JPS61130859A - ポ−タブルアナライザ− - Google Patents

ポ−タブルアナライザ−

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JPS61130859A
JPS61130859A JP60122364A JP12236485A JPS61130859A JP S61130859 A JPS61130859 A JP S61130859A JP 60122364 A JP60122364 A JP 60122364A JP 12236485 A JP12236485 A JP 12236485A JP S61130859 A JPS61130859 A JP S61130859A
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JP
Japan
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test element
analyzer
holder
signal
optical system
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Application number
JP60122364A
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English (en)
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進一 岸本
健一 岩瀬
三木 俊夫
貞治 田中
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SHINTETSUKUSU DIAGNOSTIC Ltd P
SHINTETSUKUSU DIAGNOSTIC Ltd PAATONAASHITSUPU
Original Assignee
SHINTETSUKUSU DIAGNOSTIC Ltd P
SHINTETSUKUSU DIAGNOSTIC Ltd PAATONAASHITSUPU
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Filing date
Publication date
Application filed by SHINTETSUKUSU DIAGNOSTIC Ltd P, SHINTETSUKUSU DIAGNOSTIC Ltd PAATONAASHITSUPU filed Critical SHINTETSUKUSU DIAGNOSTIC Ltd P
Publication of JPS61130859A publication Critical patent/JPS61130859A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
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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】 [発明の背景] (発明分野) 固相試薬は、取扱いが容易であり、光学分析ンステムに
導入して定量分析を行なうことかできる。
種々の新規測定原理および新規反応剤の開発により、疾
病の発現、処置コースの効果、lff傷状態の変化等の
確認のような臨床試験の分野で、固相試薬に広い用途が
ひらけた。固相試薬は、一般に試薬(反応剤)を含浸さ
せた濾紙(試験紙)の形態または試薬と高分子量のポリ
マー性物質の混合物で作られたフィルムの形態をとる。
固相試薬は一般に、ストリップまたはスライドに剛性結
合して分析具を形成する。
複数の試験液および複数の固相試薬を一操作で効果的に
分析し得ろアナライザーは、比較的大きな寸法を有する
。小形のポータプルアナライザーは、一般に一時に1項
目しか測定できない。このようなポータプルアナライザ
ーが、しばしば血液内グルコース、BUN等の重要デー
タの測定に用いられる。これらのポータプルアナライザ
ーは、病院、臨床試験室等で広く用いられている。
血液内グルコースまたはBUNについて信頼できろ測定
値を得ろためには、全く同一の成分を低および高濃度で
測定するか、または試験液の特定成分のような単一項目
を連続測定することにより複数の要素を測定することが
、現在必要である。
これらの特定成分は、免疫化学反応を用いた固相試薬を
使用して反応素子と参照素子を測定することにより定量
される。従来のポータプルアナライザーは、このような
方法に必要な測定を一操作で行なうことができなかった
複数の測定操作を行なうためには、連続的測定装置の測
光ユニットに複数の試験素子(lestelement
)を供給するドライブ機構を付設するか、または複数の
異なる光学系を使用する必要かある。
後者の場合には、光学系に多数の部品か存するため、装
置の全寸法および機器の価格が増加する。
さらに、部品間の特性不一致により、測定精度か減少す
る。他方、ドライブ手段にはモーターを必要とするので
、上記機能を実施できる機器は重量が大きくなる。この
ような機器は比較寸法が大きいので運搬か容易でない。
またこれらは、モーターに供給ずろために比較的大量の
電力を泊費ずろ。
さらに、電力源として電池を用いると、このような装置
は長期間の連続作動かできない。
従来の小形アナライザーを用いて必要な機能を行なうに
は、測定を反復する必要がある。さらに、測定に時間が
かかる。その上に、反応の開始から測定時までの時間の
変化により、正確な測定値を得ることができない。した
がって、従来のポータプルアナライザーは、数種の試験
素子を有する分析具と共に用いることができない。
(先行技術) 選択液体の分析用化学アナライザーが、米国特許第41
52390号に記載されている。アナライザー装置およ
びアナライト(analyte、分析質)検出方法か、
米国特許第4303611号に記載されている。顕微鏡
用クロススライドテーブルが、米国特許第304435
4号に記載されている。
測光計器組立用キュベツトアセンブリおよびそれと共に
用いる分析装置が、米国特許第3718439号に記載
されている。ディジタル・グルコース・アナライザーが
米国特許第3920969号に記載されている。生化学
分析装置が米国特許第4055395号に記載されてい
