JPH058383B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的 １ 産業上の利用分野 本発明は固形分を含有する液体試料の乾式分析
に有効な分析素子に関する。 ２ 従来の技術 層状（シート状）に構成されたいわゆる乾式分
析要素を用いて、試料液中の生化学的活性成分を
検出定量する分析システムは既に多数知られてい
る（米国特許第3050373号等）。それらの分析方法
において一般的に利用されているのは、液体試料
中に含まれている分析対象成分（アナライト）と
の接触により物理的もしくは化学的な反応を起こ
す反応性成分を予め分析要素の中に含有させてお
き、分析要素内に導入されたアナライトと前記反
応性成分との反応を分析要素内に設けられた生物
学的反応層において進行させ、その反応生成物あ
るいは未反応成分などの量を分光的、蛍光的にあ
るいは放射性同位元素を用いる方法などによつて
測定し、アナライトの定量を行う方法である。 以上のような乾式分析方法は分析操作が比較的
簡便であるため、例えば、抗原・抗体反応を利用
する免疫学的分析、酵素反応を利用する酵素ある
いは基質の分析など多くの目的に利用されてい
る。分析要素を用いる方法は一般的に簡便である
との利点がある一方、種々の液体試料の分析に適
合し得る広いラチチユードをもたせるために分析
要素の層構成にはこれまでにさまざまな工夫がな
された。特に固形分を含有する液体、例えば全血
を分析試料として供する場合には、試薬層の上方
に血球濾過層を設けそこで主として赤血球を濾過
する工夫が提案された。典型的な血球濾過層は特
公昭53−21677に記載されており、これは適正な
多孔度をもたせた材料によつて血球類の濾過を行
うものである。従つて濾過層の孔径は血球類のサ
イズ（７〜30μm）よりも小さい１〜5μmに設定
すべきであることが教示されている。すなわち血
球類は濾過層に浸透することができずその表面に
残留するいわゆる表面濾過をうけることにより、
血清や血漿等の液体成分から分離されるのであ
る。このような表面濾過による血球分離は血球濾
過層が分析要素にくみこまれている点で予め全血
試料を遠心分離していた従来慣用の方法よりも簡
便ではあるが、濾過速度が充分速いとは言えず目
づまりを起こし易い。その結果として液体試料の
展開不良を生じ分析感度の低下を招きかつ分析精
度を損なうことになる。 特開昭57−53661には平均直径0.2〜5μm及び密
度0.1〜0.5g／cm³を有する特定のガラス繊維から
構成された槽によつて血液から固形分を除き血漿
及び血清を分離する器具が記載されている。しか
しながらこの分離器具の血球分離能も満足すべき
ものではなく、その実施例によれば多層分析要素
を使用する分析としては適用される血清又は血漿
量を層の吸収量の50％以下に限定し更に疎水性バ
リヤ層を設けることにより始めて実用的な血球／
血清（漿）分離を達成している。しかも上記分離
器具は血清もしくは血漿が血球よりも迅速にガラ
ス繊維層を通過するという認識に基づいて提案さ
れており、後記本発明の特徴的概念である体積濾
過に基づく固液分離についてはなんら示唆すると
ころがない。又全血試料に有効な展開層（用素
材）としては特開昭55−164356等に開示された織
布があるがこの場合、血球はその試料液体量に応
じた展開面積全面に広がり、アナライトに応じて
生じたシグナルを光学的に測定する場合に、充分
な能力を有する光遮蔽層が必要である。 発明が解決しようとする問題点 本発明は、予め血液を遠心分離する煩雑さ、表
面濾過に基づく固液分離に避けることができない
濾過層の目づまり、或はまた、不満足な固液分離
能等従来法における問題点を解決しようとするも
のである。 発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明においては、前記のごとく表面濾過によ
ることなく、層自身の立体的構造を効率的に利用
しその体積全体にわたつて固形分を収納する現象
（本明細書ではこの現象を「体積濾過」という）
に基づいて液体試料から固形分を分離しようとす
るものである。本発明者等は種々の材料について
検討を重ねた結果、固形分含有液体試料から体積
濾過によつて該固形分を分離するのに繊維質素材
が有効であることを見出した。又この繊維質素材
