JP2016138893A - 分析試験要素およびその作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】親水的に改変された表面を備えると共に、可能的に最小限の労力により且つ再現可能な品質にて作成され得る、汎用的な試験要素もしくはフィラメント構造を提供する。【解決手段】本発明は、化学的検出層１４として設計された表面と、液体サンプルの平坦な分布のために該層上に配設された拡散ネット１６とを備えた分析試験要素であって、拡散ネットはフィラメント構造を有するという分析試験要素に関する。本発明に依れば、拡散ネット１６は、少なくとも、検出層１４に面した該ネットの表面上に、酸化された金属層２０を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、親水的に改変された表面を備える分析試験要素に関する。これに加え、本発明は、斯かる試験要素を作成するための方法に関する。

分析試験要素は特に、たとえば、別体的な試験細片もしくはテープ状試験物質の形態（特許文献１および特許文献２を参照）において、または、試験要素がサンプリング・デバイスに対して接続された統合システムにおいて、液体サンプルの成分の迅速で定性的および定量的な分析決定のために使用される。検出層としての試験要素の表面は、所望の分析に適した乾燥化学物質により調製される。重要な応用分野は、たとえば、医学的診断および環境分析である。

従来の試験要素は通常、それらの作成を簡素化すると共に作成コストを低減するために、且つ、成分の安定性の理由のために、プラスチックから製造される。故に、それらは比較的に疎水的な表面を有する。

特許文献３は、表面被覆を作成する方法と、対象物の表面張力を増大させる表面被覆の用法とを記述している。これらの対象物は例えば分析試験要素であり、該要素上のサンプル液体は、サンプル適用部位から決定部位まで搬送され、その場合に検出部位は、搬送の方向において上記サンプル適用部位の下流である。表面被覆は、水分により酸化され得る少なくとも一種類の元素、または、水分により酸化され得る合金の被覆を付着させると共に、付着された層に対する次続的な沸騰水もしくは水蒸気の作用により、獲得される。それらの対象物の全ては、プラスチック、金属、ガラス、セラミック、紙材、フリース、厚紙などの如く、被覆された処理後の状態よりも未被覆状態における方が親水性が低いという表面である被覆対象物として考察され、その場合に各対象物は、たとえば平面的、立体的、孔質などの任意の設計態様とされ得る。

上記特許文献３は、湿潤の結果としてサンプルが当該親水的表面上で拡散することから該サンプルが２つの斯かる表面間において毛管力により駆動される一定方向に移動する様に、親水的表面の生成を記述している。両方の表面は位相的に同等であり、それらは機能的に同一でもあるが、接触はしない。それらは、サンプル適用部位から決定部位へと液体を搬送する役割を果たすのみである。

水性サンプルが上記表面を良好に湿潤すべきであることから、上記表面はこの目的のために、たとえば湿潤剤により被覆された拡散ネットの形態にて、拡散剤を備える。

欧州特許第１０３９２９８号明細書 欧州特許出願公開第１５９３４３４号明細書 ドイツ特許出願公開第１９７５３８４８号明細書 欧州特許第１０３７７１７号明細書

特に試験細片に対する拡散ネットの使用は、公知である。それらは通常は、親水化のための界面活性剤被覆を備えたプラスチック繊維で作成された布地（ｆａｂｒｉｃ）、編地（ｋｎｉｔｔｅｄ ｆａｂｒｉｃ）などある。この目的のためには、通常、たとえばＤＯＮＳ（ドキュセート・ナトリウム）の如き陰イオン性もしくは中性の界面活性剤が使用される。しかし、これらの被覆の品質は変動に委ねられると共に、材料構造が細かくなるほど実現は困難となる。特に、溶解された界面活性剤の毛管乾燥効果の故に、ネットにおいては蓄積および枯渇の区域が生ずる。これに加え、多くの界面活性剤は、経時移動する傾向がある。

更に、特許文献４は、金属製材料による平坦被覆と、水分による該材料の次続的な酸化とによりプラスチック表面が親水化されることを提案している。

本発明の目的は、親水的に改変された表面を備えると共に、可能的に最小限の労力により且つ再現可能な品質にて作成され得る、汎用的な試験要素もしくはフィラメント構造を提供するに在る。

この目的を達成するために、独立請求項において述べられた特徴の組み合わせが提案される。本発明の好適実施例および更なる発展例は、従属請求項から導かれる。

本発明の範囲内において、“拡散ネット（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｎｅｔ）”という語句は、拡散もしくは分布もしくは移送の目的に適した全てのフィラメント構造に対する総称として明示的に理解される。これらは特に、布地、交絡糸材、編地およびフリースを包含する。“フィラメント”という語句は、均一もしくは不均一な材料基材および寸法のモノフィラメントならびにポリフィラメントを包含する。なお、サンプルは、フィラメント構造を通して移送される。

本発明の範囲内において、“分析試験要素”とは、医学的および非医学的な目的のために担体に結合された全ての試験体であると理解される。これらの担体に結合された試験体は、担体の適切な層内に組み込まれた検出試薬であって、液体サンプルと接触されるという検出試薬を有している。液体サンプルと試薬との反応は、目標分析対象物が存在した場合における検出可能信号であって、測定可能である電気信号の如き、または、目視的に、もしくは、たとえば反射測光もしくは蛍光測光によるなどして機器の助けを受けて分析され得るという色変化の如き検出可能信号に帰着する。

本発明に依り提供された上記拡散ネットは、上記試験要素の上記化学的検出層上に位置する。故に、適用されたサンプル液体は毛管作用により、本発明に依り提供された上記拡散ネットから上記化学的検出層まで移動されると共に、上記拡散ネットと検出層との接触部位において毛管力により該検出層上に拡散もしくは分散もされる。故に上記拡散ネットは、幾何学的／位相的に且つ機能的に異なる表面上、すなわち、化学的検出層上の目標部位における液体サンプルの無方向性（等方性）の平坦な分散を支援する役割を果たす。その際に、上記拡散ネットは、上記検出層に関し、各フィラメントの表面輪郭形状およびそれらの空間的配置構成により全体的に実質的に無方向性であるという多数の種々の毛管作用的な介在空間および毛管間隙を画成する、という事実により、上記拡散ネットとの相互作用においてのみ、サンプルの所望の中間的な保持および２次元的な拡散が行われる。

