(57)【要約】  体液試料中の検体（例えばグルコースなど）を測定するための電気化学式分析試験ストリップは、電気絶縁性ベース層と、電気絶縁性ベース層の上に配置され、かつ少なくとも１つの電極を含む、第１の導電性層と、少なくとも１つの電極上に配置される酵素試薬層と、パターン化されたスペーサ層と、最上層とを含む。電気化学式分析試験ストリップは、第１の導電性層と最上層との間に配置される、公称厚さが１０ナノメートル未満である極薄不連続金属層を更に含む。更に、少なくともパターン化されたスペーサ層は、少なくとも１つの電極を収容している試料受容チャンバを画定し、極薄不連続金属層は、少なくとも試料受容チャンバ内に配置される。【選択図】図１Ａ
2016529529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液試料中の検体を測定するための電気化学式分析試験ストリップであって、
電気絶縁性ベース層と、
前記電気絶縁性ベース層の上に配置され、かつ少なくとも１つの電極を含む、第１の導電性層と、
少なくとも１つの電極上に配置された酵素試薬層と、
パターン化されたスペーサ層と、
最上層と、
前記第１の導電性層と前記最上層との間に配置された、公称厚さが１０ナノメートル未満である極薄不連続金属層と、を備え、
少なくとも前記パターン化されたスペーサ層が、前記少なくとも１つの電極を収容している試料受容チャンバを画定し、
前記極薄不連続金属層が、少なくとも前記試料受容チャンバ内に配置されている、電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項２】
前記第１の導電性層が、炭素系導電性層である、請求項１に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項３】
前記極薄不連続金属層が、極薄不連続な金層である、請求項１又は２に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電極が複数の電極であり、かつ前記極薄不連続金属層が、前記電気絶縁性ベース層、及び前記複数の電極のうちの少なくとも１つを含む前記第１の導電性層の上に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項５】
前記極薄不連続金属層が、前記複数の電極の上に配置されている、請求項４に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項６】
前記複数の電極が、作用電極及び対向電極を含み、かつ前記複数の電極に関して、前記極薄不連続層が、前記対向電極の上だけに配置されている、請求項４又は５に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項７】
前記極薄不連続金属層の不連続特性が、前記極薄不連続金属層を介して前記複数の電極間に電気的経路が形成されるのを不可能にするように予め決定されている、請求項４〜６のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項８】
前記最上層の直下に配置され、かつ前記試料受容チャンバ内に配置される少なくとも１つの電極を含む、第２の導電性層、を更に含み、
前記極薄不連続金属層が、前記第２の導電性層の上に配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項９】
前記第２の導電性層が、ポリマー結合黒鉛粒子を含み、かつ自立した機械的完全性を有する、請求項８に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１０】
前記体液試料が全血試料であり、かつ前記検体がグルコースである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１１】
前記極薄不連続金属層の公称厚さが、１ナノメートル〜４ナノメートルの範囲内である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１２】
前記極薄不連続金属層が、１マイクロメートル当たり５個の不連続部から１マイクロメートル当たり２０個の不連続部までの範囲内の不連続部を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１３】
前記極薄不連続金属層が、スパッタリングにより堆積された極薄不連続金属層である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１４】
前記スパッタリングにより堆積された極薄不連続金属層が、スパッタリングにより堆積された極薄不連続な金層である、請求項１３に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１５】
前記スパッタリングにより堆積された極薄不連続金属層が、パラジウム、プラチナ、及び銀のうちの少なくも１つから形成されている、スパッタリングにより堆積された極薄不連続金属層である、請求項１３に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１６】
