JP2002501193A

JP2002501193A - 光センサおよび操作方法

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Publication number: JP2002501193A
Application number: JP2000528859A
Authority: JP
Inventors: リチャードダブリュー．メイソン，; ルドルフイー．スロバセック，; ケビンジェイ．サリバン，
Original assignee: Bayer Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2019-01-18
Also published as: DE69913103T2; US6306347B1; US6488891B2; US20020043095A1; DE69913103D1; AU1777799A; US20020020206A1; DK1051608T3; EP1051608A1; WO1999038001A1; ATE255225T1; US6387709B1; ES2212516T3; CA2319256A1; JP4368059B2; EP1051608B1

Abstract

(57)【要約】多重単一使用光学センサは、基板ウェブに堆積された、一連の連続したセンサストライプを含む。少なくとも１つのサンプルチャンバは、一連のセンサストライプの離散した部分に対して横に伸長するように適合され、それによりサンプルチャンバ内に配置されたサンプルの分析を容易にする。サンプルチャンバは移動可能であり、あるいは更なるサンプルチャンバが提供されると、それに続く更なるサンプルの測定が、センサストライプの使用されていない離散した部分で可能になる。センサストライプの連続性により、センサストライプの長さに沿って一貫性が得られ、それにより、センサストライプの離散した部分の１つから得られた較正データが、センサストライプの他の離散した部分についての未知サンプルの検査に対して利用可能となる。これにより、改善されたセンサ性能に関して、センサストライプの任意の特定の離散した部分が、１つより多いサンプルと接触する必要性を有利に排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）１．発明の分野本発明は、液体の化学的分析に関し、より詳細には血液のような生体内の流体
を含め、液体の分析物量を検知するための光学センサに関する。

【０００２】２．背景情報例えば、血液、血漿あるいは尿のような生体内の液体の化学分析は、望ましく
あるいは必要とされることがある。液体の分析を容易にするための様々な分析的
要素を利用するセンサは、公知である。これらの検知のための要素は、基質感応
性か分析に対して特徴的な湿式あるいは乾式いずれかの試薬をしばしば含み、本
明細書において分析物と呼ぶことにする。その試薬は、分析物を含む液体サンプ
ルと接触中に、色付けされた物質の形成あるいは他の、分析物の存在への応答に
おける検知可能な変化という効果を生む。乾式分析用の検知のための要素の例は
、ｐＨ試験紙、および紙あるいは他の高吸収性キャリアに物質（化学的に反応性
があるかそうでないものもある）を浸込ませた同様の指標を含む。その物質は、
水素イオンあるいは他の分析物を含む液体との接触に応答し、色を生成するかあ
るいは色を変化させる。そのような試験紙の特定の例が、ビリルビンに関する試
験を記述している欧州特許公報第ＥＰ０１１９８６１Ｂ１に開示され、ト
ランスアミナーゼ活性を測定するための乾式の多層紙片を説明する米国特許第５
,４６２,８５８号に開示され、反射率に基づくクレアチニンの検定法を開示して
いる米国特許第５,４６４,７７７号に開示されている。それらは乾燥状態で保存
され得、必要な時にすぐに使用できるという点において、利便的な要因を提供す
るが、それらの個々の検査要素は「湿った」血液あるいは血清の化学反応におい
て一般的に使用され、それらの紙片は使用中には飽和状態になっている。このよ
うな反応性のある化学試薬の水和および欠乏は、結果的に再利用への妨げになる
。このような局面はまた、多数の個々の使用された検査要素の取り扱いおよび処
分、を複雑にする。

【０００３】あるいは、いくつかの分析物は最初の完全な濡れおよび較正後に繰り返し使用
される検知要素によって、およびサンプル間の洗浄によって測定され得る。例え
ば、再利用できる酸素用電気化学的センサは、同一人に譲渡された米国特許第５
,３８７,３２９号に記述され、再利用できるグルコース用電気化学的センサは、
同一人に譲渡された米国特許第５,６０１,６９４号に記述されている。これらの
センサは、補助計測器の複雑な部分のコンテクスト内において機能し、較正およ
び洗浄機能を繰り返し行う。

【０００４】光信号応答に基づく他の分析用検知要素は、米国特許第４,７５２,１１５号、
第５,０４３,２８６号、第５,４５３,２４８号、およびＰａｐｋｏｖｓｋｙらに
よるＡｎａｌ．Ｃｈｅｍ.ｖｏｌ６７ｐｐ４１１２−４１１７（１９９５）に開示され、ポリマー膜における酸素感受性色素について記述されている。同一人に
譲渡された米国特許出願第０８／６１７,７１４号もまた同様に記述しており、本明細書中に参考として援用される。光学ＣＯ₂センサの例は米国特許第４,８２
４,７８９号、第５,３２６,５３１号および第５,５０６,１４８号に記述されている。これらの要素は、湿らせることができる、すなわち水分を補給することが
できる単一使用の化学反応紙片と比較して、ポリマーに基づく膜化学を利用して
保管時に有利な点が得られ、使用あるいは再使用が続けられる。このタイプの分
析用要素は、光学センサのアセンブリの単一サンプルチャンバ内での複数の使用
に典型的に適合される。操作時に、未知の分析物量の流体サンプル（「未知サン
プル」）は、そのサンプルを分析要素に接触するサンプルチャンバの中に挿入す
ることによってテストされる。分析要素の光学特性の変化が観測される。そのよ
うな観測は次に、既知の分析物量の較正液を同様に検査することによって事前に
得られた較正データと比較される。このようにして、未知サンプル中で関心のあ
る分析物の特性が決定される。

【０００５】このような通常の再利用可能なタイプの単一使用光学センサ適用の例は、ＡＶ
ＬＬｉｓｔＧｍｂＨｏｆＧｒａｚ、Ａｕｓｔｒｉａから市販されている
「ＡＶＬＯＰＴＩ１」として公知である。このようなタイプのセンサは多く
の適用において満足に動作し得るが、それらは大いに制限される。特に、これら
のセンサは較正および後のサンプル読み取りのための連続的な工程に依存し、そ
のような検知装置の各々は、未知サンプルの検査の前に個々に較正されなければ
ならない。その方法はセンサ毎の分析要素の変化のために要求される。これらの
変化は、様々な要因に起因し得、各個所における差異や局所的な保存履歴のよう
な変数を生成することを含む。

【０００６】連続的較正およびサンプル読み取りは、サンプルチャンバおよび分析物要素が
サンプル間で不充分に洗浄された場合、サンプルの汚染につながり得るのは問題
である。更に、較正は時間の消費であり、未知サンプルの分析を遅延させ得る。
このような遅延は、例えば管理に非常に気を使う設備のような、いくつかの操作
場面において特に不都合であり得る。

【０００７】連続的手段の更なる不利な点は、較正のための検査および未知サンプルの検査
の間の一時的な、変化あるいは時間の遅延である。この変化は検査結果の不正確
さに対して潜在的な機会を与え得る。

【０００８】さらに、廃棄される洗浄液は、このような従来のセンサに基づく検査方法によ
って生じた廃棄物の約８０％を含む。特にその廃棄物が生物のサンプルと混合し
ており、従って処理に比較的費用がかかる場合、経済的および環境的観点の両方
において、このような廃棄物は生物災害の危険ありとして分類される。このよう
な廃棄物はまた、健康を気遣う労働者、および処理中あるいは処理後にその廃棄
物に接触し得る人々に対して潜在的な健康上の危険を与える。

【０００９】従って、一連の較正の必要性を排除し、従来技術によるセンサの使用における
廃棄物の生成の問題を指摘し、一方で必要なときに使用し、廃棄可能なデバイス
という利点を保持する改善された光学センサをもとめる必要がある。

【００１０】（発明の要旨）本発明の一実施形態によれば、複数のサンプルの分析物量を検知するために適
合される光学センサが提供される。その光学センサは、所定の長さの基板ウェブであって、実質的にガス不浸透性であり所定のスペク
トル範囲において光学的に透明な基板ウェブと、ウェブの長さに沿って平行な間隔をあけた関係で伸長している複数の細長いセ
ンサストライプと、を含み、複数のセンサストライプの各々が、少なくとも１つの分析物の存在に対して光
学的に識別可能な応答を提供するために適合され、光学センサが複数のサンプルと選択的な分析物検知のための接触に対して適合
され、複数のサンプルのそれぞれが複数の細長いセンサストライプのそれぞれと
、その長さに沿った複数の離散した位置の１つにおいて選択的に重ね合わせが可
能であり、光学的に識別可能な応答が、その長さに沿った複数の離散した位置において実
質的に同じである。

【００１１】本発明のこの局面の第１の変形において、複数のサンプルの分析物量を検知す
るために適合される光学センサアセンブリが提供される。この光学センサアセン
ブリは、上記参照された、本発明の第１の局面において記述される光学センサと、複数の細長いセンサストライプの各々とその長さに沿った複数の離散した位置
において選択的に重ね合わせが可能な少なくとも１つのサンプルチャンバと、を
含み、ここで、その少なくとも１つのサンプルチャンバは、複数のサンプルのそれぞ
れを分析物検知のための接触において交互に保持するために適合される。

