JP2002277429A - 固体の透明または半透明窓部が備えられた改良型電気化学バイオセンサ検査ストリップ - Google Patents
固体の透明または半透明窓部が備えられた改良型電気化学バイオセンサ検査ストリップInfo
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Abstract
は測定におけるそのバイオセンサの使用の提供。 【解決手段】 バイオセンサには第1面22と第2面23を
備えた第1絶縁基板1が備えられている。基板1はさらに
凹み2、切り欠き3および空気孔4を備えている。
Description
流体中の分析物の検出または測定におけるそのバイオセ
ンサの使用に関する。
量を測定する電気化学バイオセンサ検査ストリップなど
の検査ストリップがある。
液中のグルコースを測定するために使用されている。こ
うした検査ストリップは、血中グルコースレベルを監視
するために、糖尿病患者や健康管理の専門家により使用
されてきた。検査ストリップの使用時は通常は測定機器
と接続される。ストリップが光度計による染料検出用に
設計されている場合には、測定機器は光の反射率を測定
し、ストリップが電気活性化合物の検出用に設計されて
いる場合には、測定機器は、電流などの電気特性を測定
する。
リップには、使用する人に一定の問題を引き起こしてい
る。たとえば、検査ストリップは比較的小さく、視力が
低下した糖尿病患者は、血液サンプルを検査ストリップ
サンプル塗布領域に適切に加えるのがかなり困難であ
る。視力が低下した人が容易に検査ストリップを投与で
きるように検査ストリップを作製することは有益であ
る。
場合、すなわち、検査ストリップの化学反応室が毛細管
内の空間である場合、検査される液体サンプルを円滑か
つ十分に室に充填することに絡んだ特定の問題が発生し
得る。毛細管内の空間が小さいことと検査ストリップを
作るのに使用される材料の組成のせいで、検査サンプル
を毛細管状反応室に挿入するのが難しい。さらに、毛細
管状反応室に導入されるサンプルも不十分なので、不正
確な検査結果となる。こうした問題を最小レベルまで抑
えられれば極めて有益になるであろう。
コースの測定用に糖尿病患者が使用するものは大量生産
されている。こうした検査ストリップを製造するのに使
用される機械的な穴開けなどの処理により検査領域の表
面で乾燥された検査試薬がひび割れたり壊れたりするの
で、試薬のロスが生じたりストリップ内の試薬の位置が
不適切なものになったりする。機械による穴開けなどの
処理工程に耐えることができる検査試薬を作り出すのも
有益であろう。
イオセンサ検査ストリップは、従来技術の検査ストリッ
プに見いだされた上記の問題への解法を提供するもので
ある。
で極めて有益な特色を備えた改良型電気化学バイオセン
サ検査ストリップである。
ため又は照明が全くないか不十分な条件で使用するため
の、サンプル供給口を容易に識別できるように検査スト
リップの1つの縁端部に沿って形成された凹みである。
検査室の蓋部にはバイオセンサ検査ストリップの第2の
新しい特色が含まれている。第2の新しい特色とは、透
明または半透明窓部である。この窓部は、「ここまで充
填(fill to here)」ラインとして機能するので、検査を
実行するのに十分な検査サンプル(血液などの液体サン
プル)が検査室に加えられたときを確認できる。この窓
部は、検査を正確に実行するのに必要な最小のサンプル
量または投入量を画定するので、検査ストリップへの投
入量が足りないことにより誤った検査結果が得られる危
険を低下させる目に見えるフェイルセーフとして機能す
る。
より短い。窓部は、作用電極の幅全体と重なり、バイオ
センサ検査ストリップの対電極または参照電極の幅の少
なくとも約10%と重なるように寸法取りされ、配置され
ている。窓部を囲む蓋部の領域は、ストリップへの投入
が十分かどうかの識別を容易にするために、窓部を通し
て観察されるサンプルと窓部を囲む蓋部領域の間に良好
な色対比が生じるように着色されている。
ンプル供給口に配置された、1つの切欠きまたは複数の
切欠きが含まれていることである。切欠きは第1絶縁基
板とストリップの蓋部の両方に形成される。これらの切
欠きは、検査ストリップで互いに重なりあうように寸法
取りされ、配置されている。こうした切欠きは「投入逡
巡(dose hesitation)」とよばれる現象を低下させる。
サンプルを切欠きのないストリップのサンプル供給口に
加えると、サンプルの毛細管状検査室への導入は逡巡さ
れる。この「投入逡巡」により検査時間が長くなる。検
査ストリップに切欠きが形成されると、投入逡巡が低減
される。さらに、第1絶縁基板と蓋部に切欠きを形成す
ると、多様な角度から検査サンプルがサンプル供給口に
近づくことができる。検査サンプルへの接近角度は、切
欠きが蓋部だけにしかない場合には、より制限されるで
あろう。
色は、平均分子量が約100キロダルトンから約900キロダ
ルトンの酸化ポリエチレンを約0.2%(重量対重量)から
約2%(重量対重量)の濃度で含んだ試薬である。これ
により乾燥した試薬は親水性が高くなり、より頑強にな
る。酸化ポリエチレンを含有させると、検査試薬は、ス
トリップ組立中の機械による穴開けおよび検査ストリッ
プのユーザによる機械操作に対する耐性がより高くなり
得る。さらに、乾燥した試薬は、約1.75%(重量:重
量)から約17.5%(重量:重量)の酸化ポリエチレンを
含んでいると、水性の検査サンプルがストリップの検査
室に加えられた場合に、容易に再溶解または再懸濁し得
る。
部に沿った凹みを備えた検査ストリップであって、第1
および第2面と、縁部に沿った凹みと、空気孔を備えた
