JP2011530702A - 分析用ストリップの基板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、分析用ストリップの基板を開示する。
【解決手段】基板は、その上面に凹状に設けられたチャネルを有する。チャネルは、液体サンプルを受けるための第１のエリアと、流体サンプルを引き渡すための第２のエリアと、流体サンプルが反応する第３のエリアと、を備える。これらのエリアは順に連結されている。ニトロセルロース層が、第２のエリア及び第３のエリアの両方の底部に形成される。ニトロセルロース層は、中空マトリックス構造を有する。また、第２のエリアのニトロセルロース層の平均厚は、第３のエリアのニトロセルロース層の平均厚以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に関し、特に、生化学又は免疫学的検定のための分析用ストリップの基板に関する。

生化学又は免疫学的検定に用いる従来の分析用ストリップは通常、チャネル又はマイクロ流体チャネルを備える基板又はベースボードを有する。そのようなチャネルは典型的には不浸透性材料によって縁取られるが、分析する流体サンプルは主にたんぱく質又は炭水化物から成るため一般に粘性が高く、その一部がチャネルの表面に付着し易くなり反応しなくなる。そのような事態が起こった場合、分析する流体サンプルが無駄になるというだけでなく、定量的検定の精度に悪影響を与えてしまうという不都合が生じてしまう。

また、従来の分析用ストリップは、マイクロ流体チャネルが流体サンプルの流れを促進するので、そのようなチャネル構造によって加えられる毛管力によって、流体サンプルが反応エリアへと引き渡される。流体サンプルを引き渡すための他の代替的手法には、流体サンプルがチャネルに導入される際に、流体サンプルがチャネルを通って反応エリアに推進されるように、加圧手段などによって推進力を加えることが含まれる。しかしながら、前述の手法のうちの何れも、流体サンプルがチャネルに導入された後で気泡を生じる傾向がある。これらの気泡は、大きいもの又は小さいものであるが、チャネルを塞いでしまうため、分析結果が不正確なものとなってしまう。

また、現在の基板上のチャネル又はマイクロ流体チャネルの製造工程には一般に、鋳造、射出成形又はインプリントが含まれる。そのため、上述した基板を備える分析用ストリップは、微細機械加工技術又はＬＩＧＡ（リソグラフィ、電鋳、成形）（英語の「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ Ｍｏｌｄｉｎｇ」である「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ ＧａｌＶａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ」の頭文字の省略形）技術を用いて製造される高価なマイクロ射出成形用金型により構成される必要がある。製造工程で用いられるマイクロ射出成形用金型は、直ぐに消耗してしまう傾向にあるため、コストが比較的高くなってしまう。

本発明は、上述した従来の分析用ストリップの欠点を克服するため、上面に凹状に設けられたチャネルを有する分析用ストリップの基板の提供を図るものである。

チャネルは、液体サンプルを受けるための第１のエリアと、前記流体サンプルを引き渡すための第２のエリアと、前記流体サンプルが反応する第３のエリアと、を備える。これらのエリアは順に連結されている。前記基板は、ニトロセルロース層が、前記第２のエリア及び前記第３のエリアの両方の各々の底部に形成され、前記ニトロセルロース層の構造が中空マトリックスであるという特徴を有する。また、前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚は、前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚以下である。

本発明の分析用ストリップの利点は以下の通りである。
１）分析用ストリップは、チャネルの底部に薄い吸収性ニトロセルロース層を有し、この薄い吸収性ニトロセルロース層がサンプルの受け渡し及び／又は分離する機能を有するため、チャネルは、伝統的なマイクロ流体チャネルとは対照的に、サンプルの残留物が少なく、また、複数の分析物を検知するために必要な１回のテストにおけるサンプル量も少なくてよい。
２）吸収性ニトロセルロース層と、一定容量の吸収能力を有するので、ニトロセルロース層の量を制御することで、分析用ストリップにより定量的検定を行うことが可能となる。
３）中空マトリックス構造を有する吸収性ニトロセルロース層は、流体サンプルが中空マトリックスを通過する際に、流体サンプル中の気泡を破壊することができる共に、気泡が基板のチャネル又はマイクロ流体チャネルを塞いでしまうことを防止することができるので、定量的検定の結果の正確さが保証される。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る分析用ストリップの基板の斜視図である。 図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る分析用ストリップの基板の断面図である。 図２Ａは、本発明の第２の実施形態に係る分析用ストリップの基板の斜視図である。 図２Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る分析用ストリップの基板の断面図である。

