(57)【要約】センサーおよびその製造方法が開示されている。センサーは、複合の作用電極（１０２）および単一の共通の対極（１０４）を有し微細加工で作られる。複合の作用電極（１０２）は、有利となるようにそのマイクロセルセンサ（１００）における多数の要素を同時に分析するための異なる幾何学的な形態で製造可能である。さらに、本発明のいくつかの実施例に従うセンサーは、電気分析とともに光度分析を可能とするために開口（１０８）を含んでいる。
2005530179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された少なくとも一つの作用電極と、
試料の液体からの光を受け入れるようにした光用開口と、
を含む微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項２】
さらに、多重プレーナアレイとして複数の作用電極を含む請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項３】
前記複数の作用電極は、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された複数の形式を含む請求項２記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項４】
前記光用開口は、実質的に前記プレーナアレイに隣接している請求項２記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項５】
前記第１の電極は、対極である請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項６】
さらに、基準電極を含む請求項５記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項７】
前記第１の電極は、基準電極である請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項８】
前記第１の電極は、共通の結合された基準/対極である請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項９】
前記試料の液体は、生物学的に生成された液体である請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１０】
前記試料の液体は、細胞を含む請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１１】
前記試料の液体は、組織を含む請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１２】
前記試料の液体は、血液、尿、唾液、汗、および涙からなる群から選択された少なくとも一つの液体を含む請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１３】
さらに、共通の対極を含む請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの作用電極は、特別な検体のために感度を高めるようにした請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの酵素が付けられている請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの抗体が付けられている請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの親水性物質が付けられている請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１８】
前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの疎水性物質が付けられている請求項１記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
【請求項１９】
第１の電極と、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された少なくとも一つの作用電極とを含む電気化学的検出装置を形成し、
前記少なくとも一つの作用電極に接触する試料の液体からの光を受け入れるようにした前記検出装置に光用開口を形成することを含んでなるセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２０】
さらに、多重プレーナアレイとして配置された複数の作用電極を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２１】
前記複数の作用電極は、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された複数の形式を含む請求項２０記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２２】
前記光用開口は、実質的に前記プレーナアレイに隣接している請求項２０記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２３】
前記第１の電極は、対極である請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２４】
さらに基準電極を含む請求項２３記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２５】
前記第１の電極は、基準電極である請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２６】
前記第１の電極は、共通の結合された基準/対極である請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２７】
