JP2017500548A - 折り重ねられたバイオセンサー - Google Patents

Abstract

相互に向かって内側に面する導電性表面を、試料チャンバに隣接して検査ストリップの遠位部分に有する２つの電極を備える検査ストリップ。１対のスペーサが、それぞれ、電極の間の同じ試料チャンバの１つの側に隣接して配設されている。電極は、それぞれ、検査ストリップの近位端部において１つの方向に面することにより、それらの導電性表面は、検査ストリップの電気接点を形成する。【選択図】図２Ａ

Description

本開示は、概して、試料分析測定システムの分野に関し、より具体的には、試料測定システムにおける、製作及び使用の方法を含む改善された分析検査ストリップ設計に関する。

血液分析物測定システムは、通常は分析検査ストリップの形態のバイオセンサーを受容するように構成されている分析物検査計を典型的に備えている。ユーザは、典型的には指先の皮膚を穿刺することによって少量の血液試料を得ることができ、次に、その試料を検査ストリップに付着させて、血液分析物アッセイを開始し得る。これらの測定システムの多くは可搬式であり、検査を短時間で完了することができるので、患者は、個人的な日課を著しく中断することなく、日常生活の通常の過程でかかる装置を使用することができる。その結果、糖尿病患者は、自己管理プロセスの一環として、自身の血糖レベルを１日に数回測定することにより、血糖を目標範囲内にする血糖コントロールを確実に行い得る。

分析物検出アッセイは、臨床検査、家庭検査などを含む様々な用途での使用が見出されるものであり、そのような検査の結果は、様々な病状の診断及び管理において主要な役割を果たしている。目的の分析物としては、糖尿病管理のためのグルコース、コレステロールなどが挙げられる。こうした分析物検出の重要性の高まりに応じて、臨床での使用と家庭での使用の両方に対応する多様な分析物検出の手順及びデバイスが開発されてきた。

分析物検出に用いられる方法の１つの種類は電気化学的方法である。そのような方法では、２つの電極、例えば、対電極及び作用電極並びにレドックス試薬を含む電気化学セルの中の試料受容チャンバの中に体液試料が置かれる。血液分析物をレドックス試薬と反応させて、血中の分析物濃度に対応する量の酸化可能（又は還元可能）物質を形成することを可能にする。次に、電極を介して電圧信号を印加し、初期試料中に存在する分析物の量に関連する電気的応答を測定することによって、存在する酸化可能（又は還元可能）物質の量又は濃度を電気化学的に推定する。

典型的には、電気化学セルが、電気化学セルを検査計のような分析物測定装置に電気的に接続するように構成されている検査ストリップの中に存在する。現在の検査ストリップは有効であるが、これらの検査ストリップを製作する方法は、製造コストに直接影響を与え得る。例えば、現在の製造プロセスは、単一のストリップを形成するために３つの別個に記録されるプロセス、すなわち、スプライン加工によるコネクタ切断、パンチングによるチャンバ形成、及び記録による分離プロセスを必要とし得る。これら３つの工程のすべては、位置ずれによる無駄を招き得る。したがって、材料コスト及び製造コストを低減するために、電気化学的検査ストリップ並びにその製作方法及び構造の改善が必要である。

本明細書において開示される実施形態は、概して、検査計の電気コネクタを係合する共対面電極を有する分析検査ストリップ、コストを低減する検査ストリップを製造するウェブベースの方法、及び試料分析的システムにおいて検査ストリップデザインを用いる方法を提供し、同時に、血糖検査計のような携帯型分析物測定デバイスによって電気接触領域への簡単なアクセスを提供する。

説明された分析検査ストリップによって本明細書においてもたらされる利点は、電気接触領域が電極のストリップ幅全体に亘って計器に完全にアクセス可能であることである。この提示によって、２つの電気コネクタだけが必要とされるので、検査計のストリップポートコネクタの製造におけるより大きな公差、及びより簡素な検査計設計が可能になる。

説明された分析検査ストリップによって本明細書において提供されるもう一つの利点は、試料分析物測定システムでの使用に対する全体的なより大きな機能性についてのものである。より大きい機能性とは、電気伝達継手を作成する必要を伴わずに、従来通りに挿入されたサイドフィル分析検査ストリップのために、両方の電極への接触がないことを可能にする折り重ねられた電極層によって与えられる。

実現されるもう一つの利点は、二次側の位置合わせ特徴を必要としない連続したウェブベースの構成を通しての材料コスト及び生産コストの低減によるコスト削減についてのものである。ウェブは、収率を改善する反面、材料の無駄及びコストを低減する連続した断裁プロセスによって切られ得る。

提供される更に別の利点は、検査ストリップの簡略化された構成についてのものである。これは、分析検査ストリップがより高い機能性及び在庫の低減の両方を有することにより、有意な性能及びコスト削減を生じさせることを意味する。新規な積層及び折り重ねの製作プロセスが、本明細書において述べられている。

これら及び他の実施形態、特徴、並びに利点は、本発明の様々な例示的実施形態についての以下のより詳細な説明を、はじめに簡単に説明する添付の図面と併せて参照することによって当業者にとって明らかになるであろう。

本明細書に援用され、本明細書の一部をなす添付図面は、本発明の現時点における好ましい実施形態を図示したものであって、上述した一般的説明及び以下に述べる詳細な説明と共に、本発明の特徴を説明する役割を果たすものである（同様の数字は同様の要素を表す）。
例示的な分析検査ストリップベースの血液分析物測定システムの線図を示す。 図１Ａの検査ストリップベースの血液分析物測定システムの例示的な処理システムの線図を示す。 本明細書において開示される例示的な製作方法によって形成される分析検査ストリップの側面図である。 図２Ａの例示的な分析検査ストリップの分解斜視図である。 図２Ａ〜Ｂの例示的な分析検査ストリップを製造するためのウェブベースのプロセスの一部分の平面図である。 図３Ａの例示的な分析検査ストリップウェブの側面図である。

