JP2603036B2 - 独立テストフィールド材料の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、層の厚さがきわめて薄い独立（self−supp
orting）テストフィールド材料の製造法およびそのよう
なテストフィールド材料に関する。

体液、とくに血液および尿の構成成分の、定性的およ
び／または定量的な分析測定のため、いわゆるキャリア
結合試験（carrier−bound test）がますます使用され
だしている。これらにおいては、テストキャリア（英語
の文献ではしばしば「固体試薬分析要素」（solid rea
gent analysis element）ともよばれる）の単層また
は複層のテストフィールドのうち少なくとも１つに試薬
システム（reagent system）が埋め込まれ、前記テス
トフィールドは試料と接触するように位置づけられてい
る。試料と試薬との反応は、光学的あるいは他の検出し
うる変化となり、その変化は視覚的、あるいは装置（通
常は反射測光器）によって評価されうる。

使用されるテストフィールド材料の層の厚さは、分析
の質にとってきわめて重要である。一般的に、できるだ
け薄い層の厚さが目標とされる。それによって、分析の
精度のためにはきわめて重要である強い発色が、少量の
試薬を用いて達成されうる。さらに、層が薄いというこ
とは、試料流体の必要量も削減する。このことは、現在
の分析法をもって、（指を刺すことでえられた）ただ一
滴の血液に関して複数の分析が実施されなければならな
いとき、とくに重要である。

この理由のため、ばあいによっては0.1mmよりも薄い
試薬フィルムがしばしば使用される。それらは、フィル
ム形成マス（mass）（試薬を含有するフィルム形成性の
粘性材料である試薬フィルムマス）をキャリア層（通常
は透明なプラスチックフィルム）に適用することによる
層形成法で製造される。該試薬フィルムマスは、ポリマ
ーフィルム形成剤（former）の分散液または溶液を基本
としており、各々のテスト層において必要な試薬を含有
する。

一般的に、そのような試薬フィルムはテストキャリア
において（たとえば、枠の中に据え付けられたまたはス
トリップ（strip）型の基盤層に固着している）キャリ
ア材料とともに製造される。キャリアフィルムから、そ
の上に形成されたフィルム層を除去することもまた記載
されている。しかしながら、薄いフィルムの使用時に
は、これは実際には実行できない。

したがって、独立テストフィールド材料として好適
な、換言すれば全面積にわたってキャリア層と接触させ
なくとも使用できる、きわめて薄い（0.1mmよりも薄
い）テスト材料への需要がある。

本発明が意味する範囲におけるテストフィールド材料
は、テストキャリアのテストフィールドに別の構成要素
として統合されうる、薄くて偏平な構造であればどのよ
うなものでもよい。そのテストフィールドは、専らこの
テストフィールド材料からなっていてもよい。また、本
発明、あるいはテストキャリア技術において一般的に使
用される、たとえば紙、プラスチック膜あるいは繊維材
料といったような他の層材料との組み合わせにしたがっ
て、複数のテストフィールド材料を使用してもよい。

本発明の目的は、きわめて層の薄い、独立している
（self−supporting）という特性を有し、さらに体液分
析の分野における付加的なきわめて厳しい要件を満足さ
せるテストフィールド材料を提供することである。

この目的の達成のため、前文に記述した種類の方法に
おいて提案されることは、該試薬フィルムマスが、10か
ら300mPasecの粘度をもち、広範囲にキャリア材料の孔
に浸透するように、適用面から、0.02〜0.08mmの平均孔
幅をもつ単層の布である開孔をもつ繊維構造（open−po
red fibre structure）からなる帯状のキャリア材料
の中へと押し込まれ、反対面に含浸してきたマスが、合
成繊維構造の孔が該試薬フィルムマスによって橋を架け
る（spanned）ように帯状のキャリア材料と平滑化具の
相対的な動きによって平滑化され、さらにこのように製
造されたテストフィールド材料の帯状のキャリア材料が
非接触で乾燥されるということである。