前記極薄不連続金属層が、１００マイクロメートル以下の直径を有する金属アイランドを含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の電気化学式分析試験ストリップ。
【請求項１７】
分析試験ストリップを使用するための方法であって、前記方法は、
電気化学式分析試験ストリップの試料受容チャンバ内に体液試料を導入する工程であって、前記電気化学式分析試験ストリップが、
電気絶縁性ベース層と、
前記試料受容チャンバ内及び前記電気絶縁性ベース層の上に配置された少なくとも１つの電極と、
前記少なくとも１つの電極の上方及び少なくとも前記試料受容チャンバ内に配置された、公称厚さが１０ナノメートル未満である極薄不連続金属層と、を備える、導入する工程と、
前記電気化学式分析試験ストリップの前記少なくとも１つの電極の電気化学的応答を検出する工程と、
前記検出された電気化学的応答に基づいて、前記体液試料中の検体を測定する工程と、を含む、分析試験ストリップを使用するための方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの電極が、炭素電極である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記極薄不連続金属層が、極薄不連続な金層である、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電極が複数の電極であり、前記極薄不連続金属層が、前記電気絶縁性ベース層、及び前記複数の電極のうちの少なくとも１つを含む第１の導電性層の上に配置されている、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記極薄不連続金属層が、前記複数の電極の上に配置されている、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の電極が作用電極及び対向電極を含み、かつ前記複数の電極に関して、前記極薄不連続層が前記対向電極の上だけに配置されている、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記極薄不連続金属層の不連続特性が、前記極薄不連続金属層を介して前記複数の電極間に電気的経路が形成されるのを不可能にするように予め決定されている、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記体液試料が全血試料であり、前記検体がグルコースである、請求項１７〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記極薄不連続金属層の公称厚さが、１ナノメートル〜４ナノメートルの範囲内である、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記極薄不連続金属層が、１マイクロメートル当たり５個の不連続部から１マイクロメートル当たり２０個の不連続部までの範囲内の不連続部を有する、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記極薄不連続金属層が、スパッタリングにより堆積された極薄不連続金属層である、請求項１７〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記スパッタリングにより堆積された極薄不連続金属層が、スパッタリングにより堆積された極薄不連続な金層である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記スパッタリングにより堆積された極薄不連続金層が、１００マイクロメートル以下の直径を有する金アイランドを含む、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広くは医療装置に関し、具体的には分析試験ストリップ及び関連方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体試料中の検体の測定（たとえば、検出及び／又は濃度測定）又は流体試料の特性の測定は医療分野において特に関心が持たれている。例えば、体液（例えば尿、血液、血漿、又は間質液）の試料中のグルコース、ケトン体、コレステロール、リポタンパク質、トリグリセリド、アセトアミノフェン、ヘマトクリット、及び／又はＨｂＡ１ｃ濃度を測定することが望ましいことがある。こうした測定は、例えば、視覚的、測光的、又は電気化学的な技法に基づいた分析試験ストリップを使用することで達成することができる。従来の電気化学式分析試験ストリップについては、例えば、いずれも本明細書にその全容を援用する米国特許第５，７０８，２４７号、及び米国特許第６，２８４，１２５号に述べられている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
第１の態様では、体液試料中の検体を測定するための電気化学式分析試験ストリップが提供され、該電気化学式分析試験ストリップは、
電気絶縁性ベース層と、
電気絶縁性ベース層の上に配置され、かつ少なくとも１つの電極を含む、第１の導電性層と、
