JP5472066B2 - バイオセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁性基板に作用極および対極を含む電極系が設けられた電極層と、作用極および対極上に設けられた反応層と、検体が供給されるキャビティを形成するためのスリットが形成されたスペーサ層と、キャビティに連通する空気穴が形成されたカバー層とを備え、電極層にスペーサ層を介してカバー層が積層されて接着されることにより形成されたバイオセンサの製造方法に関する。

従来、図３に示すように、作用極５０１および対極５０２を含む電極系と、測定対象物質と特異的に反応する酵素を含む反応層５０３とを有するバイオセンサ５００を用いて、検体に含まれる測定対象物質と反応層５０３とが反応することで生成される還元物質を作用極５０１と対極５０２との間に電圧を印加して酸化することにより得られる酸化電流を計測することで測定対象物質の定量を行う物質の測定方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

図３に示すバイオセンサ５００は、検体に含まれるグルコースを定量するためのセンサであって、ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板に電極が設けられることによる電極層５０４と、カバー層５０６と、電極層５０４とカバー層５０６とに挟まれて配置されるスペーサ層５０５とが積層されて形成されている。また、スペーサ層５０５には、検体が供給されるキャビティ５０７を形成するためのスリット５０５ａが設けられており、電極層５０４にスペーサ層５０５を介してカバー層５０６が積層されて、ホットメルト型接着剤により接着されることで、電極層５０４と、スペーサ層５０５のスリット５０５ａの部分と、カバー層５０６とにより検体が供給されるキャビティ５０７が形成され、バイオセンサ５００の側面に形成される検体導入口からキャビティ５０７に検体が供給される。また、カバー層５０６には、形成されたキャビティ５０７の終端部と連通する空気穴５０６ａが形成されている。

また、電極層５０４には、作用極５０１と対極５０２とが設けられ、これらの電極５０１，５０２にそれぞれ電気接続される電極パターン５０１ａ，５０２ａが設けられることにより電極層５０４に電極系が形成されている。また、作用極５０１および対極５０２上には反応層５０３が設けられており、作用極５０１と対極５０２とは、それぞれバイオセンサ５００に形成されたキャビティ５０７に露出するように電極層５０４に設けられている。したがって、液体から成る検体がキャビティ５０７に検体導入口から供給されれば、キャビティ５０７に露出する作用極５０１および対極５０２と反応層５０３とが検体に接触すると共に、反応層５０３は検体に溶解する。

また、作用極５０１および対極５０２上に設けられた反応層５０３には、検体に含まれるグルコースに特異的に反応するグルコースオキシダーゼと、メディエータ（電子受容体）としてのフェリシアン化カリウムとが含まれている。そして、フェリシアン化カリウムが検体に溶解することによるフェリシアン化イオンは、グルコースオキシダーゼと反応してグルコースがグルコノラクトンに酸化される際に放出される電子により還元体であるフェロシアン化イオンに還元される。したがって、バイオセンサ５００に形成されたキャビティ５０７にグルコースを含む検体が検体導入口から供給されると、フェリシアン化イオンはグルコースが酸化されることにより放出される電子により還元されるため、検体に含まれて酵素反応により酸化されるグルコースの濃度に応じた量だけフェリシアン化イオンの還元体であるフェロシアン化イオンが生成される。

このよう構成されたバイオセンサ５００では、酵素反応の結果生じたメディエータの還元体を作用極５０１上で酸化することにより得られる酸化電流が検体中のグルコース濃度に依存した大きさとなるため、この酸化電流を計測することにより検体に含まれるグルコースの定量を行うことができる。なお、図３は従来のバイオセンサの一例を示す図である。

