(57)【要約】【課題】本発明は、高密着でカバーと貼合可能なバイオセンサ用電極およびバイオセンサを提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、を有するバイオセンサ用電極であって、上記スペーサの表面の算術平均粗さが１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることを特徴とするバイオセンサ用電極を提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
2015052507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基材と、
前記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、
前記支持基材上に形成され、前記電極部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、
を有するバイオセンサ用電極であって、
前記スペーサの表面の算術平均粗さが１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることを特徴とするバイオセンサ用電極。
【請求項２】
支持基材と、
前記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、
前記電極部上に配置された反応部と、
前記支持基材上に形成され、前記電極部および前記反応部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、
前記スペーサ上に配置されたカバーと、
を有するバイオセンサであって、
前記スペーサの表面の算術平均粗さが１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることを特徴とするバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液等の液体試料中の特定成分を測定するバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
血液等の生体試料中の特定成分について迅速かつ簡便に濃度等を測定する方法として、電気化学的検出手段によるバイオセンサが実用化されている。バイオセンサは、一般に、作用極および対極を含む電極部、酵素および電子受容体を基本構成として備えている。このようなバイオセンサの一例として、電気化学的に血液中のグルコースを定量化するグルコースセンサがある。
【０００３】
グルコースセンサにおいては、酵素は血液中のグルコースを選択的に酸化してグルコン酸を生成し、また同時に電子受容体を還元して還元体を生じる。この還元体に電極部で一定の電圧を印加することで還元体が再び酸化され、その際に電流が発生する。この電流が血液中のグルコース濃度に依存することから、血液中のグルコースを定量化することができる。
【０００４】
また、一般にエンドトキシンという細菌壁毒素が知られており、近年では、電気化学法を用いてエンドトキシンの濃度を測定する方法が研究されている。エンドトキシンは、大腸菌やサルモネラ菌をはじめとするグラム陰性菌の外膜を構成している毒性物質である。このエンドトキシンが極微量（例えば、ｎｇ／ｍＬオーダー）でも血液中等に混入した場合、ショック症状等を引き起こし、最悪死に至る可能性もある。ただし、空気中にはエンドトキシンが広く存在している。このため、透析液等の医薬品にエンドトキシンが存在していないか等の検査が実施されている。
例えば、被検体および試薬の混合物に電極を入れ、ディファレンシャルパルスボルタンメトリー（ＤＰＶ）に基づく測定を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２７６９５号公報
【特許文献２】特許第５０２１１８３号公報
【特許文献３】特許第４５５５６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、バイオセンサにおいては、毛細管現象を利用して血液等の液体試料を円滑にバイオセンサ内部に導入するために、電極部および電子受容体等の配置された反応部上に試料供給路を有する。上記試料供給路は、電極部等が配置された支持基材と、バイオセンサ表面のカバーとの間にスペーサを備えて間隙を設けることで形成される。このようなスペーサとしては、従来、両面テープが用いられていた（特許文献２参照）。しかし、消耗品であるバイオセンサは安価であることが求められるところ、両面テープ自体が高価であることからコスト低減が図れないという問題があった。そこで、両面テープに代わるスペーサの検討がなされている。  
【０００７】
両面テープに代わるスペーサとしては、例えば、樹脂インクにより形成されるスペーサが検討されている（特許文献３参照）。このようなスペーサは、例えば印刷法を用いて支持基材上に直接形成できることから、両面テープを使用するよりも安価なバイオセンサとすることが可能である。しかし、樹脂インクにより形成されるスペーサは、従来のスペーサと比較して表面のカバーとの接着力が十分に得られないという問題がある。そのため、バイオセンサの製造過程において、カバーを貼り付けた後、所望のサイズに裁断する際に、スペーサとカバーとの接着界面に加わる応力でカバーが剥がれるという不具合が生じてしまう。また、バイオセンサの搬送時および使用時においても同様にカバーの剥がれが生じ、試料測定ができないという問題がある。  
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高密着でカバーと貼合可能なバイオセンサ用電極およびバイオセンサを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決すべくさらに検討を重ねた結果、スペーサとカバーとの接着力を向上させるためには、スペーサ表面の粗さを調整して界面における密着性を高める必要があるが、このとき上記粗さが所定の範囲内に有さないと接着性が発揮されないことを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、を有するバイオセンサ用電極であって、上記スペーサの表面の算術平均粗さが１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることを特徴とするバイオセンサ用電極を提供する。
