JPS61502420A - 化学的検査方法に使用するためのデバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化学的（特に生化学的又は臨床的）試験方法に使用するデバイス、その 製造方法及び前記デバイスの使用に関する。

ある実施態様では、デ、２イスは特異的結合アッセイ方法に使うことを意図した ものであり、前記アッセイ方法の中の重要なグループは免疫アッセイ方法で構成 されている。この免疫アッセイ、特に酵素結合免疫アッセイとの例は欧州特許第 ００４２７５５号明細書、英国特許第２０７４７２７号明細書、英国特許第２０ ８６０４１号明細書及び英国特許第１５４８７４１号明細書中に引用書れている 。

従来は、アッセイの反応液用の種々の他の液体容器の中から、慣例的ｌこは約０ ．５−の作業界Ｊｌ　（ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　）のいわゆるマイ クロタイターウェルを用いて免疫アッセイ方法をしばしば実施してきた。免疫ア ッセイ材料を取扱うための他のデバイスや装置については例えば欧州特許第０３ １９９３号、英国特許第１５７１８７２号、英国特許第１５８４１２９号及び英 国特許第１４１４４７９バイスについては従来技術の中で多数開示されている。

英国特許第２０９０６５９号明細書〔インストルメンテーション・ラボラトリ− 社（工ｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、　Ｉｎｃ、）” ］は、自動充され、毛管現象により（例えば）１０μノを取り上げて透明な窓の 下のフィルター層上の線維性、ｅラドが含有してｈる試薬と反応させる試験片に ついて記載している。結果は例えば呈色反応として裸眼で見ることができる。

英国特許第２０３６０７５号明細書〔エイチ　イー　メニエ（ＨＢＭｅｎｎｉｅ ｒ　）　）、英国特許第１Ｉ０４７７４号明細曹〔ジエー　ピーガラ７７−　（ Ｊ　Ｐ　Ｇａｌｌａｇｈｅｒ　）　］、欧州特許第００５７１１０号明細書、第 ００３４０４９号明細書、第００１０４５６号明細書〔コダック（Ｋｏｄａｋ　 ）　］は全部、生物学的流体又は試験流体を操作するための毛細管チャンネル又 はチャンバの大きさの使用についてのその他の点について記載している。

英国特許第１５３０９９７号明細書（モンサント（Ｍｏｎ５ａｎｔｏ　）　］は 、例えば抗抗原抗体化のような、被膜の反応により導波管（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ 　）の光伝達能を変化させる試験で使用できる被覆光ファイバーの使用について 記載している。ＷＯ８１１００９１２［ブツクルス（Ｂｕｃｋｌｅｓ　）　］も 又、ファイバーの表面又は周囲がコアを通過する光伝達を変化させるファイバー 光学デバイスを記載している。

米国特許第３９３９３５０号明細書は、結合物質とプリズム表面の消えやすい波 の相互作用と単独の全内部反射に関与する方法による固体の透明プリズム表面に 結合した螢光物質の光学的測定について記載している。

欧州特許第００７５・３１５ｉ３号明細書〔パラチル（Ｂａｔｔｅｌ　ｌｅ　） 　］は、ファイバー中で対数的に増幅される光による指数関数的に崩燻すて特に 引用しており、この原理は欧州特許第０１０３４２６号明細書〔ブロック（Ｂｌ ｏｃｋ　）　）の免疫アッセイ試験デバイスにも取シ上けられている。このデバ イスでは、ファイバー又はプレ・−ト土に被覆した物質の螢光を捕える（　ｆｌ ｕｏｒｅｓｃｅｎｔ−ｔａｇｇｅｄ　）結合相手（ｂｉｎｄｉｎｇ　ｐａｒｔｎ ｅｒ　）を含有し、チューブ又はもう１つのプレートで仕切った毛細管の大きさ のサンプル液量と接触する抗原又は抗体被覆光学ファイ・９−又はプレート内で 、放出波長（ｅｍ−ｉｓｓｉｏｎ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　）と共に螢光励起波 を増強する。

本明細書に記載しようとする発明によると、便利に製造できる毛細管充填セルデ バイスが提供され、非常に少量の液体サンプルを使用する特異的結合アッセイを 特に容易ζζする。

本発明ｌこより、各々が毛細管作用によりキャビティ（ｃａｖｉ　ｔｙ　）内に サンプル液を吸引しうるに十分小さい大きさを有する１つ又は複数のキャビティ を持つ、特異反応性サンプル収集試験デ／ンイスであって、キャビティの表面が デ、２イス内で実施しようとする試験に適当な不動態化試薬を有しており、前記 表面は光伝達導波管として作用する透明な固体プレートの表面であり、キャビテ ィの壁を形成し、前記プレートは実質的に光学的になめらかであり、例えばプレ ートの平面に対しある種度の横断角を持つか最も好ましくは垂直でおるように横 切っているエツジを有しているデノマイスを提供する。

デバイスは便利なサンプルの収集を可能にし、デバイスに含有されている１つ又 は複数の試薬とサンプルとの反応産物をその場で光学的に分析することを可能に する。導波管プレ・−トは赤外、可視及び／又は紫外光を透過でき、デバイスを 使用する１つの方法は、所望のアッセイ及びサンプル物質により種々の範囲で不 動態化試薬に結合する螢光物質を準備し、次１こ得られた結合した螢光物質を光 学的に測定することである。

デバイスの中の不動態化試薬は、アッセイ混合物の螢光又は冷光又は着色成分を 結合しうる不動態化した抗原又は抗体でありうる。

しかし、問題となる試験の種類にのみ依存する、光学的に測定しうる結果を与え る方法で試験反応物質のもう１つの成分と特異的に相互作用しつる任意の不動態 化物質が使用できることが理解される。

