WO2014051033A1 - 多孔質媒体を利用したアッセイ装置 - Google Patents

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WO2014051033A1
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space
porous medium
fluid
liquid
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雄介 渕脇
大家　利彦
正俊 片岡
宏樹 高岡
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独立行政法人産業技術総合研究所
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Definitions

  • the present invention relates to an assay device, and more particularly to a microfluidic device using a porous medium.
  • a microfluidic device that performs biological and chemical screening using a small amount of liquid is generally manufactured using an expensive semiconductor manufacturing apparatus and requires complicated operations and external devices such as a pump. Durability and ease of use are obstacles to practical use. On the other hand, lateral flow and flow-through paper assay devices manufactured using a porous medium move the detection target in the porous medium due to capillary action, and interpret the presence or absence of the target. The above obstacles can be overcome without requiring complicated operations and external devices such as pumps. For this reason, it has attracted a great deal of attention in the environment where low cost is required, such as point-of-care testing (POCT) for medical diagnosis and developing countries.
  • POCT point-of-care testing
  • Patent Document 1 a method of sensitizing immunochromatography using a resonance plasmon effect between labeled substances such as antibodies (Patent Document 2), a polymerized photoresist or a curable polymer inside a hydrophilic porous medium
  • Patent Document 3 a method of providing a formed fluid-impermeable barrier and realizing a complicated flow path pattern and reaction (Patent Document 3), and a method of developing a solution in a plurality of flow paths arranged in parallel to the dipstick method.
  • Patent Document 1 a control line made of a casein solution or the like is used to prevent bleeding on a porous medium and to localize the band, thereby realizing high sensitivity. This improvement is limited to the case where bleeding has a large effect on the porous medium, and does not realize general-purpose and reliable high sensitivity and high accuracy.
  • Patent Document 2 sensitization of color development and light emission is realized by a resonance plasmon effect between labeling substances, but the distance between the labeling substances is accurately controlled on a porous medium such as paper used for immunochromatography. This is difficult and sensitization with a certain reproducibility cannot be achieved for each assay.
  • Patent Document 3 it is possible to integrate complicated fluid passages on a porous medium by patterning and laminating the porous medium, but complicated and expensive operations such as polymerization photoresist at the time of production. Need. Furthermore, the method for increasing the sensitivity is not specified.
  • one object of the present invention is to provide an assay device that achieves high-sensitivity and high-accuracy in a general-purpose and reliable manner using a porous medium.
  • Another object of the present invention is to provide an assay device that allows a multi-stage assay.
  • the present inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems, and form a flow path space for a liquid sample in which no porous medium exists from two fluid-impermeable members and an interposed member disposed therebetween.
  • the present invention has been completed by providing an assay region in such a space.
  • the present invention is as follows.
  • An assay device comprising: A microchannel having a tip, A porous medium disposed near the tip of the microchannel; A space portion disposed between the microchannel and the porous medium, The fluid that has moved in the microchannel based on the lateral flow is absorbed in contact with the porous medium beyond the space, and then separated in the space so that the fluid is retained in the microchannel.
  • An assay device configured to be
  • Item 2 The assay device according to Item 1, wherein a cross-sectional area of the space portion is larger than a cross-sectional area of the microchannel.
  • Item 3 The assay device according to Item 1, wherein the volume of the space is 0.001 ⁇ l or more and 10,000 ⁇ l or less, and the volume ratio of the space to the microchannel is 0.01 or more.
  • the fluid is a first liquid and a second liquid;
  • the first liquid that has moved from the microchannel to the space is separated into two by the space, one is left in the microchannel, and one is absorbed by the porous medium,
  • the second liquid that has moved through the microchannel pushes out the first liquid that has been placed in the microchannel to the porous medium, and the first liquid and the second liquid are exchanged.
  • Assay device is a first liquid and a second liquid
  • the width of the space portion is larger than the width of the microchannel, the height of the space is equal to or greater than the height of the microchannel, and the microchannel and the porous medium with respect to the width of the microchannel The ratio of the distance between and is 0.5-5 times,
  • the microchannel and the space have the same width, the height of the space is larger than the height of the microchannel, and the distance B between the microchannel and the porous medium with respect to the width of the microchannel The ratio of 0.5 to 5, (Iii)
  • the space is formed so as to be tapered from the tip of the microchannel to both sides in the width direction, and communicated with the space containing the porous medium at the end of the taper.
  • the ratio of the distance between the microchannel and the porous medium to the width of the path 76 is 1 to 5, (Iv)
  • the side surface of the microchannel is enlarged in a substantially arc shape on both sides in the width direction from the front end of the microchannel so as to taper on both sides in the width direction, and communicates with the space containing the porous medium at the end of the taper.
  • the space portion is formed, and the ratio of the distance between the microchannel and the porous medium to the width of the microchannel is 1 to 5, or (v) the space portion of the microchannel is a plan view.
  • a first portion that extends from the tip and curves toward the longitudinal axis passing through the center in the width direction of the microchannel, and passes through the inflection point and curves outward from the assay device in the opposite direction to the first portion.
  • a second portion communicating with the space portion containing the porous medium, and having a side surface whose width increases from the tip of the microchannel toward the space portion containing the porous medium, and the microchannel
  • the ratio of the distance between the micro-channel and the porous medium to the width of 1 to 5 is 1 to 5 Item 5.
  • Item 6 The assay device according to Item 1, further comprising a second porous medium disposed in the fluid introduction part of the microchannel.
  • Item 7. The assay device according to Item 6, further comprising plasma separation paper on the second porous medium.
  • Item 8 The assay device according to Item 6, wherein the microchannel and the space are subjected to a hydrophilic treatment, and the first porous medium and the second porous medium are hydrophilic.
  • Item 9 The assay device according to Item 1, wherein the microchannel, the space, the first porous medium, and the second porous medium are sandwiched between a pair of fluid-impermeable members.
  • Item 10 The assay device according to Item 9, wherein the surface of the fluid impermeable member constituting the microchannel is a transparent sheet or film.
  • Item 11 Item 2. The assay device according to Item 1, further comprising an assay reagent in a microchannel between the fluid introduction part and the space part.
  • a multistage assay can be performed by repeatedly flowing and stopping a plurality of liquids continuously in the same channel.
  • FIG. 1 Schematic sectional view of the microfluidic device of FIG. 1,
  • FIG. 1 Schematic plan view.
  • (A) to (f) Schematic showing the principle of solution exchange when two different solutions are applied.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of another embodiment of the microfluidic device of the present invention provided with an enlarged width portion.
  • the graph which shows the example of solution exchange.
  • the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents fluorescence intensity.
  • the device on the left is a comparative device in which nitrocellulose paper is arranged in the assay region, and the device on the right is the device of the present invention.
  • the dark bar is when there is 20 ng / ml (10 mL) adiponectin of the specimen, and the white bar refers to the control without specimen.
  • the vertical axis represents the intensity of chemiluminescence.
  • the graph which shows the assay result of the device of this invention which fixed the primary antibody and the secondary antibody to the microchannel beforehand.
  • the graph which shows the assay result of another device of this invention using an enzyme The graph which shows the relationship between adiponectin concentration and chemiluminescence intensity.
  • lateral flow refers to the flow of fluid that moves with gravity settling as the driving force.
  • the movement of the fluid based on the lateral flow means that the driving force of the fluid due to gravity settling is dominant, which is different from the movement of the fluid due to the capillary phenomenon in which the interfacial tension is dominant (dominant).
  • the “microfluidic device” refers to an apparatus that performs chemical or biochemical reaction in a channel capable of detecting or measuring an analyte with a fluid of the order of ⁇ l, that is, 1 ⁇ l or more and less than 1,000 ⁇ l. .
  • microchannel refers to a channel space in a microfluidic device that enables detection or measurement of a specimen with a fluid of the order of ⁇ l, that is, 1 ⁇ l or more and less than 1,000 ⁇ l.
  • liquid sample refers not only to a chemically pure liquid sample but also to a sample in which a gas, another liquid or solid is dissolved, dispersed or suspended in the liquid.
  • analyte refers to a compound or composition that is detected or measured from a liquid sample, such as a saccharide (eg, glucose), protein or peptide (eg, serum protein, hormone, enzyme, immunomodulator, lymphokine).
  • a saccharide eg, glucose
  • protein or peptide eg, serum protein, hormone, enzyme, immunomodulator, lymphokine.
  • fats amino acids, nucleic acids, steroids, vitamins, pathogens and their antigens, natural or synthetic chemicals, pollutants, for therapeutic purposes Or illegal drugs, as well as metabolites or antibodies of these substances.
  • plastic refers to a material that can be polymerized or polymerized or molded using a polymer material as an essential component, and becomes a plastic material when heated to a temperature higher than the softening temperature.
  • the plastic includes a polymer alloy in which two or more kinds of polymers are combined.
  • film refers to a film-like material having a thickness of 200 ⁇ m or less
  • sheet refers to a thicker film
  • the term “soft” means that the fluid-impermeable member is hard enough to be deformed by the pressure of the liquid sample when the liquid sample is passed through.
  • arranged at the end means that the end is arranged so that at least a part thereof is included, and “disposed near the end” means that the end is contacted. It may or may not be, but refers to being arranged next to the end without interposing another tangible member.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a microfluidic device 10 as an assay apparatus of the present invention.
  • the microfluidic device 10 includes a first fluid impermeable member 12 and a second fluid impermeable member 20.
  • first fluid impermeable member 12 and the second fluid impermeable member 20 are substantially rectangular transparent and soft sheets or films.
  • the material of the first and second fluid-impermeable members 12 and 20 is, for example, plastic, and is preferably plastic having a contact angle of 90 degrees or less that promotes lateral flow (described later) of a hydrophilic liquid sample. .
  • plastics include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinylidene chloride (PVDC), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyolefin (PO), nylon, poly Biodegradability including methyl methacrylate (PMMA), cycloolefin copolymer (COC), cycloolefin polymer (COP), polycarbonate (PC), polydimethylsiloxane (PDMS), polyacrylonitrile (PAN), polylactic acid (PLA) Plastics or other polymers or combinations thereof can be mentioned.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • PS polystyrene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • PO polyolefin
  • nylon nylon
  • PMMA methyl methacrylate
  • COC cycloolefin copolymer
  • COP
  • an adhesive tape 26 as an interposed member is disposed between the first fluid impermeable member 12 and the second fluid impermeable member 20, an adhesive tape 26 as an interposed member is disposed.
  • the adhesive tape 26 has adhesive surfaces on the upper and lower surfaces, and the fluid-impermeable members 12 and 20 are respectively bonded to the adhesive tape 26 on the upper and lower surfaces of the adhesive tape 26 so as to be substantially parallel and substantially horizontal to each other.
  • the first fluid impermeable member 12 has a proximal end portion 14 and a distal end portion 16
  • the adhesive tape 26 has a proximal end portion 28 and a distal end portion 30, and the second fluid impermeable member 20 has a proximal end portion. It has a portion 22 and a tip portion 24.
  • the three members 12, 20, and 26 are configured to have shapes and dimensions corresponding to the base end portions 14, 22, and 28 and the distal end portions 16, 24, and 30 stacked on each other.
  • the proximal end portion 28 of the adhesive tape 26 is provided with an opening 32 into which a second porous medium, in particular, a developing paper 42 which is a hydrophilic porous medium is fitted, and the distal end portion 30 is made of the first porous medium.
  • An opening 34 into which an absorbent paper 44 is fitted is provided, and the opening 32 and the opening 34 are connected to each other via a gap 40 formed between a pair of side extending portions 36 and 38.
  • the gap 40 is narrower than the openings 32 and 34, and the pair of laterally extending portions 36 and 38 extend in the longitudinal direction of the gaps 40 and are separated from each other in the width direction perpendicular to the longitudinal direction. Are lined up.
  • the developing paper 42 acts to permeate and spread the liquid sample.
  • a projecting portion is provided on the front end side of the developing paper 42, the projecting portion is disposed in the gap 40, and a liquid sample that has been immersed in the developing paper 42 and developed is a micro channel 76 (FIG. 2 (FIG. 2)). a)).
  • the absorbent paper 44 that absorbs the developed liquid sample is provided at a position separated from the microchannel 76 by a space portion 82 (see FIG. 2A), which will be described later, in the opening 34 into which the absorbent paper 44 is fitted. .
  • the material of the spread paper 42 and the absorbent paper 44 may be the same or different.
  • the developing paper 42 and the absorbent paper 44 are preferably a hydrophobic material when the liquid sample is hydrophobic, and are preferably a hydrophilic material when the liquid sample is hydrophilic.
  • the developing paper 42 and the absorbent paper 44 are hydrophilic porous media, for example, cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, filter paper, tissue paper, toilet paper, paper towel, or cloth, or a hydrophilic porous polymer that transmits water It may be one of
  • the developing paper 42 is preferably formed of a material that hardly or hardly adsorbs the test substance or assay reagent in the liquid sample. In addition, even if there is no development paper 42, it may be in a state where the liquid sample flows from the inlet to the microchannel 76 and is in a state where hydrophilic treatment / hydrophobic treatment is performed. Such a shape means that in the structure of the assay device from the injection port to the microchannel 76, the space to the microchannel 76 is not completely blocked so as to prevent the flow of the liquid sample. .
  • the flow of the liquid sample to the micro flow path 76 is mainly caused by a lateral flow in the substantially horizontal direction in the micro flow path 76 of the liquid sample, and therefore, the primary side pressure before the liquid sample reaches the developing paper 42, and It is desirable that the differential pressure of the secondary side pressure after the liquid sample flows through the developing paper 42 is small, and the differential pressure is such that the differential pressure is less than the lateral flow of the liquid in the microchannel is stopped. Paper 42 needs to be selected.
