(57)【要約】血糖センサーのようなバイオセンサーにおいて用いるための向上した特性を与える電気化学電極、及びその製造方法。本電極は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含む。導電層は、ニッケル及びクロムを含み、抵抗材料層は炭素及び炭素−窒素種を含む。【選択図】図１
2020524793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオセンサーにおいて用いるための電気化学電極であって、
基材；
前記基材上に堆積されている導電層；及び
前記導電層上に堆積されている抵抗材料層；
を含み；
前記抵抗材料層は、炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含み；そして
前記Ｃ−Ｎ種は、全抵抗材料層を基準として少なくとも２０原子％の量で存在する上記電気化学電極。
【請求項２】
前記導電層がニッケル及びクロムを含み；
前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、１００重量％に等しい前記導電層の全重量を基準として２５〜１００重量％の範囲である、請求項１に記載の電気化学電極。
【請求項３】
前記導電層が２０重量％より多いクロムを含む、請求項１又は２に記載の電気化学電極。
【請求項４】
前記導電層の残りがニッケルである、請求項３に記載の電気化学電極。
【請求項５】
前記導電層が、ニッケル、クロム、及び鉄を含み；
前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は２５乃至９５重量％未満の範囲であり；
前記導電層中のニッケルの重量％は少なくとも４重量％であり；
前記導電層中のクロムの重量％は少なくとも１０重量％であり；
前記導電層中の鉄の重量％は少なくとも２重量％であり；そして
前記導電層は０〜２０重量％のモリブデンを含む、請求項１に記載の電気化学電極。
【請求項６】
前記導電層中のニッケルの重量％は約８〜約８１重量％の範囲である、請求項１及び５のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項７】
前記導電層中のクロムの重量％は約１４〜約２１重量％の範囲である、請求項１及び５〜６のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項８】
前記導電層中の鉄の重量％は約６〜約７４重量％の範囲である、請求項１及び５〜７のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項９】
前記導電層中のニッケルの重量％は約７０〜約８１重量％の範囲である、請求項１及び５〜８のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項１０】
前記導電層中の鉄の重量％は約６〜約１０重量％の範囲である、請求項１及び５〜９のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項１１】
前記導電層中の鉄の重量％は約６１〜約７５重量％の範囲である、請求項１及び５のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項１２】
前記導電層が０〜１３重量％のモリブデンを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項１３】
前記導電層が、ニッケル、クロム、鉄、及びモリブデンを含み；
全て１００重量％に等しい前記導電層の全重量を基準として、
前記導電層中のニッケルの重量％は１０〜３０重量％の範囲であり；
前記導電層中のクロムの重量％は１６〜２６重量％の範囲であり；
前記導電層中の鉄の重量％は３９〜７１重量％の範囲であり；
モリブデンの重量％は２〜１０重量％の範囲である、請求項１に記載の電気化学電極。
【請求項１４】
全て１００重量％に等しい前記導電層の全重量を基準として、
前記導電層中のニッケルの重量％は１０〜１６重量％の範囲であり；
前記導電層中のクロムの重量％は１７〜２１重量％の範囲であり；
前記導電層中の鉄の重量％は５５〜７０重量％の範囲であり；
モリブデンの重量％は２〜５重量％の範囲である、請求項１３に記載の電気化学電極。
【請求項１５】
全て１００重量％に等しい前記導電層の全重量を基準として、
前記導電層中のニッケルの重量％は１２．５〜２９重量％の範囲であり；
前記導電層中のクロムの重量％は１６〜２４重量％の範囲であり；
前記導電層中の鉄の重量％は４６〜６６重量％の範囲であり；
モリブデンの重量％は３〜６重量％の範囲である、請求項１３に記載の電気化学電極。
【請求項１６】
全て１００重量％に等しい前記導電層の全重量を基準として、
前記導電層中のニッケルの重量％は１６〜２６．５重量％の範囲であり；
前記導電層中のクロムの重量％は１８〜２３重量％の範囲であり；
前記導電層中の鉄の重量％は４１〜６２重量％の範囲であり；
モリブデンの重量％は５〜８重量％の範囲である、請求項１３に記載の電気化学電極。
【請求項１７】
前記電極がバイオセンサーにおける作用電極又は参照電極或いは対電極であり；前記バイオセンサーが血糖センサーである、請求項１〜１６のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項１８】
前記導電層が前記基材上に物理蒸着されており、前記抵抗材料層が前記導電層上に物理蒸着されている、請求項１〜１７のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項１９】
前記基材が可撓性ポリマーフィルムを含み、前記導電層が前記基材上にスパッタリングされており、前記抵抗材料層が前記導電層上にスパッタリングされており、前記抵抗材料層が窒素含有雰囲気中で前記導電層上にスパッタリングされている、請求項１〜１８のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項２０】
前記窒素含有雰囲気が希ガスと窒素ガスとの混合物を含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の電気化学電極。
【請求項２１】
前記窒素含有雰囲気がＡｒガスと窒素ガスとの混合物を含み；
前記窒素は分圧基準で５％〜５０％の量で存在する、請求項１〜２０のいずれかに記載の電気化学電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概して電極、例えばバイオセンサーにおいて見られるもののような物理蒸着薄膜電極に関する。より詳しくは、本発明は、非貴金属合金で形成されている電極、例えばバイオセンサー部品において見られる電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]生物学的試料の分析において用いるためのバイオセンサーは、ますます普及するようになっている。例えば、世界の人口における糖尿病の症例の増加に伴って、血糖を測定するためのバイオセンサーに対する必要性が劇的に増加している。かかるバイオセンサーは、一般に血糖計として知られており、血糖計に付随する試験片上にユーザーが一滴の血液を配置することによって操作される。試験片は、一滴の血液中のグルコースの量に対して反応性であるように構成されていて、血糖計によってユーザーの血液の血糖値を検出して表示することができるようになっている。
【０００３】
[0003]血糖計タイプのバイオセンサーのための試験片は、一般に基材上に形成されている２以上の電極（例えば作用電極と対電極）で形成されている。更に、生物学的試料と反応する生物学的反応物質、例えば酵素（例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼなど）、及びメディエーター（例えば、フェリシアニド、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、キノン類、フェノチアジン類、フェノキサジン類など）が、一方又は両方の電極、例えば作用電極上に形成される。血糖計タイプのバイオセンサーの操作においては、一滴の血液を試験片に施す。その後、作用電極上で、血液中のグルコースの量に比例する電気化学反応を起こす。より詳しくは、グルコースはまず生物学的反応物質、例えば酵素（グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼなど）、及び時には酵素補因子（ＰＱＱ、ＦＡＤなど）と反応してグルコン酸に酸化される。生物学的反応物質、例えば酵素、補因子、又は酵素−補因子複合体は、グルコースから酵素、補因子、又は酵素−補因子複合体に移動する２つの電子によって一時的に還元される。次に、還元された生物学的反応物質、例えば酵素、補因子、又は酵素−補因子複合体はメディエーターと反応して、１電子プロセスで還元されるメディエーターの場合には１つの電子が２つのメディエーター種（分子又は錯体）のそれぞれに移動する。メディエーター種が還元される際には、酵素、補因子、又は酵素−補因子複合体は、それにしたがってその元の酸化状態に戻る。次に、還元されたメディエーターが電極表面に拡散して、そこで所定の十分に酸化性の電位をバイオセンサーに印加して、還元されたメディエーターが酸化されてそれらの元の酸化状態に戻るようにする。バイオセンサーによってメディエーター種の酸化によって生成する電流を測定し、血液中のグルコースの量に比例して関連づける。
【０００４】
[0004]作用電極の品質は、血液の血糖値の正確な測定において重要な役割を果たす。具体的には、電極の電気活性表面積の再現性、特定のグルコース測定配置における電極の電子移動速度のロット間再現性、及びアッセイの操作中に電極から電気化学信号が生成するようになるための保管中の電極材料の長期間安定性は、全て血糖試験片の向上した正確性をもたらすファクターである。特に、電極の電気活性から生成する電気信号を最小にして、生物学的試料の測定及び分析におけるバイアス又はノイズを阻止することは重要である。通常は、これは、金、パラジウム、白金、イリジウムなどのような本質的に熱力学的に不活性の電極材料を用いることによって達成される。したがって、殆どの現在の血糖計は、作用電極として作動させるため、及び製造を容易にするために、しばしば対電極のため、或いは対電極及び参照電極の複合電極のために、一般に商業的に実用可能な最も純粋な形態のパラジウム、金、又は他の貴金属で被覆された基材から形成される電極を用いている。かかる貴金属は妨害物質との反応性が最小であり、その結果、安定で正確な測定のための向上した耐化学薬品性を与える。しかしながら、電極においてかかる貴金属を用いるコストは非常に高い場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]バイオセンサーの製造コストを減少させるために非貴金属で形成された電極を用いる幾つかの試みが存在している。しかしながら、かかる非貴金属電極は一般に、貴金属で形成されている電極の電気化学応答から大きく偏位する電気化学応答（例えば用量応答（dose-response)）を有する。非貴金属材料は、通常はバイオセンサーの通常の電圧において操作する際に生成する高いバックグラウンド電流のために、電気化学的試験片のために用いるのに十分にアノード安定性ではない。更に、非貴金属材料は、通常は所望の分析対象物とのスムースな不均一電子移動を与えない。したがって、非貴金属で形成された電極は、一般に多くのタイプのバイオセンサーのための試験片において貴金属に対する直接的な代替物として用いるのには不適当である。低い電気応答を有することに加えて、バイオセンサー電極はメディエーターとの十分な電子移動速度を有することもまた望ましい。一部の提案されている非貴金属は比較的低い電気化学応答（又は妥当なアノード安定性）を有するが、これらはまたメディエーターとの許容しうる電子移動速度を有しない。
【０００６】
[0006]したがって、例えばバイオセンサーにおいて貴金属の使用に対するコスト効率の良い代替物を与えながら、安定で正確な測定を与えることができる電極に対する必要性が存在する。特に、バイオセンサー部品において用いて生物学的試料を安定且つ正確に測定することができる非貴金属合金から形成された電極に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]非貴金属は、大気条件に曝露すると経時変化現象を起こして、バイオセンサー用途のためのそれらの性能の変動がもたらされる可能性があることが見出された。また、基材フィルム上に非貴金属を堆積させることによって形成される電極は、製造操作のために十分な許容範囲を与え、且つバイオセンサー用途のために適当な性能を達成するために、十分な程度の機械的堅牢性（例えば、耐引っ掻き性、及び十分に低い摩擦係数）が必要であることも見出された。而して、バイオセンサー部品において用いて生物学的試料を安定且つ正確に測定するために用いることができ、処理を可能にし、且つ電気的性能を達成又は維持するために良好な機械的堅牢性を有する非貴金属合金から形成される電極に対する必要性が存在する。
【０００８】
[0008]本発明の１以上の態様は、基材、基材上に堆積されている少なくとも１つの非貴金属合金導電層、及び非貴金属層上に堆積されている少なくとも１つの抵抗材料層を含んでいてよい電極に関することができる。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、ここで導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量を基準として、少なくとも２４重量％、又は少なくとも２５重量％、又は少なくとも５０重量％、又は少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％であってよい。幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量を基準として、８０重量％未満の量のニッケル及び２０重量％より多い量のクロムを含んでいてよい。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層の重量を基準として、ニッケルは、少なくとも４重量％、又は５重量％、又は６重量％、或いは８重量％の量で存在し、クロムは少なくとも１０重量％の量で存在する。一態様においては、抵抗材料層の厚さは２０ｎｍ未満である。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、外部の液体、例えば食塩水又はバイオ反応物質を含む液体被覆と、導電層との間の流体連絡を可能にする。
【０００９】
[0009]一態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層の全重量を基準として、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は２４又は２５重量％乃至９５重量％未満の範囲であってよく、少なくとも１０重量％のクロム、及び少なくとも４重量％、又は５重量％、又は６重量％、或いは８重量％のニッケルであってよい。ニッケル及びクロムに加えて、導電層はまた鉄も含んでいてよく、鉄は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として２重量％より多い量で存在する。幾つかの態様においては、導電層は、０乃至２０重量％未満、又は０〜１７重量％、又は０〜１３重量％、又は０〜１０重量％、又は０〜９重量％、又は０〜８重量％、又は０〜７重量％、又は０〜６重量％、又は０〜５重量％、又は０〜４重量％、又は０〜３重量％、又は０〜２重量％、又は０〜１重量％、又は０〜０．５重量％、或いは０〜０．１重量％のモリブデンを含んでいてよい。幾つかの態様においては、導電層は、２〜１０重量％、又は２〜８重量％、又は２〜７．５重量％、又は２〜７．０重量％、又は２〜６．５重量％、又は２．５〜８重量％、又は２．５〜７．５重量％、又は２．５〜７．０重量％、又は２．５〜６．５重量％、又は３〜８重量％、又は３〜７．５重量％、又は３〜７．０重量％、又は３〜６．５重量％、又は３．５〜８重量％、又は３．５〜７．５重量％、又は３．５〜７．０重量％、又は３．５〜６．５重量％、又は４〜８重量％、又は４〜７．５重量％、又は４〜７．０重量％、又は４〜６．５重量％、又は４．５〜８重量％、又は４．５〜７．５重量％、又は４．５〜７．０重量％、或いは４．５〜６．５重量％のモリブデンを含んでいてよい。幾つかの態様においては、導電層は、２〜６．５重量％、又は２〜６．０重量％、又は２〜５．５重量％、又は２〜５重量％、又は２〜４．５重量％、又は２〜４重量％、又は２．５〜６．５重量％、又は２．５〜６．０重量％、又は２．５〜５．５重量％、又は２．５〜５重量％、又は２．５〜４．５重量％、又は２．５〜４重量％、又は３〜６．５重量％、又は３〜６．０重量％、又は３〜５．５重量％、又は３〜５重量％、又は３〜４．５重量％、又は３〜４重量％、又は３．５〜６．５重量％、又は３．５〜６．０重量％、又は３．５〜５．５重量％、又は３．５〜５重量％、又は３．５〜４．５重量％、又は４〜６．５重量％、又は４〜６．０重量％、又は４〜５．５重量％、又は４〜５重量％、又は４．５〜６重量％、又は４．５〜５．５重量％、或いは５〜６重量％のモリブデンを含んでいてよい。本明細書の大部分はバイオセンサー部品として用いられる電極に関するが、電極を他の最終用途において同様に用いることができると意図される。その結果、バイオセンサーにおいて用いられる電極に関係する本明細書における任意の開示は、ここではこの技術を当業者によって適切に適用することができる全ての電極に対する適用性を包含すると意図される。
【００１０】
[0010]第１の形態においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、ここで導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、少なくとも５０重量％、又は少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％であってよく、抵抗材料層の厚さは２０ｎｍ未満である。一態様においては、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は９０〜１００重量％の範囲であり、抵抗層の厚さは５〜１５ｎｍの範囲である。
【００１１】
[0011]第１の形態の幾つかの態様においては、導電層中のクロムの重量％は約２５〜約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第１の形態の幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含み、導電層中のクロムの重量％は５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。
【００１２】
[0012]第２の形態においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、少なくとも２５重量％、又は少なくとも５０重量％、又は少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％であってよい。第２の形態の幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層の重量を基準として、ニッケルは、少なくとも４重量％、又は５重量％、又は６重量％、或いは８重量％の量で存在し、クロムは少なくとも１０重量％の量で存在する。第２の形態の一態様においては、導電層は２０重量％より多いクロムを含む。第２の形態の幾つかの態様においては、基材は２５〜５００μｍの間の厚さを有し、導電層は１５〜２００ｎｍの間の厚さを有し、抵抗材料層は５〜２００ｎｍ又は５〜１００ｎｍの間の厚さを有する。
【００１３】
[0013]第２の形態の幾つかの態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、８０重量％未満、又は７５重量％未満の範囲のニッケル、及び２０重量％より多く、又は２５重量％より多い範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計の全重量％は、９０〜１００重量％、又は９５〜１００重量％の範囲である。
【００１４】
[0014]第２の形態の幾つかの態様においては、導電層中のクロムの重量％は約２５〜約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の他の態様においては、導電層中のクロムの重量％は約３０〜約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の更なる態様においては、導電層中のクロムの重量％は約４０〜約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の更に他の態様においては、導電層中のクロムの重量％は約５０〜約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の他の態様においては、導電層中のクロムの重量％は５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。
【００１５】
[0015]第２の形態の幾つかの態様においては、抵抗層はアモルファス炭素を含む。第２の形態の一態様においては、抵抗層はアモルファス炭素を含み、導電層中のクロムの重量％は約２５〜約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の他の態様においては、抵抗層はアモルファス炭素を含み、導電層中のクロムの重量％は５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の幾つかの態様においては、抵抗層はアモルファス炭素を含み、抵抗材料層は５〜３０ｎｍの間、又は５〜２０ｎｍの間の厚さを有する。
【００１６】
