(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１及び第２の基材から形成された、ラテラルフロー試験デバイス用の導液エレメントであって、各々の基材が、
ａ）導液路を形成する液体浸透性多孔質材料からなる厚さ７５μｍ以下の導液層と、
ｂ）概して非多孔質のポリマー材料から形成され、および導液層に対するバッキングを形成する厚肉の第２層とを含む少なくとも２層を有しており、
第２の基材の導液層は、高い親和性でその上に吸着されたタンパク質分子を保持することができるように、高いタンパク質結合能を有しており、
第１および第２の基材は、それらのそれぞれの導液層が、基材が重なり合うところで接触するように順次重なり合い、第１の基材の導液層は、その上に吸着されたタンパク質分子を容易に手放すことができるように、タンパク質結合能を全く有していないか或いは低いタンパク質結合能を有していることを特徴とする、導液エレメント。
【請求項２】
第１および第２の基材の導液層の厚さが３０〜７０μｍである、請求項１に記載の導液エレメント。
【請求項３】
第１の基材の導液層が、タンパク質結合能の低い酢酸セルロース（ＣＡ）膜又はタンパク質結合能を全くもしくはほとんど有さない再生セルロース（ＲＣ）膜である、請求項１又は２に記載の導液エレメント。
【請求項４】
第１の基材の導液層が平均細孔径０．５〜３μｍを有し、ＣＡに関しては細孔径１．２μｍ及びＲＣに関しては１．０μｍを有する、請求項３に記載の導液エレメント。
【請求項５】
第２の基材の導液層がニトロセルロースから形成され、３μｇ／ｃｍ２以上のタンパク質結合能を有する、請求項１又は請求項２に記載の導液エレメント。
【請求項６】
各々の第２層が透明であって、プラスチック材料から形成される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導液エレメント。
【請求項７】
各ポリマー層が１００μｍの厚さである、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の導液エレメント。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の１以上の導液エレメントを含む、ラテラルフロー試験（ＬＦＴ）デバイス。
【請求項９】
導液エレメントが試料受けエレメントを含む、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
デバイスがコンジュゲート保存用のエレメントをさらに含む、請求項８又は請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
デバイスが、結合被分析物と反応させるための１種以上の試薬を順に含む反応エレメントを含む、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
反応エレメントが、ニトロセルロース膜から形成される第１導液層とポリマーから形成される第２層を含む追加の積層材料から形成される、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
第１導液層が４０〜６０μｍの厚さであり、第２層が１００μｍの厚さである、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
第１導液層が、液体試料を蒸発させることのできる露出部分を含む、請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラテラルフローアッセイ又はラテラルフローイムノクロマトグラフィーアッセイとしても知られているラテラルフロー試験（ＬＦＴ）デバイス及びこれらの部品、特にかかるデバイス内の導液エレメントの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＦＴデバイスは、液体試料中の目標被分析物の有無を検出することを意図している。
【０００３】
