JP4653156B2 - 液体サンプル搬送のための毛管をもつテストエレメント - Google Patents

Description

本発明は、毛管内での搬送方向に連続する複数の異なる領域を設けた、搬送装置内の液体サンプルを搬送する毛管を備えるテストエレメントに関する。

たとえば、血液や尿などの体液のサンプルを分析するために、テストエレメント分析システムが広く使われており、分析するサンプルを、分析の開始前に、テストエレメントに載置して、テストエレメント上の単数または複数の試薬と反応させる。そのようなテストエレメントでは、光学的評価、特に、測光分析が、最も一般的なサンプルの分析対象物の密度の迅速な判断方法である。測光分析は、分析工業分野、環境評価分野、そして、とりわけ医学診断分野などで利用されている。

テストエレメントは、多様な種類がある。たとえば、ほぼ四角形のスライドがよく知られており、その中央に多層テスト域が配置される。ストリップ形状の診断テストエレメントは、試験片と呼ばれる。いくつかの従来技術のテストエレメントが、独国特許第出願公開第１９７８４７号明細書、欧州特許出願公開第０８２１２３３号明細書、欧州特許出願公開第０８２１２３４号明細書、国際公開第９７／０２４８７号パンフレットに記述されている。また、毛管ギャップテストエレメントも周知のテストエレメントであって、サンプル液体が、検出反応を判断できるよう、搬送チャンネル（毛管流路、毛管ギャップ）における毛管力により、サンプル付与位置から遠隔サンプル検出位置まで搬送される。

欧州特許第１０５９６１０４号明細書には、診断素子を備える診断判定装置が開示されており、反応混合物が流れる毛管と、固定受容体からなる固定された粒子をもつ非吸収面であって、少なくとも１つの領域で、反応混合物からの少なくとも１つの目標リガンドを固定することができる非吸収面とを備える。この判定装置は、前記毛管内の少なくとも１つの疎水性領域からタイムゲートを備えており、タイムゲートにより、反応混合物の成分の結合により少なくとも疎水性領域が十分な疎水レベルになるまで、毛管内でのその疎水性領域へ搬送を遅延させる。毛管の内面は、スムーズな面、あるいは、サンプルの流れに垂直または平行に走る溝付き面である。試薬流の速度の違いは、ギャップにより達成でき、各ギャップの大きさの変動により、ギャップの毛管現象、およびその結果、反応混合物の流れを変更することができる。

従来のテストエレメントは、一般的に、液体サンプル（血液、プラスマ、尿など）が流れる垂直構造または水平構造で構成される。垂直構造の試薬層（たとえば、含浸ティッシュ、紙、膜、微細孔性フィルム）を使えば、予備反応、抑制反応（ビタミンＣ抑制など）、物質濃縮のための試薬の空間的分離や、テストエレメントの非相溶性による試薬分離が可能となる。また水平構造においては、集合的に、または、個別に含浸された異なる試薬領域を、連続的に作成することが可能である。しかしながら、それぞれの領域つまりコンパートメントにおける滞留時間の制御は、外部からの機械的動作による制御でしか実行できない（たとえば、「レフロトロン」反応バルブ）。高速試験におけるパラメータの検出には、たとえば、反応時間つまり溶解時間の関数としての、反応領域つまり濃縮領域での滞留時間の制御が必要となる。外部装置による滞留時間の機械的制御は、複雑な装置構成を必要とし、結果として高コストになってしまう。

それゆえ、本発明の目的は、従来技術における欠点をなくしたテストエレメントを提供することである。特に、本発明によるテストエレメントは、低コストで追加制御なしの簡単な構造でもって、異なる領域において液体サンプルを所定の時間の滞留を可能にするものである。そのため、テストエレメント上でのサンプルの反応の、空間的分離および時間的分離が達成できる。

本発明の目的を達成するためのテストエレメントは、搬送方向に液体サンプルを連続搬送するための少なくとも１つの毛管と、水に対する異なる接触角αをもつ異なる素材を含み、前記毛管内の搬送方向に互いに連続する複数の領域とを備える。

