JP5215661B2 - 電気化学的電池、及び電気化学的電池を作成する方法 - Google Patents

Description

この発明は２００４年５月２１日に出願された米国仮出願シリアル第６０／５２１，５５５号の利益を請求する。

この発明は、液体サンプル中の１種以上の成分の存在を検出し、それらの成分の量を測定し、そして／又はそれらの成分の水準を監視するための電気化学的電池、及びそれらの電気化学的電池を作成するための方法に関する。それらの電池は、サンプルと接触している２つ以上の電極間の電気化学的パラメータ−（即ち、電位、電流、抵抗、等）の数値を求めることにより電気化学的測定を行う。電極センサーは典型的には、作用電極、及び対電極又は基準／対（“基準”）電極のいずれかを含む。

特に（例えば食品化学又は生化学技術において）複雑な混合物に出会う化学工業において、この発明の使用を行うことができるけれども、本発明は生物学的調査研究及び制御技術において特に価値のあるものである。さらに特定的には本発明は、それ自体、動物又はヒトの医薬に役に立ち、そして特に体液中の成分のインビトロ測定又は監視に役に立つ。便宜のために、本発明は１つのそのような方法に関して、人体のグルコースの測定を記載するだろう。

ヒトにおけるグルコースの測定を達成させるために、血液のサンプルを被験者から抜き取り、そしてそのサンプルを、典型的には酵素及び酸化還元（レドックス）媒介体（ｍｅｄｉａｔｏｒ）を含む試薬と混合する。

そのような測定仕装置において用いられる化学は典型的には下記のとおりである：
グルコース＋ＧＯＤ_ｏｘ ―→ グルコノラクトン＋ＧＯＤ_ｒｅｄ
ＧＯＤ_ｒｅｄ＋２フェリシアン化物 ―→ ＧＯＤ_ｏｘ＋２フェロシアン化物
（但し、ＧＯＤ_ｏｘはその酸化された状態での酵素グルコースオキシダーゼであり、そしてＧＯＤ_ｒｅｄは還元された状態での酵素である）。

フェリシアン化物（〔Ｆｅ（ＣＮ）_６〕^３−）はＧＯＤ_ｒｅｄを酸化し、その結果は、それがグルコース分子をさらに酸化することができる酸化された媒介体（ｍｅｄｉａｔｏｒ）である。フェロシアン化物（〔Ｆｅ（ＣＮ）_６〕^４−）は、電極に電子を移動させる（それによりフェリシアン化物を再生成する）該媒介体の還元された形である。したがって（電気化学的により測定された）フェロシアン化物の生成は、サンプル中のグルコースの濃度を示す。グルコースデヒドロゲナーゼのような他の酵素がまた、また使用された。

糖尿病について監視するグルコースは、好ましくは１日に数回行われる故に、そして家庭での使用のための慣用的な装置を使用する各々の試験は、血液又は細胞間隙液を得るために指突き刺しを必要とする故、使用者に対して常に便宜を増大していきそして低いコストを有する装置に向かって開発の圧力が高まっていった。結果として小さなサンプル試験容積を用いる電気化学的電池が開発されてきた。例えば、米国特許第６，５７６，１０１号；同第６，５５１，４９４号；同第６，１２９，８２３号；及び同第５，４３７，９９９号参照。しかしながら、サンプル電池の寸法が小さくなるにつれて、製作寸法公差（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）における小さな誤差から生ずる電極面積及び電池容積におけるパーセント変化が、それに応じて大きくなっている。このことは、信号の大きさが電極面積及び電池容積に依存している可能性があるので、重大である。したがって、電池寸法における必要な正確さを達成させるために、より厳密な製造コントロールを必要とする可能性があるが、しかしこれらのより厳密なコントロールは減少させるコストの目的とは相容れることができない。

発明の概要
第１の面において、本発明は、小さな且つ首尾一貫したサンプル容積及び電極面積を有する電池の製造に特に適用できる電気化学的電池を生成するための簡単な方法を提供する。結果として得られる電気化学的電池は、電気抵抗性シートにより分離された相対する第１及び第２電極を含む。

その方法は下記の諸工程を含む：
（ａ） 電気抵抗性シートに第１境界づけ開口を形成し；それにより孔開け電気抵抗性シートを形成し；

（ｂ） 前記孔開け電気抵抗性シートを第１の電気伝導性シートに接着させ、それにより組み合わせシートを形成し、それにおいて、該第１の電気伝導性シートの導電性表面の第１部分が該第１境界づけ開口を介して露出され、そして該電気伝導性シートの該導電性表面の第２部分が、該電気抵抗性シートにおける第２境界づけ開口を介してか又は該電気抵抗性シートの端を越えての延長としてのいずれかで露出され；

（ｃ） 該組み合わせシートの該電気抵抗性シート及び該第１の電気伝導性シート中を通過させてノッチング開口を孔開けし、それにおいて、該ノッチング開口は該電気抵抗性シートにおける該第１境界づけ開口と交差し、それにより該電気抵抗性シートにおけるノッチに該第１境界づけ開口を変形させ、そして見ることができる電気伝導性シートの第２露出部分中を通して第１接触領域開口を孔開けして第１電気的接触を形成し、それにより孔開け組み合わせシートを形成し；

（ｄ） １つの孔開け機又は複数の孔開け機を用いて第２の電気伝導性シートに孔開けして、該第２の電気伝導性シートにおいて該孔開け組み合わせシートのノッチング開口に対応するノッチング開口及び第２接触領域を有する電気伝導性シートを形成し、それにより反対側の電極シートを形成し；

（ｅ） 該反対側の電極シートを、該電気的抵抗性シートに面する電気伝導性表面を有する該孔開け組み合わせシートの電気抵抗性シートの部分に接着させ、該反対側の電極シートは、該組み合わせシートにおけるノッチング開口に対応するノッチング開口が該組み合わせシートにおけるノッチング開口に位置合わせされ、そして該第２接触領域が該第２境界づけ開口と位置合わせされ、それにより電気化学的シートを形成するように、接着され；そして

（ｆ） 該電気化学的シートを引き剥がし、それにより使用済（ｓｐｅｎｔ）電気化学的シート及びフリーの電気化学的電池を形成し、該フリーの電気化学的電池は、該第１及び第２導電性シート、及び電気抵抗性シートにおけるノッチにより区切られたサンプルを受容するためのサンプル空間、及び前記第１及び第２電極部分をメーターと接続するための、該サンプル空間において露出されている該第１及び第２導電性シートの電極部分と電気伝導性接触している第１及び第２接触領域を有する。

試験細片を形成するために適当であるならば、上記のように試験細片を構築している間に試薬を加えることができる。

好ましい態様において、第１の主要な開いている領域の両末端を工程（ｃ）において切断して、両末端で開いておりそしてその側面で区切られたサンプル空間を形成する。そのサンプル空間の１つの開口は、その装置のサンプル収集先端の外側の端にあり、そして他の開口はその装置の先端近くに形成された孔に近接している。

本発明の方法は電気化学的電池の構築のために、先行技術に優る多くの利点を提供する。第１に、本方法は、同じ寸法でありそして最終的に形成される電池より有意義に大きくあることができる材料のシートの限られた数だけを使用する。第２に、本発明の方法は、サンプル空間容積及び電極面積を規定するために又は電極リード（ｌｅａｄｓ）及び接続を形成するために、印刷技術又はリソグラフィー技術を全く必要としない。第３に、その装置の有意義な寸法を、切断又は同様な孔開け操作により規定することができるので、その製造方法の正確さ及び精密さの両方は、肉眼で見える方法を用いて良好である。このことは製造費用において実質的に増大させることなしに、非常に小さなサンプル容積を用いて操作する電気化学的電池の製造を可能にする。第４に、本発明の方法を用いて作成された電気化学的電池は、電池の正確性を減少させる電極“エッジ”効果を減少させた。したがって、本発明の方法は、一方では最小量のサンプルだけを必要とさせながら、測定において顕著な精度を示す費用的に有効であり、それ故、使い捨て可能な（１回使用の）電気化学的電池を提供する。

この方法を実施することにより簡単な構造の電気化学的電池を提供する。したがって，本発明の追加の面において、順番に下記を含む、サンプル受容末端及びコネクター末端を有する電気化学的電池が提供される：

（ａ） その第１表面に適用された導電性材料のパターン化されていない層を有する第１基体；

（ｂ） 電気抵抗性の中間層；及び
（ｃ） その第１表面に適用された導電性材料のパターン化されていない層を有する第２基体；

それらにおいて、第１基体の第１の表面及び第２基体の第１表面は、電気抵抗性中間層に接着されており；

それらにおいて、該電池は、サンプル受容末端近くに配置されているがしかし該電池の自由端から離れて間隔をおいている孔を有しており、前記孔は該第１基体、該電気抵抗性中間層及び該第２基体中を通過しており；

