JP2013029517A - 電気化学センサおよびサンプル内の分析物の濃度を決定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生物学的流体のサンプルについての正確でかつ再現性のある分析を提供するインビトロ電気化学センサが提供される。
【解決手段】一部の実施形態では、センサは、サンプルチャンバの容積より小さい容積を有する測定ゾーンを有する。測定ゾーンは、約０．２μＬ以下の容積を有することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、分析物の検出のための電気化学センサに関する。
本出願は、Abbot Diabetes Care, Inc.、U.S. national corporation、米国以外の全ての国の指定についての出願人、ならびに、Ting Cheng （中華人民共和国市民）およびAlexander G. Ghesquiere（米国市民）、米国だけの指定についての出願人の名のもとにＰＣＴ国際特許出願として、２００６年９月０８日に出願され、また、２００５年９月１２日に出願された米国実用特許出願第１１／２２５，６５９号に対する優先権を主張する。

電気化学分析センサは、生物学的分析物の存在および濃度を決定するために一般に使用される。こうしたセンサは、たとえば、糖尿病患者の血中グルコース濃度を監視するのに使用される。

多くの現在入手可能なセンサストリップは、比較的大きなサンプル容積を必要とする、たとえば、血液または他の生物学的流体の３μＬ以上を一般に必要とするが、１μＬ以下などの小さな容積サイズを用いる傾向が存在している。たとえば、米国特許第６，１４３，１６４号および第６，６１６，８１９号は、小さい容積（すなわち、１μＬ未満）の使い捨てセンサの種々の構成を提供する。これらの特許は、０．５μＬ、０．２５μＬ、および０．１μＬのサンプルチャンバを有するセンサを作ることができることを示唆する。

しかし、センサ内のサンプルチャンバの容積が減少するにつれて、一部には、サンプルが、そこを通って入る利用可能な面積が小さいため、サンプルチャンバを正確な量の分析されるサンプルで充填することが益々難しくなる。さらに、サンプルチャンバ容積が減少するにつれて、小さい容積のサンプルチャンバを再現性よく製造するときの困難さが増加する。

電気化学センサが使用され続けるため、分析のための、生物学的流体の小さなサンプル容積を利用する電気化学センサへの関心が存在し続けている。

本発明の電気化学センサストリップは、小さな容積、たとえば、約０．２μＬ以下の容積を有する生物学的流体のサンプルの正確でかつ再現性のある分析を可能にする構成を有する。実際に、本発明によれば、０．１５μＬ、さらに、０．１μＬ、０．０５μＬ、および０．０３μＬほどに少ないサンプル容積は、分析物の濃度について正確にかつ再現性よく試験されることができる。

本発明のセンサストリップの実施形態は、全体のセンサ構成を形成する２つの支持体、支持体間のスペーサ、作動電極、カウンタ電極、および作動電極の下流に配置されたインジケータ電極を含む。全体として、２つの支持体およびスペーサは、支持体間のサンプルチャンバを画定し、サンプルチャンバはサンプル入り口を有する。作動電極、カウンタ電極、およびインジケータ電極は、サンプルチャンバ内に存在し、作動電極およびカウンタ電極は、向かい合う電極であり、作動電極は、サンプルチャンバへの入り口とインジケータ電極との間に存在する。測定ゾーンは、サンプルチャンバ内に存在する。実施形態は、サンプルの約０．２μＬ以下、たとえば、サンプルの約０．１５μＬ以下、たとえば、約
０．１μＬ以下、また、たとえば、約０．０５μＬ以下などの小さな容積のサンプルが、正確な分析物濃度の読みを得るために必要とされるように構成された測定ゾーンを含む。実施形態はまた、約０．３μＬ以下のサンプルを含む。

作動電極とカウンタ電極との間の距離は、測定ゾーンの軸方向長さ未満である。すなわち、この距離は、測定ゾーンの軸方向長さの、約１０％未満、たとえば、約５％未満、たとえば、約１〜１０％または、約１〜５％であってよい。

本発明のセンサは、非常に小さな容積、サブマイクロリットルサンプルにおいて、分析物、通常、グルコースの検出および定量化のために使用される。一般に、本発明は、たとえば、電解電量分析法、電流分析法、電位差分析法、またはその任意の組合せによる、小さな容積のサンプル内の分析物の分析用のセンサである。本発明のセンサストリップは、非浸出性か、非拡散性か、浸出性か、または拡散性の媒介物を利用してもよい。多くの事例では、センサストリップは、付加的に、または、別法として、酵素などの、非浸出性か、非拡散性か、浸出性か、または拡散性の電子移動作用物質を利用してもよい。

１つの特定の態様では、本発明は、サンプル内の分析物の濃度を決定するセンサを対象とし、センサは、一定の容積を有するサンプルチャンバと、サンプルチャンバの容積より小さい容積を有する、サンプルチャンバ内の測定ゾーンとを有する。作動電極およびカウンタ電極は、測定ゾーン内で互いに対向する。作動電極とカウンタ電極との間の距離は、測定ゾーンの軸方向長さ未満である。この距離は、測定ゾーンの軸方向長さの約１０％未満、または、約５％未満であってよい。センサは、軸方向長さに沿う電極のオーバラップより小さい厚さを有するスペーサを含んでもよく、厚さは、約１〜１０％などの軸方向長さの約１０％未満か、または、約１〜５％などの軸方向長さの約５％未満であってよい。

別の特定の態様では、本発明は、第１支持体および第２支持体と、第１支持体と第２支持体との間に存在するサンプルチャンバとを有するセンサストリップを対象とする。サンプルチャンバは、約１μＬ以下の容積を有し、容積内に存在する、第１支持体上の作動電極、および、作動電極に対向する第２支持体上のカウンタ電極を有する。全体として、作動電極およびカウンタ電極は、電極オーバラップを形成し、電極間の距離は、オーバラップの軸方向長さ以下である。インジケータは、支持体のうちの一方の上に存在し、作動電極がインジケータ電極とサンプルチャンバへの入り口との間になるように配置される。センサは、サンプルチャンバの容積未満の容積を有し、測定ゾーンは電極オーバラップによって画定される。

なお別の特定の態様では、本発明は、第１支持体および第２支持体と、支持体間のスペーサとを有するセンサを対象とする。スペーサは、０．５ｍｍ以下の厚さを有する。全体として、スペーサと第１支持体と第２支持体は、１マイクロリットル以下の容積を有するサンプルチャンバを画定する。サンプルチャンバ内には、第１支持体上の作動電極と、第２支持体上で、かつ、作動電極に対向するか、または、向かい合う関係のカウンタ電極が位置し、全体として、作動電極およびカウンタ電極は、電極オーバラップを形成する。スペーサの厚さは、電極オーバラップ長の１０％以下である。サンプルチャンバ内に測定ゾーンも存在し、測定ゾーンは、作動電極とカウンタ電極との間に位置し、電極オーバラップに沿って延在し、測定ゾーンは、０．２マイクロリットル以下の容積を有する。インジケータ電極は、測定ゾーン内ではなく、サンプルチャンバ内に存在する。

測定ゾーンの容積は、本発明の態様のうちのそれぞれまたはいずれについても、０．２μＬ以下、０．１５μＬ以下、０．１μＬ以下、および０．０５μＬ以下であることができる。

本発明はまた、本発明による少なくとも１つのセンサを含むデバイスキット、ならびに、（センサを動作可能に受け取るように構成された）計量器および／またはランシングデバイスを対象とする。

サンプル内の分析物濃度を決定するシステムもまた、本発明の態様である。一実施形態では、システムは、被試験サンプルを受け取るための分析物センサと、計量器とを含み、センサは、計量器に動作可能に接続される。

本発明はまた、サンプル内の分析物の濃度を決定する方法を対象とする。方法は、上述したセンサのうちの任意のセンサなどのセンサを設けること、サンプルを測定ゾーンへ吸い込むこと、および、サンプル内の分析物濃度を分析することを含む。分析は、電解電量分析法または電流分析法によって行われてもよい。

