JP2010525319A - 液体サンプルを処理するための装置 - Google Patents

Abstract

液体サンプルを処理するための装置が開示され、この装置は、ａ）装置の表面に実質上垂直な突起部であって、高さ、直径、および、突起部間の距離を有し、表面の側方の、流体の毛管流れを発生できる突起部と、ｂ）サンプルを受容するための少なくとも１つの領域と、ｃ）液体を受容するための能力を有し、少なくとも２つの異なった毛管力を液体に及ぼす少なくとも１つのシンクと、ｄ）サンプルを受容するための少なくとも１つの領域および少なくとも１つのシンクを連結し、少なくとも２つの異なった毛管力を液体に及ぼす少なくとも２つの流路と、ｅ）少なくとも２つの流路の間の少なくとも１つの連結部と、を含む。

Description

開示の内容

〔技術分野〕
本発明は、液体サンプルを処理するための装置の分野に関する。

〔背景〕
様々な種類の液体サンプルを処理するための装置は、たとえばケアの分析の時点で使用するのに望ましい。また、そのような装置は、血液、血漿、血清、汗、唾液、尿、涙液、試水、および、食品サンプルの懸濁液もしくは溶液を含む様々なサンプルを分析するために使用することができる。

そのようなアッセイ装置（assay devices）は、たとえば、国際公開WO 2005/118139（アミック社（AMIC AB））、WO 2005/089082（アミック社（AMIC AB））、およびWO 03/103835（アミック社（AMIC AB））に記載されている。

他のアッセイ装置は、たとえば、米国特許5,458,852（バイオサイト（BIOSITE））および欧州特許1120164（ロシュ・ダイアグノスティックス社（ROCHE DIAGNOSTICS GMBH））に記載されている。

英国特許2410086（ブリティッシュ・バイオセル・インターナット社（BRITISH BIOCELL INTERNAT LTD））には、液体の流れを決定するためのフローブロックを含むアッセイ装置が開示されている。

米国特許6,296,020（バイオマイクロ・システムズ社（BIOMICRO SYSTEMS, INC.））には、受動バルブまたは停止手段の使用によってマイクロチャネルを通り抜ける流体の流れを制御する方法が開示されている。

〔発明の開示〕
〔技術的課題〕
既知のアッセイ装置の幾つかにおいて、分析物を含むサンプルが加えられ、該サンプルは、乾燥した試薬が溶かされる流路に沿って流れる。試薬を現在含むサンプルは、１つ以上の特性に関してサンプルが分析される分析ポイントまで流れて行く。この種の技術は、多数の問題を有する。

上記の技術に関する１つの問題は、試薬より前に分析ポイントにサンプルを到達させるやり方である。それは或る適用において望まれる。

別の問題は、試薬が分析ポイントに到達する前に分析ポイントを通るサンプルの特定の量を正確かつ再生可能に定めるやり方である。

別の問題は、試薬が分析ポイントに到達する前に、サンプルを分析ポイントで長時間反応させるやり方である。

他の問題は、たとえば試薬の寿命および試薬の乾燥の程度によって試薬が別様に溶解するという事実から効果（effects）を取り除くことである。

或るアッセイでの計測した信号は、試薬の量およびサンプルの量に依存する。多くのアッセイにおいて、或る種の粒子および／または或る種の分子が検出され、したがって、サンプルの量は明確に定められねばならない。

〔技術的解決策〕
本発明の１つの目的は、最新技術における問題のうちの少なくとも幾つかを軽減することである。

それは、液体サンプルを処理するための装置を第１の態様で提供する本発明を用いることによって達成され、この装置は、ａ）前記装置の表面に実質上垂直な突起部であって、高さ、直径、および、前記突起部間の距離を有し、前記表面の側方の、流体の毛管流れを発生できる突起部と、ｂ）サンプルを受容するための少なくとも１つの領域と、ｃ）前記液体を受容するための能力を有し、少なくとも２つの異なった毛管力を前記液体に及ぼす少なくとも１つのシンクと、ｄ）サンプルを受容するための前記少なくとも１つの領域および前記少なくとも１つのシンクを連結し、少なくとも２つの異なった毛管力を前記液体に及ぼす少なくとも２つの流路と、ｅ）前記少なくとも２つの流路の間の少なくとも１つの連結部と、を含む。

アッセイ装置は、液体が流れるように毛管力を形成するために表面に実質上垂直な突起部を利用する。装置は、突起部の距離、形態、直径、および、高さにもよるが、毛管力が異なったフローチャネルに関して異なり得る、という事実を利用する。毛管力の差異は、所望の方向に流れを方向付けるために使用される。