それらにおいて、該電池はサンプル空間を有し、前記サンプル空間は、電気抵抗性中間層中を通過しておりそして第１基体のパターン化されていない導電性材料及び第２基体のパターン化されていない導電性材料により相対する側面で境界づけされており、そして前記サンプル空間は、該電池の自由端から孔に延びており、そして両端で開いている。電池を形成するために適当である場合、その電気化学的電池はまた、サンプル空間に試薬を含むことができる。

発明の詳細な記載
本発明の１つの態様に従って、下記諸工程を含む電気化学的電池の製造のための方法が提供される：

（ａ）電気抵抗性シートに１つ以上の境界付づけ開口を孔開けし、それにより孔開けされた電気抵抗性シートを形成し、前記１つ以上の境界づけ開口は第１及び第２の主要な開いている領域を規定し；

（ｂ）該孔開けされた電気抵抗性シートを第１の電気伝導性シートに接着させ、それにより組み合わせシートを形成し、それにおいて、該第１の電気伝導性シートの導電性表面は第孔開けされた電気抵抗性シート中の１つ以上の開口を通して見ることができ；

（ｃ）該組み合わせシートの該電気抵抗性シート及び該第１の電気伝導性シート中に通過させてノッチング開口を孔開けし、それにおいて該ノッチング開口は該電気抵抗性シートにおける第１の主要な領域と交差し、それにより該電気抵抗性シートにおける該第１の主要な開いている領域をノッチ変形させ、そして電気抵抗性シートの第２の主要な開いている領域を通して見ることができる電気伝導性シートの部分中に第１接触領域開口を孔開けして第１電気的接触を形成し、それにより孔開け組み合わせシートを形成し；

（ｄ）１つの孔開け機又は複数の孔開け機を用いて第２の電気伝導性シートに孔開けして、該第２の電気伝導性シートにおいて該孔開け組み合わせシートのノッチング開口に対応するノッチイング開口及び第２接触領域を有する電気伝導性シートを形成し、それにより反対側の電極シートを形成し；

（ｅ）該反対側の電極シートを、該電気抵抗性シートに面する電気伝導性の表面を有する該孔開けされた組み合わせシートの電気抵抗性シートの部分に接着させ、前記反対側の電極シートは、該組み合わせシートにおけるノッチング開口に対応するノッチング開口を該組み合わせシートにおけるノッチング開口と位置合わせし、そして該第２接触領域を該第２境界づけ開口と位置合わせし、それにより電気化学的シートを形成するように、接着され；

（ｆ）前記電気的化学シートを引き剥がし、それにより使用済み（ｓｐｅｎｔ）電気化学的シート及びフリーの電気化学的電池を形成し、前記フリーの電気化学的電池は、該第１及び第２導電性シート及び電気抵抗性シートにおけるノッチにより区切られたサンプルを受容するための空間、及び前記第１電極及び第２電極部分をメーターと接続するための該サンプル空間において露出されている該第１及び第２導電性シートの電極部分と接触している第１及び第２接触領域を有する。

定義
この出願の明細書及び特許請求の範囲における数値は、その値を測定するために本願において記載されたタイプの慣用の測定技術の実験誤差未満だけ、記載された値から異なる有効数字及び数値の同じ数に減少された場合に同じである数値を包含することが理解されるべきである。

この出願の明細書及び特許請求の範囲において用いられるものとして、以下の用語が使用され、そして以下のように理解されるべきである：

この出願の明細書及び特許請求の範囲おいて用いられるような“分析物”と言う用語は測定されるべきサンプルの成分を意味する。特定の分析物の非限定的例は、グルコース、ヘモグロビン、コレステロール及びビタミンＣを包含する。

この出願の明細書及び特許請求の範囲において用いられるような“酸化還元（レドックス）媒介体（ｒｅｄｏｘ ｍｅｄｉａｔｏｒ）”と言う用語は、該分析物に、あるいは該分析物から、電気化学的電池の電極に電子を転送する多工程方法の工程中に酸化されそして／又は還元される、該分析物以外の化学種（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ）を意味する。

媒介体（ｍｅｄｉａｔｏｒ）の非限定的例は下記を包含する：
・フェリシアン化物、
・〔ＦｅＩＩＩ（ＣＮ）_５（ＩｍＨ）〕^２−、
・〔ＦｅＩＩＩ（ＣＮ）_５（Ｉｍ）〕^３−、
・〔ＦｅＩＩＩ（ＮＨ_３）_５（ＩｍＨ）〕^３＋、
・〔ＲｕＩＩＩ（ＮＨ_３）_５（Ｉｍ）〕^２＋、
・〔ＦｅＩＩ（ＣＮ）_５（ＩｍＨ）〕^３−、
・〔ＲｕＩＩ（ＮＨ_３）_５（Ｉｍ）Ｈ〕^２＋、
・〔（ＮＣ）_５ＦｅＩＩ（Ｉｍ）ＲｕＩＩＩ（ＮＨ_３）_５〕⁻、
・〔（ＮＣ）_５ＦｅＩＩＩ（Ｉｍ）ＲｕＩＩＩ（ＮＨ_３）_５〕^０、
・〔（ＮＣ）_５ＦｅＩＩ（Ｉｍ）ＲｕＩＩ（ＮＨ_３）_５〕^２−、
・フェロセン（Ｆｃ）及び
・一スルホン酸フェロセン、
・二スルホン酸フェロセン、
・ＦｃＣＯ_２Ｈ、
・ＦｃＣＨ_２ＣＯ_２Ｈ、
・ＦｃＣＨ：ＣＨＣＯ_２Ｈ、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_３ＣＯ_２Ｈ、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_４ＣＯ_２Ｈ、
・ＦｃＣＨ_２ＣＨ（ＮＨ_２）ＣＯ_２Ｈ、
・ＦｃＣＨ_２ＳＣＨ_２ＣＨ（ＮＨ_２）ＣＯ_２Ｈ、
・ＦｃＣＨ_３ＣＯＮＨ_２、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_２ＣＯＮＨ_２、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_３ＣＯＮＨ_２、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_４ＣＯＮＨ_２、
・ＦｃＯＨ、

・ＦｃＣＨ_２ＯＨ、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_２ＯＨ、
・ＦｃＣＨ（Ｍｅ）ＯＨ、
・ＦｃＣＨ_２Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＨ、
・１，１’−Ｆｃ（ＣＨ_２ＯＨ）_２、
・１，２−Ｆｃ（ＣＨ_２ＯＨ）_２、
・ＦｃＮＨ_２、
・ＦｃＣＨ_２ＮＨ_２、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_２ＮＨ_２、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_３ＮＨ_２、
・１，１’−Ｍｅ_２ＦｃＣＨ_２ＮＨ_２、
・ＦｃＣＨ_２ＮＭｅ_２、
・（Ｒ）−ＦｃＣＨ（Ｍｅ）ＮＭｅ_２、
・（Ｓ）−ＦｃＣＨ（Ｍｅ）ＮＭｅ_２、
・１，２−Ｍｅ_３ＳｉＦｃＣＨ_２ＮＭｅ_２、
・ＦｃＣＨ_２ＮＭｅ_３、
・ＦｃＣＨ_２ＮＨ（ＣＨ_２）_２ＮＨ_２、
・１，１’−Ｍｅ_２ＦｃＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＮＨ_２、
・ＦｃＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＮＨ_２、
・ＦｃＣＨ：ＣＨＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＮＨ_２、
・Ｆｃ（ＣＨ_２）_２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＮＨ_２、
・ＦｃＣＨ_２ＣＨ（ＮＨ_２）ＣＨ_２ＯＨ、
・ＦｃＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＮＨ_２）ＣＨ_２ＯＨ、
・ＦｃＣＨ_２ＮＨ（ＣＨ_２）_２ＯＨ、
・１，１’−Ｍｅ_２ＦｃＣＨＯＣＯＮＨＣＨ_２、
・ＦｃＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ_２）_２ＮＨ_２、
・１，１’−Ｍｅ_２ＦｃＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＮＨＡｃ、
・ＦｃＢ（ＯＨ）_３、
・ＦｃＣ_６Ｈ_４ＯＰＯ_３Ｎａ_２、
を包含するがしかしそれらに限定されない誘導体、