前記試料の液体は、生物学的に生成された液体である請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２８】
前記試料の液体は、細胞を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項２９】
前記試料の液体は、組織を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３０】
前記試料の液体は、血液、尿、唾液、汗、および涙からなる群から選択された少なくとも一つの液体を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３１】
前記電気化学的検出装置は、さらに、共通の対極を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３２】
前記少なくとも一つの作用電極を特別な検体のために感度を高めるように処理する工程をさらに含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３３】
前記少なくとも一つの作用電極に少なくとも一つの酵素を付ける工程を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３４】
前記少なくとも一つの作用電極に少なくとも一つの抗体を付ける工程を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３５】
前記少なくとも一つの作用電極に親水性物質を付ける工程を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３６】
前記少なくとも一つの作用電極に疎水性物質を付ける工程を含む請求項１９記載のセンサーアレイを製造する方法。
【請求項３７】
第１の電極と、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された少なくとも一つの作用電極とを含む電気化学検出装置に試料の液体を加え、
前記少なくとも一つの作用電極のそれぞれで信号を測定し、
前記少なくとも一つの作用電極に接触して、前記検出装置に形成された光用開口を通じて受け入れられた光を測定することを含む試料の液体を試験する方法。
【請求項３８】
さらに、多重プレーナアレイとして配置された複数の作用電極を含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項３９】
前記複数の作用電極は、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された複数の形式を含む請求項３８記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４０】
前記光用開口は、実質的に前記プレーナアレイに隣接している請求項３８記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４１】
前記第１の電極は、対極である請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４２】
さらに基準電極を含む請求項４１記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４３】
前記第１の電極は、基準電極である請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４４】
前記第１の電極は、共通の結合された基準/対極である請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４５】
前記試料の液体は、生物学的に生成された液体である請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４６】
前記試料の液体は、細胞を含む請求項３８記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４７】
前記試料の液体は、組織を含む請求項３８記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４８】
前記試料の液体は、血液、尿、唾液、汗、および涙からなる群から選択された少なくとも一つの液体を含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項４９】
前記液体試料を化学的に修飾させる工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５０】
前記液体試料を安定させる工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５１】
前記液体試料に放射線を照射する工程を含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５２】
前記液体試料を緩衝剤内でイオン化させる工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５３】
前記液体試料を化学的に修飾させることにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５４】
前記液体試料を安定させることにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５５】
前記液体試料に放射線を照射することにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５６】
前記液体試料を緩衝剤内でイオン化することにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５７】
