JP6300057B2 - 濃度測定センサおよびその製造方法、濃度測定センサ用シートおよびフラッシュアニール処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、物質の濃度を測定するための濃度測定センサおよびその製造方法、濃度測定センサ用シート、およびフラッシュアニール処理方法に関する。

血液等の生体試料中の特定成分について迅速かつ簡便に濃度等を測定する方法として、電気化学的検出手段によるセンサ（濃度測定センサ）が実用化されている。このようなセンサの一例として、電気化学的に血液中のグルコース濃度を定量化するグルコースセンサがある。

グルコースセンサでは、基材と、基材上に設けられた作用電極と対電極を含む電極系と、酵素及び電子受容体とを基本構成として備えている。酵素は血液中のグルコースを選択的に酸化してグルコン酸を生成し、また同時に電子受容体を還元して還元体を生じる。この還元体に外部デバイスから電極系へ一定の電圧を印加することで還元体が再び酸化され、その際に電流が発生する。この電流値が血液中のグルコース濃度に依存することから、血液中のグルコースを定量化して測定することができる。

従来、グルコースセンサを製造する時、絶縁性基板に銀を含むペーストをスクリーン印刷してリード配線を形成し、リード配線の先端にカーボンを主成分とするペーストをスクリーン印刷して塗布して作用電極と対電極を含む電極系を形成している（特許文献１参照）。

特開２００６−２７５８１９号

ところで、大気中には通常エンドトキシンという細菌壁毒素が存在しており、大気中のエンドトキシンがグルコールセンサに付着すると、グルコールセンサの使用時に人体からの血液をグルコールセンサに付けた場合、グルコールセンサのエンドトキシンが人体内に侵入することがある。

このようにエンドトキシンが人体に入り込むと、人体はきわめて危険な状況となる。このような状況を防止するため、グルコールセンサに対してフラッシュアニール光を照射することにより、フラッシュアニール処理を施してエンドトキシンを除去することが考えられている。

しかしながら、従来よりフラッシュアニール処理に適した濃度測定センサ及び濃度測定センサ用シートは開発されていないのが実情である。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、エンドトキシンを除去するために行なわれるフラッシュアニール処理に適した濃度測定センサ及び濃度測定センサ用シートを提供することを目的とする。

本発明は、溶液中の物質の濃度を測定する濃度測定センサを製造するための濃度測定センサ用シートにおいて、少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる絶縁性基材と、絶縁性基材の絶縁面に設けられた導電性パターンとを備え、絶縁性基材の絶縁面は白色以外の色で着色されていることを特徴とする濃度測定センサ用シートである。

本発明は、絶縁性基材の絶縁面は、黒色、青色、または緑色で着色されていることを特徴とする濃度測定センサ用シートであることが好ましい。

本発明は、絶縁性基材は絶縁面を含み白色以外の色で着色された第１絶縁性基材と、第１絶縁性基材の裏面に設けられた透明な第２絶縁性基材とを有することを特徴とする濃度測定センサ用シートであることが好ましい。

本発明は、絶縁性基材の他方の面に、絶縁性基材を支持する支持基材が設けられていることを特徴とする濃度測定センサ用シートであることが好ましい。

本発明は、濃度測定センサ用シートに対してフラッシュアニール処理が施されることが好ましい。

本発明は、導電性パターンの厚みは、フラッシュアニール光の波長の１／４の倍数となっていることを特徴とする濃度測定センサ用シートであることが好ましい。

本発明は、溶液中の物質の濃度を測定する濃度測定センサにおいて、少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる絶縁性基材と、絶縁性基材の絶縁面に設けられた導電性パターンとを備え、絶縁性基材の絶縁面は白色以外の色で着色されていることを特徴とする濃度測定センサである。

本発明は、絶縁性基材の絶縁面は、黒色、青色、または緑色で着色されていることを特徴とする濃度測定センサであることが好ましい。

本発明は、絶縁性基材は絶縁面を含み白色以外の色で着色された第１絶縁性基材と、第１絶縁性基材の裏面に設けられた透明な第２絶縁性基材とを有することを特徴とする濃度測定センサであることが好ましい。

本発明は、絶縁性基材の他方の面に、絶縁性基材を支持する支持基材が設けられていることを特徴とする濃度測定センサであることが好ましい。

本発明は、導電性パターン上に導電性パターンの両端部を露出させてキャビティが設けられ、キャビティから露出する導電性パターンの一端部に試薬層が設けられ、更にキャビティ上に試薬層および導電性パターンの他端部を露出させてカバーが設けられていることを特徴とする濃度測定センサであることが好ましい。

本発明は、濃度測定センサに対してフラッシュアニール処理が施されることが好ましい。

本発明は、導電性パターンの厚みは、フラッシュアニール光の波長の１／４の倍数となっていることを特徴とする濃度測定センサであることが好ましい。

本発明は、上記記載の濃度測定センサ用シートを準備する工程と、濃度測定センサ用シートに対してフラッシュアニール処理を施す工程とを備えたことを特徴とする濃度測定センサ用シートの製造方法である。

本発明は、上記記載の濃度測定センサを準備する工程と、濃度測定センサに対してフラッシュアニール処理を施す工程とを備えたことを特徴とする濃度測定センサのフラッシュアニール処理方法である。

本発明によれば、濃度測定センサ用シート及び濃度測定センサに対して適切なフラッシュアニール処理を施して、濃度測定センサ用シート及び濃度測定センサからエンドトキシンを効果的に除去することができる。

