JPS63180857A - 診断装置、その製造方法と使用方法 - 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】 この発明は臨床的な診断テストを行うための装置と、こ
れらのテストを実施するための方法に関する。詳しくは
、との発明は生物学的活性物質の存在を検知し、定量す
るための装置と方法に関する。更に詳しくは、この発明
は、その上に試薬が固定される微孔質の膜からなる装置
であって、該膜が不活性な支持体に結合されていて、そ
の装置を分析されるべき物質の中に挿入したり、それか
ら引きあげる時に、装置を取扱い易いようになっている
装置に関する。この発明はまた診断装置７作るための方
法に関する。

最近の医療技術は、生物学的検体中の有害な生物、抗体
、酵素、毒素、遺伝子物質等の存在を見分ける能力に大
きく依存している。現在側われている分析手順は薬品、
糖及び生物学的物質の代謝産物（生化学的分解生成物）
といったような単純な化学物質を検知することができる
ものである。

これらの手順は通常、標準化学分析の手順によって行わ
れるが、それらの多くは、大量の検体を必要としたり、
検体を比色分析、クロマトグラフィーあるいは質量ス４
クトル分析のような化学的または機器的方法で分析でき
るような形に変換する困難で時間のかかる努力を必要と
する。

最近、糖のような簡単な化学物質、あるいは酵素のよう
なもっと複雑な物質さえ、生物学的流体、例えば血液や
尿中について評価することが出来るテキスト用キット（
組立部品一式〕が導入された。

そのようなキットは一種類の試薬または一種以上の試薬
の組合せで含浸される吸漸材から構成されていて、その
試薬がある種の生物学的物質の存在下で色々変化を生ず
る。これらのキットでは最初マトリクスを流体中に浸し
て試薬が流体中の関心のある物質とよく接触するように
する。次に液体からマトリクスを取出すと色の変化が認
められる。

多くの場合、マトリクスは目に見える反応を生せしめる
ために一連の試薬で洗浄または顕色化されなければなら
ない。目に見える色の変化があれば、それが探がし求め
る生物学的化学物質の存在を示している。そのようなテ
スト用キットは、例えば尿中のブトつ糖の検知とフェニ
ルケトン尿素〔（フェニルピルビン酸オＩＪ　ｉフレニ
ア　）　（ｐｈｅｎｙｌｐｙｒ−ｕｖｉｃ　ｏｌｉｇｏ
ｐｈｒｅｎｉａ）、略称ＰＫＵ）　　の検知に用いられ
る。そのようなテスト用キットは、ごく少量のテストさ
れるべき流体（検体）を必要とするのみで、検体の調製
も殆んど不要で、分析は通常迅速であるが故に有用なも
のである。しかしながら、そのようなテストの結果は、
例えば、尿中のブトつ糖のような分析されるべき物質が
比較的大量に存在するような幾つかの場合を除いて、一
般に定量的ではない。

比較的最近になって免疫学、遺伝子牛及び生物工学（バ
イオテクノロジー）の進歩が、酵素、ホルモン、抗体、
抗原及び遺伝子物質といった生物学的活性物質の極めて
少量を検知するための科学的技法を生み出した。そのよ
うな物質の検知と、それらを定量化できる能力は多くの
疾病の迅速な診断を可能にする。更に定量的に測れると
いうことは病気間の示差診断と、病気が活性であるかな
いかの決定を可能にする。

例えば、少量の毒素は次の方法によって検知することが
できる。分析されるべき物質は、前もってその上に毒素
に対する抗体を固定したマトリクスにさらすことができ
る。抗体は動物の生きた細胞によって生産される一種の
蛋白質であって、動物が偶々、接触するかもしれない他
の（通常は外来の）生物学的物質に対して特定の親和性
を持つている。検体中にこの毒素が少しでもあると、そ
れは次にマトリクス上の抗体と親和性錯体を形成するで
あろう。抗体群はそれらが錯体を形成する相手方の物質
に対し、夫々特定物（特効薬）の関係にあるから、その
抗体がマトリクス上に固定されている毒素のみが、その
抗体と結合する。検体中の他の毒素または他の物質もマ
）　ＩＪクス上の抗体と錯体な形成しない。従って検体
は精製する必要もなければ、分析前にもっと便利な形に
変えて置く必要もない。

−たび毒素が抗体を上に載せたマトリクスに結合したら
、次にマ）　ＩＪクスをその毒素に対する別の抗体を含
む溶液にさらすことができる。この抗体はまず初めに、
その検知を容易にするような化学的目印あるいは“標識
″で修飾されたものでなければならない。標識（ラベル
）は放射性の原子、蛍光染料あるいは他の化学物質と反
応して目に見える色を生ずることのできる酵素のいずれ
でも良い。標識を付けた抗体は、前の段階で毒素がマト
リクスに結合したと同じ量だけそのマトリクスに結合す
るだろう。伺故かならば標識を付けた抗体はその毒素に
のみ結合するからである。

そのような分析では、標識を付けた抗体は容易に検知さ
れ、定量される。抗体は毒素と同じ量存在するから、毒
素もまたこの方法によって定量化される。この方法の種
々の変法が知られているが、すべて抗体がある種の他の
生物学的物質（′°抗原”′と呼ぶ）と特定の錯体を形
成する能力に基づいている。そのようなテストは血清肝
炎のような病気を検知し、診断することができる。現在
は、多くのタイプの抗原に対して特定の抗体を大量に生
産する技術が存在する。従って非常に多くの臨床的に重
要な物質を検知するための新しい診断装置を作り出すこ
とができる筈である。