前記毛管の個体内面に対する水（つまり、水分を含む液体サンプル）の接触角αに基づき、毛管内における液体サンプルの湿潤性、および、その結果としての流速が演繹できるのである。液体サンプルの水滴が個体表面と接触すると、２つの極端な反応が起こる。
良湿潤性：接着力が凝集力より大きく、液体が個体面上に拡散する。
非湿潤性：接着力が凝集力より（かなり）小さく、液体が収縮して球状水滴になる。

前記接触角αが小さいほど、前記毛管内における液体サンプルの湿潤性、および、その結果としての流速が大きくなる。単位距離における毛管の充填所要時間は、接触角に指数的に増加する。サンプルに水分が含まれている場合、水の接触角により素材特有の毛管特性を発揮できる。本発明によるテストエレメントは、毛管の内面を異なる素材の領域に分割することにより、前記効果を利用するものであって、毛管の領域における液体サンプルの接触角αが異なるため、毛管の領域を異なる速度で連続的に通過させる。このような方法で、液体サンプルがそれぞれの領域に滞在する時間を、たとえば、その領域の試薬との反応の時間を特定することが可能となる。結果として、本発明によるテストエレメントの毛管内では異なる測定値を獲得でき、特に、毛管の領域構造や反応工程の一時的な分離によって、より複雑な計測結果を得ることができる。たとえば、テストエレメントに複数の毛管を並列配置した場合には、１つの液体サンプルから、同時かつ平行に複数の異なる測定値を計測できる。

前記液体サンプルは、水分含有サンプルであるのが好ましく、たとえば、プラスマ、血液、間隙液、尿、唾液、汗、特定の排水中の水分析サンプル液などが挙げられる。

前記搬送方向は、テストエレメントのサンプル付与位置から、毛管力により毛管内をサンプルを搬送する方向である。

本発明の好適な実施例としては、前記搬送方向に互いに連続形成された領域が、少なくとも１つの反応、濃縮、または、検出領域と、少なくとも１つの遅延領域とを備え、前記毛管が、いずれの場合でも、２つの異なる領域のあいだに挟まれる１つの遅延領域を便宜的に有する。その場合の反応領域とは、液体サンプルをその領域に設置の試薬と反応させる領域である。たとえば、予備反応域、抑制反応域、試薬分離の領域などである。濃縮領域では、液体サンプルの成分を濃縮する。検出領域は、液体サンプル内の所定成分を、または、所定成分と試薬との反応を検出できるよう構成されるものである。一例として、血液サンプル中のグルコースの検出反応を起こして、光学的判断を行う領域がある。遅延領域では、搬送方向に遅延領域から次の領域に所定の遅延時間の後に到着できるよう、サンプルの流速を低下させる。また、反応、濃縮、検出領域へは、試薬と反応できるようサンプルをできる限り速く搬送する。そして、１つ前の領域から続く遅延領域へのサンプルの移動に所定時間がかかるよう、遅延領域ではサンプルの速度を落とす。そのため、（急速充填を行う）反応、濃縮、検出領域では、水に対する接触角αが小さく、（低速充填のためサンプルを停留させる）遅延領域では、接触角αが大きい。なお、異なる２つの領域のあいだには、両領域での反応を分離させるため、１つの遅延領域を便宜上（不可欠ではないが）配置してある。

本発明の別の実施例として、その素材の水に対する接触角αが好ましくは０°＜α＜３０°である領域と、その素材の水に対する接触角αが好ましくは３０°＜α＜９０°である領域とを、搬送方向に交互に配列する。この実施例の場合、小さい接触角とは大きな接触角と比較して角度が小さい値であることを意味し、例として、小さい接触角が０〜３０°のあいだの範囲であって、大きな接触角が、３０〜９０°のあいだの範囲である。水に対する接触角αが小さな、好ましくはα＜３０°、素材を含む領域は、充填速度が速い領域であって、その領域の後には、水に対する接触角αが大きな、好ましくはα＞３０°、の領域が続く。好ましくは、水に対する接触角αがα＞３０°の領域では、５０°から８５°の範囲である。

