(57)【要約】  試料中の分析物の濃度を求めるための側方流動イムノアッセイ・デバイス、およびそうした側方流動イムノアッセイ・デバイスを使用して試料中の分析物濃度を測定する方法。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
毛細管流動を提供するための吸収材料を含む固体支持体を有する、分析物を測定するための側方流動イムノアッセイ・デバイスであって、
ａ）試料を受け取るための試料部分と、
ｂ）コンジュゲート微粒子材料を備えるコンジュゲート部分と、
ｂ）分析物用のバインダーを備える診断部分と、
ｃ）毛細管流動を提供するための吸収材料の吸収部分と、
ｄ）少なくとも１つの電気センサと、
を備え、
前記試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分が毛細管流連通し、それによって前記試料が、前記診断部分の前記バインダーを横切って流れて、前記試料と前記バインダー間を接触させる、側方流動イムノアッセイ・デバイス。
【請求項２】
前記試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分が支持体材料上に配置される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記診断部分が、前記分析物用の膜およびバインダーを備える、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記膜がニトロセルロース膜、ポリビニリデンフルオライド膜、任意選択で電荷修飾されたナイロン膜、およびポリエーテルスルフォン膜から選択される、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電気センサが、印刷された電気センサである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの電気センサが、少なくとも１つの電極対を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電極対が、前記試料部分、診断部分、および／または吸収部分上に集積化された電極対である、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記電極対が、前記支持体材料上に印刷もしくは塗布される、または前記試料部分、診断部分、および／もしくは吸収部分上に直接印刷もしくは塗布される、または前記診断部分上のギャップに印刷もしくは塗布される、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電気センサが、前記試料の１つまたは複数のパラメータを計算するための処理ユニットに接続される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記試料の前記パラメータが、前記診断部分を横切る前記試料の流量、前記診断部分を横切る前記試料の流動形状、前記診断部分の前記試料の温度、前記診断部分の前記試料のｐＨ、および／または前記診断部分の前記試料のイオン濃度である、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記処理ユニットがディスプレイを備える、請求項９または１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記処理ユニットが、前記側方流動イムノアッセイ・デバイス内に集積化される、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記処理ユニットが、前記側方流動イムノアッセイ・デバイスに外部的に接続される、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの電気センサが、前記側方流動イムノアッセイ・デバイスの前記診断部分を横切る前記試料の前記流量を求めるための２つの電極対を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記電極対が、前記固体支持体の前記診断部分上に印刷または塗布される、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記電気センサが、ディスプレイを備える処理ユニットに接続され、前記固体支持体の前記診断部分を横切る前記試料の前記流量、および前記試料中の前記分析物の前記濃度が処理ユニットによって計算される、請求項１４または１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの電気センサが、前記側方流動デバイスの前記診断部分を横切る前記試料の前記流動形状を求めるために、前記試料の流路を横切って並んで配置された一連の複数の電極対を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの電気