【００１１】
本発明によれば、スペーサの表面の算術平均粗さ（以下、単に表面粗さ（Ｒａ）と略する場合がある。）を所定の範囲内に有することで、スペーサ上にカバーを設ける際に高密着で貼合することができ、カバーの剥がれを防止することができる。
【００１２】
また本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記電極部上に配置された反応部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部および上記反応部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、上記スペーサ上に配置されたカバーと、を有するバイオセンサであって、上記スペーサの表面の算術平均粗さが１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることを特徴とするバイオセンサを提供する。
【００１３】
本発明によれば、上述のバイオセンサ用電極を有するため、スペーサとカバーとの密着性が向上することから、カバーが剥がれにくいバイオセンサとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、スペーサの表面粗さ（Ｒａ）を所定の範囲内に有することにより、高密着でカバーとの貼合が可能なバイオセンサ用電極とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のバイオセンサ用電極の一例を示す分解斜視図および断面図である。
【図２】スペーサとカバーとの貼合面を説明するための説明図である。
【図３】本発明のバイオセンサ用電極における電極部、配線部および端子部の一例を示す概略平面図である。
【図４】本発明のバイオセンサの一例を示す分解斜視図である。
【図５】本発明のバイオセンサの使用方法の一例を示す模式図である。
【図６】評価用サンプルにおけるスペーサの表面粗さ（Ｒａ）と接着強度との相関性を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のバイオセンサ用電極およびバイオセンサについて詳細に説明する。
【００１７】
Ａ．バイオセンサ用電極
本発明のバイオセンサ用電極は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、を有するものであって、上記スペーサの表面粗さ（Ｒａ）が１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のバイオセンサ用電極について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明のバイオセンサ用電極の一例を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１に示すように、バイオセンサ用電極１は、支持基材２と、支持基材２上に形成された電極部４、配線部５および端子部６と、支持基材２上に電極部４および端子部６が露出し、配線部５が覆われるように形成され、電極部４が露出する開口部を備える絶縁層３とを有する。電極部４は作用極１１および対極１２を有しており、電極部４、配線部５および端子部６は一体に形成されている。
また、絶縁層３上には、試料供給路２１を形成するためのスペーサ７が配置されており、スペーサ７はその表面粗さ（Ｒａ）が所定の範囲内にあることを特徴とする。スペーサ７は、作用極１１および対極１２が露出可能な位置に試料供給路２１が形成されるように配置されている。
【００１９】
本発明によれば、スペーサの表面粗さ（Ｒａ）を所定の範囲内に有することで、スペーサ上にカバーを設ける際に高密着で貼合することができる。このため、本発明のバイオセンサ用電極を備えるバイオセンサは、カバーが剥がれにくく耐久性を有することができる。
【００２０】
本発明は、スペーサの表面粗さ（Ｒａ）を所定の範囲内とすることを特徴とするものであるが、その理由について以下に説明する。
一般に、２つの部材を貼合する界面においては、表面粗さ（Ｒａ）を大きくすると部材間の接着面積が増加するため、接着力も高くなる傾向を示すとされる。しかし、本発明者がスペーサとカバーとの接着力について検討したところ、スペーサの表面粗さ（Ｒａ）が所定の範囲を超えると接着力が低下し、カバーが剥離しやすくなるという知見を得た。これは、図２で示すように、スペーサ７の表面の凹凸差が大きくなることで、カバー３１とスペーサ７との間に大きな空隙Ｓが生じるため、接着面積が減少するとともに、スペーサの破断荷重が小さくなり接着力が低下するものと推量される。このため、スペーサの表面粗さ（Ｒａ）の程度によっては、バイオセンサ製造時、搬送時および使用時にカバーの剥離が生じてしまい、試料測定が行えないものになることが推量される。
本発明者は上記検討の結果、スペーサの表面粗さ（Ｒａ）と接着力との関係にはピークを有する傾向があることを見出した。そして、上記傾向から、カバーとの接着面積が多く、且つ、カバーとの間に生じる空隙が大きすぎない範囲となるスペーサの表面粗さ（Ｒａ）を特定することにより、本発明を完成するに至ったのである。
【００２１】
以下、本発明のバイオセンサ用電極における各構成について説明する。
【００２２】
１．スペーサ
