JP2008170452A - 電気化学的接続の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上記コネクターは計器回路に対する電気的接続を行なうための一定の接続装置に対して係合する。
【選択図】 図1
Description
本発明は計器回路に対する電気的接続を行なうための計器接続装置に係合するコネクターを備えている電気化学的接続の形成方法に関する。
小型の電気化学的セルは試験片要素の各電極が一定の電子装置に対してインターフェイスとして作用する化学的感知を含む用途において有用である。これらの電子装置は、多くの場合に計器と呼ばれ、サンプルに対する試験片要素の電気的応答を測定して、試験を行なうために当該試験片要素に電力を供給することもできる。これらの機能を実行するために、この試験片要素の各電極は上記計器回路に対して電気的な接続が行なえることが必要である。このような電気的接続は計器における接続装置を介して行なうことができ、この接続装置が電気化学的セルの各電極に対して電気的に連絡している状態で上記試験片要素における各領域に係合する。
PCT国際公開第WO 98/43073号明細書
[特許文献2]
米国特許第5,437,999号明細書
[特許文献3]
欧州特許第0964059A2号明細書
[特許文献4]
PCT国際公開第WO 00/20626号明細書
上記の各構成における欠陥はこれらの構成が各層を一定の作用を行なう装置内に組み合わせる際に2個以上のセルの層が互いに整合しているという特徴を必要とすることである。このことはこれらの装置を製造することを困難にすると共に、使用可能な製造技法を制限している。特に、費用および処理量を考慮した場合に、連続的なウエブ形態で各試験片要素を製造することが望ましい場合が多い。しかしながら、このような連続的なウエブを採用する場合には、貼り合せ工程の前に異なる層において形成されている反復部分のウエブ下降による整合を信頼性高く達成することが困難な場合が多い。このことは、可能であるとしても、高価な制御システムおよび比較的に脆弱な製造プロセスを必要とする場合が多い。
対向している電極の電気化学的セルと共に使用することに適している電気化学的セル・コネクター、および各層の貼り合せの前にウエブ下降による整合工程を必要としない上記コネクターの形成方法が望まれている。本発明の好ましい各実施形態はこのような電気化学的セル・コネクターおよび方法を提供する。
以下の説明および各実施例は本発明の好ましい実施形態を詳細に示している。当該技術分野における熟練者であれば、本発明の範囲に含まれる本発明の多数の変形例および変更例が存在することが認識できる。従って、この好ましい実施形態の説明が本発明の範囲を限定することを目的としていると考えるべきではない。
本発明の好ましい各実施形態における電気化学的セル・コネクターは種々の電気化学的セル内における使用に適している。例えば、これらのコネクターは各分析物の検出および定量のための電流測定式の各センサーとして使用される電気化学的セルと共に使用できる。
特定の各実施形態において、それらの好ましい実施形態における各電気化学的セルは米国特許第5,942,102号において開示されている方法と同様の方法により製造できる。
上記電気化学的セルがサンプル中の分析物の存在および/または量、またはサンプル中に存在している分析物の存在および/または量を示す一定の物質を検出する場合の好ましい実施形態において、上記セル内の少なくとも1個の電極は作用電極である。この作用電極の電位が(電位測定式センサーにおけるように)分析物の量を示す場合に、基準電極として作用する第2の電極が存在していて、一定の基準電位を供給するために作用する。
特定の各実施形態において、上記電気化学的セル内に1種類以上の溶解剤を収容することが望ましい場合がある。適当な溶解剤はイオン性および非イオン性の両方の洗浄剤、タンパク質分解酵素、およびリパーゼを含む。さらに、適当なイオン性洗浄剤は、例えば、ドデシル硫酸ナトリウムおよび臭化セチル・トリメチル・アンモニウムを含む。また、タンパク質分解酵素の非限定的な例はトリプシン、キモトリプシン、ペプシン、パパイン、および幅広い特異性を有する極めて活性の高い酵素であるプロナーゼE(Pronase E)を含む。また、使用に適している非イオン性の界面活性剤は、例えば、ペンシルベニア州フィラデルフィアのローム・アンド・ハース社(Rohm & Haas)から入手可能なトリトン・エックス(TRITON X)(商標)シリーズを含むエトキシル化オクチルフェノールを含む。好ましい実施形態において、サポニン、すなわち、水中で発泡する植物グリコシド類が上記溶解剤として好ましい。さらに、特に好ましい実施形態において、オーストラリア国、ニュー・サウス・ウェールズのキャッスル・ヒルのシグマ・アルドリッチ・ピティ社(Sigma Aldrich Pty.社)から入手可能なデオキシコール酸のアルカリ金属塩が上記溶解剤として好ましい。