【００１２】本発明の第１の局面の第２の変形において、複数のサンプルの分析物量を検知
するために適合された光学センサアセンブリが提供される。この光学センサアセ
ンブリは、上記参照された本発明の第１の局面において記述されたような光学センサと、ウェブ上で平行な間隔をあけた関係に配置された複数のサンプルチャンバであ
って、該複数のサンプルチャンバのそれぞれが複数の細長いセンサストライプと
、その長さに沿って複数の離散した位置の１つにおいて密着して重ね合わされて
いる複数のサンプルチャンバと、を含み、ここで、該複数のサンプルチャンバのそれぞれが、複数のサンプルのそれぞれ
を分析物検知のための接触において交互に保持するために適合する。

【００１３】本発明の第２の局面において、光学センサを操作する方法は、以下の工程を含
む：（ａ）以下を備える光学センサを提供する工程：ｉ）所定の長さの基板ウェブであって、該基板ウェブは所定のスペクトル範囲
において実質的にガス不浸透性であり、光学的に透明な基板ウェブ；ｉｉ）ウェブの長さに沿って平行な間隔をあけた関係で伸長している複数の細
長いセンサストライプであって、該複数のセンサストライプのそれぞれが複数の
離散した分析物のうち少なくとも１つの存在に対して光学的に識別可能な応答を
提供するために適合される、複数のセンサストライプ；ｉｉｉ）複数のサンプルとの選択的な分析物検知のための接触に対して適合さ
れる光学センサであって、該複数のサンプルのそれぞれが該複数の細長いセンサ
ストライプのそれぞれとその長さに沿った複数の離散した位置の１つにおいて選
択的に重ね合わせが可能な、光学センサ；ｉｖ）該光学的に識別可能な応答が、該長さに沿った複数の離散した配置にお
いて実質的に同一である、応答；ｖ）上記において該複数のサンプルが、少なくとも１つの未知のサンプルおよ
び少なくとも１つの較正サンプルを含み、該光学センサが、少なくとも１つの未
知サンプルの位置とは異なるセンサストライプの長さに沿った離散した位置への
、分析物検知のための光学センサとの接触における該較正サンプルの配置時に、
較正されるよう適合される光学センサ；（ｂ）分析物検知のための光学センサとの接触における較正サンプルを、セン
サストライプの長さに沿って複数の離散した位置の１つに配置する工程；（ｃ）光学センサの光学的応答を複数の離散した位置において測定する工程；（ｄ）複数の離散した位置の１つの光学応答を利用して、較正データを得る工
程；（ｅ）光学センサとの分析物検知のための接触における少なくとも１つの未知
サンプルを、センサストライプの長さに沿って他の複数の離散した位置に配置す
る工程；（ｆ）他の複数の離散した位置の光学的応答を測定する工程；（ｇ）他の複数の離散した位置の光学的応答の較正に対する、複数の離散した
位置の１つに対して得られた較正データを利用する工程。

【００１４】本発明の上記および他の特徴および利点は、添付された図面と組み合わせて理
解される本発明のいくつかの局面の、以下の詳細な説明を読むことによって更に
容易に明らかとなる。

【００１５】（好適な実施態様の詳細な説明）添付された図面に記載された図を参照して、本発明の例示的な実施形態は、以
下に詳細に記述される。説明を明瞭にするために、添付される図面に示される同
様の特徴は、同様の参照記号を用いて示され、例えば、代替の実施形態において
図面で示される類似の特徴は、類似の参照記号で示される。

【００１６】簡単に述べれば、本発明は、基板ウェブ１２（図１）上に堆積されられた一連
の連続センサストライプ１４として作られた、多重単一使用の光学センサを含む
。１つのサンプルチャンバ１６（図２）あるいは多重サンプルチャンバ１１６（
図４）は、一連のセンサストライプ１４の離散した部分を横切って伸長するよう
に適合され、そこに配置されたサンプルの分析を容易にする。サンプルチャンバ
１６は移動させられ得、あるいは追加のサンプルチャンバが、センサストライプ
１４の使用されていない離散した部分で追加サンプルの後の測定が可能となるよ
うに使用され得る。センサストライプの連続的な性質は、その長さに沿った一貫
性を提供し、それによりセンサストライプ１４の離散した部分から得られた較正
データが、センサストライプの他の離散した部分に配置されている未知のサンプ
ル中の分析物の存在および濃度の検査、および決定に対して利用可能となる。こ
の局面は、センサストライプ１４の任意の特定の離散した部分が１つより多いサ
ンプルによって接触を受ける必要を、センサの性能の改善および廃棄物の減少の
ために、有利に排除する。

【００１７】本開示の全体にわたって、「分析物」という言葉は、液体サンプルに関連した
検知および／または測定を可能にする任意の物質、化合物、あるいは例えば、ｐ
Ｈのような特性を表す。同様に、「濃度」という言葉は、分析物がサンプル中に
どのレベルあるいはどの程度存在するかを表す。「軸方向」あるいは「長手方向
」という言葉は、本発明の要素に言及して使用された場合、相対的な長さの次元
あるいはその長さを表す。例えば、本発明の光学センサと関連して使用された場
合、「長手方向」は、そのセンサストライプ１４に実質的に平行な方向を表す。
同様に、「横方向」という言葉は、軸方向あるいは長手方向に実質的に直交する
方向を表す。その上、「較正」あるいは「較正サンプル」という言葉の使用は、
実質的に任意の既知の分析物組成物のサンプルを含んで理解され、検査間の均一
性の確保に役立つように当業者によって通常使用される、「ＱＣ」すなわち「品
質管理」サンプルを含む。

【００１８】図面に詳細に言及すると、図１に示されるように、本発明の光学センサ１０は
支持体あるいは基板ウェブ１２を含み、その上で平行な間隔をあけた関係で長手
方向に伸長している複数のセンサストライプ１４を伴う。支持ウェブ１２は、以
下に記述されるように、所定の光学スペクトルで光学的に透明な材料から一枚の
シートとして作られる。支持ウェブは、例えば、ガラスあるいは熱可塑性材料（
ポリエチレンテレフタレートあるいはＳＡＲＡＮ（登録商標）など）のような、
液体およびガスに対して実質的に不浸透性の材料から好ましくは作られる。

【００１９】これに関して、当業者は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の
ような比較的ガス浸透性の材料から基板ウェブを作ることは、不利な点として分
析物分析に歪みを与え得ることを認識する。これは、分析中に、分析物がサンプ
ルから拡散する傾向があること、あるいは大気中の酸素（Ｏ₂）および／または二酸化炭素（ＣＯ₂）のような周囲のガスが基板から浸出しセンサ材料およびサンプルの中に入ることが原因である。好ましい実施形態において、基板ウェブ１
２は、Ｄｕｐｏｎｔの商標Ｍｙｌａｒ（登録商標）として市販されている高分子
可塑性材料のフィルムとして作られる。ウェブは、ニューハンプシャー州シーブ
ルークにあるＥＲＡＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩＮＣ．から得られる。実質的に
ガス不浸透性であることに加えて、この材料は、後により詳細に記述されるよう
に、基板ウェブ１２に柔軟性を有利に提供する。基板ウェブ１２は、従来のモー
ルディング、キャスティング、押しだし、あるいは適切な薄膜作製技術のような
、当該技術分野で共通な任意の簡便な方法を使用して作られる。

【００２０】各センサストライプ１４は、例えば一連のドットのような一連の離散した部分
として作られ得、一列に配列させられ長手方向に基板ウェブに沿って伸長する。
あるいは、図示した好ましい実施形態において各センサストライプ１４は、実質
的に連続して長手方向に伸長する。各センサストライプ１４は、いくつかの分析
要素の少なくとも１つを備え、所定の分析物に対して光学的に感受性のある、当
業者にとって公知の物質、化合物、あるいは構造を含む。そのような光学感受性
には、例えば、反射率、屈折率、光透過率、あるいは好ましい実施形態において
は、発光、における光学的に認識可能な変化の提示が挙げられる。その発光は、
燐光あるいは蛍光いずれかの形で発せられた光を含み得る。

