(57)【要約】二成分のファイバの芯が分析物の流体を処理する中で使用するために提供される。二成分のファイバの芯は、束ねられている複数の巻縮した二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合しているファイバを有し、自立した流体を透過する基体を含む。各二成分のファイバは、ポリアミド材料から形成された第１ファイバ成分と、第２ファイバ成分とを含むファイバ構造を有する。ファイバは、集合的に流体を透過する基体を通る曲がりくねった流体流れの通路を定義し、ファイバ構造は、少なくとも第１ファイバ成分の一部が分析物の流体と接触して流体を透過する基体を通る分析物の流体の流れを制御するために構成されている。
2007526477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯であって、
束ねられている複数の巻縮した二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している前記二成分のファイバを有する、自立した流体を透過する基体を含み、
各二成分のファイバは、ポリアミド材料から形成された第１ファイバ成分と、第２ファイバ成分とを含む、ファイバ構造を有し、
前記二成分のファイバは、集合的に前記流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、
前記ファイバ構造は、前記第１ファイバ成分の少なくとも一部で前記分析物の流体と接触し、前記流体を透過する基体を通る前記分析物の流体の流れを制御すように構成されている、
ことを特徴とする二成分のファイバの芯。
【請求項２】
前記ポリアミド材料は、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン４、ナイロン６，１０、ナイロン１１、ナイロン１２、および、それらの共重合体から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項３】
前記第２ファイバ成分は、ナイロン６、ナイロン６，６、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項４】
前記二成分のファイバが自己巻縮していることを特徴とする請求項１に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項５】
前記第１ファイバ成分が前記二成分のファイバの長さ方向に沿って連続する二成分のファイバのさやを形成し、前記第２ファイバ成分が前記さやによって囲まれた連続する二成分のファイバのコアを形成することを特徴とする請求項１に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項６】
前記ファイバ構造が予め決められたポリアミド成分比を提供するために適合されていることを特徴とする請求項１に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項７】
前記予め決められたポリアミド成分比が約０．１０から約０．５０の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項８】
前記予め決められたポリアミド成分比が約０．２０から約０．３５の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項９】
前記予め決められたポリアミド成分比が約０．２５から約０．３０の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１０】
前記分析物の流体が尿、血液、血清および唾液のうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１１】
分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯であって、
束ねられている複数の自己巻縮した二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している前記二成分のファイバから形成された、自立した流体を透過する基体を含み、
各二成分のファイバは、連続する熱可塑性のファイバコア材料と、前記連続する熱可塑性のファイバコア材料に囲まれている連続するファイバのさやと、を含む、ファイバ構造を有し、
前記連続するファイバのさやは、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン４、ナイロン６，１０、ナイロン１１、ナイロン１２、および、それらの共重合体から成るグループから選択されるさや材料から形成され、
前記二成分のファイバは、集合的に前記流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、
前記ファイバの構造は、前記流体を透過する基体を通る前記分析物の流体の流れを制御するように構成されている、