[0016]第３の形態においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２４又は２５乃至９０重量％、又は２６〜８９重量％の範囲であってよい。ニッケル及びクロムに加えて、導電層は鉄も含んでいてよく、導電層中の鉄の重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、５重量％より多く７５重量％未満、又は約６〜約７４重量％の範囲であってよい。
【００１７】
[0017]第３の形態の幾つかの態様においては、導電層は、７重量％より多い範囲のニッケル、及び１３重量％より多く２５重量％未満又は２１重量％未満の範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２４重量％より多く、又は２５重量％より多く、９０重量％未満、又は２６〜８９重量％の範囲である。
【００１８】
[0018]第３の形態の更なる態様においては、導電層は、８〜７２重量％の範囲のニッケル、約１４〜約２５重量％又は１４〜約２０重量％の範囲のクロム、及び約６〜約７４重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、約２４又は約２５重量％乃至約９０重量％、又は２６〜８９重量％の範囲である。
【００１９】
[0019]第３の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、８〜７２重量％の範囲のニッケル、１４〜２５重量％又は１４〜２０重量％の範囲のクロム、及び６〜７４重量％の範囲の鉄を含んでいてよい。
【００２０】
[0020]第３の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、８〜７２重量％の範囲のニッケル、１４〜２５重量％又は１４〜２０重量％の範囲のクロム、６〜７４重量％の範囲の鉄、及び０〜１０重量％の範囲のモリブデンを含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、６重量％より多く、又は５重量％より多く、又は４重量％より多く、又は３重量％より多く、又は２重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。一態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、０．０１〜７．０重量％の範囲のモリブデン、及び０．０１〜６．０重量％の範囲のマンガンを更に含み、１．５重量％より多い量又は１．０重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。一態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガンを更に含み、１．０重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。
【００２１】
[0021]第３の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、８〜７２重量％の範囲のニッケル、１４〜２４重量％又は１４〜２０重量％の範囲のクロム、及び６〜７４重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガン、０．０１〜１．０重量％の範囲のケイ素、０〜３．０重量％の範囲のモリブデン、及び０〜０．５重量％の範囲の銅を更に含む。一態様においては、導電層は、０．２重量％未満の次の元素種：炭素、硫黄、リン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素のそれぞれを含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。一態様においては、導電層は、次の元素種：ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まない。一態様においては、導電層は、０．２重量％未満の次の元素種：炭素、硫黄、リン、モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まない。
【００２２】
[0022]第４の形態においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、８０乃至９５重量％未満、又は８１〜９４重量％、又は８２〜９４重量％、又は８３〜９４重量％、又は８５〜９４重量％、或いは８６〜９４重量％の範囲であってよい。ニッケル及びクロムに加えて、導電層は鉄も含んでいてよく、導電層中の鉄の重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、５重量％より多く１２重量％未満、又は約６〜約１１重量％、又は６〜１１重量％、又は６〜１０重量％、又は６〜９重量％、又は７〜１０重量％、又は７〜９重量％、或いは約８又は約９重量％の範囲であってよい。
【００２３】
[0023]第４の形態の幾つかの態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、７０重量％より多い範囲のニッケル、及び１３重量％より多く２０重量％未満の範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、８０重量％より多く９５重量％未満、又は８１〜９４重量％、又は８２〜９４重量％、又は８３〜９４重量％、又は８５〜９４重量％、或いは８６〜９４重量％の範囲である。
【００２４】
[0024]第４の形態の更なる態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、７０〜８１重量％の範囲のニッケル、約１４〜約１９重量％の範囲のクロム、及び約６〜約１１重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、約８４〜約９４重量％、又は８５〜９４重量％、或いは８６〜９４重量％の範囲である。
【００２５】
[0025]第４の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、７０〜８１重量％の範囲のニッケル、１４〜１７重量％の範囲のクロム、及び６〜１１重量％の範囲の鉄を含んでいてよい。
【００２６】
[0026]第４の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、７２〜８１重量％の範囲のニッケル、１４〜１７重量％の範囲のクロム、及び６〜１１重量％、又は６〜１０重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として１重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。一態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、０．０１〜１．０重量％の範囲のマンガンを更に含み、０．５重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。
【００２７】
[0027]第４の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、７２〜８１重量％の範囲のニッケル、１４〜１７重量％の範囲のクロム、及び６〜１１重量％、又は６〜１０重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、０．０１〜１．０重量％の範囲のマンガン、０．０１〜０．５重量％の範囲の銅、及び０．０１〜０．５重量％の範囲のケイ素を更に含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、リン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まないか、又はいずれかの種が存在する場合、かかる種は、０．２５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満、又は痕跡量、或いはそれ以下の量である。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、リン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。
【００２８】
[0028]第５の形態においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２４〜５５重量％、又は２５〜３３重量％、又は２５重量％より多く３３重量％未満の範囲であってよい。幾つかの態様においては、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２５乃至３２重量％未満、又は２６〜３１重量％、又は２６〜３０．５重量％、又は２８〜３２重量％、又は３８〜４９重量％、或いは４２〜４７重量％の範囲であってよい。いくつかの態様においては、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２５乃至３３重量％未満、又は２６〜３２重量％の範囲であってよい。
【００２９】
[0029]この第５の形態においては、導電層は、ニッケル及びクロムに加えて鉄も含んでいてよく、導電層の鉄の重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、少なくとも３５重量％、又は少なくとも４４重量％、又は少なくとも６０％重量で７５重量％未満、又は６０％重量％より多く７５重量％未満、又は６１重量％より多く７５重量％未満、又は６１重量％より多く７４重量％までの範囲であってよい。幾つかの態様においては、導電層中の鉄の重量％は、６１〜７５重量％、又は６５〜７５重量％、又は６５重量％より多く７５重量％未満、又は６６乃至７５重量％未満、又は６６重量％より多く７４重量％までの範囲である。いくつかの態様においては、導電層中の鉄の重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、６０〜７３重量％、６０重量％より多く７３重量％未満、又は６１重量％より多く７３重量未満、又は６１．５重量％より多く７２重量％以下、或いは約６１．８５〜約７２重量％であってよい。幾つかの態様においては、導電層中の鉄の重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、４４〜７３重量％、又は４４〜５０重量％、又は４４〜４８重量％、又は４４〜４６重量％である。
【００３０】
[0030]第５の形態の幾つかの態様においては、導電層の合計重量％（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、７〜１５重量％、又は７重量％より多く１５重量％未満、又は８〜１４重量％範囲のニッケル、及び１５〜２１重量％、又は１５重量％より多く２１重量％未満、或いは１６〜２０重量％の範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、２５〜３３重量％、又は２５重量％より多く３３重量％未満、或いは２６〜３２重量％の範囲である。
【００３１】
[0031]第５の形態の更なる態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、８〜１１重量％、又は８〜１０．５重量％の範囲のニッケル、約１８〜約２０重量％の範囲のクロム、及び約６６〜約７４重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、約２６〜約３１重量％、又は２６〜３０．５重量％の範囲である。
【００３２】
[0032]第５の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１０〜１４重量％の範囲のニッケル、１６〜１８重量％の範囲のクロム、及び６１〜７２重量％の範囲の鉄を含んでいてよい。
【００３３】
[0033]第５の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、８〜１０．５重量％の範囲のニッケル、１８〜２０重量％の範囲のクロム、及び６６〜７４重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として２重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。一態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガン、及び０．０１〜１．０重量％の範囲のケイ素を更に含み、０．２又は０．１重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。
【００３４】
[0034]第５の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、８〜１０．５重量％の範囲のニッケル、１８〜２０重量％の範囲のクロム、及び６６〜７４重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガン、０．０１〜１．０重量％の範囲のケイ素を更に含み、それぞれ０．１重量％未満の量の炭素、硫黄、及びリンを更に含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、銅、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まないか、又はいずれかの種が存在する場合、かかる種は０．２５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満、又は痕跡量、或いはそれ以下の量である。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、銅、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。
【００３５】
[0035]第５の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１０〜１４重量％の範囲のニッケル、１６〜１８重量％の範囲のクロム、及び６１〜７２重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として３重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。一態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２〜３重量％の範囲のモリブデン、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガン、及び０．０１〜１．０重量％の範囲のケイ素を更に含み、０．２重量％又は０．１重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。
【００３６】
[0036]第５の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１０〜１４重量％の範囲のニッケル、１６〜１８重量％の範囲のクロム、及び６１〜７２重量％の範囲の鉄を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２〜３重量％の範囲のモリブデン、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガン、０．０１〜１．０重量％の範囲のケイ素を更に含み、それぞれ０．１重量％未満の量の炭素、硫黄、及びリンを更に含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、銅、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まないか、又はいずれかの種が存在する場合、かかる種は、０．２５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満、又は痕跡量、或いはそれ以下の量である。一態様においては、導電層は、次の元素種：ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、銅、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。
【００３７】
[0037]第６の形態においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１０〜３０重量％、又は１０重量％より多く３０重量％未満、或いは１１〜２９重量％の範囲のニッケル；１６〜２６重量％、又は１７〜２６重量％、又は１７重量％より多く２６重量％未満、或いは１８〜２５重量％の範囲のクロム；及び２〜８重量％、又は２重量％より多く８重量％未満、或いは２．５〜７重量％の範囲のモリブデン；を含んでいてよい。
【００３８】
[0038]第６の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１０〜１６重量％、又は１０重量％より多く１６重量％未満、又は１１〜１５重量％の範囲のニッケル；１７〜２１重量％、又は１７重量％より多く２１重量％未満、又は１８〜２０重量％の範囲のクロム；２〜５重量％、又は２重量％より多く５重量％未満、又は３〜４重量％の範囲のモリブデン；及び５５〜７０重量％、又は５５重量％より多く７０重量％未満、又は５７〜６８重量％の範囲の鉄；を含んでいてよい。
【００３９】
[0039]第６の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１２．５〜２９重量％、又は１２．５重量％より多く２９重量％未満、又は１３．５〜２８重量％の範囲のニッケル；１６〜２４重量％、又は１６重量％より多く２４重量％未満、又は１７〜２３重量％の範囲のクロム；３〜６重量％、又は３重量より多く６重量％未満、又は４〜５重量％の範囲のモリブデン；及び４６〜６６重量％、又は４６重量より多く６６重量％未満、又は４７〜６５重量％の範囲の鉄；を含んでいてよい。
【００４０】
[0040]第６の形態においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１６〜２６．５重量％、又は１６重量％より多く２６．５重量％未満、又は１７〜２５．５重量％の範囲のニッケル；１８〜２３重量％、又は１８重量％より多く２３重量％未満、又は１９〜２２重量％の範囲のクロム；５〜８重量％、又は５重量％より多く８重量％未満、又は６〜７重量％の範囲のモリブデン；及び４１〜６２重量％、又は４１重量％より多く６２重量％未満、又は４２〜６１重量％の範囲の鉄；を含んでいてよい。
【００４１】
[0041]第６の形態の幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として２重量％より多い量で存在する他の元素種を（上記で示したものに加えて）含まない。一態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガン、及び０．０１〜１．０重量％の範囲のケイ素を更に含み、０．２重量％より多く、又は０．１重量％より多く、又は０．０５重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。
【００４２】
[0042]本発明の幾つかの態様においては、導電層は、次の合金：ステンレス鋼（ＳＳ）３５４ＳＭＯ、ＳＳ３０４、ＳＳ３１６、ＳＳ３１７Ｌ、ＳＳ３１７ＬＭ、ＳＳ３１７ＬＭＮ、ＳＳ９０４、ＳＳ ＡＬ−６ＸＮ、又はＳＳ合金２４の１以上を含むか、又はそれらから製造される金属である。本発明の幾つかの態様においては、導電層は、次の合金：ステンレス鋼（ＳＳ）３５４ＳＭＯ、ＳＳ３０４、ＳＳ３１６、ＳＳ３１７Ｌ、ＳＳ３１７ＬＭ、ＳＳ３１７ＬＭＮ、ＳＳ９０４、ＳＳ ＡＬ−６ＸＮ、又はＳＳ合金２４の１以上から選択される金属である。
【００４３】
[0043]本発明の幾つかの態様においては、導電層は物理蒸着によって基材上に被覆することができ、基材は、当該技術において記載されており、及び／又は本明細書中に記載されている少なくとも１種類の任意のポリマー、例えばポリカーボネート、シリコーンポリマー、アクリル樹脂、ＰＥＴ、変性ＰＥＴ、例えばＰＥＴＧ、又はＰＣＴＧ、ＰＣＴ、変性ＰＣＴ、ＴＭＣＤ及びＣＨＤＭを含むポリエステル、ＰＣＣＤ、ＰＥＮ、又はポリイミド（しかしながらこれらに限定されない）で構成することができる。
【００４４】
[0044]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は、導電層の表面上に堆積されている抵抗材料の薄膜を含んでいてよい。「抵抗材料」という用語は、導電層よりも電気的に抵抗性であり、一定の電位を印加することによって電流を流すことができ、導電層及び導電層上の抵抗材料層を有する薄膜電極に成形した際に、導電層のみを有する同様の電極と比べて、電極のアノード安定性を増加させ、及び／又はタイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験によって求められる電子移動速度を増加させる材料を意味する。幾つかの態様においては、抵抗材料層は炭素を含む。
【００４５】
[0045]幾つかの態様においては、抵抗材料層は、炭素、及び炭素−窒素（Ｃ−Ｎ）種、例えば窒化炭素を含む。幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含む。幾つかの態様においては、抵抗材料層はスパッタリングによって堆積されたアモルファス炭素及び炭素−窒素（Ｃ−Ｎ）種である。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、炭素源及び窒素含有雰囲気を用いてスパッタリングすることによって堆積されたアモルファス炭素及び炭素−窒素（Ｃ−Ｎ）種である。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、導電層を堆積させるのに用いるスパッタリング工程とは別のスパッタリング工程において、窒素含有雰囲気中で炭素源を用いてスパッタリングすることによって堆積されたアモルファス炭素及びＣ−Ｎ種である（即ち、導電層、並びに炭素及びＣ−Ｎ種の層の共スパッタリングは行わない）。
