【発明の詳細な説明】
［発明の分野］
本発明は液体中の酵素活性を測定するに適した
乾式分析要素に関する。
［発明の背景］
乾式分析要素、特に多層一体型乾式分析要素は
例えば、米国特許3992158号、特開昭55−164356
号で知られている。このような多層一体型乾式分
析要素が血清中の酵素の分析に応用できること
は、Analytical Chemistry，Vol.55，No.４，
498A〜514A（1983）に記載されている。
多層一体型乾式分析要素は、一般にその最上層
に液体計量作用を有する液体展開層が設けられて
いる。液体計量作用を有する液体展開層では、液
体展開層の展開面積ａが付与した液量Ｖに比例す
る。即ち
ａ＝kV
この液体展開層の展開面積ａと付与した液量Ｖ
の間の比例常数ｋによつて、単位面積当たりの液
量が決まるので、分析感度は比例常数ｋによつて
左右される。比例常数ｋが小さいほど、単位面積
当たりの液量は大きくなるため、単位面積当たり
の酵素活性が大きくなり、それだけ分析感度は高
くなる。
多孔性液体展開層が非吸水性繊維から成る一体
型多層乾式分析要素は、特開昭55−164356号や、
特開昭60−222769号で知られている。ポリエステ
ル、ポリアミド（たとえばナイロン）などの非吸
水性の長繊維から成る展開層は、繊維中の保水が
少なく、織物または編み物とした時、均一なもの
が得られ易いので、反応速度法による乾式分析要
素に適する。しかし、多孔性液体展開層が非吸水
性繊維から成る場合には、上記比例常数ｋが大き
く、高い分析感度を得にくい。
［発明の目的］
反応速度法による酵素活性分析に用いて高い感
度を得ることができる一体型多層乾式分析要素を
提供することにある。
［発明の基本的構成］
本発明の上記目的は、少なくとも多孔性液体展
開層を有し液体中の酵素活性を測定するに適した
乾式分析要素であつて、該多孔性液体展開層は非
吸水性繊維から成り、該多孔性液体展開層中に酵
素に対する基質を含み、かつ該多孔性液体展開層
中に展開面積を少なくとも20％減少させる効果を
有する量のポリビニルピロリドンを含むことを特
徴とする乾式分析要素によつて達成された。
本発明に用いられる前記重合体の分子量は通常
約２千以上である。好ましくは8000〜700000程度
のものが用いられる。しかしこれらの値は本発明
の効果を得るための臨界的なものではない。
本発明は公知の多種の乾式分析要素に適用する
ことが出来る。特に検出試薬系と被検液体がいず
れも透過し得る固体担体を含む要素に適用するこ
とが出来る。要素は支持体、反応試薬層、検出層
のほかに反射層、多孔性液体展開層、接着層、ろ
過層、吸水層、下塗層および公知のその他の層を
含む多重層から成つてもよい。かような分析要素
として、米国特許第3992158号、同4042335号およ
び特開昭55−164356号各明細書に開示されたもの
がある。
支持体を用いる場合、本発明の乾式分析要素の
実用的に採りうる構成は
(1) 支持体上に検出層、その上に液体展開層を有
するもの。
(2) 支持体上に検出層、試薬層、液体展開層をこ
の順に有するもの。
(3) 支持体上に検出層、第二試薬層、第一試薬
層、液体展開層をこの順に有するもの。
上記(1)ないし(3)において検出層と試薬層または
液体展開層の間、試薬層と液体展開層の間、また
は第二試薬層と第一試薬層の間に光遮蔽層およ
び／またはろ過層を設けてもよい。
本発明の分析要素において展開層に用いられる
非吸水性繊維は例えば、ポリエチレンテレフタレ
ート等のポリエステル、ポリアクリロニトリル、
ポリアミド、例えばポリカプラミド（６−ナイロ
ン）、ポリヘキサメチレンアジポアミド（６，６
−ナイロン）等である。
本発明の分析要素の展開層は、上記のような非
吸水性繊維から成る織物生地や編物生地が好まし
いが、有機ポリマー繊維パルプの抄造紙、ガラス
繊維から成る抄造紙、繊維質不織布等も用いるこ
とができる。
織物生地としては、特開昭55−164356号、特開
昭60−222770等に記載された平織物のほか、細
布、金巾、ブロード、ポプリン等の生地も利用で