センサが、前記固体支持体の前記診断部分上に印刷または塗布される、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記電気センサが、ディスプレイを備える処理ユニットに接続され、前記固体支持体の前記診断部分を横切る前記試料の前記流動形状、および前記試料中の前記分析物の前記濃度が前記処理ユニットによって計算される、請求項１７または１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電気センサが、前記側方流動デバイスの前記診断部分を横切って流れる前記試料の前記温度を求めるために、規定された範囲内にある導電性材料の抵抗の規定された構造を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの電気センサが、前記固体支持体の前記診断部分上に印刷または塗布される、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記電気センサが、ディスプレイを備える処理ユニットに接続され、前記固体支持体の前記診断部分を横切って流れる前記試料の前記温度、および前記試料中の前記分析物の前記濃度が、前記処理ユニットによって計算される、請求項２０または２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの電気センサが、少なくとも１つの温度センサを備え、前記デバイスが、前記少なくとも１つの温度センサ手前の前記試料の前記流動方向に位置する加熱素子をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの温度センサが、前記固体支持体の前記診断部分上に印刷または塗布される、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの電気センサが、少なくとも１つの温度センサ、および前記試料の前記流路を横切って並んで配置された一連の複数の温度センサを備え、前記デバイスが、前記側方流動デバイスの前記診断部分を横切る前記試料の前記流動形状を求めるために、前記少なくとも１つの温度センサ手前の前記試料の前記流動方向に位置する加熱素子をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの温度センサおよび前記一連の温度センサが、前記固体支持体の前記診断部分上に印刷または塗布される、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
試料中の分析物の濃度を求める方法であって、側方流動イムノアッセイ・デバイスにおいて、試料中の分析物を検出するステップと、前記試料のパラメータを求めるステップと、を含み、前記側方イムノアッセイ・デバイスが、毛細管流動を提供するための吸収材料を含む固体支持体を備え、
ａ）試料を受け取るための試料部分と、
ｂ）コンジュゲート微粒子材料を備えるコンジュゲート部分と、
ｂ）前記分析物用のバインダーを備える診断部分と、
ｃ）毛細管流動を提供するための吸収材料の吸収部分と、
ｄ）少なくとも１つの電気センサと、
を備え、
前記試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分が毛細管流連通し、それによって前記試料が、前記診断部分の前記バインダーを横切って流れて、前記試料と前記バインダー間を接触させる、方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの電気センサが、ディスプレイを備える処理ユニットに接続される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記パラメータが、前記診断部分を横切る前記試料の流量、前記診断部分を横切る前記試料の流動形状、前記診断部分の前記試料の温度、前記診断部分の前記試料のｐＨ、および／または前記診断部分の前記試料のイオン濃度である、請求項２７または２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連技術の相互参照
[0001]本発明は、２０１２年１０月２３日に出願された米国出願第１３／６５８，６１４号の利点を主張する。本出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0001]本発明は、バイオセンサとしての側方流動イムノアッセイ（ＬＦＡＩ）のためのデバイス、そうしたＬＦＡｌデバイスを改善する方法、および診断法においてそうしたＬＦＡｌデバイスを使用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0002]最近、より高い忠実度、例えば、感度および特異度を有する診断試験を必要とする予測的、予防的、および特に個別的医療にますます関心が高まっている。側方流動イムノアッセイ（ＬＦＩＡ）デバイスは、そうした診断試験を組み込み、ポイントオブケア（ＰＯＣ）診断においてよく確立された技術である。低コスト、製造の相対的な容易さ、長期保存性、および顧客による使用の容易さは、ＬＦＩＡを非常に魅力的にする利点の一部である。
