JPH09507572A - 自己通気型免疫診断器具および分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流入口、少なくとも一つのチャンバ、毛管作用または圧力差により流体を流す流路、試薬、検出手段、および自己通気性材料を備える方法および器具を提供する。本器具は、読み取り可能な検出可能信号を生成するのに必要な正しい混合、反応、培養作業に配慮したものである。自己通気性材料では、１）トラック内から器具外部へのガスの排出と、２）外部からトラック内への酸素の移動とに配慮している。

Description

【発明の詳細な説明】 自己通気型免疫診断器具および分析方法 １．発明の分野 本発明は、独自の通気法を使用する、試験サンプル中のアナライトを検出する 分析器具に関する。 ２．発明の背景 試験サンプル中のアナライトを定性的もしくは定量的に測定することは、生理 学的状態および非生理学的状態を診断する上で依然として重要である。試薬と混 合した試験サンプルを分析すれば、検出可能な信号が得られ、この信号は計測器 を使って解析することができる。 試験サンプル中の様々なアナライトを測定する方法および器具が実用化されて いる。一般に、このような器具は流入口、少なくとも一つのチャンバ、少なくと も一つの毛管、通気孔、および検出可能信号を発生する少なくとも一つの試薬を 含む。さらに、複数のチャンバ、毛管、および試薬を一つの器具に備えて、複雑 な測定を行う場合もある。 Ｂｉｏｔｒａｃｋ Ｉｎｃ．に付与された米国特許第４７５６８８４号は、血 液サンプル中の抗原を検出する毛管流動器具 について教示している。試薬は、トラックに入れて供給され、このトラックは、 トラック流路内の血液の流れが変化する原因となる血餅や抗体に影響を及ぼす。 Ｂｉｏｔｒａｃｋに付与された米国特許第５１３５７１９号は、フィルタを使用 して血漿から赤血球を分離する血液分離器具について教示している。毛管作用は 前記の分離を促進する。 通常、このような器具は、その表面の一つに通気孔を備えている。液体がトラ ックを満たすにつれて、通気孔から空気が排出される必要がある。一般に、表面 の通気孔は、独立した工程で追加しなければならないため、加工に手間がかかり 、また、通常、通気孔の穴に気泡が滞ることから障害の原因となる。器具に衝撃 を与えると、気泡が器具内に入り、分析機構や検出機能を妨害する場合がある。 さらに、通気孔が大きく、器具が傾いていると、液体が漏れることもある。この ような問題があるため、適切な大きさの通気孔を適切な位置に配置するには、設 計および製造管理が特別な制約を受ける。また、複数の段階から成る反応で特定 のチャンバ内の滞留時間が長くなければならない場合、通気孔を開閉して、流体 の流れが制御され得る。 Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに対して付与された米国 特許第４９５２５１６号は、微細多孔質媒体を介して液体を吸収する多孔質吸着 体を含む自己通気型診断試験器具について教示している。疎液性材料は、液体が ガス通気孔を通過するのを防止しながらガスを排出する。 これらの先行技術は、トラックの長手方向に沿って通気可能な自己通気型毛管 診断器具については教示していない。発明の概要 本発明では、毛管トラックで自己通気を行う分析器具を有効に使用している。 本発明の分析器具を構成する材料は、ガスを排出するのと並行して毛管作用また は圧力差により流体の流動を促進する。したがって、前記分析器具には通気孔を 機械的に配置する必要がない。このような分析器具を相同分析および異相分析で 利用して、試験サンプル中にアナライトが存在するかどうかを判定したり、アナ ライトの量を測定することができる。 本発明の分析器具は、毛管路またはチャンバに至る流入口すなわち進入口を含 む。毛管路は、コンジット（導管）であってもよく、一つまたは複数の反応ゾー ン、混合チャンバ、恒温チャンバなどに通じている。 本発明の一実施態様に依れば、分析器具は、完全に疎水性材 料だけから成る。この種の器具は、材料中に設けられたトラックに通じる流入口 を含んでいる。試験サンプルが器具の内側に流入していく面に化学的処理を施す ことができ、この面を親水性表面にしている。この親水性表面には、試験サンプ ルと反応するように、試薬を塗布してもよい。トラックは、流体が様々なチャン バに移動する手段となる毛管路を備えていてもよい。さらに、本器具では、器具 内に滞留したガスを材料を介して排出する必要がある。酸素は、前記材料を通っ て器具内に流入することができ、それによって、酸素を利用して特定の分析を楽 に行うことができる。トラックの長手方向にそって酸素が分析器具内に移動でき ることは、本発明の重要な機能の一つである。 さらに、本発明の他の１つの実施態様に依れば、分析器具は少なくとも二種類 の材料で構成され得る。この種の器具は、相互に重ね合せられ、且つ、非限定的 であるが接着剤、ヒートシール、超音波溶接などの多様な方法により結合された 材料層を利用し得る。このように層を重ね合せ、結合することにより、疎水性の 層もあれば、親水性の層もある成層構造が得られる。重ねて述べるが、ガスは透 過するが試験サンプルなどのような生物的液体は通さない材料を選択すれば、ガ スを器具内部から 外部に排出することができる。 本発明はまた、本発明の分析器具を利用した分析方法をも含む。図面の簡単な説明 第１図は、上層、中心層、基層、三つの異なる層から構成される分析器具の一 実施例を示す図である。 第２図は、複数のチャンバを備えた、多段階分析用器具を示す図である。発明の詳細な説明 定義 本明細書で使用する「アナライト」という用語は、本発明を利用して試験サン プルから検出されるべき物質を指す。したがって、アナライトには、抗原物質、 ハプテン、抗体、およびこれらを組み合わせたものを含む。よって、アナライト としてあげられるのは、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、炭化水素、ホルモン 、ステロイド、ビタミン、脂質、核酸、ペプチド、微量元素、治療目的および違 法な目的で処方された薬剤、バクテリア、ウィルス、および前記のいずれかの物 質の代謝物質と抗体であってもよい。 本明細書で使用する「結合分子」という用語は、結合分子対、すなわち、化学 的手段または物理的手段により特異的に結合させた二つの異なる分子のうちの一 方を指す。抗原結合分子および抗体結合分子以外の結合分子には、ビオチンとア ビジン、炭化水素とレクチン、相補ヌクレオチド配列（ＤＮＡ交配分析で核酸配 列の検出に使用するプローブと捕捉される核酸配列を含む）、エフェクタ分子と レセプタ分子、酵素余因子と酵素、酵素抑制遺伝子と酵素などがある。さらに、 結合分子には、元の結合分子の同族体であるものもある。例えば、アナライトの 誘導体または断片、一例として、アナライトと共通の少なくとも一つのエピトー プまたは結合部位を有するアナライトの同族体を利用することが可能である。免 疫反応性結合分子には、抗原、ハプテン、抗体、および遺伝子組み換えＤＮＡ法 またはペプチド合成によって形成される複合体を初めとする、前記物質の複合体 がある。 本明細書で使用する「毛管」という用語は、空隙を取り囲む固体表面を指し、 この空隙内では適切な表面張力を有する液体が、優先的に空気に置き代わる。毛 管作用のメカニズムは、系の表面自由エネルギーに左右される。液体が自然に分 散するに は、系の表面自由エネルギーが分散過程で減少する必要がある。当該の生物流体 にふさわしい固体表面を選択することにより、本発明で使用する器具に関して、 系の表面自由エネルギーを減少させることができる。 本明細書で使用する「チャンバ」という用語は、規定の寸法の閉空間または空 隙を指す。チャンバは、流入口および流出口を備える場合がある。チャンバは、 毛管力または圧力差により充填することができる。特定のチャンバの寸法の制御 は、試薬の添加、流動、培養、反応ゾーン、検出などをそれぞれ独立して制御す る点に配慮して行う。 本明細書で使用する「抱合」という用語は、抱合体を形成するような一部分と 他の一部分との化学的結合を意味する。タンパク質に対する共有抱合体で使用す る結合剤については、米国特許第５０５３５２０号に述べられており、その全体 を参照により本明細書に組み込む。