から構成される固形分を収納するための層（以下
「体積濾過層」という）をこれと密着一体化して
構成する織布又は編布製の多孔性液体試料展開層
（以下「展開層」という）を組合わせて使用する
と、殆ど瞬時に完璧な固液分離が達成されること
を見出した。 本発明は繊維質素材からなる体積濾過層及び織
布又は編布製の展開層から構成された固形分含有
液体試料から固形分を分離するための分析素子に
関し、展開層の保液力が体積濾過層のそれより大
きくかつ両層が、それらの境界面において体積濾
過層の繊維質素材と織布又は編布の編布とが相互
に絡み合つて密着一体化（一体成型）して構成さ
れていることを特徴とする。 上記の展開層と体積濾過層との密着一体化は、
たとえば、予め調製した展開層の上に体積濾過層
の繊維質素材の分散液を載せ、この分散液を展開
層を濾過材として利用して濾過操作を行なう方法
を利用して実現することができる。 本発明の分析素子を構成する体積濾過層に使用
することができる繊維質素材としては、ガラス繊
維、石綿などの無機繊維、木綿、麻、パルプ、絹
などの天然有機繊維、ビスコースレーヨン、銅ア
ンモニアレーヨン、セルロースアセテート、部分
ホルマール化ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチ
レン、ポリエステル類（ポリエチレンテフタレー
ト等）などの半合成繊維、合成繊維が典型的であ
る。この中でもガラス繊維は特に好ましい。これ
らの繊維質素材は言うまでもなく液体試料又はア
ナライトと実質的に反応しないものでなければな
らない。 体積濾過層を構成するこれらの繊維質素材は約
0.02〜0.1g／cm³の密度をもつものが望ましい。又
これらの繊維質素材は約0.1〜5μmの太さ、約100
〜4000μmの長さをもつものが本発明の目的に有
利であり、常法によつて、例えば10〜200メツシ
ユ（タイラー規格）程度のフルイを用いて分級す
ることにより所望の繊維質素材を得ることができ
る。これらの繊維質素材は展開層を構成する織布
又は編布の保液力より小さい保液力をもつように
調製される。保液力は層の空隙の粗密（空隙率）、
層空間のクリアランス、繊維質素材の太さ等によ
り決定されるものであり、いずれかの層の材質が
決まれば、他方の材質を上記の要件に従つて選択
することにより、両層を機能的に構成することが
できる。例えば、ブロード生地を展開層として選
んだ場合、体積濾過層は、ブロード生地を構成す
る糸を構成する繊維と同質又はより太く又はより
長い繊維を分散したスラリーを上記ブロード生地
上に抄紙成形することにより容易に得ることがで
きる。具体的にはまず初めに展開層を素材を選択
し比較的密な展開層を形成する。次いで繊維質素
材の選択と抄紙方法により、展開層より密度の粗
ないわゆるかさ高性のある体積濾過層を展開層に
重ねて一体成形するのが簡便である。 体積濾過層の厚さは要求される保液力によつて
も変わるが、一般的には約100〜2000μmの範囲、
好ましくは150〜1000μmの範囲である。本発明に
おいて展開層を構成する織布又は編布としては通
常当分野において液体試料を均一に展開するいわ
ゆる計量又は「メータリング」機能をもつものと
して公知の多孔性繊維質材料から調製されたもの
を挙げることができる。展開層に用いることがで
きる織物生地（織布）としては特開昭55−
164356、特開昭57−66359等に開示されている広
範囲の種類の織物生地が挙げられる。織物生地の
うちではたて（経）糸と横（緯）糸とで織つた平
織物が好ましく、平織物のうちでは細布生地、金
巾生地、ブロード生地、ポプリン生地等が好まし
い。織物生地を構成する糸としては後述する編物
生地を構成する糸と同様の素材からなる糸が挙げ
られ、糸の形態としてはフイラメント糸、紡績糸
（加捻糸）のいずれをも用いることができる。こ
れらのうちでは紡績糸が好ましい。織物生地の糸
の太さは綿紡績糸番手で表して約20Sから約
150S、好ましくは約40Sから約120S相当の範囲、
又は絹糸デニールで表して約35Dから約300D、
好ましくは約45Dから約130D相当の範囲、織物
生地の厚さは約100μmから約500μm、好ましくは
約120μmから約350μmの範囲、織物生地の有する
空隙率は約40％から約90％、好ましくは約50％か
