JP4399581B2 - バイオセンサ - Google Patents
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Description
このようなバイオセンサは、反応検出部等の密閉を、基板とカバーとをスペーサーを介して接合する工程により実施できるので、反応検出部への反応層を形成後、バイオセンサの製造工程および包装工程において熱処理を伴わない。
すなわち、本発明は以下を含む。
スペーサー層を介して基板と結合する電気絶縁性のカバーと、
基板とカバーとに挟まれた領域の該基板上に形成された、少なくとも1組の電極を含む反応検出部および反応検出部に導通する外部端子と、
前記基板とカバーとの間に、スペーサー層により規定された密閉された試料搬送路とを有するバイオセンサーであって、
前記試料搬送路は、電極と交差する部分を有し、
前記基板及び前記カバーの最外側表面には、電極を含むセンサー部と電極を含まない密閉キャップ部とを境界する切断線が設けられ、
該切断線に沿って密閉キャップ部を切断したときに、切断面が電極を横断せず、かつ切断面が前記試料搬送路を横断して該切断面に試料搬送路に由来する試料導入口と空気排出口とが露出する位置に、前記切断線が存在することを特徴とする。
前記電極は、+電極と−電極とが対向する、少なくとも1組の電極である。
このような電極は、+と−とからなる2本の電極から構成されていてもよいし、2本以上であってもよい。
プラスチックとしては、硬質ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエステル、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ABS樹脂などが挙げられる。シート状に用いる場合、ポリカーボネイト、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ABS樹脂などを好ましく用いることができる。
生分解性材料としては、好ましくはポリ乳酸が挙げられる。
また、前記基板は、紫外線非透過物質からなっていてもよい。
基板の厚さは特に限定されないが、たとえば好ましくは10〜1000μm、さらに100〜500μm程度の範囲にあればよい。
前記アクリル系樹脂としては熱硬化型または光硬化型、具体的には紫外線硬化型または可視光線硬化型のものを使用してもよい。スペーサーは、前記の紫外線吸収剤あるいは紫外線非透過物質で表面が被覆されていてもよい。
スペーサーの厚さは特に限定されないが、たとえば好ましくは5〜500μm、更に好ましくは10〜100μm程度の範囲にあればよい。
こうした電極はスクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング法、箔貼り付け法、メッキ法のいずれかにより基板あるいはカバーに形成することができる。
ここで、切れ目とは、バイオセンサを形成する基板およびカバーを内側に達しない範囲の深さで外側から切れ目を入れた場合をいう。従って、その切れ目によって基板およびカバーが、切断前に貫通していることはない。
なお本明細書において「Aおよび/またはB」とは、AおよびBの少なくとも1つを意味する。
試薬層は、+電極上および−電極上のいずれか一方、または両方の表面上に存在することが好ましい。
試料液が血液などの場合には、抗血液凝固剤を含有させてもよい。抗血液凝固剤としては、たとえば、ヘパリン、プロリキシン−S、エチレンジアミン四酢酸、クエン酸の金属塩などが挙げられる。
これらは1種単独でまたは複数を組み合わせて用いることができる。
これらの間に凸状の間仕切り部を備えることもできる。試薬層は一箇所に限らず、二箇所以上設置することができ、その際には2種類以上の異種の試薬層を設けてもよい。
また、試薬層は、スペーサの材料として用いる接着剤等に混合させておいてもよい。
〔6〕前記乾燥剤および/または脱酸素剤が、前記密閉キャップ部に含まれることが好ましい。
前記脱酸素剤としては、たとえば、鉄等の金属及びハロゲン化金属からなる粉末状のものや、ハイドロサルファイト、活性化マグネシウム(たとえば、特開2001−37457号公報)、アスコルビン酸(たとえば、特開平05−7772号公報)、カテコール系化合物(たとえば、特開平09−75724号公報)、多価アルコール類(たとえば、特開2003−144113号公報)などの有機系化合物等が挙げられる。これらの脱酸素剤は、たとえば、公知の担体に担持されていてもよい(たとえば、特開2001−37457号公報)。脱酸素剤の市販のものとしては、たとえば「エージレス」(商標、三菱瓦斯化学社製)、「バイタロン」(商標、東亜合成化学社製)等が挙げられる。
湿度表示剤としては本発明の包装体に使用が可能であれば特に限定はされない。
