(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料における標的抗原の検出に用いる使い捨て装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバ内に固定された固定化抗体と、
プローブ及びレポーター複合抗原を含むレポーター複合体と、
前記標的抗原、前記レポーター複合抗原、及び前記固定化抗体からなる群から選択される少なくとも１つの成分を安定化する安定化剤と、
検出チャンバと、
前記反応チャンバへの試料導入口と、
前記反応チャンバと前記検出チャンバとの間の試料用通路とを含み、
前記プローブが前記レポーター複合抗原と結合し、前記レポーター複合抗原が前記固定化抗体に結合し、前記レポーター複合抗原の前記固定化抗体への結合力が、前記標的抗原の前記固定化抗体への結合力よりも弱いことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記レポーター複合抗原が、前記標的抗原、偽抗原、及び改変抗原からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プローブが、ラジオアイソトープ、発色団、フルオロフォア及び酵素からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記酵素がグルコースデヒドロゲナーゼを含むことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
更に、酵素基質を含むことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記酵素基質が被酸化性基質であることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記酵素基質がグルコースを含むことを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
更に、メディエータを含むことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記メディエータが、ジクロロフェノールインドフェノール、遷移金属と窒素含有異種原子種との複合体、及びフェリシアニドからなる群から選択されることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記試料がｐＨを有し、前記試料のｐＨを調整するバッファーを更に含むことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項１１】
前記バッファーが、リン酸塩またはメリタートを含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記安定化剤が、前記酵素を安定化することを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項１３】
前記酵素基質が前記検出チャンバの内面に支持されていることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項１４】
前記固定化抗体が前記反応チャンバの内面に支持されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１５】
更に、支持材を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１６】
前記支持材が前記検出チャンバ内に含まれ、酵素基質、メディエータ、及びバッファーからなる群から選択される第１の物質が、前記支持材に支持される或いはその内部に含められることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記支持材が前記反応チャンバ内に含まれ、前記固定化抗体、前記レポーター複合体、及び前記反応チャンバの内面にタンパク質が非特異的に結合するのを妨げる作用剤からなる群から選択される第２の物質が、前記支持材に支持される或いはその内部に含められることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
前記支持材が、メッシュ材、繊維充填材、多孔材、焼結粉末、マクロ孔質膜、及びビーズからなる群から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１６または請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記検出チャンバが第１の電極及び第２の電極を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方が、アルミニウム、銅、ニッケル、クロム、鋼、ステンレス鋼、パラジウム、プラチナ、金、イリジウム、炭素、結合剤と炭素との混合物、酸化インジウム、酸化すず、導電性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記検出チャンバの壁部が、前記プローブによって放出される或いは吸収される放射線に対して透過性であり、前記放射線が、前記検出チャンバにおける前記レポーター複合体の存在または非存在を示すことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２２】
更に、前記反応チャンバが実質的に満たされたことを検出する検出器を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２３】
前記標的抗原が、ヒトＣ反応性蛋白を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２４】
前記レポーター複合抗原が、単量体Ｃ反応性蛋白、非ヒト由来のＣ反応性蛋白、及び化学修飾されたＣ反応性蛋白からなる群から選択され、前記化学修飾されたＣ反応性蛋白の前記固定化抗体に対する親和性が、ヒトＣ反応性蛋白の前記固定化抗体に対する親和性よりも低いことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２５】
更に、前記検出チャンバの壁部または前記反応チャンバの壁部が充填材を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２６】
前記充填材が、二酸化チタン、炭素、シリカ、ガラス、及びそれらの混合物からなる群から選択される充填材であることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記プローブが、酵素補助因子を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２８】
前記酵素補助因子が、フラビンモノヌクレオチド、フラビンアデニンジヌクレオチド、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、及びピロロキノリンキノンからなる群から選択されることを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記酵素補助因子が、フレキシブルなスペーサを介して前記レポーター複合抗原に結合することを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項３０】
更に、酵素基質を含むことを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項３１】
更に、アポ酵素を含むことを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項３２】
前記プローブが、酵素活性レギュレータを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３３】
前記酵素活性レギュレータが、キナーゼまたはホスホリラーゼを含むことを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
更に、酵素基質を含むことを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３５】
更に、酵素を含むことを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３６】
前記プローブが、マルチサブユニット酵素のタンパク質サブユニットを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３７】
液体試料に含まれる標的抗原の量を決定するための方法であって、
レポーター複合抗原に結合したプローブを含むレポーター複合体と、固定化抗体と、前記標的抗原、前記レポーター複合抗原、及び前記固定化抗体からなる群から選択される少なくとも１つの成分を安定化する安定化剤とを含む反応チャンバ内に、液体試料を導入するステップであって、前記固定化抗体が前記反応チャンバ内に固定され、前記レポーター複合抗原が前記固定化抗体に結合しており、前記レポーター複合抗原の前記固定化抗体に対する結合力が、前記標的抗原の前記固定化抗体に対する結合力よりも弱い、前記ステップと、
前記レポーター複合抗原の一部が前記固定化抗体から解離して前記液体試料中に溶解するステップと、
前記標的抗原の一部が前記固定化抗体に結合するステップと、
前記液体試料を検出チャンバに移送するステップと、
前記液体試料に含まれる前記レポーター複合体の量を決定するステップとを含み、
前記レポーター複合体の量が、初めの前記液体試料に含まれる前記標的抗原の量を示すことを特徴とする方法。
【請求項３８】
前記液体試料を検出チャンバに移送する前記ステップが、前記液体試料を、第１の電極及び第２の電極を含む電気化学的セルに移送することを含むことを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記液体試料に含まれるレポーター複合体の量を決定する前記ステップが、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位を加えることと、電流を測定することとを含み、その電流値が、前記液体試料に含まれる前記レポーター複合体の量を示し、前記レポーター複合体の量が、前記液体試料に初めに含まれていた前記標的抗原の量を示すことを特徴とする請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記液体試料を検出チャンバに移送する前記ステップが、前記液体試料を、電磁放射線透過部分を含む検出チャンバに移送することを含むことを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項４１】
