JPS6151264B2 - - Google Patents

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JPS6151264B2
JPS6151264B2 JP53003229A JP322978A JPS6151264B2 JP S6151264 B2 JPS6151264 B2 JP S6151264B2 JP 53003229 A JP53003229 A JP 53003229A JP 322978 A JP322978 A JP 322978A JP S6151264 B2 JPS6151264 B2 JP S6151264B2
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JP53003229A
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Fuigerasu Jon
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Eastman Kodak Co
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Publication date
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Publication of JPS6151264B2 publication Critical patent/JPS6151264B2/ja
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/34Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving hydrolase
    • C12Q1/40Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving hydrolase involving amylase
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02Food
    • G01N33/04Dairy products
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/52Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
    • G01N33/525Multi-layer analytical elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/14Heterocyclic carbon compound [i.e., O, S, N, Se, Te, as only ring hetero atom]
    • Y10T436/142222Hetero-O [e.g., ascorbic acid, etc.]
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  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 水、牛乳のような食品及び生体液のような液体
の化学分析が望まれるか又は必要な場合が多い。
液体分析を容易に行える種々の要素が公知であ
る。そのような要素には分析下の化学物質(以下
この明細書では被検体と呼ぶ)用の試薬が含まれ
るのが通例であり、その試薬は被検体を含む液状
試料と接触する際、被検体の存在に応じた着色物
質又はその他の型の検出可能な物質を生成又は分
解する。
或る種の分野においては、迅速に定量的な結果
が得られる分析技法がしばしば要求される。
血液、血清、尿のような体液を含む生体液の試
験を迅速かつ便宜的に、高度な定量結果を与える
ように行わなければならない診断又は臨床分析に
有用な要素を提供することが最近多くの開発研究
によつて企てられている。
迅速に定量的な結果を得るという臨床分析研究
の必要性を満足させるという企てにおいて、業界
では”湿式化学”と呼ばれることがある、種々の
溶液化学技法が臨床実験室用に開発され、そして
特に自動化臨床分析研究に適用された。そのよう
な湿式化学では、臨床試薬は液状水性媒質に溶解
又は懸濁する。有用であるけれども、湿式化学又
は溶液分析技法には、典型的には複雑な溶液の取
り扱い及び輸送性を備えた、分析装置が必要とさ
れる。たとえば米国特許第2797149号に示されて
いる種々のこの“湿式化学”の分析装置は高価で
あり、そして液体の取り扱いの点で複雑である場
合が多い。
湿式化学又は溶液分析技法にかわるものとし
て、“乾式化学”を用いた臨床分析用の種々の分
析要素が提唱されてきた。前記“乾式化学”と
は、単層試験ストリツプ、多層分析試験要素等の
ような種々の、実質的に、“ふれた際乾燥した
(dry−to−the−touch)”要素に化学試薬を組み
入れる分析的臨床技法である。これらの乾式化学
分析要素により被検体の実質的に乾式の分析が提
供され、更にこれら要素により、湿式化学分析技
法と比べて実質的に貯蔵、取り扱いが簡単である
という利点が得られ、そして他の便宜点も得られ
る。今日まで、乾式化学及び種々の“乾式”方法
では一般に限られた成功しか得られず、そしてこ
れらは通常試験ストリツプの形状で主に定量及び
半定量に用いられてきた。
湿式化学臨床分析技法及び乾式化学臨床分析技
法では、被検体の検出は典型的には試薬又は反応
性組成物(interactive composition)の使用によ
り行う。前記試薬又は反応性組成物は、被検体と
の接触の際、着色又は螢光染料物質のごとき検出
可能な化学物質(chemical species)の生成又は
分解のような検出可能な変化(色変化である場合
が多い)を受ける。即ち、被検体の存在又は濃度
の測定には制御が困難で、化学的妨害を受けるこ
とがある一連の反応をしばしば必要とする検出可
能な物質の生成又は分解が必要とされる。たとえ
ばカタラーゼは、ペルオキシダーゼ又は過酸化作
用を有する他の物質の存在下における過酸化水素
と染料生成物質とを用いた染料生成に基づく色指
示反応を妨害する。更に染料及び類似の検出可能
な物質が分析反応又は反応シーケンスの際、分析
時に生成せしめようとするならば、それらは行う
反応の際適当な活性を有する前駆体から誘導せね
ばならない。そのような反応性を有する前駆体か
ら生成した染料又は他の検出可能な物質を検出の
際正確に測定することは困難であろう。このよう
な染料は望ましくない吸収スペクトル(即ち分析
下の液体の成分の吸収とオーバーラツプする)、
過剰又は不十分な吸収等を有することがあり、こ
れらはすべて測定すべき被検体の望まれる濃度範
囲に亘つて適当な応答を損うことがある。
従つて、検出可能な変化の生成に、分析の基礎
物質として使用すべき検出可能な物質
(species)の生成又は分解が必要とされない種々
の臨床分析用分析要素を得ることが望ましいであ
ろう。種々の湿式化学分析技法又は溶液化学分析
技法においてはある程度前記のごとき分析要素を
得ることが可能となつている。たとえばα−アミ
ラーゼの溶液分析では、適切な水性キヤリアに溶
解又は懸濁させる際、α−アミラーゼ検出の反応
性物質として使用することができる種々の“染色
澱粉”物質が閉発された。これらの染色澱粉は典
型的にはそれ自身へ化学的に取り付けた予め形成
した染料を有し、望まれる染色澱粉を生成する。
α−アミラーゼは生成流体中で特異的に澱粉を分
解する酵素であるので、前記染色澱粉は、これを
適切な液体媒質と混合する際、特定の液状試験試
料中のα−アミラーゼ測定用の反応性組成物を提
供する。このような液状試験試料中に存在する場
合、α−アミラーゼは自身の存在又は量が測定で
きるように染色澱粉を分解する。更に詳しくは、
α−アミラーゼにより分解された澱粉と非分解澱
粉とを分離し、次いで出発もしくは残留非分解澱
粉の色素濃度と分解澱粉の色素濃度とを比較する
ことにより液状試験試料中に含まれるα−アミラ
ーゼの存在又は量を測定することができる。前記
湿式化学による典型的なα−アミラーゼ分析は米
国特許第3694318号(1972年9月23日発行)に記
載されている。
被検体との反応により生成又は分解する必要の
ない予め形成した検出可能な物質を用いる、前記
湿式化学又は溶液分析技法は有用である。それで
も矢張り、これらの技法を自動化分析系に組み込
もうとする場合、湿式化学又は溶液分析技法の前
記のような一般的な欠陥を呈する。そのような欠
陥としては、複雑な分析装置が必要であること、
溶液の取り扱いが繁雑であること、輸送の際の問
題等である。前記のような湿式化学又は溶液分析
技法に一般に連想されるもう一つの問題は次の通
りである。即ちこれらの方法は、被検体と着色試
薬(たとえば染色澱物)との反応の終了を必要と
し、それに続いて、最初の等しく着色した試薬か
らの妨害を受けることなく生成物の着色が測定で
きるように、反応による着色生成物を分離する為
の、遠心分離のような分離操作を必要とする。そ
れ故これらの湿式化学技法は、被検体と着色試薬
との反応を継続させそして反応による着色生成物
が放出する速度を測定する速度分析又は連続分析
に容易に役立たない。こうしたことは、速度分析
に特に適合する、酵素分析のようなある分析にお
いて特に問題である。それ故特に、“乾式”分析
要素の便利さ及び取り扱いの容易さを提供し、そ
して連続又は速度分析を実施することができる
が、予め形成した検出可能な物質を用いるであろ
う“乾式化学”分析要素を得ることが望ましいで
あろう。
今日まで定量的な分析結果を与えうる乾式分析
試験要素は、予め形成した検出可能な物質の組み
入れ又は使用には首尾よく適さなかつたように思
われる。予め形成した検出可能な物質を組み入れ
たこれら乾式要素は、1972年2月8日付米国特許
第3641235号に記載の型の繊維状試験ストリツプ
要素だけであるように思われる。そのような要素
では、染料のような予め形成した検出可能な物質
は免疫試薬へ結合され、そして得られた染色免疫
試薬は要素の繊維状層中へ組み入れられる。液状
溶出液の存在下での検出させるべき被検体とこの
染色免疫試薬との反応の際、指示染料の一部は放
出され、そしてそれは溶出液により同じ繊維状層
のその他の領域へ洗い込まれる。このような要素
は定性的結果を得る為にのみ有効であるように思
われる。たとえば前記試験ストリツプを用いて被
検体の存在又は不存在を測定する為に、試験スト
リツプを可視的にしらべて、染料の移動又は泳動
が生じたかどうか測定する。更に染料の泳動を検
出できるように、この試験ストリツプ要素に液体
溶出液を用いて染料を層の一つのエリアからもう
一つのエリアへ洗い込むことにより被検体と免疫
試薬との反応も終了させる。従つて、この繊維状
試験ストリツプ要素は、前記湿式化学分析の場合
と同様に十分には連続又は速度分析に適さない。
Pryzbylowicz及びMillikauによるベルギー国特
許第801742号(1974年1月2日出願)に記載の多
層一体型分析要素のような、一層定量的でかつ正
確な臨床結果を与えるように特に考案された他の
乾式化学要素には予め形成した検出可能な物質が
使用されていない。
前記ベルギー国特許の多層分析要素により、試
薬含有層及び、それと協働する等方的多孔性拡散
層が提供される。
前記拡散層は適用試料を受容し、そして試料成
分が拡散層から試薬含有層にかけて見掛上均一濃
度となるように自層内にそれを分布させる。この
ような要素に、繊維状物質は少量存在してもよい
か又はさもなければ試料拡散、試験結果生成もし
くは結果の検出を妨害しない様式で存在できるけ
れども、このような要素には繊維状物質が実質的
に含まれないことが好ましく、特に拡散層に含ま
れないことが好ましい。ベルギー国特許記載の型
の要素により、自動化分光測光装置、螢光測定装
置及び他の輻射線測定装置を用いて定量的にそし
て正確に測定できる均一な分析結果が得られる。
しかしながら前述のごとくベルギー国特許第
801742号には、それに開示の個々の一体型多層要
素への予め形成した検出可能な物質の組み入れに
ついて、いかなる示唆もされていない。更に適切
にいえば、ベルギー国特許の被検体検出に用いる
種々の特殊試薬は、要素内での検出可能な物質の
生成及び/又は分解(たとえば比色測定又は螢光
測定により検出可能な物質の生成)により分析結
果を生成するものである。更にベルギー国特許の
多層要素は、多層要素の試薬層からの予め形成し
た検出可能な物質の放出が選択的に検出可能、即
ち多層要素の試薬層に残留する未遊離の検出可能
な物質により妨害を受けることなく放出の予め形
成した検出可能な物質を選択的に検出可能とする
特殊な機構を備えていない。
従つて米国特許第3641235号記載の前記繊維状
試験ストリツプ要素及びベルギー国特許第801742
号記載の多層分析要素のような種々の分析要素が
考案され、そしてそれらは液体の実質的に乾式の
分析の種々の応用に有用であるけれども、定量的
