JPH01318963A - 分析物測定用の最少工程システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水性流体中、特に全血中、での化学的および
生化学的成分類（分析物）の比色計による測定用の試験
装置並びに方法に関するものである。好適な一態様では
、本発明は全血中のグルコース濃度を比色計で測定する
ための試験装置および方法に関するものである。

本発明を要約すれば、流体中の分析物の存在を測定する
方法を該方法の実施用に特に設計されている装置の種々
の部品と共に記載することである。

該方法は、分析しようとする流体が他の表面に適用され
そしてマトリックスを通って読み取り表面に泳動する時
に分析物と相互作用して光吸収性の反応生成物を生成さ
せるような試薬を含浸させである不活性の多孔性マトリ
ックスの一表面から反射率を読み取る工程を含んでいる
。反射率測定は妨害を排除するために二種類の波長で行
われ、そしてタイミング回路は反射率を測定しようとす
る表面が不活性マトリックス中を通る流体により湿るこ
とにより開始される。各読み取りの前に光源に対してで
実施される規格化技術および装置への配置する前に試薬
片に対して行われる配列工程により、反復性が確保され
ている。該方法および装置は、血清または血漿からの赤
血球の分離を必要としないような血液中のグルコース水
準測定用に特に適している。

着色された水性流体、特に着色されている例えば全血お
よび尿の如き生物学的流体並びに例えば血清および血漿
の如き生物学的流体誘導体類、中の化学的および生化学
的成分類の定量化は常に重要性があるものである。重要
な用途は医学診断および治療並びに治療薬、中毒物質、
有害化学品などへの露呈の定量化分野である。ある場合
には、測定しようとする物質の量はマイクロダラムもし
くはデシリットル当たりという範囲のように非常に低量
であったり、または使用する装置が複雑でしかも熟練し
た研究専門家にしか使用できないために正確な測定が困
難であった。この場合には、一般的に結果は試料採取か
ら数時間または数日間後にしか得られない。他の場合に
は、研究室以外のところで迅速にもしくは直ちに情報表
示をセットして、素人の操作者が試験を日常的に、迅速
にしかも再現性のあるように実施する能力に重きが置か
れている。

一般的な医学試験は糖尿病患者の血液グルコースの測定
である。最近の教示では、糖尿病患者は個々の場合の性
質および重症度によって１日に２ないし７回にわたり彼
らの血液グルコース水準を測定することが助言されてい
る。測定されたグルコース水準で観察されるパターンを
基にして、患者および医師が一緒になって病気をより良
くするための食事、運動およびインシュリン投与を調節
している。明らかに、この情報は直ちに患者が入手でき
なくてはならない。

最近米国で広く使用されている方法は、１９６７年１月
１７日にマスト（Ｍａｓｔ）に対して発行された米国特
許３，２９１５７８９中に記されている型の試験物質を
使用している。この方法では、新鮮な全血試料（典型的
には２０−４０μＱ）をグルコース酸化酵素および過酸
化酵素活性を有する酵素システムを含んでいるエチルセ
ルロース−コーティングされた試薬パッドの上に置く。

酵素システムはグルコースと反応し、そして過酸化水素
を放出する。パッドは過酸化酵素の存在下で過酸化水素
と反応して試料のグルコース水準に比例する強度の色を
示すような指示薬も含有している。

他の人気のある血液グルコース試験方法も同様な化学理
論を使用しているが、エチルセルロース−コーティング
されたパッドの代わりに酵素および指示薬が分散されて
いる耐水膜を使用する。この型のシステムは１９７１年
１２月２８日にレイ（Ｒｅｖ）他に対して発行された米
国特許３，６３０゜９５７中に開示されている。

両方の場合とも、試料は一定時間（典型的には１分間）
にわたり試薬パッドと接触して保持される。次に、最初
の場合には血液試料を水流で洗浄するが、第二の場合に
は膜でふきとる。試薬パッドまたは膜を次に乾いた状態
で汚点を見て、そして評価する。評価は、色チャートを
用いて発生した色を比較することによりまたはパッドも
しくは膜を拡散反射装置中に置いて色強度値を読み取る
ことにより、行われる。

上記の方法は長年にわたりグルコースの監視法で使用さ
れているが、ある種の制限がある。必要な試料寸法が指
の輔波試験用にはどちらかといえば大きすぎ、しかも毛
細血管が容易に現れない人にとっては入手し難い。

さらに、これらの方法は他の簡単な素人の操作者による
比色計測定でも制限があり、それはそれらの結果が試料
と試験試薬との間の反応の絶対的な程度に関係のある絶
対的な色の読み取り値を基にしているという点である。

時間が決められている反応間隔の後に試料を洗浄するか
または試薬パッドをふきとらなければならないという事
は、使用者が時間を決められた間隔の終了時に準備をし
ておき必要な時間にふきとるかまたは洗浄流を適用する
必要がある。試料を除去することにより反応を停止させ
るので、特に家庭での使用者の手では結果に不確定さが
生じる。洗浄しすぎでは低い結果を与えることになり、
そして洗浄不足では高い結果を与えることもある。

簡単な素人の操作者による比色計測定でしばしば遭遇す
る他の問題は、血液を試薬パッドに適用した時のタイミ
ング工程開始の必要性である。使用者は典型的には指の
鯨波を行って血液試料を得て、そして次に彼または彼女
の別の手でタイミング回路を開始させながら同時に血液
を指から試薬パッドに適用させることが要求され、従っ
て使用者は同時に両手を使う必要がある。血液を試薬パ
ッドに適用した時にのみタイミング回路を確実に開始さ
せることがしばしば要求されるため、この動作は特に困
難である。全その先行技術方法では、この結果を得るた
めに別の操作または別の回路を必要としている。従って
、反射率読み取り装置でこの点を簡単にすることが望ま
しい。

赤血球または他の着色成分の存在下ではこれらの絶対値
の測定が妨害され、従ってこれらの二種の先行方法は最
も広く使用されているにもかかわらず赤血球の除去が求
められている。米国特許３゜２９１５７８９の装置では
、エチルセルロース膜で赤血球が試薬パッドにはいるの
を妨げている。

同様に、米国特許３，６３０，９５７の耐水膜も赤血球
がパッドにはいるのを妨げている。両方の場合とも、測
定の前に洗浄またはふきとりを行ってこれらの妨害する
可能性のある赤血球が除去される。

従って、反射率の読み取りが行われる反射片から過剰の
液体を除去する必要のない例えば血液の如き着色液体中
で分析物を検出するシステムに対する要望があった。

信号発生システムおよび流体がマトリックス中を浸透す
る時にマトリックスの反射率の変化で活性化される反射
率測定装置を含んでいる親水性の多孔性マトリックスか
らなる診断検定用の新規な方法、組成物および装置を提
供するものである。

該方法は試料、典型的には全血、を装置中に存在してい
る典型的には例えば赤血球の如き大きな粒子を濾過する
マトリックスに加えることからなっている。信号発生装
置はマトリックスの反射率をさらに変える生成物を生じ
、その変化は試料中の分析物の存在に関係がある。

診断検定システムの例は全血中のグルコースの測定であ
り、ここでこの測定は血液による妨害なしにしかも使用
者の誤差が生じやすい複雑な工程成績表なしに行われる
。

本発明は添付図面と共に下記の詳細な記載を参照するこ
とによりさらに容易に理解できるであろう。

試薬成分 本発明は、例えばグルコースの如き分析物の測定用に信
頼性がありしかも容易に操作できる装置を使用する迅速
で簡単な改良方式を提供するものであり、それは特に酵
素生成物として過酸化水素を生成させる酵素基質を含ん
でいる。該方法は、多孔性マトリックスに該マトリック
スを飽和させるのに充分なほどの少量の全血を適用する
ことを含んでいる。本システムでは全血試料の光学的読
み取り値からグルコース水準を測定できるということに
注目すべきである。試料中での血液からの血漿分離の必
要がなく、従って本発明ではこの段階の必要性がない。

さらに、少量で試験片のマトリックスを飽和させている
限り、このシステムで正確な読み取りを行うことができ
る。このしきい値を越えると、読み取り値は量に依存す
る。

１種類以上の信号発生システムの試薬がマトリックスに
結合しており、それがマトリックスの反射量における最
初の変化を生じる生成物を生成する。

血液を適用する時には、典型的にはマトリックスは反射
率測定装置中にある。液体試料がマトリックス中に浸透
して、測定表面における反射率に最初の変化が生じる。

次に、反射率の最初の変化後に１回以上の読み取りを行
い、反応生成物の生成の結果の測定表面またはマトリッ
クス中の反射率の別の変化を試料中の分析物の量と関連
づけさせる。

血液中での測定用では、特にグルコース測定用では、全
血が検定媒体として典型的に使用される。

マトリックスは過酸化水素を発生する酸化酵素を含有し
ている。マトリックス中には第二の酵素、特に過酸化酵
素、並びに過酸化酵素と共に光吸収性生成物を生成する
染料システムも含まれている。

光吸収性生成物はマトリックスシステムの反射信号を変
化させる。全血を用いて二種の波長において読み取り、
一方の波長における読み取りは血液の酸化により生じる
背景妨害および結果に影響を与える他の変数を引くため
に使用される。従って、本発明は全血の試料を分析する
ことができる。

マトリックスおよび該マトリックス中に含まれている信
号発生システムの膜からなる試薬成分を使用する。試薬
成分は特定の用途用には他の成分類も含有できる。該方
法は、典型的には（抗凝集剤を用いる任意の処理以外の
）予備処理にかけられていない少量の血液をマトリック
スに適用する必要がある。測定のタイミングは流体がマ
トリックス中に浸透した時のマトリックスの反射率の変
化を自動的に検出する装置により稼働される、すなわち
開始される。反応生成物の発生の結果として生じる予め
決められた時間にわたる反射率の変化を、次に試料中の
分析物の量と関連づけさせる。

試料を分析するために使用される光源の強度はもちろん
注意深く監視されておりそして測定の再現性を確実にす
るために調整されている。

本発明の第一成分と考えられるものは、不活性な多孔性
マトリックスおよび信号発生システムの成分（類）から
なる簡便にはパッドの形状の試薬成分であり、該システ
ムは分析物と反応して多孔性マトリックスの孔中に含浸
される光吸収性反応生成物を生成できる。信号発生シス
テムはマトリックス中の液体流を実質的に妨害するもの
ではない。

反射率の読み取りを助けるためには、マトリックスが実
質的に滑らかでしかも平らな少なくとも一面を有するこ
とが好ましい。典型的にはマトリックスは少なくとも一
つの滑らかで平らな面を有する薄いシート状に成型され
るであろう。使用時に、分析しようとする液体試料をシ
ートの一面に適用し、それにより存在している検定化合
物は毛管作用、灯心作用、重力流動作用および／または
拡散作用により試薬成分中を通る。マトリックス中に存
在している発光システムの成分が反応して、光吸収性反
応生成物を与える。入射光が試料の適用位置以外の位置
で試薬成分に当たる。光はこのようにして成分の表面か
ら拡散反射光として反射される。この拡散光を、例えば
反射分光写真計の検出器により、集めて測定する。反射
光の量は試料中の分析物の量と関連があり、それは一般
的に試料中の分析物の量の逆関数である。

マトリックス 試薬成分を生成するのに必要な各成分を記載しよう。最
初の成分はマトリックス自身である。

マトリックスは、試薬を共有結合または非共有結合させ
ることのでき親水性の多孔性マトリックスである。マト
リックスは水性媒体流がマトリックス中を流れられるも
のである。また、蛋白質の生理学的活性、例えば酵素の
酵素活性、に実質的に悪影響を与えずに、マトリックス
に蛋白質組成物を結合させることもできる。蛋白質を共
有結合させる程度まで、マトリックスは共有結合に対す
る活性位置を有しているか、或いはマトリックスを当技
術で公知の方法により活性化することができる。マトリ
ックスの組成物は反射性であり、そして空間容積中また
は表面上で光吸収性染料をマトリックスからの反射率に
実質的に影響しない程度まで生成するのに充分な厚さで
ある。マトリ・ノクスは均一組成物であってもよくまた
は必要な構造および物理的性質を与える基質上のコーテ
ィングであってもよい。

