DE602004008752T2

DE602004008752T2 - Testpapier und poröse membran

Info

Publication number: DE602004008752T2
Application number: DE602004008752T
Authority: DE
Inventors: Ken Tatebe; Katsuyuki Ooba
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JPWO2004086037A1; US20060194336A1; EP1607741A4; HK1086067A1; DE602004008752D1; US20110062616A1; EP1607741A1; JP4374342B2; EP1607741B1; WO2004086037A1; ATE372518T1; US8034301B2; US8187457B2

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Prüfpapier zur Messung der Menge einer spezifizierten Komponente in einer Probe, wie etwa zur Messung des Blutglucoseniveaus, sowie auf eine poröse Membran, welche dafür verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Blutglucosemessgeräte (Messvorrichtungen für eine Komponente im Blut) zur Messung des Blutglucoseniveaus sind bekannt. Das Blutglucosegerät ist eines, bei dem das Blutglucoseniveau quantitativ bestimmt wird, indem das Ausmaß einer Farbveränderung eines Prüfpapiers, welches sich in Abhängigkeit von der Glucosemenge (Traubenzucker) im Blut verfärbt, optisch gemessen wird (Farbmessung). Die Farbmessung des Prüfpapiers wird mit einer photometrischen Einheit durchgeführt, welche mit einem Licht aussendenden Element und einem Licht empfangenden Element versehen ist, wobei Licht auf das Prüfpapier eingestrahlt wird, um die Intensität von reflektiertem Licht zu messen.
Bei solch einem Glucosemessgerät wird nach den Vorgängen des Zuführens des Blutes (der Probe) zu einem Prüfpapier und einer Entwicklung an diesem die Messung des Blutglucoseniveaus gestartet, und dies bedeutet ein Problem dahingehend, dass, da die von der Zufuhr des Blutes zum Prüfpapier bis zur Farbmessung erforderliche Zeitspanne nicht konstant ist, hierdurch ein Messfehler hervorgerufen werden kann. Um dies zu vermeiden, gibt es eine Nachfrage nach einem automatischen Blutglucosemessgerät, welches kontinuierlich und automatisch eine Serie von Vorgängen durchführen kann, welche die Zufuhr zum Prüfpapier und die Entwicklung des Prüfpapiers für die Messung einschließen.
Andererseits ist für das Prüfpapier eine poröse Membran bekannt, welche solch einen Aufbau aufweist, dass ein Substratblatt ein Reagenz trägt, welches aus einem porösen Material besteht, in welchem eine Probe absorbiert werden kann. Diese Art Prüfpapier weist eine geringe Durchlässigkeit auf, d. h. Entwicklungsfähigkeit, da die Mikroporen in dem Substratblatt eine kleine Größe von etwa 0,5 μm aufweisen, so dass sich das Problem ergibt, dass die Entwicklung einer Probe lange dauert. Die für die Entwicklung einer Probe auf diese Weise erforderliche lange Zeitspanne ist für solch ein vorstehend erwähntes automatisches Blutglucosemessgerät ungeeignet.
Wenn als Prüfpapier eine isotrope, poröse Membran eingesetzt wird, deren Porengröße in der ganzen Membran gleichmäßig ist, wird ein Objekt in einer Probe, welches herausgefiltert werden soll, an der Membranoberfläche entfernt, so dass sich das Problem ergibt, dass die Entwicklung der Probe lange dauert. Eine langsame Entwicklung der Probe verhindert, dass eine geringe Menge der Probe bis zur Messoberfläche durchsickern kann, was von dem Problem begleitet wird, dass die zuzuführende Probenmenge zunimmt.
Solange die Membran nicht vollständig isotrop ist, unterscheiden sich bei einer isotropen porösen Membran die Entwicklungsgeschwindigkeiten der Probe an unterschiedlichen Seiten voneinander, und somit wird es notwendig, mit solch einer Membran so umzugehen, dass sie eine Vorder- und eine Rückseite aufweist. In diesem Zusammenhang ist es allerdings üblich, dass sich die Vorder- und die Rückseite der Membran nicht sichtbar unterscheiden lassen, so dass, wenn bei der Herstellung einer isotropen porösen Membran ein geringes Ausmaß an Anisotropie in der Membran hervorgerufen wird, das Problem hervorgerufen wird, dass die Messgenauigkeit beeinflusst wird.
Als Maßnahmen zum Lösen solcher hier vorstehend aufgeführten Probleme hat die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung Prüfpapiere vorgeschlagen (siehe veröffentlichtes japanisches Patent Nr. Hei 11-183474 ), welche (1) ein Prüfpapier, bei dem eine erste poröse Schicht, welche ein Reagenz trägt, welches durch Reaktion mit einer spezifizierten Komponente in einer Probe eine Farbe erzeugen kann, und eine zweite poröse Schicht mit der Funktion der Abtrennung eines Objekts, welches aus der Probe durch Filtration herausgefiltert werden soll, laminiert sind, wobei die Probe von einer Seite der ersten Schicht her zugeführt wird, (2) ein wie in (1) oben angegebenes Prüfpapier, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht jeweils hydrophil sind, (3) ein wie in (1) oder (2) oben angegebenes Prüfpapier, wobei die Mikroporen in der ersten Schicht eine Größe von 8 bis 50 μm aufweisen, (4) ein Prüfpapier wie es oben bei irgendeinem von (1) bis (3) angegeben ist, wobei die Mikroporen in der zweiten Schicht eine Größe von nicht größer als 5 μm aufweisen, und (5) ein Prüfpapier, wie es oben bei irgendeinem von (1) bis (4) angegeben ist, wobei die Probe aus Blut besteht und das herauszufilternde Objekt Blutzellen sind, welche hauptsächlich aus roten Blutzellen bestehen, einschließen.
Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat zudem ein Prüfpapier (siehe veröffentlichtes japanisches Patent Nr. 2001-164030 ) aus einer porösen Membran vorgeschlagen, welche eine durchschnittliche Porengröße im Bereich von 0,1 bis 2 μm, eine Dicke von 5 bis 200 μm und eine Porosität von 50 bis 95% aufweist und auf solch eine Weise anisotrop ist, dass das Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Porengröße in einer Oberfläche und in der anderen Oberfläche 1,5 oder größer ist.
Wenn allerdings das in dem veröffentlichten japanischen Patent Nr. Hei 11-183474 dargelegte Prüfpapier eingesetzt wird, ist ein Schritt des Laminierens der ersten und der zweiten Schicht notwendig, was den Herstellungsvorgang kompliziert macht. Darüber hinaus ist es, wenn das in dem veröffentlichten japanischen Patent Nr. 2001-164030 beschriebene Prüfpapier eingesetzt wird, erforderlich, eine Blutplasmakomponente, welche mit einem Reagenz reagiert hat, schnell in Richtung der Messoberfläche zu entwickeln, während Blutzellen herausgefiltert werden, wobei sich die folgenden Problem ergeben. Spezieller ist eine kleinere Größe zur Abtrennung und Entfernung von Blutzellen durch Filtration wirksamer, und eine zu kleine Porengröße führt zu einer langsamen Entwicklung der Blutplasmakomponente. Wenn zusätzlich Blutzellen entfernt werden, während eine gegebene Entwicklungsgeschwindigkeit beibehalten wird, indem die Porengröße am Einlasspunkt der Probe groß und am Auslasspunkt von dieser klein ausgestaltet wird, wird Hämoglobin in der Blutzellenkomponente durch die poröse Struktur sichtbar, wenn das Entfernen der Blutzellen direkt unterhalb der Messoberfläche durchgeführt wird, was einen Einfluss auf die Messgenauigkeit hat. Wenn zusätzlich Abschnitte mit großen Poren einen großen Bereich einnehmen, wird der Oberflächenbereich verkleinert, so dass ein für die Messung erforderliches Reagenz nicht in ausreichender Weise getragen werden kann.