・Ｏｓ（４，７−ｄｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｏｓ（３，４，７，８−ｔｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｏｓ（５，６−ｄｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｏｓ（ｂｐｙ）_３Ｃｌ_２、
・Ｏｓ（５−ｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｏｓ（５−Ｃｌ−ｐｈｅｎ）_３、
・Ｏｓ（５−ＮＯ_２−ｐｈｅｎ）_３、
・Ｏｓ（５−ｐｈｐｈｅｎ）_３、
・Ｏｓ（２，９−ｄｍ−４，７−ｄｐｐｈｅｎ）_３、
を包含するがしかしそれらに限定されない
・オスミウムＩＩ及びオスミウムＩＩＩトリス（フェナントロリン）（即ち、Ｏｓ−ｐｈｅｎ）錯体類、及び

・Ｒｕ（４，７ｄｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｒｕ（３，４，７，８−ｔｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｒｕ（５−ｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｒｕ（５，６−ｄｍｐｈｅｎ）_３、
・Ｒｕ（ｐｈｅｎ）_３、
・〔Ｒｕ（４，４’−ｄｉＮＨ_２−ｂｉｐｙ）_３〕^２＋、
を包含するがしかしそれらに限定されない
・イソ構造のルテニウム錯体類、
・Ｏｓ（ｂｐｙ）_３、
・Ｏｓ（ｄｍｂｐｙ）_３
を包含するがしかしそれらに限定されない
・オスミウムＩＩ及びオスミウムＩＩＩトリス（ビピリジル）錯体類（即ち、Ｏｓ（ｂｐｙ）_３、）及び
・関連するルテニウム錯体類、例えば、
・Ｒｕ（ｂｐｙ）_３、
・Ｒｕ（４，４’−ｄｉＮＨ_２−ｂｐｙ）_３、
・Ｒｕ（４，４’−ｄｉＣＯ_２Ｅｔｂｐｙ）_３、

・Ｏｓ（ｂｐｙ）_２ｄｍｂｐｙ、
・Ｏｓ（ｂｐｙ）_２（ＨＩｍ）_２、
・Ｏｓ（ｂｐｙ）_２（２ＭｅＨＩｍ）_２、
・Ｏｓ（ｂｐｙ）_２（４ＭｅＨＩｍ）_２、
・Ｏｓ（ｄｍｂｐｙ）_２（ＨＩｍ）_２、
・Ｏｓ（ｂｐｙ）_２Ｃｌ（ＨＩｍ）、
・Ｏｓ（ｂｐｙ）_２Ｃｌ（１−ＭｅＩｍ）、
・Ｏｓ（ｄｍｂｐｙ）_２Ｃｌ（ＨＩｍ）、
・Ｏｓ（ｄｍｂｐｙ）_２Ｃｌ（１−ＭｅＩｍ）、
を包含するがしかしそれらに限定されない
・他の配位子を有するオスミウムＩＩ及びオスミウムＩＩＩビス（ビピリジル）（即ち、Ｏｓ（ｂｐｙ）_２）錯体類、及び
・関連するルテニウム錯体類、例えば
・Ｒｕ（ｂｐｙ）_２（５，５’ｄｉＮＨ_２−ｂｐｙ）、
・Ｒｕ（ｂｐｙ）_２（５，５’ｄｉＣＯ_２Ｅｔｂｐｙ）、
・Ｒｕ（ｂｐｙ）_２（４，４’ｄｉＣＯ_２Ｅｔｂｐｙ）。

（但し、上記において、Ｅｔはエチルであり、ｂｐｙはビピリジルであり、ｄｍｂｐｙはジメチルビピリジルであり、ＭｅＩｍはＮ−メチルイミダゾールであり、ＭｅＨＩｍはメチルイミダゾールであり、ＨＩｍはイミダゾールであり、ｐｈｅｎはフェナントロリンであり、ｍｐｈｅｎはメチルフェナントロリンであり、ｄｍｐｈｅｎはジメチルフェナントロリンであり、ｔｍｐｈｅｎはテトラメチルフェナントロリンであり、ｄｍｄｐｐｈｅｎはジメチルジフェニルフェナントロリンであり、ｐｈｐｈｅｎはフェニルフェナントロリンである）。さらに、これらの媒介体の還元された又は酸化された形は、単独で又はお互いに組み合わせて用いられることができることが理解できる。

特定の媒介体に関する特許は、米国特許第４，３１８，７８４号、同第４，５２６、６６１号、同第４，５４５，３８２号、同第４，７１１，２４５号、同第５，５８９，３２６号、同第５，８４６，７０２号、同第６，２６２，２６４号、同第６，３５２，８２４号、同第６，２９４，０６２号、同第４，９４２，１２７号、同第５，４１０，０５９号、同第５，３７８，６２８号、同第５，７１０，０１１号及び同第６，６０５，２０１号（これらの特許を参照することにより本明細書に組み入れる）を包含する。

この出願の明細書及び特許請求の範囲において用いられるような“直線で囲まれた横断面を有する開口”と言う用語は、４つの真っ直ぐな側面を有する開口である。真っ直ぐな側面への言及は、見たときに明らかに曲がっていない側面を単に称し、そして孔開け処理からの完全な直線が重大であることを意味しない。直線に囲まれた横断面を有する開口の非限定的な例は、不等辺四角形（梯形）、平行四辺形、正方形、長方形である。直線で囲まれた開口の角は、丸いのが望ましい。この形の開口は、真っ直ぐな端が切断において誤りが少なく、そして丸い角は裂ける傾向が少ないので好ましい。

“境界づけ開口（ｂｏｕｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ）”と言う用語は、その開口と電気抵抗性シートの周辺との間に直接の接触が存在しない、電気抵抗性シートの材料により囲まれている開口を称する。下記にいっそう詳細に記載するように、境界づけ開口は１つの主要な開いている領域を有することができ、例えば、直線で囲まれた横断面を有する開口であることができるか、又はそれは一般に、いっそう狭い接触部分により接触している１つより多い主要な開いている領域を有することができる。
“主要な開いている領域”と言う用語は、電気化学的電池のサンプル空間又はコネクターのいずれかが形成される境界づけ開口の部分である。

“相対する電極”と言う用語は、電荷キャリヤーの移動が電極の平面に一般に垂直である方向に起こるように、それらの電極が電池の頂部及び底部上（又は２つ側面上）の異なる平面に配置されるように、サンプル電池の形成において使用される異なる基体上に配置された電極を称する。従って、“相対する電極”は、電極対が共通平面における共通表面上に配置されそして電荷キャリヤーの移動が両方の電極の平面に対して一般に平行である並んでいる電極とは異なる。

この出願の明細書及び特許請求の範囲において用いられるような“孔開け（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）”と言う用語は、主要な表面に実質的に垂直な方向にシートの材料中を切断する行為を称する。この場合における“実質的に”と言う用語は、絶対的に垂直から僅かな製造逸脱があることができるが、しかしこれらが、作成される開口の寸法において頂部から底部への不一致を避けるように最小であるべきことが分かるであろう。孔開けは、所望の形に層を物理的に切断する打ち抜き（ｄｉｅ）切断装置又は他の装置を用いて行われることができる。熱生成及び／又は揮発物の発生が関係ないレーザー切断をまた使用することができる。材料中への化学的エッチングをまた、使用することができるだろう。

“導電性材料のパターン化されていない層”という用語は、電極領域を規定するために規定されたパターン化を何ら行うことなしに、材料の表面上に例えば絵付け（ｐａｉｎｔｉｎｇ）、スパッタリング、蒸着、スクリーン印刷、化学蒸着又は無電解（化学）メッキによる導電性材料の付着を称する。接触パッド又はコネクタートラックのためにパターン化を使用することができるが、しかしながら、すべての導電性要素のために全体的にパターン化されていない層を使用することができそしてこのことはより少ない製造工程を包含するので好ましい。取り扱い又は製造処理の結果として起こる可能性がある無作為の引っかき傷、くぼみ、又は他の欠陥が導電性材料をパターン化にしないけれども、パターン化されていない又は全体的にパターン化されていない層は、均一なコーティングであるのが望ましい。

電気化学電池
本発明の方法は、電気化学的電池（「電気化学的装置」ともいう）を生成するために用いられる。図１Ａは、そのような電池の概略的な表示を示す。その電池は下部層１３０、上部層１３１及び中間層１３２から形成される。その上部層及び下部層は少なくとも中間層に面している表面上で電気伝導性である。好ましい態様においてその上部層１３１及び下部層１３０はその上に導電性層がコーティングされている絶縁性基体である。該上部層１３１が取り除かれている図１Ｂにおいていっそう明瞭に示されるように、中間層１３２は１つの端に形成されたノッチ（Ｖ字形切り込み）１３３を有する。ノッチ１３３、及び上部層１３１及び下部層１３０は、一緒になって電気化学的電池を使用しているときにサンプルを受容する空間を区切る（規定する）。したがってこの空間の容積は中間層の厚さ及びノッチの大きさによって規定される。電気化学的電池はまた、サンプルを受容するための該空間において露出される上部層１３１及び下部層１３０の部分とメーターとの間の電気的接続を与えるためにメーターに取り付けることができる接触領域１３４及び１３５を有する。

