JP2015505618A - 充填速度設定試薬層を備える電気化学的分析検査ストリップ - Google Patents

Abstract

体液試料中の検体の判定のための電気化学的分析検査ストリップ（「ＥＢＡＴ」）が、遠位端を有する電気絶縁基材層と、この電気絶縁基材層上に配置され、作用電極（「ＷＥ」）及び対電極／参照電極（「Ｃ／ＲＥ」）を有するパターン導電体層と、を含む。このＥＢＡＴはまた、ＷＥ露出部分及びＣ／ＲＥ露出部分を露出するように構成された電極露出窓を備えるパターン絶縁層と、酵素試薬層と、パターンスペーサ層と、を含む。加えて、パターン絶縁層及びパターンスペーサ層が、電気絶縁基材層の遠位端に試料受容開口を備えＷＥ露出部分及びＣ／ＲＥ露出部分にわたって延在する試料受容チャンバを画定する。更に、酵素試薬層が、作用電極及び対電極／参照電極露出部分上に配置され、試料受容開口に向かって最大４００μｍ延在する。【選択図】図１

Description

本発明は広くは医療装置に関し、具体的には分析検査ストリップ及び関連方法に関する。

流体試料中の検体の判定（例えば、検出及び／又は濃度測定）は、医療分野において特に関心が寄せられている。例えば、尿、血液、血漿、若しくは間質液等の体液試料中のグルコース、ケトン体、コレステロール、リポタンパク質、トリグリセリド、アセトアミノフェン、及び／又はＨｂＡ１ｃ凝縮類を判定することが望まれ得る。こうした判定は、例えば、視覚的、測光的又は電気化学的な方法に基づいた分析検査ストリップを使用することで行うことが可能である。従来の電気化学的分析検査ストリップについては、例えば米国特許第５，７０８，２４７号及び同第６，２８４，１２５号に記載されており、これらはいずれも引用することによって全体が本明細書に組み込まれる。

本明細書に含まれ、本明細書の一部をなす添付の図面は、本願の出願時における本発明の好ましい実施形態を示すものであり、前述した一般的な説明及び後述する詳細な説明とともに、発明の特徴を説明する役割を果たすものである。

本発明の一実施形態による電気化学的分析検査ストリップの簡略分解図である。 図１の電気化学的分析検査ストリップの簡略半分解図である。 図１の電気化学的分析検査ストリップの電気絶縁基材層の遠位端部分、パターン導電体層、パターン絶縁層、試薬層、パターンスペーサ層、及び親水性層の簡略底面外観図である。 図１の電気化学的分析検査ストリップのパターンスペーサ層及び親水性層の簡略上面外観図である。 図１の電気化学的分析検査ストリップのパターンスペーサ層の簡略上面図である。 図１の電気化学的分析検査ストリップの親水性層の簡略上面図である。 図１の電気化学的分析検査ストリップの上層の簡略上面図である。 本発明による電気化学的分析検査ストリップの組立に先立って単一の構成要素に一体化された図５Ａ〜５Ｃの層（すなわち加工上面テープ）の簡略外観図である。 本発明の一実施形態による電気化学的分析検査ストリップについての充填速度（すなわちミリ秒単位の「時間」）対酵素伸長のグラフである。 本発明の一実施形態による体液試料中の検体を判定するための方法における段階を示す流れ図である。

以下の詳細な説明は、図面を参照しつつ読まれるべきものであり、異なる図面における同様の要素には同様の参照符号が付けられてある。図面は、必ずしも実寸ではなく、あくまで説明を目的とした例示的な実施形態を図示したものであり、本発明の範囲を限定することを目的とするものではない。詳細な説明は本発明の原理を限定するものではなく、あくまでも例として説明するものである。この説明文は、当業者による発明の製造及び使用を明確に可能ならしめるものであり、出願時における本発明を実施するための最良の形態と考えられるものを含む、本発明のいくつかの実施形態、適応例、変形例、代替例、並びに使用例を述べるものである。

本明細書で使用されるとき、任意の数値や数値の範囲についての「約」又は「およそ」という用語は、構成要素の一部又は構成要素の集合が本明細書で述べる意図された目的に沿って機能することを可能とするような、適当な寸法の許容誤差を示すものである。

