WO2001092886A1 - Biocapteur et procede d'analyse de composantes du sang - Google Patents

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analysis method
component analysis
blood component
biosensor
cell
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Mie Takahashi
Masataka Nadaoka
Hirotaka Tanaka
Fumihisa Kitawaki
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a biosensor for analyzing blood components, and a blood component analysis method, in particular, a biosensor capable of reducing the influence of cell components such as blood cells, and performing simple, quick, and high-precision measurement with a small amount of sample. And a blood component analysis method.
  • Blood biochemical tests are widely used as a means of diagnosing human health. It is difficult to measure the type and concentration of metabolites, proteins, lipids, electrolytes, enzymes, antigens, antibodies, etc., which are constituents in blood, and it is difficult to measure whole blood as it is.
  • the plasma or serum obtained by the measurement is measured as a sample.
  • centrifugation requires time and effort, and especially when a small number of specimens need to be processed urgently or for on-site inspections, the centrifugation method that requires a centrifuge is not suitable.
  • the amount of serum or plasma obtained by centrifugation is small relative to the amount of blood obtained by blood collection.
  • a sample solution is applied on a test piece using a developing solution after hemolyzing the blood with a surfactant carried on the test piece.
  • the method of expanding is being studied.
  • the method using glass fiber filter paper with a predetermined density certainly improves the blood cell separation efficiency, it takes a considerable amount of time to separate blood cells almost completely, so that it cannot be measured quickly, Not only does a large amount of blood be required to obtain the required amount of sample, but the blood viscosity and hematocrit value also differ from individual to individual, resulting in individual differences in the separation ability and extremely high measurement accuracy. Had the problem of being low. In addition, there was a problem that the cost was increased due to the necessity of special filter paper.
  • the basic principle of hemolysis is to use a hemolytic agent such as a surfactant or saponin to break down the lipid bilayer in the cell membrane of blood cells and break up blood cells. If a very small amount of blood is used, it can be developed on a chromatographic device by adding a developing solution after hemolysis, but if the developing solution is not used, cell debris will clog the developing layer. Therefore, there is a problem that it is impossible to develop a blood sample collected without a developing solution.
  • a hemolytic agent such as a surfactant or saponin
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and even if whole blood is used as a sample, the cost is low, the necessity of performing some processing on blood in advance, and the development of a sample solution are developed. It is an object of the present invention to provide a one-step biosensor and a blood component analysis method capable of performing high-precision blood component analysis simply, quickly and without the need for a developing solution. Disclosure of the invention
  • the biosensor of the present invention comprising a single-layer or multiple-layer porous material and having a reagent-holding site and utilizing chromatography has the following features.
  • a cell contracting agent is carried on at least a part of the above or at least a part of the upstream of the reagent holding portion on the chromatograph.
  • the cell components in the added liquid sample are finely divided.
  • the cell components can penetrate the chromatographic carrier efficiently and without vigorous addition of a developing solution so that the amount of liquid flowing to the downstream side of the chromatograph increases.
  • cell contraction refers to a state in which a cell is contracted by the action of cell osmotic pressure under a high concentration of a substance capable of passing through a cell membrane, utilizing the property of cell membrane equilibrium.
  • the agent is preferably a substance that has the effect of contracting cells by the action of osmotic pressure.
  • the liquid sample to be added is whole blood.
  • the biosensor having such a configuration, it is not necessary to previously remove the blood cell components from the whole blood, and the cost can be reduced, and the blood component analysis can be performed simply, quickly and with high accuracy.
  • the liquid sample to be added is a solution containing bacteria.
  • the cell contracting agent is an inorganic salt.
  • the cell components in the added liquid sample are contracted by contact with the inorganic salt, and the cell components are efficiently placed on the chromatographic carrier without adding the developing solution.
  • the cell contracting agent is an amino acid.
  • the cell components in the added liquid sample are contracted by contact with the amino acid, and the cell components are efficiently placed on the chromatographic carrier.
  • sufficient permeation can be achieved without the addition of a developing solution, and the amount of liquid flowing downstream of the chromatograph is increased.Even if whole blood or a bacterial solution is used as a sample, cost is low, and it is simple, quick, and high. An analysis of accuracy can be performed.
  • the cell contracting agent is a saccharide.
  • the cell components in the added liquid sample are contracted by contact with the saccharide, and the cell components are efficiently on the chromatographic carrier, and are sufficient without adding the developing solution.
  • the amount of liquid flowing downstream of the chromatograph can be increased, and even if whole blood or bacterial solution is used as a sample, cost-effective, simple, quick, and accurate analysis can be performed. it can.
  • the carrier supporting the cell contracting agent is dried by natural drying or air drying.
  • the denaturation of the cell contracting agent is reduced, and the cell components can be contracted efficiently.
  • the carrier carrying the cell contracting agent is dried by freeze-drying.
  • the crystals of the cell contracting agent are finely and easily dissolved, and the cell components can be contracted in a short time.
  • the carrier supporting the cell contracting agent is dried by thermal drying.
  • the cell contracting agent can be dried in a short time, and the manufacturing process can be simplified.
  • the present invention (claim 10) is the biosensor according to claim 1, wherein the biosensor is a one-step immunochromatography-one test piece.
  • a liquid sample containing cellular components such as whole blood is prepared.
  • an immune reaction enables the measurement of a wide range of analytes by obtaining antibodies or antigens for the analyte, and a liquid sample containing cellular components such as whole blood was used.
  • simple and quick measurement is possible.
  • the one-step procedure described here does not require pretreatment of a liquid sample containing cell components such as whole blood in the measurement operation, but only spots the liquid sample on the test piece.
  • An operation that does not require the use of a developing solution different from the liquid sample on the test piece before and after, or a washing operation for the purpose of BZF separation, etc. is shown.
  • the immunochromatographic test piece is a 1 shows a sensor that detects an analyte in a liquid sample using an antigen-antigen reaction.
  • the present invention (claim 11) is the biosensor according to claim 1, wherein the biosensor is a dry analysis element.
  • the entire biosensor is a dry carrier. Not only is the power and portability easy, but there is no need to strictly maintain the storage environment and storage conditions. It is possible to provide a biosensor that can be stored for a long time regardless of conditions.
  • the dry analysis element shown here indicates that all the components constituting the biosensor and the carried reagent are in a dry state.
  • a blood component using a biosensor which has a reagent holding site and is composed of a single layer or a plurality of layers of a porous material and uses a chromatography.
  • the cell component is contracted in a region supporting the cell contracting agent, and the contracted cell component is removed. It shall be separated.
  • the blood sample to be added is whole blood in the blood component analysis method according to claim 12.
  • the cell-contracting agent is an inorganic salt.
  • the cell-contracting agent is an amino acid.
  • the cell-contracting agent is a saccharide.
  • the present invention provides the method for analyzing blood components according to Claim 12 wherein the carrier carrying the cell contracting agent is dried by natural drying or air drying. It was taken.
  • the carrier carrying the cell contracting agent can be dried in a stable state, so that the denaturation of the cell contracting agent during drying can be suppressed.
  • the carrier carrying the cell contracting agent is dried by freeze-drying. According to the blood component analysis method having such a configuration, the crystals of the cell contracting agent are finely dissolved and in a muffled state, and the cell components can be contracted in a short time.
  • the carrier supporting the cell contracting agent is dried by thermal drying.
  • the drying time of the carrier supporting the cell contracting agent is shortened, the cell contracting agent can be dried in a short time, and the manufacturing process can be simplified.
  • the blood component separation method according to the first or second aspect, wherein the concentration of the cell-contracting agent is 0.05 to 0.3 M. It was decided.
  • the cell component can be contracted to an optimal size, and as a result, there is an effect that the cell component separation efficiency is improved.
  • the biosensor is a one-step immunochromatography test piece.
  • the blood component analysis method having such a configuration, it is not necessary to perform a pretreatment such as centrifugation in advance to remove cellular components of whole blood, and an antibody or antigen for a measurement target can be obtained by utilizing an immune reaction. By doing so, it is possible to measure the measurement target in a wide range of fields, and even when using whole blood, simple and quick measurement with a small amount of blood is possible.
  • the biosensor in the blood component analysis method according to Claim 12, is a dry analysis element.
  • the blood component analysis method having such a configuration is not only easy to carry because the entire biosensor is a dry carrier, but also does not require strict storage environment and storage conditions, and is easy to handle.
  • a method can be provided.
  • a blood component using a biosensor which is made of a single layer or a plurality of layers of a porous material, has a reagent holding site, and utilizes chromatography
  • the analysis method at least a portion of the reagent holding site or at least a portion of the reagent holding site upstream of the reagent holding site, Cell components are contracted in the region where the cell contracting agent is loaded, and chromatographing is performed in a state where the contracted cell components are mixed.
  • the blood component analysis method having such a configuration, it is possible to efficiently penetrate the chromatographic carrier without clogging and to sufficiently penetrate without adding a developing solution, so that the amount of liquid flowing downstream of the chromatograph is increased. Therefore, even if whole blood is used as a sample, it is possible to easily and quickly perform high-accuracy blood component analysis without cost.
  • the blood sample to be added is whole blood.
  • the blood component analysis method having such a configuration, it is not necessary to remove blood cell components in whole blood in advance, so that cost can be reduced, and blood component analysis can be performed easily, quickly, and with high accuracy. .
  • the cell contracting agent is an inorganic salt.
  • the blood component analysis method having such a configuration, it is possible to efficiently penetrate the chromatographic carrier without clogging and to sufficiently penetrate without adding a developing solution, so that the amount of liquid flowing downstream of the chromatograph is increased. Therefore, even if whole blood is used as a sample, it is possible to easily and quickly perform high-accuracy blood component analysis without cost.
  • the cell contracting agent is an amino acid.
  • the blood component analysis method having such a configuration, it is possible to efficiently penetrate the chromatographic carrier without clogging and to sufficiently penetrate without adding a developing solution, so that the amount of liquid flowing downstream of the chromatograph is increased. Therefore, even if whole blood is used as a sample, it is possible to perform high-accuracy blood component analysis quickly and without cost.
  • the cell-contracting agent is a saccharide.
  • the present invention provides the blood component analysis method according to claim 23, wherein the carrier supporting the cell contracting agent is dried by natural drying or air drying. It was taken.
  • the carrier carrying the cell contracting agent can be dried in a stable state, so that the denaturation of the cell contracting agent during drying can be suppressed.
  • the carrier supporting the cell contracting agent is dried by freeze-drying.
  • the crystals of the cell contracting agent are finely dissolved and in a muffled state, and the cell components can be contracted in a short time.
  • the carrier supporting the cell contracting agent is dried by thermal drying.
  • the drying time of the carrier supporting the cell contracting agent is shortened, and denaturation of the cell contracting agent during drying can be suppressed.
