JP2007248164A - センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成で、複数の検出対象物を検出可能なセンサを提供すること。
【解決手段】センサ１は、液体試料50を収納する試料供給空間５を有している。また、試料供給空間５内には、作用電極21、22、23、対向電極61、62、63および参照電極71、72、73でそれぞれ構成された検出部11、12、13を有している。さらに、作用電極21、22、23のうち、作用電極21、22上には、それぞれ中間層31、32を介して反応層41、42が設けられている。これらの中間層31、32は、それぞれ、反応層41、42中の受容体の各種類および／または各含有量に応じて、中間層31、32に含まれる化合物の各組成および／または各含有量を設定することにより、検出部11、12から取り出される電流値を調整し得るよう構成されている。そして、これらの電流値と、中間層を省略した検出部13から取り出される電流値が同一の範囲内に収まるよう構成されている。
【選択図】図４
【解決手段】センサ１は、液体試料50を収納する試料供給空間５を有している。また、試料供給空間５内には、作用電極21、22、23、対向電極61、62、63および参照電極71、72、73でそれぞれ構成された検出部11、12、13を有している。さらに、作用電極21、22、23のうち、作用電極21、22上には、それぞれ中間層31、32を介して反応層41、42が設けられている。これらの中間層31、32は、それぞれ、反応層41、42中の受容体の各種類および／または各含有量に応じて、中間層31、32に含まれる化合物の各組成および／または各含有量を設定することにより、検出部11、12から取り出される電流値を調整し得るよう構成されている。そして、これらの電流値と、中間層を省略した検出部13から取り出される電流値が同一の範囲内に収まるよう構成されている。
【選択図】図４
Description
本発明は、センサに関するものである。
酵素を用いたバイオセンサは、血糖、コレステロール、尿素およびビタミン等、多くの生体分子を選択的に検出する手段として広く研究されている（例えば、非特許文献１参照）。
中でも、検出対象物と酸化酵素とが反応することによって生じる生成物または消費される物質を、電気化学的に検出するバイオセンサは、盛んに研究が進められ、血糖値センサや尿糖値センサ等として開発されている。
中でも、検出対象物と酸化酵素とが反応することによって生じる生成物または消費される物質を、電気化学的に検出するバイオセンサは、盛んに研究が進められ、血糖値センサや尿糖値センサ等として開発されている。
このような酸化酵素を用いるバイオセンサとしては、（１）酵素反応に伴う酸素濃度の減少を、酸素センサ（酸素電極）により検出するもの、（２）酵素反応に伴って生成される過酸化水素を、過酸化水素電極上で電気分解し、その際に生じる電流を検出するもの、（３）酸化還元性の分子と酵素とを複合化した複合体と測定対象物とを反応させ、その反応に伴って生じた還元型メディエータを、電極上で酸化型メディエータに変換し、その際に生じる電流を検出するもの等が知られている。また、（２）と（３）の中間的なものとして（４）酵素反応に伴って生成される過酸化水素を、メディエータと電気的に結合させたホースラディッシュパーオキシダーゼ（ＨＲＰ）によって還元し、その際に生じる電流を検出するものも報告されている（例えば、非特許文献２参照）。
ところで、このようなバイオセンサは、具体的には、酵素を含有する反応層と、酵素反応に伴って生じる電荷の移動を電流として検出する電極を有している。このようなバイオセンサは、単体で、複数の検出対象物が検出できるように、マルチセンサ化が進められており、検出する対象物質の数に合わせて、反応層や電極を複数設けたものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、反応層を複数設けると、各電極から得られる電流値の範囲が大きく異なる場合がある。例えば、ある電極から得られる電流値が、他の電極から得られる電流値の１００倍以上となることもあり、このような場合、同じ処理回路で検出対象物の量を求めるためには、電流値の範囲をどちらかに揃える回路が必要となる。しかし、そのような回路を設けると、センサの構成が複雑化および大型化するという不都合が生じる。
軽部征夫著「バイオセンサー」共立出版、１９８６年５月２日
ブリーク・エム（Vreeke，M.）、他２名、「アナリティカルケミストリー（Analytical Chemistry）」、１９９２年、第６４号、p.3084-3090
特表２００２−５１８９９８号公報
本発明の目的は、簡易な構成で、複数の検出対象物を検出可能なセンサを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のセンサは、基板と、
該基板上に設けられ、検出対象物との間で電子の放出を伴う反応を行う受容体を含む反応層と、該反応層と前記基板との間に設けられた電極とを備える複数の検出部とを有するセンサであって、
複数の前記検出部のうちの少なくとも１つは、前記反応層と前記電極との間に、前記電極に結合する化合物を含む中間層を備え、
前記各検出部において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記中間層を配設するか否か、および／または前記中間層の条件を設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されていることを特徴とする。
これにより、簡易な構成で、複数の検出対象物を検出可能なセンサが得られる。
本発明のセンサは、基板と、
該基板上に設けられ、検出対象物との間で電子の放出を伴う反応を行う受容体を含む反応層と、該反応層と前記基板との間に設けられた電極とを備える複数の検出部とを有するセンサであって、
複数の前記検出部のうちの少なくとも１つは、前記反応層と前記電極との間に、前記電極に結合する化合物を含む中間層を備え、
前記各検出部において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記中間層を配設するか否か、および／または前記中間層の条件を設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されていることを特徴とする。
これにより、簡易な構成で、複数の検出対象物を検出可能なセンサが得られる。
本発明のセンサでは、前記中間層の条件は、前記化合物の組成、および該化合物の前記中間層における含有量の少なくとも一方であることが好ましい。
これらの条件の一方または双方を設定することにより、反応層から作用電極への電子移動性を確実に制御することができる。
本発明のセンサでは、前記化合物は、前記反応層と結合していることが好ましい。
これにより、中間層と反応層との密着性の向上を図ることができる。その結果、反応層が中間層から容易に剥離するのを防止することができ、検出部内における電子の移動が阻害されるのを防止することができる。
これらの条件の一方または双方を設定することにより、反応層から作用電極への電子移動性を確実に制御することができる。
本発明のセンサでは、前記化合物は、前記反応層と結合していることが好ましい。
これにより、中間層と反応層との密着性の向上を図ることができる。その結果、反応層が中間層から容易に剥離するのを防止することができ、検出部内における電子の移動が阻害されるのを防止することができる。
本発明のセンサでは、前記各検出部から取り出される電流値の範囲は、１〜１０００μＡであることが好ましい。
電流値を前記範囲内に揃えることにより、これらの電流値を、ノイズ等の影響を適切に防止しつつ、一般的かつ汎用的な処理回路により高い精度で解析することができる。これにより、各ターゲットの量を、それぞれ高い精度で測定することができる。
電流値を前記範囲内に揃えることにより、これらの電流値を、ノイズ等の影響を適切に防止しつつ、一般的かつ汎用的な処理回路により高い精度で解析することができる。これにより、各ターゲットの量を、それぞれ高い精度で測定することができる。
本発明のセンサでは、前記化合物は、アルキル鎖およびエチレングリコール鎖の少なくとも一方を含むことが好ましい。
これらの直鎖分子を含む化合物は、高い配向性を有する自己組織化膜を形成し易く、また、取り扱いが容易なものである。さらに、これらの化合物では、その鎖長を変化させることにより、その電子移動性を制御することもできる。一般に、化合物の鎖長を長くすることにより、その化合物の電子移動性を低下させることができる。
これらの直鎖分子を含む化合物は、高い配向性を有する自己組織化膜を形成し易く、また、取り扱いが容易なものである。さらに、これらの化合物では、その鎖長を変化させることにより、その電子移動性を制御することもできる。一般に、化合物の鎖長を長くすることにより、その化合物の電子移動性を低下させることができる。
本発明のセンサでは、前記受容体は、酵素であることが好ましい。
酵素は、検出対象物の識別能力が高く、高い検出感度のセンサを実現することができる。また、酵素を受容体とするセンサは、簡便な取り扱いを実現し易いものとなる。
本発明のセンサでは、複数の前記中間層の少なくとも１つは、さらに、高分子を含んでいることが好ましい。
これにより、高分子の条件を設定することにより、中間層の電子移動性を変化させることができる。
酵素は、検出対象物の識別能力が高く、高い検出感度のセンサを実現することができる。また、酵素を受容体とするセンサは、簡便な取り扱いを実現し易いものとなる。
本発明のセンサでは、複数の前記中間層の少なくとも１つは、さらに、高分子を含んでいることが好ましい。
これにより、高分子の条件を設定することにより、中間層の電子移動性を変化させることができる。
本発明のセンサでは、前記中間層において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記高分子の組成および／または前記高分子の含有量を設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されていることが好ましい。
これにより、検出部から取り出される電流値の範囲を、より狭い範囲に揃えることができ、より高い精度で電流値を測定・解析することができる。
これにより、検出部から取り出される電流値の範囲を、より狭い範囲に揃えることができ、より高い精度で電流値を測定・解析することができる。
本発明のセンサでは、複数の前記検出部の少なくとも２つが、前記中間層を備え、
該各中間層において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記高分子を混合するか否か、前記高分子の組成、および前記中間層における前記高分子の含有量の少なくとも１つを設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されていることが好ましい。
本発明のセンサでは、前記反応層中における前記受容体の含有率は、５〜５０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、液体試料中に検出対象物が含まれる場合、受容体と検出対象物との間に十分な反応を生じさせることができ、電子を効率よく放出させることができる。
該各中間層において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記高分子を混合するか否か、前記高分子の組成、および前記中間層における前記高分子の含有量の少なくとも１つを設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されていることが好ましい。
本発明のセンサでは、前記反応層中における前記受容体の含有率は、５〜５０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、液体試料中に検出対象物が含まれる場合、受容体と検出対象物との間に十分な反応を生じさせることができ、電子を効率よく放出させることができる。
本発明のセンサでは、複数の前記反応層の少なくとも１つは、前記放出された電子の移動を媒介する媒介体を含むことが好ましい。
媒介体は、一般に、検出対象物に比べ、より低電位で酸化反応を生じるものである。このため、媒介体を電子移動の媒介とすることにより、反応層から電子を効率よく移動させ、検出部から、より高い感度で電流を取り出すことができる。
