JPH08193969A - 電気化学センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 グルコースおよびラクテート等の物質を測定
する酵素センサにおいて、正確な測定を行なう。 【構成】 非導電性基体62と、導電性材料66からなり、
導電性材料66の一部が絶縁コーティング72により覆わ
れ、導電性材料66の一部が白金化炭素粒子により担持さ
れた触媒的に活性を有する量の酵素を含む活性層により
覆われ、白金化炭素粒子が活性層全体に分布している作
用電極90と、導電性材料64からなり、導電性材料64の一
部が絶縁コーティング72により覆われ、導電性材料64の
少なくとも一部が絶縁コーティング72により覆われずに
いる対電極88と、導電性材料68からなり、導電性材料68
の一部が絶縁コーティング72により覆われ、導電性材料
68の少なくとも一部が絶縁コーティング72により覆われ
ずにいる参照電極86と、作用電極90を覆う半透膜とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気化学センサ、より
詳しくは、グルコースセンサおよびラクテートセンサ等
の酵素を触媒とした電気化学センサに関するものであ
る。本発明はまた基体を有する酵素の触媒活性に応答す
る、導電手製基体中に酵素を含む酵素電極を組み入れた
新たなパッケージについて記載する。

【０００２】

【従来の技術】血液中のグルコースとラクテートの濃度
は、恒常性を維持する上で非常に重要である。例えば、
グルコースの濃度が正常範囲より小さい場合には、意識
が失せたり、血圧が低下することがあり、ときには、死
に至るかもしれない。グルコースの濃度が正常範囲より
大きいか、または高血糖症の場合には、脂肪酸およびコ
レステロールを合成し、糖尿病性昏睡となることがあ
る。したがって、インシュリン療法により血中グルコー
ス濃度を制御している糖尿病患者にとって、血液中のグ
ルコースの濃度を測定することが必要となっている。

【０００３】臨床環境においては、電気化学センサを用
いて血液試料を測定することにより、正確で比較的迅速
にグルコースおよび／またはラクテートの濃度を求める
ことができる。従来は、多くの丈夫な部品からなる大型
のセンサ、または多くの状況でより便利な小型のプレー
ナ型センサが製造されている。本発明において「プレー
ナ」は、例えば、よく知られている厚膜または薄膜技術
を用いて、比較的薄い材料の層からなる実質的平面プレ
ーナ構造物を製造する既知の方法を意味している。例え
ば、リュー等の米国特許第4,571,292 号およびパパダキ
ス等の米国特許第4,536,274 号を参照のこと。この両方
を参照文献として引用する。

【０００４】臨床環境においては、化学血液分析の最中
に、比較的少量（マイクロリットル）の試験試料から得
られるデータを最大にすることが目的である。センサと
接触する血液試料を保持するセンサ試料室を製造するこ
とは、例えば、少量の試料から異なる分析物を検出する
ように構成された一連の連続センサを用いて、試験試料
について多くの測定を同時に行なえるといった点で望ま
しい。しかしながら、試料室は小さく作られているの
で、センサ構成部材自体から放出される不純物、特に試
料室を規定する特定の構成部材および／またはセンサ自
体のある反応生成物のような、試料中の不純物の濃度も
大きくなる。そのような不純物が生じる結果、センサの
寿命が短くなってしまうかもしれない。

【０００５】グルコースまたはラクテート電極センサに
は大別して２種類のものがある。１つは、測定可能な応
答を得るために、グルコースまたはラクテートを直接酸
化させる電気触媒装置である。もう１つは、グルコース
またはラクテートを電気活性生成物に転化する酵素を用
いて、その電気活性生成物を電気化学的に分析する酵素
電極である。

【０００６】グルコースセンサに関して、酵素電極等の
後者の種類の電極センサは、グルコースオキシダーゼの
ような酵素の存在下でグルコースを転化して、その結
果、下記の反応に従って過酸化水素等の反応生成物が形
成される。

【０００７】 ［オキシダーゼ］ Ｃ₆ Ｈ₁₂Ｏ₆ ＋Ｈ₂ Ｏ−−−−−−−＞Ｃ₆ Ｈ₁₂Ｏ₇ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ Ｈ₂ Ｏ₂ −−−−−−−＞Ｏ₂ ＋２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- これらの反応において、グルコースは酸素と反応してグ
ルコノラクトンおよび過酸化水素を生成する。そこで、
適切な電極を用いて、電気信号として過酸化水素の生成
を測定することができる。この信号は、過酸化物からの
電子が電極に移送された後に生成され、適切な条件下
で、酵素を触媒とする電流がグルコースの濃度に比例す
る。酵素電極等のラクテート電極センサも同様に、ラク
テートオキシダーゼのような酵素の存在下でラクテート
を転化する。

【０００８】グルコースおよびラクテートを測定する様
々な装置が記載されているが、それらのうちのほとんど
には、再現性、応答速度、試験試料の容積、効果的な用
途の数、および検出範囲に関して制限がある。現存する
いくつかの商業的方法は、上述のように概説した過酸化
水素の測定を利用している。

【０００９】グルコースセンサに関して、既知の酵素電
極において、血液からのグルコースおよび酸素、並び
に、アスコルビン酸および尿酸のようなある干渉物質
は、センサの一次膜を通過して拡散する。グルコース、
酸素および干渉物質は、二次膜に達するので、グルコー
スオキシダーゼのような酵素がグルコースの過酸化水素
およびグルコノラクトンへの転化を触媒する。過酸化水
素は一次膜を逆に通過して拡散するか、もしくは二次膜
を通過して拡散し電極まで到達するかもしれない。電極
では、過酸化水素が反応して酸素と電子を生成し、グル
コースの濃度に比例した電流を生成できる。電極の膜ア
ッセンブリは、いくつかの機能を果たす。その機能とし
ては、グルコースを選択的に通過させること、一次膜を
通過するグルコースと酸素の間の反応を触媒する酵素を
一次膜と二次膜との間に配置すること、および過酸化水
素だけを二次膜を通過させて電極に到達させることがあ
る。

【００１０】ジョーンズ等のヨーロッパ特許第207 370
B1号には単一層の電極膜が記載されている。この文献
は、３つの主要構成部材、すなわち、金属電極、直接陰
極に固定化された酵素の反応層、および単一層膜からな
る電気化学センサに関するものである。ヨーロッパ特許
第207 370 B1号に開示されている膜は、グルコース透過
性、および全血適合性を有するので、これにより、従来
のセンサに一般的な二次膜が必要ない。この膜は、不完
全硬化形態として施される重合性ケイ素含有化合物の分
散物であって、実質的に分散相には不溶性であり、硬化
中に分散物から除去可能な液体キャリアを有する分散物
から形成する。膜は、グルコース透過性が大きい連続
層、フイルムまたは膜として硬化する。

【００１１】しかしながら、ヨーロッパ特許第207 370
B1号に開示されている単一膜層は、アスコルビン酸およ
び尿酸のような陰イオン干渉物質のみがその層を通過す
るのを妨げることが分かった。アセタミノフェン（acet
aminophen ）のような中性物質は膜を通過して拡散で
き、センサの感度および精度に影響を及ぼす。

【００１２】上述したように、酵素電極はグルコースを
過酸化水素に転化し、この過酸化水素が反応してグルコ
ースの濃度に比例する電流を生成する。他の分析物を測
定するために適合させた酵素電極もまた従来技術に記載
されている。樹脂により結合した炭素またはグラファイ
ト粒子の多孔性層からなる、またはそれを含む導電性支
持部材を有する酵素電極が、ベネット等の米国特許第4,
970,145 号に開示されている。炭素またはグラファイト
粒子は、微粉砕白金族元素と密接に混合されて、酵素が
吸着されるかまたは固定化される、実質的に均一な多孔
性の基体層を形成する。好ましい基体材料は、結合剤と
して合成樹脂、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレ
ンを用いて、炭素紙基体に結合された白金化炭素粉末粒
子からなる、樹脂結合され、白金化された炭素紙電極で
ある。これらの電極材料は、コロイド状の大きさの白
金、パラジウム、または他の白金族元素の粒子を炭素ま
たはグラファイトの微粉砕粒子に蒸着させて、白金化ま
たはパラジウム化炭素もしくはグラファイト粒子をフル
オロカーボン、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレ
ンと混合して、この混合物を炭素紙のような導電性支持
体、またはフィラメント炭素繊維ウェブに施すことによ
り製造する。

【００１３】上述した酵素電極には、しばしば成形した
圧縮粉を焼成して結合剤を融解することを必要とする条
件下でグラファイトまたは炭素のベースを前成形する必
要がある。前述したように、結合剤は、融点が高い疎水
性の合成樹脂である。このような高温のために、グルコ
ースオキシダーゼまたはラクテートオキシダーゼのよう
な酵素が破壊されてしまう。

【００１４】高温結合剤を用いずに樹脂結合した白金化
もしくはパラジウム化された炭素またはグラファイト粒
子の多孔層上に固定化もしくは吸着された酵素または酵
素の混合物を使用した酵素電極がミューレン等の米国特
許第5,160,418 号に開示されている。ミューレンのこの
特許には、高温結合剤は、使用せずに済ますか、または
ゼラチン（室温で活性化でき、高温での焼結を必要とし
ない結合剤）のような、低温の、好ましくは、水溶性ま
たは水分散性の結合剤により置き換えられることが開示
されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した改良にもかか
わらず、グルコースまたはラクテートおよび酸素透過性
膜、および酵素電極からなる正確で多目的のグルコース
またはラクテートのセンサが望まれている。さらに、少
量の血液試料について、そして長期間に亘るサンプリン
グに、または臨床環境の用途に使用できる電気化学セン
サパッケージが望まれている。メインテナンス、すなわ
ち、膜の再生、電極の洗浄等を必要としないこの種類の
電気化学センサもまた望ましい。

【００１６】したがって、本発明の目的は、一般的に、
金属化炭素をベースとする酵素電極およびその上に設け
られたケイ素を含有するグルコースおよび／またはラク
テート浸透性の保護膜を含む改良電気化学センサ、およ
びその製造方法を提供することにある。

【００１７】本発明のさらなる目的は、長いサンプリン
グ期間に亘り効率を維持するためにセンサに干渉補正電
極を設けた電気化学センサを提供することにある。

【００１８】本発明のさらなる目的は、容積が小さい試
料室を備えた改良センサパッケージであって、一連の連
続センサとともに用いられるセンサパッケージを提供す
ることにある。

【００１９】本発明のさらなる目的は、金属接点を覆う
金属化炭素活性層を用い、血液等の試料を迅速に試験で
きる外側膜を有することにより、グルコースおよび／ま
たはラクテートの濃度を測定する改良プレーナ電極を提
供することにある。

【００２０】本発明のさらなる目的は、押流しが不十
分、すなわち、試料が残留することなく液体を流動させ
る速度調節部材（velocity compensator）、または試料
室中の速度を変更することを含む小容量の試料室を有
し、これにより試料室を速く充填したり空にしたりし、
試料の処理量を増加させたプレーナセンサを提供するこ
とにある。

【００２１】本発明のさらなる目的は、小さな弾性電気
リード線を、迅速かつ効率的に予め設定した位置決めを
行いつつ高精度で電気センサの複数の接点に付着させる
手段および方法を提供することにある。

【００２２】？ 本発明の目的は、センサを前処理してそのセンサの貯蔵
寿命またはウェットアップ（wet-up）を延長する方法を
提供することにある。

【００２３】本発明の目的は、寿命の長い多目的のグル
コースおよびラクテートのセンサを提供することにあ
る。

【００２４】本発明の目的は、電極に使用するために酵
素をペースト状に配合する方法を提供することにある。

【００２５】本発明の目的は、電極に使用するためにセ
ルロースアセテートをペースト状に配合する方法を提供
することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
非導電性基体、作用電極、および該作用電極を覆い、グ
ルコースと酸素またはラクテートと酸素を通して電極ま
で到達させる半透膜を含む固体プレーナ電気化学センサ
を提供する。作用電極には、前記基体の一部に接着した
導電性物質がある。導電性物質の第１の部分は、絶縁コ
ーティングにより覆われ、導電性物質の第２の部分は活
性層により覆われている。活性層には、活性層中に分布
している白金化炭素粉末粒子により担持されたグルコー
スオキシダーゼまたはラクテートオキシダーゼのような
触媒的に活性を有する量の酵素が含まれる。

【００２７】センサにはさらに、非導電性基体の第２の
部分に接着した第２の導電性物質を有する対電極を備え
ていてもよい。この第２の導電性物質の一部は、絶縁コ
ーティングにより覆われ、第２の導電性物質の少なくと
も一部は被覆されないままとなっている。

【００２８】本発明のある実施態様においては、非導電
性基体はガラス結合剤と混合したアルミナから作られ、
導電性物質は銀、金、または白金いずれかの厚膜ペース
トである。誘電コーティングは、セラミック、ガラス、
高分子、またはこれらの組合せいずれかから作られる。
半透膜は、セルロースアセテート、ポリウレタン、シリ
コーン、およびナフィオン（登録商標）（デラウエア
州、ウィルミントンのデュポン社から市販されている）
のような従来より業界で知られている他の物質から成形
できる。好ましい膜は、液体キャリア中のシリコーン化
合物分散相の不完全硬化形態で施された重合性ケイ素含
有化合物の分散体である。半透膜は、少なくとも約10.0
重量パーセントのコロイド状シリカとしてシリコーン化
合物を含む。好ましい半透膜は、少なくとも約14.0重量
パーセントのコロイド状シリカを含む。

【００２９】本発明の別の実施態様においては、電気化
学センサはさらに、非導電性基体の第３の部分に接着し
た第３の導電性銀物質を含む参照電極を備えていてもよ
い。第３の導電性物質の第１の部分は絶縁コーティング
により覆われ、第３の導電性材料の第２の部分はこの絶
縁コーティングには覆われないままとなっている。この
第３の導電性物質は一般的に、銀／塩化銀厚膜ペースト
を含む。この導電性物質の第２の部分はセルロースアセ
テートにより覆われている。

【００３０】本発明のさらなる別の実施態様において
は、電気化学センサはさらに、非導電性基体の第４の部
分に接着した第４の導電性物質を含む干渉補正電極を備
えていてもよい。この導電性物質の第１の部分は絶縁コ
ーティングにより覆われ、該導電性物質の第２の部分は
不活性層により覆われている。この不活性層には、白金
化炭素粉末粒子に固定化された不活性タンパク質が含ま
れており、この白金化炭素粉末粒子は不活性層中に実質
的に均一に分布している。

【００３１】本発明の別の実施態様において、沸点が高
く、水溶性を有し、親水性の乾燥防止剤（anti-drying
agent ）により半透膜を前処理する。

【００３２】本発明の別の実施態様において、電気化学
センサパッケージを提供する。このパッケージには、外
周部のある窪みおよび該窪みに連結した少なくとも１つ
の通路を有するハウジングが含まれる。ガスケットが窪
みの外周部および前述したような固体プレーナ電気化学
センサと接触し、それらの間にシールを形成している。
ハウジングと電気化学センサが試料室を規定している。

【００３３】本発明のセンサパッケージのさらに別の実
施態様において、このパッケージにはさらに接触リード
線フレームがある。リード線フレームには、第１の末端
でフレームに、反対の末端でセンサの窪みに固定された
リード線がある。接触リード線フレームはさらに、セン
サの表面に接触パッドによりリード線を配列させる安定
化棒（stabilizer bar）を含んでいてもよい。センサ接
触パッドと位置合せすべきリード線フレームの上面部分
を覆ってリード線を巻きつけているので、安定化棒を受
け入れるパッケージに溝を設けてもよい。本発明のパッ
ケージに接触リード線フレームの窪み内にセンサを支持
するパッド等を設けてもよい。

【００３４】本発明の別の実施態様においては、センサ
パッケージには試料室内に速度調節部材または隆起が含
まれる。速度調節部材はハウジングの成形部分であって
も差支えなく、好ましくはセンサと向き合っている。

【００３５】固体プレーナ電気化学センサを形成する方
法には、非導電性材料から作られた適切な基体材料を選
択し、この基体材料を所望の形状と大きさに形成するこ
とを含む。次いで導電性材料を基体の一部に配置する。
次に、導電性材料の一部を絶縁コーティングにより覆
い、電極区域を規定するために導電性材料の一部を被覆
しないままにしておく。活性層中に実質的に均一に分布
している白金化炭素粉末粒子に固定化されたグルコース
オキシダーゼまたはラクテートオキシダーゼのような、
触媒的に活性な量の酵素からなる活性層を含む電極区域
に作用電極を形成する。最後に、半透膜が作用電極を覆
い、グルコースと酸素またはラクテートと酸素を通過さ
せて電極に到達させる。

