(57)【要約】【課題】信頼性に優れた連続分析が可能な生体センサ、生体センサの製造方法及びバイオセンシング装置を提供する。【解決手段】本発明の生体センサは２以上の電極と、前記２以上の電極を支持した支持体を具備している。それら電極の１以上は、金属からなる表面を有している基体と、前記表面の少なくとも一部を被覆した保護層とを含んでいる。前記保護層は、炭素からなり且つ１μｍ以上の厚さを有している連続膜である。生体センサは筒状であり、筒内部、または筒外部に試料液体を連続通水することで、連続した分析が可能となる。【選択図】図３Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料液体と接触する電極を有する第１の面と、外部装置へ接続することを目的とした電極を有する第２の面を有し、
前記第１の面には２以上の電極を具備し、
前記第２の面には２以上の電極を具備し、
前記第２の面には前記試料液体が接触しないように、絶縁体からなる支持体が前記第１の面と前記第２の面を分離し、
前記第１の面に設置された電極は、前記第２の面に設置された対応する電極に電気的に導通し、
前記第１の面に設置された電極の１以上は、金属からなる表面を有する基体と、前記表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含み、
前記保護膜は、炭素からなりかつ１μｍ以上の厚みを有している連続膜である、生体センサ。
【請求項２】
前記保護膜は、少なくとも前記試料液体が接触し得る領域全体を被覆している、請求項１に記載の生体センサ。
【請求項３】
前記支持体が、前記第１の面を内側に、前記第２の面を外側に設けた円筒形であり、円筒形の前記支持体の両端にチューブを接続するための接続部を有し、前記支持体の円筒内部に前記試料液体は導入される、請求項１または２に記載の生体センサ。
【請求項４】
前記支持体が円筒形であり、少なくとも一方の開口部が閉塞されている、請求項１または２に記載の生体センサ。
【請求項５】
円筒形の前記支持体において、前記第１の面が外側に、前記第２の面が内側に配置されている、請求項４に記載の生体センサ。
【請求項６】
前記第１の面に設置された電極は、円筒の側壁にそって形成された環状となっている、請求項３または４に記載の生体センサ。
【請求項７】
前記試料液体は血液、または尿である、請求項１から６の何れか１項に記載の生体センサ。
【請求項８】
金属からなる表面を有している基体に、めっき法によって炭素からなる保護膜を、前記表面の少なくとも一部を被覆しかつ１μｍ以上の厚さになるように形成して電極を得る工程と、
前記電極を含む２以上の電極を支持体に支持させる工程と、
を含む、生体センサの製造方法。
【請求項９】
前記保護膜を有する前記電極を得る工程に先立ち、前記基体を変形させる工程を更に含む、請求項８に記載の生体センサの製造方法。
【請求項１０】
前記金属からなる表面を有している板の一部を除去して、前記基体と前記基体につながった支持部とを含んだ構造体を得る工程と、
前記電極を得る工程のあとに、前記基体を前記支持部から切り離す工程と、
をさらに含む、請求項８または９に記載の生体センサの製造方法。
【請求項１１】
請求項１から７の何れか１項に記載の前記生体センサの前記第２の面に設置された２以上からなる電極に電気的接続され、それら電極間へ、直流、交流、またはその両方印加し電極間を流れる電流、または電極間の抵抗から前記第１の面に接触した前記試料液体に関する情報を生成する処理部を具備したバイオセンシング装置。
【請求項１２】
前記生体センサとの接続は、前記第２の面に設置された電極と前記バイオセンシング装置の電極が摺り合わせによって通電する、請求項１１に記載のバイオセンシング装置。
【請求項１３】
前記生体センサは、便器に設けられた電極に差し込んで使用される、請求項１２に記載のバイオセンシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体センシング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療は高度に発達し、患者の血液、唾液、尿などの体液を分析することで、その容態を把握できるようになっている。例えば、唾液のｐＨ測定によって虫歯の有無を判断することや、涙の血糖値を測定することで糖尿病の診断を行うことなどが研究されている。これらの検査は、例えば、患者が自身で体液を採取し、これを医療機関が測定及び解析することによって行われる。
【０００３】
一方、患者が医療機関に出向くことなしに、自身で体液の測定及び解析を行うための装置も開発されている。これは、検査や解析の迅速化を可能とするのみならず、以下に説明するように、高齢化社会における医療コストを削減する手段として利用できる。
【０００４】
一般に、体調不良を自己認識した後に、医療機関で診察を受ける。しかしながら、その段階では、末期的症状になっていることもある。この場合、高度な医療や高価な薬剤の投与が行われ、その結果、医療費負担が増大する。
【０００５】
体調不良などを早期に発見することができれば、生活習慣を見直すことなどにより、投薬などを必要としない軽度な治療で治癒できる可能性がある。そのため、健康保険組合が主催する予防治療として定期健診を実施する機関が増えてきている。
【０００６】
しかしながら、定期検診は一般的に年１回から２回程度であるため、検診と検診との間に空白期間が生じ、この期間に発症した疾患については認識することができない。このように、現在の予防医療には限界がある。
【０００７】
体液の測定及び解析を、医療機関に出向くことなしに、自身で行うことを可能とする装置を利用すれば、検査を高い頻度で行うことができる。それ故、体調の変化を、自覚する前に発見することが可能になる。従って、高度な医療や高価な薬剤の投与が必要な機会が減少し、医療コストの削減が可能になる。
【０００８】
体液の情報を得るための方法としては、生体センサを体内に挿入するか又は皮膚や粘膜に貼り付けて、体内環境の情報をインビボ（生体内）で取得する方法と、生体から採取した体液を生体から離れて設置した生体センサによりエクスビボ（生体外）で情報を取得する方法とがある。これらには、患者自身が測定及び解析を行うが故の利点及び欠点がある。例えば、インビボでは、生体の情報を時間差なしで取得できるが、生体に対してセンサを直接接触させるため、生体に及ぼす影響が大きく、装置として高い信頼性が必要である。エクスビボでは、生体に接触させないため生体への影響は小さいが、体液によっては取得が難しいものもあり、また、取得した体液の経時変化の懸念がある。用途や目的によって、適当な手法を選択することが求められる。
【０００９】
生体センシングの手法としては、様々なものがあるが、血糖値の測定などでは、微量成分を感度よく検出できるという理由で、電気化学的手法が広く用いられている。電気化学手法では、化学的特性である生体情報を電気的信号として検出できるため、半導体デバイスなどを用いて得られた信号を処理及び解析しやすいという利点がある。このため、新たな電気化学的センシング装置及びそれを用いたセンシング手法の開発が世界的に活発に行われている。
【００１０】
例えば、特許文献１乃至５には、エクスビボ方式の電気化学的センシング装置に関する技術が記載されている。
【００１１】
特許文献１には、作用電極、対／参照電極、酸化還元媒介剤及び被検体反応酵素を含む、１μＬ以下の容量の試料室を備え、作用電極が対／参照電極から２００μｍ以下の距離だけ離れているインビトロ（エクスビボと類義）の被検体センサによって、体液中の被検体の濃度を測定する方法が記載されている。
【００１２】
