JP3839523B2 - イオン接触ブリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン接触ブリッジ、および、イオン接触ブリッジと共働するイオン性アナライトの医療診断用電位差試験要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療診断の分野では、水性液体の参照液体と水性液体の試料液体との間の電位差を与える電位差試験スライド要素を用いて特定のイオン性アナライトを試験することは一般的である。こうした試験要素は、フレームに離間して取り付けられた２つの実質的に同一のイオン選択性電極を特徴としている。イオン接触ブリッジは２つの液体アクセス開口部を有しており、該液体アクセス開口部の各々は、互いに一直線上に配設されており、かつ、前記イオン選択性電極の一方と液体を介して接触している。２つの液体をイオン接触ブリッジ内で確実に接触させるために、イオン接触ブリッジは、液体アクセス開口部から離反して他方の液体アクセス開口部の方向への流れを誘導するように構成されている。例えば、前記イオン接触ブリッジは繊維シート、例えばフレームに取り付けられた、または、埋設された紙とすることができる。フレームに取り付けられた構成が米国特許第４０５３３８１号に開示され、フレームに埋設された構成が米国特許第４２７３６３９号に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の例は十分に効果を上げているが、改良の余地がある。すなわち、液体が、イオン接触ブリッジ内で一方の液体アクセス開口部から他方の液体アクセス開口部の方向ではなく、あらゆる方向に輸送される問題がある。最良の状態でも、この方向性のない流れにより必要となる液体が増加する。最悪の場合、方向性のない流れにより短絡を生じることもある。
【０００４】
その結果、液体があらゆる方向、すなわち、上記液体アクセス開口部の間を結ぶ直線からある角度以て離反する方向へ流れることを防止するために機械的手段が配設される。米国特許第４５５６４７４号に、上記直線方向から離反する流れを遮断するために同直線方向に平行に配設された堰の例が開示されている。こうした堰は必要とされる液体の量を低減することができるが、製造プロセスを複雑なものとする。
【０００５】
本発明の以前には、本質的に望ましい方向へのみの流れの方向を許容し、液体の量を必要最小限とするイオン接触ブリッジが必要とされてきた。
本発明は、上記の必要性を解決するイオン接触ブリッジおよびこれを使用した試験要素を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つの液体を橋絡してイオン交換接触を得るためのイオン接触ブリッジにおいて、前記ブリッジは、貫通する２つの開口部が形成された繊維シートを具備して成り、前記繊維が、概ね直交する２方向へのみの水性流れを許容し、かつ、直交する２方向の何れかから２０°を越える角度の水性流れを抑制し、直交する２方向の一方が、前記２つの開口部と概ね一直線をなし、前記開口部内に置かれた水性液体が主として前記直交方向に流れ、前記繊維シートが、更に、概ね直交する経緯２方向に延びる繊維織物を具備し、経方向の繊維が水性導体材料を含み、経方向の繊維が非水性導体材料を含んで成るイオン接触ブリッジを要旨とする。
【０００７】
本発明は、また、電位差試験要素において、フレームと、前記フレームに離間して取り付けられ２つの実質的に同一のイオン選択性電極と、前記電極間に延在する請求項１に記載のイオン接触ブリッジとを具備する電位差試験要素を要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、電極、イオン接触ブリッジ、および、スライドフレームから成る特定の構造と、イオン接触ブリッジ内に設けられた特定の材料の織られた繊維とを有する好ましいスライド試験要素と関連させて本発明実施形態を説明する。更に、本発明はスライド試験要素の部品の特定の構成に拘らず、イオンにより橋絡させるイオン接触ブリッジが、２つの液体アクセス開口部と、該２つの液体アクセス開口部と概ね一直線となる方向への少なくとも１つの卓越する液体の流れを形成する限り適用することができる。本明細書において、「概ね一直線となる」との用語は、「上記２つの液体アクセス開口部の中心を結んだ直線から±２０°の範囲内の直線に沿う」ことを意味する。
【０００９】
本発明は、また、イオン接触ブリッジの繊維シートは２つの方向（経緯）にのみ織られているか否かによらず、また、ある方向への卓越した流れを生じさせるように選択された材料に拘らず有用である。
【００１０】
