JP2013185991A - Density measuring sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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村 昌 平 奥
Tsutomu Noto
登 勉 能
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a density measuring sensor capable of decreasing manufacturing processes at manufacturing the density measuring sensor, shortening tact time, and reducing a manufacturing cost.SOLUTION: A first conductive layer 37 made of a first conductive material is formed on an insulation base material 12. Then, a second conductive layer 38 made of a second conductive material is formed on the first conductive layer 37 in a pattern. Thereafter, through etching the first conductive layer 37 using the second conductive layer 38 as an etching mask, a pair of wiring parts 13a, 13b is formed by the patterned first conductive layer 37, and a working electrode 14a, a counter electrode 14b and a pair of connection terminals 15a, 15b are formed by the second conductive layer 38.

Description

本発明は、物質の濃度を測定するための濃度測定センサ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a concentration measuring sensor for measuring the concentration of a substance and a method for manufacturing the same.

血液等の生体試料中の特定成分について迅速かつ簡便に濃度等を測定する方法として、電気化学的検出手段によるセンサ(濃度測定センサ)が実用化されている。このようなセンサの一例として、電気化学的に血液中のグルコース濃度を定量化するグルコースセンサがある。   As a method for quickly and easily measuring a concentration or the like of a specific component in a biological sample such as blood, a sensor (concentration measurement sensor) using an electrochemical detection means has been put into practical use. An example of such a sensor is a glucose sensor that quantifies the glucose concentration in blood electrochemically.

グルコースセンサでは、基材と、基材上に設けられた作用電極と対電極を含む電極系と、酵素及び電子受容体とを基本構成として備えている。酵素は血液中のグルコースを選択的に酸化してグルコン酸を生成し、また同時に電子受容体を還元して還元体を生じる。この還元体に外部デバイスから電極系へ一定の電圧を印加することで還元体が再び酸化され、その際に電流が発生する。この電流値が血液中のグルコース濃度に依存することから、血液中のグルコースを定量化して測定することができる。   A glucose sensor includes a base material, an electrode system including a working electrode and a counter electrode provided on the base material, an enzyme, and an electron acceptor as basic components. The enzyme selectively oxidizes glucose in the blood to produce gluconic acid, and at the same time reduces the electron acceptor to produce a reduced form. By applying a certain voltage to the reductant from the external device to the electrode system, the reductant is oxidized again, and current is generated at that time. Since this current value depends on the glucose concentration in the blood, glucose in the blood can be quantified and measured.

従来、グルコースセンサを製造する時、絶縁性基板に銀を含むペーストをスクリーン印刷してリード配線を形成し、リード配線の先端にカーボンを主成分とするペーストをスクリーン印刷して塗布して作用電極と対電極を含む電極系を形成している(特許文献1参照)。   Conventionally, when manufacturing a glucose sensor, a paste containing silver is screen-printed on an insulating substrate to form a lead wiring, and a paste containing carbon as a main component is screen-printed and applied to the tip of the lead wiring to apply a working electrode. And a counter electrode are formed (see Patent Document 1).

特開2006−275819号JP 2006-275819 A

しかしながら、従来、グルコースセンサを製造する際、リード配線をパターニングする工程と、カーボンの電極系をパターニングする工程とを別々に行っている。このため、タクトタイムが長くなり、コストアップにつながるという問題があった。   However, conventionally, when manufacturing a glucose sensor, the step of patterning the lead wiring and the step of patterning the carbon electrode system are performed separately. For this reason, there was a problem that the tact time was increased, leading to an increase in cost.

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、濃度測定センサを製造する際の製造工程を減らすことができ、タクトタイムを短縮するとともに製造コストを削減することが可能な濃度測定センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of these points, and can reduce the manufacturing process when manufacturing the concentration measuring sensor, thereby reducing the tact time and the manufacturing cost. An object of the present invention is to provide a sensor and a manufacturing method thereof.

本発明は、溶液中の物質の濃度を測定するための濃度測定センサであって、少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる基材と、基材の絶縁面上に設けられた第1導電性材料からなる一対の配線部と、一方の配線部の一端に接続された作用電極および他方の配線部の一端に接続された対電極と、各配線部の他端に接続された一対の接続端子とを備えた、濃度測定センサの製造方法において、基材を準備する工程と、基材の絶縁面上に、第1導電性材料からなる第1導電層を形成する工程と、第1導電層上に、第1導電性材料と異なる第2導電性材料からなる第2導電層をパターン状に形成する工程と、第2導電層をエッチングマスクとして第1導電層をエッチングすることにより、パターニングされた第1導電層により一対の配線部を形成し、第2導電層により作用電極、対電極および一対の接続端子を形成する工程とを備えたことを特徴とする濃度測定センサの製造方法である。   The present invention is a concentration measurement sensor for measuring the concentration of a substance in a solution, wherein at least one surface is an insulating surface having an insulating property, and a first substrate provided on the insulating surface of the substrate. A pair of wiring parts made of one conductive material, a working electrode connected to one end of one wiring part, a counter electrode connected to one end of the other wiring part, and a pair connected to the other end of each wiring part In the method of manufacturing a concentration measurement sensor, the first embodiment includes a step of preparing a base material, a step of forming a first conductive layer made of a first conductive material on the insulating surface of the base material, Forming a second conductive layer made of a second conductive material different from the first conductive material on the one conductive layer in a pattern, and etching the first conductive layer using the second conductive layer as an etching mask; Forming a pair of wiring parts by the patterned first conductive layer And a second conductive layer by the working electrode, counter electrode and a pair of the manufacturing method of the concentration measuring sensor, characterized in that a step of forming a connecting terminal.

本発明は、作用電極、対電極、一対の配線部および一対の接続端子を形成する工程の後、パターン状に形成された第2導電層を作用電極、対電極および一対の接続端子が外方へ露出した状態で覆う絶縁層を設ける工程が設けられていることを特徴とする濃度測定センサの製造方法である。   In the present invention, after the step of forming the working electrode, the counter electrode, the pair of wiring portions, and the pair of connection terminals, the working electrode, the counter electrode, and the pair of connection terminals are arranged outwardly from the second conductive layer formed in a pattern. A method for manufacturing a concentration measuring sensor is provided, wherein a step of providing an insulating layer covering the exposed portion is provided.