マトリックスは普通濡れても変形しないため、それの最
初の構造および寸法を保持している。マトリックスは一
定の吸収率を有しているため、吸収される量は妥当な限
度内で目盛り付けでき、その変動は普通約５０％以下に
、好適には１０％以下に、保たれている。マトリックス
は日常的な製造用に充分な湿潤強度を有している。マト
リックスは、非共有結合されている試薬がマトリックス
の表面上に比較的均一に分散できるようなものである。

特に全血を含む試料の場合では、マトリックス表面の例
はポリアミド類である。ポリアミド類は炭素数が４〜８
の単量体の共有縮合重合体であり、ここで単量体はラク
タムまたはジアミンとジ−カルボン酸との組み合わせで
ある。匹敵する性質を有する他の重合体組成物も用途が
見いだされている。ポリアミド組成物を改変させて構造
変化を与える他の官能基を加えて、マトリックスの表面
を中性に、正にまたは負に、並びに中性に、塩基性にま
たは酸性に、することができる。好適な表面は正に荷電
されている。この正の電荷が安定性および貯蔵寿命の両
者を強化することが測定されている。

全血と共に使用される時には、多孔性マトリックスは好
適には約０．１〜２．０μｍ１より好適には約０．６〜
１．０μｍ、−（７）範囲内の平均直径の孔を有する。

多孔性マトリックスが約０．８μｍの平均直径を有する
孔を含んでいる時には、血液の試料はクロマトグラフィ
ー効果を生じないであろう。すなわち、血液試料は円形
マトリックスの端部を探し求めようとしないであろう。

むしろ、血液はマトリックス中の全ての孔の中にちゃん
と保有され、そしてマトリックス全体の均質な読み取り
性を与える。さらに、この孔寸法は血液の非汚点効果を
最大にする。すなわち、この孔寸法は適当に充填されて
いるが充填しすぎではなく、そのため血液のへモクリッ
ト水準は試料の読み取りの前に試料に汚点をつける必要
性を生じさせないであろう。また、貯蔵寿命および安定
性を考慮にいれる時にもこの寸法の孔が最適である。

多孔性物質の好適な製造方法は、親水性重合体を不織繊
維芯の上で成型させる方法である。芯繊維は例えばポリ
エステル類およびポリアミド類の如き上記の一体性およ
び強度を生じるようないずれの繊維物質であってもよい
。以下で詳細に論じられている光吸収性反応生成物を生
成するための試薬はマトリックスの孔の中に存在してい
るがマトリックスをふさいでいないため、分析しようと
する例えば血液の如き検定媒体の液体部分はマトリック
スの孔の中を流動でき、一方、例えば赤血球の如き粒子
は表面上に保持されている。

マトリックスは実質的に反射性であるため、反射性背景
を使用しなくても拡散反射を与える。好適には、マトリ
ックスに適用される入射光の少なくとも２５％、さらに
好適には少なくとも５０％、が反射されそして拡散反射
光として発生する。約０．５　ｍｍ以下の厚さのマトリ
ックスが一般的に使用され、約０．０１ｍｍ〜約０．２
　ｍｍの厚さが特にナイロンマトリックス用には最適で
ある。

典型的には、マトリックスがそれの物理的形状および剛
さを与えるためにホルダーに取り付けられるが、これは
必ずしも必要ではない。第１図は本発明の一態様を示し
ており、ここでは薄い親水性のマトリックスバッド１１
を有する片１０が試薬バッドｌｌをハンドル１２に直接
的にしっかりと取り付けさせる接着剤１３によりプラス
チックホルダーまたはハンドル１２の一端に配置されて
いる。穴１４はプラスチックホルダー１２中の試薬バッ
ド１１取′り付は部分中にあり、そのため試料を試薬パ
ッドの一面に適用することができそして他の面から光を
反射させる。

試験しようとする液体試料をパッド１１に適用する。

一般的には、試験しようとする試料の例として血液を用
いる場合には、試薬パッドは表面積でｌＯｍｍ”　ｌ　
ＯＯｍｍ”、特に面積で１０ｍｍ”５０ｍｍ”、程度で
あり、（または約２ｍｍ〜約１０ｍｍの直径を有してお
り）、それは通常は５−１０マイクロリツトルの試料で
飽和を越えるような量である。もちろん、約５−１Ｏマ
イクロリツトルのしきい値以上において飽和に達した時
には、他の血液量の条件は必要ない。

先行技術における拡散反射測定は典型的にはマトリック
スに取り付けたまたはマトリックス上に置かれている反
射背景を使用して行われている。

本発明の実施法では、そのような背景は必要なく、或い
は通常は本発明の実施法では試薬成分の一部としてもま
たは反射装置としても存在していない。

第１図かられかるように、支持具で試薬パッド１１を保
持しているため試料を試薬パッド１１の一面に適用でき
、一方、光反射率は試料が適用されている位置とは反対
面の試薬パッドから測定される。

第２図は°、裏のハンドル１２の中に穴１４を有する面
に試薬を適用しながら試薬パッドｌｌの他の面で光を反
射させそして測定するようなシステムを示している。図
示されているもの以外の構造も使用できる。パッド１１
はここに示されているような制限を受けるが、種々の形
状をとることができる。パッド１１は少なくとも１つの
表面、そして普通は２つの表面、に近付くことができる
。

親水性層（試薬成分）は例えばホルダー、クランプまた
は接着剤の如き一般的な手段により支持具に取り付けら
れるが、好適な方法ではそれは裏側に結合される。結合
は非反応性接着剤を用いて裏表面を親水性層用に使用゛
される物質の一部を担持するのに充分なほど融解させる
熱的方法により、またはこれも同様に親水性試料を裏に
融合させるマイクロウェーブもしくは超音波結合方法に
より、実施できる。結合それ自身が拡散反射測定を妨害
しないようにまたは測定しようとする反応を実質的に妨
害しないように結合をさせることは重要であるが、必要
な接着剤は読み取り位置には存在していないためこのこ
とは起こりにくい。例えば、接着剤１３を裏片１２に適
用することができ、その後にまず一緒にされている片お
よび接着剤の中に穴１４をあけそして次に試薬パッド２
を穴１４の付近に接着剤に適用して、試薬パッドの円周
部分が裏片に取り付けられるようにする。

化学的試薬 試料中の分析物と反応して検定媒体が実質的に吸収する
波長以外の波長における微的な吸収性がある化合物を（
直接または間接的に）生成するような信号発生システム
を使用できる。

生成物がさらに染料中間生成物と反応して直接または間
接的に予め決められた波長範囲で吸収する染料を生成す
るような方法で酸素利用酸化酵素と基質（分析物）が反
応する反応を行うためには、ポリアミドマトリックスが
特に有用である。例えば、酸化酵素が基質を酸化させる
ことができそして反応生成物として過酸化水素を生成す
る。次に触媒を用いるかもしくは用いない反応において
過酸化水素を染料中間生成物または先駆体と反応させる
ことができて、中間生成物または先駆体の酸化物形を生
成する。この酸化された物質は着色生成物を生成するか
または最終的な染料を生成するための第二先駆体と反応
させることができる。

分析物および典型的な試薬の非限定例には、下記のリス
トに示されている下記の物質が包含される。

分析物および試料の型 血液、血清、尿もしくは他の生理物学的流体中のグルコ
ース、ワイン、果汁、または他の着色された水性流体。

全血は分離に時間がかかりしかも家庭で使用するのに実
用的でなかったため、特に好適な試料型は全血である。

試薬 グルコース酸化酵素、過酸化酵素および酸素受容体。

酸素受容体には下記のものが包含される：０−ジアニシ
ジン（１） ０−トルイジン ０−トルイジン（１） ベンジジン（１） ２．２′−アジノジ−（３−エチルベンズチアゾリンス
ルホン酸−（６）ＸＩ） ３−メチル−２−ベンゾチアゾリノンヒドラゾンおよび
Ｎ、Ｎ−ジメチルアニリン（１）フェニルおよび４−ア
ミノフェナジン（１）スルホン化された２、４−ジクロ
ロフェノールおよび４−アミノ−７エナゾン（２） ３−メチル−２−ベンゾチアゾリノンヒドラゾンおよび
３−（ジメチルアミノ）安息香酸（３）２−メトキシ−
４−アリルフェノール（４）４−アミノアンチピレン−
ジメチルアニリン（５）。

（１）クリニカル・ケミストリイ（Ｃ１ｉｎｉｃａｌ　
Ｃｈｅｍｉｓ扛ｖ１　リヒテリッヒ（Ｒｉｃｈｔｅｒｉ
ｃｈ）およびコロンボ（Ｃｏｌｕｍｂｏ）、３６７頁、
並びにその中に引用されている文献類。

（２）アナリスト（Ａｎａｌｙｓｔ）、豆ユ、（１９７
２）、１４２−５゜ （３）アナリチカル・バイオケミストリイ（Ａｎａｌ、
　Ｂｉｏｃｈｅｍ、）、１０５、（１９８０）、３８９
−３９７゜（３）アナリ°チカル・バイオケミストリイ
、７９、（１９７７）、５９７−６０１゜ （５）クリ二カ・ケミ力・アクタ（Ｃ１ｉｎｉｃａ　Ｃ
ｈｅｍｉｃａＡｃｔａ）、７５、（１９７７）、３８７
−３９１゜全てここでは参照用に記されている。

分析方法 本発明の分析方法は拡散反射により測定される吸収率の
変化に基づいており、それは試験しようとする試料中に
存在している分析物の量に依存している。この変化は、
時間毎に２箇所以上の点の間で試験試料の吸収率の変化
を測定することにより、測定できる。

検定の第一段階であ６と考えられるのは、マトリックス
に対する試料の適用である。実際には、分析は下記の如
くして行える。最初に、分析物を含有している水性流体
の試料を得る。例えば、血液は指の帥波により得られる
。反射を測定しようとする部分におけるしきい値のマト
リックス飽和値を越える過剰量（すなわち約５−１ｏマ
イクロリツトル）でこの流体を試験装置の試薬成分（類
）に適用する。以下で明らかになるように、本発明によ
り実施される開始工程のために、（先行技術で一般的に
必要なように）同時にタイマーを始動させる必要はない
。過剰の流体は例えば光の汚染により除去できるが、そ
のような除去も必要ではない。試料の適用前に、例えば
色強度の如き光吸収率を反射により読み取るための装置
中に典型的には試験機器を設置する。試料の適用後に、
特定点で吸収率を測定する。本出願では吸収率は可視波
長内の光だけでなく、例えば赤外線および紫外線の如き
可視波長以外も及ぶ。これらの吸収率の測定から、展色
速度を分析物水準に関して目盛り付けすることができる
。

測定装置 時間に応じて特定点で自動的に反射率を読み取り、反射
率の変化速度を計算し、そして目盛り係数を使用して水
性流体中の分析物の水準をアウトプットする例えば適当
なソフトウェア付きの拡散反射分光計の如き適当な装置
を製造することができる。そのような装置は第２図に図
示されており、そこでは本発明の試験装置は試薬バッド
１１が固定されている裏１２を含んでいる。光源５、例
えば高強度発光ダイオード（ＬＥＤ）で光線を試薬パッ
ドに投射する。この光の実質的な部分（反応生成物の不
存在下では、少なくとも２５％、好適には少なくとも３
５％、そしてより好適には少なくとも５０％）が試薬パ
ッドから拡散反射され、そして光検出器６、例えばそれ
が受けた光に比例するアウトプット電流を生じる光トラ
ンジスタ−、により検出される。

光源５および／または検出器６を適合させて、希望に応
じた特定の波長の光を発生または応答させることができ
る。検出器６の出力を増幅器６、例えば光トランジスタ
ー電流を電圧に変換させる直列一体化回路、に送る。増
幅器の出力を探知および保持回路８に′供給することが
できる。これは直列／デジタル一体化回路の組み合わせ
であり、それは増幅器７からのアナログ電圧をそしてマ
イクロプロセッサ−２０から指令してその時点のその水
準における電圧を固定または維持する。

