JP2005351908A - 液体試料中の成分を定量するための試験片 - Google Patents

Abstract

【課題】 貫通孔を有するか又は光透過性部分を有する支持体、
・該貫通孔又は光透過性部分を覆うように該支持体上に固着された試薬層、
・少なくとも該試薬層の検出部位を覆うカバー、からなる液体試料中の成分を定量するための試験片において、試薬層中の反射層を通過してカバーに反射してくる余計な光が影響して、個々の液体試料が持つ色の違いからくる測定値のばらつきを解消すること。
【解決手段】 支持体側からみてカバーの少なくとも検出部位の影になる部分を、測定波長の反射光に実質的に影響を与えない色、具体的には黒色又は透明にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体試料、特に全血、血清などの血液試料、尿および随液のような体液中に含まれる特定成分を呈色反応により定量する試験片のうち、特に測定手段として反射光を利用する試験片に関するものである。

近年、液体試料中の特定成分、例えば血液中のグルコースやコレステロール、または尿中のグルコースやヘモグロビン等の測定を迅速かつ簡便に行うために、少なくともその特定成分と反応して呈色する試薬を乾式で仕込んだ試薬層と、その試薬層を支える支持体を有する乾式試験片が用いられている。使用する際には、試薬層の片面へ液体試料が供給されることによって反応が始まる。

特定成分と反応した後の試薬層の呈色の色濃度は、液体試料中の特定成分の量に応じたものとなるため、この色濃度を測定することにより、液体試料中の特定成分を定量することができる。この試薬層の呈色の色濃度の測定は、呈色後の試薬層に入射光をあて、その際の反射光あるいは透過光の強度を検出して測定することにより行われる。

上記試験片のうちでも反射光を用いた場合の測定用試験片は、試薬層における試料供給の見地から、試料供給面と検出面（つまり入射光側の面）が同一面である試験片と、試料供給面と検出面が異なる試験片の２通りに大別することができる。

このうち、試料供給面と検出面が同一面である試験片は、血清、尿などのような透明度の高い試料の測定は可能であるが、全血などのような透明度の低い試料の測定には一般的に不向きであると考えられている。

これに対して、試料供給面と検出面が異なる試験片は、試薬層上に反射層や分離層を形成する事により、全血などのような透明度の低い試料の測定も十分可能となり、非常に有利である。ただし、この場合、試薬層はもちろん試験片自体の構造も、前者の試験片と比べて複雑なものとなり、試薬層と支持体の他になんらかの新しい構成要素を必要とする場合もありうる。この試料供給面と検出面が異なる試験片の例として、特開昭５５−５９３２６号や、特開平４−１８８０６５号などがあげられる。

反射層は、入射された光を反射することで試薬層の着色程度を明確にするための層で、反射材には白色微粒子の二酸化チタン等が使用される。通常用いられる反射層の厚さは、２μｍから５０μｍまで様々である。また、試薬層中に二酸化チタンを試薬と一緒に練り混んで、試薬層自体に光反射能を持たせるものもある。

さて、この反射層は完全に光を反射することができずに、一部分の光が通過してしまうという問題がある。しかし、その不必要な光の通過を防ぐために光反射層を厚くすると、液体試料の浸透性が悪くなり、好ましい結果が得られない。

先の特開平４−１８８０６５号の場合では、試薬層に相当する部分を拡大すると、試料保持層となる多孔性膜と、試薬、緩衝剤、バインダー等で形成された試薬のみの層と、二酸化チタンで形成された血球濾過層も兼ねる光反射層と、供給された液体試料が通る間隔と、試薬層との間に間隔を形成するためのカバーからなっている。この試薬層へ多孔性膜側から光を入射した場合、反射光の種類は大きく分けると、(１)多孔性膜表面からの反射光、(２)多孔性膜内部および試薬層内部からの反射光、(３)光反射層からの反射光、(４)カバーからの反射光である。このうち欲しい情報は(２)と(３)の反射光のみだが、他の反射光も作用している。つまり、光の入射によって得られる反射光には数種類の反射光が混在しているのであるが、これらの余計な反射光を誤差とし一緒に測定することが普通である。

