JP2007163220A - 連結型バイオセンサチップ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、試料を簡易に定量、検出することができるセンサチップ、特にバイオセンサチップを提供する。
【解決手段】 基板１、カバー層１’、前記基板とカバー層間に挟装されるスペーサ層８及び前記基板とカバー層の一方或いは両方における少なくとも２本の電極２を有し、前記基板、カバー層及びスペーサ層により中空反応部７が形成されており、前記中空反応部内に検知手段を有し、さらに前記中空反応部における前記基板及びカバー層のいずれか一方の両縁端部に凹型試料導入部４及び前記凹型試料導入部と嵌合する形状の凸型試料導入部３を有することを特徴とするセンサチップ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、試料を簡易に定量、検出することができるセンサチップ、特にバイオセンサチップに関する。本発明は、さらにこのセンサチップの製造方法に関するものである。

バイオセンサチップは、微量試料をチップ内の反応部に導入し、該チップ内で、該微量試料について酵素反応や抗原−抗体反応の生化学反応を起こし、該生化学反応により得られる情報をチップ外へ出力するセンサチップである。このバイオセンサチップは、生体の持つ優れた分子識別能を利用するものであり、微量の化学物質の迅速かつ簡便な測定を可能にするものとして注目されており、例えば、血液中のグルコース量（血糖値）や尿糖値を測定する血糖値センサ、尿糖値センサとして、糖尿病を自己管理し、予防する家庭内健康診断（セルフケア）等に使用されている。

しかし、従来のバイオセンサチップは、大きさが小さいことから、使用者、特に視力が低下した糖尿病患者や高齢者にとって、試料の導入が困難であるという問題点があり、試料の導入部への改良が試みられてきた（特許文献１）。

一方、バイオセンサチップはその特性から、複雑な製造工程を取らざるを得なかったが、同時に形状の安定性が求められ、一枚の電気絶縁性の平面基板を折り加工、曲げ加工あるいは折り曲げ加工することにより、形状の安定性に優れたバイオセンサチップが製造されていた（特許文献２）。

特開２００４−２７９４３３号公報 ＷＯ２００５／０１０５１９公報

本発明は、小型でも、試料を導入しやすく、かつ形状の安定したバイオセンサチップを提供することを目的とする。従って、視力の低下した人にとっても、使用しやすいものとなっている。さらに、微量の試料であっても検査可能であることにより、使用者にとって、負担の少ないバイオセンサチップを提供することにある。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、凹型試料導入部及び凸型試料導入部を有するセンサチップを開発することで、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
（１） 基板、カバー層、前記基板と前記カバー層間に挟装されるスペーサ層及び前記基板と前記カバー層の一方或いは両方において少なくとも２本の電極を有し、前記基板、前記カバー層及び前記スペーサ層により中空反応部が形成されており、前記中空反応部内に検知手段を有し、さらに前記中空反応部における前記基板及び前記カバー層のいずれか一方の両縁端部に凹型試料導入部及び凸型試料導入部を有することを特徴とするセンサチップ。
（２） 基板、カバー層の対応する両縁端部のそれぞれに凹型試料導入部と凸型試料導入部を有することを特徴とする（１）に記載のセンサチップ。
（３） 凹型試料導入部は凸型試料導入部と嵌合する形状であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のセンサチップ。
（４） 複数の中空反応部を有し、前記中空反応部の両縁端部のそれぞれに凹型試料導入部と凸型試料導入部を有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のセンサチップ。
（５） 凹部の中央に突起、凸部の中央に窪みを有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のセンサチップ。
（６） 基板、カバー層、前記基板と前記カバー層間に挟装されるスペーサ層及び前記基板とカバー層の一方或いは両方における少なくとも２本の電極を有し、前記基板、前記カバー層及び前記スペーサ層により中空反応部を形成するセンサチップの製造方法であって、前記基板あるいは前記カバー層を切断刃により作製する際に、前記切断刃の形状が前記中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっており、凸型試料導入部と凹型試料導入部を形成することを特徴とするセンサチップの製造方法。
（７） 互いに平行な複数の切断刃を用いることを特徴とする（６）に記載のセンサチップの製造方法。
（８） 基板、カバー層の対応する両縁端部のそれぞれに凹型試料導入部と凸型試料導入部を形成することを特徴とする（５）〜（７）のいずれか１項に記載のセンサチップの製造方法。
（９） 基板とカバー層が１枚のシートからなり、折りたたむことにより製造されることを特徴とする（５）〜（８）のいずれか１項に記載のセンサチップの製造方法
に関する。

