(57)【要約】      （修正有）【課題】クーロメトリー、アンペロメトリーおよびポテンシオメトリー等の技法を用いた、血液または血清等の生体液中のグルコースまたはラクテート等の分析物の濃度を測定するための小体積センサを提供する。【解決手段】センサは、作用電極および対向電極を含み、かつ、前記センサのコネクタ中における正しい位置を決めるための挿入用モニタリングトレースを含むことができる。一の実施形態においては、前記センサは、サンプル中に一定量の電荷を放電し、前記電荷を放電するのにかかった時間を測定し、前記一定量の電荷および一定量の時間を用いて分析物の一部を電解するために用いた電流を測定することによって分析物の濃度を決定する。【選択図】図３
2006091022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液中のグルコース濃度を測定するための電気化学センサストリップにおいて、
第１の主面およびその第１の主面に対向する第２の主面を有する第１の基板と、同基板は前記ストリップの近位端と、遠位端と、前記近位端から遠位端まで伸びる第１および第２の側端とを画定することと、
第１の主面およびその第１の主面に対向する第２の主面を有する第２の基板と、前記第１および第２の基板は、前記第１の基板の第１の主面と前記第２の基板の第１の主面とが対向する関係になるように配置されていることと、
前記第１および第２の基板の間に配置されるスペーサ材料と、該スペーサ材料、および前記第１および第２の基板はさらに、
前記第１および第２の基板の間にて前記近位端または前記第１の側端に沿う第１の開口部と、
前記第１および第２の基板の間にて前記第２の側端に沿う第２の開口部と、
前記第１の開口部から第２の開口部に通じるチャンネルと、
前記チャンネルに沿って、前記第１の開口部の近傍に設けられる１μＬ以下の体積の測定領域を備えたサンプルチャンバとをさらに画定することと、
前記第１の基板の第１の主面に配置され、その上にグルコースに反応し得る触媒を備えた作用電極と、
前記第１の基板の第１の主面または前記第２の基板の第１の主面上に配置された対向電極と、前記作用電極および対向電極は、グルコースを含有するサンプルが前記測定領域に配置されたときにグルコースに反応する信号を生じるべく前記サンプルチャンバの箇所に存在することと、
前記第１の基板の第２の主面または前記第２の基板の第２の主面に配置され、前記センサストリップの幅を横切って伸びる導電性ストリップを有するとともに、センサが適切にメーターに挿入されたことを示すためのメーターの少なくとも２つのコンタクトリードの間に電流のための経路を提供する挿入モニターとを含むセンサストリップ。
【請求項２】
前記挿入モニターが前記第１の基板の第２の主面上に配置された請求項１記載のセンサストリップ。
【請求項３】
前記対向電極は前記第１の基板の第１の主面に配置された請求項１又は２に記載のセンサストリップ。
【請求項４】
前記対向電極が前記第２の基板の第１の主面上に配置された請求項１〜３のいずれかに記載のセンサストリップ。
【請求項５】
前記挿入モニターが、前記ストリップについての符号化された情報を提供するために構成および配置された請求項１〜４のいずれかに記載のセンサストリップ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学的グルコースセンサストリップとの着脱自在な接続のための複数の接触構造を含むコネクタであり、各接触構造は、
センサ接触部との電気的な接続のための近位端と、
電気的装置との電気的な接続のための遠位端とを含み、および
前記複数の接触構造は、
遠位端から近位端に長手方向に伸びる１以上の第１のコンタクトリードと、
遠位端から前記１以上の第１のコンタクトリードの近位端を通過して長手方向に伸び、前記センサの長手方向の中心線に向かって傾斜している、１以上の第２のコンタクトリードとを含む、コネクタ。
【請求項７】
前記コネクタは、前記センサの単一の導電性の表面と電気的に接触するために、少なくとも２つの第２のコンタクトリードを含む請求項６記載のコネクタ。
【請求項８】
前記第１のコンタクトリードは、センサの作用電極および対向電極のうちの少なくとも１つと接触するように構成および配置され、前記第２のコンタクトリードは、センサの挿入モニターと接触するように構成および配置された請求項７記載のコネクタ。
【請求項９】
（ａ）請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学的センサと、
（ｂ）前記電気化学的センサに接続されるとともに、
（ｉ）作用電極と対向電極の間に電流を流すことによって、血液サンプル中のグルコースの少なくとも１部を電気分解し、
（ｉｉ）前記グルコースの電気分解中、複数の電流値を測定し、その電流値の少なくともいくつかは前記センサ中の前記分析物の電気分解が実質的に拡散制限されている間に得られ、
（ｉｉｉ）前記センサ中の前記グルコースの電気分解が実質的に拡散制限されているときに得られた電流値から、電流値と時間との間の関係の外挿のためのパラメータを測定し、
（ｉｖ）前記サンプル中の前記グルコースの部分的電気分解において消費された実際の電荷量を測定し、
（ｖ）前記サンプル中に残っているグルコースを電気分解するのに必要な外挿された電荷を測定し、かつ
（ｖｉ）前記実際の電荷および外挿された電荷から、前記血液サンプル中のグルコースの濃度を測定するように構成および配置されたプロセッサとを備える電気化学的センサ装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学的センサ内に配置された体液サンプル中の分析物の一部を電気分解するために使用される電流の量を測定する方法であり、
電気化学的センサ中に配置された体液サンプルに一定量の電荷を放電し、前記分析物を電気分解すること、
前記一定量の電荷を放電するのに必要な時間を測定すること、および
一定量の電荷および一定量の時間を用いて、前記分析物の一部を電気分解するために使用される電流を測定すること、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小体積のサンプル中における生物学的分析物を検出するための分析センサおよび前記センサを作製および使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分析センサは、化学ならびに医学の分野において、生物学的分析物の存在および濃度の測定に有用である。このようなセンサは、例えば、糖尿病患者におけるグルコースや重症治療の状況でのラクテートをモニターするのに必要である。
【０００３】
現在利用可能な技術は、比較的大きいサンプル体積中の生物学的分析物を測定するものであり、例えば、３マイクロリットル以上の血液または他の生体液が通常必要である。これらの液体サンプルは、例えば、針や注射器を用いて患者から採取されるか、または、指先等の皮膚の一部をランセットで切開し、その部位から「搾り出し」て有用なサンプル体積を得ることによって患者から採取される。これらの処置は、頻繁にサンプルが必要となる場合には特に、患者にとって不便であり、しばしば痛みを伴う。例えば、神経末端密度の低い腕または腿の切開等、より痛みの少ないサンプル採取方法が知られている。しかしながら、身体の好ましい領域を切開することによって得られる血液サンプルは、一般に、サブマイクロリットルである。これらの領域にはそれほど多くの近表面毛細血管が存在しないからである。
したがって、小体積のサンプル中における分析物濃度の正確で感度の高い分析を行うことが可能で、痛みが比較的少なく、容易に使用できる血液分析物センサを開発することは、望ましいことであり、また非常に有用である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサやサンプルの大きさから生じる誤差を減少させることが可能な小体積電気化学的センサの作製方法を開発することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のセンサは、サブマイクロリットルのサンプル中の分析物を検出および定量する方法を提供する。本発明は、一般に、小体積のサンプル中の分析物を、例えば、クーロメトリー、アンペロメトリー、および／またはポテンシオメトリーによって分析する方法およびセンサを含む。本発明のセンサは、非浸出性または拡散性のレドックスメディエーターを利用することが好ましい。前記センサは、サンプルを作用電極と電解接触させて保持するサンプルチャンバをさらに備えている。多くの例において、前記センサは、非浸出性または拡散性の第２の電子移動剤をも含有している。
【０００６】
好ましい実施形態においては、作用電極が対向電極と対向し、これら２つの電極間でサンプルチャンバ内に測定域を形成しており、この測定域は約１μＬ以下、好ましくは約０．５μＬ以下、さらに好ましくは約０．３２μＬ以下、より好ましくは約０．２５μＬ以下、最も好ましくは約０．１μＬ以下のサンプルを収容できる大きさに設定されている。
【０００７】
本発明の一実施形態においては、電気的メーター(electronic meter)に挿入するために構成されたセンサに作用電極および対向電極、ならびにセンサが適切にメーターに挿入されれば、電子メーターと電気的に接触する導電性の挿入モニターが形成されている。その導電性の挿入モニターは、センサが適切に電子コネクタに挿入されたとき、電気回路と近接するように構成および配置される。
【０００８】
本発明の別の実施形態においては、センサには、複数の接触部が形成されており、各接触部は、電子メーターとの接触領域であるコンタクトパッドを備えている。前記複数の接触部およびコンタクトパッドは長さと幅のある基板に配置されており、各コンタクトパッドは、基板の幅と平行して測定されたコンタクトパッド幅を有している。コンタクトパッド幅の合計は基板の幅より大きい。好ましい実施形態においては、４つのコンタクトパッドの幅にほぼ相当する幅のセンサ上において６つのコンタクトパッドによって６箇所の電気的接続がなされている。例えば、1 つの作用電極、3 つの対向電極、（例えば、1 つの対向電極および２つの指示電極）、および２つの挿入トレース接続のそれぞれが１つずつコンタクトパッドを備えている。接続は、作用電極および３つの対向電極のコンタクトパッドと同じ幅のこれら６つのコンタクトパッドのそれぞれに対してなされている。
【０００９】
本発明はまた、センサと電気的メーターまたは他の装置との間の電気的接触を提供する電気的コネクタを含む。その電気的コネクタは複数の接触構造を備え、そのそれぞれは、センサ接触部との電気的接続のための近位接触端と、電気的装置との電気的接続のための遠位端とを有する。一実施形態においては、複数の第１の接触構造は、遠位端から近位端へ長手方向に平行に伸びている。さらに、１以上の第２の接触構造は、第１の接触構造の近くを長手方向に伸び、第１の接触構造の遠位端から近位端を通過して伸び、コネクタの長手方向の中心線に向かって傾斜している。その後、近位の接触端を介してセンサと接触している。
【００１０】
好ましくは、電気的コネクタは、第１の接触構造の近位端を通過して長手方向に伸び、コネクタの長手方向の中心線に向かって傾斜する少なくとも２つの第２の接触構造を備える。傾斜した、もしくは湾曲した部分の後ろで、一実施形態における第２の接触構造の近位接触端は、導電性の挿入モニターのような、センサのための単一の導電性表面と電気的接続がなされている。別の局面においては、前記第１の接触構造はセンサの１以上の作用電極および／または対向電極と接触するように構成および配置されていても良く、また、前記第２の接触構造は１以上の導電性の挿入モニターと接触するように構成および配置されている。
【００１１】
本発明のセンサは、側面充填用または頂部充填用のいずれにも構成できる。さらに、いくつかの実施形態においては、前記センサは、一体型のサンプル採取および分析物測定装置の一部としてもよい。前記一体型のサンプル採取および分析物測定装置は、装置を用いて使用者の皮膚を穿孔し、血液等の液体サンプルを流出させて前記センサに集めることができるよう、前記センサと皮膚穿孔部材とを備えていてもよい。少なくともいくつかの実施形態においては、前記一体型のサンプル採取および分析物測定装置を動かすことなく液体サンプルを収集できる。
【００１２】
一実施形態においては、前記センサは、電気的装置に接続され、センサと結合されたプロセッサを提供している。前記プロセッサは、サンプルチャンバ内のサンプルの電気分解中、連続的な電流値を測定することができるように構成および配置されている。前記プロセッサは、連続的な電流値からピークの電流値を測定する。電流値がピーク電流値の閾値分数(threshold fraction)以下に減少した後、電流値から勾配値(slope value) を測定し、経時的な電流の対数を直線関数に表す。前記プロセッサは、前記勾配値から、外挿勾配を決定する。前記外挿勾配および前記測定電流値から、前記プロセッサは、サンプルを電気分解するのに必要な電荷の量を測定し、その電荷の量からサンプル中の分析物の濃度を測定する。
【００１３】
上記したように、センサを作製する１つの方法は、第１の基板上に少なくとも１つの作用電極を形成すること、および第２の基板上に少なくとも１つの対向または対向／参照電
極を形成することを含む。スペーサー層を前記第１の基板もしくは第２の基板のいずれかに配置する。前記スペーサー層は、センサが完成したとき、サンプルを抽出し、保持するチャンバを規定する。レドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤を、センサが完成したときサンプルチャンバ内に露出されることになる領域にある前記第１の基板もしくは第２の基板の上に配置することができる。その後、前記第１および第２の基板を揃え、スペーサーによって、少なくとも１つの作用電極および少なくとも１つの対向電極もしくは対向／参照電極とのアクセスを提供するサンプルチャンバとの間隔をあける。いくつかの実施形態においては、前記第１および第２の基板は、単一のシートもしくは連続する材料ウェブの一部をなす。本発明は、これらのセンサを作製するための特に有効かつ確実な方法を含む。
【００１４】
そのような有効かつ確実な方法の１つは、第１および第２の剥離ライナーで覆われた第１および第２の表面を有する粘着物を提供すること、そしてつぎに第２の剥離ライナーを貫通せずに、前記第１の剥離ライナーと粘着物とを細かく切り抜くことを含む。これらの切断によって、１以上のサンプルチャンバ領域を規定する。前記第１の剥離ライナーの一部を除去して、第１の粘着物表面の一部を露出させる。それによって、前記第１の剥離ライナーの残りの部分をサンプルチャンバ領域の上方に残す。この露出された第１の粘着物表面を、１以上の導電性のトレースが配置された第１の基板に塗布する。第２の粘着物表面を露出させるために、前記第２の剥離ライナーを粘着物およびサンプルチャンバ領域の前記第１の剥離ライナーと共に除去する。その後、前記第２の粘着物表面を１以上の導電性のトレースを有する第２の基板に塗布する。この方法によって、サンプルチャンバ領域の１つに対応するサンプルチャンバを有するセンサを形成する。
