JP7208219B2 - 生体試料中の分析対象物濃度を測定するための、方法、試薬およびチップ - Google Patents

生体試料中の分析対象物濃度を測定するための、方法、試薬およびチップ Download PDF

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Description

本発明は、生体試料(例えば、血液サンプル)に含まれる、グルコース等の分析対象物の濃度を測定するために使用される、方法、試薬およびチップに関する。
従来から、臨床化学検査において、血液や尿等の生体試料中に含まれる分析対象物(例えば、グルコース)を電気化学的手段や光学的手段(比色法)により測定する技術が知られている。
例えば、特開2008-148656号公報には、試料を点着する側の面の細孔の大きさが、発色を検出する側の面の細孔の大きさよりも大きい異方性膜から構成される、血液中のグルコース等を測定するための乾式分析要素に関する発明が記載されている。
特開2008-148656号公報に記載の発明では、試料を点着する側の面に径の大きい孔を有し、発色を検出する側の面に径の小さい孔を有する異方性膜を用いている。これにより、血液に由来する成分のうち、赤血球のようなサイズの大きい成分は、異方性膜の発色を検出する側まで到達できずに濾別される。このため、特開2008-148656号公報に記載の発明では、赤血球のようなサイズの大きい成分の非存在下で発色反応が行われる。しかしながら、かような異方性膜を用いた場合、試料に由来する成分や夾雑物等によって細孔が目詰まりを起こす可能性があり、これによって測定精度に影響を及ぼし得る。また、かような血液サンプルに由来する成分の分画を必要とする手法では、測定の迅速さの観点から十分でない場合がある。
一方で、血液サンプルに由来する成分の分画をせずに光学的手段により分析対象物の測定を行うとベースラインが高くなり(すなわち、ノイズが強くなり)、高精度での測定が困難となることが知られている。
したがって、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、血液等の生体試料に由来する成分(生体成分)の分画を必要とせずに、分析対象物濃度を高精度に測定し得る手段を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、散乱光調整剤を用いて、生体試料と発色試薬との混合前後の散乱光を実質的に同等にした分析サンプルを用いて分析対象物の濃度を測定することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明の完成に至った。
本発明の第1の側面は、生体試料中の分析対象物濃度を測定する方法であって、
(1)前記生体試料を準備し、
(2)前記生体試料に、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を混合して、散乱光が前記生体試料と実質的に同じである分析サンプルを得て、
(3)前記分析サンプルを用いて、前記分析対象物濃度を測定すること、を含む、方法に関する。
本発明の第2の側面は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含む、分析対象物濃度測定試薬に関する。
本発明の第3の側面は、反応部を有する、生体試料中の分析対象物濃度を測定するためのチップであって、前記反応部は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含む、チップに関する。
図1は、ヘマトクリット値が20ならびに血中グルコース濃度が0mg/dl(BG0)、100mg/dl(BG100)及び400mg/dl(BG400)の血液サンプルに対する実施例1の試薬の500~1000nmの波長領域での透過率(%T)を示すグラフである。 図2は、ヘマトクリット値が40ならびに血中グルコース濃度が0mg/dl(BG0)、100mg/dl(BG100)及び400mg/dl(BG400)の血液サンプルに対する実施例1の試薬の500~1000nmの波長領域での透過率(%T)を示すグラフである。 図3は、ヘマトクリット値が60ならびに血中グルコース濃度が0mg/dl(BG0)、100mg/dl(BG100)及び400mg/dl(BG400)の血液サンプルに対する実施例1の試薬の500~1000nmの波長領域での透過率(%T)を示すグラフである。 図4は、ヘマトクリット値が20ならびに血中グルコース濃度が0mg/dl(BG0)、100mg/dl(BG100)及び400mg/dl(BG400)の血液サンプルに対する比較例1の試薬の500~1000nmの波長領域での透過率(%T)を示すグラフである。 図5は、ヘマトクリット値が40ならびに血中グルコース濃度が0mg/dl(BG0)、100mg/dl(BG100)及び400mg/dl(BG400)の血液サンプルに対する比較例1の試薬の500~1000nmの波長領域での透過率(%T)を示すグラフである。 図6は、ヘマトクリット値が60ならびに血中グルコース濃度が0mg/dl(BG0)、100mg/dl(BG100)及び400mg/dl(BG400)の血液サンプルに対する比較例1の試薬の500~1000nmの波長領域での透過率(%T)を示すグラフである。 図7は、本形態に係る測定用チップが装着された血糖計(成分測定装置)を概略的に示す平面図である。図7中、10は血糖計を;12は測定用チップを;14は測定部を;18はチップ本体部を;40は筺体を;42は制御部を;44は箱体部を;46は測光部を;48は電源ボタンを;50は操作ボタンを;52はディスプレイを;および54はイジェクトレバーを、それぞれ、示す。 図8は、図7の測定用チップと装置本体の測光部を拡大して示す斜視図である。図8中、10は血糖計を;12は測定用チップを;14は測定部を;16は装置本体を;18はチップ本体部を;20は空洞部を;20aは先端口部を;20bは基端口部を;22は長辺を;24は短辺を;30は板片を;32はスペーサを;40は筺体を;46は測光部を;56はイジェクトピンを;56aは棒部を;56bは受部を;58は挿入孔を;58aは挿入開口部を;59は測定用孔部を;60はチップ装着部を;60aはフランジ部を;62は壁部を;68は発光素子を;70は発光部を;72は受光素子を;74は受光部を;および76はコイルバネを、それぞれ、示す。 図9は、図7の測定用チップを示す側面図である。図9中、12は測定用チップを;18はチップ本体部を;20は空洞部を;20aは先端口部を;20bは基端口部を;22は長辺を;22aは上側長辺を;22bは下側長辺を;24は短辺を;24aは先端辺を;24bは基端辺を;26は試薬を;28は測定対象部を;30は板片を;および32はスペーサを、それぞれ、示す。 図10Aは、図7の測定用チップと装置本体の装着動作を示す第1平面図である。図10A中、12は測定用チップを;14は測定部を;16は装置本体を;20は空洞部を;26は試薬を;28は測定対象部を;30は板片を;32はスペーサを;40は筺体を;46は測光部を;46aは固定壁を;56はイジェクトピンを;56aは棒部を;56bは受部を;58は挿入孔を;58aは挿入開口部を;59は測定用孔部を;60はチップ装着部を;60aはフランジ部を;62は壁部を;64は素子収容空間を;66は導光部を;68は発光素子を;68aは第1発光素子を;68bは第2発光素子を;70は発光部を;72は受光素子を;74は受光部を;および76はコイルバネを、それぞれ、示す。 図10Bは、図10Aに続く装着動作を示す第2平面断面図である。図10B中、12は測定用チップを;14は測定部を;16は装置本体を;20は空洞部を;20aは先端口部を;26は試薬を;30は板片を;32はスペーサを;40は筺体を;46は測光部を;46aは固定壁を;56はイジェクトピンを;56aは棒部を;56bは受部を;60はチップ装着部を;60aはフランジ部を;62は壁部を;68は発光素子を;68aは第1発光素子を;68bは第2発光素子を;70は発光部を;72は受光素子を;74は受光部を;および76はコイルバネを、それぞれ、示す。 図11Aは、実施例および比較例で用いた血糖計センサの模式図である。図11A中、2は試薬片を;3は試薬塗布面を;4は両面テープを;5はPETフィルムを;6は流路を;および7はPETフィルムを、それぞれ、示す。 図11Bは、図11Aの血糖計センサの内面の長さ、幅、厚みを説明するための図である。図11B中、1は測定チップを;2は試薬片を;3は試薬塗布面を;4は両面テープを;5はPETフィルムを;および7はPETフィルムを、それぞれ、示す。
本発明の第1の側面は、生体試料中の分析対象物濃度を測定する方法であって、
(1)前記生体試料を準備し、
(2)前記生体試料に、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を混合して、散乱光が前記生体試料と実質的に同じである分析サンプルを得て、
(3)前記分析サンプルを用いて、前記分析対象物濃度を測定すること、
を含む、方法に関する。
本発明の第2の側面は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含む、分析対象物濃度測定試薬に関する。
本発明の第3の側面は、反応部を有する、生体試料中の分析対象物濃度を測定するためのチップであって、前記反応部は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含む、チップに関する。
本明細書において、上記の本発明のある側面についての記載は、他の側面に相互に適宜改変されて適用され得る。
本発明によれば、血液等の生体試料に由来する成分(生体成分)の分画を必要とせずに、分析対象物濃度を高精度に測定できる。本発明者らは、生体試料(例えば、血液サンプル)に由来する生体成分の分画をせずに光学的手段により分析対象物の測定を行った場合にベースラインが高くなることで、測定精度を悪化させる原因を種々検討した。例えば、生体試料が血液サンプルである場合には、血液サンプルに由来する成分の分画をせずに光学的手段により分析対象物の測定を行うと、赤血球と赤血球外液(すなわち、サンプル中に存在する赤血球以外の成分)との間の屈折率差により散乱光が発生する。これにより、散乱光に由来するベースラインが高くなって測定精度を低下させることを本発明者らは見出した。かような問題に対し、本発明者らは、散乱光調整剤を使用して、散乱光が生体試料と分析サンプルとで実質的に同じにすることが有効な手段であることを見出した。以下では、生体試料が血液サンプルの場合を例にとって詳細に説明する。
通常、ヘモグロビン等の存在により、赤血球内の屈折率は赤血球外液の屈折率よりも高い。発色試薬などの試薬を血液(全血)に添加すると、試薬の溶解にともなって赤血球外液の浸透圧が上昇する。一方、赤血球外液の浸透圧の上昇に伴い、赤血球と赤血球外液との浸透圧差により赤血球が収縮し、赤血球内液の屈折率はさらに上昇する。ここで、試薬に屈折率の高い物質を更に添加することにより、赤血球外液の屈折率の上昇を意図的に促進させて赤血球内外の屈折率をほぼ同一として、赤血球内外の屈折率差を調整することができる。しかし、生体試料が血液サンプルの場合には、ヘマトクリット値の高低や、赤血球内液(水分)の放出による赤血球外液の希釈効果によって、赤血球外液の屈折率の低下度合にバラつきが生じる。このため、幅広いヘマトクリット値を有する血液サンプルに対して、赤血球内外の屈折率を同一に調整することは困難であった。上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、試薬混合前後の屈折率差変化を最小限にとどめることが有効であることを見出した。上記手段についてさらに鋭意検討を行った結果、散乱光調整剤の使用により、試薬添加前の赤血球内の屈折率(nRBC-1)と試薬添加後の赤血球内の屈折率(nRBC-2)との変化(すなわち、ΔnRBC=nRBC-1-nRBC-2)、および試薬添加前の赤血球外液の屈折率(nS-1)と試薬添加後の赤血球外液の屈折率(nS-2)との変化(すなわち、Δn=nS-1-nS-2)を、それぞれ、低く抑えることが、血液サンプルの測定において有効なことを見出した。また、本発明は、散乱光調整剤の使用により、試薬混合前後の、赤血球内の屈折率変化量(ΔnRBC=nRBC-1-nRBC-2)と、赤血球外液の屈折率変化量(Δn=nS-1-nS-2)とが、実質的に同程度になるように赤血球の収縮を調節することで、試薬混合前後における2つの屈折率変化量を同程度とすることができる。このように試薬混合前後の赤血球/赤血球外液の屈折率差の変動を減少させることで、結果として試薬混合前後の散乱光を実質的に同じに(光の散乱変化を抑制)できるため、測定誤差を低減できる。また、幅広いヘマトクリット値を有する血液サンプルにおいても、分析対象物の測定精度を向上できる。上記効果は、散乱光調整剤を遷移金属化合物と併用した場合に、特に有効に達成できる。なお、上記メカニズムは推測であり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
本明細書において、「赤血球外液」とは、赤血球以外の分画を意味し、試薬混合前では赤血球以外の血液サンプル由来成分(血漿)を意図し、試薬混合後では赤血球以外の血液サンプル由来成分(血漿)、発色試薬、酸化還元酵素、散乱光調整剤、および任意に用いられ得るその他の物質(例えば、遷移金属化合物)を含む液を意図する。また、本明細書では、発色試薬、酸化還元酵素、散乱光調整剤、および任意に用いられ得るその他の物質(例えば、遷移金属化合物)を含む混合物を「分析対象物濃度測定試薬」または単に「試薬」とも称する。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
本明細書において、範囲を示す「X~Y」は、XおよびYを含み、「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20~25℃)/相対湿度40~50%RHの条件で行う。
<血液サンプル中の分析対象物検出方法>
本発明の一側面は、生体試料中の分析対象物濃度を測定する方法であって、
(1)前記生体試料を準備し(工程(1))、
(2)前記生体試料に、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を混合して、散乱光が前記生体試料と実質的に同じである分析サンプルを得て(工程(2))、
(3)前記分析サンプルを用いて、前記分析対象物濃度を測定する(工程(3))こと、
を含む、方法に関する。本発明の一側面に係る方法によると、光の散乱を誘発する生体試料(例えば、赤血球を含むサンプル)であっても、生体成分の分画を必要とせずに、分析対象物を高精度に検出し得る。
[工程(1)]
本工程では、生体試料を準備する。ここで、生体試料(生体成分測定対象)は、目的とする分析対象物(生体成分)を含むものであれば特に制限されない。具体的には、血液、ならびに尿、唾液、間質液等の体液などが挙げられる。これらのうち、血液、特に全血が生体試料として好ましい。また、生体試料の源は、特に制限されない。生体試料は、ヒト、または非ヒト動物に由来するものであってもよい。非ヒト動物としては、マウス、ラット、ハムスター等の実験動物;イヌ、ネコ、ウサギ等のペット;ブタ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ウマ、ニワトリ等の家畜類や家禽類が例示できるがこれらに限定されない。好ましくは、生体試料はヒトに由来する。すなわち、生体試料は、ヒトの血液であることが好ましく、ヒトの全血であることが特に好ましい。
生体試料の準備方法は、特に制限されない。例えば、血液から血漿を分離するなどの公知の方法が適用できるが、生体試料をそのまま使用してもよい。特に好ましい実施形態では、生体試料は、ヒトから採取した末梢血または静脈血である。
[工程(2)]
本工程では、上記工程(1)で準備された生体試料に、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を混合して、散乱光が前記生体試料と実質的に同じである分析サンプルを得る。