前記少なくとも一つの作用電極で信号を測定することは、各電極で電位を測定することを含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５８】
前記少なくとも一つの作用電極で信号を測定することは、各電極で電流を測定することを含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項５９】
光を測定することは、蛍光性を測定することを含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項６０】
光を測定することは、屈折率を測定することを含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項６１】
前記試料の液体の粘度を決定する工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項６２】
前記試料の液体の温度を決定する工程をさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【請求項６３】
前記測定の工程は、複数の前記測定をある期間にわたって行うことをさらに含む請求項３７記載の試料の液体を試験する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量な液体試料の分析のために使用されるセンサに関する。特に、本発明は、微量で多成分分析を行うための作用電極として複合センサーアレイからなる微細加工で作られた電気化学的集合体を使った光学的検出と多重の電気化学検出とを組み合わせたものに関する。
【０００２】
以下の出願は、米国特許法第１１９条（e）に基づく利益を請求するものであり、その分割出願（No 60/389504,２００２年６月１９日出願）および分割出願（No 60/389894,２００２年６月２０日出願）は、本明細書の一部を構成する。
【背景技術】
【０００３】
従来のセンサの構成は、典型的に、シーケンシャルフォーマットで単一の検体の検出を可能とする。これらの測定は、しばしば、単一であり、検体レベルにおける終点の確認である。微量の試料で多重分析する従前の試みは、測定の感度、または様々なセンサの利用によって制限されていた。しかしながら、新しい小型化技術が、多重小型センサアレイの製造を可能にした。
【０００４】
電極は、分析化学において広く使用される道具であり、インタフェースで電荷分離を検出または発生し、誘導電流により電荷数を作りまたは変更する。電極の幾何学的寸法が、次第に小さくなるのでそれらの電気化学的なやり方が、大きな電極のやり方から離れ始めている。微小電極は、臨界寸法がマイクロメータ台の範囲である電極として形成されている。微小電極は、従来の大型電極に比していくつかの利点を有している。例えば、微小電極は、短い応答時間を有し、非常に制限された溶液量でかつ低伝導性媒体で測定を可能とする。さらに、微小電極は、全信号はサイズに対応しているが、一方、不所望な雑音は、電極寸法が減少するにつれて非線形で減少するという事実によって信号をS/N比に対し改善することが知られている。また、拡散距離が、電極寸法が減少するにつれて減少され、より速い応答時間をもたらす。微小電極におけるさらなる情報は、「Microelectrodes, Definitions, Characterization and Application (Technical Report) ; Stulik K,Amatore,C Holub, K,Marecek, V, Kutner W pure Appl. Chem.,Vol 73,p.1483(2000)」において見られる。これは、本明細書の一部を構成する。
【０００５】
しかしながら、微小電極が分析目的（電流測定）で電流測定において使用される場合、測定された電流は、しばしば、より低いナノアンペア（ｎA）範囲となる。従って、微小電極の適用は、しばしば、様々な原因の雑音の影響を排除するためにファラデー箱の使用のような特別な計器装備および測定条件が必要とされる。非常に小電流の計測に関連する問題を解消するために微小電極アレイ（MEA）が使用される。微小電極アレイは、相互接続された微小電極の束からなる。そのMEAにおける電流測定に関する電流は、個々の微小電極の総電流である。ある幾何学的条件のもとで、MEAは、非常に小電流を計測するうえで障害なく、単一の微小電極のすべての利点を有している。
【０００６】
微小電極アレイにおける薄膜、フォトリソグラフィック製造の方法は、設計、および微小電極アレイの用途において新しい自由度をもたらす。
【０００７】
微細加工で作られる電極アレイは、非常に再生可能な幾何学的形状で大量生産される。電極アレイは、心筋層内に押し込むために細いスパイク、または、心外膜表面における測定のために２−Dプラーク（plaques）のような形状として構成されている。
【０００８】
ほとんどの微細加工で作られた電極は、シリコンまたはガラスのような堅い基板上に作られている。しかしながら、それらは、Kapton（登録商標）のような柔軟な基板上に製造可能とされる（「Flexible(Kapton-based) Microsensor Arrays of High Stability for Cardiovascular Applications,;Linder,E,etal ,J,Chem.Soc.Faraday.Trans,1993,89(2),361-367」）。
【０００９】
ガラスおよびシリコン基板に比して柔軟な膜上に製造することは、多数の利点を有する。柔軟な膜についてのセンサあたりの製造コストは、シリコン基板に比して非常に安価である。また、スパッタ金メッキ、および、クロムまたはチタンの接着層付のKapton（登録商標）基板は、ロールで市販されている。従って、フォトリソグラフィックの設備寸法だけが、基板の大きさを制限する。
【００１０】