【００１５】
本発明を特徴づけるこれらのおよびこれら以外の様々な特徴は、添付のクレームによって特に指摘される。本発明、その利点、およびその使用によって得られる目的への理解を深めるため、本発明の好ましい実施形態を図示および説明している図面と添付の明細書とを参照すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
各図面について、同一の参照符号ならびに文字は、各図において対応する構造を示すものである。
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本明細書で使用される用語を下記定義により定義づける。
【００１７】
「空気酸化可能なメディエーター」とは、空気によって酸化されるレドックスメディエーターであり、好ましくは、前記メディエーターの少なくとも９０％が、固体または液体のいずれかの状態で空気中で保管された場合に、例えば、１ヶ月以下、好ましくは１週間以下、より好ましくは１日以下の期間内に酸化状態となる。
【００１８】
「アンペロメトリー」には、定常型アンペロメトリー、クロノアンペロメトリー、およびコットレル型測定が含まれる。
「生体液」は、分析物の測定が可能なあらゆる体液であり、例えば、血液( 全血および血漿および血清のような無細胞成分を含む) 、間質液、皮膚液(dermal fluid)、汗、涙、尿および唾液である。
【００１９】
「クーロメトリー」とは、電極上で直接、または１以上の電子移動剤を介しての分析物の完全またはほぼ完全な電気分解の間に、通過するまたは通過すると考えられる電荷の測定である。電荷は、分析物の部分的またはほぼ完全な電気分解の間に移動する電荷を測定することより、または、しばしば、減衰電流および経過時間を電気分解中に多数回重測定することによって測定される。前記減衰電流は、電気分解される種の濃度が電気分解によ
り低下した結果生じる。
【００２０】
「対向電極(counter electrode) 」とは、作用電極と対をなす１以上の電極であって、作用電極を流れる電流と大きさが同等で、符号が反対の電気化学的な電流が流れる電極を表す。「対向電極」には参照電極または対向／参照電極を含まないという記載がない限り、「対向電極」という語には、参照電極としても機能する対向電極（すなわち、対向／参照電極）が含まれるものとする。
【００２１】
「有効拡散係数」とは、電気化学的セルの電極間の体積における、例えば、分析物、酵素、またはレドックスメディエーターのような物質の輸送を特徴づける拡散係数である。少なくともいくつかの例においては、セル体積は、１を超える媒体（例えば、サンプル流体およびポリマーの膜）に占められていても良い。各媒体を介した物質の拡散は、異なる速度で起こっても良い。前記有効拡散係数は、この複数の媒体の体積を通過する拡散速度に相当し、一般に、サンプル液のみによって満たされたセルにおける物質の拡散係数とは相違する。
【００２２】
「電気化学的センサ」とは、電気化学的な酸化および還元反応を介して、分析物の存在の検出および／または分析物濃度の測定を行うように構成された装置である。この反応は、分析物の量または濃度と相関する電気信号に変換される。
【００２３】
「電気分解」とは、電極で直接または１以上の電子移動剤（例えば、レドックスメディエーターおよび／または酵素）を介した、化合物の電気酸化または電気還元である。
「対向している電極(facing electrode)」という語は、作用電極の作用面が対向電極の表面とほぼ対向するように配置されているような、作用電極と対向電極の配置を表す。少なくともいくつかの例においては、作用電極と対向電極との間の距離が、作用電極の作用面の幅よりも短い。
【００２４】
化合物は、表面に封じこめられるか、または化学結合した場合、表面上に「固定化」される。
「指示電極」は、サンプルチャンバおよび／または測定域が部分的または完全に満たされたことを検出する電極である。
【００２５】
「層」は、１以上の層である。
「測定域」は、本明細書中では、分析物アッセイで調べるつもりのサンプルの部分のみを収容する大きさに形成された、サンプルチャンバの領域である。
【００２６】
「不拡散性」、「非浸出性」または「非放出性」の化合物とは、分析物アッセイ中、作用電極の作用面から実質的に拡散しない化合物である。
「対向／参照電極の電位」とは、セル中の溶液がｐＨ７の０．１ＭのＮａＣｌ溶液であるときのセルの参照電極または対向／参照電極の半電池(half cell) 電位である。
【００２７】
「レドックスメディエーター」とは、分析物と作用電極との間で、直接または第２の電子移動剤を介して電子を運搬する電子移動剤である。
「参照電極」には、対向電極としても機能する参照電極（すなわち、対向／参照電極）が、「参照電極」には対向／参照電極を含まれない旨が記載されていない限り、含まれるものとする。
【００２８】
「第２の電子移動剤」は、レドックスメディエーターと分析物との間で、電子を運搬する分子である。
「サンプルチャンバ内の表面」とは、作用電極、対向電極、対向／参照電極、参照電極
、指示電極、スペーサーの各面、またはサンプルチャンバに結合しているその他のあらゆる面を含む。
【００２９】
「作用電極」とは、分析物が、レドックスメディエーターの作用により、または作用なしに、電気酸化または電気還元される電極である。
「作用面」とは、非浸出性レドックスメディエーターで被覆され、かつサンプルに露出している作用電極の部分であるか、または前記レドックスメディエーターが拡散性の場合、「作用面」は、前記サンプルに露出している前記作用電極の部分である。
【００３０】
本発明の小体積生体外分析物センサは、サンプルにおいて、約１μＬ以下、好ましくは約０．５μＬ以下、さらに好ましくは０．３２μＬ以下、より好ましくは０．２５μＬ以下、最も好ましくは０．１μＬ以下の体積を有する部分の分析物濃度を測定するように設計されている。
【００３１】
対象となる分析物は、一般に、血液または血清といった溶液または生体液として提供される。
図面全般、特に図１および２を参照すると、本発明の小体積生体外電気化学的センサ２０は、通常、第１の基板３２上に作用電極２２、第２の基板３４上に対向電極（対向／参照電極）２４、およびサンプルチャンバ２６を備えている。サンプルチャンバ２６は、サンプルがチャンバ内に供給されると、サンプルが作用電極２２、対向電極２４および存在し得る全ての参照電極または支持電極と電解的に接触するように構成されている。これにより、電流が電極間を流れることができ、分析物の電気分解（電気酸化または電気還元）が引き起こされる。スペーサー３３は、第１の基板３２と第２の基板３４の間に配置され、電極２２、２４間に空間を形成し、評価するつもりのサンプルを収納するサンプルチャンバ２６を形成する。
【００３２】
（作用電極）
作用電極２２は、成形された炭素繊維複合体で形成することもできるし、または、ポリエステルのような不活性の非導電性基剤であって、好適な導電層を堆積させた基材で構成することもできる。前記導電層は、一般に、比較的低い電気抵抗を有し、また作動中のセンサの電位範囲においては、一般に、電気化学的に不活性である。好適な導電層としては、金、炭素、白金、二酸化ルテニウム、パラジウム、および例えばＥＣＣＯＣＯＡＴ  ＣＴ５０７９−３炭素充填導電性エポキシコーティング（ダブリュー．アール．グレース社、ウォーバン、マサチューセッツ州（W.R. Grace Company, Woburn, MA）より入手可能）のような導電性エポキシ類、ならびに当業者に公知の他の不腐食性材料が挙げられる。電極（例えば、前記導電層）は、蒸着または印刷といった方法で、不活性材料の表面上に堆積される。電極は、基材上に印刷されることが好ましい。
【００３３】
不活性非導電性基材は、基板、基体等とも称する。この基材は一般に電気的に非導電性の物質、例えば、電荷または電流を運ぶことができない任意の絶縁材料である。本発明のセンサの基材として使用できる物質の例としては、ポリエステル、ポリエチレン（高密度、低密度の双方）、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ビニル類等が挙げられる。前記基材は、その上の電極との接触を向上させるために、プライマーまたはその他のそのような塗布(coating) によって処理することができる。
【００３４】
電圧供給源または電流測定装置といった外部電子機器（図示せず）への電極の接続を容易にするため、作用電極２２の端部にタブ２３' を設けてもよい。作用電極２２と接続されるコンタクトパッド２３、例えば、作用電極からの延長部分をタブ２３' 上に置くことができる。
【００３５】
電気化学反応が作用電極のメディエーターで被覆されていない部分で生じることを防ぐため、非浸出性のメディエーターを用いる場合には、誘電体またはその他の絶縁材料を電極上のレドックスメディエーターが存在する領域の上方、下方、または周囲に配置することができる。好適な誘電体材料としては、ろうおよびポリエチレンのような非導電性有機ポリマーが挙げられる。前記誘電体はまた、電極上のレドックスメディエーターの一部を被覆していてもよい。レドックスメディエーターに被覆された部分はサンプルと接触せず、したがって、電極の作用面の一部にはならない。
【００３６】
（感知の化学的性質）
作用電極２２に加え、分析物の分析を行う感知化学物質をサンプルチャンバ２６に設ける。この感知化学物質は、レドックスメディエーターおよび第２の電子移動剤を含むことが好ましいが、場合によっては、いずれか一方または他方だけ用いてもよい。レドックスメディエーターおよび第２の電子移動剤は、それぞれ個別に拡散性または非浸出性（すなわち、不拡散性）とすることができ、例えば、いずれか一方もしくは両方が拡散性または非浸出性であってもよい。感知化学成分の配置は、各成分が拡散性か非浸出性かによって決まる。例えば、非浸出性および／または拡散性の成分は、一般に、作用電極上に感知層を形成する。あるいは、１以上の拡散性の成分を、サンプルの導入前に、サンプルチャンバ内のいずれかの面に配置してもよい。他の例として、１以上の拡散性の成分を、センサへのサンプルの導入前に、サンプル中に配してもよい。
【００３７】
レドックスメディエーターが非浸出性である場合、非浸出性レドックスメディエーターは、一般に、感知層として作用電極２２上に配置される。レドックスメディエーターと第２の電子移動剤とを有する実施形態において、前記レドックスメディエーターおよび第２の電子移動剤が共に非浸出性である場合、これらの非浸出性成分は、いずれも感知層として作用電極２２上に配置される。
【００３８】
例えば、前記第２の電子移動剤が拡散性で、前記レドックスメディエーターが非浸出性である場合には、少なくともレドックスメディエーターが、感知層として作用電極２２上に配置される。前記拡散性の第２の電子移動剤は、作用電極の感知層上に配置する必要はなく、前記レドックスメディエーター感知層内を含む、サンプルチャンバのどの面に配置してもよく、またはサンプル中に配置することもできる。レドックスメディエーターが拡散性である場合、前記レドックスメディエーターはサンプルチャンバのどの面に配置してもよく、または、サンプル中に配することもできる。前記レドックスメディエーターおよび第２の電子移動剤の両方が拡散性である場合、その拡散性の成分を、それぞれ個別に、または一緒にサンプルチャンバ内のいずれかの面に配置できる、および／またはサンプル中に配することもできる（すなわち、各拡散性成分を、サンプルチャンバの同一面上に配置したり、またはサンプル中に配したりする必要はない）。
【００３９】
前記レドックスメディエーターは、拡散性であっても非浸出性であっても、作用電極２２と分析物との間に電流を流れさせ、電極上での直接的な電気化学反応に適さない分子の電気化学的分析を可能にする。前記メディエーターは、電極と分析物との間で、電子移動剤として機能する。
【００４０】
調べることのできる分析物としては、例えば、グルコース、アセチルコリン、アミラーゼ、ビリルビン、コレステロール、絨毛性性腺刺激ホルモン、クレアチンキナーゼ（例えば、ＣＫ−ＭＢ）、クレアチン、ＤＮＡ、フルクトースアミン、グルコース、グルタミン、成長ホルモン類、ホルモン類、ケトン類、ラクテート、パーオキシド、前立腺特異性抗原、プロトロンビン、ＲＮＡ、甲状腺刺激ホルモン、およびトロポニンが挙げられる。例えば、抗生物質( 例えば、ゲンタマイシン、バンコマイシン等) 、ジギトキシ、ジゴキシン、乱用性薬物、テオフィリン、およびワルファリン等の薬物または医薬品のような分析
物の濃度も測定できる。ＤＮＡおよび／またはＲＮＡの濃度を測定するのに適したアッセイが、米国特許出願番号０９／１３８，８８８および０９／１４５，７７６に開示されており、また、ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／１４４６０に記載されている。
【００４１】
（レドックスメディエーター）
あらゆる有機または有機金属レドックス種がレドックスメディエーターとして使用可能であるが、好適なレドックスメディエーターの一種は、遷移金属化合物または錯体である。好適な遷移金属化合物または錯体としては、オスミウム、ルテニウム、鉄およびコバルトの化合物または錯体が挙げられる。これらの錯体においては、遷移金属は１以上のリガンドに配位結合している。前記リガンドは、一般に、一座、二座、三座、または四座リガンドである。最も好ましいリガンドは、例えば、ピリジンおよび／またはイミダゾール誘導体のような複素環式窒素化合物である。多座リガンドには、複数のピリジンおよび／またはイミダゾール環が含まれていてもよい。あるいは、例えば、フェロセンのようなメタロセン誘導体を用いることもできる。メディエーターの例として、［Ｏｓ（４−（Ｎ−（６−アミノヘキシル）アミノビピリジン）（１，１' −ジメチルー２，２' −ビイミダゾル）2 ）Ｃｌ3 が挙げられる。
【００４２】
レドックスメディエーターは、拡散性レドックスメディエーター、または非浸出性レドックスポリマーのような非浸出性レドックスメディエーターである。レドックスメディエーターに関する更なる情報としては、例えば、米国特許出願番号０９／２９５，９６２（１９９９年４月２１日出願）およびＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９８／３５２２５を参照できる。
【００４３】