【００３６】本発明の好ましい固体プレーナ電気化学セ
ンサを、アルミナおよびガラス結合剤からなるセラミッ
ク材料のような非導電性材料から作られた、適切な大き
さで適切な形状の基体を選択することにより形成する。
基体の第１の末端から第２の末端まで延びるように、４
つの導電性片を基体の上面に配置する。基体の第１の末
端において、導電性片は電気的接続用の接触パッドを規
定し、基体の反対の末端では、導電性片が試験試料に露
出される電極区域を規定する。導電性片は、銀、金、お
よび／または白金のいずれかの導電性金属ペーストを用
いた薄膜または厚膜のシルクスクリーニング技術を利用
して蒸着させてもよい。絶縁コーティングも同様に、導
電性片の一部の上面に蒸着させ、一方で導電性片の一部
を被覆しないままにして、参照電極、対電極、作用電
極、干渉補正電極、および接触パッドを規定する。露出
電極領域に銀／塩化銀の層を蒸着させることにより参照
電極を形成する。次いで、セルロースアセテート層を銀
／塩化銀参照電極を覆うように設けて、参照電位を変動
させる不純物から塩化銀を保護する。

【００３７】作用電極は、同様にスクリーン印刷技術を
利用して、白金化炭素粉末粒子に固定化された触媒的に
活性な量の酵素からなる活性層を導電性片に蒸着するこ
とにより形成する。干渉補正電極も作用電極と同様な方
法で形成する。しかしながら、干渉補正電極には、白金
炭素粒子に固定化された触媒的に活性な量の酵素の代わ
りに不活性タンパク質からなる不活性層がある。干渉補
正電極は、好ましくは電極を覆ってスピンキャストされ
た半透膜を通って拡散するかもしれない電気化学的に活
性な中性物質を調節する機能を果たす。

【００３８】本発明が行なう改良点において、生体外の
グルコースおよび／またはラクテートの測定に使用する
プレーナ電極は、絶縁ベース層、導電性層、その上の活
性層、およびグルコースおよび／またはラクテート浸透
性の外側保護膜を有している。本発明の改良点は、試験
すべきグルコースまたはラクテートが活性層にさらされ
るときに、それらの量と比例する量の過酸化水素を活性
層が形成させることができるように、グルコースまたは
ラクテートのうちの一方と反応する酵素、および白金化
炭素粉末粒子部分を有する活性層と、グルコースまたは
ラクテートの移送を可能してグルコースまたはラクテー
トの迅速で正確な測定を可能にする添加剤を含むシリコ
ーン化合物である外側保護膜とを備えることである。

【００３９】本発明の別の改良点において、メインテナ
ンスを必要とせずに効果的に使用できる寿命の長い多目
的電気化学センサを提供する。

【００４０】本発明の別の改良点として、試料室中に位
置する複数の電極を有するプレーナセンサであって、そ
の試料室は、流路、出口および入口を有し、それら各々
が試料室の一部の断面積よりも小さな断面積を有するプ
レーナセンサにおいて、速度調節部材を設ける。この速
度調節部材は、不純物が集積するのを防ぐことを目的と
して流路中の試料室の断面積を減少させるために、ま
た、試料室中を流体が通過する際に流体速度を実質的に
安定させるために、入口と出口の間の流路中に設けた構
造障害物である。速度調節部材は好ましくは、試料室と
一体であり、電極上を通過する流体を干渉せずに電極の
方に延びる。

【００４１】本発明の別の改良点として、ハウジング内
に搭載された電気化学センサであって、互いに近接した
複数の電気接点および該接点と連結した軸方向に延びた
複数のリード線を有する電気化学センサにおいて、リー
ド線が安定化棒により間隔をおいている。この安定化棒
はリード線に付着しており、電気的接触が行なえるよう
にリード線を確実に位置づけている。リード線は弾性を
有し、好ましくはリード線フレームのベースに組み込ま
れる安定化棒により接点に押し付けられている。

【００４２】本発明の他の特徴は、図面を参照すること
により、以下の詳しい記載により明らかとなる。それら
の図面は、説明を目的として作成したものであり、本発
明を限定することを意図するものではない。

【００４３】ここで図面を参照する。いくつかの図面を
通じて同一の部品を示す場合には、同じ参照番号を用い
ている。本発明の好ましい一実施態様による集成電気化
学センサパッケージ10を図１に示す。パッケージ10は、
ハンドル部12、本体14、接触部16、および流体または液
体通路18を含む、一般的にＪ型の物体を有する。

【００４４】センサパッケージ10の内部部材を図２の分
解図に示す。パッケージ10には、内部に窪み22が形成さ
れたＪ型ハウジング20がある。試料室54（図５）の一部
を形成している窪み22には、外側境界面24および少なく
とも１つの通路18がある。ハウジング20には、実質的に
平らな上側部分120 、側壁122,124 、前面穴126 、およ
びセンサパッケージのハンドル部12と接触している背面
壁128 がある。ハウジング20にはさらに、パッケージ10
を組み立てたときにリード線フレーム32と接触する突起
物132 および凹んだ内側の縁がある。ガスケット26を設
けて、ハウジング境界面24とセンサ28とを接触させ、そ
れらの間にシールを形成する。ガスケット26は実質的に
矩形の形状をしており、実質的に楕円形の穴134 、およ
び該楕円形の穴134 の長さに沿って延びる２つの突出面
136,138 を備えている。ガスケットの突出面136,138 に
より、ガスケット26はハウジングの窪み境界面24の周り
に適合し、窪み22がセンサ28に露出される。センサパッ
ド30を用意して、センサ28を支持する。センサパッド30
には、パッケージ10を組み立てたときにセンサ28を支持
する、背面側142 に一連の横突出部140 がある。最後
に、接触リード線フレーム32を用意して、電流を測定し
て換算し、分析物の濃度、すなわち、グルコースまたは
ラクテートの濃度を測定できる装置（図示せず）にセン
サ28を電気的に接続する。接触リード線フレーム32に
は、第１の末端部38でベース36に固定された４本のリー
ド線、および第２の末端部42でセンサ窪み40がある。接
触リード線フレーム32には、それぞれに関して所定の位
置にリード線34を保持し、これらのリード線34をセンサ
28に整合させる安定化棒44を設けることもできる。この
安定化棒44を受け入れる追加の窪み46を設けることもで
きる。チバコーニングダイアグノスティクス社から市販
されている電極Ｏリング48等を設けて、隣接するセンサ
パッケージの間のシール、または流体導管（図示せず）
を維持することができる。この場合、各々異なるセンサ
を用いれば、同一の流体試料から異なる分析物を同時に
検出できる。

【００４５】ここで図３および４を参照する。これらの
図は、図２の線３に沿った接触リード線フレーム32の断
面側面図であり、リード線の一部が曲がった様子と延び
ている様子を示している。上述したように、装置とセン
サ28上の接点（以下に記載する）との間に界面系を設け
るために、末端部38でベース36に固定された複数のリー
ド線34を備えた接触リード線フレーム32を設ける。リー
ド線34は一般的に銅のような、導電性が大きい可鍛性金
属から作成する。好ましくは、リード線34は、メッキ材
料のコストのほうが安いために、モリブデンメッキ、銀
メッキ、金メッキ、または白金メッキ等の導電性が大き
い可鍛性材料から作成する。最も好ましくは、導電性が
大きいために、フォトエッチングした金メッキのリード
線34を使用する。リード線34を接触リード線フレーム32
の一方の末端部38に組み入れて成形する。リード線フレ
ーム32は、センサパッケージのハウジング20と相溶性が
あり、そこに固定できるいかなる材料からも成形でき
る。一般的に、リード線フレーム32は、ガラス、セラミ
ック、ステンレススチールのような硬質の耐久性材料、
またはアクリル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポ
リ塩化ビニル等のプラスチック材料から作られる。強度
が大きいこと、耐久性があること、コストが比較的安い
こと、および加工が容易であることの理由により、好ま
しくは、ロームアンドハース社（ペンシルベニア州、フ
ィラデルフィア）から得られるＶ８２５アクリルのよう
なアクリルプラスチック材料を用いてリード線フレーム
32を成形する。

【００４６】センサパッケージ10を組み立てる最中に、
センサ28を窪み40内に配置し、リード線34を、センサと
接触するまでリード線フレーム32の付近に曲げる。リー
ド線34は、センサの接点に一定の圧力を加える丸まった
スプリングチップ50によりセンサと接触している。安定
化棒44を、リード線がフレームの付近に曲げられた後に
窪み46内に固定する。この安定化棒44はリード線34をセ
ンサの接点に整合させるものである。

【００４７】好ましくは、安定化棒を使用する場合に
は、この安定化棒は窪み46内の適所に固められた溶剤で
ある。装置接触表面52は、リード線をフレームの縁に沿
って曲げたときに形成される（図３に示す）。この装置
接触表面52は、センサパッケージ10が組み立てられた後
に露出される。一度リード線をセンサに接触させたら、
ハウジング20をリード線フレーム32の上に配置する。そ
して、ハウジングおよびリード線を、スナップ嵌め、超
音波溶接、接着剤結合、または当業者に知られている他
の方法により、互いに固定する。

【００４８】次に図５から１２を参照する。センサパッ
ケージ10の試料室54の拡大図を示す。上述したように、
試料室54は、ハウジング20、窪み22の周りの外側境界面
24、ガスケット26、およびセンサ28により規定される。
入口56および出口58を有する少なくとも１つの通路18を
設けて、血液のような流体試料を試料室54に出入りさせ
る。図示した実施態様においては、入口56および出口58
はハウジング20を通っているが、これらの穴は、流体試
料が試料室54に達することができる通路であればどのよ
うな方法により形成してもよい。例えば、穴、またはチ
ャンネルをガスケット26内かまたはセンサパッケージ10
の他の部分に形成することもできる。

【００４９】本発明のセンサパッケージ10の試料室54に
は、速度調節部材60（バンプ）もある。この速度調節部
材60は、試料室の内部容積を減少させ、入口56および出
口58の断面積に近い断面積を作り出す。図６は、速度調
節部材60がある場合とない場合の、試料室54の流路に沿
った断面積をグラフにより示している。グラフに示した
ように、速度調節部材を有する場合の試料室の断面積
は、入口と出口の断面積に近いものである。速度調節部
材またはバンプは、流体の流れを導く構造物として機能
する。従来の試料配送システムには、前回の試料物質が
残留したり、試料室内に存在するかまたは試料流体の前
端にとらえられている気泡が補捉されたりといった問題
があり、従来の試料配送系によくあるこのような問題に
対処している。一般的に、試料が試料室54に入っていく
際、その流速は、試料室がその試料で満たされるまで急
速に低下していく。その後試料の速度は最初の水準まで
上昇するが、試料室の壁付近では溶液が停滞している。
試料室は測定と測定との間に洗浄されるが、試料室内の
停滞区域では気泡および流体が捕捉されてしまう。これ
らの気泡や残留流体は、試料測定の精度に影響を与え
る。したがって、本発明に使用する速度調節部材60は、
試料室内の流速を安定させ、気泡や流体が集まり得る停
滞区域を減少させるかなくす。ここで図９および１０を
参照する。試料室を通過する流体の流速は、速度調節部
材が存在するために実質的に均一である。さらに、速度
調節部材60により、入口56および出口58の断面が比較的
小さいながら、大きな検出区域を使用することができ
る。図７は、速度調節部材60がある場合とない場合の試
料室の流路に沿った流路断面積に対する検出区域の比率
をグラフに示している。試料室54の断面積が速度調節部
材60が適所に存在するために減少しているので（図６参
照）、流路断面積に対する検出区域の比率は増加してい
る。本発明のこの特徴は、流体試料がパッケージ10を通
過する際に、この流体試料をより能率的にセンサ28に接
触させている。さらに、速度調節部材60をセンサ28と向
かい合うように位置させることにより、試料はセンサ28
に向かう一方で、気泡は実質的に減少する。

【００５０】図８は、図５の線６に沿った、試料室54の
断面図である。速度調節部材60がハウジング20の成形部
材として示されている。丸い形状を有するものとして速
度調節部材が示されているが、停滞区域がなく滑らかで
傾斜した様々な形状のものを使用することができる。さ
らに、ハウジングの成形部材として速度調節部材60を示
しているが、試料室54に加えた別の部材であってもよ
い。

【００５１】試料室54の中と外に導く入口56および出口
58の部分が示されている。これらの試料の通路は一般的
に、約0.02インチから約0.04インチまでの間の直径を有
し、好ましくは、直径は約0.03インチである。速度調節
部材60を備えた試料室54は、約0.06インチまでの少なく
とも試料通路の大きさの試料直径を有する。図１２は、
図５の線８に沿った、通路18を横切るセンサパッケージ
10の側面図である。この図は、速度調節部材60、試料室
54、および通路18の相対的な大きさを示している。

【００５２】ハウジング20、および速度調節部材60、並
びに入口56および出口58は、分析最中に試料室54中を通
過する試料に対して不活性であるいかなる材料から作る
ことができる。例えば、ガラス、セラミック、ステンレ
ススチールのような材料、または、アクリル、ポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルのようなプラ
スチック材料等を使用することができる。

【００５３】強度が大きく、耐久性を有し、比較的コス
トが安いために、好ましくは、ロームアンドハース社か
ら得られるＶ８２５アクリルのような無色透明なアクリ
ルプラスチック材料を使用してこれらの部材を成形す
る。

【００５４】図８および１１に示したガスケット26は、
窪み境界面24とセンサ28との間にしっかりと保持された
ときに、流体が実質的に通過できないように試料室54の
周りにシールを形成する材料から成形する。

【００５５】一般的に、応力を加えられたときに、変形
したり流動せず、ジュロメータ硬度が小さく、わずかに
吸湿性であり得る耐久性のある有機高分子からガスケッ
ト２６を配合する。好ましくは、ガスケット26の製造に
使用する材料は、ショアＡスケールで10から100 までの
範囲の硬度、より好ましくはショアＡスケールで約40か
ら約70までの硬度、最も好ましくはショアＡスケールで
約45から約55の硬度を有する。

【００５６】ガスケット26は一般的に有機高分子である
ので、センサ28に浸入するかもしれない可塑剤のような
移動性の抽出物質を多量には含まないように製造する。
さらに、上述したような他のセンサ部材の場合のよう
に、ガスケット26の配合に選択する材料においては、試
料室54内の試料中に移行して、電気化学測定に影響を与
えたり、および／またはセンサ部材を破壊したりし得る
いかなる物質も含まないことが重要である。ガスケット
26の配合に使用する材料は好ましくは、移動性の遷移金
属および主系列の金属、特に、鉄、コバルト、ニッケ
ル、鉛、銅のような電池に使用する金属、抽出物、およ
び好ましい電極材料にとって有害な硫化物のような物質
を実質的に含まないように選択する。

【００５７】ガスケット26は一般的に架橋の度合いが大
きいエラストマー系化合物から形成する。上述したよう
な純度および物理的必要条件の全てを満たすものであれ
ば、いかなるエラストマー系材料を用いてもよい。最も
好ましくは、ショアＡスケールで約50の硬度を有する、
ＤＳＭから得られるサーリンク（登録商標）２４５０エ
ラストマー系材料を使用してガスケット26を成形する。

【００５８】図８および１１に示すように、ガスケット
26を形成するのに使用した材料と同一の材料からセンサ
パッド30を形成することができる。パッド30は、応力を
加えたときに変形したり流動せず、ジュロメーター硬度
が小さい、耐久性有機高分子から形成する。好ましく
は、パッド30を形成するのに使用する材料は、ショアＡ
スケールで40から60までの硬度を有する。最も好ましく
は、シリコーンゴムまたはサーリンク２４５０のような
材料を使用してパッド30を形成する。

【００５９】本発明によると、いかなる大きさの試料室
54を製造することもできる。ある状況においては、大き
な試料室を製造することが有利かもしれない。しかしな
がら、上述したように、血液の電気化学分析の分野にお
いては、非常の少量の血液について、できるだけ多くの
分析物の分析を行なうことが通常望ましい。したがっ
て、本発明の好ましい実施態様によると、できるだけ小
さい試料室54を有するセンサ28を製造することが望まし
い。本発明の新たな材料および方法を用いることによ
り、約10.0μｌ（マイクロリットル）未満の容量、好ま
しくは約3.0 μｌから約5.0 μｌの容量の試料室を有す
るセンサを、少なくとも30日間の期間に亘り、または、
少なくとも1,000 の血液試料の測定について、効果的に
使用できるかもしれない。

