JP2018096875A - Biosensor, method for manufacturing the same, and bio-sensing device - Google Patents

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亮 割栢
利一 大久保
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable biosensor enabling continuous analysis, and a method for manufacturing the biosensor and a bio-sensing device.SOLUTION: A biosensor includes: at least two electrodes; and a supporting body supporting the at least two electrodes. Each of one or more of the electrodes include: a base body having a metal surface; and a protective layer covering at least a part of the surface, the protective layer being a continuous film made of carbon and having a thickness of 1 μm or larger. The biosensor is cylindrical and enables a continuous analysis by continuously introducing sample liquid into an inside or an outside of a cylinder.SELECTED DRAWING: Figure 3B

Description

本発明は、生体センシング技術に関する。   The present invention relates to biological sensing technology.

現在、医療は高度に発達し、患者の血液、唾液、尿などの体液を分析することで、その容態を把握できるようになっている。例えば、唾液のpH測定によって虫歯の有無を判断することや、涙の血糖値を測定することで糖尿病の診断を行うことなどが研究されている。これらの検査は、例えば、患者が自身で体液を採取し、これを医療機関が測定及び解析することによって行われる。   At present, medical care is highly developed, and it is possible to grasp the condition by analyzing body fluids such as blood, saliva and urine of patients. For example, research has been conducted on determining the presence or absence of dental caries by measuring the pH of saliva and diagnosing diabetes by measuring the blood sugar level of tears. These examinations are performed, for example, when a patient collects body fluid by himself, and this is measured and analyzed by a medical institution.

一方、患者が医療機関に出向くことなしに、自身で体液の測定及び解析を行うための装置も開発されている。これは、検査や解析の迅速化を可能とするのみならず、以下に説明するように、高齢化社会における医療コストを削減する手段として利用できる。   On the other hand, an apparatus for measuring and analyzing body fluid by itself without a patient going to a medical institution has been developed. This not only enables rapid examination and analysis, but can also be used as a means for reducing medical costs in an aging society, as will be described below.

一般に、体調不良を自己認識した後に、医療機関で診察を受ける。しかしながら、その段階では、末期的症状になっていることもある。この場合、高度な医療や高価な薬剤の投与が行われ、その結果、医療費負担が増大する。   In general, after self-recognizing poor physical condition, a medical institution is consulted. However, at that stage, it may have end-stage symptoms. In this case, advanced medical care and expensive drug administration are performed, and as a result, the medical cost burden increases.

体調不良などを早期に発見することができれば、生活習慣を見直すことなどにより、投薬などを必要としない軽度な治療で治癒できる可能性がある。そのため、健康保険組合が主催する予防治療として定期健診を実施する機関が増えてきている。   If poor physical condition can be detected at an early stage, there is a possibility that it can be cured with mild treatment that does not require medication, such as by reviewing lifestyle habits. For this reason, an increasing number of institutions conduct regular medical examinations as preventive treatments organized by the Health Insurance Association.

しかしながら、定期検診は一般的に年1回から2回程度であるため、検診と検診との間に空白期間が生じ、この期間に発症した疾患については認識することができない。このように、現在の予防医療には限界がある。   However, since regular screening is generally about once to twice a year, there is a blank period between screenings, and diseases that develop during this period cannot be recognized. Thus, current preventive medicine has its limitations.

体液の測定及び解析を、医療機関に出向くことなしに、自身で行うことを可能とする装置を利用すれば、検査を高い頻度で行うことができる。それ故、体調の変化を、自覚する前に発見することが可能になる。従って、高度な医療や高価な薬剤の投与が必要な機会が減少し、医療コストの削減が可能になる。   Examination can be performed at a high frequency by using a device that allows the body fluid measurement and analysis to be performed on its own without going to a medical institution. Therefore, it becomes possible to detect changes in physical condition before being aware of it. Therefore, opportunities for advanced medical care and administration of expensive drugs are reduced, and medical costs can be reduced.

体液の情報を得るための方法としては、生体センサを体内に挿入するか又は皮膚や粘膜に貼り付けて、体内環境の情報をインビボ(生体内)で取得する方法と、生体から採取した体液を生体から離れて設置した生体センサによりエクスビボ(生体外)で情報を取得する方法とがある。これらには、患者自身が測定及び解析を行うが故の利点及び欠点がある。例えば、インビボでは、生体の情報を時間差なしで取得できるが、生体に対してセンサを直接接触させるため、生体に及ぼす影響が大きく、装置として高い信頼性が必要である。エクスビボでは、生体に接触させないため生体への影響は小さいが、体液によっては取得が難しいものもあり、また、取得した体液の経時変化の懸念がある。用途や目的によって、適当な手法を選択することが求められる。   As a method for obtaining information on body fluids, a biological sensor is inserted into the body or attached to the skin or mucous membrane, and information on the body environment is obtained in vivo (in vivo). There is a method of acquiring information ex vivo (in vitro) using a biological sensor placed away from the living body. These have advantages and disadvantages because the patient himself performs the measurement and analysis. For example, in vivo, information on a living body can be acquired without a time difference. However, since the sensor is brought into direct contact with the living body, the influence on the living body is large, and high reliability is required as a device. Since ex vivo does not contact the living body, the influence on the living body is small. However, some body fluids are difficult to obtain, and there is a concern that the obtained body fluid may change over time. It is required to select an appropriate method depending on the application and purpose.

生体センシングの手法としては、様々なものがあるが、血糖値の測定などでは、微量成分を感度よく検出できるという理由で、電気化学的手法が広く用いられている。電気化学手法では、化学的特性である生体情報を電気的信号として検出できるため、半導体デバイスなどを用いて得られた信号を処理及び解析しやすいという利点がある。このため、新たな電気化学的センシング装置及びそれを用いたセンシング手法の開発が世界的に活発に行われている。   There are various biosensing techniques, but electrochemical techniques are widely used because, for example, the measurement of blood sugar levels can detect trace components with high sensitivity. In the electrochemical technique, biological information that is a chemical characteristic can be detected as an electrical signal, and thus there is an advantage that it is easy to process and analyze a signal obtained using a semiconductor device or the like. For this reason, development of new electrochemical sensing devices and sensing methods using the same has been actively carried out worldwide.

例えば、特許文献1乃至5には、エクスビボ方式の電気化学的センシング装置に関する技術が記載されている。   For example, Patent Documents 1 to 5 describe technologies related to an ex vivo electrochemical sensing device.

特許文献1には、作用電極、対/参照電極、酸化還元媒介剤及び被検体反応酵素を含む、1μL以下の容量の試料室を備え、作用電極が対/参照電極から200μm以下の距離だけ離れているインビトロ(エクスビボと類義)の被検体センサによって、体液中の被検体の濃度を測定する方法が記載されている。   Patent Document 1 includes a sample chamber having a capacity of 1 μL or less including a working electrode, a counter / reference electrode, a redox mediator, and an analyte reaction enzyme, and the working electrode is separated from the counter / reference electrode by a distance of 200 μm or less. Describes a method for measuring the concentration of an analyte in a body fluid using an in vitro analyte sensor (similar to ex vivo).

特許文献2には、尿糖センサをカートリッジ本体に組み込んだ尿糖測定用センサカートリッジの製造工程を簡素化し、製造コストを安価にする技術が記載されている。   Patent Document 2 describes a technique for simplifying the manufacturing process of a sensor cartridge for measuring urine sugar in which the urine sugar sensor is incorporated in the cartridge body, and reducing the manufacturing cost.

特許文献3には、唾液の酸化還元電位を測定して、体調を判断する技術が記載されている。   Patent Document 3 describes a technique for measuring physical condition by measuring the redox potential of saliva.

特許文献4には、生体から分離した血液中のリン酸濃度とカルシウム濃度を、測定システムを用いた1回の測定により測定し、測定結果を可視的に表示し、表示された測定結果に基づいて生体内の腎臓機能のコントロール状態を判定する腎臓機能コントロール状態測定方法が記載されている。   In Patent Document 4, the phosphoric acid concentration and calcium concentration in blood separated from a living body are measured by one measurement using a measurement system, the measurement result is displayed visually, and based on the displayed measurement result. And a kidney function control state measuring method for determining a control state of kidney function in a living body.

特許文献5には、イオンセンサの流路と参照電極の流路とを分離し、被測定液をイオンセンサの流路のみに流し、参照電極の流路には所定濃度の塩素イオンを含む電解液を流し、イオンセンサ及び参照電極の下流でイオンセンサ及び参照電極の流路を接続して液−液接触を形成した、使い捨て可能なイオンセンサユニットが記載されている。   In Patent Document 5, the flow path of the ion sensor and the flow path of the reference electrode are separated, the liquid to be measured is allowed to flow only through the flow path of the ion sensor, and A disposable ion sensor unit is described in which a liquid is passed and the flow path of the ion sensor and reference electrode is connected downstream of the ion sensor and reference electrode to form a liquid-liquid contact.

これらの技術においては、血液、尿又は唾液などの体液を採取し、その中の血糖、尿糖、酸化体/還元体の活量比率、又はイオン(塩素)濃度を電気化学的に測定する。電気化学センシングでは、電極を検体である体液に接触させるため、電極材料の反応に対する安定性が重要である。   In these techniques, body fluids such as blood, urine, or saliva are collected, and the blood glucose, urine sugar, oxidant / reductant activity ratio, or ion (chlorine) concentration therein is electrochemically measured. In electrochemical sensing, the stability of the electrode material with respect to the reaction is important because the electrode is brought into contact with a body fluid as a specimen.

このような材料としては、貴金属のほか、炭素が用いられる。炭素は電気化学的に不活性な材料であるためである。   As such a material, carbon is used in addition to a noble metal. This is because carbon is an electrochemically inactive material.

例えば、特許文献6には、炭素を電気化学センサの電極材料として使用することが記載されている。ここに記載された炭素電極は、絶縁性基板と、絶縁性基板上に設けられた導電層と、導電層上に設けられた第1炭素層と、第1炭素層を覆うように設けられた第2炭素層とを含んでいる。第1炭素層は、SP2結合とSP3結合とを有し、アモルファス構造を有する炭素を含んでいる。第2炭素層は、SP2結合を有する炭素を含んでいる。第1炭素層は、具体的には、気相成長法によって形成した、アモルファス構造を持つダイヤモンドライクカーボン又はアモルファスカーボンからなる炭素層である。   For example, Patent Document 6 describes using carbon as an electrode material for an electrochemical sensor. The carbon electrode described here was provided so as to cover the insulating substrate, the conductive layer provided on the insulating substrate, the first carbon layer provided on the conductive layer, and the first carbon layer. A second carbon layer. The first carbon layer includes carbon having an SP2 bond and an SP3 bond and having an amorphous structure. The second carbon layer contains carbon having an SP2 bond. Specifically, the first carbon layer is a carbon layer made of diamond-like carbon or amorphous carbon having an amorphous structure, formed by vapor phase growth.

なお、特許文献7には、グルコース、ラクテート又は酸素のような分析物のレベルを生体内及び/又は生体外で測定するための電気化学センサが記載されている。   Patent Document 7 describes an electrochemical sensor for measuring the level of an analyte such as glucose, lactate or oxygen in vivo and / or in vitro.

また、特許文献8には、インビボ検出及び測定のための、固形組織及びゲル様組織の両方における埋め込みに好適なセンサが記載されている。このセンサは、無線遠隔測定によるほぼ連続的又は半連続的なグルコースレベルの長期モニタリングが可能である。このセンサは、a)気密密閉された筐体と、b)検出器アレイと、c)電池等の電源と、d)検出器信号を正確に処理するための機能を備え、検出器アレイに動作可能に接続された回路と、e)処理された検出器信号を体外の受信機に中継するためにセンサの外部へと安定して伝達するための手段を備える遠隔測定送信ポータルとを備えている。   Patent Document 8 describes a sensor suitable for implantation in both solid tissue and gel-like tissue for in vivo detection and measurement. This sensor is capable of long-term monitoring of almost continuous or semi-continuous glucose levels by wireless telemetry. This sensor has a) a hermetically sealed housing, b) a detector array, c) a power source such as a battery, and d) a function for accurately processing the detector signal, and operates on the detector array. And a telemetry transmission portal comprising means for stably transmitting the processed detector signal to the outside of the sensor for relaying it to an extracorporeal receiver. .

特開2012−101092号公報JP 2012-101092 A 特開平11−271259号公報JP 11-271259 A 特開2002−207037号公報JP 2002-207037 A 特開2007−3256号公報JP 2007-3256 A 特開平6−148124号公報JP-A-6-148124 国際公開第2010/004690号International Publication No. 2010/004690 国際公開第1999/045387号International Publication No. 1999/045387 国際公開第2013/016573号International Publication No. 2013/016573

本発明者が、本発明を発明するに際して、先行技術について見出した問題点を以下に記載する。   The problems found by the inventor of the prior art when inventing the present invention are described below.

