JP2002541453A - 電気化学的バイオセンサー試験片、その製造方法および電気化学的バイオセンサー - Google Patents

電気化学的バイオセンサー試験片、その製造方法および電気化学的バイオセンサー

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JP2002541453A JP2000609782A JP2000609782A JP2002541453A JP 2002541453 A JP2002541453 A JP 2002541453A JP 2000609782 A JP2000609782 A JP 2000609782A JP 2000609782 A JP2000609782 A JP 2000609782A JP 2002541453 A JP2002541453 A JP 2002541453A
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Abstract

(57)【要約】 電気化学的バイオセンサー試験片、その製造方法および電気化学的バイオセンサーを開示する。この電気化学的バイオセンサー試験片は、第１絶縁ベース幅方向に溝を削り、第１絶縁ベース長さ方向にシャドウマスクを用いてスパッタリングして平行な２つの電極を形成し、検体と反応して絶縁ベースの溝の上にある２つの電極間に検体濃度に相当する電流を発生する酵素を含む反応物を固定し、第１絶縁ベースにカバーを付けることにより製造される。第１絶縁ベース上の溝とカバーでキャピラリを作り、ここに反応物が固定される。この製造方法は、薄い電極を作ることにより試験片製造のコストを下げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、検査対象の検体（Ａｎａｌｙｔｅｓ）を定量分析するための電気化
学的バイオセンサー試験片、その製造方法、およびそれを用いた電気化学的バイ
オセンサーに関するものである。
【０００２】 背景技術 医学の分野においては、電気化学的バイオセンサーは血液を含む生体物質を分
析するために広範囲に使用されている。それらのうち、酵素を利用する電気化学
的バイオセンサーは、使用が容易で測定感度が優れ、試験結果をすぐに得られる
ので、病院や医療研究所において最も広く使われている。電気化学的バイオセン
サーとして、最近は電極方法が広範囲に適用されてきた。例えば、スクリーン印
刷によって作られた電極システムでは、酵素からなる試薬を電極上に固定し、試
料を導入し、電極間に電位をかけて、検査対象の検体を定量できる。
【０００３】 そのような電極方法を用いる電気化学的バイオセンサーは、米国特許５，１２
０，４２０号があり、そこでは検体を挿入するキャピラリスペースとして、絶縁
基材とカバーの間のスペーサーを使用する電気化学的バイオセンサー試験片を開
示している。
【０００４】 別の電気化学的バイオセンサー試験片は、米国特許５，４３７，９９９号に見
られ、ここではＰＣＢ産業で代表的に使用されるパターン化技術が電気化学的バ
イオセンサーの製造に新たに適用され、正確に限定された電極領域を作れるよう
にした。この電気化学的バイオセンサー試験片は、非常に小さな試料サイズで正
確に検体濃度を測定できるという。
【０００５】 図１に関して、米国特許Ｎｏ．５，４３７，９９９号に記載された電気化学的
バイオセンサー試験片の向い合う電極タイプを、図１（Ａ）の分解斜視図にそれ
ぞれ分けた状態を、図１（Ｂ）の斜視図に組み立てられた状態を示した。典型的
には、これらのセンサーは、試薬および試料に接している２つ以上の電極間に電
位差を与えて電気化学的測定を行う。図で見られるように、電気化学的バイオセ
ンサー試験片は２つの電極からなり、その上で反応が起きる動作電極と、標準電
位を示す参照電極がある。
【０００６】 そのような動作電極と参照電極を並べるのに２つの方法がある。一つは図１（
Ａ）で示したように向かい合う電極タイプであり、基材上に作られた動作電極が
サンドイッチ状になったスペーサーによって参照電極から分離されている。他方
は、動作電極と参照電極の両方が同じ基材上平行に並んで作り上げられている隣
り合うタイプである。米国特許５，４３７，９９９号は、さらにスペーサーを用
いて電極が取りつけられている絶縁基材を、カバーとしての役割をする絶縁基材
から分離させるスペーサーを用い、キャピラリスペースを形成した隣り合う電極