  • the amount of the liquid sample penetrating the developing paper 42 needs to be smaller than the total amount of liquid introduced from the inlet. In order to avoid the effect of slowing the flow rate, it is desirable that the developed paper 42 has a small amount of liquid that can penetrate.
  • the amount of the liquid sample is usually in micro units, that is, about 1 ⁇ l or more and less than about 1 ml, preferably about 1.5 ⁇ l, more preferably about 3.0 ⁇ l or more, the detection sensitivity becomes stable and the detection becomes easy.
  • the upper limit amount of the liquid sample is usually several ⁇ l to several hundred ⁇ l, for example. Thus, in many cases, even a single drop of liquid sample can be detected.
  • the amount of the liquid sample may be less than or equal to the volume of the microchannel 76, but when the amount of the liquid sample is larger than the volume of the microchannel 76, the space portion 82 (FIG. )) works well as a valve mechanism.
  • Liquid samples are in particular hydrophilic liquid samples, including human or animal whole blood, serum, plasma, urine, stool dilution, saliva, or cerebrospinal fluid. It is. In this case, a diagnostically effective sample in a liquid sample can be measured for uses such as pregnancy test, urine test, stool test, adult disease test, allergy test, infectious disease test, drug test, or cancer test.
  • Liquid samples also include food suspensions, drinking water, river water, soil suspensions, etc., to measure pathogens in foods and drinking water, and in river water and soil. It is also possible to measure contaminants.
  • the first fluid-impermeable member 12, the adhesive tape 26, and the second fluid-impermeable member 20 have the spread paper 42 disposed in the opening 32, the absorbent paper 44 disposed in the opening 34, and absorption.
  • the paper 44 and the first fluid impermeable member 12 are connected to each other with an optional pair of double-sided adhesive tapes 46 and 48 provided.
  • the first fluid impermeable member 12, the second fluid impermeable member 20, and the adhesive tape 26 form a flow path 72 through which the liquid sample passes.
  • the first fluid impermeable member 12, the second fluid impermeable member 20, and the pair of laterally extending portions 36, 38 define a linear micro flow path 76
  • the development paper 42 is arranged at and near the base end portion 78 of the microchannel 76 as an introduction portion for a fluid or liquid sample.
  • the tip 80 of the microchannel 76 is connected to the space 82, and the absorbent paper 44 is disposed at a position sandwiching the space 82 from the tip 80 of the microchannel 76.
  • the configuration of the flow path 72 is such that the base end space for accommodating the developing paper 42, the micro flow path 76, the space portion 82 as a valve mechanism, and the absorbent paper 44 are accommodated continuously from right to left.
  • the base end space that accommodates the developing paper 42 and the distal end space 84 that accommodates the absorbent paper 44 are substantially closed.
  • the volume of the space portion 82 is larger than that of the micro flow channel 76, and the cross sectional area of the space portion 82 is larger than the cross sectional area of the micro flow channel 76.
  • the volume of the space 82 is not particularly limited, but is usually 0.001 ⁇ l or more and 10,000 ⁇ l or less. Further, the volume ratio of the space 82 to the micro flow path 76 is not particularly limited, but is, for example, 0.01 or more.
  • the space portion 82 and the microchannel 76 are preferably subjected to a hydrophilic treatment in order to increase the hydrophilicity of the surface in contact with the liquid sample.
  • Hydrophilic treatment includes treatment with a blocking agent that prevents non-specific adsorption of specific conjugates in the liquid sample to the channel, including commercially available blocking agents such as Block®Ace, bovine serum albumin, Examples include casein, skim milk, gelatin, surfactant, polyvinyl alcohol, globulin, serum (eg, fetal bovine serum or normal rabbit serum), ethanol, and MPC polymer.
  • blocking agents can be used alone or in admixture of two or more.
  • the height of the microchannel 76 is, for example, about 15 ⁇ m or more and 1,000 ⁇ m (1 mm) or less.
  • the width of the microchannel 76 is, for example, not less than about 100 ⁇ m and not more than about 10,000 ⁇ m (1 cm).
  • the length of the microchannel 76 is, for example, not less than about 10 ⁇ m and not more than about 10 cm.
  • the volume of the microchannel 76 is 0.1 ⁇ l or more and 1,000 ⁇ l or less, preferably 1 ⁇ l or more and less than 500 ⁇ l.
  • an assay region 74 includes an assay reagent that reacts with a specimen in a liquid sample to produce a detectable result.
  • This detectable result may be observable with the naked eye (for example, a color change) or may be detectable only with a spectrometer or other measuring means.
  • the assay reagent may be a chemical or color reagent such as an iron (III) ion that develops color upon reaction with the sample, or reacts with an enzyme, antibody, epitope, or sample to produce a detectable result. It may be any other substance to be made.
  • the assay reagent is fixed to the assay region 74 by a well-known immobilization technique such as physical adsorption method or chemical adsorption method, preferably the first fluid impermeable member 12 or the second fluid impermeable member 20, particularly preferably.
  • the first fluid impermeable member 12 may be fixed.
  • the assay reagent may be bound with an arbitrary labeling substance such as a radioisotope, an enzyme, a colored molecule such as gold colloid, latex, a dye, a fluorescent substance, or a luminescent substance in order to amplify a detection signal.
  • an arbitrary labeling substance such as a radioisotope, an enzyme, a colored molecule such as gold colloid, latex, a dye, a fluorescent substance, or a luminescent substance in order to amplify a detection signal.
  • the assay region 74 includes a first assay reagent fixing position 86 and a second assay reagent fixing position 88, and the analyte in the liquid sample reacts with the second assay reagent; After the complex of the specimen and the second assay reagent moves, the complex reacts with the first assay reagent, and usually the specimen-second assay reagent complex and the first assay at the fixed position 86 of the first assay reagent. The reagent forms an additional complex, and the signal of the complex is detected by known methods.
  • the first assay reagent is a primary antibody
  • the second assay reagent is a secondary antibody
  • the primary and secondary antibodies bind to two different epitopes of the specimen
  • the secondary antibody is The primary antibody binds to the epitope of the analyte and binds to the secondary antibody, at least one of the primary antibody and the secondary antibody is labeled, and the primary antibody is fixed at the fixing position 86, The secondary antibody moves from the fixed position 88 according to the flow of the liquid sample, and a complex of the antigen, the primary antibody, and the secondary antibody is detected at the fixed position 86.
  • the assay reagent contains an antigen, and the signal of the complex produced by the antigen-antibody reaction is detected in the same manner.
  • the sample is an enzyme, detection or measurement can be performed in the same manner using the specificity of the enzyme substrate reaction using the assay reagent as a substrate.
  • the first assay reagent may be an enzyme and optionally the second assay reagent may be a color reagent.
  • a control region is provided on the downstream side (tip side) where the assay reagent is provided in the microchannel 76 to confirm that a sufficient amount of sample has reached the assay region.
  • the control region is provided with a control reagent that can bind to an analyte in the liquid sample and move with the flow of the liquid sample while moving with the flow of the liquid sample (for example, the second assay reagent described above), but does not bind to the analyte.
  • the control reagent can be any molecule or composition known in the art.
  • a cover member 50 serving as a first casing for providing robustness or rigidity to the microfluidic device 10 is provided on the first fluid-impermeable member 12. Also, below the second fluid-impermeable member 20, a base member 51 as a second casing for providing the strength or rigidity of the microfluidic device 10 is provided below the second fluid-impermeable member 20, a base member 51 as a second casing for providing the strength or rigidity of the microfluidic device 10 is provided below the second fluid-impermeable member 20, a base member 51 as a second casing for providing the strength or rigidity of the microfluidic device 10 is provided. The cover member 50 and the base member 51 are connected to the fluid-impermeable member 12 and the fluid-impermeable member 20 using the same adhesive tape as the adhesive tape 26 or a similar member.
  • the cover member 50 includes a proximal end portion 54 and a distal end portion 56, and a pair of laterally extending portions 58, 60 extending in the longitudinal direction of the proximal end side of the distal end portion 56 and extending perpendicularly to the longitudinal direction. They are arranged side by side in the width direction. Therefore, a slit 62 as an opening for observing the assay region 74 is formed through most of the longitudinal direction of the cover member 50 between the pair of laterally extending portions 58 and 60. Since the slit 62 is in a position corresponding to the assay region 74, as shown in FIG. 2B, when the specimen in the liquid sample is analyzed by the microfluidic device 10 of the present invention, the slit 62 and the transparent second The observer can visually observe the assay region 74 through one fluid-impermeable member 12.
  • the tip 52 of the base member 51 is provided with a recess 53 for accommodating the absorbent paper 44, and the micro flow path 76 can be kept horizontal even when the thickness (height) of the absorbent paper 44 is larger than the height of the adhesive sheet 26. Makes it possible to maintain.
  • the adhesive tape 64 is disposed on the base end side of the base end portion 54 of the cover member 50, and a plasma separation paper 67 that separates plasma components from the whole blood is adhered on the adhesive tape 64.
  • An adhesive tape 68 is further adhered on the plasma separation paper 67.
  • Circular holes 66 and 69 are formed in the adhesive tapes 64 and 68. The circular holes 66 and 69 align with the circular holes 18 of the first fluid impermeable member 12 when the microfluidic device 10 is assembled.
  • the adhesive tapes 64 and 68 are hydrophobic and function to prevent the liquid sample from leaking out from the circular hole 66, and the plasma separation paper 67 is sandwiched between the adhesive tapes 64 and 68, so that the plasma separation paper 67
  • the degree of sealing is increased, drying of the liquid sample that wets the plasma separation paper 67 can be reduced, and the liquid sample in the flow path 72 is less likely to volatilize.
  • the adhesive tape 68 is hydrophobic, the liquid sample placed on the hole 69 is prevented from leaking out of the hole 69 and can flow to the developing paper 42 with high reproducibility. .
  • the cover member 50 and the base member 51 may be formed of any material, but are preferably formed of paper, particularly cardboard, in terms of cost reduction and manufacturability of the microfluidic device 10.
  • the specimen is detected based on a color change, if the base member 51 is white, the color contrast due to the color change can be clearly read.
  • the cover member 50 and the first fluid-impermeable member 12 are formed with air vent holes 70 penetrating the cover member 50 and the first fluid-impermeable member 12, and the liquid sample passes through the flow path 72 during the assay.
  • the air from the flow path 72 is extracted from the microfluidic device 10.
  • the first liquid 90 which is a liquid sample, is applied to the inlet of the microfluidic device 10 (FIG. 3A). Then, the first liquid 90 penetrates into the developing paper 42 by the capillary force, flows along the tip of the developing paper 42, and flows into the micro flow path 76 (FIG. 3B).
  • the principle of fluid movement in the device of the present invention is considered as follows.
  • peeling electrification occurs on the opposite surfaces of the fluid-impermeable members 12 and 20, thereby attracting water molecules to the surfaces of the fluid-impermeable members 12 and 20.
  • the first liquid 90 flows without greatly reducing the moving speed.
  • the flow of the liquid sample that has contacted the porous medium beyond the space (82) is absorbed by the porous medium by the space 82 that is the valve mechanism in front of the absorbent paper 44 installed in the downstream portion.
  • the latter is separated into two parts, one in the absorbent paper 44 and the other in the microchannel 76 (FIG. 3C).
  • the first liquid 90 flows stably until there is no excess permeate on the developing paper 42 (on the plasma separating paper 67 when the plasma separating paper 67 is present, and on the upper surface of the inlet when there is no developing paper 42).
  • the first liquid 90 is entirely drawn into the microchannel 76.
  • the second liquid 92 which is a reagent solution necessary for the assay is dropped (FIG. 3 (d))
  • the second liquid 92 is moved again in the microchannel 76 by the lateral flow (FIG. 3 (e)).
  • the entire amount is drawn into the micro flow path 76, and the first liquid 90 filled in advance is pushed out to the absorbent paper 44 and exchanged with the second liquid 92 (FIG. 3 (f)).
  • the amount of the first liquid 90 is larger than the volume of the microchannel 76, and the first liquid 90 is filled in advance so as to fill almost the entire volume in the microchannel 76.
  • the space 82 separates the flow of the first liquid 90 into two, and the first liquid 90 placed in the microchannel 76 is the microchannel.
  • the first liquid 90 is placed in the micro flow path 76 so as to satisfy almost the entire volume in 76, and the first liquid 90 and the second liquid are exchanged. Therefore, a multi-step antigen-antibody reaction such as ELISA can be easily performed.
  • the amount of the second liquid 92 is set to be equal to or larger than the amount of the first liquid 90 filled in the microchannel 76. If the amount of the second liquid 92 is smaller than the amount of the first liquid 90 filled in the micro flow path 76, the first liquid 90 does not flow through the micro flow path 76 even if the second liquid 92 is flowed through the micro flow path. The first liquid 90 and the second liquid 92 remaining as a sphere at the tip 80 are not well separated. Alternatively, even if the sphere composed of the first liquid 90 is broken at the tip 80 and absorbed by the absorbent paper 44, the entire amount of the first liquid 90 filled in the microchannel 76 cannot be reliably exchanged. .
  • FIGS. 4I to VIII show an experiment using a blue ink solution for confirming the action of the valve mechanism of the microfluidic device 10.
  • Absorbent paper 44 was placed on the tip side of the microchannel, and a blue ink solution was injected into the microchannel.
  • the width of the space 82 is larger than the width of the microchannel 76, preferably 2 times or more, more preferably 3 times or more.
