(57)【要約】【課題】バイオセンサストリップ用の銀ナノワイヤ含有組成物、それを含むバイオセンサストリップおよびその製造方法が提供される。【解決手段】このバイオセンサストリップは、銀ナノワイヤ含有組成物から作製された導電パターン層を含む。アスペクト比が５０〜５００では、前記銀ナノワイヤ含有組成物は良好な分散と高い導電率を備え、その結果、それを含むバイオセンサストリップは高い安定性を持ち、より正確かつ効率的な検出を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシル化合物、カルボニル化合物またはそれらの組合せを含むコーティング剤と、
前記コーティング剤に封入され、かつ、５０〜５００の範囲のアスペクト比を有する複数の銀ナノワイヤ
とを含む、バイオセンサストリップ用の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項２】
前記銀ナノワイヤは５０ナノメートル〜１０００００ナノメートルの範囲の長さを有することを特徴とする、請求項１に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項３】
前記銀ナノワイヤの各々は、前記コーティング剤に、前記銀ナノワイヤの周囲に多重のコーティング層を形成するように封入され、かつ、前記コーティング層が０．１ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲の厚さを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項４】
前記ヒドロキシル化合物はポリヒドロキシル化合物であり、前記ポリヒドロキシル化合物の分子量が８００Ｄａ〜１８０００００Ｄａの範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項５】
前記ポリヒドロキシル化合物は、ポリヒドロキシルアルカン、複素脂肪族ポリオール、飽和脂肪族ポリオール、芳香族ポリオール、飽和複素脂環式ポリオール、複素芳香族ポリオールおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項６】
前記カルボニル化合物はピロリドン、ポリアミド、ポリエステルまたはそれらの任意の組合せであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項７】
銀ナノワイヤ含有組成物は、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択されるポリマーをさらに含み、ポリマーの量は前記銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して９０〜９５重量パーセンテージの範囲であり、かつ、銀ナノワイヤの量は０．１〜１０重量パーセンテージであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項８】
銀ナノワイヤ含有組成物は高分子分散剤、架橋剤、増粘剤、消泡剤およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項９】
前記高分子分散剤の材料は酸性基含有化合物であり、前記高分子分散剤の量が前記銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．０１〜０．０５重量パーセンテージの範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項１０】
前記架橋剤の材料はポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、かつ、前記架橋剤の量が前記銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．０１〜０．０５重量パーセンテージの範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項１１】
前記増粘剤の材料はヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、アセチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、かつ、増粘剤の量は前記銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．５〜５重量パーセンテージの範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項１２】