特許文献２には、尿糖センサをカートリッジ本体に組み込んだ尿糖測定用センサカートリッジの製造工程を簡素化し、製造コストを安価にする技術が記載されている。
【００１３】
特許文献３には、唾液の酸化還元電位を測定して、体調を判断する技術が記載されている。
【００１４】
特許文献４には、生体から分離した血液中のリン酸濃度とカルシウム濃度を、測定システムを用いた１回の測定により測定し、測定結果を可視的に表示し、表示された測定結果に基づいて生体内の腎臓機能のコントロール状態を判定する腎臓機能コントロール状態測定方法が記載されている。
【００１５】
特許文献５には、イオンセンサの流路と参照電極の流路とを分離し、被測定液をイオンセンサの流路のみに流し、参照電極の流路には所定濃度の塩素イオンを含む電解液を流し、イオンセンサ及び参照電極の下流でイオンセンサ及び参照電極の流路を接続して液−液接触を形成した、使い捨て可能なイオンセンサユニットが記載されている。
【００１６】
これらの技術においては、血液、尿又は唾液などの体液を採取し、その中の血糖、尿糖、酸化体／還元体の活量比率、又はイオン（塩素）濃度を電気化学的に測定する。電気化学センシングでは、電極を検体である体液に接触させるため、電極材料の反応に対する安定性が重要である。
【００１７】
このような材料としては、貴金属のほか、炭素が用いられる。炭素は電気化学的に不活性な材料であるためである。
【００１８】
例えば、特許文献６には、炭素を電気化学センサの電極材料として使用することが記載されている。ここに記載された炭素電極は、絶縁性基板と、絶縁性基板上に設けられた導電層と、導電層上に設けられた第１炭素層と、第１炭素層を覆うように設けられた第２炭素層とを含んでいる。第１炭素層は、ＳＰ２結合とＳＰ３結合とを有し、アモルファス構造を有する炭素を含んでいる。第２炭素層は、ＳＰ２結合を有する炭素を含んでいる。第１炭素層は、具体的には、気相成長法によって形成した、アモルファス構造を持つダイヤモンドライクカーボン又はアモルファスカーボンからなる炭素層である。
【００１９】
なお、特許文献７には、グルコース、ラクテート又は酸素のような分析物のレベルを生体内及び／又は生体外で測定するための電気化学センサが記載されている。
【００２０】
また、特許文献８には、インビボ検出及び測定のための、固形組織及びゲル様組織の両方における埋め込みに好適なセンサが記載されている。このセンサは、無線遠隔測定によるほぼ連続的又は半連続的なグルコースレベルの長期モニタリングが可能である。このセンサは、ａ）気密密閉された筐体と、ｂ）検出器アレイと、ｃ）電池等の電源と、ｄ）検出器信号を正確に処理するための機能を備え、検出器アレイに動作可能に接続された回路と、ｅ）処理された検出器信号を体外の受信機に中継するためにセンサの外部へと安定して伝達するための手段を備える遠隔測定送信ポータルとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０１２−１０１０９２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１２５９号公報
【特許文献３】特開２００２−２０７０３７号公報
【特許文献４】特開２００７−３２５６号公報
【特許文献５】特開平６−１４８１２４号公報
【特許文献６】国際公開第２０１０／００４６９０号
【特許文献７】国際公開第１９９９／０４５３８７号
【特許文献８】国際公開第２０１３／０１６５７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明者が、本発明を発明するに際して、先行技術について見出した問題点を以下に記載する。
【００２３】
特許文献１乃至８に示されるように、生体から得られた体液の成分を電気化学的に測定及び解析して、バイオマーカとしての数値を得る生体センサが発明されてきた。特許文献１乃至５に記載されたバイオセンサは、エクスビボ方式を採用しており、対象とする測定系に合わせて形態や方法を適合させているものである。特許文献６に記載されたバイオセンサは、電気化学測定のための電極の材料として炭素を用いたものである。特許文献７及び８に記載された生体センサは、制御／処理装置と、信号を伝達する構成要素とを含んだものである。
【００２４】
このような既存の生体センサについては、装置の信頼性を向上させる必要がある。また、これを、更に広く普及させるためには、低コスト化や製造における生産性の向上が望まれる。
【００２５】
これらを実現するうえで最も重要な点の１つは、電気化学的測定を行うときに最も重要な要素である電極が、形態、材料及び製造方法に関して、コスト等も含めた様々な観点で、実際の製造に適合し得るかどうかという点である。
【００２６】
電極の形態については、測定電極は、用途に合わせて様々な形状とし得ることが必要である。例えば、測定電極は、平面でなく、曲面とすることで、多様な装置への適合性が向上する。
【００２７】
また、電極面は、電気化学的に安定でなければならない。例えば、電気化学的に不活性な導電材料を導電性素材に部分的にコーティングしてなる電極を、その導電材料でコーティングしていない部分が覆われるように絶縁材で支持した構造を採用した場合、絶縁材と電極との間に液が侵入すると、電気化学的により不安定な導電性素材が液と接触する。その結果、導電性素材の腐食等が生じ、十分な信頼性のもとで測定をすることができなくなる。また、絶縁材と電極との間への液の侵入を防げたとしても、導電材料からなるコーティングが薄く、製造の段階でピンホールの発生を避けられない状況であれば、やはり十分な信頼性のもとで測定をすることはできない。
【００２８】
電気化学的に不活性な導電材料のコーティングを不導電性素材上に行った場合には、腐食等の問題は生じない。しかしながら、この場合、導電材料からなるコーティングを相当に厚く形成しない限り、アンペロメトリー又はクーロメトリー測定の精度を確保できる程度の大きな電流を流すことはできない。
【００２９】
電気化学的に安定な導電材料としては、一般的に、金及び白金などの貴金属が選ばれる。これらの物質は非常に高価であるため、基板上に薄膜として形成して、パターニングにより電極の形状とする。しかしながら、ピンホールを避けるためには或る程度の膜厚を確保する必要があるため、薄膜といえども、コストは高くなる。
【００３０】
これに対し、特許文献６に記載されているように、電気化学的に安定であり且つ低コストの材料として炭素を利用することができる。しかしながら、炭素は、非常に加工し難い材料であり、気相成長法や印刷法では、厚く且つ緻密な層を形成することはできない。そのため、炭素は、生体センサの電極への利用は殆ど考慮されていなかった。
【００３１】
ところで、導電体である電極の一般的な製造方法は、サブトラクティブ加工とアディティブ加工とに区別することができる。サブトラクティブ加工としては、（１）板状、線状又は塊状である一体の導電性材料に、切削、研磨、成形及びレーザ加工等の物理的加工を施すか、又は、ケミカルエッチング等の化学的加工を施して電極の形状とする方法と、（２）絶縁基板上に導電材料からなる層を比較的大きな面積で形成し、これに物理的加工又は化学的加工を施すことによって電極の形状とする方法とが挙げられる。アディティブ加工としては、（３）絶縁基板上に導電材料からなる層を印刷等の方法で電極の形状に形成する方法と、（４）導電基板上に導電材料からなる層を薄く形成し、これを部分的に開口したマスクで覆い、開口部に電極材料を厚く析出させ、その後、マスクとその下の導電膜とを除去する方法とが挙げられる。
【００３２】
