JP2002530648A - Apparatus and method for analyzing biological samples - Google Patents

Apparatus and method for analyzing biological samples

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Abstract

(57)【要約】 生物学的サンプルが流体成分と非流体成分を有するときに該サンプルから流体を分離する装置である。この装置は注意点（point−of−care）装置であり、この装置を通してデータが電子的に収集され、さらなる評価のために電子的に伝送される。生物学的サンプルから流体を分離する方法が提供され、該方法は、流体サンプルをミクロスフェアと流体的に接触させるステップを有し、これにより流体成分がミクロスフェア間の空間によって形成される毛細管チャンネルに沿って当該ミクロスフェア間を毛細管作用により移動し、背後の例えば細胞部分から離れる。本発明の装置において、流体を分離するステップは、流体サンプル中に存在する１または複数の被検出物を検出および／または測定する免疫検定やクロマトグラフィ検定のような他の検定技術と組み合わせてもよい。これらはさらに、分離ステップおよび被分析物検出ステップで使用するためのグループのミクロスフェアと組み合わせてもよく、これによりミクロスフェアは被分析物に対する標識としてまたは被検出物に対する標識源として作用する。 (57) Abstract: An apparatus for separating a fluid from a biological sample when the sample has a fluid component and a non-fluid component. The device is a point-of-care device through which data is collected electronically and transmitted electronically for further evaluation. A method is provided for separating a fluid from a biological sample, the method comprising the steps of bringing the fluid sample into fluid contact with the microspheres, whereby a fluid component is formed by the space between the microspheres. Along the microspheres by capillary action and away from behind, for example, the cell portion. In the device of the present invention, the step of separating the fluid may be combined with other assay techniques, such as immunoassays and chromatographic assays that detect and / or measure one or more analytes present in the fluid sample. . They may further be combined with a group of microspheres for use in the separation step and the analyte detection step, whereby the microspheres act as a label for the analyte or as a label source for the analyte.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】 技術分野 本発明は、ミクロスフェア等の適切な微小粒子と、被分析物特異標識化法（an
alyte specific labeling）とを用い、血液等の生物学的サンプルから、血漿
等の流体成分を分離する装置に関する。本発明は、また、生物流体中に存在する
被分析物（analyte）の量を定量的に決定する装置および方法に関する。さらに
、本発明は、注意点検定方法（point−of−care assay method）および装置を
用い、生物流体サンプル中に存在する一以上の被分析物を測定する定量的検定方
法および装置に関する。このサンプルは、一以上の微生物を試験する目的で調製
された懸濁液であっても良い。この試験結果は、適切な解析装置を用いて解析す
ることもでき、また、この検定試験結果をデジタル送信システムを用いて送信し
、データのさらに詳細な評価を行なうこともできる。TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for labeling an appropriate microparticle such as a microsphere with an analyte-specific labeling method (an
The present invention relates to an apparatus for separating a fluid component such as plasma from a biological sample such as blood using the alyte specific labeling. The present invention also relates to an apparatus and a method for quantitatively determining the amount of an analyte present in a biological fluid. Furthermore, the present invention relates to a quantitative assay method and device for measuring one or more analytes present in a biological fluid sample using a point-of-care assay method and device. The sample may be a suspension prepared for testing one or more microorganisms. This test result can be analyzed using an appropriate analyzer, and the verification test result can be transmitted using a digital transmission system to perform more detailed evaluation of the data.

【０００２】 背景技術 現在では、流体中の被分析物を測定する単一ステップ検定法（one step ass
ay）には多数の例がある。ごく普通の検定法は妊娠試験装置のものであり、この
場合には、尿サンプルを試験パッドに接触させることで、毛細管流により、尿が
吸着性（bibulous）クロマトグラフィ片に沿って移動し、ヒト絨毛性ゴナドトロ
ピン（HCG：human chorionic gonadotropin）と、吸着性クロマトグラフィ片
に含まれる試薬との反応により、ＨＣＧの存在が、通常、着色した線として現わ
れることにより検出される。これは、クロマトグラフィ・検定法の一例である。BACKGROUND ART At present, a one-step assay method for measuring an analyte in a fluid is known.
ay) has many examples. The most common assay is that of a pregnancy test device, in which a urine sample is brought into contact with a test pad, and the capillary flow causes urine to move along a bibulous chromatographic strip, resulting in a human being. By the reaction of chorionic gonadotropin (HCG) with the reagent contained in the adsorptive chromatography strip, the presence of HCG is usually detected by appearing as a colored line. This is an example of a chromatography / assay method.

【０００３】 １９９８年６月１６日発行の米国特許第５，７６６，９６１号および１９９８
年６月２３日発行の米国特許第５，７７０，４６０号の名称は、いずれも、「単
一ステップ側流（lateral flow）非吸着性検定法」である。ここで、「非吸着
性（non−bibulous）側流」とは、流体中に溶解されるか又は分散された全ての
成分が、永久にトラップさたり又は濾過されるのではなく、安定化膜の横手方向
での乱れが比較的少ない流れを形成しながら、実質的に同じ速度で移動すること
を意味する。これは、クロマトグラフィの構成において起こるような、一以上の
成分を吸着するか又は吸収する能力を有する材料において一以上の成分が選択的
に保持される現象とは異なる。この単一ステップ・検定法では、サンプル（問題
とする被分析物を含み得るもの）が「サンプル収集ゾーン」に収集され、そこか
ら「標識化ゾーン」へと流れる。ここで、サンプルが特定の結合試薬（binding
reagent）と接触し、被分析物分子に検出可能分子（「検定標識」）が結合さ
れる。次いで「捕捉ゾーン」へと流れ、ここで、検出可能分子（visible moiet
ies）と結合した被分析物分子が捕捉される。[0003] US Patent Nos. 5,766,961 and 1998, issued June 16, 1998.
No. 5,770,460, issued June 23, 2006, is "Single Step Lateral Flow Non-Adsorbent Assay". Here, "non-bibulous sidestream" means that all components dissolved or dispersed in the fluid are not permanently trapped or filtered, but rather are stabilized membranes. Means moving at substantially the same speed while forming a flow with relatively little turbulence in the lateral direction. This is different from the phenomenon where one or more components are selectively retained in a material capable of adsorbing or absorbing one or more components, as occurs in a chromatographic setup. In this single-step assay, a sample, which may contain the analyte of interest, is collected in a "sample collection zone" and from there to a "labeling zone." Here, the sample is a specific binding reagent (binding
reagent) and a detectable molecule ("assay label") is bound to the analyte molecule. It then flows to the “capture zone” where the detectable molecules (visible moiet
ies) is captured.

【０００４】 １９９６年６月３０日発行の米国特許第５，５４０，８８８号「流体移送検定
装置」には、生化学診断検定装置が記載されている。これは、多孔質材料で形成
された２つの流体流路を備え、この流路の端に流体を同時に接触させると、毛細
管流によって流体が共通の場所に移送される。これらの流路はある位置で相互に
連結し、その先は、電気的ブリッジ回路に類似した配置を有する。この回路の分
岐の流水抵抗を選択することにより、ブリッジ全体における流れを制御できる。[0004] US Patent No. 5,540,888, "Fluid transfer assay device" issued June 30, 1996 describes a biochemical diagnostic assay device. It comprises two fluid channels formed of a porous material, and when the fluids are brought into contact simultaneously at the ends of the channels, the fluid is transferred to a common location by capillary flow. These channels are interconnected at a location and beyond have an arrangement similar to an electrical bridge circuit. By selecting the flow resistance of the branches of this circuit, the flow over the entire bridge can be controlled.

【０００５】 １９９４年４月５日発行の米国特許第５，３００，７７９号「毛細管流装置」
には、流路を規定する装置を用い、試薬と混合されたサンプル中に存在する被分
析物を測定する方法および装置が記載されている。結合反応による特定の結合が
、流量、流動媒質の光パターン、光吸収、または光散乱、の変化を生じさせ、こ
れにより、問題とする被分析物の測定が可能となる。[0005] US Patent No. 5,300,779 "Capillary flow device" issued April 5, 1994.
Describes a method and an apparatus for measuring an analyte present in a sample mixed with a reagent by using an apparatus for defining a flow path. Specific binding due to the binding reaction causes a change in flow rate, light pattern of the flowing medium, light absorption, or light scattering, which allows measurement of the analyte of interest.

【０００６】 １９９２年５月５日発行の米国特許第５，１１０，７２４号「マルチ被分析物
装置」には、一滴の血液サンプル中に存在する多数の被分析物の検定を行なう検
定装置が記載されている。サンプル流体が移送部位に移動する際に血漿から血球
を分離するための濾過および分配用基質を通過する血液サンプルの毛細管流によ
って、ディスペンサが、微小体積の血液サンプルを多数の移送部位に分配する。
この装置の試験板には多数の吸収材パッドが設けてあり、各パッドには、選択さ
れた被分析物の検出に使用される試薬成分が含まれている。この試験板は、パッ
ドの露出表面領域がその関連するサンプル移送部位に接触する場所である移送位
置に向かう方向およびそれから離れる方向で、ディスペンサ上に取付けられてい
る。これは、サンプル流体を、これらの位置から支持体上のパッドへと同時に移
送するためである。US Pat. No. 5,110,724 “Multi-Analyte Apparatus” issued May 5, 1992 includes an assay apparatus for assaying a large number of analytes present in a single drop of blood sample. Has been described. The capillary flow of the blood sample through a filtration and dispensing substrate to separate blood cells from the plasma as the sample fluid travels to the transfer site causes the dispenser to dispense a small volume of the blood sample to a number of transfer sites.
The test plate of this device is provided with a number of absorbent pads, each pad containing a reagent component used to detect a selected analyte. The test plate is mounted on the dispenser in a direction toward and away from the transfer location where the exposed surface area of the pad contacts its associated sample transfer site. This is to simultaneously transfer the sample fluid from these locations to the pad on the support.

【０００７】 米国特許第５，０３９，６１７号「活性化部分的トロンボプラスチン時間測定
用毛細管流装置および方法」には、全血サンプルに対する活性化部分的トロンボ
プラスチン時間（APTT：activated partial thromboplastin time）の測定が
記載されている。この方法では、ＡＰＴＴ分析を行なうための試薬を入れた毛細
管にサンプルを付着させ、この毛細管内の血液の流れが停止するまでの凝血時間
を測定する。これは、凝血に基づいた危険度評価の一例である。US Pat. No. 5,039,617 entitled “Capillary Flow Apparatus and Method for Activated Partial Thromboplastin Time Measurement” describes the measurement of activated partial thromboplastin time (APTT) on a whole blood sample. Is described. In this method, a sample is attached to a capillary containing a reagent for performing APTT analysis, and a clotting time until the flow of blood in the capillary stops is measured. This is an example of risk assessment based on blood clots.

【０００８】 米国特許第４，７５３，７７６号「フィルタおよびこのフィルタから延びる毛
細管流経路を備えた血液分離装置」には、赤血球から血漿を分離する方法が記載
されている。この方法を用いた装置においては、フィルタから反応領域へ血漿を
移動させる駆動力は、管状の毛細管による毛細管力である。フィルタは、特定の
特性を有する微細グラスファイバ・フィルタの中から選択される。[0008] US Pat. No. 4,753,776, "Blood Separation Device with Filter and Capillary Flow Path Extending therefrom" describes a method for separating plasma from red blood cells. In an apparatus using this method, the driving force for moving the plasma from the filter to the reaction area is a capillary force by a tubular capillary. The filter is selected from among fine glass fiber filters having particular characteristics.

【０００９】 １９９２年４月４日発行の米国特許第５，１３５，７１９号「フィルタおよび
このフィルタから延びる毛細管流経路を備えた血液分離装置」には、同様の発明
が記載されており、前記グラスファイバ・フィルタは、０．１０〜７．０μmの
直径を有するファイバから製造される。A similar invention is described in US Pat. No. 5,135,719 issued Apr. 4, 1992, entitled “Blood Separation Device with Filter and Capillary Flow Path Extending from the Filter”. Glass fiber filters are manufactured from fibers having a diameter of 0.10-7.0 μm.

【００１０】 １９８４年５月８日発行の米国特許第４，４４７，５４６号「毛細管中に光フ
ァイバを設けた蛍光イムノ検定法」には、抗原抗体複合体の一成分（たとえば、
抗体）の単層が固定されていると共に、軸方向に配置された光ファイバを備えた
、微細な直径を有する短い毛細管が記載されている。US Pat. No. 4,447,546, issued May 8, 1984, “Fluorescence Immunoassay with Optical Fiber in Capillary” describes one component of an antigen-antibody complex (eg,
A short capillary of fine diameter is described in which a monolayer of (antibody) is fixed and with axially arranged optical fibers.

【００１１】 １９９７年３月１１日発行の米国特許第５，６１０，０７７号「特異結合検定
を実施する方法および装置」には、公知の、抗原抗体結合検定法が記載されてい
る。この方法では、被分析物（試験を行なうべき対象物質）を含む可能性のある
サンプル（ａ）が、試験を行なうべき対象物質に結合する抗体（ｂ）を固体支持
体上に固定したもの、および、検出可能なマーカーに共役する、試験を行なうべ
き対象物質に対する抗体（ｃ）と混合され、その結果、試験を行なうべき対象物
質に結合する抗体（ｂ）と（ｃ）との間の複合体が形成され、これにより、マー
カーが固定され、検出される。US Pat. No. 5,610,077, entitled “Method and Apparatus for Performing Specific Binding Assay”, issued on Mar. 11, 1997, describes a known antigen-antibody binding assay. In this method, a sample (a) which may contain an analyte (a target substance to be tested) is obtained by immobilizing an antibody (b) binding to a target substance to be tested on a solid support; And a complex between the antibodies (b) and (c), which is conjugated to the detectable marker and which is mixed with the antibody (c) against the target substance to be tested, thereby binding to the target substance to be tested. A body is formed, whereby the marker is fixed and detected.

【００１２】 １９９０年６月２４日発行の米国特許第４，９４３，５２２号「側流非吸着性
膜検定手順」には、「指示薬ゾーン（indicator zone）」に固定された結合対
の一成分を有する多孔質膜である試験基体を使用する、イムノ検定等の、特異結
合対検定を実施する方法および装置が記載されている。サンプルを付着させると
、横手方向に揃って指示薬ゾーンを通過し、サンプル中に被分析物が存在すれば
、固定された特異結合成分と複合体を形成し検出される。新しい検出方法では、
観察可能な粒子を複合体中に捕捉する方法を用いる。たとえば、複合体の検出の
ための観察可能粒子として、血液中の血球を用いる。US Pat. No. 4,943,522, issued June 24, 1990, entitled “Side Flow Nonadsorbent Membrane Assay Procedure,” includes one component of a binding pair immobilized in an “indicator zone”. A method and apparatus for performing a specific binding pair assay, such as an immunoassay, using a test substrate that is a porous membrane having When the sample is attached, it passes through the indicator zone in the lateral direction, and if an analyte is present in the sample, it forms a complex with the immobilized specific binding component and is detected. With the new detection method,
A method of capturing observable particles in the complex is used. For example, blood cells in blood are used as observable particles for complex detection.

【００１３】 全血サンプルから赤血球を分離する方法の一例は、１９９２年６月２日発行の
米国特許第５，１１８，４２８号「全血サンプルから赤血球を分離する方法」に
見られる。この方法では、酸を含んだ溶液と混合した全血サンプルから赤血球を
分離する。すなわち、酸溶液との混合の後に、濾過、遠心分離、またはデカンテ
ーションにより、結合した赤血球を除去し、実質的に赤血球を含まない血清サン
プルないし血漿サンプルを得る。One example of a method for separating red blood cells from a whole blood sample can be found in US Pat. No. 5,118,428, “Method for Separating Red Blood Cells from a Whole Blood Sample,” issued Jun. 2, 1992. In this method, red blood cells are separated from a whole blood sample mixed with a solution containing an acid. That is, after mixing with an acid solution, the bound red blood cells are removed by filtration, centrifugation, or decantation to obtain a serum or plasma sample substantially free of red blood cells.

【００１４】 米国特許第５，０７３，４８４号「定量分析装置および方法」では、流路に沿
って間隔を空けて配置したいくつかの反応物含有反応ゾーンを備えた流体流路に
沿って被分析物が測定される。反応ゾーンにおける被分析物、反応物、または所
定の生成物、を検出する検出手段が用いられ、反応の起こったゾーンの数が、流
体中の被分析物の量を示す。 １９８６年７月１６日発行の米国特許第５，５３６，４７０号「全血中の被分
析物を決定するための試験担体」では、血液サンプル付着操作側からは、検出側
にある赤血球へのアクセスはできない。分析反応の結果、検出側で、光学的に検
出可能な変化が起こる。In US Pat. No. 5,073,484, “Quantitative Analysis Apparatus and Method”, a coating is provided along a fluid flow path with several reactant-containing reaction zones spaced along the flow path. The analyte is measured. Detection means are used to detect the analyte, reactant, or predetermined product in the reaction zone, and the number of zones in which the reaction has occurred indicates the amount of analyte in the fluid. In U.S. Pat. No. 5,536,470 issued on Jul. 16, 1986, "Test Carrier for Determining Analyte in Whole Blood", the operation of attaching a blood sample from the operation side for attaching a blood sample to the erythrocytes on the detection side. No access. The analytical reaction results in an optically detectable change on the detection side.

【００１５】 被分析物の測定または検出を行なう現在の単一ステップ・検定法における重大
な欠点は、これらの方法では、定量的結果ではなく定性的結果しか得られないこ
とである。すなわち、被分析物が存在するか否かを決定することはできるが、サ
ンプル中に存在する被分析物の実際の量や濃度を知ることができない。本発明に
係る検定法では、決定可能な体積で試験が行なえれば、定量的結果が得られる。
従来の方法では、流体が試験片を流れ去らねばならないので、反復試験において
試験サンプルの正確な体積を再現性良く特定することができなかった。A significant drawback of current single-step assays that measure or detect an analyte is that they provide only qualitative rather than quantitative results. That is, it is possible to determine whether an analyte is present or not, but it is not possible to know the actual amount or concentration of the analyte present in the sample. In the assay according to the present invention, a quantitative result can be obtained if the test can be performed with a determinable volume.
In the conventional method, the exact volume of the test sample could not be determined with good reproducibility in a repeated test because the fluid had to flow off the test piece.

【００１６】 クロマトグラフィ片およびグラスファイバ片を使用する従来の方法では、試験
片内でタンパク質および標識を移動させるために、最初に大きな体積の生物流体
を必要とする。特に、生物流体が血液であって、最初にこの血液サンプルから血
漿を分離せねばならない場合には、このことが当てはまる。本発明に係る装置お
よび方法の利点は、一以上の被分析物を分析する際にも、非常に少量の流体サン
プルで充分であることである。さらに、本発明に係る検定方法および装置では、
試験体積を一定に維持することができ、したがって、反復試験において、複数サ
ンプル間または同一サンプル内で直接比較できる定量的データが得られるという
利点を有する。[0016] Conventional methods using chromatographic and glass fiber strips initially require a large volume of biological fluid to move proteins and labels within the test strip. This is especially true if the biological fluid is blood and the plasma must first be separated from this blood sample. An advantage of the apparatus and method according to the present invention is that very small fluid samples are sufficient when analyzing one or more analytes. Further, in the assay method and apparatus according to the present invention,
It has the advantage that the test volume can be kept constant, thus providing quantitative data that can be compared directly between multiple samples or within the same sample in repeated tests.

【００１７】 流体サンプルの検定中に全血からの血漿の分離が行なわれることも、本発明に
係る検定装置および方法の利点である。つまり、サンプルの検定に先立って血液
から血球成分を分離する必要がない。よって、患者による処置の現場での検定法
の利用を可能にするという著しい利点が存する。たとえば、患者のベッドのそば
で、または診察室において、患者自身がこれを行なうことが可能となる。本発明
の好適な実施例においては、本発明の検定装置および方法により、一以上の流体
サンプルに対する一以上の診断的検定または予後的検定に適した、総合的注意点
器具（generic point−of−care platform）が得られる。It is also an advantage of the assay device and method according to the invention that the separation of plasma from whole blood takes place during the assay of the fluid sample. That is, there is no need to separate blood cell components from blood prior to sample analysis. Thus, there is a significant advantage of allowing the use of the assay in the field of treatment by the patient. For example, it is possible for the patient to do this himself, beside the patient's bed, or in the consultation room. In a preferred embodiment of the present invention, the assay device and method of the present invention provide a generic point-of-use suitable for one or more diagnostic or prognostic assays on one or more fluid samples. care platform).

