(57)【要約】  導入口に正面から接触させた液体試料を確実にキャビティに供給することができるバイオセンサを提供する。  切欠１０８は導入口１０４ａに連なって該導入口１０４ａよりも狭幅に形成されているので、導入口１０４ａに連なる切欠１０８が形成されていても該導入口１０４ａにより外部と連通されるキャビティ１０４は管状に維持されており、導入口１０４ａおよび切欠１０８からキャビティ１０４内に浸入した液体試料は、カバー層に設けられた親水化剤によりキャビティ１０４内への浸入が促進されつつ毛細管現象により空気穴に向かって吸引される。したがって、導入口１０４ａに正面から接触させた液体試料を確実にキャビティ１０４に供給することができる。
2014064978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
スリットが形成されて前記第１の基板に積層されるスペーサと、
前記スペーサに積層される第２の基板と、
前記スリットの内側面と、前記第１および第２の基板の前記スリット側の主面とにより形成されて液体試料が供給されるキャビティと、
前記キャビティと外部とを連通して前記スリットに形成された前記液体試料の導入口と、
前記第１および第２の基板のいずれか一方に前記キャビティに連通して形成された空気穴とを備えたバイオセンサにおいて、
前記第１および第２の基板、前記スペーサは、それぞれの前記導入口側の端面を揃えて配置され、
前記第１および第２の基板の一方に前記導入口に連なって前記導入口より狭幅に形成された切欠を備え、
前記第１および第２の基板の他方の前記キャビティを形成する主面に親水化剤が設けられている
ことを特徴とするバイオセンサ。
【請求項２】
前記第１の基板に前記切欠が形成され、前記第２の基板に前記空気穴が形成されると共に、前記第２の基板の前記キャビティを形成する主面に前記親水化剤が設けられ、
前記第１の基板の前記スリット側の主面に作用極および対極を含む電極系が設けられて形成された電極層と、
前記スリットが前記作用極および前記対極の一端側に配置されるように前記スペーサが前記第１の基板に積層されて形成されたスペーサ層と、
前記空気穴が前記キャビティの前記導入口と反対側の端部に配置されるように前記第２の基板が前記スペーサに積層されて形成されたカバー層と、
前記キャビティに露出する前記作用極および前記対極の一端側に設けられた反応層とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項３】
前記切欠が前記導入口の幅方向における中央位置に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオセンサ。
【請求項４】
第１の基板と、
スリットが形成されて前記第１の基板に積層されるスペーサと、
前記スペーサに積層される第２の基板と、
前記スリットの内側面と、前記第１および第２の基板の前記スリット側の主面とにより形成されて液体試料が供給されるキャビティと、
前記キャビティと外部とを連通して前記スリットに形成された前記液体試料の導入口と、
前記第２の基板に前記キャビティに連通して形成された空気穴とを備えたバイオセンサの製造方法において、
透孔が設けられた前記第１の基板を準備する準備工程と、
前記透孔よりも幅広の前記スリットが形成された前記スペーサを、前記透孔が平面視で前記スリットの内側に配置されるように前記第１の基板に積層する第１の積層工程と、
前記キャビティを形成する主面に親水化剤が設けられた前記第２の基板を、前記スリットの内側であって前記透孔とは異なる位置に前記空気穴が配置されるように前記スペーサに積層する第２の積層工程と、
前記第１および第２の基板、前記スペーサの積層体を予め設定された切断ラインに沿って切断することにより所定形状に切り出す切出工程とを備え、
前記切断ラインは、前記透孔および前記スリットを通る位置に設定され、切断後の前記スリットの端縁に前記導入口が形成され、切断後の前記透孔により前記導入口に連なって前記導入口よりも狭幅の切欠が形成される
ことを特徴とする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、スリットが形成されたスペーサを介して第１および第２の基板が貼り合わされることによりスリットの内側面と第１および第２の基板のスリット側の主面とにより形成されたキャビティに毛細管現象によって液体試料が導入されるバイオセンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４の従来のバイオセンサの一例に示すように、作用極５０１および対極５０２と検知電極５０３とを含む電極系と、測定対象物質と特異的に反応する酵素を含む反応層５０４とを有するバイオセンサ５００を用いて、液体試料に含まれる測定対象物質と反応層５０４とが反応することで生成される還元物質を作用極５０１と対極５０２との間に電圧を印加して酸化することにより得られる酸化電流を計測することで測定対象物質の定量を行う物質の測定方法が知られている（例えば特許文献１参照）。【０００３】
