(57)【要約】本発明は、とくに分析用テストストリップのための、層状電極を備える絶縁性基板の製造方法に関する。つぎの方法工程、すなわち層状電極（１４）が基板（１０）上に構造化されたパターン面として形成される工程と、基板（１０）の被覆層（１２）の親水性が化学的または物理的表面処理によって高められる工程の組み合わせが開示されている。
2006501440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とくに分析用テストストリップのための、層状電極を備える絶縁性基板の製造方法であって、以下の方法工程
ａ）層状電極（１４）が基板（１０）上に構造化されたパターン面として形成される工程と、
ｂ）基板（１０）の被覆層（１２）の親水性が化学的または物理的表面処理によって高められる工程
との組み合わせからなる製造方法。
【請求項２】
基板（１０）は被覆層（１２）の原材料（２０）でコートされ、好ましくは原材料としてアルミニウムが蒸着されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
基板（１０）は層状電極（１４）の付設後に好ましくは全面にわたって被覆層（１２）が被着されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
層状電極（１４）は被覆層（１２）上に付設され、被覆層（１２）は層状電極（１４）の付設前または付設後に親水化されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
場合によりすでに被覆層（１２）の被着された基板（１０）は薄膜めっき処理、とくに蒸着またはスパッタリングによって、層状電極（１４）を形成するための電極層（１６）が被着されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の方法。
【請求項６】
層状電極（１４）は前以て形成された電極層（１６）の部域選択的融除、好ましくはレーザ融蝕（１８）によって幾何的パターニングが施されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項７】
電極層（１６）は層状電極（１４）のパターニング前に全面にわたって試薬膜が被着されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
層状電極（１４）は付設時にマスキングによってパターニングが施されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項９】
層状電極（１４）はプリント法によってパターニングが施されて付設されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項１０】
層状電極（１４）は１０マイクロメートル以下、好ましくは１００ナノメートル以下の層厚さを有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
【請求項１１】
層状電極（１４）は金属性電極材料、好ましくは金、白金、パラジウムまたはイリジウムからなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の方法。
【請求項１２】
基板（１０）は疎水性絶縁材料、とくにポリマーシートからなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
被覆層（１２）は当初、疎水性であり、表面処理によって好ましくは無機酸化層の形成下で親水化されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
被覆層（１２）の表面処理は水の作用によって行なわれることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
被覆層（１２）は水で酸化される無機原材料（２０）からなり、熱湯または水蒸気の吹付けによって親水化されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
被覆層（１２）はリン酸エステルの加水分解によって親水性が付与されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の方法。
【請求項１７】
被覆層（１２）は１００マイクロメートル以下、好ましくは５０マイクロメートル以下の層厚さで形成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
とくに分析用テストストリップのための、層状電極を備える絶縁性基板（１０）であって、層状電極（１４）は導電性パターン面を有し、親水性を有するように形成された被覆層（１２）の下または上に配置されている基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とくに分析用テストストリップならびに同様な製品のための、層状電極を備える絶縁性基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のパターニングされた電極は電気化学的測定用の微量流体テストストリップに使用することができ、その際、担体ないし基板上に配置された毛細管路構造により最小量の試料を使用して試料被着箇所と検出ゾーンとを空間的に分離することができる。この種の分析ユニットの安価な量産用担体材料としては、試料液を吸収せず、その高い疎水性によって電極材料たとえば金のコーティングを容易とするが、通例水性の試料液たとえば血液に対しては低度の湿潤性しか有していないポリマーシートが使用されることが多い。したがって試料液はこの材料上を非常にゆっくりとかつ不均一にしか流れず、テストストリップシステムへの検体の吸収は使用者にとって不当に長時間を要することとなる。これに対処するため、すでに、たとえば親水性表面を有する薄いマスキングシートをパターニングが施されていない導電電極層部分に接着することにより、重ね接着されたシート層を備えるシステムが導入された。ただしそのためには複数の複雑な製造工程が必要とされ、しかもこの種のシステムにあっては、流入する液体がそれを越えなければならない不整な段がテストストリップ上に生ずることとなる。そのため試料液の流れが止められ、検体は場合により本来の測定場所に到達しないかあるいは到達に支障が生ずる。
