(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する少なくとも３つの流路用開口部を有する第1基板、前記第1基板に埋設され、かつ少なくとも一部が前記流路用開口部にて露出する第1電極、前記第1電極に接続し、第1部材の外部と接続可能な第1配線を含み、前記開口中心部及び流路用開口部を取り囲む表面からなる、第2部材の第2接合面と接合されるため第1接合面を有する第1部材、並びに
前記第1部材の開口中心部に対応する部分に、厚さ方向に伸びる、バイオセンサの測定対象となる被検体を導入するための貫通孔を有する第2基板からなり、第1部材の第1接合面と接合されるための第2接合面を有し、かつ前記第2基板に埋設され、少なくとも一部が前記流路用開口部に対向する部分にて露出し、流路用開口部に対向する部分毎に独立して配設された第2電極及び前記第2電極のそれぞれに接続し、第2部材の外部と接続可能な第2配線を含む第2部材
を含むバイオセンサチップ組立用キットであって、
前記第2電極の露出面積は第1電極の前記流路用開口部への露出面積の1〜10倍の範囲であり、
(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上は、バイオセンサ用の生物材料を固定するために用いられ、
前記第1部材または前記第2部材は、前記各流路用開口部の第1電極より先端側のそれぞれに、厚さ方向に伸びる通気用貫通孔を有し、
第1接合面と第2接合面が対向するように第1部材と第2部材を積層し接合したときに、第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置し、第1部材の各流路用開口部と第2部材の各第2電極との間に空間が形成され、
第1基板及び第2基板は、ポリプロピレン系樹脂と一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジエンのエラストマー性ポリマーブロックである）とを含有する樹脂組成物からなり、
積層した第1部材と第2部材は、前記接合面に接着剤を用いることなしに、前記バイオセンサ用の生物材料が失活しない温度条件での接合に付されて組立てられる、
前記バイオセンサチップ組立用キット。
【請求項２】
前記第1部材と第2部材を積層し接合したときに、前記第1電極は、前記第2電極と対向する位置に設けられ、かつ前記第1電極と該第1電極に対向する第2電極の表面間距離は5mm以下である、請求項１に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
【請求項３】
前記第1部材は、第1基板に埋設され、一部が前記流路用開口部の前記第1電極より先端側にて露出し、前記第1電極と非接触状態にある、流路用開口部毎に独立して配設された第3電極、及び前記第3電極のそれぞれに接続し、第1部材の外部と接続可能な第3配線を含み、
第1接合面と第2接合面が対向するように第1部材と第2部材を積層し接合したときに、第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各第3電極と重複する位置または各第3電極より先端側に位置する、請求項１または２に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
【請求項４】
少なくとも前記第１部材は、前記第1電極及び第1配線を射出成形によりインサート成形したものであり、前記第2部材は、前記第2電極及び第2配線を射出成形によりインサート成形したものである請求項１に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
【請求項５】
少なくとも前記第１部材は、前記第3電極及び第3配線をさらに射出成形によりインサート成形したものである請求項４に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
【請求項６】
請求項１に記載のバイオセンサチップ組立用キットの(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上にバイオセンサ用の生物材料を固定し、
第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、かつ第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置するように、第1接合面と第2接合面を積層し、第1部材と第2部材の接合面を、前記生物材料が失活しない温度条件で接合することを含む、バイオセンサチップの製造方法。
【請求項７】
請求項３に記載のバイオセンサチップ組立用キットの(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上にバイオセンサ用の生物材料を固定し、
第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、かつ第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各第3電極と重複する位置または各第3電極より先端側に位置するように、第1接合面と第2接合面を積層し、第1部材と第2部材の接合面を、前記生物材料が失活しない温度条件で接合することを含む、バイオセンサチップの製造方法。
【請求項８】
前記生物材料が、酵素、抗原、抗体、ペプチド、タンパクおよび核酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項６または７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記生物材料が失活しない温度条件が、３０〜４０℃の範囲である請求項６〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の方法で製造して得られたバイオセンサチップ。
【請求項１１】
開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する少なくとも３つの流路用開口部を有する第1基板、第1基板に埋設され、かつ少なくとも一部が前記流路用開口部にて露出する第1電極、前記第1電極に接続し、第1部材の外部と接続可能な第1配線を含み、前記開口中心部及び流路用開口部を取り囲む表面からなる、第2部材の第2接合面と接合されるための第1接合面を有する第1部材、並びに
前記第1部材の開口中心部に対応する部分に、厚さ方向に伸びる、バイオセンサの測定対象となる被検体を導入するための貫通孔を有する第2基板からなり、第1部材の第1接合面と接合されるための第2接合面を有し、かつ第2基板に埋設され、少なくとも一部が前記流路用開口部に対向する部分にて露出し、流路用開口部に対向する部分毎に独立して配設された第2電極及び前記第2電極のそれぞれに接続し、第2部材の外部と接続可能な第2配線を含む第2部材
を含み、
前記第2電極の露出面積は第1電極の前記流路用開口部への露出面積の1〜10倍の範囲であり、
第1基板及び第2基板は、ポリプロピレン系樹脂と一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジエンのエラストマー性ポリマーブロックである）とを含有する樹脂組成物からなり、
(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上は、バイオセンサ用の生物材料が固定されており、
前記第1部材と第2部材は、第1接合面と第2接合面が対向するように積層し、第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置し、第1部材の各流路用開口部と第2部材の各流路用開口部と対向する面との間に空間が形成されるように、前記接合面は接着剤を用いることなしに接合されたものである、
バイオセンサチップ。
【請求項１２】
前記第1電極は、前記第2電極と対向する位置に設けられ、かつ前記第1電極と該第1電極に対向する第2電極の表面間距離は5mm以下である、請求項１１に記載のバイオセンサチップ。
【請求項１３】
前記第1部材は、第1基板に埋設され、一部が前記流路用開口部の前記第1電極より先端側にて露出し、前記第1電極と非接触状態にある、流路用開口部毎に独立して配設された第3電極、及び前記第3電極のそれぞれに接続し、第1部材の外部と接続可能な第3配線を含み、