特開２００２−２１４１８７号公報（段落［０００２］〜［０００５］，［００１１］〜［００２８］、図１など）

ところで、バイオセンサ５００は、同じ軟化点を有するホットメルト型接着剤により両面に接着剤層が形成されたよりスペーサ層５０５の一方の面が、反応層５０３が設けられた電極層５０４にその上から接着され、さらにスペーサ層５０５の他方の面にカバー層５０５が接着されて形成される。したがって、スペーサ層５０５の他方の面にカバー層を接着する際に、電極層５０４とスペーサ層５０５との接着面のホットメルト型接着剤が再軟化して、電極層５０４およびスペーサ層５０５間に位置ずれが生じたり、キャビティ５０７内にホットメルト型接着剤が浸入することによりキャビティ５０７の容量が変動するおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電極層にスペーサ層を介してカバー層を接着するときに位置ずれが生じるのを防止することができ、ホットメルト型接着剤がキャビティに浸入するのを防止できる技術を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のバイオセンサの製造方法は、絶縁性基板に作用極および対極を含む電極系が設けられた電極層と、前記作用極および前記対極上に設けられた反応層と、検体が供給されるキャビティを形成するためのスリットが形成されたスペーサ層と、前記キャビティに連通する空気穴が形成されたカバー層とを備え、前記電極層に前記スペーサ層を介してカバー層が積層されて接着されることにより形成されたバイオセンサの製造方法において、前記スペーサ層の一方面に、前記電極層および前記カバー層のいずれか一方を第１のホットメルト型接着剤により接着する第１の接着工程と、前記スペーサ層の他方面に、前記電極層および前記カバー層の他方を軟化点が前記第１のホットメルト型接着剤よりも低い第２のホットメルト型接着剤により接着する第２の接着工程とを備えることを特徴としている（請求項１）。

また、前記第１の接着工程において、前記電極層が前記スペーサ層に接着されるとよい（請求項２）。

また、前記第１の接着工程の後であって、前記第２の接着工程の前に、測定対象物質と反応する酵素を含む前記反応層を前記作用極および前記対極上に形成する反応層形成工程をさらに備えるのが望ましい（請求項３）。

さらに、前記第１のホットメルト型接着剤の軟化点は、前記反応層に含まれる酵素の失活温度よりも高く、前記第２のホットメルト型接着剤の軟化点は、前記失活温度よりも低いのが望ましい（請求項４）。

また、前記第１の接着工程の後であって、前記反応層形成工程の前に、プラズマによる洗浄工程をさらに備えるとよい（請求項５）。

請求項１の発明によれば、検体が供給されるキャビティを形成するためのスリットが形成されたスペーサ層の一方面に、電極系が設けられた電極層および空気穴が形成されたカバー層のいずれか一方を第１のホットメルト型接着剤により接着する第１の接着工程が実行された後に、スペーサ層の他方面に、電極層およびカバー層の他方を軟化点が第１のホットメルト型接着剤よりも低い第２のホットメルト型接着剤により接着する第２の接着工程が実行されるため、第２の接着工程が実行される際に、第１の接着工程において使用された第１のホットメルト型接着剤が再軟化するおそれがなく、電極層にスペーサ層を介してカバー層を接着するときに位置ずれが生じるのを防止することができ、ホットメルト型接着剤がキャビティに浸入するのを防止することができる。

請求項２の発明によれば、電極層の表面には電極系が設けられているため、一般的に、軟化点の低いホットメルト型接着剤では、電極層とスペーサ層との接着強度が弱くなるおそれがあるが、第１の接着工程において、第２の接着工程において使用される第２のホットメルト型接着剤よりも軟化点の高い第１のホットメルト型接着剤により電極層とスペーサ層とが接着されるため、電極層およびスペーサ層間の接着強度の向上を図ることができる。

請求項３の発明によれば、作用極および対極上に反応層を形成する反応層形成工程が実行される前に、スペーサ層の一方面に軟化点の高い第１のホットメルト型接着剤により電極層が接着される第１の接着工程が実行され、反応層形成工程が実行された後に、スペーサ層の他方面に軟化点の低い第２のホットメルト型接着剤によりカバー層が接着される第２の接着工程が実行されるため、電極層にスペーサ層を介してカバー層を接着するときの熱が、反応層に含まれる酵素に与える悪影響の低減を図ることができる。

請求項４の発明によれば、反応層形成工程の前に実行される第１の接着工程で使用される第１のホットメルト型接着剤の軟化点は、反応層に含まれる酵素の失活温度よりも高く、反応層形成工程の後に実行される第２の接着工程で使用される第２のホットメルト型接着剤の軟化点は、反応層に含まれる酵素の失活温度よりも低いため、電極層にスペーサ層を介してカバー層を接着するときの熱が、反応層に含まれる酵素に悪影響を与えるのをさらに抑制することができる。

請求項５の発明によれば、第１の接着工程の後であって、反応層形成工程の前に、プラズマによる洗浄工程を実行することにより、電極層に設けられた電極系の汚れを取り除いて、バイオセンサの感度の向上を図ることができる。

