【発明の詳細な説明】
表面下流を有する装置及び診断検定におけるその使用
発明の背景
本特許出願は、１９９２年１０月８日に出願され、現在は放棄されている米国
特許出願第07／958068号の一部継続出願である。
１．発明の分野
本発明は、一般に、テストサンプル中の分析物（analyte）を検出するための
検定方法及び装置に関する。詳細には、本発明は、流体を毛管トラックにより反
応性のフィルムに迅速に移送するように設計された新規のテスト装置に関する。
さらに、本発明は、毛管トラックを形成する新規の方法及び診断テストに使用さ
れる新規なサンプル処理装置に関する。
２．関連技術
種々の分析方法および装置が生物学的または非生物学的流体中に存在する問題
の物質の存在または量あるいはその両方を決定するための検定で一般に使用され
ている。こうした物質は一般に「分析物」と名付けられる。関心ある分析物に特
異的に結合する材料を使用できるようになったため、結合検定の使用に
基づく新しい診断装置市場が生まれた。
結合検定では、抗体と抗原の免疫反応体を典型例とする、特異的結合対の一方
を信号を発生する化合物で標識した、特異的結合メンバを使用する。例えば、結
合検定では、分析物を含有している疑いのあるテストサンプルを、標識を付けた
抗分析物抗体、すなわち標識付きの試薬と混合し、免疫反応が起こるのに十分な
時間インキュベートする。続いて反応混合物を分析して、分析物と標識付き試薬
の複合体（結合した標識付き試薬）に関連する標識、あるいは分析物と複合して
いない（遊離の標識付き試薬）標識を検出する。その結果、これらの化学種の一
方における標識の存在または量をテストサンプル中の分析物の存在または量と相
関させることができる。
固相検定フォーマットは一般に使用されている結合検定技術である。分析物ま
たは固定された相補的結合メンバの標識付き試薬への結合によって分析物の存在
が示される検定装置及び手順はいくつかある。固定結合メンバは、ディップステ
ック、テストストリップ、フロースルーパッド、紙、ファイバマトリックスまた
はその他の適当な固相材料などの固相に固定されており、あるいは検定中に固定
される。分析物と検定試薬との間の
結合反応の結果、標識付き試薬が固相に結合したものと遊離のままのものとの間
で分配される。テストサンプル中における分析物の存在または量は、通常、標識
付き試薬が固相材料に固定される程度によって示される。
分析物を固定して検出するためのフロースルーパッドは、当技術分野で周知で
ある。例えば、Tom 他は（米国特許第4366241 号）、免疫吸収ゾーンを備え、そ
こにテストサンプルを直接塗布して、検定結果を検出する、吸水ストリップを開
示している。
特異的結合検定で試薬を含浸させたテストストリップを使用することも周知で
ある。この手順では、テストストリップの一部分にテストサンプルを塗布し、ス
トリップ中を移動またはウィッキング（wick）させる。したがって、検出または
測定すべき分析物は、場合によっては溶出溶媒を使って、ストリップ中を通過し
またはストリップに沿って移動する。この溶出溶媒は、テストサンプル自体のこ
とも別に加えた溶液のこともある。分析物は、分析物または標識付き試薬に対す
る相補的結合メンバが固定されている、テストストリップ上の捕捉ゾーンまたは
検出ゾーンまで移動する。分析物が検出ゾーンで固定される程度
は、標識付き試薬を用いて決定できる。この標識付き試薬は、やはりテストスト
リップに含めることもでき、別に塗布することもできる。
初期のテストストリップ装置は、Deutsch 他の米国特許第4361537号に記載さ
れている。一般に、この装置は、毛管作用にって、すなわちウィッキング（wick
ing）作用またはクロマトグラフィ作用によって溶液を運ぶことのできる材料を
含んでいる。テストストリップ中の異なる区域またはゾーンに、そのゾーンに分
析物が運ばれたとき検出可能な信号を発生するのに必要な検定試薬が含まれてい
る。この装置は、化学検定にも結合検定にも適しており、ストリップ上を分析物
を運ぶのに現像液を使用する。
従来の多孔質または吸収性マトリックス装置の欠点としては、テストストリッ
プ材料中を流れるテストサンプルの速度が遅いことが含まれる。さらに、テスト
サンプル及び移動性試薬は、反応部位を含む吸収パッドまたは吸収層の縁部に向
かい縁部を通過する。こうした広がったサンプル塗布の結果、信号の発生が減少
し、信号発生速度が遅くなる。
管から構成され、検定試薬を毛管に固定した問題の分析物の
捕捉・検出用の反応ゾーンを規定する検定装置も作成されている（ヒビノ他、米
国特許第4690907号）。一般に、毛管を使って、テストデバイス中で使用する所
定量のテストサンプルを集める。
従来の毛管トラックはガラス管から形成される。しかし、ガラス管は、通常、
簡単な幾何的デザインに限られている。ガラス製トラックはまた壊れやすく、作
業者に生物学的研究上危険である。他の典型的な毛管トラックは、２枚のフィル
ムの間にダイカット材料を挟むことによって作成される。このフィルムは通常、
流体移動を促進するため一方が他方よりも疎水性になっている。このタイプの装
置は、ダイカット中間層の配置を必要とするという製造上の制限があるため、簡
単な単一トラックに限られている。
更に別の従来の設計では、流込み成型によって毛管トラックを形成する。この
方法の主な欠点は、プロトタイプ作成の費用である。もう一つの欠点は、製造工
程が部品の組立てに限られていることにある。また多数の材料を使用するため、
構造と組立てが複雑になる。異なる材料を別々の層として使用するときは、組立
て中に個々の部品をスポット処理しなければならない。
例えば、接着剤のサンドイッチ層で部品を互いに対合させる必要がある。あるい
は、材料を超音波溶接または溶媒ボンディングすることもできるが、製造上の制
限は残る。
発明の概要
本発明は、毛管トラックと液体連絡する多孔質材料を含む使い捨て検定装置を
使って検定の性能を向上させることを対象とする。詳細には、毛管トラックを固
体支持体と共に使用して、テストサンプル及び検定試薬を多孔質材料上または同
材料内の規定された反応部位に直接送り込む。反応部位で信号が発生して、検定
結果を示す。
本発明はまた、反応部位での信号の発生を強化するのにもよく適している。こ
の毛管トラックは、多孔質材料上の規定された反応部位の下の位置に流体を送り
込み、従って、従来のテストストリップ装置の場合のように、流体が反応部位に
到達するために多孔質材料の縁部を通過する必要がない。テストサンプルは、多
孔質材料上の反応部位のすぐ下の位置に送り込むことが好ましい。多孔質材料と
接触すると、流体は反応部位を横切るのではなく、半径方向に通過する。
本発明の装置は、入口と出口を有する毛管トラックから構成
され、入口でテストサンプルまたはテスト溶液を受け、出口は検出可能な検定結
果をもたらすため分析物に結合された固定化試薬または補助的特異的結合メンバ
または標識付き試薬を含む多孔質支持体と連絡し、テストサンプルまたはテスト
溶液を支持体に送り込む。出口ポートは多孔質支持体中の固定化試薬の下に配置
されている。この装置はさらに標識付き試薬を含むことができ、従って試薬を個
別に装置に接触させる必要がなく、この検定方法は自動実行式である。標識付き
試薬は、毛管トラック内に、または毛管トラックと流体連絡する材料もしくは手
段内に含めることができる。好ましい実施形態では、試薬マトリックスは、毛管
トラックと連絡する液滴形成手段内に含まれる。検定キットも企図されており、
表面下流装置と、検定の実施に必要な試薬を入れた一個または複数の容器とを含
む。
本発明はまた、サンプルの処理と試薬の添加、混合、インキュベーションを改
善するために一種または複数の検定試薬を単層または多層チャンバに入れる液滴
形成手段をも対象とする。この液滴形成手段は、検定装置の構成要素でもよく、
また独立の構成要素とし、それを本発明の装置の入口の上または従来技術の検定
装置のサンプル塗布ゾーンの上に置いてもよい。好ま
しい実施例は、本発明の毛管トラック装置の入口に付加した液滴形成手段を有す
るものである。この液滴形成装置にサンプル流体を塗布すると、液滴形成装置の
基質内でサンプルと試験の混合及びインキュベーションが可能になる。液滴形成
手段を通過後に、毛管トラックの入口にサンプルが供給される。
本発明はまた、毛管トラックを含む使い捨て検定装置を構築することをも対象
とする。毛管トラックを構築する方法の一つは、第一のフィルム層に印刷可能材
料を塗布してコア層と毛管トラックの三側面を形成し、その際に印刷可能材料を
第一フィルム層上の毛管トラックの逆像として付着するものである。次に印刷可
