることが好ましく、上部ケース10に設けられている第1および第2の凸状変形部12、14は、上部ケース10の他の部分と隙間なく一体的に形成されていることが好ましい。凸状変形部12、14は伸縮可能な材質で作製されていて上部ケース10の他の部分と密閉された状態で接合されていることが好ましい。上部ケース10の第1および第2の凸状変形部12、14とそれ以外の部分とを個別に作製した後、互いに接合したものであってもよいが、第1および第2の凸状変形部12、14を上部ケース10の一部として、射出成形により、途中に接合箇所がない連続的な1つの部材として一体的に成形されていることが好ましい。
第1および第2の凸状変形部12、14はヒトの指等で容易に変形させることができる程度の柔軟性を有するものであることが必要である。凸状変形部12、14を構成する材質の曲げ弾性率は、50MPa以上350MPa以下が好ましく、70MPa以上150MPa以下がより好ましい。
また、上部ケース10と下部ケース20とを組み合わせる際に嵌め合うだけの場合には、隙間から液が漏れだすことがあるため、上部ケース10と下部ケース20の嵌合部についても、密閉状態で接着されていることが好ましい。
上部ケース10と下部ケース20との接着方法としては、超音波溶着法を用いることが好ましい。一般的に超音波溶着は溶着する部材が同素材でなければ溶着しづらいことが知られており、上部ケース/下部ケースの組み合わせは、ポリエチレン/ポリエチレン、ポリプロピレン/ポリプロピレンあるいはABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体)/ABSが良い。
一方で、凸状変形部12、14を上部ケース10に一体的に成形する場合には、上部ケース10を構成する材質が柔軟性を有するものであることを要する。他方、下部ケース20は検査用ストリップ1や第2のポット45を固定するために剛直であることが好ましい。具体的には、上部ケース10を構成する材質の曲げ弾性率は50MPa以上350MPa以下であることが好ましく、70MPa以上150MPa以下であることがより好ましい。下部ケース20を構成する材質の曲げ弾性率は500MPa以上900MPaが好ましく、650MPa以上750MPa以下が特に好ましい。
なお、曲げ弾性率は、ISO178規格の測定方法に従い、温度20℃の環境において、以下のように式(1)より算出した値とする。
曲げ弾性率を測定する材質について、幅b(mm)、厚さh(mm)の板状の試験片を作成し、支点間距離をL(mm)とした2つの支点で試験片を支える。支点間の中心にF(N)の荷重をかけ、荷重をかけた方向へのたわみ量(mm)を測定する。横軸にたわみS(mm)、縦軸に荷重F(N)とした、たわみ-荷重曲線を作成する。この曲線の原点での接線を求め、その傾き(荷重の変化量ΔF(N)、たわみの変化量ΔS(mm)とした場合、(ΔF/ΔS))を算出し、以下の式を用いて曲げ弾性率E(MPa)が算出できる。
曲げ弾性率E=(L/(4bh))×(ΔF/ΔS) 式(1)
従って、上部ケース/下部ケースの組み合わせは、軟化剤入りポリプロピレン/ポリプロピレンの組み合わせがもっとも好ましい。ここで、軟化剤入りポリプロピレンに使用する軟化剤はオレフィン系エラストマーが好ましく、ポリプロピレンに対するオレフィン系エラストマーの濃度は20質量%以上60質量%以下が好ましく、40質量%以上55質量%以下が特に好ましい。具体的な軟化剤としては、住友化学(株)社製のタフセレン(登録商標)が挙げられる。
なお、本発明のイムノクロマトグラフキットは、2つ以上の凸状変形部を有していればよく、検査ストリップに対して供給すべき溶液が3種以上ある場合には、それに応じて凸状変形部も3つ以上備えていてもよい。
不溶性担体2としては、例えば、ニトロセルロースメンブレンなどを使用することができる。また、不溶性担体2が固定されるバック粘着シート7とは、不溶性担体2が貼り付けられる面が粘着面であるシート状基材である。
標識保持パッド3は、不溶性担体2の長手方向中央部に固定されている。標識物質は、例えば、直径50nmの金コロイド(EM.GC50、BBI社製)を用いることが可能である。標識物質の表面は、被検物質と結合する物質で修飾することにより、被検物質との結合体を形成することが可能である。
標識物質は上記に限るものではなく、通常のクロマトグラフ法に用いることができる金属硫化物、免疫凝集反応に用いられる着色粒子などを使用することができ、特には、金属コロイドが好ましい。金属コロイドとしては、金コロイド、銀コロイド、白金コロイド、鉄コロイド、水酸化アルミニウムコロイド、およびこれらの複合コロイドなどが挙げられ、特に、適当な粒径において、金コロイドは赤色、銀コロイドは黄色を示す点でこのましく、その中でも金コロイドが最も好ましい。
なお、検査用ストリップ1は、上部ケース10の試料液滴下用開孔16と標識保持パッド3の位置が一致するように位置されている。
検査領域Lは、被検物質に結合する第2の物質を含み、被検物質と結合した標識物質が被検物質を介して補足される標識物質補足領域である。例えば、インフルエンザA型ウイルスあるいはそのバイオマーカーを被検物質として検出したい場合には、例えば、抗インフルエンザA型モノクローナル抗体(Anti-Influenza A SPTN-5 7307、Medix Biochemica社製)が物理吸着によりライン状に固定化されている抗体固定化ラインにより検査領域Lを構成する態様が好ましい。
この検査領域Lに被検物質と第1の物質を介して標識物質が結合した複合体が到達すると第2の物質と被検物質が特異的に結合し、被検物質と第1の物質を介して標識物質が補足されることとなる。一方、被検物質との複合体を構成していない標識物質は、検査領域Lに補足されることなく通過する。
確認領域Lは、第1の物質に結合可能な物質を含み、標識保持パッド3から試料液と共に不溶性担体2中を展開され、検査領域Lを通過した標識物質が第1の物質を介して補足され、試料液の展開の完了を確認するための領域である。例えば、インフルエンザA型ウイルスあるいはそのバイオマーカーを被検物質として検出したい場合には、例えば、抗マウスIgG抗体(抗マウスIgG(H+L)、ウサギF(ab’)2、品番566-70621、富士フイルム和光純薬(株)社製)が物理吸着によりライン状に固定化されている態様が好ましい。
増幅指標領域Lは、第2の増幅液46と反応する物質を含み、第2の増幅液46と反応して発色もしくは色が変化することにより、第2の増幅液46がその領域まで展開されたことを示し、第1の増幅液41の滴下のタイミングの指標となる領域である。例えば、第2の増幅液として、硝酸鉄水溶液とクエン酸(富士フイルム和光純薬(株)社製、038-06925)の混合水溶液を使用する場合には、ブロモクレゾールグリーン(富士フイルム和光純薬(株)社製)がライン状に固定化された発色試薬固定化ラインにより増幅指標領域Lを構成する態様が好ましい。このとき第2の増幅液46が増幅指標領域Lに到達すると、領域Lは緑色からオレンジ色へと変化する。この変色は、検査領域Lおよび確認領域Lが第2の増幅液46により十分に満たされたことの指標として捕えることができる。
金属コロイドなどの金属系標識物質のシグナルを増幅させる方法としては、標識物質に銀イオンおよび銀イオンのための還元剤を接触させ、還元剤によって銀イオンを還元して銀粒子を生成させ、その銀粒子が標識物質を核として標識物質上に沈着することにより標識物質によるシグナルを増幅させる方法(以下において、銀増幅)を用いることが好ましい。