ここで、本明細書において開示する検査ストリップ及び製作方法の構造、機能、製造、及び使用の原理についての総合的な理解を提供するために、特定の例示的な検査ストリップの実施形態について説明する。これらの実施形態のうちの１つ又は２つ以上の例が、添付図面において示されている。本明細書で具体的に説明し、添付の図面に示す、装置及び方法が、非限定的な例示的な実施形態であること、並びに本開示の範囲が、特許請求の範囲によってのみ定義されることは、当業者は理解するであろう。ある例示的な実施形態との関連において図示又は説明される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。かかる変更例及び変形例は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

本明細書で使用される際、用語「患者」又は「ユーザ」は、任意のヒト又は動物被験対象を指し、ヒト患者における本発明の使用は、好ましい実施形態を表すが、システム又は方法をヒトへの使用に限定することを意図するものではない。

「試料」という用語は、ある成分の有無、ある成分、例えば分析物の濃度のようなその特性のうちの任意のものについての定性的又は定量的な決定の対象にされるように意図された、ある容積の液体、溶液、又は懸濁液を意味する。本発明の実施形態は、ヒト及び動物の全血試料に適用可能である。本明細書において述べられているような、本発明と関連している典型的な試料としては、血液、血漿、赤血球、血清、及びこれらの懸濁液が挙げられる。

発明を実施するための形態及び特許請求の範囲全体を通じて数値に関連して使用される際に、用語「約」は、当業者が精通し許容できる精度の区間を示す。本用語に適用される区間は、好ましくは±１０％である。明記されない限り、上述の用語は、本明細書に記載され、特許請求の範囲に従う本発明の範囲を狭めることを意図しない。本明細書において使用される場合、用語「上部」及び「基部」は、説明の目的のためだけに参照としての役割を果たすことを意図し、検査ストリップの部分の実際の位置は、その方位に依存することとなる。

実施形態は、分析物測定システム又はデバイスと通信する電極を有する電気化学的バイオセンサー（本明細書においては、同義的に「検査ストリップ」とも呼ばれる）のウェブベースの構成に概して関連している。バイオセンサーは、比較的小さい大きさを示す一方で、比較的単純で効率的な製造プロセスを必要とするときに、特に有利である。効率的な製造プロセスは、無駄になる材料がより少ないときに、製造コストを低減し得る。

図１Ａは、携帯型検査計１０を含む分析物測定システム１００を示す。検査計１０は、データ管理装置１４０を保持するハウジング１１によって画定され、更に、分析物検査ストリップを受容するように大きさが設定され構成されたストリップポートコネクタ２２を含む。１つの実施形態によれば、検査計１０は血糖計であってもよく、検査ストリップは、血糖測定を実施するために画定された検査ストリップポートコネクタ２２の中に挿入されるように構成されたグルコース検査ストリップ２４の形態で提供される。前述のように、検査計１０は、データ管理装置１４０（図１Ｂ）を保持し、それは計器ハウジン１１の内部に配設されている。複数のユーザインタフェースボタン１６及び１つのディスプレイ１４が、ハウジング１１の外部に配設されており、計器は、図１Ａに示されるように、ストリップポートコネクタ２２及びデータポート１３を更に備える。所定の数のグルコース検査ストリップ２４が、ハウジング１１の内部に保管され、血糖検査での個々の使用に対して利用しやすくされ得る。複数のユーザインタフェースボタン１６が、データ入力を可能にし、データ出力のプロンプトを出し、ディスプレイ１４に表示されるメニューを操作し、コマンドを実行するように構成され得る。出力データは、ディスプレイ１４に表示された分析物濃度を表す値を含み得る。個人の日常の生活習慣に関連した入力情報は、食物摂取、薬の使用、健康診断の実施、並びに個人の一般的な健康状態及び運動レベルを含み得る。これら入力は、ディスプレイ１４に表示されたプロンプトを介して要求され得、分析物計１０のメモリモジュールに格納され得る。具体的には、この例示的な実施形態によれば、ユーザインタフェースボタン１６は、マーク、例えば、上下矢印、テキスト文字（例えば、「ＯＫ」）などを含み、これらのマークにより、ユーザは、ディスプレイ１４に表示されたユーザインタフェースによって操作することが可能になる。本明細書において示されるユーザインタフェースボタン１６は、独立したスイッチであるが、バーチャルボタンを伴うディスプレイ１４の上のタッチスクリーンインタフェースも代替的に利用され得る。

グルコース測定システム１００の電子構成要素は、例えばプリント回路基板上に配設されることができ、このプリント回路基板は、計器ハウジング１１の内部に位置し、本明細書に記載されるシステムのデータ管理装置１４０を形成する。図１Ｂは、この実施形態の目的のためにハウジング１１の内部に配設された電子サブシステムのうちのいくつかを簡素化された概略形式で示している。データ管理装置１４０は、以下で説明するように、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、混合信号処理装置（「ＭＳＰ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、又はこれらの組み合わせの形式の処理装置１２２を含み、プリント回路基板上に含まれるか又はプリント回路基板に含まれるか、又は接続される様々な電子モジュールに電気的に接続される。処理装置１２２は、例えば、検査ストリップポート回路モジュール１０４に、アナログフロントエンドサブシステム１２５を介して電気的に接続される。ストリップポート回路１０４は、血糖検査中、ストリップポートコネクタ２２に電気的に接続されている。

