WO2002001227A1 - Biocapteur - Google Patents

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WO2002001227A1
WO2002001227A1 PCT/JP2001/005561 JP0105561W WO0201227A1 WO 2002001227 A1 WO2002001227 A1 WO 2002001227A1 JP 0105561 W JP0105561 W JP 0105561W WO 0201227 A1 WO0201227 A1 WO 0201227A1
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biosensor
reagent
solution
bleaching
sample
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PCT/JP2001/005561
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Mie Takahashi
Masataka Nadaoka
Hirotaka Tanaka
Fumihisa Kitawaki
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a biosensor, and more particularly to a biosensor for analyzing blood night components.
  • Fig. 16 shows the structure of a conventional biosensor.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the structure of a conventional biosensor test piece.
  • reference numeral 1 denotes a reaction layer carrier support composed of a plastic or the like for supporting a chromatography material.
  • 2 is a sample addition area for adding or applying a test solution consisting of absorption, large size, nonwoven fabric, glass fiber filter paper, etc.
  • 3 is a labeled substance holding a labeling reagent so that it can be dissolved.
  • Retaining site 4 is a reaction layer that develops and reacts a sample made of nitrocellulose, etc.
  • 5 is a specific protein immobilization section where specific protein is immobilized on the area of the reaction layer 4, and 6 is This is the water absorption area where the test solution is finally absorbed.
  • the sample addition area 2 the labeled substance holding area 3, the reaction layer 4, the specific protein immobilizing section 5, and the water absorption area 6 are formed on the reaction layer carrier support 1.
  • the biosensor can easily or qualitatively or quantitatively determine the measurement component of the measurement target simply by adding the test solution.
  • An example of such a biosensor is an immunochromatographic sensor.
  • a general immunochromatographic sensor includes an addition layer to which a test solution is added, at least one or more spreading layers, and an absorption layer at the end.
  • a part of the spreading layer is provided with an antibody-immobilized portion in which an antibody for the measurement target in the test solution is immobilized.
  • an antibody against an epitope different from the antibody in the antibody-immobilized portion is labeled upstream of the antibody-immobilized portion, and is kept in a dry state that can be eluted by the test solution.
  • different epitopes are described, but this is not the case when the same structure is present in the same molecule, for example, when a dimer or more antigen is used.
  • Such an immunochromatographic sensor is in a reaction form called a sandwich reaction, and is different from the antibody immobilized on the antibody immobilized portion, the measurement target in the test solution, and the antibody immobilized on the antibody immobilized portion.
  • a complex is formed with the antibody to the epitope.
  • the operation of the immunochromatographic sensor thus configured will be described. First, when the required amount of the solution to be inspected is added to the addition layer, the solution to be inspected penetrates the developing layer, and the measurement starts. Then, if the measurement target exists in the test solution, the measurement target can be obtained by the labeled antibody bound to the antibody-immobilized portion.
  • a common example of this marker antibody is colloidal gold particles. If an object to be measured is present at the antibody-immobilized portion, the colloidal gold particles allow visual confirmation, and the measurement result is obtained.
  • the measurement principle is not limited to this, and a reaction system containing an antigen in an immobilized reagent and a labeling reagent may be used to detect an antibody in a test solution.
  • the reaction is used as the measurement principle, the measurement result can be obtained by confirming the binding state of the labeling reagent in the antibody-immobilized portion.
  • blood biochemical tests are widely used as a means of diagnosing human health.
  • the type and concentration of metabolites, proteins, lipids, electrolytes, enzymes, antigens, antibodies, etc., which are constituents of blood are measured.
  • whole blood It is difficult to implement as is. Normally, in order to measure whole blood using a chromatosensor, the whole blood must first be centrifuged and the plasma or serum obtained therefrom must be measured. However, centrifugation is troublesome and time-consuming, especially when you want to process a small number of samples quickly, or when you want to perform tests on site such as outdoors, bedside, or emergency medical care without such facilities. It is not suitable in the case of.
  • the immunochromatographic sensor which can measure by adding a test solution, is widely used not only in the medical field but also in diagnosis of limited measurement items, etc. because of its simple operation.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-53661, 8-54387, and 9-1 discloses a blood cell filtration method for separating plasma from whole blood by filtering the whole blood.
  • JP-A-57-53661 JP-A-8-54387
  • an average diameter of 0.2 to 5 ⁇ m is required to completely separate blood cell components.
  • Blood is exuded using glass fiber filter paper with m and density of 0.1 to 0.5 g Z cm 3 , thereby obtaining separated plasma or serum.
  • this method certainly improves the blood cell separation efficiency, it does not completely separate the blood cells. Not only does this take a considerable amount of time, but a large amount of blood is needed to obtain the required sample volume for the test. In other words, there is a problem that the amount of serum or plasma obtained is small for the amount of blood to be added.
  • Japanese Patent Application No. 2000-2016 discloses a method of contracting cellular components in blood using a cell contracting agent and developing it on a chromatographic test strip.
  • a cell contracting agent is carried on the test piece.
  • An increase in the ground value and a decrease in the SZN ratio not only cause a decrease in sensitivity in measurement using an instrument, but also cause an impairment of reading of the degree of coloration due to the presence of hemoglobin. Had a problem that accuracy was poor.
  • the present invention has been made in order to solve such a problem, and a simple, powerful, and quick analysis of an object to be measured in a liquid sample having a colored component without using any special equipment.
  • the present invention also provides a biosensor capable of performing more accurate qualitative or quantitative analysis of a measured component. Disclosure of the invention
  • the biosensor according to the present invention (Claim 1) includes an expansion layer for expanding a solution to be inspected, and a labeling reagent is provided on a part of the development layer so as to be dissolved by developing the solution to be inspected. And a reagent-immobilized portion in which a reagent that specifically reacts with an analyte in the test solution is immobilized on a part of the developing layer.
  • a reagent having a bleaching action is dissolved in at least a part of a sample addition region to which the solution to be inspected is added to the spread layer or at least a part downstream of the sample addition region in the direction of penetration of the solution to be inspected.
  • the colored component in the liquid sample can be bleached by the bleaching reagent, and the measurement result can be easily visually judged.
  • hemoglobin does not adhere to the reaction layer, reading errors of the analyte by the measuring device can be suppressed as much as possible, and more accurate measurement results can be obtained.
  • the spreading layer is made of nitrocellulose.
  • nitrocellulose which is a porous carrier having a fine space, makes it possible to further reduce the amount of the solution to be inspected.
  • a reagent having a bleaching action is directly supported on the spreading layer so as to be soluble.
  • the biosensor having such a configuration, it is not necessary to prepare a reagent having a bleaching action on a specific member in advance, so that the number of members constituting the biosensor can be reduced.
  • the test solution to the member directly supporting the bleaching reagent and developing it without affecting the permeability of the test solution, more uniform bleaching action and reactivity provide high sensitivity and high performance. Measurement results can be obtained.
  • the test solution to be added is whole blood.
  • a blood sample can be directly spotted and measured as a sample without performing a pre-treatment in advance, so that it has been conventionally used when measuring an analyte in blood.
  • the measurement can be performed more easily and quickly without the need for large equipment, and high-sensitivity and high-performance measurement results can be obtained.
  • the reagent having the bleaching action is sodium percarbonate.
  • biosensor having such a configuration, adverse effects on proteins and the like, which are important for the reaction, can be suppressed as much as possible, so that high-sensitivity and high-performance measurement results can be obtained.
  • the reagent having the bleaching action is hydrogen peroxide.
  • the biosensor having such a configuration bleaching can be performed more effectively in a shorter time, so that not only can the measurement be performed more easily and quickly, but also a high-sensitivity and high-performance measurement result can be obtained. be able to.
  • the reagent having the bleaching action is sodium hypochlorite. According to the biosensor having such a configuration, adverse effects on proteins and the like, which are important for the reaction, can be suppressed as much as possible, so that high-sensitivity and high-performance measurement results can be obtained.
  • the present invention (claim 9) is the biosensor according to claim 1, wherein the biosensor is a one-step immunochromatographic test strip.
  • the pyrosensor having such a configuration, there is no need to pre-treat a test solution containing cell components such as whole blood in advance.
  • obtaining an antibody or antigen for the measurement target enables measurement of the measurement target in a wide range of fields, and when a test solution containing cellular components such as whole blood is used. , Simple and quick measurement is possible.
  • the biosensor is a dry analytical element.
  • the entire biosensor is a dry carrier, it is not only easy to carry, but also it is not necessary to strictly control the storage environment and storage conditions, and it is easy to handle. It is possible to provide a biosensor capable of long-term storage regardless of storage conditions.
  • a biosensor according to the present invention includes a developing layer for developing a solution to be inspected, and a labeling reagent is provided on a part of the developing layer so as to be dissolved by developing the solution to be inspected.
  • a biosensor comprising at least a labeling reagent part holding a reagent, and a reagent-immobilized part in which a reagent specifically reacting with an analyte in a test solution is immobilized on a part of the developing layer.
  • the developing layer at least a part of the permeation direction of the test solution in the permeation direction of the test solution in the permeation direction downstream of the sample addition region to which the test solution is added, the cell component contracting agent and the bleaching action. are provided so as to be able to dissolve each of the reagents having the above.
  • the biosensor having such a configuration, when a test solution containing a cell component is added, the cell component is contracted by being brought into contact with a cell contracting agent, so that the cell component is efficiently spread on the test piece and the developing solution is used. Can be sufficiently penetrated without the addition of water. In other words, it is not necessary to perform pretreatment for removing cellular components in the test solution in advance.
  • the bleaching reagent due to the action of the bleaching reagent, the colored components in the liquid sample can be bleached by the bleaching reagent, and the measurement results can be easily judged visually.
  • hemoglobin does not adhere to the reaction layer, reading errors of the analyte by the measuring device can be suppressed as much as possible, and more accurate measurement results can be obtained.
  • the present invention (claim 12) is the biosensor according to claim 11, wherein the spreading layer is made of etrocellulose.
  • nitrocellulose which is a porous carrier having a minute space
  • the present invention (claim 13) is the biosensor according to claim 11, wherein a reagent having a bleaching action is directly supported on the spreading layer so as to be soluble. To do.
  • the bio'sensor having such a configuration, it is not necessary to prepare a reagent having a bleaching action on a specific member in advance, so that the number of members constituting the biosensor can be reduced.
  • the test solution to the member directly supporting the bleaching reagent and developing it without affecting the permeability of the test solution, more uniform bleaching action and reactivity provide high sensitivity and high performance. Measurement results can be obtained.
  • the present invention (claim 14) is the biosensor according to claim 11, wherein a sample inflow area into which the solution to be inspected flows in by capillary action is provided on the spreading layer, The bleaching reagent area was retained in the sample inflow area.
  • the test solution can quickly dissolve the bleaching reagent and react with the bleaching reagent immediately after the addition, so that a high uniform bleaching action and reactivity can be achieved. Sensitive and high-performance measurement results can be obtained.
  • the present invention (claim 15) is the biosensor according to claim 11, wherein the spreading layer carries a reagent obtained by mixing a cell contracting agent and a reagent having a bleaching action. .
  • the biosensor having such a configuration, when a test solution containing a cellular component is added, the cellular component is contracted by contacting with a cell contracting agent, and the cellular component efficiently moves on the test piece, and the force ⁇ 3 It can penetrate sufficiently without adding a developing solution. In other words, it is not necessary to perform pretreatment for removing cellular components in the test solution in advance.