第1絶縁基板;第1絶縁基板の第1面に固定された少な
くとも2つの導電性軌道;第1および第2面と、縁部に
沿った凹みと、第1および第2開口部を備えた第2絶縁
基板であって、第2面は、導電性軌道と第1絶縁基板の
第1面に固定され、第1開口部は、導電性軌道の一部
を、電気特性の測定が可能な測定機器に電気的に接続す
るために露出させ、第2開口部は、縁部に沿って配置さ
れ且つ導電性軌道の異なる部分と空気孔を露出させるも
のである第2絶縁基板;第2開口部により露出された導
電性軌道の少なくとも1部分を被う検査試薬;ならびに
第1および第2面と、縁部に沿った凹みを備えた蓋部で
あって、蓋部の第2面は、第2絶縁基板の第1面に固定
され、蓋部の第2面と第1絶縁基板の面が、第2絶縁基
板の縁部にサンプル供給口を有する毛細管状充填室の対
抗する壁部を形成するように配置されている蓋部を含
み、第2絶縁基板の第2開口部ならびに第1絶縁基板、
第2絶縁基板および蓋部の凹みが位置合わせされている
ことによりサンプル供給口を触覚により識別することが
できる、上記検査ストリップ。 (2) 第1および第2面と、縁部に沿った切欠きと、
空気孔を備えた第1絶縁基板;第1絶縁基板の第1面に
固定された少なくとも2つの導電性軌道;第1および第
2面と第1および第2開口部を備えた第2絶縁基板であ
って、第2面は、導電性軌道と第1絶縁基板の第1面に
固定され、第1開口部は、導電性軌道の一部を、電気特
性の測定が可能な測定機器に電気的に接続するために露
出させ、第2開口部は、第2絶縁基板の縁部に沿って配
置され且つ導電性軌道の異なる部分、第1絶縁基板の切
欠き、および空気孔を露出させるものである第2絶縁基
板;第2開口部により露出された導電性軌道の少なくと
も1部分を被う検査試薬;ならびに第1および第2面
と、縁部に沿った切欠きを備えた蓋部であって、蓋部の
第2面は、第2絶縁基板の第1面に固定され、1)蓋部
の第2面と第1絶縁基板の第1面が、第2絶縁基板の縁
部にサンプル供給口を有する毛細管状充填室の対抗する
壁部を形成し且つ2)蓋部の切欠きが第1絶縁基板の切
欠きに重なるように配置されている蓋部を含み、蓋部の
切欠きと第1絶縁基板の切欠きにより、液体水性サンプ
ルがサンプル供給口に接触した場合に毛細管状室に有意
に逡巡することなく流入する、検査ストリップ。 (3) 第1および第2面と空気孔を備えた第1絶縁基
板;第1絶縁基板の第1面に固定された少なくとも2つ
の導電性軌道;第1および第2面と第1および第2開口
部を備えた第2絶縁基板であって、第2面は、導電性軌
道と第1絶縁軌道の第1面に固定され、第1開口部は、
導電性軌道の一部を、電気特性の測定が可能な測定機器
に電気的に接続するために露出させ、第2開口部は、第
2絶縁基板の縁部に沿って配置され且つ導電性軌道の異
なる部分と空気孔を露出させるものである第2絶縁基
板;第2開口部により露出された導電性軌道の少なくと
も1部分を被う検査試薬;ならびに第1および第2面と
固体の透明または半透明窓部を備えた蓋部であって、蓋
部の第2面は、第2絶縁基板の第1面に固定され、第2
絶縁基板の第2開口部と重なり且つ蓋部の第2面と第1
絶縁基板の第1面が第2絶縁基板の縁部にサンプル供給
口を有する毛細管状充填室の対抗する壁部を形成するよ
うに配置されており、透明または半透明窓部は、窓部の
全体の長さと幅が毛細管状検査室の長さと幅より短く、
窓部がサンプル供給口からはみ出し且つ導電性軌道の1
つの幅全体と他の導電性軌道の幅の少なくとも約10%に
重なるように寸法取りされ、配置されている蓋部含む検
査ストリップ。 (4) 検査を実行するのに適した反応成分と、約100
キロダルトン〜約900キロダルトンの平均分子量をもつ
酸化ポリエチレンを約0.2重量%〜約2重量%含む溶解可
能または懸濁可能な薄膜形成混合物を含み、試薬は、湿
潤状態で検査ストリップに加えら得るものであり、その
後乾燥され得るものであり、次いで水性検査サンプルが
その乾燥試薬に加えられると再溶解又は再懸濁され得る
検査ストリップ用の試薬。 (5) 第1絶縁基板の凹みに沿った第1切欠きと、蓋
部の凹みに沿った切欠きを含み、第1および第2切欠き
は互いに重なるように配置されている(1)の検査スト
リップ。 (6) 蓋部に固体の透明または半透明窓部が備えら
れ、窓部は、該窓部が第1絶縁基板の凹みに最も近い導
電性軌道の幅全体と他の導電性軌道の幅の少なくとも約
10%に重なるように寸法取りされ、配置されている
(1)の検査ストリップ。
部が備えられ、窓部は、該窓部が第1絶縁基板の凹みに
最も近い導電性軌道の幅全体と他の導電性軌道の幅の少
なくとも約10%に重なるように寸法取りされ、配置され
ている(5)の検査ストリップ。
適した反応成分と、約100キロダルトン〜約900キロダル
トンの平均分子量をもつ酸化ポリエチレンを約0.2重量
%〜約2重量%含む溶解可能または懸濁可能な薄膜形成
混合物を含み、検査試薬は、湿潤状態で検査ストリップ
に加えられ得るものであり、その後乾燥され得るもので
あり、次いで水性検査サンプルがその乾燥試薬に加えら
れると再溶解または再懸濁され得る、(1)の検査スト
リップ。
適した反応成分と、約100キロダルトン〜約900キロダル
トンの平均分子量をもつ酸化ポリエチレンを約0.2重量
%〜約2重量%含む溶解可能または懸濁可能な薄膜形成
混合物を含み、検査試薬は、湿潤状態で検査ストリップ
に加えられ得るものであり、その後乾燥され得るもので
あり、次いで水性検査サンプルがその乾燥試薬に加えら
れると再溶解または再懸濁され得る、(5)の検査スト
リップ。
に適した反応成分と、約100キロダルトン〜約900キロダ
