JPS62161053A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体試料中のイオンの測定用分析素子に係り
、特に生物学的流体試料中の特定イオンを分析するため
の分析素子に関する。

〔従来の技術〕

一般に生物学的流体試料中のイオン（カリウムイオン、
ナトリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン等）
の測定は、臨床医学的に重要であり、種々の方法が実施
されている。

イオン選択性電極、炎光（フレーム）光度計、原子吸光
分光光置針等が使用されているが、操作が煩雑であり、
しかも高価な装置が必要であり、また、滴定及び他の実
験室的方法のような湿式化学手法では、測定に要する時
間が長い等の欠点を有している。

したがって生物学的流体を単に試験具と接触させれば、
直ちに、結果が入手できるような迅速かつ簡便なイオン
の測定法が望１れている。

これらを目的とした、いくつかの方法が提案されている
。特開昭５２−１４２５８４号によれば、乾燥させた内
部参照電極と、この参照電極に接触している疎水性イオ
ン選択性膜とを備えた乾式操作可能なイオン選択性電極
フィルムが４２［されている。このフィルムは、絶縁性
のフィルムの上に金属層、金属層の金属と同種の金属の
不浴性塩層、水不溶性塩と共通の陰イオンを持つ水溶性
塩を溶解含有する親水性パインダーマトリックスから成
る乾燥させた電解質層とイオン選択膜層をこの順に積層
させたドライタイプのもので、この電極フィルムを一対
にして、ブリッジで接続し電位差計をつないだ後、試料
液と標準液とをこの一対の電極フィルム上にそれぞれ点
滴し、電位差を測定することによって試料中の濃度を知
ることができる。この電極フィルムは、測定の迅速性及
び簡易性において改良されているが、測定中の電位の変
動、電極フィルムの設計及び製造が複雑で、厳密な製造
管理を要し、したがって製造が難しくコストが高くなる
。

また、特開昭５９−２１１８／１４号、同５９−２１２
４５／＋号、同５９−２３１４５２号各公報によれば、
流体試料中の特定イオンの存在の検出及び濃度測定のだ
めの分析シートで、イオンと複合体を形成することの可
能なイオノフオア及びイオノフオアとイオンの複合体と
相互反応して、色又は蛍光の変化発現のような、検出可
能な応答をなすことの可能なリポータ物質を含有する実
質的に非極性、非多孔性担体マトリックス又は、疎水性
ビヒクルの微細球体を含有した親水性マトリックスから
なっている。この方式による分析シートは、グラスチッ
クフィルムのような細長い支持部材よりなり、この支持
部材の一方の平面部に固着させ、使用する場合は、流体
試料と分析シートを接触させ、イオンの存在及び／又は
イオンの濃度を発生した検出可能な応答を観察すること
により測定する。

また特開昭６０−１１５８６２号によれば、流体試料中
の特定イオンの存在の検出及び畠度測定のための分析シ
ートで、複数の固体反応性粒子、被分析物に対する抽出
溶媒と被分析物に対して検出可能な応答をなす、少なく
とも１つの成分とを含有して成る少なくとも１つの物質
を分散したバインダーからなっている。

これらの分析シートによる測定方法は、短時間で結果が
得られること、また複雑で、高価な試験装置を必要とじ
逢いなどの改良がみられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの分析シートによる測定方法は、
分析シートに流体試料を接触させた時に、流体試料が分
析シート内に速かに吸収されないこと、ピペッティング
による滴下量の誤差を生じること及び均一な試料の拡散
が難しいために、正確性、再現性に問題がある。

本発明の目的は、上記のような欠点が解決された流体試
料中の特定イオンを測定するための分析素子を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明を概説すれば、本発明はイオンを測定するための
分析素子に関する発明であって、光透過性で液体不浸透
性の支持体上に、少なくとも、流体試料中のイオンと複
合体と形成できるイオノフオア成分と、該複合体形成に
よって光学的に検知可能なｙ化を呈する成分との両方を
分子構造中に有する化合物を含有した層、及び流体試料
の展開層をこの順に有することから成ること分特徴とす
る。