図１は本発明による濃度測定センサを示す分解斜視図。 図２は濃度測定センサと外部デバイスとを示す斜視図。 図３は本発明による濃度測定センサの製造方法を示すフロー図。 図４（ａ）（ｂ）は濃度測定センサの製造装置を示す概略図。 図５（ａ）は絶縁性基材供給工程における絶縁性基材を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ線断面図。 図６（ａ）は水溶性樹脂層形成工程における絶縁性基材を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のVI−VI線断面図。 図７（ａ）は導電層形成工程における絶縁性基材を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のVII−VII線断面図。 図８（ａ）は水溶性樹脂層除去工程における絶縁性基材を示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のVIII−VIII線断面図。 図９（ａ）は支持基材配設工程における支持基材および絶縁性基材を示す平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のIX−IX線断面図。 図１０（ａ）は枚葉基材作製工程における枚葉基材を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ−Ｘ線断面図。 図１１はフラッシュアニール処理装置を示す図。 図１２は本発明の変形例を示す図。 図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の変形例を示す図。 図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の変形例を示す図。 図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の変形例を示す図。 図１６は本発明の変形例を示す図。

発明の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図面は例示であり、説明のために特徴部を誇張することがあり、実物とは異なる場合がある。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。

図１乃至図１１は本発明による濃度測定センサおよびその製造方法の実施の形態を示す図である。

まず図１（ａ）（ｂ）により濃度測定センサの一実施の形態について説明する。図１（ａ）に示すように、濃度測定センサ１０は溶液中の物質の濃度を測定するものであり、例えば血液中のグルコースの濃度を測定することにより、血糖値を検出するものである。

このような濃度測定センサ１０は、支持基材１１と、支持基材１１上に設けられた絶縁性基材１２と、絶縁性基材１２の表面（一方の面）１２ａ上に設けられた一対の配線部１３ａ、１３ｂとを備えている。

このうち、絶縁性基材１２により、表面１２ａが絶縁面となる基材が構成される。また絶縁性基材１２は、その裏面（他方の面）１２ｂ側において、剛性をもつ支持基材１１により保持されている。

また、一方の配線部１３ａの一端に作用電極１４ａが設けられ、他方の配線部１３ｂの一端に対電極１４ｂが設けられている。これら作用電極１４ａと対電極１４ｂとにより、被測定溶液が接触する電極系１４が構成されている。

さらに一対の配線部１３ａ、１３ｂの他端には、各々接続端子１５ａ、１５ｂが設けられている。

この接続端子１５ａ、１５ｂは、濃度測定センサ１０を後述のように、外部デバイス２５の挿入口２６内に挿入した際、外部デバイス２５側の接続部（図示せず）に接続される（図２）。

なお、一対の配線部１３ａ、１３ｂと、作用電極１４ａおよび対電極１４ｂと、一対の接続端子１５ａ、１５ｂとにより、導電性パターン３０が構成されている。

また導電性パターン３０を覆ってキャビティ１７が設けられている。このキャビティ１７は絶縁性材料からなり、外部からの被測定対象となる血液を作用電極１４ａおよび対電極１４ｂへ導く吸引口１７ａを有している。また、キャビティ１７は、それぞれ作用電極１４ａ、対電極１４ｂの一部および一対の接続端子１５ａ、１５ｂの一部を外方へ露出するよう導電性パターン３０を覆っている。

さらにキャビティ１７上には絶縁性材料からなるカバー１９が設けられ、キャビティ１７とカバー１９とによって、グリコース酸化酵素を含む試薬層１８が保持されている。

次に各部の構成部材について説明する。

支持基材１１
支持基材１１は、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式に適用できるよう絶縁性樹脂を用いることが好ましい。支持基材１１は、例えば、透明のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂等の絶縁性樹脂からなり、なかでもより好適にはＰＥＴ製となっている。

支持基材１１は、絶縁性基材１２を補強することができ、取扱い時に自重で折れたりしない程度の剛性があればよい。また支持基材１１は、絶縁性基材１２を補強するために、絶縁性基材１２よりも厚いことが好ましい。具体的には、１００μｍ−３００μｍの範囲であるとよい。なお、支持基材１１は、複数の基材を貼合わせた構成からなっていても良い。

絶縁性基材１２
絶縁性基材１２は、導電性パターン３０を支持する基材であり、少なくとも導電性パターン３０が配置される表面１２ａは絶縁面となっている。絶縁性基材１２は、ロール・ツー・ロール方式に適用できるよう絶縁性樹脂を用いることが好ましい。具体的には白色以外の色、例えば黒色、青色、緑色で着色された絶縁性樹脂製のフィルムからなっており、このように着色された絶縁性樹脂製のフィルムとしては以下のようなフィルムを用いることができる。

（１）顔料コーティングフィルム（ＰＥＴフィルムに顔料をコーティングしたもの）
（２）染色フィルム（ＰＥＴフィルムに染料を染みこませたもの）
（３）原着フィルム（ＰＥＴフィルムに染料を混ぜたもの）
（４）色糊フィルム（フィルムの粘着材に染料もしくは顔料を混入したもの）

絶縁性基材１２の厚さは、支持基材１１より薄く、１２μｍ−１００μｍとなっている。これにより、絶縁性基材１２をロールに巻き取る際の巻取り径を小さくすることができる。この場合、絶縁性基材１２の厚さが１２μｍのように薄くなると、絶縁性基材１２を３０ｋｍ−４０ｋｍだけロール状に巻取ることができ、絶縁性基材１２の厚さが２５μｍになると、絶縁性基材１２を１０ｋｍだけロール状に巻取ることができる。また絶縁性基材１２の厚さが１００μｍの場合、絶縁性基材１２を３ｋｍだけロール状に巻取ることができる。なお、絶縁性基材１２と支持基材１１との熱膨張係数を合わせることが好ましい。

