WO1980000574A1 - Immobilized enzyme column - Google Patents

Description

明 柳 固 定 化 酵 素 力 ム 技 術 分 野

こ の発明は、 臨床検査において血清中 ま た は尿中な

どに含ま れ る 物質を酵素を利用 し て分析する化学 自 動

分析装置に用 い ら れる 固定化酵素 カ ラ ム に関す る 。

背 景 技 術

固定化酵素 力 ラ ム に は、 そ の後端にサ ン プル供給チ

ユ ー ブが接続せ ら れ、 そ の前端にサ ン プル排出 チ ュ ー ブが接続せ ら れ る 。 従来各チ ュー ブは、 力 ラ ム の近 く に お い て 2 つ に分け ら れてお り 、 こ れ ら が 3 方継手の

2 つの接続部を介 し て接続さ れてい る。 サ ン プル供給- チ ュー ブ側の継手の残 り 1 つの接続部に は、 気泡抜取

チュー ブが接続せ られ、 サ ン プル排出 チ ユ ー ブ側の'継

手の残 り 1 つの接続部に は、 気泡供給チ ユ ー ブが接続

せ ら れてい る 。 サ ン プル供給チ ュ ー ブの後寄 り に は、

サ ン プルを気泡 に よ り 分節す る ため、 空気を間けつ的 に供給する 空気供給チ ュ ー ブが接続せ ら れてい る 。 サ ン プルを気泡 に よ り 分節す る 理由 は、 力 ラ ム に供給 さ れ る サ ン プルが異なった さ い'、 先行サ ン プル と こ れ と は異種の後続サ ン プルが混合 し 、 分析値が不正確 にな る のを防止す る た めで あ る 。 と こ ろ で、 先行サ ン プル と 後続サ ン プルの境界に、 正確に気泡を介在さ せ る こ と は実際上困難を伴 う 。 ま たサ ン プルが固定化酵素を'

O P1 ヽ

WHO -, - 通過する さ い、 気泡が存在する と、 こ れがサ ン プル に 分散 し、 分析値に悪影響を与え る た め、 カ ラ ム 内の固 定化酵素収容部の手前でサ ン プルか ら気泡を抜取 り 、 サ ン プ ル が固定化酵素を通過 した後再び気泡を供給す る必要があ る が、 気泡を抜取る と先行サ.ンプル と 後続 サ ン プル が混合 し、 気泡をサ ン プ ル に導入 した意味が な く な る 。 こ の よ う な問題をな く する た めに、 同一の サ ン プ ル に対 して幾つかの分節用気泡が所定間隔お き に存在す る う 、 空気が供給せ ら れ る 。 と こ ろで、 力 ラ ム 内の固定化酵素収容部 と気泡抜取チ ュー ブと の間、 固定化酵素収容部 と気泡供袷チ ュー ブと の間に は間隔 がそれぞれ存在す る が、 各間隔は短かければ短かい程 よ い。 何故な ら 、 各間隔が長ければ長い程先行サ ン プ ル と 後続のサ ン プル と が混ざ り 合う 区間が長 く な り 、 それだけ信頼 し う る サ ン プル の分折部分が少な く な る か ら であ る 。 こ れを補 う にはサ ン プル量を多 く しな け ればな らず、 ひいては分析時間が長 く な る こ と にな る 。

発 明 の 開 示

こ の発明に よ る 固定イ匕酵素カ ラ ム は、 少な く と も 1 つ の カ ラ ム本体を含み、 サ ン プ ル供給口か ら サ ン プ ル 排出 口 に至 る 通路 と連通する .よ う にサ ン プ ル排出 口寄 り に気泡供給口 が設け ら れ、 同通路 と連通する よ う に サ ン プル供耠ロ寄 り に気泡抜取 口が設け ら れ、 気泡供 給口 と 気泡抜取口 と の間の通路中に両端がフ ィ ル タ で 仕切 ら れた固定化酵素収容部が形成せ ら れてい る 。 こ

O PI

ん W WIIPPOO れによ り 力 ラ ム内の固定化酵素収容部と気泡抜取チュ —ブとの間の間隔、 および固定化酵素収容部と気泡供 袷チュー ブとの間の間隔が最小限にな り 、 従来よ り少 い量のサ ン プルで精度の高い分析ができかつ分析時間 を短縮する こ ά ができ る。