【００４６】
[0046]幾つかの態様においては、抵抗層は、主としてｓｐ２混成炭素、ｓｐ３混成炭素、又はこれらの組合せから構成されるアモルファス炭素、及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含む。幾つかの態様においては、ｓｐ２混成炭素、ｓｐ３混成炭素、又はこれらの組合せを含むアモルファス炭素層は、Onoprienko, A.A., Shaginyan, L.R., Role of microstructure in forming thin carbon film properties. Diamond Relat. Mater. 1994, 3, 1132-1136; Onoprienko, Carbon, The Future Material for Advanced Technology Applications; Messina, G., Santangelo, S.編, Springer Berlin Heidelberg, 2006;又はCho., N.H.; Krishnan, K.M.; Veirs, D.K.; Rubin, M.D.; Hopper, C.B.; Bhushan, B.; Bogy, D.B., Chemical structure and physical properties of diamond-like amorphous carbon films prepared by magnetron sputtering, J. Mater. Res. 1990, 5, 2543-2554によって示唆されている技術／方法を用いて形成することができる。しかしながら、かかるプロセスは、選択された量の窒素を含む雰囲気中で、炭素材料を、例えばマグネトロンスパッタリングにより堆積することによって改善することができることが見出された。改善点としては、増加した炭素含有抵抗層の堆積速度、向上した電気化学的安定性、十分に速い不均一電子移動速度、及び（電極フィルム全体に関して）改善された機械特性を挙げることができる。
【００４７】
[0047]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５〜５００μｍの範囲の厚さを有していてよい。幾つかの態様においては、バイオセンサー部品はまた、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３によって測定して２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、又は５％以下、又は０．０１〜２０％、又は０．０１〜１５％、又は０．０１〜１０％、或いは０．０１〜５％の可視光透過率を有していてもよい。
【００４８】
[0048]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５〜５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は２０％以下の可視光透過率を有する。
【００４９】
[0049]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５〜５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は１５％以下の可視光透過率を有する。
【００５０】
[0050]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５〜５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は１０％以下の可視光透過率を有する。
【００５１】
[0051]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５〜２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５〜５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は５％以下の可視光透過率を有する。
【００５２】
[0052]幾つかの態様においては、抵抗材料層は、５〜１００ｎｍ、又は５〜５０ｎｍ、又は５〜３０ｎｍ、又は５〜２５ｎｍ、又は５〜２０ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは５〜１５ｎｍの範囲の厚さを有する。幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含み、５〜１００ｎｍ、又は５〜５０ｎｍ、又は５〜３０ｎｍ、又は５〜２５ｎｍ、又は５〜２０ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは５〜１５ｎｍの範囲の厚さを有する。幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含み、５〜２０ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは５〜１５ｎｍの範囲の厚さを有する。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、１０重量％未満、又は５重量％未満、又は４重量％未満、又は３重量％未満、又は２重量％未満、或いは１重量％未満の酸素含有種を含み、或いはそれを実質的に含まない。幾つかの態様においては、酸素含有種は抵抗材料層に意図的に加えない。例えば、抵抗材料層をスパッタリングするためのスパッタリング雰囲気に酸素は意図的に加えない。しかしながら、スパッタリング原材料又はスパッタリング雰囲気中の不純物、例えばスパッタリング雰囲気から完全に除去することができなかった空気又は水蒸気からの不純物として、少量の酸素が存在する可能性があることが意図される。
【００５３】
[0053]一形態においては、本発明の幾つかの態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含み、抵抗材料層は炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含み、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２５〜９５重量％の範囲の合計重量のニッケル及びクロム、少なくとも１０重量％の量のクロム、少なくとも８重量％の量のニッケル、少なくとも２重量％の量の鉄、及び０〜２０重量％の範囲の量のモリブデンを含んでいてよく、基材は、当該技術において記載されており、及び／又は本明細書中に記載されている少なくとも１種類の任意のポリマー、例えばポリカーボネート、シリコーンポリマー、アクリル樹脂、ＰＥＴ、変性ＰＥＴ、例えばＰＥＴＧ、又はＰＣＴＧ、ＰＣＴ、ＰＣＴＡ、ＴＭＣＤ及びＣＨＤＭを含むポリエステル、ＰＣＣＤ、ＰＥＮ、又はポリイミド（しかしながらこれらに限定されない）で構成することができ、物理蒸着など（しかしながらこれに限定されない）の当該技術において公知の任意の手段によるバイオセンサー部品に関する。幾つかの態様においては、抵抗層は５〜１００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５〜２００ｎｍの間の厚さを有していてよく、基材は２５〜５００μｍの間の厚さを有していてよく、そしてバイオセンサー部品は、２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、或いは５％以下の可視光透過率を有する。
【００５４】
[0054]本発明の１以上の態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含むバイオセンサー用の電極に関することができる。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層は、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、１０００ミリボルト（ｍＶ）未満、又は９５０ｍＶ未満、又は９２５ｍＶ未満、或いは９００ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（下記においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができる。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層は、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、４５０ミリボルト（ｍＶ）未満、又は４００ｍＶ未満、又は３７５ｍＶ未満、又は３５０ｍＶ未満、又は３２５ｍＶ未満、又は３００ｍＶ未満、或いは２７５ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（下記においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができる。
【００５５】
[0055]一形態においては、本発明の幾つかの態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層（例えば、アモルファス炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種）を含み、導電層は、（上記の種々の形態及び態様において記載したように）ニッケル、クロム、及び鉄を含んでいてよく、電極は、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、１０００ミリボルト（ｍＶ）未満、又は９５０ｍＶ未満、又は９２５ｍＶ未満、或いは９００ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧を有することができるバイオセンサー用の電極に関することができる。幾つかの態様においては、導電層は、（上記の種々の形態及び態様において記載したように）ニッケル、クロム、及び鉄を含んでいてよく、電極は、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、４５０ミリボルト（ｍＶ）未満、又は４００ｍＶ未満、又は３７５ｍＶ未満、又は３５０ｍＶ未満、又は３２５ｍＶ未満、又は３００ｍＶ未満、或いは２７５ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（下記においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができる。一態様においては、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、少なくとも８重量％の量のニッケル、少なくとも１０重量％の量のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は２５〜９５重量％の範囲であってよく、導電層は、少なくとも２重量％の範囲の量の鉄、及び０〜２０重量％の量のモリブデンを含んでいてよい。他の態様においては、導電層は、８〜７２重量％の量のニッケル、１４〜２０重量％の量のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は２５〜９０重量％の範囲であってよく、導電層は、少なくとも２乃至７５重量％の範囲の量の鉄、及び０〜２０重量％、又は０〜１０重量％、又は０〜５重量％、又は０〜２重量％、或いは０〜１重量％の量のモリブデンを含んでいてよい。
【００５６】
[0056]一形態においては、本発明の幾つかの態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含み、導電層は、ニッケル、クロム、及び鉄を含んでいてよく、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、４００ミリボルト（ｍＶ）未満、又は３７５ｍＶ未満、又は３５０ｍＶ未満、又は３２５ｍＶ未満、又は３００ｍＶ未満、或いは２７５ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（下記においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができ、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、７０重量％より多い量のニッケル、１３重量％より多く２０重量％未満の範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、８０重量％乃至９５重量％未満、又は８１〜９４重量％、又は８２〜９４重量％、又は８３〜９４重量％、又は８４〜９４重量％、又は８５〜９４重量％、或いは８６〜９４重量％の範囲であってよく、導電層は、５重量％より多く１２重量％未満、又は６〜１１重量％の範囲の量の鉄を含んでいてよいバイオセンサー用の電極に関することができる。
【００５７】
[0057]一形態においては、本発明の幾つかの態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含み、導電層は、ニッケル、クロム、及び鉄を含んでいてよく、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、４００ミリボルト（ｍＶ）未満、又は３７５ｍＶ未満、又は３５０ｍＶ未満、又は３２５ｍＶ未満、又は３００ｍＶ未満、或いは２７５ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（下記においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができ、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、７重量％乃至１５重量％の量のニッケル、１５重量％より多く２２重量％未満の範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、２５〜３３重量％、又は２５重量％乃至３３重量％未満、或いは２６〜３２重量％の範囲であってよく、導電層は、６０重量％乃至７５重量％未満、又は６１〜７４重量％の範囲の量の鉄を含んでいてよいバイオセンサー用の電極に関することができる。一態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、８〜１１重量％、又は８重量％乃至１１重量％未満、或いは８〜１０．５重量％の量のニッケル、１７〜２１重量％、又は１８〜２０重量％の範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、２５〜３２重量％、又は２６〜３１重量％、或いは２６〜３０．５重量％の範囲であってよく、導電層は、６５重量％乃至７５重量％未満、又は６６〜７４重量％の範囲の量の鉄を含んでいてよい。一態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、９〜１５重量％、又は１０〜１４重量％の量のニッケル、１５〜１９重量％、又は１６〜１８重量％の範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、２５〜３３重量％、又は２６〜３２重量％の範囲であってよく、導電層は、６０重量％乃至７３重量％未満、又は６１〜７２重量％、或いは６１．５〜７２重量％の範囲の量の鉄を含んでいてよい。
【００５８】
[0058]基材は、ナイロン、ポリエステル、コポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド；ポリスチレン、ポリスチレンコポリマー、スチレンアクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、ポリ（メチルメタクリレート）、アクリルコポリマー、ポリイミド、ポリ（エーテル−イミド）；ポリフェニレンオキシド、又はポリ（フェニレンオキシド）／ポリスチレンブレンド、ポリスチレン樹脂；ポリフェニレンスルフィド；ポリフェニレンスルフィド／スルホン；ポリ（エステル−カーボネート）；ポリカーボネート；ポリスルホン；ポリスルホンエーテル；及びポリ（エーテル−ケトン）；或いは任意の他の上記のポリマーの混合物からなる群から選択される少なくとも１種類のポリマーなど（しかしながらこれらに限定されない）の当該技術において公知の任意のポリマー組成物を含んでいてよい。
【００５９】
[0059]一態様においては、基材は、エチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、及び２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオールからなる群から選択される少なくとも１種類のグリコールの残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６０】
[0060]一態様においては、基材は、テレフタル酸及び／又はジメチルテレフタレートの残基、並びにエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、及び２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオールからなる群から選択される少なくとも１種類のグリコールの残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６１】
[0061]一態様においては、基材は、テレフタル酸及びイソフタル酸及び／又はジメチルテレフタレートのようなそれらのエステルの残基を含む酸成分、並びにエチレングリコール残基、１，４−シクロヘキサンジメタノール残基、及び２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオールからなる群から選択される少なくとも１種類のグリコールの残基を含むグリコール成分を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６２】
[0062]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、並びに１，４−シクロヘキサンジメタノール残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６３】
[0063]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、並びに１，４−シクロヘキサンジメタノール残基及び／又は２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオール残基から形成される少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６４】
[0064]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオール残基、及び１，４−シクロヘキサンジメタノール残基から形成される少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６５】
[0065]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオール残基、及びエチレングリコール残基から形成される少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６６】
[0066]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、エチレングリコール残基、及び１，４−シクロヘキサンジメタノール残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
【００６７】
[0067]本発明における導電層は、本出願において開示されている任意の合金組成物を含む単一層から構成することができる。幾つかの態様においては、合金組成物は、複数の元素の固溶体（単一相）、複数の金属相の混合物（２以上の溶体）、又は相の間に明確な境界を有しない金属間化合物であってよい合金を含む。
【００６８】
[0068]本発明の１以上の態様は、例えばバイオセンサーのための電極を形成する方法に関する。この方法は、（ａ）基材を用意すること；（ｂ）導電層ターゲットを用意すること；（ｃ）基材の少なくとも一部に導電層ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって基材の反対側に面する導電層の表面を有する導電層を基材上に形成することによって導電層を形成すること；（ｄ）物理蒸着のためのソース材料として用いると以下において「抵抗材料ターゲット」と呼ぶ抵抗材料を生成するターゲットを用意すること；（ｅ）抵抗材料ターゲット及び導電層表面に窒素を含む雰囲気を与えること；及び（ｆ）窒素含有雰囲気中において、導電層（表面）の少なくとも一部に抵抗材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって導電層表面上に抵抗材料層を形成することによって抵抗材料層を形成すること；を含む。明確にするために、抵抗材料ターゲットは、堆積される抵抗材料とは異なる組成及び／又は構造を有していてよいことを理解すべきである。本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層を堆積させるための雰囲気は、少なくとも１種類の希ガス（例えばＡｒ）及び窒素の混合物を含む。本発明の幾つかの態様においては、窒素は、分圧基準で、（抵抗材料堆積のための）雰囲気の約０．５〜約５０％、１〜５０％、５〜５０％、１０〜５０％、２０〜５０％、１０〜４５％、１０〜４０％、又は２０〜４０％を構成していてよい。