上記試験要素に対して本発明に依り提供されて親水化された個々の拡散ネットは、作成が容易であると共に、困難性なしで（たとえば、試験細片、統合試験システムなどの）全ての既存の試験システムに導入され得る。特にそれらは、親水化被覆と干渉せずに個別的にさえ、問題なく接着され得る。上記親水化は、再現可能な品質で実現され得ると共に、容易に制御され得る。その際に、界面活性剤は全く必要とされない。試験要素は、非常に細かい構造とされた親水性の拡散ネットにより作成され得る。

本発明に依り提供された上記拡散ネットは、金属製のもしくはプラスチック製のフィラメント、または、それらの組み合わせから製造され得る。プラスチック・フィラメント、または、それから作成された完成拡散ネットは、公知様式にて、たとえば、スパッタリング、金属蒸着、電気被覆、または、溶解された金属化合物からの析出などによる金属被覆を備える。任意の金属含有材料、すなわち、純粋な金属、合金、および、金属含有混合物が使用され得る。更に、一種類以上の金属被覆を適用することが可能である。プラスチックで作成された公知の市販の拡散ネットであって、記述された如く処理されたという拡散ネットもまた、本発明に依り提供された上記拡散ネットに適している。

上記酸化は特に、水分、水酸化アルカリもしくは水酸化アルカリ土類、酸素、過酸化水素、オゾンにより、または、大気酸素もしくは硫黄化合物の存在下における加熱により実施され得る。少なくとも、金属製材料の表面が、（たとえば熱水もしくは水蒸気を使用するベーマイト方法により）酸化される。上記金属製材料はまた、硫黄含有化合物により直接的にも酸化され得る。更に、生成された酸素含有金属化合物は、硫黄含有化合物により後処理され得ると共に、完全にもしくは部分的に、硫黄含有金属化合物へと変換され得る。

（以下においては単に“ＭｅＯ層”または“ＭｅＳ層”と称される）完成被覆は、均一な金属含有層から画成された層として形成される。上記ＭｅＯもしくはＭｅＳ層の生成の間においては、蓄積および枯渇の区域の形成は観察されない。枯渇区域は金属が存在しない箇所でのみ形成され得るか、または、それらはフィラメント同士の接触箇所において形成され得る。完成したＭｅＯ層もしくはＭｅＳ層は、その表面上に、酸素、水酸基、または、酸素の代わりに完全にもしくは部分的な硫黄を有し、且つ／又は、化学結合により吸着した水の非常に薄寸の層を有し、このことは親水性に帰着する。完成したＭｅＯ層またはＭｅＳ層は、フィラメントに対して強固に付着する。親水性層の被覆密度および拡散の差であって、たとえば乾燥もしくは経時移動（ｃｒｅｅｐｉｎｇ）の効果に起因する従来の界面活性剤被覆において生じ得るという差は、観察されない。結果として、非常に細かい構造とされた繊細な拡散ネットの場合でさえも、適用されたサンプルに関する湿潤挙動は再現可能的に安定している。

従来の拡散ネット、すなわち、湿潤剤により親水化された拡散ネットは通常、該湿潤剤に起因して接着剤に関して弱い結合強度を有することから、一定の場合、湿潤剤の要件と接着剤の安定性との間には妥協点が見出されねばならない。

しかし上記ＭｅＯ被覆された拡散ネットは、従来の拡散ネットに対する場合よりも、接着剤により更に丈夫に固定され得る、と言うのも上記ＭｅＯ層は、それが純粋なＭｅＯ層であるか、または、（たとえば湿潤剤などの）付加的な作用物質により後続的に改変されたＭｅＯ表面であるかに関わらず、接着剤に対する結合剤として作用するからである。

その際に上記接着剤は、多くの場合にそうである様に、たとえば、接着されるべき拡散ネットと当該両面接着テープ（たとえば、アクリル接着剤またはゴム接着剤）が接触するときにおける該テープ上であるなど、別の層上とされ得る。

但し上記接着剤は、上記拡散ネットの所定位置に予め導入されることにより、該拡散ネットの一成分ともされ得る。この様に事前作製された拡散ネットは、たとえば、有機溶媒中に溶解された形態で塗付されてから乾燥された接着剤を含み得る。

故に、たとえば、上記ネットの処理の間において（接着剤テープに起因するアセンブリの高さの付加的な増大なしで）強固であると同時に平坦であるという接着剤結合に帰着するホットメルト接着剤（たとえばメチルエチルケトン、トルエン中に溶解されたポリ酢酸ビニル、ポリビニルエステル）が塗付され得る。

上記接着剤溶液は、公知方法により塗付され得る。たとえば、インクジェット適合方法による非常に精密な計量も想起可能である。その際に接着剤は、次続的な処理において自動的で厳密な位置決めが行われるように、（たとえば着色などにより）適切な様式でマーク付けされ得る。

なお、完全性のために、上記拡散ネットのメルト接着が幾つかの箇所のみにおけるものであるか又は補足的あるとしても、該接着により、固定も実施され得る。

故に、ＭｅＯ被覆された拡散ネットは、溶媒中に溶解された種々のホットメルト接着剤が塗付され、乾燥され、引き続いて熱的に接着され得る。ＭｅＯ被覆された拡散ネットは、ＰＥＴ箔体によっても溶着され得る。

更なる実験においては、従来の接着剤テープの細片が所定の圧力にて一直線に（線形に）、ＭｅＯ被覆された拡散ネットの幾分か広幅の長寸細片に対し、且つ、同一の寸法である従来型に親水化された拡散ネットの同様の細片に対し、結合された。

これは、上記の２種類の拡散ネットの非常に長寸である拘束無しの断片であって左右から接近するという２つの断片が接着剤テープ上で相互に当接する如く実施される。拘束無しのこれらの断片は次に、それらが接着された材料の全体に亙り、それらが両側で中央接着部の自由端部を形成する如く、１８０°だけ折り曲げられた。

全体的に結合された接合部の２つの自由端部が次に張力負荷されると、ＭｅＯ被覆された拡散ネットは、接着剤テープに対し、従来型に被覆された拡散ネットよりも強固に結合されたままであった。