前記液体試料に含まれるレポーター複合体の量を決定する前記ステップが、前記電磁放射線透過部分を電磁放射線に曝露して、前記電磁放射線が前記液体試料を透過する、或いは前記液体試料に反射されるようにすることと、前記液体試料を透過した或いは前記液体試料に反射された前記電磁放射線の特性をモニターすることとを含み、前記特性が前記液体試料中に含まれる前記レポーター複合体の量を示し、前記レポーター複合体の量が、初めに前記液体試料中に含まれていた前記標的抗原の量を示すことを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記プローブは、ラジオアイソトープ、発色団、フルオロフォア及び酵素からなる群から選択され、前記安定化剤が、前記酵素を安定化することを特徴とする請求項３７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イムノアッセイを実施する装置及び方法に関する。この装置は、使い捨て免疫センサを含む。
【０００２】
【従来の技術】
生物医学的センサを用いて、多種多様な分析物の存在及び／または濃度を調べることができる。分析物がタンパク質である場合、そのタンパク質（抗原）と抗体との相互作用が極めて特異的であるため検出要素として抗体を用いるのが一般的である。このようなイムノアッセイは通常、例えば単純な目視による「有無の応答」のアッセイと、量的方法により抗原の濃度を決定するアッセイとに分類される。殆どの量的方法は、シンチレーションカウンタ（放射活性のモニタリングに使用）、分光光度計、分光蛍光計（例えば、特許文献１を参照）、及び表面プラズモン共鳴装置（例えば、特許文献２を参照）等の高価な器具を必要とする。従って、一般家庭や現場で使用するのに適した、安価で使用方法が単純な量的イムノアッセイを開発することが望まれている。このような免疫センサは、遠心分離、希釈、ピペット操作、洗浄、または時間測定を必要とせず、廃棄物を最小に抑えることができる。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，１５６，９７２号明細書
【非特許文献２】
米国特許第５，９６５，４５６号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のイムノアッセイは、競合アッセイ及びサンドイッチアッセイの２つに分類される。競合アッセイでは、検査試料の抗原が抗原−プローブ複合体（一般には、レポーター複合体と呼ばれる）と混合され、それらが抗体と結合するために競合する。プローブとして、ラジオアイソトープ、酵素、フルオロフォア、または発色団を用いることができる。サンドイッチイムノアッセイでは、検査試料の抗原が抗体と結合し、第２の抗体−プローブ複合体がその抗原と結合する。これらの従来技術のアッセイ法では、通常は１或いは複数の洗浄ステップが必要である。洗浄ステップはアッセイ法を複雑にし、更に生物に危害を及ぼし得る液体廃棄物が生成され得る。従って、１回の使用、即ち使い捨て装置として適した、洗浄ステップを必要としないイムノアッセイ用の装置の開発が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
洗浄ステップを必要としないため液体廃棄物が出ない低コストで使い捨ての定量的免疫センサを提供する。或る実施形態の免疫センサの場合、利用者が時間を計る必要がなく、センサを広範な反応範囲の抗原−抗体相互作用に容易に適用することができる。好適な実施形態のセンサは、幾つかの有望な利点を有している。そのようなセンサは製造が容易であって、試薬を１回のステップで、かつ／または反応チャンバの一部分のみに或いは反応チャンバ内の支持体にコーティングできる。
【０００６】
このようなセンサは、偽抗原−プローブ複合体、改変抗原−プローブ複合体、または抗原−プローブ複合体を利用することができる。本明細書で用いる語「偽抗原−プローブ」は意味が広く一般的な意味で用いられ、限定するものではないが、固定された抗原に結合するが目的の抗原ほどは強く結合しない目的の抗原以外の抗原を含む。本明細書で用いる語「改変抗原」は意味が広く一般的な意味で用いられ、限定するものではないが、固定された抗原に結合するが目的の抗原ほどは強く結合しないように化学的に或いは別の方法で改変された抗原を含む。目的の抗原と同じであるか或いはプローブに結合するという点で目的の抗原とは異なる抗原−プローブ複合体の抗原は、固定された抗原に結合するが、遊離している目的の抗原ほどは強く結合しない。好適な実施形態は主に偽抗原−プローブについて説明するが、抗原−プローブ複合体または改変抗原を偽抗原の代わりに用いることができることを理解されたい。
【０００７】
反応チャンバにおける抗原−プローブ、改変抗原−プローブ、または偽抗原−プローブに対する抗体の割合は、製造中に抗原−プローブ、改変抗原−プローブ、または偽抗原−プローブが抗体に結合する時に本来自動的に適切な割合になるため、通常は試薬を付着させる割合及び表面密度を制御して適切な割合を達成する従来の方法とは対照的に容易に達成することができる。好適な実施形態のセンサはまた、結合速度が遅いような速度が遅い免疫反応に特に適している。センサの製造に非ヒト偽抗原を用いることにより、センサが患者の指の血液に接触した時などに伝染性の疾患が伝染する可能性を低減することができる。
【０００８】
第１の実施形態では、液体試料中の標的抗原の検出に用いる使い捨て装置を提供する。この装置は、液体試料における標的抗原を検出するために用いる使い捨て装置であって、反応チャンバと、反応チャンバ内に固定される固定化抗体と、プローブ及びレポーター複合抗原を含むレポーター複合体と、検出チャンバと、反応チャンバへの試料の導入口と、反応チャンバと検出チャンバとの間の試料用通路とを含み、プローブがレポーター複合抗原と結合し、レポーター複合抗原が固定化抗体に結合しているが、固定化抗体に対するレポーター複合抗原の親和性は標的抗原の親和性よりも低い。
【０００９】
第１の実施形態の或る態様では、レポーター複合抗原に、標的抗原、偽抗原、及び改変抗原を用いることができる。プローブは、ラジオアイソトープ、発色団、及びフルオロフォアを含み得る。
【００１０】
第１の実施形態の或る態様では、プローブは、グルコースデヒドロゲナーゼなどの酵素を含み得る。プローブが酵素の場合は、検出チャンバは更に、例えばグルコースなどの被酸化性基質などの酵素基質を含み得る。検出チャンバは更に、ジクロロフェノールインドフェノール、遷移金属と窒素含有異種原子種との複合体、及びフェリシアニドなどのメディエータを含み得る。本装置は更に、リン酸塩またはメリタートなどの試料のｐＨを調整するバッファーを含み得る。本装置はまた、１或いは複数の標的抗原、レポーター複合抗原、酵素、及び固定化抗体を安定化する安定化剤含み得る。酵素基質を前記検出チャンバの内面に支持することができる。
【００１１】
第１の実施形態の或る態様では、固定化抗体を反応チャンバの内面に支持することができる。
【００１２】
第１の実施形態の或る態様では、本装置はまた支持材を含む。この支持材は、検出チャンバ内に含めることができ、その支持材に支持される或いはその内部に含められる酵素基質、メディエータ、及びバッファーなどの第１の物質を含み得る。この支持材はまた、反応チャンバ内に含めることができ、この支持材に支持される或いはその内部に含められる固定化抗体、レポーター複合体、及び反応チャンバ内面にタンパク質が非特異的に結合するのを妨げる作用剤などの第２の物質を含み得る。支持材はまた、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、セルロース、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、及びそれらの混合物等のポリマーを含むメッシュ材などのメッシュ材を含み得る。支持材はまた、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、セルロース、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、及びそれらの混合物等のポリマーを含む繊維充填材などの繊維充填材を含み得る。支持材はまた、焼結粉末やマクロ孔質膜等の多孔材を含み得る。このようなマクロ孔質膜は、例えばポリスルホン、二フッ化ポリビニリデン、ナイロン、セルロースアセテート、ポリメタクリラート（polymethacrylate）、ポリアクリラート、及びそれらの混合物等のポリマー材を含むマクロ孔質膜である。支持体はまた、ビーズを含み得る。
【００１３】
第１の実施形態の或る態様では、検出チャンバが第１の電極及び第２の電極を含む。第１の電極及び第２の電極の少なくとも一方が、アルミニウム、銅、ニッケル、クロム、鋼、ステンレス鋼、パラジウム、プラチナ、金、イリジウム、炭素、結合剤と炭素の混合物、酸化インジウム、酸化すず、導電性ポリマー、及びそれらの混合物などの材料を含む。
【００１４】
第１の実施形態の或る態様では、検出チャンバ壁部を、プローブによって放出される或いは吸収される放射線に対して透過性にして、この放射線が、検出チャンバにおけるレポーター複合体の存在または非存在を示すようにできる。
【００１５】
第１の実施形態の或る態様では、本装置は反応チャンバが実質的に満たされたことを検出する検出器を含む。
【００１６】
第１の実施形態の或る態様では、本装置は検出チャンバの先端部に検出チャンバのベントを形成する穿孔手段を含む。本装置はまた、反応チャンバの先端部の反応チャンバベントを含み得る。
【００１７】
第１の実施形態の或る態様では、標的抗原はヒトＣ反応性蛋白を含む。レポーター複合抗原は、単量体Ｃ反応性蛋白を含み得る。別法では、レポーター複合抗原は、非ヒト由来のＣ反応性蛋白や、固定された抗体に対する親和性がヒトＣ反応性蛋白よりも低い化学修飾されたＣ反応性蛋白を含む。
【００１８】
第１の実施形態の或る態様では、検出チャンバの壁部または反応チャンバの壁部は、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、またはそれらの混合物を含む。検出チャンバの壁部または反応チャンバの壁部はまた、二酸化チタン、炭素、シリカ、ガラス、及びそれらの混合物等の充填剤を含み得る。
【００１９】
第１の実施形態の或る態様では、プローブは、フラビンモノヌクレオチド、フラビンアデニンジヌクレオチド、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、またはピロロキノリンキノンなどの酵素補助因子を含む。酵素補助因子はまた、フレキシブルなスペーサを介してレポーター複合抗原に結合し得る。検出チャンバは、酵素基質やアポ酵素を含み得る。
【００２０】
第１の実施形態の或る態様では、プローブは、キナーゼまたはホスホリラーゼ等の酵素活性レギュレータを含む。検出チャンバはまた、酵素基質や酵素を含み得る。
【００２１】
第１の実施形態の或る態様では、プローブは、マルチサブユニット酵素の一部であるタンパク質サブユニットを含む。
【００２２】