また、本発明の範囲内に含まれるものは、サンプルを分析する方法および部品のキットである。

〔有益な効果〕
本発明の利点は、試薬の前にサンプルを分析ポイントに到達させることができることを含む。別の利点は、試薬が分析ポイントに到達する前に分析ポイントを通過するサンプルの特定の量を定めることができることである。さらに別の利点は、様々に溶解する試薬から効果を除去または軽減することができることである。

〔定義〕
本発明について詳細に説明および開示する前に、本発明が、本明細書に開示される特定の構造、処理工程、および、材料について、そのような構造、処理工程、分子、および、材料が多少変化し得るので、限定されない、ということが理解されるべきである。また、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲およびそれに相当するものだけによって限定されるので、本明細書で使用される用語が、特定の実施形態を説明するためだけに用いられ、限定する意図ではない、ということが理解されるべきである。

本明細書および添付の特許請求の範囲に使用されているように、「１つの（a）」、「１つの（an）」、および、「その（the）」という単数形は、文脈が明確に別のことを示していない限り、複数の指示物を含む、ということが留意されねばならない。以下の用語は、本明細書および特許請求の範囲にわたって使用される。

「分析」は、サンプルが、たとえば、その定性的および／または定量的な組成に関して、その理解を得るために試験される処理を示すために本明細書において使用される。

「分析ポイント」は、計測が実行されるアッセイ装置（assay device）のポイントまたは領域を示すために本明細書において使用される。

「分析物」は、分析される物質、化学成分、または、生物学的成分を示すために本明細書において使用される。

「試薬」は、分析に関与する化学成分または生物学的成分を示すために本明細書において使用される。

「サンプル」は、分析物を含む任意のものを示すために本明細書において使用される。

〔詳細な説明〕
上記利点の少なくとも幾つかは、特別な設計からなるアッセイ装置を使用することによって達成される。アッセイ装置は、液体が流れるように毛管力（capillary force）を形成するために表面に実質上垂直な突起部を利用する。アッセイ装置は、突起部の距離、形態、直径、および、高さにもよるが、異なったフローチャネル毎に毛管力が異なり得る、という事実を利用する。毛管力の違いは、所望の方向に流れを方向づけるために利用される。

図１ａに示す一実施形態において、液体サンプルを処理するための装置は、円形領域として示される、サンプル受容用の１つの領域を含む。液体を受容する能力を有する２つの独立した矩形のシンクと、各々が１つのシンクにそれぞれ連結された２つの流路と、少なくともこれら２つの流路の間の１つの連結部と、が存在する。この実施形態において、反応体は、「k」とマークされた領域の基板上に乾燥される。さらに、実施形態は、図１の「g」で示すように、少なくとも２つの方向から液体に接触するときに、液体の流れを可能にするゲートを含む。

２つ以上の側方から液体に接触するときに、そのようなゲートが液体の流れのみを可能にする、ということが留意されねばならない。本発明で使用できるゲートの一例が図４に示される。本発明で使用できるゲートが図４に示されるゲートに限定されない、ということが留意されねばならない。一方側からだけ液体に接触するときに液体の流れを阻止し、かつ、２つ以上の側から液体に接触するときに液体の流れを可能にする、任意のタイプのゲートを使用することができる。

液体が図４に示される流路を左から右に流れるときに、流れが阻止され、液体が右から左に流れるときに、ゲートは両方向の流れを可能にする。右から左の液体の流れは、主流路の側方の小流路を流れ、両側から液体が一緒になることを可能にして、これによりゲートを越えて流れることを可能にする。それは、突起部の位置、距離、形態、直径、および、高さ、ならびに、小流路の幅および位置を調整することによって、対象とする液体にゲートの毛管力が適合されるときに達成することが可能である。

一実施形態において、ゲートは、調整済みの位置、距離、形態、直径、および、高さを有する突起部を含む。

別の実施形態において、ゲートは存在しない。代わりに、流路を長くすること、および／または、液体に及ぶ毛管力を小さくすることにより、流路のうちの少なくとも１つの流路の流れが残りの流路より遅くされる。

突起部の距離、形態、直径、および、高さは、流路の少なくとも一部およびシンクのうちの１つの毛管力が他方のシンクに通じる流路と比較してより高くなるように構成される。

一実施形態において、少なくとも１つの試薬は、流路のうち少なくとも１つの流路の表面に吸収される。別の実施形態において、試薬は、最も低い毛管力を発揮する流路に吸収される。

