JPS6187755A - 重合体単一層分析用素子 - 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】 本発明は一般的に分析用装置または素子による流体分析
の分野に関する。試薬組成物およびこれを組込んだ装置
はすでに多年知られており、−試験紙から、体液成分お
よび体液中の治療用薬剤の検出用のインビトロ諭断装置
に至る広い分野で使用されている。試薬組成物および装
置ｘｔを測定すべき成分を含有する流体と接触させる。

化学反応またはその池の反応によって検出し得る変化が
生ずる。

最初に開発された型の装置は不規則な（雄状試薬層例え
ば祇を有していた。層の厚さには特に制限はなくただ反
応層を不透明にするに十分であればよく、例えば無限の
光学的厚さのものであってよかった。被分析物の＃灰は
拡散反射信号を色ブロック表と目で比較して半定量的に
測定された。

例えば米国特許第３．０１２．９７６号明釧簀、第３，
１６４，９３４号明細簀および３，４８５．５８７最明
ｄＩΔならびｉｃ　Ｗａｌｔｅｒ　、　Ａｎａｌ、　Ｏ
ｈｅｍ、　５５　：４９８Ａ（１９８３）７：ｒ：参照
されたい。これらの型の素子の不規則性は定量化に対し
著しい制約となった。光度１則定の機器化によってもな
おこの基本的制約は克服されていない。

技術の進歩により今や「乾式化学」素子の大部分が反射
法によってモニターされるようになり、これら素子は植
種の層状構成の複数の層を含むよ５になった。これらの
各々は独立の、別個の層で、必要な機能のうちの一つ以
上の但し全部より少い働き？：すし、他の層に結合され
ている。この一つ以上の試薬層には、測定可能な応答を
与えるために特定の体液成分、治療用薬剤、その他の被
分析物の分析に必要なすべての試＃を通常含有する組成
物が組込まれている。Ｗａｌｔｅｒら上山、および５ｈ
ｉｒｅｙ　、　０１ｉｎ、　Ｂｉｏｃｈｅｍｏ、　１６
　：　１４７−１５５（１９８３）を参照されたい。か
かる素子においては、入射光は半透明な試薬層を通過し
てそこで被分析物／試薬組成によって規定される程度に
まで吸収される。これには試薬層が均一で、厚さが精密
に制ｔＳされていることが必要である。平滑で不透明な
反射層が試薬層の反対側にラミネートされる。この層は
吸収されなかった光を反射して試薬層を通して検出器に
返す。

従来の化学系において測定される最も簡単な被分析物の
一つはアルブミンであるが、「乾式化学」においてはこ
の被分析物でさえ多層素子を必要とする。Ｎｕの米国特
許！　４，２５０．４５６最明ＮＪｉ書には、展開層、
下塗り層および試薬層を含む、アルジミン用の多層分析
用素子が開示されている。

試薬層はアミノナフタレンスルホン！！（ＡＮＳ）トポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ　）との複合体を含有して
いる。試料アルブミンは展開層には入りこむが通常試薬
層の中には入らない。それにもかかわらず、このアルブ
ミンは複合体からＡＮＳを展開層中へ屏放させると云わ
れている。また、使用に際して、アルブミンと検出可能
な種との腹合体形成によってアルブミンを定量する場合
に、透明な展開層と不透明な試薬層とを有する多層分析
用素子ヲ使用することが望ましく、任意の適当な不透明
化剤例えば二酸化チタンを使用し得るということも述べ
られている。結果の読取り沃として記載されている方法
は、適当な分光測光装置がエネルギーのビーム例えば光
末化支持体および試゛・、ｒ！層に指向している帯域を
通してその素子を°通過させることである。検出可能な
棟が不透明試薬層の反対り１１の別の層に移行する場合
、この方法がどのようにして有効に働くのか朗かでない
。

さらに別の型の装置にお（ては、反応）−は中空の微小
球またはビーズから形成され必要な試薬はその内部に組
込まれている。この方法はとりわけ、米国特許第５．０
９２，４６３号明細書、第３．９２６．７５２号明細ｄ
１第３．９９３．４５１号明細ｊ１第４．１２９．４１
７号明細書、第４，３５６．１４９号明訓ｊ１６よびｗ
ｏ　７９１０１０８１に開示されている。例えばＳｉｄ
ｄｉｇｉのＷＯ７９１０１０８１には、ポリマービーズ
の層で澁われた不活性支持体から成りビーズ内には試薬
が含まれその中で発色反応が起きる測定装置が開示され
てる。更に例を挙げればＫｉｔａｊ　ｉｍａらの米国特
許第４，３５６，１４９号明ａ４には反応層が親水性結
合剤中分散した疎水性粒子中に試薬が含まれる水中油型
分散物である多層素子が開示されている。開示されたこ
の多層素子はまた、試薬層と水性液状試料展開層との間
に輻射阻止層または光反射層を含んでいる。

Ｐｉｅｒｃｅらの米国特許第４，２５８．００１号明細
曹および！４，３８１．９２１号ｆｉｌｌ　ｍ　ｉｌ　
（第４，２５８．００１号明細書の分ｕｌ　）は、複合
三次元俗子病造を重視する、多層分析素子の分野におけ
るその後の発展を反映している。全体としてこの特許は
前述の型の多層素子にこの構造を応用している。またこ
れには、原器、反射その他の層以外の、この格子構造の
唯二つの分析的例は狭い濃度範囲内でのグルコース測定
に対する「定性的」結果と、ヘモグロビフ分析への応用
とに限られ後者においてはヘモグロビン濃度を弁別する
データは何も報告されていない。三次元格子構造は熱に
安定で非膨潤性の有機ポリマー粒子とこれら粒子に対す
る接着剤とから形成されている。好ましくは試薬は粒子
のポリマ一単位に化学的に結合している。粒子の大さお
よび形状は植種であってよいが、球形で一様であること
が好ましい。典型的には粒子は少くとも２５重量％、好
ましくは５０重ヱチ以上の有機ポリマー材料から成って
いる。多くの実施ｊホ様においてはこれら粒子は完全に
、すなわち１００重量％、かかる有機ポリマー材料から
構成されている。