酵素を抗体に結合するのに使用する均質二官 能価剤も、１９９２年４月３０日発行のＰ．Ｃ．Ｔ．特許ＷＯ９２／０７２６８ 号に記述されているように、当技術分野では周知である。 「流入口」、「進入口」、および「サンプル投入口」という 用語は同義である。前記三つの用語は、試験サンプルを分析器具に導入する箇所 を指し、この導入箇所は器具の受け入れ領域に通じている。器具の受け入れ領域 は、チャンバまたは毛管であってもよい。 「リガンド」とは、別の化学基または分子と結合または抱合体可能な化学基ま たは分子のことである。リガンドは、アナライトの結合と競合または抑制できる 分子種である。リガンドは、小さな分子または高分子であってもよい。リガンド の例としては、テオフィリン、抗生物質、ペプチド、タンパク質、炭化水素、脂 質、核酸などがある。分子量が小さいオリゴペプチドでアナライトのエピトープ に相当するもの、またはアナライトのエピトープによく似たものを利用すること が好ましい。異質二官能価または均質二官能価のリンカ（結合子）あるいは感光 性リンカを使用する。リンカの例としては、カルボジイミド、グルタルアルデヒ ド、ハロホルメート、ヨードアセトアミド、マレイミド、Ｎ−ヒドロキシサクシ ンイミド、１，５−ジフルオロ−２，４−ジニトロベンゼン、イミデート、アリ ールアジド、アリール酸ヒドラジド、ｐ−ニトロフェニール−２−ジアゾ−３， ３，３−トリフルオロプロピオネートなどがある。 本明細書で使用する「反応混合物」という用語は、試験サンプルと、その他の 生物的、化学的、生理的物質と、試薬との混合物であって、本発明を試験サンプ ル中のアナライトの検出に応用するために使用するものを意味する。反応混合物 は、希釈剤や緩衝液を含むこともある。 本明細書で使用する「側壁」という用語は、試験サンプル用トラックの境界を 意味する。側壁は、多層ハウジングの中心層または単一の材料ハウジングから材 料を除去することにより設けることができる。 本明細書で使用する「試験サンプル」という用語は、本発明を利用して検出、 分析する対象であるアナライトを含むサンプルを意味する。試験サンプルは、ア ナライト以外の成分を含み、液体、生体液、または液体に可溶な固体の物理的属 性を備え大きさや体積は任意であって、例えば液体の流れを含む。試験サンプル は、アナライトやアナライトの同族体と緩衝しない物質なら、アナライト以外の どんな物質を含有することもできる。試験サンプルの例としては、血清、血漿、 脊髄液、唾液、精液、羊水、尿、ツバ、その他の体液、および地下水または廃水 、土壌抽出物、残留殺虫剤など、環境サンプルなどがあるが、これ らに限定されるものではない。 本明細書で使用する「トラック」という用語は、器具内で試験サンプルが流れ る領域を意味する。トラックは、一般に疎水性材料でできており、器具の疎水性 側壁を形成する。トラックは、一般に中心層の疎水性材料の一部を除去して形成 される。トラックは、一般に器具の流入口に通じており、希望の分析を行うのに 必要な長さだけ流入口から延びている。トラックには、毛管およびチャンバを介 してアナライトの測定および検出を行うのに必要な機能を果たし、必要な手順を 実行するだけの長さがある。発明の説明 本発明が提供する器具および方法では、毛管作用または圧力差により、チャン バを介して液体を送り、液体の測定、反応時間、試薬の混合を制御し、また、検 出可能な信号を測定する。流体が流れる流路を変化させることにより、混合、培 養、反応、検出など、様々な作業を行うことができる。 前記方法は、特定の結合対の構成要素を結合させる段階を含み、この結合によ り複合体ができる。複合体の形成には、計測器や視覚手段により検出可能な様々 な事象を発生することがで きる。あるいは、前記方法は化学反応、例えばグルコースまたは血清酵素の検出 を伴い、この反応により、サンプル媒体に検出可能な変化が起こる。当該装置は 、毛管またはその他のチャンバによって流体の動きを制御しているため、内部チ ャンバの寸法を正確に制御することが重要である。 サンプル、例えば、検出すべきアナライトを含有する試験サンプルは、サンプ ル源から採取した流体を、そのまま使用することもあれば、様々な方法で前処理 して特性を改変することもある。次に、トラックの受け入れ領域に通じる流入口 を介して、試験サンプルを器具に導入する。トラックの受け入れ領域は、チャン バまたは毛管になっている。続いて試験サンプルは、毛管またはチャンバ、ある いはその両方を通って器具内を移動し、その間に一種または複数種の試薬と接触 する。通常、試薬には、検出可能な信号を生成するシステムが付属する。 液体の試験サンプルは、毛管作用または加えた圧力差の押し上げ作用から生じ るサンプルの流れの速度が適切であれば、どんなものを使用してもよい。毛管作 用または圧力差は駆動力であるものと理解されたい。毛管作用は三つの重要な因 子、すなわち第一にガスの表面エネルギー、流体が流れる表面、および 流体、第二に毛管路の寸法、第三に通気効率に左右される。毛管による流れと圧 力差による流れの速度は、毛管またはチャンバの形状および流体の粘度の影響を 受ける。圧力差による流れについては、さらに圧力差の増減による影響を受ける 。試験サンプルの粘度が高すぎる場合は、サンプルを希釈して、混合など希望の 操作に配慮した、毛管による押し上げ速度と分析時間を制御する適切な流動時間 が得られるようにすることができる。 圧力差を利用して器具内で試験サンプルを移動させる。圧力差を加える方法と しては、モータ、ポンプ、真空の利用などが考えられるが、これらに限定される ものではない。 試験サンプルの採取源としては、血液、唾液、水晶体液、脊髄液、膿、汗、滲 出液、尿、および母乳をはじめとする生理液などがあるが、これらに限定される ものではない。試験サンプルには、添加、分離、希釈、濃縮、濾過、蒸留、透析 などの前処理を施すが、前記の処理に限定されるものではない。生理液以外の液 体試験サンプルを採用する場合もあり、対象とする構成要素が、液体である場合 もあれば、固体である場合もあり、固体を液体媒体に溶解させる。 対象とするアナライトは、分析の目的と試験サンプルの供給源により大きく異 なる。アナライトには、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、炭化水素、ホルモン 、ステロイド、ビタミン、脂質、核酸、微量元素、治療目的および違法な目的で 処方した薬剤、バクテリア、ウィルス、および代謝物質などがある。分子の凝集 、特に自然発生する凝集も重要であり、自然発生の凝集には、ウイロイド、ウィ ルス、単細胞微生物を初めとする原核細胞および真核細胞、リンパ球などの哺乳 動物の細胞、上皮細胞、および腫瘍細胞などがある。さらに、アナライトは、自 然発生する結合分子（例えば抗体）が存在する任意の物質、または結合分子を生 成できる任意の物質であって、分析時に一つまたは複数の結合分子と結合する。 したがって、アナライトには、抗原物質、ハプテン、抗体、およびこれらが組み 合わさったものなどがある。 測定の対象とする現象には、生理的プロセスおよび非生理的プロセス血小板の 凝集、補足媒介溶解、重合、膠着などがあるが、これらに限定されるものではな い。 使用する試験サンプル媒体を、自然発生媒体とするか、または、毛管作用およ び検出可能信号に必要な所望の特性を発揮す る液体媒体に試験サンプルを導入する。通常は、水成媒体を使用し、その限りで は、水成媒体は本発明に使用する媒体の代表例である。添加剤や溶媒を水成媒体 に添加して、酸素添加量、安定性、および流動性の増減を行う。 特定の目的を達成するために、その他の添加剤を含める場合もある。ｐＨを一 定に維持するには、緩衝剤が望ましい。酵素阻害剤を含める場合もある。その他 の重要な試薬としては、抗体、保存料、安定剤、活性剤、酵素基質および酵素余 因子、オキシダント、還元体などがあるが、これらに限定されるものではない。 さらに、濾過器具または捕捉器具を当該器具の流路に含め、一定の大きさ以上 の粒子を除去することもある。このような粒子には、細胞、ウィルスラテックス 粒子、高分子量ポリマ、単体の核酸またはヌクレオソームなどのタンパク質と結 合した核酸、磁性粒子、リガンドまたはレセプタを含有する粒子などがあるが、 これらに限定されるものではない。