WO2004092725A1

WO2004092725A1 - 試薬の拡散距離が短縮された分析用具およびその製造方法

Info

Publication number: WO2004092725A1
Application number: PCT/JP2004/005434
Authority: WO
Inventors: Kenji Nagakawa; Masaaki Teramoto; Yoshiyuki Kawase; Mitsuhiro Hoshijima
Original assignee: Arkray Inc.
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2004-10-28
Also published as: EP1615031A4; EP1615031A1; US20070053790A1

Abstract

　本発明は、試料中の特定成分と試薬を反応させるための反応空間(4)と、反応空間(4)に配置され、かつ反応空間(4)に試料が供給されたときに溶解する試薬部(51, 52)と、を備えた分析用具(X1)に関する。試薬部(51, 52)は、反応空間(4)を規定する規定面において、互いに対面する第１部分(51)および第２部分(52)を有するものとした。

Description

明細書試薬の拡散距離が短縮された分析用具およびその製造方法技術分野

本発明は、試料中の特定成分を分析する際に使用される分析用具およびその製造方法に関する。背景技術

比色によリ血糖値を測定する際に利用される分析用具としては、たとえば図 20 に示したグルコースセンサ 9がある。このグルコースセンサ 9は、第 1および第 2板材 91 , 92を、一対のスぺーサ 93を介して接合した形態を有している。このダルコ一スセンサ 9は、上述の各要素 91〜93によリ規定されたキヤビラリ 94を有している。キヤビラリ 94の内部には、試薬部 95が設けられている。この試薬部 95は、血液が供給されたときに溶解するものであり、発色剤、酸化還元酵素および電子伝達物質などの反応成分を含むものとして構成される。

このようなグルコースセンサ 9では、開口 96を介して血液を導入した場合、キャビラリ 94の内部において生じる毛細管力によリ、キヤピラリ 94に導入された血液が開口 97に向けて移動する。このとき、キヤビラリ 94の内部には、試薬部 95の溶解によって、グルコースおよび反応成分を含む液相反応系が構築される。

液相反応系においては、試薬部 95に含まれる反応成分やグルコースが拡散して反応が生じ、グルコースから取り出された電子が、たとえば電子伝達物質を介して発色剤に供給される。発色剤は、電子が供給されることにより発色し、この発色により液相反応系が着色される。着色の程度は、光学的手法にょリ検知され、この検知結果に基づいて血糖値を演算することができる。

上述のように、発色剤を発色させるためには、少なくともグルコースから電子を取り出す反応と、取り出した電子を発色剤に供給する反応が必要となる。一方、液相反応系において効率よく発色剤を発色させ、測定時間を短くするためには、液相反応系において、試薬部 95に含まれる反応成分を均一に分散させる必要がある。しかしながら、試薬部 95が試料の供給により溶解するものとして構成されている場合には、局所的 (試薬部 95が設けられていた部分）に反応成分の濃度が高い状態を経た後、反応成分が経時的に拡散することによって反応成分の濃度が徐々に均一化されていく。そのため、グルコースセンサ 9を用いた濃度測定では、測定時間が反応成分の拡散性に依存する傾向にある。また、グルコースは、血液をキヤビラリ 94に導入した初期段階では液相反応系において略均一濃度で存在する力反応の進行にともなってグルコースが消費され、未反応のグルコースの濃度は、反応成分の濃度が高い部分において低くなる。そのため、反応成分ばかりでなく、グルコース濃度の濃度分布ひいてはグルコースの拡散性も測定時間に影響を与えることとなる。

グルコースセンサ 9では、試薬部 95が第 2透明板材 92にのみ形成されておリ、通常、第 1透明板材 91と第 2透明板材 92との距離 Hが 200 jw m以上に設定されている。そのため、液相反応系において試薬部 95に含まれる反応成分の濃度を均一化させるためには、目的成分の拡散距離が比較的に大きい。もちろん、グルコースの拡散距離も大きくなる。その結果、グルコースセンサ 9では目的とする反応状態 (液相反応系の着色）を得るための時間が比較的に長く、測定時間が長くなるといった問題がある。この場合に、測定時間を短く設定すれば、グルコース濃度の高い血液の濃度測定を行う場合には正確な濃度測定を行うのに十分な発色が得られずに高濃度領域での測定精度が低下する。その一方で、測定時間を短く確保しつつ、測定精度を十分に確保しょうとすれば、測定レンジが狭くなる。

また、電子伝達物質として methoxy- PMSのような不安定な試薬 (反応性の高い試薬）を試薬部 95に含ませた場合には、グルコースセンサ 9の保存時において、そのような不安定な試薬が他の試薬と反応し、測定誤差を生じるといった不具合が生じ得る。このため、単一の試薬部に複数種類の試薬を混在させる場合には、それらの試薬の組み合わせによっては保存安定性が悪く、測定精度が悪化してしまう。発明の開示

本発明は、分析時間を短くでき、また高濃度領域においても精度よく分析でき、しかも保存安定性に優れる分析用具を提供することを目的としている。本発明の第 1の側面により提供される分析用具は、試料に含まれる特定成分と試薬を反応させるための反応空間と、上記反応空間に配置され、かつ上記反応空間に試料が供給されたときに溶解する試薬部と、を備えた分析用具であって、上記試薬部は、上記反応空間を規定する規定面において、互いに対面する第 1および第 2部分を有している。

第 1および第 2部分は、互いに分断されたものとして形成するのが好ましい。ただし、第 1および第 2部分は、連続したものとして形成してもよい。

第 1部分の組成と第 2部分の組成とは、互いに組成の異なったものとするのが好ましい。そうすれば、保存時などに反応しやすい試薬どうしを第 1および第 2 部分に振り分け、それらが混在しないようにすることができる。これにより、保存時における試薬相互の反応を抑制し、保存安定性を高めることができるようになる。ただし、保存時における反応性の乏しい試薬相互については、第 1および第 2部分のうちの同一の部分に混在させてもよい。