これら粒子の残部は他の添加剤、例えば着色剤例えば顔
料または染料から成ることができる。

以上の通り、最初の試薬含浸紙片には正確性および定量
的用途への使用に制灼かあり、一方多層素子においては
定量化が可能になった一面復雑さが増し製造条件の微雨
な変化の影響を受は易いという欠点が生じた。試薬をカ
プセル化しても、複雑さも減少せずまた測定結果の妨害
の受は易さも改善されなかった。複雑な三次元的有機ポ
リマー格子から成る素子の製造によって、製造における
複雑さ１１減少せず、また前記の層に対して満足な反射
％注も付与されない。

従来記載されている試薬マトリックスまたは素子と対照
的に本発明によれば、完全な試薬系と反射性成分とが単
一層として組合され拡散反射によって読取り得る等の利
点が得られる。干渉性粒状材料および試料の濁り度の＠
影響は避けることができる。また、光が反射されて検出
されるために試薬中を完全に通過する必要が無いので、
マトリックスの均一性および精密な厚さという制約が避
けられる。さらに、誤った定量的読みの危険を伴う一様
でない試薬分布領域を防ぐ成分を含有することができる
。

さらに、本発明による装置は均−免疫検定試薬系および
通常の臨床化学試薬系を包含する前記素子中に混入でき
る、従来達成できなかった広い範囲の被分析物メニュー
を提供し、それらはすべて素子への適用前に予備希釈を
必要としない。従来、分析用素子が試料の予備希釈を必
要とすることは使用時のそれらの適応性に対する大きな
欠点であった。マトリックスのより低い散乱係数は紙ま
たは他のマトリックスおよび従来の装置が特徴とする展
開層に比べてより低い液分、析物濃度でのより高い感度
を可能にする。被分析物の濃度範囲は非常に低いレベル
の血液酵素、ホルモンおよび治療薬から非常に高い濃度
の被分析物例えばグルコースに広がる。

これらのそして他の利点は流体試料中の萩分析物を測定
するための完全な分析装置によって達成され、この装置
は本質旧にポリマーである非譲維質マトリックスおよび
このマトリックス中に完全に分散されている、被分析物
に対して検出可能な応答をもたらす少くとも１橿の物質
から形成された、寸法的に安定で一様に多孔性で、拡散
反射性の単一層から成る。好ましくは、ポリマーは親水
性に処理した高密度のポリエチレンである。ポリマーは
全方向性の相互に連結した孔をもち、その大きさは５〜
５００マイクロメーターに正確に調製することができる
。光学性質は顔料例えば二酸化チタンの混合によりさら
に変性することができる。被分析物応答物質は被分析物
に応答して反応生成物を生成する性質を有する第１成分
および上記反応生成物に応答して検出可能な変化を生ず
る性質を有する第２成分を含有することができる。

装置の単一層はさらに窩分子量の物質を混入することが
できる。この物質は単一層への液体試料の適用により生
じる流動力のための試薬の移行ン減少させるかまたは最
少にする。このことは試薬濃度が異なる領域の形成を妨
げ、それＫより単一層上の領域にわたる検出可能な応答
のレベルの不一致を妨ぐ。単一層が他の素子または構造
なしで完全に有効に働いて、測定すべき被分析物の存在
に対し定■的な検出可能な応答を与えるという点でこの
装置は完全である。

また流体試料中に被分析物を含有すると思われる試料に
装置′ｆＩ：接触させ検出し得る応答があればこれを観
測することによる、被分析物の測定方法も提供される。

この装置および（または）方法を含みまたは使用する種
種の実施態様も考えられ也例えば試験材料を試験キット
の一部として提供することができる。このキットは一種
以上の装置またはその容器を任意の植種の物理的形態に
組合せ包装したものから成る。

以上の説明において特定の実施態様について使用する特
定の用語は特記しない限り他の実施態様全部についても
適用し得るものである。

第１図は本発明の装置が反射測定装置と共に使用し得る
場合の好ましい実施！ｌ；様を説明する。装［１０は単
一の分析層２０を有している。層２０はマトリックス中
に完全に分散された試薬を含む反射性ポリマーマトリッ
クスから成る。単一層マトリックスは通常半融ポリマー
粒子により形成され、このものは単一層配置に寸法的な
安定注馨与える。装置１０はまた支持体３０Ｙ有してい
るがこれは分析には開存せず単に取扱いを容易にするた
めである。本発明によれば単一層の寸法的安定性のため
、前記のような支持体は必要なく、通常含まれていない
。液体試料は分析層中の試薬と反応させるため、装ｕｉ
ｏに施こされる。装置１０は測定装置４０内で台４２上
に位置している。測定装置は光源４４を有しこれは光を
分析Ｎｉ２Ｏ上および分析層２０中に指間させる。検出
器４６が反射光のＩ！′４を検出し、測定装置はこれを
被分析物の濃度の関数として報告する。光源４４および
検出器４６は試料を施すのと同じ側あるいは反対側によ
り直接入射光または直接反射光の位置に置くこともでき
る。