WO 98/25758 bezieht sich auf das Gebiet synthetischer polymerer Membranmaterialien für die Mikrofiltration, welche hergestellt sind, um Flüssigkeiten von darin enthaltenen Feststoffen abzutrennen. Ein Aspekt bezieht sich auf eine hochgradig asymmetrische hydrophile Membran für die Mikrofiltration mit einer großen Oberflächenporosität. Die Membran wird hydrophil ausgestaltet, indem ein Sulfonpolymer zusammen mit einem hydrophilen Polymer, wie etwa Polyvinylpyrrolidon, gemeinsam ausgegossen wird.
US-A-5 968 836 beschreibt einen Reagenzstreifen zur Messung der Konzentration eines Analyten in einer flüssigen Prüfprobe, welcher einen Prüfbelag einschließt, der ein farbbildendes Reagenzsystem enthält, das für den Analyten spezifisch ist. Der Prüfbelag ist so angeordnet, dass eine Seite mit vergleichsweise kleinen Poren eine Prüfoberfläche bildet und die gegenüberliegende Seite mit vergleichsweise größeren Poren eine die Probe aufnehmende Oberfläche bildet. Ein poröses Medium für den Probentransport ist an jene die Probe aufnehmende Oberfläche angebracht. Die durch Farberzeugung des Reagenzsystems an der Prüfoberfläche hervorgerufene Farbveränderung steht mit der Konzentration des Analyten in der flüssigen Prüfprobe im quantitativen Zusammenhang.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Prüfpapier, welches viele der hier vorstehend angegebenen Probleme lösen kann, die für die Entwicklung von Proben erforderliche Zeitspanne verkürzen kann und eine hohe Messgenauigkeit aufweist, sowie eine poröse Membran, welche dafür verwendet wird, bereitzustellen.
Wir haben gefunden, dass eine poröse Membran und ein Prüfpapier, welche jeweils die Funktion der Abtrennung eines Objekts, welches durch Filtration aus einer Probe herausgefiltert werden soll, haben und darauf ein Reagenz tragen, welches durch Reaktion mit einer spezifizierten Komponente in der Probe eine Farbe hervorrufen kann, und welche in sich spezielle Arten von Schichten aufweisen, die vorstehend angegebenen Probleme lösen können, die zur Entwicklung einer Probe erforderliche Zeitspanne verkürzen können und eine hohe Messgenauigkeit zeigen können, so dass die Erfindung gemacht worden ist.
Spezieller beabsichtigt die Erfindung, ein Prüfpapier, wie es nachstehen in (1) bis (4) angegeben ist, und eine dafür verwendete poröse Membran bereitzustellen, die in (5) bis (7) nachstehend angegeben ist.

(1) Ein Prüfpapier, welches eine poröse Membran aufweist, welche die Funktion der Abtrennung eines Objekts, welches aus einer Probe durch Filtration herausgefiltert werden soll, hat und ein Reagenz trägt, welches durch Reaktion mit einer spezifizierten Komponente in der Probe eine Farbe erzeugen kann, wobei die poröse Membran eine erste Schicht mit einer Oberfläche, zu der eine Probe zugeführt wird, und eine zweite Schicht mit einer Oberfläche, zur welcher die Probe durchsickert und an der sie vermessen wird, aufweist, wobei die erste Schicht aus Abschnitten mit großen Poren mit einer Schnittdichte von ≤ 40% besteht, wobei eine Oberfläche der ersten Schicht eine glatte Oberfläche ist und Öffnungen aufweist, die zweite Schicht aus Abschnitten mit kleinen Poren mit einer Schnittdichte von > 40% besteht, wobei eine Oberfläche der zweiten Schicht Öffnungen aufweist, wobei sich die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen in einem Bereich von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran befindet, und wobei die poröse Membran eine Dicke von 50 bis 200 μm und eine Porosität von 60 bis 95% aufweist, wobei die erste Schicht in ihrer Oberfläche ein durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 10 μm aufweist und die zweite Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 bis 3,0 μm aufweist.
(2) Das Prüfpapier gemäß obigem Punkt (1), wobei die zweite Schicht einen Oberflächenglanz gemäß JIS Z8741 von nicht größer als 11 aufweist.
(3) Das Prüfpapier gemäß obigem Punkt (1), wobei ein Material für die poröse Membran aus Polyethersulfon besteht.
(4) Das Prüfpapier gemäß obigem Punkt (1), wobei die Probe Blut ist und das Objekt, welches herausgefiltert werden soll, Blutzellen enthält.
(5) Eine poröse Membran, welche eine erste Schicht mit einer Oberfläche und eine zweite Schicht mit einer weiteren Oberfläche aufweist, wobei die erste Schicht aus Abschnitten mit großen Poren mit einer Schnittdichte von ≤ 40% besteht, wobei eine Oberfläche der ersten Schicht eine glatte Oberfläche ist und Öffnungen aufweist, die zweite Schicht aus Abschnitten mit kleinen Poren mit einer Schnittdichte von ≥ 40% besteht, wobei eine Oberfläche der zweiten Schicht Öffnungen aufweist, und wobei sich die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen in einem Bereich von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran befindet, und wobei die Membrandicke im Bereich von 50 bis 200 μm liegt, die Porosität im Bereich von 60 bis 95% liegt, die erste Oberflächenschicht in ihrer Oberfläche ein durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 10 μm aufweist und die zweite Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 bis 3,0 μm aufweist.
(6) Die poröse Membran gemäß obigem Punkt (5), wobei das Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der ersten Schicht und der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der zweiten Schicht im Bereich von 1 bis 6 liegt.
(7) Die poröse Membran gemäß obigem Punkt (5), wobei die zweite Schicht einen Oberflächenglanz gemäß JIS Z8741 von nicht größer als 11 aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, welche eine Oberfläche einer zweiten Schicht einer porösen Membran zeigt, die im Beispiel 3 erhalten wurde;
die 2 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die einen Schnitt einer gefrorenen, aufgeschnittenen porösen Membran zeigt, die im Beispiel 3 erhalten wurde;
die 3 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die einen Schnitt einer gefrorenen, aufgeschnittenen porösen Membran zeigt, die im Vergleichsbeispiel 3 erhalten wurde;
die 4 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die einen Schnitt einer gefrorenen, aufgeschnittenen porösen Membran zeigt, die im Vergleichsbeispiel 7 erhalten wurde; und
die 5 ist ein Graph, welcher Kalibrationskurven zeigt, die aus einer Reflexionsabsorptionsmessung erhalten wurden, die unter Verwendung der porösen Membranen der Beispiele 8 bis 11 durchgeführt wurde.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Das Prüfpapier der Erfindung ist eines, welches eine poröse Membran aufweist, die die Funktion der Abtrennung eines Objekts, welches aus einer Probe durch Filtration herausgefiltert werden soll, hat und ein Reagenz trägt, welches durch Reaktion mit einer spezifizierten Komponente in der Probe eine Farbe erzeugen kann, wobei die poröse Membran eine erste Schicht mit einer Oberfläche, auf welche eine Probe aufgetragen bzw. zu dieser zugeführt wird, und eine zweite Schicht mit einer Oberfläche, zu welcher die Probe durchsickert und an der sie vermessen wird, aufweist, wobei die erste Schicht aus Abschnitten mit großen Poren besteht, wobei eine Oberfläche der ersten Schicht eine glatte Oberfläche ist und Öffnungen aufweist, die zweite Schicht aus Abschnitten mit kleinen Poren besteht, wobei eine Oberfläche der zweiten Schicht Öffnungen darin aufweist, und wobei die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht sich von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen in einem Bereich von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran befindet, und wobei die poröse Membran eine Dicke von 50 bis 100 μm und eine Porosität von 60 bis 95% aufweist, die erste Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 10 μm aufweist und die zweite Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 bis 3,0 μm aufweist.