従来の方式では、一連の導液部、例えば、多孔質紙又は焼結ポリマーの小片などのキャピラリーパッドが支持体上に形成される。公知の配列は、吸収体として機能し、過剰な液体試料を保持する第１液体試料受け要素を含む様々な導液エレメントを用いる。ひとたび浸漬すると、流体は、製造業者がいわゆるコンジュゲート、通常試薬を含む溶解性マトリックス中に乾燥フォーマットの生理活性粒子を貯蔵している、コンジュゲート放出パッドとして知られる第２のエレメントに伝わり、目標分子と粒子表面に固定されているその化学的パートナーとの化学反応を生み出す。試料は粒子を溶解するので、被分析物と粒子との結合反応が起こる。通常第２変色試薬はコンジュゲートパッドに沿って所定の距離で、又は第３エレメント上に配置され、被分析物を結合した粒子を捕捉して、試験結果を提供するために使用される。さらに第２試薬を超えてさらに液体流路に沿った第３変色試薬は、多くの場合すべての粒子を捕捉するために使用され、それ故、液体試料が第２試薬を超えて伝わったことを確保するコントロールとして使用される。第２及び第３の試薬の反応領域を通過した後、液体試料は、最終的な多孔質ウィック材エレメントに進入するが、このエレメントは廃液容器として機能する。
【０００４】
世界中で年間何百万ものこれらのデバイスが家庭用に製造されている。通常、これらの試験は家庭、診療所又は実験室において医用診断に使用される。家庭用試験キット、例えば家庭用妊娠試験はより一般的になって来ている。その試験用の試料として使用される尿は豊富なので、その場合、アッセイを実行するために必要な液体の量について心配する必要はない。しかし、すべての試料がそのように大量ではない。例えば、他のアッセイは血液の家庭試験により容易に利用可能であるが、数滴以上の家庭採取の血液は、支援又はバッファー液の添加をせずに家庭で得ることは従来の方式では困難であり、それ故かかるデバイスは家庭用試験としてはほとんど使用されない。非常に低体積の試料で十分な場合、その場合は家庭用血液試験の可能性がより高くなる。さらに、いくつかの試験の開発のための障害は、用いる試薬のコストである。同様に、より低体積の試料が用いられた場合、その場合必要な試薬も少なくなるはずであり、多くの場合コストも低減されるものと思われる。ＬＦＴは、臨床試験又は診断試験に限定されない。非臨床用途としては、食品及び水の、汚染物質及び生物学的脅威の薬剤並びに他の環境的汚染物質に関する試験が挙げられる。これらの試験においてもまた、利用可能な試料の量は非常に少ないことがあり得、又は使用する試薬が高価であり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第２２７３２６９号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明者らは、デバイスの有効性を実質的に落とさずに、ＬＦＴにおける試料及び試薬の体積を低減する方法を考案した。
【０００７】
本発明は、特許請求の範囲により定義される。一実施形態では、本発明はラテラルフロー試験デバイス用の導液エレメントを提供し、エレメントは、液体浸透性多孔質材料からなる厚さ７５μｍ以下の第１層と概して非多孔質のポリマー材料から形成される厚肉の第２層を含む、少なくとも２層を有する基材から形成される。
【０００８】
かかる第１多孔質層の使用は、液体を含有する試料の必要量がより少ないので有利であり、追加のポリマー層は、ＬＦＴデバイスの製造時の操作のための強度を加え、エレメントの構成を柔軟にさせる。
【０００９】
一実施形態では、第１層は厚さ３０〜７０μｍであり、好ましくは厚さ４０〜６０μｍ、さらに好ましくは厚さ約５０μｍである。
【００１０】
一実施形態では、第１層は酢酸セルロース（ＣＡ）膜又は例えば、セルロース構造から酢酸残基を除去するために、ＣＡ膜の処理により形成される再生セルロース（ＲＣ）膜である。
【００１１】
一実施形態では、第１層は平均細孔径０．５〜３μｍを有し、ＣＡに関しては好ましくは細孔径約１．２μｍ及びＲＣに関しては好ましくは約１．０μｍを有する。
【００１２】
追加の実施形態では、第１層は、場合によりポリエチレングリコール（ＰＥＧ）をグラフトされたニトロセルロースから形成される。
【００１３】
一実施形態では、第２層は透明であり、プラスチック材料、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のようなポリエステルから形成される。
【００１４】
一実施形態では、このポリマー層は約１００μｍの厚さである。
【００１５】
本発明はさらに、場合により第１の態様に係る導液エレメントを含む、特許請求により定義されたラテラルフロー試験（ＬＦＴ）デバイスを提供する。
【００１６】
一実施形態では、導液エレメントは、少なくとも試料受けエレメント及び被分析物との反応のための１種以上の試薬又は被分析物に結合される追加の試薬を含む反応エレメントを順に含み、少なくとも試料受けエレメントは上記の積層基材材料から形成される。
【００１７】
一実施形態では、ＬＦＴデバイスは上記の積層基材から形成されるコンジュゲート貯蔵エレメントをさらに含む。
【００１８】
代替の実施形態では、試料受けエレメントは、コンジュゲート貯蔵を提供する部分を含む。