タイプの電気化学的バイオセンサーを開示している。
【０００７】 図１を参照して詳細に述べると、参照電極を形成した基材、すなわち参照電極
素子１０は、動作電極を形成した基材、動作電極素子２０とはスペーサー１６に
より空間的に分離されている。通常スペーサー１６は、製造時に参照電極素子１
０に付けられるが、図１（Ａ）では参照電極素子１０と離れているように描かれ
ている。スペーサー１６にある切取り部分１３は、参照電極素子１０と動作電極
素子２０の間にあり、キャピラリスペース１７を作っている。動作電極素子２０
にある第１切取り部分２２は、動作電極領域を露出させ、それはキャピラリスペ
ース１７に露出されている。参照電極素子１０が付けられたとき、スペーサー１
６の第１切取り部分１３は、図１の点線で示される参照電極領域１４を定め、こ
の部分はキャピラリスペース１７に露出している。第２の切取り部分１２および
２３は、参照電極領域１１および動作電極領域２１をそれぞれ露出させており、
電気化学的バイオセンサー試験片３０、メーターおよび動力源を互いに接続する
接触パッドとして働く。
【０００８】 図１（Ｂ）に示した組立てた状態では、電気化学的バイオセンサー試験片３０
は、その１端に第１開口部２７を持っている。さらに、動作電極素子２０にある
穴部２４は、参照電極素子１０にある穴部１５と一致して第２開口部２６となる
。使用する時には、検体を含む試料を開口部２７あるいは２６を経由してキャピ
ラリスペース１７に導入する。いずれの場合も、試料は毛細管作用によって電気
化学的バイオセンサー試験片に自然に入っていく。その結果、電気化学的バイオ
センサー試験片は、使用者がすることなしに試料量を自動的にコントロールする
。
【０００９】 しかしながら、上の参考特許に記述されたものを含み市販で入手可能な電気化
学的バイオセンサー試験片は、次のような大きな問題がある：電極が基材上に平
面状に作られており、酵素などの試薬は電極上に固定されるので、固定化してい
る間に試薬の液相は下へ流れ易く、その結果ある一定の形に固定するのは非常に
困難である。電極上に固定された試薬は、試験片毎に互いに異なってしまうので
、検出あるいは測定の正確という点で大きな問題となる。さらに、キャピラリス
ペースにある電極領域は、電極が占める平面の基材の中で限られた所に形成され
る。実際、狭い電極領域は、検出精度の上で限界となる。
【００１０】 米国特許５，４３７，９９９号には、電気化学的バイオセンサー試験片用の電
極の製造方法について記述しており、光リソグラフィーやスクリーン印刷技術に
より電導性材料を普通の印刷回路板上に直接パターン化する技術を開示している
。 しかしながら、光リソグラフィーは通常製造コストが高くなる。さらに、この
技術は、広い領域に高精度のパターンを形成することが困難であるため大量生産
するには問題がある。 スクリーン印刷は、電導性材料の液体相が必要である。金、パラジウム、プラ
チナなどの貴金属の液体相は、検出能力および耐化学的安定性において優れてい
るので電極用の電導性材料として適しているが、非常に高価である。これらの高
価な貴金属の代って、炭素が実用上使用される。炭素をスクリーン印刷して得た
電極片は、表面が極めて平らでなく、検出能力が低くなる。
【００１１】 また、銅の上にパラジウムをデポジットさせて得た太線ワイヤを、プラスチッ
クフィルムのような基材に熱で接着させて電気化学的バイオセンサー試験片用電
極の製造方法が提案されている。しかしながら、この方法は、その製造上の特性
から、電極片を細く、薄くするのが難かしいという不利がある。試薬と試料の間
の反応によって発生する電荷は、電極に近ければ近いほど電極により捉えられ、
検出され易くなる。従って、プラスチックフィルム上に太線ワイヤーを接着する
ことは、電気化学的バイオセンサー試験片の検出効率の低下となる。さらに、太
線ワイヤーとプラスチックフィルムの間の接着力が弱いので剥離することがよく
あり、また厚い電極は材料費が高くつく。
【００１２】 発明の開示 従って、本発明の目的は、適切な試薬を一定のパターンにしてしっかりと固定
することができ、電荷を検出する電極の最も有効な領域を確保し、これにより検
査対象の検体の正確な定量分析ができる電気化学的バイオセンサー試験片を提供
することである。
【００１３】 本発明の別の目的は、経済的に好ましく、かつ均一表面の電極を作ることで検
体の正確な検出ができる電気化学的バイオセンサー試験片の製造方法を提供する
ことにある。