本発明におけるスペーサは、支持基材上に形成され、電極部に試料を供給する試料供給路を形成するものであり、表面粗さ（Ｒａ）が所定の範囲内であることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明におけるスペーサの表面粗さ（Ｒａ）は、１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であるが、中でも２０００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。スペーサの表面粗さ（Ｒａ）が上記範囲よりも大きいと、スペーサ表面の凹凸差が大きくなるため、スペーサ上に設けられるカバーとの間の空隙が大きすぎることによる接着力の低下が生じる場合がある。一方、上記範囲よりも小さいと、上記空隙は小さくなるが、カバーとの接触面積が十分に得られないことによる接着力の低下が生じる場合がある。
スペーサの表面粗さ（Ｒａ）は、走査型白色干渉計（Ｚｙｇｏ製  Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００）を用いて、対物レンズ：１０倍、ズームレンズ：１倍、Ｓｃａｎ  Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて１０００μｍ×１０００μｍの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出して得た値である。
また、このとき、スペーサ表面の凹凸の高低差が５μｍ〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。上記凹凸の高低差とは、スペーサの表面について粗さ曲線を描き、その中心線からの凸部の高さと凹部の深さとの差をいう。
【００２４】
スペーサの材料としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができるが、中でも光硬化性樹脂が好ましく、特に紫外線硬化性樹脂が好ましい。紫外線硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、ポリエーテルアクリレート樹脂、メラミンアクリレート樹脂、メタアクリルアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。中でも、ウレタンアクリレート樹脂が好ましい。また、スペーサは上述の樹脂のうち1種類からなるものであってもよく、複数種類の樹脂が混含されてなるものであってもよい。
【００２５】
また、スペーサはフィラーを含むことが好ましい。フィラーを含むことにより、後述する方法を用いてスペーサを形成する際に樹脂インクの粘度を調整することができ、所望の高さの試料供給路を形成することができる。フィラーとしては、例えば、シリカ、マイカ、タルク、クレー、グラファイト、炭酸カルシウム、アルミナ、水酸化アルミニウム、フェライト、チャイナクレー、カオリン、二酸化チタン、ガラスフレーク、アスベスト、ろう石粉、けい石粉、硫酸バリウム、シェルベン、シャモット、チタニア等の無機微粒子、樹脂骨格として低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、（メタ）アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、エポキシまたはウレタンや、これらのコポリマーを含む有機微粒子等が挙げられる。スペーサに含有されるフィラーは、上述のもののうち１種であってもよく２種以上であってもよい。
【００２６】
スペーサが上述のフィラーを含有する場合、その含有量としてはスペーサの全体量１００質量％内に、１０質量％〜４０質量％の範囲内が好ましく、中でも１５質量％〜３５質量％の範囲内が好ましく、特に２０質量％〜３０質量％の範囲内が好ましい。
【００２７】
スペーサは、樹脂、フィラーの他に、必要に応じて他の添加剤を含むものであってもよい。他の添加剤としては、例えば、光重合開始剤、増感剤、塗布性改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤等がある。
【００２８】
スペーサの厚さは、試料供給路の高さとなることから５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、中でも１００μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。スペーサの厚さが上記範囲よりも小さいと、本発明のバイオセンサ用電極を用いたバイオセンサにおいて、毛細管現象による試料供給が安定せず、正確な測定ができない場合がある。一方、スペーサの厚さが上記範囲よりも大きいと、本発明のバイオセンサ用電極を用いたバイオセンサにおいて、電極部上に配置される反応部の一部に試料が流れない可能性がある。
【００２９】
スペーサの接着強度としては、貼合したカバーが剥離しない強度であればよく、３．５Ｎ／８ｍｍ以上であることが好ましく、中でも４．０Ｎ／８ｍｍ以上であることが好ましい。スペーサの接着強度が上記範囲よりも小さいと、スペーサ上に設けられるカバーがバイオセンサの製造時、搬送時、使用時に容易に剥離が生じる場合がある。スペーサの上記接着強度は、ＪＩＳ  Ｚ０２３７に準じ、テンシロン引張試験機（オリエンテック社製）を用いて、３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で１８０度方向に剥がしたときの値である。なお被着体としては、ポリエステル系フィルムを用いた。
【００３０】
スペーサの形状としては、少なくとも試料供給路を形成できる形状であればよく、上述した図１で示す形状の他、後述する図４で示すように、試料供給路２１と試料供給路２１に通じる空気抜き流路２２とを形成可能な形状であってもよい。
なお、試料供給路および空気抜き流路については、後で詳細に説明するためここでの説明は省略する。
【００３１】
スペーサの形成方法としては、支持基材上の所望の位置に上述の表面粗さ（Ｒａ）を有するように形成することができる方法であれば特に限定されるものではない。中でも、上述した樹脂等を含む樹脂インクを用いて所望の印刷法により印刷し、紫外線等を照射して硬化することが好ましく、特に印刷法としてスクリーン印刷法を用いることが好ましい。スクリーン印刷法により、所定の表面粗さ（Ｒａ）を有するスペーサを容易に形成することができるからである。
