JP3418173B2 - 支持体と被覆に挟まれた中間層を備える毛管活性試験要素 - Google Patents
支持体と被覆に挟まれた中間層を備える毛管活性試験要素Info
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Description
て、該サンプルが、毛管活性管路中の分析要素で、サン
プル供給口からサンプル測定部位まで輸送され、該毛管
活性管路が、主として、担体、カバー、ならびに、任意
で、該カバー及び担体に挟まれた中間層によって形成さ
れることを特徴とする装置に関する。本発明はまた、前
記装置を用いた分析要素への液体サンプルの採取方法に
関する。
液、特に、血液成分の定性または定量分析測定に使用さ
れることが多い。これらの試験では、サンプルと接触さ
せた固体担体の対応する層に試薬を包埋する。標的被験
体が存在する場合には、液体サンプルと試薬との反応に
よって、検出可能な信号、特に、変色が起こるが、この
変色は、肉眼で、あるいは、通常、反射測光による計器
を用いて評価することができる。
場合、主として、プラスチック材料製の細長い担体層
と、その上に試験領域として載せられる検出層とから構
成される試験ストリップの形態をなしている。また一方
で、正方形または長方形のプレート状をした試験担体も
知られている。肉眼もしくは反射測光により評価される
臨床診断学用の試験要素は、電気化学センサやバイオセ
ンサと同様、サンプル供給領域と検出領域とを、鉛直軸
方向に互いに重ね合わせた構成をしていることが多い。
しかし、この構成方法には問題が多い。サンプルを充填
した試験ストリップを測定用の計器、例えば、反射光度
計に挿入しなければならないとき、感染の可能性がある
サンプル材料が計器の一部と接触し、それを汚染する恐
れがある。さらに、特に、例えば、糖尿病患者による血
糖の自己管理において、訓練を受けていない人が、試験
ストリップを使用する場合に、計量が極めて困難になり
得る。
解決することができる毛管路または間隙を備えた試験要
素が利用可能になった。
中央のサンプル供給部位、例えば、カバーの開口部にサ
ンプルを供給し、毛管力によって、サンプル供給部位か
ら空間的に離隔した数カ所の検出領域に前記サンプルを
輸送する試験要素に関する。この場合、欧州特許B-0,01
0,456号に記載されているサンプル供給口の形状の特殊
な設計が、特に好ましいものとして強調されている点に
注目すべきである。この文献には、平面図におけるサン
プル供給口の正六角形の形状によって、液体サンプルの
液滴が開口部の中心に来ること、また、このような構成
が、サンプル供給口に垂直な毛管活性管路中へのサンプ
ルの浸透を促進することが記載されている。
隙と垂直な試験要素の開口部から、サンプルを供給する
のに対し、別の設計では、広がる方向と平行な毛管間隙
に、サンプル液を直接供給する。これは、毛管間隙の縁
がサンプル液と直接接触し、サンプルが、毛管液体輸送
が可能な管路によって吸収される構成の試験要素によっ
て非常に簡単に達成される。
管間隙のサンプル供給口に供給される液滴が、該間隙に
浸透できないことである。この問題には、様々な原因が
考えられる。このような試験要素の製造では、作製上の
理由により、開口部が、例えば、該試験要素を長さに合
わせて切断した、切抜きまたは押抜きした際に、該開口
部が汚染もしくは潰れたために、サンプル液滴が毛管路
に入るのに必要な寸法を備えていないことが考えられ
る。別の理由としては、前記試験要素の製造によく使用
される、例えば、疎水性プラスチックのような性質が、
毛管間隙へのサンプルの浸透を低下、遅延または阻害し
ている可能性もある。例えば、毛管路の内側表面は確か
に親水性だが、その切断縁が、使用材料の疎水性のため
に、この時点で、液滴は、毛管路内部に浸透しないか、
あるいはその速度が非常に遅くなる。
することにある。これは、特許の請求項に記載した特徴
を有する本発明の目的によって達成される。
取装置であって、該サンプルが、毛管活性管路中で、サ
ンプル供給口からサンプル測定部位まで輸送され、該毛
管活性管路が、主として、担体、カバー、ならびに、任
意で、該カバー及び担体に挟まれた中間層によって形成
される装置において、前記サンプル供給口を成す分析要
