JP2023507406A - 毛管チャネルを含む多層接着性流体収集物品 - Google Patents
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Abstract
本開示は、接着剤層と、複数の毛管チャネルを含む微細構造化表面を有する、接着剤層に結合されたフィルム層と、毛管チャネル上に配置され、接着剤層に取り付けられたカバー層と、を含む物品を提供する。接着剤層は、疎水性であり、皮膚表面からの流体（例えば、汗）収集用のアパーチャを含む。フィルム層はまた、接着剤層のアパーチャと重なって、収集された流体を、親水性表面を有する微細構造化表面の毛管チャネルへと方向付けるアパーチャを含む。任意選択で、流体中の少なくとも１つの分析物の総流体体積及び／又は濃度を時間の関数として光学的（例えば、視覚的）に判定を容易にするために、少なくとも１つの指示薬の化学的性質がチャネル内に存在することができる。
Description
身体に装着されたセンサを使用した生体認証データの収集に関する関心が高まっている。よく知られている例は、手首に装着された加速度計を使用して運動を検出するアクティビティトラッカである。ウェアラブル感知において出現した分野は、皮膚インターフェース型マイクロ流体デバイスを利用して汗を監視することである。例示的な用途として、経時的な発汗体積を判定することと、流体デバイス内にバイオセンサの組み込むことによって汗中の特定の分析物を測定することと、が挙げられる。体積を判定すること又は特定の分析物を検出することは、電気化学的に、光学的に、又は両方の組み合わせ、達成することができる。例えば、国際出願公開第２０１９／０２３１９５号（Ｍｏｄｅｌら）、米国出願公開第２０１８／０３０３３８８号（Ｒａｏら）、同第２０１８／００４２５８５号（Ｈｅｉｋｅｎｆｅｌｄら）、及び同第２０１９／０００８４４８号（Ｂｅｇｔｒｕｐら）を参照されたい。身体に着用したときに流体を収集し、かつ、流体に関する情報を提供することができる物品を提供する必要性が残っている。
第１の態様では、物品が提供される。物品は、ａ）接着剤層と、ｂ）複数の毛管チャネルを含む微細構造化表面を有する、接着剤層に結合されたフィルム層と、ｃ）フィルム層の複数の毛管チャネル上に配置されたカバー層と、を含む。より具体的には、接着剤層は、第１の主面及び反対側にある第２の主面を有し、接着剤層は、少なくとも１つの縁部を有する第１のアパーチャを画定する。接着剤層の第１の主面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない。フィルム層は、第１の主面及び第２の主面を有し、フィルム層の第１の主面は、接着剤層の第１の主面に結合されている。フィルム層は、第１のアパーチャに部分的に重ねて配置された第２のアパーチャを画定する。フィルム層の第２の主面は、微細構造表面であり、複数の毛管チャネルの各々は、第２のアパーチャと流体連通し、かつ、フィルム層の外周部に向かって延びている。毛管チャネルの各々の表面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングを呈する。
本開示の少なくとも特定の実施形態による物品は、汗の一貫した均一な収集及び輸送を行う小型の皮膚インターフェース型デバイスを提供できることが発見された。
本開示の上記の概要は、開示されるそれぞれの実施形態、又は本開示の全ての実装形態を説明することを意図していない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に例示する。本出願を通していくつかの箇所において、例を列挙することによって指針が示されるが、それらの例は様々な組み合わせで使用することができる。それぞれの事例において、記載された列挙項目は、代表的な群としての役割のみを果たすものであり、排他的な列挙として解釈されるべきではない。
上記で特定された図は、本開示のいくつかの実施形態を説明するものであるが、本明細書で言及されるとおり、他の実施形態もまた企図される。図は、必ずしも原寸に比例して描かれているとは限らない。全ての場合において、本開示は、限定ではなく代表例の提示によって、本発明を提示する。
本明細書で使用される場合、「微細複製」という用語は、微細構造化表面を、この構造化表面の特徴部が製造の間個々の特徴部の忠実度を維持するような工程を通して、作り出すことを意味する。
本明細書で使用される場合、「微細構造」という用語は、基材の主面の上方に突出する構造（すなわち、特徴部）と、基材の主面の下方に凹んでいる構造の両方を包含する。突出している特徴部と凹んでいる特徴部との組み合わせが企図される。微細構造とは、構造が、少なくとも２つの直交する方向において約５～約３０００マイクロメートルの範囲の寸法を有する所定の成形された構造（例えば、基材の第１の主側面上に設けられることが望ましい微細構造のネガを備えるツール加工面に対してポリマー熱可塑性樹脂を成形することによって得られる）であることを更に意味する。これらの直交する方向のうちの１つは、しばしば、基材の平面に対して（例えば、ｚ軸に沿って）垂直であることがあり、したがって、この寸法は、例えば、突出高さ又凹み深さを含み得る。
本明細書で使用される場合、「毛管チャネル」という用語は、外力（例えば、圧力、重力、真空など）の助けを借りずに流体が流れる通路を指す。
本明細書で使用されるとき、ポリマーの「ガラス転移温度」（Ｔｇ）という用語は、ポリマーのガラス状態からゴム状状態への遷移を指し、示差走査熱量測定（Differential Scanning Calorimetry、ＤＳＣ）を使用して、例えば窒素流中で１分当たり１０℃の加熱速度で測定することができる。モノマーのＴｇが言及される場合、そのモノマーのホモポリマーのＴｇである。ホモポリマーは、Ｔｇが制限値に達するように十分に高い分子量でなければならず、一般的に、ホモポリマーのＴｇが分子量を増加させて制限値まで増加することが理解される。ホモポリマーはまた、Ｔｇに影響を及ぼし得る水分、残留モノマー、溶媒、及び他の汚染物質を実質的に含まないものと理解される。好適なＤＳＣ法及び分析方法は、Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，Ａ．らの、Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ａ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅｍ．１９９３，３１，２５３１～２５３９に記載されているとおりである。
本明細書で使用される場合、ポリマーの「ビカット軟化温度」という用語は、明確な融点を有さない材料の軟化点の判定を指す。これは、試験片が特定の負荷下で平先針によって１ｍｍの深さまで貫入される温度として解釈される。
本明細書で使用される場合、「親水性」という用語は、水溶液によって湿潤される表面を指し、その材料が水溶液を吸収するか否かは表現しない。「湿潤」とは、表面が水性流体と接触したときに自発的なウィッキングを呈することを意味する。水性流体は、５０体積％以上の水を含む。いくつかの実施形態では、親水性表面は、９０°未満、好ましくは４５°以下の前進（最大）水接触角を示す。
本明細書で使用される場合、「疎水性」という用語は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない表面を指す。いくつかの実施形態では、疎水性表面は７０°以上、好ましくは９０°以上の前進水接触角を示す。
本明細書で使用される場合、「硬化」とは、例えば、熱、光、放射線、電子ビーム、マイクロ波、化学反応又はこれらの組み合わせの何らかの機構による組成物の硬質化又は部分的硬質化を意味する。本明細書で使用される場合、「固化可能な（hardenable）」という用語は、例えば、溶媒を除去するために加熱することによって、重合、化学架橋、放射線誘起重合、又は架橋などを引き起こすために加熱することによって、硬化又は凝固され得る材料を指す。本明細書で使用されるとき、「硬化した」は、硬化によって硬質化又は部分的硬質化された（例えば、重合した又は架橋した）材料又は組成物を指す。
本明細書で使用される場合、ポリマー「フィルム」は、ロールツーロール方式で加工されるのに十分な可撓性を有しかつ強い、ほぼ平坦なシートの形態のポリマー材料である。ロールツーロールとは、材料が支持体上に巻き取られるか、又は支持体から巻き出されると共に、何らかの方式で更に加工処理されるプロセスを意味する。更なるプロセスの例としては、コーティング、スリット加工、打ち抜き加工、及び放射線への曝露などが挙げられる。ポリマーフィルムは、一般に、約５マイクロメートル～１０００マイクロメートルの範囲の、様々な厚さで製造することができる。
本明細書で使用される場合、「熱可塑性」とは、そのガラス転移点を十分に超えて加熱されると流動し、冷却されると固体になるポリマーを指す。対照的に、「熱硬化性」とは、硬化時に恒久的に硬化され、その後の加熱時に流れないポリマーを指す。熱硬化性ポリマーは、典型的には架橋ポリマーである。
本明細書で使用される場合、「透明」は、可視光スペクトルの少なくとも４００ナノメートル（ｎｍ）～７００ｎｍの部分にわたって、少なくとも５０％の透過率、７０％の透過率、又は任意選択で９０％を超える透過率を有する材料（例えば、層）を指す。
「好ましい（preferred）」及び「好ましくは（preferably）」という言葉は、特定の状況下で特定の利益を提供できる、本開示の実施形態を指す。ただし、他の実施形態もまた、同じ又は他の状況下で好ましい場合がある。更には、１つ以上の好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用ではないことを示唆するものではなく、本開示の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものではない。
本出願では、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」などの用語は、単数の実体のみを指すことを意図するものではなく、全般分類を含み、その具体例を、例示のために使用し得る。用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、用語「少なくとも１つの」と互換的に使用される。列挙に後続する「～のうちの少なくとも１つ」及び「～のうちの少なくとも１つを含む」という語句は、列挙内の項目のうちのいずれか１つ、及び、列挙内の２つ以上の項目のいずれかの組み合わせを指す。
本明細書で使用される場合、用語「又は」は、内容がそうでない旨を特に明示しない限り、概して「及び／又は」を含む通常の意味で使用される。用語「及び／又は」は、列挙された要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙された要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを意味する。