【００６９】
[0069]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層を堆積するための雰囲気は、少なくとも１種類の希ガス（例えばＡｒ）を含み、他の意図的に添加されるガスを含まない。しかしながら、少量の酸素又は他の元素が、スパッタリングソース材料又は堆積（例えばスパッタリング）雰囲気中に、例えば、スパッタリング雰囲気から完全に除去できなかった空気又は水蒸気から不純物として存在し得ることが意図される。
【００７０】
[0070]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料には、少なくとも８重量％の範囲のニッケル、１０重量％より多い範囲のクロム、及び少なくとも２重量％の範囲の鉄を含ませることができ、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２５重量％乃至９５重量％未満、又は２５〜９０重量％、或いは２６〜８９重量％の範囲である。一態様においては、導電性材料には、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として０〜２０重量％の範囲のモリブデンを含ませることができる。抵抗材料層には、アモルファス炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ含有種を含ませることができ、５〜１００ｎｍ、又は５〜５０ｎｍ、又は５〜２５ｎｍ、或いは５ｎｍ乃至〜２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有し得る。更に、導電層と抵抗材料層との組み合わせは、２０００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有することができる。
【００７１】
[0071]本方法の幾つかの態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電性材料には、８〜７２重量％の範囲のニッケル、１４〜２０重量％の範囲のクロム、及び５重量％より多く７５重量％までの範囲の鉄を含ませることができ、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、２５重量％より多く９５重量％未満、又は２５〜９０重量％、或いは２６〜８９重量％の範囲である。抵抗材料層にはアモルファス炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含ませることができ、５〜１００ｎｍ、又は５〜５０ｎｍ、又は５〜２５ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有する。更に、導電層と抵抗材料層との組み合わせは、２０００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有することができる。ニッケル、クロム、及び鉄に加えて、導電層にはまた、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２重量％以下のマンガン及び１重量％以下のケイ素を含ませることができる。
【００７２】
[0072]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料にニッケル及びクロムを含ませることができ、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、８０重量％乃至９５重量％未満、又は８１〜９４重量％、又は８２〜９４重量％、又は８３〜９４重量％、又は８５〜９４重量％、又は８６〜９４重量％の範囲であってよい。ニッケル及びクロムに加えて、導電層には鉄を含ませることもでき、導電層中の鉄の重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、５重量％より多く１２重量％未満、又は約６〜約１１重量％、又は６〜１１重量％、又は６〜１０重量％、又は６〜９重量％、又は７〜１０重量％、又は７〜９重量％、又は約９重量％の範囲であってよい。抵抗材料層にはアモルファス炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含ませることができ、５〜１００ｎｍ、又は５〜５０ｎｍ、又は５〜２５ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有する。更に、導電層と抵抗材料層との組み合わせは、２０００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有することができる。
【００７３】
[0073]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料にニッケル及びクロムを含ませることができ、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、２５〜３３重量％、又は２５重量％乃至３３重量％未満、或いは２６〜３２重量％の範囲であってよい。ニッケル及びクロムに加えて、導電層には鉄も含ませることができ、導電層中の鉄の重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、６０重量％乃至７５重量％未満、又は約６１〜約７４重量％、又は６１重量％より多く７４重量％以下の範囲であってよい。抵抗材料層には、アモルファス炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含ませることができ、５〜１００ｎｍ、又は５〜５０ｎｍ、又は５〜２５ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有する。更に、導電層と抵抗材料層との組み合わせは、２０００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有することができる。
【００７４】
[0074]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料には、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１０〜３０重量％、又は１０重量％より多く３０重量％未満、或いは１１〜２９重量％の範囲のニッケル；１７〜２６重量％、又は１７重量％より多く２６重量％未満、或いは１８〜２５重量％の範囲のクロム；及び２〜８重量％、又は２重量％より多く８重量％未満、或いは２．５〜７重量％の範囲のモリブデン；を含ませることができる。
【００７５】
[0075]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料には、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１０〜１６重量％、又は１０重量％より多く１６重量％未満、或いは１１〜１５重量％の範囲のニッケル；１７〜２１重量％、又は１７重量％より多く２１重量％未満、或いは１８〜２０重量％の範囲のクロム；２〜５重量％、又は２重量％より多く５重量％未満、或いは３〜４重量％の範囲のモリブデン；及び５５〜７０重量％、又は５５重量％より多く７０重量％未満、或いは５７〜６８重量％の範囲の鉄；を含ませることができる。
【００７６】
[0076]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料には、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１２．５〜２９重量％、又は１２．５重量％より多く２９重量％未満、或いは１３．５〜２８重量％の範囲のニッケル；１６〜２４重量％、又は１６重量％より多く２４重量％未満、或いは１７〜２３重量％の範囲のクロム；３〜６重量％、又は３重量％より多く６重量％未満、或いは４〜５重量％の範囲のモリブデン；及び４６〜６６重量％、又は４６重量％より多く６６重量％未満、或いは４７〜６５重量％の範囲の鉄；を含ませることができる。
【００７７】
[0077]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料には、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、１６〜２６．５重量％、又は１６重量％より多く２６．５重量％未満、或いは１７〜２５．５重量％の範囲のニッケル；１８〜２３重量％、又は１８重量％より多く２３重量％未満、或いは１９〜２２重量％の範囲のクロム；５〜８重量％、又は５重量％より多く８重量％未満、或いは６〜７重量％の範囲のモリブデン；及び４１〜６２重量％、又は４１重量％より多く６２重量％未満、或いは４２〜６１重量％の範囲の鉄；を含ませることができる。
【００７８】
[0078]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として２重量％より多い量で存在する他の元素種を（上記で示したものに加えて）含まない。一態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電性材料は、０．０１〜２．０重量％の範囲のマンガン、及び０．０１〜１．０重量％の範囲のケイ素を更に含み、０．２重量％より多く、又は０．１重量％より多く、或いは０．０５重量％より多い量で存在する他の元素種を含まない。
【００７９】
[0079]本方法の幾つかの態様においては、導電性材料は、次の合金：ステンレス鋼（ＳＳ）３５４ＳＭＯ、ＳＳ３０４、ＳＳ３１６、ＳＳ３１７Ｌ、ＳＳ３１７ＬＭ、ＳＳ３１７ＬＭＮ、ＳＳ９０４、ＳＳ ＡＬ−６ＸＮ、又はＳＳ合金２４の１以上を含むか又はそれらから製造される金属である。本方法の幾つかの態様においては、導電性材料は、次の合金：ステンレス鋼（ＳＳ）３５４ＳＭＯ、ＳＳ３０４、ＳＳ３１６、ＳＳ３１７Ｌ、ＳＳ３１７ＬＭ、ＳＳ３１７ＬＭＮ、ＳＳ９０４、ＳＳ ＡＬ−６ＸＮ、又はＳＳ合金２４の１以上から選択される金属である。
【００８０】
[0080]本発明の１以上の態様は、バイオセンサーのための電極を形成する方法に関する。導電層と抵抗材料層の組み合わせは、ＡＳＴＭ−Ｆ１７１１−９６によって測定して、５０００オーム／スクエア以下、２０００オーム／スクエア以下、１００オーム／スクエア以下、８０オーム／スクエア以下、６０オーム／スクエア以下、５０オーム／スクエア以下、４０オーム／スクエア以下、２０オーム／スクエア以下、１０オーム／スクエア以下、又は５オーム／スクエア以下のシート抵抗を有することができる。幾つかの態様においては、この層は、ＡＳＴＭ−Ｆ１７１１−９６によって測定して、１〜５０００オーム／スクエア、１〜４０００オーム／スクエア、１〜３０００オーム／スクエア、１〜２０００オーム／スクエア、１〜１０００オーム／スクエア、１〜５００オーム／スクエア、５〜１００オーム／スクエア、５〜２０オーム／スクエア、５〜１５オーム／スクエア、５〜１０オーム／スクエア、１０〜８０オーム／スクエア、２０〜６０オーム／スクエア、又は４０〜５０オーム／スクエアの間のシート抵抗を有することができる。この層は、２０００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有することができる。
【００８１】
[0081]ここで、図面を参照して本発明の幾つかの態様を記載する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】[0082]図１は、本発明の複数の態様の薄膜電極バイオセンサー部品の断面概要図である。
【図２】[0083]図２は、本発明の複数の態様の試験片バイオセンサー部品の概要図である。
【図３】[0084]図３は、メディエーターを含む溶液中における薄膜電極のサイクリックスイープボルタモグラムプロットを示し、アノード点であるＥピークを示すグラフである。
【図４】[0085]図４は、窒素含量の関数として増加する堆積速度のプロットを示すグラフである。
【図５】[0086]図５は、窒素含量の関数としての堆積電圧のプロットを示すグラフである。
【図６】[0087]図６は、窒素含量の関数としてのＣ−Ｎ種のパーセントのプロットを示すグラフである。
【図７】[0088]図７は、異なる窒素含量レベルに関するＸ線光電子スペクトル試験の一連のプロットである。
【図８】[0089]図８は、異なる窒素含量レベルに関するＸ線光電子スペクトル試験の一連のプロットである。
【図９】[0090]図９は、炭素層を有しないステンレス鋼３１６、Ａｒ中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６、及び５０／５０（分圧基準）のＡｒ／Ｎ２混合物中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６を比較した、メディエーターを含まないバッファー溶液中における薄膜電極のリニアスイープボルタモグラムプロットを示すグラフである。
【図１０】[0091]図１０は、炭素層を有しないステンレス鋼３１６、Ａｒ中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６、及び５０／５０（分圧基準）のＡｒ／Ｎ２混合物中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６を比較した、Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーター含有バッファー溶液中における薄膜電極のリニアスイープボルタモグラムプロットを示すグラフである。
【図１１】[0092]図１１は、Ａｒ中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６、８０／２０（分圧基準）のＡｒ／Ｎ２混合物中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６、及び５０／５０（分圧基準）のＡｒ／Ｎ２混合物中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６を比較した、Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーター含有バッファー溶液中における薄膜電極のリニアスイープボルタモグラムプロットを示すグラフである。
【図１２】[0093]図１２は、それぞれ０、５、１０、１５、２０、４０、及び５０％のＮ２（分圧基準）を含むＡｒ及びＮ２の混合雰囲気中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６を比較した、［ＲｕＩＩＩ（ＮＨ３）６］Ｃｌ３メディエーター含有バッファー溶液中における薄膜電極のサイクリックボルタモグラムプロットを示すグラフである。
【図１３】[0094]図１３は、炭素層を有しないステンレス鋼３１６、Ａｒ中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６、及び７９／２１（分圧基準）のＡｒ／Ｎ２混合物中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６を比較した、薄膜電極に関する垂直力の関数としての摩擦係数のプロットを示すグラフである。
【図１４】[0095]図１４は、薄膜ナノスクラッチ試験に関する距離の関数としての勾配垂直力印加を示す図である。
【図１５】[0096]図１５Ａ〜Ｃは、炭素層を有しないステンレス鋼３１６、Ａｒ中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６、及び７９／２１（分圧基準）のＡｒ／Ｎ２混合物中で炭素スパッタでキャップしたステンレス鋼３１６を比較した、２００ミクロンの距離における薄膜電極に関するナノスクラッチ試験結果を示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
[0097]本発明は、概してバイオセンサーにおいて用いられるもののような電極のための部品に関する。本明細書において用いる「バイオセンサー」という用語は、生物学的試料を分析するための装置を示す。幾つかの態様においては、図１に示されるように、バイオセンサー部品は層状の薄膜電極１００であってよく、概して、基材１０２、基材１０２の少なくとも一部の上に堆積されている導電層１０４、及び導電層１０４の少なくとも一部の上に堆積されている抵抗材料層１０６を含んでいてよい。幾つかの態様においては、バイオセンサーはグルコース測定システムのような医用センサーであってよく、バイオセンサー部品はバイオセンサーと共に用いるための試験片であってよい。本明細書において用いる「医用センサー」という用語は、医用モニター及び／又は診断のために用いられるバイオセンサーを示す。例えば、図２に示されるように、幾つかの態様は、バイオセンサー部品が、反応スペース１１２によって第２の電極１００ａから離隔している第１の電極１００を含む試験片１１０を含むことを意図している。第１の電極１００は作用電極を構成していてよく、第２の電極１００ａは、参照電極、又は対電極、或いは参照電極と対電極の組合せを構成していてよい。したがって、１滴の血液のような生物学的試料を反応スペース１１２内に配置して、分析のために第１及び第２の電極１００及び１００ａと電気接触させることができる。図２は限定を意図してはおらず、試験片に関する１つの可能性のある態様を示していることを理解すべきである。試験片に関する他の態様には、例えばコプラナー電極構造のような複数の電極に関する異なる構造を含ませることができる。本明細書において用いる「血糖センサー」という用語は、血液中のグルコースの濃度を求めるために用いられる医用センサーを示す。更に、生物学的試料と反応する生物学的反応物質、例えばタンパク質、酵素（例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼなど）、並びにメディエーター（例えば、フェリシアニド、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、キノン類、フェノチアジン類、フェノキサジン類など）を、電極の１つ又は両方、例えば作用電極上に形成することができる。
【００８４】
[0098]通常はパラジウム及び／又は金のような貴金属を含み、及び／又はこれを使用する従来の物理蒸着バイオセンサー部品と異なり、ここに記載するバイオセンサー部品は、ニッケル及びクロムを含むもののような非貴金属合金から形成することができる。それにもかかわらず、ここに記載する抵抗材料層がその上に堆積されている非貴金属合金から形成される薄膜電極のようなバイオセンサー部品は、生物学的試料を測定する際に優れた安定性及び正確性を示すことができる。而して、ここに記載する非貴金属合金及び抵抗材料層を含むバイオセンサー部品を用いることによって、バイオセンサー部品の製造及び使用に通常関係する材料及び製造コストを大きく減少させることができる。
【００８５】
[0099]本発明の複数の態様は、概して非導電性であり、ここに記載する意図する化学反応に対して化学的に不活性である可撓性又は剛性のいずれかの任意のタイプの材料から形成される基材１０２を提供する。幾つかの態様においては、バイオセンサー部品の基材１０２には、ポリマーフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルムなどのようなポリマーを含む可撓性の非導電性フィルムを含ませることができる。幾つかの具体的な態様においては、基材１０２にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを含ませることができる。本発明の複数の態様は、基材１０２は少なくとも２５μｍ、１２５μｍ、又は２５０μｍ、及び／又は８００μｍ以下、５００μｍ以下、又は４００μｍ以下の厚さを有していてよいと意図する。幾つかの態様においては、基材１０２は、２５〜８００μｍ、２５〜５００μｍ、又は２５〜４００μｍの間、１２５〜８００μｍ、１２５〜５００μｍ、又は１２５〜４００μｍの間、或いは２５０〜８００μｍ、２５０〜５００μｍ、又は２５０〜４００μｍの間の厚さを有していてよい。
【００８６】
[0100]基材１０２上に被覆される導電層１０４には、１種類以上の非貴金属を含ませることができる。かかる導電層１０４は、スパッタ被覆（例えば、マグネトロンスパッタリング、非平衡マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、対向ターゲット式スパッタリングなど）、熱蒸着、電子ビーム蒸着、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティングなどのような１以上の物理蒸着技術、又はこれらの組合せによって基材１０２上に被覆することができる。導電層１０４は、基材１０２上に、少なくとも１ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、又は３０ｎｍ、及び／又は１０００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、又は５０ｎｍ以下の厚さに被覆することができる。幾つかの態様においては、導電層１０４は、１〜１０００ｎｍ、１〜２００ｎｍ、１〜１００ｎｍ、又は１〜５０ｎｍの間、１０〜１０００ｎｍ、１０〜２００ｎｍ、１０〜１００ｎｍ、又は１０〜５０ｎｍの間、１５〜１０００ｎｍ、１５〜２００ｎｍ、１５〜１００ｎｍ、又は１５〜５０ｎｍの間、或いは３０〜１０００ｎｍ、３０〜２００ｎｍ、３０〜１００ｎｍ、又は３０〜５０ｎｍの間の厚さを有し得る。
【００８７】