酸素検知剤の市販のものとしては、たとえば、「エージレスアイ」(商標、三菱瓦斯化学社製)、「バイタロン-酸素検知材」(商標、東亜合成化学社製)等が挙げられる。
このようにすることにより、切断後、使用直前に、湿度表示剤および/または酸素検知剤の示す内部の状態を、切断面あるいは切断面の近傍の内部で確認できる。
〔10〕また、前記基板および前記カバーの表面は、紫外線吸収剤または紫外線非透過物質で被覆されていてもよい。
紫外線吸収剤としては特に限定されないが、たとえば、アルミニウムなどの金属、塩化銀などのハロゲン化金属、蛍光剤、ベンゾトリアゾール系等の有機化合物などが挙げられる。
紫外線非透過物質としては特に限定されないが、たとえば、アルミニウムなどの金属または塩化銀などのハロゲン化金属などの蒸着膜及び、ベンゾトリアゾール系等の有機化合物系フィルムなどが挙げられる。
光としては、紫外線および/または可視光線が挙げられる。紫外線および/または可視光線の入射によって、バイオセンサ表面で光触媒作用が起こり、それにより、滅菌やタンパク質でできたキャプシドやエンベロープをもつウィルスの分解、表面に付着した汚れの分解などの自浄作用を得ることができ、常に衛生的な状態で保存が可能である。このため、この形態のバイオセンサであれば、たとえば医療の現場などで直接生体試料と接触させる必要がある場合や食品などを扱う現場での使用に特に有効である。
〔12〕前記露出する試料導入口と空気排出口の近傍に存在するスペーサー層に、蛍光剤または発光剤が含まれていてもよい。特に試料導入口の近傍付近に蛍光剤又は発光剤が含まれていることが好ましい。
ここで、発光剤としては、空気中の酸素との接触によって発光反応が開始する公知のものが使用できる。
〔14〕前記アレイを形成しているバイオセンサは、
該切断線に沿って密閉キャップ部を切断したときに、少なくとも1つの試料導入口が露出し、
試料導入口と連通する試料搬送路の先には少なくとも一組の電極を含む反応検出部が存在することが好ましい。
〔15〕前記少なくとも1つの試料導入口は、該試料導入口から分岐する少なくとも2本の試料搬送路に連通し、前記試料搬送路の先には少なくとも一組の電極を含む反応検出部が存在していてもよい。
この場合、密閉キャップのスペーサー層に配置した酸素検知剤や湿度表示剤などに対して視認性を確保することができる。保護フィルムは、その場合のバイオセンサの試薬層への可視光および紫外線の影響を防ぐのに役立てることができる。
〔17〕また、前記外部端子は、保護フィルムで被覆されていてもよい。
このような保護フィルムの材質としては、たとえば、プラスチックフィルムが挙げられ、プラスチックフィルムのうちでは、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、エチレン-ビニルアルコール共重合体、フッ素系樹脂などが好ましい。このようなプラスチックは、柔軟性を有し、湿気の遮断に優れている。
さらに、紫外線の遮断には、前記紫外線吸収剤または紫外線非透過物質を含有する保護フィルムを用いることが好ましい。
酸素の遮断には、前記乾燥剤、脱酸素剤などを含有する保護フィルムを用いることが好ましい。
折り返し線としては、ミシン目、溝、切れ目、凹みなどが挙げられる。さらに、折り返すまたは折りたたむ部分のミシン目などを2箇所平行して設けることにより、その操作をさらに容易にすることができる。
また、折り返し、または折りたたみを容易にするために、その部分にはスペーサーの形成に使用する接着剤層は、該折り返す部分または折りたたむ部分には存在しないことが望ましい。
この場合、端子が脱着性粘着剤と接触して基板から剥離するなど、端子の導電材としての機能に影響を与えないよう、端子と接触しないように脱着性粘着剤を配置することが好ましい。
(1)バイオセンサの密閉キャップを切断して、試料導入口および空気排出口を開口させる工程、
(2)開口した試料導入口を、測定対象を含有する溶液に接触させる工程、
(3)測定対象を含有する溶液を試料搬送路へ導入する工程、および
(4)測定対象をそれぞれのバイオセンサで測定する工程。
前記バイオセンサの反応検出部における電気的な値を計測する計測部と、
前記計測部における計測値を表示する表示部と、
前記計測値を保存するメモリー部とを備えたことを特徴としている。
〔25〕さらに、前記バイオセンサが、計測部に計測データを送付する無線手段を備え、該無線手段が非接触型ICカードまたはブルートゥースであることが好ましい。
たとえば、具体的には、予め切断線を外側面に形成させた前記基板の内側にスクリーン印刷などにより電極パターンを形成する。一方、同様に予め切断線を外側面に形成させた前記カバーにもその内側にスクリーン印刷などによりスペーサーとしての粘着剤層のパターンを形成する。このとき、前記カバー上の粘着剤層が存在しない部分は試料搬送路および密閉キャップ内部における調整剤および指示薬を置くスペースとなる。
