JP3358813B2 - 光学的分析用センサ - Google Patents
光学的分析用センサInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N2021/757—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated using immobilised reagents
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、化学または生化学エンティティーの分析に
使用する装置、特に酵素或いは酵素基質の検出用バイオ
センサに関する。
使用する装置、特に酵素或いは酵素基質の検出用バイオ
センサに関する。
酵素センサ（酵素電極）は、多様な分析物の検出用に
生産されてきた。その１例として、血液ガスの濃度測定
用のセンサがある（Clarke ＆ Lyons,Annals of the Ne
w York Academy of Science,Vol.102,pp29−45,196
2）。このようなバイオセンサの多くは、pHを変化させ
る触媒反応を有する酵素を使用しており、かかるpHの変
化は電流測定式または電位差測定式の電極の何れかを用
いて記録される。関連する分析物の濃度はpHの変化率ま
たは絶対変化を調べることにより監視される。かかる装
置の分析性能及び作業安定性を改善するために、酵素を
pH電極の表面の半透明性の膜の裏に頻繁に不動化させ
る。このように研究される分析物としてはペニシリン
（Guilbault,G.G,Handbook of Immobilised Enzymes,Ma
rcel Dekker,New York,1984）及びグルコース（Clarke
＆ Lyons,1962）が含まれる。マイクトエレクトロニッ
クス分野における進歩により、これらのpHベースの酵素
センサ電極を小型化する試みがなされ、従来のマクロ−
pH電極に替わる非常に小型でpHに敏感なイオン選択式の
磁場作用トランジスタ（ISFET）が提供された。ペニシ
リン及びグルコース用のセンサは、かかる技術を用いて
作り出され、文献（Biosensors:Fundamentals and Appl
ications,A.P.F.Turner,I.Karube,G.S.Wilson編著作,Ox
ford Scientific Publications,1987）にも概説されて
いる。
生産されてきた。その１例として、血液ガスの濃度測定
用のセンサがある（Clarke ＆ Lyons,Annals of the Ne
w York Academy of Science,Vol.102,pp29−45,196
2）。このようなバイオセンサの多くは、pHを変化させ
る触媒反応を有する酵素を使用しており、かかるpHの変
化は電流測定式または電位差測定式の電極の何れかを用
いて記録される。関連する分析物の濃度はpHの変化率ま
たは絶対変化を調べることにより監視される。かかる装
置の分析性能及び作業安定性を改善するために、酵素を
pH電極の表面の半透明性の膜の裏に頻繁に不動化させ
る。このように研究される分析物としてはペニシリン
（Guilbault,G.G,Handbook of Immobilised Enzymes,Ma
rcel Dekker,New York,1984）及びグルコース（Clarke
＆ Lyons,1962）が含まれる。マイクトエレクトロニッ
クス分野における進歩により、これらのpHベースの酵素
センサ電極を小型化する試みがなされ、従来のマクロ−
pH電極に替わる非常に小型でpHに敏感なイオン選択式の
磁場作用トランジスタ（ISFET）が提供された。ペニシ
リン及びグルコース用のセンサは、かかる技術を用いて
作り出され、文献（Biosensors:Fundamentals and Appl
ications,A.P.F.Turner,I.Karube,G.S.Wilson編著作,Ox
ford Scientific Publications,1987）にも概説されて
いる。
しかし、かかる電位差計式機構には多くの欠点があ
る。例えば、それらは試料内に存在する他のイオンによ
って電気的騒音及び干渉を起こし易い。従って、光学的
な技術に使用するためのかかる装置の均等物を作り出す
試みがなされてきた。
る。例えば、それらは試料内に存在する他のイオンによ
って電気的騒音及び干渉を起こし易い。従って、光学的
な技術に使用するためのかかる装置の均等物を作り出す
試みがなされてきた。
ペニシリン用のセンサについては報告されているが
（Kulp T.J.,Analytical Chemistry,Vol.59,pp2849−28
53,1987）、それによれば、光ファイバーを採用し、そ
の一端をポリマーでコーティングし、その中にペニシリ
ナーゼ及びpH依存性の蛍光染料を組み込むか或いはそれ
に結合されている。前記酵素がその基質と反応するた
め、前記染料の光学的性質の変化を測定し、この変化に
よって基質の濃度が得られる。しかし、このような装置
には多くの欠点がある。特に困難な点は、十分に感度の
ある分析を達成するためには、繊維の一端への実質的な
質量の酵素及び染料の不動化を必要とする構造に関連す
るものである。使用に際してもまた、例えば試料の蛍光
染料や混濁により試料からの光学的干渉により困難が生
じる。
（Kulp T.J.,Analytical Chemistry,Vol.59,pp2849−28
53,1987）、それによれば、光ファイバーを採用し、そ
の一端をポリマーでコーティングし、その中にペニシリ
ナーゼ及びpH依存性の蛍光染料を組み込むか或いはそれ
に結合されている。前記酵素がその基質と反応するた
め、前記染料の光学的性質の変化を測定し、この変化に
よって基質の濃度が得られる。しかし、このような装置
には多くの欠点がある。特に困難な点は、十分に感度の
ある分析を達成するためには、繊維の一端への実質的な
質量の酵素及び染料の不動化を必要とする構造に関連す
るものである。使用に際してもまた、例えば試料の蛍光
染料や混濁により試料からの光学的干渉により困難が生
じる。
本発明は、前記の電位差測定pHセンサ及び光ファイバ
ーセンサの欠点の多くを克服する、酵素ベースの光学バ
イオセンサを提供する。
ーセンサの欠点の多くを克服する、酵素ベースの光学バ
イオセンサを提供する。
本発明の１つの形態によれば、（ｉ）基質との触媒反
応の結果としてそれらの環境に変化を生じさせ得る酵素
と、（ii）かかる酵素のための基質とから選択される物
質の分析に使用するセンサ装置であって、該装置は試料
液を毛管作用により導入し得るのに充分な小寸法の１つ