銀増幅を実現させるために、第1の増幅液41として銀イオンを含む溶液を、第2の増幅液46として銀イオンのための還元剤を含む還元剤液を用いればよい。
(第1の増幅液)
第1の増幅液41として用いられる銀イオンを含む溶液としては、溶媒中に銀イオン含有化合物が溶解されているものが好ましい。銀イオン含有化合物としては有機銀塩、無機銀塩、もしくは銀錯体を用いることができる。好ましくは、無機銀塩もしくは銀錯体である。無機銀塩としては、水などの溶媒に対して溶解度の高い銀イオン含有化合物を使用することが可能であり、硝酸銀、酢酸銀、乳酸銀、酪酸銀、チオ硫酸銀などが挙げられる。特に好ましくは硝酸銀である。銀錯体としては、水酸基やスルホン基など水溶性基を有する配位子に配位された銀錯体が好ましく、ヒドロキシチオエーテル銀などが挙げられる。
(第2の増幅液)
第2の増幅液46として用いられる銀イオンを還元し得る還元剤を含有する還元剤液中に用いられる還元剤としては、銀イオンを銀に還元することができるものであれば、無機・有機のいかなる材料、またはその混合物でも用いることができる。無機還元剤としては、Fe2+、V2+あるいはTi3+などの金属イオンで原子価の変化し得る還元性金属塩、還元性金属錯塩を好ましく挙げることができる。無機還元剤を用いる際には、酸化されたイオンを錯形成するか還元して、除去するか無害化する必要がある。例えば、Fe2+を還元剤として用いる系では、クエン酸やEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を用いて酸化物であるFe3+の錯体を形成し、無害化することができる。本系ではこのような無機還元剤を用いることが好ましく、より好ましくはFe2+の金属塩が好ましい。
なお、湿式のハロゲン化銀写真感光材料に用いられる現像主薬(例えばメチル没食子酸塩、ヒドロキノン、置換ヒドロキノン、3-ピラゾリドン類、p-アミノフェノール類、p-フェニレンジアミン類、ヒンダードフェノール類、アミドキシム類、アジン類、カテコール類、ピロガロール類、アスコルビン酸(またはその誘導体)、およびロイコ色素類)、および本分野の当業者にとって明らかなその他の材料、例えば米国特許第6,020,117号に記載されている材料も用いることができる。
還元剤としては、アスコルビン酸還元剤も好ましい。有用なアスコルビン酸還元剤は、アスコルビン酸と類似物、異性体とその誘導体を含み、例えば、D-またはL-アスコルビン酸とその糖誘導体(例えばγ-ラクトアスコルビン酸、グルコアスコルビン酸、フコアスコルビン酸、グルコヘプトアスコルビン酸、マルトアスコルビン酸)、アスコルビン酸のナトリウム塩、アスコルビン酸のカリウム塩、イソアスコルビン酸(またはL-エリスロアスコルビン酸)、その塩(例えばアルカリ金属塩、アンモニウム塩または当技術分野において知られている塩)、エンジオールタイプのアスコルビン酸、エナミノールタイプのアスコルビン酸、チオエノ-ルタイプのアスコルビン酸等を好ましく挙げることができ、特にはD、LまたはD,L-アスコルビン酸(そして、そのアルカリ金属塩)若しくはイソアスコルビン酸(またはそのアルカリ金属塩)が好ましく、ナトリウム塩が好ましい塩である。必要に応じてこれらの還元剤の混合物を用いることができる。
なお、本実施形態において、第1の凸状変形部12は、第1のポット40を中間部材30に設けられている破断部34に向けて移動させるものとしたが、第1の凸状変形部12は、その変形に伴い、第1のポット40のシート部材43を破断部34により破断させることができる構成であればよい。
第1のポット40のシート部材43が破断されて第1のポット40から流出する第1の増幅液41を収容部32の底面の増幅液充填孔から不溶性担体2上に滴下させることができる構成であれば、第1のポット40および第1のポット40を収容する収容部32の構成も本実施形態の構成に限らない。
また、第1の凸状変形部の突起部は2つ以上あることが、第1のポット40を傾けず平行に移動させることができ、好ましい。ただし、第1の凸状部材は上記実施形態の第2の凸状変形部と同様の形状の突起部が1つの形態であっても構わない。第2の凸状部変形部と同一形状の凸状変形部を第1のポット40を移動させる第1の凸状変形部としても用いてもよい。
図12は、第2の凸状変形部と同一形状の変形部114を、第1のポット40を移動させるために使用する場合の形態を示す図11と同様の切断端面図である。
図12のAに示すように、変形前において、凸状変形部114の突起部114bの下方に第1のポット40が位置するように配置される。また、第1のポット40の下方には中間部材30の破断部34が位置している。凸状変形部114の頂上114aを押下することにより突起部114bが第1のポット40の上面に押しあたり、第1のポット40を押し下げる。それにより第1のポット40のシート部材43を破断部34が突き破り、第1のポット40に封入されていた第1の増幅液41が第1のポットから流出して検査用ストリップ1に供給される。
このように、凸状変形部114に設けられている突起部が1つであってもポットを移動させることができる。
なお、本発明のイムノクロマトグラフキットには、検体の抽出を補助する補助薬品などを含む検体抽出液を内包するポットや検体希釈液を内包するポット、キットの保存を助ける乾燥剤や脱酸素剤、取扱い説明書などの添付文書、および、綿棒などの検体採取器具などの検査に必要な器材一式もしくはその一部を含んでも良い。
本イムノクロマトグラフキットを用いれば、専用の分析装置などを用いることなく、このキット単体で精度よく検査を行うことができる。
<イムノクロマトグラフ検査方法>
上記イムノクロマトグラフキット100を用いたイムノクロマトグラフ検査方法について簡単に説明する。
試料液滴下用開孔16から試料液を標識保持パッド3上に滴下する。試料液中に被検物質が含まれている場合には、標識保持パッド3において、被検物質と第1の物質が結合することにより、第1の物質を介する被検物質と標識物質との複合体が形成され、この複合体が試料液と共に吸収パッド6の吸引力により毛細管現象で吸収パッド6側に向かって展開される。この試料液を滴下すると同時もしくはその後、第2の凸状変形部14を押下し、送液用パッド4を変位させて第2のポット45のシート部材48を破断させ、送液用パッド4を第2の増幅液46に浸して第2の増幅液46を不溶性担体2に送液する。なお、第2の凸状変形部14を押下するタイミングは試料液の滴下時から30秒以内とすることが好ましく試料液の滴下の直後が特に好ましい。
検査領域Lに到達した複合体は、検査領域Lの第2の物質と結合し捕捉される。また、被検物質と結合していない第1の物質は検査領域Lを通過して確認領域Lに到達し、確認領域Lの第1の物質と結合する物質と結合し捕捉される。
第2の増幅液46は検査領域L、確認領域Lを経て増幅指標領域Lへ到達する。このとき、増幅指標領域Lが変色することにより、第2の増幅液46の増幅指標領域Lへの到達を視覚的に認識することができる。増幅指標領域Lの変色を確認後、第1の凸状変形部12を押下して第1の増幅液41を不溶性担体2上に供給する。
第1の増幅液41を不溶性担体2に供給してから反応終了を待ち、観察窓18から、検査領域Lおよび確認領域Lの発色を確認する。検査領域Lの発色により被検物質の有無およびその濃度の高低を確認することが可能であり、確認領域Lの発色により被検物質を測定する検査が成功したかどうかを確認することができる。検査領域Lおよび確認領域Lにおける発色は標識のシグナルを増幅して得られたものであり、高感度な検査を実現することができる。
