(57)【要約】  第１の室から第２の室への液体移送を行なうマイクロ流体装置。装置は、第１の室と、第２の室と、第１の室と第２の室との間の障壁とを有し、障壁は第１の室と第２の室とを流体的に接続する少なくとも１つの開口を有し、少なくとも１つの開口は表面張力などの保持力を持つ大きさで、液体を第１の室に保持する。液体は、保持力を十分に克服する大きさの液圧などによる開始の操作が液体に行われたとき、第１の室から第２の室に移送される。装置は検出ストリップでもよい。
2009527676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の室と、
第２の室と、
該第１の室と該第２の室との間の障壁と、からなり、
該障壁は、該第１の室と該第２の室とを流体的に接続する少なくとも１つの開口を有し、該少なくとも１つの開口は保持力により液体を該第１の室に保持する大きさであり、該液体に該保持力を十分に克服する大きさの開始の操作が行われたときに該液体が該第１の室から該第２の室に移送される、第１の室から第２の室に流体を移送する流体移送装置。
【請求項２】
前記保持力は、前記少なくとも１つの開口における前記液体の表面張力である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記開始の操作は、前記少なくとも１つの開口における前記液体に印加される前記第１の室から前記第２の室に向かう方向の液圧である請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の室は内面と外面を有し、
前記開始の操作は、前記第２の室の該内面が前記少なくとも１つの開口の前記液体に接し、前記少なくとも１つの開口から前記第２の室への前記液体の流れを引き起こす、前記第２の室の該外面に印加する圧力である請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記装置は検出ストリップであって、
前記第１の室は検出ストリップの反応室であって、
前記第２の室は検出ストリップの検出室である請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第３の室と、
前記第２の室と該第３の室との間の第２の障壁と、を備え、
該第２の障壁は、前記第２の室と該第３の室とを流体的に接続する少なくとも１つの開口を有し、該第２の障壁の該少なくとも１つの開口は第２の保持力により液体を前記第２の室に保持する大きさであり、該液体に該第２の保持力を十分に克服する大きさの第２の開始の操作が行われたときに該液体が前記第２の室から該第３の室に移送される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の保持力は、前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口における前記液体の表面張力である請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の開始の操作は、前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口における前記液体に印加される前記第２の室から前記第３の室に向かう方向の液圧である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第３の室は内面と外面を有し、前記第２の開始の操作は、前記第３の室の該内面が前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口の前記液体に接し、前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口から前記第３の室への前記液体の流れを引き起こす、前記第３の室の該外面に印加する圧力である請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は検出ストリップであって、
前記第１の室は検出ストリップの反応室であって、
前記第２の室は検出ストリップの移送反応室であって、
前記第３の室は検出ストリップの反応室である請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
第１の室を備え、
第２の室を備え、
該第１の室と該第２の室とを流体的に接続する少なくとも１つの開口を有し、該少なくとも１つの開口は保持力により液体を該第１の室に保持する大きさである、該第１の室と該第２の室との間の障壁を備え、
該液体に該保持力を十分に克服する大きさの開始の操作が行われたときに、該液体を該第１の室から該第２の室に移送する、第１の室から第２の室への流体移送の方法。