ら約85％の範囲である。 展開層に用いることができる編物生地（編布、
すなわち編んだ布状物）としては広範囲の種類の
編物生地が挙げられ、それらのうちではたて
（経）メリヤスとよこ（緯）メリヤスが好ましい。
たてメリヤスとしては一重アトラス編物生地、ト
リコツト編生地、ダブルトリコト編生地、ミラニ
ーズ編生地、ラツシエル編生地等を用いることが
でき、よこメリヤスとしては平編生地、パール編
生地、ゴム編生地、両面編生地等を用いることが
できる。編物生地を構成する糸としては面、絹、
羊毛等の天然繊維の糸、ビスコースレーヨン、キ
ユプラ等の再生セルロース、セルロースジアセテ
ート、セルローストリアセテート等の半合成有機
ポリマー、ポリアミド（各種のナイロン類）、ア
セタール化ポリビニルアルコール（ビニロン等）、
ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレ
タン等の合成有機ポリマーの細繊維からなる糸又
は単繊維からなる糸、天然繊維と再生セルロー
ス、半合成又は合成有機ポリキー繊維との混合繊
維からなる糸が挙げられる。糸の形態としてはフ
イラメント糸、紡績糸（加捻糸）のいずれをも用
いることができ、これらのうちでは紡績糸が好ま
しい。編物生地の糸の太さは紡績糸番手で表して
約40Sから約150S、好ましくは約60Sから約120S
相当の範囲、又は絹糸デニールで表して約35Dか
ら約130D、好ましくは約45Dから約90D相当の範
囲である。編物生地の編成工程時のゲージ数とし
ては約20から約50の範囲、編物生地の厚さは約
100μmから約600μm、好ましくは約150μmから約
400μmの範囲、編物生地の有する空隙率は約40％
から約90％、好ましくは約50％から約85％の範囲
である。たてメリヤスのうちでは縦方向の伸縮が
少なく、後述する編物展開層のラミネーシヨン工
程における操作のしやすさ、裁断時の編目ほどけ
のなさ等の観点でトリコツト編生地、ラツセル編
生地、ミラニーズ編生地、ダブルトリコツト編み
生地が好ましい。展開層用のこれら繊維質素材は
常法により親水化処理してもよい展開層に関する
繊維質素材、その親水化処理、層形成等の詳細は
特開昭55−164356、同57−66359等に記載されて
いる。 前記の如く保液力は種々のフアクターにより変
わり、空隙率はその一つであるから、体積濾過層
及び展開層について一定の範囲を設定することは
困難である。しかしながら一応の目安として体積
濾過層の場合には約85％以上（好ましくは95％以
上）、展開層の場合には約50〜90％の範囲の空隙
率とするのが好都合である。 本発明の分析素子は上記の素材からなる体積濾
過層と展開層とを密着一体化して構成されること
を特徴とする。本明細書において密着一体化と
は、従来のように、従来技術における一体型（通
常、複数の層を単に重ね合わせてて加圧成形する
かバインダーあるいはこれに準ずる物質を使用し
て接着型成形により得られる）と称するものとは
異なり、体積濾過層と展開層との界面においては
両層を構成する素材の繊維が相互に三次元的に絡
み合つたランダム構造を呈する状態をいう。この
三次元的ランダム構造は化学的なものではなく単
に物理的なものであるが充分に強固であり、この
界面状態を破壊することなく元の二層に分離する
ことはできない。 本発明の固液分離用反応素子は以下のようにし
て製造することができる。 (1) (イ) 体積濾過層用繊維質素材をばらばらにほ
ぐし、必要ならふるい分け等でその長さを調
整する。 (ロ) (イ)で得られる繊維質素材を液性分散媒（例
えば水、水と水相溶性有機溶媒との混合物中
に分散してスラリー（紙料液）を調製する。
その際分散媒を適宜選択しすることによりあ
るいは水可溶性の溶質（例えばシヨ糖等）を
添加することにより所望の比重及び粘度をも
つたスラリーを得ることができる。 スラリーの調製に際しては分散剤、粘度調
整剤、防腐剤など一般の抄紙作業に用いられ
る各種の薬剤を任意に添加してもよい。スラ
リーの調製方法についても特に限定はなく、
例えば、マグネチツクスターラー、攪拌ば
ね、ホモゲナイザー、ボールミルのような通
常の混和装置を用いる方法、ビーターのよう
なスラリーの製造において一般的に用いられ
る方法など各種の任意の方法を利用すること
ができる。 (2) 上記のごとく調製したスラリーを容器に入れ