きる。織物を構成する糸として、紡績糸（加捻
糸）が好ましい。
編物生地としては、特開昭60−222769、特開昭
60−222770等に記載の展開層用の経（たて）メリ
ヤス編生地のほか、トリコツト編、ラツシエル
編、ミラニーズ編、ダブルトリコツト編等種々の
生地が利用できる。
これらの布、紙、不織布には特開昭57−66359
号等に記載されたような物理的活性化処理（たと
えばグロー放電処理、コロナ放電処理）を施すこ
とができる。
本発明の分析要素において展開層中の前記ポリ
ビニルピロリドンの量は、展開面積を前記ポリビ
ニルピロリドンを含まないときの20％またはそれ
以上減少させることができる量を、色素を含む水
または市販管理血清を用いた予備実験により容易
に決定できるが、通常分析要素の展開層の１m2当
たり0.5ｇないし15ｇの範囲にある。
本発明においては二つ以上の層に、前記ポリビ
ニルピロリドンを含んでもよい（例えば展開層と
試薬層）
本発明の一体型多層分析要素には、光透過性・
水不透過性支持体の上に（場合によつては下塗層
等の他の層を介して検出層または吸水層を設ける
ことができる。検出層は一般に、被検成分の存在
下で生成した色素が拡散し、光透過性支持体を通
して光学的に検出され得る層で、親水性ポリマー
により構成することができる。吸水層は一般に、
被検成分の存在下で生成する色素が実質的に拡散
しない層で、水を吸収して膨潤する親水性ポリマ
ーを層形成成分とする層であることが好ましい。
吸水層に用いることができる親水性ポリマー
は、一般には水吸収時の膨潤率が30℃で約1.5か
ら20、好ましくは約2.5から15の範囲の天然また
は合成親水性ポリマーである。そのような親水性
ポリマーの例としては、ゼラチン（例、酸処理ゼ
ラチン、脱イオンゼラチン等）、ゼラチン誘導体
（例、フタル化ゼラチン等）、アガロース、プルラ
ン、プルラン誘導体、ポリアクリルアミド、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等をあ
げることができる。検出層にも、同様の親水性ポ
リマーを用いることができる。
検出層または吸水層の乾燥時の厚さは約1μｍ
から約100μｍの範囲が適当で、好ましくは約3μ
ｍから約30μｍの範囲である。さらに検出層に
は、必要に応じて界面活性（カチオン性、両性、
又は、非イオン性）や緩衝剤を含有させることも
できる。
検出層または吸水性の上には、場合によつては
光遮へい層、過層、反応試薬層等の層を介し
て、展開層を接着し積層するための接着層を設け
てもよい。接着層は水で湿潤しているとき、また
は水を含んで膨潤したときに展開層を接着するこ
とができるような親水性ポリマーからなることが
好ましい。接着層に用いることができる親水性ポ
リマーの例としては、検出層に用いられると同様
な親水性ポリマーがあげられる。これらのうちで
はゼラチン、ゼラチン誘導体、ポリアクリルアミ
ド等が好ましい。接着層の乾燥膜厚は一般に約
0.5μｍから約20μｍ、好ましくは約1μｍから約10μ
ｍの範囲である。なお、接着層は吸水層上以外に
も、他の層間の接着力を向上させるため所望の層
上に設けてもよい。接着層は親水性ポリマーと、
必要に応じて界面活性剤等を、含む水溶液を公知
の方法で検出層や反応試薬層等の上に塗布する方
法などにより設けることができる。
本発明の乾式分析要素の反応試薬層には、親水
性ポリマー、緩衝剤あるいは光遮蔽性（反射性ま
たは吸収性）微粒子等を必要に応じて含有させる
ことができる。
光遮蔽層は、皮膜形成能を有する親水性ポリマ
ーをバインダーとして、光反射性微粒子が分散さ
れている水浸透性の層であることが好ましい。光
反射性微粒子は、検出層に生じた検出可能な変化
（色変化、発色等）を光透過性を有する支持体側
から反射測光する際に、展開層に点着供給された
水性液体の色、特に試料が全血である場合のヘモ
グロビンの赤色等を遮蔽するとともに光反射層ま
たは背景層としても機能する。
光反射性を有する微粒子の例としては、顔料微
粒子たとえば二酸化チタン微粒子（ルチル型、ア
