JPS6269139A - 反応性表面上に液体試料を施すための計量用毛細間隙装置及び計量方法 - Google Patents

反応性表面上に液体試料を施すための計量用毛細間隙装置及び計量方法

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JPS6269139A
JPS6269139A JP61217377A JP21737786A JPS6269139A JP S6269139 A JPS6269139 A JP S6269139A JP 61217377 A JP61217377 A JP 61217377A JP 21737786 A JP21737786 A JP 21737786A JP S6269139 A JPS6269139 A JP S6269139A
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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】 4、発明は、制御された所定の流入パターンで液体試料
を分配せしめる装置及び方法に関し、更に詳細には、目
視的手段又は他の感知手段をして液体試本4中の所望の
成分の存在及び/又はその成分の量の確認を可能ならし
める、規定量の液体試料の迅速かつ均一な分配を反応性
面上に行なうことが可能な装置及び方法に関する。
分析用素子は長年にわたって知られている。水や、牛乳
のような食料品と同様、血液や尿のような生物学的液体
の化学分析は、あらゆる人々の健康と幸福にとって、し
ばしば望ましくかつ必要なものである0分析を容易にす
るために、試験素子についての多くの様々な構造が過去
において開発された。あるものは、分析対象物を含む液
体試料と接触した際に1分析対象物の存在に応答して着
色物質を形成するか、又は他の検知可能な変化を起こす
液体試薬を「分析対象物(analyte) 」と称す
る分析される物質に対して添加することを必要とする液
体試料の分析に有用である。他のシステムは、pH試験
紙等のような乾燥システムによるものであり、この試験
紙又は他の高吸水性のキャリアには、分析対象物を含む
液体との接触時に化学的に反応又は応答し、色又は他の
種類の変化を起こす物質が含浸せしめである。応答性物
質の選択により、この変化は通常定性的、又はせいぜい
半定量的である。血液、血漿、尿等のような生物学的流
体の試験が利用される診断用化学分析にとっては、高度
の定量的な結果が迅速かつ簡便に得られることが好まし
い。試験に供される液体試料の量を正確に制御し監視す
ることもまた望ましい。
このことは、試験基板の機械的読み取りを伴う試験にと
って特に重要であり、この試験においては、適正な反応
が行われ、色変化の光学的検知又はその他の検知に対す
る妨害物が除去されるように、決められた量の試料を試
験紙と接触せしめることが必要である。
ル制御された所定の流入パターンで液体を移送するため
の種々の装置及び方法が開発されてきたにれらの古部分
1士 その裏面トの、制御されずまた方向指示もされて
いない液体のモ細管的な流れであった。制御されない流
れにより閉じ込められた気泡(エアポケット)の形成や
1表面の成る個所の不完全な湿潤の問題が生ずる。エア
ポケットは、流体表面及び/又は湿潤表面の試験の際1
種々の試験データが収集されるという結果を引き起こす
ので、この試験具から顕微鏡又は他の自動的な方法によ
って読み取りを行う場合に、問題が生ずる。この試験及
び自動化されたシステムは、その検査区域に液体が存在
するという仮定に基づくものであるため1問題の検査区
域に流体が存在しないと、読取値の混乱が起こり、信頼
のおけない結果が生ずる。エアポケットの問題は、特に
鋭角的な角や、概して疎水性の合成樹脂面を有する形状
のものを扱う際によく起こることである。
コoンバス(Golua+bus)の米国特許第4.2
33,029号記載のものをはじめとして種々の異った
液体移送装置が従来技術において開発され、これは毛細
室中の相対する面に隘路を用いて毛管の流れを所定の通
路に沿って流れさせる手段を有する装置について記載し
ている。
液体試料移送用の他の形状は、コロンバスの米国特許第
4.254,083号に記載のものであり、これは水滴
を集中させることを容易化するように意図された、特殊
な開口形状を有する、外部水滴受は面(exterio
r drop receiving 5urface)
を提供するものである。
ビジエール(Buissiere)等の米国特許第3.
690,836号は、圧縮されていない吸水性材料をそ
の毛細スペースを満たして収容する、周囲が連続的に密
閉された2枚のプラスチック板の間に毛細スペースを具
備する装置を記載している。最上部のプラスチック板に
設けた少なくとも1つの開口は1反応室への入口となる
第2区域に毛細管流の迂回路が設けられた液体移送装置
が、コロンバスの米国特許第4.473,457号に示
されている。この装置は、試料を流入させる役目の2つ
の通路を有し。
2つの開口を通して、2種の異った試料の流入が可能で
ある。次に、この2種の液体は、共通区域に向かい、そ
こに流入する。コロンバスのこの構造形状は、電位差測
定の実施を可能にする。液体中のイオンの電位差分析に
適した装置を示したコロンバスの米国特許第4,302
,313号によれば、部材36の下部の、隘路を有する
特殊な面は1毛細管の流れを制御すると言われている。
また別の装置が二ロンバスの米国特許第4.271,1
19号に示されており、これは、第1毛細区域の壁部材
中に、流れに沿った迂回用の開口を有し、この壁部材か
ら伸びた第2毛細区域の毛細管流を提供している。
コロンバスの米国特許第4,323,536号は、多種
類の分析対象物用試験具を開示しており、液体が複数の
流入通路に封じ込められるように、液体制御手段が組み
込まれている。
[発明の概要コ 本発明は、新規な形状の毛細間隙装置中において、反応
面上へ施す液体試料の量を測定する手段に関する。この
装置は、液体試料中に存在又は不存在の特定成分を測定
