JP2005530179A - 多成分の微量分析のための微細加工で作られたセンサーアレイ - Google Patents
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Abstract
センサーおよびその製造方法が開示されている。センサーは、複合の作用電極(102)および単一の共通の対極(104)を有し微細加工で作られる。複合の作用電極(102)は、有利となるようにそのマイクロセルセンサ(100)における多数の要素を同時に分析するための異なる幾何学的な形態で製造可能である。さらに、本発明のいくつかの実施例に従うセンサーは、電気分析とともに光度分析を可能とするために開口(108)を含んでいる。
Description
本発明は、微量な液体試料の分析のために使用されるセンサに関する。特に、本発明は、微量で多成分分析を行うための作用電極として複合センサーアレイからなる微細加工で作られた電気化学的集合体を使った光学的検出と多重の電気化学検出とを組み合わせたものに関する。
以下の出願は、米国特許法第119条(e)に基づく利益を請求するものであり、その分割出願(No 60/389504,2002年6月19日出願)および分割出願(No 60/389894,2002年6月20日出願)は、本明細書の一部を構成する。
従来のセンサの構成は、典型的に、シーケンシャルフォーマットで単一の検体の検出を可能とする。これらの測定は、しばしば、単一であり、検体レベルにおける終点の確認である。微量の試料で多重分析する従前の試みは、測定の感度、または様々なセンサの利用によって制限されていた。しかしながら、新しい小型化技術が、多重小型センサアレイの製造を可能にした。
電極は、分析化学において広く使用される道具であり、インタフェースで電荷分離を検出または発生し、誘導電流により電荷数を作りまたは変更する。電極の幾何学的寸法が、次第に小さくなるのでそれらの電気化学的なやり方が、大きな電極のやり方から離れ始めている。微小電極は、臨界寸法がマイクロメータ台の範囲である電極として形成されている。微小電極は、従来の大型電極に比していくつかの利点を有している。例えば、微小電極は、短い応答時間を有し、非常に制限された溶液量でかつ低伝導性媒体で測定を可能とする。さらに、微小電極は、全信号はサイズに対応しているが、一方、不所望な雑音は、電極寸法が減少するにつれて非線形で減少するという事実によって信号をS/N比に対し改善することが知られている。また、拡散距離が、電極寸法が減少するにつれて減少され、より速い応答時間をもたらす。微小電極におけるさらなる情報は、「Microelectrodes, Definitions, Characterization and Application (Technical Report) ; Stulik K,Amatore,C Holub, K,Marecek, V, Kutner W pure Appl. Chem.,Vol 73,p.1483(2000)」において見られる。これは、本明細書の一部を構成する。
しかしながら、微小電極が分析目的(電流測定)で電流測定において使用される場合、測定された電流は、しばしば、より低いナノアンペア(nA)範囲となる。従って、微小電極の適用は、しばしば、様々な原因の雑音の影響を排除するためにファラデー箱の使用のような特別な計器装備および測定条件が必要とされる。非常に小電流の計測に関連する問題を解消するために微小電極アレイ(MEA)が使用される。微小電極アレイは、相互接続された微小電極の束からなる。そのMEAにおける電流測定に関する電流は、個々の微小電極の総電流である。ある幾何学的条件のもとで、MEAは、非常に小電流を計測するうえで障害なく、単一の微小電極のすべての利点を有している。
微小電極アレイにおける薄膜、フォトリソグラフィック製造の方法は、設計、および微小電極アレイの用途において新しい自由度をもたらす。
微細加工で作られる電極アレイは、非常に再生可能な幾何学的形状で大量生産される。電極アレイは、心筋層内に押し込むために細いスパイク、または、心外膜表面における測定のために2−Dプラーク(plaques)のような形状として構成されている。
ほとんどの微細加工で作られた電極は、シリコンまたはガラスのような堅い基板上に作られている。しかしながら、それらは、Kapton(登録商標)のような柔軟な基板上に製造可能とされる(「Flexible(Kapton-based) Microsensor Arrays of High Stability for Cardiovascular Applications,;Linder,E,etal ,J,Chem.Soc.Faraday.Trans,1993,89(2),361-367」)。
ガラスおよびシリコン基板に比して柔軟な膜上に製造することは、多数の利点を有する。柔軟な膜についてのセンサあたりの製造コストは、シリコン基板に比して非常に安価である。また、スパッタ金メッキ、および、クロムまたはチタンの接着層付のKapton(登録商標)基板は、ロールで市販されている。従って、フォトリソグラフィックの設備寸法だけが、基板の大きさを制限する。
Microelectrodes, Definitions, Characterization and Application (Technical Report) ; Stulik K,Amatore,C Holub, K,Marecek, V, Kutner W pure Appl. Chem.,Vol 73,p.1483(2000)
「Flexible(Kapton-based) Microsensor Arrays of High Stability for Cardiovascular Applications,;Linder,E,etal ,J,Chem.Soc.Faraday.Trans,1993,89(2),361-367」
本発明の実施例は、複合の作用電極としての多重微小電極センサーアレイを有する微細加工で作られた電気化学的集合体と、好ましくは、フォトリソグラフィ薄膜、または厚膜層のような製造方法を使い、ガラスのような堅い、またはKapton(登録商標)のような柔軟な基板上に様々な幾何学的な形態(例えば、マイクロディスクアレイ、マイクロバンドアレイ、インターディジテイトアレイのような)を有するセンサーアレイを製造する方法とを含んでいる。