試験の対象となる試料流体には生物学的、生理学的、工
業面、環境的およびその他の種類の液体または気体が含
まれる。特に具象があるのは生物学的液体例えば血清、
血漿、尿、脳背髄液、唾液、乳、肉汁その他の培地、お
よびそれらのものの上澄および両分である。気体状の興
味ある生物学的種はアンモニアを包含する。興味のある
生理学的流体としては輸液、緩衝液、防腐性または抗菌
性溶液その他がある。工業的液体としては例えば医薬品
、乳製品、麦芽飲料の製造に使用される発酵媒質および
その他の製造工程液がある。従来の方法によって試験さ
れるその他の試料液体源もここで使用するこの用語の範
囲内にあると考えられ、本発明によって同様に分析する
ことができる。

重合マトリックスン作るのに使用する固体の反射性粒子
は光学的に不透明な顆粒状または粒状物質で、試薬も実
質的な内部空所をも含まず、この装置の目的とする試料
、試薬および反％、に対して化学的に不活性なものであ
る。この制約内において、マトリックスを製造する粒子
を検出波長において光収せず、かつできるだけ高い屈折
率、好ましくは約１．６より大きな屈折率をもつように
選ぶことが望ましい。好ましくは粒子は約０．１〜約２
００ミクロンの直径をもつ。

分析素子用の好ましいポリマーマトリックスは多孔性で
均一な全方向性で、寸法的に安定で化学的に不活性でそ
して試薬または分析用試料支持体に非膨潤性のものであ
る。また、このものは反射測定に対して光学的に適合す
る。すなわち、このものは紫外および可視範囲例えば６
００〜７００ｎｍにおいて吸収率がほとんどまたは全く
ない。

マ）　ＩＪラックス植種な多孔性、孔性、厚さ、形状お
よび廉価なポリマー組成物であることができる。

この特別な適用に対して使用できる材料の例はクロメク
スコープ社、プルツクリン、ニューヨーク州から入手で
きる「工ｎｔｅｒｆｒｏ　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｐｌａｓｔｉ
ｃｓＪおよびポーレックスチクノロジー社、フェアバー
ン、ジョーシア洲から入手できるｒ　Ｐｏｒｅｘ　Ｐｏ
ｒｏｕｓＰｌａｓｔｉｃａ　Ｊである。「乾燥化学」反
応に対するマトリックスとして多孔性プラスチックを使
用することは文献に記載されていない。

分析用素子のマトリックスを形成するのに特に有用なポ
リマーは高密度のポリエチレン（ＨＤＰＫ）、超高分子
量のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニリデンフ
ルオリド（Ｋｙｎａｒ）、ポリテトラフルオロエチレン
（ｐＴｚｘ）　、ナイロン、ポリビニルクロリド（ｐｖ
ｃ　）　、ポリエステル類、ポリスルホン類および他の
ポリマーならびにポリマー混合物である。

マトリックスを形成するためそしてそれに親水性特注を
与えるため、分析用素子中に１種またはそれ以上の乳化
剤または界面活性剤物質例えばアニオン性、カチオン在
および非イオン性界面活性剤を混入することにより作ら
れた疎水性ポリマー粒子を使うことが有利である。この
内、非イオン性界面活性剤が好ましい。それらはまた組
成物製剤の被覆性を高めそして素子中の湿潤の度合いお
よび範囲を高めることができる。前記素子は助剤例えば
界面活性剤の不在下では液体試料により容易に湿潤しな
い。ポリマーの性質はポリマーマトリックス・の形成中
に前記界ｌｆ［ｉ油性ｉ９１を混合することにより、あ
るいは形成したポリマーマトリックスケ前記界面活性剤
で表面被覆することにより、さらに変性することができ
る。例えば素子に形成する組成物各１００ｇはン゛ルビ
トール無水物の脂肪酸部分エステルのような界面活性剤
０，１１を含有することができる。

単一層は不規則な反射性無機粒子を含んで作ることもで
きる。高い屈折率と粒子の不規則な形状との組合せによ
り、入射輻射の散乱が助長され、その結果、拡散反射比
色定量方式における分析的信号が増大する。このことは
高濃度の試料の被分析物または高い吸光係数が問題とな
る場合に有利である。最も好ましい粒子の例としては塩
基性水酸化鉛、塩基性炭酸鉛、酸化物例えば二醸化チタ
ン、酸化亜鉛および酸化マグネシウム、および硫酸塩例
えば硫酸バリウム、硫酸カルシウムおよび硫酸ストロン
チウムが挙げられる。他の使用し得る材料としてはシリ
カ、方解石、ケイ酸塩およびアルミノケイ酸塩、硫化亜
鉛、ケイソウ土、粘土またはこれらの混合物が拳げられ
る。

被分析物の存在において検出可能な応答を行なう少くと
も一種の物質は、対象の被分析物の選択的検出用として
既に知られている試薬組成物から適当に選ぶことができ
る。一つの態様においては、試料を物理的に変化させて
被分析物を解放し秘出可馳とする物質例えば細胞浴解剤
を含むことができる。例えば被分析物がヘモグロビンで
ある場合この物質は細胞浴解剤例えば界面活性剤であっ
てよい。界面活性剤としては例えば脂肪族アルコールの
ポリオキシエチレンエーテル例えばＢｒ１ｊ　界面活性
剤（米国工Ｃ工社、ウイルミントン、プラウエア州〕、
ソルビトール無水物脂肪酸部分エステルのポリオキシエ
チレン読導体例えばツイーン界面活性剤（米国ＸＣ工社
、上山）およびアルコール、スルホネートまたはサルフ
ェートのアルキルアリールポリエーテル例えばトリトン
界面活性剤（ロームアンドハース社、フィラデルフィア
、ペンシルバニア州）が挙げられる。別の態様において
は、被分析物応答性物質は比較的簡単な色原体的試薬を
含有することができる。この態様の一例はアルブミン測
定におけるブロムクレゾールグリーンの使用である。さ
らに例を挙げれば被分析物がビリルビンの場合にはこれ
はジアゾ化合物例えばジアゾスルファニル酸と置換剤す
なわちビリルビンをその結合形から遊離する助剤例えば
ジフィリン、カフェイン、またはジメチルスルホキシド
とを含有することができる。

