(57)【要約】  バイオセンサは、ベース基板と、ベース基板の主面上に位置し、第１電極対を含む電極層と、電極層上に配置されたスペーサ基板であって、第１開口と、第１開口内に位置し、一端が第１開口の外縁と接続されており、第１開口の一部を２以上の部分に分割する少なくとも１つの分離帯とを有するスペーサ基板と、第１開口の２以上の部分にそれぞれ配置された第１試薬層と、少なくとも１つの導入開口を含む導入部を有し、スペーサ基板上に配置されたカバー基板であって、導入部が、第１開口の少なくとも一部と重なっているカバー基板とを備え、第１電極対の一部は、スペーサ基板の第１開口の２以上の部分にそれぞれ位置している。
2020166545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有するベース基板と、
少なくとも１つの導入開口を含む導入部を有するカバー基板と、
前記ベース基板と前記カバー基板との間に位置し、前記カバー基板の前記導入開口と連通している第１測定空間と、
前記第１測定空間に配置され、前記第１測定空間の一部を２以上の部分に分割する少なくとも１つの分離帯と、 
前記ベース基板または前記カバー基板と前記第１測定空間の間に位置し、作用極および対極を有する第１電極対を含む少なくとも１つの電極層であって、前記第１電極対の一部は、第１測定空間の前記２以上の部分にそれぞれ位置している、少なくとも１つの電極層と、
被検体と反応する第１試薬を含み、前記第１測定空間の前記２以上の部分にそれぞれ配置された第１試薬層と、
を備えた、バイオセンサ。
【請求項２】
前記第１測定空間および前記少なくとも１つの分離帯は第１方向に沿って伸びており、前記第１測定空間の前記２以上の部分は前記第１方向と垂直な第２方向において、略等しい幅を有する、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項３】
前記第１測定空間を規定する第１開口を有し、前記ベース基板と、前記カバー基板との間に位置するスペーサ基板をさらに備えた、請求項２に記載のバイオセンサ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの分離帯は、前記スペーサ基板の前記第１開口内に位置しており、一端が前記第１開口の外縁と接続されている、請求項３に記載のバイオセンサ。
【請求項５】
前記分離帯を１つ有する、請求項３に記載のバイオセンサ。
【請求項６】
前記分離帯を２つ以上有する、請求項３に記載のバイオセンサ。
【請求項７】
前記カバー基板の前記導入部の少なくとも一部は、前記スペーサ基板の前記第１開口の他の一部と重なっている、請求項３から６のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項８】
前記カバー基板の前記導入部の少なくとも一部は、前記スペーサ基板の前記第１開口の前記２以上の部分とそれぞれ重なっている、請求項３から６のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項９】
平面視において、前記少なくとも１つの分離帯の他端は、テーパーを有する、請求項３から８のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項１０】
平面視において、前記少なくとも１つの分離帯の他端は、半円または曲線形状を有する、請求項３から８のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項１１】
平面視において、前記少なくとも１つの分離帯の一端は、前記第１開口の外縁との接続部分において曲線部分を有する、請求項３から１０のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項１２】
前記ベース基板、前記スペーサ基板および前記カバー基板は前記第１方向に長手方向を有する、請求項３に記載のバイオセンサ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの分離帯の前記第１方向の長さは、前記ベース基板、前記スペーサ基板および前記カバー基板の前記第２方向の幅よりも長い、請求項１２に記載のバイオセンサ。
【請求項１４】
前記電極層を１つ備え、
前記電極層は、前記ベース基板と前記スペーサ基板との間に位置する、請求項３から１３のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項１５】
前記電極層を１つ備え、
前記電極層は、前記カバー基板と前記スペーサ基板との間に位置する、請求項３から１３のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの電極層は、第１電極層および第２電極層を含み、
前記第１電極層は前記ベース基板と前記スペーサ基板との間に位置し、
前記第２電極層は前記カバー基板と前記スペーサ基板との間に位置し、
前記第１電極層は、前記作用極および前記対極の一方を有し、
前記第２電極層は、前記作用極および前記対極の他方を有する、請求項３から１３のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項１７】
前記被検体と反応する第２試薬を含む第２試薬層をさらに備え、
前記スペーサ基板は、前記第１開口と独立し、第２測定空間を規定する第２開口を有し、
前記電極層は、作用極および対極を有する第２電極対をさらに含み、
前記第２電極対の一部は、前記第２開口に位置し、
前記第２試薬層は、前記第２開口内に位置し、
前記導入部の他の一部は、前記第２開口と重なっている、請求項３から１６のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項１８】
前記カバー基板は前記スペーサ基板の前記第１開口と連通する第１排出口を有し、前記第１排出口と前記導入部とは、前記第１開口の前記第１方向における両端に位置している、請求項３から１７のいずれかに記載のバイオセンサ。 
【請求項１９】
前記カバー基板は前記スペーサ基板の前記第１開口と連通する第１排出口と前記第２開口と連通する第２排出口を有し、
前記第１排出口と前記導入部とは、前記第１開口の前記第１方向における両端に位置し、
前記第２排出口と前記導入部とは、前記第２開口の前記第１方向における両端に位置している、請求項１７に記載のバイオセンサ。
【請求項２０】
前記第１試薬層は、前記被検体由来の同一物質と反応する請求項１から１９のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項２１】
前記被検体は、赤血球から分離されたヘモグロビンを含み、 
前記ヘモグロビンはヘモグロビンＡ１ｃを含み、 
前記第１試薬は、前記ヘモグロビンＡ１ｃまたは前記ヘモグロビンＡ１ｃに由来する物質と特異的に反応する、請求項１から２０のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項２２】
前記被検体は、赤血球から分離されたヘモグロビンを含み、 
前記ヘモグロビンはヘモグロビンＡ１ｃを含み、 
前記第１試薬は、前記ヘモグロビンＡ１ｃまたは前記ヘモグロビンＡ１ｃに由来する物質と特異的に反応し、 
前記第２試薬は前記ヘモグロビンと反応する、請求項１７または１９に記載のバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、被検体に含まれる特定物質の濃度を計測するバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療・臨床検査分野、製薬分野をはじめとして種々の分野でバイオセンサが実用化されている。たとえば、血液中の種々の物質の濃度を測定するバイオセンサが実用化され、医療および臨床検査分野において広く利用されている。【０００３】
