(57)【要約】      （修正有）【課題】流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造する方法を提供する。【解決手段】流体用構成要素の内側表面に物理化学的処理、特にプラズマ処理を施し、次いで内側表面を親水性ポリマーの溶液に接触させ、その後、ポリマー溶液を、最初は内側表面がポリマー溶液の一部により濡れたままであるような方法で気体の媒体に置き換え、最後に溶媒を除去することにより流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜が残るようにする。この場合に用いられる親水性ポリマーは、流体用構成要素そのものの内側表面の表面湿潤性よりも水溶液に対する高い表面湿潤性を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造する方法であって、上記親水性ポリマーは、親水性ポリマーの薄膜が存在しない場合の流体用構成要素の内側表面の表面湿潤性よりも水溶液に対する高い表面湿潤性を有し、
上記親水性ポリマーの薄膜が以下のように製造される、前記方法：
a) 流体用構成要素の内側表面に物理化学的前処理を施し、
b) 流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの溶液を接触させ、
c) 親水性ポリマーの溶液を、まず流体用構成要素の内側表面が親水性ポリマーの溶液の一部により濡れたままであるような方法で気体の媒体に置き換え、
d) 溶媒を除去することにより流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を残す。
【請求項２】
物理化学的前処理がプラズマ処理である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
親水性ポリマーが有機溶媒または溶媒混合物に可溶性で、水溶液に実質的に不溶性である、上記の請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
親水性ポリマーがポリエーテル−ポリウレタンコポリマーである、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
親水性ポリマーの薄膜が、付加的な中間層なしで流体用構成要素の内側表面に直接製造される、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
物理化学的前処理が、内側表面への親水性ポリマーの薄膜の接着、およびその物理的または化学的ストレスに対する抵抗性を改良する、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
内側表面に親水性ポリマーの薄膜を有する流体用構成要素であって、上記親水性ポリマーの薄膜が請求項１〜６のいずれか１項記載の方法により製造されたものである、前記流体用構成要素。
【請求項８】
流体用構成要素が、要素チャネル、チューブ、パイプ、バルブ、分配器、結合要素、液体受容デバイス、ニップル、センサー要素の液体運搬領域または液体容器を含む群からの構成要素である、請求項７記載の流体用構成要素。
【請求項９】
流体用構成要素の内側表面が少なくとも１つのプラスチックから構成される、請求項７または８記載の流体用構成要素。
【請求項１０】
親水性ポリマーの薄膜の厚さが、0.01〜50μmの間、好ましくは0.01〜10μmの間、特に好ましくは0.01〜5μmの間である、請求項７〜９のいずれか１項記載の流体用構成要素。
【請求項１１】
液体を輸送するための流体システムであって、流体用構成要素間で液体を輸送できるような方式で連結されたいくつかの流体用構成要素から構成され、かつ請求項７〜１０のいずれか１項記載の１つ以上の流体用構成要素を含む、前記流体システム。
【請求項１２】
個々の流体用構成要素の内側表面の物理的特性、特にそれらの湿潤特性が、これらの流体用構成要素の内側表面に同じ親水性ポリマーの薄膜が存在することにより等しくされている、請求項１１記載の流体システム。
【請求項１３】
まず親水性ポリマーの薄膜を個々の流体用構成要素または該流体用構成要素のより小さい部分組立品の内側表面に製造し、次いでそれらを組み立てて流体システムを形成する、請求項１１または１２記載の流体システムを製造する方法。
【請求項１４】
まず個々の流体用構成要素または該流体用構成要素のより小さい部分組立品の内側表面に請求項１のプロセスステップa)の前処理を実施し、次いでこれらの流体用構成要素または部分組立品を組み立てて流体システムを形成し、この組み立てられた流体システムに請求項１のプロセスステップb)〜d)を実施する、請求項１１または１２記載の流体システムを製造する方法。
【請求項１５】
液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための少なくとも１つのセンサー要素、および液体をセンサー要素におよび/またはセンサー要素から輸送するための流体システムを含む、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための分析システムであって、該流体システムが１つ以上の請求項７〜１０のいずれか１項記載の流体用構成要素を含む、前記分析システム。
【請求項１６】
分析される液体が生理的な液体、特に血液、血清、血漿または尿である、請求項１５記載の分析システム。
【請求項１７】
親水性ポリマーの薄膜が、分析される液体と直接接触する１つ以上のセンサー要素の液体運搬領域の内側表面にも存在する、請求項１５または１６記載の分析システム。
【請求項１８】
特に、液体のさまざまな物理および/または化学パラメーターを測定するためのセンサーモジュールの形で、いくつかのセンサー要素を含む、請求項１５〜１７のいずれか１項記載の分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、その表面特性、たとえばその水溶液に対する湿潤性を改変するための、流体用構成要素の内側表面に耐久性のある親水性ポリマーの薄膜を製造する方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、その内側表面に上記の親水性ポリマーの薄膜が存在する流体用構成要素に関する。
【０００３】
本発明はさらに、少なくとも１つの上記の流体用構成要素を含む、液体を輸送するための流体システム、および上記流体システムの製造方法に関する。
【０００４】
最後に、本発明は、液体、特に体液の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための分析システムであって、上記パラメーターを測定するための少なくとも１つのセンサー要素、およびその内側表面に親水性ポリマーの薄膜が存在するような流体用構成要素からなる流体システムを含むものに関する。このような分析システムは、特に、体液から診断上必要なパラメーターを測定するために用いることができる。
【背景技術】
【０００５】
液体の物理または化学パラメーターを測定するための最近の分析システムは、しばしば、試験される液体が実質的に妨害およびキャリー・オーバーなしでセンサー要素に輸送されることおよびパラメーターを測定した後に液体サンプルがセンサー要素から排出されることが保証されなければならない複合的な流体システムを有する。
【０００６】
