(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度が不明である少なくとも１種類の検体を含む液体試料を受けるためのポートを有する試料装置であって、前記ポートと予め決められた試料試薬が入れられた試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料捕捉分子ウェルと試料振動ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通する前記試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた下方値コントロール試薬が入れられた下方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと下方値コントロール振動ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、
導波管材料を含む壁をそれぞれの付近に有する前記試料捕捉分子ウェル及び前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、それぞれが所定の導波管材料に対して取り付けられる前記領域とを備えることを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うためのアッセイカートリッジ。
【請求項２】
少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値コントロール試薬が入れられた上方値コントロール試薬ウェルを有し、、前記上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する上方値コントロール振動ウェルを有し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルは導波管材料を含む壁を付近に有するとともに前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの内部において少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有し、前記捕捉分子領域のそれぞれは所定の導波管材料に対して取り付けられる上方値コントロール装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項３】
濃度が不明である少なくとも１種類の検体を含む液体試料を受けるためのポートを有する試料装置であって、前記ポートと予め決められた試料試薬が入れられた試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する前記試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた下方値コントロール試薬が入れられた下方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、
導波管材料を含む壁をそれぞれの付近に有する前記試料捕捉分子ウェル及び前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、それぞれが所定の導波管材料に対して取り付けられる前記領域とを備えることを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うためのアッセイカートリッジ。
【請求項４】
少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値コントロール試薬が入れられた上方値コントロール試薬ウェルを有し、、前記上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルは導波管材料を含む壁を付近に有するとともに前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの内部において少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有し、前記捕捉分子領域のそれぞれは所定の導波管材料に対して取り付けられる上方値コントロール装置を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項５】
前記ポートは試料カップであることを特徴とする請求項１または３に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項６】
前記試料液を前記試料試薬ウェルに移送し、前記試料液と前記試料試薬とを前記試料試薬ウェルから前記試料捕捉分子ウェルに移送するための試料移送手段と、
前記下方値コントロール試薬を前記下方値コントロール捕捉分子ウェルに移送するための下方値コントロール移送手段と、
前記上方値コントロール試薬を前記上方値コントロール捕捉分子ウェルに移送するための上方値コントロール移送手段とを更に備えることを特徴とする請求項２または４に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項７】
前記試料カップと前記試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルのそれぞれの間の第１の弁セットと、
前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間の第２の弁セットと、
前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェルとの間の第３の弁セットとを更に備えることを特徴とする請求項５に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項８】
前記試料試薬ウェルと前記試料振動ウェルとの間において前記試料捕捉分子ウェルを通じて前記液体試料と前記試料試薬とを振動させるための試料振動手段と、
前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルとの間において前記下方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて前記下方値コントロール試薬を振動させるための下方値コントロール振動手段と、
前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間において前記上方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて前記上方値コントロール試薬を振動させるための上方値コントロール振動手段とを更に備えることを特徴とする請求項２または４に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項９】
前記試料捕捉分子ウェル、前記下方値コントロール捕捉分子ウェル及び前記上方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの導波管材料が一個の導波管を含み、これらの捕捉分子ウェルは導波管に対向する不透明な粗い壁表面を備えることを特徴とする請求項２または４に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１０】
前記導波管材料は一個の導波管を含み、導波管は周縁部において光受容手段を更に備え、光受容手段は光源からの光線を受けるように構成されることを特徴とする請求項１または３に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１１】
前記光受容手段により受けられる前記光線の一部を出力するように構成された光出力手段を前記導波管が更に備えることを特徴とする請求項10に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１２】
前記導波管材料は前記ハウジングに着脱可能に取り付けられた一個の導波管を含むことを特徴とする請求項１または３に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１３】
前記捕捉分子は、抗体、抗体フラグメント、全抗原性分子、抗原性分子フラグメント、オリゴペプチド、核酸、オリゴ核酸、膜受容体、ペプチド及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１または３に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１４】
前記試料試薬ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する予め決められた第２試薬が入れられた第２試料試薬ウェルと、第２試料試薬ウェルと前記試料カップとに流体の移動が可能であるように連通する試料貯留ウェルとを前記試料装置が更に備えることと、
前記下方値コントロール装置は予め決められた第２下方値コントロール試薬を含む第２下方値コントロール試薬ウェルを備え、前記第２下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通することと、
前記上方値コントロール装置は予め決められた第２上方値コントロール試薬を含む第２上方値コントロール試薬ウェルを備え、前記第２上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通することとを特徴とする請求項５に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１５】
前記試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間、前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間及び前記上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェルとの間の少なくともいずれか一箇所において配置される乱流を生じさせる手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１６】
前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する試料振動ウェルと、
前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する下方値コントロール振動ウェルと、
前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する上方値コントロール振動ウェルとを更に備えることを特徴とする請求項４に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１７】
前記試料捕捉分子ウェルと前記試料振動ウェルとの間、前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルとの間及び前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間の少なくともいずれか一箇所において配置される乱流を生じさせる手段を更に備えることを特徴とする請求項１、２または16に記載のアッセイカートリッジ。
【請求項１８】
濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるためのポートを有する試料装置であって、前記ポートは、蛍光標識を有するトレーサー分子を含む予め決められた試料試薬が入れられた第１試料試薬ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する試料振動ウェルを有する試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた下方値コントロール試薬が入れられた第１下方値コントロール試薬ウェルを有し、前記第１下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する試料振動ウェルを有する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの付近の壁を形成する導波手段であって、光源からの光線を受けるように形成された受容レンズをその周縁において備える導波手段と、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の導波管手段に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、
を備えるアッセイカートリッジを提供することと、
予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、
前記試料液を前記第１試料試薬ウェルに導入して前記試料試薬と混合することと、
前記試料液／試料試薬混合物を前記捕捉分子ウェル内に移送し、前記試料液／試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
前記下方値コントロール試薬混合物を前記下方値コントロール捕捉分子ウェル内に移送し、前記下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわたって伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することによりトレーサー分子が蛍光を発することと、
前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の濃度を決定することと、
を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。
【請求項１９】
少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値コントロール試薬が入れられた第１上方値コントロール試薬ウェルを有する上方値コントロール装置であって、前記第１上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する上方値コントロール振動ウェルを有し、前記第１上方値コントロール試薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有するとともに前記第１上方値コントロール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有する上方値コントロール装置を更にハウジングが備え、
前記上方値コントロール試薬混合物を前記上方値コントロール捕捉分子ウェル内に移送し、前記上方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることを更に含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるためのポートを有する試料装置であって、前記ポートは、試料貯留ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料貯留ウェルと予め決められた第２試料試薬が入れられた第２試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第２試料試薬ウェルとトレーサー分子を含む予め決められた第１試料試薬が入れられた第１試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する試料振動ウェルを有する試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた第２下方値コントロール試薬が入れられた第２下方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記第２下方値コントロール試薬ウェルと予め決められた第１下方値コントロール試薬が入れられた第１下方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する下方値コントロール振動ウェルを有する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの付近の壁を形成する導波管であって、光源からの光線を受けるように形成された受容レンズをその周縁において備える導波管と、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の導波管に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、
を備えるアッセイカートリッジを提供することと、
予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、
前記試料液を前記第２試料試薬ウェルに移送して前記第２試料試薬と混合することと、
前記試料液／第２試料試薬混合物を前記第１試料試薬ウェル内に移送して、前記第１試料試薬と混合することと、
前記試料液／第２試料試薬／第１試料試薬混合物を前記試料捕捉分子ウェル内に移送し、試料液／第２試料試薬／第１試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
前記第２下方値コントロール試薬を前記第１下方値コントロール試薬ウェル内に移送し、前記第２下方値コントロール試薬と前記第１下方値コントロール試薬とを接触させることと、
前記第２下方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物を前記下方値コントロール捕捉分子ウェル内に導入し、前記第２下方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわたって伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することによりトレーサー分子が蛍光を発することと、
前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の濃度を決定することとを含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。
【請求項２１】
少なくとも一種類の検体を既知の濃度にて含む予め決められた第２上方値コントロール試薬が入れられた第２上方値コントロール試薬ウェルを有する上方値コントロール装置であって、前記第２上方値コントロールウェルと予め決められた第１上方値コントロール試薬が入れられた第１上方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する上方値コントロール振動ウェルを有し、前記第１上方値コントロール試薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有し、前記第１上方値コントロール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有する上方値コントロール装置をアッセイカートリッジのハウジングが更に備え、
前記第２上方値コントロール試薬を前記第１上方値コントロール試薬ウェルに移送し、前記第２上方値コントロール試薬と前記第１上方値コントロール試薬とを接触させることと、
前記第２上方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物を前記上方値コントロール捕捉分子ウェルに移送し、前記第２上方値コントロール試薬／第２下方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
前記試料液中の検体の濃度を上方値コントロール捕捉分子ウェルの蛍光の強度と比較することとを更に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるためのポートを有する試料装置であって、前記ポートは、蛍光標識を有するトレーサー分子を含む予め決められた試料試薬が入れられた第１試料試薬ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた下方値コントロール試薬が入れられた第１下方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記第１下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの付近の壁を形成する導波手段であって、光源からの光線を受けるように形成された受容レンズをその周縁において備える導波手段と、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の導波管手段に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、
を備えるアッセイカートリッジを提供することと、
予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、
前記試料液を前記第１試料試薬ウェルに導入して前記試料試薬と混合することと、
前記試料液／試料試薬混合物を前記捕捉分子ウェル内に移送し、前記試料液／試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
前記下方値コントロール試薬混合物を前記下方値コントロール捕捉分子ウェル内に移送し、前記下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわたって伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することによりトレーサー分子が蛍光を発することと、
前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の濃度を決定することと、
を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。
【請求項２３】
少なくとも一種類の検体を既知の高い濃度にて含む予め決められた上方値コントロール試薬が入れられた第１上方値コントロール試薬ウェルを有する上方値コントロール装置であって、前記第１上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有し、前記第１上方値コントロール試薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有するとともに前記第１上方値コントロール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有する上方値コントロール装置を更にハウジングが備え、
前記上方値コントロール試薬混合物を前記上方値コントロール捕捉分子ウェル内に移送し、前記上方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることを更に含むことを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含む液体試料を受けるためのポートを有する試料装置であって、前記ポートは、試料貯留ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記試料貯留ウェルと予め決められた第２試料試薬が入れられた第２試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第２試料試薬ウェルとトレーサー分子を含む予め決められた第１試料試薬が入れられた第１試料試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１試料試薬ウェルと試料捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する試料装置と、少なくとも一種類の検体を既知の低い濃度にて含む予め決められた第２下方値コントロール試薬が入れられた第２下方値コントロール試薬ウェルを有する下方値コントロール装置であって、前記第２下方値コントロール試薬ウェルと予め決められた第１下方値コントロール試薬が入れられた第１下方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１下方値コントロール試薬ウェルと下方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有する下方値コントロール装置とを備えるハウジングと、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの付近の壁を形成する導波管であって、光源からの光線を受けるように形成された受容レンズをその周縁において備える導波管と、
