JPH0518958A - 分析素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同時再現性に優れた測定精度の高い分析素子
を提供することにある。 【構成】 支持体上に少なくとも一つの試薬を含む試薬
層が設けられ、その上方に展開層が設けられてなる分析
素子であって、前記展開層は３２５メッシュの篩を通過
し、４００メッシュの篩を通過しない短繊維が用いられ
て構成されてなる分析素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体試料中の特定成分
を分析する為の分析素子、特に液体を試料として用いる
臨床検査に有用な多孔性展開層を設けた多層分析素子に
関するものである。

【０００２】

【発明の背景】従来、乾式タイプの分析素子の一形態と
して、液体不浸透性で透明な支持体の上に、呈色反応試
薬及び親水性ポリマー（バインダ）を含む吸水性の試薬
層と多孔性展開層とを設けた一体型の多層分析素子が提
案されている。この分析素子における多孔性展開層は、
点着された水性液体試料（例えば、全血、血漿、血清、
リンパ液、唾液、髄液、膣液、尿、酒類、排水等）を水
性液体試料中に含有されている成分を実質的に偏在させ
ることなく、横方向に拡げ、単位面積当たり一定の割合
で試薬層に拡散させる作用（メータリング作用）をする
層である。尚、このような作用をする多孔性展開層につ
いては、米国特許第３９９２１５８号明細書、特開昭４
９−５３８８８号公報、特開昭５５−１６４３５６号公
報、特開昭５７−６６３５９号公報、特開昭５７−１２
５８４７号公報、特開昭５７−１９７４６６号公報等に
記載が有る。

【０００３】ところで、セルロース等の繊維を用いて構
成した多孔性展開層を設けた分析素子において、改善の
求められている一つに同時再現性の問題がある。

【０００４】

【発明の開示】本発明の目的は、同時再現性に優れた測
定精度の高い分析素子を提供することにある。この本発
明の目的は、支持体上に少なくとも一つの試薬を含む試
薬層が設けられ、その上方に展開層が設けられてなる分
析素子であって、前記展開層は８０メッシュの篩を通過
し、１００メッシュの篩を通過しない繊維が用いられて
構成されてなることを特徴とする分析素子によって達成
される。

【０００５】又、支持体上に少なくとも一つの試薬を含
む試薬層が設けられ、その上方に展開層が設けられてな
る分析素子であって、前記展開層は３２５メッシュの篩
を通過し、４００メッシュの篩を通過しない短繊維が用
いられて構成されてなることを特徴とする分析素子によ
って達成される。以下、本発明の分析素子について更に
詳細に説明する。

【０００６】本発明の分析素子に係る支持体としては、
液体不浸透性で、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、ポリカーボネート、ポリスチレンのような種
々の重合体材料が用いられる。支持体の厚さは任意であ
るが、好ましくは約５０〜２５０μｍである。支持体の
観察側の一側面は、その目的に応じて任意に加工するこ
とが可能である。

【０００７】支持体上に試薬層を設ける場合、直接試薬
層を設けることもできるが、場合によっては、光透過性
の下塗層を設け、試薬層と支持体との間の接着性を高め
るようにしても良い。試薬層は、分析すべき検体成分と
定量反応を行わせる試薬類を含有せしめ、定量反応を行
なわしめる為に設けられる。そして、この試薬層は親水
性コロイド物質等をバインダとし、支持体上に塗布する
ことによって設ける為、濾紙の如き担体に試薬を含浸さ
せる従来の場合とは異なり、均一に試薬類を含有させる
ことが可能であり、かつ、試薬の含有量を自由にコント
ロールできるという利点を有している。このような親水
性コロイド物質としては、天然または合成の高分子物質
が好ましく、更に望ましくはゼラチン、変性ゼラチン等
のゼラチン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドンなどが好ましい。この中でも、ゼラチン等の
ゼラチン誘導体が特に好ましい。これらの親水性コロイ
ド物質は、約１５０〜５００％の膨潤度を有するものが
好ましい。又、その膜厚は所望に応じて選択することが
可能であり、少なくとも約５μｍ以上であることが好ま
しい。

