JPH11510601A - 診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、液体サンプル中のアナライトの検出またはその量の測定を自律的に行う装置を記載している。本装置は、入口及び出口端部を有する導管を含む透明本体を備えている。この導管は、第１のブランチと第２のブランチに分岐する第１のジャンクションと、第１のブランチ及び第２のブランチが合流する第２のジャンクションを備えている。第１のブランチに、検定試薬を備えたサンプル入口が設けられている。第１のブランチ及び第２のブランチの配置によって、使用時に、導管の入口に入った輸送液体が前記第１のブランチと前記第２のブランチとに分割されて、輸送液体が第２のブランチを経由して第２のジャンクションに到達する前に、第１のブランチ内のサンプルを第２のジャンクションへ進めるようになっている。アナライトの検出を行う手段が導管の出口端部に設けられている。任意であるが、結合／フリー分離段階を実施できるようにするため、導管は第２のジャンクションと検出手段の間に半透膜を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 診断装置 本発明は、液体サンプル中のアナライト（分析物）の検出またはその量を測定 するための検定を実施する装置に関する。 様々な人及び動物の疾患の生化学的診断に関するもの等の様々なアナライトの 定性及び定量検出を行う多くの検定が開発されている。これらの検定を簡単に実 施できるようにし、それによって技術者以外の職員が様々な環境で、例えば医院 、クリニック、家庭、危機管理センタ、緊急室、救急車、血液バンク、病院の実 験室等で利用できるようにすることが継続的な関心事になっている。現在の診断 装置は、特に大規模検査用であって、一般的にサンプルのサイズ、試薬の添加時 期及びインキュベーション時間を制御するために比較的複雑である。 そのような高価な装置は、小規模検査や実験室以外の環境には適していない。 これらの場合、試験はほとんどが手作業による手順で実施される。現在の手作業 による手順は繊細過ぎる場合が多く、高度の技術を必要とするため、素人または 専門家以外が実施することは容易ではない。特に素人が使用するように設計され た手動試験、例えばいわゆるディップスティック試験 が存在しているが、これらは定性測定に適しているだけである。 最も近い技術状態は、ＷＯ９４／１９４８４（バイオサーキッツ社（Biocircu its Corporation））に記載されている使い捨て診断装置及び使用方法を含む。 この特許出願は、互いに直交する第１及び第２の経路を有する装置に関する。第 １の経路は、輸送チャンネル及び／またはインキュベーション領域を経由してサ ンプルポートを廃液リザーバに連結している。輸送チャンネル及びインキュベー ション領域に試薬が設けられている。インキュベーション領域は、シグナル発生 システムを含み、光学的に透明な窓の下側にある。第２の経路は、側部試薬リザ ーバ及びインキュベーション領域を経由して入口ポートを側部廃液リザーバに連 結している。シグナル発生システムが酵素ベースである場合、側部試薬リザーバ は例えば基質を含む。 使用の際は、アナライトを含むサンプルをサンプルポートに導入し、毛管作用 で輸送チャンネルを経由してインキュベーション領域に引き入れる。インキュベ ーション領域内で、アナライトがシグナル発生システムに加わる。一定時間後、 緩衝作用をもつ洗浄溶液をサンプルポートから導入し、サンプルを廃液リザーバ へ移動させる。次に、一定の時点で液体を入口ポート に導入し、その液体が基質を溶解してインキュベーション領域に流入し、そこで 可視化反応が発生する。所定時間後、一つまたは複数の読取りを行わなければな らない。 この装置は、インキュベーション領域を通る液体流の制御を向上させるために 毛管弁を備えることができる。このようにして、サンプルポートから導入された 洗浄溶液が側部試薬リザーバまたは側部廃液リザーバに流入することが防止され る。毛管弁は、インキュベーション領域に対する流入及び／または流出を制御す るためにも使用できる。 以上から、従来の技術を大幅に改良しているが、ＷＯ９４／１９４８４に従っ た装置には幾つかの問題点があることは明らかである。それは、免疫学的検定処 理を自律的に実施することができない。すなわち、複数の手動操作が必要であり 、これらの操作は待機段階（期間）で中断される。この問題を避けるため、その 特許出願はやはり装置を頼みにする。また、洗浄溶液がサンプルと同じ経路から 導入されるため、輸送チャンネルの壁からのアナライト及び試薬の混合や脱離に よって洗浄溶液がアナライト及び試薬で汚染される結果、インキュベーション領 域での洗浄が不十分になる。また、ある所定時間後に読み取り を実施しなければならない。 本発明の目的は、手動操作を減らすと共に待機段階の数を減らした検定を、特 に免疫学的検定を実施することができる装置を提供することである。 これは、液体サンプル中のアナライトを検出またはその量を測定するための検 定を実施する装置であって、入口端部及び出口端部を有する導管を含む本体を備 えており、前記導管は、第１のブランチ及び第２のブランチに分岐する第１のジ ャンクションと、前記第１のブランチ及び第２のブランチが合流する第２のジャ ンクションとを備えており、第１のブランチがサンプル入口を備えており、第１ のブランチ及び第２のブランチは、使用時、導管の入口に入る輸送液体が前記第 １のブランチと前記第２のブランチとに分割されると共に、輸送液体が第２のブ ランチを経由して第２のジャンクションに到達する前に第１のブランチ内のサン プルを第２のジャンクションへ進めるように配置されており、サンプル中のアナ ライトを検出またはその量を測定することができる検出手段が出口端部に設けら れていることを特徴とする装置によって達成される。 