特許文献1乃至8に示されるように、生体から得られた体液の成分を電気化学的に測定及び解析して、バイオマーカとしての数値を得る生体センサが発明されてきた。特許文献1乃至5に記載されたバイオセンサは、エクスビボ方式を採用しており、対象とする測定系に合わせて形態や方法を適合させているものである。特許文献6に記載されたバイオセンサは、電気化学測定のための電極の材料として炭素を用いたものである。特許文献7及び8に記載された生体センサは、制御/処理装置と、信号を伝達する構成要素とを含んだものである。   As shown in Patent Documents 1 to 8, a biosensor has been invented that obtains a numerical value as a biomarker by electrochemically measuring and analyzing a component of a body fluid obtained from a living body. The biosensors described in Patent Documents 1 to 5 adopt an ex vivo method, and are adapted in form and method according to the target measurement system. The biosensor described in Patent Document 6 uses carbon as an electrode material for electrochemical measurement. The biosensors described in Patent Documents 7 and 8 include a control / processing device and components that transmit signals.

このような既存の生体センサについては、装置の信頼性を向上させる必要がある。また、これを、更に広く普及させるためには、低コスト化や製造における生産性の向上が望まれる。   For such an existing biosensor, it is necessary to improve the reliability of the apparatus. Moreover, in order to spread this more widely, reduction in cost and improvement in productivity in production are desired.

これらを実現するうえで最も重要な点の1つは、電気化学的測定を行うときに最も重要な要素である電極が、形態、材料及び製造方法に関して、コスト等も含めた様々な観点で、実際の製造に適合し得るかどうかという点である。   One of the most important points to realize these is that the electrode, which is the most important element when performing electrochemical measurements, is various in terms of the form, material, and manufacturing method, including cost. Whether it can be adapted to actual manufacturing.

電極の形態については、測定電極は、用途に合わせて様々な形状とし得ることが必要である。例えば、測定電極は、平面でなく、曲面とすることで、多様な装置への適合性が向上する。   About the form of an electrode, it is necessary for a measurement electrode to be able to be made into various shapes according to a use. For example, the measurement electrode is not a flat surface but a curved surface, thereby improving compatibility with various apparatuses.

また、電極面は、電気化学的に安定でなければならない。例えば、電気化学的に不活性な導電材料を導電性素材に部分的にコーティングしてなる電極を、その導電材料でコーティングしていない部分が覆われるように絶縁材で支持した構造を採用した場合、絶縁材と電極との間に液が侵入すると、電気化学的により不安定な導電性素材が液と接触する。その結果、導電性素材の腐食等が生じ、十分な信頼性のもとで測定をすることができなくなる。また、絶縁材と電極との間への液の侵入を防げたとしても、導電材料からなるコーティングが薄く、製造の段階でピンホールの発生を避けられない状況であれば、やはり十分な信頼性のもとで測定をすることはできない。   Also, the electrode surface must be electrochemically stable. For example, when adopting a structure in which an electrode formed by partially coating a conductive material with an electrochemically inactive conductive material is supported by an insulating material so that the portion not coated with the conductive material is covered When the liquid enters between the insulating material and the electrode, the electrochemically unstable conductive material comes into contact with the liquid. As a result, corrosion or the like of the conductive material occurs, and measurement cannot be performed with sufficient reliability. In addition, even if it is possible to prevent liquid from entering between the insulating material and the electrode, if the coating made of a conductive material is thin and pinholes cannot be avoided at the manufacturing stage, sufficient reliability is still possible. Cannot be measured under

電気化学的に不活性な導電材料のコーティングを不導電性素材上に行った場合には、腐食等の問題は生じない。しかしながら、この場合、導電材料からなるコーティングを相当に厚く形成しない限り、アンペロメトリー又はクーロメトリー測定の精度を確保できる程度の大きな電流を流すことはできない。   When the electrochemically inactive conductive material is coated on the nonconductive material, no problem such as corrosion occurs. However, in this case, a current that is large enough to ensure the accuracy of amperometry or coulometry measurement cannot be applied unless the coating made of the conductive material is formed to be considerably thick.

電気化学的に安定な導電材料としては、一般的に、金及び白金などの貴金属が選ばれる。これらの物質は非常に高価であるため、基板上に薄膜として形成して、パターニングにより電極の形状とする。しかしながら、ピンホールを避けるためには或る程度の膜厚を確保する必要があるため、薄膜といえども、コストは高くなる。   Generally, noble metals such as gold and platinum are selected as the electrochemically stable conductive material. Since these substances are very expensive, they are formed as a thin film on a substrate and formed into an electrode shape by patterning. However, in order to avoid pinholes, it is necessary to ensure a certain film thickness, so that even a thin film has a high cost.

これに対し、特許文献6に記載されているように、電気化学的に安定であり且つ低コストの材料として炭素を利用することができる。しかしながら、炭素は、非常に加工し難い材料であり、気相成長法や印刷法では、厚く且つ緻密な層を形成することはできない。そのため、炭素は、生体センサの電極への利用は殆ど考慮されていなかった。   On the other hand, as described in Patent Document 6, carbon can be used as an electrochemically stable and low-cost material. However, carbon is a material that is extremely difficult to process, and a thick and dense layer cannot be formed by vapor deposition or printing. For this reason, carbon has hardly been considered for use as an electrode of a biosensor.

ところで、導電体である電極の一般的な製造方法は、サブトラクティブ加工とアディティブ加工とに区別することができる。サブトラクティブ加工としては、(1)板状、線状又は塊状である一体の導電性材料に、切削、研磨、成形及びレーザ加工等の物理的加工を施すか、又は、ケミカルエッチング等の化学的加工を施して電極の形状とする方法と、(2)絶縁基板上に導電材料からなる層を比較的大きな面積で形成し、これに物理的加工又は化学的加工を施すことによって電極の形状とする方法とが挙げられる。アディティブ加工としては、(3)絶縁基板上に導電材料からなる層を印刷等の方法で電極の形状に形成する方法と、(4)導電基板上に導電材料からなる層を薄く形成し、これを部分的に開口したマスクで覆い、開口部に電極材料を厚く析出させ、その後、マスクとその下の導電膜とを除去する方法とが挙げられる。   By the way, the general manufacturing method of the electrode which is a conductor can be distinguished into subtractive processing and additive processing. As subtractive processing, (1) physical processing such as cutting, polishing, molding, and laser processing is applied to an integral conductive material that is plate-shaped, linear, or massive, or chemical etching or the like is performed. (2) forming a layer made of a conductive material on an insulating substrate with a relatively large area and subjecting it to physical processing or chemical processing to form the shape of the electrode. And the method of doing. As additive processing, (3) a method of forming a layer made of a conductive material on an insulating substrate into a shape of an electrode by a method such as printing, and (4) forming a thin layer made of a conductive material on a conductive substrate, Is covered with a partially opened mask, electrode material is deposited thickly in the opening, and then the mask and the conductive film thereunder are removed.

方法(1)乃至(4)で得た電極は、部分的に樹脂等の絶縁材料で覆うことができる。また、電極面に、めっきや気相成長法等の成膜法によって別の金属を析出させることもできる。   The electrodes obtained by the methods (1) to (4) can be partially covered with an insulating material such as a resin. Further, another metal can be deposited on the electrode surface by a film forming method such as plating or vapor phase growth.

上述した方法(1)乃至(4)は、金属からなる表面を有している電極の製造には有用である。しかしながら、これら方法を用いた炭素電極の製造には、以下に説明するように大きな制約がある。   The above-described methods (1) to (4) are useful for producing an electrode having a surface made of metal. However, the production of carbon electrodes using these methods has significant limitations as described below.

方法(1)で炭素電極を得る場合、化学的加工はほぼ使用できない。方法(1)で炭素電極を得るには、グラッシーカーボン、ボロンドープダイアモンド及びグラファイト等の炭素材料からなる素材に物理的加工を施す。そのため、このような方法では微小な電極の加工及び一括加工による生産性の向上が困難である。   When a carbon electrode is obtained by method (1), chemical processing can hardly be used. In order to obtain a carbon electrode by the method (1), physical processing is performed on a material made of a carbon material such as glassy carbon, boron-doped diamond, and graphite. Therefore, with such a method, it is difficult to improve productivity by processing minute electrodes and batch processing.

方法(2)で炭素電極を得るには、絶縁基板の全面に、グラファイト、グラフェン及びカーボンナノチューブなどの導電性炭素を気相成長法で堆積させ、それにより得られた層の必要部分をマスクで覆ってドライエッチングする。しかしながら、気相成長法で形成された炭素層は膜厚を大きくすることが難しい。   In order to obtain the carbon electrode by the method (2), conductive carbon such as graphite, graphene and carbon nanotubes is deposited on the entire surface of the insulating substrate by vapor deposition, and a necessary portion of the obtained layer is masked. Cover and dry etch. However, it is difficult to increase the film thickness of the carbon layer formed by the vapor deposition method.

方法(3)で炭素電極を得るには、カーボンペーストを印刷することや、開口したマスクを形成し、その開口部にカーボンナノチューブやグラフェンなどを気相成長させる。しかしながら、カーボンペースト印刷で形成した電極には、カーボン粒子間に隙間が必ず存在するため、導電性の低下や、電極材内部への液の浸透の問題があり、信頼性の高い用途には向かない。   In order to obtain a carbon electrode by the method (3), a carbon paste is printed or an opened mask is formed, and carbon nanotubes, graphene, or the like is vapor-phase grown in the opening. However, since an electrode formed by carbon paste printing always has a gap between carbon particles, there is a problem of decrease in conductivity and penetration of liquid into the electrode material, which is suitable for highly reliable applications. No.

方法(4)で炭素電極を得るには、方法(2)と同様に気相成長法を利用する。そのため、前述のように、炭素層を大きな膜厚で形成することが難しい。   In order to obtain a carbon electrode by the method (4), the vapor phase growth method is used as in the method (2). Therefore, as described above, it is difficult to form the carbon layer with a large film thickness.

一方、特許文献6で述べられている、絶縁基板/導電層/第1炭素層/第2炭素層という積層構造では、平坦な絶縁基板上に導電層/炭素層を設けるため、電極として使用する場合には、その形状にパターニングするために、レジストを用いたドライエッチングやリフトオフといった複雑な工程を行わなければならなかった。また、気相成長法では、炭素層を十分な膜厚(例えば1μm以上)に形成することは非現実的であった。更に、気相成長法では、平坦な基板上には均一な膜厚の膜が形成できるが、例えば予め変形させておいた基板等の複雑な形状の基板に対しては、均一な膜厚の炭素層を形成することは困難である。   On the other hand, in the laminated structure of insulating substrate / conductive layer / first carbon layer / second carbon layer described in Patent Document 6, a conductive layer / carbon layer is provided on a flat insulating substrate, so that it is used as an electrode. In some cases, complicated processes such as dry etching using a resist and lift-off had to be performed in order to pattern the shape. In the vapor phase growth method, it is unrealistic to form the carbon layer with a sufficient film thickness (for example, 1 μm or more). Further, in the vapor phase growth method, a film having a uniform film thickness can be formed on a flat substrate. However, for a substrate having a complicated shape such as a previously deformed substrate, a film having a uniform film thickness can be formed. It is difficult to form a carbon layer.

炭素層の形成方法としては、気相成長法の他に、カーボンペーストの印刷、グラッシーカーボンやダイヤモンドの研磨加工、及び、各種炭素材料をポリマーと混合して塗布する方法などがある。しかしながら、これら方法の何れも、複雑な形状の電極を形成することは困難である。生体センサには、様々な理由で電極の形状に制約が課せられるため、複雑な形状の炭素電極を形成可能とする要求が潜在的に存在していた。   As a method for forming the carbon layer, in addition to the vapor phase growth method, there are a carbon paste printing, a glassy carbon or diamond polishing process, and a method in which various carbon materials are mixed with a polymer and applied. However, in any of these methods, it is difficult to form an electrode having a complicated shape. Biosensors have restrictions on the shape of the electrode for various reasons, and thus there is a potential demand for enabling the formation of a carbon electrode having a complicated shape.

