JP7096816B2 - 物理蒸着によって製造されるバイオセンサー電極 - Google Patents

物理蒸着によって製造されるバイオセンサー電極 Download PDF

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Description

[0001]本発明は、概して電極、例えばバイオセンサーにおいて見られるもののような電極のための物理蒸着部品に関する。より詳しくは、本発明は、非貴金属合金で形成されている電極、例えばバイオセンサー部品において見られる電極に関する。
[0002]生物学的試料の分析において用いるためのバイオセンサーは、ますます普及するようになっている。例えば、世界の人口における糖尿病の症例の増加に伴って、血糖を測定するためのバイオセンサーに対する必要性が劇的に増加している。かかるバイオセンサーは、一般に血糖計として知られており、血糖計に付随する試験片上にユーザーが一滴の血液を配置することによって操作される。試験片は、一滴の血液中のグルコースの量に対して反応性であるように構成されていて、血糖計によってユーザーの血液の血糖値を検出して表示することができるようになっている。
[0003]血糖計タイプのバイオセンサーのための試験片は、一般に基材上に形成されている２以上の電極（例えば作用電極と対電極）で形成されている。更に、生物学的試料と反応する生物学的反応物質、例えば酵素（例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼなど）、及びメディエーター（例えば、フェリシアニド、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、キノン類、フェノチアジン類、フェノキサジン類など）が、一方又は両方の電極、例えば作用電極上に形成される。血糖計タイプのバイオセンサーの操作においては、一滴の血液を試験片に施す。その後、作用電極上で、血液中のグルコースの量に比例する電気化学反応を起こす。より詳しくは、グルコースはまず生物学的反応物質、例えば酵素（グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼなど）、及び時には酵素補因子（ＰＱＱ、ＦＡＤなど）と反応してグルコン酸に酸化される。生物学的反応物質、例えば酵素、補因子、又は酵素－補因子複合体は、グルコースから酵素、補因子、又は酵素－補因子複合体に移動する２つの電子によって一時的に還元される。次に、還元された生物学的反応物質、例えば酵素、補因子、又は酵素－補因子複合体はメディエーターと反応して、１電子プロセスで還元されるメディエーターの場合には１つの電子が２つのメディエーター種（分子又は錯体）のそれぞれに移動する。メディエーター種が還元される際には、酵素、補因子、又は酵素－補因子複合体は、それにしたがってその元の酸化状態に戻る。次に、還元されたメディエーターが電極表面に拡散して、そこで所定の十分に酸化性の電位をバイオセンサーに印加して、還元されたメディエーターが酸化されてそれらの元の酸化状態に戻るようにする。バイオセンサーによってメディエーター種の酸化によって生成する電流を測定し、血液中のグルコースの量に比例して関連づける。
[0004]作用電極の品質は、血液の血糖値の正確な測定において重要な役割を果たす。具体的には、電極の電気活性表面積の再現性、特定のグルコース測定配置における電極の電子移動速度のロット間再現性、及びアッセイの操作中に電極から電気化学信号が生成するようになるための保管中の電極材料の長期間安定性は、全て血糖試験片の向上した正確性をもたらすファクターである。特に、電極の電気活性から生成する電気信号を最小にして、生物学的試料の測定及び分析におけるバイアス又はノイズを阻止することは重要である。通常は、これは、金、パラジウム、白金、イリジウムなどのような本質的に熱力学的に不活性の電極材料を用いることによって達成される。したがって、殆どの現在の血糖計は、作用電極として作動させるため、及び製造を容易にするために、しばしば対電極のため、或いは対電極及び参照電極の複合電極のために、一般に商業的に実用可能な最も純粋な形態のパラジウム、金、又は他の貴金属で被覆された基材から形成される電極を用いている。かかる貴金属は妨害物質との反応性が最小であり、その結果、安定で正確な測定のための向上した耐化学薬品性を与える。しかしながら、電極においてかかる貴金属を用いるコストは非常に高い場合がある。
[0005]バイオセンサーの製造コストを減少させるために非貴金属で形成された電極を用いる幾つかの試みが存在している。しかしながら、かかる非貴金属電極は一般に、貴金属で形成されている電極の電気化学応答から大きく偏位する電気化学応答（例えば用量応答（dose-response)）を有する。非貴金属材料は、通常はバイオセンサーの通常の電圧において操作する際に生成する高いバックグラウンド電流のために、電気化学的試験片のために用いるのに十分にアノード安定性ではない。更に、非貴金属材料は、通常は所望の分析対象物とのスムースな不均一電子移動を与えない。したがって、非貴金属で形成された電極は、一般に多くのタイプのバイオセンサーのための試験片において貴金属に対する直接的な代替物として用いるのには不適当である。低い電気応答を有することに加えて、バイオセンサー電極はメディエーターとの十分な電子移動速度を有することもまた望ましい。一部の提案されている非貴金属は比較的低い電気化学応答（又は妥当なアノード安定性）を有するが、これらはまたメディエーターとの許容しうる電子移動速度を有しない。
[0006]したがって、例えばバイオセンサーにおいて貴金属の使用に対するコスト効率の良い代替物を与えながら、安定で正確な測定を与えることができる電極に対する必要性が存在する。特に、バイオセンサー部品において用いて生物学的試料を安定且つ正確に測定することができる非貴金属合金から形成された電極に対する必要性が存在する。
[0007]ここで、非貴金属は、大気条件に曝露すると経時変化現象を起こして、バイオセンサー用途のためのそれらの性能の変動がもたらされる可能性があることが見出された。また、基材フィルム上に非貴金属を堆積させて導電層を形成することによって形成される電極は、バイオセンサー用途のための導電層上に抵抗材料の薄層を堆積させることによって大きく改良することができることも見出された。また、基材フィルム上に非貴金属を堆積させることによって形成される電極は、バイオセンサー用途のために適当な性能を達成するために十分な程度の機械的堅牢性が必要であることも見出された。而して、バイオセンサー部品において用いて生物学的試料を安定且つ正確に測定することができ、処理を可能にし、且つ電気的性能を達成又は維持するために良好な機械的堅牢性を有する非貴金属合金から形成される電極に対する必要性が存在する。
[0008]本発明の１以上の態様は、基材、基材上に堆積されている少なくとも１つの非貴金属合金導電層、及び非貴金属層上に堆積されている少なくとも１つの抵抗材料層を含んでいてよい電極に関することができる。導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、ここで導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量を基準として少なくとも約５０重量％である。
[0009]幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、ここで導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量を基準として、少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％であってよい。一態様においては、抵抗材料層の厚さは２０ｎｍ未満である。幾つかの態様においては、導電層は、導電層の全重量を基準として、８０重量％未満の量のニッケル及び２０重量％より多い量のクロムを含んでいてよい。本明細書の大部分はバイオセンサー部品として用いられる電極に関するが、電極を他の最終用途において同様に用いることができると意図される。その結果、バイオセンサーにおいて用いられる電極に関係する本明細書における任意の開示は、ここではこの技術を当業者によって適切に適用することができる全ての電極に対する適用性を包含すると意図される。
[0010]第１の形態においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、ここで導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、少なくとも５０重量％、又は少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％であってよく、抵抗材料層の厚さは２０ｎｍ未満であり、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は９０～１００重量％の範囲であり、抵抗層の厚さは５～１５ｎｍの範囲である。
[0011]第１の形態の幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含む。幾つかの態様においては、抵抗材料層はスパッタリングによって堆積されたアモルファス炭素である。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、固体炭素源を用いてスパッタリングすることによって堆積されたアモルファス炭素である。
[0012]第１の形態の幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含み、導電層中のクロムの重量％は約２５～約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。
[0013]第１の形態の幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含み、導電層中のクロムの重量％は５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。
[0014]第１の形態の幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含み、抵抗材料層は５～１５ｎｍの間の厚さを有する。
[0015]第２の形態においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、少なくとも５０重量％、又は少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％であってよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として２０重量％より多いクロムを含む。第２の形態の幾つかの態様においては、基材は２５～５００μｍの間の厚さを有し、導電層は１５～２００ｎｍの間の厚さを有し、抵抗材料層は５～２００ｎｍ又は５～１００ｎｍの間の厚さを有する。
[0016]第２の形態の幾つかの態様においては、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、導電層は、８０重量％未満、又は７５重量％未満の範囲のニッケル、及び２０重量％より多く、又は２５重量％より多い範囲のクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計の総重量％は、９０～１００重量％、又は９５～１００重量％の範囲である。
[0017]第２の形態の幾つかの態様においては、導電層中のクロムの重量％は約２５～約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の他の態様においては、導電層中のクロムの重量％は約３０～約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の更なる態様においては、導電層中のクロムの重量％は約４０～約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の更に他の態様においては、導電層中のクロムの重量％は約５０～約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の更なる態様においては、導電層中のクロムの重量％は５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。
[0018]第２の形態の幾つかの態様においては、抵抗層はアモルファス炭素である。第２の形態の一態様においては、抵抗層はアモルファス炭素であり、導電層中のクロムの重量％は約２５～約９５重量％の範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の他の態様においては、抵抗層はアモルファス炭素であり、導電層中のクロムの重量％は５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり、導電層の残りは実質的にニッケルである。第２の形態の幾つかの態様においては、抵抗層はアモルファス炭素であり、抵抗材料層は５～３０ｎｍの間、又は５～２０ｎｍの間の厚さを有する。