【請求項１２】
前記保持力は、前記少なくとも１つの開口における前記液体の表面張力である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記開始の操作は、前記少なくとも１つの開口における前記液体に印加される前記第１の室から前記第２の室に向かう方向の液圧である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記開始の操作は、前記第２の室の内面が前記少なくとも１つの開口の前記液体に接し、前記少なくとも１つの開口から前記第２の室への前記液体の流れを引き起こす、前記第２の室の外面に印加する圧力である請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の室は検出ストリップの反応室であって、
前記第２の室は検出ストリップの検出室である請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
第３の室を備え、
前記第２の室と該第３の室とを流体的に接続する少なくとも１つの開口を有し、該第２の障壁の該少なくとも１つの開口は第２の保持力により液体を前記第２の室に保持する大きさである、前記第２の室と該第３の室との間の第２の障壁を備え、
該液体に該第２の保持力を十分に克服する大きさの第２の開始の操作が行われたとき、該液体を前記第２の室から該第３の室に移送する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の保持力は、前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口における前記液体の表面張力である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の開始の操作は、前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口における前記液体に印加される前記第２の室から前記第３の室に向かう方向の液圧である請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の開始の操作は、前記第３の室の内面が前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口の前記液体に接し、前記第２の障壁の前記少なくとも１つの開口から前記第３の室への前記液体の流れを引き起こす、前記第３の室の外面に印加する圧力である請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の室は検出ストリップの反応室であって、
前記第２の室は検出ストリップの移送反応室であって、
前記第３の室は検出ストリップの反応室である請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に流体移送機構に関する。本発明に係る実施例は、医療用流体検査機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の検出ストリップの設計においては、流体を、所定の時間の経過後に、第１の室から第２の室、あるいは追加の室に導入できるように、２つ、あるいはそれ以上の室が必要とされる。特に、米国特許出願番号第１０／８３０，８４１号、および１１／２８４，０９７号に開示する免疫測定用検出ストリップにおいては、少なくとも２つの室があり、第１の反応室と第２の検出室がある。使用においては、最初に、液体を反応室に導入し、免疫結合反応が進行する所定の時間滞留させた後に、検出室に導入する。この決められた時間での移送は、次のように行われる。検出室は、反応室に開口しており、また反応室から離れた端にある通気孔は、初期状態では閉じている。反応室に液体が満たされると、検出室への開口が液体により閉じられる。検出室に閉じ込められた空気が、液体が検出室に流れ込むのを防止している。検出室に液体を満たすときは、反応室から離れた端にある通気孔を、通常、層に穴を開けて開通し、反応室の液体の一部、または液溜めから引き込まれた試料を、反応室から検出室に移送する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の方法には、潜在的な欠点がいくつかある。全血を検査する際に、試料の粘度により、検出室への入口を確実に閉じるのが困難である。これは、反応室への流入の際に、異なる量の液体が検出室に流入することになり、反応のばらつきが増えてしまう。また、測定器の長期の使用において、反復使用により針、または刃が鈍る可能性があり、通気孔の貫通方法の信頼性が確保されない。故に、このような問題を解決する流体移送の方法の開発が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、受動的な移動力を使って少量の液体を室間で移送する、信頼性が高く、堅牢な方法を提供することを目的とする。この方法では、多孔性の壁を、液体を移送する室の間に設けている。多孔性の壁は微細孔を有し、この微細孔の大きさは、移送する液体を満たすには十分大きく、開始の操作を行なうまでは、第２の室への液界面の表面張力により、液体が微細孔から第２の室に漏れない程度に小さい。