前記試料捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれの内部に配置される少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域であって、所定の導波管に対して取り付けられる前記捕捉分子領域と、
を備えるアッセイカートリッジを提供することと、
予め決められた量の試料液を前記ポートに導入することと、
前記試料液を前記第２試料試薬ウェルに移送して前記第２試料試薬と混合することと、
前記試料液／第２試料試薬混合物を前記第１試料試薬ウェル内に移送して、前記第１試料試薬と混合することと、
前記試料液／第２試料試薬／第１試料試薬混合物を前記試料捕捉分子ウェル内に移送し、試料液／第２試料試薬／第１試料試薬混合物と前記試料捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
前記第２下方値コントロール試薬を前記第１下方値コントロール試薬ウェル内に移送し、前記第２下方値コントロール試薬と前記第１下方値コントロール試薬とを接触させることと、
前記第２下方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物を前記下方値コントロール捕捉分子ウェル内に導入し、前記第２下方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物と前記下方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
光線を前記導波管レンズ内に進行させ、前記光線は前記導波管の全長にわたって伝播し、前記捕捉分子と相互作用したトレーサー分子に作用することによりトレーサー分子が蛍光を発することと、
前記試料捕捉分子ウェルの捕捉分子領域と下方値コントロール捕捉分子ウェルの捕捉分子領域との間の蛍光の強度の比較により前記試料溶液中の前記検体の濃度を決定することと、
を含むことを特徴とする均質な免疫蛍光測定法を行うための方法。
【請求項２５】
少なくとも一種類の検体を既知の濃度にて含む予め決められた第２上方値コントロール試薬が入れられた第２上方値コントロール試薬ウェルを有する上方値コントロール装置であって、前記第２上方値コントロールウェルと予め決められた第１上方値コントロール試薬が入れられた第１上方値コントロール試薬ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１上方値コントロール試薬ウェルと上方値コントロール捕捉分子ウェルとは互いに流体の移動が可能であるように連通し、前記第１試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間に配置された乱流を生じさせるための手段を有し、前記第１上方値コントロール試薬ウェルは付近に導波管材料を含む壁を有するとともに前記第１上方値コントロール試薬ウェル内に配置された少なくとも一箇所の捕捉分子を含む領域を有する上方値コントロール装置をアッセイカートリッジのハウジングが更に備え、
前記第２上方値コントロール試薬を前記第１上方値コントロール試薬ウェルに移送し、前記第２上方値コントロール試薬と前記第１上方値コントロール試薬とを接触させることと、
前記第２上方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物を前記上方値コントロール捕捉分子ウェルに移送し、前記第２上方値コントロール試薬／第２下方値コントロール試薬混合物と前記上方値コントロール捕捉分子ウェルの前記捕捉分子領域とを接触させることと、
前記試料液中の検体の濃度を上方値コントロール捕捉分子ウェルの蛍光の強度と比較することとを更に含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
前記試料液／第２試料試薬／第１試料試薬混合物を第１試料試薬ウェルと第２試料試薬ウェルとの間において移送し、試料溶液／第１試薬／第２試薬混合物を攪拌することと、
前記第２下方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物を第１下方値コントロール試薬ウェルと第２下方値コントロール試薬ウェルとの間において移送し、第２下方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物を攪拌することと、
前記第２上方値コントロール試薬／第１上方値コントロール試薬混合物を第１上方値コントロール試薬ウェルと第２上方値コントロール試薬ウェルとの間において移送し、第２上方値コントロール試薬／第１上方値コントロール試薬を攪拌することとを更に含むことを特徴とする請求項21または25に記載の方法。
【請求項２７】
前記試料捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する試料振動ウェルと、
前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する下方値コントロール振動ウェルと、
前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと互いに流体の移動が可能であるように連通する上方値コントロール振動ウェルを前記方法において使用される前記アッセイカートリッジが更に備えることを特徴とする請求項23または25に記載の方法。
【請求項２８】
蛍光の検出に先立って前記試料液／第２試料試薬／第１試料試薬混合物を前記第１試料試薬ウェルと前記試料振動ウェルとの間において前記試料捕捉分子ウェルを通じて振動させることと、
蛍光の検出に先立って前記第２下方値コントロール試薬／第１下方値コントロール試薬混合物を前記第１下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルとの間において前記下方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて振動させることと、
蛍光の検出に先立って前記第２上方値コントロール試薬／第１上方値コントロール試薬混合物を前記第１上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間において前記上方値コントロール捕捉分子ウェルを通じて振動させることとを更に含むことを特徴とする請求項19、21または27に記載の方法。
【請求項２９】
前記捕捉分子ウェル、前記下方値コントロール捕捉分子ウェル及び前記上方値コントロール捕捉分子ウェルのそれぞれが導波管と対向する不透明な粗い表面を備えることを特徴とする請求項19、21、23または25に記載の方法。
【請求項３０】
前記導波管が前記受光レンズによって受けられた前記光線の一部分を出力するように形成された出力レンズを更に備えることを特徴とする請求項18、20、22または24に記載の方法。
【請求項３１】
前記捕捉分子は、抗体、抗体フラグメント、全抗原性分子、抗原性分子フラグメント、オリゴペプチド、核酸、オリゴ核酸、膜受容体、ペプチド及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項18、20、22または24に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１試料試薬ウェルと前記試料捕捉分子ウェルとの間、前記第１下方値コントロール試薬ウェルと前記下方値コントロール捕捉分子ウェルとの間及び前記第１上方値コントロール試薬ウェルと前記上方値コントロール捕捉分子ウェルとの間の少なくともいずれか一箇所に配置された乱流を生じさせる手段を前記アッセイカートリッジは更に備えることを特徴とする請求項19または21に記載の方法。
【請求項３３】
前記試料捕捉分子ウェルと前記試料振動ウェルの間、前記下方値コントロール捕捉分子ウェルと前記下方値コントロール振動ウェルの間及び前記上方値コントロール捕捉分子ウェルと前記上方値コントロール振動ウェルとの間の少なくともいずれか一箇所に配置された乱流を生じさせる手段を前記アッセイカートリッジは更に備えることを特徴とする請求項19、21または27に記載の方法。
【請求項３４】
前記試料液を前記第１試料試薬ウェルに移送し前記試料試薬と混合する工程が、試料液／試料試薬混合物を前記第１試料試薬ウェルと前記ポートとの間において移送し、試料液／試料試薬混合物を攪拌することを含むことを特徴とする請求項18または22に記載の方法。
【請求項３５】
試料液を受けるための開口を含むハウジング及び導波管に取り付けられた捕捉分子を含む少なくとも一箇所の領域を含むアッセイカートリッジを提供することと、濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含むと考えられる前記試料液を導入することにより前記試料液と前記捕捉分子とが接触し、改良点は前記捕捉分子上にて前記試料液を振動させることにより特徴づけられることとを含む均質な免疫蛍光測定法を行うための改良された方法。
【請求項３６】
試料液を受けるためのカートリッジ移行を含むハウジング及び導波管に取り付けられた捕捉分子を含む少なくとも一箇所の領域を含むアッセイカートリッジを提供することと、濃度が不明である少なくとも一種類の検体を含むと考えられる前記試料液を導入することにより前記試料液と前記捕捉分子とが接触し、改良点は、前記捕捉分子上にて前記試料液の乱流を生じさせることにより特徴づけられることとを含む均質な免疫蛍光測定法を行うための改良された方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は検体試料を迅速に分析するための装置及び方法に関する。更に詳しくは試料の試験用カートリッジ及び関連する診断装置に関する。
発明の背景
ユタ州立大学研究財団（The University of Utah Research Foundation）による国際特許出願第PCT/US/05567号（国際公開特許公報第94/27137号、公開日1994年11月24日）には、多検体均質蛍光免疫測定法のための装置が開示されている。開示されている装置は、平面状導波管を使用したものである（国際公開特許公報第94/27137号の図12A、12B及び13等を参照）。
トレーサー分子が発する蛍光により検体を光学的に検出するという手法に基づいたバイオセンサ装置は近年多大な関心を集めている。こうした装置は診断、研究の両方の目的において有用である。特に固体相蛍光免疫測定法（Solid−phasefluoro−immunoassay）は、検体に対して特異的な抗体あるいは抗体分子の一部分を基板上に固定し、検体の抗体に対する結合により直接的、間接的に（標識されたトレーサーなどにより）蛍光が発生するというものであるが、これは光学的バイオセンサとして重要な手法となりつつある。