ナターゼ型またはブルツカイト型の粒子径が約
0.1μｍから約1.2μｍの微結晶粒子等）、硫酸バリ
ウム微粒子や、アルミニウム微粒子等を挙げるこ
とができる。これらのうちでは二酸化チタン微粒
子、硫酸バリウム微粒子が好ましい。
本発明の乾式分析要素に用いることができる織
物生地または編物生地は水洗等の脱脂処理により
少なくとも糸、織物あるいは編物の製造時に付着
した油脂類が実質的に除去されていることが好ま
しい。展開層に前記ポリビニルピロリドン、また
必要に応じて、反応試薬、例えば基質、酵素、補
酵素、活性化剤等や、緩衝剤、光反射性微粒子等
を含有させるためには、これらを含有する塗布液
を展開層の上から公知の方法により塗布すること
ができる。ポリビニルピロリドン等を含有する溶
液に繊維から成る展開層を浸漬したのち乾燥する
方法も用いることができる。このような展開層を
ラミネートにより積層する場合には、上記のよう
に浸漬した展開層を乾燥または半乾燥状態で他の
層に積層し一体化する方法を用いることもでき
る。
以下に実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。
［実施例 １］
ゼラチン下塗りされている厚さ180μｍのポリ
エチレンテレフタレート無色透明平滑フイルム上
に下記の組成(a)の水溶液を乾燥後の厚さが7μｍ
になるように塗布し、乾燥した。
(a)
ゼラチン 300ｇ
界面活性剤（オリン社製Surfactant 10G）
５ｇ
ポリーコ（スチレン−Ｎ−メチルモルホリニウ
ムメチルスチレンージビニルベンゼン）
重合比 55：43：２
15％ラテツクス 280ｇ
水 2150ｇ
（希NaOH溶液でPHを7.0に調整する）
次に上記ゼラチン層上に下記の組成(b)の水溶液
を乾燥後の厚さが5μｍになるように塗布し乾燥
した。
(b)
ゼラチン 200ｇ
界面活性剤（オリン社製Surfactant 10G）
５ｇ
α−グルコシダーゼ 350万IU
水 2600ｇ
（希NaOH溶液でPHを7.0に調整する）
次に上記ゼラチン層上に下記の組成(c)の水溶液
を乾燥後の厚さが3μｍになるように塗布し乾燥
する。
(c)
ゼラチン 30ｇ
界面活性剤（オリン社製Surfactant 10G）
４ｇ
酸化チタン（アナターセ型） 20ｇ
水 950ｇ
（希NaOH溶液でPHを7.0に調整する）
酸化チタンを含む上記塗布層のスペキユラー濃
度は約1.3である。
次に上記酸化チタン／ゼラチン層の上に約30
ｇ／m2の割合で水を全面に均一に供給して湿潤さ
せた後、その上にトリコツト編み物（ポリエステ
ル製40ゲイジ）を軽く圧力をかけてラミネート
し、乾燥させる。
次にこの布に下記の組成(d)の水溶液を150c.c.／
m2の割合でほぼ均一に塗布し、乾燥させアミラー
ゼ測定用一体型多層分析要素作製した。
(d)
パラニトロフエニルα−Ｄ−マルトペンタオシ
ド 34ｇ
水 1600ｇ
リン酸カリウム 60ｇ
ポリビニルピロリドン（平均分子量 70万）
140ｇ
（希NaOH溶液でPHを7.3に調整する）
本実施例の分析要素にアミラーゼ活性値の異な
るコントロール血清（市販コントロール血清また
はそれに必要に応じてヒトだ液アミラーゼを添加
したもの）とを10μ点着し、37℃に保つた
際の、３分後から６分後の間の１分あたりの反射
濃度変化を波長400ｍμで測定し、あらかじめ作
成しておいた検量線からアミラーゼ濃度を算出し
た。その結果を第１表に示す。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a dry analytical element suitable for measuring enzyme activity in liquids. [Background of the Invention] Dry analytical elements, particularly multilayer integrated dry analytical elements, are disclosed in, for example, U.S. Pat.