  • the ratio of the distance between the microchannel 76 and the absorbent paper 44 with respect to the width of the microchannel 76 is about 0.5 to about 5 times, more preferably about 1 to 5 times.
  • the height of the bottom surface of the space portion 82 is the same as the height of the bottom surface of the microchannel 76.
  • the liquid in the micro flow channel is in contact with the developing paper 42 arranged on the upstream side, the liquid in the flow channel is not sucked into the absorbent paper 44 on the downstream side (FIG. 4VIII).
  • a valve mechanism that autonomously repeats the growth and destruction of the sphere on the downstream side of the microchannel, it is possible to automatically flow and leave the liquid in the microchannel.
  • the interfacial tension acting between the wall surface of the microchannel and the liquid acts predominantly, and the fluid moves so as to pull up the liquid depending on the surface tension of the liquid.
  • the tip of the fluid In the process of flowing, the tip of the fluid is concavely curved with respect to the space, and the surface tension of the liquid acts to reduce the surface area, so that a force acts to flatten the concave surface. Since the front end of the fluid needs to be horizontal in order to become flat, the liquid flows as a result.
  • the tip of the microchannel does not form a sphere with the liquid shape convex to the space. Therefore, when the capillary force is dominantly acting on the fluid rather than the lateral flow, the phenomenon that the fluid leaks from the tip portion does not occur.
  • the first liquid blue ink is allowed to flow through the microchannel 76.
  • the fluid stays in the space portion 82 in a state of being continuous with the ink in the microchannel 76 without repeating the growth and destruction of the sphere (FIGS. 5I-V), and eventually the space portion.
  • the absorbent paper 44 is reached (FIG. 5 VI-VIII).
  • the second liquid 92 also continues in the space 82 in a state of being continuous with the ink in the microchannel 76 without repeating the growth and destruction of the sphere. And mixed with the first liquid 90 remaining in the space 82 (FIG. 5IX-XII).
  • the ink flowing through the micro flow channel 76 and the ink in the space 82 are not separated, resulting in poor solution exchange.
  • the effect of the first embodiment will be described.
  • the detection sensitivity is greatly increased compared to the conventional immunochromatography or dipstick method in which the assay region is present in the porous medium.
  • the improvement of the frequent false positive and false negative problems can be greatly expected.
  • the microchannel 76 is a space, a small amount of the liquid sample is generally required as compared with the conventional immunochromatography or dipstick method in which the liquid sample moves on the porous medium.
  • the measurement sensitivity is high and stable, the sample can be quantified.
  • first and second fluid-impermeable members 12 and 20 that define the micro flow path 76 are made of a plastic soft film or sheet having a contact angle of 90 degrees or less, an external device such as a pump
  • the liquid sample can be moved by an autonomous lateral flow without using the.
  • the first fluid-impermeable member 12 and the second fluid-impermeable member 20 are transparent sheets or films, the assay region 74 in the microchannel 76 can be visually observed.
  • the capillary force of the absorbent paper 44, the surface tension of the gas-liquid interface of the liquid sample, and the space 82 as a valve mechanism are installed.
  • the fluid that has moved in the micro flow channel 76 mainly based on the lateral flow grows into a sphere in the space portion 82 at the distal end portion 80, and the sphere in contact with the absorbent paper 44 is destroyed and porous.
  • the shape and / or dimensions are absorbable by the quality medium 44.
  • the operation of “flowing / stopping” the liquid sample into the microchannel can be autonomously performed.
  • the microchannel 76 can be configured at a lower cost and more easily than thermocompression bonding.
  • the developing paper 42 which is a hydrophilic porous medium, is provided at the base end portion of the flow path 72, the liquid that has passed through the plasma separation paper 67 is reliably reproduced from the developing paper 42 into the micro flow path 76. Is sucked in and fluidized.
  • plasma separation using a separation membrane or a fine channel often causes problems such as blood flow aggregation or clogging, or the separation flow stops, or hemolysis or blood cell components are mixed by strong pressure from a pump or the like.
  • the spread paper and / or the porous medium is cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, filter paper, tissue paper, toilet paper, paper towel, fabric, porous polymer, etc. Can be used easily.
  • the microfluidic device 10 can be manufactured very inexpensively and easily using commercially available inexpensive porous media, transparent film, adhesive tape, and paper, it can be purchased so far in hospitals in developing countries. In addition to being able to expand to new customers, it can also be expanded to OTC markets in Japan and developed countries, contributing to improving the quality of life (QOL) of people around the world.
  • the material of the component of the microfluidic device 10 is, in particular, the material of the first and second fluid-impermeable members 12 and 20 is plastic, the interposed member is the adhesive tape 26, the cover member 50 and the base member 51 are paper. Since all of the materials are soft as described above, the sample in the microchannel 76 can be collected by cutting with a scissors or a cutter. Therefore, it can be used as a life science research support tool for the next phase such as gene analysis.
  • At least one of the first and second fluid-impermeable members 12, 20 and the interposition member may be translucent or opaque, and in addition to plastic, fluid such as resin, glass or metal It may be formed from other materials that do not penetrate.
  • the materials of the first and second fluid-impermeable members 12, 20 and the interposition member may be the same or different. When the materials of the first and second fluid-impermeable members 12, 20 and the interposition member are different, only the first fluid-impermeable member 12 may be a transparent material, or the first fluid-impermeable member 12 Only the permeable member 12 may be a soft sheet or film.
  • the shape and dimensions of the hole 18 of the first fluid-impermeable member 12 and the hole 66 of the adhesive tape 64 are not particularly limited as long as they communicate with the developing paper 42.
  • the height of the bottom surface of the space portion 82 is lower than the height of the bottom surface of the microchannel 76.
  • the height of the bottom surface of the space portion 82 and the bottom surface of the microchannel 76 May be the same.
  • the shape of the space portion 82 is not limited to the shape of the first embodiment. For example, various shapes shown in the plan views of FIGS. 7A to 7D and the side views of FIGS.
  • the adhesive tape 96 is provided on the bottom surfaces of the micro flow path 76 and the space 82, and the same material as that of the second fluid impermeable member 20 is provided thereon.
  • a fluid-impermeable sheet 98 which may be a different material or a different material, is provided, and a hydrophilic treatment layer with a blocking agent is provided on the sheet 98. A portion where the sheet 98 ends and the adhesive tape 96 is exposed forms a space 82.
  • the width of the microchannel 76 and the space portion 82 is the same, and the upper surface of the space portion 82 is the first fluid-impermeable member 12 that is the same as the upper surface of the microchannel 76, and the bottom surface of the space portion 82 is the microflow channel. It is lower than the bottom surface of the road 76. That is, the height of the space portion 82 is larger than the height of the microchannel 76.
  • the ratio (B / A) of the distance B between the microchannel 76 and the absorbent paper 44 as the first porous medium to the width A of the microchannel 76 is preferably 0.5 to 5.
  • FIGS. 7B and 7F it expands in a tapered shape from the front end of the microchannel 76 in the width direction in a plan view, and communicates with the space that accommodates the absorbent paper 44 at the end of the taper.
  • a space 82 is formed. That is, the space portion 82 corresponds to a trapezoidal portion in plan view.
  • a fluid-impermeable sheet 98 which may be the same material as the second fluid-impermeable member 20 or a different material, is provided on the bottom surfaces of the microchannel 76 and the space 82.
  • a hydrophilic treatment layer with a blocking agent is applied thereon.
  • the ratio (B / A) of the distance B between the microchannel 76 and the absorbent paper 44 to the width A of the microchannel 76 is preferably 1 to 5.
  • FIGS. 7 (c) and 7 (g) in a plan view, from the front end of the microchannel 76, it is substantially arcuate on both sides in the width direction (generally a quarter of a circle) and is tapered on both sides in the width direction.
  • the side surface is enlarged, and a space portion 82 is formed so as to communicate with the space for accommodating the absorbent paper 44 at the end of the taper.
  • a fluid-impermeable sheet 98 which may be the same material as the second fluid-impermeable member 20 or a different material, is provided on the bottom surfaces of the microchannel 76 and the space 82.
  • a hydrophilic treatment layer with a blocking agent is applied thereon.
  • the ratio (B / A) of the distance B between the microchannel 76 and the absorbent paper 44 to the width A of the microchannel 76 is preferably 1 to 5.
  • the space 82 is curved toward the longitudinal axis extending from the tip of the microchannel 76 and passing through the center in the width direction of the microchannel in plan view.
  • a fluid-impermeable sheet 98 which may be the same material as the second fluid-impermeable member 20 or a different material, is provided on the bottom surfaces of the microchannel 76 and the space 82. Further, a hydrophilic treatment layer with a blocking agent is applied thereon.
  • the ratio (B / A) of the distance B between the microchannel 76 and the absorbent paper 44 to the width A of the microchannel 76 is preferably 1 to 5.
  • the upper surface of the space portion 82 is the upper surface of the microchannel 76. It is composed of the same first fluid impervious member 12 and is flush.
  • the bottom surface of the space portion 82 is preferably lower than the bottom surface of the microchannel 76, and the height of the space portion 82 is preferably greater than the height of the microchannel 76, but the bottom surface of the space portion 82 and the bottom surface of the microchannel 76 are also flush. It may be.
  • the space portion 82 acts as a valve mechanism, so that solution exchange is performed well (data not shown).
  • the interposition members including the adhesive tape 26 may be stacked with a plurality of interposition members.
  • the interposition member is not limited to a single member, and may be composed of a plurality of members connected in the horizontal direction so that there is no leakage of the liquid sample.
  • three adhesive tapes 26 may be laminated and bonded.
  • the two lower adhesive tapes 26 are cut in the middle of the longitudinal direction, and when the three are laminated, the thickness of the microchannel 76 can be reduced at the location of the cut 27, but the second fluid If the impermeable member 20 is made of a soft film such as PVDC, it is possible to cover the flow paths with different steps according to the unevenness. Providing a location where the thickness is increased in the flow path creates a protrusion for the liquid sample to remain in the flow path due to the viscous force.As a result, the force for the fluid to remain in the flow path is increased. It can be reduced.
  • the interposition member is not limited to the adhesive tape 26, and any other member may be used as long as it can seal the space where the fluid including the microchannel 76 and the space 82 flows.
  • it may be joined to the fluid-impermeable members 12 and 20 by thermocompression bonding using plastic or film as an interposed member, or may be joined using an adhesive, or surface modification by surface plasma treatment.
  • it is not limited to double-sided tape.
  • the distal end portion 30 of the intervening member may be closed, and the entire intervening member may be formed in an annular shape to improve the liquid tightness of the assay device.
  • the liquid sample is not limited to blood, and various specimens in various liquid samples can be detected.
  • the adhesive tape 68 and the plasma separation paper 67 may be omitted, and a filter for removing substances in the liquid sample which is not preferable for the assay is provided instead of the plasma separation paper 67. Also good.
  • a hydrophilic film as the second porous medium may be provided at or near the base end of the flow path 72 in order to perform hydrophilic treatment instead of or in addition to the development paper 42. Good.
  • a hydrophilic membrane means a blocking agent that prevents non-specific adsorption of a specific conjugate in a liquid sample to a channel, including commercially available blocking agents such as Block Ace, bovine serum albumin, casein, and skim milk. Gelatin, surfactant, polyvinyl alcohol, globulin, serum (eg, fetal bovine serum or normal rabbit serum), ethanol, MPC polymer, and the like. Such blocking agents can be used alone or in admixture of two or more. As long as the slit 62 provided in the cover member 50 is located at a position corresponding to the assay region 74 and the assay region 74 can be observed, the shape and dimensions are not particularly limited.
  • the cover member 50 and / or the base member 51 may be formed from a porous medium other than paper, plastic, resin, glass, or metal.
  • a slit may be provided in the base member 51.
  • the base member 51 is provided with a slit such as the slit 62 in FIG. 1, and the microfluidic device is mounted on a mirror surface reflecting aluminum or a metal plate made of aluminum and stainless steel. Measurements may be made in O
  • tip part 52 of the base member 51 may be abbreviate
  • first fluid impermeable member 12 and / or the second fluid impermeable member 20 itself provides sufficient strength or rigidity to the configuration of the microfluidic device 10, the cover member 50 and / or the base The member 51 may be omitted.
  • the first fluid impermeable member 12, the second fluid impermeable member 20, the adhesive tape 26, the cover member 50, and the base member 51 have the same shape and dimensions, but the micro flow path 76 is secured.
  • the cover member 50 and the base member 51 are made larger in size than the other members and the cover member 50 and the base member 51 are connected to each other, for example, the shape and dimensions of each member may be changed as appropriate.
  • the hole 70 for venting the flow path 72 may be provided anywhere on the absorbent paper 44 or in the vicinity thereof so long as it is in air communication with the flow path 72, or even if the hole 70 is not provided. It may be omitted as long as the fluidic device 10 operates.
  • the microfluidic device 10 may include a plurality of flow paths. For example, as shown in another example of FIGS. 9A and 9B, the microfluidic device 10 includes four flow paths 72, and the four flow paths 72 are merged at the base end to be adjacent to each other. They are arranged radially so as to form an angle substantially perpendicular to the path 72.
  • the liquid sample applied to the plasma separation paper 67 flows radially through the four microchannels 76, and the analyte in the liquid sample is analyzed or detected in the assay region 74 of each microchannel 76, and an extra liquid sample is obtained. Is absorbed by the absorbent paper 44. If different assay reagents are arranged in the assay region 74, up to four items can be analyzed or detected simultaneously in one liquid sample.
  • the micro flow path 76 may further include a width expanding portion 94 that is wider than the micro flow path 76 in the middle.