要するに選択された分析物濃度を測定するため、ストリップポート回路１０４は、ポテンシオスタットを使用して、血液試料がその上に配設された分析物検査ストリップ２４の電極間に亘る抵抗を検出し、ディスプレイ１４に表示するために、電流計測定値をデジタル形式に変換する。処理装置１２２は、ストリップポート回路１０４からの入力を受信するように構成され得、またポテンショスタット機能及び電流測定機能の一部分を実行し得る。

分析物検査ストリップ２４は、電気化学的グルコース検査ストリップの形態であり得る。試験ストリップ２４は、１つ又は２つ以上の作用電極を含み得る。試験ストリップ２４は、また、複数の電気的接触パッドを有し得、その場合、それぞれの電極は少なくとも１つの電気的接触パッドと電気通信し得る。ストリップポートコネクタ２２は、電気的接触パッドと電気的にインタフェースし、挿入された検査ストリップの電極との電気通信を形成するように構成され得る。検査ストリップ２４は、少なくとも１つの電極の上に配設されている試薬層を含むことができる。試薬層は、酵素及び媒介物質を含むことができる。試薬層での使用に適する例示的な酵素としては、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ（補酵素ピロロキノリンキノン「ＰＱＱ」依存性）、及びグルコースデヒドロゲナーゼ（補酵素フラビンアデニンジヌクレオチド「ＦＡＤ」依存性）が挙げられる。試薬層での使用に適する例示的な媒介物質としては、フェリシアニドが挙げられ、この場合、フェリシアニドは酸化型である。試薬層は、グルコースを酵素的副産物に物理的に変換し、そのプロセスにおいてグルコース濃度に比例したある量の還元型媒介物質（例えば、フェロシアニド）を生成するように構成され得る。作用電極を、そのとき、還元型媒介物質の濃度を電流の形態で測定するために使用できる。次に、ストリップポート回路１０４は、電流強度をグルコース濃度に変換することができる。そのような電流測定を行う例示的な分析物計器は、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎ Ａｎａｌｙｔｅ ｉｎ ａ Ｓａｍｐｌｅ」という名称の米国特許出願公開第１２５９／０３０１８９９ Ａ１号に記載されており、この特許出願は、参照によりその全体が本明細書に援用される。

ディスプレイプロセッサ及びディスプレイバッファを含み得るディスプレイモジュール１１９が、出力データを受信及び表示するために、並びに処理装置１２２の制御下でユーザインタフェース入力選択を表示するために、通信インタフェース１２３を介して処理装置１２２に電気的に接続される。メニュー選択のようなユーザインタフェースの構造は、ユーザインタフェースモジュール１０３に格納されており、メニュー選択を血糖測定システム１００のユーザに対して表示するための処理ユニット１２２によってアクセス可能である。この例示的な実施形態によれば、オーディオモジュール１２０は、ＤＭＵ １４０によって受信又は格納されたオーディオデータを出力するためのスピーカー１２１を備える。オーディオ出力は、例えば通知、リマインダー、及び警告を含み得るか、又は、ディスプレイ１４に表示されるディスプレイデータと併せて再生されるべきオーディオデータを含み得る。そのような格納されたオーディオデータは、処理装置１２２によってアクセス可能であり、適切な時間にプレイバックデータとして実行され得る。オーディオ出力の音量は、処理ユニット１２２によって制御され、音量設定は、プロセッサによって決定されるように、又はユーザによって調節されるように設定モジュール１０５に格納され得る。ユーザ入力モジュール１０２は、ユーザインタフェースボタン１６を介して入力を受信し、この入力は処理されて、通信インタフェース１２３を介して処理装置１２２まで送信される。処理装置１２２は、血糖測定の日時を記録するためのプリント回路基板に接続されたデジタル時刻機構への電気的アクセスを有することができ、このデジタル時刻機構は、次に、必要に応じて後にアクセスされるか、アップロードされるか、又は表示され得る。

ディスプレイ１４は、代替として、その明るさが光源制御モジュール１１５を介して処理装置１２２によって制御され得るバックライトを含むことができる。同様に、ユーザインタフェースボタン１６は、ボタンの光出力を制御するための処理装置１２２に電気的に接続されたＬＥＤ光源を使用して照明されてもよい。光源モジュール１１５は、ディスプレイバックライト及び処理装置１２２に電気的に接続されている。すべての光源のデフォルトの明るさ設定、及びユーザによって調整される設定は、設定モジュール１０５に格納され、この設定モジュールは処理装置１２２によってアクセス可能及び調整可能である。

非限定的に揮発性ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）１１２、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）又はフラッシュメモリを含んでもよい不揮発性メモリ１１３、及びデータポート１３を介して外部携帯用メモリデバイスに接続するための回路１１４を含む記憶モジュール１０１が、通信インタフェース１２３によって処理装置１２２に電気的に接続されている。外部メモリデバイスは、サムドライブの中に収容されたフラッシュメモリデバイス、携帯型ハードディスクドライブ、データカード、又は任意の他の形式の電子記憶デバイスを含み得る。オンボードメモリは、以下で説明するように、処理装置１２２によって実行されて検査計１０を操作する様々な組込みアプリケーションを含むことができる。オンボードメモリは、血糖測定に関連する日時を含む、ユーザの血糖測定の履歴を格納するためにも用いられることができる。以下で説明するように、検査計１０又はデータポート１３の無線伝送能力を使用して、このような測定データを、接続されたコンピュータ又はその他の処理装置まで有線又は無線伝送を介して転送することができる。