ことを特徴とする二成分のファイバの芯。
【請求項１２】
前記連続する熱可塑性のファイバコア材料は、ナイロン６、ナイロン６，６、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１３】
前記ファイバ構造が予め決められたポリアミド成分比を提供するために適合されていることを特徴とする請求項１２に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１４】
前記予め決められたポリアミド成分比が約０．１０から約０．５０の範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１５】
前記予め決められたポリアミド成分比が約０．２０から約０．３５の範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１６】
前記予め決められたポリアミド成分比が約０．２５から約０．３０の範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１７】
分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯であって、
間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している、複数の二成分のファイバから形成された、自立した流体を透過する基体を含み、
前記複数の二成分のファイバは、集合的に前記流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、
各二成分のファイバは、第１および第２ファイバ成分を含むファイバ構造を備え、
分離した断面領域を有するそれぞれが前記二成分のファイバの長さ方向に沿って連続的に延びており、
前記第１ファイバ成分がポリアミド材料から形成され、
前記ファイバ構造は、単位体積当たりの全繊維重量に対する単位体積当たりの第１ファイバ成分重量の比に等しい、予め決められたポリアミド成分比を供給するために適合されている、
ことを特徴とする二成分のファイバの芯。
【請求項１８】
前記ポリアミド材料は、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン４、ナイロン６，１０、ナイロン１１、ナイロン１２、および、それらの共重合体から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１７に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項１９】
前記第２ファイバ成分は、ナイロン６、ナイロン６，６、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項２０】
前記第１ファイバ成分は、前記二成分のファイバの長さ方向に沿って連続する二成分のファイバのさやを形成し、前記第２ファイバ成分は、前記さやによって囲まれる連続する二成分のファイバのコアを形成することを特徴とする請求項１７に記載の二成分のファイバの芯。
【請求項２１】
前記分析物の流体が尿、血液、血清および唾液のうちの１つであることを特徴とする請求項１７に記載の二成分のファイバの芯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に吸湿性の芯（wick）に関し、特に、分析物の流体（analyte fluid）を分析デバイス（assay device）に透過するために適合した二成分のファイバの芯に関する。
【背景技術】
【０００２】
家、オフィス、診療所、病院または医師の手術で使用するために、迅速でかつユーザの技能と影響を最低限に抑えた分析結果を提供する様々な分析デバイスが知られている。この例は、妊娠および受胎期間（排卵）に対する試験デバイスまたはアッセイである。そのようなデバイスでは、通常、結果を得るための操作の数は最小にされる。
【０００３】
通常の分析デバイスは、ハウジングと、ハウジング中に配置されその上で分析のための化学反応を起こす反応媒体と、反応媒体まで分析する流体を集めて輸送する芯と、を含む。一般に、分析デバイスは、デバイスの収集部がサンプル（例えば、妊娠テスト用の尿サンプル）と接触することをのみを必要とし、その後には、ユーザの更なる行動は必要とされない。サンプルは収集部分から芯を介して反応媒体まで運ばれる。反応媒体または反応媒体を担持する基板の変化を観測することにより、分析結果が提供される。分析結果は、理想的にはサンプリング後の約数分以内に観察可能である。
【特許文献１】米国特許第５，６０７，７６６号公報
【特許文献２】米国特許第５，６２０，６４１号公報
【特許文献３】米国特許第５，６３３，０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