な結果をもたらしうる要素であつて更に、定量的
かつ選択的に検出可能な分析結果を得る為に予め
形成した検出可能な物質を用いうる改良された
“乾式化学”分析要素を得ることが望ましい。
本発明により血液、血清、尿等のような生体液
のごとき液体を分析する為の新規な要素が提供さ
れる。本発明要素は使用条件下で液体接触する少
くとも二つの層を有する。本発明要素は使用する
場合専門技術を必要とせずそして種々の態様にお
いて、定量分析をしようとする際必要であろう特
別なスポツト付け又は試料規制、過剰試料の洗浄
もしくは除去のような他の操作を行うことなく定
量的な分析結果を生じることが出来る。更に以下
に詳細に説明するように、本発明要素によつて生
ずる結果は実質的に首尾一貫しており、明きらか
なバラツキはなく、必要か又は所望なら、電磁輻
射線測定の自動化手段(輻射線測定法)を用いて
誤差及び危険を最小限にして前記結果を検出する
ことが出来る。
本発明要素には試薬層と検出表示
(registration)層とを含む少なくとも二層が含ま
れる。この検出表示層は試薬層から放出された予
め形成した検出可能な部分を受容する。本発明の
多層要素の層は、要素の試薬層から放出された予
め形成した検出可能な部分が要素内で選択的に検
出可能であるように構成されている。このこと
は、たとえば、試薬層に残留した未放出の予め形
成した検出可能な部分が試薬層内で選択的に検出
されるか、又は放出の予め形成した検出可能部分
が検出表示層へ泳動後そこで選択的に検出される
ように本発明の要素を構成することにより達成す
ることができる。要素の層は分析下の液に浸透性
である。
「浸透可能」及び「浸透性」なる語は物質又は
層に関して用い、気体又は液体(液体の溶媒又は
分散媒質を含む)、及び媒質中に担持される成分
(即ち媒質中に溶解又は分散により担持される成
分)によつて前記物質又は層が有効に透過される
能力を示す。同様に「拡散性」及び「移動性」な
る語は、物質が分析要素へ適用する液状試料の溶
媒又は分散媒質のような、層又は要素に存在する
液中に担持されている場合に、物質が拡散によつ
て層又は要素内移動できる能力を言う。この明細
書で液状試料を参照して用いる「成分」なる語
は、それが放出の状態であるか又は更に複雑な物
質の一部である化学部分であるかのいずれにせ
よ、広く液の溶解材料又は分散材料を意味する。
当然のことであるがそのような材料は、たとえば
液を適当な化学反応により要素へ適用した後液中
に提供することができる。種々の場合に、成分は
被検体、被検体の前駆体又は被検体の反応生成物
である。被検体のような成分の反応生成物には、
成分の分解生成物又は成分の他の反応生成粉、並
びに被検体又は他の成分の酵素活性の結果生成す
る反応生成物のような、成分に由来する他の生成
物である化学物質がある。
本発明要素の層間の「流体接触」なる語は、流
体(液体又は気体のいずれであつても)が要素内
の重ね合さつた層間を通過する能力を言う。別の
言い方をすれば「流体接触」なる語は、流体接触
している層間の流体成分の通間を許容する要素の
能力について言及する。そのような能力は流体接
触している層間の接触界面に沿つて均一であるの
が好ましい。流体接触する層は接触していること
も出来るが、層を介して離れていてもよい。しか
しながら互いに流体接触することが確認されてい
る層を物理的に介在させた要素内の層も流体接触
関係にあるであろうし、そして介在層により流体
接触層間の流体の通過が妨げられないであろう。
試料を要素へ適用する前に層を流体接触させるこ
とができるけれども、ある場合には最初離れて位
置する層を用い、そしてたとえば要素へ圧縮力を
適用することにより試料適用時に実質的に流体接
触させることが望ましい。
本発明に従つて、試薬層は適用試料へ浸透性で
ありそしてそれには行う分析の際活性を示す反応
性組成物が含まれる。この反応性組成物にはそれ
自体予め形成した検出可能な部分を有する非拡散
性物質が含まれる。更に詳しく言えばこの組成物
は所定の化学物質又は被検体(即ち要素の試験被
検体)を含む液体の存在下で反応し、予め形成し
た検出可能な部分を含む拡散可能な物質を提供又
は放出する。検出表示層は前記反応性組成物によ
り試薬層中で生成した拡散性の物質を受容し、そ
してそれへ浸透性である。本発明の好ましい態様
に従つて予め形成した検出可能な部分はたとえば
輻射線測定技法により検出表示層中で選択的に検
出される。即ち前記検出は、要素の他の層に存在
する、未放出の予め形成した検出可能な部分を検
出することなくまたはそれから妨害を受けること
なく行われる。
この明細書で用いる「予め形成した検出可能な
部分」なる語は、たとえば、赤、放射性発光等の
ような電磁輻射線の適切の測定によりそれ自体直
接検出可能な化学物質、化学基(即ち分子の一
部)又は原子を意味する。この語は、ある分析に
用いるある様式では直接検出不可能であるけれど
も、分析の精度を損うことなく前記のごとくして
検出可能となる原子、化学基又は化学化合物をも
意味する(たとえば酵素)、このような検出性
を、試薬層から放出された拡散性物質を予め形成
した検出可能な部分の全量へか又は試薬層中に残
留する未放出の予め形成した検出可能な部分の全
量へ好都合に付与することが望ましくその際目的
とする分析の基礎となる、被検体の反応から生ず
る拡散性物質へ影響を与えないことが望ましい。
これら検出可能部分は、直接的に検出するか又は
間接的に検出するかいずれにせよ反応性組成物中
に予め形成して存在し、そして反応性組成物の存
在下において被検体との反応により試薬層から放
出される。
この明細書で詳細に説明するように本発明の要
素は、分析下の液体適用前は本発明要素の試薬層
中で固定されている予め形成した検出可能な部分
を用いて有用な分析結果を提供する。被検体含有
(positive)液を要素へ適用する際、そして被検
体の存在下における反応性組成物の化学反応又は
他の相互作用の結果、この予め形成した検出可能
部分は、検出表示層(場合によつては輻射線透過
性支持体上に支持される)中への拡散により泳動
しうる拡散可能な物質又はその一部として提供さ
れる。前記支持体は輻射線透過性、即ち一つ又は
それ以上の波長における電磁輻射線を透過可能で
あり、そしてこのことは低レベルの輻射線で行う
測定に特に有利である。
本明細書の記載に従つてそして第1図に示すご
とく、本発明により次の(i)及び(ii)を含んでなる分
析要素が提供される。
(i) 予め形成した検出可能部分を有する非拡散性
物質を含む反応性組成物を含有する試薬層6。
前記組成物は所定の被検体を含む液の存在下に
おいて反応し、予め形成した検出可能な部分を
含む拡散性物質を生じる。
(ii) 拡散性の物質を受容する検出表示層4。
これらの層は、試薬層から放出された予め形成
した検出可能な部分が要素内で選択的に検出され
うるように構成されている。たとえば乳白化物質
を試薬層中へ組み入れ、試薬層中に保持される予
め形成した検出可能な部分をみえなくし、そして
検出表示層中へ拡散する予め形成した検出可能な
部分が検出できる背景を提供するか、又は第2図
に示すように独立した輻射線遮断層(radiation
blocking layer)を本発明の要素に組み入れても
よい。もう一つの例としては、試薬層の光学的被
覆力を減少させることによつて表示検出層へ拡散
した予め形成した検出可能な部分の光学的妨害を
有効に減少させるような方法で、予め形成した検
出可能な部分を試薬層の反応性組成物中へ組み入
れてもよい。別法としては第4図に示すように試
薬層を表示検出層からはがしてもよい。必ずしも
必要ではないけれども表示検出層を輻射線透過性
とすることが好ましい。典型的には、第1図に示
すように本発明の分析要素は支持体2上に要素の
各層を有してなる。必ずしも必要ではないけれど
も支持体も輻射線透過性であるのが好ましい。し
かしながら要素の層が適当な耐久性及び完全性を
示す場合には、支持体は不要である。
第2図に示すような本発明の好ましい一態様で
は、輻射線透過性支持体上に(i)被検体又は被検体
前駆体に浸透性であつて、被検体の存在下で反応
して予め形成した検出可能部分を有する拡散性の
物質を放出する組成物を含む試薬層6;(ii)検出可
能な物質に対して浸透性の輻射線遮断層7、及び
(iii)検出可能な物質に対して浸透性でありそしてそ
の中で予め形成した検出可能な部分が検出可能で
ある輻射線透過性検出表示層4を有してなる一体
型分析要素が提供される。場合によつては検出表
示層に予め形成した検出可能な部分の媒染剤が含
まれていてもよい。検出表示層は好ましくは支持
体と輻射線遮断層との間に位置し、輻射線遮断層
は検出表示層と試薬層との間に位置する。亦た所
望なら試薬層は等方的に多孔性でありそして被検
体へ(適切な場合は被検体前駆体へも)そして拡
散可能な予め形成した検出可能な部分へ実質的に
均一に浸透性であるのが好ましい。試薬層から輻
射線遮断層へ提供される予め形成した検出可能な
部分の見掛濃度は通常破壊されないと考えられて
いるけれども、輻射線遮断層は予め形成した検出
可能な部分へ均一に浸透性であることが望まし
い。検出表示層も予め形成した検出可能な部分に
関し同様の浸透性を有する。好ましい輻射線遮断
層には顔料、適当な形のポリマー(たとえばブラ
ツシユ(blushed)ポリマー)又はそれら両方の
ような乳白化剤が含まれる。この態様のある好ま
しい面では、輻射線遮断層及び検出表示層は非繊
維性であり、そしてこれらの層のうち一つ又は双
方ともが試薬層に含まれる反応性組成物に実質的
に浸透性である。
第3図に示すように本発明のもう一つの好まし
い態様に従つて、支持体2上に、前記好ましい態
様に関してすべて述べたような試薬層6、検出表
示層A及び場合によつては輻射線遮断層7を有し
て成る一体型分析要素が提供される。しかしなが
らこの好ましい態様に従つて更に非繊維性拡散層
8が要素に含まれる。前記非繊維性拡散層8は等
方的に多孔性であるのが望ましく、そして試薬層
が検出表示層とこの拡散層との間にはさまれるよ
うに要素中に位置する。拡散層により被検体の試
薬層に対する均一濃度の達成が促される。この態
様のある一面ではすべての層は好ましくは非繊維
性であり、要素の定量分析性を強化する。「非繊
維性」なる語はこの明細書では層及び/又は物質
に関して用い、そのような層又は物質には実質的
に繊維性物質が含まれない、即ちそれらには、こ
の明細書で述べているような試料拡散を妨害又は
輻射線測定手段による分析結果の検出を妨害する
ような量の繊維状成分が含まれないことを意味す
る。
第4図に示すような本発明の別の態様に従つて
試薬層6及び任意的な拡散層8は要素の検出表示
層からはがすことができる。そのような場合たと
えば検出表示層4を輻射線透過性又は不透明支持
体2上に位置させることが出来、そして検出表示
層中へ放出させる予め形成した検出可能な部分の
量は、試薬層及び任意的な拡散層を検出表示層か
らはがした後、検出表示層の適当な光学的透過測
定又は反射測定(輻射線測定法)を行うことによ
り測定することができる。
本発明のもう一つの態様では、要素の個々の層
の一部又は全部を最初互いに離れて位置させ、そ
して液状試験試料適用時に要素に圧縮力をかける
ことによつて要素を流体接触させる。このような
形態は、液状試験試料を要素へ適用するまで要素
の個々の層間の接触を避けることが望ましい場
合、たとえば予め形成した検出可能な部分の検出
表示層への時期尚早の泳動を防止することが望ま
しい場合に有用である。このような時間尚早の泳
動はたとえば、予め形成した検出可能な部分を含
む反応性組成物の分子量が比較的低い場合、及び
本発明要素が使用前に長期間貯蔵されるか又は貯
蔵の際高い相対湿度又は高温条件のような悪い環
境にさらされる場合に起こることがある。別の様
式では第5図に示すような構成の要素が有用であ
る。第5図では、試験要素の個々の間隙層10の
中又はその間にはさまれた一つ又はそれ以上のポ
ツド又はコンパートメント9内の液をたとえば密
封することにより要素内に独立して貯蔵し、そし
てこのような構成によつてこのような液状成分
を、要素へ圧縮力をかけそして液が貯蔵されてい
るポツド又はコンパートメントを破壊することに
より使用時に要素中に導入することが望ましい。
第5図では第3図に関して述べたように、層8,
7,4及び2はそれぞれ拡散層、輻射線遮断層、
検出表示層及び支持体を示す。これに関して、第
5図に示す要素の試薬層6と協働する一つ又はそ
れ以上のポツド9を用いることは、試薬層6が、
アルカリ又は酸のいずれかの非常に腐食性の媒質
の存在下において被検体含有試験試料との反応に
より試薬層から放出される拡散可能な染料部分を
含む組成物を有する場合特に有用である。このよ
うな場合に、試験要素の他の層又は成分と長時間
接触させる場合に有害効果を及ぼすか、又は要素
の取り扱い及び保持の際困難な問題を呈すること
がある腐食性媒質を、要素が使用に供するまで、
破壊可能な酸又はアルカリ浸透性ポツド又は同様
の手段の中に貯蔵することにより前記腐食性物質
の不望効果を回避することができる。本発明要素
