JP2019113425A - イムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生化学分析を始めとする種々のアッセイの精度を向上させ、かつ小型化、汎用化、低価格化を実現することができる検査カートリッジおよび検査デバイスを提供すること。
【解決手段】被験物質が含まれている検体サンプルを吸収するサンプルパッド２と、サンプルパッド２に接続され、被験物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質と、被験物質と第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質とが固定されているコンジュゲートパッド３と、コンジュゲートパッド３に接続され、被験物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が、その一部に固定されている担体４と、を備え、担体４が複数存在する。
【選択図】図２

Description

本発明は、生化学検査をはじめとする各種のアッセイに用いられるイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ及び検査装置に関する。

近年、医療、化学、食品、化成品などの多様な分野で、ＤＮＡ、酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウイルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検出または定量するための生化学分析システムが活用されている。例えば、医療分野では、血液等の生化学試料を用いた検査により、がんをはじめとする各種の疾病の検診が一般に行われている。

従来から、がんなどの検診は専ら病院等の専門の医療機関において行われているが、先進国、例えば日本においては、超高齢化社会の到来などを背景に、医療機関での検査の実施の負担も増大する傾向にある。そのため、専用の装置や高度な専門知識・スキルを必要とする院内検査から、一般市民が簡便に利用できる在宅検査への移行が求められており、また、院内検査と在宅検査との併用による治療医療および予防医療に対する社会的なニーズが高まってきている。一方、途上国においては、医療制度の未整備などの事情により、必要な医療サービスが十分に行き届いていない現状もある。そのような課題を解決するための手段として、臨床検査技師などの専門家に頼らずに簡便に検査を行えるＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃａｒｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ）診療用デバイスの開発が求められている。

分析デバイスや生化学分析手法の一つとして最も一般的なものとして、イムノクロマトアッセイ法と呼ばれるものがある。本方法を簡単に説明する。初めに、紙や合成繊維などの繊維素材を担体とし、担体の上に一定の抗体や試薬を塗布してあるものを用意する。そして担体の上に血液や尿といった検体を滴下する。すると、担体内部の試薬と検体内部のタンパク質が結合し、その反応により一定の担体の場所で発色が見られる。この発色の濃さで検体中のタンパク質の有無を検出することで、生化学分析を実現している。例えば、特許文献１には、イムノクロマトアッセイ法を利用した検査方法及び検査装置が記載されている。

この様な分析方法においては、極微量の被験物質を高感度で検出可能にすることが求められている。例えば、特許文献２には、感度を高める増感（増幅）手法として、担体（バッキングシート）上に被験物質を展開した後、洗浄液や増幅液を送液することによって、担体上に特異な結合的な結合により捕捉した標識物質以外の物質を洗浄し、増幅液を担体上に送液して標識抗体に付着している標識物質の光学的、電気的、磁気的な増幅をし、光学的変化を大きくすることで、微量の被験物質を高感度に測定することができるイムノクロマトアッセイ法が記載されている。

特開２０１２−７３１１１号公報 特開２００９−２８７９５２号公報

しかしながら、従来のイムノクロマトアッセイ法で用いる分析チップや検査装置は、大きく持ち運びが困難であるという問題がある。従来のＥＬＩＳＡによるイムノアッセイにおいては、抗体に標識した蛍光試薬の検出のために分光光度計等の検出器が必要であることに加えて、検査装置が大型であるという問題がある。特許文献１の検査装置は小型であるが内部構造が複雑であり、利便性に乏しい。また、測定においてある一定の操作を行う必要が有るため、一般的な普及が難しいという問題もある。また、簡便に検査が可能で持ち運び可能なイムノクロマトアッセイ法では、定量的かつ多項目検査が難しいという問題がある。

また、特許文献２に記載のイムノクロマトアッセイ法では、増幅液を自律的に送液出来ないという問題がある。

また、イムノクロマトアッセイ法を用いた測定では、被験物質が含まれる溶液を担体（バッキングシート）に滴下すると、毛細管現象により担体を伝って溶液が流れるが、溶液内の被験物質の量が多いと、担体で目詰りが起こり、抗原と抗体が結合しづらくなり、光学的変化な定量性が損なわれる。これをフック現象と呼び、イムノクロマトアッセイ法で定量分析が困難であるという原因の一つとなっている。従来の分析チップでは担体中の溶液が流れる流路が１つしかないため、このような現象が発生したとしても分析結果に反映させることは困難であり、検査結果が間違ってしまうという問題がある。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、生化学検査をはじめとする種々の分析精度を向上させ、かつ小型化、汎用化、低価格化を実現し得るイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ及び検査装置を提供することを目的としている。また、従来の技術よりも簡便な手法で分析が行えるため、だれでもその場で行えることができるという特徴がある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被験物質が含まれている検体サンプルを吸収するサンプルパッドと、サンプルパッドに接続され、被験物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質と、被験物質と第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質とが固定されているコンジュゲートパッドと、コンジュゲートパッドに接続され、被験物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が、その一部に固定されている担体と、を備え、担体が複数存在すること、を特徴とする。

また、本発明は、被験物質が含まれている検体サンプルを吸収するサンプルパッドと、サンプルパッドに接続され、被験物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質と、被験物質と第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質とが固定されているコンジュゲートパッドと、コンジュゲートパッドに接続され、被験物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が、その一部に固定されている担体と、を備え、担体が複数に分岐すること、を特徴とする。