このような分析システムは、特に臨床診断において用いられ、特に、血液ガス分析に、または液体の形で存在する他のサンプルの測定に用いられる。このようなシステムは、たとえば、血液中の酸素または二酸化炭素分圧、全血または溶血した血液の総ヘモグロビン、オキシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビンまたはメトヘモグロビンのようなヘモグロビンパラメーター、全血のヘマトクリット値、ならびに生理的な液体中のpH値またはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムもしくは塩素のようなイオン、またはグルコース、尿素、クレアチニンもしくは乳酸塩のような特定の代謝物の濃度を測定するために用いられる。多くの測定に用いられるこのような複合分析システムは、しばしば、それぞれのパラメーターを測定するための異なるセンサー要素を有する。このようなセンサー要素は、たとえば、ガス値、pH値、イオン値および代謝物値を測定するための電気化学または光学センサー、またはヘモグロビン値を測定するための光学測定装置である。米国特許第3,874,850号(Sorensenら)には、上記のような血液分析のための分析システムが記載されている。このシステムは、血液サンプルのpH値、酸素および二酸化炭素の分圧およびヘモグロビン含有量を測定するために用いられるいくつかのセンサー要素を有する。これらのセンサー要素は、チューブ、貯蔵用および廃棄物用容器、ポンプまたはバルブのようなさまざまな流体用構成要素からなる複合流体システムにより接続されており、サンプルはシリンジまたは毛細管を用いて患者から分析システムまでこのシステムの中を輸送される。
【０００７】
上記のようなシステムに加えて、患者に直接近接して用いることができ、液体サンプルをチューブシステムを用いて患者から分析システムに直接輸送するシステムもまた公知である。上記のようなシステムはたとえば米国特許第6,080,583号（von Bahr）に記載されている。
【０００８】
多くの分析システムは、サンプル液および/または品質管理媒体を輸送するための流体部分システムに加えて、しばしば、たとえば、液体または場合によっては気体のキャリブレーション媒体および/または洗浄またはクリーニング媒体を貯蔵容器からセンサー要素に、およびそこから廃棄物容器に輸送するために、他の流体部分システムをも含む。
【０００９】
複合流体システムを用いてサンプル液からいくつかの診断上必要なパラメーターを測定するためのシステムの別の例は、Roche Diagnostics GmbH製のOmni S分析システムである。モジュールに組み入れられているこのシステムのパラメータープロファイルには、血液ガス、電解質、総ヘモグロビン、CO酸素測定、代謝物およびビリルビンが含まれ、これは少量の体積のサンプルしか必要としないので、新生児病棟における使用に特に適している。
【００１０】
図１は、Omni Sシステムの流体システムの概観を示す図である。この場合、個々の流体用構成要素の間を結ぶ線は、使用目的によりチューブまたはパイプとして設計される流体接続を表す。これらの流体接続内に示される小さい円は、液体の輸送を制御するために用いられるバルブを表す。これらは通常ピンチ弁として設計される。流体接続と垂直の短い線は、流体用部分組立品を互いに接続するために用いられる接続要素を表す。三重線として描かれる流体接続は、充填口８からセンサーモジュール1a〜1dへの液体サンプルのサンプル経路を表す。1a〜1dの領域のそれぞれは、いくつかのセンサー要素からなるセンサーモジュールを表す。一例として、センサーモジュール1aは乳酸塩、尿素またはグルコースのような代謝物を測定するための要素を含み、センサーモジュール1bはカルシウム、カリウム、ナトリウムまたは塩素を測定するためのイオン選択的電極を含み、センサーモジュール1cは酸素および二酸化炭素の分圧の測定ならびにpH値の測定のための血液ガスセンサーを含み、センサーモジュール1dはヘモグロビンおよびヘモグロビン誘導体を測定するためのセンサー要素を含む。試験されるサンプルは、充填口８を通して分析システムの流体システム中に導入され、ここからサンプル経路を通って、さまざまなセンサーモジュール1a〜1dに輸送され、それによりサンプルは輸送中にさらに分割される。この機能はサンプル経路中に置かれたバルブによりおこなわれる。品質管理のための液体を充填口を通して導入し、サンプルと同じサンプル経路上をセンサーモジュールに輸送することもできる。サンプル経路に沿った液体の輸送の経過は、中でもシステムの充填レベルに関する情報を与える物理的サンプルセンサー７によりモニターされる。導入されたサンプルは、バルブが組み入れられているチャネルシステム２の中でセンサーモジュール1a〜1cに分割される。洗浄またはキャリブレーションのための液体は、他の流体システムにチューブまたはパイプにより接続した液体容器６の中に存在し、バルブにより制御された方式でそこに放出することができる。これらの溶液およびサンプル溶液は、バルブにより流体システムに接続された蠕動ポンプ３を用いて輸送される。使用されたサンプルおよび液体は真空ポンプ５を用いてセンサーモジュールから収集容器９に流体システムを経て輸送され、そこから廃棄物容器４に廃棄される。
【００１１】
このような最新の装置は非常に少量のサンプルおよび液体を使用するものであり、しばしばこれをさらに流体システムの中で分割する。測定されるパラメーターの数およびタイプに応じて、必要なサンプルの体積は、たとえば50〜120μlである。しかし、このような少量の体積のサンプルを汚染することなしに分析システムのセンサー要素に確実に輸送するためには特別な手段が必要である。汚染は、たとえば、流体システム中に残存する前のサンプルまたは対照、キャリブレーションまたは洗浄媒体の残留物により引き起こされる。このような汚染を防止するために、たとえば測定値の個々の測定の間に洗浄および乾燥のステップを挿入することができる。
【００１２】
電気化学または光学ガスセンサーのような気体を測定するためのセンサー要素の場合、およびたとえばヘモグロビンを測定するための光学測定システムの場合には、さらに、流体システムの中に、特にセンサー要素の領域の中に気体の泡が含まれることにより測定エラーが生じるリスクが存在する。このため、気体の分析物を液体中で電気化学ガスセンサーを用いて測定する場合に、サンプルの測定において、またはキャリブレーションもしくは品質管理において、サンプルまたは品質管理またはキャリブレーション剤がセンサー要素の液体運搬領域を完全に満たしていない場合、またはこの領域に空気の泡のような気体の泡が存在する場合に問題が発生する。流体システム内に液体に対する異なる湿潤特性を有する不均一な内側表面が存在する場合に特に気体の泡が形成される。さまざまな流体用構成要素の内側表面の湿潤特性が急に変化するような流体システム内の位置において特に頻繁に気体の泡が形成され、または付着する。これは、たとえば、異なる材料により作られた表面が互いに隣接するような場合である。しかし、多くの分析システムの流体システムは、異なる湿潤特性を有する隣接する表面を有する、異なる材料で作られた多くの別個の流体用構成要素から構成される。さらに、このような分析システムの流体用構成要素の多くは、低い親水性、および疎水性を特徴とするプラスチックにより作られている。このようなプラスチック表面は水性の液体によりあまり濡れず、気体の泡を形成および付着する傾向が特に高い。
【００１３】
WO 02/070590 (Faureら)には、既に存在する親水性ポリマーの薄膜を基質に適用する、疎水性基質の表面を親水化する方法が記載されている。上記の前もって製造された親水性ポリマーの非常に薄い薄膜の取り扱い特性の悪さのために、WO 02/070590に開示された前もって製造された薄膜は、チューブのような流体用構成要素の内側で届きにくい表面に機械的に圧力を加えることがほとんどできず、これを適用することは技術的に非常に困難で面倒であり、そのため経済的に実現不可能である。
【００１４】
米国特許第6,432,510号(Kimら)には、基板の基質の表面をまず物理化学的方法により粗くする、表面の湿潤特性を改良する方法が記載されている。次に、これらの粗くした表面に高い湿潤性を有するコーティング物質の薄層を物理的方法、たとえば、気相からコーティング物質を析出することにより適用する。米国特許第6,432,510号の方法において、決定的な点は、湿潤特性を改良するためには、あらかじめ作り出した基板材料の粗さがコーティング物質を適用した後までも維持されなければならない点である。しかし、このような粗い表面に生理的な液体が接触すると汚染のリスクが著しく増加し、そのため洗浄およびクリーニングのステップにより多くの努力を払わなければならないので、このような粗い表面を有する流体用構成要素は診断用の分析システムへの使用には適していない。特に、試験される液体の細胞および巨大分子成分の上記のような表面への付着のリスクは特に血液の場合に増大する。
