(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体サンプルの電気化学的分析用のセルであって、
基板、
該基板に重ねられたスペーサー、
前記基板および前記スペーサーの上にあって、第1の面およびこれと反対側の第2の面を有する誘電性ストリップ、
第1の検出領域を規定する、該第1の面上の第1の電気伝導体、
該第1の検出領域の反対側に第2の検出領域を規定する、該第2の面上の第2の電気伝導体、および
前記誘電性ストリップに重ねられたカバー
を含んでなり、
前記スペーサーおよび前記カバーがそれぞれ開口部を備え、該開口部が液体サンプルを受けるためのウェルを規定するように配置されている
ことを特徴とする前記セル。
【請求項２】
前記第1の検出領域に近接して第1の試薬をさらに含む、請求項１記載のセル。
【請求項３】
前記第2の検出領域に近接して第2の試薬をさらに含む、請求項２記載のセル。
【請求項４】
前記第1の検出領域に近接して第1の試薬および前記第2の検出領域に近接して第2の試薬をさらに含んでおり、前記誘電性ストリップ、前記第1の電気伝導体および前記第2の電気伝導体が前記第1の試薬と前記第2の試薬との間に配置されている、請求項１記載のセル。
【請求項５】
請求項１記載の前記セルが複数連結されてなる、液体サンプルの電気化学的分析用のストリップ。
【請求項６】
液体サンプルの電気化学的分析用のセルであって、
基板、
該基板に重ねられたスペーサー、
前記基板および前記スペーサーの上にあって、第1の面およびこれと反対側の第2の面を有する誘電性ストリップ、
該第1の面上の第1の電気伝導体、
該第2の面上の第2の電気伝導体、および
前記誘電性ストリップに重ねられたカバー
を含んでなり、
該第1の電気伝導体は該第1の面の外側にはみ出ておらず、該第2の電気伝導体は該第2の面の外側にはみ出ておらず、
前記スペーサーおよび前記カバーがそれぞれ開口部を備え、該開口部が液体サンプルを受けるためのウェルを規定するように配置されている
ことを特徴とする前記セル。
【請求項７】
前記カバー内にサイド開口部が規定されている、請求項６記載のセル。
【請求項８】
前記セルが前記第1の電気伝導体に近接して第1の試薬を含む、請求項６記載のセル。
【請求項９】
前記セルが前記第2の電気伝導体に近接して第2の試薬を含む、請求項８記載のセル。
【請求項１０】
前記第1の面に近接して第1の試薬および前記第2の面に近接して第2の試薬をさらに含み、前記誘電性ストリップ、前記第1の電気伝導体および前記第2の電気伝導体が前記第1の試薬と前記第2の試薬との間に配置されている、請求項６記載のセル。
【請求項１１】
前記スペーサーおよび前記カバーがそれぞれサイド開口部を備え、該サイド開口部が縦に並んで、液体サンプルを前記開口部を通してセルに引き込む、請求項６記載のセル。
【請求項１２】
請求項６記載の前記セルが複数連結されてなる、液体サンプルの電気化学的分析用のストリップ。
【請求項１３】
電気化学的分析用のセルであって、
基板、
該基板に重ねられた、サンプル開口部を含むスペーサー、
前記基板の上にある第1の試薬、
前記基板および前記スペーサーの上にあって、誘電性材料から形成され第1の面とその反対側の第2の面とを有するストリップを含んでおり、該第1の面上に第1の電気伝導体があり、該第2の面上に第2の電気伝導体がある電極セット、
該第1の試薬と共に該電極セットをはさむように重ねて配置される第2の試薬、
該第1および第2の試薬の上に重なるように配置されたサンプル開口部を含んでおり該電極セットを覆うカバー
を含んでなり、
前記カバーおよび前記スペーサーのサンプル開口部が液体サンプルを受けるためのウェルを規定するように配置されている
前記セル。
【請求項１４】
前記基板が電気コネクターのための開口部を備えており、前記カバーが電気コネクターのための開口部を備えており、前記第1および第2の電気伝導体が前記両開口部を介して前記電気コネクターに接続可能である、請求項１３記載のセル。
【請求項１５】
請求項１３記載の前記セルが複数連結されてなる、液体サンプルの電気化学的分析用のストリップ。
【請求項１６】
請求項１３記載の複数の前記セルがロール状に連結されてなる、液体サンプルの電気化学的分析用のストリップ。
【請求項１７】
電気化学的分析用のセルまたはストリップの製造法であって、基板、該基板に重ねられたスペーサー、前記基板の上にある電極セット、該電極セットに近接して前記基板上にある第1の試薬および前記電極セットに重ねられたカバーを集積化することを含んでなり、
前記電極セットは両面が金属化されたプラスチックストリップからなり、
前記スペーサーおよび前記カバーがそれぞれ開口部を備え、該開口部を液体サンプルを受けるためのウェルを規定するように配置する
前記方法。
【請求項１８】
前記集積化が積層である、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