ルトンの平均分子量をもつ酸化ポリエチレンを約0.2重
量%〜約2重量%含む溶解可能または懸濁可能な薄膜形
成混合物を含み、検査試薬は、湿潤状態で検査ストリッ
プに加えられ得るものであり、その後乾燥され得るもの
であり、次いで水性検査サンプルがその乾燥試薬に加え
られると再溶解または再懸濁され得る、(6)の検査ス
トリップ。
に適した反応成分と、約100キロダルトン〜約900キロダ
ルトンの平均分子量をもつ酸化ポリエチレンを約0.2重
量%〜約2重量%含む溶解可能または懸濁可能な薄膜形
成混合物を含み、検査試薬は、湿潤状態で検査ストリッ
プに加えられ得るものであり、その後乾燥され得るもの
であり、次いで水性検査サンプルがその乾燥試薬に加え
られると再溶解または再懸濁され得る、(7)の検査ス
トリップ。
ングが含まれている(1)の検査ストリップ。
ングが含まれている(5)の検査ストリップ。
ングが含まれている(6)の検査ストリップ。
ングが含まれている(7)の検査ストリップ。
ングが含まれている(8)の検査ストリップ。
ングが含まれている(9)の検査ストリップ。
ングが含まれている(10)の検査ストリップ。
ングが含まれている(11)の検査ストリップ。
成分と、平均分子量が300キロダルトンの酸化ポリエチ
レンを約0.2重量%〜約2重量%含む溶解可能または懸濁
可能な薄膜形成混合物を含む(7)の検査ストリップ。
%である(20)の検査ストリップ。
成分と、平均分子量が約100キロダルトン〜約900キロダ
ルトンの酸化ポリエチレン約1.75重量%〜約17.5重量%
を含み、試薬は、水性検査サンプルを加えると、再溶解
または再懸濁する、検査ストリップ用の試薬。
に適した反応成分と、平均分子量が約100キロダルトン
〜約900キロダルトンの酸化ポリエチレン約1.75重量%
〜約17.5重量%を含み、試薬は、水性検査サンプルを加
えると、再溶解または再懸濁する、(1)の検査ストリ
ップ。
に適した反応成分と、平均分子量が約100キロダルトン
〜約900キロダルトンの酸化ポリエチレン約1.75重量%
〜約17.5重量%を含み、試薬は、水性検査サンプルを加
えると、再溶解または再懸濁する、(5)の検査ストリ
ップ。
に適した反応成分と、平均分子量が約100キロダルトン
〜約900キロダルトンの酸化ポリエチレン約1.75重量%
〜約17.5重量%を含み、試薬は、水性検査サンプルを加
えると、再溶解または再懸濁する、(6)の検査ストリ
ップ。
に適した反応成分と、平均分子量が約100キロダルトン
〜約900キロダルトンの酸化ポリエチレン約1.75重量%
〜約17.5重量%を含み、試薬は、水性検査サンプルを加
えると、再溶解または再懸濁する、(7)の検査ストリ
ップ。
が300キロダルトンである(26)の検査ストリップ。
が約6.2重量%である(27)の検査ストリップ。
を選択的に増大させる方法であって、毎秒1センチメー
トル当り約20〜約90ワットのワット密度でコロナアーク
を表面に印加する工程と、コロナ処理の作用を取り消す
のが望ましい領域に水の薄膜を選択的に付加する工程
と、乾燥により水を取り除く工程を含む方法。
3.0ミクロンの厚さで付加される(29)の方法。
の方法。
040インチの距離で印加される(31)の方法。
別するための縁部に沿った凹みを備えた検査ストリップ
であって、第1および第2面と、縁部に沿った凹みを備
えた第1絶縁基板;第1絶縁基板の第1面に固定された
少なくとも2つの導電性軌道;第1および第2面と、縁
部に沿った凹みと、開口部を備えた第2絶縁基板であっ
て、第2面は、導電性軌道と第1絶縁基板の第1面に固
定され、第2絶縁基板は、導電性軌道の一部を、電気特
性の測定が可能な測定機器に電気的に接続するために露
出させるように配置され、開口部は、縁部に沿って配置
され且つ導電性軌道の異なる部分を露出させるものであ
る第2絶縁基板;開口部により露出された導電性軌道の
少なくとも1部分を被う検査試薬;第1および第2面
と、縁部に沿った凹みを備えた蓋部であって、蓋部の第
2面は、第2絶縁基板の第1面に固定され、開口部と重
なり且つ蓋部の第2面と第1絶縁基板の第1面が、第2
絶縁基板の縁部にサンプル供給口を有する毛細管状充填
室の対抗する壁部を形成するように配置されている蓋
部;ならびに毛細管状充填室と通じている空気孔を含
み、第2絶縁基板の開口部ならびに第1絶縁基板、第2
絶縁基板および蓋部の凹みが位置合わせされていること
によりサンプル供給口を触覚により認識することができ
る、上記検査ストリップ。
った切欠きを備えた第1絶縁基板;第1絶縁基板の第1
面に固定された少なくとも2つの導電性軌道;第1およ
び第2面と開口部を備えた第2絶縁基板であって、第2
面は、導電性軌道と第1絶縁基板の第1面に固定され、
第2絶縁基板は、導電性軌道の一部を、電気特性の測定
が可能な測定機器に電気的に接続するために露出させる
ように配置され、開口部は、第2絶縁基板の縁部に沿っ
て配置され且つ導電性軌道の異なる部分を露出させ且つ
第1絶縁基板における切欠きと重なるものである第2絶
縁基板;開口部により露出された導電性軌道の少なくと
も1部分を被う検査試薬;第1および第2面と、縁部に
沿った切欠きを備えた蓋部であって、蓋部の第2面は、
第2絶縁基板の第1面に固定され、1)蓋部の第2面と
第1絶縁基板の第1面が、第2絶縁基板の縁部にサンプ
ル供給口を有する毛細管状充填室の対抗する壁部を形成
し且つ2)蓋部の切欠きが第1絶縁基板の切欠きに重な
るように配置されている蓋部;ならびに毛細管状充填室
と通じている空気孔を含み、蓋部の切欠きと第1絶縁基
板の切欠きにより、液体水性サンプルがサンプル供給口
