(57)【要約】【課題】センサチップの反応部に塗布された薬剤の劣化状態を、被測定物質の濃度測定時に、検出可能にするセンサチップ、および、このセンサチップを用い、薬剤の劣化状態を検出しながら正確な測定を可能にするセンサシステムを提供する。【解決手段】互いに対向する２枚の基板および前記基板間に挟装されたスペーサ層を有し、前記スペーサ層内に複数の反応部を有し、かつ前記基板のスペーサ層側表面に前記反応部内に露出する検知用電極系が設けられているセンサチップであって、前記複数の反応部の２以上の反応部に、同一の薬剤Ａが塗布され、前記２以上の反応部の少なくとも１の反応部には、さらに前記薬剤Ａと反応する他の薬剤Ｂが塗布されていることを特徴とするセンサチップ、並びに、このセンサチップと２以上の反応部のそれぞれからの電流値を比較する測定手段を有することを特徴とするセンサシステム。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する２枚の基板および前記基板間に挟装されたスペーサ層を有し、前記スペーサ層内に複数の反応部を有し、かつ前記基板のスペーサ層側表面に前記反応部内に露出する検知用電極系が設けられているセンサチップであって、
前記複数の反応部の２以上の反応部に、同一の薬剤Ａが塗布され、前記２以上の反応部の少なくとも１の反応部には、さらに前記薬剤Ａと反応する他の薬剤Ｂが塗布されていることを特徴とするセンサチップ。
【請求項２】
前記薬剤Ｂが、被測定物質であることを特徴とする請求項１に記載のセンサチップ。
【請求項３】
バイオセンサチップであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサチップ。
【請求項４】
互いに対向する２枚の基板および前記基板間に挟装されたスペーサ層を有し、前記スペーサ層内に複数の反応部を有し、かつ前記基板のスペーサ層側表面に前記反応部内に露出する検知用電極系が設けられているセンサチップであって、前記複数の反応部の２以上の反応部に、同一の薬剤Ａが塗布され、前記２以上の反応部の少なくとも１の反応部には、さらに前記薬剤Ａと反応する他の薬剤Ｂが塗布されているセンサチップと、
前記同一の薬剤Ａが塗布された２以上の反応部のそれぞれからの電流値を比較する測定手段とを有することを特徴とするセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中の特定成分を定量するセンサチップ、特に生体試料中に含まれる特定成分を定量するためのバイオセンサチップに関する。本発明は、またこのセンサチップを用いたセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサチップは、血液、尿などの生体試料をチップ内の反応部に導入し、試料中に含まれる特定成分（被測定物質）と反応部に塗布された薬剤の間で、酵素反応や抗原−抗体反応等の生化学反応を生じさせ、この反応により生じる電流値をチップ外へ出力して、被測定物質の定量をするものである。バイオセンサチップは、生体の持つ優れた分子識別機能を利用するものであり、微量の化学物質の迅速かつ簡便な測定を可能にするものとして注目されている。
【０００３】
バイオセンサチップによる測定では、反応部より出力される電流値の大きさに基づき試料中に含まれる被測定物質の濃度が定量される。しかし、反応部の薬剤が劣化した場合は、被測定物質の濃度が同じであっても、出力される電流値の大きさは低下し、劣化が大きい場合は測定が困難になる。従って、反応部の薬剤の劣化が考えられる場合には、測定においてその劣化の有無を確認する必要がある。
【０００４】
近年、高齢者人口の増加などにより日常的な健康管理の重要性が指摘されており、個人の家庭内における簡易測定手段として、安価な使い捨てタイプのバイオセンサチップの需要が高まっている。しかし、この使い捨てタイプのバイオセンサチップについては、使用者の保管等により、反応部の薬剤の劣化がおこり正確な測定ができないとの問題が指摘されている。
【０００５】
また、生産コストの低減や使用性の向上のためには、使い捨てタイプのバイオセンサチップを複数枚まとめて包装することが好ましいが、この場合多くのバイオセンサチップは、包装の開封後使用時まで、長時間外気にさらされることになるので薬剤の劣化がおこりやすい。
【０００６】