電気化学的分析用のセルまたはストリップの製造法であって、基板、該基板に重ねられたスペーサー、前記基板の上にある第1の試薬、前記基板の上にあって両面が金属化されたプラスチックストリップからなる電極セット、該第1の試薬と共に該電極セットをはさむように重ねて配置される第2の試薬、該第1および第2の試薬の上に重なるカバーを集積化することを特徴とし、
前記スペーサーおよび前記カバーがそれぞれサンプル開口部を備え、該開口部を液体サンプルを受けるためのウェルを規定するように配置する
前記方法。
【請求項２０】
前記集積化が積層である、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
液体サンプルの電気化学的分析用のセルであって、
基板、
該基板に重ねられたスペーサー、
前記基板および前記スペーサーの上にあって、第1の面およびこれと反対側の第2の面を有する誘電性ストリップ、
第1の検出領域を規定する、該第1の面上の第1の電気伝導体、
該第1の検出領域の反対側に第2の検出領域を規定する、該第2の面上の第2の電気伝導体、および
前記誘電性ストリップに重ねられたカバー
を含んでなり、
前記スペーサーおよび前記カバーがそれぞれ開口部を備え、該開口部が液体サンプルを受けるためのウェルを規定するように配置されており、
前記スペーサーおよび前記カバーがそれぞれサイド開口部を備えており、前記基板と前記スペーサーとの間に毛細管チャネルとしてはたらくスペースが規定される
ことを特徴とする前記セル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学的分析用のセルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気化学的分析用のセルは公知である。前記セルは、生物学的サンプル由来、特に血液由来の、様々なアナライトの濃度を判定するために使用されてきた。電気化学的分析用のセルは、米国特許第５，４１３，６９０号；第５，７６２，７７０号；および第５，７９８，０３１号、ならびに国際公開第Ｗ０９９／１３１０１号に記載されており、これらはそれぞれ参照により本明細書に組み入れられる。
【０００３】
電気化学的分析用のセルは典型的にはセンサーストリップを含む。このセンサーストリップは、分析しようとするサンプルを保持するスペースを含み、該サンプル中に放出されるべき試薬を含むことができ、そして電極セットを含む。通常電極セットは、絶縁性基板およびサンプルと接触する電極を含み、電極は電気化学的バイオセンサーの電子回路に電極を電気的に接続するための接触パッドを有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ヒトの体液、環境物質、発酵物質などを測定することができる新規な電気化学的分析用のセルおよびその製造法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によると、液体サンプルの電気化学的分析用のセルが提供される。前記セルには、基板；基板の上にあって、対抗する第１面と第２面を有する誘電性ストリップ（該基板と該ストリップとの間には間隙が規定される）；第１面の上にあって、該間隙の上に第１検出領域を規定する第１電気伝導体；第２面の上にあって、第１検出領域の反対側に第２検出領域を規定する第２電気伝導体；が含まれる。
【０００６】
本発明のさらなる態様によると、液体サンプルの電気化学的分析用のセルが提供される。前記セルには、基板；基板上にあって、対抗する第１面と第２面を有する誘電性ストリップ（該基板と該ストリップとの間には間隙が規定される）；第１面の上にある第１電気伝導体；第２面の上にある第２電気伝導体；が含まれ、第１電気伝導体は第１面の外側にはみ出ず、第２電気伝導体は第２面の外側にはみ出ない。
【０００７】
また本発明のさらなる態様によると、分析用の電気化学的セルが提供される。該セルには、基板；基板の上にある第１試薬；基板の上にあって、誘電性材料から形成されたストリップを含む電極セット（該ストリップは第１面および第１面と反対側の第２面を有し、第１面の上に第１電気伝導体があり、第２面の上に第２電気伝導体がある）；基板の上にある第２試薬（第１および第２試薬は電極セットをはさむように重ねて配置される）；および基板の上にあって、電極セットの上に重ねられるカバー（該カバーは第１および第２試薬の上に重なるサンプル開口部を備える）；が含まれる。
【０００８】
本発明のさらなる態様により、分析用の電気化学的セルの製造法が提供される。該製造法は、基板、基板の上にある電極セット、およびデュアル電極に近接して基板の上にある第１試薬を集積化することを含み、該電極セットは両面を金属化されたプラスチックストリップから構成される。
【０００９】
さらに本発明のさらなる態様により、分析用の電気化学的セルの製造法が提供される。該方法は、基板、基板の上にある第１試薬、基板の上にあって、両面が金属化されたプラスチックストリップから構成される電極セット、基板の上にある第２試薬（第１および第２試薬は電極セットをはさむように重ねて配置される）、および基板の上にあるカバー（該カバーは第１および第２試薬の上に重なるサンプル開口部を備える）を集積化することを含む。