本発明の実施例の形態は、好ましくは、例えば、金(Au),白金(Pt)、または様々な形式の炭素で作られた多重の微小電極アレイの作用電極と好ましくは、例えば、銀(Ag)、塩化銀(AgCl)で作られた平坦な基準電極とを結合し、数マイクロリットルの試料の液体でボルタンメトリー測定のための平坦な電気化学用セルを形成するものである。また、微小電極配列の作用電極は、好ましくは、例えば、金(Au),白金(Pt)、黒鉛で作られた平坦な対極と結合可能とされる。
本発明の実施例の他の形態は、多成分分析のための単一の平坦な電流測定用セルに、平坦な基準電極と結合していくつかの微小電極の配列を一体にするものである。そのような分析は、好ましくは、同時に、例えば、酸素(O2)、過酸化水素(H2O2)、脱水素酵素複合体(NADH)を測定する。
本発明の実施例の他の形態によれば、その平坦な電気化学集合体(平坦な電流測定用マイクロセル)の表面は、感度の改善、非特異性結合の低減、または非電気活性の検体の間接的な検出のために変更される。そのような表面の変更は、例えば、微小電極アレイの作用電極の表面上にサイズエクスクルージョンレイア(size exclusion layer)、または、固定化ブドウ糖酸化酵素層、または双方を付加すること、または、ほかにも可能性があるが、全電気化学集合体にわたってポリエチレンオキシド層を付加することを含んでいる。
本発明の実施例の他の形態によれば、微小電極アレイの作用電極面にわたって感度を変更した層を堆積させるために電気化学的なプロテインパターニング(protein patterning)が本発明の実施例と組み合わせて使用可能とされる。電極アレイの基板の微細加工の後、好都合にも、幾何学的制約がなく、および、マイクロライティング、マイクロスタッピング、マイクロピペッティングのようなさらなる微細加工処理を要しない。また、マスクの調整および破壊方法(紫外線など)および化学的性質(有機溶剤など)に関する技術的障害は、それにより、回避される。
本発明の実施例に従う電気化学的集合体(平坦な電流測定用マイクロセル)は、多重マイクロアレイの作用電極および平坦な基準電極および/または対極を有する電気化学セルの下部に付加された薄い親水性膜層(ハイドロゲル、または多孔質アルミナなど)を含み、電極面上方の窪み内で微量な試料の均一な分布をもたらし、センサー表面への検体の移動を制御する。平坦な電気化学的集合体(電流測定用セル)が使い捨て用酵素活性センサのような使い捨てに向いている場合、その親水性の膜は、必要な薬品が固体または乾燥した形式で染み込んでもよい。
本発明の実施例のさらなる形態は、単一の平坦なマイクロセルにおいて光学的検出と多重電気化学的検出との組み合わせである。平坦な電流測定用マイクロセルは、好ましくは、光源と例えば、
フォトマルチプライヤチューブ(photomultiplyer tube)、フォトダイオードアレイ、電荷結合デバイスのような適当な光学的検出器との間で電磁放射の通路に一体化される。好都合なことに、その平坦な電流測定用セルは、好ましくは、光ファイバ束の先端、または、光学的測定と電気化学的測定との組み合わせとして分光測光器のキュベットの壁と一体化される。
フォトマルチプライヤチューブ(photomultiplyer tube)、フォトダイオードアレイ、電荷結合デバイスのような適当な光学的検出器との間で電磁放射の通路に一体化される。好都合なことに、その平坦な電流測定用セルは、好ましくは、光ファイバ束の先端、または、光学的測定と電気化学的測定との組み合わせとして分光測光器のキュベットの壁と一体化される。
本発明の実施例におけるさらにもう一つの形態は、マイクロタイタープレートウェルおよび組織培養用プレートの下部に、平坦な光学/電気化学的セルを複合の微小電極センサアレイと一体とするものである。
また、本発明の実施例に従う微小電極センサアレイは、微細加工されたサンプリング、サンプルトランスポート、およびセパレーションユニットと一体化され得る。
本発明の実施例は、添付図面の図を参照して説明されるだろう。図1は、薄膜の微細加工技術により作られた電気測定用マイクロセル100である。マイクロセル100は、作用電極102と、対極104との二つの電極を含んでいる。作用電極102の表面は、好ましくは、直径1.7mmであり、微小電極アレイで作られている。その微小電極アレイは、好ましくは、それぞれ20μm×20μmである190個の正方形の微小電極106を含んでいる。個々の微小電極106は、好ましくは、80μmの個々の位置相互間距離をもって六角形で配置されている。他の好ましい配置(不図示)においては、その微小電極アレイは、それぞれ直径10μmである330個の円形微小電極からなる。個々の微小電極106は、好ましくは、90μmの個々の位置相互間距離をもって六角形で配置されている。
図2aは、複数の作用電極102を含む本発明の実施例に従うマイクロセルである。マイクロセル102は、微小電極アレイにマイクロディスクフォーマットパターン(microdisc format patterned)で構成されている。また、開口108がマイクロセル100の光が試料を通過するように中央に設けられている。この方法により、光度分析が、電気分析測定とともに実行可能とされる。図2bは、マイクロバンドフォーマットで構成される複数の作用電極102を有する本発明の実施例に従うマイクロセルである。図2cは、共通の対極104の回りに配置される7個の作用電極102を有する本発明のさらなる他の例に従うマイクロセルである。
図3は、本発明の好ましい実施例を示す。複数のマイクロセル100は、マイクロタイラープレート110の窪みの底面に配置されている。その作用電極は、好ましくは、微小電極アレイで作られている。本発明のさらなる実施例は、光学的検出用開口と一体化されたマイクロセル100を含む。その光学的検出用システムは、光源、および電流測定用マイクロセルがキュベットとして役割を果たす検出用システムを含んで構成される。好ましくは、その平らな電流測定用セルは、穴、即ち、開口108と同心にある光ファイバーバンドルと一体とされ、光度測定を行う。