アナログ対デジタル変換器１９は探知および保持回路８
からのアナログ電圧を受けて、それを例えばマイクロプ
ロセッサ−２０の制御下で１２ビツトの二元デジタル数
に変換する。マイクロプロセッサ−２０はデジタル一体
化回路であることができる。それは下記の制御機能を行
う：１）システム全体のタイミング；２）アナログ／デ
ジタル変換器１９のアウトプットの読み取り；３）プロ
グラムおよびデータメモリー２１と一緒になって、特定
の時間間隔で測定された反射率に対応するデータの貯蔵
；４）貯蔵された反射率からの分析物水準の計算；並び
に５）デイスプレー２２での分析物濃度データのアウト
プット。メモリー２１はデータおよびマイクロプロセッ
サ−操作プログラムを貯蔵するデジタル一体化回路であ
ることができる。報告装置２２は種々のハードコピーお
よびソフトコピー型であることができる。一般的に、そ
れは例えば液晶（ＬＣＤ）またはＬＥＤデイスプレーの
如き可視デイスプレーであるが、それはテーププリンタ
ー、可聴信号などであってもよい。装置は開始−停止ス
イッチを含むこともでき、そして希望により試料の適用
、読み取りなどの時間を指示するための可聴または可視
時間アウトプットを備えることもできる。

反射率スイッチ処理 本発明では、反射回路自体を使用して試薬パッドに適用
された懸濁液の水性部分（例えば血液）が反射率を測定
しようとする表面に泳動した時に生じる反射率の低下を
測定することによりタイミングを開始することができる
。典を的には、測定機器のスイッチを「準備」モードに
切り換え、そこで典型的には灰白色の実質的に乾いてい
る未反応の試薬片から短い間隔（典型的には０．２秒間
）で反射率を自動的に読み取る。最初の測定は典型的に
は分析しようとするマトリックスが浸透する前に行われ
るが一流体を反射率を測定する場所以外の試薬成分上の
ある位置に適用した後に行うこともできる。反射率はマ
イクロプロセッサ−により、典型的には連続的にその値
をメモリー中に貯蔵しそして次に各個を最初の未反応の
値と比較することにより、評価する。水溶液が試薬マト
リックスに浸透した時点で、反射率の低下により測定時
間間隔の開始信号が送られる。５−５０％の反射率の低
下、典型的には約ｌθ％の低下、がタイミング開始用に
使用できる。この簡単な方法で、測定を行う表面に達す
る検定媒体と読み取り工程の開始が正確に同時に行われ
、使用者の動作は必要がない。

本出願に記されている全システムはポリアミドマトリッ
クスの使用および特に例えばグルコースの如き種々の糖
類および他の生物学的源の物質の濃度の測定における該
マトリックスの使用に特に向いているが、本発明の反射
スイッチ方式をそのようなマトリックスに限定する必要
はない。例えば、反射スイッチと共に使用されるマトリ
ックスは水不溶性の親水性物質や他の型の反射検定物か
ら製造できる。

グルコース検定に対する特定の適用 さらに詳細な事項および特別な利点を指摘するために、
赤血球の存在下でのグルコースの検定に関する特定例を
示す。これは本発明の好適態様を示しているが、本発明
は血液中のグルコースの検出に限定されるものではない
。

試薬成分を生成するためのポリアミド表面の使用は本発
明での多数の望ましい特徴を与える。これらの特徴は、
試薬成分が親水性であり（すなわち試薬および試料を容
易に吸収し）、湿潤時に変形せず（そのため反射読み取
り用の平らな表面を与え）、（良好な貯蔵安定性を付与
するため）酵素と融和性であり、単位容量の膜当たりの
限定試料容量を吸収しくこれは長期にわたる活性範囲の
測定を示すために必要である）、そして日常的な製造を
可能にするのに充分な湿潤強度を示すことである。

典型的な形態では、該方法はプラスチックホルダーおよ
び試薬成分（その中に浸透している信号発生システムを
有するマトリックス）からなる装置を使用して実施され
る。試薬成分の製造用に使用するのに好適なマトリック
スは、ナイロン限外濾過膜、特に不織ポリエステル繊維
の芯の上で成型されたナイロン−６６から製造された膜
、である。０．１〜３．０ミクロンの平均孔寸法を有す
るこの種類の多数の限外濾過膜がポール・ウルトラファ
イン・フィルトレーシラン・コーポレーションにより市
販されている。これらの物質はｗＡ械的強度および柔軟
性、水に対する露呈時の寸法安定性、並びに急速湿潤性
が示されている。

ナイロンの個々の化学的構造における改質をたくさん行
うことができる。これらには、荷電された末端基を有す
る未改質ナイロン−６６（ポール・ウルトラファイン・
フィルトレージョンφコーポレーション（ポール）によ
り商標ウルトラボールとして市販されている）が含まれ
る。正の電荷は主としてｐＨ６より低く、一方、負の電
荷は主としてｐＨ６より高い。他の膜では、膜を成型す
る前に改質して種々の性質を有する膜を与える。カルボ
キシ基で改質されたナイロンは広いｐＨ範囲にわたり負
に荷電されている（ポールによりカルボキシジンとして
市販されている）。ナイロンはその表面において高密度
の正に荷電した基、典型的には第四級アミン基、を用い
て改質することもでき、それらは広いｐＨ範囲にわたり
電荷においてほとんど変動を示さない（ポールによりポ
ジジンとして市販されている）。そのような物質は、本
発明の実施法に特に良く適している。

溶液のｐＨを４．８以下に保つと溶液中の酵素の安定化
を助けるということが見いだされた。最も効果的な安定
度はｐＨ４，０で見いだされた。

これは、室温における１２−１８箇月の貯蔵寿命を与え
る。従って、正に荷電したイオンを有する片が最も望ま
しい。

蛋白質の共有不動化のために設計された反応性官能基を
有する膜を使用−することもできる（ポールによりビオ
シン免疫親和性膜として市販されている）。そのような
物質は試薬として使用される例えば酵素の如き蛋白質を
共有結合させるために使用できる。これらの物質の全て
を使用できるが、表面上に高密度の正に荷電された基を
有するナイロンが乾燥試薬パッド中で調合された時に最
良の試薬安定性を与える。未改質ナイロンが次に良好な
安定性を与え、そしてカルボキシル化されたナイロンが
その次に良い。

全血と共に使用される時には、約０．２−２．０μｍ、
好適には約０．５−１．２μｍ１そして最も好適には約
０．８μｍの範囲の孔寸法を用いると望ましい結果が得
られる。

試薬成分をその上で組み立てるためのハンドルの形は、
そのハンドルが試薬成分の一面には試料と共に接近しそ
して試薬成分の他の面には反射率を測定しようとする入
射光と共に接近できる限り、あまり重要ではない。ハン
ドルは光学的システムと共に正しく配置させるように試
薬成分を吸収率測定装置に挿入する作業も助ける。適当
なハンドルの一例は、例えば３Ｍ４６５またはＹ９４６
０移動接着剤の如き移動接着剤が適用されているマイラ
ー（ｍｙｌａｒ）または他のプラスチック片である。

プラスチック中に移動接着剤を通して穴をあける。

試薬を含有しているかまたは試薬を後で加える典型的に
は薄いパッドの形状の試薬成分を次にハンドルにより移
動接着剤を用いて適用して、それを　　　　′ハンドル
および移動接着剤によりあけられた穴の周囲の部分のと
ころでハンドルにしっかり取り付ける。

そのような機器は第１図に示されており、第１図は接着
剤１３によりマイラーハンドル１２に取り付けられてい
る試薬パッド１１を有する片１０を示している。穴１４
は試料または入射光を試薬パッド１１の一面に接近させ
るが、試薬パッドの他の面への接近は制限されていない
。試薬パッドおよびハンドルの全ての寸法は、試薬パッ
ドが反射率読み取り装置中で光源および反射光検出器付
近で確実に適合するように選択できる。一般的には、穴
の寸法は約２　１０ｍｍの直径範囲であり、そしてハン
ドルの幅寸法は約１５ｍｍである。第１図中に示されて
いるような試薬片中の直径が５ｍｍである穴１４が極め
て満足のいくように作動する。もちろん、そのような穴
の最小直径に関しては特別な制限はないが、製造、試料
適用、および光反射率の読み取りの容易さのためには少
なくとも２ｍｍの直径が好ましい。

第３および４図に示されているように、片ｌＯは走査機
械６０の上でスロット５０の中に最適に導くことができ
る。これは、片１０中の切り込み１５を片の上部の中間
点付近にいれることにより、なされる。そのようにする
と、片ＩＯはスロット５０の側５５を通って導かれた時
に、同一位置に反復的に到達して、試験結果の高い精度
を確約することとなる。そのような反復性は、切り込み
１５を柱６５に対して動かすことにより、なされる。

片ｌＯは柱６５の周りを切り込み１５のところで回転し
て、片の端部１６がスロット５０の側５５内で適合する
であろう。もちろん、このことにより走査機械６０中の
複数のＬＥＤからなる試験中心８０の上で穴１４と反復
配列がなされる。これにより、血液試料を含有している
穴１４は分析用の入射光の均一な投射が確実に可能にな
る。

多くの染料類を指示薬として使用できるが、その選択は
試料の性質に依存している。全血を検定媒体として使用
する際には赤血球が光を吸収する波長とは異なる波長に
おける吸収性を有する染料を選択することが必要であり
、溶液中の他の不純物は他の検定媒体を用いて分析され
る。酵素免疫検定における過酸化酵素ラベル用の展色に
適しているものであるとこれまでに記されているＭＢＴ
Ｈ−ＤＭＡＢ染料対染料−メチル−２−ベンゾチアゾリ
ノンヒドラゾン塩酸塩および３−ジメチルアミノ安息香
酸）は、市販のグルコース測定試薬中では使用されてい
なかった。この染料対は比較的大きな活性範囲を与え、
そして例えばベンジジン誘導体類の如きグルコース測定
用に伝統的に使用されている染料類と比較して改良され
た酵素安定性を示す。試験片の貯蔵寿命を確実に長くす
るためにはこのＭＢＴＨ−Ｉ５ＭＡＲ染料対がそれの酵
素安定性の理由のために特に望ましい。さらに、ＭＢＴ
Ｈ−ＤＭＡＢ染料対染料−ジジン誘導体類の特徴である
発癌性は有していない。

グルコースの測定で使用できる他の染料対は、ＡＡＰ−
ＣＴＡ　（４−アミノアンチピレンおよびクロモトロピ
ン酸）対である。この対はＭＢＴＨ−ＤＭＡＢはど広い
活性範囲は与えないが、それは安定性がありそして本発
明の実施法でてグルコースの測定時に使用するのに適し
ている。また、ＡＡＰ−ＣＴＡ染料対はそれより広く使
用されているベンジジン染料より広い活性範囲およびよ
り大きな酵素活性安定性を与える。

ＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ対の使用により、１種類の補正係数
を用いて血液のへマドクリットおよび酸化度の補正が可
能となる。その上、典を的に使用されているベンジジン
染料ではこのような補正はできない。ＭＢＴＨ−ＤＭＡ
Ｂ対は約６５３ｎｍでは吸収するが７００ｎｍでは実質
的な程度の吸収をしない発色団を生成する。波長の測定
時のわずかな変動（士約１０ｎｍ）は許容される。７０
０ｎｍでは、血液の色を測定量ることによりヘマクリッ
トおよび酸化度の両方を測定できる。さらに、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）は６３５ｎｍおよび７００ｎｍ測定用
の両方とも市販されており、それにより機器の大量生産
が簡単になる。上記の好適な膜穴寸法および本試薬の調
合物を使用することにより、単一の７００ｎｍ波長にお
ける測定によりヘマトクリットおよび酸化性能を補正で
きる。

