KR100445489B1 - 바이오 센서, 박막 전극 형성 방법, 정량 장치, 및 정량방법 - Google Patents

바이오 센서, 박막 전극 형성 방법, 정량 장치, 및 정량방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 관한 바이오 센서는 도 1에 도시하는 바와 같이 기판(1)과, 예를 들어 금이나 팔라듐 등의 귀금속이나 카본 등의 전기 전도성 물질로 이루어지는 도체층(2)과, 기판(1)측면과 평행한 슬릿(3a), (3b)과, 기판(1) 측면에 대해 수직인 슬릿(4a), (4b)과, 측정 전극(5)과, 대 전극(6)과, 검지 전극(7)과, 기판(1) 상의 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)을 덮는 스페이서(8)와, 검체공급로를 형성하는 직사각형의 절결부(9)와, 검체공급로의 입구(9a)와, 스페이서(8)의 절결부(9)를 통해 노출되어 있는 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)에 효소 등을 함유하는 시약을 도포하는 것에 의해 형성된 시약층(12)과, 스페이서(8)를 덮는 커버(13)를 구비한 것이다.
이와 같이 구성되는 바이오 센서에서는 간결한 공법으로 형성하는 것이 가능하고 또한 측정 정밀도가 양호한 바이오 센서 및 시약액 조성에 관계없이 전극 상에 균일하게 시약층이 배치되어 성능이 균일한 바이오 센서를 실현할 수 있다.

Description

바이오 센서, 박막 전극 형성 방법, 정량 장치, 및 정량 방법{BIOSENSOR, METHOD OF FORMING THIN-FILM ELECTRODE, AND METHOD AND APPARATUS FOR QUANTITATIVE DETERMINATION}
바이오 센서라는 것은 미생물, 효소, 항체, DNA, RNA 등의 생물 재료의 분자 인식능을 이용하여 생물 재료를 분자 식별 소자로서 응용한 시료액 중의 기질 함유량을 정량하는 센서이다. 즉, 생물 재료가 목적으로 하는 기질을 인식했을 때에 발생하는 반응, 예를 들어 미생물의 호흡에 의한 산소의 소비, 효소 반응, 발광 등을 이용하여 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 것이다. 그리고, 각종 바이오 센서 중에서도 효소 센서의 실용화는 진행되어 있고, 예를 들어, 글루코오스, 유산, 콜레스테롤, 아미노산용의 바이오 센서인 효소 센서는 의료계측이나 식품 공업에 이용되고 있다. 이 효소 센서는 예를 들어 검체인 시료액에 포함되는 기질과 효소 등의 반응에 의해 생성되는 전자에 의해서 전자 전달체를 환원시키고, 정량 장치가 그 전자 전달체의 환원량을 전기화학적으로 계측함으로써, 검체(檢體)의 정량 분석을 실행하도록 되어 있다.
이러한 바이오 센서에 대해서 여러 가지 형태의 것이 제안되어 있다. 그래서, 이하 종래의 바이오 센서인 바이오 센서 Z에 대해서 설명한다.
도 21a는 바이오 센서 Z의 분해사시도이고, 도 21b는 바이오 센서 Z의 선단에 형성된 전극부의 구성을 도시하는 도면이다.
바이오 센서 Z는 도 21a에 있어서의 점선으로 나타내는 위치 관계를 갖고 각부재가 접착되는 것에 의해 구성된다.
또한, 바이오 센서 Z의 전극부는 이하에 기술하는 바와 같이 3회의 인쇄공정에 의해 형성된다.
우선, 제 1 공정에 있어서, 스크린 인쇄법에 의해 절연성 기판(1101) 상에 전기 전도성이 높은 은(Ag) 페이스트를 인쇄하고 건조시켜 전극리드부(1102a), (1102b)를 형성한다.
다음에, 제 2 공정에 있어서, 전극리드부(1102a), (1102b) 상에 카본 페이스트를 인쇄하고 건조시켜 대 전극(1103a) 및 측정 전극(1103b)을 형성한다. 이 측정 전극(1103b)은 링 형상의 대 전극(1103a)의 내측에 배치되어 있고, 대 전극(1103a) 및 측정 전극(1103b)은 각각 전극리드부(1102a) 및 (1102b)와 접촉하고 있다.
그리고, 제 3 공정에 있어서, 절연성 물질인 레지스트(1104)를 대 전극(1103a) 및 측정 전극(1103b) 상에 인쇄하고 건조시켜 대 전극(1103a) 및 측정 전극(1103b)의 면적을 규정한다.
이렇게 해서, 기판(1101) 상에 형성된 대 전극(1103a) 및 측정 전극(1103b)에 효소 등을 함유하는 시약을 도포하여 시약층(1105)을 형성하고, 또한 그 위에 검체공급로를 형성하기 위한 절결부(切欠部;1106a)를 갖는 스페이서(1106) 및 공기구멍(1107a)을 갖는 커버(1107)를 적층시켜 접착한다. 또한, 스페이서(1106)의 절결부(1106a)의 한쪽 단부는 커버(1107)에 마련된 공기구멍(1107a)과 통해 있다. 또한, 도 21b에 도시하는 바와 같이, 기판(1101) 상에 형성된 대 전극(1103a) 및 측정 전극(1103b)의 배치는 검체공급로의 입구(1106b)에 대해서 가장 가까운 위치에 대 전극(1103a)이 배치되고, 그 안쪽에 측정 전극(1103b) 및 대 전극(1103a)이 배치되어 있다.
이와 같이 구성된 바이오 센서 Z에 있어서의 시료액의 기질의 정량 방법에 대해서 도 21b를 참조하면서 설명한다.
우선, 바이오 센서 Z에 접속된 정량 장치(이하, 「측정기」라고도 한다.)에 의해 대 전극(1103a), 측정 전극(1103b) 사이에 일정 전압이 인가된 상태에서 시료액(이하, 「검체」라고도 한다.)을 검체공급로의 입구(1106b)로 공급한다. 검체는 모세관 현상에 의해 검체공급로의 내부로 흡인되어 그의 입구(1106b)에 가까운 쪽의 대 전극(1103a) 위를 통과하여 측정 전극(1103b)에 도달하고, 시약층(1105)의 용해가 개시된다. 이 때, 정량 장치는 대 전극(1103a), 측정 전극(1103b) 사이에 발생하는 전기적 변화를 검지하여 정량 동작을 개시한다. 이렇게 해서, 시료액의 기질 함유량이 정량되는 것이다.
그런데, 이 바이오 센서 Z는 제조 로트(lot)마다 출력 특성의 차이를 발생하기 때문에, 실제 사용시에는 측정기에 있어서 상기 출력 특성의 차이를 보정해야 한다. 그래서, 종래의 대응 방법에 대해서 이하에 설명한다.
도 22는 바이오 센서 Z를 측정기에 삽입한 상태를 나타낸 도면이다. 또한, (4115)는 바이오 센서 Z를 장착하는 측정기이다. (4116)은 바이오 센서 Z를 삽입하기 위한 측정기(4115)의 삽입구이다. (4117)은 측정 결과를 표시하는 측정기(4115)의 표시부이다.
측정기(4115)는 상기 제조 로트별 출력 특성에 따른 보정 데이터를 구비하고 있고, 바이오 센서 Z의 출력에 그 제조 로트마다 필요한 보정을 실시하여 정확한 혈당치를 구한다. 그 때문에, 측정전에 제조 로트마다 지정된 보정 칩(여기서는 도시하지 않는다)을 측정기(4115)의 삽입구(4116)에 삽입하여, 측정기(4115)에 필요로 하는 보정 데이터를 지정할 필요가 있다. 보정 칩은 어떤 보정 데이터를 이용할지의 정보를 갖고, 삽입구(4116)에 삽입하는 것에 의해, 측정기(4115)는 필요한 보정 데이터를 준비한다. 보정 칩을 삽입구(4116)에서 빼내고, 바이오 센서 Z를 측정기(4115)의 삽입구(4116)에 삽입하여 상술한 바와 같이 검체에 포함되는 기질량을 정량한다. 이렇게 해서, 보정값이 입력된 측정기(4115)는 측정한 전류값과보정 데이터로부터 정확한 혈당치를 구하고, 혈당치를 표시부(4117)에 표시하는 것이다.
이상 설명한 종래의 바이오 센서 Z에는 해결이 요망되는 과제를 갖고 있었다.
우선, 바이오 센서 Z에서는 스크린 인쇄법에 의해 기판 상에 은 페이스트, 카본 페이스트 등을 인쇄해서 적층시킴으로써, 측정 전극의 면적을 규정하기 때문에, 인쇄 시에 각종 페이스트의 번지거나 늘어지는 등으로 인해, 측정 전극의 면적에 편차가 발생하여 측정 전극의 면적의 균일화를 도모하는 것은 곤란했다. 또한, 전극 구조가 은(Ag), 카본, 레지스트의 3층 구조로 되어 있기 때문에 매우 복잡하여 고도의 인쇄기술이 필요하였다. 또한, 바이오 센서 Z의 전극부가 측정 전극과 대 전극의 두 전극으로 이루어지기 때문에, 바이오 센서 Z에 접속되는 정량 장치는 이 두 전극 사이에 일정 전압을 인가해서 전기적 변화가 발생한 경우에 검체가 측정 전극에 도달한 것을 검지하여 측정을 개시하지만, 측정이 불가능한 미량의 검체가 측정 전극을 덮은 경우에도 측정을 개시해 버리므로, 검체량 부족에 의한 측정값의 표시 미스를 야기시켜 버린다는 문제점이 있었다. 그리고, 바이오 센서 Z에서는 센서 감도의 향상을 도모하기 위해서는 반응 시약층과 카본 전극의 젖음성(wetablity)을 높이고 그들의 밀착성을 양호하게 할 필요가 있으며, 그 때문에 종래에는 카본 전극을 형성한 후에 전극 표면에 대한 연마 처리나 열처리 등을 실시하고 있지만, 이렇게 하면 공정수가 많기 때문에 비용의 증대를 초래하거나 연마 처리의 정밀도 편차 등으로 인해 센서 정밀도에도 편차가 발생한다는 문제가 있었다. 또한, 스크린 인쇄에 이용되는 카본 페이스트는 일반적으로 수지 바인더, 그래파이트(흑연), 카본 블랙, 유기용제 등으로 구성된 복합재료이며, 각각의 원재료 로트, 페이스트 혼련(混練)시의 제조 조건 등에 따라 페이스트의 특성이 변동되기 쉬워 안정된 센서를 양산 제조하기 위해서는 엄밀한 관리가 요구되는 문제, 즉 손이 아주 많이 가는 문제점이 있었다.
또한, 전극에 시약층을 형성하기 위해 시약을 단지 도포하는 것만으로는 전극의 표면 상태나 시약액 조성에 의한 시약의 확산법이 다르기 때문에 전극 상에 시약이 균일하게 도포되지 않아 전극상의 시약량에 편차가 발생한다. 즉, 동일한 양의 시약을 떨어뜨려서 도포하더라도 시약의 확산에 편차가 발생하기 때문에 시약층의 위치나 면적에 편차가 발생한다. 그 때문에, 바이오 센서 Z의 성능이 악화된다는 문제가 있었다.
또한, 측정할 때마다 상기 보정 칩을 삽입하는 것은 대단히 번거롭고, 보정 칩을 삽입하는 것을 잊어버리거나, 또한 실수로 예를 들면 유산값 측정용의 보정 칩을 삽입하거나, 혈당치 측정용이더라도 출력 특성이 다른 보정 칩을 삽입한 경우에는 측정 결과에 오류가 발생해 버린다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 이들 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 간결한 공법으로 형성할 수 있고, 또한 측정 정밀도가 양호한 바이오 센서, 시약액 조성에 관계없이 전극상에 균일하게 시약층이 배치되고 성능이 균일한 바이오 센서, 보정 칩을 삽입하지 않고 바이오 센서를 삽입하는 것만으로 측정기가 제조 로트마다의 보정 데이터를 판별할 수 있는 바이오 센서, 이들 바이오 센서를 위한 박막 전극 형성 방법, 이들 바이오 센서를 이용한 정량 방법 및 정량 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 시료액 중에 포함되는 기질(基質)을 정량(定量)하는 바이오 센서와 이 바이오 센서 제작에 바람직한 박막 전극의 형성 방법, 그리고 이 바이오 센서를 이용한 정량 장치 및 정량 방법에 관한 것으로서, 특히 제조 오차가 적고, 성능도 안정된 바이오 센서와 그와 같은 바이오 센서의 전극 제작에 이용하는 박막 전극 형성 방법, 그리고 그와 같은 바이오 센서를 이용한 정량 장치 및 정량 방법에 관한 것이다.
도 1은 제 1 및 제5의 실시예에 따른 바이오 센서의 분해사시도,
도 2는 전극부를 마련하는 방법을 도시한 도면,
도 3은 실시예 2에 따른 바이오 센서의 분해사시도,
도 4는 실시예 2에 따른 바이오 센서의 검체공급로를 도시한 도면,
도 5는 실시예 3에 따른 바이오 센서의 전기 전도성층에 슬릿을 형성한 상태를 도시한 평면도,
도 6은 실시예 3에 따른 바이오 센서의 개개의 웨이퍼를 도시한 도면,
도 7은 실시예 3에 따른 바이오 센서의 분해사시도,
도 8은 실시예 3에 따른 바이오 센서의 전극의 상태를 도시한 도면,
도 9는 실시예 4에 따른 바이오 센서의 분해사시도,
도 10은 실시예 4에 따른 바이오 센서에 있어서의 제 4 슬릿의 형성예를 나타낸 평면도,
도 11은 실시예 5에 있어서 형성되는 바이오 센서의 개념을 도시한 개략도,
도 12는 실시예 5에 있어서의 박막 전극을 형성하는 장치의 개념을 도시한 개략도,
도 13은 실시예 6에 따른 바이오 센서 및 정량 장치의 구성을 도시한 도면,
도 14는 실시예 6에 따른 바이오 센서 및 정량 장치의 다른 구성을 도시한 도면,
도 15는 실시예 1에 따른 바이오 센서의 검체공급로의 확대도,
도 16은 실시예 7에 따른 바이오 센서 및 정량 장치의 구성을 도시한 도면,
도 17은 실시예 8에 따른 바이오 센서 및 정량 장치의 구성을 도시한 도면,
도 18은 기판 표면의 습윤 지수(표면장력)의 변화와 전극층과 기판의 밀착성을 도시한 도면,
도 19는 팔라듐 박막의 두께와 전극 표면의 습윤 지수(표면 장력)와의 관계를 도시한 도면,
도 20은 혈액 중 글루코오스농도 40∼600mg/dl에 있어서의 센서 감도를 비교한 도면,
도 21은 종래 예에 있어서의 바이오 센서의 분해사시도,
도 22는 바이오 센서가 측정기에 삽입되어 있는 상태를 도시한 도면,
도 23은 실시예 3에 따른 센서 웨이퍼 상에 마련된 전기 전도성층에 슬릿을 형성한 상태를 도시한 평면도,
도 24는 실시예 3에 따른 제조 방법에 있어서의 바이오 센서의 전극의 상태를 도시한 평면도,
도 25는 종래의 바이오 센서의 단면 구성의 개념을 도시한 도면.