  • the widened portion 94 When the widened portion 94 is used as the assay region 74 and an assay reagent such as a primary antibody is bound, for example, compared to the case where the width of the microchannel 76 is uniform, the microchannel 76 is shorter in the length direction. Large amounts of antigens and antibodies can be reacted. In addition, if the width expanding portion 94 is circular or oval, the liquid sample flow is prevented from staying.
  • Example 1-Confirmation of solution exchange in micro flow path by valve mechanism 5 ⁇ l of buffer solution (0.1 M phosphate buffer pH 7.4) and 5 ⁇ l of fluorescent reagent (FITC) were added to the assay device of the present invention equipped with a space part of the valve mechanism. 10 nM of solution is alternately flown, and an optical probe (No. 4040 (Spot dia .: 0.4 mm, Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) is applied to the 1 mm point from the tip of the microchannel, and an optical fiber type fluorescence detector (FLE1100B) , Nippon Sheet Glass Co., Ltd.).
  • an optical probe No. 4040 (Spot dia .: 0.4 mm, Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
  • FLE1100B optical fiber type fluorescence detector
  • Example 2-Assay Using Antibody The specification of the assay device of the present invention was as follows. ⁇ Microchannel width 1mm, length 13mm. ⁇ First fluid-impermeable member (transparent film) Material: PET, Dimensions: 35mm x 12mm x 0.13mm (length x width x thickness), source: EPSON ⁇ Second fluid-impermeable member (transparent film) Material: PVDC, Dimensions: 35mm x 12mm x 0.01mm (length x width x thickness), source: Asahi KASEI ⁇ Intervening member (adhesive tape) Material: A4 adhesive transfer sheet (adhesive layer 25 ⁇ m, film layer 15 ⁇ m, adhesive layer 25 ⁇ m stacked in order), source: Pland industry ⁇ Cover member Material: Pro paper (cellulose), dimensions : 35mm x 12mm x 0.33mm (length x width x thickness), source: Aoyagi Co., Ltd., a base material with three sheets of 0.33mm thick paper laminated.
  • the two sheets have an opening having the same shape as the opening 34 and have a space in which the absorbent paper 44 having a thickness of about 0.5 mm can be sufficiently accommodated.
  • the third sheet has no space for the opening 34.
  • Material Pro paper (cellulose), dimensions: 35mm x 12mm x 0.99mm (length x width x thickness), source: Aoyagi, plasma separation paper Co., Ltd. dimensions: 5mm x 5mm (length x width), source: Nippon Pole Absorbent paper Co., Ltd. Dimensions: 8 mm ⁇ 10 mm (length ⁇ width), source: whole blood collected from a human subject manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd. was used as a liquid sample to detect adiponectin in the blood.
  • the method for preparing the interface for recognizing the specimen was as follows.
  • the first fluid-impermeable member 12 is made of PET, masking tape (rubber adhesive) is applied to the position where the antibody of the first fluid-impermeable member 12 is to be fixed, and 4% Block Ace solution (pH 7.4). After applying the phosphate buffer solution), it was allowed to stand for 1 hour to dry, and then the masking tape was peeled off.
  • a human adiponectin ELISA kit (96 ⁇ assay, CY-8050) manufactured by Circulex was used, and antibodies and antigens were prepared by the methods recommended for the kit.
  • 1% trehalose was mixed with the primary antibody solution prepared by the method recommended in the kit, 1 ⁇ L of the droplet was placed at the position where the masking tape was peeled off, and left standing for 1 hour, so that the first fluid impermeability
  • the primary antibody was fixed to the member 12.
  • the amount of antibody and the concentration of trehalose vary depending on the type of antibody and the size of the microchannel 76.
  • an interface was prepared by immobilizing a primary antibody on a circular region of 1 mm in diameter of the first fluid-impermeable member 12 by physical adsorption, and in a circular region of 1 mm in diameter.
  • the intensity of chemiluminescence was measured with a comparative example in which nitrocellulose paper was placed.
  • Nitrocellulose paper was PROTRAN® Nitrocellulose® Transfer® Membrane manufactured by Whatman.
  • the order of solution exchange was as follows. First, it was washed with 10 ⁇ L of physiological saline, reacted with 10 ⁇ L of 20 ng / ml antigen for 10 minutes, then washed with 10 ⁇ L of physiological saline, reacted with 10 ⁇ L of 200-fold diluted HRP-labeled secondary antibody solution for 10 minutes, The plate was washed with 10 ⁇ L of a saline solution, and further reacted with 5 ⁇ L of SuperSignal West Femto (Thermo Scientific) luminescent substrate solution for 30 minutes. As the measuring device, ImageQuant® LAS4000 / 4010 manufactured by GE® Healthcare was used.
  • the luminescence value in the liquid sample is larger than that in the comparative example, and the difference in the antibody reaction result between the liquid sample and the control sample is sharp. It was confirmed that the detection sensitivity was greatly increased (FIG. 12).
  • Example 3-Improved method of Example 2 In Example 2, after the primary antibody was immobilized on the first fluid-impermeable member 12 by physical adsorption, trehalose was added to the secondary antibody solution prepared by the method recommended in the kit. 3% is mixed, and this is applied onto the Block Ace on the upstream side (base end side) from the position where the primary antibody is fixed, and is allowed to stand for 1 hour, and is further applied to the first fluid-impermeable member 12. Secondary antibody was immobilized.
  • Example 4-Assay Using Enzyme An assay device having the same specifications as in Example 2 was used. However, the sample was glucose, and the Glucose Assay Kit (100 assays) manufactured by Funakoshi was used for detection of the sample.
  • the method for preparing the interface for recognizing the specimen was as follows.
  • masking tape rubber adhesive
  • Block Ace solution pH 7.4 phosphate buffer
  • Trehalose 1% was mixed with the Glucose enzyme mix solution of the kit, 1 ⁇ L of the droplet was placed at the position where the masking tape was peeled off, and allowed to stand for 1 hour to immobilize the enzyme on the first fluid-impermeable member 12. Note that the amount of enzyme and the concentration of trehalose vary depending on the type of enzyme and the size of the microchannel 76.
  • the analyte adiponectin concentrations were 0 ng / ml, 50 ng / ml, 100 ng / ml, 200 ng / ml, and 300 ng /
  • the sample was used as an ml in an assay device, and the relationship between the change in the concentration of the sample and the chemiluminescence intensity was examined.