また、本明細書では、全ての数は「約」という用語で修飾されるものと想定され、好ましくは「厳密に」という用語で修飾されると想定される。本明細書で使用する場合、測定した量との関連において、用語「約」は、測定を行い、測定の目的及び使用される測定機器の精度に見合う水準の注意を払う当業者によって予測されるような測定量の変動を指す。
特性又は属性に対する修飾語として本明細書で使用されるとき、用語「概して」は、特に定めのない限り、その特性又は属性が、当業者によって容易に認識されるものであるが、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではないこと（例えば、定量化可能な特性に関しては、±２０％の範囲内）を意味する。用語「実質的に」は、特に定めのない限り、高い近似度（例えば、定量化可能な特性に関しては、±１０％の範囲内）を意味するが、この場合もまた、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではない。同一の、等しい、均一な、一定の、厳密に、などの用語は、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではなく、特定の状況に適用可能な、通常の許容誤差又は測定誤差の範囲内にあるものと理解される。
第１の態様では、本開示は物品を提供する。物品は、
ａ）第１の主面及び反対側にある第２の主面を有する接着剤層であって、接着剤層は、少なくとも１つの縁部を有する第１のアパーチャを画定し、接着剤層の第１の主面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない、接着剤層と、
ｂ）第１の主面及び第２の主面を有するフィルム層であって、フィルム層の第１の主面は、接着剤層の第１の主面に結合されており、フィルム層は、第１のアパーチャに部分的に重ねて配置された第２のアパーチャを画定し、フィルム層の第２の主面は、複数の毛管チャネルを備える微細構造化表面であり、複数の毛管チャネルの各々は、第２のアパーチャと流体連通し、かつ、フィルム層の外周部に向かって延びており、毛管チャネルの各々の表面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングを呈する、フィルム層と、
ｃ）フィルム層の複数の毛管チャネル上に配置されたカバー層と、を備える。
ａ）第１の主面及び反対側にある第２の主面を有する接着剤層であって、接着剤層は、少なくとも１つの縁部を有する第１のアパーチャを画定し、接着剤層の第１の主面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない、接着剤層と、
ｂ）第１の主面及び第２の主面を有するフィルム層であって、フィルム層の第１の主面は、接着剤層の第１の主面に結合されており、フィルム層は、第１のアパーチャに部分的に重ねて配置された第２のアパーチャを画定し、フィルム層の第２の主面は、複数の毛管チャネルを備える微細構造化表面であり、複数の毛管チャネルの各々は、第２のアパーチャと流体連通し、かつ、フィルム層の外周部に向かって延びており、毛管チャネルの各々の表面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングを呈する、フィルム層と、
ｃ）フィルム層の複数の毛管チャネル上に配置されたカバー層と、を備える。
本開示の少なくとも特定の実施形態による物品は、液体（例えば、水、汗、又は他の水溶液）を第１のアパーチャから第２のアパーチャへと、毛管チャネルへと自発的に、また、チャネルに沿って第２のアパーチャからフィルム層の外周部に向かって自発的に、均一に輸送することが可能である。この能力は、しばしば、ウィッキングと呼ばれる。チャネルが液体を自発的に輸送する能力に影響を及ぼす２つの一般的な要因は、（ｉ）表面の構造又はトポグラフィ（例えば、毛管現象、キャビティの形状）、並びに（ｉｉ）表面の性質（例えば、表面エネルギー）である。所望の量の流体輸送能力を達成するために、設計者は、フィルム層の構造又はトポグラフィを調整してもよく、かつ／あるいは毛管チャネル表面の表面エネルギーを調整してもよい。ウィッキングを達成するために、毛管チャネルの表面は、輸送される液体によって「湿潤」することが可能でなければならない。任意選択で、液体によって湿潤する固体表面の感受性は、液体が水平に配置された表面に蒸着されその上で安定化することができた後に、液体が固体表面となす接触角によって特徴付けられる。この接触角は、「静的平衡接触角」と呼ぶことがあり、本明細書では単に「前進接触角」と呼ぶこともある。いくつかの場合には、材料は、９０度未満の前進接触角を有する場合、親水性であるとみなされる。
一般に、本開示の物品は、並列の毛管チャネルを含んでいるフィルム層に流体結合された流体収集アパーチャを含んでいる接着剤層を含む。接着剤のアパーチャは、既知の断面積の流体収集ゾーンを提供する。フィルム層の第２のアパーチャは、毛管チャネルに対してほぼ垂直に配向されており、時間依存シーケンスで流体を個々の微細毛細管（すなわち、毛管チャネル）に輸送する供給チャネルを形成する。本開示の少なくとも特定の実施形態による物品は、例えば、液体試料を獲得するために有用であり得る多層物品を提供する。好適な用途として、例えば、医療用ウェアラブル機器（例えば、発汗センサ）が挙げられる。
ある特定の光学発汗センサは、時間の関数として総発汗体積を判定する。これは、皮膚に接着された又は機械的に取り付けられたデバイス内の連続的なマイクロ流体チャネルの中を通して汗を方向付けることによって達成することができる。チャネルの容積は、その高さと幅と長さとによって画定される。エクササイズ中又は熱曝露中、エクリン腺は、既知の生理学的速度で汗を生成する。汗の蓄積により、デバイス内の気密封止された収集領域内で圧力が生じ、ビアを通して汗をチャネルへと強制的に移動させ、その後、圧力によって駆動される流れに起因して、チャネルを下向きに進行させる。総発汗体積は、汗がチャネル長さを下向きに移動した距離を測定することによって判定される。汗の可視化は、チャネル内に蒸着される指示薬の添加によって支援され得る。デバイスのサイズを最小限に抑えるために、チャネルの構成は、チャネルの入口端部が汗収集領域に流体結合され、出口端部が大気に対して通気している、蛇行経路又は螺旋経路であり得る。気密封止を必要としない体積判定のための代替的な構成は、紙又は親水性膜などの吸収体又はウィッキング材料を使用して、毛細管現象により汗を輸送する。そのような構成では、紙又は膜のストリップは、汗収集領域と流体連通している。マイクロ流体チャネルと同様に、毛細管現象によりウィッキング材料を通って汗が伝播する距離によって容積が判定される。
光学発汗センサの別の形態は、汗中の分析物の濃度を判定する。これは、単一の測定として、又は時間の関数として濃度の変化を監視する連続的な方法で達成することができる。時間の関数として分析物濃度を判定するためには、分析試薬を含んでいる流体隔離された分析領域が必要であり、これは、そのようなデバイスの複雑さを増大させる。隔離されたコンパートメントへの液体のシャントに対する代替案は、ウィッキング膜上の検出試薬の固定化であり、経時的な連続的な流れを保証するために汗が膜を通って廃棄物リザーバまで流れることを可能にする。
しかしながら、ウェアラブル発汗感知デバイスにおいて圧力流又は毛細管現象を利用する際に、いくつかの課題が存在する。デバイスが一定の発汗圧力で動作する場合、流量は流体チャネルの断面積に比例する。小径チャネルは、大きなチャネルよりも低い流量を有する。加えて、一定の圧力では、流量は、チャネルの距離の関数として減少する。１つの解決策は、より短い長さの大きなチャネルを生成することであるが、大きなチャネル内の液体は、使用中の運動によって引き起こされるデバイスの加速及び減速（例えば、Ｇ力）によって、望ましくない位置に押しのけられることがある。例えば、エクササイズしている人の前腕部に対して、５Ｇ～１０Ｇなど、２Ｇ～１５ＧのＧ力が物品に加えられることがある。
物品が５Ｇ以上、６Ｇ以上、又は７Ｇ以上のＧ力を受けるように人が動いているときに使用される物品の場合、より低いＧ力を受ける物品よりも小さい断面積を有するように毛管チャネルが構成されることが好ましい。例えば、Ｇ力に起因する毛管チャネルからの流体の損失を最小限に抑えるための毛管チャネルの各々の好適な断面積は、０．０２５平方ミリメートル（ｍｍ２）以上、０．０３０ｍｍ２以上、０．０３５ｍｍ２以上、０．０４０ｍｍ２以上、０．０４５２以上、０．０５０ｍｍ２以上、０．０５５ｍｍ２以上、０．０６０ｍｍ２以上、０．０６５ｍｍ２以上、０．０７０ｍｍ２以上、０．０７５ｍｍ２以上、０．０８０ｍｍ２以上、０．０８５ｍｍ２以上、０．０９０ｍｍ２以上、又は０．０９５ｍｍ２以上、かつ、０．４００ｍｍ２以下、０．３７５ｍｍ２以下、０．３５０ｍｍ２以下、０．３２５ｍｍ２以下、０．３００ｍｍ２以下、０．２７５ｍｍ２以下、０．２５０ｍｍ２以下、０．２００ｍｍ２以下、０．１７５ｍｍ２以下、０．１５０ｍｍ２以下、０．１２５ｍｍ２以下、０．１５０ｍｍ２以下、又は０．１００ｍｍ２以下であり得る。毛管チャネルの長さは固定されていてもよく、断面積は、チャネルの高さ又は幅のうちの１つ以上を変更することによって修正される。毛管チャネル内の流体を視覚化するために、アスペクト比を最適化するための所与の断面積に対する好ましい配向が存在し得る。
対照的に、人がほぼ座っているとき、あるいは５Ｇ未満、４Ｇ以下、３Ｇ以下、又は２Ｇ以下のＧ力を受けるように動いているときに使用される物品の場合、毛管チャネルの各々の断面積における可撓性がより高い傾向があり、Ｇ力に起因する毛管チャネルからの流体の損失のリスクが最小限である。例えば、毛管チャネルの各々の好適な断面積は、０．０２５ｍｍ２以上、０．０３０ｍｍ２以上、０．０３５ｍｍ２以上、０．０４０ｍｍ２以上、０．０４５ｍｍ２以上、０．０５０ｍｍ２以上、０．０５５ｍｍ２以上、０．０６０ｍｍ２以上、０．０６５ｍｍ２以上、０．０７０ｍｍ２以上、０．０７５ｍｍ２以上、０．０８０ｍｍ２以上、０．０８５ｍｍ２以上、０．０９０ｍｍ２以上、０．０９５ｍｍ２以上、かつ、０．５００ｍｍ２以下、０．４５０ｍｍ２以下、０．４５０ｍｍ２以下、０．４２５ｍｍ２以下、０．４００ｍｍ２以下、０．３７５ｍｍ２以下、０．３５０ｍｍ２以下、０．３２５ｍｍ２以下、０．３００ｍｍ２以下、０．２７５ｍｍ２以下、０．２５０ｍｍ２以下、０．２００ｍｍ２以下、０．１７５ｍｍ２以下、０．１５０ｍｍ２以下、０．１２５ｍｍ２以下、０．１５０ｍｍ２以下、又は０．１００ｍｍ２以下であり得る。
吸収体又はウィッキング膜の使用により、マイクロチャネルシステム内の流れの変動のうちの一部を克服することができるが、発汗速度が使用中（例えば、休息期間中）に変化する場合、毛細管現象は、液体を伝播し続け、発汗体積を誤って高く推定することにつながり得る。これらの課題は、汗中の分析物を検出するためのデバイスにおいてより顕著になり、デバイス上の別個のゾーンへの汗を制御可能にシャントするための要件は、複雑なフローダイナミクス及び通気要件を生成する。
