(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサ（１１０）であって、前記電気化学センサ（１１０）は、近位領域（１１６）および遠位領域（１１８）を有する基板（１１４）を備え、前記近位領域（１１６）は、測定装置（１２１）と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素（１２０）を備え、前記電気化学センサは、前記基板の前記遠位領域（１１８）に位置する少なくとも１つの作用電極（１２２）と、少なくとも１つの対電極（１２４）とを備え、前記作用電極（１１８）は、互いに離間して配置される複数の酵素フィールド（１４０）を有し、各酵素フィールド（１４０）は、少なくとも１つの酵素を含み、前記酵素は、前記分析物との反応を提供するように構成され、前記作用電極（１２２）は、導電性を有する少なくとも１つの導電トレース（１３２）をさらに備え、前記酵素フィールド（１４０）のそれぞれは、前記導電トレース（１３２）から離間した、前記基板（１１４）のさらに別個の部分を被覆するように、少なくとも部分的に前記導電トレース（１３２）上に位置する、電気化学センサ（１１０）。
【請求項２】
前記作用電極（１２２）は、複数の導電トレース（１３２）を備え、前記複数の導電トレースは、グリッド（１５０）を形成する、請求項１記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項３】
前記導電トレース（１３２）は、少なくとも１つの非腐食性の導電性材料を含む、請求項１または２記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項４】
前記非腐食性の導電性材料は、金を含む、請求項３記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項５】
前記導電トレースは、前記基板（１１４）上に位置する少なくとも１つの非腐食性結合剤を含む層（１３４）上に位置する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項６】
前記非腐食性結合剤は、チタンまたはパラジウムのうちの少なくとも１つから選択される、請求項５記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項７】
前記導電トレース（１３２）は、前記遠位領域（１１８）に位置する第１区画（１３６）および前記近位領域（１１６）に位置する第２区画（１３８）を備え、前記導電トレース（１３２）の少なくとも前記第１区画（１３６）は、銅を含まない、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項８】
前記導電トレース（１３２）の前記第２区画（１３８）は、導電性材料、または追加の導電性材料のための結合剤のうちの１つとして銅を含む、請求項７記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項９】
基板（１１４）は、ソルダレジスト（１４８）により部分的に被覆され、前記ソルダレジスト（１４８）は、前記基板（１１４）の前記近位領域（１１６）を少なくとも部分的に被覆する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項１０】
前記基板（１１４）の前記遠位領域（１１８）は、前記ソルダレジスト（１４８）を含まない、請求項９記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項１１】
前記基板（１１４）は、屈曲可能な電気絶縁性材料を含む可撓性基板である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項１２】
前記屈曲可能な電気絶縁性材料は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、フレキシブルガラスまたはシリコンの内の少なくとも１つを含む、請求項１１記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項１３】
前記基板（１１４）は、前面（１１２）および背面（１２８）をさらに備え、前記作用電極（１２２）は、前記基板（１１４）の前記前面（１１２）上に位置し、前記対電極（１２４）は、前記基板（１１４）の前記前面（１１２）または前記背面（１２８）のうちの１つの上に位置する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項１４】
前記電気化学センサ（１１０）は、少なくとも１つの参照電極（１２６）をさらに備え、前記参照電極（１２６）は、前記基板（１１４）の前記近位領域（１１６）に位置する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項１５】
前記酵素フィールド（１４０）のそれぞれは、前記酵素としてグルコースオキシターゼおよび／またはグルコースデヒドロゲナーゼ、触媒として二酸化マンガン、炭素粒子、およびポリマーバインダを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気化学センサ（１１０）。
【請求項１６】
体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサ（１１０）を製造するための方法であって、
ａ）近位領域（１１６）および遠位領域（１１８）を有する基板（１１４）を設けるステップであって、前記近位領域（１１６）は、測定装置（１２１）と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素（１２０）を備える、ステップと、
ｂ）導電性を有する少なくとも１つの導電トレース（１３２）を前記基板（１１４）の前記遠位領域（１１８）に設置し、複数の酵素フィールド（１４０）を互いに離間して前記導電トレース（１３２）上に設置することにより少なくとも１つの作用電極（１２２）を生成するステップであって、各酵素フィールド（１４０）は、少なくとも１つの酵素を含み、前記酵素は、前記分析物との反応を提供するように構成され、前記酵素フィールド（１４０）のそれぞれは、前記導電トレース（１３２）から離間した、前記基板（１１４）のさらに別個の部分を被覆するように、少なくとも部分的に前記導電トレース（１３２）上に位置する、ステップと、
ｃ）少なくとも１つの対電極（１２４）を前記基板（１１４）上に設置するステップと、
ｄ）前記導電トレース（１３２）および前記対電極（１２４）のそれぞれから前記接触要素（１２０）へのそれぞれの電気接続を提供するステップと
を含む方法。
【請求項１７】
体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するためのセンサシステム（１１１）であって、前記センサシステム（１１１）は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの電気化学センサ（１１０）と、測定装置（１２１）と、前記電気化学センサ（１１０）と前記測定装置（１２１）との間の相互動作を提供するように構成される少なくとも１つの接触要素（１２０）とを備え、前記測定装置（１２１）は、前記電気化学センサ（１１０）と相互動作して、少なくとも１つの電気測定を実施するように構成され、前記測定装置（１２１）は、前記電気測定を評価することにより、前記体液の試料の分析物値を判定するようにさらに構成される、
センサシステム（１１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサおよびセンサシステム、ならびに電気化学センサを製造するための方法に関する。本発明による電気化学センサおよびセンサシステムは、主に、体液中の分析物濃度の長期監視のために、特に、グルコースレベルの、または体液中の１つまたは複数の他の種類の分析物の濃度の長期監視のために使用されてもよい。本発明は、在宅医療または病院内などの専門医療の両方の分野に適用されてもよい。しかし、他の適用が実行可能である。
【背景技術】
【０００２】
ある特定の身体機能の監視、より具体的にはある特定の分析物の１つまたは複数の濃度の監視は、様々な病気の予防および治療に重要な役割を果たす。さらなる適用可能性を制限することなく、間質液のグルコース監視を参照して本発明を以下で説明する。しかし、本発明は、他の種類の分析物にも適用され得る。血中グルコース監視は、具体的には、光学測定以外にも、電気化学センサを使用することにより実施され得る。具体的には、血液または他の体液中のグルコースを測定するための電気化学センサの例は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４または特許文献５により公知である。
【０００３】
ユーザ、すなわち人間または動物から体液の試料を標的化した様式で取得し、分析物濃度に関して検査する「スポット測定」に加えて、連続測定がますます確立されてきている。したがって、近年においては、「連続グルコース監視」とも呼称される、または「ＣＧＭ」と略される、間質組織内のグルコースの連続測定が、糖尿病の状態の管理、監視、および制御のための別の重要な方法として確立されてきている。本明細書においては、アクティブセンサ領域は、一般的に間質組織中に配置される測定部位に直接適用され、たとえば、酵素、特に、一般的に「ＧＯＤ」と略されるグルコースオキシターゼを使用することによりグルコースを修正されたものに変換し得る。結果として、検出可能な電流が、グルコース濃度に関連し得るので、測定変数として使用することができる。そのような経皮的測定システムの例が、特許文献６または特許文献７に記載されている。
