JPH05196613A - 反射吸光光度分析による試料液体中の電解質分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射吸光光度分析を適用するのが困難であっ
た試料液中の電解質を分析可能する方法の提供。 【構成】 試料液体中の分析すべき電解質の種類に応じ
て選ばれる選択的イオン感応性比色試薬を保持させたポ
リマー性メンブランに試料液体を付着させ、試料液体中
の電解質を試薬と反応させて吸光度に変化を生じさせ、
次いで前記メンブランに光を照射し、メンブランを透過
した反射光の吸光度変化を測定する。試薬としては、陽
イオンに対してはキノイド構造を有するフェノキサジン
系化合物等、陰イオンに対してはニトロフェニルアゾ−
フェニル系化合物等が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、臨床検査分野において
用いられる反射吸光光度分析によって、試料液体中の電
解質を定量分析する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】臨床検査では、試料液体中の成分を分析
するのに、水溶液中での均一反応と透過光測光を基本と
した溶液反応方法のほかに、試料液体中の成分と検出反
応する試薬類を保持させたろ紙やプラスチックフィルム
に少量の試料液体を付着し、反応によって生成する色又
は吸光度の変化を反射測光により定量分析する反射吸光
光度分析法（いわゆるドライケミストリー分析法）があ
る。

【０００３】この方法には、分析用フィルムとして、検
出試薬類を保持させたろ紙を用い、そのろ紙での反応を
検出する単層方式と、試料の展開、反射、反応等のそれ
ぞれの機能を有するフィルム層を用い、これらの層を通
して被検物質の移動、分離後、反応層での検出反応が進
行し、均一な透明層中に色の変化が生じるのを検出する
多層フィルム方式とがある。

【０００４】また反射吸光光度分析方法には、積分球法
（ウルブリヒト球法）、オパールグラス法、４５度入射
垂直反射法、垂直入射４５度反射法等があり、測光方式
としてダブルビーム方式、二波長測定法等を用いること
により測定精度及び確度を高めることができる。さらに
装置の光学系を容易に組立てるために、光ファイバーを
使用することもできる。

【０００５】反射吸光光度分析法において、半定量分析
ではあるが、容易に製造できる試験紙が用いられてお
り、この試験紙と積分球とを組合わせた測光方式が広く
採用されている。またベーリンガー・マンハイム社製の
レフロトロン（商品名）という試験紙は、血球分離機能
が組込まれている。

【０００６】このような半定量分析用の試験紙に代わっ
て、定量分析の可能な多層分析フィルムが用いられるよ
うになった。多層分析フィルムは一般に、展開層、反射
層、試薬層及び透明フィルムから構成される。展開層
は、主として酢酸セルロースからなるメンブランフィル
ター状の等方多孔性を有し、界面活性剤が含浸されてお
り、液滴で供給された試料液体を迅速かつ均一に展開す
る層であり、反射層は二酸化チタンからなり、下から入
射されて透明フィルム、試薬層を透過した光を、入射方
向へ反射する層である。

【０００７】試薬層は、試料液体中の被検物質と反応
し、吸光度の変化を生じさせる試薬類を保持する層であ
る。また、各層がはがれないように接着剤（ゼラチン、
ポリアクリルアミド等の親水性ポリマー、酢酸セルロー
ス等の疎水性ポリマー、色素媒染ポリマー等を目的に応
じて用いる）を塗布する。コダック社のエクタケム（商
品名）というフィルムでは、二酸化チタン微粉末からな
る拡散反射層と展開層が同一の層を構成し、富士写真フ
イルムのフジ・ドライケム（商品名）では、展開層が、
ポリマーバインダーによって透析作用を持たせた織物で
構成され、採血したままの血液を前処理することなくそ
のまま試料とすることができるようになっている。透明
フィルムには、一般にポリエチレンテレフタレートが用
いられる。

【０００８】以上述べたような反射吸光光度分析方法で
は、ナトリウム、カリウム、塩素のような電解質は、そ
れらの比色反応に選択的でかつ従来の試薬層の性質（親
水性）に合致するものがなく、反射吸光光度分析に必要
なフィルム状とすることが困難であるため、反射吸光光
度分析以外のイオン電極法によってフィルム化が行われ
ているのが現状である。そのためナトリウム、カリウム
等の電解質には反射吸光光度分析のための装置を用いる
ことができず、また分析フィルムの作製方法（工程）も
異なるなどの不便な問題点があった。

