WO2001040788A1 - Biocapteur - Google Patents

Description

明 細 書 バイオセンサ 技術分野

本発明は液体試料中の特定の成分を分析するバイオセンサに関し、 特に液体試 料を毛細管現象にて導入するキヤビティを備えたバイオセンサに関する。 背景技術

液体試料中の特定の成分を分析するバイオセンサとして、 例えば、 血液中のグ ルコースと前記センサ中に担持したグルコースォキシダーゼ等の試薬との反応に より得られる電流値を測定して、 血糖値などを求めるものがある。

第 4図は、 上述のような従来の血糖値測定用のバイオセンサを示す分解斜視図 である。

第 4図において、 ポリエチレンテレフタレートのような絶縁基板 5上には、 電 極となる作用極 1、 対極 2が印刷形成され、 これら電極上にはグルコースォキシ ダーゼと電子受容体とを含む試薬層 1 0と、 さらに試薬層 1 0上に卵黄レシチン などからなる界面活性剤層 1 1とが形成されている。

またその上には、 ある量の血液を採取して試薬層 1 0と反応させ、 その反応に より生じる電流値を前記電極で検出するためのキヤビティ 1 2を形成するため、 前記電極、 及び試薬層 1 0上の部分を細長く切り欠いたスぺーサ 7と、 さらに空 気逃げ孔 9を有するカバー 6とを、 絶縁基板 5上に貼りあわせている。

このような構成のバイオセンサにおいて、 血液は吸引口 8から毛細管現象によ りキヤビティ 1 2内に導入され、前記電極と試薬層 1 0のある位置まで導かれる。 そして電極上において血液と試薬との反応により生じる電流値は、 リード 3 , 4 を通じて外部の測定装置 （図示せず） に接続して読み取られ、 その電流値により 血液中の血糖値を求めるものである。

ここで従来、 血液を吸引口 8に点着して採取する場合に、 毛細管現象によって 血液がキヤビティ 1 2内へ素早く、 またキヤビティ 1 2の奥まで導入されるよう にするために、 試薬層 1 0を覆う様な形で界面活性剤層 1 1を展開する工夫がな されていた。

しかしながら、 試薬層 1 0を覆うようにして界面活性剤層 1 1を設け、 血液を キヤビティ 1 2内へ導入し易くした従来のバイオセンサでは、 界面活性剤層 1 1 を溶解しながら血液がキヤビティ 1 2内に導入され、 さらに試薬層 1 0を溶解し て電極上で反応するため、 血液に試薬層 1 0が溶解するのを前記界面活性剤層 1 1が阻害し、 それによつて前記センサの感度や測定値のばらつき等が引き起こさ れ、 センサの性能に悪影響を与える問題があった。

また、 従来のバイオセンサの構成においては、 電極上に試薬と電子受容体を含 む溶液を展開、 乾燥させて試薬層 1 0を作成し、 更にその上に界面活性剤層 1 1 を作成するのに、 該試薬層 1 0を覆うような形で界面活性剤を含む溶液を塗布展 開する工程と、 該界面活性剤層を乾燥する工程とが必要であるため、 前記バイオ センサを製造する工程に時間がかかり、 生産性が悪いという問題もあった。

本発明は、 上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、 試薬層上 に界面活性剤層を形成することなく、 キヤビティ内への血液の流れを助け、 素早 くかつ十分に導入することができるバイォセンサを提供することを目的とする。 発明の開示

本発明の請求の範囲第 1項にかかるバイオセンサは、 液体試料が毛細管現象に て導入されるキヤビティを備え、導入された前記液体試料と試薬との反応により、 液体試料中の成分を分析可能なバイオセンサにおいて、 前記キヤビティに面する 前記センサの側壁のうち、 少なくとも一部の側壁の表面自体が親水性を有するも のである。

このような構成のバイオセンサによれば、 液体試料が毛細管現象により導入さ れるキヤビティに面する前記センサの側壁のうち、 少なくとも一部の側壁の表面 自体が親水性を有するようにしたので、 液体試料と反応する試薬上に界面活性剤 の層を設けることなく、 液体試料の吸引を助成することができる。 また、 これに 伴つて前記センサの製造工程の簡略化も図ることができる。

本発明の請求の範囲第 2項にかかるバイオセンサは、 請求の範囲第 1項に記載 のバイオセンサにおいて、 前記キヤビティに面する前記センサの側壁が、 界面活 性剤を混ぜた樹脂材料によつて形成されているものである。