もし、上記金属層の表面のみがＭｅＯ／ＭｅＳへと変換され且つ（ＭｅＯもしくはＭｅＳ層の下側の金属層としてであるか、金属フィラメントとしてであるかに関わらず）下側に位置する金属製材料が保持されたなら、その導電性、および、静電的な帯電もしくは放電の可能性は維持される。これらの特性は、たとえば、更なる処理に対して、または、本発明に依り提供された拡散ネット上へのサンプルの移送もしくは搬送を促進もしくは加速すべく該拡散ネット上への選択的で静電的な付着のために試験要素上へと該拡散ネットを固着する固定支援手段として、該拡散ネットのために利用され得る。

但し、静電的な帯電は、特に回避もしくは排除もされ得る。本発明に依り提供された上記拡散ネットは、先行技術のものよりも静電防止的である。該ネットは企図様式で静電的に制御さえされ得るものであり、これにより、試験要素に対する液体の移送および／または移行は向上される。それはまた、（製造関連の）摩耗もしくは外部塵埃による汚染を低減し、または、回避さえする。

或る層の水分吸収は、その密度（故に、その化学組成）および、その微小構造に依存する。密度が大きいほど水分吸収は少なく、逆も同様である。或る層の密度はその屈折率ｎと略々相関することから、低屈折率の層は高屈折率の層よりも多くの水分を吸収する。故に、低屈折率の層が膨潤したとき、該層の上側では、大きなｎを有する更に緻密な層は破断する。このことは、複数のＭｅＯ層の適切な選択による所望の効果に繋がる。

故に、もし数層の金属層が使用されるなら、それらは、それらのＭｅＯ／ＭｅＳへの変換の後で、最上層では微小裂開が生ずるが下側の単一もしくは複数の層は緻密なままである如く、選択され得る。このことは、サンプル液体の吸収のために付加的に優れた親水性を備える親水性のセグメント化表面に帰着する。特に、ケイ素から成る第１層と、アルミニウムから成ると共に記述された如く後処理された第２の最上層とを配備することが想起可能である。結果的なＳｉ−Ｏ層は結果的なＡｌ−Ｏ層よりも多くの水分を吸収し得るので、この層は上記Ｓｉ−Ｏ層の上側にて破断する。

本発明に依り提供された上記拡散ネットの表面の親水性はまた、何よりも先ず所定の微小粗度を設定することにより、または、各金属層の作成時に微粒子を特に導入することによっても増大され得る。故に、フィラメントのプラスチック内へとＭｅＯ粒子（たとえば、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂もしくはＺｒＯ₂）を取入れると共に、引き続き、これらの粒子を露出させることが可能であろう。

本発明に依り提供された上記拡散ネットは、既存のもしくは新たな試験システム内へと特に容易に一体化され得る。特に、従来の多層の試験細片に対する接着は、これまでに使用されている界面活性剤被覆式の拡散ネットの場合におけるよりも、特に小型のシステムにおいて信頼性が高い。

本発明に係る上記拡散ネットの親水性の空間的分布は、該拡散ネットの表面から試験要素の検出層までのサンプル液体の移送を最適化するために、特に制御され得る。たとえば布地もしくはネットの場合、ＭｅＯ／ＭｅＳへの変換が無いことから親水化が其処では起こらないように、その交差箇所にて、金属は被覆されないか、または、完全には被覆されない。更に、金属の被覆を回避すべく、且つ、たとえば後時において試験要素の検出層に面した拡散ネットの表面などの、該拡散ネットの選択的な領域のみを特に親水化すべく、拡散ネットは選択的に覆われ得る。これにより、拡散の目的に対して重要でない拡散ネットの箇所においてはサンプル液体の吸収および保持は低減されると共に、検出層に向かうサンプル液体の移送は特に改善および加速され、且つ、喪失されるサンプル液体は少なくなる。

既に言及された如く、親水化された領域に加え、元の疎水性の拡散ネット構造の部分的保持（すなわち、選択的なＭｅ被覆およびそのＭｅＯへの変換により）、拡散ネットの疎水性領域を作成することも可能である。

但し、既に連続的にＭｅＯ被覆された拡散ネットに、該拡散ネットを局所的に疎水化するか又は他の様式でそのＭｅＯ表面を改変するという物質を、目標限定的で位置的に正確な様式で、次続的に被覆することも可能である。

好適な措置は、たとえば、既に言及された上記拡散ネットの疎水化であって、適用されるべきサンプルの適用部位の回りにおける疎水化である。この場合、親水性の適用部位の回りにおける例えば円形の領域が、（たとえば、純粋な物質としての、又は、水溶液もしくは有機溶液からの）疎水化剤により被覆される。上記疎水化剤は、たとえば、適切な非極性溶媒中の脂肪族ワックスとされ得る。但し、（たとえば鎖状分子において）たとえば親水−疎水特性を備える物質であって、その親水性末端もしくはＭｅＳ／ＭｅＯに対する親和性を備える末端はその場合にＭｅＯ層に対して結合し、且つ、その疎水性末端は拡散ネットの新たな表面特性を決定する、という物質を使用することも可能である。たとえば、脂肪族アルコールもしくはチオールなどの、ＭｅＯに対して親和性を有する末端基を有する長鎖（たとえばｎ＝６〜ｎ＝２０）の炭化水素も想起可能である。

故に、たとえば、ＭｅＯ被覆された拡散ネットは、キシロール中に溶解されたワックスによりそれを被覆することで、困難性なしで、部分的に疎水化され得る。

このことは特に、小さなサンプル容量を有する小型システムに対して好適である。

適用されたサンプルは、サンプル適用区域の疎水性周縁部にて内部凝集力により丸め上げられることにより拡散ネットの所定の断面積を通り選択的にチャネル移送されることから、均質で２次元的に均一な様式で且つ再現可能な速度にて、配備された検出層の反応領域上へと案内かつ拡散される。