中間層１３２は、該２つの導電性層を隔離し、そしてサンプルを受容するための空間に配置されたサンプルを介して層１３０と１３１とが接続されない限り、電気伝導性の上部層１３１と下部層１３０との間での電気伝導を防止する電気抵抗性の材料である。この層として使用するために適当な材料の非限定的例は、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ガラス、ガラス繊維及び所望の支持体を提供する他の非導電性材料を包含する。中間層１３２は適当には５００〜５０μｍの厚さを有する。いっそう大きなサンプル容積が許容できるいっそう厚い材料を使用することができる。いっそう薄い材料を使用することができるが、しかしこの厚さがサンプル空間の１つの大きさを決定するので、いっそう薄い材料は取り扱いにおいて困難性を生じ、そして仕上げ電池中にサンプルを引き入れるために増大した困難性を生ずる可能性がある。本発明の好ましい態様において、サンプル空間容積は５μｌ未満、さらに好ましくは１μｌ未満である。本発明の特定の態様において、サンプル空間の容積は、５００、３００、２００、１００または５０ｎｌである。

上部層１３１及び下部層１３０の導電性部分は、電気化学的電池が、検出することが意図される特定の分析物と一致させて選ばれる。適当な導電性電極材料の特定の例は、金、炭素、銀、パラジウム及び白金を包含する。上部層１３１及び下部層１３０において用いられる導電性材料は同じであってもよく、又はそれらはお互いから異なっていてもよい。本発明の好ましい態様において、導電性材料は金である。上部層及び下部層の導電性部分は絶縁性基材シートの１つの表面上の薄いコーティングが適当である。中間層１３２のために用いられる材料を、同様にこの基材として用いることができる。

検出されるべき分析物に依存して、電気化学的電池は、サンプルを受容するための空間内に配置された試薬組成物を含むことができる。グルコースの検出のための電気化学的電池の場合において、この試薬組成物は適当にはグルコースを酸化するために有効な酵素、例えばグルコースオキシダーゼ、及び酸化還元（レドックス）媒介体（ｍｅｄｉａｔｏｒ）、例えばフェリシアン化物を含む。この目的のための試薬組成物は、例えばＨｉｇｇｉｎｓ、等への米国特許第４，７１１，２４５号及びＤｉｅｂｏｌｄ、等への米国特許第５，４３７，９９９号（これらの特許を参照することにより本明細書に組み入れる）から、当業界において知られている。その試薬の特定の態様はグルコースオキシダーゼ及びフェリシアン化物である。

その電気化学的機能に加えて、存在する場合の試薬組成物は、血液又は他の水性サンプルがその試薬の親水性により該空間に引き入れることができるように、サンプル空間の疎水性に打ち勝つことにおいて助けとなることができる。試薬を使用しない場合、疎水性を減少させるためのそしてサンプルの導入を容易にするための、サンプル容積の表面処理が、例えばトリトン（Ｔｏｒｉｔｏｎ）又は他の界面活性剤を用いて示されることができる。

図２Ａ〜図２Ｂは、本発明に従って形成された電気化学電池の追加の態様のサンプル受容先端及びサンプル空間を示す。図２Ａにおいて装置は完全に組み立てられている。サンプル空間２２は、その装置の先端２３から孔２４まで延びている。いっそう大きな容積を有するサンプル空間を形成するためにいっそう長い長さを用いることができるけれどもサンプル室の長さは１ｍｍ、例えば１．５ｍｍ〜０．５ｍｍの水準にある。図２Ｂは上部層を取り除いての、図２Ａの先端域を示す。下部層２６の導電性表面２５は、サンプル空間の底部において見ることができる。サンプル空間２２はシート２６の導電性表面により下部上で、そして抵抗性シート２７により側面により区切られる。サンプル空間の末端はその装置の末端で、そして孔２４まで開いている。

図３Ａは、図２Ａのサンプル受容先端領域の変形の上面図を示す。この場合において、孔３４の少なくとも遠位の（ｄｉｓｔａｌ）部分（即ち先端に向かっている部分）は、先端の形に補足しあうように（相補的であるように）形づくられる。“補足しあう（相補的）”という用語は、細片３６の最前部のプロフィルが孔３８の最前部のプロフィルに同一であることを意味し、サンプル空間又はチャネル２２の長さの方向における運動により前者は後者から移動する。この形状は装置の残部とのサンプル空間の位置合わせが不完全なときでさえサンプル空間のための一貫した容積及び電極の一貫した面積を維持するために望ましい（図３Ｂ）。この形状はまた、図３Ｃ及び図３Ｄにおいて示されるように、同じ利点を有する、装置の先端における複数のサンプル空間を可能にする。

図４Ａ〜図４Ｃは、本発明に従って作成された電気化学的電池のコネクター末端の異なる態様を示す。図４Ａにおいて、コネクタータブ４１は、第一導電性層４２の延長として装置の先端から延びており、その導電性表面は図示されている方位で下方に面している。コネクタータブ４３は、第２導電性層４４の延長として装置の末端から延びており、その導電性表面は図示されている方位で上方に面している。電気抵抗性層４５は導電性層４２と４４との間で示される。図４Ｂは、周辺に配置された２つのタブ１４１、１４１’が上部導電性層から延びており、そして１つの中心に配置されたタブ４６は下部導電性層から延びている別の態様を示す。図４Ｃは、周辺に配置された２つのタブ１４１、１４１’が上部導電性層から延びており、そして中心に配置された２つのタブ１４６、１４６’が下部導電性層から延びている追加の別の態様を示す。

発明の方法
本発明の方法に従えば、上記したような電気化学的電池は、電気抵抗性のシートに１つ以上の境界づけ開口を孔開けし、それにより少なくとも１つの境界づけ開口を有する孔開けされた電気抵抗性シートを形成することにより構成される。境界づけ開口は、そのような開口がシートの端中へのＶ字形切り込み（ノッチ）をカッティングすることによる、より大きな寸法的安定性を有し、それ故、サンプルを受容するための空間の大きさにおいて、製造によるいっそう少ない変化を提供するので、本発明の方法において好ましい。本発明の１つの態様において、電気抵抗性シートにおける境界づけ開口は、“直線で囲まれた横断面”のものである。

孔開けされた電気的抵抗性シートを第１の電気伝導性シートに接着させ、それにより、孔開けされた電気的抵抗性シート中の第１及び第２開口を通して、第１の電気伝導性シートの導電性表面を見ることができる組み合わせシートを形成する。その接着を行うために使用する特定の材料は重要ではないけれども、サンプルを受容するための空間の寸法における変化の一因となる可能性がある接着剤の厚い層は望ましくない。接着剤でコーティングされた電気抵抗性シートの好ましい例は、Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社により製造されたＡＲＣＡＲＥ ７８４１のような感圧性アクリル系接着剤を用いて形成されたシートである。ポリエステル基体に適用される市販の接着剤の１つの例は、３Ｍ社により製造された３Ｍ＃４４４、３Ｍ＃４４３及び３Ｍ＃１５１２である。接着剤製品の選択は基体プラス接着剤コーティングにより規定されるサンプル空間の所望の高さにより、少なくとも１部分は行われる。市販の二重側面“テープ”で求めに応じられるので、接着剤は均一なコーティングを形成するために電気抵抗性層の全体にわいたって適用されるのが適当である。超音波溶接のような技術が可能であるのでヒートシールをまた使用することができるだろう。

次の工程は、組み合わせシートの電気抵抗性シートと第１の電気伝導性シートとを通過させてノッチング開口を孔開けすることである。ノッチング開口は、電気抵抗性材料における第１境界づけ開口に横断的に交差し、即ちそれは第１境界づけ開口の直線に囲まれた開口における２つの側面、好ましくは２つの相対する側面を通して切断し、それにより第１境界づけ開口を、電気抵抗性シートにおけるＶ字形切り込み（ノッチ）に変形させる。このことは、組み合わせシートのノッチングパンチ（ｎｏｔｃｈｉｎｇ ｐｕｎｃｈ）によりそして電気抵抗性シートのＶ字形切り込み（ノッチ）により規定される第１電極の形成を生ずる。さらに、第１電気的接触は、第１電気接触を形成するために電気抵抗性シートの第２の境界づけ開口を通して見ることができる電気伝導性シートの部分中に孔開けし、それにより孔開けされた組み合わせシートを形成することにより形成される。好ましい態様において、１つの孔開け工程は、ノッチング開口及び第１電気的接触の両方を形成するために用いられる。