本工程(2)で、散乱光調整剤を使用することにより、生体試料と分析サンプルでの散乱光を実質的に同じにできる。詳細には、例えば、生体試料が血液サンプルである場合には、発色試薬などの試薬を血液サンプルに添加すると、赤血球内液と赤血球外液との屈折率差が増加する。これに対して、散乱光調整剤を併用すると、試薬混合前後の赤血球内液及び赤血球外液の屈折率変化を低く抑え、その結果、試薬混合前後の赤血球内の屈折率変化(ΔnRBC)および赤血球外液の屈折率変化(Δn)を実質的に同程度になるように赤血球の収縮を適切に調節できる。ゆえに、試薬混合前後の赤血球/赤血球外液の屈折率差が減少し、結果として試薬混合前後の散乱光を実質的に同じに(光の散乱変化を抑制)できる。このため、次工程(3)にて、生体試料中の分析対象物濃度を高精度で測定することができる。なお、上記メカニズムは推測であり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
本明細書における「散乱光調整剤」は、分析サンプルの散乱光を生体試料と実質的に同じにすることができるものであれば特に制限されない。ここで、「分析サンプルの散乱光が生体試料と実質的に同じである」とは、試薬を構成する成分(発色試薬、酸化還元酵素、散乱光調整剤、および遷移金属化合物等の任意に用いられ得るその他の物質)、特に発色試薬による影響が実質的にない波長領域での試薬混合前後の平均透過率が、実質的に同様であることを意味する。ここで、「発色試薬による影響が実質的にない波長領域」とは、被測定物質と反応して生成した色素成分の吸光度が、測定波長における吸光度の3%以下、好ましくは1%以下である波長領域のうち、長波長側の波長領域を指す。本発明では、このような波長領域として800~1000nmが好ましく、特に、850~1000nmの波長領域において、被測定物質と反応した発色試薬による影響を受けない(図1~6を参照)。このため、本明細書では、発色試薬による影響が実質的に存在しない波長領域を「850~1000nm」と設定する。上記点を考慮して、本明細書における「分析サンプルの散乱光が生体試料と実質的に同じである」とは、試薬混合後の分析サンプルの波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTanalyte(%))と試薬混合前の生体試料の波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTsample(%))との差(=aveTanalyte(%)-aveTsample(%))が-15.0%を超え15.0%未満であることを意味する。本明細書では、試薬混合後の分析サンプルの波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTanalyte(%))と試薬混合前の生体試料の波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTsample(%))との差(=aveTanalyte(%)-aveTsample(%))を、単に「平均透過率差」とも称する。上記平均透過率差は、好ましくは-10%~10%であり、より好ましくは-9.0%~9.0%、特に好ましくは-7.5%を超えて7.5%未満である。すなわち、本発明の好ましい形態では、工程(2)において、分析サンプルの波長領域850~1000nmでの平均透過率(Tanalyte(%))と生体試料の波長領域850~1000nmでの平均透過率(Tsample(%))との差(=aveTanalyte(%)-aveTsample(%))が-10%以上10%以下である。本発明のより好ましい形態では、工程(2)において、分析サンプルの波長領域850~1000nmでの平均透過率(Tanalyte(%))と生体試料の波長領域850~1000nmでの平均透過率(Tsample(%))との差(=aveTanalyte(%)-aveTsample(%))が-9.0%以上9.0%以下である。
本明細書において、サンプル(生体試料、分析サンプル)について、850nm~1000nmの波長領域において連続的に透過率スペクトルを測定し、得られたスペクトルにおいて少なくとも1nm毎(即ち、測定幅≦1nm)の透過率を測定した。「平均透過率」は、下記式(A)に従って各波長での透過率差を算出し、これらの透過率差の平均を求めることによって決定する。
Figure 0007208219000001
本明細書において、生体試料や分析サンプルの「透過率」および「吸光度」は光路長50μmで測定される値または、光路長50μmに補正した値である。例えば、血糖値検出用チップ(スペーサ厚さ:50μm)を用いて、以下のスペクトル解析によって求めることができる。
<スペクトル解析>
スペクトル測定に用いた評価システムの概要を以下に示す。また、評価システムの概要を以下に示す:
Figure 0007208219000002
(評価システムの概要)
光源 ハロゲン光源 SPL-2H(ケイエルブイ株式会社)
ファイバコネクタ SMA
適合ファイバ:コア径=200μ以上
分光計 小型ファイバ光学分光器 USB2000+
(Ocean Optics社)
ディテクタ範囲 200~1100nm。
分析対象物濃度測定試薬を用いて、例えば、実施例に記載されるような血糖値検出用チップ(スペーサ厚さ(流路厚さ):50μm、試薬層厚さ1μm~4μm)を作製する。この血糖値検出用チップを用いて、吸光度(実測値)を測定する。このとき、実測値は、流路厚さと試薬層厚さとの差(クリアランス)を光路長として得られる吸光度の実測値である。各測定波長(400~1000nm)における吸光度(実測値)を、光路長50μmの場合に補正し、補正後の吸光度(Abs)から下記式(B)に従って透過率(T(%))を求める。なお、吸光度の補正は、各測定波長における吸光度(実測値)を各チップにおいて実測したクリアランス(CL)(μm)の値で除し、さらに50(μm)を乗じることで行う。
Figure 0007208219000003
次いで、上記の血糖値検出用チップに血液サンプルを点着し、点着後5~15秒(例えば、9秒)におけるスペクトル解析を行う。得られたスペクトル解析結果を元に、点着前と同様にして吸光度を補正して透過率を求める。
なお、本発明の一側面に係る方法が実施例に記載される検出用チップを用いた手法に限定されるものではない。例えば、光路長10mmのセルを用いて分析した場合は、ランベルト・ベールの法則に従い、測定セル内に存在する血液サンプル中の分析対象物の濃度を考慮した補正を行って求めた吸光度から、「透過率(%)」を求めてもよい。
また、上述したように、本発明では、平均透過率差が-15.0%を超え15.0%未満であるが、好ましくは、試薬を構成する成分、特に発色試薬による影響が実質的に存在しない全波長領域において、試薬混合前後の透過率が実質的に同様である。すなわち、試薬混合後の分析サンプルの全波長領域850~1000nmでの透過率(Tanalyte(%))と試薬混合前の生体試料の全波長領域850~1000nmでの透過率(Tsample(%))との差(=Tanalyte(%)-Tsample(%))の絶対値が、好ましくは10%以下であり、より好ましくは9.0%以下であり、特に好ましくは7.5%未満である。本明細書では、試薬混合後の分析サンプルの全波長領域850~1000nmでの透過率(Tanalyte(%))と試薬混合前の生体試料の全波長領域850~1000nmでの透過率(Tsample(%))との差(=Tanalyte(%)-Tsample(%))の絶対値を、単に「透過率差(絶対値)」または「透過率差」とも称する。
本明細書において、透過率差(絶対値)は、サンプル(生体試料、分析サンプル)について、850nm~1000nmの波長領域において、連続的に透過率スペクトルを測定し、得られたスペクトルにおいて少なくとも1nm毎(即ち、測定幅≦1nm)の透過率を測定し、下記式(C)に従って各波長での透過率差を絶対値にて算出し、これらの最大値を求め、この最大値が上記特定範囲にあるか否かを評価する。すなわち、本明細書において、「透過率差(絶対値)が10%以下である」とは、測定エラーや外れ値を除き、上記最大値が10%以下である(上記すべての測定点において透過率差が10%以下である)ことを意味する。
Figure 0007208219000004
本発明で使用できる散乱光調整剤は、上記したように分析対象物濃度測定用試薬の混合前後で散乱光が実質的に同等になるようなものであれば特に制御されない。具体的には、下記式(1)で表されるような色素や色原体、多糖類、糖アルコール、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素のようなイオン性の官能基を有する芳香族炭化水素化合物などが例示できる。これらの化合物は塩の形態であってもよく、より具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、メチルアミン塩、エチルアミン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、モノエタノールアミン塩、および塩化物等のハロゲン化物等であってもよいが、これらに限定されない。好ましくは、上記の塩は、ナトリウム塩、またはカリウム塩である。上記散乱光調整剤は、1種を単独で使用されてもまたは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。これらのうち、散乱光調整剤は、下記式(1)で表される化合物、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素および二糖類、ならびにこれらの塩からなる群から選択される1種以上であることが好ましく、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素またはこの塩であることがより好ましい。上記好ましい散乱光調整剤であれば、赤血球の収縮をより適切に制御して、生体試料と分析対象物濃度測定用試薬との混合前後での散乱光をより同じにでき(平均透過率差をより小さくでき)、分析対象物濃度をより高精度に測定できる。
上記散乱光調整剤として、下記式(1)で表される化合物を使用できる。
Figure 0007208219000005
ただし、上記式(1)において、QおよびQは、それぞれ独立して、1以上の置換基を有していてもよいアリール基または含窒素複素環基を表す。
式(1)で表される化合物において、「アリール基」としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、およびフェナントリル基等が例示でき、好ましくはフェニル基、およびナフチル基からなる群から選択される。
式(1)で表される化合物において、「含窒素複素環基」としては、ピロリジル基、ピロリル基、ピペリジル基、ピリジル基、イミダゾイル基、ピラゾイル基、ピラゾロニル基、オキサゾイル基、チアゾイル基、ピラジル基、インドイル基、イソインドイル基、およびベンゾイミダゾイル基等が例示でき、好ましくはイミダゾイル基、ピラゾイル基、およびピラゾロニル基からなる群から選択される。
上記のアリール基や含窒素複素環基は、1以上の置換基を有していてもよい。ここで、置換基としては、特に制限されないが、例えば、上記のアリール基や含窒素複素環基は、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、およびイソプロピル基)、炭素数1~3のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポシキ基、およびイソプロポシキ基)、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、スルファモイル基、フェニル基、カルボキシフェニル基、およびスルホフェニル基からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよい。また、アリール基や含窒素複素環基の置換基であるフェニル基は、上記のハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、およびイソプロピル基)、炭素数1~3のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポシキ基、およびイソプロポシキ基)、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、スルファモイル基、フェニル基、カルボキシフェニル基、およびスルホフェニル基からなる群から選択される1以上の置換基によってさらに置換されていてもよい。
分析対象物濃度の高精度な測定の観点から、好ましい一実施形態では、Qは、下記構造を有する。
Figure 0007208219000006
上記構造式中、R11、R12、R13、R21、R22およびR23は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシ基、カルボン酸塩の基、スルホ基、スルホン酸塩の基、カルバモイル基、およびスルファモイル基からなる群から選択される。
分析対象物濃度の高精度な測定の観点から、好ましい一実施形態では、Qは、下記構造を有する。
Figure 0007208219000007
上記構造式中、R31、R32およびR41は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルキル基、カルボキシ基、カルボン酸塩の基、スルホ基、スルホン酸塩の基、アミノ基、カルバモイル基、およびスルファモイル基からなる群から選択され;R33およびR42は、それぞれ独立して、水素原子、カルボキシ基、カルボン酸塩の基、スルホ基、およびスルホン酸塩の基からなる群から選択され;R51、R52、R53およびR54は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボン酸塩の基、スルホ基、スルホン酸塩の基、カルバモイル基、およびスルファモイル基からなる群から選択される。
より好ましい一実施形態では、Qは、下記構造を有する(下記構造式中、R31、R32およびR33は、上述のとおりである。)。
Figure 0007208219000008
好ましい一実施形態では、式(1)で表される化合物は、下記構造を有する(下記構造式中、R11、R12、R13、R31、R32、R33、R41、R42、R51、R52、R53およびR54は、上述のとおりである。)。
Figure 0007208219000009
上記の式(1)で表される化合物としては、より具体的には、Acid Yellow 11、Acid Yellow 23、Acid Yellow 49、Acid Yellow 59、Acid Orange 12、Orange G、Acid Red 18、Acid Red 26、Acid Red 27、Acid Red 88、Solvent Yellow 5、Solvent Yellow 6、Solvent Yellow 11、Food Yellow 3、Food Yellow 5等が例示できる。このうち、Acid Yellow 11、Acid Yellow 23、Acid Yellow 49、Acid Yellow 59、およびFood Yellow 3からなる群から選択される化合物が好ましく用いられる。より好ましい一実施形態では、Acid Yellow 23が散乱光調整剤として使用される。
散乱光調整剤として使用される少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素としては、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、芳香族炭化水素としては、特に制限されないが、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセンなどが挙げられ、好ましくはベンゼン、ナフタレンであり、より好ましくはベンゼンである。また、上記芳香族炭化水素が有するスルホン酸基の数は、特に制限されず、芳香族炭化水素の種類によっても異なるが、1~3個であることが好ましく、2~3個であることがより好ましく、2個であることが特に好ましい。さらに、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素は、水和物の形態であってもよい。また、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素中のスルホン酸基は塩の形態であってもよく、この際、塩の形態としては、特に制限されないが、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、メチルアミン塩、エチルアミン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、モノエタノールアミン塩、および塩化物等のハロゲン化物等がある。上記の塩は、好ましくはナトリウム塩またはカリウム塩であり、より好ましくはナトリウム塩である。すなわち、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素の具体例としては、ベンゼンスルホン酸、1,2-ベンゼンジスルホン酸、1,3-ベンゼンジスルホン酸、1,4-ベンゼンジスルホン酸、1,2,4-ベンゼントリスルホン酸、1,3,5-ベンゼントリスルホン酸、1-ナフタレンスルホン酸、2-ナフタレンスルホン酸、ナフタレン-1,5-ジスルホン酸、ナフタレン-2,7-ジスルホン酸、ナフタレン-1,3,5-トリスルホン酸、ナフタレン-1,3,6-トリスルホン酸、アントラセン-1-スルホン酸、アントラセン-2-スルホン酸、アントラセン-3-スルホン酸、アントラセン-1,3,6-トリスルホン酸等が例示できる。