本発明は、第1導電層は、真空成膜法により形成されることを特徴とする濃度測定センサの製造方法である。   The present invention is the method for manufacturing a concentration measuring sensor, wherein the first conductive layer is formed by a vacuum film forming method.

本発明は、第1導電層は、Ag、Al、Fe、Ni、Cr、Ti、TaおよびCuから選択される1種以上を含むことを特徴とする濃度測定センサの製造方法である。   The present invention is the method for manufacturing a concentration measuring sensor, wherein the first conductive layer includes one or more selected from Ag, Al, Fe, Ni, Cr, Ti, Ta, and Cu.

本発明は、第2導電層は、カーボンを含むことを特徴とする濃度測定センサの製造方法である。   The present invention is the method for manufacturing the concentration measuring sensor, wherein the second conductive layer contains carbon.

本発明は、溶液中の物質の濃度を測定するための濃度測定センサにおいて、少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる基材と、基材の絶縁面上に設けられた第1導電性材料からなる一対の配線部と、各配線部上にそれぞれ設けられるとともに、第1導電性材料と異なる第2導電性材料からなる一対の導電部とを備え、一方の導電部は、一方の配線部の一端に接続された作用電極と、一方の配線部の他端に接続された接続端子とを含み、他方の導電部は、他方の配線部の一端に接続された対電極と、他方の配線部の他端に接続された接続端子とを含み、各配線部の平面形状は、当該配線部上に設けられた導電部の平面形状と同一となることを特徴とする濃度測定センサである。   The present invention relates to a concentration measurement sensor for measuring the concentration of a substance in a solution, a base material on which at least one surface is an insulating surface having an insulating property, and a first conductivity provided on the insulating surface of the base material. A pair of wiring parts made of a conductive material, and a pair of conductive parts made of a second conductive material different from the first conductive material, each provided on each wiring part, A working electrode connected to one end of the wiring part; a connection terminal connected to the other end of the one wiring part; the other conductive part is a counter electrode connected to one end of the other wiring part; And a connecting terminal connected to the other end of the wiring portion, and the planar shape of each wiring portion is the same as the planar shape of the conductive portion provided on the wiring portion. is there.

本発明は、一対の導電部上に、一対の導電部を作用電極、対電極および一対の接続端子が外方へ露出した状態で覆う絶縁層が設けられていることを特徴とする濃度測定センサである。   The present invention provides a concentration measuring sensor, wherein an insulating layer is provided on the pair of conductive portions so as to cover the pair of conductive portions with the working electrode, the counter electrode, and the pair of connection terminals exposed to the outside. It is.

本発明は、各配線部の金属材料は、Ag、Al、Fe、Ni、Cr、Ti、TaおよびCuから選択される1種以上を含むことを特徴とする濃度測定センサである。   The present invention is the concentration measurement sensor, wherein the metal material of each wiring part includes one or more selected from Ag, Al, Fe, Ni, Cr, Ti, Ta, and Cu.

本発明は、導電部は、カーボンを含むことを特徴とする濃度測定センサである。   The present invention is the concentration measurement sensor, wherein the conductive portion contains carbon.

本発明によれば、濃度測定センサを製造する際の製造工程を減らすことができ、タクトタイムを短縮するとともに製造コストを削減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing process at the time of manufacturing a density | concentration measurement sensor can be reduced, tact time can be shortened, and manufacturing cost can be reduced.

図1は本発明による濃度測定センサを示す分解斜視図。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a concentration measuring sensor according to the present invention. 図2は配線部および導電部(作用電極、対電極および一対の接続端子)を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a wiring portion and a conductive portion (a working electrode, a counter electrode, and a pair of connection terminals). 図3(a)−(b)は図2のA−A線断面図。3A to 3B are cross-sectional views taken along line AA in FIG. 図4(a)−(b)は図2のB−B線断面図。4A and 4B are cross-sectional views taken along line BB in FIG. 図5は濃度測定センサと外部デバイスとを示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing a concentration measurement sensor and an external device. 図6(a)−(d)は本発明による濃度測定センサの製造工程を示す図。6 (a) to 6 (d) are diagrams showing manufacturing steps of the concentration measuring sensor according to the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図面は例示であり、説明のために特徴部を誇張することがあり、実物とは異なる場合がある。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Drawing is an illustration and may exaggerate a characteristic part for explanation, and may differ from an actual thing. In addition, the present invention can be implemented with appropriate modifications without departing from the technical idea. Note that, in the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and some detailed description may be omitted.

図1乃至図6は本発明による濃度測定センサおよびその製造方法の実施の形態を示す図である。   1 to 6 are diagrams showing an embodiment of a concentration measuring sensor and a manufacturing method thereof according to the present invention.

まず図1により濃度測定センサの一実施の形態について説明する。図1に示すように、濃度測定センサ10は溶液中の物質の濃度を測定するものであり、例えば血液中のグルコースの濃度を測定することにより、血糖値を検出するものである。   First, an embodiment of a concentration measuring sensor will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the concentration measurement sensor 10 measures the concentration of a substance in a solution, and detects a blood glucose level by measuring the concentration of glucose in blood, for example.

このような濃度測定センサ10は、ベース基体11と、ベース基体11上に設けられた絶縁性基材12と、絶縁性基材12の上面(絶縁性をもつ絶縁面)12a上に設けられた一対の配線部13a、13bと、各配線部13a、13b上にそれぞれ設けられた一対の導電部20a、20bとを備えている。   Such a concentration measurement sensor 10 is provided on a base substrate 11, an insulating substrate 12 provided on the base substrate 11, and an upper surface (insulating surface having insulating properties) 12a of the insulating substrate 12. A pair of wiring portions 13a and 13b and a pair of conductive portions 20a and 20b provided on the respective wiring portions 13a and 13b are provided.

このうち、絶縁性基材12により、上面12aが絶縁面となる基材を構成する。   Among these, the insulating base material 12 constitutes a base material whose upper surface 12a is an insulating surface.

