JPS5870161A - 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】 本発明は一層に分析化学、特ＫＩ１体中の予め定められ
た特定成分を分析する分析素子ＫＷＩＩＬ。

更に詳しくは生物学的流体試料中の特定成分を分析する
為の定量分析素子に関する口 従来、流体試料中の成分を分析する方法は多数開発がな
されてきた。例えば１動定量分析装置があげられる。こ
れらは特に病院の臨床検査童磐で多用され有用である。

このような自動分析装置は例えば米国特許票２，７９７
．１４９号に記載の如（、連続流れ分＠に基づき試料、
希釈剤、及び分析試薬を一緒に混合し、これを分析装置
に移送する方法が用いられている。

しかしながらこのような連続自動分析装置は、複雑かつ
高価であり熟練した操作技術者を必要とし、又分析操作
の後には必ず繰返し洗浄操作が必要とされ、これを行な
うに多大な時間と労力を消費し、かつこれらの廃液は必
然的に環境汚染の問題を起こすという欠点を有する。

一方、前述の廃液を用いる分析系に対し、乾燥系の化学
（ドライケミストリイ）を用いる分析系がある。これら
は試験紙又は試験片と呼ばれ１例えば米ｌ１１４Ｉ許第
３，０５０，３７３号、あるいは同第３．０６１，５２
３号に記載の如く、濾紙等の吸収性担体に分析試薬擲液
を含浸させ、乾燥した形で提供される。この試験片は検
体である流体試料中へ浸種した後引き上げ、試験片の色
変化又は濃度変化を肉限判定、又はＳ変針等の機器の如
きのらので稠定するものである。

とｈら試験片はその城扱いが簡便であり、且つ直ちに＃
果が得られる事で有用である。しかしながらＷｋ駅性担
体中に試薬を担持して成るこれら試験片は、種々の重大
な欠点を有し、そ、の為喝適は定性分析又は半定量分析
の範ＢＫと’１１１ｖている。

これらの欠点を克服する為に、米国轡許醜３．１１９２
．１５８号に記載されているような分析素子が開弛され
た。これは透明支持体上に分析試薬を含有した試薬層及
び、等方的に多孔性の非繊維質多孔性媒体からなる拡散
層を積層したものである。

しかしながら同上特許記載の展開層は本質的に脆弱な強
度しか有する事ができず、破損の度合が大きく安定して
供給する事が困難であり、又製造の面からも塗布の条件
をきびしくコントロールする必要があり、それをはずれ
ると一定の空隙率を得る事は困難である。

本発明の目的は、熟練した操作技術な必要とすることな
く優れた定量性を有する分析素子を提供することにある
。

本発（者等は、鋭意検討を重ねた結果、下記構成を有す
る分析素子を用いることにより、上記欠点を克服するこ
とができた。

即ち、本発明の分析素子は光透過性で液体不浸透性の支
持体と、流体試料中の成分と反応する少なくとも一種の
試薬を含み、且つ親水性′：Ｉａイドからなる少なくと
も一層の試薬層と、該試薬層の鋏支持体とは反対側に位
置し、紋流体試料中の成分を誼試薬層へ透過させる少な
くとも一層の繊細構造展開層とを含有する分析素子であ
って、該繊維構造展開層が２種以上の長さの異なる繊維
からなることを特徴とする。

以下、本発明による分析素子について更に詳細に説明す
る。

先づ、本発明の分析素子に係る前記の液体不浸透性の光
透過性支持体（以下、本発明に係る支持体と略す。）は
、液体不浸透性で、且つ光透過性であ些ば、その種類を
問わないが、例えば酢酸セルセース、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリカーボネート、ｔたはポリスチレンの
ような種々の重合体初料が、この使用目的に適する。こ
の場合の上記支持体の厚さは任意であるが、好ましくは
約ｓｏｔクロンから２５０ζり■ンである。また、本発
明に係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は可能である。次に上記の支持体上
に本発明に係る前記試薬層を設ける場合、直接被覆する
とと″もできるが、場合によりては、光透過性の下塗り
層を使用して試薬層と支持体との間の接着性を高めるこ
とは効果的である。