【００６０】ここで図１３から１６までと図２５、およ
び表Ｉを参照する。それらは、本発明の好ましい一実施
態様によるプレーナ電気化学センサ28を示している。図
１３はまた、試料室54、入口56および出口58の透視輪郭
も示している。これらの特徴を示して、試験すべき試料
の流路に対する、以下に記載する電極86,88,90および92
の相対位置を説明している。センサ28には、実質的に平
らな基体62、該基体62に付着した導電性金属片64,66,68
および70、ならびに導電性金属片64,66,68および70の一
部を覆う一方で、それらのある部分を覆わずにいるよう
に基体62に付着した絶縁層72がある。

【００６１】基体62は、セラミック、ガラス、耐火物、
高分子またはそれらの組合せのような実質的に電気絶縁
性を有する物質により形成される。このような絶縁基体
を機械的支持またはベースとして形成することは、当業
者にとっては珍しいことではない。好ましい実施態様に
おいては、基体は、約96％のアルミナおよび約４％のガ
ラス結合剤からなる。好ましい組成を構成する適切な材
料は、クアーズセラミック社（コロラド州、グランドジ
ャンクション）から得られる。本発明の好ましい実施態
様においては、単一の基体がセンサ28の基礎を形成する
が、複数の基体を用いることもできる。この場合、各々
が別々のセンサ部材を支持する、および／または他の基
体により支持されたセンサ部材の支持を補助する。

【００６２】好ましい実施態様において、第１の末端74
から第２の末端76に延びるように、導電性金属片64,66,
66および70を基体の上面に付着させる。第１の末端74に
おいては、一般的に、それぞれ接触パッド78,80,82およ
び84を規定するのに十分な幅となるように、導電性金属
片を付着させる。第２の末端76においては、以下に記載
するように、電極を規定してもよいいくぶん狭い露出領
域となるように導電性金属片を付着させる。

【００６３】既知の薄膜技術または厚膜技術を用いて、
導電性金属片64,66,68および70を付着させてもよい。一
般的に、金属を含む化合物を一般的な厚膜スクリーニン
グを用いて基体62に塗布し、次いで、塗布した化合物お
よび基体を焼成して、活性金属を焼結し、この活性金属
を基体に互いに接着させる。電気活性金属は、例えば、
銀、白金または金のような、測定すべきどの物質も酸化
または還元しないような電位範囲で、酸化または還元さ
れない導電性金属からなるものであってもよい。さら
に、導電性金属片64,66,68および70を製造するのに選択
される材料は好ましくは、一般的に、ワイヤボンディン
グ、ハンダ付け、または溶接のために市販されている規
格材料に一般的に存在する電池用の金属（水中で電気化
学的に活性である）のような不純物を含まないように選
択する。ヨーロッパ特許第A-9481090.2 または1993年 9
月 4日に出願された米国特許出願08/045,847号を参照の
こと。

【００６４】本発明に使用するのに適した多くの厚膜ペ
ーストが市販されている。そのような例としては、メテ
ック社（ペンシルベニア州、エルバーソン）から得られ
る製品番号３５７１ＵＦ／Ａｇの銀ペースト、メテック
社の製品番号２５３９／Ａｇ／ＡｇＣｌの塩化銀ペース
ト、メテック社の製品番号ＰＣ１０２３１／Ａｕ、およ
びメテック社の製品番号PC10208/Ptの白金ペーストが挙
げられる。

【００６５】特に、その一部が作用電極90を規定する導
電性金属片66に関して好ましい物質は、非常に純度の高
い白金厚膜ペーストである。導電性金属片68は好ましく
は、電極領域上に付着した銀／塩化銀の層を有すること
により参照電極86を形成する、基体62の上面に付着した
銀の層からなる。セルロースアセテートの層を塩化銀の
層の上面に付着させる。導電性金属片64,66,および70
は、好ましい実施態様において、白金厚膜ペーストから
なる。

【００６６】銀参照電極を使用することは、本発明の請
求の範囲に含まれることである。電圧の設定に関して、
本発明に記載されている内容は、銀参照電極を銀／塩化
銀参照電極に置き換えることにより、当業者が容易に変
更を行なえる。

【００６７】基体62の第２の末端76において、導電性金
属片64,66,68および70の一部を覆う一方で、それぞれ
が、参照電極86、対電極88、作用電極90、および干渉補
正電極92、並びに、接触パッド78,80,82および84を規定
するように上記導電性金属片の一部を覆わないでおくよ
うに、絶縁層72を付着させる。絶縁層72の製造に選択す
る物質は、望ましくは、上述したように、測定すべき物
質または分析物の電位範囲で酸化または還元されるかも
しれない不純物を含まず、電気絶縁性を有し、非多孔性
のものであり、電位的に電荷を運び、センサに用いる電
解質の活性に支障をきたす移動性イオンを含まないよう
に選択する。さらに、絶縁層72は、基体62並びに導電性
金属片64,66,68および70にしっかりと接着するように、
また、電極86,88,90および92を電気的にアドレス可能と
する一方で、電気絶縁部分をこの絶縁層により効果的に
覆うように選択する。セラミック、ガラス、耐火性材
料、高分子材料、またはこれらの組合せのような材料が
絶縁材料としてよく知られており、本発明の絶縁物質と
しての使用に適している。好ましい材料は、デュポン社
（デラウェア州、ウィルミントン）の電子部から製品番
号9615として得られるセラミック材料である。

【００６８】導電性金属片64,66,68および70の製造に好
ましく選択される材料に関して、接触パッド78,80,82お
よび84を規定し、結合パッドを電極を規定する領域に接
続する導電性金属片の領域において、材料の選択はそれ
ほど重要ではないことに注意されたい。例えば、接触パ
ッドおよびこの接触パッドを電極に接続する導電性金属
片の領域は、基体62と接着し、絶縁層72の電気絶縁機能
には支障のない導電性物質から製造してもよい。ある実
施態様によると、接触パッドおよびこの接触パッドを電
極に接続する導電性金属片の領域を金ペーストから製造
する。

【００６９】上述した材料の選択要素に加え、絶縁物質
の選択に関して述べたように、センサの製造において
は、隣接層との間の接着が良好となる、言い換えれば、
離層が最小限となるように、基体、導電性金属片、およ
び絶縁層を製造する材料を選択することが好ましい。ヨ
ーロッパ特許第A-94810190.2号または1993年 9月 4日に
出願された米国特許出願第08/045,847号を参照のこと。
もし接着が良好ではない場合には、ある実施態様におい
ては厚膜蒸着工程に使用したスクリーンにより規定され
ている、参照電極86、対電極88、作用電極90および干渉
補正電極92がうまく規定されず、電気化学的に不都合な
ことが生じてしまう。

【００７０】図１３の線10に沿った、作用電極90の断面
図を図１５に示す。上述したように、導電性金属片66が
基体62上に付着し、絶縁層72が導電性金属片66の一部を
覆い、作用電極区域を規定するように一部を被覆しない
ままにする。導電性金属片64,66,68および70の付着と同
様な技術を用いて、白金化炭素粉末粒子に固定化され
た、触媒的活性量の酵素からなる活性層96を導電性金属
片66上に付着させる。酵素に与えられる熱による損傷を
制限するために、一般的に、低温の厚膜スクリーン印刷
を用いて、活性ペーストを導電性金属片66に塗布する。
表Ｉを参照のこと。

【００７１】上述したように、活性層96は、樹脂結合炭
素またはグラファイト粒子の多孔性層からなるか、それ
を含む導電性支持部材に固定化された酵素からなる。粒
子は微粉砕した白金族金属と互いによく混合されるか、
または活性層を形成すべく結合させる前に個々の粒子の
表面に前記微粉砕した白金族金属を付着もしくは吸着さ
せて、酵素が吸着するかまたは固定化される、白金族金
属を吸着した樹脂結合炭素またはグラファイト粒子の実
質的に不均質な層からなる多孔性の基体層を形成する。
樹脂により結合した白金化炭素粒子の多孔性層に固定化
または吸着された酵素が、ミューレンの米国特許第5,16
0,418 号およびベネット等の米国特許第4,970,145 号に
開示されており、これらをここに引用する。その代わり
に、樹脂結合剤の一部または全てを使用してもしなくて
も、必要に応じて、微粉砕した炭素またはグラファイト
に予め吸着したかまたはそれらと混合した微粉砕白金族
金属を導電性基体の表面または導電性金属片66に最初に
付着させることにより活性層96を形成してもよい。

【００７２】白金、パラジウム、イリジウム、またはロ
ジウム等の、微粉砕した元素形態の白金族金属を、酸化
白金または酸化パラジウムのような各々の金属に対応す
る酸化物により置き換えてもよい。したがって、白金化
物質と称するものはすべて、上述したような白金族金
属、および／または別の条件を必要としない限りは対応
する酸化物含有物質を含むものとしてとらえる。

【００７３】酵素の固定化を容易にするものであれば、
いかなる適切な炭素またはグラファイト粒子を使用して
活性層を形成してもよい。これを達成するために、表面
に、カルボキシレート、アミノ含有基および硫黄含有基
のような官能基を高密度で有する炭素粉末を使用すべき
であり、それに対して、よりガラス質でガラス状の炭素
を使用すると、わずかしか酵素を結合できない。一般的
に、炭素またはグラファイト粉末の粒径は、約3.0 ｎｍ
から約50.0ｎｍ、好ましくは約5.0 ｎｍから約30.0ｎｍ
の範囲にある。

【００７４】白金は、例えば、蒸着、電着、またはコロ
イド状懸濁液からの単なる吸着といったいかなる都合の
よい方法により炭素粒子に付着させて、炭素の重量に対
して、約0.1 重量％から約20.0重量％までの範囲で白金
族金属を充填してもよい。好ましくは、白金族金属の充
填量は約5.0 重量％から約15.0重量％までの範囲であ
る。しかしながら、これらの制限は限界というよりも実
際的である。白金族金属の充填量が約1.0 重量％未満で
ある場合、出力信号が、実際的な条件において、非常に
感度の高い装置により測定する場合を除いては小さすぎ
て測定できないレベルまで低下してしまい、約20.0重量
％を越える場合には、応答または感度を高めるという点
に関する利点がほとんどなく、白金族金属の充填が不経
済となる。好ましい技術においては、例えば、ペトロー
等の米国特許第4,044,193 号および同第4,166,143 号に
教示されている方法により、塩化白金酸、またはより好
ましくは、白金またはパラジウムと被酸化性のリガンド
との複合体のような白金化合物の炭素粉末の存在下での
酸化分解により炭素粉末を白金化し、それにより、炭素
粒子の表面に直接コロイドの大きさの白金またはパラジ
ウムを付着させる。上記特許をここに引用する。好まし
くは、白金族金属または酸化物粒子は、約1.0ｎｍから
約20.0ｎｍまでの範囲の粒径を有し、最も好ましくは、
このコロイドの大きさは、約1.0 ｎｍから約4.0 ｎｍま
での範囲である。

【００７５】本発明により使用する好ましい活性層の基
体は、イーテック社（マサチューセッツ州、フラミンガ
ム）からプラチナムオンカーボンブラックの名称で実際
に市販されている材料である。Ｈ₂ Ｏ₂ を用いて白金亜
硫酸(II)複合体（complex platinum sulfite acid (I
I)）を酸化分解することにより、公称粒径が約30.0ｎｍ
の炭素粉末に約1.5 ｎｍから約2.5 ｎｍまでの範囲の粒
径を有するコロイド状白金を付着させることにより調製
した白金化炭素粉末粒子にグルコースオキシダーゼ、ま
たラクテートオキシダーゼのような酵素を固定化でき
る。

【００７６】本発明において、ｐＨが約7.5 であるリン
酸塩緩衝液中で白金活性炭を処理する。白金活性炭を上
記緩衝液に加えて、白金化炭素粉末粒子の形成の際に生
じた硫酸を中和する。白金活性炭および緩衝液混合物に
ウシ血清アルブミンのような共タンパク質（co-protai
n）を加えて、活性炭に吸着させる。当業者に知られて
いることであるが、ウシ血清アルブミンを加えて、グル
コースオキシダーゼのような酵素の安定化を助ける。メ
テック社から製品番号８１０１ＲＳで市販されている樹
脂溶液のような結合剤をウシ血清アルブミンと白金活性
炭との混合物に加える。上述したような結合剤物質は、
活性層の成分を互いに保持するように作用する。活性層
96を導電性金属片66上にスクリーン印刷する場合には、
この混合物に界面活性剤を加えて印刷の流動特性を改善
してもよい。界面活性剤を加えるさらなる利点として
は、使用中にセンサの湿潤剤として機能することが挙げ
られる。疎水性結合剤からなる活性層96は、完全に乾燥
した後では水で湿潤させることが困難になってしまう。
界面活性剤を使用すると、湿潤させることが容易にな
る。使用する界面活性剤物質は、水溶性であり、12−16
の範囲のＨＬＢを示す、当業者に知られているいかなる
液体の界面活性剤であってもよい。この点に関して、使
用する一般的な界面活性剤物質は、アルキルフェノキシ
ポリエトキシエタノールのようなアルキルアリールポリ
エーテルアルコールで差支えない。そのような物質の一
例としては、ユニオンカーバイドケミカルスアミドプラ
スチックス社（コネチカット州、ダンバリー）から登録
商標トリトンとして市販されているものが挙げられる。
本発明に使用するのに好ましい物質は、トリトンＸ−10
0 界面活性剤（ＨＬＢが13.5）である。これらの成分を
微粉砕した後、樹脂シンナーを加えることにより、印刷
を目的として活性層96の粘度を調節してもよい。一般的
に、石油溶媒をベースとする樹脂シンナーを用いて、ペ
ーストの粘度を約10,000センチポアズから約100,000 セ
ンチポアズまでの範囲に調節する。この目的に使用する
樹脂シンナーは、メテック社から製品番号８１０１シン
ナーとして市販されている。グルコースオキシダーゼま
たはラクテートオキシダーゼのような酵素を上記混合物
に加えて、導電性金属片66上に最終的なペーストをスク
リーン印刷する。同様に他の酵素を混合物に加えて、他
の分析物用の活性層を調製してもよい。

【００７７】活性層を最後に、言い換えれば、保護膜を
付着させる前に付着させて、センサを形成する際の他の
工程からの酵素への熱衝撃を最小限にすることが好まし
い。表Ｉおよび図３２を参照のこと。

【００７８】作用電極90と同様な方法で干渉補正電気92
を形成する。しかしながら、干渉補正電極92には、作用
電極を形成するのに用いたものと同一の成分と方法を用
いて作成した不活性層（図示せず）があるが、ウシ血清
アルブミンのような不活性または非反応性タンパク質
を、ウシ血清アルブミン−白金活性炭、樹脂、界面活性
剤、およびシンナーからなる混合物に加える。上述した
ように、干渉補正電極は、中性物質であるアセトアミノ
フェン（acetaminophen ）のような干渉物質が、電極8
6,88,99および92の上面にある半透膜層94（以下に記載
する）を通過して拡散するのを調節する。

【００７９】ここで図１６を参照する。図１３の線11に
よる参照電極86の断面図を示す。上述したように、好ま
しくは銀の層からなる導電性金属片68を基体上に付着さ
せることにより、参照電極86を形成する。導電性金属片
68の一部を覆うが、電極区域と接触パッドを規定するた
めにある部分は覆わないままにしておく絶縁層72を付着
させる。当業者に知られているスクリーン印刷技術によ
り、銀／塩化銀の層102 を導電性金属片68上に付着させ
る。メテック社の製品番号２３５９の電極インキのよう
な銀／塩化銀の参照電極用インキを開発して、銀／塩化
銀対を用いて標準参照電極を作成する。

【００８０】参照電極の安定性測定により、数日間に亘
り、センサを全血に露出した際に参照電極（86）の電位
が移動することが分かった。問題の根源は、血液タンパ
ク質を浸透させる膜（94）の排除特性（rejection prop
erties）が徐々に減少することにあると断定した。この
血液タンパク質は参照電極を塞いでしまう。タンパク質
に対するバリア特性、および十分な水と電解質を移送す
る能力のために、参照電極のシールドとしてセルロース
アセテートを選択して、印刷した銀／塩化銀の表面に安
定した電位を維持した。