第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各第3電極と重複する位置または各第3電極より先端側に位置するように、第1部材と第2部材を積層された、請求項１１または１２に記載のバイオセンサチップ。
【請求項１４】
前記生物材料が、酵素、抗原、抗体、ペプチド、タンパクおよび核酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項１１〜１３のいずれかに記載のバイオセンサチップ。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれかに記載のバイオセンサチップを含むバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチバイオセンサチップ組立用キット、マルチバイオセンサチップの製造方法及びマルチバイオセンサチップに関する。本発明のマルチバイオセンサチップは、バイオセンサとして機能する複数の作用極を有する「マルチ」タイプのバイオセンサチップである。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサには、酵素サンサ、微生物センサ、免疫センサなどがある。これらは、酵素群や抗原抗体の反応特異性を利用して、多数の有機物質が混在する溶液中でも、選択的に特定の有機物（測定対象、被検体）を識別定量できる。バイオセンサチップは、バイオセンサにおける測定対象を直接収納する部分であり、測定対象と特異的に作用する反応部（空間）を形成したバイオセンサチップ本体と、反応部での反応によって変化する現象を電気的に検出して外部に伝達する手段（電極と配線）を備えている。
【０００３】
現在、広く普及している酵素電気化学測定としては、血糖値測定を行うグルコースセンサがある。このセンサ用の電極及び酵素等試薬を含むチップは、フィルムと印刷技術により作製されている。具体的には、フィルムに電極、接着剤、酵素等試薬を印刷して貼り合わせることにより作製している（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
この種のバイオセンサチップは、大量に作ることで安価である利点はあるものの、フィルムの製造ロットの違いによる寸法ばらつきが10%に達する場合もあり、この寸法バラツキは被検体のサンプリング量(測定対象の量)のバラツキに直結する。また、印刷による電極はカーボンを基材としており、電導性が悪いために感度への悪影響から測定精度の低下につながっている。現在は、これらの問題点を緩和するために複雑な補正機能を付与する必要がある（例えば、特許文献３）。そのため、結局は生産性、操作性を犠牲にしている。併せて、上記生産方法は、少量多品種には適さない方法である。
【０００５】
また、複数の物性を1つのバイオセンサチップで測定できるバイオセンサチップも提案されている（例えば、特許文献４〜６）。これらのバイオセンサチップは、複数の物性測定を行うために２以上の作用極を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０９２１９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４７８４５号公報
【特許文献３】特表２００８−５１１８４１号公報
【特許文献４】特開２００７−３２７９６５号公報
【特許文献５】特開２００７−２５６０９２号公報
【特許文献６】特開２００１−２１５２０８号公報
【特許文献７】ＷＯ２０１１／１２５５２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４〜６に記載された、複数の物性測定を行うために２以上の作用極を有するバイオセンサチップは、単独の作用極を有するバイオセンサチップに比べて構造が複雑であり、安価に大量生産することは困難であり、また、少量多品種に適した形態でもなかった。１つの試料、例えば、血液について、この１つの血液中の異なる成分について同時にまたは並行して、一度に測定できるマルチタイプのバイオセンサチップが求められている。しかし、安価に大量生産が可能であり、かつ少量多品種に適した形態で、そのようなマルチタイプのバイオセンサチップは知られていない。
【０００８】
これまでのバイオセンサチップは、基本的に、フィルムと印刷技術を用いて作製されている。フィルムの製造ロットの違いによる寸法ばらつきを解消するためには、射出成形による基板の提供が有力である。1つの構造体で射出成形することも可能であるが、この場合は内部に正確な酵素等の固定化が困難であり、このようなセンサは実現できない。
【０００９】
また、射出成形品を２分割した構造の場合、これを接合する必要がある。しかし、酵素等の活性に悪影響を与えない方法による接合ができずに、センサに必要な中空構造を実現することができなかった。
【００１０】
このような状況に鑑みて、本発明者らは、先に、電導性良好な金属電極を含み、射出成形で作製することが可能な２分割した構造体からなるバイオセンサチップであって、酵素等の活性に悪影響を与えない条件で、これら２分割構造体を接合して、寸法ばらつきが低減されたバイオセンサチップを提供するための手段を提供した（特許文献７）。但し、このバイオセンサチップは、複数の物性測定を同時に行うことが可能な２以上の作用極を有するバイオセンサチップ（以下、マルチタイプのバイオセンサチップと呼ぶ）ではなかった。
【００１１】
本発明者らは、上記特許文献７に記載のバイオセンサチップを基礎として、マルチタイプのバイオセンサチップの開発に取り組み、別途特許出願した。しかし、特許文献７に記載のバイオセンサチップを基礎として開発したマルチタイプのバイオセンサチップには、特許文献７に記載のバイオセンサチップにおいては顕在化しなかった新たな課題が見出された。
【００１２】
上記のようにバイオセンサチップは、主に血液等の生体試料を測定対象とし、いずれの生体試料についても、極力少量の試料にて精度良く測定できることが望まれている。マルチタイプのバイオセンサチップであっても、生体試料の量は、シングルのバイオセンサチップと変わらない量の生体試料での測定が望まれる。それに対して、マルチタイプのバイオセンサチップは、２以上の作用極を有し、作用極の数の分だけ、作用極１つ当たり分配できる生体試料の量は減少する。
【００１３】
上記した新たに開発したマルチタイプのバイオセンサチップにおいて新に見出された課題とは、１回の電気化学的測定で得られる電流または電圧の変化量は、格段に小さくなり、測定精度が低下したことである。この原因は、作用極の数が増えても１回の測定に使用できる生体試料の量は大きく変わらないことから、マルチタイプのバイオセンサチップにおいては、特許文献７に記載のバイオセンサチップに比べて、作用極等の電極面積は小さくなり、かつ作用極等の電極に通じる、作用極１つ当たりの流路の体積も小さくなり、上記測定精度低下に至ったものと、本発明者らは推察した。
【００１４】
そこで本発明の目的は、少量多品種に適した形態のマルチタイプのバイオセンサチップであって、複雑な補正機能を必要とせず、かつ比較的高い測定精度を得ることが可能な酵素センサ等のバイオセンサ用のチップを提供することにある。
【００１５】
より具体的には、本発明の目的は、上記バイオセンサチップを形成するために用いることができるバイオセンサチップ組立用キット、このキットを用いるバイオセンサチップの製造方法、さらにはこのキットを用いて作製されるバイオセンサチップを提供することにある。しかも本発明は、これらの条件を満足する、少なくとも２以上の作用極を有し、１つの試料について同時または並行して測定が可能なマルチタイプのバイオセンサチップを提供することにある。
【００１６】
本発明者らが検討した結果、作用極は射出成形で作製することが可能な２分割した構造体の一方の構造体に埋設し、対極は他方の構造体の作用極に対向する位置に埋設する構造とすることで、対極の面積を増大させかつ作用極に近づけることが可能となり、その結果、シングルタイプのバイオセンサチップと同程度の測定精度を得ることが可能なマルチタイプのバイオセンサチップが得られることを見出して、本発明を完成させた。しかも、特許文献７に記載と同様に、酵素等の活性に悪影響を与えない条件で、これら射出成形品（２分割構造体）を接合して、寸法ばらつきが低減されたマルチタイプのバイオセンサチップを提供できる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は以下のとおりである。