【００１８】 発明の概要 本発明の態様によれば、生物学的サンプルの流体成分を分離する方法が与えら
れる。一つの実施例では、生物学的サンプルはミクロスフェアのグループと接触
して置かれ、および流体成分は流体部分がミクロスフェアを通して流れながら毛
細管作用によってサンプルから分離する。好ましい実施例では、ミクロスフェア
は規定された直径または大きさである。他の実施例では不均一な大きさおよび／
または形状の粒子が、ミクロスフェアを使用する代わりに流体部分を生物学的サ
ンプルから分離するために使用できる。According to an aspect of the present invention, there is provided a method of separating a fluid component of a biological sample. In one embodiment, the biological sample is placed in contact with a group of microspheres, and the fluid component is separated from the sample by capillary action as the fluid portion flows through the microsphere. In a preferred embodiment, the microspheres are of a defined diameter or size. In other embodiments, non-uniform sizes and / or
Alternatively, shaped particles can be used to separate a fluid portion from a biological sample instead of using microspheres.

【００１９】 本発明の態様によれば、注意点（point−of−care）検定方法および装置を使
用して流体サンプル中の一つ以上の被分析物を測定する定量検定方法および装置
が設けられる。検定および装置は患者自身が枕もとでまたは医局で使用するよう
に設計される。検査結果は適当な分析器を使用して分析され、そして随意的に検
定検査結果は地域外（off−site）の専門家によって更なるデータの評価を行う
ために、デジタル伝送システムによって伝送される。According to an aspect of the present invention, there is provided a quantitative assay method and apparatus for measuring one or more analytes in a fluid sample using a point-of-care assay method and apparatus. . The assay and the device are designed for use by the patient himself on the bedside or at the medical office. The test results are analyzed using a suitable analyzer, and optionally the verification test results are transmitted by a digital transmission system for further data evaluation by off-site experts. .

【００２０】 ミクロスフェアまたは他の粒子は、流体部分を非流体部分から抽出するまたは
区画するための動的フィルタとして作用する。ビーズは分離ステップの間運動を
示すので、チャンネルは過渡的（transient）であろう。従って、迅速な一時的
毛細管抽出は、ミクロスフェアまたは粒子間の間隙空間によって形成された過渡
毛細管チャンネルによって作られた動的毛細管フィルタによる。The microspheres or other particles act as a dynamic filter for extracting or partitioning the fluid portion from the non-fluid portion. The channel will be transient as the beads show movement during the separation step. Thus, rapid temporary capillary extraction is due to dynamic capillary filters created by transient capillary channels formed by microspheres or interstitial spaces between particles.

【００２１】 本発明の態様によれば、時宜を得た方法で血液を含む小容量の生物学的流体を
検査する検定方法および携帯用検定装置が設けられる。本発明の別の態様によれ
ば、生物学的流体のサンプルを検査する方法および装置が設けられている。この
態様では、一貫した容量の生物学的流体サンプルが一つ以上の被分析物について
検査され、検査から得られるデータは収集および、例えば特別な病状に関係する
データベース中への編集に使用される。最後に、収集されたデータは神経網アル
ゴリズムを訓練するために使用できる。次に、このアルゴリズムは所定の検査対
象の個々の検査結果に基づく診断および／または予後徴候情報を提供するために
使用できる。According to an aspect of the invention, there is provided an assay method and a portable assay device for testing small volumes of biological fluids, including blood, in a timely manner. According to another aspect of the present invention, there is provided a method and apparatus for testing a sample of a biological fluid. In this embodiment, a consistent volume of a biological fluid sample is tested for one or more analytes, and the data resulting from the test is used for collection and compilation, for example, into a database relating to a particular medical condition. . Finally, the collected data can be used to train a neural network algorithm. This algorithm can then be used to provide diagnostic and / or prognostic information based on individual test results for a given test subject.

【００２２】 血液の検定に関する本発明の別の態様によれば、血液の細胞質成分は、ミクロ
スフェアビーズに血液全体を露出させることにより、細胞質成分ではなく血漿を
毛細管作用によってミクロスフェアビーズ間に形成された空間を通過させること
により、血漿から分離される。本発明は細胞を血液中の血漿から分離することに
限定されず、より広い適用を含む。ミクロスフェアビーズは生物学的流体の細胞
質成分から流体成分を分離するために使用できる。ミクロスフェアビーズは流体
フィルタとして効果的に作用している。According to another aspect of the invention relating to blood assays, the cytoplasmic component of blood is formed between microsphere beads by capillary action by exposing the whole blood to the microsphere beads to form plasma instead of cytoplasmic components. Is separated from the plasma by passing through the defined space. The invention is not limited to separating cells from blood plasma, but includes broader applications. Microsphere beads can be used to separate fluid components from cytoplasmic components of biological fluids. The microsphere beads are effectively acting as a fluid filter.

【００２３】 本発明の別の態様によれば、サンプル中の血液から血漿を分離する装置が提供
されている。この装置は接触する関係（abutting relation）に配置され、かつ
その間に複数の毛細管チャンネルを形成する複数のミクロスフェアを有し、それ
によってミクロスフェアが血液サンプルと流体連通状態に配置された時、血液サ
ンプルの細胞質および血漿成分は接触ミクロスフェア間の間隙空間によって形成
された毛細管チャンネルを通る血漿成分の毛細管流によって分離される。According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for separating plasma from blood in a sample. The device has a plurality of microspheres arranged in an abutting relation and forming a plurality of capillary channels therebetween, such that when the microspheres are placed in fluid communication with a blood sample, the blood The cytoplasmic and plasma components of the sample are separated by capillary flow of plasma components through capillary channels formed by the interstitial spaces between the contact microspheres.

【００２４】 本発明の別の態様によれば、この装置は、複数の小ミクロスフェアのグループ
を有する。各小ミクロスフェアは、それぞれ異なる標識（label）で含浸され、
かつ大ミクロスフェアの別のゾーン中で大ミクロスフェアとともに散在する。ミ
クロスフェアは実質的に同じ直径でよく、またはミクロスフェアは異なる直径で
も良い。選択されるミクロスフェアの大きさは、サンプルの粘度、または除去若
しくは分離することを望む成分の大きさに基づく。According to another aspect of the invention, the device has a plurality of small microsphere groups. Each small microsphere is impregnated with a different label,
And it is scattered with the large microsphere in another zone of the large microsphere. The microspheres can be of substantially the same diameter, or the microspheres can be of different diameters. The size of the selected microspheres is based on the viscosity of the sample or the size of the components that one wishes to remove or separate.

【００２５】 本発明のさらに別の態様によれば、ミクロスフェアは流体透過物質（fluid−p
ermeable material）中に包まれ（bundled）、またはミクロスフェアはミクロ
スフェアを通過する流体、例えば血漿の表面張力によって接触する関係に維持さ
れる。本発明のさらに別の態様によれば、単にミクロスフェアとしても知られる
ミクロスフェアビーズは装置の表面で乾燥される。According to yet another aspect of the invention, the microspheres are fluid-permeable (fluid-p
The microspheres are bundled in or ermeable material or are maintained in contact by the surface tension of the fluid passing through the microspheres, eg, plasma. According to yet another aspect of the invention, microsphere beads, also known simply as microspheres, are dried on the surface of the device.

【００２６】 本発明の別の態様によれば、この装置は流体入口に近接してサンプル棚（samp
le shelf）を有し、ミクロスフェアはサンプル棚に配置される。According to another aspect of the invention, the device comprises a sample shelf adjacent the fluid inlet.
le shelf) and the microspheres are placed on a sample shelf.

【００２７】 本発明のさらに別の態様によれば、この装置は、複数の小ミクロスフェアを有
し、該小ミクロスフェアが大ミクロスフェア間の間隙空間を占有（occupy）し、
かつ大ミクロスフェア間の間隙空間を通して流体が流れる時、流体中に標識を放
出するように、複数の大ミクロスフェアが散在する少なくとも一つの標識で含浸
される。それぞれ異なる標識で含浸されかつ大ミクロスフェアの別のゾーンの中
で大ミクロスフェアが散在する複数の小ミクロスフェアがあってもよい。代案と
して、小ミクロスフェアは移動性があり、流体が大ミクロスフェアによって形成
された毛細管チャンネルに沿って通過する時、流体によって前方へ搬送されるよ
うにしてもよい。According to yet another aspect of the invention, the device comprises a plurality of small microspheres, wherein the small microspheres occupy the interstitial space between the large microspheres;
And as the fluid flows through the interstitial spaces between the large microspheres, the plurality of large microspheres are impregnated with at least one interspersed marker to release the marker into the fluid. There may be a plurality of small microspheres each impregnated with different labels and interspersed with large microspheres in another zone of the large microsphere. Alternatively, the small microspheres are mobile and may be transported forward by the fluid as it passes along the capillary channels formed by the large microspheres.

【００２８】 本発明の別の態様によれば、この装置は、検定結果と関連される患者識別情報
、例えばバーコードリーダによって読むことのできるバーコードを含む表示器（
indicator）を有する。According to another aspect of the present invention, the device comprises a display comprising patient identification information associated with the assay result, for example a bar code readable by a bar code reader (
indicator).

【００２９】 本発明の別の態様によれば、流体を生物学的サンプルから分離する方法が与え
られる。サンプルは流体成分と非流体成分であり、方法は次のステップを含む。
すなわち、 （ａ）サンプルを、接触する関係に配置されかつその間に毛細管チャンネルを
構成するように接続する複数の間隙空間を形成する複数のミクロスフェアと流体
連通状態に持ち込み、および （ｂ）毛細管チャンネル通る流体成分の毛細管流れによって流体成分が分離され
る際に流体成分を収集する。According to another aspect of the present invention, there is provided a method of separating a fluid from a biological sample. The sample is a fluid component and a non-fluid component, and the method includes the following steps.
(A) bringing the sample into fluid communication with a plurality of microspheres arranged in contacting relation and forming a plurality of interstitial spaces therebetween forming a capillary channel; and (b) a capillary channel. The fluid component is collected as the fluid component is separated by the capillary flow of the passing fluid component.

【００３０】 本発明の別の態様によれば、毛細管距離だけ離隔配置された第一および第二対
向表面によって規定された毛細管チャンバからなり、流体入口と毛細管チャンバ
ー内部に配置された少なくとも一つの試薬を有する装置を利用して検定を行う方
法が設けられ、次のステップを有する。すなわち、 （ａ）流体サンプルが毛細管作用によって毛細管チャンバー内部に引き込まれ、
そして試薬と反応するように流体サンプルを流体入口と流体連通状態に導き、お
よび （ｂ）試薬が流体サンプル中の被分析物に結合（bind）するか否かを決定するた
めに試薬を分析する。According to another aspect of the invention, at least one reagent comprising a capillary chamber defined by first and second opposing surfaces spaced apart by a capillary distance, the fluid inlet and at least one reagent disposed within the capillary chamber. A method for performing an assay using an apparatus having the following steps is provided, and includes the following steps. (A) a fluid sample is drawn into the capillary chamber by capillary action;
Directing the fluid sample into fluid communication with the fluid inlet to react with the reagent, and (b) analyzing the reagent to determine whether the reagent binds to the analyte in the fluid sample. .

【００３１】 本発明の別の態様によれば、方法はさらにサンプルに結合する試薬の割合を決
定するために試薬を分析するステップを有する。According to another aspect of the invention, the method further comprises analyzing the reagent to determine a percentage of the reagent that binds to the sample.

【００３２】 本発明の別の態様によれば、方法はさらに一つ以上の流体サンプルについての
複数の検定を行う複数の毛細管チャンバーを有する。本発明の別の態様によれば
、検査結果はコンピュータデータベースに記録され、およびさらに一つ以上の選
択された障害のプロフィールを生成するために、訓練された神経網アルゴリズム
に適用できる。検定はさらに、データの統計的有意性を決定するためにデータに
対して受信者動作特性検定（receiver operating characteristic analysis
）を適用するステップを有する。According to another aspect of the invention, the method further comprises a plurality of capillary chambers for performing a plurality of assays on one or more fluid samples. According to another aspect of the present invention, the test results are recorded in a computer database and can be further applied to a trained neural network algorithm to generate one or more selected disorder profiles. The test may further include a receiver operating characteristic analysis on the data to determine the statistical significance of the data.
).

【００３３】 本発明の別の態様によれば、芯すなわち毛細管が流体サンプルを毛細管チャン
バーから除去するために流体サンプルと流体連通状態に持ち込まれる。 本発明の別の態様によれば、ミクロスフェアは生物学的流体中の流体成分から
細胞質成分を、例えば血液全体から血漿を分離するために使用される。流体成分
はクロマトグラフィ検査片で検査できる。さらに本発明のミクロスフェアビーズ
は標準のクロマトグラフィ検定において濾過装置に加えて標識装置（labeling
device）として使用できる。According to another aspect of the present invention, a wick or capillary is brought into fluid communication with the fluid sample to remove the fluid sample from the capillary chamber. According to another aspect of the invention, microspheres are used to separate cytoplasmic components from fluid components in a biological fluid, for example, plasma from whole blood. Fluid components can be tested on chromatographic test strips. Further, the microsphere beads of the present invention can be used in standard chromatographic assays in addition to a filtration device in addition to a labeling device.
device).

【００３４】 規定された形状と大きさの均一なミクロスフェアを使用する、ここに記述され
た本発明の総ての態様によれば、ミクロスフェアはさらに以下に記述されるよう
に異なる大きさ、および／または形状の不均一な粒子によって置換することがで
きるであろう。例えば珪砂はポリスチレンミクロスフェアビーズと置き換えるた
めに使用できるであろう。他の適当な粒子は本記述の恩恵を受ける当業者に知ら
れているものでもよい。According to all aspects of the invention described herein using uniform microspheres of a defined shape and size, the microspheres may be of different sizes, as further described below. And / or could be replaced by particles of non-uniform shape. For example, quartz sand could be used to replace polystyrene microsphere beads. Other suitable particles may be those known to those of ordinary skill in the art having the benefit of this description.

【００３５】 この好ましい実施例の他のおよび更なる詳細は図面と共に以下に記述される好
ましい実施例の詳細な説明に記述される。Other and further details of this preferred embodiment are set forth in the Detailed Description of Preferred Embodiments, which is set forth below in conjunction with the drawings.

【００３６】 本発明を図示する目的で、図面に現在の好ましい形式が示されている。本発明
は示された詳細な配置と手段に限定されることを意図していない。本発明は添付
図面を参照して詳細に記述され、各図において同一符号は同一部分を示す。For the purpose of illustrating the invention, a presently preferred form is shown in the drawings. The invention is not intended to be limited to the specific arrangements and means shown. The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which the same reference numerals indicate the same parts.

【００３７】 好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、ミクロスフェアビーズまたは他の適当な粒子を使用して生物学的サ
ンプルから流体成分を分離する方法に関する。本発明はさらに、生物学的流体サ
ンプル中の被分析物の有無を分析する装置と方法に関する。本発明はまた、一つ
の態様において生物学的流体サンプル中に存在する一つ以上の被分析物を精密に
計量することに関する。一方、本発明はまた定量的結果でない、定性的結果も同
様に提供できる。本発明はさらに検査結果を説明でき、さらに人間または動物が
蒙るであろう、または将来蒙る見込みのあるある医療状態を特定するために使用
できる検定に関する。本発明はさらに、本発明に規定される検査検定の結果が、
将来ある状態または病状を展開する人間または動物の蓋然性を予測するために使
用できる予後徴候検定技術に関する。これらの色々な実施例がここに詳細に記述
される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a method for separating fluid components from a biological sample using microsphere beads or other suitable particles. The invention further relates to devices and methods for analyzing the presence or absence of an analyte in a sample of a biological fluid. The invention also relates, in one embodiment, to precisely weighing one or more analytes present in a biological fluid sample. On the other hand, the present invention can also provide qualitative results that are not quantitative results as well. The invention further relates to assays that can explain test results and can be used to identify medical conditions that a human or animal may or may suffer. The invention further provides that the results of the test assays defined in the invention are:
Prognostic sign testing techniques that can be used to predict the likelihood of a human or animal developing a condition or medical condition in the future. These various embodiments are described in detail herein.

【００３８】 ここに記述される好ましい実施例は人間の生物学的サンプルの検査に関して記
述されるが、このような検定と方法論は他の動物の生物学的サンプルを検定する
ためにも等しく使用できるであろう、ということが良く理解される。特に本発明
は、明白に獣医学業務に適用性を有するであろう。さらにこの明細書で使用され
る用語流体サンプルは、懸濁液や流体の流れおよび／または毛細管作用によって
分離できる流体部分を有する他のサンプルを含むように広く解釈されることを意
図している。Although the preferred embodiments described herein are described with respect to the testing of biological samples from humans, such assays and methodologies can equally be used to assay biological samples from other animals. It is well understood that In particular, the present invention will obviously have applicability to veterinary practice. Further, the term fluid sample as used herein is intended to be broadly interpreted to include suspensions and other samples having a fluid portion that can be separated by fluid flow and / or capillary action.

【００３９】 対象の被分析物を含む流体成分と非流体成分を有する生物学的流体サンプルに
おいて、本発明は次の何れかを単独で、または組合せて測定するために使用でき
る。 ａ）サンプル中の被分析物の存在 ｂ）サンプル中の被分析物の不存在 ｃ）サンプル中の被分析物の濃度 ｄ）サンプル中の被分析物の全量。In a biological fluid sample having a fluid component containing the analyte of interest and a non-fluid component, the present invention can be used to measure any of the following, alone or in combination. a) Presence of analyte in sample b) Absence of analyte in sample c) Concentration of analyte in sample d) Total amount of analyte in sample.

【００４０】 本発明の検定方法と装置によって測定できる適切な被分析物は、それに限らな
いが次のものを含む。すなわち、酵素、蛋白質、バクテリア、ウイルス、抗原、
抗体、免疫グロブリン、薬物、およびホルモン。他の適切な被分析物も当業者に
公知である。本発明の検定と装置は、性能強化薬物（performance enhancing
drug）または他の街上薬物（street drug）のような人間の生物学的サンプルに
おける乱用薬物（drug of abuse）の検出と測定のために有用である。Suitable analytes that can be measured by the assay method and apparatus of the present invention include, but are not limited to: That is, enzymes, proteins, bacteria, viruses, antigens,
Antibodies, immunoglobulins, drugs, and hormones. Other suitable analytes are known to those skilled in the art. The assays and devices of the present invention provide a performance enhancing drug.
It is useful for the detection and measurement of drugs of abuse in human biological samples, such as drugs or other street drugs.

【００４１】 ある生物学的サンプルは最初に細胞質成分を分離しなくても検定できるが、し
かしながら例えば血液の場合、細胞質成分は検定を邪魔する。検定前に細胞質成
分を除去することが必要であるまたは好ましい生物学的サンプルの場合には、先
ず流体成分を細胞質成分から分離することが必要である。例えば血液の場合、血
液の細胞質成分が血漿中に存在する被分析物の検査を邪魔しないように、全血液
から血漿を分離することが必要である。Certain biological samples can be assayed without first isolating the cytoplasmic components; however, for example, in the case of blood, the cytoplasmic components interfere with the assay. It is necessary to remove the cytoplasmic components prior to the assay or, in the case of preferred biological samples, it is necessary first to separate the fluid components from the cytoplasmic components. For example, in the case of blood, it is necessary to separate the plasma from whole blood so that the cytoplasmic components of the blood do not interfere with testing for analytes present in the plasma.

【００４２】 驚くべきことに、生物学的サンプルの流体成分は、サンプルをミクロスフェア
ビーズの群（grouping）に適用（apply）することにより、その非流体成分から
分離できることが本発明で認識された。サンプルが適用された時、流体成分はミ
クロスフェアビーズ間に流れ、それによってそれを簡単かつ効果的な方法で細胞
質成分から分離する。ビーズが群を形成した時に、流体成分がビーズ間に形成さ
れる空間を通して毛細管作用により移動する際に、ビーズは、流体成分を非流体
成分から分離する手段として作用する。従って、血液の場合、血漿は血液サンプ
ル中の細胞から分離される。驚くべきことに、ミクロスフェアは全血液から血漿
を迅速にかつ効果的に分離し尽くす能力を有することが、本発明で認識された。Surprisingly, it has been recognized by the present invention that the fluid component of a biological sample can be separated from its non-fluid component by applying the sample to a grouping of microsphere beads. . When the sample is applied, the fluid component flows between the microsphere beads, thereby separating it from the cytoplasmic component in a simple and effective manner. The beads act as a means of separating fluid components from non-fluid components as the fluid components move by capillary action through the space formed between the beads when the beads form a group. Thus, in the case of blood, plasma is separated from cells in the blood sample. Surprisingly, it has been recognized in the present invention that microspheres have the ability to rapidly and effectively separate plasma from whole blood.

【００４３】 この特許出願の目的にために、ビーズ間の空間は“間隙空間（interstitial
spaces）”または“細孔（pores）”と呼ばれる。流体は一つの間隙空間から次
の間隙空間へ毛細管作用によって流れると信じられる。For the purposes of this patent application, the space between beads is referred to as “interstitial space”.
The fluid is believed to flow by capillary action from one interstitial space to the next interstitial space.