【００１４】 本発明の実施の一形態では、幅方向に溝がある第１絶縁基材；第１絶縁基材上
の長さ方向にある一対の平行な電極；第１絶縁基材上の溝に固定され、検査対象
の検体と反応して検体濃度に相当する電流を発生させる試薬；第１絶縁基材上に
接着され、溝とでキャピラリスペースを形成する第２絶縁基材；を含む電気化学
的バイオセンサー試験片を提供する。
【００１５】 本発明の別の実施の形態では、第１絶縁基材幅方向に溝を作り；シャドウマス
クを用いて第１絶縁基材上に金属材料をスパッタリングし、第１絶縁基材の長さ
方向に一対の平行な電極を作り；第１絶縁基材上一対の電極にまたがる溝の内側
に、検査対象の検体と反応して検体の濃度に相当する電流を発生させる試薬を固
定し；第１絶縁基材上に、試薬が固定されている溝とでキャピラリスペースを作
る第２絶縁基材を接着させる；工程を含む電気化学的バイオセンサー試験片の製
造方法を提供する。：
【００１６】 本発明のさらに別の実施の形態では、シャドウマスクを用いて第１絶縁基材上
に金属材料をスパッタリングして第１絶縁基材上長さ方向に一対の平行な電極を
形成し；第１絶縁基材上一対の電極の上に、検査対象の検体と反応して検体の濃
度に相当する電流を発生させる試薬を固定し；幅方向に電極をまたがるように位
置する溝をもつ第２基材溝を第１絶縁基材上に接着し、試薬を固定した箇所で、
溝とでキャピラリスペースを形成する；工程を含むことを特徴とする電気化学的
バイオセンサー試験片の製造方法を提供する。
【００１７】 発明を実施するための最良の形態 本発明の好ましい実施の形態の適用は、添付の図面を参照して最もよく理解さ
れる。これらの図面においては、同様のおよび対応する部分に対してはそれぞれ
同様の参照番号を用いている。ここに示す好ましい実施の形態は、説明のための
もので、本発明を制限するためではない。
【００１８】 図２を参照すると、斜視図で本発明による電気化学的バイオセンサー試験片の
構造を示している。見てわかるように、本発明の電気化学的バイオセンサー試験
片は絶縁基材４１あるいは４２からなり、その上にプレスあるいは真空モールド
技術（図２（Ａ））によるエンボス加工、あるいは型彫り（図２（Ｂ））により
溝４５あるいは４６が作られる。電極４４は、絶縁基材４１あるいは４２の上に
置かれる。溝４５あるいは４６は、エンボス加工でも型彫りでもその上に適切な
試薬（図示してない）を確実に定着をさせる役割を持っている。
【００１９】 それ故、本発明による電気化学的バイオセンサー試験片の構造では、試薬が溝
４５あるいは４６の上に固定されており、基材４１あるいは４２から流れ出るこ
とがない。言いかえれば、図２に示した電気化学的バイオセンサー試験片は、試
薬を一定のパターンの中で動かないようにするので、試薬を一定にして検査対象
の検体を正確に検出あるいは測定することができるようにしている。
【００２０】 さらに、図２に示されるように、本発明による試験片に作られた電極は、三次
元の構造を持っており、その結果、キャピラリスペースに露出されている電極領
域を、溝の深さ（基準線から離れたライン）に対応する領域まで増やすことがで
きる。これは試薬によって発生した電荷を捉えることができる電極領域の増加を
意味し、検出効率を向上させることになる。 上に説明したように、スクリーン印刷方法や太線のワイヤーボンディング方法
のような従来の技術は、電気化学的バイオセンサー試験片の電極を正確な三次元
の構造にすることができない。
【００２１】 以下に、従来方法より優れ、電気化学的バイオセンサー試験片に正確な三次元
構造電極を作ることができる新しい方法を詳細に説明する。
【００２２】 図３を参照すると、本発明の第１の実施の形態となる電気化学的バイオセンサ
ー試験片を製造する方法が説明されている。
【００２３】 最初に、２つの金属電極片５２と５４が、平行に、絶縁基材５０上に形成され
る。一つの金属電極片は、動作電極５２として酸化する場所を提供し、他方の金
属電極片は、対応する参照電極５４として働く。
【００２４】 絶縁基材５０の使用には、電気的に絶縁する特性があればどんな材料も可能で
あるが、本発明の電気化学的バイオセンサー試験片を大量生産するに、ロール加
工に耐える柔軟性と、支持体として必要とされる充分な剛直性をもつ材料が好ま
しい。そのような絶縁基材材料としてポリマーがあり、例を挙げるとポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリエチ
レンがあり、この中でもポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００２５】 絶縁基材５０上での電極片５２および５４の形成は、シャドウマスクを用いる
スパッタリング技術によって達成される。詳細には、絶縁基材５０上に電極片の
輪郭がパターン化されたシャドウマスクが置かれた後、通常のスパッタリング工
程が行われ、シャドウマスクが除去されると、基材５０上に電極片５２および５
４が残る。このとき、絶縁基材上にアーク放電やプラズマエッチングのような前
処理を行うと、絶縁基材と電極片の間の接着強度が良くなる。実際、電極をアー
ク放電処理したプラスチックフィルム上の金（Ａｕ）で作ると、電極と絶縁基材
の間の接着強度はテーピングテストによるとほとんど完璧（１００％）になるこ
とがわかった。
【００２６】 図４を参照すれば、試験片がシャドウマスクを用いてスパッタリングで形成さ
れるプロセスルームが示されている。この図で、ターゲット（Ｔａｒｇｅｔ）は
参照数字７１で示され、複数のドット磁石（Ｄｏｔ ｍａｇｎｅｔｓ）は参照数
字７２で、鉄板は参照数字７３で、絶縁基材は参照数字７４で、シャドウマスク
は参照数字７５で、また電極が形成される領域は参照数字７６で示されている。
スパッタリングの際、マスク７５と基材７４は互いに密に接触していなければな
らない。その間に隙間があると、たとえ小さくても、金などデポジットされる材
料がその隙間に浸透してパターンが崩れることになる。本発明では、複数のドッ
ト磁石を用いてシャドウマスクを絶縁基材７４と密な接触ができるようにした。
この点、もしシャドウマスク７５が厚いと、それ自身の大きさと変形により磁石
にくっつくことができなくなる。本発明の発明者が得た実験のデータでは、シャ
ドウマスク７５の好ましい厚さは、０．１〜０．３ｍｍの範囲である。
【００２７】 本発明に従えば、磁石は、反対のドット・パターンに並べるのが好ましい。つ
まり、鉄板７３はドット磁石７２の上に置かれる。この場合、プラズマの変形は
ほとんど起きないので、基材７４とターゲット７１の間の距離は大幅に小さくな
り、デポジション効率を大きく上げることになる。
【００２８】 プラズマを発生させるとき、プロセスルームは、通常使われるプラスチックフ
ィルムが変形する温度にまで上がることがある。それ故、それはＳＵＳ４３０の
ような高い熱伝導特性と常磁性をもつアルミニウム合金が、シャドウマスクとし
て使用される。
【００２９】 電極に使われるにふさわしいのは貴金属である。貴金属の例は、電極表面での
安定性、電気化学的再生能力、耐酸化性などの点で優れた電気化学の特性を有し
ていることからパラジウム、プラチナ、金、銀などである。特に好ましいのは金
であり、相対的に安価であること、加工が容易で、プラスチックへの接着が優れ
、かつ電気伝導性が高いという長所がある。電極は、金をスパッタリングにより
１００ｎｍの厚さにして作られるが、電気抵抗が低く、プラスチックフィルムな
どの絶縁基材に機械的に強く付くので、用済み後捨てるタイプのものに適してい
る。反対に、貴金属だけにするより、プラスチックのような絶縁基材に接着性が
よく、安価な金属材料でまず電極を作り、その上に貴金属で薄く覆うのが経済的
である。
【００３０】 図３（Ｂ）に戻って、検体と反応する試薬５６は、絶縁基材５０上の２つの電
極５２と５４をまたいで適切な幅で付着される。本発明の電気化学的バイオセン
サー試験片は、広い範囲の検体を対象とすることができる。血液、血清、尿、神
経伝達物質などの体液、発酵物あるいは天然物などが、本発明の電気化学的バイ
オセンサー試験片により検出し、測定することができる。試薬５６は、自動ディ
スペンサーを用いて、あるいはスクリーン印刷、ロールコーティングあるいはス
ピンコーティング技術を使って絶縁基材５０の電極領域上に塗布することができ
る。試料を挿入した後２つの電極間に電位をかけると、試薬が試料と反応時間で
反応し電荷を発生する。酵素反応で発生したこの電荷は、検査対象の検体濃度と
関連するので、電荷を定量すれば検体の濃度を知ることができる。
【００３１】 試薬５６として利用可能なのは、酵素あるいはレドックス媒体である。検出あ
るいは測定すべき検体により様々な酵素が使われる。例えば、グルコースを検出
あるいは分析される場合には、グルコースオキシダーゼが使用される。有用なレ
ドックス媒体には、フェリシアン化カリウム、および米国特許５，４３７，９９
９号に示されるイミダゾール・オスミウムがある。試薬５６は、酵素やレドック