試薬を有する導波管表面に向かい合うキャビティの表面は、下記実施例に示すよ う１ζ、第２の同様な透明プレートで形成してもよい。

しかしながら、これは必要ではなく、ある型の試験では光吸収又は不透明又は反 射する壁を毛細管キャビティに向く側に使用することが好適でありうる。

本発明のジノζイスのいくつかの有用な実施例では、所望ではな膜のような選択 性バリヤーを装着することができる。このような所望ではない物質は試験の性質 によるが、赤血球のような細胞、細胞破砕物（ｃｅｌｌ　ｄｅｂｒｉｓ）又は分 散した高分子量物質を包含しうる。好適なフィルターは、例えば毛細管キャビテ ィのサンプルの入口にある紙フィルタ又は毛細管キャビティに又社その内に固定 したフィルタの片又は面又は透析膜物質であり毛細管キャビティ内の不動態化試 薬、例えば不動態化した抗試薬を通過しなければならないようにすることのでき るものも本発明の範囲に含まれる。この方法では、毛細管セルの全領域での均一 な吸着による結果、より高い関連分析物質（ｒｅｌｅｖａｎｔ　ａｎａｌｙｔｅ 　ｍａｔｅ−ｒｉａｌ　）　（例えば相補抗体又は抗原）の表面濃度が得られ、 試料−濃度効果が得られる。毛細管セルの表面の限定されたしきい領域えて通過 させる選択的バリヤを実際に形成しうる。

本発明デバイスの使用においては、試験デバイスの収集表面上にサンプル液滴を 載置してもよく、又はデバイスをある量の試料と分、例えば毛細管キャビティの 表面又は存在すればフィルターの表面に乾燥し九放出可能な形態で含有してもよ い。

試験デバイスの更なる変形や特別な特徴は例えば下記に記す。

本発明により、（ａ）多数のデバイスの部分を提＜ｆ、すべきシート材料の表面 上１こ不動態化した特異的反応性被膜を形成し、（ｂｌ前記シート材料と一緒に 、多数のデバイスの各デバイスに、特異的反応性被膜と接触して毛管現象でサン プル液を収集し保持するための毛細管の大きさのキャビティを提供する追加構造 を形成し、（Ｃｌシート材料を、各々が１つ又は複数の試料収集及び試験デバイ スを提供する部分に分けることからなる、特異的反応試料収集及び試験デパイリ な例えば区切れた部分に分かれていてもよい。このようなパッチを形成する場合 には、例えば、先ず連続被膜を形成し、次に所望の・９ターン例えば区切った部 分の配列を残すように被覆の部分を除去することにより、又は（例えばスクリー ンプリントしたもしくはフレキソ印刷でプリントした）パッチの配列として作製 することができる。

特異的反応性被膜は例えげ蔗糖グレーズ（ｇｌａｚｅ　）のような固体の湿潤剤 中に例えば保持された放出可能な抗原又は抗体、又はその誘導体の被膜のような 放出可能な試薬の被膜、又は所望のアッセイに適する特異性を持つ免疫吸収剤を 形成するために、湿句剤で被覆することもできる共有結合した抗原又は抗体又は その誘導体のような不動態化した特異的結合物質であってよい。

追加構造は例えは適切な結合接着剤で第一のシート材料と結合象によりシート間 ｌこ取り込むことができるもう１枚のシート材料であってよい。シートの一方又 は両方が光学的に均一で一般に滑らかな表面を有する光に透過性のものであって よい。シート材料例え・はガラス、石英質又はプラスチック材料を線を引いて削 ったり破いたシしてユニットに分けることができ、下記の夷鋳 流側では、サンプル６Ｉ！置又は適用でき、そこからデバイス佐 のキャビティにサンプル６Ｉ！置りうる外側の装填表面（ｌｏａｄｉｎｇｓｕｒ ｆａｃｅ　）を残すように行っている。外側の装填表面は好ましくは少なくとも キャビティを充分溝たすに充分な液体（例えば表面上に広がった１滴の物質の形 状で）を含有又は保持しうる容量を有している。

本発明は本明細書に記載した方法の製品やその製品に使用にも及ぶ。

本発明デバイスのある実施例では、デバイスのキャビティはセルを形成する２つ の向きあった壁の間の、好１しくは接合した又は統合されたユニットからなる薄 い平面キャビティでありうる。いくつかの場合には、例えば、デ・２イスは、液 晶ディスプレイ製造の中間段階として得られるような未充填液晶ディスプレイデ バイスの構造と同様な透明プレートが結合した構造を含有していてもよい。

従って、本発明デバイスは、（好ましくは規定）ｉｌの（通常は水である）液体 を毛細管現象で取り上は保持することのできる開口部のある液体を保持しうるセ ルを形成するために、約１鵡未満離れていて、−緒にシールされている向いあっ た一組の透明プレートからなり、実施すべきアッセイに適する特異性を持つ（好 オしくけ不動態化した）特異的結合剤の被膜をその内表面の少なくとも１つζこ 持っている、特異的結合アッセイを実施するための、本明細書に記載した方法で 製造できる半透明又は透明の（例えば使い捨ての）毛細管セルを有するものを包 含する。［規定ｉ　（ｄｅｆｉｎｅｄ　ｖｏｌｕｍｅ　）　」とは、セル自身の 形状と配にサンプル容量から明らかに決められるものではない。

本発明デバイスでは毛細管のギャップの大きさの正確に決めた（平行な）キャビ ティを有することが重要であり、毛細管のギャップにより取り上けられた全量を 規定すべきことはそう重要ではない。重要なノラメーターはむしろ導波管の光学 的試薬を持つ表面の単位面積当りに与えられる量であり、これはデバイス内のキ ャビティ２の向いあった壁の平行な空間を正確に規定することにより与えられる 。この空間は、ギャップを横切り試薬を有する表面への試料中の物質の拡散時間 が大きくなる広すぎる空間と、はんの少しの試料しか収集できない狭すぎる空間 との中間である、例えば０．０３〜０．３簡のような、０．１　ｍのオーダーの 約０．０１〜１ｗｍの広範な範囲にあると好ましい。

キャビティを形成するに適する材料は例えば約１ｍ厚のシートのンーダガラスの ようなガラス、シリカ及びアクリルプラスチック材料のようなプラスチックシー ト材料である。

毛細管セルを作るためにプラスチック材料を使用する場合には、例えば、リッジ （ｒｉｄｇｅ　）のようなスペーサーを有する正確な鋳型の形で使用して毛細管 セルキャビティの成分の壁の空間を調整することもできる。