【００８１】参照電極上に均一なセルロースアセテート
の層を調製する際には、適切な溶媒と硬化工程を選択す
ることが重要である。完了すべき印刷工程に関して、十
分なスクリーン寿命を達成するためには、溶媒の蒸気圧
が低く（沸点が高く）なければならない。またこの溶媒
は印刷スクリーンに対して相溶性を有さなければならな
い。言い換えれば、印刷中にスクリーンのエマルジョン
を分解してはならない。調製したペーストの粘度は40,0
00センチポアズから350,000 センチポアズまでの範囲と
比較的大きくなければならない。このことは、高分子溶
液の固体％がかなり大きく、したがって、溶媒が高分子
にとって非常に好ましいものでなければならないことを
指示している。適切な溶媒には、いわゆる、「スーパー
溶媒」があり、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド、ヘキサメチルホスホアミド、および１，３−ジ
メチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）のような極性
非プロトン性溶媒がこの級の溶媒の例として挙げられ
る。最後の限定は、配合技術者およびスクリーンの印刷
者にとって容易に取り扱えるように、溶媒には、発癌性
物質、突然変異誘発物質、または奇形形成物質を含ませ
てはならないことである。好ましい溶媒はＤＭＩであ
る。

【００８２】セルロースアセテートの濃度を100 ｍｌの
ＤＭＩ中に15ｇから35ｇまでの範囲にして調製した溶液
が、印刷用途に通用することが分かった。好ましい濃度
として、100 ｍｌのＤＭＩ中に20ｇのセルロースアセテ
ートを含有するものを選択した。高分子を迅速に溶解す
るために、溶媒を60℃から100 ℃までの範囲の温度まで
加熱する。好ましい温度は95℃である。急速に撹拌して
（マグネティックスターラ）加熱した溶媒（予め温度設
定した水槽中）に高分子を加える。次いでスパチュラに
より機械的に混合し、その後、高分子が完全に溶解する
まで連続的に撹拌する。高分子と溶媒との混合物（ペー
スト）を水槽から取り出して、室温まで冷まし、ラベル
を付けて印刷に必要とされるまで取っておく。

【００８３】ペーストは一般的に調製した当日に印刷に
使用され、調製後も数か月にわたり使用することができ
るが、ペーストの棚寿命とともに層の性能も段々と悪く
なる。ペーストを二重（２pass）印刷として塗布し、そ
の後、10分から１時間までの期間に亘りレベリングさせ
る。このペーストを10分間に亘り55℃の箱型オーブン中
で硬化させ、このオーブンの温度を10分間に亘り100 ℃
まで上昇させ、この温度で10分以上に亘り硬化させ続け
る。セルロースアセテート膜の性能にとっては、この印
刷方法と硬化サイクルが重要である。硬化温度が低すぎ
る場合には、十分には溶媒を除去することができず、硬
化時間が長すぎたり、または硬化温度が高すぎたりする
場合には、特に抗乾燥剤でセンサを後処理した後に基体
から容易に離層する脆い膜が形成されてしまう。より多
く重ね塗り印刷を行なうと膜がより厚くなってしまい、
このことによってもまた離層しやすくなってしまう。溶
媒を完全に除去すると水和工程を妨げるので、完全には
溶媒を除去しないことが重要である。

【００８４】セルロースアセテート層100 を銀／塩化銀
層102 の上に塗布して、参照電位を移行させる、血液試
料中に存在する不純物から塩化銀を保護する。スポッテ
ィング（spotting）技術またはスクリーン印刷技術によ
りセルロースアセテート層100 を塗布しても差支えな
い。スポッティング技術を用いる場合、アシムテック社
（カリフォルニア州、カールスバッド）から得られ、当
業者に知られているアシメテックＸＹＺ表を使用する。
スクリーン印刷付着技術を用いる場合には、２−（２−
エトキシエトキシ）エチレンアセテートのような沸点の
高い溶媒から得られる粘度の大きい溶液を使用する。

【００８５】最後に、上述したように、各々の電極86,8
8,90および92をグルコースおよび酸素透過膜94で覆う。
セルロースアセテート、ポリウレタン、シリコーン化合
物、およびデュポン社（デラウェア州、ウィルミント
ン）から得られるナフィオン（登録商標）材料のような
当業者に知られている他の膜材料から膜94を形成しても
差支えない。好ましい膜94は、液体キャリア中にシリコ
ーン化合物が分散して相を形成した不完全硬化形態とし
て施される重合性ケイ素含有化合物の分散体である。こ
のキャリアは分散相中には実質的に溶解せず、硬化の最
中に分散体から除去できる。グルコースおよび酸素の透
過性が大きい連続層、フイルムまたは膜として分散体が
乾燥して硬化し、電気化学グルコースセンサにおいて単
一膜として機能する。単一層の半透膜がジョーンズのヨ
ーロッパ特許第207,370 B1号に開示されており、この特
許をここに引用する。オリゴマー、プレポリマー、また
は不完全硬化ポリマーとして連続相中にケイ素含有化合
物を分散させてもよい。

【００８６】ジョンソン等の米国特許第4,221,688 号お
よびエリアスの米国特許第4,427,811 号に開示されてい
るように、例えば乳化剤を含ませることにより連続相中
に分散させた後、水−連続相シリコーンエマルジョンま
たは分散体から水を蒸発させることにより、連続相の除
去最中に、重合性ケイ素含有化合物を既知の方法により
硬化させても差支えない。上記特許をここに引用する。
さらに、ケイ素含有化合物の分散体に適切な硬化触媒を
含ませるか、または熱硬化しても差支えない。このた
め、重合性ケイ素含有化合物の分散体を不完全硬化分散
体の形態にある層として施し、キャリアまたは連続相の
少なくとも一部を最終的な硬化の最中に分散体から除去
する。エマルジョンは、シリコーンラテックス粒子およ
びシリカの分散体からなるものであっても差支えない。
水を蒸発させる際に、シリコーンラテックス粒子はシリ
カにより架橋される。得られる膜の形態は、シリカまた
ケイ酸塩の連続体により結合したポリジオルガノ架橋粒
子である。これは、分析物、すなわち、グルコースおよ
びラクテート等を移送するシリカ相である。

【００８７】本発明のある実施態様によると、重合性ケ
イ素含有化合物はオルガノシロキサン、特に、各々のジ
オルガノシロキサン100 ユニットに対して最大で約１ユ
ニットまでの少量のモノオルガノシロキサンを含んでい
てもよい、実質的に線状のジオルガノシロキサンの繰り
返しユニットからなるジオルガノシロキサンである。こ
こで高分子鎖は、各々の末端においてシリコーン結合ヒ
ドロキシル基で終わっている。

【００８８】本発明の別の重要な実施態様によると、酸
素およびグルコース透過性膜を形成する重合性ケイ素含
有化合物を、連続水相および陰イオン安定化した分散シ
リコーン相からなる水性シリコーンエマルジョンとして
電極に施す。ここでシリコーン相は、水溶性ケイ酸塩お
よび末端がヒドロキシル基で終わった（ヒドロキシルブ
ロックト）ポリジオルガノシロキサンのグラフトコポリ
マーである。サームの米国特許第4,244,849 号に開示さ
れているように、ｐＨの範囲が約8.5 から約12.0までで
ある、このようなシリコーンエマルジョンは、長期間に
亘り安定しており、周囲条件下で水を除去する際に硬化
したゴム弾性を有する連続層が形成される。これらのシ
リコーン化合物は、末端がヒドロキシル基で終わったポ
リジオルガノシロキサンとアルカリ金属ケイ酸塩との相
互作用により、例えば、8.5 から12.0までのｐＨ範囲の
水性エマルジョン中で陰イオン的に安定したグラフトポ
リマーを形成することにより得られる。しかしながら、
安定性が重要ではない場合には、ｐＨは重要ではない。
成分を均一に分散させてすぐに、エマルジョンを層状に
施して、膜を製造しても差支えない。

【００８９】「末端がヒドロキシル基で終わったポリジ
オルガノシロキサン（hyclroxyl endblocked pdydiorga
nosiloxane）」は、モノオルガノシロキサンユニットの
不純物を少量しか含まない、実質的に線状高分子である
ジオルガノシロキサンの繰り返しユニットを意味する。
したがって、末端がヒドロキシル基で終わったポリジオ
ルガノシロキサンは、１分子当たり実質的に２つのケイ
素結合ヒドロキシル基を有する。エマルジョンから水を
除去した後に得られた生成物にゴム弾性の特性を付与す
るためには、ポリシロキサンは少なくとも5,000 の平均
分子量（Ｍｗ）を有するべきである。硬化によりポリマ
ーが連続フイルムまたは層を形成する場合には、約5,00
0 未満から約90までの平均分子量を有するポリシロキサ
ンも有用である。平均分子量が増加するにつれ、引張強
さおよび破断点伸びが改善され、平均分子量が50,000よ
り大きい場合には、比較的大きな引張強さと破断点伸び
が達成される。しかしながら、本発明の好ましい実施態
様においては、硬化した高分子が電極に直接結合し、使
用中には厳しい機械的応力が加えられないので、役立つ
べき高分子には引張強さが大きいことは必要ではない。
最大平均分子量は、水のような液体キャリアまたは連続
相中に乳化できるかまたは他の方法で分散できる範囲の
ものである。不完全硬化分散ポリシロキサンにとって約
1,000,000 までの平均分子量が本発明のセンサに使用す
るのに実際的である。硬化の際には、膜の分子量には上
限がない。重合性分散シロキサンの好ましい平均分子量
は、1,000 から700,000 までの範囲である。

【００９０】末端がヒドロキシル基で終わった有用なポ
リジオルガノシロキサンが有する有機ラジカルは、例え
ば、ラジカル当たり７未満の炭素原子を含有する一価炭
化水素ラジカルまたはラジカル当たり７未満の炭素原子
を含有する２−（ペルフルオロアルキル）エチルラジカ
ルであっても差支えない。一価炭化水素ラジカルの例と
しては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソプロ
ピル、ペンチル、ヘキシル、ビニル、シクロヘキシルお
よびフェニルが挙げられ、２−（ペルフルオロアルキ
ル）エチルラジカルの例としては、３，３，３−トリフ
ルオロプロピルおよび２−（ペルフルオロブチルメチ
ル）が挙げられる。末端がヒドロキシル基で終わったポ
リジオルガノシロキサンは好ましくは、少なくとも50パ
ーセントがメチルである有機ラジカルである。好ましい
ポリジオルガノシロキサンは、末端がヒドロキシル基で
終わったポリジメチルシロキサンである。

【００９１】本発明の重要な一実施態様によると、陰イ
オン安定化した水性エマルジョンとして末端がヒドロキ
シル基で終わったポリジオルガノシロキサンを用いる。
この実施態様においては、「陰イオン安定化」は、ポリ
ジオルガノシロキサンが陰イオン界面活性剤によりエマ
ルジョンとして安定化していることを意味する。末端が
ヒドロキシル基で終わったポリジオルガノシロキサンの
最も好ましい陰イオン安定化した水性エマルジョンは、
フィンドレイ等の米国特許第3,294,725 号により記載さ
れた陰イオンエマルジョン重合方法により調製されたも
のである。この特許をここに引用する。末端がヒドロキ
シル基で終わったポリジオルガノシロキサンの別の調製
方法がハイデ等の米国特許第2,891,920 号に記載されて
おり、この特許をここに引用する。

【００９２】本発明に使用する、長期に亘り安定してい
るエマルジョンを調製するために、アルカリ金属ケイ酸
塩またはコロイド状シリカを乳化したシリコーン組成物
中に含ませなければならない。本発明の酸素および低分
子量分析物透過性膜を形成するエマルジョンに使用する
のに好ましいアルカリ金属ケイ酸塩は水溶性ケイ酸塩で
ある。水溶液としてアルカリ金属ケイ酸塩を使用するこ
とが好ましい。ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケ
イ酸カリウム、ケイ酸ルビジウムおよびケイ酸セシウム
のようなどのアルカリ金属のケイ酸塩水溶液も用いるこ
とができる。

【００９３】コロイド状シリカが業界に知られ、市販さ
れており、強度と貯蔵安定度を増加させるためにコロイ
ド状シリカを分散体中に含むことができる。ヒュームド
シリカおよび沈殿コロイド状シリカを含むどのコロイド
状シリカも使用することができるが、水性媒質中のシリ
カが好ましい。ナトリウムイオン、アンモニアまたはア
ルミニウムイオンにより安定化したコロイド状シリカの
ような水性媒質中のコロイド状シリカは、通常安定化形
態で得られる。ｐＨを例えば8.5 から12.0までの範囲内
にするために他の成分を加える必要がなくｐＨの必要条
件を満たすことができるので、エマルジョンを形成する
ためには、ナトリウムイオンにより安定化した水性コロ
イド状シリカが特に有用である。ここで「コロイド状シ
リカ」は、約0.0001から約0.1 マイクロメータまでの粒
径を有するシリカを意味する。好ましくは、コロイド状
シリカの粒径は、約0.03から約0.08マイクロメータまで
の範囲にあり、最も好ましくは、シリカの粒径は約0.06
マイクロメータである。

【００９４】コロイド状シリカを乾燥粉末の形態でまた
は水性分散体として陰イオン安定化ヒドロキシル化ポリ
ジオルガノシロキサンに加えることができる。好ましく
は、コロイド状シリカをナトリウムイオン安定化水性分
散体の形態で加える。それらの多くが市販されている。
これら市販のコロイド状シリカは通常、コロイド状シリ
カを約10.0から約30.0重量％含有し、ｐＨが約8.5 から
約10.5までである水性分散体で得られる。

【００９５】ケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウムの
水溶液がよく知られており、市販されている。この水溶
液は一般的に、非晶質シリカの離散粒子を多量には含ま
ず、通常水ガラスと称されている。アルカリ金属ケイ酸
塩の水溶液中のアルカリ金属酸化物に対するシリカの重
量比率は重要ではなく、ケイ酸ナトリウムの場合には、
約1.5 から約3.5 までの範囲、ケイ酸カリウムの場合に
は、約2.1 から約2.5までの範囲で変化しても差支えな
い。ケイ酸塩溶液を添加するとエマルジョンのｐＨが約
8.5 から約12.0までの範囲内に入り、そのためにエマル
ジョンのｐＨを調節するために追加の成分を含有させる
必要がなくなるので、本発明に使用するエマルジョンを
調製するには、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液が特に好
ましい。もちろん、アルカリ金属水酸化物水溶液中でケ
イ素エステルを加水分解することにより調製したものの
ような、他のアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を本発明に使
用しても差支えない。

【００９６】本発明の一実施態様によると、アルカリ金
属ケイ酸塩および重合性ケイ素含有化合物をエマルジョ
ン中で組み合わせて分散粒子としてグラフトコポリマー
を形成することによとり、重合性ケイ素含有化合物を分
散させる。シリコーンエマルジョンを調製する好ましい
方法は、１種類以上の末端がヒドロキシル基で終わった
ポリジオルガノシロキサンの陰イオン安定化水性エマル
ジョンにアルカリ金属ケイ酸塩を加え、エマルジョンの
ｐＨを約8.5 から約12.0までの範囲内に調節し、所定の
期間に亘りこのエマルジョンを熟成させて周囲条件下で
水を除去する際にゴム弾性生成物を形成することであ
る。この方法において、溶解したケイ酸塩および分散さ
れた末端がヒドロキシル基で終わったポリジオルガノシ
ロキサンを含有するエマルジョンのｐＨは、エマルジョ
ンの形成にとっては重要である。ｐＨを8.5 から12.0ま
での範囲に維持すると、アルカリ金属ケイ酸塩を溶解さ
せたままにでき、キャリア（例えば、水）を除去する間
に溶解したケイ酸塩と分散したシロキサンとの間で十分
なグラフト共重合が生じ、膜を形成するために層として
付着させたときにケイ素含有化合物の重合化あるいはそ
のさらなる重合化が達成できるエマルジョンを製造する
ことができる。ｐＨが上述した範囲よりも小さい場合に
は、アルカリ金属ケイ酸塩からケイ酸が形成されてしま
う。ケイ酸は不安定で、縮合により急速に重合する。こ
のケイ酸はエマルジョンをゲル化することができる。ケ
イ酸の形成は約10.0から約12.0までの範囲のｐＨではほ
ぼ完全に抑圧され、溶解したアルカリ金属ケイ酸塩と分
散シロキサンとの間の反応がこのｐＨ範囲内ではより急
速に生じるので、アルカリ金属ケイ酸塩を含有するエマ
ルジョンにとってはこの範囲が好ましい。