발명의 개시
본 발명의 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에서는 시료액에 포함되는 기질을 정량하기 위한 바이오 센서로서, 상기 바이오 센서는 제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판과, 적어도 측정 전극과 대 전극을 구비한 전극부와, 상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체공급로와, 상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층을 구비하고 있고, 상기 전극부와 상기 검체공급로와 상기 시약층이 상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판 사이에 존재하고 있고, 상기 전극부 상에 전기 검체공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며, 상기 전극부가 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하여 분할 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 전극부를 용이하고 또한 고정밀도로 규정할 수 있고, 바이오 센서마다의 응답 특성의 편차가 없어져 양호한 응답을 얻을 수 있게 된다. 게다가, 전기 전도성층에 의한 단층으로 전극부를 형성하기 때문에 번거로운 조작이 필요없고, 간단한 방법으로 더욱 표면이 평활한 전극부를 형성할 수 있게 된다. 게다가, 전극부의 구조가 매우 간결한 구조로 되기 때문에, 동일한 성능을 갖는 바이오 센서를 용이하게 형성할 수 있게되는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 2항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 전극부는 검지 전극을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 바이오 센서의 측정 정밀도를 한층 더 높일 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 3항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 2항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 제 2 절연성 기판 내면 상의 전면 또는 일부에 상기 대 전극이 마련되어 있고, 상기 제 1 절연성 기판 내면 상의 전면 또는 일부에 상기 측정 전극과 상기 검지 전극이 마련되어 있고, 상기 제 1 절연성 기판 내면 상에 마련된 상기 측정 전극과 상기 검지 전극은 상기 전기 전도성층에 상기 제 1 슬릿을 마련하여 분할 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 검체공급로의 소형화를 도모할 수 있게 되고, 또한 미량 검체에 의거한 측정도 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 4항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 제 1 절연성 기판의 내면 상의 전면 또는 일부에만 상기 전극부가 마련되어 있고, 상기 제 1 절연성 기판 내면 상에 마련된 상기 전극부는 상기 전기 전도성층에 상기 제 1 슬릿을 마련하여 분할 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 동일한 면에 모든 전극을 구비하여 한쪽 면에만 전극을 형성하기 때문에 제조가 용이하게 되고, 더 나아가서는 바이오 센서의 제조 비용을 삭감할 수 있게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 5항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 대 전극의 면적은 상기 측정 전극의 면적과 동일 또는 그 이상인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 대 전극과 측정 전극 사이의 전자 전달반응이 율속(律速)으로 되는 것을 방지하여 원활하게 반응을 촉진시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 6항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 2항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 대 전극의 면적과 상기 검지 전극의 면적의 합계는 상기 측정 전극의 면적과 동일 또는 그 이상인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 대 전극 및 검지 전극과 측정 전극 사이의 전자 전달반응이 율속으로 되는 것을 방지하여 원활하게 반응을 촉진시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 7항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 6항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 바이오 센서의 상기 검체공급로에 있어서의 상기 검지 전극의 면적은 상기 대 전극의 면적과 동일한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 대 전극 및 검지 전극과 측정 전극 사이의 전자 전달반응이 율속으로 되는 것을 한층 더 확실하게 방지하여 원활하게 반응을 촉진시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 8항에 기재된 바이오 센서에서는 청구범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 검체공급로를 형성하는 절결부를 갖고 또한 상기 전극부 상에 배치되는 스페이서를 구비하고, 상기 스페이서 상에 상기 제 2 절연성 기판이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 검체공급로가 마련되는 장소가 고정되고 또한 제 2 절연성 기판이 그 위에 배치되어 있기 때문에, 검체공급로로 도입된 검체가 검체공급로로부터 새어나가지 않도록 할 수 있게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 9항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 8항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 스페이서와 상기 제 2 절연성 기판이 일체인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 스페이서와 제 2 절연성 기판을 일체로 함으로써, 비용삭감, 간결한 제작이 가능해진다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 10항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 검체공급로와 통하는 공기 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 검체공급로로 검체가 도입되었을 때 여분의 공기가 공기 구멍으로부터 배출되기 때문에, 모세관 현상에 의해 확실하게 검체공급로로 검체가 도입될 수 있게된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 11항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 시약층은 시약의 도포 또는 인쇄에 의해서 형성되고, 상기 시약의 도포 또는 인쇄 위치의 주위에 제 2 슬릿을 마련해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 시약층을 형성하기 위해서 전극 상에 시약을 떨어뜨려 시약층을 형성하는 경우에 시약이 균일하게 확산되고, 소정 면적의 시약층이 소정 위치에 형성되기 때문에 위치 및 면적에 편차가 없는 균일한 시약층이 형성되고, 그 결과 편차가 없는 정확한 측정을 할 수 있게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 12항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 11항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 제 2 슬릿은 원호 형상인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 시약이 확산되는 형상과 동일한 슬릿에 의해 시약의 확산을 규제하기 때문에, 더욱 정확하게 시약층의 면적 및 위치의 규제가 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 13항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 전기 전도성층을 분할하고 상기 전극부의 면적을 규정하기 위한 제 3 슬릿을 마련해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 실제로 바이오 센서를 제작하는 경우에 있어서 최초에 기판을 절단할 때 각 전극의 면적은 제 3 슬릿에 의해서 미리 규제되고 있기 때문에, 기판의 절단 위치로 인해서 각 전극의 면적이 변화되는 일이 없으며, 그 때문에 정밀도에 편차가 생기지 않도록 할 수 있게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 14항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 13항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판의 형상은 대략 직사각형이고, 상기 대략 직사각형의 어느 한 변과 평행하게 상기 제 3 슬릿을 1개 또는 2개 이상 마련해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성하고 있으므로, 제 3 슬릿에 의해서 각각의 전극의 면적을 용이하게 규정할 수 있고, 또한 기판을 절단할 때 절단 위치의 어긋남으로 인하여 각 전극의 면적이 변화되지 않으면서 정밀도에 편차가 생기지 않도록 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 15항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 바이오 센서의 제조 로트마다 발생하는 보정 데이터 정보로서, 상기 시료액과 상기 시약층과의 반응으로 발생하는 전기적 변화의 출력에 관한 특성에 대응하며, 또한 상기 바이오 센서를 이용하는 측정기에 의해 판별이 가능한 보정 데이터의 정보를 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 측정기에 바이오 센서를 삽입하는 것만으로 어떤 보정 데이터가 필요한지를 측정기가 판단할 수 있고, 또한 조작자가 보정 칩 등을 이용하여 보정 데이터에 관한 정보를 입력할 필요가 없어져 즉 번거로움이 없어져 조작 미스를 방지하여 정확한 결과를 얻는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 16항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 15항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 전극부를 분할하는 제 4 슬릿을 1개 또는 복수개 구비하고, 상기 제 4 슬릿의 위치에 따라서 상기 보정 데이터의 정보를 상기 측정기가 판별할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 제 4 슬릿의 위치에 따라서 보정 데이터의 정보를 측정기가 판별하는 것이 가능해지고, 또한 복수의 제조 로트에 대응해서 보정 데이터를 지시할 수 있고, 측정기에 바이오 센서를 삽입하는 것에 의해 어떤 보정 데이터가 필요한지를 측정기가 용이하게 판단하는 것이 가능해지고, 또한 조작상의 번거로움이 없어지고, 더 나아가서는 조작 미스를 방지하여 정확한 결과를 얻는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 18항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 17항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 제 1 슬릿, 상기 제 2 슬릿, 상기 제 3 슬릿, 상기 제 4 슬릿 중의 어느 하나 또는 모두는 상기 전기 전도성층을 레이저로 가공하는 것에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 정밀도가 높은 가공을 할 수 있고 또한 각 전극의 면적을 고정밀도로 규정하는 것이 가능하게 되며, 더 나아가서는 각 전극의 간격을 좁게 할 수 있기 때문에 바이오 센서의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 17항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제16항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 제 1 슬릿, 상기 제 2 슬릿, 상기 제 3 슬릿, 상기 제 4 슬릿 각각의 슬릿폭이 0.005㎜∼0.3㎜인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 각 전극의 간격을 좁게 할 수 있고, 더 나아가서는 바이오 센서의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 19항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 17항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 제 1 슬릿, 상기 제 2 슬릿, 상기 제 3 슬릿, 상기 제 4 슬릿 각각의 슬릿 깊이가 상기 전기 전도성층의 두께 이상인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 각 전극이 확실하게 분리된 바이오 센서로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 20항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 시약층이 효소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 효소를 이용한 검사에 적합한 효소 바이오 센서로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 21항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 시약층이 전자 전달체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 전자 전달체의 반응을 이용한 검사에 적합한 바이오 센서로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 22항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 시약층이 수용성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 시약 형성을 용이하게 하고 고정밀도의 바이오 센서로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 23항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 절연성 기판이 수지재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 구성했으므로, 더욱 저렴한 바이오 센서를 제작하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 24항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 절연성 기판의 표면에 박막 전극을 형성하는 박막 전극 형성 방법으로서, 진공 분위기 하에서 여기된 기체를 상기 절연성 기판의 표면과 충돌시켜 상기 절연성 기판의 표면을 조면(粗面)으로 하는 조면 형성 공정 후에, 조면으로 한 상기 절연성 기판의 표면상에 도전성 물질로 이루어지는 박막 전극인 상기 전기 전도성층을 형성하는 전기 전도성층 형성 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 표면 연마 처리 등의 전처리가 불필요 하게 되고, 더욱 간결한 방법으로 박막 전극을 형성하는 것 및 기판과 전극층과의 밀착성이 높은 박막 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 25항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 24항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 조면 형성 공정이 상기 절연성 기판을 진공조 내에 설치하는 기판 설치 공정과, 상기 진공조 내부를 진공배기하는 진공 배기 공정과, 상기 진공조 내부에 기체를 충전하는 기체 충전 공정과, 상기 기체를 여기하여 이온화시키고, 이것을 상기 절연성 기판과 충돌시키는 충돌 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 더욱 효율적으로 또한 확실하게 박막 전극을 형성하는 데 적합한 기판 표면을 형성하는 것이 가능해지고, 더 나아가서는 더욱 효율적으로 박막 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 26항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 25항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 진공 배기 공정에 있어서의 진공도가 1×1O-1∼3×10-3파스칼의 범위내인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 더욱 확실하게 박막 전극을 형성하는 데적합한 기판 표면을 형성하는 것이 가능해지고, 더 나아가서는 더욱 효율적으로 박막 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 27항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 26항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 기체가 불활성 가스인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 기판 표면을 변성시키는 일없이 기판 표면을 박막 전극을 형성하는 데 적합한 상태로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 28항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 27항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 불활성 가스가 아르곤, 네온, 헬륨, 크립톤, 크세논의 희가스, 질소 중의 하나인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 더욱 확실하게 기판 표면을 변성시키는 일없이 박막 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 29항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 25항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 전기 전도성층 형성 공정이 상기 조면 형성 공정을 끝낸 조면이 형성완료된 절연성 기판을 제 2 진공조내에 설치하는 제 2차 기판 설치 공정과, 상기 제 2 진공조 내부를 진공배기하는 제 2차 진공 배기 공정과, 상기 제 2 진공조 내부에 제 2 기체를 충전하는 제 2차 기체 충전 공정과, 상기 제 2 기체를 여기하여 이온화시키고, 이것을 도전성 물질과 충돌시켜 상기 도전성 물질의 원자를 제거하여, 상기 조면이 형성완료된 절연성 기판상에 성막하는 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 표면 연마 처리 등의 전처리가 불필요하고, 기판과의 밀착성이 더욱 높은 박막 전극을 얻는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 30항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 25항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 전기 전도성층 형성 공정이 상기 조면 형성 공정을 끝낸 조면이 형성완료된 절연성 기판을 제 2 진공조내에 설치하는 제 2차 기판 설치 공정과, 상기 제 2 진공조 내부를 진공배기하는 제 2차 진공 배기 공정과, 도전성 물질을 가열해서 증발시키고, 그 증기를 상기 조면이 형성완료된 절연성 기판상에 성막하는 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 표면 연마 처리 등의 전처리가 불필요하고, 기판과의 밀착성이 더욱 높은 박막 전극을 얻는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 31항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 29항 또는 청구의 범위 제 30항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 제 2차 진공 배기 공정에 있어서의 진공도가 1×1O01∼3×1O-3파스칼의 범위내인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 더욱 확실하게 기판과의 밀착성이 대단히 높은 박막 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 32항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 29항 또는 청구의 범위 제 30항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 제 2 기체가 불활성 가스인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 기판 표면이나 박막 전극 자체를 변성시키는 일없이 기판과의 밀착성이 높은 박막 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 33항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 32항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 불활성 가스가 아르곤, 네온, 헬륨, 크립톤, 크세논의 희가스, 질소 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 기판 표면이나 박막 전극 자체를 변성시키는 일없이 더욱 확실하게 기판과의 밀착성이 높은 박막 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 34항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 29항 또는 청구의 범위 제 30항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 진공조와 상기 제 2 진공조는 동일한 조로 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 박막 전극 형성을 위한 장치를 간략화할수 있게 되고, 더 나아가서는 박막 전극의 제조 비용을 저감시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 35항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 29항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 상기 도전성 물질이 귀금속 또는 탄소인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 박막 전극을 복합 재료가 아니라 단체 재료로 하는 것에 의해 제조 조건에 좌우되지 않고, 또한 제조 로트간 차가 적은 안정된 전극의 양산 제조가 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 36항에 기재된 박막 전극 형성 방법에서는 청구의 범위 제 24항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 있어서, 형성된 박막 전극의 두께가 3㎚∼100㎚의 범위내인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 박막 전극을 형성하므로, 전극의 두께를 한없이 얇게 하는 것이 가능해지고, 더 나아가서는 생산 탁트의 향상 및 재료비의 삭감에 따른 제조비용의 저감이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 37항에 기재된 바이오 센서에서는 청구의 범위 제 1항에 기재된 바이오 센서에 있어서, 상기 전기 전도성층이 청구항 24 내지 청구항 36 중의 어느 한 항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 바이오 센서를 형성하므로, 조면으로 처리한 기판 표면의 요철의상태를 박막의 전극이 반영하는 것에 의해 전극과 시약과의 습윤성 및 밀착성이 높아지고, 그 결과 고성능의 바이오 센서로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 38항에 기재된 정량 방법에서는 청구항 2에 기재된 바이오 센서를 이용하여, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 방법으로서, 상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이에 전압을 인가하는 제 1 인가 단계와, 상기 시료액을 상기 시약층으로 공급하는 시약 공급 단계와, 상기 시료액의 시약층으로의 제공에 의해, 상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이에 발생한 전기적 변화를 검지하는 제 1 변화 검지 단계와, 상기 제 1 변화 검지 단계에 있어서 상기 전기적 변화를 검지한 후, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하는 제 2 인가 단계와, 상기 제 2 인가 단계에서 전압이 인가된 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 발생한 전류를 측정하는 전류 측정 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 정량 방법.