散乱光調整剤として使用される二糖類としては、例えば、スクロース、マルトース、イソマルトース、ラクトース、トレハロース、スクラロース、セロビオース、ラクツロース、ツラノース、ガラクトスクロース、トレハロサミン、マルチトール、ラクチトール等が例示できるが、これらに限定されない。二糖類としては、スクロース、トレハロース、スクラロース、ガラクトスクロース、トレハロサミン、マルチトール、ラクチトール等の非還元性糖が好ましく、より好ましくはトレハロース、および/またはスクラロースが用いられる。特に、浸透圧の低いスクラロースは赤血球の収縮抑制効果が大きく、分析サンプルに多く溶解させることができるという点から好ましい。
これらの散乱光調整剤のうち、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素またはその塩が好ましい。散乱光調整剤は、1,2-ベンゼンジスルホン酸、1,3-ベンゼンジスルホン酸、および1,4-ベンゼンジスルホン酸、ならびにこれらのナトリウム塩およびカリウム塩からなる群から選択されることがより好ましい。さらにより好ましくは、少なくとも1個のスルホン酸基を有する芳香族炭化水素は、ベンゼンスルホン酸ナトリウム(BS)(下記構造式(1)参照)、1,3-ベンゼンジスルホン酸二ナトリウム(DSB)(下記構造式(2)参照)、1,3,5-ベンゼントリスルホン酸三ナトリウム(下記構造式(3)参照)、ナフタレン-1,3,6-トリスルホン酸三ナトリウム(TSN)(下記構造式(4)参照)、アントラセン-1,3,6-トリスルホン酸三ナトリウム(下記構造式(5)参照)、ならびにこれらの水和物から選択される。特に好ましくは、1,3-ベンゼンジスルホン酸二ナトリウム(DSB)、ナフタレン-1,3,6-トリスルホン酸三ナトリウム(TSN)が散乱光調整剤として使用される。これらの散乱光調整剤であれば、赤血球の収縮を適切に制御できる。すなわち、生体試料と分析対象物濃度測定用試薬との混合前後での散乱光変化を同じ程度とすることができる(平均透過率差をより小さくできる)。また、これらの散乱光調整剤は血液溶解性に優れるため、分析サンプル中の溶け残りを抑制できるだけでなく、血漿量が少ない高ヘマトクリット値の血液サンプルへの溶解性もよい。このため、散乱光や分析対象物の測定に影響を与えない。したがって、分析対象物をさらに高精度に測定できる。これらの散乱光調整剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Figure 0007208219000010
散乱光調整剤の生体試料への混合量は、分析対象物濃度測定試薬の混合前後で散乱光を実質的に同じにできる量であれば特に制限されないが、生体試料の水性画分における散乱光調整剤の量(濃度)が、例えば、0.5~215mMであり、好ましくは1~150mMであり、より好ましくは2~60mMであり、特に好ましくは3mMを超えて40mM未満である。上記散乱光調整剤の混合量は、生体試料がヘマトクリット値が20~60の全血サンプルである場合に特に有効である。このような量であれば、試薬混合後の散乱光をより有効に抑制し、分析対象物をより高精度に検出できる。なお、上記散乱光調整剤などの分析対象物濃度測定試薬を構成する各成分の量は、下記計算方法により求めた値である。
(分析対象物濃度測定試薬を構成する各成分の量の測定方法)
本明細書では、試薬を構成する各成分(発色試薬、酸化還元酵素、散乱光調整剤、および任意に用いられ得るその他の物質(例えば、遷移金属化合物))の量を、下記方法に従って測定する。詳細には、分析対象物濃度測定試薬を用いて、例えば、実施例に記載されるような血糖値検出用チップを作製する。このチップ内に1000μLのRO水(グルコース濃度0mg/1000μL)を加えて、分析対象物濃度測定試薬を完全に溶解する(溶出させる)(サンプル)。このサンプル中の発色試薬濃度を、UPLC(超高速高分離液体クロマトグラフィーSHIMADZU NEXERA X2、(株)島津製作所製)により測定する。各チップに塗布された発色試薬の質量(mg)に基づいて、試薬部空間に、RO水が流入して溶解した際の、発色試薬の濃度を算出する。また、発色色素以外の各成分に関しては、分析対象物濃度測定試薬の組成(各成分の濃度比)に基づいて、試薬部空間にRO水が流入して試薬部空間体積を満たした際(すなわち、溶解した際)の各成分の濃度を算出する。
なお、試薬を構成する上記量(濃度)は、試薬を溶解する媒体における量(濃度)であり、生体試料がすべて液体(水性画分)であると仮定した場合の値である。例えば、生体試料が血液サンプルである場合には、水性画分は赤血球を除いた赤血球外液となる。このため、上記各成分の量(濃度)は、血液サンプルのヘマトクリット値を考慮して赤血球外液中の数値に換算する必要がある。例えば、上記方法により、ヘマトクリット値が40の血液サンプル(生体試料)での散乱光調整剤の濃度がA(mM)であると測定された場合には、散乱光調整剤の混合量(濃度)は、A×5/3(=A/(1-0.4))(mM)となる。
また、本発明では、試薬混合後の散乱光をより有効に抑制するという観点から、発色試薬を適切に選択することも有効である。具体的には、発色試薬は、下記式(2):
Figure 0007208219000011
で示される、2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩であることが好ましい。また、下記に詳述するが、本発明の第2の側面に係る分析対象物濃度測定試薬および本発明の第3の側面に係るチップにおいては、発色試薬は、上記式(2)で示される、2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩であることが好ましい。本明細書において、上記式(2)の2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩を、単に「本発明に係るテトラゾリウム塩」または「テトラゾリウム塩」とも称する。
本発明に係るテトラゾリウム塩から生じるホルマザン化合物は、極大吸収波長が血液の吸収帯と重ならない波長域(600nm以上、特に630nm以上)にある。このため、本発明に係るテトラゾリウム塩を用いることによって、生体試料に由来するノイズを減らすことができる。すなわち、生体成分に関するシグナルを感度よく検出できる。詳細には、本発明に係るテトラゾリウム塩は、テトラゾール骨格の2位のベンゾチアゾリル基がアルコキシ基で置換されている。このため、例えば、遷移金属化合物をさらに使用する場合には、テトラゾリウム塩から生じるホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の極大吸収波長を、長波長側にシフトすることが可能である。また、テトラゾール環の2位に存在するベンゾチアゾリル基により、本発明に係るテトラゾリウム塩から生成するホルマザンはCo2+やNi2+等の遷移金属イオンと効率よくかつ速やかにキレート化合物を形成することができる。これはベンゾチアゾリル基の窒素原子によるものと考えられる。ここで、ベンゾチアゾリル基をアルコキシ基で置換した場合、アルコキシ基が電子供与性であるため、ベンゾチアゾリル基の電子密度が高まり、ホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の形成が一層速やかに行われると考えられる。したがって、テトラゾール環の2位に存在するベンゾチアゾリル基上にアルコキシ基を導入することが、テトラゾリウム塩から生じるホルマザンの遷移金属化合物とのキレート能を維持しつつ、極大吸収波長を長波長側にシフトできる。よって、本発明に係るテトラゾリウム塩によれば、本発明に係るテトラゾリウム塩から生成するホルマザン化合物の極大吸収波長を、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上、特に630nm以上)にさらにシフトできる。このため、極大吸収波長が血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)で生体成分濃度を測定することが可能となり、本発明に係るテトラゾリウム塩を用いることによって、全血サンプル中の生体成分濃度であっても正確に測定することができる。
さらに、本発明に係るテトラゾリウム塩は、テトラゾール骨格の5位のフェニル基が1または2のスルホ基(-SO )を有し、かつ、テトラゾール骨格の3位のフェニル基が0または1のスルホ基(-SO )を有する。ゆえに、テトラゾリウム塩は、化合物中に、1~3のスルホ基(-SO )を有する。このため、テトラゾリウム塩は、水溶性および血液溶解性に優れる。また、本発明に係るテトラゾリウム塩は安定性に優れる。
したがって、本発明に係るテトラゾリウム塩を用いることによって、感度よくかつすみやかに生体成分濃度を測定できる。また、本発明に係るテトラゾリウム塩を用いることによって、長期間保存した後であっても、生体成分濃度を感度良く測定できる。なお、上記メカニズムは推測であり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
本発明に係るテトラゾリウム塩は、下記式(2):
Figure 0007208219000012
の構造を有する。
上記式(2)において、テトラゾール骨格の2位には置換ベンゾチアゾリル基が存在する。上記式(2)において、テトラゾール環の2位にベンゾチアゾリル基が存在することにより、例えば、遷移金属化合物をさらに使用する場合には、遷移金属化合物と効率よくかつ速やかにキレート化合物を形成できる(ホルマザン化合物の極大吸収波長を長波長域にシフトできる)。そして、テトラゾール骨格の2位のベンゾチアゾリル基に、少なくとも1のメトキシ基またはエトキシ基(-OR)が導入されることで、さらに生成するホルマザンとNi2+等の遷移金属イオンとのキレート時の極大吸収波長が長波長側にシフトする。
ここで、qは1または2であり、1であることが好ましい。ここで、q=1の場合、Rは、メチル基またはエチル基であり、水溶性の観点からはメチル基であることが好ましい。Rが炭素原子数3以上のアルキル基である場合には、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンは、水溶性に劣るため好ましくない。
式(2)において、Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点で、テトラゾール骨格の2位に存在する置換ベンゾチアゾリル基の-ORの少なくとも1がベンゾチアゾリル基の6位に結合することが好ましい。
q=1の場合、テトラゾール骨格の2位に存在するベンゾチアゾリル基の置換基である-ORの置換位置は特に限定されるものではなく、4位、5位、6位、または7位のいずれであってもよい。Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点では、-ORの置換位置は、ベンゾチアゾリル基の6位に結合することが好ましい。
q=2の場合、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも一がメチル基、またはエチル基である。また、qが2である場合、各ORは隣接して配置され、各ORが互いに環を形成してもよい。この際、好適な組み合わせとしては、Rが、水素原子およびメチル基の組み合わせ、メチル基およびメチル基の組み合わせである。q=2の場合、テトラゾール骨格の2位に存在するベンゾチアゾリル基の置換基である-ORの置換位置は2つの-ORが隣接して配置されれば特に限定されるものではなく、4,5位、5,6位、または6,7位のいずれであってもよい。Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点では、少なくとも一の-ORの置換位置は、ベンゾチアゾリル基の6位に結合することが好ましく、すなわち、2つの-ORの置換位置は、5,6位、または6,7位であることが好ましい。具体的には、qが2である場合、テトラゾール骨格の2位に存在する置換ベンゾチアゾリル基は以下のいずれかの置換基であることが好ましい。
Figure 0007208219000013
さらには、qが2である場合、テトラゾール骨格の2位に存在する置換ベンゾチアゾリル基は上記いずれかの置換基である場合、テトラゾール骨格の3位に存在する置換スルホ化フェニル基が、4-メトキシ-5-スルホフェニル基であることが、Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点で好ましい。
式(2)において、テトラゾール骨格の5位には置換スルホ化フェニル基が存在する。該スルホ化フェニル基の置換基であるRは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つである。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性を向上させるという観点からは、Rは、水素原子または水酸基であることが好ましく、幅広いpH領域で遷移金属イオンとのキレートを安定的に形成できることから、Rは水素原子であることがより好ましい。また、Rが水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基である場合の置換位置は特に限定されないが、4位であることが好ましい。
テトラゾール骨格の5位には、スルホ基(-SO )が少なくとも1個存在する(m=1または2)。これにより、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性や血液溶解性が向上するものと考えられる。式(2)において、mは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2である。特にスルホ基が2位または4位にある場合、さらには、2,4位にある場合には、よりいっそうの水溶性の向上が発揮出来る。さらにスルホ基が2,4位にある場合には合成するためのビルディングブロックの合成が容易である点で、有利である。水溶性が高く、また、幅広いpH領域で遷移金属イオンとのキレート化合物を安定的に形成することができる、または水溶性が向上することから、m=2であることが好ましく、m=2であり、Rが水素原子であることがより好ましい。
ここで、m=2である場合には、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であるpが1であることが好ましい。かような置換基数を選択することで、テトラゾリウム塩およびこれから生じるホルマザンの水溶性や血液溶解性が一層向上する。
なお、水溶性及び血液溶解性の観点からは、下記(1)~(4):(1)m=2かつp=1である、(2)m=1かつn=0である、(3)テトラゾール骨格の5位に存在するフェニル基において、Rが水酸基であり、この際、スルホ基(SO3-)および水酸基が2,4位、または4,6位にある、(4)p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である、のいずれかを満たすことが好ましく、(1)m=2かつp=1または、(4)p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基であることがより好ましい。また、上記(3)では、スルホ基(SO3-)および水酸基が、ベンゼン環上で隣接した置換基として存在しないため、水素結合することがなく、または少なく、両置換基が効率的に水溶性に寄与できるためであると考えられる。
