JP6149480B2 - Biosensor electrode, biosensor electrode member, and biosensor - Google Patents

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Description

本発明は、電極系の腐食劣化を防ぎ、高い測定精度を有するバイオセンサ用電極、バイオセンサ用電極部材およびバイオセンサに関する。   The present invention relates to an electrode for biosensor, an electrode member for biosensor, and a biosensor that prevent corrosion deterioration of an electrode system and has high measurement accuracy.

血液等の生体試料中の特定成分について迅速かつ簡便に濃度等を測定する方法として、電気化学的検出手段によるバイオセンサが実用化されている。バイオセンサは、一般に、電極として作用極および対極を含む電極系と、酵素および電子受容体(メディエータ)を含む反応部とを基本構成として備えている。このようなバイオセンサの一例として、電気化学的に血液中のグルコースを定量化するグルコースセンサがある。   Biosensors using electrochemical detection means have been put into practical use as a method for quickly and easily measuring the concentration and the like of a specific component in a biological sample such as blood. A biosensor generally includes an electrode system including a working electrode and a counter electrode as electrodes, and a reaction unit including an enzyme and an electron acceptor (mediator) as basic components. An example of such a biosensor is a glucose sensor that electrochemically quantifies glucose in blood.

図9は、一般的なバイオセンサの一例を示す概略斜視図であり、図10は図9の分解斜視図である。図9および図10で例示されるように、一般的なバイオセンサ120は、作用極111と、対極112と、各極と接続された配線部115とが配置された支持基材113、上記作用極111および対極112の上部に位置するように配置され、酵素および電子受容体を含む反応部116、反応部116上に試料供給路123が位置するように配置されたスペーサ121、およびスペーサ121上に形成され、空気孔124を有するカバー層122が順次積層された構造を取るものである。なお、便宜上、図9においては、作用極111、対極112は省略するものとする。   FIG. 9 is a schematic perspective view showing an example of a general biosensor, and FIG. 10 is an exploded perspective view of FIG. As illustrated in FIGS. 9 and 10, a general biosensor 120 includes a working base 111, a counter electrode 112, and a support base 113 on which a wiring portion 115 connected to each pole is disposed. A reaction part 116 including an enzyme and an electron acceptor, and a spacer 121 arranged so that a sample supply path 123 is located on the reaction part 116, and the spacer 121. The cover layer 122 having the air holes 124 is sequentially stacked. For convenience, the working electrode 111 and the counter electrode 112 are omitted in FIG.

バイオセンサは、試料供給路および空気孔を有することから、上記試料供給路に血液等の生体試料(以下、試料と略する場合がある。)が接すると、毛細管現象により当該試料がバイオセンサ内部に供給され、反応部において酵素反応を生じる。
例えば、グルコースセンサにおいては、当該反応部において、酵素が血液中のグルコースを選択的に酸化してグルコン酸を生成し、また同時に電子受容体を還元して還元体を生じる。この還元体が電極系に伝達され、一定の電圧が印加されることにより還元体が再び酸化され、その際に電流が発生する。
このとき発生する電流の大きさは、血液中のグルコース濃度に依存することから、バイオセンサと接続する測定装置において測定された電流値から、血液中のグルコースを定量化することができる。
Since the biosensor has a sample supply path and an air hole, when a biological sample such as blood (hereinafter sometimes abbreviated as a sample) is in contact with the sample supply path, the sample is brought into the biosensor by capillary action. To produce an enzyme reaction in the reaction section.
For example, in a glucose sensor, an enzyme selectively oxidizes glucose in blood to produce gluconic acid, and simultaneously reduces an electron acceptor to produce a reductant in the reaction part. The reductant is transmitted to the electrode system, and the reductant is oxidized again by applying a certain voltage, and current is generated at that time.
Since the magnitude of the current generated at this time depends on the glucose concentration in the blood, the glucose in the blood can be quantified from the current value measured by the measuring device connected to the biosensor.

グルコースセンサ等に代表されるバイオセンサは、少量の試料から短時間で測定を可能とするため、高い感度および測定精度を有することが必要とされる。一方で、バイオセンサは検査毎に交換して使用される消耗品であるため、低コストであることも求められる。
高感度で安価なバイオセンサとするために、電極系および配線部等の材料として、従来より、銀、ニッケル等の導電性が高く、安価な金属材料が用いられていた(特許文献1参照)。
しかし、図9および図10で示されるように、作用極および対極を有する電極系は、その上部に反応部を有して試料供給路において露出される。このため、電極系に用いられる上述の金属材料は、大気中および試料中の水分や反応部での酵素反応により発生した過酸化水素等との接触により酸化還元反応を生じ、その結果、電極系が腐食してバイオセンサの電気特性が低下するという問題があった。
Biosensors typified by glucose sensors and the like are required to have high sensitivity and measurement accuracy in order to enable measurement in a short time from a small amount of sample. On the other hand, since biosensors are consumables that are used after being exchanged for each test, they are also required to be low in cost.
In order to obtain a highly sensitive and inexpensive biosensor, a metal material having high conductivity such as silver and nickel has been conventionally used as a material for an electrode system and a wiring part (see Patent Document 1). .
However, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, the electrode system having the working electrode and the counter electrode has a reaction part at the upper part thereof and is exposed in the sample supply path. For this reason, the above-mentioned metal material used for the electrode system causes an oxidation-reduction reaction by contact with moisture in the atmosphere and in the sample, hydrogen peroxide generated by an enzymatic reaction in the reaction part, etc. There is a problem that the electrical characteristics of the biosensor deteriorate due to corrosion.

また、電極系の材料として、例えば、特許文献2ではカーボンを用いた電極系を有するバイオセンサについて報告されている。カーボンは上述の金属材料よりも腐食しにくく、金属材料よりも安価であることから、電極材料としての使用が検討されている。しかし、カーボンは金属よりも導電性に劣るため、電極系において高い感度が得られず、電気特性の向上を図ることは難しいという問題があった。   As an electrode system material, for example, Patent Document 2 reports a biosensor having an electrode system using carbon. Carbon is less likely to corrode than the above-described metal materials and is cheaper than metal materials, so use as an electrode material is being studied. However, since carbon is inferior in conductivity to metal, there is a problem that high sensitivity cannot be obtained in the electrode system and it is difficult to improve electrical characteristics.

特開2006−023291号公報JP 2006-023291 A 特開2004−294231号公報JP 2004-294231 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電極系の腐食劣化を防ぎ、高い測定精度を有するバイオセンサ用電極、バイオセンサ用電極部材およびバイオセンサを提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide a biosensor electrode, a biosensor electrode member, and a biosensor that prevent corrosion deterioration of the electrode system and has high measurement accuracy. To do.

上記課題を解決するために、本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、上記支持基材上に形成され、上記電極系と接続された配線部とを少なくとも有するバイオセンサ用電極であって、上記作用極および上記対極の少なくとも表面が貴金属を含むものであり、上記配線部が貴金属を含まないものであることを特徴とするバイオセンサ用電極を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a support base, an electrode system formed on the support base and having a working electrode and a counter electrode, and formed on the support base and connected to the electrode system. A biosensor electrode having at least a wiring part, wherein at least surfaces of the working electrode and the counter electrode contain a noble metal, and the wiring part does not contain a noble metal. An electrode for a sensor is provided.

本発明によれば、電極系の作用極および対極を、少なくとも表面に耐腐食性の高い貴金属を含むものとすることで、当該電極をバイオセンサに用いた際に、試料中等の水分や反応部において発生した過酸化水素等と接触しても腐食されにくくなり、電気特性の低下を防止することができる。また、配線部を、貴金属を含まないものとすることにより、コストを抑えつつ高い導電性を有することができる。このため、試料中の成分濃度等を高感度かつ高精度で測定できる電極とすることが可能である。   According to the present invention, the working electrode and the counter electrode of the electrode system include at least a noble metal having high corrosion resistance on the surface, so that when the electrode is used for a biosensor, moisture is generated in a sample or in a reaction part. Even if it comes into contact with hydrogen peroxide or the like, it becomes difficult to be corroded, and the deterioration of electrical characteristics can be prevented. Further, by making the wiring portion free of noble metal, it is possible to have high conductivity while suppressing cost. For this reason, it can be set as the electrode which can measure the component density | concentration etc. in a sample with high sensitivity and high precision.

上記発明においては、上記貴金属が、金、白金およびパラジウムからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの貴金属は、過酸化水素等に対する耐腐食性が高く、化学的安定性に優れており、また、本発明を用いたバイオセンサにおいて、反応部に含まれる酵素等との相性が良いからである。   In the said invention, it is preferable that the said noble metal is at least 1 type selected from the group which consists of gold | metal | money, platinum, and palladium. These noble metals have high corrosion resistance against hydrogen peroxide and the like, and are excellent in chemical stability. Also, in the biosensor using the present invention, compatibility with enzymes contained in the reaction part is good. is there.

また、本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、上記支持基材上に形成され、上記電極系と接続された配線部と、少なくとも上記配線部の表面を覆う絶縁層と、上記電極系および上記配線部上に形成され、上記電極系と平面視上重なる試料供給路を有するスペーサと、を少なくとも有するバイオセンサ用電極部材であって、上記作用極および上記対極の少なくとも表面が貴金属を含むものであり、上記配線部が貴金属を含まないものであることを特徴とするバイオセンサ用電極部材を提供する。   The present invention also includes a support substrate, an electrode system formed on the support substrate and having a working electrode and a counter electrode, a wiring portion formed on the support substrate and connected to the electrode system, An electrode member for a biosensor having at least an insulating layer that covers at least the surface of the wiring portion, and a spacer that is formed on the electrode system and the wiring portion and has a sample supply path that overlaps the electrode system in plan view. The biosensor electrode member is characterized in that at least surfaces of the working electrode and the counter electrode contain a noble metal, and the wiring portion does not contain a noble metal.

本発明によれば、電極系の作用極および対極を、少なくとも表面に耐腐食性の高い貴金属を含むものとすることで、当該電極部材をバイオセンサに用いた際に、電極系が試料中等の水分や反応部において発生した過酸化水素等と接触しても腐食されにくく、電気特性の低下を防止することができる。また、配線部は、貴金属を含まないものであるが、その表面が絶縁層に覆われることにより、水分や過酸化水素等と接触する場合であっても腐食されず、高い導電性を示すことができる。このため、試料中の成分濃度等を高感度かつ高精度で測定できる電極部材とすることが可能である。   According to the present invention, when the working electrode and the counter electrode of the electrode system include a noble metal having high corrosion resistance on at least the surface, when the electrode member is used for a biosensor, the electrode system Even when it comes into contact with hydrogen peroxide or the like generated in the reaction part, it is difficult to be corroded, and it is possible to prevent deterioration of electrical characteristics. In addition, the wiring part does not contain precious metal, but its surface is covered with an insulating layer, so that it does not corrode even when it comes into contact with moisture, hydrogen peroxide, etc., and exhibits high conductivity. Can do. For this reason, it can be set as the electrode member which can measure the component density | concentration etc. in a sample with high sensitivity and high precision.

また、本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、上記支持基材上に形成され、上記電極系と接続された配線部と、少なくとも上記配線部の表面を覆う絶縁層と、上記電極系および上記配線部上に形成され、上記電極系と平面視上重なる試料供給路を有するスペーサと、上記スペーサの上記試料供給路から露出された電極系と平面視上重なるように配置された反応部と、上記スペーサ上の少なくとも上記試料供給路を覆うように配置されたカバー層と、を有するバイオセンサであって、上記作用極および上記対極の少なくとも表面が貴金属を含むものであり、上記配線部が貴金属を含まないものであることを特徴とするバイオセンサを提供する。   The present invention also includes a support substrate, an electrode system formed on the support substrate and having a working electrode and a counter electrode, a wiring portion formed on the support substrate and connected to the electrode system, An insulating layer covering at least the surface of the wiring part; a spacer formed on the electrode system and the wiring part and having a sample supply path overlapping the electrode system in plan view; and exposed from the sample supply path of the spacer. A biosensor having a reaction portion arranged to overlap the electrode system in plan view, and a cover layer arranged to cover at least the sample supply path on the spacer, the working electrode and the Provided is a biosensor characterized in that at least the surface of the counter electrode contains a noble metal, and the wiring part does not contain a noble metal.

本発明によれば、電極系の作用極および対極を、少なくとも表面に耐腐食性の高い貴金属を含むものとすることで、試料供給路において電極系が露出していても、試料中等の水分や反応部において発生した過酸化水素等による腐食が生じにくく、電気特性の低下を防止することができる。また、配線部は、貴金属を含まないものであるが、その表面が絶縁層に覆われることにより、水分や過酸化水素等と接触する場合であっても腐食されず、高い導電性を示すことができる。このため、本発明においては、試料中の成分濃度等を高感度かつ高精度で測定できるバイオセンサとすることが可能である。   According to the present invention, the working electrode and the counter electrode of the electrode system include a noble metal having high corrosion resistance on at least the surface, so that moisture or reaction parts in the sample can be obtained even if the electrode system is exposed in the sample supply path. Corrosion due to hydrogen peroxide or the like generated in is difficult to occur, and deterioration of electrical characteristics can be prevented. In addition, the wiring part does not contain precious metal, but its surface is covered with an insulating layer, so that it does not corrode even when it comes into contact with moisture, hydrogen peroxide, etc., and exhibits high conductivity. Can do. For this reason, in this invention, it is possible to set it as the biosensor which can measure the component density | concentration etc. in a sample with high sensitivity and high precision.