また、本発明は、被験物質が含まれている検体サンプルを吸収するサンプルパッドと、サンプルパッドに接続され、被験物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質と、被験物質と第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質とが固定されているコンジュゲートパッドと、コンジュゲートパッドに接続され、被験物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が、その一部に固定されている担体と、を備え、第２の特異的結合物質が固定されている部分が複数存在すること、を特徴とする。

本発明によれば、生化学分析を始めとする種々のアッセイの精度を向上させ、かつ小型化、汎用化、低価格化を実現することができるという効果を奏する。

第１の実施の形態にかかる検査カートリッジの平面図である。 図１の検査カートリッジの内部構造の平面図である。 図１の検査カートリッジのＡ−Ａ線視断面図である。 第１の実施の形態にかかる検査装置の平面図である。 図４の検査装置の側面断面図である。 図４の検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態にかかる検査カートリッジと検査装置を用いた検査・分析方法を示すフローチャートである。 第１の実施の形態にかかる検査カートリッジと検査装置を用いた検査・分析方法の変形例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態にかかる、サンプルパッド、コンジュゲートパッド、担体（バッキングシート）、及び、吸収パッドの構成（流路）の変形例を示す図である。 第１の実施の形態にかかる、サンプルパッド、コンジュゲートパッド、担体（バッキングシート）、及び、吸収パッドの構成（流路）の他の変形例を示す図である。 第１の実施の形態にかかる、サンプルパッド、コンジュゲートパッド、担体（バッキングシート）、及び、吸収パッドの構成（流路）の他の変形例を示す図である。 第１の実施の形態にかかる、サンプルパッド、コンジュゲートパッド、担体（バッキングシート）、及び、吸収パッドの構成（流路）の他の変形例を示す図である。 第１の実施の形態にかかる、サンプルパッド、コンジュゲートパッド、担体（バッキングシート）、及び、吸収パッドの構成（流路）の他の変形例を示す図である。 第１の実施の形態にかかる、サンプルパッド、コンジュゲートパッド、担体（バッキングシート）、及び、吸収パッドの構成（流路）の他の変形例を示す図である。 第２の実施の形態にかかる検査カートリッジの平面図である。 図１５の検査カートリッジの内部構造の平面図である。 図１５の検査カートリッジのＡ−Ａ線視断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる検査カートリッジ、及び、検査装置の最良の形態を詳細に説明する。なお、以下において示す図面では、説明の便宜上、図面の各部材の縮尺を異ならせて記載してある場合がある。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

＜検査カートリッジ＞
初めに、検査カートリッジについて説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる検査カートリッジの平面図、図２は、図１の検査カートリッジの内部構造の平面図、図３は、図１の検査カートリッジのＡ−Ａ線視断面図である。第１の実施の形態にかかる検査カートリッジ１は、抗原抗体反応等を用いて、検体サンプル内に含まれる被験物質を、光学的、磁気的、又は、電気的に測定する。

検査カートリッジ１は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、吸収パッド５、検体サンプル導入口６、開口部７、液体パック８、微小流路９、集積回路１０、集積回路制御用配線１１、検査ライン測定用電気配線１２、及び、液体パックバルブ制御用電気配線１３を備えて構成されている。

そして、検査カートリッジ１の構成要素の内、イムノクロマトアッセイ法により被験物質の移動が行われる部分は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５である。従って、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５で、いわゆる流路を形成する。図２及び３では、担体（バッキングシート）４が平行して４つ配置され、各担体（バッキングシート）４の片方の端には、サンプルパッド２及びコンジュゲートパッド３が接続され、もう一方の端には吸収パッド５がテープ等で接続されている。

サンプルパッド２は、被験物質が含まれている検体サンプルを吸収する。なお、検体サンプルとは、本発明の検査カートリッジと検査デバイスを用いて分析できる被験物質（天然物、化合物、生化学物質、鉱物、有機物、無機物等）を含む可能性のある溶液または液体のことである。

コンジュゲートパッド３は、被験物質と特異的に結合する抗体、抗原等の第１の特異的結合物質と、光学的、電磁的、又は、電気的に被験物質と第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質からなる標識抗体とが内包（固定）されている。

ここで、特異的結合物質とは、検体サンプル中に含まれる被験物質と選択的に結合（捕捉）する物質のことである。例えば、被験物質を抗原とすると、特異的結合物質は抗体となる。その他、特異的結合物質と被験物質は、この例に限らず、タンパク質やペプチド、粒子、生化学的物質、鉱物等を用いることができる。

また、標識物質とは、検体サンプルに含まれる被験物質と特異的結合物質が結合した時に、これらの結合を光学的、電気的、磁気的に認識するために特異的結合物質と結合する物質のことである。例えば、金ナノ粒子や磁気粒子、ラテックス粒子等がある。

担体（バッキングシート）４は、検体サンプルを細管現象等の送液現象を利用して目的の方向へ送液を行い、流路の一部を形成する。担体（バッキングシート）４は、検体サンプル中に含まれる被験物質と結合する特異的結合物質が担体の２つの部分に固定化（内包化）されており、その固定化された場所で物質の化学反応や抗原抗体反応を発生させる。４つの担体（バッキングシート）４の幅は、それぞれ、０．０１〜１ｍｍである。

