JPS6222063A - 多層分析試験素子及び超音波又はレ−ザ−エネルギ−を用いたその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概論及び発明の背景］ 本発明は分析試験要素及び超音波又はレーザーエネルギ
ーを用いたその製造方法の分野に関する。

生化学が主要な科学の未開拓分野としてその姿をあられ
し始めて以来、分析化学の技術は大きく進歩を続け、そ
の結果種々の問題を解決するための、一層優れた分析方
法や分析具が必要とされているが、それらに対する解決
方法は未だ得られていない、同様に、医療関係者は、結
果を得る際の高精度及び迅速さを強調しつつ分析化学の
発展を促している０分析化学において成し遂げられた顕
著な進歩は、更に醸造業、化学品製造業及び食品業のよ
うな各種工業によってなおも拍車をかけられている・ このような発達する技術の要求に応じるために、溶液化
学の技術、自動機器及びいわゆる試薬試験片をはじめと
する数多くの分析方法、分析組成物そして分析具が開発
されてきた０本発明が第１に目的とするものはこれらの
うち最後に述べたものすなわち分析具である。試薬試験
具は手動及び自動的診断方式において有用であり、更に
詳しくは、多層分析素子は体液組成物及びかかる体液中
に存在する薬物の定性及び定量測定に有用である。

試験片の形態をとる試験具及び同様の固体状の分析素子
は種々の試料、特に生物学的液体の分析においてごく一
般的となった。血清及び尿のような生物学的液体中の臨
床的に重要な物質を検出することを意図とする試験片は
病気の診断において有利でり、種々の症状をより速やか
に治療することを可能にしてきた。

試薬片試験具は、比較的値段が安く、使い易く、結果が
迅速に得られるため、数多くの分析において広く応用さ
れている。例えば、医療においては、尿のような体液試
料中に試薬片を浸漬し、色変化あるいは試験具から反射
される光の量もしくは試験具が吸収する光の量の変化の
ような検知し得る反応を観察するだけで、無数の生理学
的機能を監視することができる。

最も一般的なｐＨ試験具をはじめとしてグルコース、蛋
白質、潜血等のための生体゛外診断具に至るまで種々の
型式の試験片が公知であり、広範な分野において長年用
いられている（米国特許第３．１６４，５３４号、同第
３，４８５，５８７号及び同第３，０１２，９７６号参
照）、かかる試験片中に見られる試薬組成物は感受性に
おいて限界のあるものが多いが、定量すべき１又は複数
の成分と直接化学反応により相互作用を起こし、液体試
料中に微量存在するかもしれない物質の検出に用いられ
る。

かかる試薬試験片に関しては、体液成分を検出するため
の多くの異った化学反応が考案されてきた。これらの反
応の多くは、検知し得る定量的又は少なくとも半定量的
応答を生ずる。したかって、一定時間後の応答を測定す
ることにより、分析技師は試料中に特定成分の存在の陽
性表示のみ　　　　　　「ならず、その成分が量的にど
れだけ存在するかを推定することができる。かかる試験
具は、医師に軽便な診断具を提供すると共に病気あるい
は身体上の機能障害の程度を測定する能力をも提供する
。

試験具は通常ある特定の試料成分の存在下において何ら
かの変化、通常は色変化を呈する。特定の試薬又は反応
系を含浸せしめた吸収性紙のような１以上のキャリアマ
トリックスから成る。特定のマトリフクスに含浸せしめ
た反応系次第で、これらの試験具は、グルコース、ケト
ン体、ビリルビン、ウロビリノーゲン、潜血、亜硝酸塩
及びその他の物質の存在の検知が可能である。試験片を
試料と接触させた後、特定の時間範囲内に観察される色
彩強度の特異的変化により、試料中に、ある特定の成分
が存在すること及びその成分の濃度が表示される。これ
ら試験具及び試薬系のあるものは、米国特許第３．１２
３，４４３号、第３，２１２，８５５号、第３，８１４
，６６８号、第３，１６４，５３４号、第２，９８１，
６０６号、第３，２９８，７８９号。

第３，０９２，４６５号、第３，１６４，５３４号及び
第２，９８１，６０６号に記載されている。

基本的な多層が一体化された分析要素は米国特許第３．
０９２．４６５号に記載されている。かかる多層素子に
は、通常発色剤をはじめとする１以上の試薬を含浸せし
めた吸収性キャリアが用いられ、その上には半透過性膜
の被覆が施されている。試料液との接触により、分析対
象物は膜を通過してキャリアに達し、分析対象物の濃度
に対応してその分だけ発色する。膜は検査の結果得られ
る色を正確に読み取ることを妨げるある種の妨害物、例
えば赤血球が通過吸収されるのを防ぐ。

他の一体化多層分析素子が米国特許第 ３．９９２，１５８号に記載されている。かかる素子は
液体試料を受は入れて、該試料を該素子の展開層中で展
開せしめることにより該素子中において、明らかに均一
な分析対象物の濃度を与え。

