(57)【要約】【課題】より優れた精度で、前記空気孔から外部への試料の流出を防止できるバイオセンサを提供する。【解決手段】本発明のバイオセンサは、空気孔を有する第１基板および第２基板を含み、前記第１基板と前記第２基板とが積層され、前記第１基板と前記第２基板との間に、試料の流路を有し、前記流路における試料の流れ方向において、前記流路の上流側の端部が、試料の導入口と連通し、前記流路の下流側の端部が、前記空気孔と連通し、前記流路の上面が、前記第１基板における前記第２基板との対向面により形成され、前記流路の上面において、前記導入口側の領域が、親水性領域であり、前記空気孔側の領域が、撥水性領域であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気孔を有する第１基板、および第２基板を含み、
前記第１基板と前記第２基板とが積層され、
前記第１基板と前記第２基板との間に、試料の流路を有し、
前記流路における試料の流れ方向において、
前記流路の上流側の端部が、試料の導入口と連通し、
前記流路の下流側の端部が、前記空気孔と連通し、
前記流路の上面が、前記第１基板における前記第２基板との対向面により形成され、
前記流路の上面において、前記導入口側の領域が、親水性領域であり、前記空気孔側の領域が、撥水性領域であることを特徴とするバイオセンサ。
【請求項２】
さらに、スリットを有するスペーサを含み、
前記第１基板と前記第２基板とが、前記スペーサを介して積層され、
前記スペーサの前記スリットにより形成される空間が、前記試料の流路であり、
前記第１基板、前記第２基板および前記スペーサの前記スリットにより形成される開口部が、前記試料の導入口である、請求項１記載のバイオセンサ。
【請求項３】
前記第１基板が、前記第２基板との対向面であって、前記空気孔の周囲に、前記撥水性領域を有する、請求項１または２記載のバイオセンサ。
【請求項４】
前記流路が、試薬が配置された試薬部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
【請求項５】
前記第２基板が、電極系を有し、前記電極系の一部が、前記試料の流路に露出している、請求項１から４のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
【請求項６】
前記第２基板が、試料が配置された試薬部を有し、
前記第２基板において、前記露出した電極系の上に、前記試薬部を有する、請求項５記載のバイオセンサ。
【請求項７】
前記流路の下面が、前記第２基板における前記第１基板との対向面により形成され、前記下面において、前記試薬部を除く領域が、撥水性領域である、請求項４から６のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
【請求項８】
前記流路の上面において、前記導入口から前記電極系を含む領域が、前記親水性領域であり、前記親水性領域の下流側端部から前記空気孔の領域が、前記撥水性領域である、請求項５から７のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
【請求項９】
前記流路において、前記導入口から前記空気孔までの容積が、０．１〜１０μＬの範囲である、請求項１から８のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
【請求項１０】
前記流路の幅（ｗ１）と前記空気孔の幅（ｗ２）との関係が、ｗ１＜ｗ２である、請求項１から９のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料中のターゲットの分析において、分析ツールとしてバイオセンサが汎用されている。バイオセンサは、一般的に、スリットを有するスペーサを介して、貫通孔を有する上基板と下基板とが積層されており、前記スペーサのスリットによって、試料の導入口および流路が形成されている。前記流路と前記上基板の貫通孔とを連通させることで、前記貫通孔は空気孔として機能し、その結果、前記バイオセンサは、毛細管現象によって、試料を、前記導入口から吸引し、前記流路内を前記導入口から前記空気孔の方向に向かって移動させることができる。そして、前記試料が、前記流路に配置された試薬部に達すると、前記試料中のターゲットと前記試薬部の試薬とが反応する。この反応を検出することで、ターゲットを分析できる。
【０００３】
しかしながら、このように、前記流路と連通する前記空気孔を設けて、毛細管現象により試料を移動させる場合、前記試料が、前記流路を通過し、前記空気孔から前記バイオセンサの外部に流れ出すことがある。特に、粘性や表面張力が低い試料の場合、このような現象が生じやすい。このように、前記試料が前記空気孔から流れ出した場合、例えば、前記流路内の試薬の濃度が低下するため、分析精度が低下するという問題がある。
【０００４】
このような問題を解消するため、前記バイオセンサの前記上基板について、その外表面の前記空気孔の周囲または前記空気孔の内周面を撥水処理する方法が開示されている（特許文献１）。しかしながら、バイオセンサの形状によっては、この方法によっても、前記空気孔から試料が流れ出る場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２３６５３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、例えば、より優れた精度で、前記空気孔から外部への試料の流出を防止できるバイオセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明のバイオセンサは、空気孔を有する第１基板、および第２基板を含み、
