JP2017090429A - 電気化学センシング試験片の製作方法 - Google Patents

電気化学センシング試験片の製作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】有効反応面積を固定した測定の精確性を向上させた電気化学センシング片を提供する。【解決手段】電極層を基板上に形成し、検知部及び前記検知部に隣接する読取り部を有する電極層に対してエッチングを行うことで、電極層の面積を基板の面積より小さくし、さらに、検知部の周縁を被覆するための絶縁部を検知部の周囲に形成し、酵素層を検知部の上方に形成し、最後に、局部を酵素層に露出する開口を有する絶縁層を酵素層の上方及び前記読取り部の周囲に形成しており、絶縁部を設置することで、被測定物に反応する有効反応面積を固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、センシング試験片、特に電気化学センシング試験片の製作方法に関するものである。
医療科学の進歩に伴い、治療し難く且つ発作を繰り返す慢性疾患が人間の死亡の主因となり、さらに現代人は多忙な生活を送り、病院に出向いて精密な健康検査を行う時間が取り辛いため、疾患の予防や早期診断及び早期治療等の目的を達成させるための、病因の判断や生理状態のモニタリングを補助することができる在宅型検出用具が次々と出現している。
一般的な在宅型検出用具は、主に、検出マシーンと、検出マシーンで検出させるための試験片とに分けることができ、被測定物質を試験片に接触させると、検出マシーンはすぐさま検出を行うことができ、この試験片の製作方法として、例えば、特許文献１にある「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｓｔｒｉｐ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ」があり、その製作方法は、まず、金属イオンをインクプリントで導電しないシート材にプリントしてプリント金属配線を形成し、次に、前記プリント金属配線に対して表面処理を行うことで前記金属イオンを露出し、さらに、露出した金属イオンに対して化学メッキを行い、前記プリント金属配線上に電極エリアを形成し、且つ前記電極エリア上に誘導層を形成し、最後に、中間層を前記プリント金属配線上に被覆し、且つ前記誘導層及び前記電極エリアを露出させ、被測定物質を受け入れるために用いる開口を有している。
しかし、インクプリントを利用する方法は、コストを低減することができるものの、電極、即ちプリント金属配線の側辺が不規則なエッジを形成してしまい、被測定物質に接触する有効反応面積を固定することができず、測定の精確性に影響を及ぼし、さらに、前記誘導層を形成する時、前記誘導層は前記電極エリア層の側面と空隙を形成し易く、有効反応面積が固定できないという問題も引き起こすことから、測定の精確性を向上させるためにどのように有効反応面積を固定するかが課題となっている。
米国特許公開第ＵＳ２０１４０２８４３０４号
本発明の主な目的は、有効反応面積を固定することができず、測定の精確性が低いという問題を解決することにある。
上述した目的を達成するため、本発明は、電極層を基板上に形成する工程Ｓ１と、検知部及び前記検知部に隣接する読取り部を有する前記電極層に対してエッチングを行うことで、前記電極層の面積を前記基板の面積より小さくする工程Ｓ２と、前記検知部の周縁を被覆するための絶縁部を前記検知部の周囲に形成する工程Ｓ３と、酵素層を前記検知部の上方に形成する工程Ｓ４と、局部を前記酵素層に露出する開口を有する絶縁層を前記酵素層の上方及び前記読取り部の周囲に形成する工程Ｓ５と、を包括する電気化学センシング試験片の製作方法を提供している。
上述したことから、本発明は以下のような利点を有している。
第一に、前記絶縁部が被覆した前記検知部の周縁によって、前記被測定物が前記検知部に接触する有効反応面積を固定することができ、測定の精確性を向上することができる。
第二に、前記絶縁部及び前記絶縁層を前記電極層の周囲に設置することによって、前記電極層の側辺が露出して測定の精確性に影響を及ぼすという問題を防ぐことができる。
本発明に係る第一実施例を示すフローチャートである。 本発明に係る第一実施例を示す斜視図である。 図２ＡにあるＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る第一実施例の局部を示す斜視図である。 本発明に係る第一実施例の一連の製作工程を示す模式図である。 本発明に係る第一実施例の一連の製作工程を示す模式図である。 本発明に係る第一実施例の一連の製作工程を示す模式図である。 本発明に係る第一実施例の一連の製作工程を示す模式図である。 本発明に係る第一実施例の一連の製作工程を示す模式図である。 本発明に係る第一実施例の一連の製作工程を示す模式図である。 本発明に係る第二実施例を示すフローチャートである。