するための反応性面上に・所定量の液体試料を迅速かつ
均一に分配せしめる0反応面に施す試料の量は、試料毛
細間隙又は試料読取室に本来備わった容量に限定される
・過剰の試料は、流入速度を限定する調整隘路(pro
portioning chanr+el)により、オ
ーバーフロー毛細室に排出され、それにより、この装置
が、計量、吸い取り、拭き取り又はすすぎを必要とせず
に、試料読取室に要求される最小限度を越えた過剰の試
料を収容することを可能にする。
乾燥試薬フィルム及び試験紙にかかわる主な問題は、本
発明、すなわち、反応面上へ試料を均一に分配されるよ
うに施して、試料の量を制御することによって解決され
る。
上記の利点は1毛細間隙の厚さを変化させて。
この装置の試料読取室に収容される総量を変化させるこ
とにより、反応性物質の化学的性質及び反応性に対して
適正な試料の量を選択することを可能にする。
毛細オーバーフロー室の容縫限度を越えた過剰の流体は
、その装置のオーバーフロー室の適当な開口近く又は直
上に取り付けた7戸紙又はその他の吸水性媒体に吸収せ
しめてもよい。
本発明の他の特徴及び利点は、図面と共に示す以下の詳
細な説明から明らかになるであろう。
乾燥試薬フィルム及び試験紙にかかわる主要な問題は1
本発明の装置によって解決される。試験面の限定された
表面区域上に、均一に分配されるように試料を施すこと
は、従来技術の材料を利用したのでは困難である。多く
の場合、試料は適5な条態で試料室に侵入せず、試料室
と接触する試料は多過ぎるるかあるいは少な過ぎる。
本発明は、所定の量の分析液が試験面と接触するように
なるような、試料の量の厳密で注意深い監視制御を可能
にする。それゆえ、これらの利点は、試験される流体の
性質及び試薬フィルムの性質を考慮に入れて行なわれる
。特定の試験に適した試料の量の選択を可能にすること
である6本発明装置は、種々の異なった大きさに作成す
ることができるので、毛細間隙の厚さは所望により変え
ることができる。それゆえ1毛細間隙装置は、収容した
い試料の総量に応じて様々な寸法に作成することができ
る。これは、自動的又は目視的手段の様な、試験結果を
読み取るために選ばれた特定の手段に応じて決定される
。本発明の装置は、過剰の試料の問題を処理する手段を
提供し、過剰の液体が適正な読み取り値の獲得を妨害す
ることがないようにするものである。それゆえ、本発明
によれば、過剰の流体は、オーバーフロー調整隘路を通
り、オーバーフロー室中に流入し、必要ならば、オー/
スーツロ一孔又は開口から流出する。
所望であれば、過剰の液体を吸収させるために。
ある種の吸水性材料がこの装置又はその付近に設置され
る。
本発明は、単なる流体移送又は展開装置ではなく、過剰
の液体を洗浄又は拭き取りを行わずに、最低約5〜10
マイクロリンドルから、約100〜200マイクロリツ
トルまでの範囲の量の試料を収容するように作られてい
る容量計量装置であるということは特筆すべきである。
それゆえ、本発明の重要な特徴は、規定容量の試料室を
毛細間隙構造中に具備する流体計量装置を提供すること
である。
本発明の更なる特徴は、排気(air release
)用及び逆流防止用毛細ロックを試料供給口中に具備す
る毛細間隙装置を提供することである。
本発明の更なる特徴は、試料室を満たすに必要な最低量
を越えた量の液体を収容する毛細オーバーフロー室中に
液体の調整された流入を与えることである0選択される
試薬フィルムの化学的性質と適合するならば、試料室の
容積も、過剰の試ネ4を収容するために変えることがで
きる。
本発明の更なる特徴は、毛細管の作用により、試料供給
口から液体試料を完全に除去することにある。それゆえ
、洗浄又は拭き取りを必要とせず、また、開口中に過剰
の試料の残留が見られることもない。本発明に関わる操
作において、試料供給口中に残った残留試料は、オーバ
ーフロー室中へ引き込まれ、試料供給口は空になる0毛
細オーバーフロー室の容量を越えた過剰のす一バーフロ
ー分は、本発明の任意の特徴としての、吸水性パッドを
利用することにより処理される。
本発明のまた更なる特徴は、オーバーフロー調整隘路中
における空隙(air gap)の発生により、試料室
中の液体とオーバーフロー室の液体との間の相互流入は
起こらない。このことは、反応性物質の特定の性質に基
き、試料室内において行なわれる終点化学反応を向上せ
しめる。
[発明の詳細な説明] さらに詳述すれば、本発明の装置は、目視的に検査され
るか又は試料読み取り用自動化システムにより検査され
る生物学的液体、特に全血の毛細管移送を更に有する。
この装置は、水滴状のいかなる液体についても用いるこ
とができ、この装置中では、ある量の液体が、外表面又
は液体源から、開口を通して、液体を反応表面又は試験
基板へ移送するための移送手段へ運ばれる。本発明の装
置は、規定された容量の試料室を具備する毛細間隙中に
流入する試料の量を計量することを更に有する。
第1図に示す実施例により説明される本発明の装置は、
長袖及び短軸を有し、上方層2.スペーサ層3及び下方
層4を具備する、概して矩形の毛細装置を有する。下方
層は、試薬検出手段からなる。上方層は、透明であって
も透明でなくても良いが、ここでは透明なプラスチック
材料として説明を行い、その表面上に、空気抜き口5、
オーバーフロー日6及び試料供給口又は試料流入「】7
を具備する。しかしながら、この装置の操作を妨げない
ものであるなら、この装置の末端又は底面に開口又は流
入口を設けてもよいことは、理解されるであろう。
内部毛細間隙又は毛細室を画定するスペーサ層3は、通
常、上方層2及び下方層4と大きさが一致し、上方層2
中の空気抜き口5の下の空間と一致する毛細ロック部9
を有する試料室8が形成されている。毛細間隙は、変化
させうるが、通常0.007〜0.08cmの範囲であ
る。スペーサー層中には、また試料室8とオーバーフロ
ー室11を結ぶ、オーバーフロー調整隘路10も形成さ
れている。このオーバーフロー室11は、上方層2のオ
ーバーフロ一孔6の下にそれとtC続して設けられる。
試薬層4は、以下に更に詳述する従来のいずれの種類の