【００１０】
多くの液体サンプルを、本発明の数多くの態様に従って分析しうる。例えば、全血、血清、尿および脳脊髄液などのヒトの体液を測定しうる。また環境汚染物質を含んでいる可能性のある環境物質および発酵産物も測定しうる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の種々の態様を図１〜１４に示すが、これらの図は一定の縮尺で描かれたものではなく、いくつかの図の類似構成要素は類似の番号が付されている。ここで特に図１を参照して、サンプル分析のための電気化学的分析用のセル１０の具体例の分解透視図を説明する。電気化学的分析用のセル１０には、基板１２、および誘電性材料から形成されたストリップ１６を含む電極セット１４が含まれる。該ストリップ１６は、第１面と第１面の反対側の第２面を有し、第１面の上に第１電気伝導体１８があり、第２面の上に第２電気伝導体１９がある。セル１０に加えられた液体サンプル５０がストリップ１６の第１面と第２面に接触し、それによりサンプル５０の電気化学的特性を測定しうるように、基板１２および電極セット１４が配置される。
【００１２】
第１電気伝導体１８および第２電気伝導体１９の、サンプル５０が接触して電気化学的反応が起こる領域は、本明細書においてそれぞれ第１検出領域および第２検出領域と定義される。本発明の一態様によれば、第１および第２検出領域は相反する方向に面している。本明細書で示される具体例においては、第１および第２検出領域は、第１電気伝導体１８および第２電気伝導体１９がこれらを隔てる誘電性ストリップ１６の対抗する面上にあるために、反対方向に面している。好ましい実施形態によると、第１電気伝導体１８および第２電気伝導体１９は誘電性ストリップ１６よりも外側に延びていない。
【００１３】
第１電気伝導体１８および第２電気伝導体１９は、電気化学的分析用の電極に使用するのに適切なあらゆる電気伝導性材料から形成することができ、該材料には、金属、炭素、および電導性塗料が含まれる。適切な電導性塗料には、銀および／または炭素を含む塗料、特にグラファイトが含まれる。そのような材料は、Ａｔｃｈｅｓｏｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ，  Ｉｎｃ．（Ｍｉｃｈｉｇａｎ，  Ｕ．Ｓ．Ａ．）、および他の製造業者から入手可能である。電極１８および電極１９を形成するために使用できる金属の例としては、アルミニウム、炭素（グラファイトなど）、コバルト、銅、ガリウム、金、インジウム、イリジウム、鉄、鉛、マグネシウム、水銀（アマルガムなど）、ニッケル、ニオビウム、オスミウム、パラジウム、白金、レニウム、ロジウム、セレン、ケイ素（高度にドーピングされた多結晶質シリコンなど）、銀、タンタル、スズ、チタン、タングステン、ウラン、バナジウム、亜鉛、ジルコニウム、これらの混合物、およびこれら元素の酸化物、合金または金属化合物が含まれる。該電極セットは、金、白金、パラジウム、イリジウム、またはこれらの金属の合金から作られるのが好ましい。なぜなら、このような貴金属およびそれらの合金は生物系で反応しないからである。
【００１４】
これより図２、３および４を参照しながら、電気化学的分析用のセル１０のさらなる透視図を説明する。図２はセル１０の上部透視図を示し、図３はセル１０の下部透視図を示し、そして図４はセル１０の部分横断面を伴う上部透視図を示す。図１に関してすでに記載した数多くの構成要素は、図２〜４で再度示されている。
【００１５】
図１〜４に示した例では、セル１０は、基板１２、基板１２の上にあるスペーサー３２、およびスペーサー３２の上にあるカバー２２を含む。第１試薬２０を、電極セット１４に近接して基板１２上に供給することができ、そして基板１２上に直接付着させることができる。プラスチックストリップ１６の両面にある電気伝導体１８および１９は、誘電性ストリップ１６によってそれぞれ電気的に分離させる。電気化学的分析用のセル１０は複数の電極セット１４を備えることができる。基板１２、カバー２２、およびスペーサー３２は、好ましくはプラスチックなどの誘電性材料から形成する。カバー２２は、基板１２および／またはスペーサー３２上にスクリーン印刷される印刷可能な物質から形成されてもよい。
【００１６】
使用に際しては、電気伝導体１８と電気伝導体１９を横切って電圧差をかけ、そしてサンプル５０を第１試薬２０の上方の電極セット１４の上に置く。電気化学的反応が特に電極セット１４の縁に沿って開始され、その反応は該サンプルの化学的特性を示す。この表示は、当技術分野で公知であるような、電流、インピーダンス、または他の測定値の形態でありうる。
【００１７】
