JP2004325185A

JP2004325185A - 二段式検体分析用具

Info

Publication number: JP2004325185A
Application number: JP2003118722A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yamaoka; 秀亮山岡
Original assignee: Arkray Inc
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】取り扱い性に優れ、小型化が可能な検体分析用具を提供する。
【解決手段】第１キャピラリーを検体導入用のキャピラリーとし、この上に検体分析用の第２キャピラリーを配置し、前記両キャピラリーの内部を貫通孔で連通させた構成の検体分析用具とする。この検体分析用具によれば、外部から毛管現象によって第１キャピラリー内部に検体を導入し、第１キャピラリー内に満たされた検体が、さらに毛管現象によって第２キャピラリー内部に移動する。そして、第２キャピラリー内に配置した試薬と検体とを反応させ、この反応を測定することによって検体を分析できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状検体中の成分分析に使用する検体分析用具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分析化学の分野においては、血液、間質液、尿、髄液、唾液等の各種液状検体における各種成分の分析が行われている。特に、前述のような体液中の各種成分は、医療分野において診断や治療の指標となるため、これらの液状検体を容易かつ簡便に分析することが望まれている。
【０００３】
このような要請に基づき、前記分析対象物と反応する試薬を有する分析部が配置された検体分析用具が実用化されている。このような検体分析用具によれば、例えば、前記分析部に液状検体を供給し、液状検体中の分析対象物と前記試薬とを反応させることによって発色物質を生成させ、その呈色程度を光学的に測定することによって分析を行うことができる。前記分析部に液状検体を導入する方法としては種々の方法があるが、毛細管現象を利用する方法が広く適用されており、例えば、キャピラリー構造の検体分析用具の一端に試薬を配置したものが広く使用されている（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照。）。このような検体分析用具は、例えば、試薬を配置していない方の端部に液状検体を接触させると、毛管現象によりその内部に液状検体が導入され、さらに他端に向かって移動し、他端に配置された前記試薬を溶解することによって、前記試薬と検体中の分析対象物とを反応させることができる。
【０００４】
しかしながら、このような形態では、以下のような問題がある。まず第１に、分析対象物の種類によっては、分析精度等の点から試薬と接触させる検体量が少ないことが好ましいものがあり、この場合には、導入検体量を低減するために、キャピラリーを細く設計することが必要となる。しかし、キャピラリーは、細くするにしたがって液状検体が導入され難く、またその取り扱い性にも劣るという問題がある。
【０００５】
また、第２の問題として、前述のような形態では、１つの検体用具につき１項目の分析しか行うことができないという問題もある。特に前記臨床医療の分野においては、血液や尿検体について複数項目の分析を行い、これらのデータに基づいて総合的に判断することによって、診断や治療が行われている。つまり、１検体について多項目の分析が必要であるため、前記検体分析用具のように項目ごとに分析用具が必要となっては、コストがかかり、また、分析自体に労力を要するため、迅速な分析が困難になるという問題もある。
【０００６】