【００１５】
米国特許第5,212,000号(Roseら)には、チキソトロピー特性を有する特定のポリマー溶液を導入することにより薄い流体要素の内側にポリマー層を製造するコーティング法が記載されている。これらの特定のチキソトロピー特性の結果として、少なくともいくらかのポリマー溶液は膜の内側にコーティングとして残る。しかし、上記の方法の使用は特定の分野への適用に限定され、特定のチキソトロピー特性を有するコーティング溶液によってのみ実施可能である。これらのチキソトロピー特性の結果として、特に液体が場合によって非常に高い圧力で流体要素の管腔を通るようなシステムにおいて、これらの圧力および/または流れる体積の影響によりコーティング物質が再度液化して表面から分離するリスクがある。
【００１６】
EP 0379156 (Fan)には、まずポリイソシアネート溶液を医療器具、特にカテーテルの表面に適用し、必要によりこの溶液を乾燥した後、別のカルボン酸基を含むポリマーの溶液を適用するコーティング法が記載されている。上記のような二または多段階法においては、所望のコーティングを達成するためにいくつかの試薬溶液および化学反応ステップを含む多くのステップが必要とされるのが普通である。しかし、可能な限り単純で経済的なコーティング技術のために、必要とされるステップおよび関連する反応溶液は可能な限り少ないことが有利である。
【００１７】
米国特許第4,752,426号(Cho)には、まず低温プラズマ処理により表面に化学反応性基またはラジカルを生成させる、表面を親水化する方法が記載されている。次いで、モノマー溶液をこの表面に適用する。モノマーは表面の化学反応性基またはラジカルと化学的に反応し、最終的にグラフト重合により表面にコーティングを形成する。この方法の欠点は反応のステップおよび条件が互いに正確に整合しなくてはならないことである。たとえば、プラズマ処理のパラメーターは、可能な限り次のグラフト重合の重合核として使用することができる化学反応性基またはラジカルのみが表面に形成されるように選択されなくてはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点を有しないような、流体用構成要素の内側表面の表面湿潤性を改良する方法を提供することである。
【００１９】
本発明の目的は、特に、最も単純で最も経済的な方法で実施することができ、長期間の使用に安定で、物理的または化学的ストレスに抵抗性がある、流体用構成要素の内側表面の親水化を可能にする方法を提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、これらの流体用構成要素の内側表面に気体の泡が付着または形成されるリスクを長期間の使用にわたって減少させることができる流体用構成要素およびシステムを提供することである。
【００２１】
さらに、本発明の目的は、特にこれらの流体用構成要素の内側表面への気体の泡の付着もしくは形成または他の物質によるサンプル液の汚染のリスクを長期間の使用にわたって減少させることができるような、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための分析システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
これらの目的は、本発明に従って、下記のような流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造する方法を提供することにより達成される。すなわち、まず流体用構成要素の内側表面に物理化学的処理を施した後、流体用構成要素の内側表面を親水性ポリマーの溶液と接触させ、次いで親水性ポリマーの溶液を、まず流体用構成要素の内側表面が親水性ポリマーの溶液の一部により濡れたままであるようにして、最後に溶媒を除去することにより流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜が残るような方法で気体の媒体に置き換える。本発明によれば、使用される親水性ポリマーは、親水性ポリマーの薄膜が存在しない場合の流体用構成要素の内側表面の表面湿潤性よりも高い、水溶液に対する表面湿潤性を有する。
【００２３】
これらの目的は、本発明に従って、その内側表面に親水性ポリマーの薄膜が付加的な中間層なしで直接存在し、上記の薄膜が特に上記の本発明の方法を用いて製造されたものである流体用構成要素およびシステムを供給することにより達成される。
【００２４】
これらの目的は、本発明に従って、上記の流体システムの内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造する方法を提供することにより達成される。
【００２５】
これらの目的は、本発明に従って、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための少なくとも１つのセンサー要素、および液体をセンサー要素に輸送し、および/またはセンサー要素から排出するための流体システムを含み、上記流体システムがその内側表面に親水性ポリマーの薄膜が付加的な中間層なしで直接存在し、上記薄膜が特に上記の本発明の方法により製造されたものである１つ以上の流体用構成要素を含むものである、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための分析システムを提供することにより達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を明らかにするために、以下にいくつかの用語を説明する。
【００２７】
流体用構成要素は基本的には、本発明の意味において、液体を取り込み、運搬し、または分配するのに適したすべての構成要素であると見なされる。特に、構成要素は本発明の意味において、その特定の空間的構造により、特定の定められた方式により液体を取り込み、運搬し、または分配するように設計された流体用構成要素であると見なされる。流体用構成要素はしばしば流体システムの構成要素として使用され、この場合にはこのシステム内で液体を輸送するために用いられる。このような流体用構成要素はさまざまな機能を実現し、特にこれらは、ビン、試薬パック、分離器または廃棄物容器のような液体容器として、チューブ、パイプ、チャネルまたはセンサー要素の液体運搬領域のように液体を輸送するために、ピンチチューブバルブ、混合バルブ、プレッシャーバルブ、またはバルブT−ピースのようなバルブまたは制御要素として、針、チューブまたは特に形成された充填開口部のような液体取り込みデバイスとして、ニップル、ドックエラストマー、T−またはY−ピース、交差ピース、アングルコネクターまたはプラグコネクターのようにさまざまな構成要素を結合するために、またはたとえば密封要素のように密封機能のために使用することができる。その機能を実現するために、たとえば、チューブは弾性材料からなり、たとえば調節のためにピンチ弁を用いて、特に定められた液体の輸送のために使用することができる。特に、これらは分析システムにおいて、サンプル液のセンサー要素への特定の輸送のために、およびたとえば廃棄物容器に液体を排出するために簡単に組み立てることができる構成要素として用いることができる。対照的に、硬いパイプはしばしば、透明性、気体不透過性、熱伝導性またはクリーニングされうる能力のようなある物理的特性を有する材料から製造され、ピンチ弁により調節する必要のない領域の液体の輸送のための流体用構成要素としてしばしば使用される。プラグインニップル、T−またはY−ピース、交差ピース、アングルコネクターまたはプラグインコネクターのような結合要素は、チューブ、パイプ、またはセンサー要素の液体運搬領域のような他の流体用構成要素間の連結をおこなうための流体用構成要素としてしばしば使用される。