方法（１）乃至（４）で得た電極は、部分的に樹脂等の絶縁材料で覆うことができる。また、電極面に、めっきや気相成長法等の成膜法によって別の金属を析出させることもできる。
【００３３】
上述した方法（１）乃至（４）は、金属からなる表面を有している電極の製造には有用である。しかしながら、これら方法を用いた炭素電極の製造には、以下に説明するように大きな制約がある。
【００３４】
方法（１）で炭素電極を得る場合、化学的加工はほぼ使用できない。方法（１）で炭素電極を得るには、グラッシーカーボン、ボロンドープダイアモンド及びグラファイト等の炭素材料からなる素材に物理的加工を施す。そのため、このような方法では微小な電極の加工及び一括加工による生産性の向上が困難である。
【００３５】
方法（２）で炭素電極を得るには、絶縁基板の全面に、グラファイト、グラフェン及びカーボンナノチューブなどの導電性炭素を気相成長法で堆積させ、それにより得られた層の必要部分をマスクで覆ってドライエッチングする。しかしながら、気相成長法で形成された炭素層は膜厚を大きくすることが難しい。
【００３６】
方法（３）で炭素電極を得るには、カーボンペーストを印刷することや、開口したマスクを形成し、その開口部にカーボンナノチューブやグラフェンなどを気相成長させる。しかしながら、カーボンペースト印刷で形成した電極には、カーボン粒子間に隙間が必ず存在するため、導電性の低下や、電極材内部への液の浸透の問題があり、信頼性の高い用途には向かない。
【００３７】
方法（４）で炭素電極を得るには、方法（２）と同様に気相成長法を利用する。そのため、前述のように、炭素層を大きな膜厚で形成することが難しい。
【００３８】
一方、特許文献６で述べられている、絶縁基板／導電層／第１炭素層／第２炭素層という積層構造では、平坦な絶縁基板上に導電層／炭素層を設けるため、電極として使用する場合には、その形状にパターニングするために、レジストを用いたドライエッチングやリフトオフといった複雑な工程を行わなければならなかった。また、気相成長法では、炭素層を十分な膜厚（例えば１μｍ以上）に形成することは非現実的であった。更に、気相成長法では、平坦な基板上には均一な膜厚の膜が形成できるが、例えば予め変形させておいた基板等の複雑な形状の基板に対しては、均一な膜厚の炭素層を形成することは困難である。
【００３９】
炭素層の形成方法としては、気相成長法の他に、カーボンペーストの印刷、グラッシーカーボンやダイヤモンドの研磨加工、及び、各種炭素材料をポリマーと混合して塗布する方法などがある。しかしながら、これら方法の何れも、複雑な形状の電極を形成することは困難である。生体センサには、様々な理由で電極の形状に制約が課せられるため、複雑な形状の炭素電極を形成可能とする要求が潜在的に存在していた。
【００４０】
ところで、特許文献７及び８に示されたような制御装置／処理装置を含む電気化学センサに対して、電気化学的に安定で低コストの炭素電極を適用しようとする場合、炭素電極及びその周辺の電極部における抵抗、容量、インダクタ成分の電気的な寄与が、全体の装置としてのバランスに影響することが考えられる。したがって、このような系については、炭素電極部及びその接続部は、導電度が比較的高く、不要な容量やインダクタ成分を含まないことが必要である。カーボンペースト印刷で作製した電極では、特に微細配線となった場合に抵抗が大きくなり適合性が悪くなる。
【００４１】
以上のように、既存の電気化学センサには、今後の医療技術の進歩に追随し、装置としての信頼性を向上させ、更に広く普及させるべく低コスト化や生産性の向上を計るうえで、多くの課題がある。
【００４２】
本発明は、信頼性に優れた、生体センサ、生体センサの製造方法及びバイオセンシング装置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】
【００４３】
本発明の第１側面によると、生体センサは、試料液体と接触する測定用電極を有する第１の面と、外部装置へ接続することを目的とした引き出し線を有する第２の面を支持体上に有し、前記第１の面には２以上の前記測定用電極を具備し、前記第２の面には前記試料液体が接触しないように、絶縁体かつ防水性に優れた材料からなる前記支持体が前記第１の面と前記第２の面を分離し、前記第１の面に設置された前記測定用電極は、前記第２の面に設置された対応する前記引き出し線に電気的に導通し、前記第１の面に設置された前記測定用電極の１以上は、金属からなる表面を有する基体と、前記表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含み、前記保護膜は、炭素からなりかつ１μｍ以上の厚みを有している連続膜である。
【００４４】
本発明の第２側面によると、生体センサは、試料液体と接触する測定用電極を有する第１の面と、外部装置へ接続することを目的とした引き出し電極を有する第２の面を支持体上に有し、前記第１の面には２以上の前記測定用電極を具備し、前記第２の面には２以上の前記引き出し電極を具備し、前記第２の面には前記試料液体が接触しないように、絶縁体かつ防水性に優れた材料からなる前記支持体が前記第１の面と前記第２の面を分離し、前記第１の面に設置された前記測定用電極は、前記第２の面に設置された対応する前記引き出し電極に電気的に導通し、前記第１の面に設置された前記測定用電極の１以上は、金属からなる表面を有する基体と、前記表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含み、前記保護膜は、炭素からなりかつ１μｍ以上の厚みを有している連続膜である。
【００４５】
本発明の第３側面によると、生体センサの製造法は、金属からなる表面を有している基体に、めっき法によって、炭素からなる保護層を、前記表面の少なくとも一部を被覆し且つ１μｍ以上の厚さを有するように形成して、電極を得る工程と、前記電極を含む２以上の電極を支持体に支持させる工程とを含む。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によると、信頼性に優れ、分析液を更新しながら連続した分析が可能な生体センサ、生体センサの製造方法及び生体センサと共に使用されるバイオセンシング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る読み取り装置を概略的に示す図。
【図２】図１Ａ及び１Ｂに示す生体センサ及び読み取り装置の構成を示すブロック図。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。
【図３Ｃ】本発明の第２実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。
【図４Ａ】本発明の第３実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。
【図４Ｂ】本発明の第３実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。
【図４Ｃ】本発明の第３実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。
【図５Ａ】本発明の生体センサの製造における第１工程を示す図。
【図５Ｂ】本発明の生体センサの製造における第１工程を示す図。
【図５Ｃ】本発明の生体センサの製造における第１工程を示す図。
【図６】本発明の生体センサの製造における第２工程を示す図。
【図７】本発明の生体センサの製造における第３工程を示す図。
【図８Ａ】本発明の生体センサの製造における第４工程を示す図。
【図８Ｂ】本発明の生体センサの製造における第４工程を示す図。
