JPS60230064A - 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Ｊ「１月」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３，０
５０，３７３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１　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って測定し、アナ
ライトの定置を行う方法である。

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、抗原拳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かある一方、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。従って濾過層の孔径
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（
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５７−５３８６１には平均直径０．２〜５μ■及
び密度０．１〜０　、５　ｇ／ｃｊ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
。

（Ｓ占 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ｌ吐臥１腹 °の 本発明におＸ＋１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〜１う）をこれと密着一体化して構成す
る微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
成されるごとを見出した。

本発明は繊維質素材からなる体積濾過層及び非繊維質微
多孔性媒体からなる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太き（かつ両層が
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、部分ポ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６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（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。

１　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／ｃ■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ｏ、１〜５μ腸の太さ、約１
００〜４０００μ―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繊維質素材の保液力より
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、＃！維質
素材の太さあるいは、非繊維質素材の細孔の孔径等によ
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、比
較的保液力が強く、液体の展開作用に優れた特性を有す
る非繊維質多孔性素材であるメンブランフィルタ−を上
記展開層として選んだ場合体積濾過層は、密度の粗ない
わゆるかさ層性のある繊維（具体的には太く又は長い繊
維）を分散したスラリーを上記メンブラフイルターに抄
紙成形することにより容易に得ることができる。すなわ
ち、まず初めに展開層の素材を選択し次いで素材の選択
と抄紙方法により、　１展開層より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が簡便である。

その場合に特に留意すべき点は、非繊維質多孔性の展開
層部材の細、孔にアンカーリング（つきささること）し
得る、比較的短い繊維を共存せしめることである。

体積濾過層の保液力の調節方法につ〜１ては、素材の選
択で言えば、より細かい繊維質多孔性媒体を用いればよ
り密な層を形成できるし、抄紙方法で言えば、より大き
な圧力差やより液比型の大きいスラリーを使用して抄紙
を行えばより密な層が得られる。

又、抄紙後圧力をかけて成形するいわゆるカレンダーリ
ングを・行うことは、密な層を一作製する有効な方法で
ある。より保液力の小さい体積濾過層はこれと逆の方向
で素材及び方法を選択し、展開層と一体成形すればよい
。

本発明において展開層を構成する非繊維質多孔性媒体と
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
わゆる針鼠又は「メータリング」機能をもつものとして
公知の非繊維質多孔性材料を挙げることができる。その
ような非繊維質多孔性素材の典型的なものとしてはポリ
カーボネート、ポリアミド、セルロースエステル、等の
ポリマーから公知の方法で得られるブラッシメポリマー
がある。プラッシュポリマーとしては「ミクロフィルタ
ー」　（商品名、富士写真フィルム製）、「ミリボアー
」　（商品名、ミリポア・コーボレーシｅン製）、「メ
トリセル」　（商品名、ゲルマン−インストルメント社
製）として市販されているもの等が適当である。非繊維
質多孔性媒体については特開昭４９−５３８８８、米国
特許３，９９２．１５８号等に詳説されている。

前記の如と（保液力は種々のファ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
目安として約８５％以上（好ましくは９５％以上）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わせて加圧成形するか
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体積濾過層を構成する
繊維質素材の繊維が展開層の細孔内壁につきささりアン
カーリング構造を呈する状態をいう。この三次元的アン
カーリング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。ふるい分けで短繊維 を取り除いた場合には、一定量のアン カーリング用の短繊維を加える必要が ある。ここにいう短繊維とはアンカー リングのためであるから、非繊維質多 孔性媒体の孔径によりその長さあるい は太さが異なるが、通常約１５０メソ シユ（タイラー規格）のふるいを通過 する繊維であり、このような短繊維を 使用する。

（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（例えばシー糖等）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、ヒーターのよう 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）一方展開層用非繊維質多孔性素材は、前述の素材
のなかから、所望の保液力に応じて選択□ する。