素の縁で、前記毛管液体輸送が可能な管路を形成する面
の一つに、切欠きを設け、前記サンプル供給口を成す装
置の一方の縁が、少なくとも部分的に途切れ、該切欠き
とは反対側の面を露出させることを特徴とする装置に関
する。
つの前記切欠きを備える。しかし、別の設計では、数個
の、少なくとも二つの切欠きが、一つの面に同時に存在
する、あるいは、向かい合う反対側の両面にずらして配
置することも可能である。サンプル供給口を成す縁の少
なくとも一部が、前記切欠きによって少なくとも部分的
に途切れていれば、前記切欠きの形状についての制限は
一切ない。従って、三角形または多角形、並びに円形も
しくは楕円形が可能である。これには、また、不規則な
形状も含まれる。
毛管路を形成する面に設けた切欠きによって、サンプル
液が毛管路に確実に入るようになる。これは、サンプル
滴が、前記面の一つに直接供給できるために達成され
る。該面の延長部分は、該装置の縁で、毛管の内側面を
形成する。また、この装置の縁は、サンプル供給口にほ
ぼ隣接する切欠きによって途切れている。該切欠きの形
状及び寸法を適切に選択すれば、投与の厳密な位置とは
無関係に、極めて高い確率で、液滴を毛管活性領域と接
触させると共に、毛管内部に容易に吸込ませることがで
きる。例えば、露出面の寸法は、そこに供給される液滴
の少なくとも一部が、毛管活性領域と接触するように選
択する必要がある。例えば、切欠きの一寸法、例えば、
その幅は、液滴の直径が、切欠きの選択した寸法より若
干大きくなるように選択すべきである。3μlの液滴に
は、1mmの切欠き幅が適していることが証明されてい
る。毛管路内へのサンプル滴の吸込みは、親水化させ、
かつ、少なくとも毛管輸送路の方向で、毛管活性領域と
直接に隣接する切欠きによって露出した領域により、特
に好ましく達成される。
表面となる。血液のような水性サンプルは、このような
表面上に良好に広がる。このような表面は、中でも、そ
の上に載った水滴が、界面で、鋭角の縁または接触角を
成すことを特徴とする。これに対し、水滴と、疎水性、
すなわち、撥水性を有する表面との界面では、鈍角の縁
角が形成される。
形成される縁角は、表面の親水性の測度となる。例え
ば、水は、72mN/mの表面張力を有する。被検定表面の
表面張力の値が、この値よりはるかに下回る、すなわ
ち、20mN/m以上も下回るとき、湿潤は低く、得られる
縁角は鈍角である。このような表面は、疎水性であると
いう。表面張力が水の表面張力に近ければ、湿潤は良好
で縁角も鋭角である。対照的に、表面張力が、水と同
じ、もしくはそれより大きい場合には、液滴は流れ、液
体が全体に広がってしまう。このとき、縁角を測定する
ことは不可能である。水滴と鋭角の縁角を成す表面、あ
るいは、水滴が全体に広がると認められる表面は、親水
性であるという。
管路表面の湿潤性によって異なる。これは、水性サンプ
ルについては、表面張力がほぼ72mN/mに達する、もし
くはそれ以上に達する材料で毛管を製造する必要がある
ことを意味する。
について十分な親水性のある材料は、例えば、ガラス、
金属またはセラミックである。しかし、これらの材料
は、試験担体に使用するには適していない。というの
は、ガラスまたはセラミックの場合には、破壊、あるい
は、多くの金属の場合には、時間経過による表面特性の
変化が起こる恐れがある等、深刻な問題点があるためで
ある。従って、通常、プラスチック箔もしくは成型部品
が、試験要素の製造に使用されている。原則として、そ
のプラスチック材料は、表面張力が45mN/mを超えない
ように用いられる。ポリメタクリル酸メチル(PMM
A)やポリアミド(PA)等、相対的な意味で極めて親
水性であるプラスチックによってできたとしても、吸込
み速度の遅い毛管しか実現できない。例えば、ポリスチ
レン(PS)、ポリプロピレン(PP)もしくはポリエ
チレン(PE)等の疎水性のプラスチック製の毛管は、
水性サンプルをほとんど吸込まない。従って、毛管活性
管路を備えた試験要素用の構成材料として使用するプラ
スチックには、親水性を付与する、すなわち、親水化さ
せる必要がある。
では、毛管液体輸送が可能な管路の内面を形成する少な
くとも一つの、しかし、好ましくは二つの、特に好まし
くは、二つの対向表面を親水化する。少なくとも、切欠