【図９Ａ】本発明の生体センサの製造における第５工程を示す図。
【図９Ｂ】本発明の生体センサの製造における第５工程を示す図。
【図１０Ａ】本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。
【図１０Ｂ】本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。
【図１１】本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。
【図１２】本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。
【図１３】本発明における生体センサの測定用電極の構造の一例を示す図。
【図１４】本発明における生体センサの測定用電極の構造の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００４９】
実施形態に係る生体センサは、上述した課題の１以上を解決し得るものである。なお、生体センサは、バイオセンサまたはバイオセンシング電極ということもある。
【００５０】
実施形態に係る生体センサは、例えば、生体から採取したか又は微小な生体を含む液体を液体試料として用いて、その生体の特性や状態を把握するための指標となる数値を、電気化学的方法によって生体外（エクスビボ）で取得し、それを外部に電気的に伝達する生体センサである。或いは、以下に説明する生体センサは、生体内の液体を液体試料として用いて、その生体の特性や状態を把握するための指標となる数値を、電気化学的方法によって生体内（インビボ）で取得し、それを外部に電気的に伝達する生体センサである。
【００５１】
電気化学的方法による情報の取得には、２以上の電極を使用する。２以上の電極は、例えば、一対以上の測定用電極、又は、測定用電極と参照電極との対、及び一対以上の測定用電極と参照電極との組合せの何れかである。
【００５２】
測定時には、これら電極を試料に接触させる。試料は、例えば液体試料である。液体試料としては、例えば、血液、尿、汗、涙、唾液、皮脂、リンパ液、胃液、便、精液、若しくは鼻水、又は、これを水などの液体で希釈したものを使用する。
【００５３】
そして、２以上の電極が一対以上の測定用電極である場合には、対になった測定用電極間に電圧を印加するか又は電流を流し、その電圧又は電流に対応した電流又は電位を測定する。電流を測定する場合、この測定を連続的に行えば、電流を時間で積分することにより、電気量を得ることもできる。
【００５４】
また、２以上の電極が測定用電極と参照電極との対である場合には、測定用電極と参照電極との間の電位差を測定する。
【００５５】
２以上の電極が一対以上の測定用電極と参照電極との組合せである場合には、参照電極と一方の測定用電極との間の電位差を一定に保ち、測定用電極間を流れる電流を測定する。或いは、測定用電極間に一定の電流を流し、参照電極と一方の測定用電極との間の電位差を測定する。
【００５６】
このようにして得られた測定値から、液体試料における濃度等のバイオマーカとなる数値を求める。
【００５７】
実施形態に係る生体センサは、電極の１以上に、金属からなる表面を有している基体と、その表面の少なくとも一部を被覆した保護層とを含んだ構造を採用している。なお、保護層は、保護膜ということもある。この保護層は、炭素からなり且つ１μｍ以上の厚さを有している連続膜である。
【００５８】
炭素は、電気化学的に不活性である。それ故、この保護層は、生体や液体に接触させたとしても、劣化を生じ難い。  
また、炭素は、電気化学的に不活性であるので、生体に対しても安定である。それ故、この保護層は、生体に接触させた場合に、生体に及ぼす影響が小さい。
【００５９】
しかも、この保護層は、上記の通り、連続膜である。即ち、この保護層は、カーボンペーストを使用して形成したものなどとは異なり、多孔質膜又は炭素粒子で構成された膜ではなく、緻密な膜である。そして、この保護層は、十分な厚さを有していることから、ピンホールが存在している可能性は低い。それ故、この電極は、液が保護層を浸透して基体と接触する可能性が極めて低い。
【００６０】
加えて、この保護層は、上記の通り、多孔質膜又は炭素粒子で構成された膜ではなく、連続膜である。それ故、この保護層は、導電度が高い。  
従って、この生体センサは、信頼性に優れており、高い精度での測定が可能である。
【００６１】
また、炭素は、貴金属に比べて安価な材料であり、価格の変動が小さい。それ故、この生体センサは、比較的低いコストで製造することが可能である。
【００６２】
先の説明から明らかなように、保護層は、上記表面のうち、少なくとも測定対象が接触し得る領域全体を被覆していることが好ましい。
【００６３】
なお、保護層は炭素からなるため、これに半田などを利用して引き出し線を接合することは難しい。そこで、引き出し線を設けずに外部へ信号を出力する手段として、保護膜を有する電極に対して導電性を有する金属を物理的に接触させ、電気的に導通させる手段を取ることができる。
【００６４】
具体的には、この測定用電極に引き出し電極を設ける場合は、例えば、金属の基体表面の全部に保護層を設け、基体の一端を測定用電極とし、もう一端を引き出し用電極とすることができる。引き出し用電極との電気的接合は、読み取り電極を有する読み取り装置を準備し、引き出し用電極と読み取り電極を物理的に接触することで電気的な接続を得る事が可能である。
【００６５】
この時、引き出し用電極を覆う炭素めっき皮膜は酸化皮膜を形成しないことから、物理的接触によっても接触抵抗が大きくならず、導通が得られやすい。
【００６６】
一方で、耐摩耗性などを考慮し、引き出し用電極部に対して基体の金属表面を部分的に露出させておき、この部分を読み取り装置が有する読み取り電極を接触させることで、保護膜を有する基体は引き出し用電極を介して読み取り電極に接続することも可能である。
【００６７】
この場合は、金属からなる基体の全面に保護層を形成し、次いで、基体の端をその上の保護層とともに切断する。これにより、切断面の位置で、金属を露出させる。例えば、金属からなる表面を有している板の一部を除去して、基体とこれに繋がった支持部とを含んだ構造体を得る。次に、この構造体の金属表面に、保護層を形成する。その後、基体を支持部から切り離す。そして、基体の金属表面のうち剥き出しになった部分に、読み出し用治具を接触させ、引き出し線の一端を接合する。
【００６８】
或いは、先ず、基体の金属表面の一部にマスクを形成する。次いで、金属表面の露出部全体に保護層を形成する。その後、金属表面からマスクを除去する。そして、基体の金属表面のうち剥き出しになった部分に、読み出し用治具を接触させ、引き出し線の一端を接合する。
【００６９】
何れの方法であっても、保護層は、基体の金属表面と引き出し線との接合部を除く、上記表面の全体を被覆していることが好ましい。
【００７０】
また、いずれの方法であっても、露出した基体の金属表面に部分めっき法などにより、耐腐食性のある金属を被覆したり、摺動性を有する金属を被覆したりすることも可能である。
【００７１】
また、この方法は、めっきにより炭素からなる保護層を形成するため、複雑な形状の基体の側壁にも均一に保護層を形成することができる。即ち、この方法には、金属表面が露出しないというメリットがある。
【００７２】
読み取り装置は、生体センサの２以上の電極に電気的に接続され、それら電極間を流れる電流又はそれら電極間の電圧から、測定対象に関する情報を生成する処理部（又は情報処理部）を更に含んでいてもよい。この場合、読み取り装置は、情報を読み取り装置の外部へと出力する出力部を更に含んでいてもよい。また、読取装置は、電源部や制御部を更に含んでいてもよい。