以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[A]抗原がLAMである場合
[検体液の調製]
健常人の尿検体(BioreclamationIVT社)をプールした尿検体に、結核菌より抽出されたリポアラビノマンナン(LAM)(02249-61、ナカライテスク社)(抗原)を添加し、LAM濃度が0.1ng/mLの検体液(抗原を含み得る液)を調製した。
[実施例A1]
〔濃縮デバイスの作製〕
以下のとおり、実施例A1の濃縮デバイスを作製した。
まず、ミニ遠心ろ過フィルター(VIVACLEAR MINI 0.8μm、多孔質膜の材質:ポリエーテルスルホン(PES)、多孔質膜の孔径:0.8μmザルトリウス社製)を準備した。上記遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器210と第2の容器220とを備え、第1の容器210の底部は多孔質膜からなる排出部212によって構成されている。多孔質膜の材料であるPESの表面エネルギーは46dynes/cmである。
次に、上記ミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA、膨潤率:30g/g、粒子径:300μm)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
〔検体液の濃縮〕
得られた濃縮デバイスを用いて、以下のとおり、上述した検体液を濃縮した。
<検体液注入工程>
得られた濃縮デバイスの第1の容器に上述した検体液(LAM濃度が0.1ng/mLの検体液)を700μL注入し、SAP粒子と混合した(図3A)。なお、注入された検体液は、排出部から排出されることなく、第1の容器に保持されていた。
<吸水工程>
その後5分間静置した。この間、検体液に含まれる溶液(水、低分子)がSAP粒子によって吸収されて、第1の容器中に検体液の濃縮液である検体液濃縮液が生成した(図3B)。
<排出工程>
次いで、濃縮デバイスを小型微量遠心機(株式会社トミー精工社製Multi-Spin)に入れ、検体液濃縮液に対して上から下の方向(排出部の方向)に遠心力を加え(回転数:6000rpm)、時間:数十秒)、検体液濃縮液を多孔質膜(排出部)から排出した(図3C)。
<回収工程>
排出された検体液濃縮液を第2の容器に回収した(図3D)。得られた検体液濃縮液の量は100μLであった。濃縮時間(検体液注入工程から回収工程までにかかった時間(分))は7分であった。
〔LAMの検出〕
得られた検体液濃縮液(60μL)について、市販のLAMキット(Alere社製Alere DetermineTM TB LAM Ag)を用いてLAMを検出し、次いで、富士フイルム社製LAS4000を用いて光学濃度を測定した。
また、LAM濃度が0.1ng/mL、0.2ng/mL、0.3ng/mL、0.4ng/mLの水溶液を調製し、同様に光学濃度を測定し、検量線を作成した。そして、上述した検体液濃縮液について、検量線を用いて、その光学濃度からLAM濃度(濃縮後)を求め、LAM濃縮率(=LAM濃度(濃縮後)/LAM濃度(濃縮前)を算出した。LAM濃縮率を表1に示す。LAM濃縮率が1超である場合、検体液が濃縮されたことを意味する。LAM濃縮率が高い方が好ましい。
[実施例A2]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:セルロースアセテート(CA)、孔径:5μm)(アドバンテック社製ミニザルト CA 5μmから取り出したCA膜)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料であるCAの表面エネルギーは50dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例A1と同様に、検体液の濃縮、及び、LAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
なお、得られた検体液濃縮液の量は100μL、濃縮時間は7分であった。
[実施例A3]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:セルロースアセテート(CA)、孔径:0.2μm)(アドバンテック社製ミニザルト CA 0.2μmから取り出したCA膜)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料であるCAの表面エネルギーは50dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例A1と同様に、検体液の濃縮、及び、LAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
なお、得られた検体液濃縮液の量は100μL、濃縮時間は7分であった。
[実施例A4]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:ガラスファイバー(GF)、孔径:0.45μm)(Cytiva社製プラディスク13から取り出したGF膜)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料であるGFの表面エネルギーは73dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例A1と同様に、検体液の濃縮、及び、LAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
なお、得られた検体液濃縮液の量は100μL、濃縮時間は7分であった。
[実施例A5]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:親水性PTFE、孔径:0.05μm)(アドバンテック社製PTFE膜)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料である親水性PTFEの表面エネルギーは35dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例A1と同様に、検体液の濃縮、及び、LAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
なお、得られた検体液濃縮液の量は100μL、濃縮時間は7分であった。
[実施例A6]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:疎水性PTFE、孔径:0.05μm)(アドバンテック社製PTFE膜)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料である疎水性PTFEの表面エネルギーは23dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例A1と同様に、検体液の濃縮、及び、LAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
なお、得られた検体液濃縮液の量は60μL、濃縮時間は7分であった。得られた検体液濃縮液の量が少ない理由として、多孔質膜の孔径が小さいことが考えられる。
[実施例A7]
実施例A1と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