少なくとも１つの電極上に配置される酵素試薬層と、
パターン化されたスペーサ層と、
最上層と、
第１の導電性層と最上層との間に配置される、公称厚さが１０ナノメートル未満である極薄不連続金属層と、を含み、
少なくともパターン化されたスペーサ層は、少なくとも１つの電極を収容している試料受容チャンバを画定し、
極薄不連続金属層は、少なくとも試料受容チャンバ内に配置されることができる。
【０００４】
第１の導電性層は、炭素系導電性層であってもよい。
【０００５】
極薄不連続金属層は、極薄不連続金層であってもよい。
【０００６】
少なくとも１つの電極は、複数の電極であってもよく、極薄不連続金属層は、電気絶縁性ベース層の上に配置されてもよく、第１の導電性層は、前記複数の電極のうちの少なくとも１つを含む。
【０００７】
極薄不連続金属層は、複数の電極上に配置されてもよい。
【０００８】
複数の電極は、作用電極及び対向電極を含むことができ、複数の電極に関して、極薄不連続層は対向電極の上だけに配置されている。
【０００９】
極薄不連続金属層の不連続特性は、極薄不連続金属層を介して複数の電極間に電気的経路が形成されるのを不可能にするように予め決められてもよい。
【００１０】
この電気化学式分析試験ストリップは、最上層の直下に配置され、かつ試料受容チャンバ内に配置される少なくとも１つの電極を含む、第２の導電性層を更に含み、極薄不連続金属層は、第２の導電性層の上に配置されていてもよい。
【００１１】
第２の導電性層は、ポリマー結合黒鉛粒子を含んでもよく、かつ自立した機械的完全性（free-standing mechanical integrity）を有していてもよい。
【００１２】
体液試料は全血試料であってもよく、検体はグルコースであってもよい。
【００１３】
極薄不連続金属層の公称厚さは、１ナノメートル〜４ナノメートルの範囲内であってもよい。
【００１４】
極薄不連続金属層は、１マイクロメートル当たり５個の不連続部から１マイクロメートル当たり２０個の不連続部までの範囲内の不連続部を有してもよい。
【００１５】
極薄不連続金属層は、スパッタリングにより堆積される極薄不連続金属層であってもよい。
【００１６】
スパッタリングにより堆積される極薄不連続金属層は、スパッタリングにより堆積される極薄不連続金層であってもよい。
【００１７】
スパッタリングにより堆積される極薄不連続金属層は、パラジウム、プラチナ、及び銀のうちの少なくも１つから形成することができる、スパッタリングにより堆積される極薄不連続金属層であってもよい。
【００１８】
極薄不連続金属層は、１００マイクロメートル以下の直径を有する金属アイランドであってもよい。
【００１９】
第２の態様では、方法であって、
電気化学式分析試験ストリップの試料受容チャンバ内に体液試料を導入する工程であって、該電気化学式分析試験ストリップが、
電気絶縁性ベース層と、
試料受容チャンバ内及び電気絶縁性ベース層の上に配置される少なくとも１つの電極と、
少なくとも１つの電極の上方及び少なくとも試料受容チャンバ内に配置される、公称厚さが１０ナノメートル未満である極薄不連続金属層と、を含む、導入する工程と、
電気化学式分析試験ストリップの少なくとも１つの電極の電気化学的応答を検出する工程と、
検出された電気化学的応答に基づいて、体液試料中の検体を測定する工程と、を含む、方法、が提供される。
【００２０】
少なくとも１つの電極は、炭素電極であってもよい。
【００２１】
極薄不連続金属層は、極薄不連続金層であってもよい。
【００２２】
少なくとも１つの電極は、複数の電極であってもよく、極薄不連続金属層は、電気絶縁性ベース層、及複数の電極のうちの少なくとも１つを含む第１の導電性層の上に配置されていてもよい。
【００２３】
極薄不連続金属層は、複数の電極上に配置されてもよい。
【００２４】
複数の電極は、作用電極及び対向電極を含むことができ、複数の電極に関して、極薄不連続層は対向電極の上だけに配置されている。
【００２５】
極薄不連続金属層の不連続特性は、極薄不連続金属層を介して複数の電極間に電気的経路が形成されるのを不可能にするように予め決められてもよい。
【００２６】
体液試料は全血試料であってもよく、検体はグルコースであってもよい。
【００２７】
極薄不連続金属層の公称厚さは、１ナノメートル〜４ナノメートルの範囲内であってもよい。
【００２８】
極薄不連続金属層は、１マイクロメートル当たり５個の不連続部から１マイクロメートル当たり２０個の不連続部までの範囲内の不連続部を有してもよい。
【００２９】
極薄不連続金属層は、スパッタリングにより堆積される極薄不連続金属層であってもよい。
【００３０】
スパッタリングにより堆積される極薄不連続金属層は、スパッタリングにより堆積される極薄不連続金層であってもよい。
【００３１】
スパッタリングにより堆積される極薄不連続金層は、１００マイクロメートル以下の直径を有する金アイランドであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