は使用後廃棄できるか又は密封状態を保つことが
できるので、使用した要素を捨てる為の適切な操
作を行わない場合は、要素を適切に密封するか又
はさもなければ腐食性媒質の望ましくない漏出及
び引き続く容器手段9の破壊を防止する為のその
他の操作を行う限り要素使用後も腐食媒質の影響
を心配せずにすむ。
本発明に係る要素の試薬層は、行う分析の際活
性である試験下の液状成分へ少なくとも浸透性で
ありそして適切な場合には多孔性である。この明
細書で意図する「浸透性」なる語は、多孔性から
生じる浸透性、膨潤性又は他の特性の意味が含ま
れる。試薬層には通常、この明細書記載の反応性
組成物が分配即ち溶解又は分散するマトリツクス
又はキヤリアが含まれる。しかしながらたとえば
反応性組成物それ自体が単独層中で生成しうる場
合は、試薬層にマトリツクスが含まれている必要
はないであろう。マトリツクスの選択は、要素が
目的とする使用の程度、即ち定性分析、半定量分
析又は定量分析に依存する。天然物質又は合成物
質のいずれから製造されるにせよ紙、羊毛、フエ
ルト、織布等のような種々の多孔性繊維状材料は
試験要素に一般的でありそして使用可能である。
このような材料及び分析要素にそれらを使用する
様式はたとえば米国特許第3802842号、同第
3809605号、同第3814668号及び同第3897214号に
記載されている。有用である他の多孔性、非繊維
性試薬キヤリアには、米国特許第3552929号に記
載のような微孔性ポリマー、米国特許第3554700
号に記載のような多孔性セラミツク及びプラスチ
ツクスポンジ材料、米国特許第3715192号に記載
のような粒状物質、並びに米国特許第3917453号
に記載のようなポリマー状オープン−セル泡があ
る。
更に他の望ましい試薬キヤリアには、適用した
液状試料へ浸透性のゲル層がある。米国特許第
3630957号に記載されている、フイルム形成剤の
一つのこのような変形により、水性液の分析に有
用である耐水性層が提供されうる。これらのフイ
ルム形成性物質を用いて製造した層は、コロイド
レベルでは空隙構造を示さずそして多孔性物質の
場合に生じる毛細管流によつてよりむしろ拡散に
より液を通すので通常の意味では多孔性であると
は考えられない。任意の場合にこのような浸透性
物質の選択は、適用液及び試薬層に浸入せねばな
らない活性成分のサイズに依存する。
好ましい一面では、フイルム形成性物質は試験
下の液に膨潤性である。フイルム形成性キヤリア
は液状試料との接触により膨潤しそしてその試料
液への浸透性は増大する。このようにして試薬層
の試料侵入は、試料液と試薬層に分布した反応性
組成物とが有効に接触する場合により迅速に果た
される。
ゲル形成剤及び同様の物質は、定量分析を目的
とする要素の試薬キヤリアとして好ましい場合が
多い。それらは通常液に対し繊維状物質よりずつ
とすぐれた均一浸透性を有する。更にそれらは、
光及び他の電磁輻射線に対し透過性であり、この
ことは繊維状キヤリア及び他の多孔性キヤリアに
は見られないことである。前記多孔性キヤリアは
非繊維性ではあるけれども、その空隙構造により
入射輌射線を通さないか又はそれに対し非常に反
射性でありうる。
試薬マトリツクスとして均一なフイルム形成性
物質を用いて試薬層の浸透性を高度に均一とする
ことが可能でありその結果均一液体を層の表面へ
均一に提供する場合、層内でのそのような流体濃
度の等しい測定(層表面の種々な領域で行う)に
より通常実質的に等しい結果が得られる。たとえ
ば前記結果の変動は、巾約3〜10ミクロンそして
長さ50〜100ミクロンのような小孔を通して輻射
線測定を行う場合は約±10%未満で、好ましくは
約±3〜5%未満である。連続走査を用いて測定
を行う場合は、約16倍の小さな拡大を用いて有利
にスケールを大きくすることが可能である。試料
流体に対し実質的に均一な浸透性を示す試薬層も
等方向に多孔性であるのが望ましい。更に典型的
に等方的に多孔性の層に関する記載を、適切な等
方的に多孔性の拡散層に関する記載と関連して以
下に掲げる。
このような均一浸透性が得られる場合は、試料
成分の不望の濃度勾配を層内で排除することが可
能であり、このことは分析結果の定量的検出を容
易にする為に望ましい。非常に均一な浸透性は、
紙、繊維状羊毛、フエルト、織布等のような繊
維状材料から製造した層の特性であるとは考えら
れない。繊維状物質内の種々の灯心作用のような
要因により、繊維状物質内にそしてそのような繊
維状物質から成る流体接触層中にも、浸透性の液
状成分の種々の見掛濃度が生じると思われる。従
つて前記キヤリアは定量試験に非常に有用である
と考えられる。
試験下の液の溶媒媒質を知ることによる試薬層
マトリツクスとしての適当なフイルム形成剤の選
択は、材料の溶解性に精通したものにとつては自
明である。たとえば比較的低いアセチル化度の酢
酸セルロース又は比較的低いニトロ化度の硝酸セ
ルロースは、溶媒媒質として低級アルカノールを
用いた液の場合に有用である。
多くの場合に溶媒媒質を完全にか又は有効に水
としてもよい。水性液の特に重要なものには、血
しよう、血清又は尿のような生体液がある。生体
液、生化学的水性液及び他の水性液分析用に、親
水性(即ち水膨潤性)フイルム形成剤が試薬層製
造における試薬キヤリアとして特に有用である。
このような親水性試薬キヤリアも水又は試験下の
液の他の水性媒質に膨潤性である。望ましい親水
性物質には、アラビアゴム、寒天及びアガロース
のような多糖類、ゼラチン、セルロース等並びに
それらの誘導体のような天然の親水性コロイド
と、ポリ(ビニルアルコール)及びポリ(ビニル
ピロリドン)アクリルアミドポリマー等のごとき
水溶性ポリビニル化合物のような合成物質とがあ
る。
本発明要素の試薬層には、予め形成した検出可
能な部分を有する非拡散性物質を含む反応性組成
物が提供される。反応性組成物(試薬組成物と呼
ぶこともある)の性質に依存して、反応性組成物
は試薬層の唯一の成分であることもあるし、また
この明細書において前に述べたようなキヤリア中
の他の必要もしくは望ましい反応体と共に分散す
ることもある。
前述のごとく本発明の要素の試薬層に存在する
反応性組成物とは、所定の被検体即ちその要素の
試験被検体を含む液の存在下において化学的か又
は物理的に反応して、予め形成した検出可能な部
分を含む拡散性の反応生成物を提供する組成物を
言う。反応性組成物のこの予め形成した検出可能
な部分とは、たとえば輻射線測定又は他の手段に
より検出を可能にする物質を言う。従つて、この
物質の選択的検出に基づき、分析下の特定液中の
被検体の存在又は濃度を分析的に測定することが
できる。
本発明要素の試薬層中に存在する反応性組成物
は、拡散可能になりうる最初は非拡散性の組成物
であるか又は拡散可能な予め形成した検出可能な
部分を含む。典型的には反応性組成物の拡散性の
予め形成した検出可能な部分は、このような反応
性組成物の非拡散性部分へ化学的か又は物理的に
結合する。このような場合に、被検体含有液を要
素へ適用する際、反応性組成物の化学的か又は他
の反応が被検体含有液の存在下で起こり、分析下
の液状試験試料中の被検体の存在又は濃度に相関
させうる量の拡散性の予め形成した検出可能な部
分が試薬層から放出する。
本発明要素に用いる反応性組成物の特別な組成
は、要素へ適用する特定の被検体含有液及び拡散
性の予め形成した検出可能な部分の存在を分析す
る為に用いる特定の検出手段に依存して広く変化
させることができる。勿論のことであるが所定の
被検体含有液用に拡散性の予め形成した検出可能
な部分の望まれる放出機構(即ち使用する反応性
組成物と被検体との間の特定の化学的か又は他の
反応により拡散性の予め形成した検出可能な部分
を放出する機構)に依存していくつかの異なる種
類の本発明に有用な反応性組成物がありえる。
本発明に有用な反応性組成物に行いえる可能な
改変の一面を示す為に、反応性組成物に含まれる
拡散性の予め形成した検出可能な部分は、種々の
異種物質のうち任意の一つでありえることに注目
されたい。本発明の好ましい態様に従つて、予め
形成した検出可能な部分とは、輻射線測定手段に
より直接検出可能な物質を意味する。本明細書で
用いるように「輻射線測定手段」なる語は、分析
結果を得る為に輻射線を用いる種々の分析的感応
手段を含んで定義される。
輻射線測定手段により直接検出可能な種々の典
型的な予め形成した検出可能な部分には(a)慣用の
比色測定装置を用いて、その存在又は濃度を測定
するに使用可能な吸光率又は吸収スペクトルを有
する着色剤(即ち染料又は顔料)のような比色測
定により検出可能な部分並びに(b)物質から発せら
れる輻射線に感応しうる装置により検出可能な螢
光物質(たとえば螢光プローブ)のような輻射線
放射物質がある。
他の型の輻射線放射物質も当然、本発明に用い
る反応性組成物に含まれる拡散性の予め形成した
検出可能な部分として使用することができる。こ
のような検出可能な部分を含む反応性組成物を、
試験に用いる特定の被検体で処理する際、ある量
のたとえば放射性をラベルした検出可能な部分が
放出されるように、たとえばリン光発生部分又は
放射性ラベル部分を用いてもよい。この放射性部
分は本発明要素の検出表示層中へ移動可能であ
り、検出表示層においてそれは特徴的な放射性に
よつて検出することができる。
放射性ラベルの使用は、非拡散性であつて、本
発明の適切な要素の試薬層中に含まれるラベルし
た抗原−抗体複合体から成る反応性組成物製造に
特に有用である。液状試験試料に含まれる適当な
被検体の存在下において、試薬層中に含まれる抗
原−抗体複合体のラベルされた構成分(即ちラベ
ルされた抗原又はラベルされた抗体のいずれか)
は、液体試験試料中に含まれるある量の未ラベル
構成分(即ち抗原又は抗体のいずれか)と置換す
る。次いで置換されたラベル構成分は検出表示層
へ泳動し、そこでそれは自身に特徴的な放射性に
より検出される。検出表示層で検出されるラベル
された構成分の量に基づき、もとの液状試料中の
未ラベル構成分の量が測定できる。
ラベルされた抗原−抗体複合体の前述のような
使用は認められた、研究室における分析技法であ
る。しかしながら前述のような使用法は、本発明
に従つて提供されるような分析要素には今まで用
いられていない。反応性組成物としてこのような
複合体を用いる本発明の要素は、ラベルした抗原
−抗体複合体が、分析下の液状試料中に含まれる
特定の抗原又は抗体の基質として働く免疫分析に
特に適する。前記のような置換反応及び種々の抗
原−抗体複合体はたとえば米国特許第3880934号
に記載されている。
輻射線測定手段により直接検出可能な前記部分
に加えて、この明細書において前に説明したよう
な「予め形成した検出可能な部分」なる語には、
直接は検出不可能であるけれども分析の精度を損
うことなく前述のごとく検出可能になりうる種々
の予め形成した物質も含まれる。好ましい態様に
従つて、このような検出性を、試薬層から検出表
示層中へ泳動する反応性組成物の拡散性生成物中
に含まれる予め形成した検出可能な部分の全量へ
付与し、そして更にこのような検出性を拡散性生
成物の量に影響を与えることなく付与する。この
ような予め形成した検出可能な部分には、放出の
状態では低レベルの螢光性しか示さないが、適切
なキヤリヤと結合した場合には高い螢光性を示す
螢光プローブ物質、自身の基質を含む検出表示層
中へ拡散する酵素ラベル抗原がある。このような
基質にはたとえば、前述のような酵素ラベルによ
り触媒され直接検出可能な反応生成物(たとえば
染料)を生成する反応混合物が含まれる。
前述から、種々の異なる検出可能な物質を、本
発明要素の試薬層中に含まれる予め形成した検出
可能な部分として使用できることは明きらかであ
る。これらの検出可能な物質には、種々の予め形
成した染料のような物質があり、それらは、それ
らに特徴的な吸収スペクトル又は、螢光プローブ
もしくはリン光のような種々の発光物質及び独自
の放射性スペクトルにより検出可能な放射性物質
により検出される。染料及び螢光物質の特に代表
的なものについては以下に更に詳しく示す。代表
的なリン光性物質及び放射性物質には、種々のけ
いリン光体(たとえば置換クマリン、フルオレセ
イン、ローダミン染料等)、及びC14又は重水素
(トリチウム)のごとき種々な放射性グループの
ような周知物質がある。
本発明に用いる反応性組成物の予め形成した検
出可能な部分として使用する特別な物質及びこの
ような物質の性質はさておき、種々の手段を用い
て反応性組成物から拡散性の予め形成した検出可
能な部分を放出させることができることは当然の
ことである。明きらかなように、非拡散性反応性
組成物からの予め形成した検出可能な部分の放出
は、拡散性の予め形成した検出可能な部分を試薬
組成物へ取り付ける特別な手段、及び予め形成し
た検出可能な部分は放出される機構に依存する。
反応性組成物から拡散性の予め形成した検出可能
な部分を分離する為の代表的な放出機構及びその
機構を用いた反応性組成物の特別な例に関する記
載を一部以下に掲げる。
加水分解的放出 加水分解的放出とはその名が暗示するごとく、
拡散性の予め形成した検出可能部分が、加水分解