結果として、信号生成は更に再現可能となり、且つ、副次的効果として、適用領域の回りにおけるサンプル関連の汚染の恐れが最小限とされる。

更に、親水化された層の幾何学形状は、上記検出層の幾何学形状に対して適合され得る。親水性の空間的分布は、上記金属層の適切な空間的分布により、または、後処理される領域の適切な空間的分布により、生成され得る。生成される複数の親水性領域は、それらの物理的特性（吸収、または、光の反射）が異なり得る。その差は、作成方法に対し且つ品質確保に対して利用され得ると共に、たとえば着色によるなど、化学的もしくは物理的な手段により選択的に増幅され得る。

本発明に依り提供された上記拡散ネットの表面の親水性は、湿潤剤もしくは親水化剤による付加的な被覆により更に改変され得る（通常は、向上もしくは均質化／均等化であり；一定の場合、それは親水性の減衰ともされ得る）。これに関連して、付加的な湿潤剤の非常に小寸の液滴を局所的に適用することにより、付加的なもしくは改善された親水性の局所的な分布も達成され得る。

上記親水化剤は先ず、最も広い意味において湿潤剤もしくは分散添加剤であり、これは陽イオン性であるが好適には陰イオン性もしくは非イオン性であり、且つ、これは、純粋な物質として予め主として周囲温度にて固体形態で存在してきたが、今や、以下に言及される不都合を回避するために液体形態ともされ得る。一定の用途においては、吸着するＭｅＯ層上の液状の純粋な物質が更に好適である（たとえば、拡散ネットを含むシステムの照射に関する以下の説明を参照）。ＭｅＯもしくはＭｅＳ層に関しては特に、非イオン性の液体界面活性剤であるポリソルベート２０の如き、これまでは一般的に使用されなかった親水化剤も使用され得る。先行技術における公知の手段と対照的に、これらの界面活性剤は、経時移動、または、蓄積および枯渇の区域の形成の発生の如き、不都合な副次的影響なしで使用され得る。このことは、既に親水性であるＭｅＯもしくはＭｅＳ表面層は界面活性剤に対する吸着効果を有する、という事実に依るものである。故に、上記ＭｅＯもしくはＭｅＳ表面層は液体の非イオン性界面活性剤により直接的に被覆されることも可能であり、且つ、被覆もしくは湿潤プロセスは上記吸着プロセスの故に、従来のプラスチック拡散ネットに依る場合よりも更に迅速に進展する。

もし、拡散ネットを含む如きシステムを照射により殺菌することが必要ならば、常に有機化合物である従来の湿潤剤は照射により破壊されるという問題も回避される。

更に、照射による影響箇所（ａｒｔｅｆａｃｔ）は、拡散ネット自体から、親水性の拡散ネット表面まで通過しないか、または、通過しても僅かな程度のみである、と言うのも、斯かる影響箇所は上記ＭｅＯ層により少なくとも部分的に抑止されるからである。

更に疎水化を行い易い斯かる影響箇所は親水性層を阻害し得ることから、いずれの場合においてもＭｅＯ層は結果的に、表面の親水性の優れた維持に帰着する。

もし上記ＭｅＯ層が、比較的に照射非感応的である比較的に少量の液体の湿潤剤により後被覆されるなら、ＭｅＯ層における準液体の薄膜はそれ自体が表面上で再生し、その結果として、外部からおよび拡散ネット（フィラメント）の側からも浸透する疎水性物質は希釈効果により低減されもしくは上記表面から除去されるという事実により、親水性は最適に維持され得る。この場合、“拡散ネットの側から”という表現は、放射線により、疎水性効果を有する影響箇所が拡散ネットのプラスチックから離脱せしめられ得ることを意味することが意図される。これらは、上記ＭｅＳ／ＭｅＯ層により吸着される。

上記ＭｅＯもしくはＭｅＳ表面層の親水性および吸着能力の故に、他の湿潤剤であって、従来のプラスチック製の拡散ネットの疎水性表面の故に該ネットに対して該他の湿潤剤は適切でないことから、従来の拡散ネットを被覆するために先行技術においてはこれまで使用されないか、または、相当の労力を以てのみ、もしくは、限られた用途に対してのみ使用可能とされた、という他の湿潤剤を使用することも可能である。これらの湿潤剤は、水溶液から塗付されたときに、これらの表面に対して湿潤効果を有さないので疎水性表面上にも吸収されないという、親水化剤である。それらは寧ろ、それらが、表面に対して既に水性サンプルが適用された後に該サンプルと接触するまで、（共）湿潤効果を有さない。それらの例としては、水に対してのみ溶解可能である非常に極性的な親水化剤であって、本発明に従い処理された拡散ネットに対して水溶液から今や直接的に適用され得るという、拡散効果を備えたポリ酸の塩の如き親水化剤が挙げられる。これらの親水化剤は、第１層（第１の親水性層、すなわちＭｅＳ／ＭｅＯ層）の形成の間にもしくは後時において希釈のために溶解形態で該第１層に対して適用されるイオン性の化合物であって、このプロセスにおいては上記第１層に取入れられるか又はこの層と反応することでこの層に対して永続的に付着するというイオン性の化合物である。

故に、たとえば合成のもしくは生体由来のポリ酸などの、更に複雑な有機酸、または、有機酸の塩を使用することが可能である。これらはたとえば、ポリアクリル酸の如きポリカルボン酸、または、ポリメタクリレート、または、たとえばヘパリンもしくは硫酸コンドロイチンもしくはヒアルロン酸などの如き硫酸化多糖類の塩（たとえば、リチウムもしくはナトリウム塩）である。

更に、上記イオン性の親水化剤は、安全性の理由から好適には天然由来である単純なカルボン酸の如き、単純な有機化合物の、または、有機化合物の塩の溶液ともされ得る。故にたとえば、モノカルボン酸もしくはオリゴカルボン酸または同様にヒドロキシカルボン酸も挙げられ、たとえば、琥珀酸もしくはグルコン酸、または同様に、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸もしくは糖酸、または、それらのナトリウム、カリウムまたはカルシウム塩などの、それらの塩である。リン酸の誘導体も想起可能である。上記塩の場合に被覆は好適には一段階で行われるが、それはまた、酸の最初の適用および次に塩基による中和によるという二段階ともされ得る。