また絶縁性基材12は、剛性をもつベース基体11により保持されている。なお、絶縁性基材12自体が適度な剛性や強度を有する場合には、ベース基材11を設けなくてもよい。   The insulating base 12 is held by a rigid base body 11. In addition, when the insulating base material 12 itself has appropriate rigidity and strength, the base base material 11 may not be provided.

また、一対の導電部20a、20bは、一方の導電部20aと他方の導電部20bとからなっている。   The pair of conductive portions 20a and 20b is composed of one conductive portion 20a and the other conductive portion 20b.

このうち一方の導電部20aは、一方の配線部13aの一端に接続された作用電極14aと、一方の配線部13aの他端に接続された接続端子15aと、作用電極14aと接続端子15aとを接続するとともに直線形状を有する接続部22aとを有している。これら作用電極14a、接続部22aおよび接続端子15aは一体に構成されている。   Of these, one conductive portion 20a includes a working electrode 14a connected to one end of one wiring portion 13a, a connection terminal 15a connected to the other end of one wiring portion 13a, a working electrode 14a and a connection terminal 15a. And a connecting portion 22a having a linear shape. The working electrode 14a, the connecting portion 22a, and the connecting terminal 15a are integrally formed.

同様に、他方の導電部20bは、他方の配線部13bの一端に接続された対電極14bと、他方の配線部13bの他端に接続された接続端子15bと、対電極14bと接続端子15bとを接続するとともに直線形状を有する接続部22bとを有している。これら対電極14b、接続部22bおよび接続端子15bは一体に構成されている。   Similarly, the other conductive portion 20b includes a counter electrode 14b connected to one end of the other wiring portion 13b, a connection terminal 15b connected to the other end of the other wiring portion 13b, a counter electrode 14b, and a connection terminal 15b. And a connecting portion 22b having a linear shape. The counter electrode 14b, the connection portion 22b, and the connection terminal 15b are integrally formed.

本実施の形態において、各配線部13a、13bの平面形状は、当該配線部13a、13b上に設けられた導電部20a、20bの平面形状と同一となっている。これにより配線部13a、13bが剥き出しになることがなく、配線部13a、13bを保護してその酸化を防止することができる。   In the present embodiment, the planar shapes of the wiring portions 13a and 13b are the same as the planar shapes of the conductive portions 20a and 20b provided on the wiring portions 13a and 13b. As a result, the wiring portions 13a and 13b are not exposed, and the wiring portions 13a and 13b can be protected and oxidation thereof can be prevented.

なお、作用電極14aと対電極14bとにより、被測定溶液が接触する電極系14が構成されている。   The working electrode 14a and the counter electrode 14b constitute an electrode system 14 in contact with the solution to be measured.

接続端子15a、15bは、濃度測定センサ10を後述のように、外部デバイス25の挿入口26内に挿入した際、外部デバイス25側の接続部(図示せず)に接続される(図5)。   The connection terminals 15a and 15b are connected to a connection portion (not shown) on the external device 25 side when the concentration measurement sensor 10 is inserted into the insertion port 26 of the external device 25 as will be described later (FIG. 5). .

また一対の配線部13a、13bを覆って絶縁層16が設けられている。この絶縁層16は作用電極14a、対電極14bおよび一対の接続端子15a、15bを外方へ露出するよう一対の配線部13a、13bを覆っている。   An insulating layer 16 is provided so as to cover the pair of wiring portions 13a and 13b. The insulating layer 16 covers the pair of wiring portions 13a and 13b so as to expose the working electrode 14a, the counter electrode 14b, and the pair of connection terminals 15a and 15b to the outside.

さらに絶縁層16上に、絶縁性材料からなり、外部からの被測定対象となる血液を作用電極14aおよび対電極14bへ導く吸引口17aを有するキャビティ17が設けられている。またキャビティ17上には絶縁性材料からなるカバー19が設けられ、キャビティ17とカバー19とによって、グリコース酸化酵素を含む試薬層18が保持されている。   Furthermore, a cavity 17 having a suction port 17a made of an insulating material and guiding blood to be measured from the outside to the working electrode 14a and the counter electrode 14b is provided on the insulating layer 16. Further, a cover 19 made of an insulating material is provided on the cavity 17, and a reagent layer 18 containing glycose oxidase is held by the cavity 17 and the cover 19.

次に各部の構成部材について説明する。   Next, components of each part will be described.

ベース基体11
ベース基体11は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂製であり、なかでもより好適にはPET製となっており、その厚みは50μm以上1mm以下となっている。
Base substrate 11
The base substrate 11 is made of, for example, polyethylene terephthalate (PET) resin, polyester resin, vinyl chloride resin, polystyrene (PS) resin, polypropylene (PP) resin, and more preferably made of PET, The thickness is 50 μm or more and 1 mm or less.

絶縁性基材12
絶縁性基材12は、一対の配線部13a、13bを支持する基材であり、少なくとも一対の配線部13a、13bが配置される上面12aは絶縁面となっている。絶縁性基材12は、例えば、樹脂基材、セラミック基材、ガラス基材、少なくとも表面が絶縁された半導体基材や金属基材などを用いることができる。絶縁性基材12は、剛体であってもよく、弾性体であってもよい。中でも電気絶縁性を有する弾性体を用いることが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂等のフィルムを好適に用いることができる。また絶縁性基材12は、例えば、12μm〜200μm程度の厚みをもつ。
Insulating substrate 12
The insulating substrate 12 is a substrate that supports the pair of wiring portions 13a and 13b, and the upper surface 12a on which at least the pair of wiring portions 13a and 13b is disposed is an insulating surface. As the insulating base material 12, for example, a resin base material, a ceramic base material, a glass base material, a semiconductor base material or a metal base material whose surface is insulated at least can be used. The insulating substrate 12 may be a rigid body or an elastic body. Among them, it is preferable to use an elastic body having electrical insulation properties. For example, a film such as polyethylene terephthalate (PET) resin, polyester resin, vinyl chloride resin, polystyrene (PS) resin, polypropylene (PP) resin is preferably used. it can. The insulating base 12 has a thickness of about 12 μm to 200 μm, for example.