前記消泡剤の材料はα−テルピネオール、オクタン、オクタノールおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、消泡剤の量は前記銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．０１〜０．０５重量パーセンテージの範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の銀ナノワイヤ含有組成物。
【請求項１３】
基板と；
前記基板上に配置された、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の前記銀ナノワイヤ含有組成物を含む導電パターン層と；
前記基板の一部分および前記導電パターン層の一部分を覆うことによって、覆っていない相互分離の反応領域と接続領域とを画定するとともに、前記導電パターン層の他部分を前記反応領域および前記接続領域において露出させている保護層と
を含む、バイオセンサストリップ。
【請求項１４】
前記導電パターン層は４マイクロメートル以上の厚さを有する、請求項１３に記載のバイオセンサストリップ。
【請求項１５】
前記導電パターン層は１００Ω／ｓｑ以下の表面抵抗を有する、請求項１３または１４に記載のバイオセンサストリップ。
【請求項１６】
前記導電パターン層の表面抵抗は２５Ω／ｓｑ以下である、請求項１５に記載のバイオセンサストリップ。
【請求項１７】
前記導電パターン層は２Ｈ以上の硬度を有する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のバイオセンサストリップ。
【請求項１８】
バイオセンサストリップは、前記反応領域内に、前記反応領域において露出している導電パターン層の他の部分と接触して配置されたバイオセンシング材料層をさらに含む、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載のバイオセンサストリップ。
【請求項１９】
前記バイオセンシング材料層はグルコースオキシダーゼの材料を含む、請求項１８に記載のバイオセンサストリップ。
【請求項２０】
前記保護層の材料はポリエチレンテレフタレートまたはポリ塩化ビニルである、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載のバイオセンサストリップ。
【請求項２１】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の前記銀ナノワイヤ含有組成物を準備する工程；
前記銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程；および
前記導電パターン層上に保護層を形成してバイオセンサストリップを得る工程
を含む、バイオセンサストリップの製造方法。
【請求項２２】
前記基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程が、前記基板を８０℃〜９０℃の温度に予熱して予熱基板を得ること、および前記銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより前記予熱基板上に前記導電パターン層をスクリーン印刷することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程は、前記銀ナノワイヤ含有組成物を分散させること、および前記銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより前記基板上に前記導電パターン層をスクリーン印刷することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程は、前記銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより前記基板上に前記導電パターン層をスクリーン印刷すること、および前記導電パターン層を１２０℃〜１３０℃の温度で乾燥させることを含む、請求項２１または２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンサストリップ用の銀ナノワイヤ含有組成物、それを含むバイオセンサストリップおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療技術の進歩によって、当国では人の平均寿命は以前より延びている。慢性疾患は急性疾患よりも人の健康を脅かし、主要な死因の１つとなっている。様々な慢性疾患の中でも、糖尿病は当国で最も多いものである。
【０００３】
糖尿病は、網膜症、神経障害、心血管疾患、および腎症などの多くの合併症を引き起こす。早期診断と適切な処置がなければ、糖尿病患者は失明、切断、高血圧、脳卒中、さらには死のリスクが高くなる。従って、定期的な長期にわたる血糖値および血圧の測定と管理は、患者の病態をコントロールするために重要であり、糖尿病合併症の発症を遅延させる、またはさらには防ぐために役立つ。
【０００４】
