JPH073416B2 - 試薬を多孔質の支持体上に被覆する方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は多孔質の支持体上に被覆された１又は２以上の
試薬を有する診断装置を製造するめの装置及び方法に関
する。より具体的には、本発明は多孔質の支持体上に１
又は２以上の試薬を正確に位置決めするための装置及び
方法に関する。

（従来の技術及びその課題） 最近、それほど熟練していない者が使用するための多数
の診断装置が導入されている。かかる装置の一つが1987
年10月８日付けにて出願された米国特許出願第106,757
号に記載されている。この特許出願に記載されたシステ
ムは多孔質の支持体及び吸収層を有するフロースルー装
置である。結合剤が多孔質の支持体の試験領域上に固定
されている。

使用時、試料及び分析試薬は多孔質の支持体を通って吸
収層まで流動することが出来る。試験領域上に可視信号
が存在するか否かにより試料中に分析物質が存在するか
否かを知ることが出来る。図示された好適な装置は多孔
質の支持体の背景領域にて囲繞された三角形の試験領域
を有している。背景領域を提供することは、試験領域上
の可視信号が反応しない背景領域とは著しく異なるよう
にするために望ましい。

試薬が円形ドット、「陰性」の標識を示すマイナス
（−）、及び「陽性」の標識を示すプラス（＋）のよう
なパターンにて被覆された装置も導入されている。多数
の試薬が支持体上に固定された装置もある。例えば、一
部の装置は正制御、負制御機構の一方又はその両方を備
えている。

これらの装置は全て表面付近に１又は２以上の試薬が固
定された支持体を有する点で共通している。この試薬を
担持する表面は装置内に組み立てられ、分析中、流体試
薬及び分析試薬が被覆された表面上に付着するようにす
る。これら装置の多くは、１又は２以上の試薬が異なる
パターンにて被覆されている。各場合共、固定された試
薬を担持する支持体部分は試験装置内の特定の位置を占
めている。多数の試薬が固定された装置の場合、試薬は
互いに及び装置に対して異なるパターンにて正確に位置
決めされている。

試薬を支持体上に正確な位置及び形状にて位置決めする
ことはコスト的に有利な方法にて行うことは困難であ
る。手操作で位置決めすることは時間がかかり、労力を
必要とする。試薬を手操作で位置決めする場合、位置決
めする個所、密度及び形状の点で許容し得ない程にバラ
ツキが生ずるため、棄却率は通常大きくなる。装置は分
析品質の均一さを確保するためには互いに同等でなけれ
ばならない。このことは、ウイルス性抗原又はHIVのよ
うなウイルス性抗体を検出する装置の場合、特に重要な
ことである。

試薬を正確に位置決めし易くするシステムが1987年10月
８日に出願された米国特許出願第106,075号に記載され
ている。このシステムにおいて、結合剤はマーカと混合
され、制御試薬を位置決めしかつ支持体を装置内に組み
立てるときに結合剤の位置を検出することが出来る。好
適な装置は最終的に組み立てる前に装置の分析品質の制
御を可能にし、よって、無駄を軽減するための蛍光染料
を内蔵している。

試薬を被服する場合の問題点の別の提案された解決手段
は米国特許第4,748,042号に記載されている。このシス
テムは抗体溶液を蛋白質結合膜に移送するための「移送
可能なパターンを形成する手段」を使用する。上述した
特別の手段は発砲パッドである。この米国特許による
と、ヘッドに送出される流体の量は各膜上における標識
の質を観測することにより経験的に求めることが出来
る。品質が所定の程度まで劣化した場合、新しい流体が
ヘッド内に注入される。この特許は分析技師が膜を検査
し得るよう染料を内蔵することを推奨している。この特
許の明細書のコラム３、55-62行及びコラム４、27-33行
の説明を参照するとよい。この構成は移送面が流体を減
損させるため、流体密度にバラツキが生ずるという固有
の問題がある。この特許の構成に伴うもう一つの問題点
は移送面が膜に接触する圧力を制御する点にある。この
米国特許は傷付き易い膜は損傷されるため、かかる膜は
診断装置に有用ではないという問題点を強調している。
しかしながら、移送面は抗体溶液を移送するのに十分な
大きい圧力にて膜に接触しなけらばならない。移送面が
摩耗し移送面上における流体の容積が変動する場合、移
送面の圧力を制御することは困難となる。