能材料またはコア層の上面に第二のフィルム層を塗布し、それによって毛管トラ
ックの第四の側面を形成する。
毛管トラックを構築する別の方法は、ある長さの多孔質材料に流体を弾く印刷
可能物質を塗布し、それによって多孔質材料を含浸させ、非含浸領域で毛管トラ
ックの二つの側面を規定するものである。次に多孔質材料の上面と底面に第一及
び第二のフィルム層を接着させ、それによって毛管トラックの上面と底面を形成
する。
本発明はまた、複数のサンプルの自動診断に使用されるよう
に適合させることもできる。本発明の別の目的は、多数の毛管トラックと反応部
位を有する単一装置内の単一サンプル上で同時に多数の高感度診断テストを実施
できる装置を提供することである。詳細には、本発明の装置を自動方式で使用し
て、最小のサンプル材料を使って、検定反応を迅速に実行し、監視することがで
きる。
図面の簡単な説明
第１図は、本反応装置の一実施形態の側面透視図である。
第２図は、二層構造を示す本反応装置の側面透視図である。
第３図は、三層構造を示す本反応装置の側面透視図である。
第３ａ図は、本発明の修正実施態様を示す図である。
第３ｂ図は、多層液滴形成手段の側面透視図である。
第４図は、印刷層構造を示す反応装置の端面図である。
第５図は、部分含浸多孔質材料を中間層として使用した多層構造を示す反応装
置の端面図である。
第５ａ図は、部分含浸多孔質材料を接着剤である中間層として使用した多層構
造を示す本発明の反応装置の端面図である。
第６図は、三層構造を示す反応装置の端面図である。
第６ａ図は、非含浸多孔質材料のアイランドを多数有する高
機能検定装置の側面透視図である。
第７図は、反応部位を通る有向流を有する高機能検定装置の上面図である。
第８図は、吸収層を有する高機能検定装置の側面透視図である。
第８ａ図は、液滴形成手段を有する高機能多層反応装置の側面透視図である。
第９図は、直線流及び径方向流における予想クロマトグラフィ流量を示す図で
ある。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の様々な実施形態の説明に入る前に、本明細書で使用するいくつかの用
語を定義しておく。
「テストサンプル」とは、分析物を含有している疑いのある材料をいう。テス
トサンプルは供給源から得られた装置で直接使用することもでき、また前処理し
てその性質を修正した後に使用することもできる。テストサンプルは一般に生理
的流体である。テストサンプルは使用前に、血液からの血漿の調製、粘性流体の
希釈、分析物の抽出などの前処理を加えることができる。処理の方法には、濾過
、蒸留、濃縮、妨害成分の不活性化、
試薬の添加がある。生理的流体の他に、環境検定及び食物生産検定ならびに診断
検定を行うための水、食品などが使用できる。さらに、分析物を含有する疑いの
ある固形材料も、液体媒体を形成するようにまたは分析物を放出するように改変
した後でテストサンプルとして使用できる。
「特異的結合メンバ」とは、特異的結合対、すなわち第一の分子が化学的また
は物理的手段によって第二の分子に特異的に結合する、異なる二つの分子の一方
のメンバをいう。抗原と抗体の特異的結合メンバ以外の特異的結合対の例には、
ビオチンとアビジン、炭水化物とレクチン、相補的ヌクレオチド配列、相補的ペ
プチド配列、エフェクタ分子とレセプタ分子、酵素コファクタと酵素、酵素阻害
剤と酵素、ペプチド配列とその配列または蛋白全体に対して特異的な抗体、ポリ
マー酸とポリマー塩基、染料と蛋白結合剤、ペプチドと特異的蛋白結合剤（例え
ば、リボヌクレアーゼ、Ｓペプチド、リボヌクレアーゼＳ蛋白）などがあるが、
これだけに限られるものではない。さらに、特異的結合対は、元の特異的結合メ
ンバの同族体、例えば分析物同族体あるいは再結合技術や分子工学によって作成
した特異的結合メンバであるメンバも含むことができる。特異的結合メン
バが免疫反応体である場合、例えば抗体、抗原、ハプテンまたはその錯体とする
ことができ、抗体を使用する場合は、モノクローナルまたはポリクローナル抗体
、再結合蛋白または抗体、キメラ抗体、その混合物または破片ならびに抗体と他
の特異的結合メンバの混合物とすることができる。このような抗体の調製の詳細
とその特異的結合メンバとしての使用適性は当業者には周知である。
「分析物」または「問題の分析物」とは、少なくとも一個のエピトープまたは
結合サイトを有する、検出または測定すべき化合物または組成物をいう。分析物
は、それに対する天然の分析物特異的結合メンバが存在する物質、またはそれに
対する分析物特異的結合メンバが調製できる物質なら何でもよい。分析物として
は、トキシン、有機化合物、蛋白、ペプチド、微生物、アミノ酸、核酸、ホルモ
ン、ステロイド、ビタミン、薬剤（治療の目的で投与されたものも不正目的で投
与されたものも含む）、及び上記諸物質の代謝物やそれに対する抗体が含まれる
が、それだけに限られない。「分析物」の語はまた、任意の抗原性物質、ハプテ
ン、抗体、巨大分子及びその組合せをも含む。
「分析物同族体」とは、分析物特異的結合メンバと交差反応するが、その度合
いが分析物自体よりも高いまたは低い物質をいう。分析物同族体には、問題の分
析物と少なくとも一個のエピトープ部位を共有する限りでは、修飾された分析物
ならびに分析物分子の破片または合成部分が含まれる。分析物同族体の一例は、
全分子分析物の少なくとも一個のエピトープを複製し、その結果分析物特異的結
合メンバに結合できるようになった、合成ペプチド配列である。
「標識付き試薬」とは、特異的結合メンバに付加された検出可能な標識を含む
物質をいう。この付加は共有結合でも非共有結合でも、直接結合でも間接結合で
もよく、付加の方式は本発明にとって重大ではない。標識により、標識付き試薬
が、テストサンプル中の分析物の量に直接関係するまたは逆の関係にある検出可
能信号を発生できるようになる。標識付き試薬の特異的結合メンバ成分は、分析
物に直接結合するものに、または後で詳しく説明する補助的特異的結合メンバに
よって間接的に分析物に結合するものを選択できる。あるいは、特異的結合メン
バ成分が固定した試薬に直接または間接に結合するものを選択することもできる
。標識付き試薬は、テスト装置に組み込むこ
ともでき、テストサンプルと組み合わせてテスト溶液を形成することもでき、テ
ストサンプルとは別に装置に添加することもでき、固定した試薬部位に予め付着
させ、あるいは可逆的に固定することもできる。さらに、結合メンバは検定実施
の前または実施中に適切な付着方法によって標識を付けることができる。
「標識」とは、視覚手段または計測手段によって検出可能な信号を発生できる
任意の物質をいう。本発明で使用するのに適した様々な標識には、化学的手段ま
たは物理的手段によって信号を発生させる標識が含まれる。こうした標識には、
酵素、酵素基質、色原体、触媒、蛍光化合物、化学発光化合物、放射性標識、お
よび直接可視標識があり、直接可視標識には金などのコロイド状金属粒子、セレ
ンなどのコロイド状非金属粒子、染色したプラスチック、微生物、有機ポリマー
ラテックス粒子、リポゾームその他の直接見える物質を含む他の小胞などの染色
または着色粒子が含まれる。視覚的に検出可能な標識を標識付き試薬の標識成分
として使用し、それによって検出部位で追加の信号発生成分の必要なしにテスト
サンプル中の分析物の存在または量を直接視覚的にまたは計測により読みとれる
ようにするのが有利である。
どの標識を選択するかは本発明にとって重要ではないが、標識は、視覚的に検
出可能な着色した有機ポリマーラックス粒子のようにそれ自体で検出可能な信号
を発生することができるか、あるいは蛍光化合物など計測によって検出可能であ
る。標識は、酵素／基質信号発生系のように一種または複数の追加の信号発生成
分と一緒に検出されるものでもよい。標識成分または標識付き試薬の特異的結合
メンバ成分を変えることによって様々な標識付き試薬を形成することができる。
選択には、検出すべき分析物と所望の検出手段との考慮が必要なことを当業者な
ら理解できよう。
「信号発生成分」とは、他の検定試薬または分析物と反応して、分析物の存在
を示す、視覚手段または計測手段で検出可能な反応生成物または信号を生成する
ことのできる、任意の物質をいう。「信号発生系」とは、本明細書では、所望の
反応生成物または信号を生成するのに必要な一群の検定試薬をいう。一種または
複数の信号発生成分が標識と反応して検出可能な信号を発生することができる。
例えば、標識が酵素のとき、酵素を一種または複数の基質または追加の酵素及び
基質と反応させて、検出可能な反応生成物を生成させることにより、検出可能信
号
が増幅できる。