  • the bleaching reagent due to the action of the bleaching reagent, the colored components in the liquid sample can be bleached by the bleaching reagent, and the measurement results can be easily judged visually.
  • hemoglobin does not adhere to the reaction layer, reading errors of the analyte by the measuring device can be suppressed as much as possible, and more accurate measurement results can be obtained. Further, since the cell shrinking agent and the bleaching reagent are mixed and supported, the number of members constituting the biosensor can be reduced.
  • the present invention (Claim 16) is the biosensor according to Claim 11, wherein a sample inflow area into which the solution to be inspected flows by capillary action is provided on the spreading layer, A reagent containing a mixture of a cell contracting agent and bleaching action is retained in the sample inflow area. To carry.
  • the space into which the solution to be inspected due to the capillary phenomenon is provided, and the space contains a reagent mixed with a cell contracting agent and a bleaching action.
  • the reagent can be rapidly dissolved with the suction of the test solution.
  • test solution to be added is whole blood.
  • a blood sample can be directly spotted and measured as a sample without performing a pre-treatment in advance, so that it has been conventionally used when measuring an analyte in blood. Measurement can be performed more easily and quickly without the need for large equipment, and high-sensitivity and high-performance measurement results can be obtained.
  • the reagent having the bleaching action is sodium percarbonate. According to the biosensor having such a configuration, adverse effects on proteins and the like, which are important for the reaction, can be suppressed as much as possible, so that high-sensitivity and high-performance measurement results can be obtained.
  • the reagent having the bleaching action is hydrogen peroxide.
  • the biosensor having such a configuration bleaching can be performed more effectively in a shorter time, so that not only can the measurement be performed more easily and quickly, but also a high-sensitivity and high-performance measurement result can be obtained. be able to.
  • the present invention (claim 20) is the biosensor according to claim 11, wherein the reagent having the bleaching action is sodium hypochlorite. According to the method, adverse effects on proteins and the like, which are important for the reaction, can be suppressed as much as possible, so that high-sensitivity and high-performance measurement results can be obtained.
  • the cell contracting agent is an inorganic salt. According to such a biosensor, it is possible to perform more accurate measurement in a short time without disturbing the reaction of blood component analysis.
  • the cell contracting agent is an amino acid.
  • the biosensor having such a configuration, it is possible to perform more accurate measurement in a short time without disturbing the reaction of analyzing blood components.
  • the cell-contracting agent is a saccharide.
  • the biosensor having such a configuration, it is possible to perform more accurate measurement in a short time without disturbing the reaction of analyzing blood components.
  • the present invention (claim 24) is the biosensor according to claim 11, wherein the biosensor is a one-step immunochromatographic test strip.
  • the biosensor having such a configuration, there is no need to pre-treat a solution to be tested containing cell components such as whole blood in advance.
  • obtaining an antibody or antigen for the measurement target enables measurement of the measurement target in a wide range of fields, and when a test solution containing cellular components such as whole blood is used. , Simple and quick measurement is possible.
  • the present invention (claim 25) is the biosensor according to claim 11, wherein the biosensor is a dry analysis element.
  • the biosensor having such a configuration, not only is the biosensor entirely a dry carrier, but it is not only easy to carry, but also it is not necessary to strictly control the preservation environment and preservation state. It is possible to provide a biosensor that is easy and can be stored for a long period of time regardless of storage conditions.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a biosensor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a biosensor according to Embodiment 2 of the present invention. You.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of another biosensor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a biosensor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of another biosensor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a biosensor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of FIG. 6 viewed from a bleaching reagent holding site.
  • FIG. 8 is a perspective view of FIG. 6 as viewed from a water absorption region.
  • FIG. 9 is a perspective view of a structure having a sample addition region above the bleaching reagent holding site in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view of a structure having a sample addition area below the bleaching reagent holding site in FIG.
  • FIG. 11 is a perspective view of a structure having a contraction agent holding portion above the bleaching reagent holding portion in FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view of a structure having a contraction agent holding section below the bleaching reagent holding section in FIG.
  • FIG. 13 is a perspective view of a structure in which the bleaching reagent holding site in FIG. 7 is changed to a mixed reagent holding site.
  • FIG. 14 is a perspective view of a structure in which the bleaching reagent holding site in FIG. 8 is changed to a mixed reagent holding site.
  • FIG. 15 is a diagram showing a difference in performance when the coloration degree is measured between a case where the test piece has a reagent having a bleaching action and a case where the reagent has no bleaching action.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of a conventional biosensor. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a biosensor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a reaction layer carrier support made of a liquid-impermeable material such as plastic that supports a chromatography material.
  • 2 is a large absorbent area ⁇ ⁇
  • a sample addition area composed of nonwoven fabric or glass fiber filter paper for adding or applying the test solution, 8 is held so that a bleaching reagent that functions to bleach blood pigment can be dissolved
  • Retained bleaching reagent holding site 3 is a label holding site holding a labeling reagent so that it can be dissolved
  • 4 is a reaction layer for developing and reacting a sample composed of nitrocellulose, etc.
  • 5 is a reaction layer The specific protein-immobilized portion having the specific protein immobilized on the region 4 and the water-absorbing region 6 that finally absorbs the test solution.
  • each of the sample addition area 2, the labeled substance holding section 3, the reaction layer 4, the specific protein immobilization section 5, the water absorption area 6, and the bleaching reagent holding section 8 is stacked on the reaction layer carrier support 1. Alternatively, they are formed by connection.
  • the whole blood sample when a whole blood sample is added to the sample addition region 2 as a test solution, the whole blood sample reaches the region of the bleaching reagent holding site 8. Then, the bleaching reagent held in the region of the bleaching reagent holding portion 8 is dissolved by permeation of the whole blood sample, and the whole blood sample reaches the region of the labeling material holding portion 3 while fading blood components. Next, the labeling reagent retained in the region of the labeled substance retaining site 3 is dissolved by permeation of the whole blood sample, and penetrates into the region of the reaction layer 4.
  • reaction layer 4 area there is a specific protein immobilization part 5 on which a specific protein is immobilized, and the labeling reagent dissolved from the label holding area 3 and analysis in the whole blood sample A reaction takes place between the analyte and the specific protein. At this time, if the analyte is present in the whole blood sample, some color reaction is observed in the specific protein immobilization section 5 region. Finally, the whole blood sample is absorbed by the water absorption area 6 and reacts. Ends.
  • the bleaching reagent having the bleaching action is provided on the support for the reaction layer carrier, so that the bleaching reagent is eluted and the component dyes in the solution to be tested are discolored. Since the color tone on the reaction layer other than the determination area can be suppressed, the measurement result can be easily determined visually. Also, in the measurement using a measuring device, the influence of the background caused by the hemoglobin can be suppressed as low as possible. Furthermore, since it is not necessary to separate cell components such as blood cells in advance and is not affected by hemoglobin, more simple, rapid, high-performance qualitative or quantitative analysis can be performed.
  • the sample addition area 2 and the bleaching reagent holding part 8 are individually configured. However, except for the sample addition area 2, the bleaching reagent holding part 8 is the sample addition area 2 May be adopted. With this configuration, the number of members constituting the biosensor can be reduced. In addition, since the test solution is added to the member directly supporting the bleaching reagent, it can be developed without being affected by the permeability of the test solution, and high sensitivity and high performance are achieved by more uniform bleaching action and reactivity. Measurement results can be obtained.
  • Fig. 1 Although the configuration in Fig. 1 was described as consisting of multiple members, bleaching was carried out so that the bleaching reagent and the labeling reagent could be dissolved in the reaction layer 4 consisting of a porous carrier such as nitrocellulose.
  • a configuration in which the reagent holding region 8, the labeling reagent holding region 3, and the specific protein immobilizing portion 5 on which the specific protein is immobilized may be formed on the same carrier may be used.
  • Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. 2 and FIG.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a biosensor according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of another biosensor according to Embodiment 2 of the present invention. is there.
  • reference numeral 7 denotes a contraction agent holding site in which a cell contraction agent is held so as to be soluble.
  • sample addition area 2 labeled substance holding section 3
  • reaction layer 4 specific protein immobilization section5, water absorption area 6, contracting agent holding section 7, bleach reagent holding section 8 It is formed by lamination or connection on the upper part of the carrier support 1.
  • an inorganic salt refers to an inorganic compound containing a salt, such as sodium chloride, potassium chloride, or sodium phosphate.
  • Amino acid refers to a compound having a carboxyl group and an amino group in the same molecule, such as glycine or glutamic acid.
  • Hydrogen shall also include imino acids such as xylproline, and saccharides indicate sugars such as glucose sucrose and trehalose and sugar alcohols such as glucositol. This will be described with reference to FIG.
  • the whole blood sample when a whole blood sample, which is a solution to be tested, is added to the sample addition section 2, the whole blood sample reaches the region of the contraction agent holding site 7. Then, the whole blood sample reaches the labeled substance holding region 3 while contracting the cell components with the elution of the cell contracting agent. Next, the labeling reagent held in the region of the label holding site 3 is dissolved by permeation of the whole blood sample, and permeates the region of the reaction layer 4. On the reaction layer 4 area, there is a specific protein immobilization section 5 on which a specific protein is immobilized, and the labeling reagent dissolved from the label holding area 3 and the analyte in the whole blood sample The reaction takes place between,, and the specific protein. At this time, if the analyte is present in the whole blood sample, some color reaction is observed in the region of the specific protein immobilization unit 5. Eventually, the whole blood sample is absorbed into the water absorption region 6 and the reaction is completed.
  • the reaction layer 4 On the area of the reaction layer 4, there is a specific protein immobilization section 5 in which the specific protein is immobilized, and the labeling reagent dissolved from the area of the labeled substance holding area 3 and the analyte in the whole blood sample Reaction between the substance and the specific protein. At this time, if the analyte is present in the whole blood sample, some color reaction is observed in the region of the specific protein immobilization section 5. Eventually, the whole blood sample is absorbed into the water absorption region 6 and the reaction is completed.
  • cell contracting agent refers to a state in which cells are contracted by the action of osmotic pressure under a high concentration state of a substance that can pass through cells, utilizing the property of cell membrane equilibrium. Further, the cell contracting agent is preferably a substance having an effect of contracting cells by the action of osmotic pressure.
  • the contracted cell component is 2. It can penetrate onto a porous carrier having a small pore size such as trocell mouth without clogging, and a whole blood sample can be used without any prior treatment.
  • a bleaching reagent holding portion holding a bleaching agent having a bleaching action is further provided on the downstream side of the liquid sample permeating from the contracting agent holding portion, so that the blood component dye in the liquid sample contains the bleaching reagent.
  • the color fades with elution, which makes it possible to keep the color of the blood pigment permeating the carrier in the reaction layer low, and the color reaction after developing the liquid sample can be easily confirmed visually. Therefore, even in the measurement using a measuring device, the influence of the background caused by the hemoglobin can be suppressed to an extremely low level.
  • the sample addition area 2 and the bleaching reagent holding part 8 are individually configured.
  • the bleaching reagent holding part 8 is the sample addition area 2 May be adopted. With this configuration, the number of members constituting the biosensor can be reduced.
  • the test solution was added to the member directly supporting the bleaching reagent, it was affected by the permeability of the test solution. It is possible to obtain high-sensitivity and high-performance measurement results due to more uniform bleaching action and reactivity.
  • the reaction layer 4 composed of a porous carrier such as nitrocellulose has a cell component contracting agent, a bleaching reagent, and a label.