このような問題に対しては、多項目の分析を１つで実現できる検体分析用具として、次のようなものが開示されている（例えば、特許文献４および特許文献５参照。）。前記検体分析用具は、検体供給部、複数のキャピラリーおよび複数の分析部を有し、前記各キャピラリーは、前記検体供給部を中心としてそれぞれ放射線状に前記検体供給部に連結され、各キャピラリーの先端に分析部がそれぞれ配置されている。なお、前記各分析部には、それぞれ分析項目に応じて異なる試薬が配置されている。このような検体分析用具は、前記供給部に液状検体を供給すると、前記検体が前記供給部から毛管現象によって各キャピラリーに導入され、キャピラリー内部を移動し、先端の分析部に到達する。そして、前記各分析部において検体内の分析対象物と試薬とが反応する。このように一つの検体供給部と放射線状に伸びる複数のキャピラリーとを有することによって、キャピラリーの数に応じた複数の項目を分析することができる。しかしながら、このように複数のキャピラリーが血液供給部から平面状に伸びた検体分析用具は、非常に大きな面積となり大型化するため、取り扱い性に劣るという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第４０８８４４８号明細書
【特許文献２】
特開昭５６−１２９８４１号公報
【特許文献３】
特開昭６０−１００７４２号公報
【特許文献４】
特表２００２−５０８６９８号公報
【特許文献５】
特開平８−１１４５３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、取り扱い性に優れ、小型化が可能な検体分析用具の提供である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の検体分析用具は、検体を導入するための第１キャピラリーと検体を分析するための第２キャピラリーとを有し、前記第１キャピラリーに少なくとも１つ以上の前記第２キャピラリーが配置され、前記第１キャピラリーと第２キャピラリーとの内部が貫通孔によって連通しており、前記第２キャピラリーの内部に試薬が配置されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の検体分析用具によれば、検体導入用の第１キャピラリー内に検体が導入された後、前記第１キャピラリーと第２キャピラリーとの内部を連通する貫通孔を通じて、さらに、検体が前記第１キャピラリーから第２キャピラリーに毛管現象によって導入され、検体内の分析対象物と第２キャピラリー内の試薬とを反応させることができる。このように、検体供給用のキャピラリーと検体分析用のキャピラリーとを別個に有するため、例えば、検体供給用の第１キャピラリーは、毛管現象により検体を導入し易く、かつ、取り扱い易い大きさとし、一方、検体分析用の第２キャピラリーは少なくとも試薬との反応に必要な検体量を導入できる大きさに留めることも可能である。さらに、第１キャピラリー上には、第２キャピラリーを１つ配置するのみでもよいが、２つ以上を配置することもできる。このように２つ以上の第２キャピラリーをそれぞれ独立して第１キャピラリー上に配置することによって、以下のような効果が得られる。すなわち、前述のように第１キャピラリー内に検体が導入されると、導入された検体は、貫通孔を通じてさらに第２キャピラリー内に移動し、第２キャピラリー内で試薬と反応する。このため、第１キャピラリー上に分析項目数の第２キャピラリーを配置すれば、第１キャピラリーから各第２キャピラリー内部にそれぞれ検体が導入されるため、各第２キャピラリー内の試薬として異なる試薬を含有させることによって、多項目の分析が可能になるのである。また、従来のように検体供給部から放射線状にキャピラリーが連結された形態とは異なり、第１キャピラリー上に第２キャピラリーを積層するのみであるため、小型化を実現した上で取り扱い性をも向上することができる。したがって、本発明の検体分析用具によれば、取り扱い性に優れ、小型化が可能であり、さらにこれらを満たした上で多項目分析をも簡便かつ容易に行えることから、例えば、前述のような臨床医療の分野において有用であるといえる。
【００１１】
