JP2008003065A - バイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップ - Google Patents

Abstract

【課題】 折り曲げ線で折り曲げた際に位置ずれを生じることがないバイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップを提供する。
【解決手段】 基板１１を折り曲げて、基板１５とカバー１６とを形成すると共に内部に検知用電極１３ａ、１３ｂおよび中空反応部１７を有するバイオセンサチップ１０を製造する。このとき、折り曲げ線２０と中空反応部１７の空気孔２１とを同時に形成するようにしたので、折り曲げ線２０と空気孔２１との位置関係を常に一定とすることができる。このため、折り曲げ線２０で基板１１を折り曲げた際に、空気孔２１は折り曲げ線２０に対して常に一定の位置に設けられることになり、位置ずれを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばチップの中空反応部に収容した試薬を用いて試料である化学物質の測定や分析を行うバイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップに関するものである。

従来より、一枚の基板を折り曲げてバイオセンサチップを製造する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
図４（Ａ）には、特許文献１に記載のバイオセンサチップの製造方法における折り曲げ前の基板１０１の平面図が示されており、図４（Ｂ）には折り曲げて製造されたバイオセンサチップ１００の平面図が示されている。図４（Ａ）に示すように、基板１０１の中央部付近には、折り曲げ線となるミシン目１０２が設けられており、ミシン目１０２の上部が折り曲げ加工後に基板１０３となる基板部１０３ａで、ミシン目１０２の下部が折り曲げ加工後にカバー１０４となるカバー部１０４ａである。

図４（Ａ）に示すように、基板部１０３ａの表面には電極を含むパターン１０５が形成されている。この電極のパターン１０５は所定間隔で並設される２本の電極を有しており、電極の先端部には試薬層１０６が設けられている。一方、カバー部１０４ａの表面には、スペーサ層となる接着剤層１０７が所定の形状で設けられている。すなわち、この接着剤層１０７は、折り曲げ加工後の基板１０３とカバー１０４との表面を所定間隔離して接着固定する役割の他に、基板１０３とカバー１０４との間において接着剤層１０７が設けられていない空間に試料搬送路１０８（図４（Ｂ）参照）を形成する役割も持っている。そのため、接着剤層１０７は、試料搬送路１０８となる中央部分を除いて、カバー部１０４ａの左右両側に設けられている。この試料搬送路１０８とミシン目１０２が交わる所には、血液等の試料を試料搬送路１０８に注入するための試料導入口１０９が形成された後、基板１０１をミシン目１０２で折り曲げて基板１０３の上にカバー１０４を固定することにより、バイオセンサチップ１００が製造される。
特開２００５−２３３９１７号公報（図２（ａ））

前述した特許文献１に記載のバイオセンサチップの製造方法のように、基板を折り曲げてバイオセンサチップを製造する場合、一般に、図５（Ａ）に示すように、基板１１１の中央部に折り曲げ線１１４を設ける。そして、折り曲げ線１１４の一方の側（ここでは下側）である基板部１１７に、電極１１２ａ、１１２ｂを印刷により形成し、その上からスペーサ層１１３を設ける。電極１１２ａ、１１２ｂは先端（ここでは上端）が互いに近づく方向にＬ字状に屈曲して所定間隔を保持している。スペーサ層１１３は、折り曲げ線１１４から電極１１２ａ、１１２ｂの屈曲部にかけた矩形状部分を除いて基板１１１および電極１１２ａ、１１２ｂを覆っている。従って、基板１１１を折り曲げ線１１４から折り曲げてカバー１１８を基板１１７に被せると、スペーサ層１１３が設けられていない部分には空間ができ、中空反応部１１５を形成する。
また、折り曲げ線１１４の他方の側（ここでは上側）であるカバー１１８には、中空反応部１１５に対応する位置に空気孔１１６が設けられており、図５（Ｂ）に示すように、中空反応部１１５と外部とを連通している。

しかしながら、基板１０１、１１１を折り曲げる折り曲げ線１０２、１１４の位置と、基板部１０３ａ、１１７に設ける電極１１２ａ、１１２ｂ等のパターン１０５や中空反応部１１５に対応してカバー部１０４ａ、１１８に設ける空気孔１１６等は、各々別個に設けられている。このため、ミシン目１０２で折り返した際に、基板部１０３ａに設けられているものとカバー部１０４ａに設けられているものとの相対的な位置ずれが生じ易いという不都合があった。