このような構成のバイオセンサによれば、界面活性剤を混ぜた樹脂材料により、 親水性を有する前記側壁を形成するようにしたので、 液体試料と反応する試薬上 に界面活性剤の層を設けることなく、 液体試料の吸引を助成でき、 またそれに伴 つて前記センサの製造工程を簡略化できるバイォセンサを提供することができる。 本発明の請求の範囲第 3項にかかるバイォセンサは、 請求の範囲第 2項に記載 のバイオセンサにおいて、 前記界面活性剤の添加量を 0 . 0 1重量％以上とする ものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティに面するセンサの側 壁を、 界面活性剤を 0 . 0 1重量％以上混ぜた樹脂材料によって形成するように したので、 十分な血液吸引助成効果を得ることができる。

本発明の請求の範囲第 4項にかかるバイォセンサは、 請求の範囲第 1項に記載 のバイオセンサにおいて、 前記キヤビティに面する前記センサの側壁が、 界面活 性剤でその表面が被覆されたフィルムによって形成されているものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 界面活性剤でその表面を被膜したフ イルムにより、 親水性を有する前記センサの側壁を形成するようにしたので、 液 体試料と反応する試薬上に界面活性剤の層を設けることなく、 液体試料の吸引を 助成でき、 またそれに伴って前記センサの製造工程を簡略化できるバイオセンサ を提供することができる。

本発明の請求の範囲第 5項にかかるバイオセンサは、 請求の範囲第 1項に記載 のバイオセンサにおいて、 前記キヤビティに面する前記センサの側壁が、 親水性 極性基を有する樹脂でその表面が被覆されたフィルムによつて形成されているも のである。

このような構成のバイオセンサによれば、 親水性極性基を有する樹脂でその表 面を被膜したフィルムにより、 親水性を有する前記センサの側壁を形成するよう にしたので、 液体試料と反応する試薬上に界面活性剤の層を設けることなく、 液 体試料の吸引を助成でき、 またそれに伴って前記センサの製造工程を簡略化でき るバイオセンサを提供することができる。 本発明の請求の範囲第 6項にかかるバイオセンサは、 請求の範囲第 4項または 請求の範囲第 5項に記載のバイオセンサにおいて、 前記フィルムを被覆する、 前 記界面活性剤または前記親水性極性基を有する樹脂の厚みを、 数十オングストロ ーム以上とするものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティに面するセンサの側 壁を、 前記界面活性剤または前記親水性極性基を有する樹脂で被覆されたフィル ムにより形成するようにしたので、十分な血液吸引助成効果を得ることができる。 本発明の請求の範囲第 7項にかかるバイォセンサは、 請求の範囲第 1項に記載 のバイオセンサにおいて、 前記キヤビティを形成する側壁のうち、 少なくとも一 部の側壁の表面が、 化学的に改質されているものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティを形成する側壁のう ち、 少なくとも一部の側壁の表面を、 化学的に改質して、 親水性を有する前記セ ンサの側壁を形成するようにしたので、 液体試料と反応する試薬上に界面活性剤 の層を設けることなく、 液体試料の吸引を助成でき、 またそれに伴って前記セン サの製造工程を簡略化できるバイォセンサを提供することができる。

本発明の請求の範囲第 8項にかかるバイォセンサは、 請求の範囲第 7項に記載 のバイオセンサにおいて、 プラズマ放電処理、 カップリング反応処理、 オゾン処 理、 紫外線処理のうちのいずれかの処理を施すことにより、 前記キヤビティに面 する側壁のうち、 少なくとも一部の表面に、 親水性官能基を形成させるものであ る。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティを形成する側壁のう ち、 少なくとも一部の側壁の表面に、 プラズマ放電処理、 カップリング反応処理、 オゾン処理、 紫外線処理のうちのいずれかの化学的な表面処理を施して、 該表面 に親水性官能基を形成させるようにしたので、 前記キヤビティに面する側壁のう ち、 少なくとも一部の側壁の表面が親水性を有するようにすることができる。 本発明の請求の範囲第 9項にかかるバイォセンサは、 請求の範囲第 1項に記載 のバイオセンサにおいて、 前記キヤビティに面する側壁のうち、 少なくとも一部 の側壁の表面が、 粗面で形成されているものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティを形成する側壁のう ち、 少なくとも一部の側壁の表面を粗面にして、 親水性を有する前記センサの側 壁を形成するようにしたので、 液体試料と反応する試薬上に界面活性剤の層を設 けることなく、 液体試料の吸引を助成でき、 またそれに伴って前記センサの製造 工程を簡略化できるバイオセンサを提供することができる。