多くの固体相蛍光免疫測定法においては、適当な感度を得るうえで、蛍光を測定する前に「洗浄」工程を行い、結合しなかったトレーサーを除去する必要がある。これは特に、血液、血清、尿といった体液中の検体のようにナノモル以下の濃度で存在する検体を検出するうえで重要である。しかし、この洗浄工程は煩わしいものであり、再現性のある正確な結果を得るためにはテクニシャンがこの工程に労力を費やさなければならない。この問題は、国際公開特許公報第94/27137号において、洗浄工程を行わずに10-10〜10-13モルかそれ以下の濃度の検体を検出する感度を実現した蛍光免疫測定システムによって解決されている。国際公開特許公報第94/27137号において考察されている光学的手法は全内部反射（Total internal reflection,TIRと略記）として公知のものである。導波管を伝播する光線が、導波管とより小さい屈折率を有する周囲の媒質との境界面で内部に全反射される場合に生じる光をエバネッセント光（Evanescent light）と呼ぶ。この内部反射した光の電磁場の一部は周囲の媒質中に進行し、エバネッセント光場（Evanescent light field）を形成する。
エバネッセント光の強度は導波管面からの距離に伴って指数関数的に低下する。蛍光免疫測定法においては、エバネッセント光により、固定された結合物質に直接的、間接的に結合したトレーサー分子は選択的に励起されるが、エバネッセント光の透過距離外にある溶液中の結合していないトレーサーは励起されず、「バックグラウンド」の蛍光に寄与しない。蛍光測定におけるエバネッセント光場の利用は、しばしば「エバネッセント検地」（Evanescent sensing）と呼ばれる。ガラスやこれに類似した二酸化珪素材料またはポリスチレンのような光学プラスチックを使用し、周囲の媒質が水溶液である場合、エバネッセント光による有効励起範囲は一般的に導波管表面より1000〜2000オングストロームの範囲である。この距離は導波管表面上の捕捉分子（抗体、受容体などの分子やこれらの一部）に結合したトレーサー分子の大部分を励起するうえで充分であり、溶液中に結合していない状態で存在する自由トレーサーの大部分は励起されない。この結果生じる蛍光は固定された捕捉分子に結合したトレーサーの量、したがって存在する検体の量を示す。
導波管により、エバネッセント光場を利用した効率的な測定を行うことが可能である溶液の最大深度は、溶液中へのエバネッセント光の透過深度にほぼ等しく、トレーサーが発する蛍光の内、導波管を透過するものを利用して導波管の表面に結合したトレーサーからの蛍光を選択的に測定することも可能である。
カーター（Carter）に付与された米国再発行特許第RE33,064号、フラナガン（Flanagan）等に付与された米国特許第5,081,012号、ケック（Keck）に付与された米国特許第4,880,752号、アトリッジ（Attridge）に付与された米国特許第5,166,515号、スロバチェク（Slovacek）及びラブ（Love）に付与された米国特許第5,156,976号、スロバチェク（Slovacek）等により出願された欧州特許公開公報第0517516号及び欧州特許公開公報第0519623号はいずれもエバネッセント光による検出の原理を利用した蛍光免疫測定法のための装置を開示している。
血液試料中のウィルスに対する抗体の検査のような「日常」の検査における迅速化と利便性のうえで、使い捨て可能で、多くの試料を同時に検査することが可能なエバネッセント光免疫蛍光バイオセンサが望ましい。多試料同時検査が可能であることにより、少なくとも一つの試料と、高い値の方のコントロール試料（高濃度の検体分子を予め装填した試料など）と、低い値の方のコントロール試料（ブランク試料）を同時に照射して測定することが可能である。多試料同時検査が可能であることによりまた、複数の試料の検査手順が迅速化され、通常の光源を使用した場合に励起用の光のレベルが異なることによる影響が低減する。また医療従事者にとって検査機関に試料を送ることなく自ら蛍光免疫測定法を行えることが望ましい。
したがって比較的に取り扱いに不慣れな使用者によっても経済的かつ迅速に使用することが可能であり、かつ望ましい感度を有するエバネッセント光バイオセンサシステムに対する需要は依然存在する。
発明の開示
本発明はエバネッセント光の原理に基づき、扱いに不慣れな使用者であっても、ピコモルよりも低い濃度の複数の検体を、経済的かつ迅速に検査することが可能な均質な免疫蛍光測定のための装置及び方法を備えたシステムに関する。装置は全体として図13に示されるような自蔵式の「フットプリント」アッセイ装置1300として構成されることが好ましい。アッセイ装置1300は、オフィスにおいて高度な免疫測定技術を持たない医療従事者による使用を可能にするため、小型かつ比較的高い経済性を有するように構成されている。アッセイ装置1300は、アッセイ装置ハウジング1306のカートリッジホルダー1304内に挿入される一個以上のアッセイカートリッジ1302を備える。
以下により詳細に記述されるように、カートリッジ1302は、下方値のコントロール試料（Low control sample）部分と、少なくとも一個の検査試料部分と、好ましくは上方値のコントロール試料（High control sample）部分を備える。これらの部分はそれぞれ、カートリッジ1302内のウェル内に収容された少なくとも一箇所の予め装填された試薬を含む。アッセイを行ううえで、医療従事者は適当なカートリッジ内に配置された試料カップ内に試料を入れ、カートリッジ1302をカートリッジホルダー1304内に挿入するだけでよい。
カートリッジ1302は第１と第２の互いに平行な平面状表面とこれらの間に延びるエッジとを有する平面状導波管を備えるバイオセンサを含む。エッジは内部を伝播していく光を受けるための受光部分を備える。半円柱状のレンズ（もしくはこれに相当するもの）が、カートリッジ1302の受光部分に隣接して配置された導波管に合わせて光学的に調整される。
導波管の少なくとも一箇所の表面上に多数の捕捉分子が固定される。上方値のコントロール試料部分、下方値のコントロール試料部分及び検査試料のコントロール部分のそれぞれは導波管の表面を含む付属のウェルを備え、それぞれの部分の内容物は捕捉分子に接触する。ウェルは膜や一方向弁のような内容物がこぼれることを防止するための手段を備える場合もある。捕捉分子は特定の検体に対して特異的に結合するように構成されている。捕捉分子は異なる検体のそれぞれに対して特異性を有する複数種類の化学種を含むことも可能であり、異なる化学種は導波管表面上の互いに独立した異なる領域に配置される。
アッセイ装置のハウジング1306は、導波管から、導波管の付近においてエバネッセント光場を形成する、カートリッジの半円柱状レンズ上の受光領域を通じてシート状の光線を供給するように形成及び配置された光源を利用している。捕捉分子には蛍光を放射するトレーサー分子が結合し、トレーサー分子は導波管を伝播する光線により付近の溶液中において生じるエバネッセント光場によって励起される。導波管中を伝播する光線は導波管の端部または周縁部より導入される。
アッセイ装置のハウジング1306はまた、エバネッセント光領域からの蛍光を直接集光するために内部に配置された検出手段を備える。直接集光とは蛍光の導波管中への進行を必要としないものとして定義される。検出手段は導波管表面の異なる領域において生じる多数の蛍光信号を同時かつ別々に集めるように形成されたイメージ検出器であることが望ましい。したがって放射された蛍光はエバネッセント光の透過領域から直接的に集められ、導波管の端部や周縁から集められるわけではない。イメージ検出器は平行な平面上に互いに間隔をおいて配置された多数の光検出要素と、個々の蛍光信号を対応する光検出要素上に集束させるレンズ（またはこれに相当する手段）とを備える。
アッセイ装置のハウジングはまた、カートリッジ1302がカートリッジホルダー1304内に挿入される際にカートリッジ1302上に配置されたポートを介して接続される内部ポンプ（またはこれに相当する手段）を備える。このポンプによりカートリッジ1302内に配置される複数の弁に対して陽圧、陰圧あるいは大気圧が供給される。弁はアッセイ装置1300において、試薬と試料とをカートリッジ1302内の適当な隔室に移動させるために使用される。ポンプは更に試料と試薬とを導波管表面（捕捉分子を有する）上にわたって前後に振動させ、アッセイの精度を高める乱流を生じさせるための手段を備える。
【図面の簡単な説明】
以下は本発明の好ましい実施形態を示す図面である。異なる図中において相同部材は同じ番号にて示した。
図１は、本発明に基づくカートリッジの側断面図。
図２は、図１の２−２線に沿った本発明のカートリッジの実施例の平面断面図。
図３は、本発明に基づくカートリッジの別の一実施例の側断面図。
図４は、本発明に基づくカートリッジのモジュール式実施例を示す側断面図。
図５は、本発明に基づく導波管の一部分と、競争免疫蛍光測定法の生化学的構成要素を示す模式的側断面図。
図６は、本発明の多試薬ウェルカートリッジを示す平面図。
図７は、図６の７−７線に沿った本発明の多試薬ウェルカートリッジの側断面図。
図８は、本発明の振動ウェルと抗体ウェルとの間の開口内の複数のバッフルを示す側断面図。
図９は、本発明の試薬／抗体ウェル弁と抗体ウェルとの間の開口内の複数のバッフルを示す側断面図。
図10は、本発明の流体振動機構を示す側面図。
図11は、本発明の流体振動機構を示す平面図。
図12は、揺動した場合としない場合の全血と血漿CKMBアッセイを示すグラフ。
図13は、本発明の実施において有用なアッセイ装置ハウジングの平面図。
発明を実施するための最良の形態
図１には、本発明において使用される好ましいカートリッジ100が側断面図にて示されている。図２は、本発明のカートリッジ100の実施例の、図１の線２−２に沿った平面断面図である。カートリッジ100は、試料カップ104と試料試薬ウェル106とを備えたハウジング102からなる。試料カップ104と試料試薬ウェル106とは試料カップアウトレット108を介して互いに流体が移動可能に連通している。試料カップアウトレット108は試料カップ104から、好ましくは疎水性の膜弁である試料カップ／試料試薬ウェル弁110に延びる。試料カップ／試料試薬ウェル弁110は試料試薬ウェルインレット112に連通し、試料試薬ウェルインレット112は試料試薬ウェル106内に延びる。試料カップ／試料試薬ウェル弁110もまた試料第１ポート114に対して流体移動可能に連通し、試料第１ポート114は加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図に示されていない）に連結されている。本発明において使用される加圧／真空ポンプは、米国ニューハンプシャー州ホリス（Hollis）のパーカー・ハニフィン  コーポレーション（Parker−Hannifin Corp.,）の一部門であるニュートロニクス社（Pneutronics）により製造される製品のようなASFポンプであることが好ましい。加圧／真空ポンプはカートリッジへの空気流を調整するための一連のソレノイド弁を備えることが好ましい。この空気流により試料カップ／試料試薬ウェル弁110のような疎水性膜弁の開閉を行い、カートリッジ100内の流体に対して陽圧または陰圧を作用させることが可能である。あるいはまた空気流は外に逃がされる。
試料試薬ウェル106と試料抗体ウェル116とは試料試薬ウェルアウトレット118を介して互いに流体が移動可能であるように連通し、試料試薬ウェルアウトレット118は試料試薬ウェル106から試料試薬／試料抗体ウェル弁120に延びる。試料試薬／試料抗体ウェル弁120と試料振動ウェル126ともまた、試料振動／試料抗体ウェルポート128を介して互いに流体の移動が可能であるように連通する。試料振動ウェル126と試料第３ポート130ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通し、試料第３ポート130は加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に対して連結される。