前記第１基板と前記第２基板とが積層され、
前記第１基板と前記第２基板との間に、試料の流路を有し、
前記流路における試料の流れ方向において、
前記流路の上流側の端部が、試料の導入口と連通し、
前記流路の下流側の端部が、前記空気孔と連通し、
前記流路の上面が、前記第１基板における前記第２基板との対向面により形成され、
前記流路の上面において、前記導入口側の領域が、親水性領域であり、前記空気孔側の領域が、撥水性領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のバイオセンサによれば、例えば、優れた精度で、空気孔から外部への試料の流出を防止できる。このため、本発明のバイオセンサによれば、より優れた精度でターゲットの分析を行うことが可能である。このため、本発明は、例えば、臨床分野および生化学の分野等において、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明のバイオセンサの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明のバイオセンサの一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明のバイオセンサにおける第１基板の一例を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明のバイオセンサのその他の例を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明のバイオセンサのその他の例を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明のバイオセンサにおける第２基板のその他の例を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施例および比較例における第１基板の空気孔の周辺を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のバイオセンサは、前述のように、
空気孔を有する第１基板、および第２基板を含み、
前記第１基板と前記第２基板とが積層され、
前記第１基板と前記第２基板との間に、試料の流路を有し、
前記流路における試料の流れ方向において、
前記流路の上流側の端部が、試料の導入口と連通し、
前記流路の下流側の端部が、前記空気孔と連通し、
前記流路の上面が、前記第１基板における前記第２基板との対向面により形成され、
前記流路の上面において、前記導入口側の領域が、親水性領域であり、前記空気孔側の領域が、撥水性領域であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のバイオセンサは、前記第１基板の前記対向面において、前記流路の上面を形成する領域のうち、前記導入口側の領域が親水性領域であり、前記空気孔側の領域が撥水性領域であればよい。このように、本発明のバイオセンサは、前記第１基板が前記空気孔を有し且つ前記導入口側の領域が親水性領域であることによって、前記導入口から試料が導入され、前記流路内を試料が前記空気孔側に向かって移動する。そして、さらに、前記第１基板の前記空気孔側の領域が撥水性領域であることによって、移動した試料が、前記流路から前記空気孔に漏れ出ることを防止できる。本発明は、前述のように、前記第１基板が、前述のような条件で、前記空気孔、前記親水性領域および前記撥水性領域を有していればよく、その他の構成および条件は、何ら制限されない。本発明において、撥水性は、例えば、非親水性または疎水性の意味も含む。
【００１２】
本発明において、前記撥水性領域は、例えば、撥水性の程度を比較した際に、前記親水性領域よりも「相対的に高い撥水性」を示すということができる。また、親水性の程度を比較した際に、前記親水性領域よりも「相対的に低い親水性」を示すということができる。本発明において、前記撥水性領域の「撥水性」という用語、および、前記親水性領域の「親水性」という用語は、例えば、両者を比較した際に、前者が後者よりも相対的に撥水性であること、後者が前者よりも相対的に親水性であることを意味するともいえる。
【００１３】
本発明において、前記第１基板において、前記第２基板に対向する面を下表面（下面）といい、その反対側の面を上表面（上面）といい、前記各表面に対して垂直方向の面を側面という。前記第２基板において、前記第１基板に対向する面を上表面（上面）といい、その反対側の面を下表面（下面）といい、前記各表面に対して垂直方向の面を側面という。また、本発明のバイオセンサにおいて、前記各構成部材の前記表面に並行する最外面を表面といい、前記表面に対して垂直方向の面を側面という。具体的には、例えば、前記第１基板側の前記表面を、上面、前記第２基板側の前記表面を下面という。
【００１４】
本発明において、前記流路における前記導入口から前記空気孔に向かう方向が、試料の流れ方向である。本発明において、前記試料の流路の形成方向、つまり、試料の流れ方向を、長手方向という。また、前記バイオセンサの前記表面において前記長手方向に垂直な方向を幅方向といい、前記長手方向および前記幅方向に垂直な方向を厚み方向という。試料の流れ方向は、長手方向に沿って、前記導入口側が上流側となり、その反対側が下流側となる。本発明のバイオセンサおよびその構成要素の大きさは、例えば、前記長手方向を長さ、前記幅方向を幅、前記厚み方向を厚みとよぶ。