配線部13a、13b
配線部13a、13bは第1導電性材料からなり、第1導電性材料は一対の導電部20a、20b(作用電極14a、対電極14bおよび接続端子15a、15b)よりも導電性が高いことが好ましい。第1導電性材料は、例えばAg、Al、Fe、Ni、Cr、Ti、Ta、Cuから選択される金属材料を含んでいても良い。配線部13a、13bは、形成方法に応じて、例えば10nm〜20μmの範囲の厚みとするとよい。なお、真空成膜法により配線部13a、13bを形成する場合には、その厚みを10nm〜200nm程度とすることが好ましい。
Wiring part 13a, 13b
The wiring portions 13a and 13b are made of a first conductive material, and the first conductive material has higher conductivity than the pair of conductive portions 20a and 20b (the working electrode 14a, the counter electrode 14b, and the connection terminals 15a and 15b). preferable. The first conductive material may include a metal material selected from, for example, Ag, Al, Fe, Ni, Cr, Ti, Ta, and Cu. The wiring portions 13a and 13b may have a thickness in the range of 10 nm to 20 μm, for example, depending on the forming method. In addition, when forming wiring part 13a, 13b by a vacuum film-forming method, it is preferable that the thickness shall be about 10 nm-200 nm.

導電部20a、20b
導電部20a、20bは、第1導電性材料とは異なる第2導電性材料からなり、配線部13a、13bの金属材料よりも酸化しにくい材料とすることが好ましい。導電部20a、20bは、300nm〜30μm程度の厚みとするとよい。
Conductive parts 20a, 20b
The conductive portions 20a and 20b are preferably made of a second conductive material that is different from the first conductive material, and are less likely to be oxidized than the metal material of the wiring portions 13a and 13b. The conductive portions 20a and 20b may have a thickness of about 300 nm to 30 μm.

導電部20a、20bは、例えばカーボン(第2導電性材料)を含む導電性ペーストをスクリーン印刷により後述する第1導電層37上に塗布することにより得られる。この場合、導電性ペーストは第1導電層37上に形成される。また、第1導電層37上であって配線部13aの一端に対応する位置に作用電極14aが形成され、配線部13bの一端に対応する位置に対電極14bが形成される。   The conductive portions 20a and 20b are obtained by applying, for example, a conductive paste containing carbon (second conductive material) onto the first conductive layer 37 described later by screen printing. In this case, the conductive paste is formed on the first conductive layer 37. Further, the working electrode 14a is formed on the first conductive layer 37 at a position corresponding to one end of the wiring portion 13a, and the counter electrode 14b is formed at a position corresponding to one end of the wiring portion 13b.

また、導電部20a、20bを形成する際、接続端子15a、15bは作用電極14aおよび対電極14bと同時に形成される。すなわち、上述したように、例えばカーボンを含む導電性ペーストをスクリーン印刷により第1導電層37上に塗布することにより、接続端子15a、15bを作用電極14aおよび対電極14bと同時に形成する。この場合、第1導電層37上であって配線部13a、13bの他端に対応する位置に、各々接続端子15a、15bが形成される。   Further, when the conductive portions 20a and 20b are formed, the connection terminals 15a and 15b are formed simultaneously with the working electrode 14a and the counter electrode 14b. That is, as described above, for example, a conductive paste containing carbon is applied onto the first conductive layer 37 by screen printing, so that the connection terminals 15a and 15b are formed simultaneously with the working electrode 14a and the counter electrode 14b. In this case, connection terminals 15a and 15b are formed on the first conductive layer 37 at positions corresponding to the other ends of the wiring portions 13a and 13b, respectively.

絶縁層16
絶縁層16は例えばアクリルオリゴマーからなる非水溶性のレジスト樹脂層からなり、一対の配線部13a、13bを覆ってパターン状に設けられている。
Insulating layer 16
The insulating layer 16 is made of a water-insoluble resist resin layer made of, for example, an acrylic oligomer, and is provided in a pattern so as to cover the pair of wiring portions 13a and 13b.

試薬層18
試薬層18はグルコース酸化還元酵素を含んでおり、血液中のグルコースの濃度を測定することができる。しかしながら試薬層18はグルコース酸化酵素以外の酵素を含んでいてもよい。
Reagent layer 18
The reagent layer 18 contains glucose oxidoreductase and can measure the concentration of glucose in blood. However, the reagent layer 18 may contain an enzyme other than glucose oxidase.

試薬層18は酵素と電子受容体を含み、本実施の形態では酵素としてグルコース酸化酵素以外の酵素、例えばコレステロールセンサ、アルコールセンサ、スクロールセンサ、乳酸センサ、フルクトースセンサとして機能する酵素を含んでいてもよい。この場合、各センサに用いる酵素としては、コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等の反応系に合ったものを適宜用いることができる。   The reagent layer 18 includes an enzyme and an electron acceptor. In this embodiment, the reagent layer 18 may include an enzyme other than glucose oxidase, for example, an enzyme that functions as a cholesterol sensor, an alcohol sensor, a scroll sensor, a lactate sensor, or a fructose sensor. Good. In this case, as the enzyme used for each sensor, those suitable for the reaction system such as cholesterol esterase, cholesterol oxidase, alcohol oxidase, lactate oxidase, fructose dehydrogenase, xanthine oxidase, and amino acid oxidase can be appropriately used.

キャビティ17およびカバー19
キャビティ17およびカバー19は、絶縁性基材12と同様の材料から形成することができ、キャビティ17およびカバー19の厚みは、例えば各々100μm以上300μm以下および50μm以上100μm以下となっている。
Cavity 17 and cover 19
The cavity 17 and the cover 19 can be formed of the same material as that of the insulating substrate 12, and the thickness of the cavity 17 and the cover 19 is, for example, 100 μm or more and 300 μm or less and 50 μm or more and 100 μm or less, respectively.

次に図2乃至図4により、配線部13a、13bおよび導電部20a、20bの積層関係について説明する。   Next, with reference to FIG. 2 to FIG. 4, the stacking relationship between the wiring portions 13a and 13b and the conductive portions 20a and 20b will be described.