本開示の少なくとも特定の実施形態による物品は、被験者からの汗の一貫した均一な収集を提供する、被験者の皮膚に取り付け可能な小型デバイスを提供する。任意選択で、物品はまた、少なくとも１つの分析検出チャンバに汗を送達する。これらの利点は、毛細管現象により充填された一連の並列のコンパートメントへの汗の圧力駆動送達の組み合わせを使用するデバイスを提供することによって達成される。短い供給チャネルの利用により、流量に関連する問題が克服される。供給チャネル（例えば、第２のアパーチャ）が汗で満ちると、既定の体積のアリコートが、順次毛管チャネルへと入る。各毛管は、終端部で開放しているので、組み立て時にデバイス内に個々のベントホール又はレーンを生成する必要はない。総容積は、それらの長さ、幅、及び高さによって画定されるように、単位時間当たりに充填された毛管チャネルの数によって判定される。本開示の任意の物品に関して、毛管チャネルは、同一の指示薬の化学的性質（例えば、イオン濃度の変化を時間の関数として測定するための試薬）を含有してもよく、あるいは、複数の標的分析物を判定するための異なる試薬を含有してもよい。そのような形式は、試薬の蒸着の部位に特異的な位置合わせを必要とせずに、ロールベースのプロセスを使用する製造を簡略化する。
本開示の少なくとも特定の実施形態による例示的な物品は、図１Ａ～図１Ｄに示されている。図１Ａは、例示的な物品の一般化された分解概略図であり、図１Ｂは、図１Ａによる例示的な物品の一般化された概略図であり、図１Ｃは、図１Ｂの物品の断面図であり、図１Ｄは、例示的な物品のフィルム層１２００の一部分の一般化された概略図であり、図１Ｅは、図１Ａによる別の例示的な物品の一般化された概略断面図である。物品１０００は、第１の主面１１０２及び反対側にある第２の主面１１０４を有する接着剤層１１００を備え、接着剤層１１００は、この実施形態では複数の縁部１１１２である少なくとも１つの縁部１１１２を有する第１のアパーチャ１１１０を画定する。接着剤層１１００の第１の主面１１０４は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない（例えば、疎水性である）。特定の実施形態では、第１のアパーチャ１１１０の少なくとも１つの縁部１１１２もまた、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない。
上述した任意の物品に関して、第１のアパーチャは、任意選択で、０．２５平方センチメートル（ｃｍ２）以上、０．５０ｃｍ２以上、０．７５ｃｍ２以上、１．００ｃｍ２以上、１．２５ｃｍ２以上、１．５０ｃｍ２以上、１．７５ｃｍ２以上、２．００ｃｍ２以上、２．２５ｃｍ２以上、又は２．５０ｃｍ２以上、かつ、５．００ｃｍ２以下、４．７５ｃｍ２以下、４．５０ｃｍ２以下、４．２５ｃｍ２以下、４．００ｃｍ２以下、３．７５ｃｍ２以下、３．５０ｃｍ２以下、３．２５ｃｍ２以下、３．００ｃｍ２又は２．７５ｃｍ２以下の面積を有する。別の言い方をすると、第１のアパーチャは、０．２５～５．００ｃｍ２（両端の値を含む）の範囲の面積を有し得る。有利には、面積が小さいことは、低い流量及び／又は低い総流体体積における流体の収集の成功を助ける。第１のアパーチャの形状は、特に限定されず、任意選択で、例えば、円形、正方形、長方形、分岐形状、又は形状の任意の組み合わせを含む。
接着剤層に好適な材料として、例えば、感圧接着剤が挙げられる。接着剤層は、接着性ポリマーを含有する接着剤のフィルムをコーティングすることによって作製することができる。好ましくは、接着剤は、接着性ポリマー及び架橋剤を含む。本明細書で使用される「接着性ポリマー」という用語は、周囲温度（例えば、２０～２５℃）において接着を呈するポリマーを指す。接着性ポリマーは、例えば、アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、又はポリエステルであり得る。選択実施形態では、接着剤層は、両面接着フィルムを含む。いくつかの好適な市販されている両面接着フィルムは、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）からの、商品名３Ｍ医療用シリコーンテープ２４７７Ｐ、並びに３Ｍ医療用テープ１５０９、１５１０、１５１３、１５２２、９８７４、及び９８７７の各々である。
物品１０００は、第１の主面１２０２及び第２の主面１２０４を有するフィルム層１２００を更に備え、フィルム層１２００の第１の主面１２０２は、接着剤層１１００の第１の主面１１０２に結合されている。フィルム層１２００は、第１のアパーチャ１１１０に部分的に重ねて配置された第２のアパーチャ１２１０を画定する。「部分的に重ねて（partially overlapping）」とは、第２のアパーチャの領域の一部分が、第１のアパーチャの領域の一部分又は全部に重なっていることを意味する。フィルム層１２００の第２の主面１２０４は、複数の毛管チャネル１２２２を備える微細構造表面１２２０であり、複数の毛管チャネル１２２２の各々は、第２のアパーチャ１２１０と流体連通し、かつ、フィルム層１２００の外周部１２３０に向かって延びている。この実施形態では、毛管チャネル１２２２は各々、第２のアパーチャ１２１０の長手方向軸に対して垂直な方向に延びている。しかしながら、代替実施形態では、毛管チャネルのうちの１つ以上は、１つ以上の方向に、例えば、湾曲方向に延びている第２のアパーチャの長手方向軸から９０°以外の少なくとも１つの角度で、又はそれらの任意の組み合わせで延びていてもよい。毛管チャネル１２２２の各々の表面１２２４は、水性流体と接触した（例えば、親水性である）ときに自発的なウィッキングを呈する。いくつかの実施形態では、第２のアパーチャ１２１０は、水性流体と接触したときに各々が自発的なウィッキングをしない（例えば、疎水性である）複数の縁部１２１２を有する。
上述した任意の物品に関して、第２のアパーチャ１２１０は、望ましくは、２００マイクロメートル以上、３００マイクロメートル以上、４００マイクロメートル以上、５００マイクロメートル以上、６００マイクロメートル以上、７００マイクロメートル以上、又は８００マイクロメートル以上、かつ、１５００マイクロメートル以下、１４００マイクロメートル以下、１３００マイクロメートル以下、１２００マイクロメートル以下、１１００マイクロメートル以下、１０００マイクロメートル以下、又は９００マイクロメートル以下の幅を有する。
多くの実施形態では、フィルム層は、接着剤層に気密封止されており、それによって、接着剤層とフィルム層との間からの流体試料の漏れが最小限に抑えられる。
図１Ｂ及び図１Ｃの実施形態では、物品１０００は、フィルム層１２００の複数の毛管チャネル１２２２上に配置されたカバー層１３００を更に備えている。これらの実施形態では、カバー層１３００は、フィルム層１２００の外周部１２３０に隣接して接着剤層１１００の第１の主面１１０２に取り付けられている。フィルム層１２００と接着剤層１１００との間の高さの差Ｈは、フィルム層１２００の外周部１２３０とカバー層１３００との間に間隙１３１０を画定する。カバー層１３００は、間隙１３１０と流体連通している少なくとも１つのベント１３２０を画定する。ベント１３２０により、第２のアパーチャ１２１０又は毛管チャネル１２２２のうちの少なくとも１つから移動された気体（例えば、空気）が、物品１０００内における流体の収集及び輸送中に物品１０００から出ることが可能になる。
図１Ｅの実施形態では、対照的に、物品１０００ｅは、フィルム層１２００の複数の毛管チャネル１２２２上に配置された、例えば毛管チャネル１２２２のうちの少なくともいくつかの頂部１２７１に取り付けられたカバー層１３００を備えている。毛管チャネル１２２２は各々、第２のアパーチャ１２１０と流体連通する端部１２２７と、大気に開放されている、反対側にある端部１２２９とを備え、各毛管チャネル１２２２の通気が可能になる。
上述した任意の物品に関して、カバー層は、好ましくは、毛管チャネルの頂部に対する気密封止を形成し、フィルム層の第２のアパーチャの全体を覆うのに十分な大きさの面積を有する。流体供給チャネルは、接着剤層の第１の主面と、第２のアパーチャの複数の縁部と、カバー層の主面とによって（まとめて）画定される。いくつかの実施形態では、第２のアパーチャの縁部、カバー層の主面、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上は、水溶液と接触したときに自発的なウィッキングをしない。好都合な実施形態では、流体供給チャネルを形成する表面の各々は、水溶液と接触したときに自発的なウィッキングをしない。
物品１０００の多くの実施形態では、複数の毛管チャネル１２２２の第１の部分１２２３は、第２のアパーチャ１２１０からフィルム層１２００の外周部１２３０の第１の縁部１２３２まで延びており、複数の毛管チャネル１２２２の第２の部分１２２５は、反対側にある第２のアパーチャ１２１０からフィルム層１２００の外周部１２３０の第２の縁部１２３４まで延びている。
好都合には、物品１０００は、好ましくは（例えば、流体）試料と反応し、かつ、例えば、電気化学応答、光学応答、蛍光応答、化学発光応答、ｐＨ調整、又はそれらの任意の組み合わせから選択される応答を提供するように構成されている少なくとも１つの試薬を更に含む。物品１０００は、第１の毛管チャネル１２２２ａ内に配置された第１の試薬１２５０を含み得る。物品１０００はまた、第２の毛管チャネル１２２２ｂ内に配置された第２の試薬１２６０を含み得る。第１の試薬及び／又は第２の試薬は、グルコース、電解質、薬物、代謝物（例えば、薬物代謝物）、又はそれらの任意の組み合わせを含有する試料と反応するように構成されている。例えば、エクササイズ中又は高温環境への長期曝露中に汗中のイオンの濃度を判定することは、水和状態に関する情報を提供することができる。選択実施形態では、第１の試薬及び／又は第２の試薬は、試料のｐＨの変化を引き起こすために、酸、塩基、緩衝液、又はそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの好適な試薬として、例えば、限定されないが、発蛍光指示薬又は発色指示薬、電気化学試薬、凝集試薬、分析物特異的結合剤、酵素及び触媒などの増幅剤、フォトクロミック剤、誘電体組成物、酵素結合抗体プローブ、ＤＮＡプローブ、ＲＮＡプローブ、蛍光ビーズ若しくはリン光ビーズなどの分析物特異的レポータ、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