【００１５】
本発明のバイオセンサの用途は、特に制限されず、試料中のターゲットの分析に使用できる。本発明のバイオセンサは、例えば、試料を導入口から導入して、空気孔の方向に向かって流路内を移動させる現象を利用する方法に適用できる。
【００１６】
本発明のバイオセンサは、例えば、前記第１基板と前記第２基板との積層によって、前記試料の流路が形成される。前記流路は、例えば、流路となる溝を有する基板を使用したり、流路となるスリットを有するスペーサを使用することで形成できる。
【００１７】
前者の場合、例えば、前記溝を有する第２基板を使用することが好ましい。具体的には、前記溝は、例えば、前記第２基板の表面において、長手方向に沿って、前記基板の端部から中央方向に向かって形成されている。この場合、例えば、前記溝を有する前記第２基板と前記第１基板とを積層すると、前記第２基板の溝と、その上部に位置する前記第１基板の下面（前記第２基板との対抗面）とによって、前記流路が形成され、上流側の側面に露出する開口部が、前記試料の導入口となる。
【００１８】
後者の場合、本発明のバイオセンサは、さらに、前記スリットを含む前記スペーサを含む。前記スペーサにおいて、前記スリットは、例えば、長手方向において、端部から中央方向に向かって形成されている。この場合、例えば、前記第１基板と前記第２基板とが、前記スペーサを介して積層される。これによって、前記第１基板、前記第２基板および前記スペーサの前記スリットにより形成される空間が、前記試料の流路となる。また、前記スペーサの前記スリットにより形成される開口部が、前記試料の導入口となる。前記スペーサにおいて、前記第１基板に対向する面を上表面（上面）といい、前記第２基板に対向する面を下表面（下面）といい、前記各表面に対して垂直方向の面を側面という。
【００１９】
本発明において、前記流路の上面は、前述のように、前記第１基板の下面により形成され、前記導入口側の領域が、親水性領域であり、前記空気孔側の領域が、撥水性領域である。本発明は、前記流路の上面であって、前記試料の導入口から前記空気孔の上流側端部の領域において、前述のような条件で、親水性領域および撥水性領域を有していればよく、その他の領域における親水性および撥水性は、特に制限されない。
【００２０】
本発明において、前記第１基板の下面は、例えば、前記流路の上面における前記空気孔側の領域のみが、前記撥水性領域でもよいし、前記空気孔の全周囲が、前記撥水性領域でもよい。前記第１基板は、例えば、前記流路の上面における前記導入口側の領域が前記親水性領域である以外は、撥水性であってもよい。前記第１基板は、例えば、前記第２基板に対向する前記下面に、前述のような撥水性領域を有し、前記対向面の反対面および／または貫通孔の内部表面（内周面）に、前記撥水性領域を有さない形態があげられる。
【００２１】
本発明のバイオセンサにおいて、前記第２基板および前記スペーサは、例えば、親水性でもよく、撥水性でもよい。具体例としては、前記流路内部の露出面に該当する、前記第２基板および前記スペーサの領域は、撥水性であることが好ましい。この場合、本発明のバイオセンサの前記流路内部の露出面は、例えば、前記流路の上部における前記導入口側の領域が前記親水性領域である以外、撥水性であってもよい。具体例として、前記流路の下面、つまり、前記第２基板における前記第１基板との対向面によって形成された下面は、前記試薬部を除く領域が、撥水性領域であることが好ましい。
【００２２】
本発明において、前記第１基板の前記撥水性領域は、例えば、撥水性を示すように処理されていればよく、その処理方法は、何ら制限されない。前記処理は、例えば、化学的処理または物理的処理等があげられる。前記処理によって、例えば、前記基板の表面に撥水性を付与してもよいし、基板として親水性基板を使用し、前記処理によって親水性を欠失させることにより、撥水性を実現してもよい。
【００２３】
前記化学的処理は、例えば、撥水性物質を使用する方法があげられ、これにより、前記領域が、前記撥水性物質を有することが好ましい。前記化学的処理は、例えば、前記撥水性物質を所定の領域に塗布する方法があげられ、前記塗布方法は、特に制限されず、例えば、スクリーン印刷法、コーティング法等があげられる。前記コーティング法は、例えば、リバースコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、コンマコート法、ダイコート法等の公知の方法があげられる。
【００２４】
前記撥水性物質は、例えば、撥水性および／または疎水性を示す物質であり、樹脂、インク、オイル、ワックス等があげられる。前記樹脂は、例えば、シリコーン系、ハイドロカーボン系、フルオロカーボン系、ポリエチレンイミン−オクタデシルイソシアネート系、ポリ（メタ）アクリル酸エステル系、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系等があげられる。前記シリコーン系樹脂は、例えば、ジメチルポリシロキサン等のジアルキルポリシロキサン、フェニルメチルポリシロキサン、フッ素含有ジアルキルポリシロキサン等のポリオルガノシロキサン、それらの混合物、またはそれらの共重合物の架橋体、前記ポリオルガノシロキサンを側鎖に有するアクリル樹脂、エポキシ樹脂またはウレタン樹脂等の有機樹脂、シリコーン系レジンが好ましく、特に、付加反応型で架橋された前記ポリオルガノシロキサンの架橋体が好ましい。前記インクは、例えば、レジストインク等があげられる。前記オイルは、例えば、シリコーンオイル等があげられる。前記ワックスは、例えば、樹脂系ワックスがあげられ、前述の樹脂が列挙できる。