代替の方法は、サンプルが作動電極とカウンタ電極に接触するように、サンプルを測定ゾーン内に吸い込むこと、および、測定ゾーン内でサンプルの分析物濃度を決定することを含む。

本発明を特徴付ける、これらの、また、種々の他の特徴は、添付特許請求の範囲内で詳細に指摘される。本発明のセンサストリップ、その利点、その目的、およびその使用によって得られる目的をよりよく理解するために、図面、および、本発明の好ましい実施形態が示され、述べられる添付説明が参照されるべきである。

ここで、図面が参照され、図面では、同じ参照数字および文字は、いくつかの図全体を通して、対応する構造を示す。

本発明の原理による、電気化学センサストリップの例示的な実施形態の略斜視図。 図１のセンサストリップの実施形態の平面図。 図１のセンサストリップの代替の実施形態の平面図。 図１、２、および３のセンサストリップについて適したサンプルチャンバ構成の第１の実施形態の拡大側面図。 支持体が分解構成で示される、図４のサンプルチャンバ構成の平面図。 図１〜３のセンサストリップについて適したサンプルチャンバ構成の第２の実施形態の拡大側面図。 図１〜３のセンサストリップについて適したサンプルチャンバ構成の第３の実施形態の拡大側面図。 支持体が分解構成で示される、サンプルチャンバ構成の第４の実施形態の平面図。 グルコース緩衝液についての測定ゾーン長対電荷のグラフ。 血液グルコースサンプルについての測定ゾーン長対電荷のグラフ。

本発明は、測定ゾーンがサンプルチャンバ容積を部分的に充填するだけである、小さい容積のインビトロ分析物電気化学センサを対象とする。センサは、正確な分析物の読みを得るために、サンプルチャンバ全体が充填される必要がある以前のセンサストリップに比べて、小さな生物学的流体サンプル容積を使用する。本発明のセンサストリップは、向かい合う２つの電極システムを含み、付加的なインジケータ電極が、向かい合う電極の下流に配置される。こうした構成を用い、また、たとえば、電解電量分析技法と共に使用されると、分析されるサンプルの容積は、向かい合う２つの電極間に存在するサンプルである
。向かい合う２つの電極間のこの容積は、測定ゾーンである。

本発明の実施形態は、サブマイクロリットル容積、たとえば、約０．２μＬ以下、たとえば、約０．１５μＬ以下、たとえば、約０．１μＬ以下を有する測定ゾーンを有するセンサを含む。一部の実施形態では、測定ゾーンの容積は、約０．０５μＬほどに少ない、または、約０．０３μＬほどに少なくてもよい。本発明のデバイスは、任意の生物学的流体と共に使用するようになっていてもよい。たとえば、生物学的流体は、限定はしないが、血液、血清、間隙の流体、尿、涙、汗、および同様なものであってよい。同様に、本デバイスは、限定はしないが、グルコース、乳酸塩、および同様なものを含む種々の分析物の濃度を決定するのに使用されてもよい。

サンプルチャンバ内に存在するサンプル容積の一部分だけが分析され、サンプルチャンバ内に存在するさらなるサンプルが分析されないため、測定精度は、サンプルチャンバ内に存在するサンプルの総量に依存しない。本発明のセンサは、サンプルチャンバ全体を充填しないサンプルの分析物濃度を決定することができる。すなわち、正確な分析物濃度を得るために、サンプルチャンバがサンプルで完全に充填されることは必要でない。

述べたように、インジケータ電極は、少なくとも、１つの作動電極と１つのカウンタ電極を含む向かい合う２電極システムの下流に配置されることができる。分析物検査は、インジケータ電極がトリガーされるまで、始動されないことになり、そのため、向かい合う電極間における所望の容積の存在が確保される。

特に、検査のために電解電量分析法を使用するときに、正確な分析物測定値を得るために、測定ゾーン内のサンプルは、固定サンプル容積を確保するために、非流動的であってよい、すなわち、測定ゾーンおよびサンプルチャンバを通る流れが停止される。一部の実施形態では、インジケータ電極は、サンプル流が停止したか否かを判定するように構成されることができる。

本明細書で使用されるとき、以下の定義が、述べる用語を規定する。
「生物学的流体(biological fluid)」は、その中の分析物を測定することができる任意の体液、たとえば、血液、間隙の流体、皮膚流体、汗、および涙である。「血液(blood) 」は、全血、および、血漿および血清などの無細胞成分を含む。

「カウンタ電極(counter electrode) 」は、作動電極と共に使用される、カウンタ電極を通して作動電極を通って流れる電流と、大きさが同じでかつ符号が逆の電気化学電流が流れる電極を指す。「カウンタ電極」という用語は、「カウンタ電極」が、参照電極またはカウンタ／参照電極を除外するという説明がされなければ、参照電極（すなわち、カウンタ／参照電極）として同様に機能するカウンタ電極を含むことを意味する。

「下流（downstream）」は、経路内に後で存在するか、または、後で接触する相対的位置を指し、たとえば、下流電極は、上流電極がその同じサンプルによって接触された後に、生物学的流体サンプルによって接触される。

「電気化学センサ(electrochemical sensor)」または「電気化学センサストリップ(electrochemical sensor strip)」およびその変形は、電気化学的酸化および還元反応によって、分析物の濃度の存在を検出する、かつ／または、濃度を測定するように構成されたデバイスである。これらの反応は、分析物の量または濃度に関係付けられる可能性がある電気信号に変換される。電気化学センサは、細長いストリップまたはその他のものとして構成されてもよい。

「電気分解(electrolysis)」は、電極において直接的に、または、１つまたは複数の電子移動作用物質（たとえば、酸化還元媒介物および／または酵素）による、化合物の電気的酸化または電気的還元である。

「電子移動作用物質(electron transfer agent) 」は、酸化還元媒介物と分析物との間、または、作動電極と分析物との間で電子を搬送する分子である。電子移動作用物質は、酸化還元媒介物と共に使用されてもよい。

「向かい合う電極(facing electrode)」という用語は、作動電極の作動表面が、カウンタ電極の表面にほぼ対向して配設される、作動電極とカウンタ電極の構成を指す。
「インジケータ電極(indicator electrode) 」は、生物学的流体サンプルで、サンプルチャンバおよび／または測定ゾーンが部分的にまたは完全に充填されていることを検出する１つまたは複数の電極を含む。

「層(layer) 」は、１つまたは複数の層を含む。
「測定ゾーン(measurement zone)」は、分析物検査中に呼び掛けられる、作動電極と
カウンタ電極との間に存在するサンプルの部分だけを収容する大きさに作られたサンプルチャンバの領域として本明細書で規定される。

「非拡散性(non-diffusible)」、「非浸出性(non-leachable) 」、または、「 非放出
性(non-releasable)」 化合物は、分析物検査の継続時間中に、作動電極の作動表面から
実質的に拡散しない化合物である。

「酸化還元媒介物(redox mediator)」は、直接的に、または、電子移動作用物質によって、分析物と作動電極との間で電子を搬送する作用物質である。
「参照電極(reference electrode) 」は、「参照電極」が、カウンタ／参照電極を除外するという説明がされなければ、カウンタ電極（すなわち、カウンタ／参照電極）として同様に機能する参照電極を含む。

「作動電極( working electrode) 」は、酸化還元媒介物の働き(agency)がある場合ま
たは働きが無い場合に、分析物が、そこで電気的酸化または電気的還元される電極である。

全体の図面および特に図１を参照すると、本発明の小さな容積のインビトロ電気化学センサストリップ１０が、概略的に示される。センサストリップ１０は、第１支持体１２、第２支持体１４、および第１支持体１２と第２支持体１４との間に配置されたスペーサ１５を有する。以下で述べるように、センサストリップ１０は、少なくとも１つの作動電極、少なくとも１つのカウンタ電極、および少なくとも１つのインジケータ電極を含む。センサストリップ１０は、層状構造であり、いくつかの実施形態では、全体が長方形の形状を有する。すなわち、その長さは幅より長いが、他の形状も可能である。