ここで、テトラゾール骨格の5位に存在するフェニル基へのスルホ基(-SO )の結合位置は特に制限されない。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性のさらなる向上効果、極大吸収波長を長波長側へシフトすることができることの点から、m=2の場合には、スルホ基(-SO )は、フェニル基の、2,4位、3,5位に存在することが好ましい。フェニル基の2,4位にスルホ基が存在することが特に好ましく、高濃度の遷移金属イオンの存在下でも沈殿が発生しないテトラゾリウム塩化合物とすることができる。すなわち、このテトラゾリウム塩を発色試薬として使用することで、生体成分が高濃度な場合であっても、定量可能な生体成分測定試薬組成物を調製できる。すなわち、本発明の好ましい形態では、テトラゾール骨格の5位のフェニル基が、スルホ基(-SO )が2,4位に存在するフェニル基であることが好ましい。
式(2)において、テトラゾール骨格の3位には置換フェニル基が存在する。フェニル基は必須に置換されるため、n+pは1以上である。
テトラゾール骨格の3位のフェニル基の置換基としてのRは、ニトロ基、-OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つである。Rは、ホルマザンと遷移金属イオンとのキレート形成性の観点からは、ニトロ基または-ORであることが好ましく、水溶性や血液溶解性の観点からは、カルボキシル基であることが好ましい。また、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0~2の整数である。下記に記載のように、Rを導入することで、化合物の極大吸収波長を長波長域に移動させることや、化合物の安定性を向上させることが可能となるため、n=1または2であることが好ましく、n=1であることがより好ましい。Rが2個存在する場合、すなわち、n=2である場合、Rは同じであっても異なるものであってもよい。
n=1または2である場合、少なくとも1のRが-OR基であることが好ましい。すなわち、本発明の好適な形態は、nが1または2であり、かつ、少なくとも1のRが-OR基である。フェニル基の置換基としてアルコキシ基を導入することで、化合物の安定性が向上する。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性や血液溶解性を向上させるという観点からは、-OR基がメトキシ基であることが好ましい。ここで、Rは、メチル基またはエチル基であり、水溶性や血液溶解性の観点からはメチル基であることが好ましい。Rが炭素原子数3以上のアルキル基である場合には、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンは、水溶性や血液溶解性に劣るため好ましくない。
nが1または2である場合の、Rの置換位置は特に限定されないが、テトラゾール骨格の3位に存在する置換スルホフェニル基の2位、3位、4位、5位または6位であることが好ましく、少なくとも一のRが2位または4位にあることが好ましく、2位および/または4位であることが好ましい。かような構造とすることで、水溶性や血液溶解性が向上するとともに、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの安定性を向上させることができる。
pは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1である。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性や血液溶解性を向上させるという観点からは、p=1であることが好ましい。なお、p=1の場合、スルホ基は電子吸引性基であるため、他の電子吸引性基(例えば、ニトロ基)があると、テトラゾリウム環上の窒素原子のカチオン電荷を不安定化させ、化合物の安定性を低下させる場合がある。上述したとおり、フェニル基の置換基としてアルコキシ基を導入することで、化合物の安定性が向上するが、ニトロ基が同時に導入されると、アルコキシ基導入による安定性の向上が発揮されない場合がある。このため、安定性向上という観点からは、p=1の場合には、nが1または2であり、好ましくは、nが1であり、かつ、Rは、-OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであることが好ましく、Rは-ORであることがより好ましい。または、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性や血液溶解性を向上させるという観点からは、p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基であることが好ましい。すなわち、好適な実施形態は、式(2)において、pが1である、またはp=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である。より好適には、m=2かつp=1である、またはp=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である。
p=1である場合、テトラゾール骨格の3位のフェニル基を置換するスルホ基(-SO )の置換位置は特に限定されるものではないが、3位または5位であることが好ましく、3位であることがより好ましい。この位置にスルホ基が置換することで、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの安定性をより有効に向上できる。
また、式(2)において、テトラゾール骨格の3位に存在する置換基が、4-メトキシ-3-スルホフェニル基、2-メトキシ-5-スルホフェニル基、2-メトキシ-4-ニトロ-5-スルホフェニル基、2-メトキシ-4-ニトロフェニル基、4-スルホフェニル基、4-カルボキシ-2-メトキシフェニル基、5-カルボキシ-2-メトキシフェニル基、3-カルボキシ-4-メトキシフェニル基、または4-メトキシ-5-スルホフェニル基が好ましく、4-メトキシ-3-スルホフェニル基、2-メトキシ-5-スルホフェニル基、3-カルボキシ-4-メトキシフェニル基、または4-メトキシ-5-スルホフェニル基であることがより好ましく、4-メトキシ-3-スルホフェニル基、4-メトキシ-5-スルホフェニル基、または、2-メトキシ-5-スルホフェニル基であることが特に好ましい。かような構造とすることで、発色感度が向上し、水溶性や血液溶解性が向上するとともに、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの安定性を向上させることができる。また、ホルマザン化合物自体の極大吸収波長をより長波長域にすることができることから、テトラゾール骨格の3位に存在するフェニル基が、4-メトキシ-3-スルホフェニル基であることが特に好ましい。
式(2)に存在するスルホ基の総数(m+p)は、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性を向上させるという観点から、2以上であることが好ましく、3であることがより好ましい。
上記式(2)において、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす。ここで、Xは、アニオン(スルホ基(-SO ))を中和するために存在する。このため、アルカリ金属の種類は特に制限されず、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムのいずれでもよい。
テトラゾリウム塩の好ましい例としては、以下のものが挙げられる。なお、下記構造において、Xは、アルカリ金属を表わす。
Figure 0007208219000014
Figure 0007208219000015
Figure 0007208219000016
Figure 0007208219000017
Figure 0007208219000018
本発明に係るテトラゾリウム塩の製造方法は、特に制限されず、従来公知の方法が同様にしてまたは適宜修飾して適用できる。例えば、アルデヒドとヒドラジンの脱水縮合によりヒドラゾンを合成し、次いで、対応するジアゾニウム塩を水性溶媒中、塩基性条件下で反応させて、ホルマザンを得る。ここで、塩基性化剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが用いられる。次いで得られたホルマザンを亜硝酸エチル、亜硝酸ブチル又は次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を用いアルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール)中で酸化し、式(2)のテトラゾリウム塩を得ることができる。一実施形態を挙げると、下記構造:
Figure 0007208219000019
を有するヒドラジノ置換ベンゾチアゾールと、下記構造:
Figure 0007208219000020
を有する置換スルホ化ベンズアルデヒドとを反応させて、下記構造:
Figure 0007208219000021
を有するヒドラゾン化合物を得る。一方、下記構造:
Figure 0007208219000022
を有する置換スルホ化アニリンを氷冷しながら塩酸を加え、さらに亜硝酸ナトリウム溶液を滴下して、下記構造:
Figure 0007208219000023
を有する塩化ベンゼンジアゾニウム化合物を得る。上記にて得られたヒドラゾン化合物と塩化ベンゼンジアゾニウム化合物とを塩基性条件(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム存在)下で反応させて、下記構造:
Figure 0007208219000024
を有するホルマザン化合物を得る。次いで、このようにして得られたホルマザン化合物を、酸化剤(例えば、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸エチル、亜硝酸ブチル等の亜硝酸エステル)を用いてアルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール)中で酸化することによって、本発明に係るテトラゾリウム塩が得られる。
本発明に係るテトラゾリウム塩から生成するホルマザン、またはホルマザンと遷移金属イオン(遷移金属化合物をさらに使用する場合)とのキレート化合物は、単独でまたは遷移金属化合物とのキレート化合物を形成することにより、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上、特に650nm以上)に極大吸収波長を有する。また、本発明に係るテトラゾリウム塩は、高い水溶性を有する。このため、本発明に係るテトラゾリウム塩を用いることによって、生体試料、特に全血サンプルに対しても感度よく生体成分濃度を測定できる。具体的には、本発明に係るテトラゾリウム塩から生成したホルマザン、またはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の極大吸収波長(λmax)は、好ましくは600nm以上、より好ましくは630nm以上、特に好ましくは650nm以上である。このような極大吸収波長を有するホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物(ゆえに、このようなホルマザンを生成できるテトラゾリウム塩)であれば、血液の吸収の影響を受けにくく、生体成分濃度をより正確にかつ良好な感度で測定できる。ここで、本発明に係るテトラゾリウム塩から生成したホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の極大吸収波長(λmax)の上限は、特に制限されないが、通常、900nm以下であり、好ましくは800nm以下である。なお、本明細書において、極大吸収波長(λmax)は、下記方法に従って測定された値を採用する。
(極大吸収波長(λmax)の評価)
各ホルマザン化合物の終濃度が50~200mMとなるように、10mM MOPS水溶液を加えて、試料を100μL作製する。別途、1Mのニッケルイオン水溶液を作製する。上記試料100μLに、1M ニッケルイオン水溶液を10μL加え、素早く攪拌して、混合溶液を調製する。この混合溶液について、スペクトルを、分光光度計(測定セル長:10mm)にて測定する(n=1)。各スペクトルに基づいて、各化合物のホルマザンでの極大吸収波長(λmax)(nm)を求める。
発色試薬(特に上記式(2)のテトラゾリウム塩)の生体試料への混合量は、所望の分析対象物(生体成分)濃度を測定できる量であれば特に制限されないが、テトラゾリウム塩が所望の分析対象物の存在量に対して十分量含まれることが好ましい。上記観点及び通常測定すべき生体成分濃度などを考慮すると、生体試料の水性画分における発色試薬の量(濃度)が、例えば、好ましくは10~150mM、より好ましくは10mMを超えて130mM未満である。上記発色試薬の混合量は、生体試料が、ヘマトクリット値20~60である全血サンプルである場合に特に有効である。このような量であれば、発色試薬は、生体試料に含まれる実質的にすべて(例えば、95モル%以上、好ましくは98モル%以上、特に好ましくは100モル%)の分析対象物(生体成分)の量に応じて反応する。また、上記量であれば、発色試薬は生体試料中に実質的に完全に溶解する。このため、不溶分による散乱を抑制するため、測定精度を向上できる。このため、所望の生体成分濃度を正確にかつ良好な感度で速やかに測定できる。
また、本発明で使用できる酸化還元酵素は、特に制限されず、測定される対象である生体成分の種類によって適切に選択されうる。具体的には、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)、ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(PQQ-GDH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH-FAD)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH-NAD)およびニコチンアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP)を補酵素とするもの(GDH-NADP)等のグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)、グルコースオキシダーゼ(GOD)、乳酸脱水素酵素(LDH)、コレステロールデヒドロゲナーゼ、コレステロールオキシダーゼ、尿酸デヒドロゲナーゼなどが挙げられる。ここで、酸化還元酵素は、1種を単独で使用しても、または2種以上を組み合わせてもよい。例えば、生体成分がグルコースである場合には、酸化還元酵素がグルコースデヒドロゲナーゼやグルコースオキシダーゼであることが好ましい。また、生体成分がコレステロールである場合には、酸化還元酵素がコレステロールデヒドロゲナーゼやコレステロールオキシダーゼであることが好ましい。
酸化還元酵素の生体試料への混合量は、特に制限されず、用いる酵素や発色試薬の種類、目的とする分析対象物の範囲に応じて適宜設定できる。酸化還元酵素の混合量は、発色試薬1モルに対して、例えば、0.20~1.0モルであり、好ましくは0.3~0.8モルである。または、酸化還元酵素の混合量は、分析サンプル中の酸化還元酵素の濃度が例えば2~50MU(×10U)/L、好ましくは3~35MU/Lとなるような量であってもよい。上記散乱光調整剤の混合量は、生体試料が、ヘマトクリット値20~60の全血サンプルである場合に特に有効である。
また、本工程では、上記工程(1)で準備された生体試料に、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を混合すればよいが、さらに遷移金属化合物を添加することが好ましい。遷移金属化合物を散乱光調整剤と併用することにより、生体試料と分析サンプルでの散乱光を実質的により同じにすることができる。ここで、遷移金属化合物は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤と一緒に混合しても、または発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤との混合前後に混合してもよい。好ましくは、遷移金属化合物は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤と一緒に混合する。