【００２５】
前記物理的処理は、例えば、前記第１基板の所定領域を物理的に処理する方法であり、レーザー加工等があげられる。
【００２６】
本発明のバイオセンサにおいて、前記第１基板、前記第２基板および前記スペーサの部材は、特に制限されない。前記部材は、例えば、樹脂、ガラス、紙、セラミックス、ゴム等のフィルムがあげられる。前記樹脂は、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ−ρ−フェニレンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル等があげられる。また、これらのポリマーの共重合体、ブレンドポリマー、架橋ポリマー等も使用できる。
【００２７】
本発明のバイオセンサが、前記スペーサを有する場合、前記スペーサは、例えば、予め作製し、前記第１基板および前記第２基板と積層してもよい。また、前記第１基板および前記第２基板の一方に対して、直接形成し、その後、他方の基板を積層してもよい。
【００２８】
本発明のバイオセンサの用途は、特に制限されず、前述のように、試料中のターゲットの分析に使用できる。本発明のバイオセンサについて、例えば、試料およびターゲットの種類、ならびに、前記ターゲットの分析方法は、何ら制限されない。本発明のバイオセンサは、前述のように、例えば、試料を導入口から導入して前記流路内を移動させる現象を利用する方法に適用できる。
【００２９】
本発明のバイオセンサは、例えば、試料中のターゲットを、前記ターゲットに由来するシグナルの検出により分析する方法に使用できる。前記シグナルは、特に制限されず、例えば、電気化学的シグナルでもよく、光学的シグナルでもよい。すなわち、本発明は、例えば、前記ターゲットを電気化学的に検出するためのバイオセンサでもよいし、前記ターゲットを光学的に検出するためのバイオセンサでもよい。また、後者は、例えば、目視による検出するためのバイオセンサでもよい。
【００３０】
本発明のバイオセンサが、前記電気化学的検出用バイオセンサの場合、例えば、さらに電極系を有することが好ましい。前記電極系は、例えば、作用極および対極を含むことが好ましい。電気化学的シグナルを検出する際、例えば、前記作用極と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記作用極から電流等の電気化学的シグナルを測定できる。
【００３１】
前記電気化学的シグナルは、例えば、前記作用極を検出器に連結し、検出器により検出できる。前記検出器は、例えば、前記バイオセンサ内に配置されてもよいし、前記バイオセンサの外部に配置されてもよい。後者の場合、例えば、前記シグナルの検出前から、予め前記バイオセンサと前記検出器とを連結してもよいし、検出時に、前記バイオセンサと前記検出器とを連結してもよい。前記作用極は、例えば、端子を介して、前記検出器を連結してもよい。前記検出器は、特に制限されず、例えば、電流検出器があげられ、電流／電圧変換器、Ａ／Ｄ変換器および演算器等を含んでもよい。
【００３２】
前記電極系は、例えば、作用極と対極とを含む１セットの電極群でもよいし、２セット以上の電極群を含んでもよい。後者の場合、例えば、各電極群が、それぞれ作用極と対極とを含んでもよいし、ある電極群の対極が、他の電極群の対極を兼ねてもよい。
【００３３】
前記電極系の配置箇所は、特に制限されず、例えば、その一部が、前記流路と接触する部位であることが好ましく、前記電極系の一部は、前記試料の流路に露出していることが好ましい。前記電極系は、例えば、前記第２基板に形成されてもよく、前記第１基板に形成されてもよく、前記第１基板と前記第２基板の両方に形成されてもよく、また、一方の基板に作用極が形成され、他方の基板に対極が形成されてもよい。より好ましくは、前記第２基板が前記電極系を有し、具体的には、前記第２基板の前記第１基板との対向面に、前記電極系が配置される。
【００３４】
中でも、本発明のバイオセンサは、前記第２基板において、例えば、前記電極系の一部が、前記流路と接触する部位に配置されていることが好ましく、前記電極系の一部は、前記試料の流路に露出していることが好ましい。本発明のバイオセンサは、前記電極系を有する場合、前記流路の上面における前記親水性領域および前記撥水性領域の位置は、特に制限されない。具体例として、例えば、前記流路の上面において、前記導入口から前記露出した電極系を含む領域が、前記親水性領域であり、前記親水性領域の下流側端部から前記空気孔の上流側端部までの領域が、前記撥水性領域であることが好ましい。なお、前記空気孔の上流側端部よりも下流側の領域は、特に制限されず、親水性でも撥水性でもよく、好ましくは撥水性である。
【００３５】
前記第１基板および前記第２基板は、例えば、それぞれの対向面が絶縁性である基板が好ましい。前記第１基板および前記第２基板は、例えば、全体が絶縁性材料から形成された基板でもよいし、前記対向面が絶縁性材料から形成された基板でもよい。後者の場合、例えば、非絶縁性または絶縁性の基板表面に、前記絶縁性層が積層されることで、前記絶縁性の対向面が形成されてもよい。
【００３６】