カートリッジ100は更に下方値コントロール試薬ウェル132を備える。下方値コントロール試薬ウェル132と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された下方値コントロール第１ポート（図示されていないが、試料第１ポート114と同様である）とは、下方値コントロール試薬ウェルインレット134と、下方値コントロール試薬ウェル弁（図示されていないが、試料カップ／試料試薬ウェル弁110と同様である）とを介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。下方値コントロール試薬ウェル132と下方値コントロール抗体ウェル136ともまた、下方値コントロール試薬ウェルアウトレット138を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。下方値コントロール試薬ウェルアウトレット138は下方値コントロール試薬ウェル132から下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁（図示されていないが試料試薬／試料抗体ウェル弁120と同様である）に延びる。下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁（図示されていない）は下方値コントロール抗体ウェルインレット140に連通する。下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁（図示されていない）と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された下方値コントロール第２ポート（図示されていないが試料第２ポートと同様である）ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
更に、下方値コントロール抗体ウェル136と下方値コントロール振動ウェル142とが下方値コントロール振動／下方値コントロール抗体ウェルポート144を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。下方値コントロール振動ウェル143と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に連結された下方値コントロール第３ポート（図示されていないが、試料第３ポートと同様である）ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
カートリッジ100は更に上方値コントロール試薬ウェル148を備える。上方値コントロール試薬ウェル148と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された上方値コントロール第１ポート（図示されていないが、試料第１ポート114と同様である）とは、上方値コントロール試薬ウェルインレット150と、上方値コントロール試薬ウェル弁（図示されていないが、試料カップ／試料試薬ウェル弁110と同様である）とを介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。上方値コントロール試薬ウェル148と上方値コントロール抗体ウェル152ともまた、上方値コントロール試薬ウェルアウトレット154を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。上方値コントロール試薬ウェルアウトレット154は上方値コントロール試薬ウェル148から上方値コントロール試薬／上方値コントロール抗体ウェル弁（図示されていないが試料試薬／試料抗体ウェル弁120と同様である）に延びる。上方値コントロール試薬／上方値コントロール抗体ウェル弁（図示されていない）は上方値コントロール抗体ウェルインレット156に連通する。上方値コントロール試薬／上方値コントロール抗体ウェル弁（図示されていない）と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された上方値コントロール第２ポート（図示されていないが試料第２ポートと同様である）ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
更に、上方値コントロール抗体ウェル152と上方値コントロール振動ウェル158とが上方値コントロール振動／上方値コントロール抗体ウェルポート160を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。上方値コントロール振動ウェル158と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に連結された上方値コントロール第３ポート（図示されていないが、試料第３ポートと同様である）ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
試料抗体ウェル116、下方値コントロール抗体ウェル136及び上方値コントロール抗体ウェル152はそれぞれ下方の壁と上方の壁の表面として導波管164を備える（試料抗体ウェル116のみにて示される）。抗体ウェルの上方の壁の表面166は光吸収性の材料（不透明材料のような）から形成されることが好ましい。導波管164は試料抗体ウェル116、下方値コントロール抗体ウェル136及び上方値コントロール抗体ウェル152のそれぞれにおいて下方の壁を構成するうえで平面状であることが好ましい。導波管164は屈折率が1.33よりも大きい（水の屈折率が1.33である）ポリスチレン、ポリメチルアクリレート（PMMA）、ポリカーボネートなどの光学プラスチックにて形成されることが好ましい。一実施例（図示されていない）として、導波管164を何種類かのプラスチツクを積層して形成し、この内の一層が構造基板として機能し他の層は光を透過する機能を果たすような構成が可能である。
導波管164は光源（図示されていない）から一定の角度にて入射する光線170を受けるように形成された角度付き積分レンズ168を備える。この目的において、一定の入射角にて入射する光線170は、中心波長がそれぞれほぼ488〜514.5ナノメーター（nm）と600〜900nmである光線を発生するアルゴンイオンレーザまたはレーザダイオードのようなレーザ光源にて発生することが好ましい。一定の角度にて入射する光線170は、従来技術において公知である円柱状レンズ及び球状レンズの少なくともいずれか一方を利用することにより、導波管164の光受容部172に近い幅を有し、比較的に小さい厚さ（好ましくは受光レンズ168の厚さの25〜90％の厚さ）を有するシート状に形成される。
角度付き積分レンズ168に入射する光線170は、入射されるレーザ光線の出力に対して、導波管164の抗体ウェル116内の部分上に形成されるエバネッセント光場の表面パワー密度（すなわち強度）が増大するような角度に調整される。好ましくは、積分レンズ168を通過した後の全てのレーザ光の入射角度として導波管／溶液の境界面（図示されていない）の臨界角に近いがこれよりも小さい角度が選択される。光線の平均入射角174がこの臨界角に近いほどエバネッセント光の強度の増加は大きい。しかし、光線の平均入射角174が臨界角に近過ぎる場合、入射光の一部が導波管／溶液境界面550（図５に示される）において逃げてしまい、溶液中の結合していない標識による蛍光が大幅に増大する。すなわち実験的に決定される最適角度が存在する。一般的には、臨界角より数度（約５〜10度）だけ小さい光線の入射角174が好適である。
透明な（結晶のような）ポリスチレン製の導波管においては、臨界角は約33度であり、本発明に基づく好ましい入射角は約15〜25度の範囲の角度である。この条件の下では、ほぼ０度の光線の入射角を用いた場合と比較してエバネッセント光の強度は少なくとも約２倍に増加する。
図３は、本発明の別のカートリッジ300の側断面図である。別のカートリッジ300はカートリッジ100によく似ており、図１と図３とに共通の構成要素は同じ部材番号にて示される。カートリッジ300は、導波管164が抗体ウェル116、136、152のそれぞれの抗体ウェルインレット122、140、156の付近にアウトプットレンズ302を有する点においてカートリッジ100と異なる。アウトプットレンズ300により出力光304が確実に検出される。ブロック（Block）等に付与された米国特許第4,582,809号（1986年４月15日）に記載の、レンズからの光の末端における集光と異なり、本発明においては、以下に述べる２つの理由により出力レンズ302の端部において出力光304は検出される。第１の理由は品質管理手段としてのものである。導波管164を通って出力レンズ302に進む光線170が測定されることにより、カートリッジ300が装置内に適切に配置されているかどうか及び光源が作動しているかどうかを装置の使用者が知ることが可能である。また、診断装置の使用に先立って、装置を調整して出力レンズ302の端部において予め決定された出力光304の強度を測定することによっても、カートリッジ300が適切に配置されたかどうかを確認することが可能である。レンズの端部において出力光を検出することの第２の理由は、導波管164を伝播する光の量を一定にし、もし光の量が一定でない場合にはそのばらつきを吸収することが可能であるように装置を調整することにある。
カートリッジ100は、射出成形のような、公知のいかなる工業的に標準的な成形技術によっても成形することが可能である。しかし導波管164は透明かつ光学的品質の高いものでなければならず、これは導波管164をカートリッジ100のような、より大きな構成の一部分として成形した場合には実現が困難である。更に、試料抗体ウェル116、下方値コントロール抗体ウェル136及び上方値コントロール抗体ウェル152の上方の壁の表面は光吸収性（不透明）の材料にて形成されることが好ましい。光吸収性材料にて形成された上方の壁の表面と透明な導波管とを同時に形成することは困難である。更に、カートリッジ100内の弁システムを成形することも困難である。したがってカートリッジ100はモジュール式の部品として構成することが好ましい。
図４は、本発明のモジュール型カートリッジ400の側断面図である。モジュール型カートリッジ400は上部402、下部404及び着脱式導波管406を備える。弁機構（試料カップ／試料試薬ウェル弁110、試料試薬／試料抗体ウェル弁120など）の位置はカートリッジ上部402とカートリッジ下部404との接合面と一致する。したがって、カートリッジ上部402とカートリッジ下部404との接合に先立って弁機構を所定の位置に挿入することが可能である。カートリッジ上部402とカートリッジ下部404とは適当な接着剤または熱接着により接着することが可能である。着脱式導波管406は、好ましくは、角度付き積分レンズ168の近傍において形成され、カートリッジ下部404に形成された前部クリップ凹部410と嵌合する前部クリップ408を備える。着脱式導波管406は更に、出力レンズ302の近傍において形成され、カートリッジ下部404に形成された後部クリップ凹部414と嵌合する後部クリップ412を備える。前部クリップ408と後部クリップ412とは前部クリップ凹部410と後部クリップ凹部414とに対して嵌合し、着脱式導波管406がカートリッジ下部404に対して着脱可能に取り付けられる。
図５にはアッセイが行われる際の状態が一般的に示されている。導波管164は第２の表面501から幅502だけ離間した少なくとも一つの平面状表面500を有する。少なくとも表面500は試料溶液503に対して接触するように配置されている。表面500上には多数の捕捉分子504が固定されている。試料溶液は、特定の検体の検体分子510とトレーサー分子520とを多数含む。捕捉分子504は個々の検体分子510上に存在する結合部位に対して結合するように選択あるいは構成されている。トレーサー分子520は、先に考察されたように、中心波長がそれぞれ約488〜514.5ナノメーター（nm）と約600〜900ナノメーターである、アルゴンレーザまたはレーザダイオードなどから放射される適当な波長の光の刺激に応じて蛍光を発するように選択あるいは構成されている。トレーサー分子520により放射される蛍光のレベルは捕捉分子に結合した検体の量を示す一つの測定値であり、溶液中の検体分子510の濃度を反映している。