本発明の請求の範囲第 1 0項にかかるバイオセンサは、 請求の範囲第 9項に記 載のバイオセンサにおいて、 サンドブラスト、 放電加工、 ノングレア処理、 マツ ト処理、 化学メツキのいずれかを施すことにより、 前記キヤビティに面する側壁 のうち、 少なくとも一部の表面に、 粗面を形成するものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティを形成する側壁のう ち、 少なくとも一部の側壁の表面に、 サンドブラスト、 放電加工、 ノングレア処 理、 マツト処理、 化学メツキのいずれかを施して粗面を形成するようにしたので、 前記キヤビティに面する側壁のうち、 少なくとも一部の側壁の表面が親水性を有 するようにすることができる。

本発明の請求の範囲第 1 1項にかかるバイオセンサは、 請求の範囲第 1項ない し請求の範囲第 1 0項のいずれかに記載のバイオセンサにおいて、 液体試料と反 応する試薬が形成される基板の表面も親水性を有するものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティを形成する側壁のう ち、 少なくとも一部の側壁の表面だけでなく、 液体試料と反応する試薬が形成さ れる基板の表面も親水性を有するようにしたので、 前記キヤビティに面する側壁 のうち、 親水性を有する部分の面積が広くなり、 さらに効率良く液体試料を導入 することができる。

本発明の請求の範囲第 1 2項にかかるバイオセンサは、 請求の範囲第 1項ない し請求の範囲第 1 0項のいずれかに記載のバイオセンサにおいて、 液体試料と試 薬との反応を検出する電極が形成される基板の表面も親水性を有するものである。 このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティを形成する側壁のう ち、 少なくとも一部の側壁の表面だけでなく、 液体試料と試薬との反応を検出す る電極が形成される基板の表面も親水性を有するようにしたので、 前記電極とそ れが形成される基板との密着性が良くなり、 電極の剥れの問題もなくなり、 前記 センサの信頼性が向上する。 本発明の請求の範囲第 1 3項にかかるバイオセンサは、 請求の範囲第 1 2項に 記載のバイオセンサにおいて、 前記基板の表面が、 粗面で形成されており、 該形 成される粗面のレベルを、 0 . 0 0 1 /i mから 1 μ mとするものである。

このような構成のバイオセンサによれば、 前記キヤビティに面するセンサに面 する側壁のうち、 少なくとも一部の表面に、 0 . 0 0 1 mから 1 μ mのレベル の凹凸を有する粗面を形成するようにしたので、密着性を良くすることができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の実施の形態における血糖値測定用のバイオセンサを示す分 解斜視図である。

第 2図は、 本発明の実施例 1におけるセンサの血液に対する感度を比較したグ ラフである。

第 3図は、 本発明の実施例 2におけるセンサの血液に対する感度を比較したグ ラフである。

第 4図は、 従来の血糖値測定用のバイオセンサを示す分解斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

実施の形態 1 .

以下、 本発明の実施の形態 1について第 1図を用いて説明する。

まず、 第 1図を用いて、 本実施の形態 1におけるバイオセンサの構成について 説明する。

第 1図は、 本発明の実施の形態 1におけるバイオセンサの分解斜視図であり、 従来のものと異なる所は、 反応試薬層 1 0上に形成されていた界面活性剤層 1 1 をなくし、 その代わりとして、 血液が導入されるキヤビティ 1 2に面する側壁、 すなわちスぺーサ 7とカバー 6のうち、 キヤビティ 1 2に面する部分のうちの少 なくとも一部を、 それ自体が親水性を有するようにし、 血液の導入を助成するよ うにしたものである。

ここで、 キヤビティ 1 2に面するカバー 6とスぺーサ 7の表面を親水性にする 具体的な方法を述べる。 その方法の一つは、 ポリエチレンテレフタレートゃポリカーボネート等の材料 中に、 予め界面活性剤等の界面活性作用を有する化学物質を練り込んで絶縁性フ ィルム材を形成し、 該絶縁性フィルム材でカバー 6とスぺーサ 7を構成するもの である。 これによりキヤビティ 1 2の側壁の濡れ性が向上して、 吸引口 8から採 取される血液を素早く確実にキヤビティ 1 2内に導入することができる。