本発明の目的は、折り曲げ線で折り曲げた際に位置ずれを生じることがないバイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかるバイオセンサチップの製造方法は、一方の表面に検知用電極およびスペーサ層が形成された一枚の基板上に折り曲げ線を設け、該折り曲げ線において前記一方の表面同士が重なる方向に折り曲げて基板とカバー基板とを形成し、前記基板とカバー基板間に中空反応部を形成するバイオセンサチップの製造方法であって、前記基板に、前記折り曲げ線と前記中空反応部に設けられる空気孔とを同時に形成するものである。

このように構成されたバイオセンサチップの製造方法においては、基板を折り曲げて、基板とカバーとを形成すると共に中空反応部を有するバイオセンサチップを製造する。このとき、基板上に折り曲げ線を設け、この折り曲げ線と中空反応部の空気孔とを同時に形成するようにしたので、折り曲げ線と空気孔との位置関係を常に一定とすることができる。このため、折り曲げ線で基板を折り曲げた際に、空気孔は折り曲げ線に対して常に一定の位置に設けられることになり、位置ずれを防止することができる。

また、本発明にかかるバイオセンサチップの製造方法は、前記折り曲げ線が、製造されるバイオセンサチップの先端側に設けられることにある。

このように構成されたバイオセンサチップの製造方法においては、折り曲げ線をバイオセンサチップの先端側に設けたので、折り曲げ線と中空反応部の空気孔との距離を短くすることができ、空気孔の位置ずれを防止することができる。ここで、バイオセンサチップの先端側とは、バイオセンサチップをバイオセンサ測定器に接続する側の端部とは反対の端部をいう。

また、本発明にかかるバイオセンサチップの製造方法は、前記基板を前記折り曲げ線において折り曲げた際に前記基板における前記空気孔に対向する位置に、予めマーキングを設けておき、前記空気孔から前記マーキングを確認することにある。

このように構成されたバイオセンサチップの製造方法においては、基板を折り曲げてバイオセンサチップを製造した際に、空気孔に対向する位置に予めマーキングを設けてあるので、このマーキングを空気孔を通して確認することによりスペーサ層および／もしくは検知用電極と空気孔との位置ズレ、ひいては折り曲げ線との位置ズレを検査することができる。さらに、基板を折り曲げ線で折り曲げた後の、基板とカバーとの位置ずれを防止して正確なバイオセンサチップを製造することができる。

また、本発明にかかるバイオセンサチップは、上述のバイオセンサチップの製造方法により製造されたことにある。

このように構成されたバイオセンサチップにおいては、基板を折り曲げて、基板とカバーとを形成すると共に内部に検知用電極および中空反応部を有するバイオセンサチップを製造する際に、折り曲げ線と中空反応部の空気孔とを同時に形成するようにしたので、折り曲げ線と空気孔との位置関係を常に一定とすることができる。このため、折り曲げ線で基板を折り曲げた際に、空気孔は折り曲げ線に対して常に一定の位置に設けられることになり、位置ずれを防止することができる。また、空気孔からマーキングを確認することによりスペーサ層および／もしくは検知用電極が空気孔および折り曲げ線に対して大きくズレることなく形成されたものを検査で抽出することができる。

また、本発明にかかるバイオセンサ装置は、上述のバイオセンサチップと、このバイオセンサチップの検知用電極に接続して採取された試料の情報を得る測定器とを有することにある。

このように構成されたバイオセンサ装置においては、前述したバイオセンサチップによって試料を採取し、試料の情報を検知電極を介して測定器に伝達することにより、短時間且つ容易に測定することができるので、使用者の負担を軽減することができる。