上述した検体液をプールした尿検体で4倍に希釈して、LAM濃度が0.025ng/mLの検体液(抗原を含み得る液)を調製し、この検体液を用いた点以外は実施例A1と同様に、検体液の濃縮、及び、LAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
[比較例A1]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:ガラスファイバー(GF)、孔径:100μm)(メルク社製GF膜)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料であるGFの表面エネルギーは73dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて実施例A1と同様に検体液の濃縮を行おうとしたところ、第1の容器に注入された検体液は第1の容器に保持されずに排出部から全て排出されて第2の容器に回収された。回収された検体液は700μLであった。第2の容器に回収された検体液について、実施例A1と同様にLAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
[比較例A2]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:セルロース、孔径:0.01μm未満)(メルク社製アミコンウルトラ3kDa、0.5mLから取り出した膜)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料であるGFの表面エネルギーは73dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて実施例A1と同様に検体液の濃縮を行おうとしたところ、排出工程において短時間の遠心では検体液濃縮液が多孔質膜から排出されず、検体液濃縮液を回収することができなかった。そのため、LAMの検出を行わなかった。
[比較例A3]
実施例A1の濃縮デバイスの代わりに、ミニ遠心ろ過フィルター(VIVACLEAR MINI 0.8μm、多孔質膜の材質:ポリエーテルスルホン(PES)、多孔質膜の孔径:0.8μmザルトリウス社製)(SAP粒子を入れていないもの)を使用して、実施例A1と同様に検体液注入工程、排出工程及び回収工程を行った。第1の容器に注入した検体液全てが第2の容器に回収された。回収された検体液の量は700μLであった。回収された検体液について、実施例A1と同様にLAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
[比較例A4]
アミコンウルトラ(3k(3kは、3KDaで、分画分子量))(メルク社製;UFC5003BK)を用いて、上述した検体液を濃縮した。該製品は、図13に示すとおり、ろ過膜ユニットと通液回収容器からなる。ろ過膜ユニットを通液回収容器(ろ過膜はない)に差し込んだ状態で遠心を行い、ろ過膜ユニットから濃縮液を回収する製品である。ろ過膜ユニットに残った濃縮液を回収する手法は、最初の遠心時に対して回収容器に差し込む向きを逆向きにしてろ過膜ユニットを通液回収容器に差し込んで、低回転数で遠心を行うことで濃縮液を回収する事が出来る。
ろ過膜ユニットに使われている濾過膜は、ミリポア社製で、低吸着再生セルロース膜を利用しており、孔径は、未記載だが、分画分子量が3KDaであることから、0.05μm以下であると推定される膜である。通液回収容器は、2つ存在していて、一方はろ過膜ユニットから通過した液を回収・廃棄する容器である。他方は、ろ過膜ユニットの残った濃縮液を回収するための容器である。
このような製品のろ過膜ユニットにLAM濃度が0.1ng/mLの検体液を700μL入れた。通液回収容器1に差し込んだ状態で20分間、4℃、8000rpmの回転数で遠心した。この際、通液回収容器側に370μLの液が移動して、ろ過膜ユニットには少量の液が残った。通液回収容器を新しい容器(通液回収容器2)に入れ替えて、限外ろ過ユニットを最初の遠心の時に対して回収容器に差し込む向きを逆向きに回収容器に差し込んで、2000rpm2分間で遠心を行った(逆スピン遠心という)。結果得られた検体液濃縮液の量は130μLだった。この時、濃縮に要した時間は、26分だった。得られた検体液濃縮液について、実施例A1と同様にLAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
[比較例A5]
実施例A1で用いたミニ遠心ろ過フィルターから多孔質膜(材質:PES)を取り出して、代わりに、多孔質膜(材質:ポリプロピレン(PP)、孔径:50μm)(アズワン社製精細ポリプロピレンメッシュ)を取り付けた。多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターは、図2に示されるように、第1の容器と第2の容器とを備え、第1の容器の底部は多孔質膜(排出部)によって構成されている。多孔質膜の材料であるGFの表面エネルギーは73dynes/cmである。
次に、多孔質膜交換後のミニ遠心ろ過フィルターの第1の容器に市販のSAP粒子(日本触媒社製アクアリックCA:膨潤率30g/g)100mgを入れた。
このようにして、図1に示されるような濃縮デバイスを得た。
得られた濃縮デバイスを用いて実施例A1と同様に検体液の濃縮を行おうとしたところ、第1の容器に注入された検体液は第1の容器に保持されずに排出部から排出されて第2の容器に回収された。第2の容器に回収された検体液について、実施例A1と同様にLAMの検出を行った。LAM濃縮率を表1に示す。
[参考例A6]
比較例A3と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
上述した検体液をプールした尿検体で4倍に希釈して、LAM濃度が0.025ng/mLの検体液(抗原を含み得る液)を調製し、この検体液を用いた点以外は比較例A3と同様に検体液注入工程、排出工程及び回収工程を行った。第1の容器に注入した検体液全てが第2の容器に回収された。回収された検体液の量は700μLであった。回収された検体液について、実施例A1と同様にLAMの検出を行ったが検出限界以下で濃度が確認されなかった。LAM濃縮はされていないので表1に1倍として表記した。
表1中、「SAP膨潤率」は、使用された高吸水性ポリマーの膨潤率[g/g]を表す。膨潤率の測定方法は上述のとおりである。
表1中、「多孔質膜材質」は、使用された多孔質膜の材質を表し、PESはポリエーテルスルホン、CAはセルロースアセテート、GFはガラスファイバー、親水性PTFEは親水性ポリテトラフルオロエチレン、疎水性PTFEは疎水性ポリテトラフルオロエチレン、PPはポリプロピレンを表す。
表1中、「孔径」は、使用された多孔質膜の孔径[μm]を表す。
表1中、「表面エネルギー」は、使用された多孔質膜の材料の表面エネルギー[dynes/cm]を表す。表面エネルギーの測定方法は上述のとおりである。
表1中、「濃縮時間」は、検体液注入工程から回収工程までにかかった時間(分)を表す。濃縮時間は、実用上、20分以下であることが好ましい。
表1から分かるように、本発明の濃縮デバイスである実施例A1~A7を用いた場合、短時間(20分以下)で検体液を濃縮することができた。なかでも、多孔質膜が24dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなる実施例A1~A5及び実施例A7は、より高い濃縮率を示した。そのなかでも、多孔質膜が40dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなる実施例A1~A4は、さらに高い濃縮率を示した。