ここで、全血、溶血血清、着色尿等のように同一種類の液体試料であっても、液体試料自体がその都度異なった色に着色している場合がある。例えば、全血の場合にはヘマトクリット値の違い、血清の場合には溶血の程度の違いなどが挙げられる。これら液体試料のその都度の色の違いによって、試薬層の着色は異なり、試薬層を通過する光の量もそれぞれ異なる。

反射光を用いて測定する際には、試薬層の入射方向でない側に位置するカバーからの反射光（上記の(４)）も、試薬層を通過することにより同時に検出されるので、試薬層のその都度の着色が異なれば試薬層を透過する光の量が異なり、そこを通過した反射光（上記の(４)）の量も変動するため、必然的に測定値へ影響が現れてしまう。

本発明の目的は、液体試料中の特定成分を反射光測定により定量するための試験片において、個々の液体試料自体が持つ色の違いからくる誤差により生じる測定値のばらつきを解消することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、液体試料中の成分を定量するための試験片であって、
・貫通孔を有するか又は光透過性部分を有する支持体、
・該貫通孔又は光透過性部分を覆うように該支持体上に固着された試薬層、
・少なくとも該試薬層の検出部位を覆うカバー、からなり、該カバーの少なくとも検出部位を覆う部分の反射光が測定波長に実質的に影響を与えない色に加工されている試験片である（以下、このカバーを着色カバーと表現することもある）。

以上詳細に説明したように、本発明を用いると、試薬層中の反射層を通過してカバーで反射してくる余計な光がカバーの着色部分で吸収されるため、個々の液体試料が持つ色の違いにより生じる測定値のばらつきを解消することができた。また、液体試料の浸透速度を高める目的で反射層を簡単な構造にしても好ましい結果が得られた。浸透速度が上がるため、測定時間の短縮も見込むことができた。

本発明における、反射光が測定波長に実質的に影響を与えない色とは、例えば、測定波長の光の反射が少ない色を意味する。特に、黒色又は透明が好ましい。

測定波長の光の反射が少ない色とは、その波長域において、反射率が３０％未満、好ましくは１０％未満であることを意味する。広い波長領域に渡って光を吸収することができ、また、それにより複数波長による複数項目の同時測定にも対応することができる等の利点もあって、黒色は好ましい。

本発明で使用される試験片の取りうる態様は、以下のようなものがある。その一つは、基本的構造が特開平４−１８８０６５号に記載の試験片と同じもので、カバーが多孔性膜を基材とした試薬層との間に毛細管室を形成するように支持体上へ固定され、カバーは試料供給孔と空気排出孔を有している。例えば、このカバーを測定波長の光の反射が少ない色に加工する（図１及び図２の断面図参照のこと。図２は、図１の試薬層付近を拡大したものである）。使用する際には、試料供給孔から液体試料を滴下する。滴下された液体試料は毛細管室を展開していき、毛細管室の途中にある試薬層へ到達し、全血が試料ならば試薬層中の血球分離作用で血漿のみが試薬と反応し、血漿と試薬は試料保持層となる多孔性膜中で反応する。測定時は支持体側から多孔性膜を観察する。

また、別の態様として、カバーが試薬層の支持体と接していない側の面と直接に接している試験片がある（図３参照）。つまり、支持体上に多孔性膜を基材とした試薬層が固定されていて、カバーで覆われている試薬層部分が検出部位である。使用する際には、試薬層のＡ部分に液体試料を点着する。すると、液体試料は試薬層中を展開してゆき、液体試料が試薬層と混じり、血漿と試薬は試料保持層となる多孔性膜中で反応する。つまり、この態様では、多孔性膜が液体試料を移送するためのマトリックスの役目をも有している。