このように、担体（バッキングシート）４が複数存在することの利点は以下の通りである。例えば、各担体（バッキングシート）４に、同じ特異的結合物質を固定化した場合、光学的変化等を複数箇所で同時に測定することが出来るので、検査結果の信頼性を高めることが可能となる。また、各担体（バッキングシート）４に、それぞれ異なる特異的結合物質を固定化した場合、複数の検査を同時に行うことが可能となる。

被験物質を含む検体サンプルは、サンプルパッド２に吸収された後、コンジュゲートパッド３を通り、そこで被験物質が標識抗体（第１の特異的結合物質及び標識物質）と結合し、さらに、毛細管現象により各担体（バッキングシート）４へ流れる。各担体（バッキングシート）４は、標識された被験物質と結合する捕捉抗体（第２の特異的結合物質、及び、第３の特異的結合物質）が内包（固定）されている、検査ライン１４、及び、コントロールライン１５を含む。

検査ライン１４には、第２の特異的結合物質が固定されている。そして、第２の特異的結合物質と、検体サンプルに含まれる標識抗体（第１の特異的結合物質及び標識物質）と結合している被験物質とが選択的に結合することで、標識物質が集合し、標識物質の光学的、磁気的、又は、電気的特性が変化し、担体（バッキングシート）４上で発色する。

光学的な測定法を利用した標識物質として、例えば金ナノ粒子がある。金ナノ粒子は金原子が数十から数百個集積したものであり、バルクの金の反射光では波長が長くなるほどの反射率は高くなっており、黄色に近い色が反射光となっている。しかし金ナノ粒子では、表面プラズモン共鳴現象（入射光による原子の集団振動のこと）の影響により４００〜６００ｎｍの波長領域で反射するため、ワインレッドまたは赤色の光が反射する。その他の標識物質としては、蛍光物質としてＦＩＴＣ（フルオレセイン等）がある。ＦＩＴＣは紫外光を当てると、約５２０ｎｍの波長の光を反射する特性を持っており、本発明ではその波長の光の強度を測定することで、測定対象物質の定量測定を行う。

磁気的な変化で測定を行う場合は、標識物質として鉄やフェライト等の磁性体物質（強磁性体・常磁性体等）を利用するがこれらに限らない。磁性体物質はマイクロメートルまたはナノメートルレベルの大きさとなっており、それらの磁性体物質が凝集することで磁気的な変化が発生し、それをセンサーが捉えることで測定を行う。

他の標識物質としては、ラテックス粒子、銀ナノ粒子、有機物質、生体物質等を用いることができるがこれらに限らない。

上述にあるように金ナノ粒子や磁気物質は、凝集すると抵抗値（または導電率）が変化するため電気的変化を測定することも可能となる。また、被験物質の量に比例して、光学的や磁気的、電気的変化が大きくなるため、それらの変化を測定することでタンパク質等を定量測定する。

コントロールライン１５には、第３の特異的結合物質が固定されている。そして、第３の特異的結合物質と、検体サンプルに含まれる標識抗体（第１の特異的結合物質及び標識物質）とが結合することで、標識物質が集合し、標識物質の光学的、磁気的、又は、電気的特性が変化し、担体（バッキングシート）４上で発色する領域である。コントロールライン１５は検査ライン１４とは異なり、抗原抗体反応が正常に起きているかどうかを調べるための発色領域である。

本実施の形態において、第１の特異的結合物質、第２の特異的結合物質、及び、第３の特異的結合物質は、それぞれ異なる物質を用いている。その理由は、例えば抗体のような特異的結合物質と補捉対象物質が結合する時に、結合する部位（鍵穴となる部分）が違うものでないと、結合が出来ないためである。しかしながら、例えばヤギの抗体を第１の特異的結合物質として用いると、捕捉対象物質上の別の部位に結合する抗体を第２の特異的結合物質として用い、ヤギの抗体と結合する人やマウスなどの異種動物の抗体を第３の特異的結合物質として用いることができる。そのため、検体サンプル中のヤギ抗体と、担体上に固定されたヤギ抗体を認識するマウス抗体との結合を、検体サンプルが担体上を通過したことを示す指標として用いることも可能となる。

吸収パッド５は、担体（バッキングシート）４を通過した被験物質が内包されている溶液（検体サンプル）の余分な水分を吸収する。

サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の材料は、一般的に公知のものを使用することができる。例えば、不溶性ナノファイバー、セルロースナノファイバー、化学合成繊維、パルプ、ニトロセルロース膜、アセチルセルロース膜、ポリスルホン膜、ポリエステルする本膜、ナイロン膜、ガラス繊維、不織布、布、その他繊維物質等を用いることができるが、これらに限定されない。

検体サンプル導入口６は、被験物質が含まれている検体サンプルをサンプルパッド２に導入するための開口部である。開口部７は、検査カートリッジ１が後述する検査装置１８に装着された（差し込まれた）時に、担体（バッキングシート）４の検査ライン１４、及び、コントロールライン１５を検査装置の検査部分に対して露出する。

