(57)【要約】  エレクトロケミルミネッセンスセルは、光検出器（１２２）、作用電極（１４０）、対電極（１３６）、基準電極（１２８）、及び流れ導管（１３０、１３２）を含む。フローセルの中には磁性粒子を局在させるために磁石（１４６）を配備してもよい。作用電極（１４０）及び／又は対電極（１３６）は、ロジウム、イリジウム、又は白金、ロジウム、又はイリジウムと遷移金属との合金から作られているのが好ましい。
2005530183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロケミルミネッセンス活性物質にエレクトロケミルミネッセンスを誘発させることができる電極を含むエレクトロケミルミネッセンスセルにおいて、前記電極が；第一の予め定められた重量％の白金；及び第二の予め定められた重量％の白金以外の元素；を含み、然も、前記第一の予め定められた重量％及び第二の予め定められた重量％が０より大きい、白金合金を含むエレクトロケミルミネッセンスセル。
【請求項２】
元素が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、及びＷからなる群から選択されている、請求項１に記載のセル。
【請求項３】
元素が遷移元素である、請求項１に記載のセル。
【請求項４】
第二重量％が、１％〜８０％の範囲にある、請求項２に記載のセル。
【請求項５】
電極で、６．５〜８．０の範囲のｐＨで、水よりも低い電位でトリプロピルアミンが酸化される、請求項４に記載のセル。
【請求項６】
１．３Ｖ（対Ａｇ／ＡｇＣｌ）で、トリプロピルアミンの酸化のための電極での電流密度が、水の酸化のための前記電極での電流密度の少なくとも２倍大きい、請求項５に記載のセル。
【請求項７】
電極が対電極である、請求項６に記載のセル。
【請求項８】
電極が、エレクトロケミルミネッセンスを発生させる作用電極である、請求項６に記載のセル。
【請求項９】
更に、作用電極と光学的に整合した対電極及び光検出窓を含む、請求項８に記載のセル。
【請求項１０】
更に、対電極；及び前記対電極に結合され、作用電極と光学的に整合した透明部分を有する支持体を含む、請求項８に記載のセル。
【請求項１１】
対電極が、透明部分と作用電極との間に介在させた少なくとも一つの電界拡張部材を含む、請求項１０に記載のセル。
【請求項１２】
作用電極が、ルテニウム−トリス−ビピリジン部分にトリプロピルアミンの存在下でエレクトロケミルミネッセンスを誘発させることができる、請求項１１に記載のセル。
【請求項１３】
更に、作用電極に隣接して、磁化可能粒子をその上に収集するための磁石を含む、請求項１２に記載のセル。
【請求項１４】
セルがフローセルである、請求項１３に記載のセル。
【請求項１５】
更に、基準電極を含む、請求項１４に記載のセル。
【請求項１６】
更に、セル中で発生したエレクトロケミルミネッセンスを検出するための光検出器を含む、請求項１５に記載のセル。
【請求項１７】
光検出器が光タイオードである、請求項１６に記載のセル。
【請求項１８】
更に、電極に結合された電気エネルギー源を含む、請求項１７に記載のセル。
【請求項１９】
電気エネルギー源がポテンショスタットである、請求項１８に記載のセル。
【請求項２０】
エレクトロケミルミネッセンス活性物質にエレクトロケミルミネッセンスを誘発させることができる電極を含むエレクトロケミルミネッセンスセルにおいて、前記電極が；第一の予め定められた０より大きい重量％のロジウム；及び場合により第二の予め定められた０より大きい重量％のロジウム以外の元素；を含む
ロジウム又はロジウム合金を含むエレクトロケミルミネッセンスセル。
【請求項２１】
元素が、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｉｒ、及びＷからなる群から選択されている、請求項２０に記載のセル。
【請求項２２】
エレクトロケミルミネッセンス活性物質にエレクトロケミルミネッセンスを誘発させることができる電極を含むエレクトロケミルミネッセンスセルにおいて、前記電極が；第一の予め定められた重量％のイリジウム；及び第二の予め定められた重量％のイリジウム以外の元素；を含み、然も、前記第一の予め定められた重量％及び第二の予め定められた重量％が０より大きい、イリジウム合金を含むエレクトロケミルミネッセンスセル。
【請求項２３】
元素が、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｒｈ、及びＷからなる群から選択されている、請求項２２に記載のセル。
【請求項２４】
エレクトロケミルミネッセンス活性物質にエレクトロケミルミネッセンスを誘発させることができる作用電極；白金合金、イリジウム、ロジウム、ロジウム合金、又はイリジウム合金を含む対電極；及び前記作用電極と光学的に整合した光検出窓；を含む、エレクトロケミルミネッセンスセル。
【請求項２５】
作用電極；電界拡張部材を有する対電極；及び支持体で、場合により前記対電極に結合され、前記作用電極と光学的に整合した透明部分を有する支持体；を含み、然も、前記電界拡張部材が、前記透明部分と前記作用電極との間に介在している、エレクトロケミルミネッセンスセル。
【請求項２６】
電界拡張部材が、透明部分を横切っている、請求項２５に記載のセル。
【請求項２７】
電界拡張部材が、ラダー電極を含む、請求項２５に記載のセル。
【請求項２８】
電界拡張部材が、格子である、請求項２５に記載のセル。
【請求項２９】
電界拡張部材が、透明部分に入射したエレクトロケミルミネッセンスを減少する割合が５０％未満である、請求項２８に記載のセル。
【請求項３０】
電流通路アスペクト比が、２．５より小さい、請求項２９に記載のセル。
【請求項３１】
作用電極；対電極；支持体で、場合により前記対電極に結合され、前記作用電極と光学的に整合した透明部分を有する支持体；前記作用電極と光学的に整合した光検出器で、前記作用電極よりも前記対電極に近く配置された光検出器；及び前記電極に結合され、前記対電極を一定の電位、又は前記光検出器の電位に対し変動しない電位に維持することができる、電気エネルギー源；を含む、エレクトロケミルミネッセンス検定装置。
【請求項３２】
電気エネルギー源が、ポテンショスタットである、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
更に、作用電極に隣接した、その上に磁化可能粒子を収集するための磁石を含む、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
エレクトロケミルミネッセンス・フローセルを含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
更に、基準電極を含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
光検出器が光ダイオードである、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
エレクトロケミルミネッセンス検定を行う方法において、第一の予め定められた重量％の白金；及び第二の予め定められた重量％の白金以外の元素；を含み、然も、前記第一の予め定められた重量％及び第二の予め定められた重量％が０より大きい、白金合金を含む電極でエレクトロケミルミネッセンスを誘発させる工程を含む検定方法。
【請求項３８】
元素が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、及びＷからなる群から選択される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
元素が、遷移元素である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
第二の予め定められた重量％が、１％〜８０％の範囲にある、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
電極が対電極である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
電極が、エレクトロケミルミネッセンスを発生させる作用電極である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
更に、
ａ．エレクトロケミルミネッセンス・ラベル及びエレクトロケミルミネッセンス共反応剤を含む組成物を形成し、
ｂ．前記組成物を電極の所に配置し、
ｃ．前記電極に電気エネルギーを適用して前記エレクトロケミルミネッセンス・ラベルにエレクトロケミルミネッセンスを誘発させ、そして
ｄ．発光したエレクトロケミルミネッセンスを測定する、
工程を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
エレクトロケミルミネッセンス・ラベルが、有機金属錯体である、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
有機金属錯体がＲｕ又はＯｓのポリピリジル錯体である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
有機金属錯体がルテニウム−トリス−ビピリジン部分を含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
エレクトロケミルミネッセンス共反応剤が、酸化されて強還元剤を生ずることができる分子である、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
エレクトロケミルミネッセンス共反応剤が、第三級アミンである、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
第三級アミンがトリプロピルアミンである、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
更に、磁化可能粒子を作用電極の上に収集する工程を含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
エレクトロケミルミネッセンス・ラベルが、磁化可能粒子の上に存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
更に、作用電極に電気エネルギーを適用することにより、前記作用電極をクリーニングする工程を含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
エレクトロケミルミネッセンスを、エレクトロケミルミネッセンス・フローセル内で誘発させる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
エレクトロケミルミネッセンス検定を行う方法において、第一の予め定められた重量％のロジウム；及び場合により、第二の予め定められた重量％のロジウム以外の元素；を含み、然も、前記第一の予め定められた重量％及び第二の予め定められた重量％が０より大きい、ロジウム又はロジウム合金を含む電極でエレクトロケミルミネッセンスを誘発させる工程を含む検定方法。
【請求項５５】
元素が、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｉｒ、及びＷからなる群から選択される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
エレクトロケミルミネッセンス検定を行う方法において、第一の予め定められた重量％のイリジウム；及び第二の予め定められた重量％のイリジウム以外の元素；を含み、然も、前記第一の予め定められた重量％及び第二の予め定められた重量％が０より大きい、イリジウム合金を含む電極でエレクトロケミルミネッセンスを誘発させる工程を含む検定方法。
【請求項５７】
元素が、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｒｈ、及びＷからなる群から選択される、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
元素が、白金である、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
エレクトロケミルミネッセンス検定を行う方法において、
ａ．エレクトロケミルミネッセンス・ラベル及びエレクトロケミルミネッセンス共反応剤を含む組成物を形成し、
ｂ．前記組成物を作用電極の所に配置し、
ｃ．前記作用電極に電気エネルギーを適用して前記エレクトロケミルミネッセンス・ラベルにエレクトロケミルミネッセンスを誘発させ、そして
ｄ．発光したエレクトロケミルミネッセンスを測定する、
工程を含み、然も、前記対電極が、ロジウム、イリジウム、ロジウム合金、イリジウム合金、又は白金合金を含む、検定方法。
【請求項６０】
エレクトロケミルミネッセンス検定を行う方法において、
ａ．エレクトロケミルミネッセンス・ラベル及びエレクトロケミルミネッセンス共反応剤を含む組成物を、エレクトロケミルミネッセンス検定装置中に形成し、然も、前記装置が
ｉ．作用電極、
ｉｉ．電界拡張部材を有する対電極、
