(57)【要約】サンプル液内の検体濃度を測定するために使われる診断検査媒体の製造に関して開示する。より詳細には、診断検査媒体の製造に、マイクロコンタクトプリンティング又はマイクロトランスファモールディングの手法を使用することを開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電気的絶縁ベース層と、
該ベース層上にスタンプされ、所定の電極パターンを形成する導電性インク材料と、
該電極パターンの少なくとも一部上に提供された試薬層と、
を含んで構成される診断検査媒体。
【請求項２】
導電性インク材料は、パラジウム、金、銀、プラチナ、銅、ドープシリコン、炭素、及び導電性ポリマーの中から選ばれる導電性材料を含む、請求項１記載の診断検査媒体。
【請求項３】
前記ベース層に、熱可塑性材料が使用されている、請求項１記載の診断検査媒体。
【請求項４】
前記ベース層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む、請求項１記載の診断検査媒体。
【請求項５】
前記電極パターンは、電極、電気コンタクト、及び一つ以上の電極と一つ以上のコンタクトとを接続する電気配線のいずれかの導電形状を含む、請求項１記載の診断検査媒体。
【請求項６】
前記電極は、カソード電極領域、アノード電極領域、及び少なくとも一つの充填検出電極領域のいずれかを含む、請求項５記載の診断検査媒体。
【請求項７】
前記電気コンタクトは、カソード電極コンタクト、アノード電極コンタクト、及び少なくとも一つの充填検出電極コンタクトのいずれかを含む、請求項６記載の診断検査媒体。
【請求項８】
前記電気コンタクトは、当該診断検査媒体の基端寄りに多数配置された第１の電気コンタクト及び当該診断検査媒体の先端寄りに多数配置された第２の電気コンタクトを含む、請求項５記載の診断検査媒体。
【請求項９】
前記各第１の電気コンタクトは、電極に接続され、
前記第２の電気コンタクトは、測定器具へ提供されるコードを出力する、
請求項８記載の診断検査媒体。
【請求項１０】
前記試薬層は、酵素、電気化学伝達物質、緩衝剤、ポリマーバインダー、界面活性剤、酵素安定剤、及び変色指示薬の中から選ばれる化学物質を含む、請求項１記載の診断検査媒体。
【請求項１１】
前記試薬層中の酵素は、酵素基質としてグルコースをもつ酵素、及び酵素基質としてコレステロールをもつ酵素の中から選ばれる、請求項１０記載の診断検査媒体。
【請求項１２】
前記試薬層は、前記電極パターンの少なくとも一部上にスタンプされる、請求項１記載の診断検査媒体。
【請求項１３】
所定の電極パターンを刻印したスタンプを形成し、
該スタンプの表面をプラズマ処理し、
該スタンプに少なくとも１種類の導電性インク材料を塗布し、そして、
該導電性インク材料を塗布したスタンプを基板に押し付けて、該基板上に前記導電性インク材料による電極パターンを形成する、
ことを含む検査媒体の製造方法。
【請求項１４】
前記スタンプは、前記電極パターンの反転パターンを刻印したマスターを使用して提供される、請求項１３記載の製造方法。
【請求項１５】
前記マスターは、フォトリソグラフィ技術を使用してシリコンウエハーにより作成される、請求項１４記載の製造方法。
【請求項１６】
前記スタンプは、（ポリ）ジメチルシロキサンにより形成される、請求項１３記載の製造方法。
【請求項１７】
前記導電性インク材料の塗布は、パラジウム、金、銀、プラチナ、銅、ドープシリコン、炭素、及び導電性ポリマーの中から選ばれる導電性材料の塗布を含む、請求項１３記載の製造方法。
【請求項１８】
前記基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む、請求項１３記載の製造方法。
【請求項１９】
前記基板上の導電性インク材料をベーキングして固めることをさらに含む、請求項１３記載の製造方法。
【請求項２０】
前記基板上の導電性インク材料を焼結させて固めることをさらに含む、請求項１３記載の製造方法。
【請求項２１】
前記基板上の導電性インク材料に紫外線を照射して固めることをさらに含む、請求項１３記載の製造方法。
【請求項２２】
前記電極パターンを刻印したスタンプの形成で、前記スタンプの表面から盛り上がった隆起パターンを形成し、
前記導電性インク材料のスタンプへの塗布で、前記隆起パターンにのみ導電性インク材料を塗布する、
請求項１３記載の製造方法。
【請求項２３】
前記電極パターンを刻印したスタンプの形成で、前記スタンプの表面から落ち込んで導電性インク材料を受容する陥没パターンを形成し、
前記導電性インク材料のスタンプへの塗布で、前記陥没パターンにのみ導電性インク材料を塗布する、
請求項１３記載の製造方法。
【請求項２４】
所定の試薬層パターンを刻印した第２のスタンプを形成し、
該第２のスタンプに少なくとも１種類の試薬混合材料を塗布し、
該試薬混合材料を塗布した第２のスタンプを前記基板に押し付けて、該基板上の前記電極パターンの少なくとも一部上に、前記試薬混合材料による試薬層を形成する、
ことをさらに含む、請求項１３記載の製造方法。
【請求項２５】
前記試薬混合材料は、酵素、電気化学伝達物質、緩衝剤、ポリマーバインダー、界面活性剤、酵素安定剤、及び変色指示薬の中から選ばれる化学物質を含む、請求項２４記載の製造方法。
【請求項２６】
前記試薬混合材料中の酵素は、酵素基質としてグルコースをもつ酵素、及び酵素基質としてコレステロールをもつ酵素の中から選ばれる、請求項２５記載の製造方法。
【請求項２７】
所定の電極パターンを刻印した第１のスタンプを形成し、
該第１のスタンプの表面をプラズマ処理し、
該第１のスタンプに導電性インク材料を塗布し、
該導電性インク材料を塗布した第１のスタンプを基板に押し付け、
所定の試薬層パターンを刻印した第２のスタンプを形成し、
該第２のスタンプに試薬インク材料を塗布し、
該試薬インク材料を塗布した第２のスタンプを、前記導電性インク材料をスタンプした基板に押し付ける、
ことを含む検査媒体の製造方法。
【請求項２８】
前記第１のスタンプは、該第１のスタンプの表面から盛り上がった隆起パターンにより形成される電極パターンを含み、該隆起パターンにのみ導電性インク材料が塗布される、請求項２７記載の製造方法。
【請求項２９】
前記第１のスタンプは、該第１のスタンプの表面から落ち込んで導電性インク材料を受容する陥没パターンを含み、該陥没パターンにのみ導電性インク材料が塗布される、請求項２７記載の製造方法。
【請求項３０】
前記第１及び第２のスタンプは、それぞれが個々の検査媒体パターンを構成する繰り返しパターンを含み、該第１及び第２のスタンプを適用することにより、複数の検査媒体のアレイが得られる、請求項２７記載の製造方法。
【請求項３１】
前記第１及び第２のスタンプは、所定のパターンを少なくとも一表面に形成した複数のスタンプが、そのパターン形成面を外向きにして配列されたプレス具とされ、
前記スタンプの基板への押し付け時に、前記プレス具を移動させて前記基板に押し付ける、
請求項３０記載の製造方法。
【請求項３２】
前記第１及び第２のスタンプは、所定のパターンを少なくとも一表面に形成した複数のスタンプが、そのパターン形成面を外向きにして外周面に配列されたシリンダーとされ、
前記スタンプの基板への押し付け時に、前記シリンダーを前記基板上で回転させつつ押し付ける、
請求項３０記載の製造方法。
【請求項３３】
前記基板上の導電性インク材料をベーキングして固めることをさらに含む、請求項２７記載の製造方法。
【請求項３４】
前記基板上の導電性インク材料を焼結させて固めることをさらに含む、請求項２７記載の製造方法。
【請求項３５】
前記基板上の導電性インク材料に紫外線を照射して固めることをさらに含む、請求項２７記載の製造方法。
【請求項３６】
少なくとも一つの電気的絶縁ベース層と、
該ベース層上で所定の電極パターンを形成する導電性材料と、
該電極パターンの少なくとも一部上にスタンプされた試薬層と、
を含んで構成される診断検査媒体。
【請求項３７】
前記導電性材料は、パラジウム、金、銀、プラチナ、銅、ドープシリコン、炭素、及び導電性ポリマーの中から選ばれる、請求項３６記載の診断検査媒体。
【請求項３８】
前記ベース層に、熱可塑性材料を使用する、請求項３６記載の診断検査媒体。
【請求項３９】
前記ベース層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む、請求項３６記載の診断検査媒体。