また、他の方法としては、樹脂インクを塗布および硬化した後に、所望の方法で機械的または化学的に表面を粗すことで、表面粗さ（Ｒａ）が調整されたスペーサとしてもよい。
なお、スペーサの形成方法については、後述する「Ｃ．バイオセンサ用電極の製造方法」の項で詳細に説明するため、ここでの説明は省略する。
【００３２】
２．電極部、配線部および端子部
本発明における電極部、配線部および端子部は、支持基材上に形成されるものである。
電極部は、少なくとも作用極および対極を有するものであり、さらに参照極を有していてもよい。作用極は、還元体の電子受容体に電圧を印加するための一方の電極である。対極は、電子受容体から作用極に放出された電子によって流れた電流を計測するための一方の電極である。また、参照極は、作用極の電位を決定する際の基準となる電極である。作用極、対極および参照極には配線部が電気的に接続され、配線部には端子部が電気的に接続されており、端子部により電極部への電圧印加、電気信号の取り出しを行うことができる。
【００３３】
電極部、配線部および端子部の形態としては、バイオセンサにおける一般的な電極部の形態であれば特に限定されるものではない。例えば、図１に示すように、支持基材２上に２本の配線部５および端子部６が形成され、一方の配線部５に作用極１１が接続され、他方の配線部５に対極１２が接続されていてもよく、図３（ａ）に示すように、支持基材２上に２本の配線部５および端子部６が形成され、一方の配線部５に作用極１１が接続され、他方の配線部５に対極１２および参照極１３が別々に接続されていてもよく、図３（ｂ）、（ｃ）に例示するように、支持基材２上に３本の配線部５および端子部６が形成され、３本の配線部５にそれぞれ作用極１１、対極１２および参照極１３が接続されていてもよい。
【００３４】
電極部、配線部および端子部に用いられる導電性材料としては、例えば、金、白金、銀、パラジウム、銅、鉄、アルミニウム、クロム、スズ、コバルト、ニッケル、チタン、セリウム、タンタル等の金属、またはこれらの金属を含む合金等を用いることができる。また、電極部は、カーボンおよびバインダー樹脂を含有するものであってもよい。  また、バイオセンサがエンドトキシンセンサである場合には、図３（ｃ）に例示するような電極部４の形態とすることができ、参照極１３には銀塩化銀電極を用いることができる。
電極部、配線部および端子部は、同一の材料で構成されていてもよく、異なる材料で構成されていてもよい。また、電極部、配線部および端子部は、一体に形成されていてもよく、別に形成されていてもよい。
また、電極部、配線部および端子部は、単層であってもよく、複数の導電層を積層したものであってもよい。
【００３５】
電極部、配線部および端子部の厚さは、導電性材料の種類に応じて異なるが、例えば０．００５μｍ以上４０μｍ以下の範囲内であることが好ましく、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の範囲内であることがより好ましい。厚さが上記範囲未満であると、抵抗が高くなり目的とする電極が得られなくなるおそれがある。また、厚さが上記範囲より大きくなると、試料供給路および空気抜き流路の形成に三次元的な高い加工精度が要求され、加工金型の使用数や加工工程および時間が飛躍的に増えるおそれがある。
【００３６】
電極部、配線部および端子部の形成方法としては、所定のパターン状に導電層を形成することが可能な方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、金属ペーストをグラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法等により印刷する方法、真空蒸着法やスパッタリング法等の物理蒸着法、金属箔をエッチングする方法、カーボンおよびバインダー樹脂を含有するインキをグラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法等により印刷する方法、レーザーアブレーション法等が挙げられる。また、支持基材上に水溶性レジスト層をパターン状に形成し、水溶性レジスト層が形成された支持基材上の全面に物理蒸着法等により導電層を形成し、水洗により水溶性レジスト層を溶解して水溶性レジスト層上の導電層を除去し、導電層をパターニングする方法を用いることもできる。
【００３７】
３．支持基材
本発明に用いられる支持基材は、電極部、配線部および端子部、ならびにスペーサを支持するものであり、電極部、配線部および端子部が形成される面は絶縁性を有する。  支持基材としては、例えば、樹脂基材、セラミック基材、ガラス基材、少なくとも表面が絶縁された半導体基材や金属基材等を用いることができる。樹脂基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂等のフィルムを好適に用いることができる。  支持基材は、可撓性を有していてもよく有さなくてもよい。また、支持基材は、剛性を有していてもよく、弾性を有していてもよい。  
【００３８】
支持基材は透明であってもよく不透明であってもよいが、中でも透明であることが好ましい。透明基材の場合には、絶縁層を形成する際に支持基材側から紫外線等を照射して樹脂組成物を硬化させることができる。透明基材の場合、可視光領域における透過率は８０％以上であることが好ましい。ここで、透過率はＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
４．絶縁層  本発明においては、支持基材上に、電極部および端子部が露出し、配線部が覆われるように絶縁層が形成されていてもよい。配線部を覆うように絶縁層が形成されていることにより、配線部の腐食を効果的に防止するとともに、短絡を防ぐことができる。
【００３９】
絶縁層の材料としては、例えば光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤等を用いることができる。光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂を用いる場合には、安価に絶縁層を形成することができる。接着剤を用いる場合には、精度良く絶縁層を形成することができる。