【０００４】
[0003]側方流動イムノアッセイの基本原理を図１に示す。ＬＦＩＡの診断のデバイスの初期の開発中は、主として簡単なイエスまたはノーの答えを提供する定性的なシステムに主たる焦点が置かれた。最もよく知られている定性的な側方流動システムは、妊娠試験である。
【０００５】
[0004]しかし、現在、読み取りシステムの実装を必要とする、より高感度の、定量的な、さらに多重化測定の要求がますます高まっている。そのようなものとして、側方流動イムノアッセイ・デバイスを、新しい市場で、および新しい応用に使用することができる。
【０００６】
[0005]試料中の分析物の有効濃度が流量の増加量の２乗で減少するので、毛細管流量は、ＬＦＩＡにとって非常に重要である。分析物の定量的測定にとって、この関係は、信号強度が有効濃度と直接関連するので、非常に重要である。したがって、分析試験ラインを横切る試料の流速は、対象とする分析物の定量的測定に影響する。例えば、通常の血液粘度ばらつきの範囲内にある、３０％の試料粘度変化は、結果として最大７０％の信号ばらつきになる。
【０００７】
[0006]異なる試料、例えば、血液試料の粘度は、著しく変わることがある。試料の粘度（したがって、毛細管流量）における著しいばらつきは、一般に妊娠試験の性能に影響しない。しかし、バイオマーカー値、例えば、その濃度を試験し、その前回値と比較することになる場合は、分析物／バイオマーカーの定量化が非常に重要である。
【０００８】
[0007]ＬＦＩＡでは、膜を通り抜ける試料の流動は、毛管力によって駆動される。吸収材料／膜の孔径および試料の粘度は、システムを通り抜ける試料の流速に直接影響を与える２つのパラメータである。流速／流量に関しては、製造プロセス中のＬＦＩＡの膜への損傷が流動挙動に悪影響を及ぼす複数の人工産物をもたらす。例えば、膜を裏張り材（または接着テープ）から剥離することによって、試料が膜のエッジを速やかに流れる、遮るもののない経路ができる。これによって、凹形の流動、および測定における人為産物がもたらされる。
【０００９】
[0008]印刷された電子回路は、紙または布地などの実に多様な基板上に回路を生成することができる、ある印刷方法を含む。印刷された電子回路の利点は、印刷された電子回路が電気システムを低コストで、大量に、高スループットで生産することができるということである。特に、小型の、安価な、使い捨てデバイスについては、この技術は、ＬＦＩＡを使用する定量的診断試験の信頼性の改善において非常に有利である可能性がある。このことが印刷された電子回路を使い捨てバイオセンサの分野にとって非常に魅力的なものにしている。
【００１０】
[0009]Ｊｏｌｋｅ  Ｐｅｒｅｌａｅｒらの、”Ｉｎｋｊｅｔ−ｐｒｉｎｔｅｄ  ｓｉｌｖｅｒ  ｔｒａｃｋｓ：ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｕｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ”、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（２００８）、ｖｏｌ．１８、ｐｐ３２０９−３２１５は、低温でのインクのインクジェット印刷について記載している。低温硬化材料の印刷が可能なことによって、電極を印刷することができる使用可能な材料の量が増加する（例えば、温度感受性ニトロセルロース膜上への印刷）。ロールツーロール印刷およびスタンプなどの他の印刷方法も可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
[0010]側方流動試験で生成される信号に影響を与える他のいくつかの主な要因には、溶液の温度およびイオン強度（ｐＨを含む）が含まれる。また、そうした状態を測定し影響を与えるセンサおよびアクチュエータを含むことは、生成される信号のばらつきを低減させるのに重要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
[0011]少なくとも１つの電気センサを備える側方流動イムノアッセイ・デバイスは、試料中の対象とする分析物の信号強度に影響を与える１つまたは複数のパラメータを測定することができる。側方流動イムノアッセイ・デバイスにおける集積化された印刷された電気センサは、例えば、試料の流量、流動形状、温度、またはイオン濃度を含むそうしたパラメータを試料がデバイスを横切って流れるときに測定することができる。
【００１３】
[0012]一実施形態では、毛細管流動を提供するための吸収材料を含む固体支持体を有する、分析物を測定するための側方流動イムノアッセイ・デバイスであって、
ａ）試料を受け取るための試料部分と、
ｂ）コンジュゲート微粒子材料を備えるコンジュゲート部分と、
ｂ）分析物用のバインダーを備える診断部分と、