ま た こ の発明によ る上記固定化酵素力 ラ ム の う ち複 数の カ ラ ム本体を含むも のでは、 複数の カ ラ ム本体が 並べ られ、 相互に隣接する カ ラ ム本体の対向面にそれ ぞれ接続口が設け られ、 両接続口が連絡せ られてい る こ れ に よ り 複数種の酵素を同時に便用する場合に、 従 来のよ う に複数の 力 ラ ムをチュー ブでつな ぐ必要がな く て便利であ り 、 かつ複数種の酵素を混合物の状態で 使用する場合に比べて分析精度が向上する ほか、 どち らか一方の酵素が他方の酵素よ り も早 く 失活 した場合 に失活 しナこ酵素の力 ラ ムだけを取り換えればよいか ら 経済的であ る。

図面の簡 mな説明

第 1 図は、 化学自動分析装置全体の概略を示す説明 図であ る。 第 2 図は、 こ の発明によ る カ ラ ム本体が.1 つか ら な る 固定化酵素カ ラ ム の平面図であ る 。 第 3 図 は第 2 図の m — m線にそ う 断'面図であ る 。 第 4 図およ び第 5 図はそれぞれ力 ラ ム本体が 1 つか らな る固定化 酵素 力 ラ ム の変形例を示す第 3 図相当の断面図であ る 第 6 図は こ の発明によ る 力 ラ ム本体力 2 つか らな る 固 定化酵素カ ラ ムを示す第 3 図相当の断面図であ る。 第 7 図は同固定化酵素 力 ラ ム の変形例を示す一部を切欠 いた側面図であ る 。 第 8 図は、 分析時にお け る先行サ ン プ ル の後続サ ン プルに対する影響を示す グ ラ フ で あ る o

発明を実.施する た めの最良の形態 こ の発明を よ り 詳細に説明する た めに、 1下添附図 面に従って こ れを説明する 。

第 1 図は、 化学自 動分析装置全体を示す。 固定化酵 素カ ラ ム （1)は従来の も のであって、 そ の 中央に貫通状 に形成せ ら れた水平通路よ り な る 固定化酵素収容部（2) に、 ポ ー ラ ス · ガ ラ ス な どの担体に固定化せ ら れた酵 素（3)が充填せ ら れてい る 。 サ ン ブ ラ （4)は周縁部に多数 のサ ン プ ル · カ ッ プ（5)を有 しかつ間 けつ回転する 円形 合（6)よ り な る 。 カ ラ ム （1)の後端に は、 サ ン プ ル供袷チ ュ― ブ（7)の前端が接続せ ら れ、 そ の後端は吸上げ部材 (8)を介 してサ ン プル · カ ッ プ（5)に連絡せ ら れてい る 。 カ ラ ム （1)の前端に は、 サ ン プル排出 チ ュー ブ（9)の後端 が接続せ ら れてお り 、 そめ前端の排出 口 と 後端 と の中 間に比色計（10)が配置せ られ、 こ れで測定せ ら れた値が 電気信号（11) と して記録計（12) に送 ら れ る 。 供給'チュー ブ (7)の 後端寄 り の位置には、 サ- ン プ ル（13)を気泡（14)に よ り '分節するた め、 空気を間けつ的に供給する 空気供給チ ユ ー ブ（15)が接続せ ら れてい る。 チ ュー ブ（7) (9)は、 カ ラ ム （1)の近 く にお いて 2 つ に分け ら れてお り 、 こ れ ら が 3 方谜手の 2 つの接続部を介 して接続さ れてい る 。 サ

OMPI

/ V/IPO ' ン プル供給チ ュー ブ（7)側の継手の残 り 1 つの接続部に は、 気泡抜取チ ュー ブ (16)が接続せ ら れ、 サ ン プル排出 チュ ー ブ（9)側の継手の残 り 1 つ の接続部には、 気泡供 給チ ュー ブ (17)が接続せ ら れてい る 。 チュー ブ（7) (15) (16) (17) に定量ポ ン プ d が関与せ ら れてい る 。 固定化酵素収容 部（2) と気泡抜取チュ ー ブ (16) と の間 に は間隔 （ D 1 )があ り 、 固定化酵素収容部（2) と気泡供給チ ュー ブ (17) と の間 には間隔 （ D 2 )があ る 。