「多孔質支持体」とは、装置の反応部位を含む適切な任意の多孔質、吸収性、
吸水性または毛管状材料をいう。天然、合成または天然に存在する材料を人工的
に改変した材料が多孔質支持体として使用でき、紙、セルロース、酢酸セルロー
スやニトロセルロースのようなセルロース誘導体などセルロース材料の紙（繊維
）またはフィルム（微孔質）；ガラスファイバ；天然（例えば木綿）及び合成（
例えばナイロン）の布；シリカゲル、アガロース、デキストラン、ゼラチンなど
の多孔質ゲル、多孔質の繊維質マトリクス、架橋デキストラン鎖などのでんぷん
をベースとする材料；セラミック材料；ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢
酸ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、酢酸ビニルと塩化ビ
ニルのコポリマー、及びポリ塩化ビニルとシリカの組合せのフィルムを含むオレ
フィンまたは熱可塑性材料などが含まれるが、それだけに限られるものではない
。多孔質材料は検出可能信号の発生を妨げてはならない。
「固定試薬」とは、多孔質支持体内またはその一部分上に付着して「捕捉部位
」または反応性のフィルムを形成する、特異的結合メンバをいう。付着の方法は
本発明にとって重要ではな
い。捕捉部位における信号発生の程度は、テストサンプル中の分析物の量に関係
する。固定試薬は、分析物、標識付き試薬、またはその複合体と結合するものを
選択する。好ましい実施形態では、固定試薬は分析物に結合してサンドイッチ状
複合体を完成する。複合検定フォーマットも当業者には自明であろう。固定試薬
は、分析物と直接結合し、またはそれ自体が分析物に結合する補助的特異的結合
メンバによって分析物と間接的に結合するものを選ぶこともできる。さらに、固
定試薬は、検定実施前または実施中に適切な付着方法によって固相に直接または
間接に固定することができる。
通常は、本発明の捕捉部位は多孔質支持体の画定または規定された部分であり
、固定試薬及び分析物の特異的結合反応が画定された部位に局在化または集中す
る。このような局在化により、多孔質支持体の他の部分ではなく捕捉部位に固定
された標識の検出が容易になる。
画定された部位は通常は多孔質支持体の５０％未満であり、多孔質支持体の２
５％未満が好ましい。固定試薬は、浸漬、ペンによる書込み、毛管を通した、ま
たは試薬ジェットプリンティング技術や他の適当な配量技術を使用した配量によ
って固相
材料に塗布することができる。さらに、捕捉部位に例えば染料でマークを付けて
、その部位に固定された標識がないときでも、多孔質支持体上の捕捉部位の位置
を視覚的にまたは計測によって決定することができる。
信号発生成分および補助的試薬の所定の量を装置内に含め、それによって追加
のプロトコルステップまたは試薬の追加を不要にすることができる。したがって
、多孔質支持体内に固定する試薬を複数にすることも本発明の範囲に含まれる。
例えば、酵素／基質信号発生系における検出可能な反応生成物の拡散を遅くしま
たは妨げるために、当技術分野で周知の方法による多孔質支持体への直接付着に
よって基質を固定することもでき、また、多孔質支持体中または支持体上に付着
させた不溶性微小粒子に共有結合させることによって基質を固定することもでき
る。
固定試薬は、多孔質支持体上または支持体内の単一の捕捉部位または検出部位
に提供することも、複数の部位に提供することもできる。固定試薬はまた、異な
る検出フォーマットまたは測定フォーマットを生成するために様々な構成で提供
することもできる。あるいは、固定試薬を多孔質支持体の大きな部分に
わたって実質上均一に分布させて捕捉部位を形成することもできる。
「補助的特異的結合メンバ」とは、標識付き試薬または固定試薬の特異的結合
メンバに加えて検定中で使用される、特異的結合対の任意のメンバをいう。一つ
の検定中で一種または複数の補助的特異的結合メンバを使用することができる。
例えば、分析物自体が標識付き試薬と直接結合できない場合に、補助的特異的結
合メンバを使って標識付き試薬を分析物に結合させることができる。補助的特異
的結合メンバは検定装置中に含めることもでき、別の試薬溶液として装置に添加
することもできる。
本発明の一つの例示的実施形態を第１図に示す。装置（１０）は本体（１２）
を含み、その中で毛管トラック（１８）がその長さの少なくとも一部分に沿って
延びる。毛管トラックは、テストサンプルを毛管作用によってトラック中を輸送
するのに適した寸法である。毛管トラックは、テストサンプルを装置に導入する
ための入口（１４）を有する。毛管トラックは、固定した特異的結合材料（２２
）を含む多孔質支持体（２０）と流体連絡している。毛管トラックは、多孔質支
持体と流体連絡する出口（１６）を有する。多孔質支持体は、毛管トラックの出
口
が固定された特異的結合材料の部位の真下にくるような位置にあることが好まし
い。本発明においては、「真下」とは、毛管トラックから多孔質支持体に移動す
る流体が、多孔質支持体上の固定試薬（捕捉部位）の最大寸法の半分以下を通過
することを意味する。毛管トラックから多孔質支持体に移動する流体が、多孔質
支持体上の固定試薬の最大寸法の四分の一未満を通過することがより好ましく、
十分の一未満が最も好ましい。
第１図は、毛管トラックの出口が多孔質支持体と直接接触し、固定した特異的
結合材料の反応部位の下に位置する装置を示している。出口と多孔質支持体が直
接接触することは本発明にとって重要ではなく、毛管トラック内の流体が出口か
ら多孔質支持体に移動するのに十分なほど諸構成要素が近接していれば十分であ
る。また、出口が反応部位の直下に位置することも重要ではない。しかし、毛管
トラックの出口が反応部位に近いほど、テストサンプルまたは検定試薬あるいは
その両方が移動しなければならない距離が短くなることは容易に理解できよう。
標識付き特異的結合メンバなどの検定試薬は、テストサンプルと混合し、続い
てテスト装置に接触させ、液滴形成手段に含め、あるいは毛管トラック内に含め
ることができる。例えば、
テストサンプルとの接触で標識付き試薬を固定し、標識付き試薬を多孔質支持体
上の反応部位に移動させるように、標識付き試薬を毛管トラック中に予め付着さ
せることができる。これは、検定試薬とテストサンプルの分析物の反応の結果、
反応生成物が形成され、それが膠着して毛管スペース内の流体の流れを減少また
は停止させる、膠着検定装置とは区別すべきである。
本発明の第二の実施形態を第２図に示す。装置（１０）は一般に第一の表面（
６）と平行な第二の表面（８）から構成される本体（１２）を備え、その一方ま
たは両方が溝を備えており、スペーサで分離され、あるいは二つの表面が整列し
接合されたとき毛管トラック（１８）が形成されるように他の方法で構成されて
いる。毛管トラックは、テストサンプル及び可溶性検定試薬を毛管作用によって
トラック中を移動させるのに適した寸法である。表面は、音波溶接、溶媒溶接、
接着ボンディングを含むがそれだけには限られない任意の適当な手段によって接
合できる。接着ボンディング法では、印刷手段によって接着剤を塗布することが
できる。
第３図は、本発明のさらに別の実施形態を示す。この実施形態は、第一のまた
は底部の濡れ性であるが液体閉塞性（liquid
-occlusive）の層（２３）と、第一層（２３）と平行でその上にある第二のまた
は中間の液体閉塞性の層（２４）と、第二層（２４）と平行でその上にある第三
のまたは頂部の液体閉塞性の、好ましくは非濡れ性の層（２６）とを接着した関
係で有する。第三層（２６）は透明なポリカーボネートフィルムなどの透明材料
製とすることができ、したがってこの層は毛管トラックを観察するための窓また
は観察領域として働く。第二層（２４）は第一層（２３）と第三層（２６）の間
に挟まれ、第一層及び第三層に付着される。例えば、第二層（２４）の第一層（
２３）の上側に面した側と、第三層（２６）の下側に面した側に接着剤を塗布し
て各層を接着することができる。一般に、第二層（２４）は、その厚さを貫通す
る位置にスロットを有し、それによって第一層（２３）及び第三層（２６）と共
に毛管トラック（１８）の壁面を規定するようにダイカットまたは予備成形され
る。したがって、第一層、第二層、第三層を一緒に積層したとき、第一層と第三
層の一部分がそれぞれ毛管トラックの床及び屋根の働きをし、第二層（２４）の
スロットの壁面の一部が毛管トラックの壁面を規定する。第３図に示した装置は
また、第三層（２６）中に任意選択のウェル規定手段（２）を
含むことができる。このウェル規定手段は、テストサンプルを受ける領域を規定