【０００４】
典型的には、現在の連続監視システムは、経皮システムまたは皮下システムである。したがって、実際の電気化学センサまたは少なくともその測定部分は、ユーザの皮膚の下に配置され得る。しかし、「パッチ」とも呼称され得るシステムの評価および制御部分は、一般的には、ユーザの身体の外部に位置し得る。本明細書においては、電気化学センサは、概して、例示的な形式で特許文献６に記載される挿入器具を使用して適用されてもよい。しかし、他の種類の挿入器具も公知である。さらに、制御部としての機能も果たす測定装置が必要とされてもよく、測定装置は、身体組織の外部に位置してもよく、電気化学センサと通信する必要がある。概して、通信は、電気化学センサと測定装置との間に少なくとも１つの電気接点を設けることによって確立され、接点は、永久電気接点または取り外し可能電気接点であってもよい。適切なバネ接点など、電気接点を設ける他の技術が一般的に公知であり、適用されてもよい。
【０００５】
連続グルコース測定システムにおいて、分析物グルコースの濃度は、少なくとも作用電極および対電極を有する電気化学セルを備える電気化学センサを使用することにより判定されてもよい。本明細書においては、作用電極は、体液中の分析物の酸化を支援するように適合される酸化還元活性酵素補因子を有する酵素を含む試薬層を有してもよい。さらに、作用電極は、通常、金接点が電気的に堆積される基板上に堆積される銅の支持層を有する。しかし、この種類の配置は、電気化学センサを屈曲すると、容易に、基板からの金と銅のデラミネーションという結果をもたらすため、機械的柔軟性を欠く。結果として、銅は、電気化学的にアクセス可能となり、それによって、測定に影響を及ぼす可能性のある漏洩電流として酸化電流が生成され得る。
【０００６】
特許文献８は、キャリアと、キャリアの外部表面の一部に固定化される酵素と、酵素のための基板に対し浸透性の薄膜を含み、酵素が固定化される部分を被覆するコーティング膜と、その部分に電圧を印加することが可能である内部電極とを備える酵素電極を開示している。ＧＯＤ電極は、内部電極としてミニグリッド電極を使用することによって調製されている。この目的のために、ＧＯＤを溶媒中に含む溶液が、貯蔵層上に設置され、溶媒は、蒸発により除去されている。その後に、金のミニグリッド電極が設置され、結果として生じた貯蔵層上にナイロン製のネットにより固定されている。さらに、ＧＯＤ溶液が、ナイロン製のネットにより金のミニグリッド電極上に設置され、溶媒は、最終的に金のミニグリッド電極が、導電性結合剤によりリード線と接続されるまで、蒸発させられている。
【０００７】
特許文献９は、インビボの条件下で、分析物の濃度を測定するための電極システムを開示し、電極システムは、電気導体を有する対電極と、分析物の触媒変換のための固定化酵素分子を含む酵素層が配置される電気導体を有する作用電極と、電極システムを囲繞する体液から酵素分子への分析物の拡散を減速させる拡散バリアとを備える。本発明は、互いから離間して、作用電極の導体上に配置される複数フィールドの形態の酵素層を提供する。この目的のために、作用電極は、電気絶縁層により被覆され、複数フィールドは、電気絶縁層に含まれる開口部の上部に配置される。
【０００８】
当該技術分野において公知である上記の装置および方法により示唆される利点にもかかわらず、特に、電気化学センサの設計および製造に関する技術的課題が依然として残っている。特に、特許文献９に開示されるプロセスに従い製造される電気化学センサの現在の設計は、作用電極の導電性表面を完全に被覆するために、電気絶縁層に含まれる開口部内に酵素ペーストが非常に正確に堆積させられることを要求する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，４１３，６９０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７６２，７７０号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７９８，０３１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，１２９，８２３号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／００１３７３１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，３６０，８８８号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０２４２９６２号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１７７７４３号明細書
【特許文献９】国際公開第２０１０／０２８７０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、公知のこの種類の装置および方法の欠点を少なくとも部分的に回避する、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサおよびセンサシステム、ならびに電気化学センサを製造するための方法を提供することである。
【００１１】
特に、一方では、機械的に柔軟性のあるセンサ設計を含んでもよく、他方では、公知の製造プロセスと比較して、具体的には、位置公差の増大に関して製造における労力が低減されてもよい電気化学センサを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、独立請求項の特徴を有する体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサおよびセンサシステムにより、ならびに電気化学センサを製造するための方法により解決される。本発明の、単独の方法で、または任意の組合せで実現されてもよい好ましい実施形態が、従属請求項にて開示される。
【００１３】
以下において用いられるように、「有する」、「備える」または「含む」という用語、またはその任意の文法上の変形は、非排他的方法で使用される。したがって、これらの用語は、この文脈において、これらの用語に導入される特徴以外に追加の特徴が存在しない状況、および１つまたは複数の追加の特徴が存在する状況の両方を意味してもよい。一例として、「ＡはＢを有する」、「ＡはＢを備える」および「ＡはＢを含む」という表現は、Ａには、Ｂ以外に他の要素が存在しない状況（すなわちＡは単独かつ排他的にＢからなる状況）、ならびに実体Ａには、Ｂ以外に、要素Ｃ、要素ＣおよびＤまたはさらに追加の要素など、１つまたは複数のさらなる要素が存在する状況の両方を意味してもよい。
【００１４】
なお、さらに、「少なくとも１つ」、「１つまたは複数」という用語、または特徴もしくは要素が一回または二回以上存在してもよいことを示す類似の表現は、それぞれの特徴または要素を導入する際に一度だけ使用される。以下においては、ほとんどの場合、それぞれの特徴または要素を言及するとき、「少なくとも１つ」または「１つまたは複数」という表現は、繰り返されないが、それでも、それぞれの特徴または要素が一回または二回以上存在してもよい。
【００１５】
さらに、以下において用いられるように、「好ましくは」、「より好ましくは」、「特に」、「とりわけ」、「具体的には」、「より具体的には」という用語、または類似の用語は、代替可能性を制限することなく、任意の特徴と併せて用いられる。したがって、これらの用語により導入される特徴は、任意の特徴であり、請求項の範囲を限定する意図は全くない。本発明は、当業者が理解するように、代替の特徴を用いることにより実施されてもよい。同様に、「本発明の実施形態では」または類似の表現により導入される特徴は、本発明の代替の実施形態に関する制限なしに、本発明の範囲に関する制限なしに、そのように導入される特徴を本発明の他の任意の、または非任意の特徴と組み合わせる可能性に関する制限なしに、任意の特徴であるように意図される。
【００１６】
本明細書において用いられるように、「センサシステム」という用語は、「センサアセンブリ」という用語でも示されてもよく、少なくとも１つの医療分析を行うように構成される装置を意味する。この目的のため、センサシステムは、少なくとも１つの診断目的を実施するように構成され、具体的には、少なくとも１つの医療分析を実施するための少なくとも１つの分析物センサを含むように構成される装置であってもよい。センサシステムは、具体的には、１つまたは複数の診断目的を実施するためなど、医療分析を実施するためなど、互いに相互作用可能である２つ以上の構成要素のアセンブリを含んでもよい。具体的には、２つ以上の構成要素は、体液中の少なくとも１つの分析物の少なくとも１つの検出に寄与するために、および／または体液中の少なくとも１つの分析物の少なくとも１つの検出を実施することが可能であってもよい。以下においてより詳細に説明するように、本発明によるセンサシステムは、特に、少なくとも１つの測定を実施することにより、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を検出するように適合された少なくとも１つの第１構成要素と、少なくとも第１構成要素と相互動作して少なくとも１つの測定を実施するように、および少なくとも１つの測定を評価することによって体液の試料中の分析物の値を判定するように構成される少なくとも１つの第２構成要素と、少なくとも１つの第１構成要素と少なくとも１つの第２構成要素との相互動作を提供するように構成される少なくとも１つの第３構成要素とを有するアセンブリを備える。
【００１７】