【０００５】
液体は、多孔性の壁を濡らして、少なくとも部分的に微細孔を満たすように第１の室に導入される。しかしながら、液体は、この時点では、表面張力により、多孔性の壁の反対側の孔から出て、第２の室には入らない。液体を第２の室に移送する際は、表面張力を克服して、あるいは打ち破って、液体を微細孔から第２の室に流出させる開始の操作を行なう。
【０００６】
開始の操作とは、液体を壁中の微細孔内に保持している表面張力を克服して、液体の第２の室への流入を許容することである。開始の操作は、第１の室の液体に圧力パルスを加える、第２の室を減圧状態にする、検出ストリップを振動する、第２の室に対向する多孔性の壁の表面に触れる、または表面張力を克服する、もしくは打ち破るその他の方法で行なう。
【０００７】
所望の時間に所望の第２の室に開始の操作を行なうことにより、複数の第２の室を１つの第１の室からの液体で、同時に、あるいは異なる時に満たすことができる。また、第３の室に接続する第２の室の微細孔の壁を少なくとも部分的に有し、移送が要求されたときに第３の室に開始の操作を施すことにより、第３の室は第２の室からの液体で満たされ得る。それ以降に続く、並列、または直列に設けられた室においても、同様に繰り返すことができる。
【０００８】
本発明の特定の実施形態は、第１の室から第２の室に液体を移送する流体移送装置を提供するものである。本装置は、第１の室と、第２の室と、第１の室と第２の室との間の障壁と、を有し、障壁は第１の室と第２の室とを流体的に接続する少なくとも１つの開口を有し、少なくとも１つの開口は第１の室の液体を保持する保持力をもつ大きさである。液体に保持力を十分に克服する大きさの開始の操作が行われると、液体が第１の室から第２の室に移送される。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、第１の室から第２の室に液体を移送する方法を提供するものである。この方法は、第１の室を設け、第２の室を設け、第１の室と第２の室との間に第１の室と第２の室とを流体的に接続する少なくとも１つの開口を有し、少なくとも１つの開口は第１の室の液体を保持する保持力を持つ大きさの障壁を設け、液体を第１の室から第２の室に移送する方法である。液体の移送は、液体に、保持力を十分に克服する大きさの開始の操作が行われた際に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明における前述、およびその他の特徴、ならびに有利性は、以下の添付図面を用いて、本発明に係る実施形態の詳細な説明により明らかとなる。添付図面においては、一般に、同一の、および機能的に同等の、または構造的に同等の要素は同じ参照番号で示す。
【００１１】
本発明について、２つの室を有し、特定の開始の操作を行なう実施形態を参照して説明する。本実施形態は、免疫結合の反応結果を、電気化学的に検出する、使い捨て型の免疫測定用検出ストリップに関する。ここで、以下の説明に使われる「上、下」とは説明の利便性のためで、本装置の使用時の好ましい向きなどを特定するものではない。また、本装置はあらゆる向きにおいて使用可能である。
【００１２】
検出ストリップは、充填室、反応室、および検出室の３つの室からなる。充填室は、試料を受け入れ、試料液溜めとして機能する。反応室は、試薬を含有し、試料中の検体の有無または濃度により程度の異なるプローブが反応室内で選択的に固定化される。検出室は、電極を有し、試薬を含有し、反応室から液体と共に移送されたプローブの量を検出し、よって元の試料に含まれていた抗体の量を検出、あるいは数量化することができる。この検出ストリップの例を、図１から図３に示す。検出ストリップ１００は、複数の層からなり、接着剤を使って積層してある。検出ストリップは、充填室１、反応室２、および検出室３、の３つの室からなる。層１０および層７０は、充填室１の両面を閉じ、細管部を形成する封止層である。層２０は、検出室３の電極として機能する導電性の上面を有する層である。層３０および層５０は、上面および下面に接着面を有するスペーサ層である。層３０および層５０は、積層部を保持し、それぞれ検出室、および反応室の高さを規定している。図２および図３に示す層３０の切欠き部は、検出室３の領域と、検出室電極部の領域を規定している。