血糖の自己測定を助けるために、患者が定期的に自分の血液の血糖値を測定できるように様々な使いやすい血糖測定器が開発されてきた。しかしながら、血糖測定器は、バイオセンサストリップなしでは血糖測定ができない。従って、バイオセンサストリップの製造コスト、消耗、測定精度および検出時間は、血糖測定に重要な役割を果たす。
【０００５】
現在慣用されているバイオセンサストリップは、カーボンインク型検査ストリップである。正確な検出結果を確保するために、このカーボンインク型検査ストリップの導電カーボンインク層は、導電銀層上に、その導電銀層とバイオセンシング材料または検体の間で予期しない反応が起こらないように配置される。しなしながら、導電率の不安定なカーボンインク型検査ストリップは検出精度が低い場合が多く、そのため、血糖測定器とカーボンインク型検査ストリップによって測定された血糖値は実際のレベルよりも高くなりがちである。その結果、カーボンインク型検査ストリップの欠点を克服するために、導電率の高い他のバイオセンサストリップ、すなわち、金属検査ストリップが設計される。
【０００６】
残念ながら、金属検査ストリップにも克服すべき欠点がいくつかある。カーボンインク型検査ストリップと金属検査ストリップの利点および欠点を表１に挙げる。
【０００７】
【表１】
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【０００８】
表１に示されるように、カーボンインク型検査ストリップおよび金属検査ストリップは共に、測定においてそれぞれの欠点がある。前述のような欠点を改良するために新規のバイオセンサストリップを開発する必要がなおある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの欠点を鑑みて、本発明の目的は、バイオセンサストリップの精度および安定性を改良するために有用な、バイオセンサストリップ用の銀ナノワイヤ含有組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は、バイオセンサストリップ用の銀ナノワイヤ含有組成物を提供する。銀ナノワイヤ含有組成物は、コーティング剤とコーティング剤に封入された複数の銀ナノワイヤとを含み、コーティング剤はヒドロキシル化合物、カルボニル化合物またはそれらの組合せを含む。銀ナノワイヤは５０〜５００の範囲のアスペクト比、すなわち、銀ナノワイヤの長さとそれらの幅の比、を有する。
【００１１】
好ましくは、銀ナノワイヤは、５０ナノメートル〜１０００００ナノメートルの範囲；より好ましくは、５０００ナノメートル〜５００００ナノメートルの範囲の長さを有する。
【００１２】
好ましくは、銀ナノワイヤはそれぞれコーティング剤に、その銀ナノワイヤの周囲にコーティング層を形成するように封入され、これらのコーティング層は０．１ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲の厚さを有する。より好ましくは、これらのコーティング層の厚さは１ナノメートル〜５０ナノメートルの範囲である。
【００１３】
本発明によれば、コーティング剤は、ヒドロキシル基（−ＯＨ基）を有するヒドロキシル化合物、カルボニル基（−Ｃ＝Ｏ基）を有するカルボニル化合物またはそれらの組合せであってもよい。
【００１４】
より具体的には、適用可能なヒドロキシル化合物は、限定されるものではないが、ポリエチレングリコール；１，２−エチレングリコール；１，２−プロピレングリコール；３−クロロ−１，２−プロピレングリコール；１，３−プロピレングリコール；１，３−ブタンジオール；１，４−ブタンジオール；２−メチル−１，３−プロパンジオール；２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール（ネオペンチルグリコールとも呼ばれる）；２−エチル−１，３−プロパンジオール；２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール；１，５−ペンタンジオール；２−エチル−１，３−ペンタンジオール；２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール；３−メチル−１，５−ペンタンジオール；１，２−ヘキサンジオール；１，５−ヘキサンジオール；１，６−ヘキサンジオール；ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン；１，８−オクタンジオール；二環−オクタンジオール；１，１０−デカンジオール；三環−デカンジオール；ノルボルナンジオール；１，１８−ジヒドロキシオクタデカン；グリセリン；トリメチロールエタン；トリメチロールプロパン；２−エチル−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール；１，２，６−ヘキサントリオール；ペンタエリスリトール（