ｉｉｉ．支持体で、場合により前記対電極に隣接し、透明部分を有する支持体、及び
ｉｖ．光検出器、
を具え、然も、前記電界拡張部材が、前記作用電界と前記透明部分との間に介在し、前記光検出器及び前記透明部分の各々が前記作用電極と光学的に整合しており、
ｂ．前記作用電極及び前記対電極に電気エネルギーを適用し、前記エレクトロケミルミネッセンス・ラベルにエレクトロケミルミネッセンスを誘発させ、そして
ｃ．発光したエレクトロケミルミネッセンスを測定する、
工程を含む、検定方法。
【請求項６１】
エレクトロケミルミネッセンス検定を行う方法において、
ａ．エレクトロケミルミネッセンス・ラベル及びエレクトロケミルミネッセンス共反応剤を含む組成物を、エレクトロケミルミネッセンス検定装置中に形成し、然も、前記装置が
ｉ．作用電極、
ｉｉ．対電極、及び
ｉｉｉ．光検出器、
を具え、然も、前記対電極が、前記作用電極よりも前記光検出器に近く配置されており、
ｂ．前記対電極を一定の電位又は前記光検出器の電位に対し変動しない電位にしながら、前記作用電極及び前記対電極に電気エネルギーを適用し、前記エレクトロケミルミネッセンス・ラベルにエレクトロケミルミネッセンスを誘発させ、そして
ｃ．発光したエレクトロケミルミネッセンスを測定する、
工程を含む、検定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にエレクトロケミルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）（ＥＣＬ）の分野、ＥＣＬ系装置、及び特にＥＣＬ電極に関する。本発明は、ＥＣＬ電極を組込んだシステム、装置、検定セル、及びフローセル（ｆｌｏｗ  ｃｅｌｌ）、及びＥＣＬに基づく測定及び検定を行うための方法にも関する。本発明は、本発明の装置、検定セル、フローセル、又は電極を組込んだ電気化学的検定システムのみならず、それを用いた検定方法にも関する。
【０００２】
関連出願
本願は、２００２年６月２０日に出願された「エレクトロケミルミネッセンス・フローセル及びフローセル部品」と題する米国特許出願Ｎｏ．６０／３９０，８１６による利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
生物学的検定及び医学的試験を行うための多くのＥＣＬ系器械は、再利用可能なフローセルを用いている。そのようなシステムの一例については、米国特許第６，２００，５３１号明細書を参照されたい。そのようなフローセルの性能は、例えば、バックグラウンド信号ノイズ、信号ドリフト（ｄｒｉｆｔ）、電極エッチング、及びキャリオーバを含めた多くの因子によって影響を受ける。バックグラウンド信号ノイズが存在すると、ＥＣＬ系フローセルの測定感度が低下する。時間と共に発生するＥＣＬ測定信号ドリフトは、検定測定値の再現性を低下する。エッチングによるＥＣＬ電極の劣化は、ＥＣＬ発生効率を減少する。フローセル中の前の測定からの残渣の蓄積である「キャリオーバ」は、ＥＣＬ測定値の信頼性を低下する。
【０００４】
ＥＣＬ系装置のための性能を改良し、操作寿命を増大するためには、改良されたフローセル及びフローセル部品が必要である。
【０００５】
電気化学的又はＥＣＬ検定を行うための検定装置、検定セル、又はフローセルは、少なくとも一つの電極を含む。ＥＣＬ装置では、電極は、ＥＣＬの発生に関与することができる。ＥＣＬ装置は、トリプロピルアミン（ＴＰＡ）の存在下でＲｕ（ｂｐｙ）３からＥＣＬを誘発することができる作用電極及び対電極を含むのが好ましい。作用及び／又は対電極は、純粋な白金又は純粋な金以外の材料から作ることができるであろうが、電極の一つ以上は、白金合金、ロジウム、ロジウム合金、イリジウム、又はイリジウム合金から作られているのが好ましい。そのような材料から作られ電極は、従来のＰｔ電極と比較して、改良された性質を示している。ＥＣＬの発生及び電気エネルギーの適用を改良するため、電極に電界拡張部材（ｆｉｅｌｄ  ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を組込んで、電流を流す更にべつの経路を与えるようにしてもよい。また、光検出器に最も近い電極が、一定の電位、或は、光検出器の電圧に対して一定の電位に維持されるように、電極を操作してもよい。開示する改良は、装置作動寿命を増大し、ＥＣＬ及び電気化学的用途の両方での性能を改良する長所を有する。本発明は、本発明の装置、検定セル、又はフローセルを組込んだ検定システム、及び本発明の装置、検定セル、又はフローセルを用いた検定方法にも関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの目的は、従来法の欠点を解決した検定装置及び方法を与えることである。
【０００７】
本発明の目的は、従来法と比較して、作動寿命を増大し、改良された性能を有する一層丈夫なＥＣＬ又は電気化学的検定を行うための装置を与えることである。
【０００８】
本発明の別の目的は、ＥＣＬ装置用電極のための改良された材料を与えることである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、検定試料への電気エネルギーの適用を改良するための電極形態を与えることである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、ＥＣＬ発生を改良するパターンで、電流を伝導するための電極形態を与えることである。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、本発明の電極材料及び電極形態を用いた検定を行うための方法論を与えることである。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、ＥＣＬ検出感度及びＥＣＬ測定精度を改良するための装置及びＥＣＬ装置操作方法を与えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一つの態様は、エレクトロケミルミネッセンスを誘発することができる合金、好ましくは予め定められた重量％の白金、及び予め定められた重量％の異なった合金成分（１〜８０重量％で、好ましくは遷移元素、一層好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＷ、更に一層好ましくはＲｈ又はＩｒ、最も好ましくはＲｈ又はＩｒ）を有する白金合金を含む第一電極を含む検定セル、好ましくはＥＣＬセル、最も好ましくはＥＣＬフローセルに関する。ＥＣＬセルは、第二電極、光学的検出窓及び／又は場合により基準電極も含むのが好ましい。一層好ましくは、検定セルは、更に第一電極（好ましくは第一電極はＥＣＬ測定で作用電極として働くように構成されている）を支える第一表面、及び第二電極（好ましくは第二電極は対電極として働くように構成されている）を支え、好ましくは、光学的検出窓の少なくとも一部分を形成する透明領域を有する相対する第二表面を含むセル室を更に含む。本発明は、前記検定セル、場合により光検出器を含む装置、好ましくはＥＣＬ装置にも関する。
【００１４】
本発明の別の態様は、エレクトロケミルミネッセンスを誘発することができる合金、好ましくは予め定められた重量％の白金、及び予め定められた重量％の異なった合金成分（１〜８０重量％で、好ましくは遷移元素、一層好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＷ、更に一層好ましくはＲｈ又はＩｒ、最も好ましくはＲｈ又はＩｒ）を有する白金合金を含む第一電極（好ましくはＥＣＬ測定で作用電極として働くように構成されている）を含むＥＣＬ装置に関する。好ましくはその装置は、第二電極（好ましくは対電極として働くように構成されている）、及び場合により基準電極も含む。一層好ましくは、検定セルは、更に、第一電極を支える第一表面、及び第二電極を支え、透明領域を有する相対する第二表面を（例えば、セル室中に）含む。本発明は、前記第一電極及び前記透明領域と、好ましくは光学的に整合している光検出器をんでいてもよい。
【００１５】
本発明の更に別の態様は、エレクトロケミルミネッセンスを誘発することができ、純粋なＲｔ及びＡｕ以外の金属電極材料、好ましくはロジウム、ロジウム合金、イリジウム、又はイリジウム合金を含む金属電極材料を含む第一電極を含む検定セル、好ましくはＥＣＬセル、最も好ましくはＥＣＬフローセルに関する。第一電極は、好ましくは予め定められた重量％のロジウム又はイリジウム、場合により予め定められた重量％の異なった合金成分（好ましくは遷移元素、一層好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｐｔ、又はＷ、最も好ましくはＰｔ）を有する。好ましくは、ＥＣＬ電極は、第二電極、光学的検出窓、及び／又は場合により基準電極も含むのが好ましい。一層好ましくは、検定セルは、更に第一電極（好ましくは第一電極はＥＣＬ測定で作用電極として働くように構成されている）を支える第一表面、及び第二電極（好ましくは第二電極は対電極として働くように構成されている）を支え、好ましくは、光学的検出窓の少なくとも一部分を形成する透明領域を有する相対する第二表面を含むセル室を含む。本発明は、前記検定セル、場合により光検出器を含む装置、好ましくはＥＣＬ装置にも関する。
【００１６】
本発明の更に別の態様は、純粋なＲｔ又はＡｕ以外の金属電極材料（好ましくはロジウム、又はロジウム合金）を含む第一電極（好ましくはＥＣＬ測定で作用電極として働くように構成されている）で、エレクトロケミルミネッセンスを誘発することができる第一電極を含むＥＣＬ装置に関する。好ましくは、第一電極は、予め定められた重量％のロジウム、及び場合により予め定められた重量％の異なった合金成分（好ましくは遷移元素、一層好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｐｔ、又はＷ、最も好ましくはＰｔ）を有する合金を含む。好ましくは、装置は、第二電極（好ましくは対電極として働くように構成されている）、及び場合により基準電極も含む。一層好ましくは、検定セルは、更に第一電極を支持する第一表面、及び第二電極を支え、透明領域を有する相対する第二表面を（例えば、セル室中に）含む。本発明は、前記第一電極及び前記透明領域と、好ましくは光学的に整合している光検出器を含んでいてもよい。
【００１７】
本発明の別の態様は、検定セル、好ましくはＥＣＬセル、最も好ましくはＥＣＬフローセルに関し、そのフローセルは、エレクトロケミルミネッセンスを誘発することができる作用電極、及び純粋なＰｔ又はＡｕ以外の金属（好ましくはイリジウム又はイリジウム合金、最も好ましくは、Ｐｔ−Ｉｒ合金、又は別法として、ロジウム又はロジウム合金、最も好ましくはＰｔ−Ｒｈ合金）を含む対電極、及び好ましくは光検出窓を含む。作用電極は、対電極と同じ電極材料を含むか、又は異なった材料（例えば、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｉｒ、Ｐｔ−Ｉｒ合金、Ｒｈ、Ｐｔ−Ｒｈ合金等）を含んでいてもよい。
【００１８】
本発明の別の態様は、エレクトロケミルミネッセンスを誘発することができる作用電極、純粋なＰｔ又はＡｕ以外の金属（好ましくはイリジウム又はイリジウム合金、最も好ましくはＰｔ−Ｉｒ合金、又は別法として、ロジウム又はロジウム合金、最も好ましくはＰｔ−Ｒｈ合金）を含む対電極、及び光検出器を含むＥＣＬ装置に関する。作用電極は、対電極と同じ電極材料を含むか、又は異なった材料（例えば、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｉｒ、Ｐｔ−Ｉｒ合金、Ｒｈ、Ｐｔ−Ｒｈ合金等）を含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の別の態様は、作用電極、及び少なくとも一つの電界拡張部材（ｆｉｅｌｄ  ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を有する対電極を含む、検定セル、好ましくはＥＣＬセル、最も好ましくはＥＣＬフローセルに関する。セルは、更に作用電極を支える第一表面、及び対電極を支える相対する第二表面を含むのが好ましく、前記第二表面は透明領域を有する。最も好ましくは、電界拡張部材は、透明領域中へ、又は透明領域を横切って伸びでいる。
【００２０】
本発明の別の態様は、作用電極、及び少なくとも一つの電界拡張部材を有する対電極を含むＥＣＬ装置に関する。装置は、作用電極を支える第一表面、対電極を支え、透明領域を有する相対する第二表面、及び光検出器も含むのが好ましく、この場合、光検出器、作用電極、及び対電極は、光学的に整合している。最も好ましくは、電界拡張部材は、透明領域中に又はそれを横切って伸びでいる。
【００２１】
本発明の別の態様は、作用電極、対電極、前記作用電極を支える第一表面、及び前記対電極を支え、透明領域を有する第二表面を含むＥＣＬセル、好ましくはＥＣＬフローセルに関し、この場合フローセルは、ＥＣＬ測定中、対電極を一定の電位に維持するのに適合する。セルは、場合により、基準電極及び／又は光検出器を含んでいてもよい。
【００２２】
