JP3694665B2

JP3694665B2 - バイオセンサー

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Publication number: JP3694665B2
Application number: JP2001337013A
Authority: JP
Inventors: シングブーラーラグビー; ピイ．ウォーリングドーグラス; エス．ヒルブライアン
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: EP1203823A1; JP2002195973A; US6814843B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプル中のアナライトの濃度測定に使用するためのバイオセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気化学バイオセンサーは公知である。電気化学バイオセンサーは、生物学的サンプル、特に血液中の種々のアナライトの濃度を測定するために使用されている。バイオセンサーは、米国特許第5,288,636号、5,413,690号、5,762,770号、5,798,031号および5,997,817号（これらの開示内容はそれぞれ参照により本明細書に援用される）に記載されている。
【０００３】
変形可能な材料からなる蓋をエンボスすることによって、液体の試験サンプルが吸い込まれ得る毛管状スペースとして作用する凹形部分を形成することは公知である。例えば米国特許第5,759,364号参照。スペーサー層によって間隔をおいて配置された対向する表面部間に毛管状の隙間を形成することも知られている。例えば欧州特許出願第0 287 883号(Miles Inc.)および米国特許第5,141,868号参照。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、スペーサーを使用することなく、またはカバーもしくは支持体をエンボスする追加の製造工程を行うことなくカバーと支持体との間に毛管状の流路が形成されたバイオセンサーを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、スペーサーを使用することなく、またはカバーもしくは支持体をエンボスする追加の製造工程を行うことなくカバーと支持体との間に毛管状の流路が形成されたバイオセンサーが提供される。このバイオセンサーは、支持体、支持体上に配置された試薬、および上端側とほぼ平らな下端側とを備えたカバーを含む。下端側は支持体上に結合してシールされている部分とシールされていない部分を規定する。シールされていない部分は支持体と協同して、試薬を横切って延びる流路を規定する。
【０００６】
さらに、本発明によれば、支持体、支持体上に配置された試薬、および上端側とほぼ平らな下端側とを有し、上端側と下端側の間に延在する開口部を備えるカバーを含むバイオセンサーが提供される。下端側は支持体に結合してシールされている部分とシールされていない部分とを規定する。シールされていない部分は支持体と協同して、開口部と試薬の間に延在する流路を規定する。
【０００７】
さらに、本発明によれば、毛管状の流路を有するバイオセンサーを形成する方法が提供される。この方法は、支持体を用意する工程、上端面と下端面とを有するカバーを用意する工程、カバーの下端面に熱硬化性接着剤を配置する工程、接着剤をコーティングした下端面を支持体上に配置する工程、および熱硬化性接着剤の一部を加熱して下端側を支持体に結合させ、シールされている部分とシールされていない部分を規定する工程を含む。シールされていない部分は支持体と協同して、試薬を横切って延びる流路を規定する。
【０００８】
当業者には、現在認められる本発明を実施するための最良の態様を例示した好ましい実施形態についての下記の詳細な説明を考慮すれば、本発明のさらなる特徴が明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、毛管状の流路を実用化されている技術を用いて低コストで製造することが可能なバイオセンサーに関する。本発明のバイオセンサーはカバーと支持体とを備え、双方とも、流路を予め規定することなく、しかも支持体によって試薬を保持させておくことなく形成される。カバーは、シールされていない部分を残すような特別なパターンで支持体にシールされ、シールされていない部分は、開口部と既定の反応部（ここで特定のアナライトの診断試験が行なわれる）との間に延在する。カバーと支持体は、本質的に、お互いに完全にぴったりくっついておらず、したがって毛管状の流路は支持体とカバーのシールされていない部分の間にデフォルトで作られる。本発明のバイオセンサーは、支持体とカバーの表面の凹凸および試薬の厚みを利用して毛管状の流路を形成し、液体サンプルを支持体を横切って反応部方向に移動させる。本発明の種々の態様を図１〜11に示す。これらの図は一定の比率の縮尺で描かれておらず、各図中、同様の構成要素には同様の番号が付されている。
【００１０】