すなわち本発明は、0.1mmよりも薄い層厚さの独立テ
ストフィールド材料の製造法であって、 （ａ）キャリア材料の孔の中に広範囲に浸透するよう
に、10から300mPasecの粘度をもち試薬を含有するフィ
ルム形成性の粘性材料である試薬フィルムマス６が、適
用面1aから、0.02〜0.08mmの平均孔幅をもつ単層の布で
ある開孔をもつ繊維構造を有する帯状のキャリア材料１
の中へ押し込まれ、 （ｂ）該試薬フィルムマス６によって繊維構造の孔21に
橋を架けるように、反対面1bの該試薬フィルムマス６
が、帯状のキャリア材料と平滑化具4,14との相対的な動
きによって平滑化され、さらに （ｃ）このように製造されたテストフィールド材料10の
リボンが本質的に非接触で乾燥される 製造法に関する。ここにおいては、平滑化するさいに平
滑化具4,14によってふき取られる過剰分がほとんどない
ように、該試薬フィルムマス６が計量されて供給される
もの、繊維構造19が、好ましくは単繊維の糸20からなる
0.02〜0.08mmの平均孔幅をもつ単層の織られたあるいは
編まれた布であるもの、帯状のキャリア材料１の中へ押
し込むさいの該試薬フィルムマス６の粘性が10mPasec〜
300mPasec、好ましくは20mPasec〜200mPasecであるも
の、該試薬フィルムマスが発色試薬および色素を含有す
るもの、該試薬フィルムマス６が分散液のフィルム形成
剤を含有するもの、平滑化具4,14が移送方向の後方の端
に端部を有するもの、該試薬フィルムマスは上方からド
クターボックス15から帯状のキャリア材料１の上へとか
き集められ、ドクターボックス15は移送方向２において
帯状のキャリア材料１と上方から接触しているドクター
10によって閉鎖されており、さらに、帯状のキャリア材
料１は下方から接触している平滑化具14の上方を通過す
るもの、平滑化具14が、移送方向２においてドクター16
の鋭端部16aと同じ位置線上にある鋭端部14aを有するも
の、および、帯状のキャリア材料１がスリットオリフィ
ス３の上方を誘導され、該試薬フィルムマス６が下方か
らスリットオリフィス３を通ってキャリア材料１の中に
押し込まれ、そののち平滑化されるものが好ましい。

「開孔をもつ繊維構造」という用語は、薄い開孔層を
作製する繊維あるいは糸の織物構造の、あらゆる型のも
のを表わしている。例としては、織られたまたは編まれ
た布（fabric）およびマットがある。単層の織られたま
たは編まれた布、好ましくは単繊維の糸からなるものを
使用することが、とくに好結果をもたらすことがわかっ
た。合成繊維構造の平均孔幅は0.02mmから0.08mmのあい
だ、好ましくは0.03mmから0.05mmのあいだであるべきで
ある。また、帯状のキャリア材料としては、リボンある
いはストリップなどの材料がある。

該試薬フィルムマスの構成は、本質的に、本発明によ
る各々のテストキャリアにおけるテストフィールド材料
の機能に依存する。それは、分解または溶解したポリマ
ーフィルム形成剤は別として、各々の試験に必要な試薬
成分（たとえば酸素、基質および緩衝試薬）および色素
やスラリー化成分などといった補助的な材料を含有す
る。いずれのばあいも、キャリア材料を含浸させるさい
の該試薬フィルムマスの粘度は10から300mPasec、好ま
しくは20から200mPasecのあいだであるべきである。