［１］
開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する少なくとも３つの流路用開口部を有する第1基板、前記第1基板に埋設され、かつ少なくとも一部が前記流路用開口部にて露出する第1電極、前記第1電極に接続し、第1部材の外部と接続可能な第1配線を含み、前記開口中心部及び流路用開口部を取り囲む表面からなる、第2部材の第2接合面と接合されるため第1接合面を有する第1部材、並びに
前記第1部材の開口中心部に対応する部分に、厚さ方向に伸びる、バイオセンサの測定対象となる被検体を導入するための貫通孔を有する第2基板からなり、第1部材の第1接合面と接合されるための第2接合面を有し、かつ前記第2基板に埋設され、少なくとも一部が前記流路用開口部に対向する部分にて露出し、流路用開口部に対向する部分毎に独立して配設された第2電極及び前記第2電極のそれぞれに接続し、第2部材の外部と接続可能な第2配線を含む第2部材
を含むバイオセンサチップ組立用キットであって、
前記第2電極の露出面積は第1電極の前記流路用開口部への露出面積の1〜10倍の範囲であり、
(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上は、バイオセンサ用の生物材料を固定するために用いられ、
前記第1部材または前記第2部材は、前記各流路用開口部の第1電極より先端側のそれぞれに、厚さ方向に伸びる通気用貫通孔を有し、
第1接合面と第2接合面が対向するように第1部材と第2部材を積層し接合したときに、第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置し、第1部材の各流路用開口部と第2部材の各第2電極との間に空間が形成され、
第1基板及び第2基板は、ポリプロピレン系樹脂と一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジエンのエラストマー性ポリマーブロックである）とを含有する樹脂組成物からなり、
積層した第1部材と第2部材は、前記接合面に接着剤を用いることなしに、前記バイオセンサ用の生物材料が失活しない温度条件での接合に付されて組立てられる、
前記バイオセンサチップ組立用キット。
［２］
前記第1部材と第2部材を積層し接合したときに、前記第1電極は、前記第2電極と対向する位置に設けられ、かつ前記第1電極と該第1電極に対向する第2電極の表面間距離は5mm以下である、［１］に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
［３］
前記第1部材は、第1基板に埋設され、一部が前記流路用開口部の前記第1電極より先端側にて露出し、前記第1電極と非接触状態にある、流路用開口部毎に独立して配設された第3電極、及び前記第3電極のそれぞれに接続し、第1部材の外部と接続可能な第3配線を含み、
第1接合面と第2接合面が対向するように第1部材と第2部材を積層し接合したときに、第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各第3電極と重複する位置または各第3電極より先端側に位置する、［１］または［２］に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
［４］
少なくとも前記第１部材は、前記第1電極及び第1配線を射出成形によりインサート成形したものであり、前記第2部材は、前記第2電極及び第2配線を射出成形によりインサート成形したものである［１］に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
［５］
少なくとも前記第１部材は、前記第3電極及び第3配線をさらに射出成形によりインサート成形したものである［４］に記載のバイオセンサチップ組立用キット。
［６］
［１］に記載のバイオセンサチップ組立用キットの(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上にバイオセンサ用の生物材料を固定し、
第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、かつ第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置するように、第1接合面と第2接合面を積層し、第1部材と第2部材の接合面を、前記生物材料が失活しない温度条件で接合することを含む、バイオセンサチップの製造方法。
［７］
［３］に記載のバイオセンサチップ組立用キットの(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上にバイオセンサ用の生物材料を固定し、
第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、かつ第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各第3電極と重複する位置または各第3電極より先端側に位置するように、第1接合面と第2接合面を積層し、第1部材と第2部材の接合面を、前記生物材料が失活しない温度条件で接合することを含む、バイオセンサチップの製造方法。
［８］
前記生物材料が、酵素、抗原、抗体、ペプチド、タンパクおよび核酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である［６］または［７］に記載の製造方法。
［９］
前記生物材料が失活しない温度条件が、３０〜４０℃の範囲である［６］〜［８］のいずれかに記載の製造方法。
［１０］
［６］〜［９］のいずれかに記載の方法で製造して得られたバイオセンサチップ。
［１１］
開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する少なくとも３つの流路用開口部を有する第1基板、第1基板に埋設され、かつ少なくとも一部が前記流路用開口部にて露出する第1電極、前記第1電極に接続し、第1部材の外部と接続可能な第1配線を含み、前記開口中心部及び流路用開口部を取り囲む表面からなる、第2部材の第2接合面と接合されるため第1接合面を有する第1部材、並びに
前記第1部材の開口中心部に対応する部分に、厚さ方向に伸びる、バイオセンサの測定対象となる被検体を導入するための貫通孔を有する第2基板からなり、第1部材の第1接合面と接合されるための第2接合面を有し、かつ第2基板に埋設され、少なくとも一部が前記流路用開口部に対向する部分にて露出し、流路用開口部に対向する部分毎に独立して配設された第2電極及び前記第2電極のそれぞれに接続し、第2部材の外部と接続可能な第2配線を含む第2部材
を含み、
前記第2電極の露出面積は第1電極の前記流路用開口部への露出面積の1〜10倍の範囲であり、
第1基板及び第2基板は、ポリプロピレン系樹脂と一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジエンのエラストマー性ポリマーブロックである）とを含有する樹脂組成物からなり、
(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上は、バイオセンサ用の生物材料が固定されており、
前記第1部材と第2部材は、第1接合面と第2接合面が対向するように積層し、第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置し、第1部材の各流路用開口部と第2部材の各流路用開口部と対向する面との間に空間が形成されるように、前記接合面は接着剤を用いることなしに接合されたものである、
バイオセンサチップ。
［１２］
前記第1電極は、前記第2電極と対向する位置に設けられ、かつ前記第1電極と該第1電極に対向する第2電極の表面間距離は5mm以下である、［１１］に記載のバイオセンサチップ。
［１３］
前記第1部材は、第1基板に埋設され、一部が前記流路用開口部の前記第1電極より先端側にて露出し、前記第1電極と非接触状態にある、流路用開口部毎に独立して配設された第3電極、及び前記第3電極のそれぞれに接続し、第1部材の外部と接続可能な第3配線を含み、
第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各第3電極と重複する位置または各第3電極より先端側に位置するように、第1部材と第2部材を積層された、［１１］または［１２］に記載のバイオセンサチップ。