Die poröse Membran, welche das Prüfpapier der Erfindung bildet, wird detailliert beschrieben.
Wie vorstehend angegeben hat die poröse Membran die Funktion, ein Objekt, welches durch Filtration aus einer Probe herausgefiltert werden soll, abzutrennen und trägt ein Reagenz, welches durch Reaktion mit einer spezifizierten Komponente in der Probe eine Farbe erzeugen kann.
Die Proben schließen z. B. Blut, Harnstoff, Schweiß, Lymphflüssigkeit, Galle, Speichel und dergleichen ein.
Obwohl sie von der Probenart abhängen, schließen spezifizierte Komponenten in der Probe Glucose, Cholesterin, Hämoglobin, Milchsäure, Hämoglobin ATC, Ketonkörper und dergleichen ein.
Für das Objekt, welches in dem Fall herausgefiltert werden soll, dass die Probe Blut ist, wird eine Blutzellenkomponente wie etwa eine rote Blutzelle erwähnt.
Wenn das Prüfpapier der Erfindung zur Messung des Blutglucoseniveaus verwendet wird, schließen bevorzugte Beispiele für das Reagenz Enzyme wie etwa Glucoseoxidase (GOD), Peroxidase (POD), Ascorbinsäureoxidase, Alkoholoxidase, Cholesterinoxidase und dergleichen, Färbereagenzien wie etwa 4-Aminoantipyrin, N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-m-toluidin und dergleichen und Puffermittel wie etwa ein Phosphatpuffermittel ein.
Die Menge (μg/cm²) des Reagenz in der porösen Membran steht mit der Reaktivität mit solch einer spezifizierten Komponente, wie sie vorstehend angegeben wurde, im Zusammenhang und liegt im Bereich von 80 bis 2400 μg/cm2 und bevorzugt 168 bis 1260 μg/cm². Dieser Bereich ist aus dem Grund bevorzugt, dass die Farbveränderung von einem tiefen Blutglucoseniveau bis hin zu einem hohen Blutglucoseniveau linear auftritt.
Die poröse Membran, welche das Prüfpapier der Erfindung bildet, weist, wie es vorstehend angegeben wurde, eine erste Schicht mit einer Oberfläche, auf welche eine Probe aufgetragen wird, und eine zweite Schicht mit einer Oberfläche, zu welcher die Probe durchsickert und an der sie vermessen wird, auf, wobei die erste Schicht aus Abschnitten mit großen Poren besteht, wobei eine Oberfläche der ersten Schicht eine glatte Oberfläche mit Öffnungen darin ist, und die zweite Schicht aus Abschnitten mit kleinen Poren besteht, wobei eine Oberfläche der zweiten Schicht eine mit Öffnungen darin ist.
In der vorliegenden Beschreibung sind der Abschnitt mit großen Poren und der Abschnitt mit kleinen Poren wie folgt definiert. Wenn die poröse Membran entlang ihrer Dicke in eine erwünschte Anzahl von Teilen (z. B. zehn Unterteilungen) unterteilt wird, ist der Abschnitt mit großen Poren ein Membranabschnitt, bei dem die Schnittdichte 40% oder weniger beträgt, und der Abschnitt mit kleinen Poren ist ein Membranabschnitt, bei dem die Schnittdichte 40% übersteigt. Die Messung der Schnittdichte wird so durchgeführt, dass von einem Membranabschnitt in einem Schnitt der porösen Membran eine elektronenmikroskopische Aufnahme bei einer Vergrößerung von 1500 mit einer Abtastung von 300 dpi auf einer Grauskala von 8 Bit aufgenommen wird, und das resultierende Bild wird binarisiert, wobei ein Durchschnittswert der Skalenwerte, welche 5% Schwarz von der Seite der schwarzen Farbe her und zudem von der Seite der weißen Farbe her enthalten, als Grenzlinien genommen werden, wodurch der Anteil des Weiß als Schnittdichte bestimmt wird.
Die Öffnung meint eine Pore, welche an der Oberfläche der porösen Membran geöffnet ist, und die Oberfläche der zweiten Schicht sollte bevorzugt einen Glanz von nicht größer als 11, bevorzugt 3 bis 10 und mehr bevorzugt 3 bis 8 aufweisen. Wenn die Oberfläche der zweiten Schicht einen Glanz innerhalb des vorstehend definierten Bereichs aufweist, weist die Oberfläche der zweiten Schicht Unregelmäßigkeiten auf und glänzt oder schimmert nicht. Wie es nachstehend beschrieben werden wird, bildet bei der Messung der Reflexionsabsorption von der Oberfläche reflektiertes direktes Licht den Hintergrund, und somit sollte die Oberfläche der zweiten Schicht bevorzugt Unregelmäßigkeiten aufweisen und nicht glänzen oder schimmern.
Dies wird nun detaillierter beschrieben.
Ein Chronometer bzw. Kolorimeter zur kolorimetrischen Messung eines Prüfpapiers strahlt Licht zur Messung gegen ein Prüfpapier und ermittelt die durch seine Reflexion zurückkehrende Lichtmenge. Das Verhältnis zwischen den Mengen des eingestrahlten Lichts und des durch Reflexion zurückkehrenden Lichts wird zur Reflektivität. Mit solch einem Messinstrument, wie es vorstehend erwähnt wurde, wird eine Probenkonzentration gemessen, indem das Verhältnis zwischen der Reflektivität eines Prüfpapiers vor der Zugabe einer Probe (weiße Reflektivität) und der Reflektivität des Prüfpapiers nach Zugabe der Proben und Anfärbung mit einem Reagenz (Farbreflektivität) sowie eine analytische Kurve verwendet werden, welche in Beziehung zu einer Probenkonzentration (d. h. eine Beziehung, welche durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird) für den Fall aufgestellt wird, dass Licht mit einer gegebenen Wellenlänge (z. B. 605 bis 610 nm) auf das Prüfpapier eingestrahlt wird. Reflektivitätsverhältnis = weiße Reflektivität/Farbreflektivität ∝ Probenkonzentration
Es wird erkannt, dass eine höhere Probenkonzentration zu einer geringeren Farbreflektivität führt, was zu einem größeren Reflektivitätsverhältnis führt. Hierbei wird, wenn die Messoberfläche der porösen Membran glänzt oder schimmert, auf das Prüfpapier eingestrahltes Licht in einem gegebenen Anteil reflektiert, unabhängig von der Farbstärke des Prüfpapiers. Dies erhöht die weiße Reflektivität und die Farbreflektivität zu einem Ausmaß, welcher dem Glanz entspricht, wie es in der folgenden Gleichung angegeben ist. Reflektivitätsverhältnis = (weiße Reflektivität + Membranglanz)/(Farbreflektivität + Membranglanz)wobei Membranglanz = konstant.
Spezieller werden in dem Fall, dass aufgrund von Membranglanz eine Reflexion auftritt, verglichen mit dem Fall, dass keine Reflexion dem Membranglanz zuzuschreiben ist, bei dem gleichen, durch eine Probe hervorgerufenen Färbungsgrad eines Prüfpapiers, d. h. für die gleiche Veränderung der Farbreflektivität, in der vorstehenden Gleichung sowohl der Zähler als auch der Nenner in Abhängigkeit von der dem Membranglanz zuzuschreibenden Reflexion vergrößert, so dass die Veränderung der Reflektivität klein wird. Im Endeffekt verringern sich die Messempfindlichkeit und die Genauigkeit der Messwerte. Daher sollte die Oberfläche der zweiten Schicht bevorzugt nicht glänzen oder schimmern.