反応の結果反応性組成物から放出される機構に関
しそしてそのような機構を含む。本発明の非常に
好ましい態様をも構成する、一つのこのような加
水分解的放出機構に関する典型的な例を、人間の
血清のような生物試料中のα−アミラーゼ含量を
測定するのに適する試薬組成物を含む本発明要素
を参照して示すことができる。このような場合、
分析すべき特定試料中に含まれるアミラーゼの基
質として働く反応性組成物又は試薬は、自身の個
個の反復グリコース単位へ化学的に結合した染料
のような予め形成した検出可能な部分を有する澱
粉から成る。すでに知られているように、α−ア
ミラーゼにより澱粉の触媒的加水分解がもたらさ
れ、この加水分解により澱粉は分解され一連の低
分子量多糖類単位となる。この分解はそれぞれ、
澱粉の主成分であるアミロース及びアミロペクチ
ン部分のα−1・4結合の加水分解の結果生じ
る。
本発明に従つて、予め形成した検出可能な部分
を含む前記澱粉基質を本発明要素の試薬層中に組
み入れることにより、α−アミラーゼを含まない
流体試料の存在下において試薬層全体に実質的に
非拡散性である反応性組成物を得ることができる
ことが見い出された。しかしながらα−アミラー
ゼを含む試料の存在下では澱粉基質の特徴的な触
媒的加水分解が生じる。その結果澱粉反応性組成
物から低分子量の多糖類単位が放出し、そしてそ
れらは低分子量であるが故に拡散可能であり、そ
して水性試料の存在下において試薬層を経て検出
表示層中へ泳動する。前記のごとく検出表示層中
に拡散する低分子量多糖類単位の存在は、検出表
示層に出現する予め形成した検出可能な部分の存
在の追跡により本発明に従つて測定する。予め形
成した検出可能な部分が個々の低分子量多糖類単
位へ化学的に結合するので、このような追跡によ
り、検出表示層中でこれら単位の存在を測定が可
能となる。検出表示層におけるこれらの単位の存
在により、かくして、最初の血清試料中のα−ア
ミラーゼの存在又は不存在の便利な試験が提供さ
れる。
本発明に従つて、反応性組成物として用いる為
の、予め形成した検出可能部分を含む特定の非拡
散性澱粉基質の選択及び製造は、種々の澱粉及び
検出可能な材料を用いて行うことができる。概括
的に言えば、使用する特定の予め形成した検出可
能な部分は、染料、螢光染料等のような比色測定
により検出可能な材料及び放射性ラベルのごとき
前述の物質のいずれとすることもできる。当然特
定の予め形成した検出可能な部分は、物理的結合
か又は化学的結合のいずれかにより、澱粉分子の
個々の反復糖単位へ結合せねばならない。そして
好ましくは、予め形成した検出可能な部分は、α
−アミラーゼ以外の試験すべき液状試料の種々の
成分に対して、物理的及び化学的に不活性でなけ
ればならない。
本発明に従つてα−アミラーゼ分析用の前記要
素を用いた良好な結果は、比色測定により検出可
能な非拡散性反応性組成物材料として、澱粉と複
合可能であることが知られている慣用の比色測定
により検出可能な染料との複合澱粉のような物質
を用いることにより得ることができる。前記染料
には、商品チバクロンブリリアントオレンジ
G.P.(リアクチブオレンジ5)及びチバクロン
ブリリアントブルーF3GA(リアクチブブルー
2)でチバ−ガイギ(Ciba−Geigy)社から販売
されているクロロトリアジン染料等のような種々
のハロゲン化シアヌール酸に基づく染料がある。
前述の検出可能なグループを含む澱粉複合体の製
造は周知であり、そしてその詳しい記載は本明細
書では不要である。しかしながら参照する為に、
種々の澱粉−ハロゲン化シアヌール酸に基づく染
料複合体に関しては米国特許第3597322号(1971
年8月3日発行)及び同第3694318号(1972年9
月26日発行)をあげることができる。
有用な結果が本発明に従つて、反応性組成物と
して、その加水裂開がα−アミラーゼにより触媒
される非拡散性螢光澱粉を用いても得られた。螢
光ラベル澱粉複合体のうち一つの好ましい例は、
無水イサト酸(公知の螢光物質)とアミラーゼと
の反応から得られるものである。この反応を適切
な条件下、たとえばジメチルスルホキシド溶媒の
存在下においてピリジン触媒を用いて行う場合、
澱粉ポリマーの比較的多数の個々の反復グルコー
ス単位がエステル化されそしてアントラニレート
単位へ転化した、非常に螢光の強い澱粉反応生成
物が得られることがわかつた。この反応の化学式
は以下の通りである。
比較的多数のグルコース単位がアントラニレー
ト単位へ転化するので、得られた螢光澱粉は非常
に高い螢光度を示す。詳しくは、最適には、グル
コース単位6個につきアントラニレート単位1個
を有する澱粉が得られる。
勿論のことであるが、α−アミラーゼの前記分
析に用いる特定の予め形成した検出可能な部分
は、本発明の反応性組成物として用いるのが望ま
しい得られたアミロース澱粉−検出可能部分複合
体の特性に大部分依存する。たとえば本発明の用
途に可溶性か又は不溶性の予め形成した澱粉−検
出可能部分複合体を用いることが出来る。前記複
合体の溶解性とは、22℃、PH7.0で測定した水性
媒質中での溶解性を言う。本発明に従つた反応性
組成物として有用な水に水溶性の予め形成した澱
粉−検出可能部分複合体は前記米国特許第
3694318号に記載されているものである。亦た本
発明に有用な種々の水溶性の予め形成した澱粉−
検出可能部分複合体には前記米国特許第3597322
号に記載のような水溶性複合体がある。他の同様
な水溶性染料−澱粉複合体は米国特許第3705149
号(1972年12月5日発行)及び同第3679661号
(1972年7月25日発行)に記載されている。
本発明に用いる前記澱粉複合体を製造するのに
用いる澱粉は、たとえばじやが芋、とうもろこ
し、タピオカ、小麦、米、さつまいも又はその他
の源から得られる澱粉及び澱粉画分のような種々
の源から得ることができる。水溶性澱粉及び水不
溶性澱粉は両方とも、前記予め形成した澱粉−検
出可能部分反応性組成物製造に使用することがで
きる。得られた澱粉含有反応性組成物は、これを
本発明の要素の試薬層中に組み入れることによ
り、試薬層から好都合に拡散不可能にすることが
できる。前記試薬層の孔サイズは、加水分解して
いない、予め形成した澱粉−検出可能部分反応性
組成物の通過を妨げるに有効なサイズであり、そ
して加水分解した低分子量の予め形成した澱粉検
出可能部分生成物を通過可能にするに有効なサイ
ズである。亦た本発明の好ましい態様に従つて、
未加水分解の、予め形成した澱粉−検出可能部分
反応性組成物を試薬層中に組み入れ、この試薬層
を任意的な輻射線遮断層及び検出表示上に被覆す
ることができる。(前記第2図参照)。この態様で
は、下に位置する検出表示層及び任意的な輻射線
遮断層を、これらの層が非加水分解の予め形成し
た澱粉検出可能部分へ実質的に不浸透性である
が、加水分解した低分子量の予め形成した澱粉−
検出可能部分生成物へ浸透性であるように選ぶ。
勿論のことであるが、アミラーゼ検出用の本発明
の所定要素の試薬層、輻射線遮断層及び/又は検
出表示層の孔サイズは、使用する為に選んだ特定
の非加水分解澱粉反応性組成物の分子サイズ及び
その加水分解反応生成物の分子サイズに依存す
る。
置換放出 本発明要素の試薬層の反応性組成物中に含まれ
る予め形成した検出可能部分の放出は置換機構に
よつても行うことができる。この方法の放出に従
つて、反応性組成物の予め形成した検出可能な部
分は、適当な非拡散性キヤリア、たとえば分析の
為に本発明要素へ適用する試験試料中に含まれる
被検体の非拡散性基質へ物理的か又は化学的に結
合されている。このような場合、試験試料中に含
まれる被検体と反応性組成物の非拡散性基質との
物理的又は化学的反応の結果、被検体は、非拡散
性基質へ結合している予め形成した検出、可能な
部分の一部を置換又はその置換を生じさせ、そし
て得られた、拡散性の予め形成した検出可能な部
分から成る生成物は本発明要素の検出表示層中へ
拡散又は泳動する。この検出表示層では、そこに
含まれる予め形成した検出可能な部分の存在及
び/又は量を測定することができる。このような
置換放出機構は業界で知られておりそしてたとえ
ば種種の免疫技術にその応用が見い出されてい
る。
更に置換放出機構は他の型の分析に有用であ
る。たとえば本発明の要素を用いてビリルビンを
分析することが出来る。このことは、たとえば、
アルブミンのようなキヤリヤへ結合する予め形成
した検出可能な部分(配位子である)から成るビ
リルビン活性複合体を反応性組成物として用いる
ことにより成しとげることができる。このような
複合体をビリルビンと接触させる場合、ビリルビ
ンは、アルブミンキヤリヤ上の結合サイトの検出
可能な配位子と競合しそしてこの競合によつて検
出可能な配位子を放出させる。要素の試薬層から
配位子が検出表示層中へ拡散する際、もとの試験
試料中のビリルビンの存在又は量は、ビリルビン
活性複合体から放出される拡散性の配位子の量を
測定することにより決定することができる。前述
のようなビリルビン測定用の分析方法は、ビリル
ビン被検体の基質として働く螢光プローブ−アル
ブミン反応性組成物からの螢光プローブのような
予め形成した検出可能な部分の競合置換に基づ
く。
酸化的及び還元的放出 これらの放出機構はその名が示す通り、被検体
の存在下において非拡散性反応性組成物を酸化又
は還元し、本発明要素の試薬層からの、拡散性の
予め形成した検出可能な部分の放出を促すもので
ある。非常に多様なこのような放出機構はたとえ
ば写真化学の分野で知られており、この分野で
は、前記機構は、たとえばハロゲン化銀拡散転写
画像形成工程に用いられておりそして本発明の用
途に適合させることができる。
酸化的又は還元的放出はある場合には、試薬層
中に含まれる反応性組成物の酸化又は還元の結果
直接生じさせることができる。たとえば、被検体
基質として、自身へ化学的に結合した予め形成し
た検出可能な部分を有する非拡散性反応性組成物
を選ぶことが出来る。この結合は酸化又は還元の
際裂開して拡散性の予め形成した検出可能な部分
を放出する。亦た反応性組成物として、分子サイ
ズが大きいか又は特別な分子配置の故に非拡散性
である物質を選ぶことが出来る。このサイズ又は
配置は酸化又は還元により変化し、予め形成した
検出可能な部分であるか又はそれを含む拡散可能
な種を生成する。たとえば非拡散性基質として高
分子量物質を選ぶことができ、これは酸化又は還
元の際減成又は分解して非常に低分子量の多数の
小化学単位となり、こうなることによつてこれら
は拡散性となる。又は反応性組成物として、自身
を非拡散性にする特別の基(バラスト基と呼ばれ
ることがある)を含む物質を選ぶことができる。
この基は反応性組成物から裂開するか又はさもな
ければ酸化もしくは還元の結果、転化(たとえば
不溶化基を可溶性物質へ転化することにより)し
て予め形成した検出可能な部分を含む拡散性生成
物を生成する。
前述のように“直接的”酸化又は還元放出機構
は、適当な反応性組成物の選択により用いられ
る。この反応性組成物は検出すべき被検体の存在
下において酸化又は還元されて、予め形成した検
出可能な部分を含む拡散性物質を直接生じる。か
ような“直接的”放出機構に従つて機能する反応
性組成物にはたとえば、米国特許第3443940号
(1969年5月13日発行)に記載されているような
ロイコ型の閉環化合物がある。このような化合物
は、適当なバラスト基が存在しかつそれへ化学的
に結合した染料を含むので最初は非拡散性であ
る。これらロイコ型の閉環化合物を酸化する際、
染料の付着点として働く化学結合は閉環反応をう
け染料を放出する。
前述の“直接的”酸化又は還元放出機構に加え
て“間接的”酸化又は還元放出機構としてこの明
細書に記載の種々の放出機構を用いてもよい。こ
のような場合、いわゆる前記“直接的”機構にお
けるように、反応性組成物からの予め形成した検
出可能な部分の放出は、反応性組成物の酸化又は
還元により促進される。しかしながらこれらの放
出機構では、予め形成した検出可能な部分(たと
えば染料)の放出に先だつて、典型的には一又は
それ以上の別の反応を行う。亦た種々のこのよう
な間接的酸化又は還元放出化学は、種々のハロゲ
ン化銀写真特許刊行物に記載され、そしてこれら
の放出化学は、本発明に従つて、この明細書に記
載の反応性組成物と協働する放出手段として用い
るに適合させることができる。
たとえばこのような間接的酸化又は還元放出機
構の多くは、自身と協働する、写真現像剤、写真
カツプリング剤等のような別の酸化性又は還元性
共同反応体を有する不動性又は非拡散性反応性組
成物を用いることにより本発明に用いるに適合さ
せることができる。特別の共同反応体及びその望
まれる酸化状態に依存してこのような共同反応体
の酸化又は還元の際、かくして酸化又は還元され
た共同反応体は反応性組成物の不動性種と反応し
て、染料のような拡散性の予め形成した検出可能
な部分を分離する(たとえばカツプリング又は架
橋酸化反応により)。このような染料放出化学の
一例が米国特許第3628952号(1971年12月21日発
行)に記載されている。この特許には、カテコー
ルのような酸化型の現像剤と反応することによ