図２および図３に示す層５０の切欠き部は、反応室２の領域を規定している。層４０は、反応室２と検出室３とを接続する微細孔となる微細孔を有する層である。層４０は、下面に、検出室３の第２の電極として機能する導電性の被膜を有している。層６０は、反応室２と充填室１を閉じている。任意の選択肢として、層６０は、下面に、反応室２での液体の充満を検出する電極となる導電性の被膜を有してもよい。この場合、液体が反応室２と層４０の微細孔を満たし、層４０の下面の電極と層６０の下面の電極とが電気的に接続される。この電気的接続を検出し、測定器に検査手順の開始を伝えることができる。層１０および層７０は、それぞれ層２０および層６０に任意の適切な方法で固定される。好ましい方法としては、接着剤を使用する。実施形態の１つでは、層２０の下面、および層６０の上面に接着剤を塗布し、層１０および層７０を接着剤層に積層する。または、接着剤を層１０および層７０に塗布し、それらを層２０および層６０に積層してもよい。
【００１３】
図４から図６は、実施形態の別の例を示し、層５０の切欠きにより、全体が切欠き部の壁で囲まれた反応室２を形成している。この実施形態には、反応室２からの液体が、２つの室を接続する多孔性の壁を通過するのではなく、反応室２の開口端から検出室３の開口端に回り込んで、検出室３を濡らしてしまうことを抑制できる利点がある。この実施形態では、反応室２が液体で満たされるのに従い、多孔性の壁の微細孔が全て満たされるか、または反応室２が満たされるまで、中の空気は多孔性の壁の孔を通して排気される。ここでは、正しい動作を行なうために、反応室２を必ずしも完全に満たす必要はなく、反応室２の試薬と接触し、検出室３を満たすのに十分な量の液体があればよい。
【００１４】
また、図４から図６に示す実施例では、層１０と層７０を必要とせず、代わりに層２０と層６０を延在させて充填室１の端壁を形成している。この実施形態では、任意の選択肢として、層２０の上面の導電層を充填室１にまで延在させることができる。その際は、液体が反応室２と層４０の微細孔を満たすと、充填室１における層２０の導電層と層４０の下面の導電層とが、液体を介して電気的に接続される。これは、層２０と層４０における導電層間の抵抗値の低下、または電圧、電流もしくは容量の変化として電気的に検出することができる。これは、液体が検出室３に満たされたという測定器への信号として使用でき、自動的に所定の検査手順を開始することができる。ここで、この方法の利点は、充填室１内の液体が十分な量で、反応室２の開口部に接し、層４０の微細孔を満たし始めるまでは、この信号が検知されないということである。ここに、参照によって本願に援用される米国特許第６，５７１，６５１号に開示された方法と同じように、充填室１の細管寸法は、反応室２のそれより大きく、充填室１を空けると反応室２を満たすことができるようになっている。そこで、充填室１の大きさが、反応室２と少なくとも同じ、好ましくは僅かに大きい容量であれば、液体が装置に導入されたことを示す信号は、装置が意図した機能を行なうのに十分な量の液体が導入されるまでは検知されない。さらなる利点は、もし最初に十分な量の液体が充填室１に導入されなかった場合、装置の意図した動作に影響を与えずに、十分な量までの液体をさらに追加できることである。反応室２と検出室３との間で液の移送が開始されると、検出室３領域の層２０の導電層が濡れることにより、層２０と層４０における導電性表面間での第２の電気的条件の変化が起こる。この変化を、測定器に、流体の移送が滞りなく行われたという確認のために使用できる。ここで、一般に、充填室１に露出した層２０の導電層の領域からの電流信号は、検出室３に露出した導電層の領域で発生する電流信号に比べて小さく、検出室３からの信号の著しい妨害とはならない。これは一般に、天然の試料中には、検出室３の電極間に通常印加される電圧で電流を発生する電気活性種は、低濃度、あるいはごく僅かの量しか存在しないためである。また、充填室１に露出した導電層と層４０の導電層との間の比較的長い液経路により、電気抵抗が比較的高くなり、発生する電流信号を抑制することになる。
【００１５】
本実施形態の有利性は、検査を行なうのに必要な検出ストリップからの全ての電気信号の検出は、一方を層２０の導電層に、他方を層４０の導電層に接続する２つの電気的接続のみを必要とすることである。適切な接続端子については、参照によって本願に援用される、米国特許第６，３７９，５１３号、ならびに６，９４６，０６７号、および米国特許出願第１１／２８４，１３６号に開示されている。
【００１６】