Die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht liegt von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen im Bereich von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran. Bezüglich der Beziehung zwischen dem Abschnitt mit großen Poren und dem Abschnitt mit kleinen Poren ist die durchschnittliche Porengröße der ersten Schicht im Schnitt der porösen Membran größer als die durchschnittliche Größe der zweiten Schicht.
Wenn die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht in solch einem Bereich liegt, wie er vorstehend definiert wurde, und wenn die durchschnittliche Porengröße der ersten Schicht größer als die durchschnittliche Größe der zweiten Schicht ist, kann das Objekt in der Probe, welches herausgefiltert werden soll, durch Filtration an einer Position abgetrennt werden, welche zu der Oberfläche (Messoberfläche) der zweiten Schicht einen Abstand aufweist. Daher ist es bevorzugt, dass solch ein vorstehend angegebenes Reagenz in zufriedenstellender Weise getragen werden kann.
Die Dicke der porösen Membran liegt im Bereich von 50 bis 200 μm, bevorzugt 90 bis 180 μm und am meisten bevorzugt 110 bis 150 μm. Die Dicke der porösen Membran innerhalb solch eines vorstehend angegebenen Bereichs ist aus den Gründen bevorzugt, dass eine zufriedenstellende Membranfestigkeit erzielt wird, der Einfluss des herauszufilternden Objekts vermindert wird, die Perkolations- bzw. Sickerzeit (Entwicklungszeit) der Probe verkürzt wird und die erforderliche Probenmenge klein sein kann.
Des Weiteren liegt die Porosität der porösen Membran im Bereich von 60 bis 95% und bevorzugt 70 bis 80%. Die Porosität der porösen Membran innerhalb solch eines vorstehend angegebenen Bereichs ist aus den Gründen geeignet, dass eine Probe und ein Reagenz in zufriedenstellender Weise getragen werden können und eine zufriedenstellende Membranfestigkeit erzielt wird.
Es wird erkannt, dass die Porosität (%) entsprechend einem das Gewicht einsetzenden Verfahren unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten wird: Porosität (%) = {1 – (Gewicht der getrockneten Membran/spezifisches Gewicht der Membrankomponente)/Volumen der Membran} × 100.
In der Formel meint der Begriff "Membran" die poröse Membran, und das spezifische Gewicht der Membrankomponente meint das spezifische Gewicht eines Polymers für die poröse Membran.
Wie hier vorstehend angegeben wurde, ist die durchschnittliche Porengröße der ersten Schicht im Schnitt der porösen Membran größer als jene der zweiten Schicht, und die durchschnittliche Porengröße in Öffnungen an der Oberfläche der ersten Schicht (d. h. eine durchschnittliche Porengröße in der Oberfläche der ersten Schicht) liegt im Bereich von 0,5 bis 10 μm und bevorzugt 1,0 bis 5,0 μm. Die durchschnittliche Porengröße an Öffnungen in der Oberfläche der zweiten Schicht (d. h. eine durchschnittliche Porengröße in der Oberfläche der zweiten Schicht) liegt im Bereich von 0,1 bis 3,0 μm und bevorzugt 0,5 bis 3,0 μm.
Die durchschnittliche Porengröße in der Oberfläche der ersten Schicht innerhalb des vorstehenden Bereichs ist bevorzugt, da eine Probe schnell eindringen (einsickern) kann und somit kein Verstopfen mit einem herauszufilternden Objekt auftritt. Die durchschnittliche Porengröße in der Oberfläche der zweiten Schicht innerhalb des vorstehenden Bereichs ist bevorzugt, da eine Probe schnell entwickelt werden kann und somit das Reagenz zufriedenstellend getragen werden kann.
Spezielle Beispiele für das Polymer, welches als Material für die poröse Membran verwendet wird, schließen Nitrocellulose, Polyvinyldifluorid, Celluloseacetat, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyethylen und dergleichen ein. Von diesen sind Polyethersulfone aus dem Grund bevorzugt, dass, wenn ein Reagenz getragen wird, welches bei der Messung des Blutglucoseniveaus eingesetzt wird, eine Verschlechterung des Reagenz über die Zeit am wenigsten wahrscheinlich ist.
Es ist bevorzugt, dass die poröse Membran aus einem hydrophilen Material besteht, so dass die Zeitspanne zum Zuführen und Entwickeln einer Probe verkürzt werden kann. Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass auf der porösen Membran ein hydrophil machendes Mittel getragen wird bzw. vorliegt. Es ist zudem bevorzugt, dass die poröse Membran einer hydrophil machenden Behandlung unterzogen wird.
Spezielle Beispiele für das hydrophil machende Mittel schließen oberflächenaktive Mittel wie etwa Triton X-100 (Rohm & Haas Co.), wasserlösliche Silicone, Hydroxypropylcellulose, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und dergleichen ein. Bevorzugte hydrophil machende Behandlungen schließen eine Plasmabehandlung, eine Glimmentladung, eine Koronaentladung, eine Bestrahlung mit UV und ähnliche Verfahren ein.
Des Weiteren können neben solchen Reagenzien und hydrophil machenden Mitteln, wie sie vorstehend aufgeführt wurden, falls erwünscht Elektrolyte (z. B. Phosphate, Phthalate, Succinate, Citrate, Borate und Acetate) sowie organische Substanzen (z. B. Glycin und Trishydroxymethylaminomethan) auf die porösen Membran aufgetragen sein.
Das Prüfpapier der Erfindung, welches aus solch einer wie vorstehend angegebenen porösen Membran besteht, kann die Entwicklungszeitspanne einer Probe verkürzen und ermöglicht, dass ein aus der Probe herauszufilterndes Objekt an einer Position herausgefiltert wird, welche zu der Oberfläche (Messoberfläche) der zweiten Schicht einen Abstand aufweist, was zu einer hohen Messgenauigkeit führt. Somit ist das Prüfpapier aufgrund einer bevorzugten Verwendung als Prüfpapier für einen Chip für eine Komponentenmessung nützlich.
Das Prüfpapier der Erfindung ist nicht kritisch hinsichtlich seiner Gestalt und kann wie erforderlich aus einer kreisförmigen Gestalt, einer elliptischen Gestalt, rechtwinkligen Gestalten wie etwa einem Quadrat, einem Rechteck, einem Rhombus und dergleichen, einem Dreieck, einem Hexagon, einem Oktagon und dergleichen ausgewählt sein.
Als Nächstes wird die poröse Membran der Erfindung detailliert beschrieben.
Die poröse Membran der Erfindung ist eine, welche zur Ausbildung des Prüfpapiers der Erfindung verwendet werden kann. Spezieller weist die poröse Membran eine erste Schicht mit einer Oberfläche und eine zweite Schicht mit einer weiteren Oberfläche auf, wobei die erste Schicht aus Abschnitten mit großen Poren besteht, wobei eine Oberfläche der ersten Schicht eine glatte Oberfläche mit Öffnungen darin ist, die zweite Schicht aus Abschnitten mit kleinen Poren besteht, wobei eine Oberfläche der zweiten Schicht Öffnungen darin aufweist, und wobei die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht sich von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen innerhalb eines Bereichs von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran befindet, und wobei die Membrandicke im Bereich von 50 bis 200 μm liegt, die Porosität im Bereich von 60 bis 95% liegt, die erste Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 10 μm aufweist und die zweite Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 bis 3,0 μm aufweist.
Das heißt, die poröse dünne Schicht der Erfindung ist nicht beschränkt, vorausgesetzt, dass sie eine von Reagenz freie Membran ist, welche aus porösen Membranen ausgewählt ist, die solch ein Prüfpapier der Erfindung bilden, wie es vorstehend dargelegt worden ist.
Die poröse Membran der Erfindung sollte bevorzugt ein Verhältnis der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der ersten Schicht zu der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der zweiten Schicht von 1 bis 6 aus dem Grund aufweisen, dass eine Entwicklung der Probe bei der Verwendung als Prüfpapier schnell wird, und mehr bevorzugt eines von 1 bis 4.