本発明の分析用具は、たとえば試薬部に発色試薬を含ませることにより、比色により試料の分析を行えるように構成される。もちろん、本発明は電極法にょ試料の分析を行えるように構成された分析用具についても適用でき、その場合には、試薬部は発色試薬を含んだものとして構成する必要はない。

規定面は、たとえば第 1部分が設けられた第 1領域と、第 2部分が設けられ、かつ第 1領域の法線方向において第 1領域に対面する第 2領域と、を含んでいる。この場合、第 1領域と第 2領域との対面距離は、 300 m以下に設定するのが好ましい。

対面距離は、 200 μ m以下とするのが好ましく、さらに好ましくは 150 i m以下とされる。対面距離は、たとえば 30 u m以上とされる。これは、対面距離が不当に小さい場合には、試料が血球を含んだ血液のように、試料が固体成分を含むような場合、あるいは試料の粘度が大きい場合に、流路における試料の移動をスムーズに行うことができないためである。

本発明の分析用具は、たとえば第 1領域を有する第 1板材と、第 2領域を有し、かつ第 1板材とともに反応空間を規定する第 2板材とを備えたものとして構成される。本発明の分析用具は、第 1板材と第 2板材とを接合し、かつこれらの板材とともに反応空間を規定するスぺーサを備えたものとして構成することもできる。この場合に、対面距離は、スぺーサによって規定することができる。

反応空間は、たとえばこの反応空間において生じる毛細管力により試料を移動させるように構成される。ただし、ポンプの動力を利用して試料を移動させるように構成してもよく、また本発明の分析用具は、反応空間において必ずしも移動させるように構成する必要もない。

本発明の第 2の側面においては、第 1基板に 1以上の第 1試薬部を形成する第 1試薬部形成工程と、第 2基板に 1以上の第 2試薬部を形成する第 2試薬部形成工程と、上記第 1および第 2試薬部が互いに対面するようにして上記第 1および第 2基板を互いに接合して中間体を形成する中間体形成工程と、を含む、分析用具の製造方法が提供される。

ここで、「第 1基板」および「第 2基板」には、本発明の第 1の側面に係る分析用具における第 1および第 2板材に相当するものの他、これらの板材となるベき複数の領域が設定されたものも含まれる。

好ましくは第 1試薬部形成工程においては、第 1基板に対して複数の第 1試薬部が形成される一方、第 2試薬部形成工程においては、第 2基板に対して複数の第 2試薬部が形成される。この場合、本発明の製造方法は、第 1および第 2試薬部が少なくとも 1つずつ含まれるように、中間体を切断する切断ェ 11をさらに含むものとするのが好ましい。

第 1および第 2試薬部は、たとえば互いに組成が異なるものとして形成される。そうすれば、反応性の高い試薬と、この試薬と反応しゃすい試薬とを分離した分析用具を提供することができるようになる。ただし、第 1および第 2試薬部は、同一または略同一の組成に形成してもよい。

本発明の製造方法においては、中間体形成工程の前において行われ、かつ第 1 および第 2基板のうちの少なくとも一方における、第 1または第 2試薬部が形成される面に、スぺーサを保持させる工程をさらに含んでいるのが好ましい。この工程は、第 1および第 2基板に第 1および第 2試薬部を形成する前に行うのが好ましい。そうすれば、スぺーサによって試薬部を形成する領域を規定することができ、また、試薬部が形成された部分にスぺーザが保持されるといった不具合を抑制することができる。ただし、先の工程は、第 1および第 2試薬部を形成した後に行ってもよい。

スぺーザとしては、たとえば両面に接着性を有する両面テープが使用される。そうすれば、スぺーサゃ第 1または第 2基板に対して接着剤を塗布する必要がな <なるため、分析用具の製造効率がよくなる。

本発明の第 3の側面においては、試料に含まれる特定成分と試薬を反応させるための反応空間を備え、かつ比色によリ上記特定成分を分析する際に利用される比色分析用具であって、上記反応空間を規定する規定面は、試薬を保持させるための試薬保持領域と、上記試薬保持領域の法線方向において上記試薬保持領域に対面して存在し、かつ試薬が保持されない対面領域と、が設定されており、上記試薬保持領域と上記対面領域との対面距離が 150 β m以下に設定されている、分析用具が提供される。

好ましくは、対面距離は、 100 i m以下とされ、さらに好ましくは 75 m以下とされる。ただし、対面距離はたとえば 30jw m以上とされる。これは、対面距離が不当に小さい場合には試料が血球を含んだ血液のように、試料が固体成分を含むような場合、あるいは試料の粘度が大きい場合に、流路における試料の移動をスムーズに行うことができないためである。

反応空間はたとえば試料を移動させることができるように構成されている。試料の移動は、この反応空間において毛細管力を生じさせ、その毛細管力を利用して行うことができる。もちろん、ポンプの動力を利用して、反応空間の試料を移動させるように構成することもできる。

本発明の分析用具は、たとえば試薬保持領域を有する第 1板材と、対面領域を有し、かつ第 1板材とともに反応空間を規定する第 2板材と、を備えたものとして構成される。本発明の分析用具は、第 1板材と第 2板材とを接合し、かっこれらの板材とともに反応空間を規定するスぺーサを備えたものとして構成することもできる。この場合に、対面距離は、スぺーサによって規定することができる。本発明は、たとえば試料として血液を使用する分析用具に適用することができる。もちろん、本発明は、試料として血液以外のもの、たとえば尿を使用する分析用具に対しても適用することができる。本発明では、「対面」という用語は、特段の限定がない限りは、平面どうしの状態ばかりでなく、平面と曲面との状態および曲面どうしの状態も含むものとして使用している。また、「対面距離」とは、試薬が試薬保持領域からその法線方向に拡散したときに、対面領域に到達するのに必要な距離の最大値を意味している。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係るグルコースセンサを示す全体斜視図である。