スライド試験要素のために好ましい典型的な構造を示す。試験要素１０（図１参照）内において、フレーム１６に２つの固体のイオン選択性電極１２、１４が取り付けられ、上記電極における２つの流体液体アクセス開口部２０、２２の間のイオン移動を促進するために毛細管ブリッジ１８が設けられている。毛細管ブリッジ１８は、非多孔質の支持層と、上記両電極へのイオンの接近を許容する多孔質層と、好ましくは非水性導体の非多孔質性被覆上層とを含んで成る。イオン活性度が既知の参照溶液を一方の液体アクセス開口部に滴下し、他方の液体アクセス開口部に試験溶液を滴下すると、２つの溶液は薄い接触面で接触するまで多孔質層内に広がり、溶液間でイオン移動が可能となる。各溶液と、関連する電極との間での電位を測定し、試験溶液内のイオン活性度を表示するために電位計２４が配設されている。
【００１１】
同様に、有用な代替的構成（図２参照）は、基板ウェブ (base web) ３８と間座ウェブ (spacer web) とから成り電気的に絶縁された取付フレーム３２を有する試験要素３０を特徴としている。２つの固体電極３８、４０が前記フレームに取り付けられ、かつ、互いに電気的に絶縁されている。内部イオン接触ブリッジが埋設されたカバーシート４２が、液体アクセス開口部４６、４８に置かれた溶液間のイオン移動を促進する。液体アクセス開口部４６、４８は、電極３８、４０と液体とが接触できるように、電極３８、４０の領域までカバーシート４２を貫通して設けられている。前記カバーシートには、また、２つの電気的液体アクセス開口部５０、５２が配設されている。
【００１２】
図１、２に示した２つの例では、電極の構成およびその使用法は従来と同様であり、これ以上の説明を必要としない。
【００１３】
図１または図２の例が従来技術により形成されるときは、イオン接触ブリッジは、全ての方向への流れを許容する繊維等の材料から成る多孔性シートを具備している。例えば、イオン接触ブリッジ４４（図２参照）は、既述の米国特許第４２３７６３９号にて記載されたワットマン＃２クローマシート (Whatman #2 chroma sheet) から形成されている。この種のイオン接触ブリッジが本発明により改良される。
【００１４】
本発明によれば、図１また図２の例は図３に示すイオン接触ブリッジ１００を具備している。更に詳細には、イオン接触ブリッジが、繊維シート、好ましくは織布シート１０２を具備している。織布シート１０２では、繊維が直交する２つの方向に延びている。繊維１１０、１１０′が経繊維であり、繊維１１２が繊維１１０に対して概ね垂直に延びる緯繊維である。多くのイオン接触ブリッジと同様に、下に設けられたイオン選択性電極（図示せず）と液体が接触できるように、液体アクセス開口部４６、４８は、シート１０２を貫通して形成されている。不可欠なことではないが、シート１０２は、ポリスチレンまたはポリエチレン等のプラスチックから成る層１２０に埋設してもよい。
【００１５】
液体アクセス開口部４６、４８の各々は、繊維１１０′と繊維１１２の幾つかとを横切る側壁１４０を有している。言い換えれば、液体アクセス開口部４６、４８が、イオン接触ブリッジから抜き加工されたとき、側壁１４０において、繊維１１０′と繊維１１２の端部または側部が露出する。例えば、液体アクセス開口部４６の側壁１４０には、繊維１１０′の端部１４４が図示されている。然しながら、単一方向の流れを形成するために、こうして繊維１１０′の露出された部分は、以下に説明するように、上記液体アクセス開口部に置かれた液体を多量に吸収、輸送できるように構成されている。（図３は概略図であり、実際には図示されている以上の繊維、例えば、２５．４ｍｍ（１ｉｎ）あたり２０から４０の繊維が配設される。また、１層よりも多い層が配設される。）
【００１６】
繊維１１０′とは異なり、繊維１１０は側壁１４０とは交差していないので、輸送作用は発揮しない。
繊維１１０、１１０′は、液体アクセス開口部４６、４８の中心Ｃを結ぶ中心線１３０に対して概ね一直線となる方向に配設されている。すなわち、緯繊維１１０、１１０′に沿う直線は、中心線１３０からの逸脱が２０°より小さい角度であり、最も好ましくは１７°より小さい角度であり、２つの液体アクセス開口部と交差する繊維１１０′に沿う液体の流れを確実にしている。
【００１７】
また、繊維１１０、１１０′は、水性導体材料を含んでおり、これに対して繊維１１２は非水性導体材料を含んでいる。本明細書において「水性導体」の用語は、繊維の長手方向に沿って水性液体を容易に輸送することを意味する。こうした特性を備えたあらゆる材料を使用することができる。好ましい水性導体材料は、ポリエステルおよびポリプロピレン等のはっ水材料から形成される中空コア糸はもとより、綿、アセテート、レーヨン、ポリエステルのマルチフィラメント糸または中空コア糸から成る群から選択される。ポリエステルおよびポリプロピレン等のはっ水材料から形成される中空コア糸は有用である。と言うのは、コア周囲の殻がはっ水性を備えているにも拘らず、コアを通じて水性液体を輸送するからである。好ましい非水性導体材料は、ポリエステル、ポリプロピレン、はっ水剤を塗布した水性導体材料から成る群から選択される単フィラメント糸またはマルチフィラメント糸である。好ましいはっ水剤は、蝋 (wax) 、ポリ（テトラフルオロエチレン）、シリコーン、３Ｍ社製「スコッチガード」（登録商標）等のフッ素化ビニル樹脂から成る群から選択される。非常に好ましい非水性導体材料は３Ｍ社製「スコッチガード」（登録商標）で塗布した綿糸である。