Des Weiteren weist die poröse Membran der Erfindung wie die poröse Membran zur Ausbildung des Prüfpapiers der Erfindung, wie es vorstehend dargelegt worden ist, eine zweite Schicht auf, deren Oberfläche bevorzugt einen Glanz von nicht größer als 11, mehr bevorzugt von 3 bis 10 und am meisten bevorzugt von 3 bis 8 aufweist. Soweit der Oberflächenglanz der zweiten Schicht innerhalb des vorstehend definierten Bereichs liegt, weist die Oberfläche der zweiten Schicht Unregelmäßigkeiten auf und glänzt oder schimmert nicht. Bei einer Reflektionsabsorptionsmessung bei der Verwendung als Prüfpapier für die Kolorimetrie bildet an der Oberfläche reflektiertes direktes Licht den Hintergrund, so dass die Oberfläche der zweiten Schicht bevorzugt Unregelmäßigkeiten aufweisen und nicht glänzen oder schimmern sollte.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung von porösen Membranen (eine poröse Membran, welche ein Prüfpapier der Erfindung bildet, und eine poröse Membran der Erfindung) detailliert beschrieben.
Für die Herstellung der porösen Membran wird vorzugsweise ein Nassverfahren zur Membranerzeugung angegeben. Neben dem Nassverfahren zur Membranerzeugung sind ein Schmelzverfahren zur Membranerzeugung, ein Trockenverfahren zur Membranerzeugung und dergleichen bekannt. Bei der Herstellung einer anisotropen Membran des Typs, bei dem die Porengröße in einer Oberfläche sich von der Porengröße in der anderen Oberfläche unterscheidet, wird bevorzugt das Nassverfahren zur Membranerzeugung eingesetzt.
Das Nassverfahren zur Membranerzeugung schließt einen Membran-erzeugende Grundlösung zuführenden Schritt des Zuführens einer Grundlösung zur Ausbildung einer dünnen Schicht auf einem Substrat als Membran, einen Eintauchschritt in ein Koagulationsbad des Eintauchens des Substrats nach dem Membran-erzeugende Grundlösung zuführenden Schritt in ein Koagulationsbad, einen Waschschritt des Entfernens einer Lösungsmittelkomponente und/oder einer wasserlöslichen Additivkomponente von dem Substrat in einem Wasserbad nach dem Eintauchschritt in ein Koagulationsbad und einen Trocknungsschritt des Trocknes des Substrats nach dem Waschschritt ein.
Der Membran-erzeugende Grundlösung zuführende Schritt ist ein Schritt, bei dem eine Grundlösung, welche eine dünne Schicht ausbildet, als Membran auf ein Substrat aufgebracht wird. Spezieller ist der Schritt einer, bei dem eine Grundlösung, welche ein dünne Schicht bildet, unter Verwendung einer Auftragvorrichtung, bei der die Gussdicke eingestellt werden kann, auf einem Substrat verteilt oder darauf aufgebracht wird, oder einer, bei dem die Grundlösung von einem T-Gesenkkopf ausgestoßen wird.
Die Grundlösung, welche eine dünne Schicht ausbildet, enthält eine wasserunlösliche erste Polymerkomponente, welche als Membrankomponente dient, und eine wasserlösliche zweite Komponente, welche als zu extrahierende Komponente dient, wobei die Konzentration der ersten Polymerkomponente bevorzugt im Bereich von 12 bis 15 Gew.-% liegt. Es ist bevorzugt, dass die wasserunlösliche erste Polymerkomponente und die wasserlösliche zweite Komponente enthalten sind, wodurch eine Aggregation des Polymers unterdrückt wird, und nach Entfernen dieser Komponenten durch Extraktion werden in Abständen Poren ausgebildet, wodurch die Porosität verbessert wird.
Spezielle Beispiele für die wasserunlösliche erste Polymerkomponente schließen Nitrocellulose, Polyvinylidenfluorid, Celluloseacetat, Polysulfone, Polyethylen, Polyethersulfone und dergleichen ein. Von diesen sind Polyethersulfone aus dem Grund bevorzugt, der vorstehend angegeben wurde, wobei dann, wenn ein zur Messung des Blutglucoseniveaus eingesetztes Reagenz getragen wird, eine Verschlechterung der Reagenzaktivität über die Zeit am wenigstens wahrscheinlich ist.
Für die wasserlösliche zweite Komponente können z. B. Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol, Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose und dergleichen erwähnt werden, welche in nachstehend beschriebenen Lösungsmitteln löslich sind und durch Extraktion nach dem Schritt des Eintauchens in ein Koagulationsbad, welcher nachstehend beschrieben wird, leicht entfernt werden können. Von diesen ist die Polyvinylpyrrolidon aufgrund solcher charakteristischer Eigenschaften bevorzugt, dass Polyvinylpyrrolidon in Nitrocellulose, Polyvinyldifluorid, Celluloseacetat, Polysulfonen, Polyethylen, Polyethersulfonen und dergleichen unlöslich ist, in einem polaren Lösungsmittel, welches diese Polymere lösen kann, gelöst wird und nach Koagulation durch Extraktion mit Wasser entfernt werden kann.
Für die Lösungsmittel der Grundlösung zur Membranerzeugung, welche zum Zwecke des Auflösens der ersten Polymerkomponente und der wasserlöslichen zweiten Komponente eingesetzt werden, werden speziell organische polare Lösungsmittel wie etwa N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid und dergleichen erwähnt, von welchen N-Methyl-2-pyrrolidon bevorzugt ist.
In der Grundlösung zur Membranerzeugung liegt das Verhältnis zwischen der enthaltenen ersten Polymerkomponente und der wasserlöslichen zweiten Komponente bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:3. Der Grund, warum das Verhältnis innerhalb dieses Bereichs bevorzugt ist, besteht darin, dass die resultierende zweite Schicht aus einem Abschnitt mit geringer Porengröße einen Bereich einnimmt, welcher nicht weniger als der Hälfte der Membrandicke in der porösen Membran entspricht, eine Porosität beibehalten kann und nicht verhindert, dass eine Probe hindurchsickert.
Es wird erkannt, dass eine beim Auftragen der Grundlösung zur Membranerzeugung auf ein Substrat eingestellte Gussdicke bevorzugt im Bereich von 70 bis 260 nm liegt, da die Dicke der resultierenden porösen Membran in solch einen bevorzugten Bereich fällt, wie er vorstehend definiert wurde.
Das Substrat kann eines von bisher bekannten sein und sollte bevorzugt eines von jenen Substraten mit Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche sein, auf welche die Grundlösung zur Ausbildung einer dünnen Schicht aufgebracht wird. Für solche Substrate können bevorzugt eine Glasplatte, deren Glanz 12 oder weniger beträgt, eine mattierte dünne Schicht mit einem Glanz von 12 oder weniger und eine Glassplatte, welche mit einer dünnen Schicht aus glanzfreiem Polyethylenterephthalat mit einem Glanz von 12 oder weniger (d. h. eine mattierte dünne Schicht mit einem Glanz von 12 oder weniger) beschichtet ist, erwähnt werden. Der Grund ist, dass die Unregelmäßigkeiten des Substrats auf die Oberfläche der zweiten Schicht der resultierenden porösen Membran übertragen werden. Es ist anzumerken, dass der hier verwendete Glanz auf der Grundlage von JIS Z8741 bestimmt wird.
Der Schritt des Eintauchens in ein Koagulationsbad ist ein Schritt, bei dem das nach dem eine Membran-erzeugende Grundlösung zuführenden Schritt erhaltene Substrat in ein Koagulationsbad eingetaucht wird, welches Wasser enthält. Spezieller ist dieser Schritt einer, bei dem das Substrat, auf welches die Membran-erzeugende Grundlösung aufgetragen worden ist, in ein Koagulationsbad eingetaucht wird, damit die erste Polymerkomponente auf dem Substrat abgeschieden wird.