り、バラスト化された出発物質から拡散性の染料
含有部分を分離するバラスト化された染料含有ス
ルホニルヒドラゾン化合物が記載されている。
前記米国特許第3628952号に記載の放出機構と
幾分類似の放出機構による、他の間接的酸化又は
還元染料放出機構には、米国特許第3227550号及
び同第3476563号に記載のような種々なカツプリ
ング放出化学がある。これらの特許では、写真発
色剤(自身へバラスト基を化学結合して発色剤を
非拡散性にしている)は、可溶性化基へ化学的に
結合している染料へ自身のカツプリングサイトで
化学結合により結合される。このような発色剤
は、慣用の第一級芳香族アミン色素写真現像剤
(酸化されたもの)とカツプリング反応しバラス
ト化されたカツプリング基を分離し、従つて染料
を放出し、染料は自身へ結合した可溶性化基によ
り、たとえばアルカリ性媒質中で拡散性となる。
カツプリング放出機構により拡散性の染料を生成
する更に他の染料放出化学はドイツ国公開公報第
2415125号に記載されている。
酸化された色素写真現像剤とバラスト化された
染料提供反応体との間の化学的カツプリング反応
を用いる、更にもう一つの型の間接的染料放出化
学は、前記米国特許第3443940号及び同第3443939
号(1969年5月13日発行)に記載の別の閉環化合
物に関するものである。これらの特許には、ある
バラスト化されたフエノール化合物が記載され、
その化合物にはそのフエノール核へ化学結合によ
り結合した染料が含まれる。これらバラスト化さ
れたフエノール化合物は、酸化された第一級芳香
族アミン色素現像剤共同反応体との反応の際酸化
された色素現像剤と結合する。この反応の生成物
である化学化合物においては、第一級アミノ色素
現像剤の残り及び染料部分をフエノール核へ結合
した化学結合は自生の閉環反応をうけ拡散性染料
を分離しそして放出する。
本発明の分析要素の反応性組成物に用いるに適
合可能な別の間接的酸化又は還元染料放出化学
は、米国特許第3728113号及び米国公開出願
B351673号(1975年1月28日発行)に記載のよう
な放出機構の化学である。これらの刊行物には、
最初不動性の色素を直接酸化してその酸化型を生
成し、そしてそれをアルカリ性媒質の存在におい
て加水分解して拡散性の染料を裂開する染料放出
機構が記載されている。たとえば米国特許第
3728113号(1973年4月17日発行)には、あるバ
ラスト化されたハイドロキノン化合物が記載さ
れ、その化合物には適切な化学結合によりそれへ
結合した染料が含まれる。このような化合物を酸
化する際、化合物はキノイド型へ転化し、そして
それはアルカリ性媒質の存在下において加水分解
的に裂開して拡散性の染料を放出する。米国公開
出願第B351673号には、ある非拡散性のフエノー
ル又はアニリンが記載されており、それにはスル
ホンアミド基のような結合基によりそのフエノー
ル核へ化学的に結合した染料が含まれる。これら
非拡散性の化合物は酸化の際キノイド型へ転化
し、そしてキノイド物質のようなアルカリ性媒質
の存在下で加水分解的に裂開して拡散性の染料を
放出する。
間接的酸化反応うけ続いて染料を加水分解的に
裂開する、同様のバラスト化された染料提供化合
物は、リサーチジスクロージヤー(第15157項)
(1976年11月発行)の68ないし74頁及びドイツ国
公開公報第2402664号及び同第2505248号に記載さ
れている。
最初不動性又はバラスト化された染料含有キヤ
リヤを酸化し、次いで酸化生成物を加水分解して
染料又は他の予め形成した検出可能な部分を放出
する間接的酸化又は還元放出機構の別のグループ
が、たとえば米国特許第3725062号(1973年4月
3日発行)に示された種々のハイドロキノン染料
放出化合物により例示されている。これらの化合
物はバラスト化されたハイドロキノン核から成
り、この核には染料又は他のそのような予め形成
した検出可能部分が化学的に結合されている。酸
化の際、ハイドロキノン核はキノイド型へ転化し
そしてそれはアルカリ性媒質の存在下で染料部分
を分離する。もう一つのこのような間接的酸化放
出機構は、カナダ国特許第602607号に示されてい
る。この特許には、バラスト化されたフエニレン
ジアミン核を含む化合物が記載され、この化合物
には、アミノ置換基の一つによりこの化合物に化
学的に結合した拡散性の染料が含まれる。これら
化合物の酸化の際、核へ染料を結合するアミノ置
換基のサイトでジアミノ核の脱アミノ化が生じ
る。アルカリ性媒質の存在下において次いで拡散
性染料が放出する。
前述の放出機構と一般的に類似であるが、酸化
的放出機構よりもむしろ還元的放出機構を用いる
もう一つの放出機構が米国特許第3185567号
(1965年5月25日発行)に記載されている。この
特許ではキノン化合物のような物質へ結合した染
料のような予め形成した検出可能な部分を有する
ある化合物が記載されており、この予め形成した
検出可能部分はアルカリ性媒質の存在下において
最初は不溶性かつ不動性であるが、適当な還元剤
またはトリヒドロキノンのような写真現像剤によ
り還元されることによりアルカリ性媒質中で可溶
性でかつ易動性となる。
明らかなように前述の放出機構の多くには、予
め形成した検出可能な部分の放出を促進する為に
アルカリ性媒質の存在が必要である。このような
場合、もちろんのことであるが、第5図に示すよ
うな構造配置と同様の配置を有する分析要素は、
アルカリ性物質、13を超えるPHの非常に強いアル
カリ性液と共に用いてさえも、このような高いア
ルカリ性媒質を含む要素と接触するオペレーター
又は機械試験装置には何ら特別な操作上の問題を
生じることなく特に適するので特に有用でありえ
る。
本発明要素の試薬層から放出する拡散性の予め
形成した検出可能な部分の検出を促進する為に、
本発明要素には、試薬層からの前記のような放出
の予め形成した放出可能な部分を受容する検出表
示層が含まれる。このような検出表示層は、要素
の前記のような放出の予め形成した検出可能な部
分へ浸透性であり、そして少なくとも使用条件下
では試薬層と流体接触する。検出表示層は輻射線
透過性であるのが好ましい。検出表示層は、反射
層又は不透明層であるような輻射線遮断層により
試薬層から分離することができ、種々の輻射線測
定技法による検出を容易にする。分析下の液中で
膨潤性であるのも望ましい検出表示層に、試薬層
に有用であるような親水性コロイドを含めること
ができ、そしてこの検出表示層は非繊維性である
のが好ましい。試薬層が繊維性である場合、それ
と協働する非繊維性の輻射線遮断層及び検出表示
層により、このような試薬層中で生成する分析結
果の見掛上の均一性が改良される。
要素の試薬層から放出される予め形成した検出
可能な部分が染料か又は他の媒染性物質である場
合、検出表示層には、カラー写真フイルム及び紙
に有用な画像染料媒染剤として記載されているよ
うな媒染剤が含まれてもよい。このような媒染剤
には、ポリ−4−ビニルピリジン、2−ビニルピ
リジンポリマーメト−p−トルエンスルホネート
及び米国特許第2498430号(1949年11月11日発
行)に記載されている同様の化合物のようなビニ
ルピリジン化合物並びにセチルトリメチルアンモ
ニウムブロミドがある。
本発明の好ましい態様に従つて、検出表示層中
に、たとえば英国特許第1261925号、米国特許第
3625694号、同第3709690号、同第3773509号、第
3859096号、同第3898088号又は同第3958995号に
記載のようなポリマー媒染剤を組み入れることが
特に有用であることが見い出された。特に有用な
ものは、ポリマー鎖中に次式で表わされる単量体
単位を有するものである。
(式中Aはアルキレン基のような有機の基を表わ
し、ポリマー主鎖の一部を形成し;QはMをA
へ結合する化学結合又は有機の基を表し、Mは
第四級アンモニウム又はホスホニウム基を表しそ
してXはアニオンを表す。) 前記式で表わされる好ましいポリマー媒染剤
は、該薬層中に含まれる反応性組成物から放出さ
れる、拡散性の予め形成した検出可能な部分とし
て染料を用いる本発明の分析要素に特に有用であ
ることが見い出された。たとえばこのような媒染
剤はα−アミラーゼ分析用の要素に有用であるこ
とが見い出された。この要素においては、予め形
成した検出可能な部分はハロゲン化シアヌール酸
に基づく染料が結合されている拡散性の低分子量
多糖類を含む。
前述のごとく本発明要素には輻射線遮断層が含
まれていてもよく、この層は試薬層と検出表示層
との間にはさまれているのが好ましい。輻射線遮
断層は予め形成した検出可能な部分へ浸透性であ
りそしてたとえば検出に用いられる波長(単数又
は複数)において電磁輻射線の通過を妨げる働き
をする。このような層を用いることにより、色又
は他の、結果の検出の潜在的妨害物は、それぞれ
放出か又は未放出の予め形成した検出可能な部分
の追跡に依存して検出表示層か又は試薬層からマ
スクすることができる。このような層には、吸光
度、反射率等により、層中に組み入れた時輻射線
妨害効果を及ぼす乳白化剤が含まれる。ある態度
では輻射線遮断層に炭素のような顔料又は他の金
属塩(たとえば二酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バ
リウム等)のような無機顔料のごとき乳白化剤を
含むマトリツクスを含めることが出来る。性質上
一般に反射性であるブラツシユされたポリマーに
は乳白化剤が含まれていてもよくそして拡散層に
有用であるようなこのようなブラツシユされたポ
リマーの層(後述)は輻射線遮断層としても使用
することが可能である。もちろんのことである
が、微孔性のブラツシユされたポリマー層を輻射
線遮断層として用いる場合、このような層は過
層としても働くことができる。試薬層から検出表
示層へ入り得る場合に、検出表示層における結果
の検出を損うことがある過可能な物質へ検出表
示層が浸透性である場合に、このような層は有用
である。
ある好ましい一面では、ブラツシユされたポリ
マー層に反射性の無機顔料(たとえばこの明細書
の別の箇所で述べた非常に反射性の顔料)をも組
み入れ、反射性及び又は拡散性を強化することが
できる(以下に拡散層に関して述べるように)。
ブラツシユされたポリマーと共に層中に含めうる
願料の量は非常に可変であり、そしてその量は、
ブラツシユされたポリマーの重量に対して約5重
量%ないし約1000重量%であるのが好ましく、約
100重量%ないし約600重量%が非常に好ましい。
前述のように、本発明の要素は、
PrzybylowiczとMillikanによる米国特許第
3992158号(1976年11月16日発行)に詳しく記載
されているような拡散層を場合によつては含んで
いてもよい。拡散層は液状試料を受容しうる層で
あり、この場合液状試料は拡散層へ直接適用する
か又は拡散層と流体接触する層(単数又は複数)
からそれへ提供する。拡散層内では、試料及び少
くとも一つの溶質の溶媒もしくは分散媒質;分散
質(分散相又は内部相の構成分);又は溶質もし
くは分散質の反応生成物が、要素の試薬層に面す
る拡散層の表面で、前記物質(即ち被検体又は被
検体の前駆体でありえる溶質、分散質又はその反
応生成物)が見掛け上均一な濃度となるように分
布する。勿論のことであるがこのような見掛濃度
は、拡散層の厚み又は拡散層における他の原因に
より生じる濃度勾配で達成することができる。こ
のような濃度勾配は定量的試験結果を得る為にい
かなる問題も呈さず、そして公知の補正技法によ
り調節することができる。
拡散層は、流体接触する試薬層に面する表面の
単位面積あたりに拡散物質の見掛上の均一濃度を
有利に生成する。このような見掛濃度の均一性
は、米国特許第3992158号に記載されているよう
なデンシトメーターによる測定か又は他の分析方
法により測定することができる。
この明細書において述べたように、有用な拡散
層は等方的に多孔性の層であるのが望ましい。こ
のような層を種々の成分を用いて製造することが
できる。ある一態様では粒状物質を用いてこのよ
うな層を製造することができ、このような層は粒
子間の相互連絡空間によつて等方的に多孔性とな
る。分析下の試料成分に対し好ましくはすべて化
学的に不活性である種々の型の粒状物質は有用で
ある。二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、
等のような顔料は望ましい。他の望ましい粒子は
ケイソウ土、及び天然又は合成ポリマーに由来す
る微結晶性セルロースのような微結晶性コロイド
性物質である。樹脂ビーズ又はガラスビーズのよ
うな均一サイズの球状粒子も使用可能であり、そ
してそれらは選択的過のような均一な孔が有利
な場合に特に望ましい。選んだ粒状物質がガラス
ビーズ等の場合のように粘着性でない場合には、
それを処理して接触箇所で互いに粘着性になりえ
る粒子を得ることができ、そうすることによつて
等方的に多孔性の層の形成が容易になる。例えば
適切な処理は次のようにして行うことができる。
即ち非粘着性粒子を、ゼラチン又はポリビニルア
ルコールのような親水性コロイドの溶液のごとき