（第２の電子伝達物質）
本発明の好ましい実施形態においては、前記センサは、レドックスメディエーターならびに、レドックスメディエーターおよび分析物への、またはレドックスメディエーターおよび分析物からの電子移動を可能にする第２の電子移動剤とを含む。前記第２の電子移動剤は、拡散性または非浸出性（例えば、レドックスポリマーに取り込まれるか、あるいは配位結合、共有結合、またはイオン結合している）であってよい。好適な第２の電子移動剤の一例は、分析物の反応を触媒する酵素である。例えば、分析物がグルコースである場合、グルコースオキシダーゼ、またはピロロキノリンキノングルコースデヒドロゲナーゼ（ＰＱＱ）のようなグルコースデヒドロゲナーゼを使用する。分析物がラクテートである場合、ラクテートオキシダーゼがこの役割を果たす。その他の分析物に対しては、他の酵素を使用できる。
【００４４】
対向電極  図１および２に示されるように、対向電極２４は、作用電極２２と同様の方法で構成することができる。対向電極２４は、対向／参照電極であってもよい。あるいは、別の参照電極を、サンプルチャンバと接触するように設けてもよい。対向／参照電極または参照電極に用いる好適な材料としては、非導電性基材上に印刷された、例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌまたはＡｇ／ＡｇＢｒ、または銀金属基材上の塩化銀が挙げられる。対向電極の作製には、作用電極２２の構成に使用されるのと同様の材料および方法を用いてもよいが、異なる材料や方法を用いてもよい。対向電極もしくは対向/ 参照電極は、絶縁性基材上に印刷することが好ましい。また、クーロメーター、ポテンシオスタット、またはその他の測定装置といった外部電子機器（図示せず）への接続を簡便にするために、コンタクトパッド２５が配置されたタブ２５' を設けてもよい。
【００４５】
任意に、非導電性インクのような非導電性フィラー材料を、対向電極近傍、または多数の対向電極の間に形成し、サンプルチャンバ内にサンプル液の移動経路に沿って平面を設けることができる。前記非導電性フィラー材料は、毛管作用によるサンプルチャンバ充填を容易にするための平滑面を形成し、および／または対向電極の近くに気泡が取り込まれ
る可能性を低減することが好ましい。この非導電性材料は、着色されていてもよく、無着色でもよい。また、印刷またはその他の方法によって基板上に形成されていてもよい。前記非導電性材料は、対向電極の形成前または形成後に堆積することができる。一実施形態においては、非導電性インクを使用して複数の１２．３マイクロメーター（０．５ｍｉｌ）の厚さの対向電極の間に充填する。また、別の実施形態においては、非導電性インクを使用して複数の６．４マイクロメーター（０．２５ｍｉｌ）の厚さの対向電極の間に充填する。通常、約６．４マイクロメーター未満の厚さにはフィラーインクは必要でない。また、センサデザインによっては、６．４マイクロメーターの厚さの対向電極にフィラーインクは必要でない。
【００４６】
（電極の構成）
本発明の一実施形態においては、作用電極２２および対向電極２４は、図１および図２に示すように、互いに向かい合わせに配置され対向し、対向する電極対を形成している。この好ましい構成においては、サンプルチャンバ２６は、一般に、これら２つの電極間に配置される。この対向する電極構成においては、電極同士が約０．２ｍｍ以下の距離をあけて離間し（すなわち、作用電極の少なくとも一部が、対向電極の一部から２００μｍ以下の距離をあけて離間している）、好ましくは１００μｍ以下、最も好ましくは５０μｍ以下の距離をあけて離間していることが好ましい。
【００４７】
電極は、互いに真向かいに向かい合う必要はなく、わずかにずれていてもよい。さらに、２つの電極は同じサイズである必要はない。作用電極２２はセンサ２０の幅方向に伸びていること、対向電極２４はその幅の一部または全部であることが好ましい。作用電極２２または対向電極２４のいずれかは、図４（対向電極３２４，３４４として示している）および図５Ｂ（対向電極４２４，４４１，４４２として示している）に示されているように、１以上の電極を含んでもよい。対向電極２４はまた、櫛歯状に形成することもできる。対向電極および作用電極の両方のその他の構成も、本発明の範囲に含まれる。しかしながら、この特別の実施形態においては、作用電極の少なくとも一部と対向電極のある部分との離間距離は、上述の特定範囲を超えないことが好ましい。
【００４８】
本発明の別の実施形態においては、作用電極および対向電極は同一平面上にある。この場合、サンプルチャンバは両方の電極と接触しており、電極の反対側において非導電性不活性基体もしくは基板によって結合している。前記不活性基体として好適な材料としては、ポリエステルのような非導電性材料が挙げられる。
【００４９】
本発明のセンサの他の構成も可能である。例えば、２つの電極を互いに角度をなす表面上に形成することも可能である。そのような構成の１つの例は、直角をなす表面に電極をもつことである。別の可能な構成は、管の内部のような曲面上に電極を備えることである。例えば、作用電極および対向電極をそれぞれが管の反対側に対向するように配置することができる。これは対向する電極対の別の例である。あるいは、それらの電極を管の壁面にそれぞれ隣接させて配置することができる（例えば、一方を他方の上面に配置する。または横並びに配置する）。全ての構成において、電気化学的センサの短絡を避けるために、２つの電極は互いに直接電気的に接触しないように構成しなければならない。
【００５０】
図１および２にもどって、電極２２、２４は、サンプルチャンバ２６からセンサ２０の他端に、「トレース」と呼ばれる電極延長部として伸びている。各トレースは、後述するように、データおよび他の計測値の集計を行うことができるメーターやその他の装置との電気的接続を提供するためのコンタクトパッド２３、２５を備えている。好ましくは、各導電パッド２３，２５は、各非導電性の基板３２，３４から伸びるタブ２３' 、２５' 上に位置づけられている。一実施形態によれば、タブは１以上のコンタクトパッドがその上に位置づけられている。第二の実施形態によれば、単一のコンタクトパッドを使用して、
１以上の電極との接触を提供することができる。すなわち、多数の電極を組合せ、１つのコンタクトパッドを介して接続する。
【００５１】
図１および２に示すように、電極が互いに対向している場合、電極を離間させておくために、スペーサー３３を使用することができる。スペーサー３３は図２に明確に示されている。前記スペーサーは、一般に、感圧性粘着物、ポリエステル、マイラー（Mylar ：商標）、ケブラー（Kevlar：商標）、またはその他の強くて薄いポリマーフィルム、あるいは、化学的に不活性であることから選択されるテフロン（Teflon：商標）フィルムのような薄いポリマーフィルム等の不活性の非導電性材料で構成される。前記スペーサー３３は、電極間の接触防止に加え、サンプルチャンバ２６の境界の一部としても機能する。他のスペーサーとしては、粘着物の層および両面粘着テープ（例えば、フィルムの相対する側面に粘着物を備えたキャリヤフィルム）が挙げられる。粘着物は、スペーサー３３を提供するために、例えばコーティング等によりポリマー材料に塗布して良い。
【００５２】
（サンプルチャンバ）
サンプルチャンバ２６は、図１、２に示すように、一般に、電極２２、２４、基板３２，３４、およびスペーサー３３の組合せによって規定される。測定域は、このサンプルチャンバ内に含まれ、分析物アッセイで分析されるサンプルの部分のみを収容する前記サンプルチャンバの領域である。図１および２に示す本発明の実施形態においては、サンプルチャンバ２６は、２つの電極２２、２４およびスペーサー３３によって結合した、それらの非導電性基板３２，３４との間の空間である。この実施形態では、サンプルチャンバは、好ましくは約１μＬ以下、より好ましくは約０．３２μＬ以下、最も好ましくは約０．２５μＬ以下の体積を有する。
【００５３】
図１および２に示した本発明の実施形態においては、測定域は、サンプルチャンバの体積とほぼ同等の体積を有する。好ましい実施形態では、測定域がサンプルチャンバの８０％を、より好ましい実施形態では９０％を、最も好ましい実施形態ではほぼ１００％を占める。
【００５４】
図３に示す本発明の別の実施形態において、センサ２２０は、非導電性基材２３２上の作用電極２２２、非導電性基材２３４上の対向電極２２４、およびそれらの間のスペーサー２３３を備える。作用電極２２２からはコンタクトパッド２２３が伸びている。同様に対向電極２２４からコンタクトパッド２２５が伸びている。サンプルチャンバ２２６（基材２３２、２３４およびスペーサー２３３で規定されている）は、センサ２２０の長さ方向に伸び、電極２２２、２２４に近接する領域よりもはるかに広い空間を有する。この実施形態においては、１以上のサンプルチャンバと接触する複数の電極を設けることが可能となる。この実施形態においては、分析されるサンプルの部分を含有する領域に該当する測定域は、作用電極２２２の作用面および対向電極２２４と結合したサンプルチャンバ２２６の部分である。この実施形態においては、測定域は、好ましくは約１μＬ以下、より好ましくは約０．３２μＬ以下、特に好ましくは約０．２５μＬ以下、最も好ましくは０．１μＬ以下のサンプルの体積を収容する大きさに設定される。
【００５５】
上述の両実施形態において、サンプルチャンバおよび測定域の厚さは、一般に、スペーサー３３，２３３の厚さ（例えば、図２および３においては電極間の距離、または電極が同一平面上にある場合は、電極と不活性基体との間の距離）に相当する。前記スペーサーは、例えば、粘着物または両面粘着テープもしくはフィルムでもよい。有用な粘着物の例としては、ウレタン、アクリレート(acrylates) 、ポリアクリレート(acrylics)、ラテックス、ゴム(rubbers) 、その他の公知の粘着物を含む。分析物の速やかな電気分解を促進するため、所与のサンプル体積に対し、より多くのサンプルが電極表面に接触するよう、この厚さは小さいことが好ましい。さらに、薄いサンプルチャンバにおいては、測定時間
に対して拡散時間が長くなるため、分析物アッセイ中に分析物がサンプルチャンバの他の部分から測定域へと拡散することに起因する誤差が低減される。一般に、サンプルチャンバの厚さは、約５０〜約２００ｍｍである。
【００５６】
（吸収剤）
サンプルチャンバは、チャンバ内にサンプルが配置される前は空であってもよい。または、いくつかの実施形態においては、サンプルチャンバは、測定過程において液体サンプルを吸収して保持するための吸収材（図３では、吸着材５０として示している）。好適な吸収材としては、ポリエステル、ナイロン、セルロース、およびニトロセルロースのようなセルロース誘導体を含む。前記吸収材は、サンプルチャンバの毛管作用を補うか、または、好ましくはそれに取って代わる吸取り作用によって、小体積サンプルの吸取りを促進する。これに加えて、またはこの代わりとして、サンプルチャンバの壁の一部または全体を、液体サンプルの表面張力を低下させ、サンプルチャンバ内の液体の流れを高めることを意図して、界面活性剤を塗布してもよい。使用可能な界面活性剤の例としては、商標名ゾニルＦＳＯ（Zonyl FSO ）でデュポン社、ウィルミントン、ＤＥ（Dupont of Wilmington）から入手可能である。
【００５７】
吸収材の吸取り作用以外の方法を用いサンプルチャンバまたは測定域へサンプルを輸送することができる。このような輸送手段の例としては、吸収材の吸取り作用のみならず、サンプルをサンプルチャンバに押し込むためのサンプルへの圧力印加、サンプルをサンプルチャンバ内に引き込むためのポンプまたは他の真空形成方法によるサンプルチャンバ内における真空形成、薄いサンプルチャンバの壁面とのサンプルの表面張力に起因する毛管作用が挙げられる。
【００５８】
全てのセンサ組立部品は、サンプルが確実に電極に接触し、かつサンプルチャンバおよび測定域が同体積を維持するように、しっかりと接合される。これは、決められたサンプル体積での測定値が必要とされる、クーロメトリーによるサンプルの分析においては重要な考慮事項である。
【００５９】
（別のセンサデザイン）
図４〜１２は、先端充填と側面充填の双方の別のセンサデザインを示す。図４によれば、センサ３２０は、作用電極３２２、対向電極３２４、第２の対向電極３４４（下記に示すように、充填指示機能を有してもよい）、および、少なくともセンサ３２０の少なくとも一部に沿って伸びるサンプルチャンバ３２６を備え、および任意に吸収材３５０を含んでもよい。
【００６０】
図５Ａ〜５Ｃは、組み立てられたとき、好ましい構成のセンサとなる３つの層を示す。図５Ａは、基板４３２上に作用電極４２２を備えている。作用電極４２２は、サンプルチャンバ４２６からその上にコンタクトパッド４２３があるタブ４２３' へと伸びるトレース４５３を備えている。コンタクトパッド４２３はセンサをメーターまたはその他の測定装置に接続させている。図５Ｂ（図５Ａを反転させ、電極側を上にして示した図）は、基板４３４上に対向電極４２４を備えている。また、第１の指示電極４４１および第２の指示電極４４２をも含む。対向電極４２４はトレース４５４を備え、第１の指示電極４４１はトレース４５１を備え、第２の指示電極４４２はトレース４５２を備えている。それは、タブ４２５' の上のコンタクトパッド４２５，４４３，４４４でそれぞれ終結している。図５Ｃのスペーサー４３３は、２つの電極４３２，４３４が反対側に相互に対向して設置されるとき、サンプルチャンバ４２６を規定し、電極間にスペースを提供する。
【００６１】
図６Ａ〜６Ｃは、組み立てられたときセンサとなる３つの層を示す。図６Ａにおいては、作用電極５０２が第１の基板５００の上に形成されている。作用電極５０２は、外部の
電子機器と接続するためのコンタクトパッド５０３を含む。このコンタクトパッド５０３は、トレース５５２によって作用電極５０２と接続している。図６Ｂに示すように、粘着物の層や両面テープのようなスペーサー５０４がチャンネル５０６を規定し、センサのサンプルチャンバを形成する。図６Ｃ（図１Ａを反転させ、電極側を上にして示した図）に示すように、２つの対向（もしくは対向／参照）電極５１０、５１２が第２の基板５０８に形成されている。この多数の対向電極の配置は、下記に述べるように、対向電極５１２を使用して、充填指示機能をも果たしている。各対向電極５１０，５１２は、外部電子機器と接続するための接触領域またはパッド５１１、５１３を有している。これらのコンタクトパッド５１１、５１３はトレース５５１、５５３によって対向電極と接続している。作用電極５０２および２つの対向電極５１０、５１２がチャンネル５０６の領域において対向するように第２の基板５０８を反転させて、スペーサー５０４を挟んで第１の基板５００上に配置する。
【００６２】