[0101]抵抗材料層１０６は、スパッタ被覆（例えば、マグネトロンスパッタリング、非平衡マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、対向ターゲット式スパッタリングなど）、熱蒸着、電子ビーム蒸着、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティング、プラズマ支援蒸着、原子層堆積などのような１以上の物理蒸着技術、又はこれらの組合せによって導電層１０４上に堆積させることができる。幾つかの態様においては、抵抗材料層１０６は、基材１０４上に、少なくとも１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、又は１５ｎｍ、及び／又は２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、２０ｎｍより少ない量、或いは１５ｎｍの厚さに被覆することができる。幾つかの態様においては、抵抗層１０６は、１〜２００ｎｍ、１〜１００ｎｍ、１〜５０ｎｍ、１〜２０ｎｍ、１ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、又は１〜１５ｎｍ；或いは５〜２００ｎｍ、５〜１００ｎｍ、５〜５０ｎｍ、５〜２５ｎｍ、５〜２０ｎｍ、５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、又は５〜１５ｎｍ；或いは１０〜２００ｎｍ、１０〜１００ｎｍ、１０〜５０ｎｍ、又は１０〜２５ｎｍ、１０〜２０ｎｍ、１０ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは１０〜１５ｎｍの厚さを有し得る。
【００８８】
[0102]導電層１０４及び抵抗材料層１０６は、得られる薄膜電極１００が可視光に対して概して不透明であるように基材１０２上に堆積させることができる。例えば、得られる薄膜電極１００は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３によって測定して、５０％以下、４０％以下、３０％以下、又は２０％以下の可視光透過率を有し得る。幾つかの態様においては、得られる薄膜電極１００は、１〜５０％の間、１０〜４０％の間、１５〜３０％の間、又は約２０％の可視光透過率を有し得る。更に、得られる薄膜電極１００は、ＡＳＴＭ−Ｆ１７１１−９６によって測定して５０００オーム／スクエア以下、２０００オーム／スクエア以下、１００オーム／スクエア以下、８０オーム／スクエア以下、６０オーム／スクエア以下、５０オーム／スクエア以下、４０オーム／スクエア以下、２０オーム／スクエア以下、１０オーム／スクエア以下、又は５オーム／スクエア以下のシート抵抗を有し得る。幾つかの態様においては、得られる薄膜電極１００は、１〜５０００オーム／スクエア、２〜２０００オーム／スクエア、５〜１００オーム／スクエア、１０〜８０オーム／スクエア、２０〜６０オーム／スクエア、又は４０〜５０オーム／スクエアの間のシート抵抗を有し得る。
【００８９】
[0103]導電層１０４を形成するここに記載する非貴金属には、ニッケルとクロムの合金を含ませることができる。例えば、少なくとも４重量％、又は５重量％、又は６重量％、或いは８重量％のニッケル、及び少なくとも１０重量％のクロムから構成される非貴金属合金を用いて、バイオセンサー部品の導電層１０４を形成し、導電層１０４上に抵抗材料層１０６（アモルファス炭素、及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含む）を堆積させることによって導電層を更に被覆した。表１は、導電層及び抵抗材料層の両方を含む電極を製造するために用いた、ニッケル及びクロムを含む合金を含む。製造された抵抗材料層は、アモルファス炭素を含む層、及びアモルファス炭素と少なくとも１種類のＣ−Ｎ種の両方を含む層を含む。他に具体的に示していない限りにおいては、導電層中に含まれる元素に関してここで与える重量％は、導電層のみの全重量を基準としており、抵抗層中に含まれる元素は含まないことを理解すべきである。
【００９０】
[0104]表１に記載した合金に加えて、幾つかの態様においては、電極の導電層（例えばバイオセンサー部品の導電層１０４）を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量、及び元素量は、電極、例えばバイオセンサー部品の具体的な要件に応じて変化させることができる。種々の態様においては、非貴金属合金に、少なくとも約４重量％、又は５重量％、又は６重量％、或いは８重量％で７２重量％までのニッケルを含ませることができる。更に、種々の態様においては、非貴金属合金に、少なくとも約１０重量％、１３重量％、１４重量％、及び／又は約３０重量％以下、２５重量％以下、２０重量％以下、１９重量％以下、１８重量％以下、又は１７重量％以下のクロムを含ませることができる。より特には、幾つかの態様においては、非貴金属合金に、約１２〜３０重量％、１２〜２５重量％、１３〜２０重量％、１３〜１９重量％、１３〜１８重量％、１３〜１７重量％、１４〜２０重量％、１４〜１９重量％、１４〜１８重量％、又は１４〜１７重量％の範囲のクロムを含ませることができる。
【００９１】
[0105]種々の態様においては、非貴金属合金に少なくとも約５〜約９５重量％のニッケルを含ませることができる。更に、種々の態様においては、非貴金属合金に、少なくとも約５重量％、１０重量％、２０重量％、２０重量％より多く、２５重量％より多く、３０重量％より多く、４０重量％より多く、５０重量％より多く、或いは５０重量％より多く、６０重量％より多く、及び／又は約９５重量％以下、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％より多く、５０重量％より多く、又は４０重量％より多いクロムを含ませることができる。より特には、幾つかの態様においては、非貴金属合金に、約５重量％〜９５重量％、１０〜９０重量％、１０〜８０重量％、１０〜７０重量％、１０〜６０重量、１０〜５０重量％、１０〜４０重量％、２０〜９０重量％、２０〜８０重量％、２０〜７０重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、２０重量％より多く９０重量％まで、２０重量％より多く８０重量％まで、２０重量％より多く７０重量％まで、２０重量％より多く６０重量％まで、２０重量％より多く５０重量％まで、２０重量％より多く４０重量％まで、２５〜９０重量％、２５〜８０重量％、２５〜７０重量％、２５〜６０重量％、２５〜５０重量％、２５〜４０重量％、３０〜９０重量％、３０〜８０重量％、３０〜７０重量％、３０〜６０重量％、３０〜５０重量％、３０〜４０重量％、４０〜９０重量％、４０〜８０重量％、４０〜７０重量％、４０〜６０重量％、４０〜５０重量％、５０〜９０重量％、５０〜８０重量％、５０〜７０重量％、５０〜６０重量％、５０重量％より多く９５重量％まで、５０重量％より多く９０重量％まで、５０重量％より多く８０重量％まで、５０重量％より多く７０重量％まで、５０重量％より多く６０重量％まで、６０〜９５重量％、６０〜９０重量％、６０〜８０重量％、６０〜７０重量％、７０〜９５重量％、７０〜９０重量％、７０〜８０重量％、８０〜９５重量％、又は８０〜９０重量％の範囲のクロムを含ませることができる。一態様においては、上記に規定した量のクロムに加えて、合金の残りはニッケルである。合金の１００重量％の合計量のニッケル及びクロムを含む合金は、少量の他の元素を不純物として更に含んでいてよいことを理解すべきである。
【００９２】
[0106]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１０〜９５重量％のクロム及び５〜９０重量％のニッケル；１０〜９０重量％のクロム及び１０〜９０重量％のニッケル；又は１０〜８０重量％のクロム及び２０〜９０重量％のニッケル；又は１０〜７０重量％のクロム及び３０〜９０重量％のニッケル；又は１０〜６０重量％のクロム及び４０〜９０重量％のニッケル；又は１０〜５０重量％のクロム及び５０〜９０重量％のニッケル；又は１０〜４０重量％のクロム及び６０〜９０重量％のニッケル；又は２０〜９０重量％のクロム及び１０〜８０重量％のニッケル；又は２０〜８０重量％のクロム及び２０〜８０重量％のニッケル；又は２０〜７０重量％のクロム及び３０〜８０重量％のニッケル；又は２０〜６０重量％のクロム及び４０〜８０重量％のニッケル；又は２０〜５０重量％のクロム及び５０〜８０重量％のニッケル；又は２０〜４０重量％のクロム及び６０〜８０重量％のニッケル；又は２０重量％より多く９０重量％までのクロム及び１０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く８０重量％までのクロム及び２０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く７０重量％までのクロム及び３０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く６０重量％までのクロム及び４０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く５０重量％までのクロム及び５０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く４０重量％までのクロム及び６０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２５〜９０重量％のクロム及び１０〜７５重量％のニッケル；又は２５〜８０重量％のクロム及び２０〜７５重量％のニッケル；又は２５〜７０重量％のクロム及び３０〜７５重量％のニッケル；又は２５〜６０重量％のクロム及び４０〜７５重量％のニッケル；又は２５〜５０重量％のクロム及び５０〜７５重量％のニッケル；又は２５〜４０重量％のクロム及び６０〜７５重量％のニッケル；又は３０〜９０重量％のクロム及び１０〜７０重量％のニッケル；又は３０〜８０重量％のクロム及び２０〜７０重量％のニッケル；又は３０〜７０重量％のクロム及び３０〜７０重量％のニッケル；又は３０〜６０重量％のクロム及び４０〜７０重量％のニッケル；又は３０〜５０重量％のクロム及び５０〜７０重量％のニッケル；又は３０〜４０重量％のクロム及び６０〜７０重量％のニッケル；又は４０〜９０重量％のクロム及び１０〜６０重量％のニッケル；又は４０〜８０重量％のクロム及び２０〜６０重量％のニッケル；又は４０〜７０重量％のクロム及び３０〜６０重量％のニッケル；又は４０〜６０重量％のクロム及び４０〜６０重量％のニッケル；又は４０〜５０重量％のクロム及び５０〜６０重量％のニッケル；又は５０〜９５重量％のクロム及び５〜５０重量％のニッケル；又は５０〜９０重量％のクロム及び１０〜５０重量％のニッケル；又は５０〜８０重量％のクロム及び２０〜５０重量％のニッケル；又は５０〜７０重量％のクロム及び３０〜５０重量％のニッケル；又は５０〜６０重量％のクロム及び４０〜５０重量％のニッケル；又は５０重量％より多く９５重量％までのクロム及び５重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く９０重量％までのクロム及び１０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く８０重量％までのクロム及び２０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く７０重量％までのクロム及び３０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く６０重量％までのクロム及び４０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は６０〜９５重量％のクロム及び５〜４０重量％のニッケル；又は６０〜９０重量％のクロム及び１０〜４０重量％のニッケル；又は６０〜８０重量％のクロム及び２０〜４０重量％のニッケル；又は６０〜７０重量％のクロム及び３０〜４０重量％のニッケル；又は７０〜９５重量％のクロム及び５〜３０重量％のニッケル；又は７０〜９０重量％のクロム及び１０〜３０重量％のニッケル；又は７０〜８０重量％のクロム及び２０〜３０重量％のニッケル；又は８０〜９５重量％のクロム及び５〜２０重量％のニッケル；又は８０〜９０重量％のクロム及び１０〜２０重量％のニッケル；のように変化させることができ、これらの重量％は全て導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。
【００９３】
[0107]幾つかの態様においては、導電層は、存在する場合には導電層の全重量を基準として、０〜２重量％、又は０〜１重量％の量のモリブデンを含む。幾つかの態様においては、導電層は、存在する場合には導電層の全重量を基準として、１重量％未満、又は０．８重量％未満、又は０．６重量％未満、又は０．４重量％未満、又は０．２重量％未満、或いは０．１重量％未満の量のモリブデンを含む。複数の態様においては、導電層はモリブデンを実質的に含まない。複数の態様においては、導電層はモリブデンを含まない。
【００９４】
[0108]幾つかの態様においては、導電層は、１．０重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．２重量％未満の次の元素種：鉄、炭素、イオウ、リン、モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素のそれぞれを含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：炭素、イオウ、リン、モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まないか、又はこれらを実質的に含まない。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含み、１．０重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満の任意の他の元素種を含む。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含み、全部の合計で２．０重量％未満、又は１．０重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満の他の元素種を含む。
【００９５】
[0109]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１０〜３０重量％のクロム及び４〜８１重量％のニッケル；１０〜３０重量％のクロム及び８〜８１重量％のニッケル；又は１０〜２５重量％のクロム及び８〜８１重量％のニッケル；又は１２〜２５重量％のクロム及び８〜８１重量％のニッケル；又は１３〜２３重量％のクロム及び８〜８１重量％のニッケル；又は１３〜２１重量％のクロム及び８〜８１重量％のニッケル；又は１４〜２０重量％のクロム及び８〜８１重量％のニッケル；又は１２〜２５重量％のクロム及び８〜７５重量％のニッケル；又は１３〜２３重量％のクロム及び８〜７５重量％のニッケル；又は１３〜２１重量％のクロム及び８〜７５重量％のニッケル；又は１４〜２０重量％のクロム及び８〜７５重量％のニッケル；又は１２〜２５重量％のクロム及び８〜７２重量％のニッケル；又は１３〜２３重量％のクロム及び８〜７２重量％のニッケル；又は１３〜２１重量％のクロム及び８〜７２重量％のニッケル；又は１４〜２０重量％のクロム及び８〜７２重量％のニッケル；のように変化させることができる。幾つかの態様においては、これらの金属合金にはまた、少なくとも２重量％の鉄；又は２〜７５重量％の鉄、又は３〜７５重量％の鉄；又は４〜７５重量％の鉄；又は５〜７５重量％の鉄を含ませることもできる。
【００９６】
[0110]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１２〜２５重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１３〜２０重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１９重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１８重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１７重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１４〜２０重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１９重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１８重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１７重量％のクロム及び７０〜８１重量％のニッケル；又は１３〜２０重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１９重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１８重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１７重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１４〜２０重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１９重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１８重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１７重量％のクロム及び７１〜８１重量％のニッケル；又は１３〜２０重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１９重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１８重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１７重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１４〜２０重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１９重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１８重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１４〜１７重量％のクロム及び７２〜８１重量％のニッケル；又は１３〜１８重量％のクロム及び７０〜８０重量％のニッケル；又は１３〜１７重量％のクロム及び７０〜８０重量％のニッケル；又は１４〜１８重量％のクロム及び７０〜８０重量％のニッケル；又は１４〜１７重量％のクロム及び７０〜８０重量％のニッケル；又は１３〜１８重量％のクロム及び７１〜８０重量％のニッケル；又は１３〜１７重量％のクロム及び７１〜８０重量％のニッケル；又は１４〜１８重量％のクロム及び７１〜８０重量％のニッケル；又は１４〜１７重量％のクロム及び７１〜８０重量％のニッケル；又は１３〜１８重量％のクロム及び７２〜８０重量％のニッケル；又は１３〜１７重量％のクロム及び７２〜８０重量％のニッケル；又は１４〜１８重量％のクロム及び７２〜８０重量％のニッケル；又は１４〜１７重量％のクロム及び７２〜８０重量％のニッケル；のように変化させることができ、これらの重量％は全て導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。幾つかの態様においては、これらの金属合金にはまた、少なくとも５重量％の鉄；又は５〜１２重量％の鉄；又は６〜１２重量％の鉄；又は６〜１１重量％の鉄；を含ませることもできる。
【００９７】
[0111]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１４〜２２重量％のクロム及び７〜１５重量％のニッケル；又は１５〜２１重量％のクロム及び７〜１５重量％のニッケル；又は１６〜２０重量％のクロム及び７〜１５重量％のニッケル；又は１４〜２２重量％のクロム及び８〜１４重量％のニッケル；又は１５〜２１重量％のクロム及び８〜１４重量％のニッケル；又は１６〜２０重量％のクロム及び８〜１４重量％のニッケル；のように変化させることができる。幾つかの態様においては、これらの金属合金にはまた、少なくとも６１重量％の鉄；又は６１〜７５重量％の鉄；又は６１〜７４重量％の鉄；又は６１．５〜７５重量％の鉄；を含ませることもできる。幾つかの態様においては、導電層は、１７〜２１重量％のクロム及び７〜１１重量％のニッケル；又は１８〜２０重量％のクロム及び７〜１１重量％のニッケル；又は１７〜２１重量％のクロム及び８〜１１重量％のニッケル；又は１８〜２０重量％のクロム及び８〜１１重量％のニッケル；又は１８〜２０重量％のクロム及び８〜１０．５重量％のニッケル；を含み；幾つかの態様においては、導電層は、６５〜７５重量％の鉄；又は６６〜７４重量％の鉄；又は６６重量％より多く７５重量％以下の鉄；を更に含む。幾つかの態様においては、導電層は、１７〜１９重量％のクロム及び９〜１５重量％のニッケル；又は１６〜１８重量％のクロム及び９〜１５重量％のニッケル；又は１７〜１９重量％のクロム及び１０〜１４重量％のニッケル；又は１６〜１８重量％のクロム及び１０〜１４重量％のニッケル；を含み；幾つかの態様においては、導電層は、６０〜７３重量％の鉄；又は６１〜７２重量％の鉄；又は６１．５重量％より多く７２重量％以下の鉄を更に含む。
【００９８】