[0019]本発明の幾つかの態様においては、導電層は物理蒸着によって基材上に被覆することができ、基材は、当該技術において記載されており、及び／又は本明細書中に記載されている少なくとも１種類の任意のポリマー、例えばポリカーボネート、シリコーンポリマー、アクリル樹脂、ＰＥＴ、変性ＰＥＴ、例えばＰＥＴＧ、又はＰＣＴＧ、ＰＣＴ、変性ＰＣＴ、ＴＭＣＤ及びＣＨＤＭを含むポリエステル、ＰＣＣＤ、又はＰＥＮ（しかしながらこれらに限定されない）で構成することができる。
[0020]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は、導電層の表面上に堆積されている抵抗材料の薄膜を含んでいてよい。「抵抗材料」という用語は、導電層よりも電気的に抵抗性であり、一定の電位を印加することによって電流を流すことができ、導電層及び導電層上の抵抗材料層を有する薄膜電極に成形した際に、導電層のみを有する同様の電極と比べて、電極のアノード安定性を増加させ、及び／又はタイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験によって求められる電子移動速度を増加させる材料を意味する。
[0021]幾つかの態様においては、抵抗材料層は、炭素、ケイ素、ホウ素、酸素、及びこれらの組合せから選択される１以上の元素を含んでいてよい。幾つかの態様においては、抵抗材料層は炭素を含む。幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含む。幾つかの態様においては、抵抗材料層はスパッタリングによって堆積されたアモルファス炭素である。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、炭素源を用いてスパッタリングすることによって堆積されたアモルファス炭素である。幾つかの態様においては、抵抗材料層は、導電層を堆積させるのに用いるスパッタリング工程とは別のスパッタリング工程で炭素源を用いてスパッタリングすることによって堆積されたアモルファス炭素である（即ち、導電層と炭素層の共スパッタリングは行わない）。
[0022]幾つかの態様においては、抵抗層は、主としてｓｐ２混成炭素、ｓｐ３混成炭素、又はこれらの組合せから構成されるアモルファス炭素を含む。幾つかの態様においては、主としてｓｐ２混成炭素、ｓｐ３混成炭素、又はこれらの組合せから構成されるアモルファス炭素層は、Onoprienko, A.A., Shaginyan, L.R., Role of microstructure in forming thin carbon film properties. Diamond Relat. Mater. 1994, 3, 1132-1136; Onoprienko, Carbon, The Future Material for Advanced Technology Applications; Messina, G., Santangelo, S.編, Springer Berlin Heidelberg, 2006;又はCho., N.H.; Krishnan, K.M.; Veirs, D.K.; Rubin, M.D.; Hopper, C.B.; Bhushan, B.; Bogy, D.B., Chemical structure and physical properties of diamond-like amorphous carbon films prepared by magnetron sputtering, J. Mater. Res. 1990, 5, 2543-2554によって示唆されている技術／方法を用いて形成することができる。
[0023]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５～２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの範囲の厚さを有していてよい。幾つかの態様においては、抵抗材料層は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの範囲の厚さを有していてよい。幾つかの態様においては、バイオセンサー部品はまた、ＡＳＴＭ－Ｄ１００３によって測定して２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、又は５％以下、又は０．０１～２０％、又は０．０１～１５％、又は０．０１～１０％、或いは０．０１～５％の可視光透過率を有していてもよい。
[0024]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５～２００ｎｍ又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は２０％以下の可視光透過率を有する。
[0025]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５～２００ｎｍ又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は１５％以下の可視光透過率を有する。
[0026]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５～２００ｎｍ又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は１０％以下の可視光透過率を有する。
[0027]本発明の幾つかの態様においては、抵抗材料層は５～２００ｎｍ又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの範囲の厚さを有していてよく、バイオセンサー部品は５％以下の可視光透過率を有する。
[0028]幾つかの態様においては、抵抗材料層は、５～１００ｎｍ、又は５～５０ｎｍ、又は５～３０ｎｍ、又は５～２５ｎｍ、又は５～２０ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは５～１５ｎｍの範囲の厚さを有する。幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素であり、５～１００ｎｍ、又は５～５０ｎｍ、又は５～３０ｎｍ、又は５～２５ｎｍ、又は５～２０ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは５～１５ｎｍの範囲の厚さを有する。幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素であり、５～２０ｎｍ、又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは５～１５ｎｍの範囲の厚さを有する。
[0029]一形態においては、本発明の幾つかの態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含み、抵抗材料層は炭素を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として、５０～１００重量％の範囲の合計重量のニッケル及びクロム、２０重量％より多い量のクロム、８０重量％未満の量のニッケルを含んでいてよく、基材は、当該技術において記載されており、及び／又は本明細書中に記載されている少なくとも１種類の任意のポリマー、例えばポリカーボネート、シリコーンポリマー、アクリル樹脂、ＰＥＴ、変性ＰＥＴ、例えばＰＥＴＧ、又はＰＣＴＧ、ＰＣＴ、ＰＣＴＡ、ＴＭＣＤ及びＣＨＤＭを含むポリエステル、ＰＣＣＤ、又はＰＥＮ（しかしながらこれらに限定されない）で構成することができ、物理蒸着など（しかしながらこれに限定されない）の当該技術において公知の任意の手段によるバイオセンサー部品に関する。抵抗層は５～１００ｎｍ又は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの間の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの間の厚さを有していてよく、そしてバイオセンサー部品は、２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、或いは５％以下の可視光透過率を有する。
[0030]一形態においては、本発明の幾つかの態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含み、抵抗材料層は炭素を含んでいてよく、導電層は、導電層の全重量（１００重量％に等しい）を基準として少なくとも５０重量％、又は少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％の範囲の合計重量のニッケル及びクロムを含んでいてよく、抵抗材料層の厚さは２０ｎｍ未満であり、基材は、当該技術において記載されており、及び／又は本明細書中に記載されている少なくとも１種類の任意のポリマー、例えばポリカーボネート、シリコーンポリマー、アクリル樹脂、ＰＥＴ、変性ＰＥＴ、例えばＰＥＴＧ、又はＰＣＴＧ、ＰＣＴ、ＰＣＴＡ、ＴＭＣＤ及びＣＨＤＭを含むポリエステル、ＰＣＣＤ、又はＰＥＮ（しかしながらこれらに限定されない）で構成することができ、物理蒸着など（しかしながらこれに限定されない）の当該技術において公知の任意の手段によるバイオセンサー部品に関する。抵抗層は５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満又は５～１５ｎｍの範囲の厚さを有していてよく、導電層は１５～２００ｎｍの間の厚さを有していてよく、基材は２５～５００μｍの間の厚さを有していてよく、そしてバイオセンサー部品は、２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、或いは５％以下の可視光透過率を有する。
[0031]本発明の１以上の態様は、基材、基材上に堆積されている導電層、及び導電層上に堆積されている抵抗材料層を含むバイオセンサー用の電極に関することができる。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層は、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、４５０ミリボルト（ｍＶ）未満、又は４００ｍＶ未満、又は３７５ｍＶ未満、又は３５０ｍＶ未満、又は３２５ｍＶ未満、又は３００ｍＶ未満、或いは２７５ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（下記においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができる。
[0032]基材は、ナイロン、ポリエステル、コポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド；ポリスチレン、ポリスチレンコポリマー、スチレンアクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、ポリ（メチルメタクリレート）、アクリルコポリマー、ポリ（エーテル－イミド）；ポリフェニレンオキシド、又はポリ（フェニレンオキシド）／ポリスチレンブレンド、ポリスチレン樹脂；ポリフェニレンスルフィド；ポリフェニレンスルフィド／スルホン；ポリ（エステル－カーボネート）；ポリカーボネート；ポリスルホン；ポリスルホンエーテル；及びポリ（エーテル－ケトン）；或いは任意の他の上記のポリマーの混合物からなる群から選択される少なくとも１種類のポリマーなど（しかしながらこれらに限定されない）の当該技術において公知の任意のポリマー組成物を含んでいてよい。
[0033]一態様においては、基材は、エチレングリコール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、及び２，２，４，４－テトラメチル－１，３－シクロブタンジオールからなる群から選択される少なくとも１種類のグリコールの残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0034]一態様においては、基材は、テレフタル酸及び／又はジメチルテレフタレートの残基、並びにエチレングリコール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、及び２，２，４，４－テトラメチル－１，３－シクロブタンジオールからなる群から選択される少なくとも１種類のグリコールの残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0035]一態様においては、基材は、テレフタル酸及びイソフタル酸及び／又はジメチルテレフタレートのようなそれらのエステルの残基を含む酸成分、並びにエチレングリコール残基、１，４－シクロヘキサンジメタノール残基、及び２，２，４，４－テトラメチル－１，３－シクロブタンジオールからなる群から選択される少なくとも１種類のグリコールの残基を含むグリコール成分を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0036]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、並びに１，４－シクロヘキサンジメタノール残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0037]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、並びに１，４－シクロヘキサンジメタノール残基及び／又は２，２，４，４－テトラメチル－１，３－シクロブタンジオール残基から形成される少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0038]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、２，２，４，４－テトラメチル－１，３－シクロブタンジオール残基、及び１，４－シクロヘキサンジメタノール残基から形成される少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0039]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、２，２，４，４－テトラメチル－１，３－シクロブタンジオール残基、及びエチレングリコール残基から形成される少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0040]一態様においては、基材は、テレフタル酸残基、又はそのエステル、或いはその混合物、エチレングリコール残基、及び１，４－シクロヘキサンジメタノール残基を含む少なくとも１種類のポリエステルを含んでいてよい。
