JPS58150860A - 分析素子 - 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、一般に分析化学、特に流体中の予め定められ
え特定成分を分析する分析素子に関し、更に詳しくは、
生物学的流体試料中の特定成分を分析する為の定量分析
素子に関す′る。

従来、流体試料中の検体成分を分析する方法は多数開発
がなされてＩ九が、それらは大別して、Ｓ＊内での反応
系と固相の反応系の二種類に分けられる。

溶液系における分析反応（以下ウェット・ケミストリイ
ーと略す）は、用手法と呼ばれる全く機械を用いない分
析方法から、退部病ＩＩの臨床検査室等において多用さ
れている自動定量分析偏置まで多く知られている。

このうち特に自動定量分析装置は、血液等の分析に有用
に用いられている。

例えば、米国特許第２，７９７．１４９号に記載されえ
、連続流れ分析に基づく分析装置は、ζＯ代表的亀もの
であゐ。

これらは、流体試料、希釈剤及び分析試薬を椙会し、分
析侠置内へ移送し、分析反応及び定量一定を行うという
ものである。

しかしながら、このような連続分析偏置は、複雑かつ高
価であ勤、熟練しえ操作技術を必要とし、又、分析操作
の後には、必らず繰返し洗浄操作が乳要とされ、これを
行なうには多大竜時間と努力を浪費し、かつ、これら０
Ｉ１１１［Ｋ％必然的Ｋ１１ｌ境汚染を起こすという欠
点を有する。

一方、同相の分析反応（以下、ドライケミストリイと略
す）を用いる分析法も広範に用いられている。

例えば、米国％ｆｆ＠　３，０５０，３７３号あるいは
、同第３，０６１，５２３号等に記載の如く、濾紙の如
き吸水性担体に試薬溶液を含浸させ、乾燥して作られる
ものである。

これらは、一般に分析試験紙、又は単に試験片上に、流
体試料をＭ’Ｈするか、又は流体試料中へ試験片を浸漬
させ、試験片の色変化又は濃度変化を、肉眼判定か又は
反射濃度針により測定し、流体試料中の特定成分の濃度
レベルを決定するものである。

これらの試験片は、その取扱いが簡便でありかつ直ちに
、結果が得られるので有用であるが、その構成Ｆから、
半定ｋ又は定性分析の領域にとどまっているものである
。

前述の如き従来の分析方法に対して、操作法の簡便なド
ライケミストリイを用い、かつ＾い定量性を有するもの
として、特公昭、５３−２１６７７号に記載の加電血液
分析要素が提案されている。

これは、光透過性、液体不浸透性支持体上の一側に位置
し、流体試料中の成分と反応する少なくとも一種の試薬
を含みかつ、親水性コロイドからなる少なくとも一層の
試薬層と、該試薬層の該支持体とは反対側に位置し、流
体試料中の成分を骸試薬層へ透過させる少なくとも一層
の非繊維質多孔性媒体層とを有する、血液分析要素であ
る。

しかしながら、ゼラチンの如き親水性コロイドから成る
試薬層と組会わされ友上記皿液分析要素は、その親水性
コロイドの形成するポリマーマトリックスの中に流体試
料中の成分に浸透可能なものと不可能なものが生じると
いう欠点を有する。

即ち、水溶性かつ低分子化縫物である、グνコース、血
中尿素、尿酸、ビリルビン勢は、容島に親水性ポリマー
マトリックス内に拡散する事が可能であるが、疎水性の
高い化縫物（例えば、コレステロールニスチャ、トリグ
リ竜リド等の脂質拳）は、該マトリックス内に拡散する
事が不可能であ勺、従って、該試薬層内に存在する分析
試築と反応せず、所望の定量性を全く示さないという重
大な欠点を有する。

更には巨大分子である蛋白質もしくは酵素（例えばグシ
タミ／酸オキザロ酢酸トランスアミラーゼ、グルタミン
酸ピルビン酸トランスアミナーゼ等のもの）も、同様に
試薬層内に拡散する事が不可能であ抄、従って同様に分
析が不可能である。

更には、特開昭５５−９０９８５９号において非膨潤性
、液体不浸透性の熱安定性有機ポリマー粒子を該ポリマ
ー粒子とは異種のポリマーを接着剤として用いて接着し
た凝集三次元格子の多孔性粒状構造物が開示されている
。