このため、洗浄液または輸送液等の液体を入口に導入するだ けで、サンプルが第２のジャンクションを経由して導管内へ輸送される一方、こ れに加え、第２のブランチを経由して第２のジャンクションに到達した液体は、 アナライト及び／または試薬によって汚染されないままとなる。液体が第２のジ ャンクションに到達する時期は、選択する構成によって決まり、検定を実施する 人に依存しないため、人的エラーがなくなる。 好ましくは、第１のブランチが第１のジャンクションとサンプル入口との間に 吸収体エレメントを備える。 使用の際は、第１のブランチに流入した液体が急速に吸収体エレメントによっ て吸収されて、第２のブランチを通る液体の流れの速度を落とすか、停止させる 。吸収体パットによって空気が放出されて、第２のブランチを通った液体が第２ のジャンクションに到達する前に、サンプルを第１のブランチから第２のジャン クションを経由して出口端部の方へ進める。このため、サンプルは、第１のジャ ンクションからの液体に接触して希釈されることなく、進むことができる。吸収 体パットの飽和後は、液体が第１のブランチを通らなくなる。 好適な実施形態では、本発明による装置は、サンプル入口が、サンプルを毛管 作用で第１のブランチ内へ取り込むことができ る外側突出管を含むことを特徴としている。 このため、ピペットを使用する必要がない。外側突出管の先端部を液体サンプ ルに浸すだけで、毛管力がサンプルを装置内へ導入する。 好ましくは、装置は所定量のサンプルを取り込むことができるように配置され ており、これは、例えば毛管弁を使用して達成でき、これについては詳細に後述 する。この実施形態は、適切に使用するためには訓練が必要であるピペットまた は他のサンプリング装置を使用する必要がない。 別の実施形態では、サンプル入口は、液体サンプルの取込み及び放出のための 手段を備える添加ロッドを受容して保持するように構成されており、添加ロッド がサンプル入口で受容されたとき、所定量の液体サンプルが第１のブランチに放 出される。 これによって、例えば試験管から液体サンプルを取り込む場合に取り扱いやす くした添加ロッドを使用して所定量のサンプルを装置に導入することができる。 本発明のもつ特別な利点であるが、技術状態に応じた装置に所定量のサンプル を送るために添加ロッドを使用できることに注意されたい。 好適な実施形態によれば、導管の入口端部が輸送液体用の収容部を備えている 。 このため、ポンプを使用する必要がなく、作業コストをさらに軽減できる。 待機段階の数をさらに減少させ、装置の自律操作を可能にするため、本発明の 好適な実施形態は、前記導管が、前記収容部と第１のジャンクションとの間に膜 （メンブレン）を含むことを特徴としている。 サンプルの導入に先立って収容部に洗浄液を導入する結果、正確に時間が定め られた検定が可能である。膜は、洗浄液の流量を、従って洗浄液が第２のジャン クションに到達するまでにかかる時間を制御する手段となる。このため、洗浄液 を導入した後の特定時間後にサンプルを添加しなくても、洗浄液を導入した直後 にそれを添加することができ、余分な注意が不要である。膜を使用する利点は、 例えば導管の狭さくに較べて、砂粒や織物繊維等の塵で簡単には詰まらないこと である。 本発明の好適な実施形態によれば、導管の壁における第２のジャンクション及 び出口端部間の部分が半透膜で形成されており、吸収体エレメントが導管の外側 で前記半透膜に近接して配 置されている。 このため、最初に第２のジャンクションに到達した後、サンプルは半透膜に接 触して、試薬と結合したアナライトを含む大きな複合体だけが保持あるいは固定 される一方、自由な未反応の試薬及びアナライトは膜を通過して、液体サンプル と一緒に吸収体エレメントで吸収される。このため、結合／フリー（bound／fre e）分離が行われる。第２のブランチを通った洗浄液が半透膜に到達したとき、 それは特に第１のブランチからのアナライトまたは試薬で汚染されないので、大 きい複合体を効果的に洗浄することができる。吸収体エレメントの飽和後、大き い複合体は洗浄液で検出手段の方へ輸送される。 次に、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。 第１図は、本発明に従った装置の第一実施形態の概略断面図である。 第２図は、本発明の一つの実施形態のジャンクションを含む部分の断面を示し ている。 第３図は、装置の出口端部の変形例の断面を示している。 第４ａ図及び第４ｂ図は、装置のサンプル入口の断面を示し ている。 第５図は、多重ブランチを備えた本発明に従った装置の断面を示している。 第６図は、本発明に従った装置の代替実施形態の断面を示している。 第７図は、本装置の結合／フリー分離部分の断面を示している。 第８図から第１０図は、本発明に従って使用可能な検出手段の様々な実施形態 を示している。 第１図では、検定、特に免疫学的検定を実施するための装置１が示されており 、入口端部３と出口端部４を有する導管２を備えている。導管２は、第１のブラ ンチ６と第２のブランチ７に分岐する第１のジャンクション５を備えている。第 １のブランチ６と第２のブランチ７は、第２のジャンクション８で合流する。第 １のブランチ６はサンプル入口９を備えている。 使用の際に、洗浄液が入口端部３から導管２内へ導入される。次に、アナライ トを含有するサンプルがサンプル入口９に導入される。前記洗浄液は、毛管作用 、液圧、重力、簡単なポンプ等によって入口端部３から出口端部４へ輸送される 。小量のサ ンプルで検定を実施することが一般的に好ましいので、チャンネルが小さく、そ のため、通常は毛管作用が液体の運搬を行うための実質的な力になる。