一方、多孔質膜の孔径が10μmを超える比較例A1及び比較例A5は、上述のとおり、注入された検体液が第1の容器に保持されず、検体液を濃縮することができなかった。
また、多孔質膜の孔径が0.05μm未満の比較例A2は、上述のとおり、検体液濃縮液を回収することができなかった。また、高吸水性ポリマーを有さない比較例A3及び比較例A6は、検体液を濃縮することができなかった。
実施例A1~A5は、逆スピン遠心が必要なく遠心回数1回で、かつ、7分という短時間で濃縮倍率が4倍出来ているのに対して、比較例A4では、同程度の濃縮率を得るのに、遠心回数が2回で濃縮時間も3倍以上かかることが分かった。
LAMキットを用いて得られた光学濃度は、実施例A1~A5、比較例A4の濃度が同じ程度であり、その1/4程度の濃度が、比較例A1と実施例A7の測定で得られた。比較例A6の濃度は更に低い濃度であった。本発明の構成を有するキットを用いることにより、短時間で操作可能な濃縮手段で、4倍の検出感度が達成できることがわかった。
[B]抗原がインフルエンザウイルスである場合
[検体液の調製]
クイックS-インフルA・B「生研」陰性/陽性コントロール液(品番;322968、デンカ生研社製)を用いて検体液(抗原を含み得る液)を調製した。
具体的には、上記コントロール液を、0.1質量%BSA(Bovine Serum Albumin)を含むPBS(Phosphate buffered salts)バッファーで希釈し、各濃度の検体液(抗原を含み得る液)とした。ここで、濃度(倍)とは、コントロール液/(コントロール液+バッファー)であり、例えば、コントロール液をバッファーで100倍に希釈した場合、濃度は0.01倍である。
[インフルエンザウイルス検出用イムノクロマトグラフキットの作製]
以下のとおり、被検物質(生体液中に含まれる高分子)としてインフルエンザウイルスを検出するためのインフルエンザウイルス検出用イムノクロマトグラフキット(検出デバイス)を作製した。
(1-1)被検物質に結合可能な第1の物質が修飾された標識物質としての抗インフルエンザA型抗体修飾金コロイドの作製
直径50nmの金コロイドを含有する溶液(品番:EM.GC50、BBI社製)9mLに50mmol/LのKHPOバッファー(pH7.5)を1mL加えてpHの調整を行い、その後、160μg/mLの抗インフルエンザA型モノクローナル抗体(Anti-Influenza A SPTN-5 7307、Medix Biochemica社製)含有溶液1mLを加えて10分間攪拌した。その後、10分間静置した後に、1質量%のポリエチレングリコール(PEG(polyethylene glycol);重量平均分子量(Mw.):20000、品番:168-11285、富士フイルム和光純薬(株)社製)含有水溶液を550μL加えて10分間攪拌し、続いて10質量%牛血清アルブミン(BSA(Bovine serum albumin);FractionV、品番:A-7906、SIGMA社製)の水溶液を1.1mL加えて10分間攪拌した。この溶液を遠心分離装置(himacCF16RX、日立(株)社製)を用いて、8000×g、4℃の条件で30分間遠心分離した。容器の底に1mLを残して上澄み液を取り除き、超音波洗浄機により容器の底に残った1mL液中に含まれる金コロイドを再分散した。この後、20mLの金コロイド保存液(20mmol/L Tris-HCl(トリス塩酸)バッファー(pH8.2)、0.05%PEG(Mw.20000)、150mmol/L NaCl、1%BSA)に分散し、再び同じ遠心分離装置を用いて同様の条件で遠心分離を行い、上澄み液を取り除き、超音波分散後、金コロイド保存液に分散し、抗インフルエンザA型抗体修飾金コロイド(50nm)溶液を得た。
(1-2)標識保持パッドとしての抗インフルエンザA型抗体修飾金コロイド保持パッドの作製
(1-1)で作成した抗インフルエンザA型抗体修飾金コロイドを、Tris-HClバッファー(pH8.2)の濃度が20mmol/L、PEG(Mw.20000)の濃度が0.05質量%、スクロースの濃度が5質量%、そして光路長10mmとしたときの金コロイドの520nmの光学濃度が0.1となるように水で希釈し、金コロイド塗布液とした。この塗布液を、12mm×300mmに切ったグラスファイバーパッド(GlassFiber Conjugate Pad、ミリポア社製)1枚あたり0.8mLずつ均一に塗布し、24時間減圧乾燥することで抗インフルエンザA型抗体修飾金コロイド保持パッド(金コロイド保持パッド)を得た。
(1-3)クロマトグラフ担体の作製
不溶性担体として、60mm×300mmに切断したニトロセルロースメンブレン(プラスチックの裏打ちあり、HiFlow Plus HF135(キャピラリーフローレート=135秒/cm)、ミリポア社製)を用い、このメンブレン上に以下のような方法により、検査領域、確認領域および増幅指標領域を形成してクロマトグラフ担体を作製した。
ニトロセルロースメンブレンの60mmの短辺のうちの下流側から15mmの位置に、1.5mg/mLとなるように調製した抗インフルエンザA型モノクローナル抗体(Anti-Influenza A SPTN-5 7307、Medix Biochemica社製)溶液をライン状に塗布し検査領域とした。さらに60mmの短辺のうちの下流側から11mmの位置に、0.2mg/mLとなるように調製した抗マウスIgG抗体(抗マウスIgG(H+L)、ウサギF(ab’)2、品番566-70621、富士フイルム和光純薬(株)社製)溶液をライン状に塗布し確認領域とした。さらに60mmの短辺のうちの下流側から9mmの位置に、30mmol/Lに調製したブロモクレゾールグリーン(富士フイルム和光純薬(株)社製)をライン状に塗布し増幅指標領域とした。それぞれの塗布の後にニトロセルロースメンブレンを、温風式乾燥機で50℃、30分間乾燥した。乾燥が終了した後、ブロッキング液(0.5質量%カゼイン(乳由来、品番030-01505、富士フイルム和光純薬(株)社製)を含有する50mmol/Lのホウ酸バッファー(pH8.5))500mLを入れたバットに、上記のように乾燥したニトロースメンブレンを浸漬させてそのまま30分間静置した。その後ニトロセルロースメンブレンを取り出して、別のバットに準備した洗浄・安定化液(0.5質量%スクロースおよび0.05質量%コール酸ナトリウムを含む50mmol/L Tris-HCl(pH7.5)バッファー)500mL中にニトロセルロースメンブレンを浸し、そのまま30分間静置した。その後、ニトロセルロースメンブレンを液から取り出し、25℃の環境で24時間乾燥させた。
抗インフルエンザA型抗体を固定化した部分が、被検物質に結合する第2の物質を含む検査領域、抗マウスIgG抗体固定化した部分が、第1の物質に結合可能な物質を含む確認領域、ブロモクレゾールグリーンを固定した部分が、下記に記載した、第2のポットに封入する還元剤溶液である第2の増幅液と反応する物質を含む増幅指標領域にそれぞれ相当する。
(1-4)検査用ストリップの作製