る。選択液体の化学分析実施方法および装置が米国特許
第4257862号に記載されている。貯蔵室用負荷お
よび除負荷手段並びにi’7Mのドライブ手段を特徴と
するアナライザーが、米国特許第4424191号に記
載されている。試験液体中の化学成分の半自動分析用試
験ノステムが、米国特許第3907503号に記載され
ている。
マイルズラボラトリーズ・インコーホレイテッドのエー
ムズ部門が、クリニテク(C1initek)  10
の商標で尿分析装置を市販し、セラライザー(S er
alyzer)の商標で反射率光度計を市販している。
[発明の要約] この発明のアナライザーは、光源、検出器、お    
       1よび光学系を作動させ試験素子に応答
してシグナルを発生する1種以上の手段、試験素子を第
1位置から上記光学系の作用状態開始点に相当する第2
位置へ手動する手段、上記第2位置から上記第1位置へ
の試験素子の移動を制御するために上記移動手段を上記
第1位置へ偏寄させる手段、上記シグナルを処理ずろた
めに上記光学系と協同ずろ手段、および上記処理したシ
グナルをディスプレイずろために上記シグナル処理手段
と協同する手段の組合わせを含む乙のである。この発明
のアナライザーは、特に、固相試薬を用いて、アナライ
トを含む疑のある試料中のアナライト辺を定量するのに
適する。
(図面の説明) 第1図は、この発明のアナライザーの外観斜視図である
第2図は、第1図のアナライザーの分析具におけろホル
ダー駆動機構を示す斜視図である。
第3図は、光学系を備えた第1図の装置の縦断面図であ
る。
第4図は、この発明の装置のシグナル処理を示すブロッ
ク図である。
第5図は、2種の試験素子を含む分析具の正面斜視図で
ある。
第6図は、2種の試験素子およびアナライザーの参照素
子からのシグナル反応モードを示すグラフである。
第73および7b図は、3種の試験素子を含む分析具の
分析・をするこの発明の装置の配置を示す図である。
第8図は、3種の試験素子を含む分析具の正面斜視図で
ある。
(実施態様) この発明のアナライザーは、従来のらのに較べて数々の
利点をもたらす。利点の中には、必要な電力の減少、構
造の簡素化、軽量、使用の容易性等が含まれる。この発
明の利点は、主として、試験素子を第1位置から光学系
の作用状態開始点に相当する第2位置へ手動する手段、
および第2位置から第1位置への試験素子の移動を制御
するために移動手段を第1位置へ偏寄させろ手段の使用
により得られろ。
この発明のアナライザーを図面に基づいて詳細に説明す
ると次の通りである。
第1図において、アナライザー10は、ハウジング12
を含み、これは例えばプラスチック等のような適当な軽
量H料で作られている。アナライザー10は、さらに光
源I4、検出器I6、および光学系を作動さU°試験素
子に応答してシグナルを発生する手段、例えばマイクロ
スイッチ18を、1種以上(1個以上)含んでいる。光
源14は、発光ダイオードのような常用光源であり、単
色である。単色光は、先ファイバープローブを備えまた
は備えないフィルター付タングステン光源、フィルター
付キセノンストロボ光源等により供給される。光学系は
、さらに反射光を高感度で効果的に集光する積分球20
を含む。
第4図において、検出器16は増幅器22につながれ、
これはさらにアナログ/ディジタル(A/D)変換器2
4につながれている。検出器16は、22および24を
介して処理ユニット26に連通し、これは、例えば光学
系からの電気信号を゛ 受け、(2)測定を同期化し、
(3)電気信号の量および記憶した対照データから測定
値を計算するマイクロコンピュータ−を含むことができ
る。光学系は、例えばバッテリー28または交流(A/
C)電源により給電することができる。バッテリーは、
自動充電式電池でも、A/C電源で充電される電池で乙
よい。測定系は、Δ/Cスイソヂ27により作動させる
ことかできる。
アナライザーlOは、さらに分析具31を第1位置から
光学系の作用状態開始点に相当する第2位置へ手動する
手段を含む。この手段は、ホルダーガイド38内を動く
スライダー36を備えたホルダー34を含む。ホルダー
34は、また、光学系の上部に位置するホルダーベース
40を含む。
ホルダーは、さらに、分析具31を支持するへ一ス42
、およびホルダー34内のベース42に分析具31を閉
じ込めているカバー44を含む。カバー44の下側が分
析具31に直接接触しない場         1合、
パッド47をカバー44の下側に当接して下側を分析具
31に密着させることができる。
スライダー36は、好ましくは直角四辺形(または長方
形)の開口37を有し、その内壁は壁47および49を
含んでいる。開口37の寸法は、このアナライザーの光
学系を適宜作動および非作動化し、試験素子とアナライ
ザー参照素子の連続的な読みを可能にするものでなけれ
ばならない。
ホルダー34は、また、孔39.41および43を有し
、これらは試験素子およびアナライザー参照素子の照射
を可能にすると共に、発生したシグナルの検出を可能に
する。孔は、一つの素子の照射とそれによるシグナルの
検出を可能にすると共に、その時点における残りの素子
の照射を避けるに充分な寸法を存する。
さらに、ホルダー34は、第2位置から第1位置への試
験素子の移動を制御すれために移動手段を第1位置へ偏
寄させる手段を備えている。第3図に示すように、この
手段は例えばスプリング46の形をとることができる。
スプリング46は、この発明における偏寄手段の型を単
に例示するものである。第3図に示す実施態様では、伸
長したスプリング46の変形エネルギーが、第2位置か
ら第1位置へ36を制御下に動かせるエネルギー源とな
っている。しかし、圧縮したスプリングの変形エネルギ
ーをこの目的に使うことらできる。さらに、ゴムバンド
または他の弾性材料も、この発明に用いることができる
。同じ目的を、気体または油が密閉シリンダーに充填さ
れ、気体“文ノ°二は液体の圧縮エネルギーによりスプ
リング定数が得られるが、ガススプリングのような弾性
機構によってC)達成することができる。スプリングの
数および結合位置は、アナライザーの個々の形状により
異なる。弾性材料を用いる場合、ホルダー34は急速復
帰ストローク後に反動し、停止しない。この復帰を停止
させるためにストッパーを用いることかでき、また、シ
ョックを吸収するためにダンパーを用いることができる
。このダンパーは、スプリング46の作用によるホルダ