ｃ）毛細管流動を提供するための吸収材料の吸収部分と、
ｄ）少なくとも１つの電気センサと、
を備え、
試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分が毛細管流連通（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｌｏｗ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）し、それによって試料が、診断部分のバインダーを横切って流れて、試料とバインダー間を接触させる、側方流動イムノアッセイ・デバイスが提供される。
【００１４】
[0013]側方流動イムノアッセイ・デバイスにおける少なくとも１つの電気センサは、試料に関連する１つまたは複数のパラメータを計算するための処理ユニットに接続される。計算されるパラメータ（複数可）は、結合した標識化された分析物複合体からの信号の強度に影響を与えるものであり、それによって試料中の分析物の濃度の計算に影響を与える。例えば、試料のそうしたパラメータには、診断部分を横切る試料の流量、診断部分を横切る試料の流動形状、診断部分の試料の温度、診断部分の試料のｐＨ、および診断部分の試料のイオン濃度が含まれる。
【００１５】
[0014]別の実施形態では、側方流動イムノアッセイ・デバイスにおいて、試料中の分析物および試料のパラメータを求めるステップを含む試料中の分析物の濃度を求める方法であって、側方イムノアッセイ・デバイスが、
ａ）試料を受け取るための試料部分と、
ｂ）コンジュゲート微粒子材料を備えるコンジュゲート部分と、
ｂ）分析物用のバインダーを備える診断部分と、
ｃ）毛細管流動を提供するための吸収材料の吸収部分と、
ｄ）少なくとも１つの電気センサと、
を備える、毛細管流動を提供するための吸収材料を含む固体支持体を備え、
試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分が毛細管流連通し、それによって試料が、診断部分のバインダーを横切って流れて、試料とバインダー間を接触させる、方法が提供される。
【００１６】
[0015]試料中の分析物の濃度は、側方流動イムノアッセイ・デバイスの診断部分に結合した標識化された分析物の信号強度を求めることによって、および側方流動イムノアッセイ・デバイスの診断部分を横切って流れる試料に対して求めたパラメータの１つまたは複数を考慮に入れることによって計算される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】[0016]側方流動イムノアッセイ・デバイスの概略図である。
【図２】[0017]側方流動イムノアッセイ・デバイスにおける流速測定用の装置の概略図である。
【図３】[0018]不均一な流動形状を求めるための流動形状センサ用の電極対の概略図である。
【図４ａ】[0019]図４ａは、試料の流動形状を測定するための簡単な側方流動イムノアッセイ・デバイスの測定を示す図であって、流動形状電極（Ｕ３）が短絡する前に、不均一な流動形状電極（Ｕ２）が短絡する。
【図４ｂ】図４ｂは、試料の流動形状を測定するための簡単な側方流動イムノアッセイ・デバイスの測定を示す図であって、測定された電流信号（アフターパルス除去した）を示す図である。
【図５ａ】[0020]図５ａは、異なる量の試料容量による異なる流速の測定を示すグラフであって、５００μｌのＰＢＳ（流頭は、非常にゆっくり移動する）である。
【図５ｂ】図５ｂは、異なる量の試料容量による異なる流速の測定を示すグラフであって、１０００μｌのＰＢＳ（膜がフラッディングする）である。
【図６】[0021]温度検知を示すグラフである。ホットプレート上で温度を３０℃から開始して１００℃まで掃引した。
【図７ａ】[0022]図７ａは、側方流動イムノアッセイ・デバイスの固体支持体上の代替の電気センサ集積化の概略図であって、電気センサが診断部分と異なる固体支持体の部分上にある。
【図７ｂ】図７ｂは、側方流動イムノアッセイ・デバイスの固体支持体上の代替の電気センサ集積化の概略図であって、電気センサ集積化が支持層／膜を介して診断部分の膜の下にある。
【図７ｃ】図７ｃは、側方流動イムノアッセイ・デバイスの固体支持体上の代替の電気センサ集積化の概略図であって、電気センサ集積化が固体支持体の診断部分の膜のギャップにある。
【図８】[0023]側方流動デバイスにおける印刷されたセンサの集積化の概略図である。試験ラインの強度は、ディスプレイに信号を送信する、例えば、ＣＭＯＳセンサによって実行することができる流速測定からのデータによって調整される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[0024]電気センサは、試料のパラメータを求めるための側方流動イムノアッセイ（ＬＦＩＡ）デバイスへ集積化することができ、このパラメータがそうした試料中の対象とする分析物の濃度を測定する精度に影響を与える。側方流動イムノアッセイに集積化することができる異なる種類の印刷された電気センサ（流速センサ、流動形状センサ、温度センサ）が提供される。ほぼすべての印刷プロセス、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、またはインクジェット印刷だけでなくスプレーもしくはブラッシング技法も使用してこれらの導電性電極を印刷することができる。これらの電気センサの材料には、例えば、銀、白金、炭素、銅、または金のインキもしくはペーストが含まれる。