導電性パターン３０
導電性パターン３０は、その形状、本数について特に限定はなく、導電性パターン３０は全体としてＡｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｕから選択される金属材料膜を含む。導電性パターン３０は、全体として形成方法に応じて、例えば１０ｎｍ−２００ｎｍの厚みをもつ、金属材料製のスパッタリング膜または蒸着膜からなる。

また導電性パターン３０をスクリーン印刷やグラビア印刷により形成することができる。スクリーン印刷により導電性パターン３０を形成する場合、その厚みは５μｍ−４０μｍとなり、グラビア印刷により導電性パターン３０を形成する場合、その厚みは０．３μｍ−３μｍとなる。

また導電性パターン３０のうち、一対の配線部１３ａ、１３ａは各々その線幅が０．２５ｍｍ以上、その長さが３０ｍｍ以下となっている。

このように各配線部１３ａ、１３ｂの線幅および長さを定めることにより、配線部１３ａ、１３ｂを含む導電性パターン３０の全体としての厚みが１０ｎｍ−２００ｎｍのように薄膜となっても、各配線部１３ａ、１３ｂは濃度測定センサ１０として適切な抵抗値、例えば２５０Ω−１５００Ωをもつことができる。

このように、導電性パターン３０を全体として、厚みが１０ｎｍ−２００ｎｍの金属材料膜から構成することにより、濃度測定センサ１０としての適切な抵抗値を示すことができるとともに、後述のように絶縁性基材１２を巻取って巻取基材ロール４８を作製する場合でも、厚みが１０ｎｍ−２００ｎｍのように薄い金属材料膜からなる導電性パターン３０が巻取り作業に支障を生じさせることはない。

また、導電性パターン３０は厚みが１０ｎｍ−２００ｎｍのように薄い金属材料膜からなるため、導電性パターン３０を例えば真空蒸着法又はスパッタリング法により形成する場合、絶縁性基材１２に影響を与えることなく金属材料膜からなる導電性パターン３０を容易かつ簡単に形成することができる。

すなわち、例えば絶縁性樹脂製のフィルムからなる絶縁性基材１２上に導電性パターン３０を形成する際、後述する導電層３３を真空蒸着法またはスパッタリング法により設ける場合、絶縁性基材１２を高温下に晒す必要がある。しかしながら、本実施の形態によれば、導電性パターン３０は厚みが１０ｎｍ−２００ｎｍのように薄い金属材料膜から形成されるため、絶縁性基材１２を高温下に晒す時間は極めて短くなり、これにより絶縁性基材１２が劣化することはない。

試薬層１８
試薬層１８は酵素と電子受容体を含み、本実施の形態では酵素としてグルコース酸化還元酵素を含んでおり、血液中のグルコースの濃度を測定することができる。しかしながら試薬層１８はグルコース酸化酵素以外の酵素を含んでいてもよい。

試薬層１８はグルコース酸化酵素以外の酵素、例えばコレステロールセンサ、アルコールセンサ、スクロールセンサ、乳酸センサ、フルクトースセンサとして機能する酵素を含んでいてもよい。この場合、各センサに用いる酵素としては、コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等の反応系に合ったものを適宜用いることができる。

キャビティ１７およびカバー１９
キャビティ１７およびカバー１９は、絶縁性基材１２と同様の材料から形成することができ、キャビティ１７およびカバー１９の厚みは各々１００μｍ以上３００μｍ以下および５０μｍ以上１００μｍ以下となっている。

次に濃度測定センサの製造方法について、図３乃至図１０を用いて説明する。図３は本実施の形態による濃度測定センサの製造方法を示すフロー図であり、図４は濃度測定センサの製造装置を示す概略図であり、図５乃至図１０は、濃度測定センサの製造方法の各工程における絶縁性基材１２を示す平面図及び断面図である。

まず絶縁性基材供給ロール４１（図４（ａ））から帯状の絶縁性基材１２が連続して供給される（絶縁性基材供給工程）（図５（ａ）（ｂ））。

次に絶縁性基材１２は、水溶性樹脂層形成部４２（図４（ａ））に搬送される。この水溶性樹脂層形成部４２において、絶縁性基材１２の絶縁性をもつ表面（絶縁面）１２ａ上にパターン状に水溶性樹脂が塗布されて、パターン状の水溶性樹脂層３２が形成される（水溶性樹脂層形成工程）（図６（ａ）（ｂ））。

この場合、水溶性樹脂層３２は、各導電性パターン３０以外の部分に対応する形状を有している。換言すれば、導電性パターン３０に対応する部分には水溶性樹脂層３２が設けられず、絶縁性基材１２が露出している。

なお、水溶性樹脂層３２は、例えば水溶性ビニル樹脂からなるリフトオフ材料からなり、その厚みは例えば１μｍ〜１０μｍとすることができる。

次に絶縁性基材１２は、導電層形成部４３（図４）に搬送される。この導電層形成部４３において、水溶性樹脂層３２上および水溶性樹脂層３２から露出する絶縁性基材１２上に、導電層３３が形成される（導電層形成工程）（図７（ａ）（ｂ））。

この導電層３３は、水溶性樹脂層３２上および水溶性樹脂層３２から露出する絶縁性基材１２上の略全面に渡って設けられることが好ましい。

導電層３３は、導電性パターン３０を構成する導電性材料からなり、具体的には金属材料膜からなる。また導電層３３の厚みは１０ｎｍ〜４０ｎｍとなっている。

なお、導電層３３を設ける方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法等の真空成膜法を挙げることができる。このように真空成膜法を用いた場合、導電層３３を薄膜で形成することができ、材料コストを低減することができる。また、絶縁性基材供給ロール４１から繰り出される長尺の絶縁性基材１２に対して導電層３３を高速で形成することができる。