図１４に示すバイオセンサ５００は、例えば、液体試料に含まれるグルコースを定量するためのセンサであって、ポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどの絶縁性基板に電極が設けられて形成された電極層５０５と、カバー層５０７と、電極層５０５とカバー層５０７とに挟まれて配置されるスペーサ層５０６とが積層されて形成される。また、スペーサ層５０６には、液体試料が供給されるキャビティ５０８を形成するためのスリット５０６ａが設けられており、電極層５０５にスペーサ層５０６を介してカバー層５０７が積層されて接着されることで、スペーサ層５０６のスリット５０６ａの内側面と、電極層５０５およびカバー層５０７のスリット５０６ａ側の主面とにより液体試料が供給されるキャビティ５０８が形成される。そして、電極層５０５の先端部分の端縁によりスリット５０６ａに形成される液体試料の導入口５０９からキャビティ５０８に毛細管現象により液体試料が供給される。また、カバー層５０７には、毛細管現象による液体試料のキャビティ５０８への供給が円滑に行われるために、キャビティ５０８の終端部と連通する空気穴５０７ａが形成されている。【０００４】
また、電極層５０５には、作用極５０１および対極５０２と検知用電極５０３とが設けられ、これらの電極５０１〜５０３にそれぞれ電気接続される電極パターンが設けられることにより電極層５０５に電極系が形成されている。また、作用極５０１および対極５０２上には反応層５０４が設けられており、作用極５０１および対極５０２と検知用電極５０３とは、それぞれバイオセンサ５００に形成されたキャビティ５０８に露出するように電極層５０５に設けられている。【０００５】
したがって、液体試料が導入口５０９からキャビティ５０８に供給されると、キャビティ５０８に露出する各電極５０１〜５０３と反応層５０４とが液体試料に接触すると共に、反応層５０４が液体試料に溶解する。また、検知用電極５０３に液体試料が接触することにより、キャビティ５０８に液体試料が供給されたことが検知される。【０００６】
また、作用極５０１および対極５０２上に設けられた反応層５０４には、例えば、液体試料に含まれるグルコースに特異的に反応するグルコースオキシダーゼと、メディエータ（電子受容体）としてのフェリシアン化カリウムとが含まれている。そして、フェリシアン化カリウムが液体試料に溶解することによるフェリシアン化イオンは、グルコースオキシダーゼと反応してグルコースがグルコノラクトンに酸化される際に放出される電子により還元体であるフェロシアン化イオンに還元される。したがって、バイオセンサ５００に形成されたキャビティ５０８にグルコースを含む液体試料が導入口５０９から供給されると、フェリシアン化イオンはグルコースが酸化されることにより放出される電子により還元されるため、液体試料に含まれて酵素反応により酸化されるグルコースの濃度に応じた量だけフェリシアン化イオンの還元体であるフェロシアン化イオンが生成される。【０００７】
このように構成されたバイオセンサ５００では、酵素反応の結果生じたメディエータの還元体を作用極５０１上で酸化することにより得られる酸化電流が液体試料中のグルコース濃度に依存した大きさとなるため、この酸化電流を計測することにより液体試料に含まれるグルコースの定量を行うことができる。【０００８】
また、図１４のバイオセンサ５００では、キャビティ５０８に導入口５０９から液体試料が導入され易くするために、キャビティ５０８を形成する電極層５０５とカバー層５０７とが、キャビティ５０８に液体試料が供給される導入口５０９の近傍において、その平面視で見た端部が互いに異なる位置に配置されるようにずらして貼り合わされている。すなわち、電極層５０５とカバー層５０７とは、キャビティ５０８の導入口５０９近くの先端部分の形状は同一であるが、カバー層５０７およびスペーサ層５０６が、導入口５０９から先端方向に突出するように、電極層５０５に対して導入口５０９の方向にずらして配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１６８８２１号公報（段落００１８〜００４５、図１、要約書など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した従来のバイオセンサ５００では、カバー層５０７およびスペーサ層５０６とが、電極層５０５に対して導入口５０９の方向に突出して配置されている。そのため、液体試料をキャビティ５０８に供給する際に、図１４の紙面に向かってやや左斜め下方向から液体試料を導入口５０９に接触させる必要がある。したがって、液体試料を導入口５０９に正面から接触させても、液体試料を確実にキャビティ５０８に供給することができる技術が要望されている。【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、導入口に正面から接触させた液体試料を確実にキャビティに供給することができるバイオセンサおよびこのバイオセンサ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】