単層又は多層の試薬材料又は基材からなっていてもよい
透明な上方層2は、ポリスチレン材料であるトリサイ)
 (Trycite)のような適切な材料から裁断ある
いは打ち抜いてもよい、他のプラスチック性物質として
は、当業者にとって明らかなようにポリオレフィン類、
ポリアミド類、ポリエステル等がある。試料に対して不
活性であり、充分に強靭かつ安定なものであるならば、
どのような適切な材料をも使用することができる。
スペーサ層は、加熱時に、上方層2を試薬底面層4と接
合するために利用可能な熱可塑性材料のような好適な材
料で形成される。ポリアミド類、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、これらの共重合体等の、好
適で寸法安定性の熱可塑性材料がこの目的のために使用
される。また、別々の接着性成分を、複数層間に、その
全層を確実かつ永久的に接着しうるに充分な量だけ介在
せしめてもよい。かかる接着性物質は当業界で公知であ
るが、試料と反応しないものであればいかなる好適なも
のをも使用することができる。
毛細間隙装置の寸法は広範に変化させうるが、特に有用
な寸法は、長さと幅の比が約3対lである。すなわち長
さ2.5〜7.5c+a(約1〜3インチ)に対し、幅
が0 、8〜2 、4cm (%〜1インチ)である、
#に有用な形状は、長さ3.7cra(1,4インチ)
に対し1幅が1cm(0,4インチ)である。試験具の
厚さもまた変えることができ1通常、0.05〜0.2
5cm(約0.02〜0.1インチ)である0通常、こ
の3つの層は。
(1)ポリスチレンカバーのような厚さ0.02Cm(
0,008インチ)のプラスチック、(2)はぼ同型に
切り取られた厚さ約0.02c11(0,06インチ)
の、流体を収容するためのプラスチック性の粘着性スペ
ーサ層、及び(3)例えば、0.02cm(0,008
インチ)の厚さのポリエチレンテレフタレートフィルム
基板上に、ゼラチンをベースとした被覆材からなる反応
性下方層とを有する。
第2図では、第1図に示した、空気抜き口5、オーバー
フロー口6及び試料供給ロアを示す−L方層の実施態様
を示す。これらの開口の寸法は、それらの配列と同様に
変化せしめうる。最も簡便には それらは、薄板に容易
に穿孔又は型抜きすることができるので、円形の開口で
ある。しかしながら、第2図では、オーバーフロ一孔は
矩形で示されており、この形は適切な抜型により型抜き
されうるちのである。空気抜き口5は相対的に小さくて
よく1例えば、直径約0 、08cm(0、03インチ
)であり、上方層2の中央長軸上に設けられ、また、末
端かられずかな距離、例えば0.06cm(0,025
インチ)の位置に設けられ、末端から円の中心までが約
0.1cm(0,04インチ)である、それゆえ、に方
層カバーの幅が、例えば1cm(0,04インチ)なら
ば、空気抜き口5の中心線は、長い方の側面のヘリから
0 、5cm(0、2インチ)のところにある。矩形の
オーバーフロー口6は、空気抜き口5が設けられた端部
と反対側の末端かられずかな距離(例えば0.1cm、
すなわち0.04インチ)の位置に設けられている。オ
ーバーフロー日の寸法は、変化させることができるが、
例えば0.3X0.5cm(0、IXo 、2インチ)
が好適であることが判明している。オーバーフロー[1
は、空気抜き口と同様に、通常、この装置の主軸上に。
その中心を置く。
試料供給ロアは円型でもよく、通常は空気抜き口5より
大きい口径を有する6例えば、試料供給口の直径は、通
例、空気抜き口5の直径の3〜4倍である。それゆえ、
上述の寸法に基づけば、試料供給口の好適な寸法は、直
径0 、3c厘(0、1インチ)である。試料供給ロア
の位ごは、この装置の中央でもよいが、必ずしも中央に
ある必要はない、試料供給口は、それが、試料室8と連
結され、オーバーフロー調整隘路10と隣接するように
設けられていることが重要である。
第3図は、オーバー70−調整隘路lOにより連通ずる
試料室8及びオーバーフロー室11を具備したスペーサ
窓層3の平面図を示すと共に毛細ロック9を示す。スペ
ーサ層3中の、何か所かの異なる区域は、すべてこの装
置の主軸に対して対称的に位置している0毛細ロック9
及びオーバーフロー調整隘路は、試料室8及びオーバー
フロー室層1と比べて面積が比較的狭い0例えば。
このロック部と隘路の幅は0.08cm(0,03イン
チ)であるのに対し、試料室及びオーバーフロー室の幅
は0.8c道(0,03インチ)、すなわち約10対1
の割合であるが、正確な寸法及び相対的な寸法は変化さ
せてもよい。一般に、2対1〜50対1の割合のものが
用いられる。スペーサー室は、接着剤として機能して、
3つの層を一体に融合する熱可塑性樹脂で形成されてい
てもよい。あるいは、通常の接着剤を用いて、複数の層
を互いに接合してもよい、更なる変種として、超音波又
はレーザ手段を適正な接合をなすために使用してもよい
、また、更なる変種として、機械的な締め具を、これら
の層を相互に保持結合せしめるために使用してもよい。
第4図は、を方層、スペーサ層及び下方層を示す装置の
端面断面図である。下方層4は、試薬を含む層であり、
試薬を含浸した繊維の層又はゼラチンを塗布した層であ
ってもよい、粉末をはじめとする種々の試薬層又は基板
のいかなるものも本発明に好適に使用される。多くの従
来の試薬システムが使用可能であり、試薬の具体的な選
択は、行なわれる試験に基いて決定される。
第5図は、3つの層、すなわち、透明な上方層又はカバ
一層2、スペーサ層3及び試薬フィルム層4とからなる
本発明の毛細間隙装置lの他の実施態様の斜視図である
。この実施態様では、試薬フィルム層4は、オーバーフ
ロー室llからオーバーフローした液体を吸収する吸水
性材料をそのLに設けた延長部分20を具備している。
この変種では、上方層中にオーバーフロー口がない、そ
のかわりに、オーバーフロー分は、この装置の端部から
試薬層4の延長部分20に直接流出する。
更に1本実施態様において、上記室(チャンバー)の壁
面は鋭角的な角を避けて曲線的輪郭を有している。