次いで、絶縁性基材１２は、水溶性樹脂層除去部４４（図４（ａ））に搬送される。この水溶性樹脂層除去部４４において、水溶性樹脂層３２が水によって除去され、水溶性樹脂層３２上の導電層３３が選択的に除去される。これにより、絶縁性基材１２上に、導電層３３の一部からなる複数の導電性パターン３０が形成される（水溶性樹脂層除去工程）（図８（ａ）（ｂ））。なお図８（ａ）において、６組の導電性パターン３０が示されている。

この場合、図４（ａ）に示すように水溶性樹脂層除去部４４のノズル４４ａから導電層３３上にシャワー状の水を噴出することにより、導電層３３中に水を浸透させ、水溶性樹脂層３２を除去しても良い。あるいは、絶縁性基材１２ごと水溶性樹脂層３２を水中に浸漬させることにより、水溶性樹脂層３２を除去しても良い。

このように水溶性樹脂層形成工程、導電層形成工程および水溶性樹脂層除去工程を順次経ることにより、絶縁性基材１２の表面１２ａに、複数の導電性パターン３０が形成される（導電性パターン形成工程）。

なお、導電性パターン形成工程としてはこれに限られるものではなく、例えば絶縁性基材供給工程の後、グラビア印刷などの印刷法により、絶縁性基材１２の表面１２ａに複数の導電性パターン３０を形成しても良い。

続いて、絶縁性基材１２は、膜厚測定部４５（図４（ａ））に搬送される。膜厚測定部４５は、例えば透過型の光計測装置からなっている。この膜厚測定部４５において、絶縁性基材１２上に形成された少なくとも１つの導電性パターン３０の厚さが測定される（膜厚測定工程）。これにより導電性パターン３０の厚さが規定の範囲内にあるか否かを確認することができる。

上述したように、絶縁性基材１２の厚さは例えば１０μｍ以上かつ５０μｍ以下の範囲とされている。このように絶縁性基材１２の厚さが薄くなっていることにより、膜厚測定部４５において膜厚測定を正確に行うことができる。

このようにして、絶縁性基材１２と、絶縁性基材１２の表面に設けられた複数の導電性パターン３０とを有する濃度測定センサ用シート１２Ａが得られる。

図８（ａ）（ｂ）において、絶縁性基材１２の表面に、３列および多段に導電性パターン３０が設けられている。

次に図４（ａ）に示すように、このようにして作製された濃度測定センサ用シート１２Ａは、巻取られて巻取り基材ロール４８となる。

上述のように絶縁性基材１２はその厚みが１２μｍ−１００μｍのように薄板に構成され、かつ導電性パターン３０も、厚みが１０ｎｍ−４０ｎｍの金属材料膜からなるため、長尺の絶縁性基材１２（例えば絶縁性基材１２の厚みが１２μｍの場合、３０ｋｍ−４０ｋｍの長尺の絶縁性基材１２）を含む巻取り基材ロール４８を得ることができる。

続いて、図４（ｂ）に示すように巻取り基材ロール４８から濃度測定センサ用シート１２Ａが繰り出され、この濃度測定センサ用シート１２Ａは支持基材配設部４６に搬送される。この支持基材配設部４６において、絶縁性基材１２の裏面１２ｂに、絶縁性基材１２を支持する支持基材１１が配設される（支持基材配設工程）（図９（ａ）（ｂ））。

この際、支持基材１１が支持基材供給ロール４７から支持基材配設部４６に供給され、支持基材配設部４６において、例えば接着剤によって支持基材１１が絶縁性基材１２の裏面１２ｂに貼着される。なお接着剤としては、公知のものを使用することができる。

続いて、支持基材１１および絶縁性基材１２を含む濃度測定センサ用シート１２Ａは、巻取りロール４９（図４（ｂ））に巻き取られる。

次に濃度測定センサ用シート１２Ａに対して、フラッシュアニール処理が施され、このフラッシュアニール処理を濃度測定センサ用シート１２Ａに対して施すことにより、濃度測定センサ用シート１２Ａの導電性パターン３０に付着されたエンドトキシンを効果的に除去することができる。

すなわち、大気中には通常エンドトキシンが存在しているが、この大気中に存在するエンドトキシンが濃度測定センサ用シート１２Ａの導電性パターン３０に付着することがある。このように導電性パターン３０に付着するエンドトキシンを放置しておくと、後述のように濃度測定センサ１０を使用する際、導電性パターン３０のエンドトキシンが人体内に侵入することも考えられる。このため本実施の形態においては、濃度測定センサ用シート１２Ａに対してフラッシュアニール処理が施され、このフラッシュアニール処理により導電性パターン３０に付着されたエンドトキシンを除去している。

図１１に、濃度測定センサ用シート１２Ａに対してフラッシュアニール処理を行なうフラッシュアニール処理装置を示す。すなわち、図１１に示すように、フラッシュアニール処理装置６５は、筐体６６と、筐体６６内に配置されたＸｅフラッシュランプ６５ａとを有し、Ｘｅフラッシュランプ６５ａからフラッシュアニール光を濃度測定センサ用シート１２Ａに照射することにより、濃度測定センサ用シート１２Ａに対してフラッシュアニール処理を施すことができる。

このようにＸｅフラッシュランプ６５ａからフラッシュアニール光を照射した場合、濃度測定センサ用シート１２Ａの絶縁性基材１２は白色以外の色、例えば黒色、青色、または緑色で着色されているため、フラッシュアニール光を絶縁性基材１２により効果的に吸収して、絶縁性基材１２を確実に加熱することができる。このことにより、絶縁性基材１２上の導電性パターン３０を効果的に加熱して、導電性パターン３０に付着するエンドトキシンを飛ばして確実に除去することができる。