いくつかの例においては、チャンネル５０６の入口５１４（図６Ｂ）に最も近い対向電極５１０のサンプルチャンバ内における表面積は、もう一方の対向電極５１２の少なくとも２倍であり、また少なくとも５倍または１０倍であってもよい。非浸出性または拡散性のレドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤を、上述のように、チャンネル５０６に対応する領域において、第１または第２の基板５００、５０８のいずれかに設けることができる。
【００６３】
前記作用電極および対向電極は、チャンネル領域全体（ただし、２つの対向電極間の小さな空間は除く）を覆うように形成することができる。本実施形態においては、サンプルチャンバおよび測定域が効率的に同一であり、同体積を有している。別の実施形態においては、測定域は、例えば、サンプルチャンバの体積の８０％または９０％を占める。同様のセンサが、１つの対向電極または３つ以上の対向電極を用いて作製できることは理解されるであろう。さらに、センサに多数の作用電極を設けてもよいことも理解されるであろう。
【００６４】
図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃは、側面充填式センサの配置を示すものである。図７Ａは、作用電極５２２を備えた第１の基板５２０を示している。図７Ｂは、チャンネル５２６を規定するスペーサー５２４を示している。図７Ｃ（図７Ａおよび７Ｂの反転図）は、３つの対向（または対向／参照）電極５３０、５３２、５３４を備えた第２の基板５２８を示している。この多数の対向電極の配置は、以下に述べるように充填指示機能を提供することができる。液体をセンサ内に引き込みやすくするために、へこみ５３６、５３８、すなわち、窪んだ、もしくはへこんだ部分を開口部の端部からチャンネル５２６のいずれかに形成することもできる。この構成によれば、吸取りまたは毛管現象によるチャンネル（すなわち、サンプルチャンバ）の充填を助ける。この構成によれば、使用者がサンプル採集中にチャンネルを偶然塞いでしまうという、センサの先端を縁に沿って皮膚に押し付けることによって起こり得る可能性を低減することもできる。
【００６５】
図８Ａ、８Ｂ、および８Ｃは、側面充填式センサの配置の別の例を示す。図８Ａは、作用電極５４２を備えた第１の基板５４０を示している。図８Ｂは、チャンネル５４６を規定するスペーサー５４４を示している。図８Ｃ（図８Ａおよび８Ｂの反転図）は、３つの対向（または対向／参照）電極５５０、５５２、５５４を備えた第２の基板５４８を示している。
【００６６】
図９Ａ、９Ｂ、および９Ｃは、頂部充填式センサの配置の別の例を示す。図９Ａは、作用電極５６２を備えた第１の基板５６０を示している。図９Ｂは、チャンネル５６６を規定するスペーサー５６４を示している。図９Ｃ（図９Ａおよび９Ｂの反転図）は、２つの対向（または対向／参照）電極５７０、５７２を備えた第２の薄膜基板５６８を示してい
る。この多数の対向電極の配置は、以下に述べるように、充填指示機能(fill indicator function) を提供することができる。通気孔５７４（図９Ｃに陰影領域として表示している）が、第２の基板を貫通して形成されている。図示している実施形態においては、この通気孔５７４は、対向電極、および任意にスペーサー５６４をもつ基板５６８のみを貫通している。本実施形態においては、通気孔は、例えば、基板の一部をダイカットすることによって形成してもよい。このダイカットにより、少なくとも１つの対向電極の一部分を除去することもできるが、チャンネル内でのサンプルとの接触のため、ならびにセンサの他端における接触部との電気的接続のために十分な量の前記対向電極を残しておくべきである。別の実施形態においては、通気孔５７４を、全ての層を貫通するか、または第１の基板を貫通し、第２の基板を貫通しないように形成してもよい。
【００６７】
異なる形状を有する別の実施形態を、図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃに示す。図１０Ａに示すように、このセンサは、少なくとも１つの作用電極５８０を備えた第１の基板５７９を含む。図１０Ｂに示すように、このセンサはまた、チャンネル５８２がスペーサー５８１内に形成された状態でスペーサー５８１を有している。図１０Ｃ（図１０Ａおよび１０Ｂの反転図）に示すように、このセンサはさらに、２つの対向電極５８４、５８５を備えた第２の基板５８３を含む。通気開口５８６は、一般に、全ての層を貫いて切断され、センサの側面から伸びている。いくつかの実施形態においては、通気開口およびセンサ前部５８７は、通気開口とセンサ前部５８７との再現可能な距離で同時にカットされ、チャンネル５８２と作用電極５８０の長さを再現可能にしている。センサへの流体の導入を容易にするため、チャンネル５８２の充填用開口部にへこみ５８８、すなわち窪んだ、もしくはへこんだ部分を形成してもよい。
【００６８】
図１１Ａ、１１Ｂ、および１１Ｃは、側面充填式センサの配置の別の例を示す。図１１Ａは、作用電極６４２を備えた第１の基板６４０を示している。図１１Ｂは、チャンネル６４６を規定するスペーサー６４４を示している。図１１Ｃ（図１１Ａおよび１１Ｂの反転図）は、３つの対向（または対向／参照）電極６５０、６５２、６５４を備えた第２の基板６４８を示している。この多数の対向電極の配置は、後述するように充填指示機能を提供することができる。チャンネル６４６の長さは、一般に、センサの側面６５６、６５８に沿った、２つの平行な切断によって規定されている。
【００６９】
垂直な側面であるために、図１３Ａに示されているように、これらのセンサ（およびまた図１，２、および５に示されている）は、相互に近接させて作製することが可能である。作製の際、そのように位置づけることで材料の無駄を減らせる。近接するセンサ作製方法における、別の任意の作製上の利点は、レドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤を、これらの連続的な流れを隣接するセンサの行または列に沿ってストリッピングすることにより、チャンネル内に着実に配置できることである。これにより、レドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤を個々のチャンネル内に個別に配するといった他の方法に比べ、これらの成分をより効率的にかつ無駄なく配置できる。
【００７０】
図１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃは、別のセンサ構成を示す。図１２Ａに示すように、このセンサは、少なくとも１つの作用電極６０２を備えた第１の基板６００を有している。図１２Ｂに示すように、前記センサはまた、スペーサー６０４を有しており、チャンネル６０６がスペーサー６０４内に形成されている。図１２Ｃ（図１２Ａおよび１２Ｂの反転図）に示すように、前記センサはさらに、２つの対向電極６１０、６１２を備えた第２の基板６０８を有している。この多数の対向電極配置は、後述するように、充填指示機能を提供することもできる。前記センサはまた、例えば、スロット６１４またはセンサ本体からの延長部６１６のような、センサのどちらの側をサンプルに隣接させるべきかを使用者に知らせるインジケータを備えていてもよい。表面印刷を同時に、または代替的にインジケータとして機能する前記センサに適用することができる。これは、サンプルが特定の
側から導入された時のみ、正確な前記センサの読みが得られる場合に特に重要である。
【００７１】
（多電極センサおよびその検量）
様々な理由により、多電極センサを使用することができる。例えば、単一のサンプルを用いて種々の分析物を試験するために多電極を使用してもよい。多電極の一実施形態は、１以上のサンプルチャンバを有し、そのそれぞれは、１以上の作用電極を有し、各作用電極が異なる測定領域を規定している。レドックスメディエーターが非浸出性である場合、作用電極の１以上が、第１の分析物の試験に適切な試薬、例えば、適切な酵素を備えていても良く、残りの作用電極の１以上が、第２の分析物の試験に適切な試薬を備えていても良い。例えば、多電極センサは、グルコースオキシダーゼを備えた、グルコース濃度測定用の１以上の作用電極と、感知層にラクテートを備えた、ラクテート濃度測定用の１以上の作用電極とを含んでいることもある。
【００７２】
多電極は、分析結果の読取精度を向上させるために使用することもできる。各作用電極（全ての作用電極は同一の分析物を検出する）から得た測定値を平均化し、そうでなければ組み合わせて、より信頼できる読取りを行うことができる。場合によっては、平均値との差が閾値限界を超えたとき、その測定値を除外することができるだろう。この閾値限界は、例えば、平均測定値の標準偏差のような統計学的なパラメータに基づいて決定することができる。除外値を省略した上で、再度平均値を算出してもよい。精度を挙げるために多電極センサの使用に加えて、電極毎に、多数の測定値を求め、精度を高めるために平均する。この技術はまた、精度を高めるために、単一の電極センサにも使用することもできる。
【００７３】
電極対の測定域の体積を正確に測定するのに使用でき、ノイズの低減にも有用な多電極センサの一例をここに示す。この例においては、作用電極の１つが、非浸出性レドックスメディエーターおよび非浸出性の第２の電子移動剤（例えば、酵素）によって作製されている。別の作用電極は、非浸出性レドックスメディエーターを備えているが、第２の電子移動剤は備えていない。任意に設けられる第３の作用電極は、電極に結合したレドックスメディエーターも第２の電子移動剤も備えていない。同様の構成が、拡散性のレドックスメディエーターおよび／または拡散性の第２の電子移動剤を使用しても形成できる。ただし、拡散性成分は作用電極に配置されるとは限らない。好ましくは、電極対間に十分な距離が存在し、レドックスメディエーターおよび／または酵素が測定期間内（サンプルチャンバへの同一のサンプル導入時から測定終了までの時間）に電極間を実質的に拡散しない。
【００７４】
サンプル導入前に不均一な酸化状態で存在するレドックスメディエーターに起因するセンサの誤差は、作用電極および対向電極に近接する各測定域において、同時にサンプルを電気分解することによって測定できる。第１の作用電極においては分析物が電気分解されてサンプル信号を出す。第２の作用電極においては、第２の電子移動剤が存在しないため、（第２の電子移動剤が必要であると仮定すると）分析物は電気分解されない。しかしながら、サンプル導入前に混合された酸化状態（すなわち、レドックス中心のいくつかは還元状態、いくつかは酸化状態）にあるレドックスメディエーターの電気分解および/ または作用電極と対向電極の間における拡散性レドックスメディエーターの往復に起因して、電荷が移動する（そして、電流が流れる）。この第２の作用電極を用いて通過する小さい電荷を、第１の電極間を用いて通過する電荷から差し引いて、レドックスメディエーターの酸化状態に起因する誤差を実質的に除去することおよび／または拡散性レドックスメディエーターに起因するバックグラウンド電流を除去することができる。この処理により、容量性の充電およびファラデー電流に関連する誤差だけでなく、アスコルビン酸塩、尿酸塩、およびアセトアミノフェンのような電気分解される他の妨害物質に関連する誤差までもが低減される。
【００７５】
サンプルチャンバの厚さは、電極とそれに対応する対向電極との間の静電容量を、好ましくはいかなる液体も存在しない時に、測定することによって求めることができる。電極対の静電容量は、電極の表面積、電極間の間隔、および平板間の材料の誘電率に依存する。空気の誘電率は不変であるため、一般に、この電極構成の静電容量は数ピコファラドである( または、電極と対向電極との間に液体が存在する場合は、ほとんどの生体液の誘電率が約７５だとすれば、約１００〜１０００ピコファラドである) 。よって、電極の表面積は既知であるため、電極対の静電容量を測定することにより、測定域の厚さを約１〜５％の範囲内で測定することができる。
【００７６】
別の電極構成においても、これらの方法（すなわち、重要な成分（critical component）の不存在下における静電容量の測定およびクーロメトリーによる測定）を使用して、妨害物質および測定するサンプル体積に関する不正確な知識に起因するバックグラウンドノイズおよび誤差を低減することができる。１以上の作用電極および対向電極および前述した１以上の測定値にかかわるプロトコルを展開することができ、それは本発明の範囲内である。例えば、静電容量測定に必要な電極対は１つだけであるが、便宜的に追加の電極を使用してもよい。
【００７７】
（充填インジケータ）
１μＬ以下の液体を充填したサンプルチャンバを用いる場合、サンプルチャンバが充填されたことを確認できることが望ましいことが多い。図６Ａ〜６Ｃは、充填インジケータ構造を有するセンサの一例を示す。特に、図６Ａは、作用電極５０２が印刷された第１の基板５００を示している。例えば、粘着物の層または両面粘着テープといったスペーサー５０４（図６Ｂ）が第１の基板５００と作用電極５０２の上方に形成され、層内に形成されたチャンネル５０６によりサンプルチャンバが提供される。図６Ｃ（図６Ａおよび６Ｂを反転させ、電極側を上にして示した図）に示すように、第２の基板５０８には２つの対向電極５１０、５１２が印刷されている。好ましくは、チャンネル５０６の入口５１４に最も近い対向電極５１０は、他方の対向電極５１２の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍または１０倍の表面積をサンプルチャンバ内に有する。
【００７８】
前記センサが液体で満たされると、第２の対向電極５１２と作用電極５０２との間の信号を観察することによって、前記センサが充填されたこと、またはほぼ充填されたことを知らせることができる。液体が第２対向電極５１２に達すると、その対向電極からの信号が変化するはずである。観察に適した信号としては、例えば、第２の対向電極５１２と作用電極５０２との間における電圧、電流、抵抗、インピーダンス、または静電容量が挙げられる。あるいは、充填後にセンサを観察し、信号（例えば、電圧、電流、抵抗、インピーダンス、または静電容量）の値が、サンプルチャンバの充填が完了したことを示す値に達したかどうかを確認することができる。
【００７９】
これに代わる実施形態においては、対向電極または作用電極を２以上の部分に分け、各部分からの信号を観察してセンサの充填が完了したことを確認してもよい。一例においては、作用電極は、対向電極および指示電極と対向する関係にある。別の例においては、対向電極、作用電極、および指示電極は対向する関係になく、例えば、横並びに配置されている。一般に、指示電極は、作用電極および対向電極に比べ、サンプル導入口より下流側にある。
