JP2000304745A - 多層分析装置 - Google Patents
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Abstract
のに接着剤が使用されている検査エレメントの安定性を
増加させる。 【解決手段】 少なくとも2つの部材を含み、そのうち
の少なくとも2つが接着剤により接合されている分析装
置であって、該接着剤が吸着性物質を含むものである前
記分析装置。ならびに分析装置を製造するための、吸着
性物質を含む接着剤の使用。
Description
部材を含み、その内の少なくとも2つが接着剤により結
合されている分析検査エレメントなどの分析装置に関す
る。
液体サンプルの成分を迅速かつ単純に、さらに定性的ま
たは定量的に分析判定するために所謂キャリア保持検査
(carrier-bound test)(検査キャリア、検査エレメン
ト、検査ストリップ)がしばしば使用される。こうした
キャリア保持検査では、液体サンプルに接触しているキ
ャリアの対応層に検出試薬が埋め込まれている。液体サ
ンプルと試薬が反応すると、目的の分析物があれば、測
定可能な電気信号または目視もしくは反射測光器などの
機器を用いて評価できる色の変化といった検出可能なシ
グナルが発生する。
しばしば検査ストリップとして構成される。こうした検
査ストリップは、プラスチック製の細長いキャリア材料
とその上に設置された検査領域としての検出層から本質
的に構成されている。こうした検査エレメントは、キャ
リア材料と検出層を溶接または接着させることで組み立
てられる場合が多い。中でも、超音波による溶接や熱溶
融型接着剤(所謂ホットメルト)、常温硬化接着剤また
は接着テープによる接着は、多数の検査エレメントを製
造するのに有益であることが判明しており、接着テープ
は、生産速度が高いため、より頻繁に製造に使用されて
いる。接着剤を用いて製造される検査エレメントは、例
えば、出願番号P 197 53 847.9とP 198 15 684.7のドイ
ツ特許出願ならびにEP-A 0 212 314、EP-A-0 297 390、
EP-A-0 297 389、EP-A 0821 234およびEP-A 0 821 233
に記載されている。
が広がっているが、接着剤を用いる検査エレメントには
問題が発生することがある。中でも、接着剤は検査エレ
メントの安定性に悪影響を及ぼすことが知られている。
この場合、個々の検査エレメントの部材を接着するのに
使用する接着剤の成分が検出層中における試薬の安定性
に悪影響を及ぼすと考えられている。したがって、検査
エレメントの安定性を最適化する際には、特に、使用す
る接着剤を適切に選択することで安定性の問題を最小限
に抑える必要がある。最適な接着剤を選択するのは、き
わめて時間がかかる上に費用もかかる。というのは、検
出層中の試薬は多種多様であって非常に反応性が高い場
合もあり、また、検査エレメントの製造に原則として利
用できる接着剤はきわめて多岐にわたるからである。
エレメントは、湿潤化を容易にするために、サンプル材
料で湿潤化させる領域(例えば、検出層の領域)を化学
的および/または物理的に処理することが多い。ドイツ
特許出願番号P 197 53 848.7より、疎水性(即ち,撥水
性)の表面は、湿潤剤による処理または酸化アルミニウ
ムによる被覆によって親水化されることが周知である。
酸化アルミニウムは水性サンプル液体で表面を湿潤化さ
せるのを容易にしたり、湿潤化そのものを可能にする。
このようにして処理した検査エレメントの表面であって
も、水性液体による湿潤化のレベルが明らかに低い接着
剤を用いれば、安定性について問題が生じる。この問題
は、検査エレメントにより発生するだけでなく、サンプ
リングエレメントやキュベットなど、表面の湿潤化が一
定の役割を果たす他の分析装置にも関連している。この
ことは、分析装置への液体の吸収が毛管力で行われる場
合に特に当てはまる。