ドックエラストマーは、流体システムの個々の構成要素をユーザーに使用しやすい方式で頻繁に差し込んだりはずしたりすることができる連結システムの特定の実施形態である。上記のような連結システムは、たとえば、１つの操作で流体システムに連結するための試薬パックに用いることができる。上記の連結システムは、流体システムの個々の構成要素を簡単に取り外しおよび取り付けるために用いることができる。液体取り込みデバイスの特定の形は、いわゆるフィリングマウス(filling mouth)である。これらは、毛細管、シリンジまたはアダプターのような外部の液体容器を受けるために用いられる。上記のフィリングマウスは、サンプル液を分析システムに安全に注入または吸引することができるような方法で、外部のサンプル容器と診断用分析システムの間にしっかりした流体の連結を作るために用いることができる。ビンまたは試薬パックのような液体容器は、キャリブレーションのための液体およびクリーニングおよ���調節のための溶液のような液体を貯蔵および供給するために用いられる。上記溶液は、たとえば吸引によりこれらの液体容器から取り出される。密封要素は特に、２つの非弾性流体用構成要素間の結合部の流体の連結のために用いられる。流体用構成要素はまた、チャネルシステムのような液体を輸送するためのより複雑な装置を有してもよい。本発明の意味において、流体用構成要素はまた、センサー要素の液体運搬領域である。これらは、試験される液体と直接接触し、そのため本発明の意味での内側表面を有するセンサー要素の領域であると理解される。これは、たとえば、センサー要素内の液体供給および放出サンプルチャネル、または電気化学ガスセンサーの気体透過性膜のような、液体と直接接触するセンサーそのものの部分である。光学的測定法の場合、たとえばヘモグロビンの測定の場合には、測定値を決定する際に一定体積の分析される液体を含むようなセンサー要素の部分もまた流体用構成要素であると見なされる。流体用構成要素は、しばしば流体用構成要素に特異的な要求を満たすように改変された材料から作られる。そこで、たとえばチューブはしばしばシリコンゴムまたは軟ポリ塩化ビニルから作られ、パイプはポリ塩化ビニル、ポリアミドまたはアクリロニトリル−ブタジエンコポリマーから作られ、チャネルシステムはポリカーボネート、ポリメチルメタ−アクリレート、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマーまたはスチレン−メチルメタクリレート−ブタジエンコポリマーから作られ、コネクターはポリプロピレン、ポリカーボネートまたはポリアミドから作られ、ドックエラストマーはニトリルゴム、シリコンゴムまたはフッ素化合物系ゴムから作られ、フィリングマウスはシリコンゴムまたはポリエーテルエーテルケトンから作られ、ビンおよび液体容器はポリエチレンから作られ、密封要素は天然ゴム、シリコンゴムまたはフッ素化合物系ゴムから作られる。
【００２８】
本発明の意味における流体システムは、流体用構成要素間で液体を輸送することができるような方式で互いに連結されたいくつか流体用構成要素の組合せであると見なされる。特に、上記の流体システムは液体を取り込み、運搬し、または分配するのに適している。さまざまな流体用構成要素を組み合わせて流体システムを形成することにより、個々の流体用構成要素の機能を組み合わせて、複合的な流体機能を有する流体システムを得ることが可能である。そこで、たとえば、決められた体積の液体を決められた経路を通って輸送することができる流体システムを、チューブ、バルブおよびポンプの適切な組合せにより製造することができる。このような流体システムは、いくつの流体用構成要素を含んでいてもよく、またいかなる程度の複雑さであってもよい。その空間構造のためにいくつかの流体用構成要素の機能をおこなうことができる１つの構成要素もまた流体システムであると見なされる。このような複合構成要素は、たとえば、特に複雑なチャネルシステムを１つの構成要素として製造することができる射出形成法により製造することができる。流体システムは特に、センサー要素の液体運搬領域もまた流体システムの構成要素であると見なされるような分析システムにおいて使用される。
【００２９】
本発明の意味において、分析システムは、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための少なくとも１つのセンサー要素、および液体をセンサー要素に、またはセンサー要素から輸送するための流体システムを有するシステムであると見なされる。分析システムは、互いに独立であるか、または互いに連結されているいくつかの流体部分システム、ならびにいくつかのセンサーユニットまたはモジュールを有することができる。たとえば、分析システムは、サンプルまたは品質管理用液体を輸送するための流体部分システムおよび液体または気体のキャリブレーション媒体および/または洗浄またはクリーニング媒体を輸送するための流体部分システムを有し、これらはたとえばバルブで連結されて全体の流体システムを形成する。
【００３０】
本発明の意味において、センサー要素は液体の物理または化学パラメーターを測定するために用いることができるすべての装置であると見なされる。これらは特に、試験されるサンプルと直接接触するセンサー、またはたとえば透過光または散乱光を光学的に測定することにより物理または化学パラメーターを間接的に測定するセンサーシステムであってよい。前者のタイプのセンサーは、たとえば血液サンプルのガス値、pH値、イオン値または代謝物値を測定するための電気化学または光学センサーである。後者のタイプのセンサーシステムは、たとえば血液サンプルのヘモグロビン値を測定するための光学測定装置である。前者のタイプのセンサーは、試験される液体と直接接触し、上記センサー要素の液体運搬領域が流体用構成要素として機能する。後者のタイプのセンサーシステムにおいて、液体を輸送するために用いられるシステムの領域および特に測定値を決定する際に一定体積の分析される液体を含むシステムの領域は、機能的に流体用構成要素であると見なすことができる。たとえば、それらは、光学測定システムの場合には、流体システム内の分光測定経路またはキュベットである。
【００３１】
本発明の意味において、一般的にセンサーモジュールは、いくつかのセンサー要素の組合せであると見なされる。このようなセンサーモジュールは特に、共通の流体部分システムを有する共通のハウジング内にいくつかのセンサー要素を有する。このようなセンサーモジュールは、たとえば、１つのサンプルに基づいて複数の物理または化学パラメーターを実質的に同時に測定するために用いることができるカセットまたはセンサーアレイとして設計することができる。このようなセンサーモジュールは、たとえば、１つの流体導入口、１つ以上のチャネルを含む開いたまたは枝分れした流体輸送スペース、および１つの流体排出口を含む流体システムを有する。いくつかのセンサー要素は、このセンサーモジュール内の共通のサンプルチャネルとして機能する共通の流体輸送スペースと接触することができる。
【００３２】
本発明の意味において、流体用構成要素または流体システムの内側表面は、流体用構成要素を液体の輸送に用いる空間形態の、輸送される液体と接触する表面であると見なされる。これらは、たとえばチューブ、パイプまたはチャネルの、これらを通って流れる液体と接触し得る内側の壁である。しかし、この文脈中で、流体構成要素の内側表面全体が必ずしも上記液体と接触する必要はない。
【００３３】