［１４］
前記生物材料が、酵素、抗原、抗体、ペプチド、タンパクおよび核酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である［１１］〜［１３］のいずれかに記載のバイオセンサチップ。
［１５］
［１１］〜［１４］のいずれかに記載のバイオセンサチップを含むバイオセンサ。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、比較的高い測定精度を得ることが可能なマルチタイプのバイオセンサチップが得られる。しかも、特許文献７に記載と同様に、酵素等の活性に悪影響を与えない条件で、これら射出成形品（２分割構造体）を接合して、寸法ばらつきが低減されたマルチタイプのバイオセンサチップを提供できる。本発明のバイオセンサチップは、複雑な補正機能を必要としない酵素センサ等のバイオセンサ用のチップであって、少なくとも３つの作用極を有し、１つの試料について同時または並行して測定が可能なマルチタイプのチップであり、このマルチタイプのチップは、少量多品種に適した形態で提供することを可能にする、バイオセンサ組立用キットを提供することができる。さらにこのキットを用いて、酵素センサ等のバイオセンサ用のチップを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のバイオセンサ組立用キットの第1部材の一例である。第1部材10の第1基板100を、開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する流路用開口部を有する面から見た平面図である。
【図２】図１に示した第1部材の開口中心部110及び１つの流路用開口部111を拡大した図である。
【図３】第1部材10の第1基板100の側面図（左側）及び背面図（右側）を示す。
【図４】上部は、本発明のバイオセンサ組立用キットの第2部材の一例である。第2部材20の平面図であり、第2部材20の第1部材10の第1接合面150と接合されるための第2接合面220側を描いた図である。
【図５】図４に示した第2部材の開口中心部210及び１つの流路用開口部211を拡大した図である。
【図６】第2部材20の第2基板200の側面図（右側）及び背面図（左側）を示す。
【図７】第1部材10と第2部材20とを接合させて、バイオセンサチップとして組立てた状態を示す。
【図８】第1部材10に第3電極を設けた態様において、通気用貫通孔を設けた態様を示す。
【図９】第2部材20に通気用貫通孔を設けた態様を示す。
【図１０】電極及び配線を含む成形用の打ち抜き成形体の平面図を示す。
【図１１】図１０に示した成形用の打ち抜き成形体に第１基板及び第２基板を成形して第１部材及び第２部材が一体になった状態を示す。
【図１２】図１０に示した成形用の打ち抜き成形体に第１基板及び第２基板を成形して第１部材及び第２部材が一体になった状態の背面図(右)及び側面図(左)を示す。
【図１３】図１１および１２に示した成形用の打ち抜き成形体に第１基板及び第２基板を成形して第１部材及び第２部材が一体になった状態の写真を示す。
【図１４】実施例におけるＰＢＳのみ（Phe添加なし）での測定結果を示す。
【図１５】実施例におけるPhe（終濃度1ｍＭ）の測定結果を示す。
【図１６】実施例における測定結果のまとめを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[バイオセンサ組立用キット]
本発明のバイオセンサ組立用キットは、
開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する少なくとも３つの流路用開口部を有する第1基板、
第1基板に埋設され、かつ少なくとも一部が前記流路用開口部にて露出する第1電極、
前記第1電極に接続し、第1部材の外部と接続可能な第1配線を含み、
前記開口中心部及び流路用開口部を取り囲む表面からなる、第2部材の第2接合面と接合されるため第1接合面を有する第1部材、並びに
前記第1部材の開口中心部に対応する部分に、厚さ方向に伸びる、バイオセンサの測定対象となる被検体を導入するための貫通孔を有する第2基板からなり、
第1部材の第1接合面と接合されるための第2接合面を有し、かつ
第2基板に埋設され、少なくとも一部が前記流路用開口部に対向する部分にて露出し、流路用開口部に対向する部分毎に独立して配設された第2電極
及び前記第2電極のそれぞれに接続し、第2部材の外部と接続可能な第2配線を含む第2部材
を含む。
さらに、前記第1部材または前記第2部材は、前記各流路用開口部の第1電極より先端側のそれぞれに、厚さ方向に伸びる通気用貫通孔を有する。
【００２１】
図１は、第1部材10の第1基板100を、開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する流路用開口部を有する面から見た平面図であり、図１における開口中心部110及び１つの流路用開口部111を拡大した図が図２である。図３には、第1部材10の第1基板100の側面図（左）及び背面図（右）を示す。
【００２２】
第1基板100は、開口中心部110及び開口中心部110から放射状に延存する流路用開口部111を有する。図１に示す態様では、4つの流路用開口部111A、111B、111C、111Dを有する。4つの流路用開口部111A、111B、111C、111Dは、開口中心部110から放射状に延存する。放射状に延存する流路用開口部の数は、少なくとも3つであり、4つ以上であることができる。図１に示す例の流路用開口部の数は4つである。流路用開口部の数の上限については特に制限はないが、第1部材全体の平面寸法、開口中心部の直径、流路用開口部の幅、電極及び配線の寸法、同時に測定結果を得たい物性の数(即ち、第2電極の数であり、流路用開口部の数に相当する)等を考慮して、適宜選択される。実用的な観点からは、流路用開口部の数の上限は、例えば、10であることができる。但し、これを超える数の流路用開口部を有することを妨げる意図ではない。
【００２３】
放射状に延存する流路用開口部のそれぞれは、互いに同じ角度または任意の角度を持って隣接する。同じ角度で、流路用開口部の数が3つの場合は、隣接する流路用開口部の間の角度は120°であり、流路用開口部の数が4つの場合は、隣接する流路用開口部の間の角度は90°である。このように隣接する流路用開口部の間の角度が等しいことで、開口中心部に供給された試料が、各流路に均等に流れることができ、測定精度を高めることができる。また、隣接する流路用開口部が任意の角度を持って隣接することで、開口中心部に供給された試料が、任意の配分で、流路用開口部に流れるようにすることもできる。
【００２４】
開口中心部110の平面形状は、供給された試料が各流路に均等に流入できるという観点からは、円形であるかまたは流路用開口部の数と等しい数、またはその倍数の多角形であることが適当である。但し、それに限定される意図ではない。開口中心部110の平面寸法は、例えば、利用できる試料の量等により適宜決定できる。開口中心部110の平面寸法は、方形である場合、一辺の長さが例えば、1〜10mmの範囲であることができ、円形である場合は、直径は、例えば、1〜10mmの範囲であることができる。但し、この範囲に限定される意図ではない。開口中心部110から放射状に延存する流路用開口部111は、開口中心部に供給された試料が各流路に毛細管現象により流入しやすい幅であることが適当であり、例えば、幅は、0.1〜5mmの範囲とすることができる。但し、この範囲に限定される意図ではない。流路用開口部111の深さは、幅と同様に、開口中心部に供給された試料が各流路に毛細管現象により流入しやすい寸法であることが適当であり、例えば、深さは、0.1〜5mmの範囲とすることができる。但し、この範囲に限定される意図ではない。尚、開口中心部に供給される試料の量は、特に制限はないが、例えば、0.1〜5mLの範囲とすることができる。但し、この範囲に限定される意図ではない。流路用開口部111の長さ(開口中心部110からの奥行き)は、流路用開口部111において表面が露出するように設けられる第2電極の露出寸法等を考慮して適宜決定される。また、後述するように、試料の流入を感知するための感知極として機能する第3電極を追加で設ける場合には、流路用開口部111において表面が露出するように設けられる第3電極の露出寸法等も考慮して適宜決定される。流路用開口部111の長さ(開口中心部110からの奥行き)は、例えば、2〜15 mmの範囲とすることができる。但し、この範囲に限定される意図ではない。