技術の欠点を除去することである。特に、本発明の目的
は、分析装置、中でも、個々の部材を組み立てるのに接
着剤が使用されている検査エレメントの安定性を増加さ
せることにある。
の範囲で特徴づけられた発明の構成により達成される。
を含み、これらの少なくとも2つが、吸着性物質を含ん
でいることを特徴とする接着剤により結合されている分
析装置に関する。
液体を用いる用途に適している。しかしながら、本発明
の分析装置を使用して、固体または気体状の物質を検査
することも可能である。ただし、その場合には、このよ
うな物質を分析前または分析時に緩衝液などの液体反応
媒体と接触させて、該物質を溶解または懸濁させる必要
がある。適切なサンプル液体は、中でも、水性液体(例
えば、血液、尿、汗、唾液などの生物学的サンプル)、
気体もしくは固体の水溶液または水性懸濁液である。
ト、キュベット、またはサンプリングエレメント(例え
ば、ピペット)などを含むものと理解すべきである。
がサンプル液体の吸収中またはその後に起こり、その結
果サンプル中の分析物の有無またはその量を判定し得る
分析検査エレメントである。本明細書中で使用されてい
る意味では、分析検査エレメントは、例えば、検査スト
リップ、酵素バイオセンサや光学バイオセンサ(オプト
ロード(optrode)、波形コンダクター(wave conductor)
等)などのバイオセンサ、電気化学センサといった装置
により目視または光学的に判定可能な検査エレメントで
ある。分析検査エレメントでは、酵素を用いる方法、免
疫学的方法、または核酸に基づく方法を分析物の検出に
使用するのが好ましい。しかし、本発明の意味において
分析装置とは、キュベットやピペットであってもよい。
ピペットは、例えば毛管領域によってサンプルを採取す
ることのみに使用し、再びサンプルを放出させるか、ま
たはそれ以上反応させずに分析を行う。当然のことなが
ら、分析装置は、サンプル液体を保存・維持するために
も使用可能である。こうした分析装置は従来技術に広く
記載されており、幾多の実施態様で当業者には周知であ
る。例として以下の文献を参照する。ドイツ特許出願番
号197 53 847.9、EP-A 0 138 152、EP-A 0 821 234、EP
-A 0 821 233、EP-A 0 750 185、EP-A 0 650054、EP-A-
0 471 986、EP-A 0 699 906およびWO 97/02487。
つの部材を含むのが好ましい。本発明の分析装置は好ま
しくはキャリアを備えており、このキャリアは好ましく
は積層構造を有し、接着剤によって少なくとも一つの他
の材料に接合されるものである。キュベットの場合に
は、この第2の材料が、キャリア層に相当する層であ
り、キャリアと共にキュベットの2つの相対する面を形
成する。分析検査エレメントの場合には、第2の材料
は、例えば、カバー層、検出層、分離層(例えば、検出
層に侵入してはならない粒子状サンプル成分を分離する
ため)、液体輸送層、拡散層、または過剰なサンプルを
吸収する層などである。部材が3つ以上ある場合には、
キャリアを接着剤でもう一方の部材に接合するのではな
く、分離層や検出層などの他の部材を接着剤で接合する
ことも可能である。本発明の意味では、積層構造には、
平坦な層だけでなく湾曲した層(例えば、波形の層)も
含まれる。
査エレメントなどの分析装置を製造するのに通常使用さ
れる多数の材料が適切であり、例えば、金属またはプラ
スチック箔、コート紙または板紙、さらに前者ほどは好
ましくないがガラスなどが挙げられる。キャリアは、例
えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリスチレンもしくはポリカーボネート
製の不透明または透明プラスチック箔から製造するのが
好ましい。従来技術より当業者に公知の材料も、本発明
によれば、上記のその他の部材に適切である。試薬含浸
フリース(例えば、DE-A 196 22 503)、紙(例えば、D