本発明の試薬層は、酵素反応、化学反応等を利用した呈色試薬を、基材に塗布又は含浸させたものが好ましい。ここで用いる基材は、光透過性を有し、液体の展開及び浸透性に優れているものである。具体的には、多孔性膜の他に、ろ紙、布、ガラスフィルター、等のマトリックス、またはゼラチン等のゲルが利用される。

図１、図２、図３に基材として使用されている多孔性膜は、反応に必要な液体試料を保持し、試薬を層状に塗工するためのベースに過ぎないので、本発明の構成に特に必要なものではない。

通過して反射してくる不要な光は、本発明による着色カバーで吸収あるいは透過されるが、目視による呈色状況の把握を容易にすることや、検出部への光量を増やすことにより感度の向上を図る等の目的で、試薬層の上へ光反射層を形成することが好ましい。その際、反射層の性質・大きさは、試薬層に用いられる薬品および液体試料と反応せず、試薬層の呈色を阻害せず、さらに、浸透速度に与える影響が極力少ないことを考えて、薄くて簡単なものが好ましい。材質である光反射性微粒子は二酸化チタンの他に、酸化マグネシウム、硫酸バリウムなどを単品で使用する他に、それらを抱合したポリマービーズ等が挙げられる。

先述のように、浸透速度を確保するために光反射層を薄くすると不必要な光が反射層を通過してしまうが、本発明ではその不必要な光を考慮する必要がない。よって、液体試料の浸透速度を高めるために反射層を簡単な構造（つまり薄く）にすることができ、液体試料の浸透速度が明らかに上昇するため、測定時間の短縮も望める。簡単な構造の反射層の例としては、例えば、試薬層中へ光反射性微粒子を練り混むことで試薬層と光反射層を一体化にして、試薬層自身へ光反射機能を持たせてもよい。

支持体とカバーの材質としては、反応部位中の試薬類や液体試料と反応せず、かつ、試薬の呈色を阻害しないもの、あるいは、そのための処理を済ませたものであればいずれを用いてもよい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略する）、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン、塩化ビニルなどのプラスチックが好ましい。

着色カバーの形成方法の例を幾つかあげる。
（イ）カバーへ直接着色する方法
・カバー組成成分（プラスチック等）そのものに顔料を練り込み、支持体を成型する。
・白色カバーの成型後に、カバーの全体又は少なくとも試薬層に当たる一部分を着色（塗装、シールを貼る等）する。
（ロ）透明カバーを使用する方法

以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
以下に試料点着面と検出面が異なる血中グルコースの定量用試験片の実施例を示す。
○試薬液組成
グルコースオキシダーゼ １０ｋｕ
パーオキシダーゼ ２０ｋｕ
４−アミノアンチピリン １５０ｍｇ
Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）
−３．５−ジメチルアニリン ２００ｍｇ
０．１５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ：７．０） ２ｍｌ
４％ヒドロキシプロピルセルロース ３ｇ
５０重量％二酸化チタン溶液 １ｇ

今回実施例で使用した試験片は、図１に示すものであって、試薬層付近は図２に示すものである。拡大断面図でわかりやすくするため、幅などの寸法は適当にしてある。図２では試薬層と光反射層を理解しやすいように便宜上点線で区切っているが、上記の処方から判断できるように、試薬層は反射層を兼ねており実際は一体化している。

厚さ１０μｍの光透過性多孔性フィルム（ニュークリポア）（図１中２）に、上記の組成の試薬液を１００μｍの厚さに塗布し、４０℃で１時間乾燥することで反射層を兼ねた試薬層（図１中３）を得た。その後、７ｍｍ×７ｍｍの面積に切断した。熱可塑性樹脂でコーティングされ、直径４ｍｍの貫通孔（図１中１１）を有するＰＥＴ製の支持体（図１中１）に前記多孔性フィルム片を試薬層を上にして重ね、熱圧着した。 試薬層を覆い、上記支持体との間に毛細管室（図１中４）を形成するように、黒色成型のＡＢＳ樹脂製のカバー（図１中５）を、上記支持体へＰＥＴ側を下にしてさらに熱圧着して、試験片とした。