前記絶縁フィルム材に練りこみ、 上述のような効果が期待できる界面活性剤の 種類 （親水基としての分類） としては、 カルボン酸塩、 スルホン酸塩、 カルボン 酸塩、 リン酸エステル塩等のァニオン界面活性剤、 第 1級ァミン塩、 第 2級アミ ン塩、 第三級ァミン塩、 第 4級アンモニゥム塩等のカチオン界面活性剤、 ァミノ 酸型もしくはべタイン型等の両性界面活性剤、 また、 ポリエチレングリコール型 や多価アルコール型等の非イオン界面活性剤等が挙げられる。

また、 前記界面活性剤を混入可能なカバー 6ゃスぺーサ 7の材料としては、 上 述のもの以外に、 ポリブチレンテレフタレート、 ポリアミ ド、 ポリ塩化ビュル、 ポリ塩化ビニリデン、 ポリイミ ド、 ナイ口ンなどが挙げられる。

以上のように本実施の形態 1によれば、 カバー 6とスぺーサ 7の材料そのもの に界面活性剤等の界面活性作用を有する化学物質を練りこんで、 血液が導入され るキヤビティ 1 2に面する側壁、 すなわちカバー 6とスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面する部分が親水性を有するようにしたので、 キヤビティ 1 2の側壁の濡れ 性を向上させ、 吸引口 8から採取される血液を素早く確実にキヤビティ 1 2内に 導入させることができる。 またそれに伴い、 試薬層 1 0上の界面活性剤層 1 1を なくすことができ、 バイオセンサの製造工程を簡略化することができる。

なお、 界面活性剤をカバー 6ゃスぺーサ 7となる絶縁性の基材に練りこむこと による血液吸引助成効果は、 界面活性剤 0 . 0 1重量％以上の添加で十分認めら れる。

実施の形態 2 .

以下、 本実施の形態 2について、 第 1図を用いて説明する。

まず、 第 1図を用いて、 本実施の形態 2におけるバイオセンサの構成について 説明する。 実施の形態 1においては、 前記カバー 6ゃスぺーサ 7の材料自体に界 面活性剤を練りこむことで、 該カバ一 6ゃスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面する 1 P T J

8

部分が親水性を有するようにしたが、 本実施の形態 2においては、 カバー 6ゃス ぺーサ 7の基材となるポリエチレンテレフタレートゃポリカーボネ一トなどの絶 縁性フィルム上に、 実施の形態 1で挙げた界面活性剤を塗布、 あるいは表面に親 水性極性基を有する樹脂をラミネ一トして前記絶縁性フィルムを被覆し、 カバー 6ゃスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面する部分が親水性を有するようにしたもの である。

ここで、 前記親水性極性基を有する樹脂としては、 アクリル系、 ポリエステル 系、 ウレタン系等のものが挙げられる。

また、 カバー 6ゃスぺーサ 7となる絶縁性の基材の表面に親水性の被膜を形成 する場合、 前記基材の材料には、 上述のポリエチレンテレフタレートやポリカー ボネート等の絶縁性フィルムに限らず、 ポリブチレンテレフタレート、 ポリアミ ド、 ポリ塩化ビニル、 ポリ塩化ビニリデン、 ポリイミ ド、 ナイロンなども使用す ることができる。

なお、 カバー 6ゃスぺーサ 7の基材となるやポリエチレンテレフタレートゃポ リカーボネート等の絶縁性フィルム上を、 有機チタン系化合物、 ポリエチレンィ ミン系化合物、 イソシァネート系化合物等によりプライマ一処理することでも、 前記キヤビティ 1 2の側壁の親水性を高め、 濡れ性を向上させることが可能とな る。

以上のように本実施の形態 2によれば、 カバー 6とスぺーサ 7の基材となる絶 縁性のフィルム上に、 界面活性剤を塗布、 あるいは表面に親水性極性基を有する 樹脂をラミネートして前記カバー 6とスぺーサ 7の表面を被膜し、 血液が導入さ れるキヤビティ 1 2に面する側壁、 すなわちカバー 6とスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面する部分が親水性を有するようにしたので、 キヤビティ 1 2の側壁の濡 れ性を向上させ、 吸引口 8から採取される血液を素早く確実にキヤビティ 1 2内 に導入させることができる。 またそれに伴い、 試薬層 1 0上の界面活性剤層 1 1 をなくすことができ、 バイオセンサの製造工程を簡略化することができる。 なお、 血液の吸引を助成する効果は、 前記カバー 6とスぺーサ 7の基材となる 絶縁性のフィルム上に塗布する界面活性剤層の厚み、 あるいはラミネートする親 水性極性基を有する樹脂層の厚みが数十オングストロ一ム以上あれば認められる 力 長期間にわたって前記効果を持続させるためには、 数百オングス トローム以 上あることが望ましい。

実施の形態 3 .