【請求項４０】
前記電極パターンは、電極、電気コンタクト、及び一つ以上の電極と一つ以上のコンタクトとを接続する電気配線のいずれかの導電形状を含む、請求項３６記載の診断検査媒体。
【請求項４１】
前記電極は、カソード電極領域、アノード電極領域、及び少なくとも一つの充填検出電極領域のいずれかを含む、請求項４０記載の診断検査媒体。
【請求項４２】
前記電気コンタクトは、カソード電極コンタクト、アノード電極コンタクト、及び少なくとも一つの充填検出電極コンタクトのいずれかを含む、請求項４１記載の診断検査媒体。
【請求項４３】
前記電気コンタクトは、当該診断検査媒体の基端寄りに多数配置された第１の電気コンタクト及び当該診断検査媒体の先端寄りに多数配置された第２の電気コンタクトを含む、請求項４０記載の診断検査媒体。
【請求項４４】
前記各第１の電気コンタクトは、電極に接続され、
前記第２の電気コンタクトは、測定器具へ提供されるコードを出力する、
請求項４３記載の診断検査媒体。
【請求項４５】
前記試薬層は、酵素、電気化学伝達物質、緩衝剤、ポリマーバインダー、界面活性剤、酵素安定剤、及び変色指示薬の中から選ばれる化学物質を含む、請求項３６記載の診断検査媒体。
【請求項４６】
前記試薬層中の酵素は、酵素基質としてグルコースをもつ酵素、及び酵素基質としてコレステロールをもつ酵素の中から選ばれる、請求項４５記載の診断検査媒体。
【請求項４７】
少なくとも一つの電気的絶縁ベース層を形成し、
該ベース層上に、導電性材料による所定の電極パターンを形成し、
所定の試薬層パターンを刻印したスタンプを形成し、
該スタンプに試薬インク混合材料を塗布し、
該試薬インク混合材料を塗布したスタンプを前記ベース層に押し付けて、前記電極パターンの少なくとも一部上に試薬層を形成する、
ことをを含む検査媒体の製造方法。
【請求項４８】
前記スタンプは、それぞれが個々の試薬層パターンを構成する繰り返しパターンを含み、該スタンプを前記ベース層に押し付けることにより、それぞれ試薬層をもった複数の検査媒体のアレイが得られる、請求項４７記載の製造方法。
【請求項４９】
前記スタンプは、前記試薬層パターンを少なくとも一表面に形成した複数のスタンプが、そのパターン形成面を外向きにして配列されたプレス具とされ、
前記スタンプのベース層への押し付け時に、前記プレス具を移動させて前記ベース層に押し付ける、
請求項４８記載の製造方法。
【請求項５０】
前記スタンプは、前記試薬層パターンを形成した複数のスタンプを外向きにして外周面に配列したシリンダーとされ、
前記スタンプのベース層への押し付け時に、前記シリンダーを前記ベース層上で回転させつつ押し付ける、
請求項４８記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年５月１７日出願の米国特許出願１１／４３５，２９５号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、サンプル液内の検体を測定するために使われる検査媒体及びシステムとその製造方法に関する。より詳細には、基板に材料を堆積させる（depositing）システム及び方法と、その材料堆積により形成される検査媒体に関する。
【背景技術】
【０００３】
サンプル液内の検体（グルコース、コレステロールなど）を測定する器具や素子では、使い捨ての検査媒体（細片、テープ、ディスクなど）が頻繁に使用される。このような検査媒体のメーカーは、使い捨て式の検査媒体の製造を計画するときに、いくつかの目標を立てるのが一般的である。その目標には、製造工程が短くてコストパフォーマンスに優れた製造方法の案出や、大量に複製でき、常に正確で精密、そしてサンプル量が少なくて済む媒体の提供といった目標が含まれる。
【０００４】
これら目標を達成するために重要なファクターがあり、それには解像度が含まれている。すなわち、電極の解像度が小さくなるほど（例えばミクロンスケールやナノスケールの解像度）、電極の表面積は狭くなる。電極の表面積が狭くなると、必要なサンプル量を少なくすることができる。このことは、例えば、一日に何回も血中グルコースを検査しなければならない糖尿病患者のグルコース測定にとって、好都合である。血液量が少なくてよいということは、患者にとって、針の痛みを比較的感じにくい上腕及び前腕など、指よりも毛細血管密度の低い部分から血液を得られる、ということになる。
【０００５】
電極のエッジも別のファクターである。滑らかなエッジは、測定の精密性及び正確性が電極の面積に左右され得るということから、大切な電極の特徴である。電極のエッジが規格外であったり、検査媒体間で違っていたりすると、電極の面積及びこれに従う測定結果が、検査媒体間で変化し得る。
【０００６】
検査媒体の製造に使用されている現在の製造方法は、利点と欠点をもっている。現在使われている製造方法の一つにスクリーン印刷がある。スクリーン印刷は、電極パターンをもつスクリーンメッシュを基板上に載置し、そして該スクリーンの上から導電性ペーストを塗布する工程を伴う。これによりペーストはスクリーンを通し電極のパターンになって基板上に押し出されるので、基板を加熱処理して該基板上の導電性ペーストをベーク（bake）すると、電極が形成される。スクリーン印刷は、コストパフォーマンスに優れ且つ検査媒体の大量生産に向いているが、小さい解像度及び滑らかなエッジの電極パターンを得ることが難しい。したがって、当該技術で製造された検査媒体には測定の再現性に課題がある。
【０００７】
この他の製造方法として、レーザーアブレーション（laser ablation）がある。レーザーアブレーション技術では、金などの導電材料が基板上で薄膜状にスパッタリングされる。レーザーは、例えばハイパワーのエキシマレーザーで、基板をなぞって導電性材料を除去することで、基板上に電極パターンが残される。当該技術は、スクリーン印刷に比べて、解像度及び滑らかなエッジの点で優れている。しかしながら、レーザーアブレーションは高価であり、電極パターンを切り出すために基板上で何度もレーザーを往復させなければならないことから、比較的製造に時間がかかる。さらに、レーザーアブレーションでも使用される一般的なスパッタ物質膜は高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上から分かるように、現在の検査媒体及びその製造技術の短所を克服し、コストパフォーマンス、解像度に優れ、容易に複製することのできる検査媒体を提供する新規なシステム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここで提案する検査媒体は、マイクロコンタクトプリンティング（microcontact printing）及びマイクロトランスファモールディング（microtransfer molding）技術のいずれか又は両方を使用した製品である。一つの態様として、診断検査媒体は、少なくとも一つの電気的絶縁ベース層と、該ベース層上にスタンプされ、所定の電極パターンを形成する導電性インク材料と、該電極パターンの少なくとも一部上に提供された試薬層と、を含んで構成される。
【００１０】
別の態様では、当該検査媒体は、次にあげる一つ以上の特徴を含むことができる。
導電性インク材料は、パラジウム、金、銀、プラチナ、銅、ドープ（doped）シリコン、炭素、及び導電性ポリマーの中から選ばれる導電性材料を含む。
ベース層には、熱可塑性材料を使用する。
ベース層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む。
所定の電極パターンは、電極、電気コンタクト、及び一つ以上の電極と一つ以上のコンタクトとを接続する電気配線のいずれかの導電形状を含む。
電極は、カソード電極領域、アノード電極領域、及び少なくとも一つの充填検出（fill-detect）電極領域のいずれかを含む。
電気コンタクトは、カソード電極コンタクト、アノード電極コンタクト、及び少なくとも一つの充填検出電極コンタクトのいずれかを含む。
電気コンタクトは、検査媒体の基端寄りに多数配置された第１の電気コンタクト及び検査媒体の先端寄りに多数配置された第２の電気コンタクトを含む。
各第１の電気コンタクトは電極に接続され、第２の電気コンタクトは、測定器具へ提供されるコードを出力する。