第２の実施形態では、液体試料に含まれる標的抗原の量を決定するための方法を提供する。この方法は、液体試料を、固定化抗体とレポーター複合抗原に結合したプローブを含むレポーター複合体とを含む反応チャンバに導入するステップであって、固定化抗体が反応チャンバ内に固定され、レポーター複合抗原が固定化抗体に結合し、レポーター複合抗原が、標的抗原よりも弱く固定化抗体に結合する、前記ステップと、複合抗原の一部が固定化抗体から解離して液体試料中に溶解するステップと、標的抗原の一部が固定化抗体に結合するステップと、液体試料を検出チャンバに移送するステップと、液体試料に含まれるレポーター複合体の量を決定するステップとを含み、レポーター複合体の量が、初めの液体試料に含まれていた標的抗原の量を示す。
【００２３】
第２の実施形態の或る態様では、液体試料を検出チャンバに移送するステップが、第１の電極及び第２の電極を有する電気化学的セルに液体試料を移送することを含む。液体試料中のレポーター複合体の量を決定するステップが、電気化学的セルの第１の電極と第２の電極との間に電位を加えることと、電流を測定することとを含み、その電流が、液体試料中に含まれるレポーター複合体の量を示し、そのレポーター複合体の量が標的抗原の量を示す。
【００２４】
第２の実施形態の或る態様では、液体試料を検出チャンバに移送するステップが、液体試料を、電磁放射線透過部分を含む検出チャンバに移送することを含む。液体試料中に含まれるレポーター複合体の量を決定するステップが、電磁放射線透過部分を電磁放射線に当てて電磁放射線が液体試料を透過する、或いは液体試料に反射されるようにすること、並びに液体試料を透過した或いは液体試料に反射された電磁放射線の特性をモニターすることを含み、この特性が液体試料中に含まれるレポーター複合体の量を示し、このレポーター複合体の量が標的抗原の量を示す。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。当業者であれば、本発明の範囲内で本発明を様々に改変できることを理解できよう。従って、好適な実施形態の説明は本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００２６】
センサストリップは、反応チャンバ及び検出チャンバの２つのチャンバを含む。試料を反応チャンバに導入して、そこで試料の成分を免疫反応させる。試料に含まれる抗原を定量するために、１或いは複数の免疫反応による生成物を検出チャンバで検出する。反応チャンバ及び検出チャンバは、試料が反応チャンバから検出チャンバに移動できるように構成されている。
【００２７】
反応チャンバで免疫反応した後、反応した試料の少なくとも一部を検出チャンバに移してプローブの存在を検出し、分析して結果を求める。検出チャンバが十分に試料で満たされように十分な量の試料を検出チャンバに移送して、用いる検出法によりプローブの存在を検出して分析するのが好ましい。
【００２８】
反応チャンバには、目的の抗原に対する抗体が固定されている。このような抗体は反応チャンバの壁部に直接固定してもよいし、また反応チャンバ内に受容される支持体に固定してもよい。好適な支持体として、限定するものではないが繊維材、マクロ孔質材、粉末材、または特定の好適な実施形態で用いられる当分野で抗体の支持体としてよく知られているビーズ材料が挙げられる。
【００２９】
好適な実施形態では、固定された抗体は、プローブに結合した「偽抗原」と呼ばれるものに結合している。偽抗原−プローブは、固定された抗体に結合しているが、目的の抗原ほど結合力が強くない。例えば、検出する抗原がヒトタンパク質である場合、好適な偽抗原−プローブは、プローブに結合したイヌタンパク質やブタタンパク質などの動物の同じタンパク質を含み得る。このような場合、そのヒトタンパク質に対する抗体が反応チャンバに固定され、好適なプローブに結合されたその動物タンパク質が固定された抗体と結合して、抗体−偽抗原−プローブ複合体を形成している。
【００３０】
反応チャンバが試料で満たされると、抗体との結合が比較的弱いため偽抗原−プローブの一部が抗体から解離して溶液中に溶解する。結合した偽抗原−プローブと遊離偽抗原−プローブとの間に動的な平衡状態が存在する。溶液中に抗原が存在する場合、その抗原が、偽抗原−プローブに優先して自由な抗体結合部位に強力に結合し、偽抗原−プローブが溶液中に残存する。このプロセスは、試料中の実質的に全ての抗原が抗体と結合するまで続き、同量の偽抗原−プローブが溶液中に遊離することになる。従って、固定されている抗体に結合したそれぞれの抗原に対して、１つの偽抗原−プローブが溶液中に遊離する。
【００３１】
試料中の全て或いは所定量の抗原が固定された抗体に結合すると、溶液中の偽抗原−プローブの濃度が、初めの試料に含まれていた抗原の濃度を反映するようになる。好適な実施形態では、遊離偽抗原−プローブと結合している偽抗原−プローブとの間の平衡状態は、溶液中の抗原が偽抗原−プローブに優先して抗体に結合することによって決まる。従って、標的抗原よりも弱く抗体に結合する偽抗原−プローブが用いられるが、従来の或る種の方法のように試料を導入する前に抗体から偽抗原−プローブを物理的に除去する必要はない。
【００３２】
免疫反応が起きた後、抗体から遊離した全ての偽抗原−プローブを含む液体試料が検出チャンバに移送される。この検出チャンバで、試料中に存在する偽抗原−プローブの濃度が測定されその結果が求められる。
【００３３】
たとえ試料中に抗原が存在しない場合であっても、結合した偽抗原−プローブと遊離偽抗原−プローブとが溶液中で平衡状態に達すると、微量の偽抗原−プローブが溶液中に遊離し得る。このようことが起こると、この遊離偽抗原−プローブにより検出チャンバで生成される信号をバックグランド信号とみなして、分析方法の一部として抗原の濃度からこのバックグランド信号が差し引かれる。
【００３４】
言及することを以って本明細書の一部とする２０００年７月１４日出願の同時係属出願第０９／６１６，４３３号に、連結された免疫反応チャンバと検出チャンバとを備えたイムノアッセイストリップが開示されている。この同時係属出願第０９／６１６，４３３号に開示されているセンサは、反応チャンバ内部の表面に固定された抗体と偽抗原−プローブが初めから複合体を形成している本明細書で記載するセンサとは異なり、試料を反応チャンバに導入する前に、抗体及び抗原−プローブがそれぞれ、反応チャンバの或る表面及び別の表面に固定されている。試料が反応チャンバに導入されると、抗原−プローブが溶液中に遊離し、抗体結合部位に結合するべく試料中の抗原と競合する。同時係属出願第０９／６１６，４３３号のセンサを用いる方法は、主として運動因子（早く到達することによる）により、抗原が抗原−プローブに優先して抗体に結合するようにしている。従って、反応チャンバにおいて抗原−プローブが抗体から空間的に離れるように配置し、抗原と抗原−プローブが同等の強さで抗体に結合したときにセンサが機能し得る。
【００３５】
好適な実施形態では、センサは洗浄を必要としない１ステップの免疫センサである。このセンサは、反応チャンバ及び検出チャンバを利用する１回しか使用しない使い捨て装置である。あらゆる好適な検出方法を利用することができる。好適な検出方法として、例えば発生した色を観察する視認による検出や、光吸収率の変化を光の反射または透過により測定する分光検出が挙げられる。好適な実施形態では、検出方法は、免疫反応生成物に関連する電流や電位が測定される電気化学的である。
【００３６】
液体試料の電気化学的測定値を求めるための方法及び装置が、２０００年７月１４日に出願の米国特許出願第０９／６１６，５５６号に開示されており、言及することを以って本明細書の一部とする。
【００３７】
複数の検査段階、即ち反応段階及び検出段階の時間測定を手動で行われ得る。別法では、この時間測定は、反応チャンバ及び／または検出チャンバが満たされた時に生成されるトリガ信号に応答して自動的に行われ得る。
【００３８】
電気化学的な検出に使用するのに好適な実施形態が図１〜図４に例示されている。図１はセンサストリップの第１の実施形態の平面図であり、図２は反応チャンバ及び検出チャンバの詳細を示す断面図である。図３はセンサストリップの第２の実施形態の平面図であり、図４は反応チャンバ及び検出チャンバの詳細を示す断面図である。
【００３９】
センサ
本発明の免疫センサは、電気化学的グルコース検出装置の形成に用いられるような周知の薄層デバイス形成技術を用いて形成され得る（例えば、言及することを以ってその全てを本明細書の一部とする米国特許第５，９４２，１０２号を参照）。また、このような技術に一部変更を加えて、非電気化学的検出方法を用いる免疫センサを形成することもできる。
【００４０】
図１〜図４に例示されている免疫センサの好適な実施形態では、検出チャンバは電気化学的セルを含む。免疫センサは、当分野で周知の薄層センサ製造方法に従って、好適に形成された材料からなる種々の薄層から形成され得る。この製造工程には通常、上層と下層との間に１或いは複数のスペーサ層を設けることが含まれる。
【００４１】
好適な実施形態では、センサ２０は、プローブとして、例えばグルコースオキシダーゼやグルコースデヒドロゲナーゼなどの酵素を用いる電気化学的セル２８である。図１に、このセンサ２０の平面図が示され、図２に、図１の線Ａ−Ａ’に沿って見たセンサ２０の断面図が示されている。反応チャンバ２２及び検出チャンバ２８は、電気抵抗材料のシート３６を貫通する開口を形成して成る。開口は、反応チャンバ２２及び検出チャンバ２８の両方の側壁、並びに両チャンバ２２，２８との間の試料経路３８が画定されるように形成されている。開口が反応チャンバ２２の基端部２６からシートの縁部３７まで延在しており、これにより試料の進入部２４が形成されている。一実施形態では、シート３６の厚みにより、反応チャンバ２２及び検出チャンバ２８の全高が決定され、両チャンバの全高は同一となる。複数のシート３２，３４，３６を積層することにより、反応チャンバ２２の高さを検出チャンバ２８の高さよりも高くできる。中間層のシート３６は、上記したように反応チャンバ２２及び検出チャンバ２８の両方の側壁７４，７６を画成する開口を有する。この中間層のシート３６は、２或いはそれ以上の追加の層３２，３４の間に設けられる。これらの追加層３２，３４は、反応チャンバ２２の側壁７４のみを画定する開口を有しており、これにより層３２，３４が検出チャンバ２８の端壁６０，６２を画定している。この実施形態では、検出チャンバ２８の端壁６０，６２は、後述するように形成可能な電極５２，５４を含む。
【００４２】
図２に例示されているように、抗体４４が反応チャンバ２２の底部４０に係留されている。偽抗原−プローブ５０が抗体４４と複合体を成している。この抗体は、反応チャンバ２２内の任意の好適な表面、例えばこの反応チャンバ２２内の壁部や支持体の表面に係留することができる。
【００４３】
第１の薄い電極５２が電気抵抗材料のシート３６の一方の面７０に設けられ、検出チャンバ２８及び端壁６０を形成する開口に延在する。この層５２は、例えば好適な接着剤等でシート３６に接着され得る。好適な接着剤としては、例えば熱活性型接着剤、感圧接着剤、熱硬化型接着剤、化学硬化型接着剤、ホットメルト接着剤、及びホットフロー接着剤等が挙げられる。