洗浄液が 第１のジャンクション５に到達したとき、それは二つのブランチ６及び７に分割 される。ブランチ６内のサンプルは、ブランチ６ｂ及び第２のジャンクション８ を経由して出口端部４の方へ進めあるいは広められる。このため、好ましくは、 導管２ｂ内のブランチ６内のガスを経由してサンプルを進める手段をブランチ６ ａ内に設ける。第１図に示されている実施形態では、この手段は吸収体エレメン ト１０を含む。第１のジャンクション５に到達した洗浄液が、吸収体エレメント １０によって吸収される。その過程で、吸収体エレメント１０に含有されていた ガスが放出され、このガスがブランチ６内のサンプルを第２のジャンクション８ を経由して導管２ｂ内へ押し込む。吸収体エレメント１０が飽和すると直ぐに、 ブランチ６内の洗浄液の流れが停止する。これによって、洗浄液がブランチ６か ら導管２ｂへ流れるのを防止でき、これによってアナライトまたは試薬の存在に よる洗浄液の汚染を避けることができる。吸収体エレメント１０は、多孔質物質 、例えばセルロース、ナイロン、ガラス、綿、ポリエステルまたは アクリル繊維等の繊維物質、セラミック、または液体で湿潤したときにガスを放 出する他の物質から成る。 アナライトの検出を行うため、装置１が一つまたは複数の試薬が備えている。 試薬はサンプルと一緒に加えてもよいが、サンプル入口９が試薬を含むことが好 ましい。このため、サンプルを装置１に導入したときに、反応が開始する。反応 に複数の試薬が必要である場合、これらを必要に応じてサンプル内、サンプル入 口、またはその両方に含ませることができる。 代替実施形態では、試薬はブランチ６ｂ内に含まれている。このため、サンプ ルがブランチ６ｂ内を第２のジャンクション８の方へ進んだときだけ、反応が開 始される。これによって、洗浄液を入口端部３に導入するときに関係なく、反応 の開始を非常に正確に制御することができる。この実施形態は、迅速な反応に特 に有利である。 これらの試薬は、試験液体内のアナライトを検出する検定を実施するために必 要な様々な成分、例えば抗原またはその破片、抗体またはその破片、ＤＮＡまた はＲＮＡまたはその破片、特定の結合対の他の部分等を含むことができる。これ らの成分は、未標識及び／または標識された形態にすることができる。適当 な標識として、酵素、蛍光化合物、化学発光化合物、金ゾルや染料ゾル等の粒子 標識が含まれる。さらに、これらの成分を分散固相物質に結合させて、例えば抗 体に結合した破片と未結合（フリー）破片とを十分に分離できるようにすること ができる。適当な固相物質として、例えばポリスチレンラテックスがある。 第１図に示されている実施形態には、一方では試薬及びアナライトから形成さ れた大きい複合体と、他方では未反応のアナライト及び試薬とを分離する手段が 備えられている。この手段は、導管２ｂの壁の一部を形成している半透膜１１と 、導管２ｂの外側で前記半透膜１１に近接した吸収体エレメント１２を含む。本 出願では、この手段を結合／フリーセパレータと呼び、本出願人の係属中の欧州 特許出願第ＥＰ４８０４９７号に詳細に記載しており、その記載内容は参考とし て本説明に含まれる。 半透膜１１は、好ましくは絶対膜である。この種類の膜は、膜を通過する液体 の流れが膜表面に直交して起こるだけであることを特徴としている。また、これ らの絶対膜は、例えば捻れた膜のように、吸収体エレメントの吸収作用に耐える 一定量の反応混合物を保持できるいわゆるデッドスペースを含んでいない。これ らのデッドスペースからの試薬が導管２ｂ内に再び拡 散することによって、分離プロセスの効率を低下させるであろう。 様々な成分と膜１１の不特定結合を防止するため、この膜１１をＦ１０８ Ｓ ｙｎｐｅｒｏｎｉｃ（ＩＣＩ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ）等のポリエチレンオキ シド及びポリプロピレンオキシドのトリ−ブロック共重合体で被覆することがで きる。このように特に、本発明に従った装置を使用して実施することができる数 種類の免疫学的検定に非常に適したポリスチレンラテックスまたは金粒子の分散 物等の固相分散物が膜に付着しないようにすることができる。 絶対（アブソリュート）膜の例は、ｃｙｃｌｏｐｏｒｅ膜（ベルギー、Ｗｈａ ｔｍａｎ）、Ｎｕｃｌｅｏｐｏｒｅ膜（米国、Ｎｕｃｌｅｏｐｏｒｅ）等のトラ ックエッチング膜である。絶対膜の別の例として、マイクロシーブ（オランダ、 Ａｑｕａｍａｒｉｊｎ Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）等のリトグラフ及び エッチングの結合によって形成された膜がある。 使用の際は、サンプル内に存在するアナライトが、試薬、例えば標識された成 分や分散固相に結合させた成分と反応して大きい複合体を形成する。本発明によ る装置１は、簡単に後述す るように、反応を進めることができる時間を制御でき、サンプルを含む試薬は、 反応が完了する前に、結合／フリーセパレータに到達することがない。結合／フ リーセパレータで、すべての液体サンプルが、ある場合には未反応試薬及びアナ ライトと共に、半透膜１１を通過して、吸収体エレメント１２によって吸収され る。しかし、大きい複合体は半透膜１１で保持（固定）される。装置１は、第２ のブランチ７から送られる洗浄液が、液体サンプルが完全に吸収された後だけ、 半透膜１１に到達する構造になっている。液体を吸収する吸収体エレメント１２ の能力は、液体サンプルの体積より大きい。このため、洗浄液が半透膜１１に到 達したとき、それは吸収体エレメント１２によって吸収されている結果、保持さ れていた大きい複合体が非常に効果的に洗浄されて、未反応試薬がほぼ完全に取 り除かれる。