し、毛管トラックと流体連絡する位置にある。ウェルの底部は、第一層（２３）
の対応する円形部分から形成することができる。
好ましい実施例では、本発明の装置は、毛管トラックと流体連絡するテストサ
ンプル塗布パッドを含む。この塗布パッドにより、テストサンプルまたは試薬を
装置に塗布しやすくなり、またこの塗布パッドは任意選択で標識付き結合メンバ
など一種または複数の試薬を含むことができる。テストサンプルを塗布パッドに
添加すると、塗布パッドから検定試薬を溶出させて、塗布パッドの底面からテス
トサンプルと試薬の混合物が出てくるようにする働きがある。この装置はさらに
、塗布パッドと毛管トラックの入口の間にあるウェルを含むことができ、したが
って塗布パッドから出たテスト溶液は毛管トラックに入る前にウェルを充たすよ
うになる。この塗布パッドは、単一材料で構成することも、複数の層から構成す
ることもできる。多層塗布パッドを使うと、試薬が長期保存に適しないときでも
多数の検定試薬を含めることが可能になり、したがってテストサンプルに多数の
別々の試薬を添加することが可能になる。
塗布パッド材料またはその層は、濾過機能を提供するものを選択することもで
きる。この場合、フィルタは、粒子が毛管トラックまたは多孔質支持体を溶かし
たりその中で流れを変えたりしないように、テストサンプルから粒子を除去する
ためのサンプル「前置フィルタ」として機能することができる。尿テストサンプ
ルの場合、粒子は患者ごとに異なる可能性があり、典型的な範囲はサブミクロン
（１ミクロン未満）から約５０ミクロンである。合計量と特定の範囲に含まれる
パーセントも患者ごとに異なる。本発明の好ましい多孔質支持体（５ミクロンの
ニトロセルロース）と共に前置フィルタを使用するときは、ニトロセルロースフ
ィルムが詰まるのを防ぐために３〜５ミクロンよりも大きな粒子を除去する働き
をする前置フィルタを選択することがもちろん必要である。さらに、複数の前置
フィルタを使用して、追加の粒子保持能力を提供することもできる。適切な材料
がいくつか市販されており、使用する前置フィルタに応じて、また使用する検定
フォーマットに必要なように、粒子のカットオフを変えることができる。例えば
、ヒト漿膜ゴナドトロピン（ｈＣＧ）検定における尿の許容できる予備濾過をも
国ニューヨーク州ロチェスターのNalge Inc.）、F300-05 とF366-02（英国ケン
ト州メイドストーンのWhatman Inc.）、DD2391とDE1381（米国マサチュセッツ州
ウェスト・グロトンのHollingsworth & Vose、Tetko3（米国ニューヨーク州エル
ムスフォードのTetkuit 社）、Pall Lcprodyne 5M（米国ニューヨーク州イース
ト・ヒルズのPall社）がある。この検定フォー
第３ａ図には、標識付き試薬を含有する塗布パッド（５５）を保持する液滴形
成手段（５０）を装置（１０）が含む別の実施形態を示す。テストサンプルを液
滴形成手段に接触させることにより、標識付き試薬が塗布パッドから離れ、塗布
パッドの底面上に液滴を形成する。液滴形成手段は、毛管トラックの上に位置し
、従って、液滴が塗布バッドから解放されると毛管トラックに配給されるように
なっている。この任意選択の修正により追加の利点が得られる。試薬を含有する
塗布パッドに流体またはテストサンプルを添加すると、溶出した試薬の塊（bolu
s）を毛管トラックに配給する働きをする。すなわち、
毛管トラックに入る最初の流体混合物は溶出した試薬の大きな部分を含み、その
後の流体が含有する試薬はそれより少ない。試薬が標識付き試薬のときは、多孔
質支持体上の反応部位に配給される最初の流体に標識付き試薬の大部分が含まれ
ることになる。それ以降の流体はより少量の検定試薬しか含まず、したがって反
応部位からの未反応試薬の除去が増進される。本発明のこの除去または洗浄の態
様は、反応部位で発生した信号を安定化し、反応部位の周囲の領域での背景信号
の発生による妨害を軽減する助けとなる。
第３ｂ図に示す本発明のさらに別の実施態様では、装置は、多層塗布パッド（
５６ａ−ｃ）を保持する液滴形成手段（５０）を含む。この多層塗布パッドは、
複数の多孔層から構築され、多数の検定試薬を包含でき、感度を高め、エラー信
号の発生（擬陰性または擬陽性）を防止し、液滴形成器内のテストサンプル及び
試薬の混合を増進し、インキュベーション時間を増して反応効率を高めることが
でき、信号強度を増大させる。液滴形成器は入口ポートに隣接して付着してもよ
く、あるいは異なる検定要件に合わせて装置を容易にかつ迅速に再構成できるよ
うに取外し可能な構成としてもよい。前述のように、毛管トラ
ック内または多孔質支持体におけるあるいは検定結果の正確さを妨げる可能性の
ある詰まりや流れの変化を防止するため、液滴形成手段内に前置フィルタを使用
することができる。当業者には明らかなように、層の数と各層の組成は、実施す
る検定の異なる試薬要件や分析しようとするサンプルの装置に合わせて調節する
ことができる。好ましい構成では、標識付き試薬を一つのパッド材料中に組み込
んで、テストサンプルを毛管トラックに配給する前に標識付き試薬をサンプルと
共にインキュベートし、これによって信号を強化することができる。追加の実施
態様は、例えば多数の層を利用して全血からの細胞分離を可能にし、血清や尿や
血漿サンプルを使用できるようにし、テストサンプル中の複数の分析物を検出し
、あるいは検定管理の目的で異なる標識付き試薬の使用を可能にすることができ
る。
第３ｂ図に示すように、多層塗布パッド（５６）は、上層（５６ａ）、中間層
（５６ｂ）、底層（５６ｃ）を含む。好ましい実施形態では、上層はガラスファ
イバ製の、最も好ましくはNalgene #281- 9000前置フィルタであり、中間層はガ
ラスファイバパッド、最も好ましくはLydallガラスファイバ中に標識付き試薬を
含み、底層は好ましくは吸取紙（セルロース）から
構成される。
前述のような液滴形成器を別のまたは独立の部品として使用することも本発明
の範囲内に含まれると考えられる。この態様では、液滴形成手段をテストストリ
ップ装置のサンプル塗布区域またはゾーンに隣接して、例えばその上方に置き、
液滴をストリップに配給することができる。このように、液滴形成手段の利点、
すなわちサンプルの混合、テストサンプル塊の配給、信号の安定化などを、既存
の固相フォーマット、例えばフロースルーパッド、ディップスティック、テスト
ストリップなどで利用することができる。
本発明のもう一つの態様は、印刷可能媒体を使用して、下記のように、また第
４図、第５図及び第５ａ図に示すように毛管トラックを規定することである。
第４図に示すように、毛管トラック（１８）の側面（２５ａ）は、インクまた
は接着剤を含むがそれだけに限られない、不溶性で、好ましくは第一の液体閉塞
性の層（２３）を第三の液体閉塞性の層（２６）に接着する助けとなる印刷可能
材料から形成される。この材料を第一層または第三層のどちらかに塗布し、次に
第三または第一ラミネート層の塗布によってそれをキャッ
ピングし、それによって毛管トラック（１８）を規定する。
第一の（バックラミネート）層（２３）は、シートまたはロールの形で供給さ
れる可撓性プラスチックもしくはプラスチック被覆フィルムでよい。このフィル
ムはまた不透明性、生分解性などはっきりした特性をもつものを選択することも
でき、また疎水性、親水性、選択的生整合性などある種の特性をもつように処理
することもできる。このフィルムは、ポリエステル、ポリカーボネート、その他
のフィルム材料を含むがそれだけには限らない、様々な材料から選択することが
できる。さらに、毛管トラックの表面または表面の一部分を、所望の特性を生み
出すもしくは高めるようにスポット処理することもできる。例えば、毛管トラッ
クの一部分を疎水性材料でスポット処理して、トラックのその部分を通る流量を
遅くすることができる。適切
米国デラウェア州ウィルミントンのICI Films 社）を含むがそれだけに限らない
。適切なフィルム材料には、下記の特性または特徴を有する材料が含まれる。
第二の（コアまたはサンドイッチ）層（２５ａ）は、当技術分野で周知のスク
リーン印刷法など印刷技法によって塗布すると好都合である。しかし、この第二
層は、毛管トラックの厚さ、位置合せ、または幾何的制限に対する所望の設計公
差を達成できる任意の適当な印刷法によって塗布または付着することができる。
毛管トラックの寸法は、関心ある分析物、使用するテストサンプル、インキュベ
ーション要件、反応要件及びその他の検定パラメータに基づき装置ごとに異なる
こともある所望の流体配給特性とタイミング特性を達成するように選択されるこ