故に、親水性のＭｅＯ層を備える拡散ネットは今や、水溶液もしくは少なくとも部分的に水に基づく溶液からの多様な物質により被覆され得、このことは技術的な製造実施方式に対して非常に好適である、と言うのも、有機溶媒が使用される必要がないからである。

最後に、本発明に依り提供されたＭｅＯもしくはＭｅＳ層の酸素含有もしくは硫黄含有の官能基に対しては、核酸、または、タンパク質（酵素、抗体など）、または、合成湿潤剤、または、（抗凝固物質、もしくは、凝固をトリガする物質の如き）生体的に活性な分子の如き、更なる分子が化学的に結合され得る。また、液体による湿潤を、たとえば光吸収を以てまたは蛍光を以て表す物質を結合させることも可能である。

本発明に依り提供された上記拡散ネットの表面であって、本発明に依り提供されたＭｅＯ層もしくはＭｅＳ層により改変されたという表面は吸着的もしくは反応的な特性を有し得ることから、親水化剤に加えて他の物質により該表面を後処理することで、その特性を変化させ得る。本発明に依り提供された上記ＭｅＯ層もしくはＭｅＳ層は、たとえば湿気調整特性を有する、と言うのも、それは水分もしくは空気中の湿気を一定程度まで吸着するからである。これにより、特に個別的にパッケージ化された試験システムにおける湿気調整が改善される。

故に、細かい拡散ネットを使用するときでさえも、これまでに可能であったよりも、単位面積当たりで更に大容量のサンプルを吸収および通過／移送することが全体的に可能である。結果として、特に細かい拡散ネットを使用するときでさえも、喪失されるサンプル液は少なく、且つ、夫々の測定変数の検出は非常に好首尾である。

局所的な親水性領域を生成することが可能である。事前作製された薄寸体材料、すなわち、処理後に所定サイズへと切断される大きな表面積を有する材料を処理して引き続き製造するとき、局所的に生成された親水性領域が、上記薄寸体材料から選択的に切り出されると共に、特に化学的検出層上に位置され得る。その際、サンプル液体が拡散ネットの親水性領域を介してのみ浸透してから拡散する様に、疎水的な周囲領域を切り出すことも可能である。結果として、上記拡散ネットにおいて浪費されるサンプル液体は少なく、このことは、初期における更に少量のサンプルから分析対象物を検出し得ることを意味する。故に、検出反応の開始までのサンプルの利用は、更に効率的となる。

本発明に依り提供された上記拡散ネットの表面の親水性は、毛管案内要素による該表面の更なる改変に対しても利用され得、このことは、本発明に係る試験要素の更なる好適な特性に帰着する。

上記親水的表面はたとえば、無方向的もしくは方向的な様式で濾過を行う複数の材料を結合する担体材料の役割を果たし得る。これらの材料はまた、上記拡散ネット自体とは異なる構造も有し得る。本発明に依り提供された上記拡散ネットであって、少なくとも部分的に親水性の表面を有するという拡散ネットは、たとえば、繊細または非常に繊細とされ得る親水性繊維のための担体として使用され得る。このことは、本発明に依る上記試験要素の表面から少なくとも部分的に離間して、適用されるべきサンプルに向かうという一種のフリースおよび／または接触層に帰着する。この目的に対しては、プラスチック繊維、ならびに、たとえばセルロースから成る繊維などの天然繊維が適切である。５０μｍ未満の太さ、および、１０〜５００μｍの長さを有する非常に細かい繊維を使用することも可能である。

その幾分かは上記拡散ネットから突出するという上記親水性繊維は、適用されるべきサンプルに対する毛管案内要素として作用する。該要素は、サンプル収集デバイスから上記拡散ネット上へのサンプルの通過を促進する（所謂“貫通接続”）。サンプルが縦走を開始したとき、拡散ネットにより、残りのサンプルも次に、本発明に係る試験要素の検出層へと移送かつ分布される。これに関連して、サンプリング・デバイスによる搬送の方向に対する拡散ネットの角度は、＋０°から９０°まで、更には１８０°までの全ての角度を包含し得るが、９０°の配向が好適である。

本発明に依り提供された上記拡散ネットの少なくとも部分的に親水的な表面に対しては、毛管案内要素としても作用する対称的もしくは非対称的な親水性の膜も適用され得る。この場合、上記拡散ネットはサンプルに対する該ネットの適用側面上に上記膜を担持するが、逆側の側面は、検出層の方向において移送および拡散の機能を遂行する。

本発明に係る上記拡散ネットはまた、対称的もしくは非対称的な親水性の膜内に埋設もされ得、その場合に上記膜は上記拡散ネットに浸透して該ネットを囲繞し、すなわち、該拡散ネットは上記膜内の担体として作用する。この目的のために、上記拡散ネットの隙間内へと膜材料が導入されると共に、該材料は、上記拡散ネットの表面の発明的な親水性領域に対して結合される。この配置構成は、上述された如き毛管案内要素としても作用する。

サンプル収集デバイスから上記試験要素の検出層までのサンプルの搬送を更に最適化するために、本発明に依り提供された上記拡散ネットは、当然乍ら、部分的もしくは局所的にのみ毛管案内要素を備えることも可能であり、且つ、その効果を該拡散ネットの目標限定的な選択領域においてのみ有し得る。

本発明は、以下において更に説明される。

分析試験要素の概略図である。

図１に示された試験要素１０は単一の試験細片上に取付けられ得るか、または、多数の斯かる試験要素が、ロール形成可能な試験テープ上に離間して取付けられ得る。試験要素１０は、一側面上に化学的検出層１４を備えた担体箔体１２を有している。検出層１４は、サンプルが適用されたときに例えば色変化などにより目標物質に対しもしくは分析対象物に反応する乾燥化学系から成る。上記色変化は、透明な担体箔体１２を通して反射測光的に検出され得る。

