JP3766109B2 - センサーの接続手段 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、定量分析、例えば血液中のグルコース濃度分析、ｐＨ測定、またはそれらに類するものに用いられる類の使い捨て式の電気化学的センサーに関する。特に、本発明はそのようなセンサーを測定装置へ電気的に接続する手段に関する。
背景技術
米国特許第5,437,999号は、使用に際して電源と電気的に接続される類の電気化学的なセンサーを開示している。センサーは、間隔をあけて配置した２つのプリント配線回路基板から成り、各基板は、一方の側に金属層を有し、金属層が間隔をあけた状態で互いに面するように配置される。金属層は、フォトリソグラフィー法で処理されて、セル（cell；または電池）の部分を形成する電極エリアを規定する。アセンブリーの一端では電極基板がカットされて、側面に間隔をおいて突き出ているタブが形成され、これは金属層を有する。タブの露出した金属表面はコンタクト・パッド（contact pad）として作用し、各コンタクト・パッドは対応する電極と電気的に接続されている。コンタクト・パッドは次に、電源と接続されるコンタクト・プロング（contact prong）と係合し、センサーと電源との間を電気的に接続する。
米国特許第5,437,999号のアレンジメント（または配列）は、十分かつ信頼できる電気的な接触を確保するために、基板がかなりの剛性を有する必要があるという不都合を有する。更に、多くの場合、使用者はセンサーが電源と十分に接続されたどうかについて確信を持てない状態に置かれる。
出願中の出願ＰＣＴ／ＡＵ96／00207、ＰＣＴ／ＡＵ96／00365、ＰＣＴ／ＡＵ96／00723およびＰＣＴ／ＡＵ96／00724において、種々の非常に薄い電気化学的なセルが説明されている。各セルは、間隔をおいて向かい合う電極の間で規定される。電極は、薄い不活性なプラスチックフィルム（例えば１００ミクロン厚のＰＥＴ）に付着した薄い金属コーティング（例えばスパッタ・コーティング）として形成されている。電極は、例えば５００μｍまたはそれより薄い厚さを有するスペーサによって、互いに分離されている。
米国特許第5,437,999号の接続のアレンジメントは、絶縁性の電極キャリヤ（carrier；または担体）の可撓性を考慮すれば、係属中の本出願人の出願で検討されている類の極めて薄いセンサー・デバイスとともに使用するのに適したものではない。一般に、使い捨て式のセンサーは、熟練者でない利用者が、簡単に、迅速に、確実に、そして有効に測定デバイスの電源と接続できるようなものであることが望まれる。本発明は、従来の技術の不都合の少なくとも１つを克服または軽減すること、あるいは有用な代替を提供することを目的とする。
発明の開示
第１の要旨によれば、本発明は、第１のコンタクト（contact）手段を有する電源との電気的な接続に適合するセンサーを提供する。当該センサーは：
第１の電極を担持する第１の絶縁基板および第２の電極を担持する第２の絶縁基板、
前記第１の絶縁基板および前記第１の絶縁基板と第２の絶縁基板との間に配置されるスペーサーを貫通する第１の切抜き部分を含み、
前記第１および第２の電極が間隔をあけた状態で互いに面するように配置されており、
第１の切抜き部分は、第２の絶縁基板上で第１のコンタクト・エリア（contact area）を露出させて、第１のコンタクト手段を、第２の絶縁基板上に配置された第１のコンタクト・エリアと電気的に接続させることができ、
第１のコンタクト・エリアが第２の電極と電気的に導電接続しており、前記第１の絶縁基板または前記スペーサーが前記第１の切抜き部分の周縁部全体の周囲に位置している、ものである。
第１のコンタクト・エリアは第１の絶縁基板から所定の深さで維持してよい。
第２の要旨によれば、本発明は、第１の要旨に基づくセンサーであって、
前記第２の絶縁基板、および前記スペーサーまたは別のスペーサーを貫通する第２の切抜き部分を更に含み、
第２の切抜き部分は、第１の絶縁基板上で第２のコンタクト・エリアを露出させて、第２のコンタクト手段を、第１の絶縁基板上に配置された第２のコンタクト・エリアと電気的に接続させることができ、
第２のコンタクト・エリアが第１の電極と電気的に導電接続しているセンサーを提供する。
第２のコンタクト・エリアは第２の絶縁基板から所定の深さで維持してよい。
第３の要旨によれば、本発明はまた、第１または第２の要旨のセンサー、ならびに第１および第２のコンタクト・エリアのそれぞれと電気的に接続するのに適合した第１のコンタクト手段および／または第２のコンタクト手段を含む検出装置を含む検出システムを提供する。
本明細書において用いられる「含む（comprising）」は、包括的な意味、即ち、「有する（including）」または「包含する（containing）」の意味で使用される。この用語は、排他的な意味（「〜のみから成る（consisting of）」「〜のみで構成される（composed of）」）に解釈されることを意図していない。