概して用いられるように、「患者」および「ユーザ」という用語は、人間または動物が、それぞれ、健康な状態である、または１つもしくは複数の病をわずらっているかどうかとは関係なく、人間または動物を意味してもよい。一例として、患者またはユーザは、糖尿病を患う人間または動物であってもよい。しかし、追加的または代替的に、本発明は、他の種類のユーザ、患者または疾患に適用可能であってもよい。
【００１８】
本明細書においてさらに用いられるように、「体液」という用語は、概して、典型的にユーザまたは患者の体内もしくは体組織内に存在し、および／またはユーザまたは患者の身体により生成され得る流体、特に液体を意味してもよい。好ましくは、体液は、血液および間質液からなる群から選択されてもよい。しかし、追加的または代替的に、唾液、涙液、尿または他の体液など、１つまたは複数の他の種類の体液が使用されてもよい。少なくとも１つの分析物の検出の間、体液は、体内または体組織内に存在してもよい。したがって、センサシステムは、少なくとも、体組織内の少なくとも１つの分析物を検出するように構成されてもよい。
【００１９】
本明細書においてさらに用いられるように、「分析物」という用語は、体液中に存在する任意の要素、成分、または化合物を意味してもよく、分析物の存在および／または濃度が、ユーザ、患者、または医師など医療者の関心の対象であってもよい。特に、分析物は、少なくとも１つの代謝物など、ユーザまたは患者の代謝に関与し得る少なくとも１つの任意の化学物質もしくは化学化合物であるか、または少なくとも１つの任意の化学物質もしくは化学化合物を含んでもよい。一例として、少なくとも１つの分析物は、グルコース、コレステロール、トリグリセリド、ラクターゼからなる群から選択されてもよい。しかし、追加的または代替的に、他の種類の分析物が使用され、および／または任意の組合せの分析物が判定されてもよい。具体的には、少なくとも１つの分析物の検出は、特に、分析物特有の検出であってもよい。さらなる適用可能性を制限することなく、間質液中のグルコースの監視を特に参照して、以下で本発明を説明する。概して用いられるように、分析物の少なくとも１つの特性は、分析物の濃度などのこの特性に関連する「値」により特徴付けられてもよい。しかし、干渉性物質または「干渉物質」、すなわち類似の方法で酸化され、それによって追加の電流として検出可能な追加の電子を発生させ得る体液に含まれる追加の酸化還元活性物質など、他の種類の特性も実行可能であってもよい。
【００２０】
本発明の第１の態様では、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサを開示する。したがって、電気化学センサは、近位領域および遠位領域を有する基板を備え、近位領域は、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素を備え、電気化学センサは、基板の遠位領域に位置する少なくとも１つの作用電極、および少なくとも１つの対電極を備え、作用電極は、複数の酵素フィールドを有し、各酵素フィールドは、少なくとも１つの酵素を含み、酵素は、分析物との反応を提供するように構成され、作用電極は、少なくとも１つの導電トレースをさらに備え、酵素フィールドのそれぞれは、少なくとも部分的に導電トレース上に位置する。
【００２１】
本明細書において用いられるように、「電気化学センサ」という用語は、体液内に含まれる少なくとも１つの物質を、電流測定法を用いて検出するために、少なくとも１つの電気化学的測定、特に複数または一連の電気化学的測定を実施するように適合されるセンサを意味する。特に、「電気化学的測定」という用語は、電流測定法を用いることによって、電気化学検出反応などの、電気化学的に検出可能な物質の特性の検出を意味する。したがって、たとえば、電気化学検出反応は、１つまたは複数の電極電位を印加し、比較することによって検出されてもよい。具体的には、電気化学センサは、少なくとも１つの電流信号および／または少なくとも１つの電圧信号などの、電気化学検出反応の存在および／または程度を直接的または間接的に示し得る少なくとも１つの電気測定信号を生成するように適合されてもよい。測定は、定性および／または定量測定であってもよい。さらに、他の実施形態が実行可能である。
【００２２】
本発明の特に好ましい実施形態では、電気化学センサは、完全にまたは部分的に埋め込み可能であってもよく、したがって、皮下組織内の体液、特に間質液中の分析物の検出を実施するように適合されてもよい。本明細書において用いられるように、「埋め込み可能」または「皮下」という用語は、完全に、または少なくとも部分的に、患者またはユーザの体組織内に配置されることを意味する。この目的のために、電気化学センサは、挿入可能部分を備えてもよく、「挿入可能部分」という用語は、概して、他の部分または構成要素が体組織の外部にとどまる一方で、任意の体組織に挿入可能であるように構成される要素の一部または構成要素を意味してもよい。好ましくは、挿入可能部分は、全体的または部分的に、生体適合性の表面、すなわち少なくとも典型的な使用期間中には、ユーザ、患者、または体組織への有害効果が可能な限り小さい表面を備えてもよい。この目的のために、挿入可能部分は、全体的または部分的に、少なくとも１つの高分子膜またはゲル膜などの、少なくとも１つの生体適合性膜で被覆されてもよく、少なくとも１つの生体適合性膜は、一方では、そこに含まれる体液または少なくとも分析物に対し浸透性であってもよく、他方では、１つまたは複数の試験薬などのセンサ物質を電気化学センサ内に保持してもよく、それによってセンサ物質の体組織内への移行が防止される。
【００２３】
さらに、電気化学センサは、近位領域および遠位領域を有する基板を備え、基板の近位領域は、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素を備える。概して用いられるように、「接触要素」という用語は、測定装置と通信するように構成され、したがって測定装置の対応する電気接点との電気接触を提供するように適合される少なくとも１つの電気接点を備え得るユニットを意味する。しかし、特に、無線通信するように適合され得る接触要素の使用による電気化学センサと測定装置との他の種類の通信も考えられ得る。
【００２４】
概して用いられるように、「基板」という用語は、基板上に位置する要素を担持および／または支持するように構成される任意の形状の本体を意味する。この目的のために、基板は、好ましくは、基板上に位置する要素に十分な機械的安定性を、さらに、電極および対応するリード線に電気的絶縁を提供し得る電気絶縁性材料を備えてもよい。好ましくは、基板は、特に、生体適合性であってもよい、屈曲可能な、電気絶縁性材料を含む可撓性基板であり得る。本明細書においては、屈曲可能および電気絶縁性の材料は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、フレキシブルガラスまたはシリコンのうちの少なくとも１つを含んでもよい。しかし、他の電気絶縁性および生体適合性の材料も、基板として使用されてもよい。
【００２５】
好ましくは、基板は、主に、通常「長さ」および「幅」という用語によりそれぞれ示される２つの方向に延在し、通常「高さ」により示される第３の方向は、比較的顕著でない三次元形状を意味する。特に、基板の長さおよび幅の両方は、基板の高さを、少なくとも５倍、好ましくは少なくとも１０倍、より好ましくは少なくとも２５倍超える。さらに、電気化学センサは、試験要素、特に試験ストライプの形態で設けられてもよく、基板の長さは、基板の幅よりも、少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍超えてもよい。しかし、基板の他の伸長も可能であってもよい。
【００２６】
また、「近位領域」および「遠位領域」という用語は、基板のそれぞれの区画を意味し、それぞれの区画は、それらが、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素を担持および／または支持するかどうかを考慮して、それぞれの用語により割り当てられ得る。結果として、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素を担持および／または支持する基板の区画は、「近位領域」と称され、以下により詳細に説明する少なくとも１つの作用電極を担持および／または支持する基板の区画は、「遠位領域」として示される。したがって、近位領域および遠位領域が、基板上の互いに対し別個の領域であることが可能であり得る。しかし、近位領域と遠位領域との間にオーバーラップが存在してもよいことが可能であってもよい。
【００２７】
また、本明細書において使用される電気化学センサは、電気化学セルの様式で配置されるため、少なくとも一対の電極を利用する。概して用いられるように、「電極」という用語は、直接的に、または少なくとも１つの半透膜または層を介して体液に接触するように適合される電気化学センサの区画を意味する。本発明に関して、電気化学センサの少なくとも１つの作用電極は、基板の遠位領域に位置するため、電極の体液へのより容易なアクセスを提供する。また、電極のそれぞれは、少なくとも１つのリード線に接続されてもよく、少なくとも１つのリード線は、それぞれの電極と少なくとも１つの接触要素との電気接触を提供するように構成されてもよく、少なくとも１つの接触要素は、電気化学センサと測定装置との間の相互動作を提供するように構成される。また、電極の少なくとも１つは、この電極の少なくとも１つの表面にて電気化学反応が生じるように具現化されてもよい。特に、この電極は、電極の選択された表面にて酸化工程および／または還元工程が行われてもよいように具現化されてもよい。
【００２８】