媒介体は、一般に、検出対象物に比べ、より低電位で酸化反応を生じるものである。このため、媒介体を電子移動の媒介とすることにより、反応層から電子を効率よく移動させ、検出部から、より高い感度で電流を取り出すことができる。
本発明のセンサでは、前記化合物は、前記媒介体と電子を授受し得る構造を有することが好ましい。
これにより、中間層と媒介体とが接触した際に、より効率よく、媒介体から中間層へ電子を移動させることができる。
本発明のセンサでは、前記電極は、導電性材料粉末の集合体で構成されていることが好ましい。
これにより、これらの電極および配線を、各種印刷法を用いて容易に形成することができる。その結果、センサの製造工程を大幅に簡素化することができ、センサの低コスト化を図ることができる。
これにより、中間層と媒介体とが接触した際に、より効率よく、媒介体から中間層へ電子を移動させることができる。
本発明のセンサでは、前記電極は、導電性材料粉末の集合体で構成されていることが好ましい。
これにより、これらの電極および配線を、各種印刷法を用いて容易に形成することができる。その結果、センサの製造工程を大幅に簡素化することができ、センサの低コスト化を図ることができる。
以下、本発明のセンサを、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のセンサを測定装置に装着した状態を示す模式図（斜視図）、図２は、本発明のセンサを模式的に示す平面図、図３は、図１に示すセンサが備える１つの検出部を拡大して示す平面図、図４は、図２に示すセンサのＡ−Ａ線断面図、図５は、図４に示す断面図の部分拡大図、図６は、図４に示すセンサの製造方法を説明するための縦断面図である。なお、以下の説明では、図２および図３中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。また、図４〜図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１は、本発明のセンサを測定装置に装着した状態を示す模式図（斜視図）、図２は、本発明のセンサを模式的に示す平面図、図３は、図１に示すセンサが備える１つの検出部を拡大して示す平面図、図４は、図２に示すセンサのＡ−Ａ線断面図、図５は、図４に示す断面図の部分拡大図、図６は、図４に示すセンサの製造方法を説明するための縦断面図である。なお、以下の説明では、図２および図３中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。また、図４〜図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本発明のセンサは、液体試料中に含まれるターゲット（検出対象物）の量を、複数の電極から取り出される電流値の変化に基づいて測定するものである。
図１に示す測定装置１００は、センサ１と、センサ１で得られた電流値を解析する処理回路１０１を備えた演算装置１０２と、センサ１を装着するコネクタ１０３、処理回路１０１とコネクタ１０３とを接続する配線１０４とを有する。
図１に示す測定装置１００は、センサ１と、センサ１で得られた電流値を解析する処理回路１０１を備えた演算装置１０２と、センサ１を装着するコネクタ１０３、処理回路１０１とコネクタ１０３とを接続する配線１０４とを有する。
図２および図３に示すセンサ１は、基板２上に、作用電極（電極）２１、２２、２３、対向電極６１、６２、６３および参照電極７１、７２、７３でそれぞれ構成された検出部１１、１２、１３のような複数の検出部を有している。
これらの各電極は、それぞれ独立して、配線３、コネクタ１０３および配線１０４を介して、処理回路１０１と電気的に接続されている。そして、センサ１は、コネクタ１０３において着脱可能となっている。
これらの各電極は、それぞれ独立して、配線３、コネクタ１０３および配線１０４を介して、処理回路１０１と電気的に接続されている。そして、センサ１は、コネクタ１０３において着脱可能となっている。
また、検出部１１、１２、１３は、図４に示すように、それぞれ隔壁６を介して隔離されている。
このようなセンサ１は、図４に示すように、基板２と隔壁６とで画成される試料供給空間５に、液体試料５０を供給することにより、後述する各作用電極２１、２２、２３上に設けられた反応層と液体試料５０とが接触する。そして、液体試料５０中のターゲットと反応層とが反応することにより、各作用電極２１、２２、２３から電流を取り出すことができる。これにより、この電流値の変化に基づいて液体試料５０中のターゲットの量を測定することができる。
このようなセンサ１は、図４に示すように、基板２と隔壁６とで画成される試料供給空間５に、液体試料５０を供給することにより、後述する各作用電極２１、２２、２３上に設けられた反応層と液体試料５０とが接触する。そして、液体試料５０中のターゲットと反応層とが反応することにより、各作用電極２１、２２、２３から電流を取り出すことができる。これにより、この電流値の変化に基づいて液体試料５０中のターゲットの量を測定することができる。
ここで、液体試料としては、例えば、血液、尿、汗、リンパ液、髄液、胆汁、唾液等の体液や、これらの体液に各種処理を施した処理済み液等が挙げられる。
また、液体試料中に含まれるターゲットは、後述する受容体と反応することにより、電子（ｅ−）を放出するものである。
このようなターゲットとしては、例えば、グルコースのような糖類、単純タンパク質、糖タンパク質のようなタンパク質類、アルコール類、コレステロール、ステロイドホルモン、胆汁酸、胆汁アルコールのようなステロイド類、ビタミン類、ホルモン類、乳酸、ビリルビン、尿酸、クレアチニン等が挙げられる。
また、液体試料中に含まれるターゲットは、後述する受容体と反応することにより、電子（ｅ−）を放出するものである。
このようなターゲットとしては、例えば、グルコースのような糖類、単純タンパク質、糖タンパク質のようなタンパク質類、アルコール類、コレステロール、ステロイドホルモン、胆汁酸、胆汁アルコールのようなステロイド類、ビタミン類、ホルモン類、乳酸、ビリルビン、尿酸、クレアチニン等が挙げられる。
以下、センサ１の各部の構成について詳述する。なお、図１に示すセンサ１は、多数の検出部を有しているが、以下では、センサ１の構造について、検出部１１、検出部１２および検出部１３を代表に説明する。
基板２は、センサ１を構成する各部を支持するとともに、前述した各電極および配線３を、互いに絶縁するものである。
基板２は、センサ１を構成する各部を支持するとともに、前述した各電極および配線３を、互いに絶縁するものである。
基板２の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）等の各種樹脂材料、石英ガラスのような各種ガラス材料、アルミナ、ジルコニアのような各種セラミックス材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
基板２上には、図４に示すように、互いに離間して複数（以下の説明では３個）の作用電極２１、２２、２３が設けられている。
この作用電極２１、２２、２３の構成材料としては、それぞれ、例えば、金、銀、銅、白金またはこれらを含む合金のような金属材料、ＩＴＯのような金属酸化物系材料、グラファイトのような炭素系材料等が挙げられる。
この作用電極２１、２２、２３の構成材料としては、それぞれ、例えば、金、銀、銅、白金またはこれらを含む合金のような金属材料、ＩＴＯのような金属酸化物系材料、グラファイトのような炭素系材料等が挙げられる。
各作用電極の上側には、反応層が設けられている。
本実施形態では、作用電極２１、２２、２３のうち、作用電極２１、２２上には、それぞれ、中間層３１、３２を介して反応層４１、４２が設けられている。また、作用電極２３には、その上面に接触するように反応層４３が設けられている。すなわち、反応層４１、４２、４３は、作用電極２１、２２、２３に対応して、それぞれ設けられている。
本実施形態では、作用電極２１、２２、２３のうち、作用電極２１、２２上には、それぞれ、中間層３１、３２を介して反応層４１、４２が設けられている。また、作用電極２３には、その上面に接触するように反応層４３が設けられている。すなわち、反応層４１、４２、４３は、作用電極２１、２２、２３に対応して、それぞれ設けられている。
図４に示すように、反応層４１、４２、４３は、それぞれ、その少なくとも一部（本実施形態では上面）が試料供給空間５に露出するように設けられている。そして、試料供給空間５に液体試料５０を供給することにより、液体試料５０を反応層４１、４２、４３に接触させることができる。
反応層４１、４２、４３は、図５に示すように、受容体４１１、４２１、４３１を含有している。ここで、受容体４１１、４２１、４３１が酵素を含んでいる場合、これらの受容体４１１、４２１、４３１は、前述したように、それぞれ、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３と反応（酸化反応）することにより、電子を放出する。
反応層４１、４２、４３は、図５に示すように、受容体４１１、４２１、４３１を含有している。ここで、受容体４１１、４２１、４３１が酵素を含んでいる場合、これらの受容体４１１、４２１、４３１は、前述したように、それぞれ、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３と反応（酸化反応）することにより、電子を放出する。
これらの受容体４１１、４２１、４３１は、いずれも同種のターゲットと反応するものでもよいが、本実施形態では、互いに異種のターゲット５１、５２、５３と反応するものである。このような構成とすることにより、異種のターゲット５１、５２、５３を同時に含む液体試料５０に対して、各ターゲット５１、５２、５３の量を、一度の測定操作により、一括して測定可能なマルチセンサが得られる。
このような受容体４１１、４２１、４３１としては、例えば、酵素、抗体のようなポリペプチド、オリゴペプチド、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチドのような核酸等が挙げられる。
このような受容体４１１、４２１、４３１としては、例えば、酵素、抗体のようなポリペプチド、オリゴペプチド、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチドのような核酸等が挙げられる。
なお、例えば、受容体４１１、４２１、４３１が抗体を含んでいる場合、受容体４１１、４２１、４３１は、ターゲットとなる抗原を吸着し、さらに、その抗原を特異的に認識し、酵素等の電子発生を促すマーカーを備える二次抗体を吸着することにより、前述の酵素の場合と同様に、電子を放出することができる。
これらの中でも、受容体４１１、４２１、４３１は、それぞれ、酵素を含んでいるのが好ましい。酵素は、ターゲット５１、５２、５３の識別能力が高く、高い検出感度のセンサを実現することができる。また、酵素を受容体とするセンサは、簡便な取り扱いを実現し易いものとなる。
これらの中でも、受容体４１１、４２１、４３１は、それぞれ、酵素を含んでいるのが好ましい。酵素は、ターゲット５１、５２、５３の識別能力が高く、高い検出感度のセンサを実現することができる。また、酵素を受容体とするセンサは、簡便な取り扱いを実現し易いものとなる。
酵素としては、測定対象とするターゲット５１、５２、５３の種類に応じて、例えば、グルコースオキシダーゼ（ＧＯｘ）、アスコルビン酸オキシダーゼ（ＡＳＯｘ）、ラクテートオキシダーゼ（ＬＯｘ）、ウリカーゼ（尿酸オキシダーゼ）（ＵＯｘ）、ガラクトースオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、Ｄ−またはＬ−アミノ酸オキシダーゼ、アミンオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、グリセロールオキシダーゼ、キサンオキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、グルタメートオキシダーゼ、ホースラディッシュパーオキシダーゼのようなオキシダーゼ類、アルコールデヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールルデヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、ソルビトールデヒドロゲナーゼ、グリセロールデヒドロゲナーゼのようなデヒドロゲナーゼ類等の各種酸化還元酵素等を用いることができる。