【００４４】
電極層５２は、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、クロム、鋼、ステンレス鋼、プラチナ、パラジウム、炭素、結合剤と炭素の混合物、酸化インジウム、酸化すず、酸化インジウム／酸化すずの混合物、金、銀、イリジウム、及びそれらの混合物、またはポリピロールやポリアセチレン等の導電性ポリマーなどの好適な材料を電気抵抗材料シート３２上にコーティングして形成することができる。このコーティング方法は、例えば、国際特許出願ＷＯ  ９７／１８４６４号に開示されているようなスパッタリング、スクリーン印刷、または他の好適な方法で行うことができる。電極５２が電気化学的セルの陰極として用いられる場合は、好適な材料として、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、クロム、鋼、ステンレス鋼、プラチナ、パラジウム、炭素、結合剤と炭素の混合物、酸化インジウム、酸化すず、酸化インジウム／酸化すずの混合物、金、銀、イリジウム、及びそれらの混合物、またはポリピロールやポリアセチレン等の導電性ポリマーが挙げられる。電極５２が電気化学的セルの陽極として、またはセンサの製造時や保管中に酸化物と接触する場合は、好適な材料として、プラチナ、パラジウム、炭素、結合剤と炭素との混合物、酸化インジウム、酸化すず、酸化インジウム／酸化すずの混合物、金、銀、イリジウム、及びそれらの混合物、またはポリピロールやポリアセチレン等の導電性ポリマーが挙げられる。電極５２及び電極５４として用いるのに好適な材料は、センサ２０に使用される試薬に対して適合性である。すなわち、好適な材料は何れも、センサ製造時及び保管中に試薬と化学反応しない。
【００４５】
第２の薄い電極層５４が、電気抵抗材料３６の反対側の面７２に設けられ、検出チャンバ２８を画定する開口に延在し、第２の端壁６２を形成している。この実施形態では、不活性な電気絶縁層３６により電極を支持する基板３２と基板３４とが分離されている。絶縁層３６により、層３２と層３４とが所定距離離隔されるのが好ましい。この離隔距離が、例えば約５００μｍ未満と十分に小さい場合、電極５２と電極５４との間を流れる電流は、用いられる検出時間に対して適当な短い時間が経過すると、還元されたメディエータの濃度に正比例する。この実施形態では、電流の上昇率は、酵素の反応率、即ち存在する酵素の量に正比例する。
【００４６】
或る実施形態では、対向する電極構造以外の電極構造、例えば電極が並んだ構造、またはオフセットされた平行な構造も好適である。電極は、同一或いは実質的に同じ大きさであってもよいし、また大きさ及び／または形状が異なっていてもよい。電極はまた、同一の導電材料であってもよいし、異なった材料でもよい。また当業者であれば、電極がその他の様々な構造、間隔、構成、または組立てが可能であることを理解できよう。
【００４７】
好適な実施形態では、電極層５２及び５４は互いに対向して離間し、平行に配置されている。これらの電極間の距離は、５００μｍ、４５０μｍ、４００μｍ、３５０μｍ、３００μｍ、２５０μｍ、または２００μｍ以下であり、より好ましくは約５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、または５０μｍ〜約７５μｍ、１００μｍ、１２５μｍ、１５０μｍ、または１７５μｍである。しかしながら、或る実施形態では、電極の間隔が５００μｍより広く、例えば６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、１０００μｍよりも広く、更に１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、または５ｍｍよりも広くすることもできる。
【００４８】
検出チャンバまたは反応チャンバの容積は、通常は約０．３μｌ〜約１００μｌ未満であり、より好ましくは約０．５μｌ、０．６μｌ、０．７μｌ、０．８μｌ、または０．９μｌ〜約２０μｌ、３０μｌ、４０μｌ、５０μｌ、６０μｌ、７０μｌ、８０μｌ、または９０μｌであり、最も好ましくは約１．５μｌ、２．０μｌ、２．５μｌ、３．０μｌ、３．５μｌ、４．０μｌ、４．５μｌ、または５．０μｌ〜約６μｌ、７μｌ、８μｌ、９μｌ、１０μｌ、１２μｌ、１４μｌ、１６μｌ、または１８μｌである。しかしながら、或る実施形態では、反応チャンバ及び検出チャンバの一方または両方の容積は、上記の値よりも大きくすることもできるし、小さくすることもできる。
【００４９】
検出チャンバ２８の電極５４及び電極５２は、接続端部６６を介して測定装置（図示せず）と電気的に接続されるように配置することができる。コネクタ（図示せず）が、導電経路（図示せず）を介して検出チャンバ２８の電極５２及び５４と電気的に接続されている。図１に例示する好適な実施形態では、これらの導電経路は、層３２及び層３４の内面のそれぞれにコーティングされたフィルム導体５２及びフィルム導体５４の延長部からなる。接続領域６６と接続された測定装置は、検出チャンバ２８の電極５２と電極５４との間に電位を加え、生成された電気信号を分析し、応答を表示し、メモリにその応答を保存し（オプション）、その保存した応答をプリンタやコンピュータなどの外部装置に送信する（オプション）ことができる。
【００５０】
電気化学的検出を利用する別の実施形態では、検出チャンバの一方の内面或いは両方の内面に設けられた導電材料のストリップが通常は用いられ、少なくとも２つの電極、即ち検出電極と対電極／基準電極とが設けられる。必要に応じて、分離した基準電極として作用する第３の電極を設けることもできる。
【００５１】
電位差検出法を利用する場合、測定装置は、検出電極と基準電極との間に電位を加えることができなくてもよいが、両電極間の電位差を測定できるものでなければならない。
【００５２】
検出法として視認による検出または反射分光分析法を利用する実施形態では、層３２及び層４６及び／または層３４及び層４２は、観察される波長の放射線を透過する。視認による検出の場合、検出チャンバ２８における単純な色の変化が観察される。反射分光分析法の場合は、検出用の放射線が層３２及び層４６及び／または層３４及び層４２を透過し、検出チャンバ２８の溶液から反射される放射線が分析される。透過分光分析法の場合は、選択された波長の放射線に対して層３２と４６及び層３４と４２が透過性である。放射線は検出チャンバ２８の試料を透過し、ビームの減衰が測定される。
【００５３】
好適な実施形態では、層３６は、上側の面７０及び下側の面７２にコーティングされた接着層（図示せず）を備えた基板を含む。層３６の基板として好適な材料には、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、及びポリオレフィンが挙げられ、特にポリエチレンテレフタレートが好ましい。これらの材料はそのまま利用してもよいが、好適な充填材を加えて目的の光学的または機械的特性を付与することもできる。充填材として好適な材料には、限定するものではないが二二酸化チタン、炭素、シリカ、及びガラスが挙げられる。好適な接着剤の例として、感圧接着剤、熱硬化型接着剤、化学硬化型接着剤、ホットメルト接着剤、及びホットフロー接着剤が挙げられる。別法では、スペーサ層自体が好適な接着剤から成るようにもできる。
【００５４】
試料の入口部２４が製造工程の初めの段階で形成されない場合は、例えば、反応チャンバ２２と交差する装置２０の縁部３７にノッチ（図示せず）を形成して設けることができる。
【００５５】
図１の破線の円は開口３０を示す図である。この開口３０は、層３２，３４及び３６を穿孔しているが、層４２，４６は穿孔しておらず、層３４の孔は検出チャンバ２８に開口している。初めは層４２及び層４６が穿孔されていないため、検出チャンバ２８の大気に繋がった開口は、反応チャンバ２２に開口した試料経路３８のみである。従って、反応チャンバ２２が試料で満たされると、検出チャンバ２８への試料の経路３８が遮断されてしまう。このようにして検出チャンバ２８に空気が溜まり、この空気により検出チャンバ２８への試料の流入が実質的に妨げられる。試料が検出チャンバ２８の開口３８に初めに接触した時から試料が開口３８の離れた方の面に接触するまでのわずかな時間に、少量の試料が検出チャンバ２８に流入する。しかしながら、試料が一旦、検出チャンバ２８の開口３８の全体を濡らすと、検出チャンバ２８にはそれ以上の試料が流入しなくなる。反応チャンバ２２の容積は通常、検出チャンバ２８の容積と少なくとも同等か、それ以上の容積に選択されるのが好ましい。ベント３０を開にして大気と連通すると、試料が流入して検出チャンバ２８が試料で満たされる。ベントは、測定装置のソレノイドに接続されたニードル手段によって開けることができる。
【００５６】
図３及び図４に示されている別の実施形態の免疫センサ１００は後述するようにして用意することができる。厚みが同じ第１の整形層１１２及び第２の整形スペーサ層１１４がそれぞれ、底部層１１６の上層を成している。第１のスペーサ層１１２は矩形であり、底部層１１６の基端側の縁１１８に配置されている。第２のスペーサ層１１４も矩形であり、第１のスペーサ層１１２から離間して底部層１１６の上層を成している。第１のスペーサ層１１２の先端側の縁１２０及び第２のスペーサ層１１４の基端側の縁１２２により、反応チャンバ１２４の側壁の部分１２０及び１２２が形成されている。底部層１１６は反応チャンバ１２４の底部壁１２６を成している。抗体１６４が、反応チャンバ１２４の底部１２６に係留されている。抗原−プローブ即ち偽抗原−プローブ１６２が係留された抗体１６４に結合している。
【００５７】
形状が第１の整形スペーサ層１１２に類似した第３の整形スペーサ層１２８が第１の整形スペーサ層１１２上に位置する。第４のスペーサ層１３０は、その基端部１３４からそのスペーサ層１３０の中心に向かって延在するスリット１３２を有する。第４のスペーサ層１３０は、その基端部１３４が第２の整形スペーサ層１１４の基端部１２２と揃うようにその第２のスペーサ層１１４の上に位置する。第４のスペーサ層１３０のスリット１３２が、検出チャンバ１３２の側壁（図示せず）を成している。第４のスペーサ層１３０のスリット１３２によって露出された第２のスペーサ層の部分１３８が、検出チャンバ１３２の底部１３８を成している。スリット１３２の基端部１４０が、反応チャンバ１２４と検出チャンバ１２８との間の経路１４０を成している。第４のスペーサ層１３０の基端部１３４が、反応チャンバ１２４の側壁の部分１３４を成している。
【００５８】