大きい複合体が半透膜の符号１１ａ示された非常に狭い領域だけに 留まっていれば好都合である。このように、すべての液体がこの狭い領域を通過 する結果、非常に効果的な洗浄が得られる。 試薬による洗浄液の汚染を最小限に抑えるため、半透膜１１は第２のジャンク ション８の位置か、その付近に配置されてお り、その結果、導管２ｂの壁がフリーの試薬に接触してそれで汚染されることが 最小限に抑えられる。液体サンプル／試薬が第２のブランチ７に流入しないよう にするため、急激な直径の増加、疎水性の増加等の圧力バリヤを設けることがで きる。 洗浄領域として機能する半透膜１１の領域を制限するため、導管２ｂに中圧力 バリヤを設けることができる。吸収能力を高めるため、導管２ｂに二つの吸収体 エレメント１２を互いに向き合わせて設けたり、導管の長さの一部分を吸収体エ レメント１２で包囲することができる。 吸収体エレメント１２の吸収能力を高めるため、それが導管２ｂに沿って長距 離にわたって取り付けられている。特に、吸収体エレメント１２に流入する第１ の液体が試薬を含むことに注意されたい。この試薬は装置１の先端部の方へ進む 。吸収体エレメント１２が飽和するまで、導管２ｂの内腔に液体の流れがない。 吸収体エレメント１２が飽和すると、高濃度の試薬が吸収体エレメント１２の先 端部に存在する。膜１１が１１ｂの位置で透過可能であるとすると、注意深く洗 浄された大きい複合体試薬を含む液体内に試薬が再び拡散してしまうであろう。 これは、ある程度は洗浄効果を低下させるであろう。従って、 半透膜の部分１１ｂは、吸収体エレメント１２内に含有されていたガスだけを透 過可能にすることができる。あるいは、半透膜１１の表面の一部を、膜を不透過 性にする化学薬品で処理するか、それを例えば接着テープ等で被覆することによ って不透過性にするか、製造中にその部分１１ａだけに孔を設けた半透膜１１を 使用することができる。試薬が液体に再度流入するのを阻止する他の考えられる 手段も可能である。第７図に示されている結合／フリーセパレータでは、導管２ ａと、第１のブランチ６と、第２のブランチ７が、半透膜１１ａの表面から分か れている。従って、膜の不透過性部分を使用する必要がない。別の考えられる手 段として、液体を吸収するだけでなく、例えばイオン相互作用によって試薬と結 合する吸収体エレメント１２の使用がある。 半透膜１１と吸収体エレメント１２は、好ましくは半透膜１１の表面全体にわ たって互いに接触する必要がある。これは、圧力等の物理的手法を用いるか、膜 １１と吸収体エレメント１２のヒートシール等による継続的な物理的接触によっ て達成できる。 結合／フリーセパレータの上記特徴を、本出願人の係属中の 欧州特許出願第ＥＰ４８０４９７号に記載されている結合／フリーセパレータ装 置と組み合わせて使用することもできることに注意されたい。 吸収体エレメント１２が飽和したとき、大きい複合体は洗浄液によって検出手 段へ、第１図に示されている実施形態では検出チャンバ１３へ輸送される。この 検出チャンバ１３は、さらなる試薬１４及び１５、例えば酵素基質及び色素原を 含むことができる。図示の実施形態では、検出チャンバ１３に透明窓３７が設け られて、可視検査、または吸収測定、蛍光測定及び比濁測定等の分光光度計読み 取りを行うことができるようにしている。 前記試薬１４、１５は、導管２ｃ内、あるいは導管２ａまたはブランチ７から 分岐した第３のブランチ（図示せず）内に設けることもできる。これらの試薬は 、結合／フリー分離反応の完了後に、自動的に送り出される。特定の検定に必要 とされるように一つまたは複数の試薬を一定の場所で与えるか、一定の場所で送 り出すことができることに注意されたい。このため、結合したアナライトが基質 等のさらなる試薬へ運ばれるか、さらなる試薬が送り出される前の結合／フリー 分離中に、サンプ ル内に存在する化合物が除去されるため、その化合物がそのさらなる試薬に干渉 することを避けることもできる。 前述したように、サンプルは、洗浄液を導入した直後に、装置１に導入される 。アナライトと試薬の反応に使用可能な時間は、装置１の構成によって決まる。 装置１の作動が実質的に毛管作用に依存している場合、好ましくは装置１の入口 端部３に収容部１６を設けて、膜１８を介して充てんチャンバ１７に接続する。 液体は、流体抵抗を与える膜１８を通過しなければならない。流体抵抗を与える 他の方法も可能であるが、空気や砂粒等の塵で簡単には詰まらないので、膜１８ を使用することが好都合である。適当な膜は、膜間フラックスが１０ＰＳＩで１ 〜２００ｍｌ／分／ｃｍ²のものである。液体で容易に湿潤することから、親水 膜が好ましい。膜１８の適正機能を向上させるため、充てんチャンバ１７内にお いて膜１８の一部だけに近接してそれを覆う小さい吸収体エレメント１９を設け て、膜１８による液体の初期放出を容易にしてもよい。この吸収体エレメントは グラスファイバ製であることが好ましい。 時間遅延の再現性は、使用する膜の種類の膜間フラックスの均一性によって決 まる。膜を水平位置に置き、液体を下側から 送り込むことによって、膜間フラックスに影響する空気の混在を防止することが できる。 本発明で特に好都合であるが、収容部、膜及び充てんチャンバを含む時間遅延 部材を技術状態に応じた装置と共に使用することによって、洗浄液の適時送り出 しを行うこともできることに注意されたい。 本発明に従った装置は、それぞれが一つまたは複数の検定段階を単独または組 み合わせて自律的に実施できる部材の組み合わせであると見なすことができる。 これらの部材を組み合わせて完全な検定を実施することができ、また異なった組 み合わせで使用することによって別の処理を実施することができる。本装置は、 複雑な流体の移動を処理し、複雑な機構を備えた装置や制御ソフトウェアを不必 要にする。 