(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板の全面に形成された電気伝導性層を第１のスリットで分割し形成した複数の電極と、試料液と反応させる試薬からなる試薬層とを有し、前記試料液中に含まれる基質を定量するためのバイオセンサであって、
前記絶縁性基板の形状は、略矩形であり、
前記基板の側方に位置する電極のうち少なくとも１つの電極に、前記絶縁性基板の切断線と略平行に延び、前記電気伝導性層を分割して前記電極の面積を規定する第２のスリットを、設けてなる、
ことを特徴とするバイオセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオセンサにおいて、
前記試料液を前記電極に供給する検体供給路を形成する切欠部を有するスペーサと、
該スペーサ上に配置された、前記検体供給路に通じる空気孔を有するカバーとを備える、
ことを特徴とするバイオセンサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバイオセンサにおいて、
前記電気伝導性層は前記絶縁性基板上にスパッタリング法によって形成されたものである、
ことを特徴とするバイオセンサ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバイオセンサにおいて、
前記第１のスリットおよび第２のスリットは、前記電気伝導性層をレーザで加工することで形成されたものである、
ことを特徴とするバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料液中に含まれる基質を定量するバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイオセンサは、微生物、酵素、抗体等の生物材料の分子認識能を利用し、生物材料を分子識別素子として応用したセンサである。即ち、固定化された生物材料が、目的の基質を認識したときに起こる反応、微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、発光などを利用したものである。
【０００３】
バイオセンサの中でも酵素センサの実用化は進んでおり、例えば、グルコース、ラクトース、尿素、アミノ酸用の酵素センサは医療計測や食品工業に利用されている。酵素センサは、検体である試料液に含まれる基質と酵素との反応により生成する電子によって電子受容体を還元し、測定装置がその電子受容体の還元量を電気化学的に計測することにより、検体の定量分析を行う。
【０００４】
以下、従来のバイオセンサについて図を用いて説明する。
図５は、従来のバイオセンサの電気伝導性層にスリットを形成した状態を示す平面図である。図６は、従来のバイオセンサの作成工程を示した斜視図である。図７は、従来のバイオセンサの電極の状態を示した平面図である。
【０００５】
１０１はポリエチレンテレフタレート等からなる絶縁性の基板である。１０２は基板１０１の表面全面に形成された、カーボンや金属物質等からなる電気伝導性層である。１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄは電気伝導性層１０２に形成されたスリットである。１０５、１０６、１０７は電気伝導性層１０２をスリット１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄにより分割することにより形成された電極であり測定電極、対電極、および検知電極である。１１０は、基板の切断する位置である切断線である。１０８は、測定電極１０５、対電極１０６、検知電極１０７を覆うスペーサである。１０９はスペーサ１０８の前縁部中央に設けられた、検体供給路を形成する長方形の切欠部である。１１１は測定電極１０５、対電極１０６、および検知電極１０７に酵素を含有する試薬を塗布することで形成された試薬層である、１１２はスペーサ１０８を覆うカバーである。１１３はカバー１１２の中央部に設けられた空気孔である。また、センサウエハーＸは、基板１０１に電気伝導性層１０２を形成し、電気伝導性層１０２をスリット１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄで分割し複数のバイオセンサの電極である測定電極１０５、対電極１０６、検知電極１０７を形成した状態の基板である。また、個々のウェハーＹは、センサウエハーＸの、それぞれのバイオセンサごとの状態である。
【０００６】
従来のバイオセンサについて、作成工程順に図を用いて説明する。まず、帯状の基板１０１の表面全面に対して、電気伝導性層１０２を薄膜を形成する方法であるスパッタリング法で形成する。
【０００７】
次に、図５に示すように、基板１０１上に形成された電気伝導性層１０２の各個々のウェハーＹが形成される領域に、レーザを用いてスリット１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを形成し、測定電極１０５、対電極１０６および検知電極１０７に電気伝導性層１０２を分割し、複数のバイオセンサの電極を並べて形成していき、センサウェハーＸを作成する。
【０００８】
次に、図６に示すように個々のウェハーＹに、血糖値センサの場合は、酵素であるグルコースオキシターゼと電子受容体としてフェリシアン化カリウム等からなる試薬を塗布して試薬層１１１を形成する。次に測定電極１０５、対電極１０６および検知電極１０７の電極の上に検体供給路を形成するための切欠部１０９を有するスペーサ１０８を設置し、その上にカバー１１２を設置する。ここで、スペーサ１０８の切欠部１０９の一端は、カバー１１２に設けられた空気孔１１３に通じている。