ス媒体の他に、緩衝剤、親水性高分子、界面活性剤および／あるいは皮膜形成剤
を含んでいる。試料と反応するとき、試薬中の緩衝剤は、ｐＨを一定にする役割
をする。他方、親水性高分子は、他の試薬成分を電極上に固定するのに有用であ
る。また、界面活性剤は、後述のように毛細管作用によって試料がキャピラリの
中に入るのを容易にする。このように、グルコースの検出あるいは測定用の試薬
は、フェリシアン化カリウム、燐酸カリウム緩衝剤、セルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース、トリトン（Ｔｒｉｔｏｎ）Ｘ−１００界面活性剤、コハク酸ナ
トリウムおよびグルコースオキシダーゼが組合わさっている。試薬の詳細な製造
方法、使用可能な酵素およびレドックス媒体は、米国特許５，７６２，７７０号
を参考にすることができる。
【００３２】 図３（Ｃ）を参照すれば、絶縁プレート５８が、熱圧着接着、あるいは両面接
着剤によって、電極５２および５４と絶縁基材上に固定される。図３Ｄは、図３
（Ｃ）の構造の側面を示している。見てわかるように、絶縁プレート５８は、電
極５２および５４と絶縁基材５０に接する部分と、試薬５６が付いた領域に相当
する突き出た部分を持っている。絶縁プレート５８に使用される好適な材料は、
絶縁基材５０の材料と同じである。絶縁基材５０の上部の部分は絶縁プレート５
８によって覆われることなく裸のままになっている。電極５２および５４はその
上部で部分的に裸になっており、ここは、電気化学的バイオセンサー試験片、メ
ーターおよび電源が互いに電気的に接続されるときの接触パッドとなる。
【００３３】 図３（Ｄ）に示されているように、絶縁プレート５８の突き出た部分は、絶縁
基材５０とで、電極５２および５４を幅方向にまたがるキャピラリスペース６４
を形成している。キャピラリスペースの幅は、試薬５６とぴったり同じである必
要はなく、広いこともあり狭いこともある。同様に、キャピラリスペースの長さ
は、絶縁基材５０の幅とぴったり同じである必要はなく、大きいこともあり小さ
いこともある。試料をキャピラリスペースに入れるときに生じるエラーを少なく
するためのみを目的とすれば、キャピラリスペースの長さは絶縁基材５０の幅と
同じくするのが好ましい。このようにして形成されたキャピラリスペース６４は
、血液などの試料が導入される場所である。試料の導入は、少量の試料でも正確
な測定ができる毛細管作用を利用する方法によって容易になる。
【００３４】 本発明の電気化学的バイオセンサー試験片の使用による検査対象の検体、すな
わち検出および／あるいは分析されるものの濃度測定の原理を以下に述べる。例
えば、血液中のグルコースレベルを、レドックス媒体としてのフェリシアン化カ
リウムとともにグルコースオキシダーゼを用いて分析する場合、グルコースが酸
化される一方で、フェリシアン化物がフェロシアン化物へ還元され、この両方の
反応ともグルコースオキシダーゼが触媒となる。所定時間が経った後、電源から
電位をかけると、フェロシアン化物の再酸化による電子移動により電流が流れる
。電源から２つの電極間にかけられる電位は３００ｍＶ以下で、媒体の性状を考
慮すると好ましくは約１００ｍＶ程度である。
【００３５】 電流計に計算式を入れておくと、計測した電流値を試料中の検体濃度に対応し
た数字で表示できる。別の数学的な方法では、ある期間の電流と時間の曲線で電
流値を積分して、その期間に発生した電荷の全量を得ることができ、これは検体
の濃度に比例する。簡単に言えば、酵素反応によるレドックス媒体の電気的酸化
に基づいて発生する拡散電流を測定することにより試料中の検体濃度が定量的に
測定できる。
【００３６】 さて、図５に移ると、接着タイプシャドウマスクを用いるスパッタリングによ
る電極製造のプロセスを順を追って説明している。 図５（Ａ）に示したように、プラスチックフィルム８０を用意し、その上にシ
ャドウマスクとしてのプラスチックフィルム８４を、接着層８２を介して付けら
れる。接着層８２は、プラスチックフィルム８０に一時的な接着であり、それは
互いに簡単に引き離すことができるようになっている。 次に、図５（Ｂ）に示したように、プラスチックフィルム８４および接着層８
２は、切断具あるいは型彫り具で、形成される電極のパターンに所定域で切断す
る。
【００３７】 続いて、図５（Ｃ）に示したように、切断された部分を取り除き、残った構造