  • the configuration formed above may be used.
  • FIG. 4 Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation of Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of a biosensor according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of another biosensor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • reference numeral 9 denotes a mixed reagent holding site where a mixed reagent of a cell contracting agent and a bleaching reagent is held so as to be soluble.
  • the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • each of the labeled substance holding part 3, the reaction layer 4, the specific protein immobilizing part 5, the water absorption area 6, and the mixed reagent holding part 9 is formed on the upper part of the reaction layer carrier support 1.
  • reference numeral 11 denotes a sample inflow area provided on the sample addition area 2 and forming a space area so that a test solution can flow in by capillary action.
  • the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • each of the sample addition area 2, the labeled substance holding area 3, the specific protein immobilization section 3, and the water absorption area 6 is formed on the upper part of the reaction layer carrier support 1. Further, the mixed reagent holding portion 9 is formed above the sample addition region 2.
  • the liquid sample is contracted with the elution of the mixed reagent and the colored component is bleached while the colored component is discolored. Reach the area.
  • the marker is stored in the area
  • the retained labeling reagent is dissolved by permeation of the liquid sample, and permeates the region of the reaction layer 4.
  • On the reaction layer 4 area there is a specific protein immobilization part 5 in which a specific protein is immobilized, and the labeling reagent dissolved from the area of the labeled substance holding site 3 and the analyte in the test solution The reaction takes place between the substance and the specific protein. At this time, if the analyte exists in the test solution, some color reaction is observed in the region of the specific protein immobilization section 5. Finally, the test solution is absorbed by the water absorption region 6 and the reaction is completed.
  • the mixed reagent holding site which is the mixed reagent of the cell component contracting agent and the bleaching reagent, is held on the reaction layer 4 on the reaction layer carrier support.
  • the cell components in the test solution shrink with the elution of the cell-contracting agent, and the contracted cell components can penetrate even on a small-pore-diameter porous carrier such as nitrocellulose without being clogged.
  • a test solution containing a cellular component such as a whole blood sample can be used without any prior treatment.
  • the bleaching reagent having a bleaching action is also mixed with the mixed reagent, the dye components such as blood component dyes in the test solution fade with the elution of the bleaching reagent.
  • the measuring instrument can be used. Also in the measurement using, it is possible to minimize the influence of the background caused by hemoglobin as much as possible.
  • the mixed reagent is held inside the space forming section, and the mixed reagent is sucked together with the solution to be inspected. It is lysed and contracts cellular components and discolors pigment components. As a result, it can penetrate even on a porous carrier having a small pore size such as etrocellulose without clogging, and a test solution containing cell components such as a whole blood sample is subjected to some treatment in advance.
  • the liquid sample is directly added to the mixed reagent holding portion 9 in FIG. 4.
  • a structure in which the sample addition region 2 is provided may be adopted.
  • the mixed reagent was held in the space ⁇ ⁇ above the sample addition area 2, but either the cell contracting agent or the labeling reagent was provided on the reaction layer, and the remaining reagent was added. There is no problem even if the structure is held in the space.
  • the labeling reagent holding portion 3 and the water absorbing region 6 are composed of a plurality of different members, or the labeling reagent holding portion 3 is held on the reaction layer 4 to absorb water. Any structure in which a single-layer member having no region is formed on a support may be used.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a biosensor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • reference numeral 10 denotes a result confirmation window for confirming the result on the reaction layer 4.
  • the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the test pieces are formed in a laminated shape in each of the water absorbing area 6, the reaction layer 4, the labeled substance holding part 3, and the bleaching reagent holding part 8 in this order.
  • FIG. 7 is a perspective view of the test piece shown in FIG. 6 as viewed from the bleaching reagent holding portion 8
  • FIG. 8 is a perspective view of the test piece shown in FIG. 6 as viewed from the water absorption region 6. is there.
  • FIG. 7 is a perspective view of the test piece shown in FIG. 6 as viewed from the bleaching reagent holding portion 8
  • FIG. 8 is a perspective view of the test piece shown in FIG. 6 as viewed from the water absorption region 6. is there.
  • FIG. 9 shows a sample addition area 2 for adding or applying a test solution composed of a highly absorbent nonwoven fabric, glass fiber filter paper or the like on the bleaching reagent holding portion 8 shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view of the obtained test piece viewed from the sample addition section side.
  • FIG. 10 is a perspective view of FIG. 9 viewed from the water absorption area 6 side.
  • FIG. 11 shows a test piece obtained by laminating a cell contracting agent holding site ⁇ in which a cell contracting agent is held so that it can be dissolved in nonwoven fabric or glass fiber filter paper, on the bleaching reagent holding site 8 shown in Fig. 6.
  • FIG. 12 is a perspective view of the cell-contracting agent holding portion 7 viewed from the side thereof, and FIG. 12 is a perspective view of FIG. 11 viewed from the water-absorbing region 6 side.
  • Fig. 13 shows a test piece obtained by laminating a mixed reagent holding part 9 in which the bleaching reagent holding part 8 shown in Fig. 6 was changed to a mixed reagent of a cell contracting agent and a bleaching reagent from the mixed reagent holding part 9 side.
  • FIG. 14 is a perspective view as seen from the side, and FIG. 14 is a perspective view when FIG. 13 is viewed from the water absorption region 6 side.
  • the solution when the test solution is added to the sample addition section 2, the solution reaches the region of the contraction agent holding section 7.
  • the test solution reaches the bleaching reagent holding area 8 while contracting the cell components with elution of the contracting agent.
  • the bleaching reagent retained in the area of the bleaching reagent holding section 8 is dissolved by the penetration of the test solution, and reaches the area of the labeling substance holding section 3 while fading a dye component such as a blood dye.
  • the labeling reagent held in the region of the label holding portion 3 is dissolved by the permeation of the test solution and permeates the region of the reaction layer 4.
  • the reaction layer 4 area there is a specific protein immobilization part 5 in which the specific protein is immobilized, and the labeling reagent eluted from the label holding area 3 and the analyte in the test solution And a specific protein is reacted.
  • the analyte exists in the test solution, some color reaction is observed in the specific protein immobilization section 5 region.
  • the test solution is absorbed by the water absorption region 6 and the reaction is completed. Then, the result of the measurement is visually confirmed from the result confirmation window 10.
  • the biosensor according to the fourth embodiment since the area where the cell component contracting agent is held is formed on the test piece, clogging due to cell components does not occur, and The liquid components in the test solution can quickly penetrate into the reaction layer 4, and even when a test solution containing cell components such as a sample is added, there is no need for pre-treatment in advance. can do.
  • the bleaching reagent holding site is configured on the test piece, the dye component in the test solution is faded with the elution of the bleaching reagent, and the color on the reaction layer other than the determination area can be suppressed, and the effect of blood pigment This makes it possible to perform simpler, faster, and higher-performance quantitative or quantitative measurement that is not subject to such methods.
  • the nitrocellulose can be formed of any porous carrier such as nonwoven fabric or glass fiber filter paper. Since a test piece made of an oral matography material is used, a specific substance can be analyzed and detected, and qualitative or quantitative measurement can be performed using an arbitrary measurement principle such as an antigen-antibody reaction.
  • an antigen-antibody reaction using a labeled substance has been described as an example.However, any labeling substance such as an enzyme that causes some change before and after the reaction can be used. Is also good.
  • the test solution to be added to the test piece was whole blood
  • the blood sample was directly spotted and measured as a sample without pre-processing in advance. Therefore, when measuring an analyte in blood, the measurement can be performed more easily and quickly without the need for a conventionally used large instrument.
  • the labeling reagent may be a metal sol, a non-metallic zole, a dye sol, a colored particle, a dye, an enzyme, a protein, or the like. What to use, no matter what.
  • a one-step immunochromatography test strip may be used.
  • a test solution containing cell components such as whole blood is preliminarily prepared. It is not necessary to perform pretreatment, and by using an immune reaction, it is possible to measure an analyte in a wide range of fields by obtaining antibodies or antigens to the analyte, and contains cellular components such as whole blood Even when the test solution is used, simple and quick measurement is possible.
  • the one-step procedure described here does not require the pretreatment of the test solution containing cell components such as whole blood in the measurement operation, and only the test solution is spotted on the test piece.
  • the term “sensor” refers to a sensor that detects an analyte in a test solution using an antigen-antibody reaction on a carrier that develops on a chromatograph.
  • the test sample may be an immunochromatographic test specimen of an immunoassay for a dry analytical element. With such a configuration, the entire biosensor is a dry carrier.
  • the dry analysis element shown here is one in which all the components constituting the biosensor and the carried reagent are in a dry state.
  • an anti-hCG-] 3 antibody solution whose concentration was adjusted by dilution with a phosphate buffer solution was prepared.
  • This antibody solution was applied on a nitrocellulose membrane using a solution ejection device.
  • an antibody immobilization line for detection was obtained on the nitrocellulose membrane.
  • After drying this nitrocellulose membrane it was immersed in a Tris-HCl buffer solution containing 1% skim milk and gently shaken for 30 minutes. After 30 minutes, transfer the membrane to the Tris-HC1 buffer solution tank, shake gently for 10 minutes, and then shake gently for another 10 minutes in another Tris-HC1 buffer solution tank to wash the membrane.
  • the membrane was removed from the bath and dried at room temperature.
  • Preparation of the gold colloid was performed by adding a 1% citric acid solution to a refluxing 100 ° C solution of 0.01% chloroauric acid. After continuing the reflux for 30 minutes, the mixture was cooled at room temperature. 0, the 2 M potassium carbonate solution, the gold roller I de solution prepared in pH 9, After stirring for several minutes by the addition of anti-h CG _ alpha antibody, 10% of ⁇ ⁇ 9 ⁇ SA (bovine serum ⁇ / Rebumin ) An antibody-colloidal gold complex (labeled antibody) was prepared by adding the solution to a final volume of 1% and stirring.
  • Isolate the labeled antibody by centrifuging the labeled antibody solution at 20000G for 50 minutes at 4 ° C, suspend it in washing buffer (1% BSA * phosphate buffer), and then centrifuge. Perform separation and mark -'. The antibody was washed and isolated. Suspend the labeled antibody in washing buffer, filter through a 0.8-/-m filter, and adjust to 1/10 of the original volume of gold-copper solution. And stored at 4 ° C.
  • the labeled antibody solution was set in a solution ejection device, applied to a position away from the antibody immobilization position on the anti-hCG-] 3 antibody-immobilized dry film, and then dried. As a result, a labeled antibody holding site was obtained on the immobilized membrane.
  • the antibody-immobilized membrane containing the labeled antibody holding site prepared in this way is attached to the support for the reaction layer carrier, and the mixed reagent holding member or cell contracting agent holding member and the glass fiber filter paper are added as water absorbing regions. Test pieces were prepared by cutting into strips 5 cm wide.
  • the blood of a person to which heparin was added as an anticoagulant was prepared to have a hematocrit value of 45%.
  • various known concentrations of hCG solution were prepared.
  • Blood containing hCG was added at 200/1 or more to the sample application area on the test piece, developed in the direction of the water absorption area, and allowed to undergo an antigen-antibody reaction to perform a color reaction in the antibody immobilization area.
  • the coloration state 5 minutes after the sample was added to the test piece was measured using a reflection type spectrophotometer (CS9300; manufactured by Shimadzu Corporation) to calculate the coloration degree.
  • FIG. 15 shows the performance of the test with and without the reagent having a bleaching effect on the test piece.