  • FIG. 15 there is a positive correlation between the concentration of adiponectin and the luminescence intensity (FIG. 15), and it is shown that the assay device of the present invention can detect a sample with high accuracy and can be applied to quantification of an unknown sample concentration. It was.
  • the assay device using the porous medium of the present invention can measure a specimen in a liquid sample in a micro flow channel that is a space, and can achieve high sensitivity and high accuracy in general-purpose measurement. Useful.

Abstract

　アッセイ装置（１０）は、マイクロ流路（７６）と、マイクロ流路（７６）の先端部（８０）の付近に配置された多孔質媒体と、マイクロ流路（７６）と多孔質媒体の間に配置された空間部（８２）であって、マイクロ流路（７６）から空間部（８２）へ移動する流体の流量を制御する空間部（８２）とを備えている。ラテラルフローに基づいてマイクロ流路（７６）内を移動してきた流体は、空間部（８２）を超えて多孔質媒体と接触して吸収された後に、流体がマイクロ流路（７６）内に留置されるように空間部（８２)にて分離される。その結果、ポンプ等の外部装置がなくてもマイクロ流路内の溶液交換が実現される。

Description

多孔質媒体を利用したアッセイ装置
　本発明は、アッセイ装置に関し、より詳しくは多孔質媒体を利用したマイクロ流体デバイスに関する。
　微量の液を用いて生物学的・化学的スクリーニングを行うマイクロ流体デバイスは、一般的に高価な半導体製造装置を用いて作製され、煩雑な操作及びポンプ等の外部装置も必要とするため、費用、耐久性、使い易さが実用化の障害になっている。これに対し、多孔質媒体を用いて作製されるラテラルフローやフロースルー型の紙製アッセイデバイスは、毛細管現象により多孔質媒体内を検出対象物が移動して、対象物の有無を判読するため、煩雑な操作やポンプ等の外部装置を要さず、上記の障害が克服される。そのため、医療診断のPoint Of Care Testing(POCT)や、発展途上国等の低コストが要求される環境において強く注目されている。
　これまで、生体材料含有溶液を、拡散を防ぐ、カゼイン溶液等を材料とする制御ラインを予め形成しておくことによりクロマトストリップ上でのにじみを防止した、シャープで高感度なラテラルフロー型アッセイ(特許文献１)や、抗体等の標識物質間の共鳴プラズモン効果を利用してイムノクロマト法の発色を増感させる方法（特許文献２）、親水性多孔質媒体内部に重合フォトレジスト又は硬化性ポリマーから形成された流体不浸透性バリアを設け、複雑な流路パターン及び反応を実現させる方法（特許文献３）、並びにディップスティック法に並列に配置された複数の流路に溶液を展開させる方法(特許文献４)が開示されている。
特開2009-264879公報 特開2009-162558公報 特表2010-515877公報 特開2012-98237公報
　特許文献１では、カゼイン溶液等を材料とする制御ラインを使用して、多孔質媒体上でのにじみを防止及びバンドを局在化することにより高感度化を実現しているが、これは既存の多孔質媒体上でにじみが大きな影響を与える場合に限定された改善であり、汎用で確実な高感度化・高精度化を実現させない。
　特許文献２では、標識物質間の共鳴プラズモン効果により発色や発光の増感を実現しているが、イムノクロマトに使用される紙等の多孔質媒体上で、正確に標識物質間の距離を制御する事は困難であり、アッセイ毎に確実な再現率での増感は達成できない。
　特許文献３では、多孔質媒体のパターン化と積層化により、複雑な流体通路を多孔質媒体上に集積化する事を実現しているが、作製時に重合フォトレジスト等の煩雑で費用のかかる操作を必要とする。さらに、高感度化のための手法は明示されていない。
　特許文献４のディップスティック法は分かり易いが、測定には大量の試料（例えば数ml以上）が必要で、多くの場合において、例えば乳児・幼児からは容易に得られない。
　そもそも、殆どの紙製アッセイデバイスでは、親水性多孔質媒体上を検体が移動し、媒体上で反応・変色・発光等を行うため、透明基板で硬いマイクロ空間から成るガラスやプラスチックのデバイスに比べ、低感度で、バラつきが大きく、定量が困難という問題がある。その上、同じ親水性多孔質媒体上の流体通路に、連続して複数の液体を繰り返し流動・停止させる事は極めて困難なため、多段階のアッセイは困難で、殆どはシングルステップのみのアッセイに限定される。
　従って、本発明の一つの目的は、多孔質媒体を用いつつも、汎用で確実な高感度化・高精度化を実現させたアッセイ装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、多段階のアッセイを可能とするアッセイ装置を提供することである。
　本発明者らは、上記課題の解決のために鋭意検討し、２つの流体不浸透性部材と、その間に配置された介在部材とから多孔質媒体が存在しない液体試料の流路空間を形成し、かかる空間内にアッセイ領域を設けることで、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は以下の通りである。
　項１．アッセイ装置であって、
　先端部を有するマイクロ流路と、
　マイクロ流路の先端部の付近に配置された多孔質媒体と、
　前記マイクロ流路と前記多孔質媒体の間に配置された空間部とを備え、
　ラテラルフローに基づいてマイクロ流路内を移動してきた流体が、空間部を超えて多孔質媒体と接触して吸収された後に、流体がマイクロ流路内に留置されるように空間部にて分離されるように構成されている、アッセイ装置。
　項２．前記空間部の断面積は、前記マイクロ流路の断面積よりも大きい項１に記載のアッセイ装置。
　項３．前記空間部の体積は、0.001μl以上10,000μl以下であり、マイクロ流路に対する空間部の容積比が0.01以上である項１に記載のアッセイ装置。
　項４．前記流体は第１液体及び第２液体であり、
　マイクロ流路から前記空間部へ移動した第１液体は前記空間により２つに分離されて、一方はマイクロ流路内に留置され、１つは多孔質媒体に吸収され、
　次に、マイクロ流路内を移動した第２液体は、マイクロ流路内に留置されていた第１液体を多孔質媒体へ押し出し、第１液体と第２の液体が交換される項１に記載のアッセイ装置。
　項５．（ｉ）前記空間部の幅がマイクロ流路の幅よりも大きく、前記空間の高さはマイクロ流路の高さと同じかそれより大きく、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との間の距離の比が０．５～５倍であるか、
　（ｉｉ）マイクロ流路と前記空間部の幅が同じであり、前記空間の高さはマイクロ流路の高さより大きく、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と前記多孔質媒体との距離Ｂの比が０．５～５であるか、
　（ｉｉｉ）平面視でマイクロ流路の先端部から幅方向両側にテーパ状に拡大し、テーパの終端で多孔質媒体を収容する空間部に連通するように前記空間部が形成され、かつマイクロ流路７６の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との距離の比が１～５であるか、
　（ｉｖ）平面視でマイクロ流路の先端部から幅方向両側に略円弧状に幅方向両側にテーパ状に側面が拡大し、テーパの終端で多孔質媒体を収容する空間部に連通するように前記空間部が形成され、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との距離の比が１～５であるか、または
　（ｖ）前記空間部が、平面視でマイクロ流路の先端部から延びマイクロ流路の幅方向の中心を通る長手方向軸の方に湾曲する第１部分と、変曲点を経て、第１部分とは反対にアッセイ装置の外側方向に湾曲して多孔質媒体を収容する空間部に連通する第２部分とを有し、かつマイクロ流路の先端部から多孔質媒体を収容する空間部に向かって幅が拡大する側面を有し、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との距離の比が１～５である、項１～４に記載のアッセイ装置。
　項６．マイクロ流路の流体導入部に配置された第２の多孔質媒体をさらに備える項１に記載のアッセイ装置。
　項７．前記第２の多孔質媒体の上に血漿分離紙をさらに備える項６に記載のアッセイ装置。
　項８．前記マイクロ流路及び前記空間部が親水処理され、第１の多孔質媒体及び第２の多孔質媒体が親水性である項６に記載のアッセイ装置。
　項９．前記マイクロ流路、前記空間部、第１の多孔質媒体、及び第２の多孔質媒体が一対の流体不浸透性部材で挟まれている項１に記載のアッセイ装置。
　項１０．前記マイクロ流路を構成する流体不浸透性部材の面が透明なシート又はフィルムである項９に記載のアッセイ装置。
　項１１．流体導入部と前記空間部の間のマイクロ流路内にアッセイ試薬をさらに備える項１に記載のアッセイ装置。
　本発明によれば、多孔質媒体を用いたアッセイ装置での試料中の検体の測定の、汎用で確実な高感度化・高精度化が可能となる。検体の定量も可能である。さらに、同じ流路に、連続して複数の液体を繰り返し流動・停止させ、多段階のアッセイを行い得る。
本発明のマイクロ流体デバイスの分解斜視図。 （ａ）図１のマイクロ流体デバイスの略断面図、（ｂ）略平面図。 （ａ）～（ｆ）２種類の異なる溶液を適用したときの、溶液が交換される原理を示す略図。 流路に青インクを流した時のバルブ機構の状態を示した写真。 マイクロ流路の径に対して、マイクロ流路と吸収紙との間の距離が長すぎる場合に青インクを流した状態を示した写真。 マイクロ流路と吸収紙との間に空間部がない場合に青インクを流した状態を示した写真。 （ａ）～（ｄ）空間部の別例を示す平面図、（ｅ）～（ｈ）図７（ａ）～（ｄ）の実施形態の側面図。 介在部材の別例を示す分解斜視図。 （ａ）４つの直尺流路部とその中の４つのアッセイ領域とを備えた本発明のマイクロ流体デバイスの別の実施形態の略断面図、（ｂ）略平面図。 幅拡大部を備えた本発明のマイクロ流体デバイスの別の実施形態の略平面図。 溶液交換の例を示すグラフ。横軸は時間、縦軸は蛍光強度を示す。 比較例の紙製デバイスと、本発明のデバイスとを比較したアッセイの結果を示すグラフ。左側はアッセイ領域にニトロセルロース紙が配置された比較例のデバイス、右側は本発明のデバイス。暗色のバーは、検体の20 ng/ml(10mL)アディポネクチンがある場合であり、白色のバーは検体が無い対照を指す。縦軸は化学発光の強度を示す。 一次抗体と二次抗体をマイクロ流路に予め固定させた本発明のデバイスのアッセイ結果を示すグラフ。 酵素を用いた本発明の別のデバイスのアッセイ結果を示すグラフ。 アディポネクチン濃度と化学発光強度の関係を示すグラフ。
　本発明のアッセイ装置の第１実施形態を、図１～３を参照しながら説明する。なお、本明細書において、「上」「下」「右」及び「左」は、各図面における「上」「下」「右」及び「左」に対応する。
　本明細書において、「ラテラルフロー」とは、重力沈降が駆動力となって移動する流体の流れのことを指す。ラテラルフローに基づく流体の移動とは、重力沈降による流体の駆動力が支配的であることを指し、これは界面張力が支配的（優位）に作用する毛細管現象による流体の移動とは異なる。
　本明細書において、「マイクロ流体デバイス」とは、μlオーダー、すなわち１μl以上１，０００μl未満の流体で検体の検出又は測定が可能な、チャネル内で化学的又は生化学的反応を行う装置を指す。
　本明細書において、「マイクロ流路」とは、μlオーダー、すなわち１μl以上１，０００μl未満の流体での検体の検出又は測定を可能とするマイクロ流体デバイス中の流路空間部を指す。
　本明細書において、「液体試料」とは、化学的に純粋な液体の試料のみならず、液体に気体、別の液体又は固体が溶解、分散、又は懸濁した試料も指す。
　本明細書において、「検体」とは、液体試料から検出又は測定される化合物又は組成物を指し、例えば糖類（例えばグルコース）、タンパク質又はペプチド（例えば血清タンパク質、ホルモン、酵素、免疫調節因子、リンホカイン、モノカイン、サイトカイン、糖タンパク質、ワクチン抗原、抗体、成長因子、又は増殖因子である）、脂肪、アミノ酸、核酸、ステロイド、ビタミン、病原体及びその抗原、天然又は合成化学物質、汚染物質、治療目的の又は違法な薬物、並びにこれらの物質の代謝物又は抗体が含まれる。
　本明細書において、「プラスチック」とは、重合しうる材料又はポリマー材料を必須成分として使用して重合又は成形したものであって、軟化温度以上に加熱すると塑性物質になるものを指す。プラスチックには、２種類以上のポリマーを組み合わせたポリマーアロイも含まれる。
　本明細書において、「フィルム」とは200μm以下の厚さの膜状物を指し、「シート」はそれよりも厚いものを指す。
　本明細書において、流体不浸透性部材が「軟らかい」とは、液体試料を通過させたときに液体試料の圧力で変形し得る程度の硬さであることを指す。
　本明細書において、「端部に配置され」とは、端部に少なくとも一部が含まれるように配置されることを指し、「端部の付近に配置され」とは、端部に接触していてもしていなくてもよいが、他の有形部材を挟むことなく端部の隣りに配置されることを指す。
　図１は、本発明のアッセイ装置としてのマイクロ流体デバイス１０の分解斜視図である。マイクロ流体デバイス１０は、第１の流体不浸透性部材１２と、第２の流体不浸透性部材２０とを備えている。
　第１の流体不浸透性部材１２及び第２の流体不浸透性部材２０は、本実施形態では、略矩形の透明かつ軟らかいシート又はフィルムである。第１及び第２の流体不浸透性部材１２，２０の材料は、例えばプラスチックであり、好ましくは、親水性の液体試料のラテラルフロー（後述）を促進する、接触角９０度以下のプラスチックである。
　そのようなプラスチックとして、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリ塩化ビニリデン（PVDC)、ポリスチレン（PS）、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリ塩化ビニール（PVC）、ポリオレフィン（PO）、ナイロン、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、シクロオレフィンコポリマー（COC）、シクロオレフィンポリマー（COP）、ポリカーボネート（PC）、ポリジメチルシロキサン（PDMS）、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリ乳酸（PLA）を初めとする生分解性プラスチック若しくはその他のポリマー又はそれらの組み合わせが挙げられる。