ー34の急速な復帰運動を停止させ、第2位置から第1
位置への36の復帰を制御するのに役立つ。
アナライザーIOは、さらに、シグナルを処理するため
に光学系と協同する手段を含む。上記のように、この手
段は変換器24につながる増幅器22を含み、変換器は
中央処理ユニット26につながっている。中央処理ユニ
ットは、また電力点滅スイッチ50およびデータコント
ロールスイソチ52を含む操作ユニット48にもつなが
っている。
アナライザーは、さらに、処理シグナルをディスプレイ
(表示)するための、シグナル処理手段と協同する手段
を含む。第1および4図において、ディスプレイユニッ
ト54がアナライザーの正面に表わされている。ディス
プレイユニット54は中央処理ユニット26につながっ
ている。
分析具31は、111以上のアッセイ試験素子33aお
よびll1以上の参照試験素子33bを有する支持体3
2を含む。試験素子33aおよび33bは、支持体32
上で、それぞれ測定孔39および41と一致するように
互いに離隔している。33 。
aと3.3b間のスペースは、はぼ孔43に対応してア
ナライザー参照素子35の照射を可能にすると共にアナ
ライザーの演算のためのシグナル検出を可能にする。好
ましい実施態様では、試験素子はアナライトを含む疑の
ある試料中のアナライト量に関係してシグナルを発生す
る試薬を含む。さらに詳細には、試験素子は免疫化学反
応試薬を含む。このような試験素子の例は、米国特許出
願第37/1899号(1982年5月41」出願)と
その対応ヨーロッパ出願第83302482.1および
特願昭58−76337号(特開昭58−206966
号)に見られるので、ここに引用して説明の一部とする
アッセイ試験素子は、少なくとも1種の特異的結合対(
rsbpJの一員のコンジュゲート、およびアッセイ試
験素子または測定表面にアッセイ媒質中のアナライト量
に関係した量のシグナル発生化合物を供給する標識を含
む。検量面に結合するsbpの一員が測定面に結合する
sbpの一員と異なる場合、検量面は、標識にコンジュ
ゲートしたsbpの一員が関係する少なくとも1つのリ
ガンド          “・レセプター結合の結果
としてシグナル発生化合物からのシグナルレベルを供給
する。検量面のシグナル対測定面のシグナルの比は、非
特異的因子と実質的に関係なく、アナライトを含む疑の
ある試料中のアナライト量に関係する。したがって、ア
ッセイ試験素子および参照試験素子は検量アッセイ法に
利用できる。
上記の方法は、各個の試験実施中におけるアッセイ系の
同時測定を可能にする。2種の表面での検出可能なシグ
ナルの発生に関係するシグナル発生系は、検出可能なシ
グナルの観測値に影響を与える多数の同一条件を必要と
する。すなわち、条件、試料中の内在物質等の変動に基
づく検出可能なシグナル発生の変動は、検出可能なシグ
ナル値に共通の影響を及ぼす。検量面上のシグナル水準
は、測定面上のシグナル水準を評価するための標準とし
て役立つ。
公知方法の中には、測定面のものと異なるsbpの一員
を検量面に用いるものがある。検量面上のsbpの一員
は、触媒・sbp構成員・コンジュゲートの触媒部分ま
たはsbp部分の何れかに結合する。
測定面は、触媒・mipミルコンジュゲート分を形成ず
ろsbpの一員に対ずろ特異的結合具を含む。
面上にシグナルを産生ずる検出可能な生産物は、測定面
に結合されるべき触媒量に直接関係する。
逆に、検量面に結合する触媒量は、媒質中のアナライト
量に対応するだけでなく、無関係なことらある。
一旦触媒分子が面上に結合すると、2種の面上の触媒活
性または回転速度は同一環境に支配され、その結果検量
面上の検出可能な生産物の産生を媒質中のアナライト濃
度の定性または定量の基礎として用いることが可能とな
る。
別の公知方法では、検量面が触媒とm1pのコンジュゲ
ートに結合し得るがコンジュゲートとは別の測定または
sbpの一員とは実質的に結合し得ないレセプターを含
んでいる。このようなレセプターは、例えばコンジュゲ
ートに特異的なモノクロナール抗体であり得る。
試験素子およびその使用法を説明する前に、用語の定義
について述べろ。
(定義) アナライト・・・測定すべき化合物または組成物であり
、リガンドであってもよく、これはモノエピトープ(抗
原庚定仄)性またはポリエピトープ性であり、通常抗原
性またはハプテン性であり、単一化合物または少なくと
も1種のエピトープもしくは決定部位を共通にする複数
の化合物、またはレセプターである。
ポリエピトープ性のリガンドであるアナライトは、通常
ポリ(アミノ酸)、すなわち、ポリペプチド、蛋白質、
多糖類、核酸およびその組合わせである。このような組
合わせには、細菌、ウィルス、クロモソーム、遺伝子、
ミトコンドリア、核、細胞膜等が含まれる。
アナライトの詳細な性質および多数の例は、米国特許第
4299916号(リドマン等)、特に16〜23欄に
記載されているので、ここに引用して説明の一部とする
特異的結合対の一員(rsbpメンバー」)・・・2種
の分子の一方であって、表面またはキャビティ内に他方
の分子の特定の空間的および極性構造に対して特異的に
結合する領域を有するものである。
特異的結合対の構成員類はリガンドおよびレセプター(
アンチリガンド)と呼ばれる。これらは通常免疫対の構
成員であるが、ビオチン−アビジン、ホルモン類−ホル
モンレセプター等のような他の特異的結合対は免疫対で
はない。相同性または相補性物質はリガンドおよびレセ
プターであり、相似(analogous)物質はりガ
ントまたはレセプターの何れかであり、これらは例えば
標識化のような方法で区別される。
リガンド・・・レセプターが天然に存在するかまたは製
造し得る任意の有機化合物。
レセプター(アンチリガンド)・・・分子の特定の空間
的または極性構造すなわちエピトープ性または決定部位
を認識し得る任意の化合物または組成物。
レセプターの例には天然のレセプター、例えばチロキシ
ン結合性グロブリン、抗体類、酵素類、Fadフラグメ
ント類、レクチン類、核酸類等が含ま        
 1れる。
リガンド類似体(analog)・・・修飾リガンドて
あって、これとよく似たりガント(レセプターに対する
)に拮抗することができ、上記修飾がリガンド類似体を
他の分子に結合さU・る手段をもたらすしの。リガンド
類似体は、通常、リガンド類似体をhubまたは標識に
結合する結合手で水素を置換する以上の違いがあるが、