２種類の別の条件により、ポリアミドマトリックス上で
のグルコース酸化酵素／過酸化酵素調合物に対して特別
な安定性および長い貯蔵寿命が与えられることを見いだ
した。貯蔵性は３．８〜５゜０の範囲の、好適には約３
．８〜４．３の、最も好適には約４．０の、ｐＨにおい
て強化される。同様に、マトリックス中にある試薬と濃
縮緩衝システムとの混合物を用いると予期せぬほど良好
な貯蔵性および安定性が見いだされた。最も有効な緩衝
液は１０重量％クエン酸塩緩衝液であることがわかり、
約５−１５％の濃度が有効である。これらは試薬をマト
リックスに適用する溶液の重量／容量％である。他の緩
衝液も同じモル基準で使用できる。低いｐＨｓ好適には
約４のｐＨ％ＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ染料システム、並びに
約５００−１０００　Ｍ／ｍＱの高い酵素濃度の適用溶
液を使用すると、最も高い安定性が得られる。上記の如
く、これらの要素を用いて製造された片は約１２−！８
箇月の貯蔵寿命を有している。

ＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ試薬および信号発生システムの残部
を形成する酵素システムの製造においては正確な量およ
び比を維持することは必要ではないが、下記に示唆され
ている値が良好な結果を与える。グルコース酸化酵素が
溶液中に約２５−５４容量％で存在しており、過酸化酵
素が約２．７−５．４ｍｇ／ｍ＋２の濃度で存在してお
り、ＭＢＴＨが約４　８ｍｇ／ｍＱの濃度で存在してお
り、そしてＤＭＡＢが約８　１６ｍｇ／ｍ１２の濃度で
存在している時に、試薬はマトリックスパッドにより容
易に吸収される。ＭＢＴＨ−ＤＭＡ８重量比は好ましく
は、ｌ：１〜４：１１好適には約１．５：ｌ〜２．５　
：　１１最も好適には約２：１１の範囲に保たれる。

試薬成分の基本的な製造技術は確立されており、それは
簡単である。特に好適な態様のナイロン膜を選択する時
には、膜自身が強くしかも安定性である。試薬の適用に
はたった２種類の溶液だけが必要であり、そしてこれら
の溶液は両方とも調合しやすくしかも安定性がある。第
一溶液は一般的に染料成分を含有しており、そして第二
溶液は一般的に酵素を含有している。例えばＭＢＴＨ−
ＤＭＡＢ染料対を使用する時には、個々の染料を水性有
機溶媒中に、典塑的にはアセトニトリルおよび水のＩ：
Ｉ混合物中に溶解させる。マトリックスを溶液中に浸漬
させ、過剰の液体を汚点法により除去し、そして次にマ
トリックスを典型的には５０℃−６０℃において１０−
２０分間にわたり乾燥する。染料を含有しているマトリ
ックスを次に酵素を含有している水溶液中に浸漬させる
。典型的な調合物は過酸化酵素およびグルコース酸化酵
素並びに希望する緩衝液、防腐剤、安定剤などを含有し
ている。マトリックスを次に汚点処理して過剰の液体を
除去しそして上記の如く乾燥する。

グルコース試薬用の典型的な試薬は下記の如くである。

染料浸漬液 ４ＱｍｇのＭＢＴＨｌ ８０ｍｇのＤＭＡＢ。

５＋＊Ｉ２のアセトニトリル、および ５１ＩＱの水 を−緒にする。全ての固体が溶解するまで撹拌しそして
ガラス板または他の平らな表面の上に注ぐ。

−片のポジジン膜（ポール・カーポレーション）を浸漬
し、過剰の液体を汚点処理し、そして５６℃において１
５分間にわたり乾燥する。

酵素浸漬液 ６１Ｒ１２の水、 １０ｍｇのＥＤＴＡ、ニナトリウム塩、２００ｍｇの低
粘度シグマポリペップＴＭ。

０．６６８　ｇのクエン酸ナトツウム、０．５２３ｇの
クエン酸、 ２．０ｍｇの、水中に溶解されている６重量％ＧＡＦガ
ントレッッ７″ＡＮ−１３９， ３０ｍｇのセイヨウワサビ過酸化酵素、１００単位／　
ｍ　ｇ、および ３．０ｍｇのグルコース酸化酵素、２０００単位／ｓＱ を−緒にする。全ての固体が溶解するまで撹拌しそして
ガラス板または他の平らな表面の上に注ぐ。

染料を予め浸漬させである一片の膜を浸漬し、過剰の液
体を汚点処理し、そして５６℃において１５分間にわた
り乾燥する。

反射率を最小で読み取るために使用される電子装置は、
第２図に示されているように、光源、反射光検出器、増
幅器、アナログ−デジタル変換器、メモリーおよびプロ
グラム付きのマイクロプロセッサ−１並びに表示装置を
含んでいる。

光源は典型的には発光ダイオード（ＬＥＤ）からなって
いる。多色光源および２種の波長を測定できる光検出器
を使用することもできるが、好適な装置は２個のＬＥＤ
源または２種の特徴的な波長の光を発光できる単一ダイ
オードを含有している。

本明細書中で好適であるとして記されている波長の光を
発生するための市販のＬＥＤには、６３５ｎｍにおける
最大発光を有するヒユーレット・パラカードＨＬＭＰ−
１３４０および７００ｎｍにおける狭い帯の最大発光を
有するヒユーレット・パラカードＱＥＭＴ−１０４５が
包含される。適切な市販の光検出器には、ハママツ５８
７４−１８におよびリトロニックスＢＰＸ−６５が包含
される。

他の測定方法も使用できるが、下記の方法が望ましい結
果を与える。タイミングを開始した後に、一定間隔で光
検出器により読み取る。前記の反射率スイッチシステム
により示されている開始時間から約２０秒後に始まる短
い測定時間中にだけ６３５　ｎｍＬＥＤが稼働される。

この読み取り値が試料中に高水準のグルコースが存在し
ていることを示した場合には、３０秒の読み取りを行い
そしてそれを精度を改良するために最終的計算で使用す
る。典型的には、高水準は約２５０ｍｇ／ｄ１２で始ま
ると考えられている。測定期間の開始から約１５秒後に
行われた７００ｎｍの読み取り値を用いて背景を補正す
る。典型的には１秒間以内である適当なＬＥＤが活性化
されている間に、光検出器からの読み取り値をその間隔
にわたり一体化する。次に、信号を増幅しそしてデジタ
ル信号に変化した後に、マイクロプロセッサ−による計
算用に元の反射率読み取り値を使用する。計算を行うた
めには多数のマイクロプロセッサ−を使用できる。ロッ
゛クウェル・インターナショナル製のＡＩＭ６５単一板
マイクロプロセッサーが満足のいくものであると証され
ている。

本発明の方法および装置により、使用者側では最少操作
段階で非常に簡単な工程が可能になる。

使用時には、試薬片１０を片ｌＯ中の穴１４が検出シス
テムの光学部と正しく配列されるように検出器中にいれ
る。第４および５図に示されているような上記の切り込
み１５／柱６５システムはそのような配列をするために
良く働く。取り外し可能なふたまたは他のカバー９０を
光学部および片の上に置いて組み立て品を周囲の光から
遮蔽する。

これは片の読み取りを強めるためになされる。開始工程
は光の中で始めることができるが、直射日光または強力
な室内光は結果を妨害する傾向がある。直射光線が試薬
片ｌＯに当たらないようにふた９０を確実にする。ふた
９０は光を全て遮蔽する必要はなく、片を直射光線から
保護するだけで充分である。

次にＲ乾燥読み取り値と称されている未反応試薬パッド
からの反射光を測定するためにマイクロプロセッサ−を
稼働させる測定装置のボタンを押すことにより、測定工
程を開始させる。次にふた９０を除去し、そして典型的
には試薬片ｌＯを光学部および読み取り装置に正しく配
列させながら、一滴の血液を試薬片ｌＯに適用する。地
理を最少にするためには、試薬片を光学部と正しく配列
させたままにしておくことが好ましい。次にふた９０を
閉める。

′試料がマトリックス中を通過しそして反射光が反対側
で測定される時の反射率が減少することにより、装置は
血液または他の試料の適用を感知することができる。反
射率の減少によりタイミング工程が開始され、それは本
明細書の別の部分で詳細に記されている。ふた９０は試
料の適用から１５秒以内に置くべきであるが、この時間
は測定しようとする試料の型により変えることができる
。

血液グルコース試料の測定時には、典型的には血液の適
用から約３０秒後に結果が表示されるが、２５０ｍｇ／
ｄＱ以下のグルコース濃度を有するグルコース試料に関
しては２０秒間の反応でも可能である。他の試料を測定
しようとする場合には、結果を表示するのに適している
時間は異なりそしてそれは選択される試薬／試料の特徴
から容易に決めることができる。

背景補正をするためには、背景電流、すなわちアウトプ
ットは有するが試薬パッドから反射された光は有してい
ない光検出器からの電流、を使用してグルコース水準（
または他の測定しようとする分析物）の特別精度の評価
を行うことができる。

本明細書の好適態様に従い製造された特定の装置に関し
てはこの値は２−３箇月の期間にわたり変化しないこと
が示されており、そしてこの背景の読み取り値をコンピ
ューターメモリー中に定数としてプログラミングするこ
とができる。

しかしながらミニ程をわずかに改変して、さらに正確な
結果を得るために各分析毎に測定（または規格化）する
こともできる。試薬片ｌＯの上に血液試料を置く前に試
薬片ＩＯを定位置にして各ＬＥＤを測定する。次に、試
薬片ＩＯを定位置にして且つ光保護ふた９０を閉じて、
片ｌＯの反射率値を測定する。この測定値が反射率値の
最初の測定値と異なる場合には、反射率が同じになるよ
うにＬＥＤを高める。これにより、それぞれの血液グル
ツース読み取り値に関して同じ反復目盛りで血液グルコ
ース含有量を確実に測定できる。

この方法を制定する理由は二つある。第一に、発光ダイ
オードの強度は全ての測定ＬＥＤが新規である時でさえ
ＬＥＤ毎に非常に大きく変わる。

第二に、ＬＥＤ効果は温度およびＬＥＤの寿命の両方に
よって変化する。この方法では、結果は同一目盛りにお
いて反復性がある。

グルコース検定で結果を計算するために必要な元のデー
タは、上記の如き背景反射率Ｒ５として報告されている
背景電流；光に対して約９５％の透明度でありそしてこ
れも上記されている未反応の試験片の読み取り値Ｒ乾燥
；および最終点測定値である。ここに記されている好適
な態様を使用すると、最終点は特に安定ではなく、従っ
て血液の最初の適用から正確に時間をはからなくてはな
らない。しかしながら、ここに記されているメーターで
はこのタイミングが自動的に行われる。２５０　ｍ　ｇ
　／　ｄ　Ｑのグルコース濃度に関しては適切な安定最
終点は２０秒以内に達し、そして最終的反射率Ｒ２゜′
を得る。４５０ｍｇ／ｄＱのグルコース濃度に関しては
、３０秒の反射率の読み取り値Ｒ１゜′が適している。

ここで記されているシステムは８００ｍｇ／ｄＱのグル
コースまでは良好な分散を示すが、４５０ｍｇ／ｄＱを
越えると測定に幾分むらが出て不正確となるが、大きな
問題となるほどではない。比較的長い反応時間は比較的
高水準のグルコース濃度に関して適切な読み取り値を与
える。

二重波長測定用の７００ｎｍ反射率読み取り値は典型的
には１５秒において得られる（ＲＩ％）。この時間まで
に、血゛液が試薬パッドを完全に飽和しているであろう
。１５秒間を越えても染料反応は引き続いて起こってお
りそして小部分まで７００ｎｍの読み取りにより感知さ
れる。従って、７０Ｑｎｍ信号による染料吸収性は不利
であるため、１５秒間を越えた読み取り値は計算では無
視される。

上記の元のデータを使用して、反射率測定より容易に可
視化できるグルコース濃度に比例する係数を計算する。

透過分光性中で観察される吸収率および分析物濃度の間
の関係（ビールの法則）と同様な反射率の対数変換を希
望により使用できる。

反射率分光法用に特に誘導されたクベルカーモンク式を
簡単にしたものが特に有用であることが証されている。

この誘導式において、Ｋ／Ｓは分析物の濃度に関連して
おり、Ｋ／Ｓは反応式ｌにより定義されている。

Ｋ／Ｓ−ｔ　＝（１−Ｒ本ｔ）２／（２×Ｒ＊ｔ）　　
　（１）３本（は特定の最終点時間ｔにおいて読み取ら
れた反射率であり、そして反応式２により記されている
入射光線の吸収部分であり、ここでＲｔは最終点の反射
率すなわちＲｏまたはＲ１，である。