以下、 本実施の形態 3について、 第 1図を用いて説明する。

まず、 第 1図を用いて、 本実施の形態 3におけるバイオセンサの構成について 説明する。 実施の形態 1においては、 前記カバー 6ゃスぺーサ 7の材料自体に界 面活性剤を練りこむことで、 前記カバー 6ゃスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面す る部分が親水性を有するようにしたが、 本実施の形態 3においては、 キヤビティ 1 2に面するカバ一 6とスぺーサ 7の表面を化学的に表面処理、 加工を施し、 力 バー 6ゃスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面する部分が親水性を有するようにした ものである。

前記カバ一 6やスぺ一サ 7のキヤビティ 1 2に面する部分を化学的に表面処理、 加工する具体的な方法としては、 例えばプラズマ放電処理の代表的なものである コロナ放電処理やグロ一放電処理が挙げられ、 キヤビティ 1 2に面するカバー 6 やスぺ一サ 7の表面にカルボキシル基、 ヒ ドロキシル基、 カルボニル基等の親水 性官能基を形成させて、前記カバー 6ゃスぺーサ 7の材料表面を化学的に改質し、 表面濡れ性を向上させる。

また、 化学的な処理が行い得るカバー 6ゃスぺーサ 7の材料としては、 上述の ようなポリエチレンテレフタレ一トゃポリカーボネートに加え、 ポリブチレンテ レフタレート、 ポリアミ ド、 ポリ塩化ビュル、 ポリ塩化ビニリデン、 ポリイミ ド、 ナイロンなどが使用できる。

以上のように本実施の形態 3によれば、 血液が導入されるキヤビティ 1 2に面 するカバー 6とスぺーサ 7の表面に、 化学的な表面処理、 加工を施すことで化学 的に改質し、 前記カバー 6とスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面する部分が親水性 を有するようにしたので、 キヤビティ 1 2の側壁の濡れ性を向上させ、 吸引口 8 力 ら採取される血液を素早く確実にキヤビティ 1 2内に導入させることができる。 またそれに伴い、 試薬層 1 0上の界面活性剤層 1 1をなくすことができ、 バイオ センサの製造工程を簡略化することができる。

なお、 化学的に表面性状を改質する処理としてはプラズマ放電処理以外にも、 カップリング反応処理、 オゾン処理、 紫外線処理等があり、 何れの処理方法を用 いた場合でも前記同様の効果が期待できる。

実施の形態 4 .

以下、 本実施の形態 4について、 第 1図を用いて説明する。

まず、 第 1図を用いて、 本実施の形態 4におけるバイオセンサの構成について 説明する。 実施の形態 1においては、 前記カバー 6やスぺ一サ 7の材料自体に界 面活性剤を練りこむことで、 前記カバー 6ゃスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面す る部分が親水性を有するようにしたが、 本実施の形態 4においては、 キヤビティ 1 2に面するカバー 6ゃスぺーサ 7の表面を粗面化して、 微細且つ連続的な粗面 (凹凸） を材料表面に形成させ、 カバー 6ゃスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面す る部分が親水性を有するようにしたものである。

前記カバ一 6やスぺ一サ 7の表面を粗面化する具体的な方法としては、 サンド ブラスト処理、 放電加工、 ノングレア処理、 マット処理、 化学メツキ等が挙げら れ、 該処理を行うことでキヤビティ 1 2に面するカバー 6ゃスぺーサ 7の表面を 粗面化し、 該カバー 6ゃスぺーサ 7の表面濡れ性を向上させる。

また、 このような処理を行いうるカバー 6やスぺ一サ 7の材料としては、 上述 のように、 ポリエチレンテレフタレ一トゃポリカーボネートに加え、 ポリブチレ ンテレフタレ一ト、 ポリアミ ド、 ポリ塩化ビュル、 ポリ塩化ビ-リデン、 ポリイ ミ ド、 ナイロンなどが使用できる。

以上のように本実施の形態 4によれば、 キヤビティ 1 2に面するカバー 6ゃス ぺーサ 7の表面に微細、 且つ連続的な粗面 （凹凸） を形成させることにより、 前 記カバー 6とスぺーサ 7のキヤビティ 1 2に面する部分が親水性を有するように したので、 キヤビティ 1 2の側壁の濡れ性を向上させ、 吸引口 8から採取される 血液を素早く確実にキヤビティ 1 2内に導入させることができる。 またこれに伴 い、 試薬層 1 0上の界面活性剤層 1 1をなくすことができ、 バイオセンサの製造 工程を簡略化することができる。

実施の形態 5 .