【００１９】
一実施形態では、反応エレメントは、ニトロセルロース膜から形成される第１層とＰＥＴから形成される第２層を含む追加の積層材料から形成される。
【００２０】
一実施形態では、第１反応エレメント層は約４０〜６０μｍの厚さであり、第２層は約１００μｍの厚さである。
【００２１】
一実施形態では、第１反応エレメントは、液体を蒸発させるための露出部分を含む。
【００２２】
本発明は、本明細書に記載の特色の任意の発明的組合せが本明細書において明確に述べられているかどうかにかかわらず、その組合せにまで及ぶ。
【００２３】
本発明は多数の方法で実行でき、その例示的実施形態を、図面を参照しながら下記に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＬＦＴデバイスの公知の液体導管の概略図を示す図である。
【図２】ＬＦＴデバイスのための液体導管の概略図を示す図である。
【図３】ＬＦＴデバイスのための他の液体導管の概略図を示す図である。
【図４】ＬＦＴデバイスのための他の液体導管の概略図を示す図である。
【図５】ＬＦＴデバイスのための他の液体導管の概略図を示す図である。
【図６】ＬＦＴデバイスのための他の液体導管の概略図を示す図である。
【図７】ＬＦＴデバイスを示す図である。
【図８】他のＬＦＴデバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
診断試験の製造業者により１９８８年に導入されたラテラルフロー試験（ＬＦＴ）又はラテラルフローイムノクロマトグラフィーアッセイは、最も一般的な市販のポイントオブケア（ＰＯＣ）診断デバイスである。今日、妊娠（ｈＣＧレベルの検出）及び排卵の確認、感染性疾患及び依存性薬物のスクリーニングのためのＰＯＣ  ＬＦＴデバイス並びに心臓発作、脳卒中及び深部静脈血栓症などの命を脅かす事象の急速な臨床診断を支援する血液中のタンパク質マーカーの測定のためのＰＯＣ  ＬＦＴデバイスは、非常に大量に製造されており、妊娠単独でも１０7超／年製造されている。現在試験は家庭用試験のために利用可能であり、薬局又はインターネットにより購入できる非処方箋試験が存在するが、未だに莫大な可能性が未開発なままである。
【００２６】
免疫アッセイは、図１に示すように、通常一続きの様々な導液エレメントにより実現されるいくつかの機能が必要である。普通かかる公知のデバイスは、通常厚さ３２０μｍのコットンリンター試料受けパッド１、可溶性コンジュゲートが貯蔵される、通常厚さ３５０μｍのガラス繊維コンジュゲート放出パッド２、通常厚さ１００μｍのニトロセルロース反応膜４、テストライン３、コントロールライン５、コットンリンター末端ウィック６及びバッキング材７の形態で基材を含む。ＬＦＴの典型的な機能は上記の通りである。場合により、カバーテープ（図示せず）もアッセイストリップ上に使用され、溶媒の急速な蒸発を防止し、エレメントをその場所に保持する。
【００２７】
通常、受けパッド１及び放出パッド２は、セルロース紙、ガラス繊維パッド又はいわゆる不織布パッド（例えばポリエステル）からなり、両方とも生体分子に対する低い結合能力を有する、すなわち、これらのパッドはパッド上に吸着された任意の生体分子を、例えば３μｇ／ｃｍ2未満が材料上に吸着され得るように容易に手放す。試験結果が表示される反応膜は、生体分子に対する高い結合能力を有する材料からなり、すなわち、ニトロセルロース上に吸着された分子は、例えば、少なくとも３μｇ／ｃｍ2のタンパク質が材料上に吸着可能なような、高い親和性を有する材料により保持される。
【００２８】
受けパッド１は、例えば、ｐＨ、イオン強度及び例えば界面活性剤などの補添化学物質などの定義されたパラメーターに関する、試験系に添加される液体試料の特定のパラメーターを調整する試薬で、常にコーティングされる。
【００２９】
さらに、この受けパッドは、限定するものではないが、例えば、全血液が試料として使用される場合、赤血球の保有など追加の機能を実行可能であり、血液の液体部分は試験系を通って導液エレメントに沿って流動することができる。
【００３０】
これらの公知のＬＦＴデバイスの主要な欠点は、アッセイを完了するために必要な全体体積である。言い換えると、ＬＦＴのエレメントは、少なくともコントロールライン５まで試料で満たされなければならず、最低でも５０μｌより多い試料体積が標準となる。指を針で突いて得られる血液の量は約２５〜３０μｌであるが、液相（血漿）はわずかに１０〜１５μｌであることを考えると、従来型のＬＦＴデバイスが不完全であることは明らかである。
【００３１】
