JPS63167267A - ウエル型診断用プレート装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化学的の、特に生物学的かつ生化学的の検定に
おいて有用である診断用装置に関するものである。本発
明は、長時間にわたって液体を保持することができ、か
つ特定条件下で液体を急速かつ完全に除くことができる
、微量滴定（ｍｉｃｒｏ−ｔｉｔｒａｔｉｏｎ　）　　
プレートのような多穴（ｍｕｌｔｉｐｌｅｗｅｌｌ）式
ｐ過装置へ特に向けられている。

試験プレート、特に多穴式プレートまたは微量滴定プレ
ート、を含む診断用装置は定量的および特に定性的の両
方の化学的および生物学的試験に数十年間使用されてき
た。酵素免疫検定の領域が拡大するにつれて各種の設計
および構成が急増してきた。微孔質膜フィルターを含む
試験装置、特に複数個のウェルをもつプレート、もまた
最近では臨床実験室において型にはまった形で用いられ
てきた。これは、少くとも一部には、細胞および組織培
養技法の発達とウィルス学および免疫学のような分野に
おける検定の発達に由来する。

同一液体試料について多数の異なる試験を同時に実施し
、あるいは、重複試験を行ない、あるいは、多数の異な
る試料について同一試験手順を実施する、ことは臨床検
定において普通である。このような場合においては、９
６穴プレートのような多穴濾過プレートを用いることが
好ましい。このような試験装置は、多数個の試験装置で
はなく単一の試験装置を提供し、かつ単一の装置内の試
験結果を一緒に並べて比較する、という点の利点をもっ
ている。しかしその種のプレートはいくつかの著しい欠
点をもっている。その種の試験装置の少くとも底の部分
を形成するのに用いられる物質の多くは本質として多孔
質であり、ウェル中の液体がその底を重力流あるいは毛
管作用のいずれかによって通過するのを可能にする。そ
のような液体の喪失は許されるかもしれず、そしてさら
には多くの場合において望ましいことであるかもしれな
いが、多くの検定における非制御性の喪失は不正確ある
いは信頼性のない結果をもたらす。生きている細胞また
は組織を処理しあるいはそれらについて試験する場合に
は特にそのとおりである。

そのような応用においては、その生物学的物質は特定組
成の媒体中で数時間から数日間、しばしば増殖されある
いは維持される。少容積の液体の喪失でも、ある場合に
は結果を劇的に変え得るものである。

この種の多穴式試験プレートを使用する際に出会う第二
の共通的問題は人によっては「クロス・トーク（ｃｒｏ
ｓｓ−ｔａｌｋ　）　Ｊとよばれる現象を含む。

その種の現象は、一つのウェルの底からぶら下った懸垂
滴の形態でときには存在する液体が隣りのウェルへ移行
することを含む。クロス・トークとして知られる種類の
移行の二つの原因は（１）隣り合うウェルの間で膜を横
方向に横切る液体のウィッキング（ｗｉ　ｃｋｉ　ｎｇ
　）または溶液の拡散、および（２）ウェルの下にぶら
下がる懸垂滴の凝集、である。この種の移行は、ウェル
から取出される液体が分析されるべきであるとき、ある
いは恐らくは、液体が隣りのウェルの中へ流れ戻るとき
に、ともに本物でない結果をもたらすかもしれない。

本発明は、少くとも一つのウエノペ好ましくは複数個の
ウェルをもち、各々のウェルが開放底をもつプレートを
含む診断試験用デバイスへ向けられている。ウェルの底
においてかつそれの周縁において疎水性の液体気密シー
ルを形成しながら、好ましくは相互に均密に接触してい
る三つの層から成る複合膜が置かれている。その複合膜
の頂部または上流側から底部あるいは下流側へと進んで
、順次、その第一層は濾過材の膜のような薄い親液性の
微孔質膜で形成された反応層まだはｐ過層である。試験
試料をウェルへ移し液を除いた後において、次におこる
反応が複合膜によって保持された物質の上で行なわれる
状況においては、反応がおこる部位を一般的に形成する
のはこの反応層である。この反応層の下方には第二層あ
るいはシール層が置かれる。この第二の、好ましくは多
孔質の層は、反応層を疎液性遮断層へ固定または接着さ
せ、同時に、ウェルの側壁が複合膜と接触しているウェ
ル周縁において疎液性シールを形成する、両方の手段と
して機能する。この疎液性シールのために、横方向の拡
散またはウィッキングによるクロス・トークが除かれる
。第三層すなわち下流層は疎液性遮断層である。この層
はウェルの実質上中心において位置する小開口部を含ん
でいる。

この遮断層は滴りを実質上除き、多穴式ウェルデバイス
の中の各ウェルを隔絶し、そして、一つのウェルから別
のウェルへの懸垂液滴の横方向の移行を阻止する。

前述の利点のほかに、本発明による多穴型診断用プレー
ト装置は、反応層の多孔質性によって提供される増大表
面積の結果として、この装置で以て実施される試験にお
いてより大きいあるいは増大しだ感度を可能にする。あ
る場合には、微孔質膜の実質的により大きい表面積に由
来する実質的に増大した感度は、特定原型の作動性と非
作動性との間の差異をつくり出す結果を与える。さらに
、差圧適用後のみにおける試料溶液および試薬溶液の迅
速かつ効率的除去は、ピペットを使用することなく溶液
が迅速かつ完全に除かれることを可能にする。