このタイプの分析は、サンプルの調製に要する努力を軽
減し、検知能力の下限を屡々改良する点で、従来技術を
上廻る大きな進歩を提供した。しかしながら、現在この
手法を用いた装置には大きな欠点がある。これらの欠点
とは、（１）既存の装置は、用いられている支持体のマ
トリクスがテストに用いられるべき物質に対して最適で
ないために感度に限界があること、そして（２）既存の
診断テスト装置は定量的でないことである。本発明はこ
れら欠点の双方を克服し、既存の技術よりも顕著な進歩
を示す。

この発明は液体中の生物学的活性物質の存在を定量的に
検知するために液体をテストするための診断装置を指向
したものである。診断装置は、少なくとも、その上の一
部に親液性で微孔質の合成重合体からなる膜指示物質媒
体またはテストストリップ（小条片）を取付けた長く延
びた支持部材からなり、膜は少なくとも２ｍ２７ｇの表
面積と、±１５％を超えない孔寸法分布を持つ管理され
た気孔寸法及び膜の上に試薬を再現性のあるように固定
できる能力を持っている。７１Ｊマーの膜はアルコール
不溶のポリアミドゝ膜またはポリ二弗化ビニリデン膜で
ある。

本発明はまた液体中の生物学的活性物質を定量的に検知
する目的で液体をテストするための診断方法にも向けら
れている。その方法は少なくとも長く延びた支持部材の
一部分に取付けられた、表面上に試薬を固定した親液性
で微孔質の合成ホリマーからなる膜指示物質媒体、すな
わちテストフィールドを、分析されるべき生物学的活性
物質を含む液体に接触させることからなる。その場合の
膜は少な（とも２ｍ２／ｇの表面積と孔寸法分布が±１
５チを超えない管理された気孔寸法及びその上に再現性
のあるように試薬を固定する能力とを持っている。

本発明は更に生物学的活性物質のために診断装置を調製
する方法にも向けられている。その調製方法は指示物質
媒体、すなわちテストフィールドゝを、その上に一種ま
たは一種以上の試薬を固定するために処理し、その後で
処理された指示物質媒体すなわちテストフィールドの部
分から診断装置を調製することからなる。

抗体−抗原の相互作用に基づ（テストと遺伝子物質の識
別に基づくテストは各々、二つの試薬の反応を含んでい
ろ。第一の場合は、反応は抗体と抗原との間で起り、第
二の場合はＤＮＡと゛’ＤＮＡプローブ″と呼ぷ遺伝子
−特有の化学物質との間で起る。各場合とも、反応系の
一つの成分−抗体、抗原あるいは遺伝子プローブ−は小
さい分子なので、支持体として用いることができる大抵
のマトリクスの多孔質構造体を浸透することができる。

しかしながら第二の成分−抗原または遺伝子物質−は分
子寸法から直径数ミクロンの細胞の大きさに及ぶ様々な
大きさの形で存在することができる。

以下に詳細に論する如く、多孔質の支持体マトリクス、
すなわち指示物質媒体あるいはテストフィールドとして
選ばれる素材は幾つかの基準を満たすものでなければな
らない。これらの基準とは、（１）前もって決められた
大きな総有効表面積、（２）注意深く限界を定めた管理
された孔寸法と孔寸法分布、（３）親液性、好ましくは
親水性及び（４）選ばれた試薬を、再現性のあるように
固定できる能力である。

診断装置の感度を最大にするためには、すべての物質が
完全に多孔質の支持体マトリクス、すなわち指示物質媒
体あるいはテストフィールドを浸透することが必要であ
る。従って支持体の気孔寸法は最大の分子−抗原または
遺伝子物質−が支持体を浸透するのに十分な位大きくな
ければならない。また感度を高めるため指示物質媒体の
表面積を最大にして、できる限り最多量の試薬を固定で
きるようにすることも重要である。こ瓦に用いる如（゛
表面″”あるいは“′表面積″なる言葉は単に媒体の外
部の線表面を指すのみならず、媒体の微孔の表面、すな
わち使用中に流体によって接触される内部表面も指して
いる。有効表面積は気孔のサイズが大きくなるに従って
減少する。従って任意のある与えられた試薬の系に対し
て、支持体の最適気孔サイズとは最も大きい反応体が完
全に浸透することができる細小の気孔サイズでなければ
ならない。このサイズは最も犬な反応体がウィルス、酵
素あるいは抗体である時のサブミクロン寸法から、最も
大きい反応体が丸々１個の細胞あるいは細胞の破片であ
る時の数ミクロンまで変化するであろう。浸透の容易さ
と完全性はまた以下に論するように指示物質媒体の濡れ
特性によっても影響される。

診断の手順が定量的結果を生むためには、系に伝達され
る試薬の量が一定していて各テスト毎に再現性がなけれ
ばならない。従って診断装置の指示物質媒体あるいはテ
ストフィールドは、その表面上に指示物質媒体あるいは
テストフィールド（Ｍ）の単位体積当り、常に一定した
量の試薬を、均一な状態で固定できるようなものでなけ
ればならない。媒体の゛単位体積″′とは、媒体（Ｊｌ
Ｍ）の−断面が占める体積すなわち、与えられた平面の
膜面積と膜の厚さの意味である。指示物質媒体のその単
位面積の中で空隙体積の占める割合は、例えば７０％で
、この空隙が試薬含有の液体媒体の浸透に有効に働くの
である。気孔寸法が一定であれば、空隙体積が高ければ
高いほど、媒体の固定に有効な指示物質媒体の単位体積
当りの表面積は大きくなり、従ってテスト感度も大きく
なる。単位体積の指示物質媒体あるいはテストフィール
ドの表面積は、上にも述べた如く、感度を高めろために
はできろ限り最大量の試薬を固定するため高くなければ
ならない。更に、定量的な結果を与えるためには、その
単位体積に含まれる膜の表面積並びに指示物質媒体ある
いはテストフィールドの残りの部分の表面積は試薬の均
一な固定を保証するために均一に分布されてなければな
らない。