本発明に従った装置を組み立てるためのビルディングブロックとして使用でき る個々の部品として様々な部材を製造することができる。このため、所望の検定 に有用な装置を組み立てることができる。また、部材の一つ、例えばサンプル入 口部材は、様々な検定の種類に合わせて様々な試薬を含むことができる。 前述したように、小さいサンプルが一般的に好ましい。これ によって、装置１は毛管力を用いて作動することができ、高コストのポンプ手段 が不要である。導管２の形状は変化させることができるが、毛管作用を生じるた めには、導管２の向き合った二つの壁の間隔が０．０１〜２ｍｍであることが好 ましい。 液体が装置１から出ないようにするため、急激に拡大する直径や、疎水性被膜 等を用いることによって、出口端部４を圧力バリヤとして作用させる必要がある 。 幾つかの方法で反応時間の長さをさらに制御することができる。例えば、化学 処理や、テフロンスプレー、フッ素樹脂またはワセリン等を用いて疎水性化合物 を被覆することによって、または既知の他の方法によって導管２ａと第２のブラ ンチ７を多少とも疎水性であるか、疎水性にすること、及び／または導管２ａの 直径及び長さを変化させることが可能である。また、導管２ａ及び第２のブラン チ７に、第５図に示されているような吸収体エレメント２１及びベント２２を含 む遅延手段２０を設けることができる。収容部１６’からの液体が吸収体エレメ ント２１によって吸収されて、吸収体エレメント２１が液体で飽和するまで、液 体が通過しない。吸収体エレメント２１に含まれているガスがベント２２を経由 して大気へ放出される。 吸収体エレメント１０の前に空気が閉じ込められ、それによって液体の（適時 ）吸収が妨げられる結果、サンプルが導管２ｂ内へ輸送されない危険を避けるた め、吸収体エレメント１０を第２図に示されている形状にすることができる。吸 収体エレメントは、導管２ａの壁の一部にわたって延在している。図示の吸収体 エレメント１０の実施形態では、その寸法がブランチ６の長さの一部分にわたっ て拡大して、サンプルを進めるために必要である、吸収体エレメント１０が放出 できるガスの容量を増加させるようにしている。 第３図に示されているように、検出手段を結合／フリーセパレータと重ねるこ とができる。透明の装置１では、目視検査か、適当な装置での定量測定が可能で ある。 第４ａ図に示されているように、塊や塵、または血球等を除去できるようにす るフィルタ２３をサンプル入口９に設けることができる。試薬は、フィルタの下 側に設けることができる（図示せず）。好適な実施形態によれば、サンプル入口 ９に試薬２４収容保持手段２５を設けることができる。このため、装置１は、そ れぞれ異なった試薬２４を含む多数の保持手段２５の一つを備えることができ、 これによって装置１で実施する検定 を選択することができる。図示の実施形態では、保持手段２５もフィルタ２３を 備えて、赤血球等の細胞や塵等を除去できるようにしている。 好適な実施形態によれば、液体サンプルは、一端部に圧縮性多孔質材２８を備 えたハンドル２７を含む添加ロッド２６で装置１に導入される。この多孔質材２ ８は、その量及び容積によって制御される所定量の液体サンプルを取り込むこと ができる。適当な圧縮性多孔質材として、例えばＰｏｒｅｘ多孔質物質（ＥＤＰ ｘ−２１２４）、好ましくは３Ｍの型番１５６３の発泡材がある。任意である が、プラズマ処理か、ポリ（オキシエチレン）ソルビタンラウリン酸エステル（ Ｔｗｅｅｎ２０）とソルビタンオレイン酸エステル（Ｓｐａｎ８０）の混合物等 の界面活性剤での処理によって圧縮性多孔質材２８を親水化することができる。 圧縮性多孔質材２８を液体サンプルに浸して、所定量のサンプルを取り込む。 次に、添加ロッド２６をサンプル入口９に挿入して、多孔質材２８を圧縮するこ とによって、この所定量のサンプルが放出される。このため、ハンドル２７が気 密状態でサンプル入口９と係合する一方、サンプル入口９の断面が急激 に減少して、多孔質材２８を押し付ける表面を形成している。放出されたサンプ ルは、第１のブランチ６ａ内の吸収体エレメント１０と接触できないようにする 必要がある。代替実施形態では、圧縮性多孔質材２８に試薬を設けて、上記の保 持手段２５と同じ利点を与えることができる。 装置１、保持手段２５及び添加ロッド２６用の試薬は、一般的に凍結乾燥状態 で提供されるが、他の形態も可能であり、例えば溶剤の蒸着によって得られる被 膜でもよい。好適な実施形態では、基質及び色素原が不溶性で不活性の多孔質パ ットに添加される。パットに適した材料は、例えば孔径が０．２〜１．０ｍｍの ナイロン膜（米国、ＭＳＩ）である。前記パットは、液体の流れを阻止しないで 、試薬を液体内へ急激に放出することができる。 本発明による装置１の別の実施形態が、第５図に示されている。この装置１は 、導管２、収容部１６、ジャンクション５、８、ブランチ６、７、及び吸収体エ レメント１０を含み、それぞれ第１図に記載されているものに対応している。 サンプル入口９は、外側へ突出した管２９を備えており、この管２９の先端部 を液体サンプルに浸すことによって、毛管作 用で液体サンプルを取り込むことができる。ブランチ６内へ導入される液体サン プルの量は、毛管作用による液体の流れを停止させる手段によって定められる。 このため、ブランチ６ａ及び６ｂの各々の長さの一部分にわたっで例えば疎水性 壁を設けることができる。そのようなサンプル入口は、単独で、または所定量の サンプルの取込み用の別の装置と組み合わせて使用することができる。第５図に 示されている実施形態では、ブランチ６ａ及び６ｂの直径の急激な増加によって 、液体サンプルが越えることができないか、直ぐには越えることができない圧力 バリヤを形成している。