レドックス試薬もまた好ましい各実施形態における上記電気化学的セル内に含むことができる。例えば、血液中のグルコースを測定するための電気化学的セル内における使用において好ましいレドックス試薬はグルコースを選択的に酸化できる酵素の還元された形態を酸化することのできる物質を含む。適当な酵素の例はグルコース・オキシダーゼ・デヒドロゲナーゼ、PQQ依存性グルコース・デヒドロゲナーゼ、およびNAD依存性グルコース・デヒドロゲナーゼを含むがこれらに限らない。さらに、グルコースの分析において使用するために適しているレドックス試薬の例はフェリシアニドの塩類、ジクロメート(二クロム酸塩)、酸化バナジウム、パーマンガネート(過マンガン酸塩)、および電気活性有機金属錯体を含むがこれらに限らない。さらに、ジクロロフェノールインドフェノール、およびキノン類等の有機レドックス試薬もまた適している。好ましい実施形態において、グルコースを分析するためのレドックス試薬はフェリシアニドである。
随意的に、一定の緩衝剤を上記電気化学的セル内において乾燥した形態でレドックス試薬と共に存在させることができる。緩衝剤が存在している場合に、この緩衝剤は、結果として得られるpH値が、例えば、グルコースを酸化するがその他の検出を望まない物質を酸化しないために適している一定の程度に上記レドックス試薬の酸化能力を調節するために適するような、一定の量で存在している。さらに、この緩衝剤は試験中にサンプルのpH値を所望の値に実質的に維持するために十分な量で存在している。適当な緩衝剤の例はリン酸塩、炭酸塩、メリット酸のアルカリ金属塩、クエン酸のアルカリ金属塩、シトラコン酸のアルカリ金属塩を含む。この緩衝剤の選択は、とりわけ、所望のpHに応じて決まる。また、この緩衝剤は上記レドックス試薬に対して反応しないように選択される。
種々の実施形態における使用において好ましい不活性な塩類は解離して分析されるサンプル中においてイオンを形成するが、上記レドックス試薬またはサンプル中または上記セルの各電極を含む当該セル内の別の物質のあらゆる物質に対して反応しない塩類を含む。このような適当な不活性な塩類の例はアルカリ金属の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、およびリン酸塩を含むがこれらに限らない。
上記レドックス試薬および緩衝剤に加えて、これら以外の物質も上記電気化学的セル内に存在することができる。このような物質は、例えば、粘度増加剤および低分子量ポリマーを含む。さらに、ポリエチレン・グリコール、ポリアクリル酸、デキストラン、および商品名トリトン(TRITON)(商標)としてペンシルベニア州フィラデルフィアのローム・アンド・ハース社(Rohm & Haas Company)により販売されている材料または商品名トゥイーン(TWEEN)(商標)としてデラウエア州ウィルミントンのICIアメリカズ社(ICI Americas Inc.)により販売されている材料のような各界面剤等の親水性の物質もまた上記セル内に存在することができる。また、好ましい実施形態において、BASF社(BASF)から入手可能なプルロニック(Pluronic)界面活性剤および消泡剤が存在している。これらの界面活性剤は上記セルの充填率を高めて、さらに安定な測定を提供し、少量のサンプルにおける蒸発を阻止することができる。
上記電気的に伝導性の各層は好ましくは本明細書において説明されている各コネクターを介して上記各電極の間に各電位を供給して結果として生じる各電流を測定できる、例えば、計器のような電気回路に接続されている。適当な計器は電力供給源、制御された電位または電流を供給するための回路、マイクロプロセッサー制御装置、コンピューター、またはデータ記憶装置、表示装置、可聴アラーム装置、またはその他の当業界において既知の装置または部品の内の1個以上を備えることができる。上記計器はまたコンピューターまたはデータ記憶装置に対してインターフェイスを介して連絡できる。例えば、一般的な計器は電池により電力供給され、オン−ボード型マイクロプロセッサーにより制御されて、例えば、各試験片電極接続ピンの間に所定の電位または電流を印加するための回路およびアナログ−デジタル変換器等の回路を含む手持式装置とすることができる。この実施形態において、上記試験片からのアナログ信号はマイクロプロセッサーにより分析および/または記憶できるデジタル信号に変換できる。上記計器はまた試験結果を使用者に対して表示するための液晶表示装置等の表示装置および適当な付属回路を含むことができる。また、別の実施形態において、上記計器は電位供給および信号取得用の回路のような、特殊化した回路を内蔵できる。このような特殊化回路は一定の分離しているモジュール内に組み込むことができ、このモジュールは手持式コンピューターまたはその他の種類のコンピューター等の総括的な計算装置に対してインターフェイスを介して連絡できる。このような実施形態において、上記総括的装置は制御、分析、データ保管、および/または、表示の各機能を実行できる。また、このような実施形態は、その総括的な計算装置が多くの機能に対応して選択可能であり、それゆえ、上記電気化学的測定システムの費用の一部として見なされないので、比較的に安価な計器を製造可能にする。上記計器の各実施形態のいずれにおいても、上記計器または総括的な計算装置は局地的コンピューター・ネットワークまたは試験結果の分配を容易にするためのインターネット等の外部装置に対する連絡および使用者に対するシステム更新の供給を行なうことができる。