被分析物がグルコースの場合は組成物は第一および第二
の成分を含み、この二つは製剤中に同時に含有される。

第一の成分はグルコースオキシダーゼを含む。例えば０
．２Ｍりん酸緩衝液（ｐｉ−１７，０）各５〜１５ゴに
対する試薬含量は、グルコースオキシダーゼ４．５００
〜４０，０００　Ｌｉｉ際単位（工υ）、ベルオキシダ
ーｒ２．ｏｏｏ〜４０．０００工Ｕ１牛血清アルゾミン
２５０〜１．０００１１Ｆ、４−アミノアンチピリン２
５０〜ｉ、ｓ　ｏ　ｏ〜、Ｐ−ヒドロキシ安息香酸ナト
リウム１１ＪＯ〜３０．０００　ｒｒｑ。

ＥＤＴ　Ａニナトリウム５〜５Ｑａｐ、アジ化カリウム
５〜２０■およびポリビニルピロリドン５〜４００岬を
含有し得る。生化学国際連合酵素委員会（ＴｈｅＣｏｍ
ｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｅｉｎｚｙｍａｓ　ｏｆ　ｔｈ
ｅ工ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＵｎｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉ
ｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　）は酵素活性の国際単位（ｘ　
Ｕ　）　Ｙ、規定の−および温度条件下で毎分利用され
る基質１マイクロモル（ｕｍｏ　ｉ）と定義している。

この組成物は、被分析物応答物質が被分析物に応答して
反応生成物を生ずる第一成分と、選択性透過性ポリマー
によって第一成分から隔離することができ、そして反応
生成物に応答して検出可能な応答ン行う第二成分とから
成るようなものであってよい。アンモニアを測定するた
めの好ましい一態様においては、第１成分はアンモニウ
ムイオンなアンモニアに変換するのに有効であり、第２
成分は例えばブロムクレゾールグリーンであり、そして
第１および第２成分は気体（例えばアンモニア）透過性
ポリマー例えば酢ｊ酪酸セルロースによって隔離されて
いる。別の好ましい一態様においては第一成分は被分析
物と反応して過酸化水素を生じ、第二成分は過酸化的に
活性な物質例えばペルオキシダーゼとレドックス指示薬
とを含んでいる。例えば被分析物かコレステロールの場
合には第一成分はコレステロールオキシダーゼとコレス
テロールエステルヒドロラーゼと馨含有する。

被分析物が尿酸の場合には第一成分はウリガーゼを含有
する。

「過酸化的に粘性な物質」なる語は、考慮対象の物質の
正確な化学四宿性を定義するものである。

ペルオキシダーゼは、過酸化水素が他の物質を酸化する
反応の触媒となる酵素である。ペルオキシダーゼは一般
に鉄ポルフイリン部分を有するタンパク質である。ペル
オキシダーゼはわさびだいこん、じゃがいも、いちじく
樹液およびかぶ内に（植物ペルオキシダーゼ）、乳白に
（ラクトペルオキシダーゼ）および白血球内Ｋ（ベルド
ペルオキシダーゼ）存在し、また微生物中にも存在し発
酵によって産生ずることができる。ある種の合成ペルオ
キシダーゼ例えばＴｂｅｏｒｅｌｌおよびＭａｓｈｌｙ
がＡｃｔａ　Ｃｈｅｍ、　５ｃａｖａ、、４　：　４２
２−４５４　（１９５０）に開示しているようなものも
Ｈ２Ｏ２検出系に満足に使用することができる。これ程
満足でないものとして、ヘミン、メトヘモグロビン、オ
キシヘモグロ♂ン、ヘモグロビン、ヘモクロモダン、ア
ルカリ性ヘマチン、ヘミン誘導体、および過酸化的また
はペルオキシダーゼ様活性すなわち過濃化水素その他の
過酸化物による他の物質の酸化の触媒となる能力を示す
ある種の他の化合物といった物質がある。酵素ではない
が過酸化的活性を示す他の物質としてはスルホシアン酸
鉄、タンニン酸鉄、フェロシアン化第−鉄、シリカゲル
に吸着したクロム塩（例えば硫酸クロムカリウム）等が
ある。

レドックス指示薬としては当業者に周知の多くのものが
ある。例としてベンジシン、〇−トルイゾン、５．５’
　、５．５’−テトラメチルベンジジン、２，７−ジア
ミノフルオレン、６−メチル−２−ベンゾチアゾリノン
ヒドラゾン（単独でまたは公知のそのカプラーと共に）
、４−アミノアンチピリン（単独ではまたは公知のその
カプラーと共に）およびその他のフェナジン鴇およびピ
ロン類が挙げられる。

また、被分析物＋１ｉ＞容性物質は試ｒ）中に牧分析物
が存在する作用として検出可能な応答ｌ生じる均一特異
結合検定糸に対する試薬から成ることもできる。前記均
一特異結合検定系は酵素反シロに参加するラベＡ／Ｙ含
んでいることかでさる。％忙は、均一特異結合検定試薬
および系の好ましい一態様は被分析物と結合する抗体、
被分析物またはその結合性頒似体とラベルとの複合体お
よびラベルと相互に作用して検出可能な応答（ここでラ
ベル複合体が抗体により結合する場合の応答はそのよう
に結合しない場合とものと比べて異なる）を生ずる検出
系を包含する。均一免疫検定での使用に適することが昶
られている任、ばの植種のラベル系は本発明の装置およ
び方法での使用に適用できる。