試薬層は、酵素、電気化学伝達物質（electrochemical mediators）、緩衝剤、ポリマーバインダー（polymeric binders）、界面活性剤、酵素安定剤、及び変色指示薬（color indicators）の中から選ばれる化学物質を含む。
試薬層中の酵素は、酵素基質としてグルコースをもつ酵素、及び酵素基質としてコレステロールをもつ酵素の中から選ばれる。
試薬層は、所定の電極パターンの少なくとも一部上にスタンプされる。
【００１１】
一つの態様として、検査媒体の製造方法は、所定の電極パターンを刻印したスタンプを形成する工程と、該スタンプの表面をプラズマ処理する工程と、該スタンプに少なくとも１種類の導電性インク材料を塗布する工程と、該導電性インク材料を塗布したスタンプを基板に押し付けて、該基板上に前記導電性インク材料による電極パターンを形成する工程と、を含む。
【００１２】
別の態様では、当該製造方法は、次にあげる一つ以上の特徴を含むことができる。
スタンプは、所定の電極パターンの反転パターンを刻印したマスターを使用して提供される。
マスターは、フォトリソグラフィ技術を使用してシリコンウエハーにより作成される。
スタンプは、（ポリ）ジメチルシロキサンにより形成される。
導電性インク材料を塗布する工程は、パラジウム、金、銀、プラチナ、銅、ドープシリコン、炭素、及び導電性ポリマーの中から選ばれる導電性材料の塗布を含む。
基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むものとする。
基板上の導電性インク材料をベーキングして固める工程をさらに含む。あるいは、基板上の導電性インク材料を焼結させて固める工程をさらに含む。あるいは、基板上の導電性インク材料に紫外線を照射して固める工程をさらに含む。
所定の電極パターンを刻印したスタンプを形成する工程で、スタンプ表面から盛り上がった隆起パターンを形成し、そして、導電性インク材料をスタンプに塗布する工程で、前記隆起パターンにのみ導電性インク材料を塗布する。
所定の電極パターンを刻印したスタンプを形成する工程で、スタンプ表面から落ち込んで導電性インク材料を受容する陥没パターンを形成し、導電性インク材料をスタンプに塗布する工程で、前記陥没パターンにのみ導電性インク材料を塗布する。
所定の試薬層パターンを刻印した第２のスタンプを形成する工程と、該第２のスタンプに少なくとも１種類の試薬混合材料を塗布する工程と、該試薬混合材料を塗布した第２のスタンプを前記基板に押し付けて、該基板上の前記電極パターンの少なくとも一部上に、前記試薬混合材料による試薬層を形成する工程と、をさらに含む。
試薬混合材料は、酵素、電気化学伝達物質、緩衝剤、ポリマーバインダー、界面活性剤、酵素安定剤、及び変色指示薬の中から選ばれる化学物質を含む。その試薬混合材料中の酵素は、酵素基質としてグルコースをもつ酵素、及び酵素基質としてコレステロールをもつ酵素の中から選ばれる。
【００１３】
この他の態様として、検査媒体の製造方法は、所定の電極パターンを刻印した第１のスタンプを形成する工程と、該第１のスタンプの表面をプラズマ処理する工程と、該第１のスタンプに導電性インク材料を塗布する工程と、該導電性インク材料を塗布した第１のスタンプを基板に押し付ける工程と、所定の試薬層パターンを刻印した第２のスタンプを形成する工程と、該第２のスタンプに試薬インク材料を塗布する工程と、該試薬インク材料を塗布した第２のスタンプを、前記導電性インク材料をスタンプした基板に押し付ける工程と、を含む。
【００１４】
別の態様では、当該製造方法は、次にあげる一つ以上の特徴を含むことができる。
第１のスタンプは、該第１のスタンプ表面から盛り上がった隆起パターンにより形成される電極パターンを含み、該隆起パターンにのみ導電性インク材料が塗布される。
第１のスタンプは、該第１のスタンプ表面から落ち込んで導電性インク材料を受容する陥没パターンを含み、該陥没パターンにのみ導電性インク材料が塗布される。
第１及び第２のスタンプは、それぞれが個々の検査媒体パターンを構成する繰り返しパターンを含み、該第１及び第２のスタンプを適用することにより、複数の検査媒体のアレイ（隊列）が得られるものとする。
第１及び第２のスタンプは、所定のパターンを少なくとも一表面に形成した複数のスタンプが、そのパターン形成面を外向きにして配列されたプレス具とされる。スタンプを基板に押し付ける工程においては、当該プレス具を移動させて前記基板に押し付ける。
第１及び第２のスタンプは、所定のパターンを少なくとも一表面に形成した複数のスタンプが、そのパターン形成面を外向きにして外周面に配列されたシリンダーとされる。スタンプを基板に押し付ける工程においては、当該シリンダーを前記基板上で回転させつつ押し付ける。
基板上の導電性インク材料をベーキングして固める工程をさらに含む。あるいは、基板上の導電性インク材料を焼結させて固める工程をさらに含む。あるいは、基板上の導電性インク材料に紫外線を照射して固める工程をさらに含む。
【００１５】
上記の他の態様として、診断検査媒体は、少なくとも一つの電気的絶縁ベース層と、該ベース層上で所定の電極パターンを形成する導電性材料と、該電極パターンの少なくとも一部上にスタンプされた試薬層と、を含んで構成される。
【００１６】
別の態様では、当該検査媒体は、次にあげる一つ以上の特徴を含むことができる。
導電性材料は、パラジウム、金、銀、プラチナ、銅、ドープシリコン、炭素、及び導電性ポリマーの中から選ばれる。
ベース層には、熱可塑性材料を使用する。
ベース層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む。
所定の電極パターンは、電極、電気コンタクト、及び一つ以上の電極と一つ以上のコンタクトとを接続する電気配線のいずれかの導電形状を含む。
電極は、カソード電極領域、アノード電極領域、及び少なくとも一つの充填検出電極領域のいずれかを含む。
電気コンタクトは、カソード電極コンタクト、アノード電極コンタクト、及び少なくとも一つの充填検出電極コンタクトのいずれかを含む。
電気コンタクトは、検査媒体の基端寄りに多数配置された第１の電気コンタクト及び検査媒体の先端寄りに多数配置された第２の電気コンタクトを含む。
各第１の電気コンタクトは電極に接続され、第２の電気コンタクトは、測定器具へ提供されるコードを出力する。
試薬層は、酵素、電気化学伝達物質、緩衝剤、ポリマーバインダー、界面活性剤、酵素安定剤、及び変色指示薬の中から選ばれる化学物質を含む。
試薬層中の酵素は、酵素基質としてグルコースをもつ酵素、及び酵素基質としてコレステロールをもつ酵素の中から選ばれる。
【００１７】
上記の他の態様として、検査媒体の製造方法は、少なくとも一つの電気的絶縁ベース層を形成する工程と、該ベース層上に、導電性材料による所定の電極パターンを形成する工程と、所定の試薬層パターンを刻印したスタンプを形成する工程と、該スタンプに試薬インク混合材料を塗布する工程と、該試薬インク混合材料を塗布したスタンプを前記ベース層に押し付けて、前記電極パターンの少なくとも一部上に試薬層を形成する工程と、を含む。
【００１８】
別の態様では、当該製造方法は、次にあげる一つ以上の特徴を含むことができる。
スタンプは、それぞれが個々の試薬層パターンを構成する繰り返しパターンを含み、該スタンプを前記ベース層に押し付けることにより、それぞれ試薬層をもった複数の検査媒体のアレイ（隊列）が得られるものとする。
スタンプは、所定のパターンを少なくとも一表面に形成した複数のスタンプが、そのパターン形成面を外向きにして配列されたプレス具とされる。スタンプをベース層に押し付ける工程においては、当該プレス具を移動させて前記ベース層に押し付ける。
スタンプは、所定のパターンを形成した複数のスタンプを外向きにして外周面に配列したシリンダーとされる。スタンプをベース層に押し付ける工程においては、当該シリンダーを前記ベース層上で回転させつつ押し付ける。
【００１９】
以上の概要的記載及び以下の詳細な記載は例示と説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。
【００２０】
本明細書に組み込まれて明細書の一部をなす添付図面は、発明のいくつかの実施形態を示し、その説明と共に、発明の思想を表すために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】使い捨ての検査片を使用してサンプル液中の検体濃度を測定する測定器具の実施形態を示した図。
【図２】使い捨て検査片とした検査媒体の実施形態を示す平面図。