  • the present invention (claim 31) is the blood component analysis method according to claim 23, wherein the concentration of the cell contracting agent is 0.1 to 5.0M. And In the blood component analysis method having such a configuration, the cell component can be contracted to an optimum size, and as a result, whole blood can be permeated on the carrier without clogging.
  • the biosensor is a one-step immunochromatography test piece.
  • centrifugation is performed in advance to remove cellular components of whole blood.
  • Liquid containing cellular components such as whole blood
  • the biosensor is a dry analysis element.
  • the blood component analysis method having such a configuration is not only easy to carry because the entire biosensor is a dry carrier, but also does not require strict storage environment and storage conditions, and is easy to handle. A method can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a horizontal biosensor using chromatography according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a horizontal biosensor according to the first embodiment of the present invention in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding portion also serves as the sample addition section.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a vertical biosensor using chromatography according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a vertical biosensor according to a second embodiment of the present invention, as viewed from a sample adding section side.
  • FIG. 5 is a perspective view of a vertical biosensor according to a second embodiment of the present invention, as viewed from a water absorbing portion side.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a vertical biosensor according to a second embodiment of the present invention in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding portion also serves as the sample addition section.
  • FIG. 7 is a perspective view of the vertical biosensor according to Embodiment 2 of the present invention, in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding section also serves as the sample addition section, as viewed from the contraction agent holding section side. It is.
  • FIG. 8 is a perspective view of the vertical biosensor according to Embodiment 2 of the present invention, in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding portion also serves as the sample addition section, viewed from the water absorption section side. is there.
  • FIG. 9 is a diagram showing a solution permeation rate on a reaction layer of the horizontal biosensor according to Example 1 of the present invention due to a change in the concentration of a contracting agent.
  • FIG. 10 is a diagram showing the blood cell adhesion rate to the reaction layer of the vertical biosensor according to the second embodiment of the present invention depending on the concentration of the contracting agent.
  • FIG. 1 is a diagram showing a horizontal biosensor using chromatography according to the first embodiment.
  • the biosensor according to the first embodiment comprises a sample addition section 2 for adding or applying a liquid sample, which is made of a non-woven fabric and glass fiber filter paper, etc.
  • a shrinking agent holding site 8 in which a cell shrinking agent having a function of shrinking cell components is solubilized and held in a nonwoven fabric or glass fiber filter paper, etc.
  • Labeling reagent holding site 3 held so as to be soluble in glass fiber filter paper, etc., reaction layer 4 made of nitrocellulose, etc., and specific protein immobilization section where specific protein is immobilized on the area of reaction layer 4 5 and a water absorbing section 6 for finally absorbing the liquid sample are formed on the upper portion of the carrier support 1 made of plastic or the like.
  • the cell contracting agent held by the contracting agent holding site 8 is, for example, an inorganic salt, an amino acid, or a saccharide.
  • the inorganic salt refers to an inorganic compound containing a salt, such as sodium chloride, potassium chloride, and sodium phosphate.
  • amino acid as used herein means a compound having a carboxyl group and an amino group in the same molecule such as glycine and glutamic acid, and also includes imino acids such as proline and hydroxylproline.
  • the saccharide here means saccharides such as gnorecose, sucrose, and trehalose, and sugar alcohols such as glucositol.
  • any reaction between the analyte and the labeling reagent means a reaction such as an antigen-antibody reaction. It shows any specific reaction such as a specific binding reaction between gand and a receptor, or an enzymatic reaction.
  • the labeling reagent held by the labeling reagent holding site 3 indicates a metal sol such as colloidal gold, a nonmetal sol, a dye sol, a colored particle, a dye, an enzyme, a protein, or the like.
  • a liquid sample containing cell components such as whole blood and a bacterial solution is added to the sample addition section 2, and when the added liquid sample reaches the contraction agent holding section 8, it is held in the contraction agent holding section 8.
  • the contracting agent is dissolved by the permeation of the liquid sample and causes the cell components to contract.
  • the liquid sample permeates downstream of the chromatograph without clogging even when the cell components are mixed.
  • the labeling reagent held in the labeling reagent holding site 3 is dissolved by the permeation of the liquid sample and penetrates into the reaction layer 4. I do.
  • the reaction with the labeling reagent eluted from the labeling reagent holding section 3 is performed, and at this time, the analyte exists in the liquid sample. Then, a certain color reaction is observed in the specific protein immobilized part 5. Finally, the liquid sample is absorbed by the water absorption section 6, and the reaction is completed.
  • the cell constriction agent held at the contraction agent holding site causes the cell components in the liquid sample to shrink. Even when cellular components are mixed, the liquid sample permeates downstream of the chromatogram without clogging, and even if whole blood or bacterial solution is used as a sample, it can be developed without pre-treating the sample in advance. Since it is possible and does not require a developing solution for developing the sample solution in the downstream direction of the chromatograph, it is possible to perform simple and quick blood component analysis with high accuracy at low cost.
  • the biosensor according to the first embodiment may have a configuration in which the sample addition section is omitted and the sample is directly added to the reaction layer.
  • FIG. 2 is a diagram showing a horizontal biosensor according to the first embodiment of the present invention in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding portion also serves as the sample addition section. As shown in FIG. 2, the number of members and the number of steps can be reduced by making the contraction agent holding portion also serve as the sample addition portion.
  • the biosensor according to the first embodiment includes a plurality of members.
  • the present invention is not limited to this.
  • a contraction agent holding area in which a contraction agent is held so as to be soluble and a labeling reagent can be dissolved.
  • the labeling reagent holding area held on the surface and the specific protein immobilization part on which the specific protein is immobilized are composed of a single-layer member formed on a reaction layer made of a porous material such as nitrocellulose. Is also good.
  • the biosensor of the present invention may be a dry analysis element.
  • the dry analysis element shown here indicates that all components constituting the biosensor and the supported reagent are in a dry state.
  • the biosensor as a whole is a dry carrier, which not only makes it easy to carry, but also eliminates the need to strictly maintain the storage environment and storage conditions. It is easy and can be stored for a long time without choosing storage conditions.
  • the biosensor of the present invention may have a one-step immunochromatographic test strip.
  • the one-step procedure described here means that the measurement operation does not require pretreatment of a liquid sample containing cell components such as whole blood, and only the liquid sample is spotted on the test piece.
  • An operation that does not require the use of a developing solution different from the liquid sample on the test piece before and after, or a washing operation is shown.
  • the immunochromatographic test piece uses an antigen-antibody reaction on a carrier that develops on a chromatograph.
  • the figure shows a sensor that detects a test substance in a liquid sample.
  • test piece By using the test piece as a one-step immunochromatographic test piece in this way, there is no need to pre-treat a liquid sample containing cell components such as whole blood in advance, and the measurement can be performed by utilizing the immune reaction.
  • Obtaining the antibody or antigen for the target allows measurement of the measurement target in a wide range of fields, and enables simple and quick measurement when a liquid sample containing cell components such as whole blood is used.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a vertical biosensor using chromatography according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the biosensor according to the second embodiment has a high absorbency.
  • a sample addition section 12 for adding or applying a liquid sample consisting of a nonwoven fabric or glass fiber filter paper, and a cell contracting agent that works to shrink cell components can be dissolved in nonwoven fabric or glass fiber filter paper.
  • Reaction layer 14 consisting of: a specific protein immobilization section 15 in which a specific protein is immobilized on the region of reaction layer 14; a water absorption section 16 that finally absorbs a liquid sample; and a reaction layer It is configured so that a result confirmation window 19 for viewing the result on 14 is laminated.
  • the cell contracting agent held by the contracting agent holding site 18 is, for example, an inorganic salt, an amino acid, and a saccharide.
  • the inorganic salt refers to an inorganic compound containing a salt such as sodium chloride, potassium chloride, and sodium phosphate.
  • the term "amino acid” used herein refers to a compound having a lipoxyl group and an amino group in the same molecule, such as glycine and glutamic acid, and also includes imino acids such as proline-hydroxylproline.
  • the saccharide here refers to sugars such as glucose persucrose and trehalose, and sugar alcohols such as glucitol.
  • any reaction with an analyte or a labeling reagent means any specific reaction such as a specific binding reaction between a ligand and a receptor, such as an antigen-antibody reaction, or an enzymatic reaction.
  • the labeling reagent held by the labeling reagent holding portion 13 is a metal sol such as colloidal gold, a nonmetal sol, a dye sol, a colored particle, a dye, an enzyme, a protein, or the like.
  • FIG. 4 is a perspective view of the vertical biosensor according to the second embodiment of the present invention as viewed from the sample adding section side.
  • FIG. 5 is a vertical biosensor according to the second embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the water absorption part side.
  • a liquid sample containing cell components such as whole blood and a bacterial solution is added to the sample adding section 12.
  • the liquid sample is added to the contracting agent holding section 18.
  • the retained contractile is dissolved by permeation of the liquid sample, causing the cellular components to contract.
  • the labeling reagent held in the labeling reagent holding site 13 is dissolved by the permeation of the liquid sample and contracted.
  • the cell components are entangled with the fibers of the nonwoven fabric and the glass fiber filter paper at the labeling reagent holding site 13 and separated. As a result, the liquid component quickly permeates the reaction layer 14.
  • the cell contracting agent held at the contracting agent holding site causes the cell components in the liquid sample to contract.
  • it is entangled and separated by the fibers of the member laminated at the bottom, and the liquid component in the liquid sample quickly penetrates the reaction layer. Highly accurate blood component analysis can be performed easily and quickly.
  • the biosensor according to the second embodiment may have a configuration in which the sample addition section is omitted and the sample is directly added to the reaction layer.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the vertical biosensor according to the second embodiment of the present invention in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding portion also serves as the sample addition section.
  • FIG. 9 is a perspective view of the vertical biosensor according to Embodiment 2 of the present invention in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding section also serves as the sample addition section, as viewed from the contraction agent holding section side.
  • FIG. 8 is a perspective view of the vertical biosensor according to Embodiment 2 of the present invention in which the sample addition section is omitted and the contraction agent holding section also serves as the sample addition section, as viewed from the water absorption section side.
  • the number of members and the number of steps can be reduced by making the contraction agent holding portion also serve as the sample addition portion as shown in FIG. 6 to FIG.
  • the biosensors according to the first and second embodiments include a nitrocellulose-based non-woven fabric or glass fiber filter paper made of any porous carrier. Mouth chromatography materials are used. Generally, biosensors made of such materials analyze and detect a specific substance using a measurement principle based on any specific reaction such as an antigen-antibody reaction. Has a qualitative or quantitative function.
  • an antigen-antibody reaction using a labeled substance has been described as an example.However, the present invention is not limited to this, and some changes occur before and after the reaction like enzymes. Anything may be used as long as it is.
  • the biosensor of the present invention may be a dry analysis element.
  • the dry analysis element shown here indicates that all components constituting the biosensor and the supported reagent are in a dry state.