【０００９】
次に、上述した工程で作成された複数のバイオセンサを切断線１１０で切断して、個々のバイオセンサを作成する。
検体を測定するには、血液等の検体である試料液をスペーサ１０８で形成された検体供給路に供給すると、空気孔１１３によって毛細管現象で一定量の検体が検体供給路内部に吸引され、対電極１０６、測定電極１０５、検知電極１０７上に達する。電極上に形成されている試薬層１１１は血液によって溶解し、試薬と検体との間に例えば酸化還元反応が生じ、測定電極１０５と対電極１０６との間に電気的変化が生じる。同時に検体供給路内部に正しく検体が満たされていれば、測定電極１０５と検知電極１０７との間にも電気的変化が生じる。これを感知して、測定電極１０５、対電極１０６に電圧を印加すると、例えば血糖値センサであれば、グルコース濃度に比例した電流が発生し、その値より血糖値を測定することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のバイオセンサにおいては、前記複数のバイオセンサを個々のバイオセンサに切断する場合に切断線１１０で切断できずに、切断線１１０からずれを生じる場合がある。図７（ａ）は正しく切断した場合の電極の状態を示している図である。図７（ｂ）は切断位置が切断線１１０から左にずれた場合の電極の状態を示している図である。図７（ｃ）は切断位置が切断線１１０から右にずれた場合の電極の状態を示している図である。個々のウェハーＹの切断位置によって測定電極１０５および対電極１０６の面積は決定されるので、切断位置が切断線１１０からずれると、測定電極１０５および対電極１０６の面積に変化が生じ、それぞれの電極の抵抗値に変化が生じる。そのため、電極に流れる電流値が変化してしまい、バイオセンサの精度にばらつきが生じてしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、基板を切断するときに電極の面積に影響を与えず、性能を一定に保てるバイオセンサを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のバイオセンサは、絶縁性基板の全面に形成された電気伝導性層を第１のスリットで分割し形成した複数の電極と、試料液と反応させる試薬からなる試薬層とを有し、前記試料液中に含まれる基質を定量するためのバイオセンサであって、前記絶縁性基板の形状は、略矩形であり、前記基板の側方に位置する電極のうち少なくとも１つの電極に、前記絶縁性基板の切断線と略平行に延び、前記電気伝導性層を分割して前記電極の面積を規定する第２のスリットを、設けてなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載のバイオセンサは、請求項１に記載のバイオセンサにおいて、前記試料液を前記電極に供給する検体供給路を形成する切欠部を有するスペーサと、該スペーサ上に配置された、前記検体供給路に通じる空気孔を有するカバーとを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載のバイオセンサは、請求項１または２に記載のバイオセンサにおいて、前記電気伝導性層は前記絶縁性基板上にスパッタリング法によって形成されたものであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載のバイオセンサは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバイオセンサにおいて、前記第１のスリットおよび第２のスリットは、電気伝導性層２をレーザで加工することで形成されたものであることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本実施の形態１によるバイオセンサについて図を用いて説明する。
図１は、本実施の形態１によるバイオセンサの電気伝導性層にスリットを形成した状態を示した平面図である。図２は、本実施の形態１によるバイオセンサの個々のウェハーを示した図である。図３は、本実施の形態１によるバイオセンサの作成工程を示した斜視図である。図４は、本実施の形態１によるバイオセンサの電極の状態を示した平面図である。
【００１８】
１はポリエチレンテレフタレート等からなる絶縁性の基板である。２は基板１の表面全面に形成された、例えば金やパラジウム等の貴金属やカーボン等の電気伝導性物質からなる電気伝導性層である。３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは電気伝導性層２に設けられた第１のスリットである。５、６、７は電気伝導性層２を第１のスリット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにより分割することにより形成された電極であり、測定電極、対電極、および検体が検体供給内部に確実に吸引されたかを確認するための電極である検知電極である。１０は、基板を切断する位置である切断線である。４ａ、４ｂは、電極の面積を規定するための第２のスリットである。８は、測定電極５、対電極６、検知電極７を覆うスペーサである。９はスペーサ８の前縁部中央に設けられた検体供給路を形成する長方形の切欠部である。１１は測定電極５、対電極６、および検知電極７に酵素を含有する試薬を塗布することで形成された試薬層である。１２はスペーサ８を覆うカバーである。１３はカバー１２の中央部に設けられた空気孔である。また、センサウエハーＲは、基板１に電気伝導性層２を形成し、電気伝導性層２を第１のスリット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよび、第２のスリット４ａ、４ｂで分割し、複数のバイオセンサの電極である測定電極５、対電極６、検知電極７を形成した状態の基板である。また、個々のウェハーＳは、センサウエハーＲのそれぞれのバイオセンサごとの状態である。