かつ、分析対象物の存在下で１分光測光法、蛍光測定法
等の技術を用いて自動装置により定量測定することがで
きる分析結果を与えることができる。

接着剤を用いて試験層をキャリア層に接合し、これらの
層をメツシュで被覆した試験片が米国特許第３，８０２
，８４２号に開示されている。

このメツシュを超音波をはじめとする種々の方法で加熱
することによりメツシュ層と接着剤層とが結合する０次
にこの積層材を常法により、所望の大きさの試験片に切
断する。米国特許第４．０６１，４６８号には１合成樹
脂フィルムとメツシュとの間の試験紙をシールした後に
、別工程として上記積層板を所望の巾に切断することに
より形成される試験片が記載されている。

従来の公知の試験片の多くは２以上の試薬含有キャリア
マトリックス又は層を有する。したがって、１つの試薬
片により、ある特定の液体試料に含まれる２以上の成分
に対する試験を行うことができる０例えば、１つの試薬
片は、尿中のグルコースに応答する試薬含有キャリア及
び第１のマトリックスから離隔されてはいるがその近く
にアセトアセテートのようなケトン類に応答するもう一
つのマトリックス層を含むことができる。かかる製品は
市販品として公知である。現在市販されている他の試薬
片には８個の隣り合う試薬含有マトリックスが含まれ、
ＰＨ１蛋白質、グルコース、ケトン、ビリルビン、潜血
、亜硝酸基及びウロビリノーゲンの測定を提供する。

従来技術の考案は、例えばキャリア材料の層に試薬組成
物を印刷もしくは噴霧することにより紙の層に試薬を含
浸せしめたり固化し得るフィルムを形成するなどの多く
の異なった技術によってなされている。

試薬層が多層から成る場合、かかる層は接着剤によって
、液体が各層間を通過することのできる積層関係に保持
される。１の試薬層を他の層と接合するために必ずしも
接着剤を用いる必要はない。フィルム形成材料を用いて
一体の分析素子を製造する場合、各層をそれぞれ個々に
形成してか　　　　　　　　［ら張り合わせて要素全体
を形成することができる。フィルム層材料は、可塑剤及
び寸法安定性を付与するに好適なポリマーを含む組成物
である。かかる方法で製造される層は、通常、溶液又は
分散液を、乾燥後そごから物理的に剥離することができ
るような表面に塗布することにより得られる。

白化ポリマー（ｂｌｕｓｈ　ｐｏｌｙｍｅｒ）層を７　
イＡ／　ｌｈ層材料として用いることができる。一方は
低沸点を有し、上記ポリマーにとって好適な溶媒であり
、もう一方は高沸点を有し、上記ポリマーにとっては不
溶性又は少なくとも貧溶性のものである、２種類の液の
混合物中にポリマーを溶解せしめて基板上にフィルムを
形成する。この場合、かかるポリマー溶液は基板上に塗
布し、制御された条件下で乾燥する。

試薬層の厚さ及びその透過性の度合は、大きく変化させ
ることができ、実際の用途によって決定される。乾燥膜
厚薬５〜１００ＩＬが好都合であるが、この範囲以外の
種々の膜厚も、場合によっては好適である。

アニオン性及びノニオン性界面活性剤のような１以上の
界面活性剤を試薬層中に含浸せしめるのが有利である。

それらは、例えば成層組成物の塗装性を高めかつ、界面
活性剤のような助剤の不存在下には液体試料によって容
易に濡れを生じない層において濡れの程度及び範囲を拡
大することができる。

本発明は、概してリガンド（配位子）試料中のリガンド
又はリガンド試料のリガンド結合能を検知するための分
析要素、通常、多層試験素子について論するものである
。かかる素子の一般的構造には、試料中のリガンド又は
試料のリガンド結合能に対して応答可能な試薬を含有す
る、１以上の試薬含有層を含んでいる。展開層、放射拡
散層又は遮断層等のような他の層が存在していてもよい
。

ここで用いる「リガンド」という用語は、体液成分及び
かかる体液中に存在する薬物又はその他の物質のことで
ある。下記に、かかるリガンドとなり得るものがいくつ
か例示される。アスコルビン酸、胆汁酸、ビリルビン、
コレステロール、クレアチニン、グルコース、酪酸、燐
脂質、トリグリセリド、尿素窒素（Ｂ　Ｕ　Ｎ）及び尿
酸のような血液、血漿又は血清リガンドに対する試薬組
成物は公知である。同様に重要なのは、アミラーゼ、コ
リネステラーゼ、クレアチンホスホキナーゼ（ＣＰＫ）
、脱水酵素（デヒドロゲナーゼ）類（ヒドロキシ醋酸脱
水酵素、インクエン酸脱水酵素、乳酸脱水酵素、マレイ
ン酸脱水酵素）、リパーゼ、フェニルアラニン、トラン
スアミナーゼ類（グルタミン酸オキサル酢酸トランスア
ミナーゼ及びグルタミン酸ピルビン酸トランスアミナー
ゼ）及びアルカリホスフェターゼ、γ−グルタミルトラ
ンスペプチダーゼ、ロイシンアミノペプチダーゼ及びエ
リスロサイト酵素（グルコース−６−リン酸デヒドロゲ
ナーゼ、６−ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼ、グル
タチオンリダクターゼ及びピルビン酸キナーゼ）のよう
な血液化学酵素リガンドの測定である。アルブミン、ク
リオグロビン類、凝血及びフィブリン溶解系、補体因子
及び、インターフェロン及び免疫グロブリン（ｉｍｍｕ
ｎｏｇｌｏｂｉｎ）のような細胞及び血漿免疫賦活因子
のような血液蛋白質リガンドを検査することも可能であ
る。