とを当業者なら理解されよう。この第二層は、印刷に適し、かつ接着材料、イン
ク、誘電材料、あるいは毛管トラックの所望の
厚さまたは高さをもたらすのに適した任意の材料から印刷することができる。感
圧性接着材料は一般にポリマー処方からなり、通常はビニルまたはアクリルベー
スのものである（例えば、UVC8201、UVC8200、ML25184、米国ミシガン州ポート
ヒューロンのAcheson Colloids社）。適当な感圧接着剤には、UVC8201 ポリエス
テルフィルムと類似の特性を有する材料が含まれるがそれだけとは限らない。
印刷済み材料は、上層と底層を貼り合わせるための適切な接着力、ならびに毛管
トラック中の流体の移動を増進するのに適した疎水特性を有するものを選択する
ことができる。あるいは、印刷済み材料は、毛管トラックの一部内の流体の流れ
を阻止または防止し、それによって装置を通る流体の流量を制御するのに適した
疎水性特性を有するものを選択することができる。
感圧性接着剤は、毛管トラックの反転像で塗布され、したがって印刷された領
域がコア層（２５ａ）の厚さを規定し、一箇所又は複数箇所の印刷されない領域
が第一と第二のラミネート層の間にギャップを形成し、これによって毛管トラッ
クの側面を規定する。感圧性接着剤は、標準のスクリーン印刷装置（米国マサチ
ューセッツ州バーリントンの deHaart Inc．のフラットベッドスクリーンプリン
タなど）を使って塗布することができる。一般に、第二の層は一回の印刷パスで
０．０００２〜０．０１０インチの範囲の厚さに塗布される。しかし、この層は
複数回のパスで実施すれば所望のどんな厚さに形成することもできる。通常、こ
の層は０．１００インチの最終厚さを超えない。
塗布後、感圧性接着剤を硬化させる。例えば、約２００ワッ
ト／インチ、あるいは厚さ、接着力、タックなど所望のフィルム特性を実現する
ためにポリマーの交差を実施する他の任意の出力定格の紫外放射によって感圧性
接着剤を硬化させることができる。装置組立てまでの取扱いの便宜のため印刷し
た接着剤の上にリリースライナを配置することができるが、硬化の直後に組立て
を行うこともできる。両面接着剤と共にダイカットフィルム材料を使用する従来
の装置構成法では、組立て前にリリースライナを二層除去しなければならず、組
立てが一層厄介になる。本発明においては、印刷された感圧性接着剤のコア層を
ベースフィルムまたはバックフィルムの片面に直接塗布し、それによってこの取
扱いステップを回避する。
第三（ベース）層（２６）は、第一ラミネート層と同じフィルム材料から選択
することができる。しかし、所望の液体流れ特性または所望の毛管トラックの設
計に適した他の特性を満たす異なる材料を使用してもよい。不透明性及び湿れ性
特性のために選ばれたプラスチックフィルムまたはプラスチック被覆フィルム（
例えばプラスチック被覆ボール紙150 ＨＴ、米国イリノイ州ディクソンのDauber
社）、Vistex PC ポリエステルフィルム、米国ニュージャージー州ホワイトハ
ウスの Film
Specialties，Inc.）をロールに書いて受け取り、当技術分野で周知の標準のウ
ェブ積層法または加工法によって印刷済みコア層に塗布する。圧力をかけてバッ
ク層及びベース層を感圧性接着剤のコアに接着させ、それによって毛管トラック
の上面と底面を形成する。ベースフィルムを切断またはダイパンチまたはレーザ
カットして、フィクスチャ孔または毛管トラックの入口ポートや出口ポートなど
所望の設計のその他のフィーチャを作成することができる。第三フィルム層は、
第一層と同じく疎水性、親水性、選択的生整合性などある種の特性を有するよう
に処理することができる。層全体を処理することも、層のうち少なくとも毛管ト
ラックを形成する部分を処理することもできる。このような処理材料はまた、印
刷技術によって塗布するのも有利である。
第５図及び第５ａ図に示すさらに別の実施形態では、第二層（２５ｂ）は多孔
質材料または液体吸収性材料からなり、その厚みを通して、撥水性インクなどの
特質で選択的に含浸させて、含浸領域（３０）と非含浸領域（１８）を形成する
。多孔質材料（２５ｂ）のコア層が、上部ラミネート層（２６）と底部ラミネー
ト層（２３）の間のギャップの厚さを規定し、多孔質材
料の含浸領域が多孔質毛管トラック（１８）の側壁を規定する。したがって、非
含浸領域は液体吸収性のままであり、含浸領域は液体閉塞性となり、したがって
非含浸領域が、毛管作用によって液体が通過するための中実（多孔質）毛管トラ
ックを規定する。したがって、非含浸領域は入口部分及び出口部分と共に、テス
ト溶液を装置を通って上にある多孔質材料に送り込む手段として働く。
多孔質の第二層またはコア層（２５ｂ）は、一般に多孔質支持材料に類似の特
徴を有する、任意の適当な多孔質媒体を用いて作成することができる。代表的な
多孔質媒体は、通常の濾紙（英国Whatman または米国ニューハンプシャー州キー
ンのSchleicher & Schuell 41 0）である。この多孔質媒体は一般に当技術分野
で周知の装置及び印刷技術を用いて感圧性接着剤またはインクで印刷される。感
圧性接着剤またはインクは多孔質媒体の印刷済み部分を通る流体の流れを阻止す
るので、印刷されたパターンが毛管トラックを規定する。図５に示すように、接
着特性をもたない印刷可能な液体閉塞性物質を使用すると、多孔層（２５ｂ）と
ベースラミネート層（２３）及びバックラミネート層（２６）の間の表面上に適
当な接着材料の層（２８）
を使用することが必要になる。第５ａ図に示すように、感圧性接着剤を用いて多
孔質媒体を印刷すると、ベースラミネート層（２３）またはバックラミネート層
（２６）を多孔質材料に塗布するための接着力が得られるという追加の利点があ
る。
従来の装置組立て方法は、多孔質媒体のストリップまたは部分を切断し、その
媒体をバック層とベース層の間に挟むものであった。本発明の方法では、印刷済
みの多孔質材料のロールを単にウェブ工程に組み込み、したがってコストがかか
り複雑なピック操作と配置操作が不要になる。印刷可能なインクは、テストサン
プルが印刷済み材料上を通過するとき印刷層から放出される検定試薬を含むよう
に処方される。毛管トラック中の多孔質媒体の濾過能力は検定プロトコルで有利
に利用できる。その上、毛管トラック中の多孔質媒体の異なる部分を処理して媒
体の濾過特性または移送特性を改変することができる。さらに、毛管トラック中
の多孔質媒体の異なる部分を処理して、一種または複数の設定試薬ゾーンを含む
ようにし、移送された液体と接触したとき、そこから試薬が放出されるようにす
ることもできる。
また印刷可能な媒体を用いて毛管トラックを規定すると、毛管トラックの幾何
形状及び可変厚さの点で無制限の設計機会が得られ、これらの特徴を利用して検
定の実施速度を制御することができる。さらに、これによって、追加の層材料と
材料操作が不要になって装置の製造が簡単になり、しかもバッチ製造手段が改善
される。感圧性接着剤及びインクの塗布は、回転式スクリーン印刷、フラットベ
ッドスクリーン印刷、フレキソグラフィ印刷、リソグラフィ印刷、活版印刷、輪
転グラビア印刷、インクジェット印刷を含めてただしそれだけには限らず、任意
の適当な方法で実施できる。装置にはバッチ方式で（可撓性のまたは剛性のフィ
ルム材料上に一時に一枚ずつ）またはロールとしてウェブ加工法で（主として可
撓性フィルム材料上に）印刷することができる。印刷工程は標準の装置を用いて
実施できる。代表的な工程は、R.H.Leach 著「The Printing Ink Manual」、P.J
.HolmesとR.G.Loasbyの共著「Handbook of Thick Film T echnology」、Charles
A．Harper 著「Handbook of Thick Film Micr ocircuits」に記載されている。
プリンタの設定は当技術分野で周知の標準のパラメータ及びプロセスの範囲内で
あり、あるいは当該の取扱説明書または上記テキストに
記載されている通りにする。典型的なインクの特性も記述されているが、本発明
においては、適当なインクの特徴は印刷可能感圧性接着剤の特徴と同様である。
第６図に示すさらに別の実施形態では、毛管トラックの側面は、適当な接着材
料の二つの層（２８）を用いて第一層（２３）と第三層（２６）の間に積層され
たフィルム材料の中実中間層またはコア層（２５ｃ）によって規定される。この
中間層は、その表面内に、材料中を一部または完全に貫通するスロットを有し、
これが第一層及び／または第三層と一緒になって毛管トラック（１８）を形成す
る。また接着材料を中間層中のこのスロットと相補形にダイカットまたは印刷す