図７に、本装置の別の電気的接続方法を示す。接続装置２００を本発明に参照して示しているが、本発明の特徴は、必要に応じ、近接して対向する表面への接続が必要なあらゆる機器に適用され得る。図７において、他の図と共通の番号が付けられた要素は、同じ要素を表している。本特徴の実施形態では、図７は、検出ストリップの充填室１が開口する端とは反対側の端部を示している。この実施形態によれば、層２０は、スペーサ層３０および層４０より伸びて延在している。層２０には上面に導電層７０があり、層４０には下面に導電層９０がある。層７０および層９０のそれぞれに、電気的に接続を行なう必要がある。層４０は、スペーサ層３０より伸びて延在している。層３０から伸びた追加層１１０が、層２０と層４０との間に導入されている。層１１０と導電層８０および存在するかもしれない接着剤を加えた厚みは、層３０の厚みと同一、またはそれより僅かに大きいことが好ましい。層１１０は、少なくとも層８０の上面が導電性であるが、厚み全体の部分が導電性ではなく、層８０と層９０とは電気的に接続されるが、層９０と層７０との間は層１１０を介して接続されてはいない。層１１０およびその上の層８０は、層４０の端から伸びて層８０と層９０とが電気的に接続されており、層８０の層４０より延在する領域を介して、層９０への電気的接続が行なえる。層１１０の下面と層７０の間に接着剤を介在させ、層１１０を固定するのが好ましい。任意の選択肢として、層９０と層８０の間の少なくとも両者が重なる部分に、良好な電気的接続を確保するために導電性接着剤を使ってもよい。または、検出ストリップを外部電気回路に接続するピン、あるいは類似の装置を含む接続ポートを構成し、検出ストリップをポートに挿入した際に、ポートの面が層４０の上面を圧し層９０が層８０を圧して接続するようにしてもよい。
【００１７】
図８および図９は、３つの活性室を有する装置を使った本発明の実施形態を示す。図８は、３つの活性室と１つの充填室を有する装置の上面図である。図９は、この実施形態の分解図で、種々の層を示す。検出ストリップ７００は、充填室８００、第１反応室５１０、移送反応室３１０、および第２反応室５２０からなる。層４００の穿孔部４１０は、第１反応室５１０と移送反応室３１０とを接続する。層４００の穿孔部４２０は、移送反応室３１０と第２反応室５２０とを接続する。使用においては、充填室８００の端にある第１反応室５１０の開口部にまで満たすように、試料を充填室８００に加える。充填処理中に排出する空気は、穿孔部４１０および４２０を介し、第２反応室の開放端から抜け出る。第１反応室５１０には、１つあるいはそれ以上の試薬および試薬層を乾燥させておき、例えば試料の前処理などを行なうことができる。第１反応室５１０での所望の時間の経過後、移送反応室３１０への流体の移送を、層２００が穿孔部４１０の層４００の下面に接するまで、層２００を下から押すなどの開示された手段で開始する。これが開始されると、穿孔部４２０が試液により塞がれ、穿孔部４２０から空気が抜けられなくなるまで、処理済の試料が第１反応室５１０から移送反応室３１０に流れる。任意の選択肢として、移送反応室３１０には、以下に述べる結合反応など、試料と第２の反応をさせる必要がある場合には、第２の組み合わせの試薬を乾燥させておいてもよい。ここで、全ての室で反応を起こさせることは、本実施例の有利な点ではあるが、必ずしも必要はわけではない。例えば、第１反応室５１０を、図１から図７の実施例の反応室に対応させ、第２反応室５２０を、検出室に対応させてもよい。このとき、移送反応室３１０は、穿孔部４２０と共に、第１反応室５１０と第２反応室５２０とを横方向に分離する単なる移送室として機能する。これは、いくつかの適用においては、第１反応室５１０内の液からの気体が充満したとき、第２反応室５２０へ拡散し、試薬が早まって濡れてしまうことを最小に抑えるという利点となる。
【００１８】
試料液を移送反応室３１０に所望の時間滞在させた後、さらに試料を移送反応室３１０から、穿孔部４２０を介して、第２反応室５２０に移送することができる。この移送は、例えば、層６００の下面が穿孔部４２０の少なくともいくつかに接触するように、穿孔部４２０上部の層６００の上面を押すことによって開始させられる。また、試薬を第２反応室５２０に乾燥させておくことができ、試料内の構成物のさらなる処理、または反応を行なうことができる。例えば、移送反応室３１０、および第１反応室５１０で行われた反応の結果を、第２反応室５２０で検出し、光学的、電気化学的、またはその他の適切な方法で使用可能な信号として変換することができる。
【００１９】
図９は、本実施形態の種々の室がどのように形成されているかをより詳細に示す。層２００および層６００は、それぞれ下層および上層の閉塞層で、検出ストリップの細管部の両面を閉じ、穿孔層と接触させて流体移送を開始させるときの層および１つまたはそれ以上の他の層を配置する支持体として機能する。他の層の例としては、電極や電気接続路を形成する導電材の層、種々の室で試料を処理するために必要とされる乾燥試薬層などがある。