従って、正確に測定された量の１又は２以上の試薬を支
持体上に位置決めすると共に、固定された試薬を組み立
てられた装置内に正確に位置決めするための低廉でかつ
自動的なシステムの開発が要望されている。

（課題を解決するための手段） 本発明は１又は２以上の試薬を多孔質の支持体上に正確
に位置決めするための再現可能な方法を提供することに
より、支持体上に試薬を被覆する際の問題点を解決する
ものである。この方法において、多孔質の支持体の上面
は孔を有するカバーに固着される。このカバーは被覆部
位内に位置決めされ、分配組立体と流体集めヘッド間に
形成された孔を有している。分配組立体は分配カニュー
レを有している。流体集めヘッドが多孔質の支持体の下
面に接触し、分配カニューレが多孔質の支持体の上面に
十分に接近し、分配カニューレを通じて分配された流体
が孔内の面積部内の支持体に接触するまで、この分配組
立体と流体集めヘッド間の距離を短縮する。背景領域に
て囲繞された特別のパターンを有する箇所が望まれる場
合、分配組立体は支持体の上面に係合するテンプレート
を備えている。真空が支持体の下面に適用され、圧力を
十分に低下させ、支持体を通じて液体を吸引する間に試
薬を分配し、試薬は支持体上に残留する。

このようにして、均一な被覆が支持体上に付着する。分
配される流体の容積を制御して被覆される試薬の量が装
置間にて等しいようにすることが出来る。テンプレート
が使用されるとき、被覆はテンプレートに画成された凹
凸のない端縁を有している。試薬の位置は位置決め段階
によりカバーの孔に対して正確に位置決めされる。固着
された支持体と共にカバーを使用し、分配組立体と流体
集めヘッド間の距離を短縮させることにより、被覆中、
多孔質の支持体には最小限の力しか作用しないようにす
る。このことは、多孔質の支持体が傷付き易い場合に特
に有利である。カバー及びその試薬を担持する多孔質の
支持体は組み立てて試験装置にし、カバーが装置のカバ
ーとして機能するようにすることが出来る。

本発明により被覆することの出来る試薬は診断装置の多
孔質の支持体上に被覆するのに有用であろう。抗原及び
抗体のような捕集分子、正制御溶液、負制御溶液、遮断
溶液及び緩衝液は全て本発明により効果的に被覆され
る。試薬は支持体の結合特性又はその前に被覆された他
の試薬の結合特性を利用して支持体上に固着することが
出来る。例えば、蛋白質抗原及び抗体は蛋白質結合膜に
より結合される。炭水化物制御抗原が望まれる場合、該
抗原は多孔質の支持体上に予め被覆された抗体に結合さ
れる。

本発明の被覆装置は、被覆部位において、カバーを供給
しかつ位置決めするための案内通路を備えている。この
被覆部位は、多孔質の支持体及び分配組立体を通じて流
体を吸引し得るように位置決めされた流体集めヘッドを
備えている。この流体集めヘッドは多孔質の支持体を通
じて流体を吸引するのに十分に低い圧力を提供し得る真
空源を備えている。分配組立体は分配カニューレを有
し、選択随意のテンプレートを備えている。この装置
は、分配組立体と流体集めヘッド間の距離を短縮するた
めの往復運動手段を有し、分配組立体と流体集めヘッド
間に位置決めされた多孔質の支持体の下面が流体集めヘ
ッドに接触する一方、その上面は分配カニューレに十分
に接近し、孔により画成された領域内にて分配カニュー
レから分配された試薬をその上面にて受け取る。テンプ
レートが使用される場合、該往復運動手段は支持体の上
面がテンプレートに接触するまで、流体集めヘッドと分
配組立体間の距離を短縮させる。