本発明においては、電極系の作用極および対極を、少なくとも表面に耐腐食性の高い貴金属を含むものとし、配線部を、貴金属を含まないものとすることにより、電極系の腐食劣化を防ぎつつ、高い導電性を有することから、高い測定精度を有するバイオセンサ用電極とすることができるという効果を奏する。   In the present invention, the working electrode and the counter electrode of the electrode system include at least the surface of the noble metal having high corrosion resistance, and the wiring portion does not include the noble metal, thereby preventing corrosion deterioration of the electrode system, Since it has high electroconductivity, there exists an effect that it can be set as the electrode for biosensors which has high measurement accuracy.

本発明のバイオセンサ用電極の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the electrode for biosensors of this invention. 本発明における電極系の態様を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the aspect of the electrode system in this invention. 本発明における電極系および配線部の配置形態の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the example of the arrangement | positioning form of the electrode system and wiring part in this invention. 本発明のバイオセンサ用電極部材の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the electrode member for biosensors of this invention. 本発明におけるスペーサの他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the spacer in this invention. 本発明のバイオセンサの一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of the biosensor of this invention. 図6の分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view of FIG. 6. 本発明のバイオセンサの使用方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the usage method of the biosensor of this invention. 一般的なバイオセンサの一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of a common biosensor. 図9の分解斜視図である。FIG. 10 is an exploded perspective view of FIG. 9.

以下、本発明のバイオセンサ用電極、バイオセンサ用電極部材およびバイオセンサについて詳細に説明する。   Hereinafter, the biosensor electrode, biosensor electrode member, and biosensor of the present invention will be described in detail.

A.バイオセンサ用電極
まず、本発明のバイオセンサ用電極について説明する。本発明のバイオセンサ用電極は、支持基材と、上記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、上記支持基材上に形成され、上記電極系と接続された配線部とを少なくとも有するバイオセンサ用電極であって、上記作用極および上記対極の少なくとも表面が貴金属を含むものであり、上記配線部が貴金属を含まないものであることを特徴とするものである。
A. Biosensor Electrode First, the biosensor electrode of the present invention will be described. The biosensor electrode of the present invention includes a support substrate, an electrode system formed on the support substrate, having a working electrode and a counter electrode, and a wiring formed on the support substrate and connected to the electrode system. An electrode for a biosensor having at least a portion, wherein at least surfaces of the working electrode and the counter electrode contain a noble metal, and the wiring portion does not contain a noble metal.

本発明のバイオセンサ用電極について、図面を参照して説明する。図1は本発明のバイオセンサ用電極の一例を示す概略平面図である。図1に例示されるように、バイオセンサ用電極1は、支持基材2上に電極系10および配線部15が形成されたものである。電極系10は作用極11および対極12が間隔をおいて配置されており、上記作用極11および対極12は、少なくとも表面が貴金属を含むものである。また、配線部15は、貴金属を含まないものであり、一方の端部が上記作用極11または対極12と接続され、他方の端部が端子部16と接続されている。
なお、当該電極系10は、本発明のバイオセンサ用電極を備えるバイオセンサの試料供給路において露出されるものである。
The biosensor electrode of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of the biosensor electrode of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the biosensor electrode 1 is obtained by forming an electrode system 10 and a wiring portion 15 on a support base 2. In the electrode system 10, a working electrode 11 and a counter electrode 12 are arranged at an interval, and at least the surface of the working electrode 11 and the counter electrode 12 contains a noble metal. Further, the wiring portion 15 does not contain a noble metal, and one end portion is connected to the working electrode 11 or the counter electrode 12 and the other end portion is connected to the terminal portion 16.
In addition, the said electrode system 10 is exposed in the sample supply path of a biosensor provided with the electrode for biosensors of this invention.

本発明のバイオセンサ用電極は、電極系の作用極および対極が貴金属を含むものであり、配線部が貴金属を含まないものであることを特徴とするものである。以下、その理由について説明する。   The electrode for a biosensor of the present invention is characterized in that the working electrode and the counter electrode of the electrode system contain a noble metal, and the wiring part does not contain a noble metal. The reason will be described below.

バイオセンサは、少量の試料に対して高感度かつ高精度で成分濃度等の測定を行うために、高い導電性を有するものが求められる。また、バイオセンサは消耗品であることから、低コストなものが求められている。そのため、従来のバイオセンサ用電極においては、銀、ニッケル等といった、導電性が高く汎用性の高い金属材料を用いて電極系および配線部を一括で形成することが好ましいとされる。   A biosensor is required to have high conductivity in order to measure a component concentration or the like with high sensitivity and high accuracy for a small amount of sample. In addition, since biosensors are consumables, low cost ones are required. Therefore, in the conventional biosensor electrode, it is preferable to form the electrode system and the wiring portion in a lump using a highly conductive and highly versatile metal material such as silver or nickel.

しかし、図9および図10で例示されるように、一般的なバイオセンサにおいて電極系は、その上部に酵素等を含む反応部が設けられており、試料供給路において露出されて配置される。そのため、電極系が腐食してバイオセンサの電気特性が低下するといった問題がある。
具体的には、測定する生体試料等が試料供給路からバイオセンサ内部に入ると、当該試料中のグルコースが反応部に含まれるグルコースオキシダーゼと反応し、過酸化水素が発生するが、この過酸化水素は、電極系と接触することにより金属を腐食させてしまう。また、過酸化水素のみならず、試料中または外部空気中に元々含有される水分等についても同様に、電極系と接触することで金属の腐食を引き起こす要因となる。
腐食した電極系は導電性が低下するため、配線部を介して測定機器へ流れる電流量が本来流れるべき量よりも減少することとなり、その結果、正確な成分濃度が測定できないという問題が生じる。
また、電極系の腐食の程度が測定結果に大きく影響を及ぼすことから、使用するバイオセンサのロットばらつきやバイオセンサの使用環境等によっては、測定回ごとに測定精度に大きなバラつきが生じると推量される。そのため、バイオセンサの使用者は、自身の血糖値等について正確にモニタリングができないという問題がある。
電極系の材料としては、上述の金属材料の他に、安価である点からカーボン等の使用も検討されている。カーボン等は上述の金属材料より耐腐食性に優れるとされるが、導電性の点では金属材料に劣る。そのため、カーボン等を用いた電極系においては、高い感度が得られず、電気特性の向上を図れないという問題が生じてしまう。
上記問題に対し、本発明においては、電極系の金属材料として耐腐食性の高い貴金属を用いることにより、周囲の水分や試料測定時に発生する過酸化水素等と接触しても腐食されにくいものとし、高い導電性を維持することを可能とするものである。つまり、本発明のバイオセンサ用電極は、電気特性の低下を防止し、高感度かつ高精度で試料中の成分濃度等を測定することが可能である。
However, as illustrated in FIGS. 9 and 10, in a general biosensor, the electrode system is provided with a reaction part including an enzyme or the like on the upper part, and is exposed and arranged in the sample supply path. Therefore, there exists a problem that an electrode system corrodes and the electrical property of a biosensor falls.
Specifically, when a biological sample or the like to be measured enters the biosensor from the sample supply channel, glucose in the sample reacts with glucose oxidase contained in the reaction unit, and hydrogen peroxide is generated. Hydrogen corrodes the metal by contact with the electrode system. Further, not only hydrogen peroxide but also moisture originally contained in the sample or outside air is a factor that causes corrosion of the metal by coming into contact with the electrode system.
Since the corroded electrode system has a reduced conductivity, the amount of current flowing to the measuring instrument through the wiring portion is smaller than the amount that should originally flow, and as a result, there is a problem that the accurate component concentration cannot be measured.
In addition, since the degree of corrosion of the electrode system greatly affects the measurement results, it is assumed that the measurement accuracy varies greatly from measurement to measurement depending on the lot variation of the biosensor used and the usage environment of the biosensor. The Therefore, there is a problem that the user of the biosensor cannot accurately monitor his / her blood glucose level and the like.
As an electrode system material, in addition to the above-described metal materials, the use of carbon or the like is also being studied because it is inexpensive. Carbon and the like are said to have better corrosion resistance than the above-mentioned metal materials, but are inferior to metal materials in terms of conductivity. Therefore, in an electrode system using carbon or the like, there is a problem that high sensitivity cannot be obtained and electrical characteristics cannot be improved.
To solve the above problems, in the present invention, a noble metal having high corrosion resistance is used as a metal material of the electrode system, so that it is not easily corroded even when it comes into contact with surrounding moisture or hydrogen peroxide generated during sample measurement. It is possible to maintain high conductivity. That is, the biosensor electrode of the present invention can prevent the deterioration of electrical characteristics and can measure the component concentration and the like in a sample with high sensitivity and high accuracy.

一方、電極系と接続された配線部については、本発明のバイオセンサ用電極を備えるバイオセンサにおいて、通常、その表面が絶縁層等により覆われており、試料供給路において露出されない部位となる。そのため、配線部は水分や試料測定時に発生する過酸化水素等と接触しても腐食されにくい。また、従来のように配線部を電極系と同一材料である貴金属で形成する場合、コストが高くなるといった問題がある。
そこで、本発明においては、配線部と電極系とで使用する材料を異なるものとし、配線部には、貴金属を含まない導電性に優れた材料を用いることにより、全体的なコストを抑えつつ、高感度な測定が可能なバイオセンサ用電極とすることを可能とした。
On the other hand, the wiring part connected to the electrode system is a part that is usually not covered in the sample supply path because its surface is usually covered with an insulating layer or the like in the biosensor provided with the biosensor electrode of the present invention. Therefore, the wiring part is not easily corroded even if it comes into contact with moisture or hydrogen peroxide generated during sample measurement. Further, when the wiring part is formed of a noble metal that is the same material as the electrode system as in the prior art, there is a problem that the cost increases.
Therefore, in the present invention, the materials used in the wiring part and the electrode system are different, and the wiring part uses a material having excellent conductivity that does not contain a noble metal, thereby suppressing the overall cost. An electrode for a biosensor capable of highly sensitive measurement was made possible.

本発明のバイオセンサ用電極は、電極系、配線部および支持基材を少なくとも有するものである。以下、各部位について説明する。   The electrode for a biosensor of the present invention has at least an electrode system, a wiring part, and a support base material. Hereinafter, each part will be described.

1.電極系
本発明における電極系は、上記支持基材上に形成され、作用極および対極を有するものであり、上記作用極および上記対極の少なくとも表面が貴金属を含むものであることを特徴とするものである。
なお、作用極とは、還元体の電子受容体に電圧を印加するための一方の電極である。また、対極とは、電子受容体から作用極に放出された電子によって流れた電流を計測するための一方の電極である。
1. Electrode System The electrode system in the present invention is formed on the support substrate and has a working electrode and a counter electrode, and at least surfaces of the working electrode and the counter electrode contain a noble metal. .
The working electrode is one electrode for applying a voltage to the reductant electron acceptor. The counter electrode is one electrode for measuring a current that flows due to electrons emitted from the electron acceptor to the working electrode.

本発明において作用極および対極に用いられる貴金属とは、具体的には、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)をいう。これらの貴金属は、イオン化傾向が小さく電気化学的に安定であるため、水分や過酸化水素等により腐食されにくく、また、高い導電性を有するものであることから、本発明における電極系の材料として好適である。
中でも上記貴金属が、金、白金およびパラジウムからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの貴金属は、過酸化水素に対する耐腐食性が高く、化学的安定性に優れている点に加え、バイオセンサに用いた際に、電極系上に設けられる反応部中の酵素との相性が良いからである。
Specific examples of the noble metal used in the working electrode and the counter electrode in the present invention include gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), and osmium. (Os). Since these noble metals have a low ionization tendency and are electrochemically stable, they are not easily corroded by moisture, hydrogen peroxide, etc., and have high conductivity, so that they are used as electrode materials in the present invention. Is preferred.
Among these, the noble metal is preferably at least one selected from the group consisting of gold, platinum and palladium. These precious metals have high corrosion resistance against hydrogen peroxide and are excellent in chemical stability. When used in biosensors, these precious metals have compatibility with enzymes in the reaction zone provided on the electrode system. Because it is good.

上記作用極および対極に含まれる貴金属は、同一であってもよく、異なるものであっても良い。中でも両極が同一の貴金属から成ることが好ましい。電極系を形成する際に一括形成することが可能となるからである。   The noble metals contained in the working electrode and the counter electrode may be the same or different. In particular, it is preferable that both electrodes are made of the same noble metal. This is because it is possible to form all at once when forming the electrode system.

また、上記作用極および対極は、耐腐食性に影響を及ぼさない程度に他の金属が含有されていても良い。例えば、金をシェルとし、他の金属をコアとするコアシェルナノ粒子等が挙げられる。コアとなる金属は、貴金属であってもよく、非貴金属であってもよい。貴金属としては、上述した材料および銀等が挙げられ、非貴金属としては、例えば後述する「2.配線部」の項で例示する金属等が挙げられる。   Further, the working electrode and the counter electrode may contain other metals to the extent that they do not affect the corrosion resistance. For example, core-shell nanoparticles having gold as a shell and another metal as a core can be used. The core metal may be a noble metal or a non-noble metal. Examples of the noble metal include the above-described materials and silver. Examples of the non-noble metal include metals exemplified in the section of “2. Wiring section” described later.

さらに、上記作用極および対極は、電極系の導電性能を低下させない程度に導電性の有機材料を含むものであっても良い。導電性の有機材料としては、炭化水素系導電性ポリマーやヘテロ原子含有系導電性ポリマーなどの有機導電性物質、有機導電性配位子等が挙げられる。
有機導電性物質としては、カーボン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン、PEDOT:PSS、またはポリナフタレンの有機導電性物質が挙げられる。
また、有機導電性配位子としては、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ポルフィリン等が挙げられる。
Furthermore, the working electrode and the counter electrode may contain a conductive organic material to the extent that the conductive performance of the electrode system is not deteriorated. Examples of the conductive organic material include organic conductive substances such as hydrocarbon-based conductive polymers and heteroatom-containing conductive polymers, organic conductive ligands, and the like.
Organic conductive materials include carbon, polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polythienylene vinylene, polyazulene, polyisothianaphthene, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polyphenylacetylene, polydiacetylene, PEDOT: PSS, or polynaphthalene These organic conductive materials are listed.
Examples of the organic conductive ligand include phthalocyanine, naphthalocyanine, porphyrin and the like.