親水性ポリマーは、本発明の意味において、同じタイプまたは異なるタイプのモノマー構成ブロックから構成され、親水性の特性を有する高分子物質であると理解される。上記のようなポリマーのポリマー鎖は親水性であるか、少なくとも親水性の鎖配列を有する。上記の親水性ポリマーは、ヒドロキシルまたはエーテル基のような水に高い親和性を有する化学基を有する。親水性ポリマーの例は、ある種のポリエチレングリコールまたはある種のポリプロピレングリコールのようなある種のポリエーテル、ある種のデキストランのようなある種の多糖、またはある種のポリビニルアルコールのようなある種のポリアルコールである。特に、ある種のポリエーテル−ポリウレタンコポリマーもまた親水性ポリマーとして使用することができる。本発明の主な利点は、親水性ポリマーはコーティングされた表面のみに作られる必要がなく、むしろ、親水性ポリマー鎖は既に溶液の形で表面に適用できることである。本質的に非共有結合架橋ポリマー鎖から構成される既に重合した親水性ポリマーを用いる本発明の方法は複雑な重合ステップを必要としないので、これは、特にプラズマ重合またはグラフト重合を用いて、重合前駆体により表面上に製造された親水性コーティングと本発明の異なる点である。表面上の前駆体からの重合によるコーティング法の別の欠点は、薄層製造の再現性が多くのファクターに依存し、そのため常に確保されるとは限らない点である。本発明による上記親水性ポリマーの使用は、親水性コーティングを直接および簡単に、他の化学反応のステップなしで製造することを可能にする。この目的のために、ポリマー鎖は、耐久性のある親水性コーティングを達成するために必ずしも相互に架橋している必要はない。本発明のポリマーを用いることにより、共有結合による架橋がなくても耐久性のある親水性ポリマーの薄膜を形成することができる。したがって、非共有結合架橋ポリマー鎖から構成される親水性ポリマーが特に好ましく使用される。既に重合している親水性ポリマーを使用すれば、基質の表面上の前駆体を重合して薄膜を形成するよりも時間がかからないので、これは、特に有利である。
【００３４】
本発明の意味における親水性ポリマーは、特に既に重合したポリマー分子であり、特に、共有結合により互いに架橋しておらず、そのため適当な溶媒に十分な量が溶解する長鎖のポリマー分子である。この場合、非共有結合架橋とは、個々のポリマー鎖が本質的に共有結合により互いに結合していないことを意味するものと理解される。しかし、非特異的共有結合が、本発明の非共有結合架橋ポリマー鎖をコーティングすべき表面に適用してポリマーの薄膜を形成した後に、個々のポリマー鎖間および/または個々のポリマー鎖と表面の間にわずかな程度形成されること、またはたとえば貯蔵中のような後の工程の結果として形成されることは基本的に可能である。しかし、たとえばプラズマ処理の結果として個々のポリマー鎖間にまたはポリマー鎖と表面の間に非特異的に形成されるこのような結合は、ポリマー薄膜の製造および/または発明の特性に不可欠なものではない。したがって、これらは、形成されるこれらの化学結合が形成されるポリマー薄膜の製造および特性に不可欠で決定的であるような、被覆される表面上に前駆体からのみ製造されるポリマー薄膜の場合の個々の分子および/または表面の間の化学結合とは明らかに区別される。
【００３５】
本発明の意味における薄膜は、特に、適用すべき物質を溶解した形でコーティングすべき表面に適用し、溶媒または溶媒混合物を除去して薄膜を形成することにより製造された、基質上の実質的に連続的で均一な物質の層であると理解される。
【００３６】
表面湿潤性または湿潤性の用語は、本発明の意味において、表面の親水性または疎水性特性の基準として使用される。水性の液体により容易に湿潤する表面および物質は、一般的に高い親水性を有する。三相点において水滴の輪郭に対する接線が固体の表面に対して作る角であると理解され、表面またはもう１つの相による界面の湿潤性の尺度を表す濡れ角または接触角は、湿潤性の尺度として特定される。濡れ角が小さいほど、湿潤性が高く、表面の親水性が大きい。特に濡れ角が90°未満の場合に表面は水により濡れることができる。
【００３７】
通常の条件下で液体であり、重量で50%よりも大きい水含有量を有するすべての物質および物質の混合物は、本発明の意味において水性の液体または溶液であると見なされる。これらは、溶液、または分散物、エマルションまたは懸濁液のような均一または不均一な混合物であってよい。特にこれらはサンプル液、特に血液、血漿、血清、尿、脳脊髄液、涙液、透析物等のような体液またはそれらに由来する液体である。水性の液体はまた、塩溶液、緩衝液、キャリブレーション溶液、参照溶液、品質管理溶液、洗浄またはクリーニング溶液、試薬溶液または標準化した分析物濃度を含む溶液、いわゆる標品であってもよい。
【００３８】
本発明の意味において、有機溶媒および溶媒混合物は、重量で50%未満の水含有量を有する溶媒および溶媒混合物である。
【００３９】
本発明の方法および装置は、個々の流体用構成要素の内側表面の湿潤特性が相互に等しい流体システムを提供することを可能にする。これにより、長期間の使用の間に気体の泡が流体システムの内側表面に付着または形成するリスクを減少させることができる。これは、本発明に従って、流体用構成要素または流体システムの内側表面に同じ親水性ポリマーの薄膜を存在させることにより達成される。このような流体用構成要素の内側表面の親水性ポリマーの薄膜は、本発明の方法により、特に簡単に、および経済的に製造することができる。さらに、本発明の方法により製造された親水性ポリマーの薄膜は流体用構成要素の内側表面に強く接着し、物理的および化学的ストレスに高い抵抗性があるので、これらは診断用分析器への使用に特に適している。
【００４０】
本発明の方法は、下記の一連のステップを特徴とする：
1. まず、流体用構成要素の内側表面に物理化学的処理を施す。
【００４１】
このプロセスにおいて、流体用構成要素の内側表面の少なくとも一部を処理して、その後にその部分に親水性ポリマーの薄膜を適用する。このために、この処理の間に構成要素が後に流体システム中の流体用構成要素として存在する形で存在する必要は全くない。ある実施形態において、特に柔軟で弾性のある構成要素の場合には、処理の前に構成要素の形を変えることにより、この処理が内側表面により届きやすくなる。そこで、たとえば、まず一片のチューブを裏返しにして内側表面が外側に面するようにした後、外側に面したこの表面を処理し、最後に一片のチューブをもう一度裏返しにして前処理した表面が再び内側に面するようにすることにより、一片のチューブの内側表面に処理をおこなうことができる。別の実施形態において、まず一片のチューブの外側を処理する。次いで、一片のチューブを裏返しにして一片のチューブの処理された表面がその内側表面になるようにする。他の実施形態において、まず流体用構成要素の個々の要素の表面を処理した後に、これらの要素を流体用構成要素を形成するように組み立てることが可能である。これは、複雑な流体用構成要素において、内側表面に上記の処理を届かせることが不可能または容易でない場合に特に有利である。内側表面の前処理は特に親水性ポリマーの薄膜の内側表面への接着、および適用された薄膜の物理的および化学的ストレスに対する抵抗性を改善する。物理的ストレスは、特に、長期間にわたって繰り返される水性サンプル液、特に血液、血漿、血清または尿のような体液との接触であると理解される。このような長期間にわたる物理的ストレスは、時間の経過と共に親水性ポリマーの薄膜の層の厚さを減少させ、または薄膜が流体用構成要素の内側表面から完全にまたは部分的にはがれてしまう。化学的ストレスはとりわけ、攻撃的なクリーニング溶液のような攻撃的な化学試薬との接触である。親水性ポリマーの薄膜を適用する前の内側表面の処理は、好ましくはプラズマ処理を用いた物理化学的方法により実施される。しかし、基本的には、イオンビーム処理またはナトリウムナフタレン溶液のような酸化作用を有する物質による処理のような他の物理化学的方法を用いて膜を前処理することも可能である。上記のような表面処理の方法は公知であり、たとえば、「化学エッチング、プラズマおよびイオンビーム処理によるポリ(テトラフルオロエチレン)フィルムの表面改変」(Surface Modification of Poly(tetrafluoroethylene) Film by Chemical Etching, Plasma and Ion Beam Treatments)、Kim S., Journal of Applied Polymer Science, 2000, Vol. 77, p.1913-1920またはWO 94/06485 (Chatelierら)に記載されている。