[0112]電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金にはまた、鉄を含ませることもできる。種々の態様においては、非貴金属合金に、少なくとも２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、６重量％、又は７重量％、及び／又は約８０重量％以下、７５重量％以下、又は７４重量％以下の鉄を含ませることができる。幾つかの態様においては、非貴金属合金に、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として２重量％乃至８０重量％未満、又は約２〜７５重量％、３〜７５重量％、４〜７５重量％、５〜７５重量％、６〜７５重量％、７〜７５重量％、２〜７４重量％、３〜７４重量％、４〜７４重量％、５〜７７重量％、６〜７４重量％、７〜７４重量％の範囲の鉄を含ませることができる。幾つかの態様においては、非貴金属合金に、少なくとも約５重量％、６重量％、又は７重量％、及び／又は約１２重量％以下、１１重量％以下、１０重量％以下、又は９重量％以下の鉄を含ませることができる。幾つかの態様においては、非貴金属合金に、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として５重量％より多く１２重量％未満、又は約６〜１１重量％、６〜１０重量％、６〜９重量％、７〜１１重量％、７〜１０重量％、７〜９重量％、又は約９重量％の鉄を含ませることができる。幾つかの態様においては、非貴金属合金に、少なくとも約６０重量％、６１重量％、６２重量％、６３重量％、６４重量％、６５重量％、又は６６重量％、及び／又は約８０重量％以下、７８重量％以下、７６重量％以下、７５重量％以下、又は７４重量％以下の鉄を含ませることができる。幾つかの態様においては、非貴金属合金に、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として６０〜８０重量％、又は約６１〜７９重量％、又は６１〜７５重量％、又は６１〜７４重量％、又は６１〜７３重量％、又は６１〜７２重量％、又は６２〜７８重量％、又は６３〜７７重量％、又は６４〜７６重量％、又は６５〜７５重量％、又は６５重量％乃至７５重量％未満、又は６５〜７４重量％、又は６６重量％乃至７５重量％未満、又は６６〜７４重量％の範囲の鉄を含ませることができる。
【００９９】
[0113]幾つかの態様においては、本発明において存在させることができるニッケル、クロム、及び鉄以外の非貴金属合金としては、次：マンガン及び銅のグループＩの１以上、及び／又は次：炭素及びケイ素のグループＩＩの１以上を挙げることができる。本発明において有用な全ての金属合金の重量％は、導電層中の材料の合計重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。
【０１００】
[0114]幾つかの態様においては、導電層に、少なくとも約０．００１重量％、０．０１重量％、又は０．１重量％、及び／又は２．０重量％以下、１．５重量％以下、１．０重量％以下、０．９重量％以下、０．８重量％以下、０．７重量％以下、又は０．６重量％以下のマンガンを更に含ませることができる。幾つかの態様においては、非貴金属合金に、約０．００１〜２．０重量％、約２．０重量％未満、０．００１〜１．０重量％、０．０１〜１．０重量％、０．１〜１．０重量％、又は約１．０重量％未満のマンガンを含ませることができる。
【０１０１】
[0115]幾つかの態様においては、導電層に、少なくとも約０．００１重量％、０．０１重量％、０．１重量％、又は０．２重量％、及び／又は約１．０重量％以下、０．５重量％以下、０．４重量％以下、又は０．３重量％以下の銅を更に含ませることができる。幾つかの態様においては、非貴金属合金に、約０．００１〜１．０重量％、約１．０重量％未満、０．００１〜０．５重量％、０．０１〜０．５重量％、０．１〜０．５重量％、又は約０．５重量％未満の範囲の銅を含ませることができる。
【０１０２】
[0116]幾つかの態様においては、導電層に、最大で３．０重量％、２．５重量％、２．０重量％、１．５重量％、１．０重量％、０．５重量％、０．３重量％、０．２重量％、０．１重量％、０．０５重量％、又は０．０１５重量％のケイ素を更に含ませることができる。幾つかの態様においては、導電層に最大０．１５重量％の炭素を含ませることができる。
【０１０３】
[0117]幾つかの態様においては、導電層は、存在する場合には、導電層の全重量を基準として、０〜２０重量％、０〜１５重量％、０〜１３重量％、０〜１０重量％、０〜５重量％、０〜４重量％、０〜３重量％、０〜２．５重量％、０〜２重量％、又は０〜１重量％の量のモリブデンを含む。幾つかの態様においては、導電層は、存在する場合には、導電層の全重量を基準として、１重量％未満、又は０．８重量％未満、又は０．６重量％未満、又は０．４重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満の量のモリブデンを含む。幾つかの態様においては、導電層は実質的にモリブデンを含まない。幾つかの態様においては、導電層はモリブデンを含まない。
【０１０４】
[0118]幾つかの態様においては、導電層は、２〜１０重量％、又は２〜８重量％、又は２〜７．５重量％、又は２〜７．０重量％、又は２〜６．５重量％、又は２．５〜８重量％、又は２．５〜７．５重量％、又は２．５〜７．０重量％、又は２．５〜６．５重量％、又は３〜８重量％、又は３〜７．５重量％、又は３〜７．０重量％、又は３〜６．５重量％、又は３．５〜８重量％、又は３．５〜７．５重量％、又は３．５〜７．０重量％、又は３．５〜６．５重量％、又は４〜８重量％、又は４〜７．５重量％、又は４〜７．０重量％、又は４〜６．５重量％、又は４．５〜８重量％、又は４．５〜７．５重量％、又は４．５〜７．０重量％、又は４．５〜６．５重量％のモリブデンを含む。幾つかの態様においては、導電層は、２〜６．５重量％、又は２〜６．０重量％、又は２〜５．５重量％、又は２〜５重量％、又は２〜４．５重量％、又は２〜４重量％、又は２．５〜６．５重量％、又は２．５〜６．０重量％、又は２．５〜５．５重量％、又は２．５〜５重量％、又は２．５〜４．５重量％、又は２．５〜４重量％、又は３〜６．５重量％、又は３〜６．０重量％、又は３〜５．５重量％、又は３〜５重量％、又は３〜４．５重量％、又は３〜４重量％、又は３．５〜６．５重量％、又は３．５〜６．０重量％、又は３．５〜５．５重量％、又は３．５〜５重量％、又は３．５〜４．５重量％、又は４〜６．５重量％、又は４〜６．０重量％、又は４〜５．５重量％、又は４〜５重量％、又は４．５〜６重量％、又は４．５〜５．５重量％、又は５〜６重量％のモリブデンを含む。
【０１０５】
[0119]幾つかの態様においては、導電層は、０．２重量％未満の次の元素種：炭素、硫黄、リン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素のそれぞれを含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。一態様においては、導電層は、次の元素種：ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まない。一態様においては、導電層は、０．２重量％未満の次の元素種：炭素、硫黄、リン、モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素のそれぞれを含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まない。
【０１０６】
[0120]一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、リン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まないか、或いはいずれかの種が存在する態様においては、かかる種は、０．２５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満、又は痕跡量、或いはそれ以下の量である。幾つかの態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、リン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。一態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、銅、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まないか、又はいずれかの種が存在する態様においては、かかる種は、０．２５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満、又は痕跡量、或いはそれ以下の量である。幾つかの態様においては、導電層は、次の元素種：モリブデン、銅、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素を全く含まないか、又は実質的に含まない。
【０１０７】
[0121]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル、クロム、及び鉄の量は、バイオセンサ部品の具体的な要件に応じて、次：１０〜３０重量％のクロム、８〜７５重量％のニッケル、及び２〜７５重量％の鉄；又は１０〜２５重量％のクロム、８〜７５重量％のニッケル、及び３〜７５重量％の鉄；又は１０〜２５重量％のクロム、８〜７５重量％のニッケル、及び４〜７５重量％の鉄；又は１０〜２５重量％のクロム、８〜７５重量％のニッケル、及び５〜７５重量％の鉄；又は１３〜２１重量％のクロム、８〜７３重量％のニッケル、及び６〜７５重量％の鉄；又は１４〜２０重量％のクロム、８〜７２重量％のニッケル、及び６〜７４重量％の鉄；のように変化させることができ、これらの重量パーセンテージは全て、導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。
【０１０８】
[0122]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル、クロム、及び鉄の量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１３〜２５重量％のクロム、７０〜８１重量％のニッケル、及び５重量％より多く１２重量％未満の鉄；又は１３〜２０重量％のクロム、７０〜８１重量％のニッケル、及び６〜１１重量％の鉄；又は１３〜１８重量％のクロム、７０〜８１重量％のニッケル、及び６〜１１重量％の鉄；又は１４〜１７重量％のクロム、７０〜８１重量％のニッケル、及び６〜１１重量％の鉄；又は１３〜１８重量％のクロム、７２〜８１重量％のニッケル、及び６〜１１重量％の鉄；又は１４〜１７重量％のクロム、７２〜８１重量％のニッケル、及び６〜１１重量％の鉄；又は１４〜１７重量％のクロム、７２〜８１重量重量％のニッケル、及び６〜１０重量％の鉄；のように変化させることができ、これらの重量パーセントは全て、導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。
【０１０９】
[0123]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル、クロム、及び鉄の量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１４〜２２重量％のクロム、７〜１５重量％のニッケル、及び６０〜７５重量％の鉄；又は１５〜２１重量％のクロム、７〜１５重量％のニッケル、及び６１〜７５重量％の鉄；又は１６〜２０重量％のクロム、７〜１５重量％のニッケル、及び６１〜７５重量％の鉄；又は１６〜２０重量％のクロム、８〜１４重量％のニッケル、及び６１〜７５重量％の鉄；又は１６〜２０重量％のクロム、８〜１４重量％のニッケル、及び６１〜７４重量％の鉄；又は１６〜２０重量％のクロム、８〜１４重量％のニッケル、及び６１．５〜７４重量％の鉄；のように変化させることができ、これらの重量パーセントは全て、導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。幾つかの態様においては、電極の導電層に、１６〜２２重量％のクロム、７〜１２重量％のニッケル、及び６５〜７５重量％の鉄；又は１７〜２１重量％のクロム、７〜１２重量％のニッケル、及び６５〜７５重量％の鉄；又は１８〜２０重量％のクロム、７〜１２重量％のニッケル、及び６５〜７５重量％の鉄；又は１６〜２２重量％のクロム、８〜１２重量％のニッケル、及び６５〜７５重量％の鉄；又は１６〜２２重量％のクロム、８〜１１重量％のニッケル、及び６５〜７５重量％の鉄；又は１８〜２０重量％のクロム、８〜１１重量％のニッケル、及び６６〜７４重量の鉄；を含ませることができ、これらの重量パーセントは全て、導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。幾つかの態様においては、電極の導電層に、１４〜２０重量％のクロム、８〜１６重量％のニッケル、及び６０〜７４重量％の鉄；又は１５〜１９重量％のクロム、８〜１６重量％のニッケル、及び６０〜７４重量％の鉄；又は１６〜１８重量％のクロム、８〜１６重量％のニッケル、及び６０〜７４重量％の鉄；又は１４〜２０重量％のクロム、９〜１５重量％のニッケル、及び６０〜７４重量％の鉄；又は１４〜２０重量％のクロム、１０〜１４重量％のニッケル、及び６０〜７４重量％の鉄；又は１６〜１８重量％のクロム、１０〜１４重量％のニッケル、及び６１〜７２重量の鉄；を含ませることができ、これらの重量パーセントは全て、導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。
【０１１０】
[0124]本発明における導電層は、本出願において開示する任意の合金組成物を含む単一の層で構成することができる。幾つかの態様においては、合金組成物は、複数の元素の固溶体（単一相）、複数の金属相の混合物（２以上の溶体）、又は相の間に明確な境界を有しない金属間化合物であってよい合金を含む。
【０１１１】
[0125]当業者が容易に認識するように、非貴金属合金の元素は不可避的不純物を含んでいてよい。本明細書において用いる「不可避的不純物」とは、非貴金属合金を製造するために用いる鉱石中に天然に存在しているか、又は製造プロセス中に非意図的に加えられる任意の不純物を指す。非貴金属合金は、約０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．００１重量％未満の不可避的不純物を含んでいてよい。
【０１１２】
[0126]ここに記載する非貴金属合金にはまた、上記に記載した元素に加えて１種類以上の更なる合金化元素を含ませることもできる。しかしながら、種々の態様においては、非貴金属合金はかかる更なる合金化元素を実質的に含まなくてよい。本明細書において用いる「事実上含まない」及び「実質的に含まない」という用語は、非貴金属合金が０．００１重量％未満のかかる更なる合金化成分を含むことを意味する。更に、「事実上含まない」及び「実質的に含まない」という用語は互換的に用いることができる。
【０１１３】
[0127]種々の態様においては、抵抗材料層は、（下記の実施例のセクションで記載するような）Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）分析によって求めて２０原子％より多く、又は２５原子％より多く、又は３０原子％より多い量の少なくとも１種類のＣ−Ｎ種を含む。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、ＸＰＳ分析によって求めて２０原子％未満、又は１５原子％未満、又は１４原子％未満、又は１３原子％未満、又は１２原子％未満、又は１１原子％未満のＣ−Ｏ種を含有する。
【０１１４】
[0128]本発明の幾つかの態様においては、ここに記載するバイオセンサー部品は、次の工程：
（ａ）基材を用意する工程；
（ｂ）導電層ターゲットを用意する工程；
（ｃ）基材の少なくとも一部に導電層ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって基材の反対側に面する導電層の表面を有する導電層を基材上に形成することによって導電層を形成すること；
（ｄ）抵抗材料ターゲットを用意すること；
（ｅ）抵抗材料ターゲット及び導電層表面に窒素を含む雰囲気を与えること；及び
（ｆ）窒素含有雰囲気中において、導電層の少なくとも一部に抵抗材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって導電層表面上に抵抗材料層を形成することによって抵抗材料層を形成すること；を含む。
【０１１５】
[0129]工程（ａ）の基材を用意することには、上記に記載したＰＥＴのような任意のタイプの基材材料を用意することを含ませることができる。幾つかの態様においては、基材は、高真空チャンバー内で操作することができる基材材料のシートを含む。基材材料のシートには、正方形のシートのような単断面の材料を含ませることができる。幾つかの他の態様においては、基材材料のシートには、下記により詳細に記載するように、ロールツーロール機構によって高真空チャンバーに通される材料のロールを含ませることができる。他の態様においては、基材は、これも下記において記載するように、堆積中において固定して保持することができ、或いは回転及び／又は公転させることができる。
【０１１６】
[0130]工程（ｂ）のターゲットを用意することには、上記に記載した任意の非貴金属合金から構成される物理蒸着ターゲットを用意することを含ませることができる。例えば幾つかの態様においては、表１にリストする合金を含む物理蒸着ターゲットを用いて薄膜導電層を形成した。かかる合金ターゲットは、約０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．００１重量％未満の不可避的不純物を含んでいてよい。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、物理蒸着プロセス中において、スパッタカソードのように電極内に収容され、及び／又はそれを構成する。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、１２ｃｍ、１６ｃｍ、又は２０ｃｍの直径を有する円形であってよい。他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、又は１６ｃｍの内径、及び２０ｃｍ、２４ｃｍ、２８ｃｍ、又は３２ｃｍの外径を有する管状ターゲットであってよい。更に他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、５〜２５ｃｍの間の幅、２５〜７５ｃｍの間の長さ、及び０．３〜５ｃｍの間の厚さの寸法を有する方形体であってよい。しかしながら、本発明の複数の態様は他の形状及び寸法のターゲットを使用することを意図することを理解すべきである。
【０１１７】
[0131]工程（ｃ）の物理蒸着は、概して基材を非貴金属合金ターゲットからの材料で被覆して導電層を形成することを含む。本明細書において用いる「物理蒸着」という用語は、基材上に気化した材料を凝縮させることによって薄膜を堆積させることを意味する。物理蒸着被覆は、上記に記載した任意のタイプの物理蒸着プロセス、即ち、スパッタ被覆、熱蒸着、電子ビーム蒸着、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティングなどによって行うことができる。例えば幾つかの態様においては、物理蒸着工程は、スパッタリング装置によって非貴金属合金ターゲットをスパッタリングすることによって基材を導電層で被覆するスパッタリングプロセスによって行う。かかるスパッタリングタイプの物理蒸着の具体例は下記においてより詳細に記載する。その上に導電層が被覆されている得られる基材は、電極のようなバイオセンサー部品として用いることができる。かかる電極としては、作用電極、参照電極、及び／又は対電極を挙げることができる。基材材料のロールに、ロールツーロール物理蒸着プロセスによって導電層を真空被覆する場合のような幾つかの態様においては、得られる薄膜シートを適当な寸法に切断して、バイオセンサー部品に特異的な寸法の薄膜電極を形成することができる。他の態様においては、バイオセンサー部品は、化学エッチング又はレーザーエッチング（又はアブレーション）のようなエッチングによって薄膜シートから形成することができる。更に他の態様においては、バイオセンサー部品はパターン化マスクを用いて形成することができ、これを基材上に載置し、その上に導電層を物理蒸着してバイオセンサー部品の導電層を形成する。
【０１１８】
[0132]工程（ｄ）のターゲットを用意することには、上記に記載した抵抗材料から構成される物理蒸着ターゲットを用意することを含ませることができる。例えば幾つかの態様においては、炭素を含む物理蒸着ターゲットを用いて、薄膜アモルファス炭素含有層を製造した。かかる抵抗材料ターゲットは、約０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．００１重量％未満の不可避的不純物を含んでいてよい。幾つかの態様においては、ターゲットには、堆積される抵抗層材料とは異なっていてよいが、物理蒸着のためのソース材料として用いると抵抗材料を生成させる材料を含ませることができる。抵抗材料ターゲットは、堆積される抵抗材料と異なる組成及び／又は構造を有していてよいことを理解すべきである。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、物理蒸着プロセス中においては、スパッタカソードのように電極内に収容されるか、及び／又は電極を構成する。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、１２ｃｍ、１６ｃｍ、又は２０ｃｍの直径を有する円形であってよい。他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、又は１６ｃｍの内径、及び２０ｃｍ、２４ｃｍ、２８ｃｍ、又は３２ｃｍの外径を有する管状ターゲットであってよい。更に他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、５〜２５ｃｍの幅、２５〜７５ｃｍの間の長さ、及び０．３〜５ｃｍの厚さの寸法を有する方形体であってよい。しかしながら、本発明の複数の態様は他の形状及び寸法のターゲットを使用することを意図することを理解すべきである。