【００２５】
第1基板には、少なくとも第1電極が埋設されている。
第１電極130は、第1基板100に埋設され、かつその一部が流路用開口部111にて露出し、流路用開口部毎に独立して配設される。図１に示す態様では、４つの流路用開口部を有するので、流路用開口部毎に独立して配設される第１電極も、130A、130B、130C、130Dの4つが配設される。
【００２６】
バイオセンサ用の生物材料が固定される予定の場所は、(a)第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)(a)〜(d)の2以上である。(a)の場合には、第１電極130A、130B、130C、130Dのそれぞれの露出面の少なくとも一部に、バイオセンサ用の生物材料が固定されることになる。(b)の場合には、前記各流路用開口部の第1電極より先端側の表面、即ち、第1電極130Aと後述する第3電極140Aの間の流路用開口部表面114A、第1電極130Bと第3電極140Bの間の流路用開口部表面114B、第1電極130Cと第3電極140Cの間の流路用開口部表面114C、第1電極130Dと第3電極140Dの間の流路用開口部表面114Dが、バイオセンサ用の生物材料を固定するために用いられる。図１に示す態様では、4つの第1電極130A、130B、130C、130Dのそれぞれ、および4つの第1電極と第3電極の間の流路用開口部表面114A、114B、114C、114Dのそれぞれの両方にバイオセンサ用の生物材料を固定することもできる。さらにこの場合、第3電極の表面の少なくとも一部にバイオセンサ用の生物材料が固定されていてもよい。第3電極については後述する。
【００２７】
固定される生物材料は、互いに異なっていても、一部または全部が共通していてもよい。各第1電極の電極面積(露出面積)は、固定される生物材料の種類や量、利用できる試料の量や測定に求められる精度、電気化学測定条件等を考慮して適宜決定できる。例えば、 1〜50mm2の範囲とすることができ、好ましくは1〜30mm2の範囲であり、より好ましくは1〜10mm2の範囲である。第1電極に限らず、電極の寸法が小さい方が、より少量の試料での測定が可能になり、この観点から好ましい。但し、この範囲に限定される意図ではない。本発明のバイオセンサ組立用キットは、少なくとも３つの流路用開口部のそれぞれに作用極となる第2電極を有し、組立後はマルチバイオセンサチップとして利用できる。
【００２８】
さらに、第1部材10は、各流路用開口部111A〜111Dの第1電極130A〜130Dより先端側のそれぞれに、厚さ方向に伸びる通気用貫通孔115A〜115D(図1および2には図示せず)を有することができる。通気用貫通孔については、後に詳述する。
【００２９】
第1部材10は、開口中心部110及び流路用開口部111を取り囲む表面からなる、第2部材の第2接合面と接合されるため第1接合面150を有する。第1接合面150は、開口中心部110及び流路用開口部111においてのみ、第1電極130が露出しており、それ以外の部分には、電極の露出部分はなく、第2部材の第2接合面と接合されるための面が広く確保される。第1接合面150は、第2接合面と良好な接合状態を実現ために平滑であることが好ましく、かつ面積が、例えば、10mm2以上であることが適当であり、さらに好ましくは、50mm2以上である。第2接合面の面積の上限は特に無いが、コンパクトなチップを実現するという観点からは、200mm2以下であることが好ましく、150mm2以下であることがより好ましい。
【００３０】
第1部材10の厚みは、特に制限はないが、電極及び配線が外部への露出部以外では密封状態が維持でき、かつ良好に成形できることを考慮して適宜決定される。第1部材10の厚みは、例えば、1〜10mmの範囲とすることができる。
【００３１】
第1電極130 A〜130Dについては、そのそれぞれに接続し、第1部材10の外部と接続可能な第1配線131A〜131Dを含む。第1配線131A〜131Dの電極とは反対側の末端は整列させて、測定機器との接続用の第1端子160とすることができる(図3参照)。
【００３２】
第1部材10は、第1基板100に埋設され、少なくとも一部が流路用開口部111の第1電極130より先端側にて露出し、第1電極130と非接触状態にある、流路用開口部毎に独立して配設された第3電極140を含むことができる。さらに、第3電極140のそれぞれは、第1部材10の外部と接続可能な第3配線141を有することができる。図１に示す態様では、4つの第3電極140A、140B、140C、140Dを有し、かつ4つの第3配線141A、141B、141C、141Dを有する。第3配線141A、141B、141C、141Dは、第1配線と同様に、電極とは反対側の末端は整列させて、測定機器との接続用の第1端子160とすることができる(図3参照)。
【００３３】
図４は、第2部材20の第2基板200の平面図であり、第2部材20の第1部材10の第1接合面150と接合されるための第2接合面220側を描いた図である。図５は、図４における、第1部材10の開口中心部110及び１つの流路用開口部111に対向する部分である、貫通孔210および第2電極215の部分を拡大した図である。図６には、第2部材20の第2基板200の側面図(右側)及び背面図(左側)を示す。
【００３４】
第2部材20は、第2基板200からなり、第2基板200は、第1部材10の開口中心部110に対応する部分に、厚さ方向に伸びる、バイオセンサの測定対象となる被検体を導入するための貫通孔210を有する。さらに、第2部材20は、各流路用開口部111A〜111Dの第1電極130A〜130Dより先端側の対応する部分のそれぞれに、厚さ方向に伸びる通気用貫通孔221A〜221Dを有することができる（図９参照）。さらに、第2部材20の第2基板200は、第1部材10の第1接合面150と接合されるための第2接合面220を有する。
【００３５】
第2基板200には、第2電極215が、埋設され、かつその少なくとも一部が第2接合面220の表面にて露出している。第2電極215は、第1部材10の開口中心部110から放射状に延存する流路用開口部111A〜111Dに対応し、これらのそれぞれ係合し得るように215A〜215Dとして突起状に形成されることもできる。第2電極215A〜215Dが、突起状に形成されている場合には、流路の密閉性と第1部材及び第2部材の接合強度が高められるという利点がある。第2電極215A〜215D は、互いに非接触状態にある。第1電極の数に等しい数に分割された第2電極を有するバイオセンサは、各第2電極において電気化学的測定を独立に行うことができる。図１〜６に示す態様では、4つの流路用開口部を有し、かつ4つの第1電極を有するので、第2電極も215A、215B、215C、215Dの4つが配設される。各第2電極の電極面積(露出面積)は、利用できる試料の量や測定に求められる精度、電気化学測定条件等を考慮して適宜決定できる。但し、測定精度を考慮すると、第2電極の露出面積は第1電極の前記流路用開口部への露出面積の1〜10倍の範囲であることが適当であり、好ましくは1.5〜10倍の範囲、より好ましくは2〜10倍の範囲であり、面積としては、例えば、1〜50mm2の範囲とすることができる。但し、この範囲に限定される意図ではない。
【００３６】
但し、第2電極215は、突起状でなくても流路は形成でき、かつ第1部材及び第2部材の所望の接合強度は得られる。第2電極215の突起部は、開口中心部110及び流路用開口部111A〜111Dの深さより低い高さを有し、第1部材10と第2部材20とを接合した際に、開口中心部110及び流路用開口部111A〜111Dの開口上端付近を第2電極215A〜215Dのそれぞれが入り込み、第2電極215A〜215Dの表面が流路用開口部111A〜111Dとともに流路を形成することができる。流路の長手方向に垂直な断面形状及び寸法は、流路用開口部111A〜111Dの断面形状及び寸法及び第2電極215A〜215Dの断面形状及び寸法により適宜決定できる。
【００３７】