【図３】断面線３−３に沿って示した図２の検査片の断面図。
【図４】検査片複製用の多数電極アレイパターンの平面図。
【図５】所定の反転パターンを刻印したマスターの概略側面図。
【図６】図６Ａは、上部にＰＤＭＳスタンプのあるマスターの概略側面図、図６Ｂは、図６Ａに示すマスターから分離されたスタンプの概略側面図で、マスターの反転パターンとスタンプの相補パターンの両方を示している。
【図７】図７Ａは、インクを塗布して基板に押し付けた図６のスタンプの概略側面図、図７Ｂは、図７Ａのスタンプからインクを転写された基板の概略側面図。
【図８】図８Ａは、陥没パターンにインクを受容する実施形態のスタンプを基板に押し付けた状態で示す概略側面図、図８Ｂは、図８Ａのスタンプからインクを転写された基板の概略側面図。
【図９】本発明の実施形態に係る電気コンタクトを形成した導電領域を示す、検査片の先端部分の平面図。
【図１０】本発明の実施形態に係る測定器具のストリップコネクタに挿入した検査片を上方から見て示す図。
【図１１】多数のスタンプをシリンダー（ローラー）に搭載した実施形態を上方から見て示す図。
【図１２】多数のスタンプを剛性背面のプレス具に搭載した実施形態を下方から見て示す図。
【図１３】本発明の実施形態に係るコンタクトプリント炭素電極の基端部を示した平面図。
【図１４】本発明の実施形態に係るコンタクトプリント金電極の基端部を示した平面図。
【図１５】本発明の実施形態に係るコンタクトプリント試薬層の基端部を示した拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、発明の各種実施形態について、添付図面に図示した例を参照して説明する。各図を通して同様の部分には同じ符号をできるだけ付してある。
【００２３】
発明の各実施形態は、マイクロコンタクトプリンティングを使用した、診断検査媒体の製造方法に関する。マイクロコンタクトプリンティングは、バイオ産業において各種の目的で使用されてきた技術である。簡単に言えば、当該技術は、所定のパターンを刻印したスタンプの作成を必要とする。一例では、スタンプは、テンプレートとして所定の反転パターンを刻印したマスターを使用して形成される。スタンプは、「インク」を塗布した後に基板に押し付けられ、その「インク」が所定のパターンで基板に転写される。
【００２４】
マイクロコンタクトプリンティングは、例えば、湿潤、粘着、タンパク質吸着、及び細胞粘着の研究のために、金又は銀膜上にアルカンチオールの単分子層を転写する用途で使用できることが知られている（Whitesides, et al., Ann. Rev. Biomed. Eng., 3:335(2001)）。また、マイクロコンタクトプリンティングは、シリコン基板上でカーボンナノチューブ成長を促進させる触媒インクのエタノール溶液を転写する用途に使用できることも知られている（Nilsson and Schlapbach, Langmuir, 16:6877(2000)）。さらに今日では、科学者は、例えばタンパク質やＤＮＡのマイクロアレイを作成するために、タンパク質、デンドリマー、及びその他の生体分子をマイクロコンタクトプリンティングで転写できることを見出している（Inerowicz et al., Langmuir 28:5263(2002); Hong et al., Bull. Korean Chem. Soc. 24:1197(2003)）。
【００２５】
従来技術のコンタクトプリンティングは、一般的に金や銀からなる基板表面の自己組織化膜（ＳＡＭ）の形成に主眼が置かれている（Zhao et al. J. Mater Chem., 1997,(7),1069-1074 参照）。ターゲットの基板層に対するＳＡＭの形成は、ヘキサデカンチオールをスタンプに塗布し、このインク塗布後のスタンプを、ターゲットの金又は銀基板層に押し付ける処理を通して行われる。この処理により、下層の金又は銀膜とアルカンチオール分子とにおける安定したチオエーテル結合の形成を通じて、炭化水素鎖端の硫黄が基板表面に化学吸着される。ヘキサデカンチオール（ＣＨ３（ＣＨ２）１５Ｓ−）の単分子層は、隣り合ったアルキル鎖間のファンデルワールス力によりさらに安定する。これらのプロセスにより、マイクロメートルスケールのパターン（より小さい場合も含め）が形成され、金属層を覆うＳＡＭパターンが保護膜を提供する。したがって、これを化学エッチング処理すると、ＳＡＭにより保護された金属パターンが所定のスタンプパターン下に残り、その周りの金属層は除去される。
【００２６】
診断検査媒体製造のために新しくマイクロコンタクトプリンティング技術を使用することを、ここに開示する。ここに開示する検査媒体は、１以上の検体の濃度を検出又は測定する検査測定器具で使用することができる。例えば米国特許６，７４３，６３５（以下、６３５特許と呼ぶ）に記載されている電気化学バイオセンサーがあり、この６３５特許は参照として本明細書に組み込まれる。６３５特許は、血液サンプル中のグルコースレベルを測定するために使う電気化学バイオセンサーを記載している。この電気化学バイオセンサーは、検査片と測定器具とを備え、検査片は、サンプルチャンバー（sample chamber）、作用電極、対極、及び充填検出電極を含む。試薬層は、そのサンプルチャンバーに配置されている。当該試薬層は、グルコースオキシダーゼ（glucose oxidase）やグルコースデヒドロゲナーゼ（glucose dehydrogenase）などのグルコースの酵素、及びフェリシアン化カリウム（potassium ferricyanide）やヘキサアンミンルテニウム（ruthenium hexaamine）などの伝達物質を含む。
【００２７】
測定技術の一例では、ユーザーが検査片のサンプルチャンバーに血液サンプルを加えると、試薬が血液サンプル中のグルコースと反応し、測定器具は電極に電圧を印加してレドックス反応を誘引する。この結果流れる作用電極と対極との間の電流を測定器具が測定し、該電流測定に基づいてグルコースレベルを計算する。前述したように、検査媒体が容易に製造できることと共にその他のコスト、小型化、一定の電極パターン及び領域の複製といったファクターについて、本出願に係る検査媒体システム及び方法により解決が図られている。
【００２８】
測定器具の一例が、図１Ａ及び図１Ｂに示されている。検体は、例えば、血液、尿、涙、精液、排泄物、胃液、胆汁、汗、脳脊髄液、唾液、膣液（偽羊水を含む）、培地、及びその他の生体サンプルのいずれか又は混じり合ったものなどの生体サンプル中に見出される多様な物質であり得る。また、検体は、例えば、食物、水、ワイン、プールケミストリー（pool chemistry）、土、気体、及びその他の非生体サンプルのいずれか又は混じり合ったものなどの非生体サンプル中に見出され得る。当分野で通常の知識をもつものであれば、本開示内容において非生体サンプル中の１以上の検体を検出したり測定したりすることも可能であることは、理解できる。
【００２９】
図１Ａには、ディスプレイ１０６及び検査媒体挿入口１０４を備えた携帯型の測定器具１００が図示されている。また、図１Ｂには、２００６年２月１３日出願でペンディング中の米国特許出願１１／３５２，２０９にも記載されている、別のタイプの測定器具２０１が図示されている。この米国特許出願１１／３５２，２０９の全内容は、参照することにより本明細書に組み入れられる。測定器具２０１は、ハウジング２０２と、診断検査を実行するために検査媒体を収容するインターフェイス２０４と、基礎的診断検査用アルゴリズムを実行するように構成されたコントローラー２０６と、を備えている。また、この測定器具は、コントローラー２０６によって覆われ閉じられている開口を有したコンテナ２０８を備える。コンテナ２０８は、動作可能に測定器具２０１へ組み付けられており、測定器具２０１に適合した検査媒体を収容できるように構成されている。
【００３０】
図２、図３及び図４は、使い捨て検査片とした、診断検査媒体の実施形態を図示している。ただし、リボン、テープ、ディスクなどその他の検査媒体も当然使用することができる。さらに言えば、検査媒体は、電気化学検査、光化学検査、電気化学発光検査、プレーンビジュアル（plane visual）検査、及びその他の適切な検査方式のいずれか又は組み合わせなど、多様な検査方式を円滑にする。
【００３１】