  • FIG. 15 (b) shows the quantitative performance when a biosensor not containing sodium percarbonate is used and FIG. 15 (b) uses a biosensor provided with a bleaching reagent holding site.
  • the horizontal axis represents the hCG concentration of the sample added to the test piece.
  • the vertical axis represents the converted value of the hCG concentration in the sample obtained by substituting the signal from the label in the color region on the test piece into the calibration curve.
  • the hCG concentration should be 1000 U / 1, but actually, it is slightly shifted. The magnitude of the deviation can tell the accuracy of the measurement.
  • Fig. 15 shows the result of converting the concentration of the analyte based on the measured value of the degree of coloration 5 minutes after adding a whole blood sample to one test piece of immunocytochemistry and measuring it. .
  • the labeling reagent used in this case the same antibody-gold colloid complex was used in both FIGS. 15 (a) and 15 (b).
  • the CV value coefficient of variation
  • Fig. 15 (a) Shows a large variation of CV value of 20-65% due to the effect of blood cell pigment, indicating poor quantitative performance.
  • a chromatograph composed of an arbitrary porous carrier such as nitrocellulose glass fiber filter paper is used.
  • a test piece made of a material is used.
  • a test piece made of such a material has a function of analyzing and detecting a specific substance, and qualitatively or quantifying it using an arbitrary measurement principle such as an antigen-antibody reaction.
  • an antigen-antibody reaction using a labeled substance has been described as an example, but any enzyme such as an enzyme that causes some change before and after the reaction may be used.
  • the biosensor according to the present invention does not require any special equipment, and only adds the solution to be tested in advance without performing a pre-treatment.
  • the analysis result can be visually confirmed by 'reducing the influence'.
  • the biosensor of the present invention is suitable for analyzing a liquid sample containing a colored component represented by a blood component.

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Description

明 細 書 バイオセンサ 技術分野
本発明は、 バイオセンサに関し、 特に血夜成分を分析するバイオセンサに関す るものである。 背景技術
従来のバイォセンサの構造を第 1 6図に示す。
第 1 6図は従来のバイオセンサ試験片の構成を示す斜視図である。
第 1 6図において、 1は、 クロマトグラフィー材料を支持するプラスチックな どで構成された反応層担体支持体である。 2は、 吸収†生の大きぃ不織布ゃガラス 繊維濾紙などで構成された被検査溶液を添加あるいは塗布するための試料添加領 域、 3は、 溶解可能なように標識試薬が保持された標識物保持部位、 4は、 ニト ロセルロースなどからなる試料を展開し反応を行う反応層、 5は、 反応層 4の領 域上に特異的タンパク質が固定化された特異的タンパク質固定化部、 6は、 被検 查溶液を最終的に吸収する吸水領域である。 以上、 試料添加領域 2、 標識物保持 部位 3、 反応層 4、 特異的タンパク質固定化部 5、 吸水領域 6の各部位は、 反応 層担体支持体 1の上部に形成されている。
このように構成されたバイオセンサの動作について第 1 6図を用いて説明する まず、 被検査溶液である液体試料を試料添加領域 2に添加すると、 標識物保持 部位 3の領域に達する。 次に、 標識物保持部位 3の領域に保持された標識試薬は 、 液体試料の浸透により溶解され、 反応層 4の領域に浸透する。 反応層 4の領域 上には、 特異的タンパク質が固定化された特異的タンパク質固定化部 5があり、 標識物保持部位 3の領域から溶け出した標識試薬と液体試料中の分析対象物と、 特異的タンパク質との間で反応が行われる。 このとき、 液体試料中に分析対象物 が存在すれば、 特異的タンパク質固定化部 5の領域に何らかの呈色反応が見られ る。 最終的に、 液体試料は吸水領域 6に吸収され反応は終了する。
このように、 バイオセンサは被検査溶液を添加するだけで、 容易に測定対象物 の測定成分を定性、 もしくは定量することができる。 またこのようなバイオセン サの例として、 ィムノクロマトセンサがある。
一般的なィムノクロマトセンサは、 被検査溶液を添加する添加層と、 少なくと も一つあるいは複数の展開層と、 終端に吸収層とを備えている。 また、 展開層の 一部には、 被検査溶液中の測定対象物に対する抗体を固定化してある抗体固定化 部分を備えている。 さらに、 抗体固定化部分の抗体とは異なるェピトープに対す る抗体が、 抗体固定化部分よりも上流側に標識されており、 被検査溶液により溶 出可能な乾燥状態で保持されている。 ここで、 異なるェピトープと述べたが、 同 一分子内に同一構造をもつ場合、 例えば 2量体以上の抗原を用いた場合などはこ の限りではない。
このようなィムノクロマトセンサは、 サンドイッチ反応といわれる反応形態で あり、 抗体固定化部分に固定化された抗体と、 被検査溶液中の測定対象物と、 抗 体固定化部分の抗体とは異なるェピトープに対する抗体との間で複合体が形成さ れる。
このように構成されたィムノクロマトセンサについて、 その動作を説明する。 まず、 被検査溶液を添加層に必要量添加すると、 被検査溶液は、 展開層中を浸 透し測定が開始する。 そして、 被検査溶液中に測定対象物が存在するならば、 抗 体固定化部分に結合した標識抗体により測定対象物を得ることができる。 この標 識抗体の一般例としては金コロイド粒子があり、 抗体固定化部分に測定対象物が 存在するならば、 金コロイド粒子により目視による確認が可能となり、 それによ つて測定結果が得られる。
ここでは、 被検査溶液中の抗原を検出するために試験片に抗体を用いた、 抗原 抗体反応のサンドイッチ反応を測定原理とした場合について述べた。 しかしなが ら、 測定原理はそれに限るものではなく、 被検査溶液中の抗体を検出するために 、 抗原を固定化試薬、 及び標識試薬に含む反応系を用いてもよく、 その他にも、 競合反応を測定原理とした場合でも同様に、 抗体固定化部分における標識試薬の 結合状態を確認することで測定結果を得ることができる。 ところで、 人の健康状態を診断する手段として、 血液の生化学的検査が幅広く 実施されている。 例えば血液中の構成成分である代謝産物、 タンパク質、 脂質、 電解質、 酵素、 抗原、 抗体などの種類や濃度の測定が行われるが、 前述したィム ノクロマトセンサを用いて測定する際、 全血をそのまま実施することは困難であ る。 通常、 全血をクロマトセンサを用いて測定するには、 まず、 全血を遠心分離 機にかけて、 そこで得られる血漿、 または血清を検体として測定を行わなければ ならない。 ところが、 遠心分離は手間と時間がかかるため、 特に少数の検体を早 急に処理したいときや、 そのような設備を持たない屋外.べッドサイド.緊急医 療などの現場で検査を実施したいときなどの場合には不向きである。
近年、 医療診断現場では、 P O C (ポイント 'ォブ ·ケア—) の概念の元、 迅 速-簡便 '正確、 かつ低価格で容易に取り扱い可能な、 測定装置が望まれている 。 被検査溶液を添加することにより測定ができるィムノクロマトセンサは、 その 測定操作の簡便さから、 医療現場のみならず限定された測定項目の診断等に広く 利用されている。
し力 しながら、 従来のィムノクロマトセンサを代表とするバイオセンサによれ ば、 一般的な血液成分を分析することは、 困難とされていた。 つまり、 血液成分 の分析は、 予め採血した血液を遠心分離機にかけ、 それによつて得られた血漿ま たは血清を用いて、 大型の分析機器にて分析を行わなければならず、 測定に特殊 な機械を要するばかりでなく、 前処理が必要なため、 検査に多大な時間を要して きた。 そのため血球等の細胞成分に影響が生じるという問題があった。
そこで、 血球成分の影響を受けない、 血液成分の分析方法としては、 特開昭 5 7 - 5 3 6 6 1号公報、 特開平 8— 5 4 3 8 7号公報、 あるいは特開平 9—1 9 6 9 0 8号公報に、 全血を濾過することにより、 全血から血漿を分離する血球濾 過方法が示されている。
例えば、 特開昭 5 7— 5 3 6 6 1号公報、 特開平 8— 5 4 3 8 7号公報によれ ば、 血球成分をより完全に分離するために、 平均直径 0 . 2〜 5 μ m、 及び密度 0 . 1〜0 . 5 g Z c m 3のガラス繊維濾紙を用いて血液を滲み出させ、 それに よって分離された血漿、 または血清を取得している。 しかしながら、 この方法に よれば、 確かに血球の分離効率は向上するものの、 血球をほぼ完全に分離するた めにはかなりの時間を要するばかりでなく、 検査に必要な検体量を得るために、 大量の血液が必要とされている。 つまり、 添加する血液量の割には、 得られる血 清量、 もしくは血漿量が少ないという問題がある。
また、 特開平 9一 1 9 6 9 0 8号公報によれば、 血球による濾過材料の目詰ま りを回避し、. より少量の血液から、 より大量の血漿、 または血清成分を得るため に、 全血にアミノ酸、 もしくは無機塩の水溶液を混合した後に、 血球成分を濾別 することを特徴としている。 しかしながら、 この方法では、 予め得られた血液に 添加用の水溶液を加え、 その後に血球成分を濾別する作業が必要であるため、 作 業が繁雑となり、 測定に時間を要し、 緊急時の検査には対処できないという問題 があった。
それらの問題を解決するために特願 2 0 0 0 - 1 6 4 9 9 0では、 細胞収縮剤 を用いて血液中の細胞成分を収縮し、 クロマト試験片上を展開する方法が示され ている。 これによれば、 クロマト試験片上に血液検体を前処理なく点着するため に、 試験片上に細胞収縮剤を担持したことを特徴としている。 しかしながら、 こ の方法では、 ift夜検体は予め何らかの前処理をしなくとも短時間でク口マト試験 片上を展開することが可能になったものの、 展開していく血液中の血色素の影響 によりバックグランド値が上昇し、 S ZN比が小さくなることで、 機器を用いた 測定での感度低下を招くばかりでなく、 血色素が呈色度合の読み取りを妨げるた め、 定量測定を行うには、 非常に精度が悪いという問題があった。