或いは複数のキャビティを有し、該キャビティの表面の
１つの不連続領域すなわち測定領域上に、前記分析の対
象となる物質と相補的な対をなす酵素基質／酵素の要素
と共に、前記環境の変化の結果、自身の光学的特性が変
化する蛍光体種が直接的或いは間接的に不動化され、前
記表面は、使用時に光伝達性導波管として作用すると共
に、前記キャビティの壁部を成す透明な固体プレートの
表面であることを特徴とするセンサ装置が提供される。
応の結果としてそれらの環境に変化を生じさせ得る酵素
と、（ii）かかる酵素のための基質とから選択される物
質の分析に使用するセンサ装置であって、該装置は試料
液を毛管作用により導入し得るのに充分な小寸法の１つ
或いは複数のキャビティを有し、該キャビティの表面の
１つの不連続領域すなわち測定領域上に、前記分析の対
象となる物質と相補的な対をなす酵素基質／酵素の要素
と共に、前記環境の変化の結果、自身の光学的特性が変
化する蛍光体種が直接的或いは間接的に不動化され、前
記表面は、使用時に光伝達性導波管として作用すると共
に、前記キャビティの壁部を成す透明な固体プレートの
表面であることを特徴とするセンサ装置が提供される。
前記触媒反応の発生のために共同因子を必要とする酵
素の場合には、前記共同因子が装置内に存在していても
良く、前記共同因子が別に供給されても良い。
素の場合には、前記共同因子が装置内に存在していても
良く、前記共同因子が別に供給されても良い。
本発明の更に別の形態によれば、試料内の酵素または
酵素基質の分析方法であって、次の工程： （ａ）前記に定義したように、本発明による装置の存在
下で試料を恒温保持する工程と； （ｂ）該装置を照射する工程と； （ｃ）光学的特性に対応した測定信号を監視して、これ
により該光学的特性を蛍光体種により前記装置の前記測
定領域に示す工程と； （ｄ）前記測定領域における環境の変化により前記光学
的特性が変化するか否か、また必要な場合には、この変
化の程度及び／比率を測定する工程と； （ｅ）適切なアルゴリズムを用いて、酵素と酵素基質と
の相互作用によって生前記測定領域における環境の対応
変化を測定し、それによって分析対象の分析物の濃度の
測定値を導出する工程とを含む前記方法。
酵素基質の分析方法であって、次の工程： （ａ）前記に定義したように、本発明による装置の存在
下で試料を恒温保持する工程と； （ｂ）該装置を照射する工程と； （ｃ）光学的特性に対応した測定信号を監視して、これ
により該光学的特性を蛍光体種により前記装置の前記測
定領域に示す工程と； （ｄ）前記測定領域における環境の変化により前記光学
的特性が変化するか否か、また必要な場合には、この変
化の程度及び／比率を測定する工程と； （ｅ）適切なアルゴリズムを用いて、酵素と酵素基質と
の相互作用によって生前記測定領域における環境の対応
変化を測定し、それによって分析対象の分析物の濃度の
測定値を導出する工程とを含む前記方法。
発生する前記触媒反応に共同因子が必要な場合で、そ
の共同因子がもはや装置内に或いは装置上に存在しない
場合には、それは上記工程（ａ）恒温保持前に、恒温保
持中に、或いはそれに引き続いて試料内に導入すべきで
ある。
の共同因子がもはや装置内に或いは装置上に存在しない
場合には、それは上記工程（ａ）恒温保持前に、恒温保
持中に、或いはそれに引き続いて試料内に導入すべきで
ある。
本発明による広く多様なセンサの例としては、軽量棒
或いは「試験片（teststrip）」バイオセンサ、例えばE
P171148に概説されている型の毛管フィル装置等の試料
の封じ込めを採用する「試料の流通」形態またはデバイ
スを使用する装置等がある。
或いは「試験片（teststrip）」バイオセンサ、例えばE
P171148に概説されている型の毛管フィル装置等の試料
の封じ込めを採用する「試料の流通」形態またはデバイ
スを使用する装置等がある。
前記装置における使用には、自体の触媒作用の結果と
して環境の変化を生じる酵素が適合する。特に注目に値
するのは、例えばペニシリナーゼ、グルコースオキシダ
ーゼまたはウレアーゼ等の、それら自体の触媒作用の結
果としてpHの変化を生じる酵素である。その他多くの変
化が可能であり、その中でも、例えば、その触媒作用の
結果として酸素を消費するグルコースオキシダーゼを使
用するか、或いはその触媒作用によって過酸化水素を産
生するパーオキシダーゼを使用する、関わる前記溶液に
おける酵素の濃度の変化（増加或いは減少）等がある。
して環境の変化を生じる酵素が適合する。特に注目に値
するのは、例えばペニシリナーゼ、グルコースオキシダ
ーゼまたはウレアーゼ等の、それら自体の触媒作用の結
果としてpHの変化を生じる酵素である。その他多くの変
化が可能であり、その中でも、例えば、その触媒作用の
結果として酸素を消費するグルコースオキシダーゼを使
用するか、或いはその触媒作用によって過酸化水素を産
生するパーオキシダーゼを使用する、関わる前記溶液に
おける酵素の濃度の変化（増加或いは減少）等がある。
自体の環境の変化の結果として光学的性質が変化する
種は、例えば関わる変化に敏感な発蛍光体或いは染料で
ある。好ましいpHは敏感な種としては、フルオレセイニ
ソチオシアネート（FITC）、フルオレセイナミン及びフ
ルオレセインヨード酢酸等がある。自体の環境において
酸素濃度に敏感である好ましい種は、FITCである。多く
の蛍光種がそれらの環境中でH2O2の濃度に敏感である。
種は、例えば関わる変化に敏感な発蛍光体或いは染料で
ある。好ましいpHは敏感な種としては、フルオレセイニ
ソチオシアネート（FITC）、フルオレセイナミン及びフ
ルオレセインヨード酢酸等がある。自体の環境において
酸素濃度に敏感である好ましい種は、FITCである。多く
の蛍光種がそれらの環境中でH2O2の濃度に敏感である。
本発明による装置によって、消失性波抱合の現象をに
関与する方法により、発蛍光体または染料の光学的性質
の変化をきたす分析における特別な用途が見いだされ
る。かかる方法は公知のものであり、米国特許No.48106
58に記載されている。かかる技術の使用は、導波管の表
面に非常に近い所に位置する発蛍光体から発生する信号
の、分析対象のバルク中に含まれる発蛍光体からの信号
との区別を可能にし、それによって試料による光学的干
渉から起こる問題が除去される。
関与する方法により、発蛍光体または染料の光学的性質
の変化をきたす分析における特別な用途が見いだされ
る。かかる方法は公知のものであり、米国特許No.48106
58に記載されている。かかる技術の使用は、導波管の表
面に非常に近い所に位置する発蛍光体から発生する信号
の、分析対象のバルク中に含まれる発蛍光体からの信号