に接触した場合に毛細管状室に有意に逡巡することなく
流入する、検査ストリップ。
絶縁基板;第1絶縁基板の第1面に固定された少なくと
も2つの導電性軌道;第1および第2面と開口部を備え
た第2絶縁基板であって、第2面は、導電性軌道と第1
絶縁基板の第1面に固定され、第2絶縁基板は、導電性
軌道の一部を、電気特性の測定が可能な測定機器に電気
的に接続するために露出させるように配置され、開口部
は第2絶縁基板の縁部に沿って配置され且つ導電性軌道
の異なる部分を露出させるものである第2絶縁基板;開
口部により露出された導電性軌道の少なくとも1部分を
被う検査試薬;第1および第2面と固体の透明または半
透明窓部を備えた蓋部であって、蓋部の第2面は、第2
絶縁基板の第1面に固定され、蓋部の第2面が第2絶縁
基板の開口部と重なり且つ蓋部の第2面と第1絶縁基板
の第1面が第2絶縁基板の縁部にサンプル供給口を有す
る毛細管状充填室の対抗する壁部を形成するように配置
されており、透明または半透明窓部は、窓部の全体の長
さと幅が毛細管状検査室の長さと幅より短く、窓部がサ
ンプル供給口からはみ出し且つ導電性軌道の1つの幅全
体と他の導電性軌道の幅の少なくとも約10%に重なるよ
うに寸法取りされ、配置されている蓋部;ならびに毛細
管状充填室に通じている空気孔を含む、検査ストリッ
プ。
1の切欠きと、蓋部の凹みに沿った切欠きをさらに含
み、その第1の切欠きと第2の切欠きの両方が互いに重
なるように配置されている、(33)の検査ストリッ
プ。
窓部が備えられており、窓部は、該窓部が第1絶縁基板
の凹みに最も近い導電性軌道の幅全体と他の導電性軌道
の幅の少なくとも約10%に重なるように寸法取りされ、
配置されている、(33)の検査ストリップ。
窓部が備えられており、窓部は、該窓部が第1絶縁基板
の凹みに最も近い導電性軌道の幅全体と他の導電性軌道
の幅の少なくとも約10%に重なるように寸法取りされ、
配置されている、(36)の検査ストリップ。
施形態の構成要素が図1、2、4および5に示してあ
る。バイオセンサには、第1面22と第2面23を備えた第
1絶縁基板1が含まれる。絶縁基板1は任意の有用な絶縁
材料から形成可能である。典型的には、ビニルポリマ
ー、ポリイミド、ポリエステル、スチレン系などのプラ
スチックによって望ましい電気および構造上の特性がも
たらされる。第1絶縁基板1にはさらに凹み2、切欠き
3、および空気孔4が形成されている。図1に示すバイオ
センサはロール材から大量生産することを目的とするの
で、ロール加工に対して十分に順応性があると共に完成
したバイオセンサに有益な剛性を付与するのに十分な硬
度がある材料を選択する必要性があり、特に好ましい第
1絶縁基板1は、7ミリ(mil)の厚さのMELINEX 329プラス
チックである。これは、ICI Films社(3411 Silverside
Road, PO Box 15391, Wilmington, Delaware 19850)
から販売されているポリエステルである。
絶縁基板1の第1面22上に敷設されている。軌道5は作用
電極で、パラジウム、白金、金、炭素、チタンなどの導
電材料から形成され得る。軌道6は、対電極で、パラジ
ウム、白金、金、銀、銀含有合金、ニッケル−クロム合
金、炭素、チタン、銅などの導電性材料から形成され得
る。貴金属が好ましい。というのは、貴金属は均一性が
高く、再生可能な電極表面を提供するからである。パラ
ジウムが特に好ましい。というのは、パラジウムはより
酸化し難い貴金属の1つであり、貴金属の中では比較的
安価なためである。
材料が破損する可能性を低減するために、導電性軌道5
と6は、ポリイミドやポリエステルなどの絶縁裏材に付
着させるのが好ましい。こうした導電性軌道の例とし
て、UPILEXポリイミド裏材上に付着した平方当り5オー
ム未満の表面抵抗率をもつパラジウムコーティングが挙
げられる。UPILEXポリイミドは、カリフォルニア州Cano
ga Parkの、Courtalds-Andus Performance Filmsから市
販されている。
ップの電極を表す。これらの電極は、1方の電極の電気
化学事象が他の電極の電気化学事象に干渉しないように
十分に離しておかなければならい。電極5と6の間の好ま
しい距離は約1.2ミリメートル(mm)である。
道5は作用電極であり、導電性軌道6は対電極または参照
電極である。軌道6は、銀/塩化銀などの典型的な参照
電極材料から形成されていれば、参照電極となる。好適
実施形態では、軌道5はパラジウムから形成される作用
電極であり、軌道6も、パラジウムからも形成される対
電極であり、作用電極と実質的に同じサイズである。
は、ストリップは、導電性軌道6と空気孔4の間に追加の
導電性軌道を含む。3つの電極構成では、導電性軌道5
が作用電極であり、軌道6が対電極であり、軌道6と空気
孔4の間の第3の電極が参照電極である。
重ねられている。第2の絶縁基板7は、第1絶縁基板1と
同様の材料、または好ましくは同一の材料で形成され
る。基板7に第1面8と第2面9を備えている。第2面9
は、ホットメルトにかわなどの接着剤で基板1の表面な
らびに導電性軌道5および6に固定されている。こうした
にかわの一例として、Huls America, Inc., 220 Davids
on Street, PO Box 6821,Somerset, NJ 08873から市販
されているDYNAPOL S-1358にかわが挙げられる。基板7
には、第1開口部10と第2開口部11も形成されている。
第1開口部10は、計測機器と電気接続するために導電性
軌道5と6の一部を露出させるものである。この計測機器
は、検査サンプルが検査ストリップの試薬と混合された
