JP6395999B2 - アッセイ装置を通じた流体流の制御 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１２年１月２０日に出願された米国特許仮出願番号第６１／５８８７７２号への優先権を主張し、これは本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は、診断アッセイの分野、及びより具体的には、検出されるべき検体が生体又は非生体サンプル中に存在する、側方流動アッセイに関連する。

診断アッセイは幅広く普及しており、多くの疾患の診断、治療及び管理のための中心になっている。様々なタイプの診断アッセイが、血液、血清、血漿、尿、唾液、組織生検、便、痰、皮膚若しくは喉スワブ及び組織サンプル、又は処理した組織サンプルの検出を容易にするために、多くの年月にわたって開発されてきた。これらのアッセイは多くの場合において、迅速で確実な結果を生じる一方で、使用方法が容易であり、製造が安価であることを期待される。当然、これら全ての要件を同一のアッセイで満たすことは困難である。実際には、多くのアッセイはその速度が制限されている。別の重要なパラメータは感度である。アッセイ技術における最近の開発は、より高感度の試験へと繋がり、これは微量の検体を検出すること、及びサンプル内の疾患の兆候をできるだけ早い段階で検出することを可能にする。

一般的な種類の使い捨てアッセイ装置は、液体サンプルを受ける区画又は領域、試薬区画として既知の試薬区画、及び検出区画としても既知の反応区画を含む。これらのアッセイ装置は一般に、側方流動試験ストリップとして既知である。これらは、毛管流を支持し得る、流体流の経路を画定する多孔質材料、例えば、ニトロセルロースを利用する。実施例には、米国特許第５，５５９，０４１号、同第５，７１４，３８９号、同第５，１２０，６４３号、及び同第６，２２８，６６０号に示されるものが挙げられ、これらは本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。

サンプル添加区画は多くの場合において、サンプルを吸収することができ、血球の分離が所望される際には、また赤血球を効果的に捕捉する、より多孔質の材料からなる。このような材料の例は、紙、フリース、ゲル若しくは組織（例えば、セルロース、ウール、ガラス繊維、アスベスト、合成繊維、ポリマー又はこれらの混合物を含む）などの、繊維性材料である。

アッセイ装置の別の種類は、毛管流を含むべく突起部を有する非多孔質アッセイである。このようなアッセイ装置の例としては、国際公開第２００３／１０３８３５号、同第２００５／０８９０８２号、同第２００５／１１８１３９号、及び同第２００６／１３７７８５号に開示される、開いた側方流動装置が挙げられ、これらは全て、本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。

既知の非多孔質アッセイ装置が図１に図示される。アッセイ装置１は、少なくとも１つのサンプル添加区画２、試薬区画３、少なくとも１つの検出区画４、及び少なくとも１つの吸上区画５を有する。区画は、サンプル添加区画から吸上区画までサンプルが流れる流路を形成する。任意により装置に堆積される（例えば、コーティングにより）検体に結合することができる、検出区画４内の抗体などの捕捉要素、及び試薬区画内で装置に堆積される検体の濃度の判定を可能にする試薬に関与することができる標識されたコンジュゲート物質をも含み、標識されたコンジュゲート物質は検出区画における検出のための標識を有する。サンプルが試薬区画を通じて流れる際に、コンジュゲート物質は溶解し、検出区画へと下流に流れる溶解した標識コンジュゲート物質及びサンプルのコンジュゲートプルームを形成する。コンジュゲートプルームが検出区画へと流れると、コンジュゲート物質が、例えばコンジュゲート物質と検体の複合体を介して（「サンドイッチ」アッセイにおいて）、又は直接的に（「競合」アッセイにおいて）捕捉要素により捕捉される。拘束されない溶解したコンジュゲート物質は、検出区画を通過して少なくとも１つの吸上区画５へと流される。突起部又は微細柱状物がまた図１に図示される。例えば、米国特許出願公開第２００６０２８９７８７（Ａ１）号、同第２００７０２３１８８３（Ａ１）号、米国特許第７，４１６，７００号、及び同第６，１３９，８００号（これらは全て本明細書において参照によりその全体が組み込まれる）に開示される器具は、検出区画における結合したコンジュゲート物質を検出することができる。一般的な標識としては、蛍光染料を励起し、蛍光染料を感知することができる検出器を組み込む器具によって検出され得る、蛍光染料が挙げられる。

図１に示される、このような典型的なアッセイ装置のサンプル量は、一般的に約２００μＬである。このようなサンプル量は、瀉血医などの医療専門家が静脈血を採取することを必要とする。いわゆる「指先穿刺」採血により採取可能な血液の量（約２５μＬ以下）に適合する、遥かに小さなサンプル量で機能し得る、側方流動装置に対する必要性が高まっている。このような少量のサンプルとは、ランセットで指先を穿刺した後の、一滴の血液における血液量である。家庭用血糖計は典型的には、血液内の血糖値を測定するために、このような方法で得られた血液の液滴を使用する。このような、より少ないサンプルの量は、血液を採取するために医療専門家を必要とせず、分析用のサンプルを提供する患者に、より高い快適性をもたらす。

必要なサンプル量を低減させるために、より少量のサンプル量に適合するように、側方流動アッセイ装置の寸法が低減される。しかしながら、サンプル量及び装置の寸法を減少させることにより、検出区画における不十分なコンジュゲート、及びそれによって、器具によって読み取られる信号の低下（いくつかの場合において最大５倍弱い信号）、並びにより低い検出性をもたらすことが見出された。検出区画における不十分なコンジュゲートは、他の条件の中でもとりわけ、より少ないサンプル量、及び装置内のサンプルの非効率な使用によるものと考えられる。寸法の低減の別の欠点は、検出区画の幅もまた減少することであり、やはり器具によって読み取ることができる、利用可能な信号が少なくなることである。また、小さな装置は流れ時間及びコンジュゲート物質接触時間を低減し、それによってサンプル内の検体とコンジュゲート物質との間のより弱い結合を生じることが見出された。これは特に、以下に記載されるより小さなサンプル量に関する懸案となる。以降の記載を通じ、用語「より小さいサンプル量」又は「より小さい量」設計は、「小型」設計と互換可能に使用される。

したがって、より小さい体積のアッセイ装置内の、サンプル量の減少から生じる信号の損失を回復し得る、アッセイ装置に対する必要性が存在する。また、アッセイ装置内でサンプルをより効率的に使用することができる、アッセイ装置の必要性が存在する。

本発明は、上記の従来の問題の１つ又は２つ以上を緩和するアッセイ装置を対象とする。

本発明の一態様は、液体サンプル区画と、試薬材料を含むサンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬区画と流体連通する検出区画であって、検出区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる第１セットの突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の毛管空間を画定する、互いの間の距離とを有する、検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる第２セットの突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の毛管空間を画定する互いの間隔とを有し、吸上区画が矩形の形状であり、矩形の長辺が流れの方向に延び、それによってアッセイ装置の圧力勾配を低減し、これが辺の長さが等しい同じ体積の吸上区画と比較して、液体サンプルの合計流れ時間を長くし、更に、第２セットの突起部の少なくとも一部が、第１セットの突起部とは異なり、装置を通じたサンプルの合計流れ時間を増加させるように選択された直径、中心間隔、又は突起部間隔から選択される、少なくとも１つの寸法を有する、アッセイ装置を対象とする。

本発明の別の実施形態は、液体サンプル添加区域と、試薬材料を含むサンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬と流体連通する検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受容する能力を有する、捕捉区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材及び基材から実質的に垂直に延びる第２セットの突起部を含み、突起部は高さ、断面、及び基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の毛管間隔を画定する互いの間の距離を有し、吸上区画は円形の形状であり、これがアッセイ装置の圧力勾配を増加させ、これが等しい長さの辺を有する正方形の吸上区画と比較して、液体の合計流れ時間を低減させる、アッセイ装置を対象とする。