１つの孔開け機又は複数の孔開け機を用いて第２の電気伝導性シートを孔開けして、孔開け組み合わせシートの開口に対応するノッチング開口を有する電気伝導性シートを形成し、それにより第２の電気伝導性シートにおける第２電極領域及び第２接触領域を有する反対側の電極シートを形成する。この出願の明細書及び特許請求の範囲において用いられるものとして、孔開け組み合わせシートの開口に対応するノッチング開口を有する電気導電性シートは、得られた反対側の電極シートにおける開口が、第２電気導電性シートを、孔開け組み合わせシートに接着する場合にその孔開け組み合わせシートの開口及びＶ字形切り込み（ノッチ）と実質的に位置合わせするだろうシートである。事実、製造の容易性のために、孔開け組み合わせシートを形成するために用いられたと同じ孔開け機又は複数の孔開け機（即ち、同じ物理的単位又は同じ寸法を有する物のいずれか）を、反対側の電極シートを形成するために使用することができる。しかしながら、本発明は、異なる寸法の作用電極及び対電極を提供するように反対側の電極シートの寸法を意図的に異なるように形成する態様を排除しない。

試薬を加える随意的な工程を行うことができる。製造の容易性のために、所望の試薬を孔開け組み合わせシートに加えることができ、そこで電気抵抗性の材料におけるＶ字形切り込み（ノッチ）が、添加された試薬を保持するための液溜め（リザバー）として役に立つ。別法として、孔開けの前の又はその後のいずれかに試薬を、第１又は第２の電気伝導性材料に又はそれら両方に加えることができる。その他の態様において、電気化学的電池の製造中に試薬を加えない。そのような場合において、試薬を所望する場合、電気化学的電池内のサンプルに、又は電池へのサンプル導入前のサンプルにそれを直接に加えることができる。

所望に応じて、２つの相対する電極上に異なる試薬を適用することができる。電極の小さな分離の故、サンプルが存在する場合に試薬の拡散は迅速であるが、しかしこの方法は、サンプルを加えるまで、２種の反応性試薬を離して維持することを可能にする。例えば、酵素抑制剤の存在が酵素活性の損失を介して決定される場合、酵素を含有する単一試薬及び基質が、付着処理中に反応する可能性があるので、酵素含有試薬を含有する単一試薬及び基質を有することは望ましくないだろう。特に、アルカリホスファターゼのようなホスファターゼは、リン酸エステル基質を分解して（ｐ−アミノフェノールのような）電気化学的に検出できる生成物を生成するために用いられることができる。この反応は過剰のホスフェート類、アルセネート類及びハコフグ（ｓｈｅｌｌｆｉｓｈ）毒素により抑制され、種々の分析物−特定装置において有用なものとする。サンプル添加及び試薬類の組み合わせの後の反応のために、酵素のみが正しいｐＨにあるように、別個の試薬付着をまた、緩衝剤から酵素を分離するために用いることができる。

第２の電気伝導性シートにおいて対応する開口及び第２電気接触の形成後、得られた反対側の電極シートを、孔開け組み合わせシートの電気抵抗性シート部分に接着させ、電気伝導性の表面は電気抵抗性シートに面している。組み合わせシートにおけるノッチング開口に対応する、該反対側の電極シートの孔開けされた開口を、該組み合わせシートにおけるノッチング開口と位置合わせをし、そして第２接触領域を、該組み合わせシートの第２境界づけ開口と位置合わせをするように該反対側の電極シートを接着させる。このことは、第２電極領域が電気抵抗性シートにおけるＶ字形切り込み（ノッチ）及び第２電気伝導性シートのパンチの大きさによって、該反対側電極シート上に規定される電気化学的シートの形成を生ずる。

最後に、該電気化学的シートを周りの材料から引き剥がして、使用済電気化学的シートとフリーの電気化学的電池を形成し、該フリーの電気化学的電池は、第１及び第２電極、及び電気抵抗性シートにおけるＶ字形切り込み（ノッチ）により区切られたサンプルを受容する空間、及びメーターとの第１及び第２電極の接続のための第１及び第２電極との電気伝導性接触における第１及び第２接触領域を有する。この工程は、一度に１つの電池について、一度に複数の電池の１つのシートについて、あるいは組み合わせ操作において多重電池又はシートについて行われることができる。

多重電池を、お互いに隣接している複数のセットの孔開けの形成により、各々のシートの材料から形成することができることが認識されるだろう。多重電池が切り離されるときにそれらの間に過剰の材料を残さないように、多重電池をお互いに直接に隣接させて形成することができることがまた、認識されるだろう。単一の境界づけ開口の孔開けが一度で１つの細片の先端及び次の細片の末端、又は先端と先端、又は末端と末端を形成するように、複数の細片（ｍｕｌｔｔｉｐｌｅ ｓｔｒｉｐｓ）を１つのシートから“先端−末端（ノーズ−ティル）又は“先端−先端（ノーズ−ノーズ）及び末端−末端（テイル−ティル）”配列で形成することができる。

本発明の１つの態様において、乾燥した可溶性試薬の親水性の性質によりサンプルを電気化学的電池中に引き入れる。充てんを阻止する空気の幽閉を防止するために、サンプルを電池中に引き入れるときに電池からガス類を排出させるための通気孔をしばしば必要とする。そのような場合のために、孔開けされた組み合わせシートは、電気抵抗性シート及び第１の電気伝導性シート中を通して孔開けされた通気孔開口をさらに含むことができ、それにおいて、その通気孔開口を電気抵抗性シート中のＶ字形切り込み（ノッチ）と位置合わせさせて、サンプルを受容するための空間内部につながっている空気のための通路を形成する。

別法として、通気孔開口を、組み合わせシートの第２電気伝導性のシート中に孔開けすることができ、それにおいて組み立てられた電池において通気孔開口を電気抵抗性シートにおけるＶ字形切り込み（ノッチ）と位置合わせして、サンプルを受容するための空間の内部につながっている空気のための通路を形成する。その上の他の態様において、両方の通気孔開口を孔開けすることができる。サンプルは、通気孔を通して又は電気伝導性シート間の通気孔を通して又は開口をとおしてサンプル領域に引き入れられることができる。

図２Ａ、２Ｂ及び３において例示されているような本発明の好ましい態様において、ノッチ中を横方向に切断し、それによりサンプル空間２２の近位末端（即ち内側への末端）を規定するようにして通気孔２４、３４を形成する。この場合において、該近位“通気孔”は通気孔の機能を果たすのに役に立つ遠位開口と共にサンプル導入の点として実際には働くことができることが認識されるだろう。全体的装置中を通して（即ち、第１導電性シート、電気抵抗性シート及び第２導電性シート中を通して）あるいは２つの導電性シート及び電気抵抗性シートのうちの１つのみを通して、このタイプの通気孔を形成することができる。

本発明の方法の特定の態様を図５に示す。下記の諸工程は２つの電気化学的電池の製造のための方法を例示する。しかしながら、一度に１つの電池を生成するために、又は多量生産操作で同じ工程を用いて２つより多くの電気化学的電池を作成するために、その方法を変更することができることが認識されるだろう。

工程１：電気抵抗性シートを用意する。その電気抵抗性シート５１に、その両方の主要表面上に、接着剤を用いてコーティングする。

工程２：図６Ａにおいて詳細に示されているように、製造位置合わせのために工程１からの電気抵抗性シート５１に２つの整合孔６１が設けられ、そしてこれは最終装置の部分にはならない。電気抵抗性シート５１を金型（ｄｉｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）（図示せず）中に置き、そこでその金型は該２つの整合孔を介して該電気抵抗性シートを位置合わせする。次に電気抵抗性シート５１に孔開けし、それにより該シートを通して２つの大きな開口及び２つの小さな開口を有する孔開けされた電気抵抗性シート５２を形成する。大きな開口６２は、それを通して電気コネクターが形成される開口である。小さな開口６３は、それを横切ってノッチング開口及び通気孔開口がサンプル空間を区切るように形成される開口である。図６Ｂは、導電性層が抵抗性層の端を越えて延びており、そしてコネクターがこの延長に形成される別の構成を示す。したがって、サンプル空間の形成に包含される１つだけの境界づけ開口を必要とする。

工程３：次に、孔開けされた電気抵抗性シート５２を、第１電気伝導性シート５３に接着させ、それにより組み合わせシート５４を形成する。電気伝導性シートは、孔開けされた電気抵抗性シート５２に面する、導電体、例えば金でコーテイングされた少なくとも１つの表面を有し、そして電気抵抗性シート５２の整合孔と位置合わせして２つの整合孔を含んでいる。いったん組み合わせシート５４が形成されたならば、第１電気伝導性シート５３の導電性表面は、孔開けされた電気抵抗性シート５２中の開口を通して見ることができる。