第２図は、毛管作用および圧力差が反応を促 進する別個の領域とともに、試薬の添加および濾過などに使用する様々な領域を 示す図である。 試験サンプルが、検出システムの検出可能な構成要素となる か、または検出可能な構成要素を追加する。構成要素は、検出システムの特性に より大きく異なる。そのような検出方法の一つでは粒子を利用し、粒子が光の分 散または流量の変化を引き起こす。粒子としては、細胞、液体の系と混和しにく い高分子粒子、ラテックス粒子、木炭粒子、金属粒子、多糖類またはタンパク質 粒子、セラミック粒子、核酸粒子、凝集粒子などがあるが、これらに限定される ものではない。粒子の選択は、検出方法、分散性および分散の安定性、不活性、 流れの変化への関与などに左右される。 その他の検出方法には、色、吸光特性、または蛍光透過率の変化、物理相の変 化などを利用するものがあるが、これらに限定しようとするものではない。試験 サンプルは流入口を介してトラックの受け入れ領域に導入される。受け入れ領域 は毛管またはチャンバになっている。受け入れ領域は、サンプルの体積の測定に 使用する場合と、単にサンプルを収容して器具の次の領域に導くためだけに使用 する場合とがある。毛管が果たす様々な機能には、体積測定装置、液体をチャン バからチャンバへと移動する計量ポンプ、チャンバ間の流れの速度を制御する流 速制御装置、試薬を混合するミキサ、および検出領域などの働 きがある。通常、毛管は、移動領域、流速制御領域、および検出領域の役目を果 たす。一般に、チャンバは、本発明の実施例において例えば検出ゾーンなどの事 象や様々な構造物を画定するのに使用される。 通常、毛管は、流れを横切る方向の断面または直径がチャンバよりも実質的に 小さくなっている。方向流れの断面または長さは同じか、あるいは毛管およびチ ャンバの機能によって異なる。一般に、第一の毛管は、通常、反応チャンバとな るチャンバに流入する流れの速度を制御する。したがって、毛管は、反応チャン バの壁部に含有されているまたは反応チャンバの壁部に結合している試薬に分析 媒体が接触している時間を制御するのに役立つ。毛管は、チャンバ内における分 析媒体の進行も制御する。さらに、試薬は、毛管それ自体の壁部に含まれている か、前記壁部に拘束されている。チャンバ内の流速に影響するその他の要素とし ては、チャンバ内の隔壁、壁、支持体、およびその他の障害物、チャンバの形状 、チャンバ内の試薬、毛管およびチャンバの表面特性などがある。 毛管の長さ、毛管の断面積、各種チャンバの容積、長さ、および形状は、シス テムにより大きく異なる。各毛管は、毛管作 用により流れを吸い上げる機能を果たさなければならない。毛管または圧力差は 、器具内を液体が移動する駆動力となる。流速は、液体サンプルの粘度、トラッ クの形状、トラックのねじれ、サンプルの蒸気圧、静水頭圧、トラック内の障害 物、および通気効率によって決まる。毛管の吸い上げにより流れが生じるには、 毛管およびチャンバの合成表面特性が親水性になっていなければならない。圧力 差を利用する場合は、表面特性の選択についての制約も少なくなる。 また本発明の材料を選択する場合、充填中のチャンバの表面またはその背後の 表面のうち、少なくとも一つの表面に沿って自己通気性の材料を選択する必要が ある。自己通気性材料は多孔質であり、また、液体が透過しない疎水性の壁部を 有している。必要な場合、疎水性通気口の表面のいずれかを処理して、流体に接 触する表面を親水性にすることができる。このようにすると、疎水性材料の内部 領域は、液体サンプルを移動させるのに必要な表面毛管作用を維持しながら、や はり液体阻止材として機能する。本発明に適した疎水性材料としては、アクリル 樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコン、ポリウレタン、ポリオレフ ィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプ ロピレン、ポリエチレン、熱可塑性エラストマ、およびアクリルニトリルブタジ エンスチレンやスチレンアクリロニトリルなどのコポリマー、その他があるが、 これらに限定されるものではない。 試薬の保護、試薬の溶解を目的としたチャンバの混合、試験サンプルと試薬と の反応、体積測定、培養、検出など、チャンバにも様々な機能がある。チャンバ は、主に、混合、反応、培養、および試験サンプルの保持に使用する。通気性材 料を利用して、チャンバ内で必要な酸素やその他のガスを供給することができる 。酸素およびその他のガスは、自己通気性材料を介して器具の外部からチャンバ に浸透する。自己通気性材料を使用すれば、例えばオキシダーゼとの酵素反応に おいて、酸素を素早く、より均等に供給することができる。器具の外部から酸素 が供給されることによりトラックの長さが伸びるため、この反応は酸素よりも基 質に制限される傾向がある。一般に、自己通気性材料はトラックの長さ全体にわ たっており、毛管およびチャンバの両方が自己通気性材料でライニングされてい る。 逆に、自己通気性材料をトラックのある領域だけに限定して、ガスの浸透を防 止したり、流体を減速したり、チャンバ内の反 応時間を延長したり、あるいは反応のその他の条件を制御したりすることができ る。また、毛管作用を圧力差と結び付けて、反応を促進することもできる。反応 を促進する場合、混合、反応、検出などの領域を設け、毛管作用と圧力差の両方 を利用して試験サンプルを器具内に通すことができる。 さらに、器具の構造を、計測器に直接、手軽に装着して検出が行えるようなも のにすることができる。このような方法の例として、浅い水盤状の分光光度計に 装着できる自己通気性器具を作製する方法がある。この方法では、計測中に、検 出結果を器具から直接読み取ることができる。 器具を使用する者がなるべく試薬を取り扱わないですむようにするために、通 常、器具内の一つのチャンバに試薬を備えておき、試験サンプルと試薬との混合 がチャンバ内で行われるようにする。試薬はチャンバの壁部に拡散的あるいは非 拡散的に拘束されている。すなわち、試薬は、試験サンプルに溶解するか、表面 に固定されたままになるように、固着、吸収、吸着、または共有結合されている 。試薬を供給する技法としては、噴射、スポティングなどがあるが、これらに限 定されるものではない。試薬が拡散的に結合されている場合（非共有的な弱い結 合）、様々な状況が考えられる。先ず考えられるのは、試験サンプルの液体先端 に試薬が全部溶け、その結果、試験サンプルの液体先端が高濃度の試薬を含み、 反応はほとんど試験サンプルの液体先端で起こる。次に考えられるのは、溶解度 に限度がある試薬の場合である。この場合、試薬は試験サンプル中にほぼ一定の 濃度で存在している。さらに考えられるのは、溶解度に限度がある試薬が限界量 存在し、そのため、試験サンプルの液体先端の試薬濃度は、比較的一定している 場合である。 内部チャンバを形成した後に試薬を添加するのは困難であるため、試薬が反応 チャンバ内に存在していることが不可欠である場合が多い。ほとんどの場合、試 薬は器具の一つまたは複数のチャンバ内に存在しているが、様々な技法により試 薬を機械的に導入することも可能である。例えば、隔膜を利用すると、注射器を 使用して試薬を導入することができる。または、オリフィス、点眼器、またはそ の他の手段を利用して液体試薬を器具に導入することができる。通常、必要不可 欠でない限り、これらの代替法は採用しない。 試薬は、試験サンプル、アナライト、および検出可能信号の生成方法の特性に より異なる。本発明の一実施例では、例えば、 酸化、還元、加水分解などの共有結合の形成、または例えば、核酸間での複合体 の形成を含めてリガンドとレセプタの間での複合体の形成など、非共有結合の形 成が含まれる。同じ試薬または異なる試薬が、様々なチャンバ内に存在し、その 結果、反応が連続して起こるか、または試薬が連続して試験サンプルに供給され る。 さらに、本発明の器具は、複数のチャンバおよび毛管路を利用することができ る。このチャンバは、その大きさおよび目的を変えて、培養時間、反応時間を変 化させたり、様々な毛管からくる媒体を混合したりすることができる。チャンバ はいくつでも使用してよく、またその配列は、並列、直列、あるいは両者を組み 合わせた形式のいずれでもよい。