【０００８】上記のようにして構成される試薬層に含有
される試薬は、試料中の分析すべき検体成分及びこの成
分を分析する為に選択した分析反応によって決まること
は言うまでもない。尚、選ばれた分析反応が二種以上の
試薬から構成されている場合、この試薬を同一試薬層内
に一緒に混合して含有させても良く、あるいは二種以上
の試薬を別層にして含有させても良い。又、試料中の二
種以上の検体成分を同一の試薬層内で分析反応を行うこ
とも可能である。この際、二種以上の分析反応は相互に
妨害しないように、かつ、生成した反応生成物を測定す
る際に互いに影響を及ぼさないよう分析反応を選択する
ことが望ましい。

【０００９】本発明においては、支持体上に設けられた
試薬層の上方において一層または複数層の展開層が設け
られる。この展開層は、次の目的の為に設けられる。 （１）一定容量の流体試料を単位面積当たり一定容量
で、かつ、均一に試薬層内に拡散させる。 （２）分光光度分析を行う際には、支持体を透過する測
定光を反射するバックグラウンド作用を行う機能を兼ね
備える。 （３）必要に応じて流体試料中の分析反応を阻害する物
質または要因を除去する機能をもたせても良い。

【００１０】従って、本発明に係る展開層は、一層で上
記三つの機能を全て発揮できるようにしても良く、ある
いは各々の機能を適宜分離し、各機能毎に別の層を構成
するようにしても良い。さらには、三つの機能のうち、
二つの機能を発揮する層と、残りの他の機能を発揮する
層を組み合わせるようにしても良い。本発明に係る展開
層の膜厚は、目的に応じて任意に選ぶことができるが、
望ましくは約２０〜６００μｍ、さらに望ましくは５０
〜４００μｍのものである。展開層の空隙率は、望まし
くは２５〜９０％、さらに望ましくは４０〜８０％のも
のである。展開層の平均ポアサイズは、望ましくは１〜
８００μｍ、より望ましくは１０〜３００μｍ、さらに
望ましくは２０〜３００μｍのものである。

【００１１】本発明で用いられる繊維とは、形状が繊維
状であるものを言い、例えば特開昭５７−１９７４６６
号公報で開示されている繊維、天然セルロース、及びそ
の誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド
等の合成繊維が挙げられる。特に、天然セルロースが好
ましい。本発明で用いられる短繊維とは、ＪＩＳ標準篩
３２５メッシュを通過できるもので、形状は球状のもの
ではなく、長径と短径とがある針状の形をしており、例
えば特開昭４９−５３８８８号公報で開示されている非
繊維質多孔性媒体を形成させる為の素材とは異なり、
又、特開昭５７−１２５８４７号公報で開示されている
ような繊維とも異なる。そして、このような短繊維を用
いて構成した展開層は、例えば特開昭４９−５３８８８
号公報で開示されている非繊維質多孔性展開層と特開昭
５７−１２５８４７号公報で開示されているような繊維
質多孔性展開層の各々の特長を併せ持ち、かつ、各々の
欠点が解決されたものとなる。

【００１２】３２５メッシュの篩を通過し、４００メッ
シュの篩を通過しない短繊維は、長手方向の長さの平均
値は１〜２００μｍで、長手方向の長さ／短手方向の長
さの平均値が１．１〜１０の短繊維を用いることが好ま
しいが、長手方向の長さの平均値は１〜１５０μｍ、よ
り望ましくは５〜１５０μｍ、さらに望ましくは５〜１
００μｍ、もっと望ましくは１０〜１００μｍで、長手
方向の長さ／短手方向の長さの平均値が１．１〜５、よ
り望ましくは１．２〜３のものであることが一層好まし
い。

【００１３】このような短繊維は、例えば天然セルロー
ス、及びその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン等の合成繊維
の粉砕品を３２５メッシュ以上の篩で処理することによ
り得られる。又、例えば旭化成社製のアビセル等の結晶
セルロース、樹脂粉砕品も使用でき、繊維粉砕品を篩い
分けしたものに限定されるものではない。尚、天然セル
ロースからのものが特に好ましい。