作用極および対極が貴金属の他に上述の材料等を含む場合、貴金属の含有率としては、各電極の全質量100質量%に対して25質量%以上であることが好ましく、中でも50質量%以上であることが好ましい。各電極における貴金属の含有率が上記範囲を下回る場合、作用極および対極の腐食が生じる場合や、導電性の低下により正確な測定が行えない場合がある。
なお、作用極および対極が、後述するように試料供給路の領域にある配線部の上部表面に形成される上塗り態様、および、試料供給路の領域にある配線部の全表面を被覆する被覆態様である場合、各電極の全質量に、試料供給路における配線部の質量は含まないものとする。
When the working electrode and the counter electrode include the above-described materials in addition to the noble metal, the content of the noble metal is preferably 25% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, with respect to 100% by mass of the total mass of each electrode. It is preferable that When the noble metal content in each electrode is below the above range, corrosion of the working electrode and the counter electrode may occur, or accurate measurement may not be performed due to a decrease in conductivity.
As will be described later, the working electrode and the counter electrode are overcoated on the upper surface of the wiring part in the sample supply path region, and the covering mode covers the entire surface of the wiring part in the sample supply path region. In this case, the total mass of each electrode does not include the mass of the wiring portion in the sample supply path.

上記作用極および対極は、少なくとも表面が上述した貴金属を含むものであればよい。図2は、本発明における電極系の態様を説明するための概略断面図である。なお、図2(a)〜(c)は、図1におけるA1−A2線断面図およびB1−B2線断面図を示す。
作用極および対極の態様としては、図2(a)で例示されるように、電極系10が配線部15と連結されて形成される連結態様とすることができる。なお、本態様のバイオセンサ用電極を備えたバイオセンサにおいては、配線部と電極系との連結部分(図2(a)中の17)は、試料供給路において露出されないものとする。
また、当該バイオセンサ用電極を備えるバイオセンサにおいて、配線部の一部が試料供給路に配置される場合は、図2(b)で例示されるように、電極系10が配線部15の上部表面に形成される上塗り態様であってもよく、図2(c)で例示されるように、電極系10が配線部15の全表面を被覆する被覆態様であってもよい。電極系が図2(b)および(c)で例示される態様である場合、試料供給路に配置された配線部はその上部表面および全表面が電極系により覆われており露出されないため、水分や過酸化水素等と接しても腐食されにくいからである。中でも、上記作用極および対極の態様としては、試料供給路における配線部の露出を完全に防ぐことができるという点から、連結態様または被覆態様が好ましい。
なお、電極系が図2(b)または(c)で例示される態様の場合、電極系に試料供給路に配置される配線部は含まないものとする。
The working electrode and the counter electrode only need to have at least a surface containing the above-described noble metal. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an embodiment of the electrode system in the present invention. 2A to 2C show a cross-sectional view taken along line A1-A2 and a cross-sectional view taken along line B1-B2 in FIG.
As an aspect of the working electrode and the counter electrode, as illustrated in FIG. 2A, a connection aspect in which the electrode system 10 is connected to the wiring portion 15 can be used. In the biosensor provided with the biosensor electrode of this aspect, the connecting portion (17 in FIG. 2A) between the wiring portion and the electrode system is not exposed in the sample supply path.
Further, in the biosensor including the biosensor electrode, when a part of the wiring portion is arranged in the sample supply path, the electrode system 10 is located above the wiring portion 15 as illustrated in FIG. An overcoating aspect formed on the surface may be employed, and as illustrated in FIG. 2C, a covering aspect in which the electrode system 10 covers the entire surface of the wiring portion 15 may be employed. In the case where the electrode system is the embodiment illustrated in FIGS. 2B and 2C, the wiring portion arranged in the sample supply path is covered with the electrode system and is not exposed because the upper surface and the entire surface are not exposed. This is because they are not easily corroded even when in contact with hydrogen peroxide or the like. Especially, as a mode of the working electrode and the counter electrode, a connection mode or a coating mode is preferable because exposure of the wiring part in the sample supply path can be completely prevented.
In the case where the electrode system is the embodiment illustrated in FIG. 2B or 2C, the electrode system does not include a wiring portion arranged in the sample supply path.

作用極および対極の形状としては、特に限定されるものではなく、長方形、正方形等の多角形、櫛形、円形等が挙げられる。   The shape of the working electrode and the counter electrode is not particularly limited, and examples thereof include polygons such as rectangles and squares, comb shapes, and circles.

上記作用極および対極の厚さとしては、電極系としての本来の機能を発揮できる厚さであることが好ましく、例えば、例えば0.005μm以上1μm以下の範囲内であることが好ましく、0.01μm以上0.20μm以下の範囲内であることがより好ましい。
作用極および対極の厚さが上記範囲未満であると、電極系の抵抗が高くなり目的とする導電性が得られなくなる場合がある。一方、上記範囲より大きいと、本発明の製造コストが高くなりすぎる場合があり好ましくない。また、本発明のバイオセンサ用電極を備えるバイオセンサにおいて、試料供給路等の形成に三次元的な高い加工精度が要求され、加工金型の使用数や加工工程および時間が飛躍的に増える場合がある。
作用極および対極の厚さとは、図2においてTで示される部分である。なお、電極系が図2(b)または(c)で例示される上塗り態様または被覆態様の場合、作用極および対極の厚さとは、支持基材の電極系が形成される面から作用極または対極の最外面までの高さから、配線部の厚さを除いた部分をいう。
The thickness of the working electrode and the counter electrode is preferably a thickness capable of exhibiting the original function as an electrode system, for example, preferably within a range of 0.005 μm to 1 μm, for example, 0.01 μm More preferably, it is in the range of 0.20 μm or less.
When the thickness of the working electrode and the counter electrode is less than the above range, the resistance of the electrode system increases and the intended conductivity may not be obtained. On the other hand, if it is larger than the above range, the production cost of the present invention may become too high, which is not preferable. In the biosensor equipped with the biosensor electrode of the present invention, when three-dimensional high processing accuracy is required for forming a sample supply path, etc., the number of processing molds used, processing steps, and time increase dramatically. There is.
The thickness of the working electrode and the counter electrode is a portion indicated by T in FIG. In addition, when the electrode system is the overcoating aspect or the covering aspect illustrated in FIG. 2B or 2C, the thicknesses of the working electrode and the counter electrode are the working electrode or A portion obtained by removing the thickness of the wiring portion from the height to the outermost surface of the counter electrode.

上記作用極および対極は、ショートを起こさない程度に間隔を有して配置されることが好ましい。作用極および対極間の距離としては、本発明のバイオセンサ用電極の大きさに応じて適宜設定することができる。   It is preferable that the working electrode and the counter electrode are arranged with an interval so as not to cause a short circuit. The distance between the working electrode and the counter electrode can be appropriately set according to the size of the biosensor electrode of the present invention.

電極系においては、作用極および対極の他に、作用極の電位を決定する際の基準となる参照極を有していても良い。なお、参照極も上述した対極および作用極と同様に、バイオセンサに用いた際に試料供給路において露出する領域に位置することから、当該参照極は少なくとも表面に上述した貴金属を含むことが好ましい。
また、上記参照極は、対極および/または作用極を形成する貴金属と同様であることが好ましい。
In addition to the working electrode and the counter electrode, the electrode system may have a reference electrode serving as a reference when determining the potential of the working electrode. Since the reference electrode is located in a region exposed in the sample supply path when used in a biosensor, like the above-described counter electrode and working electrode, it is preferable that the reference electrode includes at least the above-described noble metal on the surface. .
The reference electrode is preferably the same as the noble metal that forms the counter electrode and / or the working electrode.

さらに、上記電極系においては、血液等の試料が試薬供給路内に充填されたことを確認するための電極(fill detection electrode)や、試料が血液の場合に用いられるヘマトクリット補償電極(hematocrit-compensation electrode)等を有していても良い。   Further, in the above electrode system, an electrode (fill detection electrode) for confirming that a sample such as blood is filled in the reagent supply channel, and a hematocrit-compensation electrode (hematocrit-compensation) used when the sample is blood are used. electrode) or the like.

電極系の形成方法としては、上述した電極系の態様に応じて適宜選択することができる。例えば、支持基材上へ上述した貴金属を含む膜を成膜して電極系をパターニングする方法、支持基材上に水性インク等で電極系のネガパターンを印刷し、印刷面に貴金属膜を成膜後、不要部分の水性インクおよび水性インク上の貴金属膜を水洗除去する、いわゆるリフトオフをすることにより形成する方法等がある。貴金属膜の成膜方法としては、ラミネート、金属蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の公知の方法が挙げられる。パターン形成法としては、エッチング、レーザーアブレーション等の公知の方法が挙げられる。
また、支持基材上に直接、上述した貴金属を含むナノメタルインクを塗布し、パターン状に印刷し、必要に応じて焼結等を行った後に加工する方法等を用いることも可能である。印刷方法としては、貴金属ペーストを用いたインクジェット法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等の公知の方法が挙げられる。
さらに、図2(b)および(c)で例示される上塗り態様および被覆態様の場合は、例えば、配線部上に貴金属を含むナノメタルインクを重ねて描画し、フラッシュランプアニール処理等を行い当該配線部上に電極系を上塗りする方法、めっき法、転写法等を用いることもできる。
The method for forming the electrode system can be appropriately selected according to the above-described aspect of the electrode system. For example, a film containing the above-mentioned noble metal film is formed on the support substrate and the electrode system is patterned, and a negative pattern of the electrode system is printed on the support substrate with aqueous ink or the like to form a noble metal film on the printed surface. After the film formation, there is a method of forming by removing the unnecessary portion of the water-based ink and the noble metal film on the water-based ink by washing, so-called lift-off. Examples of the noble metal film forming method include known methods such as laminating, metal vapor deposition, sputtering, and ion plating. Examples of the pattern forming method include known methods such as etching and laser ablation.
Moreover, it is also possible to apply a nanometal ink containing the above-mentioned noble metal directly on a supporting substrate, print it in a pattern, and perform processing after performing sintering or the like as necessary. Examples of the printing method include known methods such as an inkjet method using a noble metal paste, a gravure printing method, a screen printing method, and a flexographic printing method.
Further, in the case of the overcoating mode and the covering mode illustrated in FIGS. 2B and 2C, for example, a nanometal ink containing a noble metal is drawn on the wiring portion, and flash wiring annealing is performed to perform the wiring. A method of overcoating the electrode system on the part, a plating method, a transfer method, or the like can also be used.

2.配線部
本発明における配線部は、上記支持基材上に形成され、上記電極系と接続されたものであり、貴金属を含まないものである。
なお、上記配線部は、電気的に接続された電極系への電圧印加、電気信号の取り出しを行う部位である。
2. Wiring part The wiring part in this invention is formed on the said support base material, is connected with the said electrode system, and does not contain a noble metal.
Note that the wiring portion is a portion for applying a voltage to an electrically connected electrode system and taking out an electric signal.

配線部の材料としては、高導電性を有し、電極系で用いた貴金属を含まないものが好ましい。例えば、銅、鉄、コバルト、アルミニウム、クロム、ニッケル、チタン、セリウム、タンタル、錫等の金属、または、ステンレス鋼(SUS)等の上記金属を含む合金、ITO等の金属化合物等を用いることができる。中でも、ニッケルは、金属配線の信頼性の観点から好適である。なお、上記材料は単独で用いても良く、複数の材料を併用しても良い。   As a material for the wiring portion, a material having high conductivity and not including the noble metal used in the electrode system is preferable. For example, a metal such as copper, iron, cobalt, aluminum, chromium, nickel, titanium, cerium, tantalum, or tin, an alloy containing the above metal such as stainless steel (SUS), a metal compound such as ITO, or the like may be used. it can. Among these, nickel is preferable from the viewpoint of the reliability of the metal wiring. In addition, the said material may be used independently and may use a some material together.

また、配線部の材料として、安価である点からカーボン、カーボン顔料と有機バインダーの混合物等を用いることも可能である。上記カーボン顔料としては、例えば、黒鉛、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンファイバー、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー等を用いることができる。また、有機バインダーとしてはアクリル樹脂、エステル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂等を用いることができる。
なお、配線部は上述の材料から成る単層であっても良く、積層体であってもよい。
Further, as a material for the wiring portion, carbon, a mixture of a carbon pigment and an organic binder, or the like can be used because it is inexpensive. Examples of the carbon pigment include graphite, amorphous carbon, diamond-like carbon, carbon fiber, carbon black, acetylene black, ketjen black (registered trademark), carbon nanotube, carbon nanohorn, and carbon nanofiber. As the organic binder, acrylic resin, ester resin, vinyl chloride resin, vinyl chloride vinyl acetate copolymer resin, or the like can be used.
In addition, the wiring part may be a single layer made of the above-described material or a laminate.

さらに、配線部の材料としては、上述の材料の他に、導電性の向上に寄与する他の材料を含んでいても良い。
この様な材料としては、上述した「1.電極系」の項で説明した、有機導電性物質、有機導電性配位子等が挙げられる。
Furthermore, as a material for the wiring portion, in addition to the above-described materials, other materials that contribute to improvement in conductivity may be included.
Examples of such a material include organic conductive substances and organic conductive ligands described in the above section “1. Electrode system”.