工程４：組み合わせシート５４に孔開けし、それにより孔開けされた組み合わせシート５５を形成する。図７は、この孔開けされた組み合わせシート５５をいっそう詳細に示す。長方形開口６３の近位末端及び遠位末端の両方を切断し、一般的に長方形／正方形サンプル空間の最初の部分（ｔｈｅ ｓｔａｒｔ）を残すように、孔開けされた組み合わせシート５５を切断する。工程４の孔開けは、第１電気コネクター７２をまた規定し、それを介して第１電気伝導性シートから形成された電極を測定装置と電気的に接続することができる。

工程５：試薬５１３をサンプル空間７１の上にある孔開けされた組み合わせシート５５に加え、それにより試薬シート５６を形成する。グルコースセンサーのために、孔開けされた組み合わせシート５５に加えられる試薬は、グルコースオキシダーゼ、及びフェリシアン化物を含む酸化還元（レドックス）媒介体（ｍｄｅｉｄｔｏｒ）を含むのが適当である。好ましくはサンプル空間の少なくとも５０％、さらに好ましくはサンプル空間のより大きな部分を充たすのに十分な容量を有する液体担体中に媒介体を加える。このことは、サンプル空間の壁上により高く、それ故、第２電極にいっそう近く媒介体のコーティングを生ずる。このことは使用中に媒介体が第２電極に到達する時間を減少させ、したがってその装置の応答時間を改良する。

工程６：電気伝導性材料の第２シート５７に２つの整合孔が設けられる。その２つの整合孔は、製造位置合わせのためのものであり、そして最終装置の部分にはならない。電気伝導性シート５７を金型（ｄｉｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）（図示せず）中に置き、そしてそれに孔開けし、それにより反対側の電極シート５８を形成する。使用された孔開けはサンプル空間のための上部電極を規定する。したがって、図８において示されているように、孔開けされた開口８１は、孔開けされた組み合わせシート５５におけるのと同じ形状を有する装置先端８２及び通気孔８３を規定する。その孔開けはまた、電気伝導性シート材料の第２シートから形成された電極を接続するために、第２コネクター領域８４を形成する。第２コネクター領域８４を形成する孔開けはコネクター領域７２を形成する孔開けと同じである必要がない。所望とされるものは、一方を他方と電気的接触させない近接可能な接触の２つのセットの最終目的である。

第２電気伝導性シート５７は、第１電気伝導性シート５３の同じ材料及び構成のものが適当であるけれども、それは異なる材料でもよく、又はラベルを包含してもよい。

工程７：反対側の電極シート５８を工程５からの試薬シート５６に接着させ、それにより電気化学的シート５９を形成し、それにおいて、該反対側の電極シートの整合孔は該試薬シートの整合孔と位置合わせしている。反対側の電極シート５８の導電性部分は試薬シート５６の電気抵抗性シートと接触している。この工程は上部及び下部上で２つの電気伝導性シートにより、そして側面上で電気抵抗性シートにより境界づけされ、そして各々の末端で開口を有するサンプル空間の区切りを生ずる。

工程８：工程７からの電気化学的シートを引き剥がして、それにより使用済み電気化学的シート５１０、及び２つのフリーの電気化学電池５１１及び５１２を形成する。この態様における諸工程をどのように変更すれば、２つより多い又は２つ未満の電気化学的電池を形成する方法を生ずることができるかを認識することができるだろう。

図９は、サンプル空間内に電極表面を形成しない導電性コーティングの部分を分割して２つの脚部を形成するためのメカニズムを示す。金５８の導電性の表面９２に沿って針９１を引きずりながら移動させて通気孔９４からコネクター９５での細片の末端まで導電性表面を分割する非導電性直線又は隙間９３を形成する。この非導電性直線又は隙間９３は、その刻みづけ直線が適当に位置決めされることを確実にするためにガイドとして整合孔を用いて、孔開けによりコネクター及び通気孔を規定した後に、又はこの前に、形成されることができる。後者の場合、あな開けにより取り除かれる領域中に、その刻みづけ直線を延長させることができる。第１導電性シートに電気抵抗性シートを接着させる（工程３）前に、第１シートのための非導電性直線を形成しなければならない。表面上に針を単に引きづらせることの他にさらに、非導電性直線又は隙間９３を形成するための他の方法は、全体の導電性層中を通過することができる切断車、レーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）及び化学的エッチングの使用を包含する。

この様式を導電性シートの一方又は両方に孔開けするために使用する場合、その結果は図１０に例示されるような品質コントロール処置の部分として電気的連続性について容易に試験されることができる電池である。図１０は孔開けパターン及び図９において示されているような刻みづけ直線を使用する場合の、電池の電極層そのものを示す。サンプル空間１２２の位置を破線で示す。（例えば導電率測定を介して）電気的接続をコネクター１０１と１０２との間で検討評価する場合、電極層の脚部分又は環状部分のいずれかを横切って全面的に延びている導電性シートに対して損傷が存在しないことを条件に、良好な接続が決定されるだろう。例えばスクラッチ１０３又は１０４は欠陥として検出されるが、一方では１０５のようなスクラッチはそうでないだろう。サンプル空間１２２上の電極部分と、コネクター１０１又は１０２のいずれか１つとの間の接続が正当な試験結果に対して十分であるので、このことは操作装置の要件より実際にいっそう厳しい品質コントロールの容易に達成される非破壊形式を提供する。該２つの中間コネクターのタブは、そのタブを形作るための切断を必要とすることなしに、この表面の長さに沿っての中間を、図９に示されるように刻みづけすることによりまた形成されることができるだろう。

多重試験電池装置を作成するために、本発明の方法をまた使用することができる。図１１はこの結果を達成させるための第１の方法を例示し、その方法において２つの試験電池は、一方が他方の上部に積み重ねらる。この方法において、上に記載したようにして、２つの孔開け組み合わせシート１１０１及び１１０２を形成する。試験されるべき分析物と両立する試薬を、各々の孔開け組み合わせシート１１０１及び１１０２に加える。シート１１０１及び１１０２に加えられる試薬は同じであってもよく、あるいはそれらは２種の分析物の同時試験を提供するために異なっていてもよい。孔開け組み合わせシート１１０１及び１１０２の各々は、接着剤内部表面１１０３、１１０３’を有し、そして導電性層で両側面上をコーテイングされた電気絶縁材料から形成された中間孔開けシート１１０４上に該接着剤内部表面を介して接着される。該シートから電池を切り離した後に得られるものは２つの積み重ねられた電池を有する試験装置である。図１２Ａは、サンプル空間及び通気孔から遠い点での、得られた多重電池装置中の横断面を示す。図１２Ｂは、サンプル空間１２２２、１２２２’及び通気孔１２２４を交差する点として、得られた多重電池装置中の横断面を示す。各々の図において、導電性表面は波状線により表される。試験電池の小さな寸法及び開口の近接の故、サンプルを両方の電池中に同時に容易に導入することができる。

図１３は多重試験電池装置を作成するための別の態様を例示する。この態様において、２つ以上の隣接サンプル空間を形成する。図１３に描かれているように、上記態様においてサンプル空間を区切るために用いられる１つの第１境界づけ開口の代わりに、２つの開口が形成される。図１３に示される特定の態様において、装置の長軸に垂直な２つの、同一直線上にある２つの開口１３０１、１３０２が電気抵抗性シートに形成される。装置先端部１３０４及び通気孔１３０５を形成するために破線に沿って組み合わせ細片（ｓｔｒｉｐ）に孔開けする場合、両方の開口の末端が引き離され、２つのサンプル空間を生成する。この形状において、サンプル空間を通気孔から適当に充たす。点線１３０６に沿っての切断又は刻みづけは、２つのサンプル空間のための電気絶縁を提供するために、組み立て前に、電気伝導性シートおいて行われる。開口１３０１及び１３０２を組み合わせ、そして間の通気孔領域を越えて延びた１つの長くなった開口を用いて同じ結果を達成させることができることが認識されるだろう。さらに、絶縁された電気接続を各々のサンプル空間に行うことができることを条件にして、この態様において形成された複数の開口の相対的な特定の位置は重要なものではなく、そしてそれらは同一直線上にある必要がない（例えば図３Ｃ）ことが認識されるだろう。

本発明の方法の追加の態様において、図１３に例示された方法との図１１及び図１２に示された方法の組み合わせを用いて、多重試験装置を形成することができる。この態様において、得られた装置は各々積み重ねられた水準において１つ以上の電池を有することができる。