【００８０】
図５，７，８，および１１に示しているセンサのような側面充填式センサに関しては、指示電極を主要な対向電極のいずれかの側に配置してもよい。これにより、指示電極をより上流側に配置した状態で、使用者が左右いずれの側からもサンプルチャンバを充填することが可能になる。この３−電極構成は必ずしも必要ではない。側面充填式センサはまた
、単一の指示電極、および、好ましくは、いずれの側をサンプル液と接触させるべきか示す表示をさらに備えていてもよい。
【００８１】
別法として、または追加的に、２つの指示電極を１つの対向／参照電極と組み合わせて用い、サンプルチャンバの充填が不完全となることを防止するために、サンプルチャンバの充填開始時および充填完了時を検出する。２つの指示電極は、対向／参照電極とは異なる電位に任意に保持されている。サンプルチャンバの充填の開始および完了は、指示電極と対向／参照電極との間における電流の流れによって表示される。
【００８２】
別の例においては、各対向／参照電極の電位は同等であってよい。３つの対向／参照電極全ての電位が同等、例えば０ボルトである場合、測定域の充填が開始されると、その液体によって作用電極と第１の対向／参照電極とが電気的に接触し、分析物が酵素およびメディエーターと反応することによって、第１の対向／参照電極間に電流が流れる。前記液体が第３の対向／参照電極に達すると、第１の対向／参照電極の場合と同様に、測定域が満たされたことを示す別の電流が測定できる。測定域の充填が完了すれば、３つの対向／参照電極を任意に一緒に短絡させてもよく、またはこれらの信号を加算したり、その他の方法で組み合わせたりしてもよい。
【００８３】
指示電極を、分析物測定の精度を改善するために使用することができる。指示電極は、作用電極として、または対向電極もしくは対向／参照電極として作動してもよい。図６Ａ〜６Ｃに示した実施形態においては、指示電極５１２は、作用電極５０２に対し、第２の対向電極または対向／参照電極としての機能を果たす。指示電極と作用電極から得た測定値を、第１の対向電極または対向／参照電極／作用電極から得た測定値とを組合せ（例えば、加算または平均化）て、より正確な測定値を得ることができる。一実施形態においては、指示電極は、対向電極または対向／参照電極と共に、第２の作用電極として作動してもよい。別の実施形態においては、指示電極は、第２の対向電極または対向／参照電極と共に、第２の作用電極として作動してもよい。さらに別の実施形態においては、指示電極は、第２の作用電極と共に第２の対向電極または対向／参照電極として作動してもよい。
【００８４】
センサまたはセンサ読取装置は、測定域が充填されたことを使用者に知らせるため、指示電極に反応してアクティブ化されるサイン（例えば、視覚的サインまたは聴覚的信号）を含むことができる。前記センサまたはセンサ読取装置は、指示電極が、使用者への警告あり、または警告なしに、測定域の充填が完了したことを示してから読取りを開始するように構成されていてもよい。読取りは、例えば、作用電極と対向電極との間に電位を印加することによって作用電極で発生した信号の監視を開始することによって始まっても良い。
【００８５】
（センサの一般的作製方法）
図１３Ａ〜１３Ｂは、図５Ａ〜５Ｃに表示されたセンサの配置について示した一実施形態を記載したものである。この方法は、先に記載した様々な他のセンサの配置についても使用することができる。図５Ａ〜５Ｃの３層を組み合わせるとき、センサ４２０が形成される。
【００８６】
図１３Ａおよび１３Ｂにおいて、プラスチック基板のような基板１０００が矢印の方向に動いている。基板１０００は個別のシートでもよいし、ウェブ上の連続するロールでもよい。多数のセンサ４２０は、その上に作用電極４２２（図５Ａ）を有するセクション１０２２、および対向電極４２４を有するセクション１０２４および指示電極４４１，４４２（図５Ｂ）を有するセクション１０２４を基板１０００上に形成することができる。これらの作用、対向、指示電極は、対応するそれらのトレースおよびコンタクトパッドに電気的に接続する。一般に、作用電極セクション１０２２を基板１０００の半面上に作製し
、対向電極セクション１０２４を基板１０００の他の半面上に作製する。いくつかの実施形態においては、基板１０００を、切り目をつけて、折り曲げて、セクション１０２２，１０２４をセンサに一体形成することができる。いくつかの実施形態においては、図１３Ａに示したように、個別の作用電極セクション１０２２を、基板１０００上に互いに近接、隣接させ、材料の無駄を減らしている。同様に、個別の対向電極セクション１０２４を互いに近接、隣接させて形成することもできる。他の形態においては、個別の作用電極セクション１０２２（および、同様に、対向電極セクション１０２４）を図１３Ｂに示すように、スペースを空けて配置することもできる。プロセスの残りの部分は多数のセンサの作製のために記載するが、個別のセンサを形成するために容易に変形することもできる。
【００８７】
前記炭素またはその他の電極材料（例えば、金やプラチナのような金属）を基板１０００上に形成して、各センサのための作用電極４２２を提供することもできる。前記炭素その他の電極材料は、炭素や金属インクによる印刷、蒸着、および他の方法を含む様々な方法によって堆積することができる。印刷は、スクリーン印刷や、グラビア印刷(gravure roll printing) 、転写印刷、その他の公知の印刷方法によって行うことができる。トレース４５３およびコンタクトパッド４２３は、作用電極４２２と一緒に塗布することが好ましいが、次のステップにおいて塗布してもよい。
【００８８】
作用電極４２２と同様に、対向電極４２４，４４１，４２２（図５Ｂに示している）を基板１０００に形成する。対向電極は、炭素またはその他の導電電極材料を基板上に供給することによって形成する。１実施形態においては、対向電極に使用される材料は、Ａｇ／ＡｇＣｌインクである。対向電極の材料を、印刷や蒸着を含む様々な方法によって堆積してもよい。印刷はスクリーン印刷、グラビア印刷、転写印刷、その他の公知の印刷方法によって行ってもよい。トレース４５４、４５１、４５２およびコンタクトパッド４２５、４４３、４４４を対向電極４２４、４４１、４４２と一緒に適用することが好ましい。しかし、後の工程において適用することもできる。
【００８９】
多数のセンサ４２０を同時に作製することが好ましい。すなわち、複数のセンサのための作用電極を、それらのトレースおよびコンタクトパッドを含めて、ポリマーシートやウェブの上に作製する（例えば、印刷する）。そして同時または後に、複数のセンサのための対向電極およびそれらのトレースおよびコンタクトパッドを作製する（例えば、印刷する）。前記作用電極および対向電極は、後に電極が互いに対向するように互いに相対する位置になるように、別個の基板上に形成しても良い。また、基板の位置合わせを容易にするために、作用電極を基板シートまたはウェブの第１の半分に形成し、対向電極を基板の第２の半分のシートまたはウェブ上に形成して、前記シートまたはウェブを折りたたみ、作用電極および対向電極が対向配置となるように重ね合わせても良い。
【００９０】
サンプルチャンバ４２６を提供するために、スペーサー４３３を基板／作用電極および基板／対向電極のうちの少なくとも１つの上方に作製する。スペーサー４３３は、粘着物の層または両面粘着テープ等の接着性スペーサーであることが好ましい（例えば、対向する表面に配置された粘着物を有するポリマーキャリアフィルム）。好適なスペーサー材料としては、ウレタン、アクリレート、ポリアクリレート、ラテックス、ゴムなどが挙げられる。
【００９１】
結果としてサンプルチャンバとなるチャンネルを、粘着物スペーサーの一部を切り抜くか、２つの粘着物片を配置するかもしくは、隙間はあるが近接させて配置することによって、スペーサー４３３内に形成する。前記粘着物は印刷することもできる。または、チャンネル領域を規定するパターンによって基板上に配置してもよい。粘着物スペーサーには、センサに組み込む前に任意に１以上の剥離ライナーを付与してもよい。前記粘着物は切断され（例えば、ダイカットもしくはスリット）、スペーサーを基板上に配置する前に、
チャンネルに相当する粘着物の部分を除去することもできる。
【００９２】
本発明の一方法においては、図１４Ａ〜１４Ｇに示すように、粘着物は、第１および第２の剥離ライナーを含む。粘着物を第１の基板／作用電極、または基板／対向電極に塗布する前に、粘着物を第１の剥離ライナーおよびその下にある粘着物の少なくとも１つ、好ましくは全てを貫通するが、第２の剥離ライナーは貫通せずに「キスカット」し、１以上のセクションを形成することが可能である。そのセクションのうちの１つが最終的にサンプルチャンバセクションとなる。第１の剥離ライナーを、その長さ方向では(over its length) 粘着物から除去するが、サンプルチャンバセクション上には残しておく。その後露出された接着剤を第１の基板／作用電極もしくは基板／対向電極に塗布する。第２の剥離ライナーを除去するとき、チャンネルまたは粘着物スペーサーの開口を残して、前記サンプルチャンバセクションに位置する粘着物も一緒に除去する。第２の基板／作用電極もしくは基板／対向電極をその後、粘着物に塗布して、センサの層構造を形成する。
【００９３】
図１４Ａ〜１４Ｇは、「キスカット」による粘着物層のプロセスを詳細に示す。最終的にスペーサー４３３となる粘着物層は、第１の剥離層１０２０と第２の剥離層１０４０との間に粘着物層１０３０を含む粘着物構造から得ることが好ましい。刃（例えば、ナイフもしくは金型刃）は、第１剥離ライナー１０２０および粘着物層１０３０の少なくとも１部を切り抜くが、図１４Ｂ〜１４Ｇに示すように、第２の剥離ライナー１０４０は切り抜かず、剥離ライナーセクション１０２０ａ、１０２０ｂおよび粘着物セクション１０３０ａ、１０３０ｂを形成する。１０３０ｂが占めるスペースは、結果としてセンサのサンプルチャンバになる領域であり、「サンプルチャンバ領域」と称する。図１４Ｇに示されているような切断構成によって、１つの剥離ライナーセクション１０３０ａを除去し、剥離ライナーセクション１０３０ｂを残しておくことができる。前記ライナーは、切断され、ライナーの長さ全体に伸びる個別のストリップを提供することができる。これはその後、ライナーストリップの個別の除去を必要とする。
【００９４】
剥離ライナーセクション１０３０ａを除去して、図１４Ｃに示す粘着物構成を提供する。露出された粘着物を基板１０５０の上方に位置づけ、図１４Ｄに示すように、基板１０５０にしっかりと接着する。剥離ライナーを含まない粘着物セクション１０３０ａは、基板１０５０を接着する。図１４Ｅに示すように、第２剥離ライナー１０４０を除去し、粘着物１０３０ｂの切断され、接着されていないセクションおよび第１のライナー１０２０ｂをそれと一緒に引っぱる。これは結果として、図１４Ｆに示すように、その間にサンプルチャンバ４２６をもつスペーサー層セクション４４３ａ，４４３ｂを提供する粘着物領域１０３０ａとなる。その後第２の基板を粘着物層に位置づけ、スペーサー４３３を介して第１の基板上に積層する。スペーサー４３３の厚さは、一般に作用電極と対向電極の間隔を決定し、これによって、サンプルチャンバ４２６の体積は影響を受ける。この厚さは個別のセンサおよび／またはバット内の個別のセンサの１つに対しての変化がア ５％未
満であることが好ましい。層構造のセンサ構造を作製するために「キスカット」法を使用することによって、サンプルチャンバ壁の完全性が保存される。それによってより確実で再現可能なサンプルチャンバ体積が提供される。
【００９５】
非浸出性または拡散性のレドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤を、少なくともサンプルチャンバの領域において、基板上に配置する。これらの成分のいずれか一方または両方が非浸出性である場合、その成分は作用電極上に配置することが好ましい。これらの成分のいずれか一方または両方が拡散性である場合、その成分は、チャンネル領域における基板のいずれかの面に配置することができる。前記レドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤は、スペーサーの配置前または配置後に、基板上に個々または一緒に配置できる。前記レドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤は、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、吹き付け、ペインティング
、整列および／または近接した電極の行または列に沿ったストリッピング等を含む種々の方法によって配置できる。また、他の成分を個別に、あるいはレドックスメディエーターおよび／または第２の電子移動剤と共に配置してもよい。これらの成分としては、例えば、界面活性剤、ポリマー、ポリマーフィルム、防腐剤、バインダー、緩衝剤、および架橋剤が挙げられる。
【００９６】
スペーサー、レドックスメディエーター、第２の電子移動剤、感知層等を配置した後、第１および第２の基板（その上に作用電極と対向電極を有している）を互いに対向するように配置してセンサを形成する。基板面は、スペーサーの粘着物によって接合される。面同士を接合させた後、例えば、ダイカッティング、スリッティング、または基板材料の余剰部分を切り捨て、個々のセンサを分離させるその他の方法を含む種々の方法により、ウェブ状のセンサから個別のセンサを切り抜く。いくつかの実施形態においては、カッティング、スリッティング等の方法を組み合わせて用いる。別法としては、まず個別のセンサ部分を基板から切り抜いておき、その後その２つの部分を、スペーサー粘着物を用いる等の接着剤的方法によって接合させて、センサを形成する。
【００９７】
センサの側面を垂直にして、基板の残りの部分からセンサを切り抜き、および／または、基板を、例えば、ギャングアーバ刃システムを用いる方向に平行にスリットを入れることによって、他の部分からセンサを切り抜くことができる。センサの縁は、サンプルチャンバの縁および／または測定域の縁を規定することができる。切断間の距離を正確に制御することによって、しばしばサンプルチャンバ体積のばらつきを軽減することができる。その他の例では、これらの切断は、互いに平行であることが好ましい。なぜなら、平行な切断は一般に容易に行うことができるからである。
【００９８】
（電気的装置へのセンサの接続）