以下、 本実施の形態 5について第 1図を用いて説明する。

まず、 第 1図を用いて、 本実施の形態 5におけるバイオセンサの構成について 説明する。 実施の形態 1から 4においては、 キヤビティ 1 2の側壁、 すなわちキ ャビティ 1 2に面するカバ一 6やスぺ一サ 7に処理を施し、 親水性を有するよう にしたものについて説明したが、 本実施の形態 5においては、 前記カバー 6ゃス ぺ一サ 7だけでなく、 作用極 1や対極 2、 及び試薬層 1 0を形成する絶縁基板 5 の表面にも上述したような親水性の処理を施すようにしたものである。

以下、 カバー 6ゃスぺーサ 7だけでなく、 絶縁基板 5にも親水性処理を施すこ とにより得られる効果について説明する。

まず、 その 1つ目として、 絶縁基板 5の表面が親水性を有するように処理する と、 液体試料の吸引をさらに助成できる、 という効果がある。

例えば、 吸引口 8の高さ スぺ一サ 7の厚み） が比較的大きい場合 （第 1図 に示すセンサでは 0 . 3腿以上） に、 液体試料として高へマトクリツト値を有す る血液を低温環境下 （1 0 °C以下） にて吸引させたときには、 上述のようにカバ 一 6とスぺーサ 7を親水性にしただけでは十分に吸引を助成する効果が得られず、 吸引能力が低下する傾向にある。 そこで、 カバ一 6ゃスぺーサ 7に加え、 絶縁基 板 5にも実施の形態 1から 4で述べたような親水性処理を施し、 液体試料の吸引 をさらに助成することができる。

次に、 2つ目として、 絶縁基板 5の表面が親水性となるように処理した後、 そ の上に電極を形成するようにすれば、 絶縁基板 5と電極との密着性が飛躍的に向 上する、 という効果がある。

例えば、 バイオセンサ製造時に、 電極および試薬層 1 0を複数個形成した絶縁 基板 5に、 それらそれぞれの電極や試薬に対応する位置に、 キヤビティ 1 2を形 成するための切り欠き溝を形成したスぺーサ 7と、 空気逃げ孔 9を形成したカバ 一 6とを貼り合わせた後、 センサの外形どおりにプレス等によつて打ち抜いて第 1図に示すセンサを得る場合、 その打ち抜く際に発生していた衝撃によって、 電 極が絶縁基板 5から剥離したり、 電極にクラックを生じたりしていた。 これは、 もともと極性が非常に小さい絶縁基板 5に、 導電性材料からなるぺ一ストを印刷 して前記電極を形成していたことによるものである。 そこで、 絶縁基板 5にも実 施の形態 1から 4で述べたような親水性処理を施して、 もともと極性が非常に小 さい表面を有する絶縁基板 5の材料表面に極性をもたせ、 前記電極の材料として 用いられる導電性材料からなるペース 卜の前記絶縁基板 5上への乗り、 付着力を 良くし、 電極が絶縁基板 5から剥離したり、 電極にクラックが生じたりするのを 防ぐことができる。

以上のように本実施の形態 5によれば、 キヤビティ 1 2に面するカバ一 6ゃス ぺ一サ 7だけでなく、 絶縁基板 5にも親水性処理を施すようにしたので、 カバー 6ゃスぺーサ 7だけに親水性処理する場合より、 吸引口 8から採取された血液の 吸引をさらに助成することができる。 また、 前記電極を形成する前に絶縁基板 5 に親水性処理を施して該絶縁基板 5に極性をもたせるようにしたので、 絶縁基板 5に対する電極の付着力が増し、 センサ製造時に生じていた電極の絶縁基板 5か らの剥離や、 電極に生じるクラックを防止することができる。 なお、 実施の形態 4で説明した親水性処理である、 材料表面に粗面を形成する方法において、 密着 性の効果が期待できる粗面 （凹凸） のレベルは、 0 . 0 0 1 μ m〜 1 μ mの範囲 であり、 特に 0 . 0 1 /z m〜0 . 1 μ πιのものが望ましい。