工程(2)で遷移金属化合物を生体試料に混合する際に使用できる遷移金属化合物は、イオン形態で発色試薬(特に上記式(2)のテトラゾリウム塩)とキレート化合物を生成するものであれば特に制限されない。また、発色試薬が上記式(2)のテトラゾリウム塩である場合には、このように遷移金属イオンと発色試薬とのキレート形成により、極大吸収波長をさらに長波長側にシフトすることができる。例えば、発色試薬が上記式(2)のテトラゾリウム塩であり、かつ遷移金属イオンがニッケルイオンである場合には、その構造式を考慮すると、ニッケルイオンと上記式(2)のテトラゾリウム塩は、1:2のモル比(ニッケルイオン:上記式(2)のテトラゾリウム塩のモル比)でキレート化合物を形成する。また、生体試料(全血サンプル)中の生体成分濃度を測定する場合であっても、ホルマザンが血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)に極大吸収波長を有する。このため、生体試料、特に全血サンプルに対しても、生体成分濃度の測定感度をさらに向上できる。分析対象物濃度測定試薬が遷移金属化合物を含む場合に使用できる遷移金属化合物としては、特に制限されない。具体的には、ニッケルイオン(Ni2+)、コバルトイオン(Co2+)、亜鉛イオン(Zn2+)、銅イオン(Cu2+)などの遷移金属イオンを生成できる化合物が使用できる。このようなイオンであれば、ホルマザンの極大吸収波長を、より長波長側にシフトできる。これらのうち、ニッケルイオンが好ましい。ニッケルイオンは、酸化や還元作用を受けにくいため、測定誤差をより有効に低減できる。すなわち、本発明の好ましい形態によると、遷移金属化合物は、ニッケル化合物である。また、上記遷移金属イオンを生成する化合物は特に制限されないが、水性液体(例えば、水、緩衝液、血液、体液)中でイオンを生成するものであることが好ましい。例えば、上記遷移金属の、塩化物、臭化物、硫酸塩、有機酸塩(例えば、グルコン酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩)などが挙げられる。上記遷移金属化合物塩は、遷移金属の有機酸塩であることが好ましい。この場合、血球への影響を制御しやすくなる。上記遷移金属化合物は、1種を単独で使用しても、または2種以上を併用してもよい。
上記形態において、遷移金属化合物の生体試料への混合量は、発色試薬と十分キレート化合物を形成できる量より化学量論的に多ければ特に制限されず、発色試薬の量によって異なり得る。例えば、遷移金属化合物の量は、発色試薬 1モルに対して、好ましくは4.0モル以上であり、より好ましくは4.0モルを超え、特に好ましくは4.5モル以上である。すなわち、本発明の好ましい形態では、工程(2)において、遷移金属化合物は、発色試薬 1モルに対して、4.0モル以上の割合で混合される。また、下記に詳述するが、本発明の第2の側面に係る分析対象物濃度測定試薬は、遷移金属化合物を、前記発色試薬 1モルに対して4.0モル以上(より好ましくは4.0モルを超え、特に好ましくは4.5モル以上)の割合でさらに含むことが好ましい。同様にして、本発明の第3の側面に係るチップにおいて、反応部は、前記発色試薬 1モルに対して4.0モル以上(より好ましくは4.0モルを超え、特に好ましくは4.5モル以上)の割合で、遷移金属化合物をさらに含むことが好ましい。上記遷移金属化合物の量は、発色試薬が上記式(2)のテトラゾリウム塩である場合に特に有効である。また、上記散乱光調整剤の混合量は、生体試料が、ヘマトクリット値20~60の全血である場合に特に有効である。このような量であれば、ホルマザン化合物の極大吸収波長を所望の波長域にまでシフトできる。なお、遷移金属化合物の上記混合量の上限は、特に制限されないが、分析サンプルでの不溶分の抑制効果などを考慮すると、発色試薬(特に2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩) 1モルに対して、好ましくは8モル以下、より好ましくは7モル以下である。
上記形態において、試薬混合後の散乱光をより有効に抑制するという観点から、散乱光調整剤と遷移金属化合物との混合比を適切に調節することも有効である。具体的には、散乱光調整剤が、遷移金属化合物 1モルに対して、好ましくは0モルを超え0.24モル以下、より好ましくは0.03~0.12モル、特に好ましくは0.05~0.10モルである。すなわち、本発明の好ましい形態では、工程(2)において、遷移金属化合物を、遷移金属化合物に対する散乱光調整剤の混合比(遷移金属化合物1モルに対する散乱光調整剤のモル)が0モルを超え0.24モル以下となるような割合で、さらに生体試料に混合する。また、本発明のより好ましい形態では、工程(2)において、遷移金属化合物を、遷移金属化合物に対する散乱光調整剤の混合比(遷移金属化合物1モルに対する散乱光調整剤のモル)が0.03~0.12モルとなるような割合で、さらに生体試料に混合する。本発明の特に好ましい形態では、工程(2)において、遷移金属化合物を、遷移金属化合物に対する散乱光調整剤の混合比(遷移金属化合物1モルに対する散乱光調整剤のモル)が0.05~0.10モルとなるような割合で、さらに生体試料に混合する。このような混合比であれば、試薬混合前後の赤血球内液及び赤血球外液の屈折率変化をより低く抑え、その結果、試薬混合前後の赤血球内の屈折率変化量(ΔnRBC=nRBC-1-nRBC-2)および赤血球外液の屈折率変化量(Δn=nS-1-nS-2)を実質的に同程度になるように赤血球の収縮をより適切に調節できる。ゆえに、分析対象物濃度をより高精度に測定できる。
上記に加えて、試薬混合後の散乱光をより有効に抑制するという観点から、散乱光調整剤と遷移金属化合物との合計濃度を適切に調節することが有効である。具体的には、生体試料の水性画分における散乱光調整剤および遷移金属化合物の合計濃度は、好ましくは810mmol/L以下、より好ましくは750mmol/L以下、さらにより好ましくは50~665mmol/L、特に好ましくは100mmol/Lを超え665mmol/L未満である。このような少ない量とすることにより、試薬混合前後の赤血球内液及び赤血球外液の屈折率変化をより低く抑え、その結果、試薬混合前後の赤血球内の屈折率変化量(ΔnRBC=nRBC-1-nRBC-2)および赤血球外液の屈折率変化量(Δn=nS-1-nS-2)を実質的に同程度になるように赤血球の収縮をより適切に調節できる。ゆえに、分析対象物濃度をより高精度に測定できる。
このようにして分析サンプルが調製される。ここで、分析サンプルの透過率は、生体試料と散乱光が実質的に同じである(生体試料との平均透過率差が-15.0%を超え15.0%未満である)限り、制限されない。例えば、分析サンプルの800nm~950nmの波長範囲内における透過率が、50%未満であることが好ましい。また、750nm~850nmの波長領域において、分析サンプルの透過率が生体試料の透過率よりも低いことが好ましい。このような場合には、分析サンプルの散乱光(透過率)を生体試料の散乱光(透過率)との差異が小さい状態で測定することができる(生体試料との平均透過率差をより小さくできる)ため、分析精度を向上できる。
なお、上述したように、本発明は、散乱光調整剤と遷移金属化合物とを組み合わせて分析サンプルの散乱光が生体試料と実質的に同じである分析サンプルを得ることを特徴とするが、上記に加えて、下記(a)~(c)の少なくとも一を行うことが試薬混合後の散乱光をより有効に抑制するという観点で好ましい:
(a)上記式(2)の2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩を使用する;
(b)工程(2)において、遷移金属化合物を、遷移金属化合物に対する散乱光調整剤の混合比(遷移金属化合物1モルに対する散乱光調整剤のモル)が0モルを超え0.24モル以下(より好ましくは0.03~0.12モル、特に好ましくは0.05~0.10モル)となるような割合で、さらに生体試料に混合する;および
(c)工程(2)において、遷移金属化合物を、発色試薬 1モルに対して、4.0モル以上の割合で混合する。上記のうち、(a)を少なくとも行うことが好ましく、(a)と(b)および/または(c)とを行うことがより好ましく、(a)と(b)とを少なくとも行うことがさらにより好ましく、(a)、(b)および(c)すべてを行うことが特に好ましい。
また、上記(b)を行う場合には、下記(d)を合わせて行うことが好ましい:
(d)散乱光調整剤と遷移金属化合物との合計濃度を750mmol/L以下(より好ましくは50~665mmol/L、特に好ましくは100mmol/Lを超え665mmol/L未満)に設定する。
[工程(3)]
本工程では、上記工程(2)において得られた分析サンプルを用いて、分析対象物濃度を測定する。これにより、生体試料中に含まれる特定の分析対象物(生体成分)濃度を高精度で測定できる。ここで、測定方法は、特に制限されず、測定対象となる生体成分の種類に応じて適宜選択できる。例えば、生体成分がβ-D-グルコース(BG)であり、酸化還元酵素がグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)である場合には、グルコースがGDHによって酸化されてグルコン酸を生成するが、その際にGDHの補酵素または電子伝達物質が還元されることを利用したものである。具体的には、電子の授受の結果として還元されたテトラゾリウム塩(ゆえにホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物)の呈色度合を光学的に測定する方法(比色法)と、酸化還元反応によって生じた電流を測定する方法(電極法)と、に大別される。上記方法のうち、比色法による血糖値の測定は、血糖値の算出の際にヘマトクリット値を用いた補正を行ないやすい、製造工程が簡易である等の利点を有している。このため、分析対象物濃度測定試薬は比色法に好適に使用できる。特に全血サンプル中のグルコース濃度を測定する場合には、比色法が好ましく使用され、発色試薬上記式(2)のテトラゾリウム塩を用いることが特に好ましい。しかしながら、電極法においても、分析サンプルと、生体試料の差異が小さい状態で測定することも可能である。
<分析対象物濃度測定試薬>
上述したように、本発明の方法によると、分析対象物濃度をより高精度に測定できる。したがって、本発明の第2の側面では、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含む、分析対象物濃度測定試薬が提供される。好ましくは、本発明の分析対象物濃度測定試薬は、発色試薬、酸化還元酵素、遷移金属化合物および散乱光調整剤を含む。ここで、発色試薬、酸化還元酵素、遷移金属化合物および散乱光調整剤の好ましい形態(種類、含有量、混合比など)は、上記第1の側面と同様であるため、ここでは説明を省略する。
分析対象物(生体成分測定対象)は、目的とする生体成分を含むものであれば特に制限されない。具体的には、血液、ならびに尿、唾液、間質液等の体液などが生体成分測定対象として挙げられる。また、生体成分は、特に制限されず、通常、比色法または電極法により測定される生体成分が同様にして使用できる。具体的には、グルコース、コレステロール、中性脂肪、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、尿酸などが挙げられる。すなわち、本発明の第2の側面における好ましい形態によると、本発明の分析対象物濃度測定試薬は、血液または体液中の、グルコース、コレステロール、中性脂肪、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、尿酸の濃度の測定のために使用される。
本発明の分析対象物濃度測定試薬の使用形態は、特に制限されず、固体、ゲル状、ゾル状、または液体のいずれの形態であってもよい。また、本発明の分析対象物濃度測定試薬は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含み、好ましくは、発色試薬、酸化還元酵素、遷移金属化合物および散乱光調整剤を含むが、上記に加えて、さらに他の成分を含んでもよい。ここで、他の成分としては、通常、測定対象である生体成分の種類に応じて適切に選択され、生体成分濃度を測定するために添加される成分が同様にして使用できる。具体的には、電子伝達体、緩衝剤、pH調整剤、界面活性剤、水(例えば、RO水)などが挙げられる。ここで、上記他の成分は、それぞれ、1種を単独で使用しても、または2種以上を組み合わせてしてもよい。また、上記他の成分のそれぞれは、1種を単独で使用しても、または2種以上を併用してもよい。
電子伝達体は、特に制限されず、公知の電子伝達体を使用してもよい。具体的には、ジアホラーゼ、フェナジンメチルサルフェート(phenazine methosulfate)(PMS)、1-メトキシ-5-メチルフェナジウムメチルサルフェート(1-methoxy-5-methylphenazinium methylsulfate)(1-Methoxy PMSまたはm-PMS)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)などが挙げられる。なお、電子伝達体は必ずしも含む必要はなく、使用する酸化還元酵素の種類によっては、電子伝達体を配合しなくともよい。電子伝達体を使用する場合は、1種を単独で使用しても、または2種以上を組み合わせてもよい。また、分析対象物濃度測定試薬が電子伝達体を含む場合の、電子伝達体の含有量は、特に制限されず、例えば、発色試薬の量に応じて適宜選択できる。例えば、電子伝達体の含有量は、発色試薬に対して、好ましくは0.05~10質量%、より好ましくは0.1~5質量%である。このような量であれば、還元反応をより効率的に進行できる。ここで、例えば、発色試薬が上記式(2)のテトラゾリウム塩であり、生体成分がβ-D-グルコースであり、遷移金属イオンがニッケルイオンであり、酸化還元酵素がフラビンアデニンジヌクレオチドを補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH-FAD)であり、電子伝達体が1-メトキシ-5-メチルフェナジウムメチルサルフェート(m-PMS)である場合には、まず、β-D-グルコース及びm-PMSがGDH-FADの作用を受けて、グルコン酸及び還元型のm-PMSになり、この還元型のm-PMS及びテトラゾリウム塩からm-PMSおよびホルマザンになり、発色する。また、このホルマザンがニッケルイオンとキレート化合物を形成して、極大吸収波長がより長波長域側(例えば、600nm以上)にシフトする。このため、本発明の分析対象物濃度測定試薬を用いることによって、血色素の吸収による影響を低減できるため、生体試料、特に全血サンプルに対しても感度よく生体成分濃度を測定できる。
緩衝剤(バッファー)は、特に制限されず、一般的に生体成分濃度を測定する際に使用されるバッファーが同様にして使用できる。具体的には、リン酸緩衝剤、クエン酸緩衝剤、クエン酸-リン酸緩衝剤、トリスヒドロキシメチルアミノメタン-HCl緩衝剤(トリス塩酸緩衝剤)、MES緩衝剤(2-モルホリノエタンスルホン酸緩衝剤)、TES緩衝剤(N-トリス(ヒドロキシメチル)メチル-2-アミノエタンスルホン酸緩衝剤)、酢酸緩衝剤、MOPS緩衝剤(3-モルホリノプロパンスルホン酸緩衝剤)、MOPS-NaOH緩衝剤、HEPES緩衝剤(4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸緩衝剤)、HEPES-NaOH緩衝剤などのGOOD緩衝剤、グリシン-塩酸緩衝剤、グリシン-NaOH緩衝剤、グリシルグリシン-NaOH緩衝剤、グリシルグリシン-KOH緩衝剤などのアミノ酸系緩衝剤、トリス-ホウ酸緩衝剤、ホウ酸-NaOH緩衝剤、ホウ酸緩衝剤などのホウ酸系緩衝剤、またはイミダゾール緩衝剤などが用いられる。これらのうち、リン酸緩衝剤、クエン酸緩衝剤、クエン酸-リン酸緩衝剤、トリス塩酸緩衝剤、MES緩衝剤、酢酸緩衝剤、MOPS緩衝剤、HEPES-NaOH緩衝剤が好ましい。ここで、緩衝剤の濃度としては、特に制限されないが、0.01~1.0Mであるのが好ましい。なお、本発明において緩衝剤の濃度とは、水性溶液中に含まれる緩衝剤の濃度(M、mol/L)をいう。また、緩衝液のpHは、生体成分に対して作用を及ぼさないことが好ましい。上記観点から、緩衝液のpHは、中性付近、例えば、5.0~8.0程度であることが好ましい。
pH調整剤もまた、特に制限されず、一般的に生体成分濃度を測定する際に適用されるpHとなるように、酸(塩酸、硫酸、リン酸など)または塩基(水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなど)が適宜選択・使用される。また、pH調整剤は、そのまま使用されてもまたは水溶液の形態で使用されてもよい。また、pH調整剤の量は、特に制限されないが、試薬のpHが、中性付近、例えば、5.0~8.0程度となるような量であることが好ましい。