【００１４】これらの繊維や短繊維中に、例えば二酸化
チタン、アルミナ、シリカ、亜鉛華（ＺｎＯ）、鉛白
〔２ＰｂＣＯ₃ ・Ｐｂ（ＯＨ）₂ 〕、塩基性硫酸鉛（３
ＰｂＳＯ₄ ・ＰｂＯ〜２ＰｂＳＯ₄ ・ＰｂＯ）、硫酸鉛
（ＰｂＳＯ₄ ）、リトポン（ＺｎＳ＋ＢａＳＯ₄ ）、硫
化亜鉛（ＺｎＳ）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄ ）、酸化
アンチモン（Ｓｂ₂ Ｏ₃ ）等の粒子、その他各種の無機
顔料が、特に平均粒径が０．０１〜５０μｍ、より望ま
しくはその平均粒径が０．１〜３０μｍの白色顔料が
０．５〜１０％、より望ましくは１〜５％含有されてな
るものを使用することも出来る。尚、白色顔料を含有す
る繊維や短繊維は、例えば特開平１−１７３８６８号公
報の技術を応用することで得られ、特に白色顔料を含有
する短繊維は特開平１−１７３８６８号公報に記載され
ている白色顔料を含有する繊維よりなる延伸糸を粉砕
し、篩で分級することで得られる。

【００１５】上記の繊維や短繊維を用いて多孔性展開層
を構成する方法は、バインダ（接着剤）としてゼラチ
ン、アガロース、アラビアゴム、カルボキシメチルセル
ロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン
等の水透過性で、水で膨潤するポリマーを用いる場合
は、特開昭５７−１２５８４７号公報に開示されている
方法で製造できる。接着剤として、水不透過性で、水で
膨潤しないポリマーを用いる場合は、特開昭５７−１９
７４６６号公報に開示されている方法で製造できる。

【００１６】接着剤として用いることが出来る水で膨潤
しない疎水性ポリマーとしては、例えば塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合
体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル
酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エ
ステル−塩化ビニリデン共重合体、アクリル酸エステル
−スチレン共重合体、メタクリル酸エステル−アクリロ
ニトリル共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリ
デン共重合体、メタクリル酸エステル−スチレン共重合
体、ナイロン−シリコン系樹脂、ニトロセルロース−ポ
リアミド樹脂、ポリフッ化ビニル、塩化ビニリデン−ア
クリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリ
ル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、
セルロース誘導体（セルロースアセテートブチレート、
セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、
セルロースプロピオネート、ニトロセルロース等）、ス
チレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、クロ
ロビニルエーテル−アクリル酸エステル共重合体、アミ
ノ樹脂、各種の合成ゴム系の熱可塑性樹脂等の接着剤の
他、特開昭５５−９０８５９号公報の第９ページ〜第１
３ぺージに開示されているポリマー、特開昭５７−１９
７４６６号公報の第５ページ〜第７ページに開示されて
いるポリマー、特公平２−１９９０６号公報記載の反応
性疎水性高分子を使用することができる。

【００１７】上記バインダは広範に選択された量を用い
ることが可能であるが、繊維や短繊維で形成される間隙
容積の実質的部分が、繊維や短繊維に対して０．０５〜
５０重量％、より好ましくは０．０５〜３０重量％用い
ることができる。本発明の展開層は、種々の方法を用い
て製造することができる。例えば、繊維や短繊維を溶解
しない液体キャリヤーに分散し、次いで上記バインダを
加えて繊維や短繊維を調整した後、塗布乾燥することに
より展開層を形成することができる。

【００１８】展開層を形成する為に有用な分散液は、十
分な時間安定である必要がある。このような安定な分散
液を製造する為には、多くの方法を単独又は組み合わせ
て用いることが可能である。例えば、有用な方法の一つ
として、界面活性剤を液体キャリヤーへ添加し、繊維や
短繊維分散液中における分散及び安定化を促進すること
ができる。