本発明のセンサチップは、中空反応部における前記基板及びカバー層のいずれか一方の両縁端部に凹型試料導入部及び凸型試料導入部を有することにより、試料導入部を認識しやすいセンサチップとなっており、視力の低下した人にとっても使用しやすいものとなっている。例えば、血糖値を測定する際には、採血対象者が指から採血する際、その指を当てて試料導入部を認識可能である。また、使用者の好みにより、試料を導入する形状を凹型もしくは凸型のうちから選ぶことが可能である。また、中空反応部を２つ形成した場合には、凹型もしくは凸型を選ぶことによって、異なる試料を測定可能である。

また、本発明のセンサチップは、微量の試料であっても測定可能なため、特に血液中の成分の測定においては、使用者にとって負担の少ないものとなっている。

本発明のセンサチップは、中空反応部に対応する箇所で円弧状に曲がっている、切断刃を用いることにより、凹型と凸型の試料導入部を持ったセンサチップを、生産可能である。

さらに、本発明のセンサチップは、互いに平行に配置された複数の切断刃を用いることにより、凹型と凸型の試料導入部を持ったセンサチップを、一度に大量に生産可能である。

また、基板とカバー層を１枚のシートから作製することで、製造コストを少なくすることが可能である。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のセンサチップは、特にバイオセンサチップとして、血液中のグルコース量（血糖値）や尿糖値を測定する血糖値センサ、尿糖値センサ等として好適に用いられる。このように、本発明はセンサチップであって、バイオセンサチップであることを特徴とするセンサチップを提供するものである。

本発明におけるセンサチップは、図１および図２において、基板１、カバー層１’、基板１とカバー層１’間に挟装されるスペーサ層８及び基板１とカバー層１’の一方或いは両方における少なくとも２本の電極２を有し、基板、カバー層１’及びスペーサ層により中空反応部７が形成されており、中空反応部７内に検知手段を有し、さらに中空反応部７における基板１及びカバー層１’のいずれか一方の両縁端部に凹型試料導入部４及び前記凹型試料導入部と嵌合する形状の凸型試料導入部３を有することを特徴とする。

本発明のセンサチップは、好ましくは、センサチップの、電極２、薬剤塗布部を除く構造を、積層の断面方向における中心面９に対して対称構造とすることにより、環境の温度や湿度の変化に伴う反りや、経時による反りを生じないセンサチップとしている（図２参照）。

基板１及びカバー層１’の材質としては、絶縁性材料のフィルムが選ばれ、絶縁性材料としては、セラミックス、ガラス、紙、生分解性材料（例えば、ポリ乳酸微生物生産ポリエステル等）、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂、ＵＶ硬化樹脂等のプラスチック材料を例示することができる。機械的強度、柔軟性、及びチップの作製や加工の容易さ、特に下記の二つ折り加工の容易さ等から、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料が好ましい。代表的なＰＥＴ樹脂としては、メリネックスやテトロン（以上、商品名、帝人デュポンフィルム株式会社製）、ルミラー（商品名、東レ株式会社製）等が挙げられる。

基板１及びカバー層１’の厚みの好ましい範囲は、センサチップの用途等により変動し、特に限定されないが、血糖値センサ等バイオセンサチップの場合は、５０〜３００μｍ程度が好ましい。

本発明のセンサチップは、又、基板１とカバー層１’間に挟装されるスペーサ層８を有する。挟装されるとは、スペーサ層８の一方の側が基板と貼り合わされており、他方の側がカバー層１’と貼り合わされていることを意味する。スペーサ層８と基板１又はカバー層１’間に、電極層２があってもよい。

本発明のセンサチップは、さらに基板１とカバー層１’間に中空反応部７を有する。中空反応部７は、センサチップの使用時に試料を導入し、導入された試料が化学反応する部分である。この中空反応部７は、スペーサ層が有する溝により形成することができ、下記のようにその中に電極が含まれ、又バイオセンサチップ等の場合は、触媒、酵素等の生化学反応をさせるための薬剤６がその中に固定されており、これらにより、試料の化学反応が促進される。