本発明の好適な実施例として、前記毛管が、４つの内壁からなり、ほぼ長方形の断面形状をもつ。ほぼ長方形状の断面の短いほうの辺は、毛管での毛管力に関連する長さをもつ。そのような毛管の形状は、作用段階の数が少ない本発明のテストエレメントを製造できるという長所をもつ（下記に説明の本発明の方法を参照）。４つの内壁は、それぞれ水に対する異なる接触角をもつ異なる素材から問題なく作成できる。４つの内壁のうちの少なくとも１つが小さな接触角、特にα＜３０°、であれば、その領域での液体サンプルの急速な充填が可能である。残りの３つの内壁でも、水に対する接触角が大きくても構わない。

それゆえ、前記毛管が、反応、濃縮、検出領域の全長に沿って、水に対する接触角が小さな、特にα＜３０°、表面をもつ少なくとも１つの内壁を備える。反対に、前記毛管における内壁全部が、遅延領域の全長に沿って、水に対する接触角が大きな、特にα＞３０°、表面をもつことも可能である。つまり、液体サンプルが、毛管内の搬送方向の４つの内壁全部に沿って、できる限り低速で拡散できるよう設定されているのである。

本発明のさらに別の実施例として、前記水に対する接触角が小さな、特にα＜３０°、表面素材を備える毛管内の領域が、少なくとも沸騰水または蒸気により表面上で酸化された元素、または、少なくとも表面上で酸化された合金を含んでおり、前記元素は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂの群から選択される元素であって、前記合金は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択される少なくとも２つの元素の合金である。そのような素材の被膜を作成する方法は、ＷＯ９９／２９４３５に周知記載されている。そのような方法で作成された酸化アルミニウム（ＡｌｕＯｘ）表面被膜は、水に対する接触角がたとえばα＜１０°である。毛管の壁の素材は、プラスチック、金属、ガラス、セラミック、紙、不織布、段ボールの群から選択された素材であり、その表面が毛管の内側に面しており沸騰水や蒸気で酸化された層を支持するよう構成されるのが望ましい。たとえば、酸化元素は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒであり、酸化合金は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択される少なくとも１つの元素の合金である、ＡＬ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ合金であるのが特に好ましい。

本発明の好適な実施例として、前記水に対する接触角α＞３０°の大きな素材からなる毛管内の領域が、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、塩化ポリビニル（ＰＶＣ）、セルロース誘導体（酢酸セルロース（ＣＡ）、硝酸セルロースなど（ＣＮ））、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（両方とも特に、長鎖非水溶性のもの）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ワックス、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素化炭化水素、非不動態化蒸着金属の群から選択される少なくとも１つの素材を含んでいる。

ただし、セルロース誘導体（酢酸セルロース（ＣＡ）、硝酸セルロースなど（ＣＮ））、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（両方とも特に、長鎖非水溶性のもの）、ポリウレタン（ＰＵＲ）などの素材は、遅延時間が短い。

ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、塩化ポリビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）は、遅延時間が中間値である。

そして、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ワックス、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素化炭化水素、非不動態化蒸着金属を使えば、遅延時間が長くなる。ここでワックスは純粋に化学的なものだけではなく、ワックスと技術的に称されるすべての素材を含む。

本発明によるテストエレメントの毛管の遅延領域における内側面は、好ましくは前記素材のうちの少なくとも１つで構成する。

前記毛管内で必要な試薬は、前記反応、濃縮、検出領域内に存在するのが望ましい。対応領域への試薬の付与は、被膜法などの周知の方法で行える。たとえば、試薬を、水溶液の形態で利用することも可能である。周知の適切な方法として、インクジェット法、印刻ローラなどのローラ印刷、フレキソグラフ印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、フロー法、キャスト法が挙げられる。