すなわち、絶縁性基材１２が白色で着色されていたり、透明体の場合、Ｘｅフラッシュランプ６５ａからのフラッシュアニール光は絶縁性基材１２を透過してしまい、フラッシュアニール光を絶縁性基材１２内で吸収することはむずかしい。

これに対して本実施の形態によれば、絶縁性基材１２は白色以外の色で着色されているため、フラッシュアニール光を絶縁性基材１２により効果的に吸収して、絶縁性基材１２を確実に加熱させることができる。

また、導電性パターン３０の厚みは、フラッシュアニール光の波長の１／４の倍数となっていることが好ましい。このように導電性パターン３０の厚みを定めることにより、導電性パターン３０を一種のアンテナ状態とすることができる。このようにアンテナの状態を果す導電性パターン３０により、より効果的にフラッシュアニール光を吸収することができ、導電性パターン３０を効果的に加熱して、導電性パターン３０に付着するエンドトキシンを確実に除去することができる。

なお、着色された絶縁性基材１２は高価であるため、支持基材１１として安価な透明の樹脂を用いることにより、濃度測定センサ用シート１２Ａ全体としての製造コストを削除することができる。

次にフラッシュアニール処理の具体例について述べる。

例えば、本実施の形態に示すＸｅフラッシュランプ６５からフラッシュアニール光を照射した場合、導電性パターン３０に付着するエンドトキシンを０．５−１０ＥＵ／ｍｌから０．０３−０．２ＥＵ／ｍｌまで低下させることができる。

この場合、エンドトキシンの測定法としては以下のものが考えられる。

（１）まずエンドトキシンフリーの水に導電性パターンを１日沈めて放置する。

（２）次に当該水を和光純薬製ＥＴ６０００にてエンドトシキンを測定する。この測定時間は、１ｈｒとする。

このようにしてフラッシュアニール処理が施された濃度測定センサ用シート１２Ａは、その後所定の大きさに切断されて、矩形状の枚葉基材５０が作製される（枚葉基材作製工程）（図１０（ａ）（ｂ））。

各枚葉基材５０はそれぞれ１つまたは複数（この場合６組）の導電性パターン３０を含んでいる。

なお、支持基材１１および絶縁性基材１２を巻取りロール４９（図４（ｂ））に巻き取ることなく、支持基材配設部４６から供給された支持基材１１および絶縁性基材１２をそのまま切断することにより、枚葉基材５０を作製しても良い。

その後、図１に示すように、枚葉基材５０の導電性パターン３０上にキャビティ１７を設け、キャビティ１７上に試薬層１８を設ける。次いで、試薬層１８上にカバー１９を設けて試薬層１８をキャビティ１７とカバー１９との間で挟持する。

その後、枚葉基材５０を切断し、各導電性パターン３０毎に個片化することにより、図１に示す濃度測定センサ１０が得られる。

なお、巻取りロール４９に巻取られた支持基材１１および絶縁性基材１２を切断する前に、まず導電パターン３０上に、キャビティ１７と試薬層１８とカバー１９を順次設け、その後に支持基材１１と絶縁性基材１２を切断して枚葉基材５０を作製してもよい。

次に濃度測定センサ１０を用いた濃度測定について説明する。

まず濃度測定センサ１０が外部デバイス２５の挿入口２６内に挿入される。このとき外部デバイス２５側の接続部が濃度測定センサ１０の接続端子１５ａ、１５ｂにそれぞれ接触する。そして、外部デバイス２５内のスイッチ（図示せず）が濃度測定センサ１０により作動し、外部デバイス２５は液体試料吸引待機状態となる。

その後、使用者が、濃度測定センサ１０のキャビティ１７の吸引口１７ａに液体試料を付着させる。このときキャビティ１７の吸引口１７ａの毛細管現象によって、キャビティ１７の吸引口１７ａから液体試料が引き込まれる。液体試料としては、例えば、血液、汗、尿等の生体由来の液体試料や、環境由来の液体試料、食品由来の液体試料等が用いられる。例えば、濃度測定センサ１０を血糖値センサとして用いる場合、使用者は、自身の指、掌、又は腕等を穿刺して、少量の血液を搾り出し、この血液を液体試料として、キャビティ１７の吸引口１７ａに付着させる。

キャビティ１７の吸引口１７ａに付着された血液は、その後試薬層１８に達し、血液が試薬層１８に達した後、血液中のグリコース濃度が外部デバイス２５により測定され、測定結果は外部デバイス２５の表示部２７に表示される。

次に外部デバイス２５によるグリコース濃度の測定の原理について述べる。

まず試薬層１８はグリコース酸化還元酵素と、電子受容体としてフェリシアン化カリウムを含み、血液中のブドウ糖と特異的に反応し、グルコン酸と電子を発する。この電子はフェリシアン化カリウムをフェロシアン化カリウムとし、これに外部デバイス２５側から接続端子１５ａ、１５ｂ、配線部１３ａ、１３ｂ、および作用電極１４ａおよび対電極１４ｂを介して一定の電圧を加えることで再びフェリシアン化カリウムとなり、そのとき電流が発生する。この場合の電流値は血液中のグリコース濃度に比例するため、この電流値を外部デバイス２５により測定することによりグリコース濃度を測定することができる。

試薬層１８内での反応を更に述べる。酸化還元酵素としてグルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、電子伝達体としてフェリシアン化カリウム（Ｋ_３Ｆｅ（ＣＮ）_６）を用いた場合、試薬層１８内において、以下の反応がおこる。
グルコース ＋ ２［Ｆｅ（ＣＮ）_６］^３− ＋ Ｈ_２Ｏ → グルコン酸 ＋２Ｈ^＋
＋ ２［Ｆｅ（ＣＮ）_６］^４−