Ein Beispiel für das Koagulationsbad schließt geeigneter Weise ein wässriges Koagulationsbad ein, welches 60 bis 85 w/w% und bevorzugt 70 bis 80 w/w% eines Lösungsmittels für die Membran-erzeugende Grundlösung enthält. Spezieller ist eine wässrige Lösung bevorzugt, welche 60 bis 85 w/w% N-Methyl-2-pyrrolidon enthält. Der Lösungsmittelgehalt innerhalb des vorstehenden Bereichs gewährleistet eine langsame Koagulation der ersten Polymerkomponente, wodurch eine Membran mit einer porösen Struktur ausgebildet wird.
Wenn die Konzentration des Lösungsmittels in der Membran-erzeugenden Grundlösung in dem Koagulationsbad niedriger als 60 w/w% liegt, kann eine Wirkung der Zugabe eines Lösungsmittels zu der Grundlösung nicht erzielt werden. Wenn die Konzentration 85 w/w% übersteigt, kann die Membran nicht koagulieren.
Das Eintauchen des Substrats in das Koagulationsbad erfolgt bei einer Temperatur des Koagulationsbades im Bereich von 10 bis 50°C und bevorzugt 20 bis 40°C für eine Zeitspanne im Bereich von 3 bis 20 Minuten und bevorzugt 5 bis 10 Minuten. Wenn die Temperatur des Koagulationsbades in diesem Bereich liegt, wird die Geschwindigkeit der Abscheidung der ersten Polymerkomponente zweckmäßig, wodurch eine Membran mit einer porösen Struktur ausgebildet wird. Wenn zusätzlich die Eintauchzeit kürzer als 3 Minuten ist, kann nicht die gesamte erste Polymerkomponente abgeschieden werden, und somit wird keine Membran ausgebildet. Wenn die Zeitspanne länger als 20 Minuten ist, tritt keine Veränderung in der Membranstruktur auf, wodurch die Produktionseffizienz verschlechtert wird.
Der Spülschritt ist einer, bei dem das Substrat nach dem Schritt des Eintauchens in ein Koagulationsbad in das Wasserbad eingetaucht wird, um die Lösungsmittelkomponente und/oder die wasserlösliche Additivkomponente davon zu entfernen. Spezieller ist dieser Schritt einer, bei dem die durch Abscheidung der ersten Polymerkomponente erzeugte Membran (hiernach einfach als "Membran aus einer ersten Polymerkomponente" bezeichnet) in das Wasserbad für 10 bis 1000 Minuten und bevorzugt 15 bis 60 Minuten eingetaucht wird, wodurch die Lösungsmittelkomponente und/oder die wasserlösliche Additivkomponente (z. B. das vorstehend erwähnte Lösungsmittel und die vorstehend erwähnte wasserlösliche zweite Komponente) durch Extraktion entfernt werden.
Der Trocknungsschritt ist einer, bei dem die Membran aus der ersten Polymerkomponente nach dem Spülschritt getrocknet wird. Spezieller kann unter Einsatz natürlichen Trocknens, eines elektrischen Ofens oder dergleichen ein Trocknungsvorgang unter den Bedingungen von 30 bis 100°C und bevorzugt 40 bis 80°C sowie für eine Minute bis 24 Stunden und bevorzugt eine Minute bis zwei Stunden erwähnt werden.
Die gemäß solch einem Herstellungsverfahren erhaltene poröse Membran ist als anisotrope poröse Membran nützlich, welche eine erste Schicht mit einer Oberfläche, zu welcher eine Probe zugeführt wird, eine zweite Schicht mit einer Oberfläche, zu welcher die Probe durchsickert und wo sie vermessen wird, und eine Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht aufweist, welche von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen im Bereich von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran vorliegt.
[Beispiele]
Die Erfindung wird spezieller durch Beispiele beschrieben, welche nicht so angesehen werden sollen, dass sie die Erfindung darauf beschränken.
(Beispiele 1 bis 7, Vergleichsbeispiele 1 bis 7)
Die porösen Membranen der Beispiele 1 bis 7 bzw. der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurden unter den folgenden Bedingungen erzeugt.
Anfänglich wurden Grundlösungen zur Membranerzeugung, welche in nachstehender Tabelle 1 angegeben sind, in der Form einer Linie mittels einer Spritze auf ein Substrat zugeführt und unter Verwendung einer Auftragvorrichtung mit einstellbarer Gussdicke verteilt, um die in nachstehender Tabelle 2 angegebenen Gussdicken auszubilden.
Die jeweiligen Substrate, über denen die Grundlösungen zur Membranerzeugung verteilt worden waren, wurden in Koagulationsbäder eingetaucht, welche die in nachstehender Tabelle 2 angegebenen Lösungsmittelkonzentrationen des Koagulationsbades und Temperaturen des Koagulationsbades aufwiesen und aus einer wässrigen N-Methyl-2-pyrrolidon-Lösung (wässrige NMP-Lösung) bestanden, wodurch ermöglicht wurde, dass sich ein Polyethersulfon abschied, welches als erste Polymerkomponente diente. Danach wurde die Membran aus dem Polyethersulfon in ein Wasserbad eingetaucht, um durch Extraktion das als Lösungskomponente verwendete NMP und das als wasserlösliche zweite Komponente verwendete Polyvinylpyrrolidon zu entfernen, gefolgt von Trocknen in einem Ofen bei 60°C, um jede poröse Membran zu erhalten.
Das verwendete Substrat war eine Glasplatte, welche mit einer glanzfreien dünnen Schicht (dünne mattierte Schicht) aus Polyethylenterephthalat (PET) mit einen Glanz von 12 oder weniger (JIS Z8741) beschichtet war. Wie vorstehend erwähnt, wurde Polyethersulfon (Sumikaexcel 5200P, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) als erste Polymerkomponente eingesetzt, Polyvinylpyrrolidon (Plasdone K29/32, ISP Co., Ltd.) wurde als wasserlösliche zweite Komponente eingesetzt und N-Methyl-2-pyrrolidon (BASF Ltd.) wurde als Lösungsmittel eingesetzt.
Als poröse Membran zur Erzeugung eines Prüfpapiers des Vergleichsbeispiels 7 wurde eine käuflich erhältliche Membran mit isotroper Struktur eingesetzt (Supor-450WE4, Pall Inc., Vereinigte Staaten). Tabelle 1

Komponente Handelsbezeichnung Relativer Anteil

Polyethersulfon Sumikaexcel 5200 P 15 Gew.-%

Polyvinyl-pyrrolidon Plasdone K29/32 32 Gew.-%

N-Methyl-2-pyrrolidon BASF NMP 53 Gew.-%
Die einzelnen Membranen wurden den folgenden Verfahren unerzogen, um die durchschnittlichen Porengrößen in den Oberflächen der ersten Schicht und der zweiten Schicht, das Verhältnis der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der ersten Schicht zu der durchschnittlichen Größe in der Oberfläche der zweiten Schicht, die Position der Grenze zwischen der ersten und der zweiten Schicht, die Membrandicke und die Porosität zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 3 angegeben.
Die durchschnittliche Porengröße in der Oberfläche wurde wie folgt bestimmt: die Oberfläche einer jeden porösen Membran wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (JSM-840, hergestellt von Japan Electronic Co., Ltd.) aufgenommen, und das resultierende Bild wird mit einem Bildanalysator (IP-1000PC, hergestellt von Asahi Kasei Corporation) analysiert, um die Porengrößen innerhalb des Gesichtsfeldes als ein zu einem Kreis äquivalenter Durchmesser nach Umwandlung der Fläche zu berechnen, wodurch als Ergebnis einer arithmetischen Mittelung davon sich die durchschnittliche Porengröße in der Oberfläche ergibt. Unter Verwendung der resultierenden durchschnittlichen Porengrößen wurde das Verhältnis der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der ersten Schicht zu der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der zweiten Schicht als Verhältnis der durchschnittlichen Porengrößen bestimmt.