この往復運動手段は２つの空気圧シリンダを備えること
が望ましい。一方のシリンダは流体集めヘッドを分配組
立体の方向に向けて被覆する一方、支持体が被覆された
後、流体集めヘッドを多孔質の支持体から除去する働き
をする。もう一方のシリンダは分配組立体を多孔質の支
持体に向けると共に試薬を被覆した後、分配組立体を除
去する働きをする。

単一の被覆部位内にて複数の分配カニューレを組み合わ
せることにより、又は複数の被覆部位を利用することに
より、複数の試薬を被覆することが出来る。追加的な試
薬は最初の試薬とは異なる支持体上の位置にて被覆され
又は該最初の試薬の上に（部分的又は全体に）重ね合わ
せることが出来る。試薬が互いに遠方に位置決めされた
場合、これら試薬は同時に被覆することが出来る。試薬
が部分的に又は全体的に重ね合わされる場合、被覆段階
は逐次的に実施すると便宜である。

この装置はカバーを開始位置から、被覆部位、任意の追
加的な被覆部位、最後に仕上げ位置まで動かすための割
り出し手段を内蔵することにより、容易に自動化するこ
とが出来る。より望ましくは、この装置は積み重ね体か
らカバーを取り出し、このカバーを案内通路に供給する
ための割り出し手段を備えている。好適な割り出し手段
は複数のカバーを案内通路に逐次的に供給するための割
り出しアームである。

当業者には容易に理解されるように、この装置は被覆さ
れた試薬を強制空気、真空、又は凍結乾燥法により乾燥
させる乾燥部位を備えることが出来る。テンプレートは
希望する任意のパターンにて形成することが出来る。テ
ンプレートは必要なときには交換可能であるように脱着
可能に取り付けることが望ましい。

（実施例） 添付図面を参照すると、本発明の好適な装置はマガジン
12内に装填したカバー11の積立体10を有している。各カ
バー11は孔13、及び案内壁14とすることが都合良い案内
手段を有している。多孔質の支持体15がカバーの下側に
固着されている。

この多孔質の支持体は被覆しようとする試薬と適合し得
ると共に、完成装置にて行う診断方法に望まれる流動特
性を備えるものを選択する。診断支持体に適した材料は
診断分析装置の分野の当業者に周知の硝酸セルロース、
ナイロン及びその他の膜である。多孔質の支持体は任意
の適当な手段によりカバーに固着することが出来る。例
えば、多孔質の支持体は熱密封、ソリューション溶接、
超音波溶接又は結合剤にて固着することが出来る。

マガジン12がカバーの積み重ね体を保持し、ばね偏倚さ
れた保持プレート18に供給される。この保持プレート18
は貫通する孔19を有している。この孔19はカバーと整合
されたとき、最低部のカバー11がそこを通り抜け得るよ
うに寸法決めされている。保持プレート18の下方には、
割り出しアーム17が位置している。割り出しアームと保
持プレート間の隙間は一つのカバーを保持するのに十分
な寸法とする。

作動中、割り出しアーム17は前進して、案内通路20内に
てカバーを押し出す。これと同時に、保持プレート18が
前進し、孔19はマガジン12内の最低部のカバー11に整合
される。この最低部のカバー11は孔を通じて落下し、割
り出しアーム17上に静止する。割り出しアーム及び保持
プレートの１ストロークを完了したならば、これらは後
退し、このため、割り出しアーム17上に静止したカバー
は案内通路内に落下する。保持プレートが後退すること
により、孔19はマガジン内のカバーとの整合状態を脱
し、このため、割り出しアーム17及び保持プレートの次
のストローク時まで、落下するものはない。割り出しア
ームの動作により、案内通路内に位置決めされた各カバ
ーを割り出して次の部位に移す。