このとき、フェロシアン化イオンは、作用電極１４ａで酸化されて酸化電流を生じ、以下のようにしてフェリシアン化イオンに還元される。
２［Ｆｅ（ＣＮ）_６］^４− → ２［Ｆｅ（ＣＮ）_６］^３− ＋ ２ｅ⁻

測定終了後、使用者は濃度測定センサ１０を外部デバイス２５の挿入口２６から引き抜く。

以上のように本実施の形態によれば、濃度測定センサ用シート１２Ａに対してフラッシュアニール光を用いたフラッシュアニール処理を施すことにより、導電性パターン３０に付着するエンドトキシンを除去することができる。この場合、濃度測定センサ用シート１２Ａの絶縁性基材１２は、白色以外の色で着色された基材からなるので、フラッシュアニール光を絶縁性基材１２により効果的に吸収して、フラッシュアニール光により絶縁性基材１２を効果的に加熱することができる。このため絶縁性基材１２上の導電性パターン３０を加熱することにより、導電性パターン３０に付着するエンドトキシンを効果的に除去することができる。

また導電性パターン３０は厚みが例えば１０ｎｍ−２００ｎｍの金属材料膜を含み、かつ絶縁性基材１２の厚みは１２μｍ−１００μｍと薄板に構成されているので、可能な限り長尺の絶縁性基材１２を巻取って巻取基材ロール４８を作製することができ、また巻取基材ロール４８の巻取り径を抑えることができる。したがって、絶縁性基材１２のハンドリングの効率を高めることができるとともに、生産性を向上させることができる。また、濃度測定センサ１０を製造する一連の工程をロール・ツー・ロール方式で行うことが容易になることにより、タクトタイムを短縮することができ、製造コストを低減することができる。さらにまた、導電性パターン３０は、厚みが例えば１０ｎｍ−２００ｎｍの金属材料膜からなるので、厚みが小さくても濃度測定センサ１０としての適度の抵抗値を示すことができる。

変形例
次に本発明の変形例について図１２を用いて説明する。図１２に示す変形例において、絶縁性基材１２と支持基材１１との間に透過防止層２３を設ける。なお、図１２では説明の便宜上、各電極、配線部、キャビティ、カバーなどの構成の図示は省略している。濃度測定センサ１０を使用する際、濃度測定センサ１０内に引き込まれる液体の試料が外に透けず使用者が視認できない方が好ましい場合がある。特に試料が血液である場合には、使用者が血液を見て不快に感じる場合がある。

図１２に示す本発明の他の実施形態では、支持基材１１（または絶縁性基材１２）に透過防止層２３を設け、この透過防止層２３を適宜接着剤（接着層２４）により絶縁性基材１２（または支持基材１１）に貼着することにより、濃度測定センサ１０として一体化することができる。これにより、着色された絶縁性基材１２と相まって、濃度測定センサ１０内に引き込まれる液体が外に透けることがより効果的に防止される。さらにまた絶縁性基材１２と支持基材１１との間に、透過防止層２３を設けることにより、透過防止層２３を設けない場合に比べて、絶縁性基材１２上の導電性パターン３０を視認した場合、この導電性パターン３０の位置および形状を明確に認識することができる。

透過防止層２３は、光散乱、光反射、光吸収等により光の透過率を低下させる層である。光散乱による場合には、例えば、酸化チタン等の白色の塗料を用い、この塗料を絶縁性基材１２、支持基材１１の少なくとも一方に印刷法により塗工することで透過防止層２３とすることができる。光反射による場合には、アルミ、クロムの薄膜、カーボンブラック、チタンブラック等の無機粒子等の遮光材料を含む薄膜を絶縁性基材１２、支持基材１１の少なくとも一方に形成することで透過防止層２３とすることができる。光反射による場合には、アントラキノン系、ナフタレン系、アゾ系、フタロシアニン系、ピロメテン系、テトラアザポルフィリン系、スクアリリウム系、シアニン系等の可視光を吸収する材料を含む塗料を用い、この塗料を絶縁性基材１２、支持基材１１の少なくとも一方に印刷法により塗工することで透過防止層２３とすることができる。

次に図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）により本発明の他の変形例について説明する。

図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す変形例は、導電性パターン３０を構成する構成部材のうち配線部１３ａ、１３ｂを１０ｎｍ−２００ｎｍ厚の金属材料膜により形成するとともに、作用電極１４ａ、対電極１４ｂおよび接続端子１５ａ、１５ｂをカーボンを含む導電ペーストにより形成したものである。

他の構成は図１乃至図１１に示す実施の形態と略同一である。図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）において、図１乃至図１１に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

ここで図１３（ａ）は、絶縁性基材１２上に設けられた導電性パターンを示す斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）において、導電性パターン３０のうち配線部１３ａ、１３ｂは、絶縁性基材１２上に図６乃至図８に示す導電性パターン形成工程と同一の工程により形成される。

また、作用電極１４ａ、対電極１４ｂ、および接続端子１５ａ、１５ｂは、カーボンを含む導電性ペーストを用いたスクリーン印刷により形成される。この場合、作用電極１４ａ、対電極１４ｂ、および接続端子１５ａ、１５ｂは、金属材料膜からなる配線部１３ａ、１３ｂ上に積層されることなく、絶縁性基材１２上に配線部１３ａ、１３ｂに連続して設けられている。また作用電極１４ａおよび対電極１４ｂは、配線部１３ａ、１３ｂと同一幅をもつが、接続端子１５ａ、１５ｂは配線部１３ａ、１３ｂに比べて幅広に形成されている。

次に図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）により本発明の更に他の変形例について説明する。

図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す変形例は、導電性パターン３０を構成する構成部材のうち、配線部１３ａ、１３ｂ、作用電極１４ａ、対電極１４ｂおよび接続端子１５ａ、１５ｂが、いずれも同一の幅をもって、１０ｎｍ−２００ｎｍ厚の金属材料膜により形成されている。