以下、 本発明の実施例 1、 2について説明する。

(実施例 1 )

コロナ放電処理 （電力量： 4 0 0 W、 放電処理速度： 3 O m/min) を施したポ リエチレンテレフタレートからなる絶縁基板 5上に、 スクリーン印刷により作用 極 1と対極 2とからなる電極層を設け、その上に酵素（グルコースォキシダーゼ） と電子伝達体 （フェリシアン化カリウム） とを含む試薬層 1 0を形成した後、 ポ リエチレンテレフタレ一トからなるスぺーサ 7と、 予めァニオン界面活' 剤であ るアルキルベンゼンスルホン酸塩が 1 %程度配合されたポリエチレンテレフタレ ートからなるカバ一 6との貼り合わせにより、 血液が導かれる毛細管となる溝が 形成された血糖値測定センサを作製した。

表 1は、 このようにして作製したセンサの血液吸引能力を示すものである。 こ こでは、 吸引口 8の寸法が高さ 0 . 1 5 mm、 幅 2 . O ramのものを用いた。 表 1中 の数値は、 過酷環境下 （環境温度 5 ° (：、 へマトクリツト値 6 5 %) に於いて、 血 液が導かれる毛細管となる溝に完全に血液が充たされる迄に要した時間であり、 従来センサに対して同等の血液吸引助成効果が得られたことを示すものである。 表 1

血液吸引速度比較 （π=5) なお、 本実施例 1で用いたポリエチレンテレフタレートの絶縁基板 5、 並びに カバー 6の濡れ指数 （表面張力） は、 未処理品 4 8 dyn/cm であるのに対して、 コロナ放電処理を施した後の絶縁基板 5の表面、 並びにアルキルベンゼンスルホ ン酸塩を配合したカバー 6の表面の濡れ指数は、何れも 5 4 dynZcm以上であり、 血液吸引を助成するのに十分な濡れ性が確保されたことを示すものである。

第 2図は、 血中グルコース濃度 5 3〜9 9 2 mg/dl に於けるセンサ感度を比較 したものである。 センサ感度とは、 血液を毛細管内に吸引させた後、 約 2 5秒間 試薬と血液中のグルコースとの反応を促進させた後、 リード 3 , 4間に 0 . 5 V の電圧を印加し、 その 5秒後に得られた電流値であり、 第 2図に示すグラフ中の 数値は n = 1 0回測定の平均値である。 第 2図に示す通り、 本実施例 1のセンサ の感度は、 従来センサの感度に対し約 5 %の高感度化を示した。 これは界面活性 剤層 1 1を廃止することにより、 血液に反応する試薬層 1 0の溶解性が向上した ことを裏付けるものである。

また表 2は、 第 2図における 1 0回測定時の繰り返し精度 （C V値） を比較し たものである。 この結果により、 本実施例 1のセンサにおける測定ばらつき （セ ンサ個々のバラツキ） が、 従来センサにおける測定ばらつきに対し、 大幅に軽減 されたことがわかる。 ， 表 2

センサ精度 （CV値） 比較 第 2図及び表 2の結果から明らかなように、 本実施例 1のセンサを用いること で、 バラツキの少ない高感度なバイオセンサを実現することができる。

また、 絶縁基板 5上へコロナ放電処理を施すことにより、 電極層と絶縁基板 5 との密着性がどの程度向上したのかも併せて確認した。 J I S K 5 4 0 0 (塗料 —般試験方法；付着性；碁盤目テープ法） に準じ l mm間隔、 ます目数 1 0 0の碁 盤目を作製し、 セロハン粘着テープでの電極剥離度合いを確認した結果、 コロナ 放電処理を行わない従来の場合では、 5 / 1 0 0ますの頻度で電極の剥離が発生 したのに対し、 本実施例 1のセンサでは、 0ノ 1 0 0ますと明確な有意差が確認 された。

(実施例 2 )