本発明の別の態様は、液体サンプル区画と、試薬材料を含むサンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬区画と流体連通する検出区画であって、検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の毛管間隔を画定する、互いの間の距離とを有し、吸上区画は、障壁を含み、障壁は、流体が辿る蛇行経路を提供して、吸上区画内の流路の長さを増加させて、これがアッセイ装置内の圧力勾配を低減させ、これが障壁を有さない同じ大きさの吸上区画と比較して、液体サンプルの合計流れ時間を低減させる、アッセイ装置を対象としている。

本発明の別の態様は、液体サンプル区画と、試薬材料を含む、サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬区画と流体連通する検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる１セットの突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有し、突起部は、列ごとの構成で配置され、柱状物の列の間の間隔は、列内の柱状物の間隔よりも大きい、アッセイ装置を対象としている。

本発明の別の態様は、アッセイ装置を通じたサンプルの流量を制御する方法であって、液体サンプル区画を提供することと、試薬材料を含む、サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、吸上区画が、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有する、ことと、吸上区画の巨視的寸法を選択することであって、サンプルのより短い合計流れ時間が所望される場合、吸上区画の流路の長さを、同じ面積及び高さ（同じ体積）並びに同じ柱状物配置を有する正方形の吸上区画に対し、より短くすることにより、吸上区画の圧力勾配を増加させ、サンプルの合計流れ時間の増加が所望される場合、流路の長さを、同じ面積及び高さ（同じ体積）並びに同じ柱状物配置を有する正方形の吸上区画に対して増加させるか、又は流体が吸上区画に入る前の流れチャネルにおける柱状物密度を増加させるかのいずれかによって、吸上区画における圧力勾配を減少させる、こととを含む、方法を対象とする。

本発明の更なる目的、特徴及び利点が、以下の好ましい実施形態の詳細な考察から、当業者に明白となるであろう。

既知のアッセイ装置を図示する。 本発明の一実施形態によるアッセイ装置の概略図を図示する。 本発明の別の実施形態によるアッセイ装置の概略図を図示する。 本発明の実施形態による、中央入口を有する、吸上区画の概略図を図示する。 本発明の実施形態による、障壁を有する、吸上区画の概略図を図示する。 本発明の実施形態による、丸い吸上区画を有する、概略図を図示する。 柱状物密度及び間隔に影響し得る、様々な寸法を図示する。 本発明の好ましい実施形態による、矩形の吸上区画を有するアッセイ装置に対する、正方形の吸上区画を有するアッセイ装置の合計流れ時間における差を図示する。 吸上区画の側部から吸上区画に入る、流体を示す写真。 吸上区画の側部から吸上区画に入る、流体を示す写真。 吸上区画の側部から吸上区画に入る、流体を示す写真。 吸上区画の側部から吸上区画に入る、流体を示す写真。 本発明の好ましい実施形態による、吸上区画の中央から吸上区画に入る、流体を示す写真。 本発明の好ましい実施形態による、吸上区画の中央から吸上区画に入る、流体を示す写真。 本発明の好ましい実施形態による、吸上区画の中央から吸上区画に入る、流体を示す写真。

本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その文脈において別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を包含する。

説明及び請求項を通じて多くの値に関連して使用される用語「約」は、当業者にとって周知であり、許容され得る不正確性を示す。不正確性は好ましくは±１０％である。

本明細書における用語「サンプル」とは成分の存在又は不在、成分の濃度など、そのいずれかの特性を定性的又は定量的に判定されるべく意図された、液体、溶液又は懸濁液の容量を意味する。本発明の文脈における典型的なサンプルは、人間又は動物の体液、例えば血液、血漿、血清、リンパ、尿、唾液、精液、羊水、胃液、喀痰、痰、粘液、涙、便などである。他の種類のサンプルは、ヒト又は動物の組織サンプルに由来し、この組織サンプルは、検査のために特定の組織成分を明らかにするために、液体、溶液又は懸濁液へと加工されている。本発明の実施形態は、あらゆる身体的サンプルに適用可能であるが、好ましくは全血、尿又は痰のサンプルに適用される。

他の例において、サンプルは食物試験、環境試験、生物学的脅威又は生物汚染試験などに関連し得る。これは、本発明において使用され得るサンプルの僅かな例にすぎない。

本発明において、サンプルの側方流動、及びサンプル中に存在する成分と、装置内に存在するか、又は手順の間に装置に追加される試薬との相互作用、並びに定性的又は定量的なこのような相互作用の検出に基づく判定は、診断目的など、いずれかの目的のためであり得る。このような試験は多くの場合において、側方流動アッセイと称される。

診断判定の例としては、例えば、慢性的な代謝異常、例えば、血糖、血中ケトン、尿中ブドウ糖（糖尿病）、血中コレストロール（アテローム性動脈硬化症、肥満等）など、異なる疾患に特異的な検体（マーカーとも称される）、他の特定の疾患（例えば、急性疾患）のマーカー、例えば、冠状動脈感染マーカー（例えば、トロポニン−Ｔ，ＮＴ−ＰｒｏＢＮＰ）、甲状腺機能のマーカー（例えば、甲状腺刺激ホルモンの判定（ＴＳＨ））、ウイルス感染のマーカー（特定のウイルス抗体の検出のための側方流動イムノアッセイの使用）などの判定が挙げられるがこれらに限定されない。

更に別の重要な分野は、コンパニオン診断の分野であり、薬剤などの治療薬が、そのような薬剤を必要とする個人に投与される。薬剤がその所望の効果を有するかどうかを判定するための適切なマーカーの濃度を決定するために、その後、適切なアッセイが実行される。あるいは、薬がこれを必要とする個人を助けるかどうかを決定するために、治療薬の投与の前に、本発明のアッセイ装置が使用され得る。

更に別の重要な分野は、薬剤乱用を示す薬剤及び薬物代謝産物の容易かつ迅速な検出、例えば、尿サンプル内の特定の薬物及び薬物代謝産物（例えばＴＨＣ）の決定の分野である。

用語「検体」は、用語「マーカー」の同義語として使用され、定性的又は定量的に測定されるいずれかの化学又は生物学的物質を包含し、かつ小さな分子、タンパク質、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、核酸、ウイルス成分若しくは完全なウイルス、細菌成分又は完全な細菌、細胞成分又は完全な細胞、並びにこれらの複合体及び誘導体を含み得る。

用語「区画」、「領域」及び「部位」は、本記載、実施例及び請求項の文脈において、先行技術の装置又は本発明の実施形態による装置のいずれかにおける基材上の流体流路の部分を定義するために使用される。

用語「反応」は、基材上又は基材内のサンプル成分と少なくとも１つの試薬との間で、又はサンプル内に存在する２つ又は３つ以上の成分の間で生じるいずれかの反応を定義するために使用される。用語「反応」は特に、検体の定性的又は定量的な決定の一部として検体と試薬との間で生じる、反応を定義するために使用される。

用語「基材」とは、サンプルが添加され、その中で判定が行われるか、又は検体と試薬との間の反応が生じる、キャリア又はマトリックスを意味する。本発明は、小型アッセイ装置において使用されるより少ないサンプル量のために、検出され得るより弱い信号の問題を、少なくとも部分的に解決する、少なくとも１つの検体の存在又は量を判定するための、側方流動アッセイ装置を対象とする。図２及び図３は、本発明によるこのような装置の好ましい実施形態の概略図を図示する。アッセイ装置１０は、少なくとも１つのサンプル添加区画２０、試薬区画３０、少なくとも１つの検出区画４０、及び少なくとも１つの吸上区画５０を有する。区画は、サンプル添加区画から吸上区画までサンプルが流れる流路を形成する。また、任意により装置に堆積される（例えば、コーティングにより）検体に結合することができる、検出区画４０内の捕捉要素、及び試薬区画内の装置に位置する、やはり検体に結合することができる標識された試薬材料が含まれ、標識される試薬材料は、検出区画内の検出のために第１標識を有する。

