JP2001159631A - 多孔質材、それを用いた検出装置および検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 量の制限を受けず、感度が高い多孔質材を提
供する。 【解決手段】 上流部から下流部へ液体がクロマト的に
移動する多孔質材であって、下流部におけるクロマト的
流れの途中に、液体試料中に含まれる被検物質を直接的
または間接的に捕捉する捕捉部１１を設け、捕捉部の孔
径は、他の部分の孔径より小さい。クロマト的流動を意
図的に不均一にし、捕捉部において、局所的に流動の一
部を妨害し、被検物質を捕捉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体試料（尿、血
清などの液体）内における被検物質の存否を、多孔質材
の孔径の大小を利用して検出する多孔質材、それを用い
た検出装置および検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体中に含まれる目的物質を、孔径が均
一な多孔質材を用いて、孔径の大きさに対応させてろ過
分離する技術は、従来から存在する。このような技術
は、大量の目的物質の分離、濃縮などには有用である
が、液体試料の中などに存在する少量の物質の有無を検
出する場合には不向きである。

【０００３】また、液体試料などの中に存在する少量の
物質の有無を検出する手法として、異なる孔径を有する
複数の多孔質材を、垂直方向に重ね合わせて、上下方向
に液体試料を通過させ目的物質を捕捉、検出する技術も
ある。しかし、このような技術では、検出面積が広くな
り、多くの試料が必要になるだけでなく、上流側の多孔
質材が観察を邪魔するため、これを取り除いて観察する
必要があり、その手間が発生する。なお、この技術は、
重力による液体の移動を利用している。

【０００４】また、液体試料などの中に存在する少量の
物質の有無を検出するには、免疫クロマト法がある。こ
れは、液体試料をクロマト的に移動させ、その途中で分
離捕捉を行い、被検物質が捕捉されたか否かを観察する
ことが非常に簡単で有用な手段である。この手法による
従来の検出装置では、被検物質に対する特異反応成分
を、多孔質材（メンブレン）に、移動できないように結
合（固定）させていた。そして、被検物質を、多孔質材
に固定された特異反応成分と結合させることにより、多
孔質材に被検物質を捕捉し、検出を行っていた。

【０００５】ところが、このような構成によると、多孔
質材に結合できる特異反応成分の量（特異反応成分の多
孔質材への吸着量）には限界があるので、感度が制限さ
れたり、検出量にばらつきが発生するという問題点があ
った。

【０００６】また、この種の検出法に用いられる多孔質
材は、クロマト的な流動を一定にすることのみに着目し
て構成されており、必然的に、多孔質材の孔径は一様と
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の事情に鑑みて、
本発明は、少量の物質の検出に適し、上流側の多孔質材
を取り除く必要がなく、しかも、高感度で検出量のばら
つきの少ない多孔質材、これを用いた検出装置および検
出方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の多孔質材では、
下流部におけるクロマト的流れの途中に、液体試料中に
含まれる被検物質を、直接的または間接的に捕捉する捕
捉部を含み、捕捉部の孔径は、他の部分の孔径より小さ
くした。

【０００９】この構成により、被検物質の検出感度を向
上できるとともに、検出量のばらつきを少なくできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１記載の多孔質材では、下
流部におけるクロマト的流れの途中に、液体試料中に含
まれる被検物質を、直接的または間接的に捕捉する捕捉
部を設け、捕捉部の孔径は、他の部分の孔径より小さく
した。

【００１１】このように、捕捉部の孔径を、他の部分の
孔径より小さくしているため、液体のクロマト的移動は
一定でなくなる。即ち、上流部をクロマト的に移動して
きた物質のうち、捕捉部の孔径より大きな物質は、捕捉
部を通過できず、捕捉される。また、孔径よりも小さな
物質は、捕捉部を通過する。これにより、被検物質また
は被検物質に所定粒子を結合させたものは、捕捉部に捕
捉される。

【００１２】即ち、従来の検出装置のように、多孔質材
に固定した特異反応成分に依存しないので、特異反応成
分の結合量の制限を受けることがなく、検出感度の向上
を図ることができるとともに、検出量のばらつきを少な
くできる。

【００１３】請求項２記載の多孔質材では、捕捉部は、
下流部の特定箇所に、粒子を埋め込むことにより形成さ
れる。粒子を埋め込むことにより、捕捉部の孔径を局所
的に小さくできる。

【００１４】請求項３記載の多孔質材では、捕捉部は、
下流部の特定箇所を溶剤処理することにより形成され
る。溶剤処理することにより、捕捉部の孔径を局所的に
小さくできる。

【００１５】請求項４記載の多孔質材では、上流部は第
一の部材からなり、下流部は、第二の部材からなり、第
一の部材は、第二の部材よりも孔径が大きく、第一の部
材は、第二の部材に接合され、この接合箇所が、捕捉部
となる。第一、第二の部材を接合することにより、捕捉
部の孔径を局所的に小さくできる。

【００１６】次に、図面を参照しながら、本発明の実施
の形態について説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
る検出装置の側面図、図２は、同平面図である。図１お
よび図２に示すように、実施の形態１における検出装置
は、液体試料添加部１、粒子塗布パッド３およびメンブ
レン５からなる。メンブレン５は、上流部７および下流
部９からなる。メンブレン５の下流部９には、液体試料
に含まれる被検物質を捕捉する捕捉部１１が設けられ
る。

【００１７】液体試料添加部１は、多孔質材からなる。
粒子塗布パッド３は、多孔質材からなり、例えば、ガラ
ス繊維コンジュゲートパッドを用いることができる。粒
子塗布パッド３には、標識物質および検出に影響しない
粒子が塗布されている。後で詳述するが、標識物質およ
び検出に影響しない粒子は、液体試料に含まれる被検物
質と結合して、反応生成物となる。粒子塗布パッド３に
おいては、液体試料、標識物質、検出に影響しない粒子
および反応生成物の移動が可能である。標識物質は、着
色されており、粒子塗布パッド３、メンブレン５および
捕捉部１１を容易に通過するサイズとなっている。この
ような条件の下で、標識物質としては、例えば、粒径が
０．０２μｍ〜０．５μｍの金コロイドまたは着色ラテ
ックスを用いることができる。検出に影響しない粒子
は、粒子塗布パッド３およびメンブレン５（捕捉部１１
を除く）は通過するが、捕捉部１１は、通過できないサ
イズである。このような条件の下で、検出に影響しない
粒子としては、例えば、粒径が０．５μｍ〜５μｍの白
ラテックスを用いることができる。