第 2 図お よび第 3 図は、 こ の発明によ る 1 つの カ ラ ム本体か ら な る 固定化酵素 カ ラ ム を示す。 カ ラ ム本体 (19)は直方体状であ り 、 こ れの 中央に水平中空状固定化 酵素収容部 (20)が形成せ ら れてい る 。 カ ラ ム本体 (19)の前 後に は固定化酵素収容部（20)に続き かっ こ れよ り 径の大 き い雌ね じ部 (21)が設-け ら れてい る 。 各雌ね じ部 (21)に は、 筒状部材 (22)の基端に設け ら れた雄ね じ部 (23)がね じ込ま れてい る 。 カ ラ ム本体 (19)の後側の筒状部材（22)の先端は サ ン プル供^口（24) と な さ れ、 かつ そ の基端寄 り に先端 に気泡抜取口（25)を有す る ノ ズル (26)がね じ込ま れてい る 。 同前側の筒状部材 (22)の先端はサ ン プ ル排出 口（27) と な さ れ、 かつそ の基端寄 り に先端に気泡供給口（28)を有する ノ ズ ル（26)がね じ込ま れてい る'。 雌ね じ部（21)の奥に は フ ィ ル タ （29)お よ び環状パッ キ ン グ (30)が順次収め ら れてい る 。 フ ィ ル タ 本体 (19)の前後に筒状部材 (22)がね じ止め ら れ る こ と に よ り 、 カ ラ ム に はサ ン プ ル供給 口（24)か ら サ ン プ ル排出 口（27) に至る 通路（31)が形成せ ら れてお り 、 こ の通路 中に両端がフ ィ ル タ （29)によ り仕切 られた固定 化酵素収容部 (20)が形成せ られている こ と にな る。 こ の 収容部 (20)にはあ らか じめ固定化酵素（3)を収容 しておい て も よい し、 使用時に固定化酵素（3)を収容 しても よい。 カ ラ ム本体 (19)、 筒状部材 (22)およびノ ズ ル (26)は、 すべて 透明硬質合成樹脂でつ く られてい るが、 カ ラ ム本体 (19) 中の酵素の種類を識別でき る よ う に、 酵素の種類に対 応 して筒状部材 (22)およびノ ズ ル（26)に着色を施し、 色わ け してお く こ とが好ま しい。 カ ラ ムを分析装置に組込 む前は、 酵素（3)の失活を防止する ために、 第 3 図に鎖 線で示さ れている よ う に、 サ ン プル供給口（24)およびサ ン プ ル排出 口 （27) に は軟質合成樹脂製キャ ップ (33)が施さ れ、 気泡供袷口（28)および気泡抜取口（25)には逆 U形に折 曲げ られた軟質合成樹脂製チュー ブ (33)の端部がそれぞ れはめ られている。

こ の発明による 力 ラ ムを分析装置に組込むさいは、 キャ ップ (32)およびチュー ブ (33)を外 し、 サ ン プ ル供袷口 (24)にサ ン プル供袷チユ ー ブ（7)が、 サ ン プル排出 口（27)に サ ン プル排出チューブ（9)が、 気泡供耠ロ（28)に気泡供給 チューブ (17)が、 気泡抜取口（25)に気泡抜取チュー ブ (16)が それぞれ接続さ れる 。

カ ラ ム に供袷さ れる サ ン プル が異なった場合、 先行 サ ン プル が後続サ ン プ ル に影響を与え る が、 いまぶど う糖水溶液をサ ン プルと して用い、 下表に示されてい る よう に、 その濃度を変えて測定する と、第 8 図のグラ フ の よ う にな る。 第 8 図の縦軸 に は濃度がと ら れ、 横 軸には時間がと ら れてい る 。 こ の グ ラ フ は、 従来の固 定化酵素 カ ラ ム が使用 さ れ、 洗浄液 （ 水 ） と サ ン プル が交互に供給さ れかつ同 じ濃度の サ ン プルが 3 回宛供

5 給さ れた場合の'濃度曲線を示す。 サ ン プルの濃度が低 い も のか ら 高い も の に移 る 場合、 第 1 回目 に供給さ れ る 濃いサ ン プルは、 先行の濃度の低いサ ン プルの影響 を受け、 所定濃度よ り 低 く な る。 逆にサ ン プルの濃度 が高い も のか ら低い も の に移 る 場合、 第 1 回自 に供給

