JP4889670B2 - 溶血の影響を低減した体液成分測定用乾式分析素子 - Google Patents

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Description

本発明は、溶血の影響を低減した体液成分測定用乾式分析素子、及びその製造方法に関する。
現在、臨床化学の分野における体液(血清、血漿、尿など)成分の測定法としては、典型的に酸化的試薬系を用いる。この酸化的試薬系では、予め決められた分析対象物、例えばコレステロールにしたがって選択したオキシダーゼが酸素の存在下で分析対象物と反応し、過酸化水素を提供する。この過酸化水素が、過酸化活性物質の存在下で、好適な酸化還元指示薬を酸化して、それを酸化された有色形態に変換し、この色強度を視覚的にまたは計器によって測定することにより、体液試料中の分析対象物の濃度を定量的に測定することができる。
体液成分中の種々の成分、例えば還元性物質であるアスコルビン酸、ヘモグロビン、赤血球カタラーゼ、ビリルビン等の還元作用による負誤差の影響、また、ヘモグロビン、ビリルビン等の色素は、測定波長によっては正、負誤差の原因となり、これら色素自身の吸収が光ならびに測定試薬組成中の成分等の影響により測定中に経時的に変化し、測定結果に影響を与えることも広く知られており、このような影響を干渉という。
測定法の種類を問わず、体液成分による干渉低減のための種々の方法が検討されており、例えばヘモグロビンによる各干渉に対する低減策だけに絞っても数多くの報告がなされている。
特開平5−269106号公報には、多重ペンダントカルボキシル基を有する高分子物質の不溶性銅錯体に血液試料を接触させ、血液試料中のヘモグロビンとの、固体/液体分離技術によってそこから除去し得る不溶性反応生成物を形成させることで低減する方法が開示されている。また、特開平9−119932号公報には光吸収測定を行う際にヘモグロビンの吸収波長の経時変化を低減するためには、測定波長を517nm〜529nmか、又は、580nm〜592nmに設定すればよいことを発見し、さらに好ましくは、測定波長を520nm〜526nmか、又は、583nm〜589nmに設定する乾式分析素子での低減方法が開示されている。さらに、WO2002/086151号公報には生体成分の測定において、試薬にチオジグリコール酸、β − チオジグリコール、メチオニン等のいずれか1 または2 以上を添加することで溶血ヘモグロビンによる干渉が低減されることが開示されている。しかしいずれの方法についても、特に乾式分析素子における溶血による干渉の問題は未だ十分に解決された状況とはいえない。
特開平5−269106号公報 特開平9−119932号公報 WO2002/086151号公報
本発明の課題は、血液などの体液試料中の成分を測定する乾式分析素子において、溶血の影響を低減することにある。
上記課題を解決するためには、本発明者らは鋭意研究を行った結果、その層構成に着目した。すなわち、展開層への試薬成分の塗布工程において、オキシダーゼの含まれる低粘度液による1段階目の塗布、オキシダーゼ以外の試薬を含む高粘度液による2段階目の塗布と分けることによって、溶血による影響が格段に良化することを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。
本発明によれば、H22の発色試薬を含む試薬層と、該試薬層の上に設けられた展開層とを少なくとも含む体液成分測定用乾式分析素子の製造方法において、H22の発色試薬を含む試薬層の上に展開層用基材を設ける工程、及び該展開層用基材に対して、オキシダーゼを含む低粘度液を塗布し、次いでオキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液を塗布することによって展開層を調製する工程とを含むことを特徴とする、体液成分測定用乾式分析素子の製造方法が提供される。
さらに本発明によれば、H22の発色試薬を含む試薬層の上に展開層用基材を設ける工程、及び該展開層用基材に対して、オキシダーゼを含む低粘度液を塗布し、次いでオキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液を塗布することによって展開層を調製する工程によって製造される、体液成分測定用乾式分析素子が提供される。