  • the biosensor as a whole is a dry carrier, which is not only easy to carry, but also requires no strict storage environment and storage conditions. It is easy to use and long-term storage is possible without choosing storage conditions.
  • the biosensor of the present invention may have a one-step immunochromatographic test strip.
  • the one-step procedure described here means that the measurement operation does not require pretreatment of a liquid sample containing cell components such as whole blood, and only the liquid sample is spotted on the test piece. It shows an operation that does not require the use of a developing solution different from the liquid sample on the test piece before and after, or a washing operation, etc.
  • the immuno-oral chromatographic test piece is used to measure the antigen-antibody reaction on a chromatographically developed carrier. The following shows a sensor that detects an analyte in a liquid sample using it.
  • test strip as a one-step immunochromatographic test strip in this way, there is no need to pre-treat a liquid sample containing cell components such as whole blood in advance, and the use of an immune reaction makes it possible to measure Obtaining antibodies or antigens for an elephant can measure a wide range of measurement targets, and simple and quick measurement is possible when a liquid sample containing cell components such as whole blood is used.
  • An immunobiosensor comprising an anti-hCG-antibody immobilization line in a nitrocellulose membrane and a broad band of a complex of the anti-hCG-antibody and colloidal gold was produced.
  • This biosensor is a horizontal biosensor having a shape as shown in FIG. 1, and was manufactured as follows.
  • An anti-hCG- ⁇ antibody solution whose concentration was adjusted by dilution with a phosphate buffer solution was prepared.
  • This antibody solution was applied on a utrocellulose membrane using a solution ejection device.
  • an antibody immobilization line for detection was obtained on the nitrocellulose membrane.
  • After drying the nitrocellulose membrane it was immersed in a Tris-HC1 buffer solution containing 1% skim milk and gently shaken for 30 minutes. After 30 minutes, move the membrane to the Tris-HC1 buffer solution tank, shake gently for 10 minutes, and then gently shake for another 10 minutes in another Tris_HCl buffer solution tank to wash the membrane. Done. After washing twice, the membrane was taken out of the liquid bath and dried at room temperature.
  • Gold colloids were prepared by adding 1% citric acid solution to a refluxing 100 ° C solution of 0.01% chloroauric acid. After the reflux was continued for 30 minutes, the mixture was allowed to cool at room temperature. An anti-hCG_ ⁇ antibody was added to the gold colloid solution adjusted to pH 9 with a 0.2 M potassium carbonate solution, and the mixture was stirred for several minutes. Then, a 10% BSA (bovine serum albumin) solution of ⁇ 9 was added to the final solution. %, And the mixture was stirred to prepare an antibody-colloidal gold complex (labeled antibody).
  • BSA bovine serum albumin
  • the labeled antibody solution was centrifuged at 2000 OG at 4 ° C for 50 minutes to isolate the labeled antibody, which was suspended in a washing buffer (1% BSA-phosphate buffer). Thereafter, the centrifugation was performed to wash and isolate the labeled antibody.
  • This labeled antibody was suspended in a washing buffer, filtered through a 0.8 ⁇ filter, adjusted to one-tenth of the original colloidal gold solution, and stored at 4 ° C.
  • the labeled antibody solution was set in a solution discharging device, and applied to a position away from the antibody immobilization position on the anti-hCG-antibody immobilization drying film, and then the film was dried. As a result, a labeling reagent holding site was obtained on the immobilized membrane.
  • the antibody-immobilized membrane containing the labeling reagent holding site prepared in this way is stuck on a carrier support, a shrinking agent holding member, a nonwoven fabric as a sample adding portion, and a glass fiber filter paper as a water absorbing portion, and then 0.5 A biosensor was prepared by cutting into small pieces having a width of cm.
  • Human blood to which heparin was added as an anticoagulant was prepared to have a hematocrit value of 45%.
  • Various known concentrations of hCG solution were prepared by adding a known concentration of hCG solution to the blood.
  • FIG. 9 is a diagram showing a solution permeation rate on a reaction layer of the horizontal biosensor according to Example 1 of the present invention due to a change in the concentration of a contracting agent.
  • the KC 1 concentration was changed to 0.01 M, 0.1 M, 0.15 M, and 5 M, and the contractile agent holding site 3 carrying the KC 1 solution at each concentration was incorporated into the sensor. It shows the time required for blood to penetrate the reaction layer by 2 cm when blood with a matt crit value of 45% was added.When no KC1 was contained, it took about 1 hour for blood penetration. It can be seen that when the KC1 concentration increases to 0.01M, 0.1M, and 0.15M, the permeation time decreases.
  • the concentration of the cell contracting agent in this example, an aqueous solution of potassium chloride
  • the carrier carrying the cell contracting agent was dried by freeze-drying, so that the crystals of the cell contracting agent were dissolved finely. It is in an easy state and can contract cell components in a short time.
  • Example 1 the carrier carrying the cell contracting agent was dried by freeze-drying.
  • the present invention is not limited to this, and the carrier may be dried by natural drying or air drying. Thereby, the denaturation of the cell contracting agent is reduced, and the cell components can be contracted efficiently. Further, the carrier carrying the cell contracting agent may be dried by heat drying. This makes it possible to dry the cell contracting agent in a short time, and to simplify the manufacturing process.
  • the biosensor according to Example 1 uses a chromatographic material composed of an arbitrary porous carrier such as nitrocellulose or glass fiber filter paper.
  • Such biosensors have a function of analyzing and detecting a certain specific substance using any specific measurement principle such as an antigen-antibody reaction, and qualitatively or quantitatively determining the specific substance.
  • an antigen-antibody reaction using a labeled substance was described as an example.However, the present invention is not limited to this, and it is not limited to this as long as some change occurs before and after the reaction such as an enzyme. You may use it.
  • test piece composed of a plurality of porous carriers using a non-woven fabric as a sample addition portion and a glass fiber filter paper as a water absorbing portion is described as an example.
  • Monolayer provided with an antibody immobilization part immobilized on the surface, a labeling reagent holding part held so that the labeling reagent can be eluted, and a contraction agent holding part held so that the cell contracting agent can be eluted May be adopted.
  • This biosensor is a vertical biosensor having a shape as shown in FIG. This biosensor was manufactured as follows.
  • Glass fiber filter paper GA100 (manufactured by Advantech) was prepared as a sample addition section.
  • an aqueous NaCl solution was prepared, and this aqueous solution was attached to glass fiber filter paper G A100 (manufactured by Advantech) at 140 ⁇ l per spot, immediately frozen with liquid nitrogen, and freeze-dried. Thereby, the contraction agent holding site was prepared.
  • Gold colloids were prepared by adding 1% citric acid solution to a refluxing 100 ° C solution of 0.01% chloroauric acid. Reflux was continued for 30 minutes before cooling. An anti-hCG-o; antibody was added to the gold colloid solution prepared in H9 using a 0.2 M potassium carbonate solution, and the mixture was stirred for several minutes. Then, a 10% BSA (bovine serum anolevumin) solution of pH 9 was added. Was added to a final amount of 1% and stirred to prepare an antibody gold colloid complex (labeled antibody).
  • BSA bovine serum anolevumin
  • the labeled antibody solution was centrifuged at 20000G for 50 minutes at 4 ° C to isolate the labeled antibody, suspend it in a washing buffer (1% BSA-phosphate buffer), and then The labeled antibody was washed and isolated by centrifugation. The labeled antibody was suspended in a washing buffer, filtered through a 0.8 ⁇ filter, adjusted to one tenth of the original colloidal gold solution, and stored at 4 ° C.
  • This gold colloid solution was applied to glass fiber filter paper GA100 (manufactured by Advantech) at 14 ⁇ l per spot, immediately frozen with liquid nitrogen, and freeze-dried. As a result, a labeling reagent holding site was prepared.
  • An anti-hCG-antibody solution whose concentration was adjusted by dilution with a phosphate buffer solution was prepared.
  • This antibody solution was applied on a nitrocellulose membrane using a solution ejection device.
  • an antibody-immobilized region for detection was obtained on the etrocellulose membrane.
  • After drying the nitrocellulose membrane it was immersed in a Tris-HC1 buffer solution containing 1% BSA '0.5% skim milk and gently shaken for 30 minutes. After 30 minutes, move the membrane to the Tris-HC1 buffer solution tank, shake gently for 10 minutes, and then gently shake for another 10 minutes in another Tris-HC1 buffer solution tank to wash the membrane. Done. Twice After washing, the membrane was taken out of the liquid tank and dried at room temperature to obtain a reaction layer having a specific protein immobilized portion.
  • a glass fiber filter paper GA200 manufactured by Advantech
  • a result confirmation window so that the result on the reaction layer can be determined was prepared.
  • the members thus prepared were laminated as shown in FIG. 3 and covered with a case to form a biosensor.
  • the blood of a person to which heparin was added as an anticoagulant was prepared to have a hematotalit value of 45%.
  • Various known concentrations of hCG solution were prepared by adding a known concentration of hCG solution to the blood.
  • FIG. 10 is a diagram showing the blood cell adhesion rate to the reaction layer of the vertical biosensor according to the second embodiment of the present invention depending on the concentration of the contracting agent. Specifically, the NaC1 concentration was changed to 50 mM, 150 mM, 200 mM, 250 mM, 300 mM, and 350 mM. Shows the probability of the number of blood cells reaching the reaction layer when blood with a hematocrit value of 45% is added to the sensor with the contraction agent holding site where the solution is carried, and contains NaC1 at all. In the absence of this, blood cells adhered to the reaction layer at a rate of 100%, but as the NaC1 concentration increased from 50 mM, the blood cell adhesion rate to the reaction layer gradually decreased. At 350 mM, blood cells did not adhere at all.
  • the region holding the cell contracting agent provided in the horizontal biosensor according to the second embodiment greatly contributes to the improvement of the separation efficiency of the cell components in the sample.
  • the concentration of the cell contracting agent to 0.5 M 0.3 M
  • the cell components can be contracted to an optimal size, and as a result, the cell component separation efficiency can be improved.
  • Example 2 the carrier carrying the cell contracting agent (in this example, sodium chloride aqueous solution) was dried by lyophilization, so that the crystals of the cell contracting agent were finely and easily dissolved. Thus, the cell components can be contracted in a short time.
  • the carrier carrying the cell contracting agent in this example, sodium chloride aqueous solution
  • the carrier carrying the cell contracting agent was dried by freeze-drying.
  • the present invention is not limited to this, and the carrier may be dried by natural drying or air drying. Thereby, the denaturation of the cell contracting agent is reduced, and the cell components can be contracted efficiently. Further, the carrier carrying the cell contracting agent may be dried by heat drying. This makes it possible to dry the cell contracting agent in a short time, and to simplify the manufacturing process.
  • the biosensor according to Example 2 uses colloidal gold as a label, an enzyme is labeled on an immobilized Eich antibody, and a reagent capable of producing a color reaction due to the enzyme reaction is used as a labeling reagent. You may do so.