本発明の装置中での使用に適する高分子物質はタンパク
質、ガム、ワックスまたは好ましくはポリマーを包含す
る。ポリマーは酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ナイ
ロン、ポリアクリレート、でんぷん、ポリカーボネート
、ポリビニルアルコール、酢酸ポリビニル、デキストラ
ン、ポリビニルビロリドン、ホリウレタン、セルロース
、硝醐セルロースまたは酢酸酪酸セルロースであること
ができる。例えば分析層を形成して使用する組成９Ｊ１
００！ｊ当たりポリビニルピロリド７１〜９１を含有す
ることができる。

試験装置または分析用素子は本質的に上記の組成物と組
合せた単一の複合マトリックスから成る。

単一層が分析全体を行５のに必要な丁べてである。

これてより、多層の個個の展開試薬層、反射層および他
の層の必要がなくなる。本発明の装置は適当な技法によ
り、例えば組成物の溶液を予備形成した粒子の半融ポリ
マーマトリックス中に混合し、組成物を放置して硬化ま
たは固化させることＫよりマトリックス′％：＋Ｊｉｌ
！造する。しかし必要でないならば、一体分析用素子を
取扱いの容易さのために支持体上に設けることかでさる
。好ましい支持体はポリスチレン、マイラー（Ｍｙｌａ
ｒ）または頴似のシラスチックである。支持体は光また
は他のエネルギーに対して不透明、半透明または透明で
あることができる。

前述の通り、使用し得る試薬糸のｋくは、１筐体試料内
の対象被分析物の存在または量に関係する検出可能な応
答、例えば色変化を与え、または与えるように容易に改
変することができる。本発明の素子は増強された電磁輻
射信号、例えば可視スペクトル内の光の反射の変化２与
え、これにより可視的な色変化、または可視範囲外の例
えば紫外または赤外範囲の光の反射の変化を生ずる。検
出可能な応答とは感覚によって直射に、または補助的検
知手段例えば分光光匿計その他の検知手段を使用して観
測し得るものである。分析結果が検出可能な変化として
得られると、これを通常、反射測定用の適当な装置ｖ設
けた場を試験素子を通過させて測定する。かかる装置は
エネルギーのビーム例えば光束を指向する作用を有し、
これは次に素子から反射されて検出器に入る。一般に、
約２００ないし約９００　ｎｍの範囲の電磁輻射がかか
る測定に有用であることが判明している。

以下に「乾燥化学」反ｂｔ；に対するマトリックスとし
て多孔性プラスチックを使った実施例を記述する。植種
の孔径および厚さの多孔性プラスチックスはポレソクス
　テクノロジー社、ファイアバーン・、ショーシア州か
ら得たものである。プラスチックポリマーは特記しなけ
れば高密度ポリエチレンＣＨＤＰＫ　）である。材料は
メタノール中のＬｌ、５％Ｗ／Ｖスパン２０工Ｃ工（米
国工Ｃ工社、ウイルミングトン、プラウエア州）で処理
することにより親水性にし、そして１方の表回はどこで
も必要ならば漏出を紡ぐために熱シーリングを行う。直
径７２インチの円盤ｉ　ＨＤＰＥシートから切り出し、
特定答遣の試薬溶液をそれぞれに塗り、そしてそれら？
：雰囲気条件下で乾燥するかまたは凍結乾燥する。すべ
ての測定は円盤に特定量の試ｌ？＋を塗り、そして６４
０〜７００　ｎｍのスペクトル範囲をカバーするように
ｆｕされたインフラアナライザ−３ＤＯ反射分光計（テ
クニコン、インスツルメント、コーポレーション、テリ
タウン、ニューヨーク州）で反射パーセントを読みとる
。測定した反射（Ｒ）は分析濃度の一次関畝に／５＝（
１−Ｒ）２／２Ｒ（ここでＫは吸光係数であり、そして
Ｓは散乱係数である）に変俣される。

例　　１ 植種の材料に対する感度の比較 植種の支持体材料を低いモル吸収率（Ｅ）をもつ種のＮ
ＡＤＨ（Ｅはほぼ６Ｘ１０３に等しい）の検出に対して
試験する。これは低濃度の仮分析物例えばアニリン、ア
ミノトランスフェラーゼ、アスパラテートアミノトラン
スフェラーゼ、クレアチニンおよびラクテートテヒドロ
デナーゼヲ冠含する植種の臨床検定における指示薬の種
である。対照として選んだ支持体材料は硫酸バリウム反
射性コーチインク（１１さ１５０ｐｍ）、ホワットマン
ペーパーＮｏｓ、　４１および４２、厚さ７１６インチ
で孔径２５μｍの多孔性Ｋｙｎａｒおよび厚さ’Ａ６イ
ンチで孔径がそれぞれ１０．３５．７０および１２０１
Ｊｍ　の多孔性ＨＤＰＲである。

試験溶液の種頑は０．１モルトリス緩衝液１ｔあたりＮ
ＡＤＨをｌＸ１０−’モル、５ｘｉｏ−’モル、コＸ１
０−５モル、５　Ｘ　１０−５モル、ｉ　ｘ　ｉ　ｏ−
’モル、５×１Ｏ−４−ｃルおよびＩ　Ｘ　１０−３モ
ル含むものを使用する。

試料７０　ｐＬを直径外インチの各材料の円盤にスポッ
トし、そして３４０　ｎｍで測定した応答を第２図に示
す。

ｘ／Ｓ対一度のプロットの傾斜により決定したＩｅ度は
Ｉ　Ｘ　１０＝　Ｍ　　ＮＡＤＨの検出限界が得られる
ポレツクス多孔性ＨＤＰＥおよびＫｙｎａｒに対して最
も高いことが発見され、これは丁べてのＮＡＤ　Ｈ依存
の臨床試験に適当である。ホワットマンペーパー材料お
よび硫酸バリウム反射性コーティングは感度のより低い
応答白銀を与え、従って前記の検定の大部分に対して不
適当である。与えられた材料例えば多孔性ＨＤＰＫに対
する感度は孔径が大きくなるにつれて増加する。同じま
たはそれに匹敵する孔径に対してはより低い屈接率（Ｒ
工）をもつ材料例えばＫｙｎａｒ　（Ｒ工１．４２）は
ＨＤＰＫ　（Ｒ工１．５５）より高い感度が得られる。