との区別を可能にし、それによって試料による光学的干
渉から起こる問題が除去される。
装置の放射線照射は、不動化された種の、例えば蛍光
などの光学的性質の発現を起こすはずである。装置の放
射線照射を行う際の正しい方法は、しかし装置の特性に
依存する。毛管フィル型の装置に関しては、例えばその
技術は、導波管の長軸に対して90゜か或いはそれに近い
角度での導波管の測定領域の放射線照射を、概ね含み、
それによってその領域内の種を励起する。繊維型の導波
管に関しては、例えば放射線照射技術は、例えば、繊維
に対して長軸方向の伝達及び引続き起こる測定領域内で
の種の励起に概ね含むであろう。使用し得る種々の型の
装置へのそれらの適応性についてのかかる技術及び考察
は、当業者には公知である。測定する種の光学的性質
は、例えば、波長、発光する蛍光の強度または分極であ
ろう。
などの光学的性質の発現を起こすはずである。装置の放
射線照射を行う際の正しい方法は、しかし装置の特性に
依存する。毛管フィル型の装置に関しては、例えばその
技術は、導波管の長軸に対して90゜か或いはそれに近い
角度での導波管の測定領域の放射線照射を、概ね含み、
それによってその領域内の種を励起する。繊維型の導波
管に関しては、例えば放射線照射技術は、例えば、繊維
に対して長軸方向の伝達及び引続き起こる測定領域内で
の種の励起に概ね含むであろう。使用し得る種々の型の
装置へのそれらの適応性についてのかかる技術及び考察
は、当業者には公知である。測定する種の光学的性質
は、例えば、波長、発光する蛍光の強度または分極であ
ろう。
本発明による好ましい装置及び方法は、それにおいて
酵素の触媒作用の結果として起こる環境の変化がpHの変
化であるものである。続く説明は、それにおいてpHの変
化が起こる分析の装置及び方法という点を述べている
が、本発明はかかる変化を限定するものではないと考え
られる。本発明による装置については、不動化された種
がpHに敏感な発蛍光体であり、分析対象の分析物が酵素
−基質である（それ故本発明による装置はその上に不動
化された酵素を含む）。ここで本発明の実施例に関して
更に特別に説明する。
酵素の触媒作用の結果として起こる環境の変化がpHの変
化であるものである。続く説明は、それにおいてpHの変
化が起こる分析の装置及び方法という点を述べている
が、本発明はかかる変化を限定するものではないと考え
られる。本発明による装置については、不動化された種
がpHに敏感な発蛍光体であり、分析対象の分析物が酵素
−基質である（それ故本発明による装置はその上に不動
化された酵素を含む）。ここで本発明の実施例に関して
更に特別に説明する。
かかる実施例による本装置においては、前記発蛍光体
及び酵素が直接または間接に多くの方法で導波管の表面
上に不動化されると思われる。直接不動化された場合に
は、これらの成分が導波管上に別に不動化されるか、或
いは前記発蛍光体が酵素に抱合し、その結果生じた抱合
体が導波管上に不動化されるのか、の何れかである。発
蛍光体は、例えば従来からの共役方法不動化する。酵素
と酵素／発蛍光体の抱合体は、従来の共有結合法或いは
当業者には公知の適切な吸着共役技術で不動化する。間
接的な不動化は、導波管に結合する介在種の使用により
達成される。その導波管には、種、酵素、発蛍光体、或
いは酵素／発蛍光体抱合体を連続して結合する。例とし
て、前記酵素に対する抗体または導波管に結合したアビ
ジンがビオチニレート化した酵素を不動化する。
及び酵素が直接または間接に多くの方法で導波管の表面
上に不動化されると思われる。直接不動化された場合に
は、これらの成分が導波管上に別に不動化されるか、或
いは前記発蛍光体が酵素に抱合し、その結果生じた抱合
体が導波管上に不動化されるのか、の何れかである。発
蛍光体は、例えば従来からの共役方法不動化する。酵素
と酵素／発蛍光体の抱合体は、従来の共有結合法或いは
当業者には公知の適切な吸着共役技術で不動化する。間
接的な不動化は、導波管に結合する介在種の使用により
達成される。その導波管には、種、酵素、発蛍光体、或
いは酵素／発蛍光体抱合体を連続して結合する。例とし
て、前記酵素に対する抗体または導波管に結合したアビ
ジンがビオチニレート化した酵素を不動化する。
間接的不動化法の更に別の実例としては、酵素及び場
合によっては発蛍光体または酵素／発蛍光体抱合体を含
む、分析対象の分析物を透過しうる膜の使用を含み、そ
こに含まれない種は、上記のように導波管に不動化す
る。選択的に、前記膜は、かかる種を何等含まないが、
単に導波管に不動化されたそれらの種を覆うだけであ
る。いずれの場合においても、前記膜の機能は、試料内
の汚染物質による酵素の分解を防止し、また前記酵素の
触媒作用によっておこるpHの変化を減少する試料の緩衝
能の作用を最小にすることである。
合によっては発蛍光体または酵素／発蛍光体抱合体を含
む、分析対象の分析物を透過しうる膜の使用を含み、そ
こに含まれない種は、上記のように導波管に不動化す
る。選択的に、前記膜は、かかる種を何等含まないが、
単に導波管に不動化されたそれらの種を覆うだけであ
る。いずれの場合においても、前記膜の機能は、試料内
の汚染物質による酵素の分解を防止し、また前記酵素の
触媒作用によっておこるpHの変化を減少する試料の緩衝
能の作用を最小にすることである。
以前に述べたように、自体の基質と結合し、及び場合
によってはその分解物を成生物に触媒するために共同因
子を必要とする酵素に関しては、初期にこの共同因子が
本装置の測定領域の付近に適量存在する可能性がある。
選択的に、必要な量の共同因子を本装置による前記試料
の恒温保持の前に前記試料に添加するか、或いは恒温保
持が開始した時に前記試料に導入することができる。共
同因子が最初に存在する場合に、これは例えば、前述の
膜中に含有させることにより達成される。選択的にこれ
が、例えば、前述に存在すると述べた膜の有無にかかわ
らず、測定領域内の適切な物質の可溶性の層内に含まれ
ていると思われる。EP 171148に概ね記載されている型
の毛管フィル装置に関しては、前記共同因子は可溶性の
離脱しやすい形で好都合に、測定領域内（の試料の汚染
を制限するプレートの１つの上）に含まれるか、或いは
選択的に試料の恒温保持時に前記共同因子が測定領域近
くに導入されるようにもう１つのプレート上の相応する
領域に含まれると思われる。
によってはその分解物を成生物に触媒するために共同因
子を必要とする酵素に関しては、初期にこの共同因子が
本装置の測定領域の付近に適量存在する可能性がある。
選択的に、必要な量の共同因子を本装置による前記試料
の恒温保持の前に前記試料に添加するか、或いは恒温保
持が開始した時に前記試料に導入することができる。共