本発明の別の態様は、作用電極、対電極、前記作用電極を支える第一表面、及び前記対電極を支え、透明電極を有する第二表面、及び光検出器を含むＥＣＬ装置に関し、この場合、作用電極、透明領域、及び光検出器は互いに光学的に整合している。ＥＣＬ装置は、更に、ＥＣＬを誘発するための電気エネルギー源（例えば、電圧源、電流源、又は好ましくはポテンショスタット）で、前記対電極を一定電圧（例えば、接地）に維持するか、前記対電極を前記光検出器に対して変動しない電位に維持するのに適合する電気エネルギー源を含む。ＥＣＬ装置は、基準電極を含んでいてもよく、電気エネルギー源は、ポテンショスタット、及び場合により作用電極と基準電極との間の電位差を表す電圧を出力する電圧減法回路を含んでいてもよい。
【００２３】
詳細な記述
電気化学的ポテンシャルの全ての値は、別に指示しない限り、Ａｇ／ＡｇＣｌ基準電極に対するものである。
【００２４】
本発明による電気化学的又はＥＣＬ検定を行うための検定装置、検定セル、又はフローセルは、少なくとも一つの電極を含む。電極は、電気化学的又はＥＣＬ検定で有用性を示す純粋な白金又は金以外の材料を含んでいてもよい。更に、別法として、電極は、電流が流れる付加的経路を与え、電気エネルギーの適用を改良し易くするために一つ以上の電界拡張部材が組込まれていてもよい。また、電極は、一定の電位、又は装置の中、又はその近くにある光検出器の電圧に対し一定の電位に維持されるように、操作してもよい。開示した改良は、装置の作動寿命を増大し、装置の性能を改良する。
【００２５】
本発明は、ＥＣＬ測定を行なうための改良された電極を含み、それは、慣用的Ｐｔ電極よりも、好ましくはＥＣＬ検定で匹敵する性能を与えながら、改良された性質（耐エッチング性、低キャリオーバ、一層長い寿命、一層小さい電流等）を有する。本発明は、これら改良された電極を含むＥＣＬ検定セル（特にＥＣＬフローセル）にも関する。
【００２６】
ＥＣＬ検定セルは、ＥＣＬ活性材料にエレクトロケミルミネッセンスを誘発させるための、少なくとも一つの電極、好ましくは作用電極及び対電極の両方を含む。更に、ＥＣＬ検定セルは、得られるＥＣＬ信号を光検出器に到達させるための一つ以上の光学通路を与える。光学通路は、ＥＣＬ検定セルの一つ以上の光学的検出窓を通過するようにしてもよい。また、ＥＣＬ検定セルは、次のものを含んでいてもよい：作用電極のポテンショスタットによる制御をし易くする基準電極；作用電極表面に磁化可能粒子（本明細書中、磁性ビーズと言い換えても言及されている）を可逆的に収集するように操作することができる磁気装置；又はＥＣＬ信号を収集し、処理し、検出するための一体化された光検出器、及び付随する光学的部材及びフィルター。
【００２７】
ＥＣＬ装置では、電極は、ＥＣＬの発生に関与することができる。好ましくは、ＥＣＬ装置は。ＴＰＡの存在下でＲｕ（ｂｐｙ）３からＥＣＬを誘発することができる作用電極及び対電極を含み、その少なくとも一方は純粋な白金又は純粋な金から作られたものではない。好ましくは、電極の一つ以上は、白金合金、ロジウム、ロジウム合金、イリジウム、イリジウム合金から作られている。更に、又は別法として、電極は、ＥＣＬ発生の改良及び他のＥＣＬ装置操作のための電気エネルギー適用の改良をし易くするため、電流が流れる付加的通路を与える電界拡張部材が組込まれていてもよい。また、電極は、光検出器に最も近い電極が、一定電位、又は光検出器の電圧に対し一定の電位に維持されるように操作することができる。
【００２８】
或る態様では、誘発されたＥＣＬは、一つ以上の介在する材料層を通って、離れた所にある光検出器により検出される。そのような介在層は、問題の光の波長を実質的に通すことができる光学的窓を構成する。また、そのような層は、電極又はその他の所で発生した容量性ノイズから光検出器を遮蔽するため電気伝導性にすることができる。本発明の電極の電界拡張部材は、そのような光学的窓を通って部分的に又は全体的に伸びていてもよい。
【００２９】
本発明は、本発明の装置、検定セル、又はフローセルを組込んだ検定システムにも関する。そのようなシステムは、更に試薬取扱い装置、検定試薬、試料取扱い装置、検定試料等を含むのが好ましい。本発明の装置、検定セル、又はフローセルを用いた検定方法は、改良された性能を示す。
【００３０】
ＥＣＬフローセルとしてここでは言及する、フローセルとして構成されたＥＣＬ検定セルは、再使用可能なＥＣＬ検定セルを必要とするシステムにとって特に有用である。米国特許第６，２００，５３１号明細書には、そのようなフローセルを組込んだＥＣＬフローセル及びＥＣＬ装置の例が記載されており、その特許の全体（特に図３Ａ、３Ｂ及び４Ａ〜４Ｄ、及びそれに付随する明細書中の記述）は参考のためここに入れてある。本発明の改良された電極は、ＥＣＬフローセルとしてのそれらの実施に関連して主に記述されるが、そのような電極は「流通（ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ）」形態を持たない「静止」検定セルで容易に実施することができることに注意すべきである。
【００３１】
図１Ａ及び１Ｂは、ＥＣＬフローセル１２０の一つの態様のばらばらにした断面図を夫々例示している。フローセル１２０は、光検出器１２２、光学的フィルター１２３、伝導性窓１２４、開口１２５を有する電気的遮蔽１２６、基準電極１２８、流体カップリング１３０及び１３２、光学的検出窓１２７を有するセル部品１３４、開口１３３を有する対電極１３６、フローセル室１３９の一部分を定める開口１３７を有するガスケット１３８、作用電極１４０、及びセル底部１４２を含む。場合により、遮蔽１２６及び窓１２４は、材料の連続的一部分から作ることができる。セル部品１３４は、流体カップリング１３０及び１３２を通ってフローセル中へ入る流体を受ける。底部１４２はピボット腕１４４上の磁石１４６及び磁気検出器１４７が入ることができる開口１４５を有する。
【００３２】
光検出器１２２は、光ダイオード、アバランシェ光ダイオード、荷電結合素子、ＣＭＯＳセンサー、光電子倍増管、フイルム、等として実施することができる。別法として、光検出器１２２は、光検出装置の配列、例えば、光ダイオードアレー、ＣＣＤアレー、ＣＭＯＳカメラ等を含んでいてもよい。光検出器１２２は、光ダイオードを含むのが好ましい。
【００３３】
本発明の一つの態様により、ＥＣＬ装置は、電極、好ましくは作用電極の表面、及び前記電極と光検出器との間の光学通路中の実質的に透明な構造体の表面によって少なくとも部分的に定められるＥＣＬ室を含む。二つの表面は互いに向き合っているのが好ましい。その構造体は、第二電極、好ましくは対電極を第一電極の近くに取付けるための支持構造体であるのが好ましい。別の態様として、対電極は、前記支持構造体に直接取付けるのではなく、作用電極と支持構造体との間の場所に保持されるのが好ましい。第二電極は、一つ以上の開口、孔、間隙、折り曲げ等により構造体の透明部分の周囲を部分的に定めることができる。別法として、第二電極は透明であり〔例えば、実質的に透明であるのに充分な薄さ（典型的には、２０ｎｍ未満）のインジウム錫酸化物、アンチモン錫酸化物、又は薄い金属フイルムから作られた対電極であり〕、第二電極が構造体表面の透明部分を、関係のある波長の光を伝達する能力を妨害することなく覆うことができるようにする。
【００３４】
構造体の透明部分は、作用電極の表面の少なくとも一部分と光学的に整合し、表面で発生したＥＣＬが、透明部分を通って光検出器へ伝達されるようにする。例えば、図１Ｂに関し、窓１２４から、又はそれを通って開口１３３へ伸びる室１３４の部分は、実質的に透明であり、室１３９は、部品１３４の表面の一部分によって部分的に定められている。光検出器１２２は、開口１２５及び開口１３３によって定められた作用電極１４０の部分と光学的に整合している。場合により、光検出器は、セル１２０中へ統合されてもよく、又はその外部に留まっていてもよい。更に別の態様として、光検出器の表面自身がＥＣＬ室の一部分を定めていてもよい。
【００３５】
ＥＣＬフローセルによるＥＣＬ測定を行うための好ましい検定装置は、ＥＣＬフローセル、電極に電気エネルギーを適用するための電気エネルギー源、試料及び試薬をフローセルへ導入するための流体システム、及び装置を制御し、ＥＣＬ信号を測定分析し、ユーザー・インターフェースを与えるための電気的又はコンピューター制御を含む。電気エネルギー源は、電圧源、電流源、ポテンショスタット、等である。流体システムは、慣用的ポンプ、バルブ、検針、試薬瓶等を含んでいてもよい。
【００３６】
本発明のＥＣＬ装置は、好ましくはエレクトロケミルミネッセンス有機金属錯体、一層好ましくは特にＲｕ及びＯｓのポリピリジル（例えば、ビピリジン及びフェナントロリン含有）錯体、最も好ましくはＥＣＬ物質及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３及びその誘導体を含むラベルからＥＣＬを誘発及び測定するのに適合する。そのような誘導体は、置換ビピリジン、特にラベルを生体分子に結合するのに用いられる官能基で置換されたビピリジンを含むことができる。装置は、Ｒｕ及びＯｓのポリピリジル錯体から、例えば、消滅及び共反応剤に基づく方法によりＥＣＬを誘発するどのような有効な方法を用いてもＥＣＬを誘発及び測定するように作動するのが好ましい。
【００３７】
好ましくは、本発明によるＥＣＬ装置は、ＥＣＬ共反応剤、好ましくは酸化されて強い還元剤、一層好ましくは第三級アミン、一層好ましくはトリアルキルアミン、最も好ましくはトリプロピルアミン（ＴＰＡ）を生ずる分子の存在下で、好ましいＥＣＬラベルから酸化性電極の所で誘発されたＥＣＬを測定する。共反応剤は、ｐＨ緩衝成分も含有することができるＥＣＬ検定緩衝溶液からなるのが好ましい。特に好ましいＥＣＬ検定緩衝溶液は、ＴＰＡを（好ましくは１００ｍＭに等しいか又はそれより大きな濃度で）含み、ｐＨ緩衝成分として燐酸塩を（好ましくは１００ｍＭに等しいか又はそれより大きな濃度及び６．５〜８．０のｐＨで）含む。場合により表面活性剤〔例えば、トリトン（Ｔｒｉｔｏｎ）Ｘ−１００、トゥィーン（Ｔｗｅｅｎ）２０、又はゼシト（Ｔｈｅｓｉｔ）のような非イオン性表面活性剤〕、保存剤〔例えば、アジド、２−メチル−３（２Ｈ）−イソチアゾロン（ＭＩＴ）、又は５−クロロ−２−メチル−３（２Ｈ）−イソチアゾロン（ＣＩＴ）、又はＢＩＯＢＡＮ  ＣＳ−１１３５のようなオキサゾリジン〕、又は付加的電解質（例えば、塩化ナトリウム）をＥＣＬ検定緩衝溶液に用いてもよい。
【００３８】
ＥＣＬ共反応剤の存在下で酸化性電極の所でのＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３及び関連するＥＣＬ活性物質からＥＣＬを発生する機構は、次のものを含むと考えられる：（ｉ）ＥＣＬ活性物質の酸化による酸化されたＥＣＬ活性物質の生成；（ｉｉ）共反応剤の酸化による強い還元剤の生成；（ｉｉｉ）前記強い還元剤から前記酸化されたＥＣＬ活性物質への高エネルギー反応による電子移動で、ＥＣＬ活性物質をその元の酸化状態であるが励起された電子状態へ再生する電子移動；及び（ｉｖ）ホトンを放射してＥＣＬ活性物質をその元の電子（基底）状態にする再生。この提案された機構を、Ｒｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３及びＴＰＡについて下に例示する：
【００３９】
【化１】
2005530183.tif 000003
【００４０】
好ましい操作として、ＥＣＬ活性物質及びＥＣＬ共反応剤を（例えば、ＥＣＬ検定緩衝溶液中に）含む試料をＥＣＬ検定セル、好ましくはＥＣＬフローセル中へ導入する。作用電極を、試料の導入中、予め作動可能な電位（ＰＯＰ）に維持する（好ましいＰＯＰは、Ａｇ／ＡｇＣｌに対し−０．８〜０．８Ｖ、一層好ましくは−０．６〜０．６Ｖである）。次に電気化学的電位を作用電極に印加する（例えば、基準電極に対し作用電極で予め定められた電気化学的電位を達成するように、ポテンショスタットを用いてＥＣＬ検定セル中の作用電極及び対電極を通って電位を印加することにより）ＥＣＬ活性物質にエレクトロケミルミネッセンスを誘発させる。印加された電位は、ＥＣＬ活性物質及び電極の所の共反応剤を酸化するが、水の実質的酸化は回避する（特に好ましいＥＣＬ励起電位は、Ａｇ／ＡｇＣｌに対し、１．０〜１．８Ｖ、一層好ましくは１．１〜１．５Ｖ、最も好ましくは１．２〜１．３Ｖの範囲にある）。ＥＣＬ励起電位を発生させるのに、種々の異なった電気的波形を用いることができる。好ましい波形は、ステップ型又は傾瀉波形又はそれらの組合せである。ＥＣＬの発光は、光検出器で測定する。
【００４１】
試料からのＥＣＬの発生及び測定に続き、好ましくは検定セルを清浄にし、新しい試料を測定するための準備をする。一つの態様として、クリーニング溶液（好ましくは洗剤を含む塩基性溶液）を導入し、一連のクリーニング電位を適用する。電極表面で酸素又は水素ガスを発生するのに充分な酸化性又は還元性電位を使用するのがクリーニングに特に有利であることが見出されている。好ましいクリーニング電位には、少なくとも１．５Ｖ、一層好ましくは少なくとも２．０Ｖ、最も好ましくは約２．０Ｖの酸化電位が含まれ、或は少なくとも−１．０Ｖ、一層好ましくは少なくとも−１．５Ｖ、最も好ましくは約−１．５Ｖの還元電位が含まれる。特に好ましいクリーニング法として、上に記載した還元及び酸化電位を交互にする。クリーニング過程中、気泡を導入するのも望ましいであろう。    