本発明の詳細な説明及び技術的内容について、図面を参照しつつ以下において説明する。
図１乃至図４Ｆを参照すると、本発明は、電気化学センシング試験片の製作方法であって、下記のような工程を包括している。
まず、工程Ｓ１は、電極層２０を基板１０上に形成しており、そのうち、前記基板１０の材質は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、三酢酸セルロース、ポリ乳酸或いはこれ等の組合せとすることができる。また、本実施例において、前記工程Ｓ１は、後述のような工程をさらに包括している。
工程Ｓ１Ａは、図４Ａのように、第一電極層２３を前記基板１０上に形成しており、そのうち、前記第一電極層２３の材質は、チタン、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、クロム或いはこれ等を組合せた金属合金等とすることができ、且つその厚さは、２０ナノメートルから３０００ナノメートルの間に介している。
工程Ｓ１Ｂは、図４Ｂのように、第二電極層２４を前記基板１０から離れた前記第一電極層２３の一方に形成しており、前記第二電極層２４の材質は、金、白金、イリジウム、パラジウム或いはこれ等の組合せ等とすることができ、その厚さは、１０ナノメートルから１０００ナノメートルの間に介し、且つ前記第二電極層２４は被測定物に接触する必要があるため、前記第二電極層２４の生物学的感度は前記第一電極層２３より高く、測定上の精確性を向上することができ、また、前記第二電極層２４の単価が高価なことから、同様の厚さでも、二層にした方が前記第二電極層２４だけ設置したものより低価で、コストを有効的に低減することができ、そのうち、前記第二電極層２４は、電気メッキやスパッタリング等によって前記第一電極層２３上に形成することができる。
次に、工程Ｓ２は、図４Ｃのように、検知部２１及び前記検知部２１に隣接してマシーン（図示されていない）に読み取らせるために用いる読取り部２２を有する前記電極層２０の四周に対してエッチングを行うことで、前記電極層２０の面積を前記基板１０の面積より小さくしており、つまり、図３のように、前記第二電極層２４は、一括に延在して前記読取り部２２の位置に設置しているが、前記読取り部２２の位置では被測定物に直接接触することができないため、前記第二電極層２４を前記検知部２１の設置することとなり、前記読取り部２２の位置は前記第一電極層２３だけが形成することとなることから、コストをさらに低減することができる。
次に、工程Ｓ３は、図３及び図４Ｄのように、前記検知部２１の周縁を被覆するための絶縁部３０を前記検知部２１の周囲に形成しており、その製作工程は、まず前記電極層２０の前記検知部２１の周囲及び前記検知部２１の上方に前記絶縁部３０を形成し、リソグラフィエッチングを利用して前記検知部２１に形成する前記絶縁部３０の一部分をエッチングし、前記絶縁部３０を前記検知部２１の周縁だけ被覆するようにしているが、これに限定するものではない。また、前記絶縁部３０の材質は、絶縁インク、フォトレジスト、ドライ式レジストフィルム或いは紫外光硬化インク等とすることができる。
次に、工程Ｓ４は、酵素層４０を前記検知部２１の上方に形成しており、図４Ｅのように、前記酵素層４０の一部分は、前記絶縁部３０の周囲に形成することもある。
最後に、工程Ｓ５は、図４Ｆのように、局部を前記酵素層４０に露出する開口５１を有する絶縁層５０を前記酵素層４０の上方及び前記読取り部２２の周囲に形成しており、前記開口５１の形成方法は、先程のリソグラフィエッチングを利用することが可能であるが、これに限定するものではない。前記絶縁層５０の材質は、絶縁インク、フォトレジスト、ドライ式レジストフィルム或いは紫外光硬化インク等とすることができる。
本実施例を上述した工程のとおりに製作を完了すると、その外観は、図２Ａのように図示され、そのＡ−Ａ線断面は、図２Ｂのように図示され、検出する際、被測定物を前記開口５１から入れて前記酵素層４０と前記検知部２１とに接触させ、且つもう一つの電気化学センシング試験片を参考電極として使用するだけで、検出を行うことができる。また、前記絶縁部３０は、前記電極層２０の周囲及び前記電極層２０の前記検知部２１の周縁上に形成するため、被測定物が前記読取り部２２に蔓延することを防止し、且つ被測定物と前記検知部２１とが接触する有効反応面積を固定することができることから、測定上の精確性を向上することができ、また、前記絶縁部３０と前記絶縁層５０とは、前記電極層２０の側辺の露出を防ぐため、前記電極層２０の側辺が外部の空気に接触することを低減し、且つ前記電極層２０の側辺が被測定物と前記酵素層４０とに接触して測定の精確性に影響を及すという問題を防いでいる。