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ）；キニトール；マンニトール；ソルビトール；ジエチレングリコール；エチレングリコール；テトラエチレングリコール；テトラメチレングリコール；ジプロピレングリコール；ジイソプロピレングリコール；トリプロピレングリコール；１，１１−（３，６−ジオキサウンデカン）ジオール；１，１４−（３，６，９，１２−テトラオキサテトラデカン）ジオール；１，８−（３，６−ジオキサ−２，５，８−トリメチルオクタン）ジオール；１，１４−（５，１０−ジオキサテトラデカン）ジオール；ヒマシ油；２−ブチン−１，４−ジオール；Ｎ，Ｎ−ビス（ヒドロキシエチル）ベンズアミド；４，４’−ビス（ヒドロキシメチル）ジフェニルスルホン；１，４−ベンゼンジメタノール；１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン；１，２−レゾルシノール；１，３−レゾルシノール；１，４−レゾルシノール；１，６−ジヒドロキシナフタレン；２，６−ジヒドロキシナフタレン；２，５−ジヒドロキシナフタレン；２，７−ジヒドロキシナフタレン；２，２’−ビフェノール；４，４’−ビフェノール；１，８−ジヒドロキシビフェニル；２，４−ジヒドロキシ−６−メチル−ピリミジン；４，６−ジヒドロキシピリミジン；３，６−ジヒドロキシピリダジン；ビスフェノールＡ；４，４’−エチリデンビスフェノール；４，４’−イソプロピリデンビス（２，６−ジメチルフェノール）；ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン；１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−フェニルエタン（ビスフェノールＣ）；１，４−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン；またはビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテルであってもよい。
【００１５】
好ましくは、ヒドロキシル化合物は、８０１０Ｄａ〜１８０００００Ｄａの範囲の分子量を有するポリヒドロキシル化合物であってもよい。好ましくは、ポリヒドロキシル化合物としては、限定されるものではないが、ポリヒドロキシルアルカン、複素脂肪族ポリオール、飽和脂肪族ポリオール、芳香族ポリオール、飽和複素脂環式ポリオール、複素芳香族ポリオールまたはそれらの任意の組合せが含まれる。
【００１６】
より具体的には、前記ポリヒドロキシル化合物は、限定されるものではないが、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、エチレンオキシド末端ポリプロピレングリコール、エチレンオキシド末端ポリプロピレントリオール、ポリブタンジオール、ポリジアルキルシロキサンジオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエチレングリコールまたはそれらの任意の組合せであってもよい。
【００１７】
好ましくは、カルボニル化合物は、ピロリドン、ポリアミド、ポリエステルまたはそれらの任意の組合せであってもよい。
【００１８】
より具体的には、ピロリドンは、限定されるものではないが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）またはＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）であってもよく、ポリエステルは、ヒドロキシ末端ポリエステルであってもよい。
【００１９】
本発明によれば、コーティング剤のヒドロキシル基またはカルボニル基は、ファンデルワールス相互作用により銀ナノワイヤのそれぞれを封入する。
【００２０】
好ましくは、銀ナノワイヤ含有組成物は、銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して９０重量パーセンテージ（ｗｔ％）〜９５ｗｔ％のポリマーと０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の銀ナノワイヤを含む。
【００２１】
本発明によれば、適用可能なポリマーは、限定されるものではないが、ポリウレタン（ＰＵ）、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）またはそれらの任意の組合せであってもよい。
【００２２】
好ましくは、銀ナノワイヤのアスペクト比は、銀ナノワイヤをポリマー中に十分に分散させるためには５０〜５００の範囲である。
【００２３】
より好ましくは、銀ナノワイヤ含有組成物は、高分子分散剤、架橋剤、増粘剤、消泡剤およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される添加剤をさらに含む。