添付の図面は、本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成するものであるが、本発明の現時点で好ましい実施形態を例示し、前述の概要及び後述の詳細な説明とともに、本発明の特徴を説明する役割を果たすものである。
【図１Ａ】本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップの簡略分解斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の代替実施形態による電気化学式分析試験ストリップの簡略分解斜視図である。
【図２】図１Ａの電気化学式分析試験ストリップの簡略斜視図である。
【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った、図１の電気化学式分析試験ストリップの一部の簡略断面側面図（正確な縮尺ではない）である。
【図４】図２の線Ｂ−Ｂに沿った、図１の電気化学式分析試験ストリップの一部の簡略断面端面図（正確な縮尺ではない）である。
【図５】従来のスパッタリング技法を用いて調製された金（Ａｕ）の金属層の、公称堆積厚に対する抵抗値の逆数のグラフ表示である。
【図６】従来型の電気化学式分析試験ストリップ（「標準」と表示）と、本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップ（「スパッタリング」と表示）との、サイクリック・ボルタンメトリーを用いて生成された気化学的応答のグラフ表示である。
【図７】従来型の電気化学式分析試験ストリップ（「対照」と表示）、及び本発明の実施形態による、公称厚さが２ｎｍ〜６ｎｍの範囲内である極薄不連続金層を有する一連の電気化学式分析試験ストリップとの、サイクリック・ボルタンメトリーを用いて生成された電気化学的応答のグラフ表示である。
【図８】本発明の別の実施形態による電気化学式分析試験ストリップの簡略分解斜視図である。
【図９】図８の電気化学式分析試験ストリップの一部の簡略側面図であり、関連する携帯式試験計測器の電気的接続ＥＣを介した該携帯式試験計測器（全体を図示せず）との電気的接続も図示している。
【図１０】本発明の一実施形態による体液試料中の検体を測定するための方法における段階を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下の詳細な説明は、図面を参照しつつ読まれるべきもので、異なる図面中、同様の要素は同様の符号にて示してある。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、説明目的のみのために例示的な実施形態を図示するものであり、本発明の範囲を制限することは意図されない。詳細な説明は、本発明の原理を、限定するのではなく、一例として表すものである。この説明は、当業者による本発明の作製及び使用を明確に可能とし、本発明を実施する最良のモードであると目下考えられるものを含む、本発明のいくつかの実施形態、適合物、変形物、代替物及び使用を説明する。
【００３４】
本明細書で使用するとき、任意の数値又は数値の範囲についての「約」又は「近似的に」という用語は、構成要素の一部又は構成要素の集合が本明細書に記載の意図された目的に沿って機能することを可能とするような、好適な寸法の許容公差を示すものである。
【００３５】
更に、本明細書で使用するとき、用語「公称厚さ」は、比較的広い面積を覆って堆積された金属の量、及び膜が連続的で均一であるとの仮定に基づいて決定される厚さを指し、したがって、極薄不連続金属層の任意の所与の部分の実際の厚さを表していない場合がある。例えば、公称厚さが５ナノメートルである極薄不連続金属層は、金属のない領域（すなわち、実際の金属厚がゼロ又は実質的にゼロである「むき出しの」領域）によって離隔された、実際の厚さが５ナノメートルより大である金属のアイランド（金属アイランドとも呼ばれる）を含む。
【００３６】
加えて、本明細書で使用するとき、用語「不連続」は、隣接しているが離間している電極及びその下の電気絶縁性ベース層にわたって極薄不連続金属層が配置された場合に電気的橋絡が生じるのを防止するのに十分な破断部（すなわち、不連続部）を、層構造中に有する層を指す。そのような不連続部の密度は、例えば、１マイクロメートル当たり５個の不連続部から１マイクロメートル当たり２０個の不連続部までの範囲であり得、金属アイランドの直径は、有利には、例えば、１００マイクロメートル以下であり得る。そのような不連続部の範囲（すなわち、極薄で不連続な金の金属層がスパッタリングによって堆積されている領域にわたる横断面よって測定して、１マイクロメートル当たり５〜２０個の不連続部）は、電気絶縁性ベース層を横断して電極から電極まで電気的短絡回路を形成することなく、電気化学式分析試験ストリップの電気化学的応答に予想外の効果的な増強をもたらした。
【００３７】
体液試料（例えば、全血試料など）中の検体（グルコースなど）を測定するための電気化学式分析試験ストリップは、電気絶縁性ベース層と、電気絶縁性ベース層の上に配置され、かつ少なくとも１つの電極を含む第１の導電性層と、少なくとも１つの電極上に配置される酵素試薬層と、パターン化されたスペーサ層と、最上層とを含む。電気化学式分析試験ストリップはまた、第１の導電性層と前記最上層との間に配置される、公称厚さが１０ナノメートル未満である極薄不連続金属層を含む。更に、少なくともパターン化されたスペーサ層は、少なくとも１つの電極を収容している試料受容チャンバを画定し、極薄不連続金属層は、少なくとも試料受容チャンバ内に配置される。