本発明のセンサチップにおいて、中空反応部は１つでも良いし、それ以上でも良い。中空反応部が複数ある場合は、それぞれの中空反応部に異なる薬剤を入れることで、異なる試料を測定可能である。図３に記載のセンサチップを例にとれば、基板および／あるいはカバー層の両縁端部に１対の凹型及び凸型試料導入部を形成し、斜めにかつお互いが平行になるように２つの中空反応部を形成し、それぞれ異なる種類の試料を入れることで、１枚のセンサチップで２つの試料を測定可能である。また、凹型及び凸型試料導入部が存在することにより、２つの試料を測定する際に、使用者にとって、２つの中空反応部のうち、どちらに導入すれば良いのか、区別がつきやすいという利点を有する。

例えば、血液中のグルコース量を測定するグルコースバイオセンサチップの場合は、この部分に、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）層や、グルコースオキシダーゼ−電子受容体（メディエータ）混合物層、グルコースオキシダーゼ−アルブミン混合物層、又はグルコースオキシダーゼ−電子受容体−アルブミン混合物層等が形成される。グルコースオキシダーゼ以外の酵素、例えばグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）等を用い、これらの層が形成される場合もある。又、添加剤として緩衝剤や親水性高分子等を薬剤中に含めてもよい。

薬剤の固定、すなわちこれらの層の形成は、後述するレジスト材の貼り合せ等により溝が形成される前に行ってもよく、又溝の形成後、基板、スペーサ層及びカバー層の積層により中空反応部が形成される前でもよく、さらに中空反応部の形成された後に行ってもよいが、薬剤塗布作業の容易さ、薬剤塗布の位置決めの容易さから、溝の形成後、中空反応部の形成前に行うことが通常好ましい。

測定対象である試料、例えば血液、尿や、生産ライン上で抜き取られた水溶液試料等は、試料導入口より前記中空反応部に導入される。本願発明のセンサチップにおいては、試料導入口は凹型及び凸型となっており、試料導入者にとって、認識のしやすいものとなっている。

本発明の凹型及び凸型試料導入口は、試料導入者が導入口を認識できる形であれば特に限定されず、扇型、四角、三角等が挙げられるが、試料導入者の手ざわりを鑑み、好ましくは円形状である。
また、試料導入口は凹型の中央に突起があっても良いし、凸型の中央に窪みがあっても良い。

凹型及び凸型試料導入口４及び３は、基板やカバー層に設けられ、基板及びカバー層のいずれか一方に形成されていても良いし、基板及びカバー層の両方に形成されていても良い。また、試料導入路を通して前記中空反応部と連結されていてもよいし、前記中空反応部が、スペーサ層の少なくとも１方の辺で開口し、試料導入口を形成してもよい。

本発明のセンサチップは、さらに中空反応部７内に、検知手段を有する。ここで、検知手段とは、少なくとも２本以上の電極２からなる。これらの電極は通常、作用極、対極といわれているが、検知手段は、さらに参照極等の他の電極やその他の手段を有してもよい。電極は、中空反応部に所定の電圧を印加する、中空反応部からの電流値を測定する等の作用を奏するものであり、この電極からの信号に基づき試料中の化学物質の検出や定量が行われる。

前記電極２は、中空反応部内で露出しているが、さらに基板、スペーサ層若しくはカバー層内、又はこれらの間に前記電極のリード線部分が形成され、センサチップ外部と電気的に導通可能になっており、このリード線部分を通して所定の電圧の印加や、電流値の測定等が行われる。

前記スペーサ層８は、通常、１層又は複数層のスペーサ材を積層したものである。スペーサ材の材質としては、前記の基板（やカバー層）の形成に用いられる材料等を挙げることができる。スペーサ層８（及び下記のシート層）は、このようなスペーサ材を、貼り合せる、又はスクリーン印刷等の手法で塗布し必要により硬化することにより形成することができる。硬化の方法としては、熱による硬化やＵＶによる硬化が挙げられ、使用される樹脂の種類等により好ましい方法が選択される。スペーサ材同士の貼り合せは、粘着材、接着剤を用いて行われる。又、スペーサ層と前記基板及びカバー層との貼り合せも、粘着材や接着剤を用いて行われる。貼り合せに用いられた粘着材や接着剤の層もスペーサ材となり、スペーサ層を構成する。

粘着材や接着剤の塗布も、スクリーン印刷等の手法で行うことができる。粘着材としては、ゴム系粘着材、アクリル系粘着材、シリコーン系粘着材が例示される。又接着剤としては、エポキシ系、酢酸ビニル系、シリコーン系等の接着剤が例示され、それぞれの材料について、硬化の種類として、熱硬化型、ＵＶ硬化型接着剤を用いることができる。