【非特許文献１】Microelectrodes, Definitions, Characterization and Application (Technical Report) ; Stulik K,Amatore,C Holub, K,Marecek, V, Kutner W pure Appl. Chem.,Vol 73,p.1483(2000)
【非特許文献２】「Flexible(Kapton-based) Microsensor Arrays of High Stability for Cardiovascular Applications,;Linder,E,etal ,J,Chem.Soc.Faraday.Trans,1993,89(2),361-367」
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施例は、複合の作用電極としての多重微小電極センサーアレイを有する微細加工で作られた電気化学的集合体と、好ましくは、フォトリソグラフィ薄膜、または厚膜層のような製造方法を使い、ガラスのような堅い、またはKapton(登録商標)のような柔軟な基板上に様々な幾何学的な形態（例えば、マイクロディスクアレイ、マイクロバンドアレイ、インターディジテイトアレイのような）を有するセンサーアレイを製造する方法とを含んでいる。
【００１２】
本発明の実施例の形態は、好ましくは、例えば、金（Au）,白金（Pt）、または様々な形式の炭素で作られた多重の微小電極アレイの作用電極と好ましくは、例えば、銀（Ag）、塩化銀（AgCl）で作られた平坦な基準電極とを結合し、数マイクロリットルの試料の液体でボルタンメトリー測定のための平坦な電気化学用セルを形成するものである。また、微小電極配列の作用電極は、好ましくは、例えば、金（Au）,白金（Pt）、黒鉛で作られた平坦な対極と結合可能とされる。
【００１３】
本発明の実施例の他の形態は、多成分分析のための単一の平坦な電流測定用セルに、平坦な基準電極と結合していくつかの微小電極の配列を一体にするものである。そのような分析は、好ましくは、同時に、例えば、酸素（O2）、過酸化水素（H2O2）、脱水素酵素複合体（NADH）を測定する。
【００１４】
本発明の実施例の他の形態によれば、その平坦な電気化学集合体（平坦な電流測定用マイクロセル）の表面は、感度の改善、非特異性結合の低減、または非電気活性の検体の間接的な検出のために変更される。そのような表面の変更は、例えば、微小電極アレイの作用電極の表面上にサイズエクスクルージョンレイア（size exclusion layer）、または、固定化ブドウ糖酸化酵素層、または双方を付加すること、または、ほかにも可能性があるが、全電気化学集合体にわたってポリエチレンオキシド層を付加することを含んでいる。
【００１５】
本発明の実施例の他の形態によれば、微小電極アレイの作用電極面にわたって感度を変更した層を堆積させるために電気化学的なプロテインパターニング（protein patterning）が本発明の実施例と組み合わせて使用可能とされる。電極アレイの基板の微細加工の後、好都合にも、幾何学的制約がなく、および、マイクロライティング、マイクロスタッピング、マイクロピペッティングのようなさらなる微細加工処理を要しない。また、マスクの調整および破壊方法（紫外線など）および化学的性質（有機溶剤など）に関する技術的障害は、それにより、回避される。
【００１６】
本発明の実施例に従う電気化学的集合体（平坦な電流測定用マイクロセル）は、多重マイクロアレイの作用電極および平坦な基準電極および／または対極を有する電気化学セルの下部に付加された薄い親水性膜層（ハイドロゲル、または多孔質アルミナなど）を含み、電極面上方の窪み内で微量な試料の均一な分布をもたらし、センサー表面への検体の移動を制御する。平坦な電気化学的集合体（電流測定用セル）が使い捨て用酵素活性センサのような使い捨てに向いている場合、その親水性の膜は、必要な薬品が固体または乾燥した形式で染み込んでもよい。
【００１７】
本発明の実施例のさらなる形態は、単一の平坦なマイクロセルにおいて光学的検出と多重電気化学的検出との組み合わせである。平坦な電流測定用マイクロセルは、好ましくは、光源と例えば、
フォトマルチプライヤチューブ（photomultiplyer tube）、フォトダイオードアレイ、電荷結合デバイスのような適当な光学的検出器との間で電磁放射の通路に一体化される。好都合なことに、その平坦な電流測定用セルは、好ましくは、光ファイバ束の先端、または、光学的測定と電気化学的測定との組み合わせとして分光測光器のキュベットの壁と一体化される。
【００１８】
本発明の実施例におけるさらにもう一つの形態は、マイクロタイタープレートウェルおよび組織培養用プレートの下部に、平坦な光学／電気化学的セルを複合の微小電極センサアレイと一体とするものである。
【００１９】
また、本発明の実施例に従う微小電極センサアレイは、微細加工されたサンプリング、サンプルトランスポート、およびセパレーションユニットと一体化され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例は、添付図面の図を参照して説明されるだろう。図１は、薄膜の微細加工技術により作られた電気測定用マイクロセル１００である。マイクロセル１００は、作用電極１０２と、対極１０４との二つの電極を含んでいる。作用電極１０２の表面は、好ましくは、直径１．７ｍｍであり、微小電極アレイで作られている。その微小電極アレイは、好ましくは、それぞれ２０μｍ×２０μｍである１９０個の正方形の微小電極１０６を含んでいる。個々の微小電極１０６は、好ましくは、８０μｍの個々の位置相互間距離をもって六角形で配置されている。他の好ましい配置（不図示）においては、その微小電極アレイは、それぞれ直径１０μｍである３３０個の円形微小電極からなる。個々の微小電極１０６は、好ましくは、９０μｍの個々の位置相互間距離をもって六角形で配置されている。
【００２１】