【００３８】
少なくとも１つの電極は、例えば、複数の電極であってもよく、極薄不連続金属層は、例えば、電気絶縁性ベース層及び第１の導電性層（複数の電極のうちの少なくとも１つを含む）の上であるが、酵素試薬層の下に配置されることができる。あるいは、本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップは、最上層の直下でかつ少なくとも部分的に試料受容チャンバ内に配置される第２の電極を含むことができ、極薄不連続金属層は、かかる第２の層の上に配置されてもよい。
【００３９】
本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップは、例えば、そのような極薄不連続金属層を欠いている電気化学式分析試験ストリップと比較して、電気化学式分析試験ストリップの電気化学応答性を有利に改善することができるという点で、有利である。電気化学的応答が増強されることにより、例えば、試料受容チャンバの体積を縮小することが可能となり、よって、体液試料のサイズを小さくすることが可能となる。加えて、極薄不連続金属層が極薄（すなわち、公称厚さが１０ｎｍ未満）であることにより、極薄不連続金属層の金属（例えば、金）の使用量が低減するため、コスト節約につながる。更に、極薄不連続金属層の不連続特性は、例えば、極薄不連続金属層が、複数の電極の上に、かつ該複数の電極がその上に配置される電気絶縁性ベース層の全域に配置された場合に、極薄金属層が電気的短絡回路として機能するのを防止する。換言すれば、不連続部により、極薄不連続金属層による、複数の電極間の金属橋絡が本質的に全て排除される。
【００４０】
図１Ａは、本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップ１００の簡略分解斜視図である。図２は、電気化学的分析試験ストリップ１００の簡略斜視図である。図３は、図２の線Ａ−Ａに沿った電気化学式分析１００の一部の簡略断面側面図（正確な縮尺ではない）である。図４は、図２の線Ｂ−Ｂに沿った電気化学式分析試験ストリップ１００の一部の簡略（これも正確な縮尺ではない）である。
【００４１】
図５は、従来のスパッタリング技法を用いて作製された金（Ａｕ）の金属層の、公称堆積厚に対する抵抗値の逆数のグラフ表示である。図６は、従来型の電気化学式分析試験ストリップ（「標準」と表示）と、本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップ（「スパッタリング」と表示）の、サイクリック・ボルタンメトリーを用いて生成された電気化学的応答のグラフ表示である。図７は、従来型の電気化学式分析試験ストリップ（「対照」と表示）、及び本発明の実施形態による、公称厚さが２ｎｍ〜６ｎｍの範囲内である極薄不連続金層を有する一連の電気化学式分析試験ストリップの、サイクリック・ボルタンメトリーを用いて生成された電気化学的応答のグラフ表示である。
【００４２】
図１Ａ及び図２〜図７を参照すると、体液試料（例えば、全血試料）中の検体（グルコースなど）を測定するための電気化学式分析試験ストリップ１００は、電気絶縁性ベース層１０２、パターン化された導電性層１０４、極薄不連続金属層１０５、パターン化された絶縁層１０６、酵素試薬層１０８、パターン化されたスペーサ層１１０、並びに、親水性副層１１４及び最上テープ１１６からなる最上層１１２含む。
【００４３】
図１Ａ及び図２〜図４の実施形態では、少なくともパターン化されたスペーサ層及び最上層は、電気化学式分析試験ストリップ１００内の試料受容チャンバ１１８を画定する（具体的には図３及び図４を参照のこと）。
【００４４】
電気絶縁性ベース層１０２は、例えば、ナイロンベース層、ポリカーボネートベース層、ポリイミドベース層、ポリ塩化ビニルベース層、ポリエチレンベース層、ポリプロピレンベース層、グリコール変性ポリエステル（ＰＥＴＧ）ベース層、又はポリエステルベース層などの、当業者に既知の任意の好適な電気絶縁性ベース層とすることができる。電気絶縁性ベース層は、例えば約５ｍｍの幅寸法、約２７ｍｍの長さ寸法、及び約０．５ｍｍの厚さ寸法を含む、任意の好適な寸法を有することができる。
【００４５】
電気絶縁性ベース層１０２は、取り扱いを容易にするための構造を電気化学式分析試験ストリップ１００に与えるとともに、後に形成される層（例えば、パターン化導電体層及び極薄不連続金属層）を適用（例えば、印刷又は堆積）するための基板としての役割を果たす。
【００４６】
パターン化された導電性層１０４は、電気絶縁性ベース層１０２の上に配置され、かつ、第１の電極１０４ａ、第２の電極１０４ｂ、及び第３の電極１０４ｃを含む。第１の電極１０４ａ、第２の電極１０４ｂ、及び第３の電極１０４ｃは、それぞれ、例えば、対向／参照電極、第１の作用電極、及び第２の作用電極として構成されてもよい。したがって、第２及び第３の電極は、本明細書においては作用電極１０４ｂ及び１０４ｃとも呼ばれ、第１の電極は対向電極１０４ａとも呼ばれる。説明のみを目的として、電気化学式分析試験ストリップ１００は合計で３個の電極を含むものとして示されているが、本発明の実施形態を含む電気化学式分析試験ストリップの実施形態は、任意の適切な数の電極を含むことができる。