【００２１】分析され得る分析物のいくつかの例には、ＢＵＮ（血中尿素窒素）、グルコー
ス、カルシウム（Ｃａ⁺⁺）、カリウム（Ｋ⁺）、ナトリウム（Ｎａ⁺）、ｐＨ、お
よび二酸化炭素の分圧（ｐＣＯ₂）並びに酸素の分圧（ｐＯ₂）が挙げられる。好
ましい分析要素には、例えば、米国特許第５,３８７,５２５号（’５２５特許）
および第５,５０６,１４８号（’１４８特許）に開示されるような二酸化炭素に
対する分析要素（ｐＣＯ₂）、国際公開第ＷＯ９５／３０１４８号およびＢｒｕｎｏらによる、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．Ｖｏｌ６９、ｐｐ.５０７−５１３（１９９７）に開示されるようなｐＨに関する分析要素、ならびに、米国特許出願第
０８／６１７,７１４号に開示されるような酸素に関する分析要素（ｐＯ₂）が挙
げられる。それらの文献のすべては、参考として本明細書中に援用される。これ
らの好ましい分析要素のすべては、所定のスペクトル波長あるいはスペクトル範
囲の入射光線を受けたとき、各分析物の存在に対して応答性の特徴的な発光を起
こす。

【００２２】好ましい実施形態において、各センサストライプ１４は単一の分析要素を備え
る。しかし、本発明の単一のセンサストライプは複数の分析要素を含み得、複数
の分析要素の各々が独立して測定可能な各分析物の存在に対する応答を提示する
、ということは考慮される。これに関して、例えば、単一のセンサストライプ１
４は、第１、第２、および第３の分析要素を含み得る。第１の分析要素は、第１
のスペクトル範囲で入射光を受けたとき、第１の分析物の存在下で増大させられ
た蛍光を生じ得る。第２の分析要素は、第２のスペクトル範囲で入射光を受けた
とき、第２の分析物の存在下で、減少させられた燐光を生じ得る。例えば、第３
の分析要素は、所定のスペクトル範囲で入射光を受けたとき、第３の分析物の存
在下で増加した反射率のような別の光学的応答を提示し得る。

【００２３】センサストライプ１４は、任意の簡便な方法、バッチあるいは連続プロセスの
いずれかによって基板ウェブ１２に適用される。例えば、ストライプ１４は、シ
ルクスクリーン(捺染法)あるいは他の石版技術のような従来の印刷技術により適
用され得る。レーザーあるいはインクジェット印刷技術は、最終的にセンサスト
ライプの適用のために適用され得ることもまた考慮される。あるいは、それらの
ストライプは、連続的直接堆積あるいは塗装型応用技術により、およびスプレイ
塗装により適用され得る。

【００２４】例えば、好ましい実施形態において、Ｇｉｌｓｏｎ、Ｗｏｒｔｈｉｎｇｔｏｎ
、ＯＨ；ＣａｖｒｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃ
．、Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、ＣＡ；ＥｌｄｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓＩｎ
ｃ．、Ｎａｐａ、ＣＡ；ＩＶＥＫＣｏｒｐ.、Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ、ＶＴ；またはＦｌｕｉｄＭｅｔｅｒｉｎｇＩｎｃ.、Ｏｙｓｔｅｒｂａｙ、ＮＹ、あるいは他のクロマトグラフィーの配送システム販売先から市販されている
タイプの微小分配システムが使用され得る。この装置の操作は、当業者によく知
られたものである。簡単に述べれば、センサストライプを備える材料は、少なく
とも１つの分析要素を含み、液状で調製され所定の大きさおよび形状のノズルへ
供給され、基板ウェブ１２の上に浮遊させられあるいは重ね合わせられる。その
液体はノズルから所定の割合で基板ウェブ上に急送されるが、その基板ウェブは
ノズルに対して所定の割合で長手方向に、往復運動あるいはより連続的な性質を
有する巻かれたウェブ技術のいずれかによって移動させられる。このプロセスは
、横の次元、すなわち各センサストライプに対する基板ウェブの幅に沿って間隔
をあけた位置で繰り返される。液体は次に、固体センサストライプ１４を形成す
るための従来の方法で、乾燥または硬化される。

【００２５】センサストライプ１４の堆積のための上述の方法は好ましいが、実質的に、セ
ンサストライプ１４の機械的および光学的特性がその長さにわたってほとんど一
定を保持可能である任意の堆積方法が使用され得る。この点について、ストライ
プの厚さ、幅、外形および構成のようなパラメータは、所定のレベルで維持され
、各センサストライプ１４の長さに沿う様々な位置で比較的一定あるいは同一な
センサ応答を提供する。さらに、当業者は、センサ応答がストライプの比較的短
いセクションにわたって特に一貫性があることを認識する。言いかえれば、セン
サストライプ１４の離散した部分の応答の均一性は、その間の空間距離にある程
度比例する。

【００２６】図２を参照して、本発明の光学センサアセンブリ１５は、光学センサ１０と組
み合わせて使用するために適合されたサンプルチャンバ１６を含む。サンプルチ
ャンバ１６は、細長いチャンバ部材１９内に配置された、細長く、実質的に管状
のキャビティ１８を備える。キャビティ１８は、その長さに沿って通常均一であ
り、実質的に凹んだあるいは窪んだ表面２１により一部規定される、横断面を有
し、図３に最適に示されている。本開示全体にわたって、その表面が曲げられて
いるか、あるいは本明細書に示されるような複数の実質的に平坦な表面を備える
かに関係なく、「凹面の」という言葉は、任意の実質的に内部を抜かれた（ｈｏ
ｌｌｏｗｅｄｏｕｔ）凹部あるいは窪みを表す。この点において、図３を参照
して、凹面２１は、チャンバ部材１９の実質的二次元嵌合表面２４から内向きに
伸長する。

【００２７】図２および図３に示されるように、嵌合表面２４は、横に横断して重ね合わせ
られるために適合され、好ましくは、滑らせることができる表面対表面の、基板
ウェブ１２とセンサストライプ１４との嵌合状態にある。そのように、配置され
ると、ウェブ１２の離散した部分は、センサストライプ１４の複数の部分を含み
、凹面２１に効果的に近接し、従って管状キャビティ１８の長手方向の側壁を規
定する。さらに、嵌合表面２４、基板ウェブ１２およびセンサストライプ１４は
、それぞれ十分滑らかであり、それによりこのような表面対表面の接触を維持す
ることを意図した所定の力を加えた場合、液漏れしない密着がその間に維持され
る。従って、サンプルチャンバ１６は、流体サンプルを表面対表面において、あ
るいは各センサストライプ１４の離散した部分との分析物検知のための接触にお
いて支持できるだけ保持するために適合される。それは、本発明の実施形態の操
作に関して、以下により詳細に記述される。

【００２８】図２に示されるように、入口および出口開口部２０および２２は、それぞれチ
ャンバ部材１９を通って伸長している。それらの開口部は、その反対端において
それぞれキャビティ１８に直交し、連絡して伸長しており、サンプルチャンバ１
６の中へのサンプルの流れおよびサンプルチャンバ１６から外へのサンプルの流
れを容易にする。

【００２９】図示されるように、サンプルチャンバ１６は再使用可能な装置であり、センサ
ストライプ１４上の特定の離散した位置における複数回のテスト、あるいは逐次
的サンプル検査のためのセンサストライプの新しい（使用されていない）部分へ
の前進運動のいずれかのために適合される。これらの代替の検査技術は、本発明
の操作に関連して以下に記述される。

【００３０】図４Ａを参照して、本発明の代替の実施形態は、光学センサアセンブリ１１５
として示される。この光学センサアセンブリは、光学センサ１０に配置される複
数の個々のサンプルチャンバ１１６を含む。センサアセンブリ１１５は、好まし
くは、光学センサ１０、中間あるいはチャンバウェブ２６およびカバーウェブ２
８を備える積層として作られる。

【００３１】チャンバウェブ２６は、カバーウェブ２８と組み合わせて、サンプルチャンバ
１１６を備える。図示されるように、チャンバウェブ２６は、横方向に伸長する
一連のキャビティ１１８を含む細長いシートである。それらのキャビティは、互
いに所定の間隔でウェブの長さに沿って配置される。

【００３２】ウェブ２６は、好ましくは、基板ウェブ１０と同じ材料および同じ方法で作ら
れる。キャビティ１１８は、任意の簡便な方法によって、例えば、ウェブ２６に
従来の型抜き操作を行うことによって形成される。あるいは、ウェブ２６がモー
ルディングによって作られる場合、キャビティ１１８は、それと一体的に成形さ
れ得る。

【００３３】カバーウェブ２８は、密着された、液漏れを起こさない方法で、チャンバウェ
ブ２６の上に重ね合わせられる、すなわち積層される。チャンバウェブ２６とカ
バーウェブ２８との組み合わせは、図３に関して上述されるように各チャンバ１
１６に対して凹面２１によって規定される横方向の断面を効果的に提供する。一
連の入口および出口の穴、すなわち開口部２０および２２は、カバーウェブ２８
を通って延び、上述されるようにキャビティ１１８の反対端と連絡している。あ
るいは、穴すなわち開口部２０および２２はまた、基板ウェブ１２自身において
形成され得、またはカバーウェブ２８において開口部と組み合わせて使用され得
る。カバーウェブ２８は、好ましくは、基板ウェブ１２およびチャンバウェブ２
６の両方の材料と同じ材料および同じ方法で作られる。任意の従来の方法は、例
えば超音波溶接および振動溶接あるいはいくつかのタイプの接着を含み、カバー
ウェブ２８をチャンバウェブ２６に積層させるために使用され得る。しかし、好
ましい実施形態において、ウェブ２６およびウェブ２８を互いに接着するために
従来の接着剤が使用される。

