JPH08220083A

JPH08220083A - 超音波による試薬層の直接固定方法

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Publication number: JPH08220083A
Application number: JP5964395A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ota; 太田　　実
Original assignee: KDK Corp; Kyoto Daiichi Kagaku KK
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: JP3438050B2

Abstract

(57)【要約】【目的】試薬層と支持体を有する乾式分析用具を作製
する際に、粘着剤・接着剤を用いないので化学的悪影響
と糊の付着等による物理的障害が回避でき、さらに性能
上の品質向上とコストダウンも期待できる、試薬層と支
持体との固定方法を提供する。【構成】試薬層、支持体の何れかの材質を多孔性マト
リックスにし、他方の材質を熱可塑性樹脂にする。そし
て二層を重ね、超音波による振動熱と外部からの圧力に
より樹脂成分をマトリックス内へくい込ませる。振動熱
は瞬時に発生してすみやかに冷えるので、試薬は変性し
ない。別の態様として、試薬層の材質を熱可塑性樹脂に
し、試薬層の樹脂と支持体の樹脂とを超音波により一体
化する方法もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、尿分析・血清分析・全
血分析・免疫分析等の臨床検査分野において通常用いら
れる液体中の特定成分を測定するための乾式分析用具
（試験紙，試験片と呼称されることもある）を作製する
際に、支持体となるベース基材へ試薬層を固定する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】臨床検査の分野において、血液，尿，唾
液，髄液などの体液中の各種成分を分析することは、多
くの病気の診断や治療効果を客観的に知る指標となって
いる。

【０００３】その分析方法の一般的なものは、キュベッ
トに検体となる体液と各種溶液試薬を加えて攪拌し、そ
のキュベットを３７℃に一定時間加温した後、検体中の
特定成分が反応して生成した物質を吸光光度計又は螢光
光度計、濁度計等で測定する方法が用いられている。こ
の測定方法はウエットケミストリー（湿式化学）と呼ば
れている。

【０００４】一方、試薬が乾燥状態の試験片で供給さ
れ、試薬の事前調製が全く不要で、攪拌をする必要がな
く、さらに廃液を発生させないで、かつ微量検体で多項
目が測定可能な方法が開発されている。この方法は病院
の緊急検査室や夜間の看護婦詰所、開業医での即時検査
法として利用されている。この方法はドライケミストリ
ー（乾式化学）と呼ばれている。

【０００５】このドライケミストリーの技術においてそ
の試験片は、検体中の各種成分と反応する試薬を多孔性
マトリックス（例：紙、布、不繊布、メッシュ、メンブ
レンフィルター、焼結体、セラミックス等）に含浸、塗
布等によって保持させて作製されている。この試験片は
短冊状にカットしてそのままの状態でも使用することが
できるが、高価な試薬（例：酵素、基質、発色剤等）を
使用している時には、この様な短冊状で測定に使用され
る面積が大きいままだと不経済であり、非常に大きなコ
ストアップとなる。

【０００６】そこで、目視による比色が可能な大きさが
保たれ、また反射率計での光束（スポット径）の大きさ
や測定精度及び製造上の取扱いや使用上の取扱い易さを
考慮して、試薬が含浸された試験片を４ｍｍ角〜１０ｍ
ｍ角又は長方形にカットし、これが試薬層として使用さ
れている。カットされた試薬層は、支持体や把手となる
ベース基材へ、接着剤（両面テープ，糊，瞬間接着剤
等）で固定されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】試薬層をベース基材へ
直接に固定する方法として最も一般的に用いられている
方法は、先述の様に両面テープで固定する方法である。
しかし両面テープの粘着剤には主にポリアクリル系の樹
脂が用いられ、重合開始剤やモノマー、そして安定化剤
や可塑剤・湿潤剤が少なからず混入しており、試薬層と
接触した際、試薬層中の試薬と反応して着色したり、有
効成分を分解したりすることがあり、試薬の項目ごとに
両面テープを厳選する必要があった。

【０００８】また加工工程において両面テープの糊が加
工機に付着してトラブルの原因となったり、糊が試薬層
の表面に付着して試薬と検体とが反応しない部分が発生
し、ムラ発色となるという問題があった。

【０００９】両面テープによるムラの弊害を解決する方
法として、ホットメルト（８０〜１５０℃で軟化する熱
可塑性樹脂からなる接着剤）で固定する方法が用いられ
ているが、ホットメルトを融解させるために試薬層全体
の温度を数秒間、１００〜１１０℃にまで上げておく必
要があり、結果的に試薬層の物質（特に酵素，抗体，抗
原等の蛋白質）を変性させる危険があった。加えてホッ
トメルト中にも両面テープと同様に可塑剤、安定化剤等
が混入しており、これらの成分が試薬に悪影響をもたら
していた。