カバー（図１中５）は、試料供給孔（図１中５１）および空気排出孔（図１中５２）を有しており、試料供給孔から滴下された液体試料は、毛細管作用と重力流動作用により試薬層を乗り越えて試薬層を濡らしながら展開・前進する。試薬と反応した一部試料は多孔性フィルムに入り込み、ここで試料保持がなされる。

実施例２
実施例１における黒色成型のＡＢＳ樹脂製のカバー（図１中５）の代わりに、透明成型のアクリル樹脂製のカバーを用いて、同様に試験片を作製した。

比較例
対照として、実施例１における前記黒色成型ＡＢＳ樹脂カバーの代わりに、白色成型ＡＢＳ樹脂カバーを用いて、同様に試験片を作製した。尚、今回用いた試験片の形状は、一つの実施態様あって、これに限るものではない。

前記のように作製した試験片に、グルコース濃度は一定だがヘマトクリット値を表１のように変えた全血試料を２０μｌずつ滴下し、３０秒後にＰＥＴの貫通孔を通して多孔性フィルム側から、色差計で６４０ｎｍにおける反射率を測定した。得られた反射率は、クベルカームンクの式により、Ｋ／Ｓ値に変換した。測定結果を表１に示す。

実施例１又は２の試験片を用いて測定すると、反射率およびＫ／Ｓ値の最大値・最小値間の変動幅が、それぞれ０．６（％）又は１．２（％）、０．０３４又は０．０７７であったのに対して、比較例の試験片を用いると４．９（％）、０．１８４であった。さらに、実際には起こりにくいと思われるヘマトクリット０％および６５％での値を除いた場合でも、実施例１又は２の試験片を用いた場合、反射率およびＫ／Ｓ値の最大値・最小値間の変動幅が、それぞれ０．３（％）又は０．６（％）、０．０１７又は０．０３５であったのに対して、比較例の試験片を用いると２．０（％）、０．０８３であった。

以上詳細に説明したように、本発明を用いると、試薬層中の反射層を通過してカバーで反射してくる余計な光がカバーの着色部分で吸収されるため、個々の液体試料が持つ色の違いにより生じる測定値のばらつきを解消することができた。また、液体試料の浸透速度を高める目的で反射層を簡単な構造にしても好ましい結果が得られた。浸透速度が上がるため、測定時間の短縮も見込むことができた。

本発明に関わる試験片の断面図である。 図１の試験層付近を拡大した際の断面図である。 本発明に関わる試験片の別の実施形態の断面図である。

Claims (8)

1. 液体試料中の成分を定量するための試験片であって、
   ・貫通孔を有するか又は光透過性部分を有する支持体、
   ・該貫通孔又は光透過性部分を覆うように該支持体上に固着された試薬層、
   ・少なくとも該試薬層の検出部位を覆うカバー、
   からなり、該カバーの少なくとも検出部位を覆う部分の反射光が測定波長に実質的に影響を与えない色に加工されている試験片。
2. 反射光が測定波長に実質的に影響を与えない色が、黒色であることを特徴とする請求項１に記載の試験片。
3. 反射光が測定波長に実質的に影響を与えない色が、透明であることを特徴とする請求項１に記載の試験片。
4. カバーが、試薬層との間に毛細管室を形成するように支持体上へ固定され、さらに、カバーが、試料供給孔と空気排出孔を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の試験片。
5. カバーが、試薬層の支持体と接していない側の面と接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の試験片。
6. 試薬層の上に、試薬層と接して更に光反射層を設けてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の試験片。
7. 試薬層中へ光反射性微粒子を含ませることで、試薬層に光反射機能を持たせてあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の試験片。
8. 液体試料が、全血であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の試験片。

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