【００３４】チャンバウェブ２６は光学センサ１０の上に積層され、それによりセンサ１０
は、キャビティ１８に関して上述された同様の方法で、各キャビティ１１８の凹
面２１を効果的に閉じ、封着する。従って、上述されたキャビティ１８のように
移動可能ではなく、各キャビティ１１８は、光学センサ１０の長さに沿う位置間
隔で好ましくは不変にすなわち永久的に配置される。チャンバウェブ２６が光学
センサ１０の上に積層される方法は、チャンバウェブ２６がカバーウェブ２８に
接着される方法と同様である。

【００３５】図４Ｂに移って、更なる代替の実施形態が、光学センサアセンブリ１１５’と
して示される。アセンブリ１１５’は、光学センサアセンブリ１１５と実質的に
同じであり、入口および出口開口部２０’および２２’が、ウェブ２８ではなく
基板ウェブ１２に配置されるという違いはある。

【００３６】更なる同様の代替の実施形態が、光学センサアセンブリ１１５’’として図４
Ｃに示される。アセンブリ１１５’’において、入口および出口開口部のいくつ
か（すなわち、図示される開口部２２）が、ウェブ２８に配置されるが、その他
の入口および出口開口部（すなわち、開口部２０’）は、基板ウェブ１２に配置
される。

【００３７】本発明の好ましい実施形態が記述されたが、以下はその操作についての記述で
ある。最初に光学センサアセンブリ１５について言及し、図２および図３に図示
されるように、検査されるサンプルは、例えばポンプ手段（図示されていないが
、毛細管の力、あるいは負圧若しくは正圧の使用を含む）によって入口開口部２
０に挿入される。サンプルは、サンプルチャンバ１６を実質的に満たすまで挿入
され、上述されるような各センサストライプ１４のｒ部分と分析物検知のための
接触状態に置かれる。一旦そのように配置されると、任意の様々な適切な器具が
、離散した部分の光学応答を測定するために使用され得、それによりサンプル中
の分析物の存在および／または濃度を決定する。そのような器具のいくつかの例
は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＮｏｒｗａｌ
ｋ、Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから市販され、ＬＳ５０−ｂ型分光蛍光分析装置と
して知られている、市販の蛍光定量装置を含む。固体サンプル保持用部品は、特
異的に修正され、前面の蛍光発光測定のためのストライプ状の薄膜センサを受容
した。「前面」あるいは「前表面」は、励起および発光の採光は同一表面から分
離しているという意味である。照明および採光オプティクスにより、Ｍｙｌａｒ
（登録商標）基板による励起および発光信号の伝送が可能である。複数のサンプ
ルを、くり抜かれたアルミニウム製サンプルチャンバの中に導入した。該サンプ
ルチャンバは、照明および採光オプティクスと反対側のＭｙｌａｒ（登録商標）
の側に配置され、センサストライプにより覆われた開口部を有し、それにより複
数のサンプルはストライプと直接接触した。この装置によるサンプル測定は、実
施例６（図９）および実施例８（図１０）において提供される。

【００３８】あるいは、図５に図示されるような検査器具１４０が使用され得る。簡単に説
明すると、その器具１４０は、フロー・セルアセンブリ６０および励起源、並び
に米国特許出願第０８／６１７,７１４号に開示されているような検出器サブシステム１００を含み、本明細書において参考として援用される。サブシステム１
００は、所定の波長あるいはスペクトル範囲を有する光線を放出する。その光は
、光ファイバケーブル８０によって、サンプルチャンバ１６のストライプ１４の
真向かいにある基板ウェブ１０の表面上に方向付けられる。その光は、上述され
るように光に対してほぼ透明なウェブを通過し、センサストライプ１４の所定の
１つの上に入射する。入射光によりセンサストライプ１４の一部が励起する。ス
トライプ１４は、次にサンプルチャンバ中に配置されたサンプル中の所定の分析
物のパラメータ（例えば、存在および／または濃度）に対応する光学的応答を提
示する。この光学的応答は検出器サブシステム１００により受信される。

【００３９】光学センサアセンブリのための較正情報は、較正サンプル、あるいは既知の分
析物組成物を有する較正物をサンプルチャンバの中に挿入し、それに対するセン
サストライプの応答を測定することによって、未知のサンプルを検査する方法と
ほぼ同様の方法で、得られる。

【００４０】図５および図６を参照して、検査器具部品６０および１００は、さらに詳細に
記述される。図５に示されるように、フロー・セルアセンブリ６０は、測定用光
学センサ１０を受容するように適合される。基板ウェブ１２上への放射あるいは
刺激となる光およびストライプ１４から放出された光は、供給検知サブシステム
１００へ、および供給検知サブシステム１００から光ファイバーケーブル８０に
よってそれぞれ誘導される。ケーブル８０は、コア８２、クラッディング８４お
よびシース８６を含み、ここでコア８２およびクラッディング８４は、ガラスあ
るいはプラスチックポリマー材料のいずれかによって作られ得る。ケーブル８０
は、好ましくは低通気性、および基板１２との接触のための平坦な表面を有する
ベース６２にはめ込まれる。ベース６２は、膜１４の温度を制御する際に役立ち
得る、ステンレス鋼あるいは別の硬い熱伝導性材料を含み得る。ケーブル８０か
らの供給の放射は、基板１２を通過して膜１４内に分散された発光性色素分子を
励起させる。細長い部材１９は、サンプルチャンバ１６を含み、上述されたよう
に光学センサ１０に対して均一に押し付けられる。あるいは、光学センサアセン
ブリ１１５（図４）は、サンプルチャンバ１１６（図４）を含んで使用され得る
。サンプルは、入口および出口開口部２０および２２を通して入れられ得、その
後取り除かれ得る。個々のストライプ１４からの信号は、次にケーブル８０によ
って伝送され、供給検出サブシステム１００に戻される。

【００４１】図６を参照して、測定器具１４０は、フロー・セルアセンブリ６０および供給
検出サブシステム１００を含む。光供給検出サブシステム１００に関して、ＬＥ
Ｄ源１５２およびレンズ１５４は、励起光をフィルタ１６２を通して光ファイバ
スプリッタ１８０（ＡｍｅｒｉｃａｎＬａｕｂｓｃｈｅｒＣｏｒｐ．、Ｆａ
ｒｍｉｎｇｄａｌｅ、ＮＹから市販されている）の１つのレッグ１８２に進ませ
るために使用される。センサ１０からファイバケーブル８０およびレッグ１８４
に戻ってきた発光あるいは放射された光信号は、フォトダイオード１７２による
検出の前にフィルタ１６８および開口部１５８を通過させられる。発光検出器１
７２の出力電流は、ＳｔａｎｆｏｒｄＲｅｓｅａｒｃｈＳＲ５７０のような
プリアンプ１７４によって増幅され、電圧に変換され、分析に使用するために記
録される。例えば、センサストライプにおいて使用される、ｐＨ検知用フルオレ
セインを用いる場合、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ（登録商標）ＢｌｕｅＬＥＤ（Ｄｉ
ｇｉｋｅｙ、ＴｈｅｉｆＲｉｖｅｒＦａｌｌｓ、ＭＮから市販されているＰ
３８９ＮＤ）は、発光源１５２に対して好ましい。４８５ｎｍの中心波長で２２
ｎｍ半値幅フィルタ（ＯｍｅｇａＯｐｔｉｃａｌ、Ｂｒａｔｔｌｅｂｏｒｏ、
ＶＴから市販されている）は、フィルタ１６２に対して好ましく、５３５ｎｍの
中心波長で３５ｎｍ半値幅フィルタは、これもまた、ＯｍｅｇａＯｐｔｉｃａ
ｌ、Ｂｒａｔｔｌｅｂｏｒｏ、ＶＴから市販され、フィルタ１６８に対して好ま
しい。個々のセンサストライプは、異なる色素を用い、それぞれの好ましいＬＥ
Ｄ源１５２、励起干渉フィルタ１６２および発光干渉フィルタ１６８を必要とす
ることもまた明白である。光源および検知装置の特定の配置は、本明細書中で開
示されたが、他の同等の器具が当業者に公知であり、本発明の範囲内であると意
図される。

【００４２】検査手順が、サンプルチャンバ１６の各センサストライプ１４において、逐次
的あるいは並行して所定の分析物の全ての検査に対して行われる。一旦分析が完
了すると、ポンプ手段は、チャンバ１６から出口開口部２２を通してサンプルを
取り除く。