無線モジュール１０６は、１つ又は２つ以上の内蔵デジタルアンテナ１０７を介した無線によるデジタルデータ送受信用の送受信回路を含み得、通信インタフェース１２３を介して処理装置１２２に電気的に接続される。無線送受信回路は、集積回路チップ、チップセット、処理装置１２２を介して操作可能なプログム可能機能、又はこれらの組み合わせの形式であってよい。各無線送受信回路は、異なる無線送信規格に適合している。例えば、無線送受信回路１０８は、ＷｉＦｉとして知られているワイヤレスローカルエリアネットワークＩＥＥＥ ８０２．１１の規格に適合していてよい。送受信回路１０８は、検査計１０に近接するＷｉＦｉアクセスポイントを検出して、そのような検出されたＷｉＦｉアクセスポイントからデータを送受信するように構成され得る。無線送受信回路１０９は、ブルートゥース（登録商標）プロトコルと互換性を有し得、検査計１０に近接するブルートゥース（登録商標）「ビーコン」から送信されたデータを検出及び処理するように構成されている。無線送受信回路１１０は、近距離無線通信（「ＮＦＣ」）規格と互換性を有し得、例えば、検査計１０に近接した小売り施設のＮＦＣ準拠のＰＯＳ端末装置との無線通信を確立するように構成されている。無線送受信回路１１１は、セルラーネットワークとのセルラー通信用の回路を備えてもよく、利用可能なセルラー通信タワーを検出して、それにリンクするように構成されている。

電力供給モジュール１１６は、ハウジング１１の中のすべてのモジュールに、及び処理装置１２２に電気的に接続されて、これらに電力を供給する。電力供給モジュール１１６は、標準バッテリー若しくは再充電可能なバッテリー１１８を備えてもよく、又は検査計１０がＡＣ電源に接続されると、ＡＣ電力供給１１７が起動され得る。電力供給モジュール１１６はまた、通信インタフェース１２３を介して処理装置１２２に電気的に接続され、それにより、処理装置１２２は、電力供給モジュール１１６のバッテリー電源モードに残っている電力レベルを監視できる。

検査計１０による使用のために外部記憶装置を接続することに加えて、データポート１３は、接続リード線に取り付けられた好適なコネクタを受容するために使用されることができ、それによって検査計１０をパーソナルコンピューターなどの外部デバイスに接続することが可能になる。データポート１３は、例えば、シリアル、ＵＳＢ又はパラレルポートのようなデータ送信を可能にする任意のポートであり得る。

図２Ａ〜図２Ｂは、電気化学的バイオセンサー２４の例示的な実施形態を示し、本明細書においては検査ストリップとも呼ばれ、これは分析物計１０によって使用可能である。要するに、示されるように、検査ストリップ２４は、概して１対の電極、すなわち上部電極２０１及び底部電極２０９、１対のスペーサ２０４、２０５、並びに試薬層２０８を含み、試薬層は、この例示的な実施形態にしたがって、底部電極２０９の上のスペーサ２０４とスペーサ２０５との間に配設されている。間隙が、スペーサ２０４とスペーサ２０５との間に形成され、同様に上部電極２０１によって更に画定され、底部電極２０９は、試料チャンバ２１３を形成し、試料チャンバは、電気化学セルとして機能する。試料チャンバ２１３は、検査ストリップの幅Ｗ_ｔに亘って延び、試料をその中に適用するために用いられ得る入口を対向する端部に提供する。当業者は、検査ストリップ２４が図示以外の様々な構成を有することができ、本明細書に開示される、当該技術分野において既知の特徴の任意の組み合わせを含むことができることを理解するであろう。更に、それぞれの検査ストリップ２４は、試料の中の同一の及び／又は異なる分析物を測定するための様々な場所に試料チャンバ２１３を備えることができる。

検査ストリップ２４は、様々な構成を有することができるが、典型的には、剛性、半剛性又は可撓性のスペーサ２０４、２０５、及び可撓性のウェブベースの基体層２０６、２０７の形態であり、それぞれが概して細長いか、長方形か又は平らな形状を有し、以下で更に詳細に議論するように、十分な構造強度を有することにより、取扱い及び検査計のような分析物測定システム又はデバイスとの接続を可能にする。様々な検査ストリップ層２０４、２０５、２０６及び１０７のそれぞれは、プラスチック、ポリエステル又はその他の材料を含む好適な材料から形成され得る。より具体的には、これらの層の材料は、非導電性であり、不活性及び／又は電気化学的に非機能性であり得、それらは、時間と共に直ちに腐食することがなく、検査ストリップ２４の試料チャンバ２１３に適用された試料と化学反応することもない。この実施形態によると、上部電極２０１は、可撓性の絶縁層２０６、及びその１つの表面に配設された可撓性の導電性材料又は導電性膜層２０２を含む。図２Ａの向きで示されると、導電性膜層２０２は、検査ストリップ２４の近位端部２１５において上方に向き、その遠位端部２１４において下方に面する、すなわち、この導電性膜層は、試料チャンバ２１３を横切って電極２０９の上に折り重なり、かつそれに面する。この例示的な実施形態によると、底部電極２０９は、また、可撓性の絶縁層２０７、及びその１つの表面の上に配設された可撓性の導電性材料又は層２１０を含む。検査ストリップ２４の遠位端部２１４において、導電層２１０は、試料チャンバ２１３を横切って電極２０９に向かって上方に面する。導電層２０２、２１０は、耐腐食性であるべきであり、それらの導電性は、検査ストリップ２４の貯蔵中、変化しない。