이와 같이 정량하기 때문에, 바이오 센서의 검지 전극과 측정 전극 또는 대 전극 사이에 전기적 변화가 발생했을 때 비로소 정량 동작을 개시하므로, 시약층으로의 검체의 공급량 부족에 따른 측정 미스를 방지하여 더욱 안정성이 높은 측정을 실행할 수 있게 된다. 또한, 측정 가능량의 검체가 시약층으로 공급된 경우에는 검지 전극을 대 전극으로서 병용해서 측정하기 때문에 전극부의 면적을 작게 할 수 있고, 더 나아가서는 미량 검체를 이용한 정량 분석을 정확하게 실행하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 39항에 기재된 정량 방법에서는 청구항 2에 기재된 바이오 센서를 이용하여, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 방법으로서, 상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전압을 인가하는 제 1 인가 단계와, 상기 시료액을 상기 시약층으로 공급하는 시약 공급 단계와, 상기 시료액의 시약층으로의 제공에 의해 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 발생한 전기적 변화를 검지하는 제 1 변화 검지 단계와, 상기 시료액의 시약층으로의 제공에 의해 상기 검지 전극과, 상기 대 전극 또는 측정 전극 사이에 발생한 전기적 변화를 검지하는 제 2 변화 검지 단계와, 상기 제 1 변화 검지 단계 및 상기 제 2 변화 검지 단계에 있어서 전기적 변화를 검지한 후, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하는 제 2 인가 단계와, 상기 제 2 인가 단계에서 전압이 인가된 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 발생한 전류를 측정하는 전류 측정 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 정량하기 때문에, 바이오 센서의 검지 전극과 측정 전극 또는 대 전극 사이에 전기적 변화가 발생했을 때 비로소 정량 동작을 개시하므로, 시약층으로의 검체의 공급량 부족에 따른 측정 미스를 방지하여 더욱 안정성이 높은 측정을 할 수 있게 된다. 또한, 측정 가능량의 검체가 시약층으로 공급된 경우에는 검지 전극을 대 전극으로서 병용해서 측정하기 때문에 전극부의 면적을 작게 할 수 있고, 더 나아가서는 미량 검체를 이용한 정량 분석을 정확하게 실행하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 40항에 기재된 정량 방법에서는 청구의 범위 제 39항에 기재된 정량 방법에 있어서, 상기 제 1 변화 검지 단계 후에, 소정 기간동안 상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이에 전기적 변화가 발생하지 않는 것을 검지했을 때에는 변화가 발생하지 않는 것을 이용자에게 통지하는 무변화 통지 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 정량하기 때문에, 바이오 센서의 시약층으로의 검체의 공급량이 부족하다는 것을 이용자에게 알릴 수 있어 편리성 및 안전성이 향상된 정량 방법으로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 41항에 기재된 정량 장치에서는 청구항 2에 기재된 바이오 센서를 착탈이 가능하게 접속하고, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 장치로서, 상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 측정 전극으로부터의 전류를 전압으로 변환하는 제 1 전류/전압 변환 회로와, 상기 전류/전압 변환 회로로부터의 전압을 디지털 변환하는 제 1 A/D 변환 회로와, 상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 대 전극과 접지 사이에 마련된 제 1 스위치와, 상기 제 1 A/D 변환 회로 및 상기 제 1 스위치를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 제 1 스위치를 상기 대 전극으로부터 절연한 상태에서 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이에 전압을 인가하고, 상기 시료액이 상기 검체공급로 상의 상기 시약층으로 공급되어 발생된, 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이의 전기적 변화를 검지한 후, 상기 제 1 스위치를 상기 대 전극에 접속한 상태에서 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하고, 전압의 인가에 의해 발생하는 응답 전류를 측정하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 정량 장치로 했으므로, 검체공급로의 시약층으로의 검체 공급량 부족에 따른 측정 미스를 방지하여 더욱 안정성이 높은 측정을 하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 측정시에 바이오 센서의 검지 전극을 대 전극으로서 병용하므로, 검체공급로의 소형화를 도모할 수 있어 미량 검체의 정량 분석을 정확하게 실행하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 42항에 기재된 정량 장치에서는 청구항 2에 기재된 바이오 센서를 착탈이 가능하게 접속하고, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 장치로서, 상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 측정 전극으로부터의 전류를 전압으로 변환하는 제 2 전류/전압 변환 회로와, 상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 검지 전극으로부터의 전류를 전압으로 변환하는 제 1 전류/전압 변환 회로와, 상기 제 1 전류/전압 변환 회로로부터의 전압을 디지털 변환하는 제 1 A/D 변환 회로와, 상기 제 2 전류/전압 변환 회로로부터의 전압을 디지털 변환하는 제 2 A/D 변환 회로와, 상기 바이오 센서의 상기 검지 전극의 접속을 상기 제 1 전류/전압 변환 회로 또는 접지로 전환하는 제 1 전환 스위치와, 상기 제 1 A/D 변환 회로와 상기 제 2 A/D 변환 회로와 상기 제 1 전환 스위치를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 제 1 전환 스위치를 상기 제 1 전류/전압 변환 회로에 접속한 상태에서 상기 검지 전극과 상기 대 전극 사이 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전압을 인가하고, 상기 시료액이 상기 검체공급로 상에 구비되어 있는 상기 시약층으로 공급되어 발생된, 상기 검지 전극과 상기 대 전극 사이의 전기적 변화 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이의 전기적 변화를 각각 검지한 후, 상기 제 1 전환 스위치를 접지에 접속하고, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하고, 전압의 인가에 의해 발생하는 응답 전류를 측정하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 정량 장치로 했으므로, 검체공급로의 시약층으로의 검체 공급량 부족에 따른 측정 미스를 방지하여 더욱 안정성이 높은 측정을 하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 측정시에 바이오 센서의 검지 전극을 대 전극으로서 병용하기 때문에 검체공급로의 소형화를 도모하는 수 있고, 미량 검체의 정량 분석을 정확하게 실행하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 43항에 기재된 정량 장치에서는 청구의 범위 제 42항에 기재된 정량 장치에 있어서, 상기 정량 장치가 상기 바이오 센서의 상기 측정 전극의 접속을 상기 제 2 전류/전압 변환 회로 또는 접지로 전환하는 제 2 전환 스위치를 구비하고, 상기 제어부는 상기 제 1 전환 스위치를 상기 제 1 전류/전압 변환 회로에 접속하고, 상기 제 2 전환 스위치를 상기 제 2 전류/전압 변환 회로에 접속한 상태에서, 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전압을 인가하고, 상기 시료액이 상기 검체공급로 상에 구비되어 있는 상기 시약층으로 공급되어 발생된 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이의 전기적 변화를 검지했을 때 상기 제 2 전환 스위치를 접지에 접속하고, 그 후, 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이의 전기적 변화를 검지한 경우에는 상기 제 2 전환 스위치를 상기 제 2 전류/전압 변환 회로에 접속하고 또한 상기 제 1 전환 스위치를 접지에 접속한 상태에서, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하고, 전압의 인가에 의해 발생하는 응답 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 정량 장치.
이러한 구성의 정량 장치로 했으므로, 검체공급로의 시약층으로의 검체 공급량 부족에 따른 보정 미스를 방지하여 더욱 안정성이 높은 측정을 실행할 수 있게 된다. 게다가, 측정시에 바이오 센서의 검지 전극을 대 전극으로서 병용하므로, 검체공급로의 소형화를 도모하는 수 있고 미량 검체의 정량 분석을 정확하게 실행하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 청구의 범위 제 44항에 기재된 정량 장치에서는 청구의 범위 제 42항 또는 청구의 범위 제 43항에 기재된 정량 장치에 있어서, 상기 검체공급로에 있어서의 상기 시약층으로 상기 시료액이 공급되고, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전기적 변화가 발생하고 또한 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 또는 상기 대 전극 사이에 전기적 변화가 발생하지 않는 것이 상기 제어부에 의해 검지되었을 때, 변화가 발생하지 않는 것을 이용자에게 통지하는 통지 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 정량 장치로 했으므로, 바이오 센서의 검체공급로의 시약층으로의 검체 공급량 부족을 이용자에게 알리는 수 있어 편리성 및 안전성이 향상된 정량 장치로 하는 것이 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 여기에서 설명하는 실시예는 어디까지나 일례이며, 반드시 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
우선, 본 발명의 청구의 범위 제 1항 내지 청구의 범위 제 10항에 기재된 바이오 센서 A를 실시예 1로 해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1(a)∼도 1의 (c)는 본 발명의 실시예 1에 따른 바이오 센서 A의 분해사시도이다.
우선, 바이오 센서 A를 구성하는 부재에 대해서 설명한다.
(1)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 이루어지는 제 1 절연성 기판(이하, 단지 「기판」이라고 한다.)이다. (2)는 기판(1)의 표면 전면에 형성되고 예를 들어 금이나 팔라듐 등의 귀금속이나 카본 등의 전기 전도성물질로 이루어지는 도체층이다. (3a), (3b)는 기판(1) 상의 도체층(2)에 마련되고 기판(1)의 측면과 평행한 슬릿이다. (4a), (4b)는 기판(1) 상의 도체층(2)에 마련되고 기판(1)의 측면과 수직인 슬릿이다. (5), (6), (7)은 도체층(2)을 슬릿(3a), (3b) 및 (4a), (4b)에 의해 분할하는 것에 의해 형성된 측정 전극(measuring electrode), 대 전극(counter electrode) 및 검지 전극(detection electrode)이다. (8)은 기판(1) 상의 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)을 덮는 스페이서이다. (9)는 스페이서(8)의 앞가장자리부 중앙에 마련되고 검체공급로를 형성하는 장방형의 절결부이다. (9a)는 검체공급로의 입구, 그리고 (10)은 스페이서(8)의 절결부(9)의 세로폭, 그리고 (11)은 도체층(2)에 마련된 2개의 슬릿(4a), (4b)의 간격이다. (12)는 스페이서(8)의 절결부(9)를 통해 노출되어 있는 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)에 효소 등을 함유하는 시약을 도포하는 것에 의해 형성된 시약층이다. (13)은 스페이서(8)를 덮는 커버(제 2 절연성 기판), 그리고 (13a)는 커버(13)의 중앙부에 마련된 공기 구멍이다.
이와 같이 구성되는 바이오 센서 A의 제작 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 기판(1)의 표면 전면에 대해서 예를 들어 금이나 팔라듐 등의 귀금속이나 카본 등의 전기 전도성물질을 스크린 인쇄법이나 스퍼터링 증착법 등에 의해 도체층(2)을 형성한다.
다음에, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 기판(1) 상에 형성된 도체층(2)에 레이저를 이용하여 기판(1)의 측면과 평행한 2개의 슬릿(3a), (3b) 및 그것에 대해서 수직인 2개의 슬릿(4a), (4b)을 형성하고, 대 전극(6), 측정 전극(5) 및 검지 전극(7)으로 분할한다. 이 때, 기판(1)의 선단부와 슬릿(4a)의 간격이 2개의 슬릿(4a), (4b)의 간격(11)에 대해서 동등 또는 그 이상으로 되도록 슬릿(4a), (4b)을 마련한다.
또한, 기판(1) 상에 3개의 전극을 마련하는 그 밖의 공법으로서, 스크린 인쇄법이나 스퍼터링 증착법 등으로 기판(1) 상에 전기 전도성물질 등을 형성할 때, 평행한 2개의 슬릿(3a), (3b)을 갖는 도체층(2)을 형성하기 위해 필요한 패턴이 미리 배치된 인쇄판이나 마스킹판 등(여기서는 도시하지 않는다.)을 이용하여, 그 후 기판(1) 상에 형성된 도체층(2)에 레이저를 이용하여 슬릿(4a), (4b)을 마련하고 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)으로 분할해서 전극부를 형성하는 것도 가능하다. 그 밖에도, 기판(1)의 측면과 평행한 2개의 슬릿(3a), (3b) 및 수직인 2개의 슬릿(4a), (4b)을 갖는 도체층(2)을 형성하기 위해 필요한 패턴이 미리 배치된 인쇄판이나 마스킹판 등을 이용하여, 스크린 인쇄법이나 스퍼터링 증착법 등에 의해 전기 전도성물질 등을 기판(1) 상에 형성하고, 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)을 형성하는 방법을 적용하는 것도 고려된다. 바이오 센서 A의 전기 전도성층을 형성하는 데 적합한 박막 전극 형성 방법에 대해서는 다른 실시예에 있어서 상세하게 기술한다.
또한, 전극부는 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)을 구비한 것으로 하고 있지만, 전극부는 적어도 측정 전극(5) 및 대 전극(6)을 구비한 것이면 좋다. 그러나, 확실한 측정을 하기 위해서는 검지 전극(7)도 구비하고 있는 쪽이 더욱 적합한 즉 확실한 측정을 할 수 있는 바이오 센서를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
다음에, 도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이 기판(1) 상에 형성된 전극부인 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)에 시약을 도포해서 시약층(12)을 형성하고, 그 위에 검체공급로를 형성하기 위한 절결부(9)를 갖는 스페이서(8)를 설치한다. 그리고, 또한 그 위에 커버(13)를 설치한다. 여기서, 스페이서(8)의 절결부(9)의 한쪽 단부는 커버(13)에 마련된 공기구멍(13a)과 통해 있다. 덧붙여서 말하면, 기판(1) 상에 형성된 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)의 배치는 검체공급로의 입구(9a)에 대해서 가장 가까운 위치에 대 전극(6)이 배치되고, 그 안에 측정 전극(5) 및 검지 전극(7)이 배치되어 있다. 그리고, 이 검체공급로에 있어서의 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)의 각 면적은 스페이서(8)의 절결부(9)의 면적 및 슬릿(4a), (4b)의 간격(11)에 의해 규정되어 있다. 본 실시예 1에서는 센서 선단에서 슬릿(4a)까지의 간격을 슬릿(4a), (4b)의 간격(11)과 동등 또는 그 이상으로 되도록 슬릿(4a), (4b)을 마련하고 있으므로, 검체공급로에 있어서 대 전극(6)의 면적은 측정 전극(5)의 면적과 동등 또는 그 이상으로 된다.
또한, 여기서는 기판(1)의 표면 전면에 도체층(2)을 형성하고 있지만, 기판(1)의 표면 전면이 아니라 전극부를 형성하는 데 필요한 부분에 도체층(2)을 형성해도 좋다. 이 점에 관해서 이하에 설명한다.
도 2의 (a)는 상술한 바이오 센서 A의 전극을 마련하는 방법을 도시한 개략도이다. 여기서는 기판(1)의 내면에만 전극부를 형성하는 데 필요한 도체층(2)을 마련하고, 커버(13)의 내면에는 도체층(2)을 마련하고 있지 않다. 기판(1)의 내면에 마련한 전극부는 슬릿(3a), (3b), (4a), (4b)을 마련하는 것에 의해 대 전극(6), 측정 전극(5), 검지 전극(7)으로 분할되어 있다.
한편, 기판(1)의 내면 뿐만 아니라 커버(13)의 내면에도 도체층(2)을 마련하는 방법도 고려된다. 이 경우의 일례를 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)를 참조하면서 간단히 설명한다. 도 2의 (b)는 커버(13)의 내면에 마련한 도체층(2)을 그대로 대 전극(6)으로 하고, 기판(1)의 내면에 마련한 도체층(2)을 슬릿(3a), (3b), (4a), (4b)에 의해서 측정 전극(5) 및 검지 전극(7)으로 하는 경우를 도시하고 있다. 또, 기판(1) 내면의 전면에 도체층(2)을 마련하고 있지만, 불필요한 부분은 전극으로서 이용할 필요는 없다. 즉, 기판(1)의 내면 전체에 도체층(2)을 마련하고 있는 것은 도체층(2)을 마련하는 공정에 있어서 기판(1) 내면의 일부분에만 도체층(2)을 마련하는 것보다 전면에 도체층(2)을 마련하는 쪽이 용이하기 때문이다. 도면에 있어서 기판(1) 내면의 전면에 도체층(2)을 나타내는 빗금이 쳐져 있지만, 이것을 모두 전극으로서 이용해야만 하는 것은 아니다. 또한, 도 2의 (c)는 도 2의 (b)와 마찬가지로 커버(13) 내면에 대 전극(6)을, 기판(1) 내면에 측정 전극(5) 및 검지 전극(7)을 마련한 경우의 개략을 도시하고 있지만, 기판(1)에 있어서의 슬릿의 배치법을 도 2의 (b)와 다른 것으로 하고 있다. 즉, 도 2의 (b)에 비해서 도 2의 (c)에서는 슬릿(4a)이 생략되어 있지만, 이 경우, 검체공급로에 있어서 대 전극(6)의 면적은 측정 전극(5)의 면적과 동등 또는 그 이상으로 되어 있는 것이 필요하다. 이와 같이 기판(1) 상에 마련하는 슬릿의 수를 감소시키는 것에 의해 제작을 용이한 것으로 할 수 있다. 또한, 도 2의 (c)에서는 대 전극(6)과 대향하는 위치에 측정 전극(5)이 있으므로, 검체공급로의 길이를 짧게 하여 소형화할 수 있어 미량 검체에 따른 측정이 가능해진다.
또한, 본 실시예 1로서는 레이저를 이용하여 측정 전극(5), 대 전극(6) 및 검지 전극(7)의 분할을 실행했지만, 예리한 선단을 갖는 지그 등에 의해 상기 도체층(2)의 일부분을 깎아 전극부를 구성하는 것도 가능하다. 또한, 전극부 형성 방식은 스크린 인쇄법 및 스퍼터링 증착법을 이용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명의 실시예 1에 따른 바이오 센서에 의하면, 기판(1) 상의 도체층(2)에 슬릿(3a), (3b), (4a), (4b)을 마련하고 그 위에 절결부(9)를 갖는 스페이서(8)를 설치하는 것에 의해, 검체공급로의 측정 전극(5), 대 전극(6), 및 검지 전극(7)의 각 전극 면적을 용이하게 또한 고정밀도로 규정하므로, 바이오 센서마다의 응답 특성의 편차를 제거하여 정밀도가 좋은 바이오 센서를 실현할 수 있다. 게다가, 본 발명에서는 예를 들어 금이나 팔라듐 등의 귀금속이나 카본 등의 전기 전도성물질을 재료로 해서 단층으로 전극부를 형성하므로, 종래와 같이 기판(1) 상에 은페이스트, 카본 페이스트 등을 순서대로 인쇄하여 적층시킨다는 번거로운 조작이 필요없고, 간단한 방법으로 표면이 평활한 전극부를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 기판(1) 상에 마련된 도체층(2)에 대해서 레이저로 슬릿(4a), (4b)을 형성하기 때문에, 각 전극의 면적을 더욱 고정밀도로 규정하는 것이 가능해진다. 그리고, 각 전극 사이의 거리를 매우 짧게 해서 검체공급로의 소형화를 도모할 수 있고, 종래에서는 측정 불가능하였던 미량의 검체에 따른 측정도 가능해진다. 또한, 전극 구조가 매우 간결한 구조로 되기 때문에, 동일한 성능을 갖는 바이오 센서를 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
(실시예 2)
다음에, 본 발명의 청구의 범위 제 11항 및 청구의 범위 제 12항에 따른 바이오 센서 B에 대해서 실시예 2로서 설명한다.
도 3은 바이오 센서 B의 사시도를 작성 공정 순서대로 도시한 도면이고, 도 4는 바이오 센서 B의 검체공급로를 도시한 도면이다.
우선 바이오 센서 B의 구성에 대해서 설명한다.