好ましくは、オキシダーゼを含む低粘度液の粘度は1mPa・s以上30mPa・s以下である。
好ましくは、オキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液の粘度は50 mPa・s以上500mPa・s以下である。
本発明の方法によれば、乾式分析素子の展開層への塗布を低粘度液によるオキシダーゼの塗布と、高粘度液によるその他の試薬の塗布と多段階の塗布を行うことで、溶血による影響が低減される。その結果、体液成分測定の正確度・精度が大幅に向上する。また、溶血検体での測定も可能となるため、非溶血検体を得るための再採血が不要となり、患者の負担も低減される。採血者の手技によっても溶血度合いが変わることが知られているが、手技差も解消される。
乾式分析素子の場合、特開平5−269106号公報の場合のような分離工程を素子内に組み込むことは困難である。また、同様に、WO2002/086151号公報のように予めチオグリコール酸などと接触させてヘモグロビンの影響を抑えた後に後反応へ移行する反応系を素子内に組み込むことは難しい。さらに、特開平9−119932号公報は乾式分析素子におけるヘモグロビンの色による干渉を抑制する方法であり、H2O2がヘモグロビンによって還元されることによる誤差を低減させることはできない。本発明は、特にH2O2がヘモグロビンによって還元されることによる誤差を低減させるため、2段階の塗布を行うことを特長としている。これにより、前処理として分離や前反応を行うことなく、ヘモグロビンの影響を抑える効果が得られる。
本発明による乾式分析素子の製造方法においては、低粘度液によるオキシダーゼの塗布と、高粘度液によるその他の試薬の塗布による多段階の塗布を行うことを特徴としている。
ここで、低粘度液及び高粘度液とは、オキシダーゼを含む液の粘度の方が、オキシダーゼ以外の試薬成分を含む液の粘度より低いこと、並びにオキシダーゼ以外の試薬成分を含む液の粘度の方が、オキシダーゼを含む液の粘度より高いことをそれぞれ意味し、2種の液体の粘度の相対的な高低を意味するものである。
体液としては、血清、血漿又は尿などを用いることができる。体液試料としては、血清、血漿、尿などをそのまま使用してもよく、あるいは適宜の前処理を施したものを使用してもよい。
本発明の乾式分析素子について説明するが、本発明の範囲は下記の特定の態様に限定されることはない。
乾式分析素子は、水不透過性支持体の上に、少なくとも1層の試薬層(接着層とも称される場合がある)及び多孔性の展開層を有するように構成することができる。
展開層は、繊維質又は非繊維質のいずれであってもよく、液体試料の展開層として機能することから、液体計量作用を有する層であることが好ましい。液体計量作用とは、層の表面に点着供給された液体試料を、その中に含有する成分を実質的に偏在させることなく、層の面方向に単位面積当りほぼ一定量の割合で広げる作用である。展開層には、展開面積や展開速度等を調節するために、特開昭60-222770号公報、特開昭63-219397号公報、特開昭62-182652号公報に記載された親水性高分子又は界面活性剤を配合することができる。
繊維性の多孔層(展開層)は、特開昭55-164356号公報、特開昭57-66359号公報、特開昭60-222769号公報等に代表されるような、ポリエステル繊維のものが好ましい。非繊維性多孔層としては、ポリスルホン酸等の有機高分子であることが好ましい。
試薬層は、前記水不透過性支持体、及び前記展開層を接着する機能を有する層でもあり、ゼラチン及びこれらの誘導体(例、フタル化ゼラチン)、セルロース誘導体(例、ヒドロキシプロピルセルロース)、アガロース、アクリルアミド重合体、メタアクリルアミド重合体、アクリルアミド又はメタアクリルアミドと各種ビニル性モノマーとの共重合体等の親水性ポリマーが利用できる。
親水性ポリマーを含む水溶液を周知の方法で均一に塗布するが、塗布の方法は公知の方法を利用できる。塗布には、例えば、ディップ塗布、押し出し塗布、ドクター塗布、ホッパー塗布、カーテン塗布等を適宜選択して用いることができる。