本発明に係る上記試薬層は、骸１１１に分析すべ會検体
成分と定量反応を行なわせる試薬類を含有せしめ、咳層
内で定量反応を行なわしめるためＩｃ＠眉される。

そして上記試薬層は親水性コ謬イドを媒体とし。

支持体上に塗布するととＫよりて層として設けたため、
濾紙の如き担体−試薬を含浸させる従来のものとは異な
り、均一に試薬類を含有することが可能であり、且つ、
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。このような本発明に係る試薬層に用いられ
る親水性コロイド物質としては、天然または合成の高分
子物質が好ましいが、更に好重しくけゼラチン、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
リビニルビ誼リドンなどがあげられる。この中で特に好
ましい親水性コμイド物質としては、ゼラチン等のゼラ
チン誘導体を挙げることができる。

これらの親水性フ■イド物質は約１５０〜約ｓＯ〇−の
廖濶度を有することが好１１．＜、また、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５
ミクロン以上であることが必要である。

上記のようにして形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
ために選択した分析反応によりて決まることは言うまで
もない。また、選ばれた分析反応が二種以上の試薬から
構成され【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、また、二種以上の試薬を別層とし
て含有させてもよい。これらは分析反応自体の作用機構
によって決定されることもあり、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。

一方、試料中の二種以上の検体成分な、同一の試薬層内
で分析反応を行なうことは可能である。

この際、二種以上の分析反応は相互に他を妨害しないよ
うに、また、生成した屓応生成物を測定する際、同様に
互いに他に影響を及ぼさない様分析反応を選択する必要
がある。

以上により構成された試薬層は、一般的には本発明和係
る支持体上に塗布方法によって被覆することができるが
、前述のとおり試薬層と支持体との間に本発明の目的に
適応しないものは別として各種の層を設けることができ
る。

たけ間接に１層重たけ複数層設けられる。

この繊維構造展開層は、以下記載の目的により設けられ
るものである。

（１）一定容量の流体試料を単位面積当り一定容量に試
薬層内に均一に配布し、 （２）流体試料中の分析反応を阻害する物質または要因
を除去し、 （３）例えば分光光度分析を行なう際には支持体をへて
透過する測定光を反射するパックグラウンド作用を行な
う。

従って、本発明に係る繊維構造展開層は、上記３つの機
能を全て行ない得るが、また３つの機能を適宜分離し、
各機能毎に別の層を使用することも可能である。

更に、３つの機能のうち、２つの機能を有する層と、残
りの他の機能を有する層を組会わせ使用することもでき
る。

上記本発明に係る繊維構造展開層の膜厚は、目的に応じ
て任意に選ぶことができるが、釘型しくは釣菌ミクロン
乃至６００ミクロンであり、更に好ましくは釣菌ミクロ
ン乃至約４００ミク四ンである。

そして、上記の本発明に係る繊維構造展開層は善公＠　
５３−６５５１−Ｉ！公報も１シ＜は特開昭５５−１６
４３５６勺公報記載の如き綱目もしくは織物構造をとる
ものではなく、自由な孔面積は実質的ＫＯであることは
言うまでもない。

本発＠に係る繊維構造展開層を形成する素材としては天
然のセルｐ−ス、あるいはその誘導体、ポリエチレン、
ボリプ■ピレン、ポリアンド勢の合成繊維もしくはガラ
ス繊維が挙げられ、誼層はこれら天然、合成を問わず各
種繊維のランダムが三次元的からみ合いｋよって構成さ
れたものが挙げられる。

さらに、上記繊維構造展開層形成素材として上記の繊維
の長さの平均分布が６〜０．０２ｗｍの内から任意の長
さのものを２種以上選ぶことが出東上記繊艙の長さの平
均分布を示す値として、　ＪＩ８標阜フルイな用いて分
けた３〜６０メツシエの■詳と社〜３２５メッシ、の０
群から各々１種以上を選ぶことが好重しく、さらに好ｔ
Ｌ＜は５〜５５メ１シ具の■評からと１００〜３２５メ
ッシ、の０群の中から各々１種以上選ぶことが出来る。

便用に際しそれぞれの及び０群より任意の比率で選ぶこ
とが出来るが好ましくは■詳の重量−が５１−以上であ
り、更に好ましくは７〇−以上である。

本発明に係わる繊維構造展開層を形成する場合、種々な
天然もしくは合成高分子重合体を単独もしくは複数以上
使用することも可能であり皺高分子重合体は、上記繊維
構造展開層における膜強度を著しく高め、且つ下層との
接着強度を高めるのに％に有用である。腋高分子重合体
としては例えばゼラチン、変性ゼラチン等のゼラチン鱒
導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルビ日リドン、
ポリカーボネート、ポリアミド、酢酸セル四−ス、ポリ
ビニルブチラール及び特願昭５６−６５４４６号記載の
反応性基を有する有機高分子重合体が挙げられる。

