JPH02290541A - 分析素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体試料中の予め決められたアナライトを分析
するための多層分析素子に関する。

〔従来の技術〕

体液等に含有されている生化学物質を定量する方法は、
種々の方法が知られている。特に近年、ドライケミスト
リイと称される多層分析素子は、検出反応に直接検体液
を点着し、簡便でかつ精度の高い方法として、臨床検査
の分野で多用されている。しかしながら、上記の方法に
おいては、１枚の分析素子で１種類のアナライトを測定
する事が基本となっており、多種類のアナライトを測定
するには別々の分析素子を用意しなければならないとい
う繁雑さを有しており、一般の患者が在宅での健康管理
に用いる事が難しい。

更には検体を分析素子の多孔性展開層に体液を点着した
際に、その点着量の可否の判定が難しいという欠点を有
している。

〔発明の目的〕

上記のごとく、１枚で多数のアナライトに対する分析が
可能であり、更にホーム・ケアの患者が失敗なく簡便に
測定可能なドライケミストリイ用分析素子の提供にある
。

〔発明の構成〕

本発明者らは、このような欠点を克服すべく鋭意検討を
重ねた結果、１枚の分析素子を用いて２種類以上のアナ
ライトを検出すること、及び検体の点着操作ミスを点着
時に判定可能な分析素子を開発するにいたった。

すなわち、本発明の構成は、支持体上に少なくとも試薬
層及び多孔性展開層を順次積層した多層分析素子におい
て、前記層内に少なくとも１種類の試薬からなる反応試
薬システムを少なくとも２つ組込むことを特徴とする。

本発明における反応試薬システムとは、流体試料中の成
分と相互作用を起し、別個に光学的に検知可能な変化を
起こす試薬組合せをいう。

これら試薬組合せは、１種類であっても、２種以上の試
薬が共働きする形態でも良い。

これら反応試薬システムの組合せとして、例えば以下の
ものが挙げられる。

■　２′！１１以上の異なったアナライトに対応する分
析試薬． ■　ｐＨ指示薬と特定アナライトに対する分析試薬。

■　同一アナライトに対する２種以上の異なる分析試薬
。

■　更に上記３つの相互の組合せ。

■の場合、反応試薬システムとして、例えば過酸化水素
生成反応試薬、脱水素酵素による電子伝達系試薬、加水
分解酵素、キレート生成反応、酸又はアルカリ生成を呈
示するｐＨ指示薬の組合せ等が挙げられる。

更にこれらを検出する光学的検出において、生成する色
素が互いに他のスペクトルと実質的に重ならないものが
選択される。

■の場合、検体液点着時に検体液のｐＨにより、署色又
は消色し、この変色が、実質的に特定アナライトの分析
試薬システムの光学的検出に重ならないか、又は測定時
に消色しているものが選択される。

■の場合、１種のアナライトに対する２種の反応試薬シ
ステムは、定性反応と定量反応の組合せが好ましい。例
えば、反応速度は早いが、定量性が落ちる試薬システム
と多少反応速度は落ちるが定量性の良好な上記システム
との組合せが挙げられる。

更に上記本発明の分析素子は、初速度法、終点法を組合
せて、あるいはそれぞれのみで、又目視判定と組合せて
結果判定をすることが出来る。

これらは反応試薬システムの特性に応じて適宜選択され
る。

反応試薬システムは、所望に従って多層分析素子の各層
に含有する事が出来るし、更に必要に応じて分離して含
有する事も出来る。

酵素活性測定用の基質は、例えば展開層に含有する事が
好ましい。又必要に応じて早く終らせたい反応試薬シス
テムは、多孔性展開層又は該層に近い層へ含有し、遅く
てもよい反応試薬システムは支持体側に近い層に含有さ
せることで、各々の試薬システムの時間分割が更に容易
、明確になる。

本発明の分析素子を用いて、体液中の対象成分を定量す
るにあたっては、分析素子を検体である体液試料を分析
素子上に点着し、反射スペクト口７オトメトリ等により
初速度法又は反応終点法、２点アッセイ法に従って分析
することができる。