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明のバイオセンサは、第１の基板と、スリットが形成されて前記第１の基板に積層されるスペーサと、前記スペーサに積層される第２の基板と、前記スリットの内側面と、前記第１および第２の基板の前記スリット側の主面とにより形成されて液体試料が供給されるキャビティと、前記キャビティと外部とを連通して前記スリットに形成された前記液体試料の導入口と、前記第１および第２の基板のいずれか一方に前記キャビティに連通して形成された空気穴とを備えたバイオセンサにおいて、前記第１および第２の基板、前記スペーサは、それぞれの前記導入口側の端面を揃えて配置され、前記第１および第２の基板の一方に前記導入口に連なって前記導入口より狭幅に形成された切欠を備え、前記第１および第２の基板の他方の前記キャビティを形成する主面に親水化剤が設けられていることを特徴としている。【００１３】
このように構成された発明では、第１および第２の基板、スペーサは、それぞれの導入口側の端面を揃えて配置されるが、第１および第２の基板の一方に導入口に連なって該導入口より狭幅に形成された切欠を備え、第１および第２の基板の他方のキャビティを形成する主面に親水化剤が設けられている。したがって、液体試料を導入口に正面から接触させた場合に、導入口およびこれに連なって形成された切欠から液体試料がキャビティ内に浸入するが、切欠に対向する基板の主面に親水化剤が設けられているため、導入口からキャビティ内への液体試料の浸入が促進される。【００１４】
また、第１および第２の基板の一方に導入口に連なる切欠が形成されているが、当該切欠は導入口より狭幅に形成されているため、導入口から見た切欠の側方は、切欠が形成された基板の当該切欠の側方であって導入口に連なる部分の主面と、該主面に対向する他の基板の主面とに挟まれて管状に維持されている。したがって、導入口および切欠からキャビティ内に浸入した液体試料は、親水化剤によりキャビティ内への浸入が促進されると共に、切欠側方の管状の部分を伝って毛細管現象によりキャビティ内に供給される。【００１５】
すなわち、切欠は導入口に連なって該導入口よりも狭幅に形成されているので、導入口に連なる切欠が形成されていても該導入口により外部と連通されるキャビティは管状に維持されており、導入口および切欠からキャビティ内に浸入した液体試料は、親水化剤によりキャビティ内への浸入が促進されつつ毛細管現象により空気穴に向かって吸引される。したがって、導入口に正面から接触させた液体試料を確実にキャビティに供給することができる。【００１６】
また、前記第１の基板に前記切欠が形成され、前記第２の基板に前記空気穴が形成されると共に、前記第２の基板の前記キャビティを形成する主面に前記親水化剤が設けられ、前記第１の基板の前記スリット側の主面に作用極および対極を含む電極系が設けられて形成された電極層と、前記スリットが前記作用極および前記対極の一端側に配置されるように前記スペーサが前記第１の基板に積層されて形成されたスペーサ層と、前記空気穴が前記キャビティの前記導入口と反対側の端部に配置されるように前記第２の基板が前記スペーサに積層されて形成されたカバー層と、前記キャビティに露出する前記作用極および前記対極の一端側に設けられた反応層とをさらに備えるとよい。【００１７】
このように構成することにより、反応層に含まれる特定の測定対象物質と特異的に反応する酵素が、キャビティに供給された液体試料に含まれる当該測定対象物質と反応することで還元物質が生成される。したがって、生成された還元物質が作用極と対極との間に電圧が印加されて酸化されることによって得られる酸化電流が計測されることにより、測定対象物質の定量を行うことができる実用的な構成のバイオセンサを提供することができる。【００１８】
また、前記切欠が前記導入口の幅方向における中央位置に形成されているとよい。【００１９】
このように構成すると、導入口および切欠から導入された液体試料が切欠の両側を伝ってキャビティ内に浸入することができるので、液体試料を効率よくキャビティに供給することができる。【００２０】
また、本発明のバイオセンサの製造方法は、第１の基板と、スリットが形成されて前記第１の基板に積層されるスペーサと、前記スペーサに積層される第２の基板と、前記スリットの内側面と、前記第１および第２の基板の前記スリット側の主面とにより形成されて液体試料が供給されるキャビティと、前記キャビティと外部とを連通して前記スリットに形成された前記液体試料の導入口と、前記第２の基板に前記キャビティに連通して形成された空気穴とを備えたバイオセンサの製造方法において、透孔が設けられた前記第１の基板を準備する準備工程と、前記透孔よりも幅広の前記スリットが形成された前記スペーサを、前記透孔が平面視で前記スリットの内側に配置されるように前記第１の基板に積層する第１の積層工程と、前記キャビティを形成する主面に親水化剤が設けられた前記第２の基板を、前記スリットの内側であって前記透孔とは異なる位置に前記空気穴が配置されるように前記スペーサに積層する第２の積層工程と、前記第１および第２の基板、前記スペーサの積層体を予め設定された切断ラインに沿って切断することにより所定形状に切り出す切出工程とを備え、前記切断ラインは、前記透孔および前記スリットを通る位置に設定され、切断後の前記スリットの端縁に前記導入口が形成され、切断後の前記透孔により前記導入口に連なって前記導入口よりも狭幅の切欠が形成されることを特徴としている。【００２１】