前記絶縁性材料は、特に制限されず、例えば、樹脂、ガラス、紙、セラミックス、ゴム等があげられる。前記樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、ポリアミド、飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ガラスエポキシ等のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂があげられる。
【００３７】
前記第１基板および前記第２基板は、例えば、透明部材でもよい。本発明のバイオセンサにおいて、例えば、内部の状態が目視で確認可能であることから、前記第１基板および／または前記第２基板は、透明部材であることが好ましく、特に、前記第１基板は、透明部材が好ましい。
【００３８】
前記作用極の材料は、特に制限されず、例えば、電子伝達において、それ自体が酸化されない導電性材料が好ましい。前記対極の材料は、例えば、パラジウム、金、白金、カーボン等の導電性材料があげられる。前記電極系は、例えば、スクリーン印刷法、コーティング法、蒸着法等の公知の方法により形成できる。
【００３９】
本発明のバイオセンサが光学的検出用のバイオセンサの場合、例えば、前記第１基板および前記第２基板の材質は、特に制限されず、例えば、前記電気化学的検出用バイオセンサにおける例示があげられる。
【００４０】
前記光学的シグナルは、例えば、検出器により検出できる。前記検出器は、例えば、前記バイオセンサ内に配置されてもよいし、前記バイオセンサの外部に配置されてもよい。前記検出器は、特に制限されず、例えば、分光光度計等があげられ、演算器等を含んでもよい。前記光学的シグナルは、例えば、発色シグナル、蛍光シグナル等があげられ、吸光度、反射率、蛍光強度等として検出できる。
【００４１】
本発明のバイオセンサは、例えば、前記試料中のターゲットに由来するシグナルを発生させる試薬が配置された試薬部を有してもよい。前記試薬の種類は、特に制限されず、前記ターゲットの種類および前記シグナルの種類に応じて適宜決定できる。
【００４２】
本発明のバイオセンサにおいて、前記試薬の配置箇所は、特に制限されず、例えば、前記流路と接触する部位が好ましい。具体例として、例えば、前記流路が、さらに、試薬を配置された試薬部を有していることが好ましい。前記試薬部は、例えば、前記流路の前記第１基板側に配置されてもよいし、前記流路の第２基板側に配置されてもよいし、前記流路の第１基板および第２基板の両方に配置されてもよい。本発明のバイオセンサが、前記試薬部を有する場合、例えば、前記流路の下面が、前記第２基板における前記第１基板との対向面により形成され、前記下面において、前記試薬部を除く領域が、撥水性領域であることが好ましい。
【００４３】
本発明のバイオセンサが、前記電極系を含む場合、前記試薬の配置箇所は、例えば、前記流路および前記電極系と接触する部位が好ましく、具体的には、前記試料の流路において露出した前記電極系の上であることが好ましい。つまり、例えば、前記電極系の一部が、前記試料の流路に露出してもよい。また、本発明のバイオセンサは、例えば、前記第２基板が、試薬が配置された試薬部を有し、前記第２基板において、前記露出した電極系の上に、前記試薬部を有してもよい。この場合、例えば、前記流路の下面が、前記第２基板における前記第１基板との対向面により形成され、前記下面において、前記試薬部を除く領域が、撥水性領域であることが好ましい。
【００４４】
本発明のバイオセンサの例について、概略図を示して、具体的に説明する。なお、本発明は、これには制限されない。
【００４５】
（実施形態１）
本発明のバイオセンサの一例を図１〜図３の概略図に示す。図１は、バイオセンサ１の斜視図であり、図２は、バイオセンサ１の構成部材を分離した斜視図であり、図３は、バイオセンサ１における第１基板１１の平面図である。図１〜３について、同一箇所には同一符号を付している。図１〜３において、矢印Ｘは、試料の流れ方向（長手方向）を示し、矢先が、下流側となる。バイオセンサ１およびその構成要素の大きさは、前記長手方向を長さ、前記バイオセンサの表面において前記長手方向に垂直な幅方向を幅、前記長手方向と前記幅方向とに垂直な方向を厚みという。
【００４６】
図１および図２に示すように、バイオセンサ１は、第１基板１１および第２基板１２から構成される。図２に示すように、第１基板１１は、貫通孔１４を有し、第２基板１２は、流れ方向（Ｘ）において、上流側端部から中央側に向かって、流路となる凹状の溝部１５を有する。そして、図１に示すように、第１基板１１の下面１１ｂと第２基板１２の上面１２ａとが対向するように、第１基板１１と第２基板１２とを積層することによって、バイオセンサ１が形成される。バイオセンサ１において、第２基板１２の溝部１５と第１基板１１の下面１１ｂとから流路１５が形成される。また、流れ方向（Ｘ）において、流路１５の上流側端部が、試料導入口１３となり、第１基板１１の貫通孔１４が、流路１５に対する空気孔となる。流路１５は、上流側の端部が試料導入口１３と連通し、下流側の端部が空気孔１４と連通する。第１基板１１の上側の表面１１ａは、バイオセンサ１の上側の露出表面となり、第２基板１２の下側の表面１２ｂは、バイオセンサ１の下側の露出表面となる。
【００４７】
第１基板１１は、前述のように、第２基板１２との積層によって、その下面１１ｂの一部が、流路１５の上面１５’を形成する。第１基板１１における流路１５の上面１５’は、図３（Ａ）に示すように、試料導入口１３側の領域が親水性領域１７であり、空気孔１４側の領域が撥水性領域１６である。