例　　２ 多孔性プラスチックマトリックスによるアラニンアミノ
トランスフェラーゼ（ＡＬＴ）の検定」厚さｌ／１２イ
ンチの多孔性プラスチックＨＤＰ　Ｅ（孔径６５μｍ）
の円盤６各にトリス緩衝液（ｐＨ７−８）　１００　ｍ
　ｍｏｔ／Ａ、　ＥＤＴＡ　５．［］　ｍ　ｒｎｏＬ／
Ｌ。

アラニン１００　ｍ　ｍｏ／、／４　ＮＡＤＨ１，５ｍ
　ｍｏｌ／ｌ、ビリドキサルホスフエ−）　１ｍ　ｍｏ
ｂ／ｌ　、　　２−オキソグルタル酸ナトリウム塩１０
ｍｍ０Ｌ／ｌおよびラクトースデヒドロデナーゼ１１，
１００　ｒｕ／ｌｔｘ含有する試薬混合物ろＯｐＬを付
着させ、そして任意の直接光源から保護しながら室温で
２時間放置して円盤を乾燥させる。

これらの円盤をアラニンアミノトランスフェラーゼ（Ａ
ＬＴ）を含有する試料３０　ｐｉで試験する。

Ａ］ＩＪＴの濃度は臨床範囲すなわち０〜６００　ｘｕ
／ｌを包含する範囲で変化させる。６〜５分間７．５秒
毎に反射を記録する。１分あたりのに／Ｓ応答における
変化を円盤に試料を施した後５０Ｂ−後に計算する。１
分あたりのに／Ｓ応答における変化対ＡＬＴ濃度のプロ
ットは第６図に示すように直線状であり、これは分析用
素子の有効性を示すものである。

以下の例６および４は多孔性プラスチックマトリックス
の溶媒抽出技術への適用を説明する。この技術は抽出し
た被分析物種と反応して色変化（クロモジェニッククラ
ウンエーテル）を生じる試薬を含む低蒸気圧溶媒（リン
酸トリクレジル）中への被分析物種（°ナトリウム、カ
リウム）の抽出を包含する。これ以上の溶媒抽出方法に
関する詳細は１９８３年１１月７日出願の米国特許項第
５４９．３４９号を参照されたい。

例　　６ ナトリウムの検定 超高分子量ポリウレタン（孔径１０／’ｍ、厚さ７１６
インチ）の多孔性プラスチック円盤にリン酸トリクレジ
ル（１，７５ｇ、５ｐａｎ　２０工Ｃ工０．２５　Ｌ２
−ヒドロキシ−５−（４−ニトロフェニルアソ）フェニ
ルオキシメチル−１５−クラウン−５５０岬、酢酸セル
ロース０．４Ｂ、９．塩化メチレン７ゴ無水エタノール
２ｄおよびインプロパツール１．５ｍ’＆含む試薬混合
物１００ｐｔＹスポツトし、ヒユームフード甲、室温で
１時間放置して乾燥させる。０．３Ｍゾエタノールアミ
ド緩衝液（ｐＨ９０）８０μｔを円盤上にスポットし、
そして１すび乾燥する。適用できる別のクラウンエーテ
ルは４′−（２’、４“−ジニトロ−６“−トリフルオ
ロメチルフェニル）アミノベンゾ−１５−クラウン−５
である。

５０　ｍｅｖ’Ｌ〜２００　ｍｅｑ／Ｌの臨床範囲にお
ける植種の濃度塩化ナトリウムを含む試料８０　ｐｉで
円盤を試験する。５分間のインキュベーション後の拡散
反射信号を測定する。Ｋ／Ｓ対ナトナトリウム濃度ロッ
トは第４図に示すように直寡状である。

例　　４ カリウムの検定 各円盤（Ｈｎｐｘ、孔径３５Ｐ−、厚さ’７３２インチ
）にリン酸トリクレジル０．７５　ｇ、５ｐａｚ＋　２
０ＩＣ１０，２５ｇ、酢酸セルロース０．４８．Ｖ、４
’−（２１，４’−ソニトロー６“−トリフルオロメチ
ルフェニル）アミノベンゾ−１８−クラウン−６５岬、
塩化メチレン７ｄ、無水エタノール２−およびインプロ
パツール１．５−を含む試薬混合物４０　ｐＬを付着さ
せ、そして円盤を室温で１時間放置して乾燥させる。０
．３Ｍジェタノールアミド緩衝液（ｐＨ９０）３０μｔ
を円盤上圧スポットし、そして再び乾燥する。使用でき
る別のクラウンエーテルは４′−ビクリルアミノー１８
−クラウン−６である。

２ｒｎｅｑ／ｌ〜１３　ｍｅσｔの臨床範囲における種
種の一度の塩化カリウムを含む試料３０μＬで円盤を試
験する。５分間のインキュベーション後のａ散反射信号
′？：４５０　ｎｍで測定する。Ｋ／　Ｓ対カリウム濃
度のプロットは第５図に示すように直線状である。

次の例５および例６は血液中の低濃度の被分析物例えば
平均標準濃度がそれぞれ０．５Ｎｑ／ｄｔ　および７．
５ｙｖ／ｄｔのオーダーであるビリルビンおよび尿酸の
検定に対する多孔性プラスチックにより得られる優れた
感度を説明する。