結果を得るために使用される実際の分析技術は、通常、有機体の組織および流体中に様々な分析物が存在するかしないかを決定する、および／または分析物の量を定量化する。現在の多くの診断用テストは、血液、尿、おり材料、唾液、または組織生検を用いて行われる。しかしながら、これらの材料に基づくテストは、実質的にプライバシー侵害を引き起こすとともに実質的に安全性の危険を伴う（特に、血液テストで）。改良された分析デバイスは、流体サンプルの輸送と分析を高速でかつ高制御で可能にすることが要求される。この分析デバイスは改良された芯の材料と構造に依存するであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はファイバ成分の少なくとも１つがポリアミド材料である二成分のファイバを使用する芯を供給する。本発明の例示的な態様は、分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯を供給する。二成分のファイバの芯は、束ねられている複数の巻縮した（crimped）二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している前記二成分のファイバを有し、自立した流体を透過する基体を含んでいる。各二成分のファイバは、ポリアミド材料から形成された第１ファイバ成分と、第２ファイバ成分とを有する。前記二成分のファイバは、集合的に流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、前記ファイバ構造は、前記分析物の流体と接触する前記第１ファイバ成分の少なくとも一部を有する、前記流体を透過する基体を通る前記分析物の流体の流れを制御するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、参照番号が要素を特定するために使用されている添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより完全に理解され得る。本発明は迅速に制御された流体の輸送を要求するデバイスでの使用に特に適合した二成分のファイバの芯を提供する。この芯は、分析物の流体の輸送を必要とする分析デバイスでの使用に特に適合される。本明細書で使用されるように、用語分析物の流体は流体サンプルを意味し、流体サンプルは、流体サンプル中の１つ以上の分析物の存在を分析し、および／または、流体サンプル中に存在する１つ以上の分析物の量を定量化するものである。
【０００７】
本発明の芯は、二成分のファイバから形成され、その芯の構造と材料成分が特別な分析物と分析物の流体のために特別な流体輸送性能を供給するように適合され得る。
【０００８】
二成分のファイバは、芯および医療用分析デバイスにおいてある程度使用されている。しかしながら、多くの従来の分析デバイスは低コストの１成分ファイバから構成され、そのファイバは低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン(PP)、高密度ポリエチレン(HDPE)、超ポリマー量ポリエチレン(UHMW)、ポリプロピレン(PP)、フッ化ポリビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエステル、およびポリエーテルスルホン酸(PES)のような材料から形成されている。ナイロン６のような材料が通常使用可能であることが見出された、事実、それらの天然の親水性挙動は好ましいものであり得る。しかしながら、ナイロン材料の使用は、そのような１成分の応用において一部にコストの関点から支持されなかった。また、ナイロンから形成された不織の親水性構造は、しばしば自立しないことがわかった。さらに、ナイロン製造工程では、ナイロンファイバによる不測の湿気吸収を避けるために追加処理をしばしば必要とする。いくつかの例では、この処理は専用の乾燥工程を必要とする。また、紡績されたナイロンファイバの物理的および機械的性質は経時変化を受けやすい（経時効果）。
【０００９】
ポリオレフィンおよびポリエステルなどの通常の安価なポリマーは、現に、分析デバイスの芯を形成するために使用されているが、２つの欠点がある。（１）それらのポリマーは十分な流体輸送性能を提供するために、表面活性剤のような追加材料を必要とする、（２）機能化、誘導化、または修飾化しないと、それらのポリマーは他の助剤用の反応場を提供しない。これらが不足するので、天然の親水性の芯材料としてのナイロンの使用の可能性が研究された。本発明の芯の実施例は、ファイバ構造でポリアミド材料を使用することにより天然の親水性特性を有する二成分のファイバを利用する。これらのファイバの構造は、最終的な芯製品に対して所望の流動特性を維持するポリアミド材料の最適量を提供するように適合される。
【００１０】