特許文献１は、血液凝固測定などの電気化学的血液テストストリップとして使用可能なマイクロ流路を含むセンサを開示している。このマイクロ流体センサは、毛管作用によって被測定流体が流れる分岐を有する流路と、分岐した２つの流路の末端に位置する反応ゾーンに設けられた電極対とを有する。特許文献２は、被検体をろ過するフィルタを導入口側に設けたバイオセンサを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０８６２２号公報
【特許文献２】特開２００２−２０２２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バイオセンサにはより高い測定精度が求められる場合がある。本開示は、高い測定精度を得ることが可能なバイオセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態によるバイオセンサは、主面を有するベース基板と、少なくとも１つの導入開口を含む導入部を有するカバー基板と、前記第１測定空間に配置され、前記第１測定空間の一部を２以上の部分に分割する少なくとも１つの分離帯と、前記ベース基板または前記カバー基板と前記第１測定空間の間に位置し、作用極および対極を有する第１電極対を含む少なくとも１つの電極層であって、前記第１電極対の一部は、第１測定空間の前記２以上の部分にそれぞれ位置している、少なくとも１つの電極層と、被検体と反応する第１試薬を含み、前記第１測定空間の前記２以上の部分にそれぞれ配置された第１試薬層とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示のバイオセンサによれば、被検体を収容する空間に気泡が生じる可能性が抑制されるため、高い測定精度で特定物質を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、バイオセンサの実施形態を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示すバイオセンサの分解斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１Ａに示すバイオセンサの平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ−２Ｂ線におけるバイオセンサの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａの２Ｃ−２Ｃ線におけるバイオセンサの断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図１Ａに示すバイオセンサからカバー基板を取り除いた平面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図１Ａに示すバイオセンサからカバー基板および第１および第２試薬層を取り除いた平面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、図１Ａに示すバイオセンサからカバー基板、第１および第２試薬層およびスペーサ基板を取り除いた平面図である。
【図３】図３は、測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、バイオセンサに被検体を滴下する様子を示す斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、分離帯のある第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、分離帯のある第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、分離帯のある第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、分離帯のある第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、分離帯のある第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図６Ａ】図６Ａは、分離帯のない第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、分離帯のない第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、分離帯のない第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、分離帯のない第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、分離帯のない第１測定空間に被検体が導入される様子を説明する模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは、バイオセンサの他の形態を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、バイオセンサの他の形態を示す模式図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、バイオセンサの他の形態を示す模式図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、バイオセンサの他の形態を示す模式図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、バイオセンサの他の形態を示す模式図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、バイオセンサの他の形態を示す模式図である。
【図８Ａ】図８Ａは、バイオセンサの他の形態に用いられるカバー基板を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、バイオセンサの他の形態に用いられる電極層を示す平面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、バイオセンサの他の形態に用いられるベース基板を示す平面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、バイオセンサの他の形態に用いられる第２電極層を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、バイオセンサの他の形態に用いられるスペーサ基板を示す平面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、バイオセンサの他の形態に用いられる第１電極層を示す平面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、バイオセンサの他の形態に用いられるスペーサ基板を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、バイオセンサの他の形態に用いられる分離帯を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
マイクロ流路を含むバイオセンサは、毛細管力を利用して、被検体を移動させる。バイオセンサによって特定物質の濃度を高い精度で測定するためには、測定のたびに同一の測定状態が再現されることが好ましい。本願発明者がバイオセンサにおける被検体の導入から電気化学的測定までの処理を詳細に検討したところ、被検体を収容する空間が大きい場合、毛細管力は空間の縁に沿って大きく働くため、空間の中央に比べて周縁部分で被検体が速く移動し、空間の中央部分において被検体が十分に充填されず、気泡が生じる場合あることが分かった。このような気泡が生成すると、例えば、空間が完全に被検体で満たされないため、測り取る被検体の量にばらつきが生じ得る。また、空間に試薬が配置されている場合、気泡で試薬の一部が覆われ、被検体と反応しないため、試薬の反応量にばらつきが生じ得る。これらは測定精度に影響し得る。