本発明に従って用いられる診断用プレートは各種の形を
もっていてよく、かつ任意の適当物質からつくられてよ
い。好ましい材料はポリプロピレンのようなポリオレフ
ィン、およびボリスチレ／を含む熱可塑性樹脂である。

このプレートは１個という少ないウェルを含むか、ある
いは、プレート内に配置できるだけの多数であって用い
られる差圧すなわち減圧まだは正圧の源によって効果的
に使用できる数のウェルを含んでいてよい。現在使用さ
れているｐ過プレートは代表的には９６個のウェルをも
ち、このウェル数は本発明と相客れないものではない。

代表的には、その種の装置中のウェルは効率と経済性の
ために密な間隔に置かれている。その結果、その種のデ
バイス中のクロス・トークの潜在性が増進される。

ウェル自体はプレートの基底から上向きに突出した円筒
の形状であってよく、あるいは、好ましい場合には、プ
レートの上面あるいは上部平面から下向きに突出しだ円
筒として形成されてもよい。

ウェルの各々は垂直側壁あるいは下向きに勾配のついた
壁をもっていてよく、後者は円錐形ウェルあるいは勾配
つきウェルを形成する。

各ウェルの寸法と形状はその装置の応用に応じて変えて
よい。例えば、ウェルは代表的には円筒状の形態をもっ
ていてよいが、正方形または長方形のような他の形態も
使用してよい。同様に、ウェルの直径は、各ウェル中で
用いられるべき試料の寸法のような要因、および、装置
がその最も広く評価されている応用である診断用目的に
使用されるべきかあるいは物質の分離および単離のだめ
に用いられるべきであるか、に応じてかなりの程度に変
えることができる。

使用される液体試料の寸法、従ってウェルの寸法、はま
だ、装置を診断目的に用いるときにウェル中で行なわれ
る反応の感度に依存してよい。代表的には、ウェルの直
径は１朋から１００正である。好ましくは、ウェルの直
径は２朋から２５朋である。代表的には、ウェルの高さ
は１龍から７５朋、好ましくは５朋から１０關である。

各ウェルの底はその中に一つの開口が形成されている。

例えば、ウェルは開放円筒、あるいは中空の截頭円錐、
の形態をもっていてよい。複合膜が接着されているその
開口の周縁、あるいはふちは一般的には一つの水平面を
形成する。

複合膜はウェルの底を横断しかつウェル周縁と液密の関
係でシールされている０その複合膜は少くとも三つの層
から成る。第一の、あるいは最上部の層は「反応層」を
構成し、それは本発明による装置を診断目的に使用する
ときには、それの中または上で反応剤が添加され試験が
実施される層である。この層はまた、複合膜によって保
持されている物質がそれ以上の特性付けについて考慮さ
れていないときには液体成分と固体成分とを分離するｐ
過媒体として使用してもよい０この層が形成される材料
は、他の層と同じく、試料、試薬あるいは分析に用いる
溶剤のいずれかに見出される物質と悪く反応してはなら
ない。その上、反応層は親液性の微孔質膜で形成され、
代表的には０．００１から２０ミクロン、好ましくは０
．０２から８ミクロン、最も好ましくは０．２から３ミ
クロンの絶対細孔等級をもたねばならない。反応層は好
ましくはまた表皮をもたない。反応層として使用するの
に適当である材料はまだ６０から９０係、好ましくは７
５から９０％の範囲にある空洞容積をもつ。好ましい材
料は親水性であり、従って、容易に水濡れ可能であり、
水溶液を自由に通す傾向がある。本発明に従って使用し
てよい親液性物質の例は、限定するものではないが、ナ
イロン６６のようなポリアミド、ポリピニリデンジフル
オライド、セルロースエステルおよびニトロセルロース
を含む。

親液性とはここで用いるときには接触している液体によ
る膜の濡れ性のことをいう。固体構造体例えば膜の濡れ
性または親液性はその構造体の臨界的表面エネルギーと
適用される液体の表面張力との関数である。もし臨界表
面エネルギーが液体の表面張力と少くとも同じ位に高い
場合には、その液は自発的にその固体構造物を濡らす。

例えば、７２ダイン／ＣｒｒＬまたはそれより高い臨界
表面エネルギーをもつ微孔質膜は７２ダイン／ｃｍの表
面張力をもつ水によって濡らされ、すなわち、それは親
水性である。

多孔質構造体（膜）が液体によって濡らされる能力は液
滴を多孔質構造体の上に置くことによって決定すること
ができる。接触角が濡れの定性的尺度を提供する。きわ
めて高い接触角は貧弱な濡れを示し、一方、ゼロの接触
角は完全な濡れを規定する。本発明に従って濡れ可能で
ありまたは親液質である多孔質層として使用される物質
は、適用液体によって容易かつ自発的に濡らされること
を特徴とし、適用液体との低い接触角をもつ。実際に、
試験液体の滴を自発的濡れ性のあるいは親液性の微孔質
膜層の上に置くとき、その液滴はその層に滲透し膜を濡
らし、それとのゼロ接触角を効果的に与える。

適当である材料はまた、分析しようとする物質、および
／または試料中の分析しようとする物質との特定化され
た試験または反応を実施するのに使用してよい反応剤、
で以て処理されることが可能でありかつそれらを保持ま
たは固定化し得るものでなければならない。イオン的、
分子的、あるいは巨大分子的の性質であってよい反応剤
は強力な物理的力により、あるいは、共有化学結合のよ
うなある種の方式で微孔質親液性の反応膜層の表面へ結
合されることにより、反応層上で固定化されてよい。こ
こで用いる場合、用語「表面」または「表面積」とはそ
の構造体の総体的表面だけでなく、膜のような微孔質構
造体が考慮されている場合には、微細孔、すなわち、使
用中の液体によって接触される構造体内部表面のことも
いう。「表面積」まだは「表面」と区別して、その材料
の露出している平面または総体面積はここでは「反応層
面積」、「微孔質反応層面積」、「反応層膜面積」、な
どとよばれる。