Known by the number. The fact that such a multilayer integrated dry analytical element can be applied to the analysis of enzymes in serum is reported in Analytical Chemistry, Vol. 55, No. 4.
498A-514A (1983). A multilayer integrated dry analytical element generally has a liquid spreading layer provided on its top layer with a liquid metering function. In a liquid spreading layer having a liquid metering function, the spreading area a of the liquid spreading layer is proportional to the applied liquid amount V. That is, a=kV The development area a of this liquid development layer and the applied liquid volume V
Since the amount of liquid per unit area is determined by the proportionality constant k between the two, the analytical sensitivity is influenced by the proportionality constant k. As the proportionality constant k becomes smaller, the amount of liquid per unit area becomes larger, so the enzyme activity per unit area becomes larger, and the analytical sensitivity becomes higher accordingly. An integrated multilayer dry analysis element in which the porous liquid spreading layer is made of non-water-absorbing fibers is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 164356/1983,
It is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-222769. A spread layer made of non-water-absorbing long fibers such as polyester or polyamide (e.g. nylon) has little water retention in the fibers, and when made into a woven or knitted fabric, it is easy to obtain a uniform product, so dry analysis using the reaction rate method is recommended. Suitable for elements. However, when the porous liquid spreading layer is made of non-water-absorbing fibers, the proportionality constant k is large, making it difficult to obtain high analytical sensitivity. [Objective of the Invention] It is an object of the present invention to provide an integrated multilayer dry analytical element that can be used for enzyme activity analysis using a reaction rate method and obtain high sensitivity. [Basic Structure of the Invention] The above object of the present invention is to provide a dry analytical element having at least a porous liquid developing layer and suitable for measuring enzyme activity in a liquid, the porous liquid developing layer being non-water absorbing. comprising a substrate for the enzyme in the porous liquid spreading layer, and an amount of polyvinylpyrrolidone having the effect of reducing the spreading area by at least 20% in the porous liquid spreading layer. Achieved by dry analytical elements. The molecular weight of the polymer used in the present invention is usually about 2,000 or more. Preferably, a number of about 8,000 to 700,000 is used. However, these values are not critical for obtaining the effects of the present invention. The present invention can be applied to various known dry analysis elements. It is particularly applicable to elements that include a solid carrier through which both the detection reagent system and the test liquid can pass. The element may consist of multiple layers including, in addition to the support, reagent layer, and detection layer, a reflective layer, a porous liquid spreading layer, an adhesive layer, a filtration layer, a water absorption layer, a subbing layer, and other layers known in the art. . Such analytical elements are disclosed in U.S. Pat. No. 3,992,158, U.S. Pat. When a support is used, practical configurations of the dry analytical element of the present invention include (1) a detection layer on the support and a liquid development layer thereon; (2) A device that has a detection layer, a reagent layer, and a liquid development layer in this order on a support. (3) A support having a detection layer, a second reagent layer, a first reagent layer, and a liquid development layer in this order. In (1) to (3) above, a light shielding layer and/or filtration layer is provided between the detection layer and the reagent layer or liquid development layer, between the reagent layer and the liquid development layer, or between the second reagent layer and the first reagent layer. Layers may be provided. Examples of non-water-absorbing fibers used in the spreading layer in the analytical element of the present invention include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyacrylonitrile,
Polyamides, such as polycapramide (6-nylon), polyhexamethylene adipamide (6,6
- nylon) etc. The spreading layer of the analytical element of the present invention is preferably a woven fabric or knitted fabric made of non-water absorbing fibers as described above, but paper made from organic polymer fiber pulp, paper made from glass fiber, fibrous nonwoven fabric, etc. may also be used. be able to. As the woven fabric, in addition to the plain woven fabrics described in JP-A-55-164356 and JP-A-60-222770, fabrics such as thin cloth, gold cloth, broadcloth, and poplin can also be used. Spun yarn (twisted yarn) is preferable as the yarn constituting the fabric. As knitted fabrics, JP-A-60-222769, JP-A-Sho
In addition to the warp knitted fabric for the development layer described in 60-222770, various other fabrics such as tricot knit, latsiel knit, Milanese knit, double tricot knit, etc. can be used. These cloths, papers, and non-woven fabrics are covered by Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-66359.