担体箔体１２から離間した方を向く検出層１４の側面上には拡散ネット１６が配置され、該ネットは、検出層１４上のサンプルの２次元的な分散を促進する。上記サンプルは、たとえば血液の滴下物として、拡散ネット１６の自由側面上に適用される。拡散ネット１６は、３００μｍ未満、好適には１５０μｍ未満、特に好適には８０μｍ未満の網目幅を有するフィラメント１８であって、布地網状体の形態に織り込まれたというフィラメント１８により形成される。たとえばＰＥＴもしくはＰＡから成るフィラメント１８は、大きな面積に亙り検出層１４上でのサンプルの分散を促進するために、金属被覆から形成された親水性ＭｅＯ／ＭｅＳ表面層２０を備えている。金属による被覆は、出発材料としてのプラスチック・フィラメント、または、それから形成された布地網状体上で実施され得る。

上記被覆として適切な金属は特に、金属の蒸着、スパッタリングもしくは電気析出により適用され得る全ての金属である、と言うのも、これらの被覆方法は実施することが特に容易だからである。また、フィラメントに対して、もしくは、完成した構造（布地、編地、交絡糸材）に対して適用された溶解金属化合物から析出することも可能である。

上記金属層（もしくは金属フィラメント自体）は引き続き、加熱処理下で、たとえば水分、水酸化アルカリもしくは水酸化アルカリ土類、酸素（同様に大気の酸素）による後処理により酸化される。次に、少なくとも上記金属層の表面、および、適切な場合には該層全体が、一種類以上の金属酸化物Ｍｅ_(x)Ｏ_(y)、金属水酸化物Ｍｅ_(x)（ＯＨ）_(2y)、または、金属オキシ水酸化物（金属オキシ水和物）Ｍｅ_(x)Ｏ_(y-z)（ＯＨ）_(2z)×ｎＨ₂Ｏの如きそれらの混合形態へと変換される。簡素化のために、これらの全ての層の種類は、それらの構造に関わらずに“ＭｅＯ層”と称される。

上記ＭｅＯ層は、好適には緻密な構造を有すると共に、水または水／アルコールの系に不溶性であるかまたは溶解性が低い。この構造は、金属化合物の化学的性質により、すなわち、金属もしくは合金の適切な選択により確実とされる。

金属もしくは合金としては、ＺｎまたはＡｌが特に適切である。両方とも容易に反応すると共に、特に微量元素としてのＺｎは生理学的に完全に問題がない。金属の蒸着またはスパッタリングにより、アルミニウムまたは亜鉛またはこれらの金属を含有する合金により被覆されたプラスチック・ネットは、金属被覆の少なくとも表面が酸化される様に、温水または蒸気、水酸化アルカリもしくは水酸化アルカリ土類により、または、酸素の作用下での単なる加熱処理により、後処理され得る。

医学分野、特に医学的診断に対しては、少なくとも少量では毒性が無くて耐容性が良好な金属であって、好適には身体の（本質的に微量元素でもある）成分であるという金属を使用することが適切である。その例は、マグネシウム、カルシウム、マンガン、バナジウム、ケイ素、および、特に亜鉛である。以下のものもまた、良好な程度から非常に良好な程度まで耐容性が在る：チタン、ジルコニウム、銀、アルミニウム、タンタル、ハフニウム、ニオブ、および、それらの混合物もしくは合金、または、他の元素との混合物もしくは合金。これに関連して、人体に対する直接接触が行われないとしても、試験要素の一部として本発明に依り提供された上記拡散ネットは少なくとも、サンプル収集要素もしくは穿刺要素に対する接続部材である。

上記混合物に対しては、作成方法において通常的である他の金属の少量添加物が、たとえばジルコニウムに対する添加物としてのハフニウムもしくはイットリウムの如き容認されたもしくは所望さえされる不純物として添加される。更に、記述された不溶性の親水性化合物の形態であるアルミニウムに対する添加物として、たとえば銅などの大量の付随的金属が合金として意図的に添加され得る。

斯かる互換的な金属の使用は特に、たとえば特許文献１に記述された如き分析試験要素に適している。このことは特に、たとえば血液採取のための穿刺要素などのサンプル収集デバイスに対して試験要素が直接的に連結されるという医学的診断の分野において高度に統合された試験システムに対しても同様である。この場合、たとえば糖尿病における一日当たりの要求量が増加しているという本質的な微量元素である亜鉛が好適に使用される。また亜鉛は、たとえばチューインガムにおける風味増進剤の形態で医学的表示なしで酢酸亜鉛の形態で健康な人に対して供与され得ることも知られている。故に実際的には、亜鉛による汚染に起因する一切の健康の問題を考慮の対象外とし得る、と言うのも特に、推奨された一日当たりの要求量は、汚染量より数桁も多いからである。アルミニウムもまた等しく、それが本質的な微量元素ではないとしても、医学的な応用分野において問題がない。

高度に統合された試験システムの場合には、試験要素の領域における本発明のＭｅＯ層の親水性を阻害せずに、通常的に界面活性剤によりサンプル収集デバイス（たとえば、穿刺要素としてのランセットなど）を被覆することが付加的に可能である。もし界面活性剤層が移動するとしても、特に非イオン性の界面活性剤は、上記ＭｅＯ層の基本的な親水性を阻害せずに該層により吸着され得る。これにより、界面活性剤が、乾燥化学物質を含有する試験細片の検出層に到達してその特性に対して悪影響を及ぼすことが阻止される。

布地が使用される場合、それは、通常的に処理された完成布地である。但し、織成プロセスの前に、本発明に従い単に経糸もしくは緯糸を処理することも可能である。更に、非常に細かい構造の場合に特に安定効果を有する細かい金属線を可変的な割合で含む布地、編地もしくは織地（ｗｏｖｅｎ ｆａｂｒｉｃ）も想起可能である。この場合には、部分的な処理でも十分であり得る。

モデル実験（原理の証明）においては、Ｍｙｌａｒ（登録商標）（寸法的に安定なポリエチレン・テレフタレート箔体に対する商標名）で作成された箔体材料が使用された。該Ｍｙｌａｒ箔体上には、薄寸のアルミニウム層が蒸着された（以下においては、Ｍｙｌａｒ−Ａｌｕ）。上記アルミニウム層は、水蒸気の作用下で酸化された（以下においては、Ｍｙｌａｒ−Ａｌｕ−Ｏｘ；特許文献４を参照）。