ところで、特許文献7及び8に示されたような制御装置/処理装置を含む電気化学センサに対して、電気化学的に安定で低コストの炭素電極を適用しようとする場合、炭素電極及びその周辺の電極部における抵抗、容量、インダクタ成分の電気的な寄与が、全体の装置としてのバランスに影響することが考えられる。したがって、このような系については、炭素電極部及びその接続部は、導電度が比較的高く、不要な容量やインダクタ成分を含まないことが必要である。カーボンペースト印刷で作製した電極では、特に微細配線となった場合に抵抗が大きくなり適合性が悪くなる。   By the way, when an electrochemically stable and low-cost carbon electrode is to be applied to an electrochemical sensor including a control device / processing device as disclosed in Patent Documents 7 and 8, the carbon electrode and its surroundings are used. It is conceivable that the electrical contributions of the resistance, capacitance, and inductor component in the electrode portion affect the balance of the entire device. Therefore, for such a system, the carbon electrode part and its connecting part are required to have relatively high conductivity and not include unnecessary capacitance and inductor components. In an electrode manufactured by carbon paste printing, resistance becomes large and compatibility is deteriorated particularly when a fine wiring is formed.

以上のように、既存の電気化学センサには、今後の医療技術の進歩に追随し、装置としての信頼性を向上させ、更に広く普及させるべく低コスト化や生産性の向上を計るうえで、多くの課題がある。   As described above, the existing electrochemical sensors follow the progress of medical technology in the future, improve the reliability as a device, and in order to reduce the cost and improve the productivity so that it can be widely spread. There are many challenges.

本発明は、信頼性に優れた、生体センサ、生体センサの製造方法及びバイオセンシング装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the biosensor, the manufacturing method of a biosensor, and the biosensing apparatus which were excellent in reliability.

本発明の第1側面によると、生体センサは、試料液体と接触する測定用電極を有する第1の面と、外部装置へ接続することを目的とした引き出し線を有する第2の面を支持体上に有し、前記第1の面には2以上の前記測定用電極を具備し、前記第2の面には前記試料液体が接触しないように、絶縁体かつ防水性に優れた材料からなる前記支持体が前記第1の面と前記第2の面を分離し、前記第1の面に設置された前記測定用電極は、前記第2の面に設置された対応する前記引き出し線に電気的に導通し、前記第1の面に設置された前記測定用電極の1以上は、金属からなる表面を有する基体と、前記表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含み、前記保護膜は、炭素からなりかつ1μm以上の厚みを有している連続膜である。   According to the first aspect of the present invention, the biosensor has a first surface having a measurement electrode in contact with a sample liquid and a second surface having a lead wire intended to be connected to an external device. The first surface is provided with two or more measurement electrodes, and the second surface is made of an insulating material having excellent waterproof properties so that the sample liquid does not come into contact with the second surface. The support separates the first surface and the second surface, and the measurement electrodes installed on the first surface are electrically connected to the corresponding lead wires installed on the second surface. One or more of the measurement electrodes installed on the first surface include a base having a metal surface and a protective film covering at least a part of the surface, wherein the protective film comprises: A continuous film made of carbon and having a thickness of 1 μm or more.

本発明の第2側面によると、生体センサは、試料液体と接触する測定用電極を有する第1の面と、外部装置へ接続することを目的とした引き出し電極を有する第2の面を支持体上に有し、前記第1の面には2以上の前記測定用電極を具備し、前記第2の面には2以上の前記引き出し電極を具備し、前記第2の面には前記試料液体が接触しないように、絶縁体かつ防水性に優れた材料からなる前記支持体が前記第1の面と前記第2の面を分離し、前記第1の面に設置された前記測定用電極は、前記第2の面に設置された対応する前記引き出し電極に電気的に導通し、前記第1の面に設置された前記測定用電極の1以上は、金属からなる表面を有する基体と、前記表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含み、前記保護膜は、炭素からなりかつ1μm以上の厚みを有している連続膜である。   According to the second aspect of the present invention, the biosensor has a first surface having a measurement electrode in contact with a sample liquid and a second surface having a lead electrode intended to be connected to an external device. The first surface has two or more measurement electrodes, the second surface has two or more extraction electrodes, and the second surface has the sample liquid. The measurement electrode placed on the first surface is separated from the first surface and the second surface by the support made of an insulating material having excellent waterproof properties so that the first electrode and the second electrode are not in contact with each other. Electrically connecting to the corresponding extraction electrode provided on the second surface, wherein at least one of the measurement electrodes provided on the first surface has a base having a metal surface, and A protective film covering at least a part of the surface, the protective film is made of carbon and It is a continuous film having a μm or more thickness.

本発明の第3側面によると、生体センサの製造法は、金属からなる表面を有している基体に、めっき法によって、炭素からなる保護層を、前記表面の少なくとも一部を被覆し且つ1μm以上の厚さを有するように形成して、電極を得る工程と、前記電極を含む2以上の電極を支持体に支持させる工程とを含む。   According to the third aspect of the present invention, in the method for producing a biosensor, a base having a surface made of metal is coated with a protective layer made of carbon by plating, and at least a part of the surface is 1 μm. A step of forming an electrode having the above thickness to obtain an electrode and a step of supporting a support by two or more electrodes including the electrode are included.

本発明によると、信頼性に優れ、分析液を更新しながら連続した分析が可能な生体センサ、生体センサの製造方法及び生体センサと共に使用されるバイオセンシング装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is excellent in reliability and the biosensor which can be continuously analyzed while updating an analysis liquid, the manufacturing method of a biosensor, and the biosensing apparatus used with a biosensor are provided.

本発明の第1実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。The figure which shows schematically the biosensor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る読み取り装置を概略的に示す図。1 schematically shows a reading apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1A及び1Bに示す生体センサ及び読み取り装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the biosensor and reader shown to FIG. 1A and 1B. 本発明の第2実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。The figure which shows schematically the biosensor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。The figure which shows schematically the biosensor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。The figure which shows schematically the biosensor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。The figure which shows schematically the biosensor which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。The figure which shows schematically the biosensor which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る生体センサを概略的に示す図。The figure which shows schematically the biosensor which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の生体センサの製造における第1工程を示す図。The figure which shows the 1st process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第1工程を示す図。The figure which shows the 1st process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第1工程を示す図。The figure which shows the 1st process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第2工程を示す図。The figure which shows the 2nd process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第3工程を示す図。The figure which shows the 3rd process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第4工程を示す図。The figure which shows the 4th process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第4工程を示す図。The figure which shows the 4th process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第5工程を示す図。The figure which shows the 5th process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の生体センサの製造における第5工程を示す図。The figure which shows the 5th process in manufacture of the biosensor of this invention. 本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the reading electrode of this invention. 本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the reading electrode of this invention. 本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the reading electrode of this invention. 本発明の読み取り電極の構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the reading electrode of this invention. 本発明における生体センサの測定用電極の構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the electrode for a measurement of the biosensor in this invention. 本発明における生体センサの測定用電極の構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the electrode for a measurement of the biosensor in this invention.

以下、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

実施形態に係る生体センサは、上述した課題の1以上を解決し得るものである。なお、生体センサは、バイオセンサまたはバイオセンシング電極ということもある。   The biosensor according to the embodiment can solve one or more of the problems described above. The biosensor is sometimes referred to as a biosensor or a biosensing electrode.

実施形態に係る生体センサは、例えば、生体から採取したか又は微小な生体を含む液体を液体試料として用いて、その生体の特性や状態を把握するための指標となる数値を、電気化学的方法によって生体外(エクスビボ)で取得し、それを外部に電気的に伝達する生体センサである。或いは、以下に説明する生体センサは、生体内の液体を液体試料として用いて、その生体の特性や状態を把握するための指標となる数値を、電気化学的方法によって生体内(インビボ)で取得し、それを外部に電気的に伝達する生体センサである。   The biological sensor according to the embodiment uses, for example, a numerical value serving as an index for grasping the characteristics and state of a living body, using a liquid collected from the living body or containing a minute living body as a liquid sample. Is a biosensor that is obtained ex vivo and electrically transmitted to the outside. Alternatively, the biological sensor described below uses an in-vivo liquid as a liquid sample, and acquires an in vivo (in vivo) numerical value serving as an index for grasping the characteristics and state of the living body. And a biosensor that electrically transmits it to the outside.

電気化学的方法による情報の取得には、2以上の電極を使用する。2以上の電極は、例えば、一対以上の測定用電極、又は、測定用電極と参照電極との対、及び一対以上の測定用電極と参照電極との組合せの何れかである。   Two or more electrodes are used to acquire information by an electrochemical method. The two or more electrodes are, for example, any of a pair of measurement electrodes, a pair of measurement electrodes and a reference electrode, and a combination of a pair of measurement electrodes and a reference electrode.

測定時には、これら電極を試料に接触させる。試料は、例えば液体試料である。液体試料としては、例えば、血液、尿、汗、涙、唾液、皮脂、リンパ液、胃液、便、精液、若しくは鼻水、又は、これを水などの液体で希釈したものを使用する。   At the time of measurement, these electrodes are brought into contact with the sample. The sample is, for example, a liquid sample. As the liquid sample, for example, blood, urine, sweat, tears, saliva, sebum, lymph fluid, gastric fluid, feces, semen, or nasal fluid, or a solution obtained by diluting it with a liquid such as water is used.

そして、2以上の電極が一対以上の測定用電極である場合には、対になった測定用電極間に電圧を印加するか又は電流を流し、その電圧又は電流に対応した電流又は電位を測定する。電流を測定する場合、この測定を連続的に行えば、電流を時間で積分することにより、電気量を得ることもできる。   When two or more electrodes are a pair of measurement electrodes, a voltage is applied or a current is passed between the paired measurement electrodes, and a current or potential corresponding to the voltage or current is measured. To do. When the current is measured, if this measurement is continuously performed, the amount of electricity can be obtained by integrating the current with time.

また、2以上の電極が測定用電極と参照電極との対である場合には、測定用電極と参照電極との間の電位差を測定する。   When two or more electrodes are a pair of a measurement electrode and a reference electrode, a potential difference between the measurement electrode and the reference electrode is measured.

2以上の電極が一対以上の測定用電極と参照電極との組合せである場合には、参照電極と一方の測定用電極との間の電位差を一定に保ち、測定用電極間を流れる電流を測定する。或いは、測定用電極間に一定の電流を流し、参照電極と一方の測定用電極との間の電位差を測定する。   When two or more electrodes are a combination of a pair of measurement electrodes and a reference electrode, the potential difference between the reference electrode and one measurement electrode is kept constant, and the current flowing between the measurement electrodes is measured. To do. Alternatively, a constant current is passed between the measurement electrodes, and the potential difference between the reference electrode and one of the measurement electrodes is measured.

このようにして得られた測定値から、液体試料における濃度等のバイオマーカとなる数値を求める。   From the measured values thus obtained, a numerical value that becomes a biomarker such as a concentration in the liquid sample is obtained.

実施形態に係る生体センサは、電極の1以上に、金属からなる表面を有している基体と、その表面の少なくとも一部を被覆した保護層とを含んだ構造を採用している。なお、保護層は、保護膜ということもある。この保護層は、炭素からなり且つ1μm以上の厚さを有している連続膜である。   The biosensor according to the embodiment employs a structure in which one or more electrodes include a base having a metal surface and a protective layer covering at least a part of the surface. The protective layer is sometimes referred to as a protective film. This protective layer is a continuous film made of carbon and having a thickness of 1 μm or more.

炭素は、電気化学的に不活性である。それ故、この保護層は、生体や液体に接触させたとしても、劣化を生じ難い。
また、炭素は、電気化学的に不活性であるので、生体に対しても安定である。それ故、この保護層は、生体に接触させた場合に、生体に及ぼす影響が小さい。
Carbon is electrochemically inert. Therefore, even if this protective layer is brought into contact with a living body or a liquid, it is difficult to cause deterioration.
Moreover, since carbon is electrochemically inactive, it is stable to living organisms. Therefore, this protective layer has a small influence on the living body when it is brought into contact with the living body.

しかも、この保護層は、上記の通り、連続膜である。即ち、この保護層は、カーボンペーストを使用して形成したものなどとは異なり、多孔質膜又は炭素粒子で構成された膜ではなく、緻密な膜である。そして、この保護層は、十分な厚さを有していることから、ピンホールが存在している可能性は低い。それ故、この電極は、液が保護層を浸透して基体と接触する可能性が極めて低い。   Moreover, the protective layer is a continuous film as described above. That is, this protective layer is not a porous film or a film composed of carbon particles, but a dense film, unlike those formed using carbon paste. And since this protective layer has sufficient thickness, possibility that a pinhole will exist is low. Therefore, this electrode has a very low possibility that the liquid penetrates the protective layer and comes into contact with the substrate.

加えて、この保護層は、上記の通り、多孔質膜又は炭素粒子で構成された膜ではなく、連続膜である。それ故、この保護層は、導電度が高い。
従って、この生体センサは、信頼性に優れており、高い精度での測定が可能である。
In addition, as described above, this protective layer is not a porous film or a film composed of carbon particles, but a continuous film. Therefore, this protective layer has high conductivity.
Therefore, this biosensor is excellent in reliability and can be measured with high accuracy.