本発明によれば、平面基板を折り曲げて、基板とカバー基板とを形成すると共に内部に検知用電極および中空反応部を有するバイオセンサチップを製造する際に、平面基板に折り曲げ線と中空反応部の空気孔とを同時に形成するようにしたので、折り曲げ線と空気孔との位置関係を常に一定とすることができる。このため、折り曲げ線で基板を折り曲げた際に、空気孔は折り曲げ線に対して常に一定の位置に設けられることになり、位置ずれを防止して正確なバイオセンサチップを製造することができるという効果が得られる。また、空気孔からマーキングを確認することによりスペーサ層および／もしくは検知用電極が空気孔および折り曲げ線に対して大きくズレることなく形成されたものを検査で抽出することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（Ａ）は本発明のバイオセンサチップの製造方法に用いられる基板の折り曲げ加工前の状態を示す平面図、図１（Ｂ）は折り曲げ加工後のバイオセンサチップの図１（Ａ）中Ｂ−Ｂ位置における断面図、図２（Ａ）は折り曲げ加工時に空気孔からマーキングを見た良好な状態を示す説明図、図２（Ｂ）は折り曲げ加工時に空気孔からマーキングを見た不良な状態を示す説明図、図３は本発明のバイオセンサ装置にかかる実施形態を示す構成図である。

図１に示すように、本発明の実施形態であるバイオセンサチップの製造方法は、一方の表面１２に検知用電極１３ａ、１３ｂおよびスペーサ層１４が形成された一枚の電気絶縁性の基板１１上に折り曲げ線２０を設け、この折り曲げて基板１５とカバー基板１６とを形成し、基板１５とカバー基板１６との間にスペーサ層１４を挟んで内部に検知用電極１３ａ、１３ｂを有する中空反応部１７を形成するバイオセンサチップ１０の製造方法である。そして、基板１１に、折り曲げ線２０および中空反応部１７に設けられる空気孔２１を同時に形成するようにしたものである。

すなわち、基板１１の中央部付近に折り曲げ線２０を設けて、折り曲げ線２０の上側（図１（Ａ）において上側）には折り曲げ加工後にカバー基板１６となるカバー基板部１６ａを設けるとともに、折り曲げ線２０の下側（図１（Ａ）において下側）には折り曲げ加工後に基板１５となる基板部１５ａを設ける。同時に、カバー基板部１６ａに後述する空気孔２１を形成する。基板部１５ａの長さはカバー基板部１６ａの長さよりも若干長くなっており、折り曲げ加工後には、図１（Ｂ）に示すように、基板１５の後端部１５ｂがカバー基板１６よりも後方（図１において下方）へ突出することになる。

次に、基板１１の基板部１５ａの上面に、検知用電極１３ａ、１３ｂを印刷する。両検知用電極１３ａ、１３ｂは、所定間隔で前後方向（図１において上下方向）に略基板部１５ａの全幅にわたって並設されており、折り曲げ線２０側の端部において互いに接近する方向にＬ字状に屈曲した部分が所定間隔で設けられている。

その後、基板部１５ａにおいて検知用電極１３ａ、１３ｂのＬ字状に屈曲した部分を除く略全面に、検知用電極１３ａ、１３ｂの上からスペーサ層１４を印刷する。従って、検知用電極１３ａ、１３ｂのＬ字状部分にはスペーサ層１４が印刷されないので、基板１１を折り曲げると基板１５とカバー基板１６との間に空間が形成され、中空反応部１７が形成されることになる。これにより、折り曲げ線２０は、製造されるバイオセンサチップ１０の先端側に設けられることになるので、折り曲げ線２０と中空反応部１７との距離を短くすることができ、中空反応部１７の位置ずれを防止することができる。
また、折り曲げ加工後に、バイオセンサチップ１０の先端を折り曲げ線２０に沿って切断することにより、中空反応部１７の先端は開口して、試料を採取する試料採取口１７ａが形成されることになる（図１（Ｂ）参照）。

図１（Ａ）に示すように、検知用電極１３ａ、１３ｂあるいはスペーサ層１４の印刷と同時に、基板部１５ａの中空反応部１７の内部に相当する部分にマーキング２２を印刷する。

基板部１５ａにおける中空反応部１７に対応する部分はスペーサ層１４が印刷されていないので、検知用電極１３ａ、１３ｂは露出しており、露出している検知用電極１３ａ、１３ｂの直上或いは近傍に、例えば酵素とメディエータを固定化し血液中のグルコースと反応して電流を発生する試薬１８を設ける。従って、折り曲げ加工後には、中空反応部１７は、試料採取口１７ａから採取入された例えば血液等の試料が試薬１８と生化学反応する部分となる。