図4a〜4bは、同様なマイクロセル100における異なる構成の複合の作用電極102を有する本発明の実施例を示す。この設計におけるマイクロセルは、好都合なことに、含まれる微小電極の構成に依存してそのマイクロセルが同時に複数の要素を分析可能である。一例として、図4aは、リニアマイクロバンドアレイの形態102cで配置される第3の作用電極とともに、マイクロディスクアレイの形態102aで配置される二つの作用電極を有するマイクロセル100を示す。図4bは、マイクロディスクアレイの形態102aで配置される1つの作用電極と、リニアマイクロバンドアレイの形態102bで構成される第2の作用電極と、同心円のマイクロバンドアレイの形態102cで構成される第3の作用電極とを有するマイクロセル100を示す。図4cは、マイクロディスクアレイの形態102aで配置される一つの作用電極と、同心円のマイクロバンドアレイの形態102cで配置される第2の作用電極と、インターディジテートアレイの形態102dで配置された第3の作用電極とを有するマイクロセル100を示す。インターディジテート型微小電極は、作用電極102dが対極104と混じり合っている点で有利である。従って、作用電極102dと対極104との距離が最小限となる。この構成は、S/N比を改善することが知られており、電極間のIRドロップを最小限にする。
また、示される各実施例は、光度分析のための開口108を含んでいる。行われるオプティメトリック測定は、特に、蛍光性、吸光度、振動、発光、および屈折率を含む。さらに、光度測定は、例えば、赤外線エネルギーまたは蛍光性の直接測定、加えて、標識染料(marker dye)などの間接測定も含み得る。また、本発明の実施例に従うセンサは、電気化学および光学測定に限られることなく、特にコンダクタンス、粘度、および温度のような付加的な特性試験を容易に含み得ることを理解されるべきである。
ここで説明される本発明の実施例は、生物学的生成された試料の分析に特に有用である新しい高感度、非常に多用途のセンサアレイを作るために新しい小型化技術を利用している。微細加工の方法を用いることにより、電気化学および光学(特に)を含む複合形式のセンサは、微量な合成物の試料で多種多様の検体を測定するように結合可能とされる。さらにまた、高感度のこれらのセンサアレイは、検体における確実な実時間の連続した観測が可能である。
本発明の実施例により可能とされる様々な電気化学、光度などの測定の組み合わせは、
検体の多種多様な特性を測定できるばかりでなく、同時に実時間で多種多様の検体の特性を測定できる強力な分析器具をもたらす。一例として、本発明の実施例に従うセンサによって、同一の試料から同時に光学測定によりグルコース消費、酵素活性、生存能力すべて
を測定可能である。
検体の多種多様な特性を測定できるばかりでなく、同時に実時間で多種多様の検体の特性を測定できる強力な分析器具をもたらす。一例として、本発明の実施例に従うセンサによって、同一の試料から同時に光学測定によりグルコース消費、酵素活性、生存能力すべて
を測定可能である。
上述の説明は、様々な組み合わせ形式の作用電極は、複数の試料の成分が同時に分析可能とされるように好都合に結合可能であることを説明することを意図している。検体中、酸素、過酸化水素、脱水素酵素複合体(NADH)、および、エノイル−ACPレダクターゼ(NADPH)が、本発明の実施例に従うセンサを使用して測定可能とされる。もちろん、当業者は、電気分析の可能ないずれかの物質の検体は、本発明の範囲内にあることを意図していることを容易に了解するだろう。プラチナ、金、様々な形態の炭素(特に)の微小電極配アレイにおいて有機および無機化合物は、酸化または還元可能である。例えば、アスコルビン酸、およびP-アセトアミノフェノールのような薬品は、測定可能とされる。また、酵素活性は、反応相手または酵素触媒反応の生成物の測定により、間接的に測定可能とされる。例えば、ブドウ糖酸化酵素は、酸素消費量、過酸化水素(H2O2)生成により測定可能とされる。もちろん、これらの例は、本質的に代表であるにすぎないことを意図しており、本発明のすべての可能性を包括することを意図したものではない。
さらに、電気化学的センサアレイを光学検出器のような他の検出技術と組み合わせることは、少量の試料でしかも実時間で複合の処理を測定するための新しい方法を作り出す。例えば、培養における生きた細胞の生存能力は、フロールセントオキシジャンセンシティブダイセンサ(fluorescent oxygen sensitive dye sensor)によるマイクロウェルプレート内の酸素消費量によって監視可能である。マイクロウェルプレートにおける酸素消費の監視の一般的考察については、例えば、Mark Timmins氏による「BD Oxygen Biosensor Systemsにおける付着細胞増殖の監視」( BD Biosciences Discovery Labware 社 技術告示#447)(http://www.bdbiosciences.com/discovery_labware/Products/drug_discovery/oxygen_biosensor_system/pdf/TB447.pdf)を参照せよ。
小型の形態で光学センサと電気化学センサとを結合することによって、酸素、酵素活性のような代謝の指標のような複合の被分析物を同時に実時間で測定することにより、細胞機能、代謝作用、生存能力を監視することが可能となる。
さらに本発明は、特別な液体の形式に限られることなく、本発明は、特に、血液、尿、唾液、汗、涙などをとりわけ含む生物学的に生成された液体を試験するのに適していることが容易に理解されるべきである。また、本発明の実施例は、液体ばかりでなく、生物学的な細胞、および組織のような非流動性のものの特性を試験できるということを了解されるべきである。また、本発明の実施例は、細胞の量を調べることができる。
本発明のさらなる実施例によれば、作用電極は、可能な用途を広げるように変更され、電気化学分析の性能を高める。特に、作用電極は、好都合にも固有のレセプターを付けられ、特別な表面処理にさらされる。レセプターの例は、酵素のような電子移動物質、または、特に、抗体のようなアフィニティ キャプチャ スペーシズ(affinity capture species)を含む。表面処理は、親水性または疎水性、表面電荷、例えば、陰イオンおよび陽イオン交換、サイズエクスクルージョン(size exclusion)によりセンサの感度を高めるためのとりわけ、プラズマ処理または物質を含む。
本発明の実施例に従うマイクロセルにおいて用いられると予想される電気分析の方法には、リニアスイープボルタンメトリー(LSV)、クロノアンペロメトリー(CA)、パルスボルタンメトリー(PV)、ディファレンシャルパルスボルタンメトリー(DPV)、方形波ボルタンメトリーおよびACボルタンメトリーを含む電解電量計の方法である。