液体パック８は、増幅液や洗浄液を保持する。ここで、増幅液とは、標識物質の光学的、磁気的、又は、電気的変化を増幅させることで、被験物質の測定感度を上げる溶液である。また、洗浄液とは、担体（バッキングシート）４上の特異的結合物質や不純物が非特異的に結合して定量的な測定が困難となった場合に、それらを洗い流し、定性的な測定を行うための溶液である。液体パック８は、圧縮空気パック１６及び液体パックバルブ１７を内蔵している。

圧縮空気パック１６は、圧縮空気が内包されている容器である。液体パックバルブ１７は、液体パック８と圧縮空気パック１６の境界に配置される熱融解性の物質である。液体パックバルブ１７は、溶液パック８内の液体を自動で送液するために用いられる。

微小流路９は、液体パック８内の液体をサンプルパッド２へ送液するための微小な流路である。微小流路９は、半導体製造に使用するフォトリソグラフィ技術や光造形技術を用いて、ガラスやゴム、プラスチックに凹凸の形状を構築し、その中に液体等を流す構造体である。また、化学物質等を塗布している微小流路９に液体を流すと、微小流路９に流れた液体と化学物質が反応する。

この化学物質とは、主に疎水性材料または親水性材料を用いる。疎水性材料を用いる理由として、血液等のサンプルや化学溶液等様々な溶液は液体の粘性の影響により、流路内で残留する場合がある。そのため、疎水性材料を微小流路内に塗布することで、残留物を極力なくすようにする。疎水性材料として半導体製造に利用されるポジティブレジスト（例:東京応化工業：ＰＭＥＲ Ｐシリーズ等）やネガティブレジスト（例：東京応化工業のＳＵ−８、ＴＭＭＲシリーズ等）がある。

流路内に親水性材料を用いる場合は、溶液が水溶性の性質を持ち、微小流路内を溶液が通過しやすくする場合に利用する。疎水性材料や親水性材料及び化学物質はこれらに限らない。

液体パック８を自動でサンプルパッド２へ送液する仕組みは以下の通りである。液体パックバルブ１７が後述する昇圧ユニット３６から供給される高電圧の電気信号またはパルスにより物理的に融解することにより、液体パック８と圧縮空気パック１６の境界がなくなり、圧縮空気パック１６を開放する。開放された圧縮空気パック１６内の圧縮空気は、液体パック８に流れ込み、その圧力により、液体パック８内の増幅液や洗浄液が微小流路９を経由してサンプルパッド２へ流れ込む。

集積回路１０は、チップ認識等を行うためのＩＣである。集積回路制御用配線１１は、検査カートリッジ１が後述する検査装置１８に装着された時に、検査装置１８と集積回路１０とを電気的に接続する配線である。検査ライン測定用電気配線１２は、検査カートリッジ１が後述する検査装置１８に装着された時に、検査装置１８と検査ライン１４とを電気的に接続する配線である。液体パックバルブ制御用電気配線１３は、検査カートリッジ１が後述する検査装置１８に装着された時に、検査装置１８と液体パックバルブ１７とを電気的に接続する配線である。

＜検査装置＞
次に、検査装置について説明する。図４は、第１の実施の形態にかかる検査装置の平面図、図５は、図４の検査装置の側面断面図、図６は、図４の検査装置の電気的構成を示すブロック図である。第１の実施の形態にかかる検査装置１８は、検査カートリッジ１が装着された後に、コンピュータ等の情報端末と接続されると自動的に検査を行う。

検査装置１８は、制御ユニット１９、情報端末接続部２０、無線通信モジュール２１、赤外線通信モジュール２２、マイク２３、指紋センサー２４、記録部２５、情報処理ユニット２６、情報表示部２７、バッテリーユニット２８、発光素子２９、レンズ３０、フィルタ３１、受光素子３２、光学補正シート３３、電気化学測定処理ユニット３４、磁気センサー３５、昇圧ユニット３６、及び、電気コネクタ３７を備えて構成されている。

制御ユニット１９は、検査装置１８を電子的に制御する。制御ユニット１９は、集積回路等で構成されている。情報端末接続部２０は、検査装置１８とコンピュータや携帯電話、スマートフォン等の情報端末（図示せず）とを電気的に接続するとともに情報端末から検査装置１８に電力を供給する。情報端末接続部２０は、ＵＳＢのシリアルバスインターフェースであるが、ＩＥＥＥ１３９４等の他のシリアルバスインターフェースでも良い。無線通信モジュール２１は、物理的に離れた電気機器とＷｉ−Ｆｉ等で無線通信を行う。赤外線通信モジュール２２は、物理的に離れた電気機器と赤外線通信を行う。マイク２３は、外部からの音を取り込む。指紋センサー２４は、指紋認識及び力学的検知をする。

記録部２５は、情報表示部２７に表示する広告や動画等のデータがあらかじめ記録されているとともに、検査装置１８が受信、又は、処理したデータを記録する。記録部２５は、半導体メモリ等が用いられる。情報処理ユニット２６は、検査装置１８が受信したデータ、又は、記録部２５に記憶されたデータを処理する。情報処理ユニット２６は、集積回路等で構成されている。情報表示部２７は、情報処理ユニット２６により処理された情報、又は、記録部２５に記録された情報を表示する。情報表示部２７は、ＬＥＤ、ＬＣＤ、有機ＥＬ素子等が用いられる。バッテリーユニット２８は、制御ユニット１９を介して、検査装置１の各部分に必要な電力を供給する。