もうひとつの本発明の事項は、体液中の分析物測定用
のテストキャリアのためのテストフィールド材料であ
り、前記テストフィールド材料は、試薬フィルム材料が
その孔に橋を架けさらにその結果それを閉鎖するように
埋め込まれている0.02〜0.08mmの平均孔幅をもつ単層の
布である開孔をもつ繊維構造を包含している。この試薬
フィルム材料は、フィルム形成性の、粘性のある試薬フ
ィルムマスから形成されており、フィルムマスは、試薬
フィルム材料がテストフィールド材料の層の厚さにわた
って本質的に対称に（symmetrically）分布するよう
に、繊維構造の中に押し込まれさらにその両面で平滑化
されている。

すなわち、本発明はまた、体液中の分析物を測定する
ためのテストキャリア用テストフィールド材料であっ
て、試薬を含有するフィルム形成性の粘性材料である該
試薬フィルムマスが0.02〜0.08mmの平均孔幅をもつ単層
の布である開孔をもつ繊維構造19中に、孔21に橋を架け
そして閉鎖するように埋め込まれており、該試薬フィル
ムマスは、合成繊維材料の中に押し込まれさらに両面で
平滑化されるフィルム形成性の、粘性のある該試薬フィ
ルムマスから形成されたものである。0.1mmよりも薄い
テストフィールド材料に関する。ここにおいては、平均
の厚さが0.1mm未満、好ましくは0.07mm未満であり、お
よび繊維構造の平均の孔のサイズは0.02mm〜0.08mm、好
ましくは0.03〜0.05mmである。

繊維層を試薬フィルムと組み合わせて使用すること
は、米国特許出願第4292272号および第4604264号から知
られている。前者では、フィルム形成マスはプラスチッ
クフィルムに適用され、織物（tissue）はまだ湿ってい
るマスに押しつけられる。織物はここでは主として、試
料をテストフィールド（いわゆる「展開層」）の表面に
わたって展開させるのに役立っている。この方法は、き
わめて薄い独立テスト層の製造には不適当である。フィ
ルム形成マスは主に織物の片面に位置づけられている。
すなわち、それは非対称に分布している。米国第460426
4号では、試薬を含有したフィルム形成マスが主に層の
片面に残存するように、つまり、結果として非対称な層
構造となることを目的として織物層に適用されている。
これは層の良好な光学的特性を保証するために必要であ
るとみなされている。

合成繊維構造は、好ましくは単繊維の糸からなる。本
発明によれば、該試薬フィルムマスが均一に分布した、
きわめて薄いテストフィールド材料が１回の操作で製造
される。実際、たとえばおおよそ0.06mmの厚さのテスト
フィールド材料が製造されており、層の厚さを測定した
ところ、成分分析および機能テストにおいてきわめて良
好な特性を有している。米国第4604264a号では、単繊維
の織物はあまり適当でないとみなされており、付加的な
キャリアフィルムと関連してのみ使用される。したがっ
て試験の目的のために適当な、均一な特性は、ここでは
比較的大きな層の厚さでのみ達成される。このことは、
試薬の大量消費および長時間の反応時間をもたらす。

テストフィールド材料として、試薬を含浸させた織物
またはマットを使用することもまた知られている。しか
しながら、これらは製造法および構造の両方の点におい
て、本発明のテストフィールド材料と根本的に異なる。
既知の方法では、一般的に織物のリボンが、試薬および
他の補助的な物質とともに、比較的高濃度の流体含浸溶
液を含有する含浸タンクを通って誘導されることによ
り、含浸が実施される。リボンはタンクから誘導され、
過剰分がタンクに戻って流れうるようにリボンを垂直に
移送するあいだ、過剰の含浸溶液が拭き取られる。含浸
させた織物はその開孔の特性を保有している。したがっ
てその方法は、織物の孔が比較的粘度の高い試薬フィル
ムマスで橋を架けるような閉鎖層は包含していない。本
発明に関連して、タンク内の含浸溶液の粘度が織物の孔
を閉鎖する程度にまで増加したときでさえ、既知の方法
では満足できる結果をもたらさないことが確実であっ
た。むしろ、試薬フィルムマスのむらのある分布をもた
らした。