試薬層の上に展開層を塗布することもできるが、好ましくは、予め編み物として供給されている布や多孔膜をラミネートするのが好ましい。ラミネートの方法は、特開昭55-164356号公報に記載のように、親水性ポリマーを含む試薬層(接着層)の表面を水で一様に湿潤させておき、その上に布や多孔性膜を重ねて軽くほぼ一様に圧力をかけて接着させる方法で接着させることができる。試薬層(接着層)の厚さは、0.5〜100μmが好ましく、より好ましくは、1〜50μmである。
光透過性支持体の材料として好ましいものはポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、セルローストリアセテート等のセルロースエーテル類である。親水性層の吸水層、検出層、実質的に無孔性の試薬層等を支持体に強固に接着させるために、通常、支持体に下塗り層を設けるか、親水化処理を施すことができる。支持体の厚みは、特に制限されないが、10〜1000μmが好ましく、300〜800μmがより好ましい。光透過性のある支持体の場合、最終的な検出は、支持体側又は展開層側のいずれでもよいが、光不透過性の場合、展開層側から検出する。
必要に応じ、安定化剤、pH緩衝剤、架橋剤(硬膜剤又は硬化剤)、界面活性剤、ポリマー等を含有させることができ、これらは試薬層又は展開層に含有させることができる。
次に、本発明による溶血の影響低減可能な乾式分析素子の作製方法について説明する。
試薬組成物は、第1の展開層に含まれてもよいが、試薬層及び展開層の両方の層に含まれてもよい。あるいは全部又は大部分の試薬組成物がいずれかの層に含まれていてもよく、あるいは試薬層と展開層以外の層に試薬組成物を添加しておいてもよい。
試薬層中には、H22の発色試薬として、パーオキシダーゼ及び色原体を含むことができる。
パーオキシダーゼとしては、特に由来は限定されないが、西洋ワサビ由来のパーオキシダーゼ、または、リコンビナントのパーオキシダーゼが好ましい。使用量としては1〜200kU/m2程度が好ましく、より好ましくは10〜100kU/m2程度を用いることができる。
色原体としては、4-アミノアンチピリン(4-AA)、水素供与性カップリングして発色するフェノール性又はアニリン性のトリンダー試薬、及びロイコ色素などを挙げることができる。トリンダー試薬としては、好ましくはアニリン性試薬を用いることがき、例えば、同仁化学研究所製のN-エチル- N-スルホプロピル-3-メトキシアニリン(ADPS)、N-エチル- N-スルホプロピルアニリン(ALPS )、N-エチル- N-スルホプロピル-3-メチルアニリン(TOPS)、N-エチル- N-(2-ヒドロキシ-3-スルホプロピル)-3-メトキシアニリン(ADOS )、N-エチル- N-(2-ヒドロキシ-3-スルホプロピル)-3,5-ジメトキシアニリン(DAOS)、N-(2-ヒドロキシ-3-スルホプロピル)-3,5-ジメトキシアニリン(HDAOS)、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(MAOS)、N-エチル- N-(2-ヒドロキシ-3-スルホプロピル)-3-メトキシアニリン(TOOS)等が挙げられる。色原体は0.01〜10g/m2程度用いることが好ましく、より好ましくは、0.05〜5g/m2程度用いることができる。
試薬層に、多孔性の展開層用基材を塗布またはラミネートした後、展開層への試薬の塗布を実施する。1段階目には、各測定対象に対応したオキシダーゼを塗布する。オキシダーゼとして、例えば、コレステロールオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ、グルタミン酸オキシダーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、グリセロリン酸オキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、直接オキシダーゼとは反応しない対象物、例えば、コレステロールエステルの場合は、コレステロールエステラーゼをコレステロールオキシダーゼと同一の液に含ませて塗布することもできる。酵素類は1 m2あたり0.1〜30 kU程度の量で用いることが好ましい。より好ましくは1 m2あたり0.5〜15 kUである。