ある場合には、セルは、セルを充すに充分な量のサンプルを適用でき、そこから 毛細管の作用により試料が容易に毛細管セル内に流入しうる外側の表面部分又は ヘリ（ｌｉｐ）を有している。

このようなヘリは、試料を載置しやすい充分な大きさの表面積を与えるに十分な 距離だけ、セルの開口を外側に向けて越えて、プレートの１つを伸ばすことによ り容易に形成できる。所望に応じ、毛細管セルの入口に向けて導く、グローブ又 はチャンネルのような液体伝導性の形状を与えることもできる。入口のもう１つ の形は、毛細管セルの１つの壁の開口で形成されるもの、例えば試料を載置しう るセルの向い合う壁の部位に露出する穴である。本明細書に記載したような選択 的バリヤ、例えばフィルターや透析膜はこのような入口開口内又はそれに隣接し て置いてもよく、予め、乾燥した放出可能な試薬を与えておいてもよい。プラス チックの毛細管セルにこれらの特徴を持たせると特に便利であり、このような場 合には鋳型プラスチックシート中に供給された正確に鋳込んだ開口は、得られた 複数の毛細管セルの集合体を各々のセＡ／：ｌＬニットに分けるときＫ、垂直な 光学的に平らな毛細管セルの端部を提供しうる。

充填用の開口と、セルが充填されるにつれて毛細管セルから空気が出られるよう に残すもう１つの開口を作るため、エポキシ樹脂の裏打ち（１ｉｎｅ　）を用い 、例えば矩形の毛細管セルの２つの向い合った側に添って樹脂を伸して開口を残 すことＫよりセルをシールしうることか好凍しい。樹脂は固体粒子からなり、固 体粒子が樹脂の上に沈むにしたがいプレートに所望の空間を与えるものが好適で ある。パロチニ（ｂａｌｌｏｔｉｎｉ）又はファイノン−の直径のオーダーの小 さな空間を調整するには、選択した毛細管ギャップに対応するか又は約１００μ 等の直径の実質的に単分散（ｍｏｎｏｄｌｓｐｅｒｓｅ　）パロチニ（微細ガラ ス粒）、又は、例えば直径８μ、長さ５０〜１００μの短いグラスファイ／七− （例えば、長いグラスファイバーをモーターグラインドＬｆ。

ふるい分けにより残った長いファイバーを除去して作ったもの）のような粒子が 好適である。・一般に、非限定的な例示としては、５〜５００μの範囲の空間を 選択する。単分散７９０チ；よシもファイバーの方が約５０μ未満の直径を得や すいので、非常に狭いギャップにはファ・イバーが適しておシ、・ぐロチニは広 いギャップに好まし２い。

特異的結合剤は特異的結合アッセイの目的に通常使用される任意のもの、％に抗 原又は抗体から選択できる。好適例は抗グロブリン抗体、又はヒトアポ！Ｊ　ｒ ｔ！蛋白質ＡＩ又はＡ２に特異的な抗体、又は例えばエストロン−３−グルクロ ナイド又はプレグナンジオールグルクロナイドに特異的な抗ステロイド抗体、又 はコンカナバリンＡのような非免疫学的結合剤又はナノζクロムブルーである。

このような不動態化のその他で行なわれている任意の方法で、ガラス又はシリカ 又はプラスチック表面にそれらを不動態化できる。例えば、同時に或いは連続的 にキャリアー表面上に結合剤と蔗糖をコートし乾燥させるだけのものも有用であ り得る。所望であれば、特にプラスチック材料の場合には、欧州特許第０　０１ ４　５３０号〔ユニリバー（Ｕｎｌ　１ｅｖｅｒ）　）明細書や本明細書中に引 用した参考文献に記載された任意の方法で、そしてガラスやシリカのような石英 質物質を包含する広範囲のキャリア材料についでは［工業用反応器用の不動態化 酵素（ｈｒｍｏｂｉｌｉｓｅｄ　Ｅｎｚｙｍｅｓ　ｆｏｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａ ｌ　Ｒｅａｃｔｏｒｓ）　Ｊ　Ｃメツシング（Ｍｅｓｓｉｎｇ）　ｌｉ＆　、ア カデミツクプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）　。

１９７５：　特に７″イルパー）　（Ｆｌ　１ｂｅｒｔ　）の第３章〕又は例え ば米国特許第３　６５２　７６１号又は英国特許第１５３０９９７号明細書に記 載の任意の方法で共有や他の不動態化を達成できる。

これらの毛細管セルデバイスで実施しうる、特に例えば螢光免疫アッセイのよう な免疫アッセイのフォーマットは従来技術の他の免疫アッセイの公知のフォーマ ットに対応する。例えば、このようなアッセイは抗原分析物が、例えば螢光ラベ ルした抗原アナローブのような螢光競合物質と特異的免疫吸収剤上の結合部位を 競合する競合的アッセイであシうる。又、分析物は螢光りガントの不存下で免疫 吸収剤と接触することができ、この反応は処理した免疫吸収剤と螢光リガンｒと の間の接触により、例えば放出可能な被膜からゆつくシと又は弄れて放出される に従って追跡できる。又、更に１例えばラベルした及びラベルしていない免疫複 合体の混合物を形成した後に、アッセイに関与する抗体を不動態化するために毛 細管セル表面に不動態化した抗グロブリンの存在下釦、分析物と溶液相結合相手 と螢光ラベルした競合物質、（例えば可溶性抗体と競合的螢光ラベル抗原）との 間で溶液相競合が実施できる。

更にもう１つの例では、免疫吸収剤と螢光リガンド（例えば両方抗体又は抗グロ ブリンテストでは各々抗原と抗グロブリン）の両者が試験を行っている分析物（ 抗原又は抗体）に対し特異的なアフイニテイを有しているサンドインチテスト又 は抗グロブリンテストを実施しうる。

更にもう１つの例では、より一般的なりガント結合反応を利用でき、これは、例 えばグルコース及び螢光ラベルしたデキストランに競合的に結合するコンカナバ リンＡの不動態化層、又は螢光及び非ラベルアルブミン又は他の蛋白質と特異的 に結合するチバクロムプルー（ｃｉｂａｃｒｏｍ　ｂｌｕｅ　）のような染料層 である。