【００４４】 本発明では、ビーズ間の間隙空間を通過する流体の流れは、ビーズ間の空間に
よって形成されるチャンネルに沿う流れに喩えられる。流体が“毛細管”作用に
よってビーズ間に流れると思われるので、チャンネルは“毛細管”チャンネルと
言われる。In the present invention, the flow of the fluid through the interstitial space between the beads is likened to the flow along the channel formed by the space between the beads. The channel is referred to as a "capillary" channel because the fluid appears to flow between the beads by "capillary" action.

【００４５】 ミクロスフェアが群を形成すると、小さな空間すなわち間隙空間がミクロスフ
ェアビーズ間に形成される。ミクロスフェアビーズ間に形成される空間の大きさ
は、ミクロスフェアの曲率半径の関数である。本発明の目的のために、曲率半径
はミクロスフェアの直径と同じである。ミクロスフェアビーズの大きさとビーズ
間に形成される細孔の大きさとの間の関係を理解するために、細孔直径に対する
ミクロスフェア直径の比は略１から０．４であることが知られている。血漿を全
血液から分離し尽くす場合、４μｍの細孔の大きさが最適であると考えられる。
従ってこの特別な実施例についてのビーズの大きさは、１０μｍであるべきであ
る。このことは容易な流体の流れを生じ（従ってより速い流体の流れ）、一方細
胞は依然として細孔を通過することを妨げられる。ビーズ間に形成された小さな
空間は、流体が存在する時ある毛細管現象を与える。As the microspheres form groups, small or interstitial spaces are formed between the microsphere beads. The size of the space formed between the microsphere beads is a function of the radius of curvature of the microsphere. For the purposes of the present invention, the radius of curvature is the same as the diameter of the microsphere. To understand the relationship between the size of the microsphere beads and the size of the pores formed between the beads, it is known that the ratio of the microsphere diameter to the pore diameter is approximately 1 to 0.4. I have. When plasma is separated from whole blood, a pore size of 4 μm is considered optimal.
Therefore, the size of the beads for this particular example should be 10 μm. This results in easy fluid flow (and thus faster fluid flow), while cells are still prevented from passing through the pore. The small spaces formed between the beads provide some capillarity when fluid is present.

【００４６】 驚くべきことに、ここに教示されるように、本発明の原理に従って非均一な大
きさおよび形状の粒子も同様に作用することが発見された。非均一粒子の特定の
例が、以下の例７に記述される。ミクロスフェアビーズに関する以下の記述は、
シリカおよび他の同等物のような他の類似の分離粒子の使用にもまた適用できる
原理を教示することが理解される。Surprisingly, as taught herein, it has been discovered that particles of non-uniform size and shape work in accordance with the principles of the present invention. A specific example of non-uniform particles is described in Example 7 below. The following description of microsphere beads:
It is understood that it teaches principles that can also be applied to the use of other similar separation particles, such as silica and other equivalents.

【００４７】 本発明において、血液中の赤血球および白血球はビーズの片側に留まり、一方
血液サンプルの血漿部分は、ビーズ間に形成された間隙空間または細孔に沿う毛
細管作用によってビーズを通過するので、ミクロスフェアの使用は、血漿を全血
液から分離するための効果的なかつ廉価な手段である。本発明で観察された毛細
管作用は、流体を前方に引き出すためにミクロスフェアによって流体上に作用す
る表面張力に関係すると考えられる。流体はミクロスフェア間を前方に引き出さ
れるので、そのことはミクロスフェア領域に存在する如何なる試薬にも移動性を
与える追加の利点を提供する。例えばミクロスフェア層は、二次抗体または別の
検出分子で含浸されるであろう。In the present invention, the red and white blood cells in the blood remain on one side of the bead, while the plasma portion of the blood sample passes through the bead by capillary action along the interstitial spaces or pores formed between the beads. The use of microspheres is an effective and inexpensive means for separating plasma from whole blood. The capillary action observed in the present invention is believed to be related to the surface tension acting on the fluid by the microspheres to draw the fluid forward. As the fluid is drawn forward between the microspheres, it offers the added advantage of providing mobility to any reagent present in the microsphere region. For example, the microsphere layer may be impregnated with a secondary antibody or another detection molecule.

【００４８】 ミクロスフェアビーズは流体フィルタとして効果的に作用し、そしてそれなり
に単純な流体濾過、分離、または区分が必要な検定における如何なる点において
も使用できる。ミクロスフェアは毛細管作用によって流体成分を非流体成分から
濾過し、分離し、または区分（partition）するように作用すると信じられてい
るので、ミクロスフェアフィルタは毛細管フィルタと呼ぶことができ、この用語
がその目的のためにここで使用される。毛細管フィルタは、流体成分の区分の間
に顕微鏡下で移動するのが見られるという意味において動的フィルタ（dynamic
filter）である。あるビーズは移動し、他は静止したままであるが、ビーズの
全体的な移動は顕微鏡的に観察される。ビーズの移動によってある毛細管チャン
ネルは閉じ、他は開くであろうということが期待される。この意味において、毛
細管チャンネルは過渡的であろう。ビーズと粒子間の間隙空間はまた、流体区分
の間ビーズまたは粒子の移動によって同じ過渡状態を示すことが期待される。The microsphere beads effectively act as a fluid filter and can be used at any point in an assay that requires simple fluid filtration, separation, or sorting. Because microspheres are believed to act by capillary action to filter, separate, or partition fluid components from non-fluid components, microsphere filters can be referred to as capillary filters, and the term Used here for that purpose. Capillary filters are dynamic filters in the sense that they are seen to move under a microscope during the division of the fluid components.
filter). Some beads move and others remain stationary, but the overall movement of the beads is observed microscopically. It is expected that movement of the beads will close some capillary channels and open others. In this sense, the capillary channel will be transient. The interstitial spaces between beads and particles are also expected to exhibit the same transients due to movement of the beads or particles during the fluid section.

【００４９】 ミクロスフェアは、例えば吸収または結合（coupling）によってそれらに結合
（bound）される被分析物特定抗体（analyte specific antibodies）を有する
ことができるであろう。血漿を含む流体はミクロスフェアによって形成された毛
細管チャンネルを通過するので、被分析物はミクロスフェア上に含まれる二次抗
体に移動性を持たせ、次いでバイオチップ中に含まれる一次抗体と反応するであ
ろう。しかしながらミクロスフェアは単に細胞質成分を流体成分から分離するよ
うに作用するのみで、ミクロスフェアは抗体によって標識される必要はない。The microspheres could have analyte specific antibodies bound to them by, for example, absorption or coupling. As the fluid, including plasma, passes through the capillary channels formed by the microspheres, the analyte mobilizes the secondary antibodies contained on the microspheres and then reacts with the primary antibodies contained in the biochip Will. However, the microspheres merely act to separate cytoplasmic components from fluid components, and the microspheres do not need to be labeled with antibodies.

【００５０】 先行技術は、サンプル中に存在する細胞または他の物質から邪魔されることな
く、流体部分に検査を実施するために、クロマトグラフ用紙または他の繊維状材
料を使用し、細胞質成分から生物学的サンプルの流体成分を運び出し（wick）て
いた。本発明のミクロスフェアはクロマトグラフ用紙に存在するファイバーによ
る制約なしに改良された流体の流れを提供するので、それは先行技術に対する利
点を提供する。ミクロスフェアは、抗体または他の適当な標識のような蛋白質の
結合のために優れた表面を与える、ということにさらに利点を提供する。The prior art has used chromatographic paper or other fibrous materials to perform tests on fluid portions without disturbing cells or other substances present in the sample, and from cytoplasmic components. It was wicking the fluid components of the biological sample. It offers advantages over the prior art because the microspheres of the present invention provide improved fluid flow without the constraints of the fibers present in the chromatographic paper. Microspheres provide the further advantage of providing an excellent surface for binding of proteins such as antibodies or other suitable labels.

【００５１】 流体成分を分離するために使用されるミクロスフェアビーズの大きさは、サン
プルの粘度に基づいて変えることができる。より大ビーズはビーズ間のより速い
流体の流れのためにより高粘度のサンプルに使用するべきである。また、異なる
色のビーズは、それらが標識として使用されかつ被分析物に結合する時、ビーズ
の視覚化を促進するために使用できる。結合ビーズはまた、分光計によるその後
の検出のために如何なる結合被分析物の密度も増加するのに役立つ。ビーズの正
規パターンはまた、回折の差（diffraction difference）が結合ビーズの検出
と測定用に使用できることを意味する。The size of the microsphere beads used to separate fluid components can vary based on the viscosity of the sample. Larger beads should be used for higher viscosity samples due to faster fluid flow between the beads. Also, different colored beads can be used to facilitate visualization of the beads as they are used as labels and bind to the analyte. The bound beads also serve to increase the density of any bound analyte for subsequent detection by the spectrometer. The normal pattern of the beads also means that the diffraction difference can be used for detecting and measuring bound beads.

【００５２】 生物学的サンプルは、ビーズの上部またはビーズの側部に適用することができ
る。[0052] The biological sample can be applied to the top of the beads or to the sides of the beads.

【００５３】 好ましい実施例では、登録商標Ｂａｎｇ’ｓの下で販売されるもののような乳
濁液（latex）ミクロスフェアビーズが使用される。ビーズは、流体懸濁液の状
態で供給される。ビーズは使用時に湿潤状態か乾燥状態に維持できる。ビーズが
流体成分を分離する限り、ガラスを含めて他のタイプのビーズも本発明で使用で
きるであろう。In a preferred embodiment, latex microsphere beads, such as those sold under Bang's trademark, are used. The beads are supplied in a fluid suspension. The beads can be kept wet or dry during use. Other types of beads, including glass, could be used in the present invention, as long as the beads separate fluid components.

【００５４】 流体成分を生物学的サンプルから素早く分離するためにミクロスフェアビーズ
を使用することは、サンプル中に存在する被分析物を検出し計量する検定に組み
込むことができる。The use of microsphere beads to quickly separate fluid components from a biological sample can be incorporated into assays that detect and quantify the analyte present in the sample.

【００５５】 本発明の一つの態様によれば、ミクロスフェアビーズを使用して流体サンプル
を生物学的サンプルから分離する方法が、流体サンプル中に存在するであろう一
つ以上の被分析物を分析するための１ステップ検定（one−step assay）に組み
込まれる。検定は規定容積のチャンバーと関連して実施される。好ましい実施例
では、チャンバーは流体サンプルを分離するミクロスフェアビーズと、サンプル
中の被分析物を検出しおよび/または測定する検出手段とを有する。検出手段は
、サンプル中の被分析物を検出する色々な既知の方法の何れからも引き出すこと
ができる。例えば被分析物は、被分析物に特有の抗体または抗原のような検出蛋
白質を使用して認識できる。被分析物が検出蛋白質に結合する時、それは密度を
変え、そして測定できる。代案として、検出蛋白質は検出できる別の標識に結合
できる。例えば検出蛋白質は検出分子が被分析物に結合した時に密度が増加し、
このことが検出または測定されるように、小さなビーズに付着してもよい。他の
適当な標識は、金のような金属、蛍光標識、化学的標識または比色標識を含むで
あろう。According to one aspect of the present invention, a method of separating a fluid sample from a biological sample using microsphere beads comprises the steps of separating one or more analytes that may be present in the fluid sample. Incorporated into a one-step assay for analysis. The assay is performed in association with a defined volume of chamber. In a preferred embodiment, the chamber has microsphere beads for separating a fluid sample and detection means for detecting and / or measuring an analyte in the sample. The detection means can be derived from any of a variety of known methods for detecting an analyte in a sample. For example, the analyte can be recognized using a detection protein such as an antibody or antigen specific to the analyte. When the analyte binds to the detection protein, it changes density and can be measured. Alternatively, the detection protein can be conjugated to another detectable label. For example, the detection protein increases in density when the detection molecule binds to the analyte,
It may be attached to small beads so that this is detected or measured. Other suitable labels will include metals such as gold, fluorescent labels, chemical labels or colorimetric labels.

【００５６】 本発明の一つの態様によれば、本発明は血液のような生物学的サンプルの検定
に使用する小さなチップまたはカセットの形態でに注意点（point−of−care）
診断または予後徴候（prognostic）検査に関係する。本発明は、本発明によって
教示される単純な検定用の“バイオチップ”と呼ばれる小さくコンパクトな検定
装置を教示する。According to one aspect of the present invention, the present invention provides a point-of-care in the form of a small chip or cassette for use in assaying biological samples such as blood.
Relates to diagnostic or prognostic testing. The present invention teaches a small and compact assay device called a "biochip" for the simple assay taught by the present invention.

【００５７】 本発明の装置において、血液、尿、唾液または他の生物学的流体の液滴中に存
在する被分析物の定量的測定が測定できる特定の容積を規定するために、二つの
キャリア表面（carrier surface）を組み合せている。好ましい実施例において
、問題の表面はカバーガラスと顕微鏡スライドであるが、本発明はこれらの特定
の実施例にのみ限定されることを意図するものではない。本発明の重要な態様は
、流体サンプルが毛細管作用によって規定の容積の空間に入るという事実である
。したがって、規定された空間はここでは毛細管チャンバーとして参照される。
顕微鏡スライドとカバーガラスの場合、毛細管チャンバーはカバーガラスと底面
とスライドの上面との間の空間の容積である。In the device of the present invention, two carriers are used to define a specific volume in which a quantitative measurement of an analyte present in a drop of blood, urine, saliva or other biological fluid can be measured. It combines a carrier surface. In the preferred embodiment, the surfaces in question are coverslips and microscope slides, but the invention is not intended to be limited to only these particular embodiments. An important aspect of the present invention is the fact that a fluid sample enters a defined volume of space by capillary action. Thus, the defined space is referred to herein as a capillary chamber.
In the case of a microscope slide and a cover glass, the capillary chamber is the volume of space between the cover glass and the bottom surface and the top surface of the slide.

【００５８】 本発明の好ましい実施例によれば、プレートすなわちスライド間に存在する流
体の量は、スライド間の空間の容積によって決定される。従ってある場合には、
数マイクロリットルの非常に小さな容積の精密検査を考慮する小さな検査システ
ムが設計できる。According to a preferred embodiment of the present invention, the amount of fluid present between the plates or slides is determined by the volume of the space between the slides. So in some cases,
Small inspection systems can be designed to allow for close inspection of very small volumes of a few microliters.

【００５９】 サンプル中の被分析物の濃度を定量的に測定しおよび一つの検査からの検査結
果を別のものと比較するために、検定が実施される毎に流体サンプルの同一検査
容積を有することが有利である。この方法で、被分析物測定は変動容積について
の調整をする必要なしに直接評価できる。被分析物の濃度または量は、困難を伴
わずにおよび検査毎に同一性をもって直接評価できる。本発明のバイオチップの
チャンバーは、その規定の容積を提供する。In order to quantitatively determine the concentration of an analyte in a sample and to compare the test results from one test to another, the same test volume of the fluid sample is used each time the assay is performed. It is advantageous. In this way, analyte measurements can be directly evaluated without having to make adjustments for variable volumes. The concentration or amount of the analyte can be directly evaluated without difficulty and with each test. The chamber of the biochip of the present invention provides its defined volume.

【００６０】 本発明の一つの態様によれば、被分析物の測定が実施される流体容積は標準化
される。本発明の別の態様によれば、針を通して管状の血液を採ることによって
のみ可能な大容積を必要とするよりも、例えば指の突き刺しからの滴状の血液の
みでこれらの検査を実施できることは最も実際的であるので、非常に小さな血液
容積中の血液細胞から血漿を分離する方法が与えられる。According to one aspect of the invention, the fluid volume in which the measurement of the analyte is performed is standardized. According to another aspect of the invention, it is possible to perform these tests only with drops of blood, e.g., from a finger stab, rather than requiring the large volume possible only by taking tubular blood through a needle. Most practical, a method is provided for separating plasma from blood cells in a very small blood volume.

【００６１】 好ましい実施例では、バイオチップ検査装置は決定可能な容積のチャンバーを
有する。チャンバーは第一および第二対向キャリア表面で規定される。表面は、
それらが毛細管作用によって二つの表面間に流体が流れるのに十分狭い距離だけ
分離されるように置かれる。チャンバーは、それが規定空間を形成するような規
定容積を有する。チャンバーは、流体サンプルを流入させる一つ以上の流体入口
個所を有する。この明細書において、流体が毛細管作用によって流入するので、
チャンバーはまた毛細管チャンバーとして参照される。In a preferred embodiment, the biochip testing device has a chamber with a determinable volume. The chamber is defined by first and second opposing carrier surfaces. The surface is
They are placed so that they are separated by capillary action by a distance small enough to allow fluid to flow between the two surfaces. The chamber has a defined volume such that it forms a defined space. The chamber has one or more fluid entry points for fluid sample entry. In this specification, since the fluid flows in by capillary action,
The chamber is also referred to as a capillary chamber.

【００６２】 本発明の目的のために、互いに接合された二つのキャリア表面のこの配置は“
バイオチップ”と呼ばれるが、またカセットまたはカートリッジとしても知られ
るであろう。For the purposes of the present invention, this arrangement of two carrier surfaces joined together is called “
Called "biochips", they may also be known as cassettes or cartridges.

【００６３】 意図は、標準化できるコンパクトな携帯用検査システムを提供することである
。特に好ましい実施例において、例えば底部表面は顕微鏡スライドであり、上部
表面は顕微鏡カバーガラスである。顕微鏡スライドおよびカバーガラスは容易に
入手でき、従って有用なキャリア表面である。別の例では、二つの顕微鏡スライ
ドの一方を他方の上に載置できる。その中に流体が毛細管作用によって流入する
決定可能な容積の規定空間がある限り、如何なるプレートでもよい。The intention is to provide a compact portable inspection system that can be standardized. In a particularly preferred embodiment, for example, the bottom surface is a microscope slide and the top surface is a microscope cover glass. Microscope slides and coverslips are readily available and are therefore useful carrier surfaces. In another example, one of two microscope slides can be mounted on top of the other. Any plate can be used as long as it has a defined space of determinable volume into which the fluid flows by capillary action.

【００６４】 毛細管チャンバー中に入ると、流体サンプルは、二つの表面の端部およびエッ
ジでの表面張力により保持される。装置は、小さな大きさで携帯可能であり、そ
れは分析器に挿入することができ、そして被分析物と検出分子間の反応生成物は
分析器を使用して測定される。ある好ましい実施例を記述する目的で、キャリア
表面はプレートと呼ばれる。しかしながら本発明は平坦なプレートのみに限定さ
れない。同様に蛋白質、抗原および他の検出分子を結合できる総てのタイプの表
面は、本発明の範囲であると考えられる。特にキャリア表面の組成は、それに限
定されないがガラス、プラスチックおよび金属を含む。Once in the capillary chamber, the fluid sample is held by surface tension at the ends and edges of the two surfaces. The device is small in size and portable, it can be inserted into the analyzer, and the reaction products between the analyte and the detected molecule are measured using the analyzer. For the purpose of describing certain preferred embodiments, the carrier surface is referred to as a plate. However, the invention is not limited to flat plates only. Similarly, all types of surfaces capable of binding proteins, antigens and other detection molecules are considered to be within the scope of the present invention. In particular, the composition of the carrier surface includes, but is not limited to, glass, plastic and metal.

【００６５】 本発明の好ましい実施例では、生物学的サンプルの液滴は顕微鏡スライドの上
部表面に置かれ、毛細管チャンバーに入る前にサンプルの細胞質成分はミクロス
フェアビーズの群を通る流体成分の移動によって除去される。例えば血液の場合
血漿はビーズ間の間隙空間によって形成された毛細管チャンネルを通しての移動
により血液の細胞質成分から分離され、次いで流体は被分析物がチャンバー中の
試薬とその中で反応する検査チャンバーに入り、反応生成物はサンプル中に存在
する被分析物の測定である。In a preferred embodiment of the present invention, a droplet of a biological sample is placed on the top surface of a microscope slide, and the cytoplasmic component of the sample is moved through a group of microsphere beads before entering the capillary chamber. Removed by For example, in the case of blood plasma, plasma is separated from the cytoplasmic components of the blood by movement through the capillary channel formed by the interstitial space between the beads, and the fluid then enters the test chamber where the analyte reacts with the reagents in the chamber. The reaction product is a measure of the analyte present in the sample.