【０１１９】
[0133]工程（ｅ）の窒素を含む雰囲気を用意することは、物理蒸着装置（又は機器）の真空チャンバー内で実施することができ、ここではまずチャンバーを真空にし、次に希ガス及び窒素ガスの混合物を充填する。幾つかの態様においては、窒素は、分圧基準で（チャンバー内の）雰囲気の約０．５〜約５０％、１〜５０％の間、５〜５０％の間、１０〜５０％の間、２０〜５０％の間、１０〜４５％の間、１０〜４０％の間、又は約２０〜約４０％を構成することができる。一態様においては気体混合物はアルゴン及び窒素であり、ここでは窒素の量を選択することができる。
【０１２０】
[0134]工程（ｆ）の物理蒸着は、概して基材を抵抗材料ターゲットからの材料で被覆して抵抗材料層を形成することを含む。本明細書において用いる「物理蒸着」という用語は、基材上に気化した材料を凝縮させることによって薄膜を堆積させることを意味する。物理蒸着被覆は、上記に記載した任意のタイプの物理蒸着プロセス、即ち、スパッタ被覆、熱蒸着、電子ビーム蒸着、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティングなどによって行うことができる。例えば幾つかの態様においては、物理蒸着工程は、スパッタリング装置によって抵抗材料ターゲットをスパッタリングすることによって導電層（先に基材上に堆積されている）を抵抗材料層で被覆するスパッタリングプロセスによって行う。かかるスパッタリングタイプの物理蒸着の具体例は下記においてより詳細に記載する。その上に導電層及び抵抗材料層が被覆されている得られる基材は、電極のようなバイオセンサー部品として用いることができる。幾つかの態様においては、「抵抗材料」層は、導電層とは概して別個の層であり、層状構造体を形成し、層の間に明瞭な境界が存在していて、抵抗材料層と導電層のそれぞれは異なる組成を有する別々のはっきり識別できる層である。
【０１２１】
[0135]本発明の一形態においては、薄膜電極の電子移動速度を調節する方法が提供され、ここでは、（本明細書に記載の電極を形成する方法に関連する）窒素を含む雰囲気中の窒素の分圧を、電極の不均一電子移動速度を調整してリニアスイープ又はサイクリックボルタモグラムプロットに関する所望の曲線プロファイルが達成されるように選択する。特定の用途に関しては、より遅い電子移動速度を有する電極を提供するすることが有利である可能性がある。
【０１２２】
[0136]ロールツーロール物理蒸着プロセスによって、基材材料のロールに導電層を真空被覆し、続いて導電層表面を抵抗材料層で真空被覆する場合のような幾つかの態様においては、得られる薄膜シートを適当な寸法に切断して、バイオセンサー部品に特異的な寸法の薄膜電極を形成することができる。かかる電極としては、作用電極、参照電極、及び／又は対電極を挙げることができる。電極としてはまた、試料の導電度、試料がバイオセンサー部品に施されたかどうか、又は試料の他の電気特性、或いはバイオセンサーのために有用な試料環境を検出するためのものを挙げることができる。他の態様においては、バイオセンサー部品は、化学エッチング又はレーザーエッチングのようなエッチングによって薄膜シートから形成することができる。更に他の態様においては、バイオセンサー部品はパターン化マスクを用いて形成することができ、これを基材及び／又は導電層の上に載置し、その上に導電層及び／又は抵抗材料層を物理蒸着してバイオセンサー部品を形成する。
【０１２３】
[0137]幾つかの特定の態様においては、バイオセンサー部品は、ロールツーロール物理蒸着プロセス（ロールツーロールマグネトロンスパッタリングを含む）によって生成させることができる。例えば、２５μｍ〜２５０μｍの範囲の厚さ及び３３．０２ｃｍの幅を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のポリマーフィルムを含む基材シートを、Applied Materials, Inc.によって提供されるSmartwebコーター、又はCHA Industries, Inc.によって提供されるMark 80のような幅７７．５０ｃｍのウエブロールツーロールマグネトロンスパッタコーターを用いてスパッタリングすることができる。シングル又はデュアルターゲット構造を用いて、表１からの幾つかの合金のような非貴金属合金の導電層を堆積させることができる。（Tricor Industries Inc.から入手できるもののような）非貴金属合金プレートから構成されるターゲットを用いることができる。スパッタコーターの真空チャンバーは、拡散及び機械式ポンプの組合せを用いて少なくとも１０−５Ｔｏｒｒの到達圧力(base pressure)までポンプで減圧することができる。他の態様においては、機械式ポンプ、ターボポンプ、クライオポンプ、及び／又は油拡散ポンプの組合せを用いることができる。概して長方形の形状を有する非貴金属合金ターゲットを収容しているマグネトロンスパッタリングカソードに、２ＫＷの電源（例えばAdvanced Energy Inc.から提供されるもの）を用いて電圧を印加することができる。（例えばMKSモデル1179A流量制御装置を用いて）真空チャンバー中へのアルゴンガスの流量を制御して、スパッタリングプロセス中に用いるための３〜１０ｍＴｏｒｒの間のスパッタリング圧力を設定することができる。
【０１２４】
[0138]スパッタ導電層の厚さ及びシート抵抗は、特定のプロセスパラメーターを制御することによってその場で効率的に制御することができる。プロセスパラメーターの例としては、ロールツーロールウエブ速度（即ち、基材シートがスパッタリング中に真空チャンバーを通って進む速度を制御すること）、スパッタリングターゲットに供給する電力（即ち、ターゲット表面付近で形成されるプラズマへの印加電圧と電流の積）、スパッタリングチャンバー内のガス圧力、及びチャンバー内に存在するターゲットの数が挙げられる。例えば、与えられた合金の導電層のスパッタリングに関しては、ウエブ速度を０．１〜３．５メートル／分の間、スパッタリング出力密度を１〜８ワット／ｃｍ２の間に設定することができる。幾つかの態様においては、約２５ｎｍの厚さ測定値及び約４５オーム／スクエアのシート抵抗を有する合金のスパッタ導電層を形成することができる。幾つかの態様においては、層の厚さは、リアルタイムの測定、例えば光学モニタリングによって、堆積プロセスにフィードバックして制御することができることが意図される。
【０１２５】
[0139]抵抗材料層は、上記に記載の堆積技術の１つによって導電層の上に堆積させることができる。例えば一態様においては、抵抗層は、炭素ターゲットからのＤＣマグネトロンスパッタリングを用いて堆積させることができる。抵抗材料層の厚さは、特定のプロセスパラメーターを制御することによって制御することができる。プロセスパラメーターの例としては、ロールツーロールウエブ速度（即ち、基材シートがスパッタリング中に真空チャンバーを通って進む速度を制御すること）、スパッタリングターゲットに供給する電力（即ち、ターゲット表面付近で形成されるプラズマへの印加電圧と電流の関数）、スパッタリングチャンバー内のガス圧力、及びチャンバー内に存在するターゲットの数が挙げられる。例えば幾つかの態様においては、与えられた合金上への抵抗層のスパッタリングに関しては、ウエブ速度を０．１〜３．５メートル／分の間、スパッタリング出力密度を１〜８ワット／ｃｍ２の間に設定することができる。幾つかの態様においては、約１〜２００ｎｍの厚さ測定値を有するスパッタ抵抗層を形成することができる。また、炭素含有抵抗材料の厚さ及び堆積速度は、真空チャンバーの窒素を含む雰囲気中における窒素の分圧を調節することによって変化させることができることも見出された。
【０１２６】
[0140]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層を堆積させるための雰囲気は、少なくとも１種類の希ガス（例えばＡｒ）及び窒素ガスの混合物を含む。本発明の幾つかの態様においては、窒素は、分圧基準で、（抵抗材料の堆積のための）雰囲気の約０．５〜約５０％、１〜５０％の間、５〜５０％の間、１０〜５０％の間、２０〜５０％の間、１０〜４５％の間、約１０〜約４０％、約２０〜約４０％、１０〜４０％の間、又は２０〜４０％の間を構成することができる。炭素含有抵抗材料の堆積速度は、（例えばＡｒとＮ２の混合雰囲気中の）窒素の分圧の増加と共に増加するが、約４０％のＮ２分圧で飽和点に達するように見え、ここでは追加のＮ２は堆積速度を増加させ続けない。
【０１２７】
[0141]炭素含有抵抗材料堆積工程における（例えばＡｒとＮ２の混合雰囲気中の）窒素の分圧を増加させることによって、（抵抗材料層を有しない）同様の導電層膜、又は純粋なＡｒ雰囲気中において（同じ抵抗ソース材料から）堆積された炭素含有抵抗材料層を有する同様の膜と比較して、減少した摩擦係数及び増加した耐引っ掻き性を有する薄膜電極がもたらされることも見出された。
【０１２８】
[0142]上記に記載したロールツーロールプロセスに加えて、バイオセンサー部品は、同じ構成の拡大型を用い、大型のロールツーロールプロセスを用いて製造することができる。かかる大型のロールツーロールプロセスにおいては、最大ウエブ速度は、０．１〜１０メートル／分、例えば３〜７メートル／分の間、又は１０メートル／分より高くすることができる。大型のロールツーロールプロセスは、０．１〜１３ワット／ｃｍ２、２〜１０ワット／ｃｍ２、又は５〜８ワット／ｃｍ２のスパッタリング出力密度を与えることができる。更に、ターゲットの数としては、２、４、６、又はそれ以上の間を挙げることができ、基材シートのウエブ幅は７５ｃｍ又はそれ以上であってよい。本発明の幾つかの態様においては、導電層及び抵抗材料層の堆積工程は、それぞれ、１．５〜４０ｋＷ、又は１．７５〜１８ｋＷ、又は１．７５〜９ｋＷ、又は約２ｋＷの範囲の電力で運転するスパッタリングシステムによって行うことができる。具体的な範囲を用いる幾つかの態様を上記に与えたが、堆積は印加電力によって制御され、速度（堆積及びウェブ速度）は電力に比例することを理解すべきである。而して、安定したプロセス（熱緩和、カソード安定性、電源の電圧及び電流限界、アーキング）を確立することができる与えられた材料に関して可能な限り高い電力で運転することが望ましい。与えられた印加電力に関して得られる電圧はターゲット材料の組成によって定まり、すなわち、主に材料の二次電子収率によって決定される。幾つかの態様は、更に、基材シートを真空チャンバー内でバッチ式に公転運動及び／又は回転運動させる物理蒸着プロセスを用いることができることを意図する。かかる態様の幾つかを、下記の実施例のセクションで詳細に記載する。基材シートに（例えば、公転運動及び／又は回転運動など（しかしながらこれらに限定されない）における適所において）堆積させる幾つかの態様においては、基材シート上に導電層を堆積させる堆積時間は、５分、１０分、１５分、３０分、又はそれ以上であってよい。
【０１２９】
[0143]上記に記載したように、ここに記載するような、非貴金属合金から形成される導電層、及び（窒素を含む雰囲気中において）炭素材料から形成される抵抗材料層を含むバイオセンサー部品は、それらをパラジウム及び／又は金のような貴金属を含むバイオセンサー部品に対する代替物として特に良く適したものにする望ましい電気化学的特性を示すことができる。例えば、本発明の複数の態様のバイオセンサー部品は、クロノアンペロメトリー試験にかけた際に望ましい用量応答特性を示す非貴金属合金導電層及び抵抗材料層を有して形成される薄膜電極を構成することができる。
【０１３０】
[0144]種々の態様においては、導電層には、（上記で議論した量の）ニッケル、クロム、及び鉄を含ませることができ、導電層と抵抗材料層の組合せは、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、４００ミリボルト（ｍＶ）未満、又は３９０ｍＶ未満、又は３８０ｍＶ未満、又は３７５ｍＶ未満、又は３６０ｍＶ未満、又は３５０ｍＶ未満、又は３４０ｍＶ未満、又は３３０ｍＶ未満、又は３２５ｍＶ未満、又は３２０ｍＶ未満、又は３１０ｍＶ未満、又は３００ｍＶ未満、又は２９０ｍＶ未満、又は２８０ｍＶ未満、又は２７５ｍＶ未満、又は２７０ｍＶ未満、或いは２６０ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（以下においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができる。
【０１３１】
[0145]本発明の一態様においては、導電層は、上記で議論した量の）ニッケル、クロム、及び鉄を含み、導電層及び抵抗材料層の組合せは、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、２７５ミリボルト（ｍＶ）未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（以下、Ｅｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができる。
【０１３２】
[0146]本発明はその複数の態様の下記の実施例によって更に示すことができるが、これらの実施例は単に例示の目的のために含めるものであり、他に具体的に示していない限りにおいて発明の範囲を限定することは意図しないことが理解される。
【実施例】
【０１３３】
薄膜電極の製造：
[0147]下記に記載する実施例（及び比較例）のそれぞれに関し、下記に記載する物理蒸着プロセスによって薄膜電極の形態のバイオセンサー部品を形成した。下記のプロセスを用いて、表１に示す非貴組成物(non-noble compositions)のような複数の異なるタイプの元素及び元素合金の導電層を含ませた薄膜電極を形成することができると理解される。これらの例の薄膜電極にはまた、導電層の上に堆積させた炭素含有抵抗材料層又は炭素及び少なくとも１種類のＣ−Ｎ種の両方を含む抵抗層も含ませた。このプロセスは次のように薄膜電極フィルムを形成することを含んでいた。
【０１３４】
（ａ）高真空チャンバー内において、直流（ＤＣ）マグネトロンスパッタリングを用い、Denton Vacuum Desktop Proスパッタリング装置を用いてスパッタリングを実施して、１０．１６ｃｍ×１０．１６ｃｍの正方形のＰＥＴ基材シートの上に金属又は金属合金を堆積させた；
（ｂ）真空チャンバーを約１０−５Ｔｏｒｒの初期到達圧力まで排気した；
（ｃ）１０ｓｃｃｍのアルゴンガスを高真空チャンバー中に導入して、約５ｍＴｏｒｒの堆積圧力を生成させた；
（ｄ）基材シートを、真空チャンバー内において約２回転／分で回転させた；
（ｅ）直径５．０８ｃｍの金属又は金属合金のターゲットを、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４０ワットの一定の出力に１５分間の堆積時間の間保持して、基材シートの少なくとも一部を導電層で被覆した（ターゲットを初期化するために、基材を真空チャンバー中に導入する前に、ターゲットをＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４０ワットの一定の出力に５分間の予備スパッタリング時間の間保持した）；
（ｆ）導電層の堆積に続いて、真空チャンバーを約１０−５トルの初期到達圧力まで排気した;
（ｇ）１０ｓｃｃｍのアルゴンガス又はアルゴンと窒素ガスの混合物（例に応じて窒素の量を変化させた）を高真空チャンバー中に導入して、約５ｍＴｏｒｒの堆積圧力を生成させた;
（ｈ）次に、導電層の表面上に炭素含有層を堆積させた。直径５．０８ｃｍのグラファイト材料のターゲットを、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４８ワットの一定の出力に１時間の堆積時間の間保持して、導電層（工程（ｅ）で堆積させた）の少なくとも一部を炭素含有層で被覆した（ターゲットを初期化するために、導電層で被覆された基材を真空チャンバー中に導入する前に、ターゲットをＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４８ワットの一定の出力に５分間の予備スパッタリング時間の間保持した）；そして
（ｉ）全ての堆積を室温（即ち約２５℃）において行った。
【０１３５】
[0148]同様の手順をロールツーロール装置において実施し、ここでは３つのスパッタリングターゲットを差動ポンプ堆積ゾーンにおいて使用した。第１のターゲットゾーンにおいては、Ａｒ雰囲気を用いて、金属又は金属合金の膜を堆積させた。第２及び第３のターゲットゾーンにおいては、特定のアルゴン／窒素雰囲気下で炭素含有層を堆積させた。
【０１３６】
[0149]上記に規定した物理蒸着によって形成された薄膜電極フィルムから、５．０８ｃｍ×７．６２ｃｍの寸法を有する個々の薄膜電極を切り出した。Gamry Instruments VistaShieldファラデー箱の内部に配置された薄膜電極フィルムを含む電気化学セルを有する３電極構成のGamry Instruments Reference 600ポテンショスタットを用いて、電気化学実験を行った。その中にダイカットされた単一の直径３ｍｍの開口を有する電気メッキテープで薄膜電極を部分的にマスクすることによって、薄膜電極のそれぞれを作用電極として形成した。これにより、薄膜電極のダイカット開口によって形成された非マスク部分は、０．０７０７ｃｍ２の幾何学的作用電極表面積を与えた。薄膜電極の非マスク部分の他の異なる領域は、ポテンショスタットの作用電極リードへの電気的接続点として機能させた。薄膜電極のマスク部分は、プラスチックのような非導電性材料の平坦な支持ブロック上に配置した。その後、薄膜電極をガラス電気化学セルの作用電極ポート中に配置した。薄膜電極の露出した直径３ｍｍの部分を、電気化学セルの作用電極ポートの底部開口の中心付近に配置した。電気化学セルの作用電極ポートを、クランプ及びＯリングでシールした。電気化学セルにはまた、飽和カロメル参照電極を含む参照電極、及び炭素補助電極も含めた。参照電極及び補助電極は、それぞれ参照電極ポート及び補助電極ポート内に配置した。更に、参照電極及び補助電極は、それぞれポテンショスタットの参照リード及び補助リードに接続した。電気化学セルにはまた、それによって試験溶液を脱気し、及び窒素のような不活性ガスで覆う気体流ポートも含めた。窒素は電気化学セル反応に関しては不活性ガスとみなされるが、（上記で議論したように）堆積プロセス中に起こるプラズマ反応に関しては不活性であるとはみなされないことを留意すべきである。
【０１３７】
[0150]上記で議論した手順にしたがい、炭素含有抵抗材料層を用いる場合及び用いない場合の両方で、ステンレス鋼３０４及び３１６合金からそれぞれ薄膜電極を製造した。上記で議論した手順にしたがい、炭素含有抵抗材料層を用いて、ステンレス鋼３１７Ｌ及びＡＬ−６ＸＮ合金からそれぞれ薄膜電極を製造したが、試験データは与えない。本明細書中の実験セクションにおいては示されていないが、他の導電層合金、例えば、インコネル（登録商標）６００並びに他のＮｉ及びＣｒ含有合金を使用して、本発明による有用な電極を与えることができると考えられる。
【０１３８】
[0151]ステンレス鋼合金の組成を下記の表１に示す。表１に示す導電層を有する薄膜電極にはまた、上記で議論した手順にしたがって製造された炭素含有抵抗層も含ませた。炭素抵抗層の厚さは、電極断面のＴＥＭイメージングによって求めて（例に応じて）約１５〜４５ｎｍであった。
【０１３９】
【表１】
2020524793.tif 000003
【０１４０】
タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験の説明：
[0152]薄膜電極の電気化学応答を試験するために、タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を用いることができる。タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験は次の工程を含む：ｐＨ７．１の１４５ｍＭの塩化ナトリウムを含む１０ｍＭのリン酸カリウム緩衝液５０ｍＬを電気化学セル中に配置し、電気化学セルをストッパーで密閉した。気体流ポートに接続した気体入口及び出口取付具によって、中多孔質フィルタースティックを用いて窒素の気体流によって緩衝液の不活性ガス散布（即ち脱気）が可能であった。気体流ポートによって更に、気体流をフィルタースティックからヘッドスペースを覆う配置に切り替えることができた。気体出口をオイルバブラーに接続して、外部気体（例えば空気）が電気化学セル中に逆拡散するのを阻止した。気体流をブランケット構成に切り替える前に、同時に窒素を少なくとも５分間散布する一方で、磁気スターラーバーを用いて緩衝液を撹拌した。タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験によって行った電気化学実験中においては、噴霧又は他の形態による緩衝液の撹拌は行わなかった（即ち、電気化学試験中においては溶液は静止させた）。
【０１４１】
[0153]電気化学セル内の作用電極を構成した薄膜電極に関してリニアスイープボルタンメトリー試験を行った。リニアスイープボルタンメトリーに関する開始電位は、作用電極と参照電極（即ち飽和カロメル参照電極）の間で測定して、開路電位（自然電位(rest potential)としても知られる）に対して０Ｖであり、ボルタンメトリー実験の前の少なくとも１０秒の静止時間の後において、少なくとも５０μＡの電流が観察されるまで、２５ｍＶ／秒で電位をアノード掃引した。Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターを含ませた溶液に関しては、メディエーターは１又は２ｍＭの濃度で存在させ、リニアスイープボルタンメトリー条件は他の点に関してはメディエーターを含まない溶液と同一であった。
【０１４２】