本発明は、 かかる問題点を解消するためになされたものであり、 有色成分を有 する液体試料中の測定対象物を、 特別な機器を用いることなく、 簡便に、 力、っ迅 速に分析することができ、 さらに、 測定成分をより正確に定性、 あるいは定量分 析を行うことが可能なバイォセンサを提供するものである。 発明の開示
本発明 (請求の範囲第 1項) に係るバイオセンサは、 被検査溶液を展開する展 開層を備え、 前記展開層の一部に、 被検査溶液の展開により、 溶解可能なように 標識試薬が保持された標識試薬部分と、 前記展開層の一部に、 被検査溶液中の分 析対象物と特異的に反応する試薬が固定化された試薬固定化部分とを少なくとも , . 備えたバイオセンサにおいて、 前記展開層に被検査溶液を添加する試料添加領域 、 もしくは前記試料添加領域に対して被検査溶液の浸透方向下流側の少なくとも 一部に漂白作用を有する試薬を溶解可能な乾燥状態で担持した漂白試薬領域を設 けるものとした。
5 このような構成のバイオセンサによれば、 液体試料中の有色成分を漂白試薬に より退色させることができ、 測定結果を目視にて容易に判断することが可能であ る。 また、 反応層上に血色素が付着しないので、 測定機器による分析対象物の読 み取り誤差を限りなく抑えることができ、 より正確な測定結果を得ることができ る。
0 この発明 (請求の範囲第 2項) は、 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにお いて、 前記展開層がニトロセルロースからなるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 微細空間をもつ多孔質性の担体であ るニトロセルロースを用いることにより、 被検査溶液の添加量をより少量に抑え ることが可能である。
5 この発明 (請求の範囲第 3項) は、 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにお いて、 前記展開層上に漂白作用を有する試薬を、 溶解可能なように直接担持する ものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 漂白作用を有する試薬を特定の部材 に予め担持したものを準備する必要がないので、 バイオセンサを構成する部材の0 数を削減することができる。 また、 漂白試薬を直接担持した部材に、 被検査溶液 を添加することによって、 被検査溶液の浸透性を左右することなく展開するため 、 より均一な漂白作用と反応性によって、 高感度かつ高性能な測定結果を得るこ とができる。 この発明 (請求の範囲第 5項) は、 請求の範囲第 1項記載のバイォセンサにお いて、 添加する被検査溶液が全血であるものとした。
このような構成のバイォセンサによれば、 血液検体を予め前処理することなく 、 検体として直接点着して測定することができるため、 血液中の分析対象物を測 定する場合に、 従来用いていた大型機器を必要とすることなく、 より簡便かつ迅 速に測定でき、 高感度で高性能な測定結果を得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 6項) は、 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにお レ、て、 上記漂白作用を有する試薬が過炭酸ナトリゥムであるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 反応に重要とされるタンパク質等に 及ぼす悪影響を限りなく抑えることができるため、 高感度で高性能な測定結果を 得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 7項) は、 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにお いて、 上記漂白作用を有する試薬が過酸化水素であるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 より短時間で、 より効果的に漂白す ることができるため、 より簡便でかつ迅速に測定できるばかりでなく、 高感度で 高性能な測定結果を得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 8項) は、 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにお いて、 上記漂白作用を有する試薬が次亜塩素酸ナトリゥムであるものとした。 このような構成のバイオセンサによれば、 反応に重要とされるタンパク質等に 及ぼす悪影響を限りなく抑えることができるため、 高感度で高性能な測定結果を 得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 9項) は、 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにお いて、 上記バイオセンサが、 ワンステップの免疫クロマトグラフィー試験片であ るものとした。
このような構成のパイォセンサによれば、 全血などの細胞成分を含む被検査溶 液を予め前処理する必要性がない。 また、 免疫反応を利用しているため、 測定対 象物に対する抗体あるいは抗原を入手することで、 広い分野における測定対象が 測定でき、 全血のような細胞成分を含む被検査溶液を用いた場合において、 簡易 迅速な測定が可能となる。 こ.の発明 (請求の範囲第 1 .0項) は、 .請求の範囲第 1項記載のバイオセンサに おいて、 上記バイオセンサが、 乾式分析要素であるものとした。
. このような構成のバイオセンザによれば、 バイオセンサ全体が乾燥担体である ことから、 持ち運びが容易であるばかりでなく、 保存環境や保存状態を厳密に管 理する必要がなく、 取り扱いが容易で保存条件を選ばない長期保存の可能なバイ ォセンサを提供することができる。
本発明 (請求の範囲第 1 1項) に係るバイオセンサは、 被検査溶液を展開する 展開層を備え、 前記展開層の一部に、 被検査溶液の展開により、 溶解可能なよう に標識試薬が保持された標識試薬部分と、 前記展開層の一部に、 被検査溶液中の 分析対象物と特異的に反応する試薬が固定化された試薬固定化部分とを少なくと も備えたバイオセンサにおいて、 前記展開層に被検查溶液の浸透方向に対して、 被検査溶液を添加する試料添加領域よりも被検査溶液の浸透方向下流側の少なく とも一部に、 細胞成分収縮剤と漂白作用を有する試薬をそれぞれ溶解可能なよう に担持した領域を設けるものとした。
このような構成のバイォセンサによれば、 細胞成分を含む被検査溶液が添加さ れた場合、 細胞成分が細胞収縮剤と接触することによって収縮され、 細胞成分が 試験片上を効率よく、 かつ展開液を加えずとも十分に浸透することができる。 つ まり、 予め被検査溶液中の細胞成分を取り除くための前処理を行う必要がない。 また、 漂白試薬の作用により、 液体試料中の有色成分を漂白試薬により退色させ ることができ、 測定結果を目視にて容易に判断することが可能である。 また、 反 応層上に血色素が付着しないので、 測定機器による分析対象物の読み取り誤差を 限りなく抑えることができ、 より正確な測定結果を得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 1 2項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 前記展開層がエトロセルロースからなるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 微細空間をもつ多孔質性の担体であ るニトロセルロースを用いることにより、 被検査溶:?夜の添; ¾量をより少量に抑え ることが可能である。
この発明 (請求の範囲第 1 3項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 前記展開層上に漂白作用を有する試薬を、 溶解可能なように直接担持 するものとした。
このような構成のバイオ'センサによれば、 漂白作用を有する試薬を特定の部材 に予め担持したものを準備する必要がないので、 バイオセンサを構成する部材の 数を削減することができる。 また、 漂白試薬を直接担持した部材に、 被検査溶液 を添加することによって、 被検査溶液の浸透性を左右することなく展開するため 、 より均一な漂白作用と反応性によって、 高感度かつ高性能な測定結果を得るこ とができる。
この発明 (請求の範囲第 1 4項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 前記展開層上には、 被検査溶液を毛細管現象により流入する試料流入 領域を配設し、 前記試料流入領域中に前記漂白試薬領域を保持するものとした。 このような構成のバイオセンサによれば、 被検查溶液は、 添加直後、 素早く漂 白試薬を溶解し、 漂白試薬と反応することができるので、 より均一な漂白作用と 反応性によつて高感度かつ高性能な測定結果を得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 1 5項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 前記展開層に、 細胞収縮剤と漂白作用を有する試薬を混合した試薬を 担持するものとした。
このような構成のバイォセンサによれば、 細胞成分を含む被検査溶液が添加さ れた場合、 細胞成分が細胞収縮剤と接触することによって収縮され、 細胞成分が 試験片上を効率よく、 力^ 3展開液を加えずとも十分に浸透することができる。 つ まり、 予め被検査溶液中の細胞成分を取り除くための前処理を行う必要がない。 また、 漂白試薬の作用により、 液体試料中の有色成分を漂白試薬により退色させ ることができ、 測定結果を目視にて容易に判断することが可能である。 また、 反 応層上に血色素が付着しないので、 測定機器による分析対象物の読み取り誤差を 限りなく抑えることができ、 より正確な測定結果を得ることができる。 また、 細 胞収縮剤と漂白試薬を混合して担持したので、 バイオセンサを構成する部材の数 を削減することができる。
この発明 (請求の範囲第 1 6項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 前記展開層上には、 被検査溶液を毛細管現象により流入する試料流入 領域を配設し、 細胞収縮剤と漂白作用を混合した試薬が前記試料流入領域中に保 持するものとした。
. このような構成のバイオセンサによれば、 毛細管現象による被検査溶液が流入 される空間が配設されており、 前記空間中に細胞収縮剤と漂白作用を混合した試 薬を担持しているため、 被検査溶液の吸引とともに素早く試薬を溶解することが 可能となる。
この発明 (請求の範囲第 1 7項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 添加する被検査溶液が全血であるものとした。
このような構成のバイォセンサによれば、 血液検体を予め前処理することなく 、 検体として直接点着して測定することができるため、 血液中の分析対象物を測 定する場合に、 従来用いていた大型機器を必要とすることなく、 より簡便かつ迅 速に測定でき、. 高感度で高性能な測定結果を得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 1 8項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記漂白作用を有する試薬が過炭酸ナトリゥムであるものとした。 このような構成のバイォセンサによれば、 反応に重要とされるタンパク質等に 及ぼす悪影響を限りなく抑えることができるため、 高感度で高性能な測定結果を 得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 1 9項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記漂白作用を有する試薬が過酸化水素であるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 より短時間で、 より効果的に漂白す ることができるため、 より簡便でかつ迅速に測定できるばかりでなく、 高感度で 高性能な測定結果を得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 2 0項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記漂白作用を有する試薬が次亜塩素酸ナトリゥムであるものとした このような構成のバイオセンサによれば、 反応に重要とされるタンパク質等に 及ぼす悪影響を限りなく抑えることができるため、 高感度で高性能な測定結果を 得ることができる。