展開層へのしみ込み性を考え、低粘度液にて塗布する必要がある。25℃における粘度が約1mPa・sである水でもよく、また、塗布性を考慮して、ポリマーや界面活性剤を含むことができる。ポリマーとしては、分子量数万以下の低粘度のものが好ましく、例えば、ポリエチレングリコール6000(分子量6000)、ポリビニルピロリドン LuviskolK17F(BASF)などが挙げられる。また、分子量が10万以上のポリマーのものでもよく、例えば、ポリビニルピロリドン Kollidon K90F(BASF、分子量100〜150万)、ヒドロキシプロピルセルロース HPC・M(日本曹達、粘度150-400mPa・sのみ開示されている)の濃度を調整することで、粘度の低い液を調製することも可能である。オキシダーゼを含む低粘度液は、展開層に液が染みこみやすくする為に、粘度として1mPa・s以上30mPa・s以下が好ましいが、より好ましくは1mPa・s以上25mPa・s以下、さらに好ましくは1mPa・s以上20mPa・sである。塗布液中のポリマー濃度としては、0.1%(wt/wt)から10%(wt/wt)が好ましく、より好ましくは0.5%(wt/wt)から5%(wt/wt)である。
2段階目以降にて、各測定対象に対応したその他の試薬類、例えば、界面活性剤、抗体、複合体形成剤、多糖類などを塗布する。測定対象成分は可溶化のステップを経て初めて酵素反応に供する成分となることもある。その場合は、展開層のできるだけ上面(検体を点着する側を上面とする)に試薬成分を留めるために、高粘度の液を用いる。増粘剤としては分子量が10万以上のポリマーのものが好ましく、例えば、ポリビニルピロリドン Kollidon K90F(BASF、分子量100〜150万)、ヒドロキシプロピルセルロース HPC・M(日本曹達、粘度150-400mPa・sのみ開示されている)などが挙げられる。オキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液は、展開層の上部に試薬をできるだけとどめるために、粘度として50mPa・s以上500mPa・s以下が好ましいが、より好ましくは100mPa・s以上500mPa・s以下である。塗布液中のポリマー濃度としては、0.1%(wt/wt)から15%(wt/wt)が好ましく、より好ましくは1%(wt/wt)から10%(wt/wt)である。
乾式分析素子におけるその他試薬組成物には、必要に応じて安定化剤、pH緩衝剤、架橋剤(硬膜剤又は硬化剤)、界面活性剤、又はポリマー等など添加剤の1種又は2種以上を含有させることができる。これらの添加剤は、乾式分析素子の試薬層及び/又は展開層に含有させることができる。pH緩衝剤は、例えば、蛋白質・酵素の基礎実験法、堀尾武一ほか著、南江堂、1981年、Biochemistry, 5, pp.467-477, 1966等の文献の記載、Good‘s Buffer(MES,TES,HEPES,MOPSなど)から選択できる。
緩衝剤のpHは用いる酵素の至適pH、測定対象成分に応じて決定することができ、好ましくはpH4.0〜9.0の範囲に調整することができる。より好ましくは、pH5.0〜8.0の範囲に調整することができる。
本発明の乾式分析素子の製造方法として、ギーサーにより塗布し乾燥する工程が均一で効率の高い生産方法を与える。製造方法の例を示す。光透過性支持体に発色試薬等を含む親水性ポリマー溶液をギーサーにて塗布し、乾燥させて試薬層を得る。その後、展開層を塗布またはラミネートにより、試薬層に積層させる。必要に応じて、展開層上に試薬溶液をギーサーにて塗布、または浸潤させて乾燥することによって乾式分析素子のシートが得られる。本発明は、展開層上に試薬を塗布する工程において、まずオキシダーゼを含む低粘度液を塗布後乾燥させ、次いでオキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液を塗布後乾燥させることを特長としている。展開層上への塗布はギーサーによる方法、浸潤、噴霧などいずれの方法を用いることができるが、ギーサーでの塗布が特に好ましい。