続いて、基板１１を折り曲げ線２０において折り曲げて、カバー基板１６ａを基板部１５ａの上に重ねる。このとき、図２（Ｂ）に示すように、マーキング２２が空気孔２１の隅部に偏ったときには、マーキングがその一部であるスペーサ層および／もしくは検査用電極の形成位置がすれているとして不良とみなす。したがって、良品のバイオセンサチップ１０を製造するには、図２（Ａ）に示すように、マーキング２２が空気孔２１の中央に位置するように折り曲げる。図１（Ａ）に示すように、一度に複数のバイオセンサチップ１０を製造する場合には、全ての空気孔２１について、マーキング２２が空気孔２１の中央に位置するようにする。

基板１５とカバー基板１６とをスペーサ層１４を介して接合し、折り曲げた基板１１の端部を切断する。切断された側がバイオセンサチップ１０の先端１０ａとなり、中空反応部１７の先端が開口して試料を採取する試料採取口１７ａが形成される。また、バイオセンサチップ１０の後端部１０ｂにおいては、基板１５がカバー基板１６およびスペーサ層１４よりも突出し、上面には検知用電極１３ａ、１３ｂが露出している。
最後に、検知用電極１３ａ、１３ｂを含むように所定幅に切断して、図１（Ｂ）に示すような、バイオセンサチップ１０を製造する。

なお、折り曲げ線２０は、基板１１の厚みの一部（ここでは裏面側）にのみ刃を入れて完全には切断しない、いわゆるハーフカットとしたり、あるいはミシン目状に刃を入れるのが望ましい。これにより、折り曲げやすくなる。刃が設けられた型には、例えば、トムソン型、ピナクル型などが挙げられ、折り曲げ線を形成する刃が設けられた型と空気孔を形成する刃が設けられた型（同一型上に両方の刃が設けられていることが望ましい）で同時に折り曲げ線と空気孔を形成する。また、例えば矩形の空気孔２１を設ける場合には、マーキング２２を空気孔２１よりも小さい矩形とするのがよい。あるいは、空気孔２１を丸にすることも可能であり、この場合には、マーキング２２を空気孔２１よりも小さい丸とするのがよい。また、マーキング２２は、基板１５の色と異なる色とするのがよい。例えば、赤色のような目立つ色とすると、空気孔２１を通してマーキング２２を視認しやすくなる。

次に、本発明に係るバイオセンサ装置について説明する。図３には、上述したバイオセンサチップ１０を用いたバイオセンサ装置３０の構成が示されている。
図３に示すように、バイオセンサ装置３０は、前述したバイオセンサチップ１０と、このバイオセンサチップ１０の検知用電極１３ａ、１３ｂに接続して採取された血液の情報を得る測定器３１とを有している。なお、バイオセンサチップ１０の構成については上述したとおりであり、前述したバイオセンサチップ１０と共通する部位には同じ符号を付すこととして、その説明はここでは省略する。

測定器３１は電源３２、制御装置３３、端子挿入部３４、表示部３５を備え、これらが互いに接続されている。端子挿入部３４にはバイオセンサチップ１０の後端部１０ｂが挿入されて固定されるとともに、バイオセンサチップ１０の後端部１０ｂに露出している検知用電極１３ａ、１３ｂが電気的に接続されるようになっている。このバイオセンサシステム３０は、小型であり、例えば、使用者が片手で持つことが可能なハンディタイプである。

以上、説明したように、本発明に係るバイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップによれば、基板１１を折り曲げて、基板１５とカバー基板１６とを形成すると共に、内部に検知用電極１３ａ、１３ｂおよび中空反応部１７を有するバイオセンサチップ１０を製造する際に、折り曲げ線２０と中空反応部１７の空気孔２１とを同時に形成するようにした。このため、折り曲げ線２０と空気孔２１との位置関係を常に一定とすることができるので、折り曲げ線２０で基板１１を折り曲げる際に、空気孔２１は折り曲げ線２０に対して常に一定の位置に設けられることになり、位置ずれを防止することができる。また、基板１１を折り曲げた後に、中空反応部１７に印刷されているマーキング２２を空気孔２１を通して視認することによりマーキングを含む層、すなわち、検知用電極やスペーサ層の印刷ズレを検査することができる。品質の高いバイオセンサチップ１０を製造することができる。