【００１０】これらを解決する方法として、特公昭５３
−６５５１には織物又はウエブ等で試験片を包み込み、
その両サイドをホットメルトで熱融着させる方法が開示
されている。試薬層をナイロンメッシュで包み込み、両
サイドを熱融着させる方法は前記の二つの課題を解決し
ているが、輸送中の衝撃によってナイロンメッシュが少
し緩み、緩んだ結果として試薬層がずれる、又は取れて
しまう危険性があった。また、この加工法は煩雑で非常
にコストがかかるという、経済的な欠点があった。

【００１１】特公平６−６８４８８には、試薬層と支持
体の間に熱可塑性樹脂をはさみ込み、その積層物をレー
ザー又は超音波で切断して、融けた切断面で固定すると
いう、検出組成物の作製方法が開示されている。この技
術は、接着剤を用いずに乾式多層分析用具を作製する方
法であるが、これにより作製される用具は、さらに把手
となる棒またはホルダーに載置されてから使用するタイ
プのものである。また、レーザーや超音波で余白を切り
取るために、無駄な部分が生じる。また、物質を切り取
ることのできる程の高出力のレーザーや超音波を発生さ
せる機械が必要で、その様な機械は大抵は高価なもので
ある。

【００１２】また特に、免疫反応を利用した微量成分の
分析（いわゆるドライイムノアッセイ）に用いられる抗
体や抗原・アビジン・ビオチン等を化学結合したガラス
繊維濾紙等をベース基材に固定する場合、両面テープや
ホットメルトを用いると、上述の問題だけでなく、未反
応成分や検体中の反応に影響する物質が非特異的にガラ
ス繊維濾紙上へ吸着し、大きな誤差になるという問題が
あった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点は、本発明に
より乾式分析用具を作成する際の支持体と試薬層との固
定のために、支持体となる基材ベースか試薬層のいずれ
か、又は両方の材質を熱可塑性樹脂にして、これらを重
ねて超音波による振動と圧力を外部からかけることによ
り摩擦熱を生じさせて固定すれば解決することがわかっ
た。可塑剤等の混入の心配もなく、熱も瞬時に発生して
すみやかに冷えるために、試薬層中の試薬を変性させる
ことも非常に少ない。また、支持体である基材ベースと
試薬層とを直接に固定するので、切り取られるべき余白
部分もなく、経済的である。超音波による振動を試薬層
へ直接に伝える方式なので、超音波発振装置も比較的安
価なタイプですむ。

【００１４】

【構成】本発明に関わる固定方法は様々な態様がとれ
る。添付図中の数字と共に以下に例を示す。（態様１）液体中の特定成分を測定するための乾式分析
用具の作製方法であって、支持体となるベース基材上へ
試薬層を直接に固定する方法において、以下の工程から
なることを特徴とする固定方法。ベース基材（２）上に試薬層（１）を接するように配
置し、超音波による振動と圧力を外部より加えることに
よって摩擦熱を生じさせ、試薬層（１）と接したベース
基材（２）の表面か、ベース基材（２）に接した試薬層
（１）の表面のいずれかを融かす工程。圧力をかけることで、融けた一方の層の表面材質を他
方側の内部へしみ込ませる工程超音波振動と圧力を解除する工程上記態様１には、支持体となるベース基材（２）と試薬
層（１）のうち、いずれかが熱可塑性樹脂製で、それに
対する一方が非熱可塑性の多孔性マトリックスである。
つまり、ベース基材（２）が熱可塑性樹脂プレート製で
あって試薬層（１）が試薬を塗布又は含浸した非熱可塑
性の多孔性マトリックスである場合と、ベース基材
（２）が非熱可塑性の多孔性マトリックスから形成され
たプレートであって試薬層（１）が試薬を塗布した熱可
塑性樹脂フィルムである場合の二通りの態様がある。

【００１５】また、支持体と試薬層の両方とも熱可塑性
樹脂からなる態様もとれる。添付図中の数字と共に以下
に示す。（態様２）液体中の特定成分を測定するための乾式分析
用具の作製方法であって、試薬層を支持体となるベース
基材へ直接に固定する方法において、以下の工程からな
ることを特徴とする作製方法。ベース基材（５）上に試薬層（４）を接するように配
置し、超音波による振動と圧力を外部より加えることに
よって摩擦熱を生じさせ、試薬層（４）と接したベース
基材（５）の表面と、ベース基材（５）に接している試
薬層（４）の表面を融かす工程。圧力をかけることで、融けている一方の表面と、同じ
く融けている他方の表面とを一体化させる工程超音波振動と圧力を解除する工程上記の態様２では、支持体となるベース基材（５）と試
薬層（４）の両方とも材質は熱可塑性樹脂からなるが、
試薬層（４）の形状としては、試薬を含浸又は塗布した
多孔性マトリックス状と、試薬を塗布した熱可塑性樹脂
フィルム状の二種類がある。基材ベース（５）と試薬層
（４）とが一体化した部分は第３図の（６）で示され
る。