[0041]本発明における導電層は、本出願において開示されている任意の合金組成物を含む単一層から構成することができる。幾つかの態様においては、合金組成物は、複数の元素の固溶体（単一相）、複数の金属相の混合物（２以上の溶体）、又は相の間に明確な境界を有しない金属間化合物であってよい合金を含む。
[0042]本発明の１以上の態様は、バイオセンサーのための電極を形成する方法に関する。この方法は、（ａ）基材を用意すること；（ｂ）導電層ターゲットを用意すること；（ｃ）基材の少なくとも一部に導電層ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって基材の反対側に面する導電層の表面を有する導電層を基材上に形成すること；（ｄ）物理蒸着のためのソース材料として用いると以下において「抵抗材料ターゲット」と呼ぶ抵抗材料を生成するターゲットを用意すること；及び（ｅ）導電層の少なくとも一部に抵抗材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって前記導電層の表面上に抵抗材料層を形成すること；を含む。導電材料はニッケル及びクロムを含んでいてよく、導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は、少なくとも５０重量％、又は少なくとも６０重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、或いは少なくとも９５重量％であってよい。幾つかの態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含んでいてよく、５～１００ｎｍ、又は５～５０ｎｍ、又は５～２５ｎｍ、或いは５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよい。一態様においては、抵抗材料層はアモルファス炭素を含んでいてよく、５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満の範囲の厚さを有していてよい。一態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含んでいてよく、クロムは２０重量％より多く、又は少なくとも２５重量％の量で存在し、抵抗材料層はアモルファス炭素を含んでいてよく、５～１００ｎｍの範囲の厚さを有していてよい。更に、導電層と抵抗材料層の組み合わせは、２０００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有していてよい。
[0043]本発明の１以上の態様は、バイオセンサーのための電極を形成する方法に関する。導電層と抵抗材料層の組み合わせは、ＡＳＴＭ－Ｆ１７１１－９６によって測定して、５０００オーム／スクエア以下、２０００オーム／スクエア以下、１００オーム／スクエア以下、８０オーム／スクエア以下、６０オーム／スクエア以下、５０オーム／スクエア以下、４０オーム／スクエア以下、２０オーム／スクエア以下、１０オーム／スクエア以下、又は５オーム／スクエア以下のシート抵抗を有していてよい。幾つかの態様においては、この層は、ＡＳＴＭ－Ｆ１７１１－９６によって測定して、１～５０００オーム／スクエア、１～４０００オーム／スクエア、１～３０００オーム／スクエア、１～２０００オーム／スクエア、１～１０００オーム／スクエア、１～５００オーム／スクエア、５～１００オーム／スクエア、５～２０オーム／スクエア、５～１５オーム／スクエア、５～１０オーム／スクエア、１０～８０オーム／スクエア、２０～６０オーム／スクエア、又は４０～５０オーム／スクエアの間のシート抵抗を有していてよい。この層は、２０００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有していてよい。
[0044]ここで、図面を参照して本発明の幾つかの態様を記載する。
[0045]図１は、本発明の複数の態様の薄膜電極バイオセンサー部品の断面概要図である。 [0046]図２は、本発明の複数の態様の試験片バイオセンサー部品の概要図である。 [0047]図３は、メディエーターを含む溶液中における薄膜電極のリニアスイープボルタモグラムプロットを示すグラフである。 [0048]図４は、Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーター含有バッファー溶液中における、炭素によってキャップした種々のＮｉＣｒ金属合金導電層を比較する薄膜電極のリニアスイープボルタモグラムプロットを示すグラフである。 [0049]図５は、Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーター含有バッファー溶液中における、炭素によってキャップした種々のＮｉＣｒ金属合金導電層に関する平均Ｅｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃの値を示すグラフである。 [0050]図６は、Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーター含有バッファー溶液中における、炭素によってキャップした、それぞれ４０及び８０重量％のＮｉを含むＮｉＣｒ金属合金導電層を比較する薄膜電極のリニアスイープボルタモグラムプロットを示すグラフである。 [0051]図７は、炭素でキャップした種々のＮｉＣｒ導電層合金に関する、種々の径のマンドレル（被覆側に接触）上での薄膜電極の屈曲のシート抵抗に対する効果を示すグラフである。
[0052]本発明は、概してバイオセンサーにおいて用いられるもののような電極のための部品に関する。本明細書において用いる「バイオセンサー」という用語は、生物学的試料を分析するための装置を示す。幾つかの態様においては、図１に示されるように、バイオセンサー部品は層状の薄膜電極１００であってよく、概して、基材１０２、基材１０２の少なくとも一部の上に堆積されている導電層１０４、及び導電層１０４の少なくとも一部の上に堆積されている抵抗材料層１０６を含んでいてよい。幾つかの態様においては、バイオセンサーはグルコース測定システムのような医用センサーであってよく、バイオセンサー部品はバイオセンサーと共に用いるための試験片であってよい。本明細書において用いる「医用センサー」という用語は、医用モニター及び／又は診断のために用いられるバイオセンサーを示す。例えば、図２に示されるように、幾つかの態様は、バイオセンサー部品が、反応スペース１１２によって第２の電極１００ａから離隔している第１の電極１００を含む試験片１１０を含むことを意図している。第１の電極１００は作用電極を構成していてよく、第２の電極１００ａは、参照電極、又は対電極、或いは参照電極と対電極の組合せを構成していてよい。したがって、１滴の血液のような生物学的試料を反応スペース１１２内に配置して、分析のために第１及び第２の電極１００及び１００ａと電気接触させることができる。図２は限定を意図してはおらず、試験片に関する１つの可能性のある態様を示していることを理解すべきである。試験片に関する他の態様には、例えばコプラナー電極構造のような複数の電極に関する異なる構造を含ませることができる。本明細書において用いる「血糖センサー」という用語は、血液中のグルコースの濃度を求めるために用いられる医用センサーを示す。更に、生物学的試料と反応する生物学的反応物質、例えばタンパク質、酵素（例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼなど）、並びにメディエーター（例えば、フェリシアニド、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、キノン類、フェノチアジン類、フェノキサジン類など）を、電極の１つ又は両方、例えば作用電極上に形成することができる。
[0053]通常はパラジウム及び／又は金のような貴金属を含み、及び／又はこれを使用する従来の物理蒸着バイオセンサー部品と異なり、ここに記載するバイオセンサー部品は、ニッケル及びクロムを含むもののような非貴金属合金から形成することができる。それにもかかわらず、ここに記載する抵抗材料層がその上に堆積されている非貴金属合金から形成される薄膜電極のようなバイオセンサー部品は、生物学的試料を測定する際に優れた安定性及び正確性を示すことができる。而して、ここに記載する非貴金属合金及び抵抗材料層を含むバイオセンサー部品を用いることによって、バイオセンサー部品の製造及び使用に通常関係する材料及び製造コストを大きく減少させることができる。
[0054]本発明の複数の態様は、概して非導電性であり、ここに記載する意図する化学反応に対して化学的に不活性である可撓性又は剛性のいずれかの任意のタイプの材料から形成される基材１０２を提供する。幾つかの態様においては、バイオセンサー部品の基材１０２には、ポリマーフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルムなどのようなポリマーを含む可撓性の非導電性フィルムを含ませることができる。幾つかの具体的な態様においては、基材１０２にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを含ませることができる。本発明の複数の態様は、基材１０２は少なくとも２５μｍ、１２５μｍ、又は２５０μｍ、及び／又は８００μｍ以下、５００μｍ以下、又は４００μｍ以下の厚さを有していてよいと意図する。幾つかの態様においては、基材１０２は、２５～８００μｍ、２５～５００μｍ、又は２５～４００μｍの間、１２５～８００μｍ、１２５～５００μｍ、又は１２５～４００μｍの間、或いは２５０～８００μｍ、２５０～５００μｍ、又は２５０～４００μｍの間の厚さを有していてよい。
[0055]基材１０２上に被覆される導電層１０４には、１種類以上の非貴金属を含ませることができる。かかる導電層１０４は、スパッタ被覆（例えば、マグネトロンスパッタリング、非平衡マグネトロンスパッタリング、対向ターゲット式スパッタリングなど）、熱蒸着、電子ビーム蒸着、レーザーアブレーション、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティングなどのような１以上の物理蒸着技術によって基材１０２上に被覆することができる。導電層１０４は、基材１０２上に、少なくとも１ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、又は３０ｎｍ、及び／又は１０００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、又は５０ｎｍ以下の厚さに被覆することができる。幾つかの態様においては、導電層１０４は、１～１０００ｎｍ、１～２００ｎｍ、１～１００ｎｍ、又は１～５０ｎｍの間、１０～１０００ｎｍ、１０～２００ｎｍ、１０～１００ｎｍ、又は１０～５０ｎｍの間、１５～１０００ｎｍ、１５～２００ｎｍ、１５～１００ｎｍ、又は１５～５０ｎｍの間、或いは３０～１０００ｎｍ、３０～２００ｎｍ、３０～１００ｎｍ、又は３０～５０ｎｍの間の厚さを有していてよい。
[0056]抵抗材料層１０６は、スパッタ被覆（例えば、マグネトロンスパッタリング、非平衡マグネトロンスパッタリング、対向ターゲット式スパッタリングなど）、熱蒸着、電子ビーム蒸着、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティング、プラズマ支援蒸着、原子層堆積などのような１以上の物理蒸着技術によって導電層１０４上に堆積させることができる。幾つかの態様においては、抵抗材料層１０６は、基材１０４上に、少なくとも１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、又は１５ｎｍ、及び／又は２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、２０ｎｍより少ない量、或いは１５ｎｍの厚さに被覆することができる。幾つかの態様においては、抵抗層１０６は、１～２００ｎｍ、１～１００ｎｍ、１～５０ｎｍ、１～２０ｎｍ、１ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、又は１～１５ｎｍ；或いは５～２００ｎｍ、５～１００ｎｍ、５～５０ｎｍ、５～２５ｎｍ、５～２０ｎｍ、５ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、又は５～１５ｎｍ；或いは１０～２００ｎｍ、１０～１００ｎｍ、１０～５０ｎｍ、又は１０～２５ｎｍ、１０～２０ｎｍ、１０ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、或いは１０～１５ｎｍの厚さを有していてよい。幾つかの態様においては、抵抗層１０６は、１ｎｍ乃至２０ｎｍ未満、又は１～１９ｎｍ、又は１～１８ｎｍ、又は１～１７ｎｍ、又は１～１６ｎｍ、又は５～１９ｎｍ、又は５～１８ｎｍ、又は５～１７ｎｍ、又は５～１６ｎｍ、又は７～１９ｎｍ、又は７～１８ｎｍ、又は７～１７ｎｍ、又は７～１６ｎｍ、又は１０～１９ｎｍ、又は１０～１８ｎｍ、又は１０～１７ｎｍ、或いは１０～１６ｎｍの厚さを有していてよい。