このように構成された発明では、透孔が設けられた第１の基板が準備され、透孔よりも幅広のスリットが形成されたスペーサが、透孔が平面視でスリットの内側に配置されるように第１の基板に積層されて、キャビティを形成する主面に親水化剤が設けられた第２の基板が、スリットの内側であって透孔とは異なる位置に空気穴が配置されるようにスペーサに積層される。そして、第１および第２の基板、スペーサの積層体が、透孔およびスリットを通る位置に予め設定された切断ラインに沿って切断されることによって所定形状に切り出されることにより、切断後のスリットの端縁に導入口が形成され、切断後の透孔により導入口に連なって該導入口よりも狭幅の切欠が形成される。したがって、例えば、それぞれ集合体基板状態の第１および第２の基板、スペーサの積層体を一括して切断することにより、導入口に連なって該導入口よりも狭幅に形成された切欠を備える複数のバイオセンサを、一括して効率よく製造することができるので生産性が高く、バイオセンサの製造コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、キャビティと外部とを連通する導入口に連なって該導入口よりも狭幅に切欠が形成されているので、導入口に連なる切欠が形成されていても該導入口により外部と連通されるキャビティは管状に維持されており、導入口および切欠からキャビティ内に浸入した液体試料は、親水化剤によりキャビティ内への浸入が促進されつつ毛細管現象により空気穴に向かって吸引される。したがって、導入口に正面から接触させた液体試料を確実にキャビティに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバイオセンサのある製造工程における絶縁性基板の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるバイオセンサの異なる製造工程における絶縁性基板の一方の主面の全面に渡って導電層が設けられた状態を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるバイオセンサのさらに異なる製造工程における絶縁性基板の所定位置に透孔が透設された状態を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるバイオセンサのさらに異なる製造工程における導電層に切込が形成された状態を示す平面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるバイオセンサのさらに異なる製造工程における電極層にスペーサ層が積層された状態を示す平面図である。
【図７】図６の要部拡大図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるバイオセンサのさらに異なる製造工程におけるキャビティに反応層が設けられた状態を示す平面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】複数のバイオセンサの集合体に打ち抜かれた状態を示す平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかるバイオセンサを示す平面図である。
【図１２】キャビティへの液体試料の供給方法を説明するための図であって、キャビティ内に液体試料が供給される前の状態を示す図である。
【図１３】キャビティへの液体試料の供給方法を説明するための図であって、キャビティ内に液体試料が供給された状態を示す図である。
【図１４】従来のバイオセンサを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態にかかるバイオセンサの構成およびその製法について、図１〜図１３を参照して説明する。
【００２５】
図１〜図１１はそれぞれ本発明の一実施形態にかかるバイオセンサの製造方法を示す図であって、図１は絶縁性基板の平面図、図２は絶縁性基板の一方の主面の全面に渡って導電層が設けられた状態を示す平面図、図３は絶縁性基板の所定位置に透孔が透設された状態を示す平面図、図４は導電層に切込が形成された状態を示す平面図、図５は図４の要部拡大図、図６は電極層にスペーサ層が積層された状態を示す平面図、図６は図５の要部拡大図、図８はキャビティに反応層が設けられた状態を示す平面図、図９は図８の要部拡大図、図１０は絶縁性基板の積層体が複数のバイオセンサの集合体に打ち抜かれた状態を示す平面図、図１１はバイオセンサの平面図である。図１２および図１３はキャビティへの液体試料の供給方法を説明するための図であって、図１２はキャビティ内に液体試料が供給される前の状態を示す図、図１３はキャビティ内に液体試料が供給された状態を示す図である。