【００７３】
上述した保護層は、例えばめっき法により形成する。例えば、アイ’エムセップ株式会社が溶融塩電解を利用して実施している炭素めっき技術を利用することができる。これの技術は、塩化物等の溶融塩に加えたカーバイドイオン（Ｃ２２−）の陽極酸化反応（以下の反応式を参照）を利用することにより、陽極である被処理材表面に非常に緻密な炭素層を形成するものである。  
Ｃ２２−  →  ２Ｃ（めっき膜）  ＋  ２ｅ−
このようにして得られる保護層は、典型的には、グラファイト構造を含み、ｓｐ２結合を形成している炭素原子とｓｐ３結合を形成している炭素原子との混合体からなる。なお、この方法の詳細は、特開２００９−１２０８６０に記載されている。
また、溶融塩電解を利用して炭素からなる保護膜を得る他の方法には、炭酸塩を溶融塩に加えて被処理材を陰極として還元させる方法がある。この反応は、以下の反応式で表すことができる。  
ＣＯ３２−  ＋  ４ｅ−  →  Ｃ  ＋  ３Ｏ２−
なお、この方法の詳細は、特開２００６−１６９５５４に記載されている。
【００７４】
電気化学的反応を利用して基体の表面に炭素からなる保護層を形成する他の方法としては、被析出金属を含む電解液中に導電性の炭素粒子を含有させ、基体が陰極となるように電気化学反応をさせることで保護層を形成する方法がある。
【００７５】
炭素粒子としては、例えば、グラファイト構造を含み、ｓｐ２構造とｓｐ３構造の混合体からなるものを使用する。
【００７６】
被析出金属としては、例えば、金、白金、銀、ロジウム、及びルテニウムなどの貴金属に加え、鉄、ニッケル、コバルト、銅、クロム、亜鉛又はこれらの合金など、水溶液からなる電解めっき液において使用できるものを適宜選択できる。或いは、非水ジメチルスルホン浴を使用した場合には、被析出金属としてアルミニウムを使用することもできる。
【００７７】
生体センシングの対象となる液体試料が、酸性若しくはアルカリ性であるか又は被析出金属を錯化し得る化合物を比較的高濃度で含む場合には、貴金属を使用することが好ましい。液体試料が中性であり、被析出金属を錯化し得る化合物が含まない場合には、多様な選択が可能である。被析出金属としての使用の可否は、予め実験で確認すればよい。
【００７８】
なお、このような方法によって得られる保護層は、厳密に言えば、被析出金属が炭素粒子を取り囲んで析出するため純炭素層ではない。しかしながら、生体センシングの対象に合わせて被析出金属を選択することで使用可能となる。
【００７９】
上記の通り、保護層は、例えばめっき法により形成する。めっき法によれば、厚い保護層を形成することができる。例えば、厚さが１μｍ乃至５μｍの保護層を形成することができる。
【００８０】
また、めっき法によれば、基体が複雑な形状を有している場合であっても、均一な厚さの保護層を形成することができる。例えば、基体が湾曲又は屈曲した形状を有している場合、保護層は、基体の金属表面のうち、少なくとも基体が湾曲又は屈曲した部分に対応した領域を被覆するように形成することができる。また、基体が、互いに平行な第１及び第２主面と、それらの縁に沿って延びた端面とを有している場合、保護層は、第１主面の全体と、第２主面の少なくとも一部と、端面の少なくとも一部とを被覆するように形成することができる。
【００８１】
また、めっき法によれば、保護層を、比較的低いコストで及び高い生産性で形成することができる。
【００８２】
そして、めっき法によれば、基体の全面に保護層を形成することも容易である。  
それ故、この技術によれば、今後の医療技術の進歩に追随し、装置としての信頼性を向上させ、低コスト化や生産性の向上を達成することが可能になる。
【００８３】
なお、炭素からなる保護層をめっき法によって形成した場合、この保護層は、典型的には、グラファイト構造を含み、ｓｐ２結合を形成している炭素原子とｓｐ３結合を形成している炭素原子との混合体からなる。
【００８４】
生体センシング測定の感度向上のために、保護層の表面を修飾してもよい。例えば、血糖の分析を行う場合、保護層の表面に、グルコースオキシターゼやオスミウム化合物を固定化してもよい。
【００８５】
以下、実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、重複する説明を省略するべく、添付の図面では、同一又は類似の機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付している。なお、以下で説明する実施形態は、上述の説明の一例を示すものである。
【００８６】
＜第１実施形態＞
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る生体センサを概略的に示す斜視図である。図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る読み取り装置を概略的に示す斜視図である。図２は、図１Ａ及び１Ｂに示す生体センサ及び読み取りの装置の構成を示すブロック図である。
【００８７】
この生体センサ１００は、生体から採取した液体を試料３として使用する装置、即ち、生体外（エクスビボ）で使用する装置である。なお、試料３は、測定試料、体液試料、試料体液、試料液体ということもある。
ここでは、次のように構成されている生体センサ１００の一例を説明する。生体センサ１００は、試料３と接触する電極を有する第１の面と、外部装置へ接続することを目的とした電極を有する第２の面を有し、第１の面には２以上の電極を具備し、第２の面には２以上の電極を具備する。さらに、生体センサ１００は、第２の面には試料３が接触しないように、絶縁体からなる支持体本体１が第１の面と第２の面を分離する。第１の面に設置された電極は、第２の面に設置された対応する電極に電気的に導通する。第１の面に設置された電極の１以上は、金属からなる表面を有する基体と、基体の表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含む。保護膜は、炭素からなりかつ１μｍ以上の厚みを有している連続膜である。保護膜は、少なくとも試料３が接触し得る領域全体を被覆している。
【００８８】
図１Ａおよび図２に示す生体センサ１００は、支持体本体（支持体）１の中に電極部１３が埋め込まれているが、支持体本体１の第１の面には電極部１３における、測定用電極１０ａ、１０ｂが露出しており、第２の面には引き出し用電極１１ａ、１１ｂが露出している。生体センサ１００は、この露出した測定用電極１０ａ、１０ｂすべてを覆うように体液である試料３を接触させ、この体液に関する情報を得るためのものである。生体センサ１００は、測定用電極１０ａ、１０ｂに体液を接触させることで、電気的に接続された引き出し用電極１１ａ、１１ｂへとその電気信号を外部へ引き出すことが可能となる。
【００８９】
電極部１３は、その少なくとも１つ以上は基体と保護層を含んでいる。ここでは一例として生体センサ１００に用いられている電極部１３は、すべてが以下に説明する基体と保護層を含んでいるものとする。
【００９０】
基体は、金属からなる表面を有している。基体は、例えば、金属からなるか、又は、金属と樹脂などの絶縁体との複合体である。金属としては、ステンレス鋼や鉄を使用することができる。
【００９１】
図１Ａに示す構造では、基体は、互いに平行な第１及び第２主面と、それらの縁に沿って延びた端面とを有している。ここでは、基体は両端に円形を有する棒状のものである。
【００９２】