同様に、尿化学測定用の試薬組成物は公知である。尿化
学の分野におけるかかるリガンドとしては、アスコルビ
ン酸、アルブミン、クレアチン、クレアチニン、グルコ
ース、胆汁酸、ビリルビン、蛋白質、ケトン、潜血、亜
硝酸塩、アミラーゼ及びフェニルピルビン酸が一般的な
ものとして挙げられる。リガンドに関しては米国特許第
４．３９０，３４３号においてより詳細な記載が見られ
るであろう。

［本発明の概要］ 簡潔に言えば、本発明は試験具及びその製造方法から成
る。該試験具は、少なくともそのｌが応答性層、すなわ
ち液体試料中のリガンドの検出に応答するか又は試料の
リガンド結合能を検知して、検知可能な応答を与える層
であり、かつ少な　　　　　　「くともその１（通常は
少なくとも２の層）が可融性材料で構成され、該応答性
層に隣接して配置される層である、複数の層を有する多
層分析試験素子から成る。該素子を該複数の層の複合ブ
ランクから切り出すと同時にそれらの切断された端縁を
溶接するための超音波又はレーザーエネルギーを用いて
該層を接合することが本発明の重要な特徴である。

本発明の更なる特徴は、リガンド応答性層及び可融性層
をはじめとする複数の層を含む非接合集合体である複合
ブランクを形成することによって試験素子を作るための
方法にある。可融性層は融解して、少なくとも１の隣接
層を接合することができる。この場合、複合ブランクは
超音波又はレーザーエネルギー切断装置を用いて切断さ
れると同時に溶接される。鮮鋭に焦点を合わせた超音波
又はレーザーエネルギーを用いて本発明を実施する際、
複合ブランクは、鮮鋭に焦点を合わせた切断線に沿って
同時に切断及び溶接される。可融性層はレーザー又は超
音波によって発せられるエネルギーの切断端縁に沿って
融解し、該可融性層はリガンドに反応性の上記層を接合
すると共に所望の寸法の試験片を切り出す。レーザー又
は超音波を用いると切断を限定された巾を有する切断線
に沿って行うことができ、輪郭の鋭い、くっきりとした
切断を複合ブランク上において行うことを可能にし、所
望の大きさに試験素子を切断することができる。可融性
層は切断端縁においてのみ軟化し、それによりそれぞれ
の端縁ごとに隣接層を接合する。試薬マトリックスの端
縁はシールされているため、同一試験真上の１の試験マ
トリックスから他のマトリックスへのランオーバー（流
れ込み）が防止されるか又は実質的に低減され、それに
より、特に同−試験具上に非適合性の試薬が隣り合うマ
トリックス域に存在する試験具において得られる結果が
より良いものとなる。

好ましい一実施態様によれば、リガンド応答性層は２の
可融性層の間にはさまれて存在する。

本発明の分析試験素子は更に不活性の基礎となる支持部
材すなわちホールグー又は基板を含むことができる。少
なくともｌ、好ましくは２の指示薬層部材すなわちリガ
ンド応答性部材を上記の方法で１以上の可融性層と接合
させる。指示薬部材又はリガンド応答性層の配置は上記
の及びかかる技術において開示されているいかなるもの
であってもよい。かかるリガンド応答性層を複数用いて
もよい。本発明の試験素子手段は種々の形態を取ること
ができる。リガンド応答作用は異る層１例えば、吸収性
材料の層、実質的に液体不浸透性の層及び液体不浸透性
層の少なくとも１上に積層される試薬層を種々の方法で
組合わせることにより発揮せしめることができる。多く
の組み合わせが当業界公知であり、これらのうちあるも
のは上記に述べたものである。本発明の目的のリガンド
応答性層には、いかなる好適な層又は層の組み合わせを
用いてもよく、また支持体にはいかなる好適な支持基板
すなわち通常は不活性の担体層を用いてもよい。

本発明を図を用いて更に説明する。

第１図は試薬試験片の製造に用いられる接合されていな
い層から成る複合ブランクの概略的拡大側面図であり、
切断溶接前の接合されていない状態のいくつかの層を示
すものである。

第２図は、第１図の複合ブランクから切り出された後の
、２の指示薬部材及びこの２の外層を接合する可融性層
の中間層を有する試薬試験具の概略的拡大側面図である
。

第３図は、超音波又はレーザーエネルギ一手段により切
断溶接して試験片を製造する、本発明の実施工程を示す
概略的等測投影図である。

第４図は超音波エネルギーによる切断溶接のための装置
を示す概略図である。

［本発明の詳細な説明］ 本発明に開示する試験具は、予期される用途に応じて無
数の分析対象物に応答するように構成することができる
。前記から明らかなように、当業界公知の指示薬を試料
成分、例えばグルコース、ｐＨ，亜硝酸、潜血、ビリル
ビン、ウロビリノーゲン、蛋白質、ケトン等に対して配
備することがで、６．、えヵ９．ア、本発明１よ液体試
料中、存在、　　　　　　　　［得る多くの成分の検出
に寄与するものである。