【０００３】
国際特許公報出願第９９２９４３５号パンフレットから、目的物の表面張力を高めるために表面層を水の作用によって親水化すること、つまり水に対する親和性を高めることが知られている。とくにこの処理において、目的物上に蒸着された金属層はその本来の酸化膜を越えて広く酸化されて、その金属性現象像を失い、場合によっては完全に透明になる。この種の化学的親水化に関する国際特許公報出願第９９２９４３５号パンフレットの開示は、本件出願に参考として引用することにより織り込んだ。
【０００４】
この処理に際する表面張力の高まりは極性の高まりから生じ、当該表面の親水性の高まりに相当している。親水性とは水に対する当該表面の親和性のことである。この点からして、親水性表面とは吸水性の面である。水性試料には生物試料たとえば血液、尿、唾液、汗およびそれらから取出された試料たとえば血漿および血清も含まれ、こうした表面上に良好に拡散する。こうした面の特徴の一つは、その面に接触する水滴が境界面において鋭角の端縁角または接触角を形成することである。これに対し、疎水性すなわち水をはじく表面では、水滴と当該表面とのあいだの境界面に鈍角の端縁角が形成される。
【０００５】
被検液と検査される表面との表面張力の所産としての端縁角は表面の親水性の尺度である。水はたとえば７２ｍＮ／ｍの表面張力を有している。観察される面の表面張力の値がこの値よりも遥かに、つまり２０ｍＮ／ｍ以上低い場合には、湿潤は劣り、生ずる端縁角は鈍角である。そのような面は疎水性と称される。表面張力が水にみとめられるこの値に近づくと、湿潤は良好で、端縁角は鋭角となる。他方、表面張力が水にみとめられる前記の値に等しくなるかまたはそれよりも大きくなる場合には、水滴は流れ出し、液体の全拡散が生ずる。この場合にはもはや端縁角を測定することはできない。水滴とともに鋭角の端縁角を形成するかまたは水滴の全拡散が観察される面は親水性と称される。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、知られた欠点が少なくとも低減させられるかもしくは回避されさえもする、層状電極を備える基板ならびにその種の製品の製造方法を提供し、とくに、極性液の輸送路として最適化された担体上に容易な製造方法で電極系をつくり出すことである。
【０００７】
前記課題を解決するために請求項１および１８に記載に記載された特徴の組み合わせが提案される。本発明の好適な一連の実施態様および発展した態様は従属請求項に記載した。
【０００８】
したがって、方法上からすれば、以下の方法工程の組み合わせが行われる。
ａ）層状電極が基板上に構造化されたパターン面として形成される工程。
ｂ）水に対する基板被覆層の親和性が化学的または物理的表面処理によって高められる工程。
【０００９】
前記により、量産に適した若干の工程からなる製造過程において、僅少な層厚さの導電層と親水層とが不整な段の形成を回避して互いに密接する最適化された表面を作り出すことが可能である。
【００１０】
好ましくは基板は被覆層の原材料でコートされ、好ましくは原材料としてアルミニウムが蒸着される。これによって、疎水性の基板材料にも、所定のパターン電極の製造に支障をもたらすことなく、容易な方法で親水性の表面を付することができる。
【００１１】
もう一つの好適な実施態様において、基板には層状電極の形成後に好ましくは全面にわたって被覆層が付される。驚くべきことに、被覆層の厚さが適切であれば電極の機能性は保持されることが判明した。この場合には、なおコートされていない基板上へのパターン電極の製造は著しく容易となる。
【００１２】
別途方法として、層状電極を被覆層上に形成することも可能である。この場合、被覆層は層状電極の形成前または形成後に前記の方法工程ｂ）にしたがって親水化することができる。
【００１３】
方法工程ａ）に関し、未コートの基板またはすでに被覆層の付された基板に薄膜めっき処理、とくに蒸着またはスパッタリングによって、層状電極を形成するための電極層を被着するのが好ましい。幾何的パターンは好ましくは層状電極が前以て形成された電極層の部域選択的融除、好ましくはレーザ融蝕によって形成されることによりつくり出すことができる。
【００１４】
別途方法として、所要のパターンを切り抜いたマスキングないしステンシルを用いて、すでにその形成時に層状電極にパターニングを施すことも考えることができる。これは層状電極をプリント法で被着することによっても実現することができる。
【００１５】
層状電極は１０マイクロメートル以下、好ましくは１００ナノメートル以下の層厚さを有するのが好ましい。層状電極は金属性電極材料、好ましくは金、白金、パラジウムまたはイリジウムからなるのも好適である。ただし基本的にはその他の導電材料たとえば黒鉛を電極材料として使用することも可能である。
【００１６】
好適な実施態様において、基板は疎水性絶縁材料、とくにポリマーシートからなる。
【００１７】
さらに別の好適な実施態様において、被覆層は当初、疎水性であるが、好ましくは無機酸化層の形成による表面処理によって親水化される。これは被覆層の表面処理が水の作用によって行なわれることにより製造技術的にとくに容易に実現することができ、この場合、被覆層は水で酸化される無機原材料からなり、熱湯または水蒸気の吹付けによって親水化される。
【００１８】
適切な化学的表面改質は被覆層をリン酸エステルの加水分解によって親水化することによっても実現可能である。
【００１９】
好ましくは被覆層は１００マイクロメートル以下、好ましくは５０マイクロメートル以下の層厚さで形成されるべきである。
【００２０】
本発明のもう一つの目的は、とくに分析用テストストリップのための、層状電極を備える絶縁性基板からなる製品であって、層状電極は導電性のパターン面を有し、親水性を有するように形成された被覆層の下または上に配置されている製品である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図面によって概略的に示した１実施例を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
図１に示したシステムは基本的に、電気絶縁性基板１０と、基板１０上に被着された被覆層１２と、被覆層１２の上または下に配置されたパターニングされた層状電極１４とから成っている。この種のシステムは好ましくは、シート状担体（基板）上に電気化学的分析を実施するための電極部に向かって水性生体液を輸送するための毛細管路構造を有する分析用テストストリップを構成するために使用することができる。
【００２３】
この種の使い捨て式テストストリップの安価な製造には、プラスチックベースの担体材料ないし基板１０、とくにポリマーシートを使用することができる。不図示の毛管輸送路の機能性は親水性被覆層１２によって確保され、パターン電極１４によって所定の検出ゾーンがつくり出される。
【００２４】
図２はこの種の電極担体を製造するための方法過程を図示したものである。先ず、基板としてのポリエステルシート１０の片側全面に金の蒸着ないしスパッタリングによって厚さ約５０ｎｍの金層１６が被着される。続いて、コートされたこのシートはターゲットとしてレーザビーム１８で照射され、所定の領域の金層１６が融蝕ないし蒸発させられる。レーザ融蝕によってミクロ構造のパターン面を露出させることができ、この場合、適切なエネルギ伝達によって金層の層選択的融蝕を実現することができる。
【００２５】
次の方法工程において、基板１０とその上に形成されたパターン電極１４上に約５０ｎｍないし１００ｎｍの厚さでアルミニウム層２０が蒸着される。続いて、この層の親水性が化学処理ないし化学改質によって高められる。このため、アルミニウム層２０は水浴中での煮沸または水蒸気の吹付けによって酸化させられる。こうして形成された親水性の酸化アルミニウム／水酸化アルミニウム層ないし被覆層１２は耐久的な高い表面張力と極性とを有し、これによって極性試料液の良好な流動挙動が実現される。この場合、酸化層１２の僅少な層厚さならびに多孔性によってパターン電極１４の機能性が大きく損なわれることはないことが判明した。
【００２６】
基本的に、前述した一連の工程の順序は―使用される材料に応じ―変えることができる。たとえば、基板１０を先ずアルミニウムでコートし、アルミニウム層上にパターン電極１４をつくり出すことができる。この場合、アルミニウム層をパターン電極の形成前または形成後に親水性被覆層に転換することが可能であり、そのため基本的に、物理的な親水化法たとえばプラズマ処理も考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】パターニングされた層状電極を備える基板を模式的に示す図である。
【図２】図１に示したシステムを製造するための製造過程を示すブロック図である。
【図１】
2006501440.tif 000003
【図２】
2006501440.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月25日(2004.8.25)
【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】
層状電極を備える絶縁性基板であって、該基板上に電気化学的分析を実施するための前記電極部に向かって水性生体液を輸送するための毛細管路構造が設けられている基板を製造するための方法において、以下の方法工程すなわち
ａ）層状電極（１４）が基板（１０）上に構造化されたパターン面として形成される工程と、
ｂ）基板（１０）に層状電極（１４）の付設後に被覆層（１２）が被着される工程と、
ｃ）被覆層（１２）の親水性とともに前記毛管輸送路の機能性が化学的表面処理によって高められる工程と
を含む方法。
【請求項２】
層状電極を備える絶縁性基板であって、該基板上に電気化学的分析を実施するための前記電極部に向かって水性生体液を輸送するための毛細管路構造が設けられている基板を製造するための方法において、以下の方法工程すなわち
ａ）基板（１０）が被覆層（１２）の原材料（２０）でコートされる工程と、
ｂ）層状電極（１４）が被覆層（１２）上に構造化されたパターン面として形成される工程と、
ｃ）被覆層（１２）の親水性とともに前記毛管輸送路の機能性が層状電極（１４）の付設前または付設後に化学的表面処理によって高められる工程と
を含む方法。
【請求項３】
基板（１０）は被覆層（１２）の原材料としてのアルミニウムが蒸着されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
基板（１０）は全面にわたって被覆層（１２）が被着されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。 
【請求項５】
場合によりすでに被覆層（１２）の被着された基板（１０）は薄膜めっき処理、とくに蒸着またはスパッタリングによって、層状電極（１４）を形成するための電極層（１６）が被着されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の方法。
【請求項６】
層状電極（１４）は前以て形成された電極層（１６）の部域選択的融除、好ましくはレーザ融除（１８）によって幾何的パターニングが施されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項７】
電極層（１６）は層状電極（１４）のパターニング前に全面にわたって試薬膜が被着されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
層状電極（１４）は付設時にマスキングによってパターニングが施されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項９】
層状電極（１４）はプリント法によってパターニングが施されて付設されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項１０】
層状電極（１４）は１０マイクロメートル以下、好ましくは１００ナノメートル以下の層厚さを有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
【請求項１１】
層状電極（１４）は金属性電極材料、好ましくは金、白金、パラジウムまたはイリジウムからなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の方法。
【請求項１２】
基板（１０）は疎水性絶縁材料、特にポリマーシートからなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
被覆層（１２）は当初、疎水性であり、表面処理によって好ましくは無機酸化層の形成下で親水化されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
被覆層（１２）の表面処理は水の作用によって行なわれることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
被覆層（１２）は水で酸化される無機原材料（２０）からなり、熱湯または水蒸気の吹付けによって親水化されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
被覆層（１２）はリン酸エステルの加水分解によって親水性が付与されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の方法。
【請求項１７】
被覆層（１２）は１００マイクロメートル以下、好ましくは５０マイクロメートル以下の層厚さで形成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
とくに分析用テストストリップのための、層状電極を備える絶縁性基板（１０）であって、基板（１０）上に電気化学的分析を実施するための前記電極部に向かって水性生体液を輸送するための毛細管路構造が設けられ、層状電極（１４）は導電性パターン面を有し、親水性を有するように形成された被覆層（１２）の下または上に配置され、被覆層（１２）の親水性の高まりにより前記毛管輸送路の機能性が向上させられる基板。
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月16日(2005.2.16)
【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】
層状電極を備える絶縁性基板であって、該基板上に電気化学的分析を実施するための前記電極部に向かって水性生体液を輸送するための毛細管路構造が設けられている基板を製造するための方法において、以下の方法工程すなわち
ａ）層状電極（１４）が基板（１０）上に構造化されたパターン面として形成される工程と、
ｂ）基板（１０）に層状電極（１４）の付設後に被覆層（１２）が被着される工程と、
ｃ）被覆層（１２）の親水性とともに前記毛管輸送路の機能性が化学的表面処理によって高められる工程と
を含む方法。
【請求項２】
層状電極を備える絶縁性基板であって、該基板上に電気化学的分析を実施するための前記電極部に向かって水性生体液を輸送するための毛細管路構造が設けられている基板を製造するための方法において、以下の方法工程すなわち
ａ）基板（１０）が被覆層（１２）の原材料（２０）でコートされる工程と、
ｂ）層状電極（１４）が被覆層（１２）上に構造化されたパターン面として形成される工程と、
ｃ）被覆層（１２）の親水性とともに前記毛管輸送路の機能性が層状電極（１４）の付設前または付設後に化学的表面処理によって高められる工程と
を含む方法。
【請求項３】
基板（１０）は被覆層（１２）の原材料としてのアルミニウムが蒸着されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。 
【請求項４】
場合によりすでに被覆層（１２）の被着された基板（１０）は薄膜めっき処理、とくに蒸着またはスパッタリングによって、層状電極（１４）を形成するための電極層（１６）が被着されることを特徴とする請求項１、２または３記載の方法。
【請求項５】
層状電極（１４）は前以て形成された電極層（１６）の部域選択的融除、好ましくはレーザ融除（１８）によって幾何的パターニングが施されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の方法。 
【請求項６】
層状電極（１４）は付設時にマスキングによってパターニングが施されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の方法。
【請求項７】
層状電極（１４）はプリント法によってパターニングが施されて付設されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の方法。 
【請求項８】
被覆層（１２）は当初、疎水性であり、表面処理によって好ましくは無機酸化層の形成下で親水化されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の方法。 
【請求項９】
被覆層（１２）の表面処理は水の作用によって行なわれることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の方法。 
【請求項１０】
とくに分析用テストストリップのための、層状電極を備える絶縁性基板（１０）であって、基板（１０）上に電気化学的分析を実施するための前記電極部に向かって水性生体液を輸送するための毛細管路構造が設けられ、層状電極（１４）は導電性パターン面を有し、親水性を有するように形成された被覆層（１２）の下または上に配置され、被覆層（１２）の親水性の高まりにより前記毛管輸送路の機能性が向上させられる基板。
【国際調査報告】
2006501440.tif 000005
2006501440.tif 000006
2006501440.tif 000007
2006501440.tif 000008
2006501440.tif 000009
2006501440.tif 000010
2006501440.tif 000011
2006501440.tif 000012