【００４２】
好ましいクリーニング操作として、試料を導入する前に、ＥＣＬ検定緩衝溶液を導入することにより、検定セルからクリーニング溶液をフラッシュ除去する。この過程中、一連の「準備」電位を電極に適用する。「準備」電位には、クリーニング電位よりも大きさの小さい交流ステップ型電位、例えば、０．５Ｖより大きく、一層好ましくは約０．７５Ｖの酸化電位、及び少なくとも−０．３Ｖ、好ましくは約−０．５Ｖの還元電位を含んでいてもよい。
【００４３】
本発明の幾つかの態様に従い、ＥＣＬ検定成分のための固相支持体として磁化可能な粒子を用いて検定を行う。そのような測定には、粒子の表面に結合されたラベル、例えば、粒子の表面の結合剤（ｂｉｎｄｉｎｇ  ｒｅａｇｅｎｔ）に生物特異性相互作用により結合したＥＣＬラベル生体分子により発光したＥＣＬの測定を含むことができる。磁化可能粒子を用いて検定のための測定を行う場合、試料を導入する前、又は導入中、作用電極の表面近くに磁場を適用して作用電極の表面に磁化可能粒子を集める。例えば、図１Ｂを参照して、セル１２０のピボット腕１４４を回転させて磁石１４６を作用電極１４０の近くに上昇させる。
【００４４】
場合により、収集した粒子は、フローセルを通ってＥＣＬ検定緩衝溶液を流すことにより洗浄する。次にＥＣＬを誘発し、上述のように測定する。磁場を除去した後、別の測定のためにセルをクリーニングし、準備するのが好ましい。
【００４５】
電極材料
純粋な白金（Ｐｔ）から作られた作用及び対電極を組込んだＥＣＬフローセルの作動中、両方の電極は、それら電極の露出表面のエッチングにより、時間と共にかなり劣化することがある。そのようなエッチングは、フローセルの作動寿命に対する主な制限因子である。フローセルは、或る形態の場合、検出されたＥＣＬ信号の下方ドリフト及びバックグラウンド信号の上昇を、フローセルの寿命に亙って示すことが観察されている。或る状況下では、信号の下方ドリフトは、約２９００回の測定中に、初期信号レベルの１０％位に大きくなることが観察されている。本出願人は、この下方ドリフトはエッチング過程に関係していると仮定している。
【００４６】
そのようなドリフトを補償するためＥＣＬ器械は再較正する必要があり、その測定値をフローセルの寿命に亙り標準化するか、又は電極（単数又は複数）又はフローセルを規則的間隔で取り替える必要があるであろう。
【００４７】
試験データーは、電極の酸化がエッチングの主たる原因であることを示しており、観察される電極エッチングのかなりの割合に相当するものが、測定前の電極のクリーニング及び再生処理の間に起きるものと推定される。特に、磁性ビーズに基づく検定を行うための装置では、ビーズを作用電極の表面からクリーニングするために高電位を用いる。クリーニング工程中の高電位の適用は、電極表面に白金酸化物を形成させる。これらの白金酸化物は表面にゆるく結合しており、クリーニング工程中にクリーニング剤により溶液中へ落とされて洗浄除去されると考えられる。
【００４８】
更に、酸化により溶解したＰｔは、続いて蓄積するか、さもなければフローセル内の種々の場所に付着することが観察されている。作用電極と光検出器との間の光学通路中の種々の場所で、例えば、光学的窓に白金酸化物が集まると、光収集効率の減少が起きる結果になる。そのような付着はＥＣＬ信号ドリフトの原因の一つであると本出願人は仮定している。
【００４９】
或るフローセルに基づくＥＣＬ器械では、ＥＣＬ測定後のクリーニング工程を最適にすることは、再現性のあるＥＣＬ測定を確実に与えるためには測定工程自身よりも重要になることがある。磁化可能ビーズを用いた態様では、或る検定から次の検定へ信号の「キャリオーバ」が確実になくなるようにするためには、好ましくは作用電極から全ての「使用済み」ビーズを除去すべきである。
【００５０】
或るクリーニング法によれば、作用電極に印加された電圧は、還元電圧と酸化電圧との間でパルス状にされている。還元電位は、水を還元して水素ガスを発生するのに充分低く、酸化電圧は白金を酸化し、水を酸化して酸素ガスを発生させるのに充分高いのが好ましい。特に好ましいＥＣＬ系フローセルのクリーニングを順次行う場合、還元電位は−１．５Ｖであり、酸化電位は２Ｖである（対Ａｇ／ＡｇＣｌ）。そのようなクリーニング工程から生ずるそのようなガスの発生及びＰｔの酸化の両方が、作用電極からビーズを除去するのに役立つと考えられる。
【００５１】
クリーニング工程では、クリーニング剤（洗剤を含み、場合により水酸化物塩のような塩基、例えば、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのようなアルカリ金属水酸化物を含み、塩基性ｐＨ、好ましくは１０に等しいか又はそれより大きいｐＨを有する水溶液）を、フローセルを通って流し、作用電極表面から全ての固体支持体、例えば、磁化可能ビーズをフラッシュすることができる。クリーニング効果を増大するため、クリーニング工程中、例えば、気泡を導入することにより、空気を導入してもよい。
【００５２】
一つの好ましい態様として、作用電極及び対電極の一方又は両方を、増大した耐酸化性を持ち、従って、エッチングされにくい電極材料から製造し、電極（単数又は複数）の効果的作動寿命を増大し、信号ドリフトを減少し、キャリオーバを減少する。ＥＣＬ系フローセルで作用電極として用いるのに適した電極材料は、白金と同様な電気化学的特性を示すのが好ましい。特に好ましい材料は、その電極での水の酸化電位よりも低い電位でＴＰＡ及びＲｕ（ｂｐｙ）３を酸化する（最も好ましくはこの条件は６．５〜８のｐＨ値を有する溶液で満足される）。
【００５３】
本発明の方法によれば、ＥＣＬラベル〔好ましくはＲｕ又はＯｓのルミネッセンス有機金属錯体、一層好ましくはＲｕ（ｂｐｙ）３、又はその誘導体〕に、作動電極へ電位を印加することによりＥＣＬ共反応剤（好ましくは第三級アミン、最も好ましくはＴＰＡ）の存在下でエレクトロケミルミネッセンスを誘発させる。この場合、（ｉ）作動電極、及び場合により対電極を、純粋なＰｔ又はＡｕ以外の金属の電極とし；（ｉｉ）前記電位を、ＥＣＬラベル及びＥＣＬ共反応剤を酸化するのに充分なものとし；（ｉｉｉ）印加電位が、共反応剤の酸化により、水の酸化による電流密度と少なくとも等しい（一層好ましくは少なくとも２倍、更に一層好ましくは少なくとも５倍、更に一層好ましくは少なくとも１０倍である）電流密度を生ずるようにする。
【００５４】
本発明の別の態様として、ＥＣＬフローセルの作用電極、及び場合により対電極は、純粋白金又は金以外の金属又は金属合金を含み、それはＡｇ／ＡｇＣｌに対し１．３Ｖの電気化学的電位〔ほぼＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３の酸化電位〕で水の酸化中、５ｍＡ／ｃｍ２より小さい電流密度を示し、好ましくはｐＨ６．５〜８の電解質含有水中で、一層好ましくは６．５〜８．０のｐＨを有する燐酸塩緩衝水溶液中で、最も好ましくは２００〜４００ｍＭのＫＨ２ＰＯ４、５０〜２００ｍＭのＮａＣｌ、表面活性剤、及びｐＨを６．６〜６．８に調節するのに充分なＫＯＨを含む溶液中で示す。
【００５５】
本発明の別の態様として、ＥＣＬフローセルの作動電極、及び場合により対電極は、純粋白金又は金以外の金属又は金属合金を含み、それは水よりも一層容易にＴＰＡを酸化する。好ましくは、この条件は、Ｒｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３が酸化される電気化学的電位、最も好ましくは１．３Ｖの時に満足される。一つの好ましい態様として、６．５〜８．０のｐＨの燐酸塩緩衝溶液の中で１５０ｍＭのＴＰＡの場合（最も好ましくは６．６〜６．８のｐＨで、１５０ｍＭのＴＰＡ、５０〜２００ｍＭのＮａＣｌ、２００〜４００ｍＭの燐酸塩、及び表面活性剤の場合）に１．３Ｖの電位の電極の所で測定された電気化学的電流対ＴＰＡを含まない同様な緩衝溶液（例えば、適当なｐＨ調節によりＴＰＡを置換した同じｐＨの同じ緩衝剤溶液）で測定された電気化学的電流の比は、少なくとも１、一層好ましくは少なくとも２、一層好ましくは少なくとも５、最も好ましくは少なくとも１０である。
【００５６】
本発明の一つ態様によれば、或るＰｔ合金は、ＥＣＬフローセル中のＰｔ作用電極又は対電極に対する適当な代替物として確認されている。Ｐｔと遷移元素との合金は、Ｐｔと非常によく似た電気化学的性質を有するが、ＥＣＬ装置で用いると、純粋Ｐｔよりも利点を有することが思いがけなく発見された。これらの利点は、電気化学的エッチングに対する抵抗性が改良され、ＥＣＬ信号のドリフトが減少し、キャリオーバが減少し、電極の作動寿命が長くなることが含まれることが見出されている。Ｐｔ合金は、第二の遷移元素と一緒にＰｔを含み、その元素は、好ましくは１〜５０重量％、一層好ましくは５〜５０重量％、一層好ましくは１０〜３０重量％、最も好ましくは約１０重量％で存在する。ＥＣＬ電極のための適切な合金は、Ｐｔと、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＷとの合金、一層好ましくはＰｔと、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＷとの合金、最も好ましくはＰｔとＩｒとの合金である。
【００５７】
一つの好ましい態様によれば、ＥＣＬ電極は、Ｐｔ−Ｉｒ合金から形成され、この場合、合金中のイリジウムの重量％は、１〜５０％、一層好ましくは５〜５０％、一層好ましくは１０〜５０重量％、更に一層好ましくは１０〜３０％、更に一層好ましくは約１０％である。
【００５８】
別の好ましい態様によれば、ＥＣＬ電極は、Ｐｔ−Ｒｈ合金から形成され、この場合、合金中のロジウムの重量％は、１〜５０％、一層好ましくは５〜５０％、一層好ましくは１０〜５０重量％、更に一層好ましくは１０〜３０％、更に一層好ましくは約２０％である。
【００５９】
本発明の別の態様によれば、ＥＣＬ検定セルの電極は、純粋Ｐｔ又はＡｕ以外の遷移元素、好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＷ、一層好ましくはＲｈ又はＩｒ、最も好ましくはＩｒを含むか、好ましくはそれから本質的になり、或はそれからなる。
【００６０】
本発明の別の態様によれば、ＥＣＬ検定セルの対電極は、Ｐｔと遷移元素との合金を含み、遷移元素の重量％は、好ましくは１〜９９％、一層好ましくは５〜５０％、一層好ましくは５〜３０重量％、最も好ましくは１０〜３０％である。合金の残余は、実質的にＰｔであるか、又は付加的成分を同様に含んでいてもよい。遷移元素は、好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＷ、一層好ましくはＲｈ又はＩｒ、最も好ましくはＩｒである。別の好ましい態様として、作用電極はＡｕ、又は好ましくはＰｔである。別の好ましい態様として、作用電極は、Ｐｔ合金、好ましくはＰｔ−Ｉｒ合金から作られる。更に別の好ましい態様として、作用電極は、Ｐｔ又はＡｕ以外の純粋な遷移元素、例えば、Ｒｈである。
【００６１】
本発明の別の態様によれば、ＥＣＬ検定セルの対電極は、Ｐｔ及びＩｒを含むか、それから本質的になか、或はそれからなる合金から形成される。Ｉｒの重量％は、好ましくは１〜９９％、一層好ましくは５〜５０％、一層好ましくは５〜３０重量％、最も好ましくは１０〜３０％である。一つの好ましい態様として、作用電極は、Ａｕ、又は好ましくはＰｔである。
【００６２】
別の好ましい態様によれば、作用電極は、Ｐｔ合金、好ましくはＰｔ−Ｉｒ合金（最も好ましくは、対電極を構成するのと同じ合金）から形成される。別の好ましい態様として、作用電極は、Ｐｔ又はＡｕ以外の純粋な遷移元素、例えば、Ｒｈである。
【００６３】
本発明の別の態様によれば、ＥＣＬ検定セルの対電極は、Ｉｒと遷移元素との合金を含み、その遷移元素の重量％は、好ましくは１〜９９％、一層好ましくは５〜５０％、一層好ましくは５〜３０重量％、最も好ましくは１０〜３０％である。合金の残余は、実質的にＩｒであるか、又は付加的成分を同様に含んでいてもよい。遷移元素は、好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｈ、及びＷである。別の好ましい態様として、作用電極はＡｕ、又は好ましくはＰｔである。更に別の好ましい態様として、作用電極は、Ｐｔ合金、好ましくはＰｔ−Ｉｒ合金から作られる。更に別の好ましい態様として、作用電極は、Ｐｔ又はＡｕ以外の純粋な遷移元素、例えば、Ｒｈである。
【００６４】
更に別の態様によれば、ＥＣＬ検定セルの作用電極は、Ｉｒ又はＲｈと、遷移元素との合金を含み、その遷移元素の重量％は、好ましくは１〜９９％、一層好ましくは５〜５０％、一層好ましくは５〜３０重量％、最も好ましくは１０〜３０％である。
【００６５】