Ｒ”ｔ−（Ｒ−Ｒｈ）／（Ｒ乾燥−Ｒｂ）　　　（２）
Ｒ＊ｔは反射光なしくＲ５）に対する０から全部反射し
た光（Ｒ乾燥）に対するｌまで変化する。計算において
反射率を使用することにより、非常に安定な源および検
出回路はそれぞれＲ乾燥およびＲ１測定で監視されてい
るためこれらの部品が不必要となり、計器の設計は非常
に簡単になる。

単一波長読み取り用には、Ｋ／Ｓを２０秒（Ｋ／Ｓ−２
０）または３０秒（Ｋ／Ｓ−，３０）において計算でき
る。これらの係数をＹＳｌ、（イエロー・スプリングス
ψインスツルメンツ）グルコース測定値と関連づけさせ
るための目盛り曲線は反応式３中に記されている３つの
位数の多項式により正確に記すことができる。

ＹＳｌ＝ａｏ　＋　＊ｔ（Ｋ／５−ｔ）　＋　ａｍ（Ｋ
／５−ｔ）”　＋　ａｍ（Ｋ／５−ｔ）３これらの多項
式に対する係数を表１に示す。

表１ 単一波長目盛り曲線の３つの位数の多項式適合係数 に／５−２０’　　　　　　　　　　　　Ｋ／Ｓ−３０
８゜　　　−５５，７５−５５，２５ ａ、　　　　　０．１６３２　　　　　　　　　　　　
０．１３３４ａ、　　　　−５，７６５Ｘ１０−’　　
　　　　　−２，２４１ＸＩＯ″″５ａ、　　　　２．
５８ＸｌＯ”−’　　　　　　　　　１．２０ＸｌＯ−
’好適な態様においては、測定しようとする単独な化学
物質はＭＢＴＨ−ＤＭＡＢイナミン染料であり、そして
分析しようとする複合マトリックスは０．８μポジジン
ＴＭ膜の上に分布されている全血である。「食料の非破
壊式分析に対する近赤外線分光計の適用：実験結果の論
評」という標題のｔｒｉＬｉｏｎ）、１８（３）、２０
３−３０（１９８３）は、光学的密度の差ΔＯＤ（λ、
−λ、）の測定を基にした装置の使用を記載しており、
ここでＯＤλ、は測定しようとする成分の最大吸収率に
対応する波長の光学的密度であり、そして０ＤＡｂは同
じ成分が実質的に吸収しない波長の光学的密度である。

二重波長測定用のアルゴリズム（ａ　Ｉｇｏｒ　ｉ　ｔ
ｈｍ）は単一波長測定より必然的に複雑であるが、非常
に強力である。７００ｎｍの読み取り値により適用され
る最初の位数の補正は血液による背景色の簡単な引き算
である。この補正をするためには最初の血液の色による
６３５ｎｍおよび７００ｎｍにおける吸収率の間の関係
を使用でき、そしてそれはＯｍ　ｇ　／　ｄ　Ｑのグル
コースを用いて広範囲の血液の色にわたり測定すること
により測定された。

色の範囲はへマドクリットを変えることにより作図され
、そして正確な線状関係が観察された。これらの線から
、７００ｎｍにおけるに／５−１５を規格化して６３５
ｎｍにおけるに／Ｓ　−３０に対する数値が得られる。

この関係は反応式４に報告されており、ここでに／Ｓ−
１５ｎは７００ｎｍにおいて規格化された＜／５−ｘ５
である。

Ｋ／Ｓ−１５ｎ−（Ｋ／５−１５　Ｘ　１．５４）　−
０，１３３（４）規格化されｆ：　７００　ｎ　ｍ信号
および６３５ｎｍ信号の数値はＯグルコースにおいての
み真実であることに注意すること。目盛り曲線を誘導す
る表示は反応式５および６により定義されている。

Ｋ／５−２０／１５ｎ＝（Ｋ／Ｓ−２０）−（Ｋ／Ｓ−
１５）　　　（５）Ｋ／５−３０／１５ｎ＝（Ｋ／Ｓ−
３０）　−（Ｋ／Ｓ−１５）　　　（６）これらの曲線
は反応式３に４つの位数のに／Ｓを追加した反応式３と
同様な４つの位数の反応式と最も良く適合される。これ
らの反応式用のコンピューターに適合する係数を表２に
挙げる。

表２ 二重波長目盛り曲線の４つの位数の多項式適合係数 に／５−２０／１５　　　　　　　　　　　Ｋ／５−３
０／１５ａ５　　−帆１３８８　　　　　　　　１．０
９９ａ、　　　　　０．１０６４　　　　　　　　　　
　　０．０５２３５８２　　　　６．２５９ＸｌＯ”　
　　　　　　　　　１．２２９Ｘ１０−’ａｓ　　　　
　−６，１２ＸｌＯ−’　　　　　　　　　　−５，８
３ＸｌＯ−＠ａ４　　　３．２１ＸｌＯ−”　　　　　
　　　　　１．３０Ｘｌｏ′″″１クロマトグラフイー
効果による誤差を除くための２つの位数の補正も生じる
。低いヘマトクリット試料は特徴的に同じ６３５ｎｍの
読み取り値を有する比較的高いヘマトクリット試料と比
べて低い７００ｎｍの読み取り値を有する。（Ｋ／Ｓ−
３０）／（Ｋ／Ｓ　−１５）の比を広範囲のへマクリッ
トおよびグルコース濃度にわたりに／５−３０に対して
プロットする時に、グラフ上に生成する線はクロマトグ
ラフィー効果を示す試料（曲線の上）とそうでない試料
（曲線の下）との間の境界を示している。第５図でなさ
れている補正により示されているように、同じ（Ｋ／Ｓ
−３００に／Ｓ−１５）を用いた場合の曲線上の点に対
応して読み取り値を上昇させることにより、曲線上にあ
る試料に関するに／Ｓ　−３０を補正する。

上記で報告されている補正係数は単一装置および限定数
の試薬調合物に適合させるように補正されている。アル
ゴリズムは個々の装置および試薬に対して上記と同じ方
法で最適にすることができる。

まとめると、本発明のシステムは操作者の動作を最小に
ししかも先行技術の反射率読み取り方法より多くの利点
を与える。例えば血液中のグルコースを測定するための
先行方法と比較すると、いくつかの明らかな利点がある
。第一に、薄い試薬パッドを飽和させるのに必要な試料
の量が少なく（典型的には５−１Ｏマイクロリツトル）
、そしてしきい値量の血液を試薬パッドに供給さえすれ
ばその量とはもちろん無関係である。第二に、操作者の
必要時間は試料を薄い親水性層に適用しそしてカバーを
閉じるのに必要な時間（典型的には４−７秒間）だけで
ある。第三に、同時にタイミングを開始させる必要はな
い。第四に、全血を使用できる。該方法は赤血球を含ま
ない試料の分離または使用は必要とせず、しかも同様に
他の深く着色された試料と共に使用することもできる。

第五に、反射率の読み取りおよび本発明で適用される規
格化技術により、該システムは走査システムの寿命中は
信頼性のある正確な反復可能な読み取り値を与える。

全血を用いて本発明を実施する場合、いくつかのはっき
りとはしない利点も生じる。普通は、（血液のような）
水溶液は親水性の膜に浸透して膜の反対側に液体層を与
え、その表面は反射測定用には適合していない。しかし
ながら、血液中の赤血球および蛋°白質とマトリックス
との間の相互作用のために血液がポリアミドマトリック
スを湿らせて、過剰の液体が多孔性マトリックスに浸透
させてマトリックスの反対側で反射率の読み取り値を妨
害させることはない。

さらに、本発明で使用される薄い膜は湿潤時には光を透
過させそして反射率測定装置に対する弱い信号だけを戻
すと予測される。先行技術では一般的に、充分な光を反
射させるためにはマトリックスの後ろに反射層が必要で
あることが示されている。他の場合には、色の測定前に
試薬パッドの後ろに白色パッドを置いておく。本発明の
場合には、反射層または白色パッドが必要ではない。実
際に、入射光をマトリックスに当てた時に試薬成分の後
ろで光吸収性表面を用いて本発明は典型的に実施される
。これは、２種の波長における反射率の測定と共に試薬
成分の後ろで光吸収性表面を使用して実施される。過剰
の液体をマトリックスから除去せずに許容可能な反射率
の測定が得られ、従って先行技術では典型的に必要であ
った段階が省略される。

本発明をこれまでは一般的に記載してきたが、下記の個
々の実施例を参照することにより本発明はさらに良く理
解されよう。この実施例は説明目的用だけのものであり
、断らない限り本発明を限定しようとするものではない
。

実施例１ 再現性 ＭＰＸシステムと称されている現在の好適な態様のシス
テムを使用して再現性データを集めるために、１モルの
男性の血液試料（４５のへマドクリット水準を有する）
を使用した。

表３ 単一波長システムの再現性 ２５　　　　　２３．１　２３．０　２．１　　２．０
４　９．１　　９．０５５　　　　　５３．３　５３．
２　３．１９　３．３２　６．０　　６．３１０１　　
　　　１０１　　１０１　　３．０　　３．３　　３．
０　　３．０３２６　　　　　３２６．６３２７　　１
３．３　　９．８　　４．１　　３．０５０１　　　　
　　　　５０３　　　　　１７、　ｌ　　　　　　３．
４６９０　　　　　　　　６７５　　　　　２８　　　
　　　４．１５８１０　　　　　　　　８１３　　　　
　３７　　　　　　４．５本Ｓ、Ｄ、　　−標準偏差 ０％Ｃ，Ｖ、−共変動（百分率により測定）＊＊＊ＹＳ
Ｉ　　−イエロー・スプリング・インソツルメント・グ
ルコース読み取り値 表４ 二重波長システムの再現性 ２５　　　　２５　　２７　　１．３４　１．５５　５
．４　　５．７５５　　　　５５　　５７．４　２．５
８　２゜６２　４．７　　４．６１ｏｌｌｏｔ　　　１
０１．５　２．５５　２．１８　２．５　　２．１３２
６　　　３３２　　３３０　　１５．０　　７．１　　
４．５　　２．１５０１　　　　　　　５０５　　　　
　２１．３　　　　　４．２６９０　　　　　　　’６
８７　　　　　２２．８　　　　　３．３８１０　　　
　　　　８１７　　　　　３０．４　　　　　３．７表
５ ３．００直径の開口部の再現性 ％Ｃ，Ｖ。

ＹＳＩ（ｍｇ／ｄ１２）　　　　４．７ｎ＋ｍ　　３．
０ｍｍ５５−１００　　　　　　４．８　　４．９３０
０　　　　　　　３．０　　５．０Ｂｏｏ　　　　　　
　　３．８　　５．５平均　　　　　　３．９　　５．
１ 血液を部分標本に分け、そして２５−８００ｍｇ／ｃｌ
Ｑの範囲にわたるグルコースを鯨波した。

５００片試料（ロットＦＪ４−４９Ｂ）から不規則的に
採取された片から各グルコース試験水準において２０回
ずつの測定を行った。この研究の結果から下記の結論が
導かれた。

１、単一対二重波長：３０秒間にわたる二重試験結果に
対する平均共変動（ｃｏｖａｒ　１ａｎｃｅ）は３．７
％であり、一方３０秒間にわたる単一波長に対するもの
は４．８％であり、２５−８１０ｍｇ／ｄ４のグルコー
ス範囲にわｌ；る改良は２３％であった。

２５−３２９ｍｇ／ｄ１２グルコース範囲テノ共変動に
おいては３３％の改良があった。ここでは共変動は５．
４％から３．６％に減少し、はとんどの使用範囲で相当
な改良があった。２０秒間にわたる二重波長測定は２５
−３２６ｍｇ／ｄＱ範囲では単一波長測定と比較して共
変動において同様な改良を与えた（表３および４）。