本実施形態では、反応層４１、４２、４３は、それぞれ、図５に示すように、高分子４１３、４２３、４３３で構成されたマトリクス（基材）中に、受容体４１１、４２１、４３１を含んで（含浸させて）なるものである。これにより、受容体４１１、４２１、４３１が他の層や液体試料５０中に拡散するのを防止することができ、各反応層４１、４２、４３においてターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応をより確実に生じさせることができる。
マトリクスを構成する高分子４１３、４２３、４３３としては、特に限定されないが、例えば、生体関連高分子（動物由来の高分子）や植物由来の高分子のような天然高分子（天然樹脂）、合成高分子（合成樹脂）、またはこれらの変性物等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、マトリクスを構成する高分子４１３、４２３、４３３としては、生体由来高分子またはその変性物を主成分とするものが好ましい。これらのものを用いることにより、受容体４１１、４２１、４３１が容易に変性、失活するのを好適に防止することができる。
このような生体関連高分子としては、例えば、糖質類、タンパク質類（特にアルブミン（例えば、ウシ血清アルブミン：ＢＳＡ）、グロブリン、ミオグロビン）、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）等が挙げられる。
また、その変性物としては、前記生体関連高分子の疎水結合、水素結合、イオン結合を破壊する処理を施したもの等が挙げられる。かかる処理としては、例えば、熱処理、加圧処理、ｐＨ調整処理、変性剤による処理等が挙げられる。
また、その変性物としては、前記生体関連高分子の疎水結合、水素結合、イオン結合を破壊する処理を施したもの等が挙げられる。かかる処理としては、例えば、熱処理、加圧処理、ｐＨ調整処理、変性剤による処理等が挙げられる。
また、マトリクスには、架橋構造が形成されているのが好ましい。これにより、受容体４１１、４２１、４３１を当該マトリクスに強固に保持（担持）することができる。また、各反応層４１、４２、４３の機械的強度の向上にも寄与する。
マトリクスに架橋構造を形成する架橋剤としては、高分子としてペプチドを主成分とするものを用いる場合には、例えば、グルタルアルデヒド、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド、トリニトロメタン、水溶性酸化チタン（チタンラクテート；［(OH)2Ti(C3H5O2)2］、チタントリエタノールアミネート；［(C3H7O)2Ti(C6H14O3N)2］）、水溶性酸化ジルコニウム（酢酸ジルコニル；［ZrO(OCOCH3)2］）等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
マトリクスに架橋構造を形成する架橋剤としては、高分子としてペプチドを主成分とするものを用いる場合には、例えば、グルタルアルデヒド、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド、トリニトロメタン、水溶性酸化チタン（チタンラクテート；［(OH)2Ti(C3H5O2)2］、チタントリエタノールアミネート；［(C3H7O)2Ti(C6H14O3N)2］）、水溶性酸化ジルコニウム（酢酸ジルコニル；［ZrO(OCOCH3)2］）等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
各反応層４１、４２、４３中における受容体４１１、４２１、４３１の含有率は、基材となるマトリクスに対して５〜５０ｗｔ％であるのが好ましく、４０〜５０ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、液体試料５０中にターゲット５１、５２、５３が含まれる場合、受容体４１１、４２１、４３１とターゲット５１、５２、５３との間に十分な反応を生じさせることができ、電子を効率よく放出させることができる。
また、各反応層４１、４２、４３には、放出された電子を後述する中間層または作用電極に媒介するメディエータ（媒介体）４１２、４２２、４３２を含むのが好ましい。メディエータ４１２、４２２、４３２は、一般に、ターゲット５１、５２、５３に比べ、より低電位で酸化反応を生じるものである。このため、メディエータ４１２、４２２、４３２を電子移動の媒介とすることにより、反応層４１、４２、４３から電子を効率よく移動させ、検出部１１、１２、１３から、より高い感度で電流を取り出すことができる。
メディエータ４１２、４２２、４３２としては、例えば、フェリシアン化カリウム、フェロセンまたはフェロセン誘導体、ニッケロセンまたはニッケロセン誘導体、ピリジンまたはピリジン誘導体、キノンまたはキノン誘導体（例えばｐ−ベンゾキノン、ピロロキノリンキノン等）、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）のようなフラビン誘導体、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ）のようなニコチンアミド誘導体、フェナジンメトサルファート、２，６−ジクロロフェノールインドフェノール、ヘキサシアノ鉄（III）酸塩、オクタシアノタングステンイオン、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
反応層４１、４２、４３がメディエータ４１２、４２２、４３２を含む場合、その含有量は、基材マトリクスに対して、１〜５０ｗｔ％程度であるのが好ましく、１０〜３０ｗｔ％程度であるのがより好ましい。メディエータ４１２、４２２、４３２の含有量を前記範囲とすることにより、反応層４１、４２、４３において放出された電子を確実かつ迅速に移動させることができる。
ここで、このような複数の検出部（作用電極）を有するセンサでは、反応層が含む受容体は、その種類および／または量に応じて、酸化反応に伴って放出される電子の数が異なる。例えば、複数の検出部の間において、放出される電子の数が大きく異なる受容体を用いたり、用いる受容体の量が大きく異なる場合、放出される電子の数の差も大きくなる。
この電子の数は、作用電極から取り出す電流値に対応しているため、従来のセンサでは、各検出部によって、取り出す電流値が大きく異なる場合があった。
この電子の数は、作用電極から取り出す電流値に対応しているため、従来のセンサでは、各検出部によって、取り出す電流値が大きく異なる場合があった。
しかしながら、これらの電流値を解析し、液体試料中のターゲットの量を算出する処理回路は、一般に、高い精度で解析可能な電流値の範囲に限界がある。換言すれば、解析に供される複数の電流値が、広い範囲に分かれている場合、これらを高い精度で検出することができない。このため、従来は、適用可能な電流値の範囲が異なる複数の処理回路を用いたり、電流値を調整するための回路を別途用いていたが、これにより、センサの複雑化、高コスト化を招いていた。
そこで、本発明では、複数の検出部のうち、少なくとも１つの検出部において、反応層と作用電極との間に、中間層を設け、各検出部を、それぞれ、各反応層が含む受容体の種類および／または受容体の反応層における含有量に応じて、中間層の配設するか否か、および／または、中間層の条件を設定し、各検出部から取り出す電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるように、センサを構成した。
反応層と作用電極との間に中間層がある場合、酸化反応により放出された電子は、中間層を介して作用電極へと移動する。この場合、中間層の各種条件により、中間層を通過する電子の移動し易さは異なる。また、中間層の有無によっても、電子の移動し易さは異なる。したがって、これらを考慮して、中間層の配設の有無、および／または、中間層の条件を設定することにより、複数の検出部から取り出す電流値を同一の範囲内に収めること可能となる。このようなセンサを用いることにより、複数の検出部から取り出した電流値を１つの処理回路で解析することができる。また、取り出された複数の電流値のさらなる狭域化を図ることができるため、より高い精度で解析を行うこともできるという利点もある。
なお、前述の「電子の移動し易さ」を本実施形態では、「電子移動性」とも言う。
中間層の各種条件としては、例えば、中間層を構成するとともに、作用電極に結合する化合物の組成、および、この化合物の中間層における含有率の少なくとも一方を用いることができる。この化合物は、作用電極に結合しているため、その組成を設定（選択）することにより、反応層から作用電極への電子の移動を確実に制御することができる。また、この化合物の中間層における含有率は、前述のような化合物の作用の程度を制御することができる。したがって、これらの条件の一方または双方を設定することにより、反応層から作用電極への電子移動性を確実に制御することができる。
中間層の各種条件としては、例えば、中間層を構成するとともに、作用電極に結合する化合物の組成、および、この化合物の中間層における含有率の少なくとも一方を用いることができる。この化合物は、作用電極に結合しているため、その組成を設定（選択）することにより、反応層から作用電極への電子の移動を確実に制御することができる。また、この化合物の中間層における含有率は、前述のような化合物の作用の程度を制御することができる。したがって、これらの条件の一方または双方を設定することにより、反応層から作用電極への電子移動性を確実に制御することができる。
本実施形態では、一例として、作用電極２１、２２と反応層４１、４２との間に、それぞれ、中間層３１、３２が設けられている。これらの中間層３１、３２は、それぞれ、反応層４１、４２中の受容体４１１、４２１の各種類および／または受容体４１１、４２１の各含有量に応じて、中間層３１、３２に含まれる化合物３１１、３２１の各組成および／または各含有量を設定することにより、検出部１１、１２から取り出される電流値を調整し得るよう構成されている。そして、これらの電流値と、中間層を省略した検出部１３から取り出される電流値が同一の範囲内に収まるよう構成されている。これにより、作用電極２１、２２、２３から取り出される全ての電流値を、同一の範囲内に収めることができる。その結果、１つの処理回路で、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３の量を、それぞれ高い精度で測定することができる。
また、本実施形態では、これらの化合物３１１、３２１は、反応層４１、４２と結合している。これにより、中間層３１、３２と反応層４１、４２との密着性の向上を図ることができる。その結果、反応層４１、４２が中間層３１、３２から容易に剥離するのを防止することができ、検出部１１、１２内における電子の移動特性を安定化することができる。
この場合、化合物３１１、３２１の反応層４１、４２側の末端に、結合性の官能基を有している。
この結合性の官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、シラノール基、チオール基、イソシアネート基等が挙げられる。
この場合、化合物３１１、３２１の反応層４１、４２側の末端に、結合性の官能基を有している。
この結合性の官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、シラノール基、チオール基、イソシアネート基等が挙げられる。
このような化合物３１１、３２１を含む中間層３１、３２は、作用電極２１、２２に結合し得る結合性官能基を有する化合物により形成された、いわゆる自己組織化膜により構成されるのが好ましい。
自己組織化膜は、下地層の表層原子と反応可能な結合性官能基と、それ以外の直鎖分子とからなり、直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を配向させて形成された膜である。
このような配向性の高い自己組織化膜を、中間層３１、３２に適用することにより、結合性官能基および直鎖分子（化合物３１１、３２１）における電子の移動し易さ（電子移動性）が、反応層４１、４２から作用電極２１、２２への電子移動性に大きな影響を及ぼすこととなる。