【００１９】
本実施の形態１のバイオセンサについて作成工程順に説明する。
まず、帯状の基板１の全面に、スパッタリング法によって金やパラジウム等の貴金属薄膜で、電気伝導性層２を形成する。
次に、図１に示すように、基板１上に形成された電気伝導性層２の各個々のウェハーＳが形成される領域に、レーザを用いて第１のスリット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを形成し、電気伝導性層２を測定電極５、対電極６および検知電極７に分割する。さらに、第１のスリット３ａの右側に第２のスリット４ａを、第１のスリット３ｂの左側に第２のスリット４ｂを、切断後のそれぞれのバイオセンサの長辺に平行であり、測定電極５と対電極６との面積が所定の面積となるような位置に、レーザを用いて形成し、複数の個々のウェハーＳを形成する。図２（ａ）に個々のウェハーＳの平面図を示す。また、図２（ｂ）に個々のウェハーＳの正面図を示す。
【００２０】
なお、第１のスリット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよび第２のスリット４ａ、４ｂを有する電気伝導性層２を形成するために必要なパターンが予め配置された印刷版やマスキング版などを用いたスクリーン印刷法やスパッタリング法などによって基板１上に電気伝導性層２を設けて第１のスリット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよび第２のスリット４ａ、４ｂを形成してもよい。
【００２１】
なお、第１のスリット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよび第２のスリット４ａ、４ｂを電気伝導性層２に設ける方法として、鋭利な先端を有する治具等により、電気伝導性層２の一部分を削ってもよい。
【００２２】
次に、図３に示すように、個々のウェハーＳに、血糖値センサの場合は、酵素であるグルコースオキシターゼと電子受容体としてフェリシアン化カリウム等からなる試薬を、電極である測定電極５、対電極６、検知電極７に塗布して、試薬層１１を形成する。
【００２３】
次に、測定電極５、対電極６および検知電極７の電極の上に検体供給路を形成するための切欠部９を有するスペーサ８を設置する。
次に、スペーサ８の上にカバー１２を設置する。ここで、スペーサ８の切欠部９の一端は、カバー１２に設けられた空気孔１３に通じている。
【００２４】
なお、測定電極５、対電極６および検知電極７の電極上にスペーサ８を形成した後に、測定電極５、対電極６および検知電極７の切欠部９から露出している部分に試薬を塗布することにより試薬層１１を形成してもよい。
【００２５】
次に、上述した工程で作成された複数のバイオセンサを切断線１０で切断して、個々のバイオセンサを作成する。
ここで、切断位置が切断線１０から左にずれた場合の電極の状態を図４（ａ）に、切断位置が切断線１０から右にずれた場合の電極の状態を図４（ｂ）に示している。右にずれた場合でも左にずれた場合でも、すでに、第１のスリットと第２のスリットで、測定電極５および対電極６の面積は規定されているので、隣り合うバイオセンサの第２のスリット４ａおよび４ｂ間で切断しさえすれば、図４に示すように、測定電極５および対電極６の面積は、図２（ａ）に示す、切断線１０で切断した場合の電極の面積と同一である。
【００２６】
なお、検体の測定においては、測定電極５の面積や反応に依存するところが大きいので、第２のスリット４ｂはなくても、測定電極５の面積を規定する第２のスリット４ａだけでもよい。
【００２７】
検体を測定するには、検体である試料液として血液をスペーサ８の切欠部９で形成された検体供給路に供給すると、空気孔１３によって毛細管現象で一定量の検体が検体供給路内部に吸引され、対電極６、測定電極５、検知電極７上に達する。電極上に形成されている試薬層１１が、検体である血液で溶解し、試薬と検体中の特定成分との間に酸化還元反応が生じる。ここで検体供給路内部に正しく検体が満たされていれば、対電極６と検知電極７との間に電気的変化が生じる。これによって検知電極７まで検体が吸引されていることを確認する。なお、測定電極５と検知電極７との間にも電気的変化が生じるので、これによって検知電極７まで検体が吸引されていることを確認しても良い。検知電極７まで検体が吸引されてから、一定時間、検体と試薬との反応を促進させた後、測定電極５と、対電極６もしくは対電極６および検知電極７の両方に一定の電圧を印加する。血糖値センサなので、グルコース濃度に比例した電流が発生し、その値より血糖値を測定することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態１では、血糖値センサについて述べたが、試薬層１１の成分および検体を変えることで、血糖値センサ以外のバイオセンサとして使用できる。
また、本実施の形態１では電極が３つあるバイオセンサについて述べたが、電極の数がそれ以外の場合でも電極の面積が第２のスリットで規定されるようにすればよい。
【００２９】
また、少なくとも、測定精度に大きく影響を及ぼす測定電極の面積が第２のスリットで規定されるようにすればよい。
また、第２のスリットの位置は、電極の面積が規定できるものであれば、この位置に限定されるものではない。