【００２０】
層５００は、上部スペーサ層である。層５００の一部は、切欠き、またはその他の方法で形成され、第１反応室５１０、および第２反応室５２０の領域を規定している。層５００は、接着剤被膜を両面に施した基板で形成できるが、第１反応室５１０、および第２反応室５２０に対応する部分に接着剤を付けずに形成、または配置した接着剤の一層で形成してもよい。接着剤被膜の基板を使用するときは、第１反応室５１０、および第２反応室５２０に対応する領域を、パンチング、あるいはその他の方法で、除去する。
【００２１】
層４００は、第１反応室５１０と移送反応室３１０、および移送反応室３１０と第２反応室５２０の障壁として機能し、必要に応じてそれらの間における流体の移送をするのに必要な穿孔部を有する。穿孔部の形成については、本願の他の部分に記載されている。層３００は、第２スペーサ層で、移送反応室３１０の領域を規定する開口部を有する。この層は、上述の層５００の方法で形成できる。充填室８００は、先ず、領域３１０、領域５１０、領域５２０、穿孔部４１０、および穿孔部４２０をそれぞれの層にあらかじめ形成した層３００、層４００、および層５００を積層、またはその他の方法で接合し、その後、三層をパンチングして充填室８００の切欠きを形成する。または、層３００、層４００、および層５００の充填室８００に対応する領域をそれぞれ別に形成し、各層の切欠き部を揃えて充填室８００の側壁を形成するように積層してもよい。充填室８００の終端面は、層３００、層４００、および層５００の三層の上面、および下面に、層２００、および層６００を積層して形成される。
【００２２】
図１から図６で示す実施例において、ドライ免疫測定用検出ストリップとして機能させるには、製造段階で、試薬を反応室２、および検出室３内に乾燥させることができる。反応室２の試薬は、結合剤（以降、複合体とする）とリンクするプローブと、結合剤が結合する結合標的からなる。ここで結合標的を持つ種、あるいは結合標的そのものは検出室３への進入を抑制される。例えば、複合体は、検出する検体の抗体とリンクするピロロキノリンキノン依存性グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨｐｑｑ）などの酵素からなる。標的結合部位は、磁気ビーズ（磁石の小粒）とつながった検出する検体となる。磁気ビーズは、磁石により、反応室２内に収容され、検出室３への進入が抑制される。または、ビーズは磁石である必要はなく、層４０の微細孔に納まらず、検出室３への進入が抑制される程度の大きさのものとしてもよい。試料に検体がある場合は、自由な検体が複合体の結合部位と結合し、複合体が固定された標的部位と結合するのを阻止する。このため、複合体は溶液中で自由なままとなり、検出室３へ移送できる。本実施形態では、複合体と標的結合部位は、試料が試薬と接触する前に混合されないようにするのが望ましい。このためには、複合体を層６０の下面に乾燥させ、標的結合部位を持つ種を層４０の上面に乾燥させることができる。標的結合部位が磁気ビーズにある場合は、層６０の上面に隣接して設置した永久磁石、または電磁石によって、反応室２が試料によって満たされ、もともと乾燥していた層から溶け出した磁気ビーズが引き寄せられ、複合体と混合される。また、磁石は磁気ビーズが検出室３に進入するのを抑制する。
【００２３】
検出ストリップの製造段階で、検出室３にも試薬を乾燥させておくことができる。この試薬は、プローブの存在を、検出室３の電極間を流れる電流に変換するために必要なものである。本発明の実施形態では、プローブは酵素であり、基質と酵素に電気化学的に活性な媒介物を組み込んでいる。または、酵素の基質は反応室２に組み込んでもよい。これは、基質が活性化するのにある程度の時間が掛かる場合に有利である。プローブがグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）の場合は、グルコースが適切な基質となるが、ＧＤＨｐｑｑは、β−D−グルコースでのみ活性状態となる。乾燥した状態のD−グルコースは、大部分はα−D−グルコースであるが、溶解すると変旋光が進行し、β−D−グルコースになる。従って、グルコースを反応室２内の試料中で溶解させ、結合反応が行われている間に、変旋光を行なわせるのが有利である。
【００２４】
プローブを含んだ液体が検出室に入ると、乾燥した薬品を溶解し、薬品とプローブとが反応を開始する。プローブがＧＤＨｐｑｑの場合は、グルコースが適切な基質で、フェリシアニドが適切な媒介物である。ＧＤＨｐｑｑの場合、グルコースとフェリシアニドとが混合され、ＧＤＨｐｑｑがグルコースを酸化処理して減少し、その後、ＧＤＨｐｑｑがフェリシアニドによって再酸化処理されてフェロシアニドを形成する。フェロシアニドは、その後、検出室の陽極で酸化されて測定可能な電流を発生する。この電流はフェロシアニドの発生率に関係し、ひいては、検出室のＧＤＨｐｑｑの濃度に関係し、さらには、元の試料中の検体の濃度に関係する。