さらに、基板（又はカバー層）に、電極（及びそのリード線）をスクリーン印刷により形成する際、電極間の絶縁性を高め、かつ電極を物理的に保護する目的で、中空反応部に露出した部分以外の電極（及びそのリード線）を覆うように、基板（又はカバー層）上に、レジスト材により、レジスト層と言われる樹脂層が形成される場合がある。このレジスト材としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が用いられる。このレジスト層もスペーサ材となり、スペーサ層を構成する。

複数層のスペーサ材（粘着材や接着剤等の層も含む。）からなる場合は、下記の条件のもと、各スペーサ材は材質、厚み等がそれぞれ異なっていても良いが、中心面に対し、スペーサ層が対称であることが好ましく、同じ材質、厚み等が好ましい。

ここでシート層とは、スペーサ層を構成する層であって、前記中心面の両側にあるそれぞれの層を言い、単層のスペーサ材からなる場合もあるし、又は複数層のスペーサ材の積層体からなる場合もある。シート層の形成は、レジスト材、粘着材や接着剤等の、基板上への塗布、硬化や、スペーサ材と基板上との積層、又は複数層のスペーサ材の積層により行うことができる。スペーサ材の積層には、レジスト材、粘着材や接着剤が用いられ、このレジスト材、粘着材や接着剤の層もスペーサ材となりシート層を構成する。

前記のとおり、スペーサ層が有する溝同士を重ねて得られる空間は、中空反応部を形成する。なお、溝同士を重ね合わせることができるためには、それぞれの溝は、互いに形状が鏡像の関係にある必要がある。製作の容易さや、薬剤の塗布の容易さから、それぞれの溝は、直線状であることが好ましい。

本発明のセンサチップの中空反応部７は、１００〜３００ｎｌであることにより、微量の試料の測定が可能である。

本発明のセンサチップは、例えば、基板及びカバー層を形成する基板シート上に、シート層を貼り合せ、これをこの基板シートを略２等分する中心線１１を中心とし、シート層同士が相対するように、２つ折りすることによっても得られる。ここで、基板及びカバー層を形成する基板シートとは、センサチップ作成後は、基板及びカバー層となる部材を言う。

中心線を中心として２つ折りする方法には、この中心線の位置で２つ折りする方法（図２参照）とともに、中心線に平行でかつ中心線から等距離にある折り曲げ線１２の位置で、断面がコの字型になるように、折り曲げる方法も挙げられる（図５参照）。シート層同士の貼り合せや、基板シート上へのシート層の貼り合せには、粘着材や接着剤が用いられ、この粘着材や接着剤の層もスペーサ材となりスペーサ層を構成する。シート層の最上面のスペーサ材に接着機能を持たせ、粘着材や接着剤を用いずに貼り合せることも可能である。

シート層は、前記中心線を軸として対称の関係にある１対の溝を有し、かつ少なくとも一方の溝内に検知手段、すなわち電極を含むように基材シートと貼り合わされる。従って、中心線を中心として２つ折りすることにより、溝は重なり、その中に検知手段（電極）を含む中空反応部７が形成される。

基板シートを中心線で２つ折りして、センサチップを形成する場合、基板シートを略２等分する中心線を軸として対称の関係にある１対の溝を有するシート層を、少なくとも一方の溝がその中に検知手段を含むように積層して積層体を形成した後、前記中心線を中心として前記積層体を、前記１対の溝が互いに重なり合い中空反応部を形成するように２つ折りし、前記シート層同士を貼り合せることによって、本発明のセンサチップは得られる。

基板シートを２つ折りにする場合には、スペーサ層８を基板シートの２つ折り前に積層しても良いし、及び２つ折り後に挿入しても良い。

スペーサ層８を、基板シートの２つ折り前に積層する方法、及び２つ折り後に挿入する方法のいずれの場合でも、基板シートとして熱可塑性樹脂からなるものを用い、２つ折り後、２つ折り部分を熱処理することが好ましい。この熱処理により、折り曲げによる残留応力が解消しこの部分が固定化するので、基板とカバー層との位置関係の経時等による変動を抑制する効果が増す。

上述のように、２つ折りには、断面がコの字型になるように、折り曲げる方法も含まれる。２つ折り及びその後の熱処理については、基板シートとしてＰＥＴ等の熱可塑性樹脂を用いた場合は、熱可塑性樹脂からなるシートをプレス成形のように熱を印加しつつ折り曲げてコの字状に成形する方法が、精度良く経済的に製造できるので特に好ましい。この時、あらかじめシートの中心線に沿って部分的に孔を空けたり（いわゆるミシン目）、溝を形成したり（いわゆるハーフカット）する処理を行なった後、折り曲げを行えば、折り曲げ精度は更に改善される。なお、基板とカバー層の固定強度を高く保つためには、孔を空ける方法よりも、溝で処理をする方法が望ましい。