第6図は、空気抜き口5.オーバーフローロ6及び試料
供給ロアを具備する、本発明の他の更なる実施態様の平
面図である。試料室8及びオーバーフロー室11は、透
明な上方層2を通して見えるように、鋭角的な角がない
ように形成されている。
第7図は、本発明の他の実施態様を示し、毛細間隙装置
の平面図である。上方層2と試薬層4(第8図参照)は
、接着剤(第7図中には図示せず)により接合されてい
る0本実施態様では、スペーサ層は存在しない、上方層
には、それ自体の中に、空気抜き口5、毛細ロック9、
試料室8、試料供給ロア、調整隘路10.オーバーフロ
ー室11及びオーバーフロー口20が形成されている。
それに加えて、この上方層は、試料の液滴を集中させ、
試料の液滴を試料供給ロア中に案内し、かつアプリケー
ター、例えばフィンガーから試料を除去する役目をする
、盛りLがったリング21が、この試料供給口の回りに
形成されている。
第8図は、第7図の実施態様の断面図を示す。
本実施態様において、上方層は、その中に、上方向へ延
びた室8及び11を形成するように成形されているが、
試薬層は子端である。上方層2と試薬層4の間に、接着
性材料22が用いられこの2層を接合している。試料供
給ロアの回りにリング21が示されている。試薬材料は
、また、接着性部材を別個に使用せずに、その周縁部に
接着剤層を具備せしめて上方層との接合又は熱封止を可
能にしてもよいことは理解される。
本発明の更なる実施態様は、第9図に斜視図として示さ
れており、試料供給ロア及びオーバーフロー口6がその
中に形成されている透明なカバー層2を有する。複数の
室が形成されているスペーサ層3は、適切な材料で形成
することができ1毛細ロック9、試料室8、オーバーフ
ロー計量調整隘路10及びオーバーフロー室11がその
中に形成されている。これらの層の端部をずらして配置
することにより、この毛細ロック9の端部はカバ一層2
の末端からはみ出し、空気抜き口となっている。
試薬層4は、適切な試薬材料であればどのようなもので
もよい。
本発明の更なる実施態様は1本発明の毛細間隙装置の拡
大図を示す第10図に示した。この装置は、その中に、
空気抜き口5、オーバーフロ一孔6及び試料導入ロアを
有する、透明な−E方層2により構成される。この上方
層の下面には、オーバーフロー室11、試料供給室8及
び毛細ロック区域9が形成されている。この上方層は、
室及び隘路の縁に沿って封止用隆起部又はわずかに厚み
のある部分26を具備していてもよい。下方層には、試
薬を保持する溝24が設けである。下方層は、透明なプ
ラスチック又は他の材料によって作られ、その透明な表
面を通しての目視を可能にする。試薬用の長手方向の隘
路は、試薬フィルムの厚さよりわずかに薄い、下方層は
、下方層と上方層との溶接又は接着を可能にする、長手
方向に隆起する端面を有し、これは熱封止プラスチック
で形成されるか、あるいは、その上に接着剤を具備する
。好ましくは、上方層は、加熱又は超音波溶接を行った
際に、L面と下面を互いに溶融させうる熱可塑性材料で
形成する。
第10A図は、第10図に示した上方層2の上面を示す
0本実施態様において、試料供給ロアは、試料の液滴を
集中せしめてこの装置中に導入する役目を果す、隆起し
たリング部21をA4IRする。
第11図は、本発明の毛細装置の形成に用いられる3つ
の要素の概略側面図である。−上方層2と下方層すなわ
ち試薬層4とは上述のとおりである。スペーサ層3は、
熱変形性のプラスチック材料で形成され、型抜き又は成
形により隘路及び室を形成する。層3の上面及び下面は
、その上の窪み、錐又は突起を具備しており、これらの
層を一体化する際に、互いに良好な溶接及び接合を可能
にする。
第12図は、毛細間隙フォーマット中のグルコースフィ
ルムを、一般に使用されている開放形態(オーブン・フ
ォーマット)すなわち、プラスチ−・り性被覆層中の穴
により、小さな区域に限定されたグルコースフィルム表
面上に、血液を滴下した場合と比較した濃度応答試験(
dosereponse experiment)の結
果を示す。毛細間隙フォーマット中の上記フィルムの反
応性は、オープン争フォーマット中のそれよりも著しく
高い。
オーブン争フォーマットにおいては、露出された試料の
蒸発による冷却がその理由の1つであり、これは試料の
温度を約2.5℃低下させる。第13図に示したごとく
、各グルコース濃度における低い変動係数(CV)によ
って証明されるように、毛細間隙フォーマットにおいて
2倍程度分析精度が改善されている。
例えば、第1図に示した本発明に従えば1毛細間隙装置
1は、そのフィルムベースが下方層となる、下方層4と
しての多層試薬フィルム、スペーサ層3としての両面接
着性プラスチック層、及びプラスチック性の最上被覆層
2を備えて構成してもよい、試料室8、オーバーフロー
室11、オーバーフロー調整隘路lO及び毛管ロック隘
路IOの形状は、接着層に穴を設けることによって決定
され、これらの室への入口は、プラスチック製カバ一層
中の開口5.6及び7によって設けられる。
また、所望の室及び隘路の形状に従った接着剤のパター
ンは被覆層の内表面上に、要求されるどのような厚さに
も、印刷又はスクリーンプリントすることができる。
第1図に示す矩形の室の形状は、接着性フィルムの型抜
き用の通常の工具により形成されうるということは特筆
するべきことである。更に好ましい実施態様は、第5図
に示すような丸みを帯びた輪郭を有するものである。丸
みを帯びた輪郭は、通常成形技術により得られる。
また更なる製法方法は、毛細隘路及び室を、直接、プラ
スチック製被覆層中に形成することにある0本発明のこ
の実施態様は、適切な形状の金型又はダイを使用して加
熱と共に減圧又は加圧を行うことにより、複雑でなめら
かな丸みを帯びた輪郭を有する形状の作成が可能となる
0次に、この装置の厚さ′を著しく増すことなく、この
形成されたプラスチック製被覆層を試薬フィルムと接着
するために接着手段が使用される。同様の一般的原理を
用いた他の装置のための配置を、この毛細間隙装置に応
用することができることは特筆すべきである。