【０００９】また、無機イオンに選択的に感応して色が
変化する試薬を、ドライケミストリーでなくウェットケ
ミストリー、すなわち比色計のキュベット等に保持させ
てイオンを検出する方法を想定した場合、血清、血液等
によってキュベットが劣化し、繰り返しの使用に耐え難
いという問題が生じる。このような耐久性の問題から、
イオン感応性試薬を用いてイオンを比色分析するウェッ
トケミストリーが発展しなかったと云えよう。さらにド
ライケミストリーに無機イオンの比色分析を応用する場
合、従来の多層分析フィルムの試薬層にイオン感応性試
薬を保持させることになるが、試薬層は緩衝液やゼラチ
ンなど親水性なので、疎水性である前記試薬とはなじま
ず、実用化が困難であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来は反射
吸光光度分析法を適用することができなかった血清、血
液のような試料液体中のナトリウム、カリウム等の分析
を、使い捨て可能な、イオン感応性比色試薬を保持させ
たポリマー性メンブランを用いたフィルム（以下、比色
フィルムと呼ぶ）と反射吸光光度分析との組合せによっ
て可能にし、上記のような不便さを解消することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による反射吸光光
度分析による電解質分析方法は、試料液体中の分析すべ
き電解質の種類に応じて選ばれる、陽イオンに対しては
キノイド構造を有するフェノキサジン系化合物、クロモ
ジェニッククラウン化合物、フェナントロリン系化合物
又はクロモジェニックスフェランド系化合物、陰イオン
に対してはニトロフェニルアゾ−フェノール系化合物か
らなる選択的イオン感応性比色試薬を保持させた比色フ
ィルムに試料液体を付着させ、試料液体中の電解質を前
記試薬と反応させて吸光度に変化を生じさせ、次いで前
記比色フィルムに光を照射し、比色フィルムを透過した
反射光の吸光度の変化を測定することを特徴としてい
る。

【００１２】好ましい実施態様では、試薬を保持するフ
ィルムは、少くとも液滴で供給される試料液体を迅速か
つ均一に展開するための展開層、試薬層を透過した光を
入射方向へ反射する反射層、及び試料液体中の被検物質
（電解質）と反応して吸光度の変化を生じさせる試薬類
を保持する試薬層から形成される多層分析フィルムであ
る。前記の例にもあるように、展開層と反射層とは同一
の層とすることができる。多層分析フィルム以外に、例
えば酢酸セルロース（メンブランフィルター状の等方多
孔性のもの）にイオン感応性比色試薬を保持させ、かつ
界面活性剤を含浸させたものを使用することができる。

【００１３】本発明の方法に用いられる試薬、すなわち
電解質と接してある波長での吸光度に特異的変化を生じ
させる物質（以下、イオン感応性比色物質と呼ぶ）とし
ては、例えば Ｎａ⁺ の場合には、− ９−ジメチルアミノ−５−〔４−（１６−ブチル−
２，１４−ジオキソ−３，１５−ジオキサエイコシル）
フェニル・イミノ〕−５Ｈ−ベンゾ〔ａ〕フェノキサジ
ン：（Ａ−Ｎａ⁺ 物質）− ９−（ジエチルアミノ）−５−〔（２−オクチルデ
シル）イミノ〕−５Ｈベンゾ〔ａ〕フェノキサジン：
（Ｂ−Ｎａ⁺ 物質）− トリフルオルメチル・ジニトロアニリノ・クリプタ
ヘミスフェランド：（Ｃ−Ｎａ⁺ 物質）等が挙げられ
る。

【００１４】またＫ⁺ の場合には、− ９−（ジエチルアミノ）−５−オクタデカノイルイ
ミノ−５Ｈ−ベンゾ〔ａ〕フェノキサジン：（Ａ−Ｋ⁺
物質）− トリニトロアニリノ・クリプタヘミスフェランド：
（Ｂ−Ｋ⁺ 物質）− ４′−〔２″，４″−ジ（２，４−ジニトロ−６−
トリフルオルメチルフェニルアミノ）−６″−トリフル
オルメチルフェニル〕アミノベンゾ−１５−クラウン−
５：（Ｃ−Ｋ⁺ 物質）等が挙げられる。 Ｃｌ^- の場合には、− ５−オクタデカノニルオキシ−２−（４−ニトロフ
ェニルアゾ）フェノール：（Ａ−Ｃｌ^- 物質）等が用い
られる。

【００１５】上に例示した物質の中で、Ａ−Ｎａ⁺ 、Ｂ
−Ｎａ⁺ 及びＡ−Ｋ⁺ 、Ａ−Ｃｌ^- の各物質は選択性が
小さいので、より大きな選択性をもたせるために、Ｎａ
⁺ を分析するにはナトリウムイオン透過担体を、Ｋ⁺ を
分析するにはカリウムイオン透過担体を、Ｃｌ^- を分析
するには塩素イオン透過担体を共存させる必要がある。
またカルシウムイオン透過担体を共存させることによっ
て、Ａ−Ｎａ⁺ 物質やＡ−Ｋ⁺ 物質をＣａ⁺⁺分析のため
の試薬として使用できる。Ｃ−Ｎａ⁺ 物質及びＢ−Ｋ⁺
物質は、それぞれＮａ⁺ 、Ｋ⁺ に高い選択性を有するの
で、イオン透過担体を必ずしも用いる必要はない。