また、電気伝導法、電位差測定法、ストリッピング法、および、電量法が検討されている。その技術分野の当業者は上述の列記の方法が包括的でなく、本質的に代表的なものであることを意図していることは了解されるだろう。
本発明の好ましい実施例において含まれるオプティカルポート108により、これに限定されるものではないが、UV-VIS分光測定器、スペクトロフルオアメトリ(spectroflourimetry),光散乱の測定、偏光技術、寿命測定、化学発光法、および電気化学発光法を含む光学測定のためにマイクロセル100が使用可能とされる。
図5は、本発明の実施例に従う電流測定用マイクロセルの断面を示す。そのマイクロセルは、好ましくは、セラミック材料で作られた平坦な基板112上に形成されている。作用電極102および基準電極104は、平坦な基板112の上部に形成されている。基準電極と対極とが一つに結合されたものは、本発明の実施例とともに使用されてもよいことに注目すべきである。その結合された電極は、複合の作用電極とともに作用するだろう。インシュレータ114およびセルの上部116は、密閉されたセル容積118を形成する。ある用途において、容積118は、好ましくは、容積118の中で試料の液体の分配の助けとなるように、特に、電極102,104に接触するように多孔質膜を収容する。シリンジまたは同等の装置120が、試料の流動体をセル上部116の開口122を通じて容積118に注入するために使用される。
ここで開示された本発明は、具体的な実施例および用途により説明されたが、多数の変更および変形が、その技術分野における当業者により、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得る。
本発明は、添付図面の図に示される実施例を参照してより容易に理解されるだろう。図中、図において、同一の数字は、同一の形態および構造を意味する。
微小電極アレイを含む単一の作用電極(W)、および、単一の対極/参照電極(R)を有し、薄膜の微細加工技術により作られた電流測定用マイクロセルを示す。
本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。複合の作用電極および単一の共通の対極を有し、電気化学分析とともに光学測定用の領域をもたらす本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。
本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。複合の作用電極および単一の共通の対極を有し、電気化学分析とともに光学測定用の領域をもたらす本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。
本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。複合の作用電極および単一の共通の対極を有し、電気化学分析とともに光学測定用の領域をもたらす本発明の幾つかの実施例に従う電流測定用セルを示す。
電流測定用セルと一体化されたマイクロタイタ―プレートを示す。
本発明の幾つかの実施例に従う単一のマイクロセルに異なる幾何学的形態を有する作用電極の組み合わせを示す。
本発明の幾つかの実施例に従う単一のマイクロセルに異なる幾何学的形態を有する作用電極の組み合わせを示す。
本発明の幾つかの実施例に従う単一のマイクロセルに異なる幾何学的形態を有する作用電極の組み合わせを示す。
本発明の実施例に従うセンサーデバイスの断面図である。
Claims (63)
- 第1の電極と、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された少なくとも一つの作用電極と、
試料の液体からの光を受け入れるようにした光用開口と、
を含む微細加工で作られたセンサーアレイ。 - さらに、多重プレーナアレイとして複数の作用電極を含む請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記複数の作用電極は、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された複数の形式を含む請求項2記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記光用開口は、実質的に前記プレーナアレイに隣接している請求項2記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記第1の電極は、対極である請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- さらに、基準電極を含む請求項5記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記第1の電極は、基準電極である請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記第1の電極は、共通の結合された基準/対極である請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記試料の液体は、生物学的に生成された液体である請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記試料の液体は、細胞を含む請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記試料の液体は、組織を含む請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記試料の液体は、血液、尿、唾液、汗、および涙からなる群から選択された少なくとも一つの液体を含む請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- さらに、共通の対極を含む請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記少なくとも一つの作用電極は、特別な検体のために感度を高めるようにした請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの酵素が付けられている請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの抗体が付けられている請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの親水性物質が付けられている請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 前記少なくとも一つの作用電極は、少なくとも一つの疎水性物質が付けられている請求項1記載の微細加工で作られたセンサーアレイ。