【００４７】
電気化学式分析試験ストリップ１００の、第１の電極１０４ａ、第２の電極１０４ｂ、及び第３の電極１０４ｃを含むパターン化された導電性層１０４は、例えば、導電性炭素系材料（例えばカーボンインキなど）などの任意の好適な導電材料から形成することができる。本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップに用いられるパターン化導電性層は、任意の好適な形状とすることができ、例えば、金属材料及び導電性炭素材料をなどの任意の好適な材料で形成することができることに留意されたい。
【００４８】
図１Ａ、図３、及び図４を具体的に参照すると、第１の電極１０４ａ、第２の電極１０４ｂ、及び第３の電極１０４ｃ、並びに酵素試薬層１０８は、電気化学式分析試験ストリップ１００が、試料受容チャンバ１１８を充填した体液試料（例えば、全血試料など）中の検体（例えば、グルコースなど）を電気化学的に測定するように構成されるような配置である。
【００４９】
極薄不連続金属層１０５は、１０ナノメートル未満、好ましくは１ナノメートル〜５ナノメートルの範囲内の公称厚さを有する。極薄不連続金属層１０５は、限定されるものではないが、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、及びパラジウム（Ｐｄ）などの任意の好適な金属から形成され得る。例えば、図５、図６、及び図７を参照して説明するように、極薄不連続金層と炭素電極との組み合わせは、増強された電気化学的応答を低コストで与え、かつ隣接する電極間の短絡を不可能にするという点で、特に有益である。
【００５０】
図１Ａ、図３、及び図４の実施形態（更に以下に記載する図１Ｂの実施形態）では、極薄不連続金属層１０５は、複数の電極１０４ａ、１０４ｂ、及び１０４ｃの全ての上に配置されている。しかしながら、所望の場合には、極薄不連続金属層１０５は、対向電極１０４ａの上だけに配置されており、第１の作用電極１０４ｂ及び第２の作用電極１０４ｃの上に配置されないようにしていてもよい。このようにして、対向電極１０４ａの（作用電極１０４ｂ及び１０４ｃに対する）電気化学反応性を高くすることができるので、極薄不連続金属層を欠いているより大きな対向電極と同等の電気化学的応答を与え面積を有利に縮小させた対向電極を使用することが可能となる。対向電極の面積が縮小されると、それにより、試料受容チャンバの体積を有利に縮小することが可能となる。
【００５１】
本開示の他の箇所でも説明した通り、極薄不連続金属層１０５の不連続特性は、極薄不連続を介して電極１０４ａ、１０４ｂ、及び１０４ｃ間に有害な電気的経路が形成されるのを不可能にするように予め決められる。例えば、極薄不連続金属層は、（図３又は図４の透視図の断面で測定して）１マイクロメートル当たり５個の不連続部から１マイクロメートル当たり２０個の不連続部までの範囲内の不連続部を有することができる。そのような範囲の不連続部は、極薄不連続金属層を１０ナノメートル未満の公称厚さで、好ましくは１ナノメートル〜４ナノメートルの範囲内の公称厚さでスパッタ堆積させることによって（例えば、スパッタ金（Ａｕ）の金属層など）、容易に製造することができる。
【００５２】
酵素試薬層１０８は、パターン化された導電体層１０４の少なくとも一部の上に配置される。酵素試薬層１０８は任意の好適な酵素試薬を含むことができ、酵素試薬の選択は、測定する検体に応じて決定される。例えば、血液試料中のグルコースを判定する場合、酵素試薬層１０８は、グルコースオキシダーゼ又はグルコースデヒドロゲナーゼを、機能的作用に必要とされる他の成分とともに含み得る。酵素試薬層１０８は、例えば、グルコースオキシダーゼ、クエン酸三ナトリウム、クエン酸、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、フェリシアン化カリウム、フェロシアン化カリウム、消泡剤、ヒュームドシリカ（疎水性表面改質あり又はなし）、ＰＶＰＶＡ、及び水などを含むことができる。試薬層及び電気化学式分析試験ストリップ全般に関する更なる詳細は、米国特許第６，２４１，８６２号及び同第６，７３３，６５５号にあり、これらの内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【００５３】
パターン化された絶縁層１０６は、市販のスクリーン印刷可能な絶縁性インキなどの任意の好適な電気的に絶縁性の絶縁材料で形成することができる。
【００５４】