【００９７】ケイ酸塩の共重合により調製したシリコー
ンエマルジョンを、溶解したケイ酸塩と分散したシロキ
サンとの間で相互作用させるのに十分な時間に亘り約8.
5 から約12.0までのｐＨ範囲で熟成させて、周囲条件下
で水を除去する際にゴム弾性生成物を形成する。有機ス
ズ塩をポリジオルガノシロキサンの重量に対して約0.1
から約2.0 重量部の範囲の量で用いる場合、熟成期間が
効果的に短縮される。エマルジョン中で有用であると期
待されている有機スズ塩の例としては、モノオルガノス
ズ塩、ジオルガノスズ塩およびトリオルガノスズ塩が挙
げられる。使用するスズ塩の陰イオンは重要ではなく、
有機物でも無機物であっても差支えないが、カルボンキ
シレートのような有機陰イオンが一般的に好ましい。使
用できる有機スズ塩の例としては、オクチルスズトリア
セテート、ジオクチルスズジオクトエート、ジデシルス
ズジアセテート、ジブチルスズジアセテート、ジブチル
スズジブロミド、ジオクチルスズジラウレートおよびト
リオクチルスズアセテートが挙げられる。好ましいジオ
ルガノスズジカルボキシレートはジオクチルスズジラウ
レートである。

【００９８】アルカリ金属ケイ酸塩および末端がヒドロ
キシル基で終わったポリジオルガノシロキサンの相対量
は、広い範囲に亘り変化しても差支えない。シロキサン
100重量部に対して約0.3 から約30重量部までの範囲の
ケイ酸塩を使用する場合、好ましいゴム弾性特性が得ら
れる。

【００９９】本発明の一実施態様において、分散体にア
ルキルスズ塩を加えて、キャリアの脱蔵、または他の方
法による除去を行なう最中に最終的なエマルジョンの硬
化に対して触媒作用を促して硬化膜を形成する。好まし
い塩は、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラ
ウレート、およびジオクチルスズジラウレートのような
ジアルキルスズジカルボキシレートであり、最も好まし
いスズ塩はジブチルスズジラウレートである。ポリジオ
ルガノシロキサンのような重合性ケイ素含有化合物100
重量部に対して約0.1 から約2.0 重量部までの範囲のア
ルキルスズ塩を生成するのに十分な量で、触媒のエマル
ジョンを使用する。触媒を多量に試用することができる
が、そのことによる利点はない。

【０１００】重合性ケイ素含有化合物の分散体には、各
成分を広範囲の濃度で含有させても差支えない。好まし
い濃度は、所望の膜厚による。例えば、キャリアまたは
連続相が蒸発するときに、割れを生じない薄いゴム弾性
膜（20ミクロン）を得るためには、合計量が、水のよう
なキャリア100 重量部に対して約67.0から約160.0 重量
部までの範囲のとなる、ケイ酸塩とポリジオルガノシロ
キサンの組合せからなる分散体を使用することが最も好
ましい。好ましい膜厚は、約10.0から約100.0ミクロン
までの範囲にあり、特に好ましくは約20.0ミクロンであ
る。

【０１０１】乳化剤を組成物に含ませて分散体を形成す
る場合には、乳化剤の量はエマルジョンの約2.0 重量パ
ーセント未満であっても差支えない。末端がヒドロキシ
ル基で終るポリジオルガノシロキサンを調製するエマル
ジョン重合法に使用する中和スルホン酸から乳化剤を生
成しても差支えない。

【０１０２】陰イオン界面活性剤は好ましくは、末端が
ヒドロキシル基で終わったポリジオルガノシロキサンを
形成する乳化重合に使用する界面活性スルホン酸の塩で
ある。スルホン酸のアルカリ金属塩が好ましく、中でも
そのナトリウム塩が好ましい。スルホン酸を、脂肪族置
換したベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、お
よびジフェニルエーテルスルホン酸、脂肪族スルホン
酸、およびシリルアルキルスルホン酸により例示するこ
とができる。他の陰イオン乳化剤を用いても差支えな
い。そのような例としては、アルカリ金属スルホリシノ
ーリエート、脂肪酸のスルホン化グリセリルエステル、
スルホン化一価アルコールエステルの塩、オレイルメチ
ルタウリドのナトリウム塩のようなアミノスルホン酸の
アミド、アルファ−ナフタレンモノスルホン酸ナトリウ
ムのようなスルホン化芳香族炭化水素のアルカリ塩、ナ
フタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合生成
物、並びにアンモニウムラウリルスルフェート、トリエ
タノールアミンラウリルスルフェートおよびナトリウム
ラウリルエーテルスルフェートのようなスルフェートが
挙げられる。

【０１０３】非イオン性乳化剤をエマルジョン中に含ま
せても差支えない（陰イオン乳化剤に加えて）。そのよ
うな非イオン性乳化剤の例としては、サポニン、テトラ
エチレンオキシドのドデシルエーテルのような脂肪酸と
エチレンオキシドとの縮合生成物、エチレンオキシドと
ソルビタントリオリエートとの縮合生成物、エチレンオ
キシドとイソドデシルフェノールとの縮合生成物のよう
な、側鎖を有するフェノール化合物とエチレンオキシド
との縮合生成物、および重合性エチレンイミンのような
イミン誘導体が挙げられる。

【０１０４】本発明の酸素およびグルコース透過性膜を
形成するのに使用する重合性ケイ素含有化合物分散体に
追加の成分を含ませて、分散物、または分散物から得ら
れる硬化重合膜の特性を改良してもよい。例えば、増粘
剤を加えて、分散体の粘度を改良するか、または分散体
にチキソトロピーを付与してもよい。分散体に消泡剤を
加えて、分散体から層を形成する際に、調製、被覆また
は硬化中の発泡を減少させてもよい。

【０１０５】分散体に充填剤を加えて、膜を強化した
り、増量したり、または着色してもよい。有用な充填剤
の例としては、コロイド状シリカ、カーボンブラック、
粘土、アルミナ、炭酸カルシウム、石英、酸化亜鉛、マ
イカ、二酸化チタンおよび業界で知られている他の物質
が挙げられる。これらの充填剤は、微粉砕されているべ
きであり、このような充填剤の水性分散体を使用するこ
とが有利かもしれない。

【０１０６】この充填剤は好ましくは約10.0マイクロメ
ータ未満の平均粒径を有している。シリコーンエマルジ
ョンを最終硬化のために塗布して本発明の酸素およびグ
ルコース透過性膜を形成するときに、水、または他の非
溶媒キャリアを蒸発させるか、または別の方法で除去し
て、硬化した酸素およびグルコース透過性膜を形成させ
る。キャリアの蒸発は、分散体フイルム厚および適用方
法に依存して、数時間から約１日以内に通常完了する。
本発明の膜の別の重要な特性は、極性基体と非極性基体
の両方に対して優れた接着特性を有することである。

【０１０７】本発明に使用する酸素および分析物透過性
膜のさらに重要な利点の１つは、グルコースオキシダー
ゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、またはラクテートオ
キシダーゼのような適切な酵素触媒により活性化される
電極にこれらの膜を結合できることである。本発明の一
実施態様によると、グルコースと酸素との反応に対して
触媒作用を促すことのできる化合物を陰極または活性層
96内に含ませており、本発明のグルコース透過性膜94
で、参照電極86、対電極88、作用電極90（活性層96を含
む）、および干渉補正電極92を被覆している。

【０１０８】ここに記載した膜物質は全血98に対して良
好な相容性を有し、酸素の透過に対する選択性が高く、
そのため、全血からでさえ、十分に過剰な理論量の酸素
が膜94を透過する。

【０１０９】膜94に好ましい材料は、少なくとも約10.0
重量パーセントのシリカを含有する陰イオン安定化し
た、水性の、末端がヒドロキシル基で終わったポリジメ
チルシロキサンエラストマーである。最も好ましくは、
このエラストマーは約14.0重量パーセントのコロイド状
シリカを含み、ダウコーニング（ミシガン州、ミッドラ
ンド）からＦＣ−６１コーティングとして市販されてい
る。この材料は、粘度が小さく、充填剤が添加された不
透明なエマルジョンである。一般的に、この材料におい
て、ｐＨが約11.0であり、粘度が約40,000センチポアズ
である。

【０１１０】本発明の別の実施態様において、センサ28
の乾燥貯蔵中に、膜94を湿らせること（wetup ）が段々
と難しくなることが分かった。キャスティング後の膜94
中に最初に存在する残留水および他の溶媒が貯蔵中に蒸
発し、シリコーン凝集物を融合させてしまうと考えられ
ている。このように膜構造物が凝集すると、センサのグ
ルコースに対する感度が減少し、応答時間が長くなって
しまう可能性がある。

【０１１１】例えば、界面活性剤またはポリエチレング
リコールのような、沸点が高く、水溶性である、親水性
高分子液体乾燥防止剤による処理または増湿により、膜
が完全に乾くのを防ぐことにより、乾燥貯蔵中に膜が老
化するのを防ぐようにセンサ28を後処理することができ
る。好ましくは、ユニオンカーバイドケミカルスアンド
プラスチックス社（コネチカット州、ダンバリー）から
得られるトリトン（登録商標）Ｘ−１００界面活性剤、
ターギトール（登録商標）１５界面活性剤、ＩＣＩサー
ファクタンツ社（デラウェア州、ウィルミントン）から
得られるツイーン（登録商標）２０エトキシル化ソルビ
タンエステル界面活性剤および分子量が約200 から約60
0 までの範囲にあるポリエチレングリコールのような、
分子量が少なくとも約300 である非イオン性界面活性剤
をセンサ28の後処理として施して、最初の始動の際に、
センサのドリフトを最小限にしつつ、出力、および応答
時間を改良する。後処理に好ましい材料は、分子量が約
400 であるポリエチレングリコールである。

【０１１２】ここで再度図１３および１４を参照する。
異なる用途において様々なセンサの形状が有利となり得
ることを注記する一方で、本発明の好ましい実施態様に
より製造したセンサ28の好ましい形状を示す。この図
は、本発明を制限するものではない。

【０１１３】基体62を様々な形状と寸法で製造しても差
支えない。本発明の好ましい実施態様の１つによると、
基体62は、長さが約0.4 インチから約0.5 インチまで、
好ましくは約0.45インチであり、幅が約0.15インチから
約0.25インチまで、好ましくは約0.18インチであり、厚
さが約0.02インチから約0.05インチまで、好ましくは約
0.025 インチである。導電性金属片64,66,68および70各
々を、厚さが約10.0ミクロンから約20.0ミクロンまで、
好ましくは約15.0ミクロンとなるように付着させる。導
電性金属片64,66,68および70の各々はセンサの末端76
で、幅が約0.01インチから約0.03インチまで、好ましく
は約0.01インチである。接触パッド78,80,82および84は
センサの末端74で、幅が約0.025 インチから約0.05イン
チまで、好ましくは約0.03インチである。

【０１１４】絶縁層72を、厚さが約10.0ミクロンから約
50.0ミクロンまで、好ましくは約20.0ミクロンとなるよ
うに付着させる。焼成または硬化後に厚さの値が分か
る。

【０１１５】導電性金属片の一部を露出させて、参照電
極86、対電極88、作用電極90、および干渉補正電極92を
規定する。参照電極86、および対電極88の露出表面積
は、それぞれ約0.00015 平方インチ、および約0.00022
平方インチである。作用電極90、および干渉補正電極92
の各々の露出表面積は、約0.00038 平方インチである。
これらの露出した表面積は、付着したときの電極の厚さ
または層の多孔度により規定される電極の縁による表面
積を考慮していない。このような縁の寸法は、電極の全
体の面積と比較して小さい。したがって、露出した表面
積の規格値はいくぶん近似値である。

【０１１６】参照電極86の銀／塩化銀層102 上にセルロ
ースアセテート層100 を塗布する。この銀／塩化銀層10
2 は、導電性金属片68の露出部分上に付着させたもので
ある。このセルロースアセテート層100 は、参照電位を
移行させてしまう不純物から銀塩化銀を保護する。

【０１１７】導電性金属片66および70の露出部分上に活
性層および不活性層を塗布して、それぞれ作用電極90お
よび干渉補正電極92を形成する。保護膜94を、合計の厚
さが約5.0 ミクロンから約50.0ミクロンまで、好ましく
は約10.0ミクロンから約20.0ミクロンまでとなるよう
に、好ましくはスピンキャストにより付着させる。保護
膜94を好ましくは層の形態で塗布して、必要とされる透
過性特性を有する全体的に薄い厚さのものを形成するこ
とができる。

【０１１８】

【実施例】以下、図面に示す実施例を参照して本発明を
詳細に説明する。なお、以下の実施例は、本発明を限定
するものではなく、説明を意図したものである。

【０１１９】（実施例Ｉ）図１３、１４および３２並び
に表Ｉを参照する。実質的に本発明の実施態様による構
成部材および設計による固体プレーナグルコースセンサ
28のある適切な構成を以下の要素の組合せにより提供す
る。

【０１２０】基体62および導電性金属片64,66,68および
70を有するプレーナグルコースセンサ28の部分的アセン
ブリを本発明の方法にしたがってこの基体62上に製造し
た。この基体62は、絶縁性を有し、厚さが0.025 インチ
で、大きさが0.18インチ×0.45インチであり、約96％の
アルミナおよび約４％のガラス結合剤からなる。このガ
ラス結合剤は、クアーズセラミック社（コロラド州、グ
ランドジャンクション）から得られるものである。スク
リーン印刷技術を用いて、メテック社（ペンシルベニア
州、エルバーソン）から製品番号ＰＣ１０２３１として
得られる金導電性ペーストの10.0ミクロン厚のエマルジ
ョンにより、導電性金属片64,66,68および70の一部、並
びに接触パッド78,80,82および84をこの基体62上に付着
させた。

【０１２１】325 のメッシュパターンを有するステンレ
ススチール製のスクリーンを用いて、金ペーストを基体
62上にスクリーン印刷した。導電性金属片64,66 および
70は第２の末端76に向って連続しており、これら導電性
金属片を白金上部に接続した。これらの導電性金属片
は、メテック社から製品番号ＰＣ１０２０８として得ら
れる純度の大きい白金導体ペーストの10.0ミクロン厚の
エマルジョンを基体上にスクリーン印刷することにより
製造したものである。上述したものと同様のスクリーン
を用いて、白金導体組成物を付着させた。メテック社か
ら製品番号３５７１ＵＦとして得られる銀導体ペースト
の10.0ミクロン厚のエマルジョンを基体上に塗布するこ
とにより、導電性金属片68を同様に第２の末端76のほう
に向かせた。ステンレススチール製のワイヤから作成し
た325 メッシュスクリーンを用いて、銀導体ペーストを
スクリーン印刷した。メテック社から製品番号２５３９
して得られる銀／塩化銀参照電極インクの10.0ミクロン
厚のエマルジョンを第２の末端76で導電性金属片68の一
部の上を、少なくともできるだけ大きく導電性金属片68
の区域を覆うように、好ましくは、参照電極86を規定す
る絶縁層72により露出するべき導電性金属片68の区域よ
り大きい区域を覆うように、続いてスクリーン印刷し
た。最後に、アルドリッヒケミカル社（ウィスコンシン
州、ミルウォーキー）から製品番号１８０９５−５とし
て得られるセルロースアセテート層100 を銀／塩化銀参
照電極86の上にスクリーン印刷した。この層は、参照電
位を移行させ得る不純物から塩化銀を保護するために参
照電極の上に塗布してある。

【０１２２】この実施例において、無機ペーストを焼成
する際には、ファストファイヤ社（マサチューセッツ
州、ビレリカ）から得られる３つのゾーン乾燥機を有す
るＢＴＵ７ゾーン炉を用いた。製造者の勧告に従い、ピ
ーク条件まで上昇させて焼成を行なった。金導体ペース
トを10分間に亘り850 ℃で焼成し、白金導体ペーストを
13分間に亘り750 ℃で焼成し、銀導体ペーストを10分間
に亘り750 ℃で焼成した。

【０１２３】導電性金属片64,66,68および70を末端76で
0.01インチ幅となるように基体62上に付着させた。接触
パッド78,80,82および84を末端74で0.03インチ幅で0.8
インチ長さとなるように基体62上に付着させた。