【００１９】
[0025]導電性材料の溶剤の一部は、ＬＦＩＡの診断部分で使用される膜（特にニトロセルロース）を腐食する可能性があるので、電極をシステムの異なる部分に（例えば、裏張り材上のニトロセルロース膜の下に。裏張り材を介してアクセスする）塗布することもできる。例として、ＬＦＩＡデバイスにおける印刷された電極センサを集積化するためのある代替形態を図７に示す。これらは、膜の下の裏張り材または支持体材料上に電極を印刷することを含み、裏張り材または固体支持体材料を介して電極にアクセスされうる。例えば、図７ｂに示すように、裏張り材を介して電極に容易に接続することができる。あるいは、電極は、ＬＦＩＡデバイスの診断部分（診断膜）上に、またはそうした診断部分のギャップに印刷される。別の代替形態では、電極は、印刷された電極ではなく、ＬＦＩＡデバイスの様々な部分の１つもしくは複数に、またはＬＦＩＡデバイスの様々な部分の１つもしくは複数を介して塗布される非印刷電極を備える。
【００２０】
[0026]そのように、毛細管流動を提供するための吸収材料を含む固体支持体を有する、分析物を測定するための側方流動イムノアッセイ・デバイスであって、
ａ）試料を受け取るための試料部分と、
ｂ）コンジュゲート微粒子材料を備えるコンジュゲート部分と、
ｂ）分析物用のバインダーを備える診断部分と、
ｃ）毛細管流動を提供するための吸収材料の吸収性の部分と、
ｄ）少なくとも１つの電気センサと、
を備え、
試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分が毛細管流連通し、それによって試料が、診断部分のバインダーを横切って流れて、試料とバインダー間を接触させる、側方流動イムノアッセイ・デバイスが提供される。診断部分の試験ラインに位置するバインダーに試料（およびコンジュゲート）中の分析物を結合させることによって、結果としてその位置で生成されている信号が得られる。生成されている信号の強度は、デバイスの試料部分に施された試料中の対象とする分析物の濃度を表す。
【００２１】
[0027]そうしたデバイスでは、試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分を、単一の固体支持体または裏打ち材料の上に配置することができる。この固体支持体または裏打ち材料は、可撓性であってもよいが、不活性であり、吸収材料である様々な部分を通り抜ける試料の毛細管流動を維持するのに十分な支えを提供する。
【００２２】
[0028]側方流動イムノアッセイ・デバイスの診断部分は、膜を使用して調製されてもよい。そうした診断膜は、例えば、ニトロセルロース膜、ポリビニリデンフルオライド膜、任意選択で電荷修飾されたナイロン膜、およびポリエーテルスルフォン膜から選択されてもよい。診断膜は、分析物用の固定化バインダーをさらに含む。そうしたバインダーは、結果として診断膜上に固定化されるバインダー・分析物複合体となるような、分析物が相互作用する任意の分子、またはバイオ分子であってもよい。そうしたバインダーの例は、抗体、抗原、タンパク質、酵素もしくはその一部分、基質もしくはその一部分、ペプチド、ＤＮＡ、またはＲＮＡであってもよい。
【００２３】
[0029]そうしたＬＦＩＡデバイスに集積化された電気センサは、印刷された電気センサであるのが好ましい。電気センサは、ＬＦＩＡデバイスの固体支持体上に印刷された１つまたは複数の電極対であってもよい。電極対の印刷は、固体支持体の試料部分、診断部分、および／または吸収部分のうちのいずれか１つの上であってもよい。電極は、分析物と相互作用するためのバインダー材料を含有するデバイスの診断部分上に印刷されるのが好ましい。あるいは、塗布される電極は、非印刷電極である。
【００２４】
[0030]電気センサは、試料の１つまたは複数のパラメータを計算するための処理ユニットに接続されてもよい。そうした処理ユニットは、得られたデータを処理し、試料の対象とするパラメータの値を求め、ＬＦＩＡデバイスの診断部分／膜上で検出された分析物の濃度を計算するための、例えばＣＭＯＳユニットを備えることができる。試料のそうしたパラメータは、例えば、診断部分を横切る試料の流量、診断部分を横切る試料の流動形状、診断部分の試料の温度、診断部分の試料のｐＨ、および／または診断部分の試料のイオン濃度であってもよい。
【００２５】