必要とされるサンプルの量の低減の所望の目標を達成するためには、上記のとおり、器具によって読まれる信号が不十分となるため、単に従来的に装置を縮小することでは不十分であることを本発明者ら見出した。更なる研究により、従来的な大きさのアッセイ装置において、すなわち、およそ２００μＬの血液を使用するものにおいて、サンプルの検体の約１０％のみが検出区画において捕捉及び検出されることが見い出された。これは、より大きなサンプル量においては十分な効率性であり得るが、このような低い効率性は、従来的な装置と比較してはるかに小さい寸法及び実質的に小さいサンプルを有する、本発明の装置においては、不十分な信号を生じる。

より小さい体積の装置及びサンプル量の検体捕捉を最大化するため、本発明は、広範な研究の後に、十分な信号を有する小型化した装置を提供するために、修正が必要であることを見出した。簡潔に述べると、これらは、
試薬区画から来る溶解した試薬プルームの幅を増加させることにより、及び試薬区画を通じた流路の幅を増加させることにより、検出区画の有効面積を増加させることと（２０１２年１月２０日に出願され、本明細書においてその全体が組み込まれる、同時係属出願表題「Ｌｏｗｅｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（出願番号第６１／５８８７５８号、代理人整理番号第ＣＤＳ ５１１１ＵＳＰＳＰ号、第１発明者Ｐｈｉｌ Ｈｏｓｉｍｅｒ）に記載される）、
試薬区画内の試薬材料と検体との間の接触時間を増加させ、並びに検体と検出区画との間の接触時間の両方を増加させるために、合計アッセイ流れ時間を増加させることであって、検出区画は捕捉要素を含み得る、ことと、を含む。これらの修正は、以下でより詳細に記載される。

アッセイ装置の構成要素（すなわち、装置の他の部分からの別個の部品であってもなくても、装置の物理的構造）は、コポリマー、ブレンド、ラミネート、金属ホイル、金属フィルム又は金属から調製され得る。あるいは、装置構成要素は、コポリマー、ブレンド、ラミネート、金属ホイル、金属フィルム金属から、以下の材料の１つを堆積させて調整される：ポリオレフィン、ポリエステル、スチレン含有ポリマー、ポリカーボネート、アクリルポリマー、塩素含有ポリマー、アセタールホモポリマー及びコポリマー、セルロース類及びこれらのエステル、硝酸セルロース、フッ素含有ポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、硫酸含有ポリマー、ポリウレタン、シリコン含有ポリマー、ガラス並びにセラミック材料。あるいは、装置の構成要素は、プラスチック、エラストマー、ラテックス、シリコンチップ又は金属で作られる。エラストマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、シリコンエラストマー又はラテックスを含み得る。あるいは、装置の構成要素は、ラテックス、ポリスチレンラテックス又は疎水性ポリマーから調製され、疎水性ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン又はポリエステルを含み得る。あるいは、装置の構成要素はＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ポリスチレン、ポリアクリレート、又はポリカーボネートを含み得る。あるいは、装置構成要素は、エンボス加工、ミリング又は射出成形され得るプラスチックから、又は銅、銀及び金のフィルムの表面から作製され、この上に様々な長鎖アルカンチオールが吸収され得る。ミリング又は射出成形され得る、プラスチックの構造は、ポリスチレン、ポリカーボネート、又はポリアクリレートを含み得る。特に好ましい実施形態において、アッセイ装置は、例えば、商標名Ｚｅｏｎｏｒ（登録商標）で販売されるシクロオレフィンポリマーから射出成形される。好ましい射出成形技術は、米国特許第６，３７２，５４２号、同第６，７３３，６８２号、同第６，８１１，７３６号、同第６，８８４，３７０号、及び同第６，７３３，６８２号に記載され、これらは全て、本明細書において参照により全体が組み込まれる。

流路は、開いた又は閉じた経路、溝及び毛管を含み得る。好ましくは流路は、毛管流が流路を通じて維持されるような寸法、形状及び相互の間隔を有するように、突起部に隣接する側方流動経路を含む。一実施形態において、流路は、底面及び側壁を有する基材内のチャネル内にある。この実施形態において、突起部は、チャネルの底面から突出する。側壁は、液体の毛管機能に寄与してもしなくてもよい。側壁が液体の毛管現象に寄与しない場合、液体が突起部により画定される流路に収容された状態に維持するために、最外突起部と側壁との間に間隙が提供され得る。図１は突起部７を図示する。

一実施形態において、流路は少なくとも部分的に開いている。別の実施形態において、流路は完全に開いている。開いているとは、毛管距離において蓋又はカバーが存在しないことを意味する。流路に対する物理的保護として存在する場合、蓋は、流路内の毛管流に寄与しない。開いた側方流動は、以下の出願公開に記載され、これらは本明細書において参照としてその全体を組み込まれる：国際公開第２００３／１０３８３５号、同第２００５／０８９０８２号、同第２００５／１１８１３９号、同第２００６／１３７７８５号、及び同第２００７／１４９０４２号。突起部は高さ（Ｈ）、直径（Ｄ）及び突起部の間の距離（ｔ１、ｔ２）を有し、それによってこの区画における、血漿、好ましくはヒトの血漿の側方毛管流が達成される。これらの寸法は、米国特許出願公開第２００６／０２８５９９６号に図示され、これは本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。上記の高さ、直径及び突起部間の距離を最適化することに加え、突起部は突起部の表面を変性させることによって所望の化学的、生物学的又は物理的機能を付与され得る。一実施形態において、突起部は、約１５〜約１５０μｍ、好ましくは約３０〜約１００μｍの範囲の高さ、約１０〜約１６０μｍ、好ましくは約３０〜約１００μｍの直径、及び互いから約３〜約２００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの突起部間の間隔を有する。流路は、約２〜約１００ｍｍ、好ましくは約５〜約５０ｍｍ、及び約０．１〜約５ｍｍ、好ましくは約０．５〜１．２ｍｍの幅を有し得る。

殆どの検出は、流体流路の検出区画部分において生じるが、装置の他の部分において検出が行われ得ることも可能である。例えば、非侵襲性、非反応性サンプルの一体性測定は、サンプル区画と試薬区画、又は試薬添加区画との間で、好ましくはフィルター要素（存在する場合）の後方で生じ得る。他の測定は、ブランク値、ＨｂＡ１ｃなどの判定のためのヘモグロビン及び糖化ヘモグロビンの両方を測定するための、二部分反応シーケンスの一方などを含み得る。

液体サンプル区画２０（液体サンプル添加区画とも称される）は、ピペットなどのサンプル分配器からサンプルを受け取る。サンプルは典型的には、区画の上へと堆積される。サンプル添加区画は、サンプルが反応区画に堆積される点から、任意のフィルター及び試薬添加区画を通じて、好ましくは毛管流を通じて、液体サンプルを移送することができる。毛管流を生じる構造は、ニトロセルロースなどの多孔質材料を含み、又は好ましくは、図１に図示されるように、微細柱状物による。指先穿刺量の血液を使用し得るこれらの装置において、サンプルは指から直接採取されるか、又は毛管ピペットによって採取され得る。