図１Ａに示される実施形態では、物品１０００は、センサ１３５０を更に備えている。任意の実施形態では、センサ１３５０は、無線ネットワーク１３６０と通信するように構成されている。したがって、センサ１３５０からのデータは、試薬と被験者から収集された流体との反応からの少なくとも１つの応答など、物品１０００を被験者が装着した後の結果の記録を提供するために、無線ネットワーク１３６０を介してデバイス（例えば、コンピュータ、モバイルデバイスなど）に送られ得る。
好ましくは、毛管チャネル１２２２は、実質的に各チャネル長さＬに沿って均一かつ規則的である。多くの実施形態では、毛管チャネル１２２２のうちの少なくとも１つは、毛管チャネル１２２２を画定するように構成されている側壁１２２１（例えば、２つの側壁）で構成されており、側壁１２２１は、そのチャネル１２２２の一方の端部１２２７から、そのチャネル１２２２の反対側の端部１２２９まで連続的に延びている。図１Ｄを参照すると、例示的な物品のフィルム層１２００の一部分の図が提供されている。この図では、フィルム層１２００のいくつかの見えている特徴部は、いくつかの毛管チャネル１２２２を含む。毛管チャネルは各々、（例えば、２つの）側壁１２２１と底部壁１２２６とによって画定されている。この実施形態では、底部壁１２２６は、複数のより小さい第２のチャネル１２２８で形成されている。
図２Ａを参照すると、各毛管チャネル２２２２の底部で１つに収束する側壁２２２１によって毛管チャネル２２２２が画定される（例えば、チャネルがＶ字形の）微細構造化表面２２２０を有するフィルム２２００ａの断面概略図が提供される。図２Ｂは、側壁２２２１と側壁２２２１の間の底部壁２２２６とによって毛管チャネル２２２２が画定される微細構造化表面２２２０を有する別のフィルム２２００ｂの断面概略図である。好ましい実施形態では、毛管チャネルの第１の側壁及び第２の側壁は各々、９０度未満の角度で底部壁と交差し、チャネルに入る試料の毛細管移動を助けるように構成されている。本開示の任意の物品に有用な微細構造化表面の毛管チャネルの追加の好適な設計は、例えば米国特許第７，２２３，３６４号（Ｊｏｈｎｓｔｏｎら）において、例えば、図１ａ～図１ｈ、図９、及び図１０ａ～図１０ｃに示されるように詳細に説明されている。
上述した任意の物品に関して、毛管チャネル（１２２２、２２２２）は各々、望ましくは、１００マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以上、３００マイクロメートル以上、４００マイクロメートル以上、５００マイクロメートル以上、６００マイクロメートル以上、又は７００マイクロメートル以上、かつ、３０００マイクロメートル以下、２５００マイクロメートル以下、２０００マイクロメートル以下、１５００マイクロメートル以下、１２００マイクロメートル以下、１０００マイクロメートル以下、９００マイクロメートル以下、又は８００マイクロメートル以下の高さを有する。より大きな高さを有する毛管チャネルは、より小さな高さを有する毛管チャネルよりも視覚的に目立つ光学結果を提供する傾向があることが分かった。
上述した任意の物品に関して、毛管チャネル（１２２２、２２２２）は各々、望ましくは、２０マイクロメートル以上、３０マイクロメートル以上、４０マイクロメートル以上、５０マイクロメートル以上、６０マイクロメートル以上、８０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以上、１２５マイクロメートル以上、１５０マイクロメートル以上、１７５マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以上、２５０マイクロメートル以上、３００マイクロメートル以上、３５０マイクロメートル以上、４００マイクロメートル以上、４５０マイクロメートル以上、又は５００マイクロメートル以上、かつ、１５００マイクロメートル以下、１４００マイクロメートル以下、１３００マイクロメートル以下、１２００マイクロメートル以下、１１００マイクロメートル以下、１０００マイクロメートル以下、９００マイクロメートル以下、８００マイクロメートル以下、７００マイクロメートル以下、又は６００マイクロメートル以下の幅Ｗを有する。より小さい幅を有する毛管チャネルは、上述のように物品が運動（例えば、物品に測定可能なＧ力をかけうる被験者の運動）を受けたときに、より大きな幅を有する毛管チャネルを有する毛管チャネルよりも、チャネル内における不規則な流体の移動（例えば、スロッシング）を経験する可能性が低いことが分かった。選択実施形態では、より大きな高さが採用される場合、例えば、各毛管チャネルに対して、（例えば、上述したような）好適な総断面積及び／又は（例えば、以下に説明するような）容積を提供するように、より小さい幅を選択してもよく、その逆も同様である。
上述した任意の物品に関して、毛管チャネル（１２２２、２２２２）は各々、望ましくは、（チャネルの長さの）０．２５マイクロリットル／センチメートル以上、０．５０マイクロリットル／センチメートル以上、０．７５マイクロリットル／センチメートル以上、１．００マイクロリットル／センチメートル以上、１．２５マイクロリットル／センチメートル以上、１．５０マイクロリットル／センチメートル以上、１．７５マイクロリットル／センチメートル以上、２．００マイクロリットル／センチメートル以上、２．２５マイクロリットル／センチメートル以上、２．５０マイクロリットル／センチメートル以上、２．７５マイクロリットル／センチメートル以上、３．００マイクロリットル／センチメートル以上、３．２５マイクロリットル／センチメートル以上、３．５０マイクロリットル／センチメートル以上、３．７５マイクロリットル／センチメートル以上、又は４．００マイクロリットル／センチメートル以上、かつ、１０．００マイクロリットル／センチメートル以下、９．５０マイクロリットル／センチメートル以下、９．００マイクロリットル／センチメートル以下、８．５０マイクロリットル／センチメートル以下、８．００マイクロリットル／センチメートル以下、７．５０マイクロリットル／センチメートル以下、７．００マイクロリットル／センチメートル以下、６．５０マイクロリットル／センチメートル以下、６．００マイクロリットル／センチメートル以下、５．７５マイクロリットル／センチメートル以下、５．５０マイクロリットル／センチメートル以下、５．２５マイクロリットル／センチメートル以下、５．００マイクロリットル／センチメートル以下、４．７５マイクロリットル／センチメートル以下、又は４．５０マイクロリットル／センチメートル以下の容積を有する。別の言い方をすると、毛管チャネルは各々、０．２５マイクロリットル／センチメートル～１０マイクロリットル／センチメートルの容積を有し得る。有利には、容積が小さいことは、低い流量及び／又は低い総流体体積における毛管チャネルを通した流体の輸送の成功を助ける。
同様に、上述した任意の物品の複数のチャネル（１２２２、２２２２）は、任意選択で、０．１ミリリットル（ｍＬ）以上、０．２ｍＬ以上、０．３ｍＬ以上、０．４ｍＬ以上、０．５ｍＬ以上、０．６ｍＬ以上、０．７ｍＬ以上、０．８ｍＬ以上、０．９ｍＬ以上、１．０ｍＬ以上、１．１ｍＬ以上、１．２ｍＬ以上、１．３ｍＬ以上、１．４ｍＬ以上、１．５ｍＬ以上、１．６ｍＬ以上、１．７ｍＬ以上、１．８ｍＬ以上、１．９ｍＬ以上、２．０ｍＬ以上、２．１ｍＬ以上、２．２ｍＬ以上、２．３ｍＬ以上、又は２．４ｍＬ以上、かつ、５．０ｍＬ以下、４．８ｍＬ以下、４．６ｍＬ以下、４．４ｍＬ以下、４．２ｍＬ以下、４．０ｍＬ以下、３．８ｍＬ以下、３．６ｍＬ以下、３．４ｍＬ以下、３．２ｍＬ以下、３．０ｍＬ以下、２．９ｍＬ以下、２．８ｍＬ以下、２．７ｍＬ以下、２．６ｍＬ以下、又は２．５ｍＬ以下の総容積を有する。別の言い方をすると、チャネルは全体で、０．１ｍＬ～５．０ｍＬの容積を有し得る。有利には、総チャネル容積が小さいことは、低い流量及び／又は低い総流体体積における流体による複数の毛管チャネルの充填の成功を助ける。
上述した任意の物品に関して、複数の毛管チャネルによって提供される総容積は、毛管特徴部の外周部長さと幅と高さとによって画定されるフィルム層の総理論容積の７５％、８０％、８５％、９０％、又は更には９５％以内であり得る。別の言い方をすると、物品は、好都合には、毛管チャネルの壁部の容積が占めるフィルム層の容積の２５％、２０％、１５％、１０％未満、更には５％未満を有する。この相対面積は、望ましくは小さく、かつ、無駄な空間がない物品を提供する一方で、一定の圧力下における均一な流量を提供するのを助ける。
図３を参照すると、別の例示的な物品３０００の一般化された概略図が提供される。物品３０００は、フィルム層３２００が結合された接着剤層３１００と、フィルム層３２００上に配置されたカバー層３３００とを備える。接着剤層３１００の第１のアパーチャ３１１０が見えている。フィルム層３２００の第２のアパーチャ３２１０もまた提供される。図示された実施形態の代替的な設計では、第２のアパーチャは、フィルム層の縁部まで全体にわたって延びており、流体がフィルム層の全長にわたって下向きに毛管チャネルに入ることを可能とすることができる。毛管チャネルの第１の部分３２２３及び毛管チャネルの第２の部分３２２５が示されている。使用時に、流体が第１のアパーチャ３１１０を満たすと、第２のアパーチャ３２１０を通って移動し始め、かつ、少なくとも、毛管チャネルの親水性表面が第２のアパーチャ３２１０の下方にある接着剤層３１００の疎水性表面よりも流体に対する耐性が低いことを理由に、圧力ＰＦが、流体のアリコートを第１の部分３２２３及び第２の部分３２２５の毛管チャネルへと物品３０００の外周部に向かう方向に移送する。
上述した任意の物品に関して、フィルム層の好適なポリマー材料として、例えば、限定されないが、ポリオレフィン（例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、又は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ））、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（塩化ビニル）、ポリエーテルエステル、ポリイミド、ポリエステルアミド、ポリアクリレート、ポリ酢酸ビニル、又はポリ酢酸ビニルの加水分解誘導体が挙げられる。特定の実施形態では、ポリオレフィンは、物理的特性が優れていること、加工（例えば、ツールの表面の複製）が容易であること、及び典型的にはコストが低いことを理由に好ましい。また、ポリオレフィンは一般に頑丈で耐久性があり、形状を十分に保持し、したがって、物品形成後の取り扱いが容易である。選択実施形態では、フィルム層は、ポリエステルポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む。１つの好適な市販のＰＥＴは、Ｔｅｋｒａ（Ｎｅｗ Ｂｅｒｌｉｎ，ＷＩ）による商品名「ＭＥＬＩＮＥＸ ４５４」の５ミル（１２７マイクロメートル）厚のＰＥＴシートである。好適な市販のＬＤＰＥは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）による商品名「ＤＯＷ ９５５Ｉ ＬＤＰＥ」である。更に、フィルム層には、様々な接着剤、例えば、表面エネルギー改質剤（例えば界面活性剤及び親水性ポリマー）、可塑剤、抗酸化剤、顔料、剥離剤、静電気防止剤などが含まれ得る。