後に検査サンプルの電気特性を測定するものである。第
2開口部11は、導電性軌道5と6の別の部分を露出させる
ものであり、軌道5と6のその露出面に検査試薬12が加え
られる。(図1では、導電性軌道5と6の幅全体が開口部
11により露出されている。しかし、導電性軌道6の幅の
一部だけを露出させることもできる。この軌道6は、そ
の幅の少なくとも約10%が開口部11により露出されてい
る限り、対電極または基準電極である。)さらに、第2
絶縁基板7には、図1に示すように凹み2と重なる凹み19
が備えられている。
される検査に固有の試薬である。試薬12は、第2開口部
11により画定された領域内の導電性軌道5と6の露出表面
全体に加えることができる。この領域においては試薬12
の他の添加方法も可能である。たとえば、ストリップの
上記領域内の導電性軌道6が銀/塩化銀などの参照電極
で構成されている場合、検査試薬12は、この領域の作用
電極5の露出領域を被うためだけに必要であり得る。さ
らに、電極の明確に画定され再生可能な領域が試薬で被
われているかぎり、電極の露出領域全体が検査試薬で被
われる必要はない。
が重ねられている。蓋部13には凹み14と切欠き15が形成
されている。凹み14と切欠き15は、凹み2および19と、
切欠き3とに直接重なるように形成され配置されてい
る。蓋部13は、約2ミリ〜約6ミルの厚さの透明または半
透明のポリエステル箔などのプラスチック材料から形成
され得る。蓋部13には第1面16と第2面17がある。蓋部
13の第2面17は、3 M 9458アクリルなどの適切な接着剤
により第2絶縁基板7の第1面8に固定されている。この
アクリルは、3M, Identification and Converter Syste
ms Division, 3M Center, Building 220-7W-03, St.Pau
l, MN 55144から市販されている。
備えているのが好ましい。窓部18は、蓋部13が第2絶縁
基板7に固定された場合に、窓部が導電性軌道5の幅全体
および導電性軌道6の幅の少なくとも約10パーセントに
重なるように寸法取りされ、配置される。
基板1の第1面22(および基板1の第1面22に固定された
導電性軌道5と6)により毛細管状検査室が画定される。
この毛細管状室の長さと幅は開口部11の長さと幅により
画定され、室の高さは第2絶縁基板7の厚さにより画定
される。
図示されたプロセスに示されているようにして製造し得
る。絶縁基板材料21(MELINEX 329, 厚さ7ミリ、ICIよ
り販売)のシートの片側にホットメルト接着剤(DYNAPO
L S-1358, Hulsから販売)を塗布する(図3a)。シート21
を線24に沿って切断し、それによって第1面22上に接着
剤が塗布された第1絶縁基板1と、第2面9上に接着剤が
塗布された第2絶縁基板7を形成する(図3bと3
c)。第1開口部10と第2開口部11を打抜きにより基板
7に形成する(図3d)。次に、Upilex裏材(Courtalds
-Andus PerformanceFilmsから市販)上にパラジウムを
付着したものから形成された導電性軌道5と6を約1.5ミ
リメートルに予め切断したリールからほどいて、Upilex
裏材が基板1の面22に隣接するように面22上に敷設す
る。基板7の面9は基板1の面22と導電性基板5および6に
隣接して設置され、それによって図3eに示されている
サンドイッチ構造が形成される。このサンドイッチ構造
はヒートシールされる。
乾燥する(図3f)。試薬12が乾燥した後、空気孔4を
打抜きにより形成する(図3g)。次に、親水性コーテ
ィング25と窓部18を含む蓋部13を、窓部18が導電性軌道
5の幅全体に重なるとともに導電性軌道6の幅の約半分に
重なるように開口部11上に設置する。蓋部13を剥離ライ
ナーから剥離し、図3hに示すように面8に接着剤によ
り固定する。
に示したように打抜きにより打抜く。打抜きにより、切
欠き15付きでまたは切欠き15なしで検査ストリップを打
ち抜き得る。切欠き15を含む場合には、頂点の好ましい
角度は105度である。約45度〜約105度といった他の角度
も切欠き15では可能である。さらに、切欠き15は1個の
切欠きでも複数個の切欠きでもよい。
ップの切抜き部分11により画定された領域に投入され
る。上記の製造方法では、検査試薬12を添加する前に開
口部11にコロナ処理を実行するのが好ましい。コロナ処
理を実行すると、面22と、開口部11により露出された導
電性軌道5と6の一部の表面エネルギーを増加させ、試薬
12の均一な分散を促進し、開口部11により露出された導
電性軌道5と6の一部を事前に清浄にすることができる。
導電性軌道5と6を事前に清浄にすることにより、検査ス
トリップの性能が有意に向上することが判明している。
コロナ処理は、毎秒1センチメートル当り約20〜約90ワ
ットのワット密度でアーク間隔約1ミリメートル(0.040
インチ)にて実施可能である。
ワット密度で図3eに示した表面が被われたブランケッ
ト形態で実行される。この処理は、試薬12の供給の5分
以内に行うのが最も効果的であり、典型的には、試薬12
の供給の45秒以内に行われる。
面22ならびに開口部11により露出された導電性軌道5お
よび6の一部よりも面8に対する親和性が大きくならない
ようにするために、面8上におけるコロナ処理の効果を
低下させることは都合がよい。コロナ消散(dissipatio
n)プロセスは、ブランケットコロナ処理プロセスの効果
を選択的に低下させるものであり、開口部11の外側のウ
ェブ(加工される検査ストリップのシート)の領域での
