JPH06506144A

JPH06506144A - 分析装置

Info

Publication number: JPH06506144A
Application number: JP4506950A
Authority: JP
Inventors: ウィルソン，ロバート
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1994-07-14
Also published as: GB2254436A; GB2254436B; WO1992017778A1; IE921071A1; GB9107193D0; GB9207169D0; EP0578669A1

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】分析装置〔前景技術〕実験室外で使用するための分析装置は非常に一般的となってきており、と同時にその種類も増加している。特に医学に関したそのような装置において正にそうであるが、それに限られるわけではない。

これらの装置は好適には自己完備した形であり、典型的には例えば尿または血液のような体液試料を加えることのみを必要としている。しかしながら、これらの装置のほとんどは分析結果を解釈するために利用者に関しである能力を必要とさせる定量的または半定量的な形である。利用者は普通この最終目的に対しては熟練しておらず、実際しばしばしろうとであるので、装置が利用者に依存する性質を持っていると満足すべき結果を得ることができない。

定量的な形の装置が好まれるという傾向がみられるという状況になってきており、本発明もそのような装置に関している。

本発明は特に使い捨て分析反応器とそれと協同して働く再利用可能な機器とを含む二つの部分から成る定置装置に関する。具体的には本発明は反応器が少くとも一つの固定化された試薬を持ち、付随する機器と連結可能な電極部分とがみ合う毛細管物質の本体を含む二つの部分から成る装置に関する。使用の際、分析する試料および試薬または試薬類を流動させる液体が毛細管本体に加えられ、生じる反応が試料に依存した様式で電極部分に影響を及ぼし、機器から相当する定量的な出力を与える。そのような装置および使用はいくつかの利点を与えるが、提案されている限りにおいてはまた毛細管本体に付随するいくつかの欠点も持っている。

毛細管本体は緻密であるにもかかわらず、著しく異なった試薬濃度の領域を作り出すような望ましくない様式で試薬が移動するかもしれないことがこれらの欠点の一つである。別の欠点はもし移動溶液が流体貯水槽内へ本体を浸すことにより供給された場合（その簡便性のため魅力的である）、試薬が本体から貯水槽内へ浸出して、所望の反応を減じてしまうことである。さらなる欠点は、本体の液体含有物が例えば浸すことにより起こる本体の動きにより悪影響を生し得ることである。

〔発明の開示〕

本発明の目的はこれらの欠点を減することであり、このため、本発明は協同して働く機器と使用して定量的分析装置を形成する使い捨ての反応器を提供し、この反応器は毛細管物質の本体、毛細管本体を収容し、本体へ液体を供給する一つの開口部を持つ液体不浸透性の囲い（囲い内に少くとも一つの試薬が固定化されている）、および囲いを突き抜けた電極部分（を種部分の一方の部分は囲い内へ伸びて毛細管本体と出合っており、他の部分は囲いの開口部から遠く離れて、付随する機器との連結のため囲いの外側へ伸びている）から成っている。

試薬は毛細管本体中への注入または他の取り込みにより、および／または囲いの内部への沈積または他の取り込みにより囲いの中へ固定化できる。

好適には囲いおよび収容された毛細管本体は囲いの一方の末端の開口部で引延ばされた形であり、電極部分が反対の末端を通り抜けている。そのような形は好適には囲いのための細長い基部が含まれており、電極部分は基部の一側面に沿って縦に伸びており、細長い形の毛細管本体は基部上並びに電極の一つの末端部上に位置しく他の末端にはない）、および囲いは本体上を横方向に拡がって覆い基部と連結されているが、電極部分の他の末端は露出されたままに残されている。

電極部分はその長さの大部分を電気的絶縁物質の層により直接被覆できるが、毛細管本体および付随する機器と機能的に接続するため各々その末端が露出されている。

本発明の上述およびその他の態様は付随する図面の以下のさらなる説明（実施例として与えられる）により明らかにされるであろう、ここで：〜図１は本発明に従った反応器の一つの形を付随する機器とともに分解部品配列図として図解して例示している。

図２は図１の反応器の特定の実施態様で遂行された分析アッセイの一つの形で得られた結果を示しており、図３はアッセイの別の形に含まれる反応を示しており、図４は別の反応器の具体例による図３のアッセイに対して得られた結果を示しており、および図５および６はさらなる別のアッセイおよびさらなる反応器具体例による結果を各々示している。