上述の任意の物品に関して、カバー層は、任意選択で、フィルム層の毛管チャネルの頂部に結合される。カバー層を毛管チャネルに結合する１つの好適な方法は、熱結合（例えば、溶融結合）を使用する。更に、センサもまた、毛管チャネル、カバー層、又はその両方に熱結合され得る。熱結合を使用する実施形態では、フィルム層は、例えば、限定されないが、低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリエステルとポリオレフィンとのコポリマー、ポリウレタンと芳香族ポリ（メタ）アクリレートとのコポリマー、ポリカプロラクトンとポリウレタンとのコポリマー、又はそれらの組み合わせを含む、カバー層とは異なるポリマー材料で形成され得る。１つの好適な市販のポリウレタンは、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ（Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，ＯＨ）による商品名「ＰＥＡＲＬＢＯＮＤ １１６０Ｌ」である。好適な市販のエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）による商品名「ＤＵＰＯＮＴ ＥＬＶＡＸ ３１８０」である。
カバー層がフィルム層の毛管チャネルの頂部に結合されるいくつかの実施形態では、フィルム層は、任意選択で、摂氏１００度（℃）以下、９５℃以下、９０℃以下、８５℃以下、８０℃以下、７５℃以下、又は７０℃以下、かつ、４５℃以上、５０℃以上、５５℃以上、６０℃以上、又は６５℃以上のビカット軟化温度（Ｔｇ）を有する。フィルム層のビカット軟化温度は、しばしば、カバー層のビカット軟化温度よりも少なくとも１０％低く、カバー層のビカット軟化温度よりも１５％低い、２０％低い、２５％低い、３０％低い、３５％の低い、又は少なくとも４０％低い。特定の実施形態では、カバー層は、摂氏１５０度（℃）以下、１４５℃以下、１４０℃以下、１３０℃以下、１２０℃以下、１１５℃以下、又は１１０℃以下、かつ、６５℃以上、７０℃以上、７５℃以上、８０℃以上、又は８５℃以上のビカット軟化温度（Ｔｇ）を有する。フィルム層よりも高いビカット軟化温度を有するカバー層を使用することは、毛管チャネルの形状へのカバー層の共形化を最小限に抑えながら、２つの層を１つに熱結合するのを助ける。
カバー層がフィルム層の毛管チャネルの頂部に結合されるいくつかの実施形態では、カバー層は、任意選択で接着剤を含む。例えば、カバー層は、毛管チャネルの頂部に取り付けられている主面上にコーティングされた接着剤（例えば、パターン化された接着剤、又は接着剤のほぼ完全なコーティング）を有してもよく、あるいはカバー層は、接着剤層と、上述したポリマー材料のうちの少なくとも１つの層とを含む多層構造体であってもよい。
上述した任意の物品による毛管チャネルの親水性は、材料選択、材料に含まれる添加剤、又は表面処理のうちの１つ以上によって達成することができる。いくつかの実施形態では、毛管チャネルは、界面活性剤、表面処理、親水性ポリマー、又はそれらの組み合わせを含む表面を有する。好適な界面活性剤として、例えば、限定されないが、Ｃ８～Ｃ１８のアルカンスルホネート；Ｃ８～Ｃ１８の第二級アルカンスルホネート；アルキルベンゼンスルホネート；Ｃ８～Ｃ１８のアルキルサルフェート；アルキルエーテルサルフェート；ラウレスナトリウム４スルフェート；ラウレスナトリウム８スルフェート；ジオクチルスルホスクシネート、ナトリウム塩、ラウロイルラクチレート；ステアロイルラクチレート；又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。１つ以上の界面活性剤は、毛管チャネルの表面上の界面活性剤のコーティングを拭き取り、コーティングの乾燥を可能にすることなどによる、従来の方法によって適用することができる。好適な表面処理は、プラズマ蒸着ケイ素／酸素材料及び／又はダイヤモンド状ガラス（ＤＬＧ）材料を含む、親水性コーティングを含む。ケイ素／酸素材料及びＤＬＧ材料の各々のプラズマ蒸着は、例えば、ＰＣＴ国際公開第２００７／０７５６６５号（Ｓｏｍａｓｉｒｉら）に記載されている。更に、好適なＤＬＧ材料の例は、米国特許第６，６９６，１５７号（Ｄａｖｉｄら）、同第６，８８１，５３８号（Ｈａｄｄａｄら）、及び同第８，６６４，３２３号（Ｉｙｅｒら）に開示されている。好適な親水性ポリマーとして、例えば、限定されないが、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アルキレングリコール）、ポリ（アルキレンオキシド）、ポリ（ビニルピロリドン）、ゴムエラストマー、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
いくつかの実施形態では、接着剤層、フィルム層、カバー層、又はそれらの任意の組み合わせは、（上記で定義したように）可視光に対して透明である。１つ以上の透明な層を提供することは、物品の少なくとも一部分（例えば、カバー層）を通して試料の反応を光学的に検出することができる特定の用途にとって有利であり得る。
図４Ａ～図４Ｄを参照すると、使用時の例示的な物品４０００の時間経過の一般化された概略図が示されている。使用については、以下の実施例２で詳細に説明する。簡潔にいうと、図４Ａは、流体で充填する前の（例えば、時間０秒における）物品４０００の図である。図４Ｂは、６マイクロリットル／分の速度で第１のアパーチャを着色された流体で充填し始めて４分５５秒後の、図４Ａの物品の図である。第１のアパーチャ４１１０が流体で満たされていること、並びに、第１の部分４２２３及び第２の部分４２２５の非常に少数の毛管チャネルが充填されていることが明らかである。図４Ｃは、着色された流体で充填し始めて３０分５５秒後の、図４Ａの物品の図である。第１のアパーチャの、６マイクロリットル／分の速度で第１のアパーチャに入る流体の圧力は、第１の部分４２２３及び第２の部分４２２５のより多くの毛管チャネルを順次充填し続けるのに十分であることが明らかである。図４Ｄは、着色された流体で充填し始めて６０分５５秒後の、図４Ａの物品の図であり、第１の部分４２２３及び第２の部分４２２５の更に多くの毛管チャネルが、流体によって順次充填されている。
上述の任意の物品に関して、カバー層は、好都合には、不透明領域及び観察窓領域を更に含む。例えば、図５を参照すると、不透明領域５３３０及び観察窓領域５３４０を備えるカバー層５３００を有する物品５０００が示されている。図５の物品５０００は、試料の体積、試料の化学的性質、又はその両方に関連する指標５３３２を更に含む。例えば、物品５０００は、被験者の汗中の少なくとも最小量のグルコースと第１の試薬との反応後に、光学応答５２９０（すなわち、観察窓領域５３４０内の濃い線）を提供する。物品５０００はまた、十分な体積の被験者の汗が収集されたことを示すために、被験者の汗の成分との第２の試薬の反応に基づく光学応答５２９０を提供する。少なくとも１つの光学応答を提供することは、上述した物品のうちのいずれかにとって有利であり得る。予想外なことに、第１の毛管チャネルが充填された後、第１の毛管チャネルから後続の毛管チャネルへとほとんど色が移送されず、これにより、異なる毛管チャネルにおける複数の化学的性質の使用の成功が可能になることが発見された。
図６Ａを参照すると、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングを呈する（例えば、親水性である）表面を中断する、少なくとも１つの毛管チャネル６２２２の表面上に不連続領域６２７０を更に備えることが好都合な物品６０００が示されており、不連続領域６２７０は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない（例えば、親水性である）表面を備える。図中の物品は、各々が複数の毛管チャネル６２２２にまたがる３つの異なる位置に、不連続領域６２７０を含む。物品は、着色された流体を第１のアパーチャ６１１０を通して毛管チャネル６２２２へと輸送させ、これにより、毛管チャネル６２２２の残りが親水性表面を有する不連続領域を超えているにもかかわらず、どのように不連続な疎水性領域が毛管チャネル６２２２を通る流体の流れを停止させたかが分かる。場合によっては、流体流の力は、不連続領域６２７０よりも遠くまで押すのに十分である。そのような不連続領域を含むことによって、第２のアパーチャからの流体が隣接する毛管チャネルを充填し始める前に、第２のアパーチャからの流体で各毛管チャネルが満ちる容積を減少させることができる。これは、被験者から少量の流体しか収集されないことが予想される場合に有利であり得る。図６Ｂを参照すると、毛管チャネル６２２２の表面上に不連続領域６２７０を有する例示的な物品の毛管チャネル６２２２の一部分のＳＥＭ画像が提供されている。この画像を見ると、毛管チャネル６２２２の側壁６２２１の各々の頂部及び底部壁６２２６上に（例えば、疎水性の）不連続領域６２７０が存在することが分かる。不連続領域６２７０の両側の表面６２２４は、水性流体と接触した（例えば、親水性である）ときに自発的なウィッキングを呈する。例えば、不連続領域は、レーザアブレーション又は機械的切断を使用して形成され得る。
上述した任意の物品に関して、２つの隣接する層の間（例えば、カバー層とフィルム層との間）に結合層が配置され得る。いくつかの好適な結合層は、米国特許第１０，０９８，９８０号（Ｋａｒｌｓら）に記載されており、少なくとも１つのオレフィンモノマーと少なくとも１つの極性モノマーとのコポリマー、並びに／あるいはアルキルメタクリレート及びアルキルアクリレートブロックを含むブロックコポリマーを含む、熱可塑性組成物を含む。結合層は、パターン状に適用され得る。
実施例
本開示の目的及び利点を以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例に記載の特定の材料及びそれらの量並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものと解釈してはならない。別段の記載がない限り、又は文脈から明らかでない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。材料表（以下）に、実施例で使用した材料及びそれらの供給元を一覧で示す。
本開示の目的及び利点を以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例に記載の特定の材料及びそれらの量並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものと解釈してはならない。別段の記載がない限り、又は文脈から明らかでない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。材料表（以下）に、実施例で使用した材料及びそれらの供給元を一覧で示す。
