KR20010085338A - 분석 시험 장치 및 방법 - Google Patents

분석 시험 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010085338A
KR20010085338A KR1020017001614A KR20017001614A KR20010085338A KR 20010085338 A KR20010085338 A KR 20010085338A KR 1020017001614 A KR1020017001614 A KR 1020017001614A KR 20017001614 A KR20017001614 A KR 20017001614A KR 20010085338 A KR20010085338 A KR 20010085338A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
channel
analyte
troponin
capture
Prior art date
Application number
KR1020017001614A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100604510B1 (ko
Inventor
헬무트이. 프레이타그
퀸웨이 시
챨스에이. 핼링톤
Original Assignee
추후
스펙트랄 다이아그나스틱스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/130,164 external-priority patent/US6171870B1/en
Priority claimed from US09/353,188 external-priority patent/US6410341B1/en
Priority claimed from US09/353,190 external-priority patent/US6214629B1/en
Application filed by 추후, 스펙트랄 다이아그나스틱스, 인크. filed Critical 추후
Publication of KR20010085338A publication Critical patent/KR20010085338A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100604510B1 publication Critical patent/KR100604510B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/558—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor using diffusion or migration of antigen or antibody
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/435—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans
    • G01N2333/46—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans from vertebrates
    • G01N2333/47—Assays involving proteins of known structure or function as defined in the subgroups
    • G01N2333/4701—Details
    • G01N2333/4712—Muscle proteins, e.g. myosin, actin, protein
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/795—Porphyrin- or corrin-ring-containing peptides
    • G01N2333/805—Haemoglobins; Myoglobins
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/90—Enzymes; Proenzymes
    • G01N2333/91—Transferases (2.)
    • G01N2333/912—Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
    • G01N2333/91205—Phosphotransferases in general
    • G01N2333/9123—Phosphotransferases in general with a nitrogenous group as acceptor (2.7.3), e.g. histidine kinases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10S436/811—Test for named disease, body condition or organ function
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/25125—Digestion or removing interfering materials

Abstract

본 발명은 액체 시료에 있는 하나 또는 그 이상의 피분석물의 존재를 면역 색소 분석법으로 결정하는 분석 시험 장치에 관한 것이다. 이 장치는 시료가 많은 상이한 방향으로부터 감지 영역으로 동시에 도입될 수 있도록 구성되어, 시료의 흐름 정제를 제거할 수 있다. 다공성 기재를 선택함으로써, 장치는 적혈구를 혈장으로부터 제거할 수 있고, 전혈의 시료에 하나 또는 그 이상의 피분석물을 빠르게 시험할 수 있다. 본 발명의 장치는 복수의 면역 크로마토그래픽 통로를 단일 시료가 통과하게 하거나, 복수의 포획 항체에 의하여 동일 통로에 감지된 복수의 피분석물에 의하여 단일 시료로부터 하나 이상의 피분석물을 측정할 수 있다.

Description

분석 시험 장치 및 방법{ANALYTICAL TEST DEVICE AND METHOD}
본 발명의 물질 및 방법은 포유류의 질병 및 의학적 치료의 과정과 많은 분석 목적에 활용될 수 있다. 본 발명은 전혈, 혈청, 혈장 및 요소와 같은 많은 포유류의 체액에 적용될 수 있다. 본 발명이 심장 피분석물의 감지에 관련한 것으로 주로 기재되어 있지만, 본 발명은 항원/항체 또는 균등물의 반응이 활용되는 다른 분야에도 적용될 수 있다.
특히 면역 분석을 포함한 많은 관련된 분석 과정이 본 발명의 장치와 그것의 개시된 변형물을 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 혈장으로부터 적혈구를 분리하는 것과 측방향 유체 경로를 채용하는 면역 분석 또는 비면역 분석 시험 형태가 채용될 수 있다. 임신 또는 배란을 결정하는 호르몬과, 위궤양에 대한 H 필로리(pylori)를 포함한 바이러스, 박테리아 및 진균 감염성 미생물과, 약물 남용 및 종양 원인균과 같은 피분석물이 예로서 한정되지는 않는다.크로모전(chromogen)의 형성에 의하여 포도당과 혈액 내의 다른 피분석물의 수준을 결정하는 것과 같은 효소성(酵素性) 측정도 또한 본 발명에 고려된다.
세포질 막과 같은 건성의 다공성 캐리어 상에 일어날 수 있는 반응을 활용하는 복수의 면역 분석 과정이 개발되어 왔으며, 여기서 분석될 시료는 모세관 작용에 의하여 막을 통과하여 흐를 수 있고, 반응 물질은 시각적으로 또는 반사율 측정기(reflectometer)와 같은 도구에 의하여 감지될 수 있다. 한정하는 것은 아니지만, 이들 과정은 일반적으로 항원/항체 반응을 포함하며, 반응 쌍의 한 요소는 감지 가능한 표지로 표시되어 있다. 통상적으로, 표지는 효소 표지 또는 입상의 직접 표지, 금과 같은 졸 표지(sol label)이다. 종래 기술에는 많은 유용한 표지와 그것의 사용 방법이 공지되어 있다.
이러한 성질의 통상의 면역 색소 분석 장치는 미국 및 다른 나라의 특허에 개시되어 있다. 예컨대, 미국 특허 제4,861,711호는 피분석물이 엣지와 엣지가 접촉하는 동일 평면의 일련의 막에서 발생하는 항원/항체 반응에 의하여 피분석물이 감지되는 장치를 개시하고 있다. 다른 장치는 미국 특허 제4,774,192호, 제4,753,776호, 제4,933,092호, 제4,987,065호, 제5,075,078호, 제5,120,643호, 제5,079,242호, 제5,096,809호, 제5,110,724호, 제5,144,890호, 제5,591,645호, 제5,135,716호에 개시되어 있다. 이들 모든 특허는 적층 구조물을 개시하고 있다.
전술한 특허에 개시된 바와 같은 세포질의 다공성 막을 포함하는 장치는 종종 제조하기 어려운데, 그 이유는 이들 막이 다층이며, 정확한 결과를 보장하도록 여러 다공성 물질의 층과 여과 스트립을 요구하기 때문이다.
전혈의 심장 피분석물의 감지를 위하여, 그러한 면역 분석 반응에 통상적으로 생성되는 유색 반응 물질을 감지하거나 시각화하는 것을 방해하지 않도록 적혈구를 제거하는 것이 필요하다.
전혈 내의 심장 피분석물을 감지하도록 채용된 면역 분석 장치는 항원과 반응하여 감지 가능한 물질을 생성하는 표지된 항체를 이용한다. 항원/항체 반응을 이용한 그러한 진단 및 분석 과정에 가장 널리 사용되는 방법은 항원 상의 하나의 에피토프와 반응하여 표지된 항체/항원 복합체를 형성하는 표시 감지기 항체를 채용하며, 상기 표지된 항체/항원 복합체는 다공성 막 스트립의 감지 영역에 형성된다. 이 복합체는 그것이 포획 항체(capture antibody)를 포함하는 고정 라인과 접촉할 때까지 모세관 작용에 의하여 막을 따라 이동하며, 포획 항체는 항원 상의 다른 에피토프에서 반응하여 감지 가능한 반응 물질을 응집하여 형성한다. 통상적으로, 이 물질은 유색이므로 시각적으로 감지할 수 있다. 어떤 구성에 있어서, 칼라는 육안으로 명백하게 보인다. 다른 정교한 장치에 있어서는, 항원의 존재 또는 응집은 광학 센서와 같은 적절한 도구를 이용하여 생성된 칼라의 농도 또는 물질의 다른 특징을 측정함으로써 결정될 수 있다. 이 방법은 전혈 내의 심장 피분석물을 감지하는데 이용되는 여러 장치에 활용된다. 이러한 모든 장치에 있어서, 적혈구가 칼라 현상 영역 또는 포획 영역으로 들어가는 것을 방지하는 것이 필요한데, 그 이유는 적혈구가 그것의 농후한 색상으로 인하여 유색 반응 물질의 적절한 시각화를 방해하기 때문이다.
이러한 간섭을 방지하기 위하여 많은 노력이 시도되었다. 그 결과, 전혈의분석을 위하여 제안된 이러한 성질의 물질은 적혈구를 제거하고 혈장을 형성하는 필터와 같은 어떤 수단을 포함하여, 생성되는 칼라의 시각화를 간섭하는 일이 없다.
미국 특허 제5,135,716호는 적혈구의 분리를 돕는 접합 반응제를 활용한다. 다른 특허는 종이 또는 합성수지 필터의 이용을 개시한다.
적혈구를 여과하기 위하여 유리 섬유 플리스(fleece)를 이용하는 것은 미국 특허 제4,777,575호에 개시되어 있다. 그러나, 유리 섬유 플리스는 장치에 다른 층을 간단하게 부과한다. 여러 개의 얇은 가요성 스트립 층을 적절한 관계로 적층 구조로 정확하게 배치하는 동시에 시료 배치 영역과, 반응 영역 및 막 스트립의 다른 영역을 서로 적절하게 연통하게 유지해야 하는 문제점으로 인하여 심각한 어려움이 발생된다. 이 문제점은 완성된 막을 적절한 플랫폼에 배치하는 어려움에 의하여 더욱 복잡해지며, 상기 플랫폼은 종종 분리 가능한 상부 부재와 고정 필라를 포함한 하부 부재를 갖는 중공 케이싱이며 막이 선택된 막 영역으로부터 이동하는 것을 방지하고 가시 창 및 케이싱의 다른 개구에 대하여 적절한 위치로 유지된다.
일반적으로, 전술한 바와 같은 진단 장치는 종종 분석될 시료가 부가되는 도입 영역을 갖는 것으로 기재되어 있다. 시료는 모세관 작용에 의하여 기재(통상적으로 셀룰로스 막)의 소정의 통로를 따라 감지 영역으로 흐른다. 피분석물이 존재하는 경우, 표지된 항체/항원 복합체는 형성되어 감지 영역의 하류에서 포획 영역의 고정된(이동 불가능한) 포획 항체와 반응하여 감지 가능한 물질을 형성하며, 이 물질은 통상적으로 유색이어서 육안으로 볼 수 있다.
표지된 항체/항원 복합체가 매우 용이하게 형성되지만, 쉽게 감지할 수 있는 신호를 발생시키도록 포획 항체와 충분히 합체되지 않는 경우가 종종 있다. 이는 감지 가능한 반응 물질을 형성하기에 적합하지 않는 구성에서 충분하지 않은 양의 복합체가 포획 항체와 접촉하는 경우 발생될 수 있다. 달리 있을 수 있는 문제점은 불충분한 잠복 시간(preincubation time) 또는 항체의 낮은 친화력이다.
이러한 어려움은 당업자에게 공지되어 있는 비오틴/아비딘 또는 비오틴/스트레타비딘 반응 또는 동족 반응의 장점을 취함으로써 방지될 수 있다. 이들 반응은 진단 과정의 민감성을 증가시키도록 종종 이용된다.
이러한 공정의 한 용례에 있어서, 2개의 항체가 감지 영역에 이동 가능하게 적층되고, 스트레타비딘이 포획 영역에 이동 불가능하게 고정된다. 감지기 항체는 바람직하게는 금과 같은 금속으로 표시되고 피분석물 상의 한 에피토프와 반응한다. 비오틴으로 표시된 다른 항체는 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응한다. 항체 혼합물은 피분석물의 존재를 감지하는데 이용되는 반응제 시스템으로 고려될 수 있다. 피분석물이 존재하는 경우, 금 표지 감지기 항체/피분석물/비오틴 표지 감지기 항체를 포함하는 복합체가 감지 영역에 형성된다. 복합체는 모세관 작용에 의하여 세포질 막을 통하여 감지 영역으로 이동한다. 복합체가 포획 영역의 이동 불가능한 스트레타비딘에 도달하면, 스트레타비딘은 비오틴에 구속되고 작은 영역에서 복합체로 응집되어, 감지 가능한 반응 물질을 형성한다.
이러한 반응에는 여러 공지의 변형이 있다. 예컨대, 감지 영역은 금과 같은 칼라 표지가 있는 스트레타비딘과 함께 비오틴 표지된 항체를 포함할 수 있다. 형성되어 포획 영역으로 이동하는 복합체는 피분석물/비오틴 표지된 항체/스트레타비딘 금 표지 복합체이며, 이 복합체는 포획 영역으로 이동되고 포획 영역에서 포획 항체와의 반응에 의하여 응집되어 감지 가능한 반응 물질을 형성한다.
일반적으로, 전술한 과정은 어떤 형태의 필터 층과 합체된 일단부의 시료 도입 영역을 갖는 긴 장방형의 적층된 장치에서 일어나는 반응을 포함하는 것으로 개시되어 있다. 여과 후에, 시료는 감지 영역에서 이동 가능한 표지의 특정한 결합 반응제와 접촉하여 복합체를 형성하고, 이 복합체는 세포질의 막을 따라 멀리 배치된 특정 결합 반응제, 즉 포획 반응제로 이동하고, 그 반응제는 막을 가로지른 라인에서 고정되어 있다. 복합체는 반응제와 반응하여 반응제 라인을 따라 응집되어 시각적으로 보이게 된다.
통상적으로, 분석될 시료는 여러 방울을 영역의 중앙에 부가하거나 도입 영역을 작은 용적으로 시료에 침지시킴에 의하여 도입 영역에 위치된다.
이러한 구성에 있어서는 특히 목적이 매우 민감하고 결과를 몇분 내에 볼 수 있어야 하는 경우에 많은 문제가 있다.
고 민감성은 예컨대 포획 영역의 포획 라인을 감지 영역의 폭에 비하여 작은 폭으로 함에 의하여 달성될 수 있고, 그에 의하여 소정 양의 표지 반응 물질은 작은 포획 영역 내에 포획되어 농도가 진한 신호의 칼라를 제공한다.
추가로, 민감성은 시험 과정 중에 많은 표지 용적이 포획 라인을 가로질러 이동함에 따라 증가될 수 있다. 그러나, 많은 표지 용적이 필요할수록, 감지 영역의 면적은 커져야 한다.
이 면적이 긴 채널을 형성하고 그 채널의 길이를 단순히 증가시킴에 의하여 증가되는 경우, 시험 시간이 현저하게 증가하는데, 그 이유는 이동하는 유체 전방의 속도가 젖은 전체 거리에 걸쳐 기하급수적으로 떨어지기 때문이다.
폭이 넓은 감지 영역과 폭이 좁은 포획 영역 채널로 유도되는 이 영역의 다른 형상(예컨대, 길이에 대한 폭의 비가 큰 형상)은 정체 영역을 형성한다는 단점이 있으며, 이 정체 영역은 거의 또는 전혀 흐름이 없는 영역이다. 심한 경우에는, 상당한 양의 시료가 감지 가능한 물질을 생성하는 반응에 참여할 수 없다.
본 발명은 파지할 수 있을 정도로 충분히 작을 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없는 장치를 제공함으로써 전술한 많은 문제점을 감소시키고, 분석될 유체의 빠르고 효율적인 흐름을 제공한다. 가장 중요한 용도는 심장 피분석물의 존재를 진단하도록 전혈을 분석하는 것이지만, 본 발명은 다른 항체와의 샌드위치 분석으로 이후에 감지될 수 있는 복합체를 항체와 함께 형성하는 항원을 수반하는 체액과 같은 유체의 다른 요소의 존재를 시험하는데 적합할 수 있다. 전술한 여러 특허에 개시되어 있는 심장 피분석물은 의사들이 흉통(chest pain)의 경우를 진단하는 것을 돕고 통증이 심장으로부터 발생되는 경우를 결정하는 응급실에 이용될 수 있다.
본 발명은 전술한 발명의 특징을 더욱 개량하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 유체 시료 내의 피분석물(analytes)의 존재를 결정하는 분석 측정에 유용한 분석 시험 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 전혈 내의 심장의 피분석물(cardiac analytes)의 존재를 결정하는데 특히 유용하지만, 그것으로 한정되지는 않는다.
도 1, 도 2, 및 도 3은 종래 기술을 나타내며, 도 1 및 도 2는 표지된 용적을 증가시키기 위하여 시도된 구성을 나타내거나, 포획 영역에 대한 감지 영역의 폭의 비를 증가시키기 위한 시도된 구성을 나타내며, 도 3은 다공성 캐리어, 즉 막의 목이 그 길이에 걸쳐 균일한 표준의 구성을 도시한다.
도 4는 반원형의 감지 영역과 하나의 협소한 포획 영역 채널을 갖는 하나 또는 여러 개의 피분석물을 감지하는데 적당한 본 발명의 장치의 막 구성을 도시하며, 반원형 감지 영역의 경계는 시료 순환 채널에 연결된다.
도 5는 도 4의 막과 함께 사용하기에 적당한 본 발명의 장치의 상층의 하면의 구성을 도시한 도면이다.
도 6, 도 7 및 도 8은 도 5의 선 A-A, B-B, 및 C-C를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 하나의 장방형의 감지 영역과 하나의 협소한 포획 영역 채널을 갖는 하나 또는 여러 개의 피분석물을 감지하기 위한 본 발명의 장치의 막 구성을 도시한다.
도 10은 도 9의 막과 함께 사용하기에 적당한 본 발명의 장치의 상층의 하면의 구성을 도시한 도면이다.
도 11은 비오틴/스트레타비딘 경로를 매개로 3개의 상이한 피분석물을 감지하는데 적당한 본 발명의 현재의 바람직한 막의 구성을 도시한다.
도 12 및 도 13은 하나 및 3개의 유체 통로를 갖는 선택적인 다공성 막의 구성을 도시한 도면이다.
도 14는 2개의 경로와 상층에 아치형 순환 채널을 갖는 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 장치의 사시도이다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c는 도 11의 구성에서 상부 부재, 지지 부재 및 다공성 캐리어를 갖는 본 발명의 장치의 분해도를 도시한다.
도 17A 내지 도 17D는 도 15A 및 도 16A 내지 도 16C에 도시된 하나와 다른 시료 순환 채널을 갖는 본 발명의 장치를 도시한 도면이다.
도 18은 하나의 반원형의 감지 영역과 하나의 협소한 포획 영역 채널을 갖는 하나 또는 여러 개의 피분석물을 감지하는데 적당한 본 발명의 장치에 사용되는 막 구성을 도시하며, 반원형 감지 영역의 경계는 시료 순환 채널에 연결된다.
도 19A 및 도 19B는 도 18의 막과 함께 사용하기에 적당한 본 발명의 장치의 상층의 하면과 하층의 상면의 구성을 각각 도시한다. 단면 라인 A-A, B-B, C-C 및 D-D는 뒤이은 도면에 도시되어 조립된 장치를 관통하는 단면을 나타낸다.
도 20 내지 도 23은 도 19A의 선 A-A, B-B, C-C 및 D-D를 따른 단면도를 각각 도시한다. 크로스 해칭된 상부는 장치의 상층의 단면부를 나타내며, 개방 바닥부는 바닥층의 단면부를 나타낸다.
도 24는 하나의 장방형의 감지 영역과 하나의 협소한 포획 영역 채널을 갖는 하나 또는 여러 개의 피분석물을 감지하기 위한 본 발명의 장치의 막 구성을 도시한다.
도 25는 비오틴/스트레타비딘 경로를 매개로 3개의 상이한 피분석물을 감지하는데 적당한 본 발명의 현재의 바람직한 막의 구성을 도시한다.
도 26 및 도 27은 1개 및 3개의 유체 경로를 갖는 선택적인 다공성 막의 구성을 각각 도시한 도면.
도 28A 및 도 28B는 본 발명의 장치의 상층의 하면을 구성을 도시한 도면이며, 이 하면은 채널이 가득하다는 것을 지시하는 창을 갖는 소정 용적의 시료 이송 채널과, 유체를 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 전달하는 구성을 갖는다. E-E 라인에서의 장치의 상층의 단면은 도 28B에 도시되어 있다.
도 29는 본 발명의 장치의 사시도이다.
도 30A, 도 30B 및 도 30C는 도 25의 구성에서 상부 부재, 지지 부재 및 다공성 캐리어를 갖는 본 발명의 장치의 분해도를 도시한다.
도 31은 반원형의 감지 영역과 하나의 협소한 포획 영역 채널을 갖는 하나 또는 여러 개의 피분석물을 감지하는데 적당한 본 발명의 장치의 막 구성을 도시하며, 반원형 감지 영역의 경계는 시료 순환 채널에 연결된다.
도 32 내지 도 34는 본 발명의 장치의 예시적인 구성을 나타내며, 그 구성 부품은 막 홀더, 바닥 피스, 상부 피스 및 시료 이송 채널 커버를 도시한다.
도 35 및 도 36은 본 발명의 장치의 예시적인 분해도를 도시하며, 단면도를 포함한다.
도 37은 3개의 유체 통로가 있는 비오틴/스트레타비딘 경로를 매개로 3개의 상이한 피분석물을 감지하는데 적당한 본 발명의 현재의 바람직한 막의 구성을 도시한다.
도 38 내지 도 40은 시험 반응제가 시료 이송 채널에 적층되어 있는 본 발명의 장치를 도시한다.
본원 명세서에 설명된 문제에 대한 해결책은 다음과 같다. 본 발명의 제1 특징에 따르면, 시료는 동시에 복수의 다른 방향으로 동시에 감지 영역으로 도입될 수 있고, 감지 영역은 상이한 방향으로의 그 시료의 흐름이 포획 영역 채널의 입구로 유입되는 모든 지점과, 감지 영역으로부터 상기 입구까지의 거리가 실질적으로 동일하도록 구성된다.
본 발명은 전술한 많은 문제를 감소시킨다. 파지할 수 있을 정도로 충분히 작을 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없는 장치를 제공함으로써 전술한 많은 문제점을 감소시키고, 분석될 유체의 빠르고 효율적인 흐름을 제공한다. 가장 중요한 용도는 심장 피분석물의 존재를 진단하도록 전혈을 분석하는 것이지만, 본 발명은 예컨대 다른 항체와의 샌드위치 분석으로 이후에 감지될 수 있는 복합체를 항체와 함께 형성하는 항원을 수반하는 체액과 같은 유체의 다른 요소의 존재를 시험하는데 적합할 수 있다.
분석될 유체의 빠르고 효율적인 흐름은 정체 영역이 거의 또는 전혀 없고, 유체가 복수의 지점으로부터 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 도입하도록 다공성 채널을 구성함으로써 달성될 수 있다. 감지 영역은 유체의 전방이 포획 영역의 입구 단부의 방향으로 이동하도록 구성된다.
전혈에 이용될 때 본 발명의 특히 바람직한 특징은 적혈구를 혈장으로부터 색소 분석법으로 분리하는 다공성 기재를 선택하는 것이다. 색소 분석에 의한 분리는 입상 물질의 여과에 비하여 특히 중요한데, 그 이유는 실제 여과가 중간의 세포를 응고시켜, 흐름을 방해하거나 심지어는 정지시키기 때문이다. 또한, 전술한 바와 같이, 여과는 통상적으로 추가의 층을 필요로 한다. 그러나, 색소 분석법에 의한 분리는 입상 물질이 비록 캐리어 유체보다는 느리지만 계속해서 흐를 수 있게 하여, 흐름의 방해는 거의 또는 전혀 없다. 다른 생물학적 시료에 있어서, 색소분석법 분리는 필요하지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 중요한 특징은 다공성 캐리어의 시료 통로의 전체 용적이 젖어 있어서 모든 흐름이 미리 선택된 지점에서 정지하고, 적혈구와 같은 입상 물질이 감지 가능한 반응 물질의 감지를 방해하지 않는다는 것이다.
본 발명의 제1 특징에 따른 장치는 초기의 장치에 비하여 많은 개량 효과를 나타내는데, 다시 말하면 이 장치는 전술한 바와 같은 문제점에 대한 해결책을 제시하여, 시료는 많은 다른 방향으로 동시에 감지 영역으로 도입되고, 감지 영역은 상이한 방향으로의 그 시료의 흐름이 포획 영역 채널의 입구로 유입되는 모든 지점과, 감지 영역으로부터 상기 입구까지의 거리가 실질적으로 동일하도록 구성된다.
분석될 유체의 빠르고 효율적인 흐름은 정체 영역이 거의 또는 전혀 없고, 유체가 복수의 지점으로부터 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 도입하도록 다공성 채널을 구성함으로써 달성될 수 있다. 감지 영역은 유체의 전방이 포획 영역의 입구 단부의 방향으로 이동하도록 구성된다.
본 발명의 제2 특징에 따른 다음의 장치로 추가의 장점을 얻을 수 있다. 예컨대, 본 발명은 작은 다공성 막을 이용하고, 보다 적은 물질이 그 구성에 이용되고 보다 빠르게 반응하도록 작게 구성될 수 있다. 본 발명의 가장 중요한 장점 중 하나는 이하의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 심지어 복수의 피분석물이 확인되어야 하는 경우에도, 요구되는 구조의 변경은 막의 구조뿐이며, 지지 층은 변경될 필요가 없다는 것이다.