上記高分子重ｉ体は広範に選択された量を用いることが
可能であるが、繊維の三次元的からみ会いで形成される
間隙容積の実質的部分が充填されない量が好ましく本発
明に係わる繊維の重量に対して、■重量パーセント乃至
０．００５重量パーセント好壷しくは萄重量−乃至０゜
０５重量パーセント用いることができる。

本発明の繊維構造展開層は、種々の方法を用いて塗布製
造することが可能である。−例としては下記の工１を挙
げることができる。

すなわち、本発明の繊維を、皺繊艙をＩＦ牌しない筐体
キャリヤーに分散し、次いで上記高分子重合体を加え該
繊維分散液を調製し、この安定な分散液を支持体に適用
後、該繊維構造を形成させながら筐体キャリヤーを除去
する方法である。

繊維構造展開層を製造するために有用な分散液は、同分
散液を支持体上に適用するに充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
を単独又は組合せて用いる事が可能である０例えば有用
な方法の一つとして、界面＊＊＊を液体キャリヤーへ添
加し繊維の分散液中における分布及び安定化を促進する
事がで館る。

使用可能な代表的な界ＩＩｒ活性剤の例としては、トラ
イトン１８Ｘ　　１００　（ａ−ムアンドハース社製、
オクチルツェノ午シボリエトキシエタノール）す−７ア
クタン）１０Ｇｏ（オリーン社製、１ノニルフエノキシ
ポリグリシドール）等の非イオン性界面活性剤がある。

上記界面活性剤は広範に選択された量を用いる事が可能
であるが、繊維の重量に対ルて、（資）重量パーセント
乃至０．００５１量パーセント、好ましくは頷重量パー
セント乃至０．０５重量パーセン）ｌいる事ができる。

更に別の方法として上記分散液の音波処理、物覗的混合
、及び物理的攪拌処響、ｐＨ調製がある。これらは前記
の方法と組合わせる事によりさらに有用である。

前記分散液の液体キャリヤーは、水性液体Ｅすることが
できる。しかしながら蚊繊維がキャリヤーに不溶性であ
り、従って、それらの繊維構造特性が保持されるという
条件で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。

水塊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Ｓ１ｇ物および適当な
水不混和性有機溶媒がある。水混和性有機溶＠には、′
低級アルコール（即ち、アルキル基の炭素数１乃至４個
のアルコール）、アセトンおよびテトラヒドロフランが
ある。水不混和性！＃には、酢酸エチルの如き低級アル
命ルエステル、／・Ｉゲン化炭化水素（例えば、りはｃ
１ホルム。

塩化メチルおよび四塩化炭素＃）の加金ハロゲン化有機
溶媒芳香族炭化水嵩（例えばベンゼン、トルエン及び午
シレン等）および層肪族炭化水素（例えばヘキ！ン、デ
カリン等）の如き炭化水嵩溶媒がある。

前記繊維構造展開層を含む本発明の分析素子は任意の配
置のうち一つをとることが可能であり、一種以上の本発
明の繊維構造展開層を有しても良く１重た本発明の繊維
構造展開層と各種の機能層、試薬含有層および部材、例
えば米国特許第３．９９２，１５８号記載の試薬層、濾
過層、反射層、下塗り層、開票４，０４２，３３５号記
載の放射線ブロッ命ング層、開票４，０６６．４０３号
記載のバイヤ一層、開票４．１４４，３０６号記載のレ
ジストレー７１７層、１ｉＩＩＩ［４，１６６，０９３
号記載のマイグレーシ曹ン阻心層、同観４．１２７，４
９９号記載のシンチレーシ璽ン層、特開昭５５−９０８
５９号記載の清掃層および米国特許第４．１１０，０７
９号記載の破壊性ボッド状部材部を任意に組会わせて、
本発明の目的に合わせた分析素子を構成することが可能
である。