光が導波管164内を伝播し、表面500、501において内部反射される場合、エバネッセント光場が形成される。このエバネッセント光場の強度曲線530は、距離軸532を図のようにとった場合、平面状表面500からの距離に伴って減少する。励起領域540は、トレーサー分子520の充分な量すなわち検出可能な量を励起するうえでエバネッセント光の強度が充分である唯一の領域である（図の縮尺は合っていない）。励起領域540の外側のトレーサー分子520は誘導蛍光をほとんどあるいは全く引き起こさない。励起領域540は通常約1000〜2000オングストロームの深度範囲である。
捕捉分子504は検体分子510に対して反応性を有するものであればよく、全ての抗体、Fabフラグメント、ペプチド、エピトープ、膜受容体、全ての抗原性分子（ハプテン）または抗原性フラグメント、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド、ミメトープ、核酸あるいはこれらの混合物を用いることが可能である。また捕捉分子504として、細胞または細胞器官の膜に通常見られ、検体に対して特異性を有する受容体分子や、こうした受容体の、検体に対して特異的結合性を有する部分を用いることを可能である。
図５は、競合アッセイの概念図である（置換アッセイ（Displacement assay）とも呼ばれる）。しかし、当業者にとっては自明となるであろうが本発明の装置においてサンドウィッチアッセイのような他のアッセイスキームを利用することも可能である。例としてハイブリテック（Hybritech,Inc.）社に付与された米国特許第4,376,110号及び同4,486,530号を参照されたい。
捕捉分子504は従来技術において公知である任意の方法により表面500上に固定することが可能である。しかし、好ましい実施例においては、捕捉分子は部位特異的に固定されている。この応用例において用いられる「部位特異的」とは、捕捉分子の特異的部位が、一般的な先行技術に基づく方法におけるようにランダムな部位ではなく、導波管に対する結合に関わっていることを意味する。先に参照した国際公開特許公報第94/27137号に、光学基体上に抗蛋白質コーティング（protein−resistant coating）を施すことにより基体の表面上に捕捉分子を部位特異的に固定する方法の詳細が示されている。
上述されたように、エバネッセント光の強度は導波管の表面からの距離に伴って急激に減少する。したがって有効励起範囲540内に存在するトレーサー分子520のみがエバネッセント光によって励起され、蛍光を発する。励起範囲540は通常約1000〜2000オングストロームである。この範囲は捕捉分子504に（直接的、間接的に）結合したトレーサー分子の事実上全てが検出されるために充分な範囲であり、溶液中に結合しない状態で存在するトレーサー分子のほとんどが有効範囲の外側になる。蛍光の測定は分光計により行われる。光検出器による蛍光の検出はモノクロメーターあるいはバンドパスフィルターを第２の表面501に向けられた電荷結合素子（CCDと略記される）、増倍型光電管、半導体光ダイオード、またはこれらの検出器の列と組み合わせたものによって行うことが可能である。
図５に示された実施例においては、免疫測定法は競合アッセイであり、トレーサー分子520は、捕捉分子504が検体分子510の代りにトレーサー分子520に結合するように構成されている。検体分子510の濃度が高い場合、トレーサー分子520の大部分は検体分子510によって置換され、捕捉分子504から離れて周囲の溶液中に放出されるため、励起範囲540内のトレーサー分子の数は減少する。捕捉分子に結合した状態のトレーサー分子が減少することにより、蛍光の量が減少する。これに対して、検体分子510の濃度が低い場合、トレーサー分子520の捕捉分子540に対する結合が可能になりトレーサー分子520は励起範囲540内に留まる。
図２を参照すると、導波管164上には、上方値コントロール抗体ウェル152、試料抗体ウェル116及び下方値コントロール抗体ウェル136内においてパッチ180、182及び184が配置されている。パッチ180、182及び184は光ダイオードやCCDカメラの画像のような光検出器あるいは光検出器の要素に対応するように適当な間隔をおいて配置される。パッチ180、182及び184にはそれぞれ異なるFabフラグメントなどが固定されている。したがってそれぞれのパッチの組み合わせ（180、182、184）は異なる検体分子を検出することが可能である。
図６は、本発明の多試薬ウェルカートリッジ600の実施例の平面図である。図７は、図６に示された本発明の多試薬ウェルカートリッジ600の７−７線に沿った側断面図である。カートリッジ600は試料カップ604を備えるハウジング602と試料貯留ウェル606とを有する。試料カップ604と試料貯留ウェル606とは試料カップアウトレット608を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。試料カップアウトレット608は試料カップ604から試料カップ／試料貯留ウェル弁610に延びる。試料カップ／試料貯留ウェル弁610は試料貯留ウェルインレット612に連通し、試料貯留ウェルインレット612は試料貯留ウェル606内に延びる。試料カップ／試料貯留ウェル弁610と加圧／真空ポンプなどの外部の空圧機構（図示されていない）に接続された試料第１ポート614ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
試料貯留ウェル606と第１試料試薬ウェル616とは、試料貯留ウェル606から試料貯留／第１試料試薬ウェル弁620に延びる試料貯留ウェルアウトレット618を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。試料貯留／第１試料試薬ウェル弁620は第１試料試薬ウェルインレット622に連通する。試料貯留／第１試料試薬ウェル弁620と加圧／真空ポンプなどの外部の空圧機構（図示されていない）に接続された試料第２ポート624ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
第１試料試薬ウェル616と第２試料試薬ウェル626とは、第１試料試薬ウェル616から第１試料試薬／第２試料試薬ウェル弁630に延びる試料試薬ウェルアウトレット628を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。第１試料試薬／第２試料試薬ウェル弁630は第２試料試薬ウェルインレット632に連通する。第１試料試薬／第２試料試薬ウェル弁630と加圧／真空ポンプなどの外部の空圧機構（図示されていない）に接続された試料第３ポート634ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
第２試料試薬ウェル626と試料抗体ウェル636とは、第２試料試薬ウェル626から第２試料試薬／試料抗体ウェル弁640に延びる第２試料試薬ウェルアウトレット638を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。第２試料試薬／試料抗体ウェル弁640は試料抗体ウェルインレット642に連通する。第２試料試薬／試料抗体ウェル弁640と加圧／真空ポンプなどの外部の空圧機構（図示されていない）に接続された試料第４ポート644ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通している。
試料抗体ウェル636と試料振動ウェル646とが試料振動／試料抗体ウェルポート648を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。試料振動ウェル646と加圧／真空ポンプなどの外部の空圧機構（図示されていない）に接続された試料第５ポート650ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。
カートリッジ600は更に第１下方値コントロール試薬ウェル652を備える。第１下方値コントロール試薬ウェル652と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された下方値コントロール第１ポート654とは、互いに流体の移動が可能であるように連通している。第１下方値コントロール試薬ウェル652と第２下方値コントロール試薬ウェル656ともまた、第１下方値コントロール試薬ウェルアウトレット658を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。第１下方値コントロール試薬ウェルアウトレット658は第１下方値コントロール試薬ウェル652から第１下方値コントロール試薬／第２下方値コントロール試薬ウェル弁660に延びる。第１下方値コントロール試薬／第２下方値コントロール試薬ウェル弁660は第２下方値コントロール試薬ウェルインレット662に連通する。第１下方値コントロール試薬／第２下方値コントロール試薬ウェル弁660と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された下方値コントロール第２ポート664ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。
第２下方値コントロール試薬ウェル656と下方値コントロール抗体ウェル666ともまた、下方値コントロール試薬ウェルアウトレット668を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。下方値コントロール試薬ウェルアウトレット668は第２下方値コントロール試薬ウェル656から第２下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁670に延びる。第２下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁670は下方値コントロール抗体ウェルインレット672に連通する。第２下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁670と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された下方値コントロール第３ポート674ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。
更に、下方値コントロール抗体ウェル666と下方値コントロール振動ウェル676とが下方値コントロール振動／下方値コントロール抗体ウェルポート678を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。下方値コントロール振動ウェル676と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に連結された下方値コントロール第４ポート680ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。