本発明に使用しうる流体試料としては、あらゆる形態の
溶液、コロイド溶液を挙げることができるが、好ましく
は、生物由来の流体試料すなわち、血液、血しよう、血
清、脳を髄液、尿等が挙げられる。

本発明で測定しうる流体試料中の特定イオンの例として
は、カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイ
オン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、リチウムイ
オン等が挙げられ、その存在又はその流体試料中での惜
が測定される。

本発明で使用しうる光透過性で液体不浸透性の支持体と
しては、光透過性でかつ液体不浸透性であればその神類
を問わないが、例えば酢酸セルロース、ポリエチレンテ
レフタレート、ホリカーボネート、ポリスチレン、ポリ
メチルメタクリレートなどの種々の重合体材料が挙げら
れる。この場合の上記支持体の厚さは任意であるが好ま
しくは約５０μｍから２５０μ情である。

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が可能である。次に上記の
支持体上に本発明に係る前記有効化合物を含有する層を
設ける場合、直接被覆することもできるが、場合によっ
ては、光透過性の下塗り層を使用して該層と支持体との
間の接着性を高めることは効果的である。

本発明に使用しうる流体試料中の特定イオンと複合体を
形成できるイオノフオア成分と該複合体形成によって、
光学的に検知可能な変化を呈する成分を分子構造中に含
有する化合物としては、ペルリン市、スブリンゲル社（
Ｓｐｒｉｎｇｅｒ）１９８４年発行Ｆ、　Ｌ、ボシュク
（Ｐ、　Ｌ、　Ｂｏａｃｈｋｅ）上編、トピックス　イ
ン　カレント　ケミストリー（Ｔｎｐｉｃｓ　ｉｎ　（
！ｕｒｒｅｎｔ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　）第１２１巻、
第３９〜６５頁に記載ばれている化合物が挙げられるが
、これらの中で好ましい例としては以下のような化合物
と挙げることができる。

測定イオン １、　　　ｎ　　＝　　Ｉ　　　　Ｘ＝Ｙ−ＮＯ２Ｚ−
ＨＫ＋、（オフ２、　　　ｎ　１ｌｌＩ２　　　Ｘ−Ｙ
＝ＮＯ，Ｚ−Ｆｌ　　　　　　　　ｔｔｌ　　　ｎ　ｍ
　Ｉ　　　Ｘ＝ＹｍＺ−ＮＯＩ　　　　　　　　　　ｔ
ｔ４、　　　ｎ　＝　２　　　ＸｗＹａｓＺｇ＊ＮＯ，
高木試薬　〃５、　　ｎｗ　ｌＸｍ０Ｆ３　　ＹｘＮＯ
，Ｚ＝ＨｔｔＡ、　　　ｎ　−Ｉ　　　Ｘ−ＮＯ２Ｙ＝
ＣＦ’３　　Ｚ＝Ｈ／／９、ｎ−ｌＬｉ＋イオン １０、ｎ−２７ １１、Ｘ＝ＮＯ２Ｎａ＋イオン １４、　　　ｎ　＝　　Ｉ　　　　ＸｗＮＯ，Ｙ＝ＨＯ
ａ”＋イオン１５、　　　ｎ＝２　　　Ｘ＝ＮＯ，Ｙ＝
ＨＢａ”＋イオンＮ０１ １７、ｎ−ｌＬｉ＋イオン １ａｎｗ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　ｔｔこれらの化合物について
は、中村博「ぶんせき１１９８５年、第２号第１２８〜
１３１頁、Ｇ、　Ｆｉ、パシイ（Ｇ、　Ｆｉ、　Ｐａｃ
ｅｙ　）ほか、アナリスト（Ａｎａ１７８ｔ　）第１０
６巻、第６３６〜６４０頁（１９８１）によって報告さ
れている。