  • the biosensor according to Example 2 uses a chromatographic material composed of an arbitrary porous carrier such as nitrocellulose and glass fiber filter paper.
  • Such biosensors have a function of analyzing and detecting a specific substance using any specific measurement principle such as an antigen-antibody reaction, and qualitatively or quantitatively determining the specific substance.
  • the antigen antibody reaction using the labeled substance was described as an example, but the present invention is not limited to this, and any kind of change such as an enzyme before and after the reaction occurs, such as an enzyme. Whatever you use. Industrial applicability
  • the biosensor and the blood component analysis method according to the present invention do not require cost even if whole blood is used as a sample, and it is necessary to perform some treatment on blood in advance and to develop a sample solution.
  • Simple, fast, and highly accurate blood without the need for a developing solution It can perform liquid component analysis, and is particularly suitable for one-step biosensors and blood component analysis methods.

Description

明 細 書 バイオセンサ、 及び血液成分分析方法 技術分野
本発明は、 血液成分を分析するバイオセンサ、 及び血液成分分析方法に関し、 特に、 血球等の細胞成分の影響を低減し、 微量の検体量で簡便かつ迅速で高精度 な測定が可能なバイォセンサ、 及び血液成分分析方法に関するものである。 背景技術
人の健康状態を診断する手段として、 血液の生化学的検査は広く実施されてい る。 そして、 血液中の構成成分である代謝産物、 タンパク質、 脂質、 電解質、 酵 素、抗原、 抗体等の種類や濃度は、 全血のまま測定することが困難であり、通常、 全血を遠心分離して得られる血漿または血清を検体として測定されている。
ところが、 遠心分離には手間と時間とがかかり、 特に少数の検体を緊急に処理 したいときや、現場検査等には、遠心分離機を必要とする遠心法は不向きである。 また、 遠心分離して得られる血清量もしくは血漿量は、 採血により得られた血液 量に対して少量である。
そこで、 全血を検体としても血球等の細胞成分の影響を受けない血液成分分析 方法として、 例えば、 特開昭 5 7 - 5 3 6 6 1号公報、 及び特開平 8— 5 4 3 8 7号公報に示されるような、 平均直径が 0 . 2〜5 μ πιで密度が 0 . 1〜0 . 5 g / c m3のガラス繊維濾紙を用いて血液を滲み出させ、血漿や血清を分離する血 球分離方法を用いる血液成分分析方法や、 特開平 9— 1 9 6 9 0 8号公報に示さ れるような、 アミノ酸もしくは無機塩の水溶液を全血に混合した後に血球成分を 濾別することで、 血球による濾過材料の目詰まりを回避し、 より少量の血液を用 いて、 より大量の血漿または血清成分を得る血液調整方法を用いた血液成分分析 方法が検討されてきた。
また、 特開平 9— 7 2 9 0 4号公報に示されるような、 試験片上に担持した界 面活性剤によって、 血液を溶血させた後に展開溶液を用いて試験片上に検体溶液 を展開していく方法が検討されてきた。
しかし、 所定の密度のガラス繊維濾紙を用いる方法は、 確かに血球分離効率は 向上するものの、 ほぼ完全に血球を分離するのに、 かなりの時間を要するため迅 速に測定できないという問題や、 検査に必要な検体量を得るのに大量の血液が必 要になるばかりでなく、 血液の粘度やへマトクリット値に個人差があるためにそ の分離能に個体差が生じてしまい測定精度が非常に低いという問題があった。 ま た、 特別な濾紙が必要になるためにコストがかかるという問題もあった。
また、 全血に一定濃度の無機塩またはァミノ酸の水溶液を添加した後に血球成 分を濾別する方法は、 遠心分離による血球分離の作業は省かれたものの、 予め血 液に添加液を加えて処理する作業が繁雑であるため、 簡易性に欠けるばかりでな く測定に時間を要するという問題があった。
更に、 血液を予め溶血させる方法において、 溶血とは界面活性剤やサポニンな どの溶血剤を用いて、 血球の細胞膜における脂質二重層を破壊し、 血球細胞を粉 碎するのが基本原理であり、 極微量の血液であれば、 溶血された後に展開溶液を 添加することにより、 クロマトデバイス上を展開していくことも可能であるが、 展開溶液を用いない場合、 細胞片が展開層に目詰まりしてしまうため、 展開溶液 なくして採血された血液検体を展開することは不可能であるという問題があった。 本発明は、 上記のような課題を解決するためになされたものであり、 全血を検 体としても、 コストがかからず、 予め血液に何らかの処理を施す必要性や、 検体 溶液を展開するための展開溶液の必要性のない、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血 液成分分析を行なうことのできるワンステツプのバイォセンサ、 及び血液成分分 析方法を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明 (請求の範囲第 1項) に係るバイオセンサによれば、 単層または複数層 の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を有しクロマトグラフィーを利用したバ ィォセンサにおいて、 上記試薬保持部位の少なくとも一部、 または該試薬保持部 位よりもクロマト上流側の少なくとも一部に、細胞収縮剤を担持したものである。 このような構成のバイオセンサでは、 添加された液体試料中の細胞成分が、 細 胞収縮剤と接触することによって収縮され、 クロマト担体上を細胞成分が効率よ く、 力つ展開溶液を加えなくとも十分浸透することができ、 クロマト下流側に流 れる液体量が増加するようになり、 全血や細菌溶液を検体としても、 コストがか からず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の分析を行なうことができる。 なお、 ここで 示す細胞収縮とは、 細胞の膜平衡の性質を利用し、 細胞膜を通過可能な物質の高 濃度状態下で細胞の浸透圧の作用により細胞を収縮させた状態を示し、 細胞収縮 剤とは、 浸透圧の作用により細胞を収縮させる効果のある物質であることが好ま しい。
この発明 (請求の範囲第 2項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 添加する液体試料が、 全血であるものとした。
このような構成のバイオセンサでは、 予め全血中の血球成分を取り除く作業を する必要が無くなり、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分 分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 3項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 添加する液体試料が、 細菌を含む溶液であるものとした。
このような構成のバイオセンサでは、 予め細菌溶液中の細胞成分を取り除いた り、 破砕する作業をする必要が無くなり、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 4項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 上記細胞収縮剤が、 無機塩であるものとした。
このような構成のバイオセンサでは、 添加された液体試料中の細胞成分が、 無 機塩と接触することによつて収縮され、. クロマト担体上を細胞成分が効率よく、 かつ展開溶液を加えなくとも十分浸透することができ、 クロマト下流側に流れる 液体量が増加するようになり、 全血や細菌溶液を検体としても、 コストがかから ず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 5項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 上記細胞収縮剤が、 アミノ酸であるものとした。
このような構成のバイオセンサでは、 添加された液体試料中の細胞成分が、 了 ミノ酸と接触することによって収縮され、クロマト担体上を細胞成分が効率よく、 かつ展開溶液を加えなくとも十分浸透することができ、 クロマト下流側に流れる 液体量が増加するようになり、 全血や細菌溶液を検体としても、 コストがかから ず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 6項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 上記細胞収縮剤が、 糖類であるものとした。
このような構成のバイオセンサでは、 添加された液体試料中の細胞成分が、 糖 類と接触することによって収縮され、 クロマト担体上を細胞'成分が効率よく、 か つ展開溶液を加えなくとも十分浸透することができ、 クロマト下流側に流れる液 体量が増加するようになり、全血や細菌溶液を検体としても、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 7項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 上記細胞収縮剤を担持する担体を、 自然乾燥または風乾によって乾燥さ せるものとした。
このような構成のバイオセンサでは、 細胞収縮剤の変性等が少なくなり、 効率 よく細胞成分を収縮させることができる。
この発明 (請求の範囲第 8項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 上記細胞収縮剤を担持する担体を、 凍結乾燥によって乾燥させるものと した。
このような構成のバイオセンサでは、 細胞収縮剤の結晶が、 きめ細かく溶 し やすい状態となり、 短時間で細胞成分を収縮させることができる。
この発明 (請求の範囲第 9項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサに おいて、 上記細胞収縮剤を担持する担体を、 熱乾燥によって乾燥させるものとし た。
このような構成のバイォセンサでは、 短時間での細胞収縮剤の乾燥が可能とな り、 製造工程の簡易化が可能となる。
この発明 (請求の範囲第 1 0項) は、 請求の範囲 1項に記載のバイオセンサに おいて、 上記バイオセンサがワンステップの免疫クロマトグラフィ一試験片であ るものとした。
このような構成のバイォセンサでは、 全血などの細胞成分を含む液体試料を予 め前処理する必要性がなく、 免疫反応を利用することで、 測定対象に対する抗体 あるいは抗原を入手することで広い分野における測定対象が測定でき、 全血等の 細胞成分を含む液体試料を用いた場合において、 簡易迅速な測定が可能となる。 なお、 ここで示すワンステップとは、 その測定操作において、 全血など細胞成分 を含む液体試料の前処理を必要とせず、 試験片に液体試料を点着するのみで、 液 体試料点着の前後に試験片上に液体試料とは異なる展開溶液を用いたり、 BZ F 分離を目的とした洗浄操作を行う等を必要としない操作を示し、 免疫クロマトグ ラフィー試験片とは、 クロマト展開する担体上で、 抗原抗 ί本反応を利用して液体 試料中の被検物質の検出を行うセンサを示す。
この発明 (請求の範囲第 1 1項) は、 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサ において、 上記バイオセンサが乾式分析要素であるものとした。
このような構成のバイオセンサでは、 バイオセンサ全体が乾燥担体であること 力 、 持ち運びが容易であるばかりでなく、 保存環境や保存状態を厳密にする必 要性がなく、 取り扱いが容易で、 保存条件を選ばない長期保存の可能なバイオセ ンサを提供することが可能となる。 なお、 ここで示す乾式分析要素とは、 バイオ センサを構成する全ての部材及び担持された試薬が乾燥状態であるものを示す。 本発明 (請求の範囲第 1 2項) に係る血液成分分析方法によれば、 単層または 複数層の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を有しクロマトグラフィーを利用 したバイォセンサを用いる血液成分分析方法において、 上記試薬保持部位の少な くとも一部、 または該試薬保持部位よりもクロマト上流側の少なくとも一部の、 細胞収縮剤を担持した領域で細胞成分を収縮させ、 収縮した細胞成分を分離する ものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 展開溶液を加えなくとも十分に浸透 することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体量が増加するようになり、 全血を検体としても、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分 分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 1 3項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 添加する血液試料は、 全血であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 予め全血中の血球成分を取り除く作 業をする必要が無くなり、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液 成分分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 1 4項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤が、 無機塩であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 展開溶液を加えなくとも十分に浸透 することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体畺が増加するようになり、 全血を検体としても、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分 分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 1 5項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤が、 アミノ酸であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 展開溶液を加えなくとも十分に浸透 することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体量が増加するようになり、 全血を検体としても、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分 分析を行なうことができる。 .