したがって、電気化学センサに含まれる少なくとも１つの電極対は、作用電極および対電極を有し、作用電極はさらに酵素を含み、酵素は、分析物との反応を提供するように構成され、対電極は、酵素のない状態で維持される。本明細書においては、基板は、前面および背面を備えてもよく、作用電極および対電極は、基板の同一の側面、すなわち前面上に位置してもよい。好ましい代替の実施形態では、作用電極は、依然として基板の前面上に位置してもよい一方で、対電極は、基板の背面上に位置してもよい。この特定の実施形態は、作用電極のために追加の空間を前面上に提供してもよく、対電極と作用電極との間により均一な電界を発生させてもよく、そして、電気化学センサのより容易な製造を可能にしてもよい。
【００２９】
しかし、異なる数の電極または異なる数の電極を有する他の実施形態も、実行可能であってもよい。特に好ましい実施形態では、電気化学センサは、追加で、参照電極を備えてもよく、しかし、作用電極と対照的に、参照電極は、酵素を含まなくてもよい。この配置は、特に、作用電極と参照電極との間に電位を印加すること、および好ましくは、これにより作用電極と対電極との間に生じる生電流を測定することを可能にしてもよい。また、参照電極は、好ましくは、基板の近位領域に、特に、作用電極など、基板の前面上に位置してもよい。
【００３０】
したがって、作用電極は、酵素を含んでもよく、酵素は、試験化学物質であるか、または試験化学物質を含んでもよいが、適切であれば、参照電極および、好ましくは、対電極は、試験化学物質のない状態で維持されてもよい。概して、「試験化学物質」という用語は、少なくとも１つの分析物が存在する場合に、少なくとも１つの検出可能な特性を変化させるように適合される任意の材料または材料の構成物を意味し、検出可能な特性は、ここでは、上記の電気化学的に検出可能な特性から選択される。具体的には、少なくとも１つの試験化学物質は、試験要素に適用された体液の試料中に分析物が存在する場合にのみ特性を変化させるが、分析物が存在しない場合には変化が生じない高選択性の試験化学物質であってもよい。より好ましくは、少なくとも１つの特性の程度または変化は、分析物の定量検出を可能にするために、体液中の分析物の濃度に依存してもよい。本明細書において用いられるように、試験化学物質は、１つまたは複数の酵素、特に、グルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）および／またはグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）を、好ましくは、それ自体で、および／または検出器物質の他の成分と組み合わせて、検出される少なくとも１つの分析物を用いて酸化工程または還元工程を実施するように適合される酵素を含んでもよい。追加的または代替的に、試験化学物質は、１つまたは複数の補酵素など、１つまたは複数の補助成分を含んでもよく、ならびに／または１つまたは複数の触媒および／もしくはレドックスメディエータを含んでもよい。追加的に、試験化学物質は、好ましくは、１つまたは複数の酵素と相互作用して、検出される少なくとも１つの分析物の存在下でその色を変える１つまたは複数の染料を含んでもよい。
【００３１】
本発明によると、電気化学センサは、複数フィールドセンサの形態で配置される。結果として、作用電極は、２、４、６、８、９、１０、１２またはそれ以上の酵素フィールドなどの複数の酵素フィールドを備える。典型的には、単一の連続層の形態で体液に接触するように構成され得る作用電極の表面を少なくとも部分的に、または、好ましくは、完全に被覆するように設けられる通常の酵素層と対照的に、「酵素フィールド」という用語は、作用電極のそれぞれの表面上の個々の領域を意味し、体液に接触するように構成される個々の領域のそれぞれは、酵素を含むが、隣り合う酵素フィールドのそれぞれから距離を置いて位置する。本明細書においては、酵素フィールドのそれぞれは、分析物との反応を提供するように構成される少なくとも１つの酵素を含み、酵素は、酵素フィールドのそれぞれに対し、同じ濃度で設けられる。同じ濃度を提供することの結果として、作用電極内でより均一な電界が生成され得る。
【００３２】
結果として、酵素フィールドは、好ましくは、作用電極のそれぞれの表面上で、平行に、互いに対して横並びで配置されてもよく、隣り合う酵素フィールドは、酵素のない状態で維持される間隙によって互いから分離される。好ましくは、隣り合う酵素フィールドは、互いから、少なくとも３ｍｍ、好ましくは少なくとも５ｍｍ離間してもよい。結果として、単一の作用電極の一連の複数の個々の酵素フィールドは、直列に配置される複数の作用電極として考えることができ、測定信号の信号対ノイズ比の改善を提供する。
【００３３】
特に、作用電極が、電気絶縁層により被覆され、複数フィールドが、電気絶縁層に含まれる開口部の上部に配置される、上で引用した特許文献９とは対照的に、本発明による作用電極は、少なくとも１つの導電トレースをさらに備え、酵素フィールドのそれぞれは、少なくとも１つの導電トレース上、特に、少なくとも１つの導電トレースの上部に、少なくとも部分的に位置する。本明細書において用いられるように、「少なくとも部分的に」という用語は、特定の酵素フィールドが、導電トレースの一区画のみを被覆し得る配置、または代わりに、特定の酵素フィールドが、導電トレースの一区画を、しかし同時に、導電トレースから離間した、基板のさらに別個の部分も被覆し得る配置を意味する。概して用いられるように、「導電トレース」という用語は、少なくとも１つの導電性、好ましくは非腐食性、特に生体適合性の材料を意味し、その材料は、少なくとも基板の遠位領域内で延在するが、基板の近位領域内で、優先的に、少なくとも１つのリード線に接続されるか、または少なくとも１つのリード線として連続してもよい個々のトラックの形態で設けられ、リード線は、作用電極と、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素との間の電気接触を提供するように構成されてもよい。本明細書においては、「トラック」という用語は、通常「長さ」という用語で示される１つの方向で主に延在し、通常「幅」および「高さ」という用語でそれぞれ示される他の２つの方向は、比較的顕著でないトラックの三次元形状を意味する。特に、導電トレースの長さは、導電トレースの幅および高さの両方を、少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも５０倍、より好ましくは少なくとも１００倍、超えてもよい。本明細書においては、導電トレースの高さは、好ましくは、０．１〜２０μｍの厚さを想定し得る。したがって、特に上で引用した特許文献９と対照的に、複数の酵素フィールドが、少なくとも部分的に少なくとも１つの導電トレース上に位置する場合、位置要件は著しく低減される。
【００３４】
特に好ましい実施形態では、作用電極は、複数の導電トレースを備えるため、有利に、複数の酵素フィールドの設置の間の位置要件をさらに低減させる。本明細書においては、複数の導電トレースは、任意の方法で設けられてもよいが、しかし、グリッドの形態で複数の導電トレースを設けることが、特に好ましい。しかし、他の種類の配置も、実行可能であってもよい。概して用いられるように、「グリッド」という用語は、隣り合う導電トレース間の距離が、単一の値から、または距離の１０％未満、好ましくは５％未満など、距離と比較して偏差の小さな間隔から選択される規則的配置を意味する。さらなる利点として、グリッドの形態で複数の導電トレースを設置することで、さらに、作用電極の製造を簡易化することができる。
【００３５】
さらに、特に好ましい実施形態では、少なくとも１つの導電トレースのために使用される非腐食性の導電性材料は、容易に堆積されることが知られる金を含んでもよいため、作用電極の製造がさらに簡易化される。導電性材料の堆積をさらに容易にするために、少なくとも１つの非腐食性結合剤が、特に、金に加えて使用されてもよい。好ましくは、結合剤は、共にこの目的に適していると知られているチタンまたはパラジウムのうちの少なくとも１つから選択されてもよく、１〜１００ｎｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍの厚さを有する層が適切であり、その層上に非腐食性の導電性材料、特に、金が位置してもよい。本明細書においては、結合剤は、特に、基板の表面上の導電性材料の接着を増進するために使用されてもよい。したがって、この結合剤は、基板上に位置する他の電極にも使用されてもよい。しかし、他の種類の非腐食性の導電性材料および／または結合剤も考えられ得る。
【００３６】
本発明の特定の実施形態では、導電トレースは、第１区画および第２区画を備えることができ、第１区画は、遠位領域内に位置してもよく、第２区画は、近位領域内に位置してもよい。したがって、既に指摘したように、近位領域内に位置する導電トレースの第２区画は、作用電極と少なくとも１つの接触要素との間の電気接触を提供するように構成される、基板の近位領域内の作用電極の少なくとも１つのリード線として連続していると考えられ得る。この種類の配置は、代替の視点として、導電トレースの第１区画と第２区画との間のオーバーラップとしても考えられ得る。銅は、体液への暴露の際には、銅の酸化を引き起こし、徐々に輝きのある銅の表面を変化して光沢がなくなる腐食性物質であることが知られているため、この特定の実施形態においては、導電トレースの少なくとも第１区画は、銅を含まなくてもよく、一方で導電トレースの第２区画は、依然として、導電性材料または追加の導電性材料のための結合剤のうちの１つとして銅を含んでもよいことが好ましい。結果として、近位領域に銅を含み得る少なくとも１つのリード線は、特に、金トレースと比較して、銅トレースの機械的安定性の向上から利益を得てもよい。
【００３７】