同因子が最初に存在する場合に、これは例えば、前述の
膜中に含有させることにより達成される。選択的にこれ
が、例えば、前述に存在すると述べた膜の有無にかかわ
らず、測定領域内の適切な物質の可溶性の層内に含まれ
ていると思われる。EP 171148に概ね記載されている型
の毛管フィル装置に関しては、前記共同因子は可溶性の
離脱しやすい形で好都合に、測定領域内（の試料の汚染
を制限するプレートの１つの上）に含まれるか、或いは
選択的に試料の恒温保持時に前記共同因子が測定領域近
くに導入されるようにもう１つのプレート上の相応する
領域に含まれると思われる。
前記導波管は、様々な材料から作り出したもので良い
が、それらの選択の唯一の基準は、センサの照射に使用
する光の波長及びその結果生じる導波管表面からの伝達
光の波長に対し透明でなければならない。適した材料と
しては、ガラス、石英、及び（ポリカーボネートなど
の）ポリマー材等がある。
が、それらの選択の唯一の基準は、センサの照射に使用
する光の波長及びその結果生じる導波管表面からの伝達
光の波長に対し透明でなければならない。適した材料と
しては、ガラス、石英、及び（ポリカーボネートなど
の）ポリマー材等がある。
発蛍光体の光学的性質の変化は、従来の方法で測定す
る。その例は、米国特許No.4810658及びBadleyその他、
Philosophical Transactions of the RoyalSociety of
London,Ser.B,Vol.36,pp143−160,1987に記載されてい
る。
る。その例は、米国特許No.4810658及びBadleyその他、
Philosophical Transactions of the RoyalSociety of
London,Ser.B,Vol.36,pp143−160,1987に記載されてい
る。
前述したように、本発明による広く多様な装置が発案
されている。
されている。
国際特許出願No.PCT/GB91/02058に述べられているよ
うに、測定領域のほかに更に内部較正のための別個の領
域をセンサ装置内に含めることが可能である。かかる原
理は本発明によりセンサ装置に応用することができる。
うに、測定領域のほかに更に内部較正のための別個の領
域をセンサ装置内に含めることが可能である。かかる原
理は本発明によりセンサ装置に応用することができる。
従って、本発明による装置の１つの実施例によって、
導波管が付加的に、測定領域とは異なる導波管長軸方向
の表面の１つ又は２つ以上の不連続領域すなわち較正領
域に、直接的或いは間接的に不動化された、特定の分析
の実施のために適した他の試薬を有し、これらの他の試
薬としては、該他の試薬が使用時に、分析作業中に試料
内に導入される任意付加的な補助試薬と共に、且つ分析
対象の分析物が存在する場合には該分析対象の分析物と
共に、前記較正領域において、（ｉ）測定領域における
触媒反応と同様な、好ましくは強化された若しくは減衰
された程度の触媒反応、または（ii）非触媒反応、また
は（iii）前記領域に存在する如何なる種の光学的特性
にも検出可能な変化を生じない触媒反応、の何れかを励
起するものが選択される装置。
導波管が付加的に、測定領域とは異なる導波管長軸方向
の表面の１つ又は２つ以上の不連続領域すなわち較正領
域に、直接的或いは間接的に不動化された、特定の分析
の実施のために適した他の試薬を有し、これらの他の試
薬としては、該他の試薬が使用時に、分析作業中に試料
内に導入される任意付加的な補助試薬と共に、且つ分析
対象の分析物が存在する場合には該分析対象の分析物と
共に、前記較正領域において、（ｉ）測定領域における
触媒反応と同様な、好ましくは強化された若しくは減衰
された程度の触媒反応、または（ii）非触媒反応、また
は（iii）前記領域に存在する如何なる種の光学的特性
にも検出可能な変化を生じない触媒反応、の何れかを励
起するものが選択される装置。
前述で定義した分析方法の実施例により、前述で定義
した１つまたはそれ以上の較正領域を含む本発明による
装置の存在下で試料を恒温保持し、それによって前記装
置の前記較正領域中の種によって示される適切な光学的
特性に対応した較正信号を監視し、測定信号と前記較正
信号とから、適切なアルゴリズム用いて、分析対象の分
析物の濃度の測定値を導出する工程を更に含む。
した１つまたはそれ以上の較正領域を含む本発明による
装置の存在下で試料を恒温保持し、それによって前記装
置の前記較正領域中の種によって示される適切な光学的
特性に対応した較正信号を監視し、測定信号と前記較正
信号とから、適切なアルゴリズム用いて、分析対象の分
析物の濃度の測定値を導出する工程を更に含む。
従って、前記装置の実施例中のii）またはiii）の例
において、国際特許出願No.PCT/GB91/02058の用語集を
用いると前記較正領域は「ゼロ信号較正領域」に相応す
るはずである。上記の例ｉ）によれば、較正領域におい
ては反応は類似して起こるが、測定領域におけるものと
同程度に強められ、較正領域は、国際特許出願No.PCT/G
B91−02058を用いれば、「陽性較正領域」に相応する。
上記の例ｉ）によれば、較正領域においては反応は類似
して起こるが、測定領域におけるものより低い程度に減
少し、同様の用語集を用いると、較正領域はそれ故「陰
性較正領域」に対応する。
において、国際特許出願No.PCT/GB91/02058の用語集を
用いると前記較正領域は「ゼロ信号較正領域」に相応す
るはずである。上記の例ｉ）によれば、較正領域におい
ては反応は類似して起こるが、測定領域におけるものと
同程度に強められ、較正領域は、国際特許出願No.PCT/G
B91−02058を用いれば、「陽性較正領域」に相応する。
上記の例ｉ）によれば、較正領域においては反応は類似
して起こるが、測定領域におけるものより低い程度に減
少し、同様の用語集を用いると、較正領域はそれ故「陰
性較正領域」に対応する。
本発明の更に別な形態によると、前記に定義したよう
な分析方法における使用に適した機器が示され、それ
は；使用時に、照射が該装置に侵入して、装置内の環境
の変化の結果としてその光学的性質が変化する、不動化
された種を励起するように配置されることができる照射
源と；放出される放射線を監視する手段とを含む前記に
定義した装置からなる。
な分析方法における使用に適した機器が示され、それ
は；使用時に、照射が該装置に侵入して、装置内の環境
の変化の結果としてその光学的性質が変化する、不動化
された種を励起するように配置されることができる照射
源と；放出される放射線を監視する手段とを含む前記に
定義した装置からなる。
本発明による装置の特定の実施例を次に添付図面に関
して説明する。