特開昭５９−２１１８６４号公報等では、本発明に使用
される上記のような化合物（米国特許第４．５６７、０
７２号）について、直接の目視観察を可能にするには不
十分な色しか発現しないこと、壕だ、これらの分子間の
直接結合のため、イオノフオアに対する検知可能応答成
分（発色団）の化学量的な比率は一定なので、色強度を
調節することは不可能と述べられているが、上記に挙げ
た化合物は、イオノフオア成分の環上に敲解離臘例えば
ピクリルアミノ基、フェノール訪導基など）を有しかつ
これが検知可能応答成分なので錯形成に伴い、電荷の移
動が起り著しい色変化を起すこと、酸解離基の導入位置
を環に対して変化させることによりイオノフオアのイオ
ン選択性を高められること、電荷が共鳴効果によって非
局在化しているために、非極性溶媒に抽出されやすい等
の利点を有している。

本発明に係る有効化合物を含有する層で一般的に使用す
るものには親水性又は疎水性のポリマーがあり、その例
としては、セルロースアセテートプロピオネート、エチ
ルセルロース、セルロースジアセテート、セルロースト
リアセテート、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、塩
化ビニル／酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル／塩化ビニ
リデン共重合体、塩化ビニル／酢酸ビニル／ビニルアル
コール三元共重合体、塩化ビニリデン／アクリロニトリ
ル共重合体、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリメチル
メタクリレート、ゼラチン、アガロース、ポリビニルア
ルコール、ポリプロピレンイミン、カラシーナン、アル
ギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、
オレフィン−無水マレイン酸共重合体などがある。

これらの中では親水性のポリマーの方が好適である。゛ 該ポリマ一層には、該ポリマ一層内で、測定イオンとイ
オノフオア成分との複合体の形成や、検知可能な応答を
より効果的にするために各棟の添加剤を加えてもよい。

添加剤の例としては、水と実質的に混合しない有機溶媒
が挙げられる。有機溶媒は、フタル酸エステル（例えば
フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプチ
ル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジオクチルな
ど）メリト酸エステル（例えばメリト酸トリメチル、メ
リト酸トリエチルなど）アジピン酸エステル（例えば、
アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジオクチルなど）
アゼライン酸エステル（例えば、アゼライン酸ジエチル
、アゼライン酸ジペンチルなト）セバシン酸エステル１
ＩＪｔハセバシン酸シグロピル、セバシン酸２−エチル
へキシルンヨど）、リン酸エステル（例えば、リン峻ト
リエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リ
ン酸トリクレジルなど）、高級アルコール（例えばオク
タツール、デカノール、ドデカノール々ど）ラウリン酸
ジエチルアミド、２−ニトロフェニルオクチルエーテル
、２−ニトロフェニルフテルエーテル、トルエン、キシ
レン、メンテレン、酢酸ブチル、動物油、植物油、鉱物
油などを挙げることができる。

ポリマ一層に使用されるポリマーが、親水性ポリマーで
ある場合上記有機溶媒は、水に溶解させた親水性ポリマ
ー中で乳化分散させ疎水性微小粒子の形で、ポリマ一層
中に添加される。

またポリマ一層に使用されるポリマーが、親水性ポリマ
ーである場合には、有機溶媒可溶性のポリマーを添加剤
として加えることができる。

有機溶媒可溶性のポリマーとしては、セルロースジアセ
テート、セルローストリアセテート、セルロースアセテ
ートプロピオネート、エチルセルロース、ポリフッ化ビ
ニル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合
体、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル
／酢酸ビニル／ビニルアルコール三元共重合体、塩化ビ
ニリデン／アクリロニトリル共重合体、ポリウレタン、
ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどが挙げら
れる。有機溶媒と同様に有機溶媒可溶性のポリマーも、
有機溶媒に溶解した液を水に溶解した親水性ポリマー中
に加えて乳化分散させ疎水性微小粒子の形で、ポリマ一
層中に添加される。疎水性微小粒子の太きさは約０．０
１μｍから約２０μｍまで、好ましくは約Ｑ、１μ情か
ら約１０μ毒までの範囲である。