本発明のさらなる実施形態では、基板は、ソルダレジストが少なくとも部分的に基板の近位領域を被覆するように、ソルダレジストによって部分的に被覆されてもよい。本明細書においては、ソルダレジストは、好ましくは、基板の遠位領域がソルダレジストを含まないように基板を部分的に被覆してもよい。概して用いられるように、「ソルダレジスト」という用語は、プリント回路基板（ＰＣＢ）などにおいて、一方では酸化に対する保護を提供し、他方では隣り合うはんだパッド間ではんだブリッジの形成を回避するために、通常、導電トレースに適用される薄いラッカー状のポリマーの層を意味する。既に説明した特定の実施形態では、基板の遠位領域に位置する導電トレースの少なくとも第１区画は、銅を含まなくてもよいことが好ましいため、基板の遠位領域内にソルダレジストのない電気化学センサを提供することが可能であり、それによって、体液の試料の、複数の酵素フィールドとのより良好な接触が可能になり得るが、基板の近位領域に位置する導電トレースの第２区画が銅を含んでもよい実施形態においては、ソルダレジストは、有利となり得る。
【００３８】
特に好ましい実施形態では、電気化学センサは、以下において説明する三電極配置を備えてもよい。本明細書においては、作用電極は、試験化学物質を有してもよく、試験化学物質は、カーボン粒子、および導電性物質としてポリマーバインダを有するカーボンペーストと、触媒および／またはメディエータとして、好ましくは微粒子状の二酸化マンガン（ＭｎＯ2）と、複数の酵素フィールドの形態でポリイミド基板の表面に適用されてもよいグルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）またはグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）のうちの少なくとも１つとを含む。また、作用電極は、追加で、グリッドの形態の複数の導電トレースを有してもよく、導電トレースは、非腐食性結合剤として作用するチタンまたはパラジウムのうちの少なくとも１つの層上に位置してもよい金を含んでもよい。電気化学センサの機械的安定性を高めるために、近位領域内の導電トレースは、導電性材料または結合剤として銅を含んでもよい。銅の酸化からの保護を達成するために、ソルダレジストは、基板の近位領域を被覆してもよい。本発明によると、酵素フィールドのそれぞれは、少なくとも部分的に、複数の導電トレース上に位置し、それによって、特に、電気化学センサの製造の簡易化に寄与する。また、対電極は、金電極であるか、または金電極を含んでもよく、一方で、参照電極は、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極であるか、またはＡｇ／ＡｇＣｌ電極を含んでもよく、両方の電極は、酵素がない状態で維持される。本明細書において説明する三電極配置は、したがって、作用電極と参照電極との間に電位を印加すること、およびこれにより生じる、好ましくは、作用電極と対電極との間の生電流を測定することを可能にしてもよい。また、基板は、前面および背面を備え、作用電極および参照電極は、基板の前面上に位置してもよい一方で、対電極は、基板の背面上に位置してもよい。
【００３９】
少なくとも１つ測定信号に基づいて、測定装置は、測定信号に関連する追加の値を生成してもよい。概して用いられるように、電気化学センサの感度Ｓは、グルコースなどの分析物の濃度ｃを考慮して、電気化学センサを使用して生電流Ｉを測定信号として測定することにより取得されてもよい。理想的表現では、電気化学センサの感度Ｓは、概して、方程式（１）により定義されてもよい。
Ｓ＝（Ｉ−Ｉ0）／ｃ      （１）
ここでは、Ｉ0という項は、体液中に存在する干渉物質に起因する可能性のあるゼロ電流を意味する。感度ドリフトの場合、生電流Ｉが、測定され、その後に感度Ｓが修正されてもよい。実際には、方程式（１）は、１００ｍｇ／ｄｌ〜１５０ｍｇ／ｄｌまでのグルコース濃度の場合に有効であることが経験的に知られているが、より高い濃度の場合には、より複雑な挙動が現れる。
【００４０】
本発明のさらなる態様では、電気化学センサ、特に本明細書において別のところで説明する電気化学センサを製造するための方法が開示される。本明細書においては、方法は、示されるステップａ）〜ｃ）を含み、それらは、好ましくは、ステップａ）から始まる与えられる順番で実施されてもよい。しかし、ステップｂ）およびｃ）は、異なる順番か、または少なくとも部分的に同時に実施されてもよい。したがって、方法は、以下のステップを含む。
ａ）近位領域および遠位領域を有する基板を設けるステップであって、近位領域は、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素を備える、ステップ
ｂ）少なくとも１つの導電トレースを基板の遠位領域に設置し、複数の酵素フィールドを導電トレース上に設置することにより少なくとも１つの作用電極を生成するステップであって、各酵素フィールドは、少なくとも１つの酵素を含み、酵素は、分析物との反応を提供するように構成される、ステップ
ｃ）少なくとも１つの対電極を基板上に設置するステップ
ｄ）導電トレースおよび対電極のそれぞれから接触要素へのそれぞれの電気接続を提供するステップ
【００４１】
さらに、追加の電極、特に少なくとも１つの参照電極が、基板上に設置されてもよく、接触要素への電気接続も提供されてもよい。
【００４２】
特に好ましい実施形態では、少なくとも１つの導電トレースを設置することは、少なくとも１つの非腐食性の導電性材料、好ましくは金、および、好ましくは、揮発性溶剤を含む第１の調剤を、基板上の、この目的のために意図され得る位置にプリントすることを含んでもよい。本明細書においては、プリントは、非腐食性の導電性材料の層が、０．１〜１．０μｍの厚さをなしてもよいように行われてもよい。好ましくは、基板上の非腐食性の導電性材料、特に金の層の接着性を高めるために、非腐食性の導電性材料の層は、少なくとも１つの非腐食性結合剤を含む追加の層にプリントされてもよく、少なくとも１つの非腐食性結合剤は、特に、チタンまたはパラジウムのうちの少なくとも１つから選択され、１〜１０ｎｍ、好ましくは２〜５ｎｍの厚さを有する。
【００４３】
同様に、さらに特に好ましい実施形態では、複数の酵素フィールドを導電トレース上に設置することは、酵素としてグルコースオキシターゼおよび／またはグルコースデヒドロゲナーゼと、触媒として二酸化マンガンと、炭素粒子と、ポリマーバインダとを含む第２の調剤を、少なくとも部分的に少なくとも１つの導電トレース上の、この目的のために意図され得る位置にプリントすることを含んでもよい。
【００４４】
方法に関するさらなる詳細のために、本明細書においての別の場所に提供される電気化学センサの説明を参照してもよい。
【００４５】
本発明のさらなる態様では、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するためのセンサシステムが開示される。それに応じて、センサシステムは、少なくとも１つの第１構成要素として、本明細書の別の場所で説明する少なくとも１つの電気化学センサと、第２構成要素として、測定装置と、第３構成要素として、少なくとも１つの電気化学センサと測定装置との間の相互動作を提供するように構成される少なくとも１つの接触要素とを有するアセンブリを備える。本明細書においては、測定装置は、一方では、少なくとも１つの電気化学センサと相互動作して、少なくとも１つの電気測定を行うように構成され、他方では、少なくとも１つの電気測定を評価することによって、体液の試料中の分析物の値を判定するように構成される。
【００４６】
本明細書において用いられるように、「測定装置」という用語は、電気化学センサとは独立して取り扱うことができる任意の装置を意味する。測定装置は、特に、電気化学センサの電極を使用することで、少なくとも１つの電流測定を行うように、特に、少なくとも１つの直流信号および少なくとも１つの電流応答を、好ましくは、同時にまたは続けて検出するように構成されてもよい。この目的のために、測定装置は、好ましくは、電気化学センサの少なくとも１つの作用電極と少なくとも１つの参照電極との間に電位を印加するように、およびこれにより発生する生電流を、好ましくは、電気化学センサの作用電極と少なくとも１つの対電極との間で測定するように適合されてもよい。しかし、他の実施形態も実行可能であってもよい。
【００４７】
また、測定装置は、この検出から体液の試料中の分析物に関連する分析物値に関する少なくとも１つの情報項目を導き出すように構成されてもよい。この目的のために、測定装置は、特に、少なくとも１つの信号から少なくとも１つの分析物値を導き出すために、電気化学センサと相互作用する少なくとも１つの電子評価装置を備えていてもよい。したがって、電子ユニットは、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の１つまたは複数など、少なくとも１つのデータ処理装置を備える少なくとも１つの評価装置を備えていてもよい。しかし、他の種類の装置も実行可能であってもよい。
【００４８】
本発明のさらなる態様では、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するためのセンサシステムが開示される。センサシステムは、既に説明した、または以下においてより詳細に説明する少なくとも１つの電気化学センサを備える。また、センサシステムは、測定装置、および電気化学センサと測定装置との間の相互動作を提供するように構成される少なくとも１つのセンサシステム接触要素を備える。測定装置は、電気化学センサと相互動作して、少なくとも１つの電気測定を実施するように構成され、測定装置は、電気測定を評価することにより、体液の試料中の分析物の値を判定するようにさらに構成される。
【００４９】