バック粘着シート(60mm×300mm(ニップンテクノクラスタ社製))に、(1-3)で作製したクロマトグラフ担体を貼り付けた。次に、クロマトグラフ担体の短辺のうちの下流側から26mmの位置に幅3mmの両面テープ(日東電工)を固定した。その後、両面テープの下流端と(1-2)で作製した金コロイド保持パッドの下流端が重なるようにして金コロイド保持パッドをクロマトグラフ担体に固定した。送液用パッド(25mm×300mmに切ったグラスファイバーパッド(Glass Fiber Conjugate Pad、ミリポア社製))をクロマトグラフ担体の上流側に、送液用パッドとクロマトグラフ担体が7mm重なるように貼り付けた。こうして作製した部材を、300mmの長辺と垂直な方向に対して平行に、幅が5mmとなるようにギロチン式カッター(CM4000、ニップンテクノクラスタ社製)で切断し、60本の検査用ストリップ(但し、吸収パッドを含まない。)を作製した。
(1-5)増幅液の作製
(1-5-1)第2のポットに封入する増幅液(還元剤溶液)の作製
水290gに、硝酸鉄(III)九水和物(富士フイルム和光純薬(株)社製、095-00995)を水に溶解して作製した1mol/Lの硝酸鉄水溶液23.6mL、クエン酸(富士フイルム和光純薬(株)社製、038-06925)13.1gを溶解させた。全て溶解してから、スターラーで攪拌しながら硝酸(10重量%)溶液を36mL加え、硫酸アンモニウム鉄(II)六水和物(富士フイルム和光純薬(株)社製、091-00855)を60.8g加えた。このように調製した溶液を第2のポットに封入する第2の増幅液である還元剤溶液とした。
(1-5-2)第1のポットに封入する増幅液(銀イオン溶液)の作製
水66gに、硝酸銀溶液8mL(10gの硝酸銀を含む)と1mol/Lの硝酸鉄水溶液24mLを加えた。さらに、この溶液と、硝酸(10重量%)5.9mL、ドデシルアミン(富士フイルム和光純薬(株)社製、123-00246)0.1g、界面活性剤C1225-C-O-(CHCHO)50H 0.1gをあらかじめ47.6gの水に溶解した溶液を混合し、これを第1のポットに封入する第1の増幅液である銀イオン溶液とした。
(1-6)吸収パッドの作製
12mm×10mmに切ったグラスファイバーパッド(ガラス濾紙、アドバンテック社製)を60枚準備し、吸収パッドとした。
(1-7)イムノクロマトグラフキットの部品の作製
図5および図6等に示すようなイムノクロマトグラフキット100を構成する下部ケース20、上部ケース10、中間部材30、および第1のポット40、第2のポット45を、ポリプロピレンを材料として射出成形によりそれぞれ作製した。上部ケースは住友化学
(株)社製オレフィン系エラストマーであるタフセレン(登録商標)を50質量%含有するポリプロピレンを材料として射出成形により作製した。なお、上部ケース10は、2つの変形可能な部位(第1の凸状変形部と第2の凸状変形部と)を備え、この2つの変形部は上部ケース10と分離する部分はなく、すべての境界部で上部ケース10の一部として射出成形で作製した。
なお、上部ケースは、図5および図6等に示す第1の凸状変形部12が2本の突起部を有し、第2の凸状変形部14が1本の突起部を有する構成とした。上部ケースと下部ケースの材質の曲げ弾性率は、それぞれ90(MPa)、700(MPa)であった。
(1-8)イムノクロマトグラフキットの作製
下部ケース20、(1-4)で作製した検査用ストリップ1と(1-6)で作製した吸収パッド6を、図5、および図6に示すように固定した。次に、第1のポット40、第2のポット45に、それぞれ、(1-5-2)、(1-5-1)で作製した第1のポット40に封入する第1の増幅液41、第2のポット45に封入する第2の増幅液46を充填し、シート部材48としてのアルミ箔で第2のポット45を、シート部材43としてのアルミ箔で第1のポット40をそれぞれ封止し、図5、および図6に示すように、第2のポット45を、シート部材48を上にして下部ケース20に、第1のポット40を、シート部材43を下にして中間部材30に装着した。そして、上部ケース10と下部ケース20とを外周同士が接触するように嵌め合わせた状態で、上部ケースと下部ケースとの接触部を超音波溶着により接合させた。このとき、溶着部位は密閉状態で均一にすべての部位で溶着されていることを確認した。このようにしてインフルエンザウイルス検出用イムノクロマトグラフキットを作製した。
[実施例B1]
〔濃縮デバイスの作製〕
実施例A1と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
〔検体液の濃縮〕
得られた濃縮デバイスを用いて、上述した実施例A1と同様の手順に従って、上述した検体液(インフルエンザウイルスを含有する検体液)を濃縮した。具体的には、検体液注入工程において、検体液(LAMを含有する検体液)700μLの代わりに、検体液(インフルエンザウイルスを含有する検体液)700μLを使用した点以外は、上述した実施例A1と同様の手順に従って、検体液(インフルエンザウイルスを含有する検体液)を濃縮した。
得られた検体液濃縮液の量は100μLであった。濃縮時間(検体液注入工程から回収工程までにかかった時間(分))は7分であった。
〔インフルエンザウイルスの検出〕
得られた検体液濃縮液について、以下のとおり、インフルエンザウイルスの検出を行った。
(2-1)滴下
得られた検体液濃縮液(40μL)を、上述のとおり作製したインフルエンザウイルス検出用イムノクロマトグラフキットの金コロイド保持パッドに滴下した。これにより、検体液中のインフルエンザA型ウイルスと金コロイド保持パッド中のインフルエンザA型モノクローナル抗体で修飾された金コロイド粒子(修飾金粒子)との複合体である金粒子複合体が形成された。この状態で、上記ニトロセルロースメンブレンの下流側に展開した。
(2-2)第2のポットに封入する増幅液(還元剤溶液)の展開
(2-1)の検体液濃縮液の滴下直後に、第2の凸状変形部14を押下することで、第2のポット45に封入した第2の増幅液46を封止しているシート部材48であるアルミ箔を破り、第2のポット45の中に送液用パッド4を浸すことにより、毛細管現象を利用して第2の増幅液46を不溶性担体2に供給した。
(2-3)銀増幅
増幅指標領域Lが緑からオレンジに変色した後、第1の凸状変形部12(実施例2では第1の凸状変形部114)を押下して第1のポット40を中間部材30のポット収容部32の破断部34に向けて移動させることにより、第1のポット40を封止しているシート部材43であるアルミ箔を破断部34により押し破り、第1の増幅液41である銀イオン溶液を中間部材30の開口部から不溶性担体2に供給して、銀増幅反応を行った。銀増幅反応は数十秒で完了する。
(2-4)濃縮率の評価
検査領域Lの着色を目視により確認し、着色が確認された最も小さい濃度(C1)を調べたところ、0.01倍であった。また、検体液を濃縮せずに、同様にインフルエンザウイルスの検出を行い、着色が確認された最も小さい濃度(C0)を調べたところ、0.04倍であった。ここで、濃度(C1)の逆数は濃縮率におよそ比例するため、C1の逆数をC0の逆数で除したものを濃縮率として算出した。結果を表2に示す。濃縮率が1超である場合、検体液が濃縮されたことを意味する。濃縮率が高い方が好ましい。
[実施例B2]
SAP粒子として、SAP Spheres(M2 polymer Technologys社製、膨潤率:20g/g)を使用した点以外は、実施例A1と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例B1と同様に、検体液の濃縮、及び、インフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.01倍であった。濃縮率を表2に示す。
なお、得られた検体液濃縮液の量は40μL、濃縮時間は4分であった。
[実施例B3]