第１図に関して言えば、複数の各層１１　、１２及び１
３から複合ブランクｌＯが製造される。

ここに示した実施態様において層１１及び１３は、通常
、試料中のリガンド又は試料のリガンド結合能に応答す
る、検知し得る応答を与える試薬を含有する紙又は吸収
性材料をベースとする層である。これらの層を本発明に
おいては「応答性層」と呼ぶ。これらの層は同一のリガ
ンドに対して協力的に応答を示してもよく、また異なる
リガンドに対してそれぞれ応答を示してもよいことに注
目すべきである。応答性層１１と１３との間に位置する
層１２は、本発明に用いる超音波又はレーザーエネルギ
ー条件下で可融の可融性層であり、層１１及び１３のそ
れぞれを接合すなわち溶接して一体要素を形成すること
ができる。

第２図は複合ブランクｌＯから切り出された試験要素１
４を示す、各応答性層１１及び１３は、可融性層１２を
融解せしめ各層をそれぞれの切断端縁にそって融合させ
る、レーザー又は超音波の溶接作用により接合される。

第３図は繊維質の応答性層１１．１３及び可融性層１２
から複合ブランクを形成する方法を概略的に示すもので
ある。次に複合ブランク１０を、試験素子の所望の寸法
及び数量に応じて採寸された点線１５に沿って超音波又
はレーザーにより切断する。複合ブランク１０に対して
、点線１５に沿って好適な超音波又はレーザーエネルギ
ーを作用させる場合、試験素子１４は切断されると同時
にその隣接する端縁のみが溶接されて、最終製品として
一体要素１４が形成される。内側の隣接面は溶接されず
、接合されないままである。この試験素子はそのままで
用いてもよく、また基板すなわち支持体、棒又はホール
グー上に載置してもよい。

複合ブランクは、最下部の層１３が不活性の支持体層と
なるように形成することもできる０寸法を変えて、各層
のサイズを一致させなくてもよい。例えば、もし層１３
が基礎となる支持部材であるならば、他の２以上の層を
それよりも小さくして、試験素子を切断したときに基礎
支持体又はホールグーが試験素子の端部よりも伸長する
ようにしてよい。

第４図は超音波装置を用いて複合ブランクから試験素子
を切り出す方法を概略的に示している。

本発明の実施において、複合ブランクは、平らなカーバ
イド付ホー７（ｃａｒｂｉｄｅ　ｔｉｐｐｅｄ　ｈｏｒ
ｎ）１６と焼入鋼切刃１７とを有する高出力ブランソン
拳プローブ（Ｂｒａｎｓｏｎ　Ｐｒｏｂｅ）型ソニケー
タ−（ｓｏｎｉｃａｔｏｒ）のような装置にかける。ホ
ーンすなわちプローブ（探触子）１６は１．５波長の音
響棒又は金属部であり、工作物に振動エネルギーを伝え
、工作物は低振幅、例えば２０ｋＨｚの振動を受ける。

発生する機械的切断作用に加えて、特定の、高度に焦点
を定めた区域に、切断端縁に沿って熱可塑性層を融解す
るに十分な相当量の発熱が起こり、熱可塑性層が融解し
て隣接するリガンド応答性層が接合される。したがって
、エネルギーの印加を停止すれば、融解状の材料は固化
し、溶接が行なわれる。

本発明の試験具と組み合わせて用いられる基礎支持部材
には種々の形状、サイズ及び構成素材が適用される８例
えば、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、
ポリアミド、ガラス。

紙、木、板紙、金属その他の材料のような実質的に液体
不浸透性の材料のいずれで構成されてもよい。しかしな
がら、通常は、酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタ
レート等、特にダウ・ケミカル・カンパ＝−（Ｄｏｗ　
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎ７）製のトリサイト（
Ｔｒｙｃｉｔｅ＠　）として公知のポリスチレンのよう
な重合物質が基礎部材として好ましい。殆どの目的のた
めに支持部材は比較的剛性のもので、使用者が扱い易い
ように試薬層部位から十分長く伸長しているのが好まし
いことがわかっている。

複数の層１１及び１３を用いた場合に、かかる層の１以
上が、試料による濡れの生じることのできる吸収性材料
であってもよい、液体試料が水性の場合、合成及び天然
紙様の材料のどちらも有用わあ、。お７、工、アい、。

７．７、う□わ。。お　　　　′なものとしてレクソン
（Ｌｅｘａｎ＠　）　Ｌ　−５４１８、（レーヨン、酢
酸、綿混合物）、ノボネット（Ｎｏｖｏｎｅｔｔｅ＠　
）　９６０３　（レーヨン／ポリオレフィン混合物）及
びウニプリル（Ｗｅｂｒｉｌｌ’　）　Ｍ　−１１６５
（綿）［これらはすべてマサチューセッツ州ボストンの
ケンドール・カンパニー（Ｋｅｎｄａｌｌ　Ｇｏ、）の
繊維製品部によって製造されるものである］　；Ｘ−２
５２６（レーヨン不織布）、１２３５　（レーヨン／熱
可塑性ｍ雑混合物）として公知のデクスター・コーポレ
ーション（ＤｅｘｔｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＣ
，Ｈ，デクスタ一部から入手できる製品；及びマサチュ
ーセッツ州、サウス番す−のミード拳ペーパー・スペシ
ャリティーズ（Ｍｅａｄ　Ｐａｐｅｒ　５ｐｅｃｉａｌ
ｉｔｉｅｓ）から入手される７３９．４６９及び６２４
と称される紙製品が挙げられる。