また、炭素は、貴金属に比べて安価な材料であり、価格の変動が小さい。それ故、この生体センサは、比較的低いコストで製造することが可能である。   Carbon is a cheaper material than precious metals, and its price fluctuation is small. Therefore, this biosensor can be manufactured at a relatively low cost.

先の説明から明らかなように、保護層は、上記表面のうち、少なくとも測定対象が接触し得る領域全体を被覆していることが好ましい。   As is clear from the above description, it is preferable that the protective layer covers at least the entire region that can be contacted by the measurement target on the surface.

なお、保護層は炭素からなるため、これに半田などを利用して引き出し線を接合することは難しい。そこで、引き出し線を設けずに外部へ信号を出力する手段として、保護膜を有する電極に対して導電性を有する金属を物理的に接触させ、電気的に導通させる手段を取ることができる。   Since the protective layer is made of carbon, it is difficult to join the lead wire to the protective layer using solder or the like. Therefore, as a means for outputting a signal to the outside without providing a lead line, a means for bringing a conductive metal into physical contact with an electrode having a protective film and making it electrically conductive can be taken.

具体的には、この測定用電極に引き出し電極を設ける場合は、例えば、金属の基体表面の全部に保護層を設け、基体の一端を測定用電極とし、もう一端を引き出し用電極とすることができる。引き出し用電極との電気的接合は、読み取り電極を有する読み取り装置を準備し、引き出し用電極と読み取り電極を物理的に接触することで電気的な接続を得る事が可能である。   Specifically, when providing a lead electrode on the measurement electrode, for example, a protective layer may be provided on the entire surface of the metal base, and one end of the base may be used as the measurement electrode and the other end may be used as the lead electrode. it can. The electrical connection with the extraction electrode can be achieved by preparing a reading device having a reading electrode and physically contacting the extraction electrode and the reading electrode.

この時、引き出し用電極を覆う炭素めっき皮膜は酸化皮膜を形成しないことから、物理的接触によっても接触抵抗が大きくならず、導通が得られやすい。   At this time, since the carbon plating film covering the extraction electrode does not form an oxide film, the contact resistance does not increase even by physical contact, and conduction is easily obtained.

一方で、耐摩耗性などを考慮し、引き出し用電極部に対して基体の金属表面を部分的に露出させておき、この部分を読み取り装置が有する読み取り電極を接触させることで、保護膜を有する基体は引き出し用電極を介して読み取り電極に接続することも可能である。   On the other hand, in consideration of wear resistance and the like, the metal surface of the base is partially exposed to the extraction electrode portion, and this portion is brought into contact with the reading electrode of the reading device, thereby having a protective film. The substrate can also be connected to the reading electrode via a lead electrode.

この場合は、金属からなる基体の全面に保護層を形成し、次いで、基体の端をその上の保護層とともに切断する。これにより、切断面の位置で、金属を露出させる。例えば、金属からなる表面を有している板の一部を除去して、基体とこれに繋がった支持部とを含んだ構造体を得る。次に、この構造体の金属表面に、保護層を形成する。その後、基体を支持部から切り離す。そして、基体の金属表面のうち剥き出しになった部分に、読み出し用治具を接触させ、引き出し線の一端を接合する。   In this case, a protective layer is formed on the entire surface of the substrate made of metal, and then the edge of the substrate is cut together with the protective layer thereon. Thereby, the metal is exposed at the position of the cut surface. For example, a part of a plate having a surface made of metal is removed to obtain a structure including a base and a support portion connected thereto. Next, a protective layer is formed on the metal surface of the structure. Thereafter, the substrate is separated from the support portion. Then, a readout jig is brought into contact with the exposed portion of the metal surface of the base, and one end of the lead wire is joined.

或いは、先ず、基体の金属表面の一部にマスクを形成する。次いで、金属表面の露出部全体に保護層を形成する。その後、金属表面からマスクを除去する。そして、基体の金属表面のうち剥き出しになった部分に、読み出し用治具を接触させ、引き出し線の一端を接合する。   Alternatively, first, a mask is formed on a part of the metal surface of the substrate. Next, a protective layer is formed on the entire exposed portion of the metal surface. Thereafter, the mask is removed from the metal surface. Then, a readout jig is brought into contact with the exposed portion of the metal surface of the base, and one end of the lead wire is joined.

何れの方法であっても、保護層は、基体の金属表面と引き出し線との接合部を除く、上記表面の全体を被覆していることが好ましい。   In any method, it is preferable that the protective layer covers the entire surface except for the joint portion between the metal surface of the substrate and the lead wire.

また、いずれの方法であっても、露出した基体の金属表面に部分めっき法などにより、耐腐食性のある金属を被覆したり、摺動性を有する金属を被覆したりすることも可能である。   In any method, the exposed metal surface of the substrate can be coated with a corrosion-resistant metal or a slidable metal by partial plating or the like. .

また、この方法は、めっきにより炭素からなる保護層を形成するため、複雑な形状の基体の側壁にも均一に保護層を形成することができる。即ち、この方法には、金属表面が露出しないというメリットがある。   Further, since this method forms a protective layer made of carbon by plating, the protective layer can be formed evenly on the side wall of the substrate having a complicated shape. That is, this method has an advantage that the metal surface is not exposed.

読み取り装置は、生体センサの2以上の電極に電気的に接続され、それら電極間を流れる電流又はそれら電極間の電圧から、測定対象に関する情報を生成する処理部(又は情報処理部)を更に含んでいてもよい。この場合、読み取り装置は、情報を読み取り装置の外部へと出力する出力部を更に含んでいてもよい。また、読取装置は、電源部や制御部を更に含んでいてもよい。   The reading device further includes a processing unit (or information processing unit) that is electrically connected to two or more electrodes of the biosensor and generates information related to the measurement target from a current flowing between the electrodes or a voltage between the electrodes. You may go out. In this case, the reading device may further include an output unit that outputs information to the outside of the reading device. Further, the reading device may further include a power supply unit and a control unit.

上述した保護層は、例えばめっき法により形成する。例えば、アイ’エムセップ株式会社が溶融塩電解を利用して実施している炭素めっき技術を利用することができる。これの技術は、塩化物等の溶融塩に加えたカーバイドイオン(C22−)の陽極酸化反応(以下の反応式を参照)を利用することにより、陽極である被処理材表面に非常に緻密な炭素層を形成するものである。
2− → 2C(めっき膜) + 2e
このようにして得られる保護層は、典型的には、グラファイト構造を含み、sp2結合を形成している炭素原子とsp3結合を形成している炭素原子との混合体からなる。なお、この方法の詳細は、特開2009−120860に記載されている。
また、溶融塩電解を利用して炭素からなる保護膜を得る他の方法には、炭酸塩を溶融塩に加えて被処理材を陰極として還元させる方法がある。この反応は、以下の反応式で表すことができる。
CO 2− + 4e → C + 3O
なお、この方法の詳細は、特開2006−169554に記載されている。
The protective layer described above is formed by, for example, a plating method. For example, it is possible to use a carbon plating technique that is implemented by I'M Sep Co., Ltd. using molten salt electrolysis. This technique uses a anodic oxidation reaction (see the following reaction formula) of carbide ions (C22−) added to a molten salt such as chloride, so that the surface of the material to be treated is very dense. A carbon layer is formed.
C 2 2− → 2C (plating film) + 2e
The protective layer thus obtained typically includes a graphite structure, and is composed of a mixture of carbon atoms forming sp2 bonds and carbon atoms forming sp3 bonds. The details of this method are described in JP2009-120860.
In addition, as another method for obtaining a protective film made of carbon by utilizing molten salt electrolysis, there is a method of adding carbonate to the molten salt and reducing the material to be treated as a cathode. This reaction can be represented by the following reaction formula.
CO 3 2− + 4e → C + 3O 2
Details of this method are described in JP-A-2006-169554.

電気化学的反応を利用して基体の表面に炭素からなる保護層を形成する他の方法としては、被析出金属を含む電解液中に導電性の炭素粒子を含有させ、基体が陰極となるように電気化学反応をさせることで保護層を形成する方法がある。   As another method of forming a protective layer made of carbon on the surface of the substrate by using an electrochemical reaction, conductive carbon particles are contained in an electrolytic solution containing a metal to be deposited so that the substrate becomes a cathode. There is a method of forming a protective layer by causing an electrochemical reaction.

炭素粒子としては、例えば、グラファイト構造を含み、sp2構造とsp3構造の混合体からなるものを使用する。   As the carbon particles, for example, those containing a graphite structure and composed of a mixture of sp2 structure and sp3 structure are used.

被析出金属としては、例えば、金、白金、銀、ロジウム、及びルテニウムなどの貴金属に加え、鉄、ニッケル、コバルト、銅、クロム、亜鉛又はこれらの合金など、水溶液からなる電解めっき液において使用できるものを適宜選択できる。或いは、非水ジメチルスルホン浴を使用した場合には、被析出金属としてアルミニウムを使用することもできる。   As a metal to be deposited, for example, in addition to noble metals such as gold, platinum, silver, rhodium and ruthenium, iron, nickel, cobalt, copper, chromium, zinc or alloys thereof can be used in an electrolytic plating solution made of an aqueous solution. A thing can be selected suitably. Alternatively, when a non-aqueous dimethyl sulfone bath is used, aluminum can be used as the metal to be deposited.

生体センシングの対象となる液体試料が、酸性若しくはアルカリ性であるか又は被析出金属を錯化し得る化合物を比較的高濃度で含む場合には、貴金属を使用することが好ましい。液体試料が中性であり、被析出金属を錯化し得る化合物が含まない場合には、多様な選択が可能である。被析出金属としての使用の可否は、予め実験で確認すればよい。   When the liquid sample to be subjected to biological sensing is acidic or alkaline or contains a compound capable of complexing the metal to be deposited at a relatively high concentration, it is preferable to use a noble metal. When the liquid sample is neutral and does not contain a compound capable of complexing the metal to be deposited, various selections are possible. Whether it can be used as a metal to be deposited may be confirmed in advance by experiments.

なお、このような方法によって得られる保護層は、厳密に言えば、被析出金属が炭素粒子を取り囲んで析出するため純炭素層ではない。しかしながら、生体センシングの対象に合わせて被析出金属を選択することで使用可能となる。   Strictly speaking, the protective layer obtained by such a method is not a pure carbon layer because the metal to be deposited is deposited surrounding the carbon particles. However, it can be used by selecting the metal to be deposited in accordance with the target of biological sensing.

上記の通り、保護層は、例えばめっき法により形成する。めっき法によれば、厚い保護層を形成することができる。例えば、厚さが1μm乃至5μmの保護層を形成することができる。   As described above, the protective layer is formed by, for example, a plating method. According to the plating method, a thick protective layer can be formed. For example, a protective layer having a thickness of 1 μm to 5 μm can be formed.

また、めっき法によれば、基体が複雑な形状を有している場合であっても、均一な厚さの保護層を形成することができる。例えば、基体が湾曲又は屈曲した形状を有している場合、保護層は、基体の金属表面のうち、少なくとも基体が湾曲又は屈曲した部分に対応した領域を被覆するように形成することができる。また、基体が、互いに平行な第1及び第2主面と、それらの縁に沿って延びた端面とを有している場合、保護層は、第1主面の全体と、第2主面の少なくとも一部と、端面の少なくとも一部とを被覆するように形成することができる。   Further, according to the plating method, a protective layer having a uniform thickness can be formed even when the substrate has a complicated shape. For example, when the substrate has a curved or bent shape, the protective layer can be formed so as to cover at least a region of the metal surface of the substrate corresponding to a portion where the substrate is curved or bent. When the base has first and second main surfaces parallel to each other and end surfaces extending along the edges, the protective layer includes the entire first main surface and the second main surface. And at least a part of the end face.

また、めっき法によれば、保護層を、比較的低いコストで及び高い生産性で形成することができる。   Further, according to the plating method, the protective layer can be formed at a relatively low cost and with high productivity.

そして、めっき法によれば、基体の全面に保護層を形成することも容易である。
それ故、この技術によれば、今後の医療技術の進歩に追随し、装置としての信頼性を向上させ、低コスト化や生産性の向上を達成することが可能になる。
Then, according to the plating method, it is easy to form a protective layer on the entire surface of the substrate.
Therefore, according to this technology, it is possible to follow the advancement of medical technology in the future, improve the reliability as a device, and achieve cost reduction and productivity improvement.