前記溶液は、溶剤（水など）を蒸発させるなどして乾燥させる。

また本発明は、テストエレメントの毛管を製造する方法に関するものであって、
（Ａ）少なくとも１つの水に対して大きな接触角、好ましくは３０°＜α＜９０°、をもつ遅延材を、毛管の縦方向に垂直に伸長する少なくとも１つのストリップ形状で、水に対して小さな接触角、好ましくは０°＜α＜３０°、をもつ支持面素材からなる支持体の表面に付与する工程と、
（Ｂ）前記遅延材のストリップのあいだの前記支持面素材に、少なくとも１つの試薬を付与する工程と、
（Ｃ）前記毛管の縦方向に、前記支持体のほぼ全長にわたって、部分的に前記遅延材を覆う、必要なら、少なくとも１つの試薬をも覆う、直線側面境界を付与する工程と、
（Ｄ）前記直線側面境界上に、被膜を固定付与する工程と、
（Ｅ）少なくとも１つの毛管を分割して、それぞれのテストエレメントにする工程とを備える。

前記遅延材は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、塩化ポリビニルの群から選択される素材であるのが好ましい。

前記支持面素材は、前記支持体に層状に付与された素材であるのが好ましく、少なくとも沸騰水または蒸気により表面上で酸化された元素、または、少なくとも表面上で酸化された合金を含んでおり、前記元素は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂの群から選択される元素であって、前記合金は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択される少なくとも２つの元素を含む合金である。前記素材は、水に対する接触角αが＜１０°であるＡｌｕＯｘであるのが望ましい。前記支持面素材で被膜された支持体は、たとえば、プラスチック。金属、ガラス、セラミック、紙、不織布、段ボールなどで形成する。毛管の縦方向は、液体サンプルが毛管力により毛管内を移動する方向と同じである。また、前記水に対する接触角が大きな素材のストリップ形状の幅は、完成したテストエレメントの毛管内の遅延領域の長さと同じである。前記少なくとも１つの試薬は、完成した毛管の反応、濃縮、検出領域が形成された範囲の支持面素材上のストリップのあいだに付与される。前記側面境界の厚さにより、完成した毛管の実測毛管高さが決まる。それらは、各毛管の側壁として作用し、かつ、支持体と被膜層の中間スペーサとして作用する。また、前記側面境界の厚さは、１０〜３００μｍであるのが望ましい。前記被膜も、毛管の内側に対向する面をもち、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリスチレン、塩化ポリビニルなどの、水に対する接触角が３０°を超える素材から形成される。前記被膜層の内側面は、水に対する接触角が小さな素材で形成することも可能である。前記被膜を形成することにより、ほぼ長方形の断面をもつ毛管の内壁を、前記側面境界の素材、遅延材のストリップと交互の支持面材と、被膜の表面材で構成できる。そして、側面境界の面積を縦方向に切断することにより、単数または複数並列の毛管を作成できる、

前記遅延材の前記支持面材への付与は、以下の方法のいずれかにより実行できる。
（ｉ）ガス状または蒸気状における被膜形成。
（ii）液状、パルプ状、または、ペースト状における被膜形成。
（iii）電界法や化学切断法によるイオン状の被膜形成。
（iv）固体状、粒子や粉体などの粉末状における被膜形成、あるいは、焼結による被膜形成。

前記側面境界および前記被膜は、接着または溶接により付与されるのが望ましい。また、本発明の好適な実施例として、前記側面境界が、２つの接着面をもつ両面接着テープで構成される。

本発明によるテストエレメントは、物質の予備反応、抑制反応、物質の濃縮、非相容性のための試薬を空間的に分離するのに、および、液体サンプルと前記試薬との反応を一時的に分離させるのに使用することができる。

本発明を関連図面を参照して、下記にさらに詳細に説明する。

図１は、ほぼ長方形の断面をもつ毛管を備える、従来技術のテストエレメントの概略図である。そのような毛管は、たとえば特許明細書ＷＯ９９／２９４３５から周知である。図１の上側は、テストエレメントの側断面図である。図の１、２は、毛管の上端と底端を決める２つの内壁である。この内壁１、２は、互いにわずかな距離ａだけ離間されているため、図示の構造が毛管として作用できる。距離ａは、好ましくは１０μｍから３００μｍのあいだである。テストエレメントのサンプル投与位置３から、毛管力により液体サンプル４が搬送方向５（縦方向）に毛管を搬送される。