ト記特許は熱安定性の低いすなわち、ガラス転移温度（
Ｔｇ）が低い接着剤ポリマーを７ｇ以上で熱軟化させ、
熱安定性有機ポリマー間を接着し相互連絡空間を有する
粒状構造物を形成するものである。従って、上記特許記
載の粒状構造物を形成するのに使用する接着剤の量が多
い場合には空隙率を減少させ、一方少なすぎる場合には
充分な接着強直が得られない丸め、規定量の上記−接着
剤を用　５− い、その全てを上記熱安定性ポリマー粒子間の所望の位
置に配置させなければならず、一定の空隙率を制御する
ことが困難である。又、接着剤の熱軟化による変形によ
って不活性ビーズを粘着納会させているだけで接着強度
が低いという欠点を有する。

又、上記特許は、その機能面において、流体試料への横
方向へ展開するものであり、試薬層への適用に際して展
開層で横方向に展開した流体試料が、更に試薬層におい
て横方向へ展開する、いわゆる二次展開を起こし、検出
感度の低下を起こすという欠点を有す。

又、疎水性の重合体から構成されている為、流体試料の
保持が着しく困難であり、従って、該層内で十分な分析
反応を完結せしめる事が不可能である。

更に、基質が展開層に含有された例が特開５３−１３１
０８９号に於て、開示されている。これらは、酵素の如
き、巨大分子を分析する為に有効な手段であると考えら
れてい友。

６− しかしながら、これらには、大きな欠点を有することが
判明した。

すなわち、特公昭５３−２１６７７号の記載によれば、
流体試料は、展開層内に保持されることなく、すみやか
に試薬層に供給される事により、均一な分配及び発色が
達成される。

一方、特開昭５３−１３１０８９号の如く、展開層中に
基質を含有した場合、上記効果を達成する事は、威試料
中の酵素との反応がほとんど期待できないという結果を
まねく。

更に反応を進行させる為には、該試料を一定時間、展開
層内に保持せしめる必要がある。

これによって、本来不望の現象、すなわちクロマト現象
等が惹起されるという欠点が見出されている。

本発明者らは、鋭意検討を重ね九結果、上記欠点を克服
する事ができた。

即ち、光透過性、液体不浸透性の支持体上に該支持体の
一側に位置し、流体試料を収納する事が可能な、少なく
とも一層の検知層と腋検知層の該支持体とは反対側に位
置し、該流体試料を腋検知層へ供給する、少なくとも一
層の展開層を有する分析素子において、該展開層と該検
知層の中間に位置し、かつ該流体試料中の予め定められ
九酵素の基質を含有する層を有する事を特徴とする分析
素子。

以Ｆに、本発明による分析素子に関し、更に詳細に説明
する。

本発明の分析素子は流体試料中に存在する高分子量蛋白
質特に酵素活性等を測定するに有用なものである。

本発明の基質含有量は実質的に横方向へ展開を行なう事
なく酵素の如き巨大分子量を有する化会物を収納するか
、あるいは展開層との界面において、該酵素の基質と接
触しうる状態にする事によね可能である。

例えば、特願昭５５−１７９６１３号、同５５−１７９
６１４号記載の粒子結合体構造層は上記目的に好ましく
用いる事が可能である。更に４Ｉ願昭５６−１５５７８
８号記載の核殻多層構造を有する粒子単位が接触部分に
おいて粘着した構造の層は、上記目的に好ましく用いる
事が可能である。更に白色顔料と実質的に水分散性の反
応性重合体から組み縫わされた繊蔽層を上記目的に適合
させる事が可能である。

上記、記載の各種層は、測定する酵素の基質を適宜含有
させる事で、該流体試料中の蚊酵素を収納し、かつ含有
した基質と反応する事が可能である。

更に別の態様として、該流体試料中の酵素と、基質が、
本発明の基質含有層と展開層の界面に沈着し、かつ該二
成分が接触する事により反応する事が可能である。

この際、上述の巨大分子を収納可能な層とは異な砂通常
の親水性コロイド物質、例えばゼラチン、酸処理ゼラチ
ン、ポリビニルアルコール等が結＆剤として任意に用い
る事が出来る。　　　　゛本発明の基質含有層の膜厚は
、目的に応じて任意に選択する事が可能であるが、例え
ば、試＃に層の２倍乃至１／１００倍、好ましくは、約
１７２倍乃至約１／１０倍とする、事が出来る。

　９　一 本発明に係る基質含有層は、５ＩＩｌする検出層及び展
開層と°有機的に流体接触°されているものである。本
発明における°有機的に流体接触°という言魚は層間が
物理的間隙を有する事なく、一体化して積層されている
状態を表わしている。即ち水の如き液体は、本発明の素
子である、孟持体上に検知層、基質含有層及び、展開層
を順次塗布してなる分析素子は膜間層内で停滞する事な
く検知層あるいは検知層及び基質含有層内に液体を収納
する事が出来る事を意味する。