第2電極215に接続し、第2部材20の外部と接続可能な第2配線121が配設される。図４に示す態様では、4つの第2電極215A〜215Dを有するので、独立に第2電極に接続し、第2部材の外部と接続可能な第2配線216A〜216Dを有することができる。第2配線216A〜216Dの電極とは反対側の末端は整列させて、測定機器との接続用の第2端子230とすることができる(図6参照)。図5には、第2電極215と第2配線216及び貫通孔210を含む部分の拡大図を示す。図7に示すように、第2部材20の第2端子230は、第1部材10の第1端子160とともに、第1部材10と第2部材20を積層し接合したときに、チップの外部への端子を形成する。
【００３８】
第2部材20の厚みは、特に制限はないが、第1部材10への組立が容易にでき、かつ良好に成形できることを考慮して適宜決定される。第2部材20の厚みは、例えば、1〜10mmの範囲とすることができる。
【００３９】
図7に示すように、第1接合面150と第2接合面220が対向するように第1部材10と第2部材20を積層し接合したときに、第2部材20の被検体を導入するための貫通孔210が、第1部材10の開口中心部110に位置し、第1部材10の通気用貫通孔112A〜112D(図8参照)または第2部材20の通気用貫通孔221A〜221D(図9参照)が、それぞれ流路用開口部の第1電極130A〜130Dより先端側に位置し、第1部材10の各流路用開口部111A〜111Dと第2部材の各流路用開口部と対向する第2電極215A〜215Dの面との間に空間が形成される。
【００４０】
この空間には、各流路用開口部の空間の先端側に通気用貫通孔221A〜221Dを有するため、貫通孔210から導入される被検体溶液が毛細管現象により吸引されて、第1電極130A〜130D及び第2電極215A〜215Dに到達する。換言すると、第1接合面150と第2接合面220が対向するように第1部材10と第2部材20を積層し接合したときに形成される各流路の第1電極より先端側のそれぞれに、第1部材または第2部材の厚さ方向に伸びる通気用貫通孔を少なくとも1つ有すればよい。通気用貫通孔は、第1部材および第2部材のいずれの側に有ってもよいが、流路用開口部の形状、構造および電極の配置、形状、構造等を考慮すると、第1部材に設けることの方が好ましい。但し、第2部材に設けることも、あるいは、第1部材および第2部材の両方に設けることもできる。第1部材10に第3電極を設けた態様において、通気用貫通孔112を設けた態様を図８に示す。第2部材20に通気用貫通孔221を設けた態様を図９に示す。第2部材が各通気用貫通孔を有する場合には、第3電極140を有する態様においては、第1接合面150と第2接合面220が対向するように第1部材10と第2部材20を積層し接合したときに、第2部材20の各通気用貫通孔221A〜221Dが、各第3電極140A〜140Dとそれぞれ重複する位置または各第3電極より先端側に位置することが適当である。
【００４１】
第1部材10は、第1接合面150の一部に凸部または凹部を有することができ、第2部材20は、第2接合面220の一部に、第1接合面150の凸部または凹部に対応する凹部または凸部を有することができる。第1接合面150の凸部と第2接合面220の凹部または第1接合面150の凹部と第2接合面220の凸部とが係合することで、第1部材10と第2部材20との位置決めが容易になる。
【００４２】
本発明のバイオセンサ組立用キットにおいて、第1部材の各流路用開口部及び第2部材の前記各流路用開口部と対向する面との間に形成される空間を形成する面の内、樹脂組成物で構成される面は、この空間を被検体である液体が毛細管現象により流れやすくするために、例えば、プラズマ処理またはエタノール処理などにより親水化されていることが好ましい。さらに、第2部材の被検体を導入するための貫通孔の内面も、同様に、例えば、プラズマ処理またはエタノール処理などにより親水化されていることが好ましい。
【００４３】
第1基板100及び第2基板200は、ポリプロピレン系樹脂と一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジエンのエラストマー性ポリマーブロックである）とを含有する樹脂組成物からなる。
【００４４】
ここで、ポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリマー又は、エチレン、ブテン−１、ヘキセン−１などのα−オレフィンを含むランダムコポリマーを用いることができる。ポリマーブロックＸとして、ビニル芳香族モノマー（例えばスチレン）、エチレン又はメタクリレート（例えばメチルメタクリレート）等の重合したポリマーがある。なお、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体には、（Ｘ−Ｙ）ｎにおいてｎ＝１〜５の範囲にあるものや、Ｘ−Ｙ−Ｘ、Ｙ−Ｘ−Ｙ等が含まれる。
【００４５】
水素添加誘導体のポリマーブロックＸとしては、ポリスチレン系とポリオレフィン系のものがあり、ポリスチレン系のものは、スチレン、α−メチルスチレン、ο−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンのうちから選択された１種又は２種以上のビニル芳香族化合物をモノマー単位として構成されるポリマーブロックが上げられる。また、ポリオレフィン系のものは、エチレンと炭素数３〜１０のα−オレフィンの共重合体がある。更に非共役ジエンが共役重合されていても良い。前記オレフィンとしては、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン等である。前記非共役ジエンとしては、例えば、１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，５−ヘキサジエン、１，４−オクタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、シクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボネル、５−ブチリデン−２−ノルボネル、２−イソプロペニル−５−ネルボルネン等がある。共重合体の具体例としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−１−ブテン共重合体、エチレン−１−オクテン共重合体、エチレン−プロピレン−１，４−ヘキサジエン共重合体、エチレン−プロピレン−５−エチリデン−２−ノルボルネン共重合体等が挙げられる。
【００４６】
ポリマーブロックＹの水素添加前のものとして、２−ブテン−１，４−ジイル基及びビニルエチレン基からなる群から選択される少なくとも１種の基をモノマー単位として構成されるポリブタジエンや、また２−メチル−２−ブテン−１，４−ジイル基、イソプロペニルエチレン基及び１−メチル−１−ビニルエチレン基からなる群から選択される少なくとも１種の基をモノマー単位として構成されるポリイソプレンが挙げられる。更に水素添加前のポリマーブロックＹとして、イソプレン単位及びブタジエン単位を主体とするモノマー単位からなるイソプレン／ブタジエン共重合体で、イソプレン単位が２−メチル−２−ブテン−１，４−ジイル基、イソプロペニルエチレン基及び１−メチル−１−ビニルエチレン基からなる群から選ばれるすくなくとも１種の基であり、ブタジエン単位が２−ブテン−１，４−ジイル基及び／又はビニルエチレン基であるものが挙げられる。ブタジエン単位とイソプレン単位の配置は、ランダム状、ブロック状、テーパブロック状のいずれの形態になっても良い。
【００４７】
また、ポリマーブロックＹの水素添加前のものとして、ビニル芳香族化合物単位及びブタジエン単位を主体とするモノマー単位からなるビニル芳香族化合物／ブタジエン共重合体で、ビニル芳香族化合物単位が、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンのうちから選択された１種のモノマー単位であり、ブタジエン単位が、２−ブテン１，４−ジイル基及び／又はビニルエチレン基である共重合体が挙げられる。ビニル芳香族化合物単位とブタジエン単位の配置は、ランダム状、ブロック状、テーパブロック状のいずれの形態になっても良い。上記のようなポリマーブロックＹにおける水素添加の状態は、部分水素添加であっても、また完全水素添加であっても良い。
【００４８】
なお、水素添加誘導体のポリマーブロックＸがポリスチレンであり、ポリマーブロックＹの水素添加前のものが１，２結合、３，４結合及び／又は１，４結合のポリイソプレンであると原材料を入手しやすい。スチレン成分はポリプロピレン系樹脂等と相溶しないので、その割合が高くなるとポリプロピレンとの混合に時間を要するので、スチレン成分の多い水素添加誘導体を用いるときはマスターバッチ化し、予め十分に混合しておくのが良い。