異なった毛管力を液体に及ぼす流路は、一実施形態において、異なった毛管力のために、液体毎に異なった流量を有する。

図２の流路の交差の一実施形態は、図３に示され、異なった毛管力を形成するために異なったスペースを有する突起部の特定の実施形態から成る。

図１ａに示される一実施形態において、液体に異なった毛管力を及ぼす２つの異なったシンクが存在する。図１ｄに示される別の実施形態において、液体に異なった毛管力を及ぼす、２つの部分に分けられた１つのシンクが存在する。これらの部分の間の境界は、図１ｄの点線で示されている。最も高い毛管力を発揮する部分が完全に満たされるとき、液体は、作用が図１ａおよび図１ｂの作用と同じであるように、より低い毛管力を液体に及ぼす領域に流れ始める。

一実施形態において、分析ポイントに対して物質が吸収および／または結合される。一実施形態において、そのような物質は、少なくとも１つの分析物に結合する特性を有する。そのような物質の例として、抗体が含まれる。

一実施形態において、少なくとも１つの試薬が、少なくとも１つのフローチャネル上に吸収または乾燥される。そのような試薬は、分析に加わる任意の化学的実体または生物学的実体（chemical or biological entity）にすることができる。試薬の例として、抗体、検出可能な実体を含む抗体、他の検出可能な分子、および、分析物に対する結合能力を有する分子が含まれる。

別の実施形態において、たとえば、２つ、３つ、または、それ以上の試薬が時間差を有して連続的に付加されるような多段階分析を実行することが可能である。そのような実施形態は、図１ｃに示されており、２つの独立した試薬ｋおよびｋ’が互いの後に加えられる。一実施形態において、少なくとも３つの異なった毛管力が液体に及ぼされ、第１の毛管力が第１のシンクを形成し、第２の毛管力が第２のシンクを形成し、第３の毛管力が第３のシンクを形成する。一実施形態において、図１ｃに示される異なった寸法のシンクが存在する。別の実施形態において、突起部は、異なったシンクおよび流路に関して、及ぼされる毛管力が異なるように構成される。

別の実施形態において、２つ以上の工程を含む分析を実行することが可能である。一実施形態において、３つの工程を含む複合分析が実施される。そのような分析の具体的な例として、図１ｃに係る装置があり、分析物に方向付けられる第１の抗体が分析ポイントに結合される。第１の工程で、サンプルが分析ポイントを通過し、分析物が表面上の第１の抗体の断片に結合される。第２の工程で、一般的な結合ユニット（binding unit）を含んで、分析物に方向付けられる第２の抗体は、分析ポイントを通過する。第２の工程で、第２の抗体は、分析ポイントで第１の抗体に結合される分析物に結合する。第３の工程で、第２の抗体の一般的な結合ユニットに対する結合能力を有する検出可能な分子は、分析ポイントを通過する。第３の工程で、検出可能な分子は、抗体に結合される。この３つの工程の分析の利点は、第３の工程が全ての形式の検査に関して同一なことであり、これにより多くの異なった検査に関して一度で最適化できる。

本発明の第２の態様において、サンプルを分析する方法が提供され、上述したような装置を用いて分析が実行される。そのような方法において、好ましくは、サンプルは、サンプルを受容するための領域に対して加えられる。好ましくは、この方法は、分析の結果を読み取る工程を含む。

本発明の第３の態様において、上述したような装置および少なくとも１つの試薬を含む部品のキットが提供される。自由選択として、部品キットは、別のアッセイ装置を含む。そのようなアッセイ装置の例として、装置のためのホルダ、装置が挿入される計測装置、または、分析を容易にする他の装置が含まれる。一実施形態において、そのような部品キットは、少なくとも１つのパッケージを含む。他の実施形態において、部品キットは、書面による指示を含む。別の実施形態において、部品キットは、装置で計測を実行できる読み取り装置を含む。そのような読み取り装置は、分析ポイントでの計測を行うことができる。