同様に１化学的冷光又は生物学的冷光反応に関与するラベル、例えばルシフェラ ーゼ又は西洋ワサビパーオキシダーゼを用いて冷光アッセイを行うこともできる 。

（以下余白） 本発明の具体例を例えば添附の第１〜４図及び関連した記述で説明する。

第１図は、本発明の具体例による使い捨て式毛細管セルデバイスの概略断面図で ある。

第２図社、第１図のセルデバイスの概略平面図であり、第１図の断面線を示すた めのＭｌ−Ｉを含んでいる。

第３図は、第１図及び第２図の如き複数のデバイスの製造における中間段階を示 す概略的な部分平面図である。

第３ａ図は、第３図に示す配置の変更例に対応する概略部分平面図である。

第４図は、本発明の具体例による特異的反応性の毛細管セルデバイスを示す概略 透視図である。

第５図及び第６図は、第４図のデバイスの概略平面図及び断面図である。

第７図及び第８図は、第４〜６図のデバイスの変形例である別のデバイスの対応 する概略平面図及び部分断面図である。

第１〜２図は、取扱いやすい大きさ、例えば約３ｃｍＸ１゜５ｃ１１の毛細管セ ルデバイス（ｅａｐＨｌａｒｙ　ｅｅｌｌ　ｄｅｖｉｃｅ）　′Ｉｒ：示してい る。

デバイスは、上部透明（例えばプツスチツク、ガラス又はシリカ）プレート１及 び下部透明（例えば類似のもの）プレート２（約１鎮厚）からなり、これらは毛 細管セルキャビティ４を形成するために、適当な（例えばエポキシ）接着剤の結 合トラック３により１絽未？Ｉ＃離間し且つ平行に対向するように固定されてい る。キャビティ４の両端は開放されており、プレート１のサイド５でセルの開口 部を形成するように配置し、た結合３の第一の不連続部分を介して外側と連通し ている。別の不連続部分が結合３の他端に存在し、試料液をセルに入れるときに 空気を排除させるための別の開口部となる。プレート２はプレート１より大きく 、開口部から遠くへ伸びる部分６を有している。プレート２０部分６は、試料液 滴をその上に適用できるプラットフォーム又は敷居（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）又は 突出部分（ｌｉｐ）として働き、従ってこの液体は毛細管流により毛細管セルキ ャピテイ４を充填される。このように載置するとキャビティ４は一定の適切な再 現可能な容量の液体を引き付け、収容する。

毛細管セルを使用虜する試験方法に関連する物質の層７を、毛細管セルの内表面 に固定する。図面に示す実施例では、層７はプレート２上に担持された物質の／ （ツチである。免疫アッセイの目的に社、例えば免疫アッセイに適する固定化抗 体のような固定化イムノソーパント（免疫吸収）感作領域てありうる。

例えばプレート２と同様にプレート１上Ｌ／ｃ１つの層を設けるか、又はどちら かのプレート上に複数の層を積層及び／又は並行して（ｓｉｄｅ　−ｂｙ　−５ ｉｄｅ　）設けるよりに１このような層がｊつ以上あってもよい。同様な又は他 の目的のためには、毛細管セルの内側表面を裏張りされている層７又は他の層が １つ又は複数の電導性層を含んでいてもよく、これは１９８４年６月１３日付Ｕ Ｋ８４１５０１８から派生した同日付の本出願人の係属出願に記載されている通 りである。このような場合には、所望によυ結合層３とプレート表面との間を通 る、セルの内側からセルの外側への伝導性トラック又はコネクタにより伝導的に 外部に接続することができる。これらは、例えば、それ自身公知であシ、例えば 下記に参照した半導体や液晶ディスプレイの製造にしばしば用いられる伝導性ト ラックの従来の表面加工に使用されている方法で製造することができる。　。

セルを光学的測定に使用しようとするときＫは、プレート１又はプレート２の込 ずれか又は両方が透明又は半透明でなければ々らない。

第１図に示す断面図は、断面の線（ｌｉｎｅ　ｏｆ　５ｅｃｔｉｏｎ）が結合ト ラック３を介して伸びていないため離間しているプレート１及び２を表わしてい る。

複数個の第１図及び第２図のようなセルの製造を第３図の、これらのセルの製造 の中間段階を示す部分平面図で説明する。

プレート２を作るためのガラス又は他の材料の大きなプレート８を洗浄し、結合 しうる接着剤３のトラックと上記の任意の種類の材料のパッチ７を用い任意の適 切な方法（例えば下記した方法）で被覆する。次いで；図示していない第２のプ レートの上に適宜トラックＨＣ対応する結合トラックを形成した後及び適宜他の 任意の所望の材料のパッチ又はトランクを形成（〜た後に、第２のプレートをプ レート８に固着し、接着剤を硬化させる。続いて、第３図の点線９で示す線及び 上部プレートの対応する線（必ずしも線９と表示する必要はないが）に沿ってア センブリを切り分けるか切断する。その結果、第１〜２図に示すセルの如きセル が得られる。

第３ａ図は、例えば第１図及び第２図の如き毛細管セルデバイスの製造の別の好 ましい中間段階を示す概略平面図を示している。第３図と第３＆図との間の主要 な相違点は、製造しようとするデバイスのノぐターンの形状や細部が異なるだけ ではなく、シート材料８に逃しくｗａｓｔｅ）エラ：）３１が備えられており、 この逃しエツジ３１に結合しうる接着剤トラック３ａが備えられていることであ る。この目的は上部プレートと下部プレートとの間隔をより良く又はより都合良 く調節することである。結合可能な接着剤トラック３及び３Ｂは上部プレートと 下部プレートとの間隔を調整するために上記したファイ・７−又は微小粒子を含 有してお＃）、トラック３ａを設置するとプレー・トのエツジで間隔が不規則に なるのを妨ぐことかできる。