장치의 구성에 있어서의 개량은 혈장이 적혈구로부터 분리되는 다공성 막과,이 다공성 막을 정확한 위치에 유지하도록 협동하는 상층 및 하층 사이의 상호 작용에 관한 것이다. 추가로, 상층과 하층은 시료를 도입 구멍으로부터 막을 통하여 포획 항체로 전달하는 채널을 제공하는 한편, 적혈구로부터 혈장을 색소 분석법으로 분리한다는 것이다. 제1 개량은 유체가 도입 구멍으로부터 장치의 상층과 하층으로 형성되는 채널을 통하여 막으로 전달되도록 시료 이송 채널을 재구성하는 것이다. 본 발명의 제1 특징에 따른 장치에 비하여, 막은 시료 이송 채널에는 존재하지 않는다. 이 위치에서 막이 존재하지 않음으로 인하여, 장치에 요구되는 다공성 막의 양이 감소되고, 시료 이송 채널에 위치된 막의 다공성을 제거하는 것과 관련한 수고 또는 유체 시료와 장치의 상부 피스 및 하부 피스(층)로 구성되지 않는 물질과의 접촉과 관련한 수고를 피할 수 있다. 최종의 물질은 제조에 드는 물질과 노동력에 있어서 절감된다. 요구되는 다공성 막의 한계는 감지 영역 및 포획 영역으로 한정된다. 시료 이송 채널을 포함하는 장치의 부분과, 막 및 시료 순환 채널을 포함하는 부분 사이의 경계면이 제공되어, 시료의 잘못된 분배 없이 장치에 따라 막으로 통과하는 혈액 시료를 위한 모세관을 형성한다.
본 발명의 추가의 장점은 장치의 동일한 상층 및 하층 요소가 상이한 복수의 분석 시험 장치의 제조에 이용된다는 것이다. 단지 막만이 측정될 특정 피분석물의 감지를 위하여 변경될 필요가 있다. 예컨대, 막에 적층되거나 구속된 반응제와 그들의 위치 및 막 상의 유체 경로의 형상은 각각의 분석에 대하여 개별화될 수 있다. 시료 이송 채널과 시료 순환 채널이 있는 상층 및 하층은 모든 분석에 대하여 동일하다.
또한, 시료 이송 채널은 소정 용적의 시료를 함유하도록 구성될 수 있고, 선택적인 창 또는 투명체에 의하여 조작자에게 시료 이송 채널이 가득 차고 적절한 시료가 도입되었음을 알리도록 구성될 수 있다. 추가의 개량은 시료가 가득찬 경우 내부에 수용된 시료가 시료 순환 채널로 이송되어 면역 분석을 개시하도록 시료 이송 채널을 구성하는 것이다.
다른 실시예에 있어서, 표지 감지기 항체와 같은 반응제는 막 이전에 유체 경로에서 장치의 채널 내에 제공될 수 있으며, 그에 따라 반응제는 시료와 혼합된다. 반응제는 전술한 채널에 비드, 마이크로비드 또는 동결 건조 분말로서 제공될 수 있지만, 이것으로 한정되지는 않는다.
본 발명의 장치의 주요 특징은 막이 시료 이송 채널의 전체 길이에 걸쳐 연장하지 않는 다는 것이다. 다른 특징은 시료 이송 채널이 공지된 소정의 시료 용적이 장치의 작동 섹션에 이송될 수 있도록 구성된다는 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상층의 하면에 형성된 시료 이송 채널과 바닥층의 상면과 채널에 의하여 한정되는 벽을 갖는 전술한 바와 같은 분석 시험 장치를 제공하는 것이다. 시료 이송 채널의 영역에는 막이 거의 존재하지 않는다. 일실시예에 있어서, 시료 이송 채널은 나란한 측부를 가지도록 구성되며, 시료 순환 채널과 작동식으로 연통한다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 시료 이송 채널은 장치에서 분석을 수행하는데 필요한 용적의 시료를 함유하도록 구성된다. 이 실시예에 있어서, 시료 순환 채널과 작동식으로 연통하는 시료 이송 채널의 단부는 시료 이송 채널을 협소하게 하도록 형상화되며, 이것은 시료 순환 채널과 만난다.이 실시예에서, 유체가 협소한 섹션에 접촉하는 지점에 이르기까지 시료 이송 채널이 충전되면, 모세관 작용이 유체를 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널과 장치의 막으로 전달한다. 뒤이어, 시료는 시료 이송 채널이 소정의 용적을 배출할 때까지 흐르며, 분석이 수행된다. 전술한 바와 같이, 시료 이송 채널이 시료로 완전히 충전되고 시료가 시료 순환 채널로 전달될 때 조작자가 적절한 시료가 시험을 수행하도록 장치에 부가되었는가를 확인하도록 시료 이송 채널과 시료 순환 채널의 접속부에 있는 선택적인 관찰 창이 마련될 수 있고, 이 관찰 창은 시료의 존재를 확인한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 경우와 마찬가지로, 본 발명의 제2 특징에 따른 장치는 종래 기술의 장치에 존재하는 문제점을 개선하는데, 그 이유는, 시료가 복수의 다른 방향으로 동시에 감지 영역으로 도입되고, 감지 영역은 상이한 방향으로의 그 시료의 흐름이 포획 영역 채널의 입구로 유입되는 모든 지점과, 감지 영역으로부터 상기 입구까지의 거리가 실질적으로 동일하도록 구성된다. 분석될 유체의 빠르고 효율적인 흐름은, 정체 영역이 거의 또는 전혀 없고 유체가 복수의 지점으로부터 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 도입하도록 다공성 채널을 구성함으로써 달성될 수 있다. 감지 영역은 유체의 전방이 포획 영역의 입구 단부의 방향으로 이동하도록 구성된다.
본 발명의 제3 특징에 따른 다음의 장치로 추가의 개량을 얻을 수 있다. 본 발명의 제3 특징에 따른 장치의 개량은 장치의 구성과, 혈장을 적혈구로부터 분리하는 다공성 막과, 이 다공성 막을 정확한 위치에 유지하도록 협동하는 상층 및 하층 사이의 상호 작용에 관한 것이다. 본 발명은 시료 이송 채널이 덮개에 의하여 둘러싸이는 상층의 상면에 위치되고, 시료가 상층의 상면에 있는 시료 이송 채널의 단부로부터 시료 순환 채널로 연장하는 채널을 통하여 시료 순환 채널로 전달되는 장치에 관한 것이다. 시료가 시료 순환 채널에 도입되어 그 채널을 충전하면, 시료는 뒤이어 복수의 지점으로부터 동시에 막으로 이동하고, 혈장을 적혈구로부터 색소분석법으로 분리하고, 유체가 복수의 지점으로부터 감지 영역으로 도입되기 시작한다. 본 발명의 시료 이송 채널은 상층의 상면 상의 그것의 위치에 의하여 여러 장점을 제공한다. 첫 번째 장점은 장치에 요구되는 막의 양이 감소된다는 것이다. 이 위치에서 막이 존재하지 않음으로 인하여, 장치에 요구되는 다공성 막의 양이 감소되고, 시료 이송 채널에 위치된 막의 다공성을 제거하는 것과 관련한 수고 또는 유체 시료와 장치의 상부 피스 및 하부 피스(층)로 구성되지 않는 물질과의 접촉과 관련한 수고를 피할 수 있다. 최종의 물질은 제조에 드는 물질과 노동력에 있어서 절감된다. 두 번째 장점은 채널의 위치로 인하여 사용자가 채널의 충전을 시야로 볼 수 있다는 것이다. 시험은 채널이 충전되기 전에는 시작되지 않으며, 외부 시료 측정 장치는 필요하지 않다. 시료 이송 채널의 용적이 시험을 수행하는데 요구되는 시료의 양과 일치하면, 채널이 충전될 때 시료의 추가의 도입은 정지될 수 있다. 추가로, 장치의 시료 수집 부분은 손가락을 찌름으로써 얻은 혈액 방울이 용이하게 접근할 수 있도록 형상화되어, 시료 이송 채널을 작은 용적, 일반적으로 30 내지 50㎖로 충전하고 분석을 개시할 수 있다.
본 발명의 제3 특징에 따른 장치의 추가의 장점은 반응제가 채널을 통하여통과함에 따라 시료에 용해되는 도포층 또는 하나 이상의 고형 입자의 형태로 시료 이송 채널에 위치될 수 있다는 것이다. 이 위치에서 반응제를 도입하는 것은 장치의 제조에 보다 용이한 수단을 제공할 뿐 아니라 반응제가 시료가 막에 도달하기 전에 시료와 혼합될 수 있다.
본 발명의 제3 특징에 따른 장치의 추가의 장점은 장치의 동일한 상층 및 하층 요소가 복수의 상이한 분석 시험을 수행하는데 이용된다는 것이다. 단지 막만이 측정될 특정 피분석물의 감지를 위하여 변경될 필요가 있다. 예컨대, 막에 적층되거나 구속된 반응제와 그들의 위치 및 막 상의 유체 경로의 형상은 각각의 분석에 대하여 개별화될 수 있다. 시료 이송 채널과 시료 순환 채널이 있는 상층 및 하층은 모든 분석에 대하여 동일하다.
전술한 바와 같이, 시료 이송 채널은 소정 용적의 시료를 함유하도록 구성될 수 있고, 조작자에게 시료 이송 채널이 가득 차고 적절한 시료가 도입되었음을 알리도록 구성될 수 있다. 추가의 개량은 시료가 가득찬 경우 내부에 수용된 시료가 시료 순환 채널로 이송되어 면역 분석을 개시하도록 시료 이송 채널을 구성하는 것이다. 추가로, 선택적 특징은 시험이 종료되었음을 알리고 판독할 수 있으며, 타이머에 대한 필요성을 제거하는 시험 종료 표시기이다. 사용자가 시험 결과와 시험 종료 표시기를 볼 수 있도록 하는 창이 장치의 상층의 개구에 마련될 수 있고, 전체 장치는 보이지 않아야 되는 영역이 인쇄 또는 표면 처리에 의하여 불투명하게 되는 투명한 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 제3 특징에 따른 장치의 주요 특징은 장치의 상층에 있는 상면 상의 시료 이송 채널의 위치이며, 그에 따라 막은 시료 이송 채널의 전체 길이에 걸쳐 연장하지 않는다. 추가의 특징은 시료 이송 채널이 공지된 소정 용적의 시료가 장치의 작동 섹션으로 이동될 수 있도록 구성되는 것이다. 추가의 특징은 시료 내에서 용해되도록 시료 이송 채널 내에 배치되는 반응체의 위치이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상층의 하면에 형성된 시료 이송 채널과 바닥층의 상면과 채널에 의하여 한정되는 벽을 갖는 전술한 바와 같은 분석 시험 장치를 제공하는 것이다. 시료 이송 채널은 바람직하게는 투명한 커버에 의하여 둘러싸인다. 시료 이송 채널의 영역에는 막이 거의 존재하지 않는다. 일실시예에 있어서, 시료 이송 채널은 나란한 측부를 가지도록 구성되며, 시료 순환 채널과 작동식으로 연통한다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 시료 이송 채널은 장치에서 분석을 수행하는데 필요한 용적의 시료를 함유하도록 구성된다. 이 실시예에 있어서, 시료 순환 채널과 작동식으로 연통하는 시료 이송 채널의 단부는 시료 이송 채널을 협소하게 하도록 형상화되며, 이것은 시료 순환 채널과 만난다. 이 실시예에서, 유체가 협소한 섹션에 접촉하는 지점에 이르기까지 시료 이송 채널이 충전되면, 모세관 작용이 유체를 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널과 장치의 막으로 전달한다. 뒤이어, 시료는 시료 이송 채널이 소정의 용적을 배출할 때까지 흐르며, 분석이 수행된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제3 특징에 따른 장치는 종래 기술의 장치에 존재하는 문제점을 개선하는데, 그 이유는, 시료가 많은 다른 방향으로 동시에 감지 영역으로 도입되고, 감지 영역은 상이한 방향으로의 그 시료의 흐름이 포획 영역 채널의 입구로 유입되는 모든 지점과, 감지 영역으로부터 상기 입구까지의 거리가 실질적으로 동일하도록 구성된다. 분석될 유체의 빠르고 효율적인 흐름은, 정체 영역이 거의 또는 전혀 없고 유체가 복수의 지점으로부터 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 도입하도록 다공성 채널을 구성함으로써 달성될 수 있다. 감지 영역은 유체의 전방이 포획 영역의 입구 단부의 방향으로 이동하도록 구성된다.
용어 해설
이하의 용어는 명세서와 청구범위에 이용될 때 이하의 일반적인 의미를 갖는다.
"건성의 다공성 캐리어(Dry porous carrier)" 및 "건성의 다공성 캐리어 층(Dry porous carrier layer)"은 분석될 시료가 모세관 작용에 의하여 통과할 수 있는 세포질 제품임을 의미한다. 도면으로부터 알 수 있고 발명의 상세한 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 이 분야에서 통상 막으로 지칭되는 건성의 다공성 캐리어(층)은 다공성 영역의 일부를 폐쇄함으로써 구성되어, 분석될 유체는 선택된 채널을 통하여 한정된 통로를 따라 이송한다.
"상층 또는 상부 피스(Top layer or top piece)"는 건성 다공성 캐리어(막) 층을 유지하도록 바닥층 또는 바닥 피스와 협력하도록 구성되는 분석 시험 장치의 층이며, 상층과 바닥층은 건성 다공성 층과 협력하여 장치를 통하여 분석될 시료의흐름 방향을 제어하는 경로를 제공하도록 위치된다.
"항원"은 동물에서 항체 형태를 포함하는 분자이다. 본 발명의 장치는 유체 내의 항원의 존재를 결정하는데 유용하다. 이 장치는 체액, 특히 전혈, 혈청, 혈장 및 요소를 분석하는데 특히 유용하다. 항원은 종종 "피분석물(analytes)"로도 지칭된다.
"심장의 피분석물(cardiac analytes)"은 심장 조직의 열화의 결과로서 혈액으로 방출되는 피분석물이다.
"채널(channel)"은 분석 하의 유체 시료가 분석 시험 장치로 흐르는 형성 도관이다. 채널은 상층 또는 다공성 캐리어 층 자체에 형성될 수 있다. 상층은 일반적으로 폴리아크릴레이트 또는 폴리메타아크릴레이트와 같은 합성수지이므로, 채널은 몰딩, 스탬핑, 기계 가공 또는 균등한 가공에 의하여 형성될 수 있다. 다공성 층에서, 채널은 소정 구성을 층에 스탬핑함으로써 형성될 수 있다. 또한, 채널은 비다공성 경계를 왁스 또는 잉크로 몰딩함으로써 다공성 층 내부에 형성될 수 있다. 채널은 하나의 채널의 유체가 다른 채널로 직접적으로 흐를 때 작동식으로 연통될 수 있다.
"반원형(semicircular)"이라는 용어는 원의 절반으로 한정되지 않고, 섹터가 제거된 원형 영역 또는 섹터 자체로서 지칭될 수 있다.
"경계를 정한(circumscribed)"이라는 용어는 다공성 막의 반원형 영역을 둘러싸고 그에 합치되는 아치형 채널로 한정되지 않는다. 계속되는 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 용어는 예컨대 캐리어의 영역이 다각형이거나 다각형의 부분을 형성할 때 시료 순환 채널이 다른 구성의 하나 또는 그 이상의 감지 영역의 경계와 합치되는 다른 구성을 포함한다.
"실질적으로(Esseneially)"라는 용어는 감지 영역으로의 시료 입구와 포획 영역 채널의 입구 단부 지점 사이의 거리와 관련하여 사용되는 용어이다. 이들 거리는 가능한한 유사해야 한다. 명백하게, 아치형의 시료 순환 채널과 합치되는 캐리어 상의 반원형 영역은 매우 바람직한 구성인데, 그 이유는 감지 영역의 아치형 경계와 포획 영역 채널의 입구 단부 사이의 모든 거리가 동일하기 때문이다.
"빠른(rapid)"이라는 용어는 주치의가 의미있고 유용한 결론을 도출할 수 있도록 감지 가능한 물질이 충분히 짧은 시간 내에, 예컨대 약 5분 내지 약 15분 사이에 형성되는 것을 의미한다.
"효율적인(Efficient)"이라는 용어는 트로포닌 I와 같은 심장 피분석물의 경우에 일반적인 항원이 매우 낮은 농도로 존재하는 경우에도 소량의 반응제를 이용하여 감지 가능한 물질이 적은 용적의 유체, 예컨대 전혈 몇 방울(약 10㎕ 내지 약 80㎕)로 형성될 수 있는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 3은 종래의 장치를 도시한다. 도면에서, 동일 도면 부호는 유사한 의미를 갖는다.
도 1은 전술한 문제를 방지하기 위한 시도로 구성된 종래 기술의 한 장치를 도시한 도면이다. 도면에서, 1은 니트로셀룰로스와 같은 다공성의 세포질 막이다. 분석될 시료는 영역(2)에 도입된다.
감지 영역(3)은 이동 가능한 반응성 시약, 예컨대 혈장 캐리어 내의 트로포닌 I를 위한 감지 항체(4)를 포함한다. 항체(4)는 금과 같은 표지(5)로 표시되어 있다.
편의상, 도 1 내지 도 3의 장치는 단층 막으로 도시되어 있다. 그러나, 실제로 대부분은 피분석물을 수반하는 혈장만이 영역(2)에 도달하도록 영역(2) 위에 일련의 여과층을 갖는다. 선택적으로, 시료 내의 적혈구는 혈청을 형성하도록 응고시킴으로써 제거될 수 있다. 그러나, 이것은 장치의 외부에서 수행된 개별적인 단계이며, 통상적으로 시험을 수행하기 전에 혈청과 응고된 적혈구의 혼합물을 개별적으로 여과할 것을 요구한다.
피분석물이 존재하는 경우, 피분석물은 표지된 항체(4)와 반응하여 표지된 항체/피분석물 복합체를 형성하며, 이 복합체는 모세관 작용에 의하여 혈청과 함께 포획 영역(6)으로 이동하며, 이 포획 영역에서 복합체는 포획 영역에 고정되어 이동될 수 없는 포획 항체(7)와 반응한다. 그 결과, 표지된 항체/피분석물 복합체는 포획 항체(7)의 영역에서 감지할 수 있는 반응 물질을 형성한다. 통상적으로, 항체(7)는 포획 영역(6)을 횡단하는 라인에 고정되며, 반응 물질을 육안으로 볼 수 있다. 표지가 금인 경우, 라인은 빨간색 내지 자주색이다.
도 1에 도시된 바와 같은 구조에 있어서 발생되는 문제점은 피분석물을 수반하는 혈청이 영역(2)으로부터 모든 방향으로 흐른다는 것이다. 일부는 감지 영역(3)과 포획 영역(6)으로 흐른다. 그러나, 다른 일부는 반대 방향으로 흐르고, 포획 영역(6)에는 절대 도달하지 않는다.
도 2는 시료가 통과해야 하는 통로의 길이를 증가시키기 위하여 흐름 차단수단(8)을 채용하는 종래 기술의 장치이다. 이러한 장치의 문제점은 감지 영역(3)의 상부 둘레에서 데드 스폿(dead spot)으로 인하여 흐름이 없는 정체 영역이 발생된다는 것이다.
도 3은 도 1 및 도 2와 같은 반응이 일어나는 긴 장방형의 다공성 기재를 도시한다. 유체가 고여있지 않으며, 어떠한 유체도 갇혀있지 않다. 도 3의 표준 장치의 주요 문제점은 장치가 너무 짧으면 충분하지 않은 표지된 용적이 포획 항체와 접촉 및 반응하여 감지될 수 있는 반응 물질의 충분한 양을 생성할 수 없다는 것이다. 장치가 너무 길면, 시험 결과가 나오기 전까지 너무 많은 시간이 지나간다.
이하에서 본 발명의 제1 특징을 설명한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 장치는 항원의 존재에 대하여 다양한 액상 생물학적 시료를 분석하는데 채용될 수 있다. 장치가 트로포닌 I, 트로포닌 T, 미오글로빈, CK-MB, 미오신 경쇄(myosin light chain), 탄산탈수효소, 지방산 결합 단백질, 글리코겐포스포릴라아제, 액틴, 그리고 심장 조직이 악화되어 협심증 또는 심근 경색증과 같은 허혈성 질병이 뒤따르는 경우 혈액에 발견되는 다른 공지의 피분석물의 군 중 어느 것의 존재를 판별하도록 전혈을 진단하는 것을 주요 용도로 한다. 따라서, 본 발명의 폭에 대한 예시로서, 본 발명은 심장 질병의 진단에 주로 활용되는 것으로 기재된다.
종래의 기술과 그것의 결점을 도 1 내지 도 3과 관련하여 이미 일반적으로 전술하였다.
도 4는 다클론항체 또는 단일클론성 항체의 쌍을 이용한 고전적인 항원/항체 반응에서 피분석물 상의 상이한 에피토프와 반응하는 항체와 피분석물 사이의 반응에 의하여 하나의 피분석물 또는 복수의 피분석물을 위하여 전혈을 분석하도록 구성된 건성 다공성 캐리어 층(1)을 도시하며, 선택된 쌍의 한 부분은 표지된다.
도 1은 캐리어 층(1)을 도시하며, 이 층에서는 경계(11)를 갖는 반원형의 하나의 감지 영역(3)과 말단(12)에서 차단되는 포획 영역 채널(6)을 형성하는 단지 하나의 다공성 영역이 남겨지도록 예컨대 흐름 차단 수단에 의하여 층의 선택된 부분의 다공성이 파괴되어 있다.
바람직하게는 니트로셀룰로스 또는 균등 물질인 이 막(1)은 색층 분석법으로 적혈구를 분리하여 적혈구 전방(13; red blood cell front)과 이것의 하류에 혈장 전방(14; plasma front)을 형성한다.
감지 영역(3)은 존재하는 경우 피분석물과 반응하여 표지된 항체/항원 복합체를 형성하는 표지된 감지 항체(4,5)를 함유한다.
편의상 단지 하나의 항체만 도시되어 있지만, 감지 영역(3)은 여러 다른 종류의 표지된 항체를 함유할 수 있다.
표지된 항체(4)는 이동 가능하다. 다시 말하면, 표지된 항체는 임의의 여러 공지 수단에 의하여 감지 영역(3)에 이동 가능하게 놓여지고, 그에 따라 일단 형성된 항체/피분석물 복합체는 포획 영역 채널(6)에 횡방향으로 고정된 포획 항체(7)와 반응하도록 하류에서 포획 영역 채널(6)로 자유롭게 이동하여 감지 가능한 반응 물질을 형성한다.
다시 편의상 단지 하나의 포획 항체 라인(7)이 도시되어 있지만, 감지될 피분석물 각각에 대하여 하나씩 복수의 라인이 있을 수 있다.
포획 영역 채널(6)은 혈액, 혈장, 혈청 또는 다른 시료에 통상적으로 존재하는 임의의 물질과 반응하여 가시적인 제어 물질(control product)을 생성하는 물질(15)을 선택적으로 함유할 수 있다. 제어 반응의 이용은 선택적이지만, 바람직하다.
도 5는 본 발명의 장치를 제공하도록 도 4의 막(1)과 함께 기록되는 상층(16)의 하면의 구성을 도시한다.
상층(16)은 시료를 적용하기 위한 "관통 구멍" 또는 "적용 구멍"(17)을 포함한다. 이 구멍은 시료 순환 채널(19)과 연통하는 시료 이송 채널(18)에 작동식으로 연통한다. 시료 순환 채널(19)은 도 4의 반원형 감지 영역(3)의 경계와 합치되도록 아치형 형상을 갖는 것으로 도시된다.
시료 순환 채널(19)은 양 단부(20)에서 차단되어 있다. 시료 순환 채널은 내벽(21)과 외벽(22)으로 형성되며, 시료가 경계(11)의 모든 지점에서 도 4의 감지 영역(3)으로 흘러서 포획 채널(6)의 입구 단부(6a)로 흐르는 것을 보장하도록 기능하는 모세관 트랩(23)에 의하여 둘러싸인다.
도 6, 도 7 및 도 8은 각각 도 5의 선 A-A, B-B, C-C를 따라 취한 단면도이다. 동일 도면 부호는 동일한 부분을 의미한다. 치수(mm)는 단지 예시적인 것이며, 치수는 실척으로 적용되지 않는다.
도 9 및 도 10은 감지 영역(3)이 장방형 형상이고, 경계(11)를 제한하는 시료 순환 채널(19)이 유사하게 장방형이라는 것을 제외하고는 도 4 및 도 5와 유사한 도면이다. 도 4 및 도 5와 마찬가지로, 장치는 하나의 이동 가능한 감지항체(4) 및 표시된 감지 항체(5)와 하나의 포획 항체(7)의 고정 라인을 갖는 것으로 도시된다.
도 9 및 도 10은 상당한 교차 반응이 없는 경우의 하나 또는 그 이상의 피분석물을 감지하도록 채용될 수 있다.
도 11은 3개의 피분석물의 존재를 판별하기 위한 전혈 시료의 분석에 비오틴/스트레타비딘 반응이 활용되는 발명의 바람직한 막의 구성을 도시한다. 상층에 있는 채널의 구성은 전술한 설명과 이하의 설명으로부터 쉽게 고안될 수 있다. 도 11에서, 동일 도면 부호는 다른 도면에서와 동일한 의미를 갖는다. 이 구성은 하나의 작은 시료에서 미오글로빈, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T, CK-MB과 같은 피분석물의 존재를 확인하는데 채용될 수 있다.
막(1)은 3개의 개별적인 감지 영역(3a, 3b, 3c)의 경계(11a, 11b, 11c)로부터 유도되는 각각의 피분석물마다 하나씩 3개의 개별적인 통로로 형성된다. 감지 영역은 차단 세그먼트(24)에 의하여 분리된다. 전체 작업 영역은 장치의 상층(16)의 하면(도시 생략) 상의 시료 순환 채널(19)과 경계(11a, 11b, 11c)에서 작동식으로 연결되게 3개의 감지 영역(3a, 3b, 3c)을 제공하도록 구성된다. 감지 영역(3a, 3b, 3c)은 각 포획 영역 채널의 대응 입구 단부(6a, 6b, 6c)와 작동식으로 연통한다.
감지 영역(3a)은 2개의 표지된 항체, 예컨대 비오틴 표지된 항체와 CK-MB 및 금 표지된 항체와 CK-MB를 함유한다.