保護層は、基体の金属からなる表面の少なくとも一部を被覆している。保護層は、上述した炭素からなる連続膜である。ここでは、一例として、保護層は、基体の第１主面の全体と、第２主面の一部と、端面の全体とを被覆していることとする。
【００９３】
支持体本体１は、測定用電極１０ａ、１０ｂ及び引き出し用電極１１ａ、１１ｂを、互いから離間するように支持している。支持体本体１は、少なくとも測定用電極１０ａ、１０ｂ及び引き出し用電極１１ａ、１１ｂと接触している部分が絶縁体からなる。絶縁体としては、例えば、医療用プラスチックやセラミックを使用することができる。
【００９４】
ここでは、次のように構成されている読み取り装置（バイオセンシング装置）２００の一例を説明する。読み取り装置２００は、生体センサ１００の第２の面に設置された２以上からなる電極（例えば引き出し用電極１１ａ、１１ｂ）に電気的接続され、それら電極間へ、直流、交流、またはその両方印加し電極間を流れる電流、または電極間の抵抗から第１の面（例えば測定用電極１０ａ、１０ｂが設けられている面）に接触した試料３に関する情報を生成する信号処理部２ａを有する。読み取り装置２００と生体センサ１００との接続は、第２の面に設置された電極（例えば引き出し用電極１１ａ、１１ｂ）と読み取り装置２００の電極（例えば読み取り電極１２ａ及び１２ｂ）が摺り合わせによって通電する。
図１Ｂに示す読み取り装置２００は中空構造の読み取り装置本体２を有している。読み取り装置２００は、図２に示す電子部品と図示しないバッテリを内蔵してもよい。なお、図２における測定用電極１０は、測定用電極１０ａ及び１０ｂを総称している。引き出し用電極１１は、引き出し用電極１１ａ及び１１ｂを総称している。読み取り電極１２は、読み取り電極１２ａ及び１２ｂを総称している。
【００９５】
読み取り装置２００は、信号処理部（又は処理部）２ａと、制御部２ｂと、出力部２ｃと、電源部２ｄとを含んでいる。
【００９６】
信号処理部２ａと制御部２ｂは、電極部１３に電気的に接続されている。制御部２ｂは、読み取り電極１２ａ、１２ｂを通じて、引き出し用電極１１ａ、１１ｂから測定用電極１０ａ、１０ｂ間に電圧を印加するか、又は、それらの間に電流を流す。そして、信号処理部２ａは、同様にして測定用電極１０ａ、１０ｂ間を流れる電流の大きさ又はそれらの間の電位差から、測定試料に関する情報を生成する。
【００９７】
制御部２ｂが測定用電極１０ａ及び１０ｂ間に印加する電圧又はそれらの間に流す電流の大きさは、例えば、一定であってもよく、パルス波状に変化させてもよく、時間の経過に応じて直線的に増加又は減少させてもよく、或る関数に従って時間の経過に応じて変化させてもよい。
【００９８】
信号処理部２ａは、例えば、測定用電極１０ａ及び１０ｂ間を流れる電流の大きさやそれらの間の電位差を、出力部２ｃに伝送しやすい信号に変換する。信号処理部２ａは、平均化や或るモデルに従った演算などを更に行ってもよい。
【００９９】
電源部２ｄは、信号処理部２ａ，制御部２ｂ，出力部２ｃに電気的に接続されている。電源部２ｄは、バッテリから供給される電力を、読み取り装置本体２内の電子部品の他の要素へ適宜分配する。あるいは、それ自体がバッテリを含んでいてもよい。
【０１００】
出力部２ｃは、信号処理部２ａに電気的に接続されている。出力部２ｃは、信号処理部２ａが生成した情報を、無線または有線通信を利用して外部機器に伝送する。
【０１０１】
信号処理部２ａ、制御部２ｂ、出力部２ｃ及び電源部２ｄは、１以上の半導体チップに形成されている。これらの全てを単一の半導体チップに形成してもよく、これらは別々の半導体チップに形成してもよい。
【０１０２】
図示しないバッテリは、電源部２ｄに電気的に接続されている。バッテリは、電源部２ｄに電力を供給する。
【０１０３】
上記のとおり、この生体センサ１００は測定用電極１０ａ及び１０ｂに液状の測定試料を接触させることで液体の分析を実施する。液体は血液、汗、尿などの体液試料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【０１０４】
上記のように、生体センサ１００と読み取り装置２００を物理的に分解することが可能であることで、必要に応じて生体センサ１００の部分だけを使い捨てにするといった使用方法が可能となり、コスト面でメリットがあるだけでなく、読み取り装置２００に含まれた電子機器が直接試料液体に触れる可能性が低くなることで、故障の可能性を低くすることが可能になる。
【０１０５】
また、電極部１３を板状の金属を曲げて製造することで、例えば側壁同じ長さの円柱状金属を埋め込む場合に比べて、加工が容易であることや、円柱状電極を用いた場合は支持体本体１から容易に滑り、外れてしまう可能性があるが、板状の金属を曲げたものを支持体本体１に埋め込むことでズレが生じにくく、また試料体液が容易にもれないというメリットが有る。
【０１０６】
＜第２実施形態＞
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、本発明の第２実施形態に係る生体センサを概略的に示す斜視図である。  
この円筒形の生体センサ３００は、筒状の支持体本体１の内部に体液を導入することで、生体に関する情報を得るためのものである。
【０１０７】
生体センサ３００は、中空の円柱形状を有しており、中空部分は円筒を貫通している。つまり、支持体本体１は、その長手方向と直交または略直交する第１の端面から第１の端面と対向する第２の端面まで貫通している。生体センサ３００の形状はこれに限定されるものではない。例えば、生体センサ３００は立方体形状を有していてもよく、球形や回転楕円体形状を有していても良い。
【０１０８】
図３Ｂに示す読み取り装置４００に設置された読み取り電極１２ａ、１２ｂは、生体センサ３００の引き出し用電極１１ａ、１１ｂに接続することで体液に関する電気情報を入手し、解析し、その結果を外部へ伝送する。これより、生体センサ３００の内部（支持体本体１に形成されている貫通孔）に体液を連続して導入することで、体液情報を取得することが可能となる。体液に関する情報は、読み取り装置４００に記憶させておき、後ほど外部装置に有線または無線で伝送させても良い。
【０１０９】
図３Ｃに示すように、この生体センサ３００は、使用時は例えば輸血管５００を支持体本体１に形成されている貫通孔内に接続し血液を連続的に導入させながら体液の分析を実施する。この場合、生体センサ３００は、例えば、血液のｐＨや電導度、血糖値を測定、取得することが可能となる。
【０１１０】
ここでは、次のように構成された生体センサ３００の一例を説明する。生体センサ３００では、支持体本体１が、第１の面（測定用電極１０ａ及び１０ｂが設けられている面）を内側に、第２の面（引き出し用電極１１ａ及び１１ｂが設けられている面）を外側に設けた円筒形であり、円筒形の支持体本体１の両端にチューブを接続するための接続部を有している。支持体本体１の円筒内部に試料３は導入される。
この生体センサ３００は、以下の構成を採用したこと以外は、図１Ａ、１Ｂ及び図２を参照しながら説明した生体センサ１００とほぼ同様である。即ち、この生体センサ３００では、支持体本体１は、その１つの面で測定用電極１０ａ及び１０ｂの双方を支持している。そして、測定用電極１０ａ及び１０ｂは、支持体本体１の筒状の支持面に対して内側に面している。つまり、測定用電極１０ａ及び１０ｂは、支持体本体１の貫通孔を形成する内面に設けられている。さらに、この生体センサ３００では、支持体本体１は、その１つの面で引き出し用電極１１ａ及び１１ｂの双方を支持している。そして、引き出し用電極１１ａ及び１１ｂは、支持体本体１の筒状の支持面に対して外側に面している。つまり、引き出し用電極１１ａ及び１１ｂは、支持体本体１の外面に設けられている。この構造を採用すると、既存の配管に接続するだけで読み取り装置（分析装置）４００との接続が容易に行えるようになる。