【００１８】メンブレン５（捕捉部１１除く）の孔径
（実質的ポアサイズ）は、液体試料、標識物質、検出に
影響しない粒子および反応生成物の移動を可能にするサ
イズである。このような条件の下で、メンブレン５とし
ては、孔径が、検出に影響しない粒子の粒径以上（１μ
ｍ〜２０μｍなど）のものを用いることができる。な
お、メンブレン５は、多孔質材の一つの例であり、その
他の多孔質材を用いることができる。

【００１９】メンブレン５の特定箇所に、粒子を塗布
し、固定することで（粒子を埋め込むことで）、メンブ
レン５の特定箇所の孔径を、特定箇所を除くメンブレン
５の孔径より小さくして、この特定箇所を捕捉部１１と
している。このような手法で、捕捉部１１の孔径は、液
体試料および標識物質は通過できるが、検出に影響しな
い粒子および反応生成物は通過できないサイズとなって
いる。このような条件の下で、メンブレン５に塗布、固
定する粒子としては、例えば、粒径が０．５μｍ〜３μ
ｍの白ラテックスを用いることができ、粒径が０．５μ
ｍ〜５μｍの粒子を捕捉できるようにする。

【００２０】次に、検出方法について説明する。まず、
液体試料を液体試料添加部１に添加する。そして、液体
試料は、液体試料添加部１を矢印Ａ方向にクロマト的に
移動し、粒子塗布パッド３へ流入する。粒子塗布パッド
３において、液体試料は、標識物質および検出に影響し
ない粒子とともに矢印Ｂ方向にクロマト的に移動する。
この時、液体試料に被検物質が存在していれば、標識物
質および検出に影響しない粒子は、被検物質と反応し
（結合し）、反応生成物となる。

【００２１】図３は、このようにして生成された反応生
成物の模式図である。図３に示すように、被検物質１３
は、標識物質１５および検出に影響しない粒子１７と結
合し、反応生成物となっている。

【００２２】液体試料に被検物質１３が存在している場
合において、粒子塗布パッド３からメンブレン５へ流入
してきた反応生成物は、矢印Ｃ方向にクロマト的に移動
し、捕捉部１１に捕捉される。なぜなら、捕捉部１１の
孔径は、反応生成物に含まれる検出に影響しない粒子の
粒径より小さいからである。そして、反応生成物は、標
識物質１５により着色されているので、反応生成物が捕
捉されたこと、すなわち、液体試料に被検物質１３が存
在することを肉眼で確認できる。なお、液体試料、反応
生成物とならない標識物質１５および検出に影響しない
粒子１７も、メンブレン５においてクロマト的に移動す
る。

【００２３】一方、液体試料に被検物質１３が存在して
いない場合は、粒子塗布パッド３からメンブレン５へ流
入してきた液体試料、標識物質１５および検出に影響し
ない粒子１７は、矢印Ｃ方向にクロマト的に移動する。
そして、検出に影響しない粒子１７は、捕捉部１１に捕
捉される。なぜなら、検出に影響しない粒子１７の粒径
は、捕捉部１１の孔径より大きいからである。この場
合、検出に影響しない粒子１７は無色であるため、捕捉
部１１にサインは現れない。液体試料および標識物質１
５は、捕捉部１１を通過し流れ去る。なぜなら、標識物
質１５の粒径は、捕捉部１１の孔径より小さいからであ
る。

【００２４】以上のように、本発明の実施の形態１にお
いては、メンブレン５（捕捉部１１を除く）の孔径を捕
捉部１１の孔径より大きくしている。すなわち、メンブ
レン５の孔径を反応生成物が通過できる大きさにし、メ
ンブレン５の特定箇所に粒子を固定することで、捕捉部
１１を設け、捕捉部１１の孔径を、標識物１５の粒径よ
り大きくするとともに、反応生成物のサイズより小さく
している。このような孔径の小さい捕捉部１１を設ける
ことによって、被検物質１３を含む反応生成物を捕捉し
ている。したがって、従来の検出装置のように、特異反
応成分に依存しないから、特異反応成分の結合量の制限
を受けることがなく、検出感度の向上を図ることができ
るとともに、検出量のばらつきを少なくできる。

【００２５】また、メンブレン５の特定箇所に捕捉部１
１を設けているため、捕捉部１１の面積を小さくするこ
とができ、被検物質が少量であるときも、明瞭なサイン
が得られる。捕捉部１１は、外部に露呈しているから、
別段メンブレンを剥がす必要はなく、検出結果を外部か
ら容易に観察できる。さらに、被検物質１３、標識物質
１５および検出に影響しない粒子１７を結合させた反応
生成物を捕捉するので、被検物質が、無色で、捕捉部１
１の孔径より小さい場合でも、検出が可能である。

【００２６】次に、実施の形態１における検出装置を用
いた第一の実験の結果を示す。なお、この実験は、色彩
および粒径の異なる二種類の着色粒子の混合溶液を用い
て、実施の形態１における検出装置が、上述した機能を
果たすかどうかを確認するためのものであり、実際に、
検出装置の検出の対象となる液体試料を用いているわけ
ではない。実際に、検出装置の検出の対象となる液体試
料を用いた実験の結果は後述する。

【００２７】少なくとも５μｍ程度の粒子をクロマト的
に移動させることができるニトロセルロースメンブレン
（メンブレン５に相当し、商標名がＳＸＨＦであるミリ
ポア社のニトロセルロースメンブレンを使用）に、１５
％（１０〜２０％が可能）のポリスチレン性白ラテック
ス（粒径２．２μｍ（０．５μｍ〜５μｍが可能））溶
液を、１ｃｍ当たり約１．３μｌの量でライン状に塗
布、乾燥し吸着固定させ、ライン幅約１ｍｍで、メンブ
レン５の実質的孔径を小さくして、捕捉部１１を形成し
た。このニトロセルロースメンブレンを、粒子などの吸
着を防ぐため、０．５％のカゼインを含む溶液に３０分
程度漬け込み、処理した。これを、乾燥後、約５ｍｍ×
３５ｍｍに切断した。