しかし、従来のバイオセンサチップでは、使用者が薬剤の活性を確認する手段がなかったので、薬剤が劣化し正確な被測定物質濃度を測定できない状態になっていても、測定を行い正確な測定結果を誤認する可能性があった。そして、測定結果の正否の判断の誤りにより、適切な自己管理ができなくなる危険性があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、センサチップを被測定物質の定量に使用する際に、反応部に塗布された薬剤の劣化状態を、容易に検出することができるセンサチップを提供することを課題とする。本発明はまた、このセンサチップを用いるセンサシステムであって、薬剤の劣化状態を検出しながら正確な測定を可能にするセンサシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題は、互いに対向する２枚の基板および前記基板間に挟装されたスペーサ層を有し、前記スペーサ層内に複数の反応部を有し、かつ前記基板のスペーサ層側表面に前記反応部内に露出する検知用電極系が設けられているセンサチップであって、
前記複数の反応部の２以上の反応部に、同一の薬剤（この薬剤を薬剤Ａと言う。）が塗布され、前記２以上の反応部の少なくとも１の反応部には、さらに前記薬剤と反応する他の薬剤（この薬剤を薬剤Ｂと言う。）が塗布されていることを特徴とするセンサチップ（請求項１）により解決される。
【０００９】
本発明者は検討の結果、２以上の反応部に同一の薬剤を塗布するとともに、その中の少なくとも１つの反応部にはさらにこの薬剤と反応する他の薬剤も塗布したセンサチップを用いれば、両方の反応部から出力される電流値を比較することにより、薬剤の劣化の程度を容易に検出できることを見いだし、本発明を完成した。
【００１０】
本発明のセンサチップは、互いに対向するすなわち対面して配置されている２枚の基板と、その基板間に挟装されるスペーサ層からなる。基板のスペーサ層側、すなわち互いに対面している側の表面上には、検知用電極系が形成されている。検知用電極系は、少なくとも作用極と対極を有し、さらに必要により参照極等の他の電極やその他の手段を有してもよい。通常、１つの検知用電極系内の作用極と対極は各基板の表面上に並列して配置されている。各検知用電極系は、各反応部内に露出し、反応部内での反応により生じた電流値を出力する。
【００１１】
前記２枚の基板は、電気絶縁性のフィルムであり、その材質としては、セラミックス、ガラス、紙、生分解性材料（例えば、ポリ乳酸、デンプン等）、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料が例示されるが、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性樹脂が用いられる。
【００１２】
前記２枚の基板の間に挟装されるスペーサ層は、一層又は複数の層からなり、例えば、電極間の絶縁性を高めかつ電極を物理的に保護する機能を有するレジスト材層と、各層を接着する機能を有する粘着剤層や接着剤層等の複数の層からなるものが挙げられる。また、一層がレジスト材層と接着剤層を兼ねる場合もあるし、レジスト材層、粘着剤層、接着剤層がそれぞれ多層からなる場合もある。
【００１３】
レジスト材層はセンサチップ形成後スペーサとしての役割を果たすと共に、基板との密着性が強いので、液体の薬剤を反応部に塗布した際に、基板とスペーサ層との界面に薬品が浸透し界面が剥離することを防止する等の機能を有する。
【００１４】
レジスト材層の材質としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。粘着剤層を形成する粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤が例示される。接着剤層を形成する接着剤としては、エポキシ系、酢酸ビニル系、シリコーン系等の接着剤が例示され、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂、ＵＶ硬化樹脂等を使用することができる。
【００１５】
接着剤層や粘着剤層も、センサチップ形成後スペーサとしての役割を果たすが、一般に接着剤や粘着剤はヤング率が低く変形しやすいため、反応部の体積を規定する上ではあまり厚くしない方が良い。両面を接着する機能を有する程度で、最小限の厚さであることが通常好ましい。
【００１６】
本発明のセンサチップでは、スペーサ層中に２以上の反応部が設けられている。好ましくは、前記２枚の基板のそれぞれのスペーサ層側表面に検知用電極系が設けられ、一方の基板（基板１とする）の表面上に形成された検知用電極系のみが露出しており他方の基板（基板２とする）の検知用電極系は露出していない反応部、及び基板２の検知用電極系のみが露出しており基板１の検知用電極系は露出していない反応部の少なくとも２つの反応部を有する。基板１の検知用電極系と基板２の検知用電極系を前記のような対面構造とすることにより、複数の電極系を一平面上に並列に並べないので、本発明のセンサチップのサイズをコンパクトにすることができる。