図１の下側は、テストエレメントの上側からの平面図である。上側からの平面図は、対称線８に沿った断面を示す。図には、被膜層（上側壁１）も図示されている。サンプル４が搬送方向５に搬送される流路６は、側面境界７にて横方向が限定されている。流路６の幅ｂは、上下の内壁１、２を分離する距離ａよりも大きい。つまり、サンプル４の所望量が流路６に受容可能な、幅値に選定される。

図２は、本発明によるテスト部材の毛管の概略図である。

同様に、毛管９も、ほぼ長方形の断面をもっている。この図では、被膜層がシースルー状態であるため、毛管の内側が可視できる。流路６は、側面境界７で限定される。多様な領域１０には、水滴が異なる接触角を形成する異なる素材が含まれている。遅延領域１１では、接触角が３０°を超える°が、特に５０°と８５°のあいだとなるのが望ましい。毛管力により流路６内を搬送方向５に移動するサンプルは、遅延領域で遅延される。接触角が大きいため、遅延領域１１を低速で通過するのである。

前記反応領域、濃縮領域、検出領域１２における接触角は、３０°未満となる。それら領域１２での表面素材は、接触角αが１０°未満の酸化アルミニウムが好ましい。それゆえ、領域１２は、急速に液体サンプルで満たされ、毛管内へ搬送方向５に吸い込まれる。領域１２に含まれる試薬（斜線で表示）は、毛管に液体サンプルが充填されるにつれ、溶解してその液体サンプルと反応する。搬送方向５における急速充填の領域１２および低速充填の領域１１の順序を変更することにより、領域１２で起こるサンプルとの反応を互いにに空間的かつ時間的に分離できる。毛管の先端にてサンプルが投与された後、第１の反応領域１２に充填される。液体サンプルの前端は遅延領域１１を低速で流れて、試薬を溶解させて、場合よっては、予備反応を開始する。前記構成で決まる所定時間の後、液体サンプルの前端は第２の反応領域１２に到達して、その領域を急速に充填する。同様の動作が、次の領域でも行われる。

そして最後の領域、たとえば、検出領域１２では、測光（反射や透過）が行われるか、または、電気化学センサーなどの検出素子が備わる。あるいは、毛管の後端に、反応フィルムやクロマトグラフマトリクスなどの検出素子（図示しない）を備えることも可能である。遅延領域１１における低速充填は、遅延領域１１の表面張力（および、水滴との接触角α）、被膜層の表面張力（および、水滴との接触角α）、遅延領域１１の幅、液体サンプルの表面張力などによって決まる。これらの依存特性ゆえに、所望要件に適した異なる設定、特に、検出に要する容積、必要遅延時間、反応数、濃縮、検出工程などを最適にすることが可能となる。結果として、素材や遅延領域の幅により、遅延時間を決定できる。適当な遅延領域１１の幅と共に、被膜層（図示しない）や遅延領域１１における小さな接触角のおかげで、遅延時間が「妥当な」値となる。毛管の充填時の遅延を大きくするのは、遅延領域１１を縮める、あるいは、被膜層（図示しない）や遅延領域１１での接触角を鋭角にすることで達成できる。

以下に記載する図面は、本発明によるテストエレメントの毛管を製造する方法におけるいくつかの工程を概略的に説明するためのものである。

図３は、支持面への遅延材の付与を示す。

前記支持面１３における水滴の接触角は小さく、好ましくはα＜３０°である。また支持面は、酸化アルミニウムで形成するのが望ましい。支持体１４の長さや幅は、製造する毛管の全長や数によって異なる。水滴の接触角が大きい遅延材１５は、α＞３０°が好ましく、支持面１３上にストリップ形状に印刷される。この工程では、インクジェット法、印刻ローラなどによるローラ塗装、フレキソグラフ印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、その他、遅延材１５の溶液を使うフロー印刷またはキャスト印刷などのいずれかを利用することができる。遅延材１５は、完成毛管の遅延領域を形成するものであって、ストリップ形状の印刷幅は、毛管の縦方向１６における遅延領域の長さに対応している。支持体１４への遅延材１５の付与は、ガス状、気体状、液状、パルプ状、ペースト状、イオン状、固体状、粉末状のいずれかの方法で付与するのが好ましい。