熱可塑性樹脂の熱処理温度は、一般的には、樹脂軟化温度（ガラス転移温度）と融点の中間以上で、融点以下の温度が望ましい。樹脂軟化温度と融点の中間の温度未満では、２つ折り部分の残留応力の解消が充分でなく、折り曲げ状態が経時変化する可能性がある。一方、融点を越えると樹脂の変形が大きくなり、きれいな折り曲げ面が維持できなくなる場合がある。例えば、ＰＥＴ樹脂の樹脂軟化温度は７０℃程度であり、融点は２５０℃程度であるので、ＰＥＴ樹脂からなる基板シートの場合、２つ折り部分の熱処理の温度としては、１６０℃以上２５０℃以下が望ましい。一方、ＧＯＤ、ＧＤＨ等の酵素は６０℃以上の温度で劣化する可能性があるので、これらを用いたバイオセンサチップの場合は、この酵素の固定部分が６０℃以上とならないよう、熱処理の温度を調整する、中空反応部７と中心線１１を十分な距離だけ離す、等の処置をすることが望ましい。

バイオセンサチップの場合は、酵素等からなる薬剤が、中空反応部内の基板上やカバー層上に固定される。スペーサ層８を、基板シートの２つ折り前に基板シートに積層する方法においては、このような薬剤の固定は、２つ折り前、２つ折り後のいずれにおいても行うことができる。

但し、２つ折り後の固定は、ディスペンサ等による滴下による塗布が困難な場合が多いので、生産性の観点からは、２つ折り前に基板シート上に固定する方法が好ましい。一方、２つ折り前の固定では、前記の２つ折り部分の熱処理を行う場合は、酵素等の薬剤が熱により劣化する可能性がある。そこで、酵素等の薬剤が熱に弱い場合は、この薬剤固定部分が加熱領域から外れるようする、等の処置が必要である。なお、薬剤の固定位置の位置決めを容易にするためには、スペーサ層の積層前よりもスペーサ層の積層後に薬剤の固定を行う方法が好ましい。

本発明は、さらに本発明のセンサチップの製造方法も提供する。すなわち、基板１、カバー層１’、前記基板とカバー層間に挟装されるスペーサ層８及び前記基板とカバー層の一方或いは両方における少なくとも２本の電極２を有し、前記基板、カバー層及びスペーサ層により中空反応部７を形成するセンサチップの製造方法であって、前記基板あるいは前記カバー層を切断刃により作製する際に、互いに平行に配置された複数本の切断刃を用い、これらの切断刃の形状が前記中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっており、凸型試料導入部３と凹型試料導入部４を対向して形成することを特徴とするセンサチップの製造方法を提供する。

また、本発明では、基板１、カバー層１’の対応する両縁端部のそれぞれに凸型試料導入部３と凹型試料導入部４を形成するセンサチップの製造方法を提供する。

上述のいずれの製造方法においても、センサチップ１枚単位でその実施を行う場合は、生産性が低いとともに、基板とカバー層間の距離の、センサチップ毎のばらつきも大きくなり、その結果、反応部の体積のばらつきが大きくなり、測定値のばらつきが大きくなるとの問題が生じやすい。そこで、図６に示すように、１枚の基板シートであって、多数のセンサチップに相当する大きいシートを用い、多数組の検知手段を形成しながら、上述の製造方法を実施し、多数のセンサチップを１枚の基板シート上に形成した後、個別のセンサチップ毎に裁断する方法が好ましい。この方法により、生産性が向上するとともに、多数のセンサチップが一連の工程で製造されるので、反応部の体積のばらつき等を防ぐことができる。

この方法での検知手段の形成においては、多数組の検知手段が、前記中心線の方向に並列するように形成される。ここで、１組の検知手段とは、個別のセンサチップ１枚の検知手段に該当する電極の組を言い、少なくとも作用極、対極と言われる２極が含まれる。多数組の検知手段が形成された１枚の基板シートに関して、前記の２つ折りや、スペーサ層の形成、スペーサ層の挿入等が行われることにより、多数のセンサチップが、中心線の方向に並列して連結された積層体が得られる。