接着剤としては、例えば、合成接着剤としてはアクリル系接着剤、エステル系接着剤、ビニル系接着剤、シリコーン系接着剤等、天然接着剤としてはニカワ、天然ゴム、樹液等の澱粉のり・天然高分子等を用いることができる。また、ホットメルト型接着剤を用いることもできる。また、接着剤として両面テープを用いてもよい。
【００４０】
絶縁層の厚さは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とすることができる。中でも、絶縁層の厚さは、電極部および上記電極部上に配置される後述の反応部を合わせた厚さ、ならびに配線部の厚さよりも厚いことが好ましい。
【００４１】
絶縁層の形成位置としては、配線部を覆い、かつ電極部および端子部を覆わない位置で有ればよい。
絶縁層の形成方法としては、所定のパターン状に絶縁層を形成することができる方法であればよく、絶縁層の材料等に応じて適宜選択される。例えば、光硬化性樹脂組成物を用いる場合には、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法が挙げられる。また、接着剤として両面テープを用いる場合には、両面テープを打ち抜き加工等によりパターニングした後、支持基材に両面テープを貼合する方法が挙げられる。
【００４２】
５．バイオセンサ用電極
本発明のバイオセンサ用電極は多面付けされたものであってもよい。この場合、バイオセンサ用電極は、例えば平板状であってもよくロール状に巻かれたものであってもよい。
【００４３】
Ｂ．バイオセンサ
本発明のバイオセンサは、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記電極部上に配置された反応部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部および上記反応部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、上記スペーサ上に配置されたカバーと、を有するものであって、上記スペーサの表面粗さ（Ｒａ）が１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。
すなわち、本発明のバイオセンサは、上述したバイオセンサ用電極を備えるものである。
【００４４】
本発明のバイオセンサについて図面を参照しながら説明する。
図４は本発明のバイオセンサの一例を示す分解斜視図である。図４に示すように、バイオセンサ１０は、支持基材２と、支持基材２上に形成された電極部４、配線部５および端子部６と、支持基材２上に電極部４および端子部６が露出し、配線部５が覆われるように形成され、電極部４が露出する開口部を備える絶縁層３とを有する。電極部４は作用極１１および対極１２を有しており、電極部４、配線部５および端子部６は一体に形成されている。また、少なくとも作用極１１上には反応部１５が形成されている。
絶縁層３上には、試料供給路２１を形成するためのスペーサ７が配置されており、スペーサ７はその表面粗さ（Ｒａ）を所定の範囲内に有している。スペーサ７は、作用極１１上の反応部１５および対極１２が露出するように、試料供給路２１と試料供給路２１に通じる空気抜き流路２２とを形成するように配置されている。試料供給路２１および空気抜き流路２２は合わせてＴ字状の流路を構成している。
このバイオセンサ１０においては、試料供給路２１と空気抜き流路２２とが形成されていることで、試料供給路２１から毛細管現象を利用し、測定する試料を作用極１１上の反応部１５および対極１２の上部を通過させ、試料の目的成分を測定することができる。
【００４５】
本発明によれば、上述したバイオセンサ用電極を有するため、スペーサとカバーとの密着性が向上することから、カバーが剥がれにくいバイオセンサとすることができる。
【００４６】
なお、支持基材、電極部、配線部、端子部、絶縁層およびスペーサについては、上記「Ａ．バイオセンサ用電極」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。以下、本発明のバイオセンサにおける他の構成について説明する。
【００４７】
１．反応部
本発明における反応部は、電極部上に配置されるものである。
本発明において、反応部は生体由来物質を含み、基質特異的な物質の変化移動に伴う、化学ポテンシャル、熱あるいは光学的な変化を電気信号へ変換する。
【００４８】
反応部は、生体由来物質として、例えば、酵素と電子受容体とを含む。
グルコース濃度を測定する場合には、酵素として、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）を用いることができる。グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼは、純度の高いものが好ましく、後述の範囲の活性を有するものであれば特に由来となる生物種は限定されず、例えば、グルコースオキシダーゼとしては、東洋紡社製ＧＬＯ−２０１を用いることができる。
電子受容体としては、フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘導体、オスミューム誘導体等を用いることができる。
【００４９】
また、エンドトキシン濃度を測定する場合、反応部には、カブトガニの血球成分（Ｌｉｍｕｌｕｓ  Ａｍｅｂｏｓｙｔｅ  Ｌｙｓａｔｅ;ＬＡＬ）を用いることができる。例えば、反応部には、Ｃ因子、Ｂ因子、凝固酵素前駆体および色素が結合したペプチドを含むものを挙げることができる。具体的には、Ｃ因子、Ｂ因子および凝固酵素前駆体を含む物質としては、カブトガニ・アメボサイト・ライセート（カブトガニ血球抽出液）が挙げられる。また、色素が結合したペプチドとしては、一端に色素が結合し、他端にペプチド保護基が結合したオリゴペプチドを用いることができる。オリゴペプチドは、例えば、Ｘ−Ａ−Ｙ（式中、Ｘは保護基、Ｙは色素、Ａはオリゴペプチドである）で示されるものを挙げることができる。保護基Ｘは、ペプチドの保護基、例えば、ｔ−ブトキシカルボニル基（ＢｏＣ）、ベンゾイル基等を挙げることができ、色素Ｙとしては、例えば、ｐＮＡ（ｐ−ニトロアニリン）、ＭＣＡ（７−メトキシクマリン−４−酢酸）、ＤＮＡ（２、４−ジニトロアニリン）、Ｄａｎｓｙｌ色素等が挙げられる。オリゴペプチドとしては、アミノ酸数が２〜１０、好ましくは２〜５、さらには３〜４のものがよく、トリペプチドとしては、Ｌｅｕ−Ｇｌｙ−ＡｒｇおよびＴｈｒ−Ｇｌｙ−Ａｒｇ等を例示することができる。