【００４３】次のサンプル分析は、上述の較正サンプルの分析と同様に、従来技術のセンサ
に共通の方法でなされ得る。すなわち、サンプルチャンバ１６は、洗浄液で流さ
れ得、サンプルチャンバおよびセンサストライプから前のサンプルの痕跡を取り
除く。サンプルチャンバ１６、およびサンプルチャンバが重ね合わされているサ
ンプルストライプ１４の同様の離散した部分は、後の検査サンプルのために再利
用され得る。この方法で、センサアセンブリ１５は、従来の「複数回使用」装置
として機能し得る。あるいは、本発明は、センサストライプ１４の離散した使用
されていない部分で後の検査が行われ得る「多重単一使用装置」として、光学セ
ンサ１０を使用することを含む。この点において、検査終了後、サンプルチャン
バ１６は十分に洗浄され乾燥され得、それによりチャンバ部材１９からサンプル
の痕跡を一切なくし、次の選択位置への液体の持ち越しを妨げる。サンプルチャ
ンバ１６は次に、光学センサ１０の長さに対して移動させられ得、センサストラ
イプ１４の使用されていない部分をキャビティ１８と重ね合わせる。一旦そのよ
うに配置されると、後のサンプルは分析物分析のためにサンプルチャンバ１６の
中に供給され得る。これらの工程は繰り返され得、それにより各センサストライ
プ１４の新しい離散した部分は、各サンプル（較正用あるいは未知）に対して逐
次的あるいは同時のいずれかの方法で、使用される。

【００４４】しかし、本発明は好ましくは、複数のサンプルチャンバ１１６のための設備と
組み合わされた場合、図４に示されるように「多重単一使用」方法において使用
され、それにより各サンプルチャンバは１回だけ使用することができる。これは
、洗浄操作の必要性を名目上排除し、各サンプルチャンバは効果的にそれ自身の
サンプルのための廃棄物容器となる。さらに、この局面は、上記のようにサンプ
ルチャンバを繰り返し使用することによって生じるサンプルの相互汚染への潜在
可能性を実質的に排除する。

【００４５】この構成の更なる利点は、未知サンプルおよび較正サンプルの検査を並行して
行う能力である。この点において、互いに最も近く、好ましくは互いに隣接して
配置されたサンプルチャンバ１１６は、較正用サンプルおよび未知サンプルを同
時に検査するために使用され得る。そのような並行の、同時の検査は、較正用サ
ンプルと未知サンプルの検査の間の一時的な変動によって生じる、センサ応答に
おける何らかの不正確さを効果的に排除することによって、従来技術の装置を用
いては利用できない更なる精度を提供する。

【００４６】その上、更なる変形において、センサアセンブリ１５（図２）およびセンサア
センブリ１１５（図４）の両方は、センサストライプ１４の長さに沿う複数の離
散した位置において較正され得る。これは、有利なことに、較正情報の高められ
た正確さに関する更なるデータ点を提供する。この点において、更なる正確さの
ために、較正サンプルは、未知サンプルを含むサンプルチャンバの反対側かつ隣
接して配置されたチャンバ内で検査され得る。

【００４７】このような複数の位置較正はまた、そこに配置された分析物の様々な組み合わ
せを有する離散した較正サンプルの使用を容易にする。この局面は、例えば、グ
ルコースおよび酸素のような分析物の分離を可能にすることによって、個々の較
正混合物の安定性を高める傾向がある。当業者は、グルコース溶液中の酸素の存
在が酸化性微生物の成長を促す傾向があることを理解する。従って、このように
別個の酸素およびグルコース較正溶液を有することは有利である。一般に、第１
の較正サンプルには、複数の分析物の第１の所定の組み合わせが提供され得、第
２の較正サンプルには、複数の分析物の第２の所定の組み合わせが提供され得る
。第１および第２の較正サンプルは次に、センサストライプ１４の離散した部分
で同時に検査され得る。これらの個々の較正サンプルの試験から得られたデータ
は、センサストライプ１４に沿った同じ部分あるいは他の離散した部分での未知
サンプルに対する検査結果を分析するために組み合わせられ得る。

【００４８】従って、上述されるように本発明は、時間的な安定性に依存するのではなく、
空間的な安定性、すなわち、センサストライプに沿って互いに近接して配置され
たセンサ部分は、実質的に同一の応答特性を示すという前提に依存する。この依
存は、上述されたような、実質的に連続的なセンサストライプ１４のように分析
要素を堆積することによって可能となり、各検査および較正のために隣接するサ
ンプルチャンバ１１６を使用することにより、望むように、正確性の向上が可能
となる。

【００４９】その上、これらの測定における空間的および時間的近接の組み合わせにより、
従来の微分法および分配法の使用が可能となり、その精度および正確さをさらに
改善する。特に、未知サンプルおよび較正物をそれぞれサンプルチャンバ内に同
時に導入し測定することによって、較正物対未知サンプルの応答動力学を同時に
観測および比較し、それにより応答測定値の精度を更に高めることが可能である
。

【００５０】本発明の構成はまた、従来技術のセンサの性能および一貫性を妥協しがちな蓄
積履歴の多様性の問題を提示する。例えば、その他の点で同一な従来技術のセン
サは、様々な期間で格納され得、あるいはセンサ間の一貫性に大きく影響し得る
、格納の間の外的条件の変動（例えば、温度、湿度、あるいは放射線の格差）に
曝され得る。分析要素を単一基板上の名目上連続的なストライプとして作るおか
げで、本発明は、センサストライプ１４の離散した部分の各々が同一の蓄積履歴
を有し、それによりセンサの一貫性をさらに改善することを確実にする傾向があ
る。

【００５１】さらに、本発明、特にセンサアセンブリ１１５は、廃棄物削減の点で更なる利
点を提供する。上述のように、従来技術のセンサに関連する廃棄物の約８０％は
、サンプルチャンバ、および未知サンプル間の分析物要素を洗浄するために使用
される洗浄液を含む。そのような廃棄物は一般的に、生物災害の危険ありとして
分類され、従ってかなり厳格かつ高価で特別の取り扱いを必要とする。上述され
るように個別化されたサンプルチャンバ１１６の構成により、洗浄の必要性を実
質的に減らし、あるいは排除することによって、本発明は、望ましいコストおよ
び安全性の向上のために、生物災害の危険のある廃棄物を従来技術の装置と比較
して効果的に減らす。

【００５２】次に示された例示的な実施例は、本発明の特定の局面を示すことを意図してい
る。これらの実施例は限定として構成されたのではないことを理解されたい。い
くつかの実施例において、センサストライプ１４は、ＩＶＥＫＬＳＴａｂｌ
ｅと共に配置された、７５マイクロメータ（ｍ）の厚さのＭｙｌａｒ（登録商標
）基板ウェブ１２の上に堆積した。ポリマーおよび色素製剤の堆積は、上述され
たようなタイプの微小分配システムによって達成した。ストライプ化されたセン
サ膜の構成の例、およびそれらの機能性の立証は、以下に提供する。

【００５３】（実施例１）Ａｌｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ,ＷＩ）製テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶媒１ｍｌ中に、ポリスチレン（ＭＷ＝２８０,０００、およびオンタリオ州、ニューヨークにあるＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＰｏｌｙｍｅｒＰｒｏｄｕｃｔｓ
Ｉｎｃ．から得られる）１００ｍｇ、およびオーストリア、グラッツにあるＪ
ｏａｎｎｅｕｍＲｅｓｅａｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅから購入された酸素検知
用色素、オクタエチル−Ｐｔ−ポルフィリンケトン（ＯＥＰＫ）２ｍｇを溶解し
た。この溶液の粘度は、ＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＲＶＤＶＩＩＩＣ／Ｐレオメー
タで測定され、３７センチポイズ（ｃｐｓ）であった。その混合物を次に、透明
なＭｙｌａｒ（登録商標）薄膜の上７５ｍに位置するノズルから、ＩＶＥＫから
市販されるＤｉｇｉｓｐｅｎｓｅ２０００ポンプシステムを用いて５ｍｌ／秒の
割合で堆積させ、５０ｍｍ／秒の線速度でストライプを作り、これは、乾燥した
とき約２ｍｍの幅と約５ｍの厚さを有する。空気乾燥の後、ストライプを真空状
態で１時間、１１０℃で硬化させ、溶媒の痕跡を取り除くために冷却した。その
結果生じる酸素検知用ストライプは半透明であって、淡い紫色をしていた。