【００１０】
たとえば、バイオセンサによって、ヘモグロビンＡ１ｃ（以下、ＨｂＡ１ｃと記載する。）値を電気化学的に測定する場合を考える。ＨｂＡ１ｃ値は、赤血球中のヘモグロビン（Ｈｂと記載する。）のうち、糖と結合しているヘモグロビン（ＨｂＡ１ｃ）の割合で示される検査値である。ＨｂＡ１ｃ値は、過去１〜２ヶ月の平均的な血糖値を反映するため、血中のグルコース値と比較すると、検査前の食事による影響を受けにくく、糖尿病を管理するより正確な指標として用いることが可能である。ＨｂＡ１ｃ値を求めるためには、ＨｂＡ１ｃの濃度（量）とＨｂの濃度（量）とを求める必要がある。ここで、Ｈｂは、ＨｂＡ１ｃおよびその他の誘導体を含む総Ｈｂを意味する。しかし、ＨｂＡ１ｃの濃度は一般的に低いため、特に電気化学的にＨｂＡ１ｃの濃度を測定することは難しい。このため、従来、主としてＨｂＡ１ｃ値は光学的分光方法を用いて測定されていた。
【００１１】
電気化学的測定法を用いてＨｂＡ１ｃ値を測定するためには、できるだけ多くの量の被検体を用い、かつ、電極における検出領域を大きくし、検出精度を高めることが考えられる。このためには、被検体を収容する空間を大きくする必要がある。しかし、上述したように、被検体を収容する空間を大きくすると気泡が発生しやすくなり、測定精度の低下が生じ得る。
【００１２】
このような課題に鑑み本願発明者は新規な構造を有するバイオセンサを想到した。本開示のバイオセンサの概要は以下の通りである。
【００１３】
［項目１］
主面を有するベース基板と、
少なくとも１つの導入開口を含む導入部を有するカバー基板と、
前記ベース基板と前記カバー基板との間に位置し、前記カバー基板の前記導入開口と連通している第１測定空間と、
前記第１測定空間に配置され、前記第１測定空間の一部を２以上の部分に分割する少なくとも１つの分離帯と、 
前記ベース基板または前記カバー基板と前記第１測定空間の間に位置し、作用極および対極を有する第１電極対を含む少なくとも１つの電極層であって、前記第１電極対の一部は、第１測定空間の前記２以上の部分にそれぞれ位置している、少なくとも１つの電極層と、
被検体と反応する第１試薬を含み、前記第１測定空間の前記２以上の部分にそれぞれ配置された第１試薬層と、
を備えた、バイオセンサ。  
【００１４】
［項目２］
前記第１測定区間および前記少なくとも１つの分離帯は第１方向に沿って伸びており、前記測定空間の前記２以上の部分は前記第１方向と垂直な第２方向において、略等しい幅を有する、項目１に記載のバイオセンサ。
【００１５】
［項目３］
前記第１測定空間を規定する第１開口を有し、前記ベース基板と、前記カバー基板との間に位置するスペーサ基板をさらに備えた、項目２に記載のバイオセンサ。
【００１６】
［項目４］
前記少なくとも１つの分離帯は、前記スペーサ基板の前記第１開口内に位置しており、一端が前記第１開口の外縁と接続されている、項目３に記載のバイオセンサ。
【００１７】
［項目５］
前記分離帯を１つ有する、項目３に記載のバイオセンサ。
【００１８】
［項目６］
前記分離帯を２つ有する、項目３に記載のバイオセンサ。
【００１９】
［項目７］
前記カバー基板の前記導入部の少なくとも一部は、前記スペーサ基板の前記第１開口の他の一部と重なっている、項目３から６のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２０】
［項目８］
前記カバー基板の前記導入部の少なくとも一部は、前記スペーサ基板の前記第１開口の前記２以上の部分とそれぞれ重なっている、項目３から６のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２１】
［項目９］
平面視において、前記少なくとも１つの分離帯の他端は、テーパーを有する、項目３から８のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２２】
［項目１０］
平面視において、前記少なくとも１つの分離帯の他端は、半円または曲線形状を有する、項目３から８のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２３】
［項目１１］
前記平面視において、前記少なくとも１つの分離帯の一端は、前記第１開口の外縁との接続部分において曲線部分を有する、項目３から１０のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２４】
［項目１２］
前記ベース基板、前記スペーサ基板および前記カバー基板は前記第１方向に長手方向を有する、項目３に記載のバイオセンサ。
【００２５】
［項目１３］
前記少なくとも１つの分離帯の前記第１方向の長さは、前記ベース基板、前記スペーサ基板および前記カバー基板の前記第２方向の幅よりも長い、項目１２に記載のバイオセンサ。
【００２６】
［項目１４］
前記電極層を１つ備え、
前記電極層は、前記ベース基板と前記スペーサ基板との間に位置する、項目３から１３のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２７】
［項目１５］
前記電極層を１つ備え、
前記電極層は、前記カバー基板と前記スペーサ基板との間に位置する、項目３から１３のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２８】
［項目１６］
前記少なくとも１つの電極層は、第１電極層および第２電極層を含み、
前記第１電極層は前記ベース基板と前記スペーサ基板との間に位置し、
前記第２電極層は前記カバー基板と前記スペーサ基板との間に位置し、
前記第１電極層は、前記作用極および前記対極の一方を有し、
前記第２電極層は、前記作用極および前記対極の他方を有する、項目３から１３のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００２９】
［項目１７］
前記被検体と反応する第２試薬を含む第２試薬層をさらに備え、
前記スペーサ基板は、前記第１開口と独立し、第２測定空間を規定する第２開口を有し、
前記電極層は、作用極および対極を有する第２電極対をさらに含み、
前記第２電極対の一部は、前記第２開口に位置し、
前記第２試薬層は、前記第２開口内に位置し、
前記導入部の他の一部は、前記第２開口と重なっている、項目３から１６のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００３０】
［項目１８］
前記カバー基板は前記スペーサ基板の前記第１開口と連通する第１排出口を有し、前記第１排出口と前記導入部とは、前記第１開口の前記第１方向における両端に位置している、項目３から１７のいずれかに記載のバイオセンサ。 
【００３１】
［項目１９］
前記カバー基板は前記スペーサ基板の前記第１開口と連通する第１排出口と前記第２開口と連通する第２排出口を有し、
前記第１排出口と前記導入部とは、前記第１開口の前記第１方向における両端に位置し、
前記第２排出口と前記導入部とは、前記第２開口の前記第１方向における両端に位置している、項目１７に記載のバイオセンサ。 
【００３２】
［項目２０］
前記第１試薬層は、前記被検体由来の同一物質と反応する項目１から１９のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００３３】
［項目２１］
前記被検体は、赤血球から分離されたヘモグロビンを含み、 
前記ヘモグロビンはヘモグロビンＡ１ｃを含み、 
前記第１試薬は、前記ヘモグロビンＡ１ｃまたは前記ヘモグロビンＡ１ｃに由来する物質と特異的に反応する、項目１から２０のいずれかに記載のバイオセンサ。
【００３４】
［項目２２］
前記被検体は、赤血球から分離されたヘモグロビンを含み、 
前記ヘモグロビンはヘモグロビンＡ１ｃを含み、 