第１電気伝導体１８および第２電気伝導体１９を互いに近接して配置することは、近接しているほど測定に要する時間が短縮される傾向にあるので有利である。ストリップ１６の両面上の電気的コーティングは、再現性、最小の変動、および最少のコストと共に近接性を提供する。電気伝導体１８および１９は、ストリップ１６に付着させた電気的フォイルを含んでもよいし、またはストリップ１６を、例えばメッキもしくはスパッタリングにより金属化してもよい。ストリップ１６はプラスチックであるのが好ましい。
【００１８】
さらに図１〜４を参照すると、スペーサー３２が基板１２の上に載っていて、電極セット１４を基板１２から隔離している。スペーサー３２は好ましくは開口部３６を含み、それにより電極セット１４の片面と基板１２との間に間隙（図１２に３３として最良に示されている）を提供する。カバー２２は、電極セット１４の上に載置され、そして好ましくは、スペーサー３２にある開口部３６の上に重なりかつ該開口部と同様の形状および大きさを有する開口部２４を備え、それによりサンプル５０を受け入れるウエル２３を提供する。カバー２２は、サンプルをウエル２３に封じ込めるのに役立つ疎水性材料から形成してもよい。
【００１９】
電極セット１４はウエル２３中に浮かせることが好ましい。図１２に最良に示されるように、図４の１２−１２として示される領域の拡大図では、スペーサー３２は、ウエル２３内において電極セット１４を基板１２から隔離し、それらの間にスペース（間隙）３３を規定する。電極セット１４と基板１２との間にあるスペース３３は、好ましくは毛細管チャネルとしてはたらく。これにより、電気伝導体１８および１９の相反して面している活動領域がサンプル５０と十分に接触することが保証される。さらなる毛細管チャネルを電極セット１４中に形成してもよい。
【００２０】
再び図１〜４を参照しながら、第２試薬２６を電極セット１４に近接して基板１２の上に供給することができ、そして開口部２４内にある第２電気伝導体１９の露出している表面上に直接付着させることができる。第１試薬２０および第２試薬２６を、電極セット１４をはさむように重ねて配置してもよい。この配置によって、２つの試薬２０および２６の化学的安定性が非常に増大する。なぜなら、これらの試薬は電極セット１４によって物理的に隔離されるからである。両方の試薬との最適な電気的接触は、電極セット１４の相反して面している電気伝導体１８および１９により提供される。したがって、電極セット１４は少なくとも２つの機能、すなわちサンプル分析のための電気的接触およびサンプル分析前の試薬類の隔離、を果たしている。電極セット１４は、サンプル５０を加えた後に２つの試薬２０および２６の接触を促進するために穴があいていてもよい。
【００２１】
さらに図１〜４を参照すると、第１試薬２０および第２試薬２６はデュアル電極をはさむように重ねて配置するのが好ましい。カバー２２にあるサンプル開口部２４は、第１試薬２０および第２試薬２６に重なる。この積重ね配置により、全ての分析構成要素が基板１２上のただ一つの位置に都合よく収まり、そこに分析しようとするサンプルが液状で加えられる。
【００２２】
さらに好ましい実施形態によると、基板１２は開口部２８を備え、スペーサー３２は基板１２にある開口部２８の上に重なる第２開口部３４を備え、そしてカバー２２は基板１２にある開口部２８およびスペーサー３２にある第２開口部３４の上に重なる第２開口部３０を備えるため、電極セット１４の両面に接近できる。分析ユニット（示してない）の電気的コネクター（示してない）を電極セット１４の両面に接続させうる。例えば、単純なバネを装着したクリップ式コネクターを使用することができる。種々のコネクターが、電気化学的分析用のセル１０と共に使用するのに適切でありうる。
【００２３】
図５および６を参照しながら、それぞれ電気化学的分析用セル１００の透視図および上平面図を本発明のさらなる態様に従って説明する。電気化学的分析用セル１００には、基板１１２、および基板１１２の上にある電極セット１１４が含まれる。電極セット１１４には、電極セット１４に関して既に記載のように、誘電性材料からなるストリップ（電気伝導体をはりつけた第１面、および第２電気伝導体をはりつけた、第１面と対抗する第２面を有する）が含まれる。
【００２４】
第１試薬１２０は、電極セット１１４に近接して基板１１２の上にある。カバー１２２は基板１１２の上に提供され、開口部１２４を備える。第２試薬１２６は電極セット１１４に近接して基板１１２の上に供給する。第１試薬１２０および第２試薬１２６は、電極セット１１４をはさむように重ねて配置する。開口部１２４は第１試薬１２０および第２試薬１２６の上に重なる。
【００２５】
１つのスペーサー１３２を直接基板１１２の上に提供し、電極セット１１４は該スペーサー１３２とカバー１２２の間にある。基板１１２は開口部１２８を備え、そしてカバー１２２は、示されるように、基板１１２にある開口部１２８の上に重なる第２開口部１３０を備える。スペーサー１３２は、カバー１２２にある開口部１３０および開口部１２４に対応する開口部１３６および第２開口部１３４を有する。
【００２６】