ここで図2は絶縁性基材12上に設けられた配線部13a、13bおよび導電部20a、20b(作用電極14a、対電極14b、接続端子15a、15b)を単純化して示す平面図であり、図3は図2のA−A線断面図であり、図4は図2のB−B線断面図である。   Here, FIG. 2 is a plan view showing the wiring portions 13a and 13b and the conductive portions 20a and 20b (the working electrode 14a, the counter electrode 14b, and the connection terminals 15a and 15b) provided on the insulating base 12 in a simplified manner. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

上述したように、各配線部13a、13bの平面形状は、当該配線部13a、13b上に設けられた導電部20a、20bの平面形状と同一となっている。したがって、配線部13a、13bは、それぞれ導電部20a、20bによってその全域が覆われている(図3(a)、図4(a))。   As described above, the planar shapes of the wiring portions 13a and 13b are the same as the planar shapes of the conductive portions 20a and 20b provided on the wiring portions 13a and 13b. Therefore, the wiring parts 13a and 13b are entirely covered with the conductive parts 20a and 20b, respectively (FIGS. 3A and 4A).

なお、配線部13a、13bの周縁にそれぞれ内方に向けて凹状となるアンダーカット部13cが形成されて、配線部13a、13bの端部が導電部20a、20bの端部よりも内側に入り込むような位置としても良い(図3(b)、図4(b))。この場合、導電部20a、20bによって配線部13a、13bをより確実に保護することができる。したがって、本明細書において、各配線部13a、13bの平面形状が導電部20a、20bの平面形状と同一であるとは、各配線部13a、13bの平面形状が、導電部20a、20bの平面形状と同じ大きさである場合や、導電部20a、20bの平面形状よりも小さいが相似する場合も含む。   In addition, undercut portions 13c that are concave inward are formed on the periphery of the wiring portions 13a and 13b, respectively, and the ends of the wiring portions 13a and 13b enter inside the ends of the conductive portions 20a and 20b. It is good also as such a position (FIG.3 (b), FIG.4 (b)). In this case, the wiring portions 13a and 13b can be more reliably protected by the conductive portions 20a and 20b. Therefore, in this specification, the planar shape of each wiring part 13a, 13b is the same as the planar shape of the conductive parts 20a, 20b. The planar shape of each wiring part 13a, 13b is the plane of the conductive parts 20a, 20b. A case where the size is the same size as the shape or a case where the size is smaller than the planar shape of the conductive portions 20a and 20b but is similar is also included.

次に濃度測定センサの製造方法について、図6(a)−(d)を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the concentration measuring sensor will be described with reference to FIGS.

まずベース基体11上に絶縁性基材12を貼り合わせてなる基材11、12が準備される(図6(a))。この場合、絶縁性基材12のみで剛性を有する場合、ベース基体11を必ずしも用いる必要はない。   First, base materials 11 and 12 are prepared by bonding an insulating base material 12 on a base substrate 11 (FIG. 6A). In this case, when only the insulating substrate 12 has rigidity, the base substrate 11 is not necessarily used.

なお、ロール原反として絶縁性基材12を供給する場合には、ベース基体11と絶縁性基材12とを貼り合わせることが好ましく、この貼り合わせは、後述する導電層33、オーバーコート層34を形成した後に行うことが好ましい。その理由は、ロール状態での絶縁性基材12の巻数を増やすことができ、生産性を向上させることができるからである。   In addition, when supplying the insulating base material 12 as a raw roll, it is preferable that the base substrate 11 and the insulating base material 12 are bonded together. This bonding is performed by a conductive layer 33 and an overcoat layer 34 described later. It is preferable to carry out after forming. The reason is that the number of turns of the insulating substrate 12 in the roll state can be increased, and the productivity can be improved.

続いて、次に図2に示すように絶縁性基材12の絶縁性をもつ上面(絶縁面)12a上に、第1導電層37を形成する(図6(b))。なお、第1導電層37は、上面12aの略全体にわたって形成されることが好ましい。   Next, as shown in FIG. 2, a first conductive layer 37 is formed on the insulating upper surface (insulating surface) 12a of the insulating substrate 12 (FIG. 6B). The first conductive layer 37 is preferably formed over substantially the entire top surface 12a.

第1導電層37は、一対の配線部13a、13bを構成する第1導電性材料からなり、例えばAg、Al、Fe、Ni、Cr、Ti、Ta、Cuから選択される金属材料を含んでいる。また第1導電層37の厚みは例えば50nmとすることができる。   The first conductive layer 37 is made of a first conductive material constituting the pair of wiring portions 13a and 13b, and includes, for example, a metal material selected from Ag, Al, Fe, Ni, Cr, Ti, Ta, and Cu. Yes. The thickness of the first conductive layer 37 can be set to 50 nm, for example.

なお、第1導電層37を設ける方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法等の真空成膜法を挙げることができる。このように真空成膜法を用いた場合、第1導電層37を薄膜で形成することができ、材料コストを低減することができる。また、ロール原反から繰り出される長尺の絶縁性基材12に対して、第1導電層37を高速で形成することができる。   In addition, as a method of providing the 1st conductive layer 37, vacuum film-forming methods, such as a vacuum evaporation method and sputtering method, can be mentioned, for example. Thus, when the vacuum film-forming method is used, the first conductive layer 37 can be formed as a thin film, and the material cost can be reduced. Moreover, the 1st conductive layer 37 can be formed at high speed with respect to the long insulating base material 12 drawn | fed out from a roll original fabric.