表面処理の化学的方法は、付着剤層のような付加的な中間層を適用する方法ではないものが好ましい。むしろ、本発明においては、表面の化学的組成を実質的に変えることなく、表面の反応性を増大するような表面処理のための物理化学的方法が好ましいと考えられる。好ましい実施形態において、流体用構成要素の内側表面は、親水性ポリマーの薄膜を製造する前にプラズマ処理により処理される。ポリマー溶液を適用する前にプラズマにより内側表面を処理すると、内側表面とポリマー薄膜との間に結合が形成され、これにより物理的または化学的ストレスに対する薄膜の高い抵抗性���与えるのに十分な程度によく接着する。このような物理的プラズマ処理により、表面処理のために毒性のある化学物質を使う必要がなくなる。気体プラズマによる内側表面の前処理は、表面材料の浅い部分のみに達する表面の均一な改変を与える。上記のような表面前処理のためのプラズマ法において、イオン化された粒子を含む気体プラズマは電気的放電により、または減圧下で気体に電磁場をかけることにより作られる。この気体プラズマは表面に反応性の領域を生成することにより、少なくとも一時的にその反応性を増大させ、ポリマー薄膜の内側表面への接着性およびその物理的および化学的ストレスに対する抵抗性を増大させるために用いることができる。
【００４２】
2. 次のステップにおいて、流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの溶液を接触させる。
【００４３】
この流体用構成要素の内側表面と親水性ポリマーの溶液との接触は、流体用構成要素を溶液によりすすぐ、または満たすこと、流体用構成要素を溶液につけること、または溶液を内側表面に噴霧することのような当業者に公知のすべての方法によりおこなうことができる。このプロセスにおいて、流体用構成要素の内側表面全体に親水性ポリマーの薄膜を適用すること、または内側表面のある一部の領域のみに適用することが可能である。特にこの部分的な領域は、後に流体システムにおいて液体と接触することになる部分である。好ましい実施形態において、有機溶媒および溶媒混合物に可溶性で、水溶液、特にサンプル液および水性のクリーニングまたはキャリブレーション溶液には実質的に不溶性であるような親水性ポリマーの溶液をこのステップに用いる。特に、上記のような親水性ポリマーを使用することにより、流体用構成要素の内側表面に、付加的な化学反応のステップなしで、効率的な方法により永久的で耐久性のあるコーティングをおこなうことが可能になる。水溶液に実質的に不溶性である親水性ポリマーの使用は、水性の液体中における薄膜の溶解をかなり減少させることができるので、上記のような薄膜は上記のような媒体中で非常に耐久性が高く、そのため診断用分析システムへの使用に特に適している。好ましい実施形態において、親水性ポリマーとしてポリエーテル−ポリウレタンコポリマーが使用される。上記のようなポリエーテル−ポリウレタンコポリマーは、たとえば、米国特許第5,728,762号(Reichら)および米国特許第5,932,200号(Reichら)に記載されている。上記の好ましいポリエーテル−ポリウレタンコポリマーは親水性の領域および疎水性の領域を有するブロックコポリマーである。これらの両親媒性の特性の結果として、上記ポリマーはある種の有機溶媒および溶媒混合物によく溶解し、一方ではこれらは有機溶媒または溶媒混合物を除去した後に組織され、水溶液に実質的に不溶性であり、そのため本発明のコーティングに特に適している親水性の表面特性を有するヒドロゲルを形成する。上記のような特に適したポリエーテル−ポリウレタンコポリマーは、たとえば、Cardio Tech International, Inc., Woburn, MA, USAより入手することができる。
【００４４】
本発明によれば、薄膜は、流体用構成要素の内側表面に付加的な中間層なしで直接親水性ポリマーの薄膜を作ることにより製造される。本発明の表面処理の結果として、この表面は、内側表面とポリマー薄膜の間に十分な接着を与える結合が存在し、同時に物理的または化学的ストレスに対して薄膜が高い抵抗性を有するように第１のステップにおいて改変されている。結果として、親水性ポリマーの薄膜を適用する前に表面に結合剤層のような付加的な中間層を適用する複雑なステップを必要としない。
【００４５】
3. 次のステップにおいて、最初は流体用構成要素の内側表面が親水性ポリマーの溶液の一部により湿ったままであるような方法で、親水性ポリマーの溶液を気体の媒体に置き換える。
【００４６】
この方法において、一定量のポリマー溶液がコーティングされるべき表面上に残るように一定体積の気体を導入することにより、存在する過剰なポリマー溶液をすべて除去する。過剰なポリマー溶液は能動的にまたは受動的に除去される。特に、これは、流体用構成要素に気体の媒体を勢いよく流すことにより過剰なポリマー溶液がこの媒体により置き換わるような方法で気体の媒体を導入することにより実施することができる。別の実施形態において、これは流体用構成要素を親水性ポリマーの溶液から取り出して、過剰なポリマー溶液がコーティングされるべき流体用構成要素の表面から流れ落ちて、周囲の気体の媒体、特に空気により置き換えられるようにすることにより達成することができる。さらに、表面に残るポリマー溶液の量および/または濃度を調節することにより、表面に適用される親水性ポリマーの薄膜の厚さを具体的に決定および調節することが可能である。
【００４７】
4. 最後のプロセスステップにおいて、溶媒または溶媒混合物を除去することにより、流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造する。
【００４８】
この最後のプロセスステップにおいて、表面に残ったポリマー溶液の溶媒または溶媒混合物を除去して、最後にこの表面上に親水性ポリマーの薄膜が残るようにする。この溶媒または溶媒混合物の除去は、少なくとも、表面上に機械的に安定な親水性ポリマーの薄膜が残る程度まで実施しなければならない。この場合に溶媒または溶媒混合物は、たとえば外気中でのゆっくりした蒸発により受動的に、またはたとえば真空または減圧にすることにより、表面に気体を吹き付けることにより、または温度を上げることによって蒸発を促進することにより能動的に除去される。
【００４９】
方法に関するある実施形態において、まず個々の構成要素または流体用構成要素の領域、特にその液体を運搬する領域の表面に親水性ポリマーの薄膜を適用した後にこれらの要素を組み立てて流体用構成要素を形成することが可能である。
【００５０】
本発明の別の態様は、親水性ポリマーの薄膜が他の中間層なしで流体用構成要素の内側表面に直接存在することを特徴とする流体用構成要素に関する。特に、本発明は、親水性ポリマーの薄膜が上記の本発明の方法の１つにより製造されたものである、その内側表面に親水性ポリマーの薄膜を有する流体用構成要素に関する。
【００５１】
内側表面に親水性ポリマーの薄膜が存在すると、流体用構成要素の物理的表面特性が変化する。特に、上記のようなコーティングはこれらの表面の水溶液により濡れる能力を増大させることにより、気体の泡の含有または形成のリスクを減少させる。流体用構成要素の内側表面に上記のようなポリマー薄膜が存在することの別の効果は、これらの表面に薄膜を作ることにより、これらの表面上に存在するナノからマイクロメーターの範囲の凹凸の大部分が埋め合わされることである。上記の流体用構成要素が診断用分析システムに用いられる場合に、このような分析システムはしばしば前の測定またはクリーニングのステップから残った物質のためにより高い汚染のリスクを有するので、これは特に有利である。上記の物質、特に、タンパク質のような体液由来の細胞または巨大分子物質は、でこぼこの、または非常に届きにくい表面の領域に沈積しやすい。本発明によりこれらの表面に親水性ポリマーの安定な薄膜が存在すると、長期間の使用にわたって上記のような汚染のリスクが減少する。
【００５２】