配線部の厚さとしては、特に限定されるものではなく、0.005μm以上40μm以下の範囲内であることが好ましく、0.01μm以上2μm以下の範囲内であることがより好ましい。
配線部の厚さが上記範囲未満であると、配線部における抵抗が高くなり、目的とする導電性が得られなくなるおそれがある。また、上記範囲より大きくなると、本発明のバイオセンサ用電極を備えるバイオセンサにおいて、試料供給路等の形成に三次元的な高い加工精度が要求され、加工金型の使用数や加工工程および時間が飛躍的に増えるおそれがある。
The thickness of the wiring part is not particularly limited and is preferably in the range of 0.005 μm to 40 μm and more preferably in the range of 0.01 μm to 2 μm.
If the thickness of the wiring part is less than the above range, the resistance in the wiring part becomes high, and the intended conductivity may not be obtained. Further, when the size is larger than the above range, in the biosensor provided with the biosensor electrode of the present invention, three-dimensional high processing accuracy is required for forming the sample supply path and the like, and the number of processing molds used, processing steps, and time May increase dramatically.

配線部は、電極系と接続されていない側の端末に、通常、外部測定機器と接続するための端子部を有するものである。
端子部については、配線部と同じ材料から形成されることが好ましく、その形状等については、測定機器に応じて適宜設計することができる。
The wiring part usually has a terminal part for connecting to an external measuring device at the terminal not connected to the electrode system.
The terminal portion is preferably formed from the same material as the wiring portion, and the shape and the like can be appropriately designed according to the measuring instrument.

配線部の形成方法としては、所望のパターンで形成可能な方法であれば特に限定されるものではなく、一般に配線の形成に用いられる方法を用いることができる。
例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法、金属箔をエッチングする方法、配線部の材料を分散させた分散液を、インクジェット法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等を用いてパターン状に印刷し、必要に応じて焼成等を行った後に加工する方法、レーザーアブレーション法等が挙げられる。
また、水性インク等で配線部のネガパターンを印刷し、蒸着法を用いて全面に金属薄膜を成膜後、不要部分の水性インクおよび水性インク上の金属薄膜を水洗除去する、いわゆるリフトオフを行うことにより、配線部を形成することができる。蒸着法としては、上述した物理蒸着法を用いることができる。
なお、配線部の末端に端子部を有する場合においても、上述した方法を用いて、配線部と端子部とを一括形成することができる。
The method for forming the wiring part is not particularly limited as long as it can be formed in a desired pattern, and a method generally used for forming a wiring can be used.
For example, physical vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition, sputtering, ion plating, metal foil etching, and dispersions in which wiring material is dispersed can be used for inkjet, gravure printing, screen printing, flexographic Examples thereof include a method of printing in a pattern using a printing method or the like, and performing processing after firing or the like, if necessary, and a laser ablation method.
Also, a negative pattern of the wiring portion is printed with water-based ink or the like, a metal thin film is formed on the entire surface by vapor deposition, and then the unnecessary portion of the water-based ink and the metal thin film on the water-based ink are washed away to perform so-called lift-off. Thereby, a wiring part can be formed. As the vapor deposition method, the physical vapor deposition method described above can be used.
In addition, even when it has a terminal part at the terminal of a wiring part, a wiring part and a terminal part can be collectively formed using the method mentioned above.

3.支持基材
本発明に用いられる支持基材は、電極系および配線部を支持するものであり、少なくとも電極系および配線部が形成される面は絶縁性を有する。
支持基材としては、例えば、樹脂基材、紙、セラミック基材、ガラス基材、少なくとも表面が絶縁された半導体基材や金属基材等を用いることができる。支持基材は、剛性を有していてもよく、弾性を有していてもよい。中でも、電気絶縁性および弾性を有することが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリカーボネート(PC)等のフィルムを好適に用いることができる。
なお、支持基材は、可撓性を有していてもよく有さなくてもよい。また、支持基材の透明性の有無は問わない。
3. Support base material The support base material used for this invention supports an electrode system and a wiring part, and the surface in which an electrode system and a wiring part are formed has insulation.
As the support substrate, for example, a resin substrate, paper, a ceramic substrate, a glass substrate, a semiconductor substrate having at least a surface insulation, a metal substrate, or the like can be used. The support base material may have rigidity or may have elasticity. Among them, it is preferable to have electrical insulation and elasticity, and for example, a film of polyethylene terephthalate (PET) resin, vinyl chloride resin, polystyrene (PS) resin, polypropylene (PP) resin, polycarbonate (PC), or the like is preferably used. Can do.
Note that the support base material may or may not have flexibility. Further, it does not matter whether the supporting substrate is transparent.

また、支持基材と、電極系等に使用される導電性を有する材料との濡れ性や密着性等を向上させることを目的として、支持基材表面に処理や修飾を施してもよい。例えば、コロナ処理、UV処理、防曇処理、スルホン酸基や硫酸基を有する材料のコーティングによる修飾等を挙げることができる。   In addition, for the purpose of improving wettability, adhesion, and the like between the support substrate and the conductive material used for the electrode system, the support substrate surface may be treated or modified. Examples thereof include corona treatment, UV treatment, anti-fogging treatment, and modification by coating with a material having a sulfonic acid group or a sulfuric acid group.

上記支持基材の形状、大きさ、厚さ等は、本発明を用いたバイオセンサを使用する測定機器の接続部の形状等により、適宜設定することができる。
また、本発明のバイオセンサ用電極を備えるバイオセンサを多面付けで製造する場合、当該支持基材は長尺であってもよく枚葉であってもよい。支持基材が長尺である場合には、電極系、配線部および端子部の形成をロールツーロール方式により連続して行うことができる。
The shape, size, thickness, and the like of the support substrate can be appropriately set depending on the shape of the connecting portion of the measuring instrument using the biosensor using the present invention.
Moreover, when manufacturing the biosensor provided with the electrode for biosensors of the present invention in a multi-sided manner, the support substrate may be long or a single wafer. When the supporting substrate is long, the electrode system, the wiring part, and the terminal part can be continuously formed by a roll-to-roll method.

4.バイオセンサ用電極
本発明における電極系および配線部の配置形態としては、バイオセンサにおける一般的な形態であれば特に限定されるものではない。
図3は、本発明における電極系および配線部の配置形態の例を示す概略平面図である。
例えば、図3(a)、(b)に例示されるように、支持基材2上に2本の配線部15が形成され、2本の配線部15の一方の端末にそれぞれ作用極11および対極12が接続された形態とすることができる。なお、作用極11および対極12は、本発明を備えたバイオセンサにおいて試料供給路に位置していれば良く、バイオセンサ用電極の長尺方向において並行に配置されるものであってもよく、短尺方向において並行に配置されるものであっても良い。なお、バイオセンサ用電極の長尺方向とは、測定機器に接続する方向をいう。
また、電極系が参照極を有する場合は、図3(c)で例示されるように、支持基材2上に2本の配線部15が形成され、一方の配線部15に作用極11が接続され、他方の配線部15に対極12および参照極13が別々に接続されていてもよく、図3(d)、(e)で例示されるように、支持基材2上に3本の配線部15が形成され、3本の配線部15の一方の端末にそれぞれ作用極11、対極12および参照極13が接続されていてもよい。
なお、図3(c)〜(e)の態様において、参照極13は、本発明を備えたバイオセンサにおいて試料供給路に位置していても良く、位置していなくてもよいが、通常、他の電極と同様に試料供給路において露出されるものである。
4). Electrode for biosensor The arrangement of the electrode system and the wiring section in the present invention is not particularly limited as long as it is a general form in a biosensor.
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of an arrangement form of the electrode system and the wiring portion in the present invention.
For example, as illustrated in FIGS. 3A and 3B, two wiring parts 15 are formed on the support base 2, and the working electrode 11 and the one terminal of the two wiring parts 15 are respectively provided. The counter electrode 12 may be connected. The working electrode 11 and the counter electrode 12 may be located in the sample supply path in the biosensor equipped with the present invention, and may be arranged in parallel in the longitudinal direction of the biosensor electrode. It may be arranged in parallel in the short direction. In addition, the elongate direction of the electrode for biosensors means the direction connected to a measuring instrument.
When the electrode system has a reference electrode, as illustrated in FIG. 3C, two wiring parts 15 are formed on the support base 2, and the working electrode 11 is provided on one wiring part 15. The counter electrode 12 and the reference electrode 13 may be separately connected to the other wiring portion 15, and as illustrated in FIGS. 3D and 3E, three electrodes are provided on the support base 2. The wiring part 15 may be formed, and the working electrode 11, the counter electrode 12, and the reference electrode 13 may be connected to one terminal of the three wiring parts 15, respectively.
3 (c) to (e), the reference electrode 13 may or may not be located in the sample supply path in the biosensor provided with the present invention. Like the other electrodes, it is exposed in the sample supply path.

B.バイオセンサ用電極部材
次に、本発明のバイオセンサ用電極部材について説明する。本発明のバイオセンサ用電極部材は、支持基材と、上記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、上記支持基材上に形成され、上記電極系と接続された配線部と、少なくとも上記配線部の表面を覆う絶縁層と、上記電極系および上記配線部上に形成され、上記電極系と平面視上重なる試料供給路を有するスペーサと、を少なくとも有するバイオセンサ用電極部材であって、上記作用極および上記対極の少なくとも表面が貴金属を含むものであり、上記配線部が貴金属を含まないものであることを特徴とするものである。
B. Next, the electrode member for a biosensor of the present invention will be described. The electrode member for a biosensor of the present invention is formed on a support substrate, an electrode system formed on the support substrate, having a working electrode and a counter electrode, formed on the support substrate, and connected to the electrode system A biosensor having at least a wiring part, an insulating layer covering at least the surface of the wiring part, and a spacer having a sample supply path formed on the electrode system and the wiring part and overlapping the electrode system in plan view An electrode member, wherein at least surfaces of the working electrode and the counter electrode contain a noble metal, and the wiring portion does not contain a noble metal.

本発明のバイオセンサ用電極部材について、図を例示して説明する。図4は本発明のバイオセンサ用電極部材の一例を示す分解斜視図である。図4に例示されるように、バイオセンサ用電極部材20は、支持基材2と、支持基材2上に形成された電極系10および配線部15と、少なくとも上記配線部15の表面を覆う絶縁層21と、上記電極系10および絶縁層21に被覆された配線部15上に形成されたスペーサ22とを有するものである。電極系10は、作用極11および対極12が間隔をおいて配置されており、上記作用極11および対極12は、少なくとも表面が貴金属を含むものである。また、配線部15は、貴金属を含まないものであり、一方の端部が上記作用極11または対極12と接続され、他方の端部が端子部16と接続されている。
さらに、スペーサ22は、電極系10と平面視上重なる位置に試料供給路23を有している。すなわち、上記電極系10は試料供給路23において露出された状態となっている。
The biosensor electrode member of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of the electrode member for a biosensor of the present invention. As illustrated in FIG. 4, the biosensor electrode member 20 covers the support base 2, the electrode system 10 and the wiring part 15 formed on the support base 2, and at least the surface of the wiring part 15. It has the insulating layer 21 and the spacer 22 formed on the wiring part 15 covered with the electrode system 10 and the insulating layer 21. In the electrode system 10, the working electrode 11 and the counter electrode 12 are arranged at an interval, and the working electrode 11 and the counter electrode 12 include at least a surface of a noble metal. Further, the wiring portion 15 does not contain a noble metal, and one end portion is connected to the working electrode 11 or the counter electrode 12 and the other end portion is connected to the terminal portion 16.
Further, the spacer 22 has a sample supply path 23 at a position overlapping the electrode system 10 in plan view. That is, the electrode system 10 is exposed in the sample supply path 23.

本発明のバイオセンサ用電極部材は、上述のバイオセンサ用電極を備えるものである。すなわち、電極系の作用極および対極の少なくとも表面が耐腐食性の高い貴金属を含むものである。そのため、本発明のバイオセンサ用電極部材をバイオセンサに用いる際に、スペーサの試料供給路において電極系が露出して配置されても、試料中等の水分やバイオセンサ内の反応部において発生した過酸化水素等と接触しても腐食されにくく、電気特性の低下を防止することができる。
また、配線部は、貴金属を含まないものであるが、その表面が絶縁層に覆われることにより、水分や過酸化水素等と接触する場合であっても腐食されず、高い導電性を示すことができる。
このため、本発明のバイオセンサ用電極部材は、上記構造を有することにより、試料中の成分濃度等を高感度かつ高精度で測定できる電極部材とすることが可能である。
The biosensor electrode member of the present invention comprises the above-described biosensor electrode. That is, at least the surfaces of the working electrode and the counter electrode of the electrode system contain a noble metal with high corrosion resistance. Therefore, when the electrode member for a biosensor of the present invention is used for a biosensor, even if the electrode system is exposed and arranged in the sample supply path of the spacer, excess water generated in the sample or the reaction part in the biosensor. Even if it comes into contact with hydrogen oxide or the like, it is difficult to be corroded, and the deterioration of electrical characteristics can be prevented.
In addition, the wiring part does not contain precious metal, but its surface is covered with an insulating layer, so that it does not corrode even when it comes into contact with moisture, hydrogen peroxide, etc., and exhibits high conductivity. Can do.
For this reason, the electrode member for biosensors of the present invention can be an electrode member that can measure the component concentration and the like in the sample with high sensitivity and high accuracy by having the above structure.

以下、本発明のバイオセンサ用電極部材における各構成について説明する。
なお、支持基材、電極系および配線部については、上記「A.バイオセンサ用電極」の項に説明した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
Hereinafter, each structure in the electrode member for biosensors of this invention is demonstrated.
The support base, the electrode system, and the wiring portion are the same as those described in the above section “A. Electrode for biosensor”, and thus the description thereof is omitted here.