実施例A3と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例B1と同様に、検体液の濃縮、及び、インフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.01倍であった。濃縮率を表2に示す。
[実施例B4]
実施例A4と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例B1と同様に、検体液の濃縮、及び、インフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.01倍であった。濃縮率を表2に示す。
[実施例B5]
実施例A5と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例B1と同様に、検体液の濃縮、及び、インフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.012倍であった。濃縮率を表2に示す。
[実施例B6]
実施例A6と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例B1と同様に、検体液の濃縮、及び、インフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.01倍であった。濃縮率を表2に示す。
[実施例B7]
SAP粒子として、市販のSAP(高吸水性ポリマー)粒子(型番197-12451:富士フイルム和光純薬(株)社製)を分粒したもの(粒子径:0.05mm、膨潤率:600g/g、吸水速度:20g/分)を使用した点以外は、実施例A1と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例B1と同様に、検体液の濃縮、及び、インフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.02倍であった。濃縮率を表2に示す。
[実施例B8]
SAP粒子として、市販のSAP(高吸水性ポリマー)粒子(M2 Polymer Technologies Inc.社製;SAP Sphere 2.5mm)を分粒したもの(粒子径:2.5mm、膨潤率:13g/g、吸水速度:0.5g/分)を使用した点以外は、実施例A1と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて、実施例B1と同様に、検体液の濃縮、及び、インフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.01倍であった。濃縮率を表2に示す。
[比較例B1]
比較例A1と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて実施例B1と同様に検体液の濃縮を行おうとしたところ、第1の容器に注入された検体液は第1の容器に保持されずに排出部から全て排出されて第2の容器に回収された。回収された検体液は700μLであった。第2の容器に回収された検体液について、実施例B1と同様にインフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.04倍であった。濃縮率を表2に示す。
[比較例B2]
比較例A2と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて実施例B1と同様に検体液の濃縮を行おうとしたところ、排出工程において短時間の遠心では検体液濃縮液が多孔質膜から排出されず、検体液濃縮液を回収することができなかった。そのため、インフルエンザウイルスの検出を行わなかった。
[比較例B3]
実施例B1の濃縮デバイスの代わりに、ミニ遠心ろ過フィルター(VIVACLEAR MINI 0.8μm、多孔質膜の材質:ポリエーテルスルホン(PES)、多孔質膜の孔径:0.8μmザルトリウス社製)(SAP粒子を入れていないもの)を使用して、実施例B1と同様に検体液注入工程、排出工程及び回収工程を行った。第1の容器に注入した検体液全てが第2の容器に回収された。回収された検体液の量は700μLであった。回収された検体液について、実施例B1と同様にインフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.04倍であった。濃縮率を表2に示す。
[比較例B4]
アミコンウルトラ(3k(3kは、3KDaで、分画分子量))(メルク社製;UFC5003BK)を用いて、上述した検体液を濃縮した。該製品は、図13に示すとおり、ろ過膜ユニットと通液回収容器からなる。ろ過膜ユニットを通液回収容器(ろ過膜はない)に差し込んだ状態で遠心を行い、ろ過膜ユニットから濃縮液を回収する製品である。ろ過膜ユニットに残った濃縮液を回収する手法は、最初の遠心時に対して回収容器に差し込む向きを逆向きにしてろ過膜ユニットを通液回収容器に差し込んで、低回転数で遠心を行うことで濃縮液を回収する事が出来る。
ろ過膜ユニットに使われている濾過膜は、ミリポア社製で、低吸着再生セルロース膜を利用しており、孔径は、未記載だが、分画分子量が3KDaであることから、0.05μm以下であると推定される膜である。通液回収容器は、2つ存在していて、一方はろ過膜ユニットから通過した液を回収・廃棄する容器である。他方は、ろ過膜ユニットの残った濃縮液を回収するための容器である。
このような製品のろ過膜ユニットに検体液を700μL入れた。通液回収容器1に差し込んだ状態で20分間、4℃、8000rpmの回転数で遠心した。この際、通液回収容器側に370μLの液が移動して、ろ過膜ユニットには少量の液が残った。通液回収容器を新しい容器(通液回収容器2)に入れ替えて、限外ろ過ユニットを最初の遠心の時に対して回収容器に差し込む向きを逆向きに回収容器に差し込んで、2000rpm2分間で遠心を行った(逆スピン遠心という)。結果得られた検体液濃縮液の量は130μLだった。この時、濃縮に要した時間は、26分だった。得られた検体液濃縮液について、実施例B1と同様にインフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.015倍であった。濃縮率を表2に示す。
[比較例B5]
比較例A5と同様の手順に従って、濃縮デバイスを作製した。
得られた濃縮デバイスを用いて実施例B1と同様に検体液の濃縮を行おうとしたところ、第1の容器に注入された検体液は第1の容器に保持されずに排出部から全て排出されて第2の容器に回収された。回収された検体液は700μLであった。第2の容器に回収された検体液について、実施例B1と同様にインフルエンザウイルスの検出を行った。着色が確認された最も小さい濃度(C1)は、0.04倍であった。濃縮率を表2に示す。
表2中、「SAP膨潤率」は、使用された高吸水性ポリマーの膨潤率[g/g]を表す。膨潤率の測定方法は上述のとおりである。
表2中、「多孔質膜材質」は、使用された多孔質膜の材質を表し、PESはポリエーテルスルホン、CAはセルロースアセテート、GFはガラスファイバー、親水性PTFEは親水性ポリテトラフルオロエチレン、疎水性PTFEは疎水性ポリテトラフルオロエチレン、PPはポリプロピレンを表す。
表2中、「孔径」は、使用された多孔質膜の孔径[μm]を表す。
表2中、「表面エネルギー」は、使用された多孔質膜の材料の表面エネルギー[dynes/cm]を表す。表面エネルギーの測定方法は上述のとおりである。
表2中、「濃縮時間」は、検体液注入工程から回収工程までにかかった時間(分)を表す。濃縮時間は、実用上、20分以下であることが好ましい。