発光素子２９は、検査カートリッジ１の開口部７で露出している担体（バッキングシート）４の検査ライン１４に向かって光を放出する。発光素子２９は、ランプ、ＬＥＤ等が用いられる。レンズ３０は、検査カートリッジ１の開口部７で露出している担体（バッキングシート）４の標識物質から反射された光の集光や、光の光学的な補正を行う。フィルタ３１は、レンズ３０を通った光にさらに光学的な補正を行う。受光素子３２は、フィルタ３１を通った光を受光し、標識物質の光学的変化を測定する。受光素子３２は、ＣＣＤ、セレン化カドミウムセンサー等が用いられる。光学補正シート３３は、湿度や製造品質によって抗原抗体反応によって発色する部分で光の反射率が変化するため、光学補正をかけるために検査カートリッジ１上の検査ライン１４の光の補色の強度と光学補正シート３３の光の補色の強度を比較することで補正を行う。

電気化学測定処理ユニット３４は、検査カートリッジ１の標識物質の電気的変化を測定する。磁気センサー３５は、検査カートリッジ１の標識物質の磁気的な変化を測定する。例えば、生化学反応により磁気粒子が付いた抗体と担体上にある抗体が測定対象とするタンパク質と結合し、担体上の一部に集中することで磁気的な変化が起こり、その変化を磁気センサー３５で測定する。昇圧ユニット３６は、情報端末接続部２０から供給された電力の電圧を昇圧し、高電圧の電気信号またはパルスを作成し、検査カートリッジ１の液体パックバルブ制御用電気配線１３に供給する。電気コネクタ３７は、検査カートリッジの集積回路制御用配線１１、検査ライン測定用電気配線１２、及び、液体パックバルブ制御用電気配線１３と電気的に接続する。

＜検査カートリッジと検査デバイスを用いた検査・分析方法＞
次に、第１の実施の形態にかかる検査カートリッジ１と検査装置１８を用いた検査・分析方法について説明する。本実施の形態にかかる検査カートリッジでは、例えば、酵素結合免疫吸着法（以下、ＥＬＩＳＡ法）によるイムノアッセイが可能である。ＥＬＩＳＡ法としては、一般に公知の直接吸着法、サンドイッチ法、競合法を用いることができる。

図７は、第１の実施の形態にかかる検査カートリッジ１と検査装置１８を用いた検査・分析方法を示すフローチャートである。初めに、検査カートリッジ１のサンプルパッド２に検体サンプルを滴下する（ステップＳ１０）。すると、サンプルパッド２からコンジュゲートパッド３に検体サンプルが毛細管現象で伝わり、検体サンプル内部にある被験物質と、コンジュゲートパッド３内に固定されている標識物質が結合した第１の特異的結合物質とが結合し、さらに、担体（バッキングシート）４へと移動する。そして、検査ライン１４において、標識抗体（第１の特異的結合物質及び標識物質）と結合している被験物質と第２の特異的結合物質とが結合すると、標識物質が凝集し、光学的特性が変化する。

次に、検査カートリッジ１を検査装置１８に挿入する（ステップＳ２０）。さらに、検査装置１８をコンピュータ等の情報端末に接続する（ステップＳ３０）。すると、検査装置１８が情報端末から電気的信号を受け取り、制御ユニット１９のプログラムが起動し、分析を開始する検査を自動で行う（ステップＳ４０）。

分析中、情報表示部２７は、記録部２５に記録された広告や動画を表示する（ステップＳ５０）。分析が終了すると、情報表示部２７、又は、情報端末の液晶ディスプレイ等の表示装置は、分析結果を表示する（ステップＳ６０）。

次に、制御ユニット１９又は情報端末は、保険サービス等を行う設定の有無を確認する（ステップＳ７０）。保険サービス等を行う設定が無い場合（ステップＳ７０、Ｎｏ）、分析を終了する。保険サービス等を行う設定が有る場合（ステップＳ７０、Ｙｅｓ）、分析データを基にして、保険の試算やリスク算定分析等を行い、その結果を情報表示部２７、又は、情報端末の液晶ディスプレイ等の表示装置に表示する等して提示し（ステップＳ８０）、その後、分析を終了する。

（変形例）
図８は、第１の実施の形態にかかる検査カートリッジ１と検査装置１８を用いた検査・分析方法の変形例を示すフローチャートである。変形例では、ステップＳ３０とステップＳ４０の間に、ステップＳ３５が行われる。ステップＳ３０で検査装置１８をコンピュータ等の情報端末に接続した後、ステップＳ３５で指紋センサー２４が指紋を認識、又は、圧力を感知すると、その感知した信号をトリガーとして、ステップＳ４０で制御ユニット１９のプログラムが起動し、分析を開始する検査が自動で行われる。