処理の効果を低下させるために組み込まれる。このコロ
ナ消散プロセスは、水が面8には接触するが開口部10と1
1には接触しなくなるように脱イオン水の薄膜を付加す
る工程から構成される。水の薄膜の付加は、灯心パッド
(wick pad)、フレキソ印刷、または他の市販されたコー
ティングの塗布方法により実施され得る。この薄膜の厚
さは約1.5ミクロン〜約3.0ミクロン(1平方メートル当
たり水9.1グラム)であるのが好ましい。次いで、水の
薄膜を、試薬12を加える直前に強制対流または赤外線方
法により表面から乾燥除去する。この処理の正味の効果
は、表面8の表面エネルギーが試薬12の供給前に62ダイ
ン未満まで効率的に低下する一方、開口部11内の領域の
表面はそのコロナ処理後の表面エネルギーに維持される
ということである。
液サンプル中のグルコースを測定するために処方され
る。酵素キノタンパク質(ピロロ−キノリンキノン(PQ
Q)−含有)グルコースデヒドロゲナーゼおよび酸化還元
媒介物質フェリシアニドを利用して好ましいグルコース
試薬を1リットル調製するプロトコルを以下に示す。
(キノタンパク質デヒドロゲナーゼは酵素コミッション
(commision)番号1.1.99.17である。) 工程1: NATROSOLの脱イオン水溶液を調製する。これ
は、確実に30分以上の間1分当り250回転以上の速度で
掻き混ぜながら、NATROSOL-250M(微晶性ヒドロキシエ
チルセルロース、Aqualonから市販)0.45グラム(g)を
脱イオン水414g加えることにより行われる。この混合
は、3または4本の刃をもつタービン型プロペラを用い
てオーバーヘッド回転インぺラにより最も適切に実施さ
れる。プロペラサイズと配置の選択は主に使用される混
合容器の半径に基づく。選択されたプロペラの半径は典
型的には混合容器の半径の75%以上である。
EL RC-591F(微晶性セルロース、FMC社から市販)の5.6
gを、60分以上の間570rpm以上の速度で混ぜながらこのA
VICELを溶液に徐々に加えることで分散させる。
上の間690rpm以上の速度で混ぜ合わせながら、酸化ポリ
エチレン(300キロダルトン平均分子量)8.4gを徐々に
添加する。
(無水)12.1gとリン酸水素二カリウム21.3gを脱イオン
水450gに添加することで調製される。
4の調製物から取り出す。この50gのアリコートに、コ
エンザイムPQQ(Flukaで市販)12.5mgを加える。この溶
液を、コエンザイムが完全に溶解するまで掻き混ぜる。
(酵素の調製には磁気撹拌棒と磁気撹拌板が適してい
る。) 工程6:工程5で得た溶液に、キノタンパク質グルコー
スデヒドロゲナーゼのアポ酵素121万単位を、泡がたつ
のを防ぐために低速度で(磁気撹拌板で400rpm未満)撹
拌しながら徐々に加える。その結果生成された溶液を、
2時間以上の間混合して、酵素およびコエンザイムの会
合を安定化し、それによってキノタンパク質グルコース
デヒドロゲナーゼの溶液を得る。
シアン化カリウム59.1gを加える。次いで、コハク酸ナ
トリウム6.2gを加える。溶質がすべて溶解するまで得ら
れた溶液を混合する。溶解の後で、溶液のpHを評価す
る。pHは約6.76プラス/マイナス0.05である必要があ
る。
工程7で得た溶液を工程3で得た混合物に徐々に混合す
る。
上、190rpm以下の速度で攪拌しながら、トレハロース20
gを加える。
ら、Boehringer Mannheim Biochemicalsから市販のTRIT
ON X-100の表面活性剤0.35gを工程9で得た混合物に加
える。この混合では、5分以上の間、攪拌を続ける必要
がある。
0で得た混合物に加えて、いまや完全な試薬を、30分以
上の間、190rpm以上の速度で攪拌する。
されるように、100ミクロふるいバッグまたはポンピン
グ系に統合された100ミクロフィルタを通過させること
でろ過可能である。
ゲナーゼのアポ酵素は、ドイツのBoehringer Mannheim
GmbH(Boehringer Mannheim GmbH識別番号1464221)か
ら得られる。また、このアポ酵素は、DuineらによるFEB
S Letters, vol.108, no.2,pps.443-46の以下のプロト
コルによりアシネトバクター カルコアセチカス(Acinet
obacter Calcoaceticus)から得られ得る。
0.02モル(M)コハク酸ナトリウムまたは0.10モルのエ
タノールを補給したミネラル塩培地上で通気を良好にし
て22℃にて増殖させる。対数期の終わりに細胞を採取
し、〜4g/lの収率で細胞が得られ得る。
M)Tris/39mMグリシン緩衝液の15ミリリットル(m1)と
混合する。リゾチーム6ミリグラム(mg)を加えた後
で、懸濁液を、15分間、室温で攪拌して、10分間、4800
0Xgで遠心分離器にかける。上澄み液を取り除いて、1%
TRITON X-100界面活性剤を含む36mM Tris/30mMグリシン
緩衝液を用いてペレットを2度抽出する。遠心分離工程
の上澄みを一つにまとめて、即座に使用する。
活性剤を含む36mM Tris/39mMグリシン緩衝液で平衡化し
たDEAE-Sephacelカラム(13 x 2.2 cm)に加え、このカ
ラムを同じ緩衝液で洗浄する。酵素はカラム材料には接
着せず、結合した活性画分をpH6.0まで2M酢酸で滴定す
る。この溶液を、5mMリン酸水素二カリウム(pH6.0)で
平衡化したCM-Sepharose CL-6B (5 x 1 cm)のカラムに
即座に加える。TRITONX-100界面活性剤が溶出液になく
なるまで同じ緩衝液でカラムを洗浄した後で、酵素を0.