なお、炭素からなる保護層をめっき法によって形成した場合、この保護層は、典型的には、グラファイト構造を含み、sp2結合を形成している炭素原子とsp3結合を形成している炭素原子との混合体からなる。   When a protective layer made of carbon is formed by a plating method, this protective layer typically includes a graphite structure, and includes carbon atoms forming sp2 bonds and carbon atoms forming sp3 bonds. It consists of a mixture of

生体センシング測定の感度向上のために、保護層の表面を修飾してもよい。例えば、血糖の分析を行う場合、保護層の表面に、グルコースオキシターゼやオスミウム化合物を固定化してもよい。   In order to improve the sensitivity of biological sensing measurement, the surface of the protective layer may be modified. For example, when analyzing blood glucose, glucose oxidase or an osmium compound may be immobilized on the surface of the protective layer.

以下、実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、重複する説明を省略するべく、添付の図面では、同一又は類似の機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付している。なお、以下で説明する実施形態は、上述の説明の一例を示すものである。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to components that perform the same or similar functions in order to omit redundant description. The embodiment described below shows an example of the above description.

<第1実施形態>
図1Aは、本発明の第1実施形態に係る生体センサを概略的に示す斜視図である。図1Bは、本発明の第1実施形態に係る読み取り装置を概略的に示す斜視図である。図2は、図1A及び1Bに示す生体センサ及び読み取りの装置の構成を示すブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1A is a perspective view schematically showing a biosensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a perspective view schematically showing the reading apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the biosensor and reading device shown in FIGS. 1A and 1B.

この生体センサ100は、生体から採取した液体を試料3として使用する装置、即ち、生体外(エクスビボ)で使用する装置である。なお、試料3は、測定試料、体液試料、試料体液、試料液体ということもある。
ここでは、次のように構成されている生体センサ100の一例を説明する。生体センサ100は、試料3と接触する電極を有する第1の面と、外部装置へ接続することを目的とした電極を有する第2の面を有し、第1の面には2以上の電極を具備し、第2の面には2以上の電極を具備する。さらに、生体センサ100は、第2の面には試料3が接触しないように、絶縁体からなる支持体本体1が第1の面と第2の面を分離する。第1の面に設置された電極は、第2の面に設置された対応する電極に電気的に導通する。第1の面に設置された電極の1以上は、金属からなる表面を有する基体と、基体の表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含む。保護膜は、炭素からなりかつ1μm以上の厚みを有している連続膜である。保護膜は、少なくとも試料3が接触し得る領域全体を被覆している。
The biosensor 100 is a device that uses a liquid collected from a living body as the sample 3, that is, a device that is used ex vivo. Note that the sample 3 may be a measurement sample, a body fluid sample, a sample body fluid, or a sample liquid.
Here, an example of the biosensor 100 configured as follows will be described. The biosensor 100 has a first surface having an electrode in contact with the sample 3 and a second surface having an electrode intended to be connected to an external device, and the first surface has two or more electrodes. And the second surface has two or more electrodes. Furthermore, in the biosensor 100, the support body 1 made of an insulator separates the first surface and the second surface so that the sample 3 does not contact the second surface. The electrodes installed on the first surface are electrically connected to the corresponding electrodes installed on the second surface. One or more of the electrodes placed on the first surface include a base having a surface made of metal and a protective film covering at least a part of the surface of the base. The protective film is a continuous film made of carbon and having a thickness of 1 μm or more. The protective film covers at least the entire area where the sample 3 can come into contact.

図1Aおよび図2に示す生体センサ100は、支持体本体(支持体)1の中に電極部13が埋め込まれているが、支持体本体1の第1の面には電極部13における、測定用電極10a、10bが露出しており、第2の面には引き出し用電極11a、11bが露出している。生体センサ100は、この露出した測定用電極10a、10bすべてを覆うように体液である試料3を接触させ、この体液に関する情報を得るためのものである。生体センサ100は、測定用電極10a、10bに体液を接触させることで、電気的に接続された引き出し用電極11a、11bへとその電気信号を外部へ引き出すことが可能となる。   In the biosensor 100 shown in FIGS. 1A and 2, the electrode unit 13 is embedded in the support body (support body) 1, and the first surface of the support body 1 is measured at the electrode unit 13. The electrodes 10a and 10b are exposed, and the lead electrodes 11a and 11b are exposed on the second surface. The biological sensor 100 is for contacting the sample 3 which is a body fluid so as to cover all of the exposed measurement electrodes 10a and 10b, and obtaining information on the body fluid. The biosensor 100 can draw the electrical signal to the outside to the electrodes 11a and 11b that are electrically connected by bringing the body fluid into contact with the measurement electrodes 10a and 10b.

電極部13は、その少なくとも1つ以上は基体と保護層を含んでいる。ここでは一例として生体センサ100に用いられている電極部13は、すべてが以下に説明する基体と保護層を含んでいるものとする。   At least one of the electrode portions 13 includes a base and a protective layer. Here, as an example, it is assumed that all of the electrode portions 13 used in the biosensor 100 include a base and a protective layer described below.

基体は、金属からなる表面を有している。基体は、例えば、金属からなるか、又は、金属と樹脂などの絶縁体との複合体である。金属としては、ステンレス鋼や鉄を使用することができる。   The substrate has a surface made of metal. The base is made of, for example, a metal or a composite of a metal and an insulator such as a resin. As the metal, stainless steel or iron can be used.

図1Aに示す構造では、基体は、互いに平行な第1及び第2主面と、それらの縁に沿って延びた端面とを有している。ここでは、基体は両端に円形を有する棒状のものである。   In the structure shown in FIG. 1A, the base body has first and second main surfaces parallel to each other and end surfaces extending along the edges thereof. Here, the base is a rod-shaped member having a circular shape at both ends.

保護層は、基体の金属からなる表面の少なくとも一部を被覆している。保護層は、上述した炭素からなる連続膜である。ここでは、一例として、保護層は、基体の第1主面の全体と、第2主面の一部と、端面の全体とを被覆していることとする。   The protective layer covers at least part of the surface of the substrate made of metal. The protective layer is a continuous film made of carbon as described above. Here, as an example, the protective layer covers the entire first main surface, a part of the second main surface, and the entire end surface of the substrate.

支持体本体1は、測定用電極10a、10b及び引き出し用電極11a、11bを、互いから離間するように支持している。支持体本体1は、少なくとも測定用電極10a、10b及び引き出し用電極11a、11bと接触している部分が絶縁体からなる。絶縁体としては、例えば、医療用プラスチックやセラミックを使用することができる。   The support body 1 supports the measurement electrodes 10a and 10b and the extraction electrodes 11a and 11b so as to be separated from each other. The support body 1 is made of an insulating material at least in contact with the measurement electrodes 10a and 10b and the extraction electrodes 11a and 11b. As the insulator, for example, medical plastic or ceramic can be used.

ここでは、次のように構成されている読み取り装置(バイオセンシング装置)200の一例を説明する。読み取り装置200は、生体センサ100の第2の面に設置された2以上からなる電極(例えば引き出し用電極11a、11b)に電気的接続され、それら電極間へ、直流、交流、またはその両方印加し電極間を流れる電流、または電極間の抵抗から第1の面(例えば測定用電極10a、10bが設けられている面)に接触した試料3に関する情報を生成する信号処理部2aを有する。読み取り装置200と生体センサ100との接続は、第2の面に設置された電極(例えば引き出し用電極11a、11b)と読み取り装置200の電極(例えば読み取り電極12a及び12b)が摺り合わせによって通電する。
図1Bに示す読み取り装置200は中空構造の読み取り装置本体2を有している。読み取り装置200は、図2に示す電子部品と図示しないバッテリを内蔵してもよい。なお、図2における測定用電極10は、測定用電極10a及び10bを総称している。引き出し用電極11は、引き出し用電極11a及び11bを総称している。読み取り電極12は、読み取り電極12a及び12bを総称している。
Here, an example of a reading device (biosensing device) 200 configured as follows will be described. The reading device 200 is electrically connected to two or more electrodes (for example, extraction electrodes 11a and 11b) installed on the second surface of the biosensor 100, and direct current, alternating current, or both are applied between the electrodes. And a signal processing unit 2a that generates information on the sample 3 in contact with the first surface (for example, the surface on which the measurement electrodes 10a and 10b are provided) from the current flowing between the electrodes or the resistance between the electrodes. In connection between the reading device 200 and the biosensor 100, the electrodes (for example, the extraction electrodes 11a and 11b) installed on the second surface and the electrodes (for example, the reading electrodes 12a and 12b) of the reading device 200 are energized by sliding. .
A reader 200 shown in FIG. 1B has a reader main body 2 having a hollow structure. The reading device 200 may incorporate an electronic component shown in FIG. 2 and a battery (not shown). Note that the measurement electrode 10 in FIG. 2 collectively refers to the measurement electrodes 10a and 10b. The extraction electrode 11 is a general term for the extraction electrodes 11a and 11b. The read electrode 12 is a general term for the read electrodes 12a and 12b.

読み取り装置200は、信号処理部(又は処理部)2aと、制御部2bと、出力部2cと、電源部2dとを含んでいる。   The reading device 200 includes a signal processing unit (or processing unit) 2a, a control unit 2b, an output unit 2c, and a power supply unit 2d.

信号処理部2aと制御部2bは、電極部13に電気的に接続されている。制御部2bは、読み取り電極12a、12bを通じて、引き出し用電極11a、11bから測定用電極10a、10b間に電圧を印加するか、又は、それらの間に電流を流す。そして、信号処理部2aは、同様にして測定用電極10a、10b間を流れる電流の大きさ又はそれらの間の電位差から、測定試料に関する情報を生成する。   The signal processing unit 2 a and the control unit 2 b are electrically connected to the electrode unit 13. The control unit 2b applies a voltage between the extraction electrodes 11a and 11b and the measurement electrodes 10a and 10b through the reading electrodes 12a and 12b, or allows a current to flow between them. Similarly, the signal processing unit 2a generates information on the measurement sample from the magnitude of the current flowing between the measurement electrodes 10a and 10b or the potential difference between them.

制御部2bが測定用電極10a及び10b間に印加する電圧又はそれらの間に流す電流の大きさは、例えば、一定であってもよく、パルス波状に変化させてもよく、時間の経過に応じて直線的に増加又は減少させてもよく、或る関数に従って時間の経過に応じて変化させてもよい。   The voltage applied between the measurement electrodes 10a and 10b by the control unit 2b or the magnitude of the current flowing between them may be, for example, constant or may be changed in a pulse wave shape, depending on the passage of time. It may be increased or decreased linearly, and may be changed over time according to a certain function.

信号処理部2aは、例えば、測定用電極10a及び10b間を流れる電流の大きさやそれらの間の電位差を、出力部2cに伝送しやすい信号に変換する。信号処理部2aは、平均化や或るモデルに従った演算などを更に行ってもよい。   For example, the signal processing unit 2a converts the magnitude of the current flowing between the measurement electrodes 10a and 10b and the potential difference between them into a signal that can be easily transmitted to the output unit 2c. The signal processing unit 2a may further perform averaging, calculation according to a certain model, or the like.

電源部2dは、信号処理部2a,制御部2b,出力部2cに電気的に接続されている。電源部2dは、バッテリから供給される電力を、読み取り装置本体2内の電子部品の他の要素へ適宜分配する。あるいは、それ自体がバッテリを含んでいてもよい。   The power supply unit 2d is electrically connected to the signal processing unit 2a, the control unit 2b, and the output unit 2c. The power supply unit 2d appropriately distributes the electric power supplied from the battery to other elements of the electronic components in the reading device main body 2. Alternatively, it may itself include a battery.

出力部2cは、信号処理部2aに電気的に接続されている。出力部2cは、信号処理部2aが生成した情報を、無線または有線通信を利用して外部機器に伝送する。   The output unit 2c is electrically connected to the signal processing unit 2a. The output unit 2c transmits the information generated by the signal processing unit 2a to an external device using wireless or wired communication.

信号処理部2a、制御部2b、出力部2c及び電源部2dは、1以上の半導体チップに形成されている。これらの全てを単一の半導体チップに形成してもよく、これらは別々の半導体チップに形成してもよい。   The signal processing unit 2a, the control unit 2b, the output unit 2c, and the power supply unit 2d are formed on one or more semiconductor chips. All of these may be formed on a single semiconductor chip, or they may be formed on separate semiconductor chips.

図示しないバッテリは、電源部2dに電気的に接続されている。バッテリは、電源部2dに電力を供給する。   A battery (not shown) is electrically connected to the power supply unit 2d. The battery supplies power to the power supply unit 2d.

上記のとおり、この生体センサ100は測定用電極10a及び10bに液状の測定試料を接触させることで液体の分析を実施する。液体は血液、汗、尿などの体液試料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。   As described above, the biosensor 100 performs liquid analysis by bringing the liquid measurement sample into contact with the measurement electrodes 10a and 10b. Examples of the liquid include, but are not limited to, body fluid samples such as blood, sweat, and urine.