Ｍｙｌａｒ−Ａｌｕ−Ｏｘ箔体細片がロールから引き出されて切断された。各断片は、沸騰する脱塩水（以下においては、ＶＥ水）中に１分間浸漬され、次に引き出され、水分を払拭するために鉗子の取手を通して３回引っ張られ、且つ、空気中に吊されて乾燥された。

Ｍｙｌａｒ−Ａｌｕ−Ｏｘ箔体細片がロールから引き出されて切断された。各断片は、室温にて（１リットルの）水中の０．０５％（ｗ／ｗ）のヘパリン・リチウムに２０分間浸漬され、次に引き出されると共にＶＥ水により約２０秒に亙り２回洗浄され、引き続きそれらは、水分を払拭するために鉗子の取手を通して３回引っ張られ、且つ、空気中に吊されて乾燥された。

所定領域から、Ｍｙｌａｒ−Ａｌｕ箔体材料が１．５ｃｍ幅で切り出された。各断片は、沸騰するＶＥ水中に２０分間浸漬され、次に引き出され、直ちに（１リットルの）水中の０．０５％（ｗ／ｗ）のヘパリン・リチウムに１分間浸漬された。引き続き、各断片は水分を払拭するために鉗子の取手を通して３回引っ張られ、且つ、空気中に吊されて乾燥された。

ロールから引き出されて切断されたが後処理はされないＭｙｌａｒ−Ａｌｕ−Ｏｘ箔体細片は、以下の比較のための基準材料の役割を果たした。各実施例を上記基準材料と比較するために、各断片は、Ｍｙｌａｒ−Ａｌｕ−Ｏｘ箔体に対する公知の標準化材料試験に委ねられた。この材料試験において、当該材料は８μｌの試験液により湿潤され且つその拡散広さが（０．５ｍｍの精度で）ｍｍ単位で測定される如き様式で、夫々の場合に１０回ずつ当該材料に対する拡散効果が決定された。個別的な１０個の値は加算されると共に、その平均値が算出された。故に、述べられた値は、平均的な線形の拡散長さに対するパラメータである。湿潤された面積の更に厳密な表現は、個別的な線形値が二乗されると共に、その後に合計から平均値が算出されたときにのみ求められる。

結果は、以下の表１において要約される。

基準物／実施例１の比較：
上記結果は、既に親水化されたＭｙｌａｒ−Ａｌｕ−Ｏｘ箔体が熱水に浸漬されたとき、拡散効果の阻害が観察されることを示している。故に、親水性の“回復”は行われない。従って、実施例２および３に基づく実験は、室温にて実施された。

基準物／実施例２の比較：
この場合にはヘパリン・リチウムである湿潤剤による上記付加的被覆は、拡散効果の相当の向上に帰着する。

基準物／実施例３の比較：
熱水中での湿潤剤（この場合にはヘパリン・リチウム）による次続的処理によるＭｙｌａｒ−Ａｌｕ箔体材料の酸化もまた、拡散効果の相当の向上に帰着する。

以下においては、非常に細かい網状とされてアルミニウム被覆された拡散ネットによる実験が記述され、そのアルミニウム層は各実験１〜４において種々の条件下でベーマイト層（ＡｌＯ（ＯＨ））へと変換された。ベーマイトによるこの親水化の後、ベーマイト被覆された拡散ネットに対する血液による湿潤に関する試験が実施された。

浸透試験を実施するために、上記拡散ネットは、横たわる姿勢で開口上に水平に取付けられた。故に、試験されるべき上記拡散ネットの領域は、頂部および底部にて開放されると共に、空気に対する接触を有するのみである。特に、当該拡散ネットが非常に細かい網目を有するという疎水性の拡散ネットの場合、該拡散ネットに対して適用された血液の滴下物はその“表面”上に留まると共に、該拡散ネットの布地には浸透しない。しかし、拡散ネットが親水性であれば、サンプルは浸透し、且つ、下側の“表面”もしくは側面から少なくとも部分的に出現して視認可能となり、すなわち、血液の滴下物は“懸架される”。このことは、親水化が成功したことを表している。

拡散試験のために、上記拡散ネットは、水平的に且つ固定せずに、可及的に平坦に検出層上に位置される。但し実験上の理由により、上記拡散ネットは、最適化されてはいない作成方法の故に、常に完全に平坦ではない。このことはまた、未処理の検出層に対しても当てはまる。但し、拡散挙動（毛管力）に対し、平坦性は必須である。これはまた拡散挙動における変動にも帰着し、該変動は、最適化された確実な分析試験要素においてのみ無視可能となる。

結果は、以下の表２において要約される。

¹表２において列挙された実験に対して使用された市販の拡散ネットＳＥＦＡＲ ＰＥＴＥＸ ０７−５１／３３は、この場合にはＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）であるポリエステルのモノフィラメント・プラスチック細線から成る。網目幅はｗ＝５１μｍであり、且つ、開放された篩い面積はａ０＝３３％であり、すなわち、総面積の６７％はＰＥＴ細線の垂直射影から成る。糸材の直径はｄ＝３８μｍであり、且つ、拡散ネットの高さはｈ＝６０μｍである。

４１％のヘマトクリット値を有すると共にヘパリン処理された静脈血が使用された。

以下においては、アルミニウム層の変換、および、拡散ネットの湿潤挙動の結果が論じられる。

装置関連の制限（以下を参照）および実験条件の変動を伴うが、４つの実験において使用された拡散ネットに依れば、ベーマイトへの変換は成功し、上記制限および変動は、最適化の後に確立されたプロセスにおいては容易に制御可能である。

非常に細かい拡散ネット０７−５１／３３を用いると、ＰＥＴ拡散ネット上のベーマイト層は、それが血液の拡散に帰着する様に親水性であることが示された。

この場合、出発材料上のアルミニウム層の厚み、および、実験の設定および処置（“操作”）は、最適化されなかった。実験上の理由により、温度を、故に、変換のために使用される沸騰水の乱流を、完全に一定に維持することはできない。拡散ネットの各断片は、水浴中で旋回し、折り曲げられ、且つ、連続的に攪拌されねばならない。故に、面積の全体に対し且つ時間に関して沸騰水が均一に作用することを確実とすることはできない。除去および乾燥もまたそれほど再現可能ではなく、且つ、高温のネットは非常に皺（しわ）になり易い。