濡れ性または親液性は本発明による微孔質反応層に用い
られる材料についての必須事項である。

その種の材料は自発的に濡らされることが特に好ましい
。本発明による反応層として使用するのに適当でありあ
るいは好ましい材料のいくつかは、本質的には親水性で
ありあるいは水濡れ可能のものである。その他のものは
それらを親水性とするよう変性されてよい。バイオダイ
ナ−１はＮ６６ポリアミドであり、ボール・コーポレー
ションから商業的に入手できて当社の製造方法によって
本質的に水濡れ性である微孔質膜である（米国特許４．
３４０，４７９を見よ）。

ポリビニＩＪデンフルオライド膜は本質的に水濡れ性の
ものではないが、適切な表面処理によってそのようにす
ることができる。親水性にするよう処理されだ微孔性ポ
リビニリデンフルオライド膜は商業的に入手できる。前
記で論じたとおり、濡れ性または親液性は固体構造体の
臨界表面エネルギーと液体の表面張力との関数である。

濡れ性はまた、液体が膜の細孔中へ浸透するのに必要と
される適用圧力として定義することができる押込圧力に
関して表現してもよい。表面張力のような使用液の性質
の関数であるとはいえ、この複合膜の反応層にとって特
に好ましい材料はゼロまたはゼロに近い押込圧をもって
いる。

反応層用に好ましい材料はまた大きい表面積をもつ。こ
の特色はより大量あるいはより高濃度の反応剤がその反
応層中で固定化されることを可能にする。従って、本発
明の試験プレートを使用してより高い感度を得ることが
できる。

本発明に従って使用するだめの好ましいポリアミドは米
国特許４，３４０，４７９に記載の種類のナイロンを含
む。基本的には、米国特許４，３４０，４７９に開示の
親水性微孔質のポリアミド製フィルター膜はメチレン対
アミド比が５＝１から７＝１の範囲にあるアルコール不
溶性ポリアミドからつくられる膜である。この群の膜は
へキサメチレンジアミンとアジピン酸とのコポリマー（
ナイロン６６）、ヘキサメチレンジアミンとセパシン酸
とのコポリマー（ナイロン６１０）、ポリ−カプロラク
タムのホモポリマー（ナイロン６）、およびヘキサメチ
レンジアミンとアゼライン酸とのコポリマー（ナイロン
６９）を含む。上記のとおり、本発明にとって特に有用
であるこの記述の膜材料は商標名バイオダイン　として
ボール・コーポレーションから商業的に入手できる微孔
質親水性のナイロン膜である。

反応層として有用であるもう一つの好ましい膜ハホール
・コーポレーションから入手できるイムノダインＴ“で
ある。イムノダインＴＭはボール・コーポレーションか
らまた入手できる変性されたカルボキシダイン８である
。カルボキシダイ／Ｒは、以下において論するとおりの
米国特許４．７０７，２６６に記載の同時流延法により
、特定的にいえば、ナイロン６６とカルボキシル基を豊
富に含むポリマーとを同時流延して表面にあるカルボキ
シル官能基を特徴とする制御された表面性質をもつ膜を
形成させる方法によって、形成された制御された表面性
質をもつ親水性で微孔質の表皮のないナイロン６６膜で
ある。イムノダインＴ“膜はカルボキシダイン１膜から
それらをトリクロロ−８−トリアジンで以て以下におい
て論する米国特許４，６９３，９８５に記載の方式で処
理することによってつくってもよい。

また、本発明に従って有用である好ましいポリアミド膜
の中に含まれるのは、（１）米国特許４．７０７，２６
６と（２）米国特許４，７０２，８４０に記載されてい
る種類の制御された表面性質をもつ親水性で微孔質のス
キン層のないポリアミド膜である。

これらの特許の制御された表面性質をもつ親水性で微孔
質の実質上アルコール不溶性であるポリアミド膜は、ア
ルコール不溶性ポリアミド樹脂を官能的極性基をもつ水
溶性の膜表面変性ポリマーと一緒に同時流延することに
よって形成される。

制御された表面変性極性基が表面に存在しない好ましい
親水性で微孔質のナイロン膜と同じく、制御された表面
性質をもつ本発明によるポリアミド膜もまたスキン層を
含まず、すなわち、それらは、表面から表面へのびてい
る、実質的に均一な寸法と形状をもつ貫通細孔を特徴と
する。しかし、希望する場合には、勾配付き貫通細孔、
すなわち、シートの一方の表面において大きくなりシー
トの反対表面に近づくにつれて狭くなっている細孔をも
つ材料を使用してもよい。

本発明に従って有用である、制御された表面性質をもつ
ポリアミド膜をつくるのに用いられる表面食性ポリマー
は、ヒドロキンノペカルポキシル、アミンおよびイミン
の基のような化学的官能性基の実質的割合を含むポリマ
ーから成る。その結果、膜はそれらの表面において、ヒ
ドロキシル、カルボキシル、イミンあるいは相互に反応
しない上記の基のいずれかの組合せ、のような官能基の
高濃度を含む。制御された表面性質をもつこれらのポリ
アミド膜は、制御された表面性質をもたない上述の好ま
しい微孔質親水性のスキン層のないポリアミド膜、すな
わち好ましいポリアミド樹脂から形成されるが表面変性
ポリマーと開時流延されていない膜、より大きい濃度の
カルボキシル基またはイミン基を表面にもつ。