これは必ずしも必要ではない。
ポリ(リガンド類似体)・・・互いに共有結合した複数
のリガンドまたはリガンド類似体であり、通常hub核
に結合する。hub核は、多官能性物質であり、一般に
ポリマー性で、通常複数の官能基、例えばヒドロキン、
アミノ、メルカプト、エチレン等を結合部位として有す
る。hub核は、普通水溶性または少なくとも水分散性
で、通常少なくとも約35000ドルトンであるが、一
般に約600000ドルトンを超えることはない。hu
b核の例には、多糖類、ポリペプチド(蛋白質を含む)
、核酸、イオン交換樹脂等が含まれる。
面(「試験素子」)・・・測定面(「アッセイ試験素子
」)および検量面(「参照試験素子」)は、何れら非分
散状で、少なくとも約50μm2で一般にこれより大き
くしばしば約1mm’以上の利用表面領域を、通常、特
に約0 、5 cm2未満の場合には、共通の支持体上
に有し、水不溶性の任意の材料て作ることができ、sb
p構成員と検出可能なシグナル発生化合物を結合して所
望のシグナル水/1114を供給するに必要な性質を備
えている。面はゼラチン性、透過性、吸収(水)性、多
孔性であるか、または溝および傾斜をもった祖らしくは
不規則構造であるのが望ましく、一般に総体積に較べて
大きな空隙率を宵する。検出可能なシグナル発生化合物
の性質に応じて、面は吸着性または非吸着性であり、弱
らしくは非吸着性であるのが好ましい。而は透明でも不
透明でらよく、単一材料または複数材料の混合物または
ラミネートであってよい。広範囲の材料および形状を用
いることができる。而はアッセイ条件下で実質的に一体
性を保つことかでき、その結果、面に結合する物質は面
上に結合したまま残り溶液中に拡散しない。測定面およ
び検量面の両者とら基層構造は実質的に同一であること
が望ましい。
触媒結合sbp構成員・・・sbpの一員にコンジュゲ
ートした触媒であって、通常酵素である。触媒はシグナ
ル発生系の一員であり、mlpは個々のブロトコル(実
験計画)にしたがって選択された測定面に結合される。
シグナル発生系・・・シグナル発生系は、少なくとも1
種の触媒、通常少なくとも1種の酵素および少なくとも
INの基質を含み、2種以上の触媒、複数の基質を含む
ことができ、一方の酵素の基質か他方の酵素の生産物と
いう関係にある酵素の組合わせを含むことが望ましい。
シグナル発生系の作業は、触媒結合sbp構成員である
sbp構成構成員台体形成の結果として、測定面に結合
した触媒量に関係して面上に検出可能なシグナルを発生
することである。検量面の全部または一部に用いられた
シグナル発生系ら、検出可能なシグナルを検量面上に発
生する。検出可能なシグナルのレベルは、アナライト蛍
から独立した少なくとも1因子に依存する。シグナル発
生系に含まれ得る他の物質としては、複数の酵素を用い
る場合の中間生成物掃去剤がある。
シグナル発生系は、一般にシグナル発生化合物、場合に
よっては面に結合した他の化合物と反応してシグナル発
生化合物の生産、増強または分解をする化合物である。
酵素触媒および非酵素触媒の両者を用い得るが、通常少
なくとも1種の酵素をシグナル発生系に用いる。1種の
触媒のみが存在する場合、この触媒は、度合体形成によ
り測定面に結合するためにmipにコンジュゲートされ
る。
触媒のほかに、変形を受けて測定面上の検出可能なシグ
ナルの変化をもたらず溶質の存在を必要と′する。
多くの場合、触媒結合sbp構成員により触媒される変
形で得られる生成物は、シグナル発生化合物である。し
たがって、1種の触媒、通常酵素のみが存在する場合、
シグナル発生系は触媒結合sbp構成員およびその基質
を包含する。
2孤の触媒を用いるのが好ましく、これらは酵素触媒と
非酵素触媒の組合わせまたは2種の酵素であって、一方
の触媒の生産物が他方の基質という関係にある。この系
では、触媒の作用で連続的な変化を受けて検出可能なシ
グナルの発生に関与する化合物を生成する1種の溶質あ
るいは基質のみを必要とずろ。しかし多くの場合、一般
に、第1の酵素の基質と、¥、2の化合物であって、シ
グナルの発生に関与する化合物の前駆体であり、一般に
シグナル発生化合物をもたらすものが存在する。第1の
酵素の生産物はシグナル発生化合物の前駆体と反応して
シグナル発生化合物をもたらすことができる。
多くの場合、関与する反応は加水分解または酸化還元反
応である。加水分解の場合、この型の系の例としては、
色素を酵素的に不安定な結合手で結合する水溶性化合物
で置換したちのであって、不溶性色素生産物の生成に2
個の酵素反応工程を必要とするものが含まれろ。逆に、
酸化還元系では、第1の酵素が第2の酵素に必要な基質
を生成することができ、第2の酵素は、第1の酵素の生
成物と色素前駆体の反応を触媒する。
酵素反応は、溶質を他の酵素の基質である生成物に変化
さけろか、または酵素基質の役をする溶質の実質的部分
を含まない化合物を生成することを含む。最初の場合は
、アルカリホスファターゼにより接触加水分解されてグ
ルコースになるグルコース−6=燐酸により説明される
。第2の場合は、グルコースオキンダーゼにより酸化さ
れて過酸化水素を生成し、これがシグナル発生前駆体と
酵素反応してシグナル発生体を生ずる、グルコースによ
り説明される。
触媒のカップルは、また、酵素触媒と非酵素触媒を含む
ことができる。酵素は、非酵素触媒で接触される反応を
受ける反応剤を生成することかでき、また非酵素触媒は
、酵素の基質(補酵素を含む)を生成することができる
。使用可能な広範囲の補酵素が、米国特許第41606
45号(1979年7月IO日)に記載されているので
、ここに引用して説明の一部とする。
種々の酵素を使用して、表面上にシグナル発生化合物を
もたらすことができろ。特に、ヒドロラーゼの組合わせ
を不溶性シグナル発生化合物の生成に用いることができ
る。別の方法として、ヒドロラーゼとオキノドレダクタ
ーゼの組合わせにより、シグナル発生化合物をもたらす
ことができろ。
また、オキシドレダクターゼの組合わせを不溶性シグナ
ル発生化合物の生成に用いろことができる。
下表は、表面上におけるシグナル発生化合物の優先的生
産に使用できる種々の組合わせの例である。
前述のように、表面上の触媒を適当に選択することによ
り多数の試薬を1配合物に組み込むことができるので、
通常好適な触媒を表面上に存在させる。
1982年5月4日提出の米国特許出願第374849