上記のように、生体センサ100と読み取り装置200を物理的に分解することが可能であることで、必要に応じて生体センサ100の部分だけを使い捨てにするといった使用方法が可能となり、コスト面でメリットがあるだけでなく、読み取り装置200に含まれた電子機器が直接試料液体に触れる可能性が低くなることで、故障の可能性を低くすることが可能になる。   As described above, since it is possible to physically disassemble the biosensor 100 and the reading device 200, it is possible to use the biosensor 100 only in a disposable manner as necessary. Not only is there a merit, but also the possibility that the electronic device included in the reading apparatus 200 directly touches the sample liquid becomes low, so that the possibility of failure can be reduced.

また、電極部13を板状の金属を曲げて製造することで、例えば側壁同じ長さの円柱状金属を埋め込む場合に比べて、加工が容易であることや、円柱状電極を用いた場合は支持体本体1から容易に滑り、外れてしまう可能性があるが、板状の金属を曲げたものを支持体本体1に埋め込むことでズレが生じにくく、また試料体液が容易にもれないというメリットが有る。   In addition, by manufacturing the electrode portion 13 by bending a plate-like metal, for example, processing is easier than when a columnar metal having the same length as the side wall is embedded, or when a columnar electrode is used. Although there is a possibility of slipping and coming off from the support body 1, it is difficult to cause displacement by embedding a bent metal plate in the support body 1, and the sample body fluid cannot be easily removed. There are advantages.

<第2実施形態>
図3A、3B及び3Cは、本発明の第2実施形態に係る生体センサを概略的に示す斜視図である。
この円筒形の生体センサ300は、筒状の支持体本体1の内部に体液を導入することで、生体に関する情報を得るためのものである。
Second Embodiment
3A, 3B and 3C are perspective views schematically showing a biosensor according to a second embodiment of the present invention.
The cylindrical biological sensor 300 is for obtaining information related to a living body by introducing a body fluid into the cylindrical support body 1.

生体センサ300は、中空の円柱形状を有しており、中空部分は円筒を貫通している。つまり、支持体本体1は、その長手方向と直交または略直交する第1の端面から第1の端面と対向する第2の端面まで貫通している。生体センサ300の形状はこれに限定されるものではない。例えば、生体センサ300は立方体形状を有していてもよく、球形や回転楕円体形状を有していても良い。   The biosensor 300 has a hollow columnar shape, and the hollow portion penetrates the cylinder. That is, the support body 1 penetrates from the first end surface orthogonal to or substantially orthogonal to the longitudinal direction to the second end surface facing the first end surface. The shape of the biosensor 300 is not limited to this. For example, the biosensor 300 may have a cubic shape, or may have a spherical shape or a spheroid shape.

図3Bに示す読み取り装置400に設置された読み取り電極12a、12bは、生体センサ300の引き出し用電極11a、11bに接続することで体液に関する電気情報を入手し、解析し、その結果を外部へ伝送する。これより、生体センサ300の内部(支持体本体1に形成されている貫通孔)に体液を連続して導入することで、体液情報を取得することが可能となる。体液に関する情報は、読み取り装置400に記憶させておき、後ほど外部装置に有線または無線で伝送させても良い。   The reading electrodes 12a and 12b installed in the reading device 400 shown in FIG. 3B are connected to the extraction electrodes 11a and 11b of the biosensor 300 to obtain and analyze electrical information related to body fluid, and transmit the results to the outside. To do. Thus, body fluid information can be acquired by continuously introducing body fluid into the inside of the biosensor 300 (through hole formed in the support body 1). Information on body fluid may be stored in the reading device 400 and transmitted to the external device later by wired or wireless.

図3Cに示すように、この生体センサ300は、使用時は例えば輸血管500を支持体本体1に形成されている貫通孔内に接続し血液を連続的に導入させながら体液の分析を実施する。この場合、生体センサ300は、例えば、血液のpHや電導度、血糖値を測定、取得することが可能となる。   As shown in FIG. 3C, when the biosensor 300 is used, for example, a blood vessel 500 is connected to a through-hole formed in the support body 1 and blood is continuously introduced to analyze the body fluid. . In this case, the biosensor 300 can measure and acquire the pH, conductivity, and blood glucose level of blood, for example.

ここでは、次のように構成された生体センサ300の一例を説明する。生体センサ300では、支持体本体1が、第1の面(測定用電極10a及び10bが設けられている面)を内側に、第2の面(引き出し用電極11a及び11bが設けられている面)を外側に設けた円筒形であり、円筒形の支持体本体1の両端にチューブを接続するための接続部を有している。支持体本体1の円筒内部に試料3は導入される。
この生体センサ300は、以下の構成を採用したこと以外は、図1A、1B及び図2を参照しながら説明した生体センサ100とほぼ同様である。即ち、この生体センサ300では、支持体本体1は、その1つの面で測定用電極10a及び10bの双方を支持している。そして、測定用電極10a及び10bは、支持体本体1の筒状の支持面に対して内側に面している。つまり、測定用電極10a及び10bは、支持体本体1の貫通孔を形成する内面に設けられている。さらに、この生体センサ300では、支持体本体1は、その1つの面で引き出し用電極11a及び11bの双方を支持している。そして、引き出し用電極11a及び11bは、支持体本体1の筒状の支持面に対して外側に面している。つまり、引き出し用電極11a及び11bは、支持体本体1の外面に設けられている。この構造を採用すると、既存の配管に接続するだけで読み取り装置(分析装置)400との接続が容易に行えるようになる。
Here, an example of the biosensor 300 configured as follows will be described. In the biosensor 300, the support body 1 has the first surface (the surface on which the measurement electrodes 10a and 10b are provided) on the inner side and the second surface (the surface on which the extraction electrodes 11a and 11b are provided). ) On the outside, and has connecting portions for connecting tubes to both ends of the cylindrical support body 1. The sample 3 is introduced into the cylinder of the support body 1.
The biosensor 300 is substantially the same as the biosensor 100 described with reference to FIGS. 1A, 1B and 2 except that the following configuration is adopted. That is, in this biosensor 300, the support body 1 supports both the measurement electrodes 10a and 10b on one surface. The measurement electrodes 10 a and 10 b face inward with respect to the cylindrical support surface of the support body 1. That is, the measurement electrodes 10 a and 10 b are provided on the inner surface that forms the through hole of the support body 1. Furthermore, in this biosensor 300, the support body 1 supports both the extraction electrodes 11a and 11b on one surface. The lead electrodes 11 a and 11 b face outward with respect to the cylindrical support surface of the support body 1. That is, the extraction electrodes 11 a and 11 b are provided on the outer surface of the support body 1. When this structure is adopted, it is possible to easily connect to the reader (analyzer) 400 simply by connecting to existing piping.

更に、図13のように、測定用電極10の形状は例えば筒(支持体本体1)の内壁を覆う(側壁にそって形成された)環状の電極であっても良いし、図14のように櫛形状を有する電極であってもよい。前者の場合は少量の体液であっても確実に測定用電極10に触れることが可能であり、後者の場合は、体液との接触面積を増やすことで、高精度な分析が可能になる。   Further, as shown in FIG. 13, the shape of the measurement electrode 10 may be, for example, an annular electrode (formed along the side wall) covering the inner wall of the cylinder (support body 1), or as shown in FIG. Alternatively, the electrode may have a comb shape. In the former case, even with a small amount of body fluid, the measurement electrode 10 can be reliably touched, and in the latter case, the contact area with the body fluid can be increased to enable highly accurate analysis.

生体センサ300は、試料液体を連続して流動させておき、事前に定められた定期的なタイミングで解析を実施するか、又は、常時解析を実施する。解析結果は、例えば、読み取り装置200に一時的に記憶させ、無線または有線通信を利用して外部機器へ伝送する。これにより、患者や医師が測定結果を把握することが可能になる。   The biosensor 300 allows the sample liquid to flow continuously, and performs the analysis at a predetermined periodic timing or performs the analysis at all times. For example, the analysis result is temporarily stored in the reading device 200 and transmitted to an external device using wireless or wired communication. Thereby, it becomes possible for a patient and a doctor to grasp a measurement result.

<第3実施形態>
図4A、4B及び4Cは、本発明の第3実施形態に係る生体センサを概略的に示す斜視図である。
ここでは、次のように構成された生体センサ600の一例を説明する。生体センサ600は、支持体本体1が円筒形であり、少なくとも一方の開口部が閉塞されている。
<Third Embodiment>
4A, 4B and 4C are perspective views schematically showing a biosensor according to a third embodiment of the present invention.
Here, an example of the biosensor 600 configured as follows will be described. In the biosensor 600, the support body 1 is cylindrical, and at least one opening is closed.

この円筒形の生体センサ600は、筒状の支持体本体1の一方を閉塞したカップ形状である。つまり、支持体本体1は、その長手方向と直交または略直交する第1の端面において長手方向に凹部が形成され、第1の端面と対向する第2の端面では閉塞されている。生体センサ600は、カップ内部に体液を導入することで、生体に関する情報を得たり、カップ形状の外側に体液を掛けることで生体に関する情報を得たりするためのものである。   The cylindrical biosensor 600 has a cup shape in which one of the cylindrical support bodies 1 is closed. That is, the support body 1 is formed with a concave portion in the longitudinal direction at the first end surface orthogonal or substantially orthogonal to the longitudinal direction, and is closed at the second end surface facing the first end surface. The biological sensor 600 is for obtaining information related to the living body by introducing body fluid into the cup or obtaining information related to the living body by applying the body fluid to the outside of the cup shape.

図4Bを用いて、次のように構成された生体センサ600の一例を説明する。生体センサ600は、円筒形の支持体本体1において、第1の面(測定用電極10が設けられている面)が内側に、第2の面(引き出し用電極11が設けられている面)が外側に配置されている。
生体センサ600には、例えば以下のように測定用電極10及び引き出し用電極11が設けられている。測定用電極10は、支持体本体1の筒状の支持面に対して内側に面している。つまり、測定用電極10は、支持体本体1の凹部を形成する内面に設けられている。引き出し用電極11は、支持体本体1の筒状の支持面に対して外側に面している。つまり、引き出し用電極11は、支持体本体1の外面に設けられている。読み取り装置700には、例えば以下のように読み取り電極12が設けられている。読み取り装置700には、生体センサ600を嵌めこみ可能な形状の凹部が形成されている。読み取り電極12は、読み取り装置700に形成されている凹部内において、生体センサ600が嵌めこまれた際に引き出し用電極11と接触する位置に設けられている。
これにより、図4Bでは、生体センサ600のカップ内部に例えば、尿や血液を導入し、読み取り装置700に円筒形の生体センサ600を設置することで読み取り電極12を通じて生体に関する情報を得ることが可能になる。
An example of the biosensor 600 configured as follows will be described with reference to FIG. 4B. In the biological sensor 600, in the cylindrical support body 1, the first surface (the surface on which the measurement electrode 10 is provided) is on the inner side, and the second surface (the surface on which the extraction electrode 11 is provided). Is arranged on the outside.
The biosensor 600 is provided with the measurement electrode 10 and the extraction electrode 11 as follows, for example. The measurement electrode 10 faces inward with respect to the cylindrical support surface of the support body 1. That is, the measurement electrode 10 is provided on the inner surface forming the recess of the support body 1. The lead electrode 11 faces the outside with respect to the cylindrical support surface of the support body 1. That is, the extraction electrode 11 is provided on the outer surface of the support body 1. The reading device 700 is provided with the reading electrode 12 as follows, for example. The reading device 700 is formed with a recess having a shape into which the biosensor 600 can be fitted. The reading electrode 12 is provided in a concave portion formed in the reading device 700 at a position where the reading electrode 12 comes into contact with the extraction electrode 11 when the biosensor 600 is fitted.
Accordingly, in FIG. 4B, for example, urine or blood is introduced into the cup of the biosensor 600, and the cylindrical biosensor 600 is installed in the reader 700, whereby information about the living body can be obtained through the read electrode 12. become.