1.スペーサ
本発明に用いられるスペーサは、上記電極系および上記配線部上に形成され、上記電極系と平面視上重なる試料供給路を有するものである。
具体的には、スペーサは、本発明のバイオセンサ用電極部材を備えるバイオセンサにおいて、支持基材とカバー層との間に間隙を設け、外部からバイオセンサへ試料供給を行うための流路を設けるものである。
1. Spacer The spacer used in the present invention is formed on the electrode system and the wiring part, and has a sample supply path that overlaps the electrode system in plan view.
Specifically, in the biosensor including the biosensor electrode member of the present invention, the spacer is provided with a gap between the support base and the cover layer, and a flow path for supplying a sample to the biosensor from the outside. It is to be provided.

スペーサの材料としては、所定の厚みを有するスペーサを形成可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤等を用いることができる。光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂を用いる場合には、安価にスペーサを形成することができる。接着剤を用いる場合には、精度良くスペーサを形成することができる。また、スペーサとして樹脂基材を用いることもでき、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることが可能である。
接着剤としては、例えば、合成接着剤としてはアクリル系接着剤、エステル系接着剤、ビニル系接着剤、シリコーン系接着剤等、天然接着剤としてはニカワ、天然ゴム、樹液等の澱粉のり・天然高分子等を用いることができる。また、ホットメルト型接着剤を用いることもできる。また、接着剤として両面テープを用いてもよい。
The material of the spacer is not particularly limited as long as it can form a spacer having a predetermined thickness. For example, a photocurable resin, a thermosetting resin, an adhesive, or the like can be used. In the case of using a photocurable resin or a thermosetting resin, the spacer can be formed at low cost. When an adhesive is used, the spacer can be formed with high accuracy. Moreover, a resin base material can also be used as a spacer, for example, a polyethylene terephthalate (PET) resin, a vinyl chloride resin, a polystyrene (PS) resin, a polypropylene (PP) resin, a polyester resin etc. can be used.
Examples of adhesives include, for example, acrylic adhesives, ester adhesives, vinyl adhesives, silicone adhesives, etc. as synthetic adhesives, starch glues such as glue, natural rubber, and sap as natural adhesives. A polymer or the like can be used. A hot melt adhesive can also be used. Moreover, you may use a double-sided tape as an adhesive agent.

スペーサの厚さは、試料供給路の高さとなることから、15μm以上500μm以下の範囲内であることが好ましい。スペーサの厚さが上記範囲未満であると、毛細管現象による試料供給も安定しなくなるおそれがある。また、厚さが上記範囲よりも大きくなると、本発明のバイオセンサ用電極部材を備えるバイオセンサにおいて、反応部に均一に試料が流れず、反応部の一部に試料が流れない可能性がある。   The thickness of the spacer is preferably in the range of 15 μm or more and 500 μm or less because it is the height of the sample supply path. When the thickness of the spacer is less than the above range, there is a possibility that the sample supply due to the capillary phenomenon is not stabilized. Further, when the thickness is larger than the above range, in the biosensor including the biosensor electrode member of the present invention, there is a possibility that the sample does not flow uniformly in the reaction part and the sample does not flow in a part of the reaction part. .

スペーサには、少なくとも1つの試料供給路が形成されている。試料供給路は、スペーサを水平方向に貫通して設けられ、外部から供給される試料を作用極に導く部位である。
試料供給路の幅は0.5mm以上5mm以下の範囲内であることが好ましい。試料供給路の幅が上記範囲未満であると、流路への毛細管現象によるに安定した試料供給がされなくなる場合や、電極系の面積を広く取れないため感度が低くなる場合がある。また、幅が上記範囲よりも大きくなると、バイオセンサを多面付けで製造した場合に、個々のバイオセンサに切断する際、スペーサがアーチ状につぶれ、試料供給路内の容積が変化し易くなるおそれがある。試料供給路の幅は、全体にわたって均一の幅であってもよく、外縁に向かって幅が広くなっていてもよい。
また、試料供給路の形状については、電極系を所望の面積で露出することが可能な形状であれば、特に限定されるものではない。
At least one sample supply path is formed in the spacer. The sample supply path is a portion that is provided through the spacer in the horizontal direction and guides the sample supplied from the outside to the working electrode.
The width of the sample supply path is preferably in the range of 0.5 mm to 5 mm. If the width of the sample supply path is less than the above range, the sample may not be stably supplied to the flow path due to capillary action, or the sensitivity may be low because the area of the electrode system cannot be increased. Also, if the width is larger than the above range, when the biosensor is manufactured with multiple impositions, the spacer may collapse into an arch shape when the individual biosensors are cut, and the volume in the sample supply path may easily change. There is. The width of the sample supply path may be uniform throughout, or may be wider toward the outer edge.
The shape of the sample supply path is not particularly limited as long as the electrode system can be exposed in a desired area.

また、スペーサは、図5で例示されるように、電極系および配線部の形状に応じて、試料供給路23とは別に空気抜き流路25が形成されていてもよい。毛細管現象による試料供給を促進することができるからである。
空気抜き流路は、試料供給路に通じるように配置される。通常、試料供給路が配置される領域において、電極系および反応部よりも奥の領域(配線部側)に空気抜き流路が配置される。
空気抜き流路の形状としては、毛細管現象による試料供給を促進することができれば特に限定されるものではなく、例えば、試料供給路と空気抜き流路とを合わせてT字状の流路を構成することができる。このような構成とすることで、外部から試料が供給された場合に、試料供給路内の空気が逃げる空気抜き流路が機能する。空気抜き流路の幅は、例えば0.3mm以上10mm以下の範囲内とすることができる。
Further, as illustrated in FIG. 5, an air vent channel 25 may be formed in the spacer separately from the sample supply channel 23 according to the shape of the electrode system and the wiring part. This is because sample supply by capillary action can be promoted.
The air vent channel is arranged to communicate with the sample supply channel. Usually, in the region where the sample supply channel is arranged, the air vent channel is arranged in a region (wiring unit side) behind the electrode system and the reaction unit.
The shape of the air vent channel is not particularly limited as long as sample supply by capillary action can be promoted. For example, the sample feed channel and the air vent channel are combined to form a T-shaped channel. Can do. With such a configuration, when a sample is supplied from the outside, an air vent channel through which air in the sample supply channel escapes functions. The width of the air vent channel can be set within a range of 0.3 mm to 10 mm, for example.

スペーサの形成方法としては、所定のパターン状にスペーサを形成することができる方法であればよく、スペーサの材料等に応じて適宜選択される。例えば、光硬化性樹脂組成物を用いる場合には、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法を挙げることができる。また、接着剤として両面テープを用いる場合には、両面テープに打ち抜き加工等により試料供給路等を形成した後、両面テープを貼付する方法が挙げられる。また、スペーサとして樹脂基材を用いる場合には、樹脂基材に打ち抜き加工等により試料供給路等を形成した後、接着層を介してスペーサを貼付する方法が挙げられる。
接着層に用いられる接着剤としては、スペーサに用いられる接着剤と同様とすることができ、その厚さは、3μm以上50μm以下の範囲内であることが好ましく、中でも、電極系および配線部を合わせた厚さ以上、例えば20μm程度であることが好ましい。
なお、ここでいう配線部は、後述する絶縁層により表面が覆われたものとする。
As a method for forming the spacer, any method can be used as long as the spacer can be formed in a predetermined pattern, and the method is appropriately selected according to the material of the spacer. For example, when using a photocurable resin composition, printing methods, such as a gravure printing method and a screen printing method, can be mentioned. Moreover, when using a double-sided tape as an adhesive agent, the method of sticking a double-sided tape after forming a sample supply path etc. by punching etc. in a double-sided tape is mentioned. Moreover, when using a resin base material as a spacer, after forming a sample supply path etc. in the resin base material by punching etc., the method of sticking a spacer through an contact bonding layer is mentioned.
The adhesive used for the adhesive layer can be the same as the adhesive used for the spacer, and the thickness thereof is preferably in the range of 3 μm or more and 50 μm or less. It is preferable that the combined thickness or more, for example, about 20 μm.
In addition, the surface of the wiring part here shall be covered with the insulating layer mentioned later.

2.絶縁層
本発明における絶縁層は、少なくとも上記配線部の表面を覆うものである。
具体的には、上記絶縁層は、配線部の表面を覆うことにより、配線部の腐食を防ぐとともに、ショートを防ぐものである。
2. Insulating layer The insulating layer in the present invention covers at least the surface of the wiring part.
Specifically, the insulating layer covers the surface of the wiring portion, thereby preventing corrosion of the wiring portion and preventing a short circuit.

絶縁層の材料としては、一般的に絶縁層の材料として用いられる光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリパラキシレン等が挙げられる。また、接着剤を用いて、精度良く絶縁層を形成することもできる。なお、接着剤については、スペーサに用いられる接着剤と同様であるので、ここでの説明は省略する。さらに、絶縁層の材料としてSiO、SiN、Al等の無機材料を用いることも可能である。 As a material for the insulating layer, a photo-curing resin, a thermosetting resin, or the like generally used as a material for the insulating layer can be used. For example, acrylic resin, phenol resin, fluorine resin, epoxy resin, cardo resin, vinyl resin, imide resin, novolac resin, polyparaxylene, and the like can be given. In addition, the insulating layer can be formed with high accuracy using an adhesive. Note that the adhesive is the same as the adhesive used for the spacer, and thus the description thereof is omitted here. Furthermore, inorganic materials such as SiO 2 , SiN x , and Al 2 O 3 can be used as the material for the insulating layer.

絶縁層の膜厚としては、配線部を絶縁できる程度の膜厚であればよく、例えば3μm以上50μm以下の範囲内とすることができる。中でも、絶縁層の厚さは、電極系および反応部を合わせた厚さ、ならびに配線部の厚さよりも厚いことが好ましい。   The film thickness of the insulating layer may be a film thickness that can insulate the wiring portion, and may be in the range of 3 μm to 50 μm, for example. Especially, it is preferable that the thickness of an insulating layer is thicker than the thickness which combined the electrode system and the reaction part, and the thickness of a wiring part.

絶縁層の形成位置としては、少なくとも配線部の表面であるが、電極系および端子部を覆わなければよく、例えば、電極系および端子部を除いた配線部の表面を含む支持基材上に形成してもよい。
なお、本発明において、電極系が図2(a)で例示される連結態様の場合は、配線部と電極系の連結部分の配線部を絶縁層で覆ってはならない。また、図2(b)および(c)で例示される上塗り態様および被覆態様の場合は、電極系の下または電極系に被覆される配線部は絶縁層で覆ってはならない。これらの部分を絶縁層で覆ってしまうと、電極系と配線部との間で絶縁されてしまうからである。
The insulating layer is formed at least on the surface of the wiring part, but it is not necessary to cover the electrode system and the terminal part. For example, the insulating layer is formed on the support substrate including the surface of the wiring part excluding the electrode system and the terminal part. May be.
In the present invention, when the electrode system is in the connection mode illustrated in FIG. 2A, the wiring part and the wiring part of the connecting part of the electrode system must not be covered with an insulating layer. In addition, in the case of the overcoating mode and the covering mode illustrated in FIGS. 2B and 2C, the wiring portion covered under or on the electrode system must not be covered with an insulating layer. This is because if these portions are covered with an insulating layer, they are insulated between the electrode system and the wiring portion.

絶縁層の形成方法としては、所定のパターン状に絶縁層を形成することができる方法であればよく、絶縁層の材料等に応じて適宜選択される。例えば、光硬化性樹脂組成物を用いる場合には、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法が挙げられる。このとき、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を予めパターン状に塗布した後、硬化してもよく、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を全面に塗布した後、硬化したい部分のみにエネルギーを加えて硬化してもよい。
接着剤として両面テープを用いる場合には、両面テープを打ち抜き加工等によりパターニングした後、両面テープを貼付する方法が挙げられる。さらに、絶縁層の材料として無機材料を用いる場合には、CVD法等を用いることができる。
As a method for forming the insulating layer, any method can be used as long as it can form the insulating layer in a predetermined pattern, and the method is appropriately selected according to the material of the insulating layer. For example, when using a photocurable resin composition, printing methods, such as a gravure printing method and a screen printing method, are mentioned, for example. At this time, a photo-curing resin or a thermosetting resin may be applied in a pattern and then cured, and after applying the photo-curing resin or thermosetting resin to the entire surface, energy is applied only to the portion to be cured. In addition, it may be cured.
In the case where a double-sided tape is used as the adhesive, a method of applying the double-sided tape after patterning the double-sided tape by punching or the like can be mentioned. Further, when an inorganic material is used as the material for the insulating layer, a CVD method or the like can be used.

3.バイオセンサ用電極部材
本発明のバイオセンサ用電極部材は、上記電極系と平面視上重なるようにスペーサの試料供給路が配置されており、当該試料供給路において電極系が露出されることを特徴とするものである。なお、当該試料供給路において、配線部、および配線部と電極系との接続部は露出されないものとする。
電極系は、上記試料供給路において全て露出されていてもよく、作用極および対極の一部が露出したものであってもよいが、電流値の測定において対極での酸化還元反応の飽和が充分に抑制することができる程度の面積が露出されることが好ましいことから、通常は電極系が全て露出されるものである。
3. Biosensor electrode member The electrode member for biosensor of the present invention is characterized in that a spacer sample supply path is disposed so as to overlap the above electrode system in plan view, and the electrode system is exposed in the sample supply path It is what. In the sample supply path, the wiring part and the connection part between the wiring part and the electrode system are not exposed.
The electrode system may be completely exposed in the sample supply path, or a part of the working electrode and the counter electrode may be exposed. However, the saturation of the redox reaction at the counter electrode is sufficient in measuring the current value. Since it is preferable that an area that can be suppressed is exposed, the entire electrode system is usually exposed.