試薬が固定され、その結果、試薬と接触してい る試験サンプルの滞留時間が試薬の接触面積の影響を受ける場合、チャンバの大 きさが特に重要である。様々な濾過装置または捕捉装置を利用することによって 、毛管路からチャンバへの粒子の移動、また逆にチャンバから毛管路への粒子の 移動を抑制することが可能である。迂回路を利用すると、このようにしてサンプ ルの様々な成分を除去することができる。 検出には、ほとんどの場合、光の吸収、散乱、または射出を伴う。光の吸収、 散乱、射出の結果として起こる測定光の変化を行う各種プロトコルや試薬がある 。このような検出システムの一例として、グルコース分析における光の吸収があ る。尿または血漿中のグルコース濃度の上昇は、糖尿病と相関関係がある。糖尿 病については、この疾病の副作用をうまく管理する手段として、血漿または尿中 のグルコース濃度を測定できることが望ましい。グルコースの測定にきわめて頻 繁に利用される方法に、媒体の吸収率または反射率をグルコースの濃度と相関さ せるものがある。グルコース測定の一般的な方法に、４−アミノアンチピリン（ ４−ＡＡＰ）、ジクロロヒドロキシベンゼンスルホン酸塩（ＤＣＨＢＳ）ととも にグルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）およびペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）を利用 して、尿または血清中のグルコース濃度を測定するものがある。これに伴う化学 変化は次式のようになる。 この系では、グルコース１モル当たりを酸化するのに、酸素１モルを消費する。 血漿中の正常なグルコース濃度（６０〜１００ミリグラム／デシリットル：ｍｇ ／ｄＬ）は、３．３〜５．５ミリモル（ｍＭ）の濃度を表わす。糖尿病では、血 漿中のグルコース濃度が上昇すると、５００ｍｇ／ｄＬ（２７．８ｍＭ）に達し 、尿の５％（２７８ｍＭ）にもなる。水性媒体中の酸素の溶解度は、１．３ｍＭ に近い。その結果、分析反応（１）は、前記反応を完了させる酸素分子の供給可 能量によって左右される。十分な量の酸素を供給できなければ、反応（１）によ り、非化学量論量の水が生成されるため、前記反応によるグルコース濃度の測定 は不正確になる。大半の場合は、反応管または浅い水盤を頻繁に混合することに よって酸素分子を反応過程で供給し、空気中から得られる酸素分子で反応溶液を 飽和させることができる。 本発明の利点は、疎水性、多孔質の側壁が、器具外から得られる酸素分子の有 用な供給源になることである。グルコースオキシダーゼを利用したグルコース分 析は、目新しいものではない。酸素分子を分析試薬として使用している分析方法 はそのほかにも多数ある。例として、コレステロールオキシダーゼを利 用した酵素コレステロール分析がある。アルコールでは、アルコールオキシダー ゼを使用することができ、ビリルビンは、ビリルビンオキシダーゼを利用して測 定することができる。オキシダーゼで実施できる分析はそのほかにも多数ある。 このような分析には、オキシダーゼ反応を伴うが、これに限定されるものではな い。これらの分析方法ではすべて、酸素分子が容易に貫通できる開表面を提供す る浅い水盤または反応容器が利用できて都合がよい。 使用する標識には、基質、余因子または抑制剤と組み合わせた酵素、蛍光剤、 蛍光剤と抑制剤の組み合わせ、および染料などがある。アナライトが存在する結 果として反応が起こるか、またはアナライトとの反応が起こる場合もある。アナ ライトは、検出可能信号を発生する。適切なプロトコルを使用することによって 、光の吸収または射出量および検出単位をサンプル中のアナライトに直接関連さ せることができる。 光、例えば、光の散乱の測定による検出を利用して、ポピュレーション・サイ ズを測定することができる。これは、特に凝集、配座または溶解などの測定に便 利である。レーザは、流速を変化させることなく粒子を識別できる。小さな粒子 は周波数 が低く、振幅が大きいのに対して、凝集粒子など、大きな粒子は、さらに周波数 が低く、振幅はさらに大きい。したがって、粒子の大きさおよび分布の変化は、 ノイズを利用した既知の集積回路により検出される。 さらに、流速の変化の検出は、標識に反発する信号であるか、または流速に適 用される複数の実体を組み合わせた結果である。流速の変化は、凝集、高分子化 合物または高分子凝集物の形成などの結果として起こる。 器具は、光伝送、伝熱、機械的特性を含めて、均質なコーディングと薬剤の安 定性ならびに媒体の適合性をもたらす適切な物理特性を有する材料から作製する ことができ、器具は様々な方法で作製することができる。チャンバは、真空成形 、射出成形、鋳造、焼結、機械加工、箔押などによりプラスチックシート内に成 形できる。毛管およびトラックは、半導体分野で行うフォトレジスト上でのエッ チングと同様にして、経路をプラスチックに化学エッチングまたはプラズマエッ チングして成形する。器具は、プラスチック上に別の材料を配設し、超音波溶接 、溶剤接着、および例えば粘着テープなどによる接着を含め、様々な方法でシー ルを行うが、これらの方法に限定されるもので はない。フィルムは、押し出し、鋳造、焼結、吹込成形などにより製造できる。 所望の厚さにしたこのようなフィルムからダイカットまたはレーザカットにより サンドイッチ層を切り出し、次に接着剤で被覆し、サンドイッチ形に挟む。接着 剤を基盤上にスクリーンで塗布し、所望の厚さの盛り上がったパターンを設ける こともできる。一般に、器具の毛管路領域におけるシートは、毛管作用を抑圧し ない厚さになっている。自己通気作用による通気が行われる器具部分は、接着剤 層、毛管、チャンバ、またはフィルム層として組み込むことができる。接着剤層 が自己通気層となる場合、接着剤のアイランドを備えた不完全なパターンを設け ることにより、接着剤層を処理し、未被覆領域を疎水性通気領域として機能させ ることができる。アイランドは、試験サンプルを通さないだけの十分な疎水性が ある。プラスチック部分またはプラスチックフィルムのような自己通気性材料は 、鋳造、焼結、押し出し、溶解、伸長、あるいはその他の方法で処理し、構造に 空隙を導入することが可能である。一般の多孔質媒体を生成するには、セルロー ス系誘導体、セルロースエステル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリプロピレ ン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ア クリル樹脂、ポリスルホネート、およびセラミックを使用する。 本発明では、様々な目的の接着剤を使用するものと理解されたい。第一に、接 着剤を使用するのは、接着剤に接着力があるのが主な理由である。接着剤を塗布 して器具を強化することができる。この接着剤は器具の通気を行うのにも使用す ることができる。第二に、接着剤システムを通気性面に塗布して、疎水性にする ことができる。接着剤システムを利用するのは、通気性面を疎水性にすることが できるのが主な理由であり、接着剤に接着力があるからではない。接着剤システ ムを使用して浸透性面を疎水性にした器具を接着するには、別の接着剤の接着力 を利用しなければならない場合もある。接着剤システムの使用については、以下 、本明細書で詳細に述べる。 組み立てに、ガラスなどその他の材料を使用する場合もあるが、指摘した材料 と比べ、一般にこれらの材料には、一つまたは複数の望ましい特性が欠けている ため、検討の対象とはしなかった。しかし、ガラスやセラミックなどの材料に、 透明度の高いガラス窓や表面張力の向上などの用途がある場合もある。 通常、器具の反応チャンバには試薬が入っている。試薬は、各種添加物を加え る前に調製するか、または添加物を加えて調 製する。試薬を調製し、反応チャンバに入れ、反応チャンバ内で維持する方法で は、試験サンプルとの混合、チャンバ内での分布の再現性、保存時の安定性、お よび試験サンプルとの反応の再現性に配慮する必要がある。 様々な材料を混合して試験サンプルとしたら、サンプル媒体を収容チャンバに 導入し、毛管作用により次のチャンバに移動させる。流速の変化は、目視または 電子機器により判定する。流れが第一の毛管路または後続の毛管路を通過する開 始点、またはその間のいずれかの点を測定開始時間として選択する。 