【００２４】
本発明によれば、適用可能な高分子分散剤は、アルカノールアミン、プロパンジオール、またはポリカーボネートなどの酸性基含有化合物であってもよいが、それに限定されるものではない。高分子分散剤の量は、銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．０１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の範囲である。
【００２５】
本発明によれば、適用可能な増粘剤は、限定されるものではないが、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、アセチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される材料を含んでもよい。前記ヒドロキシエチルセルロースは、２−ヒドロキシエチルセルロースであってもよい。好ましくは、増粘剤の量は、銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲である。
【００２６】
本発明によれば、適用可能な消泡剤は、限定されるものではないが、α−テルピネオール（Ｃ10Ｈ18Ｏ）、オクタン、オクタノールおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択される材料を含んでもよい。好ましくは、消泡剤の量は、銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．０１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の範囲である。
【００２７】
本発明によれば、適用可能な架橋剤は、限定されるものではないが、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択される材料を含んでもよい。好ましくは、架橋剤の量は、銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．０１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％の範囲である。
【００２８】
本発明によれば、上記の添加剤は、ポリマー中での銀ナノワイヤの分散均一性を改良するために有用である。銀ナノワイヤ含有組成物がコーティング剤、銀ナノワイヤ、ポリマーおよび少なくとも１種類の添加剤を含む場合には、銀ナノワイヤの量は好ましくは、銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲である。より好ましくは、銀ナノワイヤの量は好ましくは、銀ナノワイヤ含有組成物の総量に対して０．１ｗｔ％〜２ｗｔ％の範囲である。
【００２９】
本発明の別の目的は、高い安定性、高い検出精度および短い検出時間を備えたバイオセンサストリップを提供することである。
【００３０】
上記の目的を達成するために、本発明は、基板と導電パターン層と保護層とを含むバイオセンサストリップを提供する。導電パターン層は、基板上に配置され、上述の銀ナノワイヤ含有組成物を含む。保護層は、基板の一部分および導電パターン層の一部分を覆って、互いに分離された２つの非コーティング領域、すなわち、反応領域と接続領域を画定している。導電パターン層の他部分は反応領域および接続領域において露出している。
【００３１】
好ましくは、導電パターン層は、４マイクロメートル以上の厚さを有する。より好ましくは、導電パターン層の厚さは、４マイクロメートル〜６０マイクロメートルの範囲であり、いっそうより好ましくは４マイクロメートル〜５０マイクロメートルの範囲である。
【００３２】
本発明によれば、銀ナノワイヤ含有組成物のコーティング層の厚さは好ましくは１ナノメートル〜５０ナノメートルの範囲であり、そのため、この銀ナノワイヤ含有組成物を含むバイオセンサストリップは、測定においてより高い検出精度を提供することができる。
【００３３】
本発明によれば、基板の適用可能な材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）またはポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）が含まれる。保護層の適用可能な材料としては、限定されるものではないが、ＰＥＴまたはＰＶＣが含まれる。
【００３４】
本発明によれば、バイオセンサは、反応領域に配置され、かつ、反応領域内の導電パターン層上に配置されたバイオセンシング材料層をさらに含む。バイオセンシング材料層は、反応領域において露出している導電パターン層の他の部分に接触しており、バイオセンシング検出を受ける。好ましくは、バイオセンシング材料層は、検体に特異的な酵素、抗体または抗原を含んでもよい。例えば、バイオセンシング材料層は、血糖測定のためのグルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）を含んでもよい。