【００１９】使用可能な代表的な界面活性剤の例として
は、カチオン若しくはアニオン性界面活性剤、トライト
ンＸ−１００（ロームアンドハース社製、オクチルフェ
ノキシポリエトキシエタノール）、サーファクタント１
０Ｇ（オリーン社製、ノニルフェノキシポリグリシドー
ル）等の非イオン性界面活性剤がある。これらの界面活
性剤は広範に選択された量を用いることが可能である
が、繊維や短繊維に対して０．００５〜３０重量％、よ
り望ましくは０．０５〜２０重量％用いることが好まし
い。

【００２０】又、別の方法として、上記分散液の超音波
処理、物理的混合、物理的攪拌処理、ｐＨ調整が有り、
これらを前記の方法に組み合わせることが有効である。
繊維や短繊維分散液の液体キャリヤーは、水性液体とす
ることができる。尚、繊維や短繊維がキャリヤーに不溶
性である種々の有機液体のような他の液体キャリヤーも
使用可能である。水以外の代表的な液体キャリヤーに
は、水混和性有機溶媒、水と水混和性有機溶媒の水性混
和物及び適当な水不混和性有機溶媒がある。水混和性有
機溶媒には、低級アルコール（アルキル基の炭素数が１
〜４個のアルコール）、アセトン及びテトラヒドロフラ
ンがある。水不混和性溶媒には、酢酸エチルの如き低級
アルキルエステル、ハロゲン化炭化水素（例えば、クロ
ロホルム、塩化メチル及び四塩化炭素等）の如きハロゲ
ン化有機溶媒、芳香族炭化水素（例えばベンゼン、トル
エン及びキシレン等）及び脂肪族炭化水素（例えばヘキ
サン、デカリン等）の如き溶媒がある。

【００２１】本発明の分析素子は各種の機能層、試薬層
及び部材を有しても良く、例えば米国特許第３９９２１
５８号明細書記載の試薬層、濾過層、反射層、下塗層、
米国特許第４０４２３３５号明細書記載の放射線ブロッ
キング層、米国特許第４０６６４０３号明細書記載のバ
リヤー層、米国特許第４１４４３０６号明細書記載のレ
ジストレーション層、米国特許第４１６６０９３号明細
書記載のマイグレーション阻止層、米国特許第４１２７
４９９号明細書記載のシンチレーション層、特開昭５５
−９０８５９号公報記載のスカベンジャー層及び米国特
許第４１１００７９号明細書記載の破壊性ポッド状部材
を任意に組み合わせて分析素子を構成することが可能で
ある。

【００２２】本発明の展開層を有する分析素子は、一対
の加圧ローラーの間を通過させる方法によるカレンダー
リング処理を行うことによって、展開層表面の平滑さを
増し、光学的反射において好ましい効果を得ることが可
能である。本発明の分析素子は、例えば浸漬塗布法、エ
アーナイフ法、カーテン塗布法又は米国特許第２６８１
２９４号明細書に記載の如きホッパーを用いる押出塗布
法など各種の塗布法で塗布することが可能であり、所望
により二層又はそれ以上の層を米国特許第２７６１７９
１号明細書及び英国特許第８３７０９５号明細書に記載
の方法で同時に塗布することも出来る。

【００２３】本発明の分析素子は、展開層側から流体試
料を供給し、透明支持体側から観察することにより目的
を達成できる。本発明の分析素子に適用される流体試料
の量は、任意に定めることができるが、好ましくは約５
〜５０μｌであり、より好ましくは約５〜２０μｌであ
る。通常約１０μｌの流体試料を適用するのが好まし
い。

【００２４】本発明の分析素子に用いられる分析反応
は、その目的により任意に定めることができるが、例え
ば全血、血漿、血清、リンパ液、唾液、髄液、膣液、尿
などの生物学的流体試料中の成分の分析に用いられる。
これらは分析試薬を適宜選択することで、例えばグルコ
ース、尿素窒素、アンモニア、尿酸、コレステロール、
トリグリセリド、クレアチン、クレアチニン、ビリルビ
ン等の成分並びに他の多くの分析に使用し得るように容
易に構成することが可能である。