In 1 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer Oberfläche einer zweiten Schicht der in Beispiel 3 erhaltenen porösen Membran gezeigt. Dieses zeigt, dass die zweite Schicht auf ihrer Oberfläche ausgebildete Unregelmäßigkeiten aufweist.
Die Position der Grenze wurde so bestimmt, dass ein Gefrierschnitt einer porösen Membran mit einem Rasterelektronenmikroskop (JSM-840, hergestellt von Japan Electron Co., Ltd.) aufgenommen wurde, und der Abschnitt mit großer Porengröße und der Abschnitt mit kleiner Porengröße wurden aus der Schnittdichte des resultierenden Bildes ermittelt, um die Position der Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht zu bestimmen.
Die Messung der Schnittdichte wurde an einzelnen Unterteilungen nach Unterteilung einer porösen Membran entlang ihrer Dicke in 10 Teile vorgenommen. Die Schnittdichte wurde auf solch eine Weise bestimmt, wie sie vorstehend angegeben wurde, d. h. ein Membranabschnitt einer elektronenmikroskopischen Aufnahme bei einer Vergrößerung von 1500 eines Schnitts einer jeden porösen Membran wird mit 300 dpi auf einer 8-Bit-Grauskala abgetastet, das resultierende Bild wird binarisiert, während der Durchschnittswert von Skalenwerten, welche 5% Schwarz von der Seite der schwarzen Farbe her und zudem von der Seite der weißen Farbe her enthalten, als Grenzlinie genommen werden, wodurch die Dichte aus dem Anteil des Weiß bestimmt wird.
Die 2 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Gefrierschnitts einer porösen Membran, die im Beispiel 3 erhalten wurde, die 3 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Gefrierschnitts einer porösen Membran, die im Vergleichsbeispiel 3 erhalten wurde, und die 4 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Gefrierschnitts einer porösen Membran, die im Vergleichsbeispiel 7 erhalten wurde.
Die Membrandicke wurde bestimmt, indem die einzelnen porösen Membranen mit einem Mikrometer (Mitutoyo Corporation) vermessen wurden.
Die Porosität (%) wurde gemäß einem das Gewicht einsetzenden Verfahren unter Verwendung der nachstehenden Gleichung bestimmt, wie es vorausgehend veranschaulicht wurde: Porosität (%) = {1 – (Gewicht der getrockneten Membran/spezifisches Gewicht der Membrankomponente)/Volumen der Membran} × 100.
In der Gleichung meint die Membran jede poröse Membran, und das spezifische Gewicht der Membrankomponente ist das spezifische Gewicht eines Polymers, welches jede poröse Membran bildet, und in den Beispielen wurde das spezifische Gewicht des Polyethersulfons von 1,37 eingesetzt.
(Prüfbeispiel 1)
Das folgende Experiment wurde unter Verwendung der porösen Membranen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 durchgeführt, aber ohne dass ein Reagenz und ein hydrophil machendes Mittel aufgebracht waren.
Die jeweiligen porösen Membranen, auf welche kein Reagenz und kein hydrophil machendes Mittel aufgebracht war, wurden jeweils an einem Probenhalter eines Spektrophotometers (UV-2400(PC)S, hergestellt von Shimadzu Corporation) befestigt, um die Reflexionsabsorption zu messen, zu welchen 5 μl menschlichen Blutes zu der Oberfläche der ersten Schicht unter Verwendung einer Mikropipette (hergestellt von Eppendorf Inc.) zugeführt wurden, um die Veränderung der Reflexionsabsorption auf der Oberfläche der zweiten Schicht über die Zeit zu messen. Die Zeitspanne von dem Zeitpunkt, als die Geschwindigkeit der Veränderung in der Reflektivität in einer Sekunde 1% einer schließlichen Geschwindigkeit der Veränderung überstieg, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit der Veränderung in der Reflektivität in einer Sekunde unterhalb 1% lag, wurde als Entwicklungszeit Δt genommen. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 4 gezeigt.
Die schließliche Geschwindigkeit der Veränderung meint eine Geschwindigkeit der Veränderung (Geschwindigkeit der Veränderung von 100%) zwischen der Reflektivität nach Verstreichen einer Messzeit (260 Sekunden) und der Reflektivität zu Beginn der Messung (0 Sekunden).
Es ist anzumerken, dass die Messbindungen die folgenden waren: photometrischer Wert = Reflektivität, Wellenlänge = 610 nm, Schlitzbreite = 2,0 nm, Zeitsteuerungsmodus = automatisch, Messzeit = 260 Sekunden, Probennahmeintervall = 0,1 Sekunde, Zellenanzahl = 1 und Datenanzahl = 901.
(Prüfbeispiel 2)
Das folgende Experiment wurde unter Verwendung der porösen Membranen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 durchgeführt. Die poröse Membran trug das Reagenz und das hydrophil machende Mittel, welche nachstehend angegeben sind.
Die jeweiligen porösen Membranen, die jeweils das Reagenz und das hydrophil machende Mittel trugen, wurden jeweils an einem Probenhalter eines Spektrophotometers (UV-2400(PS)S, hergestellt von Shimadzu Corporation) befestigt, um die Reflexionsabsorption zu messen, zu welchen 5 μl menschlichen Blutes zu der Oberfläche der ersten Schicht unter Verwendung einer Mikropipette (hergestellt von Eppendorf Inc.) zugeführt wurden, um die Reflexionsabsorptionsspektren der Reflexionsabsorption auf der Oberfläche der zweiten Schicht zu messen. Beim Vergleich mit den Spektren der individuellen porösen Membranen an sich wurde das Vorhandensein oder das Fehlen eines Einflusses des Blutpigments bestimmt. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 4 angegeben.
Es ist anzumerken, dass die Messbedingungen die folgenden waren: photometrischer Wert = Reflektivität, Wellenlängenbereich (nm) = 700 nm bis 500 nm, Abtastgeschwindigkeit = Mittel, Schlitzbreite = 2,0 nm, Probennahmeintervall = 1 nm.
Für das Reagenz wurden Glucoseoxidase (GOD), Peroxidase (POD) und 4-Aminoantipyrin sowie N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-m-toluiden (TOOS) eingesetzt, und Triton X-100 wurde für das hydrophil machendes Mittel eingesetzt.
Als Verfahren zum Auftragen dieser Reagenzien und des hydrophil machenden Mittels können herkömmlich eingesetzte Bedingungen ausgewählt werden. In diesem Beispiel wurden die jeweiligen porösen Membranen in eine Phosphatpufferlösung eingetaucht, in welcher solch ein Reagenz und hydrophil machendes Mittel gelöst waren, um die Membran mit dem Reagenz und dem hydrophil machenden Mittel zu beschichten, gefolgt von Trocknen, um die Mittel darauf zu trägern.
Die Gesamtmenge (mg/cm²) des Reagenz und des hydrophil machenden Mittels wurde durch genaues Messen des Gewichts einer jeden porösen Membran vor dem Aufbringen des Reagenz und des hydrophil machenden Mittels sowie des Gewichts nach dem Auftragen und durch Berechnen des Gewichtsunterschieds bestimmt.