本発明及び好適な使用形態、目的及びその利点は、以下の実例となる実施形態の詳細な説明を添付図と共に参照することにより最も良く理解される。
本発明は、分析用ストリップの基板を提案するが、その分析用ストリップの基板が用いる物理的及び化学的原理や解決法の適用技術は、当業界においては周知であるため、本明細書においてはその詳細は議論しないものとする。一方、以下の説明において参照する添付図は、説明のために提供されるものであり、縮尺通りである必要はない。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る分析用ストリップの基板の斜視図である。分析用ストリップの基板は、凹状に設けられたチャネル１１を備える上面部１０を有する。チャネル１１は、順に連結された第１のエリア１１１、第２のエリア１１２、第３のエリア１１３を備える。第１のエリア１１１は、分析する液体サンプルを受けるためのものである。液体サンプルは第１のエリア１１１に導入され、次に第２のエリア１１２によって液体サンプルの分析物を反応させる第３のエリアへと引き渡される。本発明の好ましい形態において基板１は、生体適合材料からなる。

図１Ａの線Ａ−Ａに沿って切り取った基板１の断面図である図１Ｂを参照する。基板１は、ニトロセルロース層１１２１及び１１３１が、第２のエリア１１２及び第３のエリア１１３の両方の底部にそれぞれ形成されているという特徴を有する。ニトロセルロース層１１２１及び１１３１は各々、中空マトリックス（ｈｏｌｌｏｗ−ｍａｔｒｉｘ）構造を有する。多孔性の中空マトリックスが、第１のエリア１１１からの液体サンプルを吸収する働きをするため、液体サンプル中の分析物が、ニトロセルロース層１１３１中に予め埋め込まれている薬剤と反応することができる。ニトロセルロース層１１２１及び１１３１は吸収性を有するので、チャネル１１は、伝統的なマイクロ流体チャネルとは対照的に、サンプルの残留物が少なく、また、複数の分析物を検知するために必要な１回のテストにおけるサンプルの量も少なくてよい。また、液体サンプルがニトロセルロース層１１２１及び１１３１を通過する際に、中空マトリックス構造が液体サンプル中の気泡を破壊するため、気泡がチャネル１１を塞いでしまうことを防止する。また、第２のエリア１１２のニトロセルロース層１１２１の平均厚はＤａであり、これは、第３のエリア１１３のニトロセルロース層１１３１の平均厚であるＤｂよりも大きくない。つまり、ＤａはＤｂ以下である。更に、必要な液体サンプルの量を減らすために、第２のエリア１１２の幅であるＷａ及び第３のエリア１１３の幅であるＷｂ（図１Ａに示す）は、共に少なくとも０．３ｍｍであることが好ましい。

ニトロセルロース層１１２１及び１１３１は、以下のステップに従って形成される。まず、ニトロセルロース粉末をエステル及びケトンを含有する有機溶剤と混ぜ合わせてニトロセルロース溶液を形成する。次に、このニトロセルロース溶液を鋳造法により第２のエリア１１２及び第３のエリア１１３の底部に適用する。そして乾燥させると、ニトロセルロース層１１２１及び１１３１が、第２のエリア１１２及び第３のエリア１１３の底部にそれぞれ形成される。鋳造法の結果をより良くするためには、チャネル１１の表面の粗さ（Ｒａ）が、約３μｍから５０μｍの範囲であることが好ましい。

上述したように、第２のエリア１１２及び第３のエリア１１３の底面に適用したニトロセルロース溶液を乾燥させると、共に中空マトリックス構造を有するニトロセルロース層１１２１及び１１３１が形成される。より良い構造の中空マトリックスを得るために、ニトロセルロース粉末の量を、エステル及びケトンを含有する有機溶剤の量のおよそ９倍にすることが好ましい。ニトロセルロースの容量単位が一定の吸収能力を有するので、流し込む前に、吸収し分析するための液体サンプルの所望量から必要量のニトロセルロース溶液を生じさせることができる。その結果、分析する液体サンプルの必要量が固定して設定されるため、結果として得られる分析用ストリップは、少量での検定に適する。

本発明の上述した第１の実施形態は、３つのエリアを有するチャネルを備える分析用ストリップの基板である。本発明の概念によると、チャネルは、チャネルに導入された過剰な液体サンプルを収容するための第４のエリアを更に備えてもよい。以下に説明する本発明の第２の実施形態は、４つのエリアを含むチャネルを有する分析用ストリップの基板である。

図２Ａは、本発明の第２の実施形態に係る分析用ストリップの基板の斜視図である。基板２は、凹状に設けられたチャネル２１を備える上面部２０を有する。チャネル２１は、分析する液体サンプルを受けるための第１のエリア２１１と、液体サンプルを引き渡すための第２のエリア２１２と、第３のエリア２１３と、第４のエリア２１４と、を備える。これら４つのエリア２１１、２１２、２１３、２１４は、順に連結される。液体サンプルは、第１のエリア２１１に導入され、そして、第２のエリア２１２を通って液体サンプルの分析物を反応させる第３のエリアへと引き渡される。