この発明 (請求の範囲第 2 1項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記細胞収縮剤が無機塩であるものとした。 ' のような構成のバイオセ サによれば、 血液成分の分析を反応を阻害するこ となく短時間でより正確な測定を行うことが可能である。
. この発明 (請求の範囲第 2 2項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記細胞収縮剤がァミノ酸であるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 血液成分の分析を反応を阻害するこ となく短時間でより正確な測定を行うことが可能である。
この発明 (請求の範囲第 2 3項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記細胞収縮剤が糖類であるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 血液成分の分析を反応を阻害するこ となく短時間でより正確な測定を行うことが可能である。
この発明 (請求の範囲第 2 4項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記バイオセンサが、 ワンステップの免疫クロマトグラフィー試験片 であるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 全血などの細胞成分を含む被検査溶 液を予め前処理する必要性がない。 また、 免疫反応を利用しているため、 測定対 象物に対する抗体あるいは抗原を入手することで、 広い分野における測定対象が 測定でき、 全血のような細胞成分を含む被検査溶液を用いた場合において、 簡易 迅速な測定が可能となる。
この発明 (請求の範囲第 2 5項) は、 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサ において、 上記バイオセンサが、 乾式分析要素であるものとした。
このような構成のバイオセンサによれば、 バイオセンサ全体が乾燥担体である こと力ゝら、 持ち運びが容易であるばかりでなく、 保存環境や保存状態を厳密に管 理する必要がなく、 取り扱いが容易で保存条件を選ばない長期保存の可能なバイ ォセンサを提供することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態 1によるバイオセンサの構成を示す斜視図であ る。
第 2図は、 本発明の実施の形態 2によるバイオセンサの構成を示す斜視図であ る。
• 第 3図は、 本発明の実施の形態 2による別のバイオセンサの構成を示す斜視図 である。
第 4図は、 本発明の実施の形態 3によるバイオセンサの構成を示す斜視図であ る。
第 5図は、 本発明の実施の形態 3による別のバイオセンサの構成を示す斜視図 である。
第 6図は、 本発明の実施の形態 4によるバイオセンサの構成を示す斜視図であ る。
第 7図は、 第 6図を漂白試薬保持部位から見た斜視図である。
第 8図は、 第 6図を吸水領域から見た斜視図である。
第 9図は、 第 7図の漂白試薬保持部位の上部に試料添加領域を有する構造の斜 視図である。
第 1 0図は、 第 8図の漂白試薬保持部位の下部に試料添加領域を有する構造の 斜視図である。
第 1 1図は、 第 7図の漂白試薬保持部位の上部に収縮剤保持部位を有する構造 の斜視図である。
第 1 2図は、 第 8図の漂白試薬保持部位の下部に収縮剤保持部位を有する構造 の斜視図である。
第 1 3図は、 第 7図の漂白試薬保持部位を混合試薬保持部位に変更した構造の 斜視図である。
第 1 4図は、 第 8図の漂白試薬保持部位を混合試薬保持部位に変更した構造の 斜視図である。
第 1 5図は、 漂白作用を有する試薬を試験片に有した場合と無い場合での、 呈 色度合を測定した場合の性能差を表す図である。
第 1 6図は、 従来のバイオセンサの構成を示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。 なお、 こ こで示す実施の形態はあくまでも: 例であって、 必ずしもこの実施の形態に限定 されるものではない。
(実施の形態 1 )
本発明の実施の形態 1について、 第 1図を参照して説明する。
第 1図は、 本発明の実施の形態 1によるバイオセンサの構成を示す斜視図であ る。
第 1図において、 1は、 クロマトグラフィー材料を支持するプラスチックなど の液体不透過性材料で構成された反応層担体支持体である。 2は、 吸収性の大き ぃ不織布やガラス繊維濾紙などで構成された被検査溶液を添加あるいは塗布する ための試料添加領域、 8は血色素を漂白する働きのある漂白試薬が溶解可能なよ うに保持された漂白試薬保持部位、 3は、 溶解可能なように標識試薬が保持され た標識物保持部位、 4は、 ニトロセルロースなどからなる試料を展開し反応を行 う反応層、 5は、 反応層 4の領域上に特異的タンパク質が固定化された特異的タ ンパク質固定化部、 6は、 被検査溶液を最終的に吸収する吸水領域である。 以上 、 試料添加領域 2、 標識物保持部位 3、 反応層 4、 特異的タンパク質固定化部 5 、 吸水領域 6、 漂白試薬保持部位 8の各部位は、 反応層担体支持体 1の上部に積 層あるいは接続して形成されている。
このように構成されたバイオセンサについて、 その動作を第 1図を用いて説明 する。
まず、 被検査溶液として全血検体を試料添加領域 2に添加すると、 全血検体は 漂白試薬保持部位 8の領域に達する。 そして、 漂白試薬保持部位 8の領域に保持 された漂白試薬が全血検体の浸透により溶解され、 全血検体は血液成分を退色さ せながら、 標識物保持部位 3の領域に達する。 次に、 標識物保持部位 3の領域に 保持された標識試薬が、 全血検体の浸透により溶解され、 反応層 4の領域に浸透 する。 反応層 4の領域上には、 特異的タンパク質が固定化された特異的タンパク 質固定化部 5力 Sあり、 標識物保持部位 3の領域から溶け出した標識試薬と全血検 体中の分析対象物、 及び特異的タンパク質との間で反応が行われる。 このとき、 全血検体中に分析対象物が存在すれば、 特異的タンパク質固定化部 5の領域に何 らかの呈色反応が見られる。 最終的に、 全血検体は吸水領域 6に吸収されて反応 は終了する。
このように、 本実施の形態 1によるバイオセンサによれば、 反応層担体支持体 上に漂白作用を有する漂白試薬を備えたので、 漂白試薬の溶出とともに被検査溶 液中の成分色素が退色され、 判定領域以外の反応層上の色合いを抑えることがで きるため、 測定結果を目視にて容易に判断することができる。 また、 測定機器を 用いた計測においても、 血色素によるバックグラウンドの影響を限りなく低く抑 えることが可能となる。 さらに、 予め血球などの細胞成分を分離する必要がなく 、 血色素の影響を受けることがないので、 より簡便かつ迅速で、 高性能な定性、 あるいは定量分析を行うことができる。
なお、 本実施の形態 1において、 試料添加領域 2と漂白試薬保持部位 8は個々 に構成された例を示したが、 試料添加領域 2を除いて、 漂白試薬保持部位 8が試 料添加領域 2を兼ね備えた構造をとってもよい。 このように構成することにより 、 バイオセンサを構成する部材数を削減することができる。 また、 漂白試薬を直 接担持した部材に、 被検査溶液を添加したので、 被検査溶液の浸透性に左右され ることなく展開でき、 より均一な漂白作用と反応性によって、 高感度かつ高性能 な測定結果を得ることができる。
' また、 第 1図の構成を複数の部材からなるものとして説明を行ったが、 ニトロ セルロース等の多孔質性担体からなる反応層 4に漂白試薬や標識試薬を溶解可能 なように保持した漂白試薬保持領域 8と標識試薬保持領域 3と、 特異的タンパク 質が固定化された特異的タンパク質固定化部 5とを同一の担体上に形成した構成 をとつてもかまわない。
(実施の形態 2 )
以下、 本発明の実施の形態 2について、 第 2図、 及び第 3図を参照して説明す る。
第 2図は、 本努明の実施の形態 2によるバイオセンサの構成を示す斜視図であ り、 第 3図は、 本発明の実施の形態 2による別のバイオセンサの構成を示す斜視 図である。
第 2図、 及び第 3図において、 7は溶解可能なように細胞収縮剤が保持された 収縮剤保持部位である。 なお、 その他の構成について第 1図と同じ部位は同一の 符号を付して説明を省略する。 以土、 試料添加領域 2、 標識物保持部位 3、 反応 層 4、 特異的タンパク質固定化部 5·、'吸水領域 6、 収縮剤保持部位 7、 漂白試薬 保持部位 8の各部位は、 反応層担体支持体 1の上部に積層あるいは接続して形成 されている。
ここで、 細胞収縮剤は、 無機塩、 あるいはアミノ酸、 または糖類を用いるもの とした。 また、 無機塩とは、 塩化ナトリウムや塩化カリウム、 リン酸ナトリウム など、 塩を含む無機化合物を示し、 アミノ酸とは、 グリシンやグルタミン酸など 同一分子内にカルボキシル基とアミノ基を有する化合物であり、 プロリンゃヒド 口キシルプロリンのようなイミノ酸も含むものとし、 糖類とは、 グルコースゃス クロース、 トレハロースなどの糖質や、 グルシトールなどの糖アルコールを示す このように構成されたバイオセンサについてその動作を第 2図を用いて説明す る。
まず、 被検査溶液である全血検体を試料添加部 2に添加すると、 全血検体は収 縮剤保持部位 7の領域に達する。 そして、 全血検体は、 細胞収縮剤の溶出ととも に細胞成分を収縮しながら、 標識物保持部位 3の領域に達する。 次に、 標識物保 持部位 3の領域に保持された標識試薬は、 全血検体の浸透により溶解され、 反応 層 4の領域に浸透する。 反応層 4の領域上には、 特異的タンパク質が固定化され た特異的タンパク質固定化部 5力 Sあり、 標識物保持部位 3の領域から溶け出した 標識試薬と全血検体中の分析対象物、 及び特異的タンパク質との間で反応が行わ れる。 このとき、 全血検体中に分析対象物が存在すれば、 特異的タンパク質固定 化部 5の領域に何らかの呈色反応が見られる。 最終的に、 全血検体は吸水領域 6 に吸収されて反応は終了する。
次に、 上述したバイオセンサの別の構成について、 その動作を第 3図を用いて 説明する。
まず、 被検查溶液である全血検体を試料添加部 2に添加すると、 全血検体は収 縮剤保持部位 7の領域に達する。 そして、 全血検体は、 細胞収縮剤の溶出ととも に細胞成分を収縮しながら、 漂白試薬保持部位 8の領域に達する。 漂白試薬保持 部位 8の領域に保持された漂白試薬は全血検体の浸透により溶解され、 全血検体 は血液成分の色素を退色させながら、 標識物保持部位 3の領域に達する。 次に、 標識物保持部位 3.の領域に保持された標識試薬は、 全血検体の浸透により溶解さ れ、 反応層 4の領域に浸透する。 反応層 4の領域上には、 特異的タンパク質が固 定化された特異的タンパク質固定化部 5があり、 標識物保持部位 3の領域から溶 け出した標識試薬と全血検体中の分析対象物、 及び特異的タンパク質との間で反 応が行われる。 このとき、 全血検体中に分析対象物が存在すれば、 特異的タンパ ク質固定化部 5の領域に何らかの呈色反応が見られる。 最終的に、 全血検体は吸 水領域 6に吸収されて反応は終了する。
なお、 ここで示す細胞収縮剤とは、 細胞の膜平衡の性質を利用し、 細胞の通過 可能な物質の高濃度状態下で、 浸透圧の作用により細胞を収縮させた状態を示す 。 また、 細胞収縮剤には、 浸透圧の作用により細胞を収縮させる効果のある物質 であることが好ましい。
このように、 本実施の形態 2によるバイオセンサによれば、 反応層担体支持体 上に細胞成分収縮剤が保持されている収縮剤保持部位を備えたので、 収縮された 細胞成分は、 二 .トロセル口ースのような孔径の小さな多孔質担体上でも目詰まり することなく浸透していくことができ、 全血検体を予め何らかの処理を施すこと なく使用することができる。
また、 収縮剤保持部位より液体試料が浸透する下流側に、 漂白作用を有する漂 白試薬が保持された漂白試薬保持部位をさらに備えたので、 液体試料中の血液成 分色素は、 漂白試薬の溶出とともに退色し、 それによつて、 反応層担体上を浸透 していく血色素の色合いを低く抑えることが可能となり、 液体試料展開後の呈色 反応を目視にて容易に確認することができるばかりでなく、 測定機器を用いた計 測においても、 血色素によるバックグラゥンドの影響を限りなく低く抑えること ができる。