【００１６】イオン透過担体としては、次のような物質
が挙げられる。まずＮａイオン透過担体としては、４−
オクタデカノイルオキシメチル−Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−
テトラシクロヘキシル−１，２−フェニレンジオキシジ
アセトアミド、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリヘプチル−Ｎ，
Ｎ′，Ｎ″−トリメチル−４，４′，４″−プロピリジ
ントリス（３−オキサブチルアミド）、Ｎ，Ｎ′−ジベ
ンジル−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−１，２−フェニレンジ
オキシジアセトアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラシ
クロヘキシル−１，２−フェニレンジオキシジアセトア
ミド、ビス〔（１２−クラウン−４）メチル〕ドデシル
メチルマロネート、その他脂溶性のナトリウム選択性マ
クロサイクル化合物、脂溶性のナトリウム選択性カリッ
クスアレン化合物、脂溶性のナトリウム選択性クリプタ
ンド化合物等がある。

【００１７】Ｋイオン透過担体としては、バリノマイシ
ン、トリナクチン、ビス〔（ベンゾ−１５−クラウン−
５）−４′−イルメチル〕ピメレート、脂溶性のカリウ
ム選択性マクロサイクル化合物、脂溶性のカリウム選択
性カリックスアレン化合物等があり、Ｃａイオン透過担
体としては、（−）−（Ｒ，Ｒ）−Ｎ，Ｎ′−〔ビス
（１１−エトキシカルボニル）ウンデシル〕−Ｎ，
Ｎ′，４，５−テトラメチル−３，６−ジオキサオクタ
ンジアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラシクロヘキシ
ル−３−オキサペンタンジアミン、カルシマイシン等が
ある。イオン透過担体以外に、カルシウム物質ビス〔ジ
−（ｎ−オクチルフェニル）ホスファート〕カルシウム
（II）等のイオン交換体も有効と考えられる。Ｃｌイオ
ン透過担体としては、トリドデシルメチルアンモニウム
クロライド、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−
２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィンマンガン(III)クロライド
等がある。

【００１８】

【発明の作用】本発明の分析方法においては、分析フィ
ルムに供給された試料液体中の電解質は、ポリマー性メ
ンブランに保持された前記のＡ−Ｎａ⁺ 物質、Ｂ−Ｎａ
⁺ 物質、Ｃ−Ｎａ⁺ 物質、Ａ−Ｋ⁺ 物質、Ｂ−Ｋ⁺ 物
質、Ｃ−Ｋ⁺ 物質、Ａ−Ｃｌ^- 物質のような電解質の種
類に応じて選ばれた試薬と、例えば発色反応のような検
出反応を起こして吸光度に変化を生じる。この変化を、
フィルムに光を照射してフィルムを透過した反射光の吸
光度を測定することによって、試料液中の電解質を定量
することができるのである。

【００１９】上記の場合に使用するフィルムを、上から
展開層、反射層、試薬層と重ねて構成した多層分析フィ
ルムにすると、展開層に液滴として供給された試料液体
が、速かにかつ均一に展開しながら反射層を通って試薬
層に達し、試薬と反応を起こして吸光度に変化を生じ
る。そこへ光を下から当てると試薬層を透過した光は反
射層で反射されて入射方向へ戻るのでそれを測光すれば
よい。以下に本発明による方法を、その一実施態様を例
としてさらに詳しく説明する。

【００２０】

【実施例】本発明の方法に用いる、試薬類を保持した比
色フィルムは、イオン感応性比色物質、イオン選択性物
質、メンブラン添加剤、プラスチック基剤（主としてポ
リ塩化ビニル）及び可塑剤を、テトラヒドロフラン等の
有機溶媒に溶かして例えばガラス板上に展開し、溶媒を
揮発させて製造する。イオン選択性物質及びメンブタン
添加剤は、目的とする電解質イオンの選択性を高めるも
のであり、必要に応じて使用する。

【００２１】この実施例では比色フィルムのプラスチッ
ク基剤としてポリ塩化ビニルを用いたが、可視領域で透
明であり、強度を十分に有し、かつ脂溶性物質との親和
性を有する材料であれば他の材料を使用することができ
る。可塑剤は、このプラスチックフィルムの硬軟の度合
いを決定するためのものであることは云うまでもない。