図 2は、図 1の Π— Π線に沿う断面図である。

図 3は、図 1の m— in線に沿う断面図である。

図 4 Aおよび図 4 Bは、キヤビラリにおける血液の進行状態を説明するための図 3に相当する断面図である。

図 5は、図 1〜図 3に示したグルコースセンサの製造方法において使用する基板の全体斜視図である。

図 6は、図 5に示した基板に両面テープを貼着した状態を示す全体斜視図である。

図 7は、図 6に示した状態の基板に対して複数の試薬部を形成した第 1次中間体を示す全体斜視図である。

図 8は、 2つの第 1次中間体どうしを接合する工程を示す全体斜視図である。図 9 A〜図 9 Dは、本発明に係るグルコースセンサの他の例を示す断面図である。

図 10 Aは本発明に係るグルコースセンサのさらに他の例を示す一部を破断して示した斜視図であり、図 10 Bはその断面図である。

図 11は、本発明の第 2の実施の形態に係るグルコースセンサを示す全体斜視図である。

図 12は、図 11の Χ Π— Χ Π線に沿う断面図である。

図 13は、図 11の x m— χ π線に沿う断面図である。

図 14Aおよび図 14Bは、キヤビラリにおける血液の進行状態を説明するための図 13に相当する断面図である。

図 15 Aは本発明に係るグルコースセンサの他の例を示す一部を破断して示した斜視図であり、図 15 Bはその断面図である。

図 16Aは本発明に係るグルコースセンサのさらに他の例を示す一部を破断して示した斜視図であり、図 16 Bはその断面図である。

図 17 Aは本発明に係るグルコースセンサのさらに他の例を示す一部を破断して示した斜視図であり、図 17 Bはその断面図である。

図 18A〜図 18 Cは、実施例 1における吸光度の経時変化の測定結果を示すダラフである。

図 19A〜図 19 Cは、実施例 2における吸光度の経時変化の測定結果を示すダラフである。

図 20は、従来のグルコースセンサを説明するための全体斜視図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の好ましい実施の形態について、第 1および第 2の実施の形態として、図面を参照しつつ具体的に説明する。

まず、本発明の第 1の実施の形態を説明する。

図 1ないし図 3に示したグルコースセンサ X 1は、使い捨てとして構成されたものであり、比色によリグルコース濃度を測定するように構成されたものである。このグルコースセンサ X 1は、長矩形の第 1および第 2板材 1 , 2を、一対のスぺーサ 3を介して接合した形態を有している。このグルコースセンサ X 1は、各要素 1〜 3により規定されるキヤビラリ 4を有している。

第 1および第 2板材 1， 2は、たとえば PET、 PMMA、ビニロンにより透明に形成されている。これらの板材 1 , 2には、キヤビラリ 4の内部に収容された状態で第 1および第 2試薬部 51 , 52が設けられている。各試薬部 51 , 52は、血液に対して溶解しやすい固体状に形成されており、それらの試薬部 51 , 52のうちの少なくとも一方は発色剤を含んだものとして構成される。このため、キヤビラリ 4に血液を導入した場合には、キヤビラリ 4の内部には、グルコースおよび発色剤を含む液相反応系が構築される。発色剤としては、公知の種々のものを用いることができるが、電子授受により発色したときの吸収波長が、血液の吸収波長からずれたものを用いるのが好まししゝ。発色剤としては、たとぇば酊丁(3- (4, 5-0 ^61:1^ト2-1:1^ 320 1) -2，5-(^ 6^ 卜 2H - tetrazo l i um bromi de)を用いることができる。

第 1および第 2試薬部 51 , 52は、電子伝達物質あるいは酸化還元酵素を含んだものとして構成してもよい。そうすれば、グルコースと発色剤との間の電子授受をより速く行うことができるようになるため、測定時間を短くすることが可能となる。

酸化還元酵素としては、たとえばグルコースデヒドロゲナーゼ (GDH)やダルコ一スォキシダーゼ (GOD)を用いることができ、典型的には PQQGDHが使用される。電子伝達物質としては、たとえば [Ru (NH₃) ₆]C I₃、 K₃ [Fe (CN) ₆]あるいは methoxy - PMS (5 -methy I phenaz i n i um methy I su I fate) を使用することができる ₀

第 1およぴ第 2試薬部 51，52の組成は、同一であってもよいし、異なるものであつてもよい。ただし、 methoxy- PMSのような不安定な試薬（反応性の高い試薬）を用いる場合には、そのような試薬を他の試薬と分離するのが好ましく、たとえば第 1試薬部 51に不安定な試薬を含ませ、第 2試薬部 52にその他の試薬が含ませられる。

一対のスぺ一サ 3は、第 1およぴ第 2板村 1 , 2の間の距離、すなわちキヤビラリ 4の高さ寸法 Hを規定し、かつキヤビラリ 4の幅寸法 Wを規定するためのものである。グルコースセンサ X 1では、一対のスぺーサ 3が一定の間隔を隔てて配置されており、当該間隔がキヤビラリ 4の幅寸法 Wとなる。一方、各スぺーサ 3 の厚み寸法は、キヤビラリ 4の高さ寸法 Hに対応している。

キヤビラリ 4は、その内部が開口 40, 41を介して外部と連通している。開口 40 は、キヤビラリ 4の内部に血液を導入するためのものであり、開口 41は、キヤピラリ 4の内部の空気を排出するためのものである。このようなキヤビラリ 4では、キヤビラリ 4の内部において生じる毛細管力により、キヤビラリ 4の内部において血液が移動する。