本発明のバイオセンサの一例を示す図である。 バイオセンサ製造処理の一例を示すフローチャートである。 従来のバイオセンサの一例を示す図である。

本発明のバイオセンサの製造方法の一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

図１は本発明のバイオセンサ１００の一例を示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は斜視図である。図２はバイオセンサ製造処理の一例を示すフローチャートである。

この発明のバイオセンサ１００は、作用極１０１および対極１０２を含む電極系と、測定対象物質と反応する酵素を含む反応層１０６を有し、測定器（図示省略）に装着されて使用されるものである。すなわち、測定器に装着されたバイオセンサ１００の先端側に設けられたキャビティ１０３に供給された血液などの検体に含まれるグルコースなどの測定対象物質と、バイオセンサ１００に設けられた反応層１０６とが反応することで生成される還元物質を、作用極１０１と対極１０２との間に電圧を印加して酸化することにより得られる酸化電流を計測することで、検体に含まれる測定対象物質の定量が行われる。

バイオセンサ１００は、図１（ａ）に示すように、それぞれ、セラミック、ガラス、プラスチック、紙、生分解性材料、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性材料により形成された、作用極１０１および対極１０２を含む電極系が設けられた電極層１１０と、検体が供給されるキャビティ１０３を形成するためのスリット１０４が形成されたスペーサ層１２０と、キャビティ１０３に連通する空気穴１０５が形成されたカバー層１３０とが、
図１（ｂ）に示すように、先端側が揃った状態で電極層１１０にスペーサ層１２０を介してカバー層１３０が積層されて接着されることにより形成される。また、作用極１０１および対極１０２上には、検体に含まれるグルコースなどの測定対象物質と反応する酵素を含む反応層１０６が設けられている。そして、後端側から測定器の所定の挿入口に挿入されて装着されることで、バイオセンサ１００は測定器２に装着される。

この実施形態では、電極層１１０は、ポリエチレンテレフタレートから成る基板により形成されており、基板上にスクリーン印刷やスパッタリング等により形成された、白金、金、パラジウムなどの貴金属やカーボンなどの導電性物質から成る電極膜にレーザ加工によるパターン形成が施されることにより、作用極１０１および対極１０２と、バイオセンサ１００が測定器に装着されたときに作用極１０１および対極１０２それぞれと測定器とを電気的に接続する電極パターン１０１ａ，１０２ａとが設けられている。

また、スペーサ層１２０は、ポリエチレンテレフタレートから成る基板により形成されており、基板の先端縁部のほぼ中央にキャビティ１０３を形成するためのスリット１０４が形成され、図１（ａ）に示すように電極層１１０と先端が揃った状態で積層されて、スペーサ層１２０の一方面と電極層１１０の電極系が形成された面とが、所定の軟化点を有する第１のホットメルト型接着剤により接着される（ステップＳ１：第１の接着工程）。

次に、電極層１１０にスペーサ層１２０が積層されて形成されるキャビティ１０３部分が、プラズマにより洗浄処理された後に（ステップＳ２：プラズマ洗浄工程）、反応層１０６が形成される。なお、プラズマ洗浄工程において使用されるプラズマは、酸素プラズマ、窒素プラズマ、アルゴンプラズマなど、プラズマによる金属活性化処理において使用される種々のプラズマを使用することができ、減圧プラズマであっても大気圧プラズマであってもよい。

反応層１０６は、電極層１１０にスペーサ層１２０が積層されて形成されるキャビティ１０３に露出する作用極１０１および対極１０２に、カバー層１３０が積層される前に、カルボキシメチルセルロースやゼラチンなどの増粘剤、酵素、メディエータ、アミノ酸や有機酸などの添加物を含有する試薬を滴下することにより形成される（ステップＳ３：反応層形成工程）。また、キャビティへ１０３に血液などの検体の供給を円滑にするために、界面活性剤やリン脂質などの親水化剤がキャビティ１０３内壁に塗布される。

酵素としては、グルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールエステラーゼ、クレアチニナーゼ、クレアチナーゼ、ＤＮＡポリメラーゼ、ＰＱＱ−グルコースデヒドロゲナーゼ、ＮＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼ、ＦＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼなどを用いることができ、これらの酵素を検出したい測定対象物質に応じて選択することで種々のセンサを形成することができる。