【００４８】
バイオセンサ１および各構成部材の大きさおよび形状は、特に制限されず、例えば、以下のように例示できる。
【００４９】
第１基板１１の長さは、例えば、５〜５０ｍｍ、２０〜４０ｍｍ、または２９〜３１ｍｍとしうる。幅は、例えば、１〜２０ｍｍ、３〜１０ｍｍ、または６〜８ｍｍとしうる。厚みは、例えば、５〜１０００μｍ、２００〜５００μｍ、または２５０〜３５０μｍとしうる。
【００５０】
空気孔１４の長さは、例えば、０．１〜５ｍｍ、０．２〜１ｍｍ、または０．４〜０．６ｍｍとしうる。幅（図２におけるｗ２）は、例えば、０．５〜６ｍｍ、１．５〜４ｍｍ、または２〜３ｍｍとしうる。空気孔１４の位置は、流れ方向（Ｘ）において、第１基板１１の上流側端部から空気孔１４の下流側端部までの長さ（図２におけるｍ１）として示すことができる。前記長さは、例えば、１〜５ｍｍ、２〜４ｍｍ、または２．５〜３．５ｍｍとしうる。空気孔１４の形状は、特に制限されず、長方形等の角形状、楕円形等の円形状等があげられる。このように、前記空気孔の大きさ、すなわち、長さおよび幅を、前述のような範囲に設定することにより、例えば、前記空気孔からの前記試料の流出を一層防止できる。
【００５１】
流路１５の上面１５’における撥水性領域１６の長さは、例えば、０．１〜３ｍｍ、０．５〜２ｍｍ、または０．８〜１．２ｍｍとしうる。その幅は、特に制限されず、例えば、流路と同じ幅またはそれよりも長い幅でもよく、また、空気孔１４と同じ幅またはそれよりも長い幅でもよい。前記幅は、例えば、１〜７ｍｍ、２〜５ｍｍ、または２．５〜３．５ｍｍとしうる。流路１５の上面１５’における親水性領域１７の大きさは、特に制限されず、例えば、撥水性領域１６によって決定できる。このように、前記撥水性領域を設けることで、前記バイオセンサは、例えば、センサ内に収容可能な容量よりも過剰な試料が流入した場合、または、前記試料の導入効率を向上させた場合にも、前記空気孔からの前記試料の流出を十分に防止できる。
【００５２】
第２基板１２の長さは、例えば、５〜５０ｍｍ、２０〜４０ｍｍ、または２９〜３１ｍｍとしうる。幅は、例えば、１〜２０ｍｍ、３〜１０ｍｍ、６〜８ｍｍとしうる。厚みは、例えば、５〜１０００μｍ、２００〜５００μｍ、２５０〜３５０μｍとしうる。
【００５３】
第２基板１２における流路１５の長さ（図２におけるｍ２）は、例えば、１.１〜１０ｍｍ、１．５〜４．５ｍｍ、または２〜４ｍｍとしうる。幅（図２におけるｗ１）は、例えば、１〜１０ｍｍ、２〜３．５ｍｍ、または１．５〜２．５ｍｍとしうる。深さは、例えば、５〜１０００μｍ、５０〜１００μｍ、６０〜９０μｍ、６５〜８５μｍまたは７０〜８０μｍとしうる。公知のバイオセンサでは、一般的に、流路の深さは１００μｍ以上に設定されている。本発明においては、前記流路の深さを、例えば、前述のように、１００μｍ未満に設定することで、前記流路に導入された試料が、前記流路の上面の前記親水性領域に、より一層引っ張られやすくなる。このため、前記バイオセンサ内への前記試料の供給が、より容易になる。
【００５４】
本実施形態において、流路１５の下面、すなわち、第２基板１２における流路１５の底面は、撥水性領域であることが好ましく、また、流路１５が試薬部を有する場合、流路１５の下面は、前記試薬部を除く領域が、撥水性領域であることが好ましい。このように、前記流路の下面を撥水性領域とすることで、前記流路に導入された試料が、前記流路の上面の前記親水性領域に、より一層引っ張られやすくなる。このため、前記バイオセンサ内への前記試料の供給が、より容易になる。また、流路１５の側面、すなわち、第２基板１２における流路１５の側面を、撥水性領域としてもよい。
【００５５】
前記流路の幅（ｗ１）と前記空気孔の幅（ｗ２）との関係は、特に制限されず、例えば、ｗ１＜ｗ２、ｗ１＝ｗ２、またはｗ１＞ｗ２としうる。本実施形態によれば、前記空気孔の幅が前記流路の幅よりも大きい条件「ｗ１＜ｗ２」に設定にした場合でも、前記流路中の試料が前記空気孔から流出することを、より一層防止できる。
【００５６】
バイオセンサ１の全体の長さは、例えば、５〜５０ｍｍ、２０〜４０ｍｍ、または２９〜３１ｍｍとしうる。幅は、例えば、１〜２０ｍｍ、３〜１０ｍｍ、６〜８ｍｍとしうる。厚みは、例えば、１０〜２０００μｍ、４００〜１０００μｍ、または５００〜７００μｍとしうる。
【００５７】
バイオセンサ１において、試料が通過する内部の容積は、例えば、試料導入口１３から空気孔１４までの流路１５内部の容積と言える。バイオセンサ１の前記容積は、例えば、０．１〜１０μＬ、０．１５〜０．５μＬ、０．２〜０．４５μＬ、０．２〜０．４μＬ、または０．２５〜０．３５μＬとしうる。また、バイオセンサ１の内部に供給される試料の量、すなわち、バイオセンサ１の内部に収容可能な試料の量は、例えば、０．１〜１０μＬ、０．１５〜０．５μＬ、または０．２〜０．４μＬとしうる。公知のバイオセンサでは、一般的に、内部の容積（流路の容積）は０．５μＬ以上に設定されている。本発明においては、内部の容積を、例えば、前述のように、０．５μＬ未満の少量に設定できる。このため、例えば、前記バイオセンサによる分析試料が血液等の生体試料である場合、前記試料を採取するにあたっての被験者に苦痛を、十分に低減できる。また、前記バイオセンサの内部の容積を小さくして、収容できる試料の量を少量に設定しても、前述のように、前記空気孔の側の領域に撥水性領域を有することから、試料が前記空気孔から流出することを、十分に防止できる。