図１〜５は、カバー12、底部支持体14、導電性トラック16、18およびトラック16、18の一部の上方にまたがる試薬20を有する電気化学バイオセンサー10の形態で本発明の態様を説明するものである。バイオセンサー10は好ましくは矩形である。しかし、バイオセンサー10は本発明の開示にしたがって任意の数の形状をとることができる。バイオセンサー10は、好ましくはロール状の材料から製造されるが、本発明の開示にしたがって個々のシートから組立ることもできる。したがって、バイオセンサー10の組立のための材料を選択する際には、ロール加工のために十分に柔軟であるが、完成したバイオセンサー10に対して有用な剛性を付与するのに十分な硬さを有する材料の使用を要する。
【００１１】
バイオセンサー10のカバー12は、支持体14に面する第１の表面48と、反対側の第２の面50を含む。図１および／または４参照。さらに、カバー12は、対向する端部52、54と、その端部52、54間に延在する縁部56、58を有する。開口部60は、図１に示すように、第１の表面48および第２の表面50の間に延在する。カバー12を支持体14に結合した場合、開口部60は試薬20からずれている。図３参照。しかし、開口部60は本発明の開示にしたがって数多くの位置に配置できる。カバー12は、厚さ３ミル(mil)のST505 MYLAR(登録商標)ポリエステルフィルム(E.I.DuPont de Nemours(Wilmington, Delaware)から市販されている)であるのが好ましい。
【００１２】
さらに、図示していないが、カバー12の第１の表面48は、熱硬化性接着剤などの接着剤でコーティングされる。そのような接着剤の例は、限定するものではないが、商品番号38-8569(95％wt/wtのポリウレタンおよび５％wt/wtのイソシアネート)および商品番号38-8668(７％wt/wtのTriton X-100界面活性剤および１〜２％wt/wtのフュームドシリカ)(いずれもNational Starch & Chemical, a Member of ICI Group(Bridgewater, NJ)から市販されている)のブレンドである。カバー12は、本発明の開示にしたがって広範な種類の市販の接着剤を用いて、または溶接(加熱または超音波)により底部支持体14に結合できる。カバー12の第２の表面50には、例えば、製品ラベルまたは使用説明書を本発明の開示にしたがって印刷してもよい。
【００１３】
図３に示したように、カバー12は既定の流路をもたないので、支持体14上のほぼ平らな位置にある。カバー12と支持体14は、本質的に、お互いに完全にぴったりとくっついていないので、カバー12の部分36が支持体14に結合した場合、小さい隙間／流路40、62、64がシールされていない部分38と支持体14の間にデフォルトで作られる。これらの隙間／流路40、62、64は、支持体14とカバー12の表面の凹凸により、そして試薬の存在により作られると考えられる。図４および５の拡大図参照。バイオセンサー10はこのような表面の凹凸ならびに試薬の厚みを利用して毛管状の流路40を形成し、支持体14を横切って試薬20の方向に少量の血液を移動させる。
【００１４】
図３および４に言及すると、カバー12は、シールされている部分36が内側境界部66と外側境界部68を有するように支持体14に結合されている。内側境界部66はほぼＵ形であり、対向する脚部70、72と、脚部70、72間に延びる湾曲した端部74を含む。外側境界部68はほぼ直線状であり、縁部56、58から離れたところに位置しており、カバー12のシールされていない部分37を形成している。カバー12のシールされていない部分37は、カバー12と支持体14との間に隙間62、64を形成している。シールされている部分36と、シールされていない部分37、38は、図２および３においてはお互いに明らかに区別可能であるが、部分36、37、38は、いつでもユーザーの目に見えるわけではない。例えば、部分36、37、38は、カバー12が不透明である場合、ユーザーには見えない。しかし、カバー12が透明であり、試験される液体サンプルが着色している場合、部分36は、バイオセンサー10のユーザーに使用中見えるであろう。さらに、境界部66、68の形状および大きさは、本発明の開示したがって様々であり得る。
【００１５】
カバー12のシールされていない部分38は境界部66の内側に位置し、支持体14と協同してカバー12と支持体14の間に毛管状の流路40を形成する。図４の拡大断面図に再び言及すると、流路40は、カバー12、支持体14およびシールされている部分36の内側境界部66により規定される。さらに、流路40は、開口部60と位置合わせされており、カバー12の端部54まで延びている。図３および５参照。流路40は、図４中の矢印46で示しているように、約１μm〜約60μm、好ましくは約２μm〜約30μm、最も好ましくは約５μm〜約15μmの高さを有する。さらに、内側境界部66の対向する脚部70、72間の流路40の幅は、約１mm〜約４mm、好ましくは約２mm〜約３mm、最も好ましくは約2.5mm〜約2.75mmである。流路はカバー12または支持体14のいずれにおいても予め形成されていないので、流路の高さは、カバー12と支持体14を形成する材料に固有の表面の凹凸、試薬の厚さ、および塗布される接着剤(存在する場合)の粘稠度によって変動する。
【００１６】