本発明の別の態様によれば、ＥＣＬ検定セルの対電極は、Ｒｈと遷移元素との合金を含み、その遷移元素の重量％は、好ましくは１〜９９％、一層好ましくは５〜５０％、一層好ましくは５〜３０重量％、最も好ましくは１０〜３０％である。合金の残余は、実質的にＲｈであるか、又は付加的成分を同様に含んでいてもよい。遷移元素は、好ましくはＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、又はＷであり、最も好ましくはＩｒである。別の好ましい態様として、作用電極はＡｕ、又は好ましくはＰｔである。更に別の好ましい態様として、作用電極は、Ｐｔ合金、好ましくはＰｔ−Ｉｒ合金から作られる。更に別の好ましい態様として、作用電極は、Ｐｔ又はＡｕ以外の純粋な遷移元素、例えば、Ｒｈである。
【００６６】
ＥＣＬセル中の対電極は、Ｐｔのものよりも低い水の酸化及び／又は還元のための過電位を有する（好ましくは、５０ｍＶ以上、一層好ましくは１００ｍＶ以上、最も好ましくは２００ｍＶ以上）。過電位のそのような減少は、直接セルクリーニング中の一層低いセル電位として反映されるであろう。
【００６７】
作動及び対電極は、一般に平面状であるのが好ましいが、薄いフイルム、シート、箔、ワイヤー、スクリーン、メッシュ等を含めた種々の異なった形態を取ることができる。薄いフイルムは、回路板及びマイクロエレクトロニクスの製造で用いられている方法を含めた慣用的方法、例えば、蒸着、化学蒸着、スパッタリング、スクリーンプリント、電気メッキ、無電解メッキ等により基体上にフイルムを堆積により作ることができる。電極は、パターン化するか、成形するか、又はパターン化堆積、成形、リトグラフ、機械加工、電気鋳造、レーザー除去、パターン化エッチング（例えば、反応性イオンエッチング）等により特定の形又は幾何学的形態を与えることができる。本発明の電極は、金属又は金属合金から作ることができる。本発明の別の態様として、それらは金属又は金属合金を含む複合体材料である。
【００６８】
電極の幾何学的形態
本発明の一つの態様に従い、対電極は、光検出器の光学通路中へ伸びるか、それを横切って伸びているが、伝達される光が通る対電極中の開口又は実質的に透明な領域を残す一つ以上の電界拡張部材（例えば、電極突出部）を持つ形態にされている。光検出器の光学通路中へ又はそれを横切って伸びることにより、これらの電界拡張部材は、光検出器に入射する光の量を（好ましくは５０％未満、一層好ましくは２５％未満、最も好ましくは１０％未満）減少するが、電流が溶液を通って移動しなければならない距離を減少することにより、作用電極を通る電流の実質的に均一な分布を（例えば、ＥＣＬ測定又はクリーニング工程中）確立することができ、有利である。光検出器と光学的に整合する作用電極の表面上の点と、それに最も近い対電極の表面状の点との間の最大距離は、作用電極と対電極との間の距離、今後「セルの高さ」と呼ぶ距離の、好ましくは４倍より小さく、一層好ましくはセルの高さの２．５倍より小さく、更に一層好ましくはセルの高さの２．０倍より小さく、最も好ましくはセルの高さの１．５倍より小さい。この比は、「電流路アスペクト比」としてここでは言及する。例示の目的で、図１Ｂでのセル１５０の高さは、ガスケット１３８の厚さに等しい。
【００６９】
図１Ａ及び１Ｂの作用電極１４０は、（ｉ）対電極１３６の開口１３３及び光検出器１２２と光学的に整合した「可視（ｖｉｓｉｂｌｅ）」領域、及び（ｉｉ）対電極１３６の直ぐ反対側にあり、光検出器１２２では見ることができない「隠蔽（ｈｉｄｄｅｎ）」領域を有する。磁性ビーズに基づく検定では、粒子からのＥＣＬの収集を最大にするため、磁化可能粒子の収集は、「可視」領域に局限されるのが有利である。高電流密度を必要とすることがあるＥＣＬ測定及び電極クリーニングのような操作中、作用電極の「可視」領域への電流は、「隠蔽」領域への電流よりも少ない。電流密度の差は、対電極と「可視」領域との間の距離が、「隠蔽」領域に対するよりも長く、対電極と作用電極との間の溶液を通る電圧降下の対応する差によるものである。従って、ＥＣＬ測定及び電極クリーニングのような操作中、ＥＣＬを発生するか、又は電極をクリーニングするのに適切な電流を「可視」領域で発生するセル電位は、「隠蔽」領域で、電極のエッチング及び劣化を加速することがある遥かに大きな電流を発生することがある。対電極１３６は、作用電極を通って一層均一な電流分布を確立するように電界拡張部材で修正できるので有利である。
【００７０】
好ましくは、対電極は、作用電極と光検出器との間の光学通路中の窓の周辺を定め、別法として、窓領域を完全に取り囲む対電極材料内で閉じた曲線を定めることができる。別法として、窓領域は、対電極によっては完全には取り巻かれていない。更に別の態様として、窓領域は、二つ以上の対電極の間の領域によって定められる。
【００７１】
一つの好ましい態様として、電界拡張部材は、インターデジタル化アレーを形成する突出部である。別の好ましい態様として、少なくとも幾つかの電界拡張部材が光学通路を完全に横切って伸び、好ましくは一つ以上の開口で、その周囲が対電極により完全に定められている開口を形成する。電界拡張部材は、対電極の所で発生した電界を光学通路中へ拡張し、全作用電極に一層均一に分布した電流を発生するようにすることができる。電界拡張部材を有する対電極を含む検定セル中の作用電極をクリーニングするか、又はＥＣＬを誘発するのに必要な電位及び電流は、従来の検定セルと比較して実質的に減少し、それにより電極のエッチングを減少し、ＥＣＬ信号のドリフトを減少し、セルの寿命を長くすることができる。本発明により、クリーニング工程中、電界拡張部材を有する対電極を有するＥＣＬフローセルの作用電極へ印加される酸化電位は、好ましくは１．７５Ｖ以下、一層好ましくは１．５Ｖ以下である。
【００７２】
図２Ａは、セル１２０の対電極１３６と同様な対電極２００を示している（図１Ａ及び１Ｂに示したように）。対電極２００は、対電極２００によって完全に定められた周囲２０４を有する開口２０２を定め、例えば、閉じた曲線２０６（点線で表されている）は、開口２０４を完全に取り巻く対電極２００の中に定めることができる。対電極２００は、作用電極（図示されていない）と整合させるために、ＥＣＬ活性領域２０８、及びＥＣＬ活性領域２０８へ電気エネルギーを伝導し、電気接点のための場所を与えている電気接点部材２０９を有する。場合により、接点部材２０９は、省略するか、又は電気接点のための別の場所を与えるように、実質的に形を変えてもよい。重要なことは対電極２００が、作用電極と光検出器との間の光学通路を横切って伸びる電界拡張部材を含まないことである。
【００７３】
本発明の態様により、セル１２０中の対電極１３６は、図２Ｂ〜２Ｊに例示したような、電界拡張部材を有する形態を持つ対電極で置き換えることができる。別の態様として、本発明の電界拡張部材を有する電極は、検定セル、電気化学的検定セル、ＥＣＬ検定セル、電気化学的装置、及びＥＣＬ装置として実施されるのが有利である。
【００７４】
図２Ｂは、対電極２１０によって完全に定められた周囲２１４を有する窓領域２１２を定める対電極２１０を示している。窓領域２１２を完全に取り巻く対電極２１０中に、閉じた曲線２１６（点線で示されている）を定めることができる。対電極２１０は電界拡張部材２１９を含み、それは窓領域２１２中へ伸び、従って、好ましくは作用電極と光検出器との間の光学通路中へ伸びている。
【００７５】
図２Ｃは、対電極２２０によって完全に定められた周囲２２４を有する窓領域２２２を定める対電極２２０を示している。窓領域２２２を完全に取り巻く対電極２２０中に、閉じた曲線２２６（点線で示されている）を定めることができる。対電極２２０は電界拡張部材２２９を含み、それは窓領域２２２中へ伸び、従って、好ましくは作用電極と光検出器との間の光学通路中へ伸びているインターデジタル化アレーとして構成されている。
【００７６】
図２Ｄは、対電極２３０によって部分的に定められた周囲を有する窓領域２３２を含む対電極２３０を示している。対電極２３０は電界拡張部材２３９を含み、それは窓領域２３２中へ伸び、従って、好ましくは作用電極と光検出器との間の光学通路中へ伸びている。
【００７７】
図２Ｅは、対電極２４０によって完全に定められた周囲を有する開口２４５を形成するように窓領域２４２を横切って伸びる電界拡張部材２４９を有する窓領域２４２を含む対電極２４０を示している。窓領域２４２を完全に取り巻く対電極２４０中に、閉じた曲線２４６（点線で示されている）を定めることができる。電界拡張部材２４９は、作用電極と光検出器との間の光学通路を横切って伸びているのが好ましい。
【００７８】
図２Ｆは、窓領域２５２を横切って伸びている電界拡張部材２５９を有する窓領域２５２を含み、対電極２５０により完全に定められた周囲を有する開口２５５を形成する対電極２５０を示している。窓領域２５２を完全に取り巻く対電極２５０中に、閉じた曲線２５６（点線で示されている）を定めることができる。電界拡張部材２５９は、作用電極と光検出器との間の光学通路を横切って伸びているのが好ましい。対電極２５０のような、窓領域を横切って伸びている一つ以上の非交差電界拡張部材を有する電極は、ここでは「ラダー（ｌａｄｄｅｒ）」電極として言及されている。
【００７９】
図２Ｇは、窓領域２６２を横切って伸びている格子の形をした電界拡張部材２６９を有する窓領域２６２を含み、対電極２６０により完全に定められた周囲を有する開口２６５を形成する対電極２６０を示している。窓領域２６２を完全に取り巻く対電極２６０中に、閉じた曲線２６６（点線で示されている）を定めることができる。電界拡張部材２６９は、作用電極と光検出器との間の光学通路を横切って伸びているのが好ましい。
【００８０】
図２Ｈは、窓領域２７２を横切って伸びている電界拡張部材２７９を有する窓領域２７２を含み、対電極２７０により完全に又は部分的に定められた周囲を有する開口２７５を形成する対電極２７０を示している。電界拡張部材２７９は、作用電極と光検出器との間の光学通路を横切って伸びているのが好ましい。
【００８１】
図２Ｉは、伝導性部材２８１及び２８３を含む対電極２８０を示している。対電極２８０は、伝導性部材２８１と２８３の間に伸びる電界拡張部材２８７及び２８８と共に、伝導性部材２８１と２８３の間に窓領域２８２を定め、対電極２８０によって完全に又は部分的に定められた周囲を有する複数の開口２８５を形成する。対電極２８０は、窓領域２８２中に伸びる電界拡張部材２８９も含む。場合により、部材２８７、２８８、及び２８９のいずれでも省略することができる。電界拡張部材２８７、２８８、及び２８９の少なくとも一つ以上が、作用電極とと光検出器との間の光学通路の中に、又はそれを横切って伸びているのが好ましい。
【００８２】
図２Ｊは、伝導性部材２９１、２９２、及び２９３を含む対電極２９０を示している。電界拡張部材２９１、２９２、及び２９３が、作用電極と光検出器との間の光学通路の中に、又はそれを横切って伸びているのが好ましい。場合により、電界拡張部材２９１及び２９３は、省略することができる。
【００８３】
別の態様として、電界拡張部材は、種々の他の形、例えば、真っすぐ又は曲がった縁を有する形に作ってもよい。また、フローセル中の電界拡張部材は、フローセル中の流体の流れに対し、異なった方向（例えば、斜め、平行、直角等の方向）に配向していてもよい。
【００８４】
好ましくは、一つ以上の電界拡張部材、一層好ましくは全ての電界拡張部材が、実質的に直線状の形をし、フローセル中の流体の流れに対し実質的に平行に配向している。そのような形状では、電界拡張部材の表面からエッチングされた電極材料は、電界拡張部材の配向に平行に流れる傾向を示し、フローセル中の他の表面上ではなく、部材自身上に再付着し、有利であろう。
【００８５】
本発明の対電極形状の別の利点は、ＥＣＬセル中、対電極の電界拡張部材が、作用電極表面上の点、最も好ましくはＥＣＬ測定中の光検出器と光学的に整合した点と、対電極上の点との間の距離を著しく減少することができることである。例えば、光学通路は、作用電極から対電極の開口を通って、相対するセル壁の透明部分及び付加的光学部材の全て（鏡、レンズ、フィルター、ブリズム等）を通り、光検出器へ達するようにすることもできる。
【００８６】
本発明の一つの態様によれば、ＥＣＬ装置は、電極、好ましくは作用電極、例えば、フローセル１２０の作用電極１４０の表面、電極と光検出器（例えば、フローセル１２０の光学的検出窓１２７）との間の光学通路中の実質的に透明な構造体の表面、及び対電極の電界拡張部材によって少なくとも部分的に定められたＥＣＬ室を含む。第一電極の表面は、他の二つの表面の方へ向いているのが好ましい。その構造体は、第二電極、好ましくは対電極（例えば、開口１３３を有するセル１２０の対電極１３６）を第一電極の近辺に取付けるための支持構造体であるのが好ましい。第二電極は、構造体の透明部分の周囲を、一つ以上の開口、孔、間隙、折り曲げ等により部分的に定めることができる。電界拡張部材は、光学通路の中へ、又はそれを横切って伸びている。構造体の透明な部分は、第一電極の表面の少なくとも一部分と光学的に整合し、その表面の所で発生したＥＣＬがその透明部分を通って、一体化した又は外部の光検出器（例えば、セル１２０の光検出器１２２）へ伝達されるようすることができる。
【００８７】
電界拡張部材は、第一電極の表面で発生した光か、さもなければ光検出器に入射した光に対し、ブロックするか、又はさもなければ干渉する割合が、好ましくは５０％未満、一層好ましくは２５％未満、最も好ましくは１０％未満になるように構成する。
【００８８】