して説明する。
図1aは、センサがディップスティック（dipstick）型で
ある装置の実施例の概略図である。ガラスシート形状光
学導波管１の１つの長軸方向表面２領域10上に、酵素
（Ｅ）４とpH感受性発蛍光体（Ｆ）３とが不動化され
る。
ある装置の実施例の概略図である。ガラスシート形状光
学導波管１の１つの長軸方向表面２領域10上に、酵素
（Ｅ）４とpH感受性発蛍光体（Ｆ）３とが不動化され
る。
図1bは、使用中の図1a装置の説明図である。使用時
に、装置を試料５中に浸漬する、試料が関連する分析物
を含む場合には、この試料５が不動化酵素４の基質にな
り、酵素４はその基質と結合して、基質の生成物への分
解を触媒する。この触媒反応は、酵素の局部的環境に、
即ち導波管の表面において、pH変化を生じる。このpH変
化は不動化発蛍光体３の蛍光性の変化を生じる。放射線
源13からの、発蛍光体３を励起させるため適切な波長の
光線（適切なフィルター14を用いて選択する）が、導波
管の表面６を照射すると、導波管の末端７から生じる伝
達光線（propagated light）が消失性に検出される。こ
のようにして、不動化発蛍光体３の放出蛍光の波長、強
度または極性の変化率または絶対的変化を測定し、不動
化酵素４の活性を演繹することができる。これから、試
料５中の酵素−基質、分析下の分析物の濃度を算出する
ことができる。
に、装置を試料５中に浸漬する、試料が関連する分析物
を含む場合には、この試料５が不動化酵素４の基質にな
り、酵素４はその基質と結合して、基質の生成物への分
解を触媒する。この触媒反応は、酵素の局部的環境に、
即ち導波管の表面において、pH変化を生じる。このpH変
化は不動化発蛍光体３の蛍光性の変化を生じる。放射線
源13からの、発蛍光体３を励起させるため適切な波長の
光線（適切なフィルター14を用いて選択する）が、導波
管の表面６を照射すると、導波管の末端７から生じる伝
達光線（propagated light）が消失性に検出される。こ
のようにして、不動化発蛍光体３の放出蛍光の波長、強
度または極性の変化率または絶対的変化を測定し、不動
化酵素４の活性を演繹することができる。これから、試
料５中の酵素−基質、分析下の分析物の濃度を算出する
ことができる。
このような装置を分析すべき分析物の既知濃度を含む
溶液中に浸漬させることによって、較正することができ
る。適切な恒温保持期間後に、導波管の蛍光特性を測定
し、測定信号対分析濃度の標準曲線を形成することがで
きる。次に、この標準曲線を用いて、装置の作業下の測
定信号を分析対象の分析物の濃度に関連付けることがで
きる。
溶液中に浸漬させることによって、較正することができ
る。適切な恒温保持期間後に、導波管の蛍光特性を測定
し、測定信号対分析濃度の標準曲線を形成することがで
きる。次に、この標準曲線を用いて、装置の作業下の測
定信号を分析対象の分析物の濃度に関連付けることがで
きる。
図2aは、流動試料の分析センサを用いることができる
装置の別の実施例の概略図である。図2aに示すセンサは
分析の適用に適した断面形状を有する中空構造体の内面
の一部を形成するが、内面の部分８は好ましくは実質的
に円筒形である。導波管１の１つの長軸方向表面２の領
域10上には、酵素（Ｅ）４とpH感受性発蛍光体（Ｆ）３
とが不動化される。
装置の別の実施例の概略図である。図2aに示すセンサは
分析の適用に適した断面形状を有する中空構造体の内面
の一部を形成するが、内面の部分８は好ましくは実質的
に円筒形である。導波管１の１つの長軸方向表面２の領
域10上には、酵素（Ｅ）４とpH感受性発蛍光体（Ｆ）３
とが不動化される。
装置の実施例の作業モードは図1bに示す装置に関して
述べる通りである。図2bは使用中の図2aの装置を示す。
図1bの装置に比較した図２の装置の利点は、装置を配置
した試料流通を周期的に中断して、装置を再校正するこ
とができる。この実施例は例えばフローインジェクショ
ン分析及び高性能液体クロマトグラフィーのような、他
の分析方法と組み合わせて有利に用いることができるこ
とである。
述べる通りである。図2bは使用中の図2aの装置を示す。
図1bの装置に比較した図２の装置の利点は、装置を配置
した試料流通を周期的に中断して、装置を再校正するこ
とができる。この実施例は例えばフローインジェクショ
ン分析及び高性能液体クロマトグラフィーのような、他
の分析方法と組み合わせて有利に用いることができるこ
とである。
図3aは、センサが欧州特許No.171148により概ね記載
されている種類の蛍光毛管フィル装置である。装置の他
の実施例を概略的に説明する。このような装置は、毛管
空隙によって分離された２枚の平坦なプレートを含む。
このセンサは、その長軸方向表面２の１つの部分10上
に、酵素４とpH感受性発蛍光体３とが不動化された、ガ
ラスシート形状の下部光学導波管１からなる。
されている種類の蛍光毛管フィル装置である。装置の他
の実施例を概略的に説明する。このような装置は、毛管
空隙によって分離された２枚の平坦なプレートを含む。
このセンサは、その長軸方向表面２の１つの部分10上
に、酵素４とpH感受性発蛍光体３とが不動化された、ガ
ラスシート形状の下部光学導波管１からなる。
図3bは、使用中の図3aの装置を説明する。試料５を装
置中に導入すると、試料５は毛管作用によって装置中に
侵入する。装置の作用機序は図1bに示す装置に関して述
べた通りである。
置中に導入すると、試料５は毛管作用によって装置中に
侵入する。装置の作用機序は図1bに示す装置に関して述
べた通りである。
図4aは、較正領域11を付加的に含むこと以外は、図1a
の装置と同様な装置の実施例を概略的に説明する、この
較正領域の一部には酵素（Ｅ）４とpH感受性発蛍光体
（Ｆ）３が不動化され、この較正領域は、溶解性の放出
可能な形で、定量の酵素基質（Ｓ）15も含む。使用時
に、サンプル分析物の存在のために測定領域10において
生じる反応は図1aの装置における反応に類似する。較正
領域11において生じる反応は領域10における反応と同じ
であるが、付加的な酵素基質の存在のために、度合の強
化される反応である。このように、この領域11は正の
（positive）較正領域に相当する。
の装置と同様な装置の実施例を概略的に説明する、この
較正領域の一部には酵素（Ｅ）４とpH感受性発蛍光体
（Ｆ）３が不動化され、この較正領域は、溶解性の放出
可能な形で、定量の酵素基質（Ｓ）15も含む。使用時
に、サンプル分析物の存在のために測定領域10において
生じる反応は図1aの装置における反応に類似する。較正
領域11において生じる反応は領域10における反応と同じ
であるが、付加的な酵素基質の存在のために、度合の強