ここで図７を参照して、本発明のさらなる態様に従って、連結された複数の電気化学的分析用セル１００を含むストリップ２００を説明する。セル１００はそれぞれ、各末端に連結させることのできる向かい合わせの脚部対１４０を備えている。隣接セル１００の脚部１４０は、１４２に示すように、それらが結合する部分で切り口をつけることができ、使用前後にセルを引き離すのに役立つ。
【００２７】
ここで図８を参照して、本発明のさらなる態様を説明する。この態様では、ストリップ２００をロール３００として配列してある。ここで図１５を参照すると、ストリップ２００をそれ自体の上に前後に折り重ねて、折り畳み式装置４００にしうる。あるいは、個々のセル１００を分割して積み重ねてもよいし、または取り外しできるようにシートもしくはストリップの裏打ちを適用する、すなわち順に積み重ね、折りたたみ、巻き付け、もしくは他の無数の可能なパッケージングのバリエーションを適用してもよい。
【００２８】
再び図８を参照すると、ストリップ２００の縁に、その縁に沿って切込み２０２を入れてもよい。この切込みによって上記ストリップの縦軸方向の柔軟性が増し、ストリップ２００を巻いてロール３００を形成するストリップ２００の能力を改善することができる。
【００２９】
本発明のさらなる態様により、電気化学的セルの製造法が提供され、該方法には、基板１１２、基板１１２の上にある電極セット１１４、および電極セット１１４に近接して基板１１２の上にある第１試薬１２０を集積化すること（図５〜７）が含まれる。電極セット１４は両面を金属化したプラスチックストリップから構成される。ここで図９を参照して、集積化が積層である、好ましい実施形態を説明する。図９に示した例示的方法では、基板１１２は第１ロール状シートまたはストリップ３１２として提供され、そしてスペーサー１３２は第２ロール状シートまたはストリップ３３２として提供される。これら２つを、向かい合わせの第１ローラー対３２９のニップに通すことによって積層する。第１試薬１２０を液状で加え、そしてスペーサー１３２にある開口部１３６は、少なくとも第１試薬１２０が乾燥するまでは第１試薬１２０をサンプル領域内に限定するのに役立つ。
【００３０】
電極セット１１４は、例えばメッキまたはスパッタリングにより、両面を金属化したプラスチックの第３ロール状シートまたはストリップ３１４として提供される。電極セット１１４を、第２ローラー対３３０のニップに通すことによって、基板１１２およびスペーサー１３２の組立部品に積層する。
【００３１】
好ましい実施形態によると、この集積化は、基板１１２の上にある第２試薬１２６（図５〜７）、および基板１１２の上にあるカバー１２２も含む。第２試薬１２６をローラー３３０の後に続く第２処理ユニット３２６により供給し、カバーにある開口部１２４は、少なくとも第２試薬１２６が乾燥するまでは第２試薬１２６をサンプル領域内に限定するのに役立つ。第１試薬１２０および第２試薬１２６は、好ましくはこの２つの間にある電極セット１１４に重ねて配置される。両方の試薬は液状で加え、乾燥させうるが、他の適用法も考えられる。
【００３２】
１以上のスタンピングおよび／またはスリッティングステーション３４０をローラー３３０の前に提供して、既に記述したサンプル、電極およびコネクター開口部を作製することができる。あるいは、開口部を前もってスタンピングしてもよい。最終的なスタンピングおよび／またはスリッティングステーション３５０を提供して、さらにストリップを形づくるおよび／または個々の分離したセルに分割する。
【００３３】
好ましい実施形態によると、前記ストリップをステーション３５０でスタンピングし、脚部１４０（図５〜７）を作製する。この方法は、好ましくは完成したストリップ２００を巻き取ったロール３００で終結する。さらに加工するため、または種々の材料の取り扱いを補助するために、ローラー３２８などの追加装置を提供してもよい。複数のストリップを同時に加工することができるし、または平行して並ぶ複数のストリップを含む１枚のシートを作製して、続いて個々のストリップに切り込みを入れることもできる。本明細書で示した説明を考慮すると無数の変法が明らかである。
【００３４】
本明細書で記載した種々のシートおよびストリップは、プラスチックなどの電気的に絶縁性の材料から形成する。千分の一インチ（２５．４μｍ）〜その数倍までのオーダーのシートまたはストリップが特に好ましい。そのような材料は時にはプラスチックフォイルを意味するが、より薄い材料も本発明の実施に包含される。
【００３５】
上記セルを構成する種々のシートおよび／またはストリップを、加熱、超音波、および接着剤を含む適切な接着過程により互いに接着させうる。適切な接着剤には、熱硬化性樹脂、サーモプラスチック、および感圧性、ならびに電気化学的セルの層を接着するのに適切なその他の接着剤が含まれる。ローラー３３０を加熱しうる。電気化学的分析用のセル１００に関して記載したが、この方法は、電気化学的分析用のセル１０、および類似構造などの他の構造を有する電気化学的セルに適用することができる。再度図１２を参照して、接着剤層６０はカバー２２と、スペーサー３２と、基板１２との間に提供しうる。