例　　５ ビリルビンの検定 １１個の円盤（ａｎｐｘ、孔径７０ｐｍｓ厚さ１／１６
インチ）にジフイリン０．３Ｍ、）リドンｘ−ｉｏ。

ｉ％ｖ／ｖ、ジアゾ化したスルファニル酸７９　ｍＭ。

マレイン酸２．２６　Ｍ　％　ホウｒＪ１０．７６　Ｍ
およびポリビニルピロリドン（ＭＷ４０，０００）２％
φを含む試薬混合物１００ｐｔｙ付着させ、そして任意
の直接光源から保護しながら室温で２時間放置して乾燥
させる。

Ｏ〜２０■／　（Ｌ　ｔの臨床範囲をカバーする濃度の
ビリルビンを含む試料８０μｔで円盤を試験する。５分
間のインキュベーション後の拡散反射６号’ａ’５４０
ｎｍで測定する。Ｋ／Ｓ対ビリルビン濃度のプロットは
第６図に示すように直線状である。

感度の程度であるプロットの傾斜は±０．１岬／ａｔビ
リルビンの優れた分析能を示す。

例　　６ 尿酸の検定 厚さＶよ６インチの多孔性シラスナックＨＤＰ　Ｋ（孔
径７０　ｐｒｎ　）の円盤６各にホスフェート（Ｐ）′
ｌ８５）０．２Ｍ、ナトリウムアジド２０　ｍＭ、　　
ＫＤＴＡｌｍＭ、　　ヒドロキシゾロビルメチルセルロ
ース１％　、／Ｙ　、ラクトース１０％Ｖ／Ｖ　、ペル
オキシダーゼ６７５．０００工ｕ７ｔ、ウリガーゼ４０
．０００工ｕ／ｌ、　　ＢＳＡ　２５９／Ａｓ　　４−
アミノアンチピリン５　Ｃ１１１／ｌおよびｐ−ヒドロ
キシ安息香酸ナトリウム７５１１／ｌを含む試薬混合物
１００ｐｔＹスポツトする。円盤を室温で２時間放置し
て乾燥させる。

円盤を尿酸を含有する試料５０μｔで試験する。

Ｏ〜２０ｖ／ａｔの臨床範囲をカバーする種種の濃度の
尿酸を使用する。５４０ｎｍ”Ｃ’ｉｌ！ｌ定を行う。

Ｋ／Ｓ対尿酸濃度のプロットは第７図に示すように直線
状であり、±０．２ａｖ／ａｔ尿酸分析能という良好な
感度を示す。

例　　７ グルコースの検定 多孔性プラスチックの適用は低濃度の被分析物の分析の
みには眼界されない。光学特性を変性するため、二酸化
チタンのような顔料をもつ種種のポリマーおよびポリマ
ー混合物の選択を組合せた高度の均一３：をもつ多孔性
プラスチックは高濃度／高モル吸収率の種の検定にも同
様に有利に使用できる。本例において、高濃度の被分析
物例えばグルコース（平均標準濃度９０〜１００■／１
ｓＬ）の検定は光吸収が最大値より小さい波長で測定を
行うことＫより簡単に行われる。

厚さ７３２インチの多孔性プラスチックＨＤ　Ｐ　Ｅ（
孔径３５ｐｍ）の円盤６各にグルコースオキシダーゼ３
．０００υ、ペルオキシダーゼ３，０００工Ｕ、　ＢＳ
Ａ　１００　’ｉｓ　４−アミノア７テビリン２０ＤＩ
ＩＰ、ｐ−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム６００ｑ、ポ
リビニルピロリドン（ＭＷ　４０．０００）４０ｑｓ　
ナトリウムアシド０．０４　ｍモルおよび０．２　Ｍリ
ン酸緩衝液（ｐＨ７，０）２継中のＥＤＴ　ＡＯ，００
２ｍモルを含む試薬混合物４０ｐｔＹ付着させ、そして
円盤を室温で２時間放置して乾燥させる。

Ｏ〜６００η／ｄｔの臨床範囲をカバーする種種の濃度
のグルコースを含む試料３０　ｐＬで円盤を試験する。

６５０　ｎｍで測定を行う。５分間のインキュベーショ
ン後の各試料の反射応答を記録する。

Ｋ／Ｓ対グルフース濃度のプロットは第８図に示すよう
に直線状である。臨床面ｆｇ試料中のグルコースの濃度
が比較的高いため、５００ｎｍの吸収極大波長の代りに
６５０　ｎｍで測定を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一人施）ル様を示す線図的説明
図である。 第２図は実施例１に記載の実験で得たデータを示す線図
的説明図である。 第６図は実施例２ｉＣ記載の実験で得たデータを示す線
図的説明図である。 第４図は実施例３に記載の実験で得たデータを示す線図
的説明図である。 ′ｉｇ５図は実施例４に記載の実験で得たデータを示す
線図的説明図である。 第６図は実施例５に記載の実験で得たデータン示す線図
的説明図である。 第７図は実施例乙に記載の実験で得たデータを示す線図
的説明図である。 第８図は実施例７に記載の実験で得たデータを示す線図
的説明図である。 ＦＩＧ、１ ’−４０ ６騎 Ｎ＋“（ｆｆｉ向ハ） 口Ｇ、６ 騙 Ｔ　　　　　　　ｍＱ／ｄ１ ｍ＠／ｄ１ 手続補正書（方式） ％式％