前記第１試薬は、前記ヘモグロビンＡ１ｃまたは前記ヘモグロビンＡ１ｃに由来する物質と特異的に反応し、 
前記第２試薬は前記ヘモグロビンと反応する、項目１７または１９に記載のバイオセンサ。
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本開示のバイオセンサの実施形態を詳細に説明する。本開示のバイオセンサは、被検体に含まれる２つの異なる特定物質を、電気化学的に検出および／または定量することができる。例えば、被検体中に含まれる第１物質および第２物質を検出するバイオセンサの一形態を説明する。本開示のバイオセンサは特に被検体に含まれる２以上の物質の検出感度が異なる場合において、検出感度が相対的に低い特定物質でも、感度を高めて検出することが可能である。以下に示す実施形態では、第１物質および第２物質として血液に前処理を施した被検体中のＨｂＡ１ｃおよびＨｂの濃度を電気化学的に測定するバイオセンサを例に挙げて説明する。しかし、本開示のバイオセンサは、他の物質の検出にも好適に用いることが可能である。後述するように、本開示のバイオセンサは、高い精度で特定物質の検出および／または定量を行うために比較的大きな空間に被検体を充填する場合に好適に用いることができる。
【００３６】
以下に示す実施形態は例示であって、本発明は実施形態により制限されない。また、以下の実施形態の説明において、分かり易さのため、あるいは不要な重複を避けるため、図面に参照符号を付し、同様の説明を省略する場合、あるいは、説明で参照しない構成要素に参照符号を付さない場合がある。
【００３７】
＜バイオセンサの構造＞
本開示のバイオセンサの実施形態を説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、本実施形態のバイオセンサ１０１の斜視図および分解斜視図である。バイオセンサ１０１は、ベース基板２と、カバー基板１０と、ベース基板２およびカバー基板１０の間に位置し、被検体に含まれる特定物質を検出するための第１測定空間１２ａと、分離帯８ｄと、ベース基板２またはカバー基板１０と第１測定空間１２ａとの間に位置する電極層４と、第１試薬層６Ａとを少なくとも備えている。図１Ａおよび図１Ｂに示す形態では、バイオセンサ１０１は、ベース基板２と、電極層４と、第１および第２試薬層６Ａ、６Ｂと、スペーサ基板８と、カバー基板１０とを備えている。図１Ｂに示すように、ベース基板２、スペーサ基板８およびカバー基板１０は、たとえば、第１方向であるｘ方向に沿って長手方向を有し、幅方向であり、第２方向でもあるｙ方向の長さよりもｘ方向の長さが大きいストリップ形状を有している。
【００３８】
図２Ａは、バイオセンサ１０１の平面図である。図２Ｂおよび図２Ｃは、図２Ａで示す２Ｂ−２Ｂ線および２Ｃ−２Ｃ線におけるバイオセンサ１０１の断面図である。図２Ｄ、図２Ｅおよび図２Ｆは、それぞれ、カバー基板１０を取り除いた平面図、カバー基板１０ならびに第１および第２試薬層６Ａ、６Ｂを取り除いた平面図、スペーサ基板８より上の構造を取り除いた平面図である。これらの図を参照しながら、バイオセンサ１０１の構造を詳細に説明する。
【００３９】
ベース基板２は、バイオセンサ１０１の全体の構造を支持する。ベース基板２は主面２ｍおよび主面２ｒを有し、上述したようにストリップ形状を備える。基板における主面とは、基板として構造物を支持する主要な広い面を意味する。
【００４０】
バイオセンサ１０１は、被検体の特定物質を検出するために、第１測定空間１２ａに面するように配置された少なくとも１つの電極層を備える。本実施形態では、後述するように第１測定空間１２ａはスペーサ基板８によって規定され、バイオセンサ１０１は、ベース基板２とスペーサ基板８との間に位置する１つの電極層４を備える。電極層４はベース基板２の主面２ｍに位置している。分かりやすさのため、図２Ｆにおいて、電極層４のうち、電気的に連続している領域に斜線を付している。電極層４は、少なくとも第１電極対４ａおよび第２電極対４ｂを含んでいる。第１電極対４ａおよび第２電極対４ｂは、被検体中の互いに異なる物質である第１物質および第２物質を検出するために用いられる。本実施形態では、第１物質はＨｂＡ１ｃであり、第２物質はＨｂである。
【００４１】
図２Ｆに示すように、第１電極対４ａは作用極４ａｗおよび対極４ａｃを含む。本実施形態では、第１電極対４ａは、２つの作用極４ａｗおよび３つの対極４ａｃを含む。２つの作用極４ａｗは配線部４ｄｄによって端子４ｅｄに接続されている。３つの対極４ａｃは配線部４ｄａによって端子４ｅａに接続されている。ベース基板２の長手方向であるｘ方向において、作用極４ａｗおよび対極４ａｃは交互に配列されている。
【００４２】
同様に、第２電極対４ｂは、作用極４ｂｗおよび対極４ｂｃを含む。本実施形態では、第２電極対４ｂは、１つの作用極４ｂｗおよび２つの対極４ｂｃを含む。作用極４ｂｗは配線部４ｄｃによって端子４ｅｃに接続されている。２つの対極４ｂｃは配線部４ｄｂによって端子４ｅｂに接続されている。ベース基板２の長手方向において、作用極４ｂｗおよび対極４ｂｃは交互に配列されている。各作用極４ａｗを挟む一対の対極４ａｃには、楕円弧状の切込みｃａが設けられている。同様に、作用極４ｂｗを挟む一対の対極４ｂｃにも楕円弧状の切込みｃｂが設けられている。
【００４３】
本実施形態では、電極層４における上述した電極の構造は、ベース基板２の主面２ｍのほぼ全面を連続的に覆う金属膜をパターニングすることによって構成されている。
【００４４】
スペーサ基板８は、電極層４上に配置されている。本実施形態では、スペーサ基板８は、第１開口８ａおよび第２開口８ｂを含む。スペーサ基板８の長手方向の長さは、ベース基板２の長さよりも小さい。このため、電極層４の端子４ｅａ〜４ｅｄはスペーサ基板８に覆われておらず、露出している。第１開口８ａおよび第２開口８ｂは、被検体の異なる特定物質を測定するために第１測定空間１２ａおよび第２測定空間１２ｂを規定する。
【００４５】
第１開口８ａおよび第２開口８ｂは、スペーサ基板８の２つの主面８ｓ、８ｒに達する貫通孔である。また、第１開口８ａおよび第２開口８ｂは、独立した空間であり、連通していない。スペーサ基板８が、ベース基板２およびカバー基板１０に挟まれることによって、第１開口８ａおよび第２開口８ｂは、被検体を保持し、被検体が第１および第２試薬層６Ａ、６Ｂと反応することにより生じる被検体の電気的変化を検出する反応室となる。
【００４６】
第１開口８ａおよび第２開口８ｂは、例えば、それぞれ、スペーサ基板８の長手方向に沿って長手を有する矩形形状を有しており、かつ、スペーサ基板８の長手方向に沿って配列されている。このため、スペーサ基板８の中央近傍において、第１開口８ａの端８ａｃが第２開口８ｂの端８ｂｃと近接している。第１開口８ａの端８ａｅおよび第２開口８ｂの端８ｂｅはそれぞれ、スペーサ基板８の長手方向の両端近傍に近接している。
【００４７】
本実施形態では、第１開口８ａに保持した被検体中の第１物質を高い感度で検出する。つまり、第１物質を検出するための反応室の容積は、第２物質を検出するための反応室の容積よりも大きい。このため、第１開口８ａの面積は第２開口８ｂの面積よりも大きい方が好ましい。本実施形態では、図２Ｅに示すように、例えば、ｘ方向（長手方向）における第１開口８ａおよび第２開口８ｂの長さをＬａ、Ｌｂとし、ｙ方向（長手方向に垂直な方向）の幅をＷａ、Ｗｂとした場合、Ｌａ＞Ｌｂであり、かつ、Ｗａ＞Ｗｂである。これにより、第１開口８ａに保持し得る被検体の量を、第２開口８ｂに保持し得る被検体の量よりも多くすることができる。Ｌａは、例えば、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、一例によれば、１８．６ｍｍ程度である。
【００４８】