【０１２４】デュポンエレクトロニクス社（デラウェア
州、ウィルミントン）から製品番号９６１５として得ら
れる絶縁層72を、センサ28の大部分を覆うように15.0ミ
クロン厚のエマルジョンとしてスクリーン印刷した。こ
の絶縁層72は、末端76から接触パッド78,80,82および84
まで延びるている。スクリーン印刷の工程には、ステン
レススチール製の325 メッシュスクリーンを用いた。こ
の絶縁層を10分間に亘り750 ℃で焼成した。上述したよ
うに、導電性金属片64,66,68および70の一部を絶縁層72
では覆わずに、電極区域を露出させた。

【０１２５】銀／塩化銀を30分間に亘り75℃で塗布し
た。

【０１２６】セルロースアセテートを10分間に亘り55℃
に保持し、10分間で100 ℃まで上昇させ、10分間に亘り
100 ℃に保持して塗布した（30分間の硬化時間）。

【０１２７】厚膜スクリーン印刷技術を用いて、イーテ
ック社（マサチューセッツ州、フラミンガム）から得ら
れる白金化炭素粉末粒子に固定化された、バイオザイム
ラボラトリーズインターナショナル社（カリフォルニア
州、サンディエゴ）から得られるグルコースオキシダー
ゼを触媒的に活性を有する量だけ有する活性層96を導電
性金属片66上に付着させ、作用電極90を形成した。同様
に厚膜スクリーン印刷技術を用いて、イーテック社から
得られる白金化炭素粉末粒子に固定化された、マイルス
社（イリノイ州、カンカキー）からペンタックス（登録
商標）ウシアルブミンとして販売されているウシ血清ア
ルブミンのような不活性タンパク質を有する不活性層を
導電性金属片70上に付着させて、干渉補正電極92を形成
した。活性層および不活性層の製造については、実施例
IIにおいて詳細に記載する。

【０１２８】導電性金属片、絶縁層、および電極を基体
62上に付着させ、電極が「分流」するのを防ぐように接
触箇所を遮蔽した後、センサの電極区域上に保護膜94を
スピンキャストした。スピンキャスティング技術を用い
て、ダウコーニング（ミシガン州、ミッドランド）から
ファブリックコーティング（ＦＣ）−６１として市販さ
れているコロイド状シリカを約14重量パーセント含む、
陰イオン安定化した水性の、末端がヒドロキシル基で終
わったポリジオルガノシロキサンエラストマーをセンサ
28に塗布した。ＩＶＥＫラボラトリーポンプおよびイン
テグレイテッドテクノロジーズＰ−６０００スピンコー
ターを用いてセンサ上に保護膜94を多層状に塗布した。
ウェファーをエラストマーの膜材料に完全に浸すことに
より最初の層を塗布した。次いで、インテグレイテッド
テクノロジーズＰ−６０００スピンコーターを7,000 ｒ
ｐｍの回転速度と、90秒の回転時間で始動させた。回転
を完了した後、最初の層を15分間に亘り乾燥した。次い
でセンサ28を7,000 ｒｐｍで再度回転させて、膜材料の
第２の層を塗布した。第２の層を塗布するのに使用した
スピンフラッド技術を用いて、さらに２つの層を塗布し
た。各層をキャスティングする間隔として15分をとっ
た。４つの層全てをキャスティングした後、無塵の環境
において室温で保護膜94を一晩硬化させた。保護膜94の
多層の合計厚は、硬化後には、約20.0ミクロンであっ
た。

【０１２９】（実施例II）作用電極90に使用するために
活性層96を調製した（実施例Ｉ参照）。グルコースセン
サ用の活性層96は主に、イーテック社から得られる白金
化炭素粉末粒子に固定化された、バイオザイムラボラト
リーズ社から得られるグルコースオキシダーゼを触媒的
に活性である量含み、これらの粒子は層中に実質的に均
一に分布している。

【０１３０】Ｈ₂ Ｏ₂ を用いて錯体白金スルフィット酸
(II)（comlex platinum sulfite acid(II)）を酸化分解
することにより、炭素粉末（公称粒径約30ｎｍ）の表面
にコロイド状白金（約1.5 から2.5 ｎｍまでの粒径）を
付着させることにより調製した、カボット社（マサチュ
ーセッツ州、ボストン）からバルカン（登録商標）ＸＣ
−７２カーボンブラックとして得られる白金化炭素粉末
粒子、約3.15グラムをリン酸塩緩衝液中で処理して、そ
の中に含まれる残留硫酸を中和した。このリン酸塩緩衝
液は、ロームアンドハース社（ペンシルベニア社、フィ
ラデルフィア）からキャソン（登録商標）ＣＧ殺菌剤と
して市販されている殺菌剤を含んでいる。11.499グラム
の二塩基性リン酸ナトリウム（Ｎａ₂ ＨＰＯ₄ ）、2.89
8 グラムの一塩基性リン酸ナトリウム一水和物（ＮａＨ
₂ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏ）、および1.0グラムのキャソンＣＧ
殺菌剤を1.0 リットルの蒸留水に添加することにより緩
衝液を調製した。ｐＨメータおよび電極を用いて緩衝液
配合物を試験して、ｐＨが7.5 となることが分かった。
3.15グラムの白金化活性炭に約100 ｍｌのリン酸塩緩衝
液を加え、７日間に亘り混合した。白金化活性炭を沈殿
させ、使用した緩衝液60ｍｌを上澄みとして流出させ、
新たな緩衝液100 ｍｌを加えることにより、最初の３日
間の混合後に、緩衝液を取り換えた。７日間の混合後に
混合物を減圧濾過し、100 ｍｌの緩衝液を使用して減圧
濾過を行ないながら中和した炭素を洗浄した。緩衝液の
大部分を炭素を通して引いた後に約15から20秒間に亘り
減圧状態を維持して、炭素をやや乾燥させて、材料の取
扱い適性を改良した。

【０１３１】白金化活性炭（ＰＡＣ）を625 ｍｇのペン
テックス（登録商標）ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）と
混合した。625 ｍｇのＢＳＡを、ＰＡＣおよび40ｍｌの
緩衝液を含有するフラスコに最初に加えた。ＢＳＡおよ
びＰＡＣを研究室の回転器によりやさしく混合し、30分
間放置してＢＳＡを溶解させた。この混合物を室温で約
18時間に亘り3.5 の速度設定で再度やさしく混合した。
ＢＳＡ−ＰＡＣの混合物を減圧濾過して、減圧濾過した
まま100 ｍｌの緩衝液で洗浄した。再度、大部分の緩衝
液をＢＳＡ−ＰＡＣを通して引いた後に約20秒間に亘り
減圧状態を保持して、ＢＳＡ−ＰＡＣを約60から70パー
セントの湿分まで乾燥させた。スクリーン印刷用の活性
層および不活性層のインクに将来使用するために、ＢＳ
Ａ−ＰＡＣを冷蔵した。

【０１３２】メテック社から製品番号８１０１ＲＳとし
て得られる結合剤樹脂5.0 グラムを2.0 グラムのＢＳＡ
−ＰＡＣ（上述のように調製した）に加えることによ
り、活性層インクを配合した。この混合物に、活性層の
印刷流動助剤および湿潤剤として0.25グラムのトリトン
（登録商標）Ｘ−１００界面活性剤を加えた。次いで、
塗料業界で標準的な三本ロール練り機を用いて混合物を
練磨した。最初の練磨を完了して印刷目的のためにペー
ストの粘度を調節した後、メテック社から製品番号８１
０１ＲＳシンナーとして得られるアルベッソＴシンナー
1.0 ｍｌを混合物に加えた。そしてこの混合物に２度目
の練磨を行なった。最後に、バイオザイムラボラトリー
ズ社から得られるグルコースオキシダーゼ0.4 グラムを
混合物に加えて練磨を行なった。活性ペーストを導電性
金属片66上にスクリーン印刷して作用電極90を形成し
た。

【０１３３】（実施例III ）干渉補正電極92を形成する
のに使用する不活性層インクを実施例IIに記載した方法
を用いて配合した。しかしながら、不活性層は、グルコ
ースオキシダーゼのような酵素を触媒的に活性を有する
量だけ含まない。5.0 グラムの結合剤樹脂を、2.0 グラ
ムのＢＳＡ−ＰＡＣ（実施例IIにおいて調製した）、0.
25グラムのトリトン（登録商標）Ｘ−１００界面活性剤
および1.0 ｍｌのアルベッソＴ（８１０１ＲＳ）シンナ
ーとともに練磨を行なうことにより不活性層インクを調
製した。この混合物にさらに0.4 グラムのペンテックス
（登録商標）ＢＳＡを加えて練磨した。次いで、不活性
層のペーストを導電金属片70の電極部分上にスクリーン
印刷して干渉補正電極92を形成した。

【０１３４】（実施例IV）ここで再度図１から１２を参
照する。実質的に本発明の一実施態様による構成部材お
よび設計を含むセンサパッケージの適切な構成の１つ
を、以下の要素の組合せにより示す。

【０１３５】センサパッケージ10をロームアンドハース
社から得られるＶ８２５アクリルプラスチックから成形
した。このセンサパッケージ10には、幅が約0.5 インチ
であり、本体14の長さが約1.535 インチであり、厚さが
約0.37インチである、後ろ側が空洞となったＪ型ボディ
がある。装置中へまたは装置からセンサパッケージ10を
挿入または取り出すのを補助する、ハンドル12またはゲ
ート部分が本体から突出している。パッケージ10には、
中に実質的に楕円形の窪み22が形成されたハウジング20
がある。この窪みは、長さが約0.1 インチであり、幅が
約0.065 インチである。この窪みには、外側の境界面24
および入口56と出口58からなる通路18がある。この通路
は縦方向に窪み22に入って出る。通路18は実質的に丸い
横断面を有し、その直径は約0.03インチである。図５−
１２に示すように、速度調節部材またはバンプ60が窪み
22に設けられている。速度調節部材60は窪み22の幅方向
に延び、長さが約0.065 インチであり、幅が約0.04イン
チである。言い換えれば、この速度調節部材60は、半径
が約0.02インチの通路18内にあるバンプ状の突出物であ
る。速度調整部材は試料室の内部容積を減少させ、入口
56と出口58の直径に近い横断面区域を形成した。ガスケ
ット26を設けて、ハウジングの窪みの境界面24およびセ
ンサ28（実施例Ｉにおいて作成した）と接触してそれら
の間にシールを形成させた。ガスケット26は、ショアＡ
スケールにおいて約50の硬度を有するサーリンクＴ２４
５０エラストマーから作成した。ガスケット26は、一片
が約0.17インチの正方形である。ガスケット26には、長
さが約0.1 インチであり、幅が約0.064 インチである実
質的に楕円形の穴が開いている。

【０１３６】ガスケット26は、厚さがその中心の空洞部
分では約0.014 インチであり、ガスケットの穴の長さ方
向に沿った２つの外側の端では約0.05インチである。こ
れらの厚いほうの表面により、ガスケットがハウジング
の窪み境界部の周りに適合し、一方ではまたセンサ電極
区域に対して開いているべき窪み22がセンサ試料室とな
る。

【０１３７】実施例Ｉに記載したように、固体プレーナ
電気化学センサを、厚さ0.025 インチ、長さ0.45イン
チ、そして幅0.18インチのセラミック基体上に形成し
た。ショアＡスケールで約40から60までの範囲の硬度を
有するシリコーンゴム材料から作られたベースパッド30
上にセンサ28を配置する。このパッドは、長さが約0.5
インチであり、幅が約0.227 インチである。このベース
パッド30は、合計の厚さが約0.058 インチであり、その
裏側には一連の横突起物がある。これらの横突起物は、
約0.1 インチ間隔で位置し、ベースパッドの裏面から約
0.015 インチの高さを有している。このベースパッド30
にはまた、その反対側に、センサ28を収容する矩形の中
心空洞がある。この空洞は、長さが約0.45インチであ
り、幅が約0.185 インチである。

【０１３８】最後に、接触リード線フレーム32を設け
て、電流を測定して転化して、試料中のグルコース（ま
たはラクテート）の濃度を求めることのできる装置にセ
ンサ28を接続する。図３および４に示すように、リード
線フレーム32には、４本のリード線34がある。これらの
リード線34は各々、ベース側の末端では幅が約0.041 イ
ンチであり、リード線接触部50での幅が約0.026 インチ
である。これらリード線34は、長さが約１インチであ
り、厚さが約0.01インチである。リード線34は、約40か
ら80マイクロインチまでの範囲の厚さにニッケルメッキ
され、約20から50マイクロインチまでの範囲の厚さにミ
クロ電子級の金メッキ材料により金メッキされた、Ｂｅ
Ｃｕ合金材料から製造したものである。

【０１３９】Ｖ８２５アクリルプラスチックから成形し
たリード線フレーム32には、第１の末端部38にはベース
36に固定されたリード線、および第２の末端部42にはセ
ンサ用窪み40がある。センサ用窪み40は、ベースパッド
30およびセンサ28を収容するために、深さが約0.042 イ
ンチであり、長さが約0.5 インチであり、幅が約0.225
インチである。リード線フレーム32には、深さが約0.06
インチであり、長さが約0.296 インチであり、幅が約0.
085 インチである第２の矩形窪み46がある。第２の窪み
46は、安定化棒44を収容するためのものであり、リード
線34をセンサ接触パッドに位置合わせする（前述）。安
定化棒44は、矩形の固体片であり、ロームアンドハース
社から得られるＶ８２５アクリルプラスチック材料から
成形したものである。安定化棒44は、長さが約0.29イン
チであり、幅と高さが約0.075 インチである。

【０１４０】ベースパッド30およびセンサ28をセンサ用
窪み40に配置した後、リード線34がセンサ28に接触し、
安定化棒44が窪み46内に固定されるまで、リード線34を
フレーム32の縁に沿って曲げた。リード線フレームは、
長さが約1.147 インチであり、幅が約0.395 インチであ
る。ガスケット26、センサ28、ベースパッド30および接
触リード線フレーム32を含む構成部材を組み立てた後、
接触リード線フレームの外側外周の周りに超音波溶接を
行なうことにより、ハウジングとリード線フレームを互
いに固定した。センサパッケージ10を組み立てた後に、
４つの電気接触表面52を露出させる。接触表面は、リー
ド線フレームの第１の末端38から約0.064 インチ延びた
３つの分割部により間隔が離されており、長さが約0.1
インチであり、幅が約0.033 インチである。装置接触表
面52は、装置と電気接触するために約0.1 インチの長さ
が露出されている。

【０１４１】（実施例Ｖ）実質的に実施例Ｉ−IVにした
がって構成したプレーナグルコースセンサを全血により
評価し、ｍｇ／ｄｌで表したグルコースの濃度とナノア
ンペア（ｎＡ）で表したセンサの測定電流との関係を図
１７のグラフにプロットした。図１７のグラフに示した
ように、このセンサの重要な特徴の１つは、グルコース
の濃度がセンサにより測定された電流と線形の関係を示
すことである。グルコースおよび酸素の両方が透過する
センサ膜94により、グルコースに対して化学量論的に過
剰な酸素が、全血から膜に浸透し、その結果として、グ
ラフの左端から右端まで線形の関係が得られると考えら
れている。

【０１４２】全血中のラクテートに対する応答を測定す
るために、同様のセンサを評価した。使用したセンサ
は、グルコースオキシダーゼの代わりにラクテートオキ
シダーゼを使用したことを除いて、実施例Ｉ−IVで構成
したものと実質的に同じであった。ｍモル／ｌで表した
ラクテートの濃度とナノアンペア（ｎＡ）で表したセン
サにより測定された電流との関係を図１８のグラフに示
した。図１８のグラフに示したように、このセンサの重
要な特徴の１つは、ラクテートの濃度がセンサにより測
定された電流と線形の関係を示すことである。ここで再
度、ラクテートおよび酸素の両方が透過するセンサ膜に
より、ラクテートに対して化学量論的に過剰な酸素が、
全血から膜に浸透して、その結果として、グラフの左端
の約1.00ｍモル／ｌから右端の約20.0ｍモル／ｌまで線
形の関係が得られると考えられている。

【０１４３】（実施例VI）干渉補正電極92の効果を求め
るために、この干渉補正電極を使用する場合としない場
合の、グルコースの濃度に対するグルコースセンサの応
答を記録して、図１９のグラフに示した。電極92を設け
て、中性物質であるアセトアミノフェンのような、セン
サの半透膜94を通って拡散し得る干渉物質のために調節
した。