の全域に金８８を真空スパッタリングして、シャドウマスクとして用いたプラス
チックフィルム８４のある電極を形成する。 最後に、図５（Ｄ）に示したように、残っているプラスチックフィルム８４お
よび接着層８２を除き、電極を露出させる。 この場合のように、接着タイプの
シャドウマスクは、パターンを切断具の加工限界まで形成させることができる。
通常に行う鉄シャドウマスクとは対照的に、接着タイプシャドウマスクは柔軟性
があり、電極が形成されるフィルムに接着するので、スパッタリングで側面方向
への拡散がなく正確なパターンが出来る。
【００３８】 図６を参照すると、本発明による方法を、電気化学的バイオセンサー試験片の
製造に適用している。 まず、図６（Ａ）に示したように、電極片を作るプラスチック基材９０を用意
する。
【００３９】 その後、図６（Ｂ）に示したように、プラスチック基材９０上の幅方向に溝９
２を作る。このとき、溝の両側土手部分９３は、後でデポジットされる金電極が
その端部で切れるといけないので僅かに傾斜させておくのが好ましい。溝９２を
形成させるには、プレスあるいは真空モールド法が用いられ、プラスチック基材
９０の表面をエンボス加工する。あるいは溝９２は、型彫り具を用いて作ること
もできる。後者の方法は、図６（Ｂ）の溝９２を作るのに使っている。プラスチ
ックフィルム９０の材料はロールに巻かれているので、大量生産でプラスチック
フィルムに溝を彫るには型彫り具がより好ましく使用される。この方法は、２枚
のプラスチックフィルムだけでキャピラリスペースを組み込んだ電気化学的バイ
オセンサー試験片を作ることが出来、米国特許５，４３７，９９９号にあるよう
にスペーサーを追加で用いなくてよい。
【００４０】 その後、図６（Ｃ）に示したように、電極片９４と９５を形成する。このため
には、前述のようにシャドウマスクを用いてプラスチック基材９０の上に金を真
空スパッティングする。図６（Ｄ）に示したように、試薬９８を、動作電極と参
照電極にまたがる溝９２の内側に塗布し、乾燥させる。
【００４１】 図６（Ｃ）に示したように、電極片を三次元構造とする目的で、溝の彫られた
基材上に平面のシャドウマスクを採用すると、マスクと基材の間にキャピラリチ
ューブ程の高さの隙間ができて、そこにターゲット７１から金が侵入し、不明瞭
なパターンとなる。この問題を回避するために、次の３つの技術が使用される。
第１が、シャドウマスクを溝の形に合うように湾曲して構築することである。優
れた加工性があるということでＳＵＳ４３０がシャドウマスクの三次元構造にさ
れる。別の解決方法は、加工パラメーターあるいはプロセスルームの構造を制御
することである。プロセスルームの圧が低いほどスパッタリングされる金原子の
平均自由行程の距離が長くなる。このように、基材へ垂直方角に入射する原子の
数が密になる。言い換えれば側面方向に流れる原子の数が少なくなるので、電極
の精密な輪郭ができることになる。さらに、ターゲット７１と基材７４の間の距
離が長くすることは、スパッタリングされる原子束を基材７４に垂直になる。例
えば５インチの円形ターゲットを用いた場合、基材から距離が７ｃｍ以上であれ
ば、パターンの広がりはほとんどみられない。電極パターンの輪郭が不明確にな
るのを抑える本発明の最後の方策は、コリメーターを使って原子が横に出ていか
ないようにすることである。半導体プロセスで通常使われる蜂の巣構造のコリメ
ーターと対照的に、本発明で使われるコリメーターは、原子が側面方向にのみ流
れを制限することができるので、ブラインドパターン（Ｂｌｉｎｄ ｐａｔｔｅ
ｒｎ）のものである。
【００４２】 最後に、図６（Ｅ）に示したように、溝９２を含むプラスチック基材９０の大
部分は絶縁プレート９６で覆われ、他の上部部分は覆われないような仕方で絶縁
プレート９６をプラスチック基材９０に接着する。この結果、溝は絶縁プレート
９６とでキャピラリスペースを作ることになる。このキャピラリスペースを通っ
て、血液などの試料が電気化学的バイオセンサー試験片へ導入される。図６（Ｅ
）の完成した電気化学的バイオセンサー試験片の側面を、キャピラリスペース９
９を誇張した説明で、図６（Ｆ）に示している。
【００４３】 産業上の利用可能性 これまで記載してきたように、本発明の試験片は、適切な試薬を一定のパター
ンに固定し、電荷を検出する電極の最大の有効領域をもつことにより検査対象の
検体の正確な定量が可能である。 さらに、本発明による試験片の製造する方法において、薄い電極は、薄いフィ