なお、 本実施の形態 2において、 試料添加領域 2と漂白試薬保持部位 8は個々 に構成された例を示したが、 試料添加領域 2を除いて、 漂白試薬保持部位 8が試 料添加領域 2を兼ね備えた構造をとってもよい。 このように構成することにより 、 バイオセンサを構成する部材数を削減することができる。 また、 漂白試薬を直 接担持した部材に、 被検査溶液を添加したので、 被検査溶液の浸透性に左右され ることなく展開でき、 より均一な漂白作用と反応性によって、 高感度かつ高性能 な測定結果を得ることができる。
また、 第 2図、 及び第 3図の構成を複数の部材からなるものとして説明を行つ たが、 ニトロセルロース等の多孔質性担体からなる反応層 4に細胞成分収縮剤や 漂白試薬、 標識試薬を溶解可能なように保持した、 収縮剤保持領域 7と漂白試薬 保持領域 8と、 標識試薬保持領域 3と、 特異的タンパク質が固定化された特異的 タンパク質固定化部 5とを同一の担体上に形成した構成をとつてもかまわない。
(実施の形態 3 )
以下、 本発明の実施の形態 3について、 第 4図、 及び第 5図を参照して説明す る。
第 4図は本発明の実施の形態 3によるパイォセンサの構成を示す斜視図であり 、 第 5図は、 本発明の実施の形態 3による別のバイオセンサの構成を示す斜視図 である。
第 4図において、 9は細胞収縮剤と漂白試薬の混合試薬が溶解可能なように保 持された混合試薬保持部位である。 なお、 その他の構成について第 1図と同様の 部分については、 同一の符号を付して説明を省略する。 以上、 標識物保持部位 3 、 反応層 4、 特異的タンパク質固定化部 5、 吸水領域 6、 混合試薬保持部位 9の 各部位は、 反応層担体支持体 1の上部に形成されている。
第 5図において、 1 1は試料添加領域 2上に設けられ、 毛細管現象により被検 査溶液が流入可能なように空間領域を形成した試料流入領域である。 なお、 その 他の構成について第 1図と同様の部分については、 同一の符号を付して説明を省 略する。 以上、 試料添加領域 2、 標識物保持部位 3、 特異的タンパク質固定化部 3、 吸水領域 6の各部位は、 反応層担体支持体 1の上部に形成されている。 また 、 混合試薬保持部位 9は、 試料添加領域 2の上部に形成されている。
このように構成されたバイオセンサについてその動作を第 4図、 及び第 5図を 用いて説明する。
まず、 被検査溶液が添加、 あるいは吸引されると、 混合試薬保持部位 9におい て、 混合試薬の溶出とともに細胞成分を収縮し、 有色成分を退色させながら、 液 体試料は標識物保持部位 3の領域に達する。 次に、 標識物保持部位 3の領域に保 持された標識試薬が、 液体試料の浸透により溶解され、 反応層 4の領域に浸透す る。 反応層 4の領域上には、 特異的タンパク質が固定化された特異的タンパク質 固定化部 5力 Sあり、 標識物保持部位 3の領域から溶け出した標識試薬と被検査溶 液中の分析対象物と、 特異的タンパク質との間で反応が行われる。 このとき、 被 検査溶液中に分析対象物が存在すれば、 特異的タンパク質固定化部 5の領域に何 らかの呈色反応が見られる。 最終的に、 被検查溶液は吸水領域 6に吸収され反応 は終了する。
このように、 本実施の形態 3によるバイオセンサによれば、 反応層担体支持体 上に細胞成分収縮剤と漂白試薬の混合試薬である混合試薬保持部位が反応層 4上 に保持されているので、 被検查溶液中の細胞成分は、 細胞収縮剤の溶出とともに 収縮し、 収縮された細胞成分は、 ュトロセルロースのような孔径の小さな多孔質 担体上でも目詰まりすることなく浸透していくことができ、 さらに、 全血検体の ような細胞成分を含む被検査溶液を、 予め何らかの処理を施すことなく使用する ことができる。 また、 混合試薬には、 漂白作用を有する漂白試薬も混合されてい るため、 被検査溶液中の血液成分色素のような色素成分は、 漂白試薬の溶出とと もに退色していく。 それによつて、 反応層担体上を浸透していく血色素の色合い を低く抑えることが可能となり、 液体試料展開後の呈色反応を目視にて容易に確 認することができるばかりでなく、 測定機器を用いた計測においても、 血色素に よるバックグラウンドの影響を限りなく低く抑えることが可能となる。
また、 毛細管現象により被検査溶液が流入可能なように空間領域が形成された 空間形成部を備えたので、 その内部に混合試薬が保持されているため、 被検査溶 液の吸引とともに混合試薬が溶解され、 細胞成分の収縮と色素成分の退色が行わ れる。 それによつて、 エトロセルロースのような孔径の小さな多孔質担体上でも 目詰まりすることなく浸透していくことができ、 全血検体のような細胞成分を含 む被検査溶液を予め何らかの処理を施すことなく使用することができるばかりで なく、 反応層担体上を浸透していく血色素の色合いを低く抑えることが可能とな り、 液体試料展開後の呈色反応を肉眼にて容易に確認することができる。 また、 測定機器を用いた計測においても、 血色素によるバックグラウンドの影響を限り なく低く抑えることが可能となる。 なお、 本実施の形態 3において、 第 4図では、 直接、 混合試薬保持部位 9に液 体試料を添加する構造をとつたが、 混合試薬保持部位よりも被検査溶液の浸透方 向上流側に試料添加領域 2を設けた構造をとつてもよい。 また、 第 5図では、 混 合試薬が試料添加領域 2上の空間內に保持された構造をとったが、 細胞収縮剤あ るいは標識試薬のいずれか一方を反応層上に備え、 残る一方を空間内に保持した 構造をとっても何ら問題はない。
また、 第 4図、 及び第 5図の構成は、 標識試薬保持部位 3や吸水領域 6が異な る複数の部材からなる構成、 あるいは反応層 4上に標識試薬保持部位 3が保持さ れ、 吸水領域を持たない単層の部材を支持体上に形成した構成のいずれをとつて もかまわない。
(実施の形態 4 )
以下、 本発明の実施の形態 4について、 第 6図〜第 1 4図を参照して説明する 第 6図は、 本発明の実施の形態 4によるバイオセンサの構成を示す斜視図であ る。
第 6図において、 1 0は反応層 4上の結果を確認するための結果確認窓である 。 なお、 その他の構成について第 1図と同様の部分については、 同一の符号を付 して説明を省略する。 以上、 吸水領域 6、 反応層 4、 標識物保持部位 3、 漂白試 薬保持部位 8の順に各部位は、 積層された形状で試験片が形成されている。 また、 第 7図は、 第 6図に示す試験片を漂白試薬保持部位 8から見た斜視図で あり、 第 8図は、 第 6図に示す試験片を吸水領域 6から見た斜視図である。 また 、 第 9図は、 第 6図に示す漂白試薬保持部位 8上に吸収性の大きい不織布ゃガラ ス繊維濾紙などで構成された被検査溶液を添加あるいは塗布するための試料添加 領域 2を積層した試験片を試料添加部側から見た斜視図であり、 第 1 0図は、 第 9図を吸水領域 6側から見た斜視図である。
第 1 1図は、 第 6図に示す漂白試薬保持部位 8上に、 不織布やガラス繊維濾紙 などに溶解可能なように細胞収縮剤が保持された細胞収縮剤保持部位 Ίを積層し た試験片を細胞収縮剤保持部位 7側から見た斜視図であり、 第 1 2図は、 第 1 1 図を吸水領域 6側から見た斜視図である。 第 1 3図は、 第 6図に示す漂白試薬保持部位 8を、 細胞収縮剤と漂白試薬の混 合試薬に変更した混合試薬保持部位 9.を積層した試験片を混合試薬保持部位 9側 から見た斜視図であり、 第 1 4図は、 第 1 3図を吸水領域 6側から見た斜視図で ある。
このように構成されたバイオセンサについて、 その動作を第 6図〜第 1 4図を 用いて説明する。 ,
まず、 被検査溶液が試料添加部 2に添加されると、 収縮剤保持部位 7の領域に 達する。 被検査溶液は、 収縮剤の溶出とともに細胞成分を収縮しながら、 漂白試 薬保持部位 8の領域に達する。 漂白試薬保持部位 8の領域に保持された漂白試薬 は被検査溶液の浸透により溶解され、 血液色素のような色素成分を退色させなが ら、 標識物保持部位 3の領域に達する。 標識物保持部位 3の領域に保持された標 識試薬は、 被検査溶液の浸透により溶解され、 反応層 4の領域に浸透する。 反応 層 4の領域上には、 特異的タンパク質が固定ィヒされた特異的タンパク質固定化部 5力 Sあり、 標識物保持部位 3の領域から溶出した標識試薬と被検査溶液中の分析 対象物と、 特異的タンパク質との間で反応が行われる。 このとき、 被検查溶液中 に分析対象物が存在すれば、 特異的タンパク質固定化部 5の領域に何らかの呈色 反応が見られる。 最終的に、 被検査溶液は吸水領域 6に吸収され反応は終了する 。 そして、 測定の結果は、 結果確認窓 1 0から目視によって確認する。
このように、 本実施の形態 4によるバイオセンサによれば、 試験片上に細胞成 分収縮剤が保持された領域が構成されているので、 細胞成分による目詰まりを生 じることがなく、 被検査溶液中の液体成分が素早く反応層 4に浸透することがで き、 検体のような細胞成分を含む被検査溶液を添加する場合でも、 予め前処理を する必要がなく、 直接添加して測定することができる。 また、 試験片上に漂白試 薬保持部位を構成したので、 漂白試薬の溶出とともに被検査溶液中の色素成分が 退色され、 判定領域以外の反応層上の色合いを抑えることができ、 血色素の影響 を受けない、 より簡便かつ迅速で、 高性能な定¾£あるいは定量測定を行うことが できる。
以上、 本実施の形態 1〜4におけるバイオセンサによれば、 ニトロセルロース ゃ不織布あるいはガラス繊維濾紙のような、 任意の多孔質性担体で構成されたク 口マトグラフィー材料からなる試験片を用いたので、 例えば、 抗原抗体反応のよ うな任意の測定原理を用いて、 ある特定物質を分析検出し、 定性または定量測定 を行うことができる。
なお、 本実施の形態 1〜4では、 標識物を用いた抗原抗体反応を例として説明 を行ったが、 酵素のように反応の前後において何らかの変化が生じる標識物であ れば何を用いてもよい。
また、 本実施の形態 1〜4におけるバイオセンサによれば、 試験片に添加する 被検査溶液を全血としたので、 血液検体を予め前処理することなく、 検体として 直接点着して測定することができるため、 血液中の分析対象物を測定する場合に 、 従来用いていた大型機器を必要とすることなく、 より簡便かつ迅速に測定でき
、 高感度で高性能な測定結果を得ることができる。
また、 本実施の形態 1 ~ 4におけるバイオセンサによれば、 標識試薬は、 金属 ゾル、 非金属ゾ ^レ、 染料ゾル、 着色粒子、 色素、 酵素、 タンパク質などが考えら れ、 これらの標識物の何を用レ、ても何ら問題はなレ、。
このような構成により、 予め血液検体のような細胞成分を含む被検査溶液を測定 する場合でも、 前処理をする必要がない、 また、 色素成分による影響を受けない ので、 より簡便かつ迅速で、 高感度 ·高性能な測定を行うことができる。
また、 本実施の形態 1〜4におけるバイオセンサによれば、 ワンステップの免 疫クロマトグラフィー試験片であってもよく、 このような構成により、 全血など の細胞成分を含む被検査溶液を予め前処理する必要がなく、 免疫反応を利用する ことで、 測定対象物に対する抗体あるいは抗原を入手することで広い分野におけ る測定対象物を測定することができ、 全血等の細胞成分を含む被検査溶液を用い た場合においても、 簡易迅速な測定が可能となる。 なお、 ここで示すワンステツ プとは、 その測定操作において、 全血など細胞成分を含む被検査溶液の前処理を 必要とせず、 試験片に被検査溶液を点着するのみで、 被検査溶液の点着の前後に 試験片上に被検査溶液とは異なる展開溶液を用いたり、 B /F分離を目的とした クロマト担体の洗浄操作を行う等を必要としない操作を示し、 免疫クロマトグラ フィー試験片とは、 クロマト展開する担体上で、 抗原抗体反応を利用して被検査 溶液中の被検物質の検出を行うセンサを示す。 また、 本実施の形態 1 4におけるバイオセンサによれば、 乾式分析要素の免 疫クロマ.トグラフィー試験片であつでも—よく、 このような構成により、 バイオセ ンサ全体が乾燥担体であることから、 '持ち運びが容易であるばかりでなく、 保存 環境や保存状態を厳密にする必要性がなく、 取り扱いが容易で保存条件を選ばな い長期保存の可能なバイオセンサを提供することが可能となる。 なお、 ここで示 す乾式分析要素とは、 バイオセンサを構成する全ての部材及び担持された試薬が 乾燥状態であるものを示す。
(実施例)
以下の実施例により、 本発明を実施する方法をさらに詳細に説明する。 なお、 本発明は、 以下の実施例になんら制約されるものではない。
実施例 1.