自己組織化膜は、下地層の表層原子と反応可能な結合性官能基と、それ以外の直鎖分子とからなり、直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を配向させて形成された膜である。
このような配向性の高い自己組織化膜を、中間層３１、３２に適用することにより、結合性官能基および直鎖分子（化合物３１１、３２１）における電子の移動し易さ（電子移動性）が、反応層４１、４２から作用電極２１、２２への電子移動性に大きな影響を及ぼすこととなる。
具体的には、一般に、結合性官能基を介して結合された２つの層の間では、電子移動性が向上する。したがって、前述したように、中間層３１、３２を配設するか否かにより、反応層４１、４２から作用電極２１、２２への電子移動性を制御することができる。例えば、中間層３１、３２を設けることにより、検出部１１、１２の電子移動性は、中間層を省略した検出部１３に比べて向上する傾向にあると考えられる。
一方、直鎖分子は、その組成に応じて電子移動性が大きく異なる。このため、前述したように、直鎖分子（化合物）の組成および／または含有量を設定することによっても、反応層４１、４２から作用電極２１、２２への電子移動性を制御（調整）することができる。
すなわち、自己組織化膜によれば、化合物の組成に応じて、反応層４１、４２から作用電極２１、２２への電子移動性を容易に制御することができる。
すなわち、自己組織化膜によれば、化合物の組成に応じて、反応層４１、４２から作用電極２１、２２への電子移動性を容易に制御することができる。
化合物３１１、３２１中に含まれ、作用電極２１、２２に結合する結合性官能基としては、作用電極２１、２２の構成材料に応じて適宜選択される。具体的には、例えば、作用電極２１、２２の構成材料が、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）等である場合、チオール基、スルフィド基、ジスルフィド基、チオフェン基、チオスルフォネイト基、カルボキシル基、ピリジニウム基等が挙げられ、作用電極２１、２２の構成材料が、金属酸化物（例えばＩＴＯ等）の場合、チオール基、ハロゲン基、アルコキシシリル基、ハロゲン化シリル基等が挙げられる。
中間層３１、３２に含まれる化合物３１１、３２１としては、例えば、アルキル鎖、部分フッ化アルキル鎖、パーフルオロアルキル鎖、メチレングリコール鎖、エチレングリコール鎖、プロパングリコール鎖、ブチレングルコール鎖、ペプチド鎖等を含む化合物が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、化合物３１１、３２１は、アルキル鎖およびエチレングリコール鎖の少なくとも一方を含むものが好ましい。これらの直鎖分子を含む化合物は、高い配向性を有する自己組織化膜を形成し易く、また、取り扱いが容易なものである。
これらの中でも、化合物３１１、３２１は、アルキル鎖およびエチレングリコール鎖の少なくとも一方を含むものが好ましい。これらの直鎖分子を含む化合物は、高い配向性を有する自己組織化膜を形成し易く、また、取り扱いが容易なものである。
さらに、これらの化合物では、その鎖長を変化させることにより、その電子移動性を制御することもできる。一般に、化合物の鎖長を長くすることにより、その化合物の電子移動性を低下させることができる。具体的には、アルキル鎖、エチレングリコール鎖では、炭素原子の数を増やすことにより、鎖長を延長し、絶縁性が高くなるため、電子移動性を低下させることができる。
また、化合物３１１、３２１は、液体試料５０に含まれるメディエータ４１２、４２２と電子を授受し得る構造を有するのが好ましい。これにより、中間層３１、３２とメディエータ４１２、４２２とが接触した際に、より効率よく、メディエータ４１２、４２２から中間層３１、３２へ電子を移動させることができる。
このような構造としては、例えば、フェロセンやピリジン等、前述のメディエータと同様のものを用いることができる。
このような構造としては、例えば、フェロセンやピリジン等、前述のメディエータと同様のものを用いることができる。
また、反応層４１、４２と作用電極２１、２２との間に、中間層３１、３２を設けることにより、反応層４１、４２と作用電極２１、２２が直接接触するのを防止することができる。これにより、これらの層を構成する材料として、生体関連物質を用いた場合でも、その変性、失活を確実に防止（阻止）することができる。
さらに、本実施形態では、中間層３１、３２の双方が高分子３１２、３２２を含んでいる。これにより、高分子の条件を設定することにより、中間層３１、３２の電子移動性を変化させることができる。
さらに、本実施形態では、中間層３１、３２の双方が高分子３１２、３２２を含んでいる。これにより、高分子の条件を設定することにより、中間層３１、３２の電子移動性を変化させることができる。
具体的には、検出部１１、１２、１３において、反応層４１、４２、４３中の受容体４１１、４２１、４３１の種類および／または含有量に応じて、中間層３１、３２に含まれる高分子３１２、３２２の組成および／または含有量を設定することにより、各検出部１１、１２、１３から取り出す電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるようにすることもできる。これにより、検出部１１、１２、１３から取り出される電流値の範囲を、より狭い範囲に揃えることができ、より高い精度で電流値を測定・解析することができる。
検出部１１、１２、１３から取り出される電流値の範囲は、処理回路が対応し得る電流値の範囲に応じて異なるが、１〜１０００μＡ程度であるのが好ましく、１０〜３００μＡ程度であるのがより好ましい。電流値を前記範囲内に揃えることにより、これらの電流値を、ノイズ等の影響を適切に防止しつつ、一般的かつ汎用的な処理回路により高い精度で解析することができる。これにより、各ターゲット５１、５２、５３の量を、それぞれ高い精度で測定することができる。
なお、本実施形態では、中間層３１、３２の両方が高分子を含んでいる場合を説明したが、双方または一方の高分子を省略してもよい。この場合、反応層４１、４２、４３中の受容体４１１、４２１、４３１の種類および／または含有量に応じて、中間層に高分子を混合するか否か、高分子の組成、および中間層における高分子の含有量の少なくとも１つを設定することにより、各検出部１１、１２、１３から取り出す電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるようにすることもできる。これにより、検出部１１、１２、１３から取り出される電流値の範囲を、より狭い範囲に揃えることができ、より高い精度で電流値を測定・解析することができる。
中間層３１、３２に用いられる高分子３１２、３２２としては、前述の高分子４１３、４２３、４３３と同様の高分子、すなわち、天然高分子（天然樹脂）、合成高分子（合成樹脂）、またはこれらの変性物等を１種または２種以上組み合わせて用いることができる。
このうち、合成高分子としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）誘導体、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）誘導体、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）誘導体、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）誘導体のような非導電性高分子、ポリアニリン誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロール誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリイソチアナフテン誘導体、ポリ（p-フェニレンエチニレン）（ＰＰＥ）誘導体のような導電性高分子等を好適に用いることができる。
このうち、合成高分子としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）誘導体、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）誘導体、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）誘導体、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）誘導体のような非導電性高分子、ポリアニリン誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロール誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリイソチアナフテン誘導体、ポリ（p-フェニレンエチニレン）（ＰＰＥ）誘導体のような導電性高分子等を好適に用いることができる。
そして、例えば、絶縁性高分子を用いることにより、高分子３１２、３２２の電子移動性が低下する。これにより、反応層４１、４２、４３から作用電極２１、２２、２３への電子の移動し易さ（電子移動性）が低下する傾向を示す。
一方、導電性高分子を用いることにより、高分子３１２、３２２の電子移動性が向上し、反応層４１、４２、４３から作用電極２１、２２、２３への電子移動性が向上する傾向を示す。
一方、導電性高分子を用いることにより、高分子３１２、３２２の電子移動性が向上し、反応層４１、４２、４３から作用電極２１、２２、２３への電子移動性が向上する傾向を示す。
基板２上の試料供給空間５に露出するように、対向電極６１、６２、６３が設けられている。
この対向電極６１、６２、６３は、作用電極２１、２２、２３との間に、それぞれ電圧を印加する電極である。試料供給空間５に液体試料５０を供給した状態で、作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に、作用電極２１、２２、２３側が高電位となるように電圧を印加すると、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により放出された電子を、作用電極２１、２２、２３側に、確実に移動させることができる。
この対向電極６１、６２、６３は、作用電極２１、２２、２３との間に、それぞれ電圧を印加する電極である。試料供給空間５に液体試料５０を供給した状態で、作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に、作用電極２１、２２、２３側が高電位となるように電圧を印加すると、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により放出された電子を、作用電極２１、２２、２３側に、確実に移動させることができる。
対向電極６１、６２、６３の構成材料としては、それぞれ、前述の作用電極２１、２２、２３の構成材料と同様の材料が挙げられる。
作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に、それぞれ印加する電圧は、０．６Ｖ以下であるのが好ましく、０．４〜０．５Ｖ程度であるのがより好ましい。印加電圧の値を前記範囲とすることにより、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により放出された電子を、より確実に移動させることができる。
作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に、それぞれ印加する電圧は、０．６Ｖ以下であるのが好ましく、０．４〜０．５Ｖ程度であるのがより好ましい。印加電圧の値を前記範囲とすることにより、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により放出された電子を、より確実に移動させることができる。
また、液体試料５０中および反応層４１、４２、４３中に、それぞれ生体関連物質を含んでいる場合、その変性、失活を確実に防止（阻止）することができる。
また、対向電極６１、６２、６３の面積は、作用電極２１、２２、２３の２倍以上であるのが好ましく、１０倍以上であるのがより好ましい。これにより、より高い精度で電流値を測定することができる。
また、対向電極６１、６２、６３の面積は、作用電極２１、２２、２３の２倍以上であるのが好ましく、１０倍以上であるのがより好ましい。これにより、より高い精度で電流値を測定することができる。