本発明は、前記の要素および技法を使用した分析器具を含み、自己通気機構を 提供するものである。通常、分析器具は、必要な場合に差的に始動する通気口を 利用している。本発明では、毛管トラック器具の長さ方向の通気に配慮するだけ でなく、連続的または制御された形で通気を行うことができる器具を供給するこ とにより、前記のような通気口を省くことができる材料を使用している。通気性 を備えながら、試験サンプルの良好な流れを保つ親水性面を維持する材料が必要 である。 本発明の一実施例による分析器具は、全体が疎水性材料から成っている。この ような器具は、トラックに通じる流入口を含 み、この流入口は材料に開けられている。器具内で試験サンプルが流れる表面を 化学処理して、親水性面を作り出すことができる。浸水性面には試薬が塗布され ており、試験サンプルを器具に導入する際、前記試薬にアクセスすることができ る。通常、トラックは、毛管路を備え、この毛管路は、流体が様々な反応ゾーン およびチャンバに移動する手段となる。さらに、器具は、その内部に滞留したガ スを材料を介して排出する必要がある。多孔質材料は、酸素を利用すると特定の 分析が容易になる器具内に酸素を流入させる。 また、本発明の別の実施例による分析器具は、少なくとも二種類の材料を具備 している。このような器具では、重ね合せて、各種接着剤で接着した材料層を利 用している。このように層を重ねて接着することにより、疎水性の層もあれば、 親水性の層もある多層構造を実現できる。第１図に示したように、流入口すなわ ち進入口を備える上層と、一部を除去してトラックを作成した材料から成る中心 層とがある。トラックは長手方向および幅方向に側壁を有し、一般にこの側壁は 、試験サンプルの流れの境界となる。試験サンプルがトラックの境界内を流れる 面を備えた底層、すなわち基層がある。一般に、液体は前記の層 のいずれにも浸透しない。器具内部と外部のガス交換は可能であるが、試験サン プルなどの生物的液体の交換は不可能な疎水性材料を選択することによって、器 具内部から外部へガスを排出する。 先に述べたように、試験サンプルが流れる疎水性面を改良して、親水性、した がって、湿潤性を高めることができる。湿れ面を作り出す方法には、湿式化学改 質、表面コーティング、ガス改質、プラズマ固着、プラズマ改質などがあるが、 これらの方法に限定されるものではない。これらの方法により、ヒドロキシル化 合物、カルボニル化合物、カルボキシル化合物、アミノ、スルホン酸化合物、ス ルホン酸塩、硫酸塩、ピロール、酢酸塩、アクリル樹脂、炭酸塩、アミド、リン 酸塩などの親水基を疎水性面に導入する。当業者ならばわかるように、別報とし ては、界面活性剤などの材料を疎水性面に塗布し、湿潤性を高めることができる 。そのほか、上記の方法により、親水基を疎水性面上に導入するとともに、界面 活性剤などの材料を塗布してなじませることが可能である。以上の技法は、本発 明と組み合わせ、様々な手順で実施することができる。 逆に、本発明のさらに別の実施例では、様々な含浸親水性液 体浸透材料を含む分析器具を利用している。親水性液体浸透材料に含浸を行うと 、材料は疎水性となり、したがって、試験サンプルが浸透しなくなる。このよう な親水性材料の例としては、吸水性材料およびポリマースクリーンなどがあるが 、これらに限定されるものではない。吸水性材料には、繊維、濾紙、セルロース 材料などがある。 吸水性材料またはスクリーンに接着剤システムを含浸させて疎水性にすること ができる。本発明の範囲内で使用できる、一般的な「接着剤システム」は、試験 サンプルに対する不浸透性と通気性を併せ持った疎水性材料を作り出す。接着剤 システムを利用する主な理由は、接着力を得るためではなく、分析器具に疎水性 、通気性を与えるためである。本発明で使用するのにふさわしい接着剤システム には様々なものがあり、選択の基準は、接着剤システムの各サブクラスの固体と 液体の相互変換能力の差である。親水性液体浸透材料の表面を湿潤状態にするに は、接着剤システムが液状になっている必要がある。液状になっていないと、構 造に含浸できない。このため、含浸後、液体は境界面全体にわたってブロックさ れる。 このような接着剤システムには、ホットメルト接着剤を使用 している例もある。通常、ホットメルト接着剤は室温では固体であり、加熱によ って接着剤を液体に変換し、親水性液体浸透材料の湿潤、含浸ができるようにす る。含浸後、材料を冷却し、接着剤を凝固させる。市販のホットメルト接着剤と しては、 Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ，ＳＣ）、Ｅａｓｔｏｂｏｎｄ Ａ− ＴＮ）およびＢｏｓｔｉｋ Ｔｈｅｒｍｏｇｒｉｐ がある。また、ナイロン、ポリオレフィン、ワックス、エチレンビニルアセテー ト、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレンなどのポリマーをホットメルト 接着剤として使用することができるが、これらの例示したポリマーに限定される ものではない。 接着剤システムのその他の例として、一液性熱硬化剤がある。通常、一液性硬 化剤は、出発成分の分子量が小さいため、室温では液体である。一液性硬化剤は 液体の状態で親水性液体浸透材料に塗布し、含浸を行う。含浸を行った親水性材 料を加熱すると、液体を重合させ、固体に変換する温度誘導反応が起こる。 エポキシ樹脂は、最も一般的な化学反応生成物であるが、ポリイミド、ウレタン 、およびシリコンも使用される。市販の ｈａｒｄ Ｃｏｒｐ．，ＥａｓｔＮｅｗａｒｋ，ＮＪ）およびＮａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈ Ｓｃｒｅｅｎｉｍｉｄ ９０１０ＴＭ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓ ｔａｒｃｈ，Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，ＮＪ）がある。また、二液性熱硬化剤を 使用することもある。二液性熱硬化剤では、溶剤を加えて粘度を下げ、加工の向 上を図ることができる。この溶剤は、硬化前に加熱によって蒸発させる。加熱し ない二液性硬化剤も使用することができる。 接着剤システムのその他の例として、溶剤系エマルジョンシステムがある。こ のシステムは、可溶化させた固体または液体溶剤に懸濁させて塗布できるように した固体を含有している。親水性液体浸透材料に含浸を行った後、乾燥により液 体を蒸発させる。熱により乾燥が加速される場合と、周囲条件または真空補助条 件で乾燥が起こる場合がある。市販の溶剤系エマル （Ｆｅｒｒｏ，Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ，ＣＡ）、６Ｃ−３３（Ｏｌｉｎ− Ｈｕｎｔ，Ｏｎｔａｒｉｏ，ＣＡ）および ＡＳ−１００Ｐ（Ｔｅｋｎｅｋ，Ｒｅｎｆｒｅｗｓｈｉｒｅ，Ｓｃｏｔｌａｎｄ ，ＵＫ）などがある。 接着剤システムのさらに別の例として、紫外線（ＵＶ）硬化剤がある。ＵＶ硬 化剤は、出発成分が室温で液体であるという点で、熱硬化剤に類似している。親 水性液体浸透材料に接着剤システムを塗布、含浸させてから、紫外線源を使用し て、接着システムの成分を固体に変換する反応を起こさせる。市販の紫外線硬化 剤としては、ＵＶ Ｄ４０−９０（Ｃｏｌｏｎｉａｌ，Ｅ．Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒ ｄ，ＮＪ）およびＭａｓｔｅｒｂｏｎ ＮＪ）がある。その他の接着剤システムを本発明と併用してもよい。他の接着シ ステムは、シリコーン室温硬化剤に一般的な水誘導硬化剤である。 接着剤システムは、全体を覆うコーティングとしても塗布できるし、またアイ ランドとしても塗布することができる。アイランドは親水性液体浸透材料に浸透 し、前記材料を疎水性にする。アイランドはパターンとして塗布することも、ま た無作為に塗布することもできる。試験サンプルは浸透せず、材料内部と外部の 間のガス交換は可能な疎水性材料を実現するには、アイランドを十分に塗布する 必要がある。 以下に、本発明の器具および方法の実施例を示す。実施例はあくまで例であっ て、本発明を限定するものではない。以下に例示した器具は、それぞれ三つ作成 し、三回試験を行った。