きに向かい合う側の露出面を親水化すれば、非常に好ま
しい。一つ以上の表面を親水化する場合には、これら表
面は、同じ、あるいは、異なる方法を用いて、親水性に
することができる。毛管活性管路、特に担体を形成する
材料が、疎水性である場合、あるいは、例えば、無極性
プラスチックから成るために、極めてわずかな親水性し
か有しない場合には、特に親水化が必要である。例え
ば、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)、テ
レフタル酸ポリエチレン(PET)、あるいは、ポリ塩
化ビニル(PVC)等の無極性プラスチックは、被検定
液体を吸収せず、従って、サンプル量を検出層が効果的
に利用することができるため、担体の材料として有効で
ある。毛管路表面の親水化によって、極性、好ましく
は、水性のサンプル液が、毛管路に入りやすくなり、サ
ンプルの測定部位まで容易に輸送することができる。こ
こでは、測定部位とは、所望の結果を達成するために、
前記分析要素中でサンプルが輸送される部位もしくは領
域と意味する。前記分析要素が、例えば、光学的に又は
測光法的に、より評価すべき試験担体である場合には、
サンプルの測定部位は、変色を伴う反応が観測できる試
験担体の検出領域である。前記分析要素が、電気化学セ
ンサの場合には、サンプルの測定部位は、所望の電気化
学検出反応が可能なセンサに組み込まれる電極と理解さ
れる。また、前記分析要素が、それ自体では、サンプル
中の被験体を検出する働きをせず、例えば、所定量のサ
ンプルの計量または吸収のために用いられるだけの場合
には、サンプルの測定部位は、単純に、分析要素の標線
となり、例えば、所定の最低サンプル量を測定するため
に、該標線まで毛管間隙を充填しなければならない。
製造に親水性材料を用いることにより達成される。ただ
し、この親水性材料自体は、サンプル液を吸込むことは
できない、あるいは、できたとしても、無視できる程度
である。これが可能でない場合には、疎水性、もしく
は、ごくわずかに親水性の表面を、サンプル材料に対し
て不活性の安定した親水層で、適切に被覆することによ
り親水化することができる。例えば、湿潤剤を含有する
層を塗布することによって、プラスチック表面に光反応
性親水ポリマーを共有結合させたり、あるいは、ゾル−
ゲル(sol-gel)法を用いて、ナノ複合材料で表面を被
覆する等がある。さらに、熱、物理的、または化学的表
面処理によって高い親水性を達成することも可能であ
る。
して達成するのが、極めて好ましい。これらの層は、例
えば、金属アルミニウムで加工物を真空めっきすること
により、試験要素の所望の構成部材に直接塗布し、その
後酸化させる。あるいは、試験担体の作製に金属箔また
は金属被覆プラスチックを用いるときには、所望の親水
性を得るために、酸化させなければならない。この場
合、金属層の厚さは、1〜500nmが適している。次に、
金属層を酸化させて、酸化形態を形成する。この場合に
は、前記すべての酸化を水蒸気の存在下で、あるいは水
中での沸騰により、実施するのが、特に適した方法であ
ると証明されている。これ以外に適した方法として、電
気化学的方法、陽極酸化方法がある。このように形成さ
れた酸化物層の厚さは、使用する方法に応じて、0.1〜5
00nm、好ましくは、10〜100nmである。原則的に、金属
層の厚さ、ならびに酸化物層の厚さは厚いほど、実際に
実現可能であるが、それ以外の有利な効果は示さない。
を用いて、液体サンプル、特に、血液、血漿、血清、
尿、唾液、汗等の体液を採取する方法に関する。この方
法では、液体サンプルをまず、切欠きによって途切れた
サンプル供給口の縁で、該装置と接触させる。サンプル
液は、毛管液体輸送が可能な管路中の毛管力によって、
該装置の内部に輸送され、その測定部位に到達する。
本発明をさらに詳しく説明する。
々な図(図1Aから1F)を図1に概略的に示す。これ
らの図は、本発明に従う装置を3次元的に示すことを目
的とするものである。中間層(9)が、例えば、両面接
着テープで、担体(1)に取り付けられている。毛管路
(3)の領域で、中間層(9)は、管路(3)の長さ及
び幅を決定するくぼみを備える。該管路(3)の高さ
は、中間層(9)の厚さによって決定される。担体