（３）体積濾過層付展開層の調製は、（２）で選んだ非
繊維質多孔性素材上で、（１）で調製したスラリーを濾
過抄紙することにより容易に調製できる。即ち、非繊維
質多孔性素材を適当な濾過器（例えば長網、丸網、抄紙
用の綱、フィルター濾過＠）上に濾材のかわりに設置し
、上記スラリーを吸引濾過し、分散媒を除く。この抄紙
過程でスラリー中の繊維の一部が展開層の界面で細孔に
つきささった状態を取り、いわゆるアンカーリング構造
を形成し強固な界面接合状態を形成する。

（４）次いでこの抄紙体を一定のクリアランスを仔する
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シ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（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服 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佇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＋１１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。

素子のなが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）Ｉ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＃ｉＩ維分散物の調製ニ ガラス繊維濾紙ＧＡ−１００（東洋濾紙（株）製１　）
２ｇを２關角に裁断する。裁断濾紙をメノウ製乳鉢に入
れ水で湿した状態でたたきほぐす。８００ｍ１の水を加
え、エースホモジナイザーＡＭ−１１型（（株）日本精
機製作所′ｔＪ’１でＡｌ１６六せた。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
維のかたまりを除去し、ガラス繊維分散物とした。分散
物中のガラス繊維固形分量は、２３ｍｇ／１０ｍ１分散
液であった。固形分量は４７關径の０．２２μｍ孔径の
ミクロフィルター（富士写真フィルム（株）製）を備え
たミリボアー製濾過器で分散物１０ｍ１を濾過後フィル
ターごと乾燥させて秤量、予め秤量しておいたフィルタ
ー重量をさしひいて算出した。

■　体積濾過層付展開層の調製： 孔径０．８μｍのミクロフィルターＦＭ−８０（富士写
真フィルム（株））をミリポアー製フィルター濾過器（
４７寵径用）にセットし、■で１１１ｔｌｌしたガラス
繊維分散物１０ｍ１と水１’００ｍ１とを混合した液を
濾過器に移して濾過抄紙した。次いでミクロフィルター
ごと３５０μｍのクリアランスを有する２枚のテフロン
コート処理したガラス平板ではさみつけ、余分の水分を
絞り出して厚さを一定にした。

□ 次いでドライアイス上で凍結させ、ガラス板をとりのぞ
いてから凍結乾燥した。　このようにして体積濾過層付
展開層［素子（Ａ）］を得た。

■　血液（全血液）の展開性能評価： ■で調製した体積濾過層の効果を調べるために素子（Ａ
）と、ミクロフィルター（ＦＭ−８０）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
分経過後ミクロフィルター部上に展開した円形部分の直
径を測定した。各々につき１０検体の測定を実施し、直
径の平均値（マ）とその標準偏差（σ）を算出して第１
表に示した（単位は翻）。

第１表 （ｒ±σｍ） なお、ミクロフィルター単独のものは、５分後でも血液
の一部のみが吸引されただけで、大部分は表面に残留し
た状態であった。しかも血球が全面に展開していた。こ
れに対し本発明の素子（Ａ）では、血球は約１分後に体
積濾過層中へ収納され血漿のみがすみやかに展開されて
いく様子が観察された。又体積濾過層を別に調製し、単
にミクロフィルターと圧着して得られた素子においては
、濾過層からミクロフィルターへの移行が不規則であり
、バラツキがはなはだしく使用にたえなかった。

発」１９」［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
りを生しることがなく、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、固形付置の異なる全血液（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。

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Ｆ

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非繊維質多孔性媒体からなる展
   開層を一体成型してなることを特徴とする円形分含有液
   体試料用分析素子。 ２、前記繊維質素材の繊維が前記展開層の細孔内壁にア
   ンカーリングし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、前記非繊維質多孔性媒体がプラッシュポリマーであ
   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。 ４、前記体積濾過層の密度が０．０２〜０．１ｇ／ｅ１
   １３の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第３項に記載の分析素子。 ５、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項記戦の分析素子。 ６、前記繊維質素材の太さが０．１〜１．０μｍで、長
   さが１０〜４０００μ■の範囲にあることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の分析素子。 ７、前記体積濾過層の厚さが１００〜２０００μ−の範
   囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項のいずれかに記載の分析素子。