【００５４】（実施例２）実施例１によるセンサストライプを、図５に関して記述された測定装置に配置
したが、適切な黄色ＬＥＤ源、Ｏｍｅｇａ５８５ＤＦ２０励起フィルタ、および
色素オクタエチル−Ｐｔ−ポルフィリンケトン用のＯｍｅｇａ７５０ＤＦ５０発
光フィルタ、を含むように変更した。０％、１００％、２６％、１２％、７％、
１２％、２６％、１００％、および最終的に０％の酸素となるように酸素分圧を
変えたガス流を、センサを介して通し、色素から誘発された発光を記録した。図
７Ａにおける発光クエンチの追跡を、Ｓｔｅｒｎ−Ｖｏｌｍｅｒクエンチ定数０
．０２６（ｍｍＨｇ）^-1を導くために使用した。ストライプ化された酸素検知用
膜を、酸素分圧９２、４３、および１７１ｍｍＨｇに液体圧力調節された二重の
水性バッファサンプルに曝すことによっても、溶液中に溶解した酸素の量を定量
するために使用され得る図７Ｂに記載されるような、急速で可逆的な応答を生じ
た。

【００５５】（実施例３）分析物の酸素に対する検知用ストライプを、以下のように作製した。色素オク
タエチル−Ｐｔ−ポルフィリンを、Ｊ．ＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｐｅｃｔｒｏｓ
ｃｏｐｙ３５：３ｐ３５９−３７５（１９７０）に記載される方法に従って
合成した。ＭＷ＝１６５,０００であって２５％のアクリロニトリルを含有するスチレン／アクリロニトリル共重合体は、ニューヨーク、オンタリオのＳｃｉｅ
ｎｔｉｆｉｃＰｏｌｙｍｅｒＰｒｏｄｕｃｔｓＩｎｃ．から得られた。１
ｍｌのＴＨＦ中に溶解した２ｍｇの色素および１００ｍｇの共重合体の混合物を
、実施例１に示されるようなＭｙｌａｒ（登録商標）薄膜上に堆積させた。

【００５６】（実施例４）実施例３によるセンサストライプを、図５に関して上述された測定装置に配置
し、０％、２６％、および最終的には１００％の酸素に相当する、異なる酸素分
圧を有するガス流を、センサを介して通した。緑色５４０ｎｍ励起光を用いてオ
クタエチル−Ｐｔ−ポルフィリン色素から誘発された発光を、６５０ｎｍで連続
的に測定し、発光クエンチの追跡を、図８に示されるように記録した。

【００５７】（実施例５）ＣＯ₂に対する分析要素を、実質的に上記参照された第’５２５号および第’ １４８号特許に記述されるように作製した。すなわち、エチルセルロースの７％
（重量による）溶液は、トルエン：エタノールが７：３の混合物１００ｍｌ中に
７ｇ溶解させることにより調製した。この溶液に、ヒドロキシピレントリスルホ
ン酸（ＨＰＴＳ）を５ｍｇ加えた。テトラブチルアンモニウム水酸化物２ｍｌを
この混合物に加えた。その溶液は、線速度５０ｍｍ／秒で、５ｍｌ／秒の溶液分
配速度で、基板の上７５ｍに位置するノズルを用いて、ストライプ化した。一昼
夜空気乾燥させた後、これは、ＣＯ₂検知のための非常にかすかな緑色をしたストライプを生じた。

【００５８】（実施例６）実施例５のストライプ化されたＣＯ₂センサの一部を、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒＬＳ−５０Ｂ型分光蛍光分析器上の光学的チャンバに配置した。正面の発
光および採光オプティクスにより、４６０ｎｍ励起および５０６ｎｍ発光信号の
Ｍｙｌａｒ（登録商標）基板を通した伝送が可能となった。圧力測定された液体
サンプルを、センサストライプに覆われた開口部を有する、穴を開けられたアル
ミニウムサンプルチャンバの中に導入した。５．６６％および８．３３％のＣＯ ₂ に相当する増加しているＣＯ₂分圧の導入は、図９に図示されるような可逆的な
蛍光の変化を引き起こした。

【００５９】（実施例７）Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、および共有結合的に結合された４−アクリ
ルアミドフルオレセインを有するＮ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミドモノマー
からなる、ｐＨ感受性共重合体５０ｍｇを、上記参照された特許出願第ＷＯ９
５／３０１４８号においてＡｌｄｅｒらによって記述される方法で、ＴＨＦ１ｍ
ｌ中に溶解した。ポリマー溶液を、５０ｍｍ／秒の速度でストライプ化し、Ｍｙ
ｌａｒ（登録商標）薄膜上１００ｍに位置するノズルヘッドから４ｍｌ／秒の割
合で分配した。溶媒蒸発後、ストライプは湿気を帯びる、すなわちそれらが測定
用の基本水性サンプルを用いてかすかな緑色になったときまで実質的に無色であ
った。

【００６０】（実施例８）実施例７のように作られる、ストライプ化されたｐＨセンサを、サンプリング
装置にさらに配置し、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒＬＳ５０−Ｂによって実施例
６に記載の方法と同様の方法で、測定した。この場合、励起波長を、４８５ｎｍ
に設定し、ｐＨ７．５、７．１、６．８、７．１、および７．５に相当する連続
的なバッファサンプルがセンサに導入される間、５３０ｎｍで発光が記録された
。サンプルによるフルオレセインセンサ色素の酸性化のために可逆的な蛍光クエ
ンチは、図１０の様に記録される。

【００６１】（実施例９）実施例３、５、および７に記述されるようなストライプ方法を使用して、酸素
、二酸化炭素、およびｐＨ用の一連の並列なセンサストライプを、図１に示され
るものと同様のＭｙｌａｒ（登録商標）厚膜上に配置した。両面粘着支持を有し
、全厚さ２１０ｍとなるＭｙｌａｒ（登録商標）薄膜１５０ｍに、一連の並行な
切り抜きにより薄膜の長手方向に対して横に穴を開け、中間ウェブ２６を形成し
た。この中間ウェブを次に、Ｍｙｌａｒ（登録商標）の透明薄膜に固定し、カバ
ーウェブ２８、および一連の開けられた穴（並行な切り抜きの各端に１つ）を形
成した。最後の組み立て工程において、センサストライプを含む薄膜を、図４に
示される中間層上の横の切り抜きと接触して、センサ面を有する下部上の最後の
サンドイッチ層として配置した。従って、サンプルチャンバ１１８は、約２１０
ｍの深さで形成された。測定および分析物決定のために、このセンサアセンブリ
は、続いて、サンプルチャンバと平行に配列された、いくつかの光ファイバスプ
リッターアセンブリを有する器具内に配置した。適切な色の励起および採光オプ
ティックを、図５に示されるように、対応する測定されるべきストライプの真下
に配置した。センサストライプおよびサンプルチャンバを含むアセンブリが、先
に進まされるに従って、入口および出口ポートを含むバーは、上部の透明なＭｙ
ｌａｒ（登録商標）薄膜（カバーウェブ２８）において、入口の穴を介して締め
付けられ、そして個々のサンプルチャンバは、単一の較正物あるいはサンプルで
満たされた。実証目的のために、ＣｈｉｒｏｎＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓによる
Ｃｅｒｔａｉｎ（登録商標）Ｐｌｕｓスタンダードのアンプル化されたバイアル
は、既知の値を有する較正物およびサンプル両方としての機能を果たす。これら
は、センサストライプを介して、サンプルウェルの中で開放されおよび吸引され
た。レベル１に対する値は、ｐＨ７．１５１、ｐＣＯ₂ ６８．９ｍｍＨｇ、およびｐＯ₂ ６９．０ｍｍＨｇに相当した。レベル３に対する値は、ｐＨ７．４０９、ｐＣＯ₂ ４０．１ｍｍＨｇ、およびｐＯ₂ １０４．５ｍｍＨｇに相
当した。較正物の変化に対するセンサの同時応答は、図１１に示される。

【００６２】（実施例１０）実施例９に記述されるセンサの形式および方法論を使用することにより、標準
応答曲線は、酸素分圧７１．６、１０７．７、および１４４．５ｍｍＨｇに相当
する３つの既知のＣｅｒｔａｉｎ（登録商標）Ｐｌｕｓスタンダードによって較
正される単一のセンサに対して得られ、図１２に示される実線によって表される
。光学センサアセンブリは次に、新しい部分、および各センサストライプの新し
い部分の上で吸引された、別の異なるが既知のサンプルに進められた。これらは
、単一のセンサ点応答によって表される。表１は、較正アルゴリズムを使用して
計算された測定値の比較を示す。較正は１つのセンサに対して行われたけれども
、そのアルゴリズムは、ストライプに沿う別個の個々のセンサ部分に適用され、
各々は、唯一の単一の測定を有する。

【００６３】

【表１】先の記述は、主に例示の目的を意図している。本発明はその例示的な実施態様
に関して示され、そして記述されたけれども、先のならびに様々な他の変形、省
略、および追加が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形式的におよ
び詳細においてなされ得ることが、当業者によって理解されるべきである。

【００６４】このように本発明を記述してきたが、特許請求の範囲は上述の通りである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の光学センサの平面図である。