図２は、コンタクトプリンティングによる製造を意図した構造の検査片１０を図示している。図２に示すように、検査片１０は、サンプルが加えられる基端部１２と、測定器具内に挿入される先端部１４と、を備えた平坦片である。基端部１２は、サンプル受容端部と測定器具挿入端部とを区別できるように、図示のごとく先へ向かって傾斜する形状を有している。
【００３２】
検査片１０は、基端部１２に形成された電極をもつ導電パターンを含んでおり、この導電パターンは、先端部１４近くの対応する導電コンタクトまで延設されている。一例として、導電パターンは、カソード電極領域１６と、アノード電極領域１８と、第１及び第２充填検出電極領域２０，２２と、をそれぞれ形成し、これら全部が、サンプルキャビティ収容位置２４の各部分と接触している。四つの電極領域１６，１８，２０，２２は、測定器具とのインターフェイスとなる対応の導電コンタクト２６，２８，３０，３２まで延びている。以下に詳細を述べるように、一例として、検査片１０の先端領域３４は、対応する測定器具インターフェイスに受け入れられる追加コンタクトを提供する追加コンタクトパターンを含んでいる。
【００３３】
図３は、図２中の断面線３−３に沿う、検査片完成品の断面図である。後述する詳細のように、ユーザーは、検査片１０の基端部１２にある開口に血液サンプルを加える。なお、例えばしるし、ノッチ（刻み目）、外形など、その他の視覚的手段を利用することも可能である。
【００３４】
図３に示すように、検査片１０は、最終的に多層構造として製造することができる。最下層から順に説明すると、まず検査片１０は、検査片１０の全長にわたり延設されたベース層３６を含む。ベース層３６は、電気的絶縁材料を使用して形成され、検査片１０の機械的強度を提供し得る厚さをもつ。例えば、ベース層３６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル材料であり得る。
【００３５】
図示の実施形態によると、導電層４０がベース層３６の上に形成されている。詳細を後述するように、導電層４０は、新規プロセスのコンタクトプリンティング及びトランスファモールディングのいずれか又は両方によって形成される。導電層４０は、上記の電極１６−２２、電気コンタクト２６−３２、及びこれら電極から電気コンタクトまでの導電領域に区画される。
【００３６】
図示の検査片１０における次の層は、導電層４０の上に形成されたスペーサー層６４である。スペーサー層６４は、ポリエステルなどの電気的絶縁材料で形成される。スペーサー層６４は、約０．１ｍｍ厚で、電極１６−２２の部分を覆うように形成できるが、図示の例では、先端側の電気コンタクト２６−３２の部分は覆っていない。例えば、スペーサー層６４は、コンタクト２６−３２直近のラインから基端部１２まで、基端部１２に設けられたスロット５２の部分を除いて全域の導電層４０を覆うように形成することができる。この場合のスロット５２は、カソード電極領域１６の露出部分、アノード電極領域１８の露出部分、及び電極２０−２２の露出部分を区画する。
【００３７】
基端７４及び先端７６をもつカバー７２が、接着層７８を介してスペーサー層６４に取り付けられている。カバー７２は、ポリエステルなどの電気的絶縁材料で形成され、約０．０７５ｍｍの厚さをもつ。カバー７２は透明であり得る。
【００３８】
接着層７８は、ポリアクリル酸などの接着剤を含み、約０．０２ｍｍの厚さとする。接着層７８は、スロット５２両側のスペーサー層６４上に配置された部分を有する。また、接着層７８には、スロット５２の先端７０から開口８６まで延びた切れ目８４が形成されている。カバー７２は、接着層７８上に配置され、その基端７４が基端部１２端面と整列し、先端７６が開口８６と整列する。したがってカバー７２は、スロット５２及び切れ目８４をカバーする。変形例として、開口８６は、カバー７２に穿孔した孔によって形成することもできる。このようなカバー７２の孔は、液体サンプルの入ったチャンバーに空気を送る通気路を提供する。
【００３９】
ベース層３６及びカバー７２とスロット５２は、検査媒体１０において、本実施形態の測定対象である血液サンプルを受容するサンプルチャンバー８８を区画する。スロット５２の基端６８がサンプルチャンバー８８の第１開口となって、該第１開口を通しサンプルチャンバー８８に血液サンプルが導入される。スロット５２は、その基端６８に血液サンプルが与えられると、開口８６を通しサンプルチャンバー８８の通気を行う切れ目８４と共に、毛細管現象によってサンプルチャンバー８８内へ血液サンプルを導入することのできるサイズである。さらに、スロット５２は、好ましくは、毛細管現象によりサンプルチャンバー８８に導入される血液サンプルがおおよそ１マイクロリッター以下となるようなサイズとされる。一例として、スロット５２は、長さ（基端６８から先端７０まで）約０．１４０インチ、幅約０．０６０インチ、高さ（実質的にスペーサー層６４の厚さに等しい）約０．００５インチである。ただし、この他のサイズも適用し得る。上記のように、カバー７２に開けた孔により開口８６を設ける変形例の場合も、そのカバー７２の孔により、切れ目８４と同じく、毛細管現象によってサンプルチャンバー８８に液体サンプルが導入される。
【００４０】
サンプルチャンバー８８内には試薬層９０が配置されている。図示の例の試薬層９０は、カソード電極領域１６の露出部分を少なくとも覆っている。さらに図示の例によれば、試薬層９０は、アノード電極領域１８の露出部分に少なくとも接触し、好ましくはアノードをフルに覆っている。試薬層９０は、血液サンプルのような検査液中にあるグルコースなどの検体の濃度を電気化学的に検出することを可能とする化学成分を含む。したがって、試薬層９０は、グルコースオキシダーゼやデヒドロゲナーゼといったグルコースの酵素、フェリシアン化カリウムやヘキサアンミンルテニウムといった伝達物質を含んでいる。また、試薬層９０は、この他に、緩衝剤（リン酸カリウム等）、ポリマーバインダー（ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、微結晶性セルロース、ポリエチレンオキシド、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール等のいずれか一つ以上）、界面活性剤（Triton X-100、Surfynol 485等）などの成分を含んでいてもよい。
【００４１】
これらの化学成分をもつ試薬層９０は、次のようにして血液サンプル中のグルコースと反応する。グルコースオキシダーゼは、グルコースをグルコン酸に酸化し、フェリシアナイド（ferricyanide）をフェロシアナイド（ferrocyanide）に還元する反応を開始する。アノード電極領域１８との関係で所定の電圧がカソード電極領域１６に印加されると、フェロシアナイドがフェリシアナイドに酸化されることにより、血液サンプル中のグルコース濃度に従って電流が流れる。
【００４２】
図３に示すように、複数の層を積層して形成される検査片１０は、各所で厚さが異なっている。特に、ベース層３６上の層のうち、スペーサー層６４の厚みが検査片１０を最も厚くしている。したがって、先端部１４に位置するスペーサー層６４の縁により、検査片１０中に肩部９２が形成される。肩部９２は、肩部９２から先端部１４に広がる薄肉部９６を区画し、肩部９２から基端部１２に広がる厚肉部９６を区画する。測定器具との電気的接続に使用される検査片１０の要素、すなわち電気コンタクト２６−３２は、すべて薄肉部９４に位置する。したがって、測定器具側のコネクターは、詳細を後述するように、薄肉部９４は収容可能で且つ厚肉部９６は収容不可なサイズと構造である。これにより、間違った方、つまり厚肉部９６にある基端部１２の挿入を防ぎ、ユーザーが正しい方、つまり薄肉部９４にある先端部１４を測定器具に挿入するように、導くことができる。
【００４３】
図２及び図３に示したのは検査片１０の一例であって、その他の構造、化学成分、電極配置も使用可能である。
【００４４】
図４は、導電層を設けた基板材料に形成された、個々の検査片用の配線８０の綴りを示している。配線８０は、この例ではコンタクトプリンティング及びトランスファモールド技術のいずれか又は両方を使用して形成され、図中では１列１０個で２列の検査片の導電層を部分的に形成している。図示の例では、２列の検査片の基端部１２がリール１０２の中心線側に並列に並び、先端部１４がリール１０２の周辺側に並んでいる。検査片の基端部１２と先端部１４とがリール１０２の中心線側に並ぶようにすることもできる。あるいは、検査片の先端部１４がリール１０２の中心線側に並ぶようにしてもよい。検査片間のスペースは、隣り合った検査片を分離して単品に切り出せるよう設定される。リール１０２から検査片を分離することによって、検査片１０の１以上の導電要素が電気的に分離される。