この積層体を、中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっている、互いに平行に配置された多数本の切断刃を用いて、図６において、紙面に対して垂直方向より、紙面を貫通するように裁断することにより、分離された多数のセンサチップが得られる。この際、切断刃が中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっていることにより、図１の３及び４に示す一対の凹凸試料導入部を同時に製造可能である。裁断は、裁断されたそれぞれのチップに、少なくとも１組の検知手段が含まれるように行われる。このように、本発明の製造方法は、検知手段を、前記中心線の方向に並列させながら多数組形成し、得られた積層体を、少なくとも１組の検知手段がそれぞれのセンサチップ内に含まれるように、中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっている、互いに平行に配置された多数本の切断刃を用いて裁断することを特徴とするセンサチップの製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明は、２つ折りされた基板１および１’、及びこの基板間に挟装されるスペーサ層８を有し、さらに基板間に中空反応部７及びこの中空反応部７内に検知手段を有するセンサチップの製造方法であって、検知手段が形成された基板上に、この基板を略２等分する中心線１１を軸として互いに線対称の関係にある溝の対を一対以上有するシート層を、溝の中の少なくとも１本が前記検知手段を含むように積層して、積層体を得る工程、前記溝の対のそれぞれの溝に対応する基板上の位置に薬剤を同時に塗布する工程、及び、前記２つの工程後に、前記中心線１１を中心として前記積層体を２つ折りし、前記シート層同士を貼りあわせてスペーサ層８を形成する工程、を有することを特徴とするセンサチップの製造方法を提供するものである。本発明のセンサチップの製造方法においては、切断刃が中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっていることにより、凹型試料導入部及び凹型試料導入部４と対称形の凸型試料導入部３を持ったセンサチップを製造可能である。

本発明の製造方法においては、通常、２つ折り前の基板上に前記の検知手段が形成される。検知手段の形成は、スクリーン印刷、めっき、蒸着、金属テープの貼付け等により行うことができる。検知手段の形成は、前記中心線の一方の側のみに行ってもよいし、両方の側に行ってもよい。又、下記のように、一連の工程で多数のセンサチップを製造する場合は、多数組の検知手段が、前記中心線の方向に並列して形成される。ここで、１組の検知手段とは、センサチップの一枚に含まれる電極の組であり、少なくとも作用極、対極の２極を有する。

前記シート層は、前記中心線１１を軸として互いに線対称の関係にある溝の対を１対以上、すなわち２本以上有する。基板とシート層の積層は、シート層の有する溝の少なくとも１本が、前記検知手段を含むように、すなわち電極が溝内に露出するように行われる。

このシート層では、２本以上の溝が同一平面上に存在するため、２本以上の溝を同一工程で形成することができ、別個に形成する場合よりも生産性を高めることができる。シート層の積層及び溝の形成方法としては、例えば粘着層を有するテープを検知手段が形成された基板上に貼付け、両方の溝を形成させても良い。

樹脂をスクリーン印刷等の方法で塗布する方法が、１つの工程、すなわち１回の塗布で、一対以上の溝有するシート層を基板上に積層できるので、生産性上好ましい。この方法によれば、単に印刷の版の形状を変えるだけで、１つの溝を形成する場合と同じ工程的な負荷で、容易に２本以上の溝を形成させることができる。このように、本発明の製造方法は、中心線１１を軸として互いに線対称の関係にある溝の対を一対以上有するシート層の積層が、基板上への樹脂の塗布により、１つの工程で行われることを特徴とするセンサチップの製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法においては、基板上の、溝に対応する位置に、触媒や酵素等の薬剤が塗布される。前記のように溝は少なくとも２本であるが、本発明の製造方法は、この少なくとも２本の溝に対応する箇所に、同時に薬剤を塗布することを特徴とする。従来の製造方法では、２箇所への薬剤の塗布は別個に行われ、生産性が低かった。しかし、本発明では、上記の構成により、２箇所同時の塗布が可能となり、その結果、すぐれた生産性が達成される。

シート層の積層の工程、及び薬剤の塗布の工程が行われることにより、基板上に２本以上の溝が形成され、２本以上の溝内に薬剤が塗布されている積層体が得られるが、その後、この積層体は前記中心線を中心として２つ折りされる。前記のように断面がコの字状となるように２つ折りしてもよい。すると、シート層同士が重なるが、この重なったシート層同士を貼り合わすことによりスペーサ層が得られ、２つ折りされた基板に、スペーサ層が挟装されたセンサチップが製造される。又、中心線を中心として２つ折りされることにより、シート層の有する１対の溝は重なり、中空反応部を形成する。１対の溝のそれぞれには、すでに薬剤が塗布されているので、この中空反応部ではその上面及び下面の両者に薬剤が配置されている。