センサシステム接触要素は、電気化学センサの接触要素に対応してもよい。したがって、センサシステム接触要素は、電気化学センサの接触要素であってもよい。しかし、他の実施形態も、実行可能であってもよい。したがって、接触要素およびセンサシステム接触要素は、別個の接触要素であってもよい。さらに、センサシステム接触要素は、電気化学センサの一部を形成してもよい。
【００５０】
本発明による電気化学センサおよびセンサシステム、ならびに電気化学センサを製造するための方法は、公知の方法および装置に対し多数の利点を示す。これと対照的に、本発明の方法は、一方では、簡易化されたセンサ設計の提供を可能にし、他方では、製造における労力が、具体的には、導電トレース上または複数の導電トレースにより形成されるグリッド上に酵素フィールドを設置することにより、酵素フィールドの位置公差の増加を可能にするため、公知の製造プロセスと比較して著しく低減され、それにより、製造プロセスの顕著な簡易化を達成することができる。
【００５１】
この製造プロセスは、金が接触する基板の上に堆積される銅の支持層を作用電極が有する配置を備える公知の電気化学センサとさらに対照的である。これと対照的に、本発明による配置は、機械的柔軟性を備えるが、それは、電気化学センサの屈曲が、導電トレースおよび酵素フィールドの基板からの剥離という結果をもたらさず、それによって、測定に影響を及ぼし得る漏洩電流を回避することができるからである。
【００５２】
要約すると、以下の実施形態は、本発明の考えられ得る実施形態である。しかし、他の実施形態も実行可能であってもよい。
【００５３】
実施形態１：体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサであって、電気化学センサは、近位領域および遠位領域を有する基板を備え、近位領域は、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素を備え、電気化学センサは、基板の遠位領域に位置する少なくとも１つの作用電極と、少なくとも１つの対電極とを備え、作用電極は、複数の酵素フィールドを有し、各酵素フィールドは、少なくとも１つの酵素を含み、酵素は、分析物との反応を提供するように構成され、作用電極は、少なくとも１つの導電トレースをさらに備え、酵素フィールドのそれぞれは、少なくとも部分的に導電トレース上に位置する、電気化学センサ。
【００５４】
実施形態２：作用電極は、複数の導電トレースを備える、実施形態１の電気化学センサ。
【００５５】
実施形態３：複数の導電トレースは、グリッドを形成する、実施形態２の電気化学センサ。
【００５６】
実施形態４：導電トレースは、少なくとも１つの非腐食性の導電性材料を含む、実施形態１〜３のいずれか１つの電気化学センサ。
【００５７】
実施形態５：非腐食性の導電性材料は、金を含む、実施形態４の電気化学センサ。
【００５８】
実施形態６：導電トレースは、少なくとも１つの非腐食性結合剤を含む層上に位置し、非腐食性結合剤を含む層は、基板上に位置する、実施形態１〜５のいずれか１つの電気化学センサ。
【００５９】
実施形態７：非腐食性結合剤は、チタンまたはパラジウムのうちの少なくとも１つから選択される、実施形態６の電気化学センサ。
【００６０】
実施形態８：導電トレースは、基板の少なくとも遠位領域内で延在する個々のトラックの形態で設けられる、実施形態１〜７のいずれか１つの電気化学センサ。
【００６１】
実施形態９：導電トレースは、主に、長さとして示される１つの方向に延在し、幅および高さとしてそれぞれ示される他の２つの方向は、比較的顕著でない、実施形態１〜８のいずれか１つの電気化学センサ。
【００６２】
実施形態１０：導電トレースの長さは、導電トレースの幅および高さの両方を、少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも５０倍、より好ましくは少なくとも１００倍超える、実施形態９の電気化学センサ。
【００６３】
実施形態１１：導電トレースは、基板の近位領域内で少なくとも１つのリード線に接続されるか、または導電トレースは、基板の近位領域内で、少なくとも１つのリード線として連続する、実施形態１〜１０のいずれか１つの電気化学センサ。
【００６４】
実施形態１２：リード線は、作用電極と、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素との間の電気接続を提供するように構成される、実施形態１１の電気化学センサ。
【００６５】
実施形態１３：導電トレースは、遠位領域に位置する第１区画および近位領域に位置する第２区画を備える、実施形態１〜１２のいずれか１つの電気化学センサ。
【００６６】
実施形態１４：導電トレースの少なくとも第１区画は、銅を含まない、実施形態１３の電気化学センサ。
【００６７】
実施形態１５：導電トレースの第２区画は、導電性材料、または追加の導電性材料のための結合剤のうちの１つとして銅を含む、実施形態１４の電気化学センサ。
【００６８】
実施形態１６：基板は、ソルダレジストにより部分的に被覆される、実施形態１〜１５のいずれか１つの電気化学センサ。
【００６９】
実施形態１７：ソルダレジストは、基板の近位領域を少なくとも部分的に被覆する、実施形態１６の電気化学センサ。
【００７０】
実施形態１８：基板の遠位領域は、ソルダレジストを含まない、実施形態１６または１７の電気化学センサ。
【００７１】
実施形態１９：基板は、屈曲可能な電気絶縁性材料を含む可撓性基板である、実施形態１〜１８のいずれか１つの電気化学センサ。
【００７２】
実施形態２０：屈曲可能な電気絶縁性材料は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、フレキシブルガラスまたはシリコンのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜１９のいずれか１つの電気化学センサ。
【００７３】
実施形態２１：基板は、前面および背面をさらに備える、実施形態１〜２０のいずれか１つの電気化学センサ。
【００７４】
実施形態２２：作用電極は、基板の前面上に位置する、実施形態２１の電気化学センサ。
【００７５】
実施形態２３：対電極は、基板の前面または背面のうちの１つに位置する、実施形態２１または２２の電気化学センサ。
【００７６】
実施形態２４：基板は、主に、長さおよび幅としてそれぞれ示される２つの方向に延在し、高さとして示される第３の方向は、比較的顕著でない、実施形態１〜２３のいずれか１つの電気化学センサ。
【００７７】
実施形態２５：基板の長さおよび幅の両方は、基板の高さを、少なくとも５倍、好ましくは少なくとも１０倍、より好ましくは少なくとも２５倍超える、実施形態２４の電気化学センサ。
【００７８】
実施形態２６：電気化学センサは、試験要素、特に試験ストライプの形態で設けられる、実施形態２４または２５の電気化学センサ。
【００７９】
実施形態２７：基板の長さは、基板の幅を、少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍超える、実施形態２６の電気化学センサ。
【００８０】
実施形態２８：電気化学センサは、複数フィールドセンサの形態で配置される、実施形態１〜２７のいずれか１つの電気化学センサ。
【００８１】
実施形態２９：作用電極は、複数の酵素フィールド、好ましくは、２、４、６、８、９、１０、１２またはそれ以上の酵素フィールドを備える、実施形態２８の電気化学センサ。
【００８２】
実施形態３０：酵素フィールドのそれぞれが、作用電極のそれぞれの表面上で平行に、互いに対して横並びに配置される個々の領域を意味し、個々の領域のそれぞれは、酵素を含む、実施形態２８または２９の電気化学センサ。
【００８３】
実施形態３１：酵素フィールドのそれぞれに対し、酵素が同じ濃度で提供される、実施形態３０の電気化学センサ。
【００８４】
実施形態３２：個々の領域のそれぞれは、隣り合う酵素フィールドのそれぞれから距離を置いて位置する、実施形態３０または３１の電気化学センサ。
【００８５】
実施形態３３：隣り合う酵素フィールドは、酵素のない状態で維持される間隙により互いから分離される、実施形態３２の電気化学センサ。
【００８６】
実施形態３４：隣り合う酵素フィールドは、互いから、少なくとも３ｍｍ、好ましくは少なくとも５ｍｍの間隔をあけられる、実施形態３２または３３の電気化学センサ。
【００８７】
実施形態３５：電気化学センサは、少なくとも１つの参照電極をさらに備える、実施形態１〜３４のいずれか１つの電気化学センサ。
【００８８】
実施形態３６：参照電極は、基板の近位領域に位置する、実施形態３５の電気化学センサ。
【００８９】
実施形態３７：電気化学センサは、完全に埋め込み可能のセンサまたは部分的に埋め込み可能のセンサである、実施形態１〜３６のいずれか１つの電気化学センサ。
【００９０】
実施形態３８：電気化学センサは、好ましくは皮下組織内の分析物を連続的に監視するように構成される、実施形態１〜３７のいずれか１つの電気化学センサ。
【００９１】
実施形態３９：電気化学センサは、体液中、好ましくは間質液中の分析物の連続測定のために構成される、実施形態１〜３８のいずれか１つの電気化学センサ。
【００９２】
実施形態４０：電気化学センサは、血液中の分析物の連続測定のために構成される、実施形態１〜３９のいずれか１つの電気化学センサ。
【００９３】
実施形態４１：分析物は、グルコースを含む、実施形態１〜４０のいずれか１つの電気化学センサ。
【００９４】
実施形態４２：酵素は、グルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）またはグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＯＤＨ）のうちの１つである、実施形態４１の電気化学センサ。
【００９５】
実施形態４３：酵素は、酵素ペーストの形態で設けられる、実施形態１〜４２のいずれか１つの電気化学センサ。