　第１の流体不浸透性部材１２と第２の流体不浸透性部材２０の間には、介在部材としての接着テープ２６が配置される。接着テープ２６は、上下面に接着面を有し、流体不浸透性部材１２，２０は、互いに略平行かつ略水平になるように、接着テープ２６の上下面にて接着テープ２６とそれぞれ接着される。
　第１の流体不浸透性部材１２は基端部１４及び先端部１６を有し、接着テープ２６は基端部２８及び先端部３０を有し、第２の流体不浸透性部材２０は基端部２２及び先端部２４を有する。本実施形態では、３つの部材１２，２０，２６はそれぞれの基端部１４，２２，２８と先端部１６，２４，３０とで互いに積み重ねたときに対応する形状及び寸法に構成されている。
　接着テープ２６の基端部２８には第２の多孔質媒体、特に親水性多孔質媒体である展開紙４２が嵌め込まれる開口部３２が設けられ、先端部３０には第１の多孔質媒体である吸収紙４４が嵌め込まれる開口部３４が設けられ、開口部３２と開口部３４とは、一対の側方延在部３６，３８の間に形成された間隙４０を介して互いに接続されている。本実施形態では、間隙４０は開口部３２，３４より幅狭であり、一対の側方延在部３６，３８は、自身の長手方向に延び、かつ長手方向と垂直な幅方向に互いに離間して並んでいる。展開紙４２は、液体試料を浸透及び展開させるよう作用する。展開紙４２の先端側には突出部が設けられ、該突出部が間隙４０内に配置され、展開紙４２に浸み込んで展開された液体試料は、後述するマイクロ流路７６（図２（ａ））に誘導される。また、展開された液体試料を吸収する吸収紙４４は、それを嵌め込む開口部３４において、後述する空間部８２（図２（ａ）参照）によりマイクロ流路７６と隔てられた位置に設けられる。
　展開紙４２及び吸収紙４４の材料は同じであっても異なっていてもよい。例えば、展開紙４２及び吸収紙４４は、液体試料が疎水性の場合、疎水性材料であることが好ましく、液体試料が親水性の場合、親水性材料であることが好ましい。展開紙４２及び吸収紙４４が親水性多孔質媒体の場合、例えばセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、濾紙、ティッシュペーパー、トイレットペーパー、ペーパータオル、又は布地、若しくは水を透過する親水性多孔質ポリマーのうちの１つであってよい。
　展開紙４２は、液体試料中の被験物質やアッセイ試薬の吸着が殆ど起こらないか全く起こらない材料から形成されていることが好ましい。なお、展開紙４２がなくても、液体試料が注入口からマイクロ流路７６へ流動するような形状と、親水性処理・疎水性処理が施されている状態であれば良い。このような形状とは、注入口からマイクロ流路７６へ至るアッセイ装置の構造において、液体試料の流動を妨げるよう完全にマイクロ流路７６へ至る空間が塞がれていない形状であることである。
　また、液体試料のマイクロ流路７６への流動は、主として液体試料のマイクロ流路７６内での略水平方向のラテラルフローが作用するため、液体試料が展開紙４２に達する前の一次側圧と、液体試料が展開紙４２を通って流動した後の二次側圧の差圧が小さい事が望ましく、かかる差圧がマイクロ流路中の液体のラテラルフローが停止する未満の差圧であるよう、展開紙４２が選択される必要がある。
　さらに、展開紙４２に浸透する液体試料の量は、注入口から導入する液体の全量よりも少ない量である必要がある。流動速度を遅くする影響を回避するため、浸透可能な液体の量が少ない展開紙４２である事が望ましい。
　液体試料の量は通常マイクロ単位、すなわち約1μl以上約1ml未満であり、好ましくは約1.5μl、より好ましくは約3.0μl以上であると検出感度が安定し検出が容易となる。液体試料の上限の量は、例えば通常数μl～数百μl以下である。よって、多くの場合、一滴の液体試料でも検出が可能である。液体試料の量はマイクロ流路７６の容積よりも少ないか、同じ程度でもよいが、液体試料の量がマイクロ流路７６の容積よりも多い場合には、後述する空間部８２（図２（ａ）参照）がバルブ機構として良好に機能する。
　液体試料には、特には親水性の液体試料であり、これにはヒト又は動物の全血、血清、血漿、尿、糞便希釈液、唾液、又は脳脊髄液等の生体由来の液体試料が含まれる。この場合、妊娠検査、尿検査、便検査、成人病検査、アレルギー検査、感染症検査、薬物検査、又はがん検査等の用途で、液体試料中の診断上有効な検体が測定され得る。また、液体試料には、食品の懸濁液、飲用水、河川の水、土壌懸濁物等も含まれ、食品や飲用水の中の病原体を測定したり、河川の水の中や土壌中の汚染物質を測定したりすることもできる。
　第１の流体不浸透性部材１２、接着テープ２６、及び第２の流体不浸透性部材２０は、展開紙４２を開口部３２に配置し、吸収紙４４を開口部３４に配置し、かつ吸収紙４４と第１の流体不浸透性部材１２との間に任意選択の一対の両面接着テープ４６，４８を設けた状態で、互いに接続される。
　図２（ａ）に示されるように、第１の流体不浸透性部材１２と、第２の流体不浸透性部材２０と、接着テープ２６とにより液体試料が通過する流路７２が形成される。また、第１の流体不浸透性部材１２と、第２の流体不浸透性部材２０と、一対の側方延在部３６，３８により、直線状のマイクロ流路７６が区画形成され、展開紙４２は、流体または液体試料の導入部としてのマイクロ流路７６の基端部７８及びその付近に配置される。マイクロ流路７６の先端部８０は、空間部８２と接続し吸収紙４４はマイクロ流路７６の先端部８０から空間部８２を挟んだ位置に配置されている。
　本実施形態では、流路７２の構成は、右から左へ連続して、展開紙４２を収容する基端部の空間、マイクロ流路７６、バルブ機構としての空間部８２、吸収紙４４を収容する先端部の空間８４からなり、マイクロ流体デバイス１０に組み立てた時には展開紙４２を収容する基端部の空間と吸収紙４４を収容する先端部の空間８４はほぼ塞がれる。本実施形態では、空間部８２の容積は、マイクロ流路７６よりも大きく、かつ空間部８２の断面積は、マイクロ流路７６の断面積よりも大きい。空間部８２の体積は、特に限定されないが、通常0.001μl以上10,000μl以下である。また、マイクロ流路７６に対する空間部８２の容積比も特に限定されないが、例えば0.01以上である。
　空間部８２及びマイクロ流路７６は、好ましくは液体試料と接する表面の親水性を高めるために親水処理される。親水処理には、液体試料中の特異的結合体が流路へ非特異的に吸着するのを防ぐブロッキング剤による処理が含まれ、これにはBlock Ace等の市販のブロッキング剤、ウシ血清アルブミン、カゼイン、スキムミルク、ゼラチン、界面活性剤、ポリビニルアルコール、グロブリン、血清（例えばウシ胎仔血清又は正常ウサギ血清）、エタノール、及びＭＰＣポリマー等が挙げられる。かかるブロッキング剤は、単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
　マイクロ流路７６の高さは、例えば約15μm以上1,000μm（１mm）以下である。マイクロ流路７６の幅は、例えば約100μm以上約10,000μm（１cm）以下である。マイクロ流路７６の長さは、例えば約10μm以上約10cm以下である。マイクロ流路７６の体積は0.1μl以上1,000μl以下、好ましくは1μl以上500μl未満である。
　マイクロ流路７６の途中には、液体試料中の検体と反応して検出可能な結果を生じさせるアッセイ試薬を備えたアッセイ領域７４が設けられる。この検出可能な結果は、肉眼で観察できるものであってもよいし（例えば色の変化）、分光計又は他の測定手段でのみ検出できるものであってもよい。
　アッセイ試薬は、検体との反応により呈色する鉄（III）イオン等の化学物質や呈色試薬であってもよいし、酵素、抗体、エピトープ、又は検体と反応して検出可能な結果を生じさせる任意の他の物質であってよい。アッセイ試薬は物理吸着法や化学吸着法等の周知の固定化技術によりアッセイ領域７４に固定され、好ましくは第１の流体不浸透性部材１２又は第２の流体不浸透性部材２０、特に好ましくは第１の流体不浸透性部材１２に固定され得る。また、アッセイ試薬は、検出シグナルを増幅させるために、放射性同位元素、酵素、金コロイド、ラテックス等の着色分子、色素、蛍光物質、又は発光物質等の任意の標識物質が結合されてもよい。
　アッセイ試薬が２種類以上存在する場合、アッセイ領域７４は第１アッセイ試薬の固定位置８６と、第２アッセイ試薬の固定位置８８とを備え、液体試料中の検体は第２アッセイ試薬と反応し、検体と第２アッセイ試薬の複合体が移動した後、該複合体が第１アッセイ試薬と反応し、通常、第１アッセイ試薬の固定位置８６で検体と第２アッセイ試薬の複合体と第１アッセイ試薬とがさらなる複合体を形成し、その複合体のシグナルが周知の方法より検出される。
　検体が抗原である場合、一般に、第１アッセイ試薬は一次抗体、第２アッセイ試薬は二次抗体であり、一次抗体と二次抗体は検体の２つの異なるエピトープに結合するか、二次抗体は検体のエピトープに結合すると共に一次抗体は二次抗体に結合するかのいずれかであり、一次抗体と二次抗体のうちの少なくともいずれか一方が標識され、一次抗体は固定位置８６に固定され、二次抗体は液体試料の流れに従って固定位置８８から移動し、抗原、一次抗体及び二次抗体の複合体が固定位置８６で検出される。検体が抗体である場合、アッセイ試薬は抗原を含み、抗原抗体反応により生じた複合体のシグナルが同様に検出される。検体が酵素の場合、アッセイ試薬を基質とし、酵素基質反応の特異性を利用して同様に検出又は測定を行うことができる。検体が基質の場合、第１アッセイ試薬を酵素とし、任意選択で第２アッセイ試薬を呈色試薬としてもよい。
　任意選択で、マイクロ流路７６内のアッセイ試薬が設けられた箇所より下流側（先端側）に、アッセイ領域に検体が十分な量で到達していることを確認するための対照領域が設けられてもよい。対照領域には、液体試料中の検体に結合しつつ液体試料の流れと共に移動するアッセイ試薬（例えば上記の第２アッセイ試薬）とは結合できるが、検体とは結合しない対照試薬が設けられる。対照試薬は当該技術分野で周知の任意の分子または組成物であってよい。対照試薬に、アッセイ試薬との反応が起こると色の変化等を生じる試薬を用いることで、観察者はアッセイが信頼できる状態で行われたことを確認できる。
　図１に戻ると、第１の流体不浸透性部材１２の上には、マイクロ流体デバイス１０に丈夫さ(robustness)又は剛性(rigidity)を与えるための第１ケーシングとしてのカバー部材５０が設けられ、第２の流体不浸透性部材２０の下にも、マイクロ流体デバイス１０の丈夫さ又は剛性を与えるための第２ケーシングとしてのベース部材５１が設けられる。カバー部材５０とベース部材５１は、接着テープ２６と同一の接着テープ又は同様な部材を用いて、流体不浸透性部材１２と流体不浸透性部材２０に接続される。
　カバー部材５０は基端部５４と先端部５６を備え、先端部５６よりも基端側には一対の側方延在部５８，６０が、自身の長手方向に延び、長手方向と垂直な互いに幅方向に離間して並んで配置されている。よって、カバー部材５０の長手方向の大部分には、一対の側方延在部５８，６０の間に、アッセイ領域７４を観察するための開口部としてのスリット６２が貫通形成されている。スリット６２はアッセイ領域７４に対応する位置にあるため、図２（ｂ）に示されるように、本発明のマイクロ流体デバイス１０にて液体試料中の検体を分析したとき、スリット６２及び透明な第１の流体不浸透性部材１２を介して観察者はアッセイ領域７４を目視で観察できる。
　ベース部材５１の先端部５２には吸収紙４４を収容するための凹部５３が設けられ、吸収紙４４の厚み（高さ）が接着シート２６の高さよりも大きい時にもマイクロ流路７６を水平に維持することを可能にする。
　カバー部材５０の基端部５４よりも基端側には接着テープ６４が配置され、接着テープ６４の上には全血から血漿成分を分離する血漿分離紙６７が接着される。血漿分離紙６７の上にはさらに接着テープ６８が接着される。接着テープ６４，６８には円形の穴６６，６９が形成されている。この円形の穴６６，６９は、マイクロ流体デバイス１０を組み立てた時に第１の流体不浸透性部材１２の円形の穴１８と整列する。全血等の液体試料を穴６９を介して血漿分離紙６７に適用すると、適用された液体試料は血漿分離紙６７を通過して下方へ移動し、穴６６及び穴１８を経て展開紙４２に到る。
　接着テープ６４，６８は疎水性であり、液体試料が円形の穴６６から外に漏れ広がらせないよう機能すると共に、血漿分離紙６７を接着テープ６４，６８で挟むことにより、血漿分離紙６７の密閉度が高まり、血漿分離紙６７を湿潤している液体試料の乾燥を低減でき、流路７２内の液体試料が揮発しにくくなる。また、接着テープ６８は疎水性のため、穴６９の上に置かれた液体試料が穴６９の外に漏れ広がることが抑制され、再現率よく展開紙４２へ流動していく事が可能となる。
　カバー部材５０及びベース部材５１は任意の材料から形成されてもよいが、費用低減とマイクロ流体デバイス１０の製造容易性の点では、好ましくは紙、特に厚紙から形成される。色の変化により検体を検出する場合、ベース部材５１を白色にすると、変色による色のコントラストをクリアに判読できる。
　図１及び図２（ｂ）に示されるように、カバー部材５０と第１の流体不浸透性部材１２には、これらを貫通する空気抜き穴７０が形成され、アッセイ時に液体試料が流路７２を基端側から先端側へ流れるときに流路７２からの空気をマイクロ流体デバイス１０外へ抜くように作用する。
　次に、本発明の第１実施形態のマイクロ流体デバイス１０の作用について図３及び図４を参照しながら説明する。
　まず、液体試料である第１液９０をマイクロ流体デバイス１０の注入口に適用する（図３（ａ））。すると、第１液９０は毛細管力により展開紙４２内に浸透し、展開紙４２の先端部を伝わってマイクロ流路７６に流入する（図３（ｂ））。
　理論に束縛されることは望まないが、本発明のデバイスにおける流体移動の原理は以下のようなものと考えられる。プラスチックの軟らかいシート又はフィルムである第１の流体不浸透性部材１２と第２の流体不浸透性部材２０が対面していると、部分的に接着していても、ラテラルフローによってこれが引き剥がされて流体不浸透性部材１２，２０の向かい合う面に剥離帯電が生じることにより流体不浸透性部材１２，２０の表面に水分子が引き寄せられる。このことと、液体試料の表面張力とで、第１液９０は移動速度を大きく減少されることなく流れる。
　また、下流部に設置された吸収紙４４の前のバルブ機構である空間部８２により、空間部（８２）を超えて多孔質媒体と接触した液体試料の流れは、多孔質媒体に吸収された後２つに分離され、１つは吸収紙４４内に、もう１つはマイクロ流路７６内に留置される(図３（ｃ）)。そして、第１液９０は、展開紙４２上（血漿分離紙６７がある場合は血漿分離紙６７上、展開紙４２が無い場合は注入口の上面）の余剰浸透液が無くなるまで安定に流動し、第１液９０は全量がマイクロ流路７６内に引き込まれる。
　次に、アッセイに必要な試薬溶液である第２液９２を滴下すると（図３（ｄ））、再びラテラルフローにより第２液９２がマイクロ流路７６内を移動し（図３（ｅ））、その全量がマイクロ流路７６内に引き込まれ、予め充填されていた第１液９０が吸収紙４４へ押し出され、第２液９２と溶液交換される（図３（ｆ））。この図では、第１液９０の量がマイクロ流路７６の体積よりも多く、第１液９０はマイクロ流路７６内のほぼ全体積を満たすように予め充填されている。