[0031]加えて、処理ユニットは、例えば、試料中の分析物の濃度、または分析物の対象とするその他の任意の測定されたもしくは計算された値を表示するディスプレイを備えるのが好ましい。さらに、処理ユニットは、ＬＦＩＡデバイスに集積化されてもよく、または処理ユニットは、ＬＦＡＩデバイスに外部的に接続される。
【００２６】
[0032]一実施形態では、ＬＦＡＩデバイスには、側方流動デバイスの診断部に集積化された少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの電極対を備える流速センサが設けられる。そうした一実施形態では、２つの電極対が使用され、１つの電極対が診断部分の試験ライン手前の流動方向に位置し、第２の電極対が診断部分の試験ライン後方の流動方向に位置する。対応する電極間の抵抗測定は、試料の流速に関する情報を提供する。試料が電極対を横切るとき、試料（流体）の導電率が乾燥した試験片または診断膜の導電率と比較してより高くなるため抵抗が下がる。図８は、そうしたセンサシステムが側方流動イムノアッセイ・デバイスへどのように含まれるかの例を示す。例えば、色彩または蛍光測定からの情報を流速測定から得られた情報によって調整することができる。この調整は、例えば、ＣＭＯＳセンサによって行われてもよい。
【００２７】
[0033]試料の分析物および流量に対する標識／信号読出しのこの組み合わせは、例えば、粘度変化の影響を補償する。
[0034]別の実施形態では、ＬＦＩＡデバイスには、流動形状センサが設けられる。流動形状センサは、例えば、図３に示すように側方流動イムノアッセイ・デバイスの診断部に集積化された電極対を備える。複数の電極対が、ＬＦＩＡデバイスを横切る試料の流動方向に垂直にアレイ状に互いに並んで塗布される。所望の分解能に応じて、任意の量の電極を診断部分／膜上に集積化することができる。唯一の制約は、診断部分／膜の幅および電極の幅である。流動形状が不均一の場合、いくつかの電極は、他の電極よりも早く短絡する。例えば、凸形の流動形状が診断膜上で生じている場合、診断部分／膜の中央の電極が外側の電極よりも早く短絡する。電流信号におけるこれらの変化を測定することができる。複合電極対からのデータをまとめることによって、流動形状の幾何学形状を求めることができ、次いで、この幾何学形状を使用して反応ラインに沿った信号強度に関する重要な情報を得ることができる。
【００２８】
[0035]加えて、溶液の温度の変化は、流速と相関関係がある。したがって、さらに別の実施形態では、ＬＦＩＡデバイスには、温度センサが設けられる。温度センサは、側方流動デバイスの任意の膜上に集積化することができる。規定された範囲にある導電性材料の抵抗の規定された構造を適用することによって、温度センサをデバイス上に集積化することができる。温度の変化とともに、（印刷された）電子温度センサの抵抗も規定された仕方で変化する。
【００２９】
[0036]さらに、少なくとも１つの、好ましくは少なくとも２つの温度センサ、および加熱素子を有する実施形態では、デバイスが連続流を有するデバイスなどのように既に濡れている場合は、流量も測定することができる。本明細書に記載されるように、電子センサ、ここでは温度センサにおける抵抗の差が、ＬＦＩＡデバイス上の試料の流動時間の測定値となり、この測定値から流量を得ることができる。そうした実施形態では、例えば、連続流を有するデバイスにおいて、試験ラインまたは診断部分手前の流動方向に位置する加熱素子は、（試料）流体の温度を増加させる。温度センサによって流体の温度を測定することができる。所定の距離にわたる、ＬＦＩＡデバイスを横切る温度上昇した（試料）流体の流動によって、そうした温度センサで測定することができる差が生じる。求めた流動時間から、流速／流量を得ることができる。同様に、そうした温度センサのアレイの組み合わせを使用して、既に濡れているそうしたデバイスにおける流動形状を測定することができる。そうした実施形態では、少なくとも１つの温度センサおよび加熱素子を有するＬＦＩＡデバイスは、流動方向に垂直に位置する温度センサのアレイをＬＦＩＡデバイス内に備える。記載したように、そうしたセンサのアレイである温度センサの１つによって測定された抵抗の変化量は、その１つの温度センサによって規定された１つの領域における流動時間の測定値を与える。センサのアレイからの様々な流動時間の組み合わせは、ＬＦＩＡデバイスを横切る試料の流動形状の測定値を与える。
【００３０】
[0037]記載した実施形態のいずれについても、処理ユニットは、電気センサの電極対から得られた値を試料のパラメータの測定値に変換する。起こりうる信号変化を除去しようとする場合は、アフターパルス除去を使用することができる。特に、利用可能な試料容量が非常に低い場合、電流信号は、利用可能な試料容量の量が高い場合に比べて、はるかにゆっくりとその最大値にまで増加する（図５参照）。側方流動イムノアッセイ・デバイスとしての毛細管流動デバイスでは、試験ラインの分析物用のバインダーを備える診断部分を横切る試料の流速／流量は、毛細管流動時間に反比例する。印刷された電気センサは、試料が診断部分の吸収材料を通って規定の長さを進むのに必要な時間である毛細管流動時間を求めることができる。この毛細管流動時間は、ＬＦＩＡデバイスを横切る試料の流速／流量に反比例する。