以下の例は、三つ作成した器具についての累積試験結果 を反映するものである。器具の性能に相違があった場合は、その相違を例に示し てある。 例１ ピルチャーハミルトンフィルム（Ｐｉｌｃｈｅｒ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｃｏｒ ｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｒｅｅｒ，Ｓ．Ｃ．，２９６５１）の上層を内蔵し、０． ２５インチの流入口の付いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤（Ａｄｈｅｓｉ ｖｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｇｌｅｎ Ｒｏｃｋ，ＰＡ．，１７３２７）を上層 の下面に塗布した。中心層は、０．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハ ミルトンフィルムとした。底層すなわち基層は、ピルチャーハミルトンフィルム とし、ＭＡ−３８接着剤を底層の上面に塗布した。１００マイクロリットル（μ ｌ）の水サンプルを流入口に投入した。水サンプルはトラックに約２ミリ（ｍｍ ）まで入ったが、トラックを満たすまでにはならなかった。この器具は対照とし て使用した。 例２ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、ピルチャーハミルトンフィルムとし、ＭＡ−３８接着剤を底層の上面に塗布し た。通気穴をトラックの端部にパンチ加工した。１００μｌの水サンプルを流入 口に投入すると、滞ることなくトラックを満たした。この器具を第二の対照とし て使用した。 例３ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、孔の大きさが０．４５μｍのテフロン製薄膜（Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓ ｏｃｉａｔｅｓ，Ｅｌｋｔｏｎ，ＭＤ．，２１９２１）とした。薄膜は、疎水性 であり、１００μｌの水サンプルを流入口に投入すると、サンプルは強く弾かれ 、トラックには進入せず、上層の上面に集まった。 例４ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、疎水性ガス浸透層（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｓｃｈｅｎ ｅｃｔａｄｙ，ＮＹ．，１２３４５）とした。薄膜は、疎水性であり、１００μ ｌの水サンプルは、トラックに進入せず、上層の上面に集まった。 例５ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、Ｃｅｌｇａｒｄ微孔質ポリプロピレンエンジニアリングフィルム複合材（Ｃｅ ｌａｎｅｓｅ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，Ｎ．Ｃ．，２８２３２）とし、ＭＡ−３８ 接着剤を底層の上面に塗布した。底層には、器具の内部に向けて配置した疎水性 側部を設けた。１００μｌの水サンプルは、トラックは進入せず、弾かれて上 層の上面に集まった。 例６ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、Ｃｅｌｇａｒｄ微孔質ポリプロピレンエンジニアリングフィルム複合材（Ｃｅ ｌａｎｅｓｅ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，Ｎ．Ｃ．，２８２３２）とし、ＭＡ−３８ 接着剤を底層の上面に塗布した。底層の多孔質、親水性の面を器具の内部に向け て配置した。１００μｌの水サンプルはトラックに流入し、ポリプロピレンフィ ルムの通気作用により、気泡が排出された。 例７ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、孔径１３６μｍ、開口面積３７％のＴｅｔｋｏ ポリエチレン単繊維織布スク リーン（Ｔｅｔｋｏ，Ｅｌｍｓｆｏｒｄ，ＮＹ．， １０５２３）とし、ＭＡ−３８接着剤を底層の上面に塗布した。１００μｌの水 サンプルはトラックに約２ミリ（ｍｍ）まで入ったが、トラックを満たすまでに はならなかった。 例８ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、Ｗｈａｔｍａｎ濾紙（Ｗｈａｔｍａｎ，Ｉｎｃ．，Ｃｌｉｆｔｏｎ，Ｎ．Ｊ． ，０７０１４）とし、ＭＡ−３８接着剤を底層の上面に塗布した。１００μｌの 水サンプルはトラックおよび濾紙を等しい速度で満たした。三つの器具のうち一 つが、トラックの端部で気泡を捕えた。 例９ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、孔の大きさ１μｍのナイロンスクリーンとし、ＭＡ−３８接着剤を底 層の上面に塗布した。１００μｌの水サンプルは最初にトラックを満たし、次に ナイロンスクリーンに進入、ついには、ナイロンスクリーンから漏出した。 例１０ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．２５インチの広幅トラック付きＰｏｒｅｘ ＨＤＰＥ（Ｐｏｒｅｘ，Ｆａｉｒ ｂｕｒｎ，ＧＡ．，３０２１３）ピルチャーハミルトンフィルムとした。底層は 、ピルチャーハミルトンフィルムとし、ＭＡ−３８接着剤を底層の上面に塗布し た。１０００μｌの水サンプルはトラックに流入した。気泡がトラック内に形成 されたが、排出された。 例１１ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、０ ．１２５インチの広幅トラック付きＤｅｌｒｉｎ非孔質コアとした。底層は、ピ ッチャーハミルトンフィルムとし、ＭＡ−３８接着剤を底層の上面に塗 布した。１０００μｌの水サンプルはトラックに流入しなかった。 例１２ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。ＭＡ−３８接着剤を上層の下面に塗布した。中心層は、両 面粘着テープで構成した。このテープは、空気の流路を形成する粘着面上に不規 則なアイランドを有する（３Ｍ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ．，５５１ ４４）。底層は、ピルチャーハミルトンフィルムとし、ＭＡ−３８接着剤を底層 の上面に塗布した。１０００μｌの水サンプルは滞らずにトラックを満たし、気 泡は発生しなかった。 例１３ ピルチャーハミルトンフィルムの上層を内臓し、０．２５インチの流入口の付 いた器具を作製した。両面粘着テープ（３Ｍ）を上層の下面に貼付した。中心層 は、熱硬化させたエポキシ樹脂で含浸した濾紙で構成した。熱硬化させたエポキ シ樹脂は、濾紙の繊維を実質的に覆い、繊維と疎水性となったが、被覆した繊維 の間の部分は、ガスに対して通気性のある多孔質のままであった。底層は、ピル チャーハミルトンフィルムとし、両面 粘着テープ（３Ｍ）を底層の上面に塗布した。貼付グルコース標準液の試験サン プル１００μｌは、滞らずにトラックを満たし、気泡は発生しなかった。 接着剤システムは、熱硬化させたエポキシ樹脂と同じく、濾紙を介して真空引 きした。使用したエポキシ樹脂は、Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ Ｃｏｒｐ．社（Ｅａｓ ｔ Ｎｅｗａｒｋ，ＮＪ） 例１３で構成した器具は、浅い水盤に入れ、Ｂｅｃｋｍａｎｎ ＤＵ ４７０ 分光光度計（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．Ｆｕｌｌｅｒ ｔｏｎ，ＣＡ．，９２６３４）で読み取りを行った。器具の読み取りは、吸光度 、５１３ｎｍで実施した。分析は以下のように行った。 溶液Ａの成分は以下のようであった。 １．塩化マグネシウム、０．００５６グラム（ｇ）（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎ ｔｉｆｉｃ，ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ．，１５２１９） ２．ウシ血清アルブミン、０．３７０ｇ（Ｂｏｅｈｉｎｎｇｅｒ Ｍａｎｎｈｅ ｉｍ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｄｉａｎ ａｐｏｌｉｓ，ＩＮ．， ４６２５０） ３．４−ＡＡＰ、０．０９３４ｇ（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃ０．，Ｓ ｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｏ．，６３１７８） ４．グルコースオキシダーゼ、０．９０ｇ（Ｓｉｇｍａ） ５．５０ｍＭ ＭＯＰＳＯ（Ｓｉｇｍａ）、８．１ミリリットル（ｍＬ） 溶液Ｂの成分は以下のようであった。 １．ＤＣＨＢＳ、０．４０３ｇ（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，W l ．，５３２０１） ２．ペルオキシダーゼ、０．１０７ｇ（Ａｍａｎｏ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃ ａｌ Ｃｏ．，Ｎａｇｏｙａ，Ｊａｐａｎ） ３．５０ｍＭ ＭＯＰＳＯ（Ｓｉｇｍａ）、５．１ｍＬ 中心層は、底層にＭＡ−３８接着剤で接着した。溶液Ａを、トラック内の底層 上５箇所に１μｌずつ滴下し、自然乾燥させた。前記の滴下点５箇所は、トラッ クの中心線に沿って位置していた。溶液Ｂを、溶液Ａの滴下点の両側に１０箇所 に１μｌずつ滴下した。溶液ＡおよびＢの滴下点は、近接しているが、接触して はいなかった。上層を、ＭＡ−３８接着剤で中心層に接着した。接着剤は、すべ ての層で、非トラック領域に限定し て塗布した。グルコース／尿素標準液（Ｓｉｇｍａ）のサンプル、３０μｌを上 層の流入口に投入した。反応は３０分間進行させて、十分な反応時間を確保した 。器具を、Ｂｅｃｋｍａｎ ＤＵ−７０分光光度計に配置し、波長５１３ｎｍで 読み取った。 例１４ 疎水性多孔質側壁を採用した器具は、分光光度計用の浅い水盤として使用する こともできる。側壁が疎水性多孔質壁であるため、浅い水盤は簡単に満杯になる 。器具は、ピッチャーハミルトンフィルムを積層して中心層とし、ＭＡ−３８接 着剤およびＳｃｏｔｃｈ両面粘着テープでその両側にＰＯＲＥＸ（高密 度ポリエチレン）を接着して作製した。前部から後部にかけて、器具の構成は、 ピルチャーハミルトンフィルム、Ｓｃｏｔｃｈ両面粘着テープ、ＭＡ３８、ＰＯ ＲＥＸ、ＭＡ３８、Ｓｃｏｔｃｈ両面粘着テープ、ピルチャーハミルトンフィル ムの順になっていた。 構成した器具の経路長さの再現性を試験するために、タルトラジン（Ａｌｄｒ ｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｌ，５３２３３）を、１．００ｃｍの浅い水盤 内での波長４２６ｎｍにおける吸光度３．１２２のリン酸塩緩衝食塩水（ＰＢＳ ）ｐＨ＝７．０で作成した（Ｓｉｇｍａ，ＳＴ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｏ．６３１７８ ）。原液の希釈液の吸光度は、試験を実施した範囲内（ｒ²＝０．９９９９０５ 、傾き＝浅い水盤の厚さ０．３０４９０３ｍｍ／吸光度単位４２６ｎｍ）で、線 形の応答を示した。上記のようにして構成した１０個の小室それぞれに、ＰＢＳ を導入し、４２６ｎｍにおける吸光度を記録した。次に、タルトラジンの原液を 同じ小室に導入し、やはり４２６ｎｍにおける吸光度を記録した。タルトラジン に起因する吸光は、タルトラジンで得られた吸光度から食塩水に起因する吸光を 差し引いて求めた。希釈補正線の傾きを利用して、小室の厚 さを計算した。 グルコースの分析を、同様の疎水性、多孔質の浅い水盤内で行った。反応混合 物は、溶液Ａ（例１３）、３４ｕＬ、および溶液Ｂ１７ｕＬをＰＢＳ１ｍＬで希 釈して作成した。分析は、グルコース／尿素標準液（例１３）２．０ｕＬを反応 混合物１．０５ｍＬと混合し、ガラス管内で行った。得られた混合液は、室温で １５分間培養し、十分に反応させた。次に、混合液を分け、溶液の一部は、５． ００ｍｍの水晶製の浅い水盤内において、５１３ｎｍで読み取りを行い、また一 部は、上記の積層した浅い水盤内において、５１３ｎｍで読み取りを行った。反 応は三回行った。以下のような結果が得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．試験サンプル内のアナライトの存在または量を検出する分析器具であって、 アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコン、ポリウレタン、 ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン 、熱可塑性エラストマ、コポリマー、アクリルニトリルブタジエンスチレン、お よびスチレンアクリロニトリルから成る疎水性材料で作製したハウジングを備え 、 前記ハウジングは、流入口を備え、前記流入口は、前記ハウジング内にある幅 および長さが検出可能なトラックに通じ、前記トラックは前記ハウジング内から 前記疎水性材料を除去することにより作製され、 前記トラックは、親水性面を作成するために処理した疎水性面を少なくとも一 つ備え、前記親水性面は、少なくとも一つの親水基を前記疎水性面上に導入する ことにより作成され、前記親水基は、ヒドロキシル化合物、カルボニル化合物、 カルボキシル化合物、アミノ、スルホン酸化合物、スルホン酸塩、硫酸 塩、ピロール、酢酸塩、アクリル樹脂、炭酸塩、アミド、リン酸塩から成り、 前記疎水性材料は、前記試験サンプルに対して非浸透性であり、前記疎水性材 料により前記ハウジングの前記トラック内外のガス交換が可能になり、 前記試験サンプルを前記流入口を介して投入すると、毛管作用により前記試験 サンプルが前記トラックの長さ方向に移動する分析器具。 ２．請求の範囲第１項に記載の分析器具を利用して、試験サンプル中のアナライ トの存在または量を検出する方法であって、 前記試験サンプルを前記流入口を介して前記ハウジングに投入する段階と、 前記試験サンプルが前記ハウジング内で少なくとも一種類の試薬に接触し、前 記試薬および前記試験サンプルが、混合時に検出可能信号を生成する段階と、 前記検出可能信号から前記試験サンプル中のアナライトの存在および量を判断 する段階とを備える方法。 ３．前記アナライトが、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、炭化水素、ホルモン 、ステロイド、ビタミン、脂質、核酸、微量 元素、治療目的および違法な目的で処方した薬剤を初めとする薬剤、バクテリア 、ウィルス、代謝物質、ウイロイド、およびリンパ球細胞、上皮細胞、腫瘍細胞 など、哺乳動物の細胞から成るグループの構成要素である請求の範囲第２項に記 載の方法。 ４．前記トラックが少なくとも一つのチャンバを備える請求の範囲第１項に記載 の分析器具。 ５．前記試薬が前記親水性面の上に存在する請求の範囲第１項に記載の分析器具 。 ６．前記試薬が前記疎水性面の上に存在する請求の範囲第１項に記載の分析器具 。 ７．前記試験サンプルが、圧力差により、前記親水性面にそって移動する請求の 範囲第１項に記載の分析器具。 ８．前記検出可能信号を、前記分析器具から直接読み取る請求の範囲第２項に記 載の方法。 ９．前記検出可能信号を、計測器により前記分析器具から直接読み取る請求の範 囲第２項に記載の方法。 １０．前記計測器が、分光光度計、比色計、蛍光計、分光器、熱量計、反射率計 、および電気伝導計から成るグループの構成要素である請求の範囲第９項に記載 の方法。 １１．前記器具が浅い水盤である請求の範囲第２項に記載の分析器具。 １２．前記トラックの前記少なくとも一つの疎水性面を、湿式化学的改質、表面 コーティング、ガス改質、プラズマ固着、およびプラズマ改質により処理して前 記親水性面を設ける請求の範囲第１項に記載の分析器具。 １３．前記トラックの前記少なくとも一つの疎水性面を、界面活性剤で処理して 前記親水性面を設ける請求の範囲第１項に記載の分析器具。 １４．