また、図５のように、本発明に係る第二実施例であって、第一実施例と比較すると、前記工程Ｓ１Ａ及び前記工程Ｓ１Ｂを包括しておらず、前記電極層２０を一層だけ形成していることから、工程の複雑性を低減することができ、また、前記電極層２０の材質は、チタン、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、クロム、金、白金、イリジウム、パラジウム或いはこれ等の組合せ等とすることができる。
以上のことから、本願発明は、以下のような特徴を有している。
第一に、前記第二電極層の生物学的感度が前記第一電極層より高いため、測定上の精確性を向上することができ、且つ、前記第二電極層の単価が高価なことから、二層とすることでコストを低減することができる。
第二に、リソグラフィエッチングを利用して前記絶縁部を前記検知部の周囲に形成し、前記検知部の周縁上に被覆することで、被測定物が前記読取り部に蔓延することを防止し、且つ被測定物と前記検知部とが接触する有効反応面積を固定することができることから、測定上の精確性を向上することができる。
第三に、前記絶縁部と前記絶縁層とを設置することで、前記電極層の側辺の露出によって測定の精確性に影響を及すという問題を防いでいる。
１０ 基板
２０ 電極層
２１ 検知部
２２ 読取り部
２３ 第一電極層
２４ 第二電極層
３０ 絶縁部
４０ 酵素層
５０ 絶縁層
５１ 開口
Ｓ１ 工程
Ｓ２ 工程
Ｓ３ 工程
Ｓ４ 工程
Ｓ５ 工程
Ｓ１Ａ 工程
Ｓ１Ｂ 工程

Claims (7)

  1. 電極層を基板上に形成する工程Ｓ１と、
    検知部及び前記検知部に隣接する読取り部を有する前記電極層に対してエッチングを行うことで、前記電極層の面積を前記基板の面積より小さくする工程Ｓ２と、
    前記検知部の周縁を被覆するための絶縁部を前記検知部の周囲に形成する工程Ｓ３と、
    酵素層を前記検知部の上方に形成する工程Ｓ４と、
    局部を前記酵素層に露出する開口を有する絶縁層を前記酵素層の上方及び前記読取り部の周囲に形成する工程Ｓ５と、を包括することを特徴とする電気化学センシング試験片の製作方法。
  2. 前記工程Ｓ１において、前記基板の材質は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、三酢酸セルロース、ポリ乳酸或いはこれ等をの組合せからなる群のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電気化学センシング試験片の製作方法。
  3. 前記工程Ｓ１は、第一電極層を前記基板上に形成する工程Ｓ１Ａと、第二電極層を前記基板から離れた前記第一電極層の一方に形成することで、前記第一電極層と前記第二電極層とが積層して前記電極層を形成する工程Ｓ１Ｂと、をさらに包括することを特徴とする請求項１に記載の電気化学センシング試験片の製作方法。
  4. 前記工程Ｓ１Ａにおいて、前記第一電極層の材質は、チタン、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、クロム或いはこれ等の組合せからなる群のいずれかとし、その厚さは、２０ナノメートルから３０００ナノメートルの間に介し、また、前記工程Ｓ１Ｂにおいて、前記第二電極層の材質は、金、白金、イリジウム、パラジウム或いはこれ等の組合せからなる群のいずれかとし、その厚さは、１０ナノメートルから１０００ナノメートルの間に介し、且つ前記第二電極層の生物学的感度は前記第一電極層より高いことを特徴とする請求項３に記載の電気化学センシング試験片の製作方法。
  5. 前記工程Ｓ１において、前記電極層の材質は、チタン、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、クロム、金、白金、イリジウム、パラジウム或いはこれ等の組合せからなる群のいずれかとすることを特徴とする請求項１に記載の電気化学センシング試験片の製作方法。
  6. 工程Ｓ３において、前記絶縁部の材質は、絶縁インク、フォトレジスト、ドライ式レジストフィルム或いは紫外光硬化インクからなる群のいずれかとし、また、前記工程Ｓ５において、前記絶縁層の材質は、絶縁インク、フォトレジスト、ドライ式レジストフィルム或いは紫外光硬化インクからなる群のいずれかとすることを特徴とする請求項１に記載の電気化学センシング試験片の製作方法。
  7. 工程Ｓ３において、前記絶縁部は、リソグラフィエッチングを利用して形成することを特徴とする請求項１に記載の電気化学センシング試験片の製作方法。
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