一般的に、図１６Ａおよび１６Ｂ、図１７Ａおよび図１７Ｂ、ならびに図１８Ａおよび図１８Ｂを参照して、図５Ａ〜図５Ｃの組合されたセンサ（センサ１４２０と称する）は、一般に、電気的コネクタ１５００によって、メーターまたは他の電気的装置と接続する。そのコネクタは、センサ１４２０の末端において、コンタクトパッド４２３，４２５，４４３，４４４で結合および接続する構成となっている。センサメーターは、一般に、センサの電極に電位および／または電流を提供するため、ポテンシオスタットまたは他の構成部品を備えている。センサ読取装置はまた、分析物濃度をセンサ信号から測定するためのプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサーまたはハードウェア）を備えていてもよい。前記センサメーターはまた、ディスプレイまたはディスプレイをセンサに結合させるためのポートを含む。前記ディスプレイは、センサ信号および／または、例えば、分析物濃度、分析物濃度の変化速度、および／または閾値分析物濃度の超過（例えば、低血糖または高血糖として示される）を含む、センサ信号より測定された結果を表示する。
【００９９】
好適なコネクタの一例が図１６Ａおよび１６Ｂ、図１７Ａおよび図１７Ｂ、ならびに図１８Ａおよび図１８Ｂに示されている。コネクタ１５００（センサをメーターもしくは他の電気的装置に接続するために使用される）は通常、上部１５１０と底部１５２０（図１６Ｂ参照）の２部構成になっている。上部１５１０と底部１５２０の間に位置づけられ、固定されているのは、コンタクトリード１４２３，１４２５，１４４３，１４４４であり、それらは、センサ１４２０とメーターとの間に電気的接続を提供する。これらのリード１４２３，１４２５，１４４３，１４４４は、コンタクトパッド４２３、４２５、４４３、４４４（それぞれ図５Ａおよび図５Ｂ）と物理的に接触する近位端、および装着された全てのメーターと接続する遠位端を有している。コンタクトパッドを有するセンサ１４２０の端部は、コネクタ１５００に滑り込ませ、センサ１４２０をスライド領域１５３０に配置することによって、コネクタ１５００に嵌合させる。コネクタ１５００の接触構造は、作用電極と対向電極が正しくメーターに結合するように、センサの正しいパッドと電気
的に接触することが重要である。
【０１００】
１つの任意の特徴として挿入モニター１４５０があり、コネクタ１５００に挿入する前のセンサ上面図である図１６Ａ及び図１６Ｂに示されている。挿入モニターは、センサの幅を横切る導電性のストリップである。この導電性の挿入モニターは導電基板上に配置され、コネクタとの電気的接触のための導電パッドを有している。前記挿入モニターは、前記センサがコネクタに適切に挿入される場合、２つのコンタクト構造１４５１および１４５２の間の電気回路近くに構成および配置されている。コネクタ１５００への適切な挿入とは、センサストリップ１４２０が右側が上になるように挿入されること、ストリップの正しい端部がコネクタに挿入されること、およびストリップ上の電極のコンタクトパッドおよび、その対応するコネクタの接触構造の間に確実な電気的接続が行われるようにストリップが十分遠くにコネクタ中に挿入されることを意味する。全ての電極パッドがコネクタ１５００の接触構造と適切に接触していないときは、閉鎖回路が無いことが好ましい。前記挿入モニターは、センサの幅にわたるストリップ以外の形であってもよい。例えば、他のデザインとしては、個別のドット、グリッドパターンを含む。または言葉や文字のような、文体的な特徴を有していてもよい。
【０１０１】
この挿入モニター１４５０は電極の接触領域を有する端部にはないので、挿入モニター１４５０はセンサ上に追加的な幅スペースを必要としない。コンタクトパッド４４３，４２５，４４４，４２３の幅は、リードが結果的に電気的接続するように配置される幅として定義される。一般に、接触幅は露出された接触領域の幅である。一実施形態においては、コネクタ上の６つのコンタクトリード構造（すなわち、１４５１、１４４３、１４２５、１４４４、１４２３、１４５２）がセンサ１４２０と、４つのコンタクトパッド（すなわち、４４３、４２５、４４４、４２３）と同じ幅でセンサ１４２０と接触することができる。センサの幅以上の幅を占有するセンサ上に接触点を有するという概念は、いかなる数の接触点に使用してもよい。これは、挿入モニターと一緒に使用することもできるし、挿入モニターを用いずに使用することもできる。
【０１０２】
特別な例としては、４つのリード１４４３，１４２５，１４４４，１４２３は、コンタクトパッド４４３，４２５，４４４，４２３と接触する。各リードおよび／またはコンタクトパッドの幅が１ミリメートルである場合、接触するために少なくとも４ミリメートル以上の幅のセンサが必要となる。挿入モニター１４５０のためのリード（すなわち、コンタクトリード１４５１，１４５２）のような追加的リードは、リード１４５１，１４５２をリード１４４３および１４２３の側面に沿って伸ばすことによって接触し、その後リード１４４３，１４２５，１４４４，１４２３がストリップ１４２０と接触する点の後ろのストリップ１４２０の中心に向かって傾斜する。前記挿入モニターストリップリード１４５１，１４５２は、センサ１４２０の側縁部を横切り、そのセンサと接触する。したがって更なるセンサ幅は必要でなくなる。
【０１０３】
前記接触構造は平行であり、重ならない。それらは遠位端から近位端へ長手方向に走る。リード構造１４４３，１４２５，１４４４，１４２３はそれらの近位端で終わるが、リード構造１４５１、１４５２はリード構造１４４３，１４２５，１４４４，１４２３の近位端を通過して長手方向に続く。近位端を通過すると、リード構造１４５２，１４５２は、センサストリップの中心に向かって傾斜する。
【０１０４】
前記挿入モニターは、試験ストリップ上の情報を符号化するために使用することもできる。符号化された情報は、例えば、作製ロットのための、またはその特殊のストリップのための検量情報となりうる。そのような検量情報は、ストリップの感度、またはその検量曲線のｙインターセプトと関連し得る。一実施形態においては、その挿入モニターは、メーターへの接続のための２以上のコンタクトパッドを含む。その２以上のコンタクトパッ
ドは、導電性インクのような導電材料によってそれぞれ接続されている。２以上のコンタクトパッド間の導電性経路の抵抗は符号化された情報と関連する。不連続の検量値の例としては、所与の範囲の抵抗値が１つの検量設定値に相当しうる。そして異なる範囲の抵抗値は、異なる検量設定値に相当しうる。連続する検量値の例としては、検量設定値は、抵抗の連続関数に相当する。コンタクトパッド間の好適な導電性経路は図１９Ａ〜１９Ｌに示されている。
【０１０５】
図１９Ａ〜１９Ｆでは、異なる抵抗を有する多数の導電性経路がストリップ上に印刷されている。経路の抵抗は、いくつかのもしくは全ての導電性経路を切断したり切れ目を入れたりすることによって、電荷をもたないように変えられる。図１９Ｇ〜１９Ｌにおいては、抵抗は、導電性の経路の幅もしくは長さによって制御される。この符号化された情報は挿入モニターに提供することが好ましいが、挿入モニターの機能および情報の符号化をまた、ストリップ上において別個の導電トレースを用いて、個別に行えることを認識すべきである。
【０１０６】
センサのメーターへの適切な挿入を確保するための別の実施形態においては、図２０に示すように、メーターは、センサが不適切な方向に挿入されるのを防止もしくは阻止するための隆起領域もしくはバンプを含んでもよい。センサ１１００をコネクタ１１１０への適切な挿入を確保するために、コネクタ１１１０は、センサが不適切な方向に挿入されるのを防止もしくは阻止する隆起領域１１４０を含んでもよい。例えば、第２の基板１１３０の接触領域の幅ｗ２は、第１の基板１１２０の接触領域の幅ｗ１より広くすることができる。この例では、隆起領域１１４０は、第１の基板１１２０が、隆起領域１１４０から突出している表面１１５０と隣接するようにセンサ１１００をコネクタに滑り込ませるように配置されている。しかし、第２の基板１１３０が、隆起領域１１４０が突出している表面１１５０に隣接することを防止もしくは阻害するだろう。隆起領域以外の物を用いて、使用者が、センサをメーターに正しく挿入するように導くこともできる。
【０１０７】
（一体型サンプル採取および分析物測定装置）
本発明の原理により構成された分析物測定装置は、これまでに述べたように、サンプル採取装置と組み合わされたセンサを一般に含み、一体型のサンプル採取および測定装置を提供する。サンプル採取装置は一般に、例えば、患者の皮膚に注射し、血液が流れるようにすることができるランセットのような皮膚穿孔部材を備えている。好ましい実施形態においては、一体型サンプル取得および分析物測定装置は、ランセットと測定ストリップを保持する切開器具を備えている。前記切開器具は活性型コッキング(active cocking)であることが好ましい。使用者に対して、使用前に前記装置をコックすることを要求することによって、ランセットを不注意にトリガするリスクを減少させる。前記切開器具はまた、使用者がランセットを皮膚に挿入する深さを調節することができることが好ましいだろう。そのような装置はすでに、ベーリンガーマンハイム(Boehringer Mannheim) やパルコ(Palco) のような会社から購入可能である。この特徴により、使用者が、身体の部位により、または使用者により異なる皮膚厚、皮膚耐久度、または痛覚感受性の違いに従って切開器具を調節することが可能になる。
【０１０８】
一般に、血液や間質液のような体液の大きなサンプルは、皮膚に孔を開けた皮膚の周りの部位に圧を加えると現れる。図２１に示されているような突出リングを有するサンプル採取装置を使用してもよい。リング１２００は、切開部位の周りを囲み、さらに高い圧力をかけ、傷口からより大きなサンプルを抜き取る。ランセットは、リング１２００の中心１２２０から出てくる。リング１２００は皮膚を押す表面エリア１２１０を有している。したがって、皮膚に対するテンションを高め、しばしば皮膚を盛り上がらせる。より堅く締め付けた(taught)、さらに広い皮膚では、その傷口から大きな体積が得られる。リング１２００によってより大きな表面エリア１２１０、より堅く締め付けた皮膚が提供され、
切開中に患者が体験する痛みが軽減する。さらに、あざができる傾向が一般に減少する。
【０１０９】
一実施形態においては、切開器具およびメーターを単一の装置に一体化している。前記装置を作動するために、使用者は、測定センサおよび切開装置を含む使い捨てカートリッジを一体型装置に挿入し、切開装置をコックし、切開装置を皮膚に押し当てて作動させ、測定結果を読取ればよいだけである。このような一体型の切開装置および試験読取装置により、使用者の試験処理が単純化され、また体液の取り扱いも最小限ですむ。
【０１１０】
（センサおよびメーターの作動）
本発明の電気化学的センサは、電極に電位を印加して、または電位を印加せずに作動させることができる。一実施形態においては、電気化学反応が自然に起こり、作用電極と対向電極との間に電位を印加する必要はない。別の実施形態においては、作用電極および対向電極との間に電位を印加する。ただし、電位は一定であっても一定でなくてもよい。必要とされる電位の大きさは、使用されるレドックスメディエーターによって決まる。電極が自然に均衡状態となる電位、または外部バイアスの印加により均衡状態となる電位、および分析物が電気分解される電位は、一般に、電気化学反応を完了またはほぼ完了させるのに十分な大きさであるが、測定する信号に影響を及ぼす尿酸塩、アスコルビン酸塩、およびアセトアミノフェン等の妨害物質の電気化学反応を著しく誘発する程度の酸化を起こさない大きさであることが好ましい。非浸出性のレドックスメディエーターに関しては、電位は、一般に、標準カロメル電極（ＳＣＥ）に対して約−３５０ｍＶ〜約＋４００ｍＶである。好ましくは、前記レドックスメディエーターの電位は、ＳＣＥに対して約＋１００ｍＶよりも負の電位、より好ましくは０ｍＶよりも負の電位、最も好ましくは約−１５０ｍＶよりも負の電位である。
【０１１１】
外部電位を印加する場合、電位の印加は、サンプルをサンプルチャンバに配する前または後のいずれに行ってもよい。測定域がサンプルチャンバの一部のみを占める場合、サンプルチャンバの充填時に測定域を通過するサンプルが電気分解されるのを防止するため、サンプルがサンプルチャンバに完全に配置された後に電位を印加することが好ましい。あるいは、測定域がサンプルチャンバのほとんどまたは全てを占める場合には、サンプルチャンバの充填前または充填中のいずれにおいても、アッセイの正確さを損なうことなく、電位を任意に印加することができる。電位が印加され、かつ測定域にサンプルが存在する場合、作用電極と対向電極との間に電流が流れる。前記電流は、少なくとも部分的に、サンプル中の分析物の電気分解に起因する。この電気化学反応は、レドックスメディエーターおよび任意に用いられる第２の電子移動剤を介して起こる。多くの生体分子Ｂに関し、プロセスは下記の反応式で表される。
【０１１２】
【数１】
2006091022.tif 000003
【０１１３】
【数２】
2006091022.tif 000004
【０１１４】
生化学物質Ｂが、適切な酵素の存在下において、レドックスメディエーターＡによってＣに酸化される。つぎに、レドックスメディエーターＡが電極で酸化される。電子が電極に収集され、その結果生じる電流を測定する。測定された電流には、作用電極と対向電極との間での拡散性レドックスメディエーターの往復に少なくとも部分的に起因して測定されたバックグラウンド電荷によって生じたバックグラウンド電流が含まれていることもある。このバックグラウンド電流は、上述のように、最小化または明確化が可能である。ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／２３４２５に記載されている。
【０１１５】
サンプル中の分析物の濃度を測定するために様々な技術を使用することができる。これらの技術は、例えば、クーロメトリー、アンペロメトリー、およびポテンシオメトリーを含む。クーロメトリーによりサンプル中の分析物（例えば、グルコース）の濃度を測定するために、分析物の電気分解中に通過した電荷、もしくは作用電極と対向電極の間を通過しようとした電荷を測定する。電荷およびサンプルチャンバの体積がわかれば、サンプル中の電気分解された分析物の濃度を計算することができる。この電荷はいくつかの方法によって計算することができる。
【０１１６】
例えば、電荷を直接に測定することができる。これは、クーロメーターを用いて行うことができるし、また公知のクーロメトリックの方法によって行うことができる。一般に、分析物を完全もしくは殆ど完全に電気分解しながら、電荷を測定する。
【０１１７】
別の例としては、電荷を時間ｔに対する電気分解電流ｉt から測定することができる。連続的な電流（ｉx 、ｉx+1 、ｉx+2 …）を連続的な時間（ｔx 、ｔx+1 、ｔx+2 …）の間測定する。その後、電流を統合し（例えば、公知の数値的方法を用いて統合する）、電荷を付与することができる。いくつかの例においては、電流を電気分解全体において測定することができる。他の例においては、一定時間後電流を外挿し、測定された電流と外挿された電流の組合せを用いて電荷を測定する。