固定された試薬の総量は、指示物質媒体あるいはテスト
フィールド９０単位体積当りの結合能力と、その全体積
から決定されるであろう。テスト結果の再現性は、媒体
の均一性いかんに依るだろう。

従って、定量的な結果、高い感度そして良好な再現性を
持った診断装置を提供するためには、高い結合能力を持
った均一な媒体の一定体積の上に均一に固定された一定
量の反応体を使うことが必要である。但し、その場合の
気孔のサイズは前に挙げた要求を満たすように予め決定
されたものである。すなわち気孔サイズが増加すると表
面積は減少するということを念頭に置きながら、適当な
表面積を与えながら同時に気孔サイズは最も大きな反応
体が浸透するのを許すのに十分な大きさでなければなら
ない。この発明に従う診断装置において、指示物質媒体
あるいはテストフィールドとして有用であることが見出
された素材は親液性で微孔質の膜である。これに就いて
は以下にもつと詳しく記述する。

指示物質媒体あるいはテストフィールド（膜）は、分析
に用いられる試料、試薬または溶剤のいずれの中に見出
される物質に対しても悪い方向に反応することがあって
はならない。更に、用いられる膜は実施される特別のテ
ストに悪い影響を与えるようないかなる抽出成分も実質
的に含まないことが肝要である。試薬の良好な浸透と均
一な分布を保証するために、膜は親液性、すなわちテス
ト流体によって自発的に濡れるものでなければならない
。之に加えて、上に論じた理由から、指示物質媒体ある
いはテストフィールドゝは高い表面積を持つと同時に最
も大きい試薬あるいは反応体の浸透を許すに十分な大き
さの気孔寸法を持つものでなければならない。少なくと
も２ｍ２／ｇ、最高で１２ｍ２７ｇあるいはそれよりさ
らに高い値の表面積と、それに加えて０．０４〜１０ミ
クロン、最も好ましくは０．１〜５ミクロンの範囲の気
孔寸法または気孔等級を持った膜なら申し分ない。この
発明に従って、指示物質媒体あるいはテストフィールド
として有用な膜の気孔等級は膜のＫＬ値を測定すること
によって決定される。ＫＬは実質的に泡立ち点、泡横溢
点（ｆｏａｍ−ａｌｌ−ｏｖｅｒ　ｐｏｉｎｔ）、その
他当該技術に熟練した人達にとって馴染のある他の類似
の手法と同じものである。

気孔等級とＫＬの関係は式 によって表わされる。こ瓦でＤはミクロメートルで表わ
した気孔等級、ＫＬはｐθ１（２７１７吋２）で測定し
たＫＬ値、Ｃは定数で、ＫＬ測測定湿潤流体として水を
用いた時、約１０の値を持つ。この関係式は発行Ａ　９
（１０　ａ、発行日１９８０年９月の刊行物（これはポ
ール社から入手できる）の中に見える。指示物質媒体あ
るいはテストフィールドとして用いられる膜の気孔寸法
分布は典型的には上述の方法で決定した気孔等級の±１
５％を超えない、好ましくは±１０％を超えない気孔寸
法分布を持っている。

指示物質媒体あるいはテストフィールド５として用いる
のに適した膜は典型的には６０〜９０％、好ましくは７
０〜９０チの空隙体積を有する。膜の好ましい素材は、
本来親水性であり、従って容易に水で濡らすことができ
、水溶液を自由に通し易い。

本発明に従って有用な親液性で微孔質の膜には、アルコ
ール不溶のポリアミドゝ膜と、表面改質のような適当な
処理によって親液性にされたポリ二弗化ビニリデン膜と
がある。ここで用いられる如く「アルコール不溶ポリア
ミド膜」という言葉には主成分としてアルコール不溶ポ
リアミドを含む改質ポリアミドゝ膜も含まれる。

ここで用いられている親液性とは、接触する液体によっ
て膜が自発的に濡れる性質を指している。

構造体、例えば膜の濡れ性あるいは親液性はその構造体
の臨界表面エネルギーと加えられた液体の表面張力との
函数である。若しも臨界表面エネルギーが少な（とも液
体の表面張力と同じ位高げれば、その時液体は自然にそ
の構造体を濡らすであろう。例えば臨界表面エネルギー
が７２ダイン／αあるいはそれより高い微孔質膜は、表
面張力が７２ダイン／ｃＩｒＬの水によって濡らされる
であろう、すなわちその膜は親水性である。

適当な膜は、特定のテストを行ったり、あるいは試料中
の分析されるべき物質と反応を行わせる時に用いられる
試薬で処理されることができ、その試薬を保持あるいは
固定することができるものでなげればならない。上述し
た如く、定量的結果を得るためには、試薬は膜の表面に
均一に、常に一定した量で、しかも再現性のあるように
固定されなければならない。均一な固定と高い感度に対
する必要性は、指示物質媒体として均一で均質な膜の使
用を命令し、繊維／樹脂に基づく系の使用を排斥する。