第１開口８ａおよび第２開口８ｂの大きさは、被検体中の第１物質および第２物質の濃度、用いる検出方法における検出感度等を考慮した必要な被検体量に応じて決定し得る。また、毛細管力を利用して、被検体を第１開口８ａおよび第２開口８ｂに導入する場合には、スペーサ基板８は、毛細管力が被検体に働き得る厚さ（ｚ方向）を有している。例えば、スペーサ基板８の厚さは、０．０１ｍｍ〜１ｍｍであり、一例では、  ０．１５ｍｍである。
【００４９】
図１Ａおよび図１Ｂに示す形態では、スペーサ基板８は、第１開口８ａ内に配置された少なくとも１つの分離帯を有する。少なくとも１つの分離帯の端は第１開口８ａの外縁に接続され、第１開口８ａで規定される第１測定空間１２ａの一部を２以上の部分に分割する。本実施形態では、スペーサ基板８は分離帯８ｄを有している。分離帯８ｄは、ｘ方向に伸びており、長手方向の端８ｄｅが、第１開口８ａの端８ａｅに接続されている。
【００５０】
分離帯８ｄのｘ方向の長さＬｄは第１開口８ａのｘ方向の長さＬａよりも短い。また、分離帯８ｄのｙ方向の幅Ｗｄは第１開口８ａの幅Ｗａよりも十分に短い。
【００５１】
分離帯８ｄによって第１開口８ａは、ｙ方向において第１部分Ｒ１と第２部分Ｒ２とに分けられている。第１部分Ｒ１と第２部分Ｒ２とは、分離帯８ｄが位置していない第３部分Ｒ３とそれぞれ接続されている。第１部分Ｒ１および第２部分の幅ＷＲ１および幅ＷＲ２は略等しい。ＷＲ１およびＷＲ２は、それぞれ、例えば２．５ｍｍ〜５．５ｍｍであり、一例によれば、３．２５ｍｍ程度である。
【００５２】
後述するように、第１開口８ａのうち、第３部分Ｒ３はカバー基板１０の導入開口１０ｃが配置される。また、第１部分Ｒ１および第２部分Ｒ２は、第１試薬層６Ａが配置される。バイオセンサ１０１における被検体の移動は、主として毛細管力による。毛細管力は、第１開口８ａを囲む壁面の液体である被検体に対する濡れ性（表面張力）によるため、空間が小さく区切られることによって、区切られた空間の部分内により大きな毛細管力が働き、毛細管力が働きにくく、被検体の移動速度が小さい領域をより小さくすることができる。よって、被検体の導入時に気泡が発生しにくくなる。また、分離帯８ｄは、第１開口８ａ内に設けられた柱として機能し、カバー基板１０を支持する。
【００５３】
分離帯８ｄの端８ｄｃは、本実施形態では、平面視において、半円形状を有している。半円形上ではなく、円弧形状、楕円形状などの曲線形状を有していてもよい。分離帯８ｄの壁面８ｄｆと壁面８ｄｇとは端８ｄｃにおいて、境界を有することなく連続的に接続されている。分離帯８ｄの先端が平面視においてこのような形状を有することによって、第３部分Ｒ３から導入される被検体が乱れることなく円滑に第１部分Ｒ１および第２部分Ｒ２に分かれて流入する。
【００５４】
図２Ｅに示すように、スペーサ基板８は電極層４上に配置されるため、第１開口８ａおよび第２開口８ｂ内において、それぞれ第１電極対４ａの一部および第２電極対４ｂの一部が露出している。より具体的には、第１開口８ａの第１部分Ｒ１および第２部分Ｒ２において、第１電極対４ａの一部がそれぞれ露出している。第１開口８ａおよび第２開口８ｂ内に保持される被検体の電気的あるいは電気化学的変化は第１電極対４ａおよび第２電極対４ｂによって検出することができる。第１電極対４ａの作用極４ａｗと対極４ａｃとの境界の長さの総和は４×ＷＲ１＋４×ＷＲ２であり、第２開口８ｂ内において、第２電極対４ｂの作用極４ｂｗと対極４ｂｃとの境界の長さの総和は、２×Ｗｂである。作用極と対極との境界の長さの総和は、第１電極対４ａの方が第２電極対４ｂよりも長く、第１電極対４ａの検出感度が高められている。
【００５５】
第１試薬層６Ａおよび第２試薬層６Ｂはそれぞれ、第１試薬および第２試薬を含んでいる。第１試薬および第２試薬は、被検体の第１物質および第２物質、あるいは、前処理によって生成した第１物質および第２物質に由来する物質とそれぞれ反応し、被検体に電気的に検出可能な変化を生じさせる。本実施形態では、第１試薬は、Ｈｂ１Ａｃを前処理することによって生成したフルクトシルバリルヒスチジンと特異的に反応する検出酵素であるフルクトシルペプチドオキシダーゼであり、第１試薬層に固定化されている。また、第２試薬は、Ｈｂ１Ａｃを含むすべてのＨｂと反応するメディエータであるフェリシアン化カリウムであり、第２試薬層に固定化されている。
【００５６】
第１試薬層６Ａおよび第２試薬層６Ｂはそれぞれ、スペーサ基板８の第１開口８ａの第１部分Ｒ１、第２部分Ｒ２および第２開口８ｂ内に配置されている。より具体的には、第１試薬層６Ａは第１開口８ａの第１部分Ｒ１および第２部分Ｒ２に露出した２つの第１電極対４ａの作用極４ａｗと対極４ａｃとの境界近傍上に位置しており、第２試薬層６Ｂは第２電極対４ｂの作用極４ｂｗと対極４ｂｃとの境界近傍上に位置している。第１試薬層６Ａは、第１開口８ａの第１部分Ｒ１および第２部分Ｒ２の２つの領域に分けて配置されるが、２つの領域に配置された第１試薬層６Ａは、被検体由来の同一物質と反応する。
【００５７】
本実施形態では、第１試薬層６Ａおよび第２試薬層６Ｂの材料を電極層４の上から滴下した場合に、対極に設けられた円状の切込みｃａ、ｃｂによって、材料が広がる領域が規定される。このため、作用極と対極との間近傍に位置する第１試薬層６Ａおよび第２試薬層６Ｂの量が一定となり、バイオセンサ間での第１物質および第２物質の検出時の電流のばらつきを抑制することができる。
【００５８】
カバー基板１０は、スペーサ基板８上に位置している。カバー基板１０は、少なくとも１つの導入開口を含む導入部を有する。本実施形態では、１つの導入開口１０ｃを有している。図２Ａおよび図２Ｂによく示されるように、導入開口１０ｃは、第１開口８ａの第３部分Ｒ３の一部および第２開口８ｂの一部と重なっている。より具体的には、第１開口８ａの長手方向の端８ａｃおよび第２開口８ｂの長手方向の端８ｂｃが導入開口１０ｃ内に位置している。このため、導入開口１０ｃは、第１開口８ａの第３部分Ｒ３および第２開口８ｂと連通しており、導入開口１０ｃに被検体を滴下すると、被検体は、第１開口８ａの第３部分Ｒ３および第２開口８ｂへ流れていく。
【００５９】
本実施形態では、カバー基板１０は、第１排出口１０ｅａおよび第２排出口１０ｅｂをさらに有していてもよい。第１排出口１０ｅａおよび第２排出口１０ｅｂは、第１開口８ａの一部および第２開口８ｂの一部と重なっており、第１開口８ａの端８ａｅおよび第２開口８ｂの端８ｂｅが第１排出口１０ｅａ内および第２排出口１０ｅｂ内に位置している。第１排出口１０ｅａおよび第２排出口１０ｅｂを設けることにより、第１開口８ａおよび第２開口８ｂにそれぞれ毛細管力が働くように構成されている場合に、被検体がこれらの空間内へ引き込まれるにつれて、内部に存在していた気体が、第１排出口１０ｅａおよび第２排出口１０ｅｂから排出される。よって、第１開口８ａおよび第２開口８ｂへの毛細管力による被検体の導入が可能となる。
【００６０】
上述した要素が積層されることによって、図１Ａおよび図２Ａに示すように、導入開口１０ｃ、第１開口８ａ、第１排出口１０ｅａを含み、第１物質を検出する第１セル１１ａと、導入開口１０ｃ、第２開口８ｂ、第２排出口１０ｅｂを含み、第２物質を検出する第２セル１１ｂとが構成される。
【００６１】
ベース基板２、スペーサ基板８およびカバー基板１０は、絶縁性材料によって構成されている。たとえば、種々の樹脂材料、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等を用いることができる。その他、ガラス等の無機材料によって構成されていてもよい。電極層４は、導電性材料により構成されている。たとえば、パラジウム等の金属膜にレーザービームなどによるパターニングを行うことによって形成されている。ベース基板２、電極層４、スペーサ基板８およびカバー基板１０はたとえば熱硬化性接着剤によって接合されている。
【００６２】
＜測定装置の構成＞