キヤピラリ 4の幅寸法 Wは、たとえば 0. 05〜10國に設定され、キヤビラリ 4の高さ寸法 (対面距離） Hは、たとえば 30 01〜1國以下に設定される。好ましくは、キヤビラリ 4の高さ寸法 Hは、 300〃mに設定され、さらに好ましくは 200〃 m以下とされる。

グルコースセンサ X 1では、開口 40を介してキヤビラリ 4に血液を供給した場合には、図 4 Aおよび図 4 Bに示したように、キヤビラリ 4において生じる毛細管力によリ、血液がキヤビラリ 4の内部を進行する。血液の進行過程においては、血液によリ試薬部 51， 52が溶解させられ、キヤビラリ 4の内部に液相反応系 42が構築される。血液の進行は、血液が開口 41に到達したときに停止する。

液相反応系 42においては、グルコースから取り出された電子力発色剤に供給されて発色剤が発色し、液相反応系 42が着色される。第 1または第 2試薬部 51，52 において酸化還元酵素および電子伝達物質が含まれている場合には、酸化還元酵素が血液中のグルコースと特異的に反応してグルコースから電子が取リ出され、その電子が電子伝達物質に供給された後に発色剤に供給される。したがって、発色剤の発色の程度 (液相反応系の着色の程度）は、ダルコースから取リ出された電子の量、すなわちグルコース濃度に相関している。

液相反応系 42の着色の程度は、たとえば液相反応系 42に対して第 1板材 1を介して光を照射し、そのときに液相反応系 42を透過して第 2板材 2から出射する光を受光することによリ検知される。液相反応系 42に照射する光は、発色剤の発現色における吸収の大きな波長の光のものが採用される。最終的なグルコース濃度は、液相反応系 42に対して入射させた入射光の強度と、液相反応系 42を透過した透過光の強度と、に基づいて演算することができる。

グルコースセンサ X 1では、第 1および第 2試薬部 51 , 52が互いに対面するように、第 1および第 2板材 1 , 2に分かれて形成されている。そのため、キヤビラリ 4における高さ方向に関しては、発色剤の濃度を均一化させるために必要な発色剤の拡散距離が小さくなる。

すなわち、第 1および第 2板材 1 , 2のうちの一方にのみ試薬部が形成されている場合には、試薬部が形成されていない板材の表面にまで発色剤を拡散させなければ、発色剤の濃度を均一化することができない。これに対して、第 1および第 2板材 1 , 2に試薬部 51，52が形成されている場合には、試薬部 51 , 52が溶解し始めた段階では、各板材の表面での発色剤の濃度が高く、それらの中間の濃度が小さくなるため、発色剤の濃度を均一化するためには、第 1および第 2板材 1 , 2の中間にまで発色剤を拡散させればよい。このため、第 1および第 2板材 1， 2の双方に試薬部 51 , 52が形成されている場合には、発色剤の濃度を均一化させるのに必要な発色剤の拡散距離が、一方の板材にのみ試薬部が形成されている場合に比べて半分となる。

このことは、第 1および第 2板材 1 , 2に第 1および第 2試薬部 51 , 52が形成されている場合には、液相反応系において発色剤を均一に分散させるのに必要な時間が短く、反応時間を短くできることを意味している。

一方、グルコースに着目すれば、反応前においては液相反応系における未反応のグルコースの濃度は略均一であるが、反応がある程度進行すれば、発色剤の濃度の大きな領域に関しては未反応のグルコースの濃度が小さく、それとは逆に、発色剤の濃度の小さな領域に関しては未反応のグルコースの濃度が大きくなる。このため、測定時間を短くするためには、発色剤ばかりでなく、未反応のダルコースに関しても、液相反応系において拡散させて濃度が均一化されるのが好ましい。このとき、グルコースセンサ X 1のように、第 1およぴ第 2板村 1 , 2に第 1 および第 2試薬部 51 , 52が形成されていれば、発色剤と同様な理由により、濃度を均一化するために必要な未反応グルコースの拡散距離が短 <なる。この点からも、第 1および第 2板材 1 , 2に第 1および第 2試薬部 51， 52を形成すれば、反応時間を短くすることができるといえる。

グルコースセンサ X 1ではさらに、後述の実施例からも明らかとなるが、対面距離 Ηを 300〃 m以下とすることにより、測定時間のさらなる短縮化が可能となる。すなわち、対面距離 Hを小さくすることにより、発色剤や未反応のグルコースの濃度を均一化させるために必要な拡散距離が、高さ方向に関して小さくなる。その結果、グルコースセンサ X 1では、発色剤を発色させるために必要な反応が生じやすくなリ、目的とする反応状態 (液相反応系の着色）を得るための時間が短くなつて測定時間を短くすることが可能となる。

次に、グルコースセンサ X 1の製造方法を、図 5〜図 8を参照して説明する。図 5に示したように、グルコースセンサ X 1 (図 1〜図 3参照）を製造するに当たっては、まず透明基板 6を準備する。この透明基板 6には、互いに直交する方向に延びる複数の第 1および第 2切断ライン 61 , 62が設定されており、それらの切断ライン 61 , 62によって囲まれる領域が、グルコースセンサ形成領域 63とされている。

次いで、図 6に示したように、各第 1切断ライン 61を覆うように、一定間隔隔てて複数の両面テープ 64を貼着する。続いて、図 7に示したように、各グルコ一スセンサ形成領域 63に試薬部 65を形成し、第 1次中間体 66を作成する。各試薬部 6 5は、たとえば発色剤、酸化還元酵素および電子伝達物質を含む試薬液を塗布した後に、試薬液を送風乾燥させることにより形成される。