【００４９】
水素添加誘導体のポリマーブロックＸがポリスチレンであり、ポリマーブロックＹの水素添加前のものが１，２結合及び／又は１，４結合のポリブタジエンである場合も原材料が入手しやすい。
【００５０】
生化学研究に用いる器具において、測定対象（被検体）に直接接触する部分（反応部）は生態適合性に優れ、ポリペプチド等が吸着せず、生体物質に影響を与えないことが求められる。さらに、合成樹脂製のバイオセンサチップでは合成樹脂の改質のために添加されている添加剤が各種の操作過程で溶出しないことが必要である。上記のポリプロピレン系樹脂と一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体で形成されるポリマーアロイからなる樹脂組成物は、水素添加誘導体の数十ナノメートルの球状のミクロドメイン、ポリプロピレンの結晶ラメラ、およびマトリックスをなすポリプロピレンの非晶マトリックスからなり、ポリプロピレンの結晶部部分のサイズはポリプロピレン単独の場合に比較して１００分の１以下という特徴を有している。
【００５１】
図７に示すように積層した第1部材10と第2部材20は、第1接合面150と第2接合面220を、接着剤を用いることなしに、バイオセンサ用の生物材料が失活しない温度条件での接合に付されて組立てられる。第1部材10と第2部材20を構成する第1基板100及び第2基板200は、いずれも上記ポリプロピレン系樹脂と一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体とを含有する樹脂組成物からなる。しかも、第1接合面150は、開口中心部110及び流路用開口部111においてのみ、第1電極130が露出しており、有る場合には、通気用貫通孔112A〜112Dを有するのみであり、それ以外の部分には、電極の露出部分はなく、第2部材20の第2接合面220との接合面が確保されている。同様に、第2部材20の第2接合面220も、貫通孔210と、有る場合には、通気用貫通孔221A〜221Dを有し、かつ第1部材10の各流路用開口部と対向する第2電極215A〜215D面との間に空間が形成されるように構成されているだけであり、それ以外の部分は、第1部材10の第1接合面150との接合面が確保されている。このように、第1接合面150と第2接合面220とは、電極及び配線がほとんど露出しておらず、接合されるための面が広く確保されている。そのため、バイオセンサ用の生物材料が失活しない温度条件、例えば、30〜50℃、好ましくは40〜50℃での接合に付されて組立てることで、第1部材10と第2部材20とを接合させて、バイオセンサチップとして組立てることができる。バイオセンサチップとして組立てた状態は図７に示される。
【００５２】
第1部材10は、第1電極及び第1配線、さらに所望により、第3電極及び第3配線を上記で説明した状態で、上記樹脂組成物と、電極及び配線の材料を用いて射出成形により成形することができる。即ち、第１部材は、少なくとも第1電極及び第1配線を射出成形によりインサート成形したものであることができる。さらに、第１部材は、第3電極及び第3配線をさらに射出成形によりインサート成形したものであることもできる。射出成形する際にインサート成形により、電極及び配線と基板とが一体成形される。第2部材も同様に、第2電極及び第2配線を上記で説明した状態で、上記樹脂組成物と、電極及び配線の材料を用いて射出成形により成形して作製することができる。
【００５３】
図１０に電極及び配線を含む成形用の打ち抜き成形体の平面図を示す。図１０の下半分が第1電極130A〜130D、第1配線131A〜131D、第3電極140A〜140D及び第3配線141A〜141Dを含むセットであり、上半分が第2電極215A〜215D及び第2配線216A〜216Dを含むセットである。
【００５４】
図１１に図１０に示した成形用の打ち抜き成形体に第１基板及び第２基板を成形して第１部材及び第２部材が一体になった状態であって、第１部材は、第1電極及び第3電極が露出した面、第２部材では第2電極が露出した面の平面図を示す。図１２には、同様の第１部材及び第２部材が一体になった状態の背面図(右)及び側面図(左)を示す。この一体品を第１部材及び第２部材から各配線が図３及び６に示された状態の接続用の端子160を形成するように金属材料部分を切断して、第１部材及び第２部材を得る。
【００５５】
電極及び配線は、導電性の材料であれば特に制限はなく、種々の金属製の電極及び配線を用いることができ、例えば、導電性の良い非鉄金属である銅または銅合金製の電極または配線に表面処理、（例えば、Ａｇ、Ａｕ等のメッキ）を行ったものを挙げることができる。好ましくは、銅製薄板にニッケルメッキを施したあと更に金メッキをしたものを所定の形状に打ち抜いたものである。打ち抜き成形された電極と配線を金型キャビティに固定して、樹脂組成物を射出することにより、上記第1部材を製造することができる。尚、電極の厚みは、例えば、０．０５〜０．０８ｍｍの範囲とし、基板を構成する樹脂の収縮を考慮して、電極の露出部分に樹脂が被らないようにすることが好ましい。
【００５６】
［バイオセンサチップ］
本発明は、バイオセンサチップの製造方法及びこの製造方法で得られるバイオセンサチップの発明を包含する。
バイオセンサチップの製造方法は、以下の工程を含む。
(1)本発明のバイオセンサチップ組立用キットの(a)前記第1部材の第1電極が露出する面の少なくとも一部、(b)前記第1部材の第1電極が露出する面以外の流路用開口部の表面の少なくとも一部、(c)前記第2部材の第2電極の露出する面の少なくとも一部、(d)前記第2部材の第2電極の露出する面以外の流路用開口部に対向する表面の少なくとも一部、または(e)前記(a)〜(d)の2以上にバイオセンサ用の生物材料を固定する工程、
(2)第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、かつ第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置するように、第1接合面と第2接合面を積層し、第1部材と第2部材の接合面を、前記生物材料が失活しない温度条件で接合する工程。
【００５７】
バイオセンサ用の生物材料には特に制限はないが、例えば、各酵素類、抗原、抗体、ペプチド、タンパク、核酸などの溶液や固形体などがあげられる。また、バイオセンサ用の生物材料の固定量は、バイオセンサチップ検体吸入部の大きさの違いや生体材料の反応性の違いなどにより特に制限はないが、数ピコリットルから数十マイクロリットルの液体を塗布、もしくは、数フェムトグラムから数マイクログラムの固体を固定化することなどが挙げられる。
【００５８】
例えば、バイオセンサ用の生物材料が酵素の場合、測定対象物質に対応する１種類あるいは２種類以上の酵素をそれぞれ適する濃度で、適するpHの緩衝溶液に溶解し、酵素溶液を調製する。この溶液には酵素タンパク質を安定化するため、あるいは架橋固定化を行う際のバインダーの役を担うため、酵素以外のタンパク質を加えることも可能である。次いでこの酵素溶液を１種類ずつ順番に、あるいは、２種類以上の酵素溶液を任意の体積で混合して一度に、前記(a)〜(e)のいずれかに、例えば、流路用開口部の表面、第1電極（作用極）の上面、あるいは第1電極の外側の流路部底面や第3電極の表面、第2電極の表面などにマイクロピペットや分注器、あるいはインクジェットスポッターを用いて滴下して、自然乾燥させる。必要に応じて酵素溶液に増粘剤を加え、測定液が流入してきたときに溶解し易くする固定化も可能であるし、また、酵素溶液の塗布後、０．１〜数％のグルタルアルデヒド溶液をさらに塗布することにより、酵素タンパク質を容易に溶解しないようにしっかりと架橋固定化することも可能である。
【００５９】
第1部材と第2部材の積層及び接合において、第2部材の被検体を導入するための貫通孔が、第1部材の開口中心部に位置し、かつ第1部材または第2部材の各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置するように、第1接合面と第2接合面を積層する。