【００２８】このような処理をしたニトロセルロースメ
ンブレンにおいて、０．６μｍの粒径を持つ着色粒子
（ポリスチレン性ブルーラテックス）と、０．０４μｍ
程度の粒径を持つ金コロイド粒子との混合溶液を、クロ
マト的に移動させた。混合溶液を十分に展開させた後、
ポリスチレン性白ラテックスを固定した部分（捕捉部１
１に相当）を観察したところ、着色粒子（ポリスチレン
性ブルーラテックス）のみが捕捉されて、青いラインが
現れていた。一方、金コロイド粒子は、捕捉されずに流
れたため、金コロイド由来の赤いラインは形成されなか
った。以上の結果、０．０４μｍ程度の粒径を持つ金コ
ロイド粒子は捕捉されず、０．６μｍの粒径を持つ着色
粒子は捕捉され、容易に検出できることが確認された。

【００２９】次に、実際に、検出装置の検出の対象とな
る液体試料を用いた第二の実験の結果を示す。粒径が
０．６μｍ（０．５μｍ〜５μｍが可能）のポリスチレ
ン性白ラテックス（検出に影響しない粒子１７に相当）
に抗βーｈＣＧ抗体を結合させ、粒径が０．０４μｍ
（０．０２μｍ〜０．５μｍが可能）の金コロイド粒子
（標識物質１５に相当）に抗ｈＣＧ抗体を結合させた。
結合の要領は、常法にしたがった。

【００３０】次に、少なくとも１０μｍ程度の粒子をク
ロマト的に移動させることができるガラス繊維（粒子塗
布パッド３に相当）を、５ｍｍ×１０ｍｍに切断して、
上記の抗βーｈＣＧ抗体結合ポリスチレン性白ラテック
スと、抗ｈＣＧ抗体結合金コロイド粒子とを適量混合
し、塗布して乾燥させた。このガラス繊維（粒子塗布パ
ッド３に相当）と、上述した第一の実験と同じ方法で得
られたニトロセルロースメンブレン（メンブレン５に相
当）とを３ｍｍ程度重なるように接触させ、テープで貼
り合わせて、５ｍｍ幅のストリップとした。

【００３１】８０μｌのｈＣＧを含む陽性試料を、ガラ
ス繊維（粒子塗布パッド３に相当）下端から吸収させ、
５分後に、捕捉部１１において金コロイド由来の発色を
観察した。ｈＣＧを含む試料では、５０ｍｌＵ／ｍｌ〜
１００００００ｍｌＵ／ｍｌの範囲で発色が現れ、よっ
て、陽性と判定された。一方、８０μｌのｈＣＧを含ま
ない陰性試料をガラス繊維（粒子塗布パッド３に相当）
下端から吸収させたが、捕捉部１１に発色は観察できな
かった。ｈＣＧを含まない試料については、陰性と判定
された。

【００３２】次に実施の形態１における検出装置の第１
変形例について説明する。実施の形態１における検出装
置では、被検物質１３が、捕捉部１１の孔径より小さ
く、かつ、無色の場合を対象としたが、第１変形例で
は、被検物質が、捕捉部１１の孔径より小さく、かつ、
有色の場合を対象とする。

【００３３】第１変形例が、上述の実施の形態１におけ
る検出装置と異なるのは、粒子塗布パッド３だけであ
る。第１変形例では、粒子塗布パッド３には、検出に影
響しない粒子１７だけが、塗布されている。すなわち、
第１変形例では、実施の形態１における検出装置と比較
して、標識物質１５が存在しないだけで、その他の構成
は同じであり、粒子塗布パッド３、検出に影響しない粒
子１７、メンブレン５および捕捉部１１の条件も同じで
ある。

【００３４】次に、第１変形例における検出方法につい
て、主に、上述した検出方法と比較して異なる部分を説
明する。なお、第１変形例における矢印Ｂ、Ｃ方向につ
いては、図１と同様であるので、図１を参照されたい。

【００３５】粒子塗布パッド３において、液体試料は、
検出に影響しない粒子とともに矢印Ｂ方向にクロマト的
に移動する。この時、液体試料に被検物質が存在してい
れば、検出に影響しない粒子は、被検物質と結合し、反
応生成物となる。

【００３６】図４は、このようにして生成された反応生
成物の模式図である。図４に示すように、被検物質１８
は、検出に影響しない粒子１７と結合し、反応生成物と
なっている。

【００３７】液体試料に被検物質１８が存在している場
合においては、粒子塗布パッド３からメンブレン５へ流
入してきた反応生成物は、矢印Ｃ方向にクロマト的に移
動し、捕捉部１１に捕捉される。なぜなら、捕捉部１１
の孔径は、反応生成物に含まれる検出に影響しない粒子
の粒径より小さいからである。そして、被検物質１８
は、有色であるため、反応生成物が捕捉されたこと、す
なわち、液体試料に被検物質１８が存在することを肉眼
で確認できる。

【００３８】以上のような第１変形例は、捕捉部１１の
孔径を他の部分の孔径より小さくすることで、被検物質
を検出するため、実施の形態１における検出装置と同様
の効果を奏する。また、粒径が捕捉部１１の孔径より大
きい粒子１７と、被検物質とを結合させた反応生成物を
捕捉するので、被検物質の粒径が、捕捉部１１の孔径よ
り小さい場合でも、被検物質の検出が可能となる。

【００３９】次に実施の形態１における検出装置の第２
変形例について説明する。実施の形態１における検出装
置では、被検物質１３が、捕捉部１１の孔径より小さ
く、かつ、無色の場合を対象としたが、第２変形例で
は、被検物質が、捕捉部１１の孔径より大きく、かつ、
有色の場合を対象とする。

【００４０】図５は、実施の形態１における検出装置の
第２変形例の平面図である。なお、図１と同一の部分に
ついては、同一の符号を付している。図５に示すよう
に、第２変形例は、メンブレン５により構成され、メン
ブレン５は、上流部７および下流部９を有する。メンブ
レン５の下流部９には、捕捉部１１が設けられている。

