JPS60230063A - 固形分含有液体試料用分析素子 - 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】 光１日と１狗− 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置する分
析システムは既に多数知られている（米国特許第３．０
５０，３７３号等）。それらの分析方法にお０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めもしくは
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１　層にお〜１て進行させ、その反応生成物あ
るいは未反応成分などの東を分光的、蛍光的にある′Ｉ
Ｉ）は放射性同位元素を用いる方法などによって測定し
、アナライトの定」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ュ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っ
て血球類の濾過を行うものである。従って濾過層め孔径
は血球類のサイズ（７〜３０μｍ）よりも小さい１〜５
μｍ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べみこ
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５７−５３６８１には平均直径０．２〜５μ甑及
び密度０．１〜０．５ｇ／ｃ−を有する特定のガラス繊
維から構成された層によって血液から固形分を除き血漿
及び血清を分離する器呉が記載されている。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鼠を層の吸収量の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／血液（漿）分離を達成して一＼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＄１ｆ
ｔ＠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ｌ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、充分な能力ををする光遮蔽層が必要で
ある。

（？ 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（固液分離に避けることができな〜１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本発明においては
、前記のごとく表面濾過によることな４、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って固形分
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っ
て該　゛固形分を分離するのに特定の繊維質素材が有効
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肩が密着一体化して構成されている
ことを特徴とする。

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、絹などの天然有機縁ｅｔ
、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（ポリエチレンテレフタ
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〜１゜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／ｃＪ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０．１〜５μ−の太さ、約１
００〜４０００μ園の長さをもつものが本発明の目的に
有利であり、常法によって、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整される。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
っ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（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　１はまず初め
に展開層の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層性のある体積濾過層を展開層
に重ねて一体成形するの力（簡便である。

体積濾過層の厚さは要求される保液力書こよっても変わ
るが、一般的には約１００〜２０００μｍの範囲、好ま
し４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′＆よ編布としては通常当
分野にお〜＼て液体試料を均一に展開するいわゆる計厘
又は「メータリング」機能をもつものとして公知の多孔
性繊維質材料り隻ら調製されたものを挙げることができ
る。展開層番ご用ｔ）ること力Ｃで・きる織物生地（織
布）としては特開昭５５−１６４３５６、特開昭５７−
８８３５９等に開示されて−す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）糸とで織った平織物が好ましく、平織物のうち
で番よ細布生地、金１１１生地、ブロード生地、ボブリ
ン生地等ｈ（好ましく１゜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
光力（挙＋７られ、糸の形態としてはフィラメント糸、
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
ｃ１綿紡績は約４０５から約１２Ｏ８相当の範囲、又ζ
よ絹糸デニールで表して約３５０から約３００Ｄ、好ま
しくは約４５０から約１”３００相当の範囲、織物生地
の厚さは約１００μ市から約５００μｍ１好ましく（よ
約１２０μｍから約３５０μｍの範囲、織物生地の存す
る空隙率は約４０％から約９０％、好ましくζよ約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ＩＪヤスとよこ（
緯）メリヤスが好ましく１．たてメ１ノヤスとしては一
重アトラス編物生地、トリコット編生地、ダブルトリコ
ット編生地、ミラニーズ編生地、ラッシェル編生地等を
用いることができ、よごメ１）ヤスとしては平編生地、
ノ寸−ル編生地、ゴム編生地、両面編生地等を用埴るこ
とができる。編物生地を構成する糸としては綿、絹、羊
毛等の天然繊維の糸、ビスコースレーヨン、キュプラ等
の再生セｌレロース、セルロースジアセテート、七ルロ
ースト１）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７レ
アルコール（ビニロン等）、ポリアクリロニトリル、ポ
ＩＪ工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マ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ィラメント
糸、紡績糸（加捻糸）のいずれをも用いることガでき、
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４Ｏ８から約１５０８１好ま
しくは約ｅｏｓがら約１２０８相当の範囲、又は絹糸デ
ニールで表して約３５Ｄから約１３０Ｄ１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６００μｍ１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５
０％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（、後述する編２　物展開層ｏ−
ｙｔ＊−′“′工程に８け６操作（７）ｕ！すさ、裁断
時の編目はどけのなさ等の観点でトリコット編生地、ラ
ッセル編生地、ミラニーズ編生地、ダブルトリコット編
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５５−１６
４３５８、同５７−８６３５９等に記載されている。