化される反応である。このように、この領域11は正の
（positive）較正領域に相当する。
図4bは、代替え較正領域11を示す、この領域は不動化
された酵素（Ｅ）とpH感受正発蛍光体（Ｆ）のほかに、
その上に、酵素Ｅ特異的な酵素阻害剤（Ｉ）16の定量も
溶解性の放出可能な形で含む。従って、使用中に、試料
分析物の存在のために領域11において生じる反応は、測
定領域10における反応に比べて度合の減衰した反応であ
る。従って。この領域は負（negative）の較正領域に相
当する。
された酵素（Ｅ）とpH感受正発蛍光体（Ｆ）のほかに、
その上に、酵素Ｅ特異的な酵素阻害剤（Ｉ）16の定量も
溶解性の放出可能な形で含む。従って、使用中に、試料
分析物の存在のために領域11において生じる反応は、測
定領域10における反応に比べて度合の減衰した反応であ
る。従って。この領域は負（negative）の較正領域に相
当する。
図4cは、図1aの装置が付加的に２つの較正領域11と12
を含む装置の実施様態を概略的に説明する。較正領域11
は上記較正領域に関して述べたような試薬を含む。較正
領域12の一部の上には、不活性酵素（E'）17（即ち、そ
の基質にもはや結合しないという意味で不活化した酵
素）とp11感受正発蛍光体（Ｆ）３とが不動化される。
このため、使用中に、酵素17がその基質への結合が生じ
ないので。領域12では触媒反応が生じない。それ故、こ
の領域は使用中はゼロ信号較正領域に相当する。この代
わりに酵素17がその基質に結合するが、基質の生成物へ
の分解を触媒しないという意味で不活化される場合に
は、この領域は使用中は負の較正領域に相当する。共同
因子を必要とする酵素の場合には、共同因子の不存在が
これらの可能性の何れかと同様な結果を生じる。
を含む装置の実施様態を概略的に説明する。較正領域11
は上記較正領域に関して述べたような試薬を含む。較正
領域12の一部の上には、不活性酵素（E'）17（即ち、そ
の基質にもはや結合しないという意味で不活化した酵
素）とp11感受正発蛍光体（Ｆ）３とが不動化される。
このため、使用中に、酵素17がその基質への結合が生じ
ないので。領域12では触媒反応が生じない。それ故、こ
の領域は使用中はゼロ信号較正領域に相当する。この代
わりに酵素17がその基質に結合するが、基質の生成物へ
の分解を触媒しないという意味で不活化される場合に
は、この領域は使用中は負の較正領域に相当する。共同
因子を必要とする酵素の場合には、共同因子の不存在が
これらの可能性の何れかと同様な結果を生じる。
図4dは代替えの較正領域12を示す、この代替え較正領
域12上にはpH感受性発蛍光体３のみが不動化される、即
ち、酵素は存在しない。この領域は使用中はゼロ信号較
正領域に相当する。
域12上にはpH感受性発蛍光体３のみが不動化される、即
ち、酵素は存在しない。この領域は使用中はゼロ信号較
正領域に相当する。
図4eは、代替え較正領域12を示す。代替え較正領域12
上には試料分析物に特異的な酵素（E''）18とpH感受正
発蛍光体（Ｆ）３とが不動化される。この領域は使用中
はゼロ較正領域に相当する。
上には試料分析物に特異的な酵素（E''）18とpH感受正
発蛍光体（Ｆ）３とが不動化される。この領域は使用中
はゼロ較正領域に相当する。
図4fは、代替え較正領域12を示す、この代替え較正領
域12上には酵素（Ｅ）４と非pH感受正発蛍光体（F'）19
とが不動化される。この領域も使用中はゼロ信号較正領
域に相当する。
域12上には酵素（Ｅ）４と非pH感受正発蛍光体（F'）19
とが不動化される。この領域も使用中はゼロ信号較正領
域に相当する。
センサがディップスティック型である、他の実施例の
装置であって、上記較正領域11と12の代替え組合せを用
いたもの、または領域11と12にかんして上述した種類の
較正領域から選択された２個のより多い較正領域を用い
るものが考えられる。
装置であって、上記較正領域11と12の代替え組合せを用
いたもの、または領域11と12にかんして上述した種類の
較正領域から選択された２個のより多い較正領域を用い
るものが考えられる。
同様に、図2aと3aの装置が同様な追加の較正領域を含
むような、装置の実施例も考えられる。図5aと5bはこの
ような実施例の２種類を示す。
むような、装置の実施例も考えられる。図5aと5bはこの
ような実施例の２種類を示す。
図６ではセンサが、測定領域10の他に２個の較正領域
11と12を含み、かく較正領域上に酵素（Ｅ）とpH感受正
発蛍光体（Ｆ）３とが不動化された蛍光毛管装置ある、
装置の実施例を説明する。この装置の上部プレート21の
領域20には、酵素基質（Ｓ）15の層が溶解性の放出可能
なかたちで配置される。この装置の上部プレート21の領
域22には、酵素阻害材（Ｉ）16の層が溶解性の放出可能
な形で配置される。使用中に、試料が装置内のキャビテ
ィに侵入すると、試薬15と16が溶解し、それぞれ領域11
と12の方向に拡散する。このため、領域11では領域10に
於ける反応に比べて強化された反応が生じ、領域12では
領域10に置ける半応に比べて減衰した反応が生じる。従
って、使用中の領域11は正の較正領域であり、使用中の
領域12は負の較正領域である。
11と12を含み、かく較正領域上に酵素（Ｅ）とpH感受正
発蛍光体（Ｆ）３とが不動化された蛍光毛管装置ある、
装置の実施例を説明する。この装置の上部プレート21の
領域20には、酵素基質（Ｓ）15の層が溶解性の放出可能
なかたちで配置される。この装置の上部プレート21の領
域22には、酵素阻害材（Ｉ）16の層が溶解性の放出可能
な形で配置される。使用中に、試料が装置内のキャビテ
ィに侵入すると、試薬15と16が溶解し、それぞれ領域11
と12の方向に拡散する。このため、領域11では領域10に
於ける反応に比べて強化された反応が生じ、領域12では
領域10に置ける半応に比べて減衰した反応が生じる。従
って、使用中の領域11は正の較正領域であり、使用中の
領域12は負の較正領域である。
以下の非限定的な実施励によって、本発明を更に説明
する。
する。
実施例１（光学グルコースセンサ） 1.1 発蛍光体−及び酵素−塗布導波管の構造 約1mmの厚さを有するPermablocガラス（Pilkington G
lass Ltd.,英国、セントへレン）を超純粋中で超音波攪
はんしながら潜在（例えば、Tween20）によって洗浄し
た。このガラスの表面をpH3から４の水中アミノプロピ
ルエトキシフランの２％溶液中で75℃において２時間恒
温保持することによって、活性化した。水中ですすぎ洗
いした後に、このガラスシートを115℃において少なく
とも４時間感想させた。つぎに、このガラスを0.05Mリ