【００４１】第２変形例が、上述の実施の形態１におけ
る検出装置と異なるのは、粒子塗布パッド３および液体
試料添加部１を有しないことと、捕捉部１１の孔径を、
被検物質の粒径より小さくしてあることである。なお、
第２変形例においても、図１に示すような液体試料添加
部１を設けることもできる。粒子塗布パッド３が不要な
のは、被検物質の粒径が、捕捉部１１の孔径をより大き
く、かつ、被検物質が有色であるため、捕捉部１１で被
検物質を捕捉でき、被検物質が捕捉されたことを肉眼で
確認できるからである。その他の構成については、第２
変形例は、実施の形態１における検出装置と同様であ
る。第２変形例における検出方法についても、反応生成
物ではなく被検物質が、そのまま捕捉部１１に捕捉され
る点を除けば、上述した実施の形態１における検出方法
と同様である。

【００４２】なお、上述した第２変形例においては、被
検物質は、捕捉部１１に捕捉された時、肉眼で直接観察
できる有色物質であったが、そうでない場合は、前もっ
て処理するなどして、着色・染色したり、蛍光や発光な
どの手段によるセンシングなどで検出することもでき
る。

【００４３】以上のような第２変形例は、捕捉部１１の
孔径を他の部分の孔径より小さくすることで、被検物質
を検出するため、実施の形態１における検出装置と同様
の効果を奏する。

【００４４】次に実施の形態１における検出装置の第３
変形例について説明する。実施の形態１における検出装
置では、粒子塗布パッド３を設け、これに標識物質１５
および検出に影響しない粒子１７を塗布し、粒子塗布パ
ッド３におけるクロマト的流れの中で、被検物質１３
と、標識物質１５と、検出に影響しない粒子１７とを反
応させ、反応生成物を作っていたが、第３変形例では、
粒子塗布パッド３を設けずに、検出装置の外部で、反応
生成物を作り、これを検出装置に添加するものである。
この第３変形例は、実施の形態１における検出装置と同
様に、被検物質が、捕捉部の孔径より小さく、かつ、無
色の場合を対象とする。

【００４５】図６は、実施の形態１における検出装置の
第３変形例の平面図である。なお、図１と同一の部分に
ついては、同一の符号を付している。図６に示すよう
に、第３変形例は、メンブレン５により構成され、メン
ブレン５は、上流部７および下流部９を有する。メンブ
レン５の下流部９には、捕捉部１１が設けられている。
メンブレン５および捕捉部１１の構成および条件は、図
１に示した実施の形態１における検出装置のメンブレン
５および捕捉部１１と同じである。また、標識物質およ
び検出に影響しない粒子の条件も実施の形態１における
検出装置の場合と同じである。なお、図１に示したよう
に、液体試料添加部１を、メンブレン５の上流部７に接
続することもできる。

【００４６】次に、第３変形例における検出方法につい
て、主に、実施の形態１における検出装置の場合と比較
して異なる部分を説明する。図６に示すように、まず、
試験管などの容器２０において、液体試料１９と、検出
に影響しない粒子１７と、標識物質１５とを混合する。
この時、液体試料に被検物質が存在すれば、図３に示す
ような反応生成物が作られる。このように、被検物質が
無色の時は、化学反応や免疫反応などで、標識物質１５
と結合させたり、発色させたりする。一方、液体試料に
被検物質が存在しなければ、反応生成物は作られない。
このような容器２０において作った混合液を、メンブレ
ン５の上流部７に添加する。そして、メンブレン５にお
いて、この混合液は、クロマト的に矢印Ｃ方向に移動す
る。

【００４７】液体試料に被検物質が存在すれば、反応生
成物に含まれる検出に影響しない粒子の粒径は、捕捉部
１１の孔径より大きいので、反応生成物が、捕捉部１１
に捕捉され、サインがあらわれる。液体試料に被検物質
が存在しなければ、標識物質１５は、捕捉部１１を通過
し、無色の検出に影響しない粒子１７だけが、捕捉部１
１に捕捉される。なお、混合液が、メンブレン５の上流
部７に添加された後の検出機構は、実施の形態１におけ
る検出装置において、液体試料、反応生成物、標識物質
および検出に影響しない粒子が、メンブレン５の上流部
７に流入した後の検出機構と同じである。

【００４８】以上のような第３変形例は、捕捉部１１の
孔径を他の部分の孔径より小さくすることで、被検物質
を検出するため、実施の形態１における検出装置と同様
の効果を奏する。

【００４９】次に実施の形態１における検出装置の第４
変形例について説明する。上述の第３変形例は、実施の
形態１における検出装置と同様に、被検物質が、捕捉部
の孔径より小さく、かつ、無色の場合を対象としたが、
第４変形例は、被検物質が、捕捉部の孔径より小さく、
かつ、有色の場合を対象とする。

【００５０】第４変形例が、第３変形例と異なる点につ
いて説明する。第３変形例では、図６に示すように、試
験管などの容器２０において、液体試料１９と、検出に
影響しない粒子１７と、標識物質１５とを混合するのに
対して、第４変形例では、試験管などの容器において、
液体試料と、検出に影響しない粒子とを混合する点で、
両者は異なる。したがって、第４変形例では、液体試料
に被検物質が存在すれば、図４に示すような反応生成物
が作られる。その他の構成や検出方法については、第３
変形例と同じである。

【００５１】以上のような第４変形例は、メンブレンの
上流部に設けられた捕捉部の孔径を他の部分の孔径より
小さくすることで、被検物質を検出するため、実施の形
態１における検出装置と同様の効果を奏する。また、被
検物質および検出に影響しない粒子を結合させた反応生
成物を捕捉するので、被検物質が、捕捉部１１の孔径よ
り小さい場合でも、検出が可能である。

【００５２】次に、実施の形態１における検出装置、第
１変形例、第２変形例、第３変形例および第４変形例
が、具体的にどのように利用されるかを、例を挙げなが
ら説明する。