第３図及び第３ａ図の配置を、基板材料としてシート状ガラスを用いた場合で記 載してきた。排他的にではないが特にプラスチックシートを使用する場合には、 例えばスペーサーリッジのような平らなシート材料以外のものを用いると便利で あり、本明細書に記載した入口開口部及びフィルター設備（ａｒｒａｎｇ■ｎｔ 、）は毛細管セルを組立てる前にこのようなシートの一部として組み入れること ができる。

本発明に従って製造する他のデバイスの中で、第１図〜第２図の毛細管セルデバ イスは所望であればいかなる便利な形の操作片（ｈａｎｄｌｉｎｇ　−ｐｉｅｃ ｅ　）又はホルダーを具備していてもよく、このようなホルダーがセルデバイス と１つの片で形成されない場合には、この目的のためＫこのようなホルダーを取 りつけるための固定した又は解放自在な簡便な型のコネクション装置を具備させ てもよい。

光学測定を便利にするためには、プレート１及び／又は２０１つ以上のエツジを 実質的に光学的になめらかにしかつプレー・トの平面に框直に作ることが望まし い。所望であれば、残りのエツジを黒色塗料又は他の光吸収材料て核種してもよ い。代りに又は更に１カーボンブラツクのような吸光性顔料を、２枚のプレート を一緒に接合するために使用するエポキシのようなセメント中に配合してもよい 。

使用に際して、第１図及び第２図のデバイスは、導波管又は光ファイバーのよう にプレート１及び２の一方又は両方に沿って吸着させた螢光物質からの螢光を伝 達できる。プレートの境界を横切る有効な光はインターフェイスに非常に近接し て位置あれば、生化学試薬を沈着させる前に、当該波長でへ波長厚さのオーダー の例えばシリカ又はフッ化マグネシウムの薄層をプレート上に形成して、境界を 横切る光の伝達を改善することもできる。例えば通常臨界角度より約１°〜５° 上の範囲であるプレート材料と試料液との間の境界の臨界角度に近い（及びやや 上の）全内部反射に対応する路でプレート中を伝達される光を伴う無限小波の強 度を最大釦するように、誘電層の厚さと屈折率を一緒に選択するのが好ましい。

誘電層の最適な屈折率は試料液のものにできるだけ近いものである。実際には、 ガラスを使用するときにはフッ化マグネシウム（ｎ＝１．３８）又はシリカ（ｎ ＝１．４６）の訪導層を選択するのが最も一般的である。

層の最適厚さは、プレート−誘電層の界面でのプレート内の光の入射角Ｐと媒質 の屈折率で設定される。試料液をｎｌ。プレートをｎ＝、誘１！雇１ｓで表わし 、Ｌを使用した光の波長とすると、更に派生した別の実施例では、好ましくけシ リカのような非常に薄い耐食性層をその上に真空蒸着させた、連続又は不連続の 銀又はインジウムの薄い金属層を、一方又は両方のプレートに沈着させ、例えば それ自身公知のビー、Ｖ−Ｖベルブ（Ｂ。

Ｌｉ　ｅｄｂｅｒｇ　）ら、センサー及びアクチュエータ（Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａ ｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓ　）、４　（１９８３）２９９〜３０４に記載されてい るような表面プラズモン共鳴現象のような、このような層を利用するそれ自身公 知の相当する他の光学的分析法にこのデバイスを使用しうるようＫすることもで きる。これらの例はいずれも、生化学的試薬の固定化層Ｋ、例えばプレート上の 薄膜中に蛋白質−蔗糖混合物を空気乾燥することしこよシ形成される放出自在な 試薬被膜を補足又は前記被膜で置き換えることができる。これはデノマイス中で 行う特定の試験の化学特性だより選択し組み合される。実施しようとする試験の 一部を形成しうる化学的又は結合反応は公知の結合反応試験の範囲に及び、固層 の免疫吸収剤又は他の特異的結合吸着剤をベースとする任意の種類の酵素結合、 螢光、ルミネッセンス、結合及び冷卯（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）反応をも含んでい る。

第１〜２図の毛細管セルデバイスのようなセルデバイスを製造する手順と材料の 詳細は本発明の具体例を更に説明する以下の実施例で示す。

実施例 各方向にいくつかのセルユニットを複数個有する、セル領域の２次、乞アレイを 含むに十分大きく例えば約１絽厚さの（例えばソーダ）ガラスのシートを適当な 方法、例えば洗剤及び超音波処理及び必要であれば公知の方法による溶媒蒸気で の脱脂処理で、又は過酸化水素アンモニアと塩酸／過酸化水素での連続的熱処理 （８０℃）、水洗０例えば１１５℃で３０分間の空気乾燥により清浄化する。次 に以下の又は同等の手法により、所望の蛋白質又は他の被膜のパッチの７９ター ンを形成する。公知の方法でガラスとシランをペースとするカップリング化合物 とを先ず反応させることにより、抗原又は抗体又は他の蛋白質を共有結合させる 。ここで使用するようＫ、このような試薬の適切なものは例えばアセトン中で約 ２チｖ／ｖの適当な濃度で使用する３−アミノプロピル化合物のような末端アミ ノ−アルキルトリメトキシシランである。他の方法では、ＵＳＰ　３６５２７６ １号明細書中に実質的に記載されている別の試薬を代りに使うこともできる。ア ミノシラン試薬との反応後に、７ラス（ｆｆａｓｓ）上に固定化したアミン末端 を順次（例えば２％　ｐＨ７の）グルタルアルデヒドと反応させ、過剰の試薬を 除去し、固定化アルデヒド基を持つ活性化ガラスを、それ自身公知の手法で、溶 液中の蛋白質（例えば、１Ｉｌｖ／−の抗体イムノグロブリン）と反ろさせる。

選択自由で他の蛋白質は０．１〜１〜／ｄのオーダーの濃度で適用することがで きる。ここでは、３７℃で約ｐＨ９−５で２時間の処理が好適であることが判明 した。ガラス表面上へありうる。これで連続又は連続に近い層を構成すると考え らする。固定化層の量又は密度又は比活性は特有なアッセイの化学特性の感受性 要件で決定され、これ自身は本発明の一部を形成するものではない。例えば、強 力なバッファ（０，１Ｍ　アセテート、０５Ｍ　ＮａＣ１，ｐＨ４〜５　）中で 洗浄し、次いで中性バッファ（ｐＨ７〜７４）で洗浄した後ｐＨ９〜１０で洗浄 し、例えば中性のトリスバッファで中和して過剰の試薬を除去することができる 。