サンプルから粒子を濾過し、又は血液から血球を濾過し、装置を通じて血漿がより遠くまで移動できるように、サンプル添加区画内にフィルター材料（図示されない）が配置されてもよい。

サンプル追加区画と検出区画との間に、試薬区画３０が位置する。試薬区画は、分析要素と結合する試薬であり、一般的に反応において有用な試薬であり（免疫エッセイのための抗体又は抗原などの結合パートナー、酵素アッセイのための基材、分子診断アッセイのためのプローブ）、結合した試薬を安定化させる材料などの補助剤、反応への干渉を抑制する材料などを含み得る。一般的に反応において有用な試薬の１つが、以下に記載されるような、検出可能な信号を有する。いくつかの場合において、例えば、着色した又は蛍光分子などの、分光法を使用して検出可能な分子が挙げられるがこれらに限定されない、検出可能な信号を形成するために、試薬が検体と直接反応するか、又はカスケード反応を通じて反応する。試薬区画の試薬の量は、同じ試薬の幅を維持しながら、装置に堆積される試薬の長さによって調節することができる。試薬の量は、長さを維持しながら幅を変えることによって調節され得る。試薬の量は、幅及び長さを同時に変えることによって更に調節され得る。１つの好ましい実施形態において、検出区画は、コンジュゲート物質を含む。用語「コンジュゲート」とは、検出要素及び結合パートナーの両方を有するいずれかの部分を意味する。

検出要素は、その物理的分布及び／又はこれが生じる信号（発光分子（例えば、蛍光剤、リン発光性剤、化学発光性剤、生物発光剤など）、着色分子、反応の際に色を生成する分子、酵素、放射性同位体、特定の結合を呈するリガンドなどが挙げられるがこれに限定されない）の強度に関連して検出される薬剤である標識とも称される検出要素は、好ましくは、発色団、蛍光色素分子、放射能標識及び酵素から選択される。好適な標識が、抗体、タンパク質及び核酸の標識のための広範な染料を提供する供給元から市販される。例えば、実際に全可視及び赤外スペクトルに及ぶ蛍光色素分子が存在する。好適な蛍光剤又はリン光性標識は、例えば、フルオレセインＣｙ３、Ｃｙ５などが挙げられるがこれらに限定されない。好適な化学発光性標識は、例えば、ルミノール、サイリュームなどであるがこれらに限定されない。

同様に、放射能標識は、市販されているか、又は検出要素がこれらが放射能標識を組み込むようにして合成され得る。好適な放射能標識は、例えば、放射性ヨード及びリン、例えば、^１２５Ｉ及び^３２Ｐである。

好適な酵素標識は、例えば、わさび大根ペルオキシターゼ、βガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ、アルカリホスファターゼなどが挙げられるがこれらに限定されない。２つの標識は、これらが、互いに阻害、干渉又は抑制することなく、個別に検出され、かつ好ましくは同時に数量化され得るときに、「区別可能」である。多数の検体又はマーカーが検出される際、２つ又は３つ以上の標識が使用され得る。

結合パートナーは、検体の存在又は量を判定するために使用され得る複合体を形成し得る材料である。例えば、「サンドイッチ」アッセイにおいては、コンジュゲートの結合パートナーは、検体及びコンジュゲートを含む複合体を形成し、この複合体は、検出区画に組み込まれる、捕捉要素とも称される別の結合パートナーへと更に結合し得る。競合イムノアッセイにおいて、検体はコンジュゲートの内の結合パートナーの、検出区画に組み込まれた捕捉要素とも称される別の結合パートナーへの結合と干渉する。コンジュゲートに含まれる例の結合パートナーは、抗体、抗原、検体又は検体擬似体などを含む。

任意により、試薬区画の前又は後、かつ検出区画の前の流体流路には、試薬添加区画がある。試薬添加区画が、図２及び図３に３５としえ図示される。試薬添加区画は、装置の外部から試薬を添加することを可能にする。例えば、試薬添加区画は、サンプル、及び吸上区画への流体経路に存在する他の結合されていない成分を洗い流すために使用され得る中断試薬を追加するために使用され得る。好ましい実施形態において、試薬添加区画３５は、試薬区画３０の後に位置する。好ましい実施形態により、試薬区画からの試薬プルームは、試薬区画の幅をできるだけ広く被覆するために、可能な限り広くされるべきである。試薬プルームの幅を増加させるために好ましい実施形態は、２０１２年１月２０日に出願され、その全体が本明細書においてその全体を組み込まれる、同時係属出願、表題「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｃｅｌｌｓ」（出願番号第６１／５８８７３８号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１０４ＵＳＰＳＰ号、第１発明者Ｚｈｏｎｇ Ｄｉｎｇ）に記載される。要するに、多数の領域が試薬区画内に試薬材料（今後「試薬セル」と称される）を有する多数の領域と、多数の試薬セルから生じる多数の流れを１つの流れに再統合する要素とが、より望ましく混合された、より広い試薬プルームを、これが試薬区画を超えて検出区画に入る際に生じる。

液体サンプル区画、及び試薬区画の下流には、検出区画４０があり、これはサンプル添加区画と流体連通している。検出区画４０は、上記のもののような突起部を含み得る。また上記のように、これらの突起部は好ましくは、射出成形又はエンボス加工など、Ｚｅｏｎｏｒなどの光学プラスチック材料から基材へと一体的に成形される。従来的な大きさの装置において、検出区画の流路の幅は典型的には約２ｍｍであるが、例えば先に記載の、及び上記の同時係属出願、表題「Ｌｏｗｅｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」に記載のいくつかのより小さい体積の装置は、遥かに狭い（例えば、１．５ｍｍ未満）。

検出区画は、いずれかの検出可能な信号が読み取られる場所である。検出区画内の突起部に取り付けられた好ましい実施形態は、捕捉要素である。上記のように、捕捉要素は、試薬、又はコンジュゲートを含む複合体のための結合パートナーを含み得る。例えば、検体が特定のタンパク質である場合、コンジュゲートは蛍光プローブなどの検出要素に連結された、このタンパク質と特異的に結合する抗体であり得る。捕捉要素は、ひいてはこのタンパク質にやはり特異的に結合する別の抗体であり得る。別の実施例において、マーカー又は検体がＤＮＡである場合、捕捉分子は合成オリゴヌクレオチド、その類似物又は特定の抗体であり得るが、これらに限定されない。他の好適な捕捉要素としては、検出される抗体に特異的な、抗体、抗体断片、アプタマー、及び核酸配列が挙げられる。好適な捕捉要素の非限定的な例は、ビオチン官能基を含有するコンジュゲートに結合するアビジン官能基を有する粒子である。検出区画は、多数の検出区画を含み得る。多数の検出区画は、１つ又は２つ以上のマーカーを含むアッセイのために使用され得る。多数の検出区画の場合において、捕捉要素は、第１及び第２捕捉要素などの多数の捕捉要素を含み得る。コンジュゲートは例えば、試薬区画内のコーティングによりアッセイ装置に予め堆積されてもよい。同様に、捕捉要素は、検出区画のアッセイ装置上に予め堆積されてもよい。好ましくは、検出要素及び捕捉要素の両方が、それぞれ、アッセイ装置上で、検出区画及び検出区画上に予め堆積される。

サンプルがサンプル区画に供給された後、試薬区画に達する。サンプルが試薬区画を通じて流れ、これと相互作用、かつ試薬添加区画においてこれと光学的に相互作用した後、サンプル及び試薬プルームは、流体流内に含まれる。試薬プルームは、検出区画に溶解した試薬材料、又は試薬添加区画を通じて添加された試薬材料のいずれかを含み得る。試薬プルームは、検出要素及び結合パートナーの両方を有するコンジュゲートを含むことがあり、この場合これは、コンジュゲートプルームと称されることが多い。明細書全体を通じて示されるように、発明者が面する１つの課題は、試薬プルームをこれが検出区画に入る際になるべく広く維持することであった。