　２つの液９０，９２をマイクロ流体デバイス１０に適用した場合、空間部８２は第１液９０の流れを２つに分離し、マイクロ流路７６内に留置された第１液９０がマイクロ流路７６内のほぼ全体積を満たすよう第１液９０をマイクロ流路７６内に留置し、かつ第１液９０と第２液の溶液交換を実現するよう作用する。よって、ELISA法のような多段階の抗原抗体反応も容易に可能である。
　なお、限定ではないが、溶液交換を確実にするためには、第２液９２の量をマイクロ流路７６内に満たされている第１液９０の量と同じかそれより多くする。第２液９２の量がマイクロ流路７６内に満たされている第１液９０の量よりも少ないと、第２液９２をマイクロ流路に流しても第１液９０がマイクロ流路７６の先端部８０で球体になって残っている第１液９０と第２液９２がうまく分離されない。或いは、先端部８０で第１液９０からなる球体が壊れて吸収紙４４に吸収されても、マイクロ流路７６内に満たされている第１液９０の全量を確実に溶液交換する事はできない。
　このように、煩雑な操作やポンプ等の外部装置を要さず、液体試料をマイクロ流路へ安定に流動させることが可能である。また、マイクロ流路での溶液交換も可能である。
　図４I～VIIIは、マイクロ流体デバイス１０のバルブ機構の作用を確認するための青色インク溶液を用いた実験を示す。マイクロ流路の先端側に吸収紙４４を配置し、マイクロ流路内に青色インク溶液を注入した。この実施形態の場合、空間部８２の幅がマイクロ流路７６の幅よりも大きく、好ましくは２倍以上、より好ましくは３倍以上である。また、マイクロ流路７６の幅に対するマイクロ流路７６と吸収紙４４との間の距離の比は、約０．５～約５倍、より好ましくは約１～５倍である。この例では、空間部８２の底面の高さはマイクロ流路７６の底面の高さと同じである。空間部８２内へ移動してきた青色インク溶液は、気液界面に働く表面張力により先端部の表面が縮まるため、一般的に球体の形状で空間部８２内へ広がっていく（図４I～IV）。球体の先端部が親水性多孔質媒体の吸収紙４４に接触すると、水分子が吸収紙４４へ吸い込まれて球体の形状が破壊されるため（図４V）、流体は２つに分離される（図４VI）。これにより、流体の片方は吸収パッドに濡れ広がり、もう片方はマイクロ流路内に留まる（図４VII）。マイクロ流路内の液体は、上流側に配置された展開紙４２と接触しているため、流路内の液体が下流側の吸収紙４４に吸い込まれる事は無い（図４VIII）。このように、マイクロ流路の下流側に、球体の成長と破壊を自律的に繰り返すバルブ機構を実現する事で、マイクロ流路への自動的な液体の流動と静置が可能となる。
　なお、毛管力による流体の移動では、マイクロ流路の壁面と液体との間に働く界面張力が支配的に作用し、液体の表面張力に依って液体を引っ張り上げるように流体が移動する。流動する過程では、流体の先端部は空間に対して凹に湾曲しており、液体の表面張力は表面積を小さくするように作用するため、凹の面が平らになるように力が作用する。平らになるには流体の先端部が水平になる必要があるため、その結果、液体が流動していく。この毛管力によって液体が流動していく場合、マイクロ流路の先端部は、液体の形状が空間に対して凸に球体を形成することはない。従って、ラテラルフローより毛管力が流体に対して支配的に作用している場合は、流体が先端部から漏出していく現象は起こらない。
　仮に、マイクロ流路７６の径に対して、マイクロ流路７６と吸収紙４４との間の距離が長すぎて上記の条件を満たさない場合に第１液の青インクをマイクロ流路７６に流すと、図５に示されるように、流体は球体の成長と破壊を繰り返すことなくマイクロ流路７６内のインクと連続した状態で空間部８２内に滞留し（図５I-V）、やがて空間部８２内に滞留する量が増大すると吸収紙４４に達する（図５VI-VIII）。次に、第２液９２である透明液をマイクロ流路７６に流すと、第２液９２も球体の成長と破壊を繰り返すことなくマイクロ流路７６内のインクと連続した状態で空間部８２内に滞留し、空間部８２内に残った第１液９０と混じり合う（図５IX-XII）。このように、マイクロ流路７６内を流れたインクと空間部８２内のインクが分離されず、溶液交換が不良となる。
　また、図６I～Vに示されるように、マイクロ流路７６と吸収紙４４との間に空間部８２がない場合は、矢印の方向に流れたインク液は吸収紙４４に吸収されてしまい、マイクロ流路７６内にインク液が担持されない。
　次に、上記第１の実施形態の効果を説明する。
（１）アッセイ領域７４がマイクロ流路７６に存在するため、アッセイ領域が多孔質媒体に存在する従来のイムノクロマトグラフィやディップスティック法に比べ、検出感度が大幅に増大し、従来の紙製デバイスで頻発していた偽陽性・偽陰性の問題の改善が大きく期待できる。
（２）マイクロ流路７６が空間であるため、多孔質媒体上を液体試料が移動する従来のイムノクロマトグラフィやディップスティック法に比べ、液体試料が一般に少量で済む。
（３）測定の感度が高く安定しているため、検体の定量も可能である。
（４）マイクロ流路７６を区画形成する第１及び第２の流体不浸透性部材１２，２０が接触角９０度以下のプラスチックの軟らかいフィルムやシートから構成されているため、ポンプ等の外部装置を使わずとも自律的なラテラルフローにより液体試料が移動できる。
（５）第１の流体不浸透性部材１２及び第２の流体不浸透性部材２０が透明なシート又はフィルムであるため、マイクロ流路７６内のアッセイ領域７４を目視で観察できる。
（６）吸収紙４４の毛細管力と、液体試料の気液界面の表面張力と、バルブ機構としての空間部８２が設置されている。特に、空間部８２は、主としてラテラルフローに基づきマイクロ流路７６内を移動してきた流体が、先端部８０において空間部８２内で球体に成長し、吸収紙４４と接触した球体が破壊されて多孔質媒体４４に吸収可能な形状及び／又は寸法に構成されている。このため、マイクロ流路内へ液体試料を「流す・止める」動作を自律的に行うことができる。さらには、複数の液体試料を連続的に繰り返して流し、多項目の測定を行うことも可能である。
（７）マイクロ流路７６の側壁が接着テープ２６から構成されているため、マイクロ流路７６の高さを一様に容易に維持できる。また、熱圧着に比べて安価で簡便にマイクロ流路７６を構成できる。
（８）流路７２の基端部に、親水性多孔質媒体である展開紙４２を設けたため、血漿分離紙６７を通過した液体が、展開紙４２からマイクロ流路７６内へ確実な再現率で吸い込まれ、流動される。一般に、分離膜や微細流路を用いた血漿分離では、血球の凝集・目詰まりにより分離の流れが停止したり、またはポンプなどの強い圧力で溶血或は血球成分が混入するなどの問題が多発していたが、本構造の最適化を実現する事により、血漿分離紙６７とソフトな圧力であるラテラルフローにより、全血から血漿成分だけをマイクロ流路７６に確実な再現率で流動させる事ができる。
（９）流路７２と外気とを隔てる穴１８，７０が、濡れた多孔質媒体である展開紙４２及び吸収紙４４でそれぞれ塞がれているため、流路７２内の液体が揮発し難い。
（１０）血漿分離紙６７を設けたことにより全血もその場で診断できるため、疾患の早期発見、新薬の開発に対し、飛躍的な迅速化・効率化が期待できる。
（１１）展開紙及び／又は前記多孔質媒体が、セルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、濾紙、ティッシュペーパー、トイレットペーパー、ペーパータオル、布地、及び多孔質ポリマー等であり、市販のものを安価に入手し、簡便に使用できる。
（１２）市販の安価な多孔質媒体、透明フィルム又は、接着テープ、及び紙等を用いてマイクロ流体デバイス１０を非常に安価かつ簡便に作製できるため、発展途上国の病院等、これまで購入出来なかった層への展開できる他、国内及び先進国OTC市場へも展開可能でき、世界中の人々の生活の質（QOL）の向上に貢献できる。
（１３）マイクロ流体デバイス１０の構成要素の材料が、特に第１及び第２の流体不浸透性部材１２，２０の材料がプラスチック、介在部材が接着テープ２６、カバー部材５０及びベース部材５１が紙より構成されており、このようにすべて軟らかい材料であるため、鋏やカッター等でカットし、マイクロ流路７６中の試料を回収できる。このため、遺伝子解析等の次フェーズの生命科学研究支援ツールとしても活用できる。
　ここまで、本発明を第１実施形態を例にとって説明してきたが、本発明はこれに限られず、以下のような種々の変形が可能である。
○第１及び第２の流体不浸透性部材１２，２０及び介在部材のうちの少なくともいずれかが、半透明又は不透明であってもよいし、プラスチック以外に、樹脂、ガラス又は金属等、流体が浸透しない他の材料から形成されてもよい。また、第１及び第２の流体不浸透性部材１２，２０及び介在部材の材料は同じであっても異なっていてもよい。第１及び第２の流体不浸透性部材１２，２０及び介在部材の材料が異なる場合、第１の流体不浸透性部材１２のみが透明な材料であってもよく、又は、第１の流体不浸透性部材１２のみが軟らかいシート又はフィルムであってもよい。
○第１の流体不浸透性部材１２の穴１８や接着テープ６４の穴６６の形状や寸法は、展開紙４２に通じる限り、特には限定されない。
○第１の実施形態では、空間部８２の底面の高さはマイクロ流路７６の底面の高さよりも低くなっていたが、空間部８２の底面の高さとマイクロ流路７６の底面の高さが同じでもよい。
○空間部８２の形状は、第１実施形態の形状に限定されない。例えば、図７（ａ）～（ｄ）の平面図及び（ｅ）～（ｈ）の側面図に示される種々の形状であってもよい。
　図７（ａ）及び（ｅ）に示される実施形態では、マイクロ流路７６及び空間部８２の底面には接着テープ９６が設けられ、その上に第２の流体不浸透性部材２０と同じ材料であっても又は異なる材料であってもよい流体不浸透性のシート９８が設けられ、シート９８の上にはブロッキング剤による親水処理層が施されている。シート９８が終端し接着テープ９６が露出している箇所が空間部８２を区画形成する。マイクロ流路７６と空間部８２の幅が同じであり、かつ空間部８２の上面はマイクロ流路７６の上面と同じ第１の流体不浸透性部材１２であり、空間部８２の底面はマイクロ流路７６の底面より低くなっている。つまり、空間部８２の高さはマイクロ流路７６の高さより大きい。マイクロ流路７６の幅Ａに対するマイクロ流路７６と第１の多孔質媒体としての吸収紙４４との距離Ｂの比（Ｂ／Ａ）は、０．５～５であることが好ましい。
　図７（ｂ）及び（ｆ）に示される実施形態では、平面視でマイクロ流路７６の先端部から幅方向両側にテーパ状に拡大し、テーパの終端で吸収紙４４を収容する空間に連通するように空間部８２が形成されている。つまり、空間部８２は平面視で台形の部分に相当する。この場合も、マイクロ流路７６及び空間部８２の底面には第２の流体不浸透性部材２０と同じ材料であっても又は異なる材料であってもよい流体不浸透性のシート９８が設けられ、その上にブロッキング剤による親水処理層が施されている。マイクロ流路７６の幅Ａに対するマイクロ流路７６と吸収紙４４との距離Ｂの比（Ｂ／Ａ）は、１～５であることが好ましい。
　図７（ｃ）及び（ｇ）に示される実施形態では、平面視でマイクロ流路７６の先端部から幅方向両側に略円弧状（概ね円の４分の１）に幅方向両側にテーパ状に側面が拡大し、テーパの終端で吸収紙４４を収容する空間に連通するように空間部８２が形成されている。この場合も、マイクロ流路７６及び空間部８２の底面には第２の流体不浸透性部材２０と同じ材料であっても又は異なる材料であってもよい流体不浸透性のシート９８が設けられ、その上にブロッキング剤による親水処理層が施されている。マイクロ流路７６の幅Ａに対するマイクロ流路７６と吸収紙４４との距離Ｂの比（Ｂ／Ａ）は、１～５であることが好ましい。
　図７（ｄ）及び（ｈ）に示される実施形態では、空間部８２が、平面視でマイクロ流路７６の先端部から延びマイクロ流路の幅方向の中心を通る長手方向軸の方に湾曲する第１部分と、変曲点を経て、第１部分とは反対にアッセイ装置の外側方向に湾曲して吸収紙４４を収容する空間に連通する第２部分とを有し、かつマイクロ流路７６の先端部から吸収紙４４を収容する空間に向かって幅が拡大する側面を有する。この場合も、マイクロ流路７６及び空間部８２の底面には第２の流体不浸透性部材２０と同じ材料であっても又は異なる材料であってもよい流体不浸透性のシート９８が設けられ、その上にブロッキング剤による親水処理層が施されている。マイクロ流路７６の幅Ａに対するマイクロ流路７６と吸収紙４４との距離Ｂの比（Ｂ／Ａ）は、１～５であることが好ましい。
　図７（ｂ）及び（ｆ）、図７（ｃ）及び（ｇ）、並びに図７（ｄ）及び（ｈ）に示される実施形態では、空間部８２の上面はマイクロ流路７６の上面が同じ第１の流体不浸透性部材１２から構成されて面一である。空間部８２の底面がマイクロ流路７６の底面より低く、空間部８２の高さはマイクロ流路７６の高さより大きいことが好ましいが、空間部８２の底面とマイクロ流路７６の底面も面一であってもよい。
　上記の図７（ａ）～（ｈ）の実施形態でも、空間部８２はバルブ機構として作用し、溶液交換が良好に行なわれる（データ省略）。
○接着テープ２６を初めとする介在部材は、マイクロ流路７６の高さを調節するために、複数の介在部材を上下に積み重ねてもよい。また、介在部材は一つの部材に限らず、液体試料の漏れがないよう水平方向に接続された複数の部材から構成されてもよい。例えば図８に示されるように、接着テープ２６を３つ積層させて貼り合わせでもよい。この場合、下の２つの接着テープ２６は長手方向の途中で切れており、３つ積層させた時にこの切れ目２７の箇所でマイクロ流路７６の厚みを小さくすることができるが、第２の流体不浸透性部材２０をPVDC等の軟らかいフィルムとすれば段差の異なる流路に対しても凹凸にあわせてカバーリングが可能である。流路内に厚みが大きくなる箇所を設けると、液体試料が粘性力により流路内に留まるための突起部ができ、その結果、流体が流路内に留まる力が強まるため、揮発の影響を低減させる事ができる。流路内の厚みを小さくすると、反応空間が狭くなるため、分子の拡散（移動）距離と拡散による混合時間が短くなるため、反応時間が大幅に短縮される。
○介在部材は接着テープ２６に限定されるものではなく、マイクロ流路７６や空間部８２からなる流体が流動する空間部を密閉することができれば他の部材でもよい。例えば、プラスチックやフィルムなどを介在部材として用いて、流体不浸透性部材１２，２０と熱圧着により接合しても良いし、接着材を使って接合しても良く、表面プラズマ処理により表面改質を施して接合しても良く、両面テープだけに限定されるものではない。
○介在部材の先端部３０も閉じた構造とし、介在部材全体を環状に形成し、アッセイ装置の液密性を高めてもよい。
○液体試料は血液に限られず、種々の液体試料中の様々な検体を検出できる。
○液体試料が血液でない場合、接着テープ６８と血漿分離紙６７は省略されてもよく、血漿分離紙６７の代わりに、アッセイに好ましくない液体試料中の物質を除去するためのフィルタが設けられてもよい。
○展開紙４２の代わりに、又は展開紙４２に加えて、親水性処理を施すために、第２の多孔質媒体としての親水膜が流路７２の基端部又はその付近に設けられてもよい。親水膜は、液体試料中の特異的結合体が流路へ非特異的に吸着するのを防ぐブロッキング剤を意味し、これにはBlock Ace等の市販のブロッキング剤、ウシ血清アルブミン、カゼイン、スキムミルク、ゼラチン、界面活性剤、ポリビニルアルコール、グロブリン、血清（例えばウシ胎仔血清又は正常ウサギ血清）、エタノール、及びＭＰＣポリマー等が挙げられる。かかるブロッキング剤は、単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