バイオセンサー10の底部支持体14は、導電性トラック16、18を支持する第１の表面22と、反対側の第２の表面24を備える。図４〜５参照。さらに、支持体14は、対向する端部26、28と、端部26、28間に延在する縁部30、32を有する。図１参照。底部支持体14は、広範な種類の絶縁材料から製造することができる。望ましい電気特性および構造特性をもたらす絶縁材料の例としては、限定するものではないが、ガラス、セラミック、ビニルポリマー、ポリイミド、ポリエステル、およびスチレニクス(styrenics)が挙げられる。底部支持体14は、屈曲性ポリマー、例えばポリエステルまたはポリイミドなどであるのが好ましい。適当な材料の例としては、限定するものではないが、ポリエチレンナフタレートフィルムである５ミル厚のKALADEX(登録商標) (E.I.DuPont de Nemours(Wilmington, Delaware)から市販されている)であり、これは、LPKF Laser Electronic GmbH(Garbsen,ドイツ)により金でコーティングされている。
【００１７】
本発明のバイオセンサー10はそれぞれ、検出が行なわれる既定の反応部78を含むように形成されている。バイオセンサーが電気化学的なものである場合、既定の反応部は、電極16、18の一部分上に位置する電気化学的区域である。図１に言及すると、バイオセンサー10は電気化学的反応部78を含み、この反応部78は試薬20が位置する電極区域として規定される。バイオセンサー10の支持体14には凹部34が形成され、反応部78の周りに設けられている。凹部34は、本発明の開示にしたがって任意の数の形状および大きさをとりうる。支持体14中に凹部34を形成する方法は限定されない。例えば、凹部は、インデンティング、エンボシング、エッチング(例えばフォトリソグラフィ法または基材の一部のレーザー除去などを使用)、あるいは基材の一部を変形または取り除くことにより形成することができる。凹部のさらなる説明については、2000年10月６日に米国特許商標庁に出願された米国特許出願第09/684,257号(発明の名称"Biosensor"、Bhullarら)を参照されたい。これは参照により本明細書に援用される。
【００１８】
図１に示したように、導電性トラック16、18は、底部支持体14の第１の表面22上に作成または分離される。トラック16、18は、バイオセンサー10の電極である。本明細書においては、「電極セット」という用語は、少なくとも２個の電極、例えば２〜200個または３〜20個の電極のセットである。これらの電極は、例えば、作用電極および基準電極でありうる。トラック16、18は協同して、凹部34の周縁の内側に位置するかみ合わせ構造の電極アレイ80およびアレイ80から端部28の方向に延びるリード線82を形成する。
【００１９】
トラック16、18は、導電性材料から製造される。導電性材料の例としては、限定するものではないが、アルミニウム、炭素(グラファイトなど)、コバルト、銅、ガリウム、金、インジウム、イリジウム、鉄、鉛、マグネシウム、水銀(アマルガムとして)、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、白金、レニウム、ロジウム、セレン、ケイ素(高ドープ多結晶性ケイ素など)、銀、タンタル、スズ、チタン、タングステン、ウラン、バナジウム、亜鉛、ジルコニウム、それらの混合物、およびこれらの元素の合金、酸化物または金属化合物が挙げられる。好ましくは、トラックは、金、白金、パラジウム、イリジウム、またはこれらの金属の合金を含む。なぜなら、そのような貴金属およびその合金は、生物学的系において不活性であるからである。最も好ましくは、トラック16は、金製の作用電極であり、トラック18は、同じく金製であり、作用電極と実質的に同じ大きさの補助電極である。
【００２０】
トラック16、18は、レーザーアブレーション(削摩)により残りの導電性表面から形成、作成または分離される。レーザーアブレーションを用いて表面上に電極を形成する技術は公知である。例えば、1999年10月4日に出願された米国特許出願第09/411,940号(発明の名称"LASER DEFINED FEATURES FOR PATTERNED LAMINATES AND ELECTRODE")参照。この開示内容は参照により本明細書に援用される。
【００２１】
トラック16、18は、好ましくは、電極の周辺部から導電性材料を除去することにより作成される。したがって、トラック16、18は、約25μm〜約500μm、好ましくは約100μm〜約200μmの幅を有する間隙によって底部支持体14上の残りの導電性材料から分離される。あるいは、トラック16、18は、底部支持体14上にレーザーアブレーションのみで作成することができる。さらに、トラック16、18は、本発明の開示にしたがって積層してもよく、スクリーン印刷してもよく、フォトリソグラフィ技術によって形成してもよい。
【００２２】
本発明の開示にしたがって多電極構成とすることも可能である。例えば、追加の導電性トラック(図示せず)を含むバイオセンサー10を形成することが考えられる。三電極構成においては、第１のトラックは作用電極であり、第２が対向電極であり、第３の電極は基準電極である。三電極構成は、本発明の開示にしたがって、トラックが作用電極であり、第３の電極が補助電極または基準電極として提供される場合にも可能である。トラックの数、およびアレイ80におけるトラック間の間隔は、本発明の開示にしたがって変動し得るし、多くのアレイが当業者によって認識されるように形成されうるものである。