図２は、公知のＬＦＴデバイスと比較して必要な液体試料の量が低減される、ＬＦＴデバイスのための液体導管２０の配置の実施例を示す。エレメントの一般配置は図１に関する上記の配置と同様であり、機能的ステップも同様であるが、図２の構成は液体の必要体積が少なくなるように改善されている。この実施形態では、デバイスの導液エレメントを形成する基材はバッキング材２７の接着層に載置されている。試料Ｓは、厚さ１００μｍの透明ＰＥＴバッキング層２１ａ及び膜厚ほぼ５０μｍを有し、この膜が最上部であるように配向された酢酸セルロース膜２１ｂの二層から形成される試料受けパッド２１に適用される。受けパッド２１の膜はコンジュゲートパッド２２と接しており、コンジュゲートパッド２２は、受けパッド２１と同じ積層材料から形成されるが、コンジュゲート試薬を貯蔵している。コンジュゲートパッド２２は、膜層２２ｂが受けパッド２１の膜層２１ｂと接触するように配向され、それによって、液体試料は毛細管作用により、受けパッド２１からコンジュゲートパッド２２上に、矢印Ｆの方向に進むことが可能になる。試料Ｓ由来の液体がコンジュゲートパッド２２から反応パッド２４上に伝わり、この場合、反応パッド２４は、厚さ５０μｍを有するニトロセルロース膜層２４ｂと厚さ１００μｍのＰＥＴのバッキング層２４ａとの別の二層材料から形成される。このパッドは、この場合はコロイド金であるテストライン試薬２３及び２５を含み、それぞれ、用いたコンジュゲート試薬に結合される被分析物及び未結合のコンジュゲート試薬を捕捉するこの配列は、従来型のコットンリンター２６をさらに含み、すべての過剰な液体を吸収する。従来型のカバーテープ２８もまた使用される。試験結果は矢印Ｔの方向から目で見ることができる。
【００３２】
図３は、上記の実施例と同様の機能を有する、公知のＬＦＴデバイスと比較して必要な液体試料の量が低減されるＬＦＴデバイスのための液体導管３０の配置の別の実施例を示す。この実施形態では、デバイスの導液エレメントを形成する基材は、この場合もまたバッキング材３７の接着層に載置されている。上記のパッド２１と同じ材料から形成される、試料受けパッド及びコンジュゲート貯蔵パッド３１／３２の組合せが提供される。この組合せパッドは、パッド２４と同じ材料の反応パッド３４と接触している。パッド３１／３２及び３４の個別の膜は接触して、液体試料Ｓのための毛細管流路を提供し、この場合もまた、矢印Ｆの方向に伝わる。廃液パッド３６が提供され、このエレメントはカバーテープ３８により被覆される。試験結果は矢印Ｔの方向から目で見ることができる。この実施形態は、図２に示す構成を単純化している。
【００３３】
図４は、図２及び３に関する上記の実施例と同様の材料及び機能を有する、公知のＬＦＴデバイスと比較して必要な液体試料の量が低減されるＬＦＴデバイスのための液体導管４０の配置の別の実施例を示す。すべてのエレメントは、粘着性バッキング材４７に載置される。試料Ｓは試料／コンジュゲート組合せパッド４１／４２で受け取られ、矢印Ｆの方向に反応膜４４に伝わる。反応膜４４の透明なバッキング材４４ａが、テストライン試薬４３及び４５をそのバッキング材の下で目で見えるようにするので、この実施形態は、カバーテープを有さない。過剰な試料は、廃液パッド４６により吸着される。試験結果は矢印Ｔの方向から目で見ることができる。この実施形態は、図３に示す構成をさらに単純化している。
【００３４】
図５は、図２及び３に関する上記の実施例と同様の材料及び機能を有する、公知のＬＦＴデバイスと比較して必要な液体試料の量が低減されるＬＦＴデバイスのための液体導管５０の配置のさらに別の実施例を示す。この実施例において、試料Ｓは上記の膜を含む試料受けパッド及びコンジュゲート貯蔵パッド５１／５２の組合せに受け取られ、液体は反応パッド５４に移行する。試験結果は矢印Ｔの方向から目で見ることができる。上記のように、液体は廃液用ウィックパッドに吸収されるのではなく、カバーストリップ５８により被覆されていない蒸発末端５６において蒸発可能である。この実施形態は、図４に示すＬＦＴデバイスの構成をさらに単純化している。
【００３５】
図６は、上記図２及び３の実施例と同様の材料及び機能を有する、公知のＬＦＴデバイスと比較して必要な液体試料の量が低減されるＬＦＴデバイスのための液体導管６０の配置のさらに別の実施例を示す。ここで、試料受けパッド及びコンジュゲート貯蔵パッド６１／６２の組合せは、反応パッド６４と流体連通しており、すべてがバッキング材６７に載置されている。試験結果は矢印Ｔの方向から目で見ることができる。この場合もまた、廃液ウィックの使用は、反応パッド膜６４ｂの露出部分６６から蒸発させることによって省かれる。この実施形態は、図５に示す構成をさらに単純化している。