他の構成は図１乃至図１１に示す実施の形態と略同一である。図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）において、図１乃至図１１に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

ここで図１４（ａ）は、絶縁性基材１２上に設けられた導電性パターンを示す斜視図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）において、導電性パターン３０は絶縁性基材１２上に、図６乃至図８に示す導電性パターン形成工程と同一の工程により形成される。

次に図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）により本発明の更に他の変形例について説明する。

図１乃至図１０に示す実施の形態において、濃度測定センサ１０として血液中のグルコースの濃度を測定するセンサの例を示したが、これに限らず図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、濃度測定センサ５１は、エンドトキシン測定センサからなっていてもよい。

ここで図１５（ａ）は、エンドトキシン測定センサとしての濃度測定センサ５１を示す斜視図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

このようなエンドトキシン測定センサとしての濃度測定センサ５１は、絶縁性基材５２と、絶縁性基材５２の表面（一方の面）５２ａ上に設けられた一対の配線部１３ａ、１３ｂとを備えている。

このうち、絶縁性基材５２により、表面５２ａが絶縁面となる基材が構成される。また絶縁性基材５２は、その裏面（他方の面）５２ｂ側において、剛性をもつ支持基材１１により保持されていてもよい（図１参照）。

また、一方の配線部５３ａの一端に作用電極５４ａが設けられ、他方の配線部５３ｂの一端に対電極５４ｂが設けられている。これら作用電極５４ａと対電極５４ｂとにより、被測定溶液が接触する電極系５４が構成されている。

さらに一対の配線部５３ａ、５３ｂの他端には、各々接続端子５５ａ、５５ｂが設けられている。また、絶縁性基材５２上であって、配線部５３ａ、５３ｂ間に参照配線部５３ｃが設けられ、参照配線部５３ｃの一端に参照電極５４ｃが設けられている。また参照配線部５３ｃの他端に参照接続端子５５ｃが設けられている。

接続端子５５ａ、５５ｂおよび参照接続端子５５ｃは、濃度測定センサ５１を外部デバイスの挿入口内に挿入した際、外部デバイス側の接続部に接続される。

なお、一対の配線部５３ａ、５３ｂと、作用電極５４ａおよび対電極５４ｂと、一対の接続端子５５ａ、５５ｂと、参照配線部５３ｃと、参照電極５４ｃと、参照接続端子５５ｃとにより、導電性パターン６０が構成されている。

また導電性パターン６０を覆ってキャビティ５７が設けられている。このキャビティ５７は絶縁性材料からなり、外部からの被測定対象となる検液を作用電極５４ａ、対電極５４ｂおよび参照電極５４ｃへ導く吸引口５７ａを有している。また、キャビティ５７は、それぞれ作用電極５４ａ、対電極５４ｂ、および参照電極５４ｃの一部および一対の接続端子５５ａ、５５ｂおよび参照接続端子５５ｃの一部を外方へ露出するよう導電性パターン３０を覆っている。

さらにキャビティ５７上には絶縁性材料からなるカバー５９が設けられ、キャビティ５７とカバー５９とによって、エンドトキシン測定用の試薬層５８が保持されている。

次に各部の構成部材について説明する。

絶縁性基材５２
絶縁性基材５２は、導電性パターン６０を支持する基材であり、少なくとも導電性パターン６０が配置される表面５２ａは絶縁面となっている。絶縁性基材５２は、ロール・ツー・ロール方式に適用できるよう絶縁性樹脂を用いることが好ましい。具体的には白色以外の色、例えば黒色、青色、緑色で着色された絶縁性樹脂製のフィルムからなっており、このように着色された絶縁性樹脂製のフィルムとしては上述した絶縁性基材１２と同様のフィルムを用いることができる。

絶縁性基材５２の厚さは、支持基材１１より薄く、１２μｍ−１００μｍとなっている。これにより、絶縁性基材５２をロールに巻き取る際の巻取り径を小さくすることができる。この場合、絶縁性基材５２の厚さが１２μｍのように薄くなると、絶縁性基材５２を３０ｋｍ−４０ｋｍだけロール状に巻取ることができ、絶縁性基材５２の厚さが２５μｍになると、絶縁性基材５２を１０ｋｍだけロール状に巻取ることができる。また絶縁性基材５２の厚さが１００μｍの場合、絶縁性基材１２を３ｋｍだけロール状に巻取ることができる。なお、絶縁性基材５２と支持基材１１との熱膨張係数を合わせることが好ましい。

導電性パターン６０
導電性パターン６０は、その形状、本数について特に限定はなく、導電性パターン６０のうち、参照電極５４ｃを除いた部分は全体としてＡｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴａまたはＣｕから選択される金属材料膜を含む。導電性パターン６０のうち参照電極５４ｃを除いた部分は、全体として形成方法に応じて、例えば１０ｎｍ−２００ｎｍの厚みを有し、金属材料製のスパッタリング膜または蒸着膜からなる。

一方、導電性パターン６０のうち参照電極５４ｃは、銀または塩化銀からなる。

なお、エンドトキシン測定センサを作製するための濃度測定センサ用シート１２Ａに対しても、図１乃至図１１に示す実施の形態と同様にフラッシュアニール処理が施され、導電性パターン６０に付着するエンドトキシンを効果的に除去することができる。