上記のように、アッセイ装置を小型化することの１つの不利益は、合計アッセイ流れ時間の減少であり、これは試薬、サンプル及び存在し得るいずれかの検出区画要素のための接触時間を低減させる。発明者らは驚くべことに、吸上区画の構成を制御することにより合計流れ時間が増加し得ることを見出した。吸上区画の端部へのより長い流れ時間を達成することは、検体が意図される部分に結合する可能性を増加させるのを助け、信号を増加させ、アッセイ感度を増加させる。

より具体的に、本発明は、合計アッセイ流れ時間、又はアッセイ装置を通る流体の流量が、吸上区画内の毛管流により生じる圧力勾配を制御することによって制御され得る。流れ方向における、流路の長さにわたる圧力勾配を低減させることは、合計流れ時間を増加させる。逆に、流路の長さにわたり圧力勾配を増加させることは、合計流れ時間を減少さる。

また発明者らは、同じ体積を有する正方形の吸上区画と比較した、吸上区画の流路のより長い長さは、圧力勾配の低減を生じ、一方で流路のより短い長さは、圧力勾配の増加を生じることを発見し、ただし、関係式Ｐ_２−Ｐ_１／吸上区画長さ、を有し、式中、Ｐ_２は区画端部における圧力であり、Ｐ_１は、区画の開始部の圧力である。

図２及び図３に図示される１つの、特に好ましい実施形態は、矩形の吸上区画５０を使用し、矩形の長辺は流れ方向に延びる。上記のように、矩形の長辺により生じるより長い流路は、アッセイ装置の圧力勾配を減少させ、これは、等しい長さの辺を有する吸上区画と比較して液体サンプルの流量を低減させる。

好ましい実施形態において、検出区画からの流体流路は、吸上区画のより短い寸法の中央において吸上区画に入る。図２に示されるような、吸上区画への側方からの流入は、吸上区画を斜めのパターンで充填することになり得、これは気泡がとらわれることにつながり、これは気泡の混入につながり得ることが見出された。検出区画からの流れを吸上区画の中央点に入れることにより、より均一な流れが達成され得る。装置において流れを監視するために、より均一な流れ前部が望ましい。吸上区画の中央での流入が図３及び図４に図示される。装置を通る流体流の記載は、装置を通じた液体の最初の流れ（即ち湿潤）、及び湿潤後の装置を通じた定常状態の流れにも同等に妥当する。

図９及び図１０に示される写真は、流れが中央点の吸上区画に入るという、利点を例示している。図９Ａ〜Ｄに示されるように、吸上区画への入口５２は、吸上区画５０の横にある。吸上区画への流体流は、より暗い陰影Ａとして図示される。図９Ｂにおいて、流体は上角部に示されるように、まさに吸上区画に入ろうとしている。流体が吸上区画に入り続ける際、幅にわたって吸上区画を均一に充填せず（すなわち、より狭い寸法の吸上区画）、したがって均一な流れ前部を提供しないような方式で入る。これは、上記の空気及び気泡の混入につながり得る。

対照的に、図１０Ａ〜１０Ｃは、吸上区画の中央点において吸上区画に入る流体流を示す。ここでも流体は、より暗い陰影Ａとして図示される。図１０Ａにおいて、流体Ａは、まさに右手側から吸上区画に入ろうとしている。図１０Ｂは、吸上区画の約１／３を充填する流体を図示する。図１０Ｂが示すように、流体流は吸上区画の幅にわたって均一である。図１０Ｃは、本質的に満たされた、吸上区画の充填を図示する。また、吸上区画の幅にわたる、流体の均一な流れに留意する。

本発明の実施形態により、吸上区画の長さは、流路を延ばし、流量を下げる、吸上区画内の内部障壁又は壁部などの構造を使用して達成され得る。内部構造は、吸上区画内の流れを変える、任意の構造であり得る。これらは、アッセイ装置の基材から突出する構造であり得、上記のように、微細柱状物と、同じ方法で形成される。図５は、本発明の実施形態による、障壁５１を有する吸上区画５０を表す。

より短い合計アッセイ流れ時間を達成するため、吸上区画流路は減少させてもよい。図６は円形吸上区画を図示し、ここで検出区画からの流路は好ましくは、吸上区画の中央へとサンプルを提供し、吸上区画流路は、円の半径と等しい。図６で５２として図示される障壁は、検出区画の流体流路が、中央の吸上区画に入ることを確実にするために存在する。

吸上区画の形状を変更することによって流れ時間を制御することに加え、本発明者らはまた、吸上区画の柱状物密度が、アッセイ装置の合計流れ時間を制御する上での役割を果たすということを見出した。柱状物の密度を増加させることにより、合計流れ時間が低減する場合があり、一方で密度を減少させることにより合計流れ時間が増加する場合がある。柱状物密度を制御するために修正され得る寸法が、図７に図示される。図７は、微細柱状部区画において使用される３列の柱状物の平面図を図示する。柱状物は半径Ｒを有し、列内の柱状物の間の中心間隔Ｃ_１、列内の柱状物の間の間隔Ｙを有する。流れ方向における隣接する列内の柱状物間の間隔は、Ｘとして指定され、一列おきの、整列される柱状物の間の間隔はＣ_２である。これらの寸法のいずれかを変化させることが、柱状物密度、したがってアッセイ装置の流体流れに影響し得る。

合計流れ時間に影響を与えるために、突起物又は微細柱状物の密度を減少又は増加させることは、全吸上区画にわたって行われる必要はない。むしろ、流体が、検出区画から吸上区画に入る際に、最初に微細柱状物に出会うために、吸上区画の入口又はその付近において、微細柱状物の密度を変化させることで、流体流量の流量制限停止部として機能する。

流れパターンを制御する別の態様としては、吸上区画内の均一な流れパターンを促進するために、列内の柱状物の間の柱状物間隔（Ｃ_１又はＹ）を減少させることと、流れ方向の列の間の柱状物間隔（Ｃ_２又はＸ）を増加させることとを含む。コンピュータシミュレーションからの画像は、列内の隣接する柱状物の柱状物間隔を狭めること、及び流れ方向における列の間の間隔を増加させることが、吸上区画の中央において流れ前部が前方に流れるのを遅らせ、流れ前部の全体的な均一性を改善する。列内のより狭い間隔は毛管圧力又は後方圧力を増加させて流体前部を保持し、流れ方向における柱状物の間のより大きな間隔は、列間で不均一に進む、相対圧力を減少させる。好ましい実施形態において、列内の隣接する柱状物間の列内の中心間隔Ｃ_１（図７に図示される）は、５％〜２０％の範囲で減少し、一列おきの間隔Ｃ_２（図７に図示される）は、５％〜２０％の範囲で増加させる。特に好ましい実施形態において、列内隣接する柱状物間のＣ_１が１２０μｍから１１０μｍに低減し、１列おきの間隔Ｃ_２は、２８６μｍから３１２μｍに増加させる。

吸上区画内の列ごとの均一な充填は、吸上区画内の流れ前部の正確なモニタリングを可能にする。これは、とりわけ、品質及びプロセス制御などの用途のための、吸上区画内の流れモニタリングを行うことを可能にする。

好ましくは、サンプル添加区画、検出区画、及び吸上区画を含む流路全体は、基材との関係において実質的に垂直であり、流路内にサンプルの側方流動を生じることができる、高さ、直径及び相互の間隔を有する突起部を含む。