本発明のバイオセンサ用電極部材は、試料供給路から露出される電極系の少なくとも作用極の上部に、あらかじめ酵素および電子受容体を含む反応部を有していても良い。上記反応部の大きさとしては、試料供給路から露出される作用極を少なくとも覆うことができる大きさであればよく、中でも試料供給路から露出される作用極および対極を完全に覆うことができる大きさが好ましい。また、試料供給路の枠内を全て覆う大きさであってもよい。さらに、反応部は、試料供給路の枠を越えて、一部が絶縁層により表面が覆われた配線部上に形成されていてもよい。
なお、反応部については、後述する「C.バイオセンサ」の項で詳細に説明するため、ここでの説明は省略する。
The electrode member for a biosensor of the present invention may have a reaction part containing an enzyme and an electron acceptor at least above the working electrode of the electrode system exposed from the sample supply path. The size of the reaction part is not limited as long as it can cover at least the working electrode exposed from the sample supply path, and the working electrode and counter electrode exposed from the sample supply path can be completely covered. Size is preferred. Moreover, the magnitude | size which covers the whole inside of the frame of a sample supply path may be sufficient. Furthermore, the reaction part may be formed on a wiring part whose surface is covered with an insulating layer beyond the frame of the sample supply path.
Since the reaction part will be described in detail in the section “C. Biosensor” described later, description thereof is omitted here.

C.バイオセンサ
次に、本発明のバイオセンサについて説明する。本発明のバイオセンサは、支持基材と、上記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、上記支持基材上に形成され、上記電極系と接続された配線部と、少なくとも上記配線部の表面を覆う絶縁層と、上記電極系および上記配線部上に形成され、上記電極系と平面視上重なる試料供給路を有するスペーサと、上記スペーサの上記試料供給路から露出された電極系と平面視上重なるように配置された反応部と、上記スペーサ上の少なくとも上記試料供給路を覆うように配置されたカバー層と、を有するバイオセンサであって、上記作用極および上記対極の少なくとも表面が貴金属を含むものであり、上記配線部が貴金属を含まないものであることを特徴とするものである。
C. Biosensor Next, the biosensor of the present invention will be described. The biosensor of the present invention includes a support substrate, an electrode system formed on the support substrate and having a working electrode and a counter electrode, and a wiring portion formed on the support substrate and connected to the electrode system. An insulating layer covering at least the surface of the wiring part; a spacer formed on the electrode system and the wiring part and having a sample supply path overlapping the electrode system in plan view; and exposed from the sample supply path of the spacer A biosensor having a reaction portion arranged to overlap with the electrode system formed in plan view, and a cover layer arranged to cover at least the sample supply path on the spacer, the working electrode and At least the surface of the counter electrode contains a noble metal, and the wiring portion does not contain a noble metal.

本発明のバイオセンサについて、図を例示して説明する、図6は本発明のバイオセンサの一例を示す概略斜視図であり、図7は図6の分解斜視図である。なお、図6において、配線部および絶縁層の図示は省略する。
図6および図7に例示されるように、バイオセンサ30においては、支持基材2上に電極系10、配線部15および端子部16が形成されており、電極系10および配線部15の上部に配置されたスペーサ22と、スペーサ22上を覆うように配置されたカバー層32とが順次積層され、固着されている。
電極系10は作用極11および対極12を有しており、上記電極系10と接続する配線部15はその表面が絶縁層21に覆われている。また、上記スペーサ22は試料供給路23を有しており、試料供給路23において電極系10が露出し、当該電極系10および試料供給路23と平面視上重なるように反応部31が配置されている。さらに、上記カバー層32上には、試料供給路23と平面視上重なるように空気孔24が形成されている。
バイオセンサ30は、試料供給路23と空気孔24とを有することで、試料供給路23から毛細管現象を利用して供給された試料が、反応部31と酵素反応を生じながら作用極11および対極12の上部を通過し、その結果、目的成分を測定することができる。
The biosensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of the biosensor of the present invention, and FIG. 7 is an exploded perspective view of FIG. In FIG. 6, illustration of the wiring portion and the insulating layer is omitted.
As illustrated in FIGS. 6 and 7, in the biosensor 30, the electrode system 10, the wiring part 15, and the terminal part 16 are formed on the support base 2, and the upper part of the electrode system 10 and the wiring part 15. The spacers 22 arranged in the above and the cover layer 32 arranged so as to cover the spacers 22 are sequentially laminated and fixed.
The electrode system 10 has a working electrode 11 and a counter electrode 12, and the surface of the wiring portion 15 connected to the electrode system 10 is covered with an insulating layer 21. The spacer 22 has a sample supply path 23, the electrode system 10 is exposed in the sample supply path 23, and the reaction unit 31 is arranged so as to overlap the electrode system 10 and the sample supply path 23 in plan view. ing. Further, an air hole 24 is formed on the cover layer 32 so as to overlap the sample supply path 23 in plan view.
The biosensor 30 includes the sample supply path 23 and the air holes 24, so that the sample supplied from the sample supply path 23 using the capillary phenomenon causes an enzyme reaction with the reaction unit 31, and the working electrode 11 and the counter electrode. As a result, the target component can be measured.

本発明のバイオセンサは、上述のバイオセンサ用電極部材を有するものである。すなわち、電極系の作用極および対極の少なくとも表面が耐腐食性の高い貴金属を含むものである。そのため、電極系が試料中等の水分や反応部において発生した過酸化水素等と接触しても腐食されにくく、電気特性の低下を防止することができる。また、配線部は、貴金属を含まないものであるが、その表面が絶縁層に覆われることにより、水分や過酸化水素等と接触する場合であっても腐食されず、高い導電性を示すことができる。
このため、本発明においては、試料中の成分濃度等を高感度かつ高精度で測定できるバイオセンサとすることが可能である。
The biosensor of the present invention has the above-described electrode member for biosensor. That is, at least the surfaces of the working electrode and the counter electrode of the electrode system contain a noble metal with high corrosion resistance. Therefore, even when the electrode system comes into contact with moisture in the sample or the like, hydrogen peroxide generated in the reaction part, etc., it is difficult to be corroded, and deterioration of electrical characteristics can be prevented. In addition, the wiring part does not contain precious metal, but its surface is covered with an insulating layer, so that it does not corrode even when it comes into contact with moisture, hydrogen peroxide, etc., and exhibits high conductivity. Can do.
For this reason, in this invention, it is possible to set it as the biosensor which can measure the component density | concentration etc. in a sample with high sensitivity and high precision.

以下、本発明のバイオセンサにおける各構成について説明する。
なお、本発明における支持基材、電極系、配線部、絶縁層およびスペーサについては、上記「A.バイオセンサ用電極」および「B.バイオセンサ用電極部材」の項で説明した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
Hereinafter, each configuration in the biosensor of the present invention will be described.
The support substrate, electrode system, wiring portion, insulating layer and spacer in the present invention are the same as those described in the above sections “A. Biosensor electrode” and “B. Biosensor electrode member”. Therefore, the description here is omitted.

1.反応部
本発明における反応部は上記スペーサの上記試料供給路から露出された電極系と平面視上重なるように配置されたものである。
具体的には、上記反応部は、生体由来物質を含み、基質特異的な物質の変化移動に伴う、化学ポテンシャル、熱あるいは光学的な変化を電気信号へ変換する部分である。
1. Reaction part The reaction part in this invention is arrange | positioned so that it may overlap with the electrode system exposed from the said sample supply path of the said spacer by planar view.
Specifically, the reaction part is a part that contains a biological substance and converts a chemical potential, heat, or an optical change accompanying an change movement of a substrate-specific substance into an electrical signal.

ここで、反応部が「スペーサの試料供給路から露出された電極系と平面視上に重なるように配置され」るとは、試料供給路の枠内に反応部が形成され、直接電極系と接触するように配置されるものであってもよく、図7で例示されるように、カバー層32とスペーサ22における試料供給路23との間に形成され、空間を介して電極系10に対向するように配置されるものであってもよい。   Here, the reaction section is “arranged so as to overlap the electrode system exposed from the sample supply path of the spacer in plan view” means that the reaction section is formed in the frame of the sample supply path, As illustrated in FIG. 7, it may be disposed between the cover layer 32 and the sample supply path 23 in the spacer 22, and is opposed to the electrode system 10 through a space. It may be arranged so as to.

反応部は、生体由来物質として、例えば、酵素と電子受容体とを含む。グルコース濃度を測定する場合には、酵素として、グルコースオキシダーゼ(GOD)、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)を用いることができる。グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼは、純度の高いものが好ましく、後述の範囲の活性を有するものであれば特に由来となる生物種は限定されず、例えば、グルコースオキシダーゼとしては、東洋紡社製GLO−201を用いることができる。
電子受容体としては、フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘導体、オスミューム誘導体等を用いることができる。
The reaction part includes, for example, an enzyme and an electron acceptor as a biological substance. When measuring the glucose concentration, glucose oxidase (GOD) or glucose dehydrogenase (GDH) can be used as the enzyme. Glucose oxidase and glucose dehydrogenase preferably have high purity, and the species of origin is not particularly limited as long as it has an activity in the range described below. For example, glucose oxidase includes GLO-201 manufactured by Toyobo Co., Ltd. Can be used.
As the electron acceptor, potassium ferricyanide, a ferrocene derivative, a quinone derivative, an osmuum derivative, or the like can be used.

また、本発明のバイオセンサは、反応部の酵素を変更することで、グルコースセンサのみならず、コレステロールセンサ、アルコールセンサ、スクロールセンサ、乳酸センサ、フルクトースセンサ等の酵素に関与する反応系に広く用いることができる。各バイオセンサに用いる酵素としては、コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等の反応系に合ったものを適宜用いることができる。
さらに、本発明のバイオセンサは、C因子、B因子、凝固酵素前駆体、および色素が結合したペプチドを含む反応部とすることにより、大腸菌やサルモネラ菌をはじめとするグラム陰性菌の外膜を構成している毒性物質であるエンドトキシン濃度を測定する、エンドトキシンセンサとすることも可能である。
The biosensor of the present invention is widely used not only for glucose sensors but also for reaction systems involving enzymes such as cholesterol sensors, alcohol sensors, scroll sensors, lactic acid sensors, and fructose sensors by changing the enzyme in the reaction part. be able to. As enzymes used for each biosensor, those suitable for the reaction system such as cholesterol esterase, cholesterol oxidase, alcohol oxidase, lactate oxidase, fructose dehydrogenase, xanthine oxidase, amino acid oxidase and the like can be appropriately used.
Furthermore, the biosensor of the present invention constitutes an outer membrane of gram-negative bacteria such as Escherichia coli and Salmonella by using a reaction part containing a peptide to which a factor C, a factor B, a coagulation enzyme precursor, and a dye are bound. An endotoxin sensor that measures the concentration of endotoxin, which is a toxic substance, can also be used.

酵素および電子受容体は、適宜溶媒で希釈して用いる。溶媒としては、例えば、水、アルコール、水−アルコール混合溶媒が挙げられる。また、酵素と電子受容体は、直鎖、環状の炭化水素貧溶媒に均一分散させてもよい。
酵素および電子受容体はそれぞれ1試験体当り0.3ユニット以上10ユニット以下の範囲内および0.5μg以上200μg以下の範囲内とすることが好ましい。反応部の酵素および電子受容体は、酵素量(力価/ユニット)に準じた反応量が得られるが、反応部の性能を担保する最適重量部の小過剰でよい。
The enzyme and electron acceptor are used after appropriately diluted with a solvent. Examples of the solvent include water, alcohol, and a water-alcohol mixed solvent. In addition, the enzyme and the electron acceptor may be uniformly dispersed in a linear or cyclic hydrocarbon poor solvent.
The enzyme and the electron acceptor are preferably in the range of 0.3 unit to 10 unit and the range of 0.5 μg to 200 μg, respectively, per test specimen. The reaction part enzyme and the electron acceptor can obtain a reaction amount in accordance with the enzyme amount (titer / unit), but it may be a small excess of the optimum weight part that ensures the performance of the reaction part.

また、反応部は、その面積に比例した検出電流が得られるため、可能な範囲で広く設定することが好ましい。   Moreover, since the detection part proportional to the area can be obtained, it is preferable to set the reaction part as wide as possible.

反応部の形成方法としては、所望の位置に反応部を配置できる方法であれば特に限定されない。例えば、試料供給路において露出される電極系上に酵素および電子受容体を含む溶液を塗布した後、乾燥させ溶媒成分を除去して形成することができる。また、酵素を含む溶液と、電位受容体を含む溶液とを個々に塗布してもよいが、この場合は電極系の少なくとも作用極上に酵素を塗布するものとする。
酵素および電子受容体を含む溶液の塗布方法としては、例えばディスペンサー法を用いることができる。
反応部を形成する場合、酵素は40℃以上で長時間放置すると活性を失うため、溶媒の乾燥は40℃以下で行い、乾燥後は速やかに室温に戻すことが好ましい。
The method for forming the reaction part is not particularly limited as long as the reaction part can be arranged at a desired position. For example, it can be formed by applying a solution containing an enzyme and an electron acceptor on the electrode system exposed in the sample supply path and then drying to remove the solvent component. In addition, a solution containing an enzyme and a solution containing a potential receptor may be applied individually. In this case, the enzyme is applied on at least the working electrode of the electrode system.
As a method for applying a solution containing an enzyme and an electron acceptor, for example, a dispenser method can be used.
When forming the reaction part, the enzyme loses its activity when left at a temperature of 40 ° C. or higher for a long time. Therefore, it is preferable to dry the solvent at 40 ° C. or lower and quickly return to room temperature after drying.

2.カバー層
本発明におけるカバー層は、上記スペーサ上の少なくとも上記試料供給路を覆うように配置されたものである。
具体的には、上記カバー層は、本発明のバイオセンサにおける蓋材として機能するものである。
2. Cover Layer The cover layer in the present invention is disposed so as to cover at least the sample supply path on the spacer.
Specifically, the cover layer functions as a lid material in the biosensor of the present invention.