【０１４４】この実施例において、1.0 ｍモル／ｌの干
渉物質（アセトアミノフェン）を一連の血液試料に加え
た。これらの血液試料は、500.0 ｍｇ／ｄｌまでのグル
コース濃度の範囲にわたるものであった。前述したよう
に、補正電極を用いた場合と用いなかった場合の測定値
を図１９に示す。補正電極を用いない場合には、補正電
極を用いた場合の測定値よりもプラス方向に約65.0ｇｍ
／ｄｌのずれが生じた。換言すると、干渉補正電極を用
いない場合には、前記グルコース濃度の範囲に亘り平均
で＋65.0ｍｇ／ｄｌの誤差が生じる。この誤差では、約
82.0ｍｇ／ｄｌの正常な血中グルコース含有量を正常な
範囲外の含有量（補正しない場合には、147.0 ｍｇ／ｄ
ｌ）として読み取ってしまうことになる。

【０１４５】補正電極を用いたグルコースセンサの応答
の、理想的な補正値に対する相関関係は優れたものであ
った。

【０１４６】（実施例VII ）本発明の電気化学センサの
寿命を測定するために、実質的に実施例Ｉ−IVにしたが
って構成したグルコースセンサを、長期間に亘り多数の
試料に対して用いた。このセンサを69日間に亘り試験し
た。この期間中に、2,250 の試料を評価した。グルコー
スの濃度が180 ｍｇ／ｄｌである水溶液に対してｎＡで
示した電流を69日間に亘り測定した。図２０に示すよう
に、本発明のグルコースセンサは、69日間に亘り、およ
び／または少なくとも2,250 の試料について、10ｎＡよ
り大きい応答を示した。

【０１４７】（実施例VIII）貯蔵期間を終了した後の最
初の性能について、界面活性剤による後処理の効果を測
定するために、センサを試験して、約83.0ｍｇ／ｄｌか
ら約470.0 ｍｇ／ｄｌまでの範囲のグルコース濃度とナ
ノアンペア（ｎＡ）で示したセンサにより測定した電流
との間の関係を図２３および２４に示した。第１のセン
サをトリトン（登録商標）Ｘ−１００（前出）により後
処理し、一方第２のセンサは後処理しなかった。ここで
の評価を行なう前に、センサを室温で１週間に亘り貯蔵
した。処理しなかったセンサにおいては、グルコースの
濃度に対する応答が小さくて非線形であった（図２４に
示した拡大グラフからより明確に分かるように、処理し
なかったセンサの応答は、約200.0 ｍｇ／ｄｌのグルコ
ース濃度を越えるとドリフトしてしまう）。これは、貯
蔵中に膜が乾ききってしまうことによりウェットアップ
（wetup ）が遅くなった結果である。一方、処理したセ
ンサにおいては、たった１時間のウェットアップ後に線
形で完全なウェットアップ応答が達成された。

【０１４８】センサの初期性能について界面活性剤によ
りセンサを後処理した効果を測定するために、様々な界
面活性剤を評価した。グルコースの濃度が約180.0 ｍｇ
／ｄｌの水性試料について、５つのグルコースセンサを
試験した。第１のセンサには後処理を施さず、残りのセ
ンサには、トリトン（登録商標）Ｘ−１００界面活性
剤、ユニオンカーバイドケミカルアンドプラスチック社
（コネチカット州、ダンベリー）から得られるターギシ
ール（登録商標）１５界面活性剤、ツイーン（登録商
標）２０エトキシル化ソルビタンエステル界面活性剤お
よび分子量が約300のポリエチレングリコールにより別
々に処理を施した。センサについて試験を行ない、後処
理とナノアンペア（ｎＡ）で示したセンサの測定した電
流との間の関係を図２２に示した。処理しなかったセン
サでは応答が小さいことから分かるように、後処理をし
ていない場合には、グルコースセンサをウェットアップ
することが困難になる。これは、貯蔵中に膜が乾ききっ
た結果である。ここに用いた界面活性剤のような抗乾燥
剤によりセンサを処理することにより、センサの電流出
力を２倍以上にすることができる。

【０１４９】（実施例IX）センサの応答の線形性に対す
る膜厚の影響を測定するために、２層の薄い膜（約10ミ
クロン）、２層の厚い膜（約22.0ミクロン）、および４
層の膜（約22.0ミクロンを別々に評価した。センサを試
験して、ｍｇ／ｄｌで示した水溶液中のグルコースの濃
度とナノアンペア（ｎＡ）で示したセンサにより測定し
た電流との間の関係を図２５にプロットした。ダウコー
ニング（ミシガン州、ミッドランド）からＦＣ−６１コ
ーティングとして市販されているコロイド状シリカを約
14.0重量パーセント含有する陰イオン安定化した水性
の、末端がヒドロキシル基で終わったポリジメチルシロ
キサンエラストマーから多層膜の全てを調製した。図２
５から分かるように、多層の膜によりセンサの性能は改
良され、このことは、グラフに示された線形応答により
立証される。４層の膜と同じ厚さ（約22.0ミクロン）の
厚い２層の膜は、出力が大きいが、グルコースの濃度に
対する応答は線形ではなかった。４層の膜では、膜の欠
点がなくなったために性能が改良されている。２層の膜
は、酸素に対して過剰のグルコースが膜を通過してしま
い、出力が大きいこと、並びに応答が線形ではないこと
の原因となる欠点がある。

【０１５０】ＦＣ−６１コーティング材料からなる２層
（約11.0ミクロン）と４層（約18.0ミクロン）のスピン
キャスト膜を比較して、同様の評価を行なった。センサ
を試験して、約69.0ｍｇ／ｄｌから約487.0 ｍｇ／ｄｌ
までの範囲にわたるグルコースの濃度と、ナノアンペア
（ｎＡ）で示したセンサにより測定した電流との間の関
係を図２６にプロットした。ここで、２層のスピンキャ
スト膜には、酸素に対して過剰のグルコースが膜を透過
して、このために出力が大きくなり、応答が線形ではな
くなるという欠点がある。

【０１５１】２層（約10.0ミクロン）のスピンキャスト
膜をスクリーン印刷膜（約65.0ミクロン）と比較して、
効果的な膜厚を求めた。上記膜は、市販されているＦＣ
−６１コーティング材料（前出）からなるものであっ
た。センサを試験し、約500.0ｍｇ／ｄｌまでの範囲の
グルコースの濃度と、ナノアンペア（ｎＡ）で示したセ
ンサにより測定した電流との間の関係を図２７および２
８にプロットした。グルコースの濃度に対して応答が線
形ではなく、出力が小さいことにより立証されるよう
に、厚いスクリーン印刷膜では、ウェットアップが遅か
った。厚さが65.0ミクロンの膜では厚すぎて、グルコー
スに対して有用な応答が得られないことが分かった。図
２８のグラフにおいては、スクリーン印刷膜は応答が線
形からプラス方向にずれが生じていることに注意された
い。さらに、厚いスクリーン印刷膜では、応答時間が約
60秒よりも長くかかってしまった。２層のスピンキャス
ト膜では、出力が大きく、応答が線形ではなかった（上
述したように）。

【０１５２】（実施例Ｘ）白金化活性炭（ＰＡＣ）材料
に界面活性剤を含ませることの貯蔵に対する性能への効
果を求めるために、室温で１日貯蔵した後と21日貯蔵し
た後のＰＡＣ中に界面活性剤を含ませない場合につい
て、グルコースセンサの応答を評価した。センサを試験
して、約500.0 ｍｇ／ｄｌまでの範囲のグルコースの濃
度と、ナノアンペア（ｎＡ）で示したセンサにより測定
した電流との間の関係を図２９にプロットした。図２９
から分かるように、トリトン（登録商標）Ｘ−１００の
ような界面活性剤をＰＡＣ材料に加えなかった場合に
は、時間が経過するにつれてセンサの出力が低下する。
図２１は、最適化した多層膜についてであるが、図２９
と同様な効果を示している。

【０１５３】図３０は、ＰＡＣ材料にトリトンＸ−１０
０界面活性剤を含ませたグルコースセンサについて、約
500.0 ｍｇ／ｄｌまでの範囲のグルコースの濃度と、ナ
ノアンペア（ｎＡ）で示したセンサにより測定した電流
との間の関係を示したグラフである。ＰＡＣからなる活
性層と不活性層に界面活性剤を加えると、老化したセン
サのウェットアップに役立つ。ＰＡＣ材料に界面活性剤
を加えることにより、新しいセンサと古いセンサの性能
を等しくすることができる。

【０１５４】（実施例ＸＩ）界面活性剤を膜94に加える
ことによるセンサの性能に対する影響を調べるために、
グルコースセンサを試験し、約500.0 ｍｇ／ｄｌまでの
範囲のグルコースの濃度と、ナノアンペア（ｎＡ）で示
したセンサにより測定した電流との関係を図３１にプロ
ットした。市販されているＦＣ−６１コーティング材料
（前出）から実質的になるセンサ膜94をそれぞれのセン
サに施した。一方のセンサには、ステパン社（イリノイ
州、ノースフィールド）から得られる界面活性剤であ
る、マコン（登録商標）１０界面活性剤を含ませた。両
方の膜とも、厚さが約11.0ミクロン厚である、２層のス
ピンキャスト膜である。膜に界面活性剤を添加すること
により、グルコースの濃度に対する応答を大きくし、ウ
ェットアップを改良することができる。

【０１５５】説明のために本発明の特定の実施態様を詳
細に記載したけれども、本発明の精神および範囲から逸
脱せずに様々な変更を行なってもよい。設計について検
討して、センサおよび／またはセンサパッケージの形状
を変更して、ある用途の効率を最適化し、製造とその使
用に関連するコストを最小限にしてもよい。したがっ
て、本発明は請求の範囲による以外には限定されるべき
ではない。

【０１５６】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様である電気化学センサパッ
ケージの斜視図

【図２】図１に示したセンサパッケージの構成部材の分
解図

【図３】図２の線３に沿った、リード線がやや開いた接
触リード線フレームの断面側面図

【図４】リード線が開いた図３に示した接触リード線フ
レームの断面側面図

【図５】図２に示したセンサパッケージの試料室の部分
拡大図

【図６】速度調節部材（バンプ）を有する場合と有さな
い場合の、試料室の流路に沿った位置に対する図５に示
した試料室の断面積を示すグラフ

【図７】速度調節部材（バンプ）を有する場合と有さな
い場合の、試料室の流路に沿った位置に対する図５に示
した試料室の断面積流路に対する測定区域の比率を示す
グラフ

【図８】図５の線６に沿った、試料室の断面側面図

【図９】速度調節部材を有する場合の流路の速度を示
す、線６に沿った試料室の断面側面図

【図１０】速度調節部材を有さない場合の流路の速度を
示す、線６に沿った試料室の断面側面図

【図１１】図８の線７に沿った、試料室の断面側面図

【図１２】図５の線８に沿った、試料室の断面側面図

【図１３】図１に示したセンサパッケージに使用したセ
ンサの拡大平面図

【図１４】図１に示したセンサパッケージに使用した別
のセンサの拡大平面図

【図１５】図１３の線10に沿った、センサに使用した作
用電極の断面側面図

【図１６】図１３の線11に沿った、センサに使用した参
照電極の断面側面図

【図１７】本発明の一実施態様による全血試料中のグル
コース濃度に対するグルコースセンサの応答を示したグ
ラフ

【図１８】本発明の一実施態様による全血試料中のラク
テート濃度に対するラクテートセンサの応答を示したグ
ラフ

【図１９】補正電極を有する場合と有さない場合でグル
コースの濃度を測定したときの、本発明の一実施態様に
よる干渉補正電極の効果を示すグラフ

【図２０】長期に亘り多数の試料を測定した場合のグル
コースセンサの出力を示すグラフ

【図２１】界面活性剤の後処理を行なった場合と行なわ
なかった場合の、グルコースの濃度に対するグルコース
センサの応答を示すグラフ

【図２２】様々な界面活性剤により後処理を行なった、
グルコース濃度に対するグルコースセンサの応答を示す
グラフ

【図２３】界面活性剤による後処理を行なった場合と行
なわなかった場合の、室温で１週間貯蔵した後のグルコ
ース濃度に対するグルコースセンサの応答を示すグラフ

【図２４】界面活性剤により後処理を行なった場合と行
なわなかった場合の、室温で１週間貯蔵した後のグルコ
ース濃度に対するグルコースセンサの応答を示すグラフ

【図２５】グルコースの濃度に対するグルコースセンサ
の応答、および応答の線形に関する膜厚の影響を示すグ
ラフ

【図２６】グルコースの濃度に対するグルコースセンサ
の応答、および応答の線形に関して２層と４層のスピン
キャスト膜の比較を示すグラフ

【図２７】グルコースの濃度に対するグルコースセンサ
の応答、および応答の線形に関して２層のスピンキャス
ト膜とスクリーン印刷膜との比較を示すグラフ

【図２８】グルコースの濃度に対するグルコースセンサ
の応答、および応答の線形に関して２層のスピンキャス
ト膜とスクリーン印刷膜との比較を示すグラフ

【図２９】グルコースの濃度に対するグルコースセンサ
の応答、およびセンサ電極の活性層および不活性層の白
金化活性炭に界面活性剤を加えない場合の応答に関する
長期間に亘る貯蔵の影響を示すグラフ

【図３０】グルコースの濃度に対するグルコースセンサ
の応答、およびセンサ電極の活性層および不活性層の白
金化活性炭に界面活性剤を加える場合の応答に関する長
期間に亘る貯蔵の影響を示すグラフ

【図３１】グルコースの濃度に対するグルコースセンサ
の応答、およびセンサ電極を覆う膜材料に界面活性剤を
加える効果を示すグラフ

【図３２】グルコースセンサを形成する層を示す概略図

【符号の説明】

10 センサパッケージ 12 ハンドル部 14 本体 16 接触部 18 流体通路 20 ハウジング 22 窪み 24 境界面 26 ガスケット 28 センサ 30 センサパッド 32 接触リード線フレーム 34 リード線 36 ベース 42 センサ窪み 44 安定化棒 48 Ｏリング 50 スプリングチップ 54 試料室 56 入口 58 出口 60 速度調節部材 62 基体 64、66、68、70 導電性金属片 72 絶縁層 78、80、82、84 接触パッド 86、88、90、92 電極 94 活性層または保護膜 100 セルロースアセテート層 102 銀／塩化銀層 122 、124 側壁 126 前面穴 132 突起物 134 楕円形の穴 136 、138 突出面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/416 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３３６ Ｚ (72)発明者 マーク ダブリュ ボーデン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01527 ミルベリー メープル ストリー ト 23 (72)発明者 ポール エイ ドラジオ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01756 メンドン コロニアル ドライヴ 28 (72)発明者 ボニー シー ダルゼル アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01770 シャーボーン プロスペクト ス トリート 88 (72)発明者 ピーター ジー エデルマン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02038 フランクリン ウッドストック サークル ８ (72)発明者 ジェームス イー フラハティー アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02703 アテルボロ タングルウッド ド ライヴ 61 (72)発明者 ロバート ビー グリーン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01748 ホップキントン ハイデン ロー ウィ ストリート 137 (72)発明者 スティーヴン シー レプケ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01923 ダンヴァーズ ワイルドウッド ロード 22 (72)発明者 リチャード ダブリュ マーサン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02054 ミリーズ カーヴ ストリート 222 (72)発明者 ロバート アール マッカフレイ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02038 フランクリン シャディ レーン 18 (72)発明者 ジョン エー ザレンスキー アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01756 メンドン バッティーズ ストリ ート 38