次に、第1導電層37上に、第2導電性材料からなる第2導電層38をパターン状に形成する(図6(c))。第2導電層38は上述した一対の導電部20a、20bに対応しており、作用電極14aおよび対電極14bと、一対の接続端子15a、15bと、一対の接続部22a、22bとを含んでいる。この場合、第1導電層37上であって、一対の配線部13a、13bの一端に対応する位置に作用電極14aおよび対電極14bが形成され、一対の配線部13a、13bの他端に対応する位置に一対の接続端子15a、15bが形成される。   Next, a second conductive layer 38 made of the second conductive material is formed in a pattern on the first conductive layer 37 (FIG. 6C). The second conductive layer 38 corresponds to the pair of conductive portions 20a and 20b described above, and includes the working electrode 14a and the counter electrode 14b, a pair of connection terminals 15a and 15b, and a pair of connection portions 22a and 22b. Yes. In this case, the working electrode 14a and the counter electrode 14b are formed on the first conductive layer 37 at a position corresponding to one end of the pair of wiring portions 13a and 13b, and correspond to the other end of the pair of wiring portions 13a and 13b. A pair of connection terminals 15a and 15b are formed at the positions to be operated.

具体的には、例えばカーボン(第2導電性材料)を含む導電ペーストを準備し、この導電ペーストをスクリーン印刷法により第1導電層37上に塗布する。これにより、所定形状からなる第2導電層38(一対の導電部20a、20b)が形成される。なお、第2導電層38の厚みは、例えば10μmとすることができる。   Specifically, for example, a conductive paste containing carbon (second conductive material) is prepared, and this conductive paste is applied onto the first conductive layer 37 by a screen printing method. Thus, the second conductive layer 38 (a pair of conductive portions 20a and 20b) having a predetermined shape is formed. In addition, the thickness of the 2nd conductive layer 38 can be 10 micrometers, for example.

次いで、第2導電層38をエッチングマスクとして第1導電層37を選択的にエッチングする。これにより、第2導電層38がほとんど溶解されることなく第1導電層37のみが溶解され、第1導電層37が第2導電層38と同一の形状にパターニングされる。エッチングはウェットエッチング法を用いても良く、ドライエッチング法を用いても良い。例えば、第1導電層37がAgからなり、第2導電層38がカーボンからなる場合、リン酸およびシュウ酸の混酸からなるエッチング液を用いたウェットエッチング法を用いることができる。なお、等方性のエッチャントを用いることで、配線部13a、13bの周縁にそれぞれ内方に向けて凹状となるアンダーカット部13cを形成することができる(図3(b)、図4(b)参照)。   Next, the first conductive layer 37 is selectively etched using the second conductive layer 38 as an etching mask. Thereby, the second conductive layer 38 is hardly dissolved and only the first conductive layer 37 is dissolved, and the first conductive layer 37 is patterned into the same shape as the second conductive layer 38. Etching may use a wet etching method or a dry etching method. For example, when the first conductive layer 37 is made of Ag and the second conductive layer 38 is made of carbon, a wet etching method using an etching solution made of a mixed acid of phosphoric acid and oxalic acid can be used. In addition, by using an isotropic etchant, it is possible to form undercut portions 13c that are concave inward toward the periphery of the wiring portions 13a and 13b (FIGS. 3B and 4B). )reference).

このようにパターニングされた第1導電層37により、一対の配線部13a、13bが形成される。また、第1導電層37上に設けられた第2導電層38により、一対の導電部20a、20b(作用電極14a、対電極14b、一対の接続部22a、22bおよび一対の接続端子15a、15b)が形成される(図6(d))。   The first conductive layer 37 thus patterned forms a pair of wiring portions 13a and 13b. In addition, the second conductive layer 38 provided on the first conductive layer 37 allows a pair of conductive portions 20a and 20b (a working electrode 14a, a counter electrode 14b, a pair of connection portions 22a and 22b, and a pair of connection terminals 15a and 15b). ) Is formed (FIG. 6D).

その後、一対の導電部20a、20bを覆って絶縁層16がパターン状に形成される。この場合、作用電極14a、対電極14bおよび一対の接続端子15a、15bは絶縁層16により覆われることなく外方へ露出する。   Thereafter, the insulating layer 16 is formed in a pattern covering the pair of conductive portions 20a and 20b. In this case, the working electrode 14a, the counter electrode 14b, and the pair of connection terminals 15a and 15b are exposed to the outside without being covered with the insulating layer 16.

次に絶縁層16上にキャビティ17を設け、キャビティ17上に試薬層18を設ける。その後、試薬層18上にカバー19を設けて試薬層18をキャビティ17とカバー19との間で挟持する。   Next, a cavity 17 is provided on the insulating layer 16, and a reagent layer 18 is provided on the cavity 17. Thereafter, a cover 19 is provided on the reagent layer 18 and the reagent layer 18 is sandwiched between the cavity 17 and the cover 19.

このようにして濃度測定センサ10が得られる。   In this way, the concentration measuring sensor 10 is obtained.

次に濃度測定センサ10を用いた濃度測定について説明する。   Next, concentration measurement using the concentration measurement sensor 10 will be described.

まず濃度測定センサ10が外部デバイス25の挿入口26内に挿入される。このとき外部デバイス25側の接続部が濃度測定センサ10の接続端子15a、15bにそれぞれ接触する。そして、外部デバイス25内のスイッチ(図示せず)が濃度測定センサ10により作動し、外部デバイス25は液体試料吸引待機状態となる。   First, the concentration measuring sensor 10 is inserted into the insertion port 26 of the external device 25. At this time, the connection portion on the external device 25 side comes into contact with the connection terminals 15a and 15b of the concentration measurement sensor 10, respectively. Then, a switch (not shown) in the external device 25 is activated by the concentration measurement sensor 10, and the external device 25 enters a liquid sample suction standby state.

その後、使用者が、濃度測定センサ10のキャビティ17の吸引口17aに液体試料を付着させる。このときキャビティ17の吸引口17aの毛細管現象によって、キャビティ17の吸引口17aから液体試料が引き込まれる。液体試料としては、例えば、血液、汗、尿等の生体由来の液体試料や、環境由来の液体試料、食品由来の液体試料等が用いられる。例えば、濃度測定センサ10を血糖値センサとして用いる場合、使用者は、自身の指、掌、又は腕等を穿刺して、少量の血液を搾り出し、この血液を液体試料として、キャビティ17の吸引口17aに付着させる。   Thereafter, the user attaches a liquid sample to the suction port 17 a of the cavity 17 of the concentration measurement sensor 10. At this time, the liquid sample is drawn from the suction port 17 a of the cavity 17 by capillary action of the suction port 17 a of the cavity 17. As the liquid sample, for example, a liquid sample derived from a living body such as blood, sweat or urine, a liquid sample derived from the environment, a liquid sample derived from food, or the like is used. For example, when the concentration measurement sensor 10 is used as a blood glucose level sensor, the user punctures his / her finger, palm, arm or the like to squeeze out a small amount of blood, and use this blood as a liquid sample to suck the suction port of the cavity 17 It adheres to 17a.