図４は、支持面への試薬の投与を示す。

前記試薬１７（斜線で示す）は、遅延材１５が付与されていない支持面１３の領域に付与する。その付与領域から、完成毛管における反応領域、濃縮領域、検出領域が形成される。

図５は、支持体への直線側面境界の付与を示す。

前記直線側面境界１８は、ストリップ形状の遅延材１５から垂直に支持体１４に接続されており、互いに所定距離をあけて平行に設けられる。本実施例では、側面境界１８の相互距離により毛管の流路６の幅が決まる。２つの側面境界１８のあいだには、それぞれ支持面材上に試薬１７と遅延材１５とを搬送方向５に交互に備えた領域１０が形成される。側面境界１８は、接着剤や溶接剤で接着するのが好ましい。側面境界１８は、支持体１４上に載置された両面接着テープであるのが好ましい。

これに続く毛管を完成させる工程は、図示していない。次の工程では、被膜層が直線側面境界１８に付与され、たとえば、接着や溶接により固定される。本実施例における被膜層（図示しない）の内側面は、遅延領域と同じ素材（遅延材１５）で、あるいは、支持面１３と同じ素材で形成することができ、また、試薬を含有しても構わない。被膜層の内側面に支持面の素材が含まれている場合には、毛管の遅延領域の急速な充填を避けるため、被膜層の同じ面に遅延材を付与して、支持体に付与された遅延材を反映させる必要がある。そして、たとえば側面境界１８の中間にて縦方向５への切断により、少なくとも１つの毛管を裁断する。この方法により、個別の毛管（図２に図示）、あるいは、互いに並列に伸長する複数の毛管をテストエレメントとして製造できる。

前記図３から図５を参照して説明した、本発明によるテストエレメントの毛管を製造する方法からの、変更例も可能であって、工程Ａでは、水に対する小さな接触角の素材を、水（遅延材）に対する大きな接触角の支持面にストリップ形状に付与する。小さな接触角の素材で被膜されていない支持面の範囲から、毛管の遅延領域が形成される。

本発明は、下記の工程を備える、テストエレメントの毛管９を製造する方法に関する。

工程Ａ：少なくとも１つの、水に対して第１の接触角をもつ素材を、毛管の縦方向に垂直に伸長する少なくとも１つのストリップ形状で、水に対して第２の接触角をもつ支持面素材からなる支持体１４の表面に付与する。

工程Ｂ：前記支持面素材、または、少なくとも１つのストリップに、少なくとも１つの試薬１７を付与する。

工程Ｃ：前記毛管９の縦方向１６に、前記支持体１４のほぼ全長にわたって、直線側面境界７、１８を付与する。

工程Ｄ：前記直線側面境界７、１８上に、被膜を固定付与する。

工程Ｅ：少なくとも１つの毛管９を分割して、テストエレメントにする。

前記第１の接触角をもつ素材は、接触角が大きな遅延材であるのが望ましく、前記第２の接触角をもつ支持面材は、接触角が小さな素材であるのが望ましい。しかしながら、第１の接触角を小さくし、第２の接触角を大きくすることも可能であって、たとえば、ＰＥＴフィルム上に金属酸化物などの接触角の小さな素材の層を（蒸着などで）付与しても構わない。