Claims (58)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非導電性基体、 前記非導電性基体の第１の部分に接着した第１の導電性
   材料からなり、該第１の導電性材料の一部が絶縁コーテ
   ィングにより覆われ、前記第１の導電性材料の一部が白
   金化炭素粉末粒子により担持された触媒的に活性を有す
   る量の酵素を含む活性層により覆われ、前記白金化炭素
   粉末粒子が前記活性層全体に分布している作用電極、 前記非導電性基体の第２の部分に接着した第２の導電性
   材料からなり、該第２の導電性材料の一部が絶縁コーテ
   ィングにより覆われ、前記第２の導電性材料の少なくと
   も一部が前記絶縁コーティングにより覆われずにいる対
   電極、 前記非導電性基体の第３の部分に接着した第３の導電性
   材料からなり、該第３の導電性材料の一部が絶縁コーテ
   ィングにより覆われ、前記第３の導電性材料の少なくと
   も一部が前記絶縁コーティングにより覆われずにいる参
   照電極、および前記作用電極を覆う半透膜からなる多目
   的に使用できる固体電気化学センサ。
2. 【請求項２】 前記非導電性基体が、平面的であり、セ
   ラミック、ガラス、耐火物、およびそれらの組合せから
   なる群より選択される材料からなることを特徴とする請
   求項１記載のセンサ。
3. 【請求項３】 前記非導電性基体が、ガラス結合剤と混
   合されたアルミナ複合体からなることを特徴とする請求
   項１記載のセンサ。
4. 【請求項４】 前記第１の導電性材料が、銀、金、およ
   び白金からなる群より選択される金属からなる厚膜ペー
   ストより作成されることを特徴とする請求項１記載のセ
   ンサ。
5. 【請求項５】 前記第１の導電性材料が、高純度の厚膜
   白金ペーストから作成されることを特徴とする請求項４
   記載のセンサ。
6. 【請求項６】 前記第２の導電性材料が、銀、金、およ
   び白金からなる群より選択される金属からなる厚膜ペー
   ストより作成されることを特徴とする請求項１記載のセ
   ンサ。
7. 【請求項７】 前記絶縁コーティングが、セラミック、
   ガラス、高分子、およびそれらの組合せからなる群より
   選択される材料からなることを特徴とする請求項１記載
   のセンサ。
8. 【請求項８】 前記導電性材料の前記絶縁コーティング
   により覆われた部分が、厚膜シルクスクリーン技術によ
   り形成されたものであることを特徴とする請求項１記載
   のセンサ。
9. 【請求項９】 前記半透膜は、低分子量の分析物を透過
   させ、シリコーンとシリカとの混合物からなることを特
   徴とする請求項１記載のセンサ。
10. 【請求項１０】 前記半透膜が、約10.0重量パーセント
    のシリカを含有する陰イオン安定化した水性の、末端が
    ヒドロキシル基で終わったポリジメチルシロキサンエラ
    ストマーからなることを特徴とする請求項１記載のセン
    サ。
11. 【請求項１１】 前記半透膜が、約14.0重量パーセント
    のシリカを含有する陰イオン安定化した水性の、末端が
    ヒドロキシル基で終わったポリジメチルシロキサンエラ
    ストマーからなることを特徴とする請求項１記載のセン
    サ。
12. 【請求項１２】 前記第３の導電性材料の上に銀／塩化
    銀の厚膜ペーストを印刷することを特徴とする請求項１
    記載のセンサ。
13. 【請求項１３】 前記第３の導電性材料の上にセルロー
    スアセテートを付着させることを特徴とする請求項１２
    記載のセンサ。
14. 【請求項１４】 前記非導電性基体の第１の部分に接着
    した第４の導電性材料からなる干渉補正電極を含み、前
    記導電性材料の一部が前記絶縁コーティングにより覆わ
    れ、前記導電性材料の第２の部分が、白金化炭素粉末粒
    子に固定化された不活性タンパク質からなる不活性層に
    より覆われ、前記白金化炭素粉末粒子が前記不活性層全
    体に実質的に均一に分布していることを特徴とする請求
    項１記載のセンサ。
15. 【請求項１５】 前記センサがグルコースセンサであ
    り、前記酵素がグルコースオキシダーゼであることを特
    徴とする請求項１記載のセンサ。
16. 【請求項１６】 前記センサがラクテートセンサであ
    り、前記酵素がラクテートオキシダーゼであることを特
    徴とする請求項１記載のセンサ。
17. 【請求項１７】 前記センサを、1,000 回または30日の
    短いほうの期間に亘り効果的に機能するように適合させ
    ることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
18. 【請求項１８】 前記センサを、2,000 回または60日の
    短いほうの期間に亘り効果的に機能するように適合させ
    ることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
19. 【請求項１９】 非導電性基体、 前記非導電性基体の第１の部分に接着した第１の導電性
    材料からなり、該第１の導電性材料の一部が絶縁コーテ
    ィングにより覆われ、前記第１の導電性材料の一部が白
    金化炭素粉末粒子に固定化された触媒的に活性を有する
    量のグルコースオキシダーゼを含む活性層により覆わ
    れ、前記白金化炭素粉末粒子が前記活性層全体に実質的
    に均一に分布している作用電極、 前記非導電性基体の第２の部分に接着した第２の導電性
    材料からなり、該第２の導電性材料の一部が絶縁コーテ
    ィングにより覆われ、前記第２の導電性材料の少なくと
    も一部が前記絶縁コーティングにより覆われずにいる対
    電極、 前記非導電性基体の第３の部分に接着した第３の導電性
    材料からなり、該第３の導電性材料の一部が絶縁コーテ
    ィングにより覆われ、前記第３の導電性材料の少なくと
    も一部が前記絶縁コーティングにより覆われずにいる参
    照電極、および前記電極を覆うグルコースおよび酸素透
    過性膜からなる多目的に使用できる固体グルコースセン
    サ。
20. 【請求項２０】 前記グルコースおよび酸素透過性膜が
    約14.0重量パーセントのシリカを含有する陰イオン安定
    化した水性の、末端がヒドロキシル基で終わったポリジ
    メチルシロキサンエラストマーからなることを特徴とす
    る請求項１９記載のセンサ。
21. 【請求項２１】 前記第３の導電性材料が銀／塩化銀厚
    膜ペーストからなることを特徴とする請求項１８記載の
    センサ。
22. 【請求項２２】 前記非導電性基体の一部に接着した導
    電性材料からなる干渉補正電極を含み、前記導電性材料
    の一部が前記絶縁コーティングにより覆われ、前記導電
    性材料の一部が、白金化炭素粉末粒子に固定化された不
    活性タンパク質からなる不活性層により覆われ、前記白
    金化炭素粉末粒子が前記不活性層全体に実質的に均一に
    分布していることを特徴とする請求項１８記載のセン
    サ。
23. 【請求項２３】 中に窪みが形成されたハウジング、こ
    こで前記窪みには境界面があり、該窪みに少なくとも１
    つの通路が連絡しており、 前記窪みの下にある固体平板電気化学センサ、および前
    記窪みの境界面および前記固体平面電気化学センサに接
    触してこれらの間にシールを形成するガスケットからな
    り、 前記ハウジング、前記ガスケット、および前記センサが
    試料室を形成することを特徴とするセンサパッケージ。
24. 【請求項２４】 第１の末端に複数のリード線が取り付
    けられ、第２の末端に前記センサを支持する窪みが形成
    された接触リード線フレームアセンブリを含むことを特
    徴とする請求項２３記載のセンサパッケージ。
25. 【請求項２５】 前記接触リード線フレームアセンブリ
    に、前記複数のリード線に取り付けられた安定化棒を備
    え付けて、所定の位置に各々のリード線を保持して、該
    リード線を前記センサの表面にある接触パッドに位置合
    わせすることを特徴とする請求項２３記載のセンサパッ
    ケージ。
26. 【請求項２６】 前記接触リード線フレームアセンブリ
    は、前記複数のリード線が前記センサパッケージ内に適
    切に位置するときに前記安定化棒を収容する前記ハウジ
    ング内に窪みがあることを特徴とする請求項２４記載の
    センサパッケージ。
27. 【請求項２７】 前記窪み内に前記センサを支持するセ
    ンサパッドを含むことを特徴とする請求項２３記載のセ
    ンサパッケージ。
28. 【請求項２８】 前記試料室に速度調節部材を含むこと
    を特徴とする請求項２３記載のセンサパッケージ。
29. 【請求項２９】 前記速度調節部材は、前記センサと向
    かい合う前記ハウジングの成形部分であることを特徴と
    する請求項２８記載のセンサパッケージ。
30. 【請求項３０】 前記試料室は、容積が約3.0 マイクロ
    リットルから約5.0マイクロリットルまでの範囲にある
    ことを特徴とする請求項２５記載のセンサパッケージ。
31. 【請求項３１】 多目的に使用できる固体電気化学セン
    サを形成する方法であって、 非導電性基体を選択し、 該非導電性基体上の第１の部分に導電性材料を付着さ
    せ、 該導電性材料上の一部に活性層を付着させて作用電極を
    形成し、ここで該活性層が白金化炭素粉末粒子に固定化
    された触媒的に活性を有する量の酵素を含み、前記白金
    化炭素粉末粒子が前記活性層全体に実質的に均一に分布
    しており、 前記非導電性基体上の第２の部分に第２の導電性材料を
    付着させて対電極を形成し、 前記非導電性基体上の第３の部分に第３の導電性材料を
    付着させて参照電極を形成し、 前記電極上に半透膜を
    付着させる各工程からなることを特徴とする方法。
32. 【請求項３２】 前記半透膜は、低分子量の分析物を透
    過させ、シリコーンとシリカとの混合物からなることを
    特徴とする請求項３１記載の方法。
33. 【請求項３３】 前記半透膜が、約14.0重量パーセント
    のシリカを含有する陰イオン安定化した水性の、末端が
    ヒドロキシル基で終わったポリジメチルシロキサンエラ
    ストマーからなることを特徴とする請求項３１記載の方
    法。
34. 【請求項３４】 前記非導電性基体上の一部に第４の導
    電性材料を付着させ、 該第４の導電性材料上の一部に
    絶縁材料を付着させ、 前記第４の導電性材料上の他の一部分に不活性層を付着
    させて干渉補正電極を形成させる各工程を含み、ここで
    前記不活性層が白金炭素粉末粒子に固定化した不活性タ
    ンパク質を含み、前記白金炭素粉末粒子が前記不活性層
    全体に実質的に均一に分布していることを特徴とする請
    求項３１記載の方法。
35. 【請求項３５】 生体外でグルコースまたはラクテート
    を測定するのに使用する、絶縁基礎層、導電性層、上面
    活性層および酸素とグルコースまたはラクテートを透過
    させる外面保護層を有する平面電極であって、 前記活性層が、グルコースまたはラクテートの１つに対
    して反応性がある酵素と白金化炭素粉末粒子とからな
    り、それによって、グルコースまたはラクテートの１つ
    が前記活性層にさらされるときに、前記活性層が前記グ
    ルコースまたはラクテート１つの量に比例した量のＨ₂
    Ｏ₂ を形成させることができ、 前記外面保護層が前記酸素およびグルコースまたはラク
    テートの１つを移送させられるように含ませた添加剤を
    有するシリコーン化合物からなり、それによって、前記
    電極を用いて、グルコースまたはラクテートの濃度の１
    つを迅速かつ正確に測定できることを特徴とする電極。
36. 【請求項３６】 前記シリコーン化合物が末端がヒドロ
    キシル基で終わったポリジメチルシロキサンエラストマ
    ーからなることを特徴とする請求項３５記載の電極。
37. 【請求項３７】 前記外面保護膜が複数の薄い層からな
    ることを特徴とする請求項３５記載の電極。
38. 【請求項３８】 前記外面保護膜が４つの層からなり、
    厚さの合計が約65.0ミクロン未満であることを特徴とす
    る請求項３７記載の電極。
39. 【請求項３９】 前記外面保護膜の添加剤に、少なくと
    も約10.0重量パーセントのシリカを含有させることを特
    徴とする請求項３５記載の電極。
40. 【請求項４０】 前記外面保護膜が、約14.0重量パーセ
    ントのシリカを含む、陰イオン安定化した水性の、末端
    がヒドロキシル基で終わったポリジメチルシロキサンエ
    ラストマーからなることを特徴とする請求項３５記載の
    電極。
41. 【請求項４１】 前記外面保護膜を抗乾燥物質により後
    処理して前記電極の貯蔵寿命またはウェットアップを延
    ばすことを特徴とする請求項３５記載の電極。
42. 【請求項４２】 前記抗乾燥物質は、沸点が高く、水溶
    性を有する親水性高分子液体抗乾燥剤であることを特徴
    とする請求項４１記載の電極。
43. 【請求項４３】 前記抗乾燥物質が、約200 から約600
    までの分子量を有するポリエチレングリコールであるこ
    とを特徴とする請求項４１記載の電極。
44. 【請求項４４】 試験すべき流体が通過する試料室中に
    位置した複数の電極を有するセンサであって、前記試料
    室が流路を有し、試料用入口と出口の各々が前記試料室
    の一部の断面積よりも小さな断面積を有するセンサにお
    いて、 速度調節部材が前記入口と出口との間の流路内に設けら
    れた構造バリヤからなり、この速度調節部材により前記
    試料室の前記流路に当る部分の断面積を減少させて、試
    験すべき流体が前記試料室を通過するときにこの流体の
    速度を実質的に安定化することを特徴とするセンサ。
45. 【請求項４５】 前記電極の上を流れる流体の流動を干
    渉することなく該電極に向かって延びるように前記速度
    調節部材を位置させることを特徴とする請求項４４記載
    のセンサ。
46. 【請求項４６】 前記試料室が成形したプラスチック製
    の試料室であり、前記速度調節部材が前記流路を部分的
    に干渉するように位置した前記試料室の一体形延長部で
    あることを特徴とする請求項４４記載のセンサ。
47. 【請求項４７】 ハウジング内に搭載され、互いに近接
    した複数の電気的接点、および該接点に接続された軸方
    向に延びる複数のリード線を有するセンサにおいて、 前記リード線は該リード線に取り付けられた安定化棒に
    より互いに離間されており、それによって前記リード線
    が、前記電気的接点に接触する適切な位置に確実に位置
    されることを特徴とするセンサ。
48. 【請求項４８】 前記リード線が弾性を有し、前記安定
    化棒によって前記リード線が前記電気的接点と接触させ
    られることを特徴とする請求項４７記載のセンサ。
49. 【請求項４９】 前記リード線を電気的試験システムに
    接続するための接触区域を与えるリード線フレームベー
    スに前記リード線が取り付けられていることを特徴とす
    る請求項４８記載のセンサ。
50. 【請求項５０】 前記リード線フレームベースが複数の
    電極を搭載すると共に、前記ハウジングの一部を構成
    し、前記リード線が前記電気的接点に付けられたスプリ
    ングチップを含むことを特徴とする請求項４９記載のセ
    ンサ。
51. 【請求項５１】 試験試料と接触する半透膜を含むセン
    サであって、前記半透膜を、高沸点で、水溶性かつ親水
    性の高分子の液体抗乾燥剤で処理して、前記センサの貯
    蔵寿命またはウェットアップが延ばされていることを特
    徴とするセンサ。
52. 【請求項５２】 前記抗乾燥剤が、界面活性剤またはポ
    リエチレングリコールからなる群より選択される物質か
    らなることを特徴とする請求項５０記載の半透膜。
53. 【請求項５３】 半透膜を含む電気化学センサの貯蔵寿
    命またはウェットアップを延長する方法であって、前記
    半透膜を、高沸点で、水溶性かつ親水性の高分子の液体
    抗乾燥剤で処理する工程を含むことを特徴とする方法。
54. 【請求項５４】 非導電性基体、 該非導電性基体の一部に接着した導電性材料を含む干渉
    電極であって、前記導電性材料の一部が絶縁コーティン
    グにより覆われ、前記導電性材料の他の一部が白金化炭
    素粉末粒子に固定化された不活性タンパク質からなる不
    活性層により覆われ、前記白金化炭素粉末粒子が前記不
    活性層全体に実質的に均一に分布している干渉電極、そ
    して前記干渉電極を覆う半透膜からなる電気化学セン
    サ。
55. 【請求項５５】 (a) 白金化炭素粉末粒子を中性緩衝
    液と混合し、 (b) 上記工程(a) で得た緩衝化した白金化炭素粉末粒
    子をタンパク質と混合してタンパク質−白金化活性炭組
    成物を形成し、 (c) 上記工程(b) で得た前記タンパク質−白金化活性
    炭組成物を結合剤樹脂と混合し、 (d) 上記工程(c) で得た混合物を混練し、 (e) 上記工程(d) で得た混練生成物に酵素または不活
    性タンパク質のいずれかを加えて混合してペーストを形
    成する各工程からなる電気化学電極用のペーストを形成
    する方法。
56. 【請求項５６】 (a) 白金化炭素粒子、 (b) タンパク質、 (c) 樹脂結合剤、および (d) 酵素または不活性タンパク質のいずれか一方から
    なる電気化学電極用のペースト。
57. 【請求項５７】 電気化学電極用のセルロースアセテー
    トペーストを形成する方法であって、 セルロースアセテートを蒸気圧の小さい溶媒と混合して
    粘度の大きいペーストを形成する工程を含むことを特徴
    とする方法。
58. 【請求項５８】 (a) セルロースアセテート、および
    (b) 蒸気圧の小さい溶媒からなるセルロースアセテー
    トペースト。