- 第1の電極と、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された少なくとも一つの作用電極とを含む電気化学的検出装置を形成し、
前記少なくとも一つの作用電極に接触する試料の液体からの光を受け入れるようにした前記検出装置に光用開口を形成することを含んでなるセンサーアレイを製造する方法。 - さらに、多重プレーナアレイとして配置された複数の作用電極を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記複数の作用電極は、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された複数の形式を含む請求項20記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記光用開口は、実質的に前記プレーナアレイに隣接している請求項20記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記第1の電極は、対極である請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- さらに基準電極を含む請求項23記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記第1の電極は、基準電極である請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記第1の電極は、共通の結合された基準/対極である請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記試料の液体は、生物学的に生成された液体である請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記試料の液体は、細胞を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記試料の液体は、組織を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記試料の液体は、血液、尿、唾液、汗、および涙からなる群から選択された少なくとも一つの液体を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記電気化学的検出装置は、さらに、共通の対極を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記少なくとも一つの作用電極を特別な検体のために感度を高めるように処理する工程をさらに含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記少なくとも一つの作用電極に少なくとも一つの酵素を付ける工程を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記少なくとも一つの作用電極に少なくとも一つの抗体を付ける工程を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記少なくとも一つの作用電極に親水性物質を付ける工程を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 前記少なくとも一つの作用電極に疎水性物質を付ける工程を含む請求項19記載のセンサーアレイを製造する方法。
- 第1の電極と、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された少なくとも一つの作用電極とを含む電気化学検出装置に試料の液体を加え、
前記少なくとも一つの作用電極のそれぞれで信号を測定し、
前記少なくとも一つの作用電極に接触して、前記検出装置に形成された光用開口を通じて受け入れられた光を測定することを含む試料の液体を試験する方法。 - さらに、多重プレーナアレイとして配置された複数の作用電極を含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記複数の作用電極は、マイクロディスク、同心円のマイクロバンド、リニアマイクロバンド、インターディジテートアレイからなる群から選択された複数の形式を含む請求項38記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記光用開口は、実質的に前記プレーナアレイに隣接している請求項38記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記第1の電極は、対極である請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- さらに基準電極を含む請求項41記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記第1の電極は、基準電極である請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記第1の電極は、共通の結合された基準/対極である請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記試料の液体は、生物学的に生成された液体である請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記試料の液体は、細胞を含む請求項38記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記試料の液体は、組織を含む請求項38記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記試料の液体は、血液、尿、唾液、汗、および涙からなる群から選択された少なくとも一つの液体を含