同様に、図 5〜図 7を参照して説明した工程を経て、第 1次中間体 66をもう 1 つ作成し、図 8に示したように、第 1。次中間体 66どうしを相互に接合する。このとき、各第 1次中間体 66の試薬部 65どうしが互いに対面するようにし、両面テ一プ 64の粘着力を利用して第 1次中間体 66どうしを接合して第 2次中間体 (図示略) を作成する。最後に、第 2次中間体を、第 1および第 2切断ライン 61 , 62に沿って切断することによリ、図 1〜図 3に示したグルコースセンサ X 1が得られる。本発明に係るグルコースセンサは、本実施の形態において説明した形態には限定されず、たとえば図 9 A〜図 9 D、図 10Aおよび図 10 Bに示したような構成とすることもできる。

図 9 Aに示したグルコースセンサ X 2は、第 1板材 1 Aに第 1試薬部 51 Aを形成する一方で、第 2板材 2 Aに断面矩形の凹部 20 Aを形成し、この凹部 20Aの内部に第 2試薬部 52Aを形成したものである。このグルコースセンサ X 2では、対面距離 Hは、凹部 20Aの底面と第 1板材 1 Aとの間の距離となる。

図 9 Bに示したグルコースセンサ X 3は、キヤビラリ 4 Bの断面形状を半円状としたものである。より具体的には、グルコースセンサ X 3は、第 2板材 2 Bに断面が半円の凹部 20 Bを形成し、この凹部 20 Bの内部に第 2試薬部 52 Bを形成したものである。このグルコースセンサ X 3では、対面距離 Hは、凹部 20 Bの最深部と第 1板材 1 Bとの間の距離となる。

図 9 Cに示したグルコースセンサ X 4は、キヤビラリ 4 Cの断面形状が円形とされたものである。より具体的には、グルコースセンサ X 4は、第 1および第 2 板材 1 C , 2 Cの双方に半円状の凹部 10 C , 20 Cを形成し、それらの凹部 10 C , 20 Cに第 1および第 2試薬部 51 C.52Cが形成したものである。

グルコースセンサ X 4は、図面上では第 1および第 2試薬部 51 C, 52Cが互いに連続したものとして形成されているが、それらの試薬部 51 C,52Cが互いに分離された構成とすることもできる。このグルコースセンサ X 4では、対面距離 Hは、キヤビラリ 4 Cにおける各板材 1 C, 2 Cの厚み方向の径となる。

図 9 Dに示したグルコースセンサ X 5は、キヤビラリ 4 Dの断面形状が長円形とされたものである。より具体的には、グルコースセンサ X 5は、スぺーサ 3 D を介して互いに接合された第 1および第 2板材 1 D, 2 Dの双方に、半円状の凹部 10D.20Dを形成し、それらの凹部 10D.20Dに第 1および第 2試薬部 51 D, 52Dを形成したものである。第 1および第 2試薬部 51 D,52Dは、スぺーサ 3Dによって互いに分離されたものとされている。このグルコースセンサ X 5では、対面距離 Hは、凹部 10D.20Dの最深部位置の間の距離となる。

図 10Aおよぴ図 10Bに示したグルコースセンサ X 6は、透明な円管 7 Eの内部に試薬部 70Eを形成したものである。グルコースセンサ X 6は、図 9 Cに示したグルコースセンサ X 6と同様に断面円形状のキヤビラリ 71 Eを備えたものであるが、キヤビラリ 71 Eが円管 7 Eによって規定されている点において、図 9Cに示したグルコースセンサ X 4とは異なっている。このグルコースセンサ X 6では、対面距離 Hは、円管 7 Eの内径となる。

次に、本発明の第 2の実施の形態について説明する。ただし、本実施の形態において参照する図面においては、第 1の実施の形態に先に説明した要素と同様なものについては同一の符号を付してある。

図 11〜図 14に示したグルコースセンサ X 7は、比色によりグルコース濃度を測定する使い捨てとして構成されたものであり、基本的な構成が先に説明したグルコースセンサ X 1 (図 1〜図 3)と同様とされている。すなわち、このグルコースセンサ X 7は、第 1および第 2板材 1 , 2を、一対のスぺーサ 3 Fを介して接合した形態を有しており、各要素 1 , 2, 3 Fにより、第 1および第 2板材 1， 2の長手方向に延びるキヤビラリ 4 Fが規定されている。

グルコースセンサ X 7においては、キヤビラリ 4 Fの高さ寸法 H' および試薬部 51 Fの配置が先に説明したグルコースセンサ X 1 (図 1〜図 3)と異なったものとされている。

キヤビラリの高さ寸法 (対面距離） H ' は、 150〃m以下に形成される。キヤビラリ 4 Fの高さ寸法 H ' は、好ましくは 100 m以下に設定され、さらに好ましくは 7 5 / m以下とされる。ただし、全血のように血球（固体分）を含んだ試料を用いる場合には、キヤビラリ 4 Fへの試料 (血液）の導入を確実ならしめるために、キヤピラリ 4 Fの高さ寸法 H ' は、 30〃 m以上に設定するのが好ましし、。キヤビラリ 4 F の高さ寸法 H ' は、スぺーサ 3 Fの厚み寸法によって調整することができる。一方、試薬部 51 Fは、第 1板材 1にのみ設けられている。この試薬部 51 Fは、血液に対して溶解しやすい固体状に形成されており、たとえば発色剤、電子伝達物質および酸化還元酵素を含んだものとして構成される。発色剤、電子伝達物質および酸化還元酵素としては、第 1の実施の形態において説明したものと同様なものを使用することができる。

図 14Aおよぴ図 14Bに示したように、グルコースセンサ X 7では、開口 40を介してキヤビラリ 4 Fに血液を供給した場合に、キヤビラリ 4 Fにおいて生じる毛細管力により、血液がキヤビラリ 4 Fの内部を進行する。このとき、血液により試薬部 51 Fが溶解させられ、キヤビラリ 4の内部に液相反応系 42 Fが構築される。液相反応系 42 Fにおいては、発色剤が発色し、その発色の程度 (液相反応系の着色の程度）が先に説明したグルコースセンサ X 1 (図 1〜図 3参照）と同様にして檎出される。