さらに、基板２上の試料供給空間５に露出するように、参照電極７１、７２、７３が設けられている。
この参照電極７１、７２、７３は、対向電極６１、６２、６３との間に、それぞれ電圧を印加する電極である。試料供給空間５に液体試料５０を供給した状態で、参照電極７１、７２、７３と対向電極６１、６２、６３との間に電圧を印加する。そして、これらの電極間に流れる電流値と、前述の作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に流れる電流値とを比較することにより、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により生じた電流値を、より高い精度で測定することができる。
この参照電極７１、７２、７３は、対向電極６１、６２、６３との間に、それぞれ電圧を印加する電極である。試料供給空間５に液体試料５０を供給した状態で、参照電極７１、７２、７３と対向電極６１、６２、６３との間に電圧を印加する。そして、これらの電極間に流れる電流値と、前述の作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に流れる電流値とを比較することにより、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により生じた電流値を、より高い精度で測定することができる。
参照電極７１、７２、７３の構成材料としては、それぞれ、例えば、銀−塩化銀、水銀−硫酸水銀等が挙げられる。
なお、参照電極７１、７２、７３と対向電極６１、６２、６３との間に、それぞれ印加する電圧も、前述の作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に印加する電圧と同程度であるのが好ましい。
なお、参照電極７１、７２、７３と対向電極６１、６２、６３との間に、それぞれ印加する電圧も、前述の作用電極２１、２２、２３と対向電極６１、６２、６３との間に印加する電圧と同程度であるのが好ましい。
また、前述の作用電極２１、２２、２３、対向電極６１、６２、６３、参照電極７１、７２、７３、および配線３は、導電性材料粉末の集合体で構成されているのが好ましい。これにより、これらの電極および配線を、各種印刷法を用いて容易に形成することができる。その結果、センサの製造工程を大幅に簡素化することができ、センサの低コスト化を図ることができる。
しかしながら、本発明のように、電極と反応層との間に、電極に結合する化合物を含む中間層を設けることにより、導電性材料粉末の集合体で構成された電極上にも反応層を形成することができる。そして、中間層の配設の有無や、配設する中間層の条件を適宜設定することにより、反応層から作用電極への電子移動性を制御することができる。その結果、このような容易に形成可能な電極を用いた場合でも、前述のように、複数の検出部から取り出した電流値を１つの処理回路で解析可能なセンサが得られる。
また、導電性材料粉末の集合体で構成された電極は、導電性材料粉末同士を結合する結合材（バインダー）の残留していたり、電極表面の表面粗さが大きいため、膜の密着性の低下が懸念されるが、本発明によれば、このような電極上にも、中間層を介して反応層を形成することができる。
さらに、電極表面の表面粗さが大きいと、電極と中間層との界面にアンカー効果が生じ、密着性が向上するという効果もある。
導電性材料粉末としては、例えば、前述の電極の構成材料として挙げた材料の粉末を用いることができる。
さらに、電極表面の表面粗さが大きいと、電極と中間層との界面にアンカー効果が生じ、密着性が向上するという効果もある。
導電性材料粉末としては、例えば、前述の電極の構成材料として挙げた材料の粉末を用いることができる。
隔壁６は、それぞれ、検出部１１、１２、１３を互いに隔離するように設けられている。この隔壁６により、各検出部１１、１２、１３付近に液体試料５０を貯留するための試料供給空間５を形成している。
隔壁６の構成材料は、特に限定されず、例えば、前述の基板２の構成材料と同様の材料を用いることができる。
隔壁６の構成材料は、特に限定されず、例えば、前述の基板２の構成材料と同様の材料を用いることができる。
また、隔壁６は、その上面が撥液性を有しているのが好ましい。これにより、隔壁６の上面に供給された液体試料５０が、試料供給空間５に移動し易くなり、試料供給空間５に液体試料５０を容易に導入することができる。
さらに、隣接する試料供給空間５同士において、液体試料５０のコンタミネーション（相互汚染）を防止することができる。これにより、より高い精度でターゲットの量を測定することができる。
さらに、隣接する試料供給空間５同士において、液体試料５０のコンタミネーション（相互汚染）を防止することができる。これにより、より高い精度でターゲットの量を測定することができる。
次に、センサ１の作用（使用方法）について説明する。
なお、以下では、反応層４１、４２、４３に含まれる受容体４１１、４２１、４３１として、それぞれ、アスコルビン酸オキシダーゼ（受容体４１１）、ラクテートオキシダーゼ（受容体４２１）、グルコースオキシダーゼ（受容体４３１）を用い、液体試料５０に含まれるターゲット５１、５２、５３として、それぞれ、アスコルビン酸（ターゲット５１）、ラクテート（ターゲット５２）、グルコース（ターゲット５３）を用いた場合を例に説明する。
なお、以下では、反応層４１、４２、４３に含まれる受容体４１１、４２１、４３１として、それぞれ、アスコルビン酸オキシダーゼ（受容体４１１）、ラクテートオキシダーゼ（受容体４２１）、グルコースオキシダーゼ（受容体４３１）を用い、液体試料５０に含まれるターゲット５１、５２、５３として、それぞれ、アスコルビン酸（ターゲット５１）、ラクテート（ターゲット５２）、グルコース（ターゲット５３）を用いた場合を例に説明する。
これらの受容体４１１、４２１、４３１とターゲット５１、５２、５３との組み合わせでは、受容体４１１とターゲット５１との反応により放出される電子の数が比較的多く、受容体４２１とターゲット５２との反応により放出される電子の数が比較的少なく、受容体４３１とターゲット５２との反応により放出される電子の数は、これらの間に位置する。したがって、ここでは、予め、検出部１１の中間層３１を電流移動性の比較的低いもの（例えば、化合物３１１としてＦｃ（ＣＨ２）１１ＳＨ）とし、検出部１２の中間層３２を電流移動性の高いもの（例えば、化合物３２１としてＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）７（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３ＳＨ）としている。
まず、試料供給空間５内に液体試料５０を供給する。これにより、液体試料５０に含まれる成分の少なくとも一部が、各反応層４１、４２、４３に拡散する。
そして、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３は、受容体４１１、４２１、４３１と反応することにより、電子を放出する。
まず、試料供給空間５内に液体試料５０を供給する。これにより、液体試料５０に含まれる成分の少なくとも一部が、各反応層４１、４２、４３に拡散する。
そして、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３は、受容体４１１、４２１、４３１と反応することにより、電子を放出する。
以下、このような受容体とターゲットとの反応の具体例を説明する。
例えば、受容体４１１のアスコルビン酸オキシダーゼは、ターゲット５１のアスコルビン酸を選択的に酸化させる。この酸化反応により、電子が放出されるとともに、アスコルビン酸はデヒドロアスコルビン酸に変化する。
また、例えば、受容体４２１のラクテートオキシダーゼは、ターゲット５２のラクテートを選択的に酸化させる。この酸化反応により、電子が放出されるとともに、ラクテートはピルビン酸に変化する。
さらに、例えば、受容体４３１のグルコースオキシダーゼは、ターゲット５３のグルコースを選択的に酸化させる。この酸化反応により、電子が放出されるとともに、グルコースはグルコン酸に変化する。
例えば、受容体４１１のアスコルビン酸オキシダーゼは、ターゲット５１のアスコルビン酸を選択的に酸化させる。この酸化反応により、電子が放出されるとともに、アスコルビン酸はデヒドロアスコルビン酸に変化する。
また、例えば、受容体４２１のラクテートオキシダーゼは、ターゲット５２のラクテートを選択的に酸化させる。この酸化反応により、電子が放出されるとともに、ラクテートはピルビン酸に変化する。
さらに、例えば、受容体４３１のグルコースオキシダーゼは、ターゲット５３のグルコースを選択的に酸化させる。この酸化反応により、電子が放出されるとともに、グルコースはグルコン酸に変化する。
各反応層４１、４２において放出された電子は、中間層３１、３２を介して作用電極２１、２２に到達する。また、反応層４３において放出された電子は、作用電極２３に到達する。そして、作用電極２１、２２、２３において、単位時間当たりに到達する電子の数に応じた電流値が測定される。また、測定した電流値を、処理回路１０１で解析することにより、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３の量を算出することができる。
ここで、前述したように、受容体４１１とターゲット５１との反応により、比較的多数の電子が放出されるが、電子移動性の低い中間層３１を通過する際に、電子の数が著しく減少する。
一方、受容体４２１とターゲット５２との反応により、比較的少数の電子が放出されるが、電子移動性の高い中間層３２を通過する際に、電子の数の減少が抑制される。
一方、受容体４２１とターゲット５２との反応により、比較的少数の電子が放出されるが、電子移動性の高い中間層３２を通過する際に、電子の数の減少が抑制される。
これにより、作用電極２１に到達する電子の数と作用電極２２に到達する電子の数を、作用電極２３に到達する電子の数に近づけることができ、各作用電極２１、２２、２３から取り出される電流値を同一の範囲内に収めることができる。
このとき、作用電極２１、２２、２３が正電位、対向電極６１、６２、６３が負電位となるように、これらの電極間にそれぞれ電圧を印加しておくと、前述の一連の過程がより円滑になされる。
このとき、作用電極２１、２２、２３が正電位、対向電極６１、６２、６３が負電位となるように、これらの電極間にそれぞれ電圧を印加しておくと、前述の一連の過程がより円滑になされる。
また、電流値の測定に先立って、参照電極７１、７２、７３と対向電極６１、６２、６３との間にそれぞれ電圧を印加しておくと、より高い精度で電流値を測定することができる。
ここで、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３の量と、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により放出される電子の数と、作用電極２１、２２、２３に単位時間当たりに到達する電子の数と、作用電極２１、２２、２３から測定される電流値は、互いに相関関係を有する。
したがって、作用電極２１、２２、２３から取り出される電流値を測定することにより、液体試料５０中に含まれるターゲット５１、５２、５３の量を間接的に測定することができる。
ここで、液体試料５０中のターゲット５１、５２、５３の量と、ターゲット５１、５２、５３と受容体４１１、４２１、４３１との反応により放出される電子の数と、作用電極２１、２２、２３に単位時間当たりに到達する電子の数と、作用電極２１、２２、２３から測定される電流値は、互いに相関関係を有する。
したがって、作用電極２１、２２、２３から取り出される電流値を測定することにより、液体試料５０中に含まれるターゲット５１、５２、５３の量を間接的に測定することができる。
なお、液体試料５０中にメディエータ４１２、４２２、４３２を含んでいる場合には、反応層４１、４２、４３において放出された電子は、それぞれ、メディエータ４１２、４２２、４３２を介して移動する。例えば、メディエータ４１２、４２２、４３２が、フェリシアン化カリウムである場合、電子を受け取ることにより、フェロシアン化カリウムに還元される。そして、このフェロシアン化カリウムが、中間層３１、３２および作用電極２３と接触することにより、再び、フェリシアン化カリウムに酸化されるとともに、電子が、中間層３１、３２および作用電極２３に移動する。メディエータ４１２、４２２、４３２は、このようにして電子を媒介することができる。これにより、より高い精度で電流値を測定することができる。