ン酸塩緩衝液（pH7）中のグルタルアルデヒドの2.5％溶
液中で60分間恒温保持した後に、蒸留水で完全に洗浄し
た。このガラスをリン酸塩緩衝液（pH7）中のグルコー
スオキシダーゼ（EC1.1.3.4.）の１％溶液中で２−４時
間恒温保持した。次に、このガラスシートを緩衝剤溶液
によって洗浄した。公知の方法による6M尿素溶液でのソ
ーキング（soaking）によって好ましくない吸着タンパ
ク質を除去した。このガラスシートを次にFITCno1％溶
液と共に恒温保持した後に、洗浄工程を実施した。これ
によって、図3aとｂに説明するような蛍光毛管フィル装
置試験装置のプレートＩが形成された。
lass Ltd.,英国、セントへレン）を超純粋中で超音波攪
はんしながら潜在（例えば、Tween20）によって洗浄し
た。このガラスの表面をpH3から４の水中アミノプロピ
ルエトキシフランの２％溶液中で75℃において２時間恒
温保持することによって、活性化した。水中ですすぎ洗
いした後に、このガラスシートを115℃において少なく
とも４時間感想させた。つぎに、このガラスを0.05Mリ
ン酸塩緩衝液（pH7）中のグルタルアルデヒドの2.5％溶
液中で60分間恒温保持した後に、蒸留水で完全に洗浄し
た。このガラスをリン酸塩緩衝液（pH7）中のグルコー
スオキシダーゼ（EC1.1.3.4.）の１％溶液中で２−４時
間恒温保持した。次に、このガラスシートを緩衝剤溶液
によって洗浄した。公知の方法による6M尿素溶液でのソ
ーキング（soaking）によって好ましくない吸着タンパ
ク質を除去した。このガラスシートを次にFITCno1％溶
液と共に恒温保持した後に、洗浄工程を実施した。これ
によって、図3aとｂに説明するような蛍光毛管フィル装
置試験装置のプレートＩが形成された。
1.2 蛍光毛管フィル装置試験装置の製造 上記工程1.1から得られた導波管上に直径100μｍのガ
ラス微小球を含む紫外線硬化接着剤（UVS91,Norland In
c.,米国）の結合トラックをスクリーンプリントするこ
とによって、EP−Ａ−0171148に開示されているような
試験装置を製造した。その上にWO90/14590に述べられて
いるような不透明な蓋（lid）がスクリーンプリントさ
れているPermablocガラスシートを該導波管上に載せ、
このラミネートに真空をくわえた。この真空の結果、ガ
ラス上層が該接着剤上に押圧されて、該ガラス微小球が
ガラスシートの間に100μｍキャビティを画定する。次
に、このラミネートを紫外線源に暴露させて、接着剤を
硬化させる。最後に、該ラミネートシートを、EP−Ａ−
0171148に述べられているように、切断して、個々の試
験装置を形成する。
ラス微小球を含む紫外線硬化接着剤（UVS91,Norland In
c.,米国）の結合トラックをスクリーンプリントするこ
とによって、EP−Ａ−0171148に開示されているような
試験装置を製造した。その上にWO90/14590に述べられて
いるような不透明な蓋（lid）がスクリーンプリントさ
れているPermablocガラスシートを該導波管上に載せ、
このラミネートに真空をくわえた。この真空の結果、ガ
ラス上層が該接着剤上に押圧されて、該ガラス微小球が
ガラスシートの間に100μｍキャビティを画定する。次
に、このラミネートを紫外線源に暴露させて、接着剤を
硬化させる。最後に、該ラミネートシートを、EP−Ａ−
0171148に述べられているように、切断して、個々の試
験装置を形成する。
1.3 グルコース分析の測定に用いる装置 図７は、英国特許No.8911462.3号に述べられているよ
うに、適切な分析測定の実施に用いられた、簡単な蛍光
測定装置を示す。キセノフラッシュランプ51（Heinman
n）からの光線がレンズ52によって、略平行にされてか
ら、FITCの励起に用いられる波長範囲を画定するフィル
タースタック53を通過する。このフィルタースタックは
下記３種のフィルターを含む： BG57Schottガラスフィルター（Ealing Electro Optic
s UK Ltd,英国、ワトフォード）、450−480nm FITC帯域
干渉フィルター（Optometrics Ltd.,英国）、474nmショ
ートパス干渉フィルター（ComarInstruments Ltd.,英
国、ケンブリッジ）。
うに、適切な分析測定の実施に用いられた、簡単な蛍光
測定装置を示す。キセノフラッシュランプ51（Heinman
n）からの光線がレンズ52によって、略平行にされてか
ら、FITCの励起に用いられる波長範囲を画定するフィル
タースタック53を通過する。このフィルタースタックは
下記３種のフィルターを含む： BG57Schottガラスフィルター（Ealing Electro Optic
s UK Ltd,英国、ワトフォード）、450−480nm FITC帯域
干渉フィルター（Optometrics Ltd.,英国）、474nmショ
ートパス干渉フィルター（ComarInstruments Ltd.,英
国、ケンブリッジ）。
第２レンズ54は励起光線を蛍光毛管フィル装置56のア
クティ表面上に開口55を通して集束させた。蛍光毛管フ
ィル装置の光学エッジ63から放出される光線は開口57を
通り、この開口57は蛍光毛管フィル装置56内に含まれる
溶液から直接放出される光線が検出光学要素（detectio
n optics）に侵入するのを阻止する。レンズ系58は放出
光線を回収し、開口59は、放出が測定される角度範囲を
画定する。これは消失性に結合した蛍光放出に関連する
角度と一致するように選択した。Schott OG515nmコロ
イドガラス・ロングパス・フィルター60（Ealing Elect
ro Optics UK Ltd.,英国、ワトフォード）は任意の散乱
ポンプ光線）を濾過し、第２レンズは放出光線を光電子
倍増型検出器）に集束させる（Hamamatsu R931A,Hakuto
UK Ltd）． 1.4 グルコース分析方法 様々な濃度のグルコースを含む緩衝溶液（0.05Mリン
酸塩、pH7）を調製した。グルコースを含まない緩衝剤
溶液またはグルコースを含む緩衝剤溶液を蛍光毛管フィ
ル装置に加え、装置から生じる信号の変化と時間の経過
につれて監視した。不動化酵素がグルコースの分解を触
媒すると、装置内のpHは変化し、不動化FITCの活性を変
化させた。図８は装置内のグルコースの濃度上昇によ
る、FITCから生じる信号の変化を示す。
クティ表面上に開口55を通して集束させた。蛍光毛管フ
ィル装置の光学エッジ63から放出される光線は開口57を
通り、この開口57は蛍光毛管フィル装置56内に含まれる
溶液から直接放出される光線が検出光学要素（detectio