【００２３】
試薬20は、特定のアナライトに対する電気化学プローブを提供するものであり、アレイ80を覆うように底部支持体14上にアプライされる。液体試薬20はアレイ80上に配置される。特定の試薬20の選択は、測定される特定の１種または複数種のアナライトに依存し、当業者には周知である。本発明のバイオセンサー10で使用しうる試薬の例は、全血サンプル中のグルコース測定用試薬である。ヒト血液サンプル中のグルコース測定用試薬の例は、限定するものではないが、62.2mgのポリエチレンオキシド(平均分子量100〜900キロダルトン)、3.3mgのNATROSOL 244M、41.5mgのAVICEL RC-591F、89.4mgの一塩基性リン酸カリウム、157.9mgの二塩基性リン酸カリウム、437.3mgのフェリシアン化カリウム、46.0mgのコハク酸ナトリウム、148.0mgのトレハロース、2.6mgのTRITON X-100界面活性剤、および試薬1g当たり2000〜9000単位の酵素活性を含む。酵素は、12.5mgの補酵素PQQおよび1.21×10⁶単位のキノプロテイングルコースデヒドロゲナーゼのアポ酵素から酵素溶液として調製される。この試薬は、さらに米国特許第5,997,817号に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に援用される。
【００２４】
ヘマトクリット値を測定する場合、試薬には、酸化型または還元型の可逆的電気活性化合物(それぞれ、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム(「フェリシアン化物」)およびヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム(「フェロシアン化物」))、電解質(リン酸カリウムバッファー)、および結晶質(Avicel RC-591F、88％結晶性セルロースおよび12％のナトリウムカルボキシメチル-セルロースのブレンド、FMC Corp.から入手可能)が含まれる。乾燥前の試薬に含まれる成分の濃度は下記のとおりである：400ミリモル(mM)のフェリシアン化物、55mMのフェロシアン化物、400mMのリン酸カリウム、および2.0％(重量：体積)のAvicel。ヘマトクリットアッセイのさらなる説明は、米国特許第5,385,846号に記載されており、この開示内容は、参照により本明細書に援用される。
【００２５】
本発明のセンサー10における特定のアナライトの測定で使用しうる酵素およびメディエーターの例を表１に示すがこれらに限定されるものではない。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１に示した例のいくつかにおいては、少なくとも１種の追加の酵素が反応触媒として使用される。さらに、表１に示した例のいくつかは、追加のメディエーターを利用してもよく、追加のメディエーターは酸化型のメディエーターへの電子移動を促進する。追加のメディエーターは、酸化型のメディエーターよりも少ない量で試薬に提供される。上記アッセイを記載する一方、本発明の開示にしたがってバイオセンサー10を用いた場合、電流、電荷、インピーダンス、コンダクタンス、電位またはサンプルのその他の電気化学的に示される特性が、サンプル中のアナライトの濃度に正確に相関しうるものと考えられる。
【００２８】
複数のバイオセンサー10は典型的にはバイアル中にパッケージングされ、通常、ストッパーを設けてバイアルを密閉する。しかし、バイオセンサー10は個別にパッケージングされてもよく、あるいはバイオセンサーはお互いに折り重なっていても、コイル状に巻かれていても、カセット入れに積み重ねられていても、またはブリスター包装で包装されていてもよい。
【００２９】
バイオセンサー10は、下記のものと接続して使用される：
１．電極に電気的に接続されており、作用電極の表面で還元型のメディエーターの拡散限界電気酸化を引き起こすのに十分な電位差を電極間に供給可能な電源、および
２．電極に電気的に接続されており、上記電位差を印加した場合に還元型のメディエーターの酸化によって生じる拡散限界電流を測定可能なメーター。
【００３０】
メーターは、通常、電流測定値にアルゴリズムを適用するように改造されていおり、よってアナライト濃度が提供され、視覚的に表示される。そのような電源、メーターおよびバイオセンサーシステムの改良は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第4,963,814号(1990年10月16日発行)、米国特許第4,999,632号(1991年3月12日発行)、米国特許第4,999,582号(1991年3月12日発行)、米国特許第5,243,516号(1993年9月7日発行)、米国特許第5,352,351号(1994年10月4日発行)、米国特許第5,366,609号(1994年11月22日発行)、Whiteらの米国特許第5,405,511号(1995年4月11日発行)、およびWhiteらの米国特許第5,438,271号(1995年8月１日発行)の主題である。これらの開示内容は参照により本明細書に援用される。
【００３１】