反応層は当業者にとって既知のいずれの方法によって処
理してそれへ試薬を沈着および／または結合させてよい
。上記の通り、試薬はイオン的、分子的、あるいは巨大
分子的の性質のものであってよい。可視的変化を提供す
る診断道具として用いるときには、反応剤は、はじめは
無色であって適当な物質と反応すると光学的に測定でき
る応答を与える物質の一つまたは組合せであってよい。

他の可能な変形は適当な標識を含み、例えば、沈着試薬
と試験が実施されつつある物質との間での、酵素標識／
基質標識などのような既知技法によって適切に標識が与
えられた錯体または化合物の形成、を含む。

適当な試薬による反応層の処理は、診断用試験が実施さ
れるべき時点において、被分析成分を含む試料をウェル
へ導入する直前または直後の両方において試験試薬を添
加することを含めて、実施されてもよいが、本発明は、
反応層が少くとも一つの試験試薬で以て前処理された複
合膜に対して最大の応用をもつことが期待され、そして
、好ましい具体化はその種の膜をもつ。代表的には、予
備処理は、複合膜をウエルヘシールした後て、ただしそ
の装置を使用者へ出荷する前において実施される。試薬
が熱に敏感でない場合には複合膜を組立てる前に膜を処
理してもよい。

分子的性質の試薬、特に巨大分子、そして具体的ては生
物学的性質の試薬を結合させる有用な方法は米国特許４
，６９３，９８５において開示されている。この特許は
受容体分子として広範囲の生物学的活性物質を活性膜上
で固定化する方法を述べている。この特許に記載されて
いる受容体結合膜は広い範囲の生物学的活性化合物、特
定的にいえばりガント、を受容体分子へ固定化し結合す
ることができる。そのような反応層または反応膜の使用
は、血液、血清、血漿、尿、唾液などのような体液の試
験、および、酵素活性を示す標識あるいは螢光標識のよ
うな電磁エネルギーの吸収および／または放出標識のよ
うな化学的検定または免疫検定による特定物質の試験、
を可能にする。試薬として用いられ反応層へ結合される
巨大分子、あるいは本発明による装置を使用するために
は検定される巨大分子、は一般的には生物学的性質をも
つ物質を含み、その性質はしばしば蛋白質性である。

反応層へ直接的に結合される試薬または受容体分子ある
いは試験しようとするリガンドは、免疫グロブリンまた
はポリクローナルまたはモノクローナルのいずれかの抗
体、抗原物質、アポ蛋白質、受容体、グリコプロティン
、レシチン、炭水化物、ホルモン、酵素、担体蛋白質、
ヘパリン、凝結因子、酵素基質、阻止剤、コファクター
、核酸、などを含む。

反応層と好ましくは均密に接触させて、あるいは、最も
好ましくは反応層へ特に各ウェルの周縁において接着結
合されるかその他の方法で固着させて、いくつかの目的
に役立つ多孔質シール層が下に置かれる。シール層とし
ての用途にとってきわめて好ましいのは、きわめて多孔
質で疎液性の構造体である。用語「疎液性」はここで用
いるときには実際には用語「親液性」の反面であり、す
なわち、疎液性物質は適用液体の表面張力より低い臨界
的表面エネルギーをもち、適用液体によって容易にはあ
るいは自発的には濡らされない。疎液性物質はそこで、
表面に置いた液滴と表面との間の高い接触角を特徴とす
る。そのような高い接触角は貧弱な濡れを示す。この多
孔質シール層は反応層を遮断層へ結合するのを助ける。

それはまた、ウェル周縁において疎液性シールを形成し
、それによって拡散またはウィッキングを取除くことを
可能にする。シール層におけるその種の物質の使用はま
だ複合膜に差圧に耐えあるいはそれを維持する能力を与
える。例えば、それは、真空または高圧の適用なしで液
体の複合膜中への浸透、および、滴りによるウェルから
の液の同時的喪失を妨げる。例えば、一般的には大気圧
に近くあるいは大気圧にある特定の圧力条件において、
液体はウェル内で保留される。しかし、減圧を複合膜の
下流側へ適用するとき、あるいは大気圧を超える圧力を
膜の上流側へ適用するときには、液は容易にウェルから
排出する。

シール層として使用するのに適当である材料は疎液性で
あることのほかに、好ましくは疎水性であり、かつまた
反応層より一層顕著な多孔質である。このような材料は
織製または不織製のいずれかのシート状またはファイバ
ー状の形にあってもよい。適当な物質はポリアミド、エ
チレングリコールとテレフタル酸とのエステルのような
線状ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リメチルペンテンおよびポリインブチレンのようなポリ
オレフィン、並びに、使用モノマー類を共重合させてエ
チレンプロピレン・コポＩＪマー（７）、１：うな前述
ホモポリマーを形成することによって形成されるコポリ
マー、を含む。この種のポリマーの混合物まだはブレン
ドも使用できる。ポリオレフィンが好ましく、ポリプロ
ピレンが特に好ましい０ 第三層あるいは下流層は遮断層を構成し、この層は好ま
しくはシーリング層と均密接触状態にあり、あるいはシ
ーリング層へ特に各ウェルの周縁において接着され、結
合され、あるいは別途の方法で固着される。正または負
のゲージ圧力の付与の下で、すなわち、複合膜の上流で
適用される大気圧をこえる圧力あるいは膜の下流で適用
される減圧のもとで、液体がウェルから通ることを可能
にし、そして、別のウェルへの半径方向の移行をおこさ
せることなく液体がプレートから落ちることを可能にさ
せるのは、ウェルの実質上中心において位置する少くと
も一つ、好ましくは唯１個だけの開口部を備えたこの層
である。これらの開口部はまた制約手段として役立ち、
複合膜を通る液の流速を制御する。このように、この遮
断層は、その中で用いられる物質の性質、すなわち、高
度に疎液性、好ましく疎水性である物質のものであるの
で、ウェル間の隔絶を増進し、遮断層中の穴において、
複合膜中を通過する液が小滴を形成するよう強制する。