蛋白質をガラスに接合させるだめの別の時により好適表方法は、ディ・−ビー　 バーｉン　（ＤＰ　Ｈｅｒｎ込ｎ）ら、ジエー　、クロマトグル６ザイ　（Ｊ、 Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ、５ｅｔ）、（１９８１）、１９　（９）４７０〜６に従 って、エポキシ−シラン試薬、特にグリシジルオキシプロピルトリメトキシシラ ン（例えばトルエン中２チｖ／ｖ、７０℃で２時間半）を用いる方法である。エ ポキシシリレート化したガラスは蛋白質と直接反応できるので、この試薬につい てはアルデヒド試薬の使用を省くことができる。

このような層−被覆表面に蔗糖のような固体湿潤剤の被膜の如き安定化被膜を適 用することが通常望ましい。このような被空気乾燥することにより適用した８ミ クａン厚の固体蔗糖被膜である。

放出可能な（ｒｅｌｅａｓａｂｌｅ　）被膜は例えば蔗糖グレーズのような固体 湿潤剤と混合する等のそれ自身公知の組成を用いて適用できる。特に放出される べき活性物質がそれ自身蛋白質である場合には、洗剤又は不活性蛋白質（又は溶 解性塩又はバッファ物質）をこのような被膜に配合することが望ましく、それら が関与する試験反応との関係でこのような放出可能な被膜中の試薬が非常に過剰 であることを避けることが特に望ましいことを本発明者らが知見している。

被覆王権の均一性は重要であり、適当であれば、放射線ラベルした及び／又は螢 光蛋白質を被覆し、次いで適宜更Ｋかつ好ましくは別にラベルした結合剤と反応 させる試験手順でチェックしうる。次に、被膜及びその結合能の均一性を表面螢 光測定及び／又は表面放射活性測定例えば研究用のガンマ線スキャンナを用いて チェックすることができる。

その後にガラス上の被膜をエツチングすることを望むならば、被覆ｌ〜だガラス を実質的に湿気のない狭い雰囲気内又は空気ドラフト内に置き、例えば被覆した 側の空気ギャップを約１ｎ以下に減するために別の平らな不活性表面に近づける ことができる。次いで、被膜をエツチングして取り去られる領域に対応す白質・ ぐツチのパターンが残る。照射は、例えばプレートから数センチメートル離れた ＧＥ　７−ワット水銀ランプを用い、約５〜２０分間行う。プレートに接近した （　ｅ４ｏｓｅ　）マスキンゲスは実体イメージングシステムにより照射パター ンを製造できる。

ここで使用する紫外線エツチングはジエー　ニー　パニツ（Ｊ　ＡＰａｎｉｔｚ 　）　＋　アイ　ギーパ−（Ｉ　Ｇｉａｖｅｒ）がサーフェス　サイエンス（Ｓ ｕｒｆａｃｅ　５ｃｉｅｎｃｅ）、　９７　（１９８０）ｐｐ　２５〜４２　に 記載したＵ、Ｖ、エツチングプロセスと同じ原理によるものであシ、前記文献を 参照している。

次に、上部に一定間隔で遁いたプレートと接合させるために、ＵＶ硬化性エポキ シ接着剤を被覆例えばパッチ被覆したガラスプレート上に所望のパターンでプリ ントする。エポキシ接着剤は、それ自身慣用されているが本発明の一部をなすこ とはないシルクスクリーン技法により適用する。

エポキシ樹脂は、（例えばモーター内で長ガラスゆ維をすりつぶし、篩分けして 残存する長綾維を除去して作った）直径約２０ミクロン、長さ約５〜５００ミク ロンの短ガラス繊維を少量含んでいる。ガラス繊維片の代りには、下記のように 使用されるエポキシ樹脂中の・ζロティー二が好ましい。例えば１００　ミクロ ンのギャップを製造するためには、対応する大きさのメ９０テイー二をエポキシ 中に取り込ませる。プレート間の所望の空間よりわずかに厚い例えば１０％厚い 、例えば１００ミクロンの所望の間隔に対して約１１０ミクロンのエポキシ層を スクリーン印刷で載置することができ、別のプレートを静かに所定位置に押しつ けてエポキシを軽く広げる。

所望であれば、同じ又は異なる蛋白質又は他の被覆材料でノリツチワイズに被覆 した又はそうでなければ被覆していない第二の類似のガラス繊維片に、エポキシ 接着剤の第一のパターンの鏡像をパターンどして適用することもでき、次に２枚 のシートを合わせて、硬化させるために必要であれば真空又は脱珪素状態にし、 紫外線放射で硬化させる。像として、活性型で残しておくべき被覆蛋白質又は他 の材料の／Ｑラッチ防ぐ／（ターンを用いて紫外線を適用する。

接着剤を硬化させた後、液晶デバイスの製造段階で使用される任意の便利な公知 の方法、特に液晶ディスプレイデバイスの製造に関するＣＨ−６２７５５９号及 び６２９００２号明細書に記載されている方法で、２枚のガラスプレートに線を 刻み（５ｃｒｉｂｅ　）、セルユニットに分割することができる。これらの明細 書及び本発明の方法の対応するステップは必要な変更を加えて同様の方法で実施 しうる。

この工程で得られるセルの便利な形態は実質的に平行に対向する２枚のガラス層 からなり、これらは約５〜５００ミクロンの空隙を有し、間に介在する結合材料 の不完全なフレームと一緒になって、（液体の内方通過及び、多分空気の列中通 過のための少なくとも１つの開口部を持ち）、規定量の水溶液を取り上げること のできる毛細管セルを形成する。その表面上に置かれた液滴の全部又は一部が、 セル内に進入しうるようにするため屹、１枚のガラス層がセルの開口部を越えて 伸長しているのが好ましい。