しかし、第１図に関連して説明したように、吸収体エレ メント１０から放出されたガスによる圧力上昇は、所定量の液体サンプルを導管 ２ｂ内へ進めるのに十分である。導管２ｂ内に結合／フリーセパレータが設けら れており、これは半透膜１１と吸収体エレメント１２を備えている。収容部１６ ’は、収容部１６と同じでも、そうでなくてもよいが、これに入っている洗浄液 は、前述の遅延手段２０によって遅延されて、結合／フリーセパレータで捕らえ られた大きい複合体がブランチ３１内へ輸送された後だけ、ブランチ３１及び３ ２のジャンクション３０に到達し、これらのブランチ３１、３２ はジャンクション３３で合流する。導管２ｂを通る液体の流れは、ブランチ３１ 内に設けられた圧力バリヤによって自動的に停止する。やはり、吸収体エレメン ト３４を用いて、大きい複合体を含んだブランチ３１内の液体を導管３５ｂ内へ 進めて、第２の洗浄段階用の第２の結合／フリーセパレータへ送る。この例から 、本発明に従った装置は、装置を適当な構造にすることによって反応過程全体の 優れた制御が可能であることは明らかである。特定の検定に必要ならば、上記の 第３のブランチ、またはそれ以上のブランチを用いて試薬を送ることができる。 このため、本発明では、多くの訓練や技術を必要としない非常に限られた作業を 職員が実施することによって、広範な検定を実施できる。最小限の指示で十分で ある。 一つの収容部と、それぞれサンプル、ブランク及び／または標準溶液を収容し ている幾つかの導管２’、２”等を備えた装置を設けることが可能である。これ により、液体を収容部１６に加えることによって、すべての検定を同時に開始し 、多重、制御及び参照測定を行うことができる。 本発明によって得られる優れた流体制御を実証するため、第６図に示されてい る本発明に従った装置の実施形態の使用につ いて詳細に説明する。入口端部３から送られた洗浄液はジャンクション５で分割 される。吸収体エレメント１０によって吸収された洗浄液が吸収体エレメント１ ０に含まれていたガスを放出して、サンプル入口９から導入された液体サンプル と試薬からなる検定混合物を導管２ｂ内へ、さらに半透膜１１まで進める。第２ のブランチ７を通過した洗浄液は、ジャンクション４１で分割される。ブランチ ４２に流入した洗浄液は、このブランチ４２内に存在している基質／色素原試薬 １４、１５を溶解する。液体の流れは圧力バリヤ４４によって停止される。ジャ ンクション４１から第２のジャンクション８へ進んだ洗浄液は、導管２ｂを流れ て、吸収体エレメント１２によって吸収され、処理中に捕らえられていた大きい 複合体を洗浄する。液体が出口端部４に到達すると直ぐに、ガスが周囲へ放出さ れなくなる。しかし、吸収体エレメント１２はまだ液体で飽和しておらず、液体 が吸収され続ける。処理中に吸収体エレメント１２から放出されたガスによって 、室４５内の圧力が上昇する結果、溶解基質がジャンクション４１を通って、大 きい複合体を保持する半透膜１１へ進む。そこで、サンプル内にアナライトが存 在していれば、酵素反応が発生する。装置の構造を十分に考慮 する必要があることは明らかである。しかし、一旦構成されれば、職員はその複 雑さに気をもむことなく、制御装置なしに最小限の操作で検定を実行することが できる。 以上から、本発明の装置では、吸収体から放出されたガスを使用して、下流側 だけでなく上流側の液体の流れにも影響を与えることができることがわかるであ ろう。 第８図は、検出手段の別の実施形態を示しており、検出反応の可視検査及び／ または測定を容易にするプリズム３６が出口端部１０４に設けられている。プリ ズム３６の先端部に凸状表面を設けて、実質的に凸レンズを形成することによっ て、検出チャンバ１３の検査をさらに容易にすることができる。導管２ｂに、酵 素に対する基質や色素原等の試薬１４、１５が設けられている。ここでは、導管 ２ｂが検出チャンバ１３としても機能している。 第９図に示されている実施形態は、第８図に示されているものと同様であるが 、ここでは例えば目視で検査できる吸収体３８が設けられている。液体が吸収体 ３８中を流れやすくするため、吸収体エレメント３９が設けられている。また、 酵素反応を停止させるような試薬を吸収体３８に組み込むことが好都 合であろう。吸収体３８は、形成されたすべての着色生成物を集中させることに よって、検定の感度を向上させることができる。適当な吸収体３８は、使用また は生成される特定の染料に応じて決まるが、ナイロン膜フィルタ（米国、ＭＳＩ ）、好ましくはＧＦ／ＳＥ３０ペーパ（英国、ワットマン(Whatman)）が満足で きるものであるように思われる。 本発明に従った装置での測定は、光学検出に制限されることはなく、多くの検 出方法が可能である。一例として、第１０図は、電極４０、４０’と試薬１４、 １５を設けた検出チャンバ１３を示しており、反応生成物の電気化学的検出を行 うことができる。電気化学的検出に適した酵素は、Ｄ型グルコース及びフェリシ アン化カリウムを基質としたグルコース−オキシダーゼ（ＧＯＤ）である。 装置１は、様々な材料で、好ましくはポリスチレン、ポリカーボネート及びポ リメチルメタクリレート等の透明プラスチックで形成することができる。 好ましくは、装置を二部分１ａ、１ｂで構成し、光学検定の場合、そのうちの 少なくとも一方を透明プラスチック製にする。検出チャンバ１３用に窓が設けら れている場合、部分１ａ、 １ｂは不透明でもよい。 部分１ａ、１ｂは射出成形で形成することが好都合であり、導管２及び他の構 成要素をへこみとして含む。へこみがすべて同一平面上にあれば好都合であるが 、そうでなくてもよい。組み立ての場合、目的とする検定に必要とされるように 、それらの部分に吸収体エレメント、膜、試薬、圧力バリヤとして作用する疎水 性物質等を設ける。