【００４５】
図４に示すように、個々の検査片の配線８０は、多数の導電要素、すなわち電極、導電領域、電極コンタクトなどを形成する。後述するように、配線８０は、予め作成したスタンプを使用するコンタクトプリンティングの工程を経て形成される。検査媒体の最終品形態では化学試薬が要求されるが、試薬は、導電パターン構成後に適用され、試薬の少なくとも一部が、導電パターンに形成された１以上の電極を覆うように形成される。
【００４６】
マイクロコンタクトプリンティングを使用して検査媒体を製造するために、一例として、当業者に知られている一般的なリソグラフィ工程を使用してマスターが作成される。簡単に言えば、フォトレジスト（ネガ又はポジのいずれか）をシリコンなど適材のウエハーに塗布し、ウエハー表面に所定のマスクパターンを形成する。フォトレジストは、露光後、ネガレジストかポジレジストかに従って露光部位が重合又は分解する。（マスクを使用する他にも、レーザーを使用して、フォトレジストに直接、所定のパターンを選択露光してもよい。）マスク（を適用した場合）は、後に除去され、未反応のフォトレジストは洗浄又はエッチされる。図５は、電極スタンプを成型するために使用される実施形態のマスター２００を示した概略図で、電極の境界部に沿ったフォトレジスト残部による隆起パターン２２０と、電極領域に応じた陥没パターン２３０と、を有するシリコンウエハー２１０である。当業者には、スタンプに刻印される実際のパターンの反転パターンがマスターパターに含まれることが理解される。
【００４７】
一例として、スタンプは、テンプレートとしてマスターを使用し作成される。スタンプがマスターに固着してしまわないように、マスターは、気相シリル化処理、プラズマフッ化処理などの適した技術で処理される。スタンプには、（ポリ）ジメチルシロキサン（“ＰＤＭＳ”）が用いられるが、この他にも適した材料を使用可能である。ＰＤＭＳを使用する場合、硬化剤を含めてＰＤＭＳ前駆体は、スタンプを変形させ且つインクの塗布に影響を与える酸素バブルを取り除くために、混合されて真空チャンバーに入れられる。混合された前駆体は、マスター上に注がれる。一例として、ＰＤＭＳはその後キュアされる（例えば、６０℃で１時間以上）。キュア後、所定のパターンが刻印されたＰＤＭＳがマスターからはがされ、スタンプが作成される。ＰＤＭＳの表面に刻まれたパターンは、マスターのパターンに対し反転している。
【００４８】
図６Ａに示すように、スタンプ３００は、マスター２００上に形成されるのでマスター２００の反転となる。図６Ｂに示すように、マスター２００の隆起パターン２２０がスタンプ３００の陥没パターン３２０を形成し、マスター２００の陥没パターン２３０がスタンプ３００の隆起パターン３３０を形成する。一つの例において、スタンプ３００の隆起パターン３３０は、マイクロコンタクトプリンティングを経て形成される電極パターンに相当する。
【００４９】
マスター上でのキュアに適したポリマー材料がスタンプ用に使用可能である。パターンを刻印したスタンプになってしまったポリマー材料は、再使用できず、続いて述べる生体分子を含んだ「インク」に反応しない。さらに、ポリマースタンプ材料は、「インク」の導電性や化学性質を妨害するものではない。そして、ポリマー材料は、マスターからはがし難くなるほどにまで、あるいは、基板にインクが転写し難くなるほどにまで、固くならないものとする。
【００５０】
スタンプ作成後は、「インク」として知られる材料がスタンプに塗布される。インクを塗布するために、多くの手法が当業者に知られている。例えば、インクを噴射や噴霧して塗布する、あるいは、スタンプを全体的にあるいは部分的にインクに浸して塗布することができる。過剰なインクは、カミソリなどのブレード、又は過剰インクをこすり取るその他の道具を使用して除去することができる。別の例では、ブラシ、ローラー、その他のインク塗布具を使用して、スタンプに直接的にインクを塗りつけるあるいは塗り拡げることもできる。上述したように、検査媒体の最終製品形態では、化学試薬が必要で、試薬「インク」材料は、導電性「インク」材料を適用した後に形成され、試薬の少なくとも一部が、導電性「インク」により形成された電極の少なくとも一部を覆うものとされる。
【００５１】
一般的に、ＰＤＭＳスタンプ表面は疎水性の特徴を示すので、使うインクのタイプによっては、基板への転写の妨げになり得る。したがって、ＰＤＭＳスタンプは、使用前に酸素プラズマ処理して、親水性表面を形成するのがよい。これにより、スタンプから被プリント面へのインク材料転写性能が向上し、同時に、インクがより均一にスタンプに塗布されるようにもなる。このようなスタンプ処理には、市販のプラズマ処理装置を利用可能である（例えば、Harrick Plasma bench top plasma cleaner、PVA TePla Plasma Pen、ScanArc Plasma Technologies treaters）。本願の目的に照らして、このプラズマプロセスでスタンプを「プラズマ処理」するのが適している。
【００５２】
「インク」は、マイクロコンタクトプリンティングを通じて基板材料に転写され、上記の導電層４０を形成する材料である。上述のように、従来技術の工程では、例えばヘキサデカンチオールを含んだＳＡＭ構造をプリントするために、ＳＡＭ前駆体を含んだインクを使用している。以下のシステム及び方法におけるマイクロコンタクトプリンティングは、塗布インクが導電性材料であってＳＡＭではない点で相異している。さらに、インク転写により形成されるのが、単分子層構造とは対照的な多層構造である。また、プリント対象の基板がポリマー（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料）であって、先行技術で使用される金や銀の層ではない。インク材料及び適用する表面材料が、従来のマイクロコンタクトプリンティング技術に関連して記載されているものと違っているので、インクと被プリント基板との間の付着構造、及びプリント形成物中の積層構造の両方とも、従来技術に関するものとは必然的に異なっている。
【００５３】
電極パターン用のインクは、転写可能な導電性物質であれば使用することができ、例えば、パラジウム、金、銀、炭素、プラチナ、銅、ドープシリコン、導電性ポリマー、及びその他の電極材料のいずれか１以上を使用可能である。インクは、単一の導電性物質、又は混合した導電性物質のいずれでもよい。導電性インクはまた、例えば凝集防止又はその熱処理特性といった特定の目的や特性を得るための特別な有機金属のインク（例えばGwent Electronic Materials, Ltd.から入手可能）でもよい。インクは、リキッド、ペースト、パウダーの形態を含め、基板に転写可能な様々な形態であり得る。「インク」という用語の使用は、当然ながら、特定のインク材料の塗布方法や形態を意図するものではない。
【００５４】
例えば、インクとポリマー基板との付着構造は、ポリマー基板上におけるインクの物理的吸着機構に基づいている。一例によると、インクに含まれる導電特性を提供する物質は、高分子剤と混ぜる必要がある。その使用時、高分子剤は、インク物質のキュアの結果、付着構造の一部をなす架橋結合構造を提供する。
【００５５】
また、一例として、リキッド−ペースト濃度状態で提供される導電金属粒子や炭素粉末などの導電材料のみのインク材料もあり得る。導電材料は、当業者に周知の化学物質の添加により所定のインク粘度に調整したリキッド−ペースト濃度で提供される。導電材料中に分散される物質は、有機媒体を含み得る。例えば、エチルセルロース・ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース材料、ポリブチルメタクリレート・ポリメチルメタクリレート・ポリエチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどを基にした有機バインダーを使用可能である。あるいは、ブチルセロソルブアセテート・ブチルカルビトールアセテートなどのエステル溶媒、ブチルカルビトール誘導体・エチレングリコール誘導体・ジエチレングリコール誘導体・トルエン・キシレン・ミネラルスピリット・テルピネオール・メタノールなどのエーテル溶媒といった有機溶媒を使用可能である。