後者の理由は（１）系の不均質性、（２）繊維固有の低
い表面積、（３）繊維がランダムに交差していることに
由来する広範囲に変化する気孔寸法を持ったそのような
繊維ベースの系の識別不能な気孔寸法に在る。イオン性
、分子的または高分子的性質の反応体は反応層の上に強
い物理的力によって固定されるか、または共有原子価的
な化学カップリングのようなある種の仕方で膜の層の表
面に結合されるのであろう。

先にも述べた如く、濡れ性あるいは親液性は、本発明に
従って指示物質媒体またはテストフィールドとして用い
られる膜にとって必要不可欠の条件であり、それによっ
て（１）試薬を含む液体の完全で均一な浸透と、従って
また膜の完全な使用と試薬の膜表面への均一な固定が保
証されると同時に（２）被検物、すなわち分析されるべ
き物質を含む液体の完全で均一な浸透を確実にするので
ある。本発明に基づいて指示物質媒体あるいはテストフ
ィールドとして用いられる好ましい膜は本来親水性ある
いは水で濡らすことのできるものである。

米国特許第４，３４０，４７９号に開示され、登録商標
ＢＩＯＤＹＮＥ　の名前でポールコーポレーションから
市販されている親水性で微孔質のナイロン６６膜の持つ
独特な高い結合能力、均一性、管理された気孔サイズ及
び高い表面積は、指示物質媒体あるいはテストフィール
ドとしてＢ工０ＤＹＮＥを特別に有用なものとしている
。米国特許第４，３４０，４７９号に開示されている親
水性で微孔質のポリアミドフィルター膜は、基本的には
メチレン対アミドの比が５＝１〜７：１の範囲にあるア
ルコール不溶のポリアミド樹脂から作られる。

このグループに入る膜としては、ヘキサメチレンジアミ
ンとアジピン酸との共重合体（ナイロン６６）、ヘキサ
メチレンジアミンとセパチン酸との共重合体（ナイロン
６１０）、ポリ−ε−カプロラクタムの単独重合体（ナ
イロン６）及びヘキサメチレンジアミンとアゼライン酸
との共重合体（ナイロン６９）がある。別の好ましい膜
は、同じくまたポールコーポレーションから市販されて
いるＰＯ８ＩＤＹＮＥ（登録商標）である。ｐｏｓより
ＹＮＥはナイロン６６と同時キャストしたポリアミドゝ
−工ｅクロロヒドリン重合体あるいは樹脂の四級アンモ
ニウム基によってコントロールされた表面特性を持つ親
水性、微孔質、スキンレスのナイロン６６の膜である。

更に別の好ましい膜はポールコーポレーションから市販
されている工ＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　（商標）である。Ｉ
ＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　は、同じくポールコーポレーショ
ンから市販されているＣＡＲＢＯＸＹＤＹＮＥ（登録商
標）膜を改質したものである。

ＣＡＲＢＯＸＹＤＹＮＥ　は管理された表面特性を持つ
親水性、微孔質のスキンレスのナイロン６６で、後述す
る如く米国特許第４，７０７，２６６号の中に開示され
た同時キャスト法によって、詳しくはナイロン６６とカ
ルボキシル基を多量に含む重合体とを同時キャストして
、表面にカルボキシル官能基を持つことを特徴とする制
御された表面を持った膜を形成させて作られるものであ
る。

ＩＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　ハｃＡＲＢＯＸＹＤＹＮＥ　　
膜ヲ、後述する米国特許第４，６９３，９８５号に開示
された方法で、トリクロロ−日−トリアジンで処理して
作られろ。

ポリ二弗化ビニリデン膜は本来、水濡れ性ではないが、
適当な表面処理によって水濡れ性にすることができる。

親水性になるように処理された微孔質のポリ二弗化ビニ
リデン膜は、例えばポールコーポレーションからＦ’Ｌ
ＵＯＲＯＤＹＮＥ　の商標名で、またミリボア社から親
水性ＤＵＲＡＰＯＲＥ　（登録商標）として市販されて
いる。前述した如く、濡れ性あるいは親液性は、その構
造体の臨界表面エネルギーと液体の表面張力との函数で
ある。濡れ性は、また液体が膜の気孔中へ浸透するに要
する押込み王という言葉でも表わすことができる。用い
られた液体の性質、例えば表面張力の函数ではあるけれ
ども、特に好ましく用いられろ膜物質は押込み圧力がゼ
ロあるいはそれに近いものである。

上に述べた如く、指示物質媒体として有用な膜は、典型
的には２ｍ２／ｇから１２ｍ２／ｉＪあるいはそれ以上
という大きな表面積を持っている。この特性のために、
大量の、あるいは高濃度の試薬を指示物質媒体中に固定
することができる。従って、本発明に基づく診断装置を
用いることによって、より高い感度が達成できるのであ
る。

本発明に従って好ましく用いられるポリアミドに、米国
特許第４，３４０，４７９号に記述されたタイプのアル
コール不溶のナイロンがある。上述した如く、この記述
の膜物質は本発明にとって特に有用なもので、それはポ
ールコーポレーションからＢ工０ＤＹＮＥ（登録商標）
の名で市販されている微孔質で親水性のナイロン膜（ナ
イロン６６）である。