図２ａは、複数の作用電極１０２を含む本発明の実施例に従うマイクロセルである。マイクロセル１０２は、微小電極アレイにマイクロディスクフォーマットパターン（ｍｉｃｒｏｄｉｓｃ  ｆｏｒｍａｔ  ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）で構成されている。また、開口１０８がマイクロセル１００の光が試料を通過するように中央に設けられている。この方法により、光度分析が、電気分析測定とともに実行可能とされる。図２ｂは、マイクロバンドフォーマットで構成される複数の作用電極１０２を有する本発明の実施例に従うマイクロセルである。図２ｃは、共通の対極１０４の回りに配置される７個の作用電極１０２を有する本発明のさらなる他の例に従うマイクロセルである。
【００２２】
図３は、本発明の好ましい実施例を示す。複数のマイクロセル１００は、マイクロタイラープレート１１０の窪みの底面に配置されている。その作用電極は、好ましくは、微小電極アレイで作られている。本発明のさらなる実施例は、光学的検出用開口と一体化されたマイクロセル１００を含む。その光学的検出用システムは、光源、および電流測定用マイクロセルがキュベットとして役割を果たす検出用システムを含んで構成される。好ましくは、その平らな電流測定用セルは、穴、即ち、開口１０８と同心にある光ファイバーバンドルと一体とされ、光度測定を行う。
【００２３】
図４ａ〜４ｂは、同様なマイクロセル１００における異なる構成の複合の作用電極１０２を有する本発明の実施例を示す。この設計におけるマイクロセルは、好都合なことに、含まれる微小電極の構成に依存してそのマイクロセルが同時に複数の要素を分析可能である。一例として、図４ａは、リニアマイクロバンドアレイの形態１０２ｃで配置される第３の作用電極とともに、マイクロディスクアレイの形態１０２ａで配置される二つの作用電極を有するマイクロセル１００を示す。図４ｂは、マイクロディスクアレイの形態１０２ａで配置される１つの作用電極と、リニアマイクロバンドアレイの形態１０２ｂで構成される第２の作用電極と、同心円のマイクロバンドアレイの形態１０２ｃで構成される第３の作用電極とを有するマイクロセル１００を示す。図４ｃは、マイクロディスクアレイの形態１０２ａで配置される一つの作用電極と、同心円のマイクロバンドアレイの形態１０２ｃで配置される第２の作用電極と、インターディジテートアレイの形態１０２ｄで配置された第３の作用電極とを有するマイクロセル１００を示す。インターディジテート型微小電極は、作用電極１０２ｄが対極１０４と混じり合っている点で有利である。従って、作用電極１０２ｄと対極１０４との距離が最小限となる。この構成は、S/N比を改善することが知られており、電極間のＩＲドロップを最小限にする。
【００２４】
また、示される各実施例は、光度分析のための開口１０８を含んでいる。行われるオプティメトリック測定は、特に、蛍光性、吸光度、振動、発光、および屈折率を含む。さらに、光度測定は、例えば、赤外線エネルギーまたは蛍光性の直接測定、加えて、標識染料（marker dye）などの間接測定も含み得る。また、本発明の実施例に従うセンサは、電気化学および光学測定に限られることなく、特にコンダクタンス、粘度、および温度のような付加的な特性試験を容易に含み得ることを理解されるべきである。
【００２５】
ここで説明される本発明の実施例は、生物学的生成された試料の分析に特に有用である新しい高感度、非常に多用途のセンサアレイを作るために新しい小型化技術を利用している。微細加工の方法を用いることにより、電気化学および光学（特に）を含む複合形式のセンサは、微量な合成物の試料で多種多様の検体を測定するように結合可能とされる。さらにまた、高感度のこれらのセンサアレイは、検体における確実な実時間の連続した観測が可能である。
【００２６】
本発明の実施例により可能とされる様々な電気化学、光度などの測定の組み合わせは、
検体の多種多様な特性を測定できるばかりでなく、同時に実時間で多種多様の検体の特性を測定できる強力な分析器具をもたらす。一例として、本発明の実施例に従うセンサによって、同一の試料から同時に光学測定によりグルコース消費、酵素活性、生存能力すべて
を測定可能である。
【００２７】
上述の説明は、様々な組み合わせ形式の作用電極は、複数の試料の成分が同時に分析可能とされるように好都合に結合可能であることを説明することを意図している。検体中、酸素、過酸化水素、脱水素酵素複合体（NADH）、および、エノイル−ＡＣＰレダクターゼ（NADPH）が、本発明の実施例に従うセンサを使用して測定可能とされる。もちろん、当業者は、電気分析の可能ないずれかの物質の検体は、本発明の範囲内にあることを意図していることを容易に了解するだろう。プラチナ、金、様々な形態の炭素（特に）の微小電極配アレイにおいて有機および無機化合物は、酸化または還元可能である。例えば、アスコルビン酸、およびP-アセトアミノフェノールのような薬品は、測定可能とされる。また、酵素活性は、反応相手または酵素触媒反応の生成物の測定により、間接的に測定可能とされる。例えば、ブドウ糖酸化酵素は、酸素消費量、過酸化水素（H2O2）生成により測定可能とされる。もちろん、これらの例は、本質的に代表であるにすぎないことを意図しており、本発明のすべての可能性を包括することを意図したものではない。
【００２８】
さらに、電気化学的センサアレイを光学検出器のような他の検出技術と組み合わせることは、少量の試料でしかも実時間で複合の処理を測定するための新しい方法を作り出す。例えば、培養における生きた細胞の生存能力は、フロールセントオキシジャンセンシティブダイセンサ（fluorescent oxygen sensitive dye sensor）によるマイクロウェルプレート内の酸素消費量によって監視可能である。マイクロウェルプレートにおける酸素消費の監視の一般的考察については、例えば、Mark Timmins氏による「BD Oxygen Biosensor Systemsにおける付着細胞増殖の監視」（  BD  Biosciences Discovery Labware 社  技術告示＃４４７）（http://www.bdbiosciences.com/discovery_labware/Products/drug_discovery/oxygen_biosensor_system/pdf/TB447.pdf）を参照せよ。