【００６６】 流体が一旦規定空間に入ると、それはキャリア表面の内面に存在する一つ以上
の試薬に曝される。試薬は従って毛細管チャンバー内に曝され、および究極的に
毛細管チャンバーを充満する流体サンプル中に存在するであろう一つ以上の被分
析物と反応するために利用できる。試薬は標識がつけられ、流体サンプル中に存
在する被分析物の量はサンプル中の被分析物の、チャンバー内の試薬との相互作
用から生じる反応生成物に基づいて測定される。検査結果は次いでサンプル中に
存在する被分析物の量を決定するために標準較正と比較される。本発明の好まし
い実施例において、試薬は好ましくは蛋白質印刷によってキャリア表面に付着さ
れる一つ以上の被分析物特定抗体である。Once the fluid has entered the defined space, it is exposed to one or more reagents present on the inner surface of the carrier surface. The reagents are therefore exposed into the capillary chamber and are available to react with one or more analytes that may be present in the fluid sample that ultimately fills the capillary chamber. The reagent is labeled and the amount of analyte present in the fluid sample is determined based on the reaction products resulting from the interaction of the analyte in the sample with the reagent in the chamber. The test results are then compared to a standard calibration to determine the amount of analyte present in the sample. In a preferred embodiment of the invention, the reagent is one or more analyte-specific antibodies, preferably attached to the carrier surface by protein printing.

【００６７】 あるいは、別の実施例では、抗原がキャリア表面の内面に存在し、サンプル中
の抗原特定抗体の量が測定される。キャリア表面に結合された時、蛋白質または
他の検出分子は、規定の空間内に突出し、そこでサンプル中の被分析物と反応で
きる。キャリア表面の内面に存在する検出分子は、当業者によって知られる色々
な方法の何れか一つで表面に結合してもよい。Alternatively, in another embodiment, the antigen is present on the inner surface of the carrier surface and the amount of the antigen-specific antibody in the sample is measured. When bound to the carrier surface, proteins or other detection molecules protrude into a defined space where they can react with analytes in the sample. Detection molecules present on the inner surface of the carrier surface may be bound to the surface in any one of a variety of ways known to those skilled in the art.

【００６８】 検出分子はコートされ、印刷され、または別に当業者に良く知られた色々な技
術の一つを使用して一方または他方のプレートに結合される。免疫学的検定法に
ついての数多くの技術が当業者に知られており、および例えばC.P.PriceおよびD
.J.Newman eds.（StocktonPress）著“Principles and Practice of Immuno
logy”（1997）に記述されており、この文書はここに参考文献としてこの特許出
願に組み込まれ、かつここに全文詳述されるようにその一部とされる。The detection molecules are coated, printed, or otherwise bound to one or the other plate using one of a variety of techniques well known to those skilled in the art. Numerous techniques for immunoassays are known to those of skill in the art, and include, for example, CPPrice and D
"Principles and Practice of Immuno" by .J. Newman eds. (StocktonPress)
logy "(1997), which is hereby incorporated by reference into this patent application and incorporated herein by reference in its entirety.

【００６９】 二つのプレート間の距離は、血漿のような流体を毛細管作用によって二つのプ
レート間に効果的に引き込み、および流体を規定容積中に保持するプレートの能
力によってのみ制限される。使用されるプレートの大きさはまた、検査の望まし
い容積のような実際上の考慮によって決められるであろう。より大きい表面積の
プレートはより大きい容積を生じるであろう。The distance between the two plates is limited only by the ability of the plate, such as plasma, to effectively draw fluid between the two plates by capillary action and to hold the fluid in a defined volume. The size of the plate used will also depend on practical considerations, such as the desired volume of the test. Larger surface area plates will result in larger volumes.

【００７０】 本発明によれば、血液の液滴のような流体サンプルは二つのプレートの一つの
エッジに置かれ、そしてプレート間に規定される空間に引き込まれる。流体サン
プルは、当業者に知られている多数の手段によって、二つのプレートのエッジに
対して引き込まれるであろう。その最も単純な形態では、サンプルは、エッジに
直接接触させられ、流体サンプルの部分が規定容積の空間を完全に充填するよう
に空間中に引き込まれる。例えば患者の指をプレートに接触させることによるな
ど。適切な定量的分析が実施できるように、サンプルは常に規定容積を完全に満
たしていることが本検定では重要である。標準化モデルでは、容積は一つのバイ
オチップと他のバイオチップとで一定であるであろう。According to the present invention, a fluid sample, such as a drop of blood, is placed on one edge of two plates and drawn into the space defined between the plates. The fluid sample will be drawn against the edges of the two plates by a number of means known to those skilled in the art. In its simplest form, the sample is brought into direct contact with the edge and drawn into the space such that a portion of the fluid sample completely fills the defined volume of space. For example, by bringing the patient's finger into contact with the plate. It is important in this assay that the sample is always completely filled to the specified volume so that an appropriate quantitative analysis can be performed. In the standardized model, the volume will be constant between one biochip and another.

【００７１】 別の好ましい実施例では、プレートは流体サンプルが容易に除去できるように
互いに結合される。例えば流体流入点と反対側に端部において結合される。In another preferred embodiment, the plates are joined together so that the fluid sample can be easily removed. For example, at the end opposite the fluid entry point.

【００７２】 別の例では、二つのプレート間の空間はレーンに分割され、各レーンの容積は
同様に知られるであろう。この取り組みにより多重検査が単一サンプルについて
為されるであろう。In another example, the space between the two plates is divided into lanes, and the volume of each lane will be known as well. With this approach multiple tests will be performed on a single sample.

【００７３】 血漿蛋白質を測定することが望まれる血液サンプルを扱う時、細胞から血漿を
分離することが必要である。本発明では、検査結果は最初から終わりまで短時間
フレームで、好ましくは１から３０分のオーダーで利用できるようにすることが
望ましい。本発明の利点は、血液サンプルから血漿を分離するためにミクロスフ
ェアビーズを使用することにより、例えばガラス繊維またはクロマトグラフ片を
使用して生じるであろう遅延が排除されるので、流体サンプルが先行技術の検定
よりも短時間に検査チャンバーに入る、ということである。遠心力装置のような
煩わしい設備は、細胞分離に必要ではない。その総ては、注意点（point−of−c
ase）で実施される検査を促進する。When working with blood samples where it is desired to measure plasma proteins, it is necessary to separate the plasma from the cells. In the present invention, it is desirable that the inspection results be available in a short frame from beginning to end, preferably in the order of 1 to 30 minutes. An advantage of the present invention is that the use of microsphere beads to separate plasma from a blood sample eliminates the delay that would occur, for example, using glass fibers or chromatographic strips, thus preserving the fluid sample. It means that you enter the inspection chamber in a shorter time than the verification of the technology. A cumbersome facility such as a centrifugal device is not required for cell separation. All of them are point-of-c
Facilitate the tests performed in ase).

【００７４】 本発明のバイオチップ装置は色々な検定が一つのサンプルについて実施される
ようにするので、本発明は先行技術を越える更なる利点を有する。このことは検
査結果が得られるスピードを促進し、検査に必要なサンプルの量を最小にする。The present invention has a further advantage over the prior art because the biochip device of the present invention allows different assays to be performed on a single sample. This facilitates the speed with which test results are obtained and minimizes the amount of sample required for the test.

【００７５】 被分析物特定抗体（analyte−specific antibodies）それ自身は、このよう
な検定の技術における当業者に既知の色々な標識の何れか一つで標識することが
できる。好ましい標識の例は、蛍光標識、比色性標識、別のミクロスフェア、金
粒子または如何なる高コントラスト分子をも含む。他の標識は、標識の存在が検
出できる限り適切であろう。同様に検査ビーズよりも小さい直径を有するミクロ
スフェアビーズは、小ビーズが流体サンプル（例えば血漿）の移動によって大ビ
ーズを通して流通させられるように、使用できる。小さなビーズはそれに応じて
標識することができる。The analyte-specific antibodies themselves can be labeled with any one of a variety of labels known to those skilled in the art of such assays. Examples of preferred labels include fluorescent labels, colorimetric labels, additional microspheres, gold particles or any high contrast molecules. Other labels will be appropriate as long as the presence of the label can be detected. Similarly, microsphere beads having a smaller diameter than test beads can be used such that small beads are flowed through large beads by movement of a fluid sample (eg, plasma). Small beads can be labeled accordingly.

【００７６】 被分析物を含む流体サンプルが二つのプレート間の規定空間に入る時、更なる
抗体抗原反応が生じるであろう。本発明では、上部プレート、例えばカバーガラ
スは流体と接触する表面上に結合された被分析物特定試薬を有する。本発明の好
ましい実施例では、被分析物特定試薬は蛋白質プリンタを使用してキャリアプレ
ートの内側表面上に印刷される。適切な蛋白質印刷装置は市場で良く知られてい
る。これらはインクジェット、スプレイ、ピエゾ電気またはバブルジェット（登 録商標）蛋白質プリンタを含む。ピエゾ電気プリンタが好ましい。被分析物特定 試薬は、一般的に蛋白質である検出分子として作用する。これらの分子はガラス 、金属およびプラスチック表面に付着する。好ましい表面は、ポリスチレンまた はポリプロピレンを含む。このような印刷装置の使用は、異なる“レーン”が規 定され、および異なる被分析物が単一流体サンプルを使用して同時に評価できる ように、色々な異なる被分析物特定検出分子をプレートまたはカバーガラス上に 印刷させる本発明において有利である。追加の背景および較正レーンが同じ検査 チャンバー内に設けられる。As the fluid sample containing the analyte enters the defined space between the two plates, an additional antibody-antigen reaction will occur. In the present invention, a top plate, for example, a cover glass, has an analyte-specific reagent bound on a surface in contact with the fluid. In a preferred embodiment of the invention, the analyte-specific reagent is printed on the inside surface of the carrier plate using a protein printer. Suitable protein printing devices are well known in the market. These include ink jet, spray, piezo or bubble jet protein printers. Piezoelectric printers are preferred. The analyte-specific reagent acts as a detection molecule, typically a protein. These molecules attach to glass, metal and plastic surfaces. Preferred surfaces include polystyrene or polypropylene. The use of such a printing device allows the plate or plate to be loaded with a variety of different analyte-specific detection molecules so that different "lanes" are defined and different analytes can be evaluated simultaneously using a single fluid sample. This is advantageous in the present invention for printing on a cover glass. Additional background and calibration lanes will be provided in the same test chamber.

【００７７】 被分析物が被分析物特定検出分子と反応した後、測定可能反応生成物が作られ
るであろう。比色性、または蛍光性、または他の反応生成物が適当な分光計また
は読取り器に接続された他の適当な検出器を使用して読むことができるように、
バイオチップキャリア表面は無色または透明であることが好ましい。被分析物お
よび被分析物特定検出分子が互いに反応する時、反応レーンの密度に変化が生じ
る。本発明の好ましい実施例では、密度の変化はサンプル中に存在する被分析物
の量を決定するために測定される。背景雑音を低減し、従って検定感度を増加す
るために、マスクが本発明の好ましい実施例によって設けられる。図１を参照し
て、マスク３２はプレート上のレーン２６、２８および３０に対応する開口部３
６、３８および４０を除いて、不透明材料で作られる。マスクはレーン自身のみ
が読み込まれることができるように、上部プレート１０上にきちんと適合するよ
うに設計される。マスクの使用は背景雑音の量を低減し、およびレーン中の密度
変化を読む時基準線の値を設定する利点を有する。After the analyte has reacted with the analyte-specific detection molecule, a measurable reaction product will be created. So that the colorimetric, or fluorescent, or other reaction products can be read using a suitable spectrometer or other suitable detector connected to a reader.
The biochip carrier surface is preferably colorless or transparent. When the analyte and the analyte-specific detection molecule react with each other, a change occurs in the density of the reaction lanes. In a preferred embodiment of the invention, the change in density is measured to determine the amount of analyte present in the sample. To reduce background noise and thus increase assay sensitivity, a mask is provided according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, mask 32 has openings 3 corresponding to lanes 26, 28 and 30 on the plate.
With the exception of 6, 38 and 40, it is made of an opaque material. The mask is designed to fit neatly on the upper plate 10 so that only the lanes themselves can be read. The use of a mask has the advantage of reducing the amount of background noise and setting a baseline value when reading density changes in lanes.

【００７８】 本発明の好ましい態様では、バイオチップは、例えば被分析物が標識された抗
体と反応した後に色の変化を読む携帯用スペクトロメータによって読まれるよう
に設計される。スペクトロメータはまた使用される検査試薬によって密度、膜厚
、質量吸着または回折の変化を読むことが出来るであろう。分析器例えばスペク
トロメータが、一旦必要なデータ計算を実施したならば、結果は電話線を通じて
、または携帯電話または他のコンピュータネットワークシステムによってデジタ
ル伝送により伝送可能である。あるいは抗体／被分析物反応間に生じる変化は、
もし無線周波数センサーがバイオチップ検出システムに組み込まれるならば、無
線周波数の変化によって検出または測定できる。In a preferred embodiment of the invention, the biochip is designed to be read by a portable spectrometer that reads a change in color, for example, after the analyte has reacted with the labeled antibody. The spectrometer will also be able to read changes in density, film thickness, mass adsorption or diffraction depending on the test reagent used. Once the analyzer, such as a spectrometer, has performed the necessary data calculations, the results can be transmitted by digital transmission over a telephone line or by a mobile phone or other computer network system. Alternatively, the changes that occur during the antibody / analyte reaction
If a radio frequency sensor is incorporated into the biochip detection system, it can be detected or measured by changes in radio frequency.

【００７９】 図１に戻って、本発明のバイオチップの好ましい実施例が略式分解透視図で図
示されている。二つのキャリアプレート１０および１２が設けられる。二つのプ
レートは参照番号１４で示されるようにその間に固定容積を規定する。その上に
生物学的サンプル１８が適用できる適用ゾーン（application zone）１６とし
て作用する棚を提供するために、下部プレート１２は上部プレート１０よりも長
くしてもよい。棚は本発明に必須ではないが、サンプルがミクロスフェアビーズ
によって分離される場所を提供する。ビーズはプレートの境界内部の毛細管チャ
ンバー１４の入口に置くことができ、かつサンプルは毛細管作用によってチャン
バーに入るバイオチップのエッジに適用されるであろう、ということが可能ある
。Returning to FIG. 1, a preferred embodiment of the biochip of the present invention is illustrated in a schematic exploded perspective view. Two carrier plates 10 and 12 are provided. The two plates define a fixed volume therebetween as indicated by the reference numeral 14. The lower plate 12 may be longer than the upper plate 10 to provide a shelf that acts as an application zone 16 on which the biological sample 18 can be applied. The shelf is not essential to the invention, but provides a place where the samples are separated by the microsphere beads. It is possible that the beads can be placed at the entrance of the capillary chamber 14 inside the border of the plate, and that the sample will be applied by capillary action to the edge of the biochip entering the chamber.

【００８０】 また、適用ゾーン１６は、標識ゾーン２２を含みまたは含まなくて良いミクロ
スフェアビーズ２０の収集（collection）が付着されている。ミクロスフェアビ
ーズ２０は流体透過物質を使用してグループ化されまたは束ねることができる。
図１および２を簡略するために、ミクロスフェアビーズ２０および標識ゾーン２
２が別々の規定領域として図示されている。しかしながらミクロスフェアビーズ
は自分自身に標識を担うことができる。この実施例は、二つのゾーンはミクロス
フェアビーズが二つの役割、すなわち流体の分離と、流体がそこに曝される標識
の表示とを果たすように、一つに集められている。Also, the application zone 16 has attached thereto a collection of microsphere beads 20 that may or may not include the label zone 22. The microsphere beads 20 can be grouped or bundled using a fluid permeable material.
For simplicity of FIGS. 1 and 2, microsphere beads 20 and label zone 2
2 are shown as separate defined areas. However, microsphere beads can carry their own label. In this embodiment, the two zones are gathered together so that the microsphere beads play a dual role: separating the fluid and indicating the sign to which the fluid is exposed.

【００８１】 一つ以上の大きさのミクロスフェアビーズが存在していてもよい。一つの実施
例では、小ミクロスフェアは大ビーズによって形成される間隙空間中に横たわる
ことができるであろう。小ビーズはそれがビーズを通過しながら被分析物に結合
するであろう二次標識を着けることができるであろう。標識は流体中の被分析物
に結合するか、あるいは小ビーズに取り付けられた標識は流体中の被分析物に付
着するであろうし、および小ビーズは次いで流体と共に毛細管チャンバー内へ移
行するであろう。同時に流体サンプル中の如何なる細胞質成分もミクロスフェア
ビーズフィルタを通過しないであろう。[0081] Microsphere beads of one or more sizes may be present. In one embodiment, the small microspheres could lie in the interstitial spaces formed by the large beads. The beadlet will be able to carry a secondary label that will bind to the analyte as it passes through the bead. The label will bind to the analyte in the fluid, or the label attached to the beadlet will adhere to the analyte in the fluid, and the beadlet will then migrate with the fluid into the capillary chamber. Would. At the same time, any cytoplasmic components in the fluid sample will not pass through the microsphere bead filter.

【００８２】 患者ＩＤは、それがバイオチップ上の検査検出区域を邪魔しないまたは被分析
物がキャリアプレート表面に結合された物質との反応後にバイオチップの読取り
を邪魔しない限り、プレート１０または１２の何れに添付されても良い。プレー
ト１０および１２は無色および／または透明であることが好ましい。[0082] The patient ID is used on the plate 10 or 12 unless it interferes with the test detection area on the biochip or the analyte does not interfere with the reading of the biochip after reaction with the substance bound to the carrier plate surface. Any of them may be attached. Plates 10 and 12 are preferably colorless and / or transparent.

【００８３】 三つの検出区域２６、２８、３０、すなわち較正印刷ゾーン２６、検出器印刷
ゾーン２８および基準線印刷ゾーン３０がキャリアプレート１０の内面に印刷さ
れる。三つの検出区域またはゾーンは、一つのバイオチップがどのように設立さ
れるかを図示するため、例示のためのみに描かれている。しかしながら色々なレ
ーンが存在でき、および較正および／または背景に示されるレーンの数は検査さ
れる物により変えることができる。Three detection zones 26, 28, 30, namely a calibration print zone 26, a detector print zone 28 and a reference line print zone 30 are printed on the inner surface of the carrier plate 10. The three detection zones or zones are drawn for illustration only, to illustrate how one biochip is set up. However, various lanes can be present, and the number of lanes shown in the calibration and / or background can vary depending on what is being tested.

【００８４】 検査は、三つのレーンにのみ限定されない。色々なレーンが規定できる。本発
明の好ましい実施例では、三つのレーンが背景読取りの評価とバイオチップの較
正を行うために一つのプレート上に印刷される。背景および較正検出ゾーンは総
て同じバイオチップ上に置かれる必要はない、ということが理解される。検査被
分析物と同じ検定中のサンプルキャリアプレート上に背景と較正読取りを為すこ
とが有利であり、それによって検査結果の変動を低減する。The test is not limited to only three lanes. Various lanes can be defined. In a preferred embodiment of the invention, three lanes are printed on one plate to evaluate background readings and calibrate the biochip. It is understood that the background and the calibration detection zone need not all be located on the same biochip. It is advantageous to make background and calibration readings on the sample carrier plate during the same assay as the test analyte, thereby reducing variability in test results.

【００８５】 背景マスク３２は、随意的に設けられる。マスクはコートされたまたは印刷さ
れた検出ゾーン／レーンを阻止することなしに、キャリアプレート１０の外側表
面を覆うように設計される。従って、開口部３６、３８および４０は、例えば検
査結果を読取る時背景の邪魔を低減するためにマスク中に存在する。背景マスク
は、上部プレートの内側表面上に識別される検出ゾーン２６、２８および３０に
対応する開口部３６、３８および４０を備えて不透明材料で作られる。マスクの
開口部４０は、試薬が存在しないプレート１０の一部に開口部４０が曝される限
り、図示されるように対応検査ゾーン３０を有する必要はない。The background mask 32 is optionally provided. The mask is designed to cover the outer surface of the carrier plate 10 without blocking the coated or printed detection zone / lane. Thus, openings 36, 38 and 40 are present in the mask, for example, to reduce background distractions when reading inspection results. The background mask is made of an opaque material with openings 36, 38 and 40 corresponding to the detection zones 26, 28 and 30 identified on the inner surface of the top plate. The mask opening 40 need not have a corresponding test zone 30 as shown, as long as the opening 40 is exposed to a portion of the plate 10 where no reagent is present.

【００８６】 図１は抗体／標識ゾーン２２およびミクロスフェア２０の両方を図示するが、
これらの両ゾーンは、実施しようと選択する検査のタイプによって随意的である
。流体サンプル１８が適用ゾーン１６に適用される時、二つのプレート１０と１
２が最初に出会うエッジ３４にそれが到達する前に、それは抗体／標識ゾーン２
２（もし存在するならば）、およびミクロスフェアビーズゾーン２０（もし存在
するならば）を通して流れる。図１の略式図において、ミクロスフェアビーズと
エッジ３４によって識別される流体流入点間にギャップがある。本発明のこの配
置は動作するであろうが、もしミクロスフェアビーズゾーン２０および／または
標識ゾーンがキャリアプレート１０のエッジ３４に接触するならば、それは最も
好ましいであろう。このような構成の一つの例が図５および６に図示されている
。この構成は流体サンプルが移行する最小の距離を与え、さらにこれは検査用に
必要な流体サンプルの量を最小にし、そして例１により詳細に記述される。FIG. 1 illustrates both the antibody / label zone 22 and the microspheres 20,
Both of these zones are optional depending on the type of test that one chooses to perform. When the fluid sample 18 is applied to the application zone 16, the two plates 10 and 1
Before it reaches the edge 34 where it first encounters, it is
2 (if present) and through microsphere bead zone 20 (if present). In the schematic diagram of FIG. 1, there is a gap between the microsphere beads and the fluid entry point identified by the edge 34. While this arrangement of the present invention will work, it would be most preferable if the microsphere bead zone 20 and / or the label zone contact the edge 34 of the carrier plate 10. One example of such an arrangement is illustrated in FIGS. This configuration provides a minimum distance over which the fluid sample travels, which further minimizes the amount of fluid sample required for testing, and is described in more detail in Example 1.