【００２５】本発明の分析素子は臨床化学の分野に用い
られるのみならず、他の化学分析の分野においても適用
可能であり、又、一定膜面積内に一定の流体を保持でき
る機能を用いて他の機能層と組み合わせることも可能で
ある。以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明
する。

【００２６】

【実施例】

〔実施例１〕膜厚１８０μｍの透明な下引済ポリエチレ
ンテレフタレート支持体上に下記組成の試薬層を設け
た。 〔試薬層〕 グルコースオキシダーゼ ４５０００Ｕ／ｍ² ペルオキシダーゼ ６７０００Ｕ／ｍ² ゼラチン １４．０ ｇ／ｍ² １，７−ジヒドロキシナフタレン ０．８４ｇ／ｍ² ４−アミノアンチビリン塩酸塩 ０．８１ｇ／ｍ² ジメドン ０．１９ｇ／ｍ² リン酸カリウム緩衝剤（ｐＨ６．１） ２．８２ｇ／ｍ² トリイソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム ０．２２ｇ／ｍ² １，２−ビス（ビニルスルホニル）エタン ０．１０ｇ／ｍ² 上記試薬層の上に、Ｎ−ビニルピロリドン−酢酸ビニル
共重合体（モル比８０対２０）のｎ−ブタノール溶液を
乾燥膜厚が約２μｍとなるよう塗設し、接着層を設け
た。

【００２７】一方、東洋濾紙社製の粉末濾紙Ｄ（４０〜
１００メッシュ）を篩により分級し、すなわち８０メッ
シュの篩を通過し、１００メッシュの篩を通過しなかっ
た繊維Ｆ１を用意した。そして、下記の表１に示すよう
な展開層構成用の分散液を作成した。 表 １ 繊維物質 液体キャリヤ バインダ 界面活性剤 分散液１ Ｆ１ 100g キシレン 308g 注 25g トライトンＸ100 10g 分散液２ 濾紙粉末Ｄ100g 同上 同上 同上 注 スチレン−グリシジルメタアクリレート共重合体（９０対１０） そして、このようにして得た分散液１を接着層上に塗
布、乾燥し、本発明になる分析素子１を作成した。又、
分散液２を接着層上に塗布、乾燥し、比較例になる分析
素子１を作成した。

【００２８】この本発明の分析素子並びに比較例の分析
素子に各種のグルコース濃度のヒト血清１０μｌを点着
し、３７℃で７分間インキュベーションした後、５４６
ｎｍのフィルターを用いて反射濃度を測定し、この反射
濃度とユニキットグルコース−Ｅ（中外製薬社製）で検
定したヒト血清のグルコース濃度値から予め検量線を作
成した。

【００２９】更に、ヒト血清の中から正常値（８５ｍｇ
／ｄｌ）及び異常値（２６０ｍｇ／ｄｌ）のものをそれ
ぞれ１８回点着し、上記と同じ操作をし、検量線に当て
はめてグルコース濃度値を算出し、変動係数ＣＶ（％）
を求めた。その結果を表２に示す。 表 ２ 正常値 異常値 Ｘ（mg/dl) ＣＶ (％) Ｘ（mg/dl) ＣＶ (％) 本発明の分析素子１ ８５ １．８８ ２６０ １．５７ 比較例の分析素子１ ８５ ４．４５ ２６０ ４．２３ この表２から、本発明になるものは、比較例になるもの
と同じく濾紙粉末Ｄが用いられたものであるが、比較例
になるものよりも格段にＣＶ値が小さく、同時再現性に
優れ、測定精度が高いことが判る。