以上のようにして、センサ１では、検出部１１、１２、１３の作用電極２１、２２、２３から取り出される電流値を、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成したことから、電流値の範囲を揃えるための回路が不要となる。このため、１つの処理回路１０１で測定することができ、センサ１を含む測定装置の簡素化・小型化を図ることができる。また、電流値の範囲を狭域化したことから、より高い精度で電流値を測定することができ、ターゲット５１、５２、５３の量を高い精度で測定することができる。
このようなセンサ１は、例えば、次のようにして製造することができる。
［１］まず、図６（ａ）に示すように、基板２を用意する。
そして、図６（ｂ）に示すように、この基板２上に、複数の作用電極２１、２２、２３、複数の対向電極６１、６２、６３、複数の参照電極７１、７２、７３および配線３を形成する。これらの電極および配線は、次のようにして形成することができる。
［１］まず、図６（ａ）に示すように、基板２を用意する。
そして、図６（ｂ）に示すように、この基板２上に、複数の作用電極２１、２２、２３、複数の対向電極６１、６２、６３、複数の参照電極７１、７２、７３および配線３を形成する。これらの電極および配線は、次のようにして形成することができる。
まず、基板２の上面（電極形成面）を覆うように金属膜（金属層）を形成する。これは、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等により形成することができる。
次いで、この金属膜上に、レジスト材料を塗布（供給）した後、硬化させて、各作用電極２１、２２、２３、各対向電極６１、６２、６３、各参照電極７１、７２、７３および配線３の形状に対応する形状のレジスト層を形成する。
次いで、このレジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を除去する。この金属膜の除去には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
次いで、このレジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を除去する。この金属膜の除去には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
その後、レジスト層を除去することにより、複数の作用電極２１、２２、２３、複数の対向電極６１、６２、６３、複数の参照電極７１、７２、７３および配線３が得られる。
また、これらの電極および配線は、例えば、導電性粒子を含む導電性材料を基板２上に塗布（供給）した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することもできる。
また、これらの電極および配線は、例えば、導電性粒子を含む導電性材料を基板２上に塗布（供給）した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することもできる。
ここで、塗布法には、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、これらの電極および配線が、導電性材料粉末の集合体で構成されている場合、前述したように、これらの電極および配線を印刷法を用いて形成することができる。その結果、多数の工程を必要とするフォトリソグラフィー法のようなパターン形成方法を用いることなく、これらの電極および配線を容易に形成することができる。
印刷法としては、例えば、スクリーン印刷法、液滴吐出法（インクジェット法）等が挙げられるが、液滴吐出法が好ましい。液滴吐出法によれば、より容易に、微細なパターンの膜を形成することができる。
印刷法としては、例えば、スクリーン印刷法、液滴吐出法（インクジェット法）等が挙げられるが、液滴吐出法が好ましい。液滴吐出法によれば、より容易に、微細なパターンの膜を形成することができる。
以下、これらの電極および配線を、液滴吐出法で形成する方法を説明する。
まず、電極および配線を構成する導電性材料の粉末と、この粉末を分散する分散媒とを混合し、分散液を調製する。なお、これらの他に、分散液には、必要に応じて結合材、分散剤等の添加剤を含んでいてもよい。
導電性材料粉末の平均粒径は、１〜２０μｍ程度であるのが好ましく、２〜１０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、導電性材料粉末は、溶媒への分散性に優れるとともに、微細なパターンを形成可能なものとなる。
まず、電極および配線を構成する導電性材料の粉末と、この粉末を分散する分散媒とを混合し、分散液を調製する。なお、これらの他に、分散液には、必要に応じて結合材、分散剤等の添加剤を含んでいてもよい。
導電性材料粉末の平均粒径は、１〜２０μｍ程度であるのが好ましく、２〜１０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、導電性材料粉末は、溶媒への分散性に優れるとともに、微細なパターンを形成可能なものとなる。
次に、基板２上に、液滴吐出法により分散液を供給し、各電極および配線の形状をなす液状被膜を形成する。
次に、この液状被膜中から、分散媒を除去する。これにより、導電性材料粉末の集合体で構成された電極および配線を形成することができる。
なお、液状被膜中から分散媒を除去する方法としては、自然乾燥、強制乾燥が挙げられる。また、強制乾燥としては、液状被膜に気体を吹き付ける方法、液状被膜の周囲を減圧する方法、熱処理による方法等が挙げられる。
次に、この液状被膜中から、分散媒を除去する。これにより、導電性材料粉末の集合体で構成された電極および配線を形成することができる。
なお、液状被膜中から分散媒を除去する方法としては、自然乾燥、強制乾燥が挙げられる。また、強制乾燥としては、液状被膜に気体を吹き付ける方法、液状被膜の周囲を減圧する方法、熱処理による方法等が挙げられる。
［２］ 次に、図６（ｃ）に示すように、各検出部１１、１２、１３の周囲を囲うように、隔壁６を形成する。
隔壁６は、例えば、検出部１１、１２、１３の領域に対応した開口部を有する板状部材を、接着剤のような接合部材を用いて、基板２上に貼り付けること等により形成することができる。これにより、検出部１１、１２、１３付近に、試料供給空間５を形成することができる。
隔壁６は、例えば、検出部１１、１２、１３の領域に対応した開口部を有する板状部材を、接着剤のような接合部材を用いて、基板２上に貼り付けること等により形成することができる。これにより、検出部１１、１２、１３付近に、試料供給空間５を形成することができる。
なお、接合部材を省略して、板状部材と基板２を融着することにより、これらを接合するようにしてもよい。
また、検出部１１、１２、１３を覆うようにマスクを設け、各種成膜方法を用いて検出部１１、１２、１３同士の隙間の基板２上に、膜を形成し、この膜を隔壁６として用いることもできる。
また、検出部１１、１２、１３を覆うようにマスクを設け、各種成膜方法を用いて検出部１１、１２、１３同士の隙間の基板２上に、膜を形成し、この膜を隔壁６として用いることもできる。
［３］次に、図６（ｄ）に示すように、作用電極２１、２２上に、各作用電極２１、２２に対応するように、それぞれ中間層３１、３２を形成する。
［３−１］まず、中間層３１、３２を構成する化合物３１１、３２１を、それぞれ、溶媒に溶解して液状材料を調製する。
この化合物３１１、３２１は、作用電極２１、２２に結合する結合性官能基を含むものである。
［３−１］まず、中間層３１、３２を構成する化合物３１１、３２１を、それぞれ、溶媒に溶解して液状材料を調製する。
この化合物３１１、３２１は、作用電極２１、２２に結合する結合性官能基を含むものである。
かかる化合物としては、例えば、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）ｎＳＨ；ｎ＝２〜１２、ＨＯＯＣ（ＣＨ２）ｎＳＨ；ｎ＝２〜１２、ＨＯ（ＣＨ２）ｎＳＨ；ｎ＝２〜１２、ＮＨＳＣＯ（ＣＨ２）ｎＳＨ；ｎ＝２〜１２、Ｓｕｌｆｏ−ＮＨＳＣＯ（ＣＨ２）ｎＳＨ；ｎ＝２〜１２、ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＳＨ；ｎ＝３，５，７、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＳＨ；ｎ＝３，５，７、ＨＯＯＣ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＳＨ；ｎ＝３，５，７、ＮＨＳＯＣ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＳＨ；ｎ＝３，５，７、Ｓｕｌｆｏ−ＮＨＳＯＣ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＳＨ；ｎ＝３，５，７、ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）ｍＳＨ；ｎ＝３，５，７；ｍ＝２〜１２、ＨＯＯＣ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）ｍＳＨ；ｎ＝３，５，７；ｍ＝２〜１２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）ｍＳＨ；ｎ＝３，５，７；ｍ＝２〜１２、ＮＨＳＣＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）ｍＳＨ；ｎ＝３，５，７；ｍ＝２〜１２、Ｓｕｌｆｏ−ＮＨＳＣＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）ｍＳＨ；ｎ＝３，５，７；ｍ＝２〜１２等が挙げられる。ただし、ＮＨＳは、N-Hydroxysuccinimide、Ｓｕｌｆｏ−ＮＨＳは、N-Hydroxysulfosuccinimideを示す。
また、溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、塩化メチレン、アセトニトリル、アセトン、イソプロパノール、メタノール、エタノール、水等が挙げられ、これらを単独または混合液として用いることができる。
液状材料中における化合物の濃度は、０．１〜５０ｍＭ程度であるのが好ましく、０．５〜１０ｍＭ程度であるのがより好ましい。
液状材料中における化合物の濃度は、０．１〜５０ｍＭ程度であるのが好ましく、０．５〜１０ｍＭ程度であるのがより好ましい。
［３−２］次いで、これらの液状材料を、作用電極２１、２２が形成された試料供給空間５に、それぞれ供給し、一定時間放置した後、洗浄、乾燥する。これにより、作用電極２１、２２の上面に結合性官能基が結合し、化合物３１１、３２１の膜が得られる。
また、この場合、液状材料の温度は、３〜４０℃程度であるのが好ましく、１０〜２５℃程度であるのがより好ましい。
さらに、液状材料の放置時間は、０．５〜２４時間程度であるのが好ましく、２〜８時間程度であるのがより好ましい。
また、この場合、液状材料の温度は、３〜４０℃程度であるのが好ましく、１０〜２５℃程度であるのがより好ましい。
さらに、液状材料の放置時間は、０．５〜２４時間程度であるのが好ましく、２〜８時間程度であるのがより好ましい。
［３−３］次に、中間層３１、３２を構成する高分子３１２、３２２を、それぞれ、溶媒に溶解して液状材料を調製する。なお、液状材料には、必要に応じて架橋剤等を含んでいてもよい。
液状材料中における高分子の濃度は、０．１〜１０ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．５〜５ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
［３−４］次に、これらの液状材料を、前述の工程［３−２］で形成した膜上に、それぞれ供給し、一定時間放置した後、洗浄、乾燥する。これにより、化合物３１１、３２１の膜上に、高分子３１２、３２２の膜が得られる。
以上の工程により、中間層３１、３２が得られる。