好ましい態様において、絶縁基板は可撓性の絶縁材料で形成される。第２の電極および第１のコンタクト・エリアは、第１の基板に付着した金属、より好ましくは基板にスパッタリング・コーティングによって付着した金属の一体化された層で形成される。適当な金属には、パラジウム、金、白金、イリジウムおよび銀が含まれるが、これに限定されるものではない。金属は、好ましくは１０〜１０００ナノメートルの厚さである。炭素もまた使用できる。好ましくは、接続部材は、第１の切抜き部分を通過して第２の基板上の金属製の第１のコンタクト・エリアと接続するように、弾性的にバイアスした（または偏倚した）金属製の接触部材である。特に好ましい態様において、接触部材は、第１の絶縁基板およびスペーサーを貫通する切抜き部分とクリック止め係合するようになっている。
本発明のコネクターを用いる場合、スペーサー層は特別の強度を与える。従って、硬質のコネクターを可撓性の材料を用いて形成することができる。このことは、より広い範囲の材料の使用を可能にする。本発明によれば、米国特許第5,437,999号と違って、可聴の接続確認（接続を耳で聴いて確認すること）もまた簡便に提供され得る。
【図面の簡単な説明】
次に、本発明を添付した図面を参照して例を挙げて説明する：
図１は、本発明のセンサーの第１の態様を平面図で示している。
図２は、図１のセンサーの線２−２に沿った側面の部分断面図を示す。
図３は、コンタクト（contact；または接触子）と係合している図２のセンサーの一部を示す拡大概略図である。
図４は、図３のセンサーの線４−４に沿った断面の立面図を示す
図５は、本発明の第２の態様の平面図で示している。
図６は、図５の態様の断面を線６−６に沿って見た立面図を示す。
図７は、図５の態様の線７−７に沿った側面を断面図で示している。
図８は、本発明の第３の態様を平面図で示している。
発明を実施するための最良の形態
図１〜３には、電気化学的なセンサーの第１の態様が示されている。センサーは、直径３．４mmの円形のアパーチャー８（開口部）を有する約２５mm×５mmの厚さ１００ミクロンのポリエステル製スペーサー４を含む。アパーチャー８は円筒形のセルの壁１０を規定する。スペーサー４の一方の側には、第１のパラジウム・コーティング２を有する第１の絶縁基板であるポリエステル製シート１が接着されている。パラジウムは、アルゴンガスの雰囲気下で４〜５ミリバールの間の圧力にてスパッタリングによりシート１にコートされて、約１００〜１０００オングストロームの均一なコーティング厚さとなっている。シート１はパラジウムコーティング２がスペーサー４に隣接するように、接着剤３によってスペーサー４に接着しており、アパーチャー８の一方の側を被覆している。
第２の絶縁基板７は、スパッタリングされた第２のパラジウムコーティング６を有するポリエステル製シートから成り、当該シートは触圧接着剤５によってスペーサー４の他方の側に接着しておりアパーチャー８の反対側を被覆している。それにより、円筒形の側壁１０を有し、パラジウム金属２の第１の電極により円筒の一端で閉じられたセルが画定される。円筒の他端の壁は、パラジウム６で形成された第２の電極である。セルへ溶液を導入する手段を提供し、また空気を逃がし得るように、アセンブリーには９にて切込み（またはノッチ）が形成される。
一方の端部２０に隣接して、切抜きのアパーチャー２１が第１絶縁層１および第１金属層２を貫通する。この例において、切抜き部２１は長円形状である。スペーサー４における対応する切抜き部分２２は切抜き部２１と重なる。図３は、測定装置のパーツ３０に形成された受容スロットに挿入されているセンサー１の側面の断面図を示す。パーツ３０には第１の弾性接触部材３１および第２の弾性接触部材３２が取り付けられている。センサーの端部２０をスロットに挿入するとき、接触部材３１は絶縁層１の外側表面を乗り越えて、アパーチャー２１および２２により形成されたくぼみにクリック止めされ（またはカチッとはまり）、金属層６の第１のコンタクト・エリア部分２３に係合する。第１のコンタクト・エリア２３は、第２の電極を形成する、絶縁層７に付着した同一の金属層６の一部であり、従って、セル８の第２の電極エリアと電気的に導電接続している。コンタクト・エリア２３は、この例において、スペーサー４の切抜き部２０の直径によって実質的に規定される。
図１に示す態様において、アパーチャー２１よりも縁部２０から更に離れている第２の円形の切抜き部２５が、第２の絶縁層７および第２の金属層６を貫通する。スペーサー４の切抜き部２６（図２参照）は、絶縁層７の切抜き部２５と符合し、重なる。再び図３を参照すると、使用に際して、センサーは、第２の弾性的にバイアスした接触部材３２が切抜き部２５および２６によって規定されるくぼみを通過し、それにより弾性接触部材３２が２７にて金属層２と係合して電気的な接触を形成し、それによりセル８の第１の電極２と電気的な接触を形成するように構成される。