案内通路20の上面には、カバー11の案内壁14を受け入れ
得る寸法としたスロット21が形成されている。この構造
によりカバー11は案内通路20内にて正確に方向決めする
ことが出来る。案内通路20は下方スロット22がその全長
に亙って伸長する状態に図示されている。当業者は案内
通路20の下面は被覆部位の流体集めヘッドがそこを通っ
て伸長するための穴を有する連続的なテーブルとして構
成することが出来よう。

被覆部位30、30Aは分配組立体31、31A及び流体集めヘッ
ド40を有している。分配組立体は被覆しようとする試薬
をそれぞれのリザーバ（図示せず）から、それぞれのリ
ザーバカニューレに各々流体連通する分配カニューレ3
3、33Aに供給する。

部位30の分配組立体は独特な三角形のパターンにて図示
されている。このパターンは分配組立体内にテンプレー
ト35を内蔵することにより実現することが出来る。部位
30Aの分配組立体は正制御試薬の非常に小さいドット37
を被覆するものが図示されている。

流体集めヘッド40は真空ポート41及びフリット42を有し
ている。この真空ポート41はフリット42下方の圧力を、
多孔質の支持体を通じて液体を吸引するのに十分な程度
にまで低下させる。フリット42はカバーの孔よりも若干
大きい寸法とすることが望ましい。この構造によりフリ
ット42を通じて作用される吸引力が孔により画成された
領域内にて多孔質の支持体の全部の表面積を通じて吸引
作用を果たすことが出来る。多孔質の支持体が比較的脆
弱な膜（例えば、硝酸セルロース）である場合、孔の表
面よりも僅かに大きい表面積を有するフリットを使用す
ることは、被覆中、多孔質の支持体の損傷を防止するた
めに特に効果的である。この特徴は多孔質の支持体を通
る流量は装置の効率にとって重要であるため、完成診断
装置に伴う性能上の問題点を回避するために重要であ
る。流体集めヘッドはフリット42の下方にて圧縮可能な
座金を備え、フリットがカバーの下面及び多孔質の支持
体に接触するときに該フリットを緩衝するようにするこ
とが望ましい。この緩衝作用により、多孔質の支持体の
肉厚が許容公差内にて変動を許容することが出来る。

各被覆部位に対する往復運動手段は被覆部位30に対する
２つの空気圧シリンダ34、43及び被覆部位30Aに対する
シリンダ34A、43Aとして図示されている。これらシリン
ダ34、34Aは分配カニューレを動かして、多孔質の支持
体の下面に対して接触・離反させる。

往復運動シリンダ34、分配カニューレ33及びテンプレー
ト35は被覆部位組立体から容易に脱着可能である副組立
体として形成することが望ましい。又、往復運動シリン
ダ34A及び分配カニューレ33Aの構造は単一の副組立体と
して形成することが望ましい。かかる構造により、副組
立体を迅速に交換し、被覆しようとする試薬、パターン
又はその両方が希望の時に交換可能であるようにするこ
とが望ましい。

使用時、カバーは上述のように案内通路に供給される。
割り出しアーム17はカバー11を付勢して案内通路20に沿
いかつ該案内通路20内に入れる。割り出しアーム17の１
ストロークにより案内通路20内の各カバー11が１部位だ
け前進されるようにすることが望ましい。カバーの孔13
が被覆部位に達すると、分配組立体がシリンダ34に伸張
により下降するのに伴い、シリンダ43が伸長し、カバー
及びその多孔質の支持体を支持する。シリンダ43の伸長
と同時に、又は、その後、シリンダ34が下降し、テンプ
レート35が多孔質の支持体に接触し、分配カニューレ33
は多孔の支持体に近接する。２つの往復運動シリンダ3
4、43が完全に伸長したならば、リザーバカニューレ32
内の流体は分配カニューレ33内に流動し、ここから多孔
質の支持体15まで流動する。流体集めヘッド40内の低減
された圧力は多孔質の支持体を通じて流体を吸引し、試
薬がこの多孔の支持体に固着された流体内に残留するよ
うにする。