通常、試薬含有層（応答性層）は濾紙・布・フェルト・
多孔質セラミック、グラスファイバー織布又はマット状
グラスファイバー、ポリアミドファイバー及び試薬片分
析具に用いられる当業界公知の他の材料である。ホワッ
トマン（Ｗｈａｔｍａｎ）濾紙Ｗ５４、Ｗ３ＭＭ及びＷ
３１ＥＴが特に好ましい。どの物質を選んだとしても（
例えば、吸収性紙）、分析される試料の特定の構成要素
に応答する指示試薬系を含浸せしめる。したがって、試
薬層がグルコースに対して応答性を有する場合、この試
薬層にはグルコースオキシダーゼ酵素、ペルオキシダー
ゼ酵素及び０−トリジンを含浸せしめることができる。

かかる試薬系は、グルコース含有液体試料と接触すると
青く変色する。

適切な試薬層材料及び指示薬を選択することは、当業界
の技術範囲に含まれ、公知の試薬片における用途及び製
造条件を同様に考慮して容易に決定することができる。

従来技術の多層試験片は通常、接着剤をプラスチック又
は紙製支持部材上に接着剤を噴霧又は他の方法により塗
布してから１以上の試薬含有層を種々の接着剤を用いて
貼り合わせることにより製造された。複数の試験片を単
に止めつける（Ｓｔａｐｌｉｎｇ　ｔｏｇｅｔｈｅｒ）
方法を用いた試験片もある。このように、アンダーソン
（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）の米国特許第３，５１１，６０８
号では不活性シートが複数の試薬試験片の間ごとに挿入
されて薬品同士が使用前に反応してしまうことを防止す
る。この場合、試験を行う準備ができたならば不活性シ
ートを除去して実際の測定に対する妨害を除去する。セ
メント、のり又は他の接着剤をこの目的に使用すること
もできる。

他の開発技術においては、例えば試験紙は熱可塑性材の
メツシュを用いて支持体に接着され（米国特許第３．８
０２．８４２号）、また試験紙は２の熱可塑性層の間に
封入されてホールダーに貼付される（米国特許第４，０
６１，４６８号）。

本発明は、液体試料中のあるリガンドの検出に協力的に
応答を示すか、又は試料のリガンド結合能の検知に応答
を示して、検知可能な応答を与える複数の層からなる多
層分析試験要素を提供するものである。かかる層には上
記の応答を示す少なくともｌの層及びこれに隣接して配
置される、超音波又はレーザーエネルギーに対して可融
の第２　。

の層が含まれる。層はまず、所望の構成に組み合わせて
複数の、接合されていない層から成る複合ブランクに形
成され、このブランクから１以上の試験素子を切り出す
。複合ブランクは最終製品である試験素子よりも面積が
大きく、大型のパッド又はストックの型であり、これか
ら１以上の試験素子に切断される。

本発明の更なる観点においては本発明は、複数の紙又は
他の吸収性層が熱可塑性透過性材料と交互に配置され、
紙又は吸収性層の少なくともｌに、選ばれた試薬が含浸
せしめてあり、紙の層が超音波又はレーザーエネルギー
による切断作用によってそれぞれの端縁のみが該熱可塑
性透過性材料によって接合される、多層分析試験要素を
提供するものである。所望により、熱可塑性材料は中心
に開口、例えば四角い開口を有する構造であってもよく
、この開口は各層間の液体の流通をそこｈａ：ｈｈ＜・
％’ｉＭ！Ｗ；ｌｔ−・ｍ’ｌｒ’ｋＨｆｘ’ｙ：　　
　　　　「とを目的として各端縁部分に存在させること
かできる。

超音波又はレーザー切断具を用いて本発明を実施して特
定の寸法の多層分析試験素子をより大きいパッドすなわ
ち複合材料から切り出すと同時に、切断端縁に沿って複
数の切断層を溶接して所望の試験具を製造する。超音波
又はレーザーエネルギーを用いた切断作業中に、多層材
を膠着又は接合するに十分な端縁の融解が若干熱可塑性
層に起こる。熱可塑性層は応答性層の多孔質端縁の表面
に転移又は僅かに拡散して、冷却されて、隣接する層を
接合すると思われる。大型のパッドすなわち複合ブラン
ク材を製造する際、紙の層を熱可塑性スクリーン様材料
すなわちメツシュを両側からはさむような構造に配置す
れば互いに非適合性の試薬を各紙層に別々に含浸せしめ
ることができる。熱可塑性メツシュの中間層は各紙層に
含まれる試薬同士が使用前に接触してしまうことを防止
する。試薬フィルムすなわち紙屑上にメツシュ上層を組
み入れて積層製品を得る技術を用いることもできる。こ
のようにして１紙屑を交互に有する複合ブランク材すな
わち大型パッドが形成される。このパッドの大きさは、
それから複数の分析試験素子を所望の寸法及び形状に切
り出すことができるような表面積を有するようなもので
ある。パッドは所望の試験素子の表面積よりも僅かに大
きくして、試験層とプラスチック製スクリーンとの複合
体から試験素子を１個だけ切り出すようにすることも可
能である０本発明による試薬含浸層は上記のよ、うな通
常のものである。

