(57)【要約】【課題】本発明は、測定値が安定するバイオセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】絶縁体から成る基板と、互いに一定間隔を空けて基板上に設けられた一対の電極と、電極上に設けられた反応部と、検体を反応部まで導入する供給口と、備え、反応部が供給口から導入された血液（検体中）のグルコース（特定成分）と反応し、グルコースを定量分析するバイオセンサにおいて、この電極が、ニッケルと銅との合金がスパッタリングされて構成されている。【選択図】図１
2010181309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体から成る基板と、互いに一定間隔を空けて該基板上に設けられた一対の電極と、該電極上に設けられた反応部と、検体を該反応部まで導入する供給口と、を備え、前記反応部が前記供給口から導入された検体中の特定成分と反応し、該特定成分を定量分析するバイオセンサにおいて、
前記電極は、ニッケルと銅との合金がスパッタリングされて形成されたバイオセンサ。
【請求項２】
前記電極が、フォトリソグラフィーによってパターニングされた請求項１に記載するバイオセンサ。
【請求項３】
絶縁体から成る基板と、互いに一定間隔を空けて該基板上に設けられた一対の電極と、該電極上に設けられた反応部と、検体を該反応部まで導入する供給口と、を備え、前記反応部が前記供給口から導入された検体中の特定成分と反応し、該特定成分を定量分析するバイオセンサの製造方法において、
ニッケルと銅との合金をスパッタリングして前記電極を形成する電極形成ステップを含むバイオセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料液中の特定成分を検出するバイオセンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
従来から、検体の血糖値等を測定するバイオセンサ及びその製造方法が案出されている。このバイオセンサの一例として、バイオセンサ１を図４に示す。このバイオセンサ１は、絶縁体から成る基板２と、互いに一定間隔を空けて基板２上に設けられた一対の電極３と、電極３上に設けられた反応部４と、検体を反応部４まで導入する供給口５と、を備え、反応部４が供給口５から導入された検体中の特定成分と反応し、特定成分を定量分析できるように構成されている。このバイオセンサ１において、電極３は、例えば、金属材料がめっきされて形成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、めっきされて形成された電極３を使用したバイオセンサの場合、測定値が安定しないことがあった。例えば、血糖値を測定するバイオセンサの場合に、グルコース濃度に応じて電流値が出力されないことがあった。このため、測定値が安定するバイオセンサ及びその製造方法が求められている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４５８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明者は、このような課題の原因を究明してこのような課題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったのである。
【０００６】
すなわち、本発明は、測定値が安定するバイオセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバイオセンサは、絶縁体から成る基板と、互いに一定間隔を空けて該基板上に設けられた一対の電極と、該電極上に設けられた反応部と、検体を該反応部まで導入する供給口と、を備え、前記電極は、ニッケルと銅との合金がスパッタリングされて形成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のバイオセンサは、前記バイオセンサにおいて、前記電極がフォトリソグラフィーによってパターニングされたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のバイオセンサの製造方法は、絶縁体から成る基板と、互いに一定間隔を空けて該基板上に設けられた一対の電極と、該電極上に設けられた反応部と、検体を該反応部まで導入する供給口と、を備え、前記反応部が前記供給口から導入された検体中の特定成分と反応し、該特定成分を定量分析するバイオセンサの製造方法において、ニッケルと銅との合金をスパッタリングして前記電極を形成する電極形成ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のバイオセンサ及びその製造方法によれば、スパッタリングにより形成されるため電極の耐食性が高くなり、めっきにより形成された電極で見られるような電極の溶解は見られない。