グルコースセンサ X 7では、後述の実施例からも明らかとなるが、対面距離 H ' が 150 m以下と通常よリも小さくされていることによリ、測定時間を短くすることが可能となる。すなわち、グルコースセンサ X 7では、液相反応系 42 Fにおいて試薬部 51 Fに含まれる目的成分 (発色剤、酸化還元酵素、電子伝達物質)の濃度を均一化させるために必要な目的成分の拡散距離が、高さ方向に関して小さくなつている。また、反応によりグルコースが消費された場合であっても、未反応のグルコースを均一に分散させるためのグルコースの拡散距離も高さ方向に関して通常のグルコースセンサよりも小さくなつている。その結果、グルコースセンサ X 7では、発色剤を発色させるために必要な反応が生じやすくなつておリ、目的とする反応状態 (液相反応系の着色）を得るための時間が短くなつて測定時間を短くすることができる。

本発明に係るグルコースセンサは、本実施の形態において説明した形態には限定されず、たとえば図 15〜図 17に示したような構成とすることもできる。

図 15 Aおよび図 15 Bに示したグルコースセンサ X 8は、第 1板材 1 Gに断面矩形の凹部 10Gを形成し、この凹部 10Gの底面に試薬部 51 Gを形成したものである。このグルコースセンサ X 8では、図 15 Bに示したように、対面距離 H ' は、凹部 1

0 Gの底面と第 2板材 2 Gとの間の距離となる。

図 16Aおよび図 16 Bに示したグルコースセンサ X 9は、キヤビラリ 4 Hの断面形状を半円状としたものである。より具体的には、第 1基板 1 Hに断面が半円の凹部 10 Hを形成し、この凹部 10 Hの内面に試薬部 51 Hを形成したものである。このグルコースセンサ X 9では、図 16 Bに示したように、対面距離 H ' は、凹部 10

Hの深さとなる。

図 17 Aおよび図 17 Bに示したグルコースセンサ X 10は、キヤビラリ 4 Iの断面形状が円形とされたものである。より具体的には、グルコースセンサ X 10は、第 1およぴ第 2板材 1 I， 2 ίの双方に半円状の凹部 10 I , 20 Iが形成され、第 1板材 1 Iの凹部 10 Iに試薬部 51 Iが形成されたものである。このグルコースセンサ Χ 10では、図 17 Βに示したように、対面距離 H ' は、キヤビラリ 4 Iの直径とな。

図 15〜図 17に示したグルコースセンサ X 8〜Χ 10では、第 1およぴ第 2板材の間にスぺーサが介在していないが、スぺ一サを介在させた構成では、さらにスぺ一ザの厚みを加えたものが対面距離となる。

第 1および第 2実施の形態においては、入射光と透過光の強度に基づいてグルコース濃度を測定できるように構成されたグルコースセンサについて説明したが、本発明は、入射光と反射光の強度に基づいて、グルコース濃度を測定できるように構成されたグルコースセンサについても適用できる。とくに、本発明の第 1の実施の形態に係るグルコースセンサは、比色によりグルコース濃度を測定するように構成されたグルコースセンサに限らず、電極法によリグルコース濃度を測定するように構成されたグルコースセンサにも適用することができる。

各実施の形態におけるグルコースセンサ X 1〜Χ 10は、毛細管力により試料を移動させるように構成されていた力ポンプなどの動力により試料を移動させるように構成してもよいし、また必ずしも試料を移動させる構成を採用する必要もない。

本発明は、血液中のグルコース以外の成分、たとえばコレステロールなどを分析する場合にも適用でき、また血液以外の試料、たとえば尿などを分析する場合に適用できる。実施例

(実施例 1 )

本実施の形態においては、試料として血液を用いた場合に、グルコースセンサにおけるキヤビラリの高さ寸法（対面距離）が、測定時間に与える影響について、吸光度の経時変化を測定することにより検討した。

〈本実施例において使用したグルコースセンサ〉

本実施例においては、 3種類のグルコースセンサ (1 )〜(3)を使用した。これらのグルコースセンサ (1 )〜(3)は、基本的には同様な構成であり、両面テープ (スぺーサ）の厚み寸法を規定することにより、表 1に示したようにキヤビラリの高さ寸法 (対面距離）が互いに異なったものとされている。

各グルコースセンサ (1 )〜(3)は、次のようにして作成した。まず、寸法が 10mm x 30國 χ θ. 2mmである PET製の第 1透明板に、一対の両面テープを 3國の間隔を隔てて貼着した。両面テープは、キヤビラリの厚み寸法を規定するものであるが、各グルコースセンサ (1 )〜(3)に使用した両面テープの厚みは、表 1に示した通りである。次いで、一対の両面テープの間における 3國 X 3 mmの領域に、表 1に示した組成の試薬液を分注した後に、試薬液を送風乾燥 (30°C、 10%Rh)させて試薬部を形成した。各グルコースセンサ (1 )〜(3)を作成するときの試薬液の分注量は、表 1 に示した通りである。すなわち、試薬液の分注量は、キヤビラリの容積に応じて設定されており、グルコースセンサ (1 )〜(3)は、キヤビラリに血液を導入したときにキヤビラリ内での試薬濃度が同一なものとなるように設定されている。続いて、 10mm X 30mm X 0. 2mmである PET製の第 2透明板を、両面テープを介して第 1透明板に接合することによリ本実施例において使用するグルコースセンサ (1 )〜(3)を得表 1 ：実施例 1で使用したグルコースセンサの構成