試薬層製造及び、展開層上への試薬液塗布後の乾燥は温風乾燥が好ましい。乾燥風は温度20〜60℃が好ましく、特に、25〜50℃が好ましい。露点は0℃から10℃が好ましい。風量は0.5〜10m/秒が好ましい。乾燥時間は溶剤が実質的に乾燥すればよく、一方、長時間の乾燥では、共役酵素が失活する場合があるので、1分から60分が好ましい。複数の乾燥ゾーンを用い、それぞれのゾーンで、乾燥風の温度、露点、風速、風向、時間を制御し、良好な乾燥条件を設定することもできる。
乾式分析素子は、例えば、一辺約5 mmから約30 mmの正方形またはほぼ同サイズの円形等の小片に裁断し、特公昭57-283331号公報、実開昭56-142454号公報、特開昭57-63452号公報、実開昭58-32350号公報、特表昭58-501144号公報等に記載のスライド枠に収めて化学分析スライドとして用いることができる。この態様は、製造、包装、輸送、保存、及び測定操作等の観点で好ましい。使用目的によっては、長いテープ状でカセットまたはマガジンに収めて用いることもでき、あるいは小片を開口のある容器内に収めて用い、又は小片を開口カードに貼付または収めて用いることもでき、さらには裁断した小片をそのまま用いることもできる。
乾式分析素子を用いる場合、例えば約2μL〜約30μL、好ましくは4μL〜15μLの範囲の水性液体試料液(例えば血液や尿などの体液試料など)を多孔性液体試料展開層に点着することができ、点着した乾式分析素子を約20℃〜約45℃の範囲の一定温度で、好ましくは約30℃〜約40℃の範囲内の一定温度で1〜10分間インキュベーションすることができる。乾式分析素子内の発色又は変色を光透過性支持体側から反射測光し、予め作成した検量線を用いて比色測定法の原理により検体中の被験物質の量を求めることができる。
測定操作は、例えば特開昭60-125543号公報、特開昭60-220862号公報、特開昭61-294367号公報、特開昭58-161867号公報などに記載の化学分析装置により極めて容易に行うことができ、これにより高精度の定量分析を行なうことができる。目的や必要精度によっては目視により発色の度合いを判定して半定量的な測定を行ってもよい。
乾式分析素子は、分析を行うまでは乾燥状態で貯蔵・保管することができ、試薬を用時調製する必要がなく、また一般に乾燥状態の方が試薬の安定性が高いことから、試薬溶液を用時調製しなければならないいわゆる溶液法より簡便性及び迅速性に優れている。また、微量の液体試料で、精度の高い検査を迅速に行うことができる検査方法としても優れている。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は下記の実施例により限定されることはない。
実施例1:本発明の乾式分析素子の作製
ゼラチン下塗りされている180μmのポリエチレンテレフタレート無色透明平滑フィルムにゼラチン水溶液(下記組成)を乾燥後の厚さが15μmになるように塗布して乾燥することによって試薬層を形成した。
ゼラチン 15.00g/m2
DAOS(同仁化学) 0.45g/m2
4-アミノアンチピリン(和光純薬) 0.30g/m2
POD 30.00kU/m2
上記フィルム上に約30 g/m2の量で水を全面に供給して湿潤させた後、50デニール相当のポリエステル紡績糸を36ゲージ編みしたトリコット編み物布地を、展開層用基材として軽く圧力をかけて積層し、乾燥させた。その後、上記の布地上に下記組成の水溶液を2回に分けて塗布乾燥することによって、展開層を形成した。
1回目の塗布液の組成(粘度:4.9mPa・s)
MES Buffer(pH6.6) 9.7%(wt/wt)
コレステロールエステラーゼ(Schizophyllum commune由来) 11.0U/g
コレステロールオキシダーゼ(Pseudomonas sp.由来 6.7U/g
プルロニックF88(ADEKA) 0.76%(wt/wt)
Luviskol K17F(BASF) 2.0%(wt/wt)
2回目の塗布液の組成(粘度:259.3mPa・s)
MES Buffer(pH6.6) 1.1%(wt/wt)
Kollidon K90F(BASF) 7.3%(wt/wt)
エマルゲンB66(花王) 1.2%(wt/wt)
硫酸デキストラン(和光純薬) 0.4%(wt/wt)
塩化マグネシウム六水和物(和光純薬) 2.6%(wt/wt)