第４図には、本発明の具体例による特異的反応性毛細管セルデバイスの別の実施 例が概略透視図で示されている。図示したデバイスは極く少量の液体試料をミク ロケミカルに試験するための使い捨て可能な一回だけ使用する試験デバイスであ る。第５図には対応する平面図、第６図には第５図の線６’　−６’に浴つた概 略断面図を示す［一定割合ではない（ｎｏｔ　ｔｏ　５ｃａｌｅ）　］。

第４〜６図のデバイスは、第１図のプレー）１及び２１（関連する上部ガラスプ レート１及び下部ガラスプレート２からなる。

第１図の７のような反応層は第４〜６図に図示していないが、プレート２の表面 に存在する。特別な試験の目的に必要であれば、放出可能な被膜として補助試薬 をセルの対向壁すなわちプうにしてもよい。使用者は、第４〜６図のデバイスを 、任意の簡便なプラスチック鋳造材料で作られ一般に４１で示される支持及び操 作フレームのハンドルピース（ｈａｎｄｌｅ　ｐｉｅｃｅ）　４２で操作する。

アーム４３は、セルアセンブリを支持しかつ試料セルの内容物を光学的に分析す るだめの光学機器の操作部分と関連して位置付ける役割を有する。プレート２の 端部４４は光学的に透明であり、平らで、プレート２の平面に垂直であり、プレ ート１と２の間の毛細管セルの内容物から発する光はここから放出される嘔鷹体 例ではプレート１と２の他のエツジは実用的に黒く塗布されており、第１図のト ラック３１こ対応するエポキシ結合トラック３はプレート１と２を離間させるた めに１００ミクロンのパロテイ一二（ｂａｌｌｏｔｉｎｉ　）を含んでいる他、 散乱（ｓｔｒａｙ）光を最少限にするためにカーボンブラック顆粒をも含有して いる。矩形の濾紙４５を、試料受容入口を形成するため１ζプレート１の長さを 超えて伸長しているプレート２の部分４６上に位置する。プレート１と２の間の 毛細管ギャップの隣接した開放端４７はプレート１と２及び結合トラック３で境 界付けられた毛細管セル用入口であり、赤血球を通過路せないよう十分に細かい 等級のフィルター４５は開放入口端４７と接触して、好ましくは端部４７でプレ ート２とやや重っている。フィルター４５は所望であれば平行な線で連続するト ラック３に浴った接着剤で保持されており、所望であれげ例えばｐｎバッファ塩 のような放出可能な／補助試薬を含浸させることもできる。プレート１を越えて プレート２の光学端４４に伸びているプレート２０部分４７を必要であれば疎水 性被覆としてもよい。

使用に際し、試験すべき液体の試料、例えば全血の一滴をフィルタ４５で形成し た人口ゾーンに適用し、このような滴（ａｄｒｏｐ）から比較的細胞を含まない 液体のある分量を毛細管セル中に引き入れる。ここで、必要な試験及びプレート １と２で形成した対向したセルの内壁の一方又は両方の上に調製された乾燥状態 で予め含有されている対応する試薬の性質に適した結合又は他の反応例えば酵素 反応が起り、次に負荷されたセルは、例えば同時係属出願のＵＫ特許出願第８４ １５０１９に記載されてぃるような光学測定用光度測定器の中に組み入れること ができる。

第７図と第８図は第４〜６図のデバイスの変史例である。デバイスは２つのスナ ップオン（５ｎａｐ　−ｏｎ　）操作・支持ピースを有しており、１つは４１で 示され、脱着自在であること以外は第４−６図の４１に対応しており、別の操作 ・支持ピースはデバイスの光学端部Ｉこある側面リブ７３上の取りはずし式スナ ップオンのはめあい（ｆｉｔ）であるハンドル７２からなり、デノぞイスの光学 端部は離間しているプレート１と２の同様な光学端部面４４と７４からなる。ハ フ１ル４２はハ／１ルア２よシ堅いステップオンのはめあいである。

第７図及び第８図のデバイスは固定ノ・７ドル７２とセノにレートハンドル４２ を具備している。この状態では、セルロースナイトレート又はアセテートの微細 フィルター又は透析膜７５は。

前述のようにプレート１と２及び結合トラック３の間で、更にプレート１と２の 端部４４と７４に向って液体が前方に拡散するのを限定する別の横方向黒色化エ フ１セギシ結合トラック３ａによつ工も規定された毛細管セルの入口端部で露出 しており、その結果プレート１と２の前方部分では各側に空気で境をした導波管 部分が構成されつる。トラック３と３ａの間に２つの横ギャップが残り、フレ・ −ム７３の２個対応する開口アロにより、嬶 毛細管セルが試刺碇ソ充たされたとき空気が流出される。従って、使用に際して は、デ・署イスをノ＼ンＰルア２で保持し、試料砺 般δ源中に浸してフィルター７５を介して毛細管セルを試料で充たす。この具体 例では、プレート１と２の各々は上記のように型造した適当な抗体層のような固 定化反応層７と７７を担持している。必要であれば、反応層７と７７の大きさを 、フィルター７５と線７８との間のプレート１と２の各々の上Ｉご第７図に斜線 で示した場所ｉこ限定してもよい。このような配置では、靜かＪこ流入する試料 液は、その各々が各リガンｒを奪取できる反応層上を通過し、従って、その表面 での濃度は斜線部分で濃縮されうる。

試料を望４後、セ・ぐレート・・ンｒル４２を定位置にスナップオンし、よ−り 弱く取り付けられている／・ンｒルア２をはずし、それによって上記と同様に測 定するためにプレート１と２の光学端部４４と７４が露出するが、この場合ζこ は、デ・マイスの別別の光学導波管１と２及び各反応層７と７７により１度１こ ２つの異なる光学特性が測定できる。従って、対応する光学測定装置は点線７９ で示す位置の仕切板１こあり、プレート１と２から発する各党を分離する。

本明細書に記載した発明はその範囲内で多くの変更や変化が可能であｐ、特１ζ 、前記の説明、添付図面及びその同等物の１つ及び多数の特徴のいずれか１つ以 上を利用することにも及んでいる。