【００２５】
最適には、検出室に乾燥させる化学物質は、層２０の上面に乾燥させるのがよい。これにより、層４０の微細孔を満たした液体が、乾燥した試薬に早まって接触するのを防止できる。さらに、層２０の化学物質が反応した試料で溶解されて液体を満たした層４０の微細孔に接触する（以下に記載のように）と、検出室への液体の移送を促進する。
【００２６】
検出室でＧＤＨｐｑｑを検出するには、反応室で結合反応が所望の時点まで進行する所定の時間の経過後、反応室の液体を検出室に移送しなければならない。液体が反応室を満たしたとき、この時点で、層４０の微細孔の親水性により液体は微細孔も満たす。しかしながら、液体が層４０の検出室に面した微細孔から流れ出るには、表面張力に対抗して、空気と液体の界面の面積を増やさなければならない。従って、液体は微細孔の底部まで満たされ、そこで止まる。本実施形態では、表面張力を打ち破るため、検出室部分の層２０を下から押している。これにより、層２０が湾曲し、その上面が層４０の下面に接触する。接触部分で、液体が直接層２０の上面を濡らし、空気と液体との界面積を増やすことなく、層４０の微細孔から流れ出るようになる。しかしながら、押上げ機構が戻され、層２０の上面が層４０の下面から離れると、表面が離れるにつれて層２０を濡らした溶解液も表面から離れ、液体の体積に対する空気と液体の界面の比を最小にしようとして、さらに液体を層４０の微細孔から引き寄せることになる。こうして、液体が微細孔を通して検出室が完全に満たされるまで引き寄せられる。ここで、反応室と検出室は、それぞれに液体が正しく満たされるには、液を満たす際に空気を排出できるように、大気中に開口するようにする。図１から図３に示す実施形態では、反応室、および検出室が検出ストリップ１００の側面で開放され、排出できるようにしている。図４から図６に示す実施形態では、検出室は検出ストリップの側面の開口から排出され、反応室は層４０の微細孔を介して検出室の側面の開口から排出される。
【００２７】
また、本実施形態が最適に機能するよう、検出室に液体を満たす際は、細管の寸法が同様な室が空になって２つの室の力が対抗し、液の流れが遅くなったり、完全に満たされなくなったりしないようにするのが望ましい。図に示す検出ストリップ１００では、充填室の細管の寸法は、反応室、検出室より大きい。このため、検出室が満たされると、充填室に余分の液体が付着していなければ、充填室は空になる。充填室は細管寸法が検出室より大きいので、検出室への充填の妨げが少ない。または、充填室が検出室と同じ細管寸法の場合は、液体の移送に作用するよう、検出室の親水性を充填室のそれより高くしてもよい。一般には、(γd,SL−γd,SA)ΔAd＋(γf,SA−γf,SL)ΔAfの値を考慮すべきである。ここで、γは表面張力、ΔAは室の濡れ面積の変化、下付き文字のdは検出室、fは充填室、SLは固液界面、SAは固気界面である。
【００２８】
本発明は、従来技術に比べて多くの特徴がある。液体移送を開始するのに、穴あけ機構ではなく、押出し機構が使われ、システムの堅牢性が高くなる。また、室を積層することができ、小型化と製造での有利性がある。さらに、図８および図９に示すように、複数の室を複数の押出し機構とともにずらして積層することにより、複数の室をそれぞれ所望の時間で、並列または直列に充填でき、柔軟性が高い。また、検出室の電極部分は、層３０の切欠き部全体が電極となるので、都合よく規定され得る。
【００２９】
以下に本発明の実施形態である第１の実施例、および第２の実施例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
０．１７５ミリメートル（０．００７インチ）厚のMelinex３２９に、パラジウムの薄い層をスパッタ被膜し、１０Ω／sq．の電気抵抗の層２０を形成した。０．０５ミリメートル（０．００２インチ）厚のMelinex３２９に、約２２マイクロメートルの熱活性接着剤ARCare−９０５０３（Adhesives Research Inc.）を両面に被膜し、層３０、および層５０とした。接着テープは、両面にシリコン処理されたポリエチレンテレフタレイト（ＰＥＴ）の裏地が施されて供給されている。
０．１ミリメートル（０．００４インチ）厚のＰＥＴ膜にレーザーカットのスルーホールで膜下方向に沿って孔を空けた。孔は円錐形で、大きい径の端の直径が１５０マイクロメートル、小さい径の端の直径が４５マイクロメートルである。孔の平均孔密度は、８．２孔／平方ミリメートルである。孔開け後、膜の片面を金でスパッタ被膜し、１０Ω／sq．の電気抵抗を持たせた。