メツシュ層はいかなる好適な熱可塑性メツシュすなわち
スクリーンであってよく、例えば、縦糸と横糸の両方を
有する規則的な織目の織物状のフィラメントでもよい、
また不織布の形であってもよい、繊維構造が不均一の、
十分な安定性を有する薄いフェルト又はフリース様メツ
シュを用いることも可能である。モノフィラメント又は
延伸フィラメントから形成される合成樹脂織物が特に好
適である。通常、メツシュすなわちスクリーン層は熱可
塑性合成樹脂１例えばポリアミド（ナイロン）、ポリエ
ステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ及び多
岐に亘る重合体及び共重合体で形成される。好ましくは
、メツシュは約１０〜約１０００ミクロンの気孔を有す
る。さらに、孔径的０．１〜約１００ミクロンの膜を用
いることもできる。特に好ましいものは、カリフォルニ
ア州のプレザントンのヌクレオボア・メンブレーン（Ｎ
ＵＣＬＥＯＰＯＲＥ　ＭＥＭＢＲＡＮＥ）からのポリカ
ーボネート膜、ミシガン州アン・アーバーのゲル？　７
　（ＧＥＬＭＡＮ）からのバースポア（Ｖｅｒｓｐｏｒ
）膜及びニューヨーク州コートランドのボール・ウルト
ラファイン拳フィルトレージョン・コーボレーシ、　ン
（Ｐａｉｌ　Ｕｌｔｒａｆｉｎｅ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｏ
ｎ　Ｃａｒｐ、）からのナイロン膜である。有色材料を
用いたり、また最終的に行う分析試験によっては合成樹
脂メツシュにその他の物質を含浸せしめることも可能で
ある。かかる材料が有しているべき重要な性質は、超音
波又はレーザーエネルギーによって得られる温度条件下
で可融（溶融性すなわち軟化性）のものであって数個の
層を溶接しうるような性質である。

通常、応答性層すなわち試薬含有層は透過性すなわち吸
収性を有するか、又は軟化した可融性層が少なくともそ
こへ転移するのが可能な程度の気孔を有していて、硬化
すると可融性層とそれに隣接する試薬含有層との十分な
溶接が行われる。

本発明に従って試験片を製造する際、試料中のあるリガ
ンド又は試料のリガンド結合能を検知して協力的に応答
を示す複数の層を所望の構成、通常は、熱可塑性層と交
互に配備する０本発明は上記で用いたような単−試薬層
及び単−熱可塑性層又は不活性支持材料すなわちキャリ
ア、例えばＰＶＣ、ポリスチレンのようなプラスチック
又はその他の好適な支持体と共に用いることを意図する
ものであることに注目すべきである。かかる支持体は行
われる特定の試験により、光又はその他の所望のエネル
ギーに対して不透明、半透明又は透明であってよい、メ
ツシュ層及び他の層１例えば紙層及び試薬含有層を所望
の方向に次々に積み重ねて複合ブランク材又はパッドと
称する複合層　　　　　　「を形成する。各層の大きさ
は特に限定されず、所望により又は便宜上変化させるこ
とができる０通常、各層は概して隣接する層と同一寸法
であるが、最終製品の試験片の平面的形状及び立体的構
成によって変化させることもできる０通常の実施態様に
おいては、多層複合ブランクは最終試験片よりもやや大
きめであり、所望の寸法に複合ブランクを切断すること
ができる。同様にして、複合ブランクは、複数の試験片
が複合ブランクから切り出すことができるような、十分
大きい表面積を有していてもよい。

複数の層を合わせて複合ブランクを形成した後に、この
時点で個々の層を貼り合わせることはしない０次に複合
ブランクを超音波又はレーザー切断装置にかける。この
装置は一連の平行切断を所望の寸法に自動的に行うよう
に設定されており。

複合ブランク材は所望の数の所望の大きさの試験片に切
断される。切断が行われている間に可融性層の融解が若
干その端縁において起り、それにより可融性メツシュ層
は紙屑又は他の試薬含有層の端縁を互いに接合するよう
に作用し、複数層の端縁に沿って溶接が行なわれる。こ
れにより、複数層が溶接されて所望の大きさを有する一
体の試験具となる。

種々の超音波装置を本発明に従って用いることができる
。特に好ましいとされるものはブランソン・プローブ型
のソニケーターとして公知のものである。この装置では
、平らなカーバイド付ホーンが約２０　ｋＨｚという小
さな振幅の振動を受ける。積層材料の複合ブランクは所
望の寸法の試験具に切断されるべく、ソニケーターの面
と焼き入れ鋼の固定切刃の間に送り込まれる０行なわれ
る機械的切断作用に加えて、複数の好適なプラスチック
を融解せしめるに十分な相当量の部分的加熱が起き、通
常は加熱により端縁が丸みを帯びる。かかる層の溶接は
層の端縁部分において発生する。内側の表面部分は接合
されない、熱可塑性層の融解すなわち融合が内部におい
ては起こらないということは、正規の試験の実施に当っ
て各層間の物質の流通による試験層の正規の機能を妨害
するものは何もないことを意味する。かかる装置はポリ
エステル、ポリエチレン、トリサイト、紙、積層紙、及
び紙／トリサイト／紙積層板を容易に切断する。