上記の記述に従って製造した多くのデバイスはＵＫ特許出願第８４１５０１９号 （１９８４年６月１３日）からの我々の係属出願に記載の方法や光度測定機器で 光学的に測定すべき試料テストをするべく適用でき、上記特許出願の開示も参照 として本出願に導入されている。

国ａ１１香謡失 一一一−Ａ紳−ｍｋ　ｐ（τ／ＧＢ　１１５１００２５９ＮＭＥ、Ｘ　Ｔｏ　Ｔ ＦＥ　ＩＮＴＥＲＮＡτｌ０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ１：ＰＯＲＴ　０ＮＩＮＴ Ｉ：Ｒ，ＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰ？ＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ｃＢ　 ８５１００２５９　（ＳＡ　９９００１―――＋−一―・−＋曽−−−昏暢鹸嗜 一＋＋暢■＋―−自・時　−＋＋＋ψ嗜＋＋＋＋＋＋曇−彎　−一・―−―＋呻 −−＋、Ｐ！ｔａｎｔ　ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ＰｕｂｌＬ　Ｃ＆ｔｉＯｎ　Ｐ＆ｔ ａｎｔ　ｆｌｍｉ　１ｙＰ凸１１　ｃｌｌ：１０ｎｃｊ、ｔ＠ｄ　ｉｎ　５ｅａ ｒｃｈ　ｄａｔ＠ｍｅｍｂｅｒ（ｓ）　ｄａｔａｒ＠ｐｏｒｔ ３πＲＮＡＴｌ０ＮＡＬ　Ａ２？ＬＸＣＡτ工ＯＮ　Ｎｏ、　ｐｃτ／ＧＢ　Ｂ ５１００２５９　（ＳＡ　９９００１

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々が毛細管作用によりキヤビテイ内に試料液体を流入させるに十分小さ い大きさを有している１つ又は複数のキヤビテイを有する特異的反応性試料収集 及び試験デバイスであつて、キヤビテイ表面はデバイスで実施すべき試験に適す る固定化試薬を有しており、前記表面は光伝達導波管として作用しキヤビテイの 壁を形成する透明な固体プレートの表面であり、前記プレートは実質的に光学的 になめらかでプレートの平面を横切るエツジを有しているデバイス。
2. （２）導波管の残りのエツジが光吸収性物質で被覆されている請求の範囲１のデ バイス。
3. （３）固定化試薬を担持する導波管表面が更に、インターフエイスに接近して位 置するはかない波により導波管境界を横切る光の移動を増強するための物質の薄 層を有している請求の範囲１又は２のデバイス。
4. （４）導波管の表面上に担持された固定化試薬が例えば抗原又は抗体のような生 化学的特異的結合剤からなる請求の範囲１，２又は３のデバイス。
5. （５）キヤビテイの表面が放出可能な試薬の被膜をも有している詩宗の範囲１〜 ４のいずれかのデバイス。
6. （６）導波管がソーダガラス又はアクリルプラスチツクの上うなガラス又はプラ スチツク材料からなる請求の範囲１〜５のいずれかのデバイス。
7. （７）プレート間に毛細管の大きさの薄い平らなキヤビテイを残すような関係の 間隔で接合した透明プレートの結合構造からかる請求の範囲１〜６のいずれかの デバイス。
8. （８）更に操作ピース又はホルダーを含む請求の範囲１〜７のいずれかのデバイ ス。
9. （９）（ａ）多数のデバイスの一部を提供すべき透明シート材料の表面上に固定 化した特異的反応性被膜を形成し、（ｂ）多数のデバイスの各デバイスに、前記 の被覆したシート材料と共に特異的反応性被膜と接触してある量の試料液体を毛 細管現象で収集し保持するための大きさの毛細管のキヤビテイを提供する追加構 造を形成し、そして（ｃ）各々が１つ又は複数の試料収集及び試験デバイスを提 供する部分にシート材料を分離する、ステツプからなる特異的反応性試料収集及 び試験デバイスの製造方法。
10. （１０）特異的反応性被膜が例えばパツチの２次元アレイのような例えば個別の 部分のパターンに分かれている請求の範囲９の方法。
11. （１１）先ず連続した被膜を形成し、次にその部分を除去して例えば個別の部分 のアレイのような所望のパターンを残すことによりパターンを形成するパツチを 製造する請求の範囲１０の方法。
12. （１２）特異的反応性被膜が放出可能な試薬の被膜、例えば放出可能な抗原又は 抗体又はその誘導体の被膜であるか、又は免疫吸着剤を形成する共有結合した抗 原又は抗体又はその誘導体 のような固定化物質である請求の範囲９の方法。
13. （１３）追加構造が、適切な結合接着剤により第一のシート材料と結合している 別のシート材料であり、毛細管現象によりシート間の試料液体が取り上げられる ように例えば約１ｍｍ未満の毛細管空間によりそこから空隙を有している請求の 範囲９の方法。
14. （１４）デバイスが、そこに試料液体を装填又は適用でき、そこからキヤビテイ に流入させうる外表面を有している請求の範囲９の方法。
15. （１５）毛細管セル内又はセルヘの入口通路内にあるフイルター又は透析膜のよ うな試料濃縮手段又は車択性バリヤーを更に含んでいる請求の範囲１のデバイス 。
16. （１６）導波管表面上にありかつ表面プラズモン共鳴効果を示しうる、約５０ｎ ｍの厚さまでの銀被膜のような伝導性物質の薄い被膜の上に固定化試薬が重つて いる請求の範囲１のデバイス。
17. （１７）薄層材料がフツ化マグネシウム又はシリカからなる請求の範囲３のデバ イス。
18. （１８）毛細管セルの液体内容物を毒気的に測定するための電極構造を更に含む 請求の範囲１のデバイス。
19. （１９）導波管が、入口開口、光学的になめらかな鋳造光出口のエツジ、又は鋳 造した液体入口チヤネルのような鋳造表面の特性を適宜有している正確なプラス チツク鋳造物である請求の範囲１のデバイス。
20. （２０）添付の記載及び図面の１つ又は複数の特徴の１つ以上を特徴とする請求 の範囲１又は９のデバイス又は方法。