E-A 27 16 060)、膜(例えば、US5,451,504)、または
支持層にフィルムを形成する塗料(例えば、DE-A 196 2
9 656)は検出層に適しており、膜(例えば、DE-A 39 2
2 495)またはフリース(例えば、EP-A 0 045 476)は
分離膜に適しており、クロマトグラフ用フリース(例え
ば、EP-A 0 339 459)、紙(例えば、US4,861,711)、
織物(例えば、DE-A 196 29657)または膜(例えば、US
5,451,504)はサンプル液体用の輸送層または過剰なサ
ンプルを吸収する層に適しており、中でも、任意に補助
物質を含浸させた織物(例えば、DE-A 196 29 657)は
拡散層に適している。
2つの部材を接合するのに使用される。接着剤は、どの
ような種類の接着が望ましいか、またはどのような組立
て技術が使用されるかに応じて、接着フィルム、接着
層、個々の接着領域(点もしくは線のパターン等)の形
態で、または単面もしくは両面接着テープとして使用す
ることができる。さらに、接合する層の種類に応じて、
グルー、ペースト、溶液型接着剤、分散型接着剤および
熱溶融型接着剤など物理的に硬化する接着剤、または化
学的に硬化する接着剤からなる群より接着剤を選択する
ことができる。物理的に硬化する溶剤含有接着剤または
無溶剤接着剤を本発明の分析装置に使用するのが好まし
い。物理的に硬化する無溶剤接着剤が特に好ましく、こ
れらの接着剤は、接着テープの形態をとるのが特に好ま
しい。中でも、両面に接着剤をつけた接着テープが好ま
しい。本発明によれば、特に、アクリル酸系接着剤を含
む接着テープで良好な結果が得られることが判明してい
る。
材のうちの2つを接合するのに使用する接着剤に吸着性
物質が含まれていることである。原則的にカーボンブラ
ックまたは活性炭など吸着性物質を含む接着剤は従来技
術に記載されているものの、このような材料を本発明に
従って使用して本明細書に記載の分析装置を安定化させ
ることについては言及されておらず、また明らかでもな
い。JP56010458およびJP56010459では、果物や野菜を腐
敗させる大気中の微量成分を吸着するために、一部ガス
透過性の材料からなる2つの層の間に活性炭を熱溶融型
接着剤層によって挿入し、この積層体を食品用のパッケ
ージとして使用している。接着剤中のカーボンブラック
は、例えばDE-A 1594226から感光性接着剤を安定させる
ことが知られており、JP 2011684からは、感圧接着剤の
製造に使用されることが知られており、Zhongguo Jiano
ianji 4 (1995) 31-33からは、帯電防止接着剤の製造に
使用されることが知られており、EP-A 0 174 188から
は、マイクロ波に応答する添加剤として接着剤に添加さ
れることが知られている。
まれると、分析装置の安定性がかなり増加することが判
明した。吸着性物質を含まない接着剤を使用して製造さ
れる従来の分析装置では、サンプル液体と接触する領域
の湿潤性や試薬の保全性などの特定の特性が時間ととも
にかなり低下するが、こうした悪影響は、吸着性物質を
接着剤に添加することで軽減され、また防止することも
可能である。接着剤中の吸着剤の安定化効果は、接着剤
中に含まれる分析装置の安定性を損なう揮発性または移
行性の物質が接着剤中の吸着剤に貯留されるため、接着
剤から分析装置の感応領域へそれ以上移行できないか、
または多少なりともその移行が遅れるためと考えられ
る。このことは、さらに驚くべきことである。というの
は、吸着剤は接着剤によって周りを囲まれているもの
の、吸着容量を依然として保持しているからである。
作用を有するフリース、紙または織物などの毛管作用を
有する領域を含む分析装置に特に有益であることが判明
している。毛管作用を有する領域、中でも、毛管間隙が
あると、本発明の分析装置において一定のサンプル量
(毛管作用領域が十分に正確かつ再現性よく作製される