このようにして得られた分析値は、予め作成しておいた
検量線または基準発色コードに当てはめることで対象成
分の量を決定することができる。

定性的判定には目視判定を用いることができる。

これら測定は分析形態に応じて適宜組合せて用いること
ができる。

本発明の分析素子は、好ましくは、不透液性、光透過性
の支持体上に少なくとも１つの試薬層及び多孔性展開層
を有する一体型多層分析素子（特公昭５３−２１６７７
号、特開昭５５−１６４３５９号、同５５−９０８５９
号、同５７−１９７４６６号、同５７−１０１７６０号
、同５７−１０１７６１号、同５８−９０１６７号等）
が用いられる。

上記試薬層は水溶性ポリマー又は親水性かつ有機溶媒可
溶性のポリマーをバインダとして支持体上に塗布するこ
とによって層として設けることができる。水溶性ポリマ
ーバインダとしてはゼラチン、フタル化ゼラチン等のゼ
ラチン誘導体、ヒドロキシエチルセルロース、カルポキ
シメチルセルロースナトリウム塩等の水溶性セルロース
誘導体、ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−ビニルビロ
リドン）、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド
、アクリルアミドとアクリル酸エステルの共重合体、ポ
リ　（モノ又はジアルキル置換）アクリルアミド、ポリ
　（モノ又はジアルキル置換）メタクリルアミド及びこ
れらの水溶性共重合体等が挙げられ、好ましくはゼラチ
ン、ポリアクリルアミド及びアクリルアミドとアクリル
酸エステルの共重合体が用いられる。親水性かつ有機溶
媒可溶性ポリマーバインダとしては、ポリ　（Ｎ−ビニ
ルピロリドン）、ポリ　（Ｎ−ビニルイミダゾール）、
ポリ（Ｎ−ビニルトリアゾール）及びこれらの誘導体又
はそれらの共重合体、エチルセルロース、メチルセルロ
ース等のセルロース誘導体等が挙げられる。

又、試薬層に含ませる試薬類が２種以上にわたる場合、
この試薬類を同一試薬層内に一緒に混合して含有させて
も、又、２種以上の試薬類を２つ又はそれ以上の別々の
試薬層に別々に或は組合せて含存させてもよい。これら
は分析反応自体の作用機構、反応安定化、再現性向上効
果によって決定されることであり、好ましくない影響を
及ぼさない限りにおいて、その構成は任意である。

上記試薬層の膜厚は所望に応じて任意に選択することが
可能であるが、好ましくは１〜２００μｍ１更に好まし
くは５〜１００μｍである。

前記多孔性展開層は、（１）一定容量の検体液を単位面
積当り試薬層に均一に配布する機能を有するものである
。その上、更に、特公昭５３−２１６７７号に記載され
た性能、すなわち　（２）検体液中の反応を阻害する物
質又は要因を除去する機能及び／又は（３）分光光度分
析を行うときに支持体を経て透過する分析光を反射する
バックグランド作用を行う機能を有するものであれば好
ましい。

例えば、前述の特公昭５３−２１６７７号に記載された
二酸化チタン及び二酢酸セルロースから成るブラッ／ユ
ポリマーと呼称される非繊維多孔質媒体の展開層、特開
昭５５−１６４３５６号に記載された親水化処理した織
布の展開層、特開昭５７−９４６５８号、同５７−１２
８４７号、同５７−１９７４６６号及び同５８−７０１
６１号等に記載された繊維構造展開層、特開昭５８−９
０１６７号に記載された粒子結合体構造展開層が挙げら
れる。特に、上記繊維構造展開層及び粒子結合体構造展
開層は、血球部分も速やかに移送することが可能な素材
として特に有用である。

本発明の分析素子における展開層の膜厚は、その空隙率
によって決定されるべきであるが、好ましくは１００〜
６００ｕｍ，更に好ましくは１５０〜４００ｕｍである
。また、空隙率は好ましくは２０〜８５％である。