形状が第１の整形スペーサ層１１２及び第３の整形スペーサ層１２８に類似した第５の整形スペーサ１４２が、第３のスペーサ層１２８上に位置する。形状が第２の整形スペーサ層１１４に類似した第６の整形スペーサ層１４４が、基端部１４６が基端部１２２に揃って第４の整形スペーサ層１３０上に位置する。第４のスペーサ層１３０のスリット１３２によって露出された第６のスペーサ層１４４の部分１７０が、検出チャンバ１３２の上部１７０を成している。開口１４８が第６の整形スペーサ層１４４を貫通して延在する。開口１４８の先端部１５０とスリット１３２の先端部１５２とが揃っている。開口１４８がベントの側壁１５４の部分１５０を成しているため、検出チャンバ１３２が試料で満たされると検出チャンバ１３２から空気が排出され得る。上部層１５６が、第５のスペーサ層１４２及び第６のスペーサ層１４４の上に整合するように配置されている。上部層１５６も、第６の整形層１４４の開口１４８と整合する同じ大きさ及び形状の開口１５８を有する。
【００５９】
或る実施形態では、試料が反応チャンバで満たされてから一定の時間が経過した後に検出チャンバ１３２を試料で満たすようにして、反応チャンバ１２４で免疫反応が起こる時間を与えるようにするのが好ましい。これは、このような実施形態では、免疫反応が終了してから、層１１６及び／または層１５６のベント孔１５８を形成することで達成できる。反応チャンバ１２４が試料で満たされると、空気が検出チャンバ１３２に溜まるため、検出チャンバ１３２内への試料の流入が妨げられる。試料が反応チャンバ１２４を満たしてから適当な時間が経過した後に、上部層１５６及び底部層１１６の少なくとも一方を、針や刃物などの好適な装置を用いてベント孔１４８の上から或いはベント孔１５４の下から穿孔することができる。ベント孔が形成されると、検出チャンバ１３２の空気が層１１６及び／または層１５６に設けられた孔１４８または孔１５４からベントされ、毛管作用により試料が反応チャンバ１２４から検出チャンバ１３２に吸引され、空気がベントされ得る。
【００６０】
検出チャンバ１３２の高さは通常、反応チャンバ１２４の高さよりも低くして、チャンバ１３２及びチャンバ１２４の表面の界面エネルギーの組合せにより、検出チャンバ１３２における毛管作用の方が反応チャンバ１２４における毛管作用よりも大きくなるようにする。検出チャンバ１３２の毛管作用が強いため、検出チャンバ１３２がその内部に試料を吸引し、反応チャンバ１２４内が空になる。毛管引力の差を利用して検出チャンバを満たすこの方法は、２０００年３月２７日に出願の同時係属出願第０９／５３６，２３４号に詳細が開示されている。
【００６１】
好適な実施形態では、反応チャンバの高さは通常、検出チャンバの高さよりも高い。検出チャンバの高さは通常、約５００μｍ或いはそれよりも低く、好ましくは約４５０μｍ、４００μｍ、３５０μｍ、３００μｍ、２５０μｍ或いはそれも低く、より好ましくは約５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ〜約７５μｍ、１００μｍ、１２５μｍ、１５０μｍ、１７５μｍ、または２００μｍである。これらの検出チャンバの高さは、特に、検出チャンバの上部壁及び底部壁が電極層を含む適用例に適している。しかしながら、セルの高さを約５００μｍよりも高くするのが好ましい電気化学的検出を用いる実施形態もある。このような検出チャンバの高さは、電気化学的検出方法以外の検出方法が用いられる場合にも適し得る。例えば光検出法を用いる別の検出方法が用いられる場合、様々なセルの高さが好ましい。そのような実施形態では、セルの高さは、約６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、または９００μｍ或いはそれよりも高く、更に１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、または５ｍｍ或いはそれよりも高いセルも好ましい。反応チャンバの高さは通常、検出チャンバの高さよりも高い。しかしながら、或る実施形態では、反応チャンバの高さは検出チャンバと同一或いは同様の高さが好ましく、更に検出チャンバの高さよりも低い方が好ましい場合もある。検出チャンバの高さは通常、約５μｍ以下から約１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、または５ｍｍ或いはそれよりも高く、好ましくは約９００μｍ、８００μｍ、７００μｍ、６００μｍ、または５００μｍ以下であり、より好ましくは約４５０μｍ、４００μｍ、３５０μｍ、３００μｍ、または２５０μｍ以下であり、最も好ましくは約５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ〜約７５μｍ、１００μｍ、１２５μｍ、１５０μｍ、１７５μｍ、２００μｍ、または２５０μｍである。
【００６２】
免疫センサ１００が電気化学的センサ１００である場合、第４のスペーサ層１３０のスリット１３２によって露出された第２のスペーサ層１３８の上面及び第６のスペーサ層１４４の底面１６０は、導電材料により全体的或いは部分的にコーティングされる。別法では、層１１４及び層１４４自体が導電材料から形成することもできる。２つの導電層（図示せず）と測定装置（図示せず）との間を電気的に接続することにより、電気化学的な測定を検出チャンバ内で行うことができる。
【００６３】
製造方法
例示目的のために、好適な実施形態のセンサの製造の詳細を、図３及び図４に示したセンサを用いて説明する。センサストリップ１００は通常、互いに積層された複数の材料から形成される。１或いは複数のスペーサ層１２８及び１３０を用いて、層１１２及び１１４を層１４２及び１４４から離間させている。スペーサ層は接着面を有しているため、層１１２，１２８及び１４２、並びに層１１４，１３０及び１４４が互いに結合し得る。別法では、スペーサ層自体が接着剤からなるようにもできるし、またラミネーション法で熱及び／または圧力を加えて近接する層同士を接着可能な材料を含めるようにもできる。
【００６４】
検出チャンバ１３２は毛細空間であって、層１１４及び１４４がその空間の端壁を形成し、層１２８及び１３０の厚みによりその空間の高さが決定される。層１１４及び１４４はまた、電気化学的セルの電極を形成する電極コーティング（図示せず）のための基板として役立ち得る。或いは、層１１４及び１４４自体を導電材料から形成して、それらを電極として機能するようにもできる。製造において、検出チャンバ１３２は通常、打ち抜き或いは別の方法で層１３０の一部を除去して形成される。層１３０のカットアウト部分はまた、電気化学的セルの電極領域を画定する役目も果たし得る。
【００６５】
反応チャンバ１２４は、スペーサ層の一部を打ち抜くか別の方法で、反応チャンバ１２４と検出チャンバ１３２が部分的に重なるように領域を除去して、検出チャンバ１３２が反応チャンバ１２４に対して開口するように形成することができる。次に、層１１６及び１５６がそれぞれ、層１１２，１１４及び層１４２，１４４の外面に貼り着けられ、反応チャンバ１２４の端壁１２６，１７４が形成される。層１１６を層１１２及び１１４に、層１５６を層１４２及び１４４に貼り合わせる前或いは後で、免疫化学試薬１６４及び１６２を、層１１６の内面１２６及び／または層１５６の内面１７４にコーティングすることができる。層１１２及び１１４の外面或いは層１１６の内面に設けた接着層により層１１６を層１１２及び１１４に、層１４２及び１４４の外面或いは層１５６の内面に設けた接着層により層１５６を層１４２及び１４４に接着することができる。
【００６６】
ベント１４８及び／またはベント１５４は、層１１４，１３０及び１４４を貫通する孔を開けて形成するのが有利である。ストリップの製造工程を単純にするという点で、反応チャンバ１２４及び／または検出チャンバ１３２のカットアウト部分を形成する際に同時にベント１４８及び／または１５４を形成するのが特に有利である。つまり、チャンバとベントとの間の空間関係の再現性が容易であり、更に製造工程数を減らすことができる。
【００６７】
別の実施形態では、ベント１４８，１５４及び１５８は、層１１４，１１６，１３０，１４４及び１５６を打ち抜いてから、ベント孔の両端に追加のテープ層（図示せず）貼り着けて形成することができる。これには、層１１６及び１５６、並びにベント孔を覆うテープ層（図示せず）の特性をそれぞれ最適化できるという利点がある。別法では、ベント孔１４８，１５４，１５８は、層１１６を貼り着ける前に層１１４，１３０，１４４及び１５６を打ち抜いて、或いは層１５６を貼り着ける前に層１１４，１３０，１４４及び１１６を打ち抜いて形成することができる。このようにしてベント孔を形成すると、ストリップ１００の一つの面にのみ孔１５８が形成されるため、唯１つのカバーテープで済む。
【００６８】
更なる実施形態では、ベント１５８が形成される領域を覆わないよう層１１６及び層１５６が延在するように形成して、層１１４及び１４４に貼り着けることができる。次に、層１１４，１３０及び１４４のみを打ち抜いて、ベント１４８，１５４及び１５８を形成し、ベント孔の両端に追加のテープ層（図示せず）を貼り着ける。
【００６９】
それぞれの層は、あらゆる好適な方法、例えば感圧接着剤、硬化型接着剤、ホットメルト接着剤や、熱及び／または圧力を加える貼り付け、機械的な締結などによる貼り付けを用いて互いに接着することができる。
【００７０】
上記したセンサの構造は、２種類の様々な構造に分類できることを当業者であれば理解できよう。例えば、ベントはストリップの上部、ストリップの底部、ストリップの上部及び底部の両方、またはストリップの１或いは複数の側部を通るように形成することができる。ベントはあらゆる好適な構造に形成でき、検出チャンバの或る部分に直接延在するようにしたり、或いは検出チャンバ内に繋がる間接的な経路としたりすることができる。検出チャンバはあらゆる好適な形状、例えば矩形、正方形、円形、または不規則な形状にすることができる。検出チャンバは反応チャンバと隣接するようにしたり、反応チャンバと検出チャンバとの間に試料分離経路を設けたりすることができる。図３及び図４のようなセンサの場合、試料はストリップの何れかの側から反応チャンバに流入でき、図１及び図２のセンサのようにスペーサ層によって一側が遮断されている場合は、試料は他側からのみ流入可能である。検出チャンバは、あらゆる好適な形状、例えば矩形、正方形、円形、または不規則な形状にすることができる。検出チャンバはストリップの本体内に含めることができ、検出チャンバへは、ストリップの上面、底面、または側面から１或いは複数の試料の進入によりアクセスできる。一般的には、例えば工程数を減らしたり部品を少なくしたりして製造方法を単純にするために特定の構造が選択される。
【００７１】
電気化学的検出
センサが電気化学的セルの場合、例えば図１及び図２のセンサの層５２及び５４などの電極層に電気コネクタを設けて、センサ２０が測定回路に含まれるようにすることができる。セル２８の電極５２及び５４の少なくとも一方が、試料中の酸化型或いは還元型の量に応答する検出電極である。検出電極５２または５４の電位が分析物のレベルを表す電位差センサ２０の場合、基準電極として作用する第２の電極５４または５２が基準電位を供給する。検出電極の電流が試料中の分析物のレベルを表す電流測定センサ２０の場合は、少なくとも他方の電極５４または５２が閉じた電気回路を成すべく対電極として機能する。この第２の電極５４または５２は基準電極としても機能し得る。別法では、分離した電極（図示せず）が基準電極の機能を果たし得る。