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料を化学的に修飾させる工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料を安定させる工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料に放射線を照射する工程を含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料を緩衝剤内でイオン化させる工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料を化学的に修飾させることにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料を安定させることにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料に放射線を照射することにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記液体試料を緩衝剤内でイオン化することにより、前記液体試料を前処理する工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記少なくとも一つの作用電極で信号を測定することは、各電極で電位を測定することを含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記少なくとも一つの作用電極で信号を測定することは、各電極で電流を測定することを含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 光を測定することは、蛍光性を測定することを含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 光を測定することは、屈折率を測定することを含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記試料の液体の粘度を決定する工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記試料の液体の温度を決定する工程をさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
- 前記測定の工程は、複数の前記測定をある期間にわたって行うことをさらに含む請求項37記載の試料の液体を試験する方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009128346A1 (ja) | 2008-04-18 | 2009-10-22 | 国立大学法人九州工業大学 | 電極モジュール |
JP2013057617A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Hioki Ee Corp | 電気化学センサ、電気化学測定装置および検出システム |
WO2017159125A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 国立大学法人東北大学 | 電極チップ |
JP2019529935A (ja) * | 2016-10-05 | 2019-10-17 | エフ ホフマン−ラ ロッシュ アクチェン ゲゼルシャフト | 多検体診断用試験エレメントのための検出試薬および電極配置、ならびにそれらを使用する方法 |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITTO20030409A1 (it) * | 2003-06-03 | 2004-12-04 | Fiat Ricerche | Biosensore ottico. |
WO2005073705A1 (de) | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrochemisches transducer-array und dessen verwendung |
US8105478B2 (en) | 2004-01-29 | 2012-01-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for measuring the concentration or change in concentration of a redox-active substance and corresponding device |
US20050221473A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-06 | Intel Corporation | Sensor array integrated circuits |
GB0506598D0 (en) * | 2005-03-31 | 2005-05-04 | Inverness Medical Switzerland | Analysis device |
FR2884318B1 (fr) * | 2005-04-12 | 2007-12-28 | Univ Rennes I Etablissement Pu | Procede d'analyse electrochimique par voltametrie, support d'analyse et dispositif pour sa mise en oeuvre. |
WO2008027098A2 (en) * | 2006-05-31 | 2008-03-06 | Esa Biosciences, Inc. | Biosensor for measurement of species in a body fluid |
GB2441784A (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-19 | Rtc North Ltd | Device for obtaining and analysing a biological fluid |
GB0725234D0 (en) * | 2007-12-24 | 2008-02-06 | Oxtex Ltd | Electrochemical assays |