カバー層には、例えば、樹脂基材、セラミック基材、ガラス基材、半導体基材、金属基材等を用いることができる。カバー層は、剛性を有していてもよく、弾性を有していてもよい。中でも、電気絶縁性および弾性を有することが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリエステル樹脂等のフィルムを好適に用いることができる。
また、カバー層は、可撓性を有していてもよく有さなくてもよい。
For the cover layer, for example, a resin substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or the like can be used. The cover layer may have rigidity or may have elasticity. Among them, it is preferable to have electrical insulating properties and elasticity. For example, films such as polyethylene terephthalate (PET) resin, vinyl chloride resin, polystyrene (PS) resin, polypropylene (PP) resin, and polyester resin can be suitably used.
Moreover, the cover layer may or may not have flexibility.

カバー層は透明であってもよく不透明であってもよいが、中でも透明であることが好ましい。透明カバー層の場合には、バイオセンサの使用時に試料の導入を目視することができる。
透明カバー層の場合、可視光領域における透過率(可視光線透過率)が80%以上であることが好ましい。ここで、可視光線透過率は、JIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法)により測定することができる。
The cover layer may be transparent or opaque, but is preferably transparent. In the case of the transparent cover layer, the introduction of the sample can be visually observed when the biosensor is used.
In the case of a transparent cover layer, the transmittance in the visible light region (visible light transmittance) is preferably 80% or more. Here, the visible light transmittance can be measured by JIS K7361-1 (a test method for the total light transmittance of a plastic-transparent material).

また、スペーサにおいて空気抜き流路が設けられていない場合は、図7で例示されるようにカバー層32の表面に空気孔24を有するものである。試料供給路から試料が入る際に、当該空気孔から脱気されるため、毛細管現象による試料供給を促進することができる。
当該空気孔の大きさとしては、本発明のバイオセンサが毛細管現象を生じることが可能な程度の大きさであればよく、上述した「B.バイオセンサ用電極部材 2.スペーサ」の項で説明した内容と同様である。また、空気孔の形状は、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。
Further, when the air vent channel is not provided in the spacer, the air hole 24 is provided on the surface of the cover layer 32 as illustrated in FIG. When the sample enters from the sample supply path, it is degassed from the air hole, so that the sample supply by capillary action can be promoted.
The size of the air hole is not particularly limited as long as the biosensor of the present invention is capable of causing capillary action, and is described in the above-mentioned section “B. Electrosensor member for biosensor 2. Spacer”. The contents are the same as those described above. Examples of the shape of the air hole include a circle, an ellipse, and a polygon.

カバー層における空気孔の位置としては、スペーサの試料供給路に通じるように配置される。通常、試料供給路が配置される領域において、電極系および反応部よりも奥の領域(配線部側)に空気孔が配置される。
なお、空気孔の形成方法としては、例えば、打ち抜き加工等が挙げられる。
The positions of the air holes in the cover layer are arranged so as to communicate with the sample supply path of the spacer. Usually, in the region where the sample supply path is disposed, air holes are disposed in a region (wiring portion side) behind the electrode system and the reaction unit.
In addition, as a formation method of an air hole, punching etc. are mentioned, for example.

また、カバー層は、上述した空気孔の他に、スペーサ側の表面に親水層を有していても良い。親水層を有することにより、試料を電極系および反応部へ迅速かつ容易に導く事が出来るからである。
さらに、空気孔の周辺等には撥水領域が設けられていても良い。空気孔から試料が流出することを防ぐことができるからである。
Moreover, the cover layer may have a hydrophilic layer on the surface on the spacer side in addition to the air holes described above. This is because by having the hydrophilic layer, the sample can be quickly and easily guided to the electrode system and the reaction part.
Further, a water-repellent region may be provided around the air hole. This is because the sample can be prevented from flowing out of the air hole.

カバー層の形状としては、電極系および配線部が形成された支持基材に応じて適宜選択されるものである。例えば、カバー層の形状として、端子部が露出するように切欠部を有していてもよい。
また、バイオセンサを多面付けで製造する場合、カバー層は長尺であってもよく枚葉であってもよい。
The shape of the cover layer is appropriately selected according to the support base material on which the electrode system and the wiring portion are formed. For example, the cover layer may have a cutout portion so that the terminal portion is exposed.
In addition, when the biosensor is manufactured with multiple faces, the cover layer may be long or a single wafer.

カバー層の配置位置としては、スペーサ上の少なくとも試料供給路を覆う位置であればよく、端子部以外の領域にカバー層が設けられていてもよく、支持基材全面にカバー層が設けられていてもよい。   The cover layer may be disposed at any position on the spacer so as to cover at least the sample supply path. The cover layer may be provided in a region other than the terminal portion, and the cover layer is provided on the entire surface of the support substrate. May be.

カバー層の配置方法としては、カバー層の構成等に応じて適宜選択される。例えば、スペーサに両面テープを用いる場合には、スペーサを介して電極系、配線部および端子部が形成された支持基材とカバー層とを貼付することができる。また、例えばスペーサに光硬化性樹脂を用いる場合には、接着層を介してカバー層とスペーサまたは支持基材とを貼付することができる。カバー層の貼合に使用される接着層については、「B.バイオセンサ用電極部材」の項で説明した接着層の材料とすることができる。   The arrangement method of the cover layer is appropriately selected according to the configuration of the cover layer. For example, when a double-sided tape is used for the spacer, the support substrate on which the electrode system, the wiring portion, and the terminal portion are formed and the cover layer can be pasted via the spacer. For example, when using a photocurable resin for a spacer, a cover layer and a spacer or a support base material can be stuck through an adhesive layer. About the contact bonding layer used for bonding of a cover layer, it can be set as the material of the contact bonding layer demonstrated in the term of "B. Electrode member for biosensors."

3.バイオセンサ
本発明のバイオセンサを用いて測定される試料としては、例えば血液、唾液、尿等の生体試料や、環境検査、食品検査の製品、廃液等を挙げることができる。これらの試料には相当量の水分を含有するものが多く、抵抗率は大きく異なるものではない。例えば、試料の抵抗率は1Ωcm〜1kΩcmの範囲内であることが好ましい。具体的には、血液の抵抗率は100Ωcm〜160Ωcmである。(ヘマトクリット、個人差等の変動要因がある。)上記試料の抵抗率は、電極式または電磁式導電率計(電気導電率計)で測定した値である。
3. Biosensor Examples of the sample measured using the biosensor of the present invention include biological samples such as blood, saliva and urine, environmental inspection and food inspection products, and waste liquid. Many of these samples contain a considerable amount of moisture, and the resistivity is not significantly different. For example, the resistivity of the sample is preferably in the range of 1 Ωcm to 1 kΩcm. Specifically, the blood resistivity is 100 Ωcm to 160 Ωcm. (There are fluctuation factors such as hematocrit and individual differences.) The resistivity of the sample is a value measured by an electrode type or electromagnetic conductivity meter (electrical conductivity meter).

本発明のバイオセンサは、測定装置に接続して使用するものである。図8(a)、(b)は、本発明のバイオセンサを測定装置に接続した様子を示す模式図であり、図8(a)は全体図であり、図8(b)は図8(a)の破線部における測定装置の内部を説明する図である。
図8(a)、(b)に例示するように、測定装置60は、公知の測定装置であって、バイオセンサ30を接続して、試料中に含まれる被検出物を検出する装置である。測定装置60は、例えば、バイオセンサ30で生じた電気信号を受信するための接続電極63、演算部(図示せず)、電源(図示せず)、表示部61および操作部62を備える。バイオセンサ30は、測定装置60の装着部に装着されると、バイオセンサ30の2本の端子部16が測定装置60の接続電極63にそれぞれ接続される。この接続により、バイオセンサ30で生じた電気信号は、測定装置60に伝達される。
The biosensor of the present invention is used by being connected to a measuring device. FIGS. 8A and 8B are schematic views showing a state in which the biosensor of the present invention is connected to a measuring apparatus, FIG. 8A is an overall view, and FIG. It is a figure explaining the inside of the measuring apparatus in the broken-line part of a).
As illustrated in FIGS. 8A and 8B, the measurement device 60 is a known measurement device that connects the biosensor 30 and detects an object to be detected included in the sample. . The measuring device 60 includes, for example, a connection electrode 63 for receiving an electrical signal generated by the biosensor 30, a calculation unit (not shown), a power source (not shown), a display unit 61, and an operation unit 62. When the biosensor 30 is attached to the attachment portion of the measurement device 60, the two terminal portions 16 of the biosensor 30 are connected to the connection electrodes 63 of the measurement device 60, respectively. With this connection, the electrical signal generated by the biosensor 30 is transmitted to the measuring device 60.

測定方法としては、例えば、測定者がバイオセンサ30を測定装置60に装着し、バイオセンサ30の先端からスペーサに設けられた試料供給路に試料を導入し、操作部62を操作して、測定を開始する。試料供給路に導入された試料に被検出物が含まれる場合は、被検出物と、反応部に配設された生体由来物質とが反応し、電気信号がバイオセンサ30の電極系で検出され、電極系および配線部を介して端子部16に届き、測定装置60の接続電極63を介して、測定装置60に伝達される。測定装置60は、バイオセンサ30から受信した電気信号を演算部で測定値に変換する。得られた測定値は、表示部61に表示され、測定者は測定結果を視覚的に認識することができる。   As a measurement method, for example, the measurer attaches the biosensor 30 to the measurement device 60, introduces a sample from the tip of the biosensor 30 to the sample supply path provided in the spacer, operates the operation unit 62, and performs measurement. To start. When the sample introduced into the sample supply path includes an object to be detected, the object to be detected reacts with a biological substance disposed in the reaction unit, and an electric signal is detected by the electrode system of the biosensor 30. It reaches the terminal portion 16 via the electrode system and the wiring portion, and is transmitted to the measuring device 60 via the connection electrode 63 of the measuring device 60. The measuring device 60 converts the electrical signal received from the biosensor 30 into a measured value by the calculation unit. The obtained measurement value is displayed on the display unit 61, and the measurer can visually recognize the measurement result.

4.バイオセンサの製造方法
本発明のバイオセンサの製造方法としては、一般的な方法を用いることができる。本発明のバイオセンサにおける各部材の製造方法については、上述したそれぞれの項で説明した内容と同様である。
4). Biosensor Manufacturing Method A general method can be used as the biosensor manufacturing method of the present invention. About the manufacturing method of each member in the biosensor of this invention, it is the same as that of the content demonstrated by each item mentioned above.

本発明において、バイオセンサの製造は多面付けで行ってもよい。この場合、電極系および配線部が形成された支持基材とスペーサとカバー層とをこの順で貼り合せた後、断裁して個々のバイオセンサを得ることができる。   In the present invention, the biosensor may be manufactured in multiple faces. In this case, the support base material on which the electrode system and the wiring portion are formed, the spacer, and the cover layer are bonded together in this order, and then cut to obtain individual biosensors.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
なお、以下の説明において、実施例等において形成される電極系が上述した上塗り態様、または被覆態様のものである場合、実施例等のバイオセンサ用電極をバイオセンサに用いた際に試料供給路の領域に位置する配線部、すなわち、電極系により上塗りまたは被覆される配線部を、「電極系パターン部」とし、当該領域外の配線部と区別して表記するものである。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
In the following description, when the electrode system formed in the example or the like is of the above-described topcoat mode or coating mode, the sample supply path when the biosensor electrode of the example or the like is used for the biosensor. A wiring portion located in the region, that is, a wiring portion that is overcoated or covered with an electrode system is referred to as an “electrode system pattern portion”, and is distinguished from a wiring portion outside the region.

[実施例1]
支持基材として厚さ300μmのポリエステルシート(SKC社製)を準備し、当該シートの片面上に、導電性カーボンインク(製品名:CH−8、十条ケミカル社製)をスクリーン印刷することによって、作用極および対極のパターンに相当する電極系パターン部、配線部ならびに端子部を形成した。
次に、上記電極系パターン部の上面に対し、金ナノインク(製品名:NPG−J ハリマ化成社製)をインクジェット印刷し、次いで、パルスドキセノンランプで当該印刷物に対しフラッシュランプアニール処理をすることにより、上記電極系パターン部上面に金ナノインクからなる電極系(上塗り態様)を形成し、バイオセンサ用電極を得た。
[Example 1]
By preparing a polyester sheet (manufactured by SKC) having a thickness of 300 μm as a supporting substrate and screen printing a conductive carbon ink (product name: CH-8, manufactured by Jujo Chemical Co., Ltd.) on one side of the sheet, Electrode system pattern portions, wiring portions, and terminal portions corresponding to the working electrode and counter electrode patterns were formed.
Next, gold nano ink (product name: NPG-J manufactured by Harima Kasei Co., Ltd.) is inkjet printed on the upper surface of the electrode system pattern portion, and then the printed matter is subjected to flash lamp annealing treatment with a pulsed xenon lamp. Then, an electrode system (overcoat mode) made of gold nano-ink was formed on the upper surface of the electrode system pattern part to obtain a biosensor electrode.