【００５３】まず、第２変形例（被検物質の粒径が、捕
捉部１１の孔径より大きく、かつ、有色の場合が対象）
の利用性について説明する。上述の第１および第２の実
験は、第２変形例にも同様に適用できる。ただし、第２
変形例には、粒子塗布パッド３に相当するものはない。
上述の第１および第２の実験におけるニトロセルロース
メンブレンの処理条件、ならびに、上述の第１および第
２の実験で用いたニトロセルロースメンブレンおよびポ
リスチレン性白ラテックスは、一つの例に過ぎず、これ
らの素材や処理条件を変化せることにより、捕捉部１１
で捕捉できる物質のサイズおよび、捕捉せず通過できる
物質のサイズは、ある程度自由に設定できる。

【００５４】したがって、液体試料に、不溶性の粒子
（例えば、植物の胞子、粉体顔料など）、血球成分、コ
コアまたは小麦粉などが含まれている場合、これらのサ
イズに応じて、液体試料添加部１、粒子塗布パッド３お
よびメンブレン５の素材、ならびに捕捉部１１の孔径を
設定すれば、容易に捕捉部１１において、被検物質（目
的物質）が、捕捉・分離され、その存在が明らかにな
る。また、少量の被検物質（目的物質）を、捕捉部１１
に濃縮させることも可能である。さらに、捕捉部１１に
は、明らかなサイン（捕捉部１１の形状によるが、例え
ば、ライン状やスポット状のサイン）が現れるため、判
定が非常に容易である。また、被検物質が、直接肉眼で
観察できない場合は、前もって処理したり、染色したり
することもできる。

【００５５】次に、第１変形例および第４変形例（被検
物質の粒径が、捕捉部１１の孔径より小さく、かつ、有
色の場合が対象）の利用性について説明する。例えば、
蛋白などの生体成分を検出する際に、生体成分を、粒径
が捕捉部１１の孔径より大きい粒子と特異的に反応させ
ることにより、捕捉部１１において生体成分を分離・濃
縮することが可能となる。

【００５６】なお、上述の第１および第２の実験は、第
１変形例および第４変形例にも同様に適用できる。ただ
し、第４変形例には、粒子塗布パッド３に相当するもの
はない。上述の第１および第２の実験におけるニトロセ
ルロースメンブレンの処理条件、ならびに、上述の第１
および第２の実験で用いたニトロセルロースメンブレ
ン、ガラス繊維およびポリスチレン性白ラテックスは、
一つの例に過ぎず、これらの素材や処理条件を変化せる
ことにより、捕捉部１１で捕捉できる物質のサイズおよ
び、捕捉せず通過できる物質のサイズは、ある程度自由
に設定できる。

【００５７】次に、実施の形態１における検出装置およ
び第３変形例（被検物質の粒径が、捕捉部１１の孔径よ
り小さく、かつ、無色の場合が対象）の利用性について
説明する。例えば、蛋白などの生体成分を検出する際
に、生体成分を、粒径が捕捉部１１の孔径より大きい粒
子および標識物質（色素や着色粒子、酵素など）と特異
的に反応させることにより、生体成分の検出が可能とな
る。このように、生物化学的または免疫的な検出が容易
に実施できる。

【００５８】なお、上述の第１および第２の実験は、第
３変形例にも同様に適用できる。ただし、第３変形例に
は、粒子塗布パッド３に相当するものはない。上述の第
１および第２の実験におけるニトロセルロースメンブレ
ンの処理条件、ならびに、上述の第１および第２の実験
で用いたニトロセルロースメンブレン、ポリスチレン性
白ラテックスおよび金コロイド粒子は、一つの例に過ぎ
ず、これらの素材や処理条件を変化せることにより、捕
捉部１１で捕捉できる物質のサイズおよび、捕捉せず通
過できる物質のサイズは、ある程度自由に設定できる。

【００５９】（実施の形態２）図７は、本発明の実施の
形態２における検出装置の側面図である。なお、図１と
同一の部分については同一の符号を付している。図７に
示すように、実施の形態２における検出装置は、液体試
料添加部１、粒子塗布パッド３およびメンブレン５から
なる。メンブレン５は、上流部７および下流部９からな
る。メンブレン５の下流部９には、液体試料に含まれる
被検物質を捕捉する捕捉部２１が設けられる。実施の形
態２における検出装置が、実施の形態１における検出装
置と異なるのは、捕捉部２１だけである。したがって、
液体試料添加部１、粒子塗布パッド３、メンブレン５
（捕捉部２１を除く）、標識物質および検出に影響しな
い粒子については、実施の形態１における検出装置の場
合と同じである。また、検出方法についても、実施の形
態１における検出装置の場合と同じである。したがっ
て、実施の形態１における検出装置と異なる部分である
捕捉部２１について詳しく説明する。

【００６０】メンブレン５の特定箇所を有機溶剤（メタ
ノール、アセトンなど）で処理することで、メンブレン
５の特定箇所の孔径を、特定箇所を除くメンブレン５の
孔径より小さくして、この特定箇所を捕捉部２１とす
る。このような手法で、捕捉部２１の孔径は、液体試料
および標識物質は通過できるが、検出に影響しない粒子
および反応生成物は通過できないサイズとなっている。
このような条件を満足するように、有機溶剤としては、
例えば、濃度３０〜５０％のアセトン（特に、濃度４０
〜５０％のアセトン）または濃度９０〜９５％のメタノ
ールなどを用いることができる。

【００６１】以上のように、本発明の実施の形態２にお
いては、メンブレン５（捕捉部２１を除く）の孔径を捕
捉部２１の孔径より大きくしている。すなわち、メンブ
レン５の孔径を反応生成物が通過できる大きさにし、メ
ンブレン５の特定箇所を溶剤処理することで、捕捉部２
１を設け、捕捉部２１の孔径を、標識物の孔径より大き
くするとともに、反応生成物のサイズより小さくしてい
る。このような孔径の小さい捕捉部２１を設けることに
よって、被検物質を含む反応生成物を捕捉している。し
たがって、従来の検出装置のように、被検物質を捕捉す
る手段として、メンブレンに、特異反応成分を移動でき
ないように結合させておらず、特異反応成分の結合量の
制限を受けることがないので、検出感度の向上を図るこ
とができるとともに、検出量のばらつきを少なくでき
る。