一般に、親水性の構造における二成分のファイバの使用はこの分野においてよく知られている。例えば、１９９７年３月４日に発行された米国特許第５，６０７，７６６号公報、１９９７年４月１５日に発行された米国特許第５，６２０，６４１号公報、１９９７年５月２７日に発行された米国特許第５，６３３，０８２号公報、それらのすべてがその全体が参照により本願明細書に組み込まれるが、ポリエチレン・テレフタレートのさやで被覆された熱可塑性材料のコアを有する二成分のファイバの製造と使用とを開示している。これらの特許は、そのようなファイバが、細長く、非常に多孔性のエレメントの製造において特に有用であることが特筆され、その芯は、診断デバイスのテスト側まで全部の流体を輸送するのに使用される芯における。
【００１１】
しかしながら、従来技術は、少なくとも１つのポリアミド基の成分を有し、巻縮した二成分のファイバが結合したファイバから形成された芯の構造を開示していない。本発明の芯の実施例はそのようなファイバから形成された自立した構造である。用語「二成分（bicomponent）」は、本明細書で使用されているとき、ファイバ構造における離れた断面領域に配置される異なる化学的性質を有する２つのポリマーの使用を表す。２つのポリマーは、二成分のファイバの断面の異なった領域に実質的に一定に配置されており、該ファイバは、二成分のファイバの長さ方向に沿って連続的に延びている。二成分のファイバの他の形態も可能であるが、より共通の二成分のファイバのタイプは「並列（side-by-side）」と「さや−コア（sheath-core）」のタイプである。第１タイプがそのように命名されたのは、２つのポリマーの材料が文字通り並列している断面構成を形成しているからである。「さや―コア」二成分のファイバにおいて、１つのポリマー材料のさやは、別のポリマー材料、通常は低収縮、高強度の熱可塑性ポリマー材料のコアを完全に被覆して取り囲むように紡織されている。
【００１２】
本発明の芯の構造は、少なくとも１つのポリアミドファイバの成分を含む並列またはさや―コア二成分のファイバから形成され得る。ポリアミドファイバ成分は、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン４、ナイロン６，１０、ナイロン１１、ナイロン１２、または、ポリエチレングリコールおよび又はポリエチレンオキサイドジアミンなどの親水性部位を有する種々のナイロンのいずれかの共重合体から成るグループから選択され得る。いくつかの例では、両方の二成分のファイバ成分は上に記載されたグループから選択されたポリアミドであり得る。
【００１３】
第２ファイバ成分の１つまたは複数のポリマーは、二成分のファイバタイプに依存し得る。並列ファイバにおいて、第１ファイバ成分がポリアミド材料から形成され、第２ファイバ成分は限定されないが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン酸塩などを含むグループから選択される材料から形成され得る。さや−コアファイバにおいて、さやの成分はポリアミド材料から形成され、コア成分は限定されないが、ポリアミド(ナイロン６、ナイロン６，６および他のナイロン)、ポリエステル(ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレートおよびポリ乳酸)、およびポリオレフィン(シンジオスタチック、イソタクチックなポリプロピレンとポリエチレン)を含むグループから選択される熱可塑性のポリマー材料から形成され得る。
【００１４】
上記から、並列およびさや−コアの両方の二成分のファイバが１つのポリアミド材料の第１成分と別のポリアミド材料の第２の成分を持ち得ることが特筆される。したがって、本発明の芯の実施例は、例えば、ナイロン６のコア成分とナイロン６，６のさや成分を持つさや−コアファイバから形成され得る。
【００１５】
より詳細に後で議論するように、さや−コアおよび並列ファイバタイプの両方のファイバ材料の含有量とファイバ構造は、最終的な芯の製品のある特性に重要な影響を与えることがわかった。また、ファイバ材料の含有量とファイバ構造は、所望の芯の特性を提供するために選択され得ること、および、事実上、様々なデザインの評価基準に基づいて最適化され得ることが見いだされた。
【００１６】
本発明の実施例で使用される二成分のファイバは多くの共通の技術によって製造され得る。そのような技術には、溶融状態のポリマーが加圧下で紡績ヘッドまでに圧送され、紡績突起オリフィス（spinneret orifice）から多数の連続したファイバを押出す通常の溶融紡績プロセスがある。溶融紡績は、ナイロン、ポリプロピレンなどの分解温度より低い融点温度を持っているポリマーだけが利用可能であり、そこでそのポリマー材料は溶融され、分解せずにファイバを形成するように押出され得る。他のポリマー、例えば、アクリル樹脂は破損したり、分解することなしに溶解することはできない。上記のなポリマーは、適切な溶媒（たとえば、アセトン中の酢酸エステル）、通常、２０％ポリマーと８０％溶媒のに溶かすことができる。湿式紡績プロセスにおいて、水溶液は、室温でポンプで圧送され、紡績突起を通り、液体（例えば、水）の浴中に沈められ、液浴中で溶媒は溶解可能でありポリマーのファイバを固化する。また、溶媒を蒸発しファイバ表面上に皮を形成するために、液体浴よりもむしろ高温空気中にファイバを乾式紡績することもまた可能である。