図２Ａ〜図２Ｂに示される実施形態では、検査ストリップ２４の導電層２０２、２１０は、電極２０１、２０９の近位端部２１５において、接触領域２１６、２１７を更に提供することにより、分析物計１０のストリップポートコネクタ２２に配設された電気接点２２０又は尖端と電気的に通信する。図２Ａに示されるように、検査計１０の１対の電気接点２２０又は尖端は、検査ストリップ２４の接触領域２１６、２１７を容易に電気的に係合し得る。示されるように、上部電極２０１は、底部電極２０９の終端２２３を越えて延び、それにより、その導電性表面２０２の軸方向部分は、検査ストリップ２４の近位端部２１５において露出されて、検査ストリップ２４の１つの電気接点２１６を形成する。保護膜２０３が、スペーサ２０４に近接する、底部電極２０９の導電層２１０の一部分に適用されることにより、検査ストリップ２４の近位端部で導電層２１０の一部分を露出させて、検査ストリップ２４の第２の電気接点２１７を形成し得る。導電性電極層２０２、２１０は、積み重ねられた電極層２０１、２０９の平面表面に適用されるので、それらは、異なる高さにある分離しているが平行な平面に配設され、更に、縦方向に、すなわち検査ストリップ２４の対向する遠位端部２１４と近位端部２１５との間の線に沿ってオフセットされている。分析物測定装置の電気接点２２０又は尖端は、したがって、同様に鉛直（高さ）方向に及び縦方向に沿ってオフセットされているように構成されることにより、検査ストリップ２４の電気接点２１６、２１７を適切に係合する。そのような構成によって、上部電極２０１と底部電極２０９との分析物測定デバイス１００による係合が容易になり、装置が既知の手段によって電気化学的試料チャンバ２１３の中に提供された流体試料の分析物濃度を測定することが可能になる。図２Ａ〜２Ｂに示されるように、この例示的な実施形態によると、電気接点２１６、２１７は、両方とも上方に面することにより、更なる修正なしに電気接触を確立する。

上部及び底部電極２０１、２０９は、それぞれ実質的に絶縁性で不活性の基体２０６、２０７を備え、その１つの表面２０２、２１０にそれぞれ導電性膜材料が配設されていることにより、電極２０１、２０９と分析物測定システム１００との間の電気通信を容易にする。導電層２０２、２１０は、アルミニウム、炭素、グラフェン、黒鉛、銀インク、酸化錫、酸化インジウム、銅、ニッケル、クロム及びそれらの合金、並びにそれらの組み合わせ（例えば、酸化錫インジウム）などの安価な材料を含む任意の導電性材料から形成され得、絶縁層２０６、２０７の上に堆積、付着又はコーティングされ得る。パラジウム、プラチナ、インジウムスズ酸化物、又は金などの導電性貴金属もまた使用され得る。導電層は、スパッタリング、無電解めっき、熱蒸着、及びスクリーン印刷のような様々なプロセスによって絶縁層２０６、２０７の上に堆積され得る。１つの例示的な実施形態では、試薬が含まれない電極、例えば上部電極２０１は、スパッタリングされた金電極であり、その上に試薬２０８を含有する電極、例えば底部電極２０９は、スパッタリングされたパラジウム電極である。使用の際に、電極のうち１つは、作用電極として機能することができ、他の電極は、対／参照電極として機能することができる。導電層２０２、２１０は、電極２０１、２０９の１つの表面全体の上に配設され得るか、又はそれらは、電極２０１、２０９の端からある距離（例えば、１ｍｍ）のところで終端し得る。しかし、導電層２０２、２１０の特定の場所が、試料チャンバ２１３の電気化学セルを対応する分析物測定装置（例えば検査計）に電気的に結合するように構成されなければならない。

１つの例示的な実施形態では、上部及び底部電極２０１、２０９の表面の大部分又はかなりの部分は、導電層２０２、２１０によって事前に選択された厚みでコーティングされている。図２Ａに示されるように、電気化学的検査ストリップが組み立てられるとき、上部電極２０１は、試料チャンバ２１３の上方に折り重ねられるようにされ、上部電極２０１は、底部電極２０９の反転された導電性表面２０２の少なくとも一部分と導電性表面２１０とが相互に対向する関係、すなわち「共対面」であるように配設される。上部電極２０１の折り重ね構造は、底部電極２０９の終端２２２に隣接して二次開口部２２１を形成し得る。例えば試料チャンバ２１３に適用される試料体液のような流体が偶発的に二次開口部２２１に入ると、それは、底部電極２０９の上の導電性材料２１０を二次開口部２２１に近接する上部電極２０１の上の導電性材料２０２に電気的に短絡させ得る。したがって、この実施形態によると、間隙２２５が、試料チャンバ２１３と底部電極の終端２２２との間の導電層２１０に形成される。間隙２２５は、底部電極２０９の表面から導電層２１０の一部分を取り除くために、レーザ除去のような除去方法によって作成され得る。代替として、他の処理が使用され得る。除去された領域が、二次開口部２２１の中の流体と接触し得る導電層２１０の部分を、試料チャンバ２１３の中の反応した試料に電気的に接触する導電層２１０から遮断する。