一実施形態において、サンプルを受容する領域に液体のサンプルが加えられるとき、液体は、一方の流路のゲートまで流れて行き、試薬は、サンプルによって溶かされる。それは、図２ａに示される。黒い矩形は、図２の反応体を象徴している。他方の流路において、液体は、サンプルを受容するための領域に流れ込む。サンプルは、計測が実行される分析ポイントを通り過ぎる。流路のうち１つの流路の高い毛管力のために、液体は、最大の毛管力を有して流路に沿って流れて、高い毛管力でシンクを満たす。シンクが高い毛管力で完全に満たされた後に、液体は、高い毛管力を有して領域に流れ込み始める。第１の工程で分析ポイントを流れるサンプルの量および時間は、高い毛管力でシンクを満たすことによって定められる。図２ｂにおいて、シンクが高い毛管力で完全に満たされ、サンプルは、液体に低い毛管力を及ぼす領域に流れ込み始める。

次いで、液体はゲートに向かって流れ、これによってゲートの両側が液体に接触するとき、液体は両方向にゲートを横切って流れることができる。溶解した反応体を有する液体は、図２ｃで示されるように他方のシンクに向かって流れる。図２ｃには、黒い矩形で象徴された溶解した反応体が分析ポイントを通過することが示されている。図２ｄでは、計測が完了され、全てのシンクが完全に満たされ、かつ／または、もはや利用可能なサンプル量が無い。したがって、ゲートが開かれる前の時間は、良好に定めることができ、試薬が十分な程度に溶解され得るように時間が調節される。

本発明に係る装置の様々な実施形態を示す図である。 本発明に係る装置の様々な実施形態を示す図である。 本発明に係る装置の様々な実施形態を示す図である。 本発明に係る装置の様々な実施形態を示す図である。 本発明に係る装置の使用中の様々な段階を示す図である。 本発明に係る装置の使用中の様々な段階を示す図である。 本発明に係る装置の使用中の様々な段階を示す図である。 本発明に係る装置の使用中の様々な段階を示す図である。 本発明に係る分析装置の一部の電子顕微鏡図であって、たとえば、図２に示す装置に使用されるような２つのフローチャネルの交差を示す図である。 本発明に係るアッセイ装置に使用できるゲートを含むフローチャネルの断面を示す図である。

Claims (15)

1. 液体サンプルを処理するための装置において、
   ａ）前記装置の表面に実質上垂直な突起部であって、高さ、直径、および、前記突起部間の距離を有し、前記表面の側方の、流体の毛管流れを発生できる、突起部と、
   ｂ）サンプルを受容するための少なくとも１つの領域と、
   ｃ）前記液体を受容するための能力を有し、少なくとも２つの異なった毛管力を前記液体に及ぼす少なくとも１つのシンクと、
   ｄ）サンプルを受容するための前記少なくとも１つの領域および前記少なくとも１つのシンクを連結し、少なくとも２つの異なった毛管力を前記液体に及ぼす少なくとも２つの流路と、
   ｅ）前記少なくとも２つの流路の間の少なくとも１つの連結部と、
   を含む、装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記少なくとも１つのシンクは、前記液体に異なった毛管力を及ぼす２つの部分を有する、装置。
3. 請求項１に記載の装置において、
   少なくとも２つの異なったシンク、
   を含み、
   各シンクが前記液体に毛管力を及ぼし、該毛管力が異なる、装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置において、
   前記流路のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのゲートを含み、該ゲートが、少なくとも２つの方向から液体に接触するときに、液体の流れを可能にする、装置。
5. 請求項４に記載の装置において、
   前記ゲートは、前記装置の前記表面に実質上垂直な突起部をさらに含む、装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、
   前記流路のうちの少なくとも１つには、少なくとも１つの試薬が吸収される、装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置において、
   前記液体に最も低い毛管力を及ぼす前記流路には、少なくとも１つの試薬が吸収される、装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置において、
   前記少なくとも２つの流路は、前記液体に関して異なった流量を有する、装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置において、
   前記装置は、少なくとも３つの異なった毛管力を前記液体に及ぼす、装置。
10. 請求項９に記載の装置において、
    前記装置は、少なくとも２つの異なった試薬をさらに含む、装置。
11. サンプルを分析するための方法において、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置が使用され、
    前記サンプルは、サンプルを受容するための前記少なくとも１つの領域に加えられることを特徴とする、方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、
    前記装置から結果が読み取られる、方法。
13. 部品のキットにおいて、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置と、
    少なくとも１つの試薬と、
    を含む、部品のキット。
14. 請求項１３に記載の部品のキットにおいて、
    分析装置、
    をさらに含む、部品のキット。
15. 請求項１３〜１４のいずれか１項に記載の部品のキットにおいて、
    前記装置での計測を実行することが可能である少なくとも１つの読み取り装置、
    をさらに含む、部品のキット。

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