この場合、エンドトキシンを含む試料を、Ｃ因子、Ｂ因子、凝固酵素前駆体、および色素が結合したペプチドを含む反応部に接触させて、Ｃ因子から活性型Ｃ因子を、Ｂ因子から活性型Ｂ因子を、凝固酵素前駆体から活性型凝固酵素を次々に発生させるカスケード反応と、活性型凝固酵素によるペプチドからの色素の遊離反応とを生じさせて、遊離反応後の試料および反応部に対して、ディファレンシャルパルスボルタンメトリを適用し、測定される電流値に基づいてエンドトキシンを定量することができる。
カスケード反応により生じた活性型凝固酵素によって、試料および反応部中には、色素が結合したペプチドから色素が遊離する。例えば、色素が結合したペプチドがＢｏｃ−Ｌｅｕ−Ｇｌｙ−Ａｒｇ−ｐＮＡである場合、色素はｐＮＡである。
なお、このようなエンドトキシン濃度の測定方法については、例えば特開２０１２−１２７６９５号公報を参照することができる。
【００５０】
また、バイオセンサは、反応部の酵素を変更することで、グルコースセンサ、エンドトキシンセンサのみならず、コレステロールセンサ、アルコールセンサ、スクロールセンサ、乳酸センサ、フルクトースセンサ等の酵素に関与する反応系に広く用いることができる。各バイオセンサに用いる酵素としては、コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等の反応系に合ったものを適宜用いることができる。  
【００５１】
酵素と電子受容体は、適宜溶媒で希釈して用いる。溶媒としては、例えば、水、アルコール、水−アルコール混合溶媒が挙げられる。また、酵素と電子受容体は、直鎖、環状の炭化水素貧溶媒に均一分散させてもよい。  酵素および電子受容体はそれぞれ１試験体当り０．３ユニット以上１０ユニット以下の範囲内および０．５μｇ以上２００μｇ以下の範囲内とすることが好ましい。反応部の酵素および電子受容体は、酵素量（力価／ユニット）に準じた反応量が得られるが、反応部の性能を担保する最適重量部の小過剰でよい。
【００５２】
また、反応部は、その面積に比例した検出電流が得られるため、可能な範囲で広く設定することが好ましい。
【００５３】
反応部には、親水性高分子や界面活性剤を含有させてもよい。親水性高分子を含有させると、血液はゲル状となり応答電流値は若干低下するが、赤血球や他のタンパク質等のセンサ応答への影響を低減することができる。界面活性剤を含有させると、粘度の高い試料であっても反応部へ試料を容易に導くことができる。
親水性高分子としては、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニル酢酸、ポリビニルブチラール等、またはこれらの混合物を用いることができる。
反応部に用いる界面活性剤としては、例えば、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、若しくはポリエチレングリコール類等が挙げられる。
【００５４】
反応部の配置位置は、電極部の少なくとも作用極の上部であればよいが、対極の上部に形成されていてもよい。また、反応部は、例えば電極部上に直に形成してもよく、スペーサと電極部またはカバーとの間に形成して空間を介して電極部上に配置してもよい。
【００５５】
反応部の形成方法としては、例えば、電極部の少なくとも作用極上に酵素および電子受容体を含む溶液を塗布した後、乾燥させ溶媒成分を除去する方法がある。
酵素および電子受容体を含む溶液の塗布方法としては、例えばディスペンサー法を用いることができる。
反応部を形成する場合、酵素は４０℃以上で長時間放置すると活性を失うため、溶媒の乾燥は４０℃以下で行い、乾燥後は速やかに室温に戻すことが好ましい。
【００５６】
２．カバー
本発明に用いられるカバーは、スペーサ上に電極部および反応部を覆うように、かつ試料供給路を覆うように配置されるものである。
【００５７】
カバーとしては、例えば、樹脂基材、セラミック基材、ガラス基材、半導体基材、金属基材等を用いることができる。樹脂基材としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエステル樹脂等のフィルムを好適に用いることができる。
カバーは、可撓性を有していてもよく有さなくてもよい。また、カバーは、剛性を有していてもよく、弾性を有していてもよい。
また、バイオセンサを多面付けで製造する場合、カバーは長尺であってもよく枚葉であってもよい。カバーが長尺である場合には、カバーの貼合をロールツーロール方式により連続して行うことができる。
【００５８】
カバーは透明であってもよく不透明であってもよいが、中でも透明であることが好ましい。カバーが透明基材の場合には、バイオセンサの使用時に試料の導入を目視することができる。透明基材の場合、可視光領域における透過率は８０％以上であることが好ましい。ここで、透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【００５９】
カバーの形状は、バイオセンサにおける電極部、配線部および端子部の配置等に応じて適宜選択されるものであり、例えば、カバーは端子部が露出するように切欠部を有していてもよい。
【００６０】
カバーは、貫通する空気孔を有していてもよい。毛細管現象による試料供給を促進することができる。中でも、スペーサの形状が、図１で示す試料供給路のみを形成する形状であるときに、カバーが空気孔を有することが好ましい。
空気孔は、試料供給路に通じるように配置される。通常、試料供給路が配置される領域において、電極部および反応部よりも奥の領域に空気孔が配置される。
空気孔の直径は、例えば０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内とすることができる。