【００３５】
好ましくは、導電パターン層は、１００オーム／スクエア（Ω／ｓｑ、Ω／□）以下の表面抵抗（Ｒｓ）を有し、より好ましくは、導電パターン層の表面抵抗は２５オーム／スクエア以下である。
【００３６】
好ましくは、導電パターン層は、２Ｈ以上の硬度を有する。
【００３７】
本発明はさらに、前述のような銀ナノワイヤ含有組成物を準備する工程；銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程；および導電パターン層上に保護層を形成してバイオセンサストリップを得る工程を含む、バイオセンサストリップの製造方法を提供する。
【００３８】
好ましくは、基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程は、銀ナノワイヤ含有組成物の銀ナノワイヤが均一な状態となるように、スクリーン印刷前に超音波振動および／または撹拌機を用いて銀ナノワイヤ含有組成物を十分に分散させることを含む。従って、バイオセンサストリップ中の銀ナノワイヤの分散均一性はこのようにして改良される。
【００３９】
好ましくは、基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程は、銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより基板上に導電パターン層をスクリーン印刷すること、および導電パターン層を１２０℃〜１３０℃の温度で乾燥させて固化させることを含む。
【００４０】
好ましくは、基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程は、基板を８０℃〜９０℃の温度に予熱して予熱基板を得ること、および銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより予熱基板上に導電パターン層をスクリーン印刷することを含む。
【００４１】
本発明によれば、使用するスクリーン版のメッシュ数は、８０メッシュ／インチ〜２５０メッシュ／インチの範囲である。
【００４２】
本発明はさらに、前述のような銀ナノワイヤ含有組成物を準備する工程；銀ナノワイヤ含有組成物を使用することにより基板上に導電パターン層をスクリーン印刷する工程；基板の一部分と導電パターン層の一部分とに、互いに分離された非被覆の反応領域と接続領域とを画定するように保護層を形成する工程；および導電パターン層上にバイオセンシング材料層を形成してバイオセンサストリップを得る工程を含む、上記バイオセンサストリップの製造方法を提供する。
【００４３】
本発明によれば、前記銀ナノワイヤは、線状または管状に形成されてもよい。
【００４４】
結果として、銀ナノワイヤ含有組成物、バイオセンサストリップおよびバイオセンサストリップの製造方法は、下記のいくつかの有益な効果を持つ。
（１）検出精度が高い：５０〜５００のアスペクト比を有する銀ナノワイヤは、基質中に十分に分散し、従って、このバイオセンサストリップから得られる検出結果は反応領域の様々な位置で一貫性があり、従来のバイオセンサ検査ストリップから得られる検出結果よりも精度が高い。
（２）損傷リスクが小さい：銀ナノワイヤのアスペクト比を５０〜５００の範囲内に制御する手段により、この銀ナノワイヤ含有組成物から作製された導電パターン層は、より高い導電率を有する。本発明のバイオセンサストリップは、従来のバイオセンサ検査ストリップよりも速やかに検体を検出することができ、それにより、損傷を受けるリスクが軽減される。
（３）安定かつより高い歩留まり：銀ナノワイヤがコーティング剤に封入されているので、銀の酸化を防ぐことができる。本発明のバイオセンサストリップでは、導電パターン層上の従来のカーボンインク層はもはや必要でなく、プロセスに必要なスクリーン印刷工程は１回だけである。従って、本発明のバイオセンサストリップは、従来のバイオセンサ検査ストリップよりも良好な安定性と高い歩留まりを有する。
（４）環境に優しいプロセス：製造中に汚染薬剤を用いないので、本バイオセンサストリップの製造方法は、従来のバイオセンサ検査ストリップの製造方法よりも環境に優しい。
【００４５】
本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を読むことにより、より明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による製造例１の銀ナノワイヤ含有組成物の光学顕微鏡像である。
【図２】本発明による製造例１の銀ナノワイヤ含有組成物の透過型電子顕微鏡像である。
【図３】本発明による製造例１の銀ナノワイヤ含有組成物の走査型電子顕微鏡像である。