＜検査・分析方法＞
以下に、ステップＳ４０における検査・分析方法を詳細に説明する。検体サンプルを検査カートリッジ１に滴下した数分後、制御ユニット１９内のプログラムにより、情報端末接続部２０から供給した電力は、昇圧ユニット３６により高電圧の電気信号またはパルスにより昇圧された後、液体パックバルブ制御用電気配線１３に流れる。すると、液体パックバルブ１７が熱により融解し、液体パック８内の溶液（洗浄液）が圧縮空気パック１６内の圧縮空気による圧力で、微小流路９に流れる。微小流路９に流れた液体は、担体（バッキングシート）４へと流れ込み、担体（バッキングシート）４上の検査ライン１４に捕捉された不純物や非特異的に結合した物質が液体と一緒に流され、吸収パッド５に吸収される。また、別の液体パック８の液体パックバルブ１７を、前述した様に熱により融解させると、液体パック８内の溶液（増幅液）が担体（バッキングシート）４に流れ、検査ライン１４に捕捉された標識物質の光学的、磁気的、又は、電気的変化を増幅させる。

この光学的、磁気的、又は、電気的変化を、それぞれ、光学測定機器（発光素子２９、レンズ３０、フィルタ３１、及び、受光素子３２）、磁気センサー２４、及び、電気化学測定処理ユニット３４で測定し、被験物質を定量的に測定する。

この時、本実施の形態にかかる検査カートリッジ１は検査ライン１４が４つの平行した配置となっているため、光学測定機器（発光素子２９、レンズ３０、フィルタ３１、及び、受光素子３２）を動かさずに測定可能であるため、検査装置１８の小型化が可能である。

イムノクロマトアッセイで担体に保持された試薬（抗体または特異的結合物質）と検体とを反応させると、その試薬の反応部分（検出バンド）の濃度は、検体に含まれるタンパク質量に比例する。なお、試薬とは、分析、検査、試験等に供せられる物質のことであり、検査における操作の容易性等の観点から、必要に応じて、所定の溶液と混合して流動性を向上させたものが用いられる場合がある。本実施の形態では、被験物質、標識物質、及び、第１の特異的結合物質が結合したものが、検査ライン１４に保持された第２の特異的結合物質と結合することにより反応部分（検出バンド）となる。この検出バンドを発光素子２９で照らし、検出バンドの反射光の強度を受光素子３２で測定することにより、反応部分（検出バンド）濃度を測定する。

検体内の化学的物質を測定する場合は、イムノクロマトアッセイの担体に含まれる試薬は、検体内の物質と反応する物質を用いる。例えば、検体内のアンモニアを測定したい場合は、イムノクロマトアッセイの担体にネスラー試薬（ヨウ化水銀（ＩＩ）とヨウ化カリウムの混合物）を固定化したものを用意する。この系で測定する場合、イムノクロマトアッセイの担体に検体を滴下すると、検体内のアンモニアとネスラー指示薬が反応し、褐色の物質（ＨｇＯ・Ｈｇ（ＮＨ_２）Ｉ）が浮き上がる。この浮き上がった物質を光学的に測定することで、検体内の物質の定量測定を行う。また、この反応した部分においては、化学的な反応によって電子の移動が起こり電気的な特性変化も測定することが可能となるため、電気化学測定ユニットでも測定が可能となる。測定物質とイムノクロマトアッセイの担体に含まれる試薬はこれらに限らない。

例えば、光学的な測定を行う場合、検出バンドの光学的な検出を行う。その場合、担体検査ライン１４上に固定している第２の特異的結合物質に付着している標識物質の光学的な変化を測定する。例えば、標識物質が金ナノ粒子とした場合、光学的にワインレッド色であるため、検査ライン１４で検出される光もワインレッドとなる。その場合、発光素子２９から放出される光が検査ライン１４で吸収されない反射光、つまり補色の強度を測定する。そうすることで、従来の水銀ランプなどを用いた光源の計測状態とは異なり、他の吸収光をカットして検出することができる。そのため、より鮮明な測定が可能となる。

検査カートリッジ１の検査ライン１４の光の強度信号に基づいて反応による試薬の呈色状態を測定し、二値化する処理といったフィルタリング処理をかけ、より正確なタンパク質量の測定を行う。また、補正処理をかけるために、検査装置１８内部に搭載された光学補正シート３３を用いて、発光素子２９からの光を光学補正シート３３で反射し、受光素子３２で測定したデータと比較することで、イムノクロマトアッセイの保存状態や品質状態を測定することで、より精度の高い測定を行うことができる。測定に係る光学系においては、レンズや偏光フィルタ、ピンホールなどを利用して、光の測定を高い精度にすることを目的とするが、使用形態はこれに限定しない。

他の方法として、検出バンドの光学的な特徴を受光素子３２から電気的に測定し、そのデータを用いて定量的な測定及び計算を行う。例えば、光源が５５５ｎｍの波長の光を出す緑色ＬＥＤだとすると、プログラム上でのＲＧＢのコードは、Ｒ６０、Ｇ２０２０、Ｂ０の値となる。それに対し、補色を計算すると、Ｒ’２０２、Ｇ’６０、Ｂ’２６２となり、ＣＣＤで得たデータに関してこの値の波長強度を測定することで、担体（バッキングシート）４（流路）中の捕捉抗体の量が光の吸収強度に比例するため、検出強度を測定することができる。また、カラーコードにおける補色計算は、ＣＭＹＫ、ＨＳＶ、ＸＹＺ、ＨＳＬ、ＬＡＢなどの形式もあるが、これらに限らない。

担体（バッキングシート）が平行に複数配置されているため、すなわち、複数の流路構造をしているため、多項目の検査が行えることを特徴とし、その一方で、各々の流路で同じ種類の特異的結合物質と光学特性が異なる標識物質を結合した物質を用いて検査を行うと、光学特性の変化を測定し、定量的な解析が可能となる。