本発明は以下の図で概略的に表された実施例を示すこ
とによってつぎに詳細に説明されるであろう。

図１ 本発明にしたがった方法を実施するための第１の
システムのきわめて概略的な側面図、 図２ 一部変更した具体例の詳細な図、 図３ 本発明にしたがった方法を実施するためのシステ
ムの別の具体例の、図１のごとき側面図、 図４ 本発明にしたがった乾燥前のテストフィールド材
料の断面図、 図５ 本発明にしたがったテストフィールド材料を備え
たテストキャリアの断面図、 図６ 本発明に好適な合成繊維構造の平面図。

図１に示されたシステムにおいて、キャリア材料のリ
ボン１は、矢印２の方向に順次、スリットオリフィス
（orifice）３を経由し、平滑化具４の下方を、さらに
乾燥室５を通って誘導される。

スリットオリフィス３および平滑化具４は、図示した
輪郭をもって（図の平面に対して垂直に）、帯状のキャ
リア材料１の幅全体にわたって拡がっている。10から30
0mPasecの粘度をもち試薬を含有するフィルム形成性の
粘性材料である試薬フィルムマス６はスリットオリフィ
ス３を通って、該試薬フィルムマスが0.02〜0.08mmの平
均孔幅をもつ単層の布である開孔をもつ繊維構造の孔の
中に広域にわたり浸透するように、キャリア材料リボン
１の中へと押し込まれる。このばあい、適用面1aはキャ
リア材料リボン１の下側となる。

反対面1b上で、該試薬フィルムマスは、該試薬フィル
ムマスによって合成繊維構造の孔に橋を架け、さらにキ
ャリア材料リボンの糸もまた（きわめて薄く）該試薬フ
ィルムマスで被覆されるように、平滑化具４によって平
滑化される。

該試薬フィルムマス６は、貯蔵容器（図示されていな
い）から計量ポンプ７によって供給される。計量は、該
試薬フィルムマス６のキャリア材料リボン１への浸透を
（たとえば画像分析法によって）モニターする実際値表
示器（actual−value indicator）９に任意に接続され
うるコントローラー８によってコントロールされる。

該試薬フィルムマスの正確な計量は良好な結果のため
には必要不可欠である。一方で供給量は、キャリア材料
リボンの孔が完全に閉鎖されるように、少なくとも前記
の開孔をもつ繊維構造に全く充分に浸透し、その反対面
の平滑化を行ないうるほどに多量でなければならない。
他方では、しかしながら、過剰な計量もまた不都合であ
る。該試薬フィルムマスの供給量は、平滑化中に過剰分
がふき取られないように制限されることが好ましい。

実際は、該試薬フィルムマス６が供給される計量速度
を経験的に決定し、さらにテストフィールド材料をこの
固定した計量速度で連続して製造することで充分である
ことが確認されている。図１に示されるような実際値表
示器９を用いる調整の可能性は、したがって、付加的な
選択であるとみなされるべきである。

また、平滑化具４を通過したのち、まだ湿ったままで
はあるができあがったテスト材料10が、本質的に非接触
で乾燥されることも必要不可欠である。それは、好まし
くは図示したように無束縛に宙づり状態で、乾燥室５を
通って搬送される。乾燥されたテストフィールド材料11
は移送ローラー12によって引かれ、図示されていないロ
ーラーに巻きつけられる。まだ湿っているテストフィー
ルド材料10のストリップは、当然ながら、結果としてそ
の特性が損なわれないほどの微少な接触である限り、あ
るいはテストフィールド材料11の乾燥したストリップの
対応部分が切断されており使用されていない限りにおい
て、限られた領域部分（とくに端部）の誘導要素（guid
e elements）と接触することができる。「本質的に非
接触で」ということがこの意味で理解されなければなら
ない。