グルコース指示薬の調製
ＰＢＳ中に４－アミノアンチピリン（１．５ｍＭ）及び３－（Ｎ－エチル－メチルアニリノ）－２－ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム塩（１．５ｍＭ）を含有する溶液を調製した。溶液の１ｍＬアリコートをＥｐｐｅｎｄｏｒｆチューブに添加し、グルコースオキシダーゼ／ペルオキシダーゼ溶液（１００マイクロリットル）を混合しながら添加した。
ＰＢＳ中に４－アミノアンチピリン（１．５ｍＭ）及び３－（Ｎ－エチル－メチルアニリノ）－２－ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム塩（１．５ｍＭ）を含有する溶液を調製した。溶液の１ｍＬアリコートをＥｐｐｅｎｄｏｒｆチューブに添加し、グルコースオキシダーゼ／ペルオキシダーゼ溶液（１００マイクロリットル）を混合しながら添加した。
接着剤層の調製
両面接着フィルムの長方形セクション（長さ６ｃｍ×幅５ｃｍ）を接着剤層として使用した（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手した３Ｍ両面テープ９４２５ＨＴ）。レーザーカッター（Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｓｅｒ，Ｌａｓ Ｖｅｇａｓ，ＮＶから入手したＭｕｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｃｕｔｔｅｒ）を使用して接着剤層から０．５ｃｍ×２ｃｍの長方形セクションを切断して、第１のアパーチャを形成した。第１のアパーチャを接着剤層の一方の端部に位置決めして、第１のアパーチャの一方の長縁部を、接着剤層の縁部から０．５ｃｍに配置し、第１のアパーチャの２つの狭い縁部を各々、接着剤層の縁部から１．５ｃｍに配置した。
両面接着フィルムの長方形セクション（長さ６ｃｍ×幅５ｃｍ）を接着剤層として使用した（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手した３Ｍ両面テープ９４２５ＨＴ）。レーザーカッター（Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｓｅｒ，Ｌａｓ Ｖｅｇａｓ，ＮＶから入手したＭｕｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｃｕｔｔｅｒ）を使用して接着剤層から０．５ｃｍ×２ｃｍの長方形セクションを切断して、第１のアパーチャを形成した。第１のアパーチャを接着剤層の一方の端部に位置決めして、第１のアパーチャの一方の長縁部を、接着剤層の縁部から０．５ｃｍに配置し、第１のアパーチャの２つの狭い縁部を各々、接着剤層の縁部から１．５ｃｍに配置した。
フィルム層の調製
米国特許第１０，３７８，８１３号に記載されている押出微細複製成形プロセスを使用して、微細構造化表面が複数の並列の毛管チャネルを含んでいるポリプロピレンフィルム（Ｃ７００－３５Ｎ、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）を調整した。微細構造化表面の毛管チャネルは、約７００マイクロメートル離間している、約６００マイクロメートルの高さを有する第１の壁で構成された。各チャネルの基部は、約３５マイクロメートルの高さ、約２５マイクロメートルの頂部幅を有し、中心間が約４０マイクロメートル離間している壁によって形成された１０個の第２の毛管チャネルである。親水性ケイ素を含有する層を、（Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ ＬＬＣ，Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ，ＦＬから入手した）Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ ３０３２バッチプラズマ反応器を使用して微細構造化表面に適用した。この器具は、２６インチ（６６．０４ｃｍ）の低給電電極及び中央ガス圧送を用いて反応性イオンエッチングのために構成された。チャンバを、乾式機械ポンプ（Ｅｄｗａｒｄｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇから入手したモデルｉＱＤＰ８０）によって裏打ちされた根型送風機（Ｅｄｗａｒｄｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｕｒｇｅｓｓ Ｈｉｌｌ，ＵＫから入手したモデルＥＨ１２００）でポンプ圧送した。ＲＦ電力は、３ｋＷ、１３．５６Ｍｈｚのソリッドステートジェネレータ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｆｏｒｔ Ｃｏｌｌｉｎｓ，ＣＯから入手したＲＦＰＰモデルＲＦ３０Ｓ）によって供給された。このシステムは、５ｍＴｏｒｒの公称ベース圧力を有した。ガスの流量は、ＭＫＳ流量調節器（ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ａｎｄｏｖｅｒ，ＭＡから入手）によって制御した。フィルムの試料をプラズマ反応器の給電電極上に固定した。ベース圧にポンプダウンした後、ガスのテトラメチルシラン（ＴＭＳ）及び酸素（Ｏ２）を導入した。フィルムを次のように二段階プロセスでプラズマ処理した。工程１．１５０ｓｃｃｍ（標準立法センチメートル／分）のＴＭＳ流量、５００ｓｃｃｍの酸素流量、及び３０秒の蒸着時間、工程２．５００ｓｃｃｍの流量で２０秒間の酸素。プラズマ処理の完了後、チャンバを大気に対して通気し、プラズマ処理されたフィルムをチャンバから取り出した。
米国特許第１０，３７８，８１３号に記載されている押出微細複製成形プロセスを使用して、微細構造化表面が複数の並列の毛管チャネルを含んでいるポリプロピレンフィルム（Ｃ７００－３５Ｎ、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）を調整した。微細構造化表面の毛管チャネルは、約７００マイクロメートル離間している、約６００マイクロメートルの高さを有する第１の壁で構成された。各チャネルの基部は、約３５マイクロメートルの高さ、約２５マイクロメートルの頂部幅を有し、中心間が約４０マイクロメートル離間している壁によって形成された１０個の第２の毛管チャネルである。親水性ケイ素を含有する層を、（Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ ＬＬＣ，Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ，ＦＬから入手した）Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ ３０３２バッチプラズマ反応器を使用して微細構造化表面に適用した。この器具は、２６インチ（６６．０４ｃｍ）の低給電電極及び中央ガス圧送を用いて反応性イオンエッチングのために構成された。チャンバを、乾式機械ポンプ（Ｅｄｗａｒｄｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇから入手したモデルｉＱＤＰ８０）によって裏打ちされた根型送風機（Ｅｄｗａｒｄｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｕｒｇｅｓｓ Ｈｉｌｌ，ＵＫから入手したモデルＥＨ１２００）でポンプ圧送した。ＲＦ電力は、３ｋＷ、１３．５６Ｍｈｚのソリッドステートジェネレータ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｆｏｒｔ Ｃｏｌｌｉｎｓ，ＣＯから入手したＲＦＰＰモデルＲＦ３０Ｓ）によって供給された。このシステムは、５ｍＴｏｒｒの公称ベース圧力を有した。ガスの流量は、ＭＫＳ流量調節器（ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ａｎｄｏｖｅｒ，ＭＡから入手）によって制御した。フィルムの試料をプラズマ反応器の給電電極上に固定した。ベース圧にポンプダウンした後、ガスのテトラメチルシラン（ＴＭＳ）及び酸素（Ｏ２）を導入した。フィルムを次のように二段階プロセスでプラズマ処理した。工程１．１５０ｓｃｃｍ（標準立法センチメートル／分）のＴＭＳ流量、５００ｓｃｃｍの酸素流量、及び３０秒の蒸着時間、工程２．５００ｓｃｃｍの流量で２０秒間の酸素。プラズマ処理の完了後、チャンバを大気に対して通気し、プラズマ処理されたフィルムをチャンバから取り出した。
レーザーカッター（Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｓｅｒ，Ｌａｓ Ｖｅｇａｓ，ＮＶから入手したＭｕｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｃｕｔｔｅｒ）を使用して、プラズマ処理されたフィルムの長方形セクション（長さ５ｃｍ×幅４ｃｍ）を作製し、毛管チャネルは、幅（短）寸法に対して平行に配向され、かつ、そのセクションの縁部まで延びていた。カミソリ刃を使用して、マイクロチャネルフィルムの中心から約１ｍｍ幅の、１つの縁部から約７ｍｍから開始して、フィルムの反対側の縁部まで延びるフィルムの長方形セクションを切断した。除去後のセクションは、長さ寸法に対して平行に配向され、毛管チャネルに対して垂直に延びる狭い供給チャネルを形成した第２のアパーチャを提供した。
実施例１．流体収集物品
上述したように調製された接着剤層及びフィルム層を使用して、図１Ａ～図１Ｃに示した流体収集物品を調製した。フィルム層の微細構造化されていない表面を接着剤層に接着剤で取り付けた。これらの層を、接着剤層の第２のアパーチャが、フィルム層の第１のアパーチャと部分的に（約２ｍｍだけ）重なった状態でフィルム層が接着剤層の中心になるように配向した。この構造により、アセンブリの外縁部に沿って、露出した接着剤の１ｃｍ境界がもたらされた。カバー層として、ＴＥＧＡＤＥＲＭ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔフィルム＃１６００４（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手）の６ｃｍ×５ｃｍのセクションを使用した。カバー層は、接着剤側が微細構造化表面に面した状態で配置され、更にアセンブリの外周部と縁部整列された。カバー層を、チャネル壁部の上面及び接着剤層の露出表面への接着剤による取り付けによって固定した。構造は、毛管チャネルの終端部を含めて、外周部の周りに連続した空気間隙を形成した。２０ゲージのシリンジ針を用いたカバー層を１回穿刺することによって、カバー層にベントホールを作製した。ベントホールは、第１のアパーチャから遠位にあるアセンブリの側面の空気間隙の上に配置した。