その外に本発明にとって好ましいポリアミド膜としては
米国特許第４，７０７，２６６号、同４．７０２，８４
０号に記述されたタイプの管理された表面特性を備え１
こ親水性、微孔質でスキンレスの、アルコール不溶のポ
リアミド膜がある。これらの親水性、微孔質で実質的に
アルコール不溶の制御された表面特性を備えたポリアミ
ド膜は、アルコール不溶のポリアミド樹脂と、水溶性で
極性官能基を含む膜表面改質用重合体とを一緒に同時キ
ャストすることによって作られる。制御された改質表面
の極性基を持たない親水性、微孔質の好ましいナイロン
膜と同様に、本発明において指示物質媒体あるいはテス
トフィールドとして用いられる制御された表面特性を持
つポリアミド膜もまた同様にスキンレスのものである、
すなわち、それらの膜は実質的に均一な大きさと形の、
表面から表面へ通じて延びる貫通孔を持っているのが特
徴となっている。しかしながら若しも望むとあらばテー
パーの付いた通しの孔、すなわちシートの一面で径が大
きく、シートの反対面に向うに従って、段々に径が細（
せばまるような孔を持った膜も使うことができる。

本発明にとって有用な、管理された表面特性を有するポ
リアミド膜を作るのに用いられる表面改質用の重合体は
、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン及びイミン基の
ような化学的官能基を相当な割合で含有するポリマーか
らなる。その結果、改質された膜は、その表面に高濃度
の官能基、例えばヒト９０キシル、カルボキシル、アミ
ン、イミンあるいは相互に反応し合わないこれらの任意
の基の組合せを含んでいろ。これらの制御された表面特
性を有するポリアミド膜は、制御された表面特性を持た
ない、すなわち、好ましいポリアミド樹脂から作られて
はいるが、表面改質用ポリマーと同時キャストされたも
のではない上述のアルコール不溶、微孔質、親水性でス
キンレスの他の好ましいポリアミド膜よりも高濃度のカ
ルボキシル基またはイミン基を、膜表面に持っている。

用いられる膜は、それに試薬を沈着および／または結合
させるために当該技術に熟練した者に知られた任意の方
法によって処理することができる。

上に示した如（、試薬はイオン性のもの、分子的あるい
は高分子的性質のものと様々である。目に見える変化を
与えるような診断装置として使う時は、試薬は最初は無
色で、適当な物質と反応した時に光学的に測定できろ応
答を与えろような物質の一つ、あるいはそういう物質の
幾つかの組合せとすることができる。他に可能性のある
変法としては適当なラベルの使用がある。これは例えば
沈着させた試薬とテスとをおこなおうとする対象物質と
の間で、任意の既知の手法、例えば酵素／基質うにル等
によって適当な標識（ラベル）を付けた錯体あるいは化
合物を形成させる方法である。

診断装置の指示物質媒体あるいはテストフィールドを適
当な試薬（単数または複数）で処理するのは、診断テス
トをこれからおこなおうとする。

その時に行うことができる。もっと詳しく言えば、テス
ト装置を分析されるべき試料を含んだ液と接触させる寸
前に試薬を加えれば良い。すなわち。

支持部材に取付けられた膜の上に試薬な“しみをつける
ように滴加′”するのである。しかしながら本発明の最
大の応用とするところは、好ましい実施例にもあるよう
に、指示物質媒体あるいはテストフィールド９物質を一
種または一種以上の試薬で処理して、媒体上に一種また
は一種以上の試薬を固定し、その後、処理された物言の
部分から個々の診断装置を調製することである。例えば
膜のリボン、あるいは膜の細長い連続ストリップ（小条
片）を試薬（単数または複数）で処理し、次にその膜を
支持部材として用いるべき素材に当てがって、その後で
個々の診断装置を製作するのである。

このことは後述する実施例１を参照すれば、更に明らか
になるであろう。他の変法は、（］）処理された膜のリ
ボンを同じ膜の未処理の第二のより幅の広いリボンの上
に載せて個々の診断装置を製作する前に、比較参照用の
バンクグラウンド媒体を与え、そして（２）膜のリボン
に試薬の一団を適用して一片の膜の中に比較参照用のパ
ックグラウンドを与えるようにするものである。

分子的性質の試薬、特に高分子試薬、そして特別に生物
学的性質の試薬を結合させる有用な方法が米国特許第４
．．６９３，９８５号に開示されている。

この特許は受容体分子としての広範囲に亘ろ生物学的活
性物質を活性膜の上に固定する方法を記述している。特
許の中に記述された受容体結合膜は広い範囲の様々な生
物学的活性化合物、特定すれば配位子を受容体分子に固
定し、結合することができる。そのような反応層あるい
は膜を用いれば、例えば血液、血清、血漿、尿、唾液等
の体液のテストが可能になる。それはまた同時に化学分
析あるいは免疫分析によって特定の物質、例えば酵素活
性、放射能を示すようなラベル、あるいは蛍光うはルの
ように電磁エネルギーを吸収および／または放射するラ
ベルといった特定のうＲルが用いられている物質の試験
を可能にする。試薬として用いられ、そして微孔質膜の
表面に結合した高分子あるいは本発明に基づく装置を用
いて分析されるべき高分子には一般に生物学的性質をも
った物質が含まれ、本来蛋白質のものが多い。反応層に
直接結合された試薬あるいは受容体分子、またはテスト
されるべき配位子には、免疫グロブリン、抗体（ポリク
ローンまたはモノクローンの）、抗原物質、アポ蛋白質
、受容体、糖蛋白質、レクチン、炭水化物、ホルモン、
酵素、キャリアー蛋白質、ヘポリン、凝固因子、酵素基
質、阻害物質、全因子、核酸等が含まれろ。

液体中にある物質が存在するかどうかを検知する目的で
その液体をテストするための診断装置には色々のものが
使われろことを理解すべきである。

例えば、診断装置、あるいはテストストリップ（試験片
）には、テストストリップを手で取扱うことを許すのに
十分な剛性を持った長く延びたストリップあるいは支持
部材と、支持部材の一端またはその近くに、すなわち把
手として使われろ端と反対側の端の近くに取付けられた
テストフィールドあるいは指示物質媒体とからなるもの
がある。