光検出器と光学的に整合した作用電極の表面上の点と、光学通路中の（もしなければ、光学通路に最も近い）対電極の表面上の点との間の最大距離は、セルの高さ（例えば、作用電極によって定められる平面と、対電極との間の距離）の４倍より小さく、一層好ましくはセルの高さの２．５倍より小さく、更に一層好ましくはセルの高さの２．０倍より小さく、最も好ましくはセルの高さの１．５倍より小さい。
【００８９】
電極への電位の印加
ＥＣＬセルでＥＣＬを発生させるためには、一般に少なくとも二つの電極を通って電位を印加することを含んでいる。本発明の好ましい態様として、ＥＣＬ器械は、ＥＣＬの誘発及び測定中、光検出器に最も近い電極（好ましくは対電極）を一定の電位、最も好ましくは接地電位に維持するように構成されている。別の好ましい態様として、ＥＣＬ器械は、光検出器に最も近い電極（好ましくは対電極）を光検出器（好ましくは光ダイオード）の電圧と同じ電位に維持し、最も好ましくは接地するように構成されている。別の好ましい態様として、ＥＣＬ器械は、光検出器に最も近い電極（好ましくは対電極）を、光検出器（好ましくは光ダイオード）の電圧に対し変化しない電位にするように構成されている。別法として、光検出器に最も近い電極を、光検出器を取り巻くケース又は電気的遮蔽と同じ電圧、又はそれに対し変化しない電位にする。
【００９０】
作用電極の電位を制御するため、ポテンショスタットを用いるのが好ましい。作用電極を接地すると、ＥＣＬセルは、三つの電極システム及び慣用的ポテンショスタット回路を用いて制御することができる。ポテンショスタットにより、基準電極と、接地した作用電極との電圧差（即ち、接地に対する基準電極の電圧）を測定する。ポテンショスタットで対電極の電圧を調節し、基準電極に希望の電圧（及び拡張により作用電極と基準電極との間に希望の電圧差）を与える。
【００９１】
電圧減法回路を追加することにより接地した対電極を有する三つの電極システムを制御するのに、ポテンショスタットを適合させることができる。電圧減法回路は、入力として作用電極及び基準電極の電圧を取り、それら二つの電極の電位差を表示する電圧を出力する。ポテンショスタットは、電圧減法回路、対電極、及び作用電極の出力に接続し、電圧減法回路の出力が希望の値に達するまで、作用電極の電位を調節する。
【００９２】
光検出器に最も近い電極を一定の電圧（又は光検出器の電圧に対し変化しない電圧）に維持することにより、ＥＣＬ測定中、電極と光検出器との容量性結合に起因する光検出器から生ずる信号のノイズ成分が減少するので有利である。容量性結合は、光検出器と電位が変動する電極との間の距離を最大にすることにより、最小になる。また、容量性結合は、接地電極が光検出器を他の電極から遮蔽する働きをするので、一層最小化される。作用電極と光検出器との間の光学通路中には、追加の遮蔽装置は不必要であるのが好ましい。
【００９３】
本発明の一つの態様によれば、ＥＣＬ装置は、電極、好ましくは作用電極、例えば、フローセル１２０の作用電極１４０の表面、電極と光検出器（例えば、フローセル１２０の光学的検出窓１２７）との間の光学通路中の実質的に透明な構造体の表面、によって少なくとも部分的に定められたＥＣＬ室を含む。それら二つの表面が互いに向き合っているのが好ましい。その構造体は、第二電極、好ましくは対電極を第一電極の近辺に取付けるための支持構造体であるのが好ましい。第二電極は、構造体の透明部分の周囲を、一つ以上の開口、孔、間隙、折り曲げ等（例えば、開口１３３を有するセル１２０の対電極１３６）により部分的に定めることができる。構造体の透明部分は、第一電極の表面の少なくとも一部分と光学的に整合し、その表面の所で発生したＥＣＬがその透明部分を通って、一体化した又は外部の光検出器（例えば、セル１２０の光検出器１２２）へ伝達されるようになっている。
【００９４】
図１６は、本発明の別の態様による検定装置４００を例示している。単独でＥＣＬシステムを含むか、一層大きなＥＣＬシステムの１部品を形成することがある装置４００は、構造及び機能が、米国特許第６，２００，５３１号明細書の図５に示されている装置と同様である。装置４００は、粉末供給部４０２、ホスト・インターフェース４０４、導入流体源４０８、主インターフェース４１０、廃棄物出口４１２、主制御器４１４、加熱器４１６、増幅器４１８、フローセル４１９、磁気検出器４２０、磁気制御器４２２、及び温度制御器４２４を含む。本発明によるポテンショスタットは、主制御器４１４中に含まれているのが好ましい。
【００９５】
操作上、対電極を一定電位に保ち、好ましくは接地し、或は別法として光検出器の電圧に対し変動しない電位に維持するように装置を適合させる。装置は更に基準電極を含み、作用電極の電位を、対電極、作用電極、及び基準電極に接続したポテンショスタットを用いて制御するのが好ましい。最も好ましくは、装置は、作用電極に印加される電圧を調節することにより、作用電極と基準電極との電位差を制御する。
【実施例】
【００９６】
緩衝溶液組成物：「ＴＰＡ検定緩衝溶液」とは、燐酸カルシウムの緩衝溶液中に入れた０．１５ＭのＴＰＡ、塩、及び表面活性剤からなるｐＨ約６．８のＴＰＡ含有緩衝溶液〔オリ・グロー（ＯＲＩ−ＧＬＯＷ）（登録商標）プラス（Ｐｌｕｓ）、アイゲン・インターナショナル（ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）〕を指し、それはＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３及び誘導体からＥＣＬを発生させるのに適した環境を与える。
「クリーニング溶液」とは、ＥＣＬ器械中の作用電極をクリーニングし、作用電極の表面から磁化可能又は常磁性ビーズ（磁化可能ビーズと常磁性ビーズとは本明細書中交換可能な言葉として言及されている）を除去するのに用いられる溶液〔０．１ＭのＫＯＨ、０．１５ＭのＮａＣｌ、及び０．４％のトリトン（Ｔｒｉｔｏｎ）〕を指す。
【００９７】
較正試薬：下に記載するＥＣＬ実験で、オリゲン（ＯＲＩＧＥＮ）（登録商標）Ｍ−シリーズ（Ｍ−Ｓｅｒｉｅｓ）（登録商標）正キャリブレータ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ）（ＰＣ）を正対照（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）として用い、ＴＰＡ検定緩衝溶液を、負対照（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）（ＮＣ）として用いた。正キャリブレータは、オリ・タグ（ＯＲＩ−ＴＡＧ）（登録商標）ＮＨＳエステル〔アイゲン・インターナショナル社（ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．）〕、ルテニウム（ＩＩ）−トリス−ビピリジンの誘導体で標識付けされた蛋白質の層で被覆されている２．８μｍのダイナル（Ｄｙｎａｌ）超常磁性ビーズからなる。ビーズ濃度は３３μｇ／ｍｌ（２００μｌ試料中約５００，０００個のビーズ）である。
【００９８】
電極材料：Ｐｔ電極は、Ｄ．Ｆ．ゴールドスミス・ケミカル・アンド・メタル社（Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（イリノイ州エバンストン）から得られた。それら電極は０．００５″の厚さで、９９．９９％のＰｔである。Ｐｔ−１０％Ｉｒ電極は、グッドフェロー社（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（ペンシルバニア州バウイン）から得られた。Ｐｔ−Ｘ％Ｍの表示は、ここでは金属ＭをＸ％含む白金合金を指すために用いられている。典型的な材料組成物は、５０ｐｐｍのＣｕ、７５ｐｐｍのＡｕ、１０％のＩｒ、２５０ｐｐｍのＦｅ、１００ｐｐｍ未満のＮｉ、５０ｐｐｍ未満Ｓｉ、１００ｐｐｍのＡｇ、残余のＰｔであった。Ｉｒ電極は、アルファー・エザール（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）（ペンシルバニア州ピッツバーグ）からの０．００５″厚の箔である。
【００９９】
例１．ＥＣＬ測定
オリゲンＭ８分析器（アイゲン・インターナショナル社）からのフローセルを用いてＥＣＬ測定を行なった。フローセルは、図１Ａ及び１Ｂに描いたフローセルと同様に構成されていた。作用電極及び／又は対電極は、白金か、又は下に記載するような別の材料で置換されていた。作用電極とＡｇ／ＡｇＣｌ基準電極との間の電気化学的電位は、ポテンショスタットを用いて制御した。別に指示しない限り、電気化学的電位の値は、全てＡｇ／ＡｇＣｌ基準に対するものである。
【０１００】
システムの系統図を図３に示す。システム３００は、導入マニホルド３１０、フローセル３２０、検針３３０、バルブ３４０、ポンプ３５０、ポぺットバルブ組立体３６０、廃棄物受容器３７０、及び試料容器３８０を含む。導入マニホルド３１０は、ＰＴＡ検定緩衝溶液の源に接続されたバルブ３１２、クリーニング溶液源に接続されたバルブ３１４、脱イオン水源に接続されたバルブ３１６、及び空気源に接続されたバルブ３１８を含む。
【０１０１】
流体は、容積式ポンプ３５０により検針３３０を通ってフローセル３２０中へ吸引された。ポぺットバルブ組立体３６０（米国特許第５，７２０，９２２号明細書の図１１に描かれているものと同様）を通って検針３３０を降下することにより、マルチ・ウエル・プレート（ｍｕｌｔｉ−ｗｅｌｌ  ｐｌａｔｅ）３８０のウエルから試料を引き出すか、又は別法としてポぺットバルブ組立体３６０中へ検針３３０を上昇させることにより、導入マニホルド３１０から試薬又は空気を引き込んだ。空気又は適当な試薬は、導入マニホルド３１０中のバルブ、３１２、３１４、及び３１６を使用することによって選択した。電位の印加、プレートの移動、試料及び試薬のフローセル３２０を通る流れ、及びデーターの収集は、全てコンピューター制御されていた。
【０１０２】
典型的な測定サイクルで、９６ウエル又は３８４ウエル・プレート３８０中の試料を混合して、試料中の磁性ビーズを全て再懸した。次に試料をフローセル３２０中へ引き入れ、電極の反対側に位置するサンドイッチ型磁石を用いて作用電極上にビーズを捕捉させた〔作用電極は、この過程中予め操作可能な電位（ＰＯＰ）に維持され、これらの実験で０ＶのＰＯＰを用いた〕。ビーズは、ＴＰＡ検定緩衝溶液をフローセル３２０に通すことにより洗浄し、電極への非特異性結合を減少させるようにした。次に励起電位（１．２６Ｖ）を印加し、発光ＥＣＬを、トランスインピーダンス増幅回路を用いて光ダイオード（図１Ａ参照）により測定した。
【０１０３】
次にクリーニング溶液及び間欠的気泡をフローセル３２０中へ導入すると共に、クリーニング電位を印加し（電極から離れるように磁石を動かす）、作用電極からビーズを除去し、清浄にする（クリーニング電位は、−１．５Ｖと２Ｖとの間で交互になる一連のステップ状電位パルスからなっていた）。最後に、ＴＰＡ検定緩衝溶液をフローセル３２０に通過させ、クリーニング溶液を除去し、作用電極に「準備」電位（０．７５Ｖと−０．５Ｖとの間で交互になる一連のステップ状電位パルスからなっている）を印加し、、次の測定のためにフローセル３２０を準備した。次の試料を導入する前に、作用電極電位を、予め操作可能な電位へ調節した。
【０１０４】
下の例２及び３に記載する実験は、異なった電極材料の相対的性能を評価するように設計されていることに注意することは重要である。測定されたパラメーターの幾つかの絶対値（例えば、信号ドリフト及びキャリオーバ）は、正確な実験条件に依存し、必ずしも完全に最適化されている訳ではない。
【０１０５】
例２．Ｉｒ、Ｐｔ、及びＰｔ−Ｉｒ電極を用いたＥＣＬ測定の比較
Ａ．方法：正キャリブレータ（ＥＣＬ信号に対する電極の影響を測定するため正対照として）、又はＴＰＡ検定緩衝溶液（オリ・タグが存在しない時のバックグラウンド信号に対する電極の影響を測定するための負対照として）の存在下でＰｔ、Ｉｒ、又はＰｔ−１０％Ｉｒ電極（作動電極及び対電極）を有するフローセル中でＥＣＬを測定した。試料（２５０μｌ）を、ピペットで９６ウエル・プレートのウエル中へ入れた。試料（２００μｌ）を、ビーズを再懸濁した後、フローセル中へ吸引した。三つの材料について最適励起電位には殆ど差がなかった。用いられた典型的な値は、Ａｇ／ＡｇＣｌに対し１２６０ｍＶ（酸化）であった。
【０１０６】
Ｐｔ又はＰｔ−１０％Ｉｒ電極を用いたフローセルのために１００枚のウエル・プレート研究（約１０，０００の試料）によりドリフトを決定した。試験は８枚のプレートバッチ毎に行なった。第一プレート（「キャリオーバ・プレート」として言及する）をバックグラウンド信号、正対照試料からの信号、及びキャリオーバ（即ち、正キャリブレータの測定に続き、正キャリブレータ・ビーズの除去が不完全であることに伴われる測定バックグラウンド信号の増大）を測定するように設計されていた。プレートは、負対照（ＮＣ）の入ったウエルの四つの列を用い、次に正対照（ＰＣ）の入ったウエルの列と負対照が入った列とを交互にする（下の方式参照）。夫々の列は八つのウエルを含んでいる。次に７枚のブランク・プレートを、試料として空気を用い操作した。これらの７枚のプレートは、負対照の７枚のプレートを操作するのと同等であった。なぜなら、フローセルは、ＥＣＬの誘発を夫々試みる前に、ＴＰＡ検定緩衝溶液で洗浄したからである。一つのフローセルは、このプロトコルでは一日に合計１６枚のプレート（１５３６個のウエル）を操作することができた。