また、本発明の検体分析用具によれば、分析項目毎に第２キャピラリーを形成できるため、例えば、そのセル長（検体の進行方向に垂直な断面の大きさ）を第２キャピラリー毎に自由に設定できる。すなわち、分析項目毎に第２キャピラリーの大きさを設定することができる。このように項目毎にキャピラリーの大きさを変更することによって、例えば、グルタミック−ピルビックトランスアミナーゼ（ＧＰＴ）のような感度の低い項目については感度を増加させ、グルコースのような感度の高い項目については、適当な感度に調整することも可能になる。なお、第２キャピラリーは、前述のように第１キャピラリーの上に配置する他に、第１キャピラリーの下または側面に配置することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の検体分析用具の実施形態について、図１〜４を用いて説明する。なお、本発明の検体分析用具は、これらの構成には制限されない。
【００１３】
（実施形態１）
図１は検体分析用具１の斜視図であり、図２（Ａ）は検体用具１の平面図、同図（Ｂ）は前記（Ａ）のＡ−Ａ’方向断面図であり、同図（Ｃ）は前記（Ａ）のＢ−Ｂ’方向断面図である。
検体分析用具１は、下基板１１、中基板１０および上基板１２の３つの基板および２つの一対のスペーサー（第１のスペーサー１５、第２のスペーサー１６）を有している。前記３つの基板１０、１１、１２は、それぞれ前記一対のスペーサー１５、１６を介して積層されており、前記２つの一対のスペーサー１５、１６は、それぞれ前記下基板１１上の幅方向両端および前記中基板１０上の幅方向両端に配置されている。そして、前記下基板１１と中基板１０および前記第１の一対のスペーサー１５から前記第１キャピラリーが形成され、前記中基板１０、前記上基板１２および前記第２の一対のスペーサー１６から前記第２キャピラリーが形成されている。そして、前記中基板１０は、前記第１キャピラリーと第２キャピラリーの内部を連通する貫通孔１３を有し、前記第２キャピラリー内部の前記中基板上に試薬１４が配置される。この検体分析用具１の側面において、下基板１１、中基板１０および一対のスペーサー１５から形成された一端の開口部が、検体供給口１７となり、他端の開口部は第１キャピラリーの空気孔となる。そして、中基板１０の貫通孔１３が、第１キャピラリーと第２キャピラリーの内部とを連通する孔であって、第１キャピラリーに導入された検体を第２キャピラリー内に導入するための検体導入口となる。なお、中基板１０、上基板１２および一対のスペーサー１６から形成された開口部は、第２キャピラリーの空気孔となる。
【００１４】
なお、このような形態には制限されず、前述のような第１キャピラリーの空気口となる開口部は、例えば、塞がれていてもよい。このような形態の場合、例えば、中基板１０に設けられた貫通孔１３が、第１キャピラリーの空気口を兼ねる。
【００１５】
つぎに、検体分析用具１における検体の動きについて、図３の断面図を用いて説明する。図３（Ａ）および（Ｂ）は、検体分析用具１に検体を供給した際の検体の流れを示す図である。同図において矢印は検体の流れを示し、図１および図２と同一箇所には同一符号を付している。まず、検体分析用具１の検体供給口１７を検体に接触させることによって、検体は、毛細管現象により第１キャピラリー内に吸引される（同図（Ａ））。そして、第１キャピラリー内が検体３０で満たされると（同図（Ｂ））、第１キャピラリーと第２キャピラリーとの内部を連通する貫通孔１３から、毛管現象によって第２キャピラリー内部に検体３０が導入される。第２キャピラリー内部に導入された検体は試薬部１４の試薬を溶解し、前記試薬と検体中の分析対象物とが反応するため、この反応を検出することによって検体を分析できる。
【００１６】
なお、検体の分析は、試薬と分析対象物との反応により、例えば、発色物質を生成させ、その発色程度を光学的に測定（吸光度測定等）したり、前記反応を電気化学的に測定することによって行うことができる。
【００１７】