一般に、本発明の実施形態による体液試料（例えば全血）中の検体（例えばグルコース）の判定のための電気化学的分析検査ストリップは、遠位端を有する電気絶縁基材層と、この電気絶縁基材層上に配置され、作用電極及び対電極／参照電極を有するパターン導電体層と、を含む。この電気化学的分析検査ストリップはまた、作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分を露出するように構成された電極露出窓を備えるパターン絶縁層と、試薬層と、パターンスペーサ層と、を含む。加えて、パターン絶縁層及びパターンスペーサ層は、電気絶縁基材層の遠位端に試料受容開口部を備え作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分にわたって延在する試料受容チャンバを画定する。更に、試薬層は、作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分上に配置され、試料受容開口部に向かって作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分の最遠位を最大４００μｍ超えて延在する。

本発明の実施形態による電気化学的分析検査ストリップは、例えば、この電気化学的分析検査ストリップの充填速度（例えば体液試料がこの電気化学的分析検査ストリップの同受容チャンバ内の１点から別の点へと移動するための時間（ここでは流体が第１の作用電極と第２の作用電極との間を移動するのにかかる時間。速度測定の開始及び終了時は、所定の閾値を超える電流の増大によってもたらされる−ここでは閾値電流は１５０ｎＡである）及び充填速度の変動性が効果的に最適化される点で有益である。充填速度の低下によって、検体判定時に充填速度関連のエラーメッセージが生成されるリスクが減少し（このエラーリスクは、第１及び第２の作用電極の速度測定終了時における電流について測定器が実行する精度検査に関連する。ストリップの充填が遅過ぎると、測定終了時における第１及び第２の作用電極の電流は、エラー５メッセージを生じさせるのに十分なだけ異なってしまう、すなわち、５秒後の測定終了時における電流の差が＞２０％となってしまう恐れがある）、利用者が判定結果を受け取る際に経験する遅延もまた低減する。充填速度の変動性が低減することにより、利用者による、懸念又は不快感を引き起こしかねないストリップごとの変動の知覚が減少する。

図１は、本発明の一実施形態による電気化学的分析検査ストリップの簡略分解図である。図２は、図１の電気化学的分析検査ストリップの簡略半分解図である。図３は、図１の電気化学的分析検査ストリップの電気絶縁基材層の遠位部分、パターン導電体層、パターン絶縁層、試薬層、パターンスペーサ層、及び親水性層の簡略底面外観図である。図４は、図１の電気化学的分析検査ストリップのパターンスペーサ層及び親水性層の簡略上面外観図である。図５Ａ〜５Ｃは、図１の電気化学的分析検査ストリップのパターンスペーサ層、親水性層、及び上層の簡略上面図である。図５Ｄは、本発明による電気化学的分析検査ストリップの組立に先立って単一の構成要素に一体化された図５Ａ〜５Ｃの層（すなわち加工上面テープ）の簡略外観図である。図６は、本発明の一実施形態による電気化学的分析検査ストリップについての充填速度（すなわちミリ秒単位の「時間」）対酵素伸長のグラフである。

図１〜６を参照すると、体液試料（例えば全血試料）中の検体（例えばグルコース）の判定のための電気化学的分析検査ストリップ１００は、電気絶縁基材層１２０、パターン導電体層１４０、内部に電極露出窓１８０を備えるパターン絶縁層１６０、酵素試薬層２００、パターンスペーサ層２２０、親水性層２４０、及び上層２６０を含む。

電気化学的分析検査ストリップ１００の電気絶縁基材層１２０、パターン導電体層１４０（これには対電極／参照電極１４０ａ、第１の作用電極１４０ｂ、及び第２の作用電極１４０ｃが含まれる。特に図１及び３を参照）、パターン絶縁層１６０、酵素試薬層２００、パターンスペーサ層２２０、親水性層２４０、及び上層２６０は、電気化学的分析検査ストリップ１００の内部に試料受容チャンバ２８０が形成されるように配列され位置合わせされる。

説明目的のみで、電気化学的分析検査ストリップ１００を３つの電極を含むものとして示すが、本発明の実施形態を含めて電気化学的分析検査ストリップの実施形態は、任意の好適な数の電極を含み得る。