前記トラックの前記少なくとも一つの疎水性面を、湿式化学的改質、表面 コーティング、ガス改質、プラズマ固着、プラズマ改質、および界面活性剤によ り処理して前記親水性面を設ける請求の範囲第１項に記載の分析器具。 １５．試験サンプル中のアナライトの存在または量を検出する分析器具であって 、 アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコン、ポリウレタン、 ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン 、熱可塑性エラストマ、コポリマー、アクリルニトリルブタジエンスチレン、お よびスチレン アクリロニトリルから成り、前記ハウジングの前記トラックの内外でガス交換を 可能にする疎水性材料と、 前記親水性材料を疎水性にする物質を含浸させた親水性材料とから作製したハ ウジングを備え、 前記ハウジングは、流入口を備え、前記流入口は、前記ハウジング内にある幅 および長さが検出可能なトラックに通じており、前記トラックは前記ハウジング 内から前記疎水性材料を除去することにより作製され、 前記トラックは、親水性面を作成するために処理した疎水性面を少なくとも一 つ備え、前記親水性面は、少なくとも一つの親水基を前記疎水性面上に導入する ことにより作成され、前記親水基は、ヒドロキシル化合物、カルボニル化合物、 カルボキシル化合物、アミノ、スルホン酸化合物、スルホン酸塩、硫酸塩、ピロ ール、酢酸塩、アクリル樹脂、炭酸塩、アミド、リン酸塩から成り、 前記試験サンプルを前記流入口を介して投入すると、毛管作用により前記試験 サンプルが前記トラックの長さ方向に移動する分析器具。 １６．請求の範囲第１５項に記載の分析器具を利用して、試験 サンプル中のアナライトの存在または量を検出する方法であって、 前記試験サンプルを前記流入口を介して前記ハウジングに投入する段階と、 前記試験サンプルが前記ハウジング内で少なくとも一種類の試薬に接触し、前 記試薬および前記試験サンプルが、混合時に検出可能信号を生成する段階と、 前記検出可能信号から前記試験サンプル中のアナライトの存在および量を判断 する段階とを含む方法。 １７．前記アナライトが、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、炭化水素、ホルモ ン、ステロイド、ビタミン、脂質、核酸、微量元素、治療目的および違法な目的 で処方した薬剤を初めとする薬剤、バクテリア、ウィルス、代謝物質、ウイロイ ド、およびリンパ球細胞、上皮細胞、腫瘍細胞など、哺乳動物の細胞から成るグ ループの構成要素である請求の範囲第１６項に記載の方法。 １８．前記トラックが少なくとも一つのチャンバを備える請求の範囲第１５項に 記載の分析器具。 １９．前記試薬が前記親水性面の上に存在する請求の範囲第 １５項に記載の分析器具。 ２０．前記試薬が前記トラックの前記疎水性面の上に存在する請求の範囲第１５ 項に記載の分析器具。 ２１．前記試験サンプルが、圧力差により、前記親水性面にそって移動する請求 の範囲第１５項に記載の分析器具。 ２２．前記検出可能信号を、前記分析器具から直接読み取る請求の範囲第１６項 に記載の方法。 ２３．前記検出可能信号を、計測器により前記分析器具から直接読み取る請求の 範囲第１６項に記載の方法。 ２４．前記計測器が、分光光度計、比色計、蛍光計、分光器、熱量計、反射率計 、および電気伝導計から成るグループの構成要素である請求の範囲第２３項に記 載の方法。 ２５．前記器具が浅い水盤である請求の範囲第１６項に記載の分析器具。 ２６．前記トラックの前記少なくとも一つの疎水性面を、湿式化学的改質、表面 コーティング、ガス改質、プラズマ固着、およびプラズマ改質により処理して前 記親水性面を設ける請求の範囲第１５項に記載の分析器具。 ２７．前記トラックの前記少なくとも一つの疎水性面を、界面 活性剤で処理して前記親水性面を設ける請求の範囲第１５項に記載の分析器具。 ２８．親水性材料に処理を施して前記疎水性材料とする請求の範囲第１５項に記 載の分析器具。 ２９．接着システムをポリマースクリーンに塗布して前記親水性材料を疎水性に する請求の範囲第１５項に記載の分析器具。 ３０．ホットメルト接着剤、一液型硬化剤、二液型硬化剤、溶剤系エマルジョン 接着剤、紫外線硬化剤、および水誘導型接着剤から成る接着剤システムの一つの 構成要素を前記親水性材料に含浸させる請求の範囲第１５項に記載の分析器具。 ３１．接着剤システムを疎水性含浸のアイランドとして塗布することにより、前 記親水性材料を疎水性にする請求の範囲第１５項に記載の分析器具。 ３２．接着剤システムを吸水性材料に塗布して、前記親水性材料を疎水性にする 請求の範囲第１５項に記載の分析器具。 ３３．試験サンプル中のアナライトの存在または量を検出する分析器具において 、 第一の層と、トラックを含む、疎水性材料でできた中心層と、第二の層とを有 するハウジングであって、前記中心層から材料 をわずかに除去し、前記トラックは、前記中心層から材料を除去することによっ て画定される側壁を有し、前記側壁は、前記試験サンプルが流れるように境界を 画定し、前記第一および第二の層は試験サンプルに対して不浸透性を有するハウ ジングを備え、 前記第一または第二の層の少なくとも一方は、試験サンプルが流れる親水性面 を有し、 前記ハウジングは、幅および長さが検出可能なトラックに通じる流入口を備え 、前記第一の層、第二の層、または中心層の少なくとも一つが、前記トラック内 のガスを前記ハウジング外に排出する多孔質材料製であって、 前記試験サンプルが毛管作用により前記トラックの長さ方向に移動する分析器 具。 ３４．請求の範囲第３３項に記載の分析器具を利用して、試験サンプル中のアナ ライトの存在または量を検出する方法であって、 前記試験サンプルを前記流入口を介して前記ハウジングに投入する段階と、 前記試験サンプルが前記ハウジング内で少なくとも一種類の 試薬に接触し、前記試薬および前記試験サンプルが、混合時に検出可能信号を生 成する段階と、 前記検出可能信号から前記試験サンプル中のアナライトの存在および量を判断 する段階とを備える方法。 ３５．前記アナライトが、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、炭化水素、ホルモ ン、ステロイド、ビタミン、脂質、核酸、微量元素、治療目的および違法な目的 で処方した薬剤を初めとする薬剤、バクテリア、ウィルス、代謝物質、ウイロイ ド、およびリンパ球細胞、上皮細胞、腫瘍細胞など、哺乳動物の細胞から成るグ ループの構成要素である請求の範囲第３４項に記載の方法。 ３６．前記トラックが少なくとも一つのチャンバを備える請求の範囲第３３項に 記載の分析器具。 ３７．前記試薬が前記親水性面の上に存在する請求の範囲第３３項に記載の分析 器具。 ３８．前記試薬が前記疎水性面の上に存在する請求の範囲第３３項に記載の分析 器具。 ３９．前記試験サンプルが、圧力差により、前記親水性面に沿って移動する請求 の範囲第３３項に記載の分析器具。 ４０．前記検出可能信号を、前記分析器具から直接読み取る請求の範囲第３３項 に記載の方法。 ４１．前記検出可能信号を、計測器により前記分析器具から直接読み取る請求の 範囲第３３項に記載の方法。 ４２．前記計測器が、分光光度計、比色計、蛍光計、分光器、熱量計、反射率計 、および電気伝導計から成るグループの構成要素である請求の範囲第４１項に記 載の方法。 ４３．前記器具が浅い水盤である請求の範囲第３３項に記載の分析器具。 ４４．前記トラックの前記少なくとも一つの疎水性面を、湿式化学的改質、表面 コーティング、ガス改質、プラズマ固着、およびプラズマ改質により処理して前 記親水性面を設ける請求の範囲第３３項に記載の分析器具。 ４５．前記トラックの前記少なくとも一つの疎水性面を、界面活性剤で処理して 前記親水性面を設ける請求の範囲第３３項に記載の分析器具。 ４６．前記中心層が、接着剤システムの含浸により疎水性にした親水性材料であ る請求の範囲第３３項に記載の分析器具。 ４７．ホットメルト接着剤、一液型硬化剤、二液型硬化剤、溶 剤系エマルジョン接着剤、紫外線硬化剤、および水誘導型硬化剤から成る接着剤 システムの一つの構成要素を前記親水性材料に含浸させる請求の範囲第４６項に 記載の分析器具。 ４８．前記接着剤システムを疎水性含浸アイランドとして塗布する請求の範囲第 ４６項に記載の分析器具。