また、ニッケルと銅との合金をスパッタリングターゲットに用いることで、磁性が消失するキュリー温度が低下するため、純ニッケルターゲットを用いるよりも安定したマグネトロンスパッタリングが可能となる。その結果、均一でより高速に電極膜を形成することができる。この電極を備えたバイオセンサの場合、出力した電流値がグルコース濃度に対応することが試験により確認された。このため、血糖値の測定値を安定させることができる。すなわち、本願発明によれば、スパッタリングによって電極を形成すること、及び電極に銅を含ませることの相乗作用により、優れた効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係るバイオセンサ及びその製造方法について、図面に基づいて詳しく説明する。
【００１２】
本発明に係るバイオセンサは、絶縁体から成る基板と、互いに一定間隔を空けて基板上に設けられた一対の電極と、電極上に設けられた反応部と、検体を反応部まで導入する供給口と、を備え、反応部が供給口から導入された血液（検体中）のグルコース（特定成分）と反応し、グルコースを定量分析するバイオセンサにおいて、この電極は、ニッケルと銅との合金がスパッタリングされて形成されている。よって、電極以外は、図４に示す従来のバイオセンサと同様の構成である。このため、電極以外についての詳細な説明は省略する。
【００１３】
この電極を製造する場合、まず、基板１０上にニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）の合金を全面スパッタリングして合金層１１を形成する。次に、フォトリソグラフィーによって合金層１１をパターニングする。このようにして、一対の電極１２及び１４を形成する。なお、図１（ｂ）及び（ｄ）に示すように、合金層１１の下に銅など別の導電属１３を形成しておいてもよい。
【００１４】
次に、ＧＯＤ（グルコース酸化酵素）１．８％及びＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）１．０％を含む水溶液０．７６μlを電極１２及び１４上に滴下し、４０℃で６分間乾燥させることにより、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１層１６を形成した。更に、微粒子化したフェリシアン化カリウム（メディアン径３．９μｍ）をＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）１．３％のエチルセロソルブ溶液中に２７．６％になるように分散した０．７６μlの溶液を、第１層１６上に滴下して、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第２層１８を形成した。このようにして第１層１６及び第２層１８から成る反応部２０を形成した。
【００１５】
このような電極１２及び１４を、ニッケルめっきにより形成した場合、グルコース測定時に電極が溶解するために、グルコース濃度に応じた電流値を出力できない場合がある。電極が溶解するのは、血液中に含まれる塩素イオンとメディエータとして用いているフェリシアン化カリウムに対して電極の耐食性が低いためである。しかし、ニッケルのスパッタリングにより電極１２及び１４を形成した場合、電極が溶解することが無いため、グルコース濃度に応じた電流値を出力できる。
【００１６】
また、電極１２及び１４はニッケルと銅からなる合金で形成されている。ここで、ニッケルに含ませる銅の量に応じて、磁性がなくなるキュリー点が下がることが一般的に知られている。よって、銅の量に応じて磁性が低くなるために、マグネトロンスパッタリングを行う際に安定した製膜を行うことができる。また、銅を含むニッケル合金においても電極が溶解することが無いため、グルコース濃度に応じた電流値を出力できる。
【００１７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はその他の態様でも実施できる。例えば、電極の形状及び数量は特に限定されない。また、反応部の形成方法は酸化還元酵素及び電子受容体を含んで形成されれば特に限定されない。その他、本発明の技術的範囲には、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様も含まれる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
【実施例】
【００１８】
以下のように、電極１２及び１４を形成し、反応部２０を形成して、グルコース濃度と電流積分値との関係を求めた。なお、いずれの場合もスパッタリングで形成した電極の総厚さは0.1μmである。