【００８７】 流体サンプルは、エッジ３４の下で既知の容積を規定するチャンバー１４中に
引き込まれる。流体サンプルは、適用ゾーン１６に沿ってミクロスフェアと標識
ゾーンを通過し、そしてチャンバー１４を完全に充填するために十分な容積であ
るべきである。本発明のバイオチップは、血液の単一液滴が検査用に十分なサン
プルの大きさとなり得るように、小さな大きさに縮尺できる。多くの寸法がここ
に教示される原理に基づいて構成することが可能である。１ｃｍ×３ｃｍの寸法
は便利な大きさの装置を作るが、為されるべき検査の性質は最適チップの大きさ
を指示するであろう。図１に図示されるように、棚部分１６は底部プレート上に
伸長する。この棚部分上に生物学的サンプルが適用できる。他の実施例では、例
えば顕微鏡スライドに保持された検査部分は大きいであろうが、スライド上に位
置する検査検定物それ自身は非常に小さい。検定は約１マイクロリットル程に小
さいサンプル流体容積を容れるように小型化できる。The fluid sample is drawn into the chamber 14 defining a known volume below the edge 34. The fluid sample should pass through the microspheres and labeling zone along the application zone 16 and be of sufficient volume to completely fill the chamber 14. The biochip of the present invention can be scaled to a small size so that a single drop of blood can be of sufficient sample size for testing. Many dimensions can be configured based on the principles taught herein. The dimensions of 1 cm x 3 cm make a device of convenient size, but the nature of the test to be performed will dictate the optimal chip size. As illustrated in FIG. 1, the shelf portion 16 extends above the bottom plate. A biological sample can be applied on this shelf. In other embodiments, for example, the test portion held on a microscope slide will be large, but the test assay located on the slide itself is very small. Assays can be miniaturized to accommodate sample fluid volumes as small as about 1 microliter.

【００８８】 図２は、図１に参照したものと同じ要素を図示する線２−２に沿って取られた
断面である。図２Ａは、流体がチャンバーから除去されるように装置の端部が開
放できることを図示する線線２Ａ−２Ａに沿った、図２の端部の立面図である。
ある人は、例えば全サンプルについて検査したいと望む場合、流体をチャンバー
から除去することを望むかもしれない。適当な芯材料が開口端部に適用され、該
芯により流体が引き出され、追加の流体がチャンバーに入る。このことは、連続
的または不連続的プロセスのどちらでもできる。FIG. 2 is a cross section taken along line 2-2 illustrating the same elements as referred to in FIG. FIG. 2A is an elevational view of the end of FIG. 2 along line 2A-2A illustrating that the end of the device can be opened so that fluid is removed from the chamber.
Some may wish to remove fluid from the chamber, for example, if they want to test on the entire sample. A suitable wick material is applied to the open end, which draws fluid and allows additional fluid to enter the chamber. This can be either a continuous or a discontinuous process.

【００８９】 図１、２および２Ａの総てに、プレート１０および１２を互いに保持する一つ
の方法である接着材５８のスポットが図示されている。接着材５８は、本発明の
別の実施例である図６にもまた図示されている。FIGS. 1, 2 and 2A all show spots of adhesive 58, one method of holding plates 10 and 12 together. The adhesive 58 is also illustrated in FIG. 6, which is another embodiment of the present invention.

【００９０】 図７および７Ａは、１ステップ検定での分離のミクロスフェア方法の別の使用
を図示する。この実施例において、ミクロスフェアはクロマトグラフィ紙と共に
使用される。生物学的サンプル１８は、ミクロスフェアスライド５２’のような
表面上に置かれる。それは、（図示されるように）ミクロスフェアビーズ５０上
に直接またはその傍に置くことができる。サンプルの流体成分は次いでビーズ５
０を通して流れ、サンプル１８中に存在する非流体成分から分離する。ビーズは
標識パッド６２と接触するガラス繊維フィルタパッド６０に接触し、またはその
間近かに位置する。標識パッド６２は、通常流体サンプル中の被分析物を標識す
るために当該標識で含浸されたガラス繊維パッドである。流体は、フィルタ６０
と標識パッド６２を通して流れる。流体中に存在する如何なる被分析物もそれが
標識パッドを通して流れる時、標識されるであろう。流体は次いでニトロセルロ
ースクロマトグラフィ片６４中に流れ、そこで検査結果が通常ニトロセルロース
片上の色彩の変化または帯として読取られる。代案として、ミクロスフェア５０
はフィルタとして使用されるのでガラス繊維フィルタ６０は完全に削除できる（
図示せず）。FIGS. 7 and 7A illustrate another use of the microsphere method of separation in a one-step assay. In this embodiment, microspheres are used with chromatography paper. Biological sample 18 is placed on a surface such as microsphere slide 52 '. It can be placed directly on or beside the microsphere beads 50 (as shown). The fluid component of the sample is then the beads 5
And flows through the sample to separate from non-fluid components present in the sample 18. The beads contact the glass fiber filter pad 60 which is in contact with the marking pad 62 or is located in close proximity thereto. Label pad 62 is typically a fiberglass pad impregnated with a label to label the analyte in the fluid sample. The fluid is supplied to the filter 60
Flows through the sign pad 62. Any analyte present in the fluid will be labeled as it flows through the label pad. The fluid then flows into the nitrocellulose chromatography strip 64, where the test results are read, usually as a color change or band on the nitrocellulose strip. Alternatively, Microsphere 50
Is used as a filter, so that the glass fiber filter 60 can be completely eliminated (
Not shown).

【００９１】 最後に図７Ａに図示されるように、ガラス繊維パッド６２はミクロスフェアビ
ーズ６６で置換できる。この場合ビーズ６６はフィルタとしてではなく標識のソ
ースとして作用し、およびガラス繊維フィルタ６０’はそれぞれビーズ５０およ
び６６の二組の間のスペーサとして役立つ。流体成分の濾過が必要でない適用に
ついて、ミクロスフェア６６は、ミクロスフェアフィルタ５０またはガラス繊維
フィルタ６０’を必要とせずに流体中に存在する被分析物に直接標識するために
使用できる。Finally, as illustrated in FIG. 7A, the glass fiber pad 62 can be replaced with microsphere beads 66. In this case, the beads 66 act as a source of label, not as a filter, and the fiberglass filter 60 'serves as a spacer between the two sets of beads 50 and 66, respectively. For applications where filtration of fluid components is not required, microspheres 66 can be used to directly label analytes present in the fluid without the need for microsphere filters 50 or glass fiber filters 60 '.

【００９２】 図７および７Ａは、ここに教示した本発明のミクロスフェアビーズ技術を使用
して現行の検定方法論が如何に変更できるかを図示する。FIGS. 7 and 7A illustrate how current assay methodology can be modified using the microsphere bead technology of the present invention taught herein.

【００９３】 本発明の検定装置および技術は、それらが流体サンプルの多くの種類の小さな
容積について使用できるという点で非常に有用である。記述は特定的に蛋白質を
参照したが、標識システムがシステムにおいてマーカーの検出と測定用に案出で
きる限り、他のマーカーの如何なる数も適当であろう。例えば本発明は、バクテ
リア、ウィスル、菌類、または他の感染有機体のような微生物を測定および／ま
たは検出するために使用できるであろう。本発明のバイオチップ装置は標準値の
表が構成できるように、検定のタイプおよび被分析物のタイプについて較正でき
る。本発明の検定システムは、患者システム中の特別のホルモンのレベルまたは
薬剤の量さえも検出でき、およびこの標準化データは与えられた個々についての
診断および／または予後徴候決定を行うために使用できる。The assay devices and techniques of the present invention are very useful in that they can be used for many types of small volumes of fluid samples. Although the description refers specifically to proteins, any number of other markers will be suitable as long as the labeling system can be devised for detection and measurement of the markers in the system. For example, the present invention could be used to measure and / or detect microorganisms such as bacteria, whistles, fungi, or other infectious organisms. The biochip device of the present invention can be calibrated for the type of assay and the type of analyte so that a table of standard values can be constructed. The assay system of the present invention can detect the level of a particular hormone or even the amount of a drug in a patient system, and this normalized data can be used to make a diagnostic and / or prognostic determination for a given individual.

【００９４】 標準値の表が一旦構成されると、データは通常の作業および患者の医療的経歴
、現在の健康状態および検査結果に基づいて構成されたデータベースで修正され
る。随意的にデータはモデム、インターネット、ケーブル線、電話線、人工衛星
または他の同様な技術を経由したコンピュータネットワーク上のデジタル伝送シ
ステムによって伝送できる。これらのデータベースは現在の患者検査結果と診断
を評価し、および与えられた個人についてのある健康成果を予測する神経網アル
ゴリズムの開発に使用できる。神経網アルゴリズムの一つの例が以下の例３に見
出され、およびサンプル受信者動作特性曲線（ＲＯＣ）が図８に図示されている
。Once the table of standard values has been constructed, the data is modified in a database constructed based on normal work and the patient's medical history, current health status and laboratory results. Optionally, the data can be transmitted by a digital transmission system over a computer network via a modem, the Internet, cable lines, telephone lines, satellites or other similar technologies. These databases can be used to evaluate current patient test results and diagnoses, and to develop neural network algorithms that predict certain health outcomes for a given individual. One example of a neural network algorithm is found in Example 3 below, and a sample receiver operating characteristic curve (ROC) is illustrated in FIG.

【００９５】 適用された神経網についてのアルゴリズムの開発は、評価対象の医療状態の機
能であろう。患者データの大量の量は、最初に信頼性のある予測成果を有するた
めに蓄積されなければならないであろう。神経網は、本発明の標準化検定を使用
して診断的または予後徴候的な被分析物の濃縮を認識するように訓練できる。デ
ータおよびアルゴリズムは、読取り器からの印刷出力が検査結果を提供するのと
同時に特別の診断または予後徴候も識別するように、読取り器例えばスペクトロ
メータ中に置かれた電子チップでエンコードされる。神経網アルゴリズムにおい
て、診断または予後徴候はデータ点の数が増加するにつれて最適化されるであろ
う。患者データが多い程予測および／または診断結果は大きな確実性でなされる
であろう。パーセント確実性は計算でき、かつ設けられた分析器に備えられた電
子メモリーチップ中に貯えられたデータベースとの比較による測定データの分析
に基づいて、医師または技師に与えることができる。現在の技術は検査結果を印
刷出力する時点で、読取り器自身で実際の標準曲線を表示することが可能である
。The development of the algorithm for the applied neural network will be a function of the medical condition being evaluated. Large amounts of patient data will first have to be accumulated to have reliable predictive outcomes. Neural networks can be trained to recognize diagnostic or prognostic analyte enrichment using the standardized assays of the invention. The data and algorithms are encoded on an electronic chip placed in a reader, such as a spectrometer, so that the printed output from the reader provides the test results while also identifying special diagnostic or prognostic indicators. In the neural network algorithm, the diagnostic or prognostic signs will be optimized as the number of data points increases. The more patient data the more predictive and / or diagnostic results will be made with greater certainty. Percent certainty can be calculated and provided to a physician or technician based on analysis of the measured data by comparison to a database stored in an electronic memory chip provided in the provided analyzer. Current technology is capable of displaying the actual standard curve on the reader itself at the time of printing out the test results.

【００９６】 スペクトロメータの使用に加え、および本発明の別の態様に従って、バイオチ
ップはキャリアプレート１０に組み込まれた無線周波数センサーを有する。一つ
以上の検出区域で反応が起きる時、無線周波数に測定可能な変化が生じ、適当な
無線周波数変化検出装置を使用して無線周波数のこの変化を検出することにより
反応の有無またはさらにその程度が測定でき、または検出できる。In addition to using a spectrometer, and in accordance with another aspect of the invention, the biochip has a radio frequency sensor integrated into the carrier plate 10. When a reaction occurs in one or more detection zones, a measurable change in radio frequency occurs, and the presence or absence, or even the extent of the reaction, is detected by detecting this change in radio frequency using a suitable radio frequency change detector. Can be measured or detected.

【００９７】 本発明では同じバイオチップ上で一つより多い検査が同時に進行でき、従って
診断または予後徴候の確実性が改善できる。マーカーの数が増加する程、測定の
確実性も増加する。In the present invention, more than one test can proceed simultaneously on the same biochip, thus improving the certainty of diagnostic or prognostic signs. As the number of markers increases, the certainty of the measurement also increases.

【００９８】 本発明のバイオチップ／カセットの使用の多くの例の一つは、患者の血液の液
滴を使用して末梢血管疾患を示す血液蛋白を測定することである。One of many examples of the use of the biochip / cassette of the present invention is to use blood drops of a patient to measure blood proteins indicative of peripheral vascular disease.

【００９９】 ミクロスフェアは、サンプルの流体部分が非流体部分から分離されながら、分
離／濾過ステップの間、光学顕微鏡の下で観察された。ミクロスフェアのあるも
のは運動しており、他のものは静止したままであることが観察された。分離は動
的であり分離中のビーズまたは粒子の作用は、動的毛細管作用である。流体部分
の分離または抽出は、瞬時である。Microspheres were observed under an optical microscope during the separation / filtration step, while the fluid portion of the sample was separated from the non-fluid portion. Some of the microspheres were observed to be moving, while others remained stationary. Separation is dynamic and the action of the beads or particles during separation is dynamic capillary action. Separation or extraction of the fluid portion is instantaneous.

【０１００】 本発明はまた、ここに記述されたミクロスフェアビーズ以外の小さな粒子にも
適用可能である。特に本発明の分離技術はまた、例えば砂粒のようなシリカ系粒
子を含む不均一粒子を使用しても、仮にこれらの粒子が以下の例７に示されるよ
うに必ずしも球形でなくまた均一な大きさでなくとも作動する。The present invention is also applicable to small particles other than the microsphere beads described herein. In particular, the separation technique of the present invention also uses heterogeneous particles, including silica-based particles, such as sand particles, for example, if these particles are not necessarily spherical and uniform in size, as shown in Example 7 below. Otherwise it works.

【０１０１】 ここに記述された例に示されるように、不均一および／または非球形粒子また
はビーズを使用する適当な分離／濾過が達成できる。不均一性は分離を幾分遅く
させるので分離を効率低くさせるが、少なくとも定性的検定については依然とし
て効果的な分離が達成される。As shown in the examples described herein, a suitable separation / filtration using heterogeneous and / or non-spherical particles or beads can be achieved. Heterogeneity makes the separation less efficient because it slows it down somewhat, but still achieves effective separation, at least for qualitative assays.

【０１０２】 例えば砂粒を使用する例７において、例４、５および６に記述されたミクロス
フェアビーズを使用した分離と同じ時限でより僅かの有機体しかサンプルから分
離されないので、分離は同じように効率的に発生するようには思われない。しか
しながら有機体は成功裏に分離され、かつそれに応じてさらに検査できまたは検
定できる。シリカまたは他の同様な粒子の使用はそれらが廉価でありかつ未開発
および開発途上国で容易に入手できるのでミクロスフェアビーズに対して有利で
ある。For example, in Example 7 using sand grains, the separation is also similar since less organisms are separated from the sample in the same time period as the separation using the microsphere beads described in Examples 4, 5 and 6. It doesn't seem to happen efficiently. However, the organism has been successfully separated and can be further examined or assayed accordingly. The use of silica or other similar particles is advantageous over microsphere beads because they are inexpensive and readily available in untapped and developing countries.

【０１０３】 本発明の検定および装置は、大腸菌株Ｏ１５７：Ｈ７、サルモネラ、リステリ
ア、クラミジアおよび他のバクテリアおよびウィルスのような微生物のようなあ
る生物学的サンプル中の有害かつ病原性のバクテリアの存在を識別するのに特に
有用である。例えば本発明の検定は、ある病原菌について食品サンプルを検査す
るために使用できる。それらはまた、感染病の診断用に人間用または獣医学薬剤
に使用できるであろう。[0103] The assays and apparatus of the present invention provide for the presence of harmful and pathogenic bacteria in certain biological samples, such as E. coli strain O157: H7, Salmonella, Listeria, Chlamydia and other bacteria and viruses. It is particularly useful for identifying For example, the assays of the present invention can be used to test food samples for certain pathogens. They could also be used in human or veterinary medicine for the diagnosis of infectious diseases.

【０１０４】 本発明で教示された方法論によって起きる動的分離が、図９−１８と例４−７
に図示されている。The dynamic separation caused by the methodology taught in the present invention is illustrated in FIGS. 9-18 and Examples 4-7.
Is shown in FIG.

【０１０５】 この例から、本発明のミクロスフェアビーズは一般に粒子現象に一般化でき、
および本発明は球形ビーズに限定されない。むしろそれはバイオチップ上のフィ
ルタに砂粒を使用して、図７に図示されるような不均一な大きさと形状の粒子を
含む。珪砂は市場で購入できるミクロスフェアビーズよりもかなり廉価な選択で
あろうし、従ってこの技術のより広い使用を行わせるであろう、ということが期
待される。珪砂を使用するバクテリアの分離は、例えば同じ時間フレーム内によ
り少ないバクテリアしか分離されずそれ程効率的ではなかったが、それは多くの
用途に十分である。From this example, the microsphere beads of the present invention can generally be generalized to a particle phenomenon,
And the invention is not limited to spherical beads. Rather, it uses sand particles for the filter on the biochip and includes particles of non-uniform size and shape as illustrated in FIG. It is expected that quartz sand will be a significantly less expensive choice than commercially available microsphere beads and will thus allow for a wider use of this technology. Separation of bacteria using quartz sand has been less efficient, eg, fewer bacteria have been isolated within the same time frame, but it is sufficient for many applications.

【０１０６】 シリカ型粒子の使用の別の利点は、シリカは蛋白質と核酸を選択的に結合する
ことがこの技術分野で知られていることである。シリカ系分離粒子はある蛋白質
および／または核酸配置機構を案出するために使用できるであろう。Another advantage of the use of silica-type particles is that silica is known in the art to bind proteins and nucleic acids selectively. Silica-based separation particles could be used to devise certain protein and / or nucleic acid placement mechanisms.

【０１０７】 例４−７の総てにおいて分離は殆ど瞬間的であり、粒子の大きさの制限は、隔
離しようと望むバクテリア、微生物または他の被分析物によって制限された。当
業者は、サンプル中に存在するバクテリアの種類に基づいて粒子のどの大きさを
選択するかを知るであろう、ということが期待される。もしバクテリアが未知で
あるならば、当業者は予想される期待の大きさに基づいて粒子の大きさを取り上
げ、そして上記のように一般に０．４から１の比に従ってビーズの大きさを選択
するであろう。In all of Examples 4-7, the separation was almost instantaneous, and the particle size limitation was limited by the bacteria, microorganisms or other analytes to be isolated. It is expected that those skilled in the art will know which size of particle to select based on the type of bacteria present in the sample. If the bacteria are unknown, one skilled in the art will take the particle size based on the expected expected size and select the bead size generally according to a ratio of 0.4 to 1 as described above. Will.

【０１０８】 本発明の好ましい実施例の更なる詳細は、それが添付特許請求の範囲を限定す
るものではない、と理解される以下の例に図示される。Further details of a preferred embodiment of the invention are illustrated in the following examples, which are not to be construed as limiting the appended claims.