上記多孔性展開層には、前述の試薬層の場合と同様、ア
ナライトと直接的又は間接的に関与する試薬を含有する
ことができる。

又他の付加的な添加剤として、例えば保恒剤、界面活性
剤等、種々の添加剤も所望に応じて添加することもでき
る。

特に界面活性剤は、検体液を本発明の分析素子に適用し
た際の浸透速度の調節等有効に用いることができる。

使用可能な界面活性剤としては、イオン性（アニオン性
又はカチオン性）、非イオン性を問わず使用することが
可能であるが、非イオン性界面活性剤が有効である。非
イオン性界面活性剤の例としては、例えば２．５−ジー
ｔ−プチルフエノキシポリエチレングリコール、ｐ−才
クチルフエノキシポリエチレングリコール、ｐ−イソノ
ニル７エノキシポリエチレングリコール等のアルキル置
換フェノールのポリアルキレングリコール誘導体、高級
脂肪酸のポリアルキレングリコールエステルなどが挙げ
られる。これらの界面活性剤は体液試料の試薬層への浸
透速度を調節し、同時に好ましからざる　「クロマトグ
ラフィ現象」の発生を抑制する効果を有する。

上記界面活性剤の量は広範に選ぶことが可能であるが、
塗布液の重量に対して０．００５〜２５ｗ　ｔ％、好ま
しくは０．０５〜１５ｗｔ％用いることができる。

上記の不透液性の光透過性支持体（以下、本発明に係る
支持体と略す）は、不透液性で、かつ光透過性であれば
その種類を問わないが、例えば酢酸セルロース、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリカーポネート又はポリスチ
レンのような種々の重合体材料のみならず、ガラスのご
とき無機材料も用いることが可能である。本発明に係る
支持体の厚さは任意であるが、好ましくは５〜２５０μ
ｍである。また、本発明に係る支持体の観測側の一側面
は、その目的に応じて任意に加工することが可能である
。更に試薬層を積層する側の支持体面に、場合によって
は光透過性の下塗り層を使用して試薬と支持体との接着
性を改良することができる。

上記の一体聖多層分析素子は必要に応じて、例えば米国
特許３，９９２，１５８号記載の反射層、下塗り層、米
国特許４，０４２，３３５号記載の放射線ブロッキング
層、米国特許４，０６６．４０３号記載のバリャ層、米
国特許４，１６６，０９３号記載のマイグレーション阻
止層、特開昭５５−９０８５９号記載のスカペンジャ層
、及び米国特許４，１１０，０７９号記載の破壊性ポン
ド状部材等を任意に組合せて本発明の目的に合せた任意
の構成とすることができる。

これら分析素子の種々の層は、本発明に係る支持体上に
所望の構成に従い、従来写真工業において用いられてい
るスライドホ・７パ塗布法、押出し塗布法、浸漬塗布法
等を適宜選択して用い、順次積層することで任意の厚み
の層を塗設することができる。

本発明の試薬類を、試薬層塗布液に添加する方法は、上
記試薬類の化学構造等に応じて、適宜選択することがで
きる。例えば、水、緩衝剤水溶液、有機溶媒等に溶解し
て添加する方法、固体分散法、ラテックス分散法、水中
油滴聖乳化分散法等種々の方法を用いることができる。

次に本発明の分析素子及びその使用についてその態様例
を用いて説明する。

第１図において、ｌは臨床化学用分析装置本体、２は分
析素子である。分析素子２は第２図に示すように測光用
透孔２１ａを有するマウントベース２ｌと、検体液点着
用透孔２２ａを有するマウント力バー２２との間に一定
の試薬を含有した試薬層に展開層を積層した検示フィル
ム２３を介装してなり、該マウント力バー２２の表面に
は試薬データを判別するための基準発色コード２４が例
えば５ビットで判別できるように記録（表示）されてい
る。該分析素子２は前記本体ｌの前面１ａに設けた素子
挿入口１１より挿入することにより本体ｌ内に設置した
１対の素子搬入用のローラによって扶持され、インキュ
ベーション手段の中に搬入される。インキュベーション
手段は分析素予２を設定温度に保持すると共に、検体液
を点着した分析素子２を設定時間後に測光部に移送する
ようにしたものである。