号および対応するヨーロッパ特許出願第8330248
2.1号および特願昭58−76337号(特開昭58
−206966号)を参照することにより、シグナル発
生系およびその実例についてさらに詳細に知ることがで
きる。
補助物質・・・検量アッセイにおいて種々の補助物質が
頻繁に用いられる。特に、アッセイ媒質には、酵素基質
、補助因子、活性剤、掃去剤、阻害剤などが含まれる。
さらに、通常、安定剤および緩衝剤も存在する。
これらの添加物に加えて、頻繁に、アルブミンのように
、さらに蛋白質が含まれたり、また界面活性剤、特に、
例えばポリ)2ルギレングリコールのような非イオン系
界面活性剤などら含まれる。
試験素子の基層面は広範に変化し得る。一般に、下層面
は、検量面および測定面の両者の場合とら同じである。
通常、この表面としては、アッセイの妨げを最小限にす
るためにシグナル発生系の構成要員にとってあまり吸収
性が強くならないように選ぶ。表面の基層構造は異なる
形態をとることができ、異なる組成物を含何し、°また
組成物やラミネートの混合物またはその組み合わせ体で
あってもよい。表面として選ばれた物質は、シグナル発
生化合物を不溶性にするか、または表面に結合    
     )した別の化合物を複合体形成反応らしくは
相互作用させることによりシグナル発生化合物と相互作
用し得るものでなければならず、その結果、シグナル発
生化合物を形成、破壊またはそれと相互に作用すること
になる。
表面は、使用および測定方法により、外形および形態が
様々に変化してよく、また寸法ら変わり得ろ。実例に挙
げられる表面はパッドまたは円盤状であるが、平面状で
乙、凹または凸状でもよい。
厚さら重要ではないが、一般に約O1lないし2ffl
III厚であり、任意の適当な直径または別の寸法にな
り得る。一般に、検量面および測定面は、例えばストリ
ップであり得る試験素子支持物32上で支えられており
、分析具31を形成する。表面は、支持物の一体部分を
形成するか、または支持物と異なっていてもよく、一般
に支持物上に適用層を形成するか、支持物から離して間
隔をおき、2II!ilまたはそれ以上のスペーサーに
より支えられている(例、第5図参照)。
概して、表面は、系の性質により異なる様々な大きさの
孔を有する多孔性のものである。表面は多官能性である
かまたは多官能性化され得るものであり、sbp構成員
の共有結合を許容し、またシグナル発生系の一部を形成
する他の化合物の結合を可能にする。表面の正確な性質
は、米国特許第4299916号(リドマンら)におい
て詳細に論じられており、ここではそれを引用する。
測定および検量面を形成するためのsbp構成員と表面
素材の結合は、公知技術であり文献で知ることが可能で
ある。例えば、「イモビライズド・エンザイムズ(Im
mobilized Enzymes) Jイチロー・
チバタ、ハルステッド・プレス、ニューヨーク(197
8年)およびクアトレカサス、ジャーナル・オブ・バイ
オロジカル・ケミストリー(JBi□、 Chem、)
、245  : 3059(1970年)参照。
固体表面素材として、広範な種類の天然および人工の両
方の有機および無機ポリマーならびにその組合わせ体を
用いることができる。ポリマーの例には、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルブテン)、ポリス
チレン、ポリメタクリレート、ポリ(エチレンテレフタ
レート)、レーヨン、ナイロン、ポリ(ビニルブチレー
ト)、ノリコーン、ポリホルムアルデヒド、セルロース
、セルロースアセテート、ニトロセルロース等がある。
使用可能な別の素材には、紙、ガラス、セラミック、金
属、メタロイド、半導電性素材、サーメント、ソリケー
ト等がある。さらに、例えば、ゼラチン、リボ多糖類、
ソリケート、アガロースの如き蛋白質のようにゲルを形
成する基質、およびデキストラン、ポリアルキレングリ
コール(2ないし3個の炭素原子を有するアルキレン)
のような種々の水相を形成するポリアクリルアミドもし
くはポリマー、またはホスホリピド、長鎖(炭素原子1
2〜24)アルギルアンモニウム塩等のような両親媒性
化合物の如き界面活性剤も含まれる。
試験素子を含有する分析具31の一部分を水性ゾーンま
たは媒質中に配置することにより、同時検量アッセイを
行なうが、ここで先に試薬または試薬を組み合わせたも
のおよび培養物を添加し、予め水性媒質からの表面の除
去を含む分離をし、11またはそれ以上の試薬またはそ
れらを組み合わせたものを含む別異の水性媒質に転移す
ると、最終アッセイ媒質を得る。アッセイ方法において
非結合標識コンジュゲートをsbp構成員複合体を介し
て片面または両面に結合しているものから分離する必要
かない場合、多くの実験計画において、実質的に非結合
触媒を含まない顕色剤溶液を使用する。アッセイに関係
する様々な媒質は、測定および検m「面」を明確に区別
する液体相および固体相から成る。
アッセイを行なう際、試料およびシグナル発生系の一員
および補助物質は水性媒質中で同時または段階的に試験
素子に接触して試験素子に結合する検出ングナルをらた
らす。測定面における検出ソゲナルは、この表面に結合
した標識コンジュゲートの量に関係するしのであり、こ
れは試料中のアナライトの量に関係する。シグナル発生
系お上び所望のシグナル検出方法の性質により、アッセ
イ媒質中において表面を読み取るか、またはアッセイ媒
質と分離して読み取ることらある。         
    1アツセイを行なう際、一般に水性媒質を用い
る。
また、池の極性溶媒として、アルコール、エーテルなど
を含有する通常炭素原子数l〜6個、より一般的には1
〜4EMの酸素化何機溶媒がある。通常、これらの共溶
媒は約40重量%以下、さらに一般的には約20重量%
以下で存在する。
通常、媒質のpHは約4〜11の範囲、より一般的には
約5〜IOの範囲、および好ましくは約6.5〜9.5
の範囲である。ここでpHは、レセプターによる特異的
結合を有意なレベルに維持し、一方でシグナル発生効果
を最大限に利用するように選択される。場合によっては
、これら2つの条件の間で妥協する。測定中、望ましい
pHに達し、このp)I値を維持するために様々な緩衝
剤が用いられる。緩衝剤の例として、はう酸塩、りん酸
塩、炭酸塩、トリス、バルビタールなどが挙げられる。
使用する特定の緩衝剤はこの発明にとって厳密なもので
ないが、個々のアッセイにおいて、ある緩衝剤が別のら