図３にバイオセンサ１０１を装填して被検体の第１物質および第２物質の測定を行う測定装置２０１の一構成例を示す。測定装置２０１は、センサ装着部１６と、第１測定部１７と、第２測定部１８と、制御部１９とを備える。センサ装着部１６は、バイオセンサ１０１の端子４ｅａ〜４ｅｄと接触し、第１測定部１７および第２測定部１８と電気的に接続されたコネクタ１６ａ〜１６ｄを有する。第１測定部１７および第２測定部１８は、コネクタ１６ａ〜１６ｄおよび端子４ｅａ〜４ｅｄを介して、第１電極対４ａおよび第２電極対４ｂにそれぞれ所定の電圧を印加し、電流値を測定する。測定した電流値は制御部１９へ出力される。
【００６３】
制御部１９は、第１測定部１７および第２測定部１８から受け取る電流値（または電圧値）から、第１物質および第２物質の濃度を決定する。たとえば、制御部１９は、電流値と濃度値とが関係づけられたテーブル、あるいは、電流値と濃度値との関数を記憶しており、テーブルあるいは関数に基づき第１物質および第２物質の濃度を算出する。本実施形態では、第１物質は、ＨｂＡ１ｃであり、第２物質はＨｂであり、電流値または濃度値からＨｂＡ１ｃのＨｂに対する割合を算出し、ＨｂＡ１ｃ値を決定する。測定装置２０１は、さらに操作部２０、タイマー２１、記憶部２２、温度センサ２３および表示部２４を備えており、温度センサ２３からの情報を参照して、ＨｂＡ１ｃ値を補正してもよい。補正されたＨｂＡ１ｃ値は、タイマー２１からの時刻に関する情報とともに、記憶部２２に格納されるとともに、表示部２４に表示される。制御部１９は、操作者が操作部２０から入力する指令に基づき、測定、表示、測定結果の記憶などの処理を行う。
【００６４】
測定装置２０１の制御部１９は、マイコンなどの演算装置と記憶部とを含む。記憶部には、測定の手順を規定したプログラムが記憶されており、演算装置がプログラムを実行することによって、第１物質および第２物質の濃度が測定される。第１測定部１７および第２測定部１８は、所定の電圧を発生する電源回路と、電流値を測定する電流計とを含む。測定した電流値は、たとえば、デジタル信号に変換され、制御部１９で上述した処理が行われる。表示部２４は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等であってもよい。
【００６５】
＜バイオセンサ１０１および測定装置２０１によるＨｂＡ１ｃの測定＞
以下、バイオセンサ１０１および測定装置２０１を用いたＨｂＡ１ｃの具体的な測定手順を説明する。
【００６６】
（１）被検体の前処理
まず被検者から採取した血液検体の前処理を行う。具体的には採取した血液検体に、界面活性剤等の溶血剤を添加し、血液検体の赤血球中のＨｂを溶出させる。
【００６７】
次に、溶出したＨｂを含む血液検体に分解酵素であるプロテアーゼを加え、Ｈｂを分解する。分解によって、Ｈｂ中のＨｂＡ１ｃは、フルクトシルバリルヒスチジンを生成する。以下、前処理された血液検体を単に被検体と呼ぶ。
【００６８】
（２）バイオセンサ１０１での電気化学反応
バイオセンサ１０１を測定装置２０１に装着する。被検体をスポイト３０で吸い取り、図４に示すように、バイオセンサ１０１の導入開口１０ｃ付近に滴下する。導入開口１０ｃ付近に点着された被検体は、毛細管力によって、導入開口１０ｃから引き込まれ、第１開口８ａおよび第２開口８ｂに同時に、つまり、並行して導入される。
【００６９】
第１開口８ａに導入された被検体中のフルクトシルバリルヒスチジンは、第１試薬層６Ａ中の第１試薬であるフルクトシルペプチオキシダーゼと反応し、過酸化水素を生成する。このとき生成した過酸化水素が作用極４ａｗ上で反応することで、過酸化水素の量に応じた電流が、第１電極対４ａの作用極４ａｗと対極４ａｃとの間を流れる。フルクトシルバリルヒスチジンはＨｂＡ１ｃに由来するため、被検体中のＨｂＡ１ｃ量に応じて電流値が変化する。
【００７０】
第２開口８ｂに導入された被検体中のＨｂと第２試薬層６Ｂ中の第２試薬であるフェリシアン化カリウムとは酸化還元反応する。この電子の移動を第２電極対４ｂの作用極４ｂｗと対極４ｂｃとの間を流れる電流として検出することにより、Ｈｂ量に応じた電流値を検出することができる。
【００７１】
（３）測定装置２０１による測定
たとえば、測定装置２０１によって第１電極対４ａの作用極４ａｗと対極４ａｃとの間に０．１Ｖ〜０．４Ｖの電圧を５秒から１０秒間印加し、作用極４ａｗと対極４ａｃとの間に流れる電流量を測定する。また、同様に、第２電極対４ｂの作用極４ｂｗと対極４ｂｃとの間に０．１Ｖ〜０．４Ｖの電圧を５秒から１０秒間印加し、作用極４ｂｗと対極４ｂｃとの間に流れる電流量を測定する。
【００７２】
第１測定部１７および第２測定部１８が測定した電流値は、ＨｂＡ１ｃの量およびＨｂの量に相当する。測定装置２０１は、これらの電流値を用いてＨｂＡ１ｃ値を求める。
【００７３】
＜バイオセンサにおける被検体の流れ＞
本実施形態のバイオセンサによれば、第１開口８ａ内に配置された分離帯８ｄによって第１開口８ａを被検体で満たす場合において気泡が生じることを抑制することができる。以下図面を参照しながら、分離帯８ｄを設ける効果を説明する。
【００７４】
図５Ａから図５Ｅは、本実施形態のバイオセンサ１０１において、導入開口１０ｃから被検体を導入した場合において、第１開口８ａ内を移動する被検体の状態を示す模式図である。前述したように、第１開口８ａおよび第２開口８ｂへの被検体の導入は、毛細管力による。毛細管力は、微小空間を画定する壁面の、液体に対する濡れ性に関連しており、壁面に近接接しており、かつ隣接する壁面の数が多い領域ほど大きな毛細管力が働く。
【００７５】
図５Ａに示すように、導入開口１０ｃから滴下された被検体９はまず、第１開口８ａの端８ａｃに沿って移動し、長手方向に沿った壁面８ａｆ、８ａｇに到達すると、被検体９は、壁面８ａｆ、８ａｇに沿って、速く移動する。このため、図５Ｂに示すように、端８ａｃの中央付近の被検体９は壁面８ａｆ、８ａｇ近傍よりも遅れて端８ａｅに向かって移動する。しかし、図５Ｃに示すように、被検体９の中央付近が分離帯８ｄの端８ｄｃに到達すると、分離帯８ｄの壁面８ｄｆ、８ｄｇと接触するため、強い毛細管力が働き、分離帯８ｄの壁面８ｄｆ、８ｄｇに沿って、被検体９は速く移動する。その結果、分離帯８ｄによって分割された第１部分Ｒ１および第２部分Ｒ２においては、被検体９の移動が大きく遅れる領域が小さくなり、図５Ｄに示すように、全体として被検体９は、第１開口８ａの端８ａｅに向かって移動する。その結果、図５Ｅに示すように、第１開口８ａの全体が被検体９で満たされた状態で、被検体９が端８ａｅに到達する。このようにして、気泡が第１開口８ａ内にとりのこされることなく、被検体９で第１開口８ａが満たされる。
【００７６】
図６Ａから図６Ｅは、第１開口８ａ内に分離帯８ｄがない場合における第１開口８ａ内の被検体９の移動を説明する模式図である。図６Ａに示すように、導入開口１０ｃから滴下された被検体９はまず、第１開口８ａの端８ａｃに沿って移動し、長手方向に沿った壁面８ａｆ、８ａｇに到達すると、被検体９は、壁面８ａｆ、８ａｇに沿って、速く移動する。このため、図６Ｂに示すように、端８ａｃの中央付近の被検体９は壁面８ａｆ、８ａｇ近傍よりも遅れて端８ａｅに向かって移動する。図６Ｃに示すように、分離帯８ｄがない場合、第１開口８ａの短手方向における中央付近の被検体９は、壁面８ａｆ、８ａｇ近傍に比べて常に遅く移動する。その結果、図６Ｄに示すように、壁面８ａｆ、８ａｇ近傍において被検体９が端８ａｅに到達したとき、短手方向における中央付近の被検体９は、端８ａｅからかなり離れた位置にある。壁面８ａｆ、８ａｇ近傍において端８ａｅに達した被検体９は、続いて端８ａｅに沿って移動する。その結果、図６Ｅに示すように、第１排出口１０ｅａが被検体９で覆われる。これにより、第１開口１０ａ内には被検体９が満たされない領域が気泡１１として生じる。第１排出口１０ｅａを覆う被検体９には、端８ａｅとの接触による表面張力のため、移動しにくい。このため、気泡１１が第１排出口１０ｅａから排出されにくい。
【００７７】
＜効果等＞