上述したように調製された接着剤層及びフィルム層を使用して、図１Ａ～図１Ｃに示した流体収集物品を調製した。フィルム層の微細構造化されていない表面を接着剤層に接着剤で取り付けた。これらの層を、接着剤層の第２のアパーチャが、フィルム層の第１のアパーチャと部分的に（約２ｍｍだけ）重なった状態でフィルム層が接着剤層の中心になるように配向した。この構造により、アセンブリの外縁部に沿って、露出した接着剤の１ｃｍ境界がもたらされた。カバー層として、ＴＥＧＡＤＥＲＭ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔフィルム＃１６００４（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手）の６ｃｍ×５ｃｍのセクションを使用した。カバー層は、接着剤側が微細構造化表面に面した状態で配置され、更にアセンブリの外周部と縁部整列された。カバー層を、チャネル壁部の上面及び接着剤層の露出表面への接着剤による取り付けによって固定した。構造は、毛管チャネルの終端部を含めて、外周部の周りに連続した空気間隙を形成した。２０ゲージのシリンジ針を用いたカバー層を１回穿刺することによって、カバー層にベントホールを作製した。ベントホールは、第１のアパーチャから遠位にあるアセンブリの側面の空気間隙の上に配置した。
実施例２．流体収集物品への液体（水）の送達
ポリカーボネートの３／１６インチ（４．８ｍｍ）厚のシートを貫通して穿孔された１／１６インチ（１．６ｍｍ）のチャネルを含んでいる流体送達装置を構築した。底面のチャネル開口部を、１ｍＬのシリンジに流体接続した。実施例１の完成した流体制御物品を、両面テープを使用して装置の上面に取り付けた。接着剤層が装置の表面に面し、第１のアパーチャが第１の表面においてチャネル開口部の上に置かれた状態で、物品を配向した。物品を平らな水平位置に置くように装置をセットアップした。シリンジに、緑色の食品用着色剤を含有する脱イオン水を充填した。シリンジをシリンジポンプ内に置き、液体を６マイクロリットル／分の一定の流量で送達した。デバイスを通る液体の進行を、ビデオカメラを使用して監視した。液体が最初に第１のアパーチャを充填し、その後、第２のアパーチャ（供給チャネル）に液体が入ることが観察された。液体が第２のアパーチャ（供給チャネル）を充填すると、液体は、液体の前面において毛管チャネルに連続的に入った。毛管チャネルは、チャネル内又は隣接するチャネル間で破断又は中断することなく、完全かつ連続的に充填された。装置中の液体の進行に関して得られた結果を表１に示す。
ポリカーボネートの３／１６インチ（４．８ｍｍ）厚のシートを貫通して穿孔された１／１６インチ（１．６ｍｍ）のチャネルを含んでいる流体送達装置を構築した。底面のチャネル開口部を、１ｍＬのシリンジに流体接続した。実施例１の完成した流体制御物品を、両面テープを使用して装置の上面に取り付けた。接着剤層が装置の表面に面し、第１のアパーチャが第１の表面においてチャネル開口部の上に置かれた状態で、物品を配向した。物品を平らな水平位置に置くように装置をセットアップした。シリンジに、緑色の食品用着色剤を含有する脱イオン水を充填した。シリンジをシリンジポンプ内に置き、液体を６マイクロリットル／分の一定の流量で送達した。デバイスを通る液体の進行を、ビデオカメラを使用して監視した。液体が最初に第１のアパーチャを充填し、その後、第２のアパーチャ（供給チャネル）に液体が入ることが観察された。液体が第２のアパーチャ（供給チャネル）を充填すると、液体は、液体の前面において毛管チャネルに連続的に入った。毛管チャネルは、チャネル内又は隣接するチャネル間で破断又は中断することなく、完全かつ連続的に充填された。装置中の液体の進行に関して得られた結果を表１に示す。
実施例３．流体収集物品への液体（人工汗）の送達（毛管チャネルの水平配向）
人工汗溶液（Ｐｉｃｋｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃから入手した人工エクリン汗＃１７００－０５５６又は人工アポクリン汗＃１７００－００２２）を液体として使用したことを除いて、実施例２に記載されたものと同じ手順に従った。両方の人工汗溶液は、実施例２に記載したものと同じ完全で連続的な中断されていない様式で、物品の毛管チャネルを充填した。人工アポクリン汗を使用する装置中の液体の進行に関して得られた結果を表２に示す。
人工汗溶液（Ｐｉｃｋｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃから入手した人工エクリン汗＃１７００－０５５６又は人工アポクリン汗＃１７００－００２２）を液体として使用したことを除いて、実施例２に記載されたものと同じ手順に従った。両方の人工汗溶液は、実施例２に記載したものと同じ完全で連続的な中断されていない様式で、物品の毛管チャネルを充填した。人工アポクリン汗を使用する装置中の液体の進行に関して得られた結果を表２に示す。
実施例４．流体収集物品への液体（人工汗）の送達（毛管チャネルの垂直配向）
物品を垂直位置に配向するように装置のセットアップを変更したことを除いて、実施例３に記載されたものと同じ手順に従った。人工汗溶液は、実施例３に記載したものと同じ完全で連続的な中断されていない様式で、物品の毛管チャネルを充填した。
物品を垂直位置に配向するように装置のセットアップを変更したことを除いて、実施例３に記載されたものと同じ手順に従った。人工汗溶液は、実施例３に記載したものと同じ完全で連続的な中断されていない様式で、物品の毛管チャネルを充填した。
実施例５．流体収集物品を用いたグルコースの呈色による表示
２５ゲージの皮下針を備えた１ｍＬのシリンジを（上述した）グルコース指示薬溶液で充填した。グルコース指示薬溶液の一部分を添加して、フィルム層中の単一の毛管チャネルを充填した。２５ゲージの皮下針を備えた別個の１ｍＬのシリンジを緑色の食品用着色料の水溶液で充填した。緑色の指示薬溶液の一部分を添加して、グルコース指示薬で充填されたチャネルから下流（約０．５ｃｍ）に位置する単一の毛管チャネルを充填した。このチャネルを、液体流確認指示薬として作用するように調製した。フィルムを窒素流下に置いて、溶媒を蒸発させ、２つのチャネル内に乾燥した指示薬コーティングを形成した。次いで、フィルム層を、実施例１に記載した完成した流体収集物品に組み込んだ。第２のカバー層をＴＥＧＡＤＥＲＭカバー層上に適用した。第２のカバー層は、毛管チャネル（指示薬でコーティングされたチャネルを含む）の一部分の上に配置された観察窓を有する不透明な白色のビニルテープ（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手したテープ製品＃４７１）であった。実施例２に記載の手順に従って、グルコース溶液（１４ミリグラム／デシリットルのグルコース濃度まで希釈した標準溶液）を、６マイクロリットル／分の流量で物品に導入した。得られた画像を、ＩｍａｇｅＰｒｏ Ｐｌｕｓ画像処理ソフトウェア（Media Cybernetics,Rockville，ＭＤ）を使用して分析した。指示薬でコーティングされたチャネルの色密度を、ラインプロファイルツールを使用して判定した。色形成変化は、約３０分で完了すると判定した。グルコース指示薬でコーティングされたチャネルの目視検査は、注入された流体中のグルコースに対する肯定的な応答を示す、無色から紫色への変化を示した。緑色の着色料でコーティングされたチャネルの目視検査は、明るい緑色から濃い緑色への色の変化を示し、物品内の液体流に対する肯定的な応答を示した。
２５ゲージの皮下針を備えた１ｍＬのシリンジを（上述した）グルコース指示薬溶液で充填した。グルコース指示薬溶液の一部分を添加して、フィルム層中の単一の毛管チャネルを充填した。２５ゲージの皮下針を備えた別個の１ｍＬのシリンジを緑色の食品用着色料の水溶液で充填した。緑色の指示薬溶液の一部分を添加して、グルコース指示薬で充填されたチャネルから下流（約０．５ｃｍ）に位置する単一の毛管チャネルを充填した。このチャネルを、液体流確認指示薬として作用するように調製した。フィルムを窒素流下に置いて、溶媒を蒸発させ、２つのチャネル内に乾燥した指示薬コーティングを形成した。次いで、フィルム層を、実施例１に記載した完成した流体収集物品に組み込んだ。第２のカバー層をＴＥＧＡＤＥＲＭカバー層上に適用した。第２のカバー層は、毛管チャネル（指示薬でコーティングされたチャネルを含む）の一部分の上に配置された観察窓を有する不透明な白色のビニルテープ（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手したテープ製品＃４７１）であった。実施例２に記載の手順に従って、グルコース溶液（１４ミリグラム／デシリットルのグルコース濃度まで希釈した標準溶液）を、６マイクロリットル／分の流量で物品に導入した。得られた画像を、ＩｍａｇｅＰｒｏ Ｐｌｕｓ画像処理ソフトウェア（Media Cybernetics,Rockville，ＭＤ）を使用して分析した。指示薬でコーティングされたチャネルの色密度を、ラインプロファイルツールを使用して判定した。色形成変化は、約３０分で完了すると判定した。グルコース指示薬でコーティングされたチャネルの目視検査は、注入された流体中のグルコースに対する肯定的な応答を示す、無色から紫色への変化を示した。緑色の着色料でコーティングされたチャネルの目視検査は、明るい緑色から濃い緑色への色の変化を示し、物品内の液体流に対する肯定的な応答を示した。
実施例６．液体保持に対する運動の影響
接着剤層が第１のアパーチャを有さないこと、及びフィルム層が第２のアパーチャを有さないことを除いて、実施例１の手順に従って、毛管チャネル内の液体保持に対する運動の影響を判定するための試験物品を３つの層で調製した。また、試験物品の寸法も変更した。全体的な毛管チャネルの長さは、長さ１ｃｍ又は２ｃｍのいずれかであった。いくつかの試験物品では、各チャネルの基部内で、より小さい第１の壁高さ（約１８０マイクロメートル）、第１の壁間隔（約１８０マイクロメートル）、及び３つの第２のチャネルのみを有するチャネルと共にフィルムを使用した。次いで、マイクロ毛管チャネルを、緑色の食品用着色料を含有する水で充填した。２６ゲージの針を有する１ｍＬのシリンジを使用して、各チャネルを液体で充填した。空気間隙セクションにおいてカバーシートを穿刺することによって、チャネルにアクセスした。