(1)側とは反対の毛管路(3)の面には、カバー
(7)、例えば、プラスチック箔が、検出要素(2)、
例えば、試薬を含浸した膜と隣接して位置する。間隙被
覆箔(8)は、前記検出要素とカバー間の毛管の連続性
を確実にするために設けられる。この箔(8)を親水化
することにより、サンプル供給口(4)から、前記毛管
路の反対側末端を画定する通気口(6)までの、サンプ
ルの迅速な輸送を可能にすることができる。親水化のも
う一つの利点は、サンプル液滴が、切欠き(5)の領域
内で、親水性を有する表面に直接に供給できることであ
る。なお、この切欠き(5)は、毛管活性領域(3)に
より、複数の境界面で取り囲まれている。これによっ
て、試験要素への液滴の迅速な浸透が達成される。
から、検出要素(2)の反対側末端まで延びているた
め、サンプルが、検出要素(2)の全領域に接触するこ
とができ、従って、該検出要素(2)の全体にわたる均
質なサンプル分布を確実にする。サンプル供給口(4)
と、通気口(6)とによって、毛管輸送方向の毛管活性
領域(3)が画定される。
区域を被覆するため、どのようにして中間層(9)を支
持箔(10)で被覆するかを示す。ただし、この場合、通
気口(6)を被覆してはならない。
プル供給口(4)を、例えば、指先上の血液滴と接触さ
せる。なお、血液滴が、上方、すなわち担体(1)の平
坦面、あるいは前方、すなわち試験要素の正面のいずれ
から、サンプル供給口(4)を備える本発明の装置と接
触するかは重要ではない。これによって、従来の試験ス
トリップでは、上方から投与しなければならないため、
例えば、それに慣れたユーザは間違いやすいが、このよ
うなサンプルの誤った供給が大幅に防止されることにな
る。本発明の装置を用いる場合には、前記血液滴は、任
意に親水化された露出面と接触し、また同時に、担体
(1)の切欠き(5)を介して、毛管路(3)と接触す
る。前記毛管路は、サンプル供給口(4)から通気口
(6)にサンプルで満たされるまで、それ自体がサンプ
ルで充填される。その後、前記装置を患者の指から外
し、これによって、検出要素(2)が、毛管路(3)に
存在するサンプルだけを対象にすることを確実にする。
従って、過剰投与が排除される。前記毛管路の高さが限
定されるため、前記検出要素上のサンプル層の厚さも限
定することができる。
のサンプル供給領域の細部を拡大した斜視図を図2に示
す。担体(1)に設けられた切欠き(5)は、サンプル
供給口(4)から毛管活性領域(3)へのサンプル液の
浸透を促進する。また、前記毛管活性領域(3)は、こ
の場合、担体(1)、中間層(9)及びカバー(7)に
よって形成される。図示した形状の以外にも、前記切欠
きは、本発明に従う目的を果たすのであれば、別のどん
な形状をしていてもよい。中でも、半円、三角形または
多角形の形状、ならびに、一つまたは複数の隣接する切
欠きを互い違いに向かい合わせて配置してもよい。
ル酸ポリエチレン(Melinex(登録商標)、ICI;ドイツ
国マイン河畔フランクフルト)の箔に接着する。なお、
前記箔には、水蒸気で完全に酸化させた厚さ30nmのアル
ミニウム層が被覆してあり、長さ25mm、幅5mmである。
中央に設けた切欠き状のくぼみは、幅1mm、長さ2mm
で、短い両辺の一方に位置する。前記接着テープには、
幅2mm、長さ15mm以上の孔が押抜かれており、この孔
が、前記毛管路の寸法を決定する。この押抜かれた孔の
長さは、カバーによって決定される前記毛管活性管路の
所望長さより若干大きくなるよう選択して、サンプル液
の充填中に前記管路の通気を確保する。長さ3mm、幅5
mmの検出フィルムを、前記通気を行う前記接着テープ側
に、前記押抜かれた孔の端から1mm離して接着する。ド
イツ国特許出願P 196,29,656.0号に公開されているのと
同様に、前記フィルムを検出フィルムとして使用する。
該検出フィルムは、グルコースの検出専用とする。長さ
12mm、幅5mmのカバー層は、前記切欠き状くぼみと前記
検出フィルムとの間において、まだあいている接着テー
プ部分に接着され、前記カバー層と前記検出フィルムが
互いに隣接するようにする。カバー層は、厚さ150μmの
テレフタル酸ポリエチレン箔から成り、その上に、前記
毛管路に向かう面に、厚さ30nmの酸化アルミニウム層が