【００１６】ベース基材の厚さは、熱可塑性樹脂製、多
孔性マトリックス製の場合ともに、後に固定される試薬
層を十分に支えられる強度を持つことができればよい。
これは通常の乾式分析用具と同じで構わない。通常、厚
さ０．１ｍｍ〜０．４ｍｍである。

【００１７】非熱可塑性の多孔性マトリックスの材質の
例としては、紙（濾紙），木，不織布（メンブレンフィ
ルター，一軸延伸多孔性フィルム，二軸延伸多孔性フィ
ルム，放射線照射多孔性フィルム），織物生地，編み物
生地，ガラス（ガラス繊維濾紙），セラミックス（多孔
性セラミックシート），金属布，メンブレンフィルタ
ー，ポリマーミクロビーズからなる三次元格子構造物な
どが挙げられる。ただし、熱で融けないことが必須条件
である。

【００１８】支持体や試薬層で用いられる熱可塑性樹脂
の例としては、通常この類の乾式分析用具に利用されて
いるもののうちの熱可塑性のものでよく、例としてはポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴと呼称することもあ
る），ポリカーボネート，ポリプロピレン，ポリエチレ
ン，ポリスチレン，ポリカーボネート，ポリ酢酸ビニ
ル，ポリ塩化ビニル，セルロースエステルが例示でき
る。

【００１９】態様１に係わる乾式分析用具を作製するに
は、液体中の検出対象物質と特異的に反応して色を呈す
る試薬を濾紙中へ含浸させ、それを乾燥させて試薬層を
調製し、支持体となるポリエチレンテレフタレートのプ
レート上にのせ、超音波をかけつつ圧力をかける。支持
体側の融けたポリエチレンテレフタレートが試薬層中へ
くい込み、いわゆる「鋲効果」で完全に固定される。

【００２０】態様１に係わる別の乾式分析用具では、液
体中の検出対象物質と特異的に反応して色を呈する試薬
をポリマーバインダーと練ったものを、薄いポリエチレ
ンテレフタレートフィルム上へ塗布し、乾燥させて試薬
層とする。この試薬層を濾紙などの多孔性マトリックス
製の基材ベース上へのせて、超音波をかける。かけられ
る超音波で融けるのは、試薬層フィルムの基材との接触
側表面であり、その融けたポリエチレンテレフタレート
が支持体中へくい込み、いわゆる「鋲効果」で完全に固
定される。ここで使用される、試薬層となる薄いポリエ
チレンテレフタレートフィルムの厚さは、通常この業界
で使用されている５０〜１５０μｍのものが使用でき
る。この態様では、完成後の試験片をディップ方式で使
用して、試験片を検体液へ漬けて取り出す際に、余分な
検体液を支持体が吸い取り、試薬層へ過剰な検体液が行
かないという利点もある。

【００２１】態様２に係わる乾式分析用具では、液体中
の検出対象物質と特異的に反応して色を呈する試薬をポ
リマーバインダーと練ったものを、ポリエチレンテレフ
タレートフィルム上へ塗布し、乾燥させて試薬層を調製
し、ポリエチレンテレフタレートのプレート上にのせ、
超音波をかけつつ圧力をかける。試薬層側からの融けた
ポリエチレンテレフタレートと、基材ベース側からの融
けたポリエチレンテレフタレートが接触して一体となる
ために、温度が下がると両者は完全に固定される。

【００２２】試薬を多孔性マトリックス中へ含浸・塗布
させる手法と、試薬を熱可塑性樹脂フィルム上へ塗布す
る手法は、乾式分析用具の作成方法として従来行われて
いる手法で構わない。すなわち、検出に必要な一定量の
試薬類を溶剤中へ溶解・分散させたものを多孔性マトリ
ックスへ含浸装置等で含浸し、又は試薬類を溶剤とポリ
マーバインダーとともに練ったものをフィルム上に塗工
機で塗布し、その後乾燥機で乾燥させる。