薄い粘着層で被覆しそして層中で互に接触するよ
うにさせることができる。コロイド被覆が乾燥し
た時、層はもとの姿を保持しており、そしてその
成分粒子間の開放空間ももとのままである。
このような粒状物質に替わるものとして又はそ
れに加えて、拡散層を等方的に多孔性のポリマー
組成物を用いて製造することができる。たとえば
米国特許第3555129号に記載されているような、
ブラツシユされたポリマー製造に有用な技術を用
いてこのようなポリマー組成物を製造することが
可能である。等方的に多孔性のポリマー組成物を
製造するに有用な他の方法には、米国特許第
2960728号及び同第2946095号に記載のような、多
孔を創成する為のガスもしくは他の膨潤性構成分
の使用に関する方法、か又はたとえば米国特許第
3816575号に記載されているような溶解して多孔
を生ずる溶解性固体の、ポリマー相中での使用に
関する方法がある。
ブラツシユされた(又は沈澱した)ポリマー層
は特に望ましく、そしてそれは、ボリマーを二つ
の液体の混合物に溶解させることにより基体上に
生成させることが出来る。前記液体の一方はポリ
マーに良好な低沸点溶媒でありそして他方は、ポ
リマーの非溶媒であるか又はそれの不良な溶媒で
しかない高沸点溶媒である。このようなポリマー
溶液を次いで基体上に被覆し、そして制御条件下
で乾燥する。低沸点溶媒はすみやかに揮発しそし
て被覆は、不要溶媒であるか又は非溶媒である液
中で厚くなることができる。適切な条件下での蒸
発につれ、ポリマーは等方的に多孔性の層として
生成する。多くの異なるポリマーを単独でか又は
組み合わせて、本発明に用いる等方的に多孔性の
ブラツシユされたポリマー拡散層製造に用いるこ
とができる。前記ポリマーの代表的なものには、
ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン及
び酢酸セルロースのようなセルロースエステルが
ある。種々の微孔性フイルター又はその一部は、
Millipore社の種々の膜フイルターのようなブラ
ツシユされたポリマー組成物でありそしてそれら
は米国特許第2783894号及び同第2772322号のよう
な特許に記載されている。
拡散層は溶液又は分散液から被覆することによ
り製造することができる。拡散層に含めるのに有
用な物質は本明細書に記載のごとく広範囲に亘つ
ており、そして水又は分析下の他の液と接触する
際それらに耐性のある、即ち実質的にそれらに不
溶性でありかつ非膨潤性である物質が主に通常そ
の範囲に含まれる。層の乾燥厚の約10〜14%の膨
潤が普通である。拡散層の厚さは、便利さ及び清
潔さの為に拡散層が吸収できなければならぬ目的
とする試料体積に幾分依存し、そして層中に吸収
されうる試料量にも影響する層のボイドボリユー
ムにも幾分依存する。乾燥圧が約50ミクロンない
し約300ミクロンの拡散層が特に有用であつた。
しかしながら非常に種々の厚さも許容でき、そし
てそれらは特定の要素にとつて望ましい場合があ
る。
等方的に多孔性の拡散層を製造する時、ボイド
ボリユームが層の全体積の少くとも約25%である
ことが有用であり、そして50〜95%が望ましい。
多孔性拡散層のボイドボリユームの多様性を有利
に用いて、米国特許第3992158号記載のように、
要素の特性を改質することができる。勿論のこと
であるが、どの場合も孔サイズは、試薬層へ望ま
しく提供される最初の試料成分又は他の物質が十
分拡散可能なものでなければならない。
本発明の一体型分析要素製造の際、層を予め別
個の層として製造し、そしてその後それらを使用
前に積層するか、または要素の使用時に流体接触
させるまで別個の層として保持することができ
る。単独部材として予備形成した層の表面を、被
覆可能な場合に典型的には溶液又は分散液により
被覆しそして乾燥時に層をそこから物理的にはが
すことができる。しかしながら連続層がほしい場
合に、何回ものはがし及び積層工程を行わずに済
む慣用方法では、最初の層をはがされた表面か又
は支持体上に被覆し、そして所望ならその後前も
つて被覆した層上に順次層を直接被覆する。この
ような被覆は翼被覆装置を用いて手動で、又は浸
漬被覆もしくはビード被覆のような方法で機械に
より行うことができる。機械被覆技法を用いる場
合には、感光性写真フイルム及び紙の製造におい
て周知のホツパ被覆技法を用いて隣接層を同時に
被覆可能であることが多い。隣接層が不連続であ
り、かつ多孔性拡散層の場合に可能なように被覆
組成物の比重の調節による層分離の維持が十分で
ないことが本質的であるか又は望ましい場合に
は、溶媒又は分散媒質を含む、各層の成分の適当
な選択によつて相互の層成分の泳動及び溶媒効果
を最小化又は除去可能であり、こうすることによ
つて輪郭のはつきりした独立した層の製造が促進
される。相互の層の付着問題は、写真フイルムで
用いられるような下塗り物質の非常に薄い適用を
含む表面処理手段により、有害作用をもたらすこ
となく克服することができる。
被覆可能な試薬層の為に、マトリツクス及び組
み入れられた反応性物質を含む被覆溶液又は分散
液を製造し、この明細書に記載のごとく被覆しそ
して乾燥して寸法の安定な層を形成することがで
きる。試薬層の厚さ及びその浸透性の程度は大幅
に変動させることができ、そして実際の使用に依
存する。約10ミクロンないし約100ミクロンの範
囲の乾燥厚が好都合であるが、ある条件化ではこ
の範囲外の厚さでも好ましい場合がある。たとえ
ば比較的多量の反応性組成物(たとえば酵素のよ
うなポリマー物質)が必要な場合には、わずかに
厚い試薬層を用いることが望ましい。繊維状試薬
層は、周知技法に従つて、繊維状マトリツクスを
含浸させることにより製造することができる。
輻射線遮断層及び検出表示層は、被覆可能な試
薬層を製造する時用いたような方法及び厚さを用
いて製造することができるが、その構成分は特定
の厚に対して適当なものを用いる。検出表示層の
場合には、その浸透性及び輻射線透過性に加え
て、本発明の一体型要素に生ずる分析結果の検出
を妨害するであろう特性が実質的にないことが望
ましい。たとえば、浸透性媒質として紙のような
繊維状物質が用いられる場合に生じるような、検
出表示層内での色又は組織の多様性は、検出エネ
ルギーの不均一反射又は透過を超こすので不都合
である。このことは輻射線遮断層及び試薬層のよ
うな層に関しても言えることであり、そしてそれ
らの少くとも下の面は、幅射線透過性検出表示層
をしらべる検出手段により観察することができ
る。更に紙及び他の紙のような繊維状物質は一
般に全体的に浸透性であるけれども、これらの物
質のあるものは典型的には広範囲に亘る浸透性を
示すことができ、そしてたとえば繊維の寸法及び
空間のような構造的な変動の為に均一な浸透性を
示さない。結果としてこのような物質は、定量分
析を目的とする本発明要素の検出表示層及び他の
層に好ましくない。
前述のごとく本発明の分析要素を自己支持性と
するか又は支持体上に支持することができる。有
用な支持体物質には、酢酸セルロース、ポリ(エ
チレン、テレフタレート)、ポリカーボネート及
びポリビニル化合物(たとえばポリスチレン)等
のような種々のポリマー物質がある。特定の要素
に対する支持体の選定は、結果検出の目的モード
と相反さない。好ましい支持体には、約200nm
ないし約900nmの範囲内の波長の電磁輻射線並
びに放射能による輻射を透過する輻射線透過性支
持体物質がある。支持体を通しての分析結果の螢
光測定による検出に対しては、非螢光測定に対し
て必要なより若干広いバンドを透過するか、又は
その代りに検出に使用する螢光物質の吸収及び発
光スペクトルにおいて透過する支持体が好まし
い。一つ又はそれ以上の狭い波長バンドを透過し
そして近傍の波長バンドを通さない支持体を有す
ることも望ましい。このことは、たとえば適切な
吸収特性を有する一つ以上の着色剤を支持体に含
浸させるか又はそれで支持体を被覆することによ
り達成できる。要素が支持体を含む場合には、試
薬層、輻射線遮断層(もし存在するなら)及び検
出表示層を要素中において通常支持体と、要素の
外端層である場合が多い拡散層(もし存在するな
ら)との間に介在させる。
本発明要素の特定層の成分及び選択された層配
置は、要素が目的とする用途に依存する。前述の
ように拡散層の孔サイズを、たとえば要素内で生
ずる分析反応又は試験結果の検出を妨害するよう
な望ましくない試料成分を去できるように選ぶ
ことができる。全血液分析の為に、1ないし約5
ミクロンの孔サイズの多孔性層が典型的には約7
ないし約30ミクロンのサイズの血球をスクリーニ
ングするのに特に有用である。所望なら要素に、
過能及び拡散能がそれぞれ異なる複数の拡散層
を含めてもよい。亦た、拡散層により提供される
ものに加えて、要素内における物質の移送を制限
する必要がある場合には、過層又は透析層を要
素の適当な位置に含めることができる。たとえば
血液グルコース分析に際しては、半透過性セルロ
ース膜のような透析層が、蛋白質又は他の試薬層
に対する潜在的な妨害物質の通過を妨げることが
できる。
要素の層に、アニオン性界面活性剤及び非イオ
ン性界面活性剤のような一つ又はそれ以上の界面
活性剤を組み入れることが有利である場合があ
る。それらによりたとえば層の被覆性を強化する
ことができそして、界面活性剤のような助剤が不
存在の場合には液状試料により容易にはぬれない
拡散層の拡散の程度及び速度が高められる。詳し
くは、非イオン性界面活性剤のような界面活性剤
を本発明要素の拡散層に組み入れ、要素のこの層
に存在するか又はそこを通る蛋白質含有水性液状
試料中に含まれる被検体の移送を正常化すること
が望ましい。このような正常化とは、試料間の蛋
白質含量の多様性にもかかわらず、蛋白質含有水
性液の種々の適用試料の溶媒媒質及び溶解成分
(被検体を含む)の拡散層内における等しい浸透
が得られることをいう。被検体の移送を正常化す
るのに有効な界面活性剤の好ましい量は、典型的
には層の乾燥重量に対して約1重量%ないし約15
重量%である。
要素の一つ又はそれ以上の種々の層に、行う特
定分析に依存して緩衝組成物を組み入れて分析に
適当なPHを提供することが望ましい場合もある。
典型的にはこのような緩衝組成物を試薬層中に組
み入れることが出来る。しかしながらこのような
緩衝組成物を、拡散層、輻射線遮断層又は検出表
示層のような他の層に組み入れることもできる。
たとえばリン酸緩衝液は、α−アミラーゼ検出用
の分析要素の試薬層に有用であることが見い出さ
れた。当然種々の他のPH緩衝組成物が入取可能で
あり、そして本発明の要素に用いることができ
る。特別な代表的な緩衝組成物の一部がグツドに
よるBiochemistry、第5巻、第467頁(1966年)
に記載されている。
本発明の分析要素は、臨床化学の分野ばかりで
なく、化学的研究及び化学プロセスコントロール
研究室におけるような広範囲の化学分析の実施に
適合できる。血液、血清及び尿のような体液の臨
床試験では、多数の反復試験がひんぱんに行われ
そして試料採取後非常に短時間で試験結果を出す
ことが必要な場合が多ので、本発明の分析要素は
前記臨床用に十分に適している。たとえば、血液
分析の分野では、多層要素はルーチンで測定され
る多数の血液成分の定量分析の実施に用いるのに
特に適合させることができる。即ち、たとえば要
素は、試験試薬又は他の反応性組成物を適当に選
ぶことによつて、アルブミン、ビリルビン、α−
アミラーゼのような血液成分並びに他の多くの成
分の分析に容易に適合する。本発明の分析要素を
用いて血液を分析する際、遠心分離のような手段
により先ず血清から血球を分離しそして要素へ血
清を適用する。しかしながらこのような分離は、
たとえば、要素内で予め形成した検出可能な種を
定量又は他の分析を行うのに反射性分光光度分析
技術を用いる場合には必要でなく、全血液を要素
へ直接適用して、過層(輻射線遮断層でもあり
える)の作用により検出表示層から血球を去し
そして除くことができる。検出輻射線が血球をと
らえないように、光が支持体及び検出表示層を透
過し、そして輻射線遮断層又は、他の反射層から
反射される反射技法によつて分光光度分析を行う
ならば要素中のこれらの血球の存在は、分光光度
分析を妨害しない。この明細書に記載の一体型分
析要素の特に重要な特徴は、血清又は全血液のい
ずれの分析にも使用可能であることである。
行う分析に依存して種々の異なる要素を本発明
に従つて製造できることが理解されよう。要素を
所望の幅の伸長テープ、シート又は小チツプのよ
うな種々の形状に構成することができる。単一タ
イプの一つ以上の試験又は異なるタイプの種々の
試験に特定要素を適合させることができる。異な
るタイプの種々の試験には、場合によつてはそれ
ぞれ異なる組成物から成る、一つ以上のストリツ
プ又はチヤネルで共通の支持体を被覆し、種々の
所望の試験を行うのに適する複合要素を形成する
ことが望ましい。
本発明要素は、要素へ分析下の液状試料を適用
することにより使用される。典型的には、適用試
料が、非拡散性試薬層より前に拡散層(もう存在
するなら)に接触するように、そして最初そのよ