反応器１０は液体不浸透性で電気絶縁性の物質から作製された細長い形の基部１１を持っている。電極部分は２つの相互に間隔をおいた平行な電極１２がら成っており、基部の一つの面上に縦に装着されており、その長さの中間部は別の不浸透性絶縁物質の層１３で被覆されており、その末端は露出された電極が残っている０毛細管物質の本体１４は順に、一つの末端で露出された電極を覆うように位置している。本体１４はそれ自身本体を横に一周して基部と連結させ、一方本体の末端を層１３から離れて露出させたまま残す、不浸透性絶縁物質の層１５でさらに被覆されている。最後に、少なくとも一つの試薬１６が本体で覆われる基部の一部に堆積されている。

本発明の初期の開発の間に作製されたこの反応器形のいくつかの異なった実施Ｉ！様において、基部はポリビニルクロリド（ｐｖｃ）で作られていた。電極はスクリーンコーティングが適用さ娠一つ（作用電極）は炭素であり、他（参照電極または対極）は表面が塩化銀で被覆するように処理された銀であった０毛細管は０．５−の厚さのＰＶＡ発泡体（グレード　Ｐ　Ｐ　Ｏ／　８００　；　Ｐｒｏｓｔｈｅｘ　Ｌｔｄ、　。

５ｕｒｖｅｙ＋　Ｅｎｇｌａｎｄ）から作られた０層１３および１５は各々接着電気絶縁（ｐｖｃ）テープおよびポリメチルメタクリレート（Ｐｅｒｓｐｅｘ）から作られた。試薬組成は各々の異なった分析の目的のための実施１１！ｉ様間で異なっていた。

機器２０は反応器との協同作用に適合した任意の適した形でありうる。明らかに、それは反応器の露出電極部分との相互の接続または他の協同作業のためのソケット２１または他の接続器を持っているであろう、典型的には機器は分析反応の影響により反応電極間に生しる代表的な電位差に応答して、その差または生じる電流の流れを定量的出力として視覚的ディスプレイ２２に指示できる電気的構成要素を含んでいる。加えて、他の構成要素は、温度補償、異なった分析型の反応器に含まれている異なったコード化に対応した動作モードのレンジ間のスイッチおよび他の存用な機能を果たすことができる。

分析的に重要な三つの異なったアッセイに使用される本発明の実施態様をより特定的に詳細に説明すると、使用された材料は以下のものである：　−５ｉｇｍａ　Ｃｈ−ｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ、　Ｐｏｏｌｅ、　Ｄｏｒｓｅｔ、　Ｅｎｇｌａｎｄ　からのアルコール（ＥＣ　１．１．１．１．）　、ジアホラーゼ（ＥＣ　１．８．１．４）タイプｔｌ−Ｌ，グルコースオキシダーゼ（ＥＣ　１．１．３．４）タイプｘ１グルコースー６ーリン酸デヒドロゲナーゼ（ＥＣ　１．１．１．４９）タイプ■、ヘキソキナーゼ（ＥＣ　２．７．１．１）タイプ■、アデノシン三リン酸にカリウム塩）、β−ニコチンアミド　アデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）ナトリウム塩およびβ−ニコチンアミド　アデニンジヌクレオチド　リン酸　（ＮＡＤＰ）ナトリウム塩ｍ　Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ　ＭａｎｎｈｅｉｓＵＫ，　Ｌｅｗｅｓ＋　Ｅａｓｔ　Ｓｕｓｓｅｘｔ　Ｅｎｇｌａｎｄ　からのジアホラーゼ（ＥＣ　１．８．１．４）タイプ■．＾ｌｄｒｉｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．＋　Ｇｉｌｌｉｎｇｈａｍ，　Ｄｏｒｓｅｔ＋　Ｅｎｇｌａｎｄからの硝酸アルミニウム９水塩（９９．９９９９％）、塩化マグネシウム６水塩（９９．９９５％）および１．１’−ジメチル−フェロセン、　ＢＤＨ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．　Ｐｏｏｌｅ。