例えば、グルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼを用いれば検体中のグルコースを検出するグルコースセンサを形成でき、アルコールオキシダーゼまたはアルコールデヒドロゲナーゼを用いれば検体中のエタノールを検出するアルコールセンサを形成でき、乳酸オキシダーゼを用いれば検体中の乳酸を検出する乳酸センサを形成でき、コレステロールエステラーゼとコレステロールオキシダーゼとの混合物を用いれば総コレステロールセンサを形成できる。

メディエータとしては、フェリシアン化カリウム、フェロセン、フェロセン誘導体、ベンゾキノン、キノン誘導体、オスミウム錯体、ルテニウム錯体などを用いることができる。

カバー層１３０は、ポリエチレンテレフタレートから成る基板により形成されており、基板にはスペーサ層１２０に積層されたときにキャビティ１０３と連通する空気穴１０５が形成されている。そして、反応層１０６がキャビティに露出する作用極１０１および対極１０２に形成された後に、カバー層１３０がスペーサ層１２０の他方面に積層されて、軟化点が第１のホットメルト型接着剤よりも低い第２のホットメルト型接着剤により接着されることにより（ステップＳ４：第２の接着工程）、検体をキャビティ１０３に供給するための検体導入口１０３ａが先端に形成された、各層１１０，１２０，１３０の貼り合せの位置精度が高く、キャビティ１０３の容量精度が高いバイオセンサ１００が形成される。

なお、電極層１１０にスペーサ層１２０を介してカバー層１３０を積層して接着するときに、第１、第２の接着工程において使用される第１、第２のホットメルト型接着剤としては、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン系、ポリオレフィン系、ポリアミド系、合成ゴム系、アクリル系、ポリウレタン系など、電極層１１０、スペーサ層１２０、カバー層１３０の材質に応じて、一般的に使用されるホットメルト型接着剤から、適宜、選択して使用すればよい。

具体的には、ポリエステル系のホットメルト型接着剤として、東亞合成株式会社製の型番ＰＥＳ−１２０Ｌ（軟化点：１２５℃）、ＰＥＳ−１４０Ｈ（軟化点：１５３℃）、ＰＥＳ−１１１Ｅ（軟化点：１２５℃）、ＰＥＳ−１２６Ｅ（軟化点：１５０℃）などを使用することができる。また、ポリオレフィン系のホットメルト型接着剤として、森部商店の型番９１２Ｋ（軟化点：１４８℃）、０４３０（軟化点：１１５℃）、９６６Ｐ（軟化点：１０９℃）などを使用することができる。また、アクリル系のホットメルト型接着剤として、森部商店の型番ＵＸ８０１（軟化点：９０℃）などを使用することができる。

そして、第２の接着工程（ステップＳ４）で使用される第２のホットメルト型接着剤の軟化点が、第１の接着工程（ステップＳ１）において使用される第１のホットメルト型接着剤の軟化点よりも低くなるように、適宜、第１、第２のホットメルト型接着剤を選択すればよい。このとき、反応層１０６が形成される前に第１の接着工程において使用される第１のホットメルト型接着剤の軟化点は、反応層１０６に含まれる酵素の失活温度よりも高くし、反応層１０６が形成された後に第２の接着工程において使用される第２のホットメルト型接着剤の軟化点は、反応層１０６に含まれる酵素の失活温度よりも低くして、第１、第２のホットメルト型接着剤を選択するのが望ましい。

ところで、ＩＳＯ（国際標準化機構）１５１９７では、血糖値（グルコース）測定において、
（グルコース濃度）≧７５ｍｇ／ｄＬ
の場合、どんなに精度が悪くとも、全計測値の９５％が±２０％の誤差範囲内に入ることが要求されている。また、電極層１１０、スペーサ層１２０およびカバー層１３０をホットメルト型接着剤により接着する際、約１０秒程度加熱されるが、各層１１０，１２０，１３０の材質がポリエチレンテレフタレートであれば、加熱された各層１１０，１２０，１３０が室温程度にまで冷却されるのに約６０秒程度要する。そこで、この実施形態では、接着の際に加熱された各層１１０，１２０，１３０が高温状態を維持する約６０秒の間に、反応層１０６に含まれる酵素が４０％以上失活する温度を失活温度と定義している。このように、反応層１０６に含まれる酵素が４０％以上失活した状態は、バイオセンサ１００による測定値が±２０％の誤差範囲内に入ることがない状態である。