[0057]導電層１０４及び抵抗材料層１０６は、得られる薄膜電極１００が可視光に対して概して不透明であるように基材１０２上に堆積させることができる。例えば、得られる薄膜電極１００は、ＡＳＴＭ－Ｄ１００３によって測定して、５０％以下、４０％以下、３０％以下、又は２０％以下の可視光透過率を有していてよい。幾つかの態様においては、得られる薄膜電極１００は、１～５０％の間、１０～４０％の間、１５～３０％の間、又は約２０％の可視光透過率を有していてよい。更に、得られる薄膜電極１００は、ＡＳＴＭ－Ｆ１７１１－９６によって測定して５０００オーム／スクエア以下、２０００オーム／スクエア以下、１００オーム／スクエア以下、８０オーム／スクエア以下、６０オーム／スクエア以下、５０オーム／スクエア以下、４０オーム／スクエア以下、２０オーム／スクエア以下、１０オーム／スクエア以下、又は５オーム／スクエア以下のシート抵抗を有していてよい。幾つかの態様においては、得られる薄膜電極１００は、１～５０００オーム／スクエア、２～２０００オーム／スクエア、５～１００オーム／スクエア、１０～８０オーム／スクエア、２０～６０オーム／スクエア、又は４０～５０オーム／スクエアの間のシート抵抗を有していてよい。
[0058]導電層１０４を形成するここに記載する非貴金属には、ニッケルとクロムの合金を含ませることができる。例えば、少なくとも５重量％のニッケル、及び少なくとも５重量％のＣｒを含む非貴金属合金を用いて、バイオセンサー部品の導電層１０４を形成し、導電層１０４上にアモルファス炭素の抵抗材料層１０６を堆積させることによって導電層を更に被覆した。１００：０～０：１００のＮｉ：Ｃｒ（重量）比の範囲のニッケル及びクロムを含む種々の合金を用いて、導電層及びアモルファス炭素抵抗材料層の両方を含む電極を製造した。
[0059]幾つかの態様においては、電極の導電層（例えばバイオセンサー部品の導電層１０４）を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量は、電極、例えばバイオセンサー部品の具体的な要件に応じて変化させることができる。種々の態様においては、非貴金属合金に少なくとも約５～約９５重量％のニッケルを含ませることができる。更に、種々の態様においては、非貴金属合金に、少なくとも約５重量％、１０重量％、２０重量％、２０重量％より多く、２５重量％より多く、３０重量％より多く、４０重量％より多く、５０重量％より多く、或いは５０重量％より多く、６０重量％より多く、及び／又は約９５重量％以下、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％より多く、５０重量％より多く、又は４０重量％より多いクロムを含ませることができる。より特には、幾つかの態様においては、非貴金属合金に、約５重量％～９５重量％、１０～９０重量％、１０～８０重量％、１０～７０重量％、１０～６０重量、１０～５０重量％、１０～４０重量％、２０～９０重量％、２０～８０重量％、２０～７０重量％、２０～６０重量％、２０～５０重量％、２０～４０重量％、２０重量％より多く９０重量％まで、２０重量％より多く８０重量％まで、２０重量％より多く７０重量％まで、２０重量％より多く６０重量％まで、２０重量％より多く５０重量％まで、２０重量％より多く４０重量％まで、２５～９０重量％、２５～８０重量％、２５～７０重量％、２５～６０重量％、２５～５０重量％、２５～４０重量％、３０～９０重量％、３０～８０重量％、３０～７０重量％、３０～６０重量％、３０～５０重量％、３０～４０重量％、４０～９０重量％、４０～８０重量％、４０～７０重量％、４０～６０重量％、４０～５０重量％、５０～９０重量％、５０～８０重量％、５０～７０重量％、５０～６０重量％、５０重量％より多く９５重量％まで、５０重量％より多く９０重量％まで、５０重量％より多く８０重量％まで、５０重量％より多く７０重量％まで、５０重量％より多く６０重量％まで、６０～９５重量％、６０～９０重量％、６０～８０重量％、６０～７０重量％、７０～９５重量％、７０～９０重量％、７０～８０重量％、８０～９５重量％、又は８０～９０重量％の範囲のクロムを含ませることができる。一態様においては、上記に規定した量のクロムに加えて、合金の残りはニッケルである。合金の１００重量％の合計量のニッケル及びクロムを含む合金は、少量の他の元素を不純物として更に含んでいてよいことを理解すべきである。
[0060]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１０～９５重量％のクロム及び５～９０重量％のニッケル；１０～９０重量％のクロム及び１０～９０重量％のニッケル；又は１０～８０重量％のクロム及び２０～９０重量％のニッケル；又は１０～７０重量％のクロム及び３０～９０重量％のニッケル；又は１０～６０重量％のクロム及び４０～９０重量％のニッケル；又は１０～５０重量％のクロム及び５０～９０重量％のニッケル；又は１０～４０重量％のクロム及び６０～９０重量％のニッケル；又は２０～９０重量％のクロム及び１０～８０重量％のニッケル；又は２０～８０重量％のクロム及び２０～８０重量％のニッケル；又は２０～７０重量％のクロム及び３０～８０重量％のニッケル；又は２０～６０重量％のクロム及び４０～８０重量％のニッケル；又は２０～５０重量％のクロム及び５０～８０重量％のニッケル；又は２０～４０重量％のクロム及び６０～８０重量％のニッケル；又は２０重量％より多く９０重量％までのクロム及び１０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く８０重量％までのクロム及び２０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く７０重量％までのクロム及び３０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く６０重量％までのクロム及び４０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く５０重量％までのクロム及び５０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く４０重量％までのクロム及び６０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２５～９０重量％のクロム及び１０～７５重量％のニッケル；又は２５～８０重量％のクロム及び２０～７５重量％のニッケル；又は２５～７０重量％のクロム及び３０～７５重量％のニッケル；又は２５～６０重量％のクロム及び４０～７５重量％のニッケル；又は２５～５０重量％のクロム及び５０～７５重量％のニッケル；又は２５～４０重量％のクロム及び６０～７５重量％のニッケル；又は３０～９０重量％のクロム及び１０～７０重量％のニッケル；又は３０～８０重量％のクロム及び２０～７０重量％のニッケル；又は３０～７０重量％のクロム及び３０～７０重量％のニッケル；又は３０～６０重量％のクロム及び４０～７０重量％のニッケル；又は３０～５０重量％のクロム及び５０～７０重量％のニッケル；又は３０～４０重量％のクロム及び６０～７０重量％のニッケル；又は４０～９０重量％のクロム及び１０～６０重量％のニッケル；又は４０～８０重量％のクロム及び２０～６０重量％のニッケル；又は４０～７０重量％のクロム及び３０～６０重量％のニッケル；又は４０～６０重量％のクロム及び４０～６０重量％のニッケル；又は４０～５０重量％のクロム及び５０～６０重量％のニッケル；又は５０～９５重量％のクロム及び５～５０重量％のニッケル；又は５０～９０重量％のクロム及び１０～５０重量％のニッケル；又は５０～８０重量％のクロム及び２０～５０重量％のニッケル；又は５０～７０重量％のクロム及び３０～５０重量％のニッケル；又は５０～６０重量％のクロム及び４０～５０重量％のニッケル；又は５０重量％より多く９５重量％までのクロム及び５重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く９０重量％までのクロム及び１０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く８０重量％までのクロム及び２０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く７０重量％までのクロム及び３０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く６０重量％までのクロム及び４０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は６０～９５重量％のクロム及び５～４０重量％のニッケル；又は６０～９０重量％のクロム及び１０～４０重量％のニッケル；又は６０～８０重量％のクロム及び２０～４０重量％のニッケル；又は６０～７０重量％のクロム及び３０～４０重量％のニッケル；又は７０～９５重量％のクロム及び５～３０重量％のニッケル；又は７０～９０重量％のクロム及び１０～３０重量％のニッケル；又は７０～８０重量％のクロム及び２０～３０重量％のニッケル；又は８０～９５重量％のクロム及び５～２０重量％のニッケル；又は８０～９０重量％のクロム及び１０～２０重量％のニッケル；のように変化させることができ、これらの重量％は全て導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とする。
[0061]幾つかの態様においては、導電層は、存在する場合には導電層の全重量を基準として、０～２重量％、又は０～１重量％の量のモリブデンを含む。幾つかの態様においては、導電層は、存在する場合には導電層の全重量を基準として、１重量％未満、又は０．８重量％未満、又は０．６重量％未満、又は０．４重量％未満、又は０．２重量％未満、或いは０．１重量％未満の量のモリブデンを含む。複数の態様においては、導電層はモリブデンを実質的に含まない。複数の態様においては、導電層はモリブデンを含まない。
[0062]幾つかの態様においては、導電層は、１．０重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．２重量％未満の次の元素種：鉄、炭素、イオウ、リン、モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素のそれぞれを含む。一態様においては、導電層は、次の元素種：炭素、イオウ、リン、モリブデン、ニオブ、コバルト、アルミニウム、チタン、又はホウ素をいずれも含まないか、又はこれらを実質的に含まない。一態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含み、１．０重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満の任意の他の元素種を含む。幾つかの態様においては、導電層はニッケル及びクロムを含み、全部の合計で２．０重量％未満、又は１．０重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．２重量％未満、又は０．１重量％未満、又は０．０５重量％未満の他の元素種を含む。