【０１１８】
電流の外挿は、電流と時間の予測された関係(projected relationship)を、電気分解の少なくとも一部の期間において利用する。一般に、システムが拡散制限されている場合、電流の自然対数は、時間の経過と直線関係にある。これは一般に、センサが燈ス 衡する
博條ヤ の後、生じる。図１５Ａは、既に記載したセンサにおける、グルコースのような
分析物を電気分解するための電流と時間の関係を表すグラフの一例である。図１５Ｂは、その同じデータについての電流の自然対数と時間との関係を示すグラフである。センサが平衡している間、図１５Ａおよび１５Ｂに唐o 狽ナ 示すように、サンプルを完全にサン
プルチャンバに充填した後、電流をピーク電流値まで増加させる。ピーク電流は一般にシステムが、拡散というよりはむしろ、運動論的に制限されている間に生じる。一般に前記電流は、その後減少し始めるが、場合によっては拡散が制限される前にさらに上昇する場合もある。最終的に、電流値は図１５Ｂに唐k 狽ナ 示された領域に入る。そこでは、電
流の自然対数と時間の間に直線的な関係がある。分析物の残りの部分を電気分解するために必要な非線形または好ましくは、線形の推定方法(estimation method) （例えば、線形最小二乗法）を用いて外挿することが好ましい。図１５Ｂでは、外挿の領域を唐d 狽ナ 
示し、外挿を実線で示している。
【０１１９】
この議論のために、参照する電流値は、実際の電流の絶対値である。したがって、電流測定の符号は無視される。例えば、ピーク電流では、ゼロ電流から正または負に最も大きく逸れている。
【０１２０】
システムが拡散制限されている間、電流の自然対数と時間の間の関係は線形である。サンプルに残っている分析物を完全に電気分解するために必要な電荷は、この直線の勾配から確実に推定することができる。推定を行う前にシステムが確実に拡散制限された範囲に
あるように注意を払わなければならない。システムが拡散制限状態であることを確認する１つの方法は、ピーク電流ｉpeak（“Ｐ”）が達成されるまで電流値を観察することである。電流値は、電流が通常ピーク電流の分数である閾値ｉthreash 以下に低下するまで、電流値の観察を続ける。例えば、前記閾値はピーク電流の２分の１、３分の１または４分の１である（例えば、ｉthreash ＝ｊ＊ｉpeak、ただし、ｊは例えば、０．５，０．３３または０．２５である）。前記閾値は、センサの特徴に基づいて選択される。それによって、システムが拡散制限となるとき高い信頼度を有する。
【０１２１】
他の多くの方法を使用して、システムを確実に拡散制限状態にすることができる。例えば、ｉpeakの後、変曲点に達し、電流の自然対数の第２の微分値(derivative)が正に転ずるまでの電流値を観察することができるだろう。この点において、システムは、一般に拡散制限状態である。
【０１２２】
前記閾値に達した後、２つ以上の測定電流値（例えば、ｍx ＝（ｌｏｇ（ｉx ）−（ｌｏｇ（ｉx-y ））／（ｔx −ｔx-y ）、ただし、ｍx は時間がｔx のときの勾配であり、ｉx は時間がｔx のときの電流であり、ｉx-y は時間がｔx の前のｔx-y の時の勾配である）の自然対数を用いて勾配を測定する。その勾配は、任意の２つの電流値（例えば、一つの電流値およびその直後に測定された他の電流値）の自然対数を用いて測定することができるが、前記勾配は多数の連続する電流値または少なくとも約１０（すなわちｙ＝１０）、好ましくは少なくとも約３０（すなわちｙ＝３０）離れた電流値の自然対数を用いて測定することが好ましい。この処理により、システム中のランダムノイズの効果を減少させることができる。任意に、確認のために、多数の勾配値（例えば、３または５または１０勾配値）の連続性を観察することができる。例えば、そのシステムは、概算に使用するための勾配値を受け入れる前に、１０個の単調に減少する勾配値を探すことができる。
【０１２３】
測定された勾配値を用いて、サンプル中に残る分析物を完全に電気分解するために必要な電荷を外挿する。すなわち、電流をゼロ電流に外挿する。公知の外挿方法（例えば、線形外挿法）を使用することができる。測定した電荷と外挿された電荷を足すことによって、分析物を電気分解に必要な合計の電荷を決定する。
【０１２４】
電流値（もしくはその他の測定値）はまた、センサおよびメーターの作動をモニターするために使用することができる。例えば、電流値の比率をチェックして、測定に失敗した（例えば、センサが測定装置から引き出された等）かどうか知ることができる。受け入れられる比率の範囲は、一般にセンサのタイプと部品、測定を行う速さ、および受け入れられるノイズレベルに依存するであろう。一例として、近似測定に受け入れられる比率の範囲は、例えば、２：１〜１：２であろう。
【０１２５】
上に述べたことは、拡散制限条件における電流の自然対数と時間との関係の勾配を用いて、サンプル中の分析物を完全に電気分解するのに必要とされる電荷の外挿に着目している。この勾配が有効拡散係数に関連すること、および有効拡散係数に関連する他の線形もしくは非線形の数学的関数を外挿するために使用できることは当業者なら認識するであろう。
【０１２６】
電流測定の外挿および通過するもしくは通過させようとする電荷ならびに分析物の濃度の測定および他の関数は、保存媒体を用いて、もしくは用いずにプロセッサによって、望ましい処理をソフトウェア、ハードウェアまたはその組合せによって行うことができる。別の実施形態によれば、この同じ処理は、構成された不連続もしくはセミプログラマブルなハードウェアを用いて、例えば、ヴェリログ（Ｖｅｒｉｌｏｇ）のようなハードウェアの記述言語を用いて達成される。さらに別の実施形態においては、この処理は、そこに保存されたデータを用いた少なくとも１つの参照用テーブル配列(look-up table arrangeme
nt) を有するプロセッサを用いて行い、上述の式の完全もしくは部分的な結果を、所与の入力データの設定値に基づいて表す。
【０１２７】
電流測定は、様々な方法によって行うことができる。例えば、公知の技術もしくは装置を用いて電流を直接に測定することによって電流測定を行うことができる。
別の電流測定方法としては、既知の量の電荷をサンプルに放電すること（分析物の電気分解によって）および放電に必要な時間を測定することを含む。その後、電流を、電荷と放電時間の指数として計算する。例としては、メーター内の回路によってコンデンサを帯電し、その後作用電極もしくは対向電極に結合させ、分析物の電気分解によって放電することができる。閾値レベルまで放電するための時間は、例えば、メーターのプロセシング回路の一部であるクロック回路を使用して測定することができる。クロック回路を使用することによって、非常に正確に時間測定ができる。これは、電流もしくは電荷を直接測定し、高価なＡ／Ｄ（アナログ〜デジタル）コンバータを使用して、これらのアナログの測定値を処理可能なデジタル表示に換算しなければならない設計に比べて有利である。
【０１２８】
電流値を提供する電荷および時間の測定の正確さは、最終的な分析物濃度測定の正確さに影響する。高品質で高精度の測定装置を使用することが望ましいが、電荷を保存するために使用されるコンデンサを高品質で、正確に既知の静電容量をもつ、高価なコンデンサとすることができる。あるいは、コンデンサと平行して検量抵抗を用いることによって、正確な電荷測定を行うことができる。検量期間、前記コンデンサは抵抗を介して放電し、抵抗を通過する電流、または放電の時間定数を測定することができる。その後これは、コンデンサ中に保存された電荷を測定するのに使用することができる。高品質で非常に正確な抵抗は、類似の高精度のコンデンサに比べて、一般にそれほど高価ではなく、電荷測定において同様の正確さを提供するであろう。
【０１２９】
どのようにして測定するかに関わらず、分析物（ＣA ）の濃度は、電荷Ｑを用いて以下の式（レドックスメディエーターが非浸出性である場合）によって計算される：
ＣA ＝Ｑ／ｎＦＶ  （３ａ）
ただし、ｎは、分析物を電気分解するのに必要な電子等量を表し、Ｆは、ファラデー定数（約９６、５００クーロン/ 等量）を表し、Ｖは、測定域のサンプルの体積を表す。拡散可能メディエーターを用いた場合、下記式から分析物の濃度を得ることができる。
【０１３０】
ＣA ＝（Ｑtot −Ｑback）／ｎＦＶ  （３ｂ）
ただし、Ｑtot は、測定中に移動する総電荷量を表し、Ｑbackは、分析物によらない、例えば、作用電極と対向電極の間の拡散可能なメディエーターの往復によって移動する電荷の量を表す。少なくとも、いくつかの例においては、バックグランド電荷がある量の分析物の電気分解によって生じる電荷の大きさの５倍を上回らないようにセンサは構成されている。好ましくは、バックグランド信号は、分析物の電気分解により生じる電荷の２００％、１００％、５０％、２５％、１０％、または５％を上回らない。
【０１３１】
ハックグラウンド信号と分析物の電気分解により生成される信号の比を測定するための方法の一例を以下に述べる。レドックスメディエーターの往復が、付加される電位によって無力化されないならば、その往復によって生じる電荷は下記式によって表される。
【０１３２】
Ｑback＝（ＡＦＤM ＣM ／ｄ）（ｔｎM ）
ただし、Ａは作用電極の面積、Ｆはファラデー定数（約９６、５００クーロン/ 等量）、ＤM はサンプル中のメディエーターの有効拡散係数、ＣM は測定域のレドックスメディエーターの濃度、ｄは離間した対向する電極関の距離、ｔは測定時間の合計、ｎM はレドックスメディエーターによって得られたもしくは失われた電子の数を表す。
【０１３３】
さらに、分析物の電荷は、前記分析物の電気酸化が測定時間内に約９０％完了した場合には、下記の式によって表される。
ＱG ＝Ａｄ（０．９０）ＣG ｎG Ｆただし、Ａは作用電極の面積、ｄは離間した対向する電極間の距離、ＣG はグルコース濃度、ｎは分析物の電気分解に要する電子数（例えば、グルコース分子当たり２個の電子）、Ｆはファラデー定数である。グルコースの場合、ＣG は、５ｍＭ（または５×１０-6モル／ｃｍ3 ）、ｔは６０秒、ｎG は２、ｎM は１、レドックスメディエーターからの電荷と分析物の電解酸化による電荷との比率は下記式によって表される。
【０１３４】
Ｑback／ＱG ＝（ＤM ＣM ／ｄ2 ）（ｔｎM ／（０．９ｎG ＣG ））＝（ＤM ＣM ／ｄ2 ）×（６．７×１０6 ）
例えば、Ｑback／ＱG の比率が５の場合、（ＤM ＣM ）／ｄ2 は７．５×１０-7モル／（ｃｍ3 秒）である。また、例えば、Ｑback／ＱG の比率が１の場合、（ＤM ＣM ）／ｄ2 は１．５×１０-7モル／（ｃｍ3 秒）である。さらにまた別の例としては、上記比率が０．１の場合、（ＤM ＣM ）／ｄ2 は１．５×１０-8モル／（ｃｍ3 秒）である。よって、所望の比率に従い、ＤM 、ＣM 、およびｄを適切に選択することにより、所望の比率を有するようにセンサを構成できる。
【０１３５】
この比率は、例えば、レドックスメディエーター濃度を低下させることによって（すなわち、ＣM を減少させてもよい）影響され得る。これに代えて、またはこれに加えて、レドックスメディエーターの拡散を減少させてもよい。その他のセンサ構成も、分析物により生じる信号に対するバックグラウンド信号の比率を制御するのに好適である。これに関しては、以下に述べる。
【０１３６】
バックグラウンド電荷Ｑbackは、種々の方法により計算できる。例えば、拡散性レドックスメディエーターを限られた量だけ使用することによって；対向電極に膜を形成して、対向電極に対するレドックスメディエーターの拡散を制限することによって；または作用電極と対向電極との間の電位差を比較的小さくすることによって、Ｑbackを小さくすることができる。Ｑba ckの低減に適したセンサの構成および方法としては、レドックスメデ
ィエーターの反応速度が、作用電極よりも対向電極において著しく速いこと；レドックスメディエーターを作用電極上に固定化すること；対向電極または対向／参照電極における反応によりレドックスメディエーターを対向電極または対向／参照電極上に固定化させること；またはレドックスメディエーターの拡散を遅らせることが挙げられる。
【０１３７】
クーロメトリーによる測定においては、分析物の少なくとも２０％が電気分解される。好ましくは、分析物の少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも８０％、さらに好ましくは少なくとも９０％が電気分解される。本発明の一実施形態においては、分析物は完全、または、ほぼ完全に電気分解される。電気化学反応中に得られた電流測定値より電荷を算出することができ、分析物濃度は、式（３ａ）または式（３ｂ）を用いて求められる。前記電気化学反応の完了は、一般に、電流が定常状態の値に達することによって示される。これは、分析物の全て、または、ほぼ全てが電気分解されたことを示すものである。このタイプの測定においては、一般に、分析物の少なくとも９０％が電気分解され、好ましくは分析物の少なくとも９５％が電気分解され、より好ましくは分析物の少なくとも９９％が電気分解される。
【０１３８】
クーロメトリーに関しては、一般に、分析物が速やかに電気分解されることが望ましい。電気化学反応の速度は、電極間にかけられる電位や反応（１）および（２）のカイネティクスを含むいくつかの要素に依存する。他の重要な要素としては、測定域の大きさがある。一般に、電位が大きいほど、セルを通過する電流は大きくなり、したがって、一般に、反応はより速やかに起こる。しかし、電位が大きすぎると、他の電気化学反応により測
定値に有意な誤差が生じる。一般に、分析物が５分未満でほぼ完全に電気分解されるよう、サンプル中の分析物の予測濃度に基づいて、特定のレドックスメディエーターおよび任意の第２の電子移動剤のみならず、電極間の電位も選択される。分析物は、好ましくは約２分以内、より好ましくは約１分以内にほぼ完全に電気分解されるようにする。
【０１３９】