前記の如く保液力は種々のファクターにより変ゎり、空
隙率はその−っであるから、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
Ｌ（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技術における一体
型（通常、複数の層を単に重ね合ゎせてて加圧成形する
かバインダーあるいはこれに準す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ったランダム構造を呈
する状態をい　ｌ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、必要ならふるい分は等でその 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 適宜選折しすることによりあるいは水 可溶性の溶質（例えばショ糖等）を添 加することにより所望の比重及び粘度 をもっ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 グネチックスクーラー、撹拌はね、−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− 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二種を容器に入れ
その上に織布又は編布を静かにＩｌｌして抄紙する。具
体的には濾過器（長網、丸網、抄紙用の綱、メングラン
フィルターなど）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め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
紙体を一定のスリッ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ってもよい。

１皿 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素子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。

■ガラス繊維分散物の調製：　） ガラス繊維濾紙０Ａ−１００（東洋濾紙（株）製）２ｇ
を２ＩＩ１１角に裁断し、８００１１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
ツシュＮａ１２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４７寵径の０．．２２μｍ孔径のメン
ブランフィルタ−（ミクロフィルター；富士写真フィル
ム（株）製）を備えた濾過器で分散物１０ｍ１を濾過し
た。次いでメジプランフィルターごと乾燥して秤量し、
予め秤量したメンブランフィルタ−重量との差から算出
したところ、２２ｗ／ｌ〇−監分散物であった。

■体積濾過層付線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５５−ｍ径に切り同径のメンブ
ランフィルタ−ミクロフィルター（富士写真フィルム（
株）製）の上に重ねミリボアー製フィルター濾過器（４
７−ｓ経用）に取り付け■で調製した分散物１５１（固
形分３３−ｒ）と水１００ｍ１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ィルタ−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＋−−−鵬・−ＩＪ／ニーｆ苦砺φＩ謙青工つ
Ｌ千会心小☆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）
と布く線対ポリエステル３５　：　８５）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（又）とそ
の標準偏差（σ）を算出して第１表に示した。（単位は
■ｍ）。

第１表 （ｆ±σｍ） 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
あった。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ずみやかに血漿
部分のみが布巾に展開されてゆく様子が観察された。

実施例２．゛　えた　１１立１１ ■体積濾過層付展開層の調製： 実施例】−■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８０Ｓ１布地厚さ約１５
０μｍ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）単独との比較を行った。結果を第２表に示す。

第２表 （反±σ關） 綿ブロード単独では右向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右向には血漿部分のみが
展開される様子が観察された。

■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１−〇と同様に素子（Ｃ）と布（ポリエステルブ
ロード）単独との比較を行ったところ実施例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」１Ω」Ｅ呆一 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っ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った。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（、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、濁りをもった尿試料や体液、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（ヘマトクリット値の異な
る全血液）の分析において本発明の素子を用いると、ヘ
マトクリッ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
トクリッ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。

特許出願人：富士写真フィルム株式会社代理人：弁理士
（６３３４）砂川　丘部（他１名） 以上

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絹布からなる展開層を
   一体成型し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、前記繊維質素材の繊維が前記体積濾過層と前記展開
   層との界面において織布又は編布の繊維と相互に絡み合
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   分析素子。 ３、前記体積濾過層の密度が０．０２〜０．１ｇ／ｃ＋
   ＋１の範囲にあり前記展開層の密度が０．０５〜ｌ。 Ｏｇ／ｃ市の範囲にあることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の分析素子。 ４、前記一体成型が濾過又は抄紙によるものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分析素子。 ５、前記＃ｌ維質素材の太さが０．１〜１．０μｍで、
   長さがｌＯ〜４０００μ瓢の範囲にあることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の分析素子６、前記織布
   の糸の太さが約２Ｏ５から約１５Ｏ８（綿紡績糸番手と
   して）の特許請求の範囲にあることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の分析素子。 ７、前記編布の糸の太さが約４０５から約１５０８（綿
   紡績糸番手として）の特許請求の範囲にあることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の分析素子。 ８、前記体積濾過層の厚さが１００〜２０００μ閣の範
   囲にあるこ七を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ７項のいずれかに記載の分析素子。