検体分析用具１の大きさは、例えば、第１キャピラリーおよび第２キャピラリーに毛管現象が発生し、かつ、第１キャピラリー内の検体が毛管現象により第２キャピラリー内部に導入される貫通孔を有していれば特に制限されず、例えば、検体の種類や用途等に応じて適宜設定できる。本発明は、特に、（１）検体導入用の第１キャピラリーと検体分析用の第２キャピラリーという二種類のキャピラリーを有すること、（２）前記両キャピラリーが同一平面上に配置されるのではなく、第１キャピラリー上に第２キャピラリーが配置されること、（３）このような構造をとることによって、下層の第１キャピラリーから上層の第２キャピラリーに貫通孔を通じて検体を移動させること自体が特徴である。したがって、例えば、前述のように両キャピラリーをそれぞれ毛管現象が発生する大きさに設定すること、第１キャピラリー内に満たされた検体が毛管現象により第２キャピラリー内に移動するように貫通孔の大きさを設定すること、検体の種類に応じてこれらの大きさを設定すること等は、当該技術分野における当業者であれば過度の実験を行うことなく設定可能である。
【００１８】
第１キャピラリーは検体導入用であるため、例えば、患者自身でも取り扱い易いように、また、細すぎるキャピラリーでは検体を吸引し難いため、検体を吸引し易い大きな毛管力が発生するように、その大きさに設定することが好ましい。一方、第２キャピラリーは検体分析用であるため、外部からすでに導入されている第１キャピラリー内の検体を、貫通孔を通じて移動させればよいため、少なくとも分析に必要な量の検体を導入できればよい。このため、相対的に第１キャピラリーは第２キャピラリーより大きく、第２キャピラリーは小型であることが望ましい。例えば、第１キャピラリー内部の断面積は、第２キャピラリーの内部断面積（第２キャピラリー内部における検体の進行方向に垂直な断面の面積）よりも大きいことが好ましい。ここでキャピラリー内部の断面積とは、各キャピラリー内部における検体の進行方向に垂直な断面の面積をいう。
【００１９】
以下に、この検体分析用具１の大きさの具体例を示すが、これには限定されない。なお、本発明において、「長さ」とは、検体分析用具における長手方向の長さ、「幅」とは、検体分析用具における幅方向の長さをいう。検体分析用具１の大きさは、例えば、全体長さ１０〜１００ｍｍ、全体幅５〜２０ｍｍ、全体厚み２００〜１５００μｍである。下基板１１の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、中基板１０の厚みは、例えば、５０〜５００μｍである。第１のスペーサー１５の大きさは、例えば、幅０．１〜５ｍｍ、厚み１００〜５００μｍである。なお、前記下基板１１および中基板１０の長さと幅、第１のスペーサー１５の長さは、例えば、検体分析用具１の全体長さおよび全体幅と同程度である。上基板１２の大きさは、例えば、長さ１〜１０ｍｍ、幅０．５〜５ｍｍ、厚み５０〜５００μｍであり、第２のスペーサー１６の大きさは、例えば、厚み１０〜２００μｍ、幅０．５〜５ｍｍであり、その長さは、例えば、上基板１２と同程度である。中基板１０における貫通孔１３の孔径は、例えば、０．１〜５ｍｍである。試薬１４の配置部位の大きさは、試薬の種類や量に応じて異なるが、例えば、長さ０．５〜５ｍｍ、幅０．５〜５ｍｍである。
【００２０】
第１キャピラリー内部の大きさは、例えば、高さ１００〜５００μｍ、幅１〜１０ｍｍであり、第１キャピラリー内部の断面積は、例えば、０．１〜５ｍｍ^２である。一方、第２キャピラリー内部の大きさは、例えば、高さ１０〜２００μｍ、幅０．５〜５ｍｍであり、第２キャピラリー内部の断面積は、例えば、０．００５〜１ｍｍ^２である。
【００２１】
また、例えば、第２キャピラリー内に約１μＬ程度の検体を導入させる場合には、例えば、以下のような大きさに設定することができる。検体分析用具１の大きさは、全体長さ１０〜２０ｍｍ、全体幅５〜２０ｍｍ、全体厚み２００〜１５００μｍである。下基板１１の厚みは、例えば、５０〜５００ｍｍ、上基板１０の厚みは、例えば、５０〜５００μｍであり、第１のスペーサー１５の大きさは、例えば、幅０．１〜５ｍｍ、厚み１００〜５００μｍである。上基板１２の大きさは、例えば、長さ３〜１０ｍｍ、幅１〜１０ｍｍ、厚み５０〜５００μｍであり、第２のスペーサー１６の大きさは、例えば、厚み５０〜１００μｍ、幅０．５〜５ｍｍである。中基板１０における貫通孔１３の孔径は、例えば、０．１〜２ｍｍである。試薬１４の配置部位の大きさは、例えば、長さ０．５〜５ｍｍ、幅０．５〜５ｍｍである。第１キャピラリー内部の大きさは、例えば、高さ１００〜５００μｍ、幅１〜１０ｍｍであり、第１キャピラリー内部の断面積は、例えば、０．１〜５ｍｍ^２である。一方、第２キャピラリー内部の大きさは、例えば、高さ５０〜１００μｍ、幅０．５〜８ｍｍであり、第２キャピラリー内部の断面積は、例えば、０．０２５〜０．８ｍｍ^２である。