ることもでき、こうすると接着材料は毛管トラックの一部を形成しなくなる。
第６ａ図は、多数の接着性の層を有する本発明の装置の別の実施形態を示す。
これらの層としては、第一のまたは底部の湿水性であるが液体閉塞性の層（２３
）、この第一層（２３）と平行でその上にある第二のまたは中間の閉塞性の層（
２４）、ならびにその厚さを通じて撥水性インクなどの特質で選択的に含浸され
て、毛管トラック（１８）の上方に位置する含浸領域（３０）と一つまたは複数
の非含浸領域または「アイランド」
（３２）を形成するようになった、多孔質または液体吸収性材料の第三のまたは
上部層（２５ｄ）が含まれる。通常は、前述のように、第二層（２４）はその厚
さを貫通する位置にスロットを有するようにダイカットまたはプレフォームされ
、それによって第一層（２３）及び第三層（２５ｄ）とあいまって毛管トラック
（１８）の壁面を規定する。その上、この装置はまた任意選択で第三層（２５ｄ
）中にウェルを規定する手段（２）を含むことができる。このウェル規定手段は
、テストサンプルを受け取る領域を規定し、かつ毛管トラックと流体連絡する位
置にある。ウェルの底部は、第一層（２３）の対応する円形部分から形成するこ
とができる。任意選択で、接着材料を用いて層を積層することも、あるいは上述
のように毛管トラックを形成することもできる。したがって、第一層と第二層と
第三層を一緒に積層すると、第一層と第三層の一部がそれぞれ毛管トラックの床
及び屋根として働き、第二層（２４）のスロットの壁面の一部が毛管トラックの
壁面を規定する。サンプルが毛管作用によってアイランド中に引き込まれるとき
、サンプルに試薬を配給するため、非含浸アイランドを検定試薬で予め選択的に
含浸させることができる。アイランドの寸法は、そこに置かれ
る試薬に様々な選択的機能を与えるために変えることができる。例えば、アイラ
ンドの直径を毛管トラックの幅より小さく選択すると、試薬が再水和され、その
後流体がアイランドの向うまで移動するとき試薬がアイランドからサンプル中に
運ばれることになる。一方、アイランドの直径を毛管トラックの幅より大きくす
ると、試薬をアイランドから運び去ることが阻止される。その上各非含浸領域は
、装置の最終的用途に合わせて所望の通り異なる試薬を組み込むことができる。
例えば、各アイランド（３２）は、標識付き試薬の濃度が異なり、それによって
定量的性格の信号を発生させる。あるいは、それぞれ異なる分析物と相互作用す
る検定試薬で諸領域を処理して、一個のサンプルで複数の分析物が検出できるよ
うにすることもできる。さらに別の代替例では、各非含浸領域を複数の検定試験
で処理して、例えば多段酵素検定で必要となるようなすべての試薬がサンプル塗
布前に装置内に存在するようにすることもできる。
任意選択による装置の修正例では、多孔質支持体の固定された試薬の周囲の領
域を少なくとも部分的に圧縮することができる。第７図に、多孔質支持体及び反
応部位を通る流体の流れを方向付ける助けとして、固定した試薬サイト（２２）
の周りの
領域でニトロセルロース材料（２０）を圧縮した実施形態を示す。
もう一つの実施形態では、装置は、多孔質支持体と接触して追加の吸収性材料
を含むことができる。第８図に、多孔質支持体（２０）上の反応部位（２２）を
取り囲む吸収層（４０）を含む装置（１０）を示す実施形態を示す。この吸収性
材料は、装置の液体保持能力を増大させて、大きな体積のテストサンプルまたは
試薬が使用できるようにする働きをする。
好ましい実施形態では、使いやすさと扱いやすさを増大させるため本発明の装
置を少なくとも部分的に取り囲むハウジングを使用する。第８ａ図に示すように
、装置（１０）は、例えば第１図ないし第３ａ図及び第７図ないし第８図に示す
ような本発明の装置を実質的に取り囲み、例えば第３ａ図または第３ｂ図に示す
ような液滴形成手段（５０）に取り付けた、ハウジング（５２）を使用すること
ができる。テストサンプルを液滴形成装置に塗布した後、サンプルはウェル規定
手段（２）に配給され、毛管トラック（１８）を介して出口ポート（１６）に、
さらに多孔質支持体（２０）上の反応部位（２２）を通って半径方向に流れる。
前述のような吸収パッド（４０）を使って、
追加の吸収能力を与えることができる。このハウジングは、製造及び組立てがし
やすいように複数の部片またはセクションとしたプラスチツクなどの非濡れ性材
料で構成することができる。次に当技術分野で周知の技術によって使用前に部片
を互いに固定する。当業者にはすぐに理解できるように、様々な分析物用の様々
な検定に対処するため、この実施形態の他の変形例を設計することができる。さ
らに、上記で論じたように、液滴形成手段は使用時に恒久的にハウジングに取り
付けてもよく、また取り外し可能に設計してもよい。
本発明の装置の本体は、プラスチツク材料などの非濡れ性材料から形成しても
よく、また多孔質材料などの濡れ性材料から形成してもよく、後者の場合は少な
くとも一部分を非濡れ性にしておく。毛管トラックは通常、全長が約０．５〜６
．０インチであり、約０．５〜２．０インチが好ましい。この装置の構造配置は
、一般に一検定にテストサンプル約５０〜１０００マイクロリットルを使用する
ように設計する。テストサンプル約１００〜５００マイクロリットルを使用する
ように装置を設計することが好ましい。当業者には理解されるように、所望の検
定を実施するのに必要な量のテストサンプルが使用できるよう
に必要に応じて設計を最適化する。毛管トラックはそのサンプルを毛管トラック
入口から毛管トラック出口まで運ぶのに適した直径を有する。
テストサンプルは、表面下の毛管トラックによって多孔質支持体中の反応ゾー
ンに導入する。表面下の毛管トラックを使用すると、単位体積のテストサンプル
が同じ表面積の多孔質支持体を濡らすのに要する時間が短縮される。テストサン
プルと検定試薬が反応部位に直接配給されるので、多孔質支持体の非反応部位部
分をテストサンプルが最初に通過する必要はない。この有利な結果は、D'Arcy方
程式で記述される。
D'Arcy方程式では、流量を次のように表す。
ｈ2＝ｋｔ
ただし、ｈ＝クロマトグラフィ流動距離
ｋ＝流れ定数
ｔ＝時間
多孔質材料の細長いストリップの形の面積をＡ1（Ａ1＝ｈ1×ｗ1）同じ厚さの正
方形または円の形の多孔質材料の面積をＡ2（Ａ2＝ｈ2 2π）とすると、各装置フ
ォーマットに塗布される単位体積のテストサンプルは、第９図に示すように流れ
ることになる。単位体積の直線形吸収は径方向吸収よりもはるかに遅い。
本発明はまたごく少量、例えばただ一滴のテストサンプルを使って同時に多数
の検定を実施する能力を提供する。この種の装置は、組立てた形のとき、複数の
毛管トラックを有する。この装置は、毛管トラックの入口と連絡したサンプル塗
布手段を含んでいる。各トラックの出口は多孔質支持体と連絡している。個々の
多孔質支持体を、問題の分析物の検出に適した特異的結合メンバで選択的に含浸
させる。トラックの数は、本発明の複数トラック装置の構成にとって重要ではな
い。あるいは、単一の毛管トラックにそれぞれ単一の多孔質支持体の異なる部分
の下にくる多数の出口を設けて、その多孔質支持体の異なる部分が異なる検定用
の固定された結合メンバを含むようにすることもできる。
本発明の検定装置は、毛管トラックと液体連絡する多孔質支持体を含み、この
支持体は通常、毛管トラックの出口に隣接しこれと直接接触する。しかし、これ
らの装置には、毛管トラックと多孔質支持体の間に追加のゾーンまたは層を含め
ることができることが判明している。このようなゾーンを使って、毛管
トラックと多孔質支持体の間の流量をさらに制御することができ、これらのゾー
ンに補助的検定試薬を含ませることができ、またこれらのゾーンを使ってテスト
サンプル妨害物の多孔質支持体中への移動を防止または阻止することもできる。
任意選択で、流体の流れ方向に沿ってトラックの床と屋根の間のスペースを徐
々に増大させることにより、毛管トラックの単位当たり流量を全体的に流れの方
向に沿って徐々に低下させることができる。例えば、トラックの屋根を上向きに
曲げ、あるいはトラックの床を下向きに徐々に曲げ、あるいはその両方によって
流れを低減することができる。
本発明の代替実施形態では、毛管トラックの内部に標識付き試薬を置いて試薬
ゾーンを形成することができる。毛管トラックの一端部にテストサンプルを導入
すると、テストサンプルと標識付き試薬が組み合わさってテスト溶液を形成する
。このテスト溶液がトラック中を運ばれる。トラックの末端側端部にある多孔質
支持体によって毛管トラック中を流れる液体の流量を少なくとも部分的に制御す
ることができる。紙などの多孔質材料を流体流れ制御手段として用いると、トラ