【００１７】
紡績の後に、ファイバは、押出速度より速い速度で紡績デバイスから引き出すことによって一般に細くされる。ファイバは、引出速度より速い速度で回転するニップロール上で、または異なる速度で作動するニップロール間でファイバを取りだすことによって細くされ得る。ポリマーの性質に依存するが、この方法でファイバを引き抜き、ファイバをより結晶化してより強くすることができる。
【００１８】
また、溶融ブロープロセスを使用しても細くすることができる。このプロセスでは、ファイバは、紡績突起のオリフィスからファイバが出るときに高速の空気などの流体と接触することによって細くされる。流体の効果はファイバを微細なフィラメントに引き出すことである。これらのフィラメントは、後工程のために、搬送ベルトまたはドラム表面などの連続して移動する表面にファイバのもつれた織物として集められ得る。このプロセスは、「溶融吹き込み(melt blowing)」として知られ、ファイバがまだ溶融状態である間にファイバを細くする能力のために、多くの製品の製造において特に工業的に重要である。
【００１９】
上記のプロセスのいずれかは、本発明の芯で使用する二成分のファイバを製造するために使用され得る。与えられたファイバに対して使用される実際のプロセスは繊維の成分と構成に依存し得ることは当業者にとって理解され得る。二成分のファイバを形成する方法によらず、二成分のファイバは次に集められて１つ以上の処理部を通過し、そこで、ファイバは、一定の断面を有する連続した自立する多孔性の芯のエレメントを製造するために結合されかつ成形される。
【００２０】
次に、芯エレメントは、更に処理され、および／又は、個々の芯のエレメントに分割される。各芯エレメントは、連続する結合したファイバのネットワークとして形成された自立する構造である。このファイバのネットワークは、毛管作用による流体の通路のためのねじれた隙間の通路を提供する、および充填された物質の隙間での捕集および又は隙間を通過する流体中に捕捉される物質のためのねじれた隙間の通路を提供する。
【００２１】
図１を参照しながら、次に、本発明の実施例に基づく二成分のファイバの芯エレメントを形成する製造プロセスについて詳細に論議する。プロセスはステップＳ１００で始まる。ステップＳ１１０では、少なくとも１つのポリアミドファイバ成分を有する複数の二成分のファイバが提供される。各ファイバは通常、別々のボビンで提供され、ボビンから供給ロールを通してファイバが引きだされる。ファイバは、代わりとして、トウとして、あるいは溶融吹き出した、紡績された結合、または織られていない粗糸として提供され得る。ステップＳ１２０では、ファイバは温度と湿度が制御された引き出しボックスから引き出され、そこでファイバは加熱され予め決められた引き出し比で引き出される。例示の実施例では、予め決められた引き出し比は、約１．５対１から約６対１であり、好ましくは、約２．５対１から約３．５対１であり得る。
【００２２】
ステップＳ１３０では、巻縮がファイバ中に形成され得る。巻縮する前に、集められたファイバは複数の連続した直線のファイバエレメントを形成する。ファイバを巻縮するとファイバは多次元となり、最終芯製品の嵩(bulk)とロフト（loft）を増加させる効果を有する。さらに、巻縮は、芯基体の構造の均一性、特に、芯の製品を通るねじれた流体経路を作る毛細管の一様性、を増加させる。巻縮は機械的な手段によってなしえる、または、自己巻縮する二成分のファイバの構成でなし得る。機械的な巻縮は、いかなるファイバタイプにも適用することができ、ファイバを上からおよび／または横から観察すると、ジグザグあるいはのこぎり歯形状パターンを製造する傾向がある。いかなる適切な機械的巻縮プロセスは本発明の実践するために使用され得る。
【００２３】
自己巻縮するファイバは一般に、２つのファイバ成分が異なった収縮/伸長特性を持っている二成分のファイバである。通常、ファイバ成分の１つは(通常、さや−コアファイバのコア成分)、第２の成分より高い溶融温度、低い収縮および高い強度を有する。自己巻縮するファイバが加熱されて軟らかくなるのが可能になると、２つの成分の挙動の違いがファイバを予測可能な方法で変形または巻縮させる。成分材料の選択と２つのファイバ成分の断面形状により、所望の三次元的な変形が導入され得る。
【００２４】
並列およびさや−コアの両方の二成分のファイバでは、ファイバの自己巻縮作用はファイバ成分で使用される材料と２成分の相対的な断面領域によって影響され得る。特に好ましい自己巻縮するファイバ形態の断面は図２で例示される。示されるように、ファイバ１０はさや−コアファイバであり、コア成分１２とさや成分１４の断面がともに実質的に円形(それぞれの外径半径がＲ１、Ｒ２)であるが同軸ではない。このようなファイバは偏心のさや−コアとして表され得る。ファイバの偏心は、２つの成分の中心間のオフセットＸとさや成分の外側の半径Ｒ１に等しいファイバの外側の半径の比率として定義され得る。偏心度と２成分の相対的な断面領域は、ファイバが巻縮可能なとき、変形度を変えるために変え得る。本発明の芯で使用されるファイバは、通常、およそ０．１からおよそ０．５までの範囲の偏心度を有する。