【００２２】
第２キャピラリーに配置する試薬は、例えば、検体や分析対象物の種類に応じて適宜設定できるため特に制限されず、例えば、酸化還元酵素等の各種酵素、電子の授受を行うメディエーター、補酵素、発色基質等があげられ、これらを従来の公知の組み合わせで使用すればよい。配置する試薬量も、第２キャピラリーに導入させる検体量に応じて適宜決定できる。一例としては、分析対象物がグルコースの場合、例えば、酵素としてグルコース脱水素酵素、メディエーターとしてＰＭＳおよびルテニウム、および発色系基質として３−（４，５，−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−２−ｔｈｉａｚｏｌｙｌ）−２，５−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−２Ｈ−ｔｅｔｒａｚｏｌｉｕｍｂｒｏｍｉｄｅ（ＭＴＴ）の組み合わせがあげられる。
【００２３】
このような検体分析用具１は、例えば、以下に示すようにして製造できる。まず、フィルムに貫通孔１３を形成して中基板１０を作製し、この中基板１０上に試薬１４を配置する。試薬１４は、例えば、水や緩衝液等の溶媒に各種試薬を溶解または懸濁して試薬液を調製し、これを中基板１０に塗布して乾燥することによって配置できる。つぎに、下基板１１となるフィルムを準備し、この幅方向両端に第１の一対のスペーサー１５をそれぞれ配置して、これらのスペーサー１５の上に、中基板１０を形成した試薬１４が上になるように配置して、第１キャピラリーを形成する。さらに、中基板１０の幅方向であって貫通孔１３および試薬１４の両脇に、第２の一対のスペーサー１６をそれぞれ配置し、これらのスペーサー１６の上に上基板１２となるフィルムを配置して、第１キャピラリーに第２キャピラリーを形成する。なお、試薬１４は、下基板１１上に中基板１０を配置した後に形成してもよい。前記各フィルムの形成材料およびスペーサーの形成材料としては、特に制限されず、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂があげられる。また、各部材は、例えば、粘着剤や接着剤によって接着すればよい。
【００２４】
（実施形態２）
図４は、複数の第２キャピラリーが第１キャピラリー上に配置された検体分析用具の一例を示す断面図であり、図１〜図３と同一箇所には、同一符号を付している。図示のように、第１キャピラリーの長手方向に沿って、第１キャピラリーに２つの第２キャピラリーが配置されている以外は、前記実施形態１と同様の構成である。
【００２５】
同図においては、２つの第２キャピラリーが配置された検体分析用具４を示したが、第２キャピラリーの数は特に限定されず、２個以上であってもよく、例えば、２〜５個を配置してもよい。各第２キャピラリーには前記実施形態１と同様に試薬１４が配置されているが、それぞれ異なる試薬を含有することが好ましい。これによって、第２キャピラリーの数だけ異なる項目を分析できるからである。また、第２キャピラリーの配置は、例えば、図示のように、第１キャピラリーの長手方向に沿って、前記第１キャピラリー上に２個以上の第２キャピラリーが配置されていることが好ましい。
【００２６】
このように、２つ以上の第２キャピラリーを配置し、各第２キャピラリーに異なる分析対象物の試薬を含有させることによって、同じ検体について２項目以上の分析を同時に行うことができる。また、検体が外部から直接導入されるのは検体導入用の第１キャピラリーのみであって、第１キャピラリー内から、上層の各第２キャピラリーに検体が移動するため、一方の第２キャピラリー内で試薬と混合された検体が他方のキャピラリーに混入されることもない。また、従来のように検体供給部に複数のキャピラリーが放射線状に連結した分析用具とは異なり、第１キャピラリー上に複数の第２キャピラリーが配置されているため、用具の小型化をはかることもできる。
【００２７】