일반적으로, 도 11에 있어서, 검은 원은 금 표지된 항체를 나타내는 반면,횐원은 비오틴 표지된 항체를 나타낸다. 이 도면을 복잡하게 하지 않도록 이들 감지 항체에는 도면 부호를 부여하지 않는다.
도 11의 장치의 작동 중에 혈장을 적혈구로부터 분리하는 예로서, 3개의 감지 영역(3a, 3b, 3c) 각각에 있는 적혈구 전방은 각각 13a, 13b, 13c로 도시되어 있으며, 각각의 혈장 전방의 위치는 14a, 14b, 14c로 각각 도시되어 있다.
CK-MB가 시료에 존재하는 경우, 형성되는 복합체는 포획 채널의 입구(6a)로 유입되어 궁극적으로 스트레타비딘 라인에서 스트레타비딘과 반응하여 가시적인 물질을 형성한다.
도면에 도시된 개별적인 통로에서 트로포닌 I 또는 트로포닌 T 및 미오글로빈과 같은 피분석물과 동족 반응이 발생한다.
도 12 내지 도 16은 본 발명을 추가로 설명하고 그것의 유용성을 보여주도록 제공된다.
동일하거나 다른 피분석물이 종래의 항원 항체 반응으로 유사하게 분석될 수 있다.
도 12는 트로포닌 I와 같은 하나의 피분석물에 대하여 전혈을 분석하도록 구성된 본 발명의 다공성 캐리어 층(1)을 예시한다.
도 12는 감지 영역(3)과 말단(12)이 차단된 포획 영역 채널(6)의 경계를 정하도록 어떤 영역에서 층의 다공성이 파괴되어 있는 다공성 캐리어 층(1)을 도시한다.
바람직하게는 니트로셀룰로스 또는 균등 물질인 이 막(1)은 색층 분석법으로적혈구를 분리하여 적혈구 전방(13)과 혈장 전방(14)을 형성한다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 감지 영역은 표지(5)로 구성된 표지 감지 항체(4)를 함유한다. 항체는 존재하는 경우 피분석물과 반응하여 표지된 항체/항원 복합체를 형성한다.
표지된 항체(4,5)는 이동 가능하다. 다시 말하면, 표지된 항체는 임의의 여러 공지 수단에 의하여 감지 영역(3)에 이동 가능하게 놓여지고, 그에 따라 일단 형성된 항체/피분석물 복합체는 포획 영역 채널(6)에 횡방향으로 고정된 라인 7의 포획 항체와 반응하도록 하류에서 포획 영역 채널(6)로 자유롭게 이동하여 감지 가능한 반응 물질을 형성한다.
포획 영역 채널(6)은 혈액, 혈장, 혈청 또는 다른 유체에 통상적으로 존재하는 임의의 물질과 반응하여 가시적인 물질을 생성하는 물질(15)을 선택적으로 함유할 수 있다. 제어 반응의 이용은 선택적이지만, 분석 반응을 발생시킬 수 있을 정도로 충분한 혈액 또는 다른 유체가 장치에 도입되었다는 것을 조작자가 알 수 있도록 제어 반응을 이용하는 것이 바람직하다.
감지 영역(3)과 포획 영역 채널(6)은 작동식으로 연통되는데, 다시 말하면 감지 영역(3)의 유체가 모세관 작용에 의하여 입구 단부(6a)를 통하여 포획 영역 채널(6)로 직접적으로 흐른다는 것을 이해할 수 있다.
감지 영역(3)은 반원형 기하형상을 가지며, 그에 따라 아치형의 경계(11)를 갖는 것을 또한 이해할 수 있다. 감지 영역(3)이 포획 영역 채널(6)과 작동식으로 연통하는 곳의 이러한 호의 중앙은 감지 영역(3)의 제2 단부 또는 대향 단부로 고려될 수 있고, 이 단부를 통하여 유체가 포획 채널(6)의 입구 단부(6a)로 흐를 수 있다. 이러한 구성의 결과로서, 경계(11) 상의 모든 지점은 포획 영역 채널(6)의 입구 단부(6a)로부터 필연적으로 동일한 간격을 두고 있으며, 감지 영역의 모든 유체는 시료의 연속적인 세그먼트가 실질적으로 같은 시간에 입구에 도달하는 상태로 포획 영역 채널(6)로 균일하게 흐른다. 여러 방향으로의 이러한 흐름의 균일성은 이하에 서술되는 상층의 설명과 관련하여 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 장치의 주요 특징은 감지 영역(3)과 포획 영역 채널(6)을 통하여 흐르는 혈장의 흐름이 포획 항체 라인(7)에 도달한다는 것이다. 종래 기술의 구성에서와 같이 감지 영역(3)에 갇혀 있는 표지된 항체/항원은 거의 또는 전혀 없다. 대신에, 감지 영역(3)으로부터 포획 채널 영역(6)으로 빠르고 효율적인 유체의 모세관 흐름이 존재한다. 포획 항체(7)는 표지된 항체/항원 복합체와 반응하고 응집되어 최대의 효율로 감지 가능한 물질을 형성한다. 이러한 신규한 구성의 하나의 장점의 결과는 분석 장치의 크기가 최소로 작아질 수 있다는 것이다.
당업자에게 이용될 수 있는 임의의 다양한 표지가 본 발명의 장치에 활용될 수 있다. 금속 및 효소 표지가 바람직하다. 금속 표지는 그것의 현저한 민감성에 기인하여 특히 바람직하다. 금속 중에서, 금이 가장 바람직한데, 그 이유는 주로 금이 이러한 형태의 반응에 폭 넓게 채용되고, 그것의 특성이 매우 잘 이해되기 때문이다. 추가로, 금 신호(gold signal)는 공지의 절차에 따라 가용성 은염(silver salt) 및 환원제의 이용에 의하여 쉽게 가시적으로 될 수 있다. 금 표지는 은염을 금속성 은으로 환원시키는 촉매로서 작용하며, 금속성 은은 가시적인 물질로서 놓여진다. 통상의 반응 쌍은 환원성 은 이온(silver ion)의 공급원으로 기능하는 은 유산염과 환원제로서 기능하는 하이드로퀴논이다. 금속성 은은 각각의 금 입자 둘레에서 용이하게 식별 가능한 검은 적층물을 형성한다.
본 발명에 사용되는 금 표지된 항체에 대한 바람직한 입자 크기는 약 35 내지 65㎚이지만, 피분석물의 응집력과 반응물의 친화력과 같은 잘 알려진 요인에 의존하여 상당한 변동이 있을 수 있다.
양고추냉이 과산화 효소와 같은 효소 표지가 사용되는 경우, 반응은 표준 공정에 따른 오르토 페닐렌디아민과 같은 염료와 과산화 수소를 첨가함으로써 감지될 수 있다.
감지 영역에는 예비 잠복 영역(preincubation zone)이 마련될 수 있지만, 이것이 본 발명의 필수적인 특징은 아니다. 예비 잠복 영역은 혈액에 존재하는 물질을 제거하도록 채용되며, 상기 물질은 소정의 반응을 방해하거나 그 반응을 감지하게 어렵게 할 수 있다. 예컨대, 장치가 심장의 물질을 감지하도록 이용되는 경우, 통상의 간섭물(interferant)은 크레아틴 키나아제의 동형태(isoform), 즉 CK-MM이다. 동형태(CK-MB)에 대한 항체는 CK-MM과 교차 반응하여 잘못된 판독을 제공할 수 있다. 이는 CK-MB에 대한 이동 가능한 항체의 상류의 예비 잠복 영역에 있는 CK-MM에 이동 불가능한 항체를 충분히 제공함으로써 방지될 수 있으며, 그에 따라 모든 CK-MM은 시료가 감지 항체에 도달하기 전에 제거된다.
도 12의 장치는 이동 불가능한 포획 항체 라인에 하나 또는 복수의 표지 감지 항체와 포획 항체를 활용할 수 있다. 여러 표지 감지기가 채용되는 경우, 교차반응을 간섭하는 것을 방지하도록 주의가 기울여져야 한다. 다른 도면과 관련하여 이하에 설명된 바와 같이 특정 피분석물과 반응하도록 하나 이상의 감지 영역에 항체를 배치하는 것이 종종 가장 이상적이다.
또한, 도 12 및 도 13의 장치는 전술한 바와 같은 변동을 활용하는 비오틴/아비딘 반응을 채용하도록 제공될 수 있다. 도 12의 장치에 적용되는 바와 같은 바람직한 변동에 있어서, 비오틴 표지된 항체 및 금 표지된 항체는 감지 영역에 이동 가능하게 위치되고, 여기서 이들 각각의 항체는 피분석물 상의 상이한 에피토프와 반응하여 비오틴 표지된 항체/피분석물/금 표지된 항체로 구성되는 삼성분 복합체를 형성하며, 이 복합체는 모세관 작용에 의하여 포획 채널 영역(6)을 통하여 그 영역으로 이동되며, 여기서 복합체는 아비딘 또는 스트레타비딘과 반응하여 감지 가능한 반응 물질을 응집하여 형성한다.
물론, 본 발명에 채용된 항체는 단일 클론 또는 다클론 중 하나일 수 있다. 유사하게, 비오틴/아비딘 반응의 균등물이 채용될 수 있다. 본원 명세서에 언급되는 모든 시약은 균등물로 대체될 수 있으며, 단지 예시적인 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
당업자는 전혈로부터 적혈구와 혈장을 색소분석법으로 분리하는 임의의 다공성 기재가 본 발명에 채용될 수 있다는 것을 인지하고 있다. 그러나, 니트로셀룰로스가 바람직한데, 그 이유는 그것이 경제적인 가격으로 쉽게 취득할 수 있기 때문이다. 니트로셀룰로스는 색소 분석법 및 관련 분야에 여러해 동안 사용하여 왔으며, 그에 따라 과학자와 기술자들은 그것의 특성을 잘 알고 있다.
상업적으로 입수 가능한 니트로셀룰로스 시트는 선택된 구조의 채널을 갖는 임의의 선택된 형상으로 용이하게 형성될 수 있다.
본 발명의 니트로셀룰로스 막은 막 내에 모세관 힘을 발생시키도록 다양한 치수 및 크기의 상호 연결된 복수의 미세공을 갖는 스폰지 형상으로 특징화될 수 있다. 이로 인하여, 생물학적 유체는 조종 상태로 선택된 통로를 따라 이동될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서 적혈구로부터 혈장을 분리하기 위하여, 다양한 장치의 영역, 기하형상 및 치수는 액체 시료가 예정된 통로를 따라 이동함에 따라 선택된 영역에 소정 반응이 일어날 수 있도록 선택된다. 심장 피분석물과 관련한 전혈의 분석을 위하여, 이들 영역은 적혈구 흐름과 혈장 흐름의 전방의 상대 속도, 소정 반응의 운동학(kinetics), 각각의 에피토프에 대한 항체의 친화력, 그리고 당업자에게 공지되어 있으며 종래의 시험 과정에 의하여 쉽게 결정되는 다른 요인을 기초로 선택된다.
다양한 니트로셀룰로스 물질을 다양한 세포 크기로 입수할 수 있으며, 현재의 바람직한 다공성 캐리어는 액체 흐름으로부터 막의 수평면으로 수직하게 흐르는 입자를 여과하는 필터로서 사용되는 경우 3 내지 12㎛ 이상 입자의 통과를 방지하는 필터이다. 본 발명의 실시에 있어서, 약 5 내지 12㎛, 바람직하게는 3 내지 8㎛의 구멍 크기를 갖는 막이 바람직하다. 약간의 변경이 있을 수 있다. 그러나, 구멍의 크기가 감소함에 따라, 막 내의 유체의 가동성은 감소되고, 그에 의하여 분석에 필요한 시간이 길어진다. 구멍이 너무 큰 경우, 통과 시간은 짧아지지만, 그에 따라 반응제는 분석 작용을 위한 충분한 시간동안 서로 접촉하지 않아서, 그러한 제한된 한도 내에서는 소정의 정보를 제공할 수 없게 된다.
지지 폴리에스테르 또는 다른 필름을 갖는 니트로셀룰로스 막을 상업적으로 입수 할 수 있다. 지지되지 않은 막은 깨지기 쉽고, 예민하여 파괴되어, 대량 생산 환경에서는 취급이 어렵기 때문에, 전술한 막이 본 발명에 사용하기에 바람직하다. 또한, 필름은 흐르는 유체에 대하여 불침투성이므로, 본 발명의 장치의 선택된 통로를 통하여 액체 시료가 흐르는 것을 방해하지 않는다. 그러한 막은 독일의 거버샤우센의 거버멤브레인(Gerbermembrane of Gerbershusen, Germany)으로부터 다양한 구멍 크기로 입수할 수 있다.
본 발명에 채용된 항체는 표준의 기술에 의하여 마련된다. 예컨대, 1997년 4월 폴프레, 호베, 밀슈타인 등의 자연 서적 266,7,550-552호를 참고할 수 있다. 이러한 생산적인 잡지의 관련 개시물은 본원 명세서에 참고로 인용된다.
항체를 니트로셀룰로스와 같은 기재에 고정하는 과정은 공지되어 있으며, 본 발명의 장치를 제조하는 데에 이용된다. 니트로셀룰로스는 단백질용 아비드 바인더(avid binder)이다. 그러므로, 이동 불가능한 포획 항체는 소정 영역에서 포획 영역에만 적용될 필요가 있다. 표지 감지기 항체는 소 혈청 알부민과 같은 다른 단백질을 먼저 포화시킴으로써 막에 이동 가능하게 부착된다.
도 13은 3개의 피분석물에 이용하도록 3개의 유체 통로를 갖는 선택적인 다공성 막의 구성을 도시한다. 막의 구성 및 작용은 다른 장치의 작동에 대한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 14는 상층(16)과 그 아래에 다공성 캐리어를 구비하며, 다공성 캐리어 층에 각각 감지 영역(3a, 3b)과 포획 영역 채널(6a, 6b)로 도시되어 2개의 피분석물을 분석하기 위한 2개의 통로를 갖는 본 발명의 실시예를 도시한다. 아치형 순환 채널(19)이 상층(16)에 도시되어 있다. 이 장치는 상층에서 그것의 상면으로부터 하면으로 연장하며 선택적으로 단차진 구멍(17)을 도시하며, 이 구멍은 얕고, 협소한 시료 이송 채널(18)과 연통하며, 뒤이어 바닥면에 형성된 시료 순환 채널(19)과 연통한다. 단차진 개구는 이하에 설명되는 도 15 및 도 16A에 추가로 도시된다.
상층(16), 지지층(28; "바닥층" 또는 "바닥 피스")과, 그들 사이에 끼워진 합성수지 층(29)을 갖는 다공성 캐리어(1)를 도시하는 본 발명의 장치의 사시도가 도 15에 도시되어 있고, 도 16A, 도 16B 및 도 16C에는 그 장치의 분해도가 도시되어 있다. 구멍(17)은 상면(30)으로부터 바닥면(31)으로 연장하여, 상층(16)의 바닥면(31)에 형성된 이송 채널(18)과 연결된다.
도 15 및 도 16에 있어서, 시료 이송 채널(18)은 상층(16)의 바닥면(31)에 형성된 순환 채널(19)과 작동식으로 연통한다. 도 5에 도시된 것과 다른 구조를 갖는 순환 채널(19)은 양단부(20)에서 차단되어 있다. 순환 채널(19)은 내벽(21)과 외벽(22)으로 형성된다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 내벽(21)은 상층(16)의 바닥면(31)에 형성된 오목부〔모세관 트랩(23)으로 지칭됨〕의 경계를 형성한다. 모세관 트랩(23)은 영역(33)으로 연장하는 것으로 도시되어 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다.
도 16A 및 도 16B에 있어서, 상층(16)은 대응 구멍(35)에 억지 끼워질 수 있는 핀(34)에 의하여 지지층(28)에 결합된다. 임의의 다른 균등한 결합 수단이 채용될 수 있고, 두 층(16,28)이 영구적으로 또는 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
폴리에스테르 필름과 같은 받침부(29)를 갖는 다공성 캐리어(1)가 도 16B에 도시되어 있다. 캐리어(1)는 관통 구멍(17)을 통하여 첨가된 유체가 이송 채널, 순환 채널, 감지 영역 및 포획 영역을 통하여 포획 영역 채널(27a, 27b, 27c)과 순환 채널(19)의 차단된 단부(12, 20)로 각각 통과할 수 있게 하는 작동식 통로가 존재하는 한 두 층(16, 28)과 동일한 외형 치수를 가질 수 있다. 도 16C에 도시된 다공성 막(1)은 피분석물의 감지를 위한 도 11의 다공성 캐리어와 유사한 구조를 갖는다. 따라서, 막은 포획 영역 채널(27a, 27b, 27c)과 각각 연통하는 3개의 감지 영역 (24, 25, 26)을 포함한다(여기서, 이용된 참조부호 24, 25, 26은 전술한 도 11의 참조부호 3a, 3b, 3c에 대응하며, 참조 부호 27a, 27b, 27c는 전술한 도 4의 참조부호 6에 각각 대응하는 것으로 이해해야 한다). 감지 영역의 아치형 경계(11)는 순환 채널(19)의 내벽(21) 위로 연장하며, 그에 따라 단부(20)에서 정지될 때 유체의 흐름은 모세관 작용에 의하여 감지 영역(24, 25, 26)으로 흐른다.
모세관 트랩(23)의 목적을 이제 설명한다. 모세관 트랩(23) 없이 다공성 캐리어(1)가 상층(16)의 평탄한 바닥면과 접촉하는 경우, 순환 채널(19) 내의 유체는 관통 구멍(17)으로부터 막의 선택된 통로를 통하여 포획 영역 채널의 단부로 흐르지 않고, 평탄한 바닥면과 다공성 캐리어(1) 사이에서 흐른다.
흐름은 순환 통로의 단부에서 정지되어 시료의 크기를 제어할 수 있다. 적절한 시료가 채널을 채우도록 도입되었는가를 확인하기 위하여 도 15 및 도 16A에점선으로 도시되어 있는 시료 순환 채널의 선택적 연장부 위에 있는 선택적 창(39)이 제공될 수 있다.
상층(16)이 투명한 경우, 가시적인 반응 물질의 형상은 쉽게 확인될 수 있다. 상층(16)이 불투명한 경우, 상층은 하나 이상의 가시 창(36, 37, 38)을 갖도록 구성될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같은 이들 창은 포획 영역 채널과 통하며, 그에 따라 조작자는 유색 물질의 형태를 볼 수 있거나, 감지 가능한 물질이 형성되었는가를 결정하도록 반사율 측정기와 같은 도구를 조정할 수 있다.
도 15의 장치는 예시적인 이유로 3개의 개별적인 창을 갖는다. 바람직한 장치에 있어서는, 상면(30)을 횡방향으로 연장하는 하나의 창이 마련되어, 모든 반응의 결과를 즉시 볼 수 있다.
이 장치의 한 가지 장점은 하나, 둘 또는 세 개의 항원을 측정하도록 의도된 장치가 동일 치수를 가질 수 있다는 것이다. 물론, 다공성 캐리어 층(1)은 각각의 경우에 상이하게 구성된다. 그러나, 상이하게 구성된 다공성 캐리어(1)에 적합하게 되도록 상층(16)을 변경할 필요는 없다.
상층(16), 지지층(28)과, 그들 사이에 끼워진 합성수지 층(29)을 갖는 다공성 캐리어(1)를 도시하는 본 발명의 장치의 사시도가 도 17A에 도시되어 있고, 도 17B, 도 17C 및 도 17D에는 그 장치의 분해도가 도시되어 있다. 구멍(17)은 상층(16)의 상면(30)으로부터 바닥면(31)으로 연장하여, 상층(16)의 바닥면(31)에 형성된 이송 채널(18)과 연결된다. 시료 이송 채널(18)은 상층(16)의 바닥면(31)에 형성된 순환 채널(19)과 작동식으로 연통한다. 순환 채널(19)은 양단부(20)에서 차단되어 있다. 순환 채널(19)은 내벽(21)과 외벽(22)으로 형성된다. 도 17B에 도시된 바와 같이, 내벽(21)은 상층(16)의 바닥면(31)에 형성된 오목부〔모세관 트랩(23)으로 지칭됨〕의 경계를 형성한다. 모세관 트랩(23)은 영역(33)으로 연장하는 것으로 도시되어 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다.
이들 도면에 있어서, 상층(16)은 대응 구멍(35)에 억지 끼워질 수 있는 핀(34)에 의하여 지지층(28)에 결합된다. 임의의 다른 균등한 결합 수단이 채용될 수 있고, 두 층(16, 28)이 영구적으로 또는 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
폴리에스테르 필름과 같은 받침부(29)를 갖는 다공성 캐리어(1)가 도 17C에 도시되어 있다. 캐리어(1)는 관통 구멍(17)을 통하여 도입된 유체가 이송 채널(18), 순환 채널(19), 감지 영역(50, 51, 52) 및 포획 영역(27a, 27b, 27c)을 통하여 포획 영역 채널(27a, 27b, 27c)과 순환 채널(19)의 차단 단부(12, 20)로 각각 통과할 수 있게 하는 작동식 통로가 존재하는 한 두 층(16, 28)과 동일한 외형 치수를 가질 수 있다(여기서, 이용된 참조부호 50, 51, 52는 전술한 도 11의 참조부호 3a, 3b, 3c에 대응하며, 참조 부호 27a, 27b, 27c는 전술한 도 4의 참조부호 6에 각각 대응하는 것으로 이해해야 한다). 시료 이송 채널(18)과 접촉하게 위치된 다공성 캐리어(1) 부분의 다공성은 막에서 시료의 흐름을 방지하도록 파괴된다. 도 17C에 도시된 다공성 막(1)은 3개의 피분석물을 감지하도록 구성된다. 따라서, 막은 포획 영역 채널(27a, 27b, 27c)과 각각 연통하는 3개의 감지 영역 또는 채널(50, 51, 52)을 포함한다. 감지 영역(50, 51, 52)의 계속적인 아치형 경계(11)는 순환 채널(19)의 내벽(21) 위로 연장하며, 그에 따라 단부(20)에서 정지될 때 유체의 흐름은 모세관 작용에 의하여 감지 영역(50, 51, 52)으로 흐른다.
도 17에 있어서, 흐름은 순환 통로의 단부에서 정지되어 시료의 크기를 제어할 수 있다. 적절한 시료가 채널을 채우도록 도입되었는가를 확인하기 위하여 도 17A 및 도 17B에 점선 구조(53)로 도시되어 있는 시료 순환 채널의 선택적 연장부 위에 있는 선택적 창(39)이 제공될 수 있다. 캐리어(1)의 대응 부분과 시료 이송 채널 아래의 캐리어의 대응 부분은 선택적 채널로의 흐름을 제한하도록 막혀있다. 본 발명의 장치의 구성에 따른 추가의 장점은 동일한 상층 및 바닥층 피스가 여러 다른 장치에 사용될 수 있다는 것이다.
상층(16)이 투명한 경우, 가시적인 반응 물질의 형상은 쉽게 확인될 수 있다. 상층(16)이 불투명한 경우, 상층은 이 예에서 단일의 창(37)과 시험 종료 확인 창(38)으로 도시되어 있는 하나 이상의 가시 창을 갖도록 구성될 수 있다. 도 17A에 도시되어 있는 바와 같은 상기 하나 이상의 창은 포획 영역 채널과 통하며, 그에 따라 조작자는 유색 물질의 형태를 볼 수 있거나, 감지 가능한 물질이 형성되었는가를 결정하도록 반사율 측정기와 같은 도구를 조정할 수 있다.
시험 종료 표시 창(38)의 상류의 다공성 캐리어(1)에 염료가 존재하고 그 창 아래의 다공성 캐리어(1) 부분의 하류와 포획 영역(7)에는 염료가 없음을 확인함으로써 시험이 종료된 때를 알리기 위하여 선택적인 시험 종료 표시 창이 제공되며, 염료는 시료가 포획 영역을 통과한 후에 시험 종료 표시 창으로 이동된다. 도 18에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 있어서, 포획 영역 채널(6)은 혈액, 혈장, 혈청 또는 다른 체액에 통상적으로 존재하는 임의의 물질과 반응하여 가시적인 물질을 형성하는 물질(15)을 선택적으로 함유할 수 있다. 이 구성은 창(37) 또는 시험 종료 표시 창(38) 중 하나에서 다공성 캐리어(1)에 마련될 수 있다.
도 17A에 도시된 장치는 포획 영역을 보기 위한 단일 창과 시험 종료 표시 창을 예시적으로 포함한다. 바람직한 장치에 있어서, 상면(30)을 가로질러 연장하는 하나의 창이 마련되어, 모든 반응 결과를 즉시 볼 수 있다.
시료 이송 채널(18)의 치수는 그 길이 전체에 걸쳐 균일하며, 막(1)은 이송 채널에서 연장하는 것을 도 17A 내지 도 17D로부터 알 수 있다. 시료 이송 채널(18)의 아래에 위치된 막 부분의 다공성은 파괴되어 시료가 다공성 막을 따라 퍼지는 것을 방지한다.
다음으로 본 발명의 제2 특징을 설명한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 장치는 감지 가능한 신호를 방출하는 표지 반응제를 이용한 샌드위치법 또는 경합성법의 종래의 항원/항체 반응에 의하여 분석될 수 있는 액체 시료, 특히 생물학적 시료의 분석에 채용될 수 있다. 당업자는 본 발명의 장치를 여러 용례에 이용할 수 있다는 것을 인지할 수 있다.