表 1においては、 PQQGDHは、ピロ口キノリンキノン (PQQ)を補酵素とするダルコ一スデヒドロゲナーゼ（GDH)、 PMSは 5- methy I phenaz inium methy I su I fate,國 Tは 3 - (4, 5-D i methy I -2-th iazolyl) -2, 5-d i pheny I -2H-tetrazo I i um brom i de、P I PESは、 P i peraz i ne-1 , 4-b i s (2-ethanesu Ifonic aci d)の略号である ₀

〈吸光度の測定〉

本実施例では、各グルコースセンサ (1)〜(3)について、濃度が 0mg/dし 200[¾Μ、 400mg/dL、または 600mg/dL相当である血液について、吸光度を経時的に測定した。吸光度の測定においては、試薬部が設けられていた領域に対して、キヤビラリの高さ方向に沿って光を照射し、そのときにグルコースセンサを透過した光を受光した。光の照射は、発光ダイオードを用いて、 630nmの光を照射することにより行った。透過光は、フォ卜ダイオードにおいて受光した。吸光度は、下記数式により算出した。

ABS (吸光度） logd )

上記数式において、は入射光の強さであり、 1₂は透過光の強さである。

〈測定結果および検討〉

各グルコースセンサ (1)〜(3)での吸光度の経時変化の測定結果は、それぞれ図 18 A〜図 18Cに示した。

図 18Aに示したように、両面テープ (キヤビラリ）の厚み（対面距離)が 200 Hiのグルコースセンサ (1)では、吸光度の経時変化が小さく、グルコース濃度が 400mg/ dLや 600mg/dLの場合には、血液の導入開始から 30秒経過しても、最大吸光度に対して十分に漸近していない。そのため、グルコースセンサ (1)においては、血液の導入開始から 30秒以内でのグルコース濃度の測定が困難であり、また血液の導入開始から 30秒以内で精度よくグルコース濃度を測定するとすれば、測定レンジが狭くならざるをえない。

図 18 Bに示したように、両面テープ (キヤビラリ）の厚み (対面距離)の 100 ju iriグルコースセンサ (2)では、グルコース濃度が 600mg/dLの場合であっても、血液の導入開始から 10秒程度で、最大吸光度に対して十分に漸近している。そのため、グルコースセンサ (2)においては、少なくともグルコース濃度が 0〜600mg/dLの範囲において、血液の導入開始から 10秒程度でグルコース濃度の測定を精度よく行うことが可能となる。

図 18 Cに示したように、両面テープ (キヤビラリ）の厚み (対面距離)のダルコ一スセンサ (3)では、グルコース濃度が 600mg/dLの場合であっても、血液の導入開始から 5秒程度で、最大吸光度に対して十分に漸近している。そのため、ダルコ一スセンサ (3)においては、少なくともグルコース濃度が 0〜600mg/dLの範囲において、血液の導入開始から 5秒程度でグルコース濃度の測定を精度よく行うことが可能となる。

これらの結果から分かるように、液相反応系の試薬濃度が同一とされている場合において、吸光度が最大値に漸近するまでの時間は、両面テープ (キヤビラリ）の厚み（対面距離)が小さくなるにしたがって短くなつている。したがって、グルコースセンサにおいては、キヤピラリにおける試薬部の法線方向の距離（対面距離）を小さく、たとえばその距離を 150 m以下、より好ましくは 75j« m以下とすることにより、測定時間を短くすることができるといえる。

(実施例 2 )

本実施例では、試料としてグルコース溶液を用いた場合に、グルコースセンサにおける試薬部の形成態様が測定時間に与える影響について、吸光度の経時変化を測定することにより検討した。

〈実施例 2において使用したグルコースセンサ〉

本実施例では、表 2に示した 3種類のグルコースセンサ (4)〜(6)を使用した。グルコースセンサ (4)は、第 1および第 2板材の双方に試薬部（図 1〜図 3参照）を形成したものである。このグルコースセンサ (4)は、第 1板材に一対の両面テープを貼着した後に 1対の両面テープの間に第 1試薬部を形成する一方、第 2板材に一対の両面テープを貼着した後に 1対の両面テープの間に第 2試薬部を形成し、第 1および第 2板材どうしを、第 1および第 2試薬部どうしが対面するようにして接合することにより形成した。なお、グルコースセンサ (4)の構成について、実施例 1のダルコ一スセンサ (1 )〜(3)とは異なる部分については表 2に示したが、表 2に記載のない情報についてはグルコースセンサ (1 )〜(3)と同様である。

グルコースセンサ (5)， (6)は、第 1板材にのみ試薬部が形成されたものであり、下記表 2に示した構成となるように、実施例 1のグルコースセンサ (1)〜(3)と同様にして作成した。

表 2 ：実施例 2で使用したグルコースセンサの構成

〈測定結果および検討〉

本実施例においては、各グルコースセンサ (4)〜(6)を用いて、実施例 1と同様にして吸光度を経時的に測定した。吸光度は、濃度の異なる 3種類のグルコース溶液 (Omg/dし 200mg/dし 400mg/dL) について測定した。各グルコースセンサ (4)〜(6) での吸光度の経時変化の測定結果は、それぞれ図 19 A〜図 19 Cに示した。

図 19Aに示したように、グルコースセンサ (4)では、グルコース濃度が 600mg/dL の場合であっても、血液の導入開始から 10秒程度で、最大吸光度に対して十分に漸近している。そのため、グルコースセンサ (4)のように、対面した 2つの試薬部を設けたグルコースセンサ (4)では、少なくともグルコース濃度が 0〜600mg/dLの範囲において、血液の導入開始から 10秒程度でグルコース濃度の測定を精度よく行うことが可能である。