[0154]酸化波のピーク電圧（Ｅｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃ）を求める。かかるＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃは、作用電極及び対電極と参照電極の間で測定して、溶液中の電気活性種の酸化の結果として電流の局所最大値が観察される電圧として規定される。タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を用いて薄膜電極から得られる酸化波のグラフ及びそれに関するＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃを図３に示す。図３から分かるように、測定されたＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃは（又はＥ−ピーク）の値は参照電極に対して測定して約−７６ｍＶであった。
【０１４３】
タイプ１のサイクリックボルタンメトリー試験の説明：
[0155]タイプ１のサイクリックボルタンメトリー試験を用いて、薄膜電極の電気化学的応答を試験することができる。タイプ１のサイクリックボルタンメトリー試験は、次の工程を含む：ｐＨ７．１の１４５ｍＭ塩化ナトリウムを含有する１０ｍＭリン酸カリウム緩衝液５０ｍＬを電気化学セル中に配置し、電気化学セルをストッパーで密封した。気体流ポートに接続した気体入口及び出口取付具によって、中多孔質フィルタースティックを用いて窒素の気体流によって緩衝液の不活性ガス散布（即ち脱気）が可能であった。気体流ポートによって更に、気体流をフィルタースティックからヘッドスペースを覆う配置に切り替えることができた。気体出口をオイルバブラーに接続して、外部気体（例えば空気）が電気化学セル中に逆拡散するのを阻止した。気体流をブランケット構成に切り替える前に、同時に窒素を散布しながら磁気スターラーバーを用いて溶液を少なくとも５分間撹拌した。タイプ１のサイクリックボルタンメトリー試験によって行った電気化学実験中においては、噴霧又は他の形態による緩衝液の撹拌は行わなかった（即ち、電気化学試験中においては溶液は静止させた）。
【０１４４】
[0156]電気化学セル内に作用電極を含む薄膜電極について、サイクリックボルタンメトリーを実施した。リニアスイープボルタンメトリーに関する当初電圧電位(voltage potential)は、作用電極と参照電極（すなわち飽和カロメル参照電極）との間で測定して開路電位（自然電位としても知られる）に対して０Ｖであり、ボルタンメトリー実験の前の少なくとも１０秒の静止時間の後に、電圧電位を２５ｍＶ／秒の走査速度で掃引し、当初はカソード、続いてアノード電位掃引した。［ＲｕＩＩＩ（ＮＨ３）６］Ｃｌ３メディエーターを含ませた溶液については、メディエーターを１又は２ｍＭの濃度で存在させ、サイクリックスイープボルタンメトリー条件はその他の点ではメディエーターを含まない溶液と同一であった。
【０１４５】
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）：
[0157]全てのＸ線光電子分光（ＸＰＳ）データは、Kratos Axis Nova分光計を使用して収集した。データは、CasaXPSソフトウェアバージョン２．３．１７を使用して処理した。データ収集の前に、次の条件：モード−アルゴンクラスター（１０ｋｅＶ−１０００Ａｒ＋）、ラスター−１ｍｍ×１ｍｍ、エッチング時間−６０秒；を使用して、ガスクラスターイオン源（ＧＣＩＳ）によって試料表面をその場で清浄化した。定量はワイドスキャンサーベイスペクトルに基づき、相対原子モル％として報告した。全てのサーベイスペクトルは次の条件下で収集した：Ｘ線源−１５０Ｗ（１５ｋＶ、１０ｍＡ）で運転するＡｌＫα単色源、パスエネルギ−８０ｅＶ、許容角−分光モードで±１５度、取り出し角−９０度、分析領域−７００×３００□ｍ、電荷中和−オン、及び電荷補正−Ｃ１ｓ−２８４．８ｅＶ。
【０１４６】
[0158]２０ｅＶのパスエネルギーを用いて、スペクトルのＣ１ｓ領域についてナロースキャン（高分解能）スペクトルを収集した。
[0159]炭素構造を求めるために、残留ＳＴＤ＜２が達成されるまで、Ｃ１ｓエンベロープを、逐次付加及びその後の合成ピークのフィッティングによってフィッティングした。更に、ＦＷＨＭは、＜２８８ｅＶのＢ．Ｅ．を有するピークに関しては＜１．４ｅＶに制限し、＞２８８ｅＶのＢ．Ｅ．を有するピークに関しては≦２．０ｅＶに制限した。
【０１４７】
透過電子顕微鏡測定（ＴＥＭ）：
[0160]ピークフィッティングして酸化状態／化学的環境を解明するために、対象の元素についてナロースキャン（高分解能）スペクトルを収集した。これらのナロースキャンスペクトルは、パスエネルギーを除いてワイドスキャンについて上述したのと同じパラメータを用いて収集した。他に示さない限りにおいて、ナロースキャンスペクトルは、２０ｅＶのパスエネルギーを用いて収集した。深さプロファイルパラメータは、モード−アルゴンクラスター（１０ｋＶ−１０００Ａｒ＋）、ラスター−１ｍｍ×１ｍｍ、エッチング時間／サイクル−３０秒、サイクルの総数−６５であり、エッチング間の炭素、酸素、及びクロムについて高分解能スペクトルデータを収集した。
【０１４８】
[0161]フィルム試料を約２×５ｍｍの片に切り出し、窒素雰囲気下において少なくとも１２時間、EpoFix（登録商標）低温硬化エポキシ樹脂系(Electron Microscopy Sciences)中に包埋した。次に、試料をトリミングし、ウルトラミクロトームによって切片化して、フィルムの厚さ１００ｎｍの断面を作製した。得られた厚さ１００ｎｍの切片をＴＥＭグリッドに移した。２００ｋｅＶの加速電圧で運転するJEOL 2100F透過電子顕微鏡を使用して、明視野ＴＥＭモードで試料を画像化した。２．５ｋ×４ｋのGatan Oriusファイバー光学結合ＣＣＤカメラを用いてデータを収集し、Gatan Digital Micrographソフトウェアを用いて処理した。
【０１４９】
ナノスクラッチ及び摩擦係数の試験
[0162]Bruker UMT摩擦計を用いた漸進荷重引っ掻き試験によって引っ掻き試験を行って、ＰＥＴ基材上の種々のスパッタ膜の凝集特性及び接着特性を評価した。全ての試料を、１２．５μｍのダイヤモンド円錐チップを用いて引っ掻いた。スタイラスを、１６ｍＮ／分の速度で３ｍＮから５０ｍＮまで直線的に増加させた荷重を用いて試験片表面上を移動させた。全引っ掻き長さは、０．３３ｍｍ／分の引っ掻き速度で１ｍｍであった。２．５ｍＮの小さな走査前荷重を印加して、試験片との完全な接触を確実にした。垂直力（Ｆｚ）及び接線力（Ｆｘ）を記録し、これを用いて摩擦係数（ＣＯＦ＝Ｆｘ／Ｆｚ）を計算した。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって破壊事象を調べた。臨界破壊荷重は、接着力、材料の機械的特性、及び内部応力に強く相関する。
【０１５０】
実施例１−炭素含有抵抗層の堆積速度：
[0163]種々の（スパッタリング雰囲気の）Ｎ２及びＡｒガスの混合物について、グラファイトターゲットからの炭素のスパッタ堆積速度を求めた。それぞれの薄膜試料をロール・ツー・ロール製造機で製造し、最初にＳＳ３０４層を約３５オーム／スクエアのシート抵抗に達する量で堆積させ、続いて上記で議論した薄膜電極を製造するための手順に従って炭素含有層をスパッタ堆積させて、ターゲット炭素含有層厚さを与えた。予期しなかったことに、シート抵抗は、４点プローブによって試験して、いずれの検査条件下でも炭素堆積量又は厚さと共に変化しなかった。結果を下表２及び図４に示す。表２及び図４を精査すると、系が４０％Ｎ２（Ａｒ中、分圧基準）付近で飽和（ここでは、堆積速度はＮ２濃度の増加に伴って増加し続けないように見える）に達するまではカーボン堆積量の増加はＮ２濃度の増加に伴って多少直線的であることが分かる。
【０１５１】
【表２】
2020524793.tif 000004
【０１５２】
実施例８−放電電圧の変化：
[0164](上記で議論した）薄膜堆積プロセスに関するグラファイトターゲットについて、ロール・ツー・ロールスパッタリング装置の真空ゾーン中のＮ２濃度の関数として、放電電圧を測定した。結果を図５に示す。図５を精査すると、Ｎ２濃度が増加するにつれて放電電圧が増加することが分かる。グラファイトターゲットのインピーダンスはＮ２濃度が増加するにつれて増加し、これはグラファイトターゲットの表面上に窒化物が形成されることを示唆していると考えられる。
【０１５３】
実施例９−炭素含有抵抗層の特性分析：
[0165]ＳＳ３０４ソースからスパッタされた導電層を有する薄膜電極、及び種々の濃度のＮ２を有するＡｒ及びＮ２の気体混合物雰囲気中でスパッタされた炭素含有層を、ＸＰＳ分析によって分析して、スパッタリング雰囲気中の窒素濃度の関数としての炭素含有膜層中のＣ−Ｎ種の形成を調べた。すべての試料を、ロールツーロール製造機内で生成されたＳＳ３０４導電層上にスパッタした。結果を図６に示す。図６を精査すると、ＸＰＳ分析によって求められるように、炭素含有膜中に存在する窒化炭素種の急速な増加があり、（チャンバ内の）窒素含量が分圧基準で約５％に達した後にＣ−Ｎ種が約３５％の飽和に達することが分かる。スパッタ膜内のＣ−Ｎ種の濃度がかかる低いＮ２濃度で飽和に達することは予期しなかったことであった。更に、下記の図４及び９〜１１に示されるように、異なる窒素濃度で作製された膜はわずかに異なる電気化学的性能を有していて、これらの雰囲気下での炭素の堆積速度は異なっていたので、これらの膜が同等の化学量論を有することは予期しなかったことであった。
【０１５４】
実施例１０：抵抗層中の窒化炭素種：
[0166]ＳＳ３０４ソースからスパッタされた導電層、及び種々の濃度のＮ２を有するＡｒ及びＮ２気体混合物雰囲気中でスパッタされた炭素含有層を有する薄膜電極を、炭素外囲器Ｘ線光電子スペクトルによって分析して、スパッタリング雰囲気中の窒素濃度の関数としての炭素含有膜層の構成を調べた。すべての試料を、ロールツーロール製造機内で生成されたＳＳ３０４導電層上にスパッタした。結果を図７及び図８に示す。図７及び図８を精査すると、窒化炭素種の導入及び成長はスパッタリングチャンバ中へのＮ２の導入後であり、Ｃ−Ｎ種濃度は分圧基準で約５％の窒素濃度より上方では比較的一定のままであることが分かる。
【０１５５】
実施例１１−薄膜電極に対するタイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験の適用：
[0167]タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を用いて、異なる薄膜電極を試験した。より詳細には、ステンレス鋼３１６（ＳＳ３１６）導電層を有して形成された薄膜電極（抵抗材料層を有しない電極、純粋なＡｒ雰囲気中でその上に堆積されたアモルファス炭素層を有する電極、及び５０％窒素雰囲気中でその上に堆積されたアモルファス炭素含有層を有する電極を含む）を試験した。電極は全てバッチ実験ユニットで製造した。
【０１５６】
[0168]飽和カロメル（ＳＣＥ）参照電極、及び作用電極としてＳＳ３１６薄膜電極のそれぞれを使用して、リン酸カリウム緩衝液（ＰＢＳ）中で、２５ｍＶ／秒においてアノード分極スキャンを行った。結果を図９にグラフで示す。図９を精査すると、電極のアノード降伏電流は、純粋なＡｒ又は５０％の窒素中で生成されたかどうかにかかわらず、ＳＳ３１６層の上に炭素含有層を導入することによって大きく抑制されることが分かる。約０〜＋５００ｍＶ（ｖｓＳＣＥ）の任意のバックグラウンド電流は、この材料を血糖センサーにおいて使用する際に電気化学的測定を妨害する可能性がある。
【０１５７】
[0169]飽和カロメル（ＳＣＥ）参照電極、及び作用電極としてＳＳ３１６薄膜電極のそれぞれを使用して、１ｍＭのＫ４［ＦｅＩＩ（ＣＮ）６］酸化還元メディエーターを添加したＰＢＳ中で、２５ｍＶ／ｓにおいてアノード分極スキャンを行った。結果を図１０にグラフで示す。これは、Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６の酸化が起こる電圧によって示される、これらの電極に関するＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターによる不均一電子移動速度を示す。バイオセンサーにおいて使用される薄膜電極は、できるだけ低い電圧で生じるＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６のピークアノード電流を示すことが一般に望ましい可能性がある。また、一般に、バイオセンサーにおいて使用される薄膜電極は、特定の電極電位の影響下で最小及び／又は低減された電流を示すことが望ましい場合もある。図１０を精査すると、酸化還元メディエータを用いる電極の電子移動速度は、炭素含有層が純粋なＡｒ又は５０％Ｎ２雰囲気のいずれかの中でスパッタされる場合に大きく増大することが分かる。このプロットは、窒化炭素含有膜がバイオセンサーに必要なその電気化学的性能を維持する一方で、その増加した堆積速度及び耐引っ掻き性のために、Ａｒ中でスパッタされた炭素よりも優れた有利性を有することを示している。
【０１５８】
実施例１２−薄膜電極に対するタイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験の適用：
[0170]タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を使用して、異なる薄膜電極を試験した。より詳細には、ステンレス鋼３０４（ＳＳ３０４）導電層を有して形成された薄膜電極（純粋なＡｒ雰囲気中でその上に堆積されたアモルファス炭素層を有する電極、２０％窒素雰囲気中でその上に堆積されたアモルファス炭素含有層を有する電極、及び５０％窒素雰囲気中でその上に堆積されたアモルファス炭素含有層を有する電極を含む）を試験した。電極は全てロールツーロールスパッターコーターで製造した。
【０１５９】
[0171]飽和カロメル（ＳＣＥ）参照電極、及び作用電極としてＳＳ３０４電極のそれぞれを使用して、１ｍＭのＫ４［ＦｅＩＩ（ＣＮ）６］酸化還元メディエーターを添加したＰＢＳ中で、２５ｍＶ／ｓにおいてアノード分極スキャンを行った。結果を図１１にグラフで示す。図１１を精査すると、メディエーターと電極の間の電子移動速度は、純粋なＡｒ雰囲気中で炭素層をスパッタする場合には、Ｎ２を含む雰囲気と比較してわずかに速いことが分かる。しかしながら、１：１のＡｒ：Ｎ２気体混合物中でスパッタされた膜であっても、バイオセンサーにおいてなお有用であり、純粋なＡｒ中でスパッタされた炭素と比較して約１６４％の堆積速度の増加を有する。
【０１６０】
実施例１３−薄膜電極に対するタイプ１のサイクリックボルタンメトリー試験の適用：
[0172]タイプ１のサイクリックボルタンメトリー試験を使用して、異なる薄膜電極を試験した。より詳細には、薄膜電極は、ステンレス鋼３０４（ＳＳ３０４）導電層を有して形成し、分圧基準でそれぞれ０、５、１０、１５、２０、４０、及び５０％Ｎ２の範囲のＮ２の雰囲気中でスパッタされた炭素含有層でキャップした。電極は全てロールツーロールスパッターコーターで製造した。
【０１６１】
[0173]飽和カロメル（ＳＣＥ）参照電極、及び作用電極としてＳＳ３０４電極のそれぞれを使用して、２ｍＭの［ＲｕＩＩＩ（ＮＨ３）６］Ｃｌ３メディエーターを添加したＰＢＳ中で、２５ｍＶ／ｓでサイクリックボルタンメトリーを行った。結果を図１２にグラフで示す。図１２を精査すると、［ＲｕＩＩＩ（ＮＨ３）６］Ｃｌ３を酸化還元メディエーターとして使用する場合には、メディエーターと電極との間の電子移動速度は、スパッタリングチャンバー中へのＮ２の導入によっては影響を受けないことがわかる。Ｋ４［ＦｅＩＩ（ＣＮ）６］酸化還元メディエーターを用いる電子移動速度は、炭素堆積中にスパッタリングチャンバー中にＮ２を導入することによってわずかにマイナスの影響を受けるので、これは予期しなかったことである。
【０１６２】
実施例１４：薄膜電極の摩擦係数分析：
[0174]異なる薄膜電極を試験して、被覆された表面上における増加する垂直力の関数として摩擦係数を求めた。より詳細には、ステンレス鋼３１６（ＳＳ３１６）導電層を有して形成された薄膜電極（抵抗材料層を有しない電極、純粋なＡｒ雰囲気中でその上に堆積されたアモルファス炭素層を有する電極、及び２１％窒素雰囲気中でその上に堆積されたアモルファス炭素含有層を有する電極を含む）を試験した。電極は、全てバッチ実験ユニットで製造した。
【０１６３】
[0175]垂直力に対する摩擦係数（ＣＯＦ）を、薄膜ＳＳ３１６電極のそれぞれについて求めた。結果を図１３にグラフで示す。図１３を精査すると、ＳＳ３１６導電層のみを有する電極は、炭素でキャップされた膜と比べて遙かに高いＣＯＦを有していたことが分かる。これは、炭素でキャップされた膜がより耐久性であることを示している。また、ＳＳ３１６は、トレースのノイズ性から分かるように、炭素膜と比較してより脆性であるように見える。更に、図１３は、２１％Ｎ２中でスパッタされた炭素含有膜がより強靭な膜であり、純粋なＡｒ中でスパッタされた炭素と比較して亀裂に対するより高い耐性を示すことを示している。これは、炭素層の亀裂及びＳＳ３１６層の露出を示すＣＯＦの段階的変化によって明らかであり、２１％Ｎ２中での炭素スパッタに関しては純粋なＡｒ中でスパッタされた炭素のものと比較してより高い垂直力である。
【０１６４】
実施例１５−薄膜電極の機械的靭性（耐亀裂性）の分析：
[0176]実施例８にしたがう薄膜ＳＳ３１６電極のそれぞれについて、図１４に示すように、３ｍＮから約１０ｍＮまでの勾配垂直力印加後にそれらをナノスクラッチ試験にかけて、耐引っ掻き性を評価した。ナノスクラッチ試験の結果を図１５Ａ〜Ｃの画像に示す。これらの画像は、最初の引っ掻き点から２００μｍで撮影したものである。図１５Ａ〜Ｃを精査すると、ＳＳ３１６、及び純粋なＡｒ中でスパッタされた炭素でキャップされたＳＳ３１６は大きな亀裂を有し、ＳＳ３１６膜は最も大きな亀裂を有することが分かる。しかしながら、２１％Ｎ２中でスパッタされた炭素でキャップされたＳＳ３１６は、この垂直力での亀裂に対する耐性を依然として示す。
【０１６５】
[0177]本発明の複数の態様の上記の詳細な記載は、当業者が本発明を実施することを可能にするのに十分に詳細に本発明の種々の形態を記載することを意図している。発明の範囲から逸脱することなく、他の態様を用いることができ、変更を行うことができる。したがって、上記の詳細な記載は限定の意味で解釈すべきではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲が権利を保有する均等物の全範囲と共に、続く正規の実用新案出願において示されている特許請求の範囲によってのみ規定される。
【０１６６】
[0178]本明細書において、「一態様」、「態様」、又は「複数の態様」という記載は、関連する１つ又は複数の特徴が本技術の少なくとも１つの態様の中に含まれることを意味する。本明細書における「一態様」、「態様」、又は「複数の態様」という別々の記載は、必ずしも同じ態様を指すものではなく、また、そのように言及されているか及び／又はその記載から当業者に明白である場合を除いて互いに排他的でない。例えば、一態様において記載されている特徴、工程等はまた他の態様においても含まれる可能性があるが、必ずしも含まれない。而して、本発明は、ここに記載する複数の態様の種々の組合せ及び／又は統合を包含することができる。
【０１６７】
[0179]ここに本発明者らは、本発明は、以下の特許請求の範囲において示す発明の文理範囲から実質的に逸脱しないが、その外側である任意の装置に関しているので、本発明の合理的に正しい範囲を決定及び利用するために均等論に依拠する本発明者らの意図を主張する。
【０１６８】
定義：
[0180]下記は定義されている用語の排他的なリストであるとは意図しないことを理解すべきである。例えば文脈において規定されている用語を用いることを伴う際などにおいて、上記の記載において他の規定が与えられる可能性がある。
【０１６９】
[0181]本明細書において用いる「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の用語は１以上を意味する。
[0182]本明細書において用いる「及び／又は」の用語は、２以上の事項のリストにおいて用いる場合には、リストされている事項の任意の１つを単独で用いることができ、或いはリストされている事項の２以上の任意の組合せを用いることができることを意味する。例えば、組成物が成分Ａ、Ｂ、及び／又はＣを含むと記載されている場合には、この組成物は、Ａ単独；Ｂ単独；Ｃ単独；Ａ及びＢの組合せ；Ａ及びＣの組合せ；Ｂ及びＣの組合せ；或いはＡ、Ｂ、及びＣの組合せ；を含む可能性がある。
【０１７０】
[0183]本明細書において用いる「含む」、「含み」、及び「含んでいる」という用語は、その用語の前に示されている主語から、その用語の後に示されている１以上の要素へ移行するのに用いられる非限定的な移行語であり、この移行語の後にリストされている１つ又は複数の構成要素は、必ずしも主語を構成する唯一の構成要素ではない。
【０１７１】
[0184]本明細書において用いる「有する」、「有し」、及び「有している」という用語は、上記に定義した「含む」、「含み」、及び「含んでいる」と同じ非限定的な意味を有する。
【０１７２】
[0185]本明細書において用いる「包含する」、「包含し」、及び「包含している」という用語は、上記に規定した「含む」、「含み」、及び「含んでいる」と同じ非限定的な意味を有する。
【０１７３】
数値範囲：
[0186]本明細書においては、本発明に関連する幾つかのパラメーターの量を定めるために数値範囲を用いる。数値範囲が与えられている場合には、かかる範囲は、その範囲のより低い値のみを示すクレームの限定、並びにその範囲のより高い値のみを示すクレームの限定に対する文言上のサポートを与えるものと解釈されることを理解すべきである。例えば、１０〜１００の開示されている数値範囲は、「１０よりも大きい」（上限なし）を示すクレーム、並びに「１００未満」（下限なし）を示すクレームに対する文言上のサポートを与える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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