[実施例2]
支持基材として厚さ25μmのポリエステルロール(東レ社製)を準備し、当該ロールの片面上に、水性インク(製品名:MCA2055 DICグラフィックス社製)をグラビア印刷することによって、配線部および端子部のネガパターンを有する水性インク層を成膜した。
次いで、当該ロールの一部を切り取り、表面全面にニッケル蒸着層を成膜した後、水洗することによって、配線部および端子部のネガパターン以外の水性インク層をニッケル蒸着層ごとリフトオフした。これにより、ニッケル蒸着からなる配線部および端子部を形成した。
上記ポリエステルシートの配線部および端子部が印刷された面の所定の位置に、作用極および対極のパターンを金ナノインク(製品名:NPG−J ハリマ化成社製)でインクジェット印刷し、次いで、パルスドキセノンランプで当該印刷パターンに対しフラッシュランプアニール処理をすることにより、配線部の端部と連結した、作用極および対極を有する電極系(連結態様)を形成し、バイオセンサ用電極を得た。なお、電極系の電気抵抗率は、6.3×10−6Ωcmであった。
[Example 2]
A 25 μm thick polyester roll (manufactured by Toray Industries, Inc.) is prepared as a supporting substrate, and water-based ink (product name: MCA2055 manufactured by DIC Graphics) is gravure-printed on one side of the roll to thereby form wiring parts and terminals. A water-based ink layer having a negative pattern of part was formed.
Next, a part of the roll was cut off, a nickel vapor deposition layer was formed on the entire surface, and then washed with water to lift off the aqueous ink layer other than the negative pattern of the wiring part and the terminal part together with the nickel vapor deposition layer. Thereby, the wiring part and terminal part which consist of nickel vapor deposition were formed.
The working electrode and the counter electrode pattern were inkjet printed with gold nano ink (product name: NPG-J, manufactured by Harima Kasei Co., Ltd.) at predetermined positions on the surface of the polyester sheet on which the wiring portion and terminal portion were printed, and then pulsed xenon By performing flash lamp annealing treatment on the printed pattern with a lamp, an electrode system (connection mode) having a working electrode and a counter electrode connected to the end of the wiring part was formed, and an electrode for a biosensor was obtained. The electrical resistivity of the electrode system was 6.3 × 10 −6 Ωcm.

[実施例3]
支持基材として、表面にコロナ処理がされた、A4サイズ、厚さ38μmのポリエステルフィルム(製品名:E5100 東洋紡社製)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして連結態様の電極系を有するバイオセンサ用電極を得た。なお、電極系の電気抵抗率は、8.0×10−6Ωcmであった。
[Example 3]
The electrode system of the connection mode in the same manner as in Example 2 except that a polyester film (product name: E5100 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a corona treatment on the surface and having an A4 size and a thickness of 38 μm was used as the support substrate. An electrode for a biosensor having The electrical resistivity of the electrode system was 8.0 × 10 −6 Ωcm.

[実施例4]
支持基材として、A4サイズ、厚さ100μmの防曇処理ポリエステルフィルム(製品名:MSX6993 スリーエムヘルスケア社製)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして連結態様の電極系を有するバイオセンサ用電極を得た。なお、電極系の電気抵抗率は、4.8×10−6Ωcmであった。
[Example 4]
A bio having a connected electrode system in the same manner as in Example 2 except that an A4 size, 100 μm thick anti-fogging polyester film (product name: MSX6993 manufactured by 3M Healthcare) was used as a supporting substrate. A sensor electrode was obtained. The electrical resistivity of the electrode system was 4.8 × 10 −6 Ωcm.

[実施例5]
実施例2と同様にして、支持基材としてのポリエステルロールの片面上に、ニッケル蒸着からなる作用極および対極のパターンに相当する電極系パターン部、配線部、端子部を形成した。
次に、上記電極系パターン部上面に金ナノインクを重ねて描画し、その後、パルスドキセノンランプを用いてフラッシュランプアニール処理することによって、当該電極系パターン部上面に金ナノインクからなる電極系(上塗り態様)を形成し、バイオセンサ用電極を得た。
[Example 5]
In the same manner as in Example 2, an electrode system pattern portion, a wiring portion, and a terminal portion corresponding to a working electrode and counter electrode pattern made of nickel vapor deposition were formed on one side of a polyester roll as a supporting substrate.
Next, a gold nano ink is drawn on the upper surface of the electrode system pattern portion, and thereafter, a flash lamp annealing process is performed using a pulsed xenon lamp. ) To obtain a biosensor electrode.

[実施例6]
実施例2と同様にして、支持基材としてのポリエステルロールの片面上に、水性インクをグラビア印刷することによって、給電部、電極系パターン部、配線部、端子部のネガパターンを有する水性インク層を成膜した。
次に、当該ロールの水性インク層を有する面にロール・トゥ・ロールでニッケル蒸着を施し、その後、そのフィルムを水洗することによって水性インク層をニッケル蒸着層ごとリフトオフした。これにより、当該ロール上にニッケル蒸着からなる電極系パターン部、給電部のパターン、配線部および端子部を形成した。
次に、上記配線部と端子部とをマスキングフィルムでマスクした後に、ロール・トゥ・ロールで金めっきを施し、電極系パターン部の全ての表面上に金めっきからなる電極系(被覆態様)と、給電部のパターン表面が全て金めっきされた給電部とを形成し、バイオセンサ用電極を得た。
なお、上記給電部はめっき製法のために設けたものである。当該バイオセンサ用電極を用いてバイオセンサを製造する際には、断裁工程において上記給電部は除去され、最終製品であるバイオセンサには含まれないものとなる。
[Example 6]
In the same manner as in Example 2, a water-based ink layer having a negative pattern of a power feeding portion, an electrode system pattern portion, a wiring portion, and a terminal portion by gravure printing water-based ink on one side of a polyester roll as a support substrate. Was deposited.
Next, the surface of the roll having the water-based ink layer was subjected to nickel vapor deposition with a roll-to-roll, and then the film was washed with water to lift off the water-based ink layer together with the nickel vapor-deposited layer. Thereby, the electrode system pattern part which consists of nickel vapor deposition, the pattern of the electric power feeding part, the wiring part, and the terminal part were formed on the said roll.
Next, after the wiring part and the terminal part are masked with a masking film, gold plating is performed with a roll-to-roll, and an electrode system (covering mode) made of gold plating is formed on all surfaces of the electrode system pattern part. The electrode surface for the biosensor was obtained by forming a power supply unit in which the pattern surface of the power supply unit was all plated with gold.
In addition, the said electric power feeding part is provided for the plating manufacturing method. When a biosensor is manufactured using the biosensor electrode, the power feeding unit is removed in the cutting process and is not included in the biosensor that is the final product.

[実施例7]
実施例2と同様にして、支持基材としてのポリエステルロールの片面上に、水性インクをグラビア印刷することによって、電極系パターン部、配線部、端子部のネガパターンを有する水性インク層を成膜した。
上記水性インク層を有する当該ロールの一部を切り取り、表面全面にアルミ蒸着を行い、次いで水洗によりリフトオフをすることによって、アルミ蒸着からなる電極系パターン部、配線部、端子部を形成した。
次に、上記配線部を覆うように絶縁インク(サンタイプ社製 製品名:S−114)
をスクリーン印刷することにより絶縁層を形成した。なお、このとき、電極系パターン部上には絶縁層が形成されないものとする。
次いで、上記電極系パターン部の上面に対し、金ナノインクを重ねて印刷描画し、その後、パルスドキセノンランプを用いてフラッシュランプアニール処理することにより、当該電極系パターン部上面に金ナノインクからなる電極系(上塗り態様)を形成し、バイオセンサ用電極を得た。
[Example 7]
In the same manner as in Example 2, a water-based ink layer having a negative pattern of an electrode system pattern portion, a wiring portion, and a terminal portion is formed on one surface of a polyester roll as a support substrate by gravure printing. did.
A part of the roll having the water-based ink layer was cut off, aluminum was vapor-deposited on the entire surface, and then lifted off by washing with water to form an electrode system pattern portion, wiring portion, and terminal portion made of aluminum vapor deposition.
Next, insulating ink (product name: S-114 manufactured by Suntype Co., Ltd.) so as to cover the wiring part.
An insulating layer was formed by screen printing. At this time, it is assumed that no insulating layer is formed on the electrode system pattern portion.
Next, the gold nano-ink is superimposed on the upper surface of the electrode system pattern portion, and then printed and drawn. Thereafter, the electrode system pattern portion is made of gold nano-ink on the upper surface of the electrode system pattern portion by performing a flash lamp annealing treatment using a pulsed xenon lamp. (Overcoat mode) was formed to obtain a biosensor electrode.

[比較例1]
配線部を覆うように絶縁層を形成した後、上記電極系パターン部の上面に対し、金ナノインクの印刷およびフラッシュランプアニール処理を行わなかったこと以外は、実施例7と同様にしてバイオセンサ用電極を得た。なお、得られるバイオセンサ用電極においては、電極系パターン部がそのまま電極系になるものとする。
[Comparative Example 1]
After forming the insulating layer so as to cover the wiring part, the same as in Example 7 except that the gold nano-ink printing and the flash lamp annealing treatment were not performed on the upper surface of the electrode system pattern part. An electrode was obtained. In the obtained biosensor electrode, the electrode pattern portion is directly used as an electrode system.

[評価]
実施例1〜7と比較例1とを室温大気下で1ヶ月間放置したところ、比較例1の電極系では大気中で酸化(腐食)が進行し酸化皮膜の形成が認められたのに対し、実施例1〜7の電極系ではどれも酸化が認められず、腐食劣化を防止することができた。
[Evaluation]
When Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 were allowed to stand at room temperature in the atmosphere for 1 month, the electrode system of Comparative Example 1 was oxidized (corrosion) in the atmosphere and the formation of an oxide film was observed. No oxidation was observed in any of the electrode systems of Examples 1 to 7, and corrosion degradation could be prevented.

1 … バイオセンサ用電極
2 … 支持基材
10 … 電極系
11 … 作用極
12 … 対極
15 … 配線部
20 … バイオセンサ用電極部材
21 … 絶縁層
22 … スペーサ
23 … 試料供給路
24 … 空気孔
30 … バイオセンサ
31 … 反応部
32 … カバー層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Biosensor electrode 2 ... Support base material 10 ... Electrode system 11 ... Working electrode 12 ... Counter electrode 15 ... Wiring part 20 ... Biosensor electrode member 21 ... Insulating layer 22 ... Spacer 23 ... Sample supply path 24 ... Air hole 30 … Biosensor 31… Reaction part 32… Cover layer

Claims (4)

支持基材と、
前記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、
前記支持基材上に形成され、前記電極系と接続された配線部と
を少なくとも有するバイオセンサ用電極であって、
前記作用極および前記対極が、貴金属を含む貴金属膜のみからなり
前記配線部が貴金属を含まないものであり、
前記作用極および前記対極は、前記配線部上に前記貴金属膜を有する連結部分により、それぞれ前記配線部と接続されていることを特徴とするバイオセンサ用電極。
A support substrate;
An electrode system formed on the support substrate and having a working electrode and a counter electrode;
A biosensor electrode having at least a wiring portion formed on the support substrate and connected to the electrode system,
The working electrode and the counter electrode is comprised of only a noble metal film containing a noble metal,
All SANYO that the wiring part does not contain a noble metal,
The biosensor electrode, wherein the working electrode and the counter electrode are respectively connected to the wiring portion by a connecting portion having the noble metal film on the wiring portion .
前記貴金属が、金、白金およびパラジウムからなる群から選択される少なくとも一種であること特徴とする請求項1に記載のバイオセンサ用電極。   The biosensor electrode according to claim 1, wherein the noble metal is at least one selected from the group consisting of gold, platinum, and palladium. 支持基材と、
前記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、
前記支持基材上に形成され、前記電極系と接続された配線部と、
少なくとも前記配線部の表面を覆う絶縁層と、
前記電極系および前記配線部上に形成され、前記電極系と平面視上重なる試料供給路を有するスペーサと、を少なくとも有するバイオセンサ用電極部材であって、
前記作用極および前記対極が、貴金属を含む貴金属膜のみからなり
前記配線部が貴金属を含まないものであり、
前記作用極および前記対極は、前記配線部上に前記貴金属膜を有する連結部分により、それぞれ前記配線部と接続されていることを特徴とするバイオセンサ用電極部材。
A support substrate;
An electrode system formed on the support substrate and having a working electrode and a counter electrode;
A wiring portion formed on the support substrate and connected to the electrode system;
An insulating layer covering at least the surface of the wiring part;
A biosensor electrode member having at least a spacer having a sample supply path formed on the electrode system and the wiring portion and overlapping the electrode system in plan view,
The working electrode and the counter electrode is comprised of only a noble metal film containing a noble metal,
All SANYO that the wiring part does not contain a noble metal,
The biosensor electrode member, wherein the working electrode and the counter electrode are respectively connected to the wiring portion by a connecting portion having the noble metal film on the wiring portion .
支持基材と、
前記支持基材上に形成され、作用極および対極を有する電極系と、
前記支持基材上に形成され、前記電極系と接続された配線部と、
少なくとも前記配線部の表面を覆う絶縁層と、
前記電極系および前記配線部上に形成され、前記電極系と平面視上重なる試料供給路を有するスペーサと、
前記スペーサの前記試料供給路から露出された電極系と平面視上重なるように配置された反応部と、
前記スペーサ上の少なくとも前記試料供給路を覆うように配置されたカバー層と、を有するバイオセンサであって、
前記作用極および前記対極が、貴金属を含む貴金属膜のみからなり
前記配線部が貴金属を含まないものであり、
前記作用極および前記対極は、前記配線部上に前記貴金属膜を有する連結部分により、それぞれ前記配線部と接続されていることを特徴とするバイオセンサ。
A support substrate;
An electrode system formed on the support substrate and having a working electrode and a counter electrode;
A wiring portion formed on the support substrate and connected to the electrode system;
An insulating layer covering at least the surface of the wiring part;
A spacer having a sample supply path formed on the electrode system and the wiring portion and overlapping the electrode system in plan view;
A reaction section arranged to overlap the electrode system exposed from the sample supply path of the spacer in plan view;
A biosensor having a cover layer arranged to cover at least the sample supply path on the spacer,
The working electrode and the counter electrode is comprised of only a noble metal film containing a noble metal,
All SANYO that the wiring part does not contain a noble metal,
The biosensor, wherein the working electrode and the counter electrode are respectively connected to the wiring portion by a connecting portion having the noble metal film on the wiring portion .
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