キャビティ17の吸引口17aに付着された血液は、その後試薬層18に達し、血液が試薬層18に達した後、血液中のグリコース濃度が外部デバイス25により測定され、測定結果は外部デバイス25の表示部27に表示される。   The blood adhering to the suction port 17a of the cavity 17 then reaches the reagent layer 18, and after the blood reaches the reagent layer 18, the concentration of glucose in the blood is measured by the external device 25, and the measurement result is obtained from the external device 25. It is displayed on the display unit 27.

次に外部デバイス25によるグリコース濃度の測定の原理について述べる。   Next, the principle of measuring the glucose concentration by the external device 25 will be described.

まず試薬層18はグリコース酸化還元酵素と、電子受容体としてフェリシアン化カリウムを含み、血液中のブドウ糖と特異的に反応し、グルコン酸と電子を発する。この電子はフェリシアン化カリウムをフェロシアン化カリウムとし、これに外部デバイス25側から接続端子15a、15b、配線部13a、13b、および作用電極14aおよび対電極14bを介して一定の電圧を加えることで再びフェリシアン化カリウムとなり、そのとき電流が発生する。この場合の電流値は血液中のグリコース濃度に比例するため、この電流値を外部デバイス25により測定することによりグリコース濃度を測定することができる。   First, the reagent layer 18 contains glycose oxidoreductase and potassium ferricyanide as an electron acceptor, specifically reacts with glucose in blood, and emits gluconic acid and electrons. This electron turns potassium ferricyanide into potassium ferrocyanide. By applying a certain voltage from the external device 25 side through the connection terminals 15a and 15b, the wiring portions 13a and 13b, the working electrode 14a, and the counter electrode 14b, potassium ferricyanide is added again. Then, current is generated. Since the current value in this case is proportional to the glucose concentration in the blood, the glucose value can be measured by measuring this current value with the external device 25.

試薬層18内での反応を更に述べる。酸化還元酵素としてグルコースオキシダーゼ(GOD)、電子伝達体としてフェリシアン化カリウム(KFe(CN))を用いた場合、試薬層18内において、以下の反応がおこる。 The reaction in the reagent layer 18 will be further described. When glucose oxidase (GOD) is used as the oxidoreductase and potassium ferricyanide (K 3 Fe (CN) 6 ) is used as the electron carrier, the following reaction occurs in the reagent layer 18.

グルコース + 2[Fe(CN)3− + HO → グルコン酸 +2H + 2[Fe(CN)4− Glucose +2 [Fe (CN) 6 ] 3− + H 2 O → Gluconic acid + 2H + +2 [Fe (CN) 6 ] 4−

このとき、フェロシアン化イオンは、作用電極14aで酸化されて酸化電流を生じ、以下のようにしてフェリシアン化イオンに還元される。   At this time, the ferrocyanide ions are oxidized at the working electrode 14a to generate an oxidation current, and are reduced to ferricyanide ions as follows.

2[Fe(CN)4− → 2[Fe(CN)3− + 2e 2 [Fe (CN) 6] 4- → 2 [Fe (CN) 6] 3- + 2e -

測定終了後、使用者は濃度測定センサ10を外部デバイス25の挿入口26から引き抜く。   After the measurement is completed, the user pulls out the concentration measurement sensor 10 from the insertion port 26 of the external device 25.

以上のように本実施の形態によれば、濃度測定センサ10を作製する際、第2導電層38をエッチングマスクとして第1導電層37をエッチングすることにより、パターニングされた第1導電層37により一対の配線部13a、13bを形成し、第2導電層38により作用電極14a、対電極14bおよび一対の接続端子15a、15bを形成する。このため、第1導電性材料(例えばAg)からなる一対の配線部13a、13bと、第2導電性材料(例えばカーボン)からなる作用電極14a、対電極14bおよび一対の接続端子15a、15bとを別々にパターニングする必要がなく、作業工程を減らすことができるとともに、タクトタイムを短縮することができる。これにより濃度測定センサ10の製造コストを低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, when the concentration measurement sensor 10 is manufactured, the first conductive layer 37 is etched by using the second conductive layer 38 as an etching mask. A pair of wiring portions 13a and 13b is formed, and the working electrode 14a, the counter electrode 14b, and the pair of connection terminals 15a and 15b are formed by the second conductive layer 38. Therefore, a pair of wiring portions 13a and 13b made of a first conductive material (for example, Ag), a working electrode 14a, a counter electrode 14b, and a pair of connection terminals 15a and 15b made of a second conductive material (for example, carbon) It is not necessary to pattern the pattern separately, the work process can be reduced, and the tact time can be shortened. Thereby, the manufacturing cost of the concentration measurement sensor 10 can be reduced.

また本実施の形態によれば、各配線部13a、13bの平面形状は、当該配線部13a、13b上に設けられた導電部20a、20bの平面形状と同一となり、配線部13a、13bの外方へ露出した表面積を減らしている。このことにより、各配線部13a、13bの全域が導電部20a、20bによって覆われ、配線部13a、13bを保護し、配線部13a、13bが酸化することを防止することができる。   Further, according to the present embodiment, the planar shape of each wiring portion 13a, 13b is the same as the planar shape of the conductive portions 20a, 20b provided on the wiring portions 13a, 13b, and the outside of the wiring portions 13a, 13b. The exposed surface area is reduced. As a result, the entire areas of the wiring portions 13a and 13b are covered with the conductive portions 20a and 20b, thereby protecting the wiring portions 13a and 13b and preventing the wiring portions 13a and 13b from being oxidized.