２つ以上の第２キャピラリーを配置する場合、第１キャピラリーの長さは、例えば、第２キャピラリーの数に応じて適宜設定すればよい。具体的には、２〜
１０個の第２キャピラリーを配置する場合には、第１キャピラリーの長さ、すなわち検体分析用具の全体長さは、例えば、１０〜１００ｍｍである。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の血液検査用具によれば、検体導入用の第１キャピラリー上に検体分析用の第２キャピラリーが配置され、前記両キャピラリーの内部が貫通孔によって連通されているため、例えば、取り扱い性に優れ、かつ小型化をはかることができる。したがって、患者自身が在宅で行う分析をはじめとする、臨床医療分野において有用であると言える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検体分析用具の一例を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は、前記検体分析用具の平面図であり、（Ｂ）は、前記（Ａ）のＡ−Ａ’方向断面図であり、（Ｃ）は、前記（Ａ）のＢ−Ｂ’方向断面図である。
【図３】前記検体分析用具における液状検体の移動の概略を示す断面図である。
【図４】本発明の検体分析用具の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１検体分析用具
１０中基板
１１下基板
１２上基板
１３貫通孔
１４試薬
１５、１６スペーサー
１７検体供給口
３０液状検体

Claims

検体を導入するための第１キャピラリーと検体を分析するための第２キャピラリーとを有し、前記第１キャピラリーに少なくとも１個以上の前記第２キャピラリーが配置され、前記第１キャピラリーと第２キャピラリーとの内部が貫通孔によって連通しており、前記第２キャピラリーの内部に試薬が配置される検体分析用具。
２個以上の第２キャピラリーを有し、前記各第２キャピラリーに配置された試薬が、それぞれ異なる試薬を含有する請求項１記載の検体分析用具。
２〜１０個の第２キャピラリーを有する請求項１または２記載の検体分析用具。
前記第１キャピラリーの長手方向に沿って、前記第１キャピラリー上に２個以上の第２キャピラリーが配置されている請求項２または３記載の検体分析用具。
第１キャピラリー内部における検体の進行方向に垂直な断面積が、第２キャピラリー内部における検体の進行方向に垂直な断面積よりも大きい請求項１〜４のいずれか一項に記載の検体分析用具。
第１キャピラリー内部における検体の進行方向に垂直な断面積が０．１〜５ｍｍ^２であり、第２キャピラリー内部における検体の進行方向に垂直な断面積が０．００５〜１ｍｍ^２である請求項５記載の検体分析用具。
前記第１キャピラリーおよび第２キャピラリー内部における検体の進行方向に垂直な断面の形状が四角形であり、前記第１キャピラリーの前記断面の大きさが、幅１〜１０ｍｍおよび高さ０．１〜０．５ｍｍであり、第２キャピラリーの前記内部の大きさが、幅０．５〜５ｍｍおよび高さ０．０１〜０．２ｍｍである請求項１〜６のいずれか一項に記載の検体分析用具。
第１キャピラリーの長さが、１０〜１００ｍｍである請求項１〜７のいずれか一項に記載の検体分析用具。
第２キャピラリーの長さが、１〜１０ｍｍである請求項１〜８のいずれか一項に記載の検体分析用具。
貫通孔の大きさが、直径０．１〜５ｍｍである請求項９記載の検体分析用具。
下基板、中基板および上基板の３つの基板が、それぞれ一対のスペーサーを介して積層されており、前記２つの一対のスペーサーは、それぞれ前記下基板上の幅方向両端および前記中基板上の幅方向両端に配置され、前記下基板と中基板および前記一対のスペーサーから前記第１キャピラリーが形成され、前記中基板、前記上基板および前記一対のスペーサーから前記第２キャピラリーが形成され、前記中基板は、前記第１キャピラリーと第２キャピラリーの内部を連通する貫通孔を有し、前記第２キャピラリー内部の前記中基板上に試薬が配置される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の検体分析用具。