図１３の電池の本発明のさらに別の態様において、開口１３０１、１３０２の位置を変更し、別の通気孔を設けることによって、一方の空間だけが外側の端から充てんすることができ、他方の空間だけが内側の端から充てんすることができるような方法で、２つのサンプル空間を形成することができる。切断１３０６の不存在下に、同じ複数の空間のどちらに充てんさせるかは問題ではない。このことは、サンプル収集点（サンプルを使用する様式）が結果に重大に影響しないので、使用者にいっそう大きい便宜を与える。例えば米国特許公開ＵＳ２００５−００６９８９２Ａ１及び２００５年４月１５日に出願された米国特許出願第１０／９０７，８１３号（これらを参照することにより本明細書に組み入れる）に記載されているように、両方の空間の充てんを、有効電極面積の決定に基づいて１つのみの空間の充てんから区別させることができる。

図１４及び１５は、多重電池試験装置の２つの他の態様を示す。図１４において４つのサンプル空間１４０１のすべてを共通表面を介して接近させている、４つのサンプル空間１４０１が形成される。これらのいずれか又はすべての充てん（又は部分充てん）は測定を得るために十分であるので、この形状は血液／液体液滴１４０２との装置先端の特定部分の位置合わせをする必要性を減少させる。図１５において６つのサンプル空間１５０１を六角形多重細片の周りに環状に整列させ、そしてこれらのサンプル空間は、環の外側から通気孔空間１５０２に延びている。その装置は刻みづけ線１５０３により分離され、そして中心軸に向けられたコネクター１５０４を有する。図１５において、１つだけの導電性層及び空間層を示す。導電性表面を有する上部層は他の電極及びそれと一緒になっているコネクタータブ（１つ又は複数）と共に装置を完成させるだろう。

したがって、本発明の方法は、複数のサンプル空間を含む電気化学的試験電池の形成において、融通性を提供することが分かる。これらのサンプル空間は同じ平面にあることができ、その場合において、平行に、車のスポーク（ｓｐｏｋｅｓ）のように、先端−末端配列で、車状で、又は任意の他の所望の形状でそれらを配列させることができる。複数のサンプル空間はまた、複数の平面を占めることができる。

図１Ａ及びＢは、この発明の方法により製造された電気化学的電池の等角図を示す。 図２Ａ及びＢは、本発明に従って形成された電気化学的電池の追加の態様のサンプル受容先端及びサンプル空間を示す。 図３Ａ〜３Ｄは、サンプル受容先端の態様の上面図を示す。 本発明に従って作成された電気化学的電池のコネクター末端の異なる態様を示す。 本発明に従って作成された電気化学的電池のコネクター末端の異なる態様を示す。 本発明に従って作成された電気化学的電池のコネクター末端の異なる態様を示す。 本発明の工程の系統図である。 境界づけ（ｂｏｕｎｄ）開口を有する電気抵抗性シートの態様を示す。 境界づけ開口を有する電気抵抗性シートの態様を示す。 本発明の方法において形成された組み合わせ孔開けシートの詳細な図を示す。 本発明の方法において形成された孔開け第２導電性シートの詳細な図を示す。 本発明の方法において有用な孔開け組み合わせシートの詳細な図を示す。 本発明の方法を用いて形成された分割電極の図を示す。 本発明の方法を使用する多重試験装置の形成を例示する図である。 図１２Ａ及びＢは、図１１におけるようにして形成された多重試験装置中を通しての横断面を示す。 本発明の方法を使用する多重試験装置の他の態様の形成を例示する図である。 他の多重試験装置を示す。 他の多重試験装置を示す。

Claims (48)