[0063]幾つかの態様においては、電極、例えばバイオセンサー部品の導電層を構成する非貴金属合金中に含まれるニッケル及びクロムの量は、バイオセンサー部品の具体的な要件に応じて、次：１０～９５重量％のクロム及び５～９０重量％のニッケル；１０～９０重量％のクロム及び１０～９０重量％のニッケル；又は１０～８０重量％のクロム及び２０～９０重量％のニッケル；又は１０～７０重量％のクロム及び３０～９０重量％のニッケル；又は１０～６０重量％のクロム及び４０～９０重量％のニッケル；又は１０～５０重量％のクロム及び５０～９０重量％のニッケル；又は１０～４０重量％のクロム及び６０～９０重量％のニッケル；又は２０～９０重量％のクロム及び１０～８０重量％のニッケル；又は２０～８０重量％のクロム及び２０～８０重量％のニッケル；又は２０～７０重量％のクロム及び３０～８０重量％のニッケル；又は２０～６０重量％のクロム及び４０～８０重量％のニッケル；又は２０～５０重量％のクロム及び５０～８０重量％のニッケル；又は２０～４０重量％のクロム及び６０～８０重量％のニッケル；又は２０重量％より多く９０重量％までのクロム及び１０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く８０重量％までのクロム及び２０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く７０重量％までのクロム及び３０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く６０重量％までのクロム及び４０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く５０重量％までのクロム及び５０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２０重量％より多く４０重量％までのクロム及び６０重量％乃至８０重量％未満のニッケル；又は２５～９０重量％のクロム及び１０～７５重量％のニッケル；又は２５～８０重量％のクロム及び２０～７５重量％のニッケル；又は２５～７０重量％のクロム及び３０～７５重量％のニッケル；又は２５～６０重量％のクロム及び４０～７５重量％のニッケル；又は２５～５０重量％のクロム及び５０～７５重量％のニッケル；又は２５～４０重量％のクロム及び６０～７５重量％のニッケル；又は３０～９０重量％のクロム及び１０～７０重量％のニッケル；又は３０～８０重量％のクロム及び２０～７０重量％のニッケル；又は３０～７０重量％のクロム及び３０～７０重量％のニッケル；又は３０～６０重量％のクロム及び４０～７０重量％のニッケル；又は３０～５０重量％のクロム及び５０～７０重量％のニッケル；又は３０～４０重量％のクロム及び６０～７０重量％のニッケル；又は４０～９０重量％のクロム及び１０～６０重量％のニッケル；又は４０～８０重量％のクロム及び２０～６０重量％のニッケル；又は４０～７０重量％のクロム及び３０～６０重量％のニッケル；又は４０～６０重量％のクロム及び４０～６０重量％のニッケル；又は４０～５０重量％のクロム及び５０～６０重量％のニッケル；又は５０～９５重量％のクロム及び５～５０重量％のニッケル；又は５０～９０重量％のクロム及び１０～５０重量％のニッケル；又は５０～８０重量％のクロム及び２０～５０重量％のニッケル；又は５０～７０重量％のクロム及び３０～５０重量％のニッケル；又は５０～６０重量％のクロム及び４０～５０重量％のニッケル；又は５０重量％より多く９５重量％までのクロム及び５重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く９０重量％までのクロム及び１０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く８０重量％までのクロム及び２０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く７０重量％までのクロム及び３０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は５０重量％より多く６０重量％までのクロム及び４０重量％乃至５０重量％未満のニッケル；又は６０～９５重量％のクロム及び５～４０重量％のニッケル；又は６０～９０重量％のクロム及び１０～４０重量％のニッケル；又は６０～８０重量％のクロム及び２０～４０重量％のニッケル；又は６０～７０重量％のクロム及び３０～４０重量％のニッケル；又は７０～９５重量％のクロム及び５～３０重量％のニッケル；又は７０～９０重量％のクロム及び１０～３０重量％のニッケル；又は７０～８０重量％のクロム及び２０～３０重量％のニッケル；又は８０～９５重量％のクロム及び５～２０重量％のニッケル；又は８０～９０重量％のクロム及び１０～２０重量％のニッケル；のように変化させることができ、これらの重量％は全て導電層の全重量％（１００重量％に等しい）を基準とし；導電層はニッケル及びクロムを含み、１．０重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．２重量％未満の任意の他の元素種を含むか、又は任意の他の元素種を実質的に含まないか、或いは他の元素種を含まない。
[0064]本発明における導電層は、本出願において開示する任意の合金組成物を含む単一の層で構成することができる。幾つかの態様においては、合金組成物は、複数の元素の固溶体（単一相）、複数の金属相の混合物（２以上の溶体）、又は相の間に明確な境界を有しない金属間化合物であってよい合金を含む。
[0065]当業者が容易に認識するように、非貴金属合金の元素は不可避的不純物を含んでいてよい。本明細書において用いる「不可避的不純物」とは、非貴金属合金を製造するために用いる鉱石中に天然に存在しているか、又は製造プロセス中に非意図的に加えられる任意の不純物を指す。非貴金属合金は、約０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．００１重量％未満の不可避的不純物を含んでいてよい。
[0066]ここに記載する非貴金属合金にはまた、上記に記載した元素に加えて１種類以上の更なる合金化元素を含ませることもできる。しかしながら、種々の態様においては、非貴金属合金はかかる更なる合金化元素を実質的に含まなくてよい。本明細書において用いる「事実上含まない」及び「実質的に含まない」という用語は、非貴金属合金が０．００１重量％未満のかかる更なる合金化成分を含むことを意味する。更に、「事実上含まない」及び「実質的に含まない」という用語は互換的に用いることができる。
[0067]本発明の幾つかの態様においては、ここに記載するバイオセンサー部品は、次の工程：
（ａ）基材を用意する工程；
（ｂ）導電層ターゲットを用意する工程；
（ｃ）基材の少なくとも一部にかかるターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって基材上に導電層を形成する工程；
（ｄ）抵抗材料ターゲットを用意する工程；
（ｅ）導電層の少なくとも一部に、抵抗材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって基材上に抵抗材料層を形成する工程；
を行うことによって製造することができる。
[0068]工程（ａ）の基材を用意することには、上記に記載したＰＥＴのような任意のタイプの基材材料を用意することを含ませることができる。幾つかの態様においては、基材は、高真空チャンバー内で操作することができる基材材料のシートを含む。基材材料のシートには、正方形のシートのような単断面の材料を含ませることができる。幾つかの他の態様においては、基材材料のシートには、下記により詳細に記載するように、ロールツーロール機構によって高真空チャンバーに通される材料のロールを含ませることができる。他の態様においては、基材は、これも下記において記載するように、堆積中において固定して保持することができ、或いは回転させることができる。
[0069]工程（ｂ）のターゲットを用意することには、上記に記載した任意の非貴金属合金を含む物理蒸着ターゲットを用意することを含ませることができる。例えば幾つかの態様においては、上記で議論したニッケルとクロムの合金を含む物理蒸着ターゲットを用いて薄膜導電層を形成した。かかる合金ターゲットは、約０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．００１重量％未満の不可避的不純物を含んでいてよい。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、物理蒸着プロセス中において、スパッタカソードのように電極内に収容され、及び／又はそれを構成する。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、１２ｃｍ、１６ｃｍ、又は２０ｃｍの直径を有する円形であってよい。他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、又は１６ｃｍの内径、及び２０ｃｍ、２４ｃｍ、２８ｃｍ、又は３２ｃｍの外径を有する管状ターゲットであってよい。更に他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、５～２５ｃｍの間の幅、２５～７５ｃｍの間の長さ、及び０．３～５ｃｍの間の厚さの寸法を有する方形体であってよい。しかしながら、本発明の複数の態様は他の形状及び寸法のターゲットを使用することを意図することを理解すべきである。
[0070]工程（ｃ）の物理蒸着は、概して基材を非貴金属合金ターゲットからの材料で被覆して導電層を形成することを含む。本明細書において用いる「物理蒸着」という用語は、基材上に気化した材料を凝縮させることによって薄膜を堆積させることを意味する。物理蒸着被覆は、上記に記載した任意のタイプの物理蒸着プロセス、即ち、スパッタ被覆、熱蒸着、電子ビーム蒸着、レーザーアブレーション、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティングなどによって行うことができる。例えば幾つかの態様においては、物理蒸着工程は、スパッタリング装置によって非貴金属合金ターゲットをスパッタリングすることによって基材を導電層で被覆するスパッタリングプロセスによって行う。かかるスパッタリングタイプの物理蒸着の具体例は下記においてより詳細に記載する。その上に導電層が被覆されている得られる基材は、電極のようなバイオセンサー部品として用いることができる。かかる電極としては、作用電極、参照電極、及び／又は対電極を挙げることができる。基材材料のロールに、ロールツーロール物理蒸着プロセスによって導電層を真空被覆する場合のような幾つかの態様においては、得られる薄膜シートを適当な寸法に切断して、バイオセンサー部品に特異的な寸法の薄膜電極を形成することができる。他の態様においては、バイオセンサー部品は、化学エッチング又はレーザーエッチングのようなエッチングによって薄膜シートから形成することができる。更に他の態様においては、バイオセンサー部品はパターン化マスクを用いて形成することができ、これを基材上に載置し、その上に導電層を物理蒸着してバイオセンサー部品の導電層を形成する。
[0071]工程（ｄ）のターゲットを用意することには、上記に記載した任意の抵抗材料を含む物理蒸着ターゲットを用意することを含ませることができる。例えば幾つかの態様においては、炭素を含む物理蒸着ターゲットを用いて、薄膜アモルファス炭素層を製造した。かかる抵抗材料ターゲットは、約０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．００１重量％未満の不可避的不純物を含んでいてよい。幾つかの態様においては、ターゲットには、堆積される抵抗層とは異なっていてよいが、物理蒸着のためのソース材料として用いると抵抗材料を生成させる材料を含ませることができる。抵抗材料ターゲットは、堆積される抵抗材料と異なる組成及び／又は構造を有していてよいことを理解すべきである。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、物理蒸着プロセス中においては、スパッタカソードのように電極内に収容されるか、及び／又は電極を構成する。幾つかの態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、１２ｃｍ、１６ｃｍ、又は２０ｃｍの直径を有する円形であってよい。他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、少なくとも２ｃｍ、４ｃｍ、８ｃｍ、又は１６ｃｍの内径、及び２０ｃｍ、２４ｃｍ、２８ｃｍ、又は３２ｃｍの外径を有する管状ターゲットであってよい。更に他の態様においては、物理蒸着ターゲットは、５～２５ｃｍの幅、２５～７５ｃｍの間の長さ、及び０．３～５ｃｍの厚さの寸法を有する方形体であってよい。しかしながら、本発明の複数の態様は他の形状及び寸法のターゲットを使用することを意図することを理解すべきである。
[0072]工程（ｅ）の物理蒸着は、概して基材を抵抗材料ターゲットからの材料で被覆して抵抗材料層を形成することを含む。本明細書において用いる「物理蒸着」という用語は、基材上に気化した材料を凝縮させることによって薄膜を堆積させることを意味する。物理蒸着被覆は、上記に記載した任意のタイプの物理蒸着プロセス、即ち、スパッタ被覆、熱蒸着、電子ビーム蒸着、アーク蒸着、共蒸着、イオンプレーティングなどによって行うことができる。例えば幾つかの態様においては、物理蒸着工程は、スパッタリング装置によって抵抗材料ターゲットをスパッタリングすることによって導電層（先に基材上に堆積されている）を抵抗材料層で被覆するスパッタリングプロセスによって行う。かかるスパッタリングタイプの物理蒸着の具体例は下記においてより詳細に記載する。その上に導電層及び抵抗材料層が被覆されている得られる基材は、電極のようなバイオセンサー部品として用いることができる。幾つかの態様においては、「抵抗材料」層は、導電層とは概して別個の層であり、層状構造体を形成し、層の間に明瞭な境界が存在していて、抵抗材料層と導電層のそれぞれは異なる組成を有する別々のはっきり識別できる層である。
[0073]基材材料のロールに、ロールツーロール物理蒸着プロセスによって導電層を真空被覆する場合のような幾つかの態様においては、得られる薄膜シートを適当な寸法に切断して、バイオセンサー部品に特異的な寸法の薄膜電極を形成することができる。かかる電極としては、作用電極、参照電極、及び／又は対電極を挙げることができる。電極としてはまた、試料の導電度、試料がバイオセンサー部品に施されたかどうか、又は試料の他の電気特性、或いはバイオセンサーのために有用な試料環境を検出するためのものを挙げることができる。他の態様においては、バイオセンサー部品は、化学エッチング又はレーザーエッチングのようなエッチングによって薄膜シートから形成することができる。更に他の態様においては、バイオセンサー部品はパターン化マスクを用いて形成することができ、これを基材及び導電層の上に載置し、その上に抵抗材料層を物理蒸着してバイオセンサー部品を形成する。