US8359083B2 (en) * | 2008-04-02 | 2013-01-22 | University Of Utah Research Foundation | Microelectrode array system with integrated reference microelectrodes to reduce detected electrical noise and improve selectivity of activation |
US8639312B2 (en) * | 2008-12-10 | 2014-01-28 | University Of Utah Research Foundation | System and method for electrically shielding a microelectrode array in a physiological pathway from electrical noise |
AU2010240670B2 (en) | 2009-04-20 | 2015-08-20 | Oxford Nanopore Technologies Limited | Lipid bilayer sensor array |
DE102009043537B4 (de) * | 2009-09-30 | 2012-03-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Anordnung zur Bestimmung von Zell-Vitalitäten |
WO2011067559A1 (en) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Oxford Nanopore Technologies Limited | Biochemical analysis instrument |
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CN102985803A (zh) | 2010-02-19 | 2013-03-20 | 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 | 集成的分析系统和方法 |
US8994946B2 (en) | 2010-02-19 | 2015-03-31 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Integrated analytical system and method |
JP5840120B2 (ja) * | 2010-03-03 | 2016-01-06 | 日本化薬株式会社 | 検出デバイス |
US8940141B2 (en) | 2010-05-19 | 2015-01-27 | Lifescan Scotland Limited | Analytical test strip with an electrode having electrochemically active and inert areas of a predetermined size and distribution |
US10327677B2 (en) * | 2010-12-09 | 2019-06-25 | Abbott Diabetes Care Inc. | Analyte sensors with a sensing surface having small sensing spots |
US9880118B2 (en) | 2011-05-12 | 2018-01-30 | The Trustees Of Dartmouth College | Planar Probe and system for measuring dielectric properties of biological materials |
CN103843184B (zh) * | 2011-06-14 | 2016-09-14 | 凯博瑞创新公司 | 生物需氧量传感器 |
EP2825501A1 (en) * | 2012-03-13 | 2015-01-21 | Piramal Enterprises Limited | Biosensor having nanostrucured electrodes |
US9372308B1 (en) | 2012-06-17 | 2016-06-21 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Arrays of integrated analytical devices and methods for production |
US9223084B2 (en) | 2012-12-18 | 2015-12-29 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Illumination of optical analytical devices |
WO2014130900A1 (en) | 2013-02-22 | 2014-08-28 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Integrated illumination of optical analytical devices |
CA2959518A1 (en) | 2014-08-27 | 2016-03-03 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Arrays of integrated analytical devices |
EP4220256A1 (en) | 2015-03-16 | 2023-08-02 | Pacific Biosciences of California, Inc. | Analytical system comprising integrated devices and systems for free-space optical coupling |
US11983790B2 (en) | 2015-05-07 | 2024-05-14 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Multiprocessor pipeline architecture |