【０１１１】
更に、図１３のように、測定用電極１０の形状は例えば筒（支持体本体１）の内壁を覆う（側壁にそって形成された）環状の電極であっても良いし、図１４のように櫛形状を有する電極であってもよい。前者の場合は少量の体液であっても確実に測定用電極１０に触れることが可能であり、後者の場合は、体液との接触面積を増やすことで、高精度な分析が可能になる。
【０１１２】
生体センサ３００は、試料液体を連続して流動させておき、事前に定められた定期的なタイミングで解析を実施するか、又は、常時解析を実施する。解析結果は、例えば、読み取り装置２００に一時的に記憶させ、無線または有線通信を利用して外部機器へ伝送する。これにより、患者や医師が測定結果を把握することが可能になる。
【０１１３】
＜第３実施形態＞
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、本発明の第３実施形態に係る生体センサを概略的に示す斜視図である。
ここでは、次のように構成された生体センサ６００の一例を説明する。生体センサ６００は、支持体本体１が円筒形であり、少なくとも一方の開口部が閉塞されている。
【０１１４】
この円筒形の生体センサ６００は、筒状の支持体本体１の一方を閉塞したカップ形状である。つまり、支持体本体１は、その長手方向と直交または略直交する第１の端面において長手方向に凹部が形成され、第１の端面と対向する第２の端面では閉塞されている。生体センサ６００は、カップ内部に体液を導入することで、生体に関する情報を得たり、カップ形状の外側に体液を掛けることで生体に関する情報を得たりするためのものである。
【０１１５】
図４Ｂを用いて、次のように構成された生体センサ６００の一例を説明する。生体センサ６００は、円筒形の支持体本体１において、第１の面（測定用電極１０が設けられている面）が内側に、第２の面（引き出し用電極１１が設けられている面）が外側に配置されている。
生体センサ６００には、例えば以下のように測定用電極１０及び引き出し用電極１１が設けられている。測定用電極１０は、支持体本体１の筒状の支持面に対して内側に面している。つまり、測定用電極１０は、支持体本体１の凹部を形成する内面に設けられている。引き出し用電極１１は、支持体本体１の筒状の支持面に対して外側に面している。つまり、引き出し用電極１１は、支持体本体１の外面に設けられている。読み取り装置７００には、例えば以下のように読み取り電極１２が設けられている。読み取り装置７００には、生体センサ６００を嵌めこみ可能な形状の凹部が形成されている。読み取り電極１２は、読み取り装置７００に形成されている凹部内において、生体センサ６００が嵌めこまれた際に引き出し用電極１１と接触する位置に設けられている。
これにより、図４Ｂでは、生体センサ６００のカップ内部に例えば、尿や血液を導入し、読み取り装置７００に円筒形の生体センサ６００を設置することで読み取り電極１２を通じて生体に関する情報を得ることが可能になる。
【０１１６】
図４Ｃを用いて、次のように構成された生体センサ６００の一例を説明する。生体センサ６００は、円筒形の支持体本体１において、第１の面（測定用電極１０が設けられている面）が外側に、第２の面（引き出し用電極１１が設けられている面）が内側に配置されている。
生体センサ６００には、例えば以下のように測定用電極１０及び引き出し用電極１１が設けられている。測定用電極１０は、支持体本体１の筒状の支持面に対して外側に面している。つまり、測定用電極１０は、支持体本体１の外面に設けられている。引き出し用電極１１は、支持体本体１の筒状の支持面に対して内側に面している。つまり、引き出し用電極１１は、支持体本体１の凹部を形成する内面に設けられている。読み取り装置８００には、例えば以下のように読み取り電極１２が設けられている。読み取り装置８００には、生体センサ６００の凹部に嵌め込み可能な形状の凸部が形成されている。読み取り電極１２は、読み取り装置８００に形成されている凸部において、生体センサ６００の凹部が嵌め込まれた際に引き出し用電極１１と接触する位置に設けられている。
これにより、図４Ｃでは、生体センサ６００は、便器に設けられた電極に差し込んで使用される。例えば便器に設置してカップ形状の生体センサ６００の外側に尿を掛けることで読み取り装置８００によって即時に生体情報を得ることが可能になる。
【０１１７】
この生体センサ６００は、例えば以下の工程を順次実施することにより製造する。なお、生体センサ６００以外の形状の生体センサも同様に製造される。
製造方法は、以下で詳述するが、金属からなる表面を有している基体１３１に、めっき法によって炭素からなる保護層１７を、表面の少なくとも一部を被覆しかつ１μｍ以上の厚さになるように形成して電極を得る工程と、この電極を含む２以上の電極を支持体本体１に支持させる工程と、を含む。さらに、製造方法は、保護層１７を有する電極を得る工程に先立ち、基体１３１を変形させる工程を含む。さらに、製造方法は、金属からなる表面を有している板の一部を除去して、基体１３１と基体１３１につながった支持部１４とを含んだ構造体を得る工程と、電極を得る工程のあとに、基体１３１を支持部１４から切り離す工程とを含む。
【０１１８】
（第１工程）
第１工程では、図５Ａに示す金属板９００を準備する。なお、図５Ｂは、図５ＡのＸ１とＸ２における断面を示すものである。金属板９００は電極部１３を構成する基体１３１と、支持体を支持する支持部１４を含んでいる。また金属板９００にはスリット１５が設けられている。基体１３１と支持部１４は、それらを接続している接続部１６を除き、スリット１５を介して互いから隔離している。このとき、接続部１６は後に測定用電極１０や引き出し用電極１１となる部分と接続しないことが肝要である。
【０１１９】
金属板９００の材料を選択するうえでは、成形し易さ、成形後の強度、熱膨張特性、融点、酸化膜の形成され易さ、価格、及び、その表面に炭素からなる保護層を電気化学的手法で形成することなどを考慮する。基体１３１上には炭素からなる保護層を形成するため、基体１３１自体の電気化学的安定性などは重要ではない。金属板９００の材料としては、例えば、ニッケル、銅、鉄、若しくはこれらの合金、又はステンレスを使用することができる。
【０１２０】
基体１３１は、ここでは板状であるが、棒状などの他の形状を有していてもよい。また、金属板９００に、例えば、曲げ加工や絞り加工などのプレス加工を施し、図５Ｃのように基体１３１を変形させておく。このとき図示しないが、基体１３１は接続部１６を介して支持部１４に接続された状態を保っている。スリット１５は、例えば、剪断加工、ケミカルエッチング、ブラスト加工、レーザ加工、又はそれらの組み合わせによって形成することができる。例えば、ケミカルエッチングしたものをプレスで曲げ加工し、更にレーザで一部を削るなど、生産性や精度を考慮して複数の加工を組み合わせてもよい。
【０１２１】
（第２工程）
第２工程では、図６に示すように金属板９００の表面全体に炭素からなる保護層１７を形成する。保護層１７は例えばめっき法により形成する。
【０１２２】
（第３工程）
第３工程では図７に示すように、基体１３１をその上の保護層１７とともに支持部１４との接続部１６を切り離す。例えば、レーザやマイクロカッターなどを利用して基体１３１と支持部１４の接続部１６を切断する。
【０１２３】
以上のようにして、基体１３１と保護層１７で構成された電極部１３を得る。基体１３１の表面の内切断面に位置した領域は露出しているが、その他の領域は保護層１７によって覆われている。