上記の実施形態のいずれかにおいて、装置は好ましくは使い捨てアッセイ装置である。アッセイ装置は、取り扱い及び保護の容易性のためにハウジング内に収容され得る。アッセイ装置がこのようなハウジング内に収容される場合、ハウジングは好ましくはサンプルをアッセイ装置に添加するためのポートを含む。

本発明のアッセイ装置は、本発明のアッセイに実行された、アッセイ装置の結果を読むための装置（読み取り機）と共に使用され得る。読み取り機は、光検出器などの検出要素から発信されるか、又は反射される信号を読取るための手段、及び一体型の読み取り機又は別個のコンピュータ内に含まれ得るマイクロプロセッサなどの、信号を処理し結果を表示するための手段を含む。好適な読み取り機は、米国特許出願公開第２００７／０２３１８８３号、及び米国特許第７，４１６，７００号の実施例に記載され、これらは両方とも参照によりその全体が組み込まれる。

別の実施形態は、アッセイ装置で実行されるアッセイの結果を読み取るための装置であり、この装置は、アッセイ装置の既定される位置に存在する少なくとも１つの検出要素から発信又は反射される信号を読取ることができる検出器を含む。上記の実施形態のいずれかにおいて、読み取りは好ましくは、色、蛍光、放射能又は酵素活性の検出及び／又は数量化から選択される。

本発明の別の態様は、１つ又は２つ以上の関心の検体の検出のために、液体サンプルのアッセイを実行する方法を対象とする。関心の検体を含む液体サンプルは、例えば、装置のハウジングのポートを通じて、又は指先穿刺採血の場合においてサンプル区画に直接指を触れることによって、アッセイ装置のサンプル区画に堆積される。サンプルは毛管現象により、流体流経路により任意のフィルターを通じ、試薬区画内へと移動し、ここで試薬材料を溶解する。好ましい実施形態において、サンプルは、サンドイッチタイプのアッセイの場合において、検出要素と、直接的又は間接的に（例えば、抗体を通じて）反応する。サンプルは、溶解した試薬のプルームを有する試薬区画から離れるように流れ、検出区画へと流れる。

次に、サンプルは、毛管現象によって、検出区画へと移動する。この検出区画において、検体又は対照を表す信号が生成される。好ましい実施形態において、検出要素を有するサンプル又は１つ又は２つ以上の試薬が、検出区画の表面上の抗体などによって捕捉され、検体又は対照の存在又は濃度を表す信号が生成される。上記の読み取り機又は検出器は、その後検体又は対照の存在又は濃度を判定するために、検出区画において生成される信号を読取るために使用される。サンプルは、検出区画から吸上区画へと移動する。読み取り機は、検出区画を通じてサンプルが移動した直後又は少し後に信号を読取ることができる。また、検出区画から離れた、検出要素などのいずれかの非結合試薬を洗浄するために、サンプルの後に装置を通じて１つ又は２つ以上の洗浄液が添加され得る。上記のように、吸上区画は、装置を通じたサンプルの流れを制御するために、本発明により修正され得る。

本発明の更に別の態様は、アッセイ装置を通じたサンプルの流量を制御する方法を対象とする。上記のように、液体サンプル添加区画、試薬区画、及び吸上区画を含む、アッセイ装置が提供される。サンプルの流量を制御するため、吸上区画の巨視的な寸法が選択され、それにより、サンプルのより短い合計流れ時間が所望される場合、吸上区画の流路の長さを、同じ面積及び高さ（同じ体積）及び同じ柱状物配置を有する、正方形吸上区画に対してより短くすることにより、吸上区画内の圧力勾配が低減する。サンプルのより長い合計流れ時間が所望される場合、吸上区画の圧力勾配は、流路の長さを、同じ面積及び高さ（同じ体積）、及び同じ柱状物配置に対して長くすること、及び／又は吸上区画における柱状物配置を変えずに、吸上区画の入口の前の領域（又はチャネル）を増加させることによって、減少させることができる。

本発明の実施形態による方法、アッセイ、装置及び読み取り機は、より良好な免疫化学反応の反応動力学、及びより良好なアッセイ感度に主に関連する、多くの利益を有する。

本発明は本明細書において示される特定の実施形態に限定されないことが理解される。以下の実施例は例示目的のために提供され、本発明の領域を限定することを意図されず、本発明は、添付の請求項及びその等価物によってのみ限定される。

シッフ塩基連結による、タンパク質の共有結合不動化のために、表面上に酸化デキストランを有する、Ｚｅｏｎｏｒ（Ｚｅｏｎ，Ｊａｐａｎ）で作製されたプラスチック基材チップが使用された。蛍光で標識されたＡｎｔｉ−ＮＴ−ｐｒｏＢＮＰモノクローナル抗体は、試薬区画を生成するために堆積させ、かつ乾燥させた。Ａｎｔｉ−ＮＴ−ｐｒｏＢＮＰモノクローナル抗体は、試薬区画を生成するために堆積させ、かつ乾燥させた。より良好な毛管流のためにサンプルの湿潤性を増加させるために、装置に少量のＴｒｉｔｏｎ Ｘ−４５が堆積された。装置のサンプル区画にサンプルが添加され、微細柱状物の毛管現象が、流路を通じて吸上区画にサンプルを分配した。典型的なアッセイ時間は約１０分間であった。検出区画における、蛍光標識された複合物からの信号強度は、プロトタイプ線形照明蛍光スキャナーにおいて記録された。結果は、図８に示され、以下に記載される。

（Ｒ２．０４）１０ｍｍ×１０ｍｍの吸上区画寸法を有するアッセイ装置、及び本発明による吸上区画寸法４．５ｍｍ及び２２ｍｍｍを有するアッセイ装置（Ｒ２．０９）が比較され、合計流れ時間を試験された（すなわち、流体流前部が吸上区画の端部に到達するまでにかかる時間）。両方の装置において、吸上区画は１００ｍｍ２であり、５μＬの流体体積を含む。実際の流れ時間が図８の棒グラフに示され、Ｒ２．０９において対照２．０４に対して３３％の流れ時間の増加を示す。０．５ｍｍの検出区画流れチャネルを有するアッセイ装置（Ｒ２．０２）がまた、比較において示される。