好ましい実施形態において、流体用構成要素の内側表面はプラスチックからなる。本発明の意味において、および「DINにおけるプラスチック」(Plastics in the DIN)に関する標準委員会(Standards Commission)の定義によれば、プラスチックとは「その基本的な構成成分が、合成により、または天然産物の改変により形成された巨大分子有機化合物から構成される物質」であると理解される。多くの場合、これらは熱または圧力のようなある条件下で溶融および成形することができる。プラスチックの中にはゴムおよび化学繊維の特性を有するものも含まれる。プラスチックは、その特性を非常にさまざまな方法で改変することができ、そのためたとえばこれらの弾性を改変することにより流体システム中で実現すべき機能に最適なものを作ることが可能なので、流体要素の材料として特に適している。多くのプラスチックは、射出成形または深絞り成形法のような当業者に公知のさまざまな方法により、得られた流体用構成要素の形がその流体システム中における機能に特に適合したものとなるように成形することができる。とりわけ、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルエーテルケトン、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー、スチレンメチルメタクリレート−ブタジエンコポリマー、天然ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴムまたはフッ素化ゴムなどのプラスチックが流体用構成要素の材料として用いられる。
【００５３】
好ましい実施形態において、これらの構成要素の内側表面の親水性ポリマーの薄膜の厚さは、0.01〜50μmの間、好ましくは0.01〜10μmの間、特に好ましくは0.01〜5μmの間である。流体用構成要素の内側表面への薄いポリマー薄膜の適用により、一方では流体用構成要素の表面特性、特にこれらの湿潤性または表面構造に関する要求を満たすことができ、他方では上記の薄い薄膜の製造は特に親水性ポリマーの費用がかからず経済的な使用を可能にする。
【００５４】
本発明の別の態様は、いくつかの流体用構成要素からなる液体を輸送するための流体システムであって、上記流体用構成要素が、これらの流体用構成要素の間で液体を輸送することができるように連結され、また、少なくとも１つの本発明の流体用構成要素を含むものに関する。いくつかの流体用構成要素からなる流体システムにおいて、特に、たとえば異なる表面材料のために、さまざまな流体用構成要素の内側表面の湿潤特性に突然の変化があるような個々の流体用構成要素が接触している部位において、気体の泡が形成または付着する可能性があり、または汚染物質が沈積しやすい。本発明によれば、この問題は、個々の流体用構成要素の隣接する内側表面に、親水性ポリマーの薄膜、好ましくは同じ親水性ポリマーの薄膜が存在することにより解決することができる。個々の流体用構成要素の内側表面に同じ親水性ポリマーの薄膜が存在することにより、これらの構成要素の物理的特性、特にこれらの湿潤特性が等しくなり、それにより実質的に汚染を防止する。
【００５５】
本発明によれば、親水性ポリマーの薄膜は流体システムの内側表面全体に存在する必要はない。多くの場合、上記の薄膜が流体システムのある領域、またはある流体用構成要素の内側表面またはこれらの内側表面の一部に存在するのみで十分である。流体システムが分析システム、特に診断用分析システムにおいて用いられる場合、流体システムのサンプル適用装置に始まり、それぞれのセンサー要素の上流の輸送経路またはセンサー要素そのものの液体運搬領域までの領域に親水性ポリマーの薄膜を適用すれば、正確でエラーのない測定値を得るためには十分であることが多い。好ましくは親水性ポリマーの薄膜を適用すべき流体システムの他の領域は、流体システム中のセンサー要素の上流に位置するが、サンプル液の輸送をおこなわず、たとえばキャリブレーションまたはクリーニング媒体を輸送し、しばしばセンサー要素の上流のサンプル液の輸送経路に流れ込むような領域である。廃棄物容器への輸送ラインのようなセンサー要素の下流にある流体システムの領域は、これらの領域の気体の泡または汚染は測定に悪影響を与えないので、必ずしも親水性ポリマーの薄膜を有する必要はない。
【００５６】
本発明の別の態様は、その内側表面の少なくとも一部に親水性ポリマーの薄膜を有する上記の流体システムを製造する方法に関する。
【００５７】
好ましい実施形態において、上記の流体システムは、まず個々の流体用構成要素または上記流体用構成要素のより小さい部分組立品の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造し、次いでこれらを組み立てて流体システムを形成することにより製造される。この方法は、特に、流体システム全体またはその大きい部分をコーティングすることが経済的に適切でない場合、またはそれが、たとえばシステムの個々の部分領域に上記のコーティングが届かないまたは簡単には届かないという事実のために技術的に不可能または非常に困難である場合に使用することができる。これらは、たとえば、流体システムのバルブまたは非常に狭い液体輸送経路の後ろの部分領域である。しかし、上記のような流体システムの領域にも親水性ポリマーの薄膜を製造するために、その内側表面に親水性ポリマーの薄膜を適用する必要がある個々の流体用構成要素は、まず個々に上記の薄膜を適用し、次いで組み立てて流体システムを形成する。この方法により、組み立てられたシステムにおいては上記のコーティングが届かない、または届くのが非常に困難であるシステムの部分に、簡単な方法で親水性ポリマーの薄膜を適用することが可能である。
【００５８】
別の好ましい実施形態において、上記の流体システムは、まず個々の流体用構成要素の内側表面を物理化学的に前処理し、次いでこれらの構成要素を組み立てて流体システムを形成し、次にこの組み立てられた流体システムに本発明の他のプロセスステップを実施することにより製造される。この方法は、特に、流体システム全体またはその大きい部分の物理化学的前処理が経済的に実行不可能であるか、たとえばシステムの個々の部分組立品に上記の前処理が届かないまたは届くのが困難であるという事実のために技術的に不可能または非常に困難である場合に使用することができる。ある前処理法において、特にプラズマ処理の場合に、前処理の効果が流体システムの容易に届く領域に限定され、届くのが困難な流体システムの領域は前処理することができないか、前処理が非常に困難であるという問題が時々生じる。この問題を克服するために、ここに、上記の前処理を流体システム全体またはその大きい部分に施すのではなく、まずより容易に前処理できる個々の流体用構成要素またはその部分のみに前処理をおこなうことによりこの問題を解決する方法を提供する。そこで、たとえば、バルブまたは長いチューブの切片といった個々の要素を個別に前処理して、次いで組み立てる。流体システムの内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造するための他のステップはもはや重大な問題にならないことが多く、組み立てられたシステムにおいて実施することができる。
【００５９】
前記の実施形態において、薄膜は、個々の流体用構成要素について記載したプロセスステップをいくつかの上記流体用構成要素のより小さい部分組立品に対して実施することにより製造することもできる。
【００６０】
たとえば、チューブまたはエルボーのような流体用構成要素を、本発明の方法の開始前に小さい部分組立品に組み立てて、普通の小さい部分組立品として内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造するための次のステップをおこなうことができる。
【００６１】
本発明の別の態様は、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための少なくとも１つのセンサー要素、および上記センサー要素に、および/または上記センサー要素から液体を輸送するための本発明の流体システムを含む、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための分析システムに関する。