これらの滴は、多孔性または微孔質の親液性物質（単独
またはシーリング層と組合せて用いられる反応層の物質
のような）を通過するときに半径方向にひろがりかつそ
の種の物質の表面と小さい接触角を形成するのではなく
て、遮断層を通過するときに疎液性物質の表面と大きい
接触角を形成する傾向がある。従って、たとえ装置が、
底面が完全には水平状態にないように一端において持上
げられるとしても、各ウェルを通過する液滴が、片側へ
転がって隣接ウェル中の液を潜在的に汚染するのではな
くて、そのデバイスから落下する傾向がある。

遮断層中に形成される開口部の寸法と形状は、遮断層の
気孔率、遮断層中の開口部の数、他の層中で形成される
開口の気孔率と数（後で論する）、ウェルの数、求めら
れる流速、製作の容易さ、などを含む多数の変数に依存
する。しかし、単一の開口が各ウェルの遮断層中で用い
られるときにはいろいろの形状で形成されてよい。開口
についての適当な寸法は１／／３２インチから一インチ
である。遮断層中で′Ｘ″の形状で単純に形成された、
すなわち、シーリング層または反応層の中の相当する開
口なしで形成された開口または穴、は操作可能の系を提
供する。

遮断層を形成するのに用いられる材料は反応層またはシ
ーリング層のどちらよりも大きい疎液性をもつべきであ
り、微孔性または非孔質のどちらであってもよい。遮断
層としての物質の適当性を表現するもう一つの方法はそ
の物質の濡れ抵抗特性に関係している。適当である物質
は遮断層上方の液柱の高さ、すなわちウェル中に置かれ
だ液の高さ、よりも大きい液押込圧に耐えることができ
るべきである。適当な材料はポリプロピレンのようなポ
リオレフィン、多ハロゲン化ポリオレフィン、特にパー
弗素化ポリオレフィン、例えばポリ四弗化エチレン、お
よびポリピニリデンジフルオライド、並びにスルホン、
を含む。ポリ四弗化エチレンが最も好ましい。

疎液性遮断層中で形成される開口部のほかに、反応層に
は少くとも１個、好ましくは１個だけの開口部が設けら
れてよい。単一開口部が反応層中に設けられているとき
には、その開口部の直径は３から１００ミクロンの範囲
にあってよい。反応層中に開口部が存在する膜かしない
膜かの選択は、液を複合膜中に強制的に通すために用い
られる真空装置または圧力装置の源と種類、本装置中に
存在するウェルの数、複合膜の総体的気孔率、反応層の
気孔率特性またはバブルポイント特性、および、遮断層
中の開口部の直径、のような要因によって決定される。

これらの要因はすべて与えられた圧力降下における膜を
通る液体流速に影響する。

各ウェル中の複合膜の反応層の中に１個または１個より
多くの開口部を設けることは、正または負のゲージ圧を
用いるときに複合膜を通る液の全排出を保証する。反応
層に開口部が備えられるときには、真空または正の圧力
が継続的に抜けてゆくものであるので、間けつ的である
よりも継続的な正圧または減圧の適用が必要である。し
かし、上記で列記した要因に応じて、通過する開口をも
たない反応層が複合膜中に備えられているときには、正
圧または減圧の適用、好ましくは後者の継続的適用、あ
るいは、例えば注射器と逆止弁の組合せを使用する唯１
回のあるいは間けつ的の正圧または負圧の適用、を採用
してよい。これらの後者の変法が一般的には好ましい。

本発明による複合膜の製造するときのいくつかの場合に
おいては、層の各々に適切な数の開口部をはじめに備け
ることが望ましい。例えば、各層中で相互に一線に並ぶ
よう開口部を同時に形成させるのに針を使用してよい。

しかし、多孔質シーリング層の場合、その開口部は通常
は存在する細孔よりもずっと大きいものではなく、そし
て、ファイバー質材料を用いるときにはそれらのファイ
バーは針の挿入前に占めていた位置へ、一般的には移動
して戻る。この具体化においては、反応層および遮断層
における開口部の直径は同じである。

この具体化は、開口部は複合膜を組立てそして各層を相
互に固定したのちにおいて形成させてよいという点にお
いて、製造の容易さを提供する。

代表的にいえば、減圧または真空によって助けられる液
体の流れは、本発明によると、真空系中へ挿入すること
ができる突出管のような、真空源への連結手段が備えら
れている真空マニホールドによって達成される。その種
のマニホールドはまた、しなやかなガスケットなどのよ
うな、ウェル含有診断用プレート装置とマニホールドと
の間で気密シールを形成させる手段も含む。そのような
マニホールドは普通には垂直壁部分を含み、それの内面
は形態的にはプレート装置の垂直壁部分の外面と一致し
てそれら二つの壁面の噛合いがおこるようになっている
。しかし、マニホールドの外部壁面と噛合う内部壁面が
与えられている診断用プレート装置のような、その他の
設計も採用してよい。マニホールドと診断用プレート装
置との噛合い面が与えられかつ気密シールが中で確立さ
れている別の構造体もまた本発明に従って採用すること
ができる。

使用に際しては、第一の試験液または試薬液を通常は診
断用プレート装置のウェルの各の中に入れ、その装置を
次に真空マニホールド中へ挿入して、ガスケットまたは
シーリング手段が診断用プレート装置とマニホールドと
の両方における噛合い面に接触ようにする。真空源とマ
ニホールドとの間の連通はそこで確立される。マニホー
ルド中の圧力が下がるにつれて、診断用プレート装置は
ガスケットへ向けて引かれ、シールを増進する。

これがおこるにつれて、液はウェルを通して真空配管中
へ、そして廃液トラップへ引かれる。試験される試料ま
たは試薬の溶液は次にウェルの各々の中へ導入される。

本発明による診断用プレート装置を通過する液を、それ
についてさらにその後の試験を行なうことが望まれる状
況において、単離および保持する手段を提供するために
、診断用プレート装置の第二の修正された形を真空マニ
ホールド内で使用してよい。このプレートの修正形は真
空マニホールドと試験試料が中で分析される診断用プレ
ート装置との中間に置かれる。この装置の修正形はウェ
ルが固体の不透過性の底をもつものであり、すなわち、
ウェルは本発明による複合膜で蔽われた開放底をもつの
ではなく、むしろ、その膜がウェルの壁がつくられてい
る物質と同じ物質または多少類似の物質で以て置換えら
れている。たいていの場合には、その修正プレートは側
壁と底が単一工程において一体的に形成されている一体
構成のものである。シーリング手段は、装置が作動状態
に置かれるとき、本発明による診断用プレート装置と真
空マニホールドとの間で、そのまま維持される○ いくつかの状況においては、真空または真空ポンプの集
中源へ連結された真空配管を利用できない状況で本発明
による診断用プレート装置を使用することが望まれるか
もしれない。けれども、本発明による具体化はそのよう
な場合における分析を可能にする。用いられるマニホー
ルドは真空源へ連結するための修正された取出し手段を
含んでいる。特定的にいえば、その取出口はバルブ分野
では一般的に知られている種類の一方向バルブを含み、
流体がマニホールドから引かれることを可能にするが流
体がマニホールドに入ることを許さない。その上、その
連結手段は注射器尖端がマニホールド中へ挿入されるこ
とを可能にし、従って大きい注射器を真空源として使用
することができる。注射器尖端へ連結するためのその橿
の手段はルアー・ロッキング（Ｌｕｒｅ　ｌｏｃｋｉｎ
ｇ）装置、などであってよい。注射器を真空源として用
いるときには、これは通常は、継続的作動真空ポンプよ
りもずっと小さい容積の空気を移すことができるもので
ある。従って、真空マニホールドとそれと一緒に使用す
るよう適合させた診断用プレート装置は、この種の多穴
型診断用プレート装置にとって代表的数字である９６ウ
エルより少ないウェルをもつ、より小さい寸法のもので
ある。

上述のより大きい診断用プレート装置の場合と同じく、
プレートの周縁は、適切な噛合い面およびシーリング面
がマニホールドと診断用プレート装置との間で与えられ
るかぎり、任意の適当な形態をもっていてよい。装置を
真空源としての注射器と一緒に使用すべき場合にマニホ
ールドの容積を十分に減らすには、プレートの周縁は図
／に示すもののような円形形態をもつことが好ましく、
ウェルもまた好ましくは円形形態で配置される。

このような形態の場合、マニホールドへプレートをとり
つけるだめの各種の手段を提供し得るが、ウェル含有プ
レートが二つの噛合い面を分離するシーリング手段で以
てマニホールドの中へ単に押しこまれている上述のもの
も含まれる。あるいはまた、シーリング手段のほかに、
ねぢこみ用または差込用の取付は部がプレートとマニホ
ールドとの対応噛合い面の上で与えられてよい０しかし
、好ましい構造は使いすて可能のものであって診断用プ
レートがマニホールドと一体的に形成されている。好ま
しくは、その一体的に形成された構造はまたマニホール
ド中で液を捕捉するだめの手段を含む。この構造の場合
、恐らくは汚染されている液体が装置内で捕捉され、捕
捉された液体を含む物品全体は汚染に関する危険を最小
にしながら廃棄することができる。

図１から図３は本発明による好ましい具体化を描いてい
る。図１および２に示すとおり、装置は多穴型診断用プ
レートまたはプレート部分１と真空マニホールドまたは
マニホールド部分３とから形成される。本発明による好
ましい具体化の−っにおいては、要素１および３は分離
した多穴型診断用プレートと真空マニホールドとして形
成され、一方が他方の中に置かれ、上述のとおり、それ
らの間で形成されたシーリング面をもっている。しかし
最も好ましいのは装置が一体的に形成されている構造体
である。この後者の具体化においては、多穴型診断用プ
レート部分１を構成するものがマニホールド部分３から
取外し可能ではないので、シーリング手段は必要ではな
い。この特色と真空連結手段とを除くと、これらの具体
化はたいていの点において実質上類似である。このよう
に、診断用プレート部分１には１個または１個より多く
のウェル７をその中に配置させた上部壁または頂部壁５
が備えられている。これらのウェルは壁部分９によって
規定され、それは好ましくは垂直または実質上垂直であ
り、ただし、その壁部分は下向き勾配をもつものであっ
てもよい。ウェルには頂端と底端との両者において開口
が設けられている。ウェルの底端１９ヘンールされて、
上部反応層１３、貫通する開口２９をもつ底の遮断層１
５、および、その反応層１３と遮断層１５との中間に位
置するシーリング層１７、とで形成される複合膜１１が
ある。使用する加熱工程の結果として、密で多少圧縮さ
れた疎液帯２１が各ウェルの周縁において与えられてお
り、流体、特に液体のウェル間の横方向の流れ、すなわ
ち「クロス・トーク」を妨げる。

マニホールド部分３は側壁２３および底壁２５とから成
る。上部プレートまたは上部壁５、側壁２３、および底
壁２５はウェルが中に配置されているハウジングを規定
している。真空連結手段２７が・・ウジングすなわちマ
ニホールド部分を真空源（図示せず）と連通ずるように
設けられている。

シーリング層１７の一つの好ましい目的は遮断層１５を
反応層１３へ７−ルすることである。シーリング層が役
割をもつもう一つの機能は、複合膜がウェルの底の開口
の周縁へ固着される各ウェル周縁またはヘリにおいて疎
液性シールを提供することである。このようなシールは
代表的には熱処理により、そして好ましくは圧力処理と
組合せて、達成される。それぞれヒーターブロック（ｈ
ｅａｔｅｒ　ｂｌｏｃｋ　）あるいはウェルディング・
ホー　ｙ　（ｗｅｌｄｉｎｇ　ｈｏｒｎ　）のような装
置による、輻射熱を用いるヒートシーリング方法、ある
いは、超音波シーリング技法を用いてよい。複合膜中を
通る液体が拡散しあるいは半径方向に移行し恐らくは別
のウェルを汚染することを妨げるのは、その種の処理に
よって谷りエルの開口の周縁において形成される疎液性
シールである。

図３に描かれている本発明による具体化は、上述したと
おりのような本発明（よる診断用プレートの一つのウェ
ルを通過した液が試験試料から単離されかつ保持される
ことを可能にする。この具体化において、図３と図１お
よび２とに共通の参照番号は実質上同じ要素を記述して
いる。図１および２に描かれる本発明による具体化と図
３の具体化との間にひかれるべき主要な区別は、マニホ
ールド部分の内部において、１個または１個より多くの
ウェルが中に配置され各ウェルが壁部分３９によって規
定されているプレート部分３５をもつ第二プレートまた
は受容プレート３１、を含むことである。プレート部分
３１、頂部壁３５、ウェル３７、および壁部分３９の寸
法と形態は好ましくは、診断用プレート部１の頂部壁５
、ウェル７、および壁部分９と同じであるか類似である
。

上部の診断用プレート部分１と第二のプレートまたは受
は器３１との間の主要な差異は、後者が前者の複合膜の
代りに固体の不透過性底４１を置換えていることである
。受は器プレート３１はマニホールド３の内部において
、第二プレート（および特に診断用プレート１の中に位
置するウェル７）と−線に並びかつ液受容関係にあるよ
うな様式で配置される。このことは診断用プレート中の
ウェル７の各々を通過する液が隣りのウェルから隔絶さ
れることを可能にし、そして、複合膜１１を通過したの
ちに、液が丁度通過してきた上部プレート中゛のウェル
に対応する第二プレート３１の固体底のウェル４１の中
に保持されることを可能にする０ 本発明（でよる複合膜は各種の技法によって組立ててよ
い。例えば、別々の層の各々を上に重ね、それらの別々
の層を相互にかつ各ウェルの底へ単一の熱シーリング過
程においてシールしてよい〇これは、個々の層、すなわ
ち、反応層、シーリング層、および遮断層をウェルの開
放底端上で重ね、遮断層および適切である場合には他の
層、の中の開口部が各ウェルの実質上中心に置かれるよ
うにする、ことによって達成されてもよい。熱を次に膜
の遮断層側から付与して、別々の層を相互に固着させ、
そしてまた複合膜と各ウェルの壁の底の縁の表面との間
で疎水性シールを形成させる。熱はヒーターブロックに
よる輻射熱の形で、あるいはウェルディング・ホーンを
使用する超音波エネルギーとして、のいずれかで直接的
に適用される。

この方式で、反応層はウェルの各々の縁ヘシールされ、
そして、同時に、シーリング層は反応層を遮断層へ融着
する。

複合膜を形成する物質層の取扱いを容易にするために、
ウェルの底の上に各層を個別に重ねるのではなく、各層
を形成する物質のシートの縁を相互に溶接または接着さ
せて事前形成複合膜を提供することが好ましい。ウェル
の底縁表面への複合構造体のシーリング、および、恐ら
くは諸層の相互に対するシーリングは、上述のとおり、
プレート上で重ねた物質の層へ熱を適用するときにおこ
る〇 あるいはまた、さほど好ましくはないけれども、接着な
どによるような方法で別々のシートの縁を接着するかわ
りに、それらの三相を第一の工程において複合膜を形成
するよう相互に固着させ、ウェルの底への液体気密シー
ルの形成を第二の工程において達成させてもよい。その
他の変法は、１９８４年１２月２１日付けの米国特許出
願酢号６８５．０４２（本明細書において文献として組
入れられている）に記載のように、第一の段階において
シーリング層を反応層へ接合させることを含む。この方
法によると、マ・イクロファイバーを、一般的にはファ
イバー化用ダイからファイバーを押出し一つまたは一つ
より多くのガス流の中で細長化させたのちに、反応層の
シートへ向けて一つの流れとして向けられる。マイクロ
ファイバーは昇温下で押出され、微孔質反応層と接触し
たのちに一つの複合物、すなわち、反応層へ固着された
シーリング層としてマイクロファイバーのウェブを含む
二層膜、を形成するよう冷却される。シーリング層を一
つのシートとして形成し、そして昇温にある間に微孔質
反応層のシートと接触状態に置く、類似の手順を採用し
てもよい。疎水性遮断層を次に熱接着過程によってその
二層複合膜へ施用する。