表2中、「最低検出感度となる検体濃度」とは、上述した「着色が確認された最も小さい濃度」を表す。
表2から分かるように、本発明の濃縮デバイスである実施例B1~B8を用いた場合、短時間(20分以下)で検体液を濃縮することができた。
実施例B1~B6の対比(多孔質膜のみが異なる態様同士の対比)から、多孔質膜が24dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなる実施例B1~B5は、より高い濃縮率を示した。なかでも、多孔質膜が40dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなる実施例B1~B4は、さらに高い濃縮率を示した。
また、実施例B1及びB7~B8の対比(高吸水性ポリマーのみが異なる態様同士の対比)から、高吸水性ポリマーの膨潤率が500g/g以下である実施例B1及びB8は、より高い濃縮率を示した。
一方、多孔質膜の孔径が10μmを超える比較例B1及び比較例B5は、上述のとおり、注入された検体液が第1の容器に保持されず、検体液を濃縮することができなかった。また、多孔質膜の孔径が0.05μm未満の比較例B2は、上述のとおり、検体液濃縮液を回収することができなかった。また、高吸水性ポリマーを有さない比較例B3は、検体液を濃縮することができなかった。
1 検査用ストリップ
2 不溶性担体
3 標識保持パッド
4 送液用パッド
6 吸収パッド
7 バック粘着シート
9 ハウジングケース
10 上部ケース
12 第1の凸状変形部
12a 第1の凸状変形部の頂上
12b 第1の凸状変形部の突起部
12c 第1の凸状変形部の斜面
14 第2の凸状変形部
14a 第2の凸状変形部の頂上
14b 第2の凸状変形部の突起部
16 試料液滴下用開孔
18 観察窓
20 下部ケース
21 不溶性担体収容部
22 吸収パッド収容部
24 第2のポット収容部
30 中間部材
32 第1のポット収容部
34 破断部
35 流路形成部
36 流路形成部35の裏面
40 1の増幅液用の第1のポット
41 第1の増幅液
42 ポット容器
43 シート部材
45 第2の増幅液用の第2のポット
46 第2の増幅液
47 ポット容器
48 シート部材
100 イムノクロマトグラフキット
114 凸状変形部
114a 凸状変形部114の頂上
114b 凸状変形部114の突起部
200、201、202、203、204 濃縮デバイス
200a ミニ遠心ろ過フィルター
210 第1の容器
211 開口部
212 排出部
220 第2の容器
221 開口部
230 高吸水性ポリマー
232 膨潤した高吸水性ポリマー
240 検体液
242 検体液濃縮液
300 ニトロセルロースメンブレン
301 金コロイド保持パッド
302 テストライン
303 コントロールライン
304 発色試薬固定化ライン

Claims (13)

  1. 生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液を濃縮し、遠心力を用いて回収するための濃縮デバイスであって、
    高吸水性ポリマーが収容された第1の容器と、第2の容器とを備え、
    前記第1の容器は、その一部が、孔径が0.05μm以上10μm以下の多孔質膜からなる排出部によって構成され、前記多孔質膜が、24dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなり、
    前記高吸水性ポリマーが、前記第1の容器の注入された前記検体液に含まれる溶液を吸収し、前記第1の容器中に前記検体液の濃縮液である検体液濃縮液を生成し、
    前記第2の容器が、遠心力によって前記排出部から排出された前記検体液濃縮液を回収する、濃縮デバイス。
  2. 前記多孔質膜の材質が、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、及び、ガラスファイバーからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の濃縮デバイス。
  3. 前記多孔質膜が、40dynes/cm以上75dynes/cm以下の表面エネルギーを有する材料からなる、請求項1又は2に記載の濃縮デバイス。
  4. 前記高吸水性ポリマーの膨潤率が、20g/g以上800g/g未満である、請求項1~3のいずれか1項に記載の濃縮デバイス。
  5. 前記高吸水性ポリマーが、ポリアクリル酸系、ポリアクリルアミド系、セルロース系、又は、ポリエチレンオキシド系のポリマーである、請求項1~4のいずれか1項に記載の濃縮デバイス。
  6. 前記生体液中に含まれる高分子が、抗原である、請求項1~5のいずれか1項に記載の濃縮デバイス。
  7. 前記検体液が、尿である、請求項1~6のいずれか1項に記載の濃縮デバイス。
  8. 前記検体液濃縮液中の尿素の濃度が、前記検体液中の尿素の濃度の5倍以下である、請求項7に記載の濃縮デバイス。
  9. 請求項1~8のいずれか1項に記載の濃縮デバイスを用いて、生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液を濃縮する、検体液の濃縮方法であって、
    前記第1の容器に前記検体液を注入する、検体液注入工程と、
    前記第1の容器に注入された検体液に含まれる溶液が前記第1の容器に収容された高吸水性ポリマーによって吸収されて、前記第1の容器中に前記検体液の濃縮液である検体液濃縮液が生成する、吸水工程と、
    前記検体液濃縮液に対して遠心力を加えることで、前記検体液濃縮液を前記排出部から排出する、排出工程と、
    前記排出部から排出された前記検体液濃縮液を前記第2の容器に回収する、回収工程とをこの順に備える、検体液の濃縮方法。
  10. 前記遠心力が、4,000~10,000回転/分の条件で加えられたものである、請求項に記載の検体液の濃縮方法。
  11. 生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液中の生体液中に含まれる高分子を検出する、検体液の検査方法であって、
    請求項9又は10に記載の検体液の濃縮方法を用いて、前記検体液濃縮液を得る、濃縮工程と、
    得られた前記検体液濃縮液中の生体液中に含まれる高分子を検出する、検出工程とをこの順に備える、検査方法。
  12. 前記検体液が、抗原を含み得る水溶液であり、
    前記濃縮工程が、請求項9又は10に記載の検体液の濃縮方法を用いて、前記抗原を含み得る水溶液を濃縮して、抗原濃縮液を得る工程であり、
    前記検出工程が、抗原抗体反応を用いたイムノクロマトグラフィーによって前記抗原濃縮液中の抗原を検出する工程である、請求項11に記載の検査方法。
  13. 生体液中に含まれる高分子を含む水溶液である検体液中の生体液中に含まれる高分子を検出するための検査キットであって、
    請求項1~8のいずれか1項に記載の濃縮デバイスと、
    前記生体液中に含まれる高分子を検出するための検査領域を有する検査用ストリップと、前記検査領域における検査信号を増幅するための第1の増幅液及び第2の増幅液がそれぞれ封入された第1のポット及び第2のポットと、前記検査用ストリップ、前記第1のポット及び前記第2のポットを内包するハウジングケースとを備える、検出デバイスと、
    を備える、検査キット。
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