10 さ れる 薄いサ ン プルは、 先行の濃度の高いサ ン プルの 影響を受け、 所定濃度よ り 高 く な る 。 濃度の高い サ ン プルの つ ぎに低い サ ン プルを供給す る 間 に は、 も ち ろ ん洗浄液が供給さ れる ので あ る が、 そ の洗浄液は濃度 の低い サ ン プル よ り 濃度が高 く な つてい る。 下表は、

15 従来の 固定化薛素 カ ラ ム と 、 こ の発明によ る カ ラ ム と にお け る 先行サ ン プルの後続サ ン プル に対する影響を

' 比較 した も のであ る 。 第 3 回 目 に供給さ れたサ ン プル の濃度は所定の濃度を有する ので、 こ れを基準と し、 第 1 回 目 に供給さ れた サ ン プルが先行のサ ン プルの影

20 響を受 け、 濃度がどの程度の割合で低 く なつた り 、 高 く な つた り す る かをみた も ので あ る。 固定化酵素収容 部 と 、 気泡抜取チ ュー ブお よび気泡供給チ ュ ー ブと の

' . それぞれの間隔は、 従来の カ ラ ムで 1 0 cm、 第 2 図お よび第 3 図 に示 さ れてい る こ の発明の 力 ラ ムで 5 鵬 で 25 あつ 'た。

O PI WIPO 影 S" 合 ( ) サ ン プ ル の 交換

本発明品 従 来 口

1 0 0 -πιψ/^β → 5 0 0 τη^,ά£ 一 0. 8 — * 「

5. 1

5 0 0 m^ de → 1 0 07it d£ 1 7. 4 5 5. 0

1 0 0 771? /ά£ → 4 0 0 m^ de 一 2. 7 一 8. 4

4 0 0 m d£ → 1 0 0 / e 1 6. 5 4 4. 0

1 0 0

一 4. 6 5. 9

3 0 0 m^/d£ → 1 0 0 m^ £ 7. 1 2 6. 5

上表か ら 明 ら かな よ う に、 先行サ ン プルの後続サ ン プル に対する影響割合は、 従来の カ ラ ム に較べ、 こ の 発明に よ る 力 ラ ム の方がは る かに小さ い o

第 4 図お よび第 5 図は、 それぞれ こ の発明によ る 1 つ の 力 ラ ム本体か ら な る 固定化酵素カ ラ ム の変形例を 示す。 第 4 図に示さ れてい る 力 ラ ム で は、 固定化酵素 収容部 (35)が力 ラ ム本体 (34)に あ け ら れてい る 貫通孔 (36) に 出 し入れ 自在に はめ入れ ら れた筒体 (37)内 に め る o 2 の筒状部材 (38)はサ ン プル供給口 (24)お よ びサ ン プル排出 口（27)を除いて、 そ の外径がカ ラ ム本体（3 の外径に等 し く 形成せ ら れてお り 、 かつ雌ね じ部 (39)が設け ら れてい る 。 カ ラ ム本体 (34)の前後には、 雌ね じ部 (39)のね じ はめ ら れ る雄ね じ部 ½0)が設け ら れてい る 。 各筒状部材 (38) に は、 その頂部に形成せ ら れた凹部 (41) に ノ ズル' (42)の基端 部が密に嵌入せ ら れてい る 。 こ の基端部は凹部 (41)の底 に接着剤 に よ り 接着 してお く こ と が好ま し い。 筒状部 材 (38)には、 通路（31) に対 し気泡抜取 口（25)お よ び気泡供給 口（28)を連通さ せ る た めの連通孔 (43)があ け ら れてい る 。 筒体 (37) の 一端に あ らか じ め フ ィ ル タ （29)お よ びバ ッ キ ン グ (30)を接着 し てお く と 、 筒体 (37)を カ ラ ム本体 (34)か ら抜 出 し、 そ の収容部（35) に固定化酵素（3)を収容す る の に便 利であ る 。 カ ラ ム本体 (34)に単に通路 (31)の一部 と な る 貫 通孔をあ け、 こ れを固定化酵素収容部 と な しても よ い。 なお、 図において同一符号の付さ れてい る も の は、 す ベて共通す る 部材な い し部分で あ る 。