ストリップ１０などのセンサストリップの基本原理は、一般に知られている。ストリップは、遠位端、および、センサ読み取り器内に挿入されるように全体が構成され、配置された対向する近位端を有する。センサストリップの種々の特定の構造は、たとえば、米国特許第６，１４３，１６４号、第６，３３８，７９０号、および第６，６１６，８１９号に見出すことができる。

センサの寸法は多様でありうる。いくつかの実施形態では、センサストリップ１０の全長は、約２０ｍｍ以上で、かつ、約５０ｍｍ以下である。たとえば、長さは、約３０〜４５ｍｍ、たとえば、約３０〜４０ｍｍであってよい。しかし、より短く、また、より長い
センサストリップ１０を作ることができることが理解される。いくつかの実施形態では、センサストリップ１０の全体の幅は、約３ｍｍ以上で、かつ、約１０ｍｍ以下である。たとえば、幅は、約４〜８ｍｍ、約５〜６ｍｍであってよい。１つの実施形態では、センサストリップ１０は、約３２ｍｍの長さと約６ｍｍの幅を有する。別の実施形態では、センサストリップ１０は、約４０ｍｍの長さと約５ｍｍの幅を有する。なお別の実施形態では、センサストリップ１０は、約３４ｍｍの長さと約５ｍｍの幅を有する。
支持体
上述したように、センサストリップ１０は、センサストリップ１０の全体の形状およびサイズを形成する、第１および第２支持体１２、１４（非導電性で不活性な支持体）を有する。支持体１２、１４は、実質的に剛性があってもよく、または、実質的に柔軟性があってもよい。いくつかの実施形態では、支持体１２、１４は、柔軟性があるか、または、変形可能である。支持体１２、１４についての適した材料の例は、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ナイロン、および他の「プラスチック」またはポリマを含むが、それに限定されない。いくつかの実施形態では、支持体材料は、「メリネックス(Melinex) 」ポリエステルである。他の非導電性材料が使用されてもよい。スペーサ層
先に示したように、支持体１２と支持体１４との間に、スペーサ１５が配置される。スペーサ１５は、第１支持体１２を第２支持体１４から分離させる。スペーサ１５は、通常、少なくとも、支持体１２、１４と同程度に柔軟性がありかつ変形可能である（または、同程度に剛性がある）不活性な非導電性支持体である。いくつかの実施形態では、ペーサ１５は、粘着層または両面粘着テープまたはフィルムである。ペーサ１５用に選択される、いずれの粘着作用物質も、正確な分析物測定を妨げる可能性がある材料を拡散せず、または、放出しないように選択されるべきである。

いくつかの実施形態では、ペーサ１５の厚さは、少なくとも約０．０１ｍｍ（１０μｍ）であり、また、約１ｍｍまたは０．５ｍｍ以下であってもよい。たとえば、厚さは、約０．０２ｍ（２０μｍ）〜０．２ｍ（２００μｍ）であってよい。１つのある実施形態では、厚さは、約０．０５ｍ（５０μｍ）であり、別の実施形態では、約０．１ｍ（１００μｍ）である。
サンプルチャンバ
依然として図１を参照し、また、図２も参照すると、センサストリップ１０は、分析されるサンプルの容積を受け取るサンプルチャンバ２０を含む。サンプルチャンバ２０は、サンプルがチャンバ２０内に与えられると、サンプルが、作動電極とカウンタ電極の両方に電解式の接触状態になり、電極間に流れる電流が、分析物の電解（電気的酸化または電気的還元）を起こすことを可能にするように構成される。サンプルチャンバ２０は、サンプルを受け取る入り口２１を有する。

サンプルチャンバ２０は、支持体１２、支持体１４、およびスペーサ１５によって画定される。具体的には、サンプルチャンバ２０は、スペーサ１５が存在しない、支持体１２と支持体１４との間に存在する。通常、スペーサ１５の無い、支持体１２と１４との間のエリアを設けるために、スペーサ１５の一部分が除去される。除去されたスペーサのこの容積がサンプルチャンバ２０である。

図２を参照すると、センサストリップ１０の平面図が示される。この図から、サンプルチャンバ２０は、センサストリップ１０の第１側面縁から対向する第２側面縁まで延在する。サンプルチャンバ２０の端のうちの一方は、入り口２１を含み、そのため、センサストリップ１０は、「サイドフィル(side fill) 」センサである。センサストリップ１０は、どの面が入り口２１であるかを示すために、印字または他の印を含んでもよい。センサは、別法として、または、付加的に、「エンドフィル(end fill)」センサ（たとえば、図３を参照されたい）、および／または、「トップフィル(top fill)」センサとして構成す
ることができることが理解されるであろう。同様に、図２には、以下で詳細に説明される測定ゾーン３０が示される。

図３を参照すると、代替のセンサストリップ１０' の平面図が示される。この図によるこの例の場合、サンプルチャンバ２０' は、センサの遠位端から排出用の両方の側面縁まで延在する。サンプルチャンバ２０' は、遠位端に入り口２１' を含む。そのため、センサストリップ１０' は、「エンドフィル」センサである。同様に、図３には、測定ゾーン３０' が示される。以下の説明の場合、「サンプルチャンバ２０' 」という用語が使用されるが、両方のチャンバ２０、２０' が、説明に含まれる。

サンプルチャンバ２０の容積は、ほぼ、スペーサ１５の厚さに、除去されたスペーサ１５の面積を掛けた値である。この厚さは、分析物の迅速な電解を促進するために小さい。それは、所与のサンプル容積について、サンプルのより多くが、電極表面に接触することになるからである。さらに、約５秒以下であってよい測定時間に比べて、拡散時間が長いため、薄いサンプルチャンバ２０は、分析物検査中に、サンプルチャンバの他の部分から測定ゾーン内への分析物の拡散による誤差を減らすのに役立つ。

サンプルチャンバ２０は、小さな容積を有する。たとえば、容積は、数マイクロリットル容積から、サブマイクロリットル容積などの、約２μＬまたは１μＬ以下の容積の範囲にあってもよい。たとえば、サンプルチャンバ２０は、約５μＬ以下、たとえば、約１μＬ以下、たとえば、約０．５μＬ以下の容積を有してもよい。
電極
上述したように、センサストリップ１０は、作動電極、カウンタ電極、およびインジケータ電極を含む。カウンタ電極は、カウンタ／参照電極または参照電極であってよい。複数のカウンタ電極が存在する場合、カウンタ電極のうちの１つのカウンタ電極は、カウンタ電極であることになり、１つまたは複数のカウンタ電極は、参照電極であってよい。図４〜８を参照すると、適した電極構成の４つの例が示される。構成のそれぞれにおいて、作動電極は参照数字２２で指定され、カウンタ電極は参照数字２４で指定され、インジケータ電極は参照数字２５で指定される。これらの参照数字は、構成の実施形態を示すためにアルファベット接尾部を含む。一般的な説明の場合、作動電極は、ひとまとめに作動電極２２と呼ばれ、カウンタ電極は、ひとまとめにカウンタ電極２４と呼ばれ、インジケータ電極は、ひとまとめにインジケータ電極２５と呼ばれるであろう。

センサストリップ１０および電極２２、２４、２５の構造の理解を容易にするために、以下の名称が使用されるであろう。任意の電極２２、２４、２５の長さは、サンプル移動方向に沿う軸方向寸法である。任意の電極２２、２４、２５の幅は、横方向の寸法である。図４、６、および７において、電極は、かなりの厚さを有するものとして示されており、これは、電極の配置および全体の構造の理解を容易にするために行われたことが理解されるべきでる。通常、電極は、電極が形成される方法に応じて非常に薄いであろう。たとえば、スクリーン印刷電極は、通常、少なくとも数マイクロメートル厚であり、一方、スパッタリング電極または電着電極は、通常、サブミクロン厚である。
作動電極
作動電極は、第１支持体１２上に配置される。図４および５を参照すると、作動電極２２Ａは、支持体１２上に示され、図６では、作動電極２２Ｂは、支持体１２上にあり、図７では、作動電極２２Ｃは、支持体１２上にあり、図８では、作動電極２２Ｄは、支持体１２上にある。一般的な説明の場合、全ての作動電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ
は、ひとまとめに作動電極２２と呼ばれるであろう。