【００３０】〔実施例２〕膜厚１８０μｍの透明な下引
済ポリエチレンテレフタレート支持体上に下記組成の試
薬層（第１の試薬層の乾燥膜厚２３μｍ、第２の試薬層
の乾燥膜厚１５μｍ）を設けた。 〔第１の試薬層〕 ゼラチン １８．９ｇ／ｍ² グルタミン酸脱水素酵素 １９，０００Ｕ／ｍ² ジアホラーゼ １，９００Ｕ／ｍ² ３，３’−（３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレン）−ビス 〔２，５−ジフェニルテトラゾリウムクロリド〕 ０．９４ｇ／ｍ² １，２−ビス（ビニルスルホニル）エタン ０．１ ｇ／ｍ² トライトンＸ−１００ ０．１ ｇ／ｍ² 〔第２の試薬層〕 トリスヒドロキシメチルアミノメタン ３．８７ｇ／ｍ² 塩酸トリスヒドロキシアミノメタン ０．８３ｇ／ｍ² トライトンＸ−１００ ０．１ ｇ／ｍ² Ｎ−ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体（モル比８０／２０） １．３５ｇ／ｍ² 一方、東洋濾紙社製の粉末濾紙Ｅ（２００メッシュ以
上）を３２５メッシュの篩で分け、３２５メッシュの篩
を通過する短繊維Ｆ４を得た。この短繊維Ｆ４を更に分
級し、すなわち３２５メッシュの篩を通過したものの、
４００メッシュの篩を通過しなかった短繊維粉末Ｆ３を
得た。

【００３１】短繊維Ｆ３及びＦ４を用いて、表３に示す
組成の分散液を作成した。 表 ３ 分散液３ 分散液４ 短繊維Ｆ３ １００ｇ − 短繊維Ｆ４ − １００ｇ キシレン ３０８ｇ 同左 バインダ（注） ２５ｇ 同左 トライトンＸ１００ １０ｇ 同左 アラニン ４．８ｇ 同左 酸化型ニコチンアミドヌクレオチド ８．８ｇ 同左 α−ケトグルタル酸 ０．３ｇ 同左 注 スチレン−グリシジルメタアクリレート共重合体（９０対１０） そして、分散液３を前記試薬層上に塗布、乾燥させて本
発明になる分析素子２を作成し、又、分散液４を前記試
薬層上に塗布、乾燥させて比較例になる分析素子２を作
成した。

【００３２】上記本発明の分析素子２及び比較例の分析
素子２に各種ＧＰＴ活性のヒト血清を１０μｌ滴下した
後、３７℃でインキュベーションし、滴下後２分及び４
分後の反射濃度を反射分光光度計で５４６ｎｍのフィル
ターを通して測定し、この反射濃度の差と標準法で検定
したヒト血清のＧＰＴ活性値から予め検量線を作成し
た。

【００３３】更に、ヒト血清の中から正常値（２５カル
メン単位）及び異常値（９８カルメン単位）のものを各
々１８回滴下し、同様の操作を行い、反射濃度の差を出
し、予め作成した検量線に当てはめ、活性値を求めて標
準偏差及び変動係数ＣＶを求めたので、その結果を表４
に示す。 表 ４ 正常値 異常値 Ｘ（カルメン単位) ＣＶ（％） Ｘ（カルメン単位) ＣＶ（％） 本発明の分析素子２ ２５ １．２１ ９８ １．５５ 比較例の分析素子２ ２５ ４．４５ ９８ ５．３４ この表４からも明らかなように、本発明の分析素子は良
好な同時再現性を示しており、しかも呈色領域内の発色
は均一であった。これに対して、比較例の分析素子は同
時再現性に劣り、しかも呈色領域内の発色の均一性も劣
るものであった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体上に少なくとも一つの試薬を含む
   試薬層が設けられ、その上方に展開層が設けられてなる
   分析素子であって、前記展開層は８０メッシュの篩を通
   過し、１００メッシュの篩を通過しない繊維が用いられ
   て構成されてなることを特徴とする分析素子。
2. 【請求項２】 支持体上に少なくとも一つの試薬を含む
   試薬層が設けられ、その上方に展開層が設けられてなる
   分析素子であって、前記展開層は３２５メッシュの篩を
   通過し、４００メッシュの篩を通過しない短繊維が用い
   られて構成されてなることを特徴とする分析素子。