次に図１６により他の変形例について説明する。図１６に示す変形例は濃度測定センサ用シート１２Ａが支持基材１１と、支持基材１１上に設けられた絶縁性基材１２と、絶縁性基材１２上に設けられた導電性パターン３０を有するとともに、絶縁性基材１２が絶縁面１２ａを含み白色以外の色で着色された第１絶縁性基材１２Ｄと、第１絶縁性基材１２Ｄの裏面に設けられた透明体からなる第２絶縁性基材１２Ｅとを有する点が異なるのみであり、他の構成は図１乃至図１１に示す実施の形態と略同一である。

図１６において絶縁性基材１２は着色された第１絶縁性基材１２Ｄと、第１絶縁性基材１２Ｄの裏面に設けられた透明体からなる第２絶縁性基材１２Ｅとを有するため、高価な着色された第１絶縁性基材１２Ｄの厚みを薄くすることができ、濃度測定センサ用シート１２Ａ全体としての製造コストを低減することができる。

なお、上記各実施の形態において、濃度測定センサ用シート１２Ａに対してフラッシュアニール処理を施して濃度測定センサ用シート１２Ａの導電性パターン３０に付着するエンドトキシンを除去する例を示したが、これに限らず、矩形状の枚葉基材５０に対してフラッシュアニール処理を施してもよい。また濃度測定センサ１０を作製した後、この濃度測定センサ１０に対してフラッシュアニール処理を施してもよい。

１０ 濃度測定センサ
１１ 支持基材
１２ 絶縁性基材
１３ａ、１３ｂ 配線部
１４ａ 作用電極
１４ｂ 対電極
１５ａ、１５ｂ 接続端子
１７ キャビティ
１８ 試薬層
１９ カバー
３０ 導電性パターン
４１ 絶縁性基材供給ロール
４２ 水溶性樹脂層形成部
４３ 導電層形成部
４４ 水溶性樹脂層除去部
４５ 膜厚測定部
４６ 支持基材配設部
４７ 支持基材供給ロール
４８ 巻取り基材ロール
４９ 巻取りロール
５０ 枚葉基材
５１ 濃度測定センサ
５２ 絶縁性基材
５３ａ、５３ｂ 配線部
５３ｃ 参照配線部
５４ａ 作用電極
５４ｂ 対電極
５５ａ、５５ｂ 接続端子
５５ｃ 参照接続端子
５７ キャビティ
５８ 試薬層
５９ カバー
６０ 導電性パターン
６５ フラッシュアニール処理装置
６５ａ Ｘｅフラッシュランプ
６６ 筐体

Claims (13)

1. 溶液中の物質の濃度を測定する濃度測定センサを製造するための濃度測定センサ用シートにおいて、
   少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材の絶縁面に設けられた導電性パターンとを備え、
   前記導電性パターンが設けられる前記絶縁性基材の前記絶縁面は白色以外の色で着色され、これにより前記絶縁面にフラッシュアニール光を照射した際、当該絶縁面が加熱され、
   前記導電性パターンの厚みは、１０ｎｍ−２００ｎｍとなっており、かつ、前記フラッシュアニール光の波長の１／４の倍数となっていることを特徴とする濃度測定センサ用シート。
2. 前記絶縁性基材の前記絶縁面は、黒色、青色、または緑色で着色されていることを特徴とする請求項１記載の濃度測定センサ用シート。
3. 前記絶縁性基材は前記絶縁面を含み白色以外の色で着色された第１絶縁性基材と、前記第１絶縁性基材の裏面に設けられた透明な第２絶縁性基材とを有することを特徴とする請求項１または２記載の濃度測定センサ用シート。
4. 前記絶縁性基材の他方の面に、前記絶縁性基材を支持する支持基材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の濃度測定センサ用シート。
5. 濃度測定センサ用シートに対してフラッシュアニール処理が施されることを特徴とする請求項１記載の濃度測定センサ用シート。
6. 溶液中の物質の濃度を測定する濃度測定センサにおいて、
   少なくとも一方の面が絶縁性をもつ絶縁面となる絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材の前記絶縁面に設けられた導電性パターンとを備え、
   前記導電性パターンが設けられる前記絶縁性基材の前記絶縁面は白色以外の色で着色され、これにより前記絶縁面にフラッシュアニール光を照射した際、当該絶縁面が加熱され、
   前記導電性パターンの厚みは、１０ｎｍ−２００ｎｍとなっており、かつ、前記フラッシュアニール光の波長の１／４の倍数となっていることを特徴とする濃度測定センサ。
7. 前記絶縁性基材の前記絶縁面は、黒色、青色、または緑色で着色されていることを特徴とする請求項６記載の濃度測定センサ。
8. 前記絶縁性基材は前記絶縁面を含み白色以外の色で着色された第１絶縁性基材と、前記第１絶縁性基材の裏面に設けられた透明な第２絶縁性基材とを有することを特徴とする請求項６または７のいずれか記載の濃度測定センサ。
9. 前記絶縁性基材の他方の面に、前記絶縁性基材を支持する支持基材が設けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか記載の濃度測定センサ。
10. 前記導電性パターン上に前記導電性パターンの両端部を露出させてキャビティが設けられ、前記キャビティから露出する前記導電性パターンの一端部に試薬層が設けられ、更に前記キャビティ上に前記試薬層および前記導電性パターンの他端部を露出させてカバーが設けられていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか記載の濃度測定センサ。
11. 濃度測定センサに対してフラッシュアニール処理が施されることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか記載の濃度測定センサ。
12. 請求項１乃至５のいずれか記載の濃度測定センサ用シートを準備する工程と、
    濃度測定センサ用シートに対してフラッシュアニール処理を施す工程とを備えたことを特徴とする濃度測定センサ用シートの製造方法。
13. 請求項６乃至１１のいずれか記載の濃度測定センサを準備する工程と、
    濃度測定センサに対してフラッシュアニール処理を施す工程とを備えたことを特徴とする濃度測定センサのフラッシュアニール処理方法。

Images