また、界面活性剤やアルコール等の溶剤も、試薬調整時に適宜目的に応じて添加することができる。
<分析対象物濃度測定用チップ>
本発明の分析対象物濃度測定試薬は、そのままの形態で生体成分濃度の測定に使用されてもよいが、分析対象物(生体成分)濃度測定用チップに組み込まれてもよい。すなわち、本発明は、反応部を有する、生体試料中の分析対象物濃度を測定するためのチップであって、前記反応部は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含む、チップをも提供する。好ましくは、本発明のチップの反応部は、発色試薬、酸化還元酵素、遷移金属化合物および散乱光調整剤を含む。
本発明の分析対象物濃度測定方法や測定用試薬は、自動分析機や測定キット、簡易血糖計等に組み込まれ、日常的な臨床検査に使用できる。また、本発明の試薬を市販のバイオセンサに組み込むことも可能である。なお、分析対象物濃度測定試薬を分析対象物(生体成分)濃度測定用チップに組み込む場合には、1チップ当たりの試薬の含有量は、特に制限されず、通常当該分野において使用される量が同様にして採用できるが、発色試薬が所望の生体成分の存在量に対して十分量で含まれることが好ましい。上記観点及び通常測定すべき生体成分濃度などを考慮すると、発色試薬(特に式(2)のテトラゾリウム塩)の量(濃度)は、1チップ当たり、好ましくは2.5nmol以上、より好ましくは3.0~50.0nmol、特に好ましくは5~30nmolである。このような量であれば、発色試薬は、生体試料に含まれる実質的にすべての生体成分の量に応じて反応する。このため、所望の生体成分濃度を正確にかつ良好な感度で速やかに測定できる。
以下では、比色法により血糖値を測定するに使用される本発明の測定用チップ(比色式血糖計)の形態を、図を参照しながら説明する。しかしながら、本発明は、本発明の分析対象物(生体成分)の濃度を測定するための方法および当該測定用の試薬を使用することを特徴とし、チップの構造は特に制限されない。このため、本発明の分析対象物濃度測定試薬を、市販の測定用チップやWO 2014/04970ならびにWO 2016/051930等の公報に記載されるチップに適用してもよい。同様にして、下記実施形態では、血糖値の測定を目的としたチップの具体的な形態を説明するが、測定用チップは当該用途に限定されず、他の用途にも同様にしてまたは適切に修飾して適用できる。また、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
図7は、本実施形態に係る測定用チップを用いたグルコース(血糖)の検出に用いられる血糖計を概略的に示す平面図である。
図7において、血糖計10は、血液サンプル中のグルコース(血糖)を測定する機器として構成されている。この血糖計10は、主に、ユーザ(被検者)が操作するパーソナルユースとして用いられ得る。ユーザは、食前の血糖を測定して自身の血糖管理を行うこともできる。また、医療従事者が被検者の健康状態を評価するために血糖計10を使用することもでき、この場合、血糖計10を適宜改変して医療施設等に設置可能な構成としてもよい。
血糖計10は、血液サンプル中に含まれるグルコースの含有量(血糖値)を光学的に測定する、比色法の原理を採用している。特に、この血糖計10は、所定波長の測定光を分析サンプル(血液)に照射し、分析サンプルを透過した光を受光する、透過タイプの測定部14により血糖測定を行う。
血糖計10は、血液を取り込んだ測定用チップ12を装着して、または測定用チップ12を装着した状態で測定用チップ12に血液を取り込み、測定部14によりグルコースを検出する。測定用チップ12は、1回の測定毎に廃棄するディスポーザブルタイプに構成されてもよい。一方、血糖計10は、ユーザが測定を簡易に繰り返すことができるように、携帯可能且つ頑強な機器に構成されることが好ましい。
測定用チップ12は、図8に示すように、板状に形成されたチップ本体部18と、チップ本体部18の内部で板面の面方向に延びる空洞部20(液体用空洞部)とを備える。
チップ本体部18は、図8に示すように、血糖計10の挿入および離脱方向(血糖計10の先端および基端方向、すなわち図7中のB方向)に長い長辺22を有すると共に、A方向に短い短辺24を有する長方形状に形成されている。例えば、チップ本体部18の長辺22の長さは、短辺24の2倍以上の長さに設定されるとよい。これにより測定用チップ12は、血糖計10に対して充分な挿入量が確保される。
また、チップ本体部18の厚みは、長方形状に形成された側面に比べて極めて小さく(薄く)形成される(図8では、敢えて十分な厚みを有するように図示している)。例えば、チップ本体部18の厚みは、上述した短辺24の1/10以下に設定されることが好ましい。このチップ本体部18の厚みについては、血糖計10の挿入孔58の形状に応じて適宜設計されるとよい。
測定用チップ12は、空洞部20を有するように、一対の板片30と、一対のスペーサ32とによりチップ本体部18を構成している。
図9は、図7の測定用チップを示す上面視図である。図9中では、チップ本体部18の角部が尖っているが、例えば角部は丸角に形成されてもよい。また、チップ本体部18は、薄板状に限定されるものではなく、その形状を自由に設計してよいことは勿論である。例えば、チップ本体部18は、上面視で、正方形状や他の多角形状、または円形状(楕円形状を含む)等に形成されてもよい。
チップ本体部18の内部に設けられる空洞部20は、チップ本体部18の短軸方向中間位置にあり、チップ本体部18の長手方向にわたって直線状に形成される。この空洞部20は、チップ本体部18の先端辺24aに形成された先端口部20aと、基端辺24bに形成された基端口部20bにそれぞれ連なり、チップ本体部18の外側に連通している。空洞部20は、先端口部20aからユーザの血液を取り込むと、毛細管現象に基づき延在方向に沿って血液を流動させ得る。空洞部20を流動する血液は少量であり、基端口部20bまで移動しても張力により漏れが抑止される。なお、チップ本体部18の基端辺24b側には、血液を吸収する吸収部(例えば、後述するスペーサ32を基端側のみ多孔質体としたもの等)が設けられていてもよい。
また、空洞部20の所定位置(例えば、図9中に示す先端口部20aと基端口部20bの中間点よりも若干基端寄りの位置)には、血液中のグルコース(血糖)と反応することにより血液中のグルコース(血糖)濃度に応じた色に呈色する試薬(発色試薬)26が塗布され、血糖計10により測定がなされる測定対象部28が設定されている。空洞部20を基端方向に流動する血液が測定対象部28に塗布された試薬26と接触し、血液と試薬26とが反応することで呈色する。なお、空洞部20の長手方向上において、試薬26の塗布位置と測定対象部28は互いにずれていてもよく、例えば試薬26が塗布された反応部を測定対象部28の血液流動方向上流側に設けてもよい。
測定用チップ12は、以上の空洞部20を有するように、一対の板片30と、一対のスペーサ32とによりチップ本体部18を構成している。一対の板片30は、側面視でそれぞれ上述した長方形状に形成され、互いに積層方向に配置される。つまり、一対の板片30は、チップ本体部18の両側面(上面および下面)を構成している。各板片30の板厚は、非常に小さく、例えば、5~50μm程度の同一寸法に設定されるとよい。2つ(一組)の板片30の厚みは、相互に異なっていてもよい。
一対の板片30は、面方向と直交する方向からある程度の押圧力が加えられても、板形状を維持して塑性変形しない強度を有する。また、各板片30は、測定光が透過可能となるように透明部又は半透明部分を備える。さらに、各板片30は、空洞部20において血液を流動させ得るように適度な親水性を有する平坦状の板面に形成されていることが好ましい。
各板片30を構成する材料は、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂材料、ガラス、石英等を適用するとよい。熱可塑性樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプ口ピレンなど)、シクロオレフィンポリマー、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテフタレート、ポリエチレンナフタレートなど)、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、フッ素樹脂等の高分子材料又はこれらの混合物が挙げられる。
また、一対のスペーサ32は、一対の板片30の間に挟まれるように配置され、所定の接合手段(接着剤等)よりに各板片30の対向面に強固に接着される。つまり各スペーサ32は、一対の板片30同士を離間させるように間に配置されることで、一対の板片30と一対のスペーサ32自体の間に空洞部20を形成させる部材である。この場合、一方のスペーサ32は、図9中のチップ本体部18の上側長辺22aに接し、この上側長辺22aに沿って先端および基端方向に延びるように配置される。他方のスペーサ32は、図9中のチップ本体部18の下側長辺22bに接し、この下側長辺22bに沿って先端および基端方向に延びるように配置される。
一対のスペーサ32を構成する材料(基材)は、特に限定されるものではないが、例えば、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられる。または、熱可塑性エス卜ラマ一以外にも、弾性変形可能な種々の材料を適用してもよく、また弾性変形可能な多孔質体(例えばスポンジ)等の構造体を適用してもよい。さらに、一対の板片30の間で硬化状態又は半硬化状態となることにより板片30同士を接着する接着剤を基材の一方または両面に有するスペーサ32として適用してもよい。またさらに、スペーサ32は、試薬26を含有することで、空洞部20に試薬26を溶出する構成であってもよい。
板片30やスペーサ32は、親水化処理されたものであってもよい。親水化処理の方法としては、例えば界面活性剤、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ヒドロキシプロピルセルロース、水溶性シリコーンの他、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド等の親水性高分子を含有した水溶液を浸漬法またはスプレー法等により塗布する方法や、プラズマ照射、グロー放電、コロナ放電、紫外線照射(例えば、エキシマ光照射)等の方法等が挙げられ、これらの方法を単独又は組み合わせてもよい。
次に、血糖計10の装置本体16について説明する。図7に示すように、血糖計10は、外観を構成する筐体40を有する。筐体40は、ユーザが把持操作し易い大きさでその内部に血糖計10の制御部42を収容する箱体部44と、箱体部44の一辺(先端側)から先端方向に突出し内部に光学系の測定部14を収容する筒状の測光部46とを含む。また、箱体部44の上面には、電源ボタン48、操作ボタン50、ディスプレイ52が設けられ、測光部46の上面にはイジェク卜レバー54が設けられている。
電源ボタン48は、ユーザの操作下に、血糖計10の起動と起動停止を切り換える。操作ボタン50は、起動状態となった血糖計10において、ユーザの操作に基づき、血糖値の測定や表示を行う、測定結果(過去の測定結果を含む)の表示を切り換える等の操作部として機能する。ディスプレイ52は、液晶や有機EL等により構成され、測定結果の表示やエラー表示等のように測定操作においてユーザに提供する情報を表示する。
イジェク卜レバー54は、先端および基端方向に移動可能に設けられ、測光部46内に設けられる図示しないイジェク卜ピンのロックを解除して、イジェク卜ピンを先端方向に進出可能とする。
一方、装置本体16の測光部46は、ユーザの指等に先端を押し当てるために、箱体部44から先端方向に長く延出している。図8に示すように、この測光部46には、挿入孔58を有するチップ装着部60と、血中のグルコース(血糖)を光学的に検出する測定部14とが設けられる。
チップ装着部60は、高い硬質性(剛性)を有する材料(例えば、ステンレス)により、外方向に突出するフランジ部60aを先端側に備え、軸方向に所定長さを有する筒状に形成される。このチップ装着部60は、樹脂材料で構成された測光部46の先端面と軸心部(中心部)にわたって位置決め固定される。測光部46の内面には、図10Aに示すように、チップ装着部60を強固に固定する固定壁46aが突出形成されている。
チップ装着部60を構成する材料としては、例えば、ステンレスやチタン等の金属、アルマイト皮膜処理をしたアルミニウム、液晶ポリマー、ガラスやマイカ等のフィラーを添加したプラスティック、ニッケルめっき等で表面を硬化皮膜したプラスティック、カーボンファイバー、ファインセラミック等、硬質で安易に寸法が変化せず、また繰り返し測定用チップの抜き差しをしても摩耗しにくく、且つ寸法精度良く加工可能な材料が挙げられる。この中でも金属材料を適用すれば、チップ装着部60の製造(射出成形やプレス成形等)時に、高い寸法精度且つ容易に挿入孔58を成形することができる。なお、装置本体16は、測光部46自体を硬質な材料(例えば、金属材料)により構成することで、チップ装着部60を一体成形していてもよい。
チップ装着部60の軸心部には、このチップ装着部60の壁部62に囲われることにより挿入孔58が設けられる。挿入孔58は、挿入方向(B方向)に長く、左右幅方向(A方向)に短い断面長方形状に形成されている。挿入孔58は、チップ装着部60が測光部46に固着された状態で、その先端面から奥部(基端方向)に向かって所定深さを有する。
チップ装着部60の先端側には、挿入孔58に連なると共に、外部に連通する挿入開口部58aが形成される。この挿入開口部58aの挿入方向(B方向)の寸法は、測定用チップ12の短辺24の寸法(A方向の長さ)に一致している。また、挿入開口部58aの左右幅方向の寸法、すなわち挿入孔58の側面を構成する一対の壁部62の間隔は、図10Aに示すように、測定用チップ12の積層方向の厚み(図10A中のTall)と実質的に同じである。
チップ装着部60は、挿入孔58(測定用孔部59)が延在する途中位置に、測光部46の固定壁46aと協働して一対の素子収容空間64を形成している。一対の素子収容空間64は、測定部14の一部であり、挿入孔58を挟んで互いに対向位置に設けられ、チップ装着部60により形成された各導光部66を介して測定用孔部59に連通している。
測定部14は、一方の素子収容空間64に発光素子68を収容することで発光部70を構成し、他方の素子収容空間64に受光素子72を収容することで受光部74を構成している。チップ装着部60の導光部66は、適宜な直径を有する円形状の穴に形成されることで、所謂アパーチャの役割を果たしている。
発光部70の発光素子68は、第1の波長を有する測定光を測定用チップ12に照射する第1発光素子68aと、第1の波長とは異なる第2の波長を有する測定光を測定用チップ12に照射する第2発光素子68bとを含む(図8中では図示を省略する)。第1発光素子68aと第2発光素子68bは、素子収容空間64の導光部66を臨む位置に並設されている。
発光素子68(第1及び第2発光素子68a、68b)は、発光ダイオード(LED)で構成され得る。第1の波長は、血糖量に応じた試薬26の呈色濃度を検出するための波長であり、例えば、600nm~680nmである。第2の波長は、血液中の赤血球濃度を検出するための波長であり、例えば、510nm~540nmである。箱体部44内の制御部42は、駆動電流を供給して、第1及び第2発光素子68a、68bをそれぞれ所定タイミングで発光させる。この場合、呈色濃度から得られる血糖値を赤血球濃度から得られるヘマトクリット値を用いて補正し、血糖値を求める。なお、さらに他の測定波長で測定することで、血球に起因するノイズを補正してもよい。
受光部74は、素子収容空間64の導光部66を臨む位置に1つの受光素子72を配置して構成される。この受光部74は、測定用チップ12からの透過光を受光するものであり、例えば、フォトダイオード(PD)で構成され得る。
また、挿入孔58の底部(基端面)には、イジェクトレバー54に連結されたイジェクトピン56(イジェクト部)が設けられている。イジェクトピン56は、測光部46の軸方向に沿って延びる棒部56aと、棒部56aの先端部で径方向外側に大径な受部56bとを備える。受部56bには、挿入孔58に挿入された測定用チップ12の基端辺24bが接触する。また、挿入孔58の底部とイジェクトピン56の受部56bの間には、イジェクトピン56を非接触に囲うコイルバネ76が設けられている。コイルバネ76は、イジェクトピン56の受部56bを弾性的に支持する。