【００６２】また、メンブレン５の特定箇所に捕捉部２
１を設けているため、捕捉部２１の面積を小さくするこ
とができ、被検物質が少量であるときも、明瞭なサイン
が得られる。捕捉部２１は、外部に露呈しているから、
別段メンブレンを剥がす必要はなく、検出結果を外部か
ら容易に観察できる。さらに、被検物質、標識物質およ
び検出に影響しない粒子を結合させた反応生成物を捕捉
するので、被検物質が、無色で、捕捉部２１の孔径より
小さい場合でも、検出が可能である。

【００６３】次に、実施の形態２における検出装置を用
いた第三の実験の結果を示す。なお、この実験は、色彩
および粒径の異なる二種類の着色粒子の混合溶液を用い
て、実施の形態２における検出装置が、上述した機能を
果たすかどうかを確認するためのものであり、実際に、
検出装置の検出の対象となる液体試料を用いているわけ
ではない。実際に、検出装置の検出の対象となる液体試
料を用いた実験の結果は後述する。

【００６４】少なくとも５μｍ程度の粒子をクロマト的
に移動させることができるニトロセルロースメンブレン
（メンブレン５に相当し、商標名がＳRＨＦであるミリ
ポア社のニトロセルロースメンブレンを使用）に、溶剤
であるアセトン４５％水溶液（アセトン３０〜５０％水
溶液、または、メタノール９０〜９５％水溶液が可能）
を、１ｃｍ当たり約１．３μｌの量でライン状に塗布
し、ライン幅約１ｍｍで、メンブレン５の実質的孔径を
小さくして、捕捉部２１を形成した。このニトロセルロ
ースメンブレンを、粒子の吸着を防ぐため、０．５％の
カゼインを含む溶液に３０分程度漬け込み、処理した。
これを、乾燥後、約５ｍｍ×３５ｍｍに切断した。

【００６５】このような処理をしたニトロセルロースメ
ンブレンにおいて、０．６μｍの粒径を持つ着色粒子
（ポリスチレン性ブルーラテックス）と、０．０４μｍ
程度の粒径を持つ金コロイド粒子との混合溶液を、クロ
マト的に移動させた。混合溶液を十分に展開させた後、
溶剤処理した部分（捕捉部２１に相当）を観察したとこ
ろ、着色粒子（ポリスチレン性ブルーラテックス）のみ
が捕捉されて、青いラインが現れていた。一方、金コロ
イド粒子は、捕捉されずに流れたため、金コロイド由来
の赤いラインは形成されなかった。以上の結果、０．０
４μｍ程度の粒径を持つ金コロイド粒子は捕捉されず、
０．６μｍの粒径を持つ着色粒子は捕捉され、容易に検
出できることが確認された。

【００６６】次に、実際に、検出装置の検出の対象とな
る液体試料を用いた第四の実験の結果を示す。粒径が
０．６μｍ（０．５μｍ〜５μｍが可能）のポリスチレ
ン性白ラテックス（検出に影響しない粒子１７に相当）
に抗βーｈＣＧ抗体を結合させ、粒径が０．０４μｍ
（０．０２μｍ〜０．５μｍが可能）の金コロイド粒子
（標識物質１５に相当）に抗ｈＣＧ抗体を結合させた。
結合の要領は、常法にしたがった。

【００６７】次に、少なくとも１０μｍ程度の粒子をク
ロマト的に移動させることができるガラス繊維（粒子塗
布パッド３に相当）を、５ｍｍ×１０ｍｍに切断して、
上記の抗βーｈＣＧ抗体結合ポリスチレン性白ラテック
スと、抗ｈＣＧ抗体結合金コロイド粒子とを適量混合
し、塗布して乾燥させた。このガラス繊維（粒子塗布パ
ッド３に相当）と、上述した第三の実験と同じ方法で得
られたニトロセルロースメンブレン（メンブレン５に相
当）とを３ｍｍ程度重なるように接触させ、テープで貼
り合わせて、５ｍｍ幅のストリップとした。

【００６８】８０μｌのｈＣＧを含む陽性試料を、ガラ
ス繊維（粒子塗布パッド３に相当）下端から吸収させ、
５分後に、捕捉部２１において金コロイド由来の発色を
観察した。ｈＣＧを含む試料では、５０ｍｌＵ／ｍｌ〜
１００００００ｍｌＵ／ｍｌの範囲で発色が現れ、よっ
て、陽性と判定された。一方、８０μｌのｈＣＧを含ま
ない陰性試料をガラス繊維（粒子塗布パッド３に相当）
下端から吸収させたが、捕捉部２１に発色は観察できな
かった。ｈＣＧを含まない試料については、陰性と判定
された。

【００６９】実施の形態２における検出装置と、実施の
形態１における検出装置が異なるのは、メンブレン５に
設ける捕捉部２１の形成方法だけである。したがって、
実施の形態２における検出装置においても、実施の形態
１における検出装置の第１から第４変形例を同様に適用
できる。また、その利用性についても、同様である。

【００７０】（実施の形態３）図８は、本発明の実施の
形態３における検出装置の側面図である。なお、図１と
同一の部分については同一の符号を付している。図８に
示すように、実施の形態３における検出装置は、液体試
料添加部１、粒子塗布パッド２３およびメンブレン２５
からなる。メンブレン２５は、クロマト的流れの下流部
を構成し、粒子塗布パッド２３はクロマト的流れの上流
部を構成する。メンブレン２５において、粒子塗布パッ
ド２３から液体試料などが流入してくる部分、すなわ
ち、メンブレン２５と粒子塗布パッド２３との接合箇所
の近傍が、捕捉部２７となる。なお、捕捉部２７は、メ
ンブレン２５の特定箇所を加工して形成するものではな
く、このように接合するだけで、メンブレン２５の特定
箇所がそのまま捕捉部となるのである。実施の形態３に
おける検出装置が、実施の形態１における検出装置と異
なるのは、粒子塗布パッド２３とメンブレン２５との関
係である。以下、詳しく説明する。