【００２６】
なお、図１〜図３、図４、図６、図８中の点線は、バイオセンサ１００を個片化する際の切断ラインＣＬを示す。また、図５、図７、図９は、それぞれ図４、図６、図８中の切断ラインＣＬに囲まれた領域を示す要部拡大図である。また、図１２および図１３は、図１１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００２７】
この発明のバイオセンサ１００は、図１４を参照して説明した従来のバイオセンサ５００と導入口１０４ａ付近の構造を除いてほぼ同様の構成を有しており、作用極１０１および対極１０２と検知用電極１０３を含む電極系と、測定対象物質と反応する酵素を含む反応層１０７とを有し、測定器（図示省略）に装着されて使用されるものである。すなわち、測定器に装着されたバイオセンサ１００の先端側に設けられたキャビティ１０４に導入口１０４ａを介して供給された血液などの液体試料に含まれるグルコースなどの測定対象物質と、バイオセンサ１００に設けられた反応層１０７とが反応することで生成される還元物質を、作用極１０１と対極１０２との間に電圧を印加して酸化することにより得られる酸化電流を計測することで、液体試料に含まれる測定対象物質の定量が行われる。
【００２８】
すなわち、バイオセンサ１００は、図５、図７、図９、図１１、図１２および図１３に示すように、それぞれ、セラミック、ガラス、プラスチック、紙、生分解性材料、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性材料により形成された、電極層１１０と、スペーサ層１２０と、カバー層１３０とが、液体試料の導入口１０４ａが設けられる先端側の端面が揃った状態で積層されて接着されることにより形成される。電極層１１０（本発明の「第１の基板」に相当）は、作用極１０１および対極１０２並びに検知用電極１０３を含む電極系がスリット１０５側の主面に設けられている。カバー層１３０（本発明の「第２の基板」に相当）は、キャビティ１０４に連通する空気穴１０６が形成されキャビティ１０４を形成する主面に親水化剤が設けられている。スペーサ層１２０（本発明の「スペーサ」に相当）は、キャビティ１０４を形成するためのスリット１０５が形成され、スリット１０５が作用極１０１および対極１０２の一端側に配置されるように電極層１１０およびカバー層１３０に挟まれて配置される。
【００２９】
また、キャビティ１０４は、スリット１０５の内側面と、電極層１１０およびカバー層１３０のスリット１０５側の主面とにより形成されて液体試料が供給されるものであり、キャビティ１０４と外部とを連通する液体試料の導入口１０４ａがスリット１０５に形成されている。また、カバー層１３０は、空気穴１０６がキャビティ１０４の導入口１０４ａとは反対側の端部に配置されるようにスペーサ層１２０に積層される。そして、電極層１１０の先端には、導入口１０４ａに連なって導入口１０４よりも狭幅に形成された切欠１０８が設けられている。また、切欠１０８は、導入口１０４ａの幅方向における中央位置に形成されている。また、図９に示すように、作用極１０１および対極１０２の一端側には、液体試料に含まれるグルコースなどの測定対象物質と反応する酵素を含む反応層１０７が設けられている。そして、後端側から測定器２の所定の挿入口に挿入されて装着されることで、バイオセンサ１００は図示省略された測定器に装着される。
【００３０】
この実施形態では、電極層１１０は、次のようにして用意される。
【００３１】
すなわち、最初に、図１および図２に示すように、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性材料から成る絶縁性基板１１１の一方の主面に、スクリーン印刷やスパッタリング蒸着法により、白金、金、パラジウムなどの貴金属やカーボン、銅、アルミニウム、チタン、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの導電性物質から成る導電層１１２が形成される。次に、図３に示すように、絶縁性基板１１１のバイオセンサ１００の導入口１０４ａに相当する位置の切断ラインＣＬ上に透孔１０９が透設される（準備工程）。なお、絶縁性基板１１１に透孔１０９が透設された後に、導電層１１２が形成されるようにしてもよい。
【００３２】
続いて、図４および図５に示すように、導電層１１２に、レーザ加工やフォトリソグラフィによるパターン形成が施されて切込１１３が形成されることにより、作用極１０１および対極１０２並びに検知用電極１０３を含む電極系が形成される。また、図６〜図９に示すように、作用極１０１および対極１０２並びに検知用電極１０３は、それぞれの一端側が、キャビティ１０４に露出するように配置される。また、作用極１０１および対極１０２並びに検知用電極１０３のそれぞれの他端側は、導入口１０４ａと反対側の電極層１１０の端縁であって、スペーサ層１２０が積層されない電極層１１０の端縁まで延伸されて形成される。
【００３３】