空気孔の形状は、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。
空気孔の形成方法としては、例えばレーザー加工、打ち抜き加工等が挙げられる。
【００６１】
カバーの配置方法としては、スペーサの接着性を利用して、上記スペーサを介して電極系、配線部および端子部が形成された支持基材とカバーとを貼合することができる。スペーサが配置されていない領域においてカバーを配置する方法としては、例えば、絶縁層に両面テープを用いて上記絶縁層を介して配線部および端子部が形成された支持基材とカバーとを貼合することができる。
【００６２】
３．試料供給路および空気抜き流路
本発明における試料供給路は、支持基材とカバーとの間の間隙から構成され、スペーサにより形成される。試料供給路は、スペーサを水平方向に貫通して設けられた流路であり、外部から供給される試料を電極部および反応部に導く。
試料供給路の幅は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。試料供給路の幅が狭すぎると、毛細管現象による安定した試料供給が困難になる場合や、また反応部の面積が小さくなり感度が低くなる場合がある。また、試料供給路の幅が広すぎると、バイオセンサを多面付けで製造した場合に個々のバイオセンサに切断する際、スペーサがアーチ状につぶれ、試料供給路内の容積が変化し易くなるおそれがある。試料供給路の幅は、全体にわたって均一の幅であってもよく、試料供給路の奥から入口に向かって幅が広くなっていてもよい。
【００６３】
また、スペーサにより空気抜き流路が形成されていてもよい。毛細管現象による試料供給を促進することができる。
空気抜き流路は、試料供給路に通じるように配置される。通常、試料供給路が配置される領域において、電極部および反応部よりも奥の領域に空気抜き流路が配置される。
空気抜き流路の形状としては、毛細管現象による試料供給を促進することができれば特に限定されるものではなく、例えば、試料供給路と空気抜き流路とを合わせてＴ字状の流路を構成することができる。このような構成とすることで、外部から試料が供給された場合に、試料供給路内の空気が逃げる空気抜き流路が機能する。
空気抜き流路の幅は、例えば０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とすることができる。
【００６４】
４．測定装置
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明のバイオセンサを測定装置に接続した様子を示す模式図であり、図５（ａ）は全体図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の破線部における測定装置の内部を説明する図である。
図５（ａ）、（ｂ）に例示するように、測定装置６０は、公知の測定装置であって、バイオセンサ１０を接続して、試料中に含まれる被検出物を検出する装置である。測定装置６０は、例えば、バイオセンサ１０で生じた電気信号を受信するための接続電極６３、演算部（図示せず）、電源（図示せず）、表示部６１および操作部６２を備える。バイオセンサ１０は、測定装置６０の装着部に装着されると、バイオセンサ１０の２本の端子部６が測定装置６０の接続電極６３にそれぞれ接続される。この接続により、バイオセンサ１０で生じた電気信号は、測定装置６０に伝達される。
【００６５】
測定方法としては、例えば、測定者がバイオセンサ１０を測定装置６０に装着し、バイオセンサ１０の先端からスペーサに設けられた試料供給路に試料を導入し、操作部６２を操作して、測定を開始する。試料供給路に導入された試料に被検出物が含まれる場合は、被検出物と、反応部に配設された生体由来物質とが反応し、電気信号がバイオセンサ１０の電極部で検出され、電極部および配線部を介して端子部６から、測定装置６０の接続電極６３を介して、測定装置６０に伝達される。測定装置６０は、バイオセンサ１０から受信した電気信号を演算部で測定値に変換する。得られた測定値は、表示部６１に表示され、測定者は測定結果を視覚的に認識することができる。
【００６６】
Ｃ．バイオセンサ用電極の製造方法
本発明におけるバイオセンサ用電極の製造方法は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、を有し、上記スペーサの表面粗さ（Ｒａ）が１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であるバイオセンサ用電極の製造方法であって、上記スペーサを、樹脂インクを用いてスクリーン印刷法により形成することを特徴とする。
【００６７】
樹脂インクを用いてスクリーン印刷法によりスペーサを形成することで、上記スペーサの表面粗さ（Ｒａ）を所定の範囲内とすることができ、スペーサ上にカバーを設ける際に高密着で貼合することが可能なバイオセンサ用電極を製造することができる。  
【００６８】
以下、スペーサを、樹脂インクを用いてスクリーン印刷法により形成する工程（スペーサ形成工程）について説明する。  
【００６９】
１．スペーサ形成工程
本発明におけるスペーサ形成工程は、スペーサを、樹脂インクを用いてスクリーン印刷法により形成する工程である。  
【００７０】
本工程において使用される樹脂インクの樹脂、フィラー、およびその他の添加剤等については、上述した「Ａ．バイオセンサ用電極  １．スペーサ」の項で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。  なお、樹脂インクの樹脂は予めフィラーを含むものであってもよい。この場合、樹脂インク中のフィラーの含有量とは、樹脂内に予め含まれるフィラーおよび別途添加するフィラーの総含有量をいう。  また、樹脂インクは、溶媒を含むものであってもよく、含まなくてもよい。  
【００７１】
スクリーン印刷法によりスペーサを形成するときの、樹脂インクの粘度としては、３０Ｐａ・ｓ〜１５０Ｐａ・ｓの範囲内であることが好ましい。なお、樹脂インクの粘度は、レオメーターを用い、温度２５℃、せん断速度を１０ｓ−１の条件で測定される値である。