【００３６】
図７は、上部ハウジング７１ａ及び下部ハウジング７１ｂを含む、支持ハウジング７１を含むＬＦＴデバイス７０の実施例を示す。使用する液体導管３０は図３に関して記載した通りである。液体試料は、ハウジングの凹部７２において矢印Ｓの方向で添加され、導管３０に沿って矢印Ｆの方向に伝わる。テストライン３３及び３５は、カバーテープ３８により閉じられたハウジングの窓７３を通して目で見ることができる。
【００３７】
図８は、ハウジング８１及び血液を採取するように操作できる脱着可能なフィンガープリックキャップ８２を備える別のＬＦＴデバイス８０を示す。このデバイスは、図６に関する上記の液体導管６０を含む。試料の使用において、例えば、フィンガープリックキャップ８２から得られた血液は、導管６０の試料受け領域６１に適用される。試料の液相は矢印Ｆの方向に伝わる。試験結果は、反応膜６４の透明なバッキング材６４ａにより閉じられた、ハウジング８１の窓８３を通して目で見ることができる。
【００３８】
図２〜６に関する上記の実施形態では、（コンジュゲート貯蔵パッドと組合せた、又は組合せていない）試料受けパッドは、厚さ約１００μｍの透明ＰＥＴバッキング材上に従来の手段によりキャスト成形されている、厚さ５０μｍのＣＡ材料である基材から形成されることが観察されると思われる。ＣＡはより薄く（例えば３０μｍ）作ることができるが、機械的強度及び操作しやすさのため、５０μｍが適切であると考えられる。この厚さ及び細孔径ほぼ１．２μｍのＣＡは、固有のタンパク質結合傾向が低いことが見いだされた。同じ厚さ及び同じバッキング材を有するＲＣ材料もまたよく機能し、広範囲に同じ特性を有することが見いだされているが、ＲＣはタンパク質結合傾向がやや低い。特に、ＣＡ及びＲＣは両方とも、これらの構造が容易な血液分離及び血漿の回収を提供するので、血液に対する優れた受けパッドを作製する。粒径４０ｎｍのコロイド金（被分析物を結合するために使用され、捕捉テストラインにおいて変色を示す）は、ＣＡ及びＲＣの中を容易に移動可能なことが見いだされた。さらに、細孔径０．５μｍに下げると、コロイド金粒子の使用に申し分ないと考えられる。しかし、ラテックスビーズは、細孔径ほぼ１〜１．２μｍを有するこれらの材料の中を容易に移動することはできず、それ故ラテックスビーズを使用する場合、細孔径はより大きく、例えば１．４μｍ超でなければならない。より詳細には、ラテックスビーズを使用する場合、細孔径ほぼ２〜３μｍが推奨される。
【００３９】
実験において、作業可能な最低試料体積は、従来型の５ｍｍ幅の導管ストリップに関して１０μｌであることが見いだされ、この体積は大幅な試薬の削減をもたらし、考案された構成は先行するＬＦＴデバイスの複雑さもまた軽減した。
【００４０】
上記の反応パッドは、厚さ約１００μｍのＰＥＴのバッキング層を有する、厚さ約５０μｍのＮＣ膜材料であることもまた観察される。ＮＣ膜は、膜を本出願に適切にする低流量係数を有することが見いだされた。
【００４１】
従来型の廃液ウィックの使用を記載してきたが、廃液ウィックは試料がテストラインと通って伝わることを促進する。しかし、これらは例示の配置において省略してもよい。重要なことは、テストラインを通って伝わる試料の体積であり、上記の薄膜を用いることで、標準より少ない体積が満足のいく結果を提供する。材料の深さの最初の１０μｍだけがテストラインにおいて見ることができ、それ故、テストラインにおいてより厚い材料はいずれも、テストラインにおける変色の定義に大きく寄与しないことが見いだされている。本発明に用いた薄膜はテストラインを見るために十分であり、それ故試料体積は、試験の効率を落とすことなく比例して少なくすることができるということになる。
【００４２】
図面は本発明の原理を概略的に例示するために用意したものであり、それ故、これらの図面は上記の相対的厚さを考慮に入れた場合の縮尺ではないことを認識すべきである。さらに、図面において、参照を容易にするために、エレメント間の隙間を示している。しかし、実際には、示した様々なエレメントは、これらが薄いので、一方が直接もう一方の上部にあるように曲がり得る。
【００４３】
特定の実施形態を記載及び例示してきたが、特許請求する発明の範囲から逸脱することなくそれらの実施形態に対する付加、省略及び改良が可能であることは当業者には明らかであると思われる。
【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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