なお、図１〜図４に示すように、絶縁性基板１１１、その一方の主面に、複数のバイオセンサ１００を構成する複数の電極系が形成されることにより集合体基板状態に構成されている。そして、後述するように、絶縁性基板１１１（電極層１２０）にスペーサ層１２０およびカバー層１３０が積層された後に切断ラインＣＬで切断されて所定形状に切り出されることにより、個々のバイオセンサ１１０に個片化される。
【００３４】
次に、上記したようにして用意された電極層１１０にスペーサ層１２０が積層される（第１の積層工程）。スペーサ層１２０は、図６および図７に示すように、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性材料から成る絶縁性基板１２１により形成され、絶縁性基板１２１には、キャビティ１０４を形成するためのスリット１０５が透孔１０９よりも幅広に形成されている。また、絶縁性基板１２１には、バイオセンサ１００に個片化されたときに該バイオセンサ１００の後端部分、すなわち、測定器に挿入される作用極１０１および対極１０２並びに検知用電極１０３のそれぞれの他端側に相当する位置がくり貫かれている。そして、スリット１０５が作用極１０１および対極１０２並びに検知用電極１０３の一端側に配置されると共に、透孔１０９が平面視でスリット１０５の内側に配置されて、絶縁性基板１２１（スペーサ層１２０）が絶縁性基板１１１（電極層１１０）の一方の主面を部分的に被覆して積層されることにより、電極層１１０およびスリット１０５により液体試料が供給されるキャビティ１０４が形成される。
【００３５】
続いて、電極層１１０にスペーサ層１２０が積層されて形成されるキャビティ１０４部分がプラズマにより洗浄処理された後に、該キャビティ１０４に反応層１０７が形成される。なお、プラズマ洗浄工程において使用されるプラズマは、酸素プラズマ、窒素プラズマ、アルゴンプラズマなど、プラズマによる金属活性化処理において使用される種々のプラズマを使用することができ、減圧プラズマであっても大気圧プラズマであってもよい。
【００３６】
図８および図９に示すように、反応層１０７は、カバー層１３０がスペーサ層１２０に積層される前に、キャビティ１０４に露出する作用極１０１および対極１０２並びに検知用電極１０３の一端側に、カルボキシメチルセルロースやゼラチンなどの増粘剤、酵素、メディエータ、アミノ酸や有機酸などの添加物を含有する試薬を滴下することにより形成される。また、キャビティ１０４への血液などの液体試料の供給を円滑にするために、界面活性剤やリン脂質などの親水化剤がキャビティ１０４の内壁に塗布される。
【００３７】
酵素としては、グルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールエステラーゼ、クレアチニナーゼ、クレアチナーゼ、DNAポリメラーゼなどを用いることができ、これらの酵素を検出したい測定対象物質に応じて選択することで種々のセンサを形成することができる。
【００３８】
例えば、グルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼを用いれば液体試料中のグルコースを検出するグルコースセンサを形成でき、アルコールオキシダーゼまたはアルコールデヒドロゲナーゼを用いれば液体試料中のエタノールを検出するアルコールセンサを形成でき、乳酸オキシダーゼを用いれば液体試料中の乳酸を検出する乳酸センサを形成でき、コレステロールエステラーゼとコレステロールオキシダーゼとの混合物を用いれば総コレステロールセンサを形成できる。
【００３９】
メディエータとしては、フェリシアン化カリウム、フェロセン、フェロセン誘導体、ベンゾキノン、キノン誘導体、オスミウム錯体、ルテニウム錯体などを用いることができる。
【００４０】
増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ポリエチレンイミン DEAEセルロース ジメチルアミノエチルデキストラン カラギーナン アルギン酸ナトリウム デキストランなどを用いることができる。親水化剤としては、ＴｒｉｔｏｎＸ１００（シグマアルドリッチ社製）、Ｔｗｅｅｎ２０（東京化成工業社製）、ビス（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムなどの界面活性剤、レシチンなどのリン脂質を用いることができる。
【００４１】
また、液体試料に含まれるイオン濃度のばらつきを低減するために、リン酸などの緩衝剤を設けてもよい。
【００４２】
次に、反応層１０７がキャビティ１０４に形成された後に、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性材料から成る基板により形成されたカバー層１３０が積層される（第２の積層工程）。図１０および図１１に示すように、カバー層１３０には、スペーサ層１２０に積層されたときにキャビティ１０４と連通する空気穴１０６が形成されている。また、カバー層１３０は、空気穴１０６が平面視でスペーサ層１２０のスリット１０５の内側であって透孔１０９とは異なる位置に配置されるように、キャビティ１０４を被覆してスペーサ層１２０に積層される。また、カバー層１３０のキャビティ１０４を形成する主面には、キャビティ１０４への血液などの液体試料の供給を円滑にするために、界面活性剤やリン脂質などの親水化剤が設けられている。