のより好ましいことはあり得る。
アッセイを行なうための温度は、通常緩和な温度である
。一般に測定している量温度を一定に維持する必要はな
いが、急激で大きな変動は望ましくない。一般に測定温
度は約IO°C〜50℃、より一般的には約15°C〜
45℃である。
アッセイをするアナライトの濃度は、一般に約IO−′
ないし10−15M、より一般的には約IO−@ないし
10″″”Mの間で変化することができる。アッセイが
定性的、半定量的または定量的なものであるかどうかを
考慮し、特定の検知技術および関心の対象であるアナラ
イトの濃度を要約して、通常性の試薬の濃度を決定する
種々の試薬の濃度は、使用するプロトコル実験計画案、
アナライトの性質、表面に結合するsbp構成員および
触媒に結合すれsbp構成員、アッセイに要求される感
度などに従い、広範に変化ずろ。
場合により、一方または他方のsbp構成員をかなり過
剰に用い得る一方、実験計画案によってはアッセイの感
度をsbp構成員の割合の変動に対応させる。
試験素子の共通の支持物は、免疫化学用のストリップで
用いるようなロッドまたはプラスデックフィルムが好便
である。このようなストリップの正確な性質および寸法
は厳密な乙のではなく、ホルダー34の寸法に従い選択
される。望ましくは、両方の試験素子を長いストリップ
の一端に置いて分析具を形成し、これらの素子か比較的
少量、−般的には100μ児〜2m4の試料に容易に浸
せるようにする。また、互いに隣接する表面に取り付け
ると、この発明のポータプルアナライザーの使用が容易
になる。表面を垂直または水平に配置してらよい。
すでに示唆したように、2f1i1以上の表面を用いて
もよいか、その場合、複数のアッセイ試験素子または測
定面、ならびに複数の参考試験素子または検量面のいず
れか一方または両方を含むことになる。
III!またはそれ以上の溶液を用いる場合、広範な種
類の実験計画を用い得ろ。溶液と接触する際、振動させ
たり静止させたりすることができる。インキュベーショ
ン段階は一般に約0.5分ないし1時間、より一般的に
は約2分ないし30分の範囲の時間を必要とする。実験
計画案によると:(I)アブセイに必要な全ての物質を
試料と合わせることができ、(2)触媒試薬を試料と合
イつせる一方、顕色剤溶液として述べた別の溶液中でt
aまたはそれ以上の基質を合わせ、試験素子を溶液から
溶液へ移すことができ、また(3)試料、触媒試薬およ
び少なくと乙括質の一、+1≦分をmm液中て合イ′)
uる一方、残りの基質を別の溶液で合わせ、そこで試験
素子を溶液から溶液へと移すことらできろ。
一般に、偶発的な非特異結合の結果起る妨害かはとんど
観察されていないので、移す際に洗浄段階は必要ではな
い。拮抗的および非拮抗的な実験計画案を採用すること
ができろ。
最も単純な実験計画案の場合には、全部の試薬を適当な
製剤、好適には凍結乾燥粉末製剤の形態にし、試料を含
有する、測定された量の水性媒質に溶かす。溶液が均質
になるのに十分な時間が経過した後、試験素子を試料溶
液中に導入するが、ここでシグナル発生系は2種の酵素
を含む。これ         1らの酵素のうち一方
は、他方の酵素の基質である生成物を生成する。第1の
酵素を測定面および検量面の両方と結合させることによ
り、第2の酵素を第1の酵素基質と結合させろことかで
きる。ただし、第1の酵素が第2の酵素にとって必要な
基質を生成するまで反応は一切起こらないので早すぎる
反応について琴慮する必要はない。シグナル発生系にお
いて触媒をただ1つしか用いない場合、通常少なくとも
2種の溶液や別々に試験素子と接触させなければならな
いが、これらの溶液のうち一方は触媒に対する基質を含
み、他方の溶液は触媒−結合−5bp構成員を含む。
シグナル発生化合物は観測されるシグナルに増減をもた
らす。シグナル発生化合物は愛児的に試験素子と結合し
、検出器18により検出される検出可能なシグナルをも
たらす。一般にシグナル発生化合物は、それを生成する
媒質中に本質的に不溶性であり、直接的または間接的に
触媒生成物から誘導される。
多くの場合、掃去剤の使用が望ましい。また別に、酵素
阻害剤を用いてらよいが、これは溶液中の酵素を選択的
に不活性化するけれども表面に結合した酵素に対しては
本質的に不活性である。
定量に際しては、測定面上のシグナルレベルと検量面上
のソゲナルレベルの比を求めろ。すなわち、シグナル発
生化合物生成の初まりからシグナル発生化合物をそれ以
上生成しなくなるまでの特定の時間を与えろことにより
、測定面および検量面からのシグナルの割合を、アナラ
イトの量を定量するための標準値に関係づけろことがで
きる。
シグナルにおける十分な変化が測定面と検量面の両方で
生じる限り時間は決定的要素ではないが、シグナルにお
けろ変化が両表面上にもはや観察されなくなる場合には
時間も重要な要素である。このように、この割合は、時
間、温度および内発的阻害により比較的影響を受は錐い
結果をらたらすことがわかる。
この発明のポータプルアナライザーを用い得る様々な方
法についての記載は、米国特許出願第374849号(
1982年5月4日出願)およびそれに対応するヨーロ
ッパ特許出願第83302482.1号および特願昭5
8−76337号(特開昭58−20696[3号並び
に米国特許第4299916号7〜161111)にな
されているので参照されたい。その記載対象をここに引
用して説明の一部とする。
アナライザー10の操作法を、図面に基づいて説明才ろ
と次の通りである。試験素子支持体32上のアッセイ試
験素子および参照試験素子は、上記のようなアッセイ法
に使用される。試験素子は、試験反応終了後的1(1−
120秒以内に分析する必要がある。分析具31は、カ
バー44を上げ、支持体32をベース42上に置き、次
いで力<−44を部品32上に置くことにより、ボルダ
−34上に置く。分析具31は、素子33が光学系に向
くようにベース42上に設置する。スプリング46の復
元力に抗してノブ45を指で引きっけ、ホルダー34内
の開口37の壁47かマイクロスイッチ18に当接する
までホルダー34をマイクロスイッチ18の方向に押す
。マイクロスイッチの作動により光学系および光源14
が作動化され、アッセイ試験素子33aが測定される。
指をノブ45から外すと、ホルダー34はスプリング4
6の復元力の作用により第1位置へもどる。この第2位
置から第1位置への復帰中に標準アナライザー参照素子