いかなる機械要素も、それがキャリア材料リボン１の
幅にわたって拡がり、さらに反対面から合成繊維構造の
中へと浸透する該試薬フィルムマスを平滑化するのに好
適であるものは、本発明の意味する範囲における平滑化
具４とみなされるべきである。それは、好ましくは、図
示したようにキャリア材料リボン１に接触し鋭い端部と
して作用する端部4aを、移送方向２における後方の末端
に有するように形づくられる。このようにして、平滑ス
トローク（smooth stroke）がえられる。鋭い末端4aの
前方の、キャリア材料１に面した平滑化具４の表面は
（図１に示されるように）凸面状にカーブしていてもよ
く、あるいは（図２に示されるように）平面であっても
よい。いわゆる「ドクター幅（doctor width）」は、
つまり、キャリア材料１に接触している平滑化具の下面
（底部）の幅ｂのことであるが、比較的狭くなければな
らないことがわかった。それは好ましくは20mmより小さ
く、とくに好ましくは10mmより小さい。

スリットオリフィス３もまた、適用面1aにおいても平
滑な面を製するために好ましくは鋭い端部3aを有する。

上述の記載は、該試薬フィルムマス６は必ずキャリア
材料リボン１のただ一方の面にのみ供給され、平滑化具
４は他方の面にのみ設置されるということを意味すると
理解されるべきではない。これは一般的に便宜上のおよ
び経済上のことである。しかしながら、キャリア材料の
第１の面からの供給および第２の面からの平滑化に加え
て、かりに供給もまた第２の面から、そしてばあいによ
っては平滑化もまた第１の面から行なわれたとしても、
本発明の範囲を超えるものではない。

きわめて薄い独立テストフィールド材料は、サンプル
（とくに全血）がテストフィールド材料の片面に置か
れ、結果としての呈色反応がテストフィールド材料の他
方の面で観察されるようなテストキャリアに関して、と
くに実用的な重要性を有する。該試薬フィルムマスは好
ましくは発色試薬および色素を含有する。このような適
用に必要な試料流体の充分な透明度をうるためには、
（溶解したフィルム形成剤ではなく）分散フィルム形成
剤を使用すれば有利である。

好ましい試薬フィルムマスおよびそれらによって達成
された利点に関する詳細は、ドイツ特許出願第P410629
3.0号を参照すれば見出される。

図３に示される具体例では、該試薬フィルムマス６は
上方から供給される。キャリア材料リボン１は、ドクタ
ーブロック（doctor block）13の上方を矢印２の方向
に誘導される。ドクターブロックの（移送方向２の）端
部に近接し、材料ストリップ１の上方に位置づけられて
いるのはドクターボックス（doctor box）15である。
これは移送方向においてドクター（「ドクターブレード
（doctor blade）」の名もまた、通常使用される）で
閉鎖され、該試薬フィルムマス６が充填されている。こ
のばあい、キャリア材料リボン１の上面が適用面1aであ
り、下方からドクター16の下面（ドクター面）に接触し
ている。この装置において、好ましくは、平滑化具とし
て図示のように第２のドクター14が使用され、そのドク
ター14の上方をキャリア材料リボン１が（ドクター14の
ドクター面がキャリア材料リボンに下方から接触するよ
うに）誘導される。ここで、ドクター14の鋭端部14a
は、好ましくは移送方向２において、ドクター16の鋭端
部16aと同じ位置線上にある（follow ａ course flu
sh with）べきである。

図３と比較するとあまり好ましくはないが、別の具体
例によれば、ドクターストーン（doctor stone）13も
また、平滑化具として作用する。このばあい、上方をキ
ャリア材料リボン１が通過する移送方向２の後方の端部
は、移送方向においてドクターボックス15のすぐうしろ
に位置づけられ、好ましくはドクター16の鋭端部16aと
同じ位置線上にあるべきである。