(Beispiele 8 bis 11)
Dünne PET-Schichten, deren Oberfläche sandgestrahlt worden waren, um auf der Oberfläche Unregelmäßigkeiten mit einem Glanz von 2,9, 5,5 bzw. 11,3 auszubilden, und eine dünne PET-Schicht mit gewöhnlichem Glanz (Glanz von 50) wurden jeweils so an Glassplatten angebracht, dass bei den sandgestrahlten Schichten die behandelte Oberfläche nach oben zeigte und die nicht behandelte dünne PET-Schicht so angebracht wurde, wie sie war, gefolgt von einer Membranerzeugung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 4 der Tabelle 2, wodurch poröse Membranen mit einem Oberflächenglanz der Substratseite von 3 (Beispiel 8), 6 (Beispiel 9), 10 (Beispiel 10) (wobei in diesen Beispielen sandgestrahlte dünne PET-Schichten eingesetzt wurden) und 43 (Beispiel 11) (unter Verwendung der nicht behandelten dünnen PET-Schicht) bereitgestellt wurden. Diese porösen Membranen wurden mit den folgenden Reagenzien beschichtet und für eine Prüfung bereitgestellt.
Beschichtungsreagenzien: GOD, POD und 4-Aminoantipyrin, N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-m-toluiden (TOOS), Triton X-100 (hydrophil machendes Mittel).
Unter Verwendung der porösen Membranen nach der Beschichtung wurden die folgenden Experimente durchgeführt.

Eine zu untersuchende Membran wurde auf einer Probenhalterung eines Spektrophotometers (UV-2400(PC)S, hergestellt von Shimadzu Corporation) befestigt, um die Reflexionsabsorption zu messen, zu welcher 5 μl menschlichen Blutes, eingestellt auf ein Blutglucoseniveau von 100 μg/dl oder 400 μg/dl, zu der Oberfläche der ersten Schicht unter Verwendung einer Mikropipette (hergestellt von Eppendorf Inc.) zugeführt wurden, um die Reflexionsabsorptionsspektren der Reflexionsabsorption auf der Oberfläche der zweiten Schicht zu messen. Auf der Grundlage der Ergebnisse wurde eine analytische Kurve aus der Beziehung zwischen dem Blutglucoseniveau und dem Reflektivitätsverhältnis aufgestellt, um einen Gradienten von dieser zu erhalten. Die 5 ist ein Graph, der die analytische Kurve zeigt. Die Reflektivitätsverhältnisse bei den jeweiligen Blutglucoseniveaus und die Gradienten der analytischen Kurven sind in Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5

	Beispiel 8	Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11
Glanz	3,0	6,0	10,0	43
Blutglucoseniveau von 100	0,39	0,39	0,39	0,39
Blutglucoseniveau von 400	1,56	1,52	1,50	1,36
Gradient	0,0039	0,0038	0,0037	0,0032

Aus diesen Ergebnissen wurde gefunden, dass, wenn menschliches Blut mit einem Blutglucoseniveau von 400 μg/dl vermessen wurde, die poröse Membran des Beispiels 11, welche einen Glanz von 43 aufwies, verglichen mit den porösen Membranen der Beispiele 8 bis 10 mit einem Glanz von 3 bis 10 ein verringertes Reflektivitätsverhältnis mit einem geringeren Gradienten der analytischen Kurve aufwies. Das Erfordernis zur Messung des Blutglucoseniveaus besteht hauptsächlich bei Patienten wie etwa diabetischen Patienten mit einem hohen Blutglucoseniveau, insbesondere einem erhöhten Blutglucoseniveau von z. B. 400 μg/dl. Mit einer porösen Membran mit einem Glanz von 11 oder weniger kann die Messgenauigkeit in solch einem Bereich eines vorstehend erwähnten hohen Blutglucoseniveaus stärker verbessert werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die poröse Membran der Erfindung kann als Prüfpapier eines Chips zur Messung einer Komponente in einer Blutmessvorrichtung eingesetzt werden. Das Prüfpapier der Erfindung ist aus den Gründen nützlich, dass es ermöglicht, dass eine Probe mit einer hohen Geschwindigkeit entwickelt wird, und dass es die Entwicklungszeit verkürzen kann. Zusätzlich kann bei einer Farbmessung ein herauszufilterndes Objekt in einer Probe durch Filtration abgetrennt und entfernt werden, und es ist möglich, dass eine angemessene Menge an Reagenz aufgebracht ist bzw. getragen wird, wodurch eine höhere Messgenauigkeit ermöglich wird.
Insbesondere zeigt ein Prüfpapier mit einer zweiten Schicht, welche an ihrer Oberfläche, auf die bei der Messung einer Reflexionsabsorption Licht eingestrahlt wird, einen Glanz von 11 oder niedriger aufweist, eine hervorragende Messgenauigkeit im Bereich eines hohen Blutglucoseniveaus von z. B. etwa 400 μg/dl.

Claims

Prüfpapier, welches eine poröse Membran aufweist, welche die Funktion der Abtrennung eines Objekts, welches aus einer Probe durch Filtration herausgefiltert werden soll, hat und ein Reagenz trägt, welches durch Reaktion mit einer spezifizierten Komponente in der Probe eine Farbe erzeugen kann, wobei die poröse Membran eine erste Schicht mit einer Oberfläche, zu der eine Probe zugeführt wird, und eine zweite Schicht mit einer Oberfläche, zur welcher die Probe durchsickert und an der sie vermessen wird, aufweist, wobei die erste Schicht aus Abschnitten mit großen Poren mit einer Schnittdichte von ≤ 40% besteht, wobei eine Oberfläche der ersten Schicht eine glatte Oberfläche ist und Öffnungen aufweist, die zweite Schicht aus Abschnitten mit kleinen Poren mit einer Schnittdichte von > 40% besteht, wobei eine Oberfläche der zweiten Schicht Öffnungen aufweist, wobei sich die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen in einem Bereich von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran befindet, und wobei die poröse Membran eine Dicke von 50 bis 200 μm und eine Porosität von 60 bis 95% aufweist, wobei die erste Schicht in ihrer Oberfläche ein durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 10 μm aufweist und die zweite Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 bis 3,0 μm aufweist.
Prüfpapier nach Anspruch 1, wobei die zweite Schicht einen Oberflächenglanz gemäß JIS Z8741 von nicht größer als 11 aufweist.
Prüfpapier nach Anspruch 1, wobei ein Material für die poröse Membran aus Polyethersulfon besteht.
Prüfpapier nach Anspruch 1, wobei die Probe Blut ist und das Objekt, welches herausgefiltert werden soll, Blutzellen enthält.
Poröse Membran, welche eine erste Schicht mit einer Oberfläche und eine zweite Schicht mit einer weiteren Oberfläche aufweist, wobei die erste Schicht aus Abschnitten mit großen Poren mit einer Schnittdichte von < 40% besteht, wobei eine Oberfläche der ersten Schicht eine glatte Oberfläche ist und Öffnungen aufweist, die zweite Schicht aus Abschnitten mit kleinen Poren mit einer Schnittdichte von > 40% besteht, wobei eine Oberfläche der zweiten Schicht Öffnungen aufweist, und wobei sich die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht von der Oberfläche der ersten Schicht aus gesehen in einem Bereich von 1/5 bis 1/2 der Dicke der porösen Membran befindet, und wobei die Membrandicke im Bereich von 50 bis 200 μm liegt, die Porosität im Bereich von 60 bis 95% liegt, die erste Oberflächenschicht in ihrer Oberfläche ein durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 10 μm aufweist und die zweite Schicht in ihrer Oberfläche eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 bis 3,0 μm aufweist.
Poröse Membran nach Anspruch 5, wobei das Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der ersten Schicht und der durchschnittlichen Porengröße in der Oberfläche der zweiten Schicht im Bereich von 1 bis 6 liegt.
Poröse Membran nach Anspruch 5, wobei die zweite Schicht einen Oberflächenglanz gemäß JIS Z8741 von nicht größer als 11 aufweist.