【００１７】
ここで、反応部とは、スペーサ層中に設けられた中空部であって、この部分でここに導入された試料がここに塗布されている薬剤と、検知、定量のための化学反応をし、バイオセンサチップの場合は生化学反応をする。前記薬剤としては、この化学反応を促進されるための触媒、酵素等が挙げられ、反応部内に塗布、固定されている。
【００１８】
前記薬剤に使用される触媒、酵素としては、血液中のグルコース量を測定するグルコースバイオセンサにおいては、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）、グルコースオキシダーゼ−電子受容体（メディエータ）混合物、グルコースオキシダーゼ−アルブミン混合物、又はグルコースオキシダーゼ−電子受容体−アルブミン混合物等が例示され、その他、フルクトースセンサにおけるフルクトースデヒドロゲナーゼ（ＦＤＨ）、乳酸センサにおける乳酸オキシダーゼ、コレステロールセンサにおけるコレステロールオキシダーゼ、アルコールセンサにおけるアルコールオキシダーゼ、アミノ酸センサにおけるアミノ酸オキシダーゼ等が例示される。又、反応を円滑に行うための界面活性剤等が塗布される場合もある。
【００１９】
又、反応部は、試料導入口を少なくとも１つその一端に有する必要があるが、さらに試料導入口の反対側の端にも、開口部を有することが好ましい。反応部を、このようなストロー状の構造とすることで、毛管現象を利用して試料の反応部への充填を容易にすることができる。
【００２０】
本発明のセンサチップは、その複数の反応部の中に、ある薬剤Ａが塗布されている反応部および、それと同一の薬剤Ａが塗布されるとともにこの薬剤Ａと反応する他の薬剤Ｂも塗布されている反応部を有することを特徴とする。以後、前記の薬剤Ａのみが塗布されている反応部を測定用反応部と言い、前記の薬剤Ａおよび他の薬剤Ｂも塗布されている反応部をレファレンス反応部と言い、この他の薬剤Ｂを参照用試薬と言う。
【００２１】
このような反応部は、たとえば、センサチップの製造の薬剤塗布の工程において、２つの反応部のそれぞれに同一の薬剤Ａを塗布し、さらに一方の反応部についてのみ、前記の薬剤Ａの塗布箇所とは異なる箇所に参照用試薬（薬剤Ｂ）を塗布して形成することができる。
【００２２】
試料が測定用反応部およびレファレンス反応部に導入されると、測定用反応部では試料中の被測定物質が薬剤Ａにより反応しその検知用電極系に電流値が出力される。この電流値をＩａとする。一方、レファレンス反応部では、試料中の被測定物質が薬剤Ａにより反応するとともに、参照用試薬と薬剤Ａが反応しその検知用電極系に電流値が出力される。この電流値をＩｂとする。電流値Ｉｂは、試料中の被測定物質と薬剤Ａとの間の反応による電流値（Ｉａと等しい。）と、参照用試薬と薬剤Ａとの間の反応による電流値の合算であるので、２つの出力電流値の差Ｉｘ＝（Ｉｂ−Ｉａ）は、参照用試薬と薬剤Ａとの間の反応による電流値である。
【００２３】
薬剤Ａが劣化すると、参照用試薬と薬剤Ａとの間の反応も不活性になり、Ｉｘは薬剤Ａの劣化とともに減少する。そこで、薬剤Ａの劣化がない場合の、参照用試薬と薬剤Ａとの間の反応による電流値Ｉｏと前記Ｉｘを比較することにより薬剤Ａの劣化状態を判定することができる。電流値Ｉｏは、センサチップの設計時やセンサチップの製造直後、すなわち薬剤Ａの劣化がない場合において、被測定物質を所定の濃度含む試料について、ＩａおよびＩｂを予め測定して求めることができる。
【００２４】
使用される参照用試薬（薬剤Ｂ）としては、薬剤Ａに高活性で反応し、反応に応じた電流値を出力させる物質であれば特に限定はされないが、被測定物質と同一の物質を用いるのがより好ましい（請求項２）。参照用試薬を被測定物質と同一の物質とすることにより、薬剤Ａの活性変化に基づく出力の変化のみを精度良く抽出できる。
【００２５】
本発明のセンサチップは、測定用反応部およびレファレンス反応部以外に他の反応部を有してもよい。他の反応部に、測定用反応部およびレファレンス反応部に塗布された薬剤Ａ以外の薬剤を塗布することにより、試料中の異なる成分について同時に測定をすることも可能である。
【００２６】
本発明のセンサチップは、バイオセンサチップとして好ましく用いられる。請求項３は、この好ましい態様に該当する。例えば、血液中のグルコース量（血糖値）や尿糖値を測定する血糖値センサ、尿糖値センサなどとして用いられ、また、フルクトースセンサや肝機能検査、中性脂肪やコレステロール量の検査などにおいても好適に用いられる。特に、薬剤の劣化が問題となりやすい使い捨てタイプのバイオセンサチップとして好ましい。
【００２７】