作動電極２２は、金、炭素、プラチナ、二酸化ルテニウム、パラジウム、または、非腐食性の導電性材料などの導電性材料層である。適した導電性エポキシの例は、ＥＣＣＯＣ
ＯＡＴ ＣＴ５０７９−３炭素充填導電性エポキシ被覆（W.R. Grace Company （マサチューセッツ州ウォバーン(Woburn, MA)）から入手可能）である。

作動電極２２は、種々の方法のうちのいずれかの方法によって、支持体１２上に塗布される。電極２２は、気相堆積または真空堆積などによって堆積されるか、スパッタリングされるか、平坦表面上に、または、エンボス加工されるかまたはその他の方法で窪んだ表面に印刷されるか、別個のキャリアまたはライナから転写されるか、エッチングされるか、あるいは、成形されてもよい。スクリーン印刷は、作動電極２２を塗布するための好ましい方法であるが、圧電印刷、インクジェット印刷、レーザ印刷、フォトリソグラフィ、および塗装などの他の方法を使用することができる。

作動電極２２の材料は、通常、電気抵抗が比較的低く、通常、動作中のセンサの電位範囲にわたって電気化学的に不活性である。
作動電極２２は、以下で述べるように、カウンタ電極と共に、分析物の分析のための測定ゾーン３０内に設けられる。具体的には、作動電極２２Ａは、測定ゾーン３０Ａ内にあり、作動電極２２Ｂは、測定ゾーン３０Ｂ内にあり、作動電極２２は、測定ゾーン３０Ｃ内にあり、作動電極２２Ｄは、測定ゾーン３０Ｄ内にある。検知用化学物質
作動電極２２に加えて、分析物の分析のために、検知用化学物質材料（複数可）が、好ましくは、測定ゾーン３０内に設けられる。検知用化学物質材料は、サンプル内での作動電極２２と分析物との間の電子の移動を容易にする。任意の検知用化学物質が、センサストリップ１０で使用され、検知用化学物質は、１つまたは複数の材料を含んでもよい。

検知用化学物質は、拡散性か、浸出性か、非拡散性か、または、非浸出性であることができる。本明細書の説明のために、「拡散性」という用語は、「拡散性または浸出性」を表すために使用され、「非拡散性」という用語は、「非拡散性または非浸出性」およびその変形を表すために使用されるであろう。検知用化学物質成分の配置は、検知用化学物質成分が拡散性か、または、拡散性でないかに応じてもよい。たとえば、非拡散性および／または拡散性成分（複数可）が共に、作動電極２２上の検知層を形成してもよい。あるいは、１つまたは複数の拡散性成分が、分析されるサンプルの導入前に、サンプルチャンバ２０または測定ゾーン３０内の任意の表面上に存在してもよい。別の例では、サンプルチャンバ２０および測定ゾーン３０内にサンプルを導入する前に、１つまたは複数の拡散性成分（複数可）が、サンプル内に設置されてもよい。
電子移動作用物質
検知用化学物質は、一般に、分析物へ／からの電子の移動を容易にする電子移動作用物質を含む。電子移動作用物質は、拡散性または非拡散性であってよく、また、層として作動電極２２上に存在してもよい。適した電子移動作用物質の一例は、分析物の反応を触発する酵素である。たとえば、分析物がグルコースであるとき、ピロロキノリンキノングルコースデヒドロゲナーゼなどのグルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼが使用される。他の分析物について、他の酵素を使用することができる。

電子移動作用物質は、拡散性であろうと、拡散性でなかろうと、作動電極２２と分析物との間の電流を増大させ、分子の電気化学的分析を可能にする。作用物質は、電極と分析物との間の電子の移動を容易にする。
酸化還元媒介物
この検知用化学物質は、電子移動作用物質に対して付加的にまたは別法として、酸化還元媒介物を含んでもよい。いくつかの実施形態は、遷移金属化合物または錯体である酸化還元媒介物を使用する。適した遷移金属化合物または錯体の例は、オスミウム、ルテニウム、鉄、およびコバルト化合物または錯体を含む。これらの錯体では、遷移金属は、通常、１座、２座、３座、または４座である１つまたは複数のリガンドに配位結合する。酸化還元媒介物は、ポリマ酸化還元媒介物、または、酸化還元ポリマ（すなわち、１つまたは
複数の酸化還元種を有するポリマ）であることができる。適した酸化還元媒介物および酸化還元ポリマの例は、たとえば、米国特許第６，３３８，７９０号、ならびに、米国特許第６，６０５，２００号および第６，６０５，２０１号に開示される。

酸化還元媒介物は、非拡散性である場合、層として作動電極２２上に配設される。酸化還元媒介物および電子移動作用物質を有する実施形態では、酸化還元媒介物および電子移動作用物質が、共に、非浸出性である場合、両方の成分は、個々の層として作動電極２２上に配設されるか、または、単一層として組合せて、塗布される。

酸化還元媒介物は、拡散性であろうと、拡散性でなかろうと、作動電極２２と分析物との間の電流を媒介し、電極上での直接的な電気化学反応に適さない場合がある分子の電気化学的分析を可能にする。媒介物は、電極と分析物との間で電子を移動させる作用物質として機能する。
カウンタ電極
センサストリップ１０は、第２支持体１４上に配置された少なくとも１つのカウンタ電極を含む。図４および５を参照すると、カウンタ電極２４Ａは、支持体１４上に示され、図６では、カウンタ電極２４Ｂは、支持体１４上にあり、図７では、カウンタ電極２４Ｃは、支持体１４上にあり、図８では、カウンタ電極２４Ｄは、支持体１２上にある。一般的な説明の場合、全てのカウンタ電極２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄは、ひとまとめにカウンタ電極２４と呼ばれるであろう。作動電極２２およびカウンタ電極２４は、向かい合う電極対を形成する。

カウンタ電極２４は、作動電極２２と同様な方法で構築されてもよい。カウンタ電極２４はまた、カウンタ／参照電極であってよい。あるいは、別個の参照電極が、サンプルチャンバに接触して設けられてもよい。カウンタ電極２４について適した材料は、炭素、非導電性ベース材料上に塗布されたＡｇ／ＡｇＣｌまたはＡｇ／ＡｇＢｒ、あるいは銀金属ベース上の塩化銀を含む。作動電極２２について利用可能なものと同じ材料および方法が、カウンタ電極２４を作るのに使用されてもよいが、異なる材料および方法が使用されてもよい。カウンタ電極２４は、Ａｇ／ＡｇＣｌおよび炭素などの複数の導電性材料の混合物を含むことができる。
インジケータ電極
センサストリップ１０は、第１支持体１２と第２支持体１４の一方の上に配置された少なくとも１つのインジケータ電極を含む。図４および５を参照すると、インジケータ電極２５Ａは、支持体１４上に示され、図６では、インジケータ電極２５Ｂは、支持体１４上にあり、インジケータ電極２５Ｂ' は、支持体１２上にあり、図７では、インジケータ電極２５Ｃは、支持体１２上にあり、図８では、インジケータ電極２５Ｄは、支持体１４上にあり、インジケータ電極２５Ｄ' は、支持体１２上にある。一般的な説明の場合、全てのインジケータ電極２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｂ' 、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｄ' は、ひとまとめにインジケータ電極２５と呼ばれるであろう。

インジケータ電極２５は、作動電極２２および／またはカウンタ電極２４と同様な方法で構築されてもよい。インジケータ電極２５についての適した材料および方法は、作動電極２２および／またはカウンタ電極２４について使用される同じ材料および方法を含むが、異なる材料および方法が使用されてもよい。炭素は、インジケータ電極２５について使用されてもよい材料である。