なお、失活温度は、バイオセンサ１００に要求される測定精度や反応層１０６に使用される酵素、バイオセンサ１００の製造過程における加熱時間などに応じて、適宜、設定すればよく、上記したように、ホットメルト型接着剤を使用するときの加熱時間および冷却時間を考慮した６０秒間に失活する酵素の割合に基づいて失活温度を定義する場合には、
（ａ）±１５％の誤差範囲内での測定精度が要求されていれば、反応層１０６に含まれる酵素が６０秒の間に３０％以上失活する温度を失活温度と定義し、
（ｂ）±１０％の誤差範囲内での測定精度が要求されていれば、反応層１０６に含まれる酵素が６０秒の間に２０％以上失活する温度を失活温度と定義し、
（ｃ）±５％の誤差範囲内での測定精度が要求されていれば、反応層１０６に含まれる酵素が６０秒の間に１０％以上失活する温度を失活温度と定義し、
（ｄ）±０．５％の誤差範囲内での測定精度が要求されていれば、反応層１０６に含まれる酵素が６０秒の間に１％以上失活する温度を失活温度と定義すればよい。

また、一般的に、ホットメルト型接着剤は、軟化点の８０〜９０％の温度を実際の接着温度とすることが望ましく、反応層１０６に含まれる酵素の失活温度に基づいてホットメルト型接着剤を選択するときに、各ホットメルト型接着剤の軟化点および実際の接着温度の両方を考慮して、ホットメルト型接着剤を選択してもよい。

この実施形態では、バイオセンサ１００は、血液中のグルコースの定量を行うことを目的に形成されており、測定対象物質としてのグルコースと特異的に反応する酵素としてＦＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼを含み、測定対象物であるグルコースとＦＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼとの反応により生成される電子により還元されて還元物質と成るメディエータとしてフェリシアン化カリウムを含む反応層１０６がキャビティ１０３に露出する作用極１０１および対極１０２に設けられている。

なお、反応層１０６に含まれる酵素として、東洋紡績株式会社製のＦＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼ（型番：ＦＡＤ−ＧＤＨ）を採用したが、この酵素を所定の温度で６０秒間加熱したときの残存した活性な酵素の割合を計測したところ、６０℃で１００％、８０℃で１００％、１００℃で９８．５％、１２０℃で９６．３％であった。

したがって、第１、第２のホットメルト型接着剤として、例えば、以下の３つの組合せを選択することができる。
（１）第１のホットメルト型接着剤として「ＰＥＳ−１４０Ｈ」を選択して１３０℃の接着温度で第１の接着工程を実行した後に（ステップＳ１）、反応層形成工程を実行し（ステップＳ３）、第２のホットメルト型接着剤として「ＰＥＳ−１２０Ｌ」を選択して１０５℃の接着温度で第２の接着工程を実行する（ステップＳ４）。
（２）第１のホットメルト型接着剤として「ＰＥＳ−１４０Ｈ」を選択して１３０℃の接着温度で第１の接着工程を実行した後に（ステップＳ１）、反応層形成工程を実行し（ステップＳ３）、第２のホットメルト型接着剤として「０４３０」を選択して９８℃の接着温度で第２の接着工程を実行する（ステップＳ４）。
（３）第１のホットメルト型接着剤として「ＰＥＳ−１４０Ｈ」を選択して１３０℃の接着温度で第１の接着工程を実行した後に（ステップＳ１）、反応層形成工程を実行し（ステップＳ３）、第２のホットメルト型接着剤として「ＵＸ８０１」を選択して７７℃の接着温度で第２の接着工程を実行する（ステップＳ４）。

なお、各接着温度においてＦＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼが６０秒の間に失活する割合を鑑みれば、上記（３）を選択するのが最も望ましい。

このように構成されたバイオセンサ１００では、先端の検体導入口１０３ａに血液から成る検体を接触させることにより、毛細管現象により検体が空気穴１０５に向かって吸引されてキャビティ１０３に検体が供給される。そして、キャビティ１０３に供給された検体に反応層１０６が溶解することにより、検体中の測定対象物質であるグルコースとＦＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼとの酵素反応により電子が放出され、放出された電子によりフェリシアン化イオンが還元されて還元物質であるフェロシアン化イオンが生成される。そして、反応層１０６が検体に溶解することによる酸化還元反応により生成された還元物質を、バイオセンサ１００の作用極１０１と対極１０２との間に電圧を印加して電気化学的に酸化することにより、作用極１０１と対極１０２との間に流れる酸化電流を計測することで検体中のグルコースの定量が測定器において行われる。