【００５８】
第１基板１１における撥水性領域１６は、図３（Ａ）の他に、例えば、図３（Ｂ）および（Ｃ）の形状が、例示できる。図３（Ｂ）において、撥水性領域１６１は、空気孔１４と同じ幅である。撥水性領域１６１は、例えば、空気孔１４より長い幅でもよい。また、図３（Ｃ）において、撥水性領域１６２は、空気孔１４の周囲に形成されている。
【００５９】
（実施形態２）
本発明のバイオセンサとして、スペーサを含む形態の一例を、図４および図５の概略図に示す。図４は、バイオセンサ２の斜視図であり、図５は、バイオセンサ２の構成部材を分離した斜視図である。図４および図５について、図１〜図３と同一箇所には同一符号を付している。特に示さない限り、実施形態２は、例えば、実施形態１と同様であり、その記載を援用できる。
【００６０】
図４および図５に示すように、バイオセンサ２は、第１基板１１、スペーサ２１および第２基板２２から構成される。図５に示すように、第１基板１１は、前記実施形態１と同様であり、スペーサ２１は、流れ方向（Ｘ）において、上流側端部から中央側に向かって、流路となるスリット２５を有し、第２基板２２は、上面２２ａが平坦な形状である。そして、図４に示すように、第１基板１１の下面１１ｂと第２基板２２の上面２２ａとが対向するように、スペーサ２１を介して、第１基板１１と第２基板２２とを積層することによって、バイオセンサ２が形成される。バイオセンサ２において、第１基板１１の下面１１ｂと、スペーサ２１のスリット２５と、第２基板２２の上面２２ａとから、流路２５が形成される。また、流れ方向（Ｘ）において、流路２５の上流側端部が、試料導入口２３となり、第１基板１１の貫通孔（空気孔）１４が、流路２５に対する空気孔となる。流路２５は、上流側の端部が試料導入口２３と連通し、下流側の端部が空気孔１４と連通する。第１基板１１の上側の表面１１ａは、バイオセンサ２の上側の露出表面となり、第２基板２２の下側の表面２２ｂは、バイオセンサ２の下側の露出表面となる。
【００６１】
バイオセンサ２および各構成部材の大きさおよび形状は、特に制限されず、例えば、以下のように例示できる。また、特に示さない限り、例えば、前記実施形態１の例示を適用できる。
【００６２】
スペーサ２１の長さは、例えば、５〜５０ｍｍ、２０〜４０ｍｍ、または２９〜３１ｍｍとしうる。幅は、例えば、１〜２０ｍｍ、３〜１０ｍｍ、または６〜８ｍｍとしうる。厚みは、例えば、５〜１０００μｍ、５０〜１００μｍ、また６５〜８５μｍとしうる。スリット２５の長さ（図５におけるｍ２）は、例えば、１.１〜１０ｍｍ、１．５〜４．５ｍｍ、または２〜４ｍｍとしうる。幅は、例えば、１〜１０ｍｍ、２〜３．５ｍｍ、または１．５〜２．５ｍｍとしうる。
【００６３】
（実施形態３）
本発明のバイオセンサとして、電極系を含む形態の一例を、図６の概略図に示す。図６は、バイオセンサにおける第２基板の斜視図であり、図６（Ａ）は、電極系を有する形態、図６（Ｂ）は、さらに試薬部を有する形態である。図６について、図１〜図５と同一箇所には同一符号を付している。特に示さない限り、実施形態３は、例えば、実施形態１および２と同様であり、その記載を援用できる。
【００６４】
図６（Ａ）に示すように、第２基板３２は、上側の表面３２ａ、つまり、第１基板１１と対向する対向面３２ａに、作用極３３１と対極３３２とからなる電極系を有する。電極系は、その一部が、流路と接触する部位に配置されることが好ましく、例えば、図１のバイオセンサ１における流路１５および図４のバイオセンサ２における流路２５に露出していることが好ましい。本実施形態では、図６（Ａ）に示すように、流れ方向（Ｘ）に対する垂直方向において、作用極３３１および対極３３２の一部が並行に配置されており、流路に露出した状態となる。
【００６５】
また、バイオセンサは、さらに、試薬部を有してもよい。本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、電極系の一部の上に、すなわち、作用極３３１および対極３３２の上に、試薬部３４が配置されていることが好ましい。本実施形態のバイオセンサにおいて、試薬部３４は、例えば、流路に露出した状態となる。
【００６６】
試薬部３４を配置する場合、例えば、第２基板３２の上側表面３２ａのうち、試薬部３４を、親水性領域とし、試薬部３４を除き、スペーサ２１のスリット２５に相当する領域を、撥水性領域としてもよい。この場合、流路２５の下面が、試薬部３４を除いて撥水性領域となるこのように、前記流路の下面を撥水性項領域とすることで、前記流路に導入された試料が、前記流路の上面の前記親水性領域に、より一層引っ張られやすくなる。このため、前記バイオセンサ内への前記試料の供給が、より容易になる。また、スペーサ２１におけるスリット２５の内面を、撥水性領域としてもよい。
【００６７】
本発明のバイオセンサは、例えば、以下のようにして使用できる。なお、以下の方法は、一例であって、本発明は、これには制限されない。まず、バイオセンサに供給する試料を準備する。前記試料が、例えば、血液の場合、被験者から、ランセット等の器具を用いて、血液等の試料を採取する。この際、採取する試料の量は、例えば、前記バイオセンサの内部の容積、つまり、前記バイオセンサが収容可能な試料の量に設定できる。そして、前記バイオセンサの前記試料の導入口に、液体の試料を接触させる。前記導入口と一方の端部が連通する前記流路は、他方の端部が前記空気孔と連通しているため、前記導入口から前記空気孔の方向に向かって、毛細管現象が生じる。これによって、前記試料は、前記導入口から前記空気孔の方向に向かって、流路内を移動する。このため、前記流路内に、例えば、前記電極系および／または前記試薬部等を設けることによって、試料中の目的成分を分析することが可能となる。そして、本発明のバイオセンサは、流れ方向を上流側から下流側に移動してきた前記流路内の試料は、前記流路の空気孔側の上面に撥水性領域を有することから、前記撥水性領域によって移動が抑制されるため、前記空気孔から外部に漏れ出ることを防止できる。