カートリッジ600は更に第１上方値コントロール試薬ウェル682を備える。第１上方値コントロール試薬ウェル682と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された上方値コントロール第１ポート684とは、互いに流体の移動が可能であるように連通している。第１上方値コントロール試薬ウェル682と第２上方値コントロール試薬ウェル686ともまた、第１上方値コントロール試薬ウェルアウトレット688を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。第１上方値コントロール試薬ウェルアウトレット688は第１上方値コントロール試薬ウェル682から第１上方値コントロール試薬／第２上方値コントロール試薬ウェル弁690に延びる。第１上方値コントロール試薬／第２上方値コントロール試薬ウェル弁690は第２上方値コントロール試薬ウェルインレット692に連通する。第１上方値コントロール試薬／第２上方値コントロール試薬ウェル弁690と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された上方値コントロール第２ポート694ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。
第２上方値コントロール試薬ウェル686と上方値コントロール抗体ウェル696ともまた、上方値コントロール試薬ウェルアウトレット698を介して互いに流体の移動が可能であるように連通している。上方値コントロール試薬ウェルアウトレット698は第２上方値コントロール試薬ウェル686から第２上方値コントロール試薬／上方値コントロール抗体ウェル弁700に延びる。第２上方値コントロール試薬／上方値コントロール抗体ウェル弁700は上方値コントロール抗体ウェルインレット702に連通する。第２上方値コントロール試薬／上方値コントロール抗体ウェル弁700と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された上方値コントロール第３ポート704ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。
更に、上方値コントロール抗体ウェル696と上方値コントロール振動ウェル706とが上方値コントロール振動／上方値コントロール抗体ウェルポート708を介して互いに流体移動可能に連通するように構成することも可能である。上方値コントロール振動ウェル706と加圧／真空ポンプのような外部の空圧機構（図示されていない）に接続された上方値コントロール第４ポート710ともまた、互いに流体の移動が可能であるように連通する。
カートリッジ600は第１試料試薬／第１下方値コントロール試薬横ポート712を備えるように構成し、第１試料試薬／第２試料試薬ウェル弁630と第１下方値コントロール試薬／第２下方値試薬ウェル弁660との間での流体の移動を可能にすることも可能である。同様に、第１下方値コントロール試薬／第２下方値コントロール試薬ウェル弁660と第１上方値コントロール試薬／第２上方値コントロール試薬ウェル弁690との間で流体の移動を可能にするための第１下方値コントロール試薬／第１上方値コントロール試薬横ポート714、第２試料試薬／試料抗体ウェル弁640と第２下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁670との間で流体の移動を可能にするための第２試料試薬／第２下方値コントロール試薬横ポート716、第２下方値コントロール試薬／下方値コントロール抗体ウェル弁670と第２上方値コントロール試薬／上方値コントロール抗体ウェル弁700との間で流体の移動を可能にするための第２下方値コントロール試薬／第２上方値コントロール試薬横ポート718を備えるように構成することが可能である。これらの横ポート（712、714、716、718）によりカートリッジ600内の異なるウェルの間での流体の輸送が任意に行われうるという柔軟性が得られる。
試料抗体ウェル636、下方値コントロール抗体ウェル666及び上方値コントロール抗体ウェル696はそれぞれ下方の壁と上方の壁の表面として導波管720を備える（下方値コントロール抗体ウェル666のみにて示される）。抗体ウェルの上方の壁の表面722は光吸収性の材料（不透明材料のような）から形成されることが好ましい。前述されたように、導波管720は試料抗体ウェル636、下方値コントロール抗体ウェル666及び上方値コントロール抗体ウェル696のそれぞれにおいて下方の壁を構成するうえで平面状であることが好ましい。やはり前述されたように、導波管720は、光源（図示されていない）から一定の入射角で入射する光線726を受けるように形成された角度付き積分レンズ724を備える。
抗体ウェル（図２の116、136、152と図６の636、666、696）内の溶液を振動させることによりアッセイの精度が向上することが分かっている。アッセイの精度の向上は振動により液中に生じる乱流に起因するものである。カートリッジ内の振動は加圧／真空ポンプの弁の開閉動作を行ったり別の振動機構を使用することにより実現することが可能である。例として、試料溶液503に生じる乱流により、平面状表面500（図５参照）に固定された捕捉分子504による検体分子510の捕捉がより効率的になる。乱流は血液、血清などのような粘度の高い試料溶液を用いる際に特に重要である。このような粘度の高い物質により試料溶液503中における各成分の自由な運動が制限される。したがって抗体ウェル内で乱流により各成分が攪拌されなければ、検体分子510と捕捉分子504との接触は大幅に制限される。
抗体ウェル内における乱流を増大させるために、多数のバッフル560（図５参照）を抗体ウェルの上方の壁の表面166上に配置することが可能である。バッフル560は方形、三角形、半円形などのように任意の長さ、高さ、形状に形成することが可能である（断面において）。乱流は抗体ウェルの開口部によっても引き起こされうる。図８には振動ウェルと抗体ウェルとの間の開口内に形成された多数のバッフル800が示されている。例として、図１において、バッフル800を試料振動ウェル126と試料抗体ウェル116の間の試料振動／試料抗体ウェルポート128内に配置することが可能である。図９には、試料／抗体ウェル弁と抗体ウェルの間の開口内に形成された多数のバッフル900が示されている。例として、図１において、バッフル900を試料試薬／試料抗体ウェル弁120と抗体ウェル116の間の試料振動／試料抗体ウェルポート122内に配置することが可能である。
図10と図11には抗体ウェル（図２の116、136、152と図６の636、666、696）内の溶液を振動させるための流体振動機構1000が示されている。流体振動機構1000は、支持板1008の上側表面1006に取り付けられた注射器ハウジング1004内に配置される複数の注射器1002を有する。注射器1002はそれぞれ注射器プランジャ1010を有する。個々の注射器プランジャ1010の一端1012は可動ハウジング1014内に摺動可能に収容される。可動ハウジング1014は１対の摺動ロッド1016上に載置される。好ましくは、可動ハウジング1012は摺動ロッド1016上に載置される複数のリニアベアリング（図示されていない）を有する。摺動ロッド1016は支持板の上面1006に取り付けられた摺動機構1018に取り付けられる。
図に示された実施例において、クランク1020が一端において可動ハウジング1014に対して回転可能に取り付けられ、他端においてクランク環1022に回転可能に取り付けられている。クランク環1022は駆動ライン1026を介して駆動モータ1024によって支持され、回転させられる。駆動モータ1024は変速可能な低RPMモータであることが好ましい。駆動モータ1024は支持板1008の下面1028に取り付けられ、駆動ライン1026が支持板の上面1006に延びる。
したがって、流体振動機構は駆動モータ1024のモータ機構（図示されていない）が回転し、クランク環1022が回転することによって作動する。クランク環1002が回転するとクランク1020により可動ハウジング1014上において往復運動が生じ、可動ハウジング1014が前後方向1030に摺動ロッド1016に沿って摺動する。可動ハウジング1014の運動により注射器プランジャ1010が注射器1002内において前後に摺動する。注射器プランジャ1010の前後方向の運動により注射器1002内の空気あるいは他の流体が吸入、排出される。注射器1002内のこの流体の運動はカートリッジ（図示されていない）及び注射器1002に取り付けられたホース1032を介して本発明のカートリッジ（図示されていない）に伝達される。
注射器プランジャ1010のストロークの長さは複数の注射器プランジャのストローク調整ネジ1034により調整することが可能である。ストローク調整ネジ1034は可動ハウジング1014に螺入し、注射器プランジャ1010に係合可能となっている。
複数の注射器1002の代りに１個のより大きな注射器（図示されていない）やこれに相当する機構を用い、注射器内に吸入されるかもしくは注射器外に排出される空気が適当な数のホースに分配されるように構成することも可能であることは無論理解されよう。
また、振動機構1000はアッセイを行ううえでここに開示されたカートリッジシステムのみでなく、様々なフローセルシステムやこれに類するシステムと共に使用することが可能であることも理解されよう。
抗体ウェル内の全血（WB）、50％全血（50％WB）及び50％血漿（図12）に乱流を発生させるような振動を与えた場合の、アッセイの精度に対する影響を測定するための実験を行った。第１のラインは、抗体ウェル内に乱流が生じている場合の試料のCKMBレベルを測定したものであり、試料の蛍光の参照試料の蛍光に対する比を表す。第２のラインは、同じ試料で抗体ウェル内に乱流が存在しない場合のCKMBレベルを測定したものであり、試料の蛍光の参照試料の蛍光に対する比を表す。グラフから読み取れるように、抗体ウェル内の試料の振動（または揺動）により、アッセイの感度は大幅に向上する。
図１と図２とに示されるカートリッジ100の標準的な操作（及び図３におけるカートリッジ300の場合）において、まず操作者は予め決められた量の試料溶液を試料カップ104内に入れる。弁システム（弁110と120）により、試料試薬ウェル106内に試料溶液が導入される。試料試薬ウェル106内には適当な試薬が予め装填されている。試料溶液と試薬とは、溶液が弁システムを用いて試料カップ104と試料ウェル106の間を移動することにより混合される。試薬ウェル106は気泡の形成を防止するために換気手段を備える場合もある。
試料溶液と試薬が混合された後、混合物は試料抗体ウェル116に移動し、更に振動ウェル126に移動する。この時点で混合物は、加圧／真空ポンプの弁の開閉を切り換えるといった振動手段や図10及び図11に示されるような振動機構1000を用いて抗体ウェル116全体を通じて振動させられる。振動を促進するためにホース1032（図10及び11）が、試料第１ポート114または試料第３ポート130のいずれか一方に取り付けられる。
カートリッジ100の上方値コントロール部分（試料ウェル148、抗体ウェル152及び振動ウェル158）と下方値コントロール部分（試料ウェル132、抗体ウェル136及び振動ウェル142）は上述されたような試料部分と同様に作動する。上方値コントロール試薬ウェル148には、検定されるそれぞれの検体分子510が一定の高い濃度にて予め装填され、下方値コントロール試薬ウェル132は、検定される検体分子510をほとんどあるいは全く含まない試薬により予め装填されている。したがって混合を行う必要はない。
カートリッジ100の別の操作においては、まず最初に予め設定された最小量以上の一定量の試料溶液を試料カップ104内に入れることも可能であることが無論理解されるであろう。弁システム（弁110と120）により、試料試薬ウェル106内に試料溶液が導入される。試料試薬ウェル106内には適当な試薬が予め装填されている。試料試薬ウェル106を満たす分量が試料溶液のアッセイを行ううえで適当である。試料溶液と試薬との混合は試料抗体ウェル116全体を通じた振動により行われる。他の操作手順は全て同様である。