【図２】図２は、本発明による光学センサアセンブリの一実施形態の斜視図であり、図
１の光学センサおよびその上に配置されたサンプルチャンバを含む。

【図３】図３は、図２の図３−３に沿って得られる断面立面図である。

【図４Ａ】図４Ａは、本発明による光学センサアセンブリの代替の実施形態の、剥離され
た部分を伴う斜視図であり、図１の光学センサおよびその上に配置された複数の
サンプルチャンバを含む。

【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の光学センサアセンブリの別の代替の実施形態の、図４Ａに
類似する図である。

【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の光学センサアセンブリの更に代替の実施形態の、図４Ａお
よび図４Ｂに類似する図である。

【図５】図５は、本発明の光学センサと組み合わせて使用が可能な検査装置の一部の概
略図である。

【図６】図６は、図５に示される部分を含み、本発明の発光性光学センサの出力信号を
測定することができる検査装置の概略図である。

【図７Ａ】図７Ａは、図１および図４に示されるタイプの光学的酸素センサの一部の光学
的応答の図解表示である。

【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａを作成するために使用される光学的酸素センサの一部の、水
性バッファサンプルに対する応答の図解表示である。

【図８】図８は、図１および図４に示され、第２の異なる膜および色素の処方により構
成されるタイプの光学的酸素センサの応答の図解表示である。

【図９】図９は、図１および図４に示されるタイプの光学センサの二酸化炭素検知部分
に関して、図７Ｂの曲線と類似する応答曲線である。

【図１０】図１０は、図１および図４に図示される光学的ｐＨセンサの部分の、蛍光色素
の酸性化に対する応答の図解表示である。

【図１１】図１１は、３つの分析物に対する、３つの異なる既知のサンプルに対する本発
明のセンサの同時応答の図解表示である。

【図１２】図１２は、図１１を作成するために使用されるサンプルと類似するいくつかの
既知のサンプルの使用によって較正される、本発明の単一の酸素センサストライ
プに関する図式応答曲線である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者サリバン，ケビンジェイ．アメリカ合衆国マサチューセッツ 02052，メッドフィールド，インディアンヒルロード 63 Ｆターム(参考） 2G054 AA10 FA13 FA19 FA27 FA32 FA38 GA04 JA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のサンプルの分析物量を検知するために適合される光学
センサであって、該光学センサが、所定の長さの基板ウェブであって、該基板ウェブが実質的にガス不浸透性かつ
所定のスペクトル範囲において光学的に透明な基板ウェブと、該ウェブの長さに沿って平行な間隔をあけた関係で伸長する、複数の細長いセ
ンサストライプと、を含み、該複数のセンサストライプのうちの各１つが、少なくとも１つの分析物の存在
に対する光学的に認識可能な応答を提供するために適合され、該光学センサが、複数のサンプルとの、選択的な分析物検知のための接触に対
して適合され、該複数のサンプルのうちの各１つが、その長さに沿った複数の離
散したサンプル位置の１つにおいて、該複数の細長いセンサストライプの各１つ
と選択的に重ね合わせが可能であり、該光学的に認識可能な応答が、該複数の離散したサンプル位置において実質的
に同一である、光学センサ。
【請求項２】前記複数のサンプルが、少なくとも１つの未知のサンプルお
よび少なくとも１つの較正サンプルを含み、前記光学センサが、該少なくとも１
つの未知サンプルの位置とは異なる前記複数の離散したサンプル位置の少なくと
も１つにおける、前記光学センサとの前記分析物検知のための接触において、該
較正サンプルの性質に依って較正されるために適合される、請求項１に記載の光
学センサ。
【請求項３】前記複数の光学センサストライプの各１つが、所定のスペク
トル範囲の入射光の存在のもとで、前記光学認識可能な応答を提示する、請求項
１に記載の光学センサ。
【請求項４】多重単一使用装置をさらに備え、前記センサストライプの長
さに沿う前記離散したサンプル位置の各１つが、前記複数のサンプルの１つとの
分析物検知のための接触に対して適合される、請求項１に記載の光学センサ。
【請求項５】前記サンプルが流体であり、前記分析物検知のための接触が
該流体と前記センサストライプとの面対面の接触を有する、請求項１に記載の光
学センサ。
【請求項６】複数のサンプルの分析物量を検知するために適合される光学
センサアセンブリであって、該光学センサアセンブリが、請求項１に記載の光学センサと、長さに沿った前記複数の離散したサンプル位置の１つにおいて、前記複数の細
長いセンサストライプの各々と重ね合わせが可能な少なくとも１つのサンプルチ
ャンバと、を備え、該少なくとも１つのサンプルチャンバが、複数のサンプルの個々の１つを分析
物検知のための接触において交互に維持するために適合される、光学センサアセ
ンブリ。
【請求項７】請求項６に記載の光学センサアセンブリであって、前記少な
くとも１つのサンプルチャンバが、チャンバ部材内に配置される細長いキャビティであって、該細長いキャビティ
が該チャンバ部材の実質的に凹面によって規定される、キャビティを備え、該細長いキャビティが、その反対端に配置される第１および第２の開口部を含
み、それにより複数のサンプルの個々のサンプルチャンバからのおよびサンプル
チャンバへの交互の出入りを容易し、該チャンバ部材が、該実質的な凹面がウェブに面し、前記複数のセンサストラ
イプを横切って伸長するよう適合され、前記光学センサが該実質的な凹面を効果
的に閉じ、それにより該細長いキャビティの長手方向の側壁を規定する、光学セ
ンサアセンブリ。
【請求項８】複数の前記サンプルチャンバをさらに含む、請求項７に記載
の光学センサアセンブリ。
【請求項９】前記少なくとも１つのサンプルチャンバが、前記センサスト
ライプの長さに沿う複数の離散したサンプル位置との選択的な重ね合わせに対し
て移動可能な、請求項７に記載の光学センサアセンブリ。
【請求項１０】前記少なくとも１つのサンプルチャンバが、前記複数の細
長いセンサストライプの各々に直角に伸長するよう適合される、請求項９に記載
の光学センサアセンブリ。
【請求項１１】複数のサンプルの分析物量を検知するために適合される光
学センサアセンブリであって、該光学センサアセンブリが、請求項１に記載の光学センサと、前記ウェブに対して平行な間隔をあけた関係で配置されている複数のサンプル
チャンバであって、該複数のサンプルチャンバの各１つが、前記複数の細長いセ
ンサストライプと、ストライプの長さに沿う前記複数の離散したサンプル位置の
１つで、密着して重ね合わされている、サンプルチャンバと、を備え、該複数のサンプルチャンバの各々が、該複数のサンプルの個々のサンプルを前
記分析物検知のための接触において交互に維持するために適合される、光学センサアセンブリ。
【請求項１２】前記複数のサンプルが、少なくとも１つの未知サンプルと
少なくとも１つの較正サンプルとを備え、前記光学センサが、該少なくとも１つ
の未知サンプルを受け取るために適合される他のサンプルチャンバとは異なる前
記サンプルチャンバの１つの較正サンプルの配置上で較正されるために適合され
る、請求項１１に記載の光学センサアセンブリ。
【請求項１３】前記複数のサンプルチャンバの各々が、チャンバ部材内に配置される細長いキャビティであって、該細長いキャビティ
が該チャンバ部材の実質的な凹面によって規定される、キャビティを備え、細長いキャビティが、該キャビティの反対端に配置される第１の開口部および
第２の開口部を含み、それにより該サンプルチャンバからのおよびサンプルチャ
ンバへの前記複数のサンプルの少なくとも個々の１つの交互の出入りを容易にし
、該チャンバ部材が、前記基板ウェブおよび前記複数のセンサストライプと密着
して重ね合わされ、前記光学センサの離散した部分が、該細長いキャビティの長
手方向の側壁を規定する該実質的な凹面を効果的に閉じる、請求項１１に記載の
光学センサアセンブリ。
【請求項１４】前記チャンバ部材が、前記基板ウェブと前記センサストライプとに密着して重ね合わされている、チ
ャンバウェブと、該チャンバウェブと密着して重ね合わされているカバーウェブと、を備え、該チャンバウェブが、該センサストライプを横切って平行な間隔をあけた関係
で伸長している複数のスロットを有し、該各スロットおよび該スロットと重ね合わされている該カバーウェブの各部分
が前記凹面を規定する、請求項１３に記載の光学センサアセンブリ。
【請求項１５】出入り開口部が、前記カバーウェブに配置されている、請
求項１４に記載の光学センサアセンブリ。
【請求項１６】出入り開口部が前記基板ウェブに配置されている、請求項
１４に記載の光学センサアセンブリ。
【請求項１７】出入り開口部の少なくとも１つが、前記基板ウェブに配置
され、前記出入り開口部の少なくとも１つが前記カバーウェブに配置される、請
求項１４に記載の光学センサアセンブリ。
【請求項１８】前記複数のサンプルチャンバが、前記光学センサ上に固定
された関係で配置される、請求項１３に記載の光学センサアセンブリ。