【００２５】
自己巻縮するファイバが図１のプロセスに使用される場合、集められたファイバの巻縮を達成するための動作は、ファイバを引出部に通過させてファイバを伸ばし、次に、空気噴射の乱流領域を通す工程を含み得る、その領域で、ファイバは軟らかくなり、通常、自己巻縮するファイバパターンをとることが可能となる。この多次元のファイバ変形により、ファイバが混合し、下流で、所望の自立する芯が形成される。
【００２６】
ステップＳ１４０では、混合され巻縮したファイバは、オーブンまたは他の加熱デバイスを通して引き出されるが、そこでの温度は２つのファイバ成分の少なくとも１つの溶融温度または近くの温度となっている。好ましい実施例では、ファイバがさや−コアファイバであり、オーブン温度は、ポリアミドさや材料の溶融温度にまたはその近くの温度に設定され、少なくとも部分的にさや材料を溶融する。オーブン内の環境は慎重に制御され、ファイバの均一加熱を確実にする。ステップＳ１５０では、混合されたファイバは、加熱されたサイジングダイを通して引き抜かれ、そこでは溶融したファイバ成分の長さ方向に沿って種々の間隔をおいて離れた点で混合され巻縮されたファイバが互いに接触する。ステップＳ１６０の冷却工程において、ファイバはこれらの接触点で結合されたまま残り、それにより、自立するファイバ構造が製造される。ファイバは、周囲条件で冷却され得る、または、引き出したファイバ構造を次の冷却ダイを通し、冷却した空気または冷たい流体で冷却され得るが、それらはプロセスの細目に依存する。ファイバがさや−コアファイバである好ましい実施例において、ファイバ構造の結合はファイバのポリアミドさやの部分に沿って様々な点在している点で形成される。
【００２７】
本プロセスのこの時点で、巻縮した二成分のファイバが連続した芯の基体構造中に形成される。通常、長方形であるが、連続した芯基体の断面は、いかなる幾何学形状でもありえることが理解される。ステップＳ１７０で、連続した芯の基体構造は所望の長さに切断され、分離した芯の基体が形成される。例示的な最終製品の芯１００は、図３（スケールは記載されていない）に表示される。芯１００は、長方形の流体透過芯基体１００を有し、一般に整列され、３次元的に混合し、結合し、巻縮した二成分のファイバ１２０から形成される。プロセスはステップＳ１９０で終了する。
【００２８】
いくつかの例では、最終芯製品は添加剤材料を加えるまたは添加剤材料を被覆することが好ましいかもしれない。典型的な添加剤材料は、例えば、遮蔽剤、界面活性剤および反応剤を含み得る。添加剤は切断前後に添加剤溶液で芯の基体構造をコーティングするまたは浸積することによって組み込まれ得る。特別の実施例において、形成された芯エレメントに溶液で添加物を適用するためにポンプが使用され得る。芯に加えられる添加物の量は水溶液中の添加剤の濃度、ポンプ速度、溶液を通る芯の速度で制御され得る。細長いダイは、過剰の添加剤を除去するために使用され得る。次に、芯構造は一般に良く知られた手段によって脱水される。
【００２９】
本発明のすべての芯の実施例のように、上記説明した方法の最終製品は、二成分のファイバが結合して自立するネットワークである。このネットワークは芯を通る流体の通路のためのねじれた流れの通路を定義する。周知のように、そのように形成された構造は、毛管作用以外の流動の機動力を用いずに流体を輸送する手段を提供し得る。従って、毛管作用の程度および与えられた流体の流速はファイバ構造を通る隙間の毛細管の境界における表面エネルギーの程度によって決定される。表面活性剤などの増進する添加物を使用しないで、毛細管表面エネルギーはファイバで使用されるポリマー材料によって決定されるだろう。芯の総合的な流体輸送性能は、ファイバを巻縮することによって確立された混合したファイバ構造の均一性によって影響され得る。
【００３０】
前に特筆したように、ポリアミド材料、特にナイロンは天然の親水性である（すなわち、ポリオレフィンとポリエステルなどの他の共通のファイバ材料と比較すると、天然の高い表面エネルギーを有する）。従って、芯構造でのナイロンファイバ成分の使用は、流速を高める添加剤を使用しないでかなり高い流体の流速を提供することができる。本発明の二成分のファイバ構造において、毛細管の境界を形成する露出したファイバ表面の少なくともいくつかは、二成分のファイバのポリアミドファイバ成分によって提供される。ポリアミドさや成分を有するさや−コアファイバから形成された芯においておよびポリアミド材料から形成された両方の成分を有する並列ファイバから形成された芯において、露出した表面のすべてがポリアミドによって提供される。並列ファイバから形成された芯において、１つのファイバ成分だけがポリアミドの場合、天然のの毛細管流れの可能性（potential）の程度は、非ポリアミド成分によって現れる表面積に比較したときにポリアミド成分によって現れる相対的な表面積によって決定され得る。