【００２９】
小型の形態で光学センサと電気化学センサとを結合することによって、酸素、酵素活性のような代謝の指標のような複合の被分析物を同時に実時間で測定することにより、細胞機能、代謝作用、生存能力を監視することが可能となる。
【００３０】
さらに本発明は、特別な液体の形式に限られることなく、本発明は、特に、血液、尿、唾液、汗、涙などをとりわけ含む生物学的に生成された液体を試験するのに適していることが容易に理解されるべきである。また、本発明の実施例は、液体ばかりでなく、生物学的な細胞、および組織のような非流動性のものの特性を試験できるということを了解されるべきである。また、本発明の実施例は、細胞の量を調べることができる。
【００３１】
本発明のさらなる実施例によれば、作用電極は、可能な用途を広げるように変更され、電気化学分析の性能を高める。特に、作用電極は、好都合にも固有のレセプターを付けられ、特別な表面処理にさらされる。レセプターの例は、酵素のような電子移動物質、または、特に、抗体のようなアフィニティ キャプチャ スペーシズ（affinity capture species）を含む。表面処理は、親水性または疎水性、表面電荷、例えば、陰イオンおよび陽イオン交換、サイズエクスクルージョン（size exclusion）によりセンサの感度を高めるためのとりわけ、プラズマ処理または物質を含む。
【００３２】
本発明の実施例に従うマイクロセルにおいて用いられると予想される電気分析の方法には、リニアスイープボルタンメトリー（LSV）、クロノアンペロメトリー（CA）、パルスボルタンメトリー（PV）、ディファレンシャルパルスボルタンメトリー（DPV）、方形波ボルタンメトリーおよびACボルタンメトリーを含む電解電量計の方法である。
【００３３】
また、電気伝導法、電位差測定法、ストリッピング法、および、電量法が検討されている。その技術分野の当業者は上述の列記の方法が包括的でなく、本質的に代表的なものであることを意図していることは了解されるだろう。
【００３４】
本発明の好ましい実施例において含まれるオプティカルポート１０８により、これに限定されるものではないが、UV-VIS分光測定器、スペクトロフルオアメトリ（spectroflourimetry）,光散乱の測定、偏光技術、寿命測定、化学発光法、および電気化学発光法を含む光学測定のためにマイクロセル１００が使用可能とされる。
【００３５】
図５は、本発明の実施例に従う電流測定用マイクロセルの断面を示す。そのマイクロセルは、好ましくは、セラミック材料で作られた平坦な基板１１２上に形成されている。作用電極１０２および基準電極１０４は、平坦な基板１１２の上部に形成されている。基準電極と対極とが一つに結合されたものは、本発明の実施例とともに使用されてもよいことに注目すべきである。その結合された電極は、複合の作用電極とともに作用するだろう。インシュレータ１１４およびセルの上部１１６は、密閉されたセル容積１１８を形成する。ある用途において、容積１１８は、好ましくは、容積１１８の中で試料の液体の分配の助けとなるように、特に、電極１０２，１０４に接触するように多孔質膜を収容する。シリンジまたは同等の装置１２０が、試料の流動体をセル上部１１６の開口１２２を通じて容積１１８に注入するために使用される。
【００３６】
ここで開示された本発明は、具体的な実施例および用途により説明されたが、多数の変更および変形が、その技術分野における当業者により、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明は、添付図面の図に示される実施例を参照してより容易に理解されるだろう。図中、図において、同一の数字は、同一の形態および構造を意味する。
【図１】微小電極アレイを含む単一の作用電極（Ｗ）、および、単一の対極／参照電極（Ｒ）を有し、薄膜の微細加工技術により作られた電流測定用マイクロセルを示す。
【図２ａ】本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。複合の作用電極および単一の共通の対極を有し、電気化学分析とともに光学測定用の領域をもたらす本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。
【図２ｂ】本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。複合の作用電極および単一の共通の対極を有し、電気化学分析とともに光学測定用の領域をもたらす本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。
【図２ｃ】本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。複合の作用電極および単一の共通の対極を有し、電気化学分析とともに光学測定用の領域をもたらす本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。
【図３】電流測定用セルと一体化されたマイクロタイタ―プレートを示す。
【図４ａ】本発明の幾つかの実施例に従う単一のマイクロセルに異なる幾何学的形態を有する作用電極の組み合わせを示す。
【図４ｂ】本発明の幾つかの実施例に従う単一のマイクロセルに異なる幾何学的形態を有する作用電極の組み合わせを示す。
【図４ｃ】本発明の幾つかの実施例に従う単一のマイクロセルに異なる幾何学的形態を有する作用電極の組み合わせを示す。
【図５】本発明の実施例に従うセンサーデバイスの断面図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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