第 5 図 に示 さ れて い る カ ラ ム は、 そ の カ ラ ム本体 (41 自 体の形態 は第 2 図お よ び第 3 図 に示さ れてい る も の と 同 じ であ る 。 筒状部材 (45)の基端 には直筒状の嵌入部 (掘が設け ら れ、 カ ラ ム本体 (44) には嵌入部 (46)が密に は め 込ま れる 円形凹部 (47)が形成せ ら れてい る 。 収容部 (20)に 固定化酵素（3)を入れる た め に、 嵌入部 (46)は HO部 (47)か ら 抜 く こ と がで き る よ う に なつてい る 。 カ ラ ム本体 (44)の 頂部には、 気泡抜取口（25) と気泡供給口（28)を有する ノ ズ ル ½8)が上向 き に突 き 出すよ う にね じ込ま れてい る 。 筒 状部材 (45)の基端面に は、 ノ ス レ (48) に向かって溝 (49)が形 成せ ら れてい る 。 カ ラ ム本体 (44)に は、 溝 (49) と ノ ズル (48) をつな ぐ連通孔 (50)があ け ら れて い る 。

第 6 図 は、 こ の発明に よ る 2 つ の カ ラ ム本体か ら な る 固定化酵素 カ ラ ム を示す。 第 6 図の 2 つ の カ ラ ム本 体 (51) (52) 自 体の形態は、 第 2 図お よ び第 3 図 に示さ れて い る カ ラ ム本体（19)と 同 じ よ う な も のであ る が、 両カ ラ ム本体 (51) (52)がそ れぞれの有する 通路を 1 直線にな る よ う に して並べ ら れ、 相互に隣接す る カ ラ ム本体 61) (52)の 対向面に接続口（53) 64)が設け ら れた も のであ る 。 ^方の 接続口（53)に は雄ね じ部が設け ら れ他方の接続口 に は雄 ね じ部がね じ込ま れる雌ね じ部が設け ら れてお り 、 パ ッ キ ン グ (55)を フ ィ ル タ （56)でサ ン ド ィ ツ チ状に挾んだも のを介 して雄ね じ部 と雌ね じ部をね じ合わせる こ と に よ り 2 つ の 力 ラ ム本体 (51) (52)が連結せ ら れてい る 。

第 7 図は第 6 図の 力 ラ ム の変形例を示'す も ので、 力 ラ ム本体 ©が 2 つ と も雌ね じ部付き接続口（54)を有する も ので あ り 、 雌ね じ部に筒状接続部材 (57)の両端に設け ら れた雄ね じ部（58)がね じ込ま れる こ と に よ り 、 2 つの カ ラ ム本体（52)が連結さ れてい る 。

第 6 図お よび第 7 図は と も に 2 つの カ ラ ム本体を接 続 した も の を示 してい るが、 中間 に筒状部材を有 し な い中間 カ ラ ム本体を用 い る こ と に よ り 、 3 つ以上の 力 ラ ム本体を接続する こ と も可能で あ る 。

産業上の利用可能性

こ の発明によ る 固定化酵素 カ ラ ム は、 臨床検査にお いて血清中ま た は尿中な どに含ま れ る 物質を酵素を利 用 して分析する化学自 動分析装置 に用 い る の に適 して い る o

Claims

求 の

1. 少な く と も 1 つ の カ ラ ム本体 （ 1 9 , 3 4 ま た は

4 4 , 5 1 お よ び 5 2 ：) を含み、 サ ン プル供袷 口（24) か ら サ ン プル排出 口（27)に至 る 通路（31) と 連通する よ う にサ ン プ ル 出 口寄 り に気泡供給口（28)が設け ら れ、 同通路 と 連通する よ う にサ ン プル供給口寄 り に気泡 抜取口（25)が設け ら れ、 気泡供給口（28) と気泡抜取 口（25) と の間の通路 中 に両端がフ ィ ル タ （29)で仕切 ら れた固 定化薛素収容部 （ 2 0 ま たは 3 5 ) が形成せ ら れて い る こ と を特徵 と する 固定化酵素 力 ラ ム 。