本開示のバイオセンサによれば、第１開口８ａ内に分離帯８ｄが設けられていることによって、上述したように被検体を導入した場合に、反応室となる第１開口８ａ内に気泡が生じることなく、被検体で反応室を満たすことができる。したがって、測り取る被検体の量にばらつきが生じにくい。また、気泡で試薬の一部が覆われることがないため、試薬の反応量に生じるばらつきも抑制できる。このため、本開示のバイオセンサによれば、正確な測定を行うことが可能となる。
【００７８】
また、分離帯８ｄは、第１開口８ａ内において配置された支持部材として機能する。したがって、第１開口８ａの面積を大きくした場合に、カバー基板１０が第１開口８ａ側に撓むのを、分離帯８ｄによって抑制する。これにより、撓んだカバー基板１０によって第１開口８ａの容積が小さくなるのを抑制し、一定の正確な量の被検体を測り取ることができる。
【００７９】
また、バイオセンサ１０１の製造時に、ベース基板、電極層４、スペーサ基板８および第１試薬層６Ａおよび第２試薬層６Ｂ、カバー基板１０を積層し、カバー基板１０の上から、熱および圧力をかけて、スペーサ基板８と電極層４およびカバー基板１０とを、熱圧着により接合させる工程を採用する場合がある。このような工程では、カバー基板１０が上述したように変形すると、第１開口８ａ内に配置する第１試薬層６Ａとカバー基板１０とが接触し、熱がカバー基板１０から第１試薬層６Ａに伝わり、第１試薬層６Ａに含まれる第１試薬が熱によって変質あるいは分解してしまう可能性がある。本開示のバイオセンサによれば、上述したように分離帯８ｄがカバー基板１０の撓みを抑制するため、このような、カバー基板１０の変形によって熱が第１試薬層６Ａに伝わることを抑制することができる。したがって、バイオセンサ１０１の製造時における不良品の発生を抑制し、製造歩留まりを高めることが可能となる。
【００８０】
また、カバー基板の導入開口が第１開口および第２開口と重なっているため、被検体を反応室に導く分岐付きの流路を設けることなく、電極が設けられた第１開口および第２開口内に被検体を導入することができる。つまり、バイオセンサは分岐付きの流路を有していない。このため、第１開口および／または第２開口の面積を大きくすることによって、測定に用いる被検体の量を増加させ、また、作用極と対極との境界の長さを増加させることが可能となり、バイオセンサの検出感度を高めることが可能となる。また、導入部から被検体を導入することにより、スペーサ基板に設けられた第１開口および第２開口に並行して同時に被検体を導入することができるため、第１開口および第２開口を被検体で満たし、測定を開始するまでの時間を短縮することが可能となる。
【００８１】
また、第１開口および第２開口内において、被検体と第１物質および第２物質とをそれぞれ反応させることにより、第１電極対および第２電極対を用いて、被検体中の２種類の物質を検出あるいは定量することができる。第１開口および第２開口が独立しているため、第１物質および第２物質の内の一方の測定が他方の測定に影響を与えることがなく、独立して高い精度で２種類の物質を検出できる。
【００８２】
第１開口および第２開口は独立しているため、それぞれの大きさを任意に設定でき、使用する被検体の量を独立して調整できる。このため、被検体中の検出すべき物質の濃度、検出感度に応じて、使用する被検体の量を変化させることができ、適切な感度で測定を行うことができる。たとえば、第１開口の面積を第２開口の面積よりも大きくすることにより、第１物質を用いて検出すべき物質の検出精度を高めることができる。また、第１開口の面積を大きくすることによって、第１電極対における作用極と対極との境界の長さを大きくでき、検出感度をさらに高めることができる。第１開口および第２開口は独立しているため、毛細管力を利用して被検体を第１開口および第２開口へ導入する場合において、それぞれに働く毛細管力を独立して調整し得る。
【００８３】
また、カバー基板に導入部を設けるため、被検体の滴下量を多くして、短時間で第１開口および第２開口を被検体で満たすことが可能であり、測定時間を短縮することができる。また、検出のための第１電極対および第２電極対の面積を大きくしても、短時間で、かつ、十分な量の被検体を電極対に接触させることができる。このため、検出感度を高めることができる。
【００８４】
また、第１開口および第２開口に第１排出口および第２排出口をそれぞれ設けることによって、被検体を、毛細管力を用いて第１開口および第２開口に導入することができる。このため、安定して、かつ、確実に、第１開口および第２開口を被検体で満たすことができる。
【００８５】
＜その他の形態＞
本開示のバイオセンサには種々の改変化が可能である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、分離帯８ｄの端８ｄｃは、平面視において、第１開口８ａの端８ａｃ側の幅が狭いテーパー形状を有していてもよい。また、第１開口８ａの端８ａｃに対向する端面を有していてもよい。
【００８６】
図７Ｃに示すように、第１開口８ａの端８ａｅと分離帯８ｄの壁面８ｄｆ、８ｄｇとは、平面視において、明瞭な境界を有さず、曲面によって接続されていてもよい。つまり分離帯８ｄの端８ｄｅは、第１開口８ａの外縁との接続部分において曲線部分を有していてもよい。図示しないが、同様に、第１開口８ａの端８ａｅと第１開口８ａの壁面８ａｆ、８ａｇとは、平面視において、明瞭な境界を有さず、曲面によって接続されていてもよい。平面視において、２つの壁面が直角をなして節後されている場合、一方の壁面から他方の壁面へ液体が広がる際に、壁面の濡れ性の影響により、気泡を噛みこんでしまう可能性がある。この場合、曲面で２つ壁面を接続することによって、気泡を生じにくくすることが可能である。
【００８７】
また、図７Ｄに示すように、スペーサ基板８は第１開口８ａに配置された２以上の分離帯を含んでいてもよい。例えば、スペーサ基板８は、分離帯８ｄおよび分離帯１８ｄを含んでいてもよい。分離帯８ｄ、１８ｄは、それぞれ長手方向であるｘ方向に伸びており、短手方向であるｙ方向に配列されることによって、第１開口８ａの一部を３つの部分である、第１部分Ｒ１、第２部分Ｒ２および第４部分Ｒ４に分割している。第３部分Ｒ３は、上記実施形態と同様、導入開口１０ｃに位置している。第４部分Ｒ４は、第３部分Ｒ３と接続されている。ｙ方向における第４部分の幅ＷＲ４は、第１部分Ｒ１の幅ＷＲ１および第２部分Ｒ２の幅ＷＲ２とそれぞれ略等しい。
【００８８】
導入開口１０ｃから導入された被検体は、第３部分Ｒ３から第１部分Ｒ１、第２部分Ｒ２および第４部分Ｒ４に流入する。第１開口８ａの短手方向の幅が２つの分離帯８ｄ、１８ｄによって３つに分割されることによって、より気泡の生成が抑制される。
【００８９】
図７Ｅに示すように、第１開口８ａの端８ａｃは、平面視において、第２開口８ｂ側の幅が狭くなるテーパー形状を有していてもよい。このような形態によれば、第１開口８ａの壁面８ａｆ、８ａｇと、端８ａｃとが直角をなして接合されている場合に比べて、角における気泡の噛みこみが生じにくい。また、第３部分Ｒ３の面積が小さくなることによって、導入された被検体を第１部分Ｒ１、第２部分Ｒ２および第４部分Ｒ４により早く流入させやすくすることができる。
【００９０】
また、上記実施形態では、２種類の特定物質を検出する形態を例に挙げて、本開示のバイオセンサを説明したが、本開示のバイオセンサは、１種類の特定物質のみを検出してもよい。図７Ｆに示すように、本開示のバイオセンサは、第１開口８ａを備え、第２開口８ｂを備えないスペーサ基板８を有していてもよい。
【００９１】