液状材料中における高分子の濃度は、０．１〜１０ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．５〜５ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
［３−４］次に、これらの液状材料を、前述の工程［３−２］で形成した膜上に、それぞれ供給し、一定時間放置した後、洗浄、乾燥する。これにより、化合物３１１、３２１の膜上に、高分子３１２、３２２の膜が得られる。
以上の工程により、中間層３１、３２が得られる。
［４］ 次に、図６（ｅ）に示すように、中間層３１、３２上に、および、作用電極２３上に、それぞれ対応するように、反応層４１、４２、４３を形成する。
以下、各反応層４１、４２、４３が、高分子４１３、４２３、４３３で構成されたマトリクス中に受容体４１１、４２１、４３１を含んで構成されている場合を例に説明する。
以下、各反応層４１、４２、４３が、高分子４１３、４２３、４３３で構成されたマトリクス中に受容体４１１、４２１、４３１を含んで構成されている場合を例に説明する。
まず、各受容体４１１、４２１、４３１と高分子４１３、４２３、４３３とを、それぞれ溶媒に溶解して液状材料を調製する。
また、液状材料中に、必要に応じて、架橋剤、メディエータ４１２、４２２、４３２を添加してもよい。
液状材料中における各成分の濃度（含有量）は、それぞれ、反応層４１、４２、４３中における受容体４１１、４２１、４３１の含有率が前記範囲となるように設定する。
また、液状材料中に、必要に応じて、架橋剤、メディエータ４１２、４２２、４３２を添加してもよい。
液状材料中における各成分の濃度（含有量）は、それぞれ、反応層４１、４２、４３中における受容体４１１、４２１、４３１の含有率が前記範囲となるように設定する。
次いで、これらの液状材料を、中間層３１、３２および作用電極２３が形成された試料供給空間５に、それぞれ供給し、一定時間放置した後、洗浄、乾燥する。これにより、反応層４１、４２、４３が得られる。
この場合、液状材料の温度、および雰囲気の温度は、それぞれ、３〜４０℃程度であるのが好ましく、１０〜２５℃程度であるのがより好ましい。
放置時間は、１０〜１８０分間程度であるのが好ましく、２０〜６０分間程度であるのがより好ましい。
この場合、液状材料の温度、および雰囲気の温度は、それぞれ、３〜４０℃程度であるのが好ましく、１０〜２５℃程度であるのがより好ましい。
放置時間は、１０〜１８０分間程度であるのが好ましく、２０〜６０分間程度であるのがより好ましい。
以上の工程により、反応層４１、４２、４３が得られ、図１に示すセンサ１が得られる。
以上、本発明のセンサを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のセンサを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、例えば、各層の間には、センサの特性の低下を招かない範囲で、任意の目的（密着性の向上）の層を１層以上設けるようにしてもよい。
以上、本発明のセンサを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のセンサを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、例えば、各層の間には、センサの特性の低下を招かない範囲で、任意の目的（密着性の向上）の層を１層以上設けるようにしてもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．センサの作製
（実施例１）
＜１Ａ＞まず、Ａｕの粉末（平均粒径２μｍ）とエタノール（分散媒）を混合して、分散液を調製した。
１．センサの作製
（実施例１）
＜１Ａ＞まず、Ａｕの粉末（平均粒径２μｍ）とエタノール（分散媒）を混合して、分散液を調製した。
＜２Ａ＞次に、ガラス基板を用意し、液滴吐出法により基板上に分散液を供給して、作用電極、対向電極および参照電極の形状をなす液状被膜を、４０組形成した。また、これらの電極と外部の処理回路とを電気的に接続する配線の形状をなす液状被膜も、併せて形成した。
＜３Ａ＞次に、これらの液状被膜を放置することにより、エタノールを揮発・除去して、４０個の作用電極、４０個の対向電極、４０個の参照電極、配線を形成した。なお、これらの電極および配線の平均厚さは、２００μｍであった。また、４０個の作用電極を、それぞれ１０個ずつの４組に分け、各組の作用電極を、それぞれ作用電極Ｎｏ．１〜４とした。
＜３Ａ＞次に、これらの液状被膜を放置することにより、エタノールを揮発・除去して、４０個の作用電極、４０個の対向電極、４０個の参照電極、配線を形成した。なお、これらの電極および配線の平均厚さは、２００μｍであった。また、４０個の作用電極を、それぞれ１０個ずつの４組に分け、各組の作用電極を、それぞれ作用電極Ｎｏ．１〜４とした。
＜４Ａ＞次に、各電極付近に開口する円形開口部を有する樹脂製基板を用意し、この樹脂製基板を、ガラス基板上に接着剤で貼り付けた。これにより、各電極の周囲に隔壁を形成し、試料供給空間を形成した。
＜５Ａ＞次に、化合物ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）７（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３ＳＨをエタノールに溶解して、液状材料を調製した。なお、この液状材料中における化合物ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）７（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３ＳＨの濃度は１ｍＭとした。そして、この液状材料を、作用電極Ｎｏ．１の上面に供給した。
＜５Ａ＞次に、化合物ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）７（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３ＳＨをエタノールに溶解して、液状材料を調製した。なお、この液状材料中における化合物ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）７（ＣＨ２）２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３ＳＨの濃度は１ｍＭとした。そして、この液状材料を、作用電極Ｎｏ．１の上面に供給した。
＜６Ａ＞次に、化合物Ｆｃ（ＣＨ２）５ＳＨをエタノールに溶解して、液状材料を調製した。なお、この液状材料中における化合物Ｆｃ（ＣＨ２）５ＳＨの濃度は１ｍＭとした。そして、この液状材料を、作用電極Ｎｏ．２の上面に供給した。
＜７Ａ＞次に、化合物Ｆｃ（ＣＨ２）１１ＳＨをエタノールに溶解して、液状材料を調製した。なお、この液状材料中における化合物Ｆｃ（ＣＨ２）１１ＳＨの濃度は１ｍＭとした。そして、この液状材料を、作用電極Ｎｏ．３の上面に供給した。
＜７Ａ＞次に、化合物Ｆｃ（ＣＨ２）１１ＳＨをエタノールに溶解して、液状材料を調製した。なお、この液状材料中における化合物Ｆｃ（ＣＨ２）１１ＳＨの濃度は１ｍＭとした。そして、この液状材料を、作用電極Ｎｏ．３の上面に供給した。
＜８Ａ＞次に、これらの液状材料を各作用電極の上面に供給した状態で、２０℃で２時間放置した。その後、基板を純水で洗浄し、窒素ブローにより乾燥させた。なお、作用電極Ｎｏ．４は無処理とした。
＜９Ａ＞次に、ラクテートオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、ウリカーゼおよびアスコルビン酸オキシダーゼ（受容体）を、それぞれ純水に溶解して、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４を調製した。なお、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４の濃度は、いずれも１ｍＭであった。
＜１０Ａ＞次に、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４を、それぞれ、作用電極Ｎｏ．１〜４の上面に供給し、２０℃で１時間放置した。その後、純水で洗浄後、窒素ブローにて乾燥した。これにより、反応層を得、センサを作製した。
＜１１Ａ＞次に、センサの各配線を、処理回路を備えたコンピュータに接続した。
＜９Ａ＞次に、ラクテートオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、ウリカーゼおよびアスコルビン酸オキシダーゼ（受容体）を、それぞれ純水に溶解して、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４を調製した。なお、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４の濃度は、いずれも１ｍＭであった。
＜１０Ａ＞次に、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４を、それぞれ、作用電極Ｎｏ．１〜４の上面に供給し、２０℃で１時間放置した。その後、純水で洗浄後、窒素ブローにて乾燥した。これにより、反応層を得、センサを作製した。
＜１１Ａ＞次に、センサの各配線を、処理回路を備えたコンピュータに接続した。
（実施例２）
＜１Ｂ＞まず、実施例１の工程＜１Ａ＞〜＜４Ａ＞と同様にして、ガラス基板上に、４０個の作用電極、４０個の対向電極、４０個の参照電極、配線および隔壁を形成した。なお、実施例１と同様に、４０個の作用電極を、それぞれ１０個ずつの４組に分け、各組の作用電極を、それぞれ作用電極Ｎｏ．１〜４とした。
＜１Ｂ＞まず、実施例１の工程＜１Ａ＞〜＜４Ａ＞と同様にして、ガラス基板上に、４０個の作用電極、４０個の対向電極、４０個の参照電極、配線および隔壁を形成した。なお、実施例１と同様に、４０個の作用電極を、それぞれ１０個ずつの４組に分け、各組の作用電極を、それぞれ作用電極Ｎｏ．１〜４とした。
＜２Ｂ＞次に、化合物Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）２ＳＨをエタノールに溶解して、液状材料を調製した。なお、この液状材料中における化合物Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）２ＳＨの濃度は１ｍＭとした。そして、この液状材料を、それぞれ、作用電極Ｎｏ．１〜３の上面に供給した。
＜３Ｂ＞次に、これらの液状材料を各作用電極の上面に供給した状態で、２０℃で２時間放置した。その後、基板を純水で洗浄し、窒素ブローにより乾燥させた。これにより、作用電極Ｎｏ．１〜３の上面に、それぞれ化合物Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）２ＳＨの膜を得た。
＜３Ｂ＞次に、これらの液状材料を各作用電極の上面に供給した状態で、２０℃で２時間放置した。その後、基板を純水で洗浄し、窒素ブローにより乾燥させた。これにより、作用電極Ｎｏ．１〜３の上面に、それぞれ化合物Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）２ＳＨの膜を得た。
＜４Ｂ＞次に、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）と、ポリアニリン（導電性高分子）とを、純水に溶解して、高分子含有溶液Ｎｏ．１を調製した。
なお、高分子含有溶液Ｎｏ．１における変性ウシ血清アルブミンの濃度、グルタルアルデヒドの濃度、およびポリアニリンの濃度は、それぞれ、０．２ｗｔ％、１．０ｗｔ％、および０．２ｗｔ％であった。
なお、高分子含有溶液Ｎｏ．１における変性ウシ血清アルブミンの濃度、グルタルアルデヒドの濃度、およびポリアニリンの濃度は、それぞれ、０．２ｗｔ％、１．０ｗｔ％、および０．２ｗｔ％であった。
＜５Ｂ＞次に、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、高分子含有溶液Ｎｏ．２を調製した。
なお、高分子含有溶液Ｎｏ．２における変性ウシ血清アルブミンの濃度およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、０．１ｗｔ％、および０．５ｗｔ％であった。