図２Ａの線Ａ−Ａに沿って切り取った基板２の断面図である図２Ｂを参照する。ニトロセルロース層２１２１及び２１３１が、第２のエリア２１２及び第３のエリア２１３の底部にそれぞれ形成される。また、第２のエリア２１２のニトロセルロース層２１２１の平均厚Ｄｃは、第３のエリア２１３のニトロセルロース層２１３１の平均厚Ｄｄと等しい。第２のエリア２１２及び第３のエリア２１３と同様に、ニトロセルロース層２１４１が、第４のエリア２１４の底部にも形成され、過剰な液体サンプルを収容するための中空マトリックス構造を有する。第４のエリア２１４の底部にあるニトロセルロース層２１４１は、ニトロセルロース層２１２１及び２１３１と同じ方法で作られる。つまり、ニトロセルロース層２１２１、２１３１、２１４１は、ニトロセルロース溶液を第２のエリア２１２、第３のエリア２１３、第４のエリア２１４の底部に流し込み、その後乾燥させて形成される。

また、第２の実施形態において、全ての構造、寸法及び、第１エリア、第２エリア、第３のエリアの連結の関係、基板の好適な材料、チャネルの表面の粗さ、ニトロセルロース層の構造及び形成方法、ニトロセルロース溶液の好適な成分及びその好適な比率は、全て第１の実施形態において説明したものと同様であり、その詳細についてここで更に説明することはしない。

本発明は、好適な実施形態を参照して説明してきたが、実施形態は、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。更に、本明細書に開示した内容は、当業者であれば容易に理解し実施することができるものであり、本発明の概念から逸脱しない同等な変更又は修正の全ては、添付した請求項により含まれるものとする。

１０、２０ 上面部
１１、２１ チャネル
１１１、２１１ 第１のエリア
１１２、２１２ 第２のエリア
１１３、２１３ 第３のエリア
２１４ 第４のエリア
１１２１、１１３１、２１２１、２１３１、２１４１ ニトロセルロース層

Claims (16)

1. その上面に凹状に設けられ、順に連結される、流体サンプルを受けるための第１のエリア、第２のエリア、第３のエリアの３つのエリアを備えるチャネルを有する分析用ストリップの基板であって、
   前記流体サンプルを引き渡すための前記第２のエリア及び前記流体サンプルが反応する場所である前記第３のエリアの各々は、その底部において中空マトリックス構造を有するニトロセルロース層を備え、前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚は、前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の平均厚以下であることを特徴とする分析用ストリップの基板。
2. 前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の前記平均厚は、前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の前記平均厚よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板。
3. 前記第２のエリア及び前記第３のエリアの両方の前記ニトロセルロース層は、ニトロセルロース溶液を当該第２のエリア及び当該第３のエリアの両方の底部に流し込み、その後、乾燥させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項２に記載の基板。
4. 前記ニトロセルロース溶液は、ニトロセルロース粉末とエステル及びケトンを含有する有機溶剤との混合物であることを特徴とする請求項３に記載の基板。
5. 前記ニトロセルロース粉末は、エステル及びケトンを含有する前記有機溶剤と容量比１対９で混合されることを特徴とする請求項４に記載の基板。
6. 前記第２のエリア及び前記第３のエリアの各々の幅は、少なくとも０．３ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の基板。
7. 前記基板は、生体適合材料からなることを特徴とする請求項２に記載の基板。
8. 前記チャネルは、表面の粗さが３μｍから５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の基板。
9. 前記第２のエリアの前記ニトロセルロース層の前記平均厚は、前記第３のエリアの前記ニトロセルロース層の前記平均厚と等しいことを特徴とする請求項１に記載の基板。
10. 前記チャネルは、その底部に形成されると共に前記流体サンプルの過剰分を収容するための中空マトリックス構造も有するニトロセルロース層を有する第４のエリアを更に備えることを特徴とする請求項９に記載の基板。
11. 前記第２のエリア、前記第３のエリア及び前記第４のエリアの前記ニトロセルロース層の全ては、ニトロセルロース溶液を当該第２のエリア、当該第３のエリア及び当該第４のエリアのそれぞれの底部に流し込み、その後、乾燥させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項１０に記載の基板。
12. 前記ニトロセルロース溶液は、ニトロセルロース粉末とエステル及びケトンを含有する有機溶剤の混合物であることを特徴とする請求項１１に記載の基板。
13. 前記ニトロセルロース粉末は、エステル及びケトンを含有する前記有機溶剤と、容量比１対９で混合されることを特徴とする請求項１２に記載の基板。
14. 前記第２のエリア及び前記第３のエリアの各々の幅は、少なくとも０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の基板。
15. 前記基板は、生体適合材料からなることを特徴とする請求項１０に記載の基板。
16. 前記チャネルは、表面の粗さが３μｍから５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の基板。

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