【００１８】
こうして、側壁１４０が緯繊維１１２を横切っていても、水性液体、例えば、参照液体または患者の試料は、液体アクセス開口部４６または４８の何れかに置かれたとき、緯繊維１１２ではなく主として経繊維１１０′に沿って移動する。２つの液体が繊維１１０′に沿って移動して出会ったとき、イオン接触面が上記２つの液体アクセス開口部の間の何処か、例えば波面１５０に形成される。
【００１９】
図４に示すように、本発明では緯方向の繊維１１２Ａが経方向の繊維１１０Ａと殆ど垂直であることは必要ではない。（既述した構成要素と同様の構成要素には添字Ａを付して同じ参照番号で示されている。）こうして、繊維シート１０２Ａは経方向の繊維１１０Ａと、経方向の繊維１１０Ａに対して少なくとも２０°の角度α有する緯方向の繊維１１２Ａとを有している。繊維１１２Ａは、その非水性導体成分のために本質的に水性液体を輸送しない。然しながら、角度αが２０°以下の場合には、緯繊維を液体輸送作用から除外する必要はない、実際上、こうした緯繊維は、一般的に経繊維から区別できなくなる。
【００２０】
イオン接触ブリッジ１００またはシート１０２Ａから形成されるイオン接触ブリッジは、従来技術のイオン接触ブリッジの代わりに、図１または２の試験要素への独立の小片として用いることができる。図２の実施形態の場合、カバーシート４２にプラスチック１２０を埋設することなく繊維シート１０２を直接的に埋設することができる。
【００２１】
上記のイオン接触ブリッジを単一方向の流れ特性を有する電位差試験要素における要素とする必要はない。図５に、単一方向流れが他の独立した要素を含むように発展させた態様を示す。既述した構成要素と同様の構成要素には添字Ｂを付して同じ参照番号で示されている。
【００２２】
カバーシート４２Ｂは、２つの液体アクセス開口部４６Ｂ、４８Ｂと、イオン接触ブリッジ１００Ｂとを有している。イオン接触ブリッジ１００Ｂは既述の実施形態と同様にシート１０２Ｂを具備している。然しながら、シート１０２Ｂの下に埋設されたイオン選択性電極の代わりに（プラスチックに埋設することができる）開口部２０２、２０４を有するプラスチックシート２００が挟持される。該プラスチックシートの下に第２の繊維シート２１０が設けられる。第２の繊維シート２１０は、ブリッジシート１００Ｂと同様に水性導体繊維１１０Ｂと、非水性導体繊維１１２Ｂとを具備している。但し、第２の繊維シート２１０の繊維１１０Ｂは、シート１１０Ｂの繊維１１０Ｂの方向と概ね垂直方向に配設されている。また、シート１００Ｂとは異なり、シート２１０は、プラスチックに埋設されない。と言うのは、以下に説明するように、シート２１０の下のプラスチックシートの開口部を十分に湿らせる必要があるからである。繊維１１０Ｂの方向によりシート２１０に到達した液体の流れが、シート２１０の端部分２２２に向かって、すなわち、シート１１０Ｂ内の卓越流の方向に対して垂直に、シート２１０の接点として作用する開口部２２０から離反する。端部分２２２は、下側に設けられたプラスチックシート３００の開口部３１０の上方に配置される。開口部３１０から、シート３００に取り付けられたイオン選択性電極３８Ｂ、４０Ｂへ液体を流下、輸送する。
【００２３】
液体が流れの方向を変えてシート２１０からイオン選択性電極へ流れることを確実にするために、開口部３１０は米国特許第４２７１１１９号に説明されている特性を備えるように形成されている。例えば、米国特許第４２７１１１９号に記載されているように、開口部の長さＬは幅Ｗよりも著しく長くなっている。更に、イオン選択性電極を湿らせることを補助するために、ワットマン (Whatman)濾紙等の濾紙材料（図示せず）を開口部３１０に挿入することができる。
【００２４】
シート１１０Ｂの場合と同様に、シート２１０の繊維１１０Ｂは、また、接点開口部２２０の中心を結ぶ直線１３０Ｂに対して正確に直交する方向から２０°より小さな角度を以て逸脱してもよい。
【００２５】
この構成の利点は、イオン選択性電極において液体と接触する部分（影を付して示す部分）が空気と接触しない点である。空気に露出されるとは特定の環境下では欠点となり、本実施形態がそれを除去する。
【００２６】