または反射試料35が測定される。ホルダー34が最初
の位置へ帰ると、ホルダー34内の開[−137の壁4
9に接触し、光源1/Iを 定のEじめ定めた時間後に
オフにする。壁面49によるマイクロスイッチ19の作
動から実際に光源14か非作動化されるまでの間に、参
照試験素子33bが測定される。
照射された試験素子およびアナライザー参照素子からの
光学的発信シグナルは、検出器16により検出され、コ
ンバーター22により連続コンバートされ、ユニット2
4を介して中央処理ユニット26に供給される。数値は
、ディスプレイユニット54上に表示される。この値は
、試料中のアナライトの存否に関係づけられる。
照射された試験素子33およびアナライザー参    
      1照素子35からシグナルを受けろ態様は
、第6図により詳細に説明する。ホルダー34を′、マ
イクロスインチ18の当接位置まで押し、光学系を作動
化するが、これには光源14の作動化も含まれろ。この
光学系の操作状態開始は、第6図中に数字56で示され
ている。指をノブ45から離すと(第6図に数字58で
示す)、ホルダー34がスプリング46の復元力により
最初の位置へもどり始める。ホルダー34が第1位置へ
もどるとマイクロスイッチ19か当接し、シグナルが光
源14に伝送され、予じめ定めた時間後にオフになる。
状態56から状態58までの間はホルダー34は動かな
い。この間に受けたシグナルは、試験素子33aすなイ
っちアッセイ試験素子に対応する測定値を含む。第6図
の状態60は、第2位置から第1位置へのホルダーの復
帰中において標準反射素子35から受けた反射光の極大
量を示す。状態62は、ホルダー34が最初の位置にも
どりマイクロスイッチ19が当接される点を示す。この
当接後予じめ定めた時間がたっと、光源14はオフにな
るが、これは第6図に状態6 lIで表イっされる。状
態58と62の間にホルダー34か動く。状態62がら
64の間に発生するシグナル、すなわちボルダ−34の
停止の瞬間から光源I4がオフになる瞬間までシグナル
は、参照試験素子33bの測定値を表イつす。
シグナルを中央処理ユニット26で処理して得られる3
mの測定値は、各参照素子すなわち参照試験素子33b
およびアッセイ試験素子33aからの反射%の定量に用
いられろ。標準反射素子35からの反射光量を100%
とする。こうして、各試験素子からの反射を比較し、互
いに関連づけろ。
前述のように、上記のようにして得られた測定結果はデ
ィスプレイ54上に表示される。表示された値は、一定
時間後に自動的に消える。ディスプレイから消える前に
、測定値は中央処理ユニット26に記憶されろ。この測
定値は、必要に応じてデータ呼出キー52により呼びも
どし、またはプリンター、データ蓄積、または他の任意
の外耶装置に送ることができる。
次の分析具の測定を行うために、117Nの分析具をア
ナライザーから取除き新しい分析具を入れる。
次いで上記の操作をくり返す。
次に、この発明のアナライザーの操作を3個の試験素子
の測定に適用する場合について述べろ。
第8図において、試験素子支持体66は、アソセイ試験
素子67aおよび67b並びに参照試験素子67cをら
っでいろ。次に第7図を参照すると、試験素子支持体6
6を含む分析具65は、上記のような方法に使用した後
、ホルダー34のベース42上に置かれる。2種の光学
系を使用するが、これは第7a図と第7b図に68およ
び69として示されている。光学系は、光源例えばLE
D、および2種の検出器を用い、これも放射光を集める
役目をする。アナライザー参照素子70および71が、
ホルダー34に含まれている。
操作に際しては、ホルダー34を第1位置から第2位置
へ動かし、マイクロスイッチ18および光学系68.6
9を作動させる。アッセイ参照素子67cおよびアッセ
イ試験素子67aが照射、測定される。この状態を第7
a図に示す。ノブ45を解放し、ホルダー34がスプリ
ング46の復元力により最初のすなわち第1位置へ復帰
し始める。
復帰中に、アナライザー参照素子70および71がそれ
ぞれ光学系68および69により照射、測定される。ホ
ルダー34が最初の位置に帰ると、マイクロスイッチ1
9か作動し、アッセイ試験素子67bか光学系68によ
り116射、測定されろと共に、アッセイ参照素子67
cか光学系69により照射、測定されろ。測定で得られ
たシグナルは、前記のように処理し表示される。
上記の記載は、説明のための乙のであって限定のための
らのではない。例えば、測定系は、アッセイに用いたン
グナル発生系に応じて、反射光ではなく蛍光に基づくも
のであってもよい。
上記の実施態様において、試験素子支持体上の試験素子
が定置位置にあり、アナライザー参照素子が移動すると
きに測定が行なわれる。しかし、全ての測定素子か定置
位置にあるか、または全ての測定素子が移動するときに
、両方の測定位置で        1測定を行なうこ
とら可能である。測定位置の敗は限定されるものではな
く、必要に応じて任意の数の動的および静的測定を組み
合わせろことかできる。しかし、2藺以下の定置測定位
置を用いるのが好ましい。さらに、静的および動的照射
期間並びに測定サイクルの間に受けたシグナルに種々の
モードの同期化を適用することができる。例えば、中央
処理ユニット26により、検出器16からのシグナルの
平坦な部分のみを記録し、または検出器16からのシグ
ナルの極大点のみを受信することができる。さらに、同
期化素子としてフォトカップラーを用いろことらできる
材料および装置の構造について、種々の変更を行なうこ
とが可能である。例えば、光学系のパワー源として、ホ
ルダー34の動きに伴なうマイクロスインチ以外に、別
のキーを付設することがでキル。別のキーは、図示した
メインスイッチ5゜と連動してもよく、また付加的な機
能を6っていてもよい。マイクロスイッチは、光源の点
灯のみに用いてもよく、光源は予じめ定めた時間で自動
的に消灯してもよい。アナライザー参照素子は、ホルダ
ーベース42にではなく、カバー44の底面に付設する
ことらできる。
上記のように、この発明の利点は、主として、(1)光
学系の操作状態始点に対応する第1位置から第2位置へ
試験素子を手動する手段、および(2)第2位置から第
1位置への試験素子の移動を制御ずろために移動手段を
第1 (+γ置へ向かって飼゛にfさせる手段を有する
という特徴によりら几される。
これにより、この発明は、従来公知のこの型のアナライ