＜６Ｂ＞次に、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、高分子含有溶液Ｎｏ．３を調製した。
なお、高分子含有溶液Ｎｏ．３における変性ウシ血清アルブミンの濃度およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１．２ｗｔ％、および６ｗｔ％であった。
なお、高分子含有溶液Ｎｏ．２における変性ウシ血清アルブミンの濃度およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、０．１ｗｔ％、および０．５ｗｔ％であった。
＜６Ｂ＞次に、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、高分子含有溶液Ｎｏ．３を調製した。
なお、高分子含有溶液Ｎｏ．３における変性ウシ血清アルブミンの濃度およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１．２ｗｔ％、および６ｗｔ％であった。
＜７Ｂ＞次に、高分子含有溶液Ｎｏ．１〜３を、それぞれ、作用電極Ｎｏ．１〜３の化合物Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）２ＳＨの膜上に供給し、窒素ブローにより乾燥させた。これにより、作用電極Ｎｏ．１〜３の上面に、中間層を得た。
＜８Ｂ＞次に、ラクテートオキシダーゼ（受容体）と、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、酵素含有溶液Ｎｏ．１を調製した。
なお、酵素含有溶液Ｎｏ．１中におけるラクテートオキシダーゼの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１０ｕｎｉｔ／μＬ、１．６ｗｔ％、および２．５ｗｔ％であった。
＜８Ｂ＞次に、ラクテートオキシダーゼ（受容体）と、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、酵素含有溶液Ｎｏ．１を調製した。
なお、酵素含有溶液Ｎｏ．１中におけるラクテートオキシダーゼの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１０ｕｎｉｔ／μＬ、１．６ｗｔ％、および２．５ｗｔ％であった。
＜９Ｂ＞次に、ウリカーゼ（受容体）と、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、酵素含有溶液Ｎｏ．２を調製した。
なお、酵素含有溶液Ｎｏ．２中におけるウリカーゼの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１０ｕｎｉｔ／μＬ、１．６ｗｔ％、および２．５ｗｔ％であった。
なお、酵素含有溶液Ｎｏ．２中におけるウリカーゼの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１０ｕｎｉｔ／μＬ、１．６ｗｔ％、および２．５ｗｔ％であった。
＜１０Ｂ＞次に、アスコルビン酸オキシダーゼ（受容体）と、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、酵素含有溶液Ｎｏ．３を調製した。
なお、酵素含有溶液Ｎｏ．３中におけるアスコルビン酸オキシダーゼの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１０ｕｎｉｔ／μＬ、１．６ｗｔ％、および２．５ｗｔ％であった。
なお、酵素含有溶液Ｎｏ．３中におけるアスコルビン酸オキシダーゼの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、およびグルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ、１０ｕｎｉｔ／μＬ、１．６ｗｔ％、および２．５ｗｔ％であった。
＜１１Ｂ＞次に、グルコースオキシダーゼ（受容体）を１０ｍＭ燐酸バッファー（ｐＨ＝７．０〜７．４）に溶解して、酵素含有溶液Ｎｏ．４を調製した。
なお、酵素含有溶液中におけるグルコースオキシダーゼの濃度は、１０ｕｎｉｔ／μＬであった。
＜１２Ｂ＞次に、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４を、それぞれ、作用電極Ｎｏ．１〜４上の各中間層の上面に供給し、２０℃で１時間放置した。その後、窒素ブローにて乾燥した。これにより、反応層を得、センサを作製した。
＜１３Ｂ＞次に、センサの各配線を、処理回路を備えたコンピュータに接続した。
なお、酵素含有溶液中におけるグルコースオキシダーゼの濃度は、１０ｕｎｉｔ／μＬであった。
＜１２Ｂ＞次に、酵素含有溶液Ｎｏ．１〜４を、それぞれ、作用電極Ｎｏ．１〜４上の各中間層の上面に供給し、２０℃で１時間放置した。その後、窒素ブローにて乾燥した。これにより、反応層を得、センサを作製した。
＜１３Ｂ＞次に、センサの各配線を、処理回路を備えたコンピュータに接続した。
（比較例）
前記工程＜５Ａ＞〜＜８Ａ＞を省略した以外は、前記実施例１と同様にしてセンサを作製し、センサの各配線を、コンピュータに接続した。
前記工程＜５Ａ＞〜＜８Ａ＞を省略した以外は、前記実施例１と同様にしてセンサを作製し、センサの各配線を、コンピュータに接続した。
２．評価
まず、グルコース、アスコルビン酸、尿酸および乳酸の各基質を含有する溶液を調製した。溶液中の各基質の濃度を表１に示す。
次に、各実施例および比較例のセンサの４０個の検出部に、これらの溶液を供給するとともに、作用電極と対向電極との間、および参照電極と対向電極との間に、それぞれ電圧０．５Ｖを印加した。
まず、グルコース、アスコルビン酸、尿酸および乳酸の各基質を含有する溶液を調製した。溶液中の各基質の濃度を表１に示す。
次に、各実施例および比較例のセンサの４０個の検出部に、これらの溶液を供給するとともに、作用電極と対向電極との間、および参照電極と対向電極との間に、それぞれ電圧０．５Ｖを印加した。
次に、各作用電極から取り出された電流値を測定した。なお、この電流値は、作用電極Ｎｏ．１〜４において、それぞれ１０個ずつの電極から得られた電流値の平均値とした。また、作用電極Ｎｏ．１〜４において、それぞれ１０個ずつの電極から得られた電流値の標準偏差を算出した。
さらに、各実施例および比較例のセンサにおいて、作用電極Ｎｏ．１〜４から取り出された電流値を比較し、センサ全体における電流値の最大値と最小値との差と、標準偏差を算出した。
測定結果を表１に示す。
さらに、各実施例および比較例のセンサにおいて、作用電極Ｎｏ．１〜４から取り出された電流値を比較し、センサ全体における電流値の最大値と最小値との差と、標準偏差を算出した。
測定結果を表１に示す。
表１に示すように、比較例では、電流値の最大値と最小値との差は、６７μＡに及んだ。また、電流値の標準偏差も大きく、電流値のバラツキが大きいと言える。
一方、各実施例では、電流値の最大値と最小値との差は、３０μＡ以下であった。特に、実施例２では、２０μＡと非常に小さく抑えられていた。また、電流値の標準偏差も小さく、電流値のバラツキが小さいと言える。
一方、各実施例では、電流値の最大値と最小値との差は、３０μＡ以下であった。特に、実施例２では、２０μＡと非常に小さく抑えられていた。また、電流値の標準偏差も小さく、電流値のバラツキが小さいと言える。
１‥‥センサ ２‥‥基板 ３‥‥配線 ５‥‥試料供給空間 ６‥‥隔壁 １１、１２、１３‥‥検出部 ２１、２２、２３‥‥作用電極 ３１、３２‥‥中間層 ３１１、３２１‥‥化合物 ４１、４２、４３‥‥反応層 ４１１、４２１、４３１‥‥受容体 ４１２、４２２、４３２‥‥メディエータ ３１２、３２２、４１３、４２３、４３３‥‥高分子 ５０‥‥液体試料 ５１、５２、５３‥‥ターゲット ６１、６２、６３‥‥対向電極 ７１、７２、７３‥‥参照電極 １００‥‥測定装置 １０１‥‥処理回路 １０２‥‥演算装置 １０３‥‥コネクタ １０４‥‥配線
Claims (13)
- 基板と、
該基板上に設けられ、検出対象物との間で電子の放出を伴う反応を行う受容体を含む反応層と、該反応層と前記基板との間に設けられた電極とを備える複数の検出部とを有するセンサであって、
複数の前記検出部のうちの少なくとも１つは、前記反応層と前記電極との間に、前記電極に結合する化合物を含む中間層を備え、
前記各検出部において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記中間層を配設するか否か、および／または前記中間層の条件を設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されていることを特徴とするセンサ。 - 前記中間層の条件は、前記化合物の組成、および該化合物の前記中間層における含有量の少なくとも一方である請求項１に記載のセンサ。
- 前記化合物は、前記反応層と結合している請求項２に記載のセンサ。
- 前記各検出部から取り出される電流値の範囲は、１〜１０００μＡである請求項１ないし３のいずれかに記載のセンサ。
- 前記化合物は、アルキル鎖およびエチレングリコール鎖の少なくとも一方を含む請求項１ないし４のいずれかに記載のセンサ。
- 前記受容体は、酵素である請求項１ないし５のいずれかに記載のセンサ。
- 複数の前記中間層の少なくとも１つは、さらに、高分子を含んでいる請求項１ないし６のいずれかに記載のセンサ。
- 前記中間層において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記高分子の組成および／または前記高分子の含有量を設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されている請求項７に記載のセンサ。
- 複数の前記検出部の少なくとも２つが、前記中間層を備え、
該各中間層において、前記受容体の種類および／または該受容体の前記反応層における含有量に応じて、前記高分子を混合するか否か、前記高分子の組成、および前記中間層における前記高分子の含有量の少なくとも１つを設定することにより、前記各検出部から取り出される電流値が、いずれも同一の範囲内に収まるよう構成されている請求項７に記載のセンサ。 - 前記反応層中における前記受容体の含有率は、５〜５０ｗｔ％である請求項１ないし９のいずれかに記載のセンサ。
- 複数の前記反応層の少なくとも１つは、前記放出された電子の移動を媒介する媒介体を含む請求項１ないし１０のいずれかに記載のセンサ。
- 前記化合物は、前記媒介体と電子を授受し得る構造を有する請求項１１に記載のセンサ。
- 前記電極は、導電性材料粉末の集合体で構成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載のセンサ。
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| JP2006070049A JP2007248164A (ja) | 2006-03-14 | 2006-03-14 | センサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009072645A1 (ja) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Omron Corporation | 分析チップ |
| JP2016200588A (ja) * | 2015-04-06 | 2016-12-01 | アークレイ株式会社 | ヘマトクリット値測定用電極を備えたバイオセンサ |
| JP2016200589A (ja) * | 2015-04-06 | 2016-12-01 | アークレイ株式会社 | ヘマトクリット値測定用電極を備えたバイオセンサ |
| KR20190097942A (ko) * | 2018-02-13 | 2019-08-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 감지 장치 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치 |
-
2006
- 2006-03-14 JP JP2006070049A patent/JP2007248164A/ja active Pending
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