表２の実験１〜４において使用された拡散ネットは、アルミニウム層をベーマイト層へと変換した後、従来の湿潤剤により、または、拡散効果を有する他の物質（“湿潤剤の変種”）による二次的被覆を実施する目的で、更なる実験に委ねられた。引き続き、この場合には拡散ネットに対する血液による湿潤に関する試験（浸透試験および拡散）も実施された。結果は、表３において要約される。この目的のために、表２の実験２からのベーマイト層を備える拡散ネットの種々の細片（細片（Ａ）〜（Ｍ））が使用され、それらに対しては表３に列挙された種々の湿潤剤が添加された。全ての実験は、水溶液中で実施された。

文字Ａ〜Ｋは、異なる濃度での異なる湿潤剤を表している。作成関連の理由により、文字Ｍ以降に切り出された残存細片はベーマイトのみを有しており、付加的な湿潤剤は有していなかった。故に、Ｍは基準である、と言うのも、表２に見られる如くＭは非常に良好に拡散するからである。（ベーマイト上の）付加的な湿潤剤による変化は、この材料に関して更に良好に識別され得ることが期待された。

²番号１は、従来の更に粗い拡散ネットに関しており；実験番号２〜１２は、番号１に対するものである。
ｎ．ｓ． 平坦では無いので、特定されず。

４１％のヘマトクリット値を有すると共にヘパリン処理された静脈血が使用された。

二次的被覆の湿潤挙動に関する結果：
非常に細かい拡散ネット０７−５１／３３は、“拘束無しで懸架された”拡散ネットに対する血液滴下物の浸透に関し、ならびに、二次的被覆上での拡散に関し、良好な結果を与える。この場合、アルミニウム層自体、または、そのベーマイトへの変換、または、二次的被覆（湿潤剤）のいずれも、最適化はされなかった。

特に、この非常に細かい拡散ネットは、水性被覆系のみを用いるベーマイト層を使用した（または、それを介しての）親水化の実施可能性を示している。

Claims (29)

1. 化学的検出層（１４）として構成された表面と、前記検出層（１４）上における液体サンプルの平坦な分布のために該検出層上に配設された拡散ネット（１６）とを備え、前記拡散ネットがフィラメント構造を有する分析試験要素において、
   前記拡散ネット（１６）が、少なくとも、前記検出層（１４）に面した当該拡散ネットの表面上に、酸化された金属層（２０）を有することを特徴とする、分析試験要素。
2. 前記フィラメント構造が、所定の網目サイズを備えた布地により形成されることを特徴とする、請求項１に記載の分析試験要素。
3. 前記拡散ネット（１６）の前記フィラメント構造が、金属フィラメント（１８）および／またはプラスチック・フィラメントから成ることを特徴とする、請求項１または２に記載の分析試験要素。
4. 前記フィラメントが所定の直径を有することを特徴とする、請求項３に記載の分析試験要素。
5. 前記拡散ネット（１６）が単層もしくは多層の金属被覆（２０）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の分析試験要素。
6. 前記金属層（２０）がアルミニウムまたは亜鉛を含有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の分析試験要素。
7. 前記金属層（２０）が、純粋な金属、合金、または、金属含有混合物であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の分析試験要素。
8. 前記金属層（２０）が、水分、酸素、水酸化アルカリ、または、水酸化アルカリ土類により酸化され得ることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の分析試験要素。
9. 前記金属層（２０）が、その表面上で又はその全体に亙り、酸化されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の分析試験要素。
10. 少なくとも一本の毛管案内要素が、前記拡散ネット（１６）上に配設され且つ／又は該拡散ネット（１６）内に組み込まれることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の分析試験要素。
11. 前記少なくとも一本の毛管案内要素が、親水性の繊維材料または親水性の膜の形態であることを特徴とする、請求項１０に記載の分析試験要素。
12. 前記拡散ネット（１６）が、親水化された表面領域および疎水性の表面領域を有することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の分析試験要素。
13. 当該分析試験要素が、試験細片もしくは試験テープの形態であるか、または、統合試験システム内に取入れられ得ることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の分析試験要素。
14. 前記拡散ネットが、接着剤、特にホットメルト接着剤により固定されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の分析試験要素。
15. 前記接着剤が予め、前記拡散ネットの所定位置に対して適用され得ることを特徴とする、請求項１４に記載の分析試験要素。
16. 前記酸化された金属層（２０）を備える前記拡散ネット（１６）が、目標領域としての前記検出層（１４）に関し、液体サンプルの保持および無方向性の分布のための複数の多様な毛管間隙を画成することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の分析試験要素。
17. 前記金属層が、酸素含有もしくは硫黄含有の酸化剤により酸化されることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の分析試験要素を作成する方法。
18. 前記金属層（２０）が、水分、酸素、水酸化アルカリ、または、水酸化アルカリ土類により酸化されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記金属層（２０）が、硫黄含有化合物により後処理されることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の方法。
20. 前記拡散ネット（１６）が、少なくとも一種類の付加的な親水化剤により後処理されることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記少なくとも一種類の付加的な親水化剤が、陰イオン性もしくは非イオン性の界面活性剤であることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 前記非イオン性の界面活性剤が、適用の温度範囲において純粋な物質としての液体であることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
23. 前記少なくとも一種類の親水化剤が、たとえば有機酸または有機ポリ酸などの、少なくとも実質的に水溶性の化合物であることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
24. 前記酸化された金属層が、放射線非感応性の液体湿潤剤により後処理されることを特徴とする、請求項１７から２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記酸化された金属層が、親水化された表面領域および疎水性の表面領域を備えることを特徴とする、請求項１７から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記金属層が選択的に適用されて酸化されることを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
27. 前記酸化された金属層の所定領域が疎水化剤により被覆されることを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
28. 特に、少なくとも所定の領域において酸素含有もしくは硫黄含有の酸化剤により酸化され得ると共に更に選択的に親水化剤を備え得るという酸化可能な金属層（２０）を備えた布地、編地またはフリースの形態である、フィラメント構造を備えた拡散ネット。
29. 液体サンプルの平坦な分布のために分析試験要素に対する、請求項２８に記載のフィラメント構造を備える拡散ネットの用法。

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