【００３１】
[0038]さらに、試料中の分析物の有効濃度は、流量の変化量の２乗に反比例する。したがって、試料中の分析物の濃度を求める際に試料の流速／流量に合わせて調節する上で、較正アルゴリズムがルックアップテーブルにアクセスするために使用されてもよく、この較正は、ＬＦＩＡデバイスの製造のために、およびそうしたＬＦＩＡデバイスを使用して試験される試料の標準溶液のために使用される（吸収）材料に基づいて前もって規定される。
【００３２】
[0039]実施形態のいずれかによるＬＦＩＡデバイスのためのセンサおよびアクチュエータは、印刷された電子回路（例えば、導電性インクおよび温度感受性材料）を使用して作製されうる。論じたように、センサおよびアクチュエータは、（例えば）ニトロセルロース上に、裏打ち材料上に、またはデバイスに取り付けられた最上層上に直接印刷されてもよい。同様に、代替の実施形態では、非印刷電極が（ニトロセルロース膜などの）吸収材料上に直接、またはデバイスの裏打ち材料を介して塗布されてもよい。フレックス回路または同様の技術を使用することによって電子集積回路へのインタフェースを行うことができる。
【００３３】
[0040]別の実施形態では、試料中の分析物の濃度を求める方法であって、側方流動イムノアッセイ・デバイスにおいて、試料中の分析物および試料のパラメータを求めるステップを含み、側方イムノアッセイ・デバイスが、毛細管流動を提供するための吸収材料を含む固体支持体を備え、
ａ）試料を受け取るための試料部分と、
ｂ）コンジュゲート微粒子材料を備えるコンジュゲート部分と、
ｂ）分析物用のバインダーを備える診断部分と、
ｃ）毛細管流動を提供するための吸収材料の吸収部分と、
ｄ）少なくとも１つの電気センサと、
を備え、
試料部分、コンジュゲート部分、診断部分、および吸収部分が、毛細管流連通し、それによって試料が、診断部分のバインダーを横切って流れて、試料とバインダー間を接触させる、方法が提供される。
【００３４】
[0041]図１に、試料部分（２）を備える固体支持体（１）、コンジュゲート部分（３）、診断部分（４）、および吸収部分（またウィックとも呼ばれる）（５）を示す。試料（１０）は、側方流動イムノアッセイ（ＬＦＩＡ）デバイスの試料部分（２）に施される。試料は、毛細管流動によってデバイスの吸収材料（５）へ向かって流れる。コンジュゲート部分（３）を通過するとき、微粒子コンジュゲート材料の標識が、複合体を形成する分析物と相互作用する。そうした複合体は、毛管作用によってＬＦＩＡデバイスの診断部分（４）を横切って流れ続ける。試験ライン（６）上のバインダーは、試料中の対象とする分析物と相互作用し、試験ライン（６）上の分析物およびコンジュゲート粒子状物質を固定化し、この標識（コンジュゲート粒子状物質）の強度を測定して試料中に存在する分析物の濃度を求める。
【００３５】
[0042]図２のように、ＬＦＩＡデバイスの診断部分（４）などの固体支持体またはその一部に位置する電極対（Ｕ１およびＵ２）を有する電気センサを用いて、試料のパラメータ、例えば、ＬＦＩＡデバイスの診断部分（４）を横切る試料の流速／流量を求めることができる。流速は、処理ユニット（２０）を使用して計算することができ、この処理ユニット（２０）は、例えば、印刷された制御ボード（２１）、データ収集ボード（２２）、およびコンピュータプログラム（２３）のような様々な構成要素から構成されてもよい。図３では、電極対（Ｕ１）とともに電極対（Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ７、Ｕ８、およびＵ９）を有する複数のそうした電気センサのアレイが、診断部分（４）を横切る試料の流動形状を求めるためにＬＦＩＡデバイスの診断部分（４）に印刷されている。同様に、図４ａでは、電極対（Ｕ３）とともに電極対（Ｕ２およびＵ３）のアレイが、診断部分（４）を横切る試料の流動形状を求めるために使用されている。
【００３６】
[0043]図７では、印刷された電極対（Ｕ１およびＵ２）は、診断部分（４）と異なる固体支持体の部分に集積化され得、例えば、図７ａでは、電極対（Ｕ１）が試料部分（２）上に印刷され、電極対（Ｕ２）が吸収部分（５）上に印刷されている。図７ｂの代替形態では、電極対（Ｕ１およびＵ２）は、診断部分（４）のニトロセルロース膜で覆われた裏張り材または支持体（１）上に印刷されている。裏張り材／支持体（１）を介して電極対（Ｕ１およびＵ２）にアクセスすることができる。図７ｃでは、別の代替形態を示し、印刷された電極対（Ｕ１およびＵ２）が診断部分（４）のニトロセルロース膜のギャップに印刷されている。また、これらの他の変形形態が可能であってもよい。
【００３７】