うな拡散層の試薬層から遠い方の面で先ず接触す
るように要素を構成する。本発明要素の分析精度
は、特に拡散層が要素中に存在する場合には、適
用試料の容積の変動によつて実質的に損われない
ので、手動又は、機械による試料適用が可能であ
る。しかしながら分析結果検出の便宜上、試料容
積は理にかなつた一定量が望ましい。
手動又は自動とすることができる、本発明要素
を用いた典型的な分析操作では、要素を、供給ロ
ール、チツプパケツト(chip packet)又は他の
源から取り、そしてたとえば適切なデイスペンサ
ーからの遊離滴、接触スポツト又は他の形状の液
状試料を受容するように位置させる。試料適用後
そして望ましくは、拡散層(もし存在するなら)
により液状試料が取り込まれた後、要素に、試験
結果を得るのを迅速にしたり、又はそれを容易に
するのに望ましい任意の調湿、たとえば加熱、給
湿等を行う。自動化方法を行う場合、吸収性の繊
維状紙で得られるような、ほとんど瞬間的な未制
御の拡散とは違つて、数秒内にその機能を果たし
そして測定するのに十分な時間をかけうる拡散層
を有することも望ましい。このことは、層厚、多
孔性層のボイドボリユーム等のような種々はパラ
メーターの適切な選択により好都合に達成するこ
とができる。
検出可能な変化として分析結果を得た後、要素
を通常、反射、透過又は螢光分光光度測定用の適
当な装置が備えられている帯域を通過させること
により分析結果を測定する。このような装置は、
光のようなエネルギーのビームを支持体及び検出
表示層又は試薬層を通してあてるように働く。次
いで光はたとえば要素内の輻射線遮断層から検出
手段へ反射されるか、又は透過検出の場合には光
は要素を通過して検出器へ行く。反射分光光度測
定の使用は、それが要素の層上又は層中に残るこ
とがある血球のような残留物による妨害を有効に
避けることが可能であるのである場合には有利で
ある。螢光分光光度測定の慣用技法も、検出可能
な種が螢光物質である場合には用いることができ
る。検出は、螢光種を励起するエネルギー及びそ
の螢光発光に感応する検出器を用いて達成され
る。更に血清を試験する場合か又は不望の全血液
残留物を除去する手段が備えられている場合に
は、透過技術を、たとえばU.V.、可視又はI.R.輻
射線のような放射エネルギーの流れを要素の一表
面上にあてて、要素の対向表面でそのエネルギー
の出力を測定することによつて指示反応生成物を
検出及び定量するのに用いることができる。要素
が浸透性でありそして要素内で生成した生成物を
定量可能な任意の輻射線を用いることができる
が、一般に約200ないし約900nmの範囲の電磁輻
射線がこのような測定に有用であることが見い出
された。種々の補正技法を用いて分析をコントロ
ールすることができる。一例として、被検体標準
溶液試料を、分析における示差測定の使用を許容
する為に試料滴をおいたエリアと隣接して適用す
ることができる。
本発明の一層の理解の為に以下に例を掲げる。
しかしながら、これらの例により本発明の範囲は
限定されず、これらは本発明のある特定態様を詳
細に示したにすぎないものである。
例 1 アミラーゼ分析用の染色澱粉に基づく要素 光安定性反応性組成物としてホフマン−ラロツ
シユ(Hoffman−LaRoche)により販売されてい
るアミロクロムスターチを拡散−試薬層6に含
む、α−アミラーゼ分析用の一体型分析要素を第
2図に示すフオーマツトを用いて製造した。この
澱粉には、予め形成した検出可能な部分として自
身に化学的に結合したチバクロムブリリアント
ブルーF3GA染料、(チバ−ガイギにより販売さ
れている塩化シアヌールを主成分とする反応性色
素)が含まれる。アビセルという商品名で
FMC社から販売されている微結晶セルロース粒
子をも分析さるべき適用液状試料の拡散を助ける
為に、マトリツクスとして試薬層中に存在させ
た。輻射線遮断層7は、未硬化ゼラチン中に二酸
化チタン粒子を含んだ。検出表示層4は亦た未硬
化ゼラチン中に媒染剤(モーダント“A”ポリ
〔スチレン−コ−N−ビニルベンジル−、N−ジ
メチルベンジルアンモニウムクロリド−コ−ジビ
ニルベンゼン〕)を含でだ。
要素を次のようにして製造した。
A 検出表示層 水 7.2ml 未硬化ゼラチン(ゼラチンと水との固化混合
物、ゼラチン10重量%) 10.6g モーダントA、モーダントAとの水中液状混合
物、濃度13重量% 8.2ml p−ノニルフエノキシグリセリン、オリンマチ
エソン社からサーフアクタント10Gとして市販
されている界面活性剤(10重量%の水溶液)
15 滴 ゼラチンは40℃で融解した。水、媒染剤及び
界面活性剤を添加し、そしてメルトを透明なポ
リカーボネート支持上に被覆しそして空気乾燥
した。
被覆: ゼラチン 2.16g/m2 モーダントA 2.16g/m2 B 輻射線遮断層 1 TiO2分散液 水 160ml TiO2粒子 40g オクチルフエノキシポリエトキシエタノール
(ロームアンドハース社からトライトンX−
100として市販されている界面活性剤) 2g 二酸化チタンを水へ添加しそしてこの混合
物を完全にミリングした(コロイドミル)。
次いで界面活性剤を添加した。
2 水 11.0ml TiO2分散液(前記B1) 29.9ml 未硬化ゼラチン(ゼラチンと水との固化混合
物、ゼラチン10重量%) 9.0g ゼラチンは40℃で融解した。水とTiO2
散液を軽く撹拌しながら混合し(空気の混入
を防止する為)、そして前記検出表示層上に
被覆しそして空気乾燥した。
被覆: ゼラチン 3.65g/m2 TiO2 24.30g/m2 界面活性トライトンX−100 1.22g/m2 C 拡散−試薬層 水 24 ml ホフマン−ラロツシユにより販売されている染
料含有澱粉(前記アミロクロムスターチ)
233mgのタブレツト10個 緩衝剤としてN−トリス−ヒドロキシメチル
(メチル−2−アミノエタン−スルホン酸)
65.5mg 微結晶性セルロース粒子(アビセル) 2.5g サーフアクタント10G(界面活性剤の10重量
%水溶液) 0.5ml 染料含有澱粉タブレツト及び緩衝剤を、ワー
リンブレンダー内で水と軽く混合した。希水
酸化ナトリウムでPHを7.0に合せた。微結晶性
セルロース粒子を添加し、そして混合物を再び
ワーリンブレンダー内で混合した。空気の混
入を防ぐ為に注意深く撹拌しながら界面活性剤
を添加した。混合物を被覆し次いで乾燥した。
被覆: 色素含有澱粉タブレツト タブレツト215/m2 微結晶性セルロース 54.0 g/m2 緩衝剤 1.41g/m2 前記分析要素を次いで、以下に記載のごと
く、アミラーゼに対する応答に関して評価し
た。
新鮮な人間の唾液を1%アルブミン溶液で
150倍に希釈することによりアミラーゼ標準を
製造した。ソモギ法(N、W.Tietz著、
“Fandamentals of Clinical Chemistry”第
412頁、1970年参照)によりこの標準を分析し
た。この標準を1%アルブミンで更に希釈する
ことにより様々な濃度の希釈物を製造した。こ
の一連の希釈物を要素へ適用し、そして測定の
間反応を42℃で進行させた。
前記分析要素から成る幅16mmのウエブのスト
リツプの反射測定に、光源の正面に620nmの
透過防害フイルターを備えた比色計を用いた。
反射率一時間曲線を記録し、そして濃度一時間
曲線に転換した。これら濃度一時間曲線を第6
図に示した。ソモギ単位(SU)であらわした
アミラーゼレベルを各曲線上に示した。高アミ
ラーゼレベルにおいて、これらの曲線に数分間
明らかに直線部分が見られその後曲線となる。
濃度一時間曲線の初期の部分の傾きをアミラー
ゼ活性の目安として用いた。第7図はこれらの
曲線の初期の傾きをアミラーゼ活性に対してプ
ロツトしたものである。ソモギ単位約300まで
はプロツトは直線であり、そしてこの例の分析
要素に基づくアミラーゼ分析はソモギ単位約
500まで使用可能である。
例 2 螢光ラベル澱粉に基づく分析要素 この例では第2図に示すフオーマツトを用い
て、アミラーゼ分析用の一体型分析要素を製造し
た。この要素は拡散−試薬層に、反応性組成物と
して、澱粉との反応の際螢光を示す予め形成した
基を自身の反復単位へ化学的に結合した澱粉が含
まれた。
A 螢光ラベル澱粉の調製 じやが芋澱粉 30g 無水イサト酸 5g ピリジン 5ml ジメチルスルホキシド 130ml 乾燥粉末としての澱粉と無水イサト酸とを十
分混合した。ジメチルスルホキシドを添加しそ
してこの混合物を一定にグルグルまわしながら
50℃まで加熱した。ピリジンを添加しそしてこ
の混合物を水分から保護しながら一晩蒸気浴上
で加熱した。非常に粘性のある溶液をワーリン
レンダ−中に移し、そして溶媒中で撹拌して
澱粉を沈降及びデカンテーシヨンさせることに
より水びたしにしそして洗浄した。洗浄用にア
セトン、メタノール及びアセトン各500mlを連
続的に用いた。澱粉を過しそして空気乾燥し
た。収量は33.1gであり、重量の増大は無水イ
サト酸約75%の利用に相当した。窒素分析(ゲ
ルダール法)により窒素は1.33%であり、これ
は澱粉ポリマーの残留グルコース6個に対し約
1個の残留アントラニレートに相当した。(前
述のような澱粉に関する二番目の試行では収量
は33.7gであり、これは無水イサト酸90%の利
用に相当した。この時の窒素分析値は1.2ない
し1.3%であつた) B 検出表示層 水 200 ml アガロース 8.85g モーダントA(例1参照)水中モーダントAの
13重量%液状混合物 13.6 ml サーフアクタント10G(界面活性剤の10重量
%水溶液) 1.5 ml アガロースを熱湯に溶解し、媒染剤と界面活
性剤とを添加し、そしてこの混合物を透明なポ
リカーボネート支持体上に被覆しそして空気乾
燥した。
被覆: アガロース 5.40g/m2 モーダントA 1.08g/m2 C 輻射線遮断層 水 50ml アガロース 796mg アガロースと水とをアガロースが溶解するま
で加熱した。
水 19 ml NaCl 398 mg リン酸二ナトリウム 796 mg カーボンブラツク(カボツト(cabot)社によ
り製造されているリーガル300カーボンブラ
ツクの15重量%水分散液) 5.3ml サーフアクタント10G(界面活性剤の10重量
%水溶液) 0.7ml 塩を溶解しそしてPHを希HCIで7.0に合せ
た。カーボンブラツク及び界面活性剤を添加
し、そしてこの混合物を前記検出表示層上に被
覆した。被覆を空気乾燥した。
被覆: アガロース 1.08g/m2 リン酸二ナトリウム 1.08g/m2 カーボンブラツク 0.54g/m2 NaCl 0.54g/m2 D 拡散−試薬層 水 50ml 螢光ラベルじやが芋澱粉 2g 微結晶性セルロース 8g サーフアクタント10G(界面活性剤の10重量
%水溶液) 10滴 澱粉を、氷浴を用いて外部冷却しながら7分
間全出力で音波処理(Sonication)(ブランソ
ン185Wソニフアイヤー)することにより前
記体積の水中に分散させた。この分散液をチー
ズ布を通して過し未分散膨潤(未溶解)ポリ
マー小球を除いた。液のPHを希水酸化カリウ
ムで7に合せた。微結晶性セルロースを添加し
そしてこの混合物を半分の出力で3分間音波処
理した。界面活性剤を注意深く撹拌混入した。
混合物を前記輻射線−遮断層上に被覆しそして
被覆を空気乾燥した 被覆: 螢光ラベルじやが芋澱粉 21.6g/m2 微結晶性セルロース 86.4g/m2 前記要素を次いで、例1に記載したような標
準化された唾液アミラーゼを用いてアミラーゼ
に対する応答を評価した。光源に対しラツテン
(Wratten)18Aフイルターを備えたフイ
ルター付き螢光計を用い経時的な螢光変化を追
跡し、そして結果を、5つのレベルのアミラー
ゼとブランクに関して第8図に示した。第8図
の出力曲線はほとんど直線である。この曲線の
傾きを5分の時点で測定した。次いでアミラー
ゼレベルに対しこれら傾きをプロツトし第9図
に示す。思いがけなくこの傾きのプロツトは、
染色澱粉を用いて得られたもの(第7図)と同
一である。螢光ウエブは、正常な血清レベルに
おけるアミラーゼ測定に対し十分な感度を示し
た。
例 3 アミラーゼ分析用要素 この例では、α−アミラーゼ分析用の一体型分
析要素の別の態様を示す。この例の要素は以下に
記載の点を除いて例1に記載の方法と同様の方法
で製造した。即ち例1の染色澱粉のかわりに、ア
ミロペクチンアズレA(カルフオルニア州ロス
アンジエルスのカルビオケムにより販売されてい
る水溶性染色澱粉)、例1の輻射線遮断層に用い
た界面活性剤トライトンX−100のかわりにサー
フアクタント10G、例1のポリカーボネート支
持体のかわりに透明なポリエチレンテレフタレー
ト支持体を用い、更に例1の要素の拡散−試薬層
に用いた緩衝剤を省略し、かわりに緩衝剤リン酸
二水素ナトリウムを検出表示層に用い、そして被
覆性及び要素感度を改良する為に、要素の各層に
含まれる種々の成分の量を変更した。
この例の要素の検出表示層、輻射線遮断層及び
拡散−試薬層それぞれに含まれる個々の成分及び
量は以下の通りであつた。