【００７２】
免疫センサ２０が電気化学的セル２８として動作する場合、反応チャンバ２２及び／または検出チャンバ２８を画成する開口を含むシート３６は電気抵抗材料を含む。好適な実施形態では、シート３２及び３４も電気抵抗材料を含む。好適な電気抵抗材料として、例えばポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、及びそれらの混合物等が挙げられる。好適なポリエステルはポリエチレンテレフタレートである。図１及び図２に示されているセンサでは、層３２及び３４は、導電材料５２及び５４でコーティングされた基板である。導電材料５２または５４が検出チャンバ２８に面した表面６０または６２にコーティングされ、接着層（図示せず）が層４６または４２に面した表面３３または３５にそれぞれコーティングされる。
【００７３】
図３及び図４に示されている実施形態では、検出チャンバ１３２が、電気化学的センサセルの電極として用いるのに好適な導電コーティング（図示せず）を内面１３８及び１７０に有する。また、検出チャンバ１３２には、プローブ酵素の基質を含む乾燥試薬層１７２が含まれ、必要に応じてこの乾燥試薬層１７２に、酵素を酸化型から還元型或いはその逆にすることができると共にセル電極で酸化または還元され得る酸化還元化学種を含めることもできる。ｐＨを調整するために検出チャンバ１３２内にバッファーを含めることもできる。免疫センサを用いる場合、電極が外部の電気測定装置（図示せず）に、例えばタングプラグ（tongue plugs）として当分野で知られている外部コネクタ（図示せず）を介して接続される。好適なコネクタは、１９９９年９月２０日出願の同時係属出願第０９／３９９，５１２号及び２００２年１月４日出願の同時係属出願第６０／３４５，７４３号に開示されている。
【００７４】
免疫センサ２０及び１００が、電気化学的検出方法以外の検出方法に用いられる場合は、センサを形成する材料が電気抵抗性である必要はない。しかしながら、上記したポリマー材料は、処理の容易さ、低価格、並びに試薬や試料と反応しないことなどから好適な実施形態の免疫センサの形成に好適である。
【００７５】
光検出
別の実施形態では、電気化学的検出装置の代わりに光検出が用いられる。この別法の実施形態に従えば、電極を必要とせず、外部光源及び光セルを用いて、検出チャンバの溶液を透過する光或いは溶液に反射する光を分析する。或る実施形態では、センサの上面から光が当てられ、その光が試料を透過し、次に下側のセンサ層で反射され、試料及び上層を透過し検出される。別の実施形態では、検出チャンバの側面を透過するように光が当てられ、その光が検出チャンバの他側の側面を通過するまでその端面間で全反射し、その反射が検出される。これらの実施形態では、検出チャンバの上側、側部、及び／または下側の各層が、層を透過する分析光に対して実質的に透過性である。１９９９年９月２３日出願の同時係属出願第０９／４０４，１１９号に開示された技術を、光検出装置を利用する好適な実施形態の免疫センサに適用することができる。別の或る実施形態では、同時係属出願第０９／４０４，１１９号に開示されている電気化学的検出と光検出を組合せて用いるのが好ましい。
【００７６】
免疫センサに含まれる試薬及びその他の材料
検出チャンバに用いられる試薬、例えば固定された抗体、偽抗原−プローブ、バッファー、及びメディエータなどは、反応チャンバの壁部、検出チャンバの壁部、チャンバ内やマトリックス内に含まれる独立した支持体に支持されるようにしたり、または自己支持型の試薬にすることができる。試薬がチャンバの壁部や電極に支持される場合、例えばインクジェット印刷、スクリーン印刷、スロットコーティング、及びリソグラフィー等の当分野で周知の印刷技術を用いて薬品を被着させることができる。好適な実施形態では、試薬を含む溶液をチャンバ内の表面に塗ってから乾燥させる。
【００７７】
試薬や他の化学薬品を反応チャンバや検出チャンバの表面に固定させたり乾燥させるのではなく、１或いは複数の独立した支持体に支持させる、或いはそれら支持体の内部に含めてからチャンバ内に移すのが有利である。好適な独立した支持体としては、限定するものではないがメッシュ材、不織布シート材、繊維充填材、マクロ孔質膜、焼結粉末、ゲル、及びビーズが挙げられる。独立した支持体を用いる利点は、表面積が増大するため必要に応じて多量の抗体及び偽抗原−プローブを反応チャンバ内に含められるということである。このような実施形態では、偽抗原−プローブに結合した抗体を多孔性材料片の上で乾燥させてから反応チャンバ内に配置する。結合しなかったタンパク質を反応チャンバの表面から洗い流すよりも、製造中にビーズ等の独立した支持体から結合しなかったタンパク質を洗い流す方が容易である。
【００７８】
或る好適な実施形態では、偽抗原−プローブに結合した抗体はビーズに支持される。このようなビーズは、例えばラテックスやアガロース等のポリマー材料を含み、必要に応じて磁気材料（γＦｅ2 Ｏ3 及びＦｅ3 Ｏ4 等）で覆うこともできる。ビーズ材料は、抗体にとって好適な支持体となる材料が選択される。好適なビーズには、ノルウェーのオスロに所在するDynal BiotechがDYNABEADS（登録商標）の名称で販売するビーズが含まれる。必要に応じて、測定装置に磁気を含めて反応チャンバ内のその磁気ビーズを保持し、検出チャンバに磁気ビーズが移動するのを阻止することができる。
【００７９】
更に別の実施形態では、反応チャンバの壁部を多孔性にして、偽抗原−抗体が結合した抗がその孔に受容されるようにする。この実施形態では、液体試料を多孔性壁部内に移送して所定の領域から漏れ出ないようにすることができる。これは、Hodgesらに付与された米国特許第５，９８０，７０９号に開示されているように、マクロ孔質膜を用いて反応チャンバ壁部を形成し、反応チャンバの周りの膜を縮ませて目的の領域から試料が漏れ出ないようにする。
【００８０】
ビーズ、メッシュ材、不織布シート材、及び繊維充填材等の好適な独立した支持体として、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、セルロース、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、及びそれらの混合物等を挙げることができる。好適なマクロ孔質膜は、ポリスルホン、二フッ化ポリビニリデン、ナイロン、セルロースアセテート、ポリメタクリラート（polymethacrylates）、ポリアクリラート、及びそれらの混合物等から形成され得る。
【００８１】
偽抗原−プローブに結合した抗体をポリビニルアセテートなどのマトリックス内に含めることができる。試料におけるマトリックスの溶解特性を様々に変えて、試料内へのタンパク質即ち抗体の放出を制御することが可能である。
【００８２】
図２に例示されているように、乾燥試薬６４を必要に応じて検出チャンバ２８内に設けることができる。このような試薬には、偽抗原−酵素プローブ５０の酵素部分と反応して検出信号を生成し得る酵素基質（プローブとして用いられる）及びメディエータが含まれ得る。酵素基質及びメディエータを用いる場合は、十分な量を含めて、存在する全ての酵素と酵素基質６４との反応する割合が存在する酵素の量によって決まるようにする。例えば、酵素がグルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼである場合は、好適な酵素メディエータ６４及びグルコース（試料中に存在しない場合）が検出チャンバ２８内に設けられる。
【００８３】
電気化学的な検出装置が用いられる実施形態では、フェリシアニドが好適なメディエータである。他の好適なメディエータとして、ジクロロフェノールインドフェノール、及び遷移金属と窒素含有異種原子種との複合体が挙げられる。必要であれば、検出チャンバ２８の試料のｐＨを調節するためにバッファーを含めることもできる。グルコース、メディエータ、及びバッファー試薬６４を十分な量含めて、酵素と酵素基質６４との反応の割合が存在する酵素の濃度によって制限されるようにする。
【００８４】
反応チャンバ２２のベース部を成す基板４２の内面４０が、試料から検出される抗原の抗体４４と結合する偽抗原−プローブ５０でコーティングされる。抗体４４が基板４２の表面４０に吸着される或いは他の方法で固定されるようにして、検査中に基板４２から移動しないようにする。必要に応じて、抗体４４が基板４２の表面４０に固定される時に、この表面にタンパク質が非特異的に結合するのを妨げるようにデザインされた試薬を加える（図示せず）。当分野で周知のこのような試薬の例にはウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）がある。このような試薬として、非イオン性界面活性剤、例えば、米国ペンシルベニア州のフィラデルフィアに所在するRhom & Hassが製造販売するＴＲＩＴＯＮ（登録商標）Ｘ１００界面活性剤や米国DelwareのWilmingtonに所在のICI Americasが製造販売するＴＷＥＥＮ（登録商標）界面活性剤を用いることができる。このような非イオン性界面活性剤はタンパク質を分解しない。基板４２の内面４０のコーティング４４は、乾燥状態にして検査に用いられる。
【００８５】
電気化学的検出が用いられる好適な実施形態では、酵素がプローブとして用いられ得る。好適な酵素の例には、限定するものではないがカラシペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、並びにＰＱＱ依存性グルコースデヒドロゲナーゼやＮＡＤ依存性グルコースデヒドロゲナーゼなどのグルコースデヒドロゲナーゼがある。
【００８６】
プローブはまた、酵素補助因子とすることもできる。好適な補助因子の例には、限定するものではないがフラビンモノヌクレオチド、フラビンアデニンジヌクレオチド、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、及びピロロキノリンキノンがある。補助因子は、好ましくは柔軟なスペーサにより抗原と結合させて、補助因子がアポ酵素と結合できるようにする。プローブが補助因子である場合、必要に応じてアポ酵素を検出チャンバで酵素基質及びメディエータと共に乾燥させることができる。
【００８７】
プローブはまた、酵素活性のレギュレータとすることもできる。好適な酵素のレギュレータの例には、限定するものではないがキナーゼやスホリラーゼがある。酵素レギュレータは、酵素のリン酸化、メチル化、アデニル化、ウリジル化、またはアデノシン二リン酸リボシル化の状態を変えて酵素の活性を変化させ得る。酵素レギュレータはまた、酵素からペプチドを切断して酵素の活性を変化させ得る。プローブが酵素レギュレータである場合、酵素を反応チャンバで酵素基質及びメディエータと共に乾燥させる。
【００８８】
プローブはまた、マルチサブユット複合体の一部であるタンパク質サブユニットとすることができる。このようなタンパク質サブユニットの一例には、マルチサブユニット酵素であるチトクロムオキシダーゼのサブユニットの１つがある。