【図４】本発明による実施例１〜５のバイオセンサストリップの分解図である。
【図５】本発明による実施例１〜５のバイオセンサストリップの上面図である。
【図６】試験例１における、様々な厚さを有する実施例１〜５の導電パターン層の表面抵抗を示す。
【図７】試験例３における、バイオセンサストリップの検出精度の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、当業者ならば、以下の実施形態から、本発明による銀ナノワイヤ含有組成物、バイオセンサストリップおよびその製造方法の利点および効果を容易に実現することができるであろう。本明細書に示される説明は、単に例示を目的とした好ましい実施形態であるに過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明を実施または適用するために、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく種々の改変および変更を行うことができる。
【実施例】
【００４８】
製造例１：銀ナノワイヤ含有組成物
１００ｍｌのエチレングリコール溶液を１５０℃に予熱し、このエチレングリコール溶液に２グラムの硝酸銀（ＡｇＮＯ3）および１．５３３グラムのＰＶＰ溶媒を注ぎ、その後数分間加熱して、極めて厚いＰＶＰ層に封入された銀ナノワイヤを得た。
その後、銀ナノワイヤをさらに遠心してＰＶＰ層の厚さを減じ、カルボニル化合物に封入された銀ナノワイヤを得た。
【００４９】
ここで、試験結果によれば、本製造例のカルボニル化合物に封入された銀ナノワイヤは１．２×１０7Ｓ／ｍの導電率を有することが示された。図１〜３を参照すると、得られた銀ナノワイヤのアスペクト比は約２００であり、長さは６０ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲であった。図３を参照すると、ＳＥＭ観察では、銀ナノワイヤは０．１ｎｍ〜１０ｎｍ厚のＰＶＰ層に封入されていることが示された。
【００５０】
その後、ＰＶＰに封入された上述の銀ナノワイヤ、ポリマーとしてのＰＵ、増粘剤としての２−ヒドロキシエチルセルロースおよび消泡剤としてのα−テルピネオールを、超音波振動および自転公転撹拌機を用いて３分間よく混合し、十分に分散した銀ナノワイヤを含む銀ナノワイヤ含有組成物を得た。カルボニル化合物に封入された銀ナノワイヤ、ポリマー、増粘剤および消泡剤の使用量を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2014153361.tif 000004
【００５２】
実施例１〜５：バイオセンサストリップ
実施例１〜５のバイオセンサストリップを下記と同様の方法によって製造した。
【００５３】
まず、ＰＥＴ基板を準備し、７０℃〜８０℃で予熱し、予熱ＰＥＴ基板を得た。
【００５４】
次に、この予熱ＰＥＴ基板上に製造例１で得られた銀ナノワイヤ含有組成物を、２００メッシュ／インチのスクリーン版を用いて印刷し、１２０℃で３分間乾燥させて固化させ、所望の印刷パターンを有する５０μｍ厚の導電パターン層を形成した。
【００５５】
その後、基板の一部および導電パターン層の一部にＰＶＣスラリーをコーティングした後、しばらくの間乾燥させて保護層を形成した。この保護層は、基板および導電パターン層を部分的に覆って、互いに分離された非被覆の反応領域と接続領域とを画定した。
【００５６】
最後に、ＧＯＤを含有するバイオセンシング材料を反応領域に滴下した後、風乾して反応領域内にバイオセンシング層を形成した。バイオセンサストリップが得られた。
【００５７】
本方法によれば、実施例１〜５のバイオセンサストリップは類似の構造を有していた。実施例１〜５のバイオセンサストリップ間の違いは、実施例１〜５のバイオセンサストリップに使用した銀ナノワイヤ含有組成物がそれぞれ製造例１で得られたサンプル１〜５であることであった。
【００５８】
図４および５を参照すると、バイオセンサストリップは基板１０、導電パターン層２０、保護層３０およびバイオセンシング材料層４０から構成された。
【００５９】
基板１０はＰＥＴ基板であった。
【００６０】
基板１０の上に、厚さ４マイクロメートルの導電パターン層２０が形成された。この導電パターン層２０は、互いに電気的に絶縁されている作用電極（ＷＥ）２１、参照電極（ＲＥ）２２および対極（ＣＥ）２３から構成される電極パターンを持つように形成された。前記作用電極は２つの反対端を有し、参照電極２２も２つの反対端を有し、対極２３も２つの反対端を有していた。
【００６１】
保護層３０は基板１０および導電パターン層２０上に部分的にコーティングされ、これにより、基板１０の一部および導電パターン層２０の一部だけが保護層３０で覆われ、保護層３０で覆われていない基板１０の他の部分および導電パターン層２０の他の部分が保護層３０により、互いに分離された反応領域３１と接続領域３２とに画定されていた。すなわち、作用電極２１の一端と参照電極２２の一端は反応領域３１において露出しており、作用電極２１の他端、参照電極２２の他端、および対極２３は接続領域３２において露出していた。