본 발명은 트로포닌 I, 트로포닌 T, 미오글로빈, CK-MB, 미오신 경쇄, 지방산 결합 단백질, 글리코겐 포스포릴라아제 BB, 액틴, 그리고 심장 조직이 악화되어 협심증 또는 심근 경색증과 같은 허혈성 질병이 뒤따르는 경우 혈액에 발견되는 다른 공지의 피분석물의 군 중 어느 것의 존재를 판별하도록 전혈을 진단하는 것을 주요 용도로 한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 심장 질병의 진단에 활용되는 것으로 주로 기재된다. 그러나, 장치는 본 발명의 장치의 유체 흐름 내의적혈구로부터 색소 분석법으로 혈장을 분리하는 장점을 갖는 면역 분석 형태 및 다른 분석 형태에 의하여 많은 다양한 피분석물을 감지하도록 사용될 수 있다. 사실, 그리고 이하에 설명되는 바와 같이, 단일의 장치는 장치에 유용한 개별적인 유체 경로에 특정의 분석 요소를 제공함으로써 하나 이상의 형태의 복수의 분석, 예컨대 면역 분석 및 효소계 분석을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 구조는 미국 특허 제5,747,274호, 제5,290,678호 및 5,710,008호에 기재되어 있는 바와 같은 2개 이상의 트로포닌 소단위체를 포함하는 트로포닌 T, 트로포닌 C, 트로포닌 I 의 복합체와, CK-MB, 미오글로빈, 미오신 경쇄, 트로포닌 I, 트로포닌 C, 트로포닌 T에 대한 혈액, 혈청 및 혈장의 분석에 특히 유용하며, 상기 특허는 본원 명세서에 참고로 인용된다.
이전의 장치의 이송 채널(18)이 입구 바로 아래에서 순환 채널(19)로 각을 이룬다는 것을 도 17A 내지 도 17D로부터 알 수 있다. 이로 인하여, 막(1)의 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능하다. 시료 이송 채널(18)의 전체 길이를 연장하는 다공성 캐리어(1)의 연장부가 있다는 것도 알 수 있다.
다공성 캐리어(1; 막)의 길이는 시료 이송 채널(18)로부터 시료 순환 채널(19)로, 그리고 막 상으로의 유체 경로를 한정하는데 필요한 정도로 시료 순환 채널 아래의 부분으로부터 연장하도록만 감소될 수 있다. 시료 이송 채널로 연장할 필요가 있는 막(1)의 임의의 작은 연장부(105)는 시료가 막을 가로질러 흐르지 않도록, 그리고 유체 통로가 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널에, 그리고 막 상에 있도록 그것의 다공성이 파괴된다.
시료 이송 채널(18)은 직선이거나 각진 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 장치의 다른 장점은 순환 채널(19)로 들어가는 이송 채널(18)의 섹션의 횡단면이 감소되어 작은 치수를 갖는 시료 이송 채널(18)의 섹션으로 시료가 모세관 운동을 하는 것이다. 이러한 구성의 특정한 장점은 큰 용적을 갖는 시료 이송 채널(18)의 섹션이 실제로 분석을 수행하기에 필요한 시료의 정확한 용적을 유지하도록 구성될 수 있다는 것이다.
이하에 설명하는 바와 같은 가시 창의 적절한 배치로 인하여, 조작자는 전체 공정을 완전히 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 하나의 개량점은 장치의 다공성 캐리어(1)의 크기의 감소이며, 그에 따라 비용이 절감되고, 예컨대 특별한 잉크로 인쇄함으로써 시료 이송 채널(18)의 영역에서 시료와 접촉하는 막의 부분의 다공성을 제거할 필요성을 제거하는 것이다. 추가의 개량점은 전술한 바와 같은 용적 이송 수단을 갖는 시료 이송 채널이며, 여기서 일단 시료 이송 채널(18)이 소정 용적의 시료로 충전되면, 완전한 시료 용적이 시료 순환 채널(19)로 비어지고, 면역 분석을 시작한다. 시료 이송 채널과 시료 순환 채널(19)의 접속부에 또는 그 인근에 있는 선택적 창(91)은 적절한 시료가 용기에 도입되었는 가를 나타내는 기능을 한다.
도 18은 다클론항체 또는 단일클론성 항체 쌍을 이용한 고전적인 항원/항체 반응에서 피분석물 상의 상이한 에피토프와 반응하는 항체와 피분석물 사이의 반응에 의하여 하나의 피분석물 또는 복수의 피분석물을 위하여 전혈을 분석하도록 구성된 건성 다공성 캐리어 층(1, 막으로도 지칭됨)을 도시하며, 선택된 쌍의 한 부분은 표지된다.
도 18은 경계(11)를 갖는 반원형의 감지 영역(3)과 말단(12)에서 차단된 포획 영역 채널(6)로 구성되는 한정된 다공성 영역을 남겨두도록 층의 선택된 부분 또는 구획된 경계의 다공성이 파괴되는 캐리어 층(1)을 도시한다. 경계(11)는 조립된 상태에서 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19) 사이의 연장부와 연결되는 작은 연장부(105)를 포함하며, 이는 도 21의 단면도에 명확하게 도시되어 있다. 이 연장부(105)는 분석될 유체와 접촉한다. 그것의 다공성은 파괴된다. 막의 부분과 시료 순환 채널을 넘어서 시료 이송 채널을 향하여 연장하는 부수적인 연장부(105)는 채널과 막을 제 위치에 유지하는 대응 구조가 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로, 그리고 막으로의 유체 경로를 한정하면 매우 작은 크기로 되거나 완전히 생략될 수 있다. 다양한 모세관 트랩과 본원 명세서에 설명되는 캐비티가 이러한 한정된 유체 통로를 유지하도록 협력한다. 전술한 유체 통로를 얻는 이들 부분의 변형은 본 발명의 범위 내에 포함된다.
전혈의 분석을 위한 막(1)은 색소 분석법으로 적혈구를 분리하여 적혈구 전방(13)과 그 하류에 혈장 전방(14)을 형성하는 바람직하게는 니트로셀룰로스 또는 균등물이다. 다른 액체 시료의 분석을 위하여는, 다른 물질이 바람직할 수 있다.
감지 영역(3)은 감지 가능한 표지(5)가 있는 감지 항체를 포함하며, 이 항체는 존재하는 경우 피분석물과 반응하여 표시된 항체/항원 복합체를 형성한다.
편의상, 단지 하나의 항체만 도시되어 있지만, 감지 영역(3)은 여러 개의 표지된 항체를 포함할 수 있다.
표지된 항체(4)는 이동 가능하다. 다시 말하면, 표지된 항체는 임의의 여러 공지 수단에 의하여 감지 영역(3)에 이동 가능하게 놓여지고, 그에 따라 일단 형성된 항체/피분석물 복합체는 포획 영역 채널(6)에 횡방향으로 고정된 포획 항체(7)와 반응하도록 하류에서 포획 영역 채널(6)로 자유롭게 이동하여 감지 가능한 반응 물질을 형성한다.
다시 편의상 단지 하나의 포획 항체 라인(7)이 도시되어 있지만, 감지될 피분석물 각각에 대하여 하나씩 복수의 라인이 있을 수 있다.
포획 영역 채널(6)은 유체에 통상적으로 존재하는 임의의 물질과 반응하여 가시적인 제어 물질(control product)을 생성하는 물질(15)을 선택적으로 함유할 수 있다. 제어 반응의 이용은 선택적이지만, 바람직하다. 이 반응은 유체가 포획 영역을 통과했는가를 나타내며, 시험 종료 표시기로서 기능한다.
건성의 다공성 캐리어 층(1; 막으로도 지칭됨)은 도 18에 도시된 구성 요소를 포함할 정도로만 클 필요가 있으며 시료 이송 채널을 포함한 장치의 부분으로 연장될 필요는 없다. 이하에서 알 수 있듯이, 본 발명의 장치는 보다 작은 건성의 다공성 캐리어 층(1)을 수용하여 본 발명의 목적을 달성하도록 구성될 수 있다. 다공성 캐리어 층을 위해 요구되는 건성 다공성 막의 양을 감소시킴으로써, 재료비는 감소된다. 건성의 다공성 캐리어 층의 감소된 크기로 인한 다른 장점은 이하에서, 특히 막 없는 시료 이송 채널에서 설명한다.
도 19A는 19B에 도시된 바닥층(28)의 상면과 연결되는 상층(16)의 하면(23)의 구성을 도시하며, 도 18의 막(1)을 영역(103)에서 그 두 층 사이에 가지는 발명의 일실시예를 제공한다.
상층(16)은 시료를 도입하기 위한 관통 구멍(17)을 포함한다. 관통 구멍은 시료 이송 채널(18)과 연통하며, 이 시료 이송 채널은 시료 순환 채널(19)과 연통한다. 시료 이송 채널(18)은 채널을 한정하는 벽과, 벽을 넘어서 있는 모세관 트랩(23)을 포함하여, 채널로의 시료를 제한하고, 시료가 상층의 근접된 바닥면과 바닥층의 상면 사이로 흐르는 것을 방지한다. 이것은 도 20에 도시되어 있다. 시료 순환 채널(19)은 도 18의 반원형 감지 영역(18)의 경계(11)와 합치되도록 아치형 형상으로 도시되어 있다.
시료 순환 채널(19)은 양 단부(20)에서 차단되어 있다. 시료 순환 채널은 내벽(21)과 외벽(22)으로 형성되며, 시료가 경계(11)의 모든 지점에서 도 18의 감지 영역(3)으로 흘러서 포획 채널(6)의 입구 단부(6a)로 흐르는 것을 보장하도록 기능하는 모세관 트랩(23)에 의하여 둘러싸인다.
도 19B는 바닥층(28)의 상면의 구성을 도시한다. 바닥층(28)의 상면(98)으로 움푹 파인 평탄한 장방형 영역이 막(1)을 유지한다. 상면(98)으로부터 영역(103)의 깊이는 막(1)의 상면이 상면(98)과 동일 높이에 있도록 충분하다. 상부 섹션(28)의 경계로부터 연장하는 것과 같은 영역(103)의 다른 구성이 본 발명에 고려된다. 다른 실시예에 있어서는, 리세스가 마련되지 않지만, 바닥층(28)은 막을 정확한 방향으로 유지하도록 구성된다. 상층과 바닥층은 막과 함께 관통 구멍(17)으로부터 막 채널의 단부(12)로의 유체 경로를 그 사이에 형성한다. 여러 채널의 두께는 적절하게 조정될 수 있다.
막(1)은 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19) 사이의 경계면에 위치된 캐비티(102)의 면(99)에 접촉하도록 위치된다. 도 30C는 장치의 부품 사이의 관계와 그것의 기능을 전달하는 것을 돕도록 3차원으로 캐비티를 도시한다. 상층(16)과 바닥층(28)이 장치의 작동을 위하여 정렬된 경우, 상층(16) 바닥면의 시료 이송 채널은 시료 순환 채널(19)과 만날 때까지 연장부(101)를 따라 통과한다. 캐비티(102), 엣지(99)와 막의 접속부 및 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19)의 접속부의 상대 위치는 유체가 시료 이송 채널로부터 막 위의 시료 순환 채널(19)까지 흐르도록 도관을 형성한다. 유체의 흐름은 시료 순환 채널(19)과 막(1) 상으로 흐르는데, 그 이유는 막(1)과 엣지(99) 사이의 접촉이 유체에 선택적인 모세관 도관을 제공할 수 있는 다른 면 접촉에 의하여 분리되기 때문이다. 모세관 트랩(23)에 의하여 둘러싸이며 관통 구멍으로부터 시료 순환 채널(19)을 향하여 연장하는 시료 이송 채널(18)의 벽은 연장부(101)를 따라 연장하여, 상층(16)의 하면의 모세관 트랩(23)은 바닥층(28)의 상면의 캐비티(102) 부분에 대응한다. 이러한 관계는 단면도와 이하의 도 20 내지 도 23을 참고로 상세하게 설명된다. 또한, 벽과 공기 접속부의 모세관 트랩 단부는 유체가 시료 이송 채널(18)의 벽을 넘어서 흐르는 것을 방지하고, 유체가 모세관 작용에 의하여 시료 순환 채널(19)로 계속적으로 흐르게 한다.
도 20, 도 21, 도 22 및 도 23은 도 19A의 선 A-A, B-B, C-C 및 D-D를 따른 단면도를 각각 도시한다. 동일 도면 부호는 동일한 부분을 의미한다. 치수(mm)는 단지 예시적인 것이며, 치수는 실척으로 적용되지 않는다. 도 20은 상층(16)에 모세관 리세스로서 형성된 시료 이송 채널(18)을 도시하며, 이 채널은 장치의 바닥층(28)의 상면의 근접한 부분으로 형성된 바닥벽에 의하여 한정되며, 채널 내의 유체의 흐름을 포함하도록 모세관 트랩(23)에 의하여 둘러싸이는 각 측부에서 벽에 의하여 추가로 한정된다. 채널의 어느 한 측부 상의 모세관 트랩의 치수의 한계는 선택적이며, 상층의 경계 또는 거의 그 근처까지 연장할 수 있다.
도 21은 시료 이송 채널(18)의 방향을 따른 종방향 단면을 도시하며, 여기서 시료 이송 채널은 시료 순환 채널(19)과 만나며, 도 21은 그 아래의 막의 위치와 캐비티(102; 도 19B에도 언급됨)의 엣지(99)와의 접촉을 보여준다. 전술한 바와 같이, 막은 단지 시료 이송 채널로부터의 도관만이 시료 순환 채널과 막으로 연장하고, 시료로부터의 다른 가능한 도관도 이 영역으로부터 연장하지 않고, 시료 순환 채널(18)의 벽의 두께가 양측에서 모세관 트랩(23)에 의하여 한정되며, 이는 이하에서 설명한다. 시료 이송 채널의 바닥은 도 19B에 도시된 바와 같이 엣지(99)에서만 막의 엣지와만 접하며, 그에 따라 막은 공기에 의하여 장치의 다른 부분과의 접촉부로부터 분리되며 캐비티(102)에 의하여 아래에서 바닥층(28)의 상면의 연장부측으로 연장한다. 도 18에 도시된 바와 같은 시료 순환 채널의 작은 연장부(105)는 시료 순환 채널(19)과의 접속부에서 시료 이동 채널 아래에서 연장하는 막(1)의 부분에 대응하며, 캐비티(102)의 엣지(99)와 접한다. 이 연장부는 예컨대 특별한 잉크로 인쇄함에 의하여 그것의 다공성을 파괴함으로써 개방되거나 차단될 수 있다. 그것의 목적은 혈액이 막(1) 상의 한정된 시료 경로의 외측으로 이동하는 것을 방지하고, 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널과 뒤이어 막에 이르는 유체 경로를 형성하는 것이다.
도 22는 시료 이송 채널이 연장부(101) 위에서 캐비티(102; 도 19B에서도 언급함)로 연장하는 위치에서 시료 이송 채널(18)의 높이로 장치를 가로지른 단면도를 도시한다. 모세관 트랩(23)과 조합되어 캐비티(102)는 유체 도관이 시료 이송 채널(18)에서 한정되도록 협력하며, 여기서 캐비티는 막(102) 위의 시료 순환 채널(19)과 계속적으로 만난다. 시료 이송 채널(18)의 벽의 두께는 연장부(101)의 폭 내로 한정되어, 벽의 외측 엣지는 모세관 트랩(23) 및 캐비티(102)와 만나서 임의의 유체가 시료 이송 채널(18)의 벽의 두께를 넘어서 흐르는 것을 방지한다. 시료 이송 채널(18)의 외부 상에서 모세관 트랩(23)의 폭은 장치의 구조에서 변경될 수 있다.
도 23은 시료 순환 채널(19)의 단면도를 도시한다. 작동 시에, 시료는 시료 순환 채널(19)에 도입되고, 모세관 작용에 의하여 시료 순환 채널(19)의 단부(20)로 빠르게 이동된다. 일단 채널이 충전되면, 시료는 시료 순환 채널(19)을 따라 모든 막(1)에 접하며, 시료 순환 채널(19)의 전체 호로부터 실질적으로 동시에 경계(11)와 감지 영역(3)으로 막을 통과한다.
도 24는 감지 영역(3)이 장방형 형상이며, 경계를 한정하는 시료 순환 채널(19)이 유사하게 장방형이라는 것을 제외하고는 도 18과 유사하다. 도 18과 마찬가지로, 장치는 하나의 이동 가능한 표지된 감지 항체(4,5)와 하나의 고정된 포획 항체(7)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 도 24의 장치는 상당한 교차 반응이 없는 경우 하나 이상의 피분석물을 감지하도록 채용될 수 있다.
도 25는 3개의 피분석물의 존재를 판별하기 위하여 전혈 시료를 분석하는데 비오틴/스트레타비딘 반응이 이용되는 발명의 바람직한 막(1)의 구성을 도시한다. 이 막은 단지 막(1)의 부분에서 작은 연장부(105)가 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19) 사이의 접속부와 접하는 것을 제외하면 전술한 도 11에 도시한 것과 동일하다. 상층에서의 채널의 구성은 전술한 설명 및 이하의 설명으로부터 쉽게 이해될 수 있다. 도면에서, 동일 부호는 다른 전술한 도면과 같은 의미를 갖는다. 구성은 작은 시료에서 미오글로빈, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T, CK-MB와 같은 여러 피분석물의 존재를 확인하도록 채용될 수 있다.
막(1)은 3개의 개별적인 감지 영역(3a, 3b, 3c)의 경계(11a, 11b, 11c)로부터 유도되는 각각의 피분석물마다 하나씩 3개의 개별적인 통로로 형성된다. 감지 영역은 차단 세그먼트(24)에 의하여 분리된다. 전체 작업 영역은 장치의 상층(16)의 하면(도시 생략) 상의 시료 순환 채널(19)과 경계(11a, 11b, 11c)에서 작동식으로 연통되게 3개의 감지 영역(3a, 3b, 3c)을 제공하도록 구성된다. 감지 영역(3a, 3b, 3c)은 각 포획 영역 채널의 대응 입구 단부(6a, 6b, 6c)와 작동식으로 연통한다.
감지 영역(3a)은 2개의 표지된 항체, 예컨대 비오틴 표지된 항체와 CK-MB 및 금 표지된 항체와 CK-MB를 함유한다.
일반적으로, 도 11에 있어서, 검은 원은 금 표지된 항체를 나타내는 반면, 횐원은 비오틴 표지된 항체를 나타낸다. 이 도면을 복잡하게 하지 않도록 이들 감지 항체에는 도면 부호를 부여하지 않는다.
도 25의 장치의 작동 중에 혈장을 적혈구로부터 분리하는 예로서, 3개의 감지 영역(3a, 3b, 3c) 각각에 있는 적혈구 전방은 각각 13a, 13b, 13c로 도시되어 있으며, 각각의 혈장 전방의 위치는 14a, 14b, 14c로 각각 도시되어 있다.
CK-MB가 시료에 존재하는 경우, 형성되는 복합체는 포획 채널의 입구(6a)로 도입되어 궁극적으로 스트레타비딘 라인에서 스트레타비딘과 반응하여 가시적인 물질을 형성한다.
도면에 도시된 개별적인 통로에서 트로포닌 I 또는 트로포닌 T 및 미오글로빈과 같은 다른 피분석물과 동족 반응이 발생한다. 동일하거나 다른 피분석물이 종래의 항원 항체 반응으로 유사하게 분석될 수 있다.
도 26 내지 도 30C는 본 발명을 추가로 설명하고 그것의 유용성을 보여주도록 제공된다.
도 26은 트로포닌 I와 같은 하나의 피분석물에 대하여 전혈을 분석하도록 구성된 본 발명의 다공성 캐리어 층(1)을 예시한다. 도 26은 감지 영역(3)과 말단(12)이 차단된 포획 영역 채널(6)의 경계를 정하도록 어떤 영역에서 층의 다공성이 파괴되어 있는 다공성 캐리어 층(1)을 도시한다. 바람직하게는 니트로셀룰로스 또는 균등 물질인 이 막(1)은 색층 분석법으로 적혈구를 분리하여 적혈구 전방(13)과 혈장 전방(14)을 형성한다. 이러한 실시예에서, 감지 영역(3)은 표지(5)로 구성된 표지 감지 항체(4)를 함유한다. 항체는 존재하는 경우 피분석물과 반응하여 표지된 항체/항원 복합체를 형성한다.
표지된 항체(4, 5)는 이동 가능하다. 다시 말하면, 표지된 항체는 임의의여러 공지 수단에 의하여 감지 영역(3)에 이동 가능하게 놓여지고, 그에 따라 일단 형성된 항체/피분석물 복합체는 포획 영역 채널(6)에 횡방향으로 고정된 라인 7의 포획 항체와 반응하도록 하류에서 포획 영역 채널(6)로 자유롭게 이동하여 감지 가능한 반응 물질을 형성한다.
포획 영역 채널(6)은 혈액, 혈장, 혈청 또는 다른 유체 통상적으로 존재하는 임의의 물질과 반응하여 가시적인 물질을 생성하는 물질(15)을 선택적으로 함유할 수 있다. 제어 반응의 이용은 선택적이지만, 분석 반응을 발생시킬 수 있을 정도로 충분한 혈액 또는 다른 유체가 장치에 도입되었다는 것을 조작자가 알 수 있도록 제어 반응을 이용하는 것이 바람직하다.
감지 영역(3)과 포획 영역 채널(6)은 작동식으로 연통되는데, 다시 말하면 감지 영역(3)의 유체가 모세관 작용에 의하여 입구 단부(6a)를 통하여 포획 영역 채널(6)로 직접적으로 흐른다는 것을 이해할 수 있다.
감지 영역(3)은 반원형 기하형상을 가지며, 그에 따라 아치형의 경계(11)를 갖는 것을 또한 이해할 수 있다. 감지 영역(3)이 포획 영역 채널(6)과 작동식으로 연통하는 곳의 이러한 호의 중앙은 감지 영역(3)의 제2 단부 또는 대향 단부로 고려될 수 있고, 이 단부를 통하여 유체가 포획 채널(6)의 입구 단부(6a)로 흐를 수 있다. 이러한 구성의 결과로서, 경계(11) 상의 모든 지점은 포획 영역 채널(6)의 입구 단부(6a)로부터 필연적으로 동일한 간격을 두고 있으며, 감지 영역 채널(3)의 모든 유체는 시료의 연속적인 세그먼트가 실질적으로 같은 시간에 입구에 도달하는 상태로 포획 영역 채널(6)로 균일하게 흐른다. 여러 방향으로의 이러한 흐름의 균일성은 이하에 서술되는 상층의 설명과 관련하여 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 장치의 주요 특징은 감지 영역(3)과 포획 영역 채널(6)을 통하여 흐르는 혈장의 흐름이 포획 항체 라인(7)에 도달하면, 종래 기술의 구성에서와 같이 감지 영역(3)에 갇혀 있는 표지된 항체/항원은 거의 또는 전혀 없다. 대신에, 감지 영역(3)으로부터 포획 채널 영역(6)으로 빠르고 효율적인 유체의 모세관 흐름이 존재한다. 포획 항체(7)는 표지된 항체/항원 복합체와 반응하고 응집되어 최대의 효율로 감지 가능한 물질을 형성한다. 이러한 신규한 구성의 하나의 장점의 결과는 분석 장치의 크기가 최소로 작아질 수 있다는 것이다.
당업자에게 이용될 수 있는 임의의 다양한 표지가 본 발명의 장치에 활용될 수 있다. 금속 및 효소 표지가 바람직하다. 금속 표지는 그것의 현저한 민감성에 기인하여 특히 바람직하다. 금속 중에서, 금이 가장 바람직한데, 그 이유는 주로 금이 이러한 형태의 반응에 폭 넓게 채용되고, 그것의 특성이 매우 잘 이해되기 때문이다. 추가로, 금 신호(gold signal)는 공지의 과정에 따라 가용성 은염 및 환원제의 이용에 의하여 쉽게 가시적으로 될 수 있다. 금 표지는 은염을 금속성 은으로 환원시키는 촉매로서 작용하며, 금속성 은은 가시적인 물질로서 놓여진다. 통상의 반응 쌍은 환원성 은 이온(silver ion)의 공급원으로 기능하는 은 유산염과 환원제로서 기능하는 하이드로퀴논이다. 금속성 은은 각각의 금 입자 둘레에서 용이하게 식별 가능한 검은 적층물을 형성한다.
본 발명에 사용되는 금 표지 항체에 대한 바람직한 입자 크기는 약 35 내지65㎚이지만, 피분석물의 응집력과 반응물의 친화력과 같은 잘 알려진 요인에 의존하여 상당한 변동이 있을 수 있다.
양고추냉이 과산화 효소와 같은 효소 표지가 사용되는 경우, 반응은 표준 공정에 따른 오르토 페닐렌디아민과 같은 염료와 과산화 수소를 첨가함으로써 감지될 수 있다.
감지 영역에는 예비 잠복 영역이 마련될 수 있지만, 이것이 본 발명의 필수적인 특징은 아니다. 예비 잠복 영역은 혈액에 존재하는 물질을 제거하도록 채용되며, 상기 물질은 소정의 반응을 방해하거나 그 반응을 감지하기 어렵게 할 수 있다. 예컨대, 장치가 심장 물질을 감지하도록 이용되는 경우, 통상의 간섭물은 크레아틴 키나아제의 동형태, 즉 CK-MM이다. 동형태(CK-MB)에 대한 항체는 CK-MM과 교차 반응하여 잘못된 판독을 제공할 수 있다. 이는 CK-MB에 대한 가동 항체의 상류의 예비 잠복 영역에 있는 CK-MM에 이동 불가능한 항체를 충분히 제공함으로써 방지될 수 있으며, 그에 따라 모든 CK-MM은 시료가 감지 항체에 도달하기 전에 제거된다.