【００８９】
抗体及び偽抗原−プローブを、反応チャンバで乾燥する前に複合体にすることができる。複合体化の条件は、複合体化しない遊離偽抗原−プローブがアッセイのバックグランド信号を増大させるため、このような遊離偽抗原−プローブの量を最少化するように選択される。遊離抗体が抗原と結合すると抗原が偽抗原−プローブに置換されずアッセイの感度が低下する。従って、遊離抗体の量も最少化する条件が選択される。例えば、タンパク質の容量には含まれないポリエチレングリコールなどの不活性巨大分子で溶液を密集させ、偽抗原−プローブ及び抗体の熱運動活性を上昇させ、それらの相互結合親和性を高めて、偽抗原−プローブと抗体との複合体化を最適化することが可能である。例えば、Minton, Biopolymers，２０巻，２０９３頁〜２１２０頁（１９８１年）を参照されたい。
【００９０】
抗体は、偽抗原−プローブと複合体化する前にビーズに固定するのがよい。なぜなら、固定することにより、全ての抗体部位を、高濃度の偽抗原−プローブに露出させて、それらが偽抗原−プローブに占有されるようにする。次に、余剰の偽抗原−プローブが遠心分離及びビーズの洗浄により除去される。
【００９１】
免疫センサは、約１ｎＭ〜約１０μＭの濃度の抗原に対して最も感度が高い。抗原の相対モル質量が１００，０００の場合、約０．１μｇ／ｍｌ〜約１０００μｇ／ｍｌに相当する。しかしながら、センサは、例えば電極間の距離を変えたり、或いは加える電圧パルスのパターンを変えたりして、アッセイする抗原の濃度範囲を０．１ｎＭ以下から０．１ｍＭ以上に変更することができる。
【００９２】
アッセイの最大検出量は、反応チャンバにおける偽抗原−プローブ／抗体の濃度によって決まる。従って、このモル濃度は、目的の試料にとって一般的である抗原の推定モル濃度範囲に一致するように設定する。例えば、一般的な病理研究室で遭遇するＣ反応性蛋白の濃度は、約１０ｎＭ〜約１０μＭである。
【００９３】
アッセイできる抗原には、限定するものではないがα−フェトプロテイン、胎児性癌抗原、Ｃ反応性蛋白、心臓トロポニンＩ、心臓トロポニンＴ、ジゴキシン、フェリチン、γ−グルタミルトランスフェラーゼ、糖化ヘモグロビン、糖化タンパク質、Ａ型、Ｂ型、及びＣ型肝炎ウイルス、絨毛性性腺刺激ホルモン、ヒト免疫不全ウイルス、インスリン、血清アミロイドＡ、トロンボラスチン、前立腺特異的抗原、プロトロンビン、チロキシン、腫瘍抗原ＣＡ１２５、腫瘍抗原ＣＡ１５−３、腫瘍抗原ＣＡ２７／２９、腫瘍抗原ＣＡ１９−９、及び腫瘍抗原ＮＭＰ２２が含まれる。
【００９４】
好適な実施形態のセンサはヒト抗原のアッセイに限定されるものではなく、ペット動物及び畜産へも適用可能である。また、抗原の免疫原性が小さ過ぎる場合は、ハプテンのようなキャリアに付着させて抗体を産生することができる。従って、本発明はタンパク質抗原或るいは巨大分子のアッセイに限定されるものではなく、小さな抗原にも適用できる。
【００９５】
好適な実施形態のセンサに用いるのに好適な抗体には、限定するものではないがＩｇＧ、ＩｇＭ、及びＩｇＡ等の天然抗体が含まれる。好適な抗体は、Ｆ（ａｂ）2 やＦａｂ等の天然抗体のフラグメントから作製することもできる。好適な抗体は、ｓｃＦｖ（一本鎖フラメグント可変領域）などの天然抗体を遺伝子操作したもの或いは合成フラグメントから構成され得る。
【００９６】
抗体は、固有の抗体プローブ或いは偽抗原−プローブと複合体を形成し得る。偽抗原の例には、様々な種からの抗原が含まれる。例えば、ヒトＣ反応性蛋白がアッセイされる場合は、偽抗原には、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、またはトリのＣ反応性蛋白が含まれ得る。偽抗原はまた、固有の抗原を改変して作製することもできる。例えば、ヒトＣ反応性蛋白がアッセイされる場合は、偽抗原には、固有には五量体の単量体型、並びにアミン、カルボキシル基、ヒドロキシル基、チオール基、またはジスルフィド基が化学修飾されたＣ反応性蛋白が含まれ得る。
【００９７】
センサを用いた抗原の存在／非存在の検査
センサを用いて後述するように試料中に抗原が存在するか或いは存在しないのかを確認することができる。図３及び図４を参照すると、ストリップセンサ１００は、反応チャンバ１２４及び検出チャンバ１３２を含む。試料をポート１６６または１６８から反応チャンバ１２４内に導入する。試料が毛管作用により反応チャンバ１２４内に引き込まれるように層１１６と層１５６とが所定距離離間し、それらの内面の界面エネルギーが生じるように形成されている。反応チャンバ１２４は、その内面１２６に固定された抗体１６４を含む。偽抗原−プローブ複合体１６２が抗体１６４に結合しており、抗原に対する実質的に全ての抗原認識部位が偽抗原−プローブによりブロックされている。この実施形態では、偽抗原−プローブは酵素である。
【００９８】
図４では、抗体が反応チャンバ１２４の面１２６のみにコーティングされているが、有利なように反応チャンバ１２４の他の面をコーティングしたり、別のコーティングした支持体を反応チャンバ１２４に含めることもできる。しかしながら、製造を容易にするために通常は抗体１６４が反応チャンバ１２４の一部分のみ、或いは１つの支持体のみにコーティングするのが好ましい。抗体１６４を固定するために別の支持体を用いる場合は、その支持体が検査中に検出チャンバ１３２内に入らないような支持体とする。これは、例えば反応チャンバ１２４の少なくとも１つの面１２６に支持体を固定したり、検出チャンバ１３２への試料通路１３４を通過できないような形状や大きさの支持体を選択したり、或いは試料が検出チャンバ１３２に移動する時に反応チャンバ１２４の底面１２６に保持されるような十分な密度の支持体を選択することで達成することができる。
【００９９】
反応チャンバ１２４が試料で満たされると、抗体１６４に結合した偽抗原−プローブ１６２が試料と接触し、偽抗原−プローブの一部が抗体１６４から解離して試料中に溶解する。次に、十分な時間を置いて、結合している偽抗原−プローブと結合していない偽抗原−プローブとの間の動的平衡を確立する。抗原が試料中に含まれる場合は、その抗原が偽抗原−プローブ１６２よりも強く抗体１６４と結合して、最終的に全ての抗原が偽抗原−プローブ１６２に取って代わる。すなわち、固定された抗体１６４に結合する抗原のそれぞれが、１つの偽抗原−プローブ１６２に取って代わり、その偽抗原−プローブ１６２が溶液中に溶解する。
【０１００】
反応ステップは、試料が反応チャンバ１２４内に導入されてから所定の時間が経過すると終了する。この所定の時間は、実質的に試料中の全ての抗原が偽抗原−プローブ１６２に代わって抗体１６４と結合できる時間に設定する。別法では、所定量の抗原が偽抗原−プローブ１６２に代わって抗体１６４と結合できる時間に設定する。
【０１０１】
試料を反応チャンバ１２４内へ導入した時間は、例えば使用者がセンサ１００に接続された測定装置（図示せず）のボタンを押して表示することができる。この操作によりタイミング装置をスタートさせることができる（図示せず）。視覚による検出の場合は、測定装置は必要ない。このような実施形態では、使用者は手動で反応時間を計る。
【０１０２】
電気化学的検出を用いて免疫反応の結果を調べる場合、試料が反応チャンバ１２４内に導入されたことを示す表示を自動化することができる。上記したように、反応チャンバ１２４が試料で満たされると、反応チャンバ１２４に繋がった検出チャンバ１３２の開口部１４０の一部が試料で濡れる。電気化学的検出を用いる場合は、少なくとも２つの電極（図示せず）が検出チャンバ１３２内に含まれている。反応チャンバ１２４が試料で満たされている時は各電極（図示せず）の少なくとも一部がその試料に接触するように電極（図示せず）が配置されている場合は、反応チャンバ１２４が試料で満たされると電極（図示せず）間が電気的に接続され、タイミング装置をスタートさせ得る電気信号が生成される。
【０１０３】
使用者によって或いは自動的にタイミング装置がスタートしてから所定時間が経過すると、検査における免疫反応段階が終了する。検査における免疫反応段階が終了したら、大気に通じるようにベント１５８が開けられる。例えば、測定装置のソレノイド作動式ニードルを用いて、層１５６及び／または層１１６、或いは追加の層１１４及び１４４を穿孔して、検出チャンバ１３２の先端部１５２が大気に通じるようにする。この穿孔は、上記例のような場合には測定装置により自動的に行うことができ、また視覚による検出のように測定装置を用いない場合は、例えばニードルを検出チャンバ１３２の層１５６，１１６，１１４及び／または１４４に挿入してベント１５８を設けるなど、使用者が手動で行うことができる。
【０１０４】
ベント１５８を開けて大気に通じさせることにより、検出チャンバ１３２に溜まっていた空気が押し出され、検出チャンバ１３２が反応チャンバ１２４からの反応済み試料で満たされる。検出チャンバ１３２の毛管引力が反応チャンバ１２４の毛管引力よりも増大して、反応済み試料が検出チャンバ１３２内に引き込まれる。好適な実施形態では、毛管引力の増大は、検出チャンバ１３２の表面１３８及び１６０を好適にコーティングして、より好ましくは検出チャンバ１３２の毛管距離を反応チャンバ１２４の毛管距離よりも短くして得ることができる。この好適な実施形態では、毛管距離はチャンバにおける最小寸法と定義される。
【０１０５】
検出チャンバ１３２が試料で満たされると、試薬１７２が試料中に溶解する。偽抗原−プローブ１６２の酵素部分が酵素基質及びメディエータと反応して還元されたメディエータが生成される。この還元されたメディエータが、検出チャンバ１３２の陽極として作用する電極（図示せず）で電気化学的に酸化されて電流が生成される。一実施形態では、この電流の時間変化が、反応した試料に酵素が含まれるかを示し、また電流の変化の割合が含まれる酵素の量を示す。電流の変化の割合が所定値未満（結合した偽抗原−プローブ１６２と結合していない偽抗原−プローブ１６２との間で確立された動的平衡により、或る程度の偽抗原−プローブ１６２が溶液中に遊離していることを考慮して）の場合は、反応した試料中に有意な量の偽抗原−プローブ１６２が存在しないことを示し、初めの試料に抗原が含まれていないことを示す。電流の変化の割合が所定値よりも高い場合は、反応した試料中の偽抗原−プローブ１６２の量が閾値よりも多量に存在することを示し、初めの試料に抗原が含まれていたことを示す。一実施形態では、電流の変化の割合を用いて、初めの試料に存在した抗原の相対量の値を求めることができる。
【０１０６】
上述のように本発明の幾つかの方法及び材料を開示した。本発明の方法及び材料、並びに製造方法や装置は様々に変更可能である。そのような変更例は、開示した本発明の実施形態や説明から当業者には明らであろう。従って、本発明が開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更例が請求の範囲で規定した本発明の範囲及び概念に包含されるものである。また、言及した全ての特許、特許出願、及び刊行物を本明細書の一部とする。