第1接合面150と第2接合面220が対向するように第1部材10と第2部材20を積層し接合したときに、第2部材20の被検体を導入するための貫通孔210が、第1部材10の開口中心部110に位置し、第1部材10の通気用貫通孔112A〜112Dまたは第2部材20の通気用貫通孔221A〜221Dが、それぞれ流路用開口部の第1電極130A〜130Dより先端側に位置し、第1部材10の各流路用開口部111A〜111Dと第2部材の各流路用開口部と対向する第2電極215A〜215D面との間に空間が形成される。この空間には、各流路用開口部の空間の先端側に通気用貫通孔112A〜112Dまたは221A〜221Dを有するため、貫通孔210から導入される被検体溶液が毛細管現象により吸引されて、第1電極130A〜130Dに到達する。
【００６０】
第1部材と第2部材は積層し、好ましくは接合を促進するように加圧することが好ましく、加圧は、例えば、２枚の板の間に積層した第1部材と第2部材を挟み込み、板の両側から加圧することができる。さらに、複数の積層した第1部材と第2部材を上記２枚の板の間に挟み込み、同時に複数のバイオセンサを作成することもできる。上記加圧は、接合面の接合を促進し、しかし、電極に固定されたバイオセンサ用の生物材料を失活させることのない温度条件で維持することが好ましい。上記温度条件は、例えば、３０〜４０℃の範囲、好ましくは約３５℃である。接合のための時間は、条件により異なるが、例えば、１０分〜１０時間の範囲である。
【００６１】
本発明は、上記本発明のバイオセンサチップを含むバイオセンサに関する。本発明のバイオセンサは、バイオセンサチップに加えて、バイオセンサチップを用いて電気化学測定を行うための装置、例えば、定電流測定装置または定電圧測定装置を含むことができ、さらには電気化学測定を行うための装置からの信号を記録するため記録装置などを含むことができる。
【実施例】
【００６２】
以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。但し、本発明はこれらの例に限定される意図ではない。
【００６３】
＜第１実施例＞
第１部材および第２部材を成形するための樹脂組成物としては、ポリプロピレン系樹脂として日本ポリプロ製のホモポリマーMA04Aを用い、水素添加誘導体としてクラレ製のハイブラー7311を用いた。両者の混合割合は質量比で50：50であり、あらかじめ十分混合するために、マスターバッチ化した。マスターバッチ化された樹脂組成物を射出成形機のホッパーに入れ、第１部材に第1電極及び第3電極、並びにそれらに対する配線が配設されるように金型内に電極等を設置し、第２部材に第2電極及びそれらに対する配線が配設されるように金型内に電極等を設置した後、射出して第１部材および第２部材を成形した。ここで使用する金型は、キャビティの成形面、特に第１部材および第２部材の接合面を成形する面を鏡面研磨した。図１３に射出成形で得られた第１部材および第２部材が一体になった状態の写真を示す。さらに、図１３で示した一体品から、不要部分をカットして、第１部材および第２部材を得た。
【００６４】
上記MA04Aとハイブラー7311とは、改質剤の添加量を極めて低く抑えており、しかも両者で形成されるポリマーアロイは、ハイブラー7311の数十ナノメートルの球状のミクロドメイン、ポリプロピレンの結晶ラメラ、およびマトリックスをなすポリプロピレンの非晶マトリックスからなり、ポリプロピレンの結晶部部分のサイズはポリプロピレン単独の場合に比較して１００分の１以下という特徴を有している。上記ポリマーアロイは精密転写性に優れているから、前記金型で第１部材および第２部材を成形したときに、それらの接合面を金型の鏡面研磨度合い（平面平滑度）と同程度の平滑度の接合面を形成することができる。
【００６５】
第１部材の第１電極（作用極）と第3電極（検知極）との間への酵素含有溶液の塗布、固定化は以下のように行った。フェニルアラニン脱水素酵素(PheDH)（15.4U/mg）/0.1MGly-KOH 緩衝液(pH 9.5)(3.2mg/ml)及びジアホラーゼ(DI)(22.4U/mg）/0.1Mリン酸緩衝液(pH 7.0) (2.2mg/ml)の混合酵素液１.0μLを各流路の第1電極（作用極）と第3電極（検知極）の間の流路表面上にマイクロピペットを用いて滴下し、1時間自然乾燥することで、フェニルアラニン脱水素酵素(PheDH)及びジアホラーゼ(DI)を各流路に固定化した。
【００６６】
射出成形された第１部材の接合面に第2電極（対極）を埋設した第２部材の接合面を当接して積層体とし、接合補助治具に収めネジにより締め付けた状態で、乾燥機に３５℃で４時間保存した。第１部材および第２部材を貼り合わせてチップ形状とした。これにより、フェニルアラニン測定用の酵素チップを作製できた。
【００６７】
乾燥機から取り出したチップは、指でその接合面を引き離す方向に剥がそうとしても、相当な力を入れない限り剥離できなかった。得られたチップは、繰り返し使用に耐え得るものであった。
【００６８】
上記チップを用いて、以下の条件で、被検体液中のフェニルアラニン濃度測定を行った。
＜測定溶液＞
PBS (pH 7.4)                       1mL 
NAD+ (25mM)                        1mL 
KCl (0.5M)                         1mL 
1-methoxyPMS (12.5mM)              1mL 
Phe (5mM) or PBS                   1mL 
全体積                             5μL
＜自動測定の開始条件＞
吸入(充填)電圧：0.1 V
吸入(充填)電流：0.1μA
Pheの測定：作用極と対極の2電極系で測定
<電圧印加条件>
1st  : 0 V,5 sec
2nd  : 0.4 V, 5 sec
【００６９】
結果を図１４〜１６に示す。４ＣＨにバチルス・バディウス(Bacillus badius)(Bb)由来のＰｈｅＤＨとＤＩを固定化して1ｍＭ  Ｐｈｅの測定を試みたところ、酸化電流の増加が観測され、4ＣＨのばらつきも4％以下であった。同一チップ上の各チャンネル間ではほぼ同様な電流値が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、バイオセンサに関連する分野に有用である。特に、単一の試料について複数の物性や物質の濃度を簡易に測定する必要がある分野において特に有用である。
【符号の説明】
【００７１】
10 第1部材
100 第1基板
110 開口中心部
111、111A〜111D 流路用開口部
112、112A〜112D 通気用貫通孔
114、114A〜114D 流路用開口部表面
130、130A〜130D 第１電極
131、131A〜131D 第1配線
140、140A〜140D 第3電極
141、141A〜141D 第3配線
150 第1接合面
160 第1端子
20 第2部材
200 第2基板
210 貫通孔
215、215A〜215D 2電極
216、216A〜216D 第2配線
220 第2接合面
221、221A〜221D 通気用貫通孔
230 第2端子
【要約】
【課題】マルチタイプの比較的高い測定精度を得ることが可能なバイオセンサチップを提供するための、バイオセンサチップ組立用キット、このキットを用いるバイオセンサチップの製造方法、このキットを用いて作製されるバイオセンサチップを提供。
【解決手段】第1電極が埋設され、開口中心部及び開口中心部から放射状に延存する複数の流路用開口部を有する第1基板からなる第1部材、測定対象被検体を導入用貫通孔を有し、第2電極が埋設され第2部材を含むバイオセンサ組立用キット。流路表面にバイオセンサ用の生物材料を固定する。第1部材と第2部材を積層し接合したときに、被検体導入用貫通孔が第1部材の開口中心部に位置し、各通気用貫通孔が、各流路用開口部の第1電極より先端側に位置し、第1部材の各流路用開口部と第2部材の各流路用開口部と対向する面との間に空間が形成される。積層した第1部材と第2部材は、生物材料が失活しない温度条件での接合に付されて組立てられる。
【選択図】図７【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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【図１５】
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【図１６】
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