このようにして製造したバイオセンサは、試料導入口および空気排出口となる試料搬送路を該バイオセンサ内部に内包し、内部を気密性が高い状態に保持できる。
また、本発明のバイオセンサを使用時、試料搬送路5が上から見て半円形を成しているため(図8a)、試料液が2本の電極上にある試薬層、すなわち反応検出部に至るまでの搬送を円滑にすることができる。
以上の本発明に共通したバイオセンサの特徴のほかに、本発明で提案するバイオセンサの形状ごとの特徴について、以下に説明する。
図2aは電極を含むパターン4の端子を含む配線部分が基板上の中心からやや右側になるように設けられ、反応を検出するための電極部分は、左側斜め上に向かって配置され、試薬層6は図1aに示す位置と同じで、基板の中心線上で、破線14のすぐ下方に形成されている。
このバイオセンサは、試料液13が試料搬送路と交差する電極部分を過ぎた後、鋭角に曲がる部分で毛細管現象に必要な壁面が一部途絶えるために、試料液の搬送はこの鋭角付近でほぼ停止させることができる。このため、より少量の試料液での測定ができる。
もし、停止されなければ、停止したい部分に撥水性の高い材料をストッパーとして、印刷などにより設けるか、同じく撥水性の高い材料を鋭角から先の試料搬送路の壁面に施すこともできる。
曲線状であるため、試料搬送路と交差する電極部分を過ぎたところまで試料液が円滑に導入され、その先の試料搬送路の折れ曲がり部分で止まるため、試料液の量を少なくできる。
ここでは、乾燥剤15を内蔵する例を示したが、乾燥剤の他或いは乾燥剤の代わりに、他の薬剤を含めることもできる。したがって、脱酸素剤であっても、脱酸素剤との併用であっても、さらには、湿度表示剤や酸素検知剤の単独使用または前記薬剤との併用であってもよい。
図9では、試料搬送路5のパターンが直線状であるが、試料搬送路5のパターンを四角状にし、四角の試料搬送路5の対向する2つの流路を横断するように切断線を備えることもできる(図示せず)。
図10fはバイオセンサの使用例を示し、図10gはカバー2を除いたときの展開図を示す。
また、ミシン目23により、個々のバイオセンサ24を折り畳みできるので、収納空間を節約し、連接された電極間の折り曲げおよび個々の電極の分離などが容易となる。
〔式1〕
GOD
グルコース+フェリシアンイオン → グルコノラクトン+フェロシアンイオン
〔式2〕
電極
フェロシアンイオン → フェリシアンイオン+e-
センサ基板およびカバーとして長さ40mm,幅6mm、厚さ188μmのPETを使用した。センサ基板上には幅1.3mmのカーボン電極が0.5mmの間隔を置いて2本,スクリーン印刷装置により形成された。レジストおよび接着剤もスクリーン印刷によりスペーサー層として形成した。センサー部と密閉キャップ部を切断する溝はセンサ基板上部から10mmのところで、深さが基板およびカバーの厚さの半分以上になるように形成した。端子保護カバーの折り曲げ部にはセンサ基板下部から5mmおよび10mmのところに2箇所ミシン目をいれた。
2 カバー
3 スペーサー
4 電極を含むパターン
5 スペーサーの空き部分(試料搬送路)
6 試薬層(反応層)
7 溝
8 端子
9 センサー部
10 密閉キャップ部
11 試料導入口
12 空気排出口
13 試料液
14 離脱部分を示す破線
15 乾燥剤
16 電極
17 配線
18 保護フィルム
19 ピールシール部(粘着剤層)
20 摘み部(非粘着剤層)
21 保護フィルム固着部
22 端子保護カバー
23 ミシン目
24 完全包装型バイオセンサ
25 折れ曲がり部
26 試料導入口となる部分
27 コネクター
Claims (25)
- 電気絶縁性の基板と、
スペーサー層を介して基板と結合する電気絶縁性のカバーと、
基板とカバーとに挟まれた領域の該基板上に形成された、少なくとも1組の電極を含む反応検出部および反応検出部に導通する外部端子と、
前記基板とカバーとの間に、スペーサー層により規定された密閉された試料搬送路とを有するバイオセンサであって、
前記試料搬送路は、電極と交差する部分を有し、
前記基板及び前記カバーの最外側表面には、電極を含むセンサー部と電極を含まない密閉キャップ部とを境界する切断線が設けられ、
該切断線に沿って密閉キャップ部を切断したときに、切断面が電極を横断せず、かつ切断面が前記試料搬送路を横断して該切断面に試料搬送路に由来する試料導入口と空気排出口とが露出する位置に、前記切断線が存在することを特徴とするバイオセンサ。 - 前記切断線が、溝または切れ目により形成され、該溝または切れ目が、基板とカバーの同位置に対向するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載のバイオセンサ。
- 前記基板および前記カバーが少なくともそれぞれ2層以上の多層構造からなり、前記切断線が、該多層構造の少なくとも最内層を残して形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のバイオセンサ。