この発明 (請求の範囲第 1 6項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤が、 糖類であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 展開溶液を加えなくとも十分に浸透 することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体量が増加するようになり、 全血を検体としても、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分 分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 1 7項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 自然乾燥または風乾によつ て乾燥させるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 細胞収縮剤を担持した担体を安定し た状態で乾燥することができるため、 乾燥中の細胞収縮剤の変性等を抑えること ができる。
この発明 (請求の範囲第 1 8項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 凍結乾燥によって乾燥させ るものとした。 このような構成の血液成分分析方法では、 細胞収縮剤の結晶がきめ細かく溶解 しゃすい状態になり、 短時間で細胞成分を収縮させることができる。
この発明 (請求の範囲第 1 9項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 熱乾燥によって乾燥させる ものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 細胞収縮剤を担持した担体の乾燥時 間が短くなり、 短時間での細胞収縮剤の乾燥が可能となり、 製造工程の簡易化が 可能となる。
この発明 (請求の範囲第 2 0項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 祈方法において、 上記細胞収縮剤の濃度が、 0 . 0 5〜0 . 3 Mであるものとし た。
このような構成の血液成分分析方法では、 細胞成分を最適な大きさに収縮させ ることができ、 この結果、 細胞成分分離効率が向上するという効果がある。
この発明 (請求の範囲第 2 1項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記バイオセンサがワンステップの免疫クロマトグラフィー試 験片であることとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 全血の細胞成分を除くため予め遠心 分離などの前処理をする必要性がなく、 免疫反応を利用することで、 測定対象に 対する抗体あるいは抗原を入手することで広い分野における測定対象が測定でき、 全血を用いた場合でも、 微量の血液量で簡易迅速な測定が可能である。
この発明 (請求の範囲第 2 2項) は、 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分 析方法において、 上記バイオセンサが乾式分析要素であることとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 バイォセンサ全体が乾燥担体である ことから持ち運びが容易であるばかりでなく、 保存環境や保存状態を厳密にする 必要性がなく、 取り扱いの容易な血液成分分析方法を提供することができる。 本発明 (請求の範囲第 2 3項) に係る血液成分分析方法によれば、 単層または 複数層の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を有しクロマトグラフィーを利用 したバイォセンサを用いる血液成分分析方法において、 上記試薬保持部位の少な くとも一部、 または該試薬保持部位よりもクロマト上流側の少なくとも一部の、 細胞収縮剤を担持した領域で細胞成分を収縮させ、 収縮した細胞成分が混在する 状態でクロマト展開するものである。
このような構成の血液成分分析方法では、 クロマト担体上を目詰まりすること なく効率よく、 かつ展開溶液を加えなくとも十分に浸透することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体量が増加するようになり、 全血を検体としても、 コ ストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分分析を行なうことができ る。
この発明 (請求の範囲第 2 4項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 添加する血液試料は、 全血であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 予め全血中の血球成分を取り除く作 業をする必要が無くなり、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液 成分分析を行なうことができる。
この発明 (請求の範囲第 2 5項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤は、 無機塩であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 クロマト担体上を目詰まりすること なく効率よく、 かつ展開溶液を加えなくとも十分に浸透することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体量が増加するようになり、 全血を検体としても、 コ ストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分分析を行なうことができ る。
この発明 (請求の範囲第 2 6項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤が、 アミノ酸であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 クロマト担体上を目詰まりすること なく効率よく、 かつ展開溶液を加えなくとも十分に浸透することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体量が増加するようになり、 全血を検体としても、 コ ストがかからず、 靖便かつ迅速に、 高い精度の血液成分分析を行なうことができ る。
この発明 (請求の範囲第 2 7項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤が、 糖類であるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 クロマト担体上を目詰まりすること なく効率よく、 かつ展開溶液を加えなくとも十分に浸透することが可能となり、 クロマト下流側に流れる液体量が増加するようになり、 全血を検体としても、 コ ストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分分析を行なうことができ る。
この発明 (請求の範囲第 2 8項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 自然乾燥または風乾によつ て乾燥させるものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 細胞収縮剤を担持した担体を安定し た状態で乾燥することができるため、 乾燥中の細胞収縮剤の変性等を抑えること ができる。
この発明 (請求の範囲第 2 9項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 凍結乾燥によって乾燥させ るものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 細胞収縮剤の結晶がきめ細かく溶解 しゃすい状態になり、 短時間で細胞成分を収縮させることができる。 ·
この発明 (請求の範囲第 3 0項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 熱乾燥によって乾燥させる ものとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 細胞収縮剤を担持した担体の乾燥時 間が短くなり、 乾燥中の細胞収縮剤の変性等を抑えることができる。
この発明 (請求の範囲第 3 1項),は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記細胞収縮剤の濃度が、 0 . 1〜5 . 0 Mであるものとした。 このような構成の血液成分分析方法では、 細胞成分を最適な大きさに収縮させ ることができ、 この結果、 全血を担体上で目詰まりすることなく浸透させること ができる。
この発明 (請求の範囲第 3 2項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記バイオセンサがワンステップの免疫クロマトグラフィ一試 験片であることとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 全血の細胞成分を除くため予め遠心 分離などの前処理をする必要性がなく、 免疫反応を利用することで、 測定対象に 対する抗体あるいは抗原を入手することで広い分野における測定対象が測定でき、 全血等の細胞成分を含む液体試料を用いた場合において、 簡易迅速な測定が可能 な血液成分分析方法を提供することができる。
この発明 (請求の範囲第 3 3項) は、 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分 析方法において、 上記バイオセンサが乾式分析要素であることとした。
このような構成の血液成分分析方法では、 バイォセンサ全体が乾燥担体である ことから持ち運びが容易であるばかりでなく、 保存環境や保存状態を厳密にする 必要性がなく、 取り扱いの容易な血液成分分析方法を提供することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態 1によるクロマトグラフィ一を利用した横型バ ィォセンサを示す図である。
第 2図は、 本発明の実施の形態 1による横型バイオセンサの、 試料添加部を省 いて、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを示す図である。 第 3図は、 本発明の実施の形態 2によるクロマトグラフィ一を利用した縦型バ ィォセンサを示す分角军斜視図である。
第 4図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイオセンサを、 試料添加部側か らみた斜視図である。
第 5図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイオセンサを、 吸水部側からみ た斜視図である。
第 6図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイォセンサの試料添加部を省い て、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを示す斜視図である。 第 7図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイォセンサの試料添加部を省い て、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを、 収縮剤保持部位側 からみた斜視図である。
第 8図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイオセンサの試料添加部を省い て、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを、 吸水部側からみた 斜視図である。 第 9図は、 本発明の実施例 1による横型バイオセンサの、 収縮剤濃度の変化に よる反応層上の溶液浸透速度を示す図である。
第 1 0図は、 本発明の実施例 2による縦型バイオセンサの、 収縮剤濃度の変化 による反応層への血球付着率を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。 なお、 こ こで示す実施の形態はあくまでも一例であって、 必ずしもこの実施の形態に限定 されるものではない。
(実施の形態 1 )
第 1図は、 本実施の形態 1によるクロマトグラフィーを利用した横型バイオセ ンサを示す図である。