図 19 Bに示したように、グルコースセンサ (5)では、吸光度の経時変化が小さく、グルコース濃度が 600mg/dLの場合には、血液の導入開始から 30秒経過しても、最大吸光度に対して十分に漸近していない。そのため、片面にのみ試薬部が設けられたグルコースセンサ (5)では、キヤビラリの高さ寸法 (対面距離）および試薬部の組成をグルコースセンサ (4)と同様としても、血液の導入開始から 30秒以内でのグルコース濃度の測定が困難であり、また血液の導入開始から 30秒以内で精度よくグルコース濃度を測定するとすれば、測定レンジが狭くならざるをえない。

図 19 Cに示したように、グルコースセンサ (6)では、グルコースセンサ (4)と同様な結果が得られている。

すなわち、対面した 2つの試薬部を設けたグルコースセンサ (4)では、実質的に、対面距離が小さい場合 (実施例 1のグルコースセンサ (2), (3))と同様な効果が得られている。このことは試薬部を対面形成した場合には、第 1に、対面距離が比較的に大きい場合であっても測定時間を短くすることができ、第 2に、対面距離を比較的に小さくすれば、一方の板材に試薬部を形成する場合では得られない短時間の測定が可能であることを意味している。したがって、 2つの試薬部を対面するように形成したグルコースセンサでは、測定時間を著しく短くすることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 試料中の特定成分と試薬を反応させるための反応空間と、上記反応空間に配置され、かつ上記反応空間に試料が供給されたときに溶解する試薬部と、を備えた分析用具であって、

上記試薬部は、上記反応空間を規定する規定面において、互いに対面する第 1および第 2部分を有している、分析用具。

2 . 上記第 1および第 2部分は、互いに分断されている、請求項 1に記載の分析用具。

3 . 上記第 1部分における組成と、上記第 2部分における組成とは、互いに異なつている、請求項 1に記載の分析用具。

4 . 上記試薬部は、発色試薬を含んでおり、比色によ y試料の分析を行えるように構成されている、請求項 1に記載の分析用具。

5 . 上記規定面は上記第 1部分が設けられた第 1領域と、上記第 2部分が設けられ、かつ上記第 1領域の法線方向において上記第 1領域に対面する第 2領域と、を含んでおリ、

上記第 1領域と上記第 2領域との対面距離は、 300 u m以下に設定されている、請求項 1に記載の分析用具。

6 . 上記対面距離は、 30 i m以上である、請求項 5に記載の分析用具。

7 . 上記第 1領域を有する第 1板材と、上記第 2領域を有し、かつ上記第 1板材とともに上記反応空間を規定する第 2板材と、を備えている、請求項 5に記載の分析用具。

8 . 上記第 1板材と上記第 2板材とを接合し、かつこれらの板材とともに上記反応空間を規定するスぺ一サをさらに有しており、

上記対面距離は、上記スぺーサによって規定されている、請求項 7に記載の分析用具。

9 . 上記反応空間は、この反応空間において生じる毛細管力により試料を移動させるように構成されている、請求項 1に記載の分析用具。

10. 上記試料として血液を使用するものである、請求項 1に記載の分析用具。

11 . 第 1基板に 1以上の第 1試薬部を形成する第 1試薬部形成工程と、

第 2基板に 1以上の第 2試薬部を形成する第 2試薬部形成工程と、上記第 1および第 2試薬部が互いに対面するようにして上記第 1および第 2 基板を互いに接合して中間体を形成する中間体形成工程と、

を含む、分析用具の製造方法。

12. 上記第 1試薬部形成工程においては、上記第 1基板に対して複数の第 1試薬部が形成され、

上記第 2試薬部形成工程においては、上記第 2基板に対して複数の第 2試薬部が形成され、かつ、

上記第 1および第 2試薬部が少なくとも 1つずつ含まれるように、上記中間体を切断する切断工程をさらに含んでいる、請求項 11に記載の分析用具の製造方法。

13. 上記第 1試薬部と上記第 2試薬部とは、互いに組成が異なったものとして形成される、請求項 11に記載の分析用具の製造方法。

14. 上記第 1試薬部と上記第 2試薬部とは、同一または略同一の組成に形成される、請求項 11に記載の分析用具の製造方法。

15. 上記中間体形成工程の前において行われ、かつ上記第 1および第 2基板のうちの少なくとも一方における、上記第 1または第 2試薬部が形成される面に、スぺーサを保持させる工程をさらに含んでいる、請求項 11に記載の分析用具の製造方法。

16. 試料中の特定成分と試薬を反応させるための反応空間を備え、かつ比色によリ上記特定成分を分析する際に利用される分析用具であって、

上記反応空間を規定する規定面は、試薬を保持させるための試薬保持領域と、上記試薬保持領域の法線方向において上記試薬保持領域に対面して存在し、かつ試薬が保持されない対面領域と、を含んでおり、

上記試薬保持領域と上記対面領域との対面距離は、 150 μ m以下に設定されている、分析用具。

17. 上記対面距離は、 l OO jw m以下である、請求項 16に記載の分析用具。

18. 上記対面距離は、 75 m以下である、請求項 17に記載の分析用具。

19. 上記対面距離は、 30 i m以上である、請求項 16に記載の分析用具。

20. 上記反応空間は、試料を移動させることができるように構成されている、請求項 16に記載の分析用具。

21 . 上記反応空間は、この反応空間において生じる毛細管力により、試料を移動させるように構成されている、請求項 20に記載の分析用具。

22. 上記試薬保持領域を有する第 1板材と、上記対面領域を有し、かつ上記第 1 板材とともに上記反応空間を規定する第 2板材と、を備えている、請求項 16に記載の分析用具。

23, 上記第 1板材と上記第 2板材とを接合し、かつこれらの板材とともに上記反応空間を規定するスぺーサをさらに有しておリ、

上記対面距離は、上記スぺーサによって規定されている、請求項 22に記載の分析用具。

24. 上記試料として、血球を含んだ血液を使用するものである、請求項 16に記載の分析用具。