도 26의 장치는 이동 불가능한 포획 항체 라인에 하나 또는 복수의 표지 감지 항체와 포획 항체를 활용할 수 있다. 여러 표지 감지기가 채용되는 경우, 교차 반응을 간섭하는 것을 방지하도록 주의가 기울여져야 한다. 다른 도면과 관련하여 이하에 설명된 바와 같이 특정 피분석물과 반응하도록 하나 이상의 감지 영역에 항체를 배치하는 것이 종종 가장 이상적이다.
또한, 도 26 및 도 27의 장치는 전술한 바와 같은 변동을 활용하는 비오틴/아비딘 반응을 채용하도록 제공될 수 있다. 도 29의 장치에 적용되는 바와 같은 바람직한 변동에 있어서, 비오틴 표지된 항체 및 금 표지된 항체는 감지 영역(3)에 이동 가능하게 위치되고, 여기서 이들 각각의 항체는 피분석물 상의 상이한 에피토프와 반응하여 비오틴 표지된 항체/피분석물/금 표지된 항체로 구성되는 삼성분 복합체를 형성하며, 이 복합체는 모세관 작용에 의하여 포획 채널 영역(6)을 통하여 그 영역으로 이동되며, 여기서 복합체는 아비딘 또는 스트레타비딘과 반응하여 감지 가능한 반응 물질을 응집하여 형성한다.
물론, 본 발명에 채용된 항체는 단일 클론 또는 다클론 중 하나일 수 있다. 유사하게, 비오틴/아비딘 반응의 균등물이 채용될 수 있다. 본원 명세서에 언급되는 모든 시약은 균등물로 대체될 수 있으며, 단지 예시적인 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
당업자는 전혈로부터 적혈구와 혈장을 색소 분석법으로 분리하는 임의의 다공성 기재가 본 발명에 채용될 수 있다는 것을 인지하고 있다. 그러나, 니트로셀룰로스가 바람직한데, 그 이유는 그것이 경제적인 가격으로 쉽게 취득할 수 있기 때문이다. 니트로셀룰로스는 색소 분석법 및 관련 분야에 여러해 동안 사용하여 왔으며, 그에 따라 과학자와 기술자들은 그것의 특성을 잘 알고 있다. 상업적으로 입수 가능한 니트로셀룰로스 시트는 선택된 구조의 채널을 갖는 임의의 선택된 형상으로 용이하게 형성될 수 있다.
본 발명의 니트로셀룰로스 막은 막 내에 모세관 힘을 발생시키도록 다양한 치수 및 크기의 상호 연결된 복수의 미세공을 갖는 스폰지 형상으로 특징화될 수있다. 이로 인하여, 생물학적 유체는 조종 상태로 선택된 통로를 따라 이동될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서 적혈구로부터 혈장을 분리하기 위하여, 다양한 장치의 영역, 기하형상 및 치수는 액체 시료가 예정된 통로를 따라 이동함에 따라 선택된 영역에 소정 반응이 일어날 수 있도록 선택된다. 심장과 관련한 전혈의 분석을 위하여, 이들 영역은 적혈구 흐름과 혈장 흐름의 전방의 상대 속도, 소정 반응의 운동학(kinetics), 각각의 에피토프에 대한 항체의 친화력, 그리고 당업자에게 공지되어 있으며 종래의 시험 과정에 의하여 쉽게 결정되는 다른 요인을 기초로 선택된다.
도 27은 3개의 피분석물에 이용하도록 3개의 유체 통로를 갖는 선택적인 다공성 막의 구성을 도시한다. 막의 구성 및 작용은 다른 장치의 작동에 대한 설명으로부터 명확해질 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 분석 장치를 하나 이상의 피분석물을 감지하도록 구성하는 것이 바람직하지만, 분석 장치가 각각의 피분석물에 대하여 단일의 포획 채널과 복수의 포획 라인을 갖도록, 또는 각각 단일의 포획 라인을 갖는 복수의 포획 채널로 구성하는 것도 가능하다. 그러나, 후자의 구조는 반응이 모든 채널에서 일어나는 것을 보장하도록 시료 용적을 증가시킬 필요가 있기 때문에 바람직하지 않다. 이는 본 발명의 주요 특징, 즉 유용한 결과를 얻기 위하여 최소의 시료를 이용하는 특징을 달성할 수 없게 한다.
어느 정도 해결은 하지만 그 문제를 완전히 없애지는 못하는 절충안은 채널을 가능한한 적게 만들고 그들 채널을 가능한한 인접하게 구성하는 것이다. 그러나, 채널이 인접함으로 인하여 확신을 갖고 결과를 판독하기가 어려운데, 그 이유는 하나의 채널에 있는 포획 라인과 다른 채널에 있는 포획 라인을 구별하기 어렵기 때문이다.
본 발명의 장치는 시험 채널 및/또는 음 및 양의 제어 채널을 포함한 하나 이상의 채널을 갖는 복수의 채널로 구성될 수 있다. 복수의 채널은 각각 하나 이상의 포획 라인을 포함할 수 있다. 이 구성은 당업자에게 쉽게 이해될 수 있다.
하나의 채널, 통상적으로 중간의 채널은 현수된 피분석물에 고정된 항체만을 포함한다. 양의 제어 채널은 채널의 입구에 이동 가능한 표지된 항체와 채널에 보다 깊은 고정 항체를 포함한다. 음의 제어 채널은 고정 항체를 포함하지만 그 입구에서 차단되어 시험 중에 시료가 도입되는 것을 방지한다. 임의 시험 채널은 지지 부재를 통하는 입구 구멍을 갖도록 구성되어 포획 항체로 이전되는 버퍼와 같은 피분석물이 없는 물질의 부가를 허용할 수 있다.
이미 상세하게 설명한 바와 같은 심장 피분석물을 위한 시험 값에 추가로, 본 발명의 물질 및 과정은 임신 및 무배란 시험과 같은 다른 의료 과정에 유용하게 사용될 수 있다. 이들은 특정 바이러스에 의한 감염에 대한 시험에 특히 유용하다. 이러한 용도를 위하여, 물질 및 과정은 샌드위치 분석 및 경합성 분석으로 구성될 수 있다. 이들은 항원, 항체, 표면 항원 및 AIDS 바이러스의 gp 20과 같은 바이러스 입자를 시험하는데 이용될 수 있다.
추가로, 물질은 약물 남용을 포함한 약에 대한 시험에 채용될 수 있다.
본 발명의 실시에 채용된 다양한 분석 과정에서 수행되는 반응은 일반적으로 당업자에게 공지되어 있다. 그 반응 대부분은 새롭고 유용한 형태로 수용되는 ELISA 시험이다. 본 발명의 장점은 조작자가 결과에 대하여 많은 확신을 가질 수 있는 동시에 적은 용적의 시험 액체를 이용하여 속도와 효율을 갖는 소형의 파지 가능한 도구에서 반응이 수행될 수 있는 새롭고 유용한 형태를 제공하는 것이다.
전술한 설명이 감지 영역(3)에 이동 가능하게 하나 또는 그 이상의 항체가 적층될 수 있는 것을 설명하고 있지만, 다른 시약 뿐 아니라 감지기 항체에 대한 선택적인 위치도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 감지기 항체는 예컨대 하나의 큰 비드 또는 복수의 작은 비드와 같은 동결 건조된 비드의 형태로 비드가 유체에서 용해될 수 있도록 막의 상류에서 유체 경로 내에 배치될 수 있다.
본 발명을 한정하지 않는 이러한 비드의 예로는 공동 계류중인 1999년 7월 14일 출원된 미국 변호사 도켓 번호 1112-1-1999이 있다. 이 공동 계류중인 출원은 복수의 균일하고, 동결 건조되며, 단단한 세제 없는 반응 구체를 형성하는 방법을 계시하며, 각각의 구체는 탄수화물 매트릭스로 구성되며, 체액 내의 하나 이상의 항원의 존재를 결정하는데 유용한 하나 이상의 항체를 통하여 분배되며, 이 방법은 탄수화물과 항체 반응체의 세제 없는 수용성 용액을 형성하는 단계와, 용액의 균일한 방울을 만드는 단계와, 각각의 방울이 질소 내에서 개별적인 냉동 구체를 형성하는 속도로 상기 방울을 용기 내의 액화 질소에 부가하는 단계와, 용기 내의 냉동 구체를 액화 질소로 둘러싸인채 유지하는 단계와, 냉동된 방울을 동결 건조하여 질소를 제거하고 건성 구체를 형성하는 포함한다.
비드는 시료 이송 채널, 시료 순환 채널 또는 그들의 접속부에 제공될 수 있고, 작은 캐비티는 시료 이송 채널 또는 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19) 사이의 접속부에 제공될 수 있어서, 물질을 유지한다. 다른 실시예에 있어서, 항체는 채널 내에 동결 건조된 형태로 적층된다. 전술한 바와 같이 간섭 물질을 제거하는 반응제와 같은 다른 반응제가 그렇게 제공될 수 있다. 또한, 하나 이상의 분석을 수행하도록 막에 하나 이상의 유체 경로를 갖는 장치에 있어서, 분석에 공통적인 반응제가 막 이전에 유체 경로에 제공될 수 있고, 각각의 분석에 특정한 반응제가 전술한 바와 같은 막의 특정 감지 영역에 제공될 수 있다. 이들 다양한 구성은 본 발명의 범위 내에 있다.
도 28A 및 도 28B에 도시된 바와 같이, 장치의 상층(16)의 바닥면에 있는 시료 이송 채널(18)은 장치의 유체 경로를 충전하고 전술한 바와 같은 분석을 실행할 수 있게 하는 적절한 시료를 제공하도록 예비 선택된 용적의 용량을 갖도록 구성될 수 있다. 시료는 관통 구멍(17)을 통하여 도입되고, 시료는 관통 구멍에 가장 인접한 단부로부터 시작하여 대향 단부를 향하여 시료 이송 채널을 충전한다. 일단 시료 이송 채널이 충전되면, 시료의 예비 선택된 용적이 도입된다. 전술한 바와 같이, 시료 이송 채널이 용량만큼 충전되었는 가를 확인하는 창(91)이 제공될 수 있고, 시료 이송 채널 위에 위치된 부분 또는 상층이 충전을 관찰할 수 있도록 투명한 물질로 제조될 수 있다. 추가로 도 28A의 장치와 같은 예에 있어서, 상층(16)의 시료 이송 채널(18)은 일단 시료 이송 채널(18)이 예비 선택된 용적만큼 시료로 충전되면, 시료의 이동 전방과 협소한 모세관 채널 및 시료 순환채널(19)로 유도되는 채널의 대향 단부에서 협소한 제한부(92)의 접속부는 시료 이송 채널 내의 시료가 모세관 작용에 의하여 전술한 바와 같이 시료 이송 채널(18)의 외측으로부터 시료 순환 채널(19)로, 그리고 막(1)으로 이동하게 한다. 도 29B는 시료 도입 관통 구멍(17), 시료 이송 채널(18) 및 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19) 사이의 단부 사이의 접속에 있는 창을 보여주도록 도 28A의 선 E-E를 따른 장치의 단면도이며, 창은 시료 이송 채널(18)이 시험을 수행하기에 적당한 시료로 충전되었는 가를 나타낸다.
선택적인 창(91)은 그 위치에서 전혈의 존재를 용이하게 나타내도록 상층의 상면에 플레어 섹션(flared section)을 갖는 모세관 채널로서 구성될 수 있다. 다른 형태의 창도 본원 발명의 범위 내에 있다. 전술한 바와 같이, 선택적인 구성으로, 시료 이송 채널의 충전을 관찰할 수 있도록 투명함을 제공할 수 있다. 다른 예로서, 관통 구멍에 시료를 도입하는 것은 창이 시료 이송 채널이 충전되었음을 알리는 경우 또는 시료 이송 채널의 충전을 직접 관찰함으로써 중지될 수 있다.
도 29는 조립된 분석 장치의 투명한 상부 도면이며, 도 30A 내지 도 30C는 상층(16), 막(1) 및 바닥층(28)을 각각 도시한다. 도시된 장치는 3개의 피분석물을 분석하도록 되어있다. 다공성 캐리어는 3개의 포획 영역 채널(27a, 27b, 27c)와 작동식으로 연통하는 3개의 감지 영역(50, 51, 52)을 구비하도록 구성된다. 단순화를 위하여, 이 도면은 항체, 적혈구 전방, 혈청 전방 및 본 발명의 다른 특징을 포함하지 않는다. 이들 구성 요소는 이전의 도면에 도시되어 있다.
상층(16)은 단차질 수 있는 관통 구멍(17)을 포함하고, 이 구멍은 상면으로부터 내면으로 연장하며, 얕고, 좁은 시료 이송 채널(18)과 연통하며, 이 시료 이송 채널은 상층(16)의 바닥면에 형성된 얕고 좁은 시료 순환 채널(19)과 연통하며, 이 시료 순환 채널은 감지 영역(50, 51, 52)의 아치형 경계(11)와 합치되는 아치형 기하형상을 갖는다. 순환 채널(19)은 양 단부(20)에서 차단된다. 선택적으로, 시료 순환 채널의 단부의 연장부(53)에는 적절한 시료가 장치에 충전되었는 가를 확인하는 표시기로서 기능하는 가시 창이 마련될 수 있다.
도 30A 및 도 30C에 있어서, 상층(16)은 대응 구멍(35)에 억지 끼워질 수 있는 핀(34)에 의하여 바닥층(28)에 결합된다. 임의의 다른 균등 결합 수단이 채용될 수 있으며, 두층(16, 28)은 영구적으로 또는 탈착 가능하게 고정될 수 있다.
폴리에스테르 필름과 같은 받침부(29)를 갖는 다공성 캐리어(1)가 도 30B에 도시되어 있다. 다공성 캐리어는 막이 캐비티(102)의 엣지와 접촉하도록 선택적으로 움푹 파여진 영역에서 층(16, 28) 사이에 유지된다. 상층(16)과 바닥층(28) 사이의 그러한 구성의 막(1)은 관통 구멍(17)을 통하여 부가된 유체가 이송 채널, 순환 채널(19), 감지 영역 및 포획 영역 채널을 통하여 포획 영역 채널(27a, 27b, 27c)의 차단된 단부로 통과할 수 있는 작동 통로가 있는 한 본 발명의 범위 내에 있다. 도 30B에 도시된 다공성 막(1)은 3개의 피분석물의 감지를 위한 도 25의 다공성 캐리어와 유사하다. 따라서, 막은 3개의 포획 영역 채널(27a, 27b, 27c)과 각각 연통하는 3개의 감지 영역(50, 51, 52)을 포함한다. 감지 영역의 아치형 경계(11)는 순환 채널(19)의 내벽(21) 위로 연장하며, 그에 따라 단부(20)에서 정지될 때 유체의 흐름은 모세관 작용에 의하여 감지 영역(50, 51, 52)으로 흐른다.
모세관 트랩(23)의 목적을 이제 설명한다. 모세관 트랩(23) 없이 다공성 캐리어(1)가 상층(16)의 평탄한 바닥면과 접촉하는 경우, 순환 채널(19) 내의 유체는 관통 구멍(17)으로부터 막의 선택된 통로를 통하여 포획 영역 채널의 단부로 흐르지 않고, 평탄한 바닥면과 다공성 캐리어(1) 사이에서 흐른다. 흐름은 순환 통로의 단부에서 정지되어 시료의 크기를 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 적절한 시료가 채널을 채우도록 적용되었는가를 확인하기 위하여 시료 순환 채널의 선택적 연장부(53) 위에 있는 선택적 창(39)이 제공될 수 있다. 도 28A에 도시된 바와 같이, 적절한 시료의 용적이 도입되었는 가를 나타내는 창(91)도 또한 제공될 수 있다.
상층(16)이 투명한 경우, 가시적인 반응 물질의 형태는 쉽게 확인될 수 있다. 상층(16)이 불투명한 경우, 상층은 하나의 창(38)과 선택적인 시험 창(37)으로 도시되어 있는 하나 이상의 가시 창을 갖도록 구성될 수 있다. 도 30A에 도시되어 있는 바와 같은 상기 하나 이상의 창은 포획 영역 채널과 통하며, 그에 따라 조작자는 색채를 띤 물질의 형태를 볼 수 있거나, 감지 가능한 물질이 형성되었는가를 결정하도록 반사율 측정기와 같은 도구를 조정할 수 있다.
장치는 분석을 위하여 포획 영역을 볼 수 있는 개별적인 창을 포함할 수 있다. 바람직한 장치에서, 상면(3)의 횡방향으로 연장하는 하나의 창이 있으며, 그에 따라 모든 반응의 결과를 즉시 볼 수 있다. 또한, 아래의 시료 순환 채널의 연장부에 대응하는 선택적인 창(39)이 있으며, 이는 적절한 시료가 장치를 충전하도록 도입되었는 가를 확인하는 표시기로서 이용된다. 이러한 선택적인 창 아래의시료, 특히 혈액의 형상은 적절한 시료가 도입되었는 가를 나타내는 표시이다.
이 발명의 한 가지 장점은 하나, 둘 또는 세 개의 피분석물을 측정하도록 의도된 장치가 동일 치수를 가질 수 있다는 것이다. 물론, 다공성 캐리어 층(1)은 각각의 경우에 다르게 구성된다. 그러나, 상층(16)과 바닥층(28)은 상이하게 구성된 캐리어 층(1)에 적합하게 되도록 변경될 필요가 없다.
경합성 분석 또는 샌드위치 분석으로 효소 또는 직접 표지를 이용한 항원/항체 반응에 의하여 액체 시료, 예컨대 전혈, 혈청 또는 혈장의 심장 피분석물의 구성 요소를 감지할 수 있는 장치 및 방법이 설명되어 있다. 본 발명의 장치에 있어서, 반응제는 지지 요소와 막의 상이한 평면에서 연속적인 상호 연결 채널에 의하여 형성된 경로를 따라 이동한다.
다양한 니트로셀룰로스 물질을 다양한 세포 크기로 입수할 수 있으며, 현재의 바람직한 다공성 캐리어는 액체 흐름으로부터 막의 수평면으로 수직하게 흐르는 입자를 여과하는 필터로서 사용되는 경우 3 내지 12㎛ 이상 입자의 통과를 방지하는 필터이다. 본 발명의 실시에 있어서, 약 5 내지 12㎛, 바람직하게는 3 내지 8㎛의 구멍 크기를 갖는 막이 바람직하다. 약간의 변경이 있을 수 있다. 그러나, 구멍의 크기가 감소함에 따라, 막 내의 유체의 유동성은 감소되고, 그에 의하여 분석에 필요한 시간이 길어진다. 구멍이 너무 큰 경우, 통과 시간은 짧아지지만, 그에 따라 반응제는 분석 작용을 위한 충분한 시간동안 서로 접촉하지 않아서, 그러한 제한된 한도 내에서는 소정의 정보를 제공할 수 없게 된다.
지지 폴리에스테르 또는 다른 필름을 갖는 니트로셀룰로스 막을 상업적으로입수 할 수 있다. 지지되지 않은 막은 깨지기 쉽고, 예민하여 파괴되고, 대량 생산 환경에서는 취급이 어렵기 때문에, 이러한 막은 본 발명에 사용하기에 바람직하다. 또한, 필름은 흐르는 유체에 대하여 불침투성이므로, 본 발명의 장치의 선택된 통로를 통하여 액체 시료가 흐르는 것을 방해하지 않는다. 그러한 막은 독일의 거버샤우센의 거버멤브레인으로부터 다양한 구멍 크기로 입수할 수 있다.
본 발명에 채용된 항체는 표준의 기술에 의하여 마련된다. 예컨대, 1997년 4월 폴프레, 호베, 밀슈타인 등의 자연 서적 266,7,550-552호를 참고할 수 있다. 이러한 생산적인 잡지의 관련 개시물은 본원 명세서에 참고로 인용된다.
항체를 니트로셀룰로스와 같은 기재에 고정하는 과정은 공지되어 있으며, 본 발명의 장치를 제조하는 데에 이용된다. 니트로셀룰로스는 단백질용 아비드 바인더이다. 그러므로, 이동 불가능한 포획 항체는 소정 영역에서 포획 영역에만 적용될 필요가 있다. 표지 감지기 항체는 소 혈청 알부민과 같은 다른 단백질을 먼저 포화시킴으로써 막에 이동 가능하게 부착된다. 전술한 바와 같이, 항체 및 다른 반응제는 막 이전에 유체 욕에 비드로서 적층되거나 마련될 수 있다. 분석에 이용된 시료가 전혈인 경우, 혈장으로부터 적혈구를 분리하는 것이 바람직하며, 장치에 제공된 반응제는 분리를 허용하도록 시료 내의 적혈구의 소산을 야기해서는 안된다.
본 발명의 장치는 종래 기술에 공지된 과정에 의하여 용이하게 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 다른 분석 절차가 본 발명의 장치 및 개시된 변형물을 이용하여 수행될 수 있다. 이는 정량 분석 및 정성 분석, 면역 분석 및 비면역 분석 형태 모두를 포함한다. 포도당산화효소 및 과산화효소와, 적절한 반응제 및 유색 기재의 조합체를 이용하여 시료 내의 포도당의 레벨에 비례하여 칼라를 발생시키는 전혈 내의 정량의 포도당과 같은 효소계 분석이 본 발명의 장치를 이용하여 작동하도록 구성될 수 있다. 당업자는 장치에 대한 다른 분석 형태의 적합성을 인지한다.
본 발명의 제3 특징을 설명하기로 한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 장치는 감지 가능한 신호를 방출하는 표지 반응제를 이용한 샌드위치 다양성 또는 경합적 다양성의 종래의 항원/항체 반응에 의하여 분석될 수 있는 액체 시료, 특히 생물학적 시료의 분석에 채용될 수 있다. 당업자는 본 발명의 장치를 여러 용례에 이용할 수 있다는 것을 인지할 수 있다.
본 발명은 트로포닌 I, 트로포닌 T, 미오글로빈, CK-MB, 미오신 경쇄, 지방산 결합 단백질, 글리코겐 포스포릴라아제 BB, 액틴, 그리고 심장 조직이 악화되어 협심증 또는 심근 경색증과 같은 허혈성 질병이 뒤따르는 경우 혈액에 발견되는 다른 공지의 피분석물의 군 중 어느 것의 존재를 판별하도록 전혈을 진단하는 것을 주요 용도로 한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 심장 질병의 진단에 활용되는 것으로 주로 기재된다. 그러나, 장치는 본 발명의 장치의 크로마토그래픽 유체 흐름 내의 적혈구로부터 혈장을 분리하는 장점을 갖는 면역 형태 및 다른 분석 형태에 의하여 많은 다양한 피분석물을 감지하도록 사용될 수 있다. 사실, 그리고 이하에 설명되는 바와 같이, 단일의 장치는 장치에 유용한 개별적인 유체 경로에 특정의 분석 요소를 제공함으로써 하나 이상의 형태의 복수의 분석, 예컨대 면역 분석 및 효소계 분석을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 구조는 미국 특허 제5,747,274호, 제5,290,678호 및 5,710,008호에 기재되어 있는 바와 같은 2개 이상의 트로포닌 소단위체를 포함하는 트로포닌 T, 트로포닌 C, 트로포닌 I 의 복합체와, CK-MB, 미오글로빈, 미오신 경쇄, 트로포닌 I, 트로포닌 C, 트로포닌 T에 대한 혈액, 혈청 및 혈장의 분석에 특히 유용하며, 상기 특허는 본원 명세서에 참고로 인용된다.
도 31은 다클론항체 또는 단일클론성 항체 쌍을 이용한 고전적인 항원/항체 반응에서 피분석물 상의 상이한 에피토프와 반응하는 항체와 피분석물 사이의 반응에 의하여 하나의 피분석물 또는 복수의 피분석물을 위하여 전혈을 분석하도록 구성된 건성 다공성 캐리어 층(1, 막으로도 지칭됨)을 도시하며, 선택된 쌍의 한 부분은 표지된다.
도 31은 경계(11)를 갖는 반원형의 감지 영역(3)과 말단(12)에서 차단된 포획 영역 채널(6)로 구성되는 한정된 다공성 영역을 남겨두도록 층의 선택된 부분 또는 구획된 경계의 다공성이 파괴되는 캐리어 층(1)을 도시한다. 선택적으로 바람직하게는, 다공성은 전술한 영역의 경계를 따라 파괴되어 시료를 경계의 내부로 한정한다.
전혈의 분석을 위한 막(1)은 색소 분석법으로 적혈구를 분리하여 적혈구 전방(13)과 그 하류에 혈장 전방(14)을 형성하는 바람직하게는 니트로셀룰로스 또는 균등물이다. 다른 액체 시료의 분석을 위하여는, 다른 물질이 바람직할 수 있다.
감지 영역(3)은 감지 가능한 표지(5)가 있는 감지 항체를 포함하며, 이 항체는 존재하는 경우 피분석물과 반응하여 표지된 항체/항원 복합체를 형성한다.
편의상, 단지 하나의 항체만 도시되어 있지만, 감지 영역(3)은 여러 개의 표지된 항체를 포함할 수 있다.
표지된 항체(4)는 이동 가능하다. 다시 말하면, 표지된 항체는 임의의 여러 공지 수단에 의하여 감지 영역(3)에 이동 가능하게 놓여지고, 그에 따라 일단 형성된 항체/피분석물 복합체는 포획 영역 채널(6)에 횡방향으로 고정된 포획 항체(7)와 반응하도록 하류에서 포획 영역 채널(6)로 자유롭게 이동하여 감지 가능한 반응 물질을 형성한다. 감지 항체가 시료 이송 채널, 시료 순환 채널 또는 그 사이의 공간에 예컨대 비드 또는 적층 물질의 형태로 막 이전의 유체 경로에 마련될 수 있다는 것은 이하의 추가의 설명으로부터 알 수 있다.