[0074]幾つかの特定の態様においては、バイオセンサー部品は、ロールツーロール物理蒸着プロセス（ロールツーロールマグネトロンスパッタリングを含む）によって生成させることができる。例えば、２５μｍ～２５０μｍの範囲の厚さ及び３３．０２ｃｍの幅を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のポリマーフィルムを含む基材シートを、Applied Materials, Inc.によって提供されるSmartwebコーター、又はCHA Industries, Inc.によって提供されるMark 80のような幅７７．５０ｃｍのウエブロールツーロールマグネトロンスパッタコーターを用いてスパッタリングすることができる。シングル又はデュアルターゲット構造を用いて、特定のニッケルとクロムの合金のような非貴金属合金の導電層を堆積させることができる。（Tricor Industries Inc.から入手できるもののような）非貴金属合金プレートを含むターゲットを用いることができる。スパッタコーターの真空チャンバーは、拡散及び機械式ポンプの組合せを用いて少なくとも１０－５Ｔｏｒｒの到達圧力(base pressure)までポンプで減圧することができる。他の態様においては、機械式ポンプ、ターボポンプ、クライオポンプ、及び／又は油拡散ポンプの組合せを用いることができる。概して長方形の形状を有する非貴金属合金ターゲットを収容しているマグネトロンスパッタリングカソードに、２ＫＷの電源（例えばAdvanced Energy Inc.から提供されるもの）を用いて電圧を印加することができる。（例えばMKSモデル1179A流量制御装置を用いて）真空チャンバー中へのアルゴンガスの流量を制御して、スパッタリングプロセス中に用いるための３～１０ｍＴｏｒｒの間のスパッタリング圧力を設定することができる。
[0075]スパッタ導電層の厚さ及びシート抵抗は、特定のプロセスパラメーターを制御することによってその場で効率的に制御することができる。プロセスパラメーターの例としては、ロールツーロールウエブ速度（即ち、基材シートがスパッタリング中に真空チャンバーを通って進む速度を制御すること）、スパッタリングターゲットに供給する電力（即ち、ターゲット表面付近で形成されるプラズマへの印加電圧と電流の積）、スパッタリングチャンバー内のガス圧力、及びチャンバー内に存在するターゲットの数が挙げられる。例えば、与えられた合金の導電層のスパッタリングに関しては、ウエブ速度を０．１～３．５メートル／分の間、スパッタリング出力密度を１～８ワット／ｃｍ２の間に設定することができる。幾つかの態様においては、約２５ｎｍの厚さ測定値及び約４５オーム／スクエアのシート抵抗を有する合金のスパッタ導電層を形成することができる。
[0076]抵抗材料層は、上記に記載の堆積技術の１つによって導電層の上に堆積させることができる。例えば一態様においては、抵抗層は、炭素ターゲットからのＤＣマグネトロンスパッタリングを用いて堆積させることができる。抵抗材料層の厚さは、特定のプロセスパラメーターを制御することによって制御することができる。プロセスパラメーターの例としては、ロールツーロールウエブ速度（即ち、基材シートがスパッタリング中に真空チャンバーを通って進む速度を制御すること）、スパッタリングターゲットに供給する電力（即ち、ターゲット表面付近で形成されるプラズマへの印加電圧と電流の関数）、スパッタリングチャンバー内のガス圧力、及びチャンバー内に存在するターゲットの数が挙げられる。例えば幾つかの態様においては、与えられた合金上への抵抗層のスパッタリングに関しては、ウエブ速度を０．１～３．５メートル／分の間、スパッタリング出力密度を１～８ワット／ｃｍ２の間に設定することができる。幾つかの態様においては、約１～２００ｎｍの厚さ測定値を有するスパッタ抵抗層を形成することができる。
[0077]上記に記載したロールツーロールプロセスに加えて、バイオセンサー部品は、同じ構成の拡大型を用い、大型のロールツーロールプロセスを用いて製造することができる。かかる大型のロールツーロールプロセスにおいては、最大ウエブ速度は、０．１～１０メートル／分、３～７メートル／分の間、又は１０メートル／分より高くすることができる。大型のロールツーロールプロセスは、０．１～１３ワット／ｃｍ２、２～１０ワット／ｃｍ２、又は５～８ワット／ｃｍ２のスパッタリング出力密度を与えることができる。更に、ターゲットの数としては、２、４、６、又はそれ以上の間を挙げることができ、基材シートのウエブ幅は７５ｃｍ又はそれ以上であってよい。
[0078]複数の態様は更に、基材シートを真空チャンバー内に固定して保持する物理蒸着プロセスを用いることができることを意図している。かかる態様の幾つかは、下記の実施例のセクションにおいて詳細に記載する。基材シートを固定して保持する幾つかの態様においては、基材シート上に導電層を堆積させるための堆積時間は、５分、１０分、１５分、３０分、又はそれ以上であってよい。
[0079]上記に記載したように、ここに記載する非貴金属合金から形成される導電層及び抵抗材料層を含むバイオセンサー部品は、それらをパラジウム及び／又は金のような貴金属を含むバイオセンサー部品に対する代替物として特に良く適したものにする望ましい電気化学的特性を示すことができる。例えば、本発明の複数の態様のバイオセンサー部品は、クロノアンペロメトリー試験にかけた際に望ましい用量応答特性を示す非貴金属合金導電層及び抵抗材料層を有して形成される薄膜電極を構成することができる。
[0080]種々の態様においては、導電層には、（上記で議論した量の）ニッケル、クロム、及び鉄を含ませることができ、導電層と抵抗材料層の組合せは、（実施例セクションにおいて議論するように）タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験において求めて、４００ミリボルト（ｍＶ）未満、又は３９０ｍＶ未満、又は３８０ｍＶ未満、又は３７５ｍＶ未満、又は３６０ｍＶ未満、又は３５０ｍＶ未満、又は３４０ｍＶ未満、又は３３０ｍＶ未満、又は３２５ｍＶ未満、又は３２０ｍＶ未満、又は３１０ｍＶ未満、又は３００ｍＶ未満、又は２９０ｍＶ未満、又は２８０ｍＶ未満、又は２７５ｍＶ未満、又は２７０ｍＶ未満、或いは２６０ｍＶ未満のＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターに関する酸化波電圧（以下においてＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃと規定する）を有することができる。
[0081]本発明はその複数の態様の下記の実施例によって更に示すことができるが、これらの実施例は単に例示の目的のために含めるものであり、他に具体的に示していない限りにおいて発明の範囲を限定することは意図しないことが理解される。
薄膜電極の製造：
[0082]下記に記載する実施例（及び比較例）のそれぞれに関し、下記に記載する物理蒸着プロセスによって薄膜電極の形態のバイオセンサー部品を形成した。下記のプロセスを用いて、表１に示す非貴組成物(non-noble compositions)のような複数の異なるタイプの元素及び元素合金の導電層を含ませた薄膜電極を形成することができると理解される。殆どの実施例において、これらの薄膜電極はまた、他に示した場合を除いて導電層の上に堆積させた炭素抵抗材料層も含んでいた。このプロセスは下記によって薄膜電極フィルムを形成することを含んでいた。
（ａ）高真空チャンバー内において、直流（ＤＣ）マグネトロンスパッタリングを用い、Denton Vacuum Desktop Proスパッタリング装置を用いてスパッタリングを実施して、１０．１６ｃｍ×１０．１６ｃｍの正方形のＰＥＴ基材シートの上に金属又は金属合金を堆積させた；
（ｂ）真空チャンバーを約１０－５Ｔｏｒｒの初期到達圧力まで排気した；
（ｃ）１０ｓｃｃｍのアルゴンガスを高真空チャンバー中に導入して、４ｍＴｏｒｒの堆積圧力を生成させた；
（ｄ）基材シートを、真空チャンバー内において約２回転／分で回転させた；
（ｅ）直径５．０８ｃｍの金属又は金属合金のターゲットを、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４０ワットの一定の出力に１５分間の堆積時間の間保持して、基材シートの少なくとも一部を導電層で被覆した（ターゲットを初期化するために、基材を真空チャンバー中に導入する前に、ターゲットをＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４０ワットの一定の出力に５分間の予備スパッタリング時間の間保持した）；
（ｆ）導電層の堆積に続いて、次に炭素層を堆積させた。直径５．０８ｃｍのグラファイト材料のターゲットを、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４０ワットの一定の出力に１５分間の堆積時間の間保持して、導電層（工程（ｅ）で堆積させた）の少なくとも一部を炭素層で被覆した（ターゲットを初期化するために、導電層で被覆された基材を真空チャンバー中に導入する前に、ターゲットをＤＣマグネトロンスパッタリング装置下において４０ワットの一定の出力に５分間の予備スパッタリング時間の間保持した）；そして
（ｇ）全ての堆積を室温において行った。
[0083]上記に規定した物理蒸着によって形成された薄膜電極フィルムから、５．０８ｃｍ×７．６２ｃｍの寸法を有する個々の薄膜電極を切り出した。Gamry Instruments VistaShieldファラデー箱の内部に配置された薄膜電極フィルムを含む電気化学セルを有する３電極構成のGamry Instruments Reference 600ポテンショスタットを用いて、電気化学実験を行った。その中にダイカットされた単一の直径３ｍｍの開口を有する電気メッキテープで薄膜電極を部分的にマスクすることによって、薄膜電極のそれぞれを作用電極として形成した。これにより、薄膜電極のダイカット開口によって形成された非マスク部分は、０．０７０７ｃｍ２の幾何学的作用電極表面積を与えた。薄膜電極の非マスク部分の他の異なる領域は、ポテンショスタットの作用電極リードへの電気的接続点として機能させた。薄膜電極のマスク部分は、プラスチックのような非導電性材料の平坦な支持ブロック上に配置した。その後、薄膜電極をガラス電気化学セルの作用電極ポート中に配置した。薄膜電極の露出した直径３ｍｍの部分を、電気化学セルの作用電極ポートの底部開口の中心付近に配置した。電気化学セルの作用電極ポートを、クランプ及びＯリングでシールした。電気化学セルにはまた、飽和カロメル参照電極を含む参照電極、及び炭素補助電極も含めた。参照電極及び補助電極は、それぞれ参照電極ポート及び補助電極ポート内に配置した。更に、参照電極及び補助電極は、それぞれポテンショスタットの参照リード及び補助リードに接続した。電気化学セルにはまた、それによって試験溶液を脱気し、及び窒素のような不活性ガスで覆う気体流ポートも含めた。
[0084]上記で議論した手順にしたがって、１００：０、９０：１０、８５：１５、８０：２０、７２：２８、６０：４０、５０：５０、４０：６０、及び０：１００のＮｉ／Ｃｒ比（重量基準）を有するニッケルとクロムの合金から薄膜電極を製造した。これらの導電層を有する薄膜電極にはまた、上記で議論した手順にしたがって製造された炭素抵抗層も含めた。炭素抵抗層の厚さは、電極断面のＴＥＭイメージングによって求めて約１５ｎｍであった。
タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験の説明：
[0085]薄膜電極の電気化学応答を試験するために、タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を用いることができる。タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験は次の工程を含む：ｐＨ７．１の１４５ｍＭの塩化ナトリウムを含む１０ｍＭのリン酸カリウム緩衝液５０ｍＬを電気化学セル中に配置し、電気化学セルをストッパーで密閉した。気体流ポートに接続した気体入口及び出口取付具によって、中多孔質フィルタースティックを用いて窒素の気体流によって緩衝液の不活性ガス散布（即ち脱気）が可能であった。気体流ポートによって更に、気体流をフィルタースティックからヘッドスペースを覆う配置に切り替えることができた。気体出口をオイルバブラーに接続して、外部気体（例えば空気）が電気化学セル中に逆拡散するのを阻止した。気体流をブランケット構成に切り替える前に、同時に窒素を少なくとも５分間散布する一方で、磁気スターラーバーを用いて緩衝液を撹拌した。タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験によって行った電気化学実験中においては、噴霧又は他の形態による緩衝液の撹拌は行わなかった（即ち、電気化学試験中においては溶液は静止させた）。