追加の実施形態
１．液体サンプル区画と、試薬材料を含むサンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬区画と流体連通する検出区画であって、検出区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる第１セットの突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の毛管空間を画定する、互いの間の距離とを有する、検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる第２セットの突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の毛管空間を画定する互いの間隔とを有し、吸上区画が矩形の形状であり、矩形の長辺が流れの方向に延び、それによってアッセイ装置の圧力勾配を低減し、これが辺の長さが等しい同じ体積の吸上区画と比較して、液体サンプルの合計流れ時間を長くし、更に、第２セットの突起部の少なくとも一部が、第１セットの突起部とは異なり、装置を通じたサンプルの合計流れ時間を増加させるように選択された直径、中心間隔、又は突起部間隔から選択される、少なくとも１つの寸法を有する、アッセイ装置。
２．試薬材料が標識された試薬材料を含み、検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
３．吸上区画の長辺／短辺比率は、１超、かつ１０：１未満である、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
４．サンプル受け取り区画、試薬区画、検出区画及び吸上区画が、流体流路を画定する、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
５．流体流路が、吸上区画の短辺と、その中点において交差する、実施形態４に開示されるアッセイ装置。
６．第２セットの突起部の部分が、吸上区画の開始部に位置し、サンプル及び他の物質が吸上区画内に入る、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
７．アッセイは、競合アッセイである、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
８．試薬材料の少なくとも一部が、液体サンプルの検体に結合する、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
９．アッセイは、サンドイッチ型アッセイである、実施形態８に開示されるアッセイ装置。
１０．液体サンプル添加区域と、試薬材料を含むサンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬と流体連通する検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受容する能力を有する、捕捉区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材及び基材から実質的に垂直に延びる第２セットの突起部を含み、突起部は高さ、断面、及び基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の毛管間隔を画定する互いの間の距離を有し、吸上区画は円形の形状であり、これがアッセイ装置の圧力勾配を増加させ、これが等しい長さの辺を有する正方形の吸上区画と比較して、液体の合計流れ時間を低減させる、アッセイ装置。
１１．試薬材料が標識された試薬材料を含み、検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施形態１０に開示されるアッセイ装置。
１２．サンプル受け取り区画、試薬区画及び検出区画が、流体流路を画定する、実施形態１０に開示されるアッセイ装置。
１３．流路がサンプルを吸上区画の中央に向け、サンプルが中央から全ての方向に流れる、実施形態１２に開示のアッセイ装置。
１４．検出区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる第１セットの突起部を含み、突起部は高さ、断面、及び基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部の間の毛管空間を画定する互いの間の距離を有し、更に、第２セットの突起部の少なくとも一部が、第１セットの突起部とは異なり、装置を通じたサンプルの合計流れ時間を低減させるように選択された直径、中心間隔、又は突起部の間隔から選択される、少なくとも１つの寸法を有する、実施形態１０に開示されるアッセイ装置。
１５．アッセイ装置の合計面積は、≦９００ｍｍ^２である、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
１６．アッセイ装置の合計面積は、≦６２５ｍｍ^２である、実施形態１５に開示されるアッセイ装置。
１７．アッセイ装置は矩形であり、各辺の寸法は≦３０ｍｍである、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
１８．アッセイ装置は矩形であり、各辺の寸法は≦２５ｍｍである、実施形態１７に開示されるアッセイ装置。
１９．アッセイ装置は≦３０μＬのサンプル量を使用することができる、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
２０．アッセイ装置は≦２５μＬのサンプル量を使用することができる、実施形態１９に開示されるアッセイ装置。
２１．液体サンプル区画と、試薬材料を含むサンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬区画と流体連通する検出区画であって、検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の毛管間隔を画定する、互いの間の距離とを有し、吸上区画は、障壁を含み、障壁は、流体が辿る蛇行経路を提供して、吸上区画内の流路の長さを増加させて、これがアッセイ装置内の圧力勾配を低減させ、これが障壁を有さない同じ大きさの吸上区画と比較して、液体サンプルの合計流れ時間を低減させる、アッセイ装置。
２２．試薬材料が標識された試薬材料を含み、検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施形態２１に開示されるアッセイ装置。
２３．液体サンプル区画と、試薬材料を含む、サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、試薬区画と流体連通する検出区画と、検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、吸上区画は、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる１セットの突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有し、突起部は、列ごとの構成で配置され、柱状物の列の間の間隔は、列内の柱状物の間隔よりも大きい、アッセイ装置る。
２４．試薬材料が標識された試薬材料を含み、検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施形態２３に開示されるアッセイ装置。
２５．流体流路が、吸上区画と、その中点において交差する、実施形態１に開示されるアッセイ装置。
２６．柱状物の列の間の間隔と、列内の柱状物の間隔の比率は、少なくとも２．５、より好ましくは＞４である、実施形態２３に開示されるアッセイ装置。
２７．アッセイ装置を通じたサンプルの流量を制御する方法であって、液体サンプル区画を提供することと、試薬材料を含む、サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、吸上区画が、基材、及び基材から実質的に垂直に延びる突起部を含み、突起部は高さと、断面と、基材表面と平行な毛管流を生じることができる突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有する、ことと、吸上区画の巨視的寸法を選択することであって、サンプルのより短い合計流れ時間が所望される場合、吸上区画の流路の長さを、同じ面積及び高さ（同じ体積）並びに同じ柱状物配置を有する正方形の吸上区画に対し、より短くすることにより、吸上区画の圧力勾配を増加させ、サンプルの合計流れ時間の増加が所望される場合、流路の長さを、同じ面積及び高さ（同じ体積）並びに同じ柱状物配置を有する正方形の吸上区画に対して増加させるか、又は流体が吸上区画に入る前の流れチャネルにおける柱状物密度を増加させるかのいずれかによって、吸上区画における圧力勾配を減少させる、こととを含む、方法。
２８．試薬材料が標識された試薬材料を含み、検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施形態２７に開示される方法。
２９．吸上区画の流路の長さは、吸上区画内に障壁を提供し、流体が辿る蛇行経路を提供することによって増加される、実施形態２７に開示される方法。
３０．吸上区画内の流路の長さは、吸上区画の長さを幅に対して長くすることによって増加される、実施形態２７に開示される方法。
３１．吸上区画内の流路の長さが、丸い吸上区画を選択することにより低減される、実施形態２７に開示される方法。
３２．流路がサンプルを吸上区画の中央に輸送し、サンプルが中央から全ての方向に流れる、実施形態２７に開示される方法。

同時係属出願、表題「Ｌｏｗ Ｖｏｌｕｍｅ Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（出願番号第６１／５８８７５８号、代理人整理番号第ＣＤＳ ５１１１ＵＳＰＳＰ、第１発明者Ｐｈｉｌ Ｈｏｓｉｍｅｒ）、「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」（出願番号第６１／５８８７７９号、代理人整理番号第ＣＤＳ ５１１３ＵＳＰＳＰ、第１発明者Ｓｕｅ Ｄａｎｉｅｌｓｏｎ）、「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｃｅｌｌｓ」（第６１／５８８７３８号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１０４ＵＳＰＳＰ号、第１発明者Ｚｈｏｎｇ Ｄｉｎｇ）、「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｆｌｏｗ Ａｒｏｕｎｄ Ｃｏｒｎｅｒｓ」（出願番号第６１／５８８７４５号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１１０ＵＳＰＳＰ号、第１発明者Ｊａｍｅｓ Ｋａｎａｌｅｙ）、及び「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ Ｓａｍｐｌｅ Ｓｉｚｅ」（出願番号第６１／５８８８９９号、代理人整理番号第ＣＤＳ５１１４ＵＳＰＳＰ号、第１発明者明Ｅｄ Ｓｃａｌｉｃｅ）は全て２０１２年１月２０日に出願され、全て参照としてその全体を組み込まれる。

〔実施の態様〕
（１） 液体サンプル区画と、
試薬材料を含む、前記サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、
前記試薬区画と流体連通する検出区画であって、前記検出区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる第１セットの突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の毛管空間を画定する、互いの間の距離とを有する、検出区画と、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、
前記吸上区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる第２セットの突起部を含み、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有し、
前記吸上区画が矩形の形状であり、前記矩形の長辺が流れ方向に延び、それによって、アッセイ装置の圧力勾配を低減し、これが辺の長さが等しい同じ体積の吸上区画と比較して、液体サンプルの合計流れ時間を長くし、
更に、前記第２セットの突起部の少なくとも一部が、前記第１セットの突起部とは異なり、前記装置を通じた前記サンプルの合計流れ時間を増加させるように選択された直径、中心間隔、又は突起部の間隔から選択される、少なくとも１つの寸法を有する、アッセイ装置。
（２） 前記試薬材料が標識された試薬材料を含み、前記検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（３） 前記吸上区画の前記長辺／短辺比率は、１超、かつ１０：１未満である、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（４） サンプル受け取り区画、前記試薬区画、前記検出区画及び前記吸上区画が、流体流路を画定する、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（５） 前記流体流路が、前記吸上区画の短辺と、その中点において交差する、実施態様４に記載のアッセイ装置。
（６） 前記第２セットの突起部の一部が、前記吸上区画の開始部に位置し、前記開始部において前記サンプル及び他の物質が前記吸上区画内に入る、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（７） 前記アッセイ装置の合計面積は、≦９００ｍｍ^２である、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（８） 前記アッセイ装置は、≦３０μＬのサンプル量を使用することができる、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（９） 液体サンプル添加区画と、
試薬材料を含む、前記サンプル添加区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、
前記試薬と流体連通する検出区画と、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、捕捉区画と流体連通する吸上区画とを含み、
前記吸上区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる第２セットの突起部を含み、前記突起部は高さ、断面、及び前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離を有し、
前記吸上区画が円形の形状であり、これがアッセイ装置の圧力勾配を増加させ、これが同じ辺の長さを有する正方形の吸上区画と比較して、液体サンプルの合計流れ時間を低減させる、アッセイ装置。
（１０） サンプル受け取り区画、前記試薬区画、及び前記検出区画が、流体流路を画定する、実施態様９に記載のアッセイ装置。