クーロメトリーには、測定されるサンプルの体積が既知でなくてはならないとという欠点があるが、クーロメトリーは、例えば、測定値の温度依存性がない、測定値の酵素活性度依存性がない、測定値のレドックスメディエーター活性度依存性がない、サンプル中の分析物の消耗に起因する測定値の誤差がないといった利点を有しているため、少量のサンプルの分析として好ましい方法である。既に説明したように、クーロメトリーとは、分析物の完全、またはほぼ完全な電気分解の間に、通過または通過すると考えられる電荷の量を測定する方法である。クーロメトリーによる方法の１つは、作用電極において分析物を電気分解し、その電気分解中に作用電極と対向電極との間に生じる電流を２回以上測定することに関係する。電流が定常状態に達すれば、前記電気分解は完了している。サンプルの電気分解に使用された電荷は、測定された電流を経時的に積分し、あらゆるバックグラウンド信号を算出することによって計算される。電荷はサンプル中の分析物量に直接関係するため、測定値の温度依存性はない。さらに、酵素の活性は、測定値には影響を及ぼさず、測定値を得るために要する時間のみに影響を及ぼす（すなわち、活性の低い酵素によれば、サンプルを完全に電気分解するのに長い時間を要する）ため、時間の経過に伴う酵素の減衰により分析物濃度の測定が不正確となることはない。最後に、電気分解によるサンプル中の分析物の消耗は、誤差の原因となるものでははく、むしろこの方法の目的となるものである（しかしながら、電解曲線が、既知の電気化学的原理に基づいて部分的な電解曲線から外挿される場合、分析物は完全に電気分解される必要はない）。
【０１４０】
いくつかの例においては、アンペロメトリーまたはポテンシオメトリー測定法等の、クーロメトリー以外のアッセイを使用することが望ましい。「アンペロメトリー」または「クロノポテンシオメトリ−」は、1 以上の時間の点においてポテンシオメトリーの測定行うものである。これらの測定方法は、測定されたサンプルの体積が不知であるときに有用である。小体積センサ（すなわち、１マイクロリットル以下）の測定域内におけるサンプルの体積は、測定域の１以上の寸法についての作製公差が著しくばらついている場合、正確に再現することが困難である。クーロメトリー以外を使用する測定についての情報として、アンペロメトリーまたはポテンシオメトリー測定法等が、例えば米国特許出願番号０９／２９５，９６２（１９９９年4 月２１日出願）に記載されている。
【０１４１】
（サンプルの加熱）
サンプルを加熱し、分析物の拡散、酸化、または還元の速度を速めることができる。この加熱は、加熱環境下へのセンサの配置またはセンサへの発熱体の適用を含む種々の方法により達成できる。
【０１４２】
他の方法としては、例えば、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し得るワイヤーまたはインクエレメントといった熱的加熱エレメントをセンサに設けることが挙げられる。このワイヤーまたはインクは、ポリマーフィルムのような基材において、例えば、１以上の作用電極、対向電極、参照電極、または対向／参照電極と反対側に、あるいは作用電極、対向電極、参照電極、または対向／参照電極の周囲に適用することができる。いくつかの例においては、サンプルの温度が、初期温度から５〜２０℃の範囲で上昇するように加熱することができる。別の例においては、サンプルの温度は既知でなくてもよいが、ワイヤーまたはインクに一定量の電力または電流を印加するようにする。
【０１４３】
（一般的な実施例）
本発明を、以下の一般的な実施例によりさらに特徴付ける。これらの実施例は、これま
での記述により十分に説明された本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明の概念の範囲内での変更は、当業者には明らかである。
【０１４４】
図５Ａ〜図５Ｃに示されている、作用電極、多数の対向/ 参照電極および側面充填サンプルチャンバを備えたセンサを作製するための１つの方法を以下に示す。ここに記載の方法によれば、複数のセンサを作製して、後に分離することができる。
【０１４５】
第１の非導電性基板、好ましくはポリエステルを形成する。例えば、エルコン、ウェアハム、マサチューセッツ州（Ｅｒｃｏｎ，Ｗａｒｅｈａｍ、ＭＡ）から購入可能な、商品名Ｇｒａｐｈｉｔｅ  ＃４４９１のような導電性カーボンインクを、図５Ａに示されたパターンに第１のポリマー性基板の第１の半面上にスクリーン印刷し、乾燥させ、作用電極４２２、トレース４５３およびコンタクトパッド４２３を設ける。基板ウェブを最終的なサイズに切断した後、各作用電極４２２はセンサの幅に伸び、センサの遠端まで伸びるトレース４５３を備えている。一例として、センサは、約６．１ｍｍ（０．２４０インチ）の幅を持つ。典型的な幅は約２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは約４ｍｍ〜１０ｍｍであるが、望むならば、より広いもしくはより狭いセンサを使用することも可能である。
【０１４６】
拡散可能メディエーターおよび拡散可能グルコースデヒドロゲナーゼ酵素を含む米国特許出願番号０９／２９５，９６２に記載の感知層を、サンプルチャンバ領域の作用電極に適用する。前記感知層は、サンプルチャンバを形成する前もしくは後に電極上に形成することができる。ポリエステル基板の他方の半面には、商品名塔“シルバー／シルバー  クロライド（Ｓｉｌｖｅｒ／Ｓｉｌｖｅｒ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）＃Ｒ４１４”のような導電性の銀／銀クロライドインクを、図５Ｂに示されたパターンに第１のポリマー性基板の第２の半面にスクリーン印刷し、乾燥させる。図５Ｂに示すように、前記Ａｇ／ＡｇＣｌインクは第１の指示電極もしくは参照電極４４１、対向電極４２４、および第２の指示電極４４２を提供する。対向電極はセンサ表面全体に伸ばしてもよいし、またはその一部に伸ばしてもよい。一例として、対向電極の幅は約１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは約２〜１０ｍｍである。センサの一構成においては、対向電極４２４は約３．７１ｍｍ（０．１４６インチ）の幅をもつ。指示電極は、例えば、約０．１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは約０．２５ｍｍ〜約１ｍｍの幅を持つ。
【０１４７】
センサの一構成においては、図５Ａに示されている作用電極４２２のような作用電極は、センサの幅に伸びる。それは約６．１ｍｍ（０．２４０インチ）である。対向電極４２４のような対向電極は、約３．７１ｍｍ（０．１４６インチ）の幅をもつ。図５Ｂの指示電極４４１，４４２のような指示電極は約０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の幅を持つ。これらの指示電極および対向電極の間には、０．３０ｍｍ（０．０１２インチ）のスペースが存在する。前記指示電極は、それぞれセンサストリップの最終的な側面から後ろ、例えば、約０．３８ｍｍ（０．０１５インチ）にそれぞれ形成してもよい。その結果、基板を個別のセンサにスリットするプロセスによって、電極４４１，４４２が、例えば、擦られる、縞になる、チップされる等の損傷を受けることはなくなる。
【０１４８】
本発明を様々な具体的な、好ましい実施形態および方法を用いて説明した。しかしながら、本発明の精神および範囲内にある限り、多くのバリエーションや変形を行ってもよいことは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明による電気化学的センサの第１の実施形態の概略図。
【図２】各層を個別に示している、図１に示すセンサの分解図。
【図３】本発明の原理に基づく電気化学的センサの第２の実施形態の概略図。
【図４】本発明の原理に基づく電気化学的センサの第３の実施形態の上面図。
【図５Ａ】本発明による第４の実施形態のセンサに使用される作用電極を備えた第１の基板の上面図。
【図５Ｂ】図５Ａの基板の上で反対側に配置する対向電極を備えた第２の基板の底面図（図５Ａの反転図）。
【図５Ｃ】図５Ａの第１の基板と図５Ｂの第２の基板の間に配置されるスペーサーの上面図。
【図６Ａ】本発明による第５の実施形態のセンサに使用される作用電極を備えた第１のフィルムの上面図。
【図６Ｂ】図６Ａの第１のフィルム上に配置されるスペーサーの上面図。
【図６Ｃ】図６Ｂのスペーサーおよび図６Ａの第１のフィルムの上に配置される、対向電極を備えた第２のフィルムの底面図（図６Ａおよび６Ｂの反転図）。
【図７Ａ】本発明による第６の実施形態のセンサに使用される作用電極を備えた第１のフィルムの上面図。
【図７Ｂ】図７Ａの第１のフィルム上に配置されるスペーサーの上面図。
【図７Ｃ】図７Ｂのスペーサーおよび図７Ａの第１のフィルムの上に配置される、対向電極を備えた第２のフィルムの底面図（図７Ａおよび７Ｂの反転図）。
【図８Ａ】本発明の第７の実施形態のセンサに使用される、作用電極を有する第１のフィルムの上面図。
【図８Ｂ】図８Ａの第１のフィルム上に配置されるスペーサーの上面図。
【図８Ｃ】図８Ｂのスペーサーおよび図８Ａの第１のフィルムの上に配置される、対向電極を備えた第２のフィルムの底面図（図８Ａおよび８Ｂの反転図）。
【図９Ａ】本発明の第８の実施形態のセンサに使用される、作用電極を備えた第１のフィルムの上面図。
【図９Ｂ】図９Ａの第１のフィルム上に配置されるスペーサーの上面図。
【図９Ｃ】図９Ｂのスペーサーおよび図９Ａの第１のフィルムの上に配置される、対向電極を有する第２のフィルムの底面図（図９Ａおよび９Ｂの反転図）。
【図１０Ａ】本発明の第９の実施形態のセンサに使用される、作用電極を備えた第１のフィルムの上面図。
【図１０Ｂ】図１０Ａの第１のフィルム上に配置されるスペーサーの上面図。
【図１０Ｃ】図１０Ｂのスペーサーおよび図１０Ａの第の１フィルムの上に配置される対向電極を有する第２のフィルムの底面図（図１０Ａおよび１０Ｂの反転図）。
【図１１Ａ】本発明の第１０の実施形態のセンサに使用される、作用電極を有する第１のフィルムの上面図。
【図１１Ｂ】図１１Ａの第１のフィルム上に配置されるスペーサーの上面図。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１１Ｂのスペーサーおよび図１１Ａの第１のフィルムの上に配置される対向電極を有する第２のフィルムの底面図（図１１Ａおよび１１Ｂの反転図）。
【図１２Ａ】本発明による第１１の実施形態のセンサに使用される作用電極を有する第１のフィルムの上面図。
【図１２Ｂ】図１２Ａの第１のフィルムに配置されるスペーサーの上面図。
【図１２Ｃ】図１２Ｂのスペーサーおよび図１２Ａの第１のフィルムの上に配置される対向電極を有する第２のフィルムの底面図（図１２Ａおよび１２Ｂの反転図）。
【図１３Ａ】本発明によるセンサ構成部品のシートの一実施形態の上面図。
【図１３Ｂ】本発明によるセンサ構成部品のシートの別の実施形態の上面図。
【図１４Ａ】スペーサー層内にサンプルチャンバを提供するための連続工程の断面図。
【図１４Ｂ】スペーサー層内にサンプルチャンバを提供するための連続工程の断面図。
【図１４Ｃ】スペーサー層内にサンプルチャンバを提供するための連続工程の断面図。
【図１４Ｄ】スペーサー層内にサンプルチャンバを提供するための連続工程の断面図。
【図１４Ｅ】スペーサー層内にサンプルチャンバを提供するための連続工程の断面図。
【図１４Ｆ】スペーサー層内にサンプルチャンバを提供するための連続工程の断面図。
【図１４Ｇ】図１４Ｂの底面図。
【図１５Ａ】分析物の濃度を計算するために使用される、電流と時間の関係を示すグラフ。
【図１５Ｂ】分析物の濃度を計算するために使用される、電流の対数と時間の関係を示すグラフ。
【図１６Ａ】本発明の電気的コネクタ装置内に挿入するために位置づけられたセンサの上面斜視図。
【図１６Ｂ】図１６Ａの電気的コネクタ装置の分解図。
【図１７Ａ】図１６Ａの電気的コネクタ装置内に完全に位置づけられたセンサの上面斜視図。
【図１７Ｂ】図１７Ａの電気的コネクタ装置の分解図。
【図１８Ａ】図１６Ａおよび図１６Ｂの電気的コネクタ装置の底面斜視図。
【図１８Ｂ】図１７Ａおよび図１７Ｂの電気的コネクタ装置の底面斜視図。
【図１９Ａ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｂ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｃ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｄ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｅ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｆ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｇ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｈ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｉ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｊ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｋ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図１９Ｌ】コンタクトパッド間の好適な導電性の経路の例を示す図。
【図２０】コネクタ内部からコネクタ内に位置づけられた本発明のセンサまでを見た断面図。
【図２１】ランセット装置とともに用いるためのリングの斜視図。
【図１】
2006091022.tif 000005
【図２】
2006091022.tif 000006
【図３】
2006091022.tif 000007
【図４】
2006091022.tif 000008
【図５Ａ】
2006091022.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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【図１９Ｇ】
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【図１９Ｈ】
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【図１９Ｉ】
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【図１９Ｊ】
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【図１９Ｋ】
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【図１９Ｌ】
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【図２０】
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【図２１】
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