この装置を用いて自己計量（self−metering）が達成
できる。これは、該試薬フィルムマス６がキャリア材料
リボン１に導入される計量速度が、ドクターギャップ
（doctor gap）、すなわちドクター16の下方の端部と
ドクターストーン14との間の距離の大きさによって調節
可能だからである。ドクターボックス15のボリューム
（volume）はドクター16により出口側において閉じ込め
られる（confined）ため、ドクターによってふき取られ
た該試薬フィルムマスの過剰分はドクターボックス15中
に残存する。

図４および図５は、該試薬フィルムマス６が合成繊維
構造19中に埋め込まれているテストフィールド材料を断
面図で示している。合成繊維構造19の糸20は、好ましく
は細く（最大0.1mmの太さ、好ましくは0.02〜0.06m
m）、また、好ましくは単繊維である。

該試薬フィルムマス６は、合成繊維構造19の孔21が事
実上完全に満たされ、糸20が該試薬フィルムマスで両面
とも薄く被覆されるように適用される。平滑化後の湿っ
たキャリア材料リボン10の状態は、図４にかなり概略的
な形態で示されている。

乾燥工程により、該試薬フィルムマス層の厚さは減少
する。このことで糸と糸のあいだのテスト層の表面が、
図２に示されるように微妙に凸面を描いている特徴的な
構造がもたらされる。

本発明によるテスト材料は、好ましくは独立テストフ
ィールドとして他のテスト層をまったく伴わずに使用さ
れる。このようなテストキャリア23は図５に示され、テ
ストフィールド22は枠24で包囲されている。

図６は本発明に好適である単繊維の織物の典型的な構
造を示している。糸は、開孔21のある、ゆるい格子状の
配列を有する。孔のサイズＡは0.02から0.08mm、好まし
くは0.03から0.05mmのあいだであるべきである。図示さ
れている四角形の孔のばあい、「孔のサイズ」という用
語はその辺の長さを意味する。四角形から逸脱した孔の
形状を利用するならば、孔のサイズは、孔の平均断面の
平方根として定義される。

繊維構造を形成する糸の太さＢは、前記の通り、好ま
しくは0.02から0.06mmのあいだであり、0.03mmから0.04
mmのあいだの値がとくに好ましい。たとえばポリエステ
ルは糸の材料として好結果をもたらすことがわかった。
しかしながら、他の材料もまた好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲッツェル、ハンス ドイツ連邦共和国、デー ―6800 マン ハイム １ レナウ シュトラーセ ３ (56)参考文献 特開 昭60−95350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−151263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278454（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】0.1mmよりも薄い層厚さの独立テストフィ
   ールド材料の製造法であって、 （ａ）キャリア材料の孔の中に広範囲に浸透するよう
   に、10から300mPasecの粘度をもち試薬を含有するフィ
   ルム形成性の粘性材料である試薬フィルムマス（６）
   が、適用面（1a）から、0.02〜0.08mmの平均孔幅をもつ
   単層の布である開孔をもつ繊維構造を有する帯状のキャ
   リア材料（１）の中へ押し込まれ、 （ｂ）該試薬フィルムマス（６）によって繊維構造の孔
   （21）に橋を架けるように、反対面（1b）の該試薬フィ
   ルムマス（６）が、帯状のキャリア材料と平滑化具（4,
   14）との相対的な動きによって平滑化され、さらに （ｃ）このように製造されたテストフィールド材料（1
   0）のリボンが本質的に非接触で乾燥される 製造法。
2. 【請求項２】体液中の分析物を測定するためのテストキ
   ャリア用テストフィールド材料であって、試薬を含有す
   るフィルム形成性の粘性材料である試薬フィルムマスが
   0.02〜0.08mmの平均孔幅をもつ単層の布である開孔をも
   つ繊維構造（19）中に、孔（21）に橋を架けそして閉鎖
   するように埋め込まれており、該試薬フィルムマスは、
   合成繊維材料の中に押し込まれさらに両面で平滑化され
   るフィルム形成性の、粘性のある該試薬フィルムマスか
   ら形成されたものである、0.1mmよりも薄いテストフィ
   ールド材料。