２、二重波長、２０秒間対３０秒間の結果：２５−１０
０ｍｇ／ｄＩ２における２０秒間の結果に関する平均共
変動は３０秒間の読み取り値とはとんど同一であり、す
なわち４．２％対４．１％であった。しかしながら、３
２６ｍｇ／ｄ１２においては３０秒間の読み取り値は２
．１％の共変動を有して村り、そして２０秒間のは４．
５％の共変動を与えた。Ｋ／Ｓ　−２０応答曲線かられ
かるように、傾斜は２５０ｍｇ／ｄｃより上で鋭く減少
し始めた。これは２０秒間の結果に関する３００以上の
グルコース水準における劣悪な再現性の原因である。こ
の再現性データから２０秒間の結果に関する遮断点は１
００〜３２６ｍｇ／ｄ１２の間のどこかにある。２５０
ｍｇ／ｄ１２の遮断点は実施例２に示されている回収研
究の結果から後で測定されｔこ　。

３、開口部の寸法：比較的小さいレンズ開口部寸法であ
る３　、０　ｍｍを研究した。１０レプリカの手で浸し
たディスク試料を使用する最初の実験は、システムレン
ズで比較的容易な表示のために、３゜０ｍｍの開口部で
改良された共変動を示した。しかしながら、機械製のロ
ール膜を使用する時には、比較的大きな開口部である４
　、７　ｍｍの平均値（表５）では３．９％であり、そ
れに対して３．０　ｍｍの開口部に関する平均共変動は
５．１％であった。

この３０％の増加は多分下記の如きロール膜ロフトの不
均一な表面のためであった。

実施例２ 回収： ＭＰＸと称されている本発明の好適な方法をオハイオ州
イエロー・スプリングスのイエロー・スプリングス・イ
ンスツルメント・カンパニイ製のイエロー・スプリング
ス・インスツルメント・モデル２３Ａグルコース分析器
を使用する典型的な先行技術方法と比較するために、３
６人の供与者からの血液を試験した。供与者を男性およ
び女性の間で等しく分け、そして彼らは３５〜５５％の
ヘマトクリッ′トの範囲であった。血液試料は３０時間
の収集時間内に、リチウムヘパリンを抗凝集剤として用
いて使用した。各血液試料を部分試料に分けそしてグル
コースを鯨波して、０−７００ｍｇ／ｄＱの範囲の１５
２個の試料を与えた。各試料を全体で３０４のデータ点
に関して２回ずつ試験した。

応答曲線を適切な式に関して構成した（表１および２を
参照のこと）。これらのＭＰＸグルコース値を次にＹＳ
Ｉ値に対してプロットして、単一波長システムに関する
第６ａおよび６ｂ図並びに二重波長システムに関する第
７ａ〜７ｄ図中に示されているような分散図を与えた。

ＭＰＸンステムの比較＝２０秒問および３０秒間の両方
の測定時間に関しては、単一波長分散図中の方が二重波
長分散図より視覚的にみて分散が多かっｊ；。２０秒間
の読み取り値は２５０ｍｇ／ｄＱを越えると非常に分散
しはじめるが、３０秒間の測定はグルコース水準が５０
０ｍｇ／ｄＩ２より高くなるまでは広い分散を示さなか
った。

種々のグルコース範囲におけるＹＳＩからの偏差を測定
することにより、これらの分散図を定量化した。下記の
結果が得られた。

表６ 回収データからのＭＰＸシステムの精度単一　２０　　
　　　上５゜６　　　　７．２　１４．５　　−単一　
３０　　　　　上６゜９　　　　７．１　　１５８　　
１０．２二重　２０　　　　　上２゜３　　　　５．３
　１２．８　　−二重　３０　　　　　上２゜１９　　
　　５．５　　５．８　　１５４本−標準偏差 林＝これらは工程白兵変動である。

注： ａ、二重波長システムは、単一波長システムより３０％
低い範囲にある結果を与えｔ；。

ｂ、ｏ−５０ｍｇ／ｄ１２からの単一波長システムは±
６−７　ｍ　ｇ　／　ｄ　Ｑの標準偏差を示したが、二
重波長測定に対する標準偏差は±２．２　ｍ　ｇ／ｄＱ
だけであった。

ｃ、３０秒間のＭＰＸ測定に関する遮断は２５０ｍ　ｇ
　／　ｄ　Ｑであった。５０−２５０ｍｇ／ｄＱ範囲で
は２０秒問および３０秒間の測定の両者とも同様な工程
白兵変動（単一波長に対しては約７％、二重波長に対し
ては５．５％）を与えた。しかしながら、２５０−４５
０ｍｇ／ｄＱ範囲では工程白兵変動では単一波長に対す
る１４．５％および二重波長に対する１２゜８％という
２０秒間の読み取り値の２倍以上であった。

ｄ、単一および二重波長測定の両者に関して３０秒間の
読み取り値は４５０ｍｇ／ｄ１２以上では使用できなか
った（１０．２％および１５４％の共変動）。

結論として、２種のＭＰＸシステムは０−４５０ｍｇ／
ｄ１２範囲では最適な定量化を与えた。

１、ＭＰＸシステムーー３０秒間の二重波長：この二重
波長システムは９５％の確信限度（測定の確率がＹＳＩ
読み取り値の±２標準偏差内であると定義されている）
で５０−４５０ｍｇ／ｄ（２（表７）の範囲に対する１
１．３％の共変動および０−５０　ｍ　ｇ　／　ｄ　Ｑ
に対する±４．４ｍｇ／ｄＱ（標準偏差）という３０秒
間の測定値を与えた。

２、ＭＰＸシステムー−３０／２０秒間の二重波含：こ
の二重波長システムは０−２５０ｍｇ／ｄＱの範囲内の
２０秒間の測定時間および２５０−４５０範囲に対する
３０秒間の時間を与えた。９５％の確信限度はＭＰＸ３
０秒間二重波長システムとほとんど同一であり（表７）
、５０−４５０ｍｇ／ｄｌｌｌ（表７）の範囲に対する
１１．１％の共変動および０−５０ｍｇ／ｄＱに対する
±４．６　ｍ　ｇ／ｄＱ（標準偏差）であった。

皇ヱ ＭＰＸシステムに対する９５％の確信限界の比較グルコ
スカン・プラスおよびアックーチェクｂＧ＊＊＊＊試薬
片０−５０　１１°、２ｍｇ／ｄＱ１３．８ｍｇ／ｄ（
＋　　４．６＋ｎｇ／ｄ（２４，４ｍｇ／ｄＱ５０−２
５０　１４．４　　　１４．２　　　１０．６　　　１
１．０２５０−４５０−　　　　１７．６　　　　−　
　　　１１．６７７−４０５　　グルコスカン・プラス
　　　　　　　　１５．９％（ドレクスラー・クリニカ
ル） ７７−４０５　　アラクーチエフｂ　Ｇ　　　　　　　
　　　１０．７％（ドレクスラー・クリニカル） ５０−４５０　　ＭＰＸ　システＡ　２０／３０秒、二
重ハイブリッド１１．１％５０−４５０　　ＭＰＸシス
テム３０秒、二重波長　　　　　　１１．３木本＊＊Ｍ
　Ｐ　Ｘに対する確信限度はＹＳＡからのものであった
。グルコース値・プラスおよびアラクーチエフｂＧに対
する確信限度は回帰式対目盛り付けの小さい差による偏
差を排除しているＹＳＩからのものであった。

実施例３ 安定性： 最適な安定性で実施されているベンチ規模の作業の多く
は手で浸された０、８μポジジンＴＶ膜デイスクを使用
して完了された。特定の染料／酵素調合物は以上に記さ
れている。

１、室温安定性：この研究はシリカゲル乾燥剤上で１８
°Ｃ−２０°Ｃにおいて貯蔵されている０、８μポジジ
ン７Ｍ膜試薬の応答における変化を図示するために試み
られｌ；。２．５ケ月後に、５℃において貯蔵された試
料の応答に対する室温試料の応答により測定して変化は
みられなかった。各測定は０−４５０ｍｇ／ｄ（１のグ
ルコース範囲を代表している。

２．３７℃における安定性：室温研究と同じ試薬を使用
して安定性の研究を実施した。３７℃において応力をか
けられた試薬対室温の試薬、例えば接着剤付きでおよび
接着剤なしで応力をかけられた片、のグルコース値にお
ける差を時間に関してプロットした。手製の片の再現性
の低さのためにデータはむらが出たが、接着剤付きでお
よび接着剤なしで応力をかけられた片の安定性は優れて
いに　。

２．５６°Ｃにおける安定性：ディスク膜上で同様な組
成の異なる調合物を使用して５日ないし６日の安定性研
究を８回実施した（表８）。低いグルコース試験水準（
８０−１００ｍｇ／＋Ｎ２）に関する平均グルコース値
は応力負荷時に３．４％定価士、最高の低下は９．５５
％であった。高い試験水準（２８０−３２０ｍｇ／ｃｌ
ｉ２）においては、グルコース読み取り値は平均３．４
％減少し、最大の減少はｌ０００％であった。

表８ ５６℃において５日ないし６日間＋＝わｔこり応力をか
（すられに９Ｈ−４，０の０．８μポジジンＴＭディス
ク試薬調合物％差（５６℃対室温試料） 試料番号　　ＹＳＩ（８０−１００ｍｇ／ｄ（＋）　　
　ＹＳＩ（２８０−３２０ｍｇ／ｄ１２）ＦＪ２２Ｂ　
　　　　　　　　　’−６．２５　　　　　　　　　　
　　　　　　　＋５．４ＦＪ２７Ａ　　　、　　　−４
，０−−５，１４ＦＪ２８Ｂ　　　　　　−２，４−５
，３ＦＪ３０Ｈ−９，５５−１０，０ ＦＪ３ＩＣ＋４．４３　　　　　　　　　　　　　　　
　　−１．２４ＦＪ３６　　　　　−３．２　　　　　
　　　−１５５ＦＪ４８Ｈ本　　　　　　　　−３，０
０，００Ｍ４８Ａ＊　　　　　−３，０−２，５８の平
均　　　　−３，４−３，４ 寧これらの２つの試料は規定濃度の２倍の酵素および染
料を含有していた。

１９日間にわたるこの膜の５６℃の応力負荷研究は、接
着剤の付いたまたは接着剤なしの片に関しては大きな差
を示さなかった。両方の場合ともグルコース値における
１９日間の減少は低い試験水準（８０−１００ｍｇ／ｄ
Ｑ）および３００ｍｇ／ｄαにおいては１５％より少な
かった。

手で浸した０、８μポジジンＴ″膜を使用し規格濃度の
２倍の酵素および染料を用いる他の５６°Ｃの研究を完
了させた。同一組成の２種の調合物を製造し、そして安
定性を１４日間にわたり１１定した。２＠の研究の平均
結果を比較した。高いおよび低いグルコース水準の両者
とも１４日間にわｔ；り変化は±ｌＯ％以内であった。

実施例４ 試料寸法： ＭＰＸシステムに関する試料寸法条件を表９に示す。

表９ ＭＰＸシステム測定に対する試料寸法の効果試料寸法（
ｕＱ）二重波長　　　　　単一波長ＹＳＩ＝５６ ＹＳＩ＝３６０ 表中に報告されている量をマイクロピペットを使用して
第１図に示されている試薬パッドに移しｔ；。指の隷波
からの血液を片に適用した時点で、は全試料を移すこと
はできなかった。従って、ここで報告されている量は分
析用に指から採取するのに必要な全試料寸法を表示して
いるものではない。

３μＱの試料が試薬パッド円周を完全に覆うのに必要な
最少量である。これは試薬パッドを完全に飽和させるの
に充分な試料およびＭＰＸシステムを与えるものではな
く、単一または二重波長でも低い結果を与える。４μＱ
試料はかろうじて試薬パッドを飽和させたが、５μＱ試
料の方が明らかに適している。１０ｐＱ試料は大きくは
っきりした落下があり、そして２０μＱ試料は非常に大
きな落下がありしかもピペットからの血液を試料採取用
に使用する時にだけ用いられる。