다시 편의상 단지 하나의 포획 항체 라인(7)이 도시되어 있지만, 감지될 피분석물 각각에 대하여 하나씩 복수의 라인이 있을 수 있다.
포획 영역 채널(6)은 유체에 통상적으로 존재하는 임의의 물질과 반응하여 가시적인 제어 물질(control product)을 생성하는 물질(15)을 선택적으로 함유할 수 있다. 제어 반응의 이용은 선택적이지만, 바람직하다.
본 발명은 전술한 장치에 대한 추가의 개량을 제공한다. 도 32 내지 도 34에 예로서 도시된 바와 같은 본 발명의 장치는 장치의 상면에 걸쳐 연장하는 시료 이송 채널(18)을 포함하며, 이 채널은 도 34A에 도시된 커버 피스(75)에 의하여 둘러싸인다. 한정의 의미는 없이, 본 발명의 장치의 구성 요소를 이하에 설명한다.장치 상면에 시료 이송 채널의 장점은 여러 가지이다. 첫째로, 시료 이송 채널의 충전을 장치의 조작자가 볼 수 있으며, 시료 이송 채널의 용량이 시험을 수행하는데 필요한 시료의 양과 동일한 경우, 조작자가 채널이 완전히 충전되었음을 인지했을 때 시료의 도입은 정지된다. 둘째로, 시료 이송 채널은 상부 피스의 상면의 시료 이송 채널이 상부 피스와 하부 피스 사이의 장치의 다른 요소 또는 막과 간섭하지 않는 한 막을 내장하는 장치의 부분 위를 포함하여 장치의 상면에서 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있으며, 그 결과를 보거나 판독할 수 있다. 이로 인하여, 작은 장치가 제공될 수 있고, 그것의 크기는 막의 크기에만 제한된다. 감소된 막과, 시료 이송 채널을 구비하는 장치의 연장부를 제거하거나 감소시킴으로써, 작은 막을 갖는 작은 장치가 제공되며, 이 장치는 제조 비용, 포장 및 선적 비용이 감소되고, 사용하기 편리하고 환경 친화적인 장치를 제공한다.
시료 이송 채널에 대한 하나의 편리한 위치는 장치의 시료 도입 구멍이 도 32에 도시된 바와 같이 점으로 테이퍼지는 장치 상의 위치에 있도록 하는 것이다. 이는 시료 도입 구멍(60)을 혈액 방울에 대하여 유지함에 의하여 손가락을 찌름으로써 얻은 전혈로 장치를 충전하는 편리한 수단을 제공하며, 시료, 통상적으로 30 내지 60㎕는 모세관 작용에 의하여 시료 이송 채널로 흡입되고, 그 후에 시료는 시료 순환 채널과 막으로 이동한다.
또한, 시료 이송 채널은 피분석물에 대한 금이 결합된 항체 및/또는 피분석물에 대한 비오티나일레이티드 항체와 같은 건조된 시험 반응제가 예비 적하되어, 전술한 바와 같이 작동할 수 있다. 예비 적하는 시료 이송 채널에서 건조되는 반응제로 구성되는 용액의 도입 또는 채널 내의 리세스 또는 캐비티에 예컨대 시험 반응체를 포함한 동결 건조된 비드와 같은 입자의 배치를 포함한다. 시료와 접촉하는 즉시, 건조 반응제는 시료에 용해되고 유체 경로를 따라 이동한다.
본 발명의 다른 특징은 순환 채널(19)과의 접속부에 가까운 위치(92)에서 시료 이송 채널(22)의 섹션이 단면이 감소되고, 그에 따라 작은 용적을 갖는 시료 이송 채널(18)의 섹션으로 시료가 모세관 작용으로 이동한다는 것이다. 이러한 구성의 특정 장점은 시료 이송 채널(18)이 분석을 수행하는데 필요한 시료의 정확한 용적을 유지하도록 구성된다는 것이다. 시료 이송 채널이 시료로 충전되고 시료가 단면이 감소된 채널의 부분에 접촉함에 따라, 모세관 작용은 시료를 추가로 감소된 단면 부분으로 이동시키고, 그에 따라 시료를 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 전달하여, 혈액으로부터 혈장을 색소분석법으로 분리하는 것과 면역분석 공정을 시행한다.
도 32 내지 도 34는 본 발명의 장치의 예시적인 요소를 상세하게 설명한다. 많은 선택적인 구성이 가능하며, 이것도 본 발명의 범위 내에 있다. 당업자는 다른 구성, 특히 시료 이송 채널을 도 35A에 도시된 바와 같은 막 부분 위에 배치함으로써 장치의 크기를 더욱 줄이는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있으며, 이에 대하여는 후술한다. 도 32A는 도 33에 도시된 바닥 피스(28)와 상부 피스(16)장치의 상부 피스(16)의 평면도이다. 상부 피스(16)는 조작자가 막 상의 선택적인 시험 종료 표시기 영역(15) 뿐 아니라 포획 영역(7)을 볼 수 있도록 창(41)이 마련된다. 다른 실시예에 있어서, 창(43)은 시험의 종료를 표시하도록 유체 경로의 단부를 볼수 있게 마련된다. 상부 피스(16)는 도 32D에 도시된 바와 같이 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19)의 부분을 또한 포함하며, 순환 채널은 전술한 도 5와 동일한 특징을 갖는다. 도 32B는 상부 피스의 정면도이고, 도 32C는 상부 피스의 측면도이다.
도 32E는 상부 피스(16), 바닥 피스(28) 시료 이송 채널 커버 피스(75)를 보여주도록 본 발명의 조립된 장치의 예를 도시한 복합적인 단면도이다. 도 32E는 유체 경로, 시료 도입 포트(60), 시료 이송 채널(18), 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19) 사이의 협소한 접속부(92), 막(1), 포획 영역을 볼 수 있는 창(41) 및 시험 종료 표시기 창(43)을 또한 도시한다.
포획 영역과 선택적인 시험 종료 표시기 영역을 보기 위한 장치의 창은 장치의 상층이 개구일 수 있거나, 상층을 투명한 물질로 제조하고, 이 물질의 보일 필요가 없는 부분을 인쇄 또는 표면 처리하여 불투명하게 한다. 일실시예에 있어서, 시험 종료 표시기 영역(51)은 분석될 유체에 통상적으로 존재하는 임의의 물질과 반응하여 창(43)을 통하여 볼 수 있는 가시적인 제어 물질을 생성하는 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 염료와 같은 물질이 창(43)을 통하여 볼 필요가 없는 위치(15)에서 막(1)에 도포된다. 염료는 유체에 용해되어 유체 경로(12)의 단부로 이동되고, 거기서 창(43)을 통하여 볼 수 있다.
상층(16)은 시료의 도입을 위한 개구(60)를 포함한다. 장치의 작동에 있어서, 시료 이송 채널(60)은 시료로 충전된다. 시료가 시료 이송 채널의 협소한 부위(92)에 도달하면, 모세관 작용이 시료를 시료 순환 채널(19)과 막(1)으로 이동시킨다. 투명한 경우, 시료 이송 채널 커버(75)는 조작자가 시료 이송 채널의 충전을 볼 수 있게 하고 채널이 완전히 충전된 때를 알려준다.
시료는 시료 이송 채널로부터 순환 채널과 막으로 이행된다. 전술한 바와 같이, 시료 순환 채널은 시료를 막으로 통과하게 하도록 구성된다. 시료 순환 채널 벽(21,22)과 예컨대 특별한 잉크로 인쇄함으로써 막 상에 형성되는 유체 경로의 구성으로 인하여 시료가 유체 경로 유지된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 면역 분석 과정과 효소계 분석을 포함한 다른 과정을 이용하여 하나 또는 그 이상의 피분석물의 측정에 적합하다. 본원 명세서에서는 한정하는 의미는 아니지만 면역 분석을 지칭한다. 전술한 바와 같이, 시료는 포획 영역을 향하여 이동함에 따라 표지 감지기 항체를 픽업하며, 그 동안 시료 내의 피분석물은 감지기 항체로 항체-항원 복합체를 형성한다. 이전에 적혈구 전방으로부터 분리된 혈장 전방을 갖는 시료는 포획 영역에 도달하고, 구속된 표지 항체를 갖는 피분석물은 포획 항체와 반응하여 샌드위치(sandwich)를 형성한다. 포획 영역에서의 표지된 항체의 축적은 시료에 피분석물의 존재를 나타낸다. 시험의 결과로, 예컨대 시험 종료 표시기 창이 시험이 종료되었음을 알리는 경우, 조작자는 포획 영역이 칼라를 띠는 것을 창으로 관찰한다. 전술한 바와 같이, 표지된 항체, 뿐 아니라 다른 반응제는 시료 이송 채널에 위치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 시료 이송 채널(18)은 시료 순환 채널(19)과 작동식으로 연통한다. 시료 순환 채널(19)은 도 31의 반원형 감지 영역(3)의 경계(11)와 합치되도록 아치형 구성으로 도시되어 있다. 시료 순환 채널(19)은 양 단부(20)에서개방되거나 차단될 수 있다. 시료 순환 채널은 내벽(21)과 외벽(22)으로 형성되며, 시료가 경계(11)의 모든 지점에서 도 31의 감지 영역(3)으로 흘러서 포획 채널(6)의 입구 단부(6a)로 흐르는 것을 보장하도록 기능하는 모세관 트랩(23)에 의하여 둘러싸인다.
도 33은 본 발명의 바닥 피스(28)의 예를 상세하게 도시한다. 바닥 층은 막(1)을 제 위치에 유지하고, 막을 정확한 위치에 유지하도록 함께 피스를 끼우는 것을 용이하게 하도록 상부 피스(16)의 노치에 대응하는 도시된 바와 같은 탭(66, 68)을 포함할 수 있다. 도 33B는 탭(68)이 있는 단부로부터 본 바닥 피스(28)의 정면도이고, 도 33C는 바닥 피스의 측면도이다. 노치가 있는 단부(62)는 시료 도입 영역을 나타내며, 이 단부는 상부 피스(16)의 단부와 정렬되어 개구(60)를 형성한다. 커버의 뾰족한 단부는 시료 순환 채널(19)과 연통하는 모세관 채널(92)을 형성하도록 좁아지는 시료 이송 채널(18)의 부분을 둘러싸는 면을 나타낸다. 커버 피스(75)는 커버 피스를 시료 이송 채널을 따라 상부 피스로 활주시킴으로써 상부 피스(16)에 결합되고, 커버 피스(75)의 측부에서 각진 연장부(64)는 상부 피스에서 시료 이송 채널의 내측벽을 따라 연장하는 대응 종방향 홈(69)으로 활주한다. 커버 피스를 상부 피스를 연결하는 데에는 접착제 및 용접 등을 포함한 다른 수단이 이용될 수 있다.
도 35 및 도 36은 특히 시료 이송 채널(18)에 대한 위치가 다른 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 평면도, 저면도 및 종단면도가 2개의 예로 제시된다. 즉, 도 A는 상부 피스(16)의 상면을 도시사고, 도 C는 상부 피스(16)의 바닥면을도시하며, 도 B는 상부 피스(16)의 종단면을 도시하며, 도 D는 후방 피스(28)를 도시한다. 도 35에 있어서, 시료 이송 채널은 막을 포함하는 장치의 섹션 위에 배치되어, 장치가 감소된 크기를 갖도록 할 수 있다. 시료 도입 포트(60)는 장치의 측부에 있다. 도 36은 장치의 막 유지부로부터 연장하는 연장부를 갖는 장치를 도시하며, 장치의 단부에 시료 도입 포트(60)를 갖는 보다 긴 장치를 제공한다.
도 38(전술한 도 11에 대응함)은 3개의 피분석물의 존재를 판별하기 위한 전혈 시료의 분석에 비오틴/스트레타비딘 반응이 활용되는 발명의 바람직한 막의 구성을 도시한다. 이 구성은 하나의 작은 시료에서 미오글로빈, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T, CK-MB과 같은 피분석물의 존재를 확인하는데 채용될 수 있다. 막(1)은 3개의 개별적인 감지 영역(3a, 3b, 3c)의 경계(11a, 11b, 11c)로부터 유도되는 각각의 피분석물마다 하나씩 3개의 개별적인 통로로 형성된다. 감지 영역은 차단 세그먼트(24)에 의하여 분리된다. 전체 작업 영역은 장치의 상층(16)의 하면 상의 시료 순환 채널(19)과 경계(11a, 11b, 11c)에서 작동식으로 연결되게 3개의 감지 영역(3a, 3b, 3c)을 제공하도록 구성된다. 감지 영역(3a, 3b, 3c)은 각 포획 영역 채널의 대응 입구 단부(6a, 6b, 6c)와 작동식으로 연통한다.
감지 영역(3a)은 2개의 표지된 항체, 예컨대 비오틴 표지된 항체와 CK-MB 및 금 표지된 항체와 CK-MB를 함유한다.
일반적으로, 도 37에 있어서, 검은 원은 금 표지된 항체를 나타내는 반면, 횐원은 비오틴 표지된 항체를 나타낸다. 이 도면을 복잡하게 하지 않도록 이들 감지 항체에는 도면 부호를 부여하지 않는다.
도 37의 장치의 작동 중에 혈장을 적혈구로부터 분리하는 예로서, 3개의 감지 영역(3a, 3b, 3c) 각각에 있는 적혈구 전방은 각각 13a, 13b, 13c로 도시되어 있으며, 각각의 혈장 전방의 위치는 14a, 14b, 14c로 각각 도시되어 있다.
CK-MB가 시료에 존재하는 경우, 형성되는 복합체는 포획 채널의 입구(6a)로 유입되어 궁극적으로 스트레타비딘 라인에서 스트레타비딘과 반응하여 가시적인 물질을 형성한다.
도면에 도시된 개별적인 통로에서 트로포닌 I 또는 트로포닌 T 및 미오글로빈과 같은 피분석물과 동족 반응이 발생한다.
동일하거나 다른 피분석물이 종래의 항원 항체 반응으로 유사하게 분석될 수 있다. 전술한 예에서 언급된 샌드위치식 면역 분석에 추가로, 경합성 분석을 포함한 다른 면역 분석 형태가 제공될 수 있다. 여러 상이한 분석 구성 요소를 활용함으로써 정량 또는 세미 정량이 제공될 수 있다. 또한, 장치는 다른 면역 분석으로 분석을 수행할 수 있다. 예컨대, 적절한 공동 인자와 유색 기재의 존재 하에 피분석물과 효소 또는 일련의 효소의 상호 작용은 시료에 피분석물의 존재를 나타내는 칼라를 시료에 발생시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 분석 장치를 하나 이상의 피분석물을 감지하도록 구성하는 것이 바람직하지만, 분석 장치가 각각의 피분석물에 대하여 단일의 포획 채널과 복수의 포획 라인을 갖도록, 또는 각각 단일의 포획 라인을 갖는 복수의 포획 채널로 구성하는 것도 가능하다. 그러나, 후자의 구조는 반응이 모든 채널에서 일어나는 것을 보장하도록 시료 용적을 증가시킬 필요가 있기 때문에 바람직하지 않다. 이는 본 발명의 주요 특징, 즉 유용한 결과를 얻기 위하여 최소의 시료를 이용하는 특징을 달성할 수 없게 한다.
어느 정도 해결은 하지만 그 문제를 완전히 없애지는 못하는 절충안은 채널을 가능한 한 적게 만들고 그들 채널을 가능한 한 인접하게 구성하는 것이다. 그러나, 채널이 인접함으로 인하여 확신을 갖고 결과를 판독하기가 어려운데, 그 이유는 하나의 채널에 있는 포획 라인과 다른 채널에 있는 포획 라인을 구별하기 어렵기 때문이다.
본 발명의 장치는 시험 채널 및/또는 음 및 양의 제어 채널을 포함한 하나 이상의 채널을 갖는 복수의 채널로 구성될 수 있다. 복수의 채널은 각각 하나 이상의 포획 라인을 포함할 수 있다. 이 구성은 당업자에게 쉽게 이해될 수 있다.
하나의 채널, 통상적으로 중간의 채널은 현수된 피분석물에 고정된 항체만을 포함한다. 양의 제어 채널은 채널의 입구에 이동 가능한 표지된 항체와 채널에 보다 깊은 고정 항체를 포함한다. 음의 제어 채널은 고정 항체를 포함하지만 그 입구에서 차단되어 시험 중에 시료가 도입되는 것을 방지한다. 임의 시험 채널은 지지 부재를 통하는 입구 구멍을 갖도록 구성되어 포획 항체로 이전되는 버퍼와 같은 피분석물이 없는 물질의 부가를 허용할 수 있다.
이미 상세하게 설명한 바와 같은 심장 피분석물을 위한 시험 값에 추가로, 본 발명의 물질 및 과정은 임신 및 무배란 시험과 같은 다른 의료 과정에 유용하게 사용될 수 있다. 이들은 특정 바이러스에 의한 감염에 대한 시험에 특히 유용하다. 이러한 용도를 위하여, 물질 및 과정은 샌드위치 분석 및 경합성 분석으로 구성될 수 있다. 이들은 항원, 항체, 표면 항원 및 AIDS 바이러스의 gp 20과 같은 바이러스 입자를 시험하는데 이용될 수 있다.
추가로, 물질은 약물 남용을 포함한 약에 대한 시험에 채용될 수 있다.
본 발명의 실시에 채용된 다양한 분석 과정에서 수행되는 반응은 일반적으로 당업자에게 공지되어 있다. 그 반응 대부분은 새롭고 유용한 형태로 수용되는 ELISA 시험이다. 본 발명의 장점은 조작자가 결과에 대하여 많은 확신을 가질 수 있는 동시에 적은 용적의 시험 액체를 이용하여 속도와 효율을 갖는 소형의 파지 가능한 도구에서 반응이 수행될 수 있는 새롭고 유용한 형태를 제공하는 것이다.
당업자에게 이용될 수 있는 임의의 다양한 표지가 본 발명의 장치에 활용될 수 있다. 금속 및 효소 표지가 바람직하다. 금속 표지는 그것의 현저한 민감성에 기인하여 특히 바람직하다. 금속 중에서, 금이 가장 바람직한데, 그 이유는 주로 금이 이러한 형태의 반응에 폭 넓게 채용되고, 그것의 특성이 매우 잘 이해되기 때문이다. 추가로, 금 신호(gold signal)는 공지의 절차에 따라 가용성 은염 및 환원제의 이용에 의하여 쉽게 가시적으로 될 수 있다. 금 표지는 은염을 금속성 은으로 환원시키는 촉매로서 작용하며, 금속성 은은 가시적인 물질로서 놓여진다. 통상의 반응 쌍은 환원성 은 이온(silver ion)의 공급원으로 기능하는 은 유산염과 환원제로서 기능하는 하이드로퀴논이다. 금속성 은은 각각의 금 입자 둘레에서 용이하게 식별 가능한 검은 적층물을 형성한다.
본 발명에 사용되는 금 표지된 항체에 대한 바람직한 입자 크기는 약 35 내지 65㎚이지만, 피분석물의 응집력과 반응물의 친화력과 같은 잘 알려진 요인에 의존하여 상당한 변동이 있을 수 있다.
양고추냉이 과산화 효소와 같은 효소 표지가 사용되는 경우, 반응은 표준 공정에 따른 오르토 페닐렌디아민과 같은 염료와 과산화 수소를 첨가함으로써 감지될 수 있다.
감지 영역에는 예비 잠복 영역(preincubation zone)이 마련될 수 있지만, 이것이 본 발명의 필수적인 특징은 아니다. 예비 잠복 영역은 혈액에 존재하는 물질을 제거하도록 채용되며, 상기 물질은 소정의 반응을 방해하거나 그 반응을 감지하게 어렵게 할 수 있다. 예컨대, 장치가 심장 물질을 감지하도록 이용되는 경우, 통상의 간섭물(interferant)은 크레아틴 키나아제의 동형태(isoform), 즉 CK-MM이다. 동형태(CK-MB)에 대한 항체는 CK-MM과 교차 반응하여 잘못된 판독을 제공할 수 있다. 이는 CK-MB에 대한 가동 항체의 상류의 예비 잠복 영역에 있는 CK-MM에 이동 불가능한 항체를 충분히 제공함으로써 방지될 수 있으며, 그에 따라 모든 CK-MM은 시료가 감지 항체에 도달하기 전에 제거된다.
도 37의 막을 채용하는 장치는 하나 또는 복수의 표지된 감지기 항체와 이동 불가능한 항체 라인의 포획 항체를 활용할 수 있다. 여러 표지 감지기가 채용되는 경우, 여러 표지 감지기가 채용되는 경우, 교차 반응을 간섭하는 것을 방지하도록 주의가 기울여져야 한다. 다른 도면과 관련하여 이하에 설명된 바와 같이 특정 피분석물과 반응하도록 하나 이상의 감지 영역에 항체를 배치하는 것이 종종 가장 이상적이다.
또한, 본 발명의 장치는 전술한 바와 같은 변동을 활용하는 비오틴/아비딘반응을 채용하도록 제공될 수 있다. 장치에 적용되는 바와 같은 바람직한 변동에 있어서, 비오틴 표지된 항체 및 금 표지된 항체는 감지 영역에 이동 가능하게 위치되고, 여기서 이들 각각의 항체는 피분석물 상의 상이한 에피토프와 반응하여 비오틴 표지된 항체/피분석물/금 표지된 항체로 구성되는 삼성분 복합체를 형성하며, 이 복합체는 모세관 작용에 의하여 포획 채널 영역(6)을 통하여 그 영역으로 이동되며, 여기서 복합체는 아비딘 또는 스트레타비딘과 반응하여 감지 가능한 반응 물질을 응집하여 형성한다.
물론, 본 발명에 채용된 항체는 단일 클론 또는 다클론 중 하나일 수 있다. 유사하게, 비오틴/아비딘 반응의 균등물이 채용될 수 있다. 본원 명세서에 언급되는 모든 시약은 균등물로 대체될 수 있으며, 단지 예시적인 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
당업자는 전혈로부터 적혈구와 혈장을 색소분석법으로 분리하는 임의의 다공성 기재가 본 발명에 채용될 수 있다는 것을 인지하고 있다. 그러나, 니트로셀룰로스가 바람직한데, 그 이유는 그것이 경제적인 가격으로 쉽게 취득할 수 있기 때문이다. 니트로셀룰로스는 색소 분석범 및 관련 분야에 여러해 동안 사용하여 왔으며, 그에 따라 과학자와 기술자들은 그것의 특성을 잘 알고 있다. 상업적으로 입수 가능한 니트로셀룰로스 시트는 선택된 구조의 채널을 갖는 임의의 선택된 형상으로 용이하게 형성될 수 있다.
본 발명의 니트로셀룰로스 막은 막 내에 모세관 힘을 발생시키도록 다양한 치수 및 크기의 상호 연결된 복수의 미세공을 갖는 스폰지 형상으로 특징화될 수있다. 이로 인하여, 생물학적 유체는 조종 상태로 선택된 통로를 따라 이동될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서 적혈구로부터 혈장을 분리하기 위하여, 다양한 장치의 영역, 기하형상 및 치수는 액체 시료가 예정된 통로를 따라 이동함에 따라 선택된 영역에 소정 반응이 일어날 수 있도록 선택된다. 심장과 관련한 전혈의 분석을 위하여, 이들 영역은 적혈구 흐름과 혈장 흐름의 전방의 상대 속도, 소정 반응의 운동학(kinetics), 각각의 에피토프에 대한 항체의 친화력, 그리고 당업자에게 공지되어 있으며 종래의 시험 과정에 의하여 쉽게 결정되는 다른 요인을 기초로 선택된다.
도 37이 3개의 피분석물에 이용하도록 3개의 흐름 통로를 갖는 다공성 막의 구성을 도시하고 있지만, 3개의 포획 영역을 갖는 단일의 유체 통로가 통한 제공될 수 있으며, 전술한 바와 같이 바람직하다.
이 장치의 한가지 장점은 하나, 둘 또는 세 개의 항원을 측정하도록 의도된 장치가 동일 치수를 가질 수 있다는 것이다. 물론, 다공성 캐리어 층(1)은 각각의 경우에 상이하게 구성된다. 그러나, 상이하게 구성된 다공성 캐리어(1)에 적합하게 되도록 상층(16)을 변경할 필요는 없다.
경합성 또는 샌드위치 분석으로 효소 또는 직접 표지를 이용한 항원/항체 반응에 의하여 액체 시료, 예컨대 전혈, 혈청 또는 혈장의 심장 피분석물의 구성 요소를 감지할 수 있는 장치 및 방법이 설명되어 있다. 본 발명의 장치에 있어서, 반응제는 지지 요소와 막의 상이한 평면에서 연속적인 상호 연결 채널에 의하여 형성된 경로를 따라 이동한다.
전술한 설명이 감지 영역(3)에 이동 가능하게 하나 또는 그 이상의 항체가 적층될 수 있는 것을 설명하고 있지만, 다른 시약 뿐 아니라 감지기 항체에 대한 선택적인 위치도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 감지기 항체는 예컨대 하나의 큰 비드 또는 복수의 작은 비드와 같은 동결 건조된 비드의 형태로 비드가 유체에서 용해될 수 있도록 막의 상류에서 유체 경로 내에 배치될 수 있다.