【０１０７】
【表１】
2005530183.tif 000004
【０１０８】
Ｍ−シリーズ（Ｍ−ＳＥＲＩＥＳ）（登録商標）Ｍ８分析器（アイゲン・インターナショナル社）で付加的試験を行い、それは平行して八つのフローセルを操作した：四つのフローセルはＰｔ電極を有し、四つのフローセルはＰｔ−１０％Ｉｒ電極を持っていた。このパイロット研究は、７６枚のプレートの１３積層体（約１２，０００の試料）からなり、それは「キャリオーバ」プレートを含むが、電極に対する試料マトリックスの影響を試験し、検定の性能に対する電極の影響を試験するように設計した何枚かのプレートも含んでいた。
【０１０９】
異なったマトリックスの存在下での正対照ビーズ（人間の血清及びＤＭＳＯを含む）の挙動を研究した。マトリックス効果を、各ウエル中に１５０μｌのＰＣ及び５０μｌのマトリックスをピペットで入れることにより、マトリックスの１：４希釈物について研究した。これらの実験では、フローセル中に引き込んだ試料の体積は１５０μｌであった。
【０１１０】
更に、異なった電極でのＥＣＬ測定の感度を、２．５桁の濃度に亙ってＰＳＡキャリブレータを用いてに前立腺特異抗原（ＰＳＡ）についての検定を行うことにより決定した。ＰＳＡ検定は、エレッシーズ（Ｅｌｅｃｓｙｓ）ＰＳＡ検定キット〔ロッシェ診断薬（Ｒｏｃｈｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ）〕からの次の試薬：ビチオン標識付けされた捕獲抗体、オリ・タグ標識付け検出抗体、及び固体相としてストレプタビジン被覆磁化可能粒子；を用いたサンドイッチ型免疫検定ホーマットを用いていた。ＰＳＡ検定は、キットの製品折り込みに詳述されているエレッシーズのプロトコルと同様にして行われた。
【０１１１】
最後に、各キャリオーバ・プレートの後でフローセルを５．２５％の次亜塩素酸ナトリウムの２５％溶液で汚染物を除去することからなる強制脱汚染試験を行なった。
【０１１２】
Ｂ．電極性能：Ｉｒ電極上にＰＣビーズを付けて得られた平均ＥＣＬ信号は、バックグラウンド信号の僅か約３倍であった。恐らく、その低い信号はＩｒ電極上のＴＰＡ及び水による酸化電位の非常に僅かな分離に起因するのであろう。本出願人は、水の酸化による酸素又は他の生成物がＥＣＬの発生を妨害することがあると仮定している。金属合金の中にＩｒが存在していても、Ｐｔ−１０％Ｉｒ電極は、信号及びバックグラウンドに対する信号に関して、Ｐｔ電極と同様な性能を果たしていた（ＰＣビーズを用いて得られた平均信号は、Ｐｔ−１０％Ｉｒでは約１０％高かったが、測定された信号の分布間には重複があった）。試料励起中に測定された電気化学的電流は、二つの材料で匹敵するものであった。
【０１１３】
電極を血清又はＤＭＳＯに電極を露出した時、二つの材料は夫々信号の同様な減少を示した。信号の低下は、試料励起の電流低下に相当する。ＰＳＡ検定で観察された信号及び検出限界は、二つの材料で匹敵するものであった。Ｐｔ電極では時間と共に感度が徐々に低下し、Ｐｔ−Ｉｒ電極の感度は、研究期間に亙って変化しなかった。
【０１１４】
Ｃ．電極のエッチングに対する抵抗性：図４Ａ〜４Ｆは、１００枚プレート研究（測定数約１０，０００）後のＰｔ及びＰｔ−Ｉｒ電極の写真を示している。それら写真は、白金電極（図４Ａ〜４Ｃ）及びＰｔ−１０％Ｉｒ電極（図４Ｄ〜４Ｆ）について示されている。研究前は、両方の電極は光学的に滑らかであった。Ｐｔ作用電極（図４Ａ及び４Ｂ）及び対電極（図４Ｃ）は、両方共対応するＰｔ−Ｉｒ作用電極（図４Ｄ及び４Ｅ）及び対電極（図４Ｆ）よりも一層エッチングされていた。写真には、全作用電極表面の写真（図４Ａ及び４Ｄ）、フローセルの内側の対電極の下にある作用電極領域の拡大写真（図４Ｂ及び４Ｅ）、及びフローセルの外側の対電極の拡大写真（図４Ｃ及び４Ｆ）が含まれている。図４Ｃの中の４本の平行な棒は、対電極の一部分ではなく、セル室壁上の（光検出器のための）真鍮遮蔽を示している。
【０１１５】
写真を比較すると、作用電極よりも対電極の方でエッチングは遥かに一層激しかったことが判る。作用電極のエッチングは、対電極の下の領域で最も酷かった。そのようなエッチングの相異は、クリーニング工程中の電流分布が不均一であったことによるものと考えられる。
【０１１６】
クリーニング工程からの廃棄溶液を収集し、Ｐｔ及びＩｒのレベルを原子吸光度（ＡＡ）により測定した。Ｐｔ−Ｉｒ電極を用いたフローセルのＰｔ及びＩｒ濃度は、夫々６０ｐｐｂ及び０．２ｐｐｂであった。前の研究では、ＰｔフローセルからのＰｔ濃度は、２００〜３００ｐｐｂの範囲にあることが示されており、Ｐｔ電極が、Ｐｔ−１０％Ｉｒ電極よりも一層ひどく（３〜５倍）エッチングされたことが確認された。その確認により、粗面計による研究でも、Ｐｔ電極が一層大きな材料損失及び一層大きな根二乗平均（ＲＭＳ）粗さの両方を、１２，０００の試料の測定後に示していたことが明らかにされていた。
【０１１７】
Ｄ．ＥＣＬ信号ドリフトに対する電極組成の影響：図５及び６は、夫々Ｐｔ−Ｉｒ及びＰｔ電極の１００枚プレート研究で測定された正対照についての平均ＥＣＬ信号のドリフトを夫々示している（点は「キャリオーバ」プレートの平均正対照信号を表している）。Ｐｔ−Ｉｒ電極を用いたドリフト（図５）は、Ｐｔを用いた（図６）よりも３倍小さかった。両方の図で、Ｍ８器械を用いたパイロット研究での平均ドリフトを比較すると、同様な効果が観察された。
【０１１８】
図５のプレート７３での信号の増加は、ＴＰＡ検定緩衝溶液容器を、新しく開けた容器で置き換えたことに起因する。プレート間の変動（即ち、正キャリブレータについての信号変動係数）も、Ｐｔ−Ｉｒ電極では一貫して一層小さかった。
【０１１９】
ドリフトの減少は、前の節で述べたＰｔ−Ｉｒ電極のエッチング量が少なくなることと一致している。そのようなドリフトについての一つの可能な説明は、対電極から遊離した白金が、集められる光が通るアクリル光学的窓上に付着するためである。時間と共に、この付着は光学的窓の曇りを起こすことになり、光収集効率を低下する。
【０１２０】
Ｅ．信号キャリオーバに対する電極組成の影響：信号キャリオーバは、前の実験からＥＣＬラベルの除去が不完全になることから起きる測定中のバックグラウンド信号の増大を指す。それは、一般に、フローセルの上流にある流体中に取り込まれたビーズのためか、又は前の試料から作用電極上のビーズのクリーニングが不完全であったために起きる。それは、検定の機能的範囲を狭め、臨床的設定でホールス・ポジテブ（ｆａｌｓｅ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ）を与える結果になることもある。
【０１２１】
キャリオーバは、「キャリオーバ・プレート」ホーマットを用いて測定された。キャリオーバは、キャリオーバのない平均負対照信号（即ち、キャリオーバ・プレートの２〜４の列からの信号の平均）を、キャリオーバが存在する負対照信号（即ち、キャリオーバ・プレートの、例えば列６、８、１０、又は１２の正対照ウエルの直後に測定された負対照ウエルによる信号）から差し引き、その差を正対照信号で割り、百万倍することによりｐｐｍ単位で計算された。例えば、列６のウエルについてのキャリオーバは、ＣＯ６＝（ＮＣ６−ＮＣ平均）／ＰＣ５＊１ｅ６である。
【０１２２】
前に記載した実験条件で観察された平均キャリオーバは、Ｐｔ電極（約５００ｐｐｍ）と比較して、Ｐｔ−Ｉｒ電極（約２５０ｐｐｍ）では、約１／２低かった。キャリオーバも、Ｐｔ電極については時間と共に徐々に増大した。観察された結果は、Ｐｔ／Ｉｒ電極（０．３μｍ）に対しＰｔ電極（１．４μｍ）では、使用後、一層大きな根二乗平均（ＲＭＳ）粗さになることと一致している。その粗さは、ビーズ直径に匹敵し、不均一な表面が付加的ビーズのトラップを起こし、それらビーズが集まって、観察されたキャリオーバの増大を与える結果になったと考えられる。
【０１２３】
Ｆ．脱汚染処理の効果：脱汚染処理は、器械流体をクリーニングし、殺菌するために用いられた管理処理である。脱汚染処理は、各プレート間で行われた。強制脱汚染研究の結果は、Ｐｔ−１０％Ｉｒ（図７Ａ）及びＰｔ（図７Ｂ）電極について示されている。各点は、３〜５個のフローセルを用いて得られた１２〜２０の正キャリブレータ測定値の平均を表している（即ち、一つのフローセル当たり１枚のプレートについて４点）。これらの結果から、Ｐｔ−Ｉｒ電極よりもＰｔ電極を用いた時に遥かに大きなドリフト（約５倍）が存在し、Ｐｔ−Ｉｒ電極の方がこの脱汚染処理によって受ける影響が少ないことを示している。
【０１２４】
例３．Ｐｔ及びＩｒ対電極を用いたＥＣＬ測定の比較
Ａ．方法：白金作用電極及びイリジウム対電極を有するフローセルを評価するための研究を行なった。ＥＣＬ測定は、例２に記載したものと同様に行なった。対電極の性能は、例２の実験のＰｔ及びＰｔ−Ｉｒ電極について観察されたものに匹敵していた。
【０１２５】
Ｂ．対電極の性能：Ｉｒ対電極を用いてＰＣ及びＮＣ試料について観察された平均ＥＣＬ信号は、Ｐｔ対電極（互いに１０％以内）を用いたものに匹敵していた。図８は、水素又は酸素への水の酸化が電極で行われた場合の条件下でクリーニング工程を行う間のセル電位（即ち、作用電極及び対電極を通って印加された電圧）を示している。この図では、正の電位は、対電極での酸化電位を反映している。
【０１２６】
Ｉｒ対電極を用いたセルでは、白金対電極を用いたセルで観察されたセル電位よりも、対電極は正の電位中約１Ｖ低く、負電位中約０．３Ｖ低かった。
【０１２７】
セル電位のこの減少は、Ｐｔと比較して水の酸化に対するＩｒの過電位が低いためであると考えられる。Ｒｈも、Ｐｔと比較して、水の酸化のための過電位が低く、ＥＣＬの対電極として同様な利点を示すと予想される。これらの材料を対電極のために用いると、上述のクリーニング工程中、得られる対電極電位及びセル電位が低くなり有利である。この改良は、対電極エッチングの減少及び電極寿命の増大を与える結果になるはずである。
【０１２８】
Ｃ．電極のエッチングに対する抵抗性：６４枚のプレート後、Ｉｒ対電極の平均エッチング深さは、同じ数のプレートに対して標準化すると、Ｐｔ−１０％Ｉｒ対電極について観察されたものと、Ｐｔ対電極について観察されたものとの間になることが測定された（Ｐｔ−Ｉｒ：８．８μｍ、Ｉｒ：１３．８μｍ、Ｐｔ：１７．９μｍ）。Ｉｒ対電極についてのＲＭＳ粗さは約０．４μｍであった。この値は、Ｐｔ−Ｉｒ対電極について観察された値に匹敵し、Ｐｔ対電極の場合よりも約１／５の低さである。
【０１２９】
Ｄ．ＥＣＬ信号ドリフトに対する対電極組成の影響：図９は、Ｉｒ対電極を用いて、６４枚の９６ウエル・プレート研究で正対照ビーズからのＥＣＬ信号のドリフトを示している。正対照試料についての信号を、フローセルによって分析された９６ウエル・プレートの数の関数としてプロットしてある。観察された僅かに上方へのドリフトは、統計的に意味のあるのではない。この低いドリフトは、Ｐｔ対電極を用いた場合よりもかなりの改良であり、観察されたＩｒ電極のエッチングの減少と一致している。更に、対電極で形成されたＩｒ酸化物は溶液中に留まり、光学的窓上に付着せず、ＥＣＬ信号ドリフトを一層少なくする結果になっている。別法として、Ｉｒ酸化物は、Ｐｔ酸化物よりも金属表面に一層緊密に結合することができ、剥落しにくいであろう。
【０１３０】
例４．異なった電極の電気化学的特性
Ａ．材料及び方法：種々の金属及び合金のワイヤー電極をアルファー・エサール（Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｔ−１０％Ｒｈ、Ｐｔ−２０％Ｒｈ、Ｐｔ−３０％Ｒｈ）及びグッドフェロー社（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（Ｐｔ−８％Ｗ、Ｎｂ）から得られた。全てのワイヤーは、直径が０．０１″であった。但し、Ｐｔ及びＰｔ−８％Ｗのワイヤーは、直径が０．０２″であった。Ｐｔ−１０％Ｉｒ及びＰｔ−３０％Ｉｒ電極は、グッドフェロー社からの０．００５″厚の箔から作った。電極は、使用する前にアセトンでクリーニングした。電極はパラフィルム（Ｐａｒａｆｉｌｍ）で覆い、電極の中心部だけが露出するようにした。露出された領域の大きさをキャリパーで測定し、見掛けの表面積を計算した。面積は２０〜３０ｍｍ２の範囲にあった。
【０１３１】
循環ボルタンメトリー（ＣＶ）試験を、ＣＨＩ６００Ａ型ポテンショスタット及びセル頂部にＰｔ対電極を取付けたＢＡＳ分析セルを用いて室温で行なった。実験は、試験する電極に近接して置いたＢＡＳ  Ａｇ／ＡｇＣｌ基準電極を用いて３電極方式で行なった。走査速度は１００ｍＶ／秒であった。合計５走査サイクルを記録し、最初及び最終の走査を負（カソード）方向にした。最終の二つの走査からのデーターが示され、計算に用いた。用いた電解質は、０．３Ｍ燐酸塩緩衝溶液、ＴＰＡ検定緩衝溶液、対照検定緩衝溶液（ＴＰＡ検定緩衝溶液と同じｐＨを有し、同じ濃度の燐酸塩及び塩を含んでいたが、ＴＰＡは除かれていた）、及びＴＡＧを含まない（ＴＰＡ検定緩衝溶液と同じｐＨの燐酸塩緩衝溶液中に１ｍＭのＲｕ（ｂｐｙ）３Ｃｌ２を入れたもの）が含まれる。