【００９６】
実施形態４４：酵素ペーストは、触媒としての二酸化マンガン、炭素粒子、およびポリマーバインダをさらに含む、実施形態４３の電気化学センサ。
【００９７】
実施形態４５：電気化学センサを製造するための方法であって、
ａ）近位領域および遠位領域を有する基板を設けるステップであって、近位領域は、測定装置と通信するように構成される少なくとも１つの接触要素を備える、ステップと、
ｂ）少なくとも１つの導電トレースを基板の遠位領域に設置し、複数の酵素フィールドを導電トレース上に設置することにより少なくとも１つの作用電極を生成するステップであって、各酵素フィールドは、少なくとも１つの酵素を含み、酵素は、分析物との反応を提供するように構成される、ステップと、
ｃ）少なくとも１つの対電極を基板上に設置するステップと、
ｄ）導電トレースおよび対電極のそれぞれから接触要素へのそれぞれの電気接続を提供するステップと
を含む方法。
【００９８】
実施形態４６：方法は、実施形態１〜４４のいずれか１つの電気化学センサを製造するように構成される、実施形態４５の方法。
【００９９】
実施形態４７：ｅ）少なくとも１つの参照電極を基板の近位領域内に設置し、接触要素への電気接続を提供するステップ
をさらに含む実施形態４５または４６の方法。
【０１００】
実施形態４８：体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するためのセンサシステムであって、センサシステムは、実施形態１〜４４のいずれか１つの少なくとも１つの電気化学センサと、測定装置と、電気化学センサと測定装置との間の相互動作を提供するように構成される少なくとも１つの接触要素とを備え、測定装置は、電気化学センサと相互動作して、少なくとも１つの電気測定を実施するように構成され、測定装置は、電気測定を評価することにより、体液の試料中の分析物の値を判定するようにさらに構成される。
【０１０１】
実施形態４９：測定装置は、電気化学センサから独立して取り扱われるように構成される、実施形態４８のセンサシステム。
【０１０２】
実施形態５０：測定装置は、電気化学センサの少なくとも１つの作用電極と少なくとも１つの参照電極との間に電位を印加するように、およびこれにより生成される生電流を、好ましくは、電気化学センサの作用電極と少なくとも１つの対電極との間で測定するように構成される、実施形態４８または４９のセンサシステム。
【０１０３】
実施形態５１：測定装置は、この検出から、体液の試料中の分析物に関連する分析物値に関する少なくとも１つの情報項目を導き出すようにさらに構成される、実施形態４８〜５０のいずれか１つのセンサシステム。
【０１０４】
実施形態５２：体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するためのセンサシステムであって、センサシステムは、実施形態１〜４４のいずれか１つの少なくとも１つの電気化学センサと、測定装置と、電気化学センサと測定装置との間の相互動作を提供するように構成される少なくとも１つのセンサシステム接触要素とを備え、測定装置は、電気化学センサと相互動作して、少なくとも１つの電気測定を実施するように構成され、測定装置は、電気測定を評価することにより、体液の試料中の分析物の値を判定するようにさらに構成される、センサシステム。
【０１０５】
実施形態５３：センサシステム接触要素は、電気化学センサの接触要素に対応する、実施形態５２のセンサシステム。
【０１０６】
実施形態５４：センサシステム接触要素は、電気化学センサの一部を形成する、実施形態５２または５３のセンサシステム。
【０１０７】
本発明のさらなる詳細を、好ましい実施形態の、以下に続く開示から導きだしてもよい。実施形態の特徴は、単独の方法または任意の組み合せで実現されてもよい。本発明は、実施形態に限定されない。実施形態を、図面に概略的に描写する。図面中の同一の参照符号は、同一の要素、または機能的に同一の要素、またはそれらの機能に関して互いに対応する要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１Ａ】本発明による、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサの第１の、特に好ましい実施形態を概略的に図示する上面図である。
【図１Ｂ】本発明による、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサの第１の、特に好ましい実施形態を概略的に図示する背面図である。
【図１Ｃ】本発明による、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサの第１の、特に好ましい実施形態を概略的に図示するプロファイルである。
【図１Ｄ】本発明による、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサの第１の、特に好ましい実施形態を概略的に図示するプロファイルである。
【図２】本発明による電気化学センサのさらなる特に好ましい実施形態を概略的に図示する上面図である。
【図３Ａ】技術水準による電気化学センサと比較して、本発明による電気化学センサの特別な利点を概略的に表す図である。
【図３Ｂ】技術水準による電気化学センサと比較して、本発明による電気化学センサの特別な利点を概略的に表す図である。
【図３Ｃ】技術水準による電気化学センサと比較して、本発明による電気化学センサの特別な利点を概略的に表す図である。
【図３Ｄ】技術水準による電気化学センサと比較して、本発明による電気化学センサの特別な利点を概略的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０９】
図１は、本発明による、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するための電気化学センサ１１０の第１の特に好ましい実施形態を概略的に図示し、電気化学センサ１１０は、体液の試料中の少なくとも１つの分析物を電気化学的に検出するように構成されるセンサシステム１１１の一部を構成する。
【０１１０】
図１Ａは、電気化学センサ１１０およびセンサシステム１１１を上面図で図示し、電気化学センサ１１０に含まれる基板１１４の前面１１２を示している。この特定の実施形態では、基板１１４は、可撓性基板であり、生体適合性の、屈曲可能な電気絶縁性材料、特に、ポリイミドを含む。しかし、他の可撓性の生体適合性材料も実行可能であってもよい。本明細書においては、基板１１４は、近位領域１１６および遠位領域１１８を有し、近位領域は、測定装置と通信するように適合される接触要素１２０を担持および／または支持するように構成され、測定装置は、参照符号１２１を用いて概略的に描写され、電気化学センサ１１０から独立して取り扱うことができ、電気化学センサ１１０を用いて少なくとも１つの電流測定を行うように、およびこの少なくとも１つ測定から、体液の試料中の分析物に関連する分析物値に関する少なくとも１つの情報項目を導き出すように構成され得る。
【０１１１】
図１Ａに概略的に描写するように、接触要素１２０は、測定装置１２１の対応する電気接点との電気接触を提供するように構成される複数の電気接点の形態で設けられてもよい。しかし、測定装置１２１との無線接続に適合され得る１つまたは複数の接触要素１２０も実行可能であってもよい。したがって、接触要素１２０を担持および／または支持するように構成され得る基板１１４の区画は、近位領域１１６として表示され、以下においてより詳細に説明する作用電極１２２を担持および／または支持するように構成され得る基板１１４の別の区画は、遠位領域１１８と称される。図１Ａに概略的に示すように、近位領域１１６および遠位領域１１８は、基板１１４上の２つの別個の領域として設けられてもよいが、近位領域１１６と遠位領域１１８との間でオーバーラップが存在してもよいことも可能であってもよい。
【０１１２】
図１の特定の実施形態では、電気化学センサ１１０は、作用電極１２２、対電極１２４、および参照電極１２６を備える三電極配置を有する。本明細書においては、基板１１４の遠位領域１１８は、作用電極１２２を備え、対電極１２４は、遠位領域１１８および近位領域１１６の両方に亘り延在し得るが、参照電極１２６は、基板１１４の近位領域１１６に位置してもよい。さらに、作用電極１２２および参照電極１２６の両方は、図１Ａに描写するように、基板１１４の前面１１２に位置してもよく、一方で、対電極１２４は、図１Ｂに示すように、基板１１４の背面１２８上に位置してもよい。本明細書においては、電極１２２、１２４、１２６のそれぞれは、リード線１３０により接触要素１２０に接続され、リード線１３０は、それぞれの電極１２２、１２４、１２６と少なくとも１つの対応する接触要素１２０との電気接続を提供するように構成される。
【０１１３】
図１Ａにて概略的に図示するように、作用電極１２２は、導電トレース１３２を備え、この特定の実施形態では、導電トレース１３２は、非腐食性の導電性材料として金を含む。図１Ｃおよび１Ｄで見られるように、導電トレース１３２は、さらに、非腐食性結合剤としてチタンの薄膜層１３４を備えてもよく、これによって、導電トレース１３２と基板１１４との接着が向上する。代替として、パラジウムが、非腐食性結合剤として使用されてもよい。図１Ａにて概略的に図示するように、導電トレース１３２は、好ましくは、通常、導電トレース１３２の長さとして表示される１つの方向に主に延在し、一方で、通常、導電トレース１３２の幅および高さとして表示される他の２つの方向がそれぞれ比較的顕著でない三次元形状を想定し得る。特に、導電トレース１３２の長さは、導電トレース１３２の幅および高さの両方を、少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも５０倍、より好ましくは少なくとも１００倍、超えてもよい。