【００７１】液体試料添加部１は、実施の形態１におけ
る検出装置と同じである。粒子塗布パッド２３は、多孔
質材からなり、例えば、ガラス繊維コンジュゲートパッ
ド（アキュウイック（商標名）など）を用いることがで
きる。粒子塗布パッド２３には、標識物質および検出に
影響しない粒子が塗布されている。粒子塗布部２３にお
いては、液体試料、標識物質、検出に影響しない粒子お
よび反応生成物（図３参照）の移動が可能である。標識
物質は、着色されており、粒子塗布パッド２３、メンブ
レン２５および捕捉部２７を容易に通過するサイズとな
っている。このような条件の下で、標識物質としては、
例えば、粒径が０．０２μｍ〜０．５μｍの金コロイド
または着色ラテックスを用いることができる。検出に影
響しない粒子は、粒子塗布パッド２３は通過するが、メ
ンブレン２５（捕捉部２７含む）は、通過できないサイ
ズである。このような条件の下で、検出に影響しない粒
子としては、例えば、粒径が０．５μｍ〜５μｍ（特に
１μｍ程度）の白ラテックスを用いることができる。

【００７２】メンブレン２５（捕捉部２７を含む）の孔
径は、液体試料および標識物質は通過できるが、検出に
影響しない粒子および反応生成物は通過できずに捕捉さ
れるサイズである。このような条件の下で、メンブレン
２５としては、粒径が０．５μｍ〜５μｍの粒子を捕捉
できるものを用いることができる。なお、メンブレン２
５は、多孔質材の一つの例であり、その他の多孔質材を
用いることができる。

【００７３】次に、検出方法について説明する。まず、
液体試料を液体試料添加部１に添加する。そして、液体
試料は、液体試料添加部１を矢印Ａ方向にクロマト的に
移動し、粒子塗布パッド２３へ流入する。粒子塗布パッ
ド２３において、液体試料は、標識物質および検出に影
響しない粒子とともに矢印Ｂ方向にクロマト的に移動す
る。この時、液体試料に被検物質が存在していれば、図
３に示すように、標識物質１５および検出に影響しない
粒子１７は、被検物質１３と結合し、反応生成物とな
る。

【００７４】液体試料に被検物質１３が存在している場
合においては、反応生成物が、メンブレン２５に流入
し、メンブレン２５と粒子塗布パッド２３との接合箇所
の近傍（捕捉部２７）に捕捉される。なぜなら、メンブ
レン２５（捕捉部２７を含む）の孔径は、反応生成物に
含まれる検出に影響しない粒子の粒径より小さいからで
ある。そして、反応生成物は、標識物質１５により着色
されているので、反応生成物が捕捉されたこと、すなわ
ち、液体試料に被検物質１３が存在することを肉眼で確
認できる。なお、反応生成物とならない標識物質１５お
よび液体試料は、メンブレン２５において矢印Ｃ方向に
クロマト的に移動する。

【００７５】一方、液体試料に被検物質１３が存在して
いない場合は、粒子塗布パッド２３からメンブレン２５
へ流入してきた液体試料および標識物質１５は、矢印Ｃ
方向にクロマト的に移動し、流れ去る。検出に影響しな
い粒子１７は、捕捉部２７に捕捉される。なせなら、検
出に影響しない粒子１７の粒径は、捕捉部２７の孔径よ
り大きいからである。この場合、検出に影響しない粒子
１７は無色であるため、捕捉部２７にサインは現れな
い。

【００７６】以上のように、本発明の実施の形態３にお
いては、メンブレン２５の孔径を粒子塗布パッド２３の
孔径より小さくしている。すなわち、粒子塗布パッド２
３の孔径を反応生成物が通過できる大きさにするととも
に、メンブレン２５の孔径を反応生成物が通過できない
大きさにしている。このように、メンブレン２５の孔径
を小さくすることによって、被検物質１３を含む反応生
成物を捕捉している。したがって、従来の検出装置のよ
うに、被検物質を捕捉する手段として、メンブレンに、
特異反応成分を移動できないように結合させておらず、
特異反応成分の結合量の制限を受けることがないので、
検出感度の向上を図ることができるとともに、検出量の
ばらつきを少なくできる。

【００７７】また、メンブレン２５の特定箇所（メンブ
レン２５と粒子塗布パッド２３との接合箇所の近傍、す
なわち、捕捉部２７）に反応生成物が捕捉されるため、
捕捉部２７の面積を小さくすることができ、被検物質が
少量であるときも、明瞭なサインが得られる。捕捉部２
７は、外部に露呈しているから、別段メンブレンを剥が
す必要はなく、検出結果を外部から容易に観察できる。
さらに、被検物質１３、標識物質１５および検出に影響
しない粒子１７を結合させた反応生成物を捕捉するの
で、被検物質が、無色で、メンブレン２５の孔径より小
さい場合でも、検出が可能である。

【００７８】次に、実施の形態３における検出装置を用
いた第五の実験の結果を示す。なお、この実験は、色彩
および粒径の異なる二種類の着色粒子の混合溶液を用い
て、実施の形態３における検出装置が、上述した機能を
果たすかどうかを確認するためのものであり、実際に、
検出装置の検出の対象となる液体試料を用いているわけ
ではない。実際に、検出装置の検出の対象となる液体試
料を用いた実験の結果は後述する。

【００７９】０．３μｍ程度の粒子を捕捉できるニトロ
セルロースメンブレン（メンブレン２５に相当し、商標
名がプレデターであるポール社のニトロセルロースメン
ブレンを使用）を、粒子の吸着を防ぐため、０．５％の
カゼインを含む溶液に３０分程度漬け込み、処理した。
これを、乾燥後、約５ｍｍ×３５ｍｍに切断した。ま
た、少なくとも１０μｍ程度の粒子をクロマト的に移動
させることができるガラス繊維（粒子塗布パッド２３に
相当）を、５ｍｍ×１５ｍｍに切断した。そして、この
ガラス繊維と上記のニトロセルロースメンブレンとを、
３ｍｍ程度重なるように接触させ、テープで貼り合わせ
て、５ｍｍ幅のストリップとした。