操作において、グルコースのような所望の分析対象物を
含む血液又は流体試料は、例えば、試料供給口に施され
る9通常、この装置は、最低約20マイクロリツトルの
試料を扱うことができる。過剰量の試料は、短時間の間
、試料供給口中に停るがこれは毛細管作用によりオーバ
ーフロー室中へ吸い込まれる。これは、通常約20秒以
内に起こり、この時間で試料供給口には完全に試料が存
在しなくなる。試料室の当初の充填に要する時間は、数
秒以下であり、通常、約2秒である。
またこの時間は、試料が試料供給口に供給される速度に
よってのみ制限される。
第11図に示す、本発明の更なる実施態様において、毛
細間隙装置は、3層構造により形成される。上方層2は
、ポリスチレンの様な透明なプラスチックである。スペ
ーサ層3は、熱可塑性材料で形成され、隘路と室をと有
する内部構造である(図示せず)、また、層3の上面及
び下面には、溶接用エネルギーを誘導するための窪み、
突起及び/又は錐形状突起物が形成されており、これは
、試薬フィルム下方層4のゼラチン層を突き刺す0通常
、下方層4は、ゼラチン塗布層のような試薬フィルムで
形成され、ここでゼラチン面は上面に面している。超音
波溶接に用いる条件下で可融性の熱可塑性材料で形成さ
れたスペーサ層3は、超音波溶接のような手段により、
複合体化され相互に溶融される場合は、上方層2及び下
方層4と融合し、各部材間の均一かつ確実な封止を与え
る。この方法では、大きな材料シートをまず形成し、つ
ぎに、超音波又はレーザ溶接により、所望の寸法に切断
する。また、この装置は、超音波又はレーザ手段により
、同時に接合及び切断を行なってもよい。
上述したように、本発明装置の主目的は、試料の計量、
洗浄又は拭き取りを必要とすることなく、反応性表面又
は通路への規定量の試料の計量を可能とすることである
。ここに示した装置においては、過剰の試料は、調整隘
路の寸法により定められた速度、オーバーフロー室中に
引き込まれる。更に、本発明の装置においては、試料室
とオーバーフロー室の間の試料のつながりは、一度、オ
ーバーフロー室が過剰の液体試料を吸入した時点で切れ
てしまう6毛細ロックは逆流を防ぐ働きをする。この装
置の上層と下層の内表面は湿潤角(wetting a
ngle)の等しい材料で作るべきである。これを実行
する方法の一つは、■又は全ての裏面に界面活性剤を@
布することである。
試験される試料中に存在する分析対象物陽性液体の存在
に対して、相互作用性又は反応性の、少なくとも1つの
物質を含む試薬であれば、どのような試薬を本発明の目
的に用いてもよい、多くの場合、相互作用性物質は、分
析対象物又は分析対象物の前駆体若しくは反応生成物に
対して反応性であり、反応性物質の効力により、素子中
で変化を起こす、それゆえ、試薬層は、試料中に存在す
る少なくとも1つの成分に対して透過性であり、試料中
の試験される物質に対して実質的に均一な透過性を有す
ることが好ましい。ここで使われる「透過性」という言
葉は、液体試料中に保持される物質が、物質又は層を、
効果的に浸透できる能力のことである。層の均一な透過
性とは、均質な液体が層の表面に均一に施されたときに
、層中のかかる試料濃度の同一の測定を、この層の表面
の異る区域において行うことができ、各測定において得
られる結果の誤差が約10%の範囲内という実質的に同
一の結果が得られるような、透過性を意味する。均一な
透過性のために、望ましくない試薬層中の濃度勾配を防
ぐことができる。かかる試薬層は、当業界で公知であり
、適切であるならばどのようなものも本発明の目的に用
いることができる。
試料室及び過剰液のためのオーバーフロー室中への試料
の移送を可能にし、かつ容易にするように、1以上の界
面活性剤が、この装置内の室の内部を被覆するために用
いられる。広範な種類のイオン性及び非イオン性界面活
性剤が、木目的のために使用される0例えば、アルキル
基がドデシル硫酸ナトリウムのような8個より多い炭素
原子を有する、アルカリ金属及び硫酸アルキルのような
周知のイオン性界面活性剤が用いられる。非イオン性界
面活性剤としては、マツカチオン著「デタージェント・
アンド9エマルシフアイアズ」、1974年、ノース・
アメリカン・エディジョン・バイージ・アラート争パブ
リッシング・コーボレーシ式ン(McCutcheon
’s ’DetergentSand Emulsif
yers″1974 、 North A+5eric
anEdition by the A11ured 
Publishing Corpora−tion)中
に記載された多くの実施例として示したようなものが使
用される。
本発明の分析素子は、臨床化学分野のみならず、化学研
究及び化学プロセス管理研究所の分野における、広範な
種類の化学分析の実施に適用される。理論的には、本発
明は、宇宙空間において見られる条件をはじめとする、
低重力下でも用いることができる。この作業においては
、大量の繰り返し試験が数多く行なわれ、試験結果は、
しばしば試料の採取後、極〈短時間のうちに要求される
ため本発明は、血液、血清及び尿のような体液の臨床試
験への使用に非常に適している。血液検査の分野におい
ては、例えば、多層素子は、慣例的に測定される多くの
血液成分の定量分析を行う際に適用される。それゆえ、
例えば、この素子は、尿素窒素、塩素、グルコース及び
尿酸のような血液成分並びに、試験試薬又は他の相互作
用性物質の適切な選択により、他の多くの成分の分析に
も容易に適応しうる0本発明の分析素子による血液の分
析において、遠心分離のような手段により、血球と血清
とが分離され、血清を、この素子に施す、しかしながら
、特にもし、この素子中に形成された反応生成物の定量
又はその他の分析に、反射分光光度分析法を使用する際
は、全血は、この素子に直接施され、血球は濾過層の働
きにより枦取されるので、このような分離は必要ではな
い0分析を反射方式により行なった場合、この素子中に
血球が存在しても、分光光度分析を妨害することはない
本発明装置の試薬層は、計量若しくは展開層から得られ
た試料又はそれらの反応生成物に対して透過性又は多孔