図4Cを用いて、次のように構成された生体センサ600の一例を説明する。生体センサ600は、円筒形の支持体本体1において、第1の面(測定用電極10が設けられている面)が外側に、第2の面(引き出し用電極11が設けられている面)が内側に配置されている。
生体センサ600には、例えば以下のように測定用電極10及び引き出し用電極11が設けられている。測定用電極10は、支持体本体1の筒状の支持面に対して外側に面している。つまり、測定用電極10は、支持体本体1の外面に設けられている。引き出し用電極11は、支持体本体1の筒状の支持面に対して内側に面している。つまり、引き出し用電極11は、支持体本体1の凹部を形成する内面に設けられている。読み取り装置800には、例えば以下のように読み取り電極12が設けられている。読み取り装置800には、生体センサ600の凹部に嵌め込み可能な形状の凸部が形成されている。読み取り電極12は、読み取り装置800に形成されている凸部において、生体センサ600の凹部が嵌め込まれた際に引き出し用電極11と接触する位置に設けられている。
これにより、図4Cでは、生体センサ600は、便器に設けられた電極に差し込んで使用される。例えば便器に設置してカップ形状の生体センサ600の外側に尿を掛けることで読み取り装置800によって即時に生体情報を得ることが可能になる。
An example of the biosensor 600 configured as follows will be described with reference to FIG. 4C. The biological sensor 600 has a cylindrical support body 1 in which the first surface (the surface on which the measurement electrode 10 is provided) is on the outside and the second surface (the surface on which the extraction electrode 11 is provided). Is placed inside.
The biosensor 600 is provided with the measurement electrode 10 and the extraction electrode 11 as follows, for example. The measurement electrode 10 faces outward with respect to the cylindrical support surface of the support body 1. That is, the measurement electrode 10 is provided on the outer surface of the support body 1. The extraction electrode 11 faces inward with respect to the cylindrical support surface of the support body 1. That is, the extraction electrode 11 is provided on the inner surface forming the concave portion of the support body 1. The reading device 800 is provided with the reading electrode 12 as follows, for example. The reading device 800 has a convex portion that can be fitted into the concave portion of the biosensor 600. The reading electrode 12 is provided at a position where the convex portion formed in the reading device 800 comes into contact with the extraction electrode 11 when the concave portion of the biosensor 600 is fitted.
Thereby, in FIG. 4C, the biosensor 600 is used by being inserted into an electrode provided in the toilet bowl. For example, it is possible to obtain biometric information immediately by the reading device 800 by placing the urine on the outside of the cup-shaped biosensor 600 after being installed in a toilet.

この生体センサ600は、例えば以下の工程を順次実施することにより製造する。なお、生体センサ600以外の形状の生体センサも同様に製造される。
製造方法は、以下で詳述するが、金属からなる表面を有している基体131に、めっき法によって炭素からなる保護層17を、表面の少なくとも一部を被覆しかつ1μm以上の厚さになるように形成して電極を得る工程と、この電極を含む2以上の電極を支持体本体1に支持させる工程と、を含む。さらに、製造方法は、保護層17を有する電極を得る工程に先立ち、基体131を変形させる工程を含む。さらに、製造方法は、金属からなる表面を有している板の一部を除去して、基体131と基体131につながった支持部14とを含んだ構造体を得る工程と、電極を得る工程のあとに、基体131を支持部14から切り離す工程とを含む。
The biosensor 600 is manufactured, for example, by sequentially performing the following steps. A biosensor having a shape other than the biosensor 600 is similarly manufactured.
The manufacturing method will be described in detail below. The substrate 131 having a surface made of metal is coated with a protective layer 17 made of carbon by a plating method so as to cover at least a part of the surface and have a thickness of 1 μm or more. Forming the electrode to obtain an electrode, and supporting the support body 1 with two or more electrodes including the electrode. Further, the manufacturing method includes a step of deforming the base 131 prior to the step of obtaining the electrode having the protective layer 17. Further, the manufacturing method includes a step of obtaining a structure including a base 131 and a support portion 14 connected to the base 131 by removing a part of a plate having a metal surface, and a step of obtaining an electrode. And a step of separating the base 131 from the support portion 14.

(第1工程)
第1工程では、図5Aに示す金属板900を準備する。なお、図5Bは、図5AのX1とX2における断面を示すものである。金属板900は電極部13を構成する基体131と、支持体を支持する支持部14を含んでいる。また金属板900にはスリット15が設けられている。基体131と支持部14は、それらを接続している接続部16を除き、スリット15を介して互いから隔離している。このとき、接続部16は後に測定用電極10や引き出し用電極11となる部分と接続しないことが肝要である。
(First step)
In the first step, a metal plate 900 shown in FIG. 5A is prepared. FIG. 5B shows a cross section at X1 and X2 in FIG. 5A. The metal plate 900 includes a base 131 that constitutes the electrode portion 13 and a support portion 14 that supports the support. The metal plate 900 is provided with slits 15. The base 131 and the support part 14 are isolated from each other via the slit 15 except for the connection part 16 connecting them. At this time, it is important that the connection portion 16 is not connected to a portion that will later become the measurement electrode 10 or the extraction electrode 11.

金属板900の材料を選択するうえでは、成形し易さ、成形後の強度、熱膨張特性、融点、酸化膜の形成され易さ、価格、及び、その表面に炭素からなる保護層を電気化学的手法で形成することなどを考慮する。基体131上には炭素からなる保護層を形成するため、基体131自体の電気化学的安定性などは重要ではない。金属板900の材料としては、例えば、ニッケル、銅、鉄、若しくはこれらの合金、又はステンレスを使用することができる。   In selecting the material of the metal plate 900, the ease of forming, the strength after forming, the thermal expansion characteristics, the melting point, the ease of forming an oxide film, the price, and the protective layer made of carbon on the surface is electrochemical. Taking into account the formation of the method. Since a protective layer made of carbon is formed on the substrate 131, the electrochemical stability of the substrate 131 itself is not important. As a material of the metal plate 900, for example, nickel, copper, iron, or an alloy thereof, or stainless steel can be used.

基体131は、ここでは板状であるが、棒状などの他の形状を有していてもよい。また、金属板900に、例えば、曲げ加工や絞り加工などのプレス加工を施し、図5Cのように基体131を変形させておく。このとき図示しないが、基体131は接続部16を介して支持部14に接続された状態を保っている。スリット15は、例えば、剪断加工、ケミカルエッチング、ブラスト加工、レーザ加工、又はそれらの組み合わせによって形成することができる。例えば、ケミカルエッチングしたものをプレスで曲げ加工し、更にレーザで一部を削るなど、生産性や精度を考慮して複数の加工を組み合わせてもよい。   The substrate 131 is plate-shaped here, but may have other shapes such as a rod shape. Further, the metal plate 900 is subjected to press working such as bending or drawing to deform the base 131 as shown in FIG. 5C. At this time, although not shown, the base 131 is kept connected to the support portion 14 via the connection portion 16. The slit 15 can be formed by, for example, shearing, chemical etching, blasting, laser processing, or a combination thereof. For example, a plurality of processes may be combined in consideration of productivity and accuracy, such as bending a chemically etched material with a press and further cutting a part with a laser.

(第2工程)
第2工程では、図6に示すように金属板900の表面全体に炭素からなる保護層17を形成する。保護層17は例えばめっき法により形成する。
(Second step)
In the second step, a protective layer 17 made of carbon is formed on the entire surface of the metal plate 900 as shown in FIG. The protective layer 17 is formed by, for example, a plating method.

(第3工程)
第3工程では図7に示すように、基体131をその上の保護層17とともに支持部14との接続部16を切り離す。例えば、レーザやマイクロカッターなどを利用して基体131と支持部14の接続部16を切断する。
(Third step)
In the third step, as shown in FIG. 7, the base portion 131 is cut together with the protective layer 17 thereon and the connection portion 16 with the support portion 14. For example, the connection portion 16 between the base 131 and the support portion 14 is cut using a laser, a microcutter, or the like.

以上のようにして、基体131と保護層17で構成された電極部13を得る。基体131の表面の内切断面に位置した領域は露出しているが、その他の領域は保護層17によって覆われている。   As described above, the electrode part 13 composed of the base 131 and the protective layer 17 is obtained. The region located on the inner cut surface of the surface of the base 131 is exposed, but the other region is covered with the protective layer 17.

(第4工程)
第4工程では図8A及び8Bに示すように、電極部13を仮固定する。ここでは電極部13に設けられた測定用電極10と引き出し用電極11が並行になるように配置していている。ここでは描かれていないが、電極部13は金型のキャビティ内に、それらの露出した主面が金型に接触するように配置する。
(4th process)
In the fourth step, the electrode portion 13 is temporarily fixed as shown in FIGS. 8A and 8B. Here, the measurement electrode 10 and the extraction electrode 11 provided in the electrode portion 13 are arranged in parallel. Although not drawn here, the electrode portions 13 are arranged in the cavity of the mold so that their exposed main surfaces are in contact with the mold.

(第5工程)
第5工程では、図示しないキャピティ内に樹脂を射出する。この樹脂を硬化させることにより支持体本体1を得る。続いて金型を分解することに図9Aの生体センサを得る。なお図9Bは電極部13を含む部分を切り出して示したものである。
(5th process)
In the fifth step, a resin is injected into a capacity not shown. The support body 1 is obtained by curing this resin. Subsequently, the biosensor of FIG. 9A is obtained by disassembling the mold. FIG. 9B shows the portion including the electrode portion 13 cut out.

支持体本体1は、生体センシングのために使用する液体試料に対して安定である必要がある。支持体本体1の材料としては、有機樹脂が適している。   The support body 1 needs to be stable with respect to the liquid sample used for biological sensing. As a material for the support body 1, an organic resin is suitable.

測定用電極10の実効面積が一定となるよう、支持体本体1と基体131と間に液体試料が侵入しないようにするべきである。また、基体131の腐食を防ぐ観点では、特に支持部14との切り離し部に液体試料が接触しないようにするべきである。それ故、これら接続部16を埋め込むように支持体本体1を形成するか、又は、接続部16上に保護層17を形成することが好ましい。
以上のようにして、例えば図1,図3,図4に示す生体センサを得る。
The liquid sample should not enter between the support body 1 and the base 131 so that the effective area of the measurement electrode 10 is constant. Further, from the viewpoint of preventing the corrosion of the base 131, the liquid sample should be prevented from coming into contact with the part separated from the support part 14 in particular. Therefore, it is preferable to form the support body 1 so as to embed these connection portions 16 or to form the protective layer 17 on the connection portions 16.
As described above, for example, the biosensor shown in FIGS. 1, 3, and 4 is obtained.

また、図示しないが生体センサには参照電極を備えることができる。参照電極としては例えば銀/塩化銀電極を使用することができる。そのような参照電極は金属銀からなる表面を有している部品を準備し、その表面を塩化して塩化銀を生成させることにより得られる。この参照電極を上記の基体131と同様に組み込むことで、参照電極を兼ね備えた生体センサを得ることができる。   Although not shown, the biosensor can be provided with a reference electrode. As the reference electrode, for example, a silver / silver chloride electrode can be used. Such a reference electrode is obtained by preparing a part having a surface made of metallic silver and chlorinating the surface to produce silver chloride. By incorporating this reference electrode in the same manner as the substrate 131, a biosensor having the reference electrode can be obtained.

<第4実施形態>
図10A及び10Bに示す読み取り装置200は解析部を有している。図10Bは生体センサ100と読み取り装置200が電気的に接続された状態における断面図を示している。図10Aのように読み取り電極12a及び12bは凸形状をしていることで、引き出し用電極11に確実に接触することが可能である。
<Fourth embodiment>
The reading apparatus 200 shown in FIGS. 10A and 10B has an analysis unit. FIG. 10B shows a cross-sectional view in a state where the biosensor 100 and the reading device 200 are electrically connected. As shown in FIG. 10A, the reading electrodes 12 a and 12 b have a convex shape, so that the reading electrode 11 can be reliably contacted.

また読み取り電極12は、図11に示すバネ形状であっても良いし、図12に示す板バネ形状であっても良い。読み取り電極12は、これに限定されない。また電極素材は基体131に炭素被覆を行ったものが好ましいが、例えば金属銅に金めっきをほどこして、防食性や導電性を得たものであっても良い。この読み取り電極12が図2に示す読み取り装置200の解析部に接続されることで、生体センサ100に設けられた測定用電極10の電気信号を解析することが可能となる。なお、ここでは、読み取り装置200を例にして説明したが、他の読み取り装置においても同様に適用することができる。   The reading electrode 12 may have a spring shape shown in FIG. 11 or a leaf spring shape shown in FIG. The read electrode 12 is not limited to this. The electrode material is preferably one in which the base 131 is coated with carbon. However, for example, a metal plate obtained by applying gold plating to copper to obtain corrosion resistance or conductivity may be used. By connecting the reading electrode 12 to the analyzing unit of the reading device 200 shown in FIG. 2, it becomes possible to analyze the electrical signal of the measuring electrode 10 provided in the biosensor 100. Here, the reading apparatus 200 has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to other reading apparatuses.

読み取り装置200は一般的な機械装置を製造する方法で製造することが可能であり、上記のような生体センサの製造方法を用いる必要はない。   The reading device 200 can be manufactured by a general method for manufacturing a mechanical device, and it is not necessary to use the above-described method for manufacturing a biosensor.

以下に、生体センサの製造及びこれを用いた測定の具体例を記載する。   Below, the specific example of manufacture of a biosensor and the measurement using this is described.