【０１１４】
特に、導電トレース１３２は、遠位領域１１８内に位置する第１区画１３６、および基板１１４の近位領域１１６内に位置する第２区画１３８を含んでもよい。したがって、本明細書においては、基板１１４の近位領域１１６内に位置する導電トレース１３２の第２区画１３８は、作用電極１２２を少なくとも１つの対応する接触要素１２０と接続するリード線１３０として連続していると考えられ得る。電気化学センサ１１０のこの特に好ましい実施形態では、導電トレース１３２の少なくとも第１区画１３６は、銅を含まないが、導電トレース１３４の第２区画１３８は、特に、リード線１３０の機械的安定性の向上を提供するために、導電性材料として、または追加の導電性材料のための結合剤として銅を含んでもよい。
【０１１５】
また、作用電極は、複数の酵素フィールド１４０を有し、各酵素フィールド１４０は、少なくとも１つの酵素、特に、グルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）および／またはグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）を有する試験化学物質を含む。結果として、酵素は、それ自体で、および／または他の成分との組み合わせで、分析物との反応を提供するように構成される。また、試験化学物質は、１つまたは複数の補助成分、特に、導電性物質として炭素粒子およびポリマーバインダを有するカーボンペースト、ならびに触媒および／またはメディエータとして、好ましくは粒子状の二酸化マンガン（ＭｎＯ2）を含んでもよい。本発明によると、酵素フィールド１４０のそれぞれは、少なくとも部分的に導電トレース１３２を被覆するように、基板１１４上に位置する。
【０１１６】
図１Ａに概略的に描写するように、作用電極１２２は、互いに横並びに配置され、それによって一連の酵素フィールド１４０を形成する８つの酵素フィールド１４０を備える。しかし、少なくとも部分的に導電トレース１３２を被覆する限りは、同じまたは異なる方法で配置され得る、２、４、６、８、９、１２、１５、１６、２０、２４、２５、３２またはそれ以上の酵素フィールドなど、他の種類の配置が実行可能である。結果として、隣り合う酵素フィールドは、酵素のない状態が維持される間隔１４２により互いに分離されてもよい。好ましくは、隣り合う酵素フィールド間の間隔１４２は、少なくとも３ｍｍ、好ましくは少なくとも５ｍｍが想定され得る。その結果、一連の複数の個別の酵素フィールド１４０は、直列に配置されるため、測定信号の信号対ノイズ比を向上させることが可能である複数の作用電極１２２と考えられ得る。したがって、特に、既に引用した特許文献９と対照的に、複数の酵素フィールド１４０が、少なくとも部分的に導電トレース１３２上に位置する場合、位置要件は、著しく低減される。
【０１１７】
また、図１Ｃおよび１Ｄは、縮尺通りではない電気化学センサ１１０の２つのプロファイルを概略的に図示する。本明細書においては、図１Ｃに描写される側面図は、基板１１４が導電トレース１３２を担持する位置にて遠位領域１１８内の基板１１４を通る第１のプロファイル１４４を示すが、図１Ｄは、ここでも、基板１１４が導電トレース１３２を担持する位置にて近位領域１１６内の基板１１４を通る第２のプロファイル１４６を描写する。この例示的実施形態では、１００μｍの厚さを有する基板１１４は、非腐食性結合剤として、１〜１０ｎｍ、好ましくは２〜５ｎｍの厚さを有するチタンの薄膜層１３４で両面が被覆される。また、基板１１４の背面１２８上で、対電極１２４は、チタン層１３４上に位置し、一方では、基板１１４の前面１１２上で、作用電極１２２の一部としての導電トレース１３２は、チタン層１３４上に位置する。本明細書においては、対電極１２４および作用電極１２２の導電トレース１３２の両方は、０．５μｍなど、０．１〜１．０μｍの厚さを有してもよい。既に示したように、作用電極１２２は、少なくとも部分的に導電トレース１３２を被覆するように、互いに対して横並びに配置される複数の酵素フィールド１４０をさらに備え、それにより、隣り合う酵素フィールド１４０は、酵素のない状態が維持される間隔１４２により互いから分離される。
【０１１８】
図１Ｄに示す第２のプロファイル１４６から導き出され得るように、基板１１４は、好ましくは、基板の近位領域内において、ソルダレジスト１４８により被覆される。本明細書においては、ソルダレジスト１４８は、１０〜１５μｍの厚さを有するラッカー状のポリマー層を備え、ポリマー層は、一方では、酸化に対する保護を提供するために、そして、他方では、隣り合う導電性領域間のはんだブリッジの形成を回避するために適用される。これと対照的に、基板１１４の遠位領域１１８は、好ましくは、ソルダレジスト１４８を欠いたままである。上記のように、図１の例示的実施形態において基板１１４の遠位領域１１８内に位置する導電トレース１３２の第１区画１３６が、非腐食性の導電性材料として金を含むが、銅を含まず、それによって酸化の潜在的な原因が除かれるため、図１Ｃに概略的に描写されるこの配置が可能である。結果として、基板１１４の遠位領域１１８内に、ソルダレジスト１４８のない電気化学センサ１１０を設けることで、体液の試料が複数の酵素フィールド１４０とより良く接触することが可能になるが、ソルダレジスト１４８は、機械的安定性の向上を達成するために銅を含み得る、基板１１４の近位領域１１６内に位置する導電トレース１３２の第２区画１３８内にて有利であり得る。
【０１１９】
電気化学センサ１１０の基板１１４の前面１１２を描写する図２に図示される本発明による電気化学センサ１１０およびセンサシステム１１１の、さらなる、特に好ましい実施形態では、作用電極１２２は、複数の導電トレース１３２を備える。特別の利点として、複数の酵素フィールド１４０の設置中の位置要件は、さらに低減され得る。概して、複数の導電トレース１３２は、任意の方法で設けられてもよいが、図２に描写するように、複数の導電トレース１３２は、特に好ましくは、グリッド１５０の形態で設けられてもよい。しかし、他の種類の配置も実行可能であってもよい。結果として、複数の導電トレース１３２の規則的配置において、隣り合う導電トレース１３２間の間隔１４２は、単一の値から、または距離の１０％未満、好ましくは５％未満など、距離と比較して偏差の小さな間隔から選択されてもよい。図２から分かるように、複数の導電トレース１３２をグリッド１５０の形態で設置することにより、作用電極１２２の製造がさらに簡易化され得る。
【０１２０】
図２に図示される電気化学センサ１１０の、さらなる、特に好ましい実施形態の背面１２８およびプロファイル１４４、１４６を提示するために、図１Ｂ〜１Ｄをそれぞれ参照してもよい。
【０１２１】
また、図３は、技術水準に従い製造される従来技術の電気化学センサ１５２と比較して、複数の酵素フィールド１４０を基板１１４上に位置決めすることを容易にすることに関する、本発明による電気化学センサ１１０の利点を概略的に表す。
【０１２２】
作用電極１２２の導電性表面１６０をスクリーン印刷により完全に被覆するために、酵素ペーストを、電気絶縁層１５８に含まれる開口部１５６内へと極めて正確に堆積１５４させるため、シルクスクリーン１６２が、図３Ａに示す技術水準による電気化学センサ１５２を製造するために使用される。しかし、この方法は、電気絶縁層１５８が、作用電極１２２の導電性表面１６０およびシルクスクリーン１６２に対して極めて良好に位置決めされる限りにおいてのみ、適用可能である。図３Ｂに見られるように、電気絶縁層１５８の横ズレ１６４は、要求される作用電極１２２を製造することを可能にしない位置決めという結果になり得る。
【０１２３】
これと対照的に、図３Ｃおよび３Ｄに図示するように、電気絶縁層１５８の横ズレ１６４は、本発明による電気化学センサ１１０について本明細書において提案される設計で作用電極１２２を製造することを依然として可能にし得る。これは、酵素ペーストの重ね刷りが、技術水準により公知であるように、開口部１５６内への酵素ペーストの刷り込みに取って代わるからである。少なくとも１つの導電トレース１３２を電気絶縁層１５８の前の開口部１５６内に設けることにより、特に、少なくとも１つの導電トレース１３２が、追加でグリッド１５０の形態で設けられる場合に、酵素ペーストを少なくとも１つの導電トレース１３２の上部に極めて正確に堆積１５４させることが、かなり容易になる。
【符号の説明】
【０１２４】
１１０  電気化学センサ
１１１  センサシステム
１１２  前面
１１４  基板
１１６  近位領域
１１８  遠位領域
１２０  接触要素
１２１  測定装置
１２２  作用電極
１２４  対電極
１２６  参照電極
１２８  背面
１３０  リード線
１３２  導電トレース
１３４  非腐食性結合剤の層
１３６  第１区画
１３８  第２区画
１４０  酵素フィールド
１４２  間隔
１４４  第１のプロファイル
１４６  第２のプロファイル
１４８  ソルダレジスト
１５０  グリッド
１５２  従来技術電気化学センサ
１５４  堆積
１５６  開口部
１５８  絶縁層
１６０  導電性表面
１６２  シルクスクリーン
１６４  横ズレ
【図１Ａ】
0006906694.tif 000002
【図１Ｂ】
0006906694.tif 000003
【図１Ｃ】
0006906694.tif 000004
【図１Ｄ】
0006906694.tif 000005
【図２】
0006906694.tif 000006
【図３Ａ】
0006906694.tif 000007
【図３Ｂ】
0006906694.tif 000008
【図３Ｃ】
0006906694.tif 000009
【図３Ｄ】
0006906694.tif 000010