また、上述したように第１測定空間１２ａに面する電極層を備えている限り、電極層の位置は上記実施形態に限られない。図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、カバー基板とスペーサ基板との間に電極層が配置されたバイオセンサ１０２の、カバー基板１０’、電極層４’およびベース基板２’の平面図を示す。図８Ｂは、電極層４’をベース基板２’側から見ている。電極層４’は、カバー基板１０’に設けられる導入開口１０ｃ、第１排出口１０ｅａおよび第２排出口１０ｅｂに対応する開口４ｈｃ、４ｈａおよび４ｈｂを有している点で、電極層４と異なっている。電極層４’は、例えば、カバー基板１０’のスペーサ基板８と対向する面に印刷され、カバー基板１０’とスペーサ基板８との間に配置される。これにより、電極層４’の第１電極対４ａおよび第２電極対４ｂは、スペーサ基板８の第１開口８ａおよび第２開口８ｂに面する。電極層４’の端子４ｅａ、４ｅｂ、４ｅｃ、４ｅｄが露出するように、カバー基板１０’のｘ方向の長さは、ベース基板２’よりも大きくなっている。
【００９２】
バイオセンサは２つの電極層を備え、一方が作用極を含み、他方が対極を含んでいてもよい。図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、バイオセンサ１０３の第２電極層４２と、スペーサ基板８’と、第１電極層４１の平面図である。図９Ａは、第２電極層４２をベース基板２側から見ている。第１電極層４１は、例えば、端子４ｅａ、４ｅｂ、４ｅｃ、４ｅｄと、端子４ｅａ、４ｅｂに接続された作用極４ａｗ’、４ｂｗ’を含む。また、第２電極層４２は、対極４ａｃ’、４ｂｃ’を含む。第１電極層４１は、ベース基板２とスペーサ基板８’との間に配置され、第２電極層４２は、スペーサ基板８’とカバー基板１０との間に配置される。
【００９３】
スペーサ基板８’には、第２電極層４２の対極４ａｃ’、４ｂｃ’と第１電極層４１の端子４ｅｃ、４ｅｄとそれぞれ接触し、電気的に接続するための導電性ビア８ｍ、８ｎが設けられている。
【００９４】
バイオセンサ１０３においても、第１開口８ａで規定される第１測定空間１２ａに第１電極の作用極４ａｗと対極４ａｃが面しており、第２開口８ｂで規定される第２測定空間１２ｂに第１電極の作用極４ｂｗと対極４ｂｃが面している。このため、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９５】
また、上記実施形態では、分離帯はスペーサ基板と一体的に設けられていたが、分離帯はスペーサ基板と分離していてもよい。図１０Ａおよび図１０Ｂは、バイオセンサ１０４が備えるスペーサ基板８’’および分離帯８ｄ’を示す平面図である。スペーサ基板８’’は、第１測定空間１２ａを規定する第１開口８ａと、第２測定空間１２ｂを規定する第２開口８ｂを備える。分離帯８ｄ’はスペーサ基板８’’とは分離した独立した構成要素である。分離帯８ｄ’は、例えば、スペーサ基板８’’の第１開口８ａ内において、端８ａｅに接するように配置され、ベース基板２に支持される。このような形態であっても、バイオセンサ１０４は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９６】
また、図示しないが、分離帯８ｄ’は第１開口内において端８ａｃに接するように配置されていてもよい。この場合、カバー基板１０の導入開口１０ｃの少なくとも一部は、前記スペーサ基板８’’の第１開口８ａのうち、分離帯８ｄ’で分割された２つの部分と重なるように配置される。
【００９７】
また、本開示のバイオセンサは、上記実施形態および他の形態を適宜組み合わせて実施することが可能である。また、スペーサ基板８に独立して設ける開口の数は１または２に限られず、３以上であってもよい。また、被検体は血液あるいは血液を前処理した液体に限られないし、第１物質および第２物質は、Ｈｂ１ＡｃおよびＨｂに限られず、種々の物質を検出するバイオセンサを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本開示のバイオセンサは、医療・臨床検査分野、製薬分野など、種々の産業分野で用いられるバイオセンサに好適に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
２、２’        ベース基板
４、４’        電極層
４ａ      第１電極対
４ａｃ    対極
４ａｗ    作用極
４ｂ      第２電極対
４ｂｃ    対極
４ｂｗ    作用極
４ｄａ、４ｄｂ、４ｄｃ、４ｄｄ    配線部
４ｅａ、４ｅｂ、４ｅｃ、４ｅｄ    端子
４ｈａ、４ｈｂ、４ｈｃ    開口
６Ａ      第１試薬層
６Ｂ      第２試薬層
８、８’        スペーサ基板
８ａ      第１開口
８ａｃ、８ａｅ、８ｂｃ、８ｂｅ、８ｄｃ、８ｄｅ    端
８ａｆ、８ａｇ、８ｄｆ、８ｄｇ    壁面
８ｂ      第２開口
８ｄ      分離帯
８ｍ、８ｎ      導電性ビア
９        被検体
１０、１０’      カバー基板
１０ａ    第１開口
１０ｃ    導入開口
１０ｅａ  第１排出口
１０ｅｂ  第２排出口
１１      気泡
１１ａ    第１セル
１１ｂ    第２セル
１２ａ    第１測定空間
１２ｂ    第２測定空間
１６      センサ装着部
１６ａ〜１６ｄ    コネクタ
１７      第１測定部
１８      第２測定部
１８ｄ    分離帯
１９      制御部
２０      操作部
２１      タイマー
２２      記憶部
２３      温度センサ
２４      表示部
３０      スポイト４１      第１電極層
４２      第２電極層
１０１、１０２、１０３、１０４    バイオセンサ
２０１    測定装置
Ｒ１      第１部分
Ｒ２      第２部分
Ｒ３      第３部分
Ｒ４      第４部分
ｃａ      切込み
ｃｂ      切込み
【図１Ａ】
2020166545.tif 000003
【図１Ｂ】
2020166545.tif 000004
【図２Ａ】
2020166545.tif 000005
【図２Ｂ】
2020166545.tif 000006
【図２Ｃ】
2020166545.tif 000007
【図２Ｄ】
2020166545.tif 000008
【図２Ｅ】
2020166545.tif 000009
【図２Ｆ】
2020166545.tif 000010
【図３】
2020166545.tif 000011
【図４】
2020166545.tif 000012
【図５Ａ】
2020166545.tif 000013
【図５Ｂ】
2020166545.tif 000014
【図５Ｃ】
2020166545.tif 000015
【図５Ｄ】
2020166545.tif 000016
【図５Ｅ】
2020166545.tif 000017
【図６Ａ】
2020166545.tif 000018
【図６Ｂ】
2020166545.tif 000019
【図６Ｃ】
2020166545.tif 000020
【図６Ｄ】
2020166545.tif 000021
【図６Ｅ】
2020166545.tif 000022
【図７Ａ】
2020166545.tif 000023
【図７Ｂ】
2020166545.tif 000024
【図７Ｃ】
2020166545.tif 000025
【図７Ｄ】
2020166545.tif 000026
【図７Ｅ】
2020166545.tif 000027
【図７Ｆ】
2020166545.tif 000028
【図８Ａ】
2020166545.tif 000029
【図８Ｂ】
2020166545.tif 000030
【図８Ｃ】
2020166545.tif 000031
【図９Ａ】
2020166545.tif 000032
【図９Ｂ】
2020166545.tif 000033
【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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2020166545.tif 000038
2020166545.tif 000039
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