以上のように、この実施形態によれば、検体が供給されるキャビティ１０３を形成するためのスリット１０４が形成されたスペーサ層１２０の一方面に、電極系が設けられた電極層１１０を第１のホットメルト型接着剤により接着する第１の接着工程が実行された後に、スペーサ層１２０の他方面に、カバー層１３０を軟化点が第１のホットメルト型接着剤よりも低い第２のホットメルト型接着剤により接着する第２の接着工程が実行されるため、第２の接着工程が実行される際に、第１の接着工程において使用された第１のホットメルト型接着剤が再軟化するおそれがなく、電極層１１０にスペーサ層１２０を介してカバー層１３０を接着するときに位置ずれが生じるのを防止することができ、ホットメルト型接着剤がキャビティ１０３に浸入するのを防止することができる。

したがって、電極層１１０、スペーサ層１２０およびカバー層１３０の貼り合せの位置精度が高く、キャビティ１０３容量の精度が高いバイオセンサ１００が形成されるため、常に同じ量の検体がキャビティ１０３に供給されることとなり、バイオセンサ１００の応答特性の再現性が向上し、精度の高い計測を行うことができる。

また、電極層１１０の表面には電極系が設けられているため、一般的に、軟化点の低いホットメルト型接着剤では、電極層１１０とスペーサ層１２０との接着強度が弱くなるおそれがあるが、第１の接着工程において、第２の接着工程において使用される第２のホットメルト型接着剤よりも軟化点の高い第１のホットメルト型接着剤により電極層１１０とスペーサ層１２０とが接着されるため、電極層１１０およびスペーサ層１２０間の接着強度の向上を図ることができる。したがって、バイオセンサ１００の製造過程における歩留まりを向上することができる。

また、作用極１０１および対極１０２上に反応層１０６を形成する反応層形成工程が実行される前に、スペーサ層１２０の一方面に軟化点の高い第１のホットメルト型接着剤により電極層１１０が接着される第１の接着工程が実行され、反応層形成工程が実行された後に、スペーサ層１２０の他方面に軟化点の低い第２のホットメルト型接着剤によりカバー層１３０が接着される第２の接着工程が実行されるため、電極層１１０にスペーサ層１２０を介してカバー層１３０を接着するときの熱が、反応層１０６に含まれる酵素に与える悪影響の低減を図ることができる。

また、反応層形成工程の前に実行される第１の接着工程で使用される第１のホットメルト型接着剤の軟化点を、反応層１０６に含まれる酵素（ＦＡＤ−グルコースデヒドロゲナーゼ）の失活温度よりも高く、反応層形成工程の後に実行される第２の接着工程で使用される第２のホットメルト型接着剤の軟化点を、反応層１０６に含まれる酵素の失活温度よりも低くすることにより、電極層１１０にスペーサ層１２０を介してカバー層１３０を接着するときの熱が、反応層１０６に含まれる酵素に悪影響を与えるのをさらに抑制することができる。

また、従来では、バイオセンサ１００の製造過程において、各層１１０，１２０，１３０を接着するときの熱により反応層１０６に含まれる酵素が失活するのを見越して、酵素が大量に含まれた状態の反応層１０６を形成していた。しかしながら、上記したように、反応層１０６が形成された後の第２の接着工程の接着温度を、反応層１０６に含まれる酵素の失活温度よりも低くすることにより、第２の接着工程により酵素が失活するのを抑制することができ、反応層１０６に含まれる酵素量を従来よりも減らすことができるため、大幅なコストダウンを図ることができる。

また、第１の接着工程の後であって、反応層形成工程の前に、プラズマによる洗浄工程を実行することにより、電極層１１０に設けられた電極系の汚れを取り除いて、バイオセンサ１００の感度の向上を図ることができるため、バイオセンサ１００の応答特性の再現性を高めることができ、精度の高い計測を行うことができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、先にスペーサ層１２０の一方面にカバー層１３０を接着した後に、反応層１０６が設けられた電極層１１０をスペーサ層１２０の他方面に接着してもよい。

また、ホットメルト型接着剤としては、液体状のものやペレット状のもの、シート状のものなど、どのような形状のものであってもよいが、シート状のホットメルト型接着剤を採用することで、各層１１０，１２０，１３０を貼り合せたときの接着層の厚みを常にほぼ均一にすることができるため、キャビティ１０３の容量が接着層の厚みにより変動するのを抑制することができる。また、薄膜シート状のホットメルト型接着剤を採用することで、各層１１０，１２０，１３０を貼り合せたときの接着層の厚みを非常に薄くすることができるため、キャビティ１０３の容量の低減を図ることができる。