1Mリン酸水素二カリウム(pH7.0)で溶出させる。
臭化カリウムを含む0.1M酢酸ナトリウム(pH4.5)に対し
て透析する。次いで、酵素を、12時間の間、0.02Mリン
酸水素二カリウム(pH7.0)に対して透析し、最終的
に、アポ酵素が得られる。
は約3.2ミリ×約6.7ミリメートルである。グルコース検
査ストリップの好適実施形態では、上記のプロトコルに
より作られた検査試薬4.5マイクロリットルが開口部11
に加えられる(図3fを参照)。この試薬量は開口部11
中の導電性軌道5と6の露出面を実質的に被う。次いで、
検査試薬12は約1〜2分間、約70℃で乾燥される。
コース試薬薄膜には、試薬1グラム当り約2000ないし約
9000単位の酵素活量が含まれている。好ましい試薬に
は、試薬1グラム当りに以下の追加成分が含まれる。
分子量が約100キロダルトン〜約900キロダルトンの酸化
ポリエチレンを約0.2重量%〜約2重量%、好ましくは、
300キロダルトンの平均分子量の酸化ポリエチレンを約
0.71重量%含んでいれば、乾燥した場合に、機械的穴開
けなどのストリップ加工プロセスに耐えられるほど頑強
であり、検査ストリップユーザにより機械による操作に
耐えられるほど頑強であり、人の血液などの水性サンプ
ルを加えたときに再溶解または再懸濁する検査試薬が形
成される。乾燥後、酸化ポリエチレンのパーセンテージ
は約1.75%(重量対重量)から17.5%(重量対重量)の
範囲である。好適な乾燥試薬では、酸化ポリエチレンの
パーセンテージは約6.2%(重量対重量)である。
は、検査による化学現象の固有の特性と組み合わさっ
て、ヘマトクリットのバラツキからの干渉に対する検査
の感度が緩和されるような厚さである。本発明の好適実
施形態では、薄膜の厚さ(湿潤試薬分散容量対開口部11
により露出された表面積の比率により測定される)は、
試薬4.5マイクロリットルが約22.5平方ミリメートル
(開口部11の好適領域)の領域に分散されるような厚さ
である。上記の厚さの薄膜に、平均分子量が約100キロ
ダルトンから約900キロダルトンの酸化ポリエチレンが
含まれていると、人の血液サンプルからグルコースを測
定する際のヘマトクリットのバラツキに対する感度の低
下したセンサが得られる。
部13を開口部11上に置いて、上記のように面8に接着固
定する。蓋部13自体は以下に記載の処理手順による別個
の処理で作られる。
エステル薄膜から作られるのが好ましい。窓部18が透明
または半透明に維持されるように実質的に不透明なイン
クがパターン27の第1面16上に印刷される。窓部は、蓋
部が面8に固定されるときに、図3hに示すように該窓
部が開口部11の位置と合うように配置され、寸法取りさ
れる。
され得るように接着剤系が積層される。この接着剤系
は、便宜上、多くの市販のアクリル系接着剤であり得る
が、3M社製のからの部品番号9458が好ましい。
0.001ないし約0.004インチの厚さのコーティングされた
透明または半透明プラスチック片、好ましくはMelinex
Sプラスチックなどのポリエチレンテレフタレート(PE
T)が、第2面17上の接着剤系に対抗して設置され、窓
部18と位置合わせされており、これは窓部18からはみ出
している。このコーティングされたプラスチックは親水
性コーティング25である。コーティング25を、親水性を
毛細管状検査室の内表面に付与するように特に選択する
と、血液などの水性サンプルの検査室への流入が促進さ
れる。コーティング25は、親水性表面を付与するように
設計された多数の利用可能なコーティングから選択可能
であるが、Adhesives Research, Inc.から市販されてい
る製品番号ARCARE8586が好ましい。また、コーティング
25は蓋部の接着剤が試薬12に直接接触しないように作用
する。
3hを参照)。蓋部13上の印刷インクの欠如によって画
定された透明または半透明窓部18を、図3hに示されて
いるように、開口部11と位置合わせしなければならない
のが本段階である。透明または半透明窓部18の寸法は、
その下にある毛細管状流路の幅のかなりの部分(約75%
以上)が窓部18から見えるように選択すべきである。窓
部18の垂直方向の寸法は作用電極5の幅全体を露出させ
る。したがって、血液などのサンプルをサンプル供給口
20を通って毛細管状検査室に導入した場合、適正な視力
をもつユーザは窓部がサンプルで完全に満たされている
かどうかを判定できる。先に述べたように窓部を選択す
ることで、検査サンプルがストリップに十分に添加され
たことを検査ストリップのユーザにフィードバックする
ことができる。窓部が満たされていることを目視で確認
することにより、作用電極の十分な領域がサンプルで被
われており、対電極または参照電極6の十分な部分も被
われているという確信が得られる。この検査サンプルに
よる電極の被覆率は、毛細管状充填電気化学バイオセン
サでの正確な検査の達成に重要である。検査ストリップ
に十分な添加が行われていることの目視での確認は、検
査ストリップへの添加が不十分であることが検出されな
いことによる誤った検査結果に対するセーフガードとな
る。
ルをサンプル供給口20に添加した後の検査サンプルの電
気特性を測定することが可能な測定機器に接続して使用
される(図2を参照)。測定される電気特性は、たとえ
ば、電流、電位、電荷またはインピーダンスであり得
る。分析検査を実行するために電位の変化を測定する例
は米国特許第5413690号に例示されている。本特許の開
示は参考のために本明細書に統合される。
例は米国特許第5288636号と第5508171号に例示されてお
り、その開示は参考のために本明細書に統合される。
定機器に接続されている。測定機器には電源(バッテ
リ)が備えられている。こうした測定機器とバイオセン
サシステムの改良は米国特許第4999632号、第5243516
号、第5366609号、第5352351号、第5405511号および第5
438271号に見いだされる。これらの開示は本明細書に参
考のため統合される。
検査ストリップにより分析可能である。たとえば、全
血、血清、尿、脳脊髄液などの人の体液中の分析物が測
定可能である。さらに、環境汚染物を含有する可能性の
ある発酵産物や環境物質中の分析物を測定できる。
ムであり、グルコース試薬が上記の特定の試薬である上
記の好ましい検査ストリップを用いて人の血液サンプル
中のグルコースの濃度を判定するために、血液のサンプ
ルをサンプル供給口20に加える。サンプルは毛管現象に
より検査室に引き込まれる。検査室内に入ると、血液サ