【００３１】
従って、本発明の芯構造がかなりの程度の流体流れの可能性を提供し得ることが理解される。さや−コアファイバタイプを組み込んだ実施例において、ナイロンの十分なファイバ表面領域が維持されている限り、流れの可能性の程度は本質的にファイバさや中のポリアミドの体積に依存しないこともまた理解し得る。従って、ファイバ中のポリアミド材料の量は安価なコア材料に対して最小にされ得る。したがって、さや−コアファイバの構成は、かなりの利点を提供することができ、その構成において、露出したファイバ表面のすべては、全ファイバ材料の一部のみを形成するナイロンさやによって形成され得る。もし表面エネルギーだけが唯一の考慮対象であるならば、芯ファイバはコア成分を完全に被覆するのに必要な最小量のポリアミド材料を用いて形成され得る。
【００３２】
しかしながら、ポリアミドファイバ成分の量と構成を選択することにおいて他の考慮対象がある。例えば、与えられたポリアミド材料に対して、本発明の自立する芯基体を形成するために二成分のファイバの結合能力は、使用されるポリアミド材料の量に関連し得る。これは、ポリアミドさやを持つさや−コアファイバに対して特に正しい。また、前に議論したように、巻縮したファイバ、特に、自己巻縮する繊維の利用は、芯の輸送特性に影響する、なぜならば、結合されたファイバ構造およびそれにより形成されたねじれた流れの通路の均一性に影響するからである。上記特筆したように、自己巻縮するファイバの巻縮挙動は、一般的に、２つのファイバ成分の相対的な伸長(または、収縮)の関数ばかりでなく、これらの成分の相対的な断面領域−従って、相対的な材料の量−の関数でもある。
【００３３】
その結果、有る状況下では、特定のポリアミド材料の表面を製造するために要求された最小量を越えて二成分のファイバ中のポリアミド材料の量を増加させる誘因があり得る。従って、使用されるポリアミド材料の量は、表面エネルギーの要求、構造的な均一性および結合性に基づくパラメタを含む複合的な設計の制限に基づくかもしれない。しかしながら、これらの制限を満たすために要求されるポリアミド材料の量を最小にすることは好ましいことでもあり得る。本発明は、これらの１つ以上の設計のクライテリアを満たすように繊維形状を合わせることを提供する。
【００３４】
与えられたポリアミド材料とファイバタイプに対して、流れの表面領域は要求される流体輸送性能によって本質的に決定される。残りの性能パラメータは、二成分のファイバのポリアミド成分比に関連し得る。本明細書で使用されるように、用語「ポリアミド成分比」は、芯の毛細管のポリアミド表面を提供するポリアミド単位長さ(または、体積)当たりの重量の二成分のファイバの単位長さ(または、体積)当たりの総合的な重量の比率を意味する。ポリアミドの第１ファイバ成分と非ポリアミドの第２ファイバ成分とを有する二成分のファイバにおいて、ポリアミド成分比が、単位長さ当たりの総合的なファイバの重量によって分割される単位長さ当たりの第１成分の重量の比率であることが容易に理解される。また、与えられたポリアミドさや材料を持ちかつ高いポリアミド成分比を持つ二成分のファイバが、ある程度の表面エネルギーと結合性を持ちえるが、ポリアミド材料の高い割合によりかなり高いコストとなり得ることも容易に理解され得る。一方、低ポリアミド成分比を有するファイバは、低コストとなり得るが、結合の問題があり、十分なポリアミド表面領域を提供しないかもしれない。いくつかの二成分のファイバが、ポリアミド材料から形成された２つの成分を有し、ポリアミド成分比が１．０と同じくらい高いことが特筆される。
【００３５】
与えられた二成分のファイバタイプに対して、ファイバの実際の断面形状はポリアミド表面積の要求とポリアミド成分比との組み合わせによって決定され得る。もし自己巻縮するファイバが使用されるならば、巻縮挙動もまた因子として働く。
【００３６】
上記に基づいて、本発明の二成分のファイバの芯が、芯の性能特性の特別な組み合わせのために最適に組み合わせられ得ることが理解され得る。二成分のファイバの芯の流体を透過する基体は、間隔をおいて離れている接触点で互いに結合している複数の二成分のファイバから形成され得る。本発明の芯のすべてにおいて、当該ファイバは集合的に当該芯の基体を通るねじれた三次元的な流体流れの通路を定義する。二成分のファイバは第１および第２ファイバ成分を含むファイバの構造を備え、それぞれの成分が二成分のファイバの長さ方向に沿って連続的に延びている、分離した断面領域を有する。このファイバは、すくなくともポリアミド材料を含む。通常、このファイバは、ポリアミド材料から形成された第１成分と、ポリアミドから形成されていない第２成分とを有し、いくつかの実施例において、第２の成分は第１成分のポリアミドと異なる特性を持つポリアミド材料であり得る。二成分のファイバの形状は、予め決められた設計の要求を満たすように適合された最終芯構造を提供するためのポリアミド成分比を提供するために特別に適合され得る。