（１１） 流路が前記サンプルを前記吸上区画の中央に向け、前記サンプルが前記中央から全ての方向に流れる、実施態様１０に記載のアッセイ装置。
（１２） 前記検出区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる第１セットの突起部を含み、前記突起部は高さ、断面、及び前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部の間の毛管空間を画定する互いの間の距離を有し、更に、前記第２セットの突起部の少なくとも一部が、前記第１セットの突起部とは異なり、前記装置を通じた前記サンプルの合計流れ時間を低減させるように選択された直径、中心間隔、又は突起部の間隔から選択される、少なくとも１つの寸法を有する、実施態様９に記載のアッセイ装置。
（１３） 液体サンプル区画と、
試薬材料を含む、前記サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、
前記試薬区画と流体連通する検出区画と、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、
前記吸上区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を含み、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の毛管空間を画定する、互いの間の距離とを有し、
前記吸上区画は、障壁を含み、前記障壁は、前記流体が辿る蛇行経路を提供して、前記吸上区画内の流路の長さを増加させて、これがアッセイ装置内の圧力勾配を低減させ、これが障壁を有さない同じ大きさの吸上区画と比較して、前記液体サンプルの合計流れ時間を低減させる、アッセイ装置。
（１４） 前記試薬材料が標識された試薬材料を含み、前記検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施態様１３に記載のアッセイ装置。
（１５） 液体サンプル区画と、
試薬材料を含む、前記サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、
前記試薬区画と流体連通する検出区画と、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、
前記吸上区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる１セットの突起部を含み、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有し、
前記突起部は、列ごとの構成で配置され、柱状物の列の間の間隔は、列内の柱状物の間隔よりも大きい、アッセイ装置。
（１６） 前記試薬材料が標識された試薬材料を含み、前記検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施態様１５に記載のアッセイ装置。
（１７） 前記流体流路が、前記吸上区画と、その中点において交差する、実施態様１に記載のアッセイ装置。
（１８） 前記柱状物の列の間の間隔と、前記列内の柱状物の間隔の比率は、少なくとも２．５、より好ましくは＞４である、実施態様１６に記載のアッセイ装置。
（１９） アッセイ装置を通じたサンプルの流量を制御する方法であって、
液体サンプル区画を提供することと、
試薬材料を含む、前記サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画を提供することと、
前記試薬区画と流体連通する検出区画を提供することと、
前記検出区画から流れる液体サンプルを受け取る能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画を提供することであって、前記吸上区画が、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる突起部を含み、前記突起部は高さと、断面と、前記基材表面と平行な毛管流を生成することができる前記突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有する、ことと、
前記吸上区画の巨視的寸法を選択することであって、サンプルのより短い合計流れ時間が所望される場合、前記吸上区画の前記流路の長さを、同じ面積及び高さ（同じ体積）並びに同じ柱状物配置を有する正方形の吸上区画に対し、より短くすることにより、前記吸上区画の前記圧力勾配を増加させ、前記サンプルの合計流れ時間の増加が所望される場合、前記流路の長さを、前記同じ面積及び高さ（同じ体積）並びに同じ柱状物配置を有する正方形の吸上区画に対して増加させるか、又は流体が前記吸上区画に入る前の前記流れチャネルにおける柱状物密度を増加させるかのいずれかによって、前記吸上区画における前記圧力勾配を減少させる、こととを含む、方法。
（２０） 前記試薬材料は、標識された試薬材料を含み、前記検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、実施態様１９に記載の方法。

（２１） 前記吸上区画の前記流路の長さは、前記吸上区画内に障壁を提供し、前記流体が辿る蛇行経路を提供することによって増加される、実施態様１９に記載の方法。
（２２） 前記吸上区画内の前記流路の長さは、前記吸上区画の長さを幅に対して長くすることによって増加される、実施態様１９に記載の方法。
（２３） 前記吸上区画内の前記流路の長さが、丸い吸上区画を選択することにより低減される、実施態様１９に記載の方法。
（２４） 前記流路がサンプルを前記吸上区画の中央に輸送し、前記サンプルが前記中央から全ての方向に流れる、実施態様２３に記載の方法。

Claims (7)

1. 液体サンプル区画と、
   試薬材料を含む、前記液体サンプル区画の下流にあり、これと流体連通する試薬区画と、
   前記試薬区画と流体連通する検出区画であって、前記検出区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる第１セットの突起部を有し、前記突起部は高さと、断面と、前記基材の表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の毛管空間を画定する、互いの間の距離とを有する、検出区画と、
   前記検出区画から流れる液体サンプルを受ける能力を有する、前記検出区画と流体連通する吸上区画とを含み、
   前記液体サンプル区画、前記試薬区画、前記検出区画及び前記吸上区画が、流体流路を画定し、
   前記検出区画が、前記吸上区画の短辺と、その中点において交差する、アッセイ装置であって、
   前記吸上区画は、基材、及び前記基材から実質的に垂直に延びる第２セットの突起部を含み、前記突起部は高さと、断面と、前記基材の表面と平行な毛管流を生じることができる前記突起部間の毛管空間を画定する互いの間の距離とを有し、
   前記吸上区画が矩形の形状であり、前記矩形の長辺が流れ方向に延び、それによって、前記アッセイ装置の圧力勾配を低減し、これが辺の長さが等しい同じ体積の吸上区画と比較して、液体サンプルの合計流れ時間を長くし、
   更に、前記第２セットの突起部の少なくとも一部が、前記第１セットの突起部とは異なり、前記アッセイ装置を通じた前記液体サンプルの合計流れ時間を増加させるように選択された直径、中心間隔、又は突起部の間隔から選択される、少なくとも１つの寸法を有し、
   前記第２セットの突起部は、前記矩形の長辺方向に列ごとの構成で配置され、柱状物の列の間の間隔は、列内の柱状物の間隔よりも大きいアッセイ装置。
2. 前記試薬材料が標識された試薬材料を含み、前記検出区画はこれと結合する捕捉要素を有する、請求項１に記載のアッセイ装置。
3. 前記吸上区画の前記長辺／短辺比率は、１超、かつ１０：１未満である、請求項１に記載のアッセイ装置。
4. 前記第２セットの突起部の一部が、前記吸上区画の開始部に位置し、前記開始部において前記液体サンプル及び他の物質が前記吸上区画内に入る、請求項１に記載のアッセイ装置。
5. 前記アッセイ装置の合計面積は、９００ｍｍ^２以下である、請求項１に記載のアッセイ装置。
6. 前記アッセイ装置は、３０μＬ以下のサンプル量を使用することができる、請求項１に記載のアッセイ装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のアッセイ装置を使用する方法であって、
   液体サンプルを、前記液体サンプル区画と、前記試薬区画と、前記検出区画と、前記吸上区画とを通して流すこと、を含む、方法。

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