【００４３】
そして、カバー層１３０が積層されることにより形成されたバイオセンサ１１０の集合体（積層体）が、切断ラインＣＬに沿って切断されることにより所定形状のバイオセンサ１００に切り出される（切出工程）。具体的には、図１０に示すように、バイオセンサ１１０の集合体が、切断ラインＣＬに沿って打ち抜かれることにより、まず、複数のバイオセンサ１００が横方向に連結されて成るバイオセンサ１００の集合体が形成される。そして、図１１に示すように、横方向に連結されて成るバイオセンサ１００の集合体が、切断ラインＣＬに沿って切断されてバイオセンサ１００に個片化される。そして、スペーサ層１２０の先端面部分に形成されたスリット１０５の開口部分により形成された導入口１０４ａが先端に設けられたバイオセンサ１００が形成される。
【００４４】
すなわち、切断ラインＣＬは、透孔１０９およびスリット１０５を通る位置に設定され、切断後のスリット１０５の端縁にキャビティ１０４を外部と連通する導入口１０４ａが形成され、切断後の透孔１０９により導入口１０４ａに連なって導入口１０４ａよりも狭幅の切欠１０８が形成される。
【００４５】
なお、この実施形態では、バイオセンサ１００は、血液中のグルコースの定量を行うことを目的に形成されており、測定対象物質としてのグルコースと特異的に反応する酵素としてＦＡＤ（フラビンアデニンジヌクレオチド）を補酵素として含むＧＤＨ（グルコースデヒドロゲナーゼ）（以下、ＦＡＤ−ＧＤＨと表記する）を含み、測定対象物であるグルコースとＦＡＤ−ＧＤＨとの反応により生成される電子により還元されて還元物質と成るメディエータとしてフェリシアン化カリウムを含む反応層１０７がキャビティ１０４に露出する作用極１０１および対極１０２の一端側に設けられている。
【００４６】
このように構成されたバイオセンサ１００では、その先端に形成された導入口１０４ａに血液から成る液体試料を接触させることにより、毛細管現象により液体試料が空気穴１０６に向かって吸引されてキャビティ１０４に液体試料が供給される。具体的には、電極層１１０およびカバー層１３０と、スペーサ層１２０とは、それぞれの導入口１０４ａ側の端面を揃えて配置される。しかしながら、電極層１１０に導入口１０４ａに連なって該導入口１０４ａより狭幅に形成された切欠１０８を備え、カバー層１３０のキャビティ１０４を形成する主面に親水化剤が設けられている。したがって、図１２に示すように、液体試料を導入口１０４ａに正面から接触させた場合に、同図中に点線で囲まれた領域において、導入口１０４ａおよびこれに連なって形成された切欠１０８から液体試料がキャビティ１０４内に浸入する。このとき、切欠１０８に対向するカバー層１３０の主面に親水化剤が設けられているため、導入口１０４ａからキャビティ１０４内への液体試料の浸入が促進される。
【００４７】
また、電極層１１０に導入口１０４ａに連なる切欠１０８が形成されているが、当該切欠１０８は導入口１０４ａより狭幅に形成されているため、導入口１０４ａから見た切欠１０８の側方は、切欠１０８が形成された電極層１１０の当該切欠１０８の側方であって導入口１０４ａに連なる部分の主面と、該主面に対向するカバー層１３０の主面とに挟まれて管状に維持されている。したがって、導入口１０４ａおよび切欠１０８からキャビティ１０４内に浸入した液体試料は、図１３に示すように、カバー層１３０に設けられた親水化剤によりキャビティ１０４内への浸入が促進されると共に、切欠１０８の側方の管状の部分を伝って毛細管現象によりキャビティ１０４内に供給される。
【００４８】
そして、キャビティ１０４に供給された液体試料に反応層１０７が溶解することにより、液体試料中の測定対象物質であるグルコースとＦＡＤ−ＧＤＨとの酵素反応により電子が放出され、放出された電子によりフェリシアン化イオンが還元されて還元物質であるフェロシアン化イオンが生成される。そして、反応層１０７が液体試料に溶解することによる酸化還元反応により生成された還元物質を、バイオセンサ１００の作用極１０１と対極１０２との間に電圧を印加して電気化学的に酸化することにより、作用極１０１と対極１０２との間に流れる酸化電流を計測することで液体試料中のグルコースの定量が測定器において行われる。
【００４９】
以上のように、この実施形態によれば、切欠１０８は導入口１０４ａに連なって該導入口１０４ａよりも狭幅に形成されている。したがって、導入口１０４ａに連なる切欠１０８が形成されていても該導入口１０４ａにより外部と連通されるキャビティ１０４は管状に維持されている。そのため、導入口１０４ａおよび切欠１０８からキャビティ１０４内に浸入した液体試料は、カバー層１３０に設けられた親水化剤によりキャビティ１０４内への浸入が促進されつつ毛細管現象により空気穴１０６に向かって吸引される。したがって、導入口１０４ａに正面から接触させた液体試料を確実にキャビティ１０４に供給することができる。
【００５０】