比較的低いグルコース濃度では、単一波長は試料寸法に
幾分依存しており、それは二重波長測定の使用により完
全に排除される。単一波長へのこの依存性は許容可能で
あると考えられるが、それは明らかに望ましいものでは
ない。

実施例５ 再現性： 上記の実験測定は常に１個のデータ点画ｔ；り普通は２
．３または４回の測定というように複数回で行われた。

これらのセットは、極端なヘマトリックスまたは極端な
酸素水準を有する試料に関してさえ近接−散性を常に示
した。従って、再現性は非常に良好ないし優れているこ
とがわかる。

本発明は文献中に記されている多くの商業的用途を有し
ている。工程成績は簡単でありそしてほとんど技術的熟
練を必要とせず、しかも操作者の失敗が比較的ない。検
定は迅速に実施できる。

それらは安価で比較的無害の試薬を使用しており、この
ことは家庭内で使用される物質にとって重要なことと考
えられる。使用者が理解できしかも維持治療法と一緒に
使用できるような結果が得られる。さらに、試薬は長い
貯蔵寿命を有しているため、得られる結果は真期間にわ
たり信頼できる。装置は簡単でありしかも信頼でき、そ
して実質的に自動化されている。

この明細書中で特定されている全ての特許および他の刊
行物は、本発明が関与している技術の専門家の技術水準
を指示するものであり、そしてここでは各文献が特に個
々に参照として記されている限り同程度の参照用に個別
に記されているだけである。

本発明を完全に記してきたが、特許請求の範囲中で定義
されている如き本発明の精神および範囲から逸脱しない
限り多くの改変を行えることは当技術の専門家には明白
であろう。

本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりである。

１、多孔性マトリックス、 全血試料と反応させるための多孔性マトリックス中に埋
め込まれてある信号発生システム、および血液試料を多
孔性マトリックス上に配置した後に試薬片を処理するた
めの多孔性マトリックスに付着しているタブ からなる、反射率読み取り装置中に配置するのに適して
いる全血試料中のグルコースを測定するための試薬片。

２、多孔性マトリックスが約０．６ミクロン−約１゜０
ミクロンの範囲の開口部を含んでいる親水性膜からなる
、上記ｌの試薬片。

３、信号発生システムがグルコース酸化酵素、過酸化酵
素および染料指示薬からなる、上記ｌの試薬片。

４、染料指示薬がＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ（３−メチル−２
−ベンゾチアゾリノンヒドラゾン塩酸塩および３−ジメ
チルアミノ安息香酸）指示薬である、上記３の試薬片。

５．多孔性マトリックスが約４．８より低いｐＨにおい
てそして約１０％クエン酸塩溶液中で安定に保たれてい
る、上記ｌの試薬片。

６、多孔性マトリックスが約４．０のｐＨにおいて安定
に保たれている、上記１の試薬片。

７、約０．６ミクロン−約１．０ミクロンの範囲の孔を
有する多孔性の親水性膜、 全血試料と反応させるための膜中に埋め込まれてあるグ
ルコース酸化酵素、過酸化酵素および染料指示薬からな
る信号発生システム、並びに血液試料を多孔性マトリッ
クス上に配置した後に試薬片を処理するための多孔性マ
トリックスに付着しているタブ からなる、反射率読み取り装置中に配置するのに適して
いる全血中のグルコースを測定するための試薬片。

８、片が約４９．８より低いｐＨにおいてそして約１０
％クエン酸塩溶液中で安定に保たれている、上記７の試
薬片。

Ｑ、ｐＨが約４．０である、上記８の試薬片。

１０、該染料指示薬がＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ指示薬である
、上記７の試薬片。

１１、該親水性膜が正の電荷を有するポリアミド溶液中
に保たれており、そして少なくとも２つの滑らかな面を
含んでおり、第一面はタブに付着しており、血液試料を
該試料が第二面に泳動するような方法で第一面上に置く
ことができる、上記７の試薬片。

１２、タブが二端部を有する長方形の板からなっており
、その長方形の板には多孔性膜に取り付けるための中心
の穴があり、長方形の板の一端には切り込みがある、上
記７の試薬片。

１３、切り込みが反射読み取り装置上の柱とかみ合って
反射読み取り機の上の膜と確実に反復的に一列になる、
上記１２の試薬片。

１４、親水性膜が滑らかな二面を含んでおり、その滑ら
かな第一面は中心の穴のところでタブに取り付けられて
おり、血液試料がその第−膜面内に挿入されて穴を通っ
て試料がその清めらかな第二面に泳動するようにされて
いる、上記１２の試薬片。

１５、滑らかな面の第二面の飽和時に反射測定装置によ
り片を読み取るようにされている、上記１４の試薬片。

１６、第二の滑らかな膜面が約１０ｍｍ”〜約５０ｍｍ
２の面積を有する、ｆ記１５の試薬片。

１７、第二の滑らかな膜面が約２ｍｍ〜約１０ｍｍの直
径を有する、上記１６の試薬片。

１８、約５マイクロリツトル〜約ｌＯマイクロリツトル
の血液試料を親水性膜の上に置いた時に反射測定装置に
より第二の滑らかな膜面を読み取るようにされている、
上記１５の試薬片。

１９、血液試料を成分部分に分離せずに第二の滑らかな
裏面により読み取るようにされている、上記１５の試薬
片。

２０、親水性膜の上にしきい値容量の血液試料を置いた
時に第二の膜面を読み取るようにされており、試薬片が
しきい値容量を越えて試薬片の上に配置されている血液
試料の容量とは無関係に血液試料を読み取ることができ
る、上記１５の試薬片。

２１、しきい値が約５マイクロリツトル〜約ｌＯマイク
ロリツトルの全血試料である、上記２０の試薬片。

２２、直径が約２ｍｍ〜約１０ｍｍの中心穴のあるどち
らかの面に二端部を有しており、該端部の一方のほぼ中
間にその端部に沿って切り込みを有する薄い長方形の板
を含んでいる反射率読み取り装置中に配置されるのに適
しているタブ滑らかな二面を含んでおり、その滑らかな
面の第一面が中心穴のところでタブに取り付けられてお
り、約０．６ミクロン−約１．０ミクロンの範囲の開口
部を有する孔を含有している多孔性の親水性膜、並びに 親水性膜中に約４．８より低いｐＨにおいてそして約１
０％クエン酸塩溶液中に保たれているグルコース酸化酵
素、過酸化酵素およびＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ指示薬を含ん
でいる多孔性膜中に埋め込まれている染料溶液 からなり、 しきい値容量の血液試料を親水性膜の中に置いた時に血
液試料を成分部分に分離せずに第二の滑らかな膜面によ
り読み取るようにされている、反射率読み取り装置中に
配置するのに適している全血中のグルコースを測定する
ための試薬片。

２３、血液試料を中心の穴を通して親水性膜の第一面の
上に配置することができ、血液試料はさらに親水性膜の
第二面に泳動可能であり、ここで反射読み取りを反射測
定読み取り装置により行える、上記２２の試薬片。

２４、しきい値が約５マイクロリツトル〜約１０マイク
ロリツトルの全血試料である、上記２３の試薬片。

２５、切り込みを試薬片上で反射率読み取り装置上の柱
に対して隣接させて切り込みが柱の周りを回転できるよ
うに中心部全体を光学的読み取り装置の上に置くように
させることからなる、光学的読み取り装置に隣接して配
置されている柱を有する反射率読み取り装置中に一端部
に切り込みおよび中心穴を有する試薬片を配列させる方
法。

２６、反射読み取り装置が切り込みと縦並びの溝を含ん
でおり、柱がその溝の内部に置かれており、そして試薬
片がさらに溝の幅と同様の幅を有する狭くて薄い長方形
の板を含みそして二端部を有しており、切り込みが一端
部中にあるような方法であり、さらに該方法が溝の内部
に長方形の板を切り込みに隣接させて柱に対して置く段
階も含んでおり、溝の中に置くと光学的読み取り装置を
該溝の中にある中心の穴の下に適合するようにさせる、
上記２５の方法。

２７、片を溝の中に配置しそして切り込みを柱に対して
隣接させ、次に片を柱の周りに回転させて中心穴が光学
的読み取り装置の上にくるようにし、そして試薬片が溝
の内部に位置するようにすることからなる、試薬片とほ
ぼ同じ幅を有しておりしかも一端部に柱を含んでいる溝
の下部に一端部に切り込みを有する試薬および中心穴を
光学的読み取り器を有する反射率読み取り装置に沿って
配列させる方法。

２８、試料をマトリックスの第二面に適用する前に試薬
片の上に多孔性マトリックスの第一面から少なくとも１
回の最初の光学的反射率読み取りを行い、 第一面から少なくとも１回の追加の反射率読み取りを行
い、そして 追加の反射率読み取り値を最初の反射率読み取り値と比
較し、そして第−表面に達した試料から生じる反射率の
゛予め決められた降下時に時間測定を開始する ことからなる、反射率読み取り器中で測定時間を指定す
る方法。

２９、追加反射読み取り値が反射値と予め決められてい
る差だけ異なるようになった後に、さらに少なくとも１
回の測定反射読み取りを行うことも含んでいる、上記２
８の方法。

３０、表面が最初は乾燥しておりそして追加反射読み取
り値が血液と混合されている染料からなる液体検定媒体
がマトリックスの第一面に浸透する時の最初の反射率と
異なっている、上記２９の方法。

３１、染料先駆体がグルコース酸化酵素、過酸化酵素お
よびＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ指示薬の組み合わせである、上
記３０の方法。

３２、予め決められた時間が少なくとも２０秒間である
、上記３０の方法。

３３、予め決められた時間が少なくとも３０秒間である
、上記３０の方法。

３４、予め決められた時間が多くとも４５秒間である、
上記３０の方法。

３５、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）から発した光の
反射率を読み取ることができる光学的読み取り器を有し
ており、その光が多孔性膜から光学的読み取り器に反射
している反射率スイッチシステムにおいて、 検定試料を配置する前にＬＥＤの反射率強度読み取り用
多孔性膜を走査させ、 ＬＥＤ読み取り強度値を貯蔵できしかも一対の最初のＬ
ＥＤの読み取り値および次のＬＥＤの読み取り値の間の
差を等しくすることのできる調整手段に読み取り値を入
力し、そして 該調整手段を使用して電圧を上げてＬＥＤ強度を調節し
て各ＬＥＤに対する同じ反射率読み取り値を与える ことからなる、反射率スイッチシステムの規格化方法。

３６、一滴の血液を試薬片上に置き、 試薬片上の血液試料の存在に敏感であり且つ試薬片中の
血液試料の存在を感知すると時間測定工程が開始される
ような反射走査計器中に試験片を置き、 （１）計器中の背景からの反射率測定値（Ｒｈ）、（２
）試薬片が血液を含む前の測定値（Ｒ乾燥）、および（
３）予め決められた時間における測定値（Ｒ１）を読み
取り、次に Ｒ＊ｔ　−（Ｒ−−Ｒｂ）／（Ｒ乾燥−Ｒ５）を計算し
、そのＲ＊ｔを使用してに／Ｓ−ｔを計算し、ここでに
／Ｓ−ｔは （１−Ｒ＊ｔ　）２／（２Ｘ　Ｒ＊ｔ　）であると定義
されており、そして該に／Ｓ−ｔからグルコース水準を
計算する ことからなる、血液中のグルコース水準を測定する方法
。

３７、予め決められた時間が２０秒間でありそして該グ
ルコース水準が −５５，７５＋　　０．１６３２　　Ｘ　　（Ｋ／５−
ｔ）　　−（５，７６５ｘ　　ｔｏ−’）Ｘ　（Ｋ／５
−Ｌ）”÷（２，５８Ｘ　１０−”）　Ｘ　（Ｋ／５−
ｔ）３であると定義されている、上記３６の方法。