更に、本発明に係る繊維構造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いわ
ゆる「カレンダーリング処理」を行なうことによって諌
展一層表面の平滑さを増し、光学的屓射において、より
好ましい効果をうることが可能である。

以とのように構成された本発明の分析素子をｔ。

繊維構造展開層から流体試料を供給した後、試薬層での
分析反応を透明支持体側かｈ観察することＫ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ｔｔｔ、任意
に定めることができるが、好ましくは約ｍｆｉｌから約
５μｌであり、更に好ましくは約ＩμＩから約５１４４
である。通常的１０＃１の流体試料を適用するのが好ま
しい。

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、例えば生物学的流
体試料、すなわち血液、または尿中の成分の分析に＃］
いる。

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、　Ｊａｉｌ、　：ｆｆレ
スチ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ならびに他の串＜の成分の分析に
し得るよ’３に容易に構成することが可能である。

本発明の繊維構造展開層を有する分析素子は、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２，６８１，２９４号明細書に記載の如きホッパー
を用いる押し出し塗布法部各種の塗布法で塗布する事が
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λ７６１，７９１号及び英国特許ａｌｌ　８３７
，０９５号明細書に記載の方法で同時に塗布する事も出
来る。

本発明の分析素子は臨床化学の分野に＃ｌ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な保持できる機能を用い
て、他の機能層（例えば写真要素の層）と組合せる事も
可能である。

本発明の分析素子は、血液、血清、リンパ筐及び尿等の
体液の臨床化学的分野に極めて有利である。％Ｋｍｆ［
分析の場合、通常血清を用いるが、本発明の分析素子の
場合全血液、血清及び直鎮のいずれの分野にも不都合な
く用いる事ができる。

全血液を用いる場合、必要に応じて検出のための輻射線
が血球により妨害を受けるのをさける為に輻射線ブロッ
キング層又は他の反射層を設ける事が出来る。血球の色
を直接観察する場合、たとえばヘモグロビン分析の如き
ものの場合は轟然のことながら、上記反射層を設ける必
要はない。

本発明の分析素子を用いて検出可能な変化として分析結
果を得たのち、種々の検出可能な変化に対応して、反射
スペクトルフォトメモリー、透過スベクトロフォトメ毫
す−、発光スペクトルフォトメモリーもしくは螢光スペ
クトロ７オトメ篭り−、又はシンチレーシ冒ン欄定勢に
より一定される。このようにして得られた・測定値は、
あらかじめ作製しておいた検量線に当てはめる事で、未
知被検物質の量を決定することが出来る。又、本発明の
繊維構造展開層内に含まれる有機高分子重合体が有する
反応性基を用いて免疫分析に使用することも出来る。

本発明の分析素子は、以上詳細に説明した如き構成とな
したので試薬の不均一濃度の発生やクロマトグラフ現象
もほとんど見られず、通常の分光光度計により簡単かつ
迅速Ｋ１体試料、ＩＩ＃に生物学的流体試料中の成分の
定量分析に用いること力玉できる。

さらに１本発明の分析素子Ｋｌ＊繊維構造展開層を適用
する場合、生物学的流体試料のみならず種々な検体の供
給時間の制御及び収容能力の制御部が容易になる利点が
あり、又、製造Ｋｌｌしても単に塗布し、それを乾燥す
るだけでよく、その時の塗布条件および乾燥条件も特に
制約がなく、極めて容易Ｋｌｉ造できるという実用上の
利点を有する。

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが
、これによって本発明の実施態様が限定されるものでは
ない。

１１施例−１ 透明な厚さ！８０趨のポリエチレンテレフタレート支持
体上に、脱イオン化ゼラチン２１６雫／ｄｊ（乾燥膜厚
約加μ篤）を塗布し、その上Ｋ１１１表に示す如き組成
の繊維分散ａｔ〜６を上記ゼラチン″゛層上に塗布乾燥
し、本発明の試料−１，２，３，４，！および６を作成
した。

一方、比較試料として、透明な厚さ１８０ｊ１１諷のポ
リエチレンテレフタレート支持体上に濾紙（東洋濾紙−
４７）を直接はりつげたものを比較試料（Ｉ）とし、同
支持体上［５１！ゼラチン水＊＊を含浸させ、乾燥させ
た後直接はりつけたものを比較試料■とした。