2. 固定化酵素収容部（35)が力 ラ ム 本体 (3 こ あ け ら れて

い る 貫通孔 (36) に出 し入れ 自在に は め入れ ら れた筒体

內 に あ る こ と を特徴 と する 特許請求の範囲 1 記载

の固定化酵素 カ ラ ム 。

3. 気泡供給口（28)および気泡抜取 口（25)が力 ラ ム本体 (44)

に設け ら れて い る こ と を特徴と する 特許請求の範囲 1 記載の 固定化酵素 カ ラ ム。

4. サ ン プ ル供袷口（24)が 1 つ の筒状部材 （ 2 2 ， 3 8

ま た は 4 5 ) に設け ら れ、 サ ン プル排出 口（27)が他の 筒状部材 （ 2 2 ， 3 8 -ま た は 4 5 ) に設け ら れ、 各 筒状部材 （ 2 2 ， 3 8 ま だは 4 5 ) が固定化酵素収 容部 （ 2 0 ま た は 3 5 ) に接続さ れ る よ う に カ ラ ム 本体 （ 1 9 ， 3 4 , 4 4 , 5 1 ま た は 5 2 ) に着脱

- 自在に取付け ら れてい る こ と を特徵 と する 特許請求 の範囲 1 記載の固定化酵素 力 ラ ム 。

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" /VIPO 、ν

5. 筒状部材 (22)の基端には雄ね じ部 (23)が設け ら れ、 力 ラ ム本体 (19) に は雄ね じ部 (23)のね じ込ま れる雌ね じ部 βΐ)が設け ら れてい る こ と を特徴 と する 特許請求の範 囲 4 記載の固定化酵素 力 ラ ム 。

6. 筒状部材 (38)の基端に は雌ね じ部 (39)が設け ら れ、 力 ラ ム本体 (34) に は雌ね じ部 (39)のね じ は め ら れる 雄ね じ 部 (40)が設け ら れてい る こ と を特徵 と する 特許請求の 範囲 4 記載の固定化酵素 カ ラ ム。

7. 筒状部材 (45)の基端に は嵌入部卿が設け ら れ、 カ ラ ム本体 (44) には嵌入部 (46)が密にはめ込ま れる 回部 (47)が 形成せ ら れてい る こ と を特徵 と す る 特許請求の範囲 4 記載の固定化酵素 カ ラ ム。

8. サ ン プル供給口（24)を有する筒状部材 (38) に気泡抜取 口（25)が設け ら れ、 サ ン プル排出 口（27)を有する筒状部 材 (38)に気泡供給口（28)が設け ら れてい る こ と を特徴 と する 特許請求の範囲 4 記載の固定化酵素 力 ラ ム 。

9. 筒状部材 （ 2 2 , 3 8 ま たは 4 5 ) と カ ラ ム本体 ( 1 9 , 3 4 ， 4 4 , 5 1 ま た は 5 2 ) と の間 に フ ィ ル タ 一（29) と接するパ ッ キ ン グ (30)が介在さ せ ら れて

' い る こ と を特徵と する 特許請求の範囲 4 記載の固定 ィ匕酵素カ ラ ム 。

10. 複数の カ ラ ム本体 （ 5 1 お よび 5 2 ：) が並べ られ、 相互 に隣接す る カ ラ ム本体 （ 5 1 お よ び 5 2 ：) の対 向面にそれぞれ接続口 （ 5 3 ま た は 5 4 ：) が設け ら れ、 両接続口 （ 5 3 お よ び 5 4 ：) が違絡せ ら れてい

一 OMPI 1 3

る こ と を特徵 と する 特許請求の範囲 1 な い し 9 の い ずれかの固定化酵素 力 ラ ム 。

11. 1 方の接続 口（53)に は雄ね じ部が設け ら れ、 他方の 接続口 ^に は雄ね じ部のね じ込ま れ る雌ね じ部が設 け ら れてい る こ と を特徵 と する 特許請求の範囲 1 0 の固定化酵素 カ ラ ム 。

12. 両接続口（54)に雌ね じ部が設け ら れ、 こ れ ら雌ね じ 部に筒状接続部材 (57)の両端に設け ら れた雄ね じ部 (58) がね じ込ま れてい る 特許請求の範囲 1 0 の 固定化酵

^ カ ラ ム 0

OMPI