n optics）に侵入するのを阻止する。レンズ系58は放出
光線を回収し、開口59は、放出が測定される角度範囲を
画定する。これは消失性に結合した蛍光放出に関連する
角度と一致するように選択した。Schott OG515nmコロ
イドガラス・ロングパス・フィルター60（Ealing Elect
ro Optics UK Ltd.,英国、ワトフォード）は任意の散乱
ポンプ光線）を濾過し、第２レンズは放出光線を光電子
倍増型検出器）に集束させる（Hamamatsu R931A,Hakuto
UK Ltd）． 1.4 グルコース分析方法 様々な濃度のグルコースを含む緩衝溶液（0.05Mリン
酸塩、pH7）を調製した。グルコースを含まない緩衝剤
溶液またはグルコースを含む緩衝剤溶液を蛍光毛管フィ
ル装置に加え、装置から生じる信号の変化と時間の経過
につれて監視した。不動化酵素がグルコースの分解を触
媒すると、装置内のpHは変化し、不動化FITCの活性を変
化させた。図８は装置内のグルコースの濃度上昇によ
る、FITCから生じる信号の変化を示す。
フロントページの続き (72)発明者 ロビンソン，グレンビル アーサー イギリス，ロンドン，ダブリュー 13 ７ ワイ イー，イーリング，バーナム ウェイ 23 (56)参考文献 特開 平１−263537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−89528（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−504425（ＪＰ，Ａ) 特表 昭58−501481（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−507708（ＪＰ，Ａ) 特表 昭61−502419（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/75 - 21/78 C12Q 1/00 C12M 1/34 G01N 33/48 - 33/98
Claims (10)
- 【請求項１】（ｉ）基質との触媒反応の結果としてそれ
らの環境に変化を生じさせ得る酵素と、（ii）かかる酵
素のための基質と、から選択される物質の分析に使用す
るセンサ装置であって、 該装置は試料液を毛管作用により導入し得るのに充分な
小寸法の１つ或いは複数のキャビティを有し、 該キャビティの表面の１つの不連続領域すなわち測定領
域上に、前記分析の対象となる物質と相補的な対をなす
酵素基質／酵素の要素と共に、前記環境の変化の結果、
自身の光学的特性が変化する蛍光体種が直接的或いは間
接的に不動化され、 前記表面は、使用時に光伝達性導波管として作用すると
共に、前記キャビティの壁部を成す透明な固体プレート
の表面であることを特徴とする、センサ装置。 - 【請求項２】前記酵素が前記触媒反応を生じさせるため
に共同因子を必要とし、該共同因子は前記装置内、或い
は装置上に付加的に存在してなる、請求項１に記載のセ
ンサ装置。 - 【請求項３】前記酵素の基質との触媒反応の結果として
生じる前記環境変化はpHの変化である、請求項１又は２
に記載のセンサ装置。 - 【請求項４】前記導波管は更に、前記表面上の、前記測
定領域とは別の１つ或いは複数の不連続領域すなわち較
正領域に、実行する分析に適した更に別の試薬を直接的
或いは間接的に不動化され、 前記更に別の試薬としては、該更に別の試薬が使用時
に、分析対象の分析物が存在する場合には該分析対象の
分析物と共に、前記較正領域において、 ｉ）前記測定領域における触媒反応と同様な触媒反応を
生じさせるか、あるいは、 ii）触媒反応を生じさせないか、または、 iii）前記領域内に存在する如何なる種の光学的特性に
も検出可能な変化をもたらさない触媒反応を生じさせ
る、ものが選択される、請求項１〜３の何れか一つに記
載のセンサ装置。 - 【請求項５】前記導波管は更に、前記表面上の、前記測
定領域とは別の１つ或いは複数の不連続領域すなわち較
正領域に、実行する分析に適した更に別の試薬を直接的
或いは間接的に不動化され、 前記更に別の試薬としては、該更に別の試薬が使用時
に、分析作業中に前記試料内に導入された補助試薬、及
び分析対象の分析物が存在する場合には該分析対象の分
析物と共に、前記較正領域において、 ｉ）前記測定領域における触媒反応と同様な触媒反応を
生じさせるか、あるいは、 ii）触媒反応を生じさせないか、または、 iii）前記領域内に存在する如何なる種の光学的特性に
も検出可能な変化をもたらさない触媒反応を生じさせ
る、ものが選択される、請求項１〜３の何れか一つに記
載のセンサ装置。 - 【請求項６】前記ｉ）で生じさせる触媒反応は、前記測
定領域における触媒反応の度合が強化され又は減衰され
る程度のものである、請求項４又は５に記載のセンサ装
置。 - 【請求項７】試料内の酵素または酵素基質の分析方法で
あって、 （ａ）請求項１〜３の何れかに記載されるセンサ装置の
存在下で試料を恒温保持する工程と； （ｂ）該装置を照射する工程と； （ｃ）光学的特性に対応した測定信号を監視して、これ
により該光学的特性を蛍光体種により前記装置の前記測
定領域に示す工程と； （ｄ）前記測定領域における環境の変化により前記光学
的特性が変化するか否か、また必要な場合には、この変
化の程度及び／或いは変化率を判断する工程と； （ｅ）適切なアルゴリズムを用い、前記測定領域内の環
境に酵素と酵素基質との相互作用によって生じた対応す
る変化を判断し、それにより分析対象の分析物の濃度を
測定する工程と；よりなる分析方法。 - 【請求項８】前記工程（ａ）において前記試料は、前記
請求項4,5又は６に記載の装置の存在下で恒温保持さ
れ、前記分析方法は、適切な光学的特性に対応した較正
信号を監視し、これにより、前記装置の前記較正領域
に、前記種により、また前記測定信号及び前記較正信号
から前記適切な光学的特性を適切なアルゴリズムを用い
て示し、分析対象の分析物の濃度を測定する工程を更に
有してなる、前記請求項７に記載の分析方法。 - 【請求項９】前記請求項７又は８に記載の分析方法に用
いるのに適した装置であって、前記請求項１〜６の何れ
か一つに記載の装置と；使用時に放射線が前記装置に進
入して、前記装置内の環境の変化の結果光学的特性が変
化する不動化された種が励磁するように配置可能な放射
線源と；放出される放射線の監視する手段と、を含む前
記装置。 - 【請求項１０】前記請求項１〜６の何れかに記載の装置
を少なくとも含み、請求項７又は８に記載の分析方法を
実行するためのキット。
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