10 濃度測定センサ
11 ベース基体
12 絶縁性基材
13a、13b 配線部
14 電極系
14a 作用電極
14b 対電極
15a、15b 接続端子
16 絶縁層
17 キャビティ
18 試薬層
19 カバー
20a、20b 導電部
22a、22b 接続部
25 外部デバイス
26 挿入口
27 表示部
37 第1導電層
38 第2導電層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Concentration measurement sensor 11 Base base body 12 Insulating base material 13a, 13b Wiring part 14 Electrode system 14a Working electrode 14b Counter electrode 15a, 15b Connection terminal 16 Insulating layer 17 Cavity 18 Reagent layer 19 Cover 20a, 20b Conductive part 22a, 22b Connection Part 25 External device 26 Insertion slot 27 Display part 37 First conductive layer 38 Second conductive layer

Claims (9)

溶液中の物質の濃度を測定するための濃度測定センサであって、少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる基材と、基材の絶縁面上に設けられた第1導電性材料からなる一対の配線部と、一方の配線部の一端に接続された作用電極および他方の配線部の一端に接続された対電極と、各配線部の他端に接続された一対の接続端子とを備えた、濃度測定センサの製造方法において、
基材を準備する工程と、
基材の絶縁面上に、第1導電性材料からなる第1導電層を形成する工程と、
第1導電層上に、第1導電性材料と異なる第2導電性材料からなる第2導電層をパターン状に形成する工程と、
第2導電層をエッチングマスクとして第1導電層をエッチングすることにより、パターニングされた第1導電層により一対の配線部を形成し、第2導電層により作用電極、対電極および一対の接続端子を形成する工程とを備えたことを特徴とする濃度測定センサの製造方法。
A concentration measuring sensor for measuring the concentration of a substance in a solution, wherein at least one surface is an insulating surface having an insulating property, and a first conductive material provided on the insulating surface of the substrate A working electrode connected to one end of one wiring part, a counter electrode connected to one end of the other wiring part, and a pair of connection terminals connected to the other end of each wiring part In a method for manufacturing a concentration measuring sensor, comprising:
Preparing a substrate;
Forming a first conductive layer made of a first conductive material on the insulating surface of the substrate;
Forming a second conductive layer made of a second conductive material different from the first conductive material in a pattern on the first conductive layer;
By etching the first conductive layer using the second conductive layer as an etching mask, a pair of wiring portions are formed by the patterned first conductive layer, and the working electrode, the counter electrode, and the pair of connection terminals are formed by the second conductive layer. And a step of forming the concentration measuring sensor.
作用電極、対電極、一対の配線部および一対の接続端子を形成する工程の後、パターン状に形成された第2導電層を作用電極、対電極および一対の接続端子が外方へ露出した状態で覆う絶縁層を設ける工程が設けられていることを特徴とする請求項1記載の濃度測定センサの製造方法。   After the step of forming the working electrode, the counter electrode, the pair of wiring portions, and the pair of connection terminals, the second conductive layer formed in a pattern is exposed to the outside. The method for producing a concentration measuring sensor according to claim 1, further comprising a step of providing an insulating layer covered with. 第1導電層は、真空成膜法により形成されることを特徴とする請求項1または2記載の濃度測定センサの製造方法。   The method of manufacturing a concentration measuring sensor according to claim 1, wherein the first conductive layer is formed by a vacuum film forming method. 第1導電層は、Ag、Al、Fe、Ni、Cr、Ti、TaおよびCuから選択される1種以上を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の濃度測定センサの製造方法。   4. The concentration measuring sensor according to claim 1, wherein the first conductive layer includes at least one selected from Ag, Al, Fe, Ni, Cr, Ti, Ta, and Cu. 5. Manufacturing method. 第2導電層は、カーボンを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項記載の濃度測定センサの製造方法。   The method of manufacturing a concentration measuring sensor according to claim 1, wherein the second conductive layer contains carbon. 溶液中の物質の濃度を測定するための濃度測定センサにおいて、
少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる基材と、
基材の絶縁面上に設けられた第1導電性材料からなる一対の配線部と、
各配線部上にそれぞれ設けられるとともに、第1導電性材料と異なる第2導電性材料からなる一対の導電部とを備え、
一方の導電部は、一方の配線部の一端に接続された作用電極と、一方の配線部の他端に接続された接続端子とを含み、
他方の導電部は、他方の配線部の一端に接続された対電極と、他方の配線部の他端に接続された接続端子とを含み、
各配線部の平面形状は、当該配線部上に設けられた導電部の平面形状と同一となることを特徴とする濃度測定センサ。
In a concentration measurement sensor for measuring the concentration of a substance in a solution,
A base material on which at least one surface is an insulating surface having an insulating property;
A pair of wiring parts made of a first conductive material provided on the insulating surface of the substrate;
A pair of conductive parts provided on each wiring part and made of a second conductive material different from the first conductive material;
One conductive part includes a working electrode connected to one end of one wiring part, and a connection terminal connected to the other end of one wiring part,
The other conductive part includes a counter electrode connected to one end of the other wiring part, and a connection terminal connected to the other end of the other wiring part,
A concentration measurement sensor, wherein the planar shape of each wiring portion is the same as the planar shape of a conductive portion provided on the wiring portion.
一対の導電部上に、一対の導電部を作用電極、対電極および一対の接続端子が外方へ露出した状態で覆う絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項6記載の濃度測定センサ。   7. The concentration measurement according to claim 6, wherein an insulating layer is provided on the pair of conductive portions so as to cover the pair of conductive portions with the working electrode, the counter electrode, and the pair of connection terminals exposed to the outside. Sensor. 各配線部の金属材料は、Ag、Al、Fe、Ni、Cr、Ti、TaおよびCuから選択される1種以上を含むことを特徴とする請求項6または7記載の濃度測定センサ。   The concentration measurement sensor according to claim 6 or 7, wherein the metal material of each wiring part includes at least one selected from Ag, Al, Fe, Ni, Cr, Ti, Ta, and Cu. 導電部は、カーボンを含むことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項記載の濃度測定センサ。   The concentration measuring sensor according to claim 6, wherein the conductive portion contains carbon.
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