本明細書において説明された実施形態によると、上部導電層２０２と底部導電層２１０との間の電気的分離を維持するために、検査ストリップ２４は、１対の間隔があいたスペーサ２０４、２０５を備えるスペーサ層を含む。これらのスペーサ２０４、２０５は、両面粘着性のスペーサを備え得、それにより、示されるように試料チャンバ２１３の上部及び底部壁を形成する、上部電極２０１と底部電極２０９とを離間配置された関係に確保する。前述したように、スペーサ２０４、２０５自体は、画定された試料チャンバ２１３の側壁又は横方向壁を形成する。上部電極２０１と底部電極２０９とを分離することによって、スペーサ２０４、２０５は、共対面の上部導電層２０２と基部導電層２１０との間の電気的接触を防止する。スペーサ２０４、２０５は、接着性を有する剛性、半剛性、又は可撓性の材料を含む様々な非導電性材料から形成されるか、又はスペーサ２０４、２０５が、その上に適用された別個の粘着性材料によって電極２０１、２０９に取り付けられ、それにより、スペーサ２０４、２０５を上部電極２０１及び底部電極２０９の内面に取り付け得る。スペーサ材料は、スペーサ２０４、２０５が使用中に試料チャンバ２１３の容積に悪影響を与えないような小さい熱膨張係数を有し得る。本明細書において説明された実施形態によると、スペーサ２０４、２０５は、上部電極２０１及び底部電極２０９の幅寸法Ｗ_ｔ（図２Ｂ）に実質的に等しい幅寸法と、上部電極２０１及び底部電極２０９のうちのいずれかよりも実質的に小さい長さ寸法と、によって画定されている。スペーサ２０４、２０５は、様々な形状及び大きさで構成され得、例えば、スペーサは、概して、平面、正方形又は長方形であり得、上部電極２０１と底部電極２０９との間の様々な場所に配設され得る。図２Ａ〜図２Ｂに示される実施形態では、スペーサ２０４、２０５は、距離Ｗ_ｓ（図２Ｂ）によって、空間的に分離されて、試料チャンバ２１３の側壁を画定する。当業者は、スペーサの場所及びそれによって画定される試料チャンバの場所が変わってもよいことを認識するであろう。同様に、検査ストリップは、また、導電層２０２、２１０に沿った任意の場所にそれぞれ位置する、分析物測定システム１００又は装置に結合するための電気接触領域２１６、２１７を備えることができる。接着剤を本開示の様々な検査ストリップ組立体に組み込むことができる方法についての非限定的な例を、「Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ ａｎ Ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒ」という名称のＣｈａｔｅｌｉｅｒらの米国特許第８，２２１，９９４号に見出すことができ、この内容は、その全体が参照により本明細書に援用される。

上部電極２０１と底部電極２０９とは、試料チャンバ２１３の中に試料を受容するために、対向した離間配置された任意の好適な構成にされ得る。図示された試薬層２０８は、スペーサ２０４とスペーサ２０５との間の上部電極２０１又は底部電極２０９のいずれか一方の上で、チャンバ２１３の内部に配設されることにより、それに適用された試料の中の分析物に物理的に接触して反応し得る。代替として、試薬層２０８は、試料チャンバ２１３の複数の面上に配設され得る。当業者は、電気化学的検査ストリップ２４、特にそれによって形成された電気化学的セルが、同一平面上の電極のような他の電極構成を有することを含む、様々な構成を有し得ることを認識するであろう。試薬層２０８は、様々な媒介物質及び／又は酵素を含む様々な材料から形成され得る。好適な媒介物質の非限定例としては、フェリシアニド、フェロセン、フェロセン誘導体、オスミウムビピリジル錯体、及びキノン誘導体が挙げられる。好適な酵素としては、グルコースオキシダーゼ、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）補酵素依存性グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド補酵素依存性ＧＤＨ、及びＦＡＤ依存性ＧＤＨが挙げられるが、これらの例に限定されるわけではない。試薬層２０８を作るのに好適であろう１つの例示的な試薬処方は、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａ Ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｄ ａｎｄ Ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ Ｔｅｓｔ ｓｔｒｉｐ−Ｂａｓｅｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」という名称の米国特許第７，２９１，２５６号に記載されており、その全体は参照により本明細書に完全に記載されているかのように援用される。試薬層２０８は、スロットコーティング、チューブ端部からの分注、インクジェット、及びスクリーン印刷などの様々な処理を用いて形成され得る。詳細には議論しないが、当業者は、また、本明細書に開示された様々な電気化学モジュールがまた生化学的成分のための緩衝剤、湿潤剤及び／又は安定剤を含有できることを理解するであろう。

上記したように、スペーサ２０４、２０５並びに上部及び底部電極２０１、２０９は、概して、試料を受容するための電気化学的キャビティ又は試料チャンバ２１３を形成する、それらの間の空間又は間隙を画定する。具体的には、本実施形態にしたがって前述したように、上部及び底部電極２０１、２０９は、試料チャンバ２１３の上部及び底部を画定し、スペーサ２０４、２０５は、試料チャンバ２１３の側部を画定する。スペーサ２０４とスペーサ２０５との間の間隙は、両端部において試料チャンバ２１３の中へと延在する開口部又は入口となる。したがって、試料を開口部を介して装填することができる。１つの例示的な実施形態では、試料チャンバの容積は、約０．１マイクロリットル〜約５マイクロリットル、好ましくは約０．２マイクロリットル〜約３マイクロリットル、より好ましくは約０．２マイクロリットル〜約０．４マイクロリットルの範囲であり得る。小さい容積を提供するために、スペーサ２０４とスペーサ２０５との間の間隙は、約０．００５ｃｍ^２〜約０．２ｃｍ^２、好ましくは、０．００７５ｃｍ^２〜約０．１５ｃｍ^２、より好ましくは約０．０１ｃｍ^２〜約０．０８ｃｍ^２の範囲に及ぶ面積を有し、スペーサ２０４、２０５の厚さは、約１マイクロメートル〜５００マイクロメートル、より好ましくは約１０マイクロメートル〜４００マイクロメートル、より好ましくは、約４０マイクロメートル〜２４マイクロメートル、更により好ましくは、約５０マイクロメートル〜１５０マイクロメートルの範囲であり得る。当業者によって認識されるように、試料チャンバ２１３の体積、スペーサ２０４とスペーサ２０５との間の間隙の面積、及び電極２０１と電極２０９との間の距離は、著しく変わってもよい。