(21)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 이루어지는 절연성의 기판이다. (22)는 기판(21)의 표면 전면에 형성된 예를 들어 금이나 팔라듐 등의 귀금속이나 팔라듐 등의 전기 전도성물질로 이루어지는 전기 전도성층이다. (23a), (23b), (23c), (23d)는 전기 전도성층(22)에 마련된 제 1 슬릿이다. (25), (26), (27)은 전기 전도성층(22)을 제 1 슬릿(23a), (23b), (23c), (23d)에 의해 분할하는 것에 의해 형성된 전극으로서, 측정 전극, 대 전극 및 검체가 검체공급로 내부로 확실하게 흡인되었는지를 확인하기 위한 전극인 검지 전극이다. (24a), (24b)는 상기 전극상의 시약이 도포되는 위치 및 면적을 규제하는 제 2 슬릿이다. (28)은 측정 전극(25), 대 전극(26), 검지 전극(27)을 덮는 스페이서이다. (29)는 스페이서(28)의 앞가장자리부 중앙에 마련된 검체공급로를 형성하는 장방형의 절결부이다. (30)은 검체공급로의 입구이다. (14)는 측정 전극(25), 대 전극(26) 및 검지 전극(27)에 효소를 함유하는 시약을 떨어뜨려 도포하는 것에 의해 형성된 시약층이다. (15)는 스페이서(28)를 덮는 커버이다. (16)은 커버(15)의 중앙부에 마련된 공기 구멍이다.
다음에, 이와 같이 구성되는 바이오 센서 B의 제작 방법에 대해서 설명한다. 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 기판(21)의 전면에 박막을 형성하는 방법인 스퍼터링법에 의해서 금이나 팔라듐 등의 귀금속 박막의 전기 전도성층(22)을 형성한다. 또한, 전기 전도성층(22)은 기판(21)의 표면 전면이 아니고 전극을 형성하는 데 필요한 부분에만 형성해도 좋다.
다음에 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전기 전도성층(22)에 레이저를 이용하여 제 1 슬릿(23a), (23b), (23c), (23d)를 형성하고, 전기 전도성층(22)을 측정 전극(25), 대 전극(26) 및 검지 전극(27)으로 분할한다. 또한, 레이저를 이용하여 시약이 떨어지는 위치의 주위에 이 위치를 둘러싸도록 해서 원호형상의 제 2 슬릿(24a), (24b)을 전기 전도성층(22)에 형성한다.
또, 실시예 1과 마찬가지로 제 1 슬릿(23a), (23b), (23c), (23d) 및 제 2 슬릿(24a), (24b)을 갖는 전기 전도성층(22)을 형성하기 위해 필요한 패턴이 미리 배치된 인쇄판이나 마스킹판 등을 이용한 스크린 인쇄법이나 스퍼터링법 등으로 기판(21) 상에 전극이나 제 1 슬릿(23a), (23b), (23c), (23d) 및 제 2 슬릿(24a), (24b)를 형성해도 좋고, 예리한 선단을 갖는 지그 등에 의해 전기 전도성층(22)의 일부분을 깎아내도 좋다.
다음에, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 혈당치 센서의 경우에는 효소인 글루코오스 옥시다아제와 전자 전달체로서 페리시안화 칼륨 등으로 이루어지는 시약을 측정 전극(25), 대 전극(26) 및 검지 전극(27)에 떨어뜨려 도포한다. 시약을 도포하는 부분은 제 2 슬릿(24a), (24b) 사이에 끼인 위치이므로, 제 2 슬릿(24a), (24b)은 시약을 도포하는 장소의 안표로서 사용할 수 있다. 또한, 도포된 시약은 액체이기 때문에 도포된 개소를 중심으로 해서 외측으로 원형으로 확산되어 가지만, 제 2 슬릿(24a), (24b)이 방파제 역할을 해서 시약층(14)의 위치 및 면적을 규제하고, 제 2 슬릿(24a), (24b)을 넘어 확산되는 일은 없다. 그 때문에, 시약층(14)은 소정의 면적으로 소정의 위치에 형성된다.
다음에, 측정 전극(25), 대 전극(26) 및 검지 전극(27)의 전극 상에 검체공급로를 형성하기 위한 절결부(29)를 갖는 스페이서(28)를 설치한다. 검체공급로는 도 4에 도시한 바와 같은 상태로 되어 있다.
다음에, 스페이서(28) 상에 커버(15)를 설치한다. 여기서, 스페이서(28)의 절결부(29)의 한쪽 단부는 커버(15)에 마련된 공기 구멍(16)과 통해 있다.
또, 측정 전극(25), 대 전극(26) 및 검지 전극(27)의 전극 상에 스페이서(28)를 형성한 후에, 측정 전극(25), 대 전극(26) 및 검지 전극(27)의 절결부(29)를 통해 노출되어 있는 부분에 시약을 떨어뜨리는 것에 의해 시약층(14)을 형성해도 좋다.
이러한 구성에 의하면, 검체인 시료액으로서 혈액을 검체공급로의 입구(30)로 공급하면, 공기 구멍(16)에 의해 모세관 현상으로 일정량의 검체가 검체공급로 내부로 흡인되어 대 전극(26), 측정 전극(25), 검지 전극(27) 상에 도달한다. 전극 상에 형성되어 있는 시약층(14)이 검체인 혈액에 의해 용해되고 시약과 검체 중의 특정 성분과의 사이에 산화 환원반응이 발생한다. 여기서, 검체공급로 내부에 정확하게 검체가 채워져 있으면, 대 전극(26)과 검지 전극(27) 사이에 전기적 변화가 발생한다. 이것에 의해, 검지 전극(27)까지 검체가 흡인되어 있는 것을 확인한다. 또, 측정 전극(25)과 검지 전극(27) 사이에도 전기적 변화가 발생하기 때문에, 이것에 의해서 검지 전극(27)까지 검체가 흡인되어 있는 것을 확인해도 좋다. 검지 전극(27)까지 검체가 흡인되고 나서 일정 시간 검체와 시약과의 반응을 촉진시킨 후, 측정 전극(25)과 대 전극(26) 또는 대 전극(26) 및 검지 전극(27)의 양쪽 사이에 일정한 전압을 인가한다. 혈당치 센서이기 때문에 글루코오스 농도에 비례한 전류가 발생하여 그 값에서 혈당치를 측정할 수 있다.
또, 본 실시예 2에서는 혈당치 센서를 예로 들어 설명했지만, 시약층(14)의 성분 및 검체를 바꾸는 것에 의해 혈당치 센서 이외의 바이오 센서로서 사용할 수 있다. 또한, 본 실시예 2에서는 전극이 3개 있는 바이오 센서 B에 대해서 설명했지만, 전극의 수는 3개가 아니더라도 좋다. 또한, 본 실시예 2에서는 제 2 슬릿(24a), (24b)을 원호형상인 것으로 했지만, 시약층의 위치 및 면적 규제를 할 수 있어, 전극의 정밀도를 저하시키는 것이 아니면 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 직선이나 열쇠형태라도 좋다.
이와 같이 본 실시예 2에 따른 바이오 센서 B에 의하면, 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위한 바이오 센서로서, 절연체 기판과, 상기 절연체 기판의 전면 또는 일부상에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 작성된 복수의 전극과, 상기 전기 전도성층에 마련되고 시약 도포 위치 및 면적을 규제하기 위한 원호형상의 제 2 슬릿과, 상기 전극 상에 배치되고 시료액을 상기 측정 전극으로 공급하는 검체공급로를 형성하기 위한 절결부를 갖는 스페이서와, 상기 검체공급로에 있어서의 상기 전극 상에 마련된 효소를 함유하는 시약층과, 상기 스페이서 상에 배치되어 상기 검체공급로와 통하는 공기 구멍을 갖는 커버를 구비하고,도포된 시약의 확산을 상기 제 2 슬릿이 규제하는 것으로 했으므로, 시약층 형성을 위해 전극 상에 시약을 도포하는 경우에 시약이 균일하게 확산되고 위치 및 면적에 편차가 없는 시약층이 형성되어, 검체를 측정하는 경우에 편차가 없는 정확한 측정을 할 수 있다는 효과를 갖는다.
(실시예 3)
이상 설명한 바이오 센서 A, B의 구체적인 제조 방법에 대해서 또 설명한다. 여기서는 바이오 센서 A, B를 일괄해서 바이오 센서 X라고 한다.
도 23은 바이오 센서 X의 기초로 되는 센서 웨이퍼 P의 표면에 마련한 전기 전도성층에 슬릿을 형성한 상태를 도시한 평면도이다.
(3102)는 기판(3101)의 표면 전면에 형성된 카본이나 금속물질 등으로 이루어지는 전기 전도성층이다. (3103a), (3103b), (3103c), (3103d)는 전기 전도성층(3102)에 형성된 슬릿이다. (3105), (3106), (3107)은 전기 전도성층(3102)을 슬릿(3103a), (3103b), (3103c), (3103d)에 의해 분할하는 것에 의해 형성된 전극으로서, 측정 전극, 대 전극 및 검지 전극이다. (3110)은 기판의 절단 위치인 절단선이다. 그리고, 센서 웨이퍼 P는 기판에 전기 전도성층(3102)을 형성하고, 전기 전도성층(3102)을 슬릿(3103a), (3103b), (3103c), (3103d)에 의해 분할해서 복수의 바이오 센서 X, X, …의 전극인 측정 전극(3105), 대 전극(3106), 검지 전극(3107)을 형성한 상태의 기판이다.
이와 같이 구성되는 센서 웨이퍼 P를 이용한 바이오 센서 X의 제작에 대해서도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 띠형상의 기판(3101)의 표면 전면에 대해서 전기 전도성층(3102)을, 박막을 형성하는 방법인 스퍼터링법으로 형성한다.
다음에, 도 23에 도시하는 바와 같이 기판(3101) 상에 형성된 전기 전도성층(3102)의 각 개개의 웨이퍼 Q가 형성되는 영역에 레이저를 이용하여 슬릿(3103a), (3103b), (3103c), (3103d)을 형성하고, 측정 전극(3105), 대 전극(3106) 및 검지 전극(3107)으로 전기 전도성층(3102)을 분할하고, 복수의 바이오 센서 X의 전극을 나열해서 형성하여 센서 웨이퍼 P를 작성한다. 그리고, 이러한 공정에서 작성된 복수의 바이오 센서 X의 전극을 절단선(3110)으로 절단하고, 절단해서 얻어진 바이오 센서 X의 전극에 시약층, 스페이서, 커버(여기서는 도시하지 않음.)를 적층해서 개개의 바이오 센서 X를 작성한다.
그러나, 이와 같이 작성되는 바이오 센서 X에 있어서는 상기 복수의 바이오 센서를 개개의 바이오 센서로 절단하는 경우에 절단선(3110)에 의해 절단할 수 없어 절단선(3110)에서 어긋나는 경우가 있어 문제였다. 또한 이것에 대해 설명한다. 도 24의 (a)는 정확하게 절단한 경우의 전극의 상태를 도시하고 있는 도면이다. 도 24의 (b)는 절단 위치가 절단선(3110)에서 왼쪽으로 어긋난 경우의 전극의 상태를 도시하고 있는 도면이다. 도 24의 (c)는 절단위치가 절단선(3110)에서 오른쪽으로 어긋난 경우의 전극의 상태를 도시하고 있는 도면이다. 개개의 웨이퍼 Q의 절단위치에 의해서 측정 전극(3105) 및 대 전극(3106)의 면적은 결정되므로, 도시예와 같이 절단위치가 절단선(3110)에서 어긋나면, 측정 전극(3105) 및 대 전극(3106)의 면적에 변화가 발생하여 각각의 전극의 저항값에 변화가 발생한다. 그 때문에, 전극에 흐르는 전류값이 변화해 버려 바이오 센서 X의 정밀도에 편차가 발생해 버린다는 문제가 있었다.
그래서, 이러한 문제의 해소를 목적으로 한 본 발명의 청구의 범위 제 13항 및 청구의 범위 제 14항에 따른 바이오 센서 C에 대해서, 실시예 3로서 설명한다.
도 5는 바이오 센서 C의 기초로 되는 센서 웨이퍼 R의 표면에 마련한 전기 전도성층에 슬릿을 형성한 상태를 도시한 평면도이다. 도 6은 바이오 센서 C의 개개의 웨이퍼 S를 도시한 도이다. 도 7은 바이오 센서 C의 작성 공정을 도시한 사시도이다. 도 8은 바이오 센서 C의 전극의 상태를 도시한 평면도이다.
우선 바이오 센서 C의 구성 부재에 대해서 설명한다.
(41)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 이루어지는 절연성 기판이다. (42)는 기판(41)의 표면 전면에 형성된 예를 들어 금이나 팔라듐 등의 귀금속이나 카본 등의 전기 전도성물질로 이루어지는 전기 전도성층이다. (43a), (43b), (43c), (43d)는 전기 전도성층(42)에 마련된 제 1 슬릿이다. (45), (46), (47)은 전기 전도성층(42)을 제 1 슬릿(43a), (43b), (43c), (43d)에 의해 분할하는 것에 의해 형성된 전극으로서, 측정 전극, 대 전극 및 검체가 검체공급로 내부로 확실하게 흡인되었는지를 확인하기 위한 전극인 검지 전극이다. (50)은 기판을 절단하는 위치인 절단선이다. (44a), (44b)는 전극의 면적을 규정하기 위한 제 3 슬릿이다. (48)은 측정 전극(45), 대 전극(46), 검지 전극(47)을 덮는 스페이서이다. (49)는 스페이서(48)의 앞가장자리부 중앙에 마련된 검체공급로를 형성하는 장방형의 절결부이다. (51)은 측정 전극(45), 대 전극(46) 및 검지 전극(47)에 효소를 함유하는 시약을 도포하는 것에 의해 형성된 시약층이다. (52)는 스페이서(48)를 덮는 커버이다. (53)은 커버(52)의 중앙부에 마련된 공기 구멍이다. 또한, 센서 웨이퍼 R은 기판(41)에 전기 전도성층(42)을 형성하고, 전기 전도성층(42)을 제 1 슬릿(43a), (43b), (43c), (43d) 및 제 3 슬릿(44a), (44b)으로 분할하고, 복수의 바이오 센서의 전극인 측정 전극(45), 대 전극(46), 검지 전극(47)을 형성한 상태의 기판이다. 또한, 개개의 웨이퍼 S는 센서 wafer R의 각각의 바이오 센서마다의 상태이다.
다음에, 바이오 센서 C의 제작 방법에 대해서, 공정 순서대로 설명한다.
우선, 띠형상의 기판(41)의 전면에 스퍼터링법에 의해서 금이나 팔라듐 등의 귀금속 박막으로 전기 전도성층(42)을 형성한다.
다음에, 도 5에 도시하는 바와 같이 기판(41) 상에 형성된 전기 전도성층(42)의 각 개개의 웨이퍼 S가 형성되는 영역에 레이저를 이용하여 제 1 슬릿(43a), (43b), (43c), (43d)를 형성하고, 전기 전도성층(42)을 측정 전극(45), 대 전극(46) 및 검지 전극(47)으로 분할한다. 또한, 제 1 슬릿(43a)의 우측에 제 3 슬릿(44a)을, 제 1 슬릿(43b)의 좌측에 제 3 슬릿(44b)을 절단후의 각각의 바이오 센서의 긴변과 평행하고 측정 전극(45)과 대 전극(46)의 면적이 소정의 면적으로 되는 위치에 레이저를 이용하여 형성하고, 복수의 개개의 웨이퍼 S를 형성한다. 도 6이 (a)에 개개의 웨이퍼 S의 평면도를 도시한다. 또한, 도 6의 (b)에 개개의 웨이퍼 S의 정면도를 도시한다.
또, 제 1 슬릿(43a), (43b), (43c), (43d) 및 제 3 슬릿(44a), (44b)를 갖는 전기 전도성층(42)을 형성하기 위해, 필요한 패턴이 미리 배치된 인쇄판이나 마스킹판 등을 이용한 스크린 인쇄법이나 스퍼터링법 등에 의해서 기판(41) 상에 전기 전도성층(42)을 마련하고 제 1 슬릿(43a), (43b), (43c), (43d) 및 제 3 슬릿(44a), (44b)을 형성해도 좋고, 예리한 선단을 갖는 지그 등에 의해 전기 전도성층(42)의 일부분을 깎아내도 좋다.
다음에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 개개의 웨이퍼 S에 예를 들어 혈당치 센서의 경우는 효소인 글루코오스 옥시다아제와 전자 전달체로서 페리시안화 칼륨 등으로 이루어지는 시약을 전극인 측정 전극(45), 대 전극(46), 검지 전극(47)에 도포하여 시약층(51)을 형성한다.
다음에, 측정 전극(45), 대 전극(46) 및 검지 전극(47)의 전극 상에 검체공급로를 형성하기 위한 절결부(49)를 갖는 스페이서(48)를 설치한다.