なお、本発明のバイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップは、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、折り曲げ線２０と空気孔２１を同時に形成した後に検知用電極１３ａ、１３ｂ、スペーサ層１４、マーキング２２を印刷したが、先に、検知用電極１３ａ、１３ｂ、スペーサ層１４、マーキング２２を印刷して、その後、折り曲げ線２０および空気孔２１を同時に形成するようにしてもよい。
また、前述した実施形態においては、基板１１の基板部１５ａにのみスペーサ層１４を設けた場合について説明したが、カバー基板部１６ａにもスペーサ層を設けることが可能である。この場合には、基板１１を折り曲げ加工した後に、基板１５側のスペーサ層１６と重なる形状とする。

以上のように、本発明に係るバイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップは、基板を折り曲げて、基板とカバーとを形成すると共に内部に検知用電極および中空反応部を有するバイオセンサチップを製造する際に、基板に折り曲げ線と中空反応部の空気孔とを同時に形成するようにしたので、折り曲げ線と空気孔との位置関係を常に一定とすることができる。このため、折り曲げ線で基板を折り曲げた際に、空気孔は折り曲げ線に対して常に一定の位置に設けられることになり、位置ずれを防止することができるという効果を有し、また、スペーサ層や検知用電極の位置ズレを検査することができるという効果も有し、チップの中空反応部に収容した試薬を用いて化学物質の測定や分析を行うバイオセンサチップの製造方法およびこの製造方法により製造されたバイオセンサチップ等として有用である。

（Ａ）は本発明のバイオセンサチップの製造方法に用いられる基板の折り曲げ加工前の状態を示す平面図である。 （Ｂ）は図１（Ａ）中Ｂ−Ｂ位置の折り曲げ加工後における断面図である。 （Ａ）は空気孔からマーキングを見た良好な状態を示す説明図である。 （Ｂ）は空気孔からマーキングを見た不良な状態を示す説明図である。 本発明のバイオセンサ装置にかかる実施形態を示す構成図である。 （Ａ）は折り曲げ前の基板の平面図である。 （Ｂ）は折り曲げて製造されたバイオセンサチップの平面図である。 （Ａ）は本発明のバイオセンサチップの製造方法に用いられる基板の折り曲げ加工前の状態を示す平面図である。 （Ｂ）は図１（Ａ）中Ｂ−Ｂ位置の折り曲げ加工後の断面図である。

符号の説明

１０ バイオセンサチップ
１０ａ 先端
１１ 基板
１２ 一方の表面
１３ａ、１３ｂ 検知用電極
１４ スペーサ層
１５ 基板
１６ カバー基板
１７ 中空反応部
２０ 折り曲げ線
２１ 空気孔
２２ マーキング
３０ バイオセンサ装置
３１ 測定器

Claims (5)

1. 一方の表面に検知用電極およびスペーサ層が形成された一枚の基板上に折り曲げ線を設け、該折り曲げ線において前記一方の表面同士が重なる方向に折り曲げて基板とカバー基板とを形成し、前記基板とカバー基板間に中空反応部を形成するバイオセンサチップの製造方法であって、
   前記基板に、前記折り曲げ線と前記中空反応部に設けられる空気孔とを同時に形成することを特徴とするバイオセンサチップの製造方法。
2. 前記折り曲げ線が、バイオセンサチップの先端側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のバイオセンサチップの製造方法。
3. 前記基板を前記折り曲げ線において折り曲げた際に前記基板における前記空気孔に対向する位置に、予めマーキングを設けておき、前記空気孔から前記マーキングを確認することを特徴とする請求項１または２に記載のバイオセンサチップの製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のバイオセンサチップの製造方法により製造されたことを特徴とするバイオセンサチップ。
5. 請求項４に記載のバイオセンサチップと、このバイオセンサチップの検知用電極に接続して採取された試料の情報を得る測定器とを有することを特徴とするバイオセンサ装置。

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