【０１０９】 実施例１：血漿流の確認、およびヒト全血からの血漿の分離 図３〜６に模式的に示すように、１０μmラテックス・ミクロスフェア・ビー
ズ（バング（Bang：登録商標）製）５０を約１５マイクロリットルだけスライド
グラス５２に滴下し、乾燥させた。カバーグラス５４をスライドグラスに当て、
その端で、スライドグラスに沿って、乾燥ビーズを押し寄せた。これにより、乾
燥ビーズがスライドグラスから離れると共に、乾燥ビーズの集合体が反り返って
湾曲部５６が生じた。このカバーグラスを、その端がこの「湾曲部」に接触した
状態で、スライドグラスに載せた（図５、６に示す）。このカバーグラスの一端
が乾燥ビーズの湾曲部の端に平行な状態で、整然と固定されると共に、この端は
開放状態に保たれた。これは、流体が、ビーズ部分を通過し、カバーグラスとス
ライドグラスとの間に形成された毛細チャンバ内に流れることができるようにす
るためである。カバーグラスを、カバーグラスの角５８で、マニキュア液により
接着し、スライドグラスに対し確実に固定した。カバーグラスは、毛細管作用が
起こることを意図していない部分で固定したので、カバーグラスの下を流体が自
由に流れることができる状態であった。Example 1 Confirmation of Plasma Flow and Separation of Plasma from Human Whole Blood As shown schematically in FIGS. 3-6, 10 μm latex microsphere beads (Bang®) About 50 microliters of 50 were dropped on the slide glass 52 and dried. Put the cover glass 54 on the slide glass,
At that end, the dried beads were pushed along the slide glass. As a result, the dried beads were separated from the slide glass, and the aggregate of the dried beads was bent to form the curved portion 56. The cover glass was placed on a slide glass with its end touching the “curved portion” (shown in FIGS. 5 and 6). The cover glass was neatly fixed with one end parallel to the end of the curved portion of the dried beads, and this end was kept open. This is to allow fluid to flow through the bead portion and into the capillary chamber formed between the cover glass and the slide. The cover glass was adhered with nail polish at the corner 58 of the cover glass and securely fixed to the slide glass. Since the cover glass was fixed at a portion where the capillary action was not intended to occur, the fluid could freely flow under the cover glass.

【０１１０】 ２０マイクロリットルのヒト全血１８を、残っている５〜１０マイクロリット
ルのミクロスフェア・ビーズに載せた。つまり、ヒト全血サンプルを、湾曲部を
構成していないビーズの残余部分の上に載せ、血漿成分を、毛細管作用によりミ
クロスフェア・ビーズの湾曲部を通して自由に移動させ、カバーグラスとスライ
ドグラスとの間に形成された空間（毛細チャンバ）内に流入させた。この効果を
双眼光学顕微鏡で観察した。血液サンプルをビーズに付着させると直ちに、血漿
が全血から分離し始メータ。湾曲部が血漿に浸潤されるにつれ、カバーグラスと
スライドグラスとの間の毛細管作用により、純粋かつ透明で血球を含まない血漿
が、カバーグラスの下に形成されたカバーグラスとスライドグラスとの間の空間
内に引き込まれた。このチャンバが、計算可能な所定の体積を有する既知の空間
を形成するのである。[0110] Twenty microliters of whole human blood 18 was loaded onto the remaining 5-10 microliters of microsphere beads. That is, a human whole blood sample is placed on the remaining portion of the bead which does not constitute the curved portion, and the plasma component is freely moved through the curved portion of the microsphere bead by capillary action, and the cover glass and the slide glass are moved. Into the space (capillary chamber) formed between them. This effect was observed with a binocular optical microscope. As soon as the blood sample is attached to the beads, the plasma begins to separate from the whole blood. As the bend is infiltrated by the plasma, the capillary action between the cover glass and the slide glass causes pure, transparent, blood cell-free plasma to form between the cover glass and the slide glass formed under the cover glass. I was drawn into the space. This chamber forms a known space with a predetermined volume that can be calculated.

【０１１１】 これにより、ミクロスフェア・ビーズが、容易かつ効果的に全血から血漿を分
離し、ミクロスフェア・ビーズの間に形成された毛細管チャネルを通して毛細管
チャンバ内に導き得ることが判る。This shows that the microsphere beads can easily and effectively separate plasma from whole blood and lead into the capillary chamber through the capillary channels formed between the microsphere beads.

【０１１２】 実施例２：クロマトグラフィ片と組合せたミクロスフェア分離 ヒト全血サンプル中の被分析物の検定に関して、この実施例（図７に模式的に
示す）では、ヒト全血の血液サンプルからの血漿のミクロスフェア分離の使用法
を説明する。血漿は、ラテックス・ミクロスフェア・ビーズ（バング（Ｂａｎｇ
：登録商標）製）５０を用いて分離され、次いで、標準のニトロセルロース・ク
ロマトグラフィ片に導かれた。Example 2 Microsphere Separation in Combination with Chromatographic Strips For the assay of analytes in a human whole blood sample, this example (shown schematically in FIG. 7) The use of microsphere separation of plasma is described. Plasma is obtained from latex microsphere beads (Bang).
: <RTIgt; (R) </ RTI> 50) and then directed to a standard nitrocellulose chromatography strip.

【０１１３】 従来技術において赤血球を保持するために普通に使用されるグラスファイバ・
パッドに、約２０マイクロリットルの１０μmラテックス・ビーズを載せた。１
滴（約６０マイクロリットル）のヒト血液を、ラテックス・ミクロスフェアに接
触する状態で表面５２’に載せた。グラスファイバ・パッド６０は、実効的にビ
ーズ５０と標識パッド６４との間のスペーサとして機能すると同時に、第２のフ
ィルタとしても利用され得る。グラスファイバ・フィルタ６０は、完全に取り除
いても良く、その場合には、ミクロスフェア・ビーズ５０が直接に標識パッド６
４に接触する（図示しない）。Glass fiber fibers commonly used in the prior art to hold red blood cells
The pad was loaded with approximately 20 microliters of 10 μm latex beads. 1
A drop (about 60 microliters) of human blood was placed on surface 52 'in contact with the latex microspheres. The glass fiber pad 60 effectively functions as a spacer between the bead 50 and the label pad 64, and can also be used as a second filter. The glass fiber filter 60 may be completely removed, in which case the microsphere beads 50 can be directly removed from the label pad 6.
4 (not shown).

【０１１４】 血液が、堆積したビーズを浸潤し、約２分以内に透明な血漿がニトロセルロー
ス・クロマトグラフィ片に達する。これは肉眼および顕微鏡により観察された。
この実施例から、血液からの血漿のミクロスフェア分離法が、標準のニトロセル
ロース・クロマトグラフィ片と共に使用できることが判る。したがって、明らか
に、本方法は、このようなクロマトグラフィ片を用いた試験法において血液から
血漿を分離するための有用な方法である。The blood infiltrates the deposited beads and within about 2 minutes clear plasma reaches the nitrocellulose chromatography strip. This was observed visually and microscopically.
This example shows that microsphere separation of plasma from blood can be used with standard nitrocellulose chromatography strips. Thus, clearly, the present method is a useful method for separating plasma from blood in a test using such a chromatographic strip.

【０１１５】 別の実施例を図７Ａに示す。この場合には、試験装置の標識領域として、グラ
スファイバ標識パッド６２に代えてミクロスフェア・ビーズ６６を用いる。グラ
スファイバ・フィルタ・パッド６０’は、２組のビーズ５０および６６の間のス
ペーサとして使用される。Another embodiment is shown in FIG. 7A. In this case, microsphere beads 66 are used in place of the glass fiber label pad 62 as the label area of the test device. The glass fiber filter pad 60 'is used as a spacer between the two sets of beads 50 and 66.

【０１１６】 実施例３：ニューラル・ネットワークによるマーカー解析 ニューラル・ネットワークは、被分析物ベクトルａ＝ａ（ａ１，ａ２，…，ａ
ｎ）を入力とし、０と１との間の値を出力する数学関数Ｎ（Ｗ，ａ）である。加
重パラメータＷは、トレーニング期間中に、トレーニング・パターン｛ｐ＝（ｂ
１，ｂ２，…，ｂｎ，Ｔ）｝を用いて調節する。ここで、ｂ１，…，ｂｎはトレ
ーニング用タンパク質ベクトルであり、Ｔは目標出力値である。凝血試験の場合
には、Ｔは、凝血に対して１であり、非凝血に対して０である。Embodiment 3: Marker Analysis by Neural Network The neural network has an analyte vector a = a (a1, a2,..., A
n) is a mathematical function N (W, a) that takes an input and outputs a value between 0 and 1. The weighting parameter W is determined during the training period by the training pattern ｛p = (b
1, b2,..., Bn, T)}. Here, b1,..., Bn are protein vectors for training, and T is a target output value. In the case of a coagulation test, T is 1 for coagulation and 0 for noncoagulation.

【０１１７】 パラメータＷは、新たな試験データに対する良好な性能を維持しながら誤差 が最小となるように調節する。Parameter W is the error while maintaining good performance on new test data. Adjust so that is minimum.

【０１１８】 ネットワークのトレーニングが完了すれば、試験データを分類するためにネッ
トワーク遮断値（network cutoff）Cを選択する。試験ベクトルａ 、所与の遮
断値C、目標出力Ｔに対する試験結果をＴＳＴ（Ｃ，ｂ，Ｔ）とする。 ｛１（Ｎ（ａ）＞Ｃの場合） ＴＳＴ（Ｃ，ｂ，Ｔ）＝｛ ｛０（その他の場合） この場合、試験の感度および特異度（specificity）を分析することができる。
Ｔ＝１かつＴＳＴ（Ｃ，ｂ，Ｔ）＝１の場合は真および正（True Positive） Ｔ＝０かつＴＳＴ（Ｃ，ｂ，Ｔ）＝１の場合は偽および正（False Positive）
Ｔ＝０かつＴＳＴ（Ｃ，ｂ，Ｔ）＝０の場合は真および負（True Negative） Ｔ＝１かつＴＳＴ（Ｃ，ｂ，Ｔ）＝０の場合は偽および負（False Negative）
感度＝ＴＰ／（ＴＰ＋ＦＮ） 特異度＝ＴＮ／（ＴＮ＋ＦＰ） 様々な遮断値に対して感度と１−特異度との関係をプロットすれば、ＲＯＣ（
receiver operator characteristic）曲線が得られる。Once the training of the network is completed, a network cutoff C is selected to classify the test data. Let TST (C, b, T) be the test result for test vector a, given cutoff value C, and target output T. ｛1 (if N (a)> C) TST (C, b, T) = ｛｛0 (other cases) In this case, the sensitivity and specificity of the test can be analyzed.
True and positive if T = 1 and TST (C, b, T) = 1 False and positive if T = 0 and TST (C, b, T) = 1 (False Positive)
True and negative (True Negative) when T = 0 and TST (C, b, T) = 0 False and negative (False Negative) when T = 1 and TST (C, b, T) = 0
Sensitivity = TP / (TP + FN) Specificity = TN / (TN + FP) By plotting the relationship between sensitivity and 1-specificity for various block values, ROC (
receiver operator characteristic) curve is obtained.

【０１１９】 ニューラル・ネットワーク 一組のトレーニング・パターン｛ｐ＝（Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉ１，ＴＡＲ）｝か
ら始める。ここで、Ｉｊは入力値、ＴＡＲは目標値（ＴＡＲ＝０またはＴＡＲ＝
１）である。そうして、目標値に近い値を出力するようにニューラル・ネットワ
ークをトレーニングする。Neural Network Start with a set of training patterns {p = (I1, I2,..., I1, TAR)}. Here, Ij is an input value, and TAR is a target value (TAR = 0 or TAR =
1). Then, the neural network is trained to output a value close to the target value.

【０１２０】 ニューラル・ネットワークは３層を備える。つまり、第１の入力層、第２の背
後層（hidden layer）、第３の出力層である。The neural network has three layers. That is, a first input layer, a second hidden layer, and a third output layer.

【図表１】 入力層 背後層 出力層 [Table 1] Input layer Behind layer Output layer

【０１２１】 ニューロンは一組の加重｛ｗ（ｉ，ｊ，ｋ）｝によって接続されている。たと
えば、ｗ（１，２，４）は、第１層の２番目のニューロンを第２層の４番目のニ
ューロンに接続する。The neurons are connected by a set of weights {w (i, j, k)}. For example, w (1,2,4) connects the second neuron of the first layer to the fourth neuron of the second layer.

【０１２２】 各パターンについて、各ニューロンに対する活性化度（activation）と称され
る数字を割り当てる。これは、発火（firing）する確率（provability）の指標
となる。活性化度は以下のように、再帰的に定義される。 ｛Ｉｊ（ｉ＝１の場合） ａ（ｉ，ｊ）＝｛ ｛１/（１＋exp（−sum（ｋ）｛ｗ（ｉ−１，ｋ，ｊ）ａ（ｉ−
１，ｋ ）｝））For each pattern, a number called the activation for each neuron is assigned. This is an indicator of the probability (provability) of firing. The degree of activation is defined recursively as follows. ｛Ij (when i = 1) a (i, j) = ｛｛1 / (1 + exp (−sum (k) ｛w (i−1, k, j) a (i−
1, k)｝))

【０１２３】 誤差は、 ＥＲＭＳ＝ＳＱＲＴ｛ｓｕｍ｛（ｔ−ａ（２，１））＾２ ｝ ｝ として計算される。ここで、和（sum）は、すべてのパターンに渡って取る。The error is calculated as ERMS = SQRT {sum} (ta (2,1)) {2}. Here, the sum is taken over all patterns.

【０１２４】 加重は，新たなデータに対して良好な性能を維持しながらＥＲＭＳが最小とな
るように調節する。The weight is adjusted to minimize ERMS while maintaining good performance on new data.

【０１２５】[0125]

【図表２】 [Table 2]

【０１２６】 実施例４：ヨーグルトからの乳酸桿菌の分離 乳酸桿菌（Lactobocillus）を含む約１０マイクロリットルのヨーグルトを本
発明に係る検定装置（本明細書中では「バイオチップ」と称する）に載せた。バ
イオチップ上に分離用ビーズが存在しない場合には、図９に示したように、視野
中に固体粒子が観察された（ヨーグルト中に存在する乳酸桿菌の他に）。分離前
には、視野中に数個の細菌だけが見られた（図９）。Example 4 Isolation of Lactobacillus from Yogurt About 10 microliters of yogurt containing lactobacillus (Lactobocillus) was placed on an assay device according to the present invention (referred to as “biochip” herein). . When no separation beads were present on the biochip, solid particles were observed in the field of view, as shown in FIG. 9 (in addition to the lactobacilli present in yogurt). Before separation, only a few bacteria were seen in the field of view (FIG. 9).

【０１２７】 これに対し、図１０に示したように、直径１５μmのミクロスフェア・ビーズ
を用いた分離操作では、サンプルから細菌が良好に分離された。図９に見られた
固体粒子が、全く見られない。分離後には、分離された流体部分には細菌だけが
見られる（図１０）。分離はほぼ瞬間的に行なわれた。ミクロスフェア・ビーズ
により、ヨーグルト中の固体粒子の残余部分からの細菌の単離が迅速かつ容易に
行なわれ、分離された細菌のさらに詳細な試験が可能となった。これにより、サ
ンプル中に存在する細菌の型の決定が可能となる。たとえば、細菌または微生物
の型を決定する特定の抗原試験によって、細菌またはその他の微生物の型が決定
できる。On the other hand, as shown in FIG. 10, in the separation operation using microsphere beads having a diameter of 15 μm, bacteria were well separated from the sample. The solid particles seen in FIG. 9 are not seen at all. After separation, only bacteria are seen in the separated fluid part (FIG. 10). The separation was almost instantaneous. Microsphere beads have made the isolation of bacteria from the rest of the solid particles in yogurt quick and easy, allowing a more detailed examination of the isolated bacteria. This allows the type of bacteria present in the sample to be determined. For example, specific antigen tests that determine the type of bacteria or microorganisms can determine the type of bacteria or other microorganisms.

【０１２８】 直径１０μmのミクロスフェア・ビーズを用いた分離操作によっても、図１１
に示したように同様な結果が得られた。図１１では、一視野あたりの細菌数は少
ないが、同様に、ヨーグルトからの細菌の分離が有効に行なわれている。FIG. 11 also shows the separation operation using microsphere beads having a diameter of 10 μm.
Similar results were obtained as shown in FIG. In FIG. 11, although the number of bacteria per field of view is small, the bacteria are similarly effectively separated from yogurt.

【０１２９】 実施例５：パン懸濁液からの大腸菌の分離 本実施例では、本発明に係る方法および装置を用いて、パン懸濁液から大腸菌
（E. coli）がうまく分離された。Example 5: Separation of E. coli from Bread Suspension In this example, E. coli was successfully separated from bread suspension using the method and apparatus according to the present invention.

【０１３０】 最初に、パンとＮａＣｌの混合物を調製した。重量２００ｍｇのパンを用いた
。このパンに、１５０ｍＭのＮａＣｌ溶液を５００マイクロリットルだけ加えて
反復混合することでパン懸濁液を調製した。大腸菌（ＤＨ５α株）を１００マイ
クロリットルだけパン懸濁液に加えた。懸濁液を再び撹拌して大腸菌／パン懸濁
液を調製した。１００マイクロリットルの大腸菌／パン懸濁液を「バイオチップ
」に載せると、ほぼ瞬時にして、ミクロスフェア・ビーズが作用して、細菌を含
む流体成分がサンプルから分離された。しかも、懸濁液からの固体粒子の混入は
なかった。図１２に、分離前の大腸菌／パン懸濁液の典型的な視野を示す。図１
３には、直径１５μmのミクロスフェア・ビーズを用いた分離操作によって得ら
れた流体部分で細菌が良好に分離されている様子を示す。分離状況は良好であっ
た。First, a mixture of bread and NaCl was prepared. A bread weighing 200 mg was used. A bread suspension was prepared by adding 500 μl of a 150 mM NaCl solution to the bread and repeatedly mixing. E. coli (DH5α strain) was added to the bread suspension in an amount of 100 microliters. The suspension was stirred again to prepare an E. coli / bread suspension. Almost instantly, 100 microliters of the E. coli / bread suspension was placed on the "biochip" and the microsphere beads acted to separate the fluid components, including bacteria, from the sample. Moreover, there was no mixing of solid particles from the suspension. FIG. 12 shows a typical field of E. coli / pan suspension before separation. FIG.
FIG. 3 shows a state in which bacteria are well separated in a fluid portion obtained by a separation operation using microsphere beads having a diameter of 15 μm. The separation situation was good.

【０１３１】 実施例６：牛糞からの細菌の分離 本実施例では、本発明に係る方法および装置を用いて、牛糞から細菌が分離さ
れた。５００ｍｇの牛糞に１５０ｍＭのＮａＣｌ溶液を５００マイクロリットル
だけ加えて混合することで懸濁液を調製した。５マイクロリットルの懸濁液サン
プルを分離用に使用し、バイオチップに載せた。分離前（図１４）および分離後
（図１５、１６）の顕微鏡写真を示す。本実施例の分離操作は、直径１５μmの
ミクロスフェア・ビーズを用いて行なった。サンプルを「バイオチップ」に載せ
ると、ほぼ瞬時にして、ミクロスフェア・ビーズにより、細菌を含む流体成分が
分離された。これにより、分離された細菌を詳細な同定のために染色することが
できる。直径１５μmのビーズを用いても（図１５）、また、直径１０μmのビー
ズを用いても（図１６）、良好に分離された。Example 6: Isolation of bacteria from cow dung In this example, bacteria were isolated from cow dung using the method and apparatus according to the present invention. A suspension was prepared by adding and mixing 500 μl of a 150 mM NaCl solution to 500 mg of cow dung. Five microliters of the suspension sample were used for separation and mounted on a biochip. Photomicrographs before separation (FIG. 14) and after separation (FIGS. 15 and 16) are shown. The separation operation in this example was performed using microsphere beads having a diameter of 15 μm. Almost instantly, the microsphere beads separated the fluid components, including bacteria, when the sample was placed on the "biochip." This allows the isolated bacteria to be stained for detailed identification. Satisfactory separation was obtained using beads with a diameter of 15 μm (FIG. 15) and beads with a diameter of 10 μm (FIG. 16).

【０１３２】 実施例７：砂のシリカ粒子を用いた分離 本実施例では、市販されている標準のポリスチレン・ビーズに加えて、他のタ
イプの粒子を試験した。シリコーン・ベースの粒子の安定性を試験するために、
ミクロスフェア・ビーズを砂粒子（珪砂）で代替した。３つの試験を行なった。
すなわち、牛糞、大腸菌／パン懸濁液、血液、である。珪砂を水と混合してスラ
リーとし、バイオチップに塗布した。バイオチップ上の砂粒子の大きさは、１ｍ
ｍのスケールとの比較から知ることができる（図１７）。Example 7 Separation of Sand Using Silica Particles In this example, other types of particles were tested in addition to commercially available standard polystyrene beads. To test the stability of silicone-based particles,
Microsphere beads were replaced with sand particles (silica sand). Three tests were performed.
Cow dung, E. coli / bread suspension, blood. Silica sand was mixed with water to form a slurry, which was applied to a biochip. The size of the sand particles on the biochip is 1m
It can be seen from a comparison with m scale (FIG. 17).