あるいはその代りに、テストフィールドあるいは指示物
質媒体の取付けられている側と反対の支持部材の側に第
二のテストフィールドあるいは指示物質媒体を取付けろ
こともできる。

また、支持部材の約半分の幅のテストフィールド９ある
いは指示物質媒体をパックグラウンドの未処理媒体に取
付ければ、比較の目的に、すなわち基準線あるいは照合
として役に立つであろう。

同様にまた、テストフィールドあるいは指示物質媒体が
取付けられている長く延びたス）　ＩＪツブあるいは支
持部材の一端に近く窓（アパーチーア）を形成すること
ができろ。そのような構成は液体の浸透と水洗いを容易
にする。

更に別の具体例は、二層または二層以上からなることを
特徴とする複合テストフィールドあるいは複合指示物質
媒体の取付けられた支持部材中に窓を形成したテスト装
置である。そのような構成では、一層が未処理の媒体で
、他の層、すなわち処理されたテストフィールド８ある
いは指示物質媒体と共に照合用または基準線として作用
するだろう。

実際の操作では、そのような構成は光学的に最初一方の
側、例えば照合または基準線側を読みとり、次に他の側
を読みとるようにすることができる。

本発明で用いられる長く延びた支持部材は色々な物質か
ら作られ、色々な形をとることができる。

この物は典型的には、長さが６４〜１ｏ２ｃＩＩＬ（２
，５〜４吋）で幅が０．５〜１．０ｃｆｆＬ（０，２〜
０．４吋）の長細い矩形の形をしている。好ましくはそ
れは０・２〜０４ｍｎ（８／１（１００〜１５／′１ｏ
ＯＯ吋）ノ厚ミを持ったポリエステルまたは酢酸セルロ
ースのフィルムである。

それともポリプロピレンあるいはそれに類する物も使う
ことができる。基本的に支持部材の選択の基準は、それ
が十分な剛度を持っていてテスト装置を手で扱うのに耐
えられろことと、テスト液体とどのような具合にせよ相
互作用しないこと、すなわち不活性なものでなければな
らないことである。

本発明は以下の実施例〉参照することによって、一層理
解が深まるであろうが、これらの実施例は具体的な説明
の例として与えられろものであって、それらに限定され
るものではない。

実施例１ 牛のホルモン、グルカゴ゛ンに対する抗体を迅速に、そ
して定量的に検知するための装置を次のようにして作り
上げた。気孔サイズが０２ミクロメートルで、ＢＥＴ表
面積が８．４４　ｍ２／ｇのＩＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　膜
（前に述べた如く、ポールコーポレーションの市販製品
である）の上に下記の如く十分に管理された方法で先ず
グルカゴンを載せた。１（１０ミリグラムのグルカゴン
（製品番号３４５９９５、　　カルビオクム社製品）を
０．ＩＮの苛性ソーダの水溶液１ミリリツトル（ｍｌ）
　　に溶かした。この溶液１０ミクロリツトル（μＩｌ
）’＆次にｏ１５Ｍ濃度の塩化ナトリウム（以後、燐酸
塩で緩衝した塩水の意味、略して”　Ｐ　Ｂ　Ｓ”′と
呼ぶ）を含む０．ＯＩＭの燐酸す）　ＩＪウム緩衝液（
ｐＨ＝　７．０　）１（１０ｍ７！に加えて１０　Ａ’
；ｊ／ｒｎｌのグルカゴンを含む溶液を作ツタ。７，６
ＣＩｒＬ×２０．３Ｃｒｎ（３吋×８吋）の工ＭＭＵＮ
ＯＤＹＮＥ　　の−片を、この溶液ノ１ｏｍｌｊ中に浸
漬した。膜は溶液に接触すると即座に濡れたが、このこ
とは液が膜の空隙体積を完全に満たし、すべての気孔の
内面が液と接触したことを示している。膜は液と接触さ
せたま一一時間放置して、化学的結合を行わせ、その後
、膜を乾燥炉の中で４０℃でＡ時間乾燥した。膜は次に
ＰＢＳ−１０Ｑｍ／ｉ当り０．５９のカゼインを含む溶
液１５ｉｌ中に１時間浸漬し、次いで攪拌しながら連続
して２５ｍ１のＰＢＳ中で２回洗浄し、その後、乾燥炉
の中で４０℃で差時間乾燥した。厚さ１０ミルの酢酸セ
ルロースのフィルムの幅１８０　ｍｍのロールの片面に
アドヘシプリサーチ社製品のアクリル感圧接着剤、ＭＡ
−２７を幅３２ｍｍの帯状に塗った。

帯状部にはロールを巻き戻しながらロール上を長手方向
に走らせながらフィルムの中央に塗布量３．２　Ｓｌ）
　／　ｍ２（０，９５０Ｚ／ｙｄ２）　Ｙ：接着剤ヲ塗
ッた。取扱い中、構造体を保護するため、接着剤の層を
、両面にシリコンを塗工して接着剤からの剥離を容易に
した剥離紙の保護層でカバーした。

その後、剥離紙を取除いてから、グルカゴンを載せた幅
３２ｍｍのＩＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　膜のストリップを幅
３２闘の接着剤の帯の真上に来るように長さ２０．３ｃ
ｍ（８吋）の塗工した酢酸セルロースのフィルムに当て
かった。次にＩＭＭｔＪＮＯＤＹＮＥ膜をフィルムの上
から約１４０！Ｊ／篩２（２１）Ｓｉ）の子方でプレス
して、工ＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　の気孔構造に損傷を与え
ることなく、フィルムへの均一な結合を確実なものとし
た。

工ＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　　のストリップを取付け１こ長
さ２０．３ｍ（８吋）の塗工した酢酸セルロースのフィ
ルムを長さ９０ｍ５．幅８關のストリップに切断した。

この時、工ＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　はストリップの一端の
片面にあって、長さ１６ｕ／幅８籠の寸法を持っていた
。

実施例１の装置を、胎児の牛の血清中の牛ホルモン、グ
ルカゴンに対する抗体の存在を検知し、定量するために
用いた。動物自身の分泌液の一つに対して抗体が存在し
たということは、自己免疫性の疾病を示唆するだろう。

そのような疾病の例は、リューマチ様関節炎と狼癒紅斑
症である。胎児の牛の血清中の抗体の検知と定量は実施
例２〜５の中で具体的に説明されろ。

実施例２ 膜指示物質媒体あるいはテストフィールドを有する実施
例１に記述した方法で作られた装置の一つの端を、胎児
の牛の血清１．５　ｒｎｌを入れた試験管の中に９０分
浸した。血清から引き上げてから、装置を攪拌しながら
、ロム　アンド　ハス社から市販されている非イオン性
のポリエトキシル化したノニルフェノール洗剤、トリト
ンＸ−１（１０を０１チ含有するＰＢＳｌ、５ｍｌの中
で１分間づ〜合計３回連続して洗浄した（ＰＢＳの合計
使用量は１、５ｄＸ　３　＝　４．５ｍｊｌ！　）　。

次にＰＢＳの１．５ｍＡの中で連続して２回攪拌した（
毎回１分づつ）。その後、装置を毎分１９０，（１００
カウントの　　工でラベルした山羊の抗兎工！ｌ）Ｇ　
　（製造番号ＮＥＸ１５５゜ニー−イングランドヌクリ
ア社製）を含むＰＢＳ１．５ｍｌ中に９０分間浸漬した
。この溶液から引き上げて、装置を、０．１％のトリト
ンＸ−１（１０を含むＰＢ８１．５ｍｌの中で攪拌（１
分間）しながら洗浄し、この操作を連続して３回繰り返
した。装置上の残留放射能をＬＫＢ／ウォーレスミニガ
ンマ社製のガンマ−線カウンターモデル／１６１２７５
を用いて標準法に従って測定した。装置は２０１９ｃｐ
ｍ（１分間当りのカウント数）の残留ガンマ−放射能を
示した。これらのデータを実施例３〜５からのデータと
共に下の表１に示す。

実施例３ 実施例１に従って調製した装置の別のものを実施例２と
同様に処理した。実施例２と異なる点は、胎児の牛の血
清が、該血清１ミリリツトル轟り０．（１０４ミクロリ
ツトルの兎の抗−（牛グルカイン）　■、Ｇ（製品番号
９６９１３３．　カルビオケム社製）の市販製剤を含ん
でいたことである。残留放射能をカウントしたところ、
装置は２３０２ｃｐｍ　　の値を示した。

実施例４ 実施例１に従って調製した装置の三番目を実施例２と同
様に処理した。実施例２と異なる点は、胎児の牛の血清
が、該血清１ミリリツトル当り０．０４ミクロリツトル
の兎の抗−（牛グルヵコン）ＩｇＧ　を含んでいたこと
、すなわち胎児の牛の血液が実施例３の場合の１０倍（
ＩＯＸ）の抗体濃度を持っていたことである。残留放射
能をカウントしたところ、装置は２８９３　ｃｐｍ　　
の値を示した。

実施例５ 実施例１に従って調製した装置の四番目を実施例２と同
様に処理した。実施例２と異なる点は、胎児の牛の血清
が、該血清の１ミリリットル当り０．４ミクロリツトル
の兎の抗−（牛グルカゴン）ＩｇＧ　を含んでいたこと
、すなわち胎児の牛の血清が実施例３の場合の１（１０
倍（１（１０Ｘ）の抗体濃度を持っていたことである。

残留放射能をカウントしたところ、装置は５７４７ｃｐ
ｍ　　の値を示した。

表１ 抗体濃度 ３　　　　　０．（１０４　　　　２３０２４　　　　
　０．０４　　　　　２８９３５０．４　　　　　５７
４７ 表１のデータを見ると分かるように、装置についてカウ
ントされた放射能と胎児の牛の血清中の抗−グルカゴン
抗体量との間には独特な対応が見られる。そのような１
対１の対応は放射能が血清中の抗−グルカゴン抗体の濃
度を示す表示と考えても良いことを示し、このことは分
析の手順が定量的であること乞実証する。

実施例６ 実施例１に記述されたように装置を組立てた。

実施例１と異なる点は、用いられた工ＭＭＵＮＯＤＹＮ
Ｅ膜の指示物質媒体あるいはテストフィールドの気孔寸
法が５．０ミクロメートルで、表面積が３２４ｍ　２／
ｇであったことである。この装置を実施例２−１ら と同様に処理した。装置の残留放射能をカウントしたと
ころ、１６９８　ｃｐｍ　　という値を示した。

このデークーを上記の実施例２と３及び下記の実施例７
からのデータと共に表２に示した。

実施例７ 実施例６の場合と同じようにして装置を組立てた。この
装置を次に実施例３と同様に処理した。

装置の残留放射能なカウントしたところ、１６４０Ｃｐ
ｍ　　という値を示した。

表■ ２　　０．２　０　２０１９８．４４ ３　　０．２　０．（１０４２３０２８．４４　’６　
　５．０　０　１６９８３．２ ４７　　５．０　０．（１０４１６４０３．２４注Ｉ　
Ｊ、ＥシールドゝおよびＳ、ロウニル著゛°等温吸脱着
用自動化装置″、アメリカンラボラトリ−，１９８４年
１１月、８ １頁に記載された標準ＢＥＴ法によって測定。