ック内部をポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）などの水溶性材料で被覆する場合に
比べて製造と性能の両面で利益が得られることが判明している。
あらゆるタイプの特異的結合検定に、本発明に従って作成した装置は対応でき
る。その上、必要なすべての検定試薬を装置自体の内部に含めることにより、テ
ストサンプルを装置に添加した後は、検定は本質的に自動的に実行できるように
なる。例えば、可溶性試薬（標識付き試薬など）は製造時に毛管トラック内で乾
燥され、テストサンプルと接触時に可溶性になる。他の例では、毛管トラック自
体の内部に置かれた可溶性または多孔質マトリクスに標識付き試薬を含有させる
ことができる。拡散性材料を放出することができる適切な基質は当技術分野で周
知であり、それには、紙、スポンジ、及びガラス繊維材料が含まれるが、それだ
けには限らない。さらに別の実施形態では、トラック中に置いた溶液中に試薬を
分散させることができる。
本発明の反応装置はサイズが非常に小さいため、複数の装置の取扱いが迅速か
つ便利になって有利である。次いで装置を自動機器に挿入して、個々の反応部位
をインデックスして、検定結果を走査し、この情報を将来アクセスできるように
記録することができる。装置の寸法が小さいため、サンプルと試薬の使用効率も
高まる。本発明は、また、この装置を、テストサンプ
ルのバッファ溶液や抽出溶液のような装置自体に組み込まれていない検定試薬の
容器と組み合わせて使用する診断キットも提供する。
実施例
本発明の実施形態をさらに例示するために以下の実施例を示すが、これは本発
明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。
実施例１
濡れ性ベース層２３（７ミル、ハイドロマー処理ポリエステル；米国ニュージ
ャージー州ホワイトハウスのFilm Specialties,Inc．）、ダイカット接着剤コア
層２４（３ミル、両面を接着剤をコートしたポリエステルフィルム；米国ペンシ
ルバニア州グレン・ロックのA dhesives Research 社）、レーザ切削した非濡れ
性接着剤ラミネート層２６（３ミル、片面を接着剤でコートしたポリエステルフ
ィルム；米国ペンシルバニア州グレン・ロックのAdhesives Research社）、及び
マイクロポーラスニトロセルロースパッド２０（孔径５ミクロン、米国ニューハ
ンプシャー州キーンのSchleicher & Schuell社）から第３図で示したような使い
捨て装置を作成した。濡れ性ベース層とダイ
カットコア層とレーザ切削積層体のアセンブリで、一端に入口２を有し、他端に
小さな出口１６を有する表面下毛管トラックが作成される。出口を覆ってニトロ
セルロースフィルムを貼り付けて、サンプルが毛管トラック１８からフィルムの
中心に配給されるようにし、それによってフィルム縁部からの直線形クロマトグ
ラフィが起こらないようにする。
実施例２ヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）検定
実施例１の説明にほぼ従って使い捨て装置を作成した。ニトロセルロースパッ
ドの中央に抗ベータｈＣＧ抗体を、レーザ切削積層体中の出口の上で二本のバー
が交差する「＋」パターンで塗布した。一本のバーには、ｈＣＧ陰性サンプル用
の陽性対照としてｈＣＧを含めた。抗アルファｈＣＧ抗体と蛋白安定化剤をセレ
ン粒子（１８０ｎＭ）上に吸収させて、このサンドイッチ検定用の標識付き試薬
とした。
ガラス繊維ストリップ（米国ニューハンプシャー州ロチェスターのLydall,Inc
．）をセレン抱合体溶液に浸漬し、次いでこの材料を乾燥トンネル中に通過させ
て、乾燥セレン抱合体パッドを調製した。材料中に円（直径約１０．６ｍｍ（０
．４２０
インチ））をくり抜き、第３ａ図に示したような液滴形成手段中にこれを保持し
た。
バッファまたは尿を含むｈＣＧテストサンプル（２５０〜４００マイクロリッ
トル）をアセンブリに塗布した。液滴形成手段がトラックの上方に保持され、垂
れ下がった液滴が形成できる場合には、セレン抱合体の塊（bolus）をトラック
に配給した。液滴は毛管入口上に落下し、毛管トラックを充填し、ニトロセルロ
ースパッドに運ばれ、さらに毛管出口を通って固定された試薬の中心「＋」の真
下に運ばれた。溶液は固定試薬部位を通ってそこから３６０度放射状に運ばれた
ので、サンプル中にｈＣＧが存在する場合には「＋」、ｈＣＧが存在しない場合
には「−」の形の可視信号が反応部位に形成された。ＳｔｒｅｐＡ検定
実施例１の説明にほぼ従って使い捨て装置を作成した。ニトロセルロースパッ
ドの中央に抗ＳｔｒｅｐＡ抗体を、レーザ切削積層体の吸収孔の上で二本のバー
が交差する「＋」パターンで塗布した。一本のバーには、ＳｔｒｅｐＡ陰性サン
プル用の陽性対照として、抗ＳｔｒｅｐＡ抗体によって認識される免疫決定基を
含有する蛋白を含めた。抗ＳｔｒｅｐＡポリクロナー
ル抗体を蛋白安定化剤と共にセレン粒子（１８０ｍｍ）上に吸収させ、それをこ
のサンドイッチ検定用の標識付き試薬として使用した。
乾燥セレン抱合体パッドと液滴形成手段を上記のようにして作成した。テスト
サンプルを塗布すると、ＳｔｒｅｐＡ免疫決定基がサンプル中に存在する場合は
「＋」、ＳｔｒｅｐＡ免疫決定基が存在しない場合は「−」の形の信号が反応部
位に発生した。結果
本発明の装置にテストサンプルを塗布したとき、サンプルがニトロセルロース
パッドに接触する平均時間は５〜１０秒であった。テストサンプルのｈＣＧ濃度
に応じて、信号は３０〜４０秒以内に（２５０ｍｌＵ／ｍｌ）、テストサンプル
濃度が５〜２５ｍｌＵ／ｍｌの場合は１〜３分間以内に、「＋」の信号を見るこ
とができた。テストサンプル中のＳｔｒｅｐＡ免疫決定基が高レベル及び低レベ
ルの場合にも同様の結果が見られた。これらの反応時間は試薬の最適化によって
さらに改変できることが当業者には理解されよう。この技術の思いがけない新規
な態様は、抱合体パッドから移った標識付き試薬が、液滴形
成手段から毛管トラック中に供給される最初の液滴中で高濃度になることである
。典型的な場合、抱合体の５０％以上が最初に形成される液滴中に集まる。抱合
体の７０％以上が最初に形成される液滴中に集まることが好ましい。最も好まし
い形では、抱合体の９０％以上が最初に形成される液滴中に集まる。次いで固定
された試薬は、テストサンプルと共に標識付き試薬の塊（bolus）として配給さ
れ、以後のテストサンプルがテスト装置中を通過するとき、未反応の標識付き試
薬は反応ゾーンから除去される。したがって、固定された反応部位の背景フィー
ルドがピンクから白に変わり、固定された信号は赤のままとなるので、得られる
信号は強化された。
実施例３
濡れ性ベース（７ミル、Hydromer Inc．のハイドロマー処理ポリエステル）、ダ
イカット接着剤コア層（３ミル、両面に接着剤をコートしたポリエステルフイル
ム（Adhesives Research社）、及び印刷濾紙上部層（Ｓ＆Ｓグレード410）から
使い捨て装置を作成した。濾紙層の印刷部分にサンプル入口手段として孔をあけ
た。濡れ性ベースとダイカットコア層と印刷濾紙上部層のアセンブリで、濾紙上
部層のインクの付いていない部分
にサンプル吸収孔のある表面下毛管トラックが形成された。トラック中の印刷パ
ターンにより、サンプルがトラックを所定の点まで充填することができた。上部
層中のこの印刷パターンにより、溶液がトラック内を移動して、上部濾紙層の濡
れ性の非印刷部分に付着させた試薬と反応することができた。
実施例４グルコーステスト
実施例３に述べた使い捨て装置と酵素式グルコース決定用の検定試薬とを使っ
てグルコーステスト装置を作成した。カラー形成試薬は４−クロロナクトールで
あり、これを２５ｍｇ／ｍｌアセトン溶液として濾紙上に滴下し乾燥させた。次
いでグルコースオキシダーゼと西洋ワサビペルオキシダーゼ（米国ミズーリ州セ
ントルイスのS igma,Inc．）をリン酸緩衝液に溶かした溶液を濾紙の乾燥４−ク
ロロナクトールを含む濡れ性領域に滴下した。グルコースオキシダーゼの濃度は
、各濡れ性領域内でカラー形成反応が異なる速度で進もうとするように選んだ。
グルコースを含む緩衝溶液を入口孔に添加してテストを開始した。結果
サンプルを塗布すると、毛管作用によって、液体がすべての濡れ性領域中を流
れ、カラー形成が始まった。光透過装置を使って速度を監視した。各濡れ性領域
を別々に監視した。
実施例５
実施例３及び４に述べた使い捨て装置及び試薬を用いてグルコーステスト装置
を作成した。濡れ性ベース層は、毛管トラックに沿って下方に印刷した疎水性イ