また、プラズマによる洗浄工程は必ずしも行わなくてもよいが、プラズマによる洗浄工程を実行する場合には、洗浄工程の前に実行される第１の接着工程において使用される第１のホットメルト型接着剤は、軟化点が、プラズマによる処理の際の処理温度（６０℃〜１００℃）よりも高いものを選択するとよい。このようにすると、第１の接着工程において使用された第１のホットメルト型接着剤がプラズマ洗浄工程において再軟化するおそれがなく、電極層１１０とスペーサ層１２０との間に位置ずれが生じるのを防止することができ、再軟化した第１のホットメルト型接着剤がキャビティ１０３に浸入するのを防止することができる。

また、上記したバイオセンサ１００の反応層１０６に含まれる酵素およびメディエータの組合せを変更することによりエタノールセンサや乳酸センサなどを形成してもよい。また、反応層にはメディエータを必ずしも含まなくともよく、この場合、グルコースなどの測定対象物質の酵素反応により生じる過酸化水素や酵素の還元体などの還元物質が酸化されることによる酸化電流を計測すればよい。

また、上記した実施形態では、バイオセンサ１００は、作用極１０１および対極１０２を有する二極電極構造に形成されているが、参照電極をさらに設けることによりバイオセンサ１００を三極電極構造に形成してもよい。この場合、対極１０２を接地して参照電極に参照電位を印加した状態で、作用極１０１に対極１０２を基準とする所定電位を印加すればよい。

また、この実施形態では、作用極１０１と対極１０２との間に所定電圧を印加することにより作用極１０１と対極１０２との間に流れる電流を監視することで、キャビティ１０３に検体が供給されたことを検出するように構成されているが、検体検知用電極をさらに設け、対極１０２と検体検知用電極との間に所定電圧を印加することにより対極１０２と検体検知用電極との間に流れる電流を監視することで、キャビティ１０３に検体が供給されたことを検出するようにしてもよい。また、バイオセンサ１００を形成する電極層１１０、スペーサ層１２０およびカバー層１３０のうち、少なくともカバー層１３０は、キャビティ１０３に検体が供給されたことを視認できるように透明な部材で形成するのが望ましい。

また、本発明は、種々のバイオセンサの製造方法に適用することができる。

１００ バイオセンサ
１０１ 作用極
１０２ 対極
１０３ キャビティ
１０４ スリット
１０５ 空気穴
１０６ 反応層
１１０ 電極層
１２０ スペーサ層
１３０ カバー層

Claims (5)

1. 絶縁性基板に作用極および対極を含む電極系が設けられた電極層と、前記作用極および前記対極上に設けられた反応層と、検体が供給されるキャビティを形成するためのスリットが形成されたスペーサ層と、前記キャビティに連通する空気穴が形成されたカバー層とを備え、前記電極層に前記スペーサ層を介してカバー層が積層されて接着されることにより形成されたバイオセンサの製造方法において、
   前記スペーサ層の一方面に、前記電極層および前記カバー層のいずれか一方を第１のホットメルト型接着剤により接着する第１の接着工程と、
   前記スペーサ層の他方面に、前記電極層および前記カバー層の他方を軟化点が前記第１のホットメルト型接着剤よりも低い第２のホットメルト型接着剤により接着する第２の接着工程と
   を備えることを特徴とするバイオセンサの製造方法。
2. 前記第１の接着工程において、前記電極層が前記スペーサ層に接着されることを特徴とする請求項１に記載のバイオセンサの製造方法。
3. 前記第１の接着工程の後であって、前記第２の接着工程の前に、測定対象物質と反応する酵素を含む前記反応層を前記作用極および前記対極上に形成する反応層形成工程をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のバイオセンサの製造方法。
4. 前記第１のホットメルト型接着剤の軟化点は、前記反応層に含まれる酵素の失活温度よりも高く、前記第２のホットメルト型接着剤の軟化点は、前記失活温度よりも低いことを特徴とする請求項３に記載のバイオセンサの製造方法。
5. 前記第１の接着工程の後であって、前記反応層形成工程の前に、プラズマによる洗浄工程をさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載のバイオセンサの製造方法。

Images