パターン化されたスペーサ層１１０は、例えば、Ａｐｏｌｌｏ  Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ（Ｔａｍｗｏｒｔｈ，Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ，ＵＫ）から市販されているスクリーン印刷可能な感圧接着剤から形成することができる。図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３、及び図４の実施形態では、パターン化されたスペーサ層１１０が、試料受容チャンバ１１８の外壁を画定する。パターン化されたスペーサ層１１０は、例えば、約１１０マイクロメートルの厚さを有することができ、非導電性とすることができ、上面と底面にアクリル系感圧性接着剤を備えたポリエステル材料で形成することができる。
【００５５】
最上層１１２は、例えば、液体試料（例えば、全血試料）による電気化学式分析試験ストリップ１００の濡れ及び充填を促進する親水性を有する透明フィルムとすることができる。かかる透明フィルムは、例えば、３Ｍ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）及びＣｏｖｅｍｅ（Ｓａｎ  Ｌａｚｚａｒｏ  ｄｉ  Ｓａｖｅｎａ，Ｉｔａｌｙ）から市販されている。最上層１１２は、例えば、１０度未満の親水性接触角をもたらす界面活性剤でコーティングされたポリエステルフィルムとすることができる。最上層１１２はまた、界面活性剤でコーティングされた、又は他の表面処理を施されたポリプロピレンフィルムとすることもできる。そのような状況では、界面活性剤コーティングは親水性副層１１４としての役割を果たす。最上層１１２は厚さを、例えば約１００μｍとすることができる。
【００５６】
電気化学式分析試験ストリップ１００は、例えば、パターン化導電性層１０４、極薄不連続金属層１０５、パターン化絶縁層１０６、酵素試薬層１０８、パターン化スペーサ層１１０、及び最上層１１２を順次位置合わせして形成することによって、製造することができる。例えば、スクリーン印刷、フォトリソグラフィ、グラビア印刷、化学蒸着、及びテープ積層法などを含む、当業者に既知の任意の好適な技法を使用して、このような順次位置合わせした形成を達成することができる。しかしながら、本明細書に記載するように、本発明の実施形態で使用する極薄不連続金属層は、不連続層を約１０ｎｍ未満の厚さで堆積させる従来型の金属スパッタリング技法を用いて容易に堆積させることができる。
【００５７】
図５（従来のスパッタリング技法を用いて調製した金（Ａｕ）の金属層の公称堆積厚に対する抵抗値の逆数のグラフ表示）は、不連続金層が上に堆積されており、かつ最小でも２００マイクロメートル離間している、一対の隣接する離間した炭素電極間の抵抗値の逆数を示す。そのような隣接する離間した電極は、互いに接触してはいないが、「隣接」電極とも呼ばれる。図５は、公称厚さが１０ナノメートル未満の堆積金層では、抵抗が非常に高いことを示しており、よって、公称厚さが１０ナノメートル未満の極薄不連続金層は、隣接電極間に電気的短絡回路が形成されるのを不可能にしていることを示す。
【００５８】
図６及び図７を参照すると、炭素電極と、スパッタリングにより堆積された極薄不連続金（Ａｕ）層とを含む、本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップは、炭素電極を含むが極薄不連続金属層を含まない対照となる電気化学式分析試験ストリップと比較して、増強された電気化学的応答性を示した（図６及び図７を参照のこと）。更に、増強された電気化学的応答性は、２ナノメートル、３ナノメートル、４ナノメートル、及び６ナノメートルの公称厚さにおいて現れ、このことは、被膜が事実上不連続であることを考えると予想外であった。
【００５９】
図６及び図７のデータは、ポテンショスタットを使用し、フェリシアン化物２０ｍＭ、フェロシアン化物２０ｍＭ、及び塩化カリウム１Ｍの溶液を電気化学式分析試験ストリップに充填することによって得た。ポテンショスタットは、走査範囲−０．７〜＋０．７Ｖ、走査速度５０ｍＶ／秒で電位を印加した。
【００６０】
図１Ｂは、本発明の代替実施形態による電気化学式分析試験ストリップ１００’の簡略分解斜視図であり、類似の標識番号は図１と同じ要素を示す。電気化学式分析試験ストリップ１００’は、極薄不連続金属層１０５が、図１のようにパターン化された絶縁層１０６の下ではなく、パターン化された絶縁層１０６の上に配置されていることを除いて、電気化学式分析試験ストリップ１００と同一である。しかしながら、パターン化された絶縁層１０６の構造（すなわち「パターン」）は、極薄不連続金属層１０５が、パターン化された導電性層１０４の電極上に配置されるようなものである。したがって、電気化学式分析試験ストリップ１００’は、電気化学式分析試験ストリップ１００の代替構成を示している。しかしながら、電気化学式分析試験ストリップ１００及び電気化学式分析試験ストリップ１００’の両方において、極薄不連続金属層１０５は、パターン化された導電性層の電極（１つ又は複数）の上方に配置される。
【００６１】
図８は、本発明の別の実施形態による電気化学式分析試験ストリップ２００の簡略分解視図である。図９は、電気化学式分析試験ストリップ２００の一部の簡略側面図であり、関連する携帯式試験計測器の電気的接続ＥＣを介した該携帯式試験計測器（全体を図示せず）との電気的接続も図示している。
【００６２】