(I)電気化学的セルにおいて、当該電気化学的セルが一定の計器に対する電気的接続のために適合しており、当該セルが第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体、第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体、およびこれらの間に配置されている絶縁性のスペーサー層を備えており、前記電気的に伝導性の各被膜が一定の間隔で離間している関係で互いに対向して配置されており、前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体のエッジ部分が前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分から先に、および前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出しており、前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分が前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出している電気化学的セル。
(1)前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体が前記絶縁性のスペーサーのエッジ部分から先に延出している当該第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体における一定の部分において一定の孔を有しており、前記第2の電極層における一定の領域が露出して前記孔を介して一定の計器に対して電気的な接続を形成するための一定の表面が与えられている実施態様(I)に記載の電気化学的セル。
(2)さらに、付加的な絶縁性のスペーサー層を有しており、当該付加的なスペーサー層が前記第1の電気的に伝導性の被膜と前記第2の電気的に伝導性の被膜との間に配置されており、この場合における前記絶縁性のスペーサー層および前記付加的なスペーサー層が前記孔における反対側の各側面にそれぞれ配置されている実施態様(1)に記載の電気化学的セル。
(II)電気化学的セルにおいて、当該電気化学的セルが一定の計器に対する電気的接続のために適合しており、当該セルが第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体、第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体、およびこれらの間に配置されている絶縁性のスペーサー層を備えており、前記電気的に伝導性の各被膜が一定の間隔で離間している関係で互いに対向して配置されており、前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体のエッジ部分が前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分から先に、および前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出しており、前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体および前記絶縁性のスペーサー層が一定の孔を有しており、前記第2の電極層における一定の領域が露出して前記孔を介して一定の計器に対して電気的な接続を形成するための一定の表面が与えられている電気化学的セル。
(III)電気化学的セルにおいて、当該電気化学的セルは一定の計器に対する電気的接続のために適合しており、当該セルは第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体、第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体、およびこれらの間に配置されている絶縁性のスペーサー層を備えており、前記電気的に伝導性の各被膜が一定の間隔で離間している関係で互いに対向して配置されており、前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体における一定の部分が前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分から先に、および前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出しており、前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体における一定の部分および前記絶縁性のスペーサー層における一定の部分が除去されて一定のノッチ部分が形成されており、このノッチ部分が前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分および前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分に近接して配置されており、前記第2の電極層における一定の領域が露出して一定の計器に対して電気的な接続を形成するための一定の表面が与えられている電気化学的セル。