다음에, 스페이서(48) 상에 커버(52)를 설치한다. 스페이서(48)의 절결부(49)의 한쪽 단부는 커버(52)에 마련된 공기 구멍(53)과 통해 있다.
또, 측정 전극(45), 대 전극(46) 및 검지 전극(47)의 전극 상에 스페이서(48)를 형성한 후에, 측정 전극(45), 대 전극(46) 및 검지 전극(47)의 절결부(49)를 통해 노출되어 있는 부분에 시약을 도포하는 것에 의해 시약층(51)을 형성해도 좋다.
다음에, 상술한 공정에서 작성된 복수의 바이오 센서를 절단선(50)으로 절단하여 개개의 바이오 센서를 작성한다.
여기서, 절단위치가 절단선(50)에서 왼쪽으로 어긋난 경우의 전극의 상태를 도 8의 (a)에, 절단위치가 절단선(50)에서 오른쪽으로 어긋난 경우의 전극의 상태를 도 8의 (b)에 나타내고 있다. 오른쪽으로 어긋난 경우든 왼쪽으로 어긋난 경우든 이미 제 1 슬릿과 제 3 슬릿에서 측정 전극(45) 및 대 전극(46)의 면적은 규정되어 있으므로, 서로 이웃하는 바이오 센서의 제 3 슬릿(44a) 및 (44b) 사이에서 절단하기만 하면 도 8에 도시하는 바와 같이 측정 전극(45) 및 대 전극(46)의 면적은 도 6의 (a)에 도시한 절단선(50)으로 절단한 경우의 전극의 면적과 동일하다.
또, 검체의 측정에 있어서는 측정 전극(45)의 면적이나 반응에 의존하는 바가 크므로, 제 3 슬릿(44b)은 없어도 좋고, 측정 전극(45)의 면적을 규정하는 제 3 슬릿(44a)만으로도 좋다.
검체를 측정하기 위해서는 검체인 시료액으로서 혈액을 스페이서(48)의 절결부(49)에 의해 형성된 검체공급로로 공급하면, 공기 구멍(53)에 의해서 모세관 현상에 의해 일정량의 검체가 검체공급로 내부로 흡인되어 대 전극(46), 측정 전극(45), 검지 전극(47) 상에 도달한다. 전극 상에 형성되어 있는 시약층(51)이 검체인 혈액에 의해 용해되고 시약과 검체 중의 특정 성분과의 사이에 산화 환원반응이 발생한다. 여기서, 검체공급로 내부에 정확하게 검체가 채워지고 있으면, 대 전극(46)과 검지 전극(47) 사이에 전기적 변화가 발생한다. 이것에 의해서 검지 전극(47)까지 검체가 흡인되어 있는 것을 확인한다. 또, 측정 전극(45)과 검지 전극(47) 사이에도 전기적 변화가 발생하기 때문에, 이것에 의해서 검지 전극(47)까지 검체가 흡인되어 있는 것을 확인해도 좋다. 검지 전극(47)까지 검체가 흡인되고 나서 일정 시간 검체와 시약과의 반응을 촉진시킨 후, 측정 전극(45)과 대 전극(46) 또는 대 전극(46) 및 검지 전극(47)의 양쪽에 일정한 전압을 인가한다. 예를 들어 혈당치 센서이면, 글루코오스 농도에 비례한 전류가 발생하여 그 값에서 혈당치를 측정할 수 있다.
또, 본 실시예 3에서는 혈당치 센서의 경우를 예로 들어 설명했지만, 시약층(51)의 성분 및 검체를 바꾸는 것에 의해 혈당치 센서 이외의 바이오 센서로서 사용할 수 있다. 또한, 본 실시예 3에서는 전극이 3개 있는 바이오 센서에 대해서 설명했지만, 전극의 수가 3개 이외인 경우라도 전극의 면적이 제 3 슬릿에 의해 규정되도록 하면 좋다. 또한, 적어도 측정 정밀도에 크게 영향을 미치는 측정 전극의 면적이 제 3 슬릿에 의해 규정되도록 하면 좋다. 또한, 제 3 슬릿의 위치는 전극의 면적을 규정할 수 있는 것이면, 이 위치에 한정되는 것은 아니다. 또한, 바이오 센서의 형상은 본 실시예 3에 따른 바이오 센서의 형상 이외라도 좋고, 제 3 슬릿에 의해 전극의 면적을 규정할 수 있으면 좋다.
이와 같이 본 실시예 3에 따른 바이오 센서에 있어서, 각각의 전극의 면적은 바이오 센서의 긴변과 평행하게 2개 있는 제 3 슬릿에 의해 규정되는 것으로 했으므로, 미리 각 전극의 면적은 제 3 슬릿에 의해 규정되어 있어 절단위치에 의해서 각 전극의 면적이 변화되는 일이 없고 정밀도에 편차가 생기지 않는다는 효과를 갖는다. 또한, 시료액과 반응시키는 시약으로 형성된 시약층, 상기 시료액을 상기 전극으로 공급하는 검체공급로를 형성하는 절결부를 갖는 스페이서 및 상기 스페이서 상에 배치되고 상기 검체공급로와 통하는 공기 구멍을 갖는 커버를 구비했으므로, 상기 시료액이 용이하게 상기 검체공급로로 흡인되는 것이 가능하다는 효과를 갖는다. 전기 전도성층은 절연체 기판의 전면에 형성되어 제 1 슬릿에 의해 복수의 전극으로 분할되는 것으로 했으므로, 고정밀도의 전극을 작성할 수 있어 측정 정밀도가 향상한다는 효과를 갖는다. 또한, 제 1 슬릿 및 제 3 슬릿을 레이저로 형성하는 것으로 했으므로, 정밀도가 높은 가공을 할 수 있어 각 전극의 면적을 고정밀도로 규정할 수 있으며, 또한, 각 전극의 간격을 좁게 할 수 있으므로 바이오 센서의 소형화를 도모할 수 있다는 효과를 갖는다.
(실시예 4)
다음에, 본 발명의 청구의 범위 제 15항 및 청구의 범위 제 16항에 따른 바이오 센서 D에 대해서, 실시예 4로서 설명한다.
도 9는 바이오 센서 D의 사시도를 작성 공정 순서대로 도시한 도면이다. 도 10은 바이오 센서 D의 제 4 슬릿의 형성예를 도시한 평면도이다. 도 22는 바이오 센서 D가 측정기에 삽입되어 있는 상태를 도시한 도면이다.
우선, 바이오 센서 D의 구성부재에 대하여 설명한다.
(61)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 이루어지는 절연성의 기판이다. (62)는 기판(61)의 표면 전면에 형성된 예를 들어 금이나 팔라듐 등의 귀금속이나 카본 등의 전기 전도성물질로 이루어지는 전기 전도성층이다. (63a), (63b), (63c), (63d)는 전기 전도성층(62)에 마련된 제 1 슬릿이다. (65), (66) 및 (67)은 전기 전도성층(62)을 제 1 슬릿(63a), (63b), (63c), (63d)에 의해 분할하는 것에 의해 형성된 전극으로서, 각각 측정 전극, 대 전극 및 검체가 검체공급로 내부로 확실하게 흡인되었는지를 확인하기 위한 전극인 검지 전극이다. (64a), (64b) 및 (64c)는 각각 대 전극(66), 검지 전극(67) 및 측정 전극(65)을 분할하는 제 4 슬릿이다. (68)은 측정 전극(65), 대 전극(66), 검지 전극(67)을 덮는 스페이서이다. (69)는 스페이서(68)의 앞가장자리부 중앙에 마련된 검체공급로를 형성하는 장방형의 절결부이다. (54)는 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)에 효소를 함유하는 시약을 떨어뜨려 도포하는 것에 의해 형성된 시약층이다. (55)는 스페이서(68)를 덮는 커버이다. (56)은 커버(55)의 중앙부에 마련된 공기 구멍이다. (58), (59) 및 (57)은 각각의 전극인 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 종단부에 마련된 보정부이다. (71), (72) 및 (73)은 각각 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 커버(55)를 통해 노출된 부분의 커버(55)의 주변부에 있는 측정부이다. D는 바이오 센서이다. (4115)는 바이오 센서 D를 장착하는 측정기이다. (4116)은 바이오 센서 D를 삽입하기 위한 측정기(4115)의 삽입구이다. (4117)은 측정 결과를 표시하는 측정기(4115)의 표시부이다.
도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 기판(61)의 전면에 박막을 형성하는 방법인 스퍼터링법에 의해서 금이나 팔라듐 등의 귀금속 박막의 전기 전도성층(62)을 형성한다. 또, 전기 전도성층(62)은 기판(61)의 표면 전면이 아니고 전극을 형성하기 위해 필요한 부분에만 형성해도 좋다.
다음에 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전기 전도성층(62)에 레이저를 이용하여 제 1 슬릿(63a), (63b), (63c), (63d)를 형성하고, 전기 전도성층(62)을 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)으로 분할한다. 또한, 레이저를 이용하여 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 전극에 제 4 슬릿(64a), (64b) 및 (64c)을 형성한다. 여기서, 제 4 슬릿(64a), (64b) 및 (64c)은 모든 전극인 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)을 분할하고 있지만, 제 4 슬릿(64a), (64b) 및 (64c)을 마련하는 방법은 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같은 8가지의 조합이 고려된다.
도 10의 (a)는 제 4 슬릿을 마련하지 않는 경우이다. 도 10의 (b)는 대 전극(66)에만 제 4 슬릿(64a)을 마련한 경우이다. 도 10의 (c)는 검지 전극(67)에만 제 4 슬릿(64b)을 마련한 경우이다. 도 10의 (d)는 측정 전극(65)에만 제 4 슬릿(64c)을 마련한 경우이다. 도 10의 (e)는 대 전극(66) 및 검지 전극(67)에 제 4 슬릿(64a) 및 (64b)을 마련한 경우이다. 도 10의 (f)는 측정 전극(65) 및 대 전극(66)에 제 4 슬릿(64c) 및 (64a)을 마련한 경우이다. 도 10의 (g)는 측정 전극(65) 및 검지 전극(67)에 제 4 슬릿(64c) 및 (64b)을 마련한 경우이다. 도 10의 (h)는 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 모든 전극에 제 4 슬릿(64c), (64a) 및 (64b)을 마련한 경우를 도시한 도면이다.
이들 제 4 슬릿(64a), (64b) 및 (64c)의 조합에 의해, 측정기(4115)가 제조 로트마다의 출력 특성의 차이를 보정하기 위한 보정 데이터의 정보를 판별할 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 10의 (a)의 제 4 슬릿을 마련하지 않는 경우에는 제조 로트번호「1」번의 출력 특성을 갖는 바이오 센서로 하고, 또한, 도 10의 (b)의 대 전극(66)에만 제 4 슬릿(64a)을 마련한 경우에는 제조 로트번호「2」번의 출력 특성을 갖는 바이오 센서로 한다.
또, 제 1 슬릿(63a), (63b), (63c), (63d) 및 제 4 슬릿(64a), (64b), (64c)를 갖는 전기 전도성층(62)을 형성하기 위해 필요한 패턴이 미리 배치된 인쇄판이나 마스킹판 등을 이용한 스크린 인쇄법이나 스퍼터링법 등에 의해 기판(61) 상에 전극이나 제 1 슬릿(63a), (63b), (63c), (63d) 및 제 4 슬릿(64a), (64b), (64c)를 형성해도 좋고, 예리한 선단을 갖는 지그 등에 의해 전기 전도성층(62)의 일부분을 깎아내도 좋다. 또한, 제 4 슬릿(64a), (64b), (64c)은 바이오 센서(164)가 완성된 후에 그의 출력 특성을 조사하고 나서 형성해도 좋고, 그렇게 하는 것에 의해 제조 로트마다의 선별을 확실하게 실행할 수 있다.
다음에, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이 예를 들어 혈당치 센서의 경우에는 효소인 글루코오스 옥시다아제와 전자 전달체로서 페리시안화 칼륨 등으로 이루어지는 시약을 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)에 도포 또는 인쇄한다.
다음에, 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 전극 상에 검체공급로를 형성하기 위한 절결부(69)를 갖는 스페이서(68)를 설치한다.
다음에, 스페이서(68) 상에 커버(55)를 설치한다. 스페이서(68)의 절결부(69)의 한쪽 단부는 커버(55)에 마련된 공기 구멍(56)과 통해 있다.
또, 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 전극 상에 스페이서(68)를 형성한 후에, 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 절결부(69)를 통해 노출되어 있는 부분에 시약을 떨어뜨리는 것에 의해 시약층(54)을 형성해도 좋다.
바이오 센서로 검체를 측정하는 경우에는 우선 바이오 센서 D를 도 22에 도시하는 바와 같이 측정기(4115)의 삽입구(4116)에 삽입한다. 검체인 시료액으로서 혈액을 검체공급로의 입구로 공급하면, 공기 구멍(56)에 의해서 모세관 현상에 의해 일정량의 검체가 검체공급로 내부로 흡인되어 대 전극(66), 측정 전극(65), 검지 전극(67) 상에 도달한다. 전극 상에 형성되어 있는 시약층(54)이 검체인 혈액에 의해 용해되고 시약과 검체 중의 특정 성분과의 사이에 산화 환원반응이 발생한다. 여기서, 검체공급로 내부에 정확하게 검체가 채워지고 있으면, 대 전극(66)과 검지 전극(67) 사이에 전기적 변화가 발생한다. 이것에 의해서 검지 전극(67)까지 검체가 흡인되어 있는 것을 확인한다. 또, 측정 전극(65)과 검지 전극(67) 사이에도 전기적 변화가 발생하기 때문에 이것에 의해서 검지 전극(67)까지 검체가 흡인되어 있는 것을 확인해도 좋다. 검지 전극(67)까지 검체가 흡인되고 나서 일정 시간 검체와 시약의 반응을 촉진시킨 후, 측정 전극(65)과 대 전극(66) 또는 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 양쪽에 일정한 전압을 인가한다. 혈당치 센서이면, 글루코오스 농도에 비례한 전류가 발생하고 그 값을 측정기(4115)가 측정한다. 이상의 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)의 각 전극에 있어서의 전기적 변화를 측정부(71), (72) 및 (73)에 의해 감지한다.
또한, 측정기(4115)는 바이오 센서 D의 각 전극인 측정 전극(65), 대 전극(66) 및 검지 전극(67)이 제 4 슬릿(64c), (64a) 및 (64b)에 의해 분할되어 있는 지의 여부를 조사한다. 예를 들어, 측정부(71)와 보정부(57) 사이의 전기적인 도통을 조사하면, 제 4 슬릿(64c)이 형성되어 있는지의 여부를 알 수 있다. 마찬가지로 측정부(72)와 보정부(58) 사이의 전기적인 도통을 조사하면 제 4 슬릿(64a)이 형성되어 있는지의 여부가 측정부(73)와 보정부(59) 사이의 전기적인 도통을 조사하면 제 4 슬릿(64b)이 형성되어 있는지의 여부를 알 수 있다. 예를 들어, 제 4 슬릿이 어떤 전극에도 형성되어 있지 않은 경우에는 제조 로트번호 「1」의 바이오 센서이다, 도 10의 (a)에 도시한 상태이므로, 측정기(4115)는 미리 기억되어 있는 제조 로트번호 「1」의 출력 특성에 대응하는 보정 데이터와 상기 측정한 전류값에서 혈당치를 구하고, 상기 혈당치를 표시부(4117)에 표시한다. 마찬가지로 대 전극(66)에만 제 4 슬릿(64a)이 형성되어 있으면, 제조 로트번호 「2」의 출력 특성에 대응하는 보정 데이터와 상기 측정한 전류값에서 혈당치를 구하고, 상기 혈당치를 표시부(4117)에 표시한다.
또, 본 실시예 4에서는 혈당치 센서를 예로 들어 설명했지만, 시약층(54)의 성분 및 검체를 바꾸는 것에 의해, 혈당치 센서 이외의 바이오 센서로서 예를 들어 유산센서나 콜레스테롤 센서 등을 사용할 수 있다. 그 경우에도, 제 4 슬릿의 위치에 따라 유산센서나 콜레스테롤 센서의 출력 특성에 대응하는 보정 데이터의 정보를 측정기가 판별할 수 있도록 해 두면, 측정기(4115)는 미리 기억되어 있는 유산센서나 콜레스테롤 센서의 출력 특성에 대응하는 보정 데이터와 전류값에서 측정값을 구해서 표시부(4117)에 표시한다.