性である。多層試薬層は、計量層又は展開層を有してい
てもよい0本明細書で使用されているように、「透過性
」という言葉は、多孔性、膨潤能又は他の性質から生ず
る透過性を含む、試薬層は、相互作用性物質が分布、例
えば。
溶解又は分散されたマトリックスを有していてもよい、
マトリックス材料の選択は、もちろん多様であり、この
素子の使用目的に応じて決められる。望ましいマトリッ
クス材料には、好ましくは水膨潤性ゲルの形の親木性コ
ロイドのような親木性材料がある。有用な親木性材料は
、ゼラチン;ゼラチン誘導体;親水性セルロース誘導体
;デキストラン、アラビアゴム、アガロース等のような
多糖類などの自然発生的物質、及びポリビニルアルコー
ル及びポリビニルピロリドンのような水溶性ポリビニル
化合物;アクリルアミドポリマー等の合成物質の両者で
ある。セルロースエステル等のような親有機性物質もま
た有用であり、どのような場合にもマトリックス材料は
、意図する特定の素子の用途に応じて選択される。
試薬層の透過性を高めるためには、それが多孔性でない
場合には、分析される溶媒、分散媒又は液体中で膨潤可
能なマトリックス材料を使用することが、しばしば有用
である。試薬層マトリックスの選択は、どのような場合
においても、放射線検出に影響を与え得る、その光学的
又は他の性質に、一部依存して行ってもよい。試薬層は
、意図する結果の検出操作を妨害しないものでなくては
ならない、また、この素子の製造中に、塗布のような手
段による、近接層の形成に適した材料を選択することも
必要である。例えば、別々の層を形成することが望まし
く、目的とする分析は水性試料の分析である場合、試薬
層には実質的に水溶性のマトリックスを選択し、展開層
のような近接層には、実質的に有機溶解性又は有機分散
性成分を選択することが適切である。このような方法で
は、溶媒の相互作用が極小化され、はっきり輪郭のつい
た層構成が形成される。多くの場合、本明細書中で述べ
られているような、明白な濃度的均一性を展開層中で達
成することを容易にするためには、試薬層の透過性を展
開層のそれより低くすることが望ましい。相対的透過性
は公知の技術により決定される。
本発明の素子の種々の実施態様において、試薬層中の相
互作用性物質は、L配素子が応答を示す分析対称物と反
応する。他の実施態様においては、相互作用性物質は、
選択した分析メカニズムを考慮して適切であるならば、
分析対象物の前駆体又は生成物と反応せしめてもよい、
「相互作用性」という言葉は、本明細書中では、付加、
プロトン化(protonat 1on)分解等による
反応性;酵素−基質複合体の形成におけるような作用;
及び酵素作用の結果として生じるような作用を意味し;
かつこの素子中、例えば試薬層中で放射線的に検知可能
な変化、すなわち、光又は他の電磁放射線の適切な測定
により検知可能な変化を発生又は促進せしめうる他のな
んらかの化学的又は物理的相互作用の形態又は組成物に
ついて言うものである。
相互作用性物質の分配は、マトリックス材料中にそれを
溶解又は分散せしめることにより行なわれる。均一な分
配が多くの場合好ましいが、相互作用性物質が、例えば
、酵素の場合には、その必要はない0分析される液体に
可溶性の試薬又は他の相互作用性物質は、特に試薬層が
多孔性の場合には、試薬層中で固定化するのが有利であ
る。
試薬層中に分配せしめる、特定の相互作用性物質は選択
される分析に応じて決定する。
グルコースの分析の場合にはフェリシアン化物が使用さ
れる。グルコースはフェリシアン化物と反応し、この反
応は、フェリシアン化物の黄色の特性の減少を起こす、
尿酸の試験では、血清の場合と同様に、硫酸銅とネオク
プロインとの混合物が試薬層マトリックス中に分配され
る。尿酸は第2銅化合物をネオクブロインと共に錯化合
物を形成しうる第1銅化合物に還元し1分析試料中の尿
酸濃度に対応して、その濃度が比例する着色物質を形成
する。多くの分析の場合、酵素1例えばグルコースオキ
シダーゼのようなオキシダーゼ物質は、このような酵素
用基質(5ubst rate)である、分析対象物の
分析を目的とした素子の試薬層内に、相互作用性物質と
して包含されることが好ましい。例えば、酸化性酵素は
、ペルオキシダーゼ又は過酸化性物質及び色原体又はペ
ルオキシダーゼ(又は過酸化作用を有する他の物質)及
び過酸化物とその基質との相互作用時に形成された過酸
化水素の存在下での酸化の際に、色素又は他の検知可能
な種を与える組成物とともに試薬層中に包含せしめるこ
とができる。適切な相互作用時に、素子中で検知可能な
変化を直接与える相互作用性物質は、指示薬とも呼ばれ
る。少なくとも1つの相互作用性物質を包含し、共働し
て素子中で検知可能な変化を起こすよう複数の物質を、
まとめて、指示薬組成物と呼ぶ。
酸化可能な部分を包含し、検出可能な種を与えうる色原
体又は組成物は、物質又は組成物を与える成る種の色素
を包含する。−面では1色素は、酸化されると、それ自
身と、あるいはその還元体と結合し1色素を生じせしめ
る化合物により与えられる。このような自己結合性化合
物には、オルトアミノフェノール類、アルコキシナフト
ール類、4−アミノ−5−ピラゾロン類、クレゾール類
、ピロガロール、グアヤコール、オルシノール、カテコ
ールフロログルシノール、p、p−ジヒドロキシジフェ
ニル、没食子酸、ピロカテコール酸、サリチル酸等のよ
うな種々の水酸化物がある。この種の化合物は、周知で
あり、ミーグ及びジェームズ著ザ争セオリー・オブ・ザ
・フォトグラフ 4 ツタ会プロセス、(The Th
eory ofthe  Photographic 
 Process、Mees  and  James
Ed、)、(1966)のような文献の特に第17章に
記載されている。他の面では、検出可能な種は、ロイコ
染料の酸化によって得られ、その対応する染料の形で得
られる。代表的なロイコ染料には、ロイコマラカイトグ
リーン及びロイコフェノールツクレインのような化合物
がある。更に他の面では、検出可能な種は、フェノール
基又は活性化メチレン基を含むようなカプラーとの酸化