1. 電気抵抗性シートにより分離された相対する第１及び第２電極を含む電気化学的装置の製造方法であって、下記の諸工程を含む方法：
   （ａ） 電気抵抗性シートに第１境界づけ開口を形成し；それにより孔開け電気抵抗性シートを形成し；
   （ｂ） 前記孔開け電気抵抗性シートを第１の電気伝導性シートに接着させ、それにより組み合わせシートを形成し、それにおいて、該第１の電気伝導性シートの導電性表面の第１部分が該第１境界づけ開口を介して露出され、そして該電気伝導性シートの該導電性表面の第２部分が、該電気抵抗性シートにおける第２境界づけ開口を介してか又は該電気抵抗性シートの端を越えての延長としてのいずれかで露出され；
   （ｃ） 該組み合わせシートの該電気抵抗性シート及び該第１の電気伝導性シート中を通過させてノッチング開口を孔開けし、それにおいて、該ノッチング開口は該電気抵抗性シートにおける該第１境界づけ開口と交差し、それにより該電気抵抗性シートにおけるノッチに該第１境界づけ開口を変形させ、そして見ることができる電気伝導性シートの第２露出部分中を通して第１接触領域開口を孔開けして第１電気的接触を形成し、それにより孔開け組み合わせシートを形成し；
   （ｄ） １つの孔開け機又は複数の孔開け機を用いて第２の電気伝導性シートに孔開けして、該第２の電気伝導性シートにおいて該孔開け組み合わせシートのノッチング開口に対応するノッチング開口及び第２接触領域を有する電気伝導性シートを形成し、それにより反対側の電極シートを形成し；
   （ｅ） 該反対側の電極シートを、該電気的抵抗性シートに面する電気伝導性表面を有する該孔開け組み合わせシートの電気抵抗性シートの部分に接着させ、該反対側の電極シートは、該組み合わせシートにおけるノッチング開口に対応するノッチング開口が該組み合わせシートにおけるノッチング開口に位置合わせされ、そして第２接触領域が該第２境界づけ開口と位置合わせされ、それにより電気化学的シートを形成するように、接着され；そして
   （ｆ） 該電気化学的シートを引き剥がし、それにより使用済（ｓｐｅｎｔ）電気化学的シート及びフリーの電気化学的装置を形成し、該フリーの電気化学的装置は、該第１及び第２導電性シート、及び電気抵抗性シートにおけるノッチにより区切られたサンプルを受容するためのサンプル空間、及び前記第１及び第２電極部分をメーターと接続するための、該サンプル空間において露出されている該第１及び第２導電性シートの電極部分と電気伝導性接触している第１及び第２接触領域を有する。
2. 通気孔開口が、組み立てられた装置において電気抵抗性シートにおけるノッチに位置合わせされて、サンプルを受容するための空間の内部への通路を形成するその通気孔開口を、組み合わせシートの第２電気伝導性シート中に孔開けする工程を、反対側の電極を形成する部分としてさらに含む、請求項１の方法。
3. 通気孔開口が、電気抵抗性シートにおけるノッチに位置合わせされて、サンプルを受容するための空間の内部への通路を形成するその通気開口を、組み合わせシートの電気抵抗性シート及び第１電気伝導性シート中に孔開けする工程を、孔開け組み合わせシートを形成する部分としてさらに含む、請求項１又は２の方法。
4. 第１の主要な開いている領域と交差し、そしてノッチング開口と一緒にサンプル空間の長さを規定する通気孔開口を形成する工程をさらに含む、請求項１の方法。
5. サンプルを受容するための空間に試薬を添加する工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項の方法。
6. 電気化学的シートの形成の前に試薬を、孔開け組み合わせシートにおけるノッチに加える、請求項５の方法。
7. 試薬が、酵素及び酸化還元（レドックス）媒介体を含む、請求項５又は６の方法。
8. 酵素がグルコースオキシダーゼである、請求項７の方法。
9. 第１及び第２電気伝導性シートが金を含む、請求項１〜８のいずれか１項の方法。
10. 電気抵抗性シートにおける境界づけ開口が直線で囲まれた横断面のものである、請求項１〜９のいずれか１項の方法。
11. 電気抵抗性シート、及び第１及び第２電気伝導性シートは、製造位置合わせのために位置合わせされた整合孔が各々設けられており、前記整合孔は、それらが最終装置の部分にならないように使用済電気化学シートとして剥がされるシートの部分に配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項の方法。
12. サンプルを受容するための空間が１μｌ未満の容積を有するように、電気抵抗性シートが厚さを有し且つノッチが寸法を有する、請求項１〜１１のいずれか１項の方法。
13. 前記サンプルを受容するための空間が０．５μｌ未満の容積を有するように、電気抵抗性シートが厚さを有し且つノッチが寸法を有する、請求項１２の方法。
14. ２つの境界づけ開口を抵抗性シートに形成する、請求項１〜１３のいずれか１項の方法。
15. 反対側の電極が２つの相対する導電性表面を有し、そしてその反対側の電極の両側面が組み合わせ孔開けシートに接着されて２つの積み重ねられたサンプル受容空間を有する装置を形成する、請求項１〜１４のいずれか１項の方法。
16. 複数の境界づけ開口が電気抵抗性シートに形成され、それにより複数の、同じ平面にあるサンプル受容空間が形成される、請求項１〜１５のいずれか１項の方法。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項の方法により形成された電気化学的装置。
18. 電気化学的装置であって、順番に、
    （ａ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第１基体；
    （ｂ） 電気抵抗性の中間層；及び
    （ｃ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第２基体；
    を含み、
    それらにおいて、第１基体の第１の表面及び第２基体の第１表面は、電気抵抗性中間層に接着されており；
    それらにおいて、該装置は、サンプル受容末端近くに配置されているがしかし該装置の自由端から離れて間隔をおいている孔を有しており、前記孔は該電気抵抗性中間層、並びに該第１基体、及び該第２基体の一方、又は双方の中を通過しており；
    それらにおいて、該装置は第１サンプル空間を有し、前記第１サンプル空間は、電気抵抗性中間層中を通過しておりそしてパターン化されていない第１の電極を形成する第１基体の導電性材料の一部及びパターン化されていない第２の電極を形成する第２基体の導電性材料の一部により相対する側面で境界づけされており、そして前記サンプル空間は、該装置の自由端から孔に延長しており、そして両端で開いており、かつ
    該電極の少なくとも一方の電極寸法が、一方向において該孔と該サンプル受容末端との距離によって規定される、
    サンプル受容末端及びコネクター末端を有する前記電気化学的装置。
19. サンプル空間内に置かれた試薬をさらに含む、請求項１８の装置。
20. 試薬が酵素及び酸化還元（レドックス）媒体を含む、請求項１９の装置。
21. 酵素がグルコースオキシダーゼである、請求項２０の装置。
22. 第１基体上の導電性材料が、金を含む、請求項１８〜２１のいずれか１項の装置。
23. 第２基体上の導電性材料が金を含む、請求項２２の装置。
24. 中間層が５０〜５００μｍの厚さを有する、請求項１８〜２３のいずれか１項の装置。
25. サンプル空間が１μｌ未満の容積を有する、請求項１８〜２４のいずれか１項の装置。
26. 前記サンプル空間が５００ｎｌ未満の容積を有する、請求項２５の装置。
27. 前記サンプル空間が１００〜３００ｎｌの容積を有する、請求項２５の装置。
28. 第１サンプル空間に対して積み重ねられた形状で形成された第２サンプル空間をさらに含む、請求項１８〜２７のいずれか１項の装置。
29. 第１サンプル空間に対して同じ平面上にある配置で形成された追加のサンプル空間をさらに含む、請求項１８〜２８のいずれか１項の装置。
30. 前記孔が、前記電気抵抗性中間層、並びに該第１基体、及び該第２基体の一方のみの中を通過している、請求項１８から２７のいずれか１項の装置。
31. 前記孔が、前記電気抵抗性中間層、並びに該第１基体、及び該第２基体の双方の中を通過している、請求項１８から２７のいずれか１項の装置。
32. 前記第１の電極及び第１の電極の双方の電極寸法が、一方向において前記孔と前記サンプル受容末端との距離によって規定される、請求項３１の装置。
33. サンプル受容末端及びコネクター末端を有する電気化学的装置であって、順番に、
    （ａ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第１基体；
    （ｂ） 電気抵抗性の中間層；及び
    （ｃ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第２基体；
    を含み、
    それらにおいて、第１基体の第１の表面及び第２基体の第１表面は、電気抵抗性中間層に接着されており；
    それらにおいて、該装置は第１サンプル空間を有し、前記第１サンプル空間は、電気抵抗性中間層中を通過しておりそしてパターン化されていない第１の電極を形成する第１基体の導電性材料の一部及びパターン化されていない第２の電極を形成する第２基体の導電性材料の一部により相対する側面で境界づけされており、
    それらにおいて、該コネクター末端は第１及び第２コネクターを有し、該第１コネクターは２つの分離した接触パッドを有し、該第２コネクターは少なくとも１つの接触パッドを有し、
    それらにおいて、該第１及び第２コネクターは該装置の共通の端部から延びており、かつ、それらの間に開空間を有しており、
    それらにおいて、該第２コネクターの接触パッドは、該装置の面内でみると、該第１コネクターの接触パッドの間にあり、かつ
    それらにおいて、該第１コネクターの導電性部分が、該装置の該コネクター末端において該第２コネクターの導電性部分と向かい合う場合には、それらは該電気抵抗性の中間層によって分離されている、上記装置。
34. サンプル受容末端及びコネクター末端を有する電気化学的装置であって、順番に、
    （ａ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第１基体；
    （ｂ） 電気抵抗性の中間層；及び
    （ｃ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第２基体；
    を含み、
    それらにおいて、第１基体の第１の表面及び第２基体の第１表面は、電気抵抗性中間層に接着されており；
    それらにおいて、該装置は第１サンプル空間を有し、前記第１サンプル空間は、電気抵抗性中間層中を通過しておりそしてパターン化されていない第１の電極を形成する第１基体の導電性材料の一部及びパターン化されていない第２の電極を形成する第２基体の導電性材料の一部により相対する側面で境界づけされており、
    該コネクター末端は第１及び第２コネクターを有し、該第１コネクターはメーターとの接続のための該第１基体から延びた２つの分離した接触パッドを有し、該第２コネクターはメーターとの接続のための該第２基体から延びた少なくとも１つの接触パッドを有し、
    該第２コネクターの一つの接触パッドは、該装置の平面図において該第１のコネクターの接触パッドの間に見え、かつ、
    該電気抵抗性の中間層が、該第１コネクターの接触パッドが該第１基体から延びるところまで、該第１基体と該第２基体との間を延びている、上記装置。
35. サンプル受容末端及びコネクター末端を有する電気化学的装置であって、順番に、
    （ａ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第１基体；
    （ｂ） 電気抵抗性の中間層；及び
    （ｃ） その第１表面に適用された導電性材料の層を有する第２基体；
    を含み、
    それらにおいて、第１基体の第１の表面及び第２基体の第１表面は、電気抵抗性中間層に接着されており；
    それらにおいて、該装置は第１サンプル空間を有し、前記第１サンプル空間は、電気抵抗性中間層中を通過しておりそしてパターン化されていない第１の電極を形成する第１基体の導電性材料の一部及びパターン化されていない第２の電極を形成する第２基体の導電性材料の一部により相対する側面で境界づけされており、
    それらにおいて、該第１基体のコネクター末端は、テストメーターを該第１基体上の導電体材料に接続する２つの接触パッドを有し、該接触パッドは、該装置の対向する端に配置され、かつ、該第２基体のコネクター末端は、テストメーターを該第２基体上の導電体材料に接続する接触パッドを有し、かつ、
    それらにおいて、該サンプル空間を除き、対向する該第１コネクターの導電性部分と、該第２コネクターの導電性部分とは、該電気抵抗性の中間層によって分離されている、上記装置。
36. 該第２コネクターの接触パッドは、該装置の面内でみると、該第１コネクターの接触パッドの間にある、請求項３５に記載の装置。
37. 更に、前記サンプル空間内に配置された試薬を有する、請求項３３から３６のいずれか１項に記載の装置。
38. 前記試薬が、酵素、及び酸化還元（レドックス）媒介体を有する、請求項３７に記載の装置。
39. 前記酵素がグルコースオキシダーゼである、請求項３８に記載の装置。
40. 前記第１基体上の導電性材料が、金、炭素、銀、パラジウム、及び白金からなる群から選ばれる、請求項３３に記載の装置。
41. 前記第２基体上の導電性材料が、前記第１基体上の導電性材料と同一又は異なっており、金、炭素、銀、パラジウム、及び白金からなる群から選ばれる、請求項４０に記載の装置。
42. 前記中間層の厚みが５０から５００μｍである、請求項３３から４１のいずれか１項に記載の装置。
43. 前記サンプル空間の容積が１μｌ未満である、請求項３３から４２のいずれか１項に記載の装置。
44. 前記第１サンプル空間に対して積み重ねられた配置の第２サンプル空間を更に有する、請求項３３から４３のいずれか１項に記載の装置。
45. 前記第１サンプル空間に対して同じ平面に形成された追加のサンプル空間を更に有する、請求項３３から４４のいずれか１項に記載の装置。
46. 前記サンプル空間の容積が５００ｎｌ未満である、請求項３３から４５のいずれか１項に記載の装置。
47. 前記サンプル空間の容積が１００から３００ｎｌである、請求項３３から４６のいずれか１項に記載の装置。
48. 前記サンプル空間の幅方向の大きさが、
    前記電気抵抗性の中間層に穴あけされた開口部の対向する側面によって規定され、ここで、該対向する側面が実質的に直線状であり、かつ互いに並行である、請求項３３から４７のいずれか１項に記載の装置。

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