取得されたデータに基づく情報解析は、主に２つの段階に分けられる。第１段階では、疾患のマーカータンパク質の測定量補正を行う。得られた血液が少量の場合でも正確にタンパク質定量を行うため、複数の検出ポイントで得られた同一マーカータンパク質の測定量と、疾患有無に関わらず存在量が変化しない標準タンパク質の測定量を用いて補正を行う。第２段階では、補正された複数タンパク質の量データを、独自に開発した疾患リスク予測データベースと照合し、疾患リスク型とその程度、適切な対処方法を予測する。本解析では、従来の疾患に関わる個別マーカータンパク質の存在量より独立に疾患リスクを予測する方法ではなく、複数のタンパク質の存在量を用いて多変量解析を用いて、網羅的に疾患リスクの予測を行う。複数のタンパク質の存在量を加味することで、疾患のより詳細なタイプ、程度を明らかにし、適切な対処に向けたコンサルティングが可能となる。得られた特定結果は医療機関での診断結果と合わせ、データベースに蓄積される。これにより、予測解析を繰り返すことで予測精度が向上する。

従来のイムノクロマトアッセイ法では、約５ｍｍの幅の大きさの担体（流路）を作り、その上に一定量の反応溶液を滴下したり、小さな形状でスポット上に反応溶液を滴下したりしている。しかしながら、この手法では毛細管現象で反応溶液が広まってしまうため、一つの検査流路上に多くの反応溶液を滴下したりすることは困難であるため、集積化及び小型化が難しい。

しかしながら、本発明による血液分析カートリッジは、担体（流路）の幅が０．０１〜１ｍｍであるため、従来の毛細管現象を用いたイムノクロマトアッセイと比べて、媒体の容量が少なく、流路で溜まって無駄になるサンプルの量が減るため、従来よりも少ないサンプル量で測定することができる。

また、イムノクロマトアッセイ法では、検査カートリッジの担体（バッキングシート）は一本の長方形型のセンサーとして構成されている。そのため、担体（バッキングシート）内で抗原抗体反応が起こると、バンド上の発色が起こる領域が、一方向に伸びるため、光学系の移動や補正が必要である。一方、第１の実施の形態にかかる検査カートリッジ、及び、検査装置では、担体（バッキングシート）の一部のみが抗原抗体反応で発色するため、光学系の移動を必要とせずに検査することが可能となる。

（変形例）
本実施の形態の検査カートリッジ１の構成のうち、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の構成（流路）を異ならせることが可能である。

図９は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の構成（流路）の変形例を示す図である。図９では、コンジュゲートパッド３には、担体（バッキングシート）４が１つだけ接続され、途中から４つに分岐している。４つに分岐した各端に４つの吸収パッド５がそれぞれ接続されている。

図１０は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の構成（流路）の他の変形例を示す図である。図９では、コンジュゲートパッド３には、担体（バッキングシート）４が１つだけ接続され、途中から４つに分岐している。担体（バッキングシート）４は、コントロールライン１５の先で再び１つに合流し、その端に１つの吸収パッド５が接続されている。

図１１は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の構成（流路）の他の変形例を示す図である。図１１は、図９と同様に、コンジュゲートパッド３に、担体（バッキングシート）４が１つだけ接続され、途中から４つに分岐しているが、担体（バッキングシート）４が分岐する前の部分が図９に比べて長く形成されている。４つに分岐した各端に４つの吸収パッド５がそれぞれ接続されている。

図１２は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の構成（流路）の他の変形例を示す図である。図１２では、コンジュゲートパッド３に、担体（バッキングシート）４が２つ接続されている。そして、１つの担体（バッキングシート）４が途中から３つに分岐している。１つの担体（バッキングシート）４の端には１つの吸収パッド５が接続され、３つに分岐した担体（バッキングシート）４の各端に３つの吸収パッド５がそれぞれ接続されている。

図１３は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の構成（流路）の他の変形例を示す図である。図１３では、４つのサンプルパッド２に４つのコンジュゲートパッド３が接続され、４つのコンジュゲートパッド３に、４つの担体（バッキングシート）４が接続されている。そして、４つの担体（バッキングシート）４の端には１つの吸収パッド５が接続されている。

図１４は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、及び、吸収パッド５の構成の他の変形例（流路）を示す図である。図１４では、１つのコンジュゲートパッド３に、一つの担体（バッキングシート）４が接続され、その後、担体（バッキングシート）４は渦巻きを形成し渦巻きの中心へと延びている。担体（バッキングシート）４には、４つの検査ライン１４と４つのコントロールライン１５が順番に形成されており、中心部にある一端に吸収パッド５が接続されている。渦巻き形状にすることで、少ない面積と容量で、血液やその他反応溶液を吸収することができるため、余分な溶液がチップから漏れだすのを防ぐことができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と比べて、検査カートリッジの構成が異なっている。第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる検査カートリッジの構成のうち、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図１５は、第２の実施の形態にかかる検査カートリッジの平面図、図１６は、図１５の検査カートリッジの内部構造の平面図、図１７は、図１５の検査カートリッジのＡ−Ａ線視断面図である。第２の実施の形態にかかる検査カートリッジ４１は、抗原抗体反応等を用いて、検体サンプル内に含まれる被験物質を、光学的、磁気的、又は、電気的に測定する。