対電極／参照電極１４０ａ、第１の作用電極１４０ｂ、及び第２の作用電極１４０ｃは、例えば金、パラジウム、白金、インジウム、チタン−パラジウム合金、及び導電性炭素系材料などの任意の好適な材料で形成することができる。特に図３を参照すると、パターン絶縁層１６０の電極露出窓１８０が、対電極／参照電極１４０ａの一部分、第１の作用電極１４０ｂの一部分、及び第２の作用電極１４０ｃの一部分（これらの部分は図３では破線で示されている）を露出する。使用に際しては、体液試料が電気化学的分析検査ストリップ１００に塗布され、試料受容チャンバ２８０に転送されることによって、対電極／参照電極、第１の作用電極、及び第２の作用電極の露出部分と機能的に接触する。

電気絶縁基材層１２０は、例えばナイロン基材、ポリカーボネート基材、ポリイミド基材、ポリ塩化ビニル基材、ポリエチレン基材、ポリプロピレン基材、グリコール変性ポリエステル（ＰＥＴＧ）基材、又はポリエステル基材など、当業者に既知の任意の好適な電気絶縁基材であってよい。電気絶縁基材層は、例えば約５ｍｍの幅寸法、約２７ｍｍの長さ寸法、及び約０．５ｍｍの厚さ寸法などの、任意の好適な寸法を有してよい。

電気絶縁基材層１２０は、取扱い易い構造をストリップに与えるとともに、後に形成される層（例えばパターン導電体層）を適用（例えば印刷又は成膜）するための基板としても機能する。本発明の実施形態に基づく分析検査ストリップに用いられるパターン導電体層は、任意の適当な形状をとることができ、例えば、金属材料及び導電性炭素材料などの任意の適当な材料で形成することができる点に留意されたい。

パターン絶縁層１６０は、例えば、スクリーン印刷可能な絶縁インクで形成することができる。このようなスクリーン印刷可能な絶縁インクは、Ｅｒｃｏｎ（Ｗａｒｅｈａｍ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｕ．Ｓ．Ａ．）から「Ｉｎｓｕｌａｙｅｒ」の商品名で市販されている。

パターンスペーサ層２２０は、例えば、Ａｐｏｌｌｏ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ（Ｔａｍｗｏｒｔｈ，Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ，ＵＫ）から市販されているスクリーン印刷可能な感圧接着剤から形成することができる。図１〜５Ｃの実施形態では、パターンスペーサ層２２０が、試料受容チャンバ２８０の外壁を画定する。

親水性層２４０は、例えば、流体試料（例えば全血試料）による電気化学的分析検査ストリップ１００の湿潤及び充填を促進するような親水性を備えた透明フィルムであることができる。このような透明フィルムは、例えば３Ｍ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）から市販されている。所望により、パターンスペーサ層２２０、親水性層２４０及び上層２６０は、図５Ｄに示すように単一の構成要素２６０’として一体化してもよい。このような一体化された構成要素は、加工上面テープ（ＥＴＴ）とも称され、例えば、試料受容チャンバの側面及び上面を画定する、予め構築された積層体であることができる。好適な親水性層は、例えばＣｏｖｅｍｅ（Ｓａｎ Ｌａｚｚａｒｏ ｄｉ Ｓａｖｅｎａ，Ｉｔａｌｙ）から市販されている。

酵素試薬層２００は、任意の好適な酵素試薬を含んでよく、判定されるべき検体に応じた酵素試薬が選択される。例えば、血液試料中のグルコースを判定する場合、酵素試薬層２００は、グルコースオキシダーゼ又はグルコースデヒドロゲナーゼを、機能的作用に必要とされる他の成分とともに含み得る。酵素試薬層２００は、例えばグルコースオキシダーゼ、クエン酸三ナトリウム、クエン酸、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、フェロシアン化カリウム、消泡剤、カボシル、ＰＶＰＶＡ、及び水などを含み得る。酵素試薬層及び電気化学的分析検査ストリップ全般に関する更なる詳細は、米国特許第６，２４１，８６２号及び同第６，７３３，６５５号にあり、これらの内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。

特に図３を参照すると、酵素試薬層２００は、第１及び第２の作用電極露出部分並びに対電極／参照電極露出部分上に配置され、試料受容開口部の遠位端に向かって作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分の最遠位を最大４００μｍ超えて延在する。換言すれば、酵素試薬層は、最遠位の電極から先に４００μｍを超えて延在することはない。図３では、この距離を「Ａ」で示した矢印によって画している。上で説明し、図６のデータに示すように、酵素試薬層の延在を≦４００μｍに制限することによって、予想外に低い充填速度及び予想外に小さい充填変動性がもたらされる。