また、前記少なくとも１つの試薬１７を、支持面素材やストリップではなく、工程Ｄで側面境界に固定する前に、被膜層に付与することも可能である。

使用例
本発明によるテストエレメントは、下記のような反応事例で利用可能である。

１．血液プラスマ内のクレアチンキナーゼ（ＣＫと略す、酵素）の検出
下記のような反応列から、（化学量論学的平衡のない）光学的検出が可能となる。

酵素活動：
ＣＫ（部分的不動態）＋ＮＡＣ → 活性ＣＫ＋ＮＡＣ二硫化物

検出：

前記酸化状態のレドックス指示薬は、可視範囲に着色される、つまり、検出工程中に発色するのである。上記の反応列での矢印上の省略アルファベットは、反応触媒として作用する酵素を示す。ただし、検出のさいのテストが急速だと、以下のような問題が発生する。
＊ＣＫのＮＡＣでの活性化は、時間的かつ空間的に検出反応列から分離する必要がある。そうでないと、酵素が十分に活性化する前に変換が終了してしまう。
＊ＮＡＣは弱い酸性媒体中で安定保管でき、クレアチン燐酸塩は弱いアルカリ性媒体中で安定保管できる。ｐＨが適切でないと、それら物質が不安定となり、テスト機能が落ちる。
＊基板のクレアチン燐酸は、反応列を作用させる前には分離しておくのが、望ましい。

それゆえ、前記反応作用のため、テストエレメントを使用するのは有益である。たとえば、３つの領域を備えた毛管をもつテストエレメントを使用する場合、３つの領域が２つの遅延領域で分離される。第１の領域では、ＮＡＣが弱い酸性媒体中に存在する。第２の領域では、弱いアルカリ性媒体中にクレアチン燐酸が存在する。第３の領域では、ＧＫ、ＧＰＯ、ＰＯＤ、ＡＤＰ、グリセロール、（還元）指示薬が、表面上にて中立に緩衝保持されているため、反応列作用が可能となる。試薬を固定するには、印刷用試薬溶液に加えて、高水溶性ポリマーを母材として利用できる。テスト測定は、第３の領域にて光学的に行う。

前記のようなタイプのテストエレメントにおける反応作用は、以下のとおりである。

第１の領域に、血液プラスマを充填する。ＮＡＣが溶解され、検出する酵素を活性化する。短い遅延時間の後、内容物が第１の領域から第２の領域へ移動し、同時に、別の血液プラスマまたは所定のリンス液が第１領域に送り込まれるため、毛管充填動作が継続することになる。第２の領域では、クレアチン燐酸がサンプル内で溶解する。短い滞留時間の後、第３の領域に充填される。第３領域内では、検出が開始される。充填操作中に毛管入口におけるサンプル保持の必要性をなくすため、３つの領域全部を満たす十分な補給量の面つまりカップを毛管入口の前側に準備することも可能である。

前記反応作用列は、予備反応（活性化）、試薬分離、濃縮、検出反応を含む。

つまり、ＮＡＣとクレアチン燐酸は異なる緩衝環境に維持されているため、互いに（説明したように）空間的に分離されており、かなり長期間の保管が可能である。

２．血液プラスマ中のクレアチニンの検出
下記のような反応列から、（化学量論学的平衡のない）光学的検出が可能となる。

しかしながら、クレアチンは血液プラスマ内にも存在するため、エラー陽性信号が発生する恐れがある。その解決策として、以下の化学式にしがたって、サンプルのクレアチンを最初に反応させる。

内在クレアチンの除去は、以下のとおりである。

過酸化酵素（ＰＯＤ）におけるＨ₂Ｏ₂のミハエリス定数は、カタラーゼよりも低く、親和性が高い。このことは、ＰＯＤ／指示薬が存在せず、カタラーゼだけが存在するかぎり、Ｈ₂Ｏ₂による反応は空反応となることを意味する。

ＰＯＤ／指示薬が存在すると、カタラーゼが役割をはたせない。Ｈ₂Ｏ₂により、指示薬の酸化が行われる。

本発明によるテストエレメントの第１の領域では、クレアチナーゼ、サルコシンオキシダーゼ、カタラーゼが血液プラスマ内で溶解するため、クレアチンが効果的に反応作用できる。十分な時間経過の後、第２の領域にクレアチナーゼ、ＰＯＤ、指示薬が充填されて、反応列によりクレアチンが指示薬に変わる。第１の領域と第２の領域とは、遅延領域によって分離されている。

ほぼ長方形の断面をもつ毛管を備えた、従来技術のテストエレメントの概略図。 本発明によるテストエレメントの毛管の平面図。 本発明による方法における、支持面への遅延材の付与を示す図。 本発明による方法における、支持面への試薬の付与を示す図。 本発明による方法における、直線側面境界を付与する図。