【００５６】
インク材料をスタンプした形状に、上述の化学試薬層を加えることもできる。試薬層用のインクは、プリント後に１以上の検体の検出を促進する化学物質を使用する。このインクは、１以上の酵素（グルコースオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ等）を含んでいてよい。また、インクは、電気化学伝達物質（フェリシアン化カリウム、ヘキサアンミンルテニウム等）、緩衝剤（リン酸カリウム等）、ポリマーバインダー（ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、微結晶性セルロース、ポリエチレンオキシド、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール等のいずれか一つ以上）、界面活性剤（Triton X-100、Surfynol 485等）、酵素安定剤、変色指示薬、及びその他の検査反応促進に必要な化学物質を一つ以上含んでいてよい。なお、化学溶剤の特性に応じ、ここに記載したプリンティングプロセスで化学溶剤を塗布する際に、プリンティング前スタンプのプラズマ処理は、必要ない場合もある。
【００５７】
図７Ａに示すように、インク塗布済みのスタンプ３００が、一例として基板４００であるベース層に押し付けられ、所定の形状にインク５００が転写される。つまり、基板４００は、スタンプ３００で「スタンプ」される。基板は、各種の適材を用いて形成することが可能であり、例えば、様々なポリマー（前述したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やそのバリエーション等）、金属、及び合成材料のいずれか一つ以上が含まれる。一例として、基板は、インクの転写を促進する熱可塑性で、広く入手でき安価な材料を用いて形成することができる。
【００５８】
図７Ｂに示すように、基板４００に押し付けたスタンプ３００が取り払われると、スタンプ３００の隆起パターン３３０に沿った形状のインク５００が基板４００に転写されている。スタンプと基板との接触時間は、インク５００の１以上の薄層を基板上に転写するために適した時間とする。一例として、化学結合の相互作用（アルカンチオールと基板とのチオエーテル結合、アルカンチオール炭素鎖間のファンデルワールス力など）に頼っている、前述したアルカンチオールの単分子層を転写する従来の手法とは異なり、インク材料は、機械的結合を通して下部の基板に付着する。機械的結合は、インクを塗布する基板層表面を粗くすると強くなる。付着させるインク層に沿って、表面を粗くした領域が多くなれば、機械的結合が向上する。
【００５９】
プリントされた導電性インクは、１以上の電極パターンを形成し得る。１以上の電極パターは、１以上の電極（カソード電極、アノード電極、充填検出カソード、及び充填検出アノードのいずれか一つ以上）、１以上の電気コンタクト（例えば各電極から延長された）、及び１以上の電極と対応する電気コンタクトとを接続する１以上の導電性配線のいずれか一つ以上を含む。その他に形成される電極パターンとしては、測定器具との接続を検出して測定器具を自動的にオンさせる端子を含んでいてもよい。
【００６０】
基板に転写された導電性インクは、ベーキング、焼結、ＵＶ処理、又はその他多くの適した技術により、キュア（cure）される。キュア条件は、使用するインクの特性に従う。例えば、Gwent Electronic Materials, Ltd. （ＧＥＭ）によるカスタムの有機金属インクの場合、カ氏５００度で焼結される。化学的に利用可能な炭素及び金インク（GEM、Dupont）の場合はセ氏６０度で１−５分間キュアされる。
【００６１】
上述したように、化学試薬層がマイクロコンタクトプリンティング技術を利用して形成され得る。化学成分の希釈液をインク用に使用することが可能である。化学成分は、別々にも一緒にも添加することができ、適切な乾燥技術が使用される。スタンプは、検査媒体のサンプル保持領域に化学層を形成する。
【００６２】
図８Ａは、試験媒体形態の別の例を示す。図８Ａ及び図８Ｂに示す例において、導電パターンは、マイクロコンタクトプリンティングのバリエーションであるトランスファモールディングの仕組みで基板に転写される。トランスファモールディング技術の場合、インク材料を押し付け転写するスタンプ表面の隆起パターンに代えて、スタンプに刻まれた陥没部位にインク材料が塗布される。その後、下部の基板にスタンプが押し付けられると、陥没パターン内のインクがキュアされて固められ、そして、スタンプがはがされ（又は取り除かれ）ると、所定のパターンのインク材料が残される。他の例では、スタンプは、転写材料のキュア前に取り除かれ得る。
【００６３】
図８Ａに例示したスタンプ６００は、マイクロコンタクトプリンティングに関連して先の述べたのと同様の手法にて形成される。ただし、当然理解されるように、ネガの陥没パターン（ポジの隆起パターンとは逆に）がパターンを表すようにして、所定のパターンが提供される。したがって、図８Ａにおいてスタンプ６００は、所定の陥没パターン６２０を形成する連続した谷又は溝を含んでいる。トランスファモールディング中、インク材料５００（上述したインク材料同様）は、陥没パターン６２０の溝に塗布されている。すなわち、スタンプ６００の陥没面にインクが塗布され、隆起部分に残った過剰分はブレードで除かれる。
【００６４】
このスタンプ６００が基板４００（例えばＰＥＴなど、上述の材料を使用可能）に押し付けられると、インク材料５００を固めて残すプロセスが実行される。例えば、インク材料５００に対し、紫外線を照射して（ＵＶ照射は化学試薬の場合には使用しない）キュアする、あるいは、ベーキング又は焼結により熱処理するプロセスが実行される。一つの例では、化学試薬の場合は、その酵素の変性を防ぐために、低温ベーキングプロセスを用いるのがよい。図８Ｂに示すように、インクを固める処理の後、スタンプ６００が基板からはぎとられ（取り除かれ）、基板上に導電インク５００のパターンが残される。なお、スタンプは、キュア前に除くこともできる。
【００６５】
図９は、検査媒体の先端部における導電配線パターンの一例を示している。図９において、検査片の先端部７００は、検査片の基端寄りに配置された第１電気コンタクト２８，３２，３０，２６と、検査片の先端寄りに配置された第２電気コンタクト７５８，７６０，７６２，７６４，７６６を含んでいる。
【００６６】
上述の手法のいずれかによってベース層３６に形成された導電パターンは、検査片に沿って延設され、先端コンタクト領域７００を備えている。図９に示す先端コンタクト領域７００は、二つの区画導電領域３４，７１０に分割される。導電領域７１０は、第１電気コンタクト２８，３２，３０，２６をなす四つの列に分割される。第１電気コンタクトは、上述したように、検査片の先端部において複数の測定電極と電気的に接続される。当然ながら、四つのコンタクト２６−３２は一つの例であり、システムに備えられた測定電極数に応じた数の電気コンタクトであり得る。
【００６７】
第１電気コンタクト２６−３２は、例えば、検査片１０において導電パターンを通して形成された切り込み７５４によって、分割される。切り込みは、上述のコンタクトプリンティング又はトランスファモールディングプロセスで導電パターンに形成し得る。これに限らず、当業者であれば、検査片１０において導電材料を除去することで切り込みを入れるプロセスも適用可能である。一つの切り込み７５４が、先端コンタクト領域７００において導電領域３４から導電領域７１０を分離しており、その他の切り込み７５４が、以下に詳細を示すように、先端コンタクト領域７００の上端右手部分をノッチ領域７５６として分離している。
【００６８】
図９において、導電領域３４は、コンタクトパッド７５８，７６０，７６２，７６４，７６６をなす第２電気コンタクトを形成する五つの区画領域に分割されている。コンタクトパッドとなる第２電気コンタクト７５８，７６０，７６２，７６４，７６６は、上記の第１電気コンタクト２６−３２と同じ分割手法で分割され得る。上述のように、少なくとも電気コンタクト形成部分を含む、ベース層３６上の導電パターンは、検査片の上面、下面、又はその両方に適用され得る。コンタクトパッド７５８，７６０，７６２，７６４，７６６は、測定器具コネクター７５０（図１０参照）内の多数の第２コネクターコンタクト７４０と動作接続できるように形成される。この接続により、測定器具は、コンタクトパッドを介して、検査片１０に関する情報をアクセスすべく測定器具に送られる特定のコードを読み出すことができる。また、図９に示す切り込みパターン７６８は、先端領域３４にある最も外側の接続端を絶縁している。