비드는 시료 이송 채널, 시료 순환 채널 또는 그들의 접속부에 제공될 수 있고, 작은 캐비티는 시료 이송 채널 또는 시료 이송 채널(18)과 시료 순환 채널(19) 사이의 접속부에 제공될 수 있어서, 물질을 유지한다. 다른 실시예에 있어서, 항체는 채널 내에 동결 건조된 형태로 적층된다. 전술한 바와 같이 간섭 물질을 제거하는 반응제와 같은 다른 반응제가 그렇게 제공될 수 있다. 또한, 하나 이상의 분석을 수행하도록 막에 하나 이상의 유체 경로를 갖는 장치에 있어서, 분석에 공통적인 반응제가 막 이전에 유체 경로에 제공될 수 있고, 각각의 분석에 특정한 반응제가 전술한 바와 같은 막의 특정 감지 영역에 제공될 수 있다. 이들 다양한 구성은 본 발명의 범위 내에 있다.
다양한 니트로셀룰로스 물질을 다양한 세포 크기로 입수할 수 있으며, 현재의 바람직한 다공성 캐리어는 액체 흐름으로부터 막의 수평면으로 수직하게 흐르는 입자를 여과하는 필터로서 사용되는 경우 3 내지 12㎛ 이상 입자의 통과를 방지하는 필터이다. 본 발명의 실시에 있어서, 약 5 내지 12㎛, 바람직하게는 3 내지 8㎛의 구멍 크기를 갖는 막이 바람직하다. 약간의 변경이 있을 수 있다. 그러나,구멍의 크기가 감소함에 따라, 막 내의 유체의 가동성은 감소되고, 그에 의하여 분석에 필요한 시간이 길어진다. 구멍이 너무 큰 경우, 통과 시간은 짧아지지만, 그에 따라 반응제는 분석 작용을 위한 충분한 시간동안 서로 접촉하지 않아서, 그러한 제한된 한도 내에서는 소정의 정보를 제공할 수 없게 된다.
지지 폴리에스테르 또는 다른 필름을 갖는 니트로셀룰로스 막을 상업적으로 입수 할 수 있다. 지지되지 않은 막은 깨지기 쉽고, 예민하여 파괴되고, 대량 생산 환경에서는 취급이 어렵기 때문에, 이러한 막은 본 발명에 사용하기에 바람직하다. 또한, 필름은 흐르는 유체에 대하여 불침투성이므로, 본 발명의 장치의 선택된 통로를 통하여 액체 시료가 흐르는 것을 방해하지 않는다. 그러한 막은 독일의 거버샤우센의 거버멤브레인(Gerbermembrane of Gerbershusen, Germany)으로부터 다양한 구멍 크기로 입수할 수 있다.
본 발명에 채용된 항체는 표준의 기술에 의하여 마련된다. 예컨대, 1997년 4월 폴프레, 호베, 밀슈타인 등의 자연 서적 266,7,550-552호를 참고할 수 있다. 이러한 생산적인 잡지의 관련 개시물은 본원 명세서에 참고로 인용된다.
항체를 니트로셀룰로스와 같은 기재에 고정하는 과정은 공지되어 있으며, 본 발명의 장치를 제조하는 데에 이용된다. 니트로셀룰로스는 단백질용 아비드 바인더(avid binder)이다. 그러므로, 이동 불가능한 포획 항체는 소정 영역에서 포획 영역에만 적용될 필요가 있다. 표지 감지기 항체는 소 혈청 알부민과 같은 다른 단백질을 먼저 포화시킴으로써 막에 이동 가능하게 부착된다. 감지기 항체에 대한 선택적인 위치는 전술한 바와 같다. 도 38A 및 도 38B에 도시된 바와 같이, 시료이송 채널과 시료 순환 채널 사이의 접속부에 캐비티(100)가 제공되어 비드 또는 동결 건조된 표지 감지기 항체와 같은 다른 반응제을 수용하며, 이는 장치의 이 영역을 통과함에 따라 분석될 유체에 용해된다. 도 38A는 시험 종료 표시기 창(43)과 이 창으로부터 바로 상류에 있는 막 상의 대응 반응제 스트립을 또한 도시한다. 유체는 이 반응제를 용해시키고 가시 창(43)으로 수반하여 시험이 종료 되었음을 알린다.
도 39에 도시된 다른 실시예에 있어서, 위치(100)에서 감지기 항체는 시료 이송 채널 내에 존재한다. 도 40A 및 도 40B와, 도 41A 및 도 41B는 건조된 형태 또는 비드 형태의 반응제를 수용하는 캐비티를 구비하는 장치의 구성에 있어서 다른 변형, 특히 오목부의 변형을 도시한다. 전술한 바와 같이, 유체 경로에 제공된 반응제는 표지 감지기 항체 뿐 아니라, 시료 내에 존재할 수 있는 간섭 물질을 제거하는데 필요한 반응제를 포함한 시험을 수행하는데 필요한 다른 반응제를 포함할 수 있다. 반응제는 필요에 따라 막과 유체 경로 모두에 제공될 수 있다. 작동 가능한 분석을 선택된 반응물에 수행하기 위한 다양한 조합을 당업자는 이해할 수 있다. 분석에 사용된 시료가 전혈인 경우, 혈장으로부터 적혈구를 분리하는 것이 바람직하며, 장치에 제공된 반응제는 분리를 허용하도록 시료 내에서 적혈구의 소산(lysis)을 야기해서는 안된다.
본 발명의 장치는 종래 기술에 널리 공지된 과정에 의하여 용이하게 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 장치와 그것의 개시된 변형물을 이용하여 다른분석 과정이 수행될 수 있다. 이는 정량 분석 및 정성 분석, 면역 분석 및 비면역 분석 형태 모두를 포함한다. 포도당산화효소 및 과산화효소와, 적절한 반응제 및 유색 기재의 조합체를 이용하여 시료 내의 포도당의 레벨에 비례하여 칼라를 발생시키는 전혈 내의 정량의 포도당과 같은 효소계 분석이 본 발명의 장치를 이용하여 작동하도록 구성될 수 있다. 당업자는 장치에 대한 다른 분석 형태의 적합성을 인지한다.
이하의 예는 한정을 의도하는 것이 아니라 단지 예시적이 것이다.
예 1
전혈 CK-MB 시험
1A) 도 4에 도시된 바와 같은 외형을 갖는 폴리에스테르 지지된 셀룰로스 질산염 막(공칭 구멍 크기가 3㎛이고 독일의 거버하우젠에 소재하는 거버멤브레인 게엠베하로부터 입수)이 페인트 마커 751 황색(독일 아흐렌부르크에 소재하는 에딩 아게로부터 입수)으로 채색하였다. 포획 라인은 13 ㎎/㎖의 수용성 스트레타비딘 용액(독일 멘리트에 소재하는 마이크로코트 게엠베하로부터 입수한 스테라타비딘, 폴리)으로 마련하였다. 제어 라인은 4%(w/v) 슈크로스 용액(독일 슈타인하임에 소재하는 시그만-알트리히 게엠베하로부터 입수) 80 ㎕와, 물 10㎕와, 1 ㎎/㎖ 재조합 CK-MB 용액(캐나다 토론토에 소재하는 스펙트랄 디아그노스틱스로부터 입수) 10㎕를 함유하는 용액으로 마련하였다. 건조 후에, 막에는 최종 농도로 옥틸-베타-디-글루코-파라노사이드(스위스 부크에 소재하는 플루카 케미 아게로부터 입수) 0.06%(w/v), 카자인-빈데미텔(독일의 에르크라스에 소재하는 하. 슈미네케 운트 코로부터 입수)의 1:30 희석액, 최종 pH 6.2의 1,4-파이퍼라지네디에탄슐폰산(독일 슈타인하임에 소재하는 시그만-알트리히 게엠베하로부터 입수) 30mM을 함유하는 차단 용액을 침투시켰다. 건조 후에, 금 함유 용액 2.7㎕, 비오티나일레이티드 항체 용액 2㎕를 도입하고, 막을 다시 건조하였다. 금 함유 용액과 2㎕의 비오티나일레이티드 항체 용액을 도입하고, 막을 다시 건조하였다. 금 함유 용액은 항체 5CKMB-6(토론토에 소재하는 스펙트랄 디아그노스틱스로부터 입수)의 적하된 40nm의 금 졸(gold sol)을 영국 크라디프에 소재하는 브리티시 바이오셀 인터내셔날로부터 입수한 OD(520nm)로 마련하였다. 45㎕의 금 공역체(OD 10; gold conjugate), 45㎕의 물 및 10㎕의 2.5%(w/v) 수용성 크로아틴 C(영국 크로타 케미컬 리미티드로부터 입수)을 부가하여 혼합하였다. 비오티나일레이티드 항체 용액을 항체 1rCKMB-28(토론토에 소재하는 스렉트랄 디아그노스틱스로부터 입수)로 마련하고, 57㎕의 물, 20㎕의 6%(w/v) 크로아틴 C (영국 크로타 케미컬 리미티드로부터 입수)의 수용액과 3㎕의 비오티나일레이티드 항체 2㎎/㎖ 모액을 부가하여 혼합하였다.
1B) 비교를 위하여, 1A)에서와 같이 시험을 마련하였지만, 비오티나일레이티드 항체 용액은 없고, 스트레타비딘 포획 라인 대신에 항체 포획 라인이 13 ㎎/㎖의 농도로 항체 1rCKMB-28(토론토에 소재하는 스렉트랄 디아그노스틱스로부터 입수)로 마련하였다.
헤파린 첨가 전혈을 지시된 농도로 rCKMB에 의하여 고정하고, 시험에 28㎕를 첨가하였다. 결과(6 내지 7분 내에)는 다음과 같다.
rCKMB(mg/ml) 스트레타비딘 포획 항체 포획
0 - -
5 + n.d
20 ++ n.d
80 ++++ +
- = 시각적으로 보이지 않는 신호 라인
++++ = 강한 신호 라인
n.d = 결정되지 않음
모든 제어 라인은 양이다.
예 2
CK-MB 시험에 대한 장방형과 반원형의 비교
개념을 다방면으로 설명하기 위하여, 반원형 영역(원형 세그먼트)(도 4 및 도 5 참고)의 시료 입구는 장방형 구성, 즉 3 측부(도 9 및 도 10 참고)의 시료 입구를 비교하였다. 시험 영역(외곽 영역)은 두 경우에 동일하다. 외곽 형상과 혈액 도입 방향을 제외하고는, 보든 다른 과정은 1A)와 동일하게 한다.
결과는 표 2에 도시한다.
rCKMB 원형 세그먼트 장방형
(ng/ml) 신호 시험 시간 신호 시험 시간
0 - 6.5분 - 7.5분
20 ++ 7.0분 ++ 7.5분
예 3
반원형 영역-3개의 피분석물-하나의 감지 영역
도 1B)와 같은 시험을 준비하였지만, 다른 점은 CKMB 항체 포획 라인에 추가로, TNI 항체 포획 라인과 미오글로빈 항체 포획 라인이 있다.
TNI 포획 : 13㎎/㎖의 1rCKMB-28
미오글로빈 포획 : 13㎎/㎖의 다클론 토끼 미오글로빈
모든 항체는 토론토에 소재하는 스펙트랄 디아그노스틱스로부터 입수함.
세 피분석물에 대한 금 공역체는 영국 카디스에 소재하는 브리티시 바이오셀 인터내셔날로부터 입수함.
TNI-금-a : 8㎕/㎖ 81-7 항체가 적하된 40nm의 금 졸(OD 10)
TNI-금-b : 16㎕/㎖ 21-14 항체가 적하된 40nm의 금 졸(OD 10)
미오글로빈-금 : 90㎕/㎖ 2MB-295 항체가 적하된 15nm의 금 졸(OD 10)
CKMB-금 : 22㎕/㎖ 5CKMB-6 항체가 적하된 40nm의 금 졸(OD 10)
모든 항체는 토론토에 소재하는 스펙트랄 디아그노스틱스로부터 입수함.
TNI 금 공역체 용액은 15㎕의 TNI-금-a(OD 33), 30㎕의 TNI-금-b(OD 33), 45㎕의 물, 10㎕ 2.5%(w/v) 크로아틴 C 수용액을 포함하며, 2.7㎕의 이 용액을 시험 영역에 도입하였다.
CKMB/미오글로빈 금 공역체 용액은 48㎕의 CKMB-금(OD 33), 25㎕의 미오글로빈-금(OD 6), 17㎕의 물, 10㎕ 2.5%(w/v) 크로아틴 C 수용액을 포함하며, 2.7㎕의 이 용액을 시험 영역에 도입하였다.
헤파린 첨가 전혈을 지시된 농도로 rCKMB, TNI 및 미오글로빈에 의하여 고정하고, 시험에 28㎕를 첨가하였다. 결과는 다음과 같다.
신호
TNI 포획 CKMB 포획 미오글로빈 포획
0 ng/ml TNI -
0 ng/ml CKMB _
0 ng/ml 미오글로빈 트레이스
2 ng/ml TNI +
2 ng/ml CKMB +
200 ng/ml 미오글로빈 ++
트레이스 : 건강한 객체로부터 고정되지 않은 혈액은 미오글로빈의 트레이스 양을 포함할 수 있다.
예 4
반원형 영역-3개의 피분석물-3개의 감지 영역
고 민감성으로 하나 이상의 피분석물을 위하여, 도 11에 도시된 바와 같은 외형이 이용된다. 포획 라인은 1A)와 마찬가지로 스트레타비딘(13㎎/㎖)으로 마련하였다. 이 예에서, 외형은 페인트 마커 780 화이트(독일 아흐렌부르크에 소재하는 에딩 아게로부터 입수)로 채색하였다.
모든 금 졸-결합은 영국 크라디프에 소재하는 브리티시 바이오셀 인터내셔날로부터 입수함. 모든 항체는 토론토에 소재하는 스펙트랄 디아그노스틱스로부터 입수함.
TNI-금 공역체 : 이하의 용액이 혼합된다.
18㎕의 금 공역체 A(OD 55; 18㎕/㎖ 81-7 항체가 적하된 50nm의 금 졸(OD 10)), 36㎕의 금 공역체 B(OD 55; 08㎕/㎖ 21-14 항체가 적하된 60nm의 금 졸(OD 10)), 36㎕의 물, 10㎕의 2.5%(w/v) 크로아틴 C 수용액. 이 용액을 1.8㎕만큼 시험 영역에 도입하였다.
비오티나일레이티드 TNI-항체 : 이하의 용액이 혼합된다.
67㎕의 물, 25㎕의 6%(w/v) 크로아틴 C 수용액, 3.5㎕의 비오티나일레이티드 고트 TNI 항체의 1㎎/㎖ 모액, 5㎕의 크롬 퓨어 고트 IgG(잭슨 이뮤노 리서치 래보러터리 잉크로부터 입수). 이 용액을 2.1㎕만큼 시험 영역에 도입하였다.
CKMB-금 공역체 : 모액의 OD가 33인 것을 제외하고는 예 1A)와 동일하게 하였다. 이 용액을 1.1㎕만큼 시험 영역에 도입하였다.
비오티나일레이티드 CKMB-항체 : 용액을 1.1㎕만큼 시험 영역에 도입한 것을 제외하고는 예 1A)와 동일하게 하였다.
미오글로빈-금 공역체 : 이하의 용액을 혼합하였다.
18㎕의 금 공역체(OD 3; 90㎕/㎖ 2Mb-295 항체가 적하된 50nm의 금 졸(OD 10)), 73㎕의 물, 10㎕의 2.5%(w/v) 크로아틴 C 수용액. 이 용액을 0.8㎕만큼 시험 영역에 도입하였다.
비오티나일레이티드 미오글로빈-항체 : 이하의 용액을 혼합하였다.
45㎕의 물, 25㎕의 6%(w/v) 크로아틴 C 수용액, 30㎕의 비오티나일레이티드 고트 TNI 항체 미오글로빈의 1㎎/㎖ 모액. 이 용액을 0.5㎕만큼 시험 영역에 도입하였다.
헤파린 첨가 전혈을 지시된 농도로 1rCKMB, TNI 및 미오글로빈에 의하여 고정하고, 시험에 70㎕를 첨가하였다.
결과(6 내지 7분 내에)는 다음과 같다.
신호
TNI CKMB 미오글로빈
0 ng/ml TNI -
0 ng/ml CKMB -
0 ng/ml 미오글로빈 -
2 ng/ml TNI ++
2 ng/ml CKMB ++
200ng/ml 미오글로빈 ++
10 ng/ml TNI ++++
100 ng/ml CKMB ++++
7000 ng/ml 미오글로빈 ++++
본 발명은 본원 명세서에 설명되고 도시된 예로 한정되지 않는 다는 것을 이해해야 한다. 그러한 예는 본 발명을 최적으로 수행하기 위한 예시일 뿐이며, 형태, 크기, 부품의 배치 및 작동의 상세한 설명에 대한 변형은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 수용될 수 있다. 오히려, 본 발명은 청구범위의 사상 및 범위 내에 있는 모든 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims (79)

  1. 유체 시료 내의 하나 이상의 피분석물의 존재를 결정하기 위한 분석 시험 장치로서,
    건성의 다공성 캐리어와,
    상기 캐리어의 적어도 일부 세그먼트를 둘러싸는 하나 이상의 감지 영역과,
    입구 단부를 갖는 하나 이상의 포획 영역
    을 구비하며, 상기 시료는 복수의 다른 방향으로부터 상기 감지 영역으로 도입되며, 상기 입구 단부는 상기 감지 영역으로부터 포획 영역 채널로 흐를 수 있도록 감지 영역과 작동식으로 연통하며, 시료가 감지 영역과 입구 단부로 도입되는 모든 지점 사이의 거리는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서, 분석을 결정하는 반응에 요구되는 반응제를 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  3. 유체 시료 내의 하나 이상의 피분석물의 존재를 결정하기 위한 분석 시험 장치로서,
    모세관 작용에 의하여 시료가 통과할 수 있는 건성의 다공성 캐리어와,
    시료를 장치에 도포하고 그 장치로 흐를 수 있게 하는 시료 이송 수단과,
    말단에서 차단되어 있으며 캐리어의 영역을 한정하는 시료 순환 채널과,
    상기 캐리어의 상기 영역의 적어도 일부 세그먼트를 둘러싸는 하나 이상의 감지 영역과,
    입구 단부와 차단된 말단 단부를 갖는 하나 이상의 포획 영역
    을 구비하며,
    상기 시료 순환 채널의 적어도 세그먼트는 감지 영역의 경계와 합치되고 상기 감지 영역과 작동식으로 연통하며, 시료는 상기 경계를 가로질러 복수의 상이한 방향으로부터 동시에 감지 영역으로 도입되어 상기 경계로부터 멀어지게 흐르는 흐름을 형성할 수 있으며, 감지 영역은 하나 이상의 피분석물에 대하여 하나 이상의 이동 가능한 표지의 특정한 결합제를 함유하며, 상기 하나 이상의 결합제는 상기 하나 이상의 피분석물과 반응하여 상기 흐름을 따라 이동할 수 있는 하나 이상의 표지 복합체를 형성하며,
    상기 입구 단부는 감지 영역과 작동식으로 연통하여 상기 흐름이 감지 영역으로부터 포획 영역 채널로 흐를 수 있게, 상기 경계와 입구 단부의 모든 지점 사이의 거리는 실질적으로 동일하며, 포획 영역 채널은 하나 이상의 이동 불가능한 특정의 결합제를 함유하며, 하나 이상의 결합제는 상기 하나 이상의 표지 복합체와 반응하고 응집되어 하나 이상의 감지 가능한 분석 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 피분석물은 트로포닌 I, 트로포닌 T, 미오글로빈, CK-MB 및 그들의 혼합물 중 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 피분석물은 hCG, LH 및 그들의 혼합물 중 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 유체 시료는 전혈, 혈장, 혈청 및 요소로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 건성 다공성 캐리어는 니트로셀룰로오스 인 것을 특징으로 하는 분석 시험장치.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서, 캐리어의 영역에 배치되는 2개 또는 그 이상의 감지 영역이 배치되며, 동일한 수의 포획 영역 채널이 있으며, 각각의 포획 영역 채널은 대응 감지 영역과 작동식으로 연통하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  9. 제3항에 있어서, 시료 순환 채널은 아치형이며, 영역은 반원형인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 영역은 다각형이거나 다각형의 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  11. 항체를 결정하는 반응이 발생하는 하나 이상의 한정된 통로를 통하여 시료를 빠르고 효율적으로 흐르게 하면서 작은 용적의 액상 생물학적 시료에 함유된 하나 이상의 항원의 존재를 결정하기에 적합한 분석 시험 장치로서,
    시료의 부가를 위한 관통 구멍이 형성되어 있는 상면을 갖는 상층과,
    상층에 결합되는 지지층과,
    모세관 작용에 의하여 시료가 통하여 흐를 수 있으며, 상층과 하층 사이에 샌드위치되는 건성의 다공성 캐리어 층
    을 구비하며,
    상기 관통 구멍은 상층의 하면에 형성된 시료 이송 채널과 연결되며, 이 이송 채널은 말단이 차단된 시료 순환 채널과 작동식으로 연통하며, 시료 순환 채널은 내벽과 외벽으로 형성되어 상층 하면의 시료를 위한 통로를 형성하며, 순환 채널의 내벽은 상층의 하면에 오목부를 형성하며,
    상기 다공성의 캐리어 층은 시료 순환 채널의 세그먼트와 작동식으로 연통하는 경계와, 입구 단부 및 차단된 말단을 갖는 포획 영역 채널과 작동식으로 연통하는 제2 대향 단부를 갖는 하나 이상의 감지 영역을 포함하도록 구성되어, 액체 시료가 모세관 작용에 의하여 시료 순환 채널로부터 포획 영역 채널의 말단으로 흐를 수 있게 하는 도관을 제공하며,
    이송 채널, 순환 채널, 감지 영역 및 포획 영역 채널은 액체 시료가 관통 구멍으로부터 포획 채널의 말단으로 흐르게 하는 한정된 통로를 형성하며,
    감지 영역의 항체와 반응하는 하나 이상의 이동 가능한 표시 반응제가 제공되어 모세관 작용에 의하여 포획 영역 채널로 이동하는 표지 복합체를 형성하며,
    포획 영역 채널 내에 표지 복합체와 반응하여 응집되는 이동 불가능한 반응제가 제공되어 감지 가능한 반응 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  12. 제11항에 있어서, 시료 순환 채널은 아치형인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  13. 제11항에 있어서, 액상 생물학적 시료는 전혈, 혈장, 혈청 및 요소로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  14. 제11항에 있어서, 항원은 트로포닌 I, 트로포닌 T, 미오글로빈, CK-MB 및 그들의 혼합물 중 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  15. 제11항에 있어서, 항원은 hCG, LH 및 그들의 혼합물 중 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상층은 투명하며, 감지 가능한 반응 물질은 가시적인 것을특징으로 하는 분석 시험 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상층은 불투명하며, 이 상층에는 감지 가능한 반응 물질을 볼 수 있는 가시 창이 마련되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  18. 제11항에 있어서, 감지 영역에서, 피분석물 상의 하나의 에피토프와 반응하는 이동 가능한 표지된 항체와 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응하는 이동 가능한 비오틴 표지된 항체의 혼합물이 있으며, 이동 불가능한 반응제는 스트레타비딘 및 아비딘으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 표지는 입상의 직접 표지인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 표지는 금 표지인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  21. 제11항에 있어서, 건성 다공성 캐리어는 니트로셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  22. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 항원은 심장 피분석물이고, 상기 액상생물학적 시료는 전혈이며, 상기 건성의 다공성 캐리어는 적혈구를 혈장으로부터 색소분석법으로 분리하여 포획 영역으로 이동하는 혈장 전방과 그 상류의 적혈구 전방을 형성하며, 표시 복합체의 주요 부분은 적혈구 전방과 혈장 전방 사이에 배치되고, 그에 따라 표지 복합체는 감지 가능한 반응 물질을 형성하도록 이동 불가능한 반응제와 접촉할 때 실질적으로 적혈구가 없는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  23. 제22항에 있어서, 감지 영역의 이동 가능한 반응제는 피분석물 상의 하나의 에피토프와 반응하는 표지된 항체이고, 이동 불가능한 반응제는 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응하는 항체인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  24. 제22항에 있어서, 감지 영역에서, 피분석물 상의 하나의 에피토프와 반응하는 이동 가능한 표지된 항체와 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응하는 이동 가능한 비오틴 표지된 항체의 혼합물이 있으며, 이동 불가능한 반응제는 아비딘인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  25. 제22항에 있어서, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  26. 제22항에 있어서, 2개의 통로, 즉 미오글로빈의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 한 통로와, CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 다른 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  27. 제22항에 있어서, 세 개의 통로, 즉 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 제1 통로와, 미오글로빈의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 제2 통로와, CK-MB의 존재를 확인하기 위한 반응제를 함유하는 제3 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  28. 제22항에 있어서, 제1 통로는 트로포닌 I의 존재를 결정하기 위한 반응제만을 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  29. 제22항에 있어서, 단지 하나의 통로만이 있으며, 이 통로는 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  30. 제22항에 있어서, 단지 하나의 통로만이 있으며, 이 통로는 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제와 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함께 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  31. 시료 내의 하나 이상의 피분석물의 존재를 결정하는 분석 방법으로서,
    ⅰ) 모세관 작용에 의하여 시료가 통하여 흐를 수 있는 건성의 다공성 캐리어를 제공하는 단계와,
    ⅱ) 캐리어 영역의 적어도 세그먼트를 둘러싸는 하나 이상의 감지 영역을 제공하는 단계로서, 그에 따라 상기 시료가 복수의 상이한 방향으로부터 감지 영역으로 도입되고, 상기 감지 영역은 하나 이상의 피분석물을 위한 하나 이상의 이동 가능한 표지 결합제를 포함하며, 이 결합제는 표지 복합체를 형성하도록 피분석물과 반응할 수 있는 그러한 단계와,
    ⅲ) 유체 시료가 감지 영역으로부터 포획 영역 채널로 흐를 수 있도록 감지 영역과 작동식으로 연통하는 입구 단부를 갖는 하나 이상의 포획 영역 채널을 제공하는 단계로서, 상기 시료가 상기 감지 영역과 입구 단부로 도입될 수 있는 모든 지점 사이의 거리는 실질적으로 동일하며, 상기 포획 영역 채널은 이동 불가능한 특정의 결합제를 포함하며, 이 결합제는 표지 복합체와 반응하여 응집되어 감지 가능한 반응 물질을 형성하는 그러한 단계와,
    ⅳ) 소정 양의 유체 시료를 상기 감지 영역으로 도입하는 단계와,
    ⅴ) 유체 시료가 감지 영역으로부터 복수의 상이한 방향으로 포획 영역 채널로 흐르기에 충분한 경과 시간을 부여하여, 그 내부의 상기 피분석물이 상기 포획 영역에 감지 가능한 반응 물질을 형성하게 하는 단계와,
    ⅵ) 상기 유체 시료 내의 하나 이상의 피분석물의 존재를 확인하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 하나 이상의 피분석물은 심장 피분석물인 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  33. 제32항에 있어서, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 확인하기 위한 반응제와 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 확인하기 위한 세 개의 통로가 마련되는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  34. 제32항에 있어서, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 확인하기 위한 반응제와 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 확인하기 위하여 단지 하나의 통로가 마련되는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  35. 피분석물을 결정하는 반응이 발생하는 하나 이상의 한정된 통로를 통하여 시료를 빠르고 효율적으로 흐르게 하면서 작은 용적의 액상 생물학적 시료에 함유된 하나 이상의 피분석물의 존재를 결정하기에 적합한 분석 시험 장치로서,
    시료의 부가를 위한 관통 구멍이 형성되어 있는 상면을 갖는 상층과,
    상층에 결합되는 바닥층
    을 구비하며,
    상기 관통 구멍은 상층의 하면에 형성된 시료 이송 채널과 연결되며, 이 이송 채널은 상층의 하면과 바닥층의 상면에 의하여 형성되는 벽을 포함하며, 상기 시료 이송 채널은 말단이 차단된 시료 순환 채널과 작동식으로 연통하며, 시료 순환 채널은 내벽과 외벽으로 형성되어 상층 하면의 시료를 위한 통로를 형성하며, 순환 채널의 내벽은 상층의 하면에 오목부를 형성하며,
    상기 다공성의 캐리어 층의 유체 통로는 상기 시료 순환 채널과 작동식으로 연동하는 경계가 있는 하나 이상의 감지 영역을 포함하도록 구성되며, 시료는 복수의 상이한 방향으로 시료 순환 채널로부터 감지 영역으로 도입될 수 있으며, 상기 감지 영역은 입구 단부 및 차단된 말단을 갖는 포획 영역 채널과 작동식으로 연통하는 제2 대향 단부를 갖는 포획 영역 채널과 작동식으로 연통하는 대향 단부를 포함하여, 액체 시료가 모세관 작용에 의하여 시료 순환 채널로부터 포획 영역 채널의 말단으로 흐를 수 있게 하는 도관을 제공하며, 시료가 상기 감지 영역과 입구 단부로 도입될 수 있는 모든 지점 사이의 거리는 실질적으로 동일하며,
    시료 이송 채널, 시료 순환 채널, 감지 영역 및 포획 영역 채널은 액체 시료가 관통 구멍으로부터 포획 채널의 말단으로 흐르게 하는 한정된 통로를 형성하며,
    피분석물과 반응하는 이동 불가능한 반응제가 포획 영역 채널 내에 제공되어 감지 가능한 반응 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  36. 제35항에 있어서, 시료 분석 채널은 아치형인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  37. 제35항에 있어서, 액상 생물학적 시료는 전혈, 혈장, 혈청 및 요소로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  38. 제35항에 있어서, 상기 피분석물은 미오글로빈, CK-MB, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T 중 하나, 및 그들의 혼합물 중 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  39. 제35항에 있어서, 상기 피분석물은 hCG, LH 및 그들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  40. 제35항에 있어서, 상층은 투명하며, 감지 가능한 반응 물질은 가시적인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  41. 제35항에 있어서, 상층은 불투명하며, 이 상층에는 감지 가능한 반응 물질을 볼 수 있는 가시 창 또는 투명체가 마련되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  42. 제35항에 있어서, 이동 가능한 표지 반응제가 제공되며, 이 반응제는 피분석물 상의 하나의 에피토프와 반응하는 표지된 항체이고, 이동 불가능한 반응제는 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응하는 항체인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  43. 제42항에 있어서, 피분석물 상의 하나의 에피토프와 반응하는 이동 가능한표지된 항체와 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응하는 이동 가능한 비오틴 표지된 항체의 혼합물이 있으며, 이동 불가능한 반응제는 아비딘인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  44. 제43항에 있어서, 이동 불가능한 반응제는 스트레타비딘 및 아비딘으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  45. 제35항에 있어서, 표지는 입상의 직접 표지인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  46. 제35항에 있어서, 표지는 금 표지인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  47. 제35항에 있어서, 건성의 다공성 캐리어는 니트로셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  48. 제42항에 있어서, 상기 이동 가능한 반응제는 감지 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  49. 제42항에 있어서, 상기 이동 가능한 반응제는 막 이전에 유체 경로에 마련되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  50. 제35항에 있어서, 2개의 통로, 즉 미오글로빈의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 한 통로와, CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 다른 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  51. 제35항에 있어서, 3개의 통로, 즉 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 제1 통로와, 미오글로빈의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 제2 통로와, CK-MB의 존재를 확인하기 위한 반응제를 함유하는 제3 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  52. 제35항에 있어서, 트로포닌 I의 존재를 결정하기 위한 반응제를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  53. 제35항에 있어서, 단지 하나의 통로만이 있으며, 이 통로는 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  54. 제35항에 있어서, 단지 하나의 통로만이 있으며, 이 통로는 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제와 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함께 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  55. 제35항에 있어서, 상기 시료 이송 채널과 시료 순환 채널 사이의 접속부에 창이 마련되어, 상기 하나 이상의 피분석물을 결정을 수행하기에 충분한 시료가 상기 이송 채널에 도입되었는 가를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  56. 제35항에 있어서, 상기 시료 이송 채널은 상기 하나 이상의 피분석물을 결정하는 것을 수행하는데 필요한 시료의 용적에 대응하는 소정의 용량을 가지며,k 상기 시료 이송 채널은 그 이송 채널이 소정의 용적으로 충전되면 상기 소정 용적의 시료를 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 전달하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  57. 제56항에 있어서, 상기 시료 순환 채널과 작동식으로 연통하는 시료 이송 채널의 부분은 상기 시료 순환 채널을 향하는 협소한 모세관 부분을 포함하며, 시료 이송 채널이 협소한 모세관 부분과의 접촉 지점까지 시료로 충전된 경우 상기 시료는 상기 시료 순환 채널로 전달되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  58. 피분석물을 결정하는 반응이 발생하는 하나 이상의 한정된 통로를 통하여 시료를 빠르고 효율적으로 흐르게 하면서 작은 용적의 액상 생물학적 시료에 함유된 하나 이상의 피분석물의 존재를 결정하기에 적합한 분석 시험 장치로서,