縮合を行ないうる酸化性化合物をはじめとする組成物を
生ずる染料と上記カプラーとから得られる。かかる酸化
性化合物の代表的なものとしてはベンジジン及びその同
族体(homologs) 、  p −フェニレンジ
アミン類、p−7ミノフエノール類、4−アミノアンチ
ピリン等のような化合物が挙げられる。多数の自己結合
化合物をはじめとする、かかるカプラーは、広範囲にわ
たって、文献中に記載されている。
また、ある物質又を士組成物は、放射線的に検知可能な
化合物を与えうる、還元可能な部分を包含する。この化
合物は、還元プロセスにより、形成又は破壊される。前
者の化学反応の例は、グルコースとグルコースデヒドロ
ゲナーゼ及びNADにコチンアミドアデニンジヌクレオ
チド)との反応により形成されるような還元NADの直
接の放射計による測定中に1通常340ナノメーター・
の波長で見られ、また同様に、還元されたNADとジア
フォラーゼ及び種々のテトラゾリウム化合物のうちのい
ずれか1つとの更なる反応及び次の、得られたフォルマ
ザンの放射計による検出においても見られる。かかるテ
トラゾリウムの具体例は還元詩に赤色ホルマザンを生じ
る塩化イオドニトロテトラゾリウム(INT)である、
2,6−シクロロフエノリンドフエノールは、還元時に
その色が破壊される化合物の一例である。
この試薬素子層は、所望により、底面から読み取れるよ
うに、透明であってもよい、この層は、例えば、ゼラチ
ン、酪酸酸セルロース、ポリビニルアルコール、アガロ
ース等の種々の結合組成物を有することができ、その親
水性の程度は選択された物質に依存する。ゼラチンは、
毛細区域へ独特の試料の流れを生じせしめる湿潤剤とし
て働くので、一般に、血液試験時に、層として作用する
のに好適である。
更なる層を設けて、種々の化学的反応又は機能を与えた
り、またその層目体もしくは他の試薬層と共働する機能
を与えるようにしてもよい、このように複数の層が利用
される。濾過、登録Creg:5t−ration)又
は媒染機能が、追加の層によって与えられる。先行技術
には、例えば、米国特許第4.042,335号及び第
4,050,898号に見られるような複合層の例が多
数ある。
木明細書で使用される、「試薬」及び「試薬層」という
用語は、分析対象物、分析対象物の前駆体、分析対象物
の分解生成物又は中間体と相互尺応しうる物質を意味す
る9例えば、試薬の一つは、素子中の放射線的に不透明
な部分又は層から、登録層のような放射線的に透明な部
分又は層に分析対象物により移行せしめられる放射線的
に検知可能な種であってもよい。
従って、試薬組成物中の試薬と分析対象物との相互作用
は、化学反応、酵素基質複合体の形成におけるような酵
素の作用、又は最終的に、素子中で放射線的に検知可能
な信号を与えうる、物理的な転置をはじめとする化学的
又は物理的相互作用の他の形態を意味する。
本発明によれば、白又は明るい色に着色された試薬フィ
ルム及び不透明又は黒いカバーシートを使用することに
より、試料室が充填Sれたことを確認し、つぎに、空気
抜き口を通して試ネ1の外見を観察することが可能にな
る。実質的に液体試料が大気に接触しないままであるた
め、他の多くの毛細装置と同様に非毛細装置に関しても
すぐれた温度制御特性が本発明により達成される。
このことは1本発明が、はとんど完全に蒸発冷却の影響
を除外していることを意味する。ひとたび、装♂が試料
で満たされたならば、どのように配向せしめてもかまわ
ない、試料室には、空気で満された空間は残らず、試料
は流出することはない。試料の均一な分配を確実に行う
ために、当初の充填は、適度に水平な面上において行う
べきである。装置に包含された分析対照物感受性面は、
最上部の被覆層に設けた開口以外は、まわりを取り囲ま
れているので、外部の環境から与えられる被害や分解か
ら保護される。
本発明の更なる変形及び変種は1以上から明らかであり
、またこれらは、特許請求の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の毛細間隙装置の1実施態様の斜視図
である。 第2図は、本発明の毛細間隙装置の1実施態様の、開口
又は注入口が形成された上方層の平面図である。 第3図は、本発明の毛細間隙装置の1実施態様の、空洞
の形成されたスペーサ層の平面図である。 第4図は、第1図の線4−4に沿った毛細間隙装置の端
面図である。 第5図は、本発明の他の実施態様の斜視図である。 第6図は、本発明の他の構成を示す平面図である。 第7図は1本発明の他の実施態様の平面図である。 第8図は、第7図に示した実施態様の線8−8に沿う端
面図である。 第9図は1本発明の他の実施態様の斜視図である。 第10図は、本発明の他の構成の分解図である。 第10A図は、第10図に示した上方層の斜視図である
。 第11図は、本発明の他の実施態様のスペーサ層の特殊
な形状を示す概略側面図である。 第12図は、1秒あたりの反応性を示したグラフであり
、グルコース感受性フィルムのa度−を答フィルム曲線
に与えるフォーマットデザインの効果を示す。 第13図は、オーブン・フォーマット及び毛細Oftf
tオフオーマツ試験具の試験精度の比較を示す。 (り クルコー人1mg/dL1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、流体の毛細流が維持できなくならないような距離に
    離隔されて対置され、一方は上方層を構成し、他方は液
    体試料中の成分と反応して検出可能な応答をなすことが
    できる相互作用性材料を保持する、意図する液体の移送
    を行う毛細区域をそれらの間に画定する、2つの表面層
    及び、該表面層間への該液体試料の導入を可能にする手
    段とから成り、対置された表面層がそれらの間に試料試
    験室及びオーバーフロー室を形成し、これらの室が、前
    記層間に液体試料を導入する前記手段から過剰の液体試
    料を前記オーバーフロー室へ移送するようにした隘路に
    より接続せしめられていることを特徴とする流体の流入