その上に織布又は織布を静かに載置して抄紙す
る。具体的には濾過器（長綱、丸綱、抄紙用の
綱、メングランフイルターなど）を通して吸引
し分散媒を除く。この抄紙過程でスラリー中の
繊維が両層の界面で織布又は編布を構成する繊
維と相互に絡みあい三次元的ランダム構造を形
成する。 (3) 次いでこの抄紙体を一定のクリアランスを有
する部材を用いてその厚さを規定する。例え
ば、該抄紙体を二枚の間に挟んで一定の厚さに
なるまで圧縮する、該抄紙体を一定のスリツト
を有するローラーの間を通過させる等各種の方
法を利用することができる。その詳細は本発明
者らの先願である特願昭57−211382に記載され
ている。このようにして抄紙体の厚さを規定し
たのち、その厚さを実質的に変えることなく乾
燥を行う。 そのような目的のためには乾燥は比較的低温
で行うのが好ましく、特に凍結乾燥は好ましい
手段である。乾燥は厚さを規定する前におこな
つてもよい。 作 用 本発明の分析素子は複数の層（例えば、反応
層、試薬層、光遮蔽層等）が積層された構成をも
つ多層分析要素の一部として液体試料が点着され
る側の最外層が体積濾過層となるように設けて使
用される。本発明の分析素子に固形分を含有する
液体試料が点着されると、まず体積濾過層におい
て固形分が収納される。収納は体積濾過層の内部
において液体試料の移動につれて行われるので目
づまりを生じることなく固液分離が行われる。そ
の際、層間での液体試料の移動が円滑になるよう
に体積濾過層と境界面において係合されて密着一
体化された織布もしくは編布の展開層の保液力が
体積濾過現象と連動して固液分離をより効果的に
短時間で完結させるものと思われる。そして液体
部分の均一かつ迅速な展開には前記界面状態が多
大の貢献をしていることは言うまでもない。 本発明の素子を組みこんだ多層分析要素は実際
の分析に際し、例えば以下のように適用される。
多層分析要素の最上層に位置する本発明の体積濾
過層上にアナライトを含有する固形分含有液体試
料を一定量滴下する。素子のなかで固液分離が行
われ液体成分のみが反応層、試薬層等へ移動し対
応する生物学的反応が生じる。その結果アナライ
ト量に相当するシグナルが発生する。この発生シ
グナルを常法により測定する。 以下実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明
するが本発明はこれに限定するものではない。 実施例１ 体積濾過層を備えた綿ポリエステル混
紡展開層の調製 ガラス繊維分散物の調製： ガラス繊維濾紙GA−100（東洋濾紙(株)製）2gを
２mm角に裁断し、800mlの水を加えエースホモジ
ナイザーで分散させた。タイラー規格のふるいメ
ツシユNo.12を用いて分散物をこしわけ、繊維の固
まりを除去し、ガラス繊維分散物とした。分散物
中のガラス繊維固形量は47mm径の0.22μmの孔径
のメンブランフイルター（ミクロフイルター；富
士写真フイルム(株)製）を備えた濾過器で分散物10
mlを濾過した。次いでメンブランフイルターごと
乾燥して秤量し、予め秤量したメンブランフイル
ター重量との差から算出したところ、22mg／10ml
分散物であつた。 体積濾過層付綿ポリエステル展開層の調製： 綿ポリエステル混紡ブロード（綿35％ポリエチ
レンテレフタレート65％の太さ80Sの混紡紡績糸
使用、ブロード生地厚さ約150μm）を55mm径に切
り同径のメンブランフイルターミクロフイルター
（富士写真フイルム(株)製）の上に重ねミリポアー
製フイルター濾過器（47mm径用）に取り付けで
調製した分散物15ml（固形分33mg）と水100mlを
混合した液を濾過器に移して濾過抄紙した。濾過
後メンブランフイルターから布をはがし布厚より
500μmだけ厚いスペーサーを介した２枚のテフロ
ンコートガラス平板ではさみつけ余分の水分を除
いた。次いでドライアイス上で凍結させガラス板
を取りのぞいてから凍結乾燥した。このようにし
て体積濾過付展開層［素子Ａ］を得た。 血液（全血液）の展開性能の比較： で調製した体積濾過層の効果を調べるため素
子Ａと布（綿対ポリエステル35：65）単独のもの
について抗凝固剤を含む新鮮血液を滴下点着し
た。正確に５分経過後布側に展開した円形部分の
直径を測定した。各々につき10検体を測定し、直