    시료의 부가를 위한 관통 구멍이 형성되어 있는 상면을 갖는 상층과,
    상층에 결합되는 바닥층
    을 구비하며,
    상기 관통 구멍은 상층의 하면에 형성된 시료 이송 채널과 연결되며, 이 시료 이송 채널은 말단이 차단된 시료 순환 채널과 작동식으로 연통하며, 시료 순환 채널은 내벽과 외벽으로 형성되어 상층 하면의 시료를 위한 통로를 형성하며, 순환 채널의 내벽은 상층의 하면에 오목부를 형성하며,
    상기 바닥층과 상층은 그 사이에 유체 통로를 갖는 건성의 다공성 캐리어를 유지하며,
    상기 다공성의 캐리어 층의 유체 통로는 시료 순환 채널의 세그먼트와 작동식으로 연통하는 경계와, 입구 단부 및 차단된 말단을 갖는 포획 영역 채널과 작동식으로 연통하는 제2 대향 단부를 갖는 하나 이상의 감지 영역을 포함하도록 구성되며, 그에 따라 액체 시료가 모세관 작용에 의하여 시료 순환 채널로부터 막 상의 복수의 방향으로 포획 영역 채널의 입구와, 포획 영역 채널과, 포획 영역 채널의 말단으로 흐를 수 있게 하는 도관을 제공하며, 시료가 상기 감지 영역과 입구 단부로 도입될 수 있는 모든 지점 사이의 거리는 실질적으로 동일하며,
    이송 채널, 순환 채널, 감지 영역 및 포획 영역 채널은 액체 시료가 관통 구멍으로부터 포획 채널의 말단으로 흐르게 하는 한정된 통로를 형성하며,
    피분석물과 반응하는 이동 불가능한 반응제가 포획 영역 채널 내에 제공되어 감지 가능한 반응 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  59. 제58항에 있어서, 피분석물과 반응하여 표지 복합체를 형성하는 하나 이상의 이동 가능한 표지 반응제를 포함하며, 이 복합체는 모세관 작용에 의하여 포획 영역 채널로 이동하며, 이 표지 복합체와 반응하여 응집되어 감지 가능한 반응 물질을 형성하는 이동 불가능한 반응제가 포획 영역 채널에 마련되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  60. 제58항에 있어서, 시료 순환 채널은 아치형인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  61. 제58항에 있어서, 액상의 생물학적 시료는 전혈, 혈장, 혈청 및 요소로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  62. 제58항에 있어서, 피분석물은 미오글로빈, CK-MB, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T 중 하나, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  63. 제58항에 있어서, 피분석물은 hCG, LH 및 그들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  64. 제59항에 있어서, 감지 영역의 이동 가능한 반응제는 피분석물 상의 하나의에피토프와 반응하는 표지된 항체이고, 이동 불가능한 반응제는 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응하는 항체인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  65. 제59항에 있어서, 피분석물 상의 하나의 에피토프와 반응하는 이동 가능한 표지된 항체와 피분석물 상의 다른 에피토프와 반응하는 이동 가능한 비오틴 표지된 항체의 혼합물이 있으며, 이동 불가능한 반응제는 아비딘인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  66. 제59항에 있어서, 이동 불가능한 반응제는 스트레타비딘 및 아비딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  67. 제58항에 있어서, 표지는 입상의 직접 표지인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  68. 제58항에 있어서, 표지는 금 표지인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  69. 제58항에 있어서, 건성의 다공성 캐리어는 니트로셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  70. 제58항에 있어서, 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  71. 제58항에 있어서, 2개의 통로, 즉 미오글로빈의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 한 통로와, CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 다른 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  72. 제58항에 있어서, 3개의 통로, 즉 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 제1 통로와, 미오글로빈의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 제2 통로와, CK-MB의 존재를 확인하기 위한 반응제를 함유하는 제3 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  73. 제58항에 있어서, 트로포닌 I의 존재를 결정하기 위한 반응제만을 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  74. 제58항에 있어서, 단지 하나의 통로가 마련되고, 이 통로는 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  75. 제58항에 있어서, 단지 하나의 통로만이 있으며, 이 통로는 트로포닌 I 또는 트로포닌 T의 존재를 결정하기 위한 반응제와 미오글로빈 및 CK-MB의 존재를 결정하기 위한 반응제를 함께 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  76. 제58항에 있어서, 상기 시료 이송 채널은 상기 하나 이상의 피분석물을 결정하는 것을 수행하는데 필요한 시료의 용적에 대응하는 소정의 용량을 가지며,k 상기 시료 이송 채널은 그 이송 채널이 소정의 용적으로 충전되면 상기 소정 용적의 시료를 시료 이송 채널로부터 시료 순환 채널로 전달하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  77. 제76항에 있어서, 상기 시료 순환 채널과 작동식으로 연통하는 시료 이송 채널의 부분은 상기 시료 순환 채널을 향하는 협소한 모세관 부분을 포함하며, 시료 이송 채널이 협소한 모세관 부분과의 접촉 지점까지 시료로 충전된 경우 상기 시료는 상기 시료 순환 채널로 전달되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  78. 제58항에 있어서, 건조된 반응제가 시료 이송 채널에 존재하는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
  79. 제78항에 있어서, 상기 반응제는 상기 반응물에 대한 표지된 항체와, 피분석물에 대한 비오티나일레이티드 항체와, 그들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 시험 장치.
KR1020017001614A 1998-08-06 1999-08-06 분석 시험 장치 및 방법 KR100604510B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/130,164 US6171870B1 (en) 1998-08-06 1998-08-06 Analytical test device and method for use in medical diagnoses
US09/353,190 1999-07-14
US09/353,188 1999-07-14
US09/130,164 1999-07-14
US09/353,188 US6410341B1 (en) 1998-08-06 1999-07-14 Analytical test device and method for use in medical diagnoses
US09/353,190 US6214629B1 (en) 1998-08-06 1999-07-14 Analytical test device and method for use in medical diagnoses

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010085338A true KR20010085338A (ko) 2001-09-07
KR100604510B1 KR100604510B1 (ko) 2006-07-25

Family

ID=27383975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017001614A KR100604510B1 (ko) 1998-08-06 1999-08-06 분석 시험 장치 및 방법

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6673628B2 (ko)
EP (1) EP1102989B1 (ko)
JP (1) JP2002522767A (ko)
KR (1) KR100604510B1 (ko)
CN (2) CN1145027C (ko)
AT (1) ATE237807T1 (ko)
AU (2) AU764444B2 (ko)
CA (1) CA2339599A1 (ko)
DE (1) DE69906986T2 (ko)
HK (1) HK1039518A1 (ko)
MX (1) MXPA01001384A (ko)
WO (1) WO2000008466A2 (ko)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6673562B2 (en) * 2000-08-24 2004-01-06 Spectral Diagnostics, Inc. Differential immunoassay
EP1947459A3 (en) * 2000-08-24 2008-09-24 Nanogen, Inc. Differential immunoassay
SE0003662D0 (sv) * 2000-10-11 2000-10-11 Pharmacia Diagnostics Ab Assay method and kit therefor
DE60130919T2 (de) * 2000-12-22 2008-10-16 Bio A.R.T. Sa Durchflussvorrichtung, diese enthaltender diagnostischer kit und verwendung zum nachweis von analyten in einer probe
EP1416276B1 (en) * 2001-08-09 2007-03-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biosensors and measurement method
US7611670B2 (en) * 2002-04-23 2009-11-03 Home Access Health Corporation Quantitative analysis of a biological sample of unknown quantity
ATE520034T1 (de) * 2002-04-23 2011-08-15 Home Access Health Corp Quantitative analyse einer biologischen probe unbekannter menge
US7279134B2 (en) * 2002-09-17 2007-10-09 Intel Corporation Microfluidic devices with porous membranes for molecular sieving, metering, and separations
US20060205086A1 (en) * 2002-10-24 2006-09-14 Spectral Diagnostics Inc. Diagnostic device
US7256053B2 (en) 2002-10-24 2007-08-14 Nanogen, Inc. Diagnostic device for analyte detection
US7378285B2 (en) * 2003-09-22 2008-05-27 Paul Lambotte Devices for the detection of multiple analytes in a sample
EP1733232A1 (en) * 2004-03-23 2006-12-20 Quidel Corporation Hybrid phase lateral flow assay
US20060078471A1 (en) * 2004-10-12 2006-04-13 Witty Thomas R Apparatus and method for a precision flow assay
WO2006098804A2 (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Chembio Diagnostic Systems, Inc. Dual path immunoassay device
US7189522B2 (en) 2005-03-11 2007-03-13 Chembio Diagnostic Systems, Inc. Dual path immunoassay device
US7871568B2 (en) * 2006-01-23 2011-01-18 Quidel Corporation Rapid test apparatus
US7794656B2 (en) * 2006-01-23 2010-09-14 Quidel Corporation Device for handling and analysis of a biological sample
US20120003727A1 (en) * 2006-03-10 2012-01-05 Javanbakhsh Esfandiari Immunoassay Device for Detecting Antibodies and Antigens
WO2007146212A1 (en) * 2006-06-08 2007-12-21 The Procter & Gamble Company Ultra-size cosmetic applicator having enhanced surface area
US8008034B2 (en) * 2006-10-13 2011-08-30 Theranos, Inc. Reducing optical interference in a fluidic device
CN101842159B (zh) * 2007-08-09 2014-09-24 赛路拉公司 关联的多参数单细胞测定及残余生物材料回收的方法和装置
CN104062454B (zh) * 2007-10-30 2016-01-20 松下健康医疗控股株式会社 分析用仪器
WO2009143601A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-03 Zbx Corporation Enzymatic analytical membrane, test device and method
US20100022916A1 (en) 2008-07-24 2010-01-28 Javanbakhsh Esfandiari Method and Apparatus for Collecting and Preparing Biological Samples for Testing
US20110243811A1 (en) * 2008-08-26 2011-10-06 Wen-Pin Hsieh Substrate of analytical strip
JP5139581B2 (ja) * 2008-08-29 2013-02-06 紅電醫學科技股▲分▼有限公司 分析用ストリップ
KR101252940B1 (ko) * 2008-09-16 2013-04-09 액텀 아이엔씨. 조합적 시험용 스트립
TWI402500B (zh) * 2008-09-19 2013-07-21 Actherm Inc 流體檢測試片
ES2435545T3 (es) 2008-10-09 2013-12-20 Actherm Inc. Un método para analizar un líquido
ES2429114T3 (es) 2008-10-17 2013-11-13 Actherm Inc. Tira de prueba para líquidos y procedimiento
BRPI0823169A2 (pt) 2008-10-17 2015-06-23 Actherm Inc Tira de teste de fluido e método da mesma
US9720003B2 (en) 2008-12-22 2017-08-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Assay for Troponin I using magnetic labels
US10203310B2 (en) 2009-01-26 2019-02-12 Detectachem Llc Chemical detection of substances by utilizing a sample medium impregnated with solid test chemicals
US8453525B2 (en) * 2009-02-09 2013-06-04 Healthpoint Diagnostix, Inc. Plasma sample collection device
AU2010221117A1 (en) * 2009-03-06 2011-09-29 President And Fellows Of Harvard College Methods of micropatterning paper-based microfluidics
CN102395884A (zh) * 2009-03-23 2012-03-28 红电医学科技股份有限公司 流体检测试片及其制造方法
CN102313802B (zh) * 2010-07-09 2014-04-23 上海荣盛生物药业有限公司 检测抗原或抗体的组件及其用途
US9182353B2 (en) 2010-07-22 2015-11-10 Hach Company Lab-on-a-chip for alkalinity analysis
JP5650970B2 (ja) * 2010-09-28 2015-01-07 富士フイルム株式会社 検査装置およびその制御方法、並びに検査用反応容器
US8603835B2 (en) 2011-02-10 2013-12-10 Chembio Diagnostic Systems, Inc. Reduced step dual path immunoassay device and method
EP2760998B1 (en) * 2011-11-22 2017-02-01 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Devices containing dried reagents for reconstitution as calibration and/or quality control solutions, and methods of production and use thereof
KR101280054B1 (ko) * 2012-05-31 2013-06-28 에스디 바이오센서 주식회사 현장진단 면역크로마토그래피용 동결건조 접합체 구조물, 이를 이용하는 면역분석용 키트 및 상기 키트를 이용하는 분석방법
US9180449B2 (en) 2012-06-12 2015-11-10 Hach Company Mobile water analysis
WO2014081460A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Kisner Mark Chemical sequencing and control to expand and enhance detection capabilities utilizing a colorimetric test
USD768872S1 (en) 2012-12-12 2016-10-11 Hach Company Cuvette for a water analysis instrument
US9482675B1 (en) * 2013-07-31 2016-11-01 University Of Kentucky Research Foundation Methods and systems for prognosis and diagnosis of brain damage
MX2016012881A (es) 2014-04-02 2017-05-10 Chembio Diagnostic Systems Inc Inmunoensayo que utiliza un conjugado de captura.
EP3154691B1 (en) * 2014-06-16 2022-06-29 Siemens Healthineers Nederland B.V. Cartridge for fast sample intake
WO2016018513A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Becton, Dickinson And Company Methods for processing whole blood samples, and compositions for use in practicing the same
US20160116466A1 (en) 2014-10-27 2016-04-28 Chembio Diagnostic Systems, Inc. Rapid Screening Assay for Qualitative Detection of Multiple Febrile Illnesses
US9981264B2 (en) 2014-11-04 2018-05-29 Grace Bio-Labs, Inc. Nitrocellulose extrusion for porous film strips
US10399079B2 (en) 2015-01-30 2019-09-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Diagnostic device
US10725031B1 (en) 2017-04-26 2020-07-28 Conquerab Inc. Reflux device for detection of analytes in samples
CN107389911A (zh) * 2017-07-12 2017-11-24 柳州康云互联科技有限公司 用于移动端的快速分离检测传感器
EP3814011A4 (en) * 2018-06-12 2022-06-08 NowDiagnostics, Inc. DEVICE AND METHOD FOR SAMPLEING PLASMA
US11766369B1 (en) 2020-09-30 2023-09-26 Douglas Dillon Single use protective cover for patient transport device

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3029579C2 (de) 1980-08-05 1985-12-12 Boehringer Mannheim Gmbh, 6800 Mannheim Verfahren und Mittel zur Abtrennung von Plasma oder Serum aus Vollblut
US4987065A (en) 1983-07-05 1991-01-22 Enzo Biochem, Inc. In vivo labelling of polynucleotide sequences
DE3445816C1 (de) 1984-12-15 1986-06-12 Behringwerke Ag, 3550 Marburg Flaechenfoermiges diagnostisches Mittel
US4753776A (en) 1986-10-29 1988-06-28 Biotrack, Inc. Blood separation device comprising a filter and a capillary flow pathway exiting the filter
US5079142A (en) 1987-01-23 1992-01-07 Synbiotics Corporation Orthogonal flow immunoassays and devices
US4774192A (en) 1987-01-28 1988-09-27 Technimed Corporation A dry reagent delivery system with membrane having porosity gradient
CA1303983C (en) * 1987-03-27 1992-06-23 Robert W. Rosenstein Solid phase assay
US5120643A (en) 1987-07-13 1992-06-09 Abbott Laboratories Process for immunochromatography with colloidal particles
US5096809A (en) 1988-07-25 1992-03-17 Pacific Biotech, Inc. Whole blood assays using porous membrane support devices
US5114890A (en) 1988-09-02 1992-05-19 Teledyne Industries, Inc. Zirconium-containing coating composition
US5135716A (en) 1989-07-12 1992-08-04 Kingston Diagnostics, L.P. Direct measurement of HDL cholesterol via dry chemistry strips
US5075078A (en) 1989-10-05 1991-12-24 Abbott Laboratories Self-performing immunochromatographic device
US4993092A (en) 1989-11-13 1991-02-19 Weeks David B Patient carrier cover and method
US5110724A (en) 1990-04-02 1992-05-05 Cholestech Corporation Multi-analyte assay device
US5843691A (en) * 1993-05-15 1998-12-01 Lifescan, Inc. Visually-readable reagent test strip
US6171870B1 (en) * 1998-08-06 2001-01-09 Spectral Diagnostics, Inc. Analytical test device and method for use in medical diagnoses

Also Published As

Publication number Publication date
CN1250970C (zh) 2006-04-12
HK1039518A1 (en) 2002-04-26
WO2000008466A3 (en) 2000-05-18
KR100604510B1 (ko) 2006-07-25
ATE237807T1 (de) 2003-05-15
US20010039059A1 (en) 2001-11-08
DE69906986T2 (de) 2004-02-12
DE69906986D1 (de) 2003-05-22
WO2000008466A2 (en) 2000-02-17
CN1519563A (zh) 2004-08-11
CN1145027C (zh) 2004-04-07
CN1318151A (zh) 2001-10-17
CA2339599A1 (en) 2000-02-17
AU5420899A (en) 2000-02-28
AU764444B2 (en) 2003-08-21
MXPA01001384A (es) 2002-11-29
WO2000008466A9 (en) 2000-06-29
US6673628B2 (en) 2004-01-06
EP1102989B1 (en) 2003-04-16
JP2002522767A (ja) 2002-07-23
EP1102989A2 (en) 2001-05-30
AU2003262455A1 (en) 2003-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010085338A (ko) 분석 시험 장치 및 방법
US6410341B1 (en) Analytical test device and method for use in medical diagnoses
US6214629B1 (en) Analytical test device and method for use in medical diagnoses
US6171870B1 (en) Analytical test device and method for use in medical diagnoses
US6514769B2 (en) Multiple analyte assay device with sample integrity monitoring system
EP1028806B1 (en) Device and methods for single step collection and assaying of biological fluids
US7347972B1 (en) Multiple analyte assay device
EP1033575A2 (en) Device for carrying out lateral-flow assays involving more than one analyte
US6846453B1 (en) Housing of immunochromatography apparatus
JP2005518531A (ja) 遠心力及び／又は毛管力によって流体を正確に移動し、操作する方法及び装置
EP2618152B1 (en) Assay device having controllable sample size
EP1549436B1 (en) Diagnostic devices
EP0888547B1 (en) Immunoassay with whole blood
US8623291B2 (en) Multiple analyte assay device
CA2570383C (en) Filter device, the method, kit and use thereof
EP0427534B1 (en) Improvement in non-instrumental diagnostic assay distance determination
JP2572812B2 (ja) ペースト状試料中の分析物を測定するためのテストキット
AU2003262462B2 (en) Multiple analyte assay device
MXPA98007544A (en) Inmunoens device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee