专利名称：用于分析体液的测试元件的制作方法分析所需的试样通常通过在手指或其他身体部位进行穿刺来获得。试样液体是血液和/或间质液体，其在下文都被称为血液而不存在概括性限制。在当前仍是占优势的典型情形的分析系统中，试样获取和分析采用了分开的仪器，即用于在身体部位中产生供血液离开的伤口的刺血针装置，以及例如呈测试条带形式的分析元件，这些分析元件被手动地引至与从伤口离开的血液接触并且随后借助于与分析系统相关的装置来评估。这需要多个处理步骤在手指中穿刺；操作皮肤表面以促使血液离开；使测试条带与血滴接触；以及借助于装置来评估。这些处理步骤不仅是耗时且不舒适的，而且对于许多通常年纪大和/ 或受病患影响的患者来说难以执行。
为了克服这些问题，提出了一种分析系统，在该分析系统中，执行分析所需的从穿刺手指直到显示分析结果的全部步骤完全自动运行，而无需使用者在穿刺之后还必须执行其他处理步骤。这种系统在英语文献中也被称为“G&M-systems (G&M-系统)”，这是因为这些系统允许获得试样(“G”表示“获得”)以及允许测量分析值(“M”)。大多数G&M-系统利用测试元件进行操作，这些测试元件具有穿刺元件以及用于执行分析所必需的元件来作为构成整体所必需的部件。测试元件的两个部件(穿刺元件和分析元件)通常在制造商处已经被组装到测试元件中。然而，还存在这样的G&M-系统，在该G&M-系统中，分析元件和穿刺元件首先被一起设置到该装置中，以这样的方式使得在两种元件之间产生接触，这允许将来自于穿刺元件的试样液体传送到分析元件并且被称为“流体接触”。例如，G&M-系统在下述公开文献中被描述(1)WO01/72220(2)WO 03/009759(3)EP 1 360 931 Al(4)EP 1 360 933 Al(5)WO 2005/084546(6)WO 2006/105968
(7)WO 2007/045412
测试系统的功能受本文所使用的测试元件的属性决定性地影响。测试系统要满足大量困难以及部分矛盾的要求。在一个方面，要实现高分析精度。在另一方面，该设计要尽可能简单并且允许成本有效地制造。为了在装置中容纳尽可能多的测试元件，这些测试元件要尽可能小。用于快速且可靠的分析的要求在于仅仅需要非常小的试样容积(通常小于1 μυ。最后，测试元件和相关评估装置必须足够耐用(或稳健)，以确保在日常操作中的可靠功能。在此基础上，本发明基于提供测试元件和相关测试系统的技术问题，所述测试元件和相关测试系统相对于上述的要求具有改进的属性。该技术问题通过一种测试元件来解决，所述测试元件用于在身体部位中产生穿刺伤口，用于从所述身体部位接收体液试样，以及用于借助于试剂系统来进行分析，所述试剂系统与包含在所述体液中的分析物的反应导致测试元件上的光学可测量的测量变量的变化，其中，该测量变量是用于期望分析结果的特征。测试元件包括穿刺元件和测试面板，该测试面板包含试剂系统的至少一部分，所述穿刺元件具有位于其一端上的尖端并且具有毛细管结构，所述尖端用于在身体部位中产生伤口，所述毛细管结构具有到所述尖端的区域的流体连接，以这样的方式使得在所述穿刺元件的尖端刺入皮肤之后，体液渗入到所述毛细管结构内。所述穿刺元件和所述测试面板能够相对于彼此定位在液体传送位置中，使得所述测试面板与所述穿刺元件的所述毛细管结构的一部分流体接触，其中已渗入到所述毛细管结构内的体液能够被传送到所述测试面板。所述测试面板包括测试层和透明支撑层， 所述测试层通过涂覆被施加到所述支撑层。所述测试层的背离所述支撑层的侧面形成其液体进入侧，所述液体进入侧在所述液体传送位置中面向所述毛细管结构。在所述液体传送位置中，所述测试层的液体进入侧从而紧靠且直接毗邻所述毛细管结构。直接发生从液体保持结构(由毛细管结构形成)到测试层内的液体传送，而不存在第三方的调节，尤其不存在位于所述毛细管结构与所述测试层之间的其他结构元件。穿刺元件优选地具有椭圆(oblong)形状，该穿刺元件的一端被形成为具有能够刺入身体部位中的尖端。该尖端优选地位于一点处，在该点处椭圆穿刺元件的侧向表面会合至IJ一起，终结在所述尖端处的所述侧向表面能够具有附加的锋利边缘。在使用期间，穿刺元件在刺入方向上的前端从尖端开始刺入皮肤。接着，体液渗入到毛细管结构内，并且从其被进一步输送直到穿刺元件的一部分处，在该部分处发生到测试面板的传送并且该部分被称为液体传送区域。液体的渗入不必在该尖端处直接发生。这样的实施例甚至都是可能的， 在该实施例中，尖端自身是封闭的，并且毛细管结构具有位于尖端后面的开口，用于体液的渗入。该穿刺元件的刺入皮肤中并且体液从其上进入毛细管结构中的部分在下文也被称为尖端区域或穿刺元件的尖端区域。毛细管结构在穿刺元件中从尖端区域延伸到液体传送区域，且因此允许体液在穿刺元件刺入身体部位中之后便渗入到毛细管结构内以及从该尖端区域输送到液体传送区域。毛细管结构的液体传送区域能够与该尖端区域部分或完全重叠，或者被定位在穿刺元件位于尖端区域的远端处的区域中。
在最简单的情况下(如从现有技术中已知的大多数穿刺元件那样)，毛细管结构就是简单的通道。根据优选实施例，该优选实施例将在下文被更详细地阐述，毛细管结构包括具有多个格间的二维阵列结构。总体而言，任何穿刺元件构型(作为测试元件的一部分)都适合用作毛细管结构，其中，由毛细管作用力驱动的试样液体通过所述穿刺元件构型，并且在穿刺元件中被输送到液体传送区域。毛细管结构在其长度的至少一部分上被实现为带沟槽或半开口的，或者还实现至少部分封闭的通道。液体传送区域可以位于毛细管结构的一端(例如，在沟槽或所述至少部分封闭的通道的一端)，或者可以处于毛细管结构的位于毛细管结构开始部分(在穿刺元件的尖端区域中)和毛细管结构的结束部分(例如，在半开口带沟槽结构或部分封闭的通道的开口区域的周围)之间的可接近区域中，即适于液体传送。 为了确保所需的毛细管作用，毛细管结构通常包括亲水的或亲水性材料。测试元件在制造期间不必已经被组装成使得该测试元件的部件(穿刺元件和测试面板)位于液体传送位置中。因此，一旦足够量的体液已经渗入到穿刺元件的毛细管结构中，则从穿刺元件到测试面板的测试层的液体传送也不必容易地发生，尤其是可以具有这些元件相对于彼此的相对运动。更确切地说，本发明还包括这样的实施例，在所述实施例中，穿刺元件的测试面板和毛细管结构在制造测试元件之后就被空间分离并且仅仅被设置到液体传送位置中，在该液体传送位置中，所述测试面板和毛细管结构在分析装置中彼此流体接触。穿刺元件和测试面板还能够与测试元件的单独部件相关，这些单独部件(例如， 呈穿刺元件存储器和分析存储器的形式)被插入到分析装置中。因此，术语“测试元件”通常被理解为使得其包括能够将穿刺元件和测试面板设置到液体传送位置中的任何封装，在该液体传送位置中，穿刺元件和测试面板彼此流体接触。包括两个部分元件的设计也是可能的，如果这些部分元件被实施为用于在分析装置中相互使用的话。这样的设计也是可能的， 在该设计中，测试面板被固定到穿刺元件上，以这样的方式使得流体接触永久地存在，即， 一旦足够量的体液已经渗入到穿刺元件的毛细管结构内，就发生液体传送而不存在测试元件的两个部件之间的相对运动。借助于试剂系统执行分析，该试剂系统通常包括多种试剂以及辅助材料，所述试剂和辅助材料集成在测试元件中，并且其与包含在体液中的分析物的反应导致了测量变量的变化，该测量变量能够在测试元件上被测量并且该测量变量是关于期望分析结果的特征。通过相关文献能够获得更多具体的细节。例如，在J. ffines等人的于Diabetes Technology & Therapeutics, 2008，增刊 1，pp 10 至 26 的文章"The Technology Behind Glucose Meters: Test Strips” 的文章中给出了概述。本发明特别涉及一种所谓的光学分析元件和系统，其中能够光学测量测试元件的变化，所述变化是用于分析的特征。在光学测量元件中，该反应通常导致作为测试元件的部件并且被称为检测层或检测表面的层或表面的颜色变化。检测层的颜色变化能够被光度地测量。除了这些“色度”测试系统以外，其他可光学分析的测试系统也是已知的，例如，其中测量变量是荧光信号的系统。本发明总体上涉及一种分析系统，在该分析系统中，所述分析是基于能够在测试元件上进行光学测量的测量变量的测量来进行的，光学测量的结果是关于期望分析结果的特征。在下文中参考颜色变化作为可光学测量的测量变量的示例，而不是总体上施加限制。
已知的光学分析元件具有支撑结构，该支撑结构通常包括塑料并且通常被实施为窄的椭圆形塑料条带(“测试条带”)。测试元件的部分区域被称为测试面板(英语“化学垫”)，在该部分区域中试剂的至少一部分被局域化。测试面板或化学垫可以包括一层或多层，该一层或多层彼此相互流体接触并且通常平行于彼此延伸。测试面板的包含试剂层通常存在于吸附性多孔层材料(例如，纸、无纺材料或塑性膜)的典型分析元件中，所述试剂被集成到该层的孔中。试剂在测试层的制造期间被引入到该层材料的孔中，并且以可溶解的形式或者以约束至固相(或者，例如通过共价键)的形式设置在其中。然而，多孔层形成了用于试剂的固态载体阵列，当试样液体渗入到阵列内并且使得该试剂溶解时还保持该固态载体阵列。因此，该测试层类型也可以被称为阵列测试层。因此，含水试样液体由该测试层类型中的多孔层材料吸收，并且因此首先被引至与试剂接触。另一已知的测试面板类型被用于本发明中，其中测试层通过涂覆被施加到合适载体材料(“涂覆测试层”)。这种测试层在下文也被称为CTL层。为了制造也被称为“测试膜” 的CTL层，试剂与粘结剂或增稠剂混合，以便形成粘性涂层物质。在涂覆和干燥之后，薄膜被形成在透明载体材料上。因此，增稠剂或粘结剂还被称为“成膜剂”。CTL层被施加(涂覆) 到透明且无孔的载体上，而不会使得成膜剂或试剂渗入到载体材料中。因此，CTL层必须被实施为使得在与含水试样液体接触时，发生被包含在试样液体中的分析物与CTL层所包含的试剂的用于进行分析的所需反应。为了确保这样，优选的CTL层是至少部分可溶解和/ 或可膨胀的。这种CTL层的特征特性在于，相比于所述的阵列测试层，这种CTL层不需要具有多孔结构，所述多孔结构甚至在渗入含水试样液体之后也是永久固态的。然而，为了提供用于这种测试面板的液体保持结构，在现有技术中使用网状结构或无纺材料，试样液体能够进入该网状结构或无纺材料中，并且该网状结构或无纺材料作为测试面板的毗邻CTL层的附加元件提供了具有限定高度和限定体积的液柱。相比于现有技术，根据本发明的测试面板不具有附加的液体保持结构或液体保留结构(采用防液层材料)。根据本发明，通过穿刺元件的毛细管结构提供了试样液体的具有限定高度和限定体积的液柱，该液柱在液体传送位置中直接并且立即接触CTL层。酶促试剂系统尤其适用于本发明。这些酶促试剂系统包含酶，该酶特别地与分析物反应。在葡萄糖分析的情况下，例如葡萄糖脱氢酶(GDH)被用作该酶，在本发明的上下文中，依赖于PQQ的GDH是尤其优选使用的，其也被称为GlucDOR(葡萄糖染色剂氧化还原酶)。 葡萄糖与酶之间的反应导致着色剂(指示剂)的进一步反应，其与颜色变化相关联。试剂系统优选地包含其他反应成分，尤其是媒剂，其使得从酶到指示剂的电子迁移更容易(该电子迁移与反应相关联)，并且因而允许更快的分析。这在相关文献中还被进一步详细阐述，例如在J. ffines等人的被引用的公开文献中。在根据本发明的测试元件中，测试面板包括测试层(CTL层)和透明支撑层，所述测试层通过涂覆被施加到该支撑层，而不存在附加的液体保持结构。根据本发明，液体保持结构在液体传送位置中由穿刺元件提供。测试面板在测试元件中被取向成使得CTL层的背离该支撑层的侧面形成液体进入侧，并且该侧面在液体传送位置中朝向穿刺元件的毛细管结构。因此，在液体传送位置中能够发生在穿刺元件的毛细管结构中提供的体液和CTL层之间的直接且立即的接触。CTL层可以包括多个部分层。该CTL层优选地包括两个部分层(partial layer)，被涂覆到支撑层上的第一部分层是反应层，其包含试剂系统的试剂的至少一部分；被涂覆到反应层上的第二部分层是不透明的遮光层。该第二部分层包含颜料(例如，TiO2),其基本防止光线穿过该遮光层。颜料的细粒尺寸优选地定尺寸成使得红细胞不能经过或仅能以微小程度经过该遮光层。在分析期间，试样液体被经过该毛细管结构输送到液体传送区域。如果穿刺元件和测试面板被定位在液体传送位置中，那么试样液体渗入(垂直于测试面板平面)到相邻测试层中并且使被包含在其中的试剂溶解，使得发生试剂系统与分析物的预设反应。这导致在测试层中发生颜色变化。由于在测试层和试样液体之间的浓度梯度，发生测试层的反应成分以及测试层中的已反应成分(产物)在含水试样液体中的扩散过程。优选地，在似稳定状态已经导致了上述扩散过程的时刻，通过透明支撑层来执行(优选地，通过反射光度)对颜色变化的光学测量。因此，检测层由CTL层，优选地由CTL层的反应层来形成。在具有遮光层的优选实施例中，基本上防止了被包含在试样中的血红色素血红蛋白对光学测量的干涉，这是因为遮光层阻挡了测量光线并且(优选地)同时还至少基本上防止了红细胞从位于毛细管结构中的液体层传送进入到反应层中。用于在光学测试中抑制血红蛋白的干涉的该方法以及关于合适的遮光层的更具体细节都从相关文献中已知，例如美国专利 5，846，837。在本发明所涉及的光学测试中，作为分析的特征的颜色反应在CTL层中以局域化的形式发生。在CTL层的优选两层构造的情况下，着色集中在反应层，该反应层相比于遮光层而言更透明，因此反应层也可被称为着色层。这实现了主要的结果，因为CTL层在与含水试样液体接触时仅局部且缓慢地溶解。在测量时，CTL层具有粘度一致性并且位于支撑层上。因此，在检测层以及透明支撑层的直接相邻处发生着色。由此实现的有利效果相比于文献(3) EP 1360931 Al是清楚的。在该文献中描述了一种测试元件，该测试元件主要包括具有被称为“阵列区域”的具有槽形凹部的穿刺元件以及跨在该凹部上的顶层。在第一实施例中，顶层是透明的，即无孔的。着色系统(信号产生系统)的试剂被引入到槽形凹部的阵列区域中。当试样液体在测试的执行期间渗入到槽形凹部中时，在槽形凹部中发生着色并且该着色能够通过透明的覆盖层被观测到。由于槽形凹部的大容积，因此需要大量的试剂以及长的反应时间用于充分着色。在文献(3)的第二实施例中，提供了多孔的覆盖层，且因此该覆盖层是不透明的。 用于着色系统的化学反应所需的空间由顶层的小孔来提供。顶层包括吸收性的多孔层材料，其中试剂注入到该吸收性的多孔层材料的小孔中。该顶层便是在上文阐述意义中的阵列测试层。在试样液体渗入以及发生着色反应之后，能够在测试层的表面上观测到着色。该过程是缓慢的，并且需要对应的长测试时间。相比于根据本发明的测试，必须使用更大量的试剂以类似地实现密集着色，并且因此实现该测试的类似精确度。根据本发明，反应和着色在空间上主要高度集中地发生在CTL层中。由此，根据本发明的优选实施例，如果试剂系统的至少一种成分(特别是酶或媒剂，尤其优选地是酶)束缚于测试层的另一成分，特别是测试层中所包含的填料(即，测试层中不参与反应的成分)， 那么这是尤其有利的。尤其是如果GlucDOR与CTL层的带负电的成分(例如，基于硅铝酸钠) 一起使用，那么该条件得以实现。酶强烈地带有正电，使得产生基于静电力的结合。然而，还能够使用其他结合机制，例如基于与CTL层的其他成分(尤其是CTL层中不参与反应的那些成分)的共价键。在试样液体渗入之后，试剂系统的相关成分的扩散由该结合减缓，并且因此改进了在透明支撑层附近的局域化。反应和着色的局域化是为何用于本发明的光学测试方法允许利用极小的试样量来实施高度灵敏的测试的一个原因。测试层优选极薄(优选地，至多20 Mm)，并且因此相对于测试层的表面面积仅需要非常小的试样量(优选至多0. 1 PL/mm2，尤其优选地，至多0.05 PL/mm2 )。通过含水试样液体与测试层的接触，发生测试层的成分的膨胀和/或溶解，并且因此发生测试层的反应成分和含水试样液体中测试层的已反应成分(产物)在试样液体进入测试层中的相反方向上(虽然初始时具有较少的程度)的扩散过程。然而，在检测表面的区域中反应参与者的浓度是高的，并且着色是致密的。根据本发明的光学测试在此方面从根本上不同于电化学测试，在电化学测试中，试剂在反应室(电极室)内溶解，该反应室配置有电极，使得反应容积的尺寸由电极室的尺寸来确定。在测试面板上可获得的试样容积越大，那么在测试层的反应成分与试样液体之间的扩散过程持续得越久。因此，对分析物浓度的可再现测量仅发生在反应以及扩散过程处于似稳定状态时，使得能够相应地标定被设置用于根据本发明的测试元件的评估的测量装置。这假定在每次测量期间反应和扩散过程的似稳定状态是相同的。在一个方面，这是由于下述原因被保证，即CTL层的测试化学物被对应地按照可再现的方式施加到支撑层。由于扩散过程的似稳定状态的实施取决于容积，所以在另一方面，液柱的高度以及因此试样液体高于测试面板的体积必须定尺寸成使得用于扩散过程的体积被认为是无限的。然后， 系统的测量能够独立于体积被执行。在本发明的上下文中，所确立的是，虽然努力实现尽可能最小的试样容积，但是构造测试元件使得测试面板的液体进入侧在反应期间接触液体层是有利的，其中该液体层的厚度具有最小值以便最小化扩散过程对进程的影响以及对在试样液体中存在的反应物与测试面板的测试化学物之间的反应的光学测量的影响，从而使得该测量能够与体积无关地执行。在该情况下，液体层的与测试面板平面垂直的尺寸是重要的。该尺寸在下文也被称为液柱。液柱的高度(S卩，液体层的厚度)决定了测量时间的持续时间，在该情况下关于该持续时间来实施测试元件。因此，液柱的高度被定尺寸使得在含水试样液体与测试元件的反应层的成分之间的上述扩散过程仅对于光学测量的进程和结果具有可忽略的影响。尽管朝向最小可能的试样容积以及缩短的测量时间努力，该测量时间即测试面板和试样液体的首次接触与光学测量(在多次光学测量的情况下，是最后一次光学测量)之间的时间，因此必须确保液柱的必要最小高度，以便实现对扩散过程的期望独立性。液柱的所需最小高度以及因此高于测试面板的所需体积取决于相应测试化学物以及CTL层的结构和厚度。例如，能够针对该相关性进行下述数值规定
-如果测试元件被实施用于至多15秒的测量时间，那么毛细管结构要被实施为使得液体层的层厚是至少100 Mffl，该液体层毗邻测试面板的液体进入侧并且由毛细管结构确定。-如果测试元件被实施用于至多5秒的测量时间，那么毛细管结构要被实施为使得液体层的层厚是至少50 Mffl，该液体层毗邻测试面板的液体进入侧并且由毛细管结构确定。-如果测试元件被实施用于至多1秒的测量时间，那么毛细管结构要被实施为使得液体层的层厚是至少20 Mffl，该液体层毗邻测试面板的液体进入侧并且由毛细管结构确定。因此重要的是，与CTL层的测试化学物和结构协作，液柱的高度被选择得足够大， 使得基本上不会发生由扩散过程引起的测量结果的变化，即，测量能够与体积无关地执行。与液柱相关的最小条件需要附加体积。然而，根据本发明的测试元件能够被设计为极小，因为所需的液柱未被提供在测试元件的分析部件中，而是提供在穿刺元件中。被集成到穿刺元件中的毛细管结构形成“液体保持结构”，其中所需液柱被保持可用于与光学测试面板接触。流体与CTL层以及被包含在其中的试剂系统的试剂直接扩散交换。在这种情况下不必要发生完全扩散均衡。只要扩散交换发生成使得能够实施可再现光学测量就已足够。因此，集成在穿刺元件中的毛细管结构具有两个功能。在一个方面，该毛细管结构确保将体液从穿刺元件的尖端区域输送到穿刺元件的远端。在另一方面，该毛细管结构用作“液体保持结构”，并且确保体液能够从毛细管结构传送到测试元件中，并且至少直到完成测量为止，液体层厚度的预定最小值在湿化区域中被保持并且在测量期间可用于测试面板上。因此，尽管在测试面板的反应层的成分与毛细管结构中存储的体液之间发生扩散过程，但是实现了期望的测量精度。不必要具有如现有技术的测试元件中那样的附加液体保持结构。而是，该功能由穿刺元件形成，该穿刺元件优选地由金属制成。在液体传送位置中，测试层的液体进入侧直接毗邻毛细管结构。因此，例如网状材料或无纺材料的其他层(尤其是液体保持结构)未被定位在测试层的液体进入侧与毛细管结构之间。测试元件的单个液体保持结构由测试元件中的毛细管结构形成，即测试元件的毛细管结构中的液体与测试面板的CTL层直接扩散交换。CTL层不包含可被用作液体保持结构的任何多孔部件。测试面板能够在其表面延伸部以及在其厚度方面具有极小的尺寸。测试面板优选集成到测试元件中，使得测试面板的支撑元件是穿刺元件。因此，这与用于G&M-测试元件的早期设计中的完整测试条带(或其他分析元件)从根本上不同。总体而言，本发明实现了下述决定性优势
-该设计是简单的并且被成本有效地制造，如在下文更详细地阐述的那样。-尽管液体保留层具有最小尺寸，但是总体上导致了极小的构造。这不仅导致小的所需试样容积，而且还有助于测试的高灵敏度。根据本发明的测试元件被实施为使得至少在传送时间时，穿刺元件的毛细管结构接近测试面板的测试层，以这样的方式使得发生从毛细管结构(直接)到测试面板的液体传送。在传送时间时，测试面板因此定位在液体传送位置中，在所述液体传送位置中，测试层的液体进入侧直接毗邻毛细管结构。特别是，在测试元件的毛细管结构与测试层之间未设置附加液体保持结构。在传送时间之前或之后，穿刺元件和测试面板能够相对于彼此定位在不可能存在液体传输的位置中。然而，穿刺元件和测试面板必须能够定位在这样的液体传送位置中。根据本发明，在测试面板中不存在的液体保持结构由穿刺元件的毛细管结构提供。由于在将液体传送到测试面板时必须首先存在液体保持结构，所以穿刺元件和测试面板在液体传送时间时或者在该液体传送时间之前不久的接近或接触就已足够。在该实施例中，仅当穿刺元件接近从而使得毛细管结构提供了用于测试面板的液体保持结构并且血液从穿刺元件到达测试面板时，完成用于分析所需的要素。在尤其优选的实施例中，穿刺元件的毛细管结构包括具有多个格间的二维平面状阵列结构。该阵列结构尤其在穿刺元件的液体传送区域中延伸，在该液体传送区域中，发生与测试面板的流体接触。阵列结构的每个格间都具有腔室，阵列结构的格间腔室的最大尺寸小于穿刺元件的毛细管通道的平均宽度。格间腔室具有与阵列结构的二维延伸部(阵列平面)垂直的限定高度，由该高度确保液体层的层厚的最小值。格间的格间腔室通过液体通道具有彼此之间的流体连接，以这样的方式使得渗入到阵列结构中的液体被二维分布到多个格间中。格间在阵列结构的传送侧敞口，该传送侧毗邻测试面板的液体进入侧。因此，能够发生从阵列结构到测试面板的液体传送。多个格间被定位成在阵列平面内彼此相邻的结构被称为二维(平面状)阵列结构。 格间优选地仅设置在沿与阵列平面垂直的空间方向的平面内(其平行于测试面板平面延伸)。因此，平面状阵列机构具有一个格间的“高度”。因此，从毛细管通道传送到测试面板的液体仅经过一个格间高度(在横向于阵列平面的方向上)。平面状阵列结构优选地流体连接到毛细管通道和毛细管结构，并且在液体接触测试面板的测试层之前，在比毛细管通道更宽的宽度上将从毛细管通道流动的液体分布到阵列结构中。以这样的方式发生液体的平面状分布，使得格间中的液体的层厚具有期望的最小值。由此，确保由光学系统确定的测试面板的区域被尽可能均勻地湿化。在本发明的上下文中，已经确立的是，利用这种格间阵列结构来执行对液体的十分均勻的分布。毛细管结构具有散布层的功能。如果阵列结构被构造成类似于网状物，那么将对技术范围中的散布网状物进行参考。在本发明的含义中，散布被理解为液体在阵列平面上的分布，以这样的方式使得液体层厚度的预定最小值在测试面板上湿化的区域中被保持并且在测试面板上的测量期间可被利用。液体优选地分布在阵列结构中，使得最小填充高度在全部(湿化)格间中都得以保持，并且仅当在其他已经被填满的格间中超过该最小液体高度时才填充其他格间。已经确立的是，在本发明的上下文中，尤其在小试样容积(例如，100 nL或更少)的情况下，到阵列结构的单独格间的血液分布的类型是十分重要的。单独格间必须具有限定的最小液体厚度，使得对所分布液体的测量精度与血液量(体积)或血液层的高度无关。该要求通过格间阵列结构被可靠地实现。根据本发明的穿刺元件另外还允许非常好的控制和快速的散布，使得测试层通过填充的格间同时或者准同时地被湿化。相对于时间而言显著不同的湿化导致了在测量期间的不可忽视的误差。术语“同时”被认为是测量时间的函数。 如果液体在测量时间的十分之一(优选地，二十分之一)内被分布到格间中，那么该分布被认为是同时的。在优选的实施例中，具有毛细管通道和阵列结构的穿刺元件按照一个方法步骤来制造。该制造优选通过蚀刻和/或通过激光切割来实施。根据本发明的用于制造具有毛细管通道和阵列结构的穿刺元件的方法尤其是一种光刻方法，在该光刻方法中，在利用光致抗蚀剂进行掩膜以及进行曝光之后，具有毛细管通道的穿刺元件借助于蚀刻从掩膜结构获得，并且产生具有多个格间的阵列结构。在优选的实施例中，通过按照与制造毛细管通道相同的蚀刻过程来产生二维阵列结构。激光切割是同样优选的，在激光切割的附加加工步骤中对平面状阵列结构的激光切割实质上不会增加测试元件的制造成本，这是因为激光的投资成本是低的。


在下文将基于附图中所示的优选实施例来更详细地阐述本发明。本文所示的具体特征能够被单独或组合地使用，以便提供本发明的优选实施例。此处描述的实施例不表示对由权利要求书限定的本发明的限制。在附图中
图1示出了具有多个测试元件的分析装置的示意性外形； 图2示出了测试元件的实施例；
图3a至图3c示出了具有阵列结构的穿刺元件的另选实施例的细节图； 图如至图4d示出了穿刺元件的其他实施例；
图如至图5d示出了作为根据本发明的测试元件的一部分的毛细管结构的两个实施
例；
图6a至图6c示出了测试元件的另选实施例；
图7a和图7b示出了被定位在条带膜上的测试元件的示意性外形；以及图8示出了用于生产穿刺元件的生产设备的示意性外形。

图7b示出了经过定位在条带膜48上的测试元件3的剖面。条带膜48形成测试面板5的支撑层。刺血针40接触测试面板平面46上的测试面板，以这样的方式使得液体进入侧四毗邻阵列结构M的传送侧观。刺血针40仅通过测试层47被连接到条带膜48， 另选地，另外通过粘结表面被连接到条带膜48。在刺血针40 (具有其毛细管通道43)和条带膜48之间形成自由空间49，在该自由空间中能够收集过量的体液。由于刺血针主体41的最大部分、尤其是刺血针主体41的具有毛细管通道43和尖端的锥细部分未被紧固到条带膜48上，以将刺血针40刺入到身体部分内，所以条带膜48 能够相对于刺血针40折叠或成角度弯曲(向下)，使得尖端42能够刺入到身体部分中，而不会使得该刺入受到条带膜48的不利影响。为了在存储期间保持无菌的原因，能够使用无菌保护膜50来覆盖条带膜48上的单独测试元件3。膜50能够展开到部分区域上或者展开到整个条带膜48上。具有多个测试元件3的条带膜48能够被存储到存储器中或盒中，尤其卷起到盒中。液体保持结构(阵列结构24)不会从测试面板5脱离，甚至在该液体保持结构以小的半径卷起来的情况下也是如此。如上所述，图8示意性地示出了用于制造根据本发明的、具有毛细管通道15和毛细管结构13的穿刺元件4的生产设备60。多个穿刺元件4能够利用设备60在金属条上通过循环方法以大量生产的方式来制造。薄的金属条带被卷绕到解绕单元61上，在金属条带被解绕之后其在清洁设施62中被清洁。在涂覆单元63中，金属条带优选在两侧上都设置有光敏层，例如液态或固态的光致抗蚀剂。呈要被制造的穿刺元件轮廓的形式的掩膜在印刷机单元64中被施加到该金属条带。该金属条带最终被曝光。该被涂覆并且曝光的金属条带在显影器单元65中显影。掩膜所覆盖的区域免冲洗。在下一方法步骤中，未被涂覆的表面在蚀刻单元66中被蚀刻，被蚀刻掉或蚀刻穿过。至少在此产生具有尖端和毛细管通道 15的穿刺元件4。随后，在褪涂单元67中，耐蚀刻的涂层被移除，并且金属条带被清洁。在干燥器68 中进行干燥之后，该金属条带再次在卷绕单元69中被卷绕到辊上。另选地，单独穿刺元件4 还可从条带被切除。另选地，具有穿刺元件的金属条带还可被连接到形成为测试元件的支撑层的载体膜或条带膜，并且在载体膜或条带膜上涂覆有测试层，使得能够获得具有根据本发明的测试元件的带，该带在进一步的方法步骤中能够被分离和/或存储到存储器中。在制造方法的优选实施例中，不仅毛细管通道15以及穿刺元件4的轮廓在蚀刻单元66中被蚀刻，而且平面状阵列结构M也在相同的蚀刻过程中被制造。借助于光化学精细蚀刻，可以制造具有多个格间25的阵列结构M，格间25的最大尺寸在30 Mm和100 Mm 之间。格间的高度对应于金属条带的厚度，该高度优选地在45 Mm和100 Mm之间。在同样优选的制造方法的实施例中，可以在蚀刻过程之后通过激光来制造二维阵列结构对，在蚀刻过程中，制造具有毛细管通道15的穿刺元件4。具有激光器(例如，准分子激光器)的激光单元被用于该目的。激光单元优选地被定位在如图8所示的点B和C处。定位在点C处具有这样的优势，即蚀刻和激光切割的不同方法被空间上分离开。防止了蚀刻剂在激光切割结构上的任何影响。由于进行激光切割的是被清洁的具有穿刺元件的金属条带，因此在激光切割期间不会出现来自另一材料(诸如，光致抗蚀剂)的烟气。
在同样优选的实施例中，在蚀刻过程之前实施激光切割。在图8的点D和E处示出了激光单元的优选位置。在蚀刻期间，已经被激光切割的结构被去除毛刺。激光单元能够另选地被定位在由图8的A标识的点处。在两个蚀刻过程之间、尤其在最后的蚀刻过程之前，执行激光切割。然而，在该激光器位置中，被激光切割的结构通过蚀刻剂的短暂影响而去除毛刺，并且允许改变这些结构或使得这些结构变形。


本发明涉及一种测试元件(3)，其用于在身体部位中产生穿刺伤口，用于从所述身体部位获得体液样本，以及用于借助于试剂系统来进行分析，所述试剂系统的具有存在于所述体液中的分析物的反应导致了测量值的变化，所述变化是关于期望分析结果的特征，并且能够在测试元件(3)上光学地测量，所述测试元件(3)包括穿刺元件(4)和测试域(5)。所述穿刺元件(4)包括毛细管结构(13)以及在所述穿刺元件(4)的一端处用于在身体部位中产生伤口的锋利尖端(19)。毛细管结构(13)从锋利尖端(19)延伸到测试域(5)并且被流体连接到锋利尖端(19)，使得在皮肤由穿刺元件(4)的锋利尖端(19)刺穿之后，体液渗入毛细管结构(13)中，测试域(5)包含试剂系统的至少一部分，并且测试域(3)被布置成相邻于穿刺元件(4)的毛细管结构(13)的部段，使得已渗入到毛细管结构(13)中的体液接触测试域(5)的流体入口侧(104)。测试域(5)包括透明的基底层(45,100)以及通过涂覆工艺施加到基底层(45,100)的测试层(101)，其中基底层(45,100)的背离测试域(5)的一侧形成该基底层的流体入口侧(104)，所述流体入口侧(104)面向毛细管结构(13)。