ルムを使っているので経済的であり、化学的に安定な金で均一な表面の電極とす
ることで検体の正確な測定に役立つ。 本発明は図面で説明してきたが、用いた術語は説明のためであり、限定するも
のではない。上に明らかにしたことを鑑みれば本発明に多くの変更や修正が可能
である。それ故、特許請求の範囲の内で本発明は特に記載したこと以外にも実施
しうることが理解される。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記及びその他の目的、特徴および他の利点は、添付の図面と共に次
の詳細な説明からより明白に理解されるだろう。
【図１】 従来の向い合った電極タイプの電気化学的バイオセンサー試験片を示し、（Ａ
）は分解した状態を示す分解斜視図、（Ｂ）は組立てた状態を示す斜視図である
。
【図２】 本発明による電気化学的バイオセンサー試験片の構造を示している斜視図であ
る。
【図３】 本発明の第１の実施の形態による試験片を製造するプロセスを示している。
【図４】 本発明による電気化学的バイオセンサー試験片を、シャドウマスクを用いたス
パッタリングで製造するプロセスを模式的に説明している。
【図５】 接着タイプのシャドウマスクを用いたスパッタリングプロセスを模式的に示し
た断面図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態による試験片を製造するプロセスを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 27/30 ３５３Ｚ Ａ６１Ｂ 5/14 ３１０ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リ ジンウ 大韓民国，ギョンギ−ド 431−062，アン ヤン−シ，ドンアン−グ，グァンヤン２− ドン 1468−１，ソンハァ−マンション 402 Ｆターム(参考） 2G045 AA01 AA15 BB21 BB48 CA25 CA26 CB03 DA31 FB01 FB05 FB15 GC18 HA10 HA16 JA07 2G052 AA28 AA39 AB17 AB21 AD46 CA40 DA08 DA15 DA22 EC14 EC16 FA05 FD06 FD12 FD13 FD18 GA23 GA25 GA29 HB07 HC27 HC32 JA07 JA09 JA15 JA16 4C038 KL09 KY13

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 幅方向に溝がある第１絶縁基材と； 第１絶縁基材上の長さ方向にある一対の平行な電極と； 第１絶縁基材上の溝に固定され、検査対象の検体と反応して検体濃度に相当す
    る電流を発生させる試薬と； 第１絶縁基材上に接着され、溝とでキャピラリスペースを形成する第２絶縁基
    材； を含むことを特徴とする電気化学的バイオセンサー試験片：
  2. 【請求項２】 電極は、金、銀、プラチナおよびパラジウムからなるグルー
    プから選ばれる貴金属で作られたものであることを特徴とする請求項１記載の電
    気化学的バイオセンサー試験片。
  3. 【請求項３】 電極は、金属を下層に、金、銀、プラチナおよびパラジウム
    からなるグループから選ばれる貴金属を上層にした二重層構造に作られたもので
    あることを特徴とする請求項１記載の電気化学的バイオセンサー試験片。
  4. 【請求項４】 第１絶縁基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステ
    ル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニールおよびポ
    リエチレンからなるグループから選ばれるポリマーで作られたものであることを
    特徴とする請求項１記載の電気化学的バイオセンサー試験片。
  5. 【請求項５】 第１絶縁基材幅方向に溝を作り； シャドウマスクを用いて第１絶縁基材上に金属材料をスパッタリングし、第１
    絶縁基材の長さ方向に一対の平行な電極を作り； 第１絶縁基材上の一対の電極にまたがって溝の内側に、検査対象の検体と反応
    して検体の濃度に相当する電流を発生させる試薬を固定し； 第１絶縁基材上に、試薬が固定されている溝とでキャピラリスペースを作る第
    ２絶縁基材を接着させる； 工程を含むことを特徴とする電気化学的バイオセンサー試験片の製造方法。