被覆された厚さ6μmのテレフタル酸ポリエチレン箔
(両者共、Hostaphan(登録商標)、Hoechst;ドイツ国
マイン、フランクフルト)を接着し、接着剤を有する片
面に付着する。この場合、薄い方の箔は、検出フィルム
に面する側で厚い方の箔を越えて、約500μm延びる。前
記カバー層を前記接着テープに取り付ける際、前記薄い
方の箔の突出した末端が、前記検出要素と、前記カバー
層の厚い方の箔との間に挟まれる位置に来るように注意
を払わなければならない。まだ露出している前記接着箔
の領域を被覆するため、これらを厚さ175μmのMelinex
(登録商標)箔で被覆するが、機能領域は被覆しないも
のとする。
15mm、幅2mm、高さ0.1mmの毛管路を有する。この管路
は、3μlのサンプル液を吸収することができる。前記
検出フィルムの面積3mmx2mmがサンプルにより湿潤さ
れる。
の液滴に据えられる。該試験要素の前記毛管は、2秒以
内でサンプルを自動的に充填する。グルコースが、前記
サンプルに存在する場合には、数秒後に前記検出フィル
ム内の発色を認めることができる。反応の終了点は、約
30〜35秒後である。認められる色は、前記サンプルの前
記グルコース濃度と相関させることができ、肉眼、もし
くは、反射測光のいずれかによって評価することができ
る。 [図面の簡単な説明]
である。本発明の装置の概略的な平面図を図1Aに示
し、図1B〜1Gは、それぞれ、A−A’(1B)、B
−B’(1C)、C−C’(1D及び1G)、D−D’
(1E)及びE−E’(1F)の各線に沿った断面図で
ある。
拡大した斜視図である。各図の数字は、それぞれ次のも
のを指す: 1:担体 2:検出要素 3:毛管路 4:サンプル供給口 5:サンプル供給のための切欠き 6:通気口 7:カバー 8:間隙被覆箔 9:中間層 10:支持箔
Claims (8)
- 【請求項1】 分析要素に液体サンプルを採取する装置
であって、 該サンプルが、毛管活性管路(3)中で、サンプル供給
部位から測定部位まで輸送され、該毛管活性管路(3)
が、主として、担体(1)、カバー(7)、ならびに、
任意で、第2カバー(7)と担体(1)とに挟まれた中
間層(9)によって形成される装置において、 サンプル供給口(4)が位置する前記装置の一側で、毛
管液体輸送が可能な前記管路(3)を形成する面の一つ
に、部分的に溝の形状をなす切欠き(5)が設けられ、
該溝は、前記切欠きに向かい合う面を露出するために、
前記装置の前記一側から始まって、前記サンプル供給部
位から離れて前記毛管活性管路の方向に向かっているこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項2】 少なくとも二つの切欠きが、互いに隣接
して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の
装置。 - 【請求項3】 切欠きが、向かい合う側に互い違いに配
置されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 前記毛管液体輸送が可能な管路の内側面
を成す面の少なくとも一方は、親水化されていることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項5】 前記切欠きに向かい合う側の前記露出表
面が、親水化されていることを特徴とする請求項4に記
載の装置。 - 【請求項6】 前記親水化が、親水性材料の使用によっ
て、若しくは、親水性のない材料を親水性層で被覆して
達成されることを特徴とする請求項4又は5に記載の装
置。 - 【請求項7】 前記親水化のために、酸化アルミニウム
層が使用されていることを特徴とする請求項6に記載の
装置。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一項に記載の装
置を用いて、分析要素に液体サンプルを採取する方法で
あって、 前記液体サンプルが、前記切欠きによって途切れた前記
装置の前記一側と接触され、毛管力によって、前記毛管
液体輸送が可能な管路中に輸送されることを特徴とする
方法。
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