３８、予め決められた時間が３０秒間でありそして該グ
ルコース水準が −５５，２５＋　０．１３３４　Ｘ　（Ｋ／５−ｔ）　
−（２，２４１Ｘ　１０−’）Ｘ　（Ｋ／５−ｔ）”　
＋　（１，２０Ｘ　１０−’）　ｘ　（Ｋ／５−ｔ）３
であると定義されている、上記３６の方法。

３９、一滴の血液を試薬片上に置き、 試薬片上の血液試料の存在に敏感であり且つ試薬片中の
血液試料の存在を感知すると時間測定工程を開始させる
ような反射走査計器中に試験片を置き、 （１）計器中の背景からの反射率測定値（Ｒｂ）、（２
）試薬片が血液を含む前の測定値（Ｒ乾燥）、（３）試
−駒片が血液を含有してから１５秒間後の測定値（Ｒ＋
ｓ）、および（４）予め決められた終点における測定値
（Ｒ１）を読み取り、次に下記の性質：Ｒ本＋ｓ−（Ｒ
＋ｓ−Ｒｈ）／　（Ｒ乾燥−Ｒｂ）Ｒ＊ｔ　＝　（Ｒｒ
−Ｒｈ　）／　（Ｒ乾燥−Ｒｂ）に従い２本１．および
Ｒｈ【を計算し、Ｋ／Ｓ＋ｓおよびに／Ｓ　、水準を計
算し、ここで該水準はに／Ｓ　＋ｓ−Ｕ　　−Ｒｈ１５
）２／（２Ｘ　Ｒｈ１Ｂ）Ｋ／　Ｓ　、＝（１−Ｒ＊ｔ
　）２／（２ｘ　Ｒ＊ｔ　）であると定義されており、
そして該Ｋ　／　Ｓ　１５値を規格化して Ｋ　／　Ｓ　、ｓ、　−（１５，５４ｘ　Ｋ　／　Ｓ　
１５、）−０，１３３３と定義されているに／Ｓ、％、
におけるＫ　／　Ｓ　、／ｌＩ−Ｋ　／　Ｓ　、＋　Ｋ
／　Ｓ　１５−と定義されているＫ　／　Ｓ　、ｚ１５
値にし、そしてそのに／Ｓ、、。値を使用してグルコー
ス水準を計算する ことからなる、血液中のグルコース水準を測定する方法
。

４０、予め決められた最終時間が２０秒間であり、そし
てグルコース水準が −０，１３８８＋　０．１０６４　Ｘ　（Ｋ／Ｓ、／Ｉ
ｓ）　＋　（６，２５９Ｘ　　１０−’）Ｘ　（Ｋ／Ｓ
ｗｚ＋ｓ）”　＋　（６，１２Ｘ　　１０−’）　Ｘ　
（Ｋ／Ｓ、ｚ＋ｓ）３＋（３，２１Ｘ　ｔｏ−目）　ｘ
　（Ｋ／Ｓ、ｚ＋ｓ）’であると定義されている、上記
３９の方法。

４１、予め決められた最終時間が３０秒間であり、そし
てグルコース水準（ＹＳＩ）が １．０９９　　＋　　０．０５２３５　　ｘ　　（Ｋ／
Ｓ、／、１）　　＋　　（１，２２９ｘ　　１０一つＸ
　（Ｋ／Ｓ＋ｚ１５）”　−（５，８３Ｘ　１０−’）
　Ｘ　（Ｋ／Ｓｌ／ｌ５）３＋（１，３０Ｘ　１０−”
）　Ｘ　（Ｋ／Ｓｔｚ＋ａ）’であると定義されている
、上記３９の方法。　　　′

【図面の簡単な説明】

第１図は、分析しようとする流体を適用する反応パッド
を含んでいる試験装置の一態様の透視図である。 第２図は、本発明の実施において使用できる装置の部分
的な図示図である。 第３図は、測定システム中に配置される本発明の試験装
置の好適な態様の透視図である。 第４図は、測定システム中に配置される本発明の試験装
置の好適な態様の拡大平面図である。 第５図は、本発明の使用中のクロマトグラフィー誤差に
よる誤差を排除するための２位数の補正をプロットした
グラフである。 第６ａおよび６ｂ図は、イエロー・スプリングス・イン
スツルメンツ（ＹＳＩ）グルコース値に対してプロット
された本発明の好適な態様（単一波長ＭＰＸシステムと
称されている）により測定されたグルコース値の拡散図
である。 第７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄ図は、イエロー・スプリ
ングスφインスツルメンツ（ＹＳＩ）グルコース値に対
してプロットされた本発明の別の好適な態様（二重波長
ＭＰＸシステムと称されている）により測定されたグル
コース値の拡散図である。 第５図　　リ「′珂ｔａ号むニ二ｔ、−ｓ芝、δｉ、補
コ１ヒ方ｊｆミロ３５ｎｍＩ：おけるに／Ｓ−３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔性マトリックス、 全血試料と反応させるための多孔性マトリックス中に埋
   め込まれてある信号発生システム、および血液試料を多
   孔性マトリックス上に配置した後に試薬片を処理するた
   めの多孔性マトリックスに付着しているタブ からなる、反射率読み取り装置中に配置するのに適して
   いる全血試料中のグルコースを測定するための試薬片。 ２、約０．６ミクロン〜約１．０ミクロンの範囲の孔を
   有する多孔性の親水性膜、 全血試料と反応させるための膜中に埋め込まれてあるグ
   ルコース酸化酵素、過酸化酵素および染料指示薬からな
   る信号発生システム、並びに 血液試料を多孔性マトリックス上に配置した後に試薬片
   を処理するための多孔性マトリックスに付着しているタ
   ブ からなる、反射率読み取り装置中に配置するのに適して
   いる全血中のグルコースを測定するための試薬片。 ３、直径が約２ｍｍ〜約１０ｍｍの中心穴のあるどちら
   かの面に二端部を有しており、該端部の一方のほぼ中間
   にその端部に沿って切り込みを有する薄い長方形の板を
   含んでいる反射率読み取り装置中に配置されるのに適し
   ているタブ 滑らかな二面を含んでおり、その滑らかな面の第一面が
   中心穴のところでタブに取り付けられており、約０．６
   ミクロン〜約１．０ミクロンの範囲の開口部を有する孔
   を含有している多孔性の親水性膜、並びに 親水性膜中に約４．８より低いｐＨにおいてそして約１
   ０％クエン酸塩溶液中に保たれているグルコース酸化酵
   素、過酸化酵素およびＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ指示薬を含ん
   でいる多孔性膜中に埋め込まれている染料溶液 からなり、 しきい値容量の血液試料を親水性膜の中に置いた時に血
   液試料を成分部分に分離せずに第二の滑らかな膜面によ
   り読み取るようにされている、反射率読み取り装置中に
   配置するのに適している全血中のグルコースを測定する
   ための試薬片。 ４、切り込みを試薬片上で反射率読み取り装置上の柱に
   対して隣接させて切り込みが柱の周りを回転できるよう
   に中心部全体を光学的読み取り装置の上に置くようにさ
   せることからなる、光学的読み取り装置に隣接して配置
   されている柱を有する反射率読み取り装置中に一端部に
   切り込みおよび中心穴を有する試薬片を配列させる方法
   。 ５、片を溝の中に配置しそして切り込みを柱に対して隣
   接させ、次に片を柱の周りに回転させて中心穴が光学的
   読み取り装置の上にくるようにし、そして試薬片が溝の
   内部に位置するようにすることからなる、試薬片とほぼ
   同じ幅を有しておりしかも一端部に柱を含んでいる溝の
   下部に一端部に切り込みを有する試薬および中心穴を光
   学的読み取り器を有する反射率読み取り装置に沿って配
   列させる方法。 ６、試料をマトリックスの第二面に適用する前に試薬片
   の上に多孔性マトリックスの第一面から少なくとも１回
   の最初の光学的反射率読み取りを行い、 第一面から少なくとも１回の追加の反射率読み取りを行
   い、そして 追加の反射率読み取り値を最初の反射率読み取り値と比
   較し、そして第一表面に達した試料から生じる反射率の
   予め決められた降下時に時間測定を開始する ことからなる、反射率読み取り器中で測定時間を指定す
   る方法。 ７、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）から発した光の反
   射率を読み取ることができる光学的読み取り器を有して
   おり、その光が多孔性膜から光学的読み取り器に反射し
   ている反射率スイッチシステムにおいて、 検定試料を配置する前にＬＥＤの反射率強度読み取り用
   多孔性膜を走査させ、 ＬＥＤ読み取り強度値を貯蔵できしかも一対の最初のＬ
   ＥＤの読み取り値および次のＬＥＤの読み取り値の間の
   差を等しくすることのできる調整手段に読み取り値を入
   力し、そして 該調整手段を使用して電圧を上げてＬＥＤ強度を調節し
   て各ＬＥＤに対する同じ反射率読み取り値を与える ことからなる、反射率スイッチシステムの規格化方法。 ８、一滴の血液を試薬片上に置き、 試薬片上の血液試料の存在に敏感であり且つ試薬片中の
   血液試料の存在を感知すると時間測定工程が開始される
   ような反射走査計器中に試験片を置き、 （１）計器中の背景からの反射率測定値（Ｒ＿ｂ）、（
   ２）試薬片が血液を含む前の測定値（Ｒ乾燥）、および
   （３）予め決められた時間における測定値（Ｒ＿ｔ）を
   読み取り、次に Ｒ＾＊ｔ＝（Ｒ＿ｔ−Ｒ＿ｂ）／（Ｒ乾燥−Ｒ＿ｂ）を
   計算し、そのＲ＾＊ｔを使用してＫ／Ｓ−ｔを計算し、
   ここでＫ／Ｓ−ｔは （１−Ｒ＾＊ｔ）＾２／（２×Ｒ＾＊ｔ） であると定義されており、そして該Ｋ／Ｓ−ｔからグル
   コース水準を計算する ことからなる、血液中のグルコース水準を測定する方法
   。 ９、一滴の血液を試薬片上に置き、 試薬片上の血液試料の存在に敏感であり且つ試薬片中の
   血液試料の存在を感知すると時間測定工程を開始させる
   ような反射走査計器中に試験片を置き、 （１）計器中の背景からの反射率測定値（Ｒ＿ｂ）、 （２）試薬片が血液を含む前の測定値（Ｒ乾燥）、 （３）試験片が血液を含有してから１５秒間後の測定値
   （Ｒ＿１＿５）、および （４）予め決められた終点における測定値（Ｒ＿ｔ）を
   読み取り、次に下記の性質：Ｒ＾＊＿１＿５＝（Ｒ＿１
   ＿５−Ｒ＿ｂ）／（Ｒ乾燥−Ｒ＿ｂ）Ｒ＾＊ｔ＝（Ｒ＿
   ｔ−Ｒ＿ｂ）／（Ｒ乾燥−Ｒ＿ｂ）に従いＲ＾＊＿１＿
   ５およびＲ＾＊ｔを計算し、Ｋ／Ｓ＿１＿５およびＫ／
   Ｓ＿ｔ水準を計算し、ここで該水準はＫ／Ｓ＿１＿５＝
   （１−Ｒ＾＊＿１＿５）＾２／（２×Ｒ＾＊＿１＿５）
   Ｋ／Ｓ＿ｔ＝（１−Ｒ＾＊＿ｔ）＾２／（２×Ｒ＾＊＿
   ｔ）であると定義されており、そして該Ｋ／Ｓ＿１＿５
   値を規格化して Ｋ／Ｓ＿１＿５＿ａ＝（１５．５４×Ｋ／Ｓ＿１＿５＿
   ａ）−０．１３３３と定義されているＫ／Ｓ＿１＿５＿
   ａにおけるＫ／Ｓ＿ｔ＿／＿１＿５＝Ｋ／Ｓ＿ｔ−Ｋ／
   Ｓ＿１＿５＿ａと定義されているＫ／Ｓ＿ｔ＿／＿１＿
   ５値にし、そしてそのＫ／Ｓ＿ｔ＿／＿１＿５値を使用
   してグルコース水準を計算する ことからなる、血液中のグルコース水準を測定する方法
   。