更に本発明においては簡便に検体液を採取し特別な分析
機器を必要としない分析素子の態様（特願昭６３−１１
８０００号、実願昭６２−９５１４０号、同６３−８２
２７号、同６３−１１４３６２号）とすることができる
。

又、用いる検体液の量は、検体液が十分含漫されるｌ以
上であれば任意であるが、ｌ　ｃｍ”当たり好ましくは
５〜５０μＱであり、更に好ましくは５〜２０μｇであ
る。通常約ｌＯμａの検体液を適用することが好ましい
。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

実施例一ｌ 透明な下塗り済み、厚さ約１８０μｍのポリエチレンテ
レフタレート支持体上に下記構成の塗布液を順次塗布を
行なった。

（試薬層） 脱イオン化ゼラチン　　　　　　　　　ｌｏｇ／ｍ２ペ
ルオキシダーゼ　　　　　７，０００ユニット／　ｍ　
２α−グルコシダーゼ　　　　ｉｓ．ｏｏｏユニット／
　ｍ　２４−アミノアンチピリン塩酸塩　　　　０．７
５ｇ／ｍ２１．８Ｍ燐酸カリウム緩衝剤（ｐＨ−７．２
）　　３．８ｇ／ｍ’Ｎ一エチルーＮ一（２−ヒドロキ
シ−３−スルホプロビル）−３．５−ジメチルアニリン
　　０．８６ｇ／ｍ”ト　リ　ト　ン■Ｘ　　１００　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３０ｇ／
ｍ”（ロームエンドハース社） ビス（ビニルスルホニルメチル）エーテル０．３６ｇ／
ｍ” 塩化カルシウム　　　　　　　　　　０．２０ｇ／ｍ”
（接着層） Ｎ−ビニルビロリドン／酢酸ビニル共重合体（共重合比
２／８）　　　　　　　　１　．２５ｇ／ｍ”（多孔性
展開層） 濾紙原材料繊維（４０メッシュ以上）　　　１０５ｇ／
ｍ”ト　リ　ト　ン■Ｘ　　−１００　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１０．２ｇ／ｍ”スチレ
ン／グリシジルメタクリレート 共重合体（共重合比９　／　ｌ　）　　　　　　２５．
．６ｇ／ｍ”ｐ−ニトロフヱニルーα・Ｄ− マルトペンタオシド　　　　　　　　　２．０ｇ／ｍ”
コレステロールオキシターゼ １０．０００ユニット／　ｍ　２ コレステロールエステラーゼ １０，０００−１−−　−／　ト／ｍ”但し、前記オキ
シターゼ、エステラーゼの各酵素１０００ユニット当り
０．１ｇのウシ血清アルブミンと共にＩｇに仕上げ、凍
乾しｔ臣ものをｌｏｇ／ｍ”加え、各々ｔｏ，０００ユ
ニット／ｍ２とした。

以上のごとく、総コレステロールーα−アミラーゼ分析
用多層分析素子を作成した。

この分析素子をＬ５Ｘ　ｌ．５ｃｍに裁断し、プラスチ
ックマウントに装着し、本発明の分析素子とした。これ
らは、コニカ・ドライラポ８０Ｍ（専用測定装置、コニ
カ（株）製）を用いて、検体液ＩＯμα点着後３７゜Ｃ
でインキュベーションを行い、点着後２分から４分の４
０５ｎｍにおける反射濃度の上昇をα−アミラーゼの活
性として、７分後６５０ｎｍの反射濃度を総コレステロ
ール濃度とし、予め−α−アミラーゼ活性及び総コレス
テロール濃度が既知のヒト血清を用いて検量線を作成し
た。

更に種々のヒト血清（　ｎ　＝　５０）を用いて同様に
測定し（ドライラボスライド；コニヵ（株））　、７ミ
ラーゼ及び総コレステロールとの相関性を見たところ、
α−アミラーゼは相関係数ｒ　−　０．９９５、総コレ
ステロールｒ＝０．９９１と良好であった。