【０１０７】
本発明の実施態様は以下の通りである。
（Ｉ）液体試料における標的抗原の検出に用いる使い捨て装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバ内に固定された固定化抗体と、
プローブ及びレポーター複合抗原を含むレポーター複合体と、
検出チャンバと、
前記反応チャンバへの試料導入口と、
前記反応チャンバと前記検出チャンバとの間の試料用通路とを含み、
前記プローブが前記レポーター複合抗原と結合し、前記レポーター複合抗原が前記固定化抗体に結合し、前記レポーター複合抗原の前記固定化抗体への結合が前記標的抗原よりも弱いことを特徴とする装置。
（１）前記レポーター複合抗原が、前記標的抗原、偽抗原、及び改変抗原からなる群から選択されることを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（２）前記プローブが、ラジオアイソトープ、発色団、及び酵素からなる群から選択されることを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（３）前記酵素がグルコースデヒドロゲナーゼを含むことを特徴とする実施態様（２）に記載の装置。
（４）更に、酵素基質を含むことを特徴とする実施態様（２）に記載の装置。
（５）前記酵素基質が被酸化性基質であることを特徴とする実施態様（４）に記載の装置。
【０１０８】
（６）前記酵素基質がグルコースを含むことを特徴とする実施態様（５）に記載の装置。
（７）更に、メディエータを含むことを特徴とする実施態様（４）に記載の装置。
（８）前記メディエータが、ジクロロフェノールインドフェノール、遷移金属と窒素含有異種原子種との複合体、及びフェリシアニドからなる群から選択されることを特徴とする実施態様（７）に記載の装置。
（９）前記試料がｐＨを有し、前記試料のｐＨを調整するバッファーを更に含むことを特徴とする実施態様（２）に記載の装置。
（１０）前記バッファーが、リン酸塩またはメリタートを含むことを特徴とする実施態様（９）に記載の装置。
【０１０９】
（１１）更に安定剤を含み、前記安定剤が、前記標的抗原、前記レポーター複合抗原、前記酵素、及び前記固定化抗体からなる群から選択される少なくとも１つの成分を安定化することを特徴とする実施態様（２）に記載の装置。
（１２）前記酵素基質が前記検出チャンバの内面に支持されていることを特徴とする実施態様（５）に記載の装置。
（１３）前記固定化抗体が前記反応チャンバの内面に支持されていることを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（１４）更に、支持材を含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（１５）前記支持材が前記検出チャンバ内に含まれ、酵素基質、メディエータ、及びバッファーからなる群から選択される第１の物質が、前記支持材に支持される或いはその内部に含められることを特徴とする実施態様（１４）に記載の装置。
【０１１０】
（１６）前記支持材が前記反応チャンバ内に含まれ、前記固定化抗体、前記レポーター複合体、及び前記反応チャンバの内面にタンパク質が非特異的に結合するのを妨げる作用剤からなる群から選択される第２の物質が、前記支持材に支持される或いはその内部に含められることを特徴とする実施態様（１４）に記載の装置。
（１７）前記支持材が、メッシュ材、繊維充填材、多孔材、焼結粉末、マクロ孔質膜、及びビーズからなる群から選択される材料を含むことを特徴とする実施態様（１５）または実施態様（１６）に記載の装置。
（１８）前記検出チャンバが第１の電極及び第２の電極を含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（１９）前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方が、アルミニウム、銅、ニッケル、クロム、鋼、ステンレス鋼、パラジウム、プラチナ、金、イリジウム、炭素、結合剤と炭素との混合物、酸化インジウム、酸化すず、導電性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群から選択される材料を含むことを特徴とする実施態様（１８）に記載の装置。
（２０）前記検出チャンバの壁部が、前記プローブによって放出される或いは吸収される放射線に対して透過性であり、前記放射線が、前記検出チャンバにおける前記レポーター複合体の存在または非存在を示すことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
【０１１１】
（２１）更に、前記反応チャンバが実質的に満たされたことを検出する検出器を含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（２２）前記標的抗原が、ヒトＣ反応性蛋白を含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（２３）前記レポーター複合抗原が、単量体Ｃ反応性蛋白、非ヒト由来のＣ反応性蛋白、及び化学修飾されたＣ反応性蛋白からなる群から選択され、前記化学修飾されたＣ反応性蛋白の前記固定化抗体に対する親和性が、ヒトＣ反応性蛋白の前記固定化抗体に対する親和性よりも低いことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（２４）更に、前記検出チャンバの壁部または前記反応チャンバの壁部が充填材を含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（２５）前記充填材が、二酸化チタン、炭素、シリカ、ガラス、及びそれらの混合物からなる群から選択される充填材であることを特徴とする実施態様（２４）に記載の装置。
【０１１２】
（２６）前記プローブが、酵素補助因子を含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（２７）前記酵素補助因子が、フラビンモノヌクレオチド、フラビンアデニンジヌクレオチド、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、及びピロロキノリンキノンからなる群から選択されることを特徴とする実施態様（２６）に記載の装置。
（２８）前記酵素補助因子が、フレキシブルなスペーサを介して前記レポーター複合抗原に結合することを特徴とする実施態様（２６）に記載の装置。
（２９）更に、酵素基質を含むことを特徴とする実施態様（２６）に記載の装置。
（３０）更に、アポ酵素を含むことを特徴とする実施態様（２６）に記載の装置。
【０１１３】
（３１）前記プローブが、酵素活性レギュレータを含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
（３２）前記酵素活性レギュレータが、キナーゼまたはホスホリラーゼを含むことを特徴とする実施態様（３１）に記載の装置。
（３３）更に、酵素基質を含むことを特徴とする実施態様（３１）に記載の装置。
（３４）更に、酵素を含むことを特徴とする実施態様（３１）に記載の装置。
（３５）前記プローブが、マルチサブユニット酵素のタンパク質サブユニットを含むことを特徴とする実施形態（Ｉ）に記載の装置。
【０１１４】
（ＩＩ）液体試料に含まれる標的抗原の量を決定するための方法であって、
レポーター複合抗原に結合したプローブを含むレポーター複合体と固定化抗体とを含む反応チャンバ内に、液体試料を導入するステップであって、前記固定化抗体が前記反応チャンバ内に固定され、前記レポーター複合抗原が前記固定化抗体に結合しており、前記レポーター複合抗原の前記固定化抗体に対する親和性が、前記標的抗原の前記固定化抗体に対する親和性よりも弱い、前記ステップと、
前記レポーター複合抗原の一部が前記固定化抗体から解離して前記液体試料中に溶解するステップと、
前記標的抗原の一部が前記固定化抗体に結合するステップと、
前記液体試料を検出チャンバに移送するステップと、
前記液体試料に含まれる前記レポーター複合体の量を決定するステップとを含み、
前記レポーター複合体の量が、初めの前記液体試料に含まれ前記標的抗原の量を示すことを特徴とする方法。
（３６）前記液体試料を検出チャンバに移送する前記ステップが、前記液体試料を、第１の電極及び第２の電極を含む電気化学的セルに移送することを含むことを特徴とする実施形態（ＩＩ）に記載の方法。
（３７）前記液体試料に含まれるレポーター複合体の量を決定する前記ステップが、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位を加えることと、電流を測定することとを含み、その電流値が、前記液体試料に含まれる前記レポーター複合体の量を示し、前記レポーター複合体の量が、前記液体試料に初めに含まれていた前記標的抗原の量を示すことを特徴とする実施態様（３６）に記載の方法。
（３８）前記液体試料を検出チャンバに移送する前記ステップが、前記液体試料を、電磁放射線透過部分を含む検出チャンバに移送することを含むことを特徴とする実施形態（ＩＩ）に記載の方法。
（３９）前記液体試料に含まれるレポーター複合体の量を決定する前記ステップが、前記電磁放射線透過部分を電磁放射線に曝露して、前記電磁放射線が前記液体試料を透過する、或いは前記液体試料に反射されるようにすることと、前記液体試料を透過した或いは前記液体試料に反射された前記電磁放射線の特性をモニターすることとを含み、前記特性が前記液体試料中に含まれる前記レポーター複合体の量を示し、前記レポーター複合体の量が、初めに前記液体試料中に含まれていた前記標的抗原の量を示すことを特徴とする実施態様（３８）に記載の方法。
【０１１５】
【発明の効果】
洗浄ステップを必要としないため液体廃棄物が出ない低コストで使い捨ての定量的免疫センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気化学的セルを含む第１の好適な実施形態の免疫センサの平面図（縮尺は異なる）である。
【図２】図１の免疫センサの実施形態の線Ａ−Ａ’に沿った断面図（縮尺は異なる）である。
【図３】電気化学的セルを含む好適な実施形態の免疫センサの平面図（縮尺は異なる）である。
【図４】図３の免疫センサの実施形態の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図（縮尺は異なる）である。
【符号の説明】
２０  センサ
２２  反応チャンバ
２８  検出チャンバ
４４  抗体
５０  偽抗原−プローブ
５２  第１の電極
５４  第２の電極
１００  免疫センサ
１２４  反応チャンバ
１３２  検出チャンバ
１６２  偽抗原−プローブ
１６４  抗体
１７２  試薬
【図１】
0004326822.tif 000002
【図２】
0004326822.tif 000003
【図３】
0004326822.tif 000004
【図４】
0004326822.tif 000005