ここで、電流積分値とは、測定検体を吸入した後に電極間の電位を0V→-0.2V→0V→+0.2Vを50mV/secの速度で変化させ、-0.1V→+0.2V電圧走査時に電極間に流れる電流を電圧に変換して、0.1secごとに60回A/D変換した結果を積算したものである。評価方法はこれに限らず、電極間に一定電圧を印加して、所定時間経過後の電流値、あるいは電流の積算値を用いても良い。
【００１９】
（実施例１）
電極として、基板１０上に、ニッケル７０wt％で銅３０wt％の合金から形成した場合、ニッケル３０wt％で銅７０wt％の合金から形成した場合について、全血を用いて電流値を出力し、グルコース濃度と電流積分値との関係を求めた。なお、電極は、図１に示す上述の電極１２及び１４の製造方法により製造した。すなわち、ニッケルと銅からなる合金ターゲットをスパッタリングして電極を形成した。また、反応部としては、図１に示す上述の反応部２０を形成して試験した。その結果、いずれの場合においても、図２に示すように、電流の積分値がグルコース濃度に比例することが判明した。
【００２０】
（比較例１）
電極として、基板１０上に、スパッタリングによりＳＵＳ３０４、銅及びＳＵＳ３０４の順に３層に形成した場合、銀（Ａｇ）９５wt％でパラジウム（Ｐｄ）５wt％の合金の場合について、全血を用いて電流値を出力し、グルコース濃度と電流積分値との関係を求めた。なお、反応部としては、図１に示す上述の反応部２０を形成して試験した。その結果、いずれの場合においても、図３（ａ）に示すように、電流の積分値がグルコース濃度に比例しないことが判明した。
【００２１】
（比較例２）
電極として、基板１０上に、銅をスパッタリングしてパターニングし、その上にニッケルを電解めっきして、めっき厚さ１μｍとした場合、めっき厚さ５μｍとした場合、めっき厚さ１０μｍとした場合について、全血を用いて電流値を出力し、グルコース濃度と電流積分値との関係を求めた。なお、反応部としては、図１に示す上述の反応部２０を形成して試験した。その結果、いずれの場合においても、図３（ｂ）に示すように、電流の積分値がグルコース濃度に比例しないことが判明した。
【００２２】
（評価方法）
実施例１の場合、電極をニッケルと銅との合金をスパッタリングして形成した場合であり、電流の積分値がグルコース濃度に比例している。比較例１の場合、スパッタリングにより形成された電極ではあるがニッケルと銅の合金ではない場合であり、電流の積分値がグルコース濃度に比例していない。比較例２の場合、最表面の電極がニッケルめっきにより形成している場合であり、電流の積分値がグルコース濃度に比例していない。
【００２３】
よって、電極をニッケルと銅との合金をスパッタリングして形成した場合に、電流の積分値がグルコース濃度に比例し、安定した測定が可能となることが判明した。
【００２４】
ここで、ニッケルを電解めっきして形成した電極をフェリシアン化カリウムを生理食塩水に溶解した溶液に浸漬した場合に、その電極が溶解するが、ニッケルあるいはニッケルと銅からなる合金をスパッタリングして形成した電極をこの溶液に１４日間浸漬しても溶解しないことが本発明者の試験によって確認されており、ニッケルをめっきするよりもスパッタリングして形成する方が電極の溶解を防止して耐食性を上げて安定した測定を行えることが本発明者によって確認されている。また、スパッタリングターゲットに銅を含ませることにより、均一したスパッタを行うことによっても、安定した製膜を行える。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のバイオセンサ及びその製造方法によれば、血糖値の測定値を安定させることができる。このため、血糖値の測定等のために広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のバイオセンサ及びその製造方法を説明するための図であり、同図（ａ）は第１層を形成した時の平面図であり、同図（ｂ）は第１層を形成した時の断面図であり、同図（ｃ）は第２層を形成した時の平面図であり、同図（ｄ）は第１層を形成した時の断面図である。
【図２】本発明のバイオセンサにおけるグルコース濃度と電流の積分値との関係を示すグラフである。
【図３】同図（ａ）は比較例１のバイオセンサにおけるグルコース濃度と電流の積分値との関係を示すグラフであり、同図（ｂ）は比較例２のバイオセンサにおけるグルコース濃度と電流の積分値との関係を示すグラフである。
【図４】従来のバイオセンサの斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０：基板
１１：合金層
１３：導電属
１２、１４：電極
１６：第１層
１８：第２層
２０：反応部
【図１】
2010181309.tif 000003
【図２】
2010181309.tif 000004
【図３】
2010181309.tif 000005
【図４】
2010181309.tif 000006