Ｄｏｒｓｅｔ．　Ｅｎｇｌａｎｄからのイミダゾール（特級）、　Ｆｌｕｌａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｌｔｄ．＋　Ｇｌｏ−ｓｓｏｐ，　Ｄｅｒｂｙｓｈｉｒｅ，　Ｅｎｇｌａｎｄ　からのポリビニルピロリドン（平均分子量　１０ｋｄａＬポリビニルピロリドンの１：ｌ溶液は重量で１部のポリビニルピロリドンを重量で１部の緩衝液溶液に添加し、滑らかなペーストが形成されるまで混合することにより調製された。

アッセイ１．本アッセイはグルコースに対して実施された．反応器の炭素作用電極を１，１′−ジメチル−フェロセンの液につけ、その上に酵素グルコースオキシダーゼを固定化した．グルコース溶液はリン酸緩衝化塩溶液中で作製され、− 夜装置した．グルコース溶液の表面と反応器の開口部を接触させることによりアッセイが実施された．このことにより溶液を毛細管本体にしみ込ませ、電極と接触させることになり、はとんど瞬時に応答を生じる。この応答は反応器の電位差の形であり、相当する電圧の２分間の総和をとる４７００μＦコンデンサーの形で機器へ伝えられた，この時間の終了時に、コンデンサーの電圧がマルチメーターを用いて決定された．この値を試料溶液中のグルコース濃度に対してプロットすると図２に示された結果を与えた。

上記の実施ａｍは血液などの生理的液体中のグルコースおよびその他の決定の実施に有用であろう．この目的のためには反応器の囲いの毛細管本体および開口部の間に図１の１７で示したようなフィルターを挿入することが適しているであろう．このフィルターは入ってくる試料から赤血球細胞のような望ましくない物質を除去するのに有効である．このような実施態様では血液または他の試料で有用なランスまたは他の道具を有効に組込んでもよい．Ｒ似の考え方がある種の食品のような分析のための他の材料にも応用できる．これらは（例えばジャム）しばしば粘稠であり通常の分析技術で調べることができない．しかしながら、反応器内へフィルターを入れることにより、自由に流動する成分を選択的に分離し、アッセイを実施することが可能である。

アッセイ２．このアッセイはエタノールに対して実施された．ここでは可溶性補酵素（ＮＡＤ）を含む分析反応の例が説明される．この目的のためには、実施態様の反応器は反応器基部上の１：１ポリビニルピロリドン（０．２Ｍビロリン酸緩衝液，ｐＨ９．０で作製）中に固定化された酵素アルコールデヒドロゲナーゼ（１０＊　ｔ’）およびジアホラーゼ（２ｇ　ｔ’）、補酵素ＮＡＤ（１０■ｄ −１　）および電子受容体カリウム　フェリサイアナイド（４０■　、ｄ−１）を含んでいる．エタノールの水溶液が反応器内へ引き込まれた時、試薬が溶解された。

フェリサイアナイドは図３に示したごとくフェロサイアナイドに還元される．この反応が作用電極で電気化学的に検出された．再び、分析反応から生じる電圧はコンデンサーの充電に使用され、２分後のコンデンサーの電圧がエタノールの濃度に対してプロットされ、得られた作用特性が図４に示されている。

アッセイ３．このアッセイはアルミニウムに対して実施され、ここでは酵素阻害を含む分析反応の例として説明されている．この目的のためには実施態様の反応器は反応器基部上のｔｉｔポリビニルピロリドン（１．２５Ｍ　イミダゾール緩衝液、ｐＨ６．９、１ｍＭ塩化マグネシウム含有、で作製）中に固定化された酵素へキソキナーゼ（４０尾　ｄ−１）、ジアホラーゼ（２■，ｄ−’）およびグルコース−６−リン酸デヒドロゲナーゼ（２　０ｔｔｌ，　Ｗｌ″’）および補酵素ＮＡＤＰ（１０■　−一１）を含んでいる．また、囲いの内側の面の１＝１ポリビニルピロリドン（１ｍＭ塩化マグネシウムを含む１．２５Ｍイミダゾール緩衝液、Ｐ　Ｈ　６．　９で作製）中に基質アデノシン三リン酸（１５■　１１１−１）およびグルコース（５０■　ｄ−１）および電子受容体フェリサイアナイド（８０■　ｄ　−　１　）が固定されている．そのような反応器に硝酸アルミニウムの酸性水溶液（硝酸アルミニウムを１０ｍＭ硝酸に溶解することにより作製）が導入された場合、試薬が溶解し、図５に示したようにフェリサイアナイドはフェロサイアナイドに還元される．反応は５分間進行させた．フェロサイアナイドはコンデンサーの充電にあてられている発生した電圧で電気化学的に検出した．１分間に積算されたコンデンサー電圧をアルミニウムの濃度に対してプロットすると図６に示したような特性を与えた。