○カバー部材５０に設けられたスリット６２は、アッセイ領域７４に対応する位置にありアッセイ領域７４の観察が可能である限り、形状及び寸法は特に限定されない。
○カバー部材５０及び／又はベース部材５１は、紙以外の多孔質媒体、プラスチック、樹脂、ガラス、又は金属から形成されてもよい。
○ベース部材５１にスリットを設けてもよい。例えば、発光や蛍光測定などにより検体を検出する場合、ベース部材５１に図１のスリット６２のようなスリットを設け、マイクロ流体デバイスを、光などを反射する鏡面やアルミ及びステンレス製の金属平板上に置いて測定を行ってもよい。
○ベース部材５１の先端部５２の凹部５３は、吸収紙４４の厚みが接着シート２６以下の場合は省略されてもよい。
○第１の流体不浸透性部材１２及び／又は第２の流体不浸透性部材２０自体がマイクロ流体デバイス１０の構成に十分な丈夫さ又は剛性を与えている場合、カバー部材５０及び／又はベース部材５１が省略されてもよい。
○第１の流体不浸透性部材１２、第２の流体不浸透性部材２０、接着テープ２６、及びカバー部材５０、ベース部材５１は形状及び寸法を合わせているが、マイクロ流路７６が確保される限り、例えばカバー部材５０、ベース部材５１の寸法を他の部材より大きくしてカバー部材５０とベース部材５１を互いに接続する等、各部材の形状及び寸法は適宜変更してもよい。
○流路７２の空気抜きのための穴７０は、吸収紙４４の上又はその周辺で流路７２と空気連通する箇所であればどこに設けられてもよく、あるいは穴７０が設けられなくてもマイクロ流体デバイス１０が作動する限り省略されてもよい。
○マイクロ流体デバイス１０は複数の流路を備えていてもよい。例えば、図９（ａ），（ｂ）の別例に示されるように、マイクロ流体デバイス１０は４つの流路７２を備え、４つの流路７２は互いに基端で合一し、隣り合う流路７２と略垂直の角度をなすよう放射状に配置される。この場合、血漿分離紙６７に適用された液体試料は放射状に４つのマイクロ流路７６を流れ、液体試料中の検体は各マイクロ流路７６のアッセイ領域７４で分析又は検出され、余分な液体試料は吸収紙４４で吸収される。アッセイ領域７４に異なるアッセイ試薬を配置すれば、一つの液体試料で同時に最大４つの項目が分析又は検出可能である。
○図１０の別例で示されるように、マイクロ流路７６は、途中に、マイクロ流路７６よりも幅が広い幅拡大部９４をさらに備えていてもよい。幅拡大部９４をアッセイ領域７４とし、例えば一次抗体等のアッセイ試薬を結合させると、マイクロ流路７６の幅が一様である場合に比べて、マイクロ流路７６の長さ方向に短い領域で多量の抗原及び抗体を反応させることができる。また、幅拡大部９４を円形又は楕円形にすれば液体試料の流れの滞留も防止される。
　以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されないことは言うまでもない。
　本明細書中に引用されているすべての特許出願及び文献の開示は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
　実施例１　－　バルブ機構によるマイクロ流路における溶液交換の確認
　バルブ機構の空間部を備えた本発明のアッセイ装置に、緩衝液5μl（0.1 M リン酸緩衝液　pH7.4）と蛍光試薬5μl（FITC溶液 10 nM）を交互に流過させ、マイクロ流路の先端から１mmの箇所に光学プローブ（No. 4040(Spot dia. : 0.4 mm、日本板硝子株式会社）を当て、光ファイバー型蛍光検出器 （FLE1100B、日本板硝子株式会社）にて蛍光強度を測定した。
　その結果、緩衝液と蛍光試薬が交互に流れ、マイクロ流路における溶液交換が良好に行われていることが確認された（図１１）。
　実施例２　－　抗体を用いたアッセイ
　本発明のアッセイ装置の仕様は以下の通りとした。
・マイクロ流路　幅1mm、長さ13mm。
・第１の流体不浸透性部材（透明フィルム）
　素材：PET、寸法：35mm×12mm×0.13mm（縦×横×厚み）、入手先：EPSON
・第２の流体不浸透性部材（透明フィルム）
　素材：PVDC、寸法：35mm×12mm×0.01mm（縦×横×厚み）、入手先：Asahi KASEI
・介在部材（接着テープ）　素材：Ａ４接着転写シート（接着層25μm、フィルム層15μm、接着層25μmが順に重ね合わされたもの）、入手先：プランド産業
・カバー部材　素材：プロ紙（セルロース）、寸法：35mm×12mm×0.33mm（縦×横×厚み）、入手先：株式会社青柳
・ベース部材　0.33mmの厚紙を３枚積層させたもの。２枚は開口部３４と同じ形態の開口部があり、厚みが0.5mm程度の吸収紙４４が十分に収まる空間を備えている。３枚目は開口部３４の空間が無い。素材：プロ紙（セルロース）、寸法：35mm×12mm×0.99mm（縦×横×厚み）、入手先：株式会社青柳
・血漿分離紙　寸法：5mm×5mm（縦×横）、入手先：日本ポール株式会社　吸収紙　　　寸法：8mm×10mm（縦×横）、入手先：日本製紙クレシア株式会社製ヒト被験者から採取した全血を液体試料として用い、血中のアディポネクチンを検出した。
　検体を認識する界面の作製方法は以下の通りとした。第１の流体不浸透性部材１２はPETとし、第１の流体不浸透性部材１２の抗体を固定すべき位置にマスキングテープ（ゴム系粘着剤）を施し、4% Block Ace 溶液（pH7.4 リン酸緩衝液）を塗布後、１時間静置して乾燥させ、その後マスキングテープを剥がした。検体である血中のアディポネクチンの検出にはCirculex社製のヒト・アディポネクチンELISAキット（96 assay、CY-8050）を用い、抗体及び抗原はキットに推奨された方法で調製した。すなわち、キットに推奨された方法で調製した一次抗体溶液にトレハロース１％を混合し、１μLの液滴をマスキングテープを剥がした位置に配置し、１時間静置し、第１の流体不浸透性部材１２に一次抗体を固定した。なお、抗体の量やトレハロースの濃度は、抗体の種類とマイクロ流路７６の大きさによって変化する。
　本発明のアッセイ装置のアッセイ領域７４に、物理吸着により第１の流体不浸透性部材１２の直径１mmの円形領域に一次抗体を固定して界面を調製した実施例と、直径１mmの円形領域にニトロセルロース紙を配置した比較例とで化学発光の強度を測定した。ニトロセルロース紙はWhatman社製のPROTRAN Nitrocellulose Transfer Membraneを用いた。
　溶液交換の順序は以下の通りとした。まず、生理食塩水10μLで洗浄し、20ng/mlの抗原10μLと10分間反応させ、次に生理食塩水10μLで洗浄し、200倍希釈のHRP標識２次抗体溶液10μLと10分間反応させ、生理食塩水10μLで洗浄し、さらに５μLのSuperSignal West Femto（Thermo Scientific社製）発光基質溶液と 30分間反応させた。測定装置はGE Healthcare社製のImageQuant LAS4000/4010を用いた。
　その結果、本発明のアッセイ装置では、液体試料での発光の値が比較例に比べて大きな値であると共に、抗体を固定した場合と対照とで液体試料との抗体反応の結果の差がシャープに得られ、検出感度が大幅に増大していることが確認された（図１２）。
　実施例３　－　実施例２の改良法
　実施例２において、物理吸着により第１の流体不浸透性部材１２に一次抗体を固定した後、キットに推奨された方法で調製した二次抗体溶液にトレハロース３％を混合し、これを一次抗体を固定した位置よりも上流側（基端側）のBlock Aceの上に塗布して、１時間静置し、第１の流体不浸透性部材１２にさらに二次抗体を固定した。
　次に、50ng/mlの抗原3μLと10分間反応させ、5μLのSuperSignal West Femto（Thermo Scientific社製）発光基質溶液と 30分間反応させた。測定装置はGE Healthcare社製のImageQuant LAS4000/4010を用いた。
　その結果、実施例３のアッセイ装置でも、抗体を固定した場合と対照とで液体試料との抗体反応の結果の差がシャープに得られることが確認された（図１３）。この方法によれば、実施例２のように溶液交換中の洗浄操作を行う必要なく、抗原溶液の流過と発光基質溶液の流過という２つの工程で検出が可能であり、大幅に検出時間を短縮できる（実施例２：15分以上から実施例３：約5分）。また、一次抗体と二次抗体をマイクロ流路に予め固定しているので、アッセイ前の長期保存性にも優れている。
　実施例４　－　酵素を用いたアッセイ
　実施例２と同じ仕様のアッセイ装置を用いた。ただし、検体はグルコースとし、検体の検出にはFunakoshi社製のGlucose Assay Kit(100 assays)を用いた。
　検体を認識する界面の作製方法は以下の通りとした。
　第１の流体不浸透性部材１２の酵素を固定すべき位置にマスキングテープ（ゴム系粘着剤）を施し、4% Block Ace 溶液（pH7.4 リン酸緩衝液）を塗布後、１時間静置して乾燥させ、その後マスキングテープを剥がした。キットのGlucose enzyme mix溶液にトレハロース１％を混合し、１μLの液滴をマスキングテープを剥がした位置に配置し、１時間静置し、第１の流体不浸透性部材１２に酵素を固定した。なお、酵素の量やトレハロースの濃度は、酵素の種類とマイクロ流路７６の大きさによって変化する。
　その後、キットに推奨された方法で調製した呈色試薬にトレハロース３％を混合し、これを酵素を固定した位置よりも上流側（基端側）のBlock Aceの上に塗布して、１時間静置し、第１の流体不浸透性部材１２にさらに呈色試薬を固定した。
　次に、5 μLの試験液(0mM、0.12mM、又は0.24mMグルコース)をアッセイ装置に流過させ、比色法（570 nm）によりグルコースを検出した。その結果、グルコース（基質）濃度が0mMの対照では呈色が見られず、0.12mMグルコース溶液では淡いピンク色、0.24mMグルコース溶液では濃いピンク色の抵触が確認された（図１４）。
　実施例５　－　検体の濃度と発光強度の相関の検討
　実施例２と同じ条件で、検体のアディポネクチンの濃度を0ng/ml、50ng/ml、100 ng/ml、200 ng/ml、及び300 ng/mlとしてアッセイ装置に供し、検体の濃度の変化と化学発光強度の関係を調べた。その結果、アディポネクチンの濃度と発光強度には正の相関があり（図１５）、本発明のアッセイ装置によれば高い精度で検体を検出でき、未知の検体濃度の定量にも適用できることが示された。
　本発明の多孔質媒体を用いたアッセイ装置は、液体試料中の検体を、空間であるマイクロ流路にて測定する点で、測定の汎用で確実な高感度化・高精度化が可能となり、有用である。
１０…アッセイ装置としてのマイクロ流体デバイス、１２…第１の流体不浸透性部材、１８…穴、２０…第２の流体不浸透性部材、２６…介在部材としての接着テープ、３６，３８…側方延在部、５０…第１のケーシングとしてのカバー部材、５１…第２のケーシングとしてのベース部材、６７…血漿分離紙、７３…流路、７４…アッセイ領域。７６…マイクロ流路、７８…マイクロ流路の第１端部、８０…マイクロ流路の第２端部、８２…空間部、４２…展開紙、４４…多孔質媒体としての吸収紙、９４…幅拡大部。

Claims (11)

  1. 　アッセイ装置であって、
    　先端部を有するマイクロ流路と、
    　マイクロ流路の先端部の付近に配置された多孔質媒体と、
    　前記マイクロ流路と前記多孔質媒体の間に配置された空間部とを備え、
    　ラテラルフローに基づいてマイクロ流路内を移動してきた流体が、空間部を超えて多孔質媒体と接触して吸収された後に、流体がマイクロ流路内に留置されるように空間部にて分離されるように構成されている、アッセイ装置。
  2. 　前記空間部の断面積は、前記マイクロ流路の断面積よりも大きい請求項１に記載のアッセイ装置。
  3. 　前記空間部の体積は、0.001μl以上10,000μl以下であり、マイクロ流路に対する空間部の容積比が0.01以上である請求項１に記載のアッセイ装置。
  4. 　前記流体は第１液体及び第２液体であり、
    　マイクロ流路から前記空間部へ移動した第１液体は前記空間により２つに分離されて、一方はマイクロ流路内に留置され、１つは多孔質媒体に吸収され、
    　次に、マイクロ流路内を移動した第２液体は、マイクロ流路内に留置されていた第１液体を多孔質媒体へ押し出し、第１液体と第２の液体が交換される請求項１に記載のアッセイ装置。
  5. 　（ｉ）前記空間部の幅がマイクロ流路の幅よりも大きく、前記空間の高さはマイクロ流路の高さと同じかそれより大きく、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との間の距離の比が０．５～５倍であるか、
    　（ｉｉ）マイクロ流路と前記空間部の幅が同じであり、前記空間の高さはマイクロ流路の高さより大きく、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と前記多孔質媒体との距離Ｂの比が０．５～５であるか、
    　（ｉｉｉ）平面視でマイクロ流路の先端部から幅方向両側にテーパ状に拡大し、テーパの終端で多孔質媒体を収容する空間部に連通するように前記空間部が形成され、かつマイクロ流路７６の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との距離の比が１～５であるか、
    　（ｉｖ）平面視でマイクロ流路の先端部から幅方向両側に略円弧状に幅方向両側にテーパ状に側面が拡大し、テーパの終端で多孔質媒体を収容する空間部に連通するように前記空間部が形成され、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との距離の比が１～５であるか、または
    　（ｖ）前記空間部が、平面視でマイクロ流路の先端部から延びマイクロ流路の幅方向の中心を通る長手方向軸の方に湾曲する第１部分と、変曲点を経て、第１部分とは反対にアッセイ装置の外側方向に湾曲して多孔質媒体を収容する空間部に連通する第２部分とを有し、かつマイクロ流路の先端部から多孔質媒体を収容する空間部に向かって幅が拡大する側面を有し、かつマイクロ流路の幅に対するマイクロ流路と多孔質媒体との距離の比が１～５である、請求項１～４に記載のアッセイ装置。
  6. 　マイクロ流路の流体導入部に配置された第２の多孔質媒体をさらに備える請求項１に記載のアッセイ装置。
  7. 　前記第２の多孔質媒体の上に血漿分離紙をさらに備える請求項６に記載のアッセイ装置。
  8. 　前記マイクロ流路及び前記空間部が親水処理され、第１の多孔質媒体及び第２の多孔質媒体が親水性である請求項６に記載のアッセイ装置。
  9. 　前記マイクロ流路、前記空間部、第１の多孔質媒体、及び第２の多孔質媒体が一対の流体不浸透性部材で挟まれている請求項１に記載のアッセイ装置。
  10. 　前記マイクロ流路を構成する流体不浸透性部材の面が透明なシート又はフィルムである請求項９に記載のアッセイ装置。
  11. 　流体導入部と前記空間部の間のマイクロ流路内にアッセイ試薬をさらに備える請求項１に記載のアッセイ装置。
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