使用に際しては、分析されるべき試料を含む溶液と一つ
まだは一つより多くの試薬溶液を同時的に、あるいはた
いていの場合においては好ましくは順次的に、多穴型診
断用プレートの各ウェルへ添加してもよい。適切な温度
条件下において、溶液はきめた時間で順次に各ウェルへ
添加されそしてそれから取出され、溶液の添加あるいは
適切な場合には取出し前に反応が溶液中または反応層表
面上でおこるのに十分な時間が与えられる。多くの場合
において、核酸、抗体、抗原、あるいは酵素標識化複合
物のような分子状種、特に巨大分子状種が吸着される。

吸着の弱いあるいは吸着がおこらない分子は各段階間で
の適当緩衝液による洗滌によってその複合膜の表面から
除かれる。反応順序が終了すると、目に見える着色生成
物または螢光性生成物のような標識化生成物がウェル内
部の膜の表面の上で残留するかあるいは形成される。

定量的検定を行なうには、ウェル含有グレートは適当な
読取り装置、代表的には輻射線の源と検出器とを含む装
置の中に置く。その着色生成物または発光性生成物を透
過光または反射光を使って定量的に次に測定してよい。

溶液はピペットを使ってウェルへ導入してよい。

しかし、反応がおこる適当な時間ののちに、溶液を真空
または昇圧の適用によって取出してよい。

その上、ある場合には、別の溶液を添加する前に一万の
溶液を完全に除くことが不必要であるかもしれない。む
しろ、さきの溶液が取出されつつあるときに一つの溶液
を添加してもよく、あるいは、ある場合には、第二の溶
液を第一浴液がまだ存在している間に添加し、その二つ
の溶液を取出前に混合させてもよい。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明による好ましい具体化をマニホールドと組
合わせて描いている。 図２は線ＩＩ−ＩＩに沿って取った図１の断面図である
。 図３は各ウェルの底の開口において複合膜をもつ上部の
ウェル含有プレート部と下方の受は器部とを含む、本発
明による具体化の断面図である。 ＦＩＧ、１

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）診断試験用装置であつて、 （ａ）プレート； （ｂ）上記プレート中に形成された少くとも一つのウェ
   ルであつて、その少くとも一つの ウェルが開放底をもつウェル； および、 （ｃ）微孔質で親液性の膜反応層、シール層、および、
   ウェルの実質上中心に位置する開 口部をもつ疎液性遮断層、を順次に含む少 くとも三層をもつ複合膜であつて、その複 合膜は上記の少くとも一つのウェルの底と 同延的でありかつそのウェルの周縁におい て疎液性の液体気密性シールを形成する、 複合膜； から成る、診断試験用装置。
2. （２）上記の反応層が親水性物質から成り、上記のシー
   ル層が疎水性物質から成る、特許請求の範囲第１項に記
   載の診断試験用装置。
3. （３）上記のシール層がマイクロファイバーの合成熱可
   塑性ウェブから成る、特許請求の範囲第１項に記載の診
   断試験用装置。
4. （４）上記の三層が相互に均密接触状態にある、特許請
   求の範囲第１項に記載の診断試験用装置。
5. （５）上記の三層が相互に結合されている、特許請求の
   範囲第４項に記載の診断試験用装置。
6. （６）上記の反応層が上記ウェルの実質上中心に位置す
   る穴を含んでいる、特許請求の範囲第１項に記載の診断
   試験用装置。
7. （７）上記装置を差圧と連動するよう適合させた、特許
   請求の範囲第１項に記載の診断試験用装置。
8. （８）上記微孔質反応層がポリアミド、親水性表面変性
   ポリアミド、あるいはポリビニリデンジフルオライドか
   ら形成される、特許請求の範囲第１項に記載の診断試験
   用装置。
9. （９）上記の疎水性シール層がポリアミド、線状ポリエ
   ステル、ポリオレフィン、二つまたは二つより多くのオ
   レフィンのコポリマー、あるいは前記ポリマーの混合物
   、から形成される、特許請求の範囲第１項に記載の診断
   試験用装置。
10. （１０）上記反応層上に固定された試験試薬をさらに含
    む、特許請求の範囲第１項に記載の診断試験用装置。
11. （１１）減圧発生用手段と連動するよう適合させた真空
    マニホールドから成る差圧発生手段をさらに含む、特許
    請求の範囲第１項に記載の診断試験用装置。
12. （１２）上記の遮断層が反応層またはシール層のいずれ
    かよりも大きい疎液性をもつ物質で形成される、特許請
    求の範囲第１項に記載の診断試験用装置。
13. （１３）プレート（ａ）と液体受容関係にある第二プレ
    ートをさらに含み、この第二プレートが、プレート（ａ
    ）中の上記の少くとも一つのウェルから液体を受容する
    不透過性底のある少くとも一つのウェルをもつ、特許請
    求の範囲第１項に記載の診断試験用装置。