多くの液体サンプルを分析することができる。例えば、ヒトの体液（全血、血漿、血清、リンパ液、胆汁、尿、***、脳脊髄液、脊髄液、涙液および便検体など）ならびに当業者に容易に認められるその他の生物学的液体が測定可能である。液体の組織標本も、食物、発酵製品および環境物質（潜在的に環境汚染物質を含む）とともにアッセイすることができる。好ましくは全血が本発明によってアッセイされる。
【００３２】
反応が完了したら、電源(例えばバッテリー)が電極間に電位差を印加する。電位差を印加する場合、補助電極における酸化型のメディエーターの量と電位差が、作用電極の表面における還元型のメディエーターの拡散限界電気酸化を引き起こすのに十分でなければならない。電流測定メーター(図示せず)は、作用電極の表面において還元型のメディエーターの酸化により生じる拡散限界電流を測定する。下記の必要条件を満たす場合、測定された電流はサンプル中のアナライトの濃度と正確に相関しうる：
１．還元型のメディエーターの酸化速度が、作用電極表面への還元型メディエーターの拡散速度によって決定され、
２．生じる電流が、作用電極表面における還元型メディエーターの酸化によって限定される。
【００３３】
バイオセンサー10を製造するには、金属化フィルムロールを、ガイドロールに通してアブレーション／洗浄および乾燥機構に送り込む。支持体14をアブレートすることが可能なレーザーシステムは当業者には公知である。その例としては限定するものではないがエキシマーレーザーが挙げられ、アブレーションパターンはミラー、レンズおよびマスクによって制御される。そのようなシステムの例としては、限定するものではないが、LPX-300またはLPX-200があり、その両方とも、LPKF Laser Electronic GmbH(Garbsen、ドイツ)から市販されている。
【００３４】
レーザーアブレータでは、金属化フィルムの金属層を予め決定されたパターンでアブレートし、電極セットリボンを形成する。電極パターンを形成した後、金属化フィルムをさらにアブレートしてパターンに隣接して配置される凹部34を作成する。次いで、リボンを引張ループでさらにガイドロールに通し、任意の光学または電気的検査システムに通す。この検査システムは、不具合を検査するための品質管理に使用される。
【００３５】
試薬20を調合し、分配および乾燥機構にある部分78の中心に液体状態でアプライする。試薬アプライ技術は、米国特許第5,762,770号に記載されているとおり当業者には周知である。この開示内容は、参照により本明細書に援用される。試薬は、本発明の開示にしたがって部分78の中心に液体状態で、または乾燥もしくは半乾燥などのその他の状態でアプライしうる。
【００３６】
さらに、熱硬化性接着剤をコーティングしたカバー材料ロールをスリッティングおよび穿孔機構に送り込んで、カバー材料に開口部60を設ける。次いで、カバー材料をバイオセンサー10の列に適した幅に細断する。接着剤をコーティングしたカバー材料を、試薬をコーティングした底部支持体とともにセンサー組立機構に送り込む。
【００３７】
センサー組立機構では、カバー材料がアレイ80を覆うようにカバー材料の熱硬化性接着剤をコーティングした側を支持体14上に配置する。次いで、適当な所望の流路形状および大きさの加熱こて(ホットアイアン、hot iron)(図示せず)をカバー材料の表面50上に置いて、シールされている部分36を支持体14にヒートシールする。こてはシールされていない部分38に隣接した熱硬化性接着剤を加熱しないので、流路40はカバー12のシールされていない部分38と支持体14ととの間にデフォルトで形成される。流路40の側部は、シールされている部分36の内側境界部66によって規定される。流路40が形成されたら、組立られた材料をセンサーカッティングおよび包装機構に送り込んで、個々のバイオセンサー10を形成し、バイアルに分けて包装し、それぞれストッパーで密閉することにより、パッケージングされたセンサーストリップが得られる。
【００３８】
使用の際、バイオセンサー10のユーザーは開口部60の上に指を置く。液体血液サンプルは図４〜５の矢印42で示したように開口部60を通って流入する。矢印44で示したように、毛管力によって液体サンプルは開口部60から流路40を通ってカバー12の端部52方向に引き込まれる。液体血液サンプルは試薬20を溶かし、電極アレイ80に遭遇し、そこで電気化学反応が生じる。上記のプロセスおよび製品は、特に診断装置で使用するための使い捨てのバイオセンサーを含む。しかし、任意の生物学的サンプル、環境サンプル、またはその他のサンプル中のアナライトの測定などの非診断的用途のための電気化学センサーも含まれる。上記のように、バイオセンサー10は多様な形状および大きさで製造することができる。
【００３９】
本発明の別の態様にしたがってバイオセンサー110が提供され、図７に図示されている。バイオセンサー110は、バイオセンサー10と同様の材料で製造され、開口部160を有するカバー112を備えるように形成され、開口部160は、流路40中での液体サンプルの拡散を助けるように設計される。図６参照。カバー112の開口部160は、３つのほぼ三角形のセグメント162、164、166を備え、これらはそれぞれ凹形の外側部分168と外側部分168に向かって収斂する(converge)側壁170、172によって規定される。図７に言及すると、バイオセンサー110を組立てた場合、開口部160は電極アレイ80から間隔をおいて配置される。しかし、開口部160は、本発明の開示にしたがって数多くの位置に位置することができる。