ンプルは検査試薬12と混合されるであろう。所望の時
間、たとえば30秒間培養した後、軌道5と6の間に配置さ
れた計測機器の電源により電位差がかけられる。好適実
施形態では、加えられた電位差は300ミリボルトであ
る。300ミリボルトの電位差がかけられた後で0.5秒から
約30秒の間の任意の時点で電流が測定される。測定電流
は血液サンプル中のグルコースの濃度と相関し得る。
中に測定された電流は、電流測定器によるアルゴリズム
の適用によりサンプル中の分析物の濃度に相関し得る。
そのアルゴリズムは、以下の例に示すように単純なもの
であり得る。
(図6を参照)、i7.5は、電極間に電位差を加えた7.5
秒後に測定された電流(マイクロアンペア)であり、C
は直線30の勾配であり(図6)、dは軸切片である(図
6)。) 既知濃度の分析物で測定を行うことにより、較正曲線30
(図6)が構成可能である。この較正値は測定機器の読
出し専用メモリ(ROM)キーに記憶され、検査ストリッ
プの特定のロットに適用可能になる。図6の直線31と32
は、検査ストリップの2つのその他の異なるロット用の
他の仮説上の較正曲線を表す。これらのバイオセンサの
ロットについての較正は、上記のアルゴリズムにおける
Cとdに対してわずかに異なる値を生ずる。
する好適な方法では、電位差を電極間にかけた後3秒か
ら9秒の間に0.5秒間隔で電流が測定される。これらの電
流測定値は血液サンプル中のグルコースの濃度に相関し
ている。
例では、(上記のような)1回の固定時間ではなく、種
々の時間(電位差の印加後3秒から9秒の間)に電流が測
定され、その結果得られるアルゴリズムは一層複雑にな
り、以下に示す方程式により表せる。
差の印加の3秒後)に測定された電流であり、i2は第2
の測定時間(300ミリボルトの電位差の印加の3.5秒後)
に測定された電流であり、i3は第3の測定時間(300ミ
リボルトの電位差の印加の4秒後)に測定された電流
で、inは第n番目の測定時間(本例では、第13測定時
間、または300ミリボルトの電位差の印加の9秒後)に測
定された電流であり、C1,、C2,、C3およびCnは、主成分
分析(Principle Components Analysis)や部分最小二
乗法などの多変量回帰解析技術から誘導される係数であ
り、dは回帰切片(グルコース濃度単位)である。) 一方、測定されるサンプルにおけるグルコースの濃度
は、ある時間間隔(たとえば、300ミリボルト電位差の
印加後3秒から9秒)にわたって電流i対測定時間をプロ
ットすることで作成された曲線を積分することにより判
定可能であり、それによって測定時間中に移動した総電
荷が得られる。移動した総電荷は測定されるサンプル中
のグルコースの濃度に正比例している。
の測定時での環境温度と較正が実行された時点での環境
温度の間の差に対して補正され得る。たとえば、グルコ
ース測定の較正曲線が23℃の環境温度で構成された場合
には、グルコース測定値は以下の方程式により補正され
る。
measured x(1-K(T-23℃)) (ただし、Tはサンプル測定時の環境温度(℃)であ
り、Kは以下の回帰方程式:Y = K(T-23)(ただし、
濃度それぞれが、様々な温度Tおよび23℃(基準ケー
ス)で測定機器により測定される。次に、T-23上のYの
線形回帰が実行される。Kの値はこの回帰の勾配であ
る。
トリップに組み込み可能である。これらの電気化学スト
リップは、たとえば、米国特許第5120420号、5141868
号、5437999号、5192415号、5264103号、および5575895
号に開示されているものである。これらの開示は参考の
ため本明細書に統合される。
る。
リップを示す。
の好適製造方法を示す。
通る横断面図である。
通る横断面図である。
定上の較正曲線を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 第1および第2面と空気孔を備えた第1
絶縁基板;第1絶縁基板の第1面に固定された少なくと
も2つの導電性軌道;第1および第2面と第1および第
2開口部を備えた第2絶縁基板であって、第2面は、導
電性軌道と第1絶縁軌道の第1面に固定され、第1開口
部は、導電性軌道の一部を、電気特性の測定が可能な測
定機器に電気的に接続するために露出させ、第2開口部
は、第2絶縁基板の縁部に沿って配置され且つ導電性軌
道の異なる部分と空気孔を露出させるものである第2絶
縁基板;第2開口部により露出された導電性軌道の少な
くとも1部分を被う検査試薬;ならびに第1および第2
面と固体の透明または半透明窓部を備えた蓋部であっ
て、蓋部の第2面は、第2絶縁基板の第1面に固定さ
れ、第2絶縁基板の第2開口部と重なり且つ蓋部の第2
面と第1絶縁基板の第1面が第2絶縁基板の縁部にサン
プル供給口を有する毛細管状充填室の対抗する壁部を形
成するように配置されており、透明または半透明窓部
は、窓部がサンプル供給口からはみ出し且つ導電性軌道
の1つの幅全体と他の導電性軌道の幅の少なくとも約10
%に重なるように寸法取りされ、配置されており、窓部
の全体の長さと幅が毛細管状検査室の長さと幅より短い
蓋部、を含む検査ストリップ。 - 【請求項2】 第1および第2面を備えた第1絶縁基
板;第1絶縁基板の第1面に固定された少なくとも2つ
の導電性軌道;第1および第2面と開口部を備えた第2
絶縁基板であって、第2面は、導電性軌道と第1絶縁基
板の第1面に固定され、第2絶縁基板は、導電性軌道の
一部を、電気特性の測定が可能な測定機器に電気的に接
続するために露出させるように配置され、開口部は第2
絶縁基板の縁部に沿って配置され且つ導電性軌道の異な
る部分を露出させるものである第2絶縁基板;開口部に
より露出された導電性軌道の少なくとも1部分を被う検
査試薬;第1および第2面と固体の透明または半透明窓
部を備えた蓋部であって、蓋部の第2面は、第2絶縁基
板の第1面に固定され、蓋部の第2面が第2絶縁基板の
開口部と重なり且つ蓋部の第2面と第1絶縁基板の第1
面が第2絶縁基板の縁部にサンプル供給口を有する毛細
管状充填室の対抗する壁部を形成するように配置されて
おり、透明または半透明窓部は、窓部がサンプル供給口
からはみ出し且つ導電性軌道の1つの幅全体と他の導電
性軌道の幅の少なくとも約10%に重なるように寸法取り
され、配置されており、窓部の全体の長さと幅が毛細管
状検査室の長さと幅より短い蓋部;ならびに毛細管状充
填室に通じている空気孔を含む検査ストリップ。
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