弾性コネクター３１および３２は、測定デバイスのスロット３０に配置され、測定回路と電気的に接続されている。使用に際して、センサーは縁部２０を前方にしてスロット３０に挿入される。第１の弾性接触部材３１は、第１のアパーチャー２１、２２に接触するまでセンサー１の端縁を乗り越え、それにより、当該接触部材は開口部とクリック止め係合し、金属層６の第１のコンタクト・エリア２３と電気的な接触を形成する。センサー１をスロット３０において更に僅かだけ追加的に挿入すると、第２の接触部材３２は第２のアパーチャー２５、２６とクリック止め係合し、金属層２の第２のコンタクト・エリア２７と接触することとなる。
スペーサー４は、両方のアパーチャーを囲み、絶縁層が本質的に可撓性であり、センサーが薄いにもかかわらず、電気的な接触が信頼できる精度で形成され得ることを確保する。
本発明の第２の態様は図５、６および７に示されており、これらの図では、図１および２に示す態様の対応するパーツと機能が一致するパーツは、同じ番号で特定される。第２の態様と第１の態様との主な違いは、第２の態様において、切抜き部２１、２２がセンサー１の一方の側縁から切り取られており、切抜き部２５、２６がセンサー１の反対側の側縁から切り取られていることである。この場合、接触部材３１および３２は、横断方向に離れており、それらの各切抜き開口部に実質的に同時にクリック止めされる。切抜き開口部は、スペーサー４により３つの側面で囲まれており、第４の側面はセンサーの各端縁部にて露出している。
図５、６および７に示されている態様において開口部は端部２０から同じ距離にあるが、他の態様において、第１の説明した態様の場合のように、それらは長手方向において離れていてよい。このことは、センサーが正しい方向に挿入されるときにのみ接触が形成されることを確保し、また、正しい極性を確保する。
第３の態様を図８に模式的に示す。この場合において、開口部は、縁部２０から長手方向に延びるスロット２１、２５の形態をとる。好ましくは、スペーサー４は図８の開口部２１および２５の縁の全周囲に位置するが、やや好ましい態様においては、スペーサ４はスロット２１および２５の３つの側面にのみ位置しており、その場合、クリック止め係合はなされず、あるいはコンタクト（contact；または接触子）が反対側の方向から延びる場合にのみクリック止め係合はなされる。しかしながら、センサーのコンタクト・パッドのエリアが反対側の面から所定のディメンジョンにあるという利点は維持される。所望の場合には、スロットは、長さにおいて、またコンタクトとの協働において異なり、その結果、両方のコンタクトとの接触にはセンサーが正確な向きに挿入されることが必要とされる。
構成材料およびディメンジョンはともに単なる例として与えられたものであり、異なる構成または構造のセンサーを使用してもよいことが理解されるであろう。
１、２またはそれよりも多くのコンタクトを、図示した手段によって設けてもよい。本発明は、説明した手段によって電源または測定装置がセンサーに接続されるときに、それらを含むように広い範囲に及ぶ。いずれの適当な形態の接触部材を本発明のセンサーとともに用いてよい。

Claims (25)

1. 第１のコンタクト手段を有する電源との電気的な接続に適合するセンサーであって、
   第１の電極を有する第１の絶縁基板および第２の電極を有する第２の絶縁基板、
   前記第１の絶縁基板、および前記第１の絶縁基板と第２の絶縁基板との間に配置されるスペーサーを貫通する第１の切抜き部分を含み、
   前記第１および第２の電極が間隔をあけた状態で互いに面するように配置されており、
   第１の切抜き部分は、第２の絶縁基板上で第１のコンタクト・エリアを露出させて、第１のコンタクト手段を、第２の絶縁基板上に配置された第１のコンタクト・エリアと電気的に接続させることができ、
   第１のコンタクト・エリアが第２の電極と電気的に導電接続しており、
   前記第１の絶縁基板または前記スペーサーが前記第１の切抜き部分の周縁部全体の周囲に位置しているセンサー。
2. 第１のコンタクト手段を有する電源との電気的な接続に適合するセンサーであって、
   第１の電極を有する第１の絶縁基板および第２の電極を有する第２の絶縁基板、
   前記第１の絶縁基板、および前記第１の絶縁基板と第２の絶縁基板との間に配置されるスペーサーを貫通する第１の切抜き部分を含み、
   前記第１および第２の電極が間隔をあけた状態で互いに面するように配置されており、
   第１の切抜き部分は、第２の絶縁基板上で第１のコンタクト・エリアを露出させて、第１のコンタクト手段を、第２の絶縁基板上に配置された第１のコンタクト・エリアと電気的に接続させることができ、
   第１のコンタクト・エリアが第２の電極と電気的に導電接続しており、
   第１の切抜き部分がセンサーの１つの縁部で開いているように、第１の切抜き部分がセンサーの縁部から切り取られているセンサー。
3. 請求項１または２に記載のセンサーであって、
   前記第２の絶縁基板、および前記スペーサーまたは前記第１の絶縁基板と第２の絶縁基板との間に配置される別のスペーサーを貫通する第２の切抜き部分を更に含み、
   第２の切抜き部分は、第１の絶縁基板上で第２のコンタクト・エリアを露出させて、第２のコンタクト手段を、第１の絶縁基板上に配置された第２のコンタクト・エリアと電気的に接続させることができ、