또, 본 실시예 4에서는 전극이 3개 있는 바이오 센서에 대해서 설명했지만,전극의 수는 그 이외의 경우라도 상관없다. 또한, 제 4 슬릿은 1개의 전극 상에 복수개 마련해도 좋다.
이와 같이 본 실시예 4에 의한 바이오 센서 D에 있어서, 각각의 전극을 분할하는 제 4 슬릿이 어떤 전극 상에 형성되어 있는지에 따라 어떤 제조 로트의 바이오 센서인지를 판별할 수 있는 것으로 했기 때문에, 측정기에 바이오 센서를 삽입하는 것에 의해 어떤 보정 데이터가 필요한지를 측정기가 판단할 수 있으므로, 조작자가 보정 칩 등을 이용하여 보정 데이터를 입력할 필요가 없어 번거로움이 없어지고 조작 미스를 방지할 수 있다는 효과를 갖는다. 또한, 시료액과 반응시키는 시약에 의해 형성된 시약층과, 상기 시료액을 상기 전극으로 공급하는 검체공급로를 형성하는 절결부를 갖는 스페이서와, 상기 스페이서 상에 배치되고 상기 검체공급로와 통하는 공기 구멍을 갖는 커버를 구비했으므로, 상기 시료액이 용이하게 상기 검체공급로로 흡인될 수 있다는 효과를 갖는다. 또한, 전기 전도성층은 절연체 기판의 전면에 형성되고 제 1 슬릿에 의해 복수의 전극으로 분할되는 것으로 했으므로, 고정밀도의 전극을 제작할 수 있어 측정의 정밀도가 향상한다는 효과를 갖는다. 또한, 제 1 슬릿 및 제 4 슬릿을 레이저로 형성하는 것으로 했으므로, 정밀도가 높은 가공을 할 수 있어 각 전극의 면적을 고정밀도로 규정할 수 있고, 또한, 각 전극의 간격을 좁게 할 수 있으므로 바이오 센서의 소형화를 도모할 수 있다는 효과를 갖는다.
또, 지금까지 설명한 제 1∼실시예 4에 따른 바이오 센서 A, B, C, D에 있어서, 본 발명의 청구의 범위 제 17항 내지 청구의 범위 제 19항에 기재한 바와 같이 전기 전도성층에 마련되는 각 슬릿을 레이저로 가공하는 것, 또한 각 슬릿의 폭이 0.005㎜∼0.3㎜인 것, 또한 각 슬릿의 깊이가 전기 전도성층의 두께 이상인 것이 더욱 바람직한 실시예이다.
또한, 본 발명의 청구의 범위 제 20항 내지 청구의 범위 제 22항에 기재한 바와 같이, 바이오 센서 A, B, C, D에 구비되는 시약층이 효소, 전자 전달체 또는 수용성 고분자를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 청구의 범위 제 23항에 기재한 바와 같이, 바이오 센서 A, B, C, D에 이용되는 절연성 기판을 수지재로 이루어지는 것으로 하는 것이 바람직한 실시예이다.
(실시예 5)
다음에, 본 발명의 청구의 범위 제 24항 내지 청구의 범위 제 36항에 기재된 박막 전극 형성 방법에 대해서, 실시예 5로서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시예 5에서 설명하는 박막 전극 형성 방법을 상술한 제 1∼실시예 4에 따른 바이오 센서 A, B, C, D의 전극부를 형성할 때 적용하면, 본 발명의 청구의 범위 제 37항에 기재된 바와 같은 바이오 센서를 얻을 수 있다.
도 11은 본 실시예에 따른 박막 전극 형성 방법을 실시하는 것에 의해 형성되는 박막 전극과 그 위에 반응시약층이 전개된 상태를 도시한 바이오 센서의 개략도이다. 이 바이오 센서가 도 25에 도시한 종래의 바이오 센서의 구성과 가장 크게 다른 곳은 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리카보네이트 등의 절연성 수지기판(81)의 표면에 기판(81)과 전극층(82) 및 전극층(82)과 반응시약층(83)의 밀착성 향상을 실현하기 위한 조면화 처리가 실시되어 있는 점이다. 그리고, 전극층(82)을 구성하는 재료가 귀금속 또는 탄소로 이루어지는 단체 재료이고 또한 전극층(82)의 두께가 3∼100㎚로 제어되어 있는 점도 다르다.
이하에, 기판(81) 표면의 조면화(粗面化) 처리의 구체적인 방법에 대해서 설명한다. 또, 기판(81)의 재료로서 적합한 것은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리이미드, 나일론 등을 들 수 있다.
우선, 기판(81)을 진공조내에 설치한 후, 일정한 진공도(1×10-1∼3×1O-3파스칼의 범위이면 좋다.)까지 진공배기한다. 그 후, 진공조내에 불활성 가스를 충전하고(충전후의 진공도는 0.1∼10 파스칼 정도의 범위로 된다.) 0.01∼5KV 정도의 주파수 전압을 인가하면, 불활성 가스가 여기되어 이온화되고, 기판(81) 표면에 내던져 진다. 이 이온은 높은 운동에너지를 갖고 있고, 극히 단시간(0.1∼10초 정도.)의 고주파 전압인가에 의해 충분한 표면 조면화의 효과가 얻어진다. 또한, 상기 고주파 전압인가 이외에도 직류 전압 인가 등에 의해서도 동일한 표면 조면화 효과가 얻어진다.
또한, 불활성 가스로서는 아르곤, 네온, 헬륨, 크립톤, 크세논의 희가스 이외에도 질소를 이용할 수 있다. 또한, 산소로 대표되는 활성(반응성) 가스를 이용한 경우에도 기판(81) 표면을 조면화하는 것은 가능하지만, 이 경우라면 기판(81)표면에 산화피막이 형성되어 버리고, 그 결과 전극 특성 및 센서 응답 특성에 악영향을 미칠 가능성이 있기 때문에 그다지 바람직하지 않다.
다음에, 조면화 처리가 실시된 기판(81) 표면에 도전성 물질로 이루어지는 박막 전극층을 형성하는 방법에 대해서 설명한다.
기판(81) 표면의 조면화 처리와 마찬가지로 일정한 진공도(1×10-1∼3×10-3파스칼의 범위이면 좋다.)까지 진공배기한다. 그 후, 진공조내에 불활성 가스를 충전하고(충전후의 진공도는 0.1∼10 파스칼 정도의 범위로 된다.) 0.01∼5KV 정도의 고주파 전압을 인가하는 것에 의해, 불활성 가스가 여기되어 이온화된다. 이 이온화된 기체 가스를 도전성 재료로 이루어지는 타겟판과 충돌시키는 것에 의해 도전성물질의 원자를 내던지고, 그 원자를 기판(81) 상에 성막시키는 것에 의해 박막 전극층이 형성된다. 또한, 진공배기를 한 후 도전성물질을 가열해서 증발시키고, 그 증기를 기판(81) 상에 성막시키는 것에 의해서도 박막 전극층을 형성하는 것이 가능하다. 상술한 대표적인 공법은 스퍼터링 증착이며, 후자의 대표적인 것으로서는 진공 증착을 들 수 있다.
여기서, 타겟판을 형성하는 도전성 재료의 재료로서는 팔라듐, 백금, 금, 루테늄 등의 귀금속이나 탄소 등을 들 수 있고, 이들의 단체 재료를 전극소재로서 이용하는 것에 의해 제조 조건에 거의 좌우되지 않아, 재료 로트간 차가 적은 안정된 전극의 양산제조가 가능하게 된다.
또한, 기판 표면 조면화 처리공정과 박막 전극 형성 공정을 독립된 공간에서비연속적으로 실행하는 것도 가능하지만, 도 12에 도시하는 바와 같이 기판(81) 표면을 조면화하는 공정과 박막 전극을 형성하는 공정을 동일 공간내에서 연속적으로 실행하는 것에 의해 제조공수의 삭감 및 생산 탁트의 향상에 의한 생산성의 향상, 그에 따른 바이오 센서의 저비용화를 실현할 수 있다. 또한, 도 12는 본 실시예 5에 있어서의 박막 전극의 제작 공정을 도시한 개략구성도이고, 도면중 (84)는 진공조, (85)는 기판 송출 롤, (86)은 기판 감기 롤, (87)은 조면화 처리용 전극, (88)은 냉각롤러, (89)는 음극/타겟, 그리고 (90)는 가스도입구이다.
이와 같이 2개의 공정을 동일 공간내에서 연속적으로 실행하는 경우에는 진공 증착을 실행하는 것은 곤란하며, 고주파 스퍼터링 증착, 바이어스 스퍼터링 증착, 비대칭 교류 스퍼터링 증착 및 이온 플레이팅 등을 실행하는 것이 유효하다.
또한, 전극소(電極素)의 두께를 한없이 얇게 하는 것에 의해 제조비용의 저감이 가능하게 되는 것은 말할 필요도 없지만, 기판의 조면을 전극층 표면의 조면으로서 그대로 반영시키는 것에 의해 전극층(82)과 효소나 전자 전달체 등으로 이루어지는 반응 시약층(83)과의 밀착성이 비약적으로 향상한다는 효과도 얻어진다. 여기서 기판(81) 표면의 조면을 전극층 표면의 조면으로서 반영하기 위해서는 전극층의 두께는 1OO㎚ 이하인 것이 필요하고 또한 고성능인 박막 전극 및 바이오 센서를 제공하기 위해서는 전극층의 두께가 3∼50㎚인 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 실시예 5에 따른 박막 전극 형성 방법에 대해서, 구체적인 실험예를 참조하면서 또 설명한다.
폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 절연성의 기판(81) 상에 13.56MHz의주파수를 갖는 고주파 전압을 100W의 출력으로 일정 시간 인가하고 조면화 처리를 실시한 후, 상기 조면화된 기판상에 상기와 동일한 조건하에서 팔라듐을 약 1O㎚의 두께로 형성한 귀금속 박막 전극을 형성하였다.
도 18은 고주파 전압의 인가 시간이 0∼60초간(0초는 조면화 처리를 실시하고 있지 않은 상태.)에 의한 조면화 처리에 의한 기판 표면의 습윤 지수(표면장력)의 변화와 전극층과 기판과의 밀착성을 도시한 것으로서, 5초 이상의 인가에 의해 기판 표면의 조면화가 실현되어 표면 습윤성의 향상 및 전극층과 기판과의 밀착성이 높아진 것을 도시한 것이다. 또한, 본 실시예는 고주파 압력 100W에서의 결과로서, 고주파 전압의 증가에 의해 한층 더한 처리 시간의 단축이 가능하다.
또한, 여기에서의 밀착성 평가는 JIS5600-5-10(도료 일반 시험 방법: 도포막의 기계적 성질:내마모성)에 준해서 실시하며, 도면중 밀착성의 수치는 팔라듐 박막이 마멸하고 기판 표면이 노출 상태로 된 시점까지의 스트로크 왕복 회수로 나타내고 있고, 수치가 클수록 밀착성이 높은 것을 나타낸다.
또한, 도 19에는 팔라듐 박막의 두께와 전극 표면의 습윤 지수(표면장력)의 관계를 도시한 것이다. 또한, 여기에서는 기판 표면의 조면화 처리 조건이 고주파 전압 100W, 인가 시간 5초, 또한 팔라듐층의 두께를 5∼1000㎚의 범위에서 임의로 조정한 것을 이용하였다. 도 19에서 명확한 바와 같이, 팔라듐층의 두께가 3∼50㎚ 범위에서는 조면화 처리가 실시된 기판 표면의 습윤 지수 54dyn/cm을 그대로 유지하고 있고, 100㎚를 초과하면 습윤 지수는 48dyn/cm까지 저하하고, 이후 그 수치로써 안정된다. 이것은 1OO㎚의 두께까지는 기판 표면의 조면이 전극 표면의 조면을 반영하는 것을 나타내며, 1OO㎚를 초과하면 전극재료 자체(본 실시예의 경우는 팔라듐)의 습윤성을 반영하는 것을 나타내는 것이다.
다음에, 상기 조건하에서 형성된 팔라듐층의 두께가 1O㎚인 박막 전극 상에 수용성 고분자인 카르복시메틸셀룰로우즈, 효소인 글루코오스옥시다아제(GOD) 및 전자 전달체인 페리시안화 칼륨을 포함하는 반응 시약층을 형성한 후, 스페이서 및 커버를 전개한 도 1과 같은 혈당치 측정용의 바이오 센서를 제작했다.
도 20은 혈중 글루코오스 농도 40∼600㎎/dl에 있어서의 센서 감도를 비교한 것이다. 여기서 말하는 센서감도라는 것은 혈액을 모세관(검체공급로) 내로 흡인시킨 후 약 25초간 반응시약과 혈액중의 글루코오스와의 반응을 촉진시킨 다음, 작용극과 쌍극 단자 사이에 일정한 전압을 인가하고 그 5초 후에 얻어진 전류값이다. 또한, 종래의 센서와 본 실시예의 센서에서는 전극재료가 다르기 때문에, 인가 전압은 종래의 카본 페이스트 전극에서 0.5 V, 본 실시예의 팔라듐 박막전극에서는 0.2V로 하였다.
또한, 즉정수는 각각의 농도 영역에서 각각 n=10으로 했다. 도 20에서 명확한 바와 같이 전극 표면에 대한 연마 처리나 열 처리 등을 실시하고 있지 않은 본 실시예의 센서감도는 종래 센서감도를 높이기 위해 필요로 되고 있던 연마 처리나 열 처리 등이 실시된 센서에 대해서 동등 이상의 감도를 갖는 것이 확인되었다.
(표 1)에는 상기 10회 측정시의 반복 정밀도(CV값)을 비교한 것으로서, 이 표에 도시된 결과로부터 종래 센서가 연마 처리 편차 등에 의한 CV값의 악화가 현저히 확인되고 있는 반면, 본 실시예의 센서에 있어서는 센서 개개의 편차가 경감된 우수한 정밀도를 갖는 것이 확인되었다.
(실시예 6)
이상 설명한 실시예 5에 따른 박막 전극 형성 방법을 이용하여 전기 전도성층을 형성한 바이오 센서 A, B, C, D를 사용한 본 발명의 청구의 범위 제 38항에 기재된 기질을 정량하는 정량 방법 및 본 발명의 청구의 범위 제 41항에 기재된 기질을 정량하는 정량 장치에 대해서, 이하에 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서 이용하는 바이오 센서는 실시예 1에 기재된 바이오 센서 A를 이용한 것으로 하지만, 이용하는 바이오 센서는 이것에 한정되지 않는다는 것을 미리 예고해 둔다.
도 13은 바이오 센서를 이용한 정량 방법에 이용하는 바이오 센서 및 정량 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서 도 1과 동일 부호는 동일 또는 상당 부분이다.
바이오 센서 A는 정량 장치 M1에 접속된 상태에서 사용되고, 바이오 센서 A로 공급된 검체로부터 기질의 함유량을 정량 장치 M1에 의해 측정하는 시스템이다.
정량 장치 M1에 있어서, 115a, 115b, 115c는 바이오 센서 A의 측정 전극(5), 검지 전극(7), 대 전극(6)의 각각에 접속되는 커넥터, (116a)는 커넥터(115)와 접지(정전위를 의미하며, 반드시 「0」이 아니라도 좋다. 이하, 본 명세서에 있어서 마찬가지이다.) 사이에 마련된 스위치, (118a)는 커넥터(115a)에 접속되고 측정 전극(6)과 그 밖의 전극 사이에 흐르는 전류를 전압으로 변환해서 출력하는 전류/전압 변환회로, (119a)는 전류/전압 변환 회로(118a)에 접속되고 전류/전압 변환 회로(118a)로부터의 전압값을 펄스로 변환하는 A/D 변환 회로, (120)은 스위치(116a)의 온·오프를 제어하거나 A/D 변환 회로(119a)로부터의 펄스에 따라서 검체의 기질의 함유량을 산출하는 CPU, (121)은 CPU(120)에 의해 산출된 측정값을 표시하는 LCD(액정 표시기)이다.
이하, 본 발명의 실시예 6에 따른 바이오 센서를 이용한 정량 방법에 의해 검체의 기질의 함유량을 측정할 때의 바이오 센서 A 및 정량 장치 M1의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 정량 장치 M1의 커넥터(115a)∼(115c)에 바이오 센서 A를 접속하면, CPU(120)의 제어에 의해 스위치(116a)가 오프로 되고, 대 전극(6), 접지 사이는 비 접속 상태로 되고, 측정 전극(5)과 검지 전극(7) 사이에 일정한 전압이 인가된다. 측정 전극(5)과 검지 전극(7) 사이에 발생한 전류는 전류/전압 변환 회로(118a)에서 전압으로 변환되고, 또한 그 전압은 A/D 변환 회로(119a)에서 펄스로 변환되어 CPU(120)로 출력된다.