膜と吸収体エレメントの間に十分な接触を確保するため、吸 収体を一方の部分のキャビティに入れ、前記キャビティの深さを吸収体エレメン トの厚みよりわずかに小さくすることが好都合であろう。 第１図に示されている装置を使用して、サンプルを導入することができ、前記 サンプルは、アナライトに対する抗体を含んで酵素で標識された固形試薬と、ア ナラィトに対する抗体で被覆されたラテックス粒子を溶かし、前記サンプルと溶 かした試薬及びラテックス粒子によって検定混合物が形成される。サンプルを導 入する前に、収容部１６に洗浄液を導入する。そこから、液体は膜１８を通過し て導管２ａに流入する。第１のジャンクション５において、液体は吸収体エレメ ント１０で吸収され、吸収体エレメントはその過程でガスを発生する。このガス が検定混合物を第２のジャンクション８から半透膜１１ａへ進めて、そこで検定 混合物が吸収体エレメント１２で吸収され、事実上、免疫学的反応が停止され、 この反応はとにかくこのときまでに完了する必要があり、ラテックス粒子は保持 されている。吸収体エレメント１０が飽和した後、洗浄液が第２のブランチ７を 流れ、第２のジャンクション８を通って半透膜１１ａへ流れる。酵素と結合した 抗体が結合しているサンプル内のアナライトと結合した抗体で被覆されている保 持されたラテックス粒子は、吸収体エレメント１２が飽和するまで、洗浄液で洗 浄される。次に、ラテックス粒子は洗浄液で検出チャンバ１３へ輸送され、そこ で酵素の基質が与えられる。所定時間後、裸眼か装置を使用して溶液の色を記録 する。このように、実施すべき作業は、洗浄液の導入と、サンプルの導入と、所 定時間後の検出反応の読み取りだけである。 製造が低コストであり、本装置は使い捨て用であるが、再利用の余地がないわ けではない。 本発明は、本発明に従った装置を様々な構造にすることができ、本発明によっ て与えられる、時間が定められた流れ制御及び改良された洗浄を使用して幾つか の種類の免疫学的検定を含 む様々な検定を実施できるようにすることは明らかであろう。 次に、以下の実験を参照しながら本発明をさらに説明する。使用装置は、第１ 図に示されているものである。実施例 １．ポリスチレンラテックス粒子と結合したＨＩＶ−１糖タンパク質１６０（固 相結合ｇｐ１６０）の調整 直径７２３ｎｍのアルデヒド活性化ポリスチレンラテックス粒子（ラテックス １ｍ²当たりアルデヒド２９．７３μモル、固形容積率＝２％）２ｍｌに、リン 酸塩緩衝剤（５００ｍＭ、ｐＨ＝７）０．４ｍｌを添加した。次に、ＨＩＶ糖タ ンパク質１６０（ｇｐ１６０）溶液（０．８ｍｇ／ｍｌ）１．２ｍｌを添加した 後、ＮａＣＮＢＨ₃溶液（２５０ｍＭ）０．４ｍｌを添加した。次に、反応混合 物を室温で４時間インキュベーションした。インキュベーション後、分散物を１ ００００×ｇで１０分間遠心分離して、ペレットをＢＳＡ１ｇ／ｌおよびＳＤＳ １ｇ／ｌを含むｐＨ８．５のグリシン緩衝剤５０ｍＭ内で再分散させた。ｇｐ１ ６０を担持しているラテックス粒子をこのグリシン／ＢＳＡ／ＳＤＳ緩衝剤で二 度洗浄した後、ＳＤＳを除いた同じ緩衝剤で三度洗浄した。最後に、ペレット を前記グリシン／ＢＳＡ緩衝剤内で再分散させて、４℃で保管した。２．セイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）で標識されたｇｐ１６０（ｇｐ １６０共役物）の調整 ＨＲＰ２２０ｍｇを、５．８５ｇ／ｌのＮａＣｌを含むｐＨ７．５のＮａＨ₂ ＰＯ₄緩衝剤（１２ｇ／ｌ）２．８１ｍｌに溶解して、ＳＰＤＰをエタノール（ １２．５ｇ／ｌ）に溶かした溶液０．２２ｍｌで３０分間インキュベーションし た。得られたＨＲＰ−ＳＰＤＰをＰＤ１０カラムで精製して、ＮａＣｌ５．８５ ｇ／ｌ及びエデト酸ナトリウム・２Ｈ₂Ｏ１．８６ｇ／ｌを含むｐＨ７．４のＮ ａＨ₂ＰＯ₄緩衝剤（１２ｇ／ｌ）で溶離した。ｇｐ１６０溶液（２ｍｇ／ｍｌ） １２ｍｌにＤＴＴ水溶液（１５４ｇ／ｌ）０．１２ｍｌを添加して、室温で３０ 分間インキュベーションした。ｇｐ１６０−ＤＴＴ混合物をＧ２５カラムで溶離 した後、ｇｐ１６０−ＤＴＴをＨＲＰ−ＳＰＤＰ３ｍｌに添加してから、その混 合物を暗室内で室温で１２０分間インキュベーションした。この共役物を凍結さ せて、−５０℃以下で保管した。３．固定化基質試薬の調整 ａ．ＴＭＢパットの調整 テトラメチルベンジジン塩酸塩（ＴＭＢ）をクエン酸９．１ｍｇ／ｍｌ、エデ ト酸ナトリウム１ｍｇ／ｍｌ、ＰＥＧ−８０００を１５６．５ｍｇ／ｍｌの溶液 内にＴＭＢ８ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解した。この溶液を、孔径が０．２２μｍの ＭＳＩナイロン膜１ｃｍ²当たり１０μｌ噴霧した。噴霧後、パット窒素下で乾 燥させた後、１０×１ｍｍの細片に切断した。これらのパットを装置（１）の検 出チャンバ（１３）内に配置して僅かな機械的圧力で固定した。 ｂ．過ホウ酸ナトリウム−テトラヒドレートパットの調整 過ホウ酸ナトリウム−テトラヒドレートをクエン酸４４ｍｇ／ｍｌ、クエン酸 ナトリウム８０ｍｇ、エデト酸ナトリウム２．６ｍｇ／ｍｌ、１５６．５ｍｇ／ ｍｌのＰＥＧ８０００からなる溶液中に２０ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解した。この 溶液を、孔径が０．２２μｍのナイロン膜１ｍ²当たり１０μｌ噴霧した。この パットをさらに、ＴＭＢパットの場合に説明したように処理した。４．検定試薬を含む装置の調整 使用装置は、第１図に示されているものである。導管（２ａ、２ｂ、２ｃ）と そのブランチ（６、７）の断面積は２ｍｍ×０．１ｍｍである。添加ロッド（２ ６）の多孔質材（２８）は、３０ｐｌの液体を取り込むことができる。使用され る半透膜（１１ａ）は、孔径が０．