本発明のセンサチップにより試料中の被測定物質の定量をするときは、センサチップをセンサ装置に装着し、センサチップの試料導入口を試料に接触させ、反応部内に試料を導入して反応させる。センサ装置は、センサチップよりの電流値を入力するための端子、その電流値を処理して測定結果を算出する手段、測定結果を表示する手段などを有する装置であり、センサチップとセンサ装置により、試料中の被測定物質を定量するためのセンサシステムが構成される。
【００２８】
本発明は、前記のセンサチップに加えて、前記センサチップとセンサ装置からなるセンサシステムを提供する。すなわち、互いに対向する２枚の基板および前記基板間に挟装されたスペーサ層を有し、前記スペーサ層内に複数の反応部を有し、かつ前記基板のスペーサ層側表面に前記反応部内に露出する検知用電極系が設けられているセンサチップであって、前記複数の反応部の２以上の反応部に、同一の薬剤Ａが塗布され、前記２以上の反応部の少なくとも１の反応部には、さらに前記薬剤Ａと反応する他の薬剤Ｂが塗布されているセンサチップと、
前記同一の薬剤Ａが塗布された２以上の反応部のそれぞれからの電流値を比較する測定手段とを有することを特徴とするセンサシステム（請求項４）である。
【００２９】
このように、本発明のセンサシステムは、前記の本発明のセンサチップを用いることとともに、測定用反応部およびレファレンス反応部のそれぞれからの出力電流値、すなわち前記のＩａとＩｂを比較する測定手段を有することを特徴とする。この比較する測定手段によりＩａとＩｂの差であるＩｘが求められる。
【００３０】
そして、前記のようにして予め測定しておいた電流値Ｉｏをセンサ装置内の記憶部に予め記憶しておくと、Ｉｘ／Ｉｏを求めることができ、Ｉｘ／Ｉｏの低下状況により薬剤Ａの劣化状態を把握することができる。
【００３１】
薬剤Ａの活性低下が確認された場合は、たとえば、そのセンサチップの使用を禁止し、他のセンサチップと交換して測定をする。この場合、交換を促す旨がセンサ装置の表示部に出力されると好ましい。
【００３２】
薬剤Ａの活性低下が確認された場合であっても、そのセンサチップを使用しながら測定を行い、電流値Ｉａを、Ｉｘ／Ｉｏの値に基づいて補正し、被測定物質の定量をする方法も考えられる。この方法によれば、センサチップの廃棄交換によるロスの発生、費用の増加を防止できる。また、所定の閾値Ｉｄを決めておき、電流値ＩｘがＩｄを下回った場合には、薬剤Ａの劣化が著しいと判断してセンサチップを交換し、電流値ＩｘがＩｄ以上の場合には、Ｉｘ／Ｉｏの値に基づく補正を行い被測定物質を定量する方法も考えられる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のセンサチップやセンサシステムを用いれば、反応部に塗布された薬剤Ａの劣化状態を、測定の際に容易に判定することができる。従って、使用者の保管等により薬剤Ａの活性が低下した場合であっても、その低下の程度を適切に知り、センサチップを交換する、またはその低下の程度に基づいて出力を補正するなどの方法により、正確な定量をすることができ、劣化したセンサチップの使用による不適切な判断を避けることができる。
【００３４】
また、本発明のセンサチップは、チップサイズを大きくする必要がなく、又複雑な形状の構成部材が無いので生産が容易である。従って、使い捨てタイプのバイオセンサチップなどとして、個人の家庭内における日常的な健康管理などに好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に本発明を実施するための最良の形態を、図を用いて説明する。なお、本発明は、この形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない限り、他の形態へ変更することができる。
【００３６】
図１、図２は、本発明のセンサチップの一例を示したもので、図１は側面図であり、図２は平面図である。
【００３７】
図１に示されるように、この例では、基板１と基板２の間に挟装されるスペーサ層３は、レジスト材層４、粘着剤層５、レジスト材層６より構成されている。又基板１と基板２のスペーサ層３側の表面には、それぞれ、検知用電極系７、検知用電極系８が形成されている。
【００３８】
スペーサ層３中には、測定用反応部９とレファレンス反応部１０が形成されている。すなわち、この図の例は測定用反応部およびレファレンス反応部をそれぞれ１つづつ、合計２つの反応部を有するバイオセンサチップである。
【００３９】
測定用反応部９は、レジスト材層４及び粘着剤層５の中に形成されており、検知用電極系７のみがその中に露出している。レファレンス反応部１０は、粘着剤層５及びレジスト材層６の中に形成されており、検知用電極系８のみがその中に露出している。