場合)を自動的に吸収するため、好ましい。毛管作用領
域は、毛管現象が少なくとも一次元で確保されるのであ
れば、どのような形状でも構わない。特に、本発明の分
析装置は、硬質のキャリア箔および任意に同様のカバー
箔から構成される毛管を含むことができる。これらの箔
はスペーサー層によって接合され、このスペーサー層に
は、毛管間隙が両箔間に形成されるように毛管の形状を
した凹部が含まれる。吸着性物質を添加した接着剤を両
面に有する接着テープをスペーサー層として使用するの
が好ましい。
造された分析装置における毛管の充填特性は時間ととも
に低下するが、添加物として吸着剤を含む接着剤を使用
することで、分析装置の毛管にサンプル液体を充填する
のに要する時間を、高温で長期間貯蔵する場合であって
もほぼ一定に保つことが可能である。このことは、毛管
作用領域が本質的に非極性材料より製造され、かつその
ために親水化剤で処理される分析装置によって検査され
る水性サンプル液体に、特に当てはまる。明らかに、接
着剤の成分の中には、非極性表面の浸潤性を増加させる
親水化作用を喪失させたり低下させたりするものがあ
る。本発明に記載されているように吸着剤を接着剤へ添
加すれば、前記成分による悪影響を軽減したり、完全に
除去することもできる。その結果、本発明の分析装置の
表面を本質的に変えずに、この方法で製造した毛管の充
填時間を一定に維持することができる。
気体または液体混合物から物質を境界表面に選択的に濃
縮することができる固体物質は、本発明によれば、吸着
性物質、吸着体または吸着剤として適切であることが判
明している。吸着体を選ぶことで、どの物質が選択的に
吸着されるかが定まる。一定量の吸着体を微細に分散さ
せるほど、その吸着容量も高くなる。本発明によれば、
表面の粗い多孔質の固体、例えば、活性炭、酸化アルミ
ニウム、シリカゲル、カーボンブラックまたはゼオライ
トが好ましく、これらの固体が接着剤に溶解しないこと
が特に好ましい。カーボンブラックや活性炭は吸着剤と
して特に好適である。好ましくは、接着剤と混合するの
は1種類の吸着剤のみとする。しかしながら、吸着剤の
混合物を接着剤と混合することも可能であり、通例の実
験によって最適化することができる。
特性と作業特性に不要な影響を及ぼさないためには、接
着剤の乾燥総重量に対して40重量%以下の吸着体を混
合するのが有益であることが分かっている。他方、吸着
剤の有利な作用は1重量%未満では享受できない。1〜
30重量%の吸着体、特に5〜30重量%の吸着体を添加す
るのが好ましい。
内外表面積、粒径および微細分散に依存するが、一方
で、最終的な接着剤配合物の接着力および作業特性を、
他方で、吸着性添加剤の所望の安定化作用を考慮しなけ
ればならない。最適重量パーセントは、当業者であれば
単純な実験によって決定できる。
の本発明による使用には、以下の利点が認められる: (1)本発明の分析装置、特に、検査エレメントの試薬に
対する接着剤成分の損傷作用が軽減される。これによ
り、本発明の分析装置の貯蔵安定性が向上する。 (2)分析装置の親水化領域に対する悪影響が最小限に抑
えられる。これにより、水性サンプル液体によるこれら
の領域の湿潤性が安定化される。
らに詳細に説明する。図1には、本発明の分析検査エレ
メントの特に好適な実施態様の分解組立図を示す。毛管
作用を有するチャネル3の外形と高さ(スペーサー層2
の厚みに相当)を決定するスペーサー層2をキャリア層
1上に配置し、このキャリア層1には、サンプル適用部
位のマーカーとして作用するV型ノッチの形状の凹部4
を形成しておく。スペーサー層2は両側に接着剤をつけ
た接着テープから構成され、接着剤配合物には活性炭を
添加しておく。カバー箔6、検出フィルム5および保護
箔7をこのスペーサー層2上に設置する。カバー箔6と
検出フィルム5を互いに緊密に取り付けて、毛管作用領
域3が、ノッチ4上のカバー箔6の自由端部から検出フ
ィルム5の対向する自由端部まで連続的につながるよう