図６と図７に示されるようなカートリッジ600の標準的な操作においては、まず、予め設定された最小量以上の一定量に試料溶液が操作者により試料カップ604内に入れられる。弁システム（弁610及び620）により試料溶液は試料貯留ウェル606中に導入される。試料溶液は試料貯留ウェル606から第１試料試薬ウェル616に入る。第１試料試薬ウェル616には第１の試薬を装填しておくことが可能である。第１試料試薬ウェル616を満たす分量が試料溶液のアッセイを行ううえで適当である。試料溶液／第１試薬混合物が第２試料試薬ウェル626に流入する。第２試料試薬ウェル626には第２の試薬を装填しておくことが可能である。試料溶液／第１試薬／第２試薬混合物が第１試料試薬ウェル616と第２試料試薬ウェル626との間で移動することにより、試料溶液／第１試薬／第２試薬混合物が混合される。試料溶液／第１試薬／第２試薬混合物は試料抗体ウェル636から更に試料振動ウェル646に導入される。第１試料試薬ウェル616は気泡の形成を防止するための換気手段を備える。過剰量の試料溶液／第１試薬／第２試薬混合物が第１試料試薬ウェル616及び試料貯留ウェル606に導入され、試料抗体ウェル636及び試料振動ウェル646は充填された状態に、第２試料試薬ウェル626は空の状態となる。この時点で、試料溶液／第１試薬／第２試薬混合物が試料振動ウェル646と第２試料試薬ウェル626の間で試料抗体ウェル636全体を通じて振動される。必要に応じて第１試料試薬ウェル616は気泡の形成を防止するために換気される。必要に応じて試料振動ウェル646及び試料抗体ウェル636は蛍光の光学的測定が行われる前に空にされる。
カートリッジ600の上方値コントロール部分（第１試薬ウェル682、第２試薬ウェル686、抗体ウェル696及び振動ウェル706）と下方値コントロール部分（第１試薬ウェル652、第２試薬ウェル656、抗体ウェル666及び振動ウェル676）は上述されたような試料部分と同様に作動する。第１上方値コントロール試薬ウェル682には、検定されるそれぞれの検体分子510が一定の高い濃度にて予め装填され、また場合により第１上方値コントロール試薬が予め装填される。下方値コントロール試薬ウェル132には、検定される検体分子510をほとんどあるいは全く含まない試薬が予め装填されている。
試料溶液503中の検体分子510の濃度はそれぞれの抗体ウェル内における蛍光の強度を比較することにより決定される。例として図１と図２を参照すると、カートリッジ100は３つの抗体ウェルを備えることが好ましい。すなわち、試料抗体ウェル116,下方値コントロール抗体ウェル136及び上方値コントロール抗体ウェル152である。先に考察したように、カートリッジの試料部分の試料溶液中の検体分子510の濃度は不明である。下方値コントロール部分には「ブランク」溶液（検体分子510を全く含まない溶液）が入れられることが好ましい。上方値コントロール部分には検体分子510を一定の高い濃度で含む溶液が入れられることが好ましい。
試料溶液503中の検体分子510の濃度（検体濃度または［Ａ］と表す）は以下に記す方法により決定される。
（結合定数KAの決定）
結合定数KAは抗体と検体との結合のしやすさを表す指標である。好ましい方法においては、KAの値はカートリッジ100の製造段階において決定され、パッチ180、182及び184に付与される。KAの値とその誤差はカートリッジ100に付属のバーコードなどによってエンドユーザ（診療所や病院などの）に提供される。
製造段階におけるKAの値は以下のように求められる。カートリッジ100内の溶液中の結合した抗体の活性部位の割合（fb）は（１）式にて表される。すなわち、
fb＝KA［Ａ］／（１＋KA［Ａ］）            （１）
ただしKAは結合定数であり、［Ａ］は検体の濃度である。
特定のカートリッジ100（導波管を含む）の抗体ウェル116、136及び152に、順番に濃度が高くなる既知の濃度を有する一連の溶液［Ａ］1,［Ａ］2,...,［Ａ］Ｎを流し（各ウェルに一種類の溶液）、このカートリッジをカートリッジ100−１とする。光検出手段によりそれぞれの異なる濃度の溶液の蛍光強度IVAR1,IVAR2,...,IVARNを測定する（１個のウェルに対し１個の光検出器を用いるか、１個のウェルに対し２個以上の光検出器を用いることにより強度Ｉの測定が可能である）。
この手段を、カートリッジ100−２の抗体ウェル116、136及び152に流された、順番に濃度が高くなる既知の濃度を有する一連の溶液［Ａ］1,［Ａ］2,...,［Ａ］Ｎに対して繰り返し、光検出手段により蛍光強度IVAR1,IVAR2,...,IVARNを測定する。１回の測定により抗体ウェルカートリッジ100の抗体ウェル116、136及び152が使用できなくなるため、結合した抗体の活性部位の割合fbと濃度［Ａ］との間の関係を（グラフとして）得るためには複数のカートリッジ100を使用することが好ましい。品質管理の見地からしても複数のカートリッジ100の使用が好ましい。一つの製造ライン（同じ材料ロットを使用してカートリッジが製造される）からカートリッジをランダムに選択することによりfbと［Ａ］との関係（グラフ）は統計的により正確に得られる。IMIN（検体濃度が０か０に近いもの）とIMAX（検体濃度が最大か飽和状態にあるもの）の値に対応する溶液が一連の既知の濃度の溶液に含まれることが好ましい。
したがってカートリッジ00−１からカートリッジ100−Ｘの検体の濃度［Ａ］1,［Ａ］2,...,［Ａ］Ｎのそれぞれに対してfb1,fb2,...,fbNの値が求められる。カートリッジ100−１からカートリッジ100−Ｘのfb1の値の平均をとることによりｆb1−ave'を得る。同様にカートリッジ100−１からカートリッジ100−Ｘのfb2の値の平均をとることによりｆb2−ave'を得る。以下同様にしてfbNの値の平均ｆbN−ave'までを計算する。
カートリッジ100−Ｘの番号Ｘは実験と品質管理上の考察に基づいて予め決められた値をとることが可能である。またfbの値の標準偏差が閾値よりも大きくなるような場合にはＸの値を大きくとることも可能である。この場合、増えた分のカートリッジのfbの値を求め、新たに平均値を求めるうえで考慮する。
こうした観点から見て、カートリッジの組の全体に対するｆb1−ave',fb2−ave',...,fbN−ave'の値を求めるうえでは１組（バッチ）のカートリッジ（または一群のトレイバッチ）から抽出された比較的少ない数のカートリッジが使用される。１組のカートリッジの全数に対してｆb1−ave',fb2−ave',...,fbN−ave'を求めるために使用されるカートリッジの数は許容可能な誤差を含めた様々な因子によって決まる。この誤差は検体の種類や他の因子に応じて異なる。品質管理上の高度な問題が考慮される場合もある。
次に、KAの値はｆb1−ave',fb2−ave',...,fbN−ave'から求められなければならない。（１）式によれば、fb＝0.5である時、KA＝1/［Ａ］である。例として、（１）式において非線型近似法（最小２乗法のような）を用いてfbと［Ａ］を関連付けることにより結合定数を求めることが可能である。KAを近似変数として用いることが可能である。KAを非線型最小２乗法において変化させ、最もよい近似が得られる。標準誤差も求められる。
また、最もよい近似はIMIN、IMAX及びKAに対して非線型最小２乗法を用いることによっても得られる。
KAの値と誤差を個々のトレイに付与されたバーコードに書き込むことが可能である。
（フィールドにおける［Ａ］の決定）
図13に示された信号処理システムを備えるアッセイ装置1300により、以下に述べられるように検体の濃度が求められる。
本発明にはアッセイ装置の製造法及び使用法も含まれる。図に示されたアッセイ装置1300はバーコード読み取り器1308かこれに類するものを備える。読み取り器1308は、工場出荷時の調整値やこれに類する情報をカートリッジ1302のそれぞれに対してアッセイ装置1300に入力するために使用される。したがってカートリッジ1302のそれぞれに工場調整値が付与されていることが好ましい。調整値は、下方値コントロール試料、上方値コントロール試料及び測定試料の蛍光強度から検体の濃度を算出するために用いられる。
図１及び図２を参照して説明すると、検体濃度が０か非常に低い溶液が下方値コントロール抗体ウェル136に流され、検体濃度が非常に高い溶液が上方値コントロール抗体ウェル152に流され、検査したい検体の溶液が試料抗体ウェル116に流される。検査したい検体の濃度は不明である。本発明のこうした構成の目的は検査したい検体の濃度を求めることにある。
図13のアッセイ装置1300内の光検出手段により蛍光の強度が測定され、ウェル136内の特定の溶液に対しIMINが、ウェル152内の溶液に対してIMAXがそれぞれ求められる。光検出手段が蛍光の強度を測定することにより、抗体ウェル116内の試料溶液に対するIVARの値も求められる。
fbの値は次に示す（２）式より求められる。すなわち、
fb＝（IVAR−IMIN）／（IMAX−IMIN）        （２）
ただし、IVARは溶液中の検体の濃度が不明でありかつ最小検体濃度と最大検体濃度の間の値であるような溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる蛍光の強度であり、IMINは検体の濃度が最小である溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる蛍光の強度であり、IMAXは検体の濃度が最大である溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる蛍光の強度である。
（１）式を［Ａ］の値について解くと（３）式を得る。すなわち、
［Ａ］＝fb/（（１−fb）KA）               （３）
fbの値は通常図13のアッセイ装置1300内の演算装置により、ウェル145、152、154より得られるIMIN、IVAR、IMAXの測定値を用いて（１）式に基づいて算出される。fbの値はカートリッジの製造の際に（１）式に基づいて求めることも可能である。KAの値は図13の読み取り器1308または他の手段によりバーコードから読み取られるか、アッセイ装置1300に付属の演算装置のメモリに保存される。ここで検査される検体の溶液中の濃度が（３）式から計算される。
（３）式の特別な場合として、［Ａ］＜＜1/KAである場合には、［Ａ］はfb/KAにほぼ等しくなる。したがって別の計算法を用いる必要が生じる。
２個の２ウェル式バイオセンサ（カートリッジ）を使用して濃度を求めることも可能である。バイオセンサの一方はIMIN及びＩVAR−既知を与え、他方はIMIN及びＩVAR−不明を与えるものとする。IMAXは（１）式及び（２）式を用いてＩVAR−既知より得られる。この２個の２ウェル式バイオセンサは多くの試料を作る規模の大きな検査機関においてより有効である。
（データ近似関数）
反応速度に基づいた方法が用いられる場合もある。そうした方法においては次式が用いられる。すなわち、
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ここに（I(t),t）は時間に対する強度の関数。Rtiは時間tiにおける反応速度である。I0は時間（ｔ）＝０における強度、Ｋは与えられた導波管、フローセルまたは試薬セットに対する質量輸送定数である（例えば図12のアッセイにおいてはＫは約0.06M-1である）。
本発明に基づくカートリッジ、国際公開特許公報第94/27137号に記載のトレイなどのような分析法が用いられる場合、これらの計算法はカートリッジ、トレイなどに応じて調整し適用することが可能であることは無論理解されるであろう。
本発明の好ましい実施態様を詳細に説明してきたが、本発明は説明文中に記載された特定の詳細によって制約されるものではなく、本発明の精神または範囲から逸脱することなく様々な変形例が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図９】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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