【００２３】試薬層と支持体を配置し、周波数２０ｋＨ
ｚの超音波振動と圧力６０〜８０ｋｇ／ｃｍ^２をかけ
る。０コンマ数秒この状態を維持し、その後、超音波振
動を止める。圧力のみの状態で、さらに０コンマ数秒保
持した後、圧力を解除する。この工程後、試薬層と支持
体が固定される。

【００２４】試薬層と支持体の接する面の全てに超音波
融着を行い固定した場合、試薬に対し僅かながら溶融熱
による影響が生じる。回避の必要はないほどの僅かな影
響だが、これを避けるために試薬層の中心部分をよけて
周囲付近のみに、筋状又は点状に超音波融着を行う場合
もある。点状の一例を第７図に示す。

【００２５】

【実施例】以下、本発明による方法によって試薬層を固
定した乾式分析用具の作成方法の例を図とともに説明す
る。ただし、本発明は実施例によって制限されるもので
はない。

【００２６】例として、以下の処方で尿中潜血検出用試
験片を作成した。

【００２７】前表に示した処方に基づき第１段含浸液を
調製し、これを多孔性マトリックスに浸漬・乾燥後、ひ
き続いて第２段含浸液に浸漬・乾燥して試薬層を得た。
得られた試薬層をベース基材上へ静置し、周波数２０ｋ
Ｈｚの超音波振動と圧力７０ｋｇ／ｃｍ^２をかけた。
０．２秒間この状態を維持し、その後、超音波振動を止
め、圧力のみの状態でさらに０．２秒間保持した後、圧
力を解除した。その際の融着形態を筋状とし、融着状態
を第４図と第５図に示す。この後、第６図に示すように
５ｍｍ幅の所定の寸法に裁断し、試験片を得た。

【００２８】

【比較例１】比較のために、実施例と同様の処方の試薬
層を基材ベース上に両面テープにて接着し、所定の寸法
に裁断し、試験片を得た。以上のようにして作製した各
試験片をガラスビンに入れ乾燥剤の存在下に密栓した。
これらを５０℃の環境下で保存し、加速試験を実施し
た。検体としてヘモグロビン濃度の異なる２種（０ｍｇ
／ｄｌと０．２ｍｇ／ｄｌ、それぞれ、検体１検体２と
する）の自家調製コントロール尿を用いて、専用反射率
計（分光式色差計ＳＺ−Σ８０，日本電色工業（株）に
より測定を行った。結果を表１に示す。

【００２９】表１より、検体１において反射率が低下し
ていることが判る。この反射率の低下は、試験紙の着色
を意味し、試験紙の安定性が悪いことを示す。また検体
２における反射率の上昇は試験紙感度の低下を意味し、
これも試験紙の安定性が悪いことを示す。表１の結果か
ら、本発明による超音波融着での固定法を用いた試験片
は、有意に安定性が向上していることが判る。

【００３０】この安定性低下の原因は、両面テープ中に
含有されている分折組成物を不安定化させる成分、例え
ば有機溶剤や可塑剤の影響のためである。超音波溶着に
よる固定ではこれらの影響を受けることがなく、さらに
筋状の端部での融着であるため、熱の影響もほとんどな
い。

【００３１】

【比較例２】固定時の熱による影響の程度を知るため
に、実施例と同様の試薬層を支持体上には固定せず、短
冊状に裁断しただけのものを試験片として用意した。こ
の試験片と、本発明に関わる試験片との比較を行った。
検体として、ヘモグロビン濃度０．２ｍｇ／ｄｌの自家
調製コントロール尿を用いて、専用反射率計により測定
を行った。５本ずつ測定した結果を表２に示す。

【００３２】表２より、筋状に超音波融着が施された試
験片は、支持体を有しない試験片と遜色ない結果を示す
ことが判る。すなわちこれは、本発明による超音波融着
は、試薬類に対して熱による影響が非常に少ないという
ことを示している。