測定用チップ12の挿入が完了すると、図10Bに示すように、測定用チップ12の測定対象部28が導光部66に重なる位置に配置される。
イジェクトピン56は、ユーザによる測定用チップ12の挿入に伴い受部56bが押されることで基端方向に変位し、筐体40内に設けられた図示しないロック機構によりロック(固定)される。コイルバネ76は、受部56bの変位に従って弾性的に収縮する。そして、ユーザのイジェクトレバー54の操作により、イジェクトピン56が多少移動するとロック機構のロックが解除され、コイルバネ76の弾性復元力により先端方向にスライドする。これにより、測定用チップ12がイジェクトピン56に押し出されて、挿入孔58から取り出される。
図7に戻り、装置本体16の制御部42は、例えば、図示しない演算部、記憶部、入出力部を有する制御回路によって構成される。この制御部42は、周知のコンピュータを適用することが可能である。制御部42は、例えば、ユーザの操作ボタン50の操作下に、測定部14を駆動制御して血中のグルコースを検出及び算出し、ディスプレイ52に算出した血糖値を表示する。
例えば、測定用チップ12に対し測定光を透過させて分析対象物(例えば、グルコース)を測定する血糖計10において、制御部42は、以下の式(D)で示すBeer-Lambert則に基づいて測定結果を算出する。
Figure 0007208219000025
上記式(D)において、lは血液サンプルに入射する前の光の強度、lは血液サンプルから出射した後の光の強度、αは吸光係数、Lは測定光が通過する距離(セル長)である。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)で行われた。また、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。
製造例1:テトラゾリウム化合物1の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(2-(6-メトキシベンゾチアゾリル)-3-(3-スルホ-4-メトキシ-フェニル)-5-(2,4-ジスルホフェニル)-2H-テトラゾリウム塩:テトラゾリウム化合物1)(分子量(Mw)=693)を合成した。
Figure 0007208219000026
1.ヒドラゾン化合物1の合成
4-ホルミルベンゼン-1,3-ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4-Formylbenzene-1,3-disulfonate)(東京化成工業株式会社製)1.59g及び(6-メトキシベンゾチアゾール-2-イル)ヒドラジン(2-Hydrazino-6-methoxy-1,3-benzothiazole)(Santa Cruz Biotechnology社製)1.0gをRO水60mLに懸濁させた。この懸濁液を、酢酸酸性下、ウォーターバスにて60℃で2時間、加熱・攪拌した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去した。この残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿をドラフト中で乾燥させて、ヒドラゾン化合物1を得た。1.8g回収し、収率70質量%であった。
2.ホルマザン化合物1の合成
上記1.のヒドラゾン化合物1 0.76gをRO水10mLおよびN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)10mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物1溶液を調製した。p-アニシジン-3-スルホン酸(p-anisidin-3-sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.264gをRO水4.09mLに懸濁させ、10N NaOH 130μLを加え溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 280μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を-20℃に保持し、ヒドラゾン化合物1溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH300μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物1を含む溶液(ホルマザン化合物1溶液)を調製した。このホルマザン化合物1溶液を、9.6N HClにてpHを中性に調整し、溶媒を除去した。得られた残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物1を得た。
3.ホルマザン化合物1の精製およびテトラゾリウム化合物1の合成
上記2.のホルマザン化合物1をRO水10mLに溶解して、ホルマザン化合物1溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18-PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物1溶液を精製した。採取したフラクションの溶媒を除去し、得られた固形成分にメタノール15mL、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)-エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物1の回収
上記3.の反応溶液に対し、ジエチルエーテル加えて、テトラゾリウム化合物1を沈殿させた。この沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。得られた沈殿をドラフト内で乾燥させ、テトラゾリウム化合物1を得た(120mg、収率:11.8質量%)。このようにして得られたテトラゾリウム化合物1について、極大吸収波長(λmax)を測定したところ、630nmであった。
実施例1~6、比較例1:血糖計センサでの評価
<塗布液(コート液)の調製>
まず、酸化還元酵素としてのグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH-FAD)(表中、「GDH」)と、散乱光調整剤としての1,3-ベンゼンジスルホン酸二ナトリウム(DSB、Alfa Aear製)と、発色色素としての上記製造例1で合成したテトラゾリウム化合物1と、遷移金属化合物としての酢酸ニッケル(表中、「酢酸Ni」)と、pH調整剤としての水酸化ナトリウム水溶液(適量)とを含む試薬水溶液(pH6.5~7)を下記表1に示される組成となるように調製し、塗布液1~6(それぞれ、実施例1~6)及び比較塗布液1(比較例1)を得た。
Figure 0007208219000027
<血糖値測定チップの作製>
1.試薬片の調製
上記<塗布液(コート液)の調製>にて調製した塗布液1~6および比較塗布液1を、それぞれ、ステージ上に載置されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(製造会社名:東レ株式会社、商品名:ルミラーT60、厚み188μm、8mm×80mm)上に、インクジェット装置((株)マイクロジェット製、Labojet-500Bio)を用いて、±5μm以内のパターニング精度および1pL~1000pLの吐出液量のヘッドで塗布し、常温(25℃)で1晩乾燥した。乾燥後、試薬層が形成されたPETフィルムを、所定の大きさに切り出して試薬片を作製した。
2.塗布された各成分量の測定
上記1.にて作製された各試薬片に塗布された各成分量(濃度)を次のようにして求めた。詳細には、後述の血糖計センサ(チップ形状)に組み立てた状態で、チップ内に1000μLのRO水を加えて血糖値測定試薬を完全に溶解して、サンプルとした。このサンプル中の発色試薬濃度を、UPLC(超高速高分離液体クロマトグラフィーSHIMADZU NEXERA X2、株式会社島津製作所製)により求めた。各チップに塗布された発色試薬の質量(mg)から、試薬部空間に、RO水が流入して溶解した際の、発色試薬(テトラゾリウム化合物1)の濃度を算出し、その結果を下記表2に示す。また、上記表1に記載の塗布液(コート液)の濃度比から、発色色素以外の成分についても、試薬部空間にRO水が流入して試薬部空間体積を満たした際(すなわち、溶解した際)の試薬成分の濃度を算出し、その結果を下記表2に示す。なお、血糖値測定チップ1個あたりの各成分の質量は、試薬部空間体積と、下記表2に記載の濃度から算出できる。
Figure 0007208219000028
3.血糖計センサ(血糖値測定チップ)の組み立て
図11Aは血糖計センサ(血糖値測定チップ)の組み立てを示す模式図である。図11Aにおいて、第2基材としてのPETフィルム5(製造会社名:3M社、商品名:親水処理ポリエステルフィルム9901P、厚み:100μm)の両側に、両面テープ(製造会社名:日東電工(株)、商品名:両面粘着テープ、厚み:50μm)4がスペーサ及び接着部として形成されたチップ土台を作製した。このチップ土台に、上記1.にて作製した試薬片2を、試薬層(試薬塗布面)3がチップ土台となるPETフィルム5と対向し、且つ、流路6の中心となるように貼り付けた。
図11Aにおいて、試薬片2の試薬塗布面3を下面にしてPETフィルム5の両端に配置されたスペーサとしての一対の両面テープ4上に設置する。次に、PETフィルム5と同じ形状のPETフィルムを準備する。PETフィルムの、試薬片2と対向する面の長手方向両側に、両面テープ(製造会社名:3M社、商品名;両面粘着テープ、厚み:80μm)(図示せず)を貼り、PETフィルム7とする。このPETフィルム7を、試薬片2の上から、スペーサ及び両面テープ(接着部)4の上に貼り付けることで、内面の血液流路6が段差形状の血糖値測定チップ1~6(それぞれ、実施例1~6)及び比較血糖値測定チップ1(比較例1)を得た。図11Bは、血糖計センサ(測定チップ)の、縦または横方向の断面図である。ここでは、図11Bに示される、流路部(流路6)の流路長さ(L1)、流路幅(W)、流路厚み(t1)、および試薬塗布部に相当する試薬部(測定部)3の流路長さ(L2)、流路幅(W)、流路厚み(t2)としては下記表3のサイズのものを用いた。図11Bにおいて、血糖計センサ(測定チップ)の流路は、試薬塗布面が配置されてなる試薬部と、流路において、試薬塗布面が配置されていない流路を流路部とからなる。
Figure 0007208219000029
ここで、測定部の容積は、流路6を画成する内壁のうち、血糖値測定試薬からなる試薬層3が形成された流路内の面である試薬形成面と、試薬層3の厚み方向において試薬層3と対向する対向面とで挟まれる隙間(即ち、血糖値測定試薬と血液とが溶解状態となる領域)の容積Bである。すなわち、容積Bは、図11BにおいてL2×W×t2で算出される空間である。
なお、流路部におけるチップ厚み方向に対して直交する方向(流路長手方向)の長さL1としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5~10mmが好ましい。ここで、長さL1は、長いと、成分測定装置への装着(挿入)が容易となる点、および光学測定部への外乱光の進入が減少するという点で有利である。長さL1が短いと、検体量を少なくできる点で有利となる。よって、成分測定装置への装着(挿入)のしやすさ、外乱光の影響、及び検体量のバランスを考慮して、長さL1の上限と下限が決定される。試薬部における流路のチップ厚み方向に対して直交する方向(流路長手方向)の長さL2としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1~4mmが好ましい。ここで、長さL2は、長い方が、照射スポットの面積を長さ方向に大きく取れるため、精度良く測定ができる点で有利であるが、短い方が、検体量を少なくできる点で有利となる。よって、測定精度と検体量とのバランスを考慮して、長さL2の上限と下限が決定される。
作製した各血糖計センサの流路入口に、ヒト全血サンプル1(Ht20、BG0)(ヘマトクリット値20%、グルコース濃度0mg/dL)、全血サンプル2(Ht20、BG400)(ヘマトクリット値20%、グルコース濃度400mg/dL)、全血サンプル3(Ht40、BG0)(ヘマトクリット値40%、グルコース濃度0mg/dL)、全血サンプル4(Ht40、BG400)(ヘマトクリット値40%、グルコース濃度400mg/dL)、全血サンプル5(Ht60、BG0)(ヘマトクリット値60%、グルコース濃度0mg/dL)および全血サンプル6(Ht60、BG400)(ヘマトクリット値60%、グルコース濃度400mg/dL)を、それぞれ、4μL点着した。なお、上記表2で示した血糖値測定試薬の各成分量は、ヘマトクリット値が0のサンプル(グルコース濃度0mgの水溶液、すなわちRO水)を血糖計センサ内に導入した際の、容積Bの空間における濃度である。上述したように、各成分量は血液サンプルのヘマトクリット値を考慮して血漿中の数値に換算する必要がある。例えば、実施例1の酢酸ニッケルはヘマトクリット値が0のサンプルで62.5mMであるため、ヘマトクリット値が40の全血サンプルでは、実施例1の酢酸ニッケルは約104.17(=62.5×1/0.6)mMとなる。上記各全血サンプルでの換算後の試薬の各成分量を、下記表4~6(それぞれ、ヘマトクリット値が20(Ht20)、40(Ht40)及び60(Ht60))に示す。
Figure 0007208219000030
Figure 0007208219000031
Figure 0007208219000032
各全血サンプルは、以下のように作製した;まず、ヘパリン入りの採血管に全血を採取し、この全血サンプルのヘマトクリット値を測定し、事前に分離して得た血漿を適宜加える、または全血サンプルの血漿を抜き取って全血サンプルのヘマトクリット値が所定の値(Ht20、40及び60)になるよう全血サンプルを調製した。次に、上記ヘマトクリット値を調整した全血サンプルに、高濃度グルコース溶液(40g/dL)を適宜添加し、血中グルコース濃度が400mg/dLの全血サンプル(Ht20、40及び60、400mg/dL)を作製した。また、上記と同様にして血中グルコース濃度が100mg/dLの全血サンプル(Ht20、40及び60)を作製した。上記各ヘマトクリット値の全血サンプル(Ht20、40及び60、100mg/dL)1mLに対し、グルコースオキシダーゼ(東洋紡株式会社製、GLO-201)を0.1mg添加した。添加してから5分間、室温(25℃)で放置して、血中グルコース濃度が0mg/dLの全血サンプル(Ht20、40及び60、0mg/dL)を作製した。
各全血サンプル1~6を、それぞれ、上記にて作製したチップの試薬部に点着してから9秒後に、上記<スペクトル解析>に記載の方法に従って、ファイバ分光光度計を用いて、400~1000nmの波長域のスペクトルを測定した。
これらのスペクトルに基づいて、平均透過率差を算出し、結果を表7に示す。ここで、「平均透過率差」は、分析サンプル(試薬混合後)の波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTanalyte(%))と全血サンプル(試薬混合前)の波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTsample(%))との差(=aveTanalyte(%)-aveTsample(%))である。
また、全血サンプル3、4に関する透過率差(絶対値)を算出し、結果を表8に示す。ここで、「透過率差(絶対値)」は、分析サンプル(試薬混合後)の波長領域850~1000nmでの透過率(Tanalyte(%))と全血サンプル(試薬混合前)の波長領域850~1000nmでの透過率(Tsample(%))との差(=Tanalyte(%)-Tsample(%))の絶対値のうちの最大値である。
Figure 0007208219000033
Figure 0007208219000034
また、実施例1の試薬を用いた全血サンプル(Ht20)1、2のスペクトルを図1に、実施例1の試薬を用いた全血サンプル(Ht40)3、4のスペクトルを図2に、実施例1の試薬を用いた全血サンプル(Ht60)5、6のスペクトルを図3に、比較例1の試薬を用いた全血サンプル(Ht20)1、2のスペクトルを図4に、比較例1の試薬を用いた全血サンプル(Ht40)3、4のスペクトルを図5に、比較例1の試薬を用いた全血サンプル(Ht60)5、6のスペクトルを図6に、それぞれ、示す。なお、図中、「T%」は「透過率(%)」を示す。