ンクのパターンを有していた。グルコースを含む緩衝溶液を塗布すると、トラッ
クはその疎水性インクのセクションまで充填した。装置の中央の孔を通して装置
を回転手段（例えばDremel装置）に取り付けた。装置に遠心力を加えると、サン
プルは疎水性トラックセクションを経てトラックの保持領域中に移った。遠心力
を解除すると、溶液はトラックに沿って上方に試薬領域まで移動し、そこでグル
コース決定反応が開始した。
この装置中で、緩衝グルコース溶液について上述したのと同様にして全血サン
プルをサンプル吸収孔に塗布して、血液分離を行った。遠心力を加えると、血液
細胞は疎水性トラック領域を通ってトラック底部で分離した。遠心力を解除する
と血漿が
圧縮された細胞からデカントによって離れて試薬テスト部分にまで移動し、そこ
でグルコース決定反応が開始した。
実施例６
フィルム材料を第一のベース層として使って使い捨て装置を作成する。このフ
ィルムは第三の上部層としても使用できる。上部層をレーザで切断して、二個の
孔を形成した。これらの孔は装置を組立てると毛管の入口ポート及び出口ポート
となる。第三層の底面を、水性接着剤でスクリーン印刷し、二個の間に毛管トラ
ックの側面を規定する非印刷領域を残す。第三層の底面は毛管トラックの上面と
なる。接着材料を硬化させ、ベース層を印刷した材料の上に置く。適当な圧力を
加えてベース層を接着させ、それによって毛管トラックの底部を形成する。
上部層の上面に、出口が多孔質支持体と流体流連絡するように毛管トラックの
ほぼ上方に多孔質支持体を置く。支持体をフィルムに取り付ける前または後に検
定試薬を多孔質支持体上に固定することができる。実施例７
第一層にも第三層にも接着剤を塗布する点以外は、実施例６に述べた技法にほ
ぼ従って使い捨て装置を作成する。
実施例８
適当なリリースライナと毛管トラックの側面を画定するスロットを有する両面
接着材料を第一層または第三層に塗布して中間層を形成する点以外は、実施例６
に記載の技法にほぼ従って、使い捨て装置を作成する。例えば接着材料の片面か
らリリースライナを取り去り、ベース層の上に整列させ、圧力を加える。次に第
二リリースライナを取り除き、接着剤の上に第三層を整列させ、圧力を加えると
毛管トラックの作成が完成する。
実施例９
以下のようにして液滴形成装置を作成する。乾燥セレン抱合体パッドを実施例
２に記載のようにして調製する。下記のガラス繊維材料、Nalgene(R)＃281-9000
（米国ニューヨーク州ロチェスタのNalge Inc．）、Ahlstrom #161、Whatman F3
00（英国ケント州メイドストーンのWhatman，Inc．）、H & V(DC,DD,DE,HA,KB
シリーズ）（米国マサチューセッツ州ウェストグロトンのHollingsworth & Vose
）Lyd all(R)（米国ニューハンプシャー州ロチェスターのLydall）のシートから
１０．６ｍｍのディスクを切断する。このディスクを第３ｂ図に示すように成型
液滴形成手段中に置く。実施例２に記載のようにLydall
(R)の単一層を使って一組の液滴形成装置を作成する。実施例２に記載のようなL
ydall(R)ガラス繊維の第一の底部層と、上記に列挙した材料の第二の上部層から
第二の組を作成する。実施例２に示すように実質的に作成した毛管装置の入口ポ
ートの上で装置を定位置に固定する。各液滴形成装置の上面に陰性（ｈＣＧなし
）の尿サンプル（２００〜４００マイクロリットル）を置き、下のそれぞれの入
口ポートに移動させる。結果によれば、単一層装置を使用した装置は二層液滴形
成装置を使用した装置に比べて対照（−）信号の発生を阻止したことがわかる。
Nalgene(R)＃２８１−９０００を使用した場合に最良の結果が得られる。
実施例１０
以下のようにして液滴形成装置を作成する。実施例２に記載のようにして乾燥
セレン抱合体パッドを作成する。下記の材料、吸取紙（コーヒーフィルタ、既製
品）、Ｈ＆Ｖ（ＫＤ及び４３−６８Ｇシリーズ）、Ｔｅｔｋｏ（９−７／２、３
／１０／２、３−５／１）、ＰＤ＃075（Whatman）、Porex(R)（Porex Technolo
gies）、Ahlst rom（988 及び953）、Fabray 110（米国オハイオ州シンシナチの
Stear ns Technical Textilles
Co.）、ＺＢＦ（＃１及び＃２）（スイス、リュシュリコンのＺＢＦ）、Lydall(
R)のシートから１０．６ｍｍディスクを切断する。実質的に実施例９に記載のよ
うに液滴形成装置中にディスクを置く。実施例２に記載のようにLydallの単一層
から一組の液滴形成装置を作成する。実施例９に記載のようにして第二の組を作
成する。上記に列挙した材料の第一の底部層、実施例２に記載のようなLydallガ
ラス繊維の第二の中間層、及びNalgene ガラス繊維（＃281-9000）のディスクの
第三の上部層から第三の組を作成する。実施例２に実質的に示すように作成した
毛管装置の入口ポートの上で装置を定位置に置く。陰性（ｈＣＧなし）の尿サン
プル（２００〜４００マイクロリットル）に２５ｍｌＵ／ｍｌのｈＣＧを加え、
サンプルを液滴形成装置の上面に塗布する。結果によれば、単一Lydallパッドま
たは実施例９の二層液滴形成装置に比べて、この三層液滴形成装置は、２５ｍｌ
Ｕ／ｍｌ加えた尿サンプルの陽性（＋）信号が改善されることがわかる。底部層
として吸取紙を使った場合に最良の結果が得られる。第三層は液滴形成装置中を
サンプルが通過するのを遅くし、それによって、サンプルが入口ポートに移動す
る前にテストサンプル（ｈＣＧ）と抱合体（抗アルファ
ｈＣＧ抗体−セレン微小粒子）の混合を改善すると考えられる。
本発明の概念が様々な種類の検定構成、分析物、標識、装置材料に適用可能な
ことが当業者には理解されよう。本明細書に記載した実施例は、表面下流れを利
用した検定装置を限定するものではなく例示するものである。したがって、本発
明の記述より本発明がここに開示された特定の実施形態に限定されるものではな
く、本発明は、上記に記述し下記の請求の範囲に定める本発明の範囲に含まれる
あらゆる相当物及び主題を包含するものである。
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フロントページの続き
(72)発明者 ジースト，ジル・エム
アメリカ合衆国、イリノイ・60041、イン
グルサイド、ノース・アツシユ・ストリー
ト・35914
(72)発明者 コーン，ジヤクリーン・ジエイ
アメリカ合衆国、イリノイ・60015、デイ
アフイールド、ケントン・ロード・1140
(72)発明者 ラングナー，トーマス・ジエイ
アメリカ合衆国、イリノイ・60047、ホー
ソーン・ウツズ、セント・ジヨン・ドライ
ブ・31
(72)発明者 ルーミス，ネイル・ダブリユ
アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53403、
ラシーヌ、サウス・ウイスコンシン・アベ
ニユー・1730
(72)発明者 モリツシ，ローラ・エス
アメリカ合衆国、イリノイ・60013、ケー
リー、バー・オーク・サークル・813
(72)発明者 ムエターテイース，アンドリユー・ジエイ
アメリカ合衆国、イリノイ・60060、マン
デレイン、ノース・オークリーフ・コー
ト・27321
(72)発明者 パーソンズ，ロバート・ジー
アメリカ合衆国、イリノイ・60048、グリ
ーン・オークス、ウイツカム・コート・
1621
(72)発明者 プツトマン，ジル・エム
アメリカ合衆国、イリノイ・60073、ラウ
ンド・レーク・ビーチ、イボンヌ・コー
ト・210
(72)発明者 ロペラ，ポール・ジエイ
アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53405、
ラシーヌ、オーク・ツリー・レーン・3485
(72)発明者 スカピラ，トーマス・ジー
アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53104、
ブリストル、ワンハンドレッドセブンス・
ストリート−21616
(72)発明者 シーゲル，ニール・エー
アメリカ合衆国、イリノイ・60015、デイ
アフイールド、ウイロー・アベニユー・
334
(72)発明者 ワグナー、ブライアン・ケー
アメリカ合衆国、ミネソタ・55904、ロチ
エスター、オーク・パーク・サークル・サ
ウス・イースト・3810
(72)発明者 バソー，ボブ・オー
アメリカ合衆国、オハイオ・43617、トレ
ド、シユーターズヒル・7014
【要約の続き】
形成手段（５０）をも対象とする。