【００４０】
カバー12と同様に、カバー112と支持体14とは、シールされている部分36がシールされていない部分38と協同して、開口部160とカバー112の端部54の間に延在する毛管状の流路40をデフォルトで規定するように既定のパターンで互いにシールされる。さらに、図７に示したように、シールされている部分136はカバー112の縁部56、58まで延びていない。したがって、図４に示したような隙間62、64と同様のシールされていない隙間が、縁部30、56の間と縁部32、58の間にそれぞれ存在する。カバー112のシールされている部分36は、バイオセンサー10に関して上記したように、熱硬化性接着剤などの接着剤によって支持体14に結合されている。カバー112は、本発明の開示にしたがって広範な種類の市販の接着剤を用いてあるいは溶接(加熱または超音波)によって底部支持体14に結合することができる。
【００４１】
バイオセンサー110は、開口部160が開口部60とは異なる形状である以外は上記のようなバイオセンサー10と同様の方法で組立られ、使用される。さらに、カバー112のシールされていない部分38と支持体14の間に形成される流路の高さおよび幅は、上記のバイオセンサー10と同様である。
【００４２】
図９に示したように、側部供与型バイオセンサー210が本発明の別の態様にしたがって提供される。バイオセンサー210は、バイオセンサー10と同様の材料で製造され、カバー212、底部支持体214、および導電性トラック16、18を備える。図８に言及すると、バイオセンサー210のカバー212は、それぞれ、縁部56、58に形成された開口部260、262を備える。開口部260、262はそれぞれ分断された(disrupted)凹形の表面262を備える。図９に示したように、カバー212を支持体214に結合した場合、開口部260、262は、電極アレイ80から間隔をおいて配置される。しかし、開口部260、262は、本発明の開示にしたがって数多くの位置に位置することができる。
【００４３】
底部支持体214の縁部30、32は、ユーザーの指に適合するように、端部26に隣接してほぼ凹形の切欠き部222、224を有する。切欠き部222、224は、バイオセンサー210の組立の際にカバー212の開口部260、262とほぼ位置が合うように配置される。バイオセンサー210は、切欠き部なしで形成してもよく、あるいは切欠き部は本発明の開示にしたがって数多くの形状をとりうるものである。
【００４４】
図９に示したように、カバー212および支持体214は、既定のパターンで互いにシールされ、縁部56、58の間に延在する、互いに間隔をおいて配置されたシールされている部分236を形成する。シールされている部分236はそれぞれ内側境界部266と外側境界部268を有する。カバー212のシールされている部分236は、バイオセンサー10に関して上記したように熱硬化性接着剤などの接着剤により支持体214に結合される。カバー212は、本発明の開示にしたがって広範な種類の市販の接着剤を用いて、あるいは溶接(加熱または超音波)によって底部支持体214に結合することができる。
【００４５】
シールされている部分336の内側境界部266は、対抗する外側セグメント270、内側セグメント272、および各外側セグメント270から内側セグメント272に向かって収斂する転移セグメント274を有する。したがって、デフォルトで、シールされている部分236の間に位置するシールされていない238は、支持体214の切欠き部222、224と、カバー212の開口部260、262との間に毛管状の流路240を規定する。流路240の高さは、バイオセンサー10、110に関して上記したような流路40、140の高さと同様である。しかし、流路240の幅は、外側セグメント270から内側セグメント272に向かって収斂しているので様々である。流路240の外側セグメント270間の流路の幅は、約100μm〜約5000μm、好ましくは約1000μm〜約4000μm、最も好ましくは約1500μm〜約3000μmである。内側セグメント272間の流路240の幅は約50μm〜約4000μm、好ましくは約500μm〜約3000μm、最も好ましくは約1000μm〜約2500μmである。
【００４６】
バイオセンサー210を製造するには、バイオセンサー10に関して上記したように金属化フィルムロールを、ガイドロールを通してアブレーション／洗浄および乾燥機構に送り込んで、電極セットリボンを形成し、パターンに隣接して位置する凹部34を作成する。熱硬化性接着剤をコーティングしたカバー材料ロールをスリッティング／穿孔機構に送り込んで、そこでカバー材料に開口部260、262を設ける。さらに、接着剤をコーティングしたカバー材料をバイオセンサー10の列に適した幅に細断する。次いで、接着剤をコーティングしたカバー材料を、試薬をコーティングした底部支持体とともにセンサー組立機構に送り込む。
【００４７】