シート層の積層の工程、及び薬剤の塗布の工程は、いずれを先に行ってもよい。本発明のセンサチップは、一例として、薬剤の塗布の工程を先に行うものであり、センサチップの製造方法であって、薬剤を塗布する工程後に、溝の対を有するシート層を形成し積層体を得る工程を行うことによって得ることが可能である。この方法では、薬剤の塗布後、その周囲に、シート層の部材を貼り付ける、あるいは樹脂を塗布する等の方法により、シート層が形成される。

又、本発明の別な一例として、シート層の積層の工程を先に行うものであり、センサチップの製造方法であって、溝の対を有するシート層を形成し積層体を得る工程後に、薬剤を塗布する工程を行うことを特徴とするセンサチップの製造方法を提供するものである。このシート層の積層の工程を先に行う方法によれば、２つ折り前に、中空反応部の領域が明確になる。従って、薬剤の塗布面積と塗布位置を、塗布前に容易に規定できるので、製造の容易さの観点からは好ましく、又高品質のバイオチップを作成のためには好ましい。

シート層上の、中心線を軸として互いに線対称の関係にある１対の溝としては、２つ折り前の状態で、中心線から互いに等距離にある、平行な２本の直線状の溝が好ましい。この場合は、２本のノズルを固定した簡単な構造の塗布機で２本の溝に対応する位置に、同時塗布ができる。すなわち、この場合は、例えば、上面用と下面用の２本のノズルを配する１台の塗布機を用い、単に２つのノズル間隔を固定して配置し、塗布機もしくは積層体を平行移動させるだけで、連続的に、両方の塗布面に同時に薬剤を塗布できるので、極めて経済的である。このように本発明は、センサチップの製造方法であって、対を構成する溝が、互いに平行で直線状であることを特徴とするセンサチップの製造方法を提供するものである。

２以上の溝に塗布する薬剤は同じでも良いし異なっていても良い。前記のように、一方に酵素、一方に界面活性剤を塗布すると、試料導入口が小さい場合でも反応層中への試料の導入が極めてスムーズになり、かつ反応部内の試料の分布が均一となり、検査時間が短縮されると共に、検査のバラツキも低減される効果がある。また、両面に同一の酵素を塗布すると、試薬と酵素の接触面積を大きくすることができるので、試薬と酵素の反応時間を短縮することができる。また、両面に、異なる化学物質に対して反応する異種の酵素を塗布すると、複数の試薬検知機能を有するバイオチップを作成することができる。

本発明においては、前記例示の塗布機において、異なるノズルを異なる薬剤用とするだけで、工程上の負荷を増すことなく、異なる薬剤を塗布することができる。本発明の異なる薬剤を塗布する一例として、対を構成するそれぞれの溝に対応する位置に、それぞれ異なる薬剤を、同時に塗布することを特徴とするセンサチップの製造方法を提供するものである。

なお、個別のセンサチップ１枚単位でその製造を行う場合は、生産性が低いとともに、基板とカバー層間の距離の、センサチップ毎のばらつきも大きくなり、その結果、反応部の体積のばらつきが大きくなり、測定値のばらつきが大きくなるとの問題が生じやすいが、本願発明においては、多数のセンサチップの基板となる相当する１枚の大きい基板、すなわち個別のセンサチップの各基板が連結した基板を用い、この上に多数組の検知手段を形成した上で、前記の製造方法を実施し、多数のセンサチップを１枚の基板上に形成した後、中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっている、互いに平行に配置された多数の切断刃を用いて、個別のセンサチップ１枚毎に裁断している。この方法により、生産性が向上するとともに、多数のセンサチップが一連の工程で製造されるので、反応部の体積のばらつき等の問題を防ぐことができる。

この方法においては、多数組の検知手段が、前記中心線の方向に並列するように形成される。又、基板は、多数組の検知手段を、前記中心線の方向に並列するように形成することができる大きさ及び形状を有するものである。さらに、シート層の大きさや、薬剤が塗布される位置等もこの大きさに対応する。多数組の検知手段が形成された１枚の基板に関して、前記と同様な、シート層の積層や、薬剤の塗布が行われ、その後２つ折りされることにより、多数のセンサチップが、中心線の方向に並列して連結された積層体が得られる。