(IV)一定の電気化学的セルと一定の計器との間における電気化学的な接続を形成するための方法において、
(a)一定の電気化学的セルを供給する工程を含み、当該電気化学的セルは第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体、第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体、およびこれらの間に配置されている絶縁性のスペーサー層を備えており、前記電気的に伝導性の各被膜が一定の間隔で離間している関係で互いに対向して配置されており、前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体のエッジ部分が前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分から先に、および前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出しており、前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分が前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出しており、さらに
(b)一定の計器を供給する工程を含み、当該計器が一定のくさび形部分を有しており、このくさび形部分が上方のくさび形の導電面部および下方のくさび形の導電面部を有しており、これら導電性の面部が前記計器に対して電気的に連絡しており、さらに
(c)前記電気化学的セルの一部分を前記計器の中に挿入する工程を含み、これにより、前記くさび形部分が前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体における部分と前記絶縁性スペーサー層のエッジ部分から先に延出している前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体における部分との間に挿入され、これにより、前記第1の電気的に伝導性の被膜と前記下方のくさび形の導電面部との間における電気的な接続が形成され、これにより、前記第2の電気的に導電性の被膜と前記上方のくさび形の導電面部との間における電気的な接続が形成される方法。
(3)前記計器がさらに一定のピボット点を有しており、前記くさび形部材が当該ピボット点において回転可能である実施態様(IV)に記載の方法。
従って、本発明によれば、対向電極型の電気化学的セルと共に使用することに適合している電気化学的セルのコネクター、および各層の貼り合せの前にウエブ下降による整合工程を必要としない上記コネクターの製造方法が提供できる。
2 要素2(上方電極層)
3 要素3(電気的に絶縁性の層)
4 要素4(切取部分)
10,100 コネクター
Claims (1)
- 一定の電気化学的セルと一定の計器との間における電気化学的な接続を形成するための方法において、
(a)一定の電気化学的セルを供給する工程を含み、当該電気化学的セルは第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体、第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体、およびこれらの間に配置されている絶縁性のスペーサー層を備えており、前記電気的に伝導性の各被膜が一定の間隔で離間している関係で互いに対向して配置されており、前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体のエッジ部分が前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分から先に、および前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出しており、前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体のエッジ部分が前記絶縁性のスペーサー層のエッジ部分から先に延出しており、さらに
(b)一定の計器を供給する工程を含み、当該計器が一定のくさび形部分および一定のピボット点を有しており、このくさび形部分が上方のくさび形の導電面部および下方のくさび形の導電面部を有しており、これら導電性の面部が前記計器に対して電気的に連絡しており、前記くさび形部分が当該ピボット点において回転可能であり、さらに
(c)前記電気化学的セルの一部分を前記計器の中に挿入する工程を含み、これにより、前記くさび形部分が前記第1の電気的に伝導性の被膜を担持している第1の絶縁性の支持体における部分と前記絶縁性スペーサー層のエッジ部分から先に延出している前記第2の電気的に伝導性の被膜を担持している第2の絶縁性の支持体における部分との間に挿入されるように前記ピボット点回りに回転し、これにより、前記第1の電気的に伝導性の被膜と前記下方のくさび形の導電面部との間における電気的な接続が形成され、これにより、前記第2の電気的に導電性の被膜と前記上方のくさび形の導電面部との間における電気的な接続が形成される方法。
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