    量制御のための流入量計量用毛管装置。 2、過剰の液体試料を前記オーバーフロー室から除去す
    るための手段を有する特許請求の範囲第1項記載の装置
    。 3、その形状が長軸及び短軸を有する矩形である特許請
    求の範囲第1項記載の装置。 4、前記上方層が透明である特許請求の範囲第3項記載
    の装置。 5、前記相互作用性材料が試薬を含浸した応答性層であ
    る特許請求の範囲第1項記載の装置。 6、前記表面層を相互に封止接合するための、前記層間
    に挿入された接着性層を更に有する特許請求の範囲第1
    項記載の装置。 7、前記隘路及び前記室が前記表面層中に形成された特
    許請求の範囲第1項記載の装置。 8、前記隘路及び室が成形により前記表面層中に形成さ
    れた特許請求の範囲第7項記載の装置。 9、前記室が矩形である特許請求の範囲第1項記載の装
    置。 10、前記室が曲線状の輪郭を有する形状をしている特
    許請求の範囲第1項記載の装置。 11、吸水性の吸収性層が更に存在する特許請求の範囲
    第1項記載の装置。 12、前記相互作用性材料が多重試薬層である特許請求
    の範囲第1項記載の装置。 13、その寸法が、長さ約3.7cm、幅約1cmであ
    る特許請求の範囲第1項記載の装置。 14、前記隘路の前記試料室に対する幅の比が1対2〜
    1対50である特許請求の範囲第1項記載の装置。 15、前記上方層が空気抜き口、オーバーフロー口及び
    試料導入口を具備する特許請求の範囲第1項記載の装置
    。 16、前記試料導入口が、その周囲に前記上方層の表面
    上に隆起した環状のリングを具備する特許請求の範囲第
    15項記載の装置。 17、その厚さが0.05〜0.25cmである特許請
    求の範囲第1項記載の装置。 18、前記試料室から前記上方層の末端方向に伸長し、
    前記上方層中の空気抜き口の直下で終わるように配置さ
    れた毛管ロックを更に有する特許請求の範囲第1項記載
    の装置。 19、前記毛細区域の表面が界面活性剤で被覆されてい
    る特許請求の範囲第1項記載の装置。 20、上方表面層、下方試薬相互作用性層及びこれらの
    層間に位置し、意図する流体の移動のための毛管区域(
    その寸法は、その区域に導入される流体の毛管流を維持
    しなくならない大きさ)を画定するスペーサー層からな
    り;さらに、該区域に液状試験試料を導入せしめる空気
    排出口及び開口手段を有し;前記下方試薬相互作用性層
    はフィルム状のベースと所定の分析対称物と相互作用す
    る試薬もしくは試薬形成成分を含み;前記スペーサー層
    は、その中に、オーバーフロー調整隘路、オーバーフロ
    ー室及び試験室を形成し;過剰の液状試験試料を除去す
    る手段を有し;液体がオーバーフロー室へ流れる場合に
    、隘路には液体がなくなり、前記区域中へ液状試験試料
    を導入する手段から過剰の液体を引き込むように、試験
    室とオーバーフロー室を連通する隘路が前記スペーサー
    層に存在することを特徴とする流体の流入量制御のため
    の流体の流入量計量のための毛管装置。 21、前記試験室が前記排気用開口に通ずる毛管ロック
    に連通している特許請求の範囲第20項記載の装置。 22、前記上方層の下面に形成され、スペーサ層を封止
    するような関係に接着剤層を更に有する特許請求の範囲
    第20項記載の装置。 23、前記隘路及び前記室が前記スペーサ層を型抜きし
    て形成されている特許請求の範囲第20項記載の装置。 24、前記隘路及び前記室がスペーサ層に成形されてい
    る特許請求の範囲第20項記載の装置。 25、前記室が矩形である特許請求の範囲第20項記載
    の装置。 26、前記室が曲線状の輪郭を有する形状をしている特
    許請求の範囲第20項記載の装置。 27、吸水性の吸収性層を更に存在せしめた特許請求の
    範囲第20項記載の装置。 28、前記相互作用性層が多重試薬層である特許請求の
    範囲第20項記載の装置。 29、その寸法が長さ3.7cm、幅1cmである特許
    請求の範囲第20項記載の装置。 30、オーバーフロー隘路が前記オーバーフロー室より
    かなり狭い特許請求の範囲第20項記載の装置。 31、前記試料導入口が、その周囲に、上方層の表面上
    に隆起した環状のリングを具備する特許請求の範囲第2
    0項記載の装置。 32、その厚さが0.05〜0.3cmである特許請求
    の範囲第20項記載の装置。 33、前記毛管ロックが上方層の空気抜き口の直下で終
    わるように配置されている特許請求の範囲第21項記載
    の装置。 34、上方層の下面が界面活性剤で被覆されている特許
    請求の範囲第20項記載の装置。 35、上方層が透明である特許請求の範囲第20項記載
    の装置。 38、前記スペーサ層が、前記上方層及び前記相互作用
    性層を相互に結合させる熱可塑性層である特許請求の範
    囲第20項記載の装置。 37、意図する液体の移送のための毛細区域(その寸法
    は、その区域に導入される液体の毛管流を維持しなくな
    らない大きさ)を画定する対置された2つの表面域から
    成り;更に上記表面域間に試料を導入せしめる手段を有
    し;上記の対置された表面域間にオーバーフロー隘路、
    オーバーフロー室及び試験室が形成され;上記の2つの
    表面の一方が空気抜き用の開口を有し;液体がオーバー
    フロー室へ流れる場合に、オーバーフロー隘路には液体
    がなくなり、前記表面間中へ液体を導入する手段から過
    剰の液体を引き込むように試薬層室とオーバーフロー室
    とを連通する隘路が存在する毛管試験装置に液体を施す
    ことを特徴とする毛管試験装置中に位置する試験表面上
    に流体流の中の液体試料を分配させる方法。
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