【００６２】
上記のような分析システムにおいて、上記の本発明の流体システムのすべての実施形態を使用することが可能である。このような分析システムは、原理上はすべてのタイプの液体を分析するために、特に好ましくは水性の液体を分析するために用いることができる。好ましい実施形態において、上記の分析システムは、血液、血漿、血清、尿、脳脊髄液、涙液のような生理的液体、または細胞懸濁液、細胞上清、細胞抽出物、組織溶菌液のような液体の生物学的サンプルを分析するために用いられる。これらは、血液、血清、血漿または尿を分析するために特に好ましく使用される。
【００６３】
好ましい実施形態において、親水性ポリマーの薄膜は、分析システムの液体運搬領域または１つ以上のセンサー要素の内側表面にも存在する。これらのセンサー要素の液体運搬領域は分析される液体と直接接触する。これらの領域における親水性ポリマーの薄膜の存在は、それによりセンサー要素中の気体の泡または汚染物質の存在による測定値の誤りのリスクが減少し得るので特に有利である。特に好ましい実施形態において、上記のリスクは、センサー要素の液体運搬領域および隣接する流体システムの残りの部分に同じ親水性ポリマーの薄膜が存在することによりさらに減少し得る。
【００６４】
別の好ましい実施形態において、分析システムは、通常多くの測定に用いられる、液体の異なる物理および/または化学パラメーターを測定するためのいくつかのセンサー要素を含む。繰り返し多くの回数使用することができるセンサー要素に加えて、１回のみ使用することができるセンサー要素を使用することも可能である。この場合、通常、さまざまな要素が互いに直接接触することができる流体用構成要素により連結される。これに関して、さまざまなセンサー要素はまた、共通の流体部分システムを有するセンサーモジュールの中に組み込まれてもよい。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
例としてハウジングチャネルを用いたプラズマにより前処理された流体用要素上への親水性ポリマーの薄膜の調製
流体用構成要素の例として、センサー要素、たとえば酸素電極のハウジングチャネルについて以下に記載する。上記のハウジングチャネルは基本的にセンサー要素の液体運搬領域に相当し、液体と直接接触し、特に液体をセンサー要素内に供給し、またそこから除去するサンプルチャネルを含む。図２は、たとえばRoche Diagnostics製のOMNI分析システムに用いられるClark型の酸素センサーを用いるセンサー要素のようなセンサー領域の断面の例を示す。これらのセンサー要素(10)は、内部電解液空間およびこの中に位置する電極を有する実際のセンサー(11)に加えて、サンプルを輸送および供給するサンプルチャネルまたはハウジングチャネル(12)を含む。内部電解液空間およびサンプルチャネルを分離する気体透過性および実質的にイオンおよび液体不透過性のプラスチック膜(13)が内部電解液空間およびサンプルチャネルの間に位置する。この場合、センサー要素のハウジング(15)および同様にハウジングチャネル(12)の壁は、透明なプラスチック、たとえばメチルメタクリレート−ブタジエン−スチレンコポリマーからなる。ヒドロゲルコーティングの実施前にハウジングチャネルを前処理するために、ハウジング(15)を支持プレートに固定して、Plasmafinsh Company製のV15-G型プラズマ装置の中に置き、製造者の指示に従って2.45GHzで数分間、ヘリウムプラズマで処理した。この場合、プラズマは、ハウジングチャネル(12)の両側の開口部ならびに後に膜(13)により覆われるハウジングの開口部を通して、ハウジングチャネルの内側まで達することができる。プラズマ処理が完了した後約５〜60分以内に、プラズマ処理されたハウジングを支持プレートから取り外し、ハウジング支持体に固定する。このハウジング支持体において、液体を供給および排出する液体ラインをハウジングチャネル(12)の両端に連結する。液体ラインは、ハウジング(15)上に存在する圧縮性シール(14)または液体ライン上に存在するシールを介して加圧連結により密封される。親水性ポリマーX1の溶液を、液体ラインを通して、したがってハウジングチャネル(12)を通して数分間吸引する。X1は、たとえばCardio Tech International,
78E Olympia Avenue, Woburn MA 01801-2057, USAより「親水性ポリマーポリウレタン」として入手できるポリエーテル−ポリウレタンコポリマー型の親水性ポリマーを表し、50%の水取り込み率および60%の膨潤による膨張率を有する。親水性ポリマーX1の溶液を調製するために、決められた量のヒドロゲル顆粒X1を撹拌しながらエタノール−水混合物に溶解する。次に、親水性ポリマーX1の溶液を液体ラインおよびハウジングチャネル(12)から除去し、液体ラインおよびハウジングチャネルを通して数分間空気を吸引する。ハウジングチャネル(12)の内側壁上のヒドロゲル層をこのプロセスで乾燥すると、本発明のコーティング法の結果として、ハウジングチャネル(12)の内側壁に親水性ポリマーの薄膜が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、Omni Sシステムの流体システムの概観を示す図である。
【図２】図２は、たとえばRoche Diagnostics製のOMNI分析システムに用いられるClark型の酸素センサーを用いるセンサー要素のようなセンサー領域の断面の例を示す。
【図１】
2005334872.tif 000002
【図２】
2005334872.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月11日(2005.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を製造する方法であって、上記親水性ポリマーは、親水性ポリマーの薄膜が存在しない場合の流体用構成要素の内側表面の表面湿潤性よりも水溶液に対する高い表面湿潤性を有し、
上記親水性ポリマーの薄膜が以下のように製造される、前記方法：
a) 流体用構成要素の内側表面に物理化学的前処理を施し、
b) 流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの溶液を接触させ、
c) 親水性ポリマーの溶液を、まず流体用構成要素の内側表面が親水性ポリマーの溶液の一部により濡れたままであるような方法で気体の媒体に置き換え、
d) 溶媒を除去することにより流体用構成要素の内側表面に親水性ポリマーの薄膜を残す。
【請求項２】
物理化学的前処理がプラズマ処理である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
親水性ポリマーが有機溶媒または溶媒混合物に可溶性で、水溶液に実質的に不溶性である、上記の請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
内側表面に親水性ポリマーの薄膜を有する流体用構成要素であって、上記親水性ポリマーの薄膜が請求項１〜３のいずれか１項記載の方法により製造されたものである、前記流体用構成要素。
【請求項５】
液体を輸送するための流体システムであって、流体用構成要素間で液体を輸送できるような方式で連結されたいくつかの流体用構成要素から構成され、かつ請求項４記載の１つ以上の流体用構成要素を含む、前記流体システム。
【請求項６】
液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための少なくとも１つのセンサー要素、および液体をセンサー要素に、および/またはセンサー要素から輸送するための流体システムを含む、液体の少なくとも１つの物理または化学パラメーターを測定するための分析システムであって、該流体システムが１つ以上の請求項４記載の流体用構成要素を含む、前記分析システム。
【外国語明細書】
2005334872000001.pdf