本発明に係る検知層は、前述の基質含有層において、該
流体試料中の巨大分子である酵素と、基質が反応し生成
した物質管、収納し、そのｔｔあるいは更に反応を行な
い検知可能な物質に変換し、検知する為の層である。

上配検知層は、通常結合剤として、親水性コロイド物質
、例えば、ゼラチン、酸処理ゼラチン、フタに化ゼラチ
ン郷のゼラチン誘導体、カシｌキシメチルセルロース・
ナトリウム塩、ヒドロ中シエチルセＡ／ロース等のセル
ロース誘導体、ポリビ１０− 二にフルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニ＋ア
クリルアミド等が挙げられる。１％に好ましくは（ラチ
ン、酸処理ゼラチン、フタル化ゼラチン勢のゼツチ／−
導体が挙げられる。

本発明に係ゐ検知層は、上述の如く酵素と基質が反応し
九反応生成物を更に検知可能な物質にする為の試薬を含
有する事が出来る。

更に生成しえ検知可能な物質の不望の泳動を抑制する為
に媒染剤を含有する事は有効である。こヒに用いられる
媒染剤は特開昭５４−２９７００号に記載のもの、又、
写真業界で用いられている媒染剤、例えば特開＠　５４
−７４４３０号、同５４−１２４７２６号及び１ｉｉｌ
　５１Ｓ　−２２７６８号等に記載されてい高分子媒染
剤を用いる事が可能である。

本発＠に係る展開層は特公昭５３−２１６７７号に記載
され丸性能、即ち（１）一定容量の流体試料を単位面積
轟９一定容量を試薬層に均一に配布しく２）流体試料中
の分析反応を阻害する物質または要因を除去し、（３）
分光光度分析を行なう際に支持体をへて透過すゐ測定光
を反射するパックグラウンド作用を行なう機能を有する
ものであれば、任意に選択する事が出来る。従って、本
発明に係ゐ展一層は、上記３つの機能を全て行ない得る
が、まえ３つの機能を適宜分離し、各機能毎に別の層を
１１ＩＩｊｌすることも可能である。更に、３つの機能
のうち、２つの機能を有する層と、残りの他ＯＩｍ−を
有する層を組み縫わせ使用することもできる０例えば、
同上特許記載の二酸化チタン及び二酢酸セルＷ　−スか
ら成るプラッシェポリ！−と呼称される非繊維多孔質媒
体の展開層、ＩＶＩ開昭５６−２４５７・奇、特願昭５
６−１３２０３号及び特許＠　１６−６８４４６層等に
記載の繊維構造展開層が挙げられる。４ＩＫ上記繊維構
造展開層は血球部分もすみ中かに移送する事が可能な素
材として、特に有用であ勤、更に本発明の目的の一つで
ある巨大分子のｍ−移送に有力なものである。

前述の本発明の各層には、種々の添加剤をその目的に応
じて添加する事が可能である０例えば、緩衡剤、保恒剤
、界面活性剤等が挙げ為事が出来る。これらは、その目
的に従って選択する事が可能である。

本発明の分析素子に係る前記の液体不浸透性１光透過性
の支持体（以下、本発明に係る支持体と略記する。）は
前記条件、即ち液体不浸透性且つ光透過性の条件を満九
すものであれば、これを任意に選択する事が可能である
。例えば、三酢酸セにロース、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリスチレン、ポリカーボネートのような種々の
重合体材料が用いる事が出来る。又、当然の事ながら、
ガラス婢の透明な無機材料も本発明に係る支持体として
用いる事が可能でおる。この場合の上記支持体の長さは
任意であるが、好ましくは釣菌ミクロ／から２５０Ｚク
ロ／である。また、本発明に係る支持体の観察側の一側
面は、その目的に応じて任意に加工することは可能であ
る。更に試薬層を積層する側の支持体面に、場合によっ
ては光透過性の下塗り層を使用して試薬層と支持体との
接着性を改良する事が出来る。

本発明の分析素子を用いて検出可能な変化として分析結
果を得たのち、種々の検出可能な変化に１３一 対応して、反射スペクトロフォトメトリー、発光。

スペクトロフォトメトリー、もしくは反射螢光スペクト
ロフォトメトリー、又はシンチレーシッン測定等により
測定される。このようにして得られた測定値は、あらか
じめ作製しておい友検量繍に当てはめる事で、未知被検
物質の量を決゛定することができる。