【００６２】
バイオセンシング材料層４０は反応領域３１に配置され、反応領域３１に露出された作用電極２１の一端および参照電極２２の一端と接触していた。前記バイオセンシング材料層４０はＧＯＤを含み、それにより、このようなバイオセンサストリップは血糖測定に適用可能であった。
【００６３】
測定の際、検体はまず反応領域３１においてバイオセンシング材料と反応して電流の変化を生じた。次に、この電流が作用電極２１および参照電極２２に流れ、その後、接続領域３２においてバイオセンサメーター（示されていない）で検出されてバイオセンサシグナルを発した。
【００６４】
試験例１：表面抵抗
本試験例では、製造例１から得られたサンプル１〜５の銀ナノワイヤ含有組成物をそれぞれＰＥＴ基板に様々な厚さでコーティングし、その後、固化させて、試験サンプル１〜５を得た。
次に、この試験サンプルに−１０Ｖ〜＋１０Ｖの電圧をかけ、表面抵抗測定器（型：５６０１Ｙ）で測定し、結果を表３および図６に示した。この場合、試験サンプルから得られた結果はバイオセンサストリップ全体から得られた結果と同様であった。すなわち、本試験例から得られた表面抵抗は、実施例１〜５それぞれのバイオセンサストリップ全体の表面抵抗に相当した。
【００６５】
【表３】
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【００６６】
表３に示されるように、銀ナノワイヤがアスペクト比２００を有し、銀ナノワイヤ含有組成物に対する銀ナノワイヤの量が１０ｗｔ％未満であった場合、厚さ４マイクロメートルを超える実施例１〜５の導電パターン層の表面抵抗は全て２５Ω／□未満であった。これらの結果は、上述のアスペクト比を有する銀ナノワイヤがポリマー中に十分に分散し、従って、銀ナノワイヤ含有組成物がより低い表面抵抗を持ち得ることを示した。よって、このバイオセンサストリップの検出時間は効果的に短縮され、測定中のバイオセンサストリップの損傷も軽減することができた。
【００６７】
試験例２：表面硬度
本試験例では、実施例１〜５の導電パターン層の表面硬度を、２Ｈの鉛筆を用いたＡＳＴＭ  Ｄ  ３３６３法により測定した。結果は、全ての導電パターン層が２Ｈ以上の表面硬度を有することを示した。
【００６８】
試験例３：検出精度
本試験例では、バイオセンサストリップにより検出された電流をポテンシオスタット（型：ＣＨＩ６３３Ｃ、初期電圧０．４Ｖを適用）にて０．１秒間隔でモニタリングし、実施例１のバイオセンサストリップの検出精度を評価した。供試検体中の血糖濃度はそれぞれ１５ｍｇ／ｄＬ、５０ｍｇ／ｄＬ、１００ｍｇ／ｄＬおよび１２５ｍｇ／ｄＬであった。
【００６９】
図７を参照すると、ＧＯＤと１５ｍｇ／ｄＬの血糖を含む検体との間の反応により生じた電流は７．７０×１０-6Ａであり、ＧＯＤと５０ｍｇ／ｄＬの血糖を含む検体との間の反応により生じた電流は８．００×１０-6Ａであり、ＧＯＤと１００ｍｇ／ｄＬの血糖を含む検体との間の反応により生じた電流は１．７９×１０-5Ａであり、ＧＯＤと１２５ｍｇ／ｄＬの血糖を含む検体との間の反応により生じた電流は２．３０×１０-5Ａであった。
【００７０】
以上の結果から、実施例１のバイオセンサストリップが種々の濃度の血糖を含む検体の試験に適用可能であり、即時感知電流を生じることが示された。さらに、本バイオセンサストリップにより検出された電流は、検体中の種々の濃度の血糖で正の傾きを示した。これにより、測定中に本バイオセンサストリップにより検出された電流は検体中の正確な血糖濃度を算出するのに有用であることが証明され、本バイオセンサストリップは特に血糖測定に関して所望の検出精度を提供することができた。
【００７１】
導電パターン層の材料として新規な銀ナノワイヤ含有組成物を使用することで、本発明の技術手段はバイオセンサストリップの構造を簡単にするだけでなく、検出精度、安定性および歩留まりも改善し、検出時間も短縮する。よって、カーボンインク型検査ストリップおよび金属検査ストリップの欠点は効果的に克服され、それにより、本発明のバイオセンサストリップはバイオセンシング分野においてより適用可能となる。
【００７２】
以上の説明において本発明の多くの特徴および利点を、本発明の構造および特徴の詳細とともに示してきたが、本開示は例に過ぎない。本発明の原理の範囲内で、細部において、特に、諸部分の形状、サイズおよび配置の事項において、添付の特許請求の範囲が表される用語の広い一般的意味によって示される最大限の変更を行うことができる。
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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