［参照符号の一覧］
１ 毛管の上側内壁
２ 毛管の下側内壁
３ サンプル付与位置
４ サンプル
５ 搬送方向（縦方向）
６ 流路
７ 側面境界
８ 対称線
９ 毛管
１０ 領域
１１ 遅延領域
１２ 反応、濃縮、検出領域、
１３ 支持面
１４ 支持体
１５ 遅延材
１６ 縦方向
１７ 試薬
１８ 側面境界

Claims (7)

1. 外力を加えることなく、搬送方向（５）に液体サンプル（４）を連続的に搬送する少なくとも１つの毛管（９）を備え、その毛管（９）が、水に対して異なる接触角αをもつ異なる素材を表面に有し、互いに連続する複数の領域（１０）をもち、前記搬送方向（５）における領域（１０）が、水に対する接触角αが０〜３０°の素材を表面に有する反応領域、濃縮領域、または、検出領域のいずれかから選択される少なくとも２つの領域（１２）と、水に対する接触角αが３０〜９０°の素材を表面に有する、前記少なくとも２つの領域（１２）の間に挟まれ、前記液体サンプル（４）の流速を低下させる少なくとも１つの遅延領域（１０）とを有することを特徴とするテストエレメント。
2. 前記毛管（９）が、４つの内壁からなり、ほぼ長方形の断面形状をもち、前記毛管が、前記反応領域、濃縮領域、または、検出領域のいずれかから選択される少なくとも２つの領域（１２）の全長に沿って、水に対する接触角が小さな表面をもつ少なくとも１つの内壁を備え、前記毛管（９）が、水に対する接触角が大きな表面をもつ内壁を備えることを特徴とする請求項１記載のテストエレメント。
3. 前記遅延領域（１０）が、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、塩化ポリビニル（ＰＶＣ）、セルロース誘導体（酢酸セルロース（ＣＡ）、硝酸セルロースなど（ＣＮ））、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（両方とも特に、長鎖非水溶性のもの）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ワックス、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素化炭化水素、非不動態化蒸着金属の群から選択された少なくとも１つの素材を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のテストエレメント。
4. 試薬（１７）が、前記毛管（９）の所定領域内に存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のテストエレメント。
5. 外力を加えることなく、液体サンプル（４）を連続的に搬送するテストエレメントの毛管（９）を製造する方法であって、
   （Ａ）少なくとも１つの水に対して第１の接触角をもつ素材を、毛管の縦方向に垂直に伸長する少なくとも１つのストリップ形状で、水に対して第２の接触角をもつ支持面素材からなる支持体（１４）の表面上に付与する工程であって、前記第１の接触角をもつ素材が、水に対する接触角が３０°から９０°の間の範囲の前記液体サンプル（４）の流速を低下させる遅延材（１５）であって、前記第２の接触角をもつ支持面素材が、水に対する接触角が０°から３０°の間の範囲の素材であり、
   （Ｂ）前記支持面素材、または、前記少なくとも１つのストリップに、少なくとも１つの試薬（１７）を付与する工程と、
   （Ｃ）前記毛管（９）の縦方向（１６）に、前記支持体（１４）のほぼ全長にわたって、直線側面境界（７、１８）を付与する工程と、
   （Ｄ）前記直線側面境界（７、１８）上に、被膜を固定付与する工程と、
   （Ｅ）少なくとも１つの毛管（９）を分割して、それぞれのテストエレメントにする工程とを備え、前記遅延材（１５）が、２つの異なる前記試薬（１７）のあいだに挟まれることを特徴とするテストエレメントの毛管の製造方法。
6. 前記遅延材（１５）が、ガス状、蒸気状、液状、パルプ状、ペースト状、イオン状、固体状、粉末状からの被膜操作により前記支持面素材に付与され、前記側面境界（７、１８）および前記被膜が、接着または溶接により付与されることを特徴とする請求項５記載のテストエレメントの毛管の製造方法。
7. 前記側面境界（７、１８）が、両面接着テープで構成されることを特徴とする請求項６記載のテストエレメントの毛管の製造方法。

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