US10365434B2 (en) | 2015-06-12 | 2019-07-30 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Integrated target waveguide devices and systems for optical coupling |
US9952122B2 (en) | 2015-08-03 | 2018-04-24 | Palo Alto Research Center Incorporated | Polysensing bioelectronic test plate |
JP6239562B2 (ja) * | 2015-09-14 | 2017-11-29 | 株式会社東芝 | 照明デバイスおよびそれを備えるバイオ情報計測装置 |
CN105241930A (zh) * | 2015-09-24 | 2016-01-13 | 浙江大学 | 多参数全固态血液分析传感器 |
EP3454056A4 (en) * | 2016-02-25 | 2019-06-26 | PHC Holdings Corporation | BIOSENSOR |
CN107356649B (zh) * | 2017-06-14 | 2020-02-28 | 浙江大学 | 多路生物传感器及其制造方法 |
TWI671524B (zh) * | 2018-10-01 | 2019-09-11 | 財團法人工業技術研究院 | 液體感測裝置及其製造方法 |
WO2022040529A2 (en) * | 2020-08-21 | 2022-02-24 | Meso Scale Technologies, Llc. | Auxiliary electrodes and methods for using and manufacturing the same |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5093268A (en) * | 1988-04-28 | 1992-03-03 | Igen, Inc. | Apparatus for conducting a plurality of simultaneous measurements of electrochemiluminescent phenomena |
US5344754A (en) * | 1993-01-13 | 1994-09-06 | Avocet Medical, Inc. | Assay timed by electrical resistance change and test strip |
DE4417079C2 (de) * | 1994-05-17 | 1998-06-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Objektträger zum Beobachten von biologischem Material |
US6207369B1 (en) * | 1995-03-10 | 2001-03-27 | Meso Scale Technologies, Llc | Multi-array, multi-specific electrochemiluminescence testing |
CA2318881A1 (en) * | 1998-02-04 | 1999-08-12 | Tina Garyantes | Virtual wells for use in high throughput screening assays |
DK2461156T3 (da) * | 2001-06-29 | 2020-08-03 | Meso Scale Technologies Llc | Indretning til luminescenstestmålinger |
-
2003
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009128346A1 (ja) | 2008-04-18 | 2009-10-22 | 国立大学法人九州工業大学 | 電極モジュール |
US8623183B2 (en) | 2008-04-18 | 2014-01-07 | Kyushu Institute Of Technology | Electrode module |
JP2013057617A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Hioki Ee Corp | 電気化学センサ、電気化学測定装置および検出システム |
WO2017159125A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 国立大学法人東北大学 | 電極チップ |
US10620146B2 (en) | 2016-03-18 | 2020-04-14 | Tohoku University | Electrode chip |
JP2019529935A (ja) * | 2016-10-05 | 2019-10-17 | エフ ホフマン−ラ ロッシュ アクチェン ゲゼルシャフト | 多検体診断用試験エレメントのための検出試薬および電極配置、ならびにそれらを使用する方法 |
US11230727B2 (en) | 2016-10-05 | 2022-01-25 | Roche Diabetes Care, Inc. | Detection reagents and electrode arrangements for multi-analyte diagnostic test elements, as well as methods of using the same |
US12024735B2 (en) | 2016-10-05 | 2024-07-02 | Roche Diabetes Care, Inc. | Detection reagents and electrode arrangements for multi-analyte diagnostic test elements, as well as methods of using the same |
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