インジケータ電極２５は、測定ゾーン３０の部分的な充填を防止するために、サンプルチャンバ２０が完全に充填されたときを検出するのに使用される。
インジケータ電極２５は、少なくとも作動電極２２がインジケータ電極２５と入り口２１との間に配置された状態で、サンプルチャンバ２０内に配置される。多くの実施形態で
は、カウンタ電極２４も、インジケータ電極２５と入り口２１との間に配置されるであろう。インジケータ電極２５は、生物学的流体サンプルが、入り口２１を介してサンプルチャンバ２０に入ることによって、インジケータ電極２５に接触する前に、作動電極２２を通って軸方向に流れるように配置される。

サンプルがインジケータ電極２５に接触することによって、電極２５は、取り付けられた計量器に対する信号の供給源となる。適した信号は、たとえば、電圧、電流、抵抗、インピーダンス、またはキャパシタンスを含む。信号は、計量器および／またはユーザに対して、測定ゾーン３０内に検査を始めるのに十分なサンプルが存在することを指示する。この指示は、視覚信号および／または聴覚信号および／または振動信号であってよく、あるいは、計量器は、検査を自動的に始動するように構成されてもよい。
電極構成
作動電極２２およびカウンタ電極２４は、向かい合う電極対を形成するために、互いに向かい合う構成で対向する支持体上に配置される。インジケータ電極２５は、少なくとも作動電極２２の下流のいずれかの支持体１２、１４上に配置される。

図４および５を参照すると、作動電極２２Ａは、サンプルチャンバ２０Ａ内の支持体１２の内部表面を占め、カウンタ電極２４Ａは、サンプルチャンバ２０Ａ内の作動電極２２Ａに直接対向する支持体１４の内部表面の同じエリアを占める。すなわち、作動電極２２Ａは、向かい合うまたは対向する関係で、カウンタ電極２４Ａにオーバラップし、電極２２Ａ、２４Ａのそれぞれと同じ面積である電極オーバラップを形成する。インジケータ電極２５Ａは、作動電極２２Ａとカウンタ電極２４Ａの下流の支持体１４の表面を占める。図５に示すように、作動電極２２Ａ、カウンタ電極２４Ａ、およびインジケータ電極２５はそれぞれ、サンプルチャンバ２０Ａの横方向幅にまたがる。

図６を参照すると、第２の向かい合う電極構成が示される。第１の構成と同様に、作動電極２２Ｂは、サンプルチャンバ２０Ｂ内の支持体１２の内部エリアを占め、カウンタ電極２４Ｂは、サンプルチャンバ２０Ｂ内の作動電極２２Ｂに直接対向する支持体１４の同じ表面エリアを占める。すなわち、作動電極２２Ｂは、向かい合うまたは対向する関係で、カウンタ電極２４Ｂにオーバラップし、電極２２Ｂ、２４Ｂのそれぞれと同じ面積である電極オーバラップを形成する。この実施形態では、２つのインジケータ電極２５Ｂ、２５Ｂ' が存在する。インジケータ電極２５Ｂは、カウンタ電極２４Ｂの下流の支持体１４の表面を占め、インジケータ電極２５Ｂ' は、作動電極２２Ｂの下流の支持体１２の表面を占める。インジケータ電極２５Ｂ、２５Ｂ' 自体は、向かい合う電極である。２つのインジケータ電極２５、２５Ｂ' は、測定ゾーン３０Ｂ内に存在するサンプルを乱すことなく、実際の測定から、インジケータ電極における充填検出ゾーンを分離するのに使用されてもよい。

図７を参照すると、第３の向かい合う電極構成が示される。作動電極２２Ｃは、サンプルチャンバ２０Ｃ内の支持体１２の表面を占め、カウンタ電極２４Ｃは、サンプルチャンバ２０Ｃ内の作動電極２２Ｃに直接対向する（作動電極２２Ｃより面積が大きい）支持体１４の表面を占める。カウンタ電極２４Ｃの軸方向長さは、作動電極２２Ｃの軸方向長さより長い。この構成は、カウンタ電極２４Ｃの長さが長く、したがって、製造が容易であるため、多数の利点、たとえば、センサの製造性を提供する。作動電極２２Ｃは、向かい合うまたは対向する関係で、カウンタ電極２４Ｃの一部分だけにオーバラップし、作動電極２２Ｃの長さである電極オーバラップを形成する。インジケータ電極２５Ｃは、作動電極２２Ｃの下流の支持体１２の表面を占める。

図８を参照すると、第４の向かい合う電極構成が示される。第２の構成と同様に、作動電極２２Ｄは、サンプルチャンバ２０Ｄ内の支持体１２の表面エリアを占め、カウンタ電
極２４Ｄは、サンプルチャンバ２０Ｄ内の作動電極２２Ｄに直接対向する支持体１４の同じ表面エリアを占める。作動電極２２Ｄは、向かい合うまたは対向する関係で、カウンタ電極２４Ｄにオーバラップし、電極２２Ｄ、２４Ｄのそれぞれと同じ面積である電極オーバラップを形成する。この実施形態では、２つのインジケータ電極２５Ｄ、２５Ｄ' が存在する。インジケータ電極２５Ｄは、カウンタ電極２４Ｄの下流の支持体１４の表面を占め、インジケータ電極２５Ｄ' は、作動電極２２Ｄの下流の支持体１２の表面を占める。インジケータ電極２５Ｄ、２５Ｄ' は、電極２５、２５Ｂ' の長さに沿って軸方向に離間する複数の腕部または枝部を有する。こうした腕部または枝部は、インジケータ電極２５Ｄ、２５Ｄ' を横切るサンプルの流れを監視するのに使用されてもよい。この実施形態では、作動電極２２Ｄも、カウンタ電極２４Ｄも、インジケータ電極２５Ｄ、２５Ｄ' も、サンプルチャンバ２０Ｄの横方向幅にまたがらない。

電極は、通常、図には示されない、電極からセンサの近位端まで延在する導電性トレースに接続されることが留意される。こうしたトレースは、計量器に電極を動作可能に接続するのに使用される。
測定ゾーン 測定ゾーン３０は、サンプルチャンバ２０内に存在し、分析物検査中に呼び掛けられるサンプルの部分を含むサンプルチャンバ２０の領域である。ほとんどの実施形態では、測定ゾーン３０は、サンプルチャンバ２０の容積未満の容積を有し、そのため、測定ゾーン３０は、小さな容積、たとえば、約数マイクロリットル〜約１μＬ以下を有し、たとえば、サブマイクロリットル容積を有してもよい。たとえば、測定ゾーン３０は、約０．２μＬ以下、たとえば、約０．１５μＬ以下、たとえば、約０．１μＬ以下の容積を有してもよい。一部の実施形態では、測定ゾーン３０の容積は、約０．０５μＬ以下または約０．０３μＬ以下である。測定ゾーン３０は、作動電極２２とカウンタ電極２４との間の容積である。

測定ゾーン３０は、サンプルチャンバ２０の容積に等しい容積を有することができるが、ほとんどの実施形態では、測定ゾーン３０の容積は、サンプルチャンバ２０の容積の約７５％以下、たとえば、約５０％以下、たとえば、約２５％以下である。測定ゾーン３０についての容積の特定の適した例は、サンプルチャンバ２０の容積の約１７％以下、約３３％以下、約５０％以下、および、約６７％以下を含む。

図２および３は、サンプルチャンバ２０、２０' 内の測定ゾーン３０、３０' の位置を破線で示す。これらの図示する実施形態では、測定ゾーン３０、３０' は、入り口２１、２１' に非常に接近している。さらに、測定ゾーン３０、３０' が、サンプルチャンバ２０、２０' より小さいことが容易に見てわかる。