[0086]電気化学セル内の作用電極を構成した薄膜電極に関してリニアスイープボルタンメトリー試験を行った。リニアスイープボルタンメトリーに関する開始電位は、作用電極と参照電極（即ち飽和カロメル参照電極）の間で測定して、開路電位（自然電位(rest potential)としても知られる）に対して０Ｖであり、ボルタンメトリー実験の前の少なくとも１０秒の静止時間の後において、少なくとも５０μＡの電流が観察されるまで、２５ｍＶ／秒で電位をアノード掃引した。Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターを含ませた溶液に関しては、メディエーターは１ｍＭの濃度で存在させ、リニアスイープボルタンメトリー条件は他の点に関してはメディエーターを含まない溶液と同一であった。
[0087]酸化波のピーク電圧（Ｅｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃ）を求める。かかるＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃは、作用電極及び対電極と参照電極の間で測定して、溶液中の電気活性種の酸化の結果として電流の局所最大値が観察される電圧として規定される。タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を用いて薄膜電極から得られる酸化波のグラフ及びそれに関するＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃを図３に示す。図３から分かるように、測定されたＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃは（又はＥ－ピーク）の値は参照電極に対して測定して約－７６ｍＶであった。
薄膜電極に対するタイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験の適用：
[0088]タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を用いて、複数の異なる薄膜電極を試験した。より詳細に述べると、ＮｉＣｒ１００：０（又は純粋なＮｉ）、ＮｉＣｒ９０：１０、ＮｉＣｒ８５：１５、ＮｉＣｒ８０：２０、ＮｉＣｒ７２：２８、ＮｉＣｒ６０：４０、ＮｉＣｒ５０：５０、ＮｉＣｒ４０：６０、及びＮｉＣｒ０：１００（又は純粋なＣｒ）で形成され、それぞれの（ニッケル／クロム合金）をアモルファス炭素抵抗材料層でキャップした薄膜電極を試験した。
[0089]Ｎｉが７２～９０重量％の範囲の合金に関するかかる試験の結果を図４にグラフで示す。バイオセンサーにおいて用いる薄膜電極は、可能な限り低い電圧で生じるＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６に関するピークアノード電流を示すことが一般に望ましい可能性がある。また、バイオセンサーにおいて用いる薄膜電極は、一定の電極電位の影響下で最小及び／又は減少した電流を示すことも一般に望ましい可能性がある。図４は、リン酸緩衝液及びＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターを用いて種々の（ニッケル／クロム合金）／Ｃ（C on nickel/chromium alloys)の薄膜電極に関して行ったタイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験のプロットであり、Ｆｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６の酸化が起こる電圧によって示される、これらの合金に関するＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターとの不均一電子移動速度を示す。一般に、血糖センサーのようなセンサーにおける電極材料は、可能な限り速い不均一電子移動速度を有して、センサーを作動させるのに必要な印加酸化電圧が可能な限り小さいことが望ましい可能性がある。幾つかの態様においては、バイオセンサーは、作用電極電流を電気活性種（例えばメディエーター）の拡散によって制御するのに十分に陽(anodic)の電圧で作動させることができる。印加電圧が過度に酸化性である場合には、尿酸、アセトアミノフェンなどのような血液中に存在する可能性がある干渉種の酸化が酸化される可能性がある。これにより、求められるグルコース濃度における望ましくない正のバイアス、及びより不正確なセンサーがもたらされる可能性がある。図４を検討すると、フェロシアニドとの不均一電子移動速度は、示されている電極のそれぞれに関して概して許容でき、ＮｉＣｒ９０：１０及びＮｉＣｒ７２：２８はＮｉＣｒ８５：１５及びＮｉＣｒ８０：２０よりも速い不均一電子移動を与えたことが明らかである。
[0090]それぞれのＮｉＣｒ合金に関して３つの反復試験用フィルムについて、タイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験を用いて、製造した全ての薄膜電極を試験し、異なるＮｉＣｒ合金のそれぞれに関して平均Ｅｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃの値を求めた。０～１００重量％のＮｉの範囲の合金に関するかかる試験の結果を、図５にグラフで示す。図５は、ＮｉＣｒ合金導電層中のニッケルの重量％の関数としての平均Ｅｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃの値のプロットである。バイオセンサーにおいて用いる薄膜電極は、可能な限り低い電圧で生じるＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６に関するＥｐｅａｋ，ａｎｏｄｉｃ電流を示すことが一般に望ましい可能性がある。図５を検討すると、フェロシアニドとの不均一電子移動速度は、クロムの量が増加するにつれて概して向上することが分かる。
[0091]図６は、リン酸緩衝液及びＦｅ（ＩＩ）［ＣＮ］６メディエーターを用いて、それぞれ４０重量％のニッケル及び８０重量％のニッケルを有する（ニッケル／クロム合金）／Ｃの薄膜電極を比較したタイプ１のリニアスイープボルタンメトリー試験のプロットである。図６を検討すると、フェロシアニドとの不均一電子移動速度は、４０重量％のニッケルを含むＮｉＣｒ合金に関して、８０重量％のニッケルと比べてより速かったことが分かる。
薄膜電極のマンドレル屈曲試験を用いた機械的柔軟性の分析：
[0092]マンドレル屈曲試験を用いて異なるフィルムの機械的柔軟性を分析した。試験したフィルムは上記の手順にしたがって製造したものであり、４０～１００重量％の範囲のニッケルのＮｉＣｒ合金導電層を含んでいて、それぞれ炭素抵抗層を有していた。
[0093]次の装置を用いてマンドレル屈曲試験を行った。
（ａ）マルチメーター：抵抗を０．０１オームの正確度まで測定することができるマルチメーター／抵抗計；
（ｂ）プローブ：フィルムの長尺寸法に対して直交して２つの位置でフィルムと接触させて、フィルムの全幅を長軸に沿って２インチ離隔している接触部と接触させる、薄膜を測定するための抵抗プローブ；
（ｃ）マンドレル：１／８インチ、１／４インチ、１／２インチ、５／８インチの径を有し、平滑で清浄な表面を有し、それぞれの端においてボールベアリング上に取り付けられていて、マンドレルを滑らかに且つ容易に回転させることができるようになっているマンドレル。
[0094]マンドレル試験は、まず被覆を目視検査して、被覆表面に、引掻傷、折目、しわ、及び端部の破れがないことを確認することによって行った。試験する薄膜電極を、幅２インチで長さ少なくとも９インチの幅広の試験片に切断した。フィルムを切断する際には亀裂を回避するように注意を払った。
[0095]次に切断したフィルムを次のようにして試験した。
（ａ）２インチの抵抗プローブを用いて、試験試料の長さに沿って当初のシート抵抗（Ｒ０）（オーム／スクエア）を測定して記録した。測定は３インチの間隔でとった。
（ｂ）次に、フィルムを、被覆側がマンドレルと接触するように５／８インチのマンドレルの周りに屈曲させた。
（ｃ）同時にフィルムの端を保持し、フィルムがマンドレルと確実に接触するのに十分な張力をフィルムに加えた。
（ｄ）フィルム上にマンドレルにかかる適度の圧力を注意深く加えながらフィルムを前後に引いて、マンドレルを被覆に対して回転させた。引掻傷を回避するために、フィルムが滑動しないでマンドレルに巻回するように注意を払った。試験した被覆の領域に印を付けた。
（ｅ）工程ｄを３サイクル又は６ストローク行った。
（ｆ）試験中にマンドレルが接触していた試験試料の長さに沿って、２インチの抵抗プローブを用いてシート抵抗（Ｒ）（オーム／スクエア）を測定して記録し、測定は試験領域にわたって３インチの間隔でとった。
[0096]最終シート抵抗（Ｒ）を当初のシート抵抗（Ｒ０）と比較したマンドレル試験の結果を、図７に示す。図７を検討すると、８５～１００重量％のニッケルを有するＮｉＣｒ合金の導電層を有するフィルムは、特により小さい径のマンドレルを用いた場合に、４０～８０重量％のニッケルを有するＮｉＣｒ合金の導電層を有するフィルムよりも低い機械的安定性を有していたことが分かる。この試験によって示されるより良好な相対的な機械的一体性を有する薄膜電極は、ウエブ及びシートをベースとするプロセスの向上した製造の堅牢性(manufacturing robustness)のためにより望ましいと考えられる。上記に記載したマンドレル試験を用いて２つのフィルムを比較すると、より良好に機能するフィルムは、より堅牢な機械的性能及び向上した再現性、並びに薄膜電極をバイオセンサー用途において処理及び使用するための一貫性を示すと考えられる。
[0097]本発明の複数の態様の上記の詳細な記載は、当業者が本発明を実施することを可能にするのに十分に詳細に本発明の種々の形態を記載することを意図している。発明の範囲から逸脱することなく、他の態様を用いることができ、変更を行うことができる。したがって、上記の詳細な記載は限定の意味で解釈すべきではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲が権利を保有する均等物の全範囲と共に、続く正規の実用新案出願において示されている特許請求の範囲によってのみ規定される。
[0098]本明細書において、「一態様」、「態様」、又は「複数の態様」という記載は、関連する１つ又は複数の特徴が本技術の少なくとも１つの態様の中に含まれることを意味する。本明細書における「一態様」、「態様」、又は「複数の態様」という別々の記載は、必ずしも同じ態様を指すものではなく、また、そのように言及されているか及び／又はその記載から当業者に明白である場合を除いて互いに排他的でない。例えば、一態様において記載されている特徴、工程等はまた他の態様においても含まれる可能性があるが、必ずしも含まれない。而して、本発明は、ここに記載する複数の態様の種々の組合せ及び／又は統合を包含することができる。
[0099]ここに本発明者らは、本発明は、以下の特許請求の範囲において示す発明の文理範囲から実質的に逸脱しないが、その外側である任意の装置に関しているので、本発明の合理的に正しい範囲を決定及び利用するために均等論に依拠する本発明者らの意図を主張する。
定義：
[00100]下記は定義されている用語の排他的なリストであるとは意図しないことを理解すべきである。例えば文脈において規定されている用語を用いることを伴う際などにおいて、上記の記載において他の規定が与えられる可能性がある。
[00101]本明細書において用いる「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の用語は１以上を意味する。
[00102]本明細書において用いる「及び／又は」の用語は、２以上の事項のリストにおいて用いる場合には、リストされている事項の任意の１つを単独で用いることができ、或いはリストされている事項の２以上の任意の組合せを用いることができることを意味する。例えば、組成物が成分Ａ、Ｂ、及び／又はＣを含むと記載されている場合には、この組成物は、Ａ単独；Ｂ単独；Ｃ単独；Ａ及びＢの組合せ；Ａ及びＣの組合せ；Ｂ及びＣの組合せ；或いはＡ、Ｂ、及びＣの組合せ；を含む可能性がある。
[00103]本明細書において用いる「含む」、「含み」、及び「含んでいる」という用語は、その用語の前に示されている主語から、その用語の後に示されている１以上の要素へ移行するのに用いられる非限定的な移行語であり、この移行語の後にリストされている１つ又は複数の構成要素は、必ずしも主語を構成する唯一の構成要素ではない。
[00104]本明細書において用いる「有する」、「有し」、及び「有している」という用語は、上記に定義した「含む」、「含み」、及び「含んでいる」と同じ非限定的な意味を有する。
[00105]本明細書において用いる「包含する」、「包含し」、及び「包含している」という用語は、上記に規定した「含む」、「含み」、及び「含んでいる」と同じ非限定的な意味を有する。
数値範囲：
[00106]本明細書においては、本発明に関連する幾つかのパラメーターの量を定めるために数値範囲を用いる。数値範囲が与えられている場合には、かかる範囲は、その範囲のより低い値のみを示すクレームの限定、並びにその範囲のより高い値のみを示すクレームの限定に対する文言上のサポートを与えるものと解釈されることを理解すべきである。例えば、１０～１００の開示されている数値範囲は、「１０よりも大きい」（上限なし）を示すクレーム、並びに「１００未満」（下限なし）を示すクレームに対する文言上のサポートを与える。