径の平均値とその標準偏差σを算出して第１表
に示した。（単位はmm）。

【表】 なお布単独のものは血球が全面に展開されてい
る状態であつた。これに対し、本発明の素子Ａで
は約１分後に血球はすべて体積濾過層中に収納さ
れすみやかに血漿部分のみが布中に展開されてゆ
く様子が観察された。 実施例２ 体積濾過層を備えた綿展開層の調製 体積濾過層付展開層の調製： 実施例１−と同様の方法でガラス繊維分散物
を得た。綿織布（100％紡績糸の太さ80S、布地
厚さ約150μmブロード）を実施例１−と同様に
して濾過器にとりつけた。実施例１−と同様に
調製したガラス繊維分散物を同様に濾過抄紙した
後凍結乾燥し体積濾過層付展開層［素子Ｂ］を調
製した。 血液の展開性能の比較 実施例１−と同様に素子Ｂと布（綿ブロー
ド）単独との比較を行つた。結果を第２表に示
す。

【表】 綿ブロード単独では布内での液の展開部の先端
で若干の血球血漿分離がおこる。これに対し素子
Ｂでは血球部分が濾過中に収納されるため布内に
は血漿部分のみが展開される様子が観察された。 実施例３ 体積濾過層を備えたポリエステルブロ
ード展開層の調製 体積濾過層付展開層の調製： 実施例１−と同様にして得られたガラス繊維
分散物を用い実施例１−と同様の方法でガラス
繊維を体積濾過層とするポリエステルブロード
（ポリエチレンテレフタレート100％、紡績糸の太
さ80S相当の布地厚さ約150μm）の展開層［素子
Ｃ］を得た。 血液の展開性能の比較： 実施例１−と同様に素子Ｃと布（ポリエステ
ルブロード）単独との比較を行つたところ実施例
１−と同様に本発明の素子Ｃにおいては良好な
体積濾過及び展開が観察された。 発明の効果 本発明の素子を多層分析素子にくみこんで使用
することにより、従来分析誤差を与えるものとし
て特別の手段を講じなければならなかつた固形分
含有液体試料の正確かつ迅速な分析が可能となつ
た。本発明の素子を使用することにより固形分が
体積濾過層に収納される結果目づまりを生じるこ
とがなく、又、保液力の大きい展開層が極めて短
時間で液体成分の展開を完了する。 本発明の素子は全血液、濁りをもつた尿試料や
体液、乳び血清等を液体試料とする場合に特に有
効である。例えば、固形分量の異なる全血液（ヘ
マトクリツト値の異なる全血液）の分析において
本発明の素子を用いると、ヘマトクリツト値の大
小にかかわらず、その血漿部分のみが定量的に展
開層に送り込まれ、展開層の計量効果により、血
漿量に応じた面積に展開されることになる。つま
り、本発明の素子は全血液を用いた分析におい
て、ヘマトクリツト値に左右されない分析を可能
にしかつ、計量誤差にもたえる分析を可能とする
ものである。又本発明の素子は織布単独の場合に
比し血球がすべて体積濾過層に収納されるので測
定時における血球像の影響を著しく低減すること
ができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維質素材からなる体積濾過層及び該体積濾
   過層より大きい保液力を有する織布又は編布から
   なる展開層が、それらの境界面において体積濾過
   層の繊維質素材と織布又は編布の繊維とが相互に
   絡み合つて一体成型されてなることを特徴とする
   固形分含有液体試料用分析素子。 ２ 前記体積濾過層の密度が0.02〜0.1g／cm³の範
   囲にあり、前記展開層の密度が0.05〜1.0g／cm³の
   範囲にある特許請求の範囲第１項記載の固形分含
   有液体試料用分析素子。 ３ 前記一体成型が、予め調製した展開層の上に
   体積濾過層の繊維質素材の分散液を載せ、この分
   散液を展開層を濾過材として利用して濾過操作を
   行なうことにより製造したものである特許請求の
   範囲第１項記載の固形分含有液体試料用分析素
   子。 ４ 前記体積濾過層の繊維質素材の太さが0.1〜
   1.0μmで、長さが10〜4000μmの範囲にある特許
   請求の範囲第１項記載の固形分含有液体試料用分
   析素子。 ５ 前記体積濾過層の厚さと展開層の厚さを合わ
   せた厚さが100〜2000μmの範囲にある特許請求の
   範囲第１項記載の固形分含有液体試料用分析素
   子。 ６ 前記体積濾過層の繊維質素材がガラス繊維で
   ある特許請求の範囲第１項記載の固形分含有液体
   試料用分析素子。