【００６９】
２００５年７月１５日出願でペンディング中の米国特許出願１１／１８１，７７８（参照として全内容がここに組み入れられる）に記載されているように、コンタクトパッド７５８，７６０，７６２，７６４，７６６は、測定器具コネクター７５０（図１０参照）内の多数の第２コネクターコンタクト７４０と動作接続できるように構成されている。この接続により、測定器具は、コンタクトパッドを介して、検査片１０に関する情報をアクセスすべく測定器具に送られる特定のコードを読み出すことができる。符号化される情報は、側手器具に送られて、特に限定されるものではないが、実行された特定検査を識別するパラメーター、検査プローブとの接続を識別するパラメーター、チェックストリップとの接続を識別するパラメーター、キャリブレーション係数、温度補正係数、ｐＨ補正係数、ヘマトクリット補正データ、及び特定の検査片ブランドを認識するためのデータを含んだ情報をアクセスさせる。
【００７０】
ここに開示する方法は、検査片を大量生産する各種手段として標準化され得る。図１１に示すように、一例として、多数のスタンプ３００がローラー（シリンダー）８００に搭載される。インクを塗布したローラー８００が基板４００のシート上を転がり、基板にイクをスタンプすることで、所定のパターン８５０をもつ検査片のシートが製造される。使用するインク材料のタイプに応じて、スタンプ又はローラーには、個々のスタンプ接触後にインクの再塗布が要求され得る。ただし、インク材料を再塗布するまでに個々のプリントが何度もできるように、インク容器を保持するようにして、異なる基板に何度でも転写することのできるスタンプ構造の例もあり得る。同様に、図１２に示すように、多数のスタンプ３００を、剛性背面をもつプレス具９００に搭載することもできる。インクを塗布した多数のスタンプ３００は、基板材料のシートに押し付けられる。プリント後、所定のパターンをもつ検査片が基板シートから分離され、一度に多数の検査片を製造でき、費用効果が向上する。
【実施例】
【００７１】
以下は、上述のシステム及び方法で提供された導電パターン及び化学層のいくつかの実施例を示す。本発明の実施形態によってマイクロコンタクトプリントされたパターンは、１ミクロン以上のオーダーの空間解像度の形状をもつ。限定例ではないが、コンタクトプリントしたバイオセンサー用の電極及び化学層は、２５−１５００ミクロンオーダー、好ましくは５０−１０００ミクロンの範囲の最小空間解像度を有する。
【００７２】
本出願を通し開示したシステム及び方法において、形成されるパターンの最小空間解像度は、いくつかのファクターに左右される。これらファクターを最適化し改良することにより、最終的には、解像度と共にプリント形状の寸法を改善することができる。例えば、プリントパターン形状の解像度及び均一性は、スタンプ形状の品質及び解像度、究極的にはスタンプを作成するマスターに依存する。マスターの表面形状におけるイレギュラーな形状又はエッジ（露光したフォトレジストにおけるエッジの凸凹から形成される）は、スタンプ及び最終プリント製品における形状の解像度を制限し得る。
【００７３】
また、スタンプ構造の剛性は、形成されるパターンに影響する。例えば、スタンプを作るポリマー材料の形状が軟らかすぎると、基板に対しスタンプが強く押し付けられたときに、転写されるインク材料の歪みや意図しない広がりを招く。
【００７４】
スタンプの溶剤親和性も、空間解像度に影響し得るファクターである。例えば、インクに提供される有機溶剤はスタンプを拡げ得るため、これによっても被スタンプ形状に予期せぬ広がりが生じ得る。
【００７５】
他にも、インクにおける導電物質の粒子サイズが、達成可能なパターンの最小空間解像度を制限する。すなわち、プリント形状は、インクに提供された個々の粒子よりも小さくなり得ない。
【００７６】
炭素及び金電極のコンタクトプリンティング
【００７７】
図１３は、コンタクトプリントされた炭素電極パターンの基端部についての拡大平面図である。図１３に示すように、炭素コンタクトプリンティングで形成されたカソード電極パターン１６の一部長さは、０．４００ｍｍである。また、対応するアノード電極領域１８の長さは、例えば０．３３０ｍｍで、これらの間にある非導電パターンは０．１２ｍｍの長さである。図１４は、金材料で形成したコンタクトプリント電極パターンの基端部についての拡大平面図である。
【００７８】
限定例ではないが、次に示す実施例で金及び炭素電極を形成した。シリコンエラストマー硬化剤及びベース（Sylgard 184 silicone elastomer kit、Dow Corning Corporationから入手可能）を使用し、これらを１：１０の比率で互いに混合して、パターン形成し表面処理したシリコンウエハーマスター（Premitec）に均一に注ぎ、ＰＤＭＳスタンプを用意した。得られたＰＤＭＳ材料は、カ氏６５度で２時間ベークした。キュア後のＰＤＭＳ材料は、マスターから剥ぎ取り、個々のスタンプにカットした。ＰＤＳＭスタンプは、このように準備されカットされたものである。スタンプは、スタンプ前に酸素プラズマ（約３０秒間）で処理した。この後、スタンプに、金又は炭素ポリマーペースト（C2041206D2, C2000802D2、Gwent Electronic Materials Ltd.）の薄層を塗布した。ペースト材料の粘度を所定のレベルに落とすために少量のヘキサンを使用した。スタンプは、インク塗布後、ポリエステルフィルム基板（Hostaphan W54B、Mitsubishiから入手可能）に約１５秒間押し付けた。その後、注意してＰＤＭＳスタンプを取り除くと、インクでプリントされた電極形状が現れた。プリント電極形状は、その後、最終電極形成のために、カ氏６５度で約３０分間ベークした。
【００７９】
化学層のコンタクトプリンティング
【００８０】
図１５は、図３に関し上述した層９０のような化学層の実施例である。図１５を参照すると、化学層９０の一部長さは１．９５ｍｍを示している。
【００８１】
限定例ではないが、次に示す実施例で化学層を形成した。ＰＤＭＳスタンプは、上記のようにして準備しカットした。スタンプは、スタンプ前に酸素プラズマ（約３０秒間）で処理した。化学溶剤を含んだインクを、綿棒でスタンプに塗布し、乾燥させた。当例の化学溶剤は、0.05% Silwet, 0.05% Triton-x, 0.25% methocel F 4M, 100mM potassium phosphate buffer, 5% sucrose, 190mM ruthenium hexaamine chloride, 5000u/ml glucose dehydrogenase, pH7.25。インクを塗布したスタンプは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板上の３０ｎｍ金層に２０秒間押し付けて、取り除いた。その後、化学溶剤を乾燥させ、最終プリント形状を得た。
【００８２】
当業者であれば、本発明が検体を検査するために応用できることは当然理解できる。限定するものではないが、そのような検体は、グルコース、コレステロール、乳酸塩、血中尿素窒素、ＴＳＨ、Ｔ４、薬、非治療薬を含む。本出願に開示したマイクロコンタクトプリンティング及びマイクロトランスファモールディング工程は、電極層又は化学層の準備にのみ使用され得ることに注意すべきである。あるいは、上述したマイクロコンタクトプリンティング及びマイクロトランスファモールディング工程は導電層及び化学層を検査媒体に形成するために組み合わせでも用いられ得る。
【００８３】
ここに開示した発明の明細及び実施形態を考慮することによって、当業者であれば、他の形態を想到し得る。明細書及び実施形態は例示のためのものであって、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に示されている。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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