この積層体を、前記中心線に垂直な１又は複数の直線に沿って裁断することにより、各個別のセンサチップは分離され、多数のセンサチップが得られる。裁断は、裁断されたそれぞれの個別センサチップに、少なくとも１組の検知手段が含まれるように行われる。すなわち、本発明は、センサチップの製造方法であって、基板上に形成された検知手段が、前記中心線の方向に並列した多数組の検知手段からなり、形成された積層体を、中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっている、互いに平行に配置された多数の切断刃を用いて、検知手段の少なくとも１組がそれぞれに含まれるように裁断する工程を、さらに有することを特徴とするセンサチップの製造方法を提供するものである。

この多数のセンサチップの製造方法においては、個別のセンサチップへの裁断は２つ折りし、シート層同士の貼り合せ後行われるが、この方法により、裁断時のダストが反応部中に異物として入り込むことを防止することができ、又、２つ折りの工程を１回で済ませられるので、生産性上も有利である。又この多数のセンサチップの製造方法においても、溝又は溝に対応する位置にある薬剤の塗布部は一直線であることが好ましい。このようにすれば、前記と同様の理由により、塗布機の操作も容易であり、又ノズルの移動量を最も短くできかつスムーズに移動できるので、経済的に生産することができる。

なお、基板となる１枚のシート上に、中心線の方向に並列した多数の検知手段からなる組を、さらに、中心線と垂直な方向に複数組形成し、それらに、前記と同様にシート層の積層や溝の形成を行い、さらに前記と同様に薬剤の塗布を行った後、中心線の方向に基盤となるシートに対して垂直な方向から、シートを貫通するように裁断して各組を分離し、その後各組毎に２つ折りを行い、さらに個別のセンサチップに裁断する方法も、より生産性の高い方法として採用することができる。

本発明のセンサチップを上側から見た図である。 本発明のセンサチップを側面から見た図である。 ２つの中空反応部を有する本発明のセンサチップを上側から見た図である。 凸部に窪み、凹部に突起を有する試料導入部の図である。 折りたたみにより製造する本発明のセンサチップを上側から見た図である。 多数のセンサチップを含む基板シートである。 コの字型に折りたたんだ本発明のセンサチップを側面から見た図である。

符号の説明

１ 基板シート
１’ カバー層シート
２ 電極
３ 凸型試料導入部
４ 凹型試料導入部
５,５’,５” 粘着剤
６ 薬剤
７ 中空反応部
８ スペーサ材
９ 中心面
１０,１０’ 凸型もしくは凹型試料導入部
１１ 中心線
１２ 折り曲げ線

Claims (9)

1. 基板、カバー層、前記基板と前記カバー層間に挟装されるスペーサ層及び前記基板と前記カバー層の一方或いは両方において少なくとも２本の電極を有し、前記基板、前記カバー層及び前記スペーサ層により中空反応部が形成されており、前記中空反応部内に検知手段を有し、さらに前記中空反応部における前記基板及び前記カバー層のいずれか一方の両縁端部に凹型試料導入部及び凸型試料導入部を有することを特徴とするセンサチップ。
2. 基板、カバー層の対応する両縁端部のそれぞれに凹型試料導入部と凸型試料導入部を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサチップ。
3. 凹型試料導入部は凸型試料導入部と嵌合する形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサチップ。
4. 複数の中空反応部を有し、前記中空反応部の両縁端部のそれぞれに凹型試料導入部と凸型試料導入部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサチップ。
5. 凹部の中央に突起、凸部の中央に窪みを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサチップ。
6. 基板、カバー層、前記基板と前記カバー層間に挟装されるスペーサ層及び前記基板と前記カバー層の一方或いは両方における少なくとも２本の電極を有し、前記基板、前記カバー層及び前記スペーサ層により中空反応部を形成するセンサチップの製造方法であって、前記基板あるいは前記カバー層を切断刃により作製する際に、前記切断刃の形状が前記中空反応部の両縁端部に対応する箇所で曲がっており、凸型試料導入部と凹型試料導入部を形成することを特徴とするセンサチップの製造方法。
7. 互いに平行な複数の切断刃を用いることを特徴とする請求項６に記載のセンサチップの製造方法。
8. 基板、カバー層の対応する両縁端部のそれぞれに凹型試料導入部と凸型試料導入部を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のセンサチップの製造方法。
9. 基板とカバー層が１枚のシートからなり、折りたたむことにより製造されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のセンサチップの製造方法。
   

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