第 1図に示されるように、 本実施の形態 1によるバイオセンサは、 吸収性の大 きレ、不織布ゃガラス繊維濾紙等からなる, 液体試料を添加または塗布するための 試料添加部 2と、 細胞成分を収縮させる働きがある細胞収縮剤が、 不織布やガラ ス繊維濾紙等に溶解可能に保持された収縮剤保持部位 8と、 分析対象物と何ら力 の反応を行なう標識試薬が、 不織布やガラス繊維濾紙等に溶解可能に保持された 標識試薬保持部位 3と、 ニトロセルロース等からなる反応層 4と、 反応層 4の領 域上に特異的タンパク質が固定化された特異的タンパク質固定化部 5と、 液体試 料を最終的に吸収する吸水部 6とが、 プラスチック等からなる担体支持体 1の上 部に形成されて'いる。
収縮剤保持部位 8が保持する細胞収縮剤は、 例えば、 無機塩、 アミノ酸、 及び 糖類等である。 なお、 ここで無機塩とは、 塩ィ匕ナトリウムや塩化カリウム、 リン 酸ナトリウム等、 塩を含む無機化合物を示す。 また、 ここでアミノ酸とは、 グリ シンやグルタミン酸等同一分子内にカルボキシル基とアミノ基とを有する化合物 を示し、 プロリンゃヒドロキシルプロリンのようなイミノ酸も含む。 また、 ここ で糖類とは、 グノレコースやスクロース、 トレハロース等の糖質や、 グルシトール 等の糖アルコールを示す。
また、 分析対象物と標識試薬との何らかの反応とは、 抗原抗体反応のようなリ ガンドとレセプターとの特異的結合反応、 または酵素反応等の任意の特異的な反 応を示す。
また、標識試薬保持部位 3が保持する標識試薬は、金コロイド等の金属ゾルや、 非金属ゾル、 染料ゾル、 着色粒子、 色素、 酵素、 タンパク質等を示す。
次に、 本実施の形態 1によるバイオセンサを用いた血液成分分析方法について 説明する。
まず、全血や細菌溶液等の細胞成分を.含む液体試料が試料添加部 2に添加され、 この添加された液体試料が収縮剤保持部位 8に達すると、 収縮剤保持部位 8に保 持されている収縮剤が、液体試料の浸透により溶解され、細胞成分を収縮させる。 これにより、 液体試料は、 細胞成分が混在下状態でも、 目詰まりを起こすことな くクロマト下流側に浸透していく。
次いで、 収縮された細胞成分が混在する液体試料が、 標識試薬保持部位 3に達 すると、 標識試薬保持部位 3に保持された標識試薬が、 液体試料の浸透により溶 解され、 反応層 4に浸透する。
そして、 反応層 4の領域上の特異的タンパク質固定ィヒ部 5で、 標識試薬保持部 位 3から溶出した標識試薬との反応が行なわれ、 このとき、 液体試料中に分析対 象物が存在すれば、特異的タンパク質固定ィヒ部 5に何らかの呈色反応が見られる。 最終的に、 液体試料は吸水部 6に吸収され反応は終了する。
このように、 本実施の形態 1によるバイオセンサ、 及び血液成分分析方法によ れば、 収縮剤保持部位に保持された細胞収縮剤が、 液体試料中の細胞成分を収縮 させるようにじたので、 細胞成分が混在した状態でも液体試料が目詰まりを起こ すことなくクロマト下流側に浸透するようになり、 全血や細菌溶液を検体として も、 予め検体を前処理することなく展開することが可能であり、 検体溶液をクロ マト下流方向へ展開するための展開溶液を必要としないでよいために、 コストが かからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分分析を行なうことができる。 なお、 上記実施の形態 1によるバイオセンサは、 その試料添加部を省き、 反応 層に直接試料を添加する構成にしてもよい。
第 2図は、 本発明の実施の形態 1による横型バイオセンサの、 試料添加部を省 いて、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを示す図である。 第 2図に示されるように収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにすること で、 部材数、 及び工程数を低減することができる。
また、 上記実施の形態 1によるバイオセンサは、 複数の部材からなるものとし たが、 これに限られるものではなく、 収縮剤を溶解可能に保持した収縮剤保持領 域と、 標識試薬を溶解可能に保持した標識試薬保持領域と、 特異的タンパク質が 固定化された特異的タンパク質固定化部とを、 ニトロセルロース等の多孔質性材 料からなる反応層に形成した単層の部材からなるものとしてもよい。
また、 本発明のバイオセンサは乾式分析要素であってもよい。 ここで示す乾式 分析要素とは、 バイオセンサを構成する全ての部材、 及び担持された試薬が乾燥 状態であるものを示す。 このように試験片を乾燥状態にすることにより、 バイオ センサ全体が乾燥担体であることから、 持ち運びが容易であるばかりでなく、 保 存環境や保存状態を厳密にする必要性がなく、 取り扱いが容易で、 保存条件を選 ばない長期保存が可能である。
また、 本発明のバイオセンサはワンステップの免疫クロマトグラフィー試験片 を有するものであってもよい。 ここで示すワンステップとは、 その測定操作にお いて、 全血など細胞成分を含む液体試料の前処理を必要とせず、 試験片に液体試 料を点着するのみで、 液体試料点着の前後に試験片上に液体試料とは異なる展開 溶液を用いたり、 洗浄操作を行うなどを必要としない操作を示し、 免疫クロマト グラフィー試験片とは、 クロマト展開する担体上で、 抗原抗体反応を利用して液 体試料中の被検物質の検出を行うセンサを示す。 このように試験片ををワンステ ップの免疫クロマトグラフィー試験片とすることにより、 全血などの細胞成分を 含む液体試料を予め前処理する必要性がなく、 免疫反応を利用することで、 測定 対象に対する抗体あるいは抗原を入手することで広い分野における測定対象が測 定でき、 全血等の細胞成分を含む液体試料を用いた場合において、 簡易迅速な測 定が可能となる。
(実施の形態 2 )
第 3図は、 本発明の実施の形態 2によるクロマトグラフィーを利用した縦型バ ィォセンサを示す分解斜視図である。
第 3図に示されるように、 本実施の形態 2によるバイオセンサは、 吸収性の大 きぃ不織布ゃガラス繊維濾紙等からなる, 液体試料を添加または塗布するための 試料添加部 1 2と、 細胞成分を収縮させる働きがある細胞収縮剤が不織布やガラ ス繊維濾紙等に溶解可能に保持された収縮剤保持部位 1 8と、 分析対象物と何ら カゝの反応を行なう標識試薬が、 不織布やガラス繊維濾紙等に溶解可能に保持され た標識試薬保持部位 1 3と、 ニトロセルロース等からなる反応層 1 4と、 反応層 1 4の領域上に特異的タンパク質が固定化された特異的タンパク質固定化部 1 5 と、 液体試料を最終的に吸収する吸水部 1 6と、 反応層 1 4上の結果を見るため の結果確認窓 1 9とが積層されるように構成されている。
収縮剤保持部位 1 8が保持する細胞収縮剤は、 例えば、 無機塩、 アミノ酸、 及 び糖類等である。 なお、 ここで無機塩とは、 塩化ナトリウムや塩化カリウム、 リ ン酸ナトリウム等、 塩を含む無機化合物を示す。 また、 ここでアミノ酸とは、 グ リシンやグルタミン酸等同一分子内に力ルポキシル基とアミノ基とを有する化合 物を示し、 プロリンゃヒドロキシルプロリンのようなイミノ酸も含む。 また、 こ こで糖類とは、 グルコースゃスクローズ、 トレハロース等の糖質や、 グルシトー ル等の糖アルコールを示す。
また、 分析対象物ど標識試薬との何らかの反応とは、 抗原抗体反応のようなリ ガンドとレセプターとの特異的結合反応、 または酵素反応等の任意の特異的な反 応を示す。
また、 標識試薬保持部位 1 3が保持する標識試薬は、 金コロイド等の金属ゾル や、 非金属ゾル、 染料ゾル、 着色粒子、 色素、 酵素、 タンパク質等を示す。 第 4図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイオセンサを、 試料添加部側か らみた斜視図であり、 第 5図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイオセンサ を、 吸水部側からみた斜視図である。
次に、 本実施の形態 2によるバイオセンサを用いた血液成分分析方法について 説明する。
まず、 全血や細菌溶液等の細胞成分を含む液体試料が試料添加部 1 2に添加さ れ、 この添加された液体試料が収縮剤保持部位 1 8に達すると、 収縮剤保持部位 1 8に保持されている収縮剤が、 液体試料の浸透により溶解され、 細胞成分を収 縮させる。 次いで、 収縮された細胞成分が混在する液体試料が、 標識試薬保持部位 1 3に 達すると、 該標識試薬保持部位 1 3に保持された標識試薬が、 液体試料の浸透に より溶解され、 収縮された細胞成分は、 標識試薬保持部位 1 3における不織布や ガラス繊維濾紙の繊維に絡みつき、 分離される。 これにより液体成分は、 素早く 反応層 1 4に浸透する。
そして、 反応層 1 4の領域上の特異的タンパク質固定ィヒ部 1 5で、 標識試薬保 持部位 1 3から溶出した標識試薬との反応が行なわれ、 このとき、 液体試料中に 分析対象物が存在すれば、 特異的タンパク質固定化部 1 5に何らかの呈色反応が 見られる。
最終的に、 液体試料は吸水部 1 6に吸収され反応は終了する。
このように、 本実施の形態 2によるバイオセンサ、 及ぴ血液成分分析方法によ れば、 収縮剤保持部位に保持された細胞収縮剤が、 液体試料中の細胞成分を収縮 させるようにしたので、 下部に積層されている部材の繊維に絡まり分離され、 液 体試料中の液体成分が素早く反応層に浸透するようになり、 全血や細菌溶液を検 体としても、 コストがかからず、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血液成分分析を行 なうことができる。
なお、 上記実施の形態 2によるバイオセンサは、 その試料添加部を省き、 反応 層に直接試料を添加する構成にしてもよい。
第 6図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイォセンサの試料添加部を省い て、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを示す斜視図であり、 第 7図は、本発明の実施の形態 2による縦型バイオセンサの試料添加部を省いて、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを、 収縮剤保持部位側から みた斜視図であり、 第 8図は、 本発明の実施の形態 2による縦型バイオセンサの 試料添加部を省いて、 収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるようにしたものを、 吸水部側からみた斜視図である。
第 6図ないし第 8図に示されるように収縮剤保持部位が試料添加部を兼ねるよ うにすることで、 部材数、 及び工程数を低減することができる。
また、 上記実施の形態 1、 及び 2によるバイオセンサには、 ニトロセルロース ゃ不織布あるいはガラス繊維濾紙のような、 任意の多孔質性担体で構成されたク 口マトグラフィー材料が用いられており、 一般に、 このような材料からなるバイ ォセンサは、 例えば、 抗原抗体反応のような任意の特異的反応による測定原理を 用いて、 ある特定物質を分析検出し、 定性または定量する機能を持っている。 こ こで、 上記実施の形態 1、 及び 2では、 標識物を用いた抗原抗体反応を例として 説明を行なったが、 これに限るものではなく、 酵素のように反応の前後において 何らかの変化が生じるものであれば何を用いるようにしてもよい。
また、 本発明のバイオセンサは乾式分析要素であってもよい。 ここで示す乾式 分析要素とは、 バイオセンサを構成する全ての部材、 及び担持された試薬が乾燥 状態であるものを示す。 このように試験片を乾燥状態にすることにより、 バイオ センサ全体が乾燥担体であることから、 持ち運びが容易であるばかりでなく、 保 存環境や保存状態を厳密にする必要' feがなく、 取り扱いが容易で、 保存条件を選 ばない長期保存が可能である。
また、 本発明のバイオセンサはワンステップの免疫クロマトグラフィー試験片 を有するものであってもよい。 ここで示すワンステップとは、 その測定操作にお いて、 全血など細胞成分を含む液体試料の前処理を必要とせず、 試験片に液体試 料を点着するのみで、 液体試料点着の前後に試験片上に液体試料とは異なる展開 溶液を用いたり、 洗浄操作を行うなどを必要としない操作を示し、 免疫ク口マト グラフィー試験片とは、 クロマト展開する担体上で、 抗原抗体反応を利用して液 体試料中の被検物質の検出を行うセンサを示す。 このように試験片をワンステツ プの免疫クロマトグラフィー試験片とすることにより、 全血などの細胞成分を含 む液体試料を予め前処理する必要性がなく、 免疫反応を利用することで、 測定対 象に対する抗体あるいは抗原を入手することで広い分野における測定対象が測定 でき、 全血等の細胞成分を含む液体試料を用いた場合において、 簡易迅速な測定 が可能となる。
(実施例)
以下の実施例により、 本発明を実施する方法をさらに詳細に説明する。 なお、 本発明は、 以下の実施例になんら制約されるものではない。
実施例 1 .