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリマーの非繊維質マトリックス中に、流体試料
   中の被分析物に対して検出可能な応答効果をもつ、少く
   とも１種の物質を、分散させて成る、寸法安定性、一様
   な多孔性および拡散反射性をもつ単一層から実質的に成
   る、流体試料中の被分析物の測定用デバイス。
2. （２）マトリックスとして高密度ポリエチレン、超高分
   子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリ
   デン、ポリテトラフルオロエチレン、ナイロン、ポリ塩
   化ビニル、ポリエステル類、ポリスルホン類およびそれ
   らの混合物から成るものを使った、前項（１）に記載の
   デバイス。
3. （３）マトリックスとして親水性表面活性剤でコーティ
   ングしたものを使った、前項（２）に記載のデバイス。
4. （４）表面活性剤としてポリオキシエチレンオクチルフ
   ェノール類、ポリオキシエチレンノニルフェノール類お
   よびポリオキシエチレンラウリルエーテル類から成る群
   から選んだものを使った、前項（３）に記載のデバイス
   。
5. （５）被分析物がアラニンアミノトランスフェラーゼで
   あり、被分析物応答物質としてアラニン、ＮＡＤＨ、ピ
   リドキサルホスフェート、２−オキサグルタレートナト
   リウム塩およびラクテートデヒドロゲナーゼから成るも
   のを使った、前項（１）に記載のデバイス。
6. （６）被分析物がナトリウムであり、被分析物応答物質
   として２−ヒドロキシ−５−（４−ニトロフェニルアゾ
   ）フェニルオキシメチル−１５−クラウン−５および４
   ′−（２″，４″−ジニトロ−６″−トリフルオロメチ
   ルフェニル）アミノベンゾ−１５−クラウン−５から選
   んだ化合物から成るものを使った前項（１）に記載のデ
   バイス。
7. （７）被分析物がカリウムであり、被分析物応答物質と
   して４′−（２″，４″−ジニトロ−６″−トリフルオ
   ロメチルフェニル）アミノベンゾ−１８−クラウン−６
   および４′−ピクリルアミノベンゾ−１８−クラウン−
   ６から選んだ化合物から成るものを使った、前項（１）
   に記載のデバイス。
8. （８）被分析物がビリルビンであり、少くとも１種の被
   分析物応答物質としてジアゾ化合物および置換剤を含ん
   で成るものを使った、前項（１）に記載のデバイス。
9. （９）ジアゾ化合物としてジアゾスルファニル酸を使っ
   た前項（８）に記載のデバイス。
10. （１０）置換剤としてジフィリン、カフェインまたはジ
    メチルスルホキシドから選んだものを使った、前項（８
    ）に記載のデバイス。
11. （１１）被分析物応答物質として被分析物に応答して反
    応生成物を形成する性質を有する第１成分および前記反
    応生成物に応答して検出可能な変化をもたらす第２成分
    を含んで成るものを使った、前項（１）に記載のデバイ
    ス。
12. （１２）被分析物がアンモニアであり、第１成分として
    アンモニウムイオンをアンモニアに変換する性質をもつ
    ものを、第２成分としてブロムクレゾールグリーンを両
    者をガス例えばアンモニアガス透過性ポリマーにより隔
    離して、使った、前項（１１）に記載のデバイス。
13. （１３）第１成分として被分析物と反応して過酸化水素
    を生成する性質をもつものを、第２成分として過酸化性
    状態で活性な物質およびレドックス指示薬を含み過酸化
    水素と反応して検出可能な応答を生ずる性質をもつもの
    を前項（１１）に記載のデバイス。
14. （１４）被分析物がコレステロールであり、第１成分と
    してコレステロールオキシダーゼおよびコレステロール
    エステルヒドロラーゼを含んで成るものを使った、前項
    （１３）に記載のデバイス。
15. （１５）被分析物が尿酸であり、第１成分としてウリガ
    ーゼを含んで成るものを使った、前項（１３）に記載の
    デバイス。
16. （１６）被分析物がグルコースであり、第１成分として
    グルコースオキシダーゼを含んで成るものを使った、前
    項（１３）に記載のデバイス。
17. （１７）被分析物応答物資として試料中に被分析物が存
    在することを示す検出可能な応答を生ずる均一特異結合
    検定糸に対する試薬から成るものを使った前項（１）に
    記載のデバイス。
18. （１８）前記均一特異結合検定系が酵素的反応に参加す
    るラベルを含むものである、前項（１７）に記載のデバ
    イス。
19. （１９）前記均一特異結合検定糸が前記被分析物と結合
    する抗体、前記被分析物またはその結合性類似体とラベ
    ルとの複合体および前記ラベルと相互に作用しラベル複
    合体が抗体と結合しているときと結合してないときとで
    異なる検出可能な応答を生ずる検出系から成るものであ
    る、前項（１７）に記載のデバイス。
20. （２０）試薬のマトリックス内への移行を減少させる少
    くとも１種の高分子物質をさらに含んで成る、前項（１
    ）に記載のデバイス。
21. （２１）高分子物質としてタンパク質、ポリマー、ガム
    またはワックスから選んだものを使った、前項（２０）
    に記載のデバイス。
22. （２２）ポリマーとして酢酸セルロース、ポリ塩化ビニ
    ル、ナイロン、ポリアクリレート、でんぷん、ポリカー
    ボネート、ポリビニルアルコール、酢酸ポリビニル、デ
    キストラン、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、セ
    ルロース、硝酸セルロースまたは酢酸酪酸セルロースか
    ら選んだものを使った、前項（２１）に記載のデバイス
    。
23. （２３）不規則な形状の反射性無機粒子をさらに含んで
    成る、前項（１）に記載のデバイス。
24. （２４）無機粒子として塩基性水酸化鉛、塩基性炭酸鉛
    、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、硫酸バ
    リウム、硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウム、シリカ
    、方解石、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、硫化亜鉛、ケ
    イソウ土、粘土またはそれらの混合物から選んだものを
    使った、前項（２３）に記載のデバイス。
25. （２５）前項（１）に記載のデバイスを被分析物を含ん
    でいると思われる試料と接触させて任意の検出可能な応
    答を測定することから成る、流体試料中の被分析物の測
    定方法。