６μｍのCyclopore膜（ベルギー、ワットマ ン社(Whatman sa)）である。 マンニトール５％、トレハラーゼ５％、ＮＳＳ５％、チオシアン酸ナトリウム ０．８１ｇ／ｌ、ｇｐ１６０−ＨＲＰ共役物０．９１μｇ／ｍｌ、及びラテック スと結合したｇｐ１６０の０．０４２５％を含むサンプル１５μｌを、第４ｂ図 に示されている保持手段（２５）に加えた。次に、これらのサンプルをこれらの 保持手段内で凍結乾燥してから、試薬（２４）を含む保持手段（２５）を装置（ １）のサンプル入口（９）に入れた。５．検定方法 蒸留水を装置（１）の収容部（１６）に５ｍｌ加えるが、これは収容部の壁の マークでわかる。この操作の直後に、添加ロッド（２６）を液体サンプルに挿入 して、３０μｌの液体サンプルを取り込む。次に、添加ロッドをサンプル入口（ ９）に挿 入して、押し付けて液体を放出する。１５分後、窓（３７）から色を読み取り、 わずかに青い色は陽性サンプルを表している。陰性サンプルの色は、目視では検 出できない。このように、血清中の人単クローン抗ｇｐ４１の２０ｎｇ／ｍｌの 量を検出することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カエレン，ヘンリツクス・ヨセフ・イー ダ・テオドールス オランダ国、エヌ・エル−5386・セー・テ ー・ヘツフエン、ルンロツトストラート・ 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液体サンプル中のアナライトを検出またはその量を測定するための検定を実 施する装置であって、入口端部及び出口端部を有する導管を含む本体を備えてお り、前記導管は、第１のブランチ及び第２のブランチに分岐する第１のジャンク ションと、該第１のブランチ及び第２のブランチが合流する第２のジャンクショ ンとを備えており、前記第１のブランチがサンプル入口を備えており、前記第１ のブランチ及び第２のブランチは、使用時、前記導管の入口に入る輸送液体が前 記第１のブランチと前記第２のブランチとに分割されると共に、輸送液体が該第 ２のブランチを経由して前記第２のジャンクションに到達する前に前記第１のブ ランチ内のサンプルを該第２のジャンクションへ進めるように配置されており、 サンプル中のアナライトを検出またはその量を測定することができる検出手段が 前記出口端部に設けられていることを特徴とする装置。 ２．前記導管は、輸送液体が毛管作用下で流れることができるように配置されて いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．前記第１のブランチが、前記第１のジャンクションと前記サンプル入口との 間に吸収体パットを備えていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項 に記載の装置。 ４．前記サンプル入口は、サンプルを毛管作用で前記第１のブランチ内へ取り込 むことができる外側突出管を含むことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項 のいずれか一項に記載の装置。 ５．前記サンプル入口及び前記第１のブランチは、所定量のサンプルを取り込む ことができるように配置されていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の 装置。 ６．前記サンプル入口は検定試薬を含むことを特徴とする請求の範囲第４項に記 載の装置。 ７．前記サンプル入口は、液体サンプルの取込み及び放出のための手段を備える 添加ロッドを受容して保持するように構成されており、添加ロッドがサンプル入 口で受容されたとき、所定量の液体サンプルが第１のブランチへ放出されること を特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の装置。 ８．前記サンプル入口は、フィルタ及び検定試薬を含むフィルタホルダを受容し て保持するように配置されており、前記フィ ルタホルダは、添加ロッドを受容して保持するように配置されて、添加ロッドが フィルタホルダに受容されたとき、所定量の液体サンプルが第１のブランチへ放 出されることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の 装置。 ９．前記導管の入口端部が輸送液体用の収容部を備えていることを特徴とする請 求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の装置。 １０．前記導管が前記収容部と前記第１のジャンクションとの間に膜を含むこと を特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。 １１．前記導管の壁における前記第２のジャンクション及び出口端部間の部分が 半透膜で形成されており、吸収体エレメントが該導管の外側で前記半透膜に近接 して配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第１０項のいずれか 一項に記載の装置。 １２．前記検出手段は、検出チャンバで終端する導管を備えていることを特徴と する請求の範囲第１項から第１１項のいずれか一項に記載の装置。 １３．前記検出チャンバがアナライトの検出を行う試薬を備えていることを特徴 とする請求の範囲第１２項に記載の装置。 １４．前記検出チャンバの壁が吸収物質を具備しており、吸収体エレメントが該 検出チャンバの外側で該吸収物質に近接して配置されていることを特徴とする請 求の範囲第１２項または第１３項に記載の装置。 １５．前記装置は、検定をさらに制御することができるように第３のブランチを 備えていることを特徴とする請求の範囲第１項から第１４項のいずれか一項に記 載の装置。