【００３６】
これより図１０を参照して、電気化学的分析用のセル１０に関して記載された本発明のさらなる態様に従ってサンプル５０の分析法の一例を説明する。この方法には、サンプル５０を少なくとも第１試薬（本明細書で記載のもの）および基板１２の上にある電極セット１４と接触させることが含まれる。さらに該方法には、電極セット１４を横切って電圧差をかけ、そして電流、電荷、インピーダンス、導電率、電位、または他の電気化学的に示されるサンプル５０の特性を測定することが含まれうる。
【００３７】
好ましい実施形態によると、少なくとも第２試薬（本明細書で記載したもの）を基板１１２上に供給して、前記方法にはさらに、サンプル５０を第１試薬、第２試薬、およびデュアル電極１１４と接触させることが含まれる。
【００３８】
バネを装着した電気的コネクター５２に本発明の電気化学的セルを差し込むことによって、電位を該セルにかけることができる。コネクター５２の末端は、セル１０のコネクター開口部２８、開口部３０および開口部３４に留める。その末端の一つを電気的にアースに接続し、もう一方の末端を電気的に電位Ｖに接続することによって、該セルにサンプル５０を加える際に閉回路が形成される。分析デバイス５４（ファントム画法で示す）は典型的には、電流、インピーダンス、または他の特性を測定するために提供される。
【００３９】
これより図１１を参照しながら、例えば電気化学的分析用のセル１０などの本発明の電気化学的セルと共に用いることのできる測定装置５６の透視図を説明する。該測定装置５６には、内部電気的コネクター、およびバッテリーなどの電位源が含まれる。測定装置５６にはまた、分析用にプログラム化されたマイクロプロセッサおよびメモリを含む内部コンピュータデバイスも含まれる。表示装置５８もまた提供される。アナログ電子回路もまた備えさせうる。測定装置５６には、セル１０の末端を受け入れる開口部６０が備えられる。本発明のセルとの使用に適合させうる測定装置の例は、米国特許第４，９６３，８１４号；第４，９９９，６３２号；第４，９９９，５８２号；および第５，２４３，５１６号、ならびに米国特許出願通し番号０８／９９６，２８０（Ｂｅａｔｙらにより１９９７年１２月２２日に出願された）に開示されている。
【００４０】
これより図１３を参照しながら、本発明のさらなる態様に従ってセル４００の分解透視図を説明する。セル４００は図１〜４のセル１０と非常に類似していて、基板４１２、基板４１２の上にあるスペーサー４３２、スペーサー４３２の上にある電極セット１４、および該電極セットの上に重ねられ、スペーサー４３２の上にあるカバー４２２を含む。第１試薬２０を電極セット１４に近接して基板１２の上に供給し、第２試薬２６も電極セット１４に近接して提供し得る。スペーサー４３２は開口部４３６を備え、そして該カバーはそれに対応する開口部４２４を備える。開口部４３６および開口部４２４は、液体サンプル５０を受け入れるウエルを形作る。基板４１２は開口部４２８を備え、スペーサー４３２はそれに対応する第２開口部４３４を備え、そしてカバー４２２はそれに対応する第２開口部４３０を備える。開口部４２８、開口部４３４および開口部４３０からストリップ１６の両面にある電極１８および電極１９に接近可能である。
【００４１】
スペーサー４３２はまた向かい合わせのサイド開口部対４３３を備え、上記カバーはサイド開口部４３３と縦に並べた向かい合わせのサイド開口部対４２３を備える。ウインドウ４５０は開口部４２４の上に置かれ、カバー４２２に接着する。該ウインドウは好ましくは透明であり、また開口部４２３を覆う。サンプル５０を、毛細管作用により側面から開口部４２３および開口部４３３中に引き込む。向かい合わせの開口部４２３および４３３は通気孔として働く。該ウインドウは好ましくは透明であり、それにより技術者はサンプル５０がウエル中に引き込まれたことを確かめる試験を管理できる。
【００４２】
これより図１４を参照しながら、本発明のさらなる態様に従ってセル５００の分解透視図を説明する。セル５００は、図１３のセル４００に非常に類似しており、基板５１２、基板５１２の上にあるスペーサー５３２、スペーサー５３２の上にある電極セット１４、および該電極セットの上に重ねてスペーサー５３２の上にあるカバー５２２を含む。第１試薬２０を電極セット１４に近接して基板１２の上に供給することができ、また第２試薬２６を電極セット１４に近接して供給することができる。スペーサー５３２は開口部５３６を備え、カバーはそれに対応する開口部５２４を備える。開口部５３６および開口部５２４は、液体サンプル５０を受け入れるウエルを形成する。基板５１２は開口部５２８を備え、スペーサー５３２はそれに対応する第２開口部５３４を備え、そしてカバー５２２はそれに対応する第２開口部５３０を備える。開口部５２８、開口部５３４および開口部５３０からストリップ１６の両面にある電極１８および電極１９に接近可能である。
【００４３】