本発明を例示された反応器形およびそのアッセイに特異的な実施１！様について特別に説明してきたが、より広い尋人的説明内でかなり変形できることは明らかである。

例えば、反応器は個々のおよび／または適切であれば、各々の分析反応に対する合成された定量的結果を与える付随する機器とともに、同一の試料に含まれる一連の反応に適応させることができる．この目的のためには、反応器基部は、毛細管本体内へ液体が引き込まれるにつれて連続的に試薬が流動性となるように基部に沿って順次に配列されたアッセイにおいての各々横方向のバンドとして適当な試薬を備えることができる．もしくは、またはさらに、特許出１１ＷＯ９０／１１５１９に提案されているように、共通の部位へ導かれる複数の毛細管本体チャンネルが提供できる。

別の実施態様においては、代わりの反応器形は圧縮されたまたはさもなくば液体が膨張できる毛細管本体を含んでいる。そのような本体は液体を加えることにより活用化された場合に膨張でき、付随する電極に対して液体の薄い膜をトラップする．またそのような膨張は外側への浸出を防止（または少くとも減少させる）するため開口部に隣接する囲いの閉鎖に使用することができる．同様に、囲いの反対の末端を閉じることも可能である（もし、すでに閉ざされていないなら）。

ＦＩＧ、　３＋ＶｅＦＩＧ、　５手続補正書１、事件の表示ＰＣＴ／ＧＢ９２１００５７６平成４年特許願第５０６９５０号２、発明の名称分析装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所氏　名　ウィルソン、ロバート４、代理人住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区国際調ｉｍ告　ロｒ丁ノーロ。５１Ｍζフ直、　＋＋−−ＰＣＴ／ＧＢ　９２１００５７６

Claims

【特許請求の範囲】１．協同的に働く機器と一緒になって定量的分析装置を形成する使い捨ての反応器、ここで反応器は毛細管物質の本体、毛細管本体を収容し、本体への液体の供給のための一つの開口部を持つ液体不浸透性囲い（少くとも一つの試薬が囲いの中に固定化されている）、および囲いを通り抜けた電極部分（電極部分の一方の部分は囲い内へ伸びて毛細管本体と出会っており、他の部分は囲いの開口部から遠く離れて付随する機器との連結のため囲いの外側へ伸びている）から成っている。２．前記囲いおよび毛細管本体が囲いの一つの末端の前記開口部で各々引延ばされた形であり、前記電極部分が反対の末端を通り抜けている請求項１に記載の反応器。３．前記囲いのための細長い基部を含む請求項２に記載の反応器、ここで前記電極部分は前記基部の一つの側面に沿って、縦に伸びており、前記毛細管本体もまた細長い形であり、前記基部並びに前記電極部分の一つの末端部分（他方にはない）に位置し、および前記囲いは前記本体上を横方向に拡がって覆い前記基部と連結されているが、前記電極部分の他の末端部分は露出されたまま残されている。４．前記電極部分が前記基部に沿って平行した様式で相互に間隔を取って伸びた２つの電極からなる請求項３に記載の反応器。５．前記電極部分が前記本体および機器と動作可能なように接続されるためのその末端を残して電気的絶縁物質の層で直接被覆されている請求項３または４に記載の反応器。６．前記囲い中の前記毛細管本体および前記開口部の間にフィルターが位置している前記の任意の項のいずれかに記載の反応器。７，試薬が前記囲い内で前記毛細管本体中に注入により固定化されている前記の任意の項のいずれかに記載の反応器。８．試薬が前記囲い内でその内部に堆積により固定化されている前記の任意の項のいずれかに記載の反応器。