【００６８】
つぎに、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例により制限されない。
【実施例】
【００６９】
［実施例１］
図４に示すバイオセンサ２を作製し、空気孔からの試料の漏れによる影響を確認した。なお、バイオセンサ２において、第１基板は、図３（Ｂ）に示す第１基板１１とし、第２基板は、図６（Ｂ）に示す電極系および試薬部を備える第２基板３２とした。
【００７０】
（１）バイオセンサ２の作製
電極系を有する第２基板３２を作製した。まず、長さ３０ｍｍ×幅７ｍｍ×厚み０．３ｍｍのポリエチレンテレフタレート製親水性フィルムを準備した。前記フィルムの表面に、カーボンインクを印刷することによって、電極系として作用極３３１と対極３３２を形成した。そして、前記フィルムの上流側において、作用極３３１と対極３３２とが幅方向に沿って並行している領域に、試薬液を塗布し、さらに乾燥することによって、試薬部３４を形成した。前記試薬液は、ヘキサアンミンルテニウム(III)クロライド及びグルコースオキシダーゼを、緩衝液に溶解して調製した。このようにして、第２基板３２を作製した。
【００７１】
つぎに、第２基板３２の前記電極系を形成した表面上に、スリット２５を有する親水性シートを配置し、スペーサ２１とした。スペーサ２１において、スリット２５の大きさは、長さ（図５におけるｍ２）２．４８ｍｍ×幅１．７ｍｍ×高さ７５μｍ、容積約０．３μＬとした。
【００７２】
続いて、第１基板１１を作製した。まず、長さ３０ｍｍ×幅７ｍｍ×厚み０．３ｍｍのポリエチレンテレフタレート製の親水性フィルムを準備し、前記フィルムに貫通孔１４を設けた。そして、前記フィルムの一方の表面であって、貫通孔１４の上流側領域に、レジストインク（アサヒ化学社）を印刷し、撥水性領域１６１を形成した。これを第１基板１１とした。貫通孔１４の形状は、長方形とし、その大きさは、長さ０．５ｍｍ×幅３ｍｍとした。また、撥水性領域１６１の大きさは、長さ１ｍｍ×幅４ｍｍとした。第１基板１１について、貫通孔（空気孔）１４周辺の写真を、図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）において、矢印部分が、撥水性領域１６１を示す。
【００７３】
そして、第１基板１１の撥水性領域１６１を形成した下面１１ｂが、スペーサ２１と対向するように、第２基板３２上のスペーサ２１に、第１基板１１を貼付した。第１基板１１は、試料の導入口２３、流路２５および空気孔１４の領域を除いて、両面テープによりスペーサ２１上に貼付した。これをバイオセンサ２として使用した。
【００７４】
（２）グルコースの測定
グルコースを終濃度３５０ｍｇ／１００ｍｌとなるように、ＡＣＥＳバッファーに溶解して、グルコース試料を調製した。そして、３６０個の前記バイオセンサ（ｎ＝３６０）について、試料の導入口２３から前記グルコース試料を導入させ、電流測定器を用いて、電流の測定を行った。さらに、３６０個のバイオセンサの測定値から、定量値変動係数（Ｃ．Ｖ．（％））を算出した。
【００７５】
［比較例１］
第１基板１１に撥水性領域１６１を形成しない以外は、前記実施例１と同様にして、バイオセンサを作製した。比較例１のバイオセンサについて、第１基板１１の貫通孔（空気孔）１４周辺の写真を、図７（Ｂ）に示す。
【００７６】
３６０個の前記バイオセンサを用いて、前記実施例１と同様にして、電流の測定を行い、定量値変動係数（Ｃ．Ｖ．（％））を算出した。
【００７７】
これらの結果を以下の表１に示す。表１に示すように、実施例１のバイオセンサによれば、Ｃ．Ｖ．値を、比較例１の１／４にまで減少できた。これは、実施例１のバイオセンサは、流路に導入されたグルコース試料が空気孔から外部に流れ出ることを十分に防止できたことによるといえる。このため、本発明のバイオセンサによれば、空気孔からの試料の漏れを防止し、優れた精度での分析が可能になることがわかった。
【表１】
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【００７８】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００７９】
この出願は、２０１２年５月１８日に出願された日本出願特願２０１２−１１４７８７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明のバイオセンサによれば、例えば、優れた精度で、空気孔から外部への試料の流出を防止できる。このため、本発明のバイオセンサによれば、より優れた精度でターゲットの分析を行うことが可能である。このため、本発明は、臨床分野および生化学の分野等において、非常に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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