以上のように構成され九本発明の分析素子は、展開層か
ら流体試料を供給し先後、試薬層での分析反応を透明支
持体側から観察することにより目的を達成できる。

本発明の分析素子に適用される流体試料の量は任意に定
めることができるが、好壕しくは約５０　ｓｌから約５
μ！であり、ｌ！に好ましくは約２０μｍから約５μノ
である。通常約１０μノの流体試料を適用するのが好ま
しい。

本発明の分析素子に用いられる分析反応は、その目的に
より任意に定めることがで龜るが、例えば、臨床化学の
分野に有用に用いられ、％に生物学的流体試料、すなわ
ち血液、リンパ液、髄液又１４− 祉尿中の成分の分析に用いる。

これらは分析試薬を適宜選択することで、ガえば、本発
明の分析素子は植々の項目について適用されるが、例え
ば、アミラーゼ、ｆ−ＧＴＰ、　　ロイシンアミノペプ
チダーゼ、グＶタミン酸ピルビン讃トツ／スアミナーゼ
、グルタミン酸オキザロ酢酸トランスアｉナーゼ、アル
カリホス７１ターゼ、酸性ホスファターゼ、コリンエス
テ２−ゼ、乳酸脱水１ｌＩｌ＃素、カレアチンホスホキ
ナーゼ、す／ゴｌｌ脱水嵩酵素、グルタミン酸脱水素酵
素、すｄ　−イ、ｌ−ヒドロ命７醋酸脱水嵩酵素、グＶ
コールー６−リ／酸、脱水素酵素、インクエン載脱水素
ｓ拳、ドーパ（ン−ｌ−）＼イドロキシラーゼ、モノア
ミ／オキシダーゼ、アルド２−ゼ等が挙げる事かで自る
。更に巨大分子量を有する化＆物思外０＠水性化縫物の
分析に適用する事も可能である。

疎水性化縫物の例としては、倒木ば、コレステロール　
コレステーロールエステル、トリグリセリド等を挙げる
事が出来る。その際基質含有層には、壷化会−に対応す
る試ｌｌ＆例えば、コレステ書−ルＯ場会、少なくとも
コレステロールオキシダーゼを含有させる事によ勤、そ
Ｏ目的を達成する事が出来る。

以下に本発明を実施例をもって、更に詳細ＫＩｌｌ明す
るが、本発明はこれらＫよって、何ら繊定畜ノ れるものではない。

実施例１ 厚膜１８Ｇ　ｔクロンの下引自済みポリエチレンテレフ
タレート支持体上に下記の層を＊＊ｉｍ布しで、分析素
子を作成し丸。

（１）検知層 脱イオン化ゼラチン　　　　　　　　１６６１／ｗｌビ
ス（ビニレスＶホニにメチ配エーテ髪）　　　０．１０
１７ｄオクチヤフエノキシボリエトキシエタノール　　
０．２８１／ｖｌ（商品名Ｔｒｉｔｏｎｘ　−１００、
Ｒｏｂｍ　＆＠＠社）から成る乾燥膜厚、加ミク■ンの
検出層（２）基質含有層 脱イオン化ゼラチン　　　　　　　　１．Ｆｉｌ／讐１
ｒ、−グレタミ船−Ｐ−ニトロアニリド　　　１鵞、８
１／ｗｌグリシルグリシｙ　　　　　　　　　　４．１
＃／ＩＩＰ塩化！グネシウ五　　　　　　　　　０．９
２１〜オクチルフエノキシポリエトキシエタノール　　
０．０５１／ｄから成りトリス緩衝剤でｐＨ８，５に調
整した乾燥膜厚約８ンクロンの基質含有層 ０）繊維構造展開層 粉末−紙（４）　　　　　　　　　　　９０．０９〜（
東洋濾紙（株）） オクチル７ヱノ中シポリエトキシエーテル　　　３．１
５９汐から成る膜厚約１６０ンクロンの繊維構造展開層
上記の如き組成で作成し九ｒ　−ＧＴＦ測定用分析素子
に、ｒ−ＧＴＰの含有の国際単位既知の橋々血清を１０
１１　展開層上に滴下し、ｇ℃で、滴下後１５秒後から
１５分間４０５ｍ５での濃度を連続的に＃Ｉ定し友増加
速度（４Ｄ　４０５　／　１ｗＬ）　Ｆｉｒ　−ＧＴＰ
の国際単位と爽好な相関を示した。