完成した塗布物を12mm四方にカットし、検体点着する部分の直径10mmであるカセットにはさみ、高密度リポタンパクコレステロール(HDL-C)測定用スライドを作製した。
比較例1:比較用の乾式分析素子の作製
トリコット編み物布地を、展開層用基材として軽く圧力をかけて積層し、乾燥させる操作までは、実施例1と同様に行った。その後、下記処方の水溶液を塗布乾燥し、実施例1同様にHDL-C測定用スライドを作製した。
組成(粘度:260.5mPa・s)
MES Buffer(pH6.6) 10.8%(wt/wt)
Kollidon K90F(BASF) 7.3%(wt/wt)
硫酸デキストラン(和光純薬) 0.4%(wt/wt)
塩化マグネシウム六水和物(和光純薬) 2.6%(wt/wt)
エマルゲンB66(花王) 1.2%(wt/wt)
プルロニックF88(ADEKA) 0.76%(wt/wt)
コレステロールエステラーゼ(Schizophyllum commune由来) 11.0U/g
コレステロールオキシダーゼ(Pseudomonas sp.由来 6.7U/g
試験例:溶血の影響評価
健常者より抗凝固剤ヘパリンリチウム採血管を用いて、10ml採血した(HDL-C濃度が75mg/dLの検体)。1mlを−80℃にて2時間凍結後、急速に室温に戻すことで溶血させ、溶血血漿を得た。一方、残りの9mLは30分間室温にて放置後、遠心分離にて血漿を得た。溶血血漿のヘモグロビン濃度を、富士ドライケムスライドHb−Wにて測定し、ヘモグロビン濃度500mg/dLになるように血漿にて希釈した。溶血血漿を含まない、ヘモグロビン濃度0mg/dLの血漿とヘモグロビン濃度500mg/dLの血漿をそれぞれ10μLずつ実施例1にて作製したHDL-C測定用スライドに点着し、富士フィルム社製FDC7000ドライケムアナライザーにてHDL-C濃度を測定した。表1に示すとおり、ヘモグロビンによる負誤差がほとんどないスライドが得られた。
上記と同様の操作にて、比較例1で作製したHDL-C測定用スライドに、ヘモグロビン濃度0mg/dLの血漿と、ヘモグロビン濃度500mg/dLの血漿を点着した。表1に示すとおり、ヘモグロビンによる負誤差が大きい。
Figure 0004889670
表1に示す結果の比較により、展開層への塗布を2回に分け、オキシダーゼを試薬層側に分布させることで、ヘモグロビンの影響が低減された乾式分析素子を得られることが確かめられた。

Claims (6)

  1. 22の発色試薬を含む試薬層と、該試薬層の上に設けられた展開層とを少なくとも含む体液成分測定用乾式分析素子の製造方法において、H22の発色試薬を含む試薬層の上に展開層用基材を設ける工程、及び該展開層用基材に対して、オキシダーゼを含む低粘度液を塗布し、次いでオキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液を塗布することによって展開層を調製する工程とを含むことを特徴とする、体液成分測定用乾式分析素子の製造方法。
  2. オキシダーゼを含む低粘度液の粘度が1mPa・s以上30 mPa・s以下である、請求項1に記載の方法。
  3. オキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液の粘度が50 mPa・s以上500mPa・s以下である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 22の発色試薬を含む試薬層の上に展開層用基材を設ける工程、及び該展開層用基材に対して、オキシダーゼを含む低粘度液を塗布し、次いでオキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液を塗布することによって展開層を調製する工程によって製造される、体液成分測定用乾式分析素子。
  5. オキシダーゼを含む低粘度液の粘度が1mPa・s以上30 mPa・s以下である、請求項4に記載の体液成分測定用乾式分析素子。
  6. オキシダーゼ以外の試薬成分を含む高粘度液の粘度が50 mPa・s以上500mPa・s以下である、請求項4又は5に記載の体液成分測定用乾式分析素子。
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