試薬が部位30にて被覆されたならば、シリンダ34、41が
後退して、割り出しアーム17が案内通路内にて第１カバ
ーを押し、この第１カバーは案内通路内の他のカバーを
前進させ、部位30にて丁度被覆されたカバーが部位30A
に押し出され、この部位30Aにて別の試薬を被覆するこ
とが出来る。容易に理解され得るように、任意の数の被
覆部位を単一の装置内にて組み合わせることが出来る。
又、各分配組立体は任意の数の分配カニューレを内蔵す
ることが出来る。かくて、単一の試薬を複数のカニュー
レから被覆し、又は多数の試薬を多数のカニューレを使
用して同一の部位にて被覆することが出来る。同様にし
て、テンプレートは単一のパターンまたは複数のパター
ンを有することが出来る。本発明は分配副組立体を交換
し、多数の被覆部位との直列線の形態が形成されるよう
にするだけで被覆パターンの多数の変形例に対応させる
ことが可能であるため、この発明の装置及び方法は特に
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の平面図、第２図は第１図の線２
−２に沿った装置の断面図、第３図は第１の線３−３に
沿った装置の断面図、第４図は分配シリンダ、分配カニ
ューレ及び第２図に図示した被覆部位に包含されるテン
プレートの端面図である。 10:カバーの積重体 11:カバー、12:マガジン 13:孔、14:案内壁 15:多孔質の支持体 17:割り出しアーム 18:保持プレート、19:孔 20:案内通路、21:スロット 30、30A:被覆部位 32、32A:リザーバカニューレ 33、33A:分配カニューレ 34、43A:シリンダ 37:ドット 40、40A:流体集めッド： 41:真空ポート、42:フリット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド・ディー・ハーン アメリカ合衆国メリーランド州ロシアン, ブーンズ・ドライブ 193 (72)発明者 エス・メリッサ・マレット アメリカ合衆国メリーランド州ダマスカ ス，プリークネス・ドライブ 24105 (56)参考文献 特開 昭60−115865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−148978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−184955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−256858（ＪＰ，Ａ) 米国特許4748042（ＵＳ，Ａ)