【０１３３】 図１８の牛糞、および図１９の大腸菌／パン懸濁液に関しては、図に示したよ
うに良好に分離されはしたが、しかし、濾過用にポリスチレン・ビーズを用いた
上述の実施例５、６での実験ほどに良好でははなかった。この粒子を用いた場合
に分離が良好ではなかったことの原因は、多分、粒子サイズおよび形状の不均一
と考えられる。しかし、砂粒子／珪砂の使用でも未だ明瞭に分離されるので、こ
れがポリスチレン・ビーズの使用に対する可能な代替方法であることは明らかで
ある。For the cow dung of FIG. 18 and the E. coli / bread suspension of FIG. 19, the separation was good as shown, but the above example using polystyrene beads for filtration. It was not as good as the experiments in 5 and 6. The reason that the separation was not good when these particles were used is probably due to unevenness in particle size and shape. However, it is clear that this is a possible alternative to the use of polystyrene beads, since the use of sand particles / silica sand still separates clearly.

【０１３４】 全血をバイオチップに付着させ、珪砂粒子を通して濾過した。この場合には、
粒子サイズが大きいために（直径１０μmのミクロスフェア・ビーズと比較して
）、赤血球が濾過粒子を通過した。均一な血液スメア（smear）が得られた。Whole blood was attached to the biochip and filtered through silica sand particles. In this case,
Due to the large particle size (compared to 10 μm diameter microsphere beads), red blood cells passed through the filtered particles. A uniform blood smear was obtained.

【０１３５】 日常的に用いられている実験例をこれ以上説明しなくとも、当業者ならば、上
に詳しく述べた本発明の実施例と同様な多数の例を、認識し、確認することがで
きると考えられる。そのような同様の例は、以下に掲げる請求の範囲に含まれる
ものとする。Without further elaboration of the day-to-day experimental examples, those skilled in the art will recognize and be able to ascertain numerous examples similar to the embodiments of the invention described in detail above. It is considered possible. Such similar examples are intended to fall within the scope of the following claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の装置の実施形態の概略分解斜視図。FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of an embodiment of the apparatus of the present invention.

【図２】 図１に示す好ましい実施形態の１Ａ−１Ａ線長手方向断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line 1A-1A of the preferred embodiment shown in FIG. 1;

【図２Ａ】 図２に示す装置の２Ａ−２Ａから見た端面立面図。2A is an end elevation view of the device shown in FIG. 2 as viewed from 2A-2A.

【図３】 例１に記載された実施形態の側面図で、カールを形成するのを開
始するときのビードに対するカバースリップを示す。FIG. 3 is a side view of the embodiment described in Example 1, showing a cover slip on the bead when it begins to form curls.

【図４】 例１に記載された実施形態の側面図で、形成後のカールを示す。FIG. 4 is a side view of the embodiment described in Example 1, showing curl after formation.

【図５】 顕微鏡スライド上のビードに対するカバースリップの位置を示す
。FIG. 5 shows the position of the coverslip relative to the bead on the microscope slide.

【図６】 例１に記載された実施形態の平面図。FIG. 6 is a plan view of the embodiment described in Example 1.

【図７】 例２に記載された実施形態の側面図で、標識パッド変体を示す。FIG. 7 shows a side view of the embodiment described in Example 2 showing a marker pad variant.

【図７Ａ】 例２に記載された他の実施形態の側面図で、標識パッドのミク
ロスフェアビードとの置換を示す。FIG. 7A is a side view of another embodiment described in Example 2, illustrating the replacement of a marker pad with a microsphere bead.

【図８】 ニューラルネットワークのリスク分析テストに対する予想された
テスト結果のＲＯＣ曲線の一例を示す。FIG. 8 shows an example of an ROC curve of an expected test result for a risk analysis test of a neural network.

【図９】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で、
バイオチップの棚に塗布された未分離のヨーグルトの外観を示す。FIG. 9 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using a light magnification microscope;
1 shows the appearance of unseparated yogurt applied to a biochip shelf.

【図１０】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、１５マイクロメータの径を有するミクロスフェアビードを使用して分離した後
の図９に示すヨーグルトの流体部分を示す。FIG. 10 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using a light magnification microscope showing the fluid portion of the yogurt shown in FIG. 9 after separation using microsphere beads having a diameter of 15 micrometers.

【図１１】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、１０マイクロメータの径を有するミクロスフェアビードを使用して分離した後
の図９に示すヨーグルトの流体部分を示す。FIG. 11 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using a light magnification microscope showing the fluid portion of the yogurt shown in FIG. 9 after separation using microsphere beads having a diameter of 10 micrometers.

【図１２】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、バイオチップの棚に塗布された未分離の大腸菌とパンの懸濁液の外観を示す。FIG. 12 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using an optical power microscope, showing the appearance of a suspension of unseparated E. coli and bread applied to a biochip shelf.

【図１３】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、１５マイクロメータの径を有するミクロスフェアビードを使用して分離した後
の図１２に示す大腸菌／パン懸濁液の流体部分を示す。FIG. 13 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using a light magnification microscope of the E. coli / pan suspension shown in FIG. 12 after separation using microsphere beads having a diameter of 15 micrometers. 2 shows a fluid part.

【図１４】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、バイオチップの棚に塗布された乳牛の糞便の外観を示す。FIG. 14 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using an optical power microscope, showing the appearance of dairy cow feces applied to a biochip shelf.

【図１５】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、１５マイクロメータの径を有するミクロスフェアビードを使用して分離した後
の図１４に示す乳牛の糞便の流体部分を示す。FIG. 15 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using a light magnification microscope showing the fluid portion of dairy cow feces shown in FIG. 14 after separation using microsphere beads having a diameter of 15 micrometers. Show.

【図１６】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、１０マイクロメータの径を有するミクロスフェアビードを使用して分離した後
の図１４に示す乳牛の糞便の流体部分を示す。FIG. 16 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using a light magnification microscope showing the fluid portion of dairy cow feces shown in FIG. 14 after separation using microsphere beads having a diameter of 10 micrometers. Show.

【図１７】 光倍率顕微鏡を使用して撮られた顕微鏡写真で、バイオチップ
に棚に塗布されたスケールが１ｍｍのシリカサンドを示す。FIG. 17 is a photomicrograph taken using a light magnification microscope showing silica sand with a scale of 1 mm applied to a shelf on a biochip.

【図１８】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、シリカサンド粒子を使用して分離した後の図１２に示す大腸菌／パン懸濁液の
流体部分を示す。FIG. 18 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using a light magnification microscope showing the fluid portion of the E. coli / pan suspension shown in FIG. 12 after separation using silica sand particles.

【図１９】 光倍率顕微鏡を使用して倍率４００ｘで撮られた顕微鏡写真で
、シリカサンド粒子を使用して分離した後の図１４に示す乳牛の糞便の流体部分
を示す。FIG. 19 is a photomicrograph taken at 400 × magnification using an optical power microscope showing the fluid portion of the stool of the dairy cow shown in FIG. 14 after separation using silica sand particles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 上部プレート １２ 下部プレート １４ 毛細管チャンバー １６ 適用ゾーン １８ 生物学的サンプル ２０ ミクロスフェアビーズ ２２ 標識ゾーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Top plate 12 Bottom plate 14 Capillary chamber 16 Application zone 18 Biological sample 20 Microsphere beads 22 Labeling zone

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成１２年１２月２９日（２０００．１２．２９）[Submission date] December 29, 2000 (2000.12.29)

【手続補正１】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｑ 1/02 Ｃ１２Ｑ 1/02 Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｈ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G045 AA01 BA14 BB06 CA25 CA26 CB01 CB21 FA16 FB06 FB07 FB08 FB16 2G052 AA28 AA30 AA31 AA36 AD09 AD29 AD46 AD52 CA03 CA04 CA39 EA01 ED06 GA11 GA30 GA31 4B029 AA07 AA21 BB02 FA01 FA11 4B063 QA01 QA18 QQ06 QQ16 QR83 QS15 QS36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12Q 1/02 C12Q 1/02 G01N 33/48 G01N 33/48 H (81) Designated countries EP (AT, BE) , CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA , GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ , LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, S K, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZWF Term (reference) 2G045 AA01 BA14 BB06 CA25 CA26 CB01 CB21 FA16 FB06 FB07 FB08 FB16 2G052 AA28 AA30 AA31 AA36 AD09 AD29 AD46 AD52 CA03 CA04 CA39 EA01 ED06 GA11 GA30 GA31 4B029 AA07 AA21 BB02 FA01 FA11 4B063 QA01 QA18 QQ06 QQ16 QR83 QS15 QS36