またスペーサー５３２はサイド開口部５３３を備え、そしてカバーはサイド開口部５３３と縦に並んだサイド開口部５２３を備える。ウインドウ５５０を開口部５２４の上に置いて、カバー５２２に接着する。該ウインドウは好ましくは透明であり、サイド開口部５２３を覆う。サンプル５０は、毛細管作用により側面から開口部５２３および開口部５３３中に引き込まれる。ウインドウ５５０は通気孔５５２を備える。ウインドウ５５０は好ましくは透明であり、それにより技術者はサンプル５０が前記ウエル中に引き込まれたことを確認する試験を管理できる。  曲線状の切込み５４０をサイド開口部５２３およびサイド開口部５３３に近接して提供し、適切な位置に該サンプルを配置するのを補助し得る。
【００４４】
試薬は、特異的なアナライトのための電気化学的プローブを提供する。特異的な試薬の選択は、特異的なアナライトまたは測定すべきアナライト次第であり、当業者に公知である。本発明の電気化学的分析用のセルで使用しうる試薬の例としては、全血サンプルからグルコースを測定するための試薬がある。ヒトの血液サンプル中のグルコース測定用試薬の非限定的な例には、６２．２ｍｇのポリエチレンオキシド（平均分子量１００〜９００ｋＤａ）、３．３ｍｇのＮＡＴＲＯＳＯＬ  ２５０Ｍ、４１．５ｍｇのＡＶＩＣＥＬ  ＲＣ−５９１  Ｆ、８９．４ｍｇの第一リン酸カリウム、１５７．９ｍｇの第二リン酸カリウム、４３７．３ｍｇのフェリシアン化カリウム、４６．０ｍｇのコハク酸ナトリウム、１４８．０ｍｇのトレハロース、２．６ｍｇのＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００界面活性剤、および２，０００〜９，０００酵素活性単位／ｇの試薬が含まれる。該酵素は、１２．５ｍｇの補酵素ＰＱＱと１２１万単位のキノタンパク質グルコースデヒドロゲナーゼのアポ酵素から酵素溶液として調製する。さらにこの試薬は、ＷＯ  ９９／３０１５２に記載されており、その開示を参照により本明細書に組み入れる。
【００４５】
ヘマトクリット値を測定すべき場合には、前記試薬には、酸化型および還元型の可逆的な電気活性化合物（それぞれヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウム（「フェリシアニド」）およびヘキサシアノ鉄（ＩＩ）酸カリウム（「フェロシアニド」））、電解質（リン酸カリウムバター）、および微晶質材料（Ａｖｉｃｅｌ  ＲＣ−５９１Ｆ；８８％の微晶質セルロースおよび１２％のナトリウムカルボキシメチルセルロースの混合物、ＦＭＣ  Ｃｏｒｐ．より入手可能）が含まれる。乾燥前の該試薬中の成分濃度は以下の通りである：４００ミリモラー（ｍＭ）フェリシアニド、５５ｍＭ  フェロシアニド、４００ｍＭ  リン酸カリウム、および２．０％（重量：容量）のＡｖｉｃｅｌ。ヘマトクリットアッセイ用の試薬についてのさらなる記載は、米国特許第５，３８５，８４６号に示され、その開示を参照により本明細書に組み入れる。ヘマトクリット試薬は、好ましくは電極１８および電極１９の表面上に載せない。該試薬は例えば、デュアル電極セット１４の下にある基板１２の上に載せうる。
【００４６】
本発明のセル１０において特定のアナライトの測定に使用しうる酵素およびメディエーターの他の非限定的な例を、下記の表１に挙げる。
【００４７】
【表１】
0003574786.tif 000002
【００４８】
表１に示すいくつかの例では、少なくとも１つの追加酵素を反応触媒として使用する。また、表１に示す例のいくつかは、酸化型メディエーターへの電子移動を促進する追加のメディエーターを利用することができる。追加のメディエーターは、酸化型メディエーターよりも少ない量の試薬に提供されうる。上記アッセイを記載したが、種々の電気化学的アッセイをこの開示に従ってセル１０と共に実施しうることが理解される。
【００４９】
好ましい実施形態によると、前記試薬は液状で加えて乾燥させる。本明細書で使用する、用語「乾燥」または「乾燥した」とは、試薬がサンプルと接触した際に、固定され、化学的に安定、かつ反応性である状態まで試薬から水分を除去することを意味する。液体試薬は、エアロゾルとして滴状もしくは線状に投入して加えてもよいし、または液状の試薬を加えるのに適切な他のいずれのプロセスにより加えてもよい。適切なプロセスおよび装置は、ＢｉｏＤｏｔ，  Ｉｎｃ．（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，  Ｕ．Ｓ．Ａ．）より入手可能である。完成したストリップを、好ましくは乾燥剤と共に密封されたコンテナ中に梱包する。本発明のセンサーストリップには、参照により本明細書に組み入れられる継続中の特許出願（発明者Ｒａｇｈｂｉｒ  Ｓｉｎｇｈ  ＢｈｕｌｌａｒおよびＢｒｉａｎ  Ｓ．  Ｈｉｌｌ、発明の名称「ＭＩＣＲＯＳＰＨＥＲＥ  ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＳＥＮＳＯＲ（ミクロスフェア含有センサー）」、代理人整理番号９７９３／３１、１９９９年１２月２３日出願）に記載のようなミクロスフェアが含まれてもよい。該ミクロスフェアにより、サンプルの大きさが減少し、前記セル中のサンプル流出量が改善される。試薬をミクロスフェアの上に載せてもよい。