にする。毛管作用を有するチャネル3の形状をもつスペ
ーサー層2の凹部の長さは、カバー箔6と検出部材5合
わせた長さよりわずかに長いので、通常幅が2,3ミリ
の間隙が露出しており、そこから、毛管作用領域3のサ
ンプル液体充填時に空気が逃げ出すことができる。この
間隙は保護箔7にも覆われないため、その機能が確実に
保持される。保護箔7は、接着テープ2の露出領域によ
って検査エレメントが不用意に環境中の物体にくっつか
ないようにするためのものである。
(Duro-Tak 373-0102,National Search)を両面に被覆
した厚さ50μmのポリエチレンポリフタレート箔(Melin
ex(登録商標), ICI, Frankfurt am Main, Germany)か
ら構成した。この接着剤層には総重量に対して30重量
%の活性炭(Pulsorb GW、粒径は18μm未満、Chemviron
Carbon)を添加した。この両面接着テープを、ポリエ
チレンテレフタレート(Melinex(登録商標), ICI, Fran
kfurt am Main, Germany)製の厚さ350μmの箔に接着し
た。この厚さ350μmの箔は、ドイツ特許出願番号P 197
53 848.7に従って水蒸気により完全に酸化させたアルミ
ニウムの厚さ30nmの層で被覆した。この箔は、長さを25
mm、幅を5mmとした。幅1mm、長さ2mmのノッチ形状の
中央凹部を、短い方の側部の一方に設けた。接着テープ
には幅2mm、長さが15mm以上の切欠きを設け、毛管チャ
ネルの寸法を規定する。サンプル液体を充填した際に空
気がチャネルから確実に抜けるようにするため、切欠き
の長さを被覆により定められた毛管作用チャネルの所望
の長さよりわずかに長くした。長さ3mm、幅5mmの検出
フィルムを、切欠きの端部から1mm離して空気抜きを設
けた側の接着テープへ接着した。検出フィルムとしてDE
-A 196 29 656より公知のフィルムを使用する。この検
出フィルムは、グルコースを検出するのに特異的なもの
である。長さ12mm、幅5mmのカバー層を、ノッチ形状凹
部と検出フィルムとの間で露出したままの接着テープの
領域に接着し、カバー層と検出フィルムを互いに接触さ
せた。カバー層は厚さ150μmのポリエチレンポリフタレ
ート箔から構成し、この箔の一方の面に接着剤を被覆
し、上記のように厚さ30nmの酸化アルミニウムを被覆し
た厚さ6μmのポリエチレンポリフタレート箔を毛管チ
ャネルに面する方の面に接着した(両方とも:Hostapha
n(登録商標), Hoechst, Frankfurt am Main, German
y)。依然として露出したままの接着テープの領域を被
覆するために、機能領域を被覆しないように、ポリエチ
レンテレフタレートの厚さ175μmの箔(Melinex(登録商
標), ICI, Frankfurt am Main, Germany)で被覆した。
は、長さ15mm、幅2mm、高さ0.1mmの毛管チャネルを有
する。チャネルは3μlのサンプル液体を吸収すること
が可能であった。検出フィルムは、3mm×2mmの領域に
わたってサンプルで湿潤化した。
GW、粒径は18μm未満、Chemviron Carbon)を添加した
アクリル酸系接着剤(Duro-Tak 373-0102, National St
arch)を、厚さ25μmの層になるよう、ポリエチレンテ
レフタレート製の厚さ50μmのキャリア箔(Melinex(登
録商標), ICI, Frankfurt am Main, Germany)上に塗布
し、両面に接着剤を有する接着テープに加工した。この
ように製造した接着テープの5×20mm2片から2×16mm2
の矩形片を切り取り、左右対称なU型となるように接着
テープを残した。これを5×20mm2の大きさの厚さ350μ
mの未処理ポリエチレンテレフタレート箔(Melinex(登
録商標), ICI, Frankfurtam Main, Germany)上に接着