ＩＩ論例−２ 膜厚１８０ミクロンの下引き済ポリエチレンテレツタレ
ート支持体上に下記の層を順次塗布して、１７− 分析素子を作成しえ。

（１）検知層 脱イオン化ゼラチン　　　　　　　　１６．ｓｋ賃ビス
（ビニをスレホニνメチルエーテ＊）　　　　０．１Ｇ
　ｌ／ｖｌｌオクチルフェノキシポリエトキシエタノー
ル　　Ｏ，ｌＳ　Ｉ／ｗｌから成る乾燥膜要約Ｋｉｔり
四ンＯ検出層伐）基質含有層 コポリ（スチレン−グリシジをメタアクリレート重量比
１）５　：　５　）の平均粒径３１６粒子表面に脱イオ
ン化ゼラチンをコー ティングし九平均粒径５電クロンＯ 粒子　　　　　　　　　　　　　　　２・！！　Ｉ／ｄ
ｒ−グルタミル−ｒ−ニトロアニリド　　　　　１２・
３１／ｄグリジヤグリシン　　　　　　　　　４．１１
／ｗｌ塩化マグネシウム　　　　　　　　　０１１ｐ讐
オタナルツエノキシボリエト中シエタノーを　　ｏ、ｏ
ｓ＃／ｊから成抄トリ°ス緩衝剤でｐＨｍ　８．５に調
整しえ乾燥膜要約１０　ｉクロンの基質含有層 （３）繊維構造展開層 輪木濾紙（４）　　　　　　　　　　　　−０，０１１
ｄ（東洋濾紙（株）） １８− スチレン−グリシジルメタアクリレート共重合体１２．
Ｑ　１１／１（重量比９０　：　１０　） オクチルフエノキシポリエトキシエーテ＆　　　　３．
１５１／ｄから成る膜厚的１６０　ｔクロンの繊維構造
展開層上記の如き組成で、作成した７　−ＧＴＰ測定用
分析嵩子素子ｊ−ＧＴＰの含有の国際単位既知の種々血
清を１０μノ展開層上に滴下しＭ℃で、滴下後１５秒後
から１５分間４０５凰篤での濃度を連続的に測定した増
加速度（ＪＤ４０５／ｍｍ）はｒ　−ＧＴＰの国際単位
と嵐好な相関を示した。

比較例 透明な膜厚１８０建クロンン下引き済ポリエチレンテレ
フタレート支持体上に下記組成の層を順次塗布して、比
較分析素子を作成しえ。

（１）試薬層 脱イオン化ゼラチン　　　　　　　　２１．５シ賀ｒ−
グルタミル−Ｐ−ニトロアニリン　　　　１２．５　ｆ
ｉｌｄグリシルグリシン　　　　　　　　　４．１１ｖ
？塩化マグネシウム　　　　　　　　　０．９２ｊｌｚ
鴬オクチルフエノ中シポリエトキシエタノール　　　０
．３υ讐から成りトリス緩衝剤でｐＨｇ　８．５　　Ｋ
調整しえ乾燥膜厚約２８ミクロンの試薬層 偉）繊維構造展開層 粉末濾紙■ （東洋濾紙（株）　）　　　　　ｉＩＯ，ｏ　Ｉ／ｗｌ
ノ スチレンーグリシジルメタアクリレート共重会体（重量
比９０　：　１０　）　　　　　１！、０１／ｗｔオク
チルフェノ中シポリエト中ジエーテル　　　３．ｌ５Ｉ
ＡＩから成る膜厚的１６０　ｔクロンの繊維構造展開層
上記の如く作成し九比較分析素子Ｋｌｌ施例−１及び−
２と同様の操作を行ないｊ　−（）２！単位と４０５ｍ
ｍにおける濃度増加速度を調べ丸が、―確亀相関は認め
られなかっ九。

代理人　東　原　義　俵 手続補正書 昭和団年４月１１日 特許Ｊ）長官若杉和夫殿 ｌ　事件の衣示 昭和ｒ年特許願第　３２！Ｓ５７　　リ２　発明の名称 分析部子 ３　補１）ユをする昔 事件との関係　特許出願人 住　所　　東京都新宿区西新宿１ｊ目２６番２す名　称
　（１２７）小西六写真工業株式会右代表取締役用　　
本　　信　　彦 居　所　　東京都ＬＪ野市さくら町１番地小西六写頁］
−業株式会社内 ６、補正の対象 凶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光透過性、液体不浸透性の支持体と該支持体の一側に位
   置し、流体試料を収納する事が可能な少なくとも一層の
   検知層と、鋏検知層の誼支持体とは反対側に位置し、該
   流体試料を該検知層へ供給すゐ少なくとも一層の展開層
   を有する分析素子において、鎖展開層と諌検知層の中間
   に位置し、かつ該流体試料中の予め定められ九酵素の基
   質を含有する層を有することを特徴とする分析素子。