超音波溶接及び熱可塑性材料の接合手段はもちろん熱可
塑性材料の電子的接合方法及び装置を示す米国特許第３
，５０５，１３６号に記載される従来技術に示されるよ
うに当業界公知である。かかる方式には結晶又は他のト
ランスジューサーを用いて自然な機械的共振振動数で振
動するツメ部材すなわちホーンを有する振動熱によるシ
ーリング装置が含まれる。接合する材料を振動ツメと固
定ツメとの間に挿入して均一かつ連続状のシールを行う
０通常、プラスチック材料中の音速は１秒間に数百乃至
数千メートルの範囲であるので、１０キロサイクル〜１
０メガサイクルの範囲の周波数を有する音波がプラスチ
ック材に加えられた場合、プラスチック材内部では波長
が約数ミリメートル以下となり、結果的にはかなりの指
向性が得られる。この場合、上記範囲内の周波数の超音
波をプラスチック部材の内部又は表面に集中させて高密
度の音響エネルギーを有する鮮鋭な焦点域を与えること
により、熱の発生する区域を焦点域にのみ制限する。こ
れにより切断具の焦点を注意深く定めることができ、か
つ溶接の効果も得られるが、試験片に含有される試薬の
ような熱感受性物質に悪影響を及ぼすことはない。得ら
れた試験具は、従来、試薬試験具の形成に用いられる分
割操作による圧縮に伴って生じる可能性のある歪みを呈
することはない。

用いられる超音波装置は、プラスチック材料による最大
の吸収が行なわれ、比較的鮮鋭な焦点域を達成するため
にｌθキロサイクル／秒を越える高周波数を有するもの
である。この目的に好適なバイブレータ−（振動子）は
、かかる高周波数において共振を励起されることの可能
な種々の公知の材料、例えばチタン酸バリウム及びジル
コン酸鉛のような電気歪性材料又は石英のような圧電材
料から形成される。１０キロサイクルよりＴ−、、、よ
、お、よ。やや、ヵよ、９６ゎ、３カ、　　　　　「困
難になる０周波数域の上限は、主にバイブレータ−材料
の入手可能性及び機械的強度に対する構造上の要件によ
って決定される。プラスチック材料溶接のための超音波
装置は米国特許第３，５７３，１３９号に記載されてい
る。

超音波装置の別の例が米国特許第 ３．５６２，０４１号に記載されている。複数のウェブ
をある特定の速度で、一定の通路に沿って並列的に形成
しながら接合する方法も米国特許第４．４０４，０５２
号に記載されるように当業界公知である。

米国特許第４，３１３，７７４号に記載されるように、
別の種類のシート材料は超音波を用いて溶接される。

下記の実施例により本発明を説明するが、いかなる点に
おいても、これにより本発明が制限されることはない。

実ｊＥ例」２ ｒＷ３１ＥＴＪ　　にュージャージー州、クリフトンの
ホワットマン製）として公知の紙製シートを用いて、ト
リサイトとこの紙製シートとの複合ブランクを作成した
。トリサイトはダウ・ケミカル・カンパニー製のポリス
チレンである０次に複合体をブランソン・プローブ型ソ
ニケーターを用い振幅２０ｋＨｚにて切断した。トリサ
イトと紙との複合体をホーン面と焼入鋼製の固定切刃と
の間に挿入した。この複合体は約１インチＸ％インチ（
２、５４ｃ＋ｓＸ１　、９０５ｃ＋ａ）の試験片に切断
された。この製品を検査したところ紙は切断端縁におい
てトリサイトに溶接されていることが分った。

実」１圧名 実施例１に記載されたと同様の操作を用いて、二枚のＷ
３１ＥＴ紙を合わせ、中心にトリサイトのシート状メツ
シュを置くことにより、Ｗ３１ＥＴ紙の両面パッドを形
成した。同様の条件下で同様のソニケーターを用いた。

大型シートから切断された試験片を検査したところ、両
側の紙製シートとも、その切断端縁においてトリサイト
に溶接されていることが分った。このようにして、材料
の端縁のみが溶接された両面パッド系を作成した。

上記の操作に従って、米国特許第 ４．３９０，３４３号及び同第４，３０１．１１５号に
記載されるような紙製シートに種々の試薬化合物が含有
される、種々の試験片が製造される。

ここで述べたような超音波又はレーザー切断溶接工程を
用いることにより、１以上の応答性層が不活性支持体と
共に複合体状に形成され、最上部のリガンド応答性層が
その上に熱可塑性可融性層を有するような型式の試験片
を形成することが可能である。この場合、複合体は所望
の大きさの試験素子又は複数の試験素子に切断される。

それと同時に、最上部の熱可塑性可融性層は隣接するリ
ガンド応答性層に溶接される。複数の可融性層及びリガ
ンド応答性層がある場合は、切断溶接により、全層が一
体に溶接されると共に不活性被覆層をも接合する。また
は、複数のリガンド応答性層をこの方法により溶接して
から常法により、スリーエム社（３ＭＣｏ■ｐａｎｙ）
から入手されるダブル・スティックとして公知の接着テ
ープを用いて好適な不活性キャリア又はホールグー具に
貼付してもよい。

レーザー装置が超音波装置を用いる場合に優る一つの利
点は、レーザーヘッドが切断溶接される層に接触するこ
とがないことである。したがってレーザーヘッドは汚れ
ることがない。