A physical activation treatment (for example, glow discharge treatment, corona discharge treatment) as described in No. 1, etc. can be performed. In the analytical element of the present invention, the amount of the polyvinylpyrrolidone in the developing layer is such that the amount of the polyvinylpyrrolidone that can reduce the developing area by 20% or more of that without the polyvinylpyrrolidone is added to the dye-containing water or commercially controlled serum. It is usually in the range of 0.5 g to 15 g per m 2 of the spread layer of the analytical element, although this can be easily determined by preliminary experiments used. In the present invention, the polyvinylpyrrolidone may be included in two or more layers (for example, a developing layer and a reagent layer).
A detection layer or water absorption layer can be provided on the water-impermeable support (possibly via other layers such as a subbing layer).The detection layer is generally formed in the presence of the analyte. A layer in which the absorbed dye can be diffused and optically detected through a light-transparent support, and can be composed of a hydrophilic polymer.
Preferably, the layer is a layer in which the dye produced in the presence of the test component does not substantially diffuse, and the layer-forming component is a hydrophilic polymer that absorbs water and swells. Hydrophilic polymers that can be used in the water-absorbing layer are generally natural or synthetic hydrophilic polymers having a swelling ratio upon absorption of water ranging from about 1.5 to 20, preferably from about 2.5 to 15 at 30°C. Examples of such hydrophilic polymers include gelatin (e.g., acid-treated gelatin, deionized gelatin, etc.), gelatin derivatives (e.g., phthalated gelatin, etc.), agarose, pullulan, pullulan derivatives, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polyvinyl Examples include pyrrolidone. Similar hydrophilic polymers can also be used in the detection layer. The dry thickness of the detection layer or water absorption layer is approximately 1 μm.
Appropriate range is from about 100μm, preferably about 3μm
m to approximately 30 μm. In addition, the detection layer may contain surfactants (cationic, amphoteric,
Alternatively, it can also contain a nonionic (nonionic) or buffering agent. An adhesive layer for adhering and laminating the developing layer may be provided on the detection layer or the water absorbing layer, depending on the case, via a layer such as a light shielding layer, an overlayer, a reaction reagent layer, or the like. Preferably, the adhesive layer comprises a hydrophilic polymer capable of adhering the spreading layer when wetted with water or swollen with water. Examples of hydrophilic polymers that can be used in the adhesive layer include hydrophilic polymers similar to those used in the detection layer. Among these, gelatin, gelatin derivatives, polyacrylamide, etc. are preferred. The dry film thickness of the adhesive layer is generally approximately
0.5μm to about 20μm, preferably about 1μm to about 10μm
m range. Note that the adhesive layer may be provided not only on the water absorbing layer but also on a desired layer in order to improve the adhesion between other layers. The adhesive layer is made of hydrophilic polymer,
If necessary, it can be provided by applying an aqueous solution containing a surfactant or the like onto the detection layer, reaction reagent layer, etc. using a known method. The reaction reagent layer of the dry analytical element of the present invention may contain a hydrophilic polymer, a buffer, light-shielding (reflective or absorbing) fine particles, etc., as necessary. The light shielding layer is preferably a water-permeable layer in which light-reflecting fine particles are dispersed using a hydrophilic polymer having film-forming ability as a binder. The light-reflecting fine particles measure the color of the aqueous liquid dotted onto the developing layer when detectable changes (color change, color development, etc.) occurring in the detection layer are measured by reflection photometry from the light-transmitting support side. In particular, when the sample is whole blood, it blocks the red color of hemoglobin, etc., and also functions as a light reflecting layer or a background layer. Examples of light-reflecting fine particles include pigment fine particles, titanium dioxide fine particles (rutile type, anatase type, or brutzite type) with a particle size of approximately