(横型クロマトセンサによる全血中 hCGの定量)
a) クロマトグラフィー試験片の調製
まず、 リン酸緩衝溶液にて希釈して濃度調整をした抗 h CG— ]3抗体溶液を準 備した。 この抗体溶液を溶液吐出装置を用いて、 ニトロセルロース膜上に塗布し た。 これにより、 ニトロセルロース膜上に検出用の抗体固定ィ匕ラインが得られた 。 このニトロセルロース膜を乾燥後、 1%スキムミルクを含有する T r i s— H C 1緩衝溶液中に浸漬して 30分間緩やかに振った。 30分後、 T r i s— HC 1緩衝溶液槽に膜を移動し、 10分間緩やかに振った後に、 別の Tr i s -HC 1緩衝溶液槽にて更に 10分間緩やかに振り、 膜の洗浄を行なった。 洗浄を 2度 行った後に、 膜を液槽から取り出して、 室温で乾燥させた。
金コロイドの調整は、 0. 01 %塩化金酸の還流中の 100 °C溶液に、 1 %ク ェン酸溶液を加えることによって行った。 還流を 30分間続けた後に、 室温放置 にて冷却した。 0, 2 Mの炭酸カリウム溶液によって、 pH9に調製した金コロ ィド溶液に、 抗 h C G _ α抗体を加えて数分間攪拌した後に、 ρ Η 9の 10 % Β SA (牛血清ァ /レブミン) 溶液を最終 1%になる量だけ加えて攪拌することで、 抗体一金コロイド複合体 (標識抗体) を調製した。 標識抗体溶液を 4°C、 200 00Gで 50分間遠心分離することによって、 標識抗体を単離して、 それを洗浄 緩衝液 (1%B SA * リン酸緩衝液) 中に懸濁した後に、 遠心分離を行って、 標 - ' . 識抗体を洗浄単離..した。 こ'.の標識抗体を洗浄緩衝液で懸濁して、 0. 8 // mのフ - - ィルタにて濾過,した後に 当初の'金コ口ィド溶液量の 1 0分の 1に調製して、 4 °Cで貯蔵した。
標識抗体溶液を溶液吐出装置にセットして、 抗 h CG— ]3抗体固定化乾燥膜上 の抗体固定化位置から離れた位置に塗布した後に、 膜を乾燥させた。 これによつ て、 固定ィヒ膜上に標識抗体保持部位が得られた。
0. 1 5Mに調製された塩化カリウムと 0. 05%に調整された過炭酸ナトリ ゥムとの混合水溶液を、 不織布に対して単位面積あたり 0. 1 m 1点着した後に 、 液体窒素にて直ちに凍結し、 凍結乾燥を行った。 これによつて、 塩化カリウム と過炭酸ナトリウムが含浸された混合試薬保持部材が得られた。 また、 0. 05 %の過炭酸ナトリゥムを含まない細胞収縮剤である塩化力リゥムのみの保持部材 も同様に作製した。
こうして調製された標識抗体保持部位を含む抗体固定化膜を、 反応層担体支持 体上に貼り付け、 混合試薬保持部材あるいは細胞収縮剤保持部材と、 ガラス繊維 ろ紙を吸水領域として付け加えてから 0. 5 cm幅の細片に切断して、 試験片を 作製した。
b) 試料の調製
抗凝固剤としてへパリンを加えた人の血液を、 へマトクリット値 45%になる ように調製した。 この血液に既知濃度の h CG溶液を加えることにより、 さまざ まな既知濃度の h C G溶液を調製した。
c) 試験片上の呈色度合の測定
試験片上の試料添加部に h C Gを含む血液を 200 / 1以上添加して、 吸水領 域方向へと展開処理して、 抗原抗体反応をさせて抗体固定化部における呈色反応 を行った。 この試験片への試料添加から 5分後の呈色状況を反射型分光光度計 ( CS 9 300 ;島津製作所製) を用いて計測して、 呈色度を演算処理した。
0、 1 00、 1 000、 10000UZ 1の h CGを含有する血液 (へマトク リット値 45%) を試験片に添加して展開処理を行った。 各 h CG濃度の血液に 対する試験片上の抗体固定化部の呈色状況を反射型分光光度計で測定した。 63 5 nmの波長における吸光度を計測して、 予め作成しておいた hCG濃度と吸光 度との関係を示 tf検量線に代入した。 その結果を第 15図に示す。
第 15 は漂白作用を有する試薬を試験片に有した場合と、 無い場合での、 呈 色度合を測定.した場合の性能を示す'図であり、 第 15 (a) 図は、 漂白試薬であ る過炭酸ナトリウムを含まないバイオセンサを用いた場合であり、 第 15 (b) 図は、 漂白試薬保持部位を設けたバイオセンサを用いた場合の定量性能を示す図 である。 横軸は、 試験片に添加した試料の hCG濃度を表す。 縦軸は、 試験片上 の呈色領域における標識物からの信号を検量線に代入して求めた試料中 hCG濃 度の換算値を表す。
本来、 例えば 1000UZ1の h CGを含有する血液の吸光度を計測し、 その 吸光度を検量線に代入すると、 h C G濃度は 1000 U/ 1となるはずであるが 、 実際には、 少しずれる。 そのずれの大きさにより、 その測定の正確さを知るこ とができる。
以下、 全血を試料としたクロマトグラフィー定量測定において、 漂白試薬を用 いなかった場合と、 漂白試薬保持部位を試験片上に設けた場合について説明する o
第 15図は、 免疫ク口マトグラフィ一試験片に全血試料を添カ卩し、 5分後の呈 色度合の測定値をもとに、 分析対象物の濃度を換算した結果を表している。 この 際に使用した標識試薬は、 第 1 5 (a) 図、 及び第 15 (b) 図共に同じ抗体一 金コロイド複合体を使用している。 まず、 試験片に漂白試薬を含む場合 (第 1 5 (b) 図) は、 CV値 (変動係数) 力 0〜15%であるのに対して、 漂白試薬を 含まない場合 (第 15 (a) 図) は、 血球色素の影響を受け、 CV値が 20〜6 5%と、 大きなばらつきを示し、 定量性能が悪いことがわかる。
• 以上の結果から、 漂白試薬をバイオセンサに組み込むことにより、 血液由来の 色素の影響を抑え、 定量性能の向上が可能なことがわかる。
本実施例では、 過炭酸ナトリゥムを漂白試薬として、 塩化力リゥムを細胞収縮 剤として用いた場合の結果を説明したが、 それ以外の漂白効果や細胞収縮効果を もつものを用いても何ら問題はない。
また、 本実施例におけるクロマトグラフィー測定装置として、 ニトロセルロー スゃガラス繊維濾紙のような、 任意の多孔質性担体で構成されたクロマトグラフ ,イ 材料からなる試験片が用 ヽられている。 このような材料からなる試験片は、 例えば、 抗原抗体反応のよ:うな任意の測定原理を用いて、 ある特定物質を分析検 出し、 定性または定量する機能を持っている。 また、 標識物を用いた抗原抗体反 応を例として説明を行ったが、 酵素のように反応の前後において何らかの変化が 生じるものであれば何を用いても良い。 産業上の利用可能性
以上のように本発明に係るバイオセンサは、 特別な機器を必要とせず、 また、 予め被検査溶液を前処理することなく添加するだけで、 血液色素のような被検査 溶液由来の色素成分の影響を低減させる'ことで分析結果を目視にて確認すること ができ、 特に、 本発明のバイオセンサは、 血液成分を代表とする有色成分を含む 液体試料の分析に適している。

Claims

請求の範囲
1 . 被検査溶液を展開する展開層を備え、 前記展開層の一部に、 被検査溶液の 展開により、 溶解可能なように標識試薬が保持された標識試薬部分と、 前記展開 層の一部に、 被検査溶液中の分析対象物と特異的に反応する試薬が固定化された 試薬固定化部分とを少なくとも備えたバイオセンサにおいて、
前記展開層に被検査溶液を添加する試料添加領域、 もしくは前記試料添加領域 に対して被検査溶液の浸透方向下流側の少なくとも一部に漂白作用を有する試薬 を溶解可能な乾燥状態で担持した漂白試薬領域を設けたことを特徴とするバイオ センサ。
2 . 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
前記展開層がニトロセルロースからなることを特徴とするバイオセンサ。
3 . 請求の範囲第 1項記載のバイセンサにおいて、
前記展開層上に漂白作用を有する試薬を、 溶解可能なように直接担持したこと を特徴とするバイオセンサ。
4. 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
前記展開層上には、 被検査溶液を毛細管現象により流入する試料流入領域を配 設し、 前記試料流入領域中に前記漂白試薬領域を保持したことを特徴とするバイ ォセンサ。
5 . 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
添加する被検査溶液が全血であることを特徴とするバイォセンサ。
6 . 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記漂白作用を有する試薬が過炭酸ナトリゥムであることを特徴とするバイオ センサ。 '
7 . 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記漂白作用を有する試薬が過酸化水素であることを特徴とするバイォセンサ
8 . 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記漂白作用を有する試薬が次亜塩素酸ナトリゥムであることを特徴とするバ ィォセンサ。
9 . 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記バイオセンサが、 ワンステップの.免疫クロマトグラフィー試験片であるこ とを特徴とするバイオセンサ。
1 0 . 請求の範囲第 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記バイォセンサが、 乾式分析要素であることを特徴とするバイォセンサ。
1 1 . 被検査溶液を展開する展開層を備え、 前記展開層の一部に、 被検査溶液 の展開により、 溶解可能なように標識試薬が保持された標識試薬部分と、 前記展 開層の一部に、 被検査溶液中の分析対象物と特異的に反応する試薬が固定化され た試薬固定化部分とを少なくとも備えたバイオセンサにおいて、
前記展開層に被検査溶液の浸透方向に対して、 被検査溶液を添加する試料添加 領域よりも被検査溶液の浸透方向下流側の少なくとも一部に、 細胞成分収縮剤と 漂白作用を有する試薬をそれぞれ溶解可能なように担持した領域を設けたことを 特徴とするバイオセンサ。
1 2 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
前記展開層がニトロセルロースからなることを特徴とするバイオセンサ。
1 3 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
前記展開層上に漂白作用を有する試薬を、 溶解可能なように直接担持したこと を特徴とするバイオセンサ。
1 4 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
前記展開層上には、 被検査溶液を毛細管現象により流入する試料流入領域を配 設し、 前記試料流入領域中に前記漂白試薬領域を保持したことを特徴とするバイ ォセンサ。
1 5 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
前記展開層に、 細胞収縮剤と漂白作用を有する試薬を混合した試薬を担持した ことを特徴とするバイォセンサ。
1 6 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
前記展開層上には、 被検査溶液の接触により、 毛細管現象による被検査溶液が 流入される空間が配設されており、 混合された細胞収縮剤と漂白作用を有する試 薬が前記空間中に被検査溶液流入:により'溶解可能な乾燥状態で保持したことを特 徴とするバイオセンサ。
1 7 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
添加する被検査溶液が全血であることを特徴とするバイオセンサ。
1 8 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記漂白作用を有する試薬が過炭酸ナトリゥムであることを特徴とするバイオ センサ。
1 9 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記漂白作用を有する試薬が過酸化水素であることを特徴とするバイオセンサ 。
2 0 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記漂白作用を有する試薬が次亜塩素酸ナトリゥムであることを特徴とするバ ィォセンサ。
2 1 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記細胞収縮剤が無機塩であることを特徴とするバイオセンサ。
2 2 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記細胞収縮剤がァミノ酸であることを特徴とするバイォセンサ。
2 3 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記細胞収縮剤が糖類であることを特徴とするバイオセンサ。
2 4 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記バイオセンサが、 ワンステップの免疫ク口マトグラフィー試験片であるこ とを特 ί敷とするバイオセンサ。
2 5 . 請求の範囲第 1 1項記載のバイオセンサにおいて、
上記バイォセンサが、 乾式分析要素であることを特徴とするバイオセンサ。
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