検出表示層 被覆適用量(g/m2 未硬化ゼラチン 5.4 サーフアクタント10G 0.65 リン酸水素ナトリウム、PH7.0 0.86 モーダント“A”(例1参照) 2.1 輻射線遮断層 未硬化ゼラチン 5.4 サーフアクタント10G 0.3 TiO2 13. 拡散−試薬層 アミロペクチンアズレA 21.5 微結晶性セルロース 64.5 この例の一体型分析要素は、0ないし約1000ソ
モギ単位に及ぶ範囲に亘つて、未希釈の人間の血
清試料のα−アミラーゼ含量を定量するに有効で
あることが見い出された。
例 4 アミラーゼ分析用要素 この例ではα−アミラーゼ分析用の一体型分析
要素のもう一つの態様を示す。この例の分析要素
は、前記例1及び3の不溶性染色澱粉よりもむし
ろ水溶性染色澱粉(即ちワーナー−ランバートに
より販売されているダイアミル−L)を用い
た。更に例1及び3とは対照的にこの例の拡散−
試薬系を、この例で用いた水溶性染色澱粉を、予
め被覆したブラツシユされたポリマー二酸化チタ
ン粒子含有拡散層中に吸収される単独水性洗浄被
覆として適用した、二層系として適用した。亦た
この例の要素には、例1及び3の検出表示層及び
輻射線遮断層に含まれる未硬化ゲルのかわりにア
ガロースを用いた。この例で用いた緩衝剤、界面
活性剤、及び透明なウエブ支持体は、例3で用い
たものと同一であつた。この例の要素の種々な層
に含まれる個々の成分及びその量は以下の通りで
あつた。
検出表示層 被覆適用量(g/m2 モーダントA(例1参照) 1.0 アガロース 2.0 サーフアクタント10G 0.54 リン酸二水素ナトリウム、PH7.0 0.86 輻射線遮断層 TiO2 10.2 アガロース 1.0 サーフアクタント10G 0.5 拡散−試薬系 A ブラツシユポリマー拡散層 酢酸セルロース(〜40%アセチル化) 7.0 TiO2 50.0 ポリオキシエチレン(20)オレイルエーテル界
面活性散 0.9 ロームアンドハース社により販売されている界
面活性剤トライトンX−405 1.4 B.F.グツドリツチにより販売されているポリ
ウレタンエラストマー、イースタンレジン
5715 1.5 B 拡散層中に吸収される水溶性染色澱粉試薬 ダイアミル−L 1.0 この例の一体型分析要素は、0ないし約1000ソ
モギ単位に及ぶ範囲に亘つて、未希釈の人間の血
清試料のα−アミラーゼ含量を定量するに有効で
あることが見い出された。
例 5 ビリルビン分析の一体型要素 この例では本発明の一体型分析要素のもう一つ
の態様を示す。この例の要素を改質してビリルビ
ン分析研究に有用なものとし、そして特に、血清
のような水性液中に含まれるビリルビン総量の分
析をするように製造した。この要素の試薬層中に
含まれる反応性組成物はビリルビン活性複合体か
ら成り、そしてビリルビンと反応性組成物との間
に働く競合性結合置換反応を用いる。この例で用
いたビリルビン活性複合体は、ビリルビンをも結
合しうるアルブミンキヤリヤへ結合した、予め形
成した拡散性の、ビリルビン置換性検出可能配位
子から成る。ビリルビン含有液状試料を、この例
の要素の試薬層に含まれる前記ビリルビン活性複
合体と接触させる時、ビリルビン複合体のアルブ
ミンキヤリヤへ結合し、かくして予め形成した検
出可能な配位子と置換する。この配位子はその存
在が検出可能な要素の検出表示層へ泳動する。
この例の多層分析要素により、ビリルビンの乾
式分析の有効な要素が提供される。この例の多層
要素を以下のごとくして製造した。この例では多
層要素を以下のものを含んで製造した。即ち酢酸
セルロース支持体;オーバーコート層から放出さ
れた検出可能な配位子を受容する為の、酢酸セル
ロース支持体上へ被覆したポリビニルアルコール
(PVA)検出表示層(適用量PVA1.7g/m2);ポ
リビニルアルコール検出表示層上へ被覆したポル
マー下塗層;並びに螢光プローブANS(即ち次
で表わされるイーストマンオーガニツクケミカル
ズにより販売されている8−アニリノナフタレン
−1−スルホネート)と人間の血清アルブミンと
の1:1モル混合物から成るビリルビン活性複合
体、酢酸セルロース、トライトンX−100(ロ
ームアンドハース社により販売されている非イオ
ン性オクチルフエノキシポリエトキシエタノール
界面活性剤)及び二酸化チタン粒子を含む試薬
層。この試薬層においては、ビリルビン活性複合
体を約5.4g/m2、酢酸セルロースを約6.4g/m2
トライトンX−100界面活性剤を約1.4g/m2
して二酸化チタン粒子を約49.5g/m2の量で被覆
した。すべての被覆適用量は、液状被覆溶媒の重
量を除いた被覆材料の乾燥重量に基づく。溶媒と
非溶媒との混合物により試薬層を被覆し、ブラツ
シユポリマー層を形成した。1デシリツトルあた
り0ないし約50mgに亘る種々の量のビリルビン及
び約7gのアルブミンを含む一連の試料試験液状
溶液の試料滴10マイクロリツトルを前記多層要素
の個々のスポツトへ適用した。その後、フアラン
ドオプテイカル社(バルハラ、ニユーヨーク)に
より販売されているフアランドMD−1分光光度
計を用い、各ビリルビン試料適用の直前及び適用
5分後に螢光を測定した。結果としてビリルビン
の検量線が得られ、そして得られた多層要素によ
り、前述のごとくして検定したこの要素へ適用し
た種々の試料溶液中の既知量のビリルビンを定量
的に測定しうることがわかつた。この多層要素を
用いたこのようなビリルビン分析のそれぞれは、
約5ないし7分で行うことができた。分析要素を
検定するのに用いたビリルビン試料溶液中にアル
ブミンが存在しても、要素のビリルビンに対する
応答を妨害しないように思われた。分光光度計を
用いてこの例の多層要素の試薬層の螢光を測定し
た。その際396nmの励起波長を用いそしてこの
励起波長と475nmにおけるANSの最大発光波長
を追跡した。酢酸セルロース基体は、この分析に
おいて予め行つた測定を妨害する螢光をほとんど
又は全然示さないので、この例において選択し
た。それ故螢光測定は前記要素の基体を通して直
接行うことが出来た。適用するビリルビン含有試
験試料10マイクロリツトル中のビリルビン量を増
やしながら要素上へスポツトした時、要素の試薬
層に位置するビリルビン活性複合体により示され
る螢光は明きらかに準直線的減少を示し、このこ
とはビリルビンがビリルビン活性複合体から螢光
プローブANSを競合置換したことを示した。螢
光プーロブANSは放出の状態では螢光をほとん
ど又は全然示さないがアルブミンへ結合した時高
い螢光性を示す。
例 6 グルコース分析用分析要素 この例では、本発明の一体型分析要素のもう一
つの態様を示す。この例の要素を改質してグルコ
ース分析研究に有用なものとした。この要素の試
薬層中に含まれる反応性組成物はバラスト化され
た(即ち非拡散性の)染料含有物質から成り、こ
れは酸化された写真現像剤とのカツプリング反応
の際染料を離し放出した。
更に詳しくはこの例の多層要素は、ポリエチレ
ンテレフタレート支持体から成り、その支持体は
自分に近い方から順番に検出表示層、輻射線遮断
層、試薬層及び拡散層を有する。検出表示層及び
輻射線遮断層の組成は、例1の多層要素で用いた
同一名の層の組成と実質的に同一であつた。この
例の拡散層は、例4に記載した“A”(拡散−試
薬系の)と記号をつけたブラツシユされたポリマ
ー拡散層と実質的に同一であつた。この要素の試
薬層を水性溶液から被覆した。そしてそれは式1 (式中Zは式2 で表わされるピリジニウム染料塩である。)のバ
ラスト化染料含有化合物を含む硬化ゲル層から構
成されていた。
試薬層には、リン酸塩緩衝剤、パーオキシダー
ゼ(POD)、グルコースオキシダーゼ(GOD)、
アミノアンチピレン(AAP)及び界面活性剤も
含まれていた。試薬層の乾燥組成物の被覆適用量
は以下の通りであつた。
硬化ゼラチン 20 g/m2 前記式1の化合物 4.4g/m2 リン酸塩緩衝剤(PH8.8) 10.1g/m2 POD 9500単位/m2 GOD 22700単位/m2 サーフアクタント10G 0.4g/m2 AAP 0.8g/m2 前記多層要素を、予めGODを添加した少量の
人間の血清試料と接触させた時、血清のグルコー
ス被検体は、GOD(血清試料及び試薬層の両方
に含まれる)の存在下において試薬層のPODに
よりO2へ転化されるH2O2を生成した。O2は写真
現像剤AAPを酸化し、次いで酸化AAPは前記式
1のバラスト化化合物と反応して前記式2の染料
塩を離し放出する。この放出された染料塩は拡散
性であり、そして検出表示層における検出可能な
可視の色変化により示されるように検出表示層へ
泳動した。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図及び第3図は本発明の一体型要
素を示す好ましい態様の拡大断面図である。第4
図及び第5図は本発明のその他の態様に従つた分
析要素を示した図である。第5図は試薬層と検出
表示層が最初離れて位置する本発明の要素を示
し、第4図は検出表示層からはがしうる試薬層を
有する本発明の要素を示す。第6図は例1に記載
の分析要素を用いて行つたアミラーゼ反応におけ
る濃度一時間曲線を示した図であり、第7図は第
6図で得た曲線の初期の傾きをアミラーゼ活性に
対してプロツトした図であり、第8図は例2に記
載の分析要素を用いて行つたアミラーゼ反応にお
いて時間に対する螢光変化を示した曲線を示した
図であり、そして第9図はアミラーゼレベルに対
し第8図の出力曲線の傾きをプロツトした図であ
る。 2……支持体、4……検出表示層、6……試薬
層、7……輻射線遮断層、8……拡散層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定の被検体を含有する液を分析する為の試
    薬層と検出表示層とを含む多層分析要素におい
    て、 (a) 前記試薬層が予め形成した検出可能な部分を
    有する非拡散性物質を含有する組成物を含み、
    前記組成物が前記被検体を含有する液の存在下
    に反応して前記予め形成した検出可能な部分を
    含む拡散性物質を生成し、そして (b) 前記検出表示層が前記拡散性物質を受容する
    ようなされており、そして 要素内の諸層が、試薬層から放出された前記検出
    可能な部分を要素内で選択的に検出することがで
    きるよう要素内に配置されていることを特徴とす
    る多層分析要素。 2 検出表示層が輻射線透過性である特許請求の
    範囲第1項記載の分析要素。 3 検出表示層が試薬層と同様に少くとも分析下
    の液に膨潤性である特許請求の範囲第1項記載の
    分析要素。 4 予め形成した検出可能な部分が、輻射線発生
    部分又は比色測定により検出可能な部分を含む特
    許請求の範囲第1項記載の分析要素。 5 要素が、試薬層と検出表示層とを載置した輻
    射線透過性支持体を含む特許請求の範囲第1項記
    載の分析要素。 6 試薬層が多孔性であり、検出表示層が拡散性
    物質へ浸透性でかつ輻射線透過性物質を含み、そ
    して予め形成した検出可能な部分が検出表示層内
    で選択的に検出可能である特許請求の範囲第1項
    記載の多層分析要素。 7 要素が、拡散性物質に対して浸透性でありか
    つ乳白化剤を含む輻射線遮断層を含み、検出表示
    層が水膨潤性でありそして、輻射線遮断層が試薬
    層と検出表示層との間にそう入されてなる特許請
    求の範囲第6項記載の多層分析要素。 8 要素が輻射線透過性支持体を含み、検出表示
    層が支持体と輻射線遮断層との間にそう入されて
    いる特許請求の範囲第7項記載の分析要素。 9 試薬層が等方的に多孔性であり、検出表示層
    が拡散性物質に対して浸透性でありかつ輻射線透
    過性物質を含み、そして予め形成した検出可能な
    部分が検出表示層内で選択的に検出可能である特
    許請求の範囲第1項記載の多層分析要素。 10 検出表示層が拡散性生成物の媒染剤を含む
    特許請求の範囲第1項記載の要素。 11 被検体がアミラーゼであり、非拡散性物質
    が多糖類であり、そして検出表示層が拡散性物質
    に対して浸透性であり、そして輻射線透過性物質
    を含む特許請求の範囲第1項記載の多層分析要
    素。 12 非拡散性多糖類物質が、予め形成した検出
    可能な部分を化学的に結合して成る澱粉を含む特
    許請求の範囲第11項記載の多層分析要素。 13 要素が一体型であつて、予め形成した検出
    可能な部分が比色測定により測定可能な染料又は
    螢光部分を含む特許請求の範囲第11項記載の多
    層分析要素。 14 検出表示層が、アクリルアミドポリマー、ゼ
    ラチン、アガロース、デキストラン及び水膨潤性
    ポリビニル化合物から成る群から選んだ親水性コ
    ロイドを含む特許請求の範囲第1項記載の分析要
    素。 15 乳白化剤が、炭素、二酸化チタン、塩化亜
    鉛、酸化鉛及び硫酸バリウムから成る群から選ん
    だ顔料を含む特許請求の範囲第7項記載の分析要
    素。
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