【請求項１９】光学センサを操作する方法であって、該方法が、（ａ）光学センサを提供する工程であって、該光センサが、ｉ）所定の長さの基板ウェブであって、該基板ウェブが実質的にガス不浸透
性であり、所定のスペクトル範囲において、光学的に透明である、基板ウェブと
、ｉｉ）該ウェブの長さに沿って平行な間隔をあけた関係で伸長する、複数の
細長いセンサストライプであって、該複数のセンサストライプの各１つが、複数
の分析物のうち少なくとも１つの存在に対する光学的に認識可能な応答を提供す
るために適合される、センサストライプと、を含み、ｉｉｉ）該光学センサが、複数のサンプルとの選択的な分析物検知のための
接触に対して適合され、該複数のサンプルのうち各１つが、該複数のセンサスト
ライプの各１つと、該センサストライプの長さに沿う複数の離散したサンプル位
置の１つにおいて、選択的に重ね合わせが可能であり、ｉｖ）該光学的に認識可能な応答が、該センサストライプの長さに沿う複数
の離散したサンプル位置において実質的に同一であり、ｖ）前記複数のサンプルが、少なくとも１つの未知サンプルと、少なくとも
１つの較正サンプルを含み、該光学センサが、較正サンプルの配置時に、該少な
くとも１つの未知サンプルの位置とは異なる該離散したサンプル位置の１つでの
、該光学センサとの該分析物検知のための接触において較正されるために適合さ
れる、光学センサを提供する工程と、（ｂ）該センサストライプの長さに沿う該複数の離散したサンプル位置の１つ
の、該光学センサとの分析物検知のための接触位置に、較正サンプルを配置する
工程と、（ｃ）該複数の離散したサンプル位置の１つでの光学センサの光学的応答を測
定する工程と、（ｄ）該複数の離散したサンプル位置の１つの光学的応答を利用して、較正デ
ータを取得する工程と、（ｅ）該少なくとも１つの未知サンプルを、該センサストライプの長さに沿う
該複数の離散したサンプル位置の別の位置で、該光学センサとの該分析物検知の
ための接触位置に配置する工程と、（ｆ）該複数の離散したサンプル位置の他の位置での光学的応答を測定する工
程と、（ｇ）該複数の離散したサンプル位置の他の位置の光学的応答の較正に対して
、該複数の離散したサンプル位置の１つに関して得られた較正データを利用する
工程と、を含む、光学センサを操作する方法。
【請求項２０】前記利用する工程（ｇ）が、前記少なくとも１つの未知サ
ンプルに存在する分析物の存在、および濃度を算出する工程を更に含む、請求項
１９に記載の方法。
【請求項２１】前記配置する工程（ｂ）および前記測定する工程（ｃ）が
、それぞれ、前記配置する工程（ｅ）および前記測定する工程（ｆ）とほぼ同時
に行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】前記配置する工程（ｅ）が、前記少なくとも１つの未知サ
ンプルを、前記複数の離散したサンプル位置の少なくとも１つに隣接する光学セ
ンサとの分析物検知のための接触位置に配置する工程を更に含む、請求項１９に
記載の方法。
【請求項２３】前記配置する工程（ｂ）が、較正サンプルを所定の数の複
数の離散したサンプル位置に、センサストライプの長さに沿って配置する工程を
含み、前記取得する工程（ｄ）が、所定の数の複数の離散したサンプル位置の光学的
応答を利用して、較正データを取得する工程を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】前記配置する工程（ｂ）が、較正サンプルを、少なくとも
２つの複数の離散したサンプル位置に、前記センサストライプの長さに沿って配
置する工程を含み、該２つのサンプル位置が、該他の複数の離散したサンプル位
置の反対端に配置され、該センサストライプの長さに沿っており、前記取得する工程（ｄ）が、該センサストライプの長さに沿う２つの複数の離
散したサンプル位置の他の光学的応答の較正に対して、該センサストライプの長
さに沿う２つの複数の離散したサンプル位置の光学的応答を利用して較正データ
を取得する工程を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】前記複数のサンプルのその他を、その他の前記複数の離散
したサンプル位置との分析物検知のための接触位置に、前記センサストライプの
長さに沿って、該複数の離散したサンプル位置の少なくとも１つに最も近接して
配置する工程と、その他の該複数の離散したサンプル位置の光学的応答を測定するための工程と
、その他の該複数の離散したサンプル位置の光学的応答の較正に対して、該少な
くとも１つの離散したサンプル位置に関して取得された較正データを利用する工
程と、をさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】前記配置する工程（ｂ）が、較正サンプルを、所定の数の
該複数の離散したサンプル位置に、前記センサストライプの長さに沿って配置す
る工程を含み、前記取得する工程（ｄ）が、該所定の数の該複数の離散したサンプル位置の光
学的応答を利用して、較正データを取得する工程を含む、請求項２５に記載の方
法。
【請求項２７】前記提供する工程（ａ）が、前記光学センサ、前記ウェブ
上で平行な間隔をあけた関係で重ね合わされている複数のサンプルチャンバを含
み、前記複数の細長いセンサストライプと、該センサストライプの長さに沿う複
数の離散したサンプル位置で、重ね合わされている光学センサアセンブリを提供
する工程を含み、該複数のサンプルチャンバの各々が、前記複数のサンプルの各
々を前記分析物検知のための接触状態に交互に維持するために適合され、前記配置する工程（ｂ）が、該複数のサンプルチャンバの第１のチャンバに較
正サンプルを配置する工程を含み、前記測定する工程（ｃ）が、該複数のサンプルチャンバの該第１のチャンバに
おける該光学センサの光学的応答を測定する方法を含み、前記配置する工程（ｅ）が、該複数のサンプルチャンバの第２のチャンバに、
未知のサンプルを配置する工程を含み、該複数のサンプルチャンバの該第２のチ
ャンバが、該複数のサンプルチャンバの該第１のチャンバに隣接して配置され、前記測定する工程（ｆ）が、該複数のサンプルチャンバの該第２のチャンバに
おける該光学センサの光学的応答を測定する工程を含み、前記利用する工程（ｇ）が、第１のチャンバに隣接して配置された該複数のサ
ンプルチャンバの該第２のチャンバから得られた光学的応答の較正に対して、該
複数のサンプルチャンバの該第１のチャンバから得られた前記較正データを利用
する工程を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】前記配置する工程（ｂ）が、該複数のサンプルチャンバの
複数の第１のチャンバに較正サンプルを配置する工程を含み、前記取得する工程（ｄ）が、該複数のサンプルチャンバの該複数の第１のチャ
ンバの光学的応答を利用して、較正データを取得する工程を含む、請求項２７に
記載の方法。
【請求項２９】前記配置する工程（ｂ）が、前記複数のサンプルチャンバ
の複数の第１のチャンバのうち少なくとも２つに較正サンプルを配置する工程を
含み、該少なくとも２つのチャンバが、該複数のサンプルチャンバの第２のチャ
ンバの反対端に配置され、前記取得する工程（ｄ）が、該複数のサンプルチャンバの第２のチャンバの前
記光学的応答の較正に対して、複数の第１のチャンバのうち該少なくとも２つの
該光学的応答を利用して較正データを取得する工程を含む、請求項２７に記載の
方法。
【請求項３０】前記配置する工程（ｂ）が、前記複数のサンプルチャンバ
の第２のチャンバに隣接して、反対側に配置される少なくとも２つのサンプルチ
ャンバに較正サンプルを配置する工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】前記配置する工程（ｂ）および前記測定する工程（ｃ）が
、それぞれ、前記配置する工程（ｅ）および前記測定する工程（ｆ）とほぼ同時
に行われる、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】前記配置する工程（ｂ）が、前記複数のサンプルチャンバ
の複数の第１のチャンバの各々に較正サンプルを配置する工程を更に含み、前記測定する工程（ｃ）が、該複数のサンプルチャンバの複数の該第１のチャ
ンバの各々における前記光学センサの光学的応答を測定する方法を更に含み、前記配置する工程（ｅ）が、該複数のサンプルチャンバの各第２のチャンバに
、未知のサンプルを配置する工程を更に含み、該複数のサンプルチャンバの該第
２のチャンバの各々が、該複数のサンプルチャンバの該第１のチャンバに隣接し
て配置され、前記測定する工程（ｆ）が、該複数のサンプルチャンバの該複数の第２のチャ
ンバの各々における該光学センサの光学的応答を測定する工程を更に含み、前記利用する工程（ｇ）が、第１のチャンバに隣接して配置された該複数のサ
ンプルチャンバの該第２のチャンバの光学的応答を分析するために、該第１のチ
ャンバの各々から得られた前記較正データを利用する工程を更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】前記配置する工程（ｂ）および前記測定する工程（ｃ）が
、それぞれ、前記配置する工程（ｅ）および前記測定する工程（ｆ）と、隣接し
た第１のペアおよび第２のペアの各ペアに関して、ほぼ同時に行われる、請求項
３２に記載の方法。