- 前記試料搬送路と前記電極とが交差する領域に試薬層が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記基板とカバーとに挟まれた領域の一部に、乾燥剤および/または脱酸素剤を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記乾燥剤および/または脱酸素剤が、前記密閉キャップ部に含まれることを特徴とする請求項5に記載のバイオセンサ。
- 前記基板とカバーとに挟まれた領域の一部に、湿度表示剤および/または酸素検知剤を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記基板および/またはカバーの一部または全体が可視光線に対して透明の材質であり、湿度表示剤および/または酸素検知剤を可視可能であることを特徴とする請求項7に記載のバイオセンサ。
- 前記基板および前記カバーが、紫外線非透過物質からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記基板および前記カバーの表面が、紫外線吸収剤または紫外線非透過物質で被覆されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記基板および前記カバーが光触媒作用を有する化合物を含む、または前記基板の表面および前記カバーの表面が光触媒作用を有する化合物を含む被膜で被覆されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記露出する試料導入口と空気排出口の近傍のスペーサー層に、蛍光剤または発光剤が含まれる請求項1〜11のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記電極がアレイを形成していることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記アレイを形成しているバイオセンサは、
該切断線に沿って密閉キャップ部を切断したときに、少なくとも1つの試料導入口が露出し、
試料導入口と連通する試料搬送路の先には少なくとも一組の電極を含む反応検出部が存在することを特徴とする請求項13に記載のバイオセンサ。 - 前記少なくとも1つの試料導入口は、該試料導入口から分岐する少なくとも2本の試料搬送路に連通し、前記試料搬送路の先には少なくとも一組の電極を含む反応検出部が存在する請求項14に記載のバイオセンサ。
- 可視光線に対して透明な材質を有する基板および/またはカバーが、保護フィルムで被覆されている、請求項8に記載のバイオセンサ。
- 前記外部端子が保護フィルムで被覆されている、請求項1〜16のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記外部端子が前記カバーで被覆され、該カバーは、外部端子が露出するように、折返し可能な折り返し線を有することを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のバイオセンサ。
- 請求項1〜18のいずれかに記載のバイオセンサを複数個収納した、バイオセンサ包装体。
- 請求項1〜18に記載のバイオセンサが、複数個、所定の間隔で規則的に配設され、連接したバイオセンサの基板に、切り離し用のミシン目が設けられていることを特徴とするバイオセンサ集合シート。
- 請求項1〜18に記載のバイオセンサにおいて、密閉キャップを切断して、試料導入口および空気排出口を形成させることを特徴とするバイオセンサの使用方法。
- 以下の工程を含む、請求項1〜18のいずれかに記載のバイオセンサの使用方法;
(1)バイオセンサの密閉キャップを切断して、試料導入口および空気排出口を開口させる工程、
(2)開口した試料導入口を、測定対象を含有する溶液に接触させる工程、
(3)測定対象を含有する溶液を試料搬送路へ導入する工程、および
(4)測定対象をバイオセンサで測定する工程。 - 請求項1〜18のいずれかに記載のバイオセンサと、
バイオセンサの反応検出部における電気的な値を計測する計測部と、
前記計測部における計測値を表示する表示部と、
前記計測値を保存するメモリー部とを備えたバイオセンサ装置。 - 前記計測部における計測方法としてポテンシャルステップクロノアンペロメトリー法、クーロメトリー法およびサイクリックボルタンメトリー法のいずれかが用いられる、請求項23に記載のバイオセンサ装置。
- さらに、前記バイオセンサが、計測部に計測データを送付する無線手段を備え、該無線手段が非接触型ICカードまたはブルートゥース(登録商標)である、請求項23または24に記載のバイオセンサ装置。
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