【００８０】０．３μｍの粒径を持つ着色粒子（ポリス
チレン性ブルーラテックス）と、０．０２μｍ程度の粒
径を持つ金コロイド粒子との混合溶液を、上記したスト
リップのガラス繊維（粒子塗布パッド２３に相当）側か
らクロマト的に移動させた。混合溶液を十分に展開させ
た後、ニトロセルロースメンブレン（メンブレン２５に
相当）の特定箇所、すなわち、ガラス繊維（粒子塗布パ
ッド２３に相当）とニトロセルロースメンブレン（メン
ブレン２５に相当）との接合箇所の近傍（捕捉部２７に
相当）を観察したところ、着色粒子（ポリスチレン性ブ
ルーラテックス）のみが捕捉されて、青いラインが現れ
ていた。一方、金コロイド粒子は、捕捉されずに流れた
ため、金コロイド由来の赤いラインは形成されなかっ
た。以上の結果、０．０２μｍ程度の粒径を持つ金コロ
イド粒子は捕捉されず、０．３μｍの粒径を持つ着色粒
子は捕捉され、容易に検出できることが確認された。

【００８１】次に、実際に、検出装置の検出の対象とな
る液体試料を用いた第六の実験の結果を示す。粒径が
０．３μｍ（０．３μｍ〜５μｍが可能）のポリスチレ
ン性白ラテックス（検出に影響しない粒子１７に相当）
に抗βーｈＣＧ抗体を結合させ、粒径が０．０２μｍ
（０．０２μｍ〜０．５μｍが可能）の金コロイド粒子
（標識物質１５に相当）に抗ｈＣＧ抗体を結合させた。
結合の要領は、常法にしたがった。

【００８２】次に、少なくとも１０μｍ程度の粒子をク
ロマト的に移動させることができるガラス繊維（粒子塗
布パッド２３に相当）を、５ｍｍ×１０ｍｍに切断し
て、上記の抗βーｈＣＧ抗体結合ポリスチレン性白ラテ
ックスと、抗ｈＣＧ抗体結合金コロイド粒子とを適量混
合し、塗布して乾燥させた。このガラス繊維（粒子塗布
パッド２３に相当）と、上述した第五の実験と同じ方法
で得られたニトロセルロースメンブレン（メンブレン２
５に相当）とを３ｍｍ程度重なるように接触させ、テー
プで貼り合わせて、５ｍｍ幅のストリップとした。

【００８３】８０μｌのｈＣＧを含む陽性試料を、ガラ
ス繊維（粒子塗布パッド２３に相当）下端から吸収さ
せ、捕捉部２７において金コロイド由来の発色を観察し
た。ｈＣＧを含む試料では、５０ｍｌＵ／ｍｌ〜１００
００００ｍｌＵ／ｍｌの範囲で発色が現れ、よって、陽
性と判定された。一方、８０μｌのｈＣＧを含まない陰
性試料をガラス繊維（粒子塗布パッド２３に相当）下端
から吸収させたが、捕捉部２７に発色は観察できなかっ
た。ｈＣＧを含まない試料については、陰性と判定され
た。

【００８４】なお、実施の形態３における検出装置にお
いても、実施の形態１における検出装置の第１から第４
変形例を同様に適用できる。また、その利用性について
も、同様である。

【００８５】

【発明の効果】本発明では、多孔質材におけるクロマト
的流動が、意図的に不均一にされている。より詳しく
は、捕捉部において、局所的に流動の一部が妨害され
る。即ち、孔径の小さい捕捉部により被検物質を捕捉す
ることにより、検出感度の向上を図ることができるとと
もに、検出量のばらつきを少なくできる。また、被検物
質の大きさが、直接捕捉できない大きさの場合でも、被
検物質を、粒径が捕捉部の孔径より大きい粒子と結合さ
せることにより、被検物質を検出できる。さらに、被検
物質が無色の場合でも、被検物質を有色の標識物質と結
合させることにより、被検物質を検出できる。加えて、
本発明の多孔質材は、少量の物質検出に好適に用いら
れ、検出結果の確認時等に上流側の部分を除去したりす
る必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における検出装置の側面
図

【図２】本発明の実施の形態１における検出装置の平面
図

【図３】被検物質（無色）、検出に影響しない粒子およ
び標識物質が反応して生成される反応生成物の模式図

【図４】被検物質（有色）および検出に影響しない粒子
が反応して生成される反応生成物の模式図

【図５】本発明の実施の形態１における検出装置の第２
変形例の平面図

【図６】本発明の実施の形態１における検出装置の第３
変形例の平面図

【図７】本発明の実施の形態２における検出装置の側面
図

【図８】本発明の実施の形態３における検出装置の側面
図

【符号の説明】

１ 液体試料添加部 ３、２３ 粒子塗布パッド ５、２５ メンブレン ７ 上流部 ９ 下流部 １１、２１、２７ 捕捉部 １３、１８ 被検物質 １５ 標識物質 １７ 検出に影響しない粒子 １９ 液体試料 ２０ 容器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上流部から下流部へ液体がクロマト的に移
   動する多孔質材であって、前記下流部におけるクロマト
   的流れの途中に、液体試料中に含まれる被検物質を直接
   的または間接的に捕捉する捕捉部を設け、前記捕捉部の
   孔径は、他の部分の孔径より小さいことを特徴とする多
   孔質材。
2. 【請求項２】前記捕捉部は、前記下流部の特定箇所に、
   粒子を埋め込むことにより形成することを特徴とする請
   求項１記載の多孔質材。
3. 【請求項３】前記捕捉部は、前記下流部の特定箇所を溶
   剤処理することにより形成することを特徴とする請求項
   １記載の多孔質材。
4. 【請求項４】前記上流部は第一の部材からなり、前記下
   流部は、第二の部材からなり、前記第一の部材は、前記
   第二の部材よりも孔径が大きく、前記第一の部材は、前
   記第二の部材に接合され、この接合箇所が、前記捕捉部
   となることを特徴とする請求項１記載の多孔質材。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の多孔質
   材を備えることを特徴とする検出装置。
6. 【請求項６】クロマト的流れの上流に位置する上流部に
   液体試料を注入し、上流部から下流部へ液体試料をクロ
   マト的に移動させる方法であって、前記下流部に、前記
   上流部より孔径が小さい捕捉部を設けて、この捕捉部に
   よって試料液体に含まれる被検物質を捕捉することを特
   徴とする検出方法。