検査カートリッジ４１は、サンプルパッド２、コンジュゲートパッド３、担体（バッキングシート）４、吸収パッド５、検体サンプル導入口６、開口部７、液体パック８、流路９、集積回路１０、集積回路制御用配線１１、検査ライン測定用電気配線１２、液体パックバルブ制御用電気配線１３を備えて構成されている。担体（バッキングシート）４は、検査ライン１４、及び、コントロールライン１５を含む。液体パック８は、圧縮空気パック１６及び液体パックバルブ１７を内蔵している。

検査カートリッジ４１は、第１の実施の形態の検査カートリッジ１が集積回路１０を中心に左右対称に２つ並んだ配置をしている。従って、集積回路１０以外は、全ての構成要素が検査カートリッジ１の２倍存在している。

そして、検査カートリッジ４１の一方の端を検査装置１８に装着した（差し込んだ）後、第１の実施の形態で説明した検査が行われる。検査終了後、検査カートリッジ４１を検査装置１８から抜き、検査カートリッジ４１のもう一方の端を検査装置１８に再び装着することにより、第１の実施の形態で説明した検査が再び行われる。

第２の実施の形態にかかる検査カートリッジ、及び、検査装置によれば、検査カートリッジ上に、両端に検査する部分が２つあるので、片方の検査部分の測定をした後に、差し替えて反対側の検査部分を測定することができる。そのため、一つの検査カートリッジで多くの検査を行うことが可能となる。

第１〜第２の実施の形態では、担体（バッキングシート）の数は４つであるが、被験物質を測定することで出来る範囲で、任意に設定することが可能である。

第１〜第２の実施の形態にかかる検査カートリッジは、酵素結合免疫吸着法（以下、ＥＬＩＳＡ法）を基とし、直接法やサンドイッチ法、吸着法など手法についてはこれに限定しない。また、ＤＮＡやｃＤＮＡ（相補的ＤＮＡ）やＤＮＡ、ＲＮＡ等をハイブリダイゼーション法によって測定も行うことができ、被験物質はこれらに限らない。

１、４１ 検査カートリッジ
２ サンプルパッド
３ コンジュゲートパッド
４ 担体（バッキングシート）
５ 吸収パッド
６ 検体サンプル導入口
７ 開口部
８ 液体パック
９ 微小流路
１０ 集積回路
１１ 集積回路制御用配線
１２ 検査ライン測定用電気配線
１３ 液体パックバルブ制御用電気配線
１４ 検査ライン
１５ コントロールライン
１６ 圧縮空気パック
１７ 液体パックバルブ
１８ 検査装置
１９ 制御ユニット
２０ 情報端末接続部
２１ 無線通信モジュール
２２ 赤外線通信モジュール
２３ マイク
２４ 指紋センサー
２５ 記録部
２６ 情報処理ユニット
２７ 情報表示部
２８ バッテリーユニット
２９ 発光素子
３０ レンズ
３１ フィルタ
３２ 受光素子
３３ 光学補正シート
３４ 電気化学測定処理ユニット
３５ 磁気センサー
３６ 昇圧ユニット
３７ 電気コネクタ

Claims (11)

1. 被験物質が含まれている検体サンプルを吸収するサンプルパッドと、
   前記サンプルパッドに接続され、前記被験物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質と、前記被験物質と前記第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質とが固定されているコンジュゲートパッドと、
   前記コンジュゲートパッドに接続され、前記被験物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が、その一部に固定されている担体と、を備え、
   前記担体が複数存在すること、
   を特徴とするイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
2. 複数の前記担体の少なくとも１つが複数に分岐すること、
   を特徴とする請求項１に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
3. 前記サンプルパッド、及び、前記コンジュゲートパッドが複数存在すること、を特徴とする請求項１または２に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
4. 被験物質が含まれている検体サンプルを吸収するサンプルパッドと、
   前記サンプルパッドに接続され、前記被験物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質と、前記被験物質と前記第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質とが固定されているコンジュゲートパッドと、
   前記コンジュゲートパッドに接続され、前記被験物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が、その一部に固定されている担体と、を備え、
   前記担体が複数に分岐すること、
   を特徴とするイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
5. 被験物質が含まれている検体サンプルを吸収するサンプルパッドと、
   前記サンプルパッドに接続され、前記被験物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質と、前記被験物質と前記第１の特異的結合物質との結合を認識するための標識物質とが固定されているコンジュゲートパッドと、
   前記コンジュゲートパッドに接続され、前記被験物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が、その一部に固定されている担体と、を備え、
   前記第２の特異的結合物質が固定されている部分が複数存在すること、
   を特徴とするイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
6. 前記担体が、渦巻き状であること、を特徴とする請求項５に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
7. 前記担体の幅は、０．０１〜１ｍｍであること、を特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
8. 前記分岐した部分の幅は、０．０１〜１ｍｍであること、を特徴とする請求項２または４に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
9. 前記担体を通過した検体サンプルを吸収する吸収パッドをさらに備えたこと、を特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジが複数存在すること、を特徴とするイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のイムノクロマトアッセイ用検査カートリッジが装着される、イムノクロマトアッセイ用検査装置。

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