また、反応層１０７に含まれる特定の測定対象物質と特異的に反応する酵素が、キャビティ１０４に供給された液体試料に含まれる当該測定対象物質と反応することで還元物質が生成される。したがって、生成された還元物質が作用極１０１と対極１０２との間に電圧が印加されて酸化されることによって得られる酸化電流が計測されることにより、測定対象物質の定量を行うことができる。
【００５１】
また、切欠１０８が導入口１０４ａの幅方向における中央位置に形成されているので、導入口１０４ａおよび切欠１０８から導入された液体試料が切欠１０８の両側を伝ってキャビティ１０４内に浸入することができる。したがって、液体試料を効率よくキャビティ１０４に供給することができる。
【００５２】
また、バイオセンサ１００は次のようにして製造される。すなわち、透孔１０９が設けられた電極層１１０が準備され、透孔１０９よりも幅広のスリット１０５が形成されたスペーサ層１２０が、透孔１０９が平面視でスリット１０５の内側に配置されるように電極層１１０に積層される。また、キャビティ１０４を形成する主面に親水化剤が設けられたカバー層１３０が、スリット１０５の内側であって透孔１０９とは異なる位置に空気穴１０６が配置されるようにスペーサに積層される。
【００５３】
次に、電極層１１０およびカバー層１３０と、スペーサ層１２０との積層体が、透孔１０９およびスリット１０５を通る位置に予め設定された切断ラインＣＬに沿って切断されることによって所定形状のバイオセンサ１００に切り出される。そして、切断後のスリット１０５の端縁に導入口１０４ａが形成され、切断後の透孔１０９により導入口１０４ａに連なって該導入口１０４ａよりも狭幅の切欠１０８が形成される。したがって、例えば、それぞれ集合体基板状態の電極層１１０およびカバー層１３０と、スペーサ層１２０との積層体を一括切断することにより、導入口１０４ａに連なって該導入口１０４ａよりも狭幅に形成された切欠１０８を備える複数のバイオセンサ１００を、一括して効率よく製造することができるので生産性が高く、バイオセンサ１００の製造コストの低減を図ることができる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、切欠１０８をカバー層１３０（第２の基板）に形成すると共に、電極層１１０（第１の基板）のキャビティ１０４を形成する主面に親水化剤を設けるようにしてもよい。
【００５５】
また、上記したバイオセンサ１００の反応層１０７に含まれる酵素およびメディエータの組合せを変更することによりエタノールセンサや乳酸センサなどを形成してもよい。また、反応層１０７にはメディエータを必ずしも含まなくともよく、この場合、グルコースなどの測定対象物質の酵素反応により生じる過酸化水素や酵素の還元体などの還元物質が酸化されることによる酸化電流を計測すればよい。
【００５６】
また、上記した実施形態では、バイオセンサ１００は、作用極１０１および対極１０２を有する二極電極構造に形成されているが、参照極をさらに設けることによりバイオセンサ１００を三極電極構造に形成してもよい。この場合、対極１０２を接地して電圧出力部により参照極に参照電位を印加した状態で、作用極１０１に対極１０２を基準とする所定電位を印加すればよい。
【００５７】
また、上記した実施形態では、対極１０２と検知用電極１０３との間に所定電圧を印加することにより、対極１０２と検知用電極１０３との間に流れる電流を監視することで、キャビティ１０４に液体試料が供給されたことを検出するように構成されているが、検知用電極１０３は必ずしも設けなくてもよい。この場合、作用極１０１と対極１０２との間に所定電圧を印加することにより、作用極１０１と対極１０２との間に流れる電流を監視することで、キャビティ１０４に液体試料が供給されたことを検出すればよい。
【００５８】
また、バイオセンサ１００を形成する電極層１１０、スペーサ層１２０およびカバー層１３０のうち、少なくともカバー層１３０は、キャビティ１０４に液体試料が供給されたことを視認できるように透明な部材で形成するのが望ましい。
【００５９】
また、バイオセンサ１００設けられる電極系等の構成は上記した例に限られるものではなく、測定対象物質に応じて適宜構成を変更すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、種々のバイオセンサおよびこのバイオセンサの製造方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００    バイオセンサ
１０１    作用極
１０２    対極
１０３    検知用電極
１０４    キャビティ
１０４ａ    導入口
１０５    スリット
１０６    空気穴
１０７    反応層
１０８    切欠
１０９    透孔
１１０    電極層（第１の基板）
１２０    スペーサ層（スペーサ）
１３０    カバー層（第２の基板）
ＣＬ    切断ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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