他の添加剤としては、緩衝剤が挙げられる。

本発明に使用するイオノフオア成分と、検知可能な応答
を示す成分とが一体となった化合物の性質上ポリマ一層
中のｐＦＩを８以上好ましくは１０以上にするのが好ま
しい。緩衝剤は、前もってポリマ一層中に含有させても
よいし、流体試料と共に添加してもよい。緩衝剤の例と
しては、炭酸水素ナトリウム−炭酸ナトリウムバッファ
ー、ボレートバッファー（１Ｊａ２Ｂ４（）２−ＮａＯ
Ｈ）、カーボネートバッファー（Ｎａｌ’ｆＯＯ，−Ｎ
ａＯＨ）、ホスフェートバッファー（Ｎａ、　ＨＰＯ，
−ＮａＯＨ）、ハイドロキシド−クロライドバッファ＝
（ＫＣｌ’−ＮａＯＨ）、トリス塩酸バッファー〔トリ
ス（ヒドロキシメチル）アミノメタン−塩酸〕、グツド
の緩衝液（Ｃ！ＡＰＳ−ＬｉＯＨＸＫＯＨ，Ｎａ０Ｈ）
などが挙げられる。

また緩衝剤ではないが、同様の目的で有機アミン（ジブ
チルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ｎ−オクチ
ルアミンなど）を添加してもよい。ポリマ一層の膜厚と
しては、５μｆｎ〜５０μｍで好ましくは１５μｍ〜３
５μｍでろる。

本発明の流体試料の展開層として、非繊維等方的多孔質
材料、繊維構造展開層形成材料及び親水化処理した織物
を用いることができる。非繊維等方的多孔質材料として
はプラッシュポリマー、けい藻土又は、微結晶材料（微
結晶セルロース）などの徴多孔質体を結合剤中に均一に
分散した材料、ガラスや合成高分子物質の微小球形ビー
ズを相互に点接触させて結合剤で、又はビーズ表面の反
応性基でビーズ同志を結合させて保持した多孔質材料、
ＴｉＯ□又はＢａＥＩＯ，などの微小粉末を均一に分散
させたプラッシュポリマーがある。

繊維構造展開層形成材料としては、天然のセルロース、
あるいはその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリアミド等の合成繊維が挙げられ、これら天然、合成
を問わす各撞穢維のランダムな三次元的からみ合いによ
って層が構成される。更に上記繊維構造展開層形成材料
として任意のサイズのものを単独若しくは複数選ぶこと
ができるが、Ｊ工Ｓ標準フルイで４０メツシユ〜３２５
メツシユ、好１しくは１００〜３２０メツシユ、更に好
ましくは２００〜３００メツシユのものが挙げられる。

また反応性基を有する有機高分子重合体を含有させるこ
とにより、反応性基によって、膜強度を著しく高め、か
つ反応性基による下層との化学結合によりその接着強度
を強め、物理的外力に対してその外形及び構造を保持さ
せる。更に親水性でかつ親水化処理した織物としては、
十分に洗浄水洗して脱脂して乾燥した織物、洗浄水洗、
脱脂した後に界面活性剤、１＠１剤、親水ポリマー、又
はＴｌＯ２若しくはＢａＳＯ４微粉末を分散した親水性
ポリマーを少量含浸させた織物がある。

また、本発明に係る流体試料展開層は、前記のように先
に支持体上に設けられたポリマ一層上に直接又は間接に
１層又は・複数層設けられる。

この流体試料展開層は、以下記１戟の目的により設けら
れるものである。

（１）一定容量の流体試料を単位面積当り一定容量に試
薬層内に均一に配布し、 （２）　　流体試料中の分析反応を阻害する物質又は要
因を除去し、 （３）　　例えば分光光度分析を行う際には支持体を経
て透過する測定光を反射するバックグラウンド作用を行
う。