さらに、前記の記載を読むことにより本発明の変種及び
変形は当業者には明らかになるであろう、またかかる本
発明の変種及び変形は、特許請求の範囲内に含まれるも
のとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合ブランクの概略的拡大側面図であ
る。 第２図は本発明の試薬試験片の概略拡大側面図である。 第３図は本発明の試験具の製造工程を示す概略的等測投
影図である。 「 第４図は本発明の試験具を切断溶接するための装置の概
略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともその１が液体試料中のリガンド又は液体
   試料のリガンド結合能を検知して応答を示し、かつ少な
   くともその１が可融性である、複数の層から成り、それ
   らの層が、分析試験素子を該複数層の複合ブランクから
   切り出すために用いる超音波又はレーザーエネルギーに
   よって、それぞれの端縁で、接合されていることを特徴
   とする多層分析試験素子。 ２、更に、支持体層を含む特許請求の範囲第１項記載の
   試験素子。 ３、該可融性層が熱可塑性のメッシュである特許請求の
   範囲第１項記載の試験素子。 ４、該熱可塑性メッシュが合成樹脂で形成される特許請
   求の範囲第３項記載の試験素子。 ５、液体試料中のリガンド又は液体試料のリガンド結合
   能を検知して応答を示す少なくとも２の層を更に含み、
   かつ該可融性層が該２層間に配置される特許請求の範囲
   第１項記載の試験素子。 ６、該支持体がプラスチック、紙又は木製である特許請
   求の範囲第２項記載の試験素子。 ７、該メッシュが織布又は不織布である特許請求の範囲
   第３項記載の試験素子。 ８、液体試料中のリガンド又は液体試料のリガンド結合
   能を検知して応答を示す、試薬を含浸した第１の応答性
   層；液体試料中のリガンド又はリガンド結合能を検知し
   て応答を示す、試薬を含浸した第２の応答性層；及び可
   融性の熱可塑性材料から成り、第１と第２の応答性層に
   隣接して配置される第３の層から構成され、該第１及び
   第２の応答性層が、試験素子よりも大きい表面積を有す
   る該複数層の複合ブランクから該素子を切り出すために
   用いる超音波又はレーザーエネルギーによってそれぞれ
   の端縁において接合されている特許請求の範囲第１項記
   載の試験素子。 ９、該第１及び第２の応答性層が紙製であり、該熱可塑
   性材料が該第１及び第２の応答性層の間に配置されるス
   クリーンである特許請求の範囲第８項記載の試験素子。 １０、互いに非適合性の（相溶性がない）、異った選ば
   れた試薬をそれぞれ含浸した複数の応答性層としての紙
   製の層と各紙製層の間に配置された熱可塑性スクリーン
   とを更に含む特許請求の範囲第８項記載の多層分析試験
   素子。 １１、更に不活性支持体の層を含む特許請求の範囲第８
   項記載の多層分析試験素子。 １２、該支持体がプラスチック製又は木製である特許請
   求の範囲第１１項記載の試験素子。 １３、該熱可塑性層が熱可塑性のメッシュである特許請
   求の範囲第８項記載の多層分析試験素子。 １４、該メッシュが織布又は不織布である特許請求の範
   囲第１３項記載の試験素子。 １５、少なくともその１が液体試料中のリガンド又は液
   体試料のリガンド結合能を検知して応答を示し、かつ少
   なくともその１が超音波又はレーザーエネルギーを加え
   たときに可融である、複数の層を用意し；該複数層を次
   々に積み重ねて、該層の複合ブランクを形成し；該複合
   ブランクに超音波又はレーザーの十分なエネルギーを加
   えて該複合ブランクを所望の大きさの試験素子に切断す
   ると同時に該エネルギーが該可融性層を軟化溶融して該
   複数層を接合することにより、該複数層をそれぞれの端
   縁においてのみ溶接することを特徴とする多層分析試験
   素子の製造方法。 １６、該複数層を、可融性層がリガンド応答性層に隣接
   するように、交互に配備し；限定された巾を有する線に
   沿って超音波により可変のエネルギーを発生せしめ；さ
   らに該複数層を超音波によって発生せしめたエネルギー
   の該線方向へ移動させて、該超音波エネルギーを加えて
   該複数層を所望の形状に切断すると同時に各層の端縁を
   それぞれ溶接して一体の試験素子を形成することを更に
   含む特許請求の範囲第１５項記載の多層分析試験素子の
   製造方法。 １７、複合ブランク状の該複数層を超音波振動シール機
   の送り通路に沿って移動させ；さらに該シール機に所定
   振動数の振動を発生させて、十分な振動エネルギーを接
   合すべき該層に伝え、必要なエネルギーによって該複数
   層を切断し、鮮鋭に焦点を定めた切断線に沿って溶融せ
   しめることにより隣接する端縁間を溶接することを更に
   含む特許請求の範囲第１５項記載の多層分析試験素子の
   製造方法。 １８、さらに複数の試験素子を切断溶接できるような十
   分な表面積を有する該複数層を用意する特許請求の範囲
   第１６項記載の多層分析試験素子の製造方法。 １９、リガンドの検出に応答を示す該層が吸収性層であ
   る特許請求の範囲第１６項記載の多層分析試験素子の製
   造方法。 ２０、該可融性層が熱可塑性樹脂製の織布又は不織布の
   メッシュである特許請求の範囲第１６項記載の多層分析
   試験素子の製造方法。