다음에, 검체를 바이오 센서 A의 검체공급로의 입구(9a)로 공급하면, 검체가 검체공급로 내부로 흡인되어 대 전극(6), 측정 전극(5) 상을 통과하여 검지 전극(7) 상에 도달한다. 이 때, 시약층(12)이 용해되어 산화 환원 반응이 발생하고, 측정 전극(5)과 검지 전극(7) 사이에 전기적 변화가 발생한다. CPU(120)은 A/D 변환 회로(119a)에서 입력되는 펄스의 변화에 의해 측정 전극(5), 검지 전극(7) 사이에 전기적 변화가 발생한 것, 즉 바이오 센서 A의 검체공급로에 측정 가능량의 검체가 공급된 것을 검지한 시점에서 정량 동작을 개시한다.
다음에, CPU(120)는 스위치(116a)를 온으로 하고, 대 전극(6)을 접지에 접속시키고, 그 후 일정 시간 전류/전압 변환 회로(118a)가 전압을 공급하지 않도록 제어하고, 전극부 상에 형성된 시약층(12)과 검체와의 반응을 진행시킨다. 일정 시간경과후 약 5초간 전류/전압 변환 회로(118a)에 의해 측정 전극(5)과 대 전극(6) 및 검지 전극(7) 사이에 일정한 전압이 인가된다.
이 때, 측정 전극(5)과 대 전극(6) 및 검지 전극(7) 사이에 검체내의 기질농도에 비례한 전류가 발생한다. 이 전류는 전류/전압 변환 회로(118a)에 의해서 전압으로 변환되고, 그 전압값은 A/D 변환 회로(119a)에 의해 펄스로 변환되어 CPU(120)로 출력된다. CPU(120)은 그의 펄스수를 카운트하여 응답값을 산출하고, 그 결과를 LCD(121)에 표시한다.
또한, 여기서는 검지 전극(6)은 항상 접지에 접속되어 있지만, 도 14에 도시하는 바와 같이 검지 전극(7)과 접지 사이에 스위치(116b)를 마련하고, 검지 전극(7)과 접지 사이의 접속의 온, 오프를 제어하는 것과 같은 구성으로 한 정량 장치 M2로 해도 좋다. 이와 같이 구성된 정량 장치 M2의 커넥터(115a)∼(115c)에 바이오 센서 A를 접속하면, CPU(120) 제어에 의해 스위치(116a)가 오프로 되고, 대 전극(6), 접지 사이가 비접속 상태로 되고, 스위치(116b)가 온으로 되고, 측정 전극(5), 검지 전극(7) 사이에 일정한 전압이 인가된다. 이후, 바이오 센서 A에 의한 검체 흡인 개시후 정량 장치 M2의 정량 동작이 종료할 때까지 스위치(116b)는 온의 상태이며, 정량 동작은 상술한 정량 장치 M1의 동작과 동일하다.
다음에, 시료액의 기질의 함유량을 측정하기 위해 적합한 바이오 센서의 각 전극 면적에 대해서 설명한다.
도 15는 본 발명의 실시예 1에 따른 바이오 센서 A의 검체공급로의 확대도이다. 이 바이오 센서 A의 검체공급로에 있어서의 대 전극(6), 측정 전극(5) 및 검지 전극(7)의 면적은 전극 사이의 전자 전달반응이 율속으로 되는 것을 방지하기 위해, 일반적으로는 대 전극(6)의 면적을 측정 전극(5)의 면적과 동등 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 실시예 6에서는 측정시에 바이오 센서 A의 검지 전극(7)을 대 전극으로 병용하기 때문에, 대 전극(6) 및 검지 전극(7)의 면적의 합계를 측정 전극(5)의 면적 이상으로 하면, 각 전극 사이의 전자 전달반응이 율속으로 되는 것을 회피할 수 있다. 예를 들어, 대 전극(6)과 측정 전극(5)을 동등한 면적으로 하고, 검지 전극(7)의 면적을 대 전극(6)의 면적의 몇퍼센트(數割)로 하는 것에 의해, 측정 전극(5)의 면적 이상의 대 전극(6) 및 검지 전극(7)의 면적을 확보할 수 있다. 또한, 측정 전극(5)과 대 전극(6) 및 검지 전극(7) 사이의 전자 전달반응이 더욱 균일하게 실행되도록 하기 위해서는 도 15에 도시하는 바와 같이 측정 전극(5)과 인접하는 대 전극(6) 및 검지 전극(7)의 각 면적이 동등한 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예 6에 따른 바이오 센서 A를 이용한 정량 방법에 의하면, 바이오 센서 A의 검체공급로로 검체가 흡인되어 검지 전극(7)과 측정 전극(5) 사이에 전기적 변화가 발생한 경우, 정량 장치 M1, 정량 장치 M2 어느 쪽이든 그의 전기적 변화를 검지하여 정량 동작을 개시하므로, 종래와 같이 바이오 센서 A로 공급된 검체의 양이 부족함에도 불구하고, 정량 장치 M1, M2가 작동하여 정량 동작을 개시해 버리고, 그 결과, 잘못된 측정값을 표시하는 등의 오동작을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는 정량이 가능한 만큼의 양의 검체가 바이오 센서 A로 공급된 경우에는 정량 개시후 검지 전극(7)을 대 전극으로 병용하므로, 대 전극(6) 및 검지 전극(7)의 면적의 합계를 적어도 측정 전극(5)의 면적과 동등하게 하면, 전극 사이의 전자 전달반응이 율속으로 되는 것을 방지하여 원활하게 반응을 진행시키는 것이 가능해진다. 동시에, 검체공급로의 용량의 소형화로도 이어지고, 종래에는 불가능하였던 미량의 검체에 따른 정량 분석을 정확하게 실행하는 것이 가능해진다. 더구나, 검지 전극(7)과 대 전극(6)의 면적을 동등하게 한 경우에는 전극 사이의 전자 전달반응이 균일하게 실행되어 더욱 양호한 응답을 얻을 수 있다.
(실시예 7)
다음에, 실시예 5에서 설명한 박막 전극 형성 방법을 이용하여 전기 전도성층을 형성한 바이오 센서 A∼D를 사용한 정량 방법으로서, 상술한 실시예 6과는 다른 본 발명의 청구의 범위 제 40항에 기재된 기질을 정량하는 정량 방법 및 본 발명의 청구의 범위 제 42항 내지 청구의 범위 제 44항에 기재된 기질을 정량하는 정량 장치에 대해서, 이하에 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서 이용하는 바이오 센서는 역시 실시예 1에 기재된 바이오 센서 A를 이용한 것으로 한다.
도 16은 본 발명의 실시예 7에 의한 바이오 센서를 이용한 정량 방법에 사용하는 바이오 센서 A 및 정량 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서, 도 13과 동일 부호는 동일 또는 상당 부분이다.
정량 장치 M3에 있어서, (115a), (115b), (115c)는 바이오 센서 A의 측정 전극(5), 검지 전극(7), 대 전극(6)의 각각에 접속되는 커넥터, (116c)는 한쪽 단부는 커넥터(115b)에 접속되어 있고, 다른쪽 단부는 후단의 전류/전압 변환 회로(118b)와 접지에 접속을 전환하는 것이 가능한 전한 스위치, (118a)는 커넥터(115a)에 접속되고 측정 전극(6)과 그 밖의 전극 사이에 흐르는 전류를 전압으로 변환해서 출력하는 전류/전압 변환 회로, (118b)는 전환 스위치(116c)를 거쳐서 커넥터(115b)에 접속되고 검지 전극(7)과 그 밖의 전극 사이에 흐르는 전류를 전압으로 변환해서 출력하는 전류/전압 변환 회로, (119a), (119b)는 전류/전압 변환 회로(118a), (118b)에 각각 접속되고 전류/전압 변환 회로(118a), (118b)로부터의 전압값을 펄스로 변환하는 A/D 변환 회로, (120)은 전환 스위치(116c)를 제어하거나 A/D 변환 회로(119a), (119b)로부터의 펄스에 따라서 검체의 기질의 함유량을 산출하는 CPU, (121)은 CPU(120)에 의해 산출된 측정값을 표시하는 LCD이다.
이하, 본 발명의 실시예 7에 따른 바이오 센서 A를 이용한 정량 방법에 의해검체의 기질의 함유량을 측정할 때의 바이오 센서 A 및 정량 장치 M3의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 정량 장치 M3의 커넥터(115a)∼(115c)에 바이오 센서 A를 접속하면, CPU(120)의 제어에 의해 전환하여 스위치(116c)가 전류/전압 변환회로(118b)에 접속되고, 대 전극(6), 측정 전극(5) 사이 및 대 전극(6), 검지 전극(7) 사이에 일정한 전압이 인가된다. 대 전극(6), 측정 전극(5) 사이 및 대 전극(6), 검지 전극(7) 사이에 발생한 전류는 각각 전류/전압 변환회로(118a), (118b)에서 전압으로 변환되고 또한 A/D 변환 회로(119a), (119b)에 의해 펄스로 변환된다.
다음에, 검체를 바이오 센서 A의 검체공급로의 입구(9a)로 공급하면, 검체가 검체공급로 내부로 흡인되어 대 전극(6), 측정 전극(5) 상을 통과하여 검지 전극(7) 상에 도달한다. 이 때, 검체에 의해 시약층(12)이 용해되어 산화환원반응이 발생하고, 대 전극(6), 측정 전극(5) 사이 및 대 전극(6), 검지 전극(7) 사이에 전기적 변화가 발생한다.
CPU(120)는 A/D 변환 회로(119a), (119b)에서 입력되는 펄스로부터 대 전극(6), 측정 전극(5) 사이 및 대 전극(6), 검지 전극(7) 사이에 전기적 변화가 발생한 것을 검지하고, 바이오 센서 A의 검체공급로에 정량 가능한 양의 검체가 공급된 것을 확인한다.
다음에, CPU(120)는 전환 스위치(116c)를 접지에 접속시키고 일정 시간 전류/전압 변환 회로(118a)가 전압을 공급하지 않도록 제어하여 각 전극 상에 형성된 시약층(112)과 검체와의 반응을 진행시킨다.
일정 시간 경과후 약 5초간 전류/전압 변환회로(118a)에 의해 측정 전극(5)과 대 전극(6) 및 검지 전극(7) 사이에 일정한 전압이 인가되고, 그의 응답 전류에 따라서 CPU(120)는 응답값을 산출하고, 그 결과를 LCD(121)에 표시한다.
그러나, 검체의 검체공급로로의 공급에 의해, 대 전극(6)과 측정 전극(5) 사이에 전류가 발생하더라도 그 후 일정 시간 대 전극(6)과 검지 전극(7) 사이에 전류가 발생하지 않는 경우에는 CPU(120)는 검체량 부족이라고 판단하고, LCD(121)에 그 취지를 표시한다. 또한, 일단 LCD(121)에 있어서 검체량 부족인 것을 표시한 후에 검체가 검체공급로로 보급되어도 CPU(120)는 정량 동작을 개시하지 않는다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예 7에 따른 바이오 센서를 이용한 정량 방법에 의하면, 바이오 센서 A의 검체공급로로 검체가 흡인되어 대 전극(6), 측정 전극(5)사이에 전기적 변화가 발생하고, 대 전극(6), 검지 전극(7) 사이에 전기적 변화가 발생하지 않은 경우에는 정량 장치 M3은 검체량 부족인 취지를 LCD(121)에 표시하여 이용자에게 알리기 때문에, 측정시의 편리성 및 안전성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
(실시예 8)
다음에, 실시예 5에서 설명한 박막 전극 형성 방법을 이용하여 전기 전도성층을 형성한 바이오 센서 A∼D를 사용한 정량 방법으로서, 상술한 제 6, 실시예 7와는 다른 본 발명의 청구의 범위 제 39항 또는 청구의 범위 제 40항에 기재된 기질을 정량하는 정량 방법 및 본 발명의 청구의 범위 제 42항 내지 청구의 범위 제44항에 기재된 기질을 정량하는 정량 장치에 대해서, 이하에 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서 이용하는 바이오 센서는 역시 실시예 1에 기재된 바이오 센서 A를 이용한 것으로 한다.
도 17은 본 발명의 실시예 8에 따른 바이오 센서를 이용한 정량 방법에 사용하는 바이오 센서 A 및 정량 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서, 도 16과 동일 부호는 동일 또는 상당 부분이다.
본 실시예 8에서의 정량 장치 M4의 구성은 기본적으로는 실시예 7과 동일하지만, 정량 장치 M4의 커넥터(115a)와 전류/전압 변환회로(118a) 사이에 전환 스위치(116d)를 추가하고, 측정 전극(5)의 접속을 전류/전압 변환 회로(118a)와 접지에서 전환하는 것이 가능한 구성으로 하고 있다.
이하, 본 발명의 실시예 8에 따른 바이오 센서를 이용한 정량 방법에 의해 검체의 기질의 함유량을 정량할 때의 바이오 센서 및 정량 장치의 동작에 대해서, 도 17을 이용하여 설명한다.
우선, 정량 장치 M4의 커넥터(115a)∼(l15c)에 바이오 센서 A를 접속하면, CPU(120)의 제어에 의해 전환 스위치(116d), (116c)가 각각 전류/전압 변환 회로(118a), (118b)에 접속되고, 대 전극(6)과 측정 전극(5) 사이, 측정 전극(5)과 검지 전극(7) 사이에 일정한 전압이 인가된다. 대 전극(6), 측정 전극(5) 사이 및 측정 전극(5), 검지 전극(7) 사이에 발생한 전류는 전류/전압 변환회로(118a), (118b)에서 전압으로 변환되고 또한 A/D 변환 회로(119a), (119b)에 의해 펄스로 변환된다.
다음에, 검체를 바이오 센서 A의 검체공급로의 입구(9a)로 공급하면, 검체공급로 내부로 흡인되어 측정 전극(5) 상을 덮었을 때에 대 전극(6)과 측정 전극(5) 사이에 전기적 변화가 발생한다. CPU(120)는 이 전기적 변화를 A/D 변환 회로(119a)로부터 입력되는 펄스에서 검지해서 전환 스위치(116d)를 접지에 접속한다.
다음에, 검체가 검지 전극(7) 상에 도달하면, 측정 전극(5)과 검지 전극(7) 사이에 전기적 변화가 발생한다. CPU(120)는 이 전기적 변화를 A/D 변환 회로(119b)로부터 입력되는 펄스에서 검지하여 검체가 검체공급로에 충분히 공급된 것을 확인한다.
다음에, CPU(120)는 전환 스위치(116d)를 전류/전압 변환회로(118a)에 접속시키고, 전환 스위치(116c)를 접지에 접속시켜 일정 시간 전류/전압 변화회로(118a)가 전압을 공급하지 않도록 제어하고, 각 전극 상에 형성된 시약층(12)과 검체와의 반응을 진행시킨다.
일정 시간 경과 후 약 5초간 전류/전압 변환 회로(118a)에 의해 측정 전극(5)과 대 전극(6) 및 검지 전극(7) 사이에 일정한 전압이 인가되고, 그의 응답 전류에 따라서 CPU(120)는 검체의 기질의 함유량을 산출하고, 그의 측정값을 LCD(121)에 표시한다.
그러나, 검체의 검체공급로로의 공급에 의해, 대 전극(6)과 측정 전극(5) 사이에 전류가 발생하더라도, 그 후 일정 시간측정 전극(5)과 검지 전극(7) 사이에 전류가 발생하지 않는 경우에는 CPU(120)는 검체량이 부족하다고 판단하고 LCD(121)에 그 취지를 표시한다. 또, 일단 LCD(121)에 있어서 검체량 부족을 표시한 후에 검체가 검체공급로로 보급되어도 CPU(120)는 정량 동작을 개시하지 않는다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예 8에 따른 바이오 센서를 이용한 정량 방법에 의하면, 바이오 센서 A의 검체공급로로 검체가 흡인되어 대 전극(6), 측정 전극(5) 사이에 전기적 변화가 발생하고, 측정 전극(5), 검지 전극(7) 사이에 전기적 변화가 발생하지 않은 경우에는 정량 장치 M4는 검체량이 부족하다는 취지를 LCD(121)에 표시하여 이용자에게 알리기 때문에, 측정시의 편리성 및 안전성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 실시예 6∼8에 있어서, 바이오 센서는 효소센서인 것으로서 설명했지만, 시약의 종류로서 효소 이외에도 항체, 미생물, DNA, RNA 등을 이용하는 바이오 센서라도 마찬가지인 것으로 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바이오 센서이면 간결한 공법으로 형성하는 것이 가능하고, 또한 측정 정밀도가 양호한 바이오 센서나 시약액 조성에 관계없이 전극 상에 균일하게 시약층이 배치되어 성능이 균일한 바이오 센서, 그리고 기판을 절단할 때에 전극의 면적에 영향을 미치지 않고 성능을 일정하게 유지할 수 있는 바이오 센서 및 보정 칩을 삽입하는 일없이 바이오 센서를 삽입하는 것만으로 제조 로트마다의 보정 데이터의 판별이 가능한 바이오 센서가 얻어지고, 또한 본 발명에따른 박막 전극 형성 방법이면 상기한 바이오 센서의 전기 전도성층을 형성하는 데 적합하며, 또한 본 발명에 따른 정량 방법 및 정량 장치이면, 미량 검체의 검사에 대해서 매우 유용한 것으로 된다.