樹脂インクの粘度を所定の範囲内とすることで、スクリーン印刷法によりスペーサを形成する際に、表面粗さ（Ｒａ）を所定の範囲内に有するだけでなく、立体的に形成することができるからである。これは、スペーサをベタ印刷法等の印刷法により形成する場合、使用される樹脂インクの粘度が低いことからスペーサを厚く立体的に形成することが困難であるのに対し、スクリーン印刷法により形成する場合、粘度が比較的高い樹脂インクを用いることが可能であることに因るものである。  
【００７２】
なお、樹脂インクの粘度の調整方法としては、例えば、樹脂インク中のフィラーの量により調整する方法等がある。フィラーの種類およびその含有量については、上述した「Ａ．バイオセンサ用電極  １．スペーサ」と同様であるため、ここでの説明は省略する。  
【００７３】
本工程においては、樹脂インクを用いて所望の形状となるようにスクリーン印刷法により印刷した後、紫外線等の光照射により樹脂インクを硬化させることで、所望の厚さを有するスペーサとなる。紫外線照射の条件については、樹脂インクの組成に応じて適宜設定することができる。
【００７４】
本工程で形成されるスペーサの詳細については、「Ａ．バイオセンサ用電極  １．スペーサ」の項で説明した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７５】
２．バイオセンサ用電極の製造方法  スペーサ以外の各部位の形成方法については、上述した「Ａ．バイオセンサ用電極」の項で説明した内容、および一般的なバイオセンサ用電極において用いられる方法と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００７６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
【００７８】
（評価用サンプルＡ１〜４の作製）
支持基材に下記に示す組成から成る樹脂インクａを用いてベタ印刷法またはスクリーン印刷法によりパターン印刷し、５００ｍＪ/Ｗの条件で紫外線を照射して樹脂インクａを硬化させ、表面粗さ（Ｒａ）がそれぞれ異なる４つのスペーサを形成した。樹脂インクａの粘度は１１４Ｐａ・ｓだった。
得られたスペーサの表面に、カバーとして膜厚２０μｍポリエステルアクリレート製のカバーフィルムを、温度：１２３℃、圧力：４ｋｇｆ／ｃｍ２、圧着時間２秒で貼合し、評価用サンプルＡ１〜４を得た。
【００７９】
（樹脂インクａの組成）
・ウレタンアクリレート樹脂（十条ケミカル社製  ＩＮＳ−３Ｎ改８：シリカ２５％含有）  …  １００質量部
・シリカ（十条ケミカル社製  ＪＡ２４４）  …  ５質量部
【００８０】
（評価用サンプルＢ１〜５の作製）
支持基材に下記に示す組成から成る樹脂インクｂを用いてベタ印刷法またはスクリーン印刷法によりパターン印刷し、評価用サンプルＡと同様にして評価用サンプルＢ１〜５を得た。なお、樹脂インクｂの粘度は１４９Ｐａ・ｓであった。
【００８１】
（樹脂インクｂの組成）
・ウレタンアクリレート樹脂（樹脂名等）（十条ケミカル社製  ＩＮＳ−３Ｎ改８：シリカ２５％含有）  …  １００質量部
・シリカ（十条ケミカル社製  ＪＡ２４４）  …  １質量部
・タルク（十条ケミカル社製  ＪＡ２０Ｒ）  …  １０質量部
【００８２】
［評価］
（表面粗さ（Ｒａ））
各評価用サンプルのカバーを貼り合せる前のスペーサについて、走査型白色干渉計（Ｚｙｇｏ製  Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００）を用いて、対物レンズ：１０倍、ズームレンズ：１倍、Ｓｃａｎ  Ｌｅｎｇｔｈ：１５μｍにて１０００μｍ×１０００μｍの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することより表面粗さ（Ｒａ）を求めた。
【００８３】
（接着強度）
各評価用サンプル（サイズ幅８ｍｍ）について、テンシロン引張試験機（オリエンテック社製）を用い、ＪＩＳ  Ｚ０２３７に準じて３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で１８０度方向にカバーを剥がし、そのときの強度を測定した。
【００８４】
各評価用サンプルＡ１〜４、Ｂ１〜５について、スペーサの表面粗さ（Ｒａ）および接着強度の値を表１に示し、その値をプロットした相関性を図６に示す。なお、表１において、剥離が生じないものを○、剥離が生じたものを×とした。
【００８５】
【表１】
2015052507.tif 000003
【００８６】
図６より、評価用サンプルＡ１〜４においてはサンプルＡ３をピークとして、それ以降表面粗さ（Ｒａ）がサンプルＡ３より大きくなるにつれて接着強度が低下する傾向を有することが確認された。同様に、評価用サンプルＢ１〜５においてもサンプルＢ４をピークとして、それ以降表面粗さ（Ｒａ）がサンプルＢ４より大きくなるにつれ、接着強度が低下する傾向を有することが確認された。また、図６からカバーの剥離が生じない接着強度（３．５Ｎ以上）を有するときのスペーサの表面粗さが１５００ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲内であることが示唆された。
【符号の説明】
【００８７】
１  …  バイオセンサ用電極
２  …  支持基材
３  …  絶縁層
４  …  電極部
５  …  配線部
６  …  端子部
７  …  スペーサ
１０  …  バイオセンサ
１１  …  作用極
１２  …  対極
１３  …  参照極
１５  …  反応部
２１  …  試料供給路
２２  …  空気抜き流路
３１  …  カバー
【図１】
2015052507.tif 000004
【図２】
2015052507.tif 000005
【図３】
2015052507.tif 000006
【図４】
2015052507.tif 000007
【図５】
2015052507.tif 000008
【図６】
2015052507.tif 000009