[0044]側方流動イムノアッセイ・デバイスにおける印刷されたセンサの集積化は、図８のようであってもよい。電極対（Ｕ１およびＵ２）は、側方流動イムノアッセイ・デバイスの診断部分（４）上に印刷される。試験ライン（６）からの信号強度、例えば、色彩強度または蛍光強度が、ＣＭＯＳセンサ（３０）および一体化されたまたは外部のディスプレイ（４０）を備えることができる処理ユニット（２０）によって電極対（Ｕ１およびＵ２）からの測定値とともに求められ計算される。
実施例
[0045]以下の材料を使用して側方流動イムノアッセイを調製した。診断膜（Ｈｉｆｌｏｗ  Ｐｌｕｓ  ＨＦＢ  １３５０４）、コンジュゲートパッド（Ｇ０４１ガラス繊維コンジュゲートパッド）および吸収パッド（Ｃ０８３セルロース吸収材）は、すべてＭｉｌｌｉｐｏｒｅ製であった。試料パッド（ＣＦ５）は、Ｗｈａｔｍａｎ製であった。コンジュゲートパッドの調製は、Ｓ．Ｗａｎｇらの、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ｇｏｌｄ−ｂａｓｅｄ  ｌａｔｅｒａｌ  ｆｌｏｗ  ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｒａｐｉｄ  ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｚｅａｒａｌｅｎｏｎｅ  ａｎｄ  ｄｅｏｘｙｎｉｖａｌｅｎｏｌ」、Ａｎａｌ．Ｂｉｏａｎａｌ．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（２００７）によるプロトコルを使用して行われた。ニトロセルロース診断膜を処理するプロトコルについては、「Ｌａｔｅｒａｌ  Ｆｌｏｗ  Ｔｅｓｔｓ」  Ｔｅｃｈｎｏｔｅ、Ｂａｎｇｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ．Ｉｎｃ、（２００８）に記載されていた。
【実施例１】
【００３８】
（流速センサ）
[0046]アートブラシを使用して、導電性の銀インク（ＤｕＰｏｎｔ  ４９２９Ｎ）を処理されるニトロセルロース膜に塗布した。電極を、プリント回路板（ＰＣＢ）に接続した（図２参照）。各電極対間にｖ＝１Ｖの固定電圧を印加し、対応する電流をＰＣＢ上の計測アンプによって測定した。Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓからのデータ収集ボードを、ＰＣＢとコンピュータ（Ｍａｔｌａｂ−Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ）間のインタフェースとして使用した。
【００３９】
[0047]異なる粘度を有する異なった２つの溶液（ＰＢＳおよびＰＢＳ中に１：３で希釈されたグリセリン）をＬＦＩＡの試料パッドに施した。１：３のＰＢＳグリセリンの溶液は、流速を、純粋なＰＢＳ溶液で測定された流速の約１／４に減少させる。
【００４０】
[0048]流速に対する間違った試料塗布の影響を示すために、非常に低い試料容量（５００μｌ）および高い試料容量（１０００μｌ）を互いに比較した。低い容量の試料の流頭は、診断膜に沿って非常にゆっくり移動し（ｖ≒３ｃｍ／分）、高い容量の試料の流頭は、非常に速く移動し（ｖ≒１ｃｍ／分）、膜をフラッディングさせた。図５は、流速測定の結果を示す。
【実施例２】
【００４１】
（流動形状センサ）
[0049]アートブラシを使用して、導電性の銀インク（ＤｕＰｏｎｔ  ４２９２Ｎ）を処理されるニトロセルロース膜に塗布した。図４ａに使用した装置を示し、複合電極対が処理されるニトロセルロース膜に塗布された。試料パッドの左側にはるかに大量の試料容量を施すことによって不均一な流動形状を故意に生成した。生成された流動形状は、図４ａに示すものと似ているように見えた。結果（アフターパルス除去）を図４ｂに示す。不均一な流頭により、電極３が短絡する前に電極２が短絡した。
【実施例３】
【００４２】
（温度センサ）
[0050]導電性の白金インク（ＤｕＰｏｎｔ  ＢＱ３２１）をＬＦＩＡの試料パッド上に印刷した。抵抗は、室温で１１０Ωに設定された。ホットプレートの温度をゆっくりと１００℃まで上昇させた。標準の白金Ｐｔ１００温度センサと同様の抵抗の増加が観察された。
【図１】
2015535341.tif 000002
【図２】
2015535341.tif 000003
【図３】
2015535341.tif 000004
【図４ａ】
2015535341.tif 000005
【図４ｂ】
2015535341.tif 000006
【図５ａ】
2015535341.tif 000007
【図５ｂ】
2015535341.tif 000008
【図６】
2015535341.tif 000009
【図７ａ】
2015535341.tif 000010
【図７ｂ】
2015535341.tif 000011
【図７ｃ】
2015535341.tif 000012
【図８】
2015535341.tif 000013
【国際調査報告】
2015535341.tif 000014
2015535341.tif 000015
2015535341.tif 000016