【００４０】
図２に示されるように、測定用反応部９とレファレンス反応部１０は、互いに平行であり、その両端は、センサチップの両側面において開口している。従って、測定用反応部９とレファレンス反応部１０はストロー状の形状であり、各反応部の端が、試料が導入される試料導入口となる。
【００４１】
測定用反応部９とレファレンス反応部１０には、それぞれ同じ薬剤Ａ１１、１２が固定されている。また、レファレンス反応部１０には、薬剤Ａ１１の固定箇所と異なる箇所に、参照用試薬１３（薬剤Ｂ）が、薬剤Ａ１１とは分離して固定されている。この例では、参照用試薬１３は反応部内の薬剤Ａ１１が固定された面と対向する面に固定されている。
【００４２】
次に、図１、図２の例のセンサチップの製造方法について述べる。
【００４３】
先ず、センサチップの形成後は基板１と基板２となる基板シートの上に検知用電極系７、８を形成する。検知用電極系７、８の形成は、カーボンインクをスクリーン印刷して行うことができ、基板シートを略２等分する折り曲げ線の一方の側に検知用電極系７が、他方の側に検知用電極系８が形成される。
【００４４】
検知用電極系７、８の形成後は、それぞれの上にレジスト材層４、６が形成される。レジスト材層４、６は、それぞれセンサチップが形成後は測定用反応部９およびレファレンス反応部１０の一部となる溝を有するように形成されており、これらの溝は互いに平行であり、それぞれに検知用電極系７又は８が露出し、かつ基板シートの側面に垂直である。このようなレジスト材層４、６は、それらを構成する樹脂を、溝を形成するように、スクリーン印刷して硬化する方法により形成することができる。
【００４５】
レジスト材層４、６を形成後、その上に粘着剤層が形成される。粘着剤層は、前記の２つの溝と重なる位置にそれぞれ溝を有するように、かつ折り曲げ線を軸としてこれらの溝と対称となる位置にも溝を形成するように、形成されている。このような粘着剤層は、それらを構成する樹脂を、前記の各溝を形成するように、スクリーン印刷する方法により形成することができる。
【００４６】
以上のようにして、各溝が形成された後、それらの底部に薬剤Ａおよび参照用試薬の塗布がされる。薬剤Ａや参照用試薬の塗布後、基板シートを、折り曲げ線を中心として折り曲げ、粘着剤層同士を貼り合わせる。その結果、貼り合わされた粘着剤層は粘着剤層５を形成し、各溝は測定用反応部９およびレファレンス反応部１０を形成し、センサチップが得られる。
【００４７】
図３、図４は、それぞれ本発明のセンサチップの他の例を示す平面図である。
【００４８】
図３および図４においては、測定用反応部９とレファレンス反応部１０は、両者でＶ字を形成するように配置されている。それぞれの両端は、センサチップの両側面において開口しており、ストロー状の形状を有しているが、一方の側面においては、両者の開口部は接続している。その結果、この接続している開口部を試料導入口とすることにより、微量の試料を同時に両者に導入することができる。
【００４９】
図３および図４のいずれの例においても、測定用反応部９は、スペーサ層３の中に形成され検知用電極系７のみがその中に露出しており、レファレンス反応部１０は、スペーサ層３の中に形成され検知用電極系８のみがその中に露出している。また、測定用反応部９とレファレンス反応部１０には、それぞれに同じ薬剤Ａが固定されており、レファレンス反応部１０には、この薬剤Ａの固定箇所とは異なる箇所に、参照用試薬が固定されている。すなわち、これらの点では図２の例と同様であり、また同様な方法により製造できるので、詳細な説明は割愛する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のセンサチップの一例を示す側面図である。
【図２】本発明のセンサチップの一例を示す平面図である。
【図３】本発明のセンサチップの他の一例を示す平面図である。
【図４】本発明のセンサチップの他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、２        基板
３            スペーサ層
４、６        レジスト材層
５            粘着剤層
７、８        検知用電極系
９            測定用反応部
１０          レファレンス反応部
１１、１２    薬剤Ａ
１３          参照用試薬
【図１】
2007121060.tif 000003
【図２】
2007121060.tif 000004
【図３】
2007121060.tif 000005
【図４】
2007121060.tif 000006