また、バイオセンサの形状は、本実施の形態１によるバイオセンサの形状以外でもよく、第２のスリットで電極の面積を規定できればよい。
【００３０】
このように、本実施の形態１によるバイオセンサにおいて、それぞれの電極の面積は、バイオセンサの長辺に平行に二本ある第２のスリットで規定されることとしたので、予め各電極の面積は、第２のスリットによって規定されており、切断位置によって各電極の面積が変化することがなく、精度にばらつきが出ないという効果を有する。また、試料液と反応させる試薬で形成された試薬層と、前記試料液を前記電極に供給する検体供給路を形成する切欠部を有するスペーサと、前記スペーサ上に配置された、前記検体供給路に通じる空気孔を有するカバーとを備えたので、前記試料液が容易に前記検体供給路に吸引されることが可能であるという効果を有する。電気伝導性層は絶縁体基板の全面にスパッタリング法によって形成され、第１のスリットで複数の電極に分割されることとしたので高精度の電極を作成でき、測定の精度が上がるという効果を有する。また、第１のスリットおよび第２のスリットをレーザで形成することとしたので、精度の高い加工ができ、各電極の面積を高精度に規定することができ、また、各電極の間隔を狭くできるのでバイオセンサの小型化を図ることができるという効果を有する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載のバイオセンサによれば、絶縁性基板の全面に形成された電気伝導性層を第１のスリットで分割し形成した複数の電極と、試料液と反応させる試薬からなる試薬層とを有し、前記試料液中に含まれる基質を定量するためのバイオセンサであって、前記絶縁性基板の形状は、略矩形であり、前記基板の側方に位置する電極のうち少なくとも１つの電極に、前記絶縁性基板の切断線と略平行に延び、前記電気伝導性層を分割して前記電極の面積を規定する第２のスリットを、設けてなることとしたので、前記基板を切断するときに、予め各電極の面積は、第２のスリットによって規定されているので、切断位置によって各電極の面積が変化することがなく、精度にばらつきが出ないという効果を有する。
【００３３】
また、本発明の請求項２に記載のバイオセンサによれば、請求項１に記載のバイオセンサにおいて、前記試料液を前記電極に供給する検体供給路を形成する切欠部を有するスペーサと、該スペーサ上に配置された、前記検体供給路に通じる空気孔を有するカバーとを備えることとしたので、試料液が容易に前記検体供給路に吸引されることが可能であるという効果を有する。
【００３４】
また、本発明の請求項３に記載のバイオセンサによれば、請求項１または２に記載のバイオセンサにおいて、前記電気伝導性層は前記絶縁性基板上にスパッタリング法によって形成されたものであることとしたので、精度が高い薄膜が形成でき、高精度の電極を作成でき、測定の精度が上がるという効果を有する。
【００３５】
また、本発明の請求項４に記載のバイオセンサによれば、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバイオセンサにおいて、前記第１のスリットおよび第２のスリットは、電気伝導性層２をレーザで加工することで形成されたものであることとしたので、精度の高い加工ができ、各電極の面積を高精度に規定することができるという効果を有する。また、各電極の間隔を狭くできるのでバイオセンサの小型化を図ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１によるバイオセンサの電気伝導性層にスリットを形成した状態を示した平面図である。
【図２】本実施の形態１によるバイオセンサの個々のウェハーを示した図である。
【図３】本実施の形態１によるバイオセンサの作成工程を示した斜視図である。
【図４】本実施の形態１によるバイオセンサの電極の状態を示した平面図である。
【図５】従来のバイオセンサの電気伝導性層にスリットを形成した状態を示す平面図である。
【図６】従来のバイオセンサの作成工程を示した斜視図である。
【図７】従来のバイオセンサの電極の状態を示した平面図である。
【符号の説明】
１      基板
２      電気伝導性層
３ａ    第１のスリット
３ｂ    第１のスリット
３ｃ    第１のスリット
３ｄ    第１のスリット
４ａ    第２のスリット
４ｂ    第２のスリット
５      測定電極
６      対電極
７      検知電極
８      スペーサ
９      切欠部
１０      切断線
１１      試薬層
１２      カバー
１３      空気孔
Ｒ      センサウエハー
Ｓ      個々のウェハー
１０１      基板
１０２      電気伝導性層
１０３ａ    スリット
１０３ｂ    スリット
１０３ｃ    スリット
１０３ｄ    スリット
１０５      測定電極
１０６      対電極
１０７      検知電極
１０８      スペーサ
１０９      切欠部
１１０      切断線
１１１      試薬層
１１２      カバー
１１３      空気孔
Ｘ      センサウエハー
Ｙ      個々のウェハー
【図１】
0004184572.tif 000002
【図２】
0004184572.tif 000003
【図３】
0004184572.tif 000004
【図４】
0004184572.tif 000005
【図５】
0004184572.tif 000006
【図６】
0004184572.tif 000007
【図７】
0004184572.tif 000008