【００３３】

【発明の効果】本発明の方法によれば粘着剤・接着剤
（両面テープ、ホットメルト等）を用いないため、これ
らによる化学的影響がなく、性能上の品質向上が期待で
きる。また、粘着剤を用いないため、糊の付着等による
物理的障害を受けることもなく、コスト低減にもなる。
安価なタイプの超音波発振装置を使用するので、生産設
備の面からも設備機械を簡易かつ安価とすることがで
き、工程も簡略化されることから、製作上のコスト低減
が実現できる。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における試験片の、試薬層と支持体との
固定完了時の斜視図第２図は本発明における態様１に係わる試験片の固定状
態を示す側断面図第３図は本発明における態様２に係わる試験片の固定状
態を示す側断面図第４図は本発明における実施例の固定完了時の上方より
の図第５図は本発明における実施例の固定完了時の測断面図第６図は本発明における固定完了の試験片を短冊状に裁
断した際の上方よりの図第７図は、試薬層の中心部をよけて融着した試験片の上
方よりの図（１）；態様１に係わる試薬層（試薬を塗布又は含浸し
た多孔性マトリックス）（２）；ベース基材（熱可塑性樹脂のプレート）（３）；融けたベース基材部分（４）；態様２に係わる試薬層（試薬を塗布した熱可塑
性樹脂フィルム）（５）；ベース基材（熱可塑性樹脂のプレート）（６）；溶けた（４）と（５）の部分（７）；融着箇所（筋状）（８）；融着箇所（試薬層の中心部をよけた点状）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体中の特定成分を測定するための乾式分
析用具の作製方法であって、支持体となるベース基材上
へ試薬層を直接に固定する方法において、以下の工程か
らなることを特徴とする固定方法。ベース基材上に試薬層を接するように配置し、超音波
による振動と圧力を外部より加えることによって摩擦熱
を生じさせ、試薬層と接したベース基材の表面か、ベー
ス基材に接した試薬層の表面のいずれかを融かす工程。圧力をかけることで、融けた一方の層の表面材質を他
方側の内部へくい込ませる工程超音波振動と圧力を解除する工程
【請求項２】ベース基材は熱可塑性樹脂製のプレートで
あり、試薬層は試薬を塗布又は含浸した非熱可塑性の多
孔性マトリックスであることを特徴とする、特許請求の
範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】ベース基材として使用される熱可塑性樹脂
が、ポリエチレンテレフタレート，ポリカーボネート，
ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリスチレン，ポリカ
ーボネート，ポリ酢酸ビニル，ポリ塩化ビニル，セルロ
ースエステルから選ばれる、特許請求の範囲第２項に記
載の方法。
【請求項４】試薬層として使用される非熱可塑性の多孔
性マトリックスが、紙，木，ガラス，セラミックス，金
属布，不繊布（メンブレンフィルター，一軸延伸多孔性
フィルム，二軸延伸多孔性フィルム，放射線照射多孔性
フィルム），焼結体，多孔性セラミックシートから選ば
れる、特許請求の範囲第２又は３項に記載の方法。
【請求項５】ベース基材は非熱可塑性の多孔性マトリッ
クスから形成されたプレートであり、試薬層は試薬を塗
布した熱可塑性樹脂フィルムであることを特徴とする、
特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項６】試薬層として使用される熱可塑性樹脂フィ
ルムの材質が、ポリエチレンテレフタレート、ポリカー
ボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニ
ル、セルロースエステルから選ばれる、特許請求の範囲
第５項に記載の方法。
【請求項７】ベース基材として使用される非熱可塑性の
多孔性マトリックスが、紙，木，ガラス，セラミック
ス，金属布，不繊布（メンブレンフィルター，一軸延伸
多孔性フィルム，二軸延伸多孔性フィルム，放射線照射
多孔性フィルム），焼結体，多孔性セラミックシートか
ら選ばれる、特許請求の範囲第６項に記載の方法。
【請求項８】液体中の特定成分を測定するための乾式分
析用具の作製方法であって、試薬層を支持体となるベー
ス基材へ直接に固定する方法において、以下の工程から
なることを特徴とする固定方法。ベース基材上に試薬層を接するように配置し、超音波
による振動と圧力を外部より加えることによって摩擦熱
を生じさせ、試薬層と接したベース基材の表面と、ベー
ス基材に接している試薬層の表面を融かす工程。圧力をかけることで、融けている一方の表面と、同じ
く融けている他方の表面とを一体化させる工程超音波振動と圧力を解除する工程
【請求項９】試薬層の材質は試薬を塗布又は含浸した熱
可塑性樹脂製の多孔性マトリックスであり、ベース基材
は熱可塑性樹脂製のプレートであることを特徴とする、
特許請求の範囲第８項に記載の方法。
【請求項１０】試薬層の材質は試薬を塗布した熱可塑性
樹脂フィルムであり、ベース基材は熱可塑性樹脂のプレ
ートであることを特徴とする、特許請求の範囲第８項に
記載の方法。
【請求項１１】熱可塑性樹脂は、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリ塩化ビニル、セルロースエステルから選ばれ
る、特許請求の範囲第９又は１０項に記載の方法。
【請求項１２】試薬層と支持体との融着形態が、試薬層
の融着側面の全面で行われるのではなく、点状の融着が
数箇所で行われていることを特徴とする、特許請求の範
囲第１〜１１項のいずれかに記載の方法。