接着剤層が第１のアパーチャを有さないこと、及びフィルム層が第２のアパーチャを有さないことを除いて、実施例１の手順に従って、毛管チャネル内の液体保持に対する運動の影響を判定するための試験物品を３つの層で調製した。また、試験物品の寸法も変更した。全体的な毛管チャネルの長さは、長さ１ｃｍ又は２ｃｍのいずれかであった。いくつかの試験物品では、各チャネルの基部内で、より小さい第１の壁高さ（約１８０マイクロメートル）、第１の壁間隔（約１８０マイクロメートル）、及び３つの第２のチャネルのみを有するチャネルと共にフィルムを使用した。次いで、マイクロ毛管チャネルを、緑色の食品用着色料を含有する水で充填した。２６ゲージの針を有する１ｍＬのシリンジを使用して、各チャネルを液体で充填した。空気間隙セクションにおいてカバーシートを穿刺することによって、チャネルにアクセスした。
視認できるようにカバーシートの表面が露出されている両面テープを使用して、調製した試験物品を小さなアルミニウムプレートに取り付けた。プレートを、フック及びループ取り付けストラップ（hook and loop attachment strap）を使用してヒト被験者の前腕部に固定した。前腕部が床に対して平行な位置に保持されたときに、毛管チャネルの長軸が重力と平行に配向されるように、プレートを前腕部に取り付けた。データロギング、３軸加速度計（ＰＣＥ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｊｕｐｉｔｅｒ，ＦＬから入手したモデルＰＣＥ－ＶＤＬ １６ Ｌ）を、Ｚ軸検出器が重力に対して平行に配向された状態で前腕部の上部のストラップに取り付けた。いくつかの場合には、アルミニウムプレート及び加速度計は（上述したものと同じ向きで）被験者の手に保持された。
被験者は、ウォーキング、ジョギング、又はスプリントのいずれかにの間に、前後運動により腕を激しく動かすことによって、異なる運動条件を生成した。各条件について最大重力（加速度）を記録した。運動を停止した後、試験物品を視覚的に分析して、任意の液体がチャネルから放出されたかどうかを確認した。結果を表３に報告する。
実施例７．不連続領域を有する流体収集物品
物品の組み立て前に、フィルム層内の毛管チャネルのセクションを部分深さ切り込みでレーザー切断してチャネル内に不連続領域を形成したことを除いて、実施例１の手順に従って物品を調製した。複数の隣接するチャネルにわたってチャネル方向に対して垂直に部分深さ切り込みを作製した。第２のアパーチャ（供給チャネル）の縁部から測定された３つの異なる距離（０．５ｃｍ、１．０ｃｍ、及び１．５ｃｍ）のところに切り込みを作製した。実施例２に記載した手順に従って、液体（緑色の食品用着色料を含む水）を物品に注入した。液体は、毛管チャネルを通って連続的に移動することが観察されたが、液体は、各チャネルにおいて、部分深さ切り込みの位置で停止した（図６Ａに示される）。
物品の組み立て前に、フィルム層内の毛管チャネルのセクションを部分深さ切り込みでレーザー切断してチャネル内に不連続領域を形成したことを除いて、実施例１の手順に従って物品を調製した。複数の隣接するチャネルにわたってチャネル方向に対して垂直に部分深さ切り込みを作製した。第２のアパーチャ（供給チャネル）の縁部から測定された３つの異なる距離（０．５ｃｍ、１．０ｃｍ、及び１．５ｃｍ）のところに切り込みを作製した。実施例２に記載した手順に従って、液体（緑色の食品用着色料を含む水）を物品に注入した。液体は、毛管チャネルを通って連続的に移動することが観察されたが、液体は、各チャネルにおいて、部分深さ切り込みの位置で停止した（図６Ａに示される）。
上記の特許及び特許出願の全ては、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。上述の実施形態は本発明を例示するものであり、他の構造もまた可能である。したがって、本発明は、上記に詳細に説明し、添付図面に示した実施形態に限定されるものとみなされるべきではなく、均等物を併せた以下の特許請求の範囲の正当な範囲によってのみ限定されるものである。
Claims (20)
- ａ）第１の主面及び反対側にある第２の主面を有する接着剤層であって、前記接着剤層は、少なくとも１つの縁部を有する第１のアパーチャを画定し、前記接着剤層の前記第１の主面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない、接着剤層と、
ｂ）第１の主面及び第２の主面を有するフィルム層であって、前記フィルム層の前記第１の主面は、前記接着剤層の前記第１の主面に結合されており、前記フィルム層は、前記第１のアパーチャに部分的に重ねて配置された第２のアパーチャを画定し、前記フィルム層の前記第２の主面は、複数の毛管チャネルを備える微細構造化表面であり、前記複数の毛管チャネルの各々は、前記第２のアパーチャと流体連通し、かつ、前記フィルム層の外周部に向かって延びており、前記毛管チャネルの各々の表面は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングを呈する、フィルム層と、
ｃ）前記フィルム層の前記複数の毛管チャネル上に配置されたカバー層と、
を備える、物品。 - 前記カバー層は、前記フィルム層の前記外周部に隣接して前記接着剤層の前記第１の主面に取り付けられ、前記フィルム層と前記接着剤層との間の高さの差は、前記フィルム層の前記外周部と前記カバー層との間に間隙を画定し、前記カバー層は、前記間隙と流体連通している少なくとも１つのベントを画定する、請求項１に記載の物品。
- 前記複数の毛管チャネルの第１の部分は、前記第２のアパーチャから前記フィルム層の前記外周部の第１の縁部まで延びており、前記複数の毛管チャネルの第２の部分は、前記第２のアパーチャから反対側にある前記フィルム層の前記外周部の第２の縁部まで延びている、請求項１又は請求項２に記載の物品。
- 第１の毛管チャネル内に配置された第１の試薬を更に含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の物品。
- 第２の毛管チャネル内に配置された第２の試薬を更に含む、請求項４に記載の物品。
- 前記第１の試薬、前記第２の試薬、又はその両方は、試料と反応し、かつ、電気化学、光学、蛍光、化学発光、ｐＨ調整、又はそれらの組み合わせから選択される応答を提供するように構成されている、請求項４又は請求項５に記載の物品。
- 前記第１の試薬、前記第２の試薬、又はその両方は、グルコース、電解質、薬物、代謝物、又はそれらの組み合わせを含有する試料と反応するように構成されている、請求項６に記載の物品。
- 前記第１のアパーチャの前記少なくとも１つの縁部は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない、請求項１～７のいずれか一項に記載の物品。
- 前記カバー層は、不透明領域及び観察窓領域を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の物品。
- 前記不透明領域は、試料の体積に関する指標、試料の化学的性質に関する指標、又はその両方を含む、請求項９に記載の物品。
- 前記カバー層は、センサを更に備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の物品。
- 前記毛管チャネルは各々、１００マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以上、３００マイクロメートル以上、４００マイクロメートル以上、５００マイクロメートル以上、６００マイクロメートル以上、又は７００マイクロメートル以上、かつ、３０００マイクロメートル以下、２５００マイクロメートル以下、２０００マイクロメートル以下、１５００マイクロメートル以下、１２００マイクロメートル以下、１０００マイクロメートル以下、９００マイクロメートル以下、又は８００マイクロメートル以下の高さを有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の物品。
- 前記毛管チャネルは各々、２０マイクロメートル以上、３０マイクロメートル以上、４０マイクロメートル以上、５０マイクロメートル以上、６０マイクロメートル以上、８０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以上、１２５マイクロメートル以上、１５０マイクロメートル以上、１７５マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以上、２５０マイクロメートル以上、３００マイクロメートル以上、３５０マイクロメートル以上、４００マイクロメートル以上、４５０マイクロメートル以上、又は５００マイクロメートル以上、かつ、１５００マイクロメートル以下、１４００マイクロメートル以下、１３００マイクロメートル以下、１２００マイクロメートル以下、１１００マイクロメートル以下、１０００マイクロメートル以下、９００マイクロメートル以下、８００マイクロメートル以下、７００マイクロメートル以下、又は６００マイクロメートル以下の幅を有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の物品。
- 前記毛管チャネルは各々、０．２５マイクロリットル／センチメートル～１０マイクロリットル／センチメートルの体積を有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の物品。
- 前記複数の毛管チャネルは、界面活性剤、表面処理、親水性ポリマー、又はそれらの組み合わせを含む表面を有する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の物品。
- 前記第１のアパーチャは、０．２５～５．００平方センチメートルの範囲の面積を有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載の物品。
- 前記複数の毛管チャネルは、０．１ミリリットル～５ミリリットルの総容積を有する、請求項１～１６のいずれか一項に記載の物品。
- 前記フィルム層は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（塩化ビニル）、ポリエーテルエステル、ポリイミド、ポリエステルアミド、ポリアクリレート、ポリ酢酸ビニル、又はポリ酢酸ビニルの加水分解誘導体を含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の物品。
- 水性流体と接触したときに自発的なウィッキングを呈する前記表面を中断する、少なくとも１つの毛管チャネルの前記表面上に不連続領域を更に備え、前記不連続領域は、水性流体と接触したときに自発的なウィッキングをしない表面を備える、請求項１～１８のいずれか一項に記載の物品。
- 前記接着剤層の前記第１の主面と、前記第２のアパーチャと、前記カバー層の主面とが一緒に、流体供給チャネルを画定し、前記流体供給チャネルは、水溶液と接触したときに自発的なウィッキングをしない、請求項１～１９のいずれか一項に記載の物品。
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