実施例−２ 透明な下塗り済み、厚さ約１８０μｍのポリエチレンテ
レフタレート支持体上に下記組成の層を積層し分析素子
とした。

（試薬層） 脱イオン化ゼラチン　　　　　　　　　ｌＯｇ／ｍ”ベ
ルオキシダーゼ　　　　　１０，０００ユニット／ＩＩ
１！グルコースオキシダーゼ　　８，０００ユニット／
，２Ｎ−（２−アセトアミド）−２−アミノエタンスル
ホン酸緩衝剤（ｐＨ−６．５）　　３．２ｇ／ｍ”ト　
リ　ト　ン■　Ｘ　　−１００　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　０．３ｇ／ｌＩ１”ビス（
ヒニルスルホニルメチル）エーテル０．３２ｇ／ｍ” （接着層） Ｎ−ビニルピロリドン／酢酸ビニル共重合体（共重合比
２／８）　　　　　　　　　１．５ｇ／ｍ”（多孔性展
開層） 濾紙原材料繊維（４０メッシュ以上）　　　１０５ｇ／
ｍ’ｐ−ニトロフェニルーＮ−アセチルーβ−Ｄ−グル
コサミニド　　　　　　　　　　　１．２ｇ／ｍ”Ｎ−
（３．５−ジクロルー４−ヒドロキシ）ーアミノフエノ
ールーＮ−アセチルー β−Ｄ−グルコサミニド　　　　　　　　１．５ｇ／ｍ
”グルコース　　　　　　　　　　　　　　１．５ｇ／
。８スチレン／グリシジルメタクリレート 共重合体　　　　　　　　　　　　　２５．６ｇ／ｍ”
ト　　リ　　ト　　ン　■　Ｘ　　−１００　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１０．２ｇ／ｍ”から成るＮ−アセチルーβ−Ｄ
−グルコサミニダーゼ測定用多層分析素子を作成し、実
施例−１と同様にプラスチックマウントに装着した。

Ｎ−アセチルーβ−Ｄ−グルコサミニダーゼ（Ｎ　Ａ　
Ｇ　−ａｓｅ　；空豆由来）をＮ−アセチルーβ−Ｄ−
グルコサミニダーゼＯ　　Ｕ／４のヒト血清に添加し、
０，１，２．５．　５及びＩＯＵ／１２の検体液を用意
した。

実施例−１と同様にドライラポ８０Ｍを用い点着後２分
の４０５ｎｍの反射濃度及び７分後の６００ｎｍの反射
濃度を測定した。

結果を以下に示す。

以．下余白 反　　射 濃　　度 以上のごと＜　６００ｎｍでは、高感度検量線が作成可
能で、かつ定量に十分耐えるものである。

一方、４０５ｎｍは目視で２．５０　／１２と５Ｕ／Ｑ
のＮＡＧ−ａｓｅを十分に判定出来るものであった。

実施例−３ 透明な下塗り済み、厚さ約１８０μｍのポリエチレンテ
レフタレート支持体上に下記組成の層を順次塗布積層し
た。

（試薬層） Ｎ−１−ナフチル−Ｎ′−ジエチル エチレンジアミン蓚酸塩　　　　　　０．５１ｇ／ｍ”
スル７アニル酸　　　　　　　　　　０．２３ｇ／ｍ”
２−アクリルアミドー２−メチル プロパンスルホン酸一アクリル酸フチル共重合体（共重
合比率１　：　ｌ）　　　　　２．５２ｇ／ｍ”ト　リ
　ト　ン■　Ｘ　　−１００　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　０．８０ｇ／ｍ”ポリアクリル
アミド　　　　　　　　１２．５１ｇ／ｍ”（展開層） 濾紙原材料粉末（４０メッシュ以上）　　１０１．７ｇ
／ｍ”プロムチモールブルー　　　　　　　０−２５ｇ
／ｍ”スチレンーグリシジルメタアクリレート共重合体
（共重合比９／ｌ）　　　　　　　２５．５６ｇ／ｍ２
ト　リ　ト　ン■Ｘ　　−１００　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　１４．００ｇ／ｍ”実施例一ｌ
と同様に、プラスチックマウントに装着した。官能テス
トで口臭が無、わずかに有、不快臭有、強い不快臭の唾
液を用意し、本素子にｌＯμＱ各々の唾液試料を点着し
た。