【００２２】電解質がナトリウムである場合のフィルム
製造の一配合例を次に示す。

【００２３】−Ｎａ⁺ 感応性比色物質としてＡ−Ｎａ
⁺ 物質：０．５６％、− Ｎａ⁺ 透過担体として４−オクタデカノイルオキシ
メチル、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラシクロヘキシル−
１，２−フェニレンジオキシアセトアミド：１２％、− アニオン添加剤としてナトリウム・テトラキス
〔３，５−ビス（トリフルオルメチル）フェニル〕ボレ
ート：０．７２％、− 可塑剤としてブチルベンジルフタレート：５７．６
％、− プラスチック基剤としてポリ塩化ビニル：２８．８
％。

【００２４】多層分析フィルムの場合、その最下層に例
えばポリエチレン・テレフタレート製の透明支持体が用
いられるが、この透明支持体は反射吸光光度分析の結果
に何らかの影響を与えるものではなく、単に上記のよう
にして製造された試薬層に相当するフィルムがしわにな
るのを防止する役割をはたしているにすぎない。

【００２５】この実施例においても、図１に示すよう
に、上記配合割合で製造された試薬層フィルム１は透明
支持体２上に置かれ、その上にバッファを含みゼラチン
を接着剤とする緩衝液層を、さらにその上に例えばセル
ロースアセテートのような水浸透性多孔性材料にチタン
白（二酸化チタン）の微粉末を分散させた膜を展開・反
射層３として置くことによって、多層分析フィルムが得
られる。こうして得られたフィルムは、取扱い上の便利
のためにさらに上下に配置された２枚の透明プラスチッ
ク・マウント４，５で挾持され、上側のプラスチックマ
ウント４には、試料液体供給口６が設けられている。

【００２６】次に、先の配合割合でつくられた多層分析
フィルムを用いた分析例について記す。本発明の方法に
よる反射吸光光度分析と炎光光度分析によって求めた試
料液体中のナトリウム値の測定結果を図２に示す。図２
から明らかなように、本発明の方法では血清試料につい
ては、炎光光度分析によって測定した値と満足できる程
度の一致を得た。

【００２７】イオン感応性比色試薬との反応生成物は、
試料液体のｐＨによって吸光度が変化するので、試料液
体のｐＨを一定に保つ必要があるが、血液、血液から分
離直後の血清ｐＨはほぼ一定なので、ｐＨ変化から影響
を受けることは少く、必ずしも緩衝液層を設ける必要は
ない。しかしながら血液から分離後長時間放置した血清
試料は、検体ごとにｐＨが異なり、イオン感応性比色試
薬との反応生成物はｐＨによって吸光度が多少変化する
ので、良好な結果を得るには、上記のように緩衝液を含
んだ試薬層を設ける必要がある。

【００２８】

【発明の効果】本発明による方法は、これまでに述べた
ような構成、作用を有するので、次のような特有の効果
を発揮する。 （１）従来、試料液体中の電解質の定量分析は他の成分
とは異なる電極方式で行われていたが、本発明により他
成分と同じ測光方式である反射吸光光度分析が可能とな
った。したがって同一の製造工程で製造した試料を、同
一の装置によって分析することができるようになった。

【００２９】（２）イオン感応性比色試薬を保持したフ
ィルムは、血液、血清試料に対して繰返し使用すると、
試薬が試料液体中に溶けたり、逆に試料中の脂溶性成分
がフィルムに移行して劣化が生じる。これを防止するに
は新規な比色試薬や保護剤を開発する必要があるが、本
発明によれば、すでに実用化されている多くの比色試薬
を用いることができるので、耐久性、劣化を考慮するこ
となく、いわゆる使い捨てとすることができ、容易に実
用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分析方法に用いる多層分析フィルムの
構成を示す図。

【図２】本発明の分析方法と炎光光度分析法による血清
試料中のＮａ値の測定結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 試薬層フィルム（比色フィルム） ２ 透明フィルム ３ 展開・反射層 ４，５ 透明プラスチック・マウント ６ 試料液体供給口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料液体中の分析すべき電解質の種類に
   応じて選ばれる、陽イオンに対してはキノイド構造を有
   するフェノキサジン系化合物、クロモジェニッククラウ
   ン化合物、フェナントロリン系化合物又はクロモジェニ
   ックスフェランド系化合物、陰イオンに対してはニトロ
   フェニルアゾ−フェノール系化合物からなる選択的イオ
   ン感応性比色試薬を保持させた比色フィルムに試料液体
   を付着させ、試料液体中の電解質を前記試薬と反応させ
   て吸光度に変化を生じさせ、次いで前記比色フィルムに
   光を照射し、比色フィルムを透過した反射光の吸光度の
   変化を測定する反射吸光光度分析による試料液体中の電
   解質分析方法。
2. 【請求項２】 前記イオン感応性比色試薬を保持させた
   比色フィルムの上部に、液滴で供給される試料液体を迅
   速かつ均一に展開し、前記試薬保持フィルムを透過した
   光を入射方向に反射する展開・反射層を置いた、少くと
   も二層で形成される多層分析フィルムを使用する請求項
   １記載の分析方法。