し、残りの表面をポリエチレンテレフタレート製の5×
15mm2の大きさの厚さ350μmの箔で被覆した。この箔
は、接着テープに面する側を、実施例1に従って水蒸気
で完全に酸化したアルミニウムの厚さ30nmの層で予め被
覆しておいた。これら2枚のポリエチレンテレフタレー
ト箔の小さい方でU型接着テープの2つの平行脚部を被
覆し、U型の開口部と端を揃えた。このようにして2×
15×0.1mm3の寸法の矩形毛管空間を製造し、液体を吸収
させるために一方の側を開口させた。接着テープに活性
炭添加剤を添加しないで、同様に毛管を製造した。
と活性炭を含有しない接着テープを用いて製造した毛管
を使用して、EDTA静脈血(ヘマクリット血42%)を充填
する実験を行った。毛管空間がサンプル液体で完全に充
填するまでにかかる時間を判定した。その結果を表1に
まとめる。
着テープを本発明に従って使用すると、室温ならびに高
温の貯蔵温度でも毛管の安定性がかなり増加した。
示す各種の乾燥吸着性材料をアクリル酸系接着剤(Duro
-Tak 373-0102, National Starch)に添加した。 1)活性炭(Pulsorb GW, Chemviron Carbon) 2)シリカゲル 3)酸化アルミニウム(G 60 中性、Merck) 4)モレキュラーシーブ いずれの場合も、接着剤を乾燥した後の吸着性物質の割
合を15重量%とした。
℃および50℃で3.5週間貯蔵した。3.5週間経過した毛管
の充填時間を実施例2に従って判定し、新たに調製した
毛管の充填時間と比較した。新たに調製した毛管では、
酸化アルミニウム被覆箔のみ上記温度で貯蔵し、他の成
分は貯蔵しなかった。接着剤に吸着性物質を添加しない
で上記の温度で3.5週間貯蔵した毛管を対照として使用
した。各場合とも、検査した毛管それぞれに対して充填
時間の測定を8回行った。その平均を表2に示す。
例の分解組立図を示す。
Claims (16)
- 【請求項1】 少なくとも2つの部材を含み、そのうち
の少なくとも2つが接着剤により接合されている分析装
置であって、該接着剤が吸着性物質を含むものである前
記分析装置。 - 【請求項2】 前記吸着性物質が多孔質の固体である、
請求項1に記載の分析装置。 - 【請求項3】 前記固体が前記接着剤に溶解しない、請
求項2に記載の分析装置。 - 【請求項4】 前記固体が活性炭、カーボンブラック、
酸化アルミニウム、シリカゲルまたはゼオライトであ
る、請求項2または3に記載の分析装置。 - 【請求項5】 前記固体が活性炭またはカーボンブラッ
クである、請求項4に記載の分析装置。 - 【請求項6】 吸着性物質の含有量が、接着剤の乾燥総
重量に対して1〜40重量%である、請求項1〜5のいず
れか一項に記載の分析装置。 - 【請求項7】 前記接着剤が物理的に硬化するものであ
る、請求項1〜6のいずれか一項に記載の分析装置。 - 【請求項8】 前記接着剤が無溶剤接着剤である、請求
項7に記載の分析装置。 - 【請求項9】 前記接着剤がアクリル酸系接着剤であ
る、請求項8に記載の分析装置。 - 【請求項10】 前記接着剤が接着テープの形状をして
いる、請求項7〜9のいずれか一項に記載の分析装置。 - 【請求項11】 前記接着テープが両面で接着するもの
である、請求項10に記載の分析装置。 - 【請求項12】 前記接着テープの両面が同じように被
覆されている、請求項11に記載の分析装置。 - 【請求項13】 前記分析装置が検査エレメントであ
る、請求項1〜12のいずれか一項に記載の分析装置。 - 【請求項14】 前記分析装置が毛管間隙を含んでい
る、請求項1〜13のいずれか一項に記載の分析装置。 - 【請求項15】 少なくとも1つの部材が積層材料であ
る請求項1〜14のいずれか一項に記載の分析装置。 - 【請求項16】 分析装置を製造するための、吸着性物
質を含む接着剤の使用。
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