【００５０】
再度図１および１２を参照すると、一実施形態において、基板１２は厚さ１２５μｍのオーダーのポリエステルから、スペーサーは厚さ５０μｍのオーダーのポリエステルから、そしてカバーは厚さ７５μｍのオーダーのポリエステルから形成することができる。接着剤層６０は、厚さ２５μｍのオーダーのポリアクリレート感圧性接着剤でありうる。電極セット１４は、Ｕｂｅ（Ｊａｐａｎ）からのＵＰＩＬＥＸ（商標）ポリイミドから形成することができ、それは予め金、パラジウムもしくは白金で被覆されたものがＴＥＣＨＮｌ−ＭＥＴ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）より入手可能であり、またはＧＥより銅で被覆されたＵＬＴＥＭ  １０００（ポリエーテルイミド）が入手可能である。金属被覆は厚さ５０ｎｍのオーダーでありうる。
【００５１】
再度図５を参照して、一実施形態においては、セル１００を、同様の材料から形成し、好ましくはさらに薄くして、全体的な厚さを減らすことによりさらにロール３００または折り畳み式スタック４００に加工するための柔軟性を高めるようにする。例えば、基板１１２、スペーサー１３２、およびカバー１２２は、厚さ５０μｍのポリエステルから形成し得る。電極セット１１４は、電極セット１４に関連して記載された同じ材料から形成し得る。２５μｍのオーダーの感圧性接着剤層により種々の層の結合を行いうる。しかしながら、巻き付けられたストリップ１００はパッケージング過程でより大きなストレスにさらされるだろうし、さらにストレスのかかった状態で保管されるかもしれない。したがって、保管期間に層間のひずみを低下させうる熱硬化性樹脂の接着剤が望ましい。熱硬化性樹脂の接着剤も、全体の厚さを最小化するためにさらに薄くしてよい。
【００５２】
本発明を、特定の具体例を参照しながら記載かつ説明してきたが、本発明はそれらの具体例に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲により定義される本発明の真の範囲および精神から逸脱することなく変更および修飾がなされることを理解するだろう。したがって、添付した特許請求の範囲およびその同等物の範囲内に入るそのような変更および修飾は全て、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様による電気化学的分析用のセルの分解透視図を示す。
【図２】図１のセルの上部透視図を示す。
【図３】図１のセルの下部透視図を示す。
【図４】図１のセルの部分横断面を伴う上部透視図を示す。
【図５】本発明のさらなる態様による電気化学的分析用のセルの分解透視図を示す。
【図６】図５のセルの上平面図を示す。
【図７】本発明のさらなる態様による、ストリップとして連続して連結された複数のセルの上平面図を示す。
【図８】本発明のさらなる態様による、ロール状に巻かれたセルのストリップを示す。
【図９】本発明の一態様による製造法および装置の概略図を示す。
【図１０】本発明の一態様による試験方法および装置の概略図を示す。
【図１１】本発明のさらなる態様による試験方法および装置の透視図を示す。
【図１２】図４の１２−１２として示される領域の拡大断面図を示す。
【図１３】本発明のさらなる態様による電気化学的分析用のセルの分解透視図を示す。
【図１４】本発明のさらなる態様による電気化学的分析用のセルの分解透視図を示す。
【図１５】本発明のさらなる態様による、折り畳み式装置に実装されたセンサーのストリップの側面図を示す。
【符号の説明】
１０、１００、４００（図１３）、５００  電気化学的分析用のセル
１２、１１２、４１２、５１２  基板
１４、１１４  電極セット
１６  誘電性ストリップ
１８  第１電気伝導体
１９  第２電気伝導体
２０、１２０  第１試薬
２２、１２２、４１２、５１２  カバー
２３  ウエル
２４、１２４、４２４、５２４  開口部
２６、１２６  第２試薬
２８、１２８、４２８、５２８  開口部
３０、１３０、４３０、５３０  開口部
３２、１３２、４３２、５３２  スペーサー
３３  スペース
３４、１３４、４３４、５３４  第２開口部
３６、１３６、４３６、５３６  開口部
５０  サンプル
【図１】
0003574786.tif 000003
【図２】
0003574786.tif 000004
【図３】
0003574786.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003574786.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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