液体を伝達する繊維シートの各々が単一方向性を備えていなくともよい。すなわち、シート２１０、１０２Ｂを単一のシートに組み込んでもよい（図６、７参照）。既述した構成要素と同様の構成要素には添字Ｃを付して同じ参照番号で示されている。シート２００、２１０が除去されシート１１０Ｂが以下のように変更される点を除いて、試験要素が図５の実施形態の場合と同様に構成される。図６に、中心線１３０Ｃに概ね直角な方向に水性液体の流れを作り、前記直角方向から２０°以上の角度有する方向への流れを抑制するイオン接触ブリッジ１００Ｃを図示する。「概ね直角」の用語は、真に直角方向から±１０°の方向を意味する。
【００２７】
イオン接触ブリッジ１１０Ｃのシート１０２Ｃはプラスチック内に埋設された状態で図示されている。シート１０２Ｃは、シートの２つの直角方向へ延設された繊維１１０Ｃ（経）シート１１０Ｃ′（緯）のみを有している（実際上は図示されている以上本数の繊維を有している。）。図７において、埋設された経繊維１１０Ｃは二点鎖線で図示さている。上記繊維の両者が水性導体となるように、はっ水性（非水性導体）の殻を有する中空コア繊維とする。開口部４６Ｃ、４８Ｃの側壁が横切れば、例えば、図７において３００の開校端において上記繊維の両者は水性液体を輸送する。然しながら、直交する繊維１１０Ｃ、１１０Ｃ′の方向から２０°以上逸脱する流れは抑制される。すなわち、繊維１１０Ｃ′は中心線１３０Ｃ（図６参照）から、２０°までの角度α1 を以て逸脱してよく、かつ、繊維１１０Ｃは、直交する繊維１１０Ｃ′の方向５００から２０°までの角度α2 を以て逸脱してよい。
【００２８】
開口部４６Ｃ、４８Ｃから下側のシート３００の開口部３１０へ液体が繊維１１０Ｃに沿って輸送されることを確実にするために、開口部４００、４０４がシート１１０Ｃに形成されており、その側壁４１０が繊維１１０Ｃの中空コアを横切っている。開口部４００、４０４は、好ましくは、実質的に同じ下側の開口部３１０と寸法、形状を有し、かつ、高さ方向に並設されている。
【００２９】
開口部４６Ｃ、４８Ｃにより横切られている繊維１１０Ｃ、１１０Ｃ′のみが液体を輸送することは明らかである。
この構成により、イオン接触ブリッジは液体の流れを実質的に必要な２つの方向にのみ輸送し、従って、すべての方向に液体が流れるイオン接触ブリッジと比較して必要な液体の体積が低減されることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明による、試験要素用のイオン接触ブリッジでは、一方が２つのアクセス開口部と概ね一直線となる、直交した方向以外に液体が流れないので、電位差試験のために必要とするイオン接触を形成するために必要な液体の量を低減する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のイオン交換ブリッジまたは本発明のイオン交換ブリッジを備えることのできるスライド試験要素の斜視図である。
【図２】従来のイオン交換ブリッジまたは本発明のイオン交換ブリッジを備えることのできる他のスライド試験要素の分解斜視図である。
【図３】図１または図２のスライド試験要素で使用する本発明の一実施形態によるイオン接触ブリッジの略示部分斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態の部分平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の分解斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態の略示平面図である。
【図７】図６の矢視線VII-VII に沿う断面図である。
【符号の説明】
１００…イオン接触ブリッジ
１０２…繊維シート
１１０…経繊維
１１２…緯繊維
４６…液体アクセス開口部
４８…液体アクセス開口部

Claims (2)

1. 貫通する２つの開口部が形成された繊維シートを備え、２つの水性液体を橋絡してイオン交換接触を得るためのイオン接触ブリッジにおいて、
   前記繊維シートは概ね直交する経緯２方向に延びる繊維を具備し、経方向の繊維は水性導体材料を含み、緯方向の繊維は非水性導体材料を含み、前記経方向は前記二つの開口部が並ぶ方向と略平行な方向であり、
   前記繊維シートが、前記経方向で水性液体流れを許容し、前記経方向に対して少なくとも２０゜傾斜した方向で水性液体流れを抑制することで、前記開口部に存する前記水性液体が、主として前記二つの開口部の間で前記経方向に流れ、前記傾斜した方向に流れないことを特徴とするイオン接触ブリッジ。
2. 電位差試験要素において、
   フレームと、
   前記フレームに離間して取り付けられ２つの実質的に同一のイオン選択性電極と、
   前記電極間に延在する請求項１に記載のイオン接触ブリッジとを具備する電位差試験要素。

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