【００３７】
使用される特別のポリアミド材料に依存するいくつかの変形はあり得えるが、許容される芯は約０．１０〜約０．５０の範囲のポリアミド成分比を持つ巻縮する二成分のファイバから製造され得ることが決定される。好ましい実施例では、芯は約０．２０〜約０．３５の範囲のポリアミド成分比を持つ巻縮する二成分のファイバから製造され得る。最も好ましい実施例では、芯は約０．２５〜約０．３０の範囲のポリアミド成分比を持つ巻縮する二成分のファイバから製造され得る。
【００３８】
［例］
芯の構造は、異なったポリアミ含有量のレベルおよび形状を持つ二成分のファイバから首尾よく形成された。上記説明した処理方法は、自己巻縮するさや−コア二成分のファイバから芯を作り出すために使用され、該ファイバのコアファイバ成分はポリエチレン・テレフタレート(デュポン４４４１)であり、さやファイバ成分がナイロン６(ウルトラアミド ＢＡＳＦ ＢＳ４０３Ｎ)であった。ファイバは、２８８個の独立したフィラメントを持つ紡績パック（spin pack）を使用する従来の二成分溶融紡績技術を使用して形成された。フィラメントは２５ｄｐｆ(１フィラメント当たりのデニール)まで紡織され、各パッケージは、十分な密度の最終芯製品を供給するためにクリールされた。集められたヤーンは自己巻縮するファイバ構造を導入するために１５０〜１６０℃で３．５引き抜き率で引き抜かれた。次に、ヤーンは２００〜２３５℃でオーブンを通し、２．４５ｍｍ×１１．５ｍｍの長方形の断面を有する自立した芯を形成するために加熱されたダイを通して引き抜かれた。
【００３９】
ともに外径が３８μｍの外径のファイバ直径を持つ２セットの芯が製造された。第１のセットでは、芯のファイバは、０．４０のポリアミド成分比を製造するために、２９．４μｍのコア直径と０．４５の偏心度を持って形成され。第２のセットでは、芯のファイバは０。２５のポリアミド成分比を製造するために、３２．９μｍのコア直径と０．２７の偏心度を持って形成された。両方の芯のセットは、従来の未処理の二成分のファイバの芯をはるかに超える実質的に同様の流体輸送の特性を持つ、十分に結合した自立する流体を透過する基体を提供した。
【００４０】
本発明の芯は広い適用性を持って、いかなる流体輸送の応用でも使用され得る。それらは医学的な応用で使用され得るような分析デバイスでの使用のために特に適合している。従って、本発明の芯は、例えば、尿、血液、および唾液などの生物学的な分析物の流体を含むいかなる実際的な分析物の流体の輸送に使用することができる。また、本発明の芯は、１つ以上の分析物を検出するために分析デバイスで使用され得るが、その分析物は、限定されないが、妊娠マーカーとして頻繁に使用される人間の絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）などのホルモン、抗原、酵素、HIV抗体、HTLV抗体、ヘリコバクターピロリ抗体、肝炎抗体、はしか抗体、肝炎抗原、テルポネム（terponemes）抗体、ホストまたは感染物質に対する抗体を含み、限定されないが、カルジオリピン、レシチン、コレステロール、リポ多糖類、シアリン酸、耳下腺炎抗体、風疹抗体、コチニン、コカイン、ベンゾイルエクゴニン、ベンゾジアゼピン、テトラヒドロカナビノール、ニコチン、エタノール・テオフィリン、フェニトイン、アセトアミノフェン、リチウム、ジアゼパム、塩酸ノルトリプチリン、セコバルビタール、フェノバルビタール、テオフィリン、テストステロン、エストラジオール、１７-ヒドロオキシプロゲステロン、プロゲステロン、チロキシン、甲状腺刺激ホルモン、卵胞刺激ホルモン、黄体化ホルモン、トランスホーミング増殖因子α、上皮増殖因子、インシュリンのような成長要素ＩとＩＩ、成長ホルモン放出抑制因子、ＩＧＡおよび性ホルモン結合グロブリンを含む病理学の細胞マーカーを含み、および、ブドウ糖、コレステロール、カフェイン、コレステロール、コルチコステロイド結合性グロブリン、ＰＳＡ、またはＤＨＥＡ結合性グロブリンを含む他の分析物を含む。
【００４１】
上記の図と説明により本発明の典型的な実施例が例示されたが、本発明が本明細書で開示された構成に限定されないことは理解される。本発明は、その精神または本質的な属性から逸脱することなしに他の特定形態で具体的に表現され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例に基づく二成分のファイバの芯を製造するプロセスのフローチャートである。
【図２】本発明の実施例で使用され得るさや−コアの二成分のファイバの断面図である。
【図３】本発明の実施例に基づく二成分のファイバの芯の寸法が記載されていない斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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