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つの試薬を多孔質の支持体上
   に被覆する方法にして、 上側、下側、及び貫通する孔を有するカバーであって、
   その下側に多孔質の支持体の上面が固着され、該多孔質
   の支持体がカバーの下側にて孔を覆うようにした前記カ
   バーを提供する段階と、 カバーをその孔が該カバー上方の分配カニューレを有す
   る分配組立体とカバーの下方にある流体集めヘッドとの
   間にあるように前記カバーを被覆部位に位置決めする段
   階と、 分配カニューレを介して分配された流体が孔により画成
   された領域内の多孔質の支持体に接触できるように、流
   体集めヘッドが多孔質の支持体の下面に接触しかつ分配
   カニューレが多孔質の支持体に十分に接近するまで分配
   組立体と流体集めヘッド間の距離を短縮する段階と、 試薬内の流体が多孔質の支持体を通じて吸引されるよう
   に、流体集めヘッド内の圧力を低減させるとともに、試
   薬を分配カニューレから分配して試薬の一部を多孔質の
   支持体に担持させる段階とを備えることを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】分配組立体がテンプレートを備え、前記テ
   ンプレートが該孔を通じて多孔質の支持体の上面から接
   触し、分配カニューレから分配された試薬がテンプレー
   トにより画成された独特のパターンにて多孔質の支持体
   を被覆するまで、分配組立体と流体集めヘッド間の距離
   を短縮させることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の方法にして、第２被覆部
   位内のカバーを第２分配カニューレを有する第２分配組
   立体と第２流体集めヘッド間に位置決めする段階と、 第２流体集めヘッドが多孔質の支持体の下面に接触し、
   第２分配カニューレが多孔質の支持体に十分に接近し、
   第２分配カニューレを通じて分配された試薬が孔により
   画成された領域内にて支持体に接触するまで、第２分配
   組立体と第２流体集めヘッド間の距離を短縮させる段階
   と、 試薬内の流体が多孔質の支持体を通じて吸引されるよう
   に流体集めヘッド内の圧力を低減させる間に第２分配カ
   ニューレから試薬を分配する段階とにより、追加的な試
   薬を被覆する段階をさらに備えることを特徴とする方
   法。
4. 【請求項４】それぞれ分配組立体及び流体集めヘッドに
   接続された第１及び第２往復運動シリンダを伸長させる
   ことにより、分配組立体と流体集めヘッド間の距離を短
   縮させることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】関係する案内手段及び多孔質の支持体によ
   り覆われる孔を有するカバーの下側に固着された多孔質
   の支持体上に少なくとも１つの試薬を被覆する装置にし
   て、 上面及び下面を有するスロット付きの案内通路であっ
   て、前記上面がカバーの案内手段を受け入れ得る方法と
   したその長さに沿って伸びるスロットを有する一方、前
   記下面が貫通する穴を有する前記スロット付きの案内通
   路と、 分配組立体及び流体集めヘッドを有する被覆部位であっ
   て、分配組立体がスロットの上方にあり、流体集めヘッ
   ドが通路内の穴の下方にあるように位置決めされた前記
   被覆部位と、を備え、 前記分配組立体が分配カニューレを有し、 前記流体集めヘッドが案内通路内に位置決めされた多孔
   質の支持体を通じて、分配カニューレから分配された試
   薬内の流体を吸引して試薬の一部を多孔質の支持体に担
   持させるための真空手段を有しており、更に、 分配組立体と流体集めヘッド間にて案内通路内に位置決
   めされた多孔質の支持体及びそのカバーがその下面にて
   流体集めヘッドに接触し、分配カニューレに十分に接近
   し、分配カニューレから分配された試薬がカバーの孔に
   より画成された領域内にて多孔質の支持体に接触するま
   で、分配組立体と流体集めヘッド間の距離を短縮させる
   往復運動手段と、を備えることを特徴とする装置。
6. 【請求項６】前記往復運動手段がそれぞれ分配組立体及
   び流体集めヘッドに接続された第１及び第２シリンダか
   ら成ることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】第１及び第２シリンダが空気圧シリンダで
   あることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】分配組立体がテンプレートを備えると共
   に、往復運動手段が前記テンプレトートがカバーの孔を
   通じてその上面にて多孔質の支持体に接触するまで、分
   配組立体と流体集めヘッド間の距離を短縮させることを
   特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
9. 【請求項９】第２シリンダが案内通路の下面の穴を通じ
   て流体集めヘッドを伸長させ、流体集めヘッドが多孔質
   の支持体の下面に接触するようにし、第１シリンダが伸
   長して分配カニューレを多孔質の支持体に近接させる間
   にカバー及び多孔質の支持体を支持するようにしたこと
   を特徴とする請求項６又は８に記載の装置。
10. 【請求項１０】複数のカバーを保持するマガジンと、及
    びカバーをマガジンから案内通路まで供給すると共に、
    該カバーを被覆部位内に位置決めする割り出し手段とを
    さらに備えることを特徴とする請求項５、８又は９の何
    れかに記載の装置。
11. 【請求項１１】第２被覆部位をさらに備えることを特徴
    とする請求項９又は11に記載の装置。
12. 【請求項１２】分配組立体内に複数の分配カニューレを
    さらに備えることを特徴とする請求項６記載の装置。