(クロマトグラフィーを利用した横型バイオセンサによる全血中 h C Gの定性) ニトロセルロース膜中に抗 hCG— 抗体固定化ライン、 及び抗 hCG— 抗 体と金コロイドとの複合体の広いバンドを含む免疫バイオセンサを製造した。 こ のバイオセンサは、 第 1図に示されるような形状の横型バイオセンサであり、 次 のようにして製造した。
a) バイオセンサの調製
リン酸緩衝溶液にて希釈して濃度調整をした抗 h C G— β抗体溶液を準備した。 この抗体溶液を、 溶液吐出装置を用いてュトロセルロース膜上に塗布した。 これ により、 ニトロセルロース膜上に検出用の抗体固定化ラインが得られた。 この二 トロセルロース膜を乾燥後、 1%スキムミルクを含有する T r i s— HC 1緩衝 溶液中に浸漬して 30分間緩やかに振った。 30分後、 T r i s— HC 1緩衝溶 液槽に膜を移動し、 10分間緩やかに振った後に、 別の T r i s_HC l緩衝溶 液槽にて更に 10分間緩やかに振り、 膜の洗浄を行なった。 2度洗浄を行なった 後に、 膜を液槽から取り出して、 室温で乾燥させた。
金コロイドは、 0. 01 %塩化金酸の還流中の 100°C溶液に 1 %クェン酸溶 液を加えることによって調製した。 還流を 30分間続けた後に、 室温放置にて冷 却した。 0. 2Mの炭酸カリウム溶液によって、 pH 9に調製した前記金コロイ ド溶液に、 抗 h C G _ α抗体を加えて数分間攪拌した後に、 ρΗ9の 10%B S A (牛血清アルブミン) 溶液を最終 1%になる量だけ加えて攪拌することで、 抗 体一金コロイド複合体 (標識抗体) を調製した。 前記標識抗体溶液を 4 °C、 20 00 OGで 50分間遠心分離することによって、 標識抗体を単離して、 それを洗 浄緩衝液 (1%B SA - リン酸緩衝液) 中に懸濁した後に、 前記遠心分離を行な つて、 標識抗体を洗浄単離した。 この標識抗体を洗浄緩衝液で懸濁して、 0. 8 μπιのフィルタにて濾過した後に、 当初の金コロイド溶液量の 10分の 1に調製 して、 4 °Cで貯蔵した。
前記標識抗体溶液を溶液吐出装置にセットして、 抗 hCG— 抗体固定化乾燥 膜上の抗体固定化位置から離れた位置に塗布した後に、 膜を乾燥させた。 これに よって、 固定化膜上に標識試薬保持部位が得られた。
0. 15Mに調製された塩化カリウム水溶液を、 不織布に対して単位面積あた り 0. 1 m 1点着した後に、 液体窒素にて直ちに凍結し、 凍結乾燥を行なう。 こ れによって、 塩化カリウムが含浸された収縮剤保持部材が得られた。
こうして調製された標識試薬保持部位を含む抗体固定化膜を、 担体支持体上に 貼付け、 収縮剤保持部材と、 試料添加部として不織布を、 ガラス繊維濾紙を吸水 部として、 付け加えてから 0. 5 cm幅の細片に切断して、 バイオセンサを作製 した。
b) 試料の調製
抗凝固剤としてへパリンを加えた人の血液を、 へマトクリツト値 45%になる ように調製した。 この血液に既知濃度の hCG溶液を加えることにより、 さまざ まな既知濃度の h C G溶液を調製した。
c) バイオセンサ上の呈色度合の測定
バイオセンサ上の試料添加部に h CGを含む全血を 150 μ 1程度添加して、 吸水部方向へと展開処理して、 抗原抗体反応をさせて抗体固定化部における呈色 反応を行なった。 このバイオセンサへの試料添加から 5分後の呈色状況を目視に て確認した。 さらに、 バイォセンサ上の反応層 2 cmをクロマト下流側まで浸透 するために要した時間を測定した。
第 9図は、 本発明の実施例 1による横型バイオセンサの、 収縮剤濃度の変化に よる反応層上の溶液浸透速度を示す図である。 具体的には、 KC 1濃度を 0. 0 1M、 0. 1M、 0. 15M、 5Mに変更し、 それぞれの濃度の KC 1溶液が担 持された収縮剤保持部位 3をセンサに組み込み、 へマトクリット値 45%の血液 を添加した時の、 血液が反応層を 2 cm浸透するのに要した時間を示しており、 KC 1を全く含まない場合では、 浸透に約 1時間を要したが、 KC 1濃度が 0. 01M、 0. 1M、 0. 1 5Mと増大すると浸透時間は短縮されているのがわか る。
以上の結果から、 本実施例 1による横型バイオセンサに設けられた, 細胞収縮 剤を保持する領域は、 反応層上の浸透速度の短縮に、 大きく関与していることが わかる。
なお、 細胞収縮剤の濃度を 0. 1M〜0. 5 Mに設定することで、 細胞成分を 最適な大きさに収縮させることができ、 この結果、 全血を担体上で目詰まりする ことなく迅速に浸透させることができる。 また、 本実施例' 1では、 細胞収縮剤を担持する担体 (本実施例 1では、 塩化力 リウム水溶液) を凍結乾燥によって乾燥させるものとしたので、 細胞収縮剤の結 晶が、 きめ細かく溶解しやすい状態となり、 短時間で細胞成分を収縮させること ができる。
また、 本実施例 1では、 細胞収縮剤を担持する担体を凍結乾燥によって乾燥さ せるものとしたがこれに限るものではなく、 自然乾燥または風乾によって乾燥さ せてもよい。 これにより、 細胞収縮剤の変性等が少なくなり、 効率よく細胞成分 を収縮させることができる。 さらに、 細胞収縮剤を担持する担体を、 熱乾燥によ つて乾燥させてもよい。 これにより、短時間での細胞収縮剤の乾燥が可能となり、 製造工程の簡易化が可能となる。
また、 本記実施例 1によるバイオセンサには、 ニトロセルロースやガラス繊維 濾紙のような、 任意の多孔質性担体で構成されたクロマトグラフィ一材料が用 ヽ られており、 一般に、 このような材料からなるバイオセンサは、 例えば、 抗原抗 体反応のような任意の特異的測定原理を用いて、 ある特定物質を分析検出し、 定 性または定量する機能を持っている。 ここで、 本実施例 1では、 標識物を用いた 抗原抗体反応を例として説明を行なったが、 これに限るものではなく、 酵素のよ うに反応の前後において何らかの変化が生じるものであれば何を用いるようにし てもよい。
また、 試料添加部として不織布を、 ガラス繊維濾紙を吸水部とした複数の多孔 質性担体で構成された試験片を例に挙げたが、 不織布とガラス繊維濾紙を取り除 き、 多孔質担体上に固定化された抗体固定化部と標識試薬が溶出可能なように保 持された標識試薬保持部位、 細胞収縮剤が溶出可能なように保持された収縮剤保 持部位が備えられた単層の構成をとってもよい。
実施例 2 .
(クロマトグラフィーを利用した縦型バイオセンサを用いた全血中 h C Gの定 . 性)
抗 h C G— ]3抗体固定化領域を含む-トロセルロースメンプレン膜と、 抗 h C G— α抗体と金コロイドとの複合体からなる標識物を含む標識試薬保持部位と、 添加された血液中の血球を収縮させる血球収縮剤を含む収縮剤保持部位からなる バイオセンサを製造した。 このバイオセンサは、 第 3図に示されるような形状の 縦型バイオセンサである。 このバイオセンサは、 次のようにして製造した。
a)バイオセンサの調製
試料添加部として、 ガラス繊維濾紙 GA100 (アドバンテック製) を用意し た。
収縮剤保持部位は、 Na C l水溶液を作製し、 この水溶液をガラス繊維濾紙 G A 1 00 (ァドバンテック製) に 1 40 μ 1点着し、 直ちに液体窒素で凍結後、 凍結乾燥を行なった。 これにより、 収縮剤保持部位が調製された。
金コロイドは、 0. 0 1 %塩化金酸の還流中の 100°C溶液に 1 %クェン酸溶 液を加えることによって調製した。 還流を 30分間続けた後に、 冷却した。 0. 2 Mの炭酸カリウム溶液によって、 H 9に調製した前記金コロイド溶液に、 抗 hCG—o;抗体を加えて数分間攪拌した後に、 pH9の 1 0%B SA (牛血清ァ ノレブミン) 溶液を最終 1%になる量だけ加えて攪拌することで、 抗体金コロイド 複合体 (標識抗体) を調製した。 前記標識抗体溶液を 4 °C、 20000Gで 50 分間遠心分離することによって、 標識抗体を単離して、 それを洗浄緩衝液 (1 % B SA - リン酸緩衝液) 中に懸濁した後に、 前記遠心分離を行なって、 標識抗体 を洗浄単離した。 この標識抗体を洗浄緩衝液で懸濁して、 0. 8 μπιのフィルタ にて濾過した後に、 当初の金コロイド溶液量の 1 0分の 1に調製して、 4°Cで貯 蔵した。
この金コロイド溶液をガラス繊維濾紙 G A 1 00 (ァドバンテック製) に 14 μ 1点着し、 直ちに液体窒素で凍結後、 凍結乾燥を行なった。 これにより、 標 識試薬保持部位が調製された。
リン酸緩衝溶液にて希釈して濃度調整をした抗 h C G— 抗体溶液を準備した。 この抗体溶液を溶液吐出装置を用いて、 ニトロセルロース膜上に塗布した。 これ により、 エトロセルロース膜上に検出用の抗体固定化領域が得られた。 このニト ロセルロース膜を乾燥後、 1%B SA ' 0. 5%スキムミルクを含有する T r i s— HC 1緩衝溶液中に浸漬して 30分間緩やかに振った。 30分後、 T r i s 一 HC 1緩衝溶液槽に膜を移動し、 10分間緩やかに振った後に、 別の T r i s 一 HC 1緩衝溶液槽にて更に 1 0分間緩やかに振り、 膜の洗浄を行なった。 2度 洗浄を行なった後に、 膜を液槽かち取り.出して、 室温で乾燥させて、 特異的タン パク質固定化部を持つ反応層とした。
吸水部は、 反応層上の結果が判定できるよう結果確認窓を設けたガラス繊維濾 紙 GA 2 0 0 (アドバンテック製) を用意した。
こうして調製された各部材を、 第 3図に示されるように積層し、 ケースをかぶ せてバイオセンサとした。
b)試料の調製
抗凝固剤としてへパリンを加えた人の血液を、 へマトタリット値 4 5 %になる ように調製した。 この血液に既知濃度の h C G溶液を加えることにより、 さまざ まな既知濃度の h C G溶液を調製した。
。測定
上記のように組立てた分析装置の試料添加部に h C Gを含む血液を 2 0 0 μ 1 添加して、 積層されたバイオセンザの下部方向へと展開処理して、 抗原抗体反応 をさせて抗体固定化部における呈色反応を行なつた。 このバイォセンサへの試料 添加から 3分後の呈色状況を、 バイ:ォセンサ下部にある結果確認窓から目視にて 確認を行なった。 さらに測定が終了した:バイオセンサを分解し、 反応層への血球 付着状況を確認した。
第 1 0図は、 本発明の実施例 2による縦型バイオセンサの、 収縮剤濃度の変化 による反応層への血球付着率を示す図である。 具体的には、 N a C 1濃度を 5 0 mM、 1 5 O mM 2 0 0 mM、 2 5 0 mM、 3 0 O mM、 3 5 0 mMに変更し、 それぞれの濃度の N a C 1溶液が担持された収縮剤保持部位をセンサに組込み、 へマトクリツト値 4 5 %の血液を添加した時の、 反応層に血球が到達した回数の 確率を示しており、 N a C 1を全く含まない場合では、 1 0 0 %の割合で反応層 への血球の付着がみられたが、 N a C 1濃度が 5 O mMから増大するに従って、 反応層への血球付着率は徐々に低下し、 3 5 0 mMでは血球は全く付着しなくな つたことがわかる。
以上の結果から、 本実施例 2による横型バイオセンサに設けられた, 細胞収縮 剤を保持する領域は、 検体中の細胞成分の分離効率の向上に、 大きく寄与してい ることがわかる。 なお、 細胞収縮剤の濃度をひ. 0 5M 0 . 3 Mに設定することで、 細胞成分 を最適な大きさに収縮させることができ、 この結果、 細胞成分分離効率を向上さ せることができる。
また、 本実施例 2では、 細胞収縮剤を担持する担体 (本実施例 2では、 塩化ナ トリウム水溶液) を凍結乾燥によって乾燥させるものとしたので、 細胞収縮剤の 結晶が、 きめ細かく溶解しやすい状態となり、 短時間で細胞成分を収縮させるこ とができる。
また、 本実施例 2では、 細胞収縮剤を担持する担体を凍結乾燥によって乾燥さ せるものとしたがこれに限るものではなく、 自然乾燥または風乾によって乾燥さ せてもよい。 これにより、 細胞収縮剤の変性等が少なくなり、 効率よく細胞成分 を収縮させることができる。 さらに、 細胞収縮剤を担持する担体を、 熱乾燥によ つて乾燥させてもよい。 これにより、短時間での細胞収縮剤の乾燥が可能となり、 製造工程の簡易化が可能となる。
また、 本実施例 2によるバイオセンサは、 金コロイドを標識物として用いてい るが、 固定ィヒ抗体に酵素を標識しておき、 酵素反応による呈色反応を生じうる試 薬を標識試薬として用いるようにしてもよい。
また、 本実施例 2によるバイオセンサには、 ニトロセルロースやガラス繊維濾 紙のような、 任意の多孔質性担体で構成されたクロマトグラフィー材料が用いら れており、 一般に、 このような材料からなるバイオセンサは、 例えば、 抗原抗体 反応のような任意の特異的測定原理を用いて、 ある特定物質を分析検出し、 定性 または定量する機能を持っている。 ここで、 本実施例 2では、 標識物を用いた抗 原抗体反応を例として説明を行なったが、 これに限るものではなく、 酵素のよう に反応の前後において何らかの変化が生じるものであれば何を用いるようにして あよい。 産業上の利用可能性
以上のように本発明に係るバイオセンサ、 及び血液成分分析方法は、 全血を検 体としても、 コストがかからず、 予め血液に何らかの処理を施す必要性や、 検体 溶液を展開するための展開溶液の必要性のない、 簡便かつ迅速に、 高い精度の血 液成分分析を行うことができものであり、 特にワンステップのバイオセンサ、 及 び血液成分の分析方法に適している。

Claims

請求の範囲
1 . 単層または複数層の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を有しクロマト グラフィーを利用したバイオセンサにおいて、
上記試薬 ί呆持部位の少なくとも一部、 または該試薬保持部位よりもクロマト上 流側の少なくとも一部に、 細胞収縮剤を担持した、
ことを特徴とするバイオセンサ。
2 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、
添加する液体試料は、 全血である、
ことを特徴とするバイオセンサ。
3 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、
添加する液体試料は、 細菌を含む溶液である、
ことを特徴とするバイオセンサ。
4 . 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、
上記細胞収縮剤は、 無機塩である、
ことを特徴とするバイオセンサ。
5 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、
上記細胞収縮剤は、 アミノ酸である、
ことを特徴とするバイオセンサ。
6 . 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、
上記細胞収縮剤は、 糖類である、
ことを特徴とするバイオセンサ。
7 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、
上記細胞収縮剤を担持する担体を、 自然乾燥または風乾によって乾燥させた、 ことを特徴とするバイオセンサ。
8 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、
上記細胞収縮剤を担持する担体を、 凍結乾燥によって乾燥させた、
ことを特徴とするバイオセンサ。
9 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、 上記細胞収縮剤を担持する担体を、 熱乾燥によって乾燥させた、
ことを特徴とするバイォセンサ。
1 0 . 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、
上記バイォセンサがワンステツプの免疫ク口マトグラフィ一試験片である、 ことを特徴とするバイオセンサ。