図６は、本発明の一実施形態による電気化学的分析検査ストリップについての充填速度（すなわちミリ秒単位の「時間」）対酵素伸長のグラフである。図６のデータは、全血体液試料と、０．７３マイクロリットルの試料受容チャンバ容積、０．１３０ｍｍの試料受容チャンバ高さ、３．７７ｍｍの試料受容チャンバ長さ、及び１．５０ｍｍの試料受容チャンバ主要幅を備える電気化学的分析検査ストリップと、を用いて収集された。

図６を参照すると、４００μｍ以下の延在、及び特に２００μｍ〜４００μｍの範囲内の延在が、充填速度及び充填速度変動性を最適化（すなわち低減）するうえで予想外に有益であることが明白である。

本発明の実施形態による電気化学的分析検査ストリップは、酵素試薬層が、比較的親水性でありかつ／又はこの電気化学的分析検査ストリップに体液試料を塗布する前にチョークのようなテクスチャを有する（すなわち粉のようなテクスチャを有する）場合に、充填速度及び充填変動性を最適化するうえで特に有益であることが分かった。チョークのような酵素試薬層は、微視的レベルにおいて電気絶縁基材層に対する密着性が体液の流れを阻害するほど低いことを示すことが、束縛されることなく仮定される。シリカを含む酵素試薬層は比較的親水性が高く、かつ／又はチョークのようなテクスチャを有し得る。したがって、本発明の実施形態による電気化学的分析検査ストリップは、酵素試薬層がシリカを含む場合にも特に有益である。

電気化学的分析検査ストリップ１００は、例えば、電気絶縁基材層１２０の上にパターン導電体層１４０、パターン絶縁層１６０、酵素試薬層２００、パターンスペーサ層２２０、親水性層２４０、及び上層２６０を順次位置合わせして形成することによって、製造することができる。例えばスクリーン印刷、フォトリソグラフィ、グラビア印刷、化学蒸着及びテープ積層法などの当業者に既知の任意の好適な技術を使用して、このような順次整列の形成を達成することができる。

図７は、本発明の一実施形態による体液試料中の検体（例えばグルコース）を判定するための方法６００における各段階を示す流れ図である。方法６００の工程６１０では、電気化学的分析検査ストリップに体液試料を塗布し、その結果、塗布した体液試料が電気化学的分析検査ストリップの試料受容チャンバを充填する。工程６１０で用いられる電気化学的分析検査ストリップは、遠位端を有する電気絶縁基材層を有するとともに、この電気絶縁層上に配置された（作用電極及び対電極／参照電極を備える）パターン導電体層をも有する。この電気化学的分析検査ストリップはまた、作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分を露出するように構成された電極露出窓を備えるパターン絶縁層、酵素試薬層、並びにパターンスペーサ層を含む。加えて、パターン絶縁層及びパターンスペーサ層は、電気絶縁基板層の遠位端に試料受容開口部を備え作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分にわたって延在する試料受容チャンバを画定する。更に、酵素試薬層は、作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分上に配置され、試料受容開口部に向かって作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分の最遠位を最大４００μｍ超えて延在する。換言すれば、酵素試薬層は、図３について先述したように、電気化学的分析検査ストリップの電極から先に４００μｍを超えて延在することはない。

方法６００はまた、電気化学的分析検査ストリップの電気化学的応答を測定する工程（図７の工程６２０を参照）と、この測定された電気化学的応答に基づいて工程６３０において検体を判定する工程と、を含む。これらの測定及び判定工程（すなわち工程６２０及び６３０）は、所望に応じて、好適な関連測定器を用いて実行することができる。

本開示を知れば、本明細書に説明する本発明の実施形態による電気化学的分析検査ストリップの任意の技術、利益、及び特徴を組み込むように方法６００を容易に改変できることは、当業者であれば認識されるであろう。

以上、本発明の好ましい実施形態を示し、説明したが、このような実施形態は、あくまで一例として与えられたものである点が当業者には明らかであろう。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多くの変形、変更、及び置き換えが想到されるであろう。本明細書で述べた本発明の実施形態は、本発明を実施するうえで様々な代替例が用いられ得る点が理解されるべきである。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を定義するとともに、特許請求の範囲に含まれる装置及び方法、並びにそれらの均等物をこれによって網羅することを目的としたものである。