【００３１】
孔の開いたＰＥＴの両面に、両面接着テープを、反応室２と検出室３を形成するように、図1のように隙間を空けて積層した。パラジウムを被膜したMelinex３２９を層３０の下面に積層し、層２０を形成した。透明なＰＥＴ膜を層５０の上面に積層し、層６０を形成した。層２０から層６０をパンチングし、接着剤を被膜したＰＥＴ膜の層１０と層７０を積層して充填室１の面を閉じ、充填室１を形成した。
【００３２】
複合体と誘電体化した磁気ビーズを、参照により援用する米国公開特許出願第２００６−０１３４７１３−Ａ１号に従って用意した。複合体は、少なくとも１つのＧＤＨｐｑｑと結びついたＣ反応性タンパク質（ＣＲＰ）に対する抗体からなる。磁気ビーズの表面は、ＣＲＰを含むように変更されている。このＣＲＰが、複合体の固定された結合部位として機能する。磁気ビーズは、反応室の近傍に設置された永久磁石により、検出室への進入が抑制される。
【００３３】
複合体を層６０の下面に乾燥させた。いくつかの検出ストリップでは、磁気ビーズを層４０の上面に乾燥させた。フェリシアン化カリウム、グルコース、および緩衝材の混合液を、層２０の上面に乾燥させた。検査中は、永久磁石を層６０の上面に隣接して設置した。これは、磁気ビーズ（存在する場合）が検出室へ進入するのを防止することと、試料が反応室に導入されたときに、ビーズを複合体の層の方に引き付け、両者の混合を促すことの２つの目的に機能する。
【００３４】
使用においては、試料が反応室２の入口全体に接して反応室２が満たされるまで、試料を充填室１に導入した。その後、６０秒を経過させた。６０秒の経過後、金属棒を層２０の下面に押し当て、層２０が屈曲して層２０の上面が層４０の液体が満たされた孔に接触させ、液体が層４０の孔を通して検出室３に流出するようにした。液体が層２０の電極と層４０の電極との間隙を埋めたときに、測定器の電気化学的な検査手順を開始し、上側の電極に対し下側の電極に＋３００mVを１６秒間印加した。
【００３５】
図１０は、０．１M HEPES緩衝水溶液で満たした検出ストリップの、ＣＲＰ処理した磁気ビーズの有無における典型的な電流特性を示す。ビーズの不在時には最大量の複合体が検出室３に移送される。複合体に対し、溶液中に過度のＣＲＰ処理されたビーズが存在する場合は、複合体が十分にビーズに固定化され、複合体の検出室への移送が最小となる。このとき、電圧が印加された１６秒間、上側電極に対して下側電極は＋３００mVだった。
【００３６】
図１１は、複合体とビーズを乾燥させた検出ストリップで、２５０マイクログラム／ミリリットルのＣＲＰを含む血清と含まない血清との検査における典型的な電流特性を示す。このとき、下側電極に対し、上側電極は＋３００mVであった。
【実施例２】
【００３７】
本発明は、層４０に、レーザー加工された一連の小さな孔ではなく、１つの大きなパンチング孔を有する検出ストリップにも関連する。例えば、層４０に、径１．５ミリメートルのパンチングのオス、メス型を使い、孔を１つ開けた。反応室２に液体を満たしたとき、液体は孔の端を通過したところで停止した。孔に対して層２０が押されたとき、液体が検出室３に進入した。
【００３８】
本発明は、実施例１、および実施例２で説明した検出ストリップにおける孔の数や孔の径に限定されるものではない。当業者においては、本発明の開示に基づき、本発明の範囲内で多くの変更や修正が可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の例を示す。
【図２】図２は、図１に示す実施形態のA-A’線部の断面図を示す。
【図３】図３は、図１に示す実施形態のB-B’線部の断面図を示す。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態の例を示す。
【図５】図５は、図４に示す実施形態のA-A’線部の断面図を示す。
【図６】図６は、図４に示す実施形態のB-B’線部の断面図を示す。
【図７】図７は、本発明の実施形態の変形例を示す。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態の例を示す。
【図９】図９は、図８に示す実施形態の分解図を示す。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実験例における時間に対する電流のグラフを示す。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実験例における時間に対する電流のグラフを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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