Claims (79)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルから流体を
分離する装置において、複数のミクロスフェアを接触する関係（abutting rela
tion）に配置して、当該ミクロスフェアの間に間隙空間（interstitial spaces
）を形成して、当該間隙空間が連続して複数の毛細管チャンネル（capillary c
hannels）を形成するようにし、これによりミクロスフェアが生物学的サンプル
と流体的に連通するように配置されたとき、毛細管チャンネルを通る流体成分の
毛細管流れにより非流体成分が流体成分から分離されるようにした生物学的サン
プルから流体を分離する装置。An apparatus for separating a fluid from a biological sample having a fluid component and a non-fluid component, wherein the plurality of microspheres are in contact with each other.
), and interstitial spaces between the microspheres
) To form a plurality of capillary channels (capillary channels) in series.
hannels), whereby when the microspheres are placed in fluid communication with the biological sample, the non-fluid components are separated from the fluid components by the capillary flow of the fluid component through the capillary channel. For separating a fluid from a biological sample. 【請求項２】 複数の大ミクロスフェアの間に複数の小ミクロスフェアを散
在させ、前記複数の大ミクロスフェアをほぼ接触する関係に配置して、当該大ミ
クロスフェアの間に間隙空間を形成して、当該間隙空間が連続して複数の毛細管
チャンネルを形成するようにし、前記複数の小ミクロスフェアは、前記大ミクロ
スフェアによって形成された間隙空間を占有し、前記毛細管チャンネルを通って
移動でき、前記毛細管チャンネルを通って流れるように前記流体成分によって前
方に運ばれるような十分に小さなサイズである請求項１に記載の装置。2. A plurality of small microspheres interspersed between a plurality of large microspheres, and the plurality of large microspheres are arranged in a substantially contacting relationship to form a gap space between the large microspheres. Wherein the interstitial space continuously forms a plurality of capillary channels, wherein the plurality of small microspheres occupy the interstitial space formed by the large microspheres and can move through the capillary channels; The device of claim 1, wherein the device is sufficiently small in size to be carried forward by the fluid component to flow through the capillary channel. 【請求項３】 前記小ミクロスフェアは少なくとも１つの標識がつけられて
いる請求項２に記載の装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein said small microspheres are labeled with at least one label. 【請求項４】 前記標識は、放射性標識、蛍光標識、金属、蛋白質、ペプチ
ド、抗原および抗体からなる群から選ばれる請求項３に記載の装置。4. The apparatus according to claim 3, wherein the label is selected from the group consisting of a radioactive label, a fluorescent label, a metal, a protein, a peptide, an antigen and an antibody. 【請求項５】 前記生物学的サンプルは被分析物（analyte）を含み、前記
標識は抗体であり、前記被分析物に指向（direct）する単一特異性（specificit
y）を有する請求項３に記載の装置。5. The biological sample comprises an analyte, wherein the label is an antibody and a specificit is directed to the analyte.
4. The device according to claim 3, comprising y). 【請求項６】 前記複数の小ミクロスフェアはさらに複数のグループのミク
ロスフェアからなり、各グループは異なる標識で含浸（impregnate）され、各グ
ループは大ミクロスフェアの分離ゾーン（separate zone）に大ミクロスフェア
の間に散在されている請求項２に記載の装置。6. The plurality of small microspheres further comprises a plurality of groups of microspheres, each group being impregnate with a different label, each group being a large microsphere in a separate zone of a large microsphere. 3. The device of claim 2, interspersed between the fairs. 【請求項７】 前記ミクロスフェアは異なる径を有する請求項１に記載の装
置。7. The device according to claim 1, wherein the microspheres have different diameters. 【請求項８】 前記ミクロスフェアはほぼ同一の径を有する請求項１に記載
の装置。8. The apparatus of claim 1, wherein said microspheres have approximately the same diameter. 【請求項９】 前記ミクロスフェアのサイズは前記サンプルの粘性により選
択される請求項１に記載の装置。9. The device of claim 1, wherein the size of the microsphere is selected according to the viscosity of the sample. 【請求項１０】 前記ミクロスフェアは流体不浸透性物質（fluid−permeab
le material）に包まれ（bundle）ている請求項１に記載の装置。10. The microspheres are fluid-permeab.
The device of claim 1, wherein the device is bundled with le material. 【請求項１１】 前記ミクロスフェアは、流体の表面張力により、またはミ
クロスフェアを乾燥させることにより接触する関係に維持されている請求項１に
記載の装置。11. The apparatus of claim 1, wherein the microspheres are maintained in contact relationship by surface tension of a fluid or by drying the microspheres. 【請求項１２】 前記サンプルを搬送して前記ミクロスフェアと流体的に連
通させる流体搬送手段（fluid−conveying means）を有する請求項１に記載の
装置。12. The apparatus according to claim 1, further comprising fluid-conveying means for transporting the sample and fluidly communicating with the microsphere. 【請求項１３】 生物学的サンプルは血液であり、前記流体成分は血漿であ
る請求項１から１２のいずれかに記載の装置。13. The device according to claim 1, wherein the biological sample is blood and the fluid component is plasma. 【請求項１４】 一定距離離れた第１と第２の対向する面によって形成され
る少なくとも１つのチャンバー（chamber）と、 前記チャンバー内に配置された少なくとも１つの試薬（reagent）との組み合
わせからなり、 前記距離は流体が毛細管作用により前記チャンバーに引き込まれるような距離
であり、前記チャンバーは前記流体が前記チャンバーに引き込まれる少なくとも
１つの流体入口を有し、 これにより前記流体入口と流体的に連通させられた流体サンプルが毛細管作用
により毛細管チャンバーに引き込まれ、前記毛細管チャンバーを所定容量の流体
サンプルでほぼ満たすようにした検定装置。14. A combination of at least one chamber formed by first and second opposing surfaces separated by a distance, and at least one reagent disposed in the chamber. The distance is such that fluid is drawn into the chamber by capillary action, the chamber having at least one fluid inlet for drawing the fluid into the chamber, thereby fluidly communicating with the fluid inlet. An assay device wherein the fluid sample is drawn into the capillary chamber by capillary action, and the capillary chamber is substantially filled with a predetermined volume of the fluid sample. 【請求項１５】 前記サンプルを搬送して前記ミクロスフェアと流体的に連
通させる流体搬送手段を有する請求項１４に記載の検定装置。15. The assay device according to claim 14, further comprising a fluid transport unit that transports the sample and fluidly communicates with the microsphere. 【請求項１６】 複数のミクロスフェアからなり、複数のミクロスフェアを
接触する関係（abutting relation）に配置して、当該ミクロスフェアの間に間
隙空間（interstitial spaces）を形成して、当該間隙空間が連続して複数の毛
細管チャンネル（capillary channels）を形成するようにした動的毛細管フィ
ルタ（dynamic capillary filter）が、前記チャンバーへの前記流体入口と流
体的に連通するように配置され、 これにより、前記ミクロスフェアが生物学的サンプルと流体的に連通するよう
に配置されたとき、前記接触するミクロスフェア間の間隙空間を通る流体成分の
毛細管流れにより非流体成分がサンプルの流体成分から分離され、 前記流体成分が流体入口に引き込まれ、前記毛細管チャンバーを流体で満たす
ようにした、流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルを分析する、請求
項１４に記載の検定装置。16. A microsphere comprising a plurality of microspheres, wherein the plurality of microspheres are arranged in an abutting relation to form interstitial spaces between the microspheres, wherein the interspace is A dynamic capillary filter adapted to form a plurality of capillary channels in series is disposed in fluid communication with the fluid inlet to the chamber, whereby When the microspheres are placed in fluid communication with the biological sample, the non-fluid components are separated from the fluid components of the sample by capillary flow of the fluid components through the interstitial spaces between the contacting microspheres; A fluid component is drawn into the fluid inlet and has a fluid component and a non-fluid component such that the capillary chamber is filled with fluid. Analyzing objects biological sample, the test device of claim 14. 【請求項１７】 前記流体入口に近接するサンプル棚（sample shelf）を
有し、該サンプル棚に前記ミクロスフェアが配置されている請求項１６に記載の
検定装置。17. The assay device of claim 16, comprising a sample shelf proximate said fluid inlet, wherein said microspheres are located on said sample shelf. 【請求項１８】 複数の小ミクロスフェアが少なくとも一つの標識がつけら
れて、複数の大ミクロスフェアとともに散在され、 小ミクロスフェアが大ミクロスフェア間の間隙間隔を占有し、流体が大ミクロ
スフェア間の間隙間隔を通って流れる際に、前記標識を流体に放出するようにし
た請求項１６に記載の検定装置。18. A method according to claim 18, wherein the plurality of small microspheres are interspersed with the plurality of large microspheres with at least one label, the small microspheres occupying an interstitial space between the large microspheres, and a fluid between the large microspheres. 17. The assay device according to claim 16, wherein the marker is released into a fluid when flowing through the gap between the markers. 【請求項１９】 複数のグループのミクロスフェアを有し、各グループは異
なる標識で含浸（impregnate）され、大ミクロスフェアの分離ゾーン（separate
zone）に大ミクロスフェアとともに散在されている請求項１８に記載の検定装
置。19. A method comprising a plurality of groups of microspheres, each group impregnate with a different label to separate large microsphere separation zones.
19. The assay device according to claim 18, wherein the assay device is interspersed with large microspheres in zone). 【請求項２０】 前記試薬は前記毛細管チャンバーの内面に付着された片に
配置されている請求項１４に記載の検定装置。20. The assay device according to claim 14, wherein the reagent is arranged on a piece attached to an inner surface of the capillary chamber. 【請求項２１】 前記試薬は前記毛細管チャンバーの内面に印刷または被覆
された少なくとも１つの抗体からなる請求項２０に記載の検定装置。21. The assay device according to claim 20, wherein the reagent comprises at least one antibody printed or coated on the inner surface of the capillary chamber. 【請求項２２】 前記流体サンプルについて複数の検定を行うために、前記
毛細管チャンバー内に複数の試薬が配置されている請求項１４に記載の検定装置
。22. The assay device according to claim 14, wherein a plurality of reagents are arranged in the capillary chamber to perform a plurality of assays on the fluid sample. 【請求項２３】 前記試薬は、蛋白質、抗体、核酸、脂質、ステロイド、複
素環化合物（heterocyclic compound）、薬剤またはこれらの組合わせを含む請
求項２２に記載の検定装置。23. The assay device according to claim 22, wherein the reagent includes a protein, an antibody, a nucleic acid, a lipid, a steroid, a heterocyclic compound, a drug, or a combination thereof. 【請求項２４】 １または複数の流体サンプルについて複数の検定を行うた
めに複数の毛細管チャンバーが設けられている請求項１４に記載の検定装置。24. The assay device of claim 14, wherein a plurality of capillary chambers are provided for performing a plurality of assays on one or more fluid samples. 【請求項２５】 前記流体サンプルの被分析物（analyte）に結合（bind）
する試薬の割合を検出するアナライザをさらに有する請求項１４に記載の検定装
置。25. The fluid sample binds to an analyte.
The assay device according to claim 14, further comprising an analyzer that detects a ratio of the reagent to be used. 【請求項２６】 前記アナライザの較正のための基準線を設定する較正片（
calibration strip）をさらに有する請求項２５に記載の検定装置。26. A calibration strip for setting a reference line for calibrating the analyzer.
The assay device according to claim 25, further comprising a calibration strip. 【請求項２７】 前記検定の結果と関連する患者識別情報を含むインジケー
タをさらに有する請求項１４または２５に記載の検定装置。27. The test device according to claim 14, further comprising an indicator including patient identification information related to a result of the test. 【請求項２８】 前記インジケータはバーコードからなり、前記アナライザ
はバーコードリーダからなる請求項２７に記載の検定装置。28. The assay device according to claim 27, wherein said indicator comprises a barcode and said analyzer comprises a barcode reader. 【請求項２９】 前記アナライザは分光計からなる請求項２５に記載の検定
装置。29. The assay device according to claim 25, wherein said analyzer comprises a spectrometer. 【請求項３０】 前記アナライザはデジタル伝送システムを介してデータを
デジタルで伝送することができる請求項２５に記載の検定装置。30. The test device according to claim 25, wherein the analyzer is capable of digitally transmitting data via a digital transmission system. 【請求項３１】 バイオチップを覆うマスクをさらに有し、該マスクは前記
試薬上を搬送され、前記試薬を囲むバイオチップの一部を不透明に（opaque）す
る請求項１４または２５に記載の検定装置。31. The assay of claim 14 or 25, further comprising a mask covering the biochip, wherein the mask is carried over the reagent and opaques a portion of the biochip surrounding the reagent. apparatus. 【請求項３２】 流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルから流体
を分離する方法において、 （ａ）複数のミクロスフェアを接触する関係に配置して、当該ミクロスフェア
の間に間隙空間を形成し、当該間隙空間が連続して複数の毛細管チャンネルを形
成するようにし、前記サンプルを前記複数のミクロスフェアと流体的に連通（fl
uid communication）させるステップと、 （ｂ）前記流体成分が前記毛細管チャンネルを通る流体成分の流れによって分
離される際に前記流体成分を収集するステップと、 からなる生物学的サンプルから流体を分離する方法。32. A method for separating a fluid from a biological sample having a fluid component and a non-fluid component, the method comprising: (a) disposing a plurality of microspheres in contacting relationship to define an interstitial space between the microspheres. Forming said plurality of interstitial spaces in a continuous manner to form a plurality of capillary channels, and allowing said sample to be in fluid communication with said plurality of microspheres (fl).
uid communication); and (b) collecting the fluid component as the fluid component is separated by the flow of the fluid component through the capillary channel. . 【請求項３３】 前記生物学的サンプルが血液で、前記流体成分が血漿であ
る請求項３２に記載の方法。33. The method of claim 32, wherein said biological sample is blood and said fluid component is plasma. 【請求項３４】 少なくとも一つの標識で含浸された複数のミクロスフェア
を複数の大ミクロスフェアとともに分散させるステップをさらに有し、 これにより前記複数の小ミクロスフェアは、前記大ミクロスフェアの間の間隙
空間を占有し、血漿が前記大ミクロスフェアの間の間隙空間を通って流れる際に
、血漿に標識を放出するようにした請求項３２または３３に記載の方法。34. Dispersing a plurality of microspheres impregnated with at least one label with a plurality of large microspheres such that the plurality of small microspheres have a gap between the large microspheres. 34. The method of claim 32 or 33, wherein the method occupies a space and releases the label into the plasma as the plasma flows through the interstitial space between the large microspheres. 【請求項３５】 異なる標識で含浸された複数のグループの小ミクロスフェ
アが大ミクロスフェアの分離ゾーンで大ミクロスフェアとともに散在されている
請求項３２または３３に記載の方法。35. The method of claim 32 or 33, wherein a plurality of groups of small microspheres impregnated with different labels are interspersed with the large microspheres in a separation zone of the large microsphere. 【請求項３６】 前記ミクロスフェアは異なる径を有する請求項３２または
３３に記載の方法。36. The method of claim 32 or claim 33, wherein the microspheres have different diameters. 【請求項３７】 前記ミクロスフェアはほぼ同一の径を有する請求項３２ま
たは３３に記載の方法。37. The method according to claim 32, wherein the microspheres have substantially the same diameter. 【請求項３８】 前記ミクロスフェアは流体不浸透性物質に包まれている（
bundle）請求項３２または３３に記載の方法。38. The microsphere is enveloped in a fluid impermeable material (
A method according to claim 32 or 33. 【請求項３９】 前記ミクロスフェアは表面張力によりまたはミクロスフェ
アを乾燥させることにより接触した関係に維持されている請求項３２または３３
に記載の方法。39. The microspheres are maintained in contact relationship by surface tension or by drying the microspheres.
The method described in. 【請求項４０】 前記生物学的サンプルを前記ミクロスフェアと流体的に連
通させるために流体搬送手段が設けられている請求項３２または３３に記載の方
法。40. The method of claim 32 or 33, wherein a fluid transport means is provided for bringing said biological sample into fluid communication with said microspheres. 【請求項４１】 一定の毛細管距離離れた第１と第２の対向する面によって
形成される毛細管チャンバからなり、流体入口と前記毛細管チャンバ−内に配置
された少なくとも１つの試薬とを有する装置を使用して検定を行う方法において
、 （ａ）前記流体サンプルが毛細管作用によって前記毛細管チャンバに引き込ま
れ、前記試薬と反応するように、前記流体サンプルを前記流体入口と流体的に連
通させるステップと、 （ｂ）前記試薬が前記流体サンプル内の被分析物に結合（bind）したか否かを
決定するために試薬を分析するステップと、 からなる検定を行う方法。41. An apparatus comprising a capillary chamber formed by first and second opposing surfaces separated by a capillary distance and having a fluid inlet and at least one reagent disposed within said capillary chamber. A method of performing an assay using: (a) fluidly communicating the fluid sample with the fluid inlet such that the fluid sample is drawn into the capillary chamber by capillary action and reacts with the reagent; (B) analyzing the reagent to determine whether the reagent has bound to the analyte in the fluid sample. 【請求項４２】 前記流体サンプルの被分析物（analyte）に結合（bind）
する試薬の割合を決定するために前記試薬を分析するステップをさらに有する請
求項４１に記載の方法。42. The fluid sample binds to an analyte.
42. The method of claim 41, further comprising analyzing the reagent to determine a percentage of the reagent to perform. 【請求項４３】 前記毛細管チャンバの既知の容量から、前記毛細管チャン
バをほぼ満たす流体サンプルの容量を決定するステップをさらに有する請求項４
２に記載の方法。43. The method of claim 4, further comprising determining a volume of a fluid sample that substantially fills the capillary chamber from a known volume of the capillary chamber.
3. The method according to 2. 【請求項４４】 複数のミクロスフェアからなり、複数のミクロスフェアを
接触する関係（abutting relation）に配置して、当該ミクロスフェアの間に間
隙空間（interstitial spaces）を形成して、当該間隙空間が連続して複数の毛
細管チャンネル（capillary channels）を形成するようにした動的毛細管フィ
ルタ（dynamic capillary filter）が、前記チャンバーへの前記流体入口と流
体的に連通するように配置され、 前記毛細管チャンネルを通る流体成分の毛細管流れにより前記生物学的サンプ
ルの流体成分および非流体成分を分離するステップを有する、流体成分と非流体
成分を有する生物学的サンプルを分析する請求項４１に記載の方法。44. A microsphere comprising a plurality of microspheres, wherein the plurality of microspheres are arranged in an abutting relation to form interstitial spaces between the microspheres, and A dynamic capillary filter adapted to form a plurality of capillary channels in series is disposed in fluid communication with the fluid inlet to the chamber, 42. The method of claim 41, wherein the biological sample having a fluid component and a non-fluid component is analyzed, comprising separating the fluid component and the non-fluid component of the biological sample by capillary flow of the fluid component through. 【請求項４５】 前記生物学的サンプルが血液であり、流体成分が血漿であ
る請求項４４に記載の方法。45. The method of claim 44, wherein said biological sample is blood and said fluid component is plasma. 【請求項４６】 前記試薬は前記毛細管チャンバーの内面に付着された片に
配置されている請求項４１に記載の方法。46. The method of claim 41, wherein the reagent is disposed on a piece attached to an inner surface of the capillary chamber. 【請求項４７】 前記試薬は前記毛細管チャンバーの内面に印刷（print）
された選択された抗体からなる請求項４６に記載の方法。47. The reagent is printed on an inner surface of the capillary chamber.
47. The method of claim 46, comprising the selected antibody. 【請求項４８】 前記流体サンプルについて複数の検定を行うために、前記
毛細管チャンバー内に複数の試薬が配置されている請求項４６に記載の検定装置
。48. The assay device according to claim 46, wherein a plurality of reagents are arranged in the capillary chamber for performing a plurality of assays on the fluid sample. 【請求項４９】 前記試薬は蛋白質と抗体を含む請求項４７に記載の方法。49. The method of claim 47, wherein said reagent comprises a protein and an antibody. 【請求項５０】 前記試薬は、蛋白質、抗体、核酸、脂質、ステロイド、複
素環化合物（heterocyclic compound）、薬剤またはこれらの組合わせを含む請
求項４８に記載の方法。50. The method of claim 48, wherein said reagent comprises a protein, antibody, nucleic acid, lipid, steroid, heterocyclic compound, drug, or a combination thereof. 【請求項５１】 １または複数の流体サンプルについて複数の検定を行うた
めに複数の毛細管チャンバーが設けられている請求項４１に記載の検定装置。51. The assay device of claim 41, wherein a plurality of capillary chambers are provided for performing a plurality of assays on one or more fluid samples. 【請求項５２】 基準線（baseline）を設定するためにバイオチップに押印
（imprint）された較正片を利用して前記アナライザを較正するステップをさら
に有する請求項４１に記載の方法。52. The method of claim 41, further comprising calibrating the analyzer using a calibration strip imprinted on a biochip to establish a baseline. 【請求項５３】 前記検定の結果と前記バイオチップに貼り付けられたイン
ジケータに含まれる患者識別情報を関連させるステップをさらに有する請求項４
１に記載の検定装置。53. The method according to claim 4, further comprising associating the result of the test with patient identification information included in an indicator attached to the biochip.
An assay device according to claim 1. 【請求項５４】 前記インジケータはバーコードからなる請求項５３に記載
の方法。54. The method of claim 53, wherein said indicator comprises a bar code. 【請求項５５】 前記検定の結果をコンピュータデータベースに記録するス
テップをさらに有する請求項４１に記載の方法。55. The method of claim 41, further comprising recording the results of the test in a computer database. 【請求項５６】 前記データベースの複数の検定からのデータを編集（comp
ile）するステップをさらに有する請求項５５に記載の方法。56. Compiling data from a plurality of tests in the database (comp)
56. The method of claim 55, further comprising the step of ile). 【請求項５７】 １または複数の選択された異常（disorder）のプロフィー
ルを生成するために、前記データにニューラルネットアルゴリスムを適用するス
テップをさらに含む請求項５５に記載の方法。57. The method of claim 55, further comprising applying a neural network algorithm to the data to generate one or more selected disorder profiles. 【請求項５８】 前記データの統計的意義（statistical significance）
を決定するために、前記データにレシーバ操作の特徴分析（receiver operatin
g characteristic analysis）を適用するステップをさらに含む請求項５６に
記載の方法。58. Statistical significance of said data
In order to determine the characteristics of the receiver, the data
57. The method of claim 56, further comprising applying g characteristic analysis. 【請求項５９】 前記データの統計的意義（statistical significance）
を決定するために、前記データにレシーバ操作の特徴分析（receiver operatin
g characteristic analysis）を適用するステップをさらに含む請求項５７に
記載の方法。59. Statistical significance of said data
In order to determine the characteristics of the receiver, the data
58. The method of claim 57, further comprising applying g characteristic analysis. 【請求項６０】 前記試薬が前記流体サンプル内の被分析物に結合（bind）
したか否かを決定するために試薬を分析するステップの前に、所望の時間間隔の
後に前記毛細管チャンバから前記流体サンプルを取り除くステップを有する請求
項４１に記載の方法。60. The reagent binds to an analyte in the fluid sample.
42. The method of claim 41, comprising removing the fluid sample from the capillary chamber after a desired time interval prior to analyzing the reagent to determine if it has. 【請求項６１】 前記毛細管チャンバから前記流体サンプルを取り除くため
に、芯（wick）または毛細管を前記流体サンプルと流体的に連通する請求項６０
に記載の方法。61. A wick or capillary is in fluid communication with the fluid sample to remove the fluid sample from the capillary chamber.
The method described in. 【請求項６２】 流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルの流体成
分中の被分析物（analyte）に対する分析を行う方法において、 （ａ）前記サンプルを、複数のミクロスフェアからなり、該複数のミクロスフ
ェアを接触する関係（abutting relation）に配置して、当該ミクロスフェアの
間に間隙空間（interstitial spaces）を形成して、当該間隙空間が連続して複
数の毛細管チャンネル（capillary channels）を形成する動的毛細管フィルタ
と流体的に連通させるステップと、 （ｂ）被分析物が存在する場合に前記流体成分中に被分析物を検出するステッ
プと、 （ｃ）ニトロセルロース・クロマトグラフィ・片上で分離するために、前記流
体成分をニトロセルロース・クロマトグラフィ・片と流体的に連通させるステッ
プと、 からなる分析方法。62. A method for performing an analysis on an analyte in a fluid component of a biological sample having a fluid component and a non-fluid component, comprising: (a) said sample comprising a plurality of microspheres; A plurality of microspheres are arranged in an abutting relation to form interstitial spaces between the microspheres, and the interstitial spaces continuously form a plurality of capillary channels. Fluidly communicating with a dynamic capillary filter to be formed; (b) detecting the analyte in the fluid component when the analyte is present; and (c) nitrocellulose chromatography on the piece. Fluidly communicating said fluid component with a nitrocellulose chromatography strip for separation. 【請求項６３】 前記流体成分を、前記サンプルの流体成分中に存在する被
分析物に結合（binding）する被分析物特定標識（analyte specific label）
で含浸（impregnate）されたニトロセルロース片と流体的に連通させることによ
り、ステップ（ｂ）において被分析物を検出する請求項６２に記載の方法。63. An analyte specific label that binds the fluid component to an analyte present in the fluid component of the sample.
63. The method of claim 62, wherein the analyte is detected in step (b) by fluidly communicating with the nitrocellulose pieces impregnate with. 【請求項６４】 前記流体成分を、前記サンプルの流体成分中に存在する被
分析物に結合（binding）する被分析物特定標識（analyte specific label）
で含浸（impregnate）された第２グループのミクロスフェアと流体的に連通させ
ることにより、ステップ（ｂ）において被分析物を検出する請求項６２に記載の
方法。64. An analyte specific label that binds the fluid component to an analyte present in the fluid component of the sample.
63. The method of claim 62, wherein the analyte is detected in step (b) by fluidly communicating with a second group of microspheres impregnate with. 【請求項６５】 流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルから流体
成分を分離する装置において、 複数の粒子からなり、該複数の粒子を接触する関係（abutting relation）に
配置して、当該粒子の間に間隙空間（interstitial spaces）を形成して、当該
間隙空間が連続して複数の毛細管チャンネル（capillary channels）を形成す
るようにし、これにより粒子が生物学的サンプルと流体的に連通するように配置
されたとき、毛細管チャンネルを通る流体成分の毛細管流れにより非流体成分が
流体成分から分離されるようにした生物学的サンプルから流体成分を分離する装
置。65. An apparatus for separating a fluid component from a biological sample having a fluid component and a non-fluid component, the device comprising a plurality of particles, wherein the plurality of particles are arranged in an abutting relation. Interstitial spaces are formed between the particles such that the interstitial spaces form a plurality of capillary channels in series, whereby the particles are in fluid communication with the biological sample. An apparatus for separating a fluid component from a biological sample, wherein the fluid component is separated from the fluid component by capillary flow of the fluid component through the capillary channel when positioned. 【請求項６６】 前記複数の粒子は形状が不均一である請求項６５に記載の
装置。66. The apparatus of claim 65, wherein the plurality of particles are non-uniform in shape. 【請求項６７】 前記複数の粒子は不均一な大きさを有する請求項６５に記
載の装置。67. The apparatus of claim 65, wherein the plurality of particles have non-uniform sizes. 【請求項６８】 前記複数の粒子は形状が不均一で不均一な大きさを有する
請求項６５に記載の装置。68. The apparatus of claim 65, wherein the plurality of particles are non-uniform in shape and have a non-uniform size. 【請求項６９】 前記粒子はシリカ粒子である請求項６５に記載の装置。69. The apparatus according to claim 65, wherein said particles are silica particles. 【請求項７０】 複数の粒子からなり、複数の粒子を接触する関係（abutti
ng relation）に配置して、当該粒子の間に間隙空間（interstitial spaces）
を形成して、当該間隙空間が連続して複数の毛細管チャンネル（capillary cha
nnels）を形成するようにした動的毛細管フィルタ（dynamic capillary filte
r）が、前記チャンバーへの前記流体入口と流体的に連通するように配置され、 これにより、前記粒子が生物学的サンプルと流体的に連通するように配置され
たとき、前記接触する粒子間の間隙空間を通る流体成分の毛細管流れにより非流
体成分がサンプルの流体成分から分離され、 前記流体成分が流体入口に引き込まれ、前記毛細管チャンバーを流体で満たす
ようにした、流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルを分析する、請求
項１４に記載の検定装置。70. A relationship comprising a plurality of particles and contacting the plurality of particles (abutti).
ng relation), interstitial spaces between the particles
Is formed, and the interstitial space is continuously formed by a plurality of capillary channels (capillary cha).
nnels) to form dynamic capillary filters
r) is placed in fluid communication with the fluid inlet to the chamber, such that when the particles are placed in fluid communication with a biological sample, A fluid component and a non-fluid component, wherein the non-fluid component is separated from the fluid component of the sample by capillary flow of the fluid component through the interstitial space of the sample, such that the fluid component is drawn into the fluid inlet and fills the capillary chamber with fluid. The assay device according to claim 14, which analyzes a biological sample having the following. 【請求項７１】 前記流体入口に近接するサンプル棚（sample shelf）を
有し、該サンプル棚に前記粒子が配置されている請求項７０に記載の検定装置。71. The assay device of claim 70, comprising a sample shelf proximate to the fluid inlet, wherein the particles are located on the sample shelf. 【請求項７２】 前記粒子がシリカ粒子である請求項７１に記載の検定装置
。72. The assay device according to claim 71, wherein said particles are silica particles. 【請求項７３】 流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルから流体
を分離する方法において、 （ａ）複数の粒子を接触する関係に配置して、当該粒子の間に間隙空間を形成
し、当該間隙空間が連続して複数の毛細管チャンネルを形成するようにし、前記
サンプルを前記複数の粒子と流体的に連通（fluid communication）させるステ
ップと、 （ｂ）前記流体成分が前記毛細管チャンネルを通る流体成分の流れによって分
離される際に前記流体成分を収集するステップと、 からなる生物学的サンプルから流体を分離する方法。73. A method for separating a fluid from a biological sample having a fluid component and a non-fluid component, comprising: (a) disposing a plurality of particles in contacting relationship to form a void space between the particles. Causing said interstitial space to continuously form a plurality of capillary channels and fluidly communicating said sample with said plurality of particles; and (b) said fluid component passing through said capillary channels. Collecting the fluid components as separated by a flow of the fluid components. A method for separating fluid from a biological sample comprising: 【請求項７４】 前記粒子が不均一の大きさおよび／または形状を有する請
求項７３に記載の方法。74. The method of claim 73, wherein the particles have a non-uniform size and / or shape. 【請求項７５】 前記粒子がシリカ粒子である請求項７３または７４に記載
の方法。75. The method according to claim 73, wherein the particles are silica particles. 【請求項７６】 複数の粒子からなり、複数の粒子を接触する関係（abutti
ng relation）に配置して、当該粒子の間に間隙空間（interstitial spaces）
を形成して、当該間隙空間が連続して複数の毛細管チャンネル（capillary cha
nnels）を形成するようにした動的毛細管フィルタ（dynamic capillary filte
r）が、前記チャンバーへの前記流体入口と流体的に連通するように配置され、 前記毛細管チャンネルを通る流体成分の毛細管流れにより前記生物学的サンプ
ルの流体成分および非流体成分を分離するステップを有する、流体成分と非流体
成分を有する生物学的サンプルを分析する請求項４１に記載の方法。76. A relationship comprising a plurality of particles and contacting the plurality of particles (abutti).
ng relation), interstitial spaces between the particles
Is formed, and the interstitial space is continuously formed by a plurality of capillary channels (capillary cha).
nnels) to form dynamic capillary filters
r) is arranged in fluid communication with the fluid inlet to the chamber, and separating the fluid and non-fluid components of the biological sample by capillary flow of the fluid component through the capillary channel. 42. The method of claim 41, wherein a biological sample having a fluid component and a non-fluid component is analyzed. 【請求項７７】 前記粒子がシリカ粒子である請求項７６に記載の方法。77. The method of claim 76, wherein said particles are silica particles. 【請求項７８】 流体成分と非流体成分を有する生物学的サンプルの流体成
分中の被分析物（analyte）に対する分析を行う方法において、 （ａ）前記サンプルを、複数の粒子からなり、該複数の粒子を接触する関係（
abutting relation）に配置して、当該粒子の間に間隙空間（interstitial sp
aces）を形成して、当該間隙空間が連続して複数の毛細管チャンネル（capillar
y channels）を形成する動的毛細管フィルタと流体的に連通させるステップと
、 （ｂ）被分析物が存在する場合に前記流体成分中に被分析物を検出するステッ
プと、 （ｃ）ニトロセルロース・クロマトグラフィ・片上で分離するために、前記流
体成分をニトロセルロース・クロマトグラフィ・片と流体的に連通させるステッ
プと、 からなる分析方法。78. A method of performing an analysis on an analyte in a fluid component of a biological sample having a fluid component and a non-fluid component, comprising: (a) said sample comprising a plurality of particles; Contacting particles of
abutting relation), and interstitial space (interstitial sp.)
aces) such that the interstitial space is continuous with a plurality of capillary channels (capillar).
(b) detecting an analyte in the fluid component, if present, in the fluid component; and (c) nitrocellulose. Fluidly communicating said fluid component with a nitrocellulose chromatography strip for separation on a chromatographic strip. 【請求項７９】 前記粒子がシリカ粒子である請求項７８に記載の方法。79. The method of claim 78, wherein said particles are silica particles.
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