センサー組立機構では、図９に示したように切欠き部222、224が開口部260、262の位置と合うように、カバー材料の熱硬化性接着剤をコーティングした側を支持体材料上に配置する。次いで、適当な所望の流路形状および大きさの間隔をおいて配置されたこて(図示せず)を、カバー材料の表面50上に置いてシールされている部分236を支持体214に結合させる。また、シールされていない部分238はこての熱に曝されないので、底部支持体214には結合されない。したがって、流路240がカバー212と支持体214の間に形成され、開口部260、262の間に延在するように形成される。流路240が形成されたら、組立られた材料をセンサーカッティングおよび包装機構に送り込んで、そこで材料を切断して個別のバイオセンサー210を形成させ、それをバイアルに分けて包装して、それぞれストッパーで密閉することにより、パッケージングされたセンサーストリップが得られる。
【００４８】
図10〜11に言及すると、バイオセンサー310が本発明にしたがって形成されている。バイオセンサー310はカバー312、底部支持体314、および試薬320を有する。しかし、バイオセンサー310は本発明の開示にしたがって任意の数の形状をとりうるものである。バイオセンサー310は、好ましくは、バイオセンサー10に関して記載したのと同様の材料から製造される。しかし、バイオセンサー310は、生物学的液体中のアナライトの測光学的測定を行うために形成される。
【００４９】
バイオセンサー310のカバー312は、第1の表面48と第2の表面50の間に延在する2個の間隔をおいて配置された開口部360、362を有する。第1の開口部360は端部52に隣接して位置し、第１の直径を有しており、第2の開口部362は端部54に隣接して位置し、第1の開口部360の第1の直径よりも小さい第2の直径を有する。第1の直径は約5mmであり、好ましくは約3mmであり、最も好ましくは約2.5mmである。第2の開口部262の第2の直径は約3mmであり、好ましくは約2.5mmであり、最も好ましくは約1.5mmである。開口部360、362の形状および大きさは、本発明の開示にしたがって様々であり得る。さらに、カバー12の第2の表面50には第1の開口部360の周りを囲む円364が印刷されており、これは液体サンプルを載せる場合にユーザーにとってインジケーターとして役立つ。カバー312は円364を印刷せずに形成されてもよく、あるいは本発明の開示にしたがって第2の表面50に種々の製品ラベルまたは使用説明書を印刷してもよい。
【００５０】
図10に示したように底部支持体314の端部26はほぼ湾曲形の形状である。さらに、支持体314の第1の表面22には、バイオセンサー310をつかむ場所をユーザーに知らせるのに役立つ間隔をおいて配置されたマーキング366と、メーター(図示せず)にバイオセンサー310を滑りこませる方向をユーザーに知らせるための矢印368が印刷されている。図中には、マーキング366をダイアモンド形状で示している。しかし、バイオセンサー310はマーキングおよび／または矢印なしに形成されてもよく、あるいは本発明の開示にしたがってマーキングおよび／または矢印は様々な形状および大きさであってもよく、種々の数で表示されてもよい。
【００５１】
図11に示したように、カバー312は、シールされている部分336が内側境界部366と外側境界部368を有するように支持体314に結合される。内側境界部366は、第1の開口部360から第2の開口部362に向かって収斂している対向する側部370を備える。外側境界部368は、ほぼ直線状であり、縁部56、58から離れており、カバー312のシールされていない部分337を形成している。カバー12のシールされていない337は、カバー312と支持体314の間に隙間(図示せず。しかし図４に示した隙間62、64と同様である。）を形成する。さらに、境界部366、368の形状および大きさは本発明の開示にしたがって様々でありうる。
【００５２】
内側境界部の対抗する側部370はカバー312および支持体314と協同して、開口部360、362の間に延在する毛管状の流路340を規定する。カバー312、支持体314、およびシールされている部分36の内側境界部366は、流路340を規定する。収斂する流路340は、開口部360からバイオセンサー310にアプライされる液体サンプルを、該サンプルが試薬320に向かって移動するようなより大きな毛管力に曝す。流路340は、バイオセンサー10に関して上記したような流路40の高さと同様の高さを有する。
【００５３】
【実施例】
下記の実施例は、コレステロールを試験するために形成されたバイオセンサー310で使用するのに適した試薬を説明する目的で記載したものである。
【００５４】
0.117gのメチルヒドロキシプロピルセルロース(Culminal MHPC 8800)、
7.000gの二酸化チタン、
0.138gのリン酸二水素カリウム、
0.479gのリン酸水素二ナトリウム水和物、
3400Uのコレステロールエステラーゼ、
5000Uのコレステロールオキシダーゼ、
７×10⁴Uのペルオキシダーゼ、
0.476gのジオクチルスルホコハク酸ナトリウム
を、70mlの水に溶解する。次いで、
14.0gのセルロース、
8.4gのポリプロピオン酸ビニル分散体
を、連続的に均一に混合する。最後に、
1.6mlのアセトンに溶解した0.66gの3,3',5,5'-テトラメチルベンジジンを加える。
【００５５】
このバッチを底部支持体314上に約300μの厚さの層でコーティングする。さらなる説明については、Vogelらの米国特許第B1 4,477,575号を参照。この開示内容は参照により本明細書に援用される。任意の数の測光学的試薬を本発明にしたがってバイオセンサー310で使用しうる。