Claims (21)

1. 体液試料中の検体を判定するための電気化学的分析検査ストリップであって、
   遠位端を備える電気絶縁基材層と、
   前記電気絶縁基材層上に配置されたパターン導電体層であって、少なくとも作用電極及び対電極／参照電極を含むパターン導電体層と、
   作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分を露出するように構成された電極露出窓を備えるパターン絶縁層と、
   酵素試薬層と、
   パターンスペーサ層と、
   を含み、
   前記パターン絶縁層及び前記パターンスペーサ層が、前記電気絶縁基材層の前記遠位端に試料受容開口部を備え、前記作用電極露出部分及び前記対電極／参照電極露出部分にわたって延在する試料受容チャンバを画定し、
   前記酵素試薬層が、前記作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分上に配置され、前記試料受容開口部に向かって前記作用電極露出部分及び前記対電極／参照電極露出部分の最遠位を最大４００μｍ超えて延在する、電気化学的分析検査ストリップ。
2. 前記パターンスペーサ層が親水性材料で形成される、請求項１に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
3. 前記酵素試薬層が、２００μｍ〜４００μｍの範囲の距離だけ延在する、請求項１に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
4. 前記パターン導電体層が、第１の作用電極、第２の作用電極、及び対電極／参照電極を含む、請求項１に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
5. 前記検体がグルコースであり、前記体液試料が血液である、請求項１に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
6. 前記酵素試薬層が、チョークのようなテクスチャを有する、請求項１に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
7. 前記酵素試薬層がシリカを含む、請求項１に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
8. 前記酵素試薬層が、チョークのようなテクスチャを有する、請求項７に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
9. 親水性層と、
   上層と、
   を更に含む、請求項１に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
10. 前記パターンスペーサ層、親水性層、及び上層が、単一の構成要素に一体化された、請求項９に記載の電気化学的分析検査ストリップ。
11. 体液試料中の検体を判定するための方法であって、
    体液試料を電気化学的分析検査ストリップに塗布し、前記塗布した体液試料で前記電気化学的分析検査ストリップの試料受容チャンバを充填する工程であって、前記電気化学的分析検査ストリップが、
    遠位端を備える電気絶縁基材層と、
    前記電気絶縁基材層上に配置されたパターン導電体層であって、少なくとも作用電極及び対電極／参照電極を含むパターン導電体層と、
    作用電極露出部分及び対電極／参照電極露出部分を露出するように構成された電極露出窓を備えるパターン絶縁層と、
    酵素試薬層と、
    パターンスペーサ層と、を含み、
    前記パターン絶縁層及び前記パターンスペーサ層が、前記電気絶縁基材層の前記遠位端に試料受容開口部を備え、前記作用電極露出部分及び前記対電極／参照電極露出部分にわたって延在する前記試料受容チャンバを画定し、
    前記試薬層が、前記作用電極露出部分及び前記対電極／参照電極露出部分上に配置され、前記試料受容開口部に向かって前記作用電極露出部分及び前記対電極／参照電極露出部分の最遠位を最大４００μｍ超えて延在する、工程と
    前記電気化学的分析検査ストリップの電気化学的応答を測定する工程と、
    前記測定された電気化学的応答に基づいて前記検体を判定する工程と、
    を含む、方法。
12. 前記体液試料が全血である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記検体がグルコースである、請求項１１に記載の方法。
14. 前記パターンスペーサ層が親水性材料によって形成される、請求項１１に記載の方法。
15. 前記酵素試薬層が２００μｍ〜４００μｍの範囲内の距離だけ延在する、請求項１１に記載の方法。
16. 前記パターン導電体層が、第１の作用電極、第２の作用電極、及び対電極／参照電極を含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記酵素試薬層がチョークのようなテクスチャを有する、請求項１１に記載の方法。
18. 前記酵素試薬層がシリカを含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記酵素試薬層がチョークのようなテクスチャを有する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記電気化学的分析検査ストリップが、
    親水性層と、
    上層と、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
21. 前記パターンスペーサ層、親水性層、及び上層が、単一の構成要素として一体化された、請求項２０に記載の方法。

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