本発明は以下の実施態様を含む。
（１）生物学的試料を分析するのに用いるためのバイオセンサー部品であって、前記バイオセンサー部品は、
基材；
前記基材上に堆積されている導電層；
前記導電層上に堆積されている抵抗材料層；及び
前記生物学的試料と電気化学的に反応させるための生物学的反応物質；
を含み；
前記導電層は、ニッケル及びクロムを含み；
前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は５０～１００重量％の範囲であり；そして
前記導電層中のクロムの重量％は２０重量％より多いか、或いは前記抵抗層の厚さは２０ｎｍ未満である、上記バイオセンサー部品。
（２）前記バイオセンサー部品が電極を含み、前記電極は作用電極又は参照電極或いは対電極である、（１）に記載のバイオセンサー部品。
（３）前記バイオセンサーが血糖センサーである、（１）又は（２）に記載のバイオセンサー部品。
（４）前記バイオセンサー部品が試験片を含む、（１）～（３）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（５）前記基材が２５～５００μｍの間の厚さを有し、前記導電層が１５～２００ｎｍの間の厚さを有する、（１）～（４）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（６）前記導電層が前記基材上にスパッタリングされており、前記抵抗材料層が前記導電層上にスパッタリングされている、（１）～（５）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（７）前記導電層中のクロムの重量％が約２５～約９５重量％の範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルであり；前記抵抗材料層が５～２００ｎｍの間の厚さを有する、（１）～（６）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（８）前記導電層中のクロムの重量％が、約３０～約９５重量％、又は約４０～約９５重量％、或いは約５０～約９５重量％の範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルであり；前記抵抗材料層が５～２００ｎｍの間の厚さを有する、（１）～（７）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（９）前記導電層中のクロムの重量％が５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルであり；前記抵抗材料層が５～２００ｎｍの間の厚さを有する、（１）～（８）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１０）前記抵抗層がアモルファス炭素である、（１）～（９）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１１）前記抵抗材料層が５～３０ｎｍの間の厚さを有する、（１）～（１０）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１２）前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％が９０～１００重量％の範囲であり、前記抵抗層の厚さが２０ｎｍ未満である、（１）～（１１）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１３）前記抵抗材料層が５乃至２０ｎｍ未満の間の厚さを有する、（１）～（１２）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１４）前記抵抗材料層が５～１５ｎｍの間の厚さを有する、（１）～（１３）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１５）前記基材が可撓性の非導電性フィルムを含む、（１）～（１４）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１６）前記バイオセンサー部品が２０％以下の可視光透過率を有する、（１）～（１５）のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
（１７）バイオセンサーのための電極を形成する方法であって、
（ａ）基材を用意すること；
（ｂ）導電材料ターゲットを用意すること；
（ｃ）前記基材の少なくとも一部に前記導電材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって前記基材上に導電層を形成すること；
（ｄ）抵抗材料ターゲットを用意すること；及び
（ｅ）前記導電層の少なくとも一部に、前記抵抗材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって前記導電層上に抵抗材料層を形成すること；
を含み；
前記導電層は、ニッケル及びクロムを含み；
前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は５０～１００重量％の範囲であり；そして
前記導電層中のクロムの重量％は２０重量％より多いか、又は前記抵抗層の厚さは２０ｎｍ未満である、上記方法。
（１８）前記基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含み、前記基材が２５～５００μｍの範囲の厚さを有し、前記導電層が１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有し、前記抵抗材料層が５～１００ｎｍの範囲の厚さを有し、前記電極が２０％以下の可視光透過率を有し、前記バイオセンサーが血糖センサーを含む、（１７）に記載の方法。
（１９）前記導電層中のクロムの重量％が約２５～約９５重量％の範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルである、（１７）又は（１８）に記載の方法。
（２０）前記抵抗層がアモルファス炭素である、（１７）～（１９）のいずれかに記載の方法。
（２１）前記基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含み、前記抵抗材料層が、アモルファス炭素を含み、５～２０ｎｍの範囲の厚さを有する、（１７）～（２０）のいずれかに記載の方法。

Claims (21)

  1. 生物学的試料を分析するのに用いるためのバイオセンサー部品であって、前記バイオセンサー部品は、
    基材；
    前記基材上に堆積されている導電層；
    前記導電層上に堆積されている抵抗材料層；及び
    前記生物学的試料と電気化学的に反応させるための生物学的反応物質；
    を含み；
    前記導電層は、ニッケル及びクロムを含み；
    前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は５０～１００重量％の範囲であり；そして
    前記抵抗材料層の厚さは２０ｎｍ未満である、上記バイオセンサー部品。
  2. 前記バイオセンサー部品が電極を含み、前記電極は作用電極又は参照電極或いは対電極である、請求項１に記載のバイオセンサー部品。
  3. 前記バイオセンサーが血糖センサーである、請求項１又は２に記載のバイオセンサー部品。
  4. 前記バイオセンサー部品が試験片を含む、請求項１～３のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  5. 前記基材が２５～５００μｍの間の厚さを有し、前記導電層が１５～２００ｎｍの間の厚さを有する、請求項１～４のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  6. 前記導電層が前記基材上にスパッタリングされており、前記抵抗材料層が前記導電層上にスパッタリングされている、請求項１～５のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  7. 前記導電層中のクロムの重量％が約２５～約９５重量％の範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルであり；前記抵抗材料層が５ｎｍから２０ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１～６のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  8. 前記導電層中のクロムの重量％が、約３０～約９５重量％、又は約４０～約９５重量％、或いは約５０～約９５重量％の範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルであり；前記抵抗材料層が５ｎｍから２０ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１～７のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  9. 前記導電層中のクロムの重量％が５０重量％より多く約９５重量％までの範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルであり；前記抵抗材料層が５ｎｍから２０ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１～８のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  10. 前記抵抗材料層がアモルファス炭素である、請求項１～９のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  11. 前記抵抗材料層が５ｎｍから２０ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１～１０のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  12. 前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％が９０～１００重量％の範囲である、請求項１～１１のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  13. 前記抵抗材料層が５乃至２０ｎｍ未満の間の厚さを有する、請求項１～１２のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  14. 前記抵抗材料層が５～１５ｎｍの間の厚さを有する、請求項１～１３のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  15. 前記基材が可撓性の非導電性フィルムを含む、請求項１～１４のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  16. 前記バイオセンサー部品が２０％以下の可視光透過率を有する、請求項１～１５のいずれかに記載のバイオセンサー部品。
  17. バイオセンサーのための電極を形成する方法であって、
    （ａ）基材を用意すること；
    （ｂ）導電材料ターゲットを用意すること；
    （ｃ）前記基材の少なくとも一部に前記導電材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって前記基材上に導電層を形成すること；
    （ｄ）抵抗材料ターゲットを用意すること；及び
    （ｅ）前記導電層の少なくとも一部に、前記抵抗材料ターゲットからの材料を物理蒸着して、それによって前記導電層上に抵抗材料層を形成すること；
    を含み；
    前記導電層は、ニッケル及びクロムを含み；
    前記導電層中のニッケル及びクロムの合計重量％は５０～１００重量％の範囲であり；そして
    前記抵抗材料層の厚さは２０ｎｍ未満である、上記方法。
  18. 前記基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含み、前記基材が２５～５００μｍの範囲の厚さを有し、前記導電層が１５～２００ｎｍの範囲の厚さを有し、前記抵抗材料層が５ｎｍから２０ｎｍ未満の厚さを有し、前記電極が２０％以下の可視光透過率を有し、前記バイオセンサーが血糖センサーを含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記導電層中のクロムの重量％が約２５～約９５重量％の範囲であり；前記導電層の残りが実質的にニッケルである、請求項１７又は１８に記載の方法。
  20. 前記抵抗材料層がアモルファス炭素である、請求項１７～１９のいずれかに記載の方法。
  21. 前記基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含み、前記抵抗材料層が、アモルファス炭素を含み、５ｎｍから２０ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１７～２０のいずれかに記載の方法。
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