【００５６】
バイオセンサー310を製造するには、支持体材料の非金属化フィルムロールをスリッティング機構に送り込み、そこで端部26を湾曲状にし、印刷機構に送り込み、そこでマーキング366および矢印368を表面22上に印刷する。さらに、支持体材料を分散および乾燥機構に送り込み、そこで試薬320を調合し、部分78の中心に液体形態でアプライする。カバー材料ロールをスリッティングおよびラミネーション機構に送り込み、そこでカバー材料に開口部360、362を設ける。また熱硬化性接着剤をカバー材料の一方の側に塗布する。カバー312の別の側50には、印刷機構で円364を付す。さらに、接着剤をコーティングしたカバー材料を、各バイオセンサー10に適した幅に細断する。次いで、接着剤をコーティングしたカバー材料を、試薬をコーティングした底部支持体とともにセンサー組立機構に送り込む。
【００５７】
センサー組立機構では、カバー材料の熱硬化性接着剤をコーティングした側を、図11に示したように第２の開口部362が試薬320の位置と合うように支持体材料上に配置する。次に、間隔をおいて配置したこて(図示せず)をカバー材料の表面50上に置いてシールされている部分336を支持体214に結合させる。また、シールされていない部分338、337はこての熱に曝されないので、底部支持体314に結合されない。したがって、流路340がカバー312と支持体314の間に形成され、開口部360、362の間に延在するように形成される。流路340が形成されたら、組立られた材料をセンサーカッティングおよび包装機構に送り込み、そこで材料を切断して個別のバイオセンサー310を形成し、バイアルに分けて包装し、それぞれストッパーで密閉することにより、パッケージングされたセンサーストリップが得られる。
【００５８】
本発明を好ましい実施形態を参照することにより詳細に説明したが、変更および改変が請求の範囲に記載し、規定したような本発明の範囲および精神に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバイオセンサーであって、支持体、試薬、および試薬と支持体とを覆うように形成されたカバーを備えたバイオセンサーの分解組立図である。
【図２】図１の組立てられたバイオセンサーの透視図である。
【図３】一部分離した図２のバイオセンサーの平面図である。
【図４】図３に示した図の４−４線拡大断面図である。
【図５】図３に示した図の５−５線拡大断面図である。
【図６】カバーの透視図である。
【図７】本発明の別の態様のバイオセンサーであって、図６のカバーを備えたバイオセンサーの透視図である。
【図８】別のカバーの透視図である。
【図９】本発明の別の態様のバイオセンサーであって、図８のカバーを備えたバイオセンサーの透視図である。
【図１０】本発明の別の態様のバイオセンサーであって、支持体、試薬、および間隔をおいて配置された２つの開口部を備えたバイオセンサーの分解組立図である。
【図１１】図１０の組立てられたバイオセンサーの透視図である。
【符号の説明】
12、112、212、312：カバー
14、214、314：支持体
20、320：試薬
40、240、340：流路
60、160、260、262、360、362：開口部

Claims

少なくとも一部がエンボス加工されていない支持体、
支持体のエンボス加工されていない部分上に配置された試薬、および
上端側と、ほぼ平らなエンボス加工されていない下端側とを備えたカバー、
を含むバイオセンサーであって、下端側が支持体に結合してシールされている部分とシールされていない部分を規定しており、シールされていない部分が支持体と協同して試薬を横切って延びる流路を規定している、前記バイオセンサー。
少なくとも一部がエンボス加工されていない支持体、
支持体のエンボス加工されていない部分上に配置された試薬、および
上端側と、ほぼ平らなエンボス加工されていない下端側と、上端側と下端側の間に延在する開口部とを備えるカバー、
を含むバイオセンサーであって、下端側が支持体に結合してシールされている部分とシールされていない部分を規定しており、シールされていない部分が支持体と協同して開口部と試薬の間に延在する流路を規定している、前記バイオセンサー。
毛管状の流路を有するバイオセンサーを形成する方法であって、少なくとも一部がエンボス加工されていない支持体を用意する工程、上端面と、ほぼ平らなエンボス加工されていない下端面とを有するカバーを用意する工程、カバーの下端面に熱硬化性接着剤を配置する工程、接着剤をコーティングした下端面を支持体上に配置する工程、および熱硬化性接着剤の一部を加熱して下端側を支持体に結合させ、シールされている部分とシールされていない部分を規定する工程を含み、シールされていない部分と支持体とが協同して試薬を横切って延びる流路が規定される、前記方法。
毛管状の流路を有するバイオセンサーを形成する方法であって、支持体を用意する工程、支持体上に配置された試薬を用意する工程、支持体上に配置されたカバーを用意する工程、およびカバーと支持体の間に試薬を横切って延びる少なくとも１つの毛管状の流路を規定する工程を含み、前記流路がスペーサーを使用することなく、またはカバーもしくは支持体をエンボス加工することなく形成される、前記方法。