図４〜８に示す電極構成が上述された。やはり図４〜８を参照すると、測定ゾーンとサンプルチャンバとの関係が、これらの構成のそれぞれについて、説明されるであろう。図４および５では、サンプルチャンバ２０Ａおよび測定ゾーン３０Ａが示され、図６では、サンプルチャンバ２０Ｂおよび測定ゾーン３０Ｂが示され、図７では、サンプルチャンバ２０Ｃおよび測定ゾーン３０Ｃが示され、図８では、サンプルチャンバ２０Ｄおよび測定ゾーン３０Ｄが示される。一般的な説明の場合、全てのサンプルチャンバ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、ひとまとめにサンプルチャンバ２０と呼ばれ、全ての測定ゾーン３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、ひとまとめに測定ゾーン２０と呼ばれるであろう。

図４〜８に示す測定ゾーンは、図２の測定ゾーン３０であるか、図３の測定ゾーン３０' であるか、または、サンプルチャンバ構成を有するなお異なるセンサストリップ内に存在することができる。図４〜８のそれぞれでは、示す図は、サンプルチャンバの全容積を示す。たとえば、図４および５に示すサンプルチャンバ２０Ａは、同じ位置に配置された図２のサンプルチャンバ２０であってよい。すなわち、図２および４を参照すると、生物
学的流体サンプルは、入り口２１、２１Ａにおいて左側でストリップ１０に入り、軸方向にサンプルチャンバ２０、２０Ａ内を右に、測定ゾーン３０、３０Ａまで流れることになる。測定ゾーン３０、３０Ａ内で、サンプルは、作動電極２２Ａおよびカウンタ電極２４Ａに接触し、電極２２Ａ、２４Ａの左端縁、次に、右端縁に接触することになる。電極２２Ａ、２４Ａを覆い、かつ、測定ゾーン３０、３０Ａを充填することによって、サンプルは、さらに軸方向に右にインジケータ電極２５Ａまで進むことになる。この軸方向の左から右への流れは、図４〜８の電極構成の全てについての流れ方向である。

図４，５を参照すると、測定ゾーン３０Ａは、整列した作動電極２２Ａとカウンタ電極２４Ａの軸方向端縁間および横方向縁間に延在する電極オーバラップに存在する。すなわち、電極２２Ａ、２４Ａの端は、他方を通り越して軸方向にも横方向にも延在せず、そのため、電極オーバラップは、両方の電極２２Ａ、２４Ａのエリアである。測定ゾーン３０Ａの厚さは、電極２２Ａと２４Ａとの間の距離である。この実施形態では、作動電極２２Ａおよびカウンタ電極２４Ａ、したがって、測定ゾーン３０Ａは、サンプルチャンバ２０Ａの縁まで横方向に延在する。

図６の測定ゾーン３０Ｂは、図４および５の測定ゾーン３０Ａと同じである。測定ゾーン３０Ｂは、整列し、かつ、他方を通り越して軸方向にも横方向にも延在しない作動電極２２Ｂとカウンタ電極２４Ｂの軸方向端縁間および横方向縁間に延在する電極オーバラップに存在する。

図７のカウンタ電極２４Ｃは、作動電極２２Ｃに比べてより長い軸方向長さおよびより大きい面積を占める。この実施形態では、測定ゾーン３０Ｃは、電極２２Ｃ、２４Ｃのオーバラップによって画定される容積である。電極オーバラップは、軸方向に作動電極２２Ｃのところまで延在するに過ぎない。電極オーバラップ、したがって、測定ゾーン３０Ｃは、カウンタ電極２４Ｃの全長にまたがらないが、検査中にサンプルが呼び掛けられる軸方向長さにだけ存在する。

図８の測定ゾーン３０Ｄは、作動電極２２Ｄおよびカウンタ電極２４Ｄ、したがって、測定ゾーン３０Ｄが、サンプルチャンバ２０Ｄの横方向縁まで延在しないことを除いて、図４および５の測定ゾーン３０Ａならびに図６の測定ゾーン３０Ｂと同じである。測定ゾーン３０Ｄは、整列し、かつ、他方を通り越して延在しない作動電極２２Ｄとカウンタ電極２４Ｄの軸方向端縁間および横方向縁間に延在する。

測定ゾーン３０の容積は、作動電極２２とカウンタ電極２４との間の距離に、測定ゾーン３０の長さ（電極２２、２４の軸方向長さオーバラップである）と、測定ゾーン３０の幅（電極２２、２４の横方向幅オーバラップである）を掛けた値である。いくつかの実施形態では、容積は、サブマイクロリットル、たとえば、約０．２μＬ以下、たとえば、約０．１５μＬ以下、たとえば、約０．１μＬ以下である。一部の実施形態では、測定ゾーン３０の容積は、約０．０５μＬ以下または約０．０３μＬ以下である。

サンプルチャンバ２０の厚さまたは深さでもある作動電極２２とカウンタ電極２４との間の距離は、スペーサ１５の厚さに基づく。上述したように、スペーサ１５の厚さ、したがって、電極２２と２４との間の距離は、少なくとも約０．０１ｍｍ（１０μｍ）、多くの実施形態では、約１ｍｍ以内であってよい。通常、この距離は、約０．０２ｍｍ（２０μｍ）〜０．２ｍｍ（２００μｍ）、たとえば、約０．０５ｍｍ（５０μｍ）または０．１ｍｍ（１００μｍ）である。多くの実施形態では、電極２２と２４との間のこの距離は、測定ゾーンの軸方向長さ未満である。たとえば、この距離は、電極２２、２４の短い軸方向長さによって画定される測定ゾーン３０の軸方向長さの、１０％未満（約１〜１０％など）、たとえば、約５％未満（たとえば、約１〜５％未満）、たとえば、約３％未満で
あってよい。低いレベルが好ましい。それは、エッジ拡散について利用可能な平坦エリアの減少によって低いレベルが測定精度を上げるからである。この所望のパーセンテージの場合、電極２２、２４は、サンプルチャンバ２０の横方向幅にまたがってもよい。
センサの適用
センサストリップ１０、１０' などの本発明の分析物センサについての一般的な使用は、患者または他のユーザ内の、グルコース濃度などの分析物濃度の決定のためである。多くの実施形態では、センサストリップ１０は、薬局、病院、診療所において、医師および医療デバイスの他の供給源から入手可能である。複数のセンサストリップ１０が、一緒にパッケージングされ、単一ユニット、たとえば、２５、５０、または１００ストリップのパッケージとして販売されることができる。

センサストリップ１０は、一般に、ＰＣまたは他の電子機器に接続することができる電気計量器と共に使用するように構成される。接続は、有線であってもよく、または、無線であってもよい。この計量器は、センサストリップ１０とほぼ同じ場所で利用可能であり、また、時には、センサストリップ１０と一緒にパッケージングされてもよい。

患者またはユーザから、生物学的流体、たとえば、血液のサンプルを得るためのランシングデバイスまたは他の機構もまた、一般に、センサストリップ１０および計量器と同じ場所で利用可能であり、また、時には、センサストリップ１０および／または計量器と一緒にパッケージングされてもよい。
センサの動作
使用時、生物学的流体のサンプルは、分析物の濃度が決定される、電気化学ストリップのサンプルチャンバ内に提供される。多くの実施形態では、決定されるのは血液中のグルコースの濃度である。同様に、多くの実施形態では、生物学的流体の供給源は、たとえば、ランシングデバイスによって患者の皮膚に穿孔した後に、患者から取り出される血液の滴である。

以下の説明は、センサストリップ１０を対象とするが、この説明は、センサストリップ１０' および他のセンサストリップ構成にも当てはまる。センサストリップ１０、サイドフィルセンサの場合、入り口２１がサンプルに接触するように、センサストリップ１０は、生物学的流体のサンプルに接触させられる。しばしば、センサストリップ１０は、その近位端で計量器内に動作可能に接続される（多くの実施形態では、挿入される）。サンプルの一部分だけが、入り口２１を介してサンプルチャンバ２０に入り、軸方向に、測定ゾーン３０と作動電極２２とカウンタ電極２４まで流れる。