1 1 . 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、 :
上記バイォセンサが乾式分析要素である、
ことを特徴とするバイォセンサ。
1 2 . 単層または複数層の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を有しクロマト グラフィ一を利用したバイォセンサを用いる血液成分分析方法にぉレ、て、 上記試薬保持部位の少なくとも一部、 または該試薬保持部位よりもクロマト上 流側の少なくとも一部の、 細胞収縮剤を担持した領域で細胞成分を収縮させ、 収 縮した細胞成分を分離する、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 3 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
添加する血液試料は、 全血である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 4 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤は、 無機塩である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 5 . 請求の'範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤は、 アミノ酸である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 6 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤は、 糖類である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 7 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤を担持した担体を、 自然乾燥または風乾によって乾燥させる、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 8 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤を担持した担体を、 凍結乾燥によって乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 9 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤を担持した担体を、 熱乾燥によって乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 0 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤の濃度は、 0 . 0 5〜0 .. 3 Mである、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 1 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記バイォセンサがワンステツプの免疫クロマトグラフィ一試験片である、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 2 . 請求の範囲第 1 2項に記載の血液成分分析方法において、
上記バイオセンサが乾式分析要素である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 3 . 単層または複数層の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を有しクロマ トグラフィーを利用したバイオセンサを用いる血液成分分析方法において、 上記試薬保持部位の少なくとも一部、 または該試薬保持部位よりもクロマト上 流側の少なくとも一部の、 細胞収縮剤を担持した領域で細胞成分を収縮させある いは収縮しながら、 収縮した細胞成分が混在する状態でクロマト展開する、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 4 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
添加する血液試料は、 全血である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 5 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤は、 無機塩である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 6 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤は、 アミノ酸である、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 7 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤は、 糖類である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 8 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤を担持した担体を、 自然乾燥または風乾によって乾燥させる、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 9 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤を担持した担体を、 凍結乾燥によって乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 0 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤を担持した担体を、 熱乾燥によって乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 1 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記細胞収縮剤の濃度は、 0 . 1〜5 . 0 Mである、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 2 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記バイォセンサがワンステップの免疫クロマトグラフィ一試験片である、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 3 . 請求の範囲第 2 3項に記載の血液成分分析方法において、
上記バイオセ'ンサが乾式分析要素である、 '
ことを特徴とする血液成分分析方法。
補正書の請求の範囲
[2001年 1 0月 4日 (04. 1 0. 01 ) 国際事務局受理:出願当初の請求の範囲
1 1ー34は補正された;新しい請求の範囲 1 0が加えられた;
他の請求の範囲は変更なし。 (3頁) ] 上記細胞収縮剤を担持する担体を、 熱乾燥によって乾燥させた、
ことを特徴とするバイオセンサ。
10. (追加) 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、
上記細胞収縮剤の濃度が、 0. 05~5. 0Mである、
ことを特徴とするバイオセンサ。
1 1. (補正後) 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、
上記バイォセンサがワンステツプの免疫ク口マトグラフィ一試験片である、 ことを特徴とするバイォセンサ。
12. (補正後) 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、
上記バイオセンサが乾式分析要素である、
ことを特徴とするバイオセンサ。
13. (補正後) 単層または複数層の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を 有しクロマトグラフィーを利用したバイォセンサを用いる血液成分分析方法にお いて、
上記試薬保持部位の少なくとも一部、 または該試薬保持部位よりもクロマト上 流側の少なくとも一部の、 細胞収縮剤を担持した領域で細胞成分を収縮させ、 収 縮した細胞成分を分離する、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
14. (捕正後) 請求の範囲第 13項に記載の血液成分分析方法において、 添加する血液試料は、 全血である、 ■
ことを特徴とする血液成分分析方法。
15. (補正後) 請求の範囲第 13項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤は、 無機塩である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
16. (補正後) 請求の範囲第 13項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤は、 アミノ酸である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
17. (補正後) 請求の範囲第 13項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤は、 糖類である、 補正された用紙 (条約第 19条) ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 8 . (捕正後) 請求の範囲第 1 3項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 自然乾燥または風乾によって乾燥させる、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
1 9 . (捕正後) 請求の範囲第 1 3項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 凍結乾燥によって乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 0 . (補正後) 請求の範囲第 1 3項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 熱乾燥によって乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 1 . (補正後) 請求の範囲第 1 3項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤の濃度は、 0 . 0 5〜0 . 3 Mである、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 2 . (補正後) 請求の範囲第 1 3項に記載の血液成分分析方法において、 上記バイオセンサがワンステップの免疫クロマトグラフィー試験片である、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 3 . (補正後) 請求の範囲第 1 3項に記載の血液成分分析方法において、 上記バイォセンサが乾式分析要素である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 4 .. (捕正後) 単層または複数層の多孔質性材料からなる, 試薬保持部位を 有しクロマトグラフィーを利用したバイオセンサを用いる血液成分分析方法にお いて、
上記試薬保持部位の少なくとも一部、 または該試薬保持部位よりもクロマト上 流側の少なくとも一部の、 細胞収縮剤を担持した領域で細胞成分を収縮させある いは収縮しながら、 収縮した細胞成分が混在する状態でクロマト展開する、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 5 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 添加する血液試料は、 全血である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
補正された用紙 (条約第 19条)
2 6 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤は、 無機塩である、
ことを特 ί敷とする血液成分分析方法。
2 7 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤は、 アミノ酸である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 8 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤は、 糖類である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
2 9 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 自然乾燥または風乾によって乾燥させる. ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 0 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 凍結乾燥によつて乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 1 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤を担持した担体を、 熱乾燥によつて乾燥させる、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 2 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記細胞収縮剤の濃度は、 0 . 1〜5 . Ο Μである、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 3 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記バイォセンサがワンステツプの免疫ク口マトグラフィ一試験片である、 ことを特徴とする血液成分分析方法。
3 4 . (補正後) 請求の範囲第 2 4項に記載の血液成分分析方法において、 上記バイォセンサが乾式分析要素である、
ことを特徴とする血液成分分析方法。
補正された用紙 (条約第 19条) 条約 19条 (1) に基づく説明書 請求の範囲第 10項は、 細胞成分を最適な大きさに収縮させることによって、 細胞成分分離効率を向上させることができることを明確にした。
引用例 ( J P 1— 262470) は、 赤血球を含む血液中の特定成分を定量分 析する際に、 特定量の塩化ナトリゥムまたは塩化力リゥムを多孔質展開層に含む ことを特徴とし、 引用例 (J P 6— 94718) は、 細胞成分と液性成分の展開 速度が相異する展開支持体を用いたことを特徴とし、 引用例 (J P 11— 505
327) は、 血液の液体部分を透過するが血液の細胞成分を捕足することができ る多孔性物質製のパッドを備えたことを特徴とする。
本発明は、 添加された液体試料中の細胞成分が、 ノ ィォセンサに担持した細胞 収縮剤と接触することによって収縮される点で、 上記引用例とは異なる。 すなわ ち、 本発明は、 全血や細菌溶液を検体としても、 クロマト担体上を細胞成分が効 率よく、かつ、展開溶液を加えなくとも十分に浸透することができる効果を得る。
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