  6. 【請求項６】 シャドウマスクを用いて第１絶縁基材上に金属材料をスパッ
    タリングして第１絶縁基材上の長さ方向に一対の平行な電極を形成し； 第１絶縁基材上の一対の電極上に、検査対象の検体と反応して検体の濃度に相
    当する電流を発生させる試薬を固定し； 幅方向に電極をまたがるように位置する溝をもつ第２基材溝を、第１絶縁基材
    上に接着し、試薬を固定した箇所で、溝とでキャピラリスペースを形成する； 工程を含むことを特徴とする電気化学的バイオセンサー試験片の製造方法。
  7. 【請求項７】 電極は、金、銀、プラチナおよびパラジウムからなるグルー
    プから選ばれる貴金属から作られたものであることを特徴とする請求項５あるい
    は６記載の電気化学的バイオセンサー試験片の製造方法。
  8. 【請求項８】 電極は、金属を下層に、金、銀、プラチナおよびパラジウム
    から成るグループから選ばれる貴金属を上層にした二重層構造に作られたもので
    あることを特徴とする請求項５あるいは６記載の電気化学的バイオセンサー試験
    片の製造方法。
  9. 【請求項９】 シャドウマスクは、磁石を用いて第１絶縁基材に付けられる
    ことを特徴とする請求項５あるいは６記載の電気化学的バイオセンサー試験片の
    製造方法。
  10. 【請求項１０】 磁石は、反対のドットパターンに並べられることを特徴と
    する請求項９記載の電気化学的バイオセンサー試験片の製造方法。
  11. 【請求項１１】 シャドウマスクは、熱伝導性および磁気特性において優れ
    るアルミニウム合金から作られることを特徴とする請求項５あるいは６記載の電
    気化学的バイオセンサー試験片の製造方法。
  12. 【請求項１２】 シャドウマスクは、厚さが０．１〜０．３ｍｍであること
    を特徴とする請求項５あるいは６記載の電気化学的バイオセンサー試験片の製造
    方法。
  13. 【請求項１３】 第１絶縁基材上に接着層を作り、第１絶縁基材上にマスク
    ・フィルムを接合し； マスクフィルムと接着層を所定のパターンに切断し； マスクフィルムと接着層から切断された領域を除去し、その上に金属元素をデ
    ポジットさせ； 残りのマスクフィルムと接着層を除去する； 工程を含むことを特徴とする請求項５あるいは６記載の電気化学的バイオセンサ
    ー試験片の製造方法。
  14. 【請求項１４】 第１絶縁基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエス
    テル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニールおよび
    ポリエチレンからなるグループから選ばれるポリマーで作られたものであること
    を特徴とする請求項５あるいは６記載の電気化学的バイオセンサー試験片の製造
    方法。
  15. 【請求項１５】 スパッタリング工程の前に、第１絶縁基材にアーク放電あ
    るいはプラズマエッチング・プロセスを行う工程を含むことを特徴とする請求項
    ５あるいは６記載の電気化学的バイオセンサー試験片の製造方法。
  16. 【請求項１６】 シャドウマスクは、第１絶縁基材の溝に合わせるに適する
    三次元構造であることを特徴とする請求項５記載の電気化学的バイオセンサー試
    験片の製造方法。
  17. 【請求項１７】 スパッタリング工程は、ターゲットからのフローがプロセ
    スルームで第１絶縁基材に実質垂直に流れるようにプロセス・パラメーターをコ
    ントロールして行うことを特徴とする請求項５記載の電気化学的バイオセンサー
    試験片の製造方法。
  18. 【請求項１８】 スパッタリング工程は、コリメーターを使用して行うこと
    を特徴とする請求項５記載の電気化学的バイオセンサー試験片の製造方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１記載の電気化学のバイオセンサー試験片； 動作電極と参照電極の両方と電気的に接続され、、２つの電極間に電位をかけ
    、試薬と試料の間の反応で発生した電流を測定することで、試料中の検体濃度を
    表示する検出器； を含むことを特徴とするバイオセンサーシステム。
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