点着と同時に口臭度に関係なく唾液試料の展開層への拡
りに対応して青色の着色が認められ室温３０秒以内に、
この呈色は消え、室温６０秒後に口臭の程度に対応した
青紫色の発色が認められた。

更に点着量を１０μａより増減した場合、点着直後の青
色の着色の拡りが液量に対応し増減し、点着の可否が非
常に容易であった。

実施例−４ （１）　　分析素子の作製 透明な厚さ約１８０μｍの下引き済ポリエチレンテレフ
タレート支持体上に、下記の塗布液を塗布、乾燥して試
薬層とした。乾燥後の膜厚は、約２０μｍであった。

（試薬層） Ｎ−１−ナフチル−Ｎ′−ジェチル エチレンジアミン蓚酸塩　　　　　　　３．０ｇスルフ
ァニル酸　　　　　　　　　　　　１．３ｇ２−アクリ
ルアミドー２−メチル プロパンスルホン酸−アクリル酸ブチル共重合体（共重
合比率１：１）　　　　　　　７．７ｇト　！Ｊ　　ト
　ンｏ　Ｘ　　−１００　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２．９ｇ（ローム＆ハース社製
） ポリアクリルアミド　　　　　　　　　　８．５ｇ蒸留
水を加えて２００．０ｇとした。

下記組成の塗布液を塗布、乾燥して多孔性展開層を積層
した。乾燥後の膜厚は、約２８０μｍであった。

（展開層） 濾紙粉末Ｄ（アドバンテック東洋社製）２４．０ｇト叫
ン■Ｘ　−１００　　　　　　　　　　　　　２．４ｇ
スチレンーグリシジルメタアクリレート共重合体（重合
比９：ｌ）　　　　　　　　　７．４ｇポリビニルビロ
リジノン　　　　　　　　１．３ｇキシレン　　　　　
　　　　　　　　　４０．０ｇブタノール　　　　　　
　　　　　　　　２０．ＯｇｐＨ指示薬（０．５％エタ
ノール溶液）　　　　８．Ｏｇｐ｝｛指示薬として、表
一１の５種の化合物を使用して、それぞれ分析素子■〜
■を作成した。

比較用として、ｐ｝｛指示薬を含有しない分析素子■を
作成した。

表−１ 更に、この試薬層の上にｐＨ指示薬を含有する（２）分
析素子による亜硝酸イオンの測定自然な状態で採取した
唾液に、亜硝酸ナトリウムを加え、８０μｇ／ｍＱの亜
硝酸ナトリウム含有唾液を調製し、前記の分析測定■〜
■の展開層上に、各唾液１０μａを点着した。

点着後の展開層側の変色を観察した結果、点着後、■分
後（３７゜Ｃ）に５４６ｎｍ　７　４ルタを用いて測定
した反射濃度（Ｄｒ）を表−２に示す。

表−２ ることはなかった。このように展開層側からの変色を観
察することにより、唾液の点着の確認及び測定反応の開
始を確認することが可能であることがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る臨床化学用分析装置である。 第２図は本発明の分析素子の１態様例の分解説明図であ
る。 第２図において、 ２ｌ・・・マウントベース ２２・・・マウント力バー ２３・・・検示フィルム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に少なくとも試薬層及び多孔性展開層を
   順次塗布してなる多層分析素子において、前記層内に少
   なくとも１種類の試薬からなる反応試薬システムを少な
   くとも２つ組込むことを特徴とする分析素子。
2. （２）前記の反応試薬システムが同一のアナライトに対
   する反応試薬システムであり、かつ反応速度が互に異な
   る試薬システムである事を特徴とする請求項１記載の分
   析素子。
3. （３）前記少なくとも２組の反応試薬システムが各々異
   なるアナライトに対する試薬システムであり、かつ、互
   いに他に影響を及ぼさない試薬システムである事を特徴
   とする請求項１記載の分析素子。
4. （４）上記２種以上の反応試薬システムの１つが、検体
   の存在を検知可能な応答を示し、かつ他の試薬システム
   に影響を及ぼさない事を特徴とする請求項１記載の分析
   素子。