したがって、本発明に係る流体試料展開層は、上記３つ
の機能をすべて行い得るが、まだ３つの機能を適宜分離
し、各機能ごとに別の１ｊを使用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
りの他の機能を有する層を組合わせ使用することもでき
る。

上記本発明に係る流体試料展開層の膜厚は、目的に応じ
て任意に選ぶことができるが、好ましくは約３０μｍ〜
約６００μｍでめり、更に好１しくは約５０μｍ〜約４
００μｍである。

この夜体試刺展開層中には、前記ポリマ一層で述べた各
種添加剤を含有してもよい。好ましい添加剤としては、
緩衝剤が挙げられる。緩衝剤は上記展開層中に分散若し
くは展開層が、織物を含む繊維から成る場合、その繊維
に含浸することが可能である。

更に緩衝剤は前述の展開層及び検知可能応答成分を有す
るイオノフオアを含有する層以外の層に含有することも
可能である。これらは展開層及びイオノフオア含有層の
間に設けることが好゛ましい。

上記の各層及び別の層は通常知られている浸漬塗布法、
ビード塗布法、ブレード塗布法、ホッパー塗布法等、種
々の方法を目的に応じて適宜選択することができる。

また、これらの層を積層する際の塗布液の液体キャリヤ
ーの選択は、前述のバインダーの溶解性によって決定さ
れるが、特にイオノフオア含有層の上に直接積層される
層の塗布液の液体キャリヤーはイオノフオア自身、水と
実質的に混合しない有機溶媒及びバインダーを溶解又は
膨潤によるイオノフオアが不望の層間移動を起さないも
のを選択する必要がある。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ 透明な厚さ１８０μｍの下塗り済み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殖布を行った。

（第１の試薬層） ＊１）５’−二トロー４′−ピラリルアミノベンゾ−１
８−クラウン−６牽２）４′−（２″、６″−ジニトロ
−４１−トリフルオロメチルフェニル）アミノベンゾ−
１５−クラウン−５ −３）４′−（２″、６″−ジニトロ−６′−トリフル
オロメチルフェニル）アミノベンゾ−１５−クラウン−
５ 書４）　オクチルフェノキシポリエトキシエタノール（
ローム　エンドハース社製） （第２の試薬層） ＊５）　　ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン（展開層） １１６）東洋１紙（株）製 ｍ７）　　Ｎ−ビニルピロリドン／酢酸ビニル共重合体
（重合比１／４）ＢＡＳＦ社製 前述の分析素子（１）〜（７）に対して炎光光度計法を
用いて塩化ナトリウムを１４０　ｍＦ２ｑ／ｌに調整し
た水溶液に塩化カリウムを、０，１．５．５．４．５．
７．５．１０　ｍＲｑ／ｌになるように添加し濃度の異
なるカリウム水溶液を作成し、各分析素子に１０μｌ＠
下し、３７℃７分間インキュベーションを行った後、サ
クラ光電濃度計ＰＤＡ　−６５〔小西六写真工業＠５製
〕で、５４５ｎｍのフィルターを用いて反射濃度を測定
した。結果を以下の第１表に示す。値はそれぞれｎ＝３
の平均値である。

第１表 以上第１表から明らかなようにナトリ９ムイオン共存下
においてカリウムイオン濃度’ｋ　ｆ　化させた場合、
各分析素子共に十分な識別能を有していることが明らか
である。

実施例２ 実施例１で作成した分析素子（１）、（５）、（６）を
用いて以下の検討を行った。

すなわち、カリウムイオン濃度が、ａ　ｍ１ｌｔｑ／／
の水溶液に対し塩化す）　ＩＪウムを添加し７０．１４
０及び２１０　ｍＫｑ／ｅとした。（確認は炎光光置針
法で行った。） この水溶液を上記分析素子に１０ｐｌずつ滴下し３７℃
７分間インキュベーションを行った後、実施例１と同様
にサクラ光電濃度計ＰＤＡ　−６５〔小西六写真工業■
製〕で、５４５ｎｍのフィルターを用いて反射濃度を測
定した。結果を以下の第２表に示す。