ポリエチレンテレフタレ一トからなる絶縁基板 5上に、 スクリーン印刷により 作用極 1と対極 2とからなる電極層を設け、 その上に酵素 （グルコースォキシザ ーゼ） と電子伝達体 （フェリシアン化力リウム） とを含む試薬層 1 0を形成した 後、 ポリエチレンテレフタレートからなるスぺ一サ 7と、 ポリエチレンテレフタ レ一ト上に親水性の極性基を有するポリエステル系樹脂が薄膜形成された複合フ イルム （表面濡れ指数： 5 4 dynZcm以上） からなるカバ一 6との貼り合わせに より、 血液が導かれる毛糸 管となる溝が形成された血糖値測定センサを作製し、 前記実施例 1と同様な評価を実施した。 表 3は、 上述したようにして作成された センサの血液吸引速度を比較したものであり、 第 3図は、 血中グルコース濃度 5 3〜 9 9 2 mg/dl におけるセンサ感度を比較したものであり、 表 4は、 第 3図に おいて 1 0回測定時の繰り返しセンサ精度 （C V値） を比較したものである, 表 3

表 4

センサ精度 （CV値） 比較

これらにより、 実施例 1と同様優れた血液吸引能力、 及びセンサ応答特性 （感 度、 C V値） が確認された。 産業上の利用可能性

本発明にかかるバイオセンサは、 該センサのキヤビティから液体試料を毛細管 現象にて導入させて該液体試料中の特定成分を分析する際の、 前記センサの感度 やばらつきを向上させるバイオセンサとして利用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 液体試料が毛細管現象にて導入されるキヤビティを備え、 導入された前記 液体試料と試薬との反応により、 液体試料中の成分を分析可能なバイオセンサに おいて、

前記キヤビティに面する前記センサの側壁のうち、 少なくとも一部の側壁の表 面自体が親水性を有する、

ことを特徴とするバイオセンサ。

2 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、

前記キヤビティに面する前記センサの側壁が、 界面活性剤を混ぜた樹脂材料に よって形成されている、

ことを特徴とするパイォセンサ。

3 . 請求の範囲第 2項に記載のバイオセンサにおいて、

前記界面活性剤の添加量を 0 . 0 1重量％以上とする、

ことを特徴とするバイオセンサ。

4 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、

前記キヤビティに面する前記センサの側壁が、 界面活性剤でその表面が被覆さ れたフィルムによって形成されている、

ことを特徴とするバイオセンサ。

5 . 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、

前記キヤビティに面する前記センサの側壁が、 親水性極性基を有する樹脂でそ の表面が被覆されたフィルムによつて形成されている、

ことを特徴とするバイオセンサ。

6 . 請求の範囲第 4項または請求の範囲第 5項に記載のバイオセンサにおいて、 前記フィルムを被覆する、 前記界面活性剤または前記親水性極性基を有する樹 脂の厚みを、 数十オングス トローム以上とする、

ことを特徴とするバイォセンサ。

7 . 請求の範囲第 1項に記載のバイォセンサにおいて、

前記キヤビティを形成する側壁のうち、 少なくとも一部の側壁の表面が、 化学 的に改質されている、

ことを特徴とするバイォセンサ。

8 . 請求の範囲第 7項に記載のバイォセンサにおいて、

プラズマ放電処理、 カップリング反応処理、 オゾン処理、 紫外線処理のうちの いずれかの処理を施すことにより、 前記キヤビティに面する側壁のうち、 少なく とも一部の表面に、 親水性官能基を形成させる、

ことを特徴とするバイォセンサ。

9 . 請求の範囲第 1項に記載のバイオセンサにおいて、

前記キヤビティに面する側壁のうち、 少なくとも一部の側壁の表面が、 粗面で 形成されている、

ことを特徴とするバイォセンサ。

1 0 . 請求の範囲第 9項に記載のバイオセンサにおいて、

サンドブラス ト、 放電加工、 ノングレア処理、 マット処理、 化学メツキのいず れかを施すことにより、 前記キヤビティに面する側壁のうち、 少なくとも一部の 表面に、 粗面を形成する、

ことを特徴とするバイォセンサ。

1 1 . 請求の範囲第 1項ないし請求の範囲第 1 0項に記載のバイオセンサにお いて、

液体試料と反応する試薬が形成される側壁の表面も親水性を有する、

ことを特徴とするバイオセンサ。

1 2 . 請求の範囲第 1項ないし請求の範囲第 1 0項に記載のバイオセンサにお いて、

液体試料と試薬との反応を検出する電極が形成される側壁の表面も親水性を有 する、

ことを特徴とするバイオセンサ。

1 3 . 請求の範囲第 1 2項に記載のバイオセンサにおいて、

前記基板の表面が、 粗面で形成されており、 該形成される粗面のレベルを、 0 . 0 0 1 μ mから 1 μ mとする、

ことを特徴とするバイオセンサ。