図８及び図９を参照すると、電気化学式分析試験ストリップ２００は、電気絶縁性ベース層２１２と、電気絶縁性ベース層２１２の上に配置され、かつ第１の電極２１４ａを含む第１の導電性層２１４と、第１の電極２１４ａの上に配置される酵素試薬層２１８とを含む。電気化学式分析試験ストリップ２００はまた、パターン化されたスペーサ層２２０と、極薄不連続金属層２３０と、第２の電極２４０ａを含む第２の導電性層２４０と、最上層とを含む。
【００６３】
図８及び図９の実施形態では、極薄不連続金属層２３０は、１０ナノメートル未満の公称厚さを有する。加えて、パターン化されたスペーサ層２２０は、第１の電極２１４ａ及び２４０ａを共対面（対向）形態で収容する試料受容チャンバ２５０を画定する。
【００６４】
極薄不連続層２３０は、電気化学式分析試験ストリップ２００の電気化学的応答性が増強され、ポリマー結合黒鉛粒子から形成され、かつ自立した機械的完全性を有する第２の導電性層２４０の使用が可能となるという点で、有利である。そのような自立層（すなわち、ポリマー結合黒鉛粒子から形成された、構造的に自立した層）は、導電性ではあるが、本明細書に記載の極薄不連続金属層の不存在下又はより高価で厚い連続金属層の存在下においては、電気化学式分析試験ストリップで使用するのに特に適していない又は最適化されていない電気化学的特性を有する。しかしながら、極薄不連続金属層（例えば、極薄不連続金層）をそのような自立導電性層と併用することによって、構造的剛性及び好適な電気化学的応答性がもたらされる。
【００６５】
自立した第２の導電性層２４０の構造的剛性により、第２の導電性層２４０と第１の導電性層２１４との電気コネクタによる操作可能な接触が非対向配置で生じる、図８及び図９に示す構造を製造することが可能となる。
【００６６】
第２の導電性層２４０は、任意の好適な材料、例えば、Ａｄｈｅｓｉｖｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈから部品番号ＭＨ９５０００として市販の、又はＥｘｏｐａｃｋ（Ｗｒｅｘｈａｍ  Ｓｃｏｔｌａｎｄ）から「Ｉｎｓｐｉｒｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ」ブランドのＶｉｎｙｌ  ２２６７及びＶｉｎｙｌ  ２２５２として市販の自立ポリマー結合黒鉛材料などで形成されてもよい。電気化学式分析試験ストリップ２００の残りの層は、対応する機能を実施する電気化学式分析試験ストリップ１００の層に関して記載したのと同じ材料から形成されてもよい。
【００６７】
図１０は、本発明の実施形態による分析試験ストリップを使用するための方法３００における段階を示すフローチャートである。方法３００は、工程３１０において、電気化学式分析試験ストリップの試料受容チャンバに体液試料（例えば全血試料など）を導入することを含む。工程３１０において、電気化学式分析試験ストリップは、電気絶縁性ベース層と、試料受容チャンバ内及び電気絶縁性ベース層の上に配置される少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの電極の上方及び少なくとも試料受容チャンバ内に配置される、公称厚さが１０ナノメートル未満である極薄不連続金属層とを含んでいる。
【００６８】
続いて、電気化学式分析試験ストリップの少なくとも１つの電極の電気化学的応答を検出する（図１０の工程３２０を参照のこと）。工程３３０において、体液試料中の検体を、検出された電気化学的応答に基づいて測定する。
【００６９】
本開示を知れば、本明細書に説明する本発明の実施形態による電気化学式分析試験ストリップの任意の技法、利益、機能、及び特徴を組み込むように方法３００を容易に改変できることは、当業者であれば認識されるであろう。
【００７０】
本発明の好ましい実施形態を本明細書で図示し説明したが、このような実施形態は単に一例として与えられているものであることは当業者には明らかであろう。当業者には、本発明から逸脱することなく、多くの変形、変更、及び代替物が思い浮かぶであろう。本発明を実施するうえで本明細書で述べた実施形態には様々な代替例が用いられ得る点は理解されるべきである。以下の「特許請求の範囲」は、本発明の範囲を定義するとともに、特許請求の範囲に含まれる装置及び方法、並びにそれらの均等物をこれによって網羅することを目的としたものである。
【図１Ａ】
2016529529.tif 000003
【図１Ｂ】
2016529529.tif 000004
【図２】
2016529529.tif 000005
【図３】
2016529529.tif 000006
【図４】
2016529529.tif 000007
【図５】
2016529529.tif 000008
【図６】
2016529529.tif 000009
【図７】
2016529529.tif 000010
【図８】
2016529529.tif 000011
【図９】
2016529529.tif 000012
【図１０】
2016529529.tif 000013
【国際調査報告】
2016529529.tif 000014
2016529529.tif 000015
2016529529.tif 000016
2016529529.tif 000017