第２表 上記第２表からも明らかなごとく、ナトリウムイオン濃
度を７０から２１０　ｍＥｑ／ｌに変化させてもカリウ
ムイオン濃度には影響を与えていない。

実施例６ 透明な厚さ１８０μｍの下塗り済み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積層した。

（第１の試薬層） （第２の試薬層） （展開層） 修８）重合比１：１ 秦９）重合比９：１ 上記組成により作成した分析素子に対して実施例１と同
様にナトリウムイオン濃度１４０ｍＥｑ／７の水溶液に
カリウムイオン濃度が０．２．５．１０　ｍＥｑ／／に
なるように添加した標準液？用意し、各分析素子に上記
、標準液を１０μ／滴下し、恒温装置付、反射分光光度
計（Ｃ装着し、３７℃にインキュベートしつつ５４５ｎ
ｍで連続的に反射濃度の測定を行い、標準液滴下後２分
及び４分後の反射濃度の差を出した。結果を以下の第３
表に示す。

第３表 上記第３衣から明らかなごとく、カリウムイオン濃度に
対応して反射鑓度の差（△ＤＲ）の間に直後の相関関係
がめり、かつカリウムイオンａ度と／′！ｊＤＲの間に
直線関係があることを示している。

実施例４ 透明な厚さ１８０μ情の下塗り済み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設けた。

（試薬層） 低温硬化性アガロース（Ｉｎｖ′１０　ｏＪ）１９５〔
２−ヒドロキシ−５−（４′−二トロフェニルアソ）フ
ェニル〕オキシメチルー１５−クラウン−５（／／）５
２．３７タル酸ジプチル　（ｎ）　　　　　　　　　　
７５トライトン”Ｘ−１００（ｕ）１２．５（第２の試
薬層） コリトン’　Ｋ−９０（ｍ９／　１００ｃｒｌＦ’）　
　　　　　　　　　２５．［１３−７クロヘキシルアミ
ノプロパンスルホ（イ）没（〃）１５．４水酸化リチウ
ム　（／Ｉ）　　　　’　　　　　　ａ、４５（展開層
） Ｐ紙粉末Ｄ　（号’１（１０，−／）　　　　　　　８
９０スチレン／グリシジルメタクリレ一ト共重合体（ａ
　）　　　　２５５トライトン■Ｘ−１００（ｔｔ　）
　　　　　　　　　　　　　１９０上記組成により製造
した分析素子ａ〜にす）　ＩＪウムイオン濃度が５０．
１００．１２５．１５０、２００　ｍＥｑ／／に調整し
た水溶液を用意した。

（但し、これらナトリウム標準液はすべてカリウムイオ
ン濃度が４　Ｈ３Ｂｑ／ｌで共存しているものである）
。

この標準液を１０μ１分析素子に滴下し、３７℃７分間
インキュベーションを行った後反射分光光度計を用い４
５０ｎｍで反射濃度を測定した。

結果を以下の第４表に示す。

第４表 上記第４表から明らかなように反射一度とナトリウムイ
オン濃度との間に直線的な相関関係がある。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の分析素子を使用す
れば、イオン選択の幅が広い点、及び錯形成によって、
光学的に著しい変化を起す点で優れており、更に、展開
層を設けたことにより、従来法の欠点なく、定量分析精
度を高めることができた点で、顕著な効果を奏するもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光透過性で液体不浸透性の支持体上に、少なくとも
   、流体試料中のイオンと複合体を形成できるイオノフオ
   ア成分と、該複合体形成によつて光学的に検知可能な変
   化を呈する成分との両方を分子構造中に有する化合物を
   含有した層、及び流体試料の展開層をこの順に有するこ
   とから成ることを特徴とするイオンを測定するための分
   析素子。