(0.1 μm to about 1.2 μm microcrystalline particles, etc.), barium sulfate microparticles, aluminum microparticles, and the like. Among these, titanium dioxide fine particles and barium sulfate fine particles are preferred. The woven fabric or knitted fabric that can be used in the dry analysis element of the present invention is preferably subjected to a degreasing treatment such as washing with water to substantially remove at least the oils and fats attached during the production of the yarn, woven fabric, or knitted fabric. In order for the developing layer to contain the polyvinylpyrrolidone and, if necessary, reaction reagents such as substrates, enzymes, coenzymes, activators, etc., buffering agents, light-reflecting fine particles, etc., a coating containing these may be used. The liquid can be applied onto the developing layer by a known method. A method may also be used in which the spreading layer made of fibers is immersed in a solution containing polyvinylpyrrolidone or the like and then dried. When such a spreading layer is laminated by lamination, it is also possible to use a method in which the spreading layer soaked as described above is laminated on other layers in a dry or semi-dry state and integrated. The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples. [Example 1] An aqueous solution of the following composition (a) was dried to a thickness of 7 μm on a colorless transparent smooth film of polyethylene terephthalate with a thickness of 180 μm and coated with gelatin.
Apply it and let it dry. (a) Gelatin 300g Surfactant (Olin Surfactant 10G)
5g Polyco (styrene-N-methylmorpholinium methylstyrene-divinylbenzene) Polymerization ratio 55:43:2 15% latex 280g Water 2150g (Adjust pH to 7.0 with dilute NaOH solution) Next, apply the following on the gelatin layer: An aqueous solution having the composition (b) was applied to a dry thickness of 5 μm and dried. (b) Gelatin 200g Surfactant (Olin Surfactant 10G)
5g α-Glucosidase 3.5 million IU Water 2600g (Adjust the pH to 7.0 with dilute NaOH solution) Next, apply an aqueous solution with the following composition (c) on the gelatin layer so that the thickness after drying is 3 μm. dry. (c) Gelatin 30g Surfactant (Olin Surfactant 10G)
4g Titanium oxide (anatase type) 20g Water 950g (pH adjusted to 7.0 with dilute NaOH solution) The specular concentration of the above coating layer containing titanium oxide is approximately 1.3. Next, apply approximately 30% of the titanium oxide/gelatin layer above
After moistening the entire surface by uniformly supplying water at a rate of g/m 2 , a tricot knitted fabric (polyester, 40 gauge) is laminated thereon by applying light pressure and dried. Next, apply 150 c.c. of an aqueous solution of the following composition (d) to this cloth.
It was applied almost uniformly at a ratio of m 2 and dried to produce an integrated multilayer analytical element for measuring amylase. (d) Paranitrophenyl α-D-maltopentaoside 34g Water 1600g Potassium phosphate 60g Polyvinylpyrrolidone (average molecular weight 700,000)
140g (Adjust the pH to 7.3 with dilute NaOH solution) Add 10μ points of control serum with different amylase activity values (commercially available control serum or one to which human saliva amylase has been added as necessary) to the analysis element of this example. The change in reflection density per minute was measured at a wavelength of 400 mμ from 3 minutes to 6 minutes when the sample was kept at 37°C, and the amylase concentration was calculated from a calibration curve prepared in advance. The results are shown in Table 1. 【table】