Claims (44)

  1. 시료액에 포함되는 기질을 정량하기 위한 바이오 센서로서,
    상기 바이오 센서는,
    제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판과,
    적어도 측정 전극과 대 전극(counter electrode)과 검지 전극을 구비한 전극부와,
    상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와,
    상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층을 구비하고 있되,
    상기 전극부와 상기 검체 공급로와 상기 시약층이 상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판 사이에 존재하고 있고,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부의 측정 전극과 대 전극과 검지 전극은, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있고, 상기 검체 공급로의 입구로부터 대 전극, 측정 전극, 검지 전극의 순서로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  2. 시료액에 포함되는 기질을 정량하기 위한 바이오 센서로서,
    상기 바이오 센서는,
    제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판과,
    적어도 측정 전극과 대 전극과 검지 전극을 구비한 전극부와,
    상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와,
    상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층을 구비하고 있되,
    상기 전극부와 상기 검체 공급로와 상기 시약층이 상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판 사이에 존재하고 있고,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부의 측정 전극과 대 전극과 검지 전극은, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있고, 상기 전극들은 실질적으로 상기 검체 공급로의 입구 단부로부터 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 절연성 기판 내면 상의 전면 또는 일부에 상기 대 전극이 마련되어 있고,
    상기 제 1 절연성 기판 내면 상의 전면 또는 일부에 상기 측정 전극과 상기 검지 전극이 마련되어 있고,
    상기 제 1 절연성 기판 내면 상에 마련된 상기 측정 전극과 상기 검지 전극은 상기 전기 전도성층에 상기 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 절연성 기판의 내면 상의 전면 또는 일부에만 상기 전극부가 마련되어 있고,
    상기 제 1 절연성 기판 내면 상에 마련된 상기 전극부는 상기 전기 전도성층에 상기 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 대 전극의 면적은, 상기 측정 전극의 면적과 동일 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 대 전극의 면적과 상기 검지 전극의 면적의 합계는, 상기 측정 전극의 면적과 동일 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 바이오 센서의 상기 검체공급로에 있어서의 상기 검지 전극의 면적은, 상기 대 전극의 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 검체공급로를 형성하는 절결부를 갖고 또한 상기 전극부 상에 배치되는 스페이서를 구비하고,
    상기 스페이서 상에 상기 제 2 절연성 기판이 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스페이서와 상기 제 2 절연성 기판이 일체인 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 검체공급로와 통하는 공기 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  11. 시료액에 포함되는 기질을 정량하기 위한 바이오 센서로서,
    상기 바이오 센서는,
    제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판과,
    적어도 측정 전극과 대 전극을 구비한 전극부와,
    상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와,
    상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층을 구비하고 있되,
    상기 전극부와 상기 검체 공급로와 상기 시약층이 상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판 사이에 존재하고 있고,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부는, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있고,
    상기 시약층은 시약을 도포 또는 인쇄하는 것에 의해 형성되고,
    상기 시약의 도포 또는 인쇄 위치의 주위에 제 2 슬릿을 마련해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 슬릿은 원호형상인 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  13. 시료액에 포함되는 기질을 정량하기 위한 바이오 센서로서,
    상기 바이오 센서는,
    제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판과,
    적어도 측정 전극과 대 전극을 구비한 전극부와,
    상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와,
    상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층을 구비하고 있되,
    상기 전극부와 상기 검체 공급로와 상기 시약층이 상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판 사이에 존재하고 있고,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부는, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있고,
    상기 전기 전도성층을 분할하여 상기 전극부의 면적을 규정하기 위한 제 3 슬릿을 마련해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판의 형상은 대략 직사각형이고,
    상기 대략 직사각형의 어느 한 변과 평행하게 상기 제 3 슬릿을 1개 또는 2개 이상 마련해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  15. 시료액에 포함되는 기질을 정량하기 위한 바이오 센서로서,
    상기 바이오 센서는,
    제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판과,
    적어도 측정 전극과 대 전극을 구비한 전극부와,
    상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와,
    상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층을 구비하고 있되,
    상기 전극부와 상기 검체 공급로와 상기 시약층이 상기 제 1 절연성 기판과 상기 제 2 절연성 기판 사이에 존재하고 있고,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부는, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있고,
    상기 바이오 센서의 제조 로트마다 발생하는 보정 데이터 정보로서, 상기 시료액과 상기 시약층과의 반응으로 발생하는 전기적 변화의 출력에 관한 특성에 대응하고, 또한 상기 바이오 센서를 이용하는 측정기로 판별이 가능한 보정 데이터 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전극부를 분할하는 제 4 슬릿을 1개 또는 복수개 구비하고,
    상기 제 4 슬릿의 위치에 따라서 상기 보정 데이터의 정보를 상기 측정기가 판별할 수 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  17. 제 1 항, 제 2 항, 제 11항, 제 13항 및 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 슬릿, 상기 제 2 슬릿, 상기 제 3 슬릿, 상기 제 4 슬릿 중의 어느 하나 또는 모두는 상기 전기 전도성층을 레이저로 가공하는 것에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  18. 제 1 항, 제 2 항, 제 11항, 제 13항 및 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 슬릿, 상기 제 2 슬릿, 상기 제 3 슬릿, 상기 제 4 슬릿 각각의 슬릿 폭이 0.005㎜∼0.3㎜인 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  19. 제 1 항, 제 2 항, 제 11항, 제 13항 및 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 슬릿, 상기 제 2 슬릿, 상기 제 3 슬릿, 상기 제 4 슬릿 각각의 슬릿 깊이가 상기 전기 전도성층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  20. 제 1 항, 제 2 항, 제 11항, 제 13항 및 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 시약층이 효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  21. 제 1 항, 제 2 항, 제 11항, 제 13항 및 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 시약층이 전자 전달체를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  22. 제 1 항, 제 2 항, 제 11항, 제 13항 및 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 시약층이 수용성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  23. 제 1 항, 제 2 항, 제 11항, 제 13항 및 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연성 기판이 수지재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  24. 절연성 기판의 표면에 박막 전극을 형성하는 박막 전극 형성 방법으로서,
    진공 분위기 하에서 여기된 기체를 상기 절연성 기판의 표면과 충돌시켜 상기 절연성 기판의 표면을 조면(粗面)으로 하는 조면 형성 공정 후에,
    조면으로 한 상기 절연성 기판의 표면상에 도전성 물질로 이루어지는 전기 전도성층을 형성하는 전기 전도성층 형성 공정과,
    상기 절연성 기판의 표면 상에 형성된 상기 전기 전도성층을 슬릿에 의해 분할하여 적어도 측정 전극, 대 전극, 검지 전극을 갖는 박막 전극을 형성하는 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 조면 형성 공정이,
    상기 절연성 기판을 진공조내에 설치하는 기판 설치 공정과,
    상기 진공조 내부를 진공배기하는 진공 배기 공정과,
    상기 진공조 내부에 기체를 충전하는 기체 충전 공정과,
    상기 기체를 여기하여 이온화시키고, 이것을 상기 절연성 기판과 충돌시키는 충돌 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 진공 배기 공정에 있어서의 진공도가 1×1O-1∼3×1O-3파스칼의 범위내인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 기체가 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 불활성 가스가 아르곤, 네온, 헬륨, 크립톤, 크세논의 희가스, 질소 중의 하나인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  29. 제 25항에 있어서,
    상기 전기 전도성층 형성 공정이,
    상기 조면 형성 공정을 끝낸 조면이 형성완료된 절연성 기판을 제 2 진공조내에 설치하는 제 2차 기판 설치 공정과,
    상기 제 2 진공조 내부를 진공배기하는 제 2차 진공 배기 공정과,
    상기 제 2 진공조 내부에 제 2 기체를 충전하는 제 2차 기체 충전 공정과,
    상기 제 2 기체를 여기하여 이온화시키고, 이것을 도전성 물질과 충돌시켜 상기 도전성 물질의 원자를 제거하여, 상기 조면이 형성완료된 절연성 기판상에 성막하는 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  30. 제 25항에 있어서,
    상기 전기 전도성층 형성 공정이,
    상기 조면 형성 공정을 끝낸 조면이 형성완료된 절연성 기판을 제 2 진공조내에 설치하는 제 2차 기판 설치 공정과,
    상기 제 2 진공조 내부를 진공배기하는 제 2차 진공 배기 공정과,
    도전성 물질을 가열해서 증발시키고, 그 증기를 상기 조면이 형성완료된 절연성 기판상에 성막하는 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 제 2차 진공 배기 공정에 있어서의 진공도가 1×10-1∼3×10-3파스칼의 범위내인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  32. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 제 2 기체가 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 불활성 가스가 아르곤, 네온, 헬륨, 크립톤, 크세논의 희가스, 질소 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  34. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 진공조와 상기 제 2 진공조는 동일한 조(槽)로 하는 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  35. 제 29 항에 있어서,
    상기 도전성 물질이 귀금속 또는 탄소인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  36. 제 24 항에 있어서,
    형성된 박막 전극의 두께가 3㎚∼100㎚의 범위내인 것을 특징으로 하는 박막 전극 형성 방법.
  37. 삭제
  38. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 바이오 센서를 이용하여, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 방법으로서,
    상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이에 전압을 인가하는 제 1 인가 단계와,
    상기 시료액을 상기 시약층으로 공급하는 시약 공급 단계와,
    상기 시료액의 시약층으로의 제공에 의해, 상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이에 발생한 전기적 변화를 검지하는 제 1 변화 검지 단계와,
    상기 제 1 변화 검지 단계에 있어서 상기 전기적 변화를 검지한 후, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하는 제 2 인가 단계와,
    상기 제 2 인가 단계에서 전압이 인가된 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 발생한 전류를 측정하는 전류 측정 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 정량 방법.
  39. 제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판 사이에 적어도 측정 전극 및 대 전극을 구비한 전극부와, 상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와, 상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층이 마련되어 있되,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부는, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있는 바이오 센서를 이용하여, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 방법으로서,
    상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전압을 인가하는 제 1 인가 단계와,
    상기 시료액을 상기 시약층으로 공급하는 시약 공급 단계와,
    상기 시료액의 시약층으로의 제공에 의해, 상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이에 발생한 전기적 변화를 검지하는 제 1 변화 검지 단계와,
    상기 시료액의 시약층으로의 제공에 의해, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 발생한 전기적 변화를 검지하는 제 2 변화 검지 단계와,
    상기 제 1 변화 검지 단계 및 상기 제 2 변화 검지 단계에 있어서 전기적 변화를 검지한 후, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하는 제 2 인가 단계와,
    상기 제 2 인가 단계에서 전압이 인가된 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 발생한 전류를 측정하는 전류 측정 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 정량 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제 1 변화 검지 단계 후에,
    소정 기간동안 상기 검지 전극과 상기 대 전극 또는 상기 측정 전극 사이에 전기적 변화가 발생하지 않는 것을 검지했을 때에는 변화가 발생하지 않는 것을 이용자에게 통지하는 무변화 통지 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 정량 방법.
  41. 제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판 사이에 적어도 측정 전극 및 대 전극을 구비한 전극부와, 상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와, 상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층이 마련되어 있되,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부는, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있는 바이오 센서를 착탈이 가능하게 접속하고, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 장치로서,
    상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 측정 전극으로부터의 전류를 전압으로 변환하는 제 1 전류/전압 변환 회로와,
    상기 전류/전압 변환 회로로부터의 전압을 디지털 변환하는 제 1 A/D 변환 회로와,
    상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 대 전극과 접지 사이에 마련된 제 1 스위치와,
    상기 제 1 A/D 변환 회로 및 상기 제 1 스위치를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 스위치를 상기 대 전극으로부터 절연시킨 상태에서 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이에 전압을 인가하고,
    상기 시료액이 상기 검체 공급로 상의 상기 시약층으로 공급되어 발생된, 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이의 전기적 변화를 검지한 후,
    상기 제 1 스위치를 상기 대 전극에 접속시킨 상태에서 상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하고,
    전압의 인가에 의해 발생하는 응답 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 정량 장치.
  42. 제 1 절연성 기판 및 제 2 절연성 기판 사이에 적어도 측정 전극 및 대 전극을 구비한 전극부와, 상기 전극부로 상기 시료액을 도입하는 검체 공급로와, 상기 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하기 위해 이용하는 시약층이 마련되어 있되,
    상기 전극부 상에 상기 검체 공급로가 마련되어 있고, 또한 상기 검체 공급로에 있어서의 상기 전극부 상에 시약층이 마련되어 있으며,
    상기 전극부는, 상기 제 1 절연성 기판 또는 상기 제 2 절연성 기판 중의 어느 한쪽 또는 양쪽의 내면 상의 전면 또는 일부에 형성된 전기 전도성층에 제 1 슬릿을 마련하는 것에 의해 분할 형성되어 있는 바이오 센서를 착탈이 가능하게 접속하고, 상기 바이오 센서로 공급되는 시료액 중에 포함되는 기질을 정량하는 정량 장치로서,
    상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 측정 전극으로부터의 전류를 전압으로 변환하는 제 2 전류/전압 변환 회로와,
    상기 바이오 센서에 구비되어 있는 상기 검지 전극으로부터의 전류를 전압으로 변환하는 제 1 전류/전압 변환 회로와,
    상기 제 1 전류/전압 변환 회로로부터의 전압을 디지털 변환하는 제 1 A/D 변환 회로와,
    상기 제 2 전류/전압 변환 회로로부터의 전압을 디지털 변환하는 제 2 A/D 변환 회로와,
    상기 바이오 센서의 상기 검지 전극의 접속을 상기 제 1 전류/전압 변환 회로 또는 접지로 전환하는 제 1 전환 스위치와,
    상기 제 1 A/D 변환 회로와 상기 제 2 A/D 변환 회로와 상기 제 1 전환 스위치를 제어하는 제어부를 구비하되,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 전환 스위치를 상기 제 1 전류/전압 변환 회로에 접속시킨 상태에서, 상기 검지 전극과 상기 대 전극 사이 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전압을 인가하고,
    상기 시료액이 상기 검체 공급로 상에 구비되어 있는 상기 시약층으로 공급되는 것에 의해 발생된, 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이의 전기적 변화 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이의 전기적 변화의 각각을 검지한 후,
    상기 제 1 전환 스위치를 접지에 접속하고,
    상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하고,
    전압의 인가에 의해 발생하는 응답 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 정량 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 정량 장치가,
    상기 바이오 센서의 상기 측정 전극의 접속을 상기 제 2 전류/전압 변환 회로 또는 접지로 전환하는 제 2 전환 스위치를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 전환 스위치를 상기 제 1 전류/전압 변환 회로에 접속하고, 상기 제 2 전환 스위치를 상기 제 2 전류/전압 변환 회로에 접속한 상태에서, 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이 및 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전압을 인가하고,
    상기 시료액이 상기 검체공급로 상에 구비되어 있는 상기 시약층으로 공급되어 발생된, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이의 전기적 변화를 검지했을 때 상기 제 2 전환 스위치를 접지에 접속하고,
    그 후, 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 사이의 전기적 변화를 검지한 경우에는 상기 제 2 전환 스위치를 상기 제 2 전류/전압 변환 회로에 접속하고 또한 상기 제 1 전환 스위치를 접지에 접속한 상태에서,
    상기 측정 전극과 상기 대 전극 및 상기 검지 전극 사이에 전압을 인가하고, 전압의 인가에 의해 발생하는 응답 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 정량 장치.
  44. 제 42 항 또는 제 43 항에 있어서,
    상기 검체공급로에 있어서의 상기 시약층으로 상기 시료액이 공급되고, 상기 측정 전극과 상기 대 전극 사이에 전기적 변화가 발생하고 또한 상기 검지 전극과 상기 측정 전극 또는 상기 대 전극 사이에 전기적 변화가 발생하지 않는 것이 상기 제어부에 의해 검지되었을 때, 변화가 발생하지 않는 것을 이용자에게 통지하는 통지 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 정량 장치.
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