これらの結果から、実施例1~6の試薬を用いることによって、比較例1の試薬を使用する場合に比して、赤血球内外の平均透過率差を有意に減少できる。即ち、試薬混合後の分析サンプルで生じる散乱光と、生体試料で生じる散乱光とを近い状態とすることができる。このため、実施例1~6の試薬を用いることにより、散乱光に由来するベースライン変動の影響を低減することで、生体試料中の分析対象物濃度を高精度で測定することができると考察される。本方法は、ヘマトクリット値や血色素量等、血液の情報に基づいた補正を適用する際にも、精度をより向上させることができる。また、表8の結果から、本発明の試薬を用いる場合には、850~1000nmの全波長領域にわたって、透過率差が10%以内である(即ち、上記全波長範囲にわたって試薬前後の散乱光を実質的に同じである)ことが示される。
実施例7~12、比較例2:溶解性の評価
以下のようにして、ヘマトクリット値が60%である全血サンプルにおける溶解性を評価した。上記実施例1~6、比較例1と同様にして、血糖値測定チップ7~12(それぞれ、実施例7~12)及び比較血糖値測定チップ2(比較例2)を作製した。
作製した各血糖値測定チップの流路入口に、血漿2μLを点着した。実際の全血サンプルを用いた場合は、赤血球の存在により溶解性を確認することが実質的に困難である。このため、ヘマトクリット値が60%である全血サンプル 5μLに含まれる血漿(2μL)を点着した場合を想定して、溶解性を評価した。該血漿を点着してから9秒後の試薬の溶解状態を目視にて観察した。結果を下記表9に示す。なお、表中、〇は試薬が完全に溶解していることを示し、×は試薬の溶け残りがあったことを示す。
Figure 0007208219000035
本出願は、2018年3月7日に出願された日本特許出願番号2018-040887号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
1 血糖計センサ(測定チップ)、
2 試薬片、
3 試薬塗布面、
4 両面テープ、
5 PETフィルム、
6 流路、
7 PETフィルム、
10 血糖計、
12 測定用チップ、
14 測定部、
16 装置本体、
18 チップ本体部、
20 空洞部、
20a 先端口部、
20b 基端口部、
22 長辺、
22a 上側長辺、
22b 下側長辺、
24 短辺、
24a 先端辺、
24b 基端辺、
26 試薬、
28 測定対象部、
30 板片、
32 スペーサ、
40 筺体、
42 制御部、
44 箱体部、
46 測光部、
48 電源ボタン、
50 操作ボタン、
52 ディスプレイ、
54 イジェクトレバー、
56 イジェクトピン、
56a 棒部、
56b 受部、
58 挿入孔、
58a 挿入開口部、
59 測定用孔部、
60 チップ装着部、
60a フランジ部、
62 壁部、
64 素子収容空間、
66 導光部、
68 発光素子、
70 発光部、
72 受光素子、
74 受光部、
76 コイルバネ。

Claims (9)

  1. 生体試料中の分析対象物濃度を測定する方法であって、
    (1)前記生体試料を準備し、
    (2)前記生体試料に、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を混合して、散乱光が前記生体試料と実質的に同じである分析サンプルを得て、
    (3)前記分析サンプルを用いて、前記分析対象物濃度を測定すること、
    を含み、
    前記工程(2)において、遷移金属化合物を、前記発色試薬 1モルに対して、4.0モルを超える割合で、さらに生体試料に混合し、
    前記生体試料中の分析対象物濃度は全血中のグルコース濃度であり、
    前記発色試薬は、下記式(2):
    Figure 0007208219000036

    式(2)において、Rは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、ニトロ基、-OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも1はメチル基またはエチル基であり、Rは、メチル基またはエチル基であり、mは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0~2の整数であり、pは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、qは1または2であり、qが2の場合、各ORは隣接して配置され、この際、各ORが互いに環を形成してもよく、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす、
    で示される、2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩であ
    前記遷移金属化合物は、ニッケル化合物であり、
    前記散乱光調整剤は、1,3-ベンゼンジスルホン酸二ナトリウムまたはその水和物である、方法。
  2. 前記工程(2)において、前記分析サンプルの波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTanalyte(%))と前記生体試料の波長領域850~1000nmでの平均透過率(aveTsample(%))との差(=aveTanalyte(%)-aveTsample(%))が-10%以上10%以下である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記工程(2)において、前記遷移金属化合物を、遷移金属化合物に対する散乱光調整剤の混合比(遷移金属化合物1モルに対する散乱光調整剤のモル)が0モルを超え0.24モル以下となるような割合で、生体試料に混合する、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記工程(2)において、前記生体試料の水性画分における前記遷移金属化合物および前記散乱光調整剤の合計濃度が、750mmol/L以下である、請求項に記載の方法。
  5. 前記工程(2)において、前記遷移金属化合物は、前記発色試薬 1モルに対して、4.5モル以上の割合で混合される、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  6. 発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含み、遷移金属化合物を、前記発色試薬 1モルに対して4.0モルを超える割合でさらに含み
    前記発色試薬は、下記式(2):
    Figure 0007208219000037

    式(2)において、Rは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、ニトロ基、-OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも1はメチル基またはエチル基であり、Rは、メチル基またはエチル基であり、mは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0~2の整数であり、pは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、qは1または2であり、qが2の場合、各ORは隣接して配置され、この際、各ORが互いに環を形成してもよく、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす、
    で示される、2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩であ
    前記遷移金属化合物は、ニッケル化合物であり、
    前記散乱光調整剤は、1,3-ベンゼンジスルホン酸二ナトリウムまたはその水和物である、全血中のグルコース濃度測定試薬。
  7. 前記散乱光調整剤を、前記遷移金属化合物1モルに対して、0モルを超え0.24モル以下の割合で含む、請求項に記載の全血中のグルコース濃度測定試薬。
  8. 反応部を有する、生体試料中の分析対象物濃度を測定するためのチップであって、
    前記反応部は、発色試薬、酸化還元酵素および散乱光調整剤を含み、遷移金属化合物を、前記発色試薬 1モルに対して4.0モルを超える割合でさらに含み、
    前記生体試料中の分析対象物濃度は全血中のグルコース濃度であり、
    前記発色試薬は、下記式(2):
    Figure 0007208219000038

    式(2)において、Rは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、ニトロ基、-OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも1はメチル基またはエチル基であり、Rは、メチル基またはエチル基であり、mは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0~2の整数であり、pは、スルホ基(-SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、qは1または2であり、qが2の場合、各ORは隣接して配置され、この
    際、各ORが互いに環を形成してもよく、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす、
    で示される、2-置換ベンゾチアゾリル-3-置換フェニル-5-置換スルホ化フェニル-2H-テトラゾリウム塩であ
    前記遷移金属化合物は、ニッケル化合物であり、
    前記散乱光調整剤は、1,3-ベンゼンジスルホン酸二ナトリウムまたはその水和物である、チップ。
  9. 前記反応部は、前記遷移金属化合物1モルに対して、0モルを超え0.24モル以下の割合で、前記散乱光調整剤を含む、請求項に記載のチップ。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477837B (zh) 2016-09-28 2022-09-16 泰尔茂株式会社 用于检测血液样品中的分析对象物的方法、组合物和芯片
CN112557663A (zh) * 2019-09-25 2021-03-26 百略医学科技股份有限公司 检测条及检测条的制造方法
WO2023112442A1 (ja) * 2021-12-13 2023-06-22 テルモ株式会社 生体成分濃度測定試薬、測定方法およびセンサ
WO2023171118A1 (ja) * 2022-03-07 2023-09-14 テルモ株式会社 テストストリップ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006023927A1 (en) 2004-08-24 2006-03-02 Bayer Healthcare Llc Method for determining the concentration of analytes in samples by direct mediation of enzymes
WO2017134878A1 (ja) 2016-02-04 2017-08-10 テルモ株式会社 血糖値測定試薬、血糖値測定チップ、及び血糖値測定装置セット

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0010577B1 (de) * 1978-11-01 1981-11-11 Contraves Ag Verfahren zur Verminderung der Störung einer photometrischen Messung durch Lichtstreuung in einer zu messenden Suspension und Reagenz zur Durchführung des Verfahrens
DE69327242T2 (de) * 1992-07-02 2000-05-25 Roche Diagnostics Corp Stabilisierung von tetrazoliumsalzen in einem reagenz
JP3323402B2 (ja) * 1996-09-12 2002-09-09 アークレイ株式会社 不溶性の物質を生成する反応を含む物質の測定方法
JP3359822B2 (ja) * 1995-10-30 2002-12-24 アークレイ株式会社 高感度な物質の測定方法
JP4250693B2 (ja) * 1998-11-17 2009-04-08 アークレイ株式会社 酸化還元反応を用いた測定方法
US7344890B2 (en) 2005-11-09 2008-03-18 Beckman Coulter, Inc. Method for discriminating platelets from red blood cells
EP2177622B1 (de) * 2005-12-12 2013-01-16 Roche Diagnostics GmbH Chromogene Tests in Gegenwart von Zellen
JP2008148656A (ja) 2006-12-20 2008-07-03 Fujifilm Corp 乾式分析要素
US20090026094A1 (en) * 2007-05-11 2009-01-29 Home Diagnostics, Inc. Two-pulse systems and methods for determining analyte concentration
US20120022116A1 (en) * 2010-07-20 2012-01-26 Huayun Deng Compositions and methods for the treatment of pathological condition(s) related to gpr35 and/or gpr35-herg complex
WO2013095137A2 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Rijksuniversiteit Groningen Methods, means and kits for detecting scarce analytes
WO2014004970A1 (en) 2012-06-29 2014-01-03 The Procter & Gamble Company Disposable absorbent refastenable articles and methods for manufacturing the same
JP6278772B2 (ja) * 2014-03-19 2018-02-14 テルモ株式会社 血糖値測定用チップ
JP6612762B2 (ja) 2014-09-29 2019-11-27 テルモ株式会社 成分測定装置及び測定用チップ
WO2017001348A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Philip Morris Products S.A. Filter rod maker with air dust removal
JP2018040887A (ja) 2016-09-06 2018-03-15 キヤノン株式会社 画像形成装置
CN109477837B (zh) * 2016-09-28 2022-09-16 泰尔茂株式会社 用于检测血液样品中的分析对象物的方法、组合物和芯片
CN110291185B (zh) * 2017-07-14 2022-08-09 泰尔茂株式会社 血糖值测定芯片及血糖值测定装置套组

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006023927A1 (en) 2004-08-24 2006-03-02 Bayer Healthcare Llc Method for determining the concentration of analytes in samples by direct mediation of enzymes
WO2017134878A1 (ja) 2016-02-04 2017-08-10 テルモ株式会社 血糖値測定試薬、血糖値測定チップ、及び血糖値測定装置セット

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