   第２のコンタクト・エリアが第１の電極と電気的に導電接続しているセンサー。
4. 第２の絶縁基板または前記スペーサーもしくは前記別のスペーサーが第２の切抜き部分の周縁部全体の周囲に位置している、請求項３に記載のセンサー。
5. 第２の切抜き部分がセンサーの１つの縁部で開いているように、第２の切抜き部分がセンサーの縁部から切り取られている請求項３に記載のセンサー。
6. 第１のコンタクト・エリアが第１の絶縁基板から所定の深さで維持されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサー。
7. 第２のコンタクト・エリアが第２の絶縁基板から所定の深さで維持されている請求項３、４、５のいずれか、または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６に記載のセンサー。
8. 各絶縁基板が可撓性の絶縁材料で形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサー。
9. 可撓性の絶縁材料がポリエステルである請求項８に記載のセンサー。
10. 各電極および各電極のそれぞれのコンタクト・エリアが絶縁基板に付着した金属の一体化された層で形成されている請求項３、４、５、または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６〜９のいずれか１項に記載のセンサー。
11. 金属が、パラジウム、金、白金、イリジウムおよび銀から成る群から選択される請求項１０に記載のセンサー。
12. 金属が１０〜１０００ナノメートルの厚さである請求項１０または請求項１１に記載のセンサー。
13. 金属の一体化された層がスパッタ・コーティングによって基板に付着したものである請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のセンサー。
14. 各電極および各電極のそれぞれのコンタクト・エリアが炭素で形成されている請求項３、４、５、または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６〜９のいずれか１項に記載のセンサー。
15. 切抜き部分が、センサーの長手方向の軸に関して横断方向に離れている請求項３、４、５、または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６〜１４のいずれか１項に記載のセンサー。
16. 切抜き部分が、センサーの長手方向の軸に関して長手方向に離れている請求項３、４、５、または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６〜１５のいずれか１項に記載のセンサー。
17. 切り抜き部分が、センサーの長手方向の軸に関して横断方向および長手方向に離れている請求項３、４、５、または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６〜１６のいずれか１項に記載のセンサー。
18. 切抜き部分が各コンタクト手段とクリック止め係合するようになっている請求項１〜１７のいずれか１項に記載のセンサー。
19. センサーの開いた縁部に沿ってリブが形成されている請求項２または５に記載のセンサー。
20. リブがスペーサーによって形成される請求項１９に記載のセンサー。
21. リブが、コンタクト手段とコンタクト・エリアとのクリック止め係合を容易ならしめるように形づくられている請求項１９または請求項２０に記載のセンサー。
22. センサーを前記第１および第２のコンタクト手段と摺動して係合させている間に第１のクリック止め係合が第１のコンタクト手段と第１のコンタクト・エリアとの間で起こり、その後、第１のコンタクト手段が第１のコンタクト・エリアの上を、第２のクリック止め係合が第２のコンタクト手段と第２のコンタクト・エリアとの間で生じるまで、摺動するように、第１の切抜き部分が第２の切抜き部分に比して長い請求項３、４、５または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６〜２１のいずれか１項に記載のセンサー。
23. 請求項３、４、５、または請求項３〜５のいずれか１項に従属する請求項６〜２２のいずれか１項に記載のセンサー、ならびに第１のコンタクト手段および／または第２のコンタクト手段を含み、コンタクト手段は第１および第２のコンタクト・エリアにそれぞれ電気的に接触するようになっている検知装置を含む検知システム。
24. コンタクト手段が弾性的にバイアスされて各切抜き部分を通過し、コンタクト・エリアと接触する請求項２３に記載の検知システム。
25. コンタクト手段が各切抜き部分とクリック止め係合するようになっている請求項２３または請求項２４に記載の検知システム。

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