【０１３２】
Ｂ．ＴＰＡが存在しないｐＨ６．８での水の酸化：図１０は、対照検定緩衝溶液中で水を酸化した結果を示している。ほぼ中性のｐＨの燐酸塩緩衝ＴＰＡ溶液を入れて純粋金属電極に酸化電位を印加した。Ｍｏ、Ｒｅ、及びＩｒは、電位＜１．３Ｖ（ほぼ、ルテニウム（ＩＩ）−トリス−ビピリジンの酸化電位）での水の酸化によりかなりの電流密度を持っている。実際、Ｍｏは溶液中に溶解し、Ｒｅはひどく穴だらけになっているように見える。Ｒｈ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｎｂ、及びＷは、Ｒｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３酸化にとって充分広い電気化学的窓を持っている（即ち、水の酸化電位は、ルテニウム−トリス−ビピリジンの電位よりもかなり高い）。Ｚｒ、Ｎｂ、及びＷは、明らかに自己不動態化酸化物を形成し、酸化物の形成が図１０で観察される非常に低い電流密度の原因になっている。
【０１３３】
Ｃ．ＴＰＡ酸化：図１１は、電位＞１．２Ｖでの水の酸化を有する金属についてのＴＰＡ酸化の循環ボルタンメトリーを示している。図１１中のプロットは、対照検定緩衝溶液（即ち、ＴＰＡが存在しない）で観察された電流を、ＴＰＡ検定緩衝溶液で観察された電流から差し引くことにより得られた。図は、ＰｔがＴＰＡを酸化することができ、ＴＰＡが水よりも一層大きな程度まで酸化される約１．３Ｖの電気化学的窓を有することを示している。本出願人は、これらの性質は、ＥＣＬを発生するＰｔ電極の優れた性能を説明していると仮定している。Ｉｒは、そのような電気化学的窓を持たない。Ｒｈは、Ｐｔと同様な電気化学的性質を有し、ＥＣＬ、特にＴＰＡの存在下でオリ・タグ（ＯＲＩ−ＴＡＧ）ラベルからＥＣＬを発生するのに有用であると期待されている。
【０１３４】
例５．異なった合金の電気化学的特性
Ａ．Ｐｔ又はＰｔ−Ｉｒ合金から作られた作用電極上での水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３（ＴＡＧ）の酸化：図１２Ａ〜１２Ｃは、Ｐｔ（図１２Ａ）、Ｐｔ−１０％Ｉｒ（図１２Ｂ）、及びＰｔ−３０％Ｉｒ（図１２Ｃ）電極での水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３の酸化についてのボルタンメトリー結果を示している。合金の挙動は、ＰｔとＩｒの間に入る（水とＴＰＡの両方についてのＩ−Ｖ曲線は、図１０及び１１に示したように、純粋金属の曲線の間に入る）。Ｐｔと同様に、ＴＰＡが酸化される程度が水よりも大きい場合、ほぼ１．６Ｖ以上までの酸化電位の窓が存在し、３０％位の高いＩｒ含有量を有するＰｔ−Ｉｒ合金が、ＴＰＡの存在下でＲｕ（ｂｐｙ）３からＥＣＬを誘発するために適切な電極であることを示している。
【０１３５】
Ｂ．Ｒｈ及びＰｔ−Ｒｈ合金から作られた作用電極上での水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３（ＴＡＧ）の酸化：図１３Ａ〜１３Ｄは、Ｐｔ−１０％Ｒｈ（図１３Ａ）、Ｐｔ−２０％Ｒｈ（図１３Ｂ）、Ｐｔ−３０％Ｒｈ（図１３Ｃ）、及びＲｈ（図１３Ｄ）電極についての挙動を示している。Ｒｈ合金によるＴＰＡ酸化は、Ｐｔと同様であるが、純粋Ｒｈよりは高いように見えた。全ての合金は、ＴＰＡ酸化による電流が、水の酸化による電流よりも大きい場合、ほぼ１．６Ｖ以上までの酸化電位窓を示していた。Ｒｈ電極についての窓は、１．４Ｖまで伸びていた。従って、全ての試験したＰｔ−Ｒｈ及びＲｈ電極は、ＴＰＡの存在下でＲｕ（ｂｐｙ）３からＥＣＬを発生させるのに適した電極である。
【０１３６】
Ｃ．Ｐｔ−Ｗ合金から作られた作用電極上での水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３（ＴＡＧ）の酸化：図１４は、Ｐｔ−８％Ｗの場合のボルタンメトリーデーターを示していた。合金の挙動は、ＴＰＡ及び水の酸化についてのＰｔと非常に類似しており、合金はＥＣＬ測定に適しているはずである。
【０１３７】
Ｄ．ＥＣＬ測定：ＥＣＬ発生のための作用電極として働くＰｔ−２０％Ｒｈ、Ｐｔ−１０％Ｉｒ、及びＰｔ−３０％Ｉｒの能力を、ＴＰＡ検定緩衝溶液中に遊離Ｒｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３を入れた５ｎＭ溶液の存在下でこれらの電極で誘発したＥＣＬを測定することにより確認した。図１５は、作用電極電位の関数として測定されたＥＣＬを示している。両方の合金とも、合金中のＲｈ及びＩｒの濃度が高いにも拘わらず、純粋Ｐｔのものに近いか又はそれより一層よいＥＣＬ強度を与えた。図１５も、予想された通り、ＥＣＬ発生のための電極としてＲｈも有用であることを示しているが、ＥＣＬ強度は、他の材料の場合に観察されたものよりも幾らか低い。その低いＥＣＬ強度は、ＴＰＡ及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３酸化のためのＲｈ電極で観察された電流が低いのみならず、水の酸化に必要な電位が低いことにもよるのであろう。
【０１３８】
本発明は、ここに記載した特定の態様による範囲に限定されるものではない。実際ここに記載したものの外に本発明の種々の修正が、前記説明及び図面から当業者には明らかになるであろう。そのような修正は、本発明の範囲内に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１Ａ】図１Ａは、ＥＣＬ測定を行うためのフローセルの図面である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ＥＣＬ測定を行うためのフローセルの図面である。
【図２Ａ−２Ｊ】図２Ａ〜２Ｊは、本発明の態様による対電極の具体例を例示する図である。
【図３】図３は、ＥＣＬ測定を行うためのシステムの系統図である。
【図４−４Ｆ】図４Ａにおいて、図４Ａ〜図４Ｆは、電極エッチング効果を例示するＥＣＬフローセルからの電極の写真である。
【図５】図５は、Ｐｔ−１０％Ｉｒ電極を有するフローセルでのＥＣＬ信号ドリフトを示すグラフである。
【図６】図６は、Ｐｔ電極を有するフローセルでのＥＣＬ信号ドリフトを示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、Ｐｔ−１０％Ｉｒ電極を有するフローセル（図７Ａ）及びＰｔ電極を有するフローセル（図７Ｂ）中に５．２５％のブリーチ（ｂｌｅａｃｈ）の２５％溶液が入ったＥＣＬフローセルの反復脱汚染によって生ずるＥＣＬ信号ドリフトを示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、Ｐｔ−１０％Ｉｒ電極を有するフローセル（図７Ａ）及びＰｔ電極を有するフローセル（図７Ｂ）中に５．２５％のブリーチ（ｂｌｅａｃｈ）の２５％溶液が入ったＥＣＬフローセルの反復脱汚染によって生ずるＥＣＬ信号ドリフトを示すグラフである。
【図８】図８は、Ｐｔ又はＩｒ対電極を有するフローセルでクリーニング処理中に測定されたセル電位のグラフである。
【図９】図９は、Ｐｔ作用電極及びＩｒ対電極を有するフローセルでのＥＣＬ信号ドリフトを示すグラフである。
【図１０】図１０は、作用電極での電気化学的電位の関数として電気化学的電流をプロットした、ｐＨ６．８での水の酸化に対する電極組成の影響を示すグラフである。
【図１１】図１１は、作用電極での電気化学的電位の関数として電気化学的電流をプロットした、トリプロピルアミン（ＴＰＡ）の酸化に対する電極組成の影響を示すグラフである。酸化電位は、燐酸塩系緩衝溶液の存在下で金属電極に印加された。
【図１２Ａ】図１２Ａは、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３（ここでｂｐｙは２，２′−ビピリジンである）を酸化するＰｔ合金電極の能力に対するＩｒ含有量の影響を例示している。白金（図１２Ａ）、Ｐｔ−１０％Ｉｒ（図１２Ｂ）、及びＰｔ−３０％Ｉｒ（図１２Ｃ）電極についての結果が示されている。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３（ここでｂｐｙは２，２′−ビピリジンである）を酸化するＰｔ合金電極の能力に対するＩｒ含有量の影響を例示している。白金（図１２Ａ）、Ｐｔ−１０％Ｉｒ（図１２Ｂ）、及びＰｔ−３０％Ｉｒ（図１２Ｃ）電極についての結果が示されている。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３（ここでｂｐｙは２，２′−ビピリジンである）を酸化するＰｔ合金電極の能力に対するＩｒ含有量の影響を例示している。白金（図１２Ａ）、Ｐｔ−１０％Ｉｒ（図１２Ｂ）、及びＰｔ−３０％Ｉｒ（図１２Ｃ）電極についての結果が示されている。
【図１３Ａ】図１３Ａは、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３を酸化するＰｔ合金電極の能力に対するＲｈ含有量の影響を例示している。Ｐｔ−１０％Ｒｈ（図１３Ａ）、Ｐｔ−２０％Ｒｈ（図１３Ｂ）、Ｐｔ−３０％Ｒｈ（図１３Ｃ）、及びＲｈ（図１３Ｄ）電極についての結果が示されている。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３を酸化するＰｔ合金電極の能力に対するＲｈ含有量の影響を例示している。Ｐｔ−１０％Ｒｈ（図１３Ａ）、Ｐｔ−２０％Ｒｈ（図１３Ｂ）、Ｐｔ−３０％Ｒｈ（図１３Ｃ）、及びＲｈ（図１３Ｄ）電極についての結果が示されている。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３を酸化するＰｔ合金電極の能力に対するＲｈ含有量の影響を例示している。Ｐｔ−１０％Ｒｈ（図１３Ａ）、Ｐｔ−２０％Ｒｈ（図１３Ｂ）、Ｐｔ−３０％Ｒｈ（図１３Ｃ）、及びＲｈ（図１３Ｄ）電極についての結果が示されている。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３を酸化するＰｔ合金電極の能力に対するＲｈ含有量の影響を例示している。Ｐｔ−１０％Ｒｈ（図１３Ａ）、Ｐｔ−２０％Ｒｈ（図１３Ｂ）、Ｐｔ−３０％Ｒｈ（図１３Ｃ）、及びＲｈ（図１３Ｄ）電極についての結果が示されている。
【図１４】図１４は、電流密度対電極電位のグラフであり、燐酸塩緩衝水、ＴＰＡ、及びＲｕ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３を酸化するＰｔ−８％Ｗ合金電極の能力を例示している。
【図１５】図１５は、異なった組成の電極で、印加した電気化学的電位の関数としてＴＰＡ検定緩衝溶液中のＲｕ（ｂｐｙ）３から発生したＥＣＬ信号を示すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明の一つの態様によるＥＣＬ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１２０  フローセル
１２２  光検出器
１２３  光学的フィルター
１２４  伝導性窓
１２５  開口
１２６  電気的遮蔽
１２７  窓
１３０  液体カップリング
１３２  液体カップリング
１３４  セル部品
１３７  開口
１３８  ガスケット
１４０  作用電極
１４２  セル底部
１４４  ピボット腕
１４５  開口
１４７  磁気検出器
２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０  対電極
２１２、２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８２  窓領域
２１９、２２９、２３９、２４９、２５９、２６９、２７９、２８７、２８８、２８９、２９１、２９２、２９３  電界拡張部材。
2005530183.tif 000005
2005530183.tif 000006
【図２Ａ】
2005530183.tif 000007
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
2005530183.tif 000015
【図９】
2005530183.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
2005530183.tif 000018
【図１２Ａ】
2005530183.tif 000019
【図１２Ｂ】
2005530183.tif 000020
【図１２Ｃ】
2005530183.tif 000021
【図１３Ａ】
2005530183.tif 000022
【図１３Ｂ】
2005530183.tif 000023
【図１３Ｃ】
2005530183.tif 000024
【図１３Ｄ】
2005530183.tif 000025
【図１４】
2005530183.tif 000026
【図１５】
2005530183.tif 000027
【図１６】
2005530183.tif 000028
【国際調査報告】
2005530183.tif 000029
2005530183.tif 000030