検査ストリップ２４は、ここで述べるように、連続ウェブ処理を用いて製作され得る。図３Ａ〜図３Ｂを参照すると、上部電極２０１及び底部電極２０９並びにスペーサ２０４、２０５を製作するために使用される材料は、それぞれ、連続ウェブ３０１、３０２、３０３及び３０４として提供され得る。ウェブ３０１〜３０４は、プレハブで作られ得、ロールされる媒体として又は基体形状で供給され得る。その上に事前に適用された導電層を有するポリエステル基体が、上部及び底部電極層２０１、２０９を製作又は積層するためにロールされる形式で提供され得る。例えば、２つの対向する平行な端３１０、３１１を有し、その上に金層が適用又はスパッタリングされているポリエステル３０１の第１のウェブを、スプールから広げ、同時に、２つの対向する平行な端３１２、３１３を有し、その上にパラジウム層３０６が適用又はスパッタリングされているポリエステル３０２の第２のウェブを広げ得る。図３Ａに示されるように、ウェブ３０１は、ウェブ３０２よりも広く、第１のウェブ３０１の平行な端３１０、３１１は、第２のウェブ３０２の平行な端３１２、３１３を越えて延びる。

接着剤は、第２のウェブ３０２を第１のウェブ３０１に接着するために、導電層３０６の反対側のウェブ３０２の表面に配設されている。試薬３０８の真っ直ぐなストリップが、導電層３０６に適用され得、その試薬層３０８は、適用後に乾燥工程を必要とし得、一方、底部電極ウェブ３０２が、上部電極ウェブ３０１に適用されるか、又は、試薬ストリップが、代替としてウェブ３０２に事前に適用されることにより、ウェブ３０２は、その上にすでに適用されている試薬層３０８と共に広げられる。同様に、レーザ除去ツールが、前述のように導電性材料の一部分２２５を除去するために広げられるときに、ウェブ３０２に隣接して配設され得るか、又は、導電性材料３０６は、ウェブ３０２を広げる前に除去され得る。

上部電極ウェブ３０１に対して底部電極ウェブ３０２を適用するために用いられる製作方法と同様に、両面粘着性のスペーサ３０３、３０４が広げられ、ウェブ３０２と平行に適用されて、試薬層３０８のストリップがスペーサ層３０３、３０４の間に配設されている。スペーサ３０３、３０４の対は、導電層３０２の上に堆積、積層又は接着され、幅Ｗ_ｓを有する試料チャンバ２１３を最終的に形成する、幅Ｗ_ｓを有する間隙によって分離される。底部電極ウェブ３０２の上端３１２を越えて延びる上部電極ウェブ３０１の一部分は、矢印３２０で示される方向にスペーサ３０３、３０４の上方かつそれに付着して折り重ねられる。最終工程として、これまでに形成された積層ウェブは、真っ直ぐで平行な線３２１に沿って切られることにより、容易に係合可能な電気接触領域２１６、２１７を有する、複数の自己整列の全体集合された分離される検査ストリップ２４を形成する。検査ストリップ２４を製作するために用いられる材料のおよその寸法は、以下のように、ポリエステルウェブ層３０１、３０２は、厚さが約１７５μｍ、スペーサは、約５０μｍから約１７５μｍまで、及び接着剤は約２５μｍを有する。検査ストリップ２４の寸法は、折り重ね工程の後に約３０ｍｍの最終長さまで減少する約４０ｍｍの長さ３３０を備え、切断後の検査ストリップ２４の幅３３１は、約３〜４ｍｍである。

先程述べた製作工程は、当業者に周知のような様々な組み合わせで改変されてもよいことに留意すべきである。例えば、上部電極２０１及び底部電極２０９を形成するための先程述べた工程は、様々な構成及びシーケンスを有し得、本開示の範囲内にあると考えられる。別の例示的な実施形態では、試薬層２０８は、必要に応じて、底部電極２０９の代わりに上部電極２０１に適用され得る。更に別の例示的な実施形態では、上述の製作プロセスによって形成された完成した積層の層を切る代わりに、多層の積層が、貯蔵のためにスプールの上にロールされて、後に個々の検査ストリップ２４へと切断され得る。本明細書において説明された製作工程についての１つの利点は、方法が、様々な材料層の位置合わせを必要とせず、切断時に、製作材料を無駄にすることなく完成した検査ストリップ２４を形成する電極ウェブ設計を利用することである。

特定の変形と説明図に関して、本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明が、記載されている変形又は図に限定されないことを認識するであろう。加えて、上述の方法及び工程が特定の順序で起こる特定の事象を示している場合、当業者であれば、特定の工程の順序が変更可能であり、かかる変更が本発明の変形によるものであることを認識するであろう。更に、それらの工程のうちのある特定の工程は、可能であれば上述のように順次行われるが、同時に行われてもよい。したがって、本発明の変形が存在し、それらが本開示の趣旨の範囲内にあるか、又は請求項に見られる本発明と均等である限りにおいては、本特許は、以下の請求項を含み、それらの変形も同様に包含するように意図されている。

Claims (20)