こ（Ｄ試料１．２．３．４．５．６　Ｎ　！び比較試料
（Ｉ）、［）Ｋ赤色色素Ｂｒ１ｌｌａｎｔ　８ｃａｒｌ
ｅｔ　３１Ｌ水濤筐を１０１１４滴下し、７分後に支持
体側からスポット直径を測定した。

會た、支持体側から反射鏝ｊｌｌ（サクラ光電Ｉ１１度
計ＰＡＤ　−６０１１小Ｉｆ　六写真工業１１１Ｋ）を
緑色（Ｊｍａｘ−５４６縄）のフィルターを用いて一定
し、スポット内の最大濃度と最小濃度の差７Ｄを求めた
。但し、各試料および比較試料各々１０１１１１１ｉ！
　シたものの平均値″および最大値最小値を示し、且つ
１０回測定回数内の最大ΔＤを示した。

１１２表 上記厘２表の示すように本発明の試料）ｋスポット直径
に大館なノ（ラツキがなく、かつ呈色領域内での１＆直
分布が非常に少な−・。

一方、比較試料においては、スポット直後は大きくばら
つくばかりでなく、呈色領域内での鏝直のバラツキが大
きいことが判る。

実施例−２ 透明な膜厚１８０ミク四ンの下引き済みポリエチレンテ
レ７タレーシ支持体上に下記の組成を含むグルコーヌ一
定用の試１ＩＩＩＩを塗布した。

（Ｌ） グルコース堵キシダーゼ　　　　２４０Ｕ／ｄＩＬＰ４
−アミノアンチピリン塩酸塩　　　ｏ、ｏ０１１１＃／
ｄ♂１．７−シヒドロキシナフタレン　　　　ｏ、ｏｏ
ｓ時／ｄｊペルオキシダーゼ　　　　　　　ｔｌ１０ｍ
Ｆ／櫨ぜ５．５−ジメチル−１，３−シクロへ　　　０
−００２２１／ｄｗｌキサジオン ６−ア電ノー４．８−ジにドａ　命ｖ　　　　Ｑ、０Ｏ
Ｏ８ＪＦ／　ｄｗｌ−２−メチルピリミジン ３．３−ジメチルグルタル酸　　　　　　０．０１・６
１１／１ｗｌ脱イオン化ゼラチン　　　　　０．１９６
＆／ｄｄを、５−水酸化ナトリクム水溶液を用いてｐＨ
７，０としたものから成るグルコース一定用試槃層。

上記試薬層上に、実施例−１の分散液−■を塗布乾燥し
試料−７を作成し、同様に実施例−１の分散＊−Ｓを塗
布乾燥し試料−８を作成した。この分析素子上ｋ　１０
０１１１／ｄｊ　、　１５０！／ｄｊ　、　２００１１
１Ｆ／櫨Ｉ。

２５０８１７ｄｌ　、　３００ｓｖ／ｄｊ　１３ｇ６１
１ｆ／ｄｊＦ）各種饋Ｂノｙリコース水Ｓ＊および同量
のグルコースを含有する人工血清を１０声Ｉ滴下し、３
７℃で７分間インキエベーシ璽ンした後に４９０ｍｎの
測定液長で屹成した赤褐色の色素の濃度を測定したとこ
ろ、グルコースＩ＆度と反射濃ｌＬは比例関係にありた
。

代職人桑原義員 手続補正書 昭和５７年１１月２９Ｌ 特許庁長官若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第　１５３４７６　−リ２　発明の名
称 分析素子 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２４ノ・名
　称　（＋２７１小西六写真工業株式会拐代Ｒ取締役川
　本　信　廖 ４代理人 〒１９１ 居　所　　東京都１」野市さくら町１１１地６、補正の
対象 １　　　　明細書の「発明の詳細な説明」の欄７、補正
の内容 （１）発明の詳細な説明を次の如（補正する。

（２）明細書第１９頁第１表を別紙のように補正します
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光透過性で筐体不浸透性の支持体と、流体試料中の成分
   と反応する少なくとも一種の試薬を含み且つ親水性コロ
   イドからなる少なくとも一層の試薬層と、諌試薬層の該
   支持体とは反対側に位置し、ｌ＊流体試料中の成分な該
   試薬層へ透過させる少なくとも一層の繊維構造展開層と
   を有する分析素子であつて、皺繊維構造展開層が２種以
   上の長さの異なる繊維からなることを畳黴とする分析素
   子。