センサストリップが取り付けられる先の計量器は、通常、インジケータ電極２５からの信号が受信される時があるかを監視するようにプログラムされ、したがって、サンプルがインジケータ電極２５に接触したかどうか、また、接触した時を指示する。インジケータ電極２５は、作動電極２２および測定ゾーン３０の下流にあるため、信号が受信されるとき、十分な量のサンプルがサンプルチャンバ２０に入って、測定ゾーン３３０が適切に充填されていることが保証される。信号は、オン／オフ信号であってよく、または、既存の信号の変化（増加または減少）であってよい。

多くの実施形態では、サンプル、たとえば、血液の滴の一部分だけが、センサストリップ１０に入る。ストリップ１０、特に、入り口２１が、滴との接触から取り除かれると、サンプルチャンバ２０内のサンプルは、流れを停止し、少なくとも実質的に静止状態のままになる。サンプルチャンバ２０の寸法は、サンプルが、供給源（たとえば、滴）が無い状態で移動することを禁止し、サンプルが、ほぼ非流動状態のままになる。全てではないが多くの実施形態では、約５秒以下ほどしかかからないか、または、約３０秒以上ほどもかかる場合がある分析中に、サンプルは流れない。

図８に示す電極構成は、サンプルが流れを停止したことを確認するのに使用することができるインジケータ電極２５Ｄ、２５Ｄ' を含む。入り口２１からサンプル供給源を取り除くことによって、少なくともインジケータ電極２５Ｄ、２５Ｄ' の左端に接触するサンプルが停止するべきである。センサストリップが取り付けられている先の計量器は、電極２５Ｄ、２５Ｄ' からの信号の変化を監視するようにプログラムされてもよい。サンプルによって覆われたインジケータ電極２５Ｄ、２５Ｄ' の表面積が変化する（たとえば、増加する）につれて、電極２５Ｄ、２５Ｄ' からの信号が変化し、サンプルが依然として流れていることを示す。上述したように、分析中に、分析される容積が固定されるように、サンプルが流れないことがいくつかの事例では望ましい場合がある。特に、分析物の濃度を決定するために電解電量分析法を使用するとき、サンプルは固定されるべきである。

分析検査は、電解電量分析法、電流分析法、電位差分析法、または方法の組合せによって行われてもよい。計算方法は、センサストリップ１０と共に使用するように構成された計量器および他の電子機器に応じるであろう。計量器、電子機器、および計算方法に関する詳細は、たとえば、米国特許第６，３３８，７９０号で説明される。

センサストリップ１０は、電極２２、２４に電位を印加した状態で、または、印加しない状態で動作してもよい。一実施形態では、電気化学反応は自然に起こり、電位が、作動電極２２とカウンタ電極２４との間に印加される必要はない。別の実施形態では、電位が、作動電極２２とカウンタ電極２４との間に印加される。電位は、一定であっても、一定でなくてもよく、電位の大きさは、酸化還元媒介物に依存する。上記したように、検知用化学物質および電極に関連する電位に関する詳細は、たとえば、米国特許第６，３３８，７９０号で説明される。

分析物検査中に、生物学的流体サンプル内に存在する分析物が拡散し、したがって、測定される信号に寄与する。一般に、２つの競合する拡散プロセスが存在する。１つのプロセスは、電極２２と２４との間で、かつ、電極２２、２４の表面に垂直に起こり、第２のプロセスは、測定ゾーン３０の外側の領域から電極２２、２４の表面に平行に起こる。第２のプロセスによる拡散量を最小にすることが望ましい。これは、［電極２２と２４の幅×電極２２と２４との距離］と［電極２２と２４の幅×測定ゾーン３０の長さ］の比を減少させることによってもたらされる。換言すれば、これは、電極２２と２４との距離を、測定ゾーン３０の軸方向長さの約１〜１０％、たとえば、約５％未満、たとえば、約３％未満に減少させることによってもたらされる。たとえば、５０μｍの距離と１０００μｍの長さは、５％の値を提供し、３８μｍの距離と１０００μｍの長さは、３．７５％の値を提供する。
（実施例）
以下の実施例は、本発明による分析物センサを示すために提供される。しかし、以下の例は、例示に過ぎず、本発明に従って作られてもよい多くの異なるタイプのセンサを決して包括していないことが理解されるであろう。
（実施例１〜４）
図６に示すレイアウトと同様の、４つの異なる電極軸方向長さを有する分析物センサストリップが作られた。例のそれぞれについて、サンプルチャンバの横方向幅および軸方向長さは、それぞれ、１ｍｍおよび６ｍｍであり、向かい合う電極間の厚さ（すなわち、サンプルチャンバの厚さおよび測定ゾーンの厚さ）は０．０５ｍｍであり、測定ゾーンの軸方向長さは、１ｍｍから、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍまで変わった。そのため、チャンバ容積は、０．３μＬであり、一方、測定ゾーンの容積は、それぞれ、０．０５μＬから、０．１０μＬ、０．１５μＬ、０．２０μＬまで変わった。測定ゾーンの総容積と共に、測定ゾーンの軸方向幅は、以下に示される。

比較例として、全チャンバ長さにまたがるように、作動電極の軸方向長さを延長することによって、チャンバサンプル容積と測定ゾーンが共に０．３μＬである別個のセンサストリップが構築された。

緩衝液内のグルコースは、例のセンサを試験する（ｎ＝１２／条件）ために使用された。電流対時間測定値の曲線の積分に基づいて電荷が計算された。結果は、図９に示され、エラーバーは標準偏差を示す。電極の軸方向長さの６ｍｍ（０．２４インチ）から１ｍｍ（０．０４インチ）まで線形関係が延びることができる。

測定ゾーンが、全チャンバ容積（すなわち、比較の例）から部分的なチャンバ容積（例１〜４）まで変わっても、電荷は、測定ゾーンの容積に比例することがわかった。これは、測定ゾーンの外側からの分析物のエッジ拡散が、取るに足らず、試験される電極構成についての測定エラーに寄与しないことを示す。
例５〜８
４つの異なる分析物センサストリップおよび比較ストリップが、例１〜４と同じ構成で構築された。異なるヘマトクリットレベル（Ｈｃｔ、２０％、４０％、６０％、）に調整された単一ドナーからの血液サンプルが試験された。結果は図１０に示され、エラーバーは標準偏差を示す（ｎ＝８／条件）。試験された異なる血液サンプルについて、線形関係が、依然として存在した。３つの線形当てはめ全ての相関係数Ｒ^２は、０．９８より大きく、かつ、各試験の標準偏差は、＜５％である。

本発明は、種々の特定でかつ好ましい実施形態および技法を参照して述べられた。しかし、本発明の精神および範囲内に留まったままで、多くの変形および変更を行ってもよいことが当業者には明らかであろう。

本明細書の全ての特許および他の参考文献は、本発明が関係する当業者のレベルを指示する。それぞれの個々の特許が、まるで参照により特にかつ個々に組み込まれるように、全ての特許が参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (30)