【０１２４】
（第４工程）
第４工程では図８Ａ及び８Ｂに示すように、電極部１３を仮固定する。ここでは電極部１３に設けられた測定用電極１０と引き出し用電極１１が並行になるように配置していている。ここでは描かれていないが、電極部１３は金型のキャビティ内に、それらの露出した主面が金型に接触するように配置する。
【０１２５】
（第５工程）
第５工程では、図示しないキャピティ内に樹脂を射出する。この樹脂を硬化させることにより支持体本体１を得る。続いて金型を分解することに図９Ａの生体センサを得る。なお図９Ｂは電極部１３を含む部分を切り出して示したものである。
【０１２６】
支持体本体１は、生体センシングのために使用する液体試料に対して安定である必要がある。支持体本体１の材料としては、有機樹脂が適している。
【０１２７】
測定用電極１０の実効面積が一定となるよう、支持体本体１と基体１３１と間に液体試料が侵入しないようにするべきである。また、基体１３１の腐食を防ぐ観点では、特に支持部１４との切り離し部に液体試料が接触しないようにするべきである。それ故、これら接続部１６を埋め込むように支持体本体１を形成するか、又は、接続部１６上に保護層１７を形成することが好ましい。
以上のようにして、例えば図１,図３,図４に示す生体センサを得る。
【０１２８】
また、図示しないが生体センサには参照電極を備えることができる。参照電極としては例えば銀／塩化銀電極を使用することができる。そのような参照電極は金属銀からなる表面を有している部品を準備し、その表面を塩化して塩化銀を生成させることにより得られる。この参照電極を上記の基体１３１と同様に組み込むことで、参照電極を兼ね備えた生体センサを得ることができる。
【０１２９】
＜第４実施形態＞
図１０Ａ及び１０Ｂに示す読み取り装置２００は解析部を有している。図１０Ｂは生体センサ１００と読み取り装置２００が電気的に接続された状態における断面図を示している。図１０Ａのように読み取り電極１２ａ及び１２ｂは凸形状をしていることで、引き出し用電極１１に確実に接触することが可能である。
【０１３０】
また読み取り電極１２は、図１１に示すバネ形状であっても良いし、図１２に示す板バネ形状であっても良い。読み取り電極１２は、これに限定されない。また電極素材は基体１３１に炭素被覆を行ったものが好ましいが、例えば金属銅に金めっきをほどこして、防食性や導電性を得たものであっても良い。この読み取り電極１２が図２に示す読み取り装置２００の解析部に接続されることで、生体センサ１００に設けられた測定用電極１０の電気信号を解析することが可能となる。なお、ここでは、読み取り装置２００を例にして説明したが、他の読み取り装置においても同様に適用することができる。
【０１３１】
読み取り装置２００は一般的な機械装置を製造する方法で製造することが可能であり、上記のような生体センサの製造方法を用いる必要はない。
【実施例】
【０１３２】
以下に、生体センサの製造及びこれを用いた測定の具体例を記載する。
【０１３３】
（Ａ）金属素材の加工
厚さ２０ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）板を加工して、図５Ａに示す金属板９００を得た。この加工は、具体的には、以下の方法により行った。先ず、ステンレス板の両面へ感光性エッチングレジストを塗布した。これらレジスト層をパターン露光し、現像することにより、ステンレス板の両面にレジストパターンを形成した。次いで、これらレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、ステンレスをエッチングした。エッチング液としては、塩化第２鉄溶液を使用した。その後、レジストパターンを剥離することにより、スリット１５を有する金属板９００を得た。次いで、基体１３１が支持部１４に対して持ちあがるように、曲げ加工を行った。ここでは、基体１３１の電極である円形部の寸法は直径３ｍｍとし、基体１３１の円形部が支持部１４に対して垂直の位置になるよう基体１３１を曲げた。
【０１３４】
（Ｂ）保護層の形成
次に、金属板９００の表面全体に、めっき法により、炭素からなる厚さ３μｍの連続膜を、図６に示す保護層１７として形成した。具体的には、保護層１７は、カルシウムカーバイドを含む溶融塩（ＬｉＣｌ−ＫＣｌ−ＣａＣｌ２：５００℃）に金属板９００を浸漬させ、アノード分極することによって形成した。
【０１３５】
（Ｃ）電極の仮配置
次に、保護層１７を形成した基体１３１を、支持部１４から切り離した。具体的には、基体１３１と支持部１４との接続部にレーザビームを照射して、基体１３１を支持部１４から切断した。このようにして、図７に示す基体１３１と保護層１７で構成された電極部１３を得た。
【０１３６】
（Ｄ）樹脂モールド
次に、図示しない金型のキャビティ内に、電極部１３を、それらの露出した主面が、図示しない金型の壁面に接触するように配置した。
【０１３７】
次いで、金型に樹脂を射出した。この樹脂を硬化させることにより、直径２０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、支持体本体１の厚さ３ｍｍの図４Ａに示す生体センサ６００を得た。
【０１３８】
（Ｅ）読み取り装置の準備
図４Ｂに示す読み取り電極１２と図２に示す解析部を有する読み取り装置７００を準備する。読み取り装置７００は、上記生体センサ６００を装着できる形状とし、直径２３ｍｍ、深さ２０ｍｍの円柱状の穴を設け、この穴の中に設置した読み取り電極１２は、図１２に示す板バネ式とし、これで引き出し用電極１１と電気的に接続するようにした。
【０１３９】
（Ｆ）部品の接続
生体センサ６００の引き出し用電極１１と読み取り装置７００の読み取り電極１２を接触させるように生体センサ６００を、読み取り装置７００に装着した。
【０１４０】
（Ｇ）測定
１０μＬの血液と、グルコースオキシターゼ及びフェリシアン化イオンを各々０．０１ｍｏｌ／Ｌの濃度で含有した１０μＬの生理食塩水とを混合した。混合を開始してから１分後に、この混合液を生体センサ６００の凹部内に導入し、読み取り電極１２ａ及び１２ｂ間に０．５Ｖの電圧を印加した。そして、電圧の印加を開始してから１０秒後に読み取り電極１２ａ及び１２ｂ間に流れる電流を測定した。この測定によって得られた電流値は、血中グルコース濃度が１０乃至５００ｍｇ／ｄＬの範囲で１乃至１０μＡであり、よい直線性が得られることが分かった。この測定手法自体は、血中グルコース濃度の検出法として比較的一般的である。上記の試験により、上述した生体センサを用いた場合においても、正確な測定が可能であることが分かった。
【０１４１】
この方法を用いることで液体の連続測定が可能となり、また測定に用いた生体センサのみを廃棄し、解析部を汚染すること無く使うことが可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
１００，３００，６００…生体センサ；２００，４００，７００，８００…読み取り装置；５００…輸血管；９００…金属板；１…支持体本体；２…読み取り装置本体；３…試料；１０…測定用電極；１１…引き出し用電極；１２…読み取り電極；１３…電極部；１４…支持部；１５…スリット；１６…接続部；１７…保護層；１３１…基体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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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