(A)金属素材の加工
厚さ20mmのステンレス(SUS304)板を加工して、図5Aに示す金属板900を得た。この加工は、具体的には、以下の方法により行った。先ず、ステンレス板の両面へ感光性エッチングレジストを塗布した。これらレジスト層をパターン露光し、現像することにより、ステンレス板の両面にレジストパターンを形成した。次いで、これらレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、ステンレスをエッチングした。エッチング液としては、塩化第2鉄溶液を使用した。その後、レジストパターンを剥離することにより、スリット15を有する金属板900を得た。次いで、基体131が支持部14に対して持ちあがるように、曲げ加工を行った。ここでは、基体131の電極である円形部の寸法は直径3mmとし、基体131の円形部が支持部14に対して垂直の位置になるよう基体131を曲げた。
(A) Processing of metal material A 20 mm thick stainless steel (SUS304) plate was processed to obtain a metal plate 900 shown in FIG. 5A. Specifically, this processing was performed by the following method. First, a photosensitive etching resist was applied to both surfaces of a stainless steel plate. These resist layers were subjected to pattern exposure and developed to form resist patterns on both surfaces of the stainless steel plate. Next, stainless steel was etched using these resist patterns as an etching mask. As an etchant, a ferric chloride solution was used. Then, the metal plate 900 which has the slit 15 was obtained by peeling a resist pattern. Next, bending was performed so that the base 131 was lifted with respect to the support portion 14. Here, the size of the circular portion which is an electrode of the base 131 is 3 mm in diameter, and the base 131 is bent so that the circular portion of the base 131 is in a position perpendicular to the support portion 14.

(B)保護層の形成
次に、金属板900の表面全体に、めっき法により、炭素からなる厚さ3μmの連続膜を、図6に示す保護層17として形成した。具体的には、保護層17は、カルシウムカーバイドを含む溶融塩(LiCl−KCl−CaCl2:500℃)に金属板900を浸漬させ、アノード分極することによって形成した。
(B) Formation of Protective Layer Next, a continuous film made of carbon having a thickness of 3 μm was formed as the protective layer 17 shown in FIG. 6 on the entire surface of the metal plate 900 by plating. Specifically, the protective layer 17 was formed by immersing the metal plate 900 in a molten salt containing calcium carbide (LiCl—KCl—CaCl2: 500 ° C.) and performing anodic polarization.

(C)電極の仮配置
次に、保護層17を形成した基体131を、支持部14から切り離した。具体的には、基体131と支持部14との接続部にレーザビームを照射して、基体131を支持部14から切断した。このようにして、図7に示す基体131と保護層17で構成された電極部13を得た。
(C) Temporary Arrangement of Electrodes Next, the base 131 on which the protective layer 17 was formed was separated from the support portion 14. Specifically, the base 131 was cut from the support 14 by irradiating the connecting portion between the base 131 and the support 14 with a laser beam. Thus, the electrode part 13 comprised with the base | substrate 131 and the protective layer 17 shown in FIG. 7 was obtained.

(D)樹脂モールド
次に、図示しない金型のキャビティ内に、電極部13を、それらの露出した主面が、図示しない金型の壁面に接触するように配置した。
(D) Resin mold Next, the electrode part 13 was arrange | positioned in the cavity of the metal mold | die not shown so that those exposed main surfaces might contact the wall surface of the metal mold | die not shown.

次いで、金型に樹脂を射出した。この樹脂を硬化させることにより、直径20mm、高さ30mm、支持体本体1の厚さ3mmの図4Aに示す生体センサ600を得た。   Next, a resin was injected into the mold. By curing this resin, a biosensor 600 shown in FIG. 4A having a diameter of 20 mm, a height of 30 mm, and a thickness of the support body 1 of 3 mm was obtained.

(E)読み取り装置の準備
図4Bに示す読み取り電極12と図2に示す解析部を有する読み取り装置700を準備する。読み取り装置700は、上記生体センサ600を装着できる形状とし、直径23mm、深さ20mmの円柱状の穴を設け、この穴の中に設置した読み取り電極12は、図12に示す板バネ式とし、これで引き出し用電極11と電気的に接続するようにした。
(E) Preparation of Reading Device A reading device 700 having the reading electrode 12 shown in FIG. 4B and the analysis unit shown in FIG. 2 is prepared. The reading device 700 has a shape in which the biosensor 600 can be attached, and has a cylindrical hole having a diameter of 23 mm and a depth of 20 mm. The reading electrode 12 installed in the hole is a leaf spring type shown in FIG. Thus, the lead electrode 11 was electrically connected.

(F)部品の接続
生体センサ600の引き出し用電極11と読み取り装置700の読み取り電極12を接触させるように生体センサ600を、読み取り装置700に装着した。
(F) Connection of parts The biosensor 600 was attached to the reading device 700 so that the lead electrode 11 of the biosensor 600 and the reading electrode 12 of the reading device 700 were brought into contact with each other.

(G)測定
10μLの血液と、グルコースオキシターゼ及びフェリシアン化イオンを各々0.01mol/Lの濃度で含有した10μLの生理食塩水とを混合した。混合を開始してから1分後に、この混合液を生体センサ600の凹部内に導入し、読み取り電極12a及び12b間に0.5Vの電圧を印加した。そして、電圧の印加を開始してから10秒後に読み取り電極12a及び12b間に流れる電流を測定した。この測定によって得られた電流値は、血中グルコース濃度が10乃至500mg/dLの範囲で1乃至10μAであり、よい直線性が得られることが分かった。この測定手法自体は、血中グルコース濃度の検出法として比較的一般的である。上記の試験により、上述した生体センサを用いた場合においても、正確な測定が可能であることが分かった。
(G) Measurement 10 μL of blood was mixed with 10 μL of physiological saline containing glucose oxidase and ferricyanide ions at a concentration of 0.01 mol / L. One minute after the start of mixing, this mixed solution was introduced into the concave portion of the biosensor 600, and a voltage of 0.5 V was applied between the reading electrodes 12a and 12b. Then, the current flowing between the reading electrodes 12a and 12b was measured 10 seconds after the start of voltage application. The current value obtained by this measurement was 1 to 10 μA when the blood glucose concentration was in the range of 10 to 500 mg / dL, and it was found that good linearity was obtained. This measurement method itself is relatively common as a method for detecting blood glucose concentration. From the above test, it was found that accurate measurement is possible even when the above-described biosensor is used.

この方法を用いることで液体の連続測定が可能となり、また測定に用いた生体センサのみを廃棄し、解析部を汚染すること無く使うことが可能である。   By using this method, it is possible to continuously measure the liquid, and it is possible to discard only the biosensor used for the measurement and use it without contaminating the analysis unit.

100,300,600…生体センサ;200,400,700,800…読み取り装置;500…輸血管;900…金属板;1…支持体本体;2…読み取り装置本体;3…試料;10…測定用電極;11…引き出し用電極;12…読み取り電極;13…電極部;14…支持部;15…スリット;16…接続部;17…保護層;131…基体 100, 300, 600 ... biosensor; 200, 400, 700, 800 ... reading device; 500 ... transfusion vessel; 900 ... metal plate; 1 ... support body; 2 ... reading device body; 3 ... sample; 11 ... Electrode for extraction; 12 ... Reading electrode; 13 ... Electrode portion; 14 ... Supporting portion; 15 ... Slit; 16 ... Connection portion; 17 ... Protective layer;

Claims (13)

試料液体と接触する電極を有する第1の面と、外部装置へ接続することを目的とした電極を有する第2の面を有し、
前記第1の面には2以上の電極を具備し、
前記第2の面には2以上の電極を具備し、
前記第2の面には前記試料液体が接触しないように、絶縁体からなる支持体が前記第1の面と前記第2の面を分離し、
前記第1の面に設置された電極は、前記第2の面に設置された対応する電極に電気的に導通し、
前記第1の面に設置された電極の1以上は、金属からなる表面を有する基体と、前記表面の少なくとも一部を被覆した保護膜を含み、
前記保護膜は、炭素からなりかつ1μm以上の厚みを有している連続膜である、生体センサ。
A first surface having an electrode in contact with the sample liquid and a second surface having an electrode intended for connection to an external device;
The first surface comprises two or more electrodes,
The second surface comprises two or more electrodes,
A support made of an insulator separates the first surface and the second surface so that the sample liquid does not contact the second surface,
The electrode installed on the first surface is electrically connected to the corresponding electrode installed on the second surface;
One or more of the electrodes installed on the first surface include a base having a surface made of metal and a protective film covering at least a part of the surface,
The biological sensor, wherein the protective film is a continuous film made of carbon and having a thickness of 1 μm or more.
前記保護膜は、少なくとも前記試料液体が接触し得る領域全体を被覆している、請求項1に記載の生体センサ。   The biosensor according to claim 1, wherein the protective film covers at least an entire area where the sample liquid can contact. 前記支持体が、前記第1の面を内側に、前記第2の面を外側に設けた円筒形であり、円筒形の前記支持体の両端にチューブを接続するための接続部を有し、前記支持体の円筒内部に前記試料液体は導入される、請求項1または2に記載の生体センサ。   The support has a cylindrical shape in which the first surface is provided on the inner side and the second surface is provided on the outer side, and has connection portions for connecting tubes to both ends of the cylindrical support. The biosensor according to claim 1, wherein the sample liquid is introduced into a cylinder of the support. 前記支持体が円筒形であり、少なくとも一方の開口部が閉塞されている、請求項1または2に記載の生体センサ。   The biosensor according to claim 1 or 2, wherein the support is cylindrical and at least one opening is closed. 円筒形の前記支持体において、前記第1の面が外側に、前記第2の面が内側に配置されている、請求項4に記載の生体センサ。   The biosensor according to claim 4, wherein in the cylindrical support body, the first surface is disposed on the outside and the second surface is disposed on the inside. 前記第1の面に設置された電極は、円筒の側壁にそって形成された環状となっている、請求項3または4に記載の生体センサ。   5. The biosensor according to claim 3, wherein the electrode installed on the first surface has an annular shape formed along a side wall of a cylinder. 前記試料液体は血液、または尿である、請求項1から6の何れか1項に記載の生体センサ。   The biosensor according to claim 1, wherein the sample liquid is blood or urine. 金属からなる表面を有している基体に、めっき法によって炭素からなる保護膜を、前記表面の少なくとも一部を被覆しかつ1μm以上の厚さになるように形成して電極を得る工程と、
前記電極を含む2以上の電極を支持体に支持させる工程と、
を含む、生体センサの製造方法。
Forming a protective film made of carbon on a substrate having a surface made of metal by plating so as to cover at least a part of the surface and have a thickness of 1 μm or more, and obtaining an electrode;
Supporting two or more electrodes including the electrode on a support;
A method for manufacturing a biosensor, comprising:
前記保護膜を有する前記電極を得る工程に先立ち、前記基体を変形させる工程を更に含む、請求項8に記載の生体センサの製造方法。   The biosensor manufacturing method according to claim 8, further comprising a step of deforming the base body prior to the step of obtaining the electrode having the protective film. 前記金属からなる表面を有している板の一部を除去して、前記基体と前記基体につながった支持部とを含んだ構造体を得る工程と、
前記電極を得る工程のあとに、前記基体を前記支持部から切り離す工程と、
をさらに含む、請求項8または9に記載の生体センサの製造方法。
Removing a part of the plate having a surface made of the metal to obtain a structure including the base and a support portion connected to the base;
After the step of obtaining the electrode, the step of separating the base from the support part;
The biosensor manufacturing method according to claim 8, further comprising:
請求項1から7の何れか1項に記載の前記生体センサの前記第2の面に設置された2以上からなる電極に電気的接続され、それら電極間へ、直流、交流、またはその両方印加し電極間を流れる電流、または電極間の抵抗から前記第1の面に接触した前記試料液体に関する情報を生成する処理部を具備したバイオセンシング装置。   8. The biosensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the biosensor is electrically connected to two or more electrodes installed on the second surface, and a direct current, an alternating current, or both are applied between the electrodes. A biosensing device comprising a processing unit that generates information on the sample liquid in contact with the first surface from a current flowing between the electrodes or a resistance between the electrodes. 前記生体センサとの接続は、前記第2の面に設置された電極と前記バイオセンシング装置の電極が摺り合わせによって通電する、請求項11に記載のバイオセンシング装置。   The biosensing apparatus according to claim 11, wherein the biosensor is connected to the electrode installed on the second surface and the electrode of the biosensing apparatus is energized by sliding. 前記生体センサは、便器に設けられた電極に差し込んで使用される、請求項12に記載のバイオセンシング装置。   The biosensing device according to claim 12, wherein the biosensor is used by being inserted into an electrode provided in a toilet.
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