ザーと異なって、軽量、小形でしから複数の試験片の測
定が可能なポータプルアナライザーの作成を可能にする
。試験片か複数であって乙、全ての素子を一操作すなわ
ちホルダーノブを指で押すだけで測定することかできる
。したがって、試験片数の増加に伴なっ問題点が解11
8jする。試験素子とアナライザー参照素子は、はとん
と同時に測定される。
以上、この発明を明確にし理解させる目的で図面と例示
に基づいて説明したが、特許請求の範囲に記載した範囲
内でこの発明に変更および改良を加え得ろことはいうま
で乙ない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明のアナライザーの外観斜視図である
。第2図は、第1図のアナライザーの分析具におけるボ
ルダ−駆動機構を示す斜視図てある。第3図は、光学系
を備えた第1図の装置の縦断面図である。第4図は、こ
の発明の装置のシグナル処理を示すブロック図である。 第5図は、2種の試験素子を含む分析具の正面斜視図で
ある。 第6図は、2種の試験素子およびアナライザーの参照素
子からのシグナル反応モードを示すグラフである。第7
a図および第7b図は、3種の試験素子を含む分析具の
分析をずろこの発明の装置の配置を示す図である。第8
図は、3種の試験素子を含む分析具の正面斜視図である
。 10・・・アナライザー  12・・・ハウジング14
 光源        16・・検出器18.19・マ
イクロスイッチ 20・・・積分球       22・・・増幅器24
・・A/D変換器    26・・・処理ユニット27
・・スイッチ       28・・・バッテリー30
・・A/C電源     31・・分析具32・・支持
体       33a、b・・・試験素子34・・ホ
ルダー      35・・・参照素子36・・スライ
ダー     37・・・開口38・・・ガイド   
    39・・・孔40・・ベース       4
1・・孔42・・ベース       43・・・孔4
4・・カバー        45・・・ノブ46・・
スプリング     47・壁48・・・操作ユニット
    49・・・壁50・・・スイッチ      
52・・・スイッチ54・・・ディスプレイユニット 56・・・操作状態開始時の反応 58・・・ホルダーが復帰し始めるときの反応60・・
・ホルダーの復帰中の極大量 62・・・ホルダーが復帰し終ったときの反応64・・
・終了時の反応    65・・・分析具66・・・試
験素子支持体 67a、b、c・・・試験素子 68.69・・・光学系 70.71・・・アナライザー参照素子/7g、−々。 F7g−7b。 Fig=8゜

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ハウジング、光源、検出器、および光学系を作動
    させ試験素子に応答してシグナルを発生する1種以上の
    手段、試験素子を第1位置から上記光学系の作用状態開
    始点に相当する第2位置へ手動する手段、上記第2位置
    から上記第1位置への試験素子の移動を制御するために
    上記移動手段を上記第1位置へ偏寄させる手段、上記シ
    グナルを処理するために上記光学系と協同する手段、お
    よび上記処理したシグナルをディスプレイするために上
    記シグナル処理手段と協同する手段の組合わせを含む、
    アナライザー。
  2. (2)光学系が、1種以上のアッセイ試験素子および1
    種以上の参照試験素子を含む分析具の部分である試験素
    子に応答するらのである、特許請求の範囲第1項記載の
    アナライザー。
  3. (3)光学系が、免疫化学反応試薬を含む試験素子に応
    答するものである、特許請求の範囲第1項記載のアナラ
    イザー。
  4. (4)光学系が、アナライトを含む疑のある試料中のア
    ナライト量に関係してシグナルを生ずる試薬を含む試験
    素子に応答するものである、特許請求の範囲第1項記載
    のアナライザー。
  5. (5)試験素子を手動する手段が試験素子のホルダーを
    含む、特許請求の範囲第1項記載のアナライザー。
  6. (6)ホルダーが、試験素子をホルダー中に位置させた
    とき試験素子の位置に対応した位置に開口を有するもの
    である、特許請求の範囲第5項記載のアナライザー。
  7. (7)ホルダーがアナライザーから分離できるちのであ
    る、特許請求の範囲第5項記載のアナライザー。
  8. (8)ホルダーが、試験素子を支持するベース、上記試
    験素子のカバー、および上記アナライザー中における上
    記ホルダーの摺動用ガイド手段を含む、特許請求の範囲
    第5項記載のアナライザー。
  9. (9)偏寄手段が弾力性材料である、特許請求の範囲第
    1項記載のアナライザー。
  10. (10)偏寄手段がスプリングである、特許請求の範囲
    第1項記載のアナライザー。
  11. (11)偏寄手段がガススプリングである、特許請求の
    範囲第1項記載のアナライザー。
  12. (12)偏寄手段がダンパーを含む、特許請求の範囲第
    1項記載のアナライザー。
  13. (13)シグナル処理手段がマイクロプロセッサーを含
    む、特許請求の範囲第1項記載のアナライザー。
  14. (14)ハウジング、光源、検出器、および光学系を作
    動させ試験素子に応答してシグナルを発生する1種以上
    の手段、上記試験素子を支持するベース、上記試験素子
    のカバーを含む上記試験素子のホルダー、上記ホルダー
    をアナライザー内で摺動させるために上記ハウジング内
    に組込まれたガイド手段であって、上記ホルダーがアナ
    ライザー内で第1位置から上記光学系の作用状態開始点
    に相当する第2位置へ手動可能である、手段、上記第2
    位置から上記第1位置へのホルダーの帰還を制御するた
    めの偏寄手段、上記シグナルを処理するために上記光学
    系と協同する手段、および上記処理したシグナルをディ
    スプレイするために上記シグナル処理手段と協同する手
    段の組合わせを含む、特許請求の範囲第1〜13項の何
    れか1項記載のポータブルアナライザー。
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