フー 使用機器：オートソーブ−１モデルツーブトメーター（
クオンタクローム社より市販されている） 表■は実施例２と３の装置の放射能の間に識別できる差
があることン示している。このことは気孔寸法が０２ミ
クロメートルの工ＭＭＵＮＯｆ）ＹＮＥ　　指示物質媒
体あるいはテストフィールドを用いて診断装置を組立て
た時は、免疫分析は、例えば（１００４μρ／ｒｎｌ　
　のような低濃度でも抗体の存在を検知するのに十分な
感度を持っていることを示す。これと対照的に、気孔寸
法が５０ミクロメートルのＩＭＭＵＮＯＤＹ’ＮＥ　指
示物質媒体あるいはテストフィールドを用いて装置を組
立てた時は（実施例６と７）、抗体濃度ゼロにさらした
装置と抗体濃度０．（１０４ｚｙρ／ｍｌ　　にさらし
た装置との間に有意差が検知されなかった。従って気孔
寸法５ミクロメートルの工ＭＭＵＮＯＤＹＮＥ　支持体
を用いた時は、０．（１０４μｆｌ／ｍｌ　　というよ
うな低い抗体濃度は検知することができなかっただろう
。

このことはグルカイン抗体の免疫分析の場合には、膜支
持体として０．２ミクロメートルの気孔寸法のものの方
が、得られる分析の感度が高いことから、５．０ミクロ
メートルの気孔寸法のものより好ましいことを実証して
いる。この場合、免疫分析系の最大の試薬は分子の大き
さ程度であるから、０．２ミクロメートルの膜支持体の
気孔構造体も５ミクロメートルの膜支持体の気孔構造体
のどちらも完全に通り抜けろことができろものと期待さ
れる。

０２ミクロメートルの支持体を用いて行われた免疫分析
の感度が高かったのは、その支持体の表面積が５．０ミ
クロメートルの支持体の表面積に比べて太きかった、即
ち８．４４　ｍ２７９対３．２４　ｍ２／ｇの差による
ものと信じられろ。

本発明に基づく装置は、また抗体から丸々１個の細胞に
至るまで検知するのに使うことができると同時に、抗体
から生物学的分子までを検知するのに使うことができる
。そのような場合、装置の膜支持体の気孔は、細胞（抗
原）の支持体への浸透を許すのに十分なだけ大きくなけ
ればならない。

このようにして、抗体に対する最大の感度が達成される
。気孔寸法が抗原の浸透を許すには余りにも小さすぎろ
時は、極少量の抗体でも検知することができない。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体中の生物学的活性物質の存在を定量的に検知
   する目的で液体を試験するための診断装置であって該装
   置は、指示媒体あるいは試験フィールドとして、親液性
   で微孔質、合成の、アルコール不溶のポリアミド膜、あ
   るいは親液性で微孔質の合成ポリ二弗化ビニリデン膜を
   少なくとも一部分にしっかりと固定した細長支持部材か
   らなり、固定された膜が少なくとも２ｍ＾２／ｇの表面
   積、±１５％を超えない気孔寸法分布を有する制御され
   た気孔寸法及びその上に再現性のあるように試薬を固定
   する能力を持っていることを特徴とする診断装置。
2. （２）該膜がその上に一種または二種以上の試薬を固定
   した特許請求の範囲第１項記載の診断装置。
3. （３）該膜がナイロン６６である特許請求の範囲第１項
   記載の診断装置。
4. （４）該膜が制御された表面特性を有する改質ポリアミ
   ド膜である特許請求の範囲第１項記載の診断装置。
5. （５）該膜が表面カルボキシル基を多量に含む水溶性ポ
   リマーで改質されたナイロン６６膜である特許請求の範
   囲第４項記載の診断装置。
6. （６）該改質された膜がトリクロロ−ｓ−トリアジンで
   処理される特許請求の範囲第５項記載の診断装置。
7. （７）該媒体が、その上に固定されたグルカゴンを有す
   る特許請求の範囲第６項記載の診断装置。
8. （８）該膜が２〜１２ｍ＾２／ｇの範囲の表面積と０．
   ０４〜１０ミクロメートルの気孔等級を有する特許請求
   の範囲第１項記載の診断装置。
9. （９）液体中の生物学的活性物質を定量的に検知する目
   的で液体を試験するための診断方法であって、分析すべ
   き生物学的活性物質を含む液体を、細長支持部材に固定
   されそしてその上に試薬を固定した親液性で微孔質の合
   成膜指示媒体あるいは試験フィールドと接触させること
   からなり、該膜がアルコール不溶のポリアミドあるいは
   ポリ二弗化ビニリデンからなりそして少なくとも２ｍ＾
   ２／ｇの表面積、±１５％を超えない気孔寸法分布を有
   する制御された気孔寸法及びその上に再現性のあるよう
   に試薬を固定する能力を持つことを特徴とする診断方法
   。
10. （１０）生物学的活性物質のための診断装置を製造する
    方法において、（１）指示物質媒体あるいは試験フィー
    ルド物質を、その上に一種または二種以上の試薬を固定
    するために処理し、その後（２）処理された指示物質媒
    体あるいは試験フィールド物質の部分から診断装置を調
    製することからなる診断装置の製造方法。