1. 第１の導電性表面を有する第１の基体と、
   前記第１の導電性表面と対向する第２の導電性表面を有する第２の基体であって、前記第１の基体の第１の軸方向部分は、前記第２の基体の第１の終端を越えて延びる、第２の基体と、
   前記第１の導電性表面と前記第２の導電性表面とを離間配置された関係に維持するために前記第１の導電性表面と前記第２の導電性表面との間に配設された少なくとも１つのスペーサであって、前記第１の導電性表面及び前記第２の導電性表面は、画定された反応チャンバの上部壁及び底部壁を画定する、少なくとも１つのスペーサと、
   を有する分析検査ストリップであって、
   前記第１の基体の前記第１の軸方向部分は、前記第２の基体の前記第１の終端の上方で、かつ前記少なくとも１つのスペーサの上に折り重ねられ、それにより、前記反応チャンバを形成する、検査ストリップ。
2. １対のスペーサを含み、それぞれのスペーサは、前記反応チャンバの壁を画定する、請求項１に記載の検査ストリップ。
3. 前記第１の導電性表面は、金でできた導電性コーティングを備える、請求項１に記載の検査ストリップ。
4. 前記第２の導電性表面は、パラジウムでできた導電性コーティングを備える、請求項３に記載の検査ストリップ。
5. 前記反応チャンバを形成する前記第１の導電性表面及び前記第２の導電性表面のうちの１つの上に試薬層を更に備える、請求項１に記載の検査ストリップ。
6. 前記第２の導電性表面は、前記反応チャンバと前記第１の終端との間に配設された間隙を含む、請求項５に記載の検査ストリップ。
7. 前記第１の基体及び前記第２の基体は、それぞれポリエステルを含む、請求項３に記載の検査ストリップ。
8. 前記第１の基体は、透明なポリエステルを含む、請求項３に記載の検査ストリップ。
9. 前記第１の基体の第２の軸方向部分は、前記第２の基体の第２の終端を越えて延びており、前記第２の終端は、前記第１の終端の反対側にあり、
   前記第１の導電性表面は、バイオセンサーの第１の電気接点を備え、前記第２の導電性表面は、前記バイオセンサーの第２の電気接点を備える、
   請求項１に記載の検査ストリップ。
10. 第１の導電性表面を備える第１の電極と、
    第２の導電性表面を備える第２の電極であって、前記第１の導電性表面と前記第２の導電性表面とは、画定された反応チャンバを挟んで相互に向かい合っており、前記第２の電極は、前記第１の電極に取り付けられ、前記第１の電極は、前記反応チャンバの上方に延びて、かつ前記反応チャンバを画定するように、１つの端部において上方に折り重ねられる、第２の電極と、
    前記反応チャンバに隣接して、前記第１の導電性表面と前記第２の導電性表面との間に配設された少なくとも１つのスペーサと、
    を含む分析検査ストリップであって、
    前記第１の導電性表面及び前記第２の導電性表面は、検査計を電気的に係合するように構成されたバイオセンサーの電気接点を更に備える、検査ストリップ。
11. 前記バイオセンサーの電気接点は、別個の平行な平面の上に配設されている、請求項１０に記載の検査ストリップ。
12. 前記電気接点は、互いに軸方向にオフセットされている、請求項１１に記載の検査ストリップ。
13. 前記第１の電極と前記第２の電極との間に配設され、間に空間を有する１対のスペーサを含み、前記スペーサは、前記画定された反応チャンバの第１の対の壁を形成する、請求項１０に記載の検査ストリップ。
14. 前記第１の電極及び前記第２の電極の前記第１の導電性表面及び前記第２の導電性表面は、前記反応チャンバの第２の対の壁を画定する、請求項１３に記載の検査ストリップ。
15. 前記反応チャンバの壁のうちの少なくとも１つは、その上に配設された試薬を含み、前記反応チャンバは、その中に流体試料を受容し、前記流体試料と前記試薬との間の反応を生成し、前記反応した流体試料を介して前記第１の導電性表面と前記第２の導電性表面との間に電気回路を完成するように構成されている、請求項１４に記載の検査ストリップ。
16. 前記第１の電極は、前記第１の導電性表面を担持している第１のポリエステル基体を備え、前記第２の電極は、前記第２の導電性表面を担持している第２のポリエステル基体を備える、請求項１０に記載の検査ストリップ。
17. 第１の導電性表面を有する第１の基体と、その上に配設された少なくとも１つのスペーサを有し、前記第１の導電性表面と対向する第２の導電性表面を有する第２の基体と、を有する検査ストリップを提供する工程であって、前記第１の基体の第１の軸方向部分は、前記第２の基体の第１の終端を越えて延び、前記第１の終端の上方で前記少なくとも１つのスペーサの上に折り重ねられ、少なくとも前記第１の導電性表面及び第２の導電性表面によって画定された反応チャンバを形成する、工程と、
    前記検査ストリップを検査計の中に挿入する工程であって、前記検査ストリップの前記第１の導電性表面及び前記第２の導電性表面は、前記検査計と操作可能な電気接触状態にある前記検査ストリップの電気接点を形成する、工程と、
    体液試料を前記反応チャンバに適用する工程と、
    前記検査計を用いて、前記検査ストリップの電気化学反応を感知する工程と、
    を含む、分析検査ストリップに適用された体液試料の中の分析物濃度を決定するための方法。
18. 前記第１の基体の第２の軸方向部分は、前記第２の基体の第２の終端を越えて延び、前記第２の軸方向部分上の前記第１の導電性表面は、前記電気接点のうちの第１の電気接点を備え、前記第２の終端に近接する前記第２の導電性表面は、前記電気接点のうちの第２の電気接点を備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１の電気接点と前記第２の電気接点とは、異なる平行な平面に形成される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１の電気接点と前記第２の電気接点とは、同じ方向に面する、請求項１９に記載の方法。

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