1. 一定の容積を有するサンプルチャンバと、前記サンプルチャンバ内の測定ゾーンとを備え、サンプル内の分析物の濃度を判定するためのセンサであって、
   前記サンプルチャンバの一部のみに画定されている前記測定ゾーンを充填しているサンプルに含有される前記分析物の濃度を判定し、
   前記センサは作動電極、カウンタ電極、および１対のインジケータ電極を備え、前記作動電極とカウンタ電極は一定の距離をもって互いに対向し、前記一対のインジケータ電極は互いに対向しかつ前記作動電極およびカウンタ電極の下流に設けられ、および、前記サンプルチャンバには前記作動電極、前記カウンタ電極、および前記一対のインジケータ電極が設けられ、
   前記インジケータ電極は前記分析物の濃度を判定する前に、前記サンプルチャンバ内での前記サンプルの流れが止まったことを判定すべく形成されている、センサ。
2. 前記測定ゾーンは前記サンプルチャンバの容積の１６％〜６７％の容積を有する、請求項１に記載のセンサ。
3. 前記測定ゾーンは、前記測定ゾーンのサンプル移動方向に沿う軸方向長さの１０％以下の厚さを有する請求項２に記載のセンサ。
4. 前記サンプルチャンバは１μＬ以下の容積を有し、前記測定ゾーンは０．２μＬ以下の容積を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ。
5. サンプル内の分析物の濃度を判定するセンサであって、
   （ａ）１μＬ以下の容積を有するサンプルチャンバと、
   （ｂ）前記サンプルチャンバの容積の約７５％以下の容積を有する、前記サンプルチャンバ内の測定ゾーンとを備え、
   前記センサは作動電極、カウンタ電極、および１対のインジケータ電極を備え、前記作動電極とカウンタ電極は一定の距離をもって互いに対向し、前記一対のインジケータ電極は互いに対向しかつ前記作動電極およびカウンタ電極の下流に設けられ、
   前記サンプルチャンバには前記作動電極、前記カウンタ電極、および前記一対のインジケータ電極が設けられ、
   前記測定ゾーンには前記作動電極と前記カウンタ電極が設けられ、
   前記センサは、前記サンプルチャンバに前記サンプルが部分的に充填されているときに、前記サンプルの一部であって前記測定ゾーンを充填しているサンプルに含有される前記分析物の濃度を判定し、および、
   前記インジケータ電極は前記分析物の濃度を判定する前に、前記サンプルチャンバ内での前記サンプルの流れが止まったことを判定すべく形成されている、
   センサ。
6. 前記作動電極と前記カウンタ電極との間の距離は、前記測定ゾーンのサンプル移動方向に沿う軸方向長さの約１０％未満である請求項５に記載のセンサ。
7. 前記作動電極と前記カウンタ電極との間の距離は、前記測定ゾーンのサンプル移動方向に沿う軸方向長さの約５％未満である請求項５に記載のセンサ。
8. ある厚さを有するスペーサをさらに備え、前記作動電極と前記カウンタ電極との間の距離は、前記スペーサの厚さである請求項５に記載のセンサ。
9. 前記サンプルチャンバは、約０．５μＬ以下の容積を有する請求項５〜８のいずれか１
   項に記載のセンサ。
10. 前記測定ゾーンは、約０．２μＬ以下の容積を有する請求項５〜８のいずれか１項に記載のセンサ。
11. 前記測定ゾーンは、約０．１μＬ以下の容積を有する請求項５〜８のいずれか１項に記載のセンサ。
12. 前記測定ゾーンは、約０．０５μＬ以下の容積を有する請求項５〜８のいずれか１項に記載のセンサ。
13. 前記測定ゾーンは、約０．０３μＬ以下の容積を有する請求項５〜８のいずれか１項に記載のセンサ。
14. サンプル内の分析物の濃度を判定するセンサであって、
    （ａ）一定の容積を有するサンプルチャンバと、
    （ｂ）一定のサンプル移動方向に沿う軸方向長さと前記サンプルチャンバの容積より小さい容積を有する、前記サンプルチャンバ内の測定ゾーンと、
    （ｃ）互いに対向している作動電極およびカウンタ電極であって、作動電極とカウンタ電極との間にある距離を有する、作動電極およびカウンタ電極と、
    （ｄ）互いに対向し、かつ前記作動電極およびカウンタ電極の下流に設けられる第１および第２のインジケータ電極とを備え、
    前記サンプルチャンバには前記作動電極、前記カウンタ電極、および前記第１および第２のインジケータ電極が設けられ、
    前記測定ゾーンには前記作動電極と前記カウンタ電極が設けられ、
    前記電極は前記測定ゾーン内にあり、前記作動電極と前記カウンタ電極との間の距離は、前記測定ゾーンの前記軸方向長さの約１０％未満であり、
    前記センサは、前記サンプルチャンバに前記サンプルが部分的に充填されているときに、前記サンプルの一部であって前記測定ゾーンを充填しているサンプルに含有される前記分析物の濃度を判定し、
    前記インジケータ電極は前記分析物の濃度を判定する前に、前記サンプルチャンバ内での前記サンプルの流れが止まったことを判定すべく形成されている、センサ。
15. 前記作動電極と前記カウンタ電極との間の距離は、前記測定ゾーンの前記軸方向長さの約５％未満である請求項１４に記載のセンサ。
16. ある厚さを有するスペーサをさらに備え、前記作動電極と前記カウンタ電極との間の距離は、前記スペーサの厚さである請求項１４に記載のセンサ。
17. 前記測定ゾーンは、約１μＬ以下の容積を有する請求項１４に記載のセンサ。
18. 前記測定ゾーンは、約０．２μＬ以下の容積を有する請求項１４に記載のセンサ。
19. 前記測定ゾーンは、約０．１μＬ以下の容積を有する請求項１４に記載のセンサ。
20. 前記測定ゾーンは、約０．０５μＬ以下の容積を有する請求項１４に記載のセンサ。
21. サンプル内の分析物の濃度を判定するセンサであって、
    （ａ）第１支持体および第２支持体と、
    （ｂ）前記第１支持体と前記第２支持体との間に存在するサンプルチャンバであって、
    入り口、約１μＬ以下の容積を有し、また、前記容積内に、
    （ｃ）前記第１支持体上の作動電極と、
    （ｄ）前記作動電極に対向する前記第２支持体上のカウンタ電極であって、前記作動電極およびカウンタ電極は、前記作動電極とカウンタ電極との間にある距離を有し、かつ、電極オーバラップを形成し、前記作動電極とカウンタ電極との間の距離は、サンプル移動方向に沿う前記オーバラップの軸方向長さ以下である、カウンタ電極と、
    （ｅ）前記第１支持体の上に設けられる第１のインジケータ電極、および、前記第２支持体の上に設けられる第２のインジケータ電極であって、前記作動電極および前記カウンタ電極の下流に設けられるインジケータ電極と、
    （ｆ）前記電極オーバラップによって画定される、前記サンプルチャンバの容積未満の容積を有する測定ゾーンとを有し、
    前記センサは前記測定ゾーンを充填し、かつ前記サンプルチャンバには一部のみに収容されているサンプル中の前記分析物の濃度を判定すべく形成され、
    前記インジケータ電極は前記分析物の濃度を判定する前に、前記サンプルチャンバ内での前記サンプルの流れが止まったことを判定すべく形成されている、
    前記第１支持体と前記第２支持体との間に存在するサンプルチャンバとを備えるセンサ。
22. 前記カウンタ電極は、前記作動電極のサンプル移動方向に沿う軸方向長さより大きい軸方向長さを有する請求項２１に記載のセンサ。
23. 前記測定ゾーンの容積は、前記サンプルチャンバの容積の約７５％以下である請求項２１または２２に記載のセンサ。
24. 前記測定ゾーンの容積は、約０．２μＬ以下の容積を有する請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のセンサ。
25. 前記測定ゾーンの容積は、約０．１５μＬ以下の容積を有する請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のセンサ。
26. 前記測定ゾーンの容積は、約０．１μＬ以下の容積を有する請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のセンサ。
27. 前記測定ゾーンの容積は、約０．０５μＬ以下の容積を有する請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のセンサ。
28. 前記作動電極と前記カウンタ電極との間の距離は、０．２ｍｍ以下である請求項２１〜２７のいずれか１項に記載のセンサ。
29. キットであって、
    （ａ）請求項１〜４，８〜２８のいずれか１項に記載の少なくとも１つのセンサと、
    （ｂ）（ｉ）前記センサを動作可能に受け取るように構成された計量器、または、
    （ｉｉ）ランシングデバイスの一方とを備えるキット。
30. サンプル内の分析物濃度を判定するシステムであって、
    （ａ）被試験サンプルを受け取るための、請求項１〜４，８〜２８のいずれか１項に記載のセンサと、
    （ｂ）前記センサに動作可能に接続された計量器とを備え、前記計量器は前記分析物の濃度を判定する前に、前記サンプルチャンバ内での前記サンプルの流れが止まったことを判定するインジケータ電極からのそのときの信号における変化を監視するようにプログラムされているシステム。

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