JPH10232215A

JPH10232215A - 薄膜電極及びその形成方法

Info

Publication number: JPH10232215A
Application number: JP9052388A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Deguchi; 哲志出口; Akio Kiyohara; 章夫清原
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電気検知式バイオセンサ等における電極に関
し、絶縁性基体に十分な密着性をもって、簡単に、確実
にかつ迅速に形成され、しかも目的とする特定成分のみ
が、正確に測定できる高品質、高性能の電極を提供する
こと。【解決手段】薄膜電極は、基材上に設けた薄膜導電性転
写箔を接着層を介して絶縁性基体面に転写形成したも
の、その形成方法は、導電性物質が蒸着されてなる転写
箔の接着層面を合成樹脂（ＰＥＴ）フィルム等の絶縁基
体面に対面させ、電極形状が製版されてなる凸版金型で
ホットスタンピングし、基体面上に転写固着形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は改良された薄膜電
極、及びその電極形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、血液等の生体から特定成分を
検出する手段に、バイオセンサ（電気化学酵素センサ）
による方法がある。バイオセンサには、これを構成する
生体材料に基づいて、酵素センサ、微生物センサ、免疫
センサ、組織センサ等があり、これらによる特定成分の
検出は電流検知方式がとられている。例えば、酵素セン
サは、生体触媒下で特定成分に選択的に作用する酵素を
感応素子として利用し、その際に生ずる物理化学的変化
を電極を介して電流に変換し、これを電圧値として検出
することで、直ちにもとの検体中に含まれる特定成分を
測定することができる。

【０００３】バイオセンサの性能は、きわめて微量の物
理化学的変化にも迅速に応答し、素早く検知することが
必要であるが、それはセンサを構成する個々の要素が最
高の性能レベルで構成されて初めて達成されるものであ
る。該要素の１つに電極がある。この電極の性能は、そ
の電極を構成する材料（導電性物質）自身の導電特性、
電極の形成手段、形成された電極の状態（表面性状と
か、基体との密着力等）等に左右される。勿論、電極を
形成せしめる際に、当初の設計仕様に対して、忠実に形
成されるかどうか、生産性の点ではどうか等も十分検討
される必要がある。かかる意味において、種ゝ検討され
てきているが、それは次のような電極形成手段の中で知
ることができる。

【０００４】電極形成手段の一例として次の方法があ
る。つまり予めエッチング等によって、電極形状のパタ
ーン（画像）を形成して得たマスキング用板を、絶縁基
体上に密着して、該版を通して導電性物質を蒸着手段等
によって基体面に付着形成する方法（以下方法Ａと呼
ぶ。）である。

【０００５】第２の例として、導電性物質が前記基体面
に蒸着手段又はラミネート等によって設けられてなる導
電性基板を用いて電極形状のパターンをフォトリソグラ
フィ方法によって、該基体上に形成せしめる方法（以下
方法Ｂと呼ぶ。）である。

【０００６】第３の例として、前記方法ＡとＢとの技術
概念を取り入れたような方法として、前記基体上にフォ
トレジスト（ポジ型）をコーティングし、電極対応のパ
ターンが形成されたマスクフィルムを密着して露光・現
像を行う。そしてその上から導電性物質を蒸着手段によ
って蒸発させると、電極対応パターンの部分のみが該基
体に蒸着されるので、最後にマスクされていたフォトレ
ジストを剥離除去する方法である。（以下方法Ｃと呼
ぶ。）

【０００７】第４の例として前記方法Ａ〜Ｃとは本質的
に異なるスクリーン印刷方法があげられる。これは導電
性物質、例えば導電性カーボンブラックを感光又は感熱
性レジスト中に練り込んで作製した導電ペーストを使用
し、対応電極パターンを形成したスクリーン版を介し
て、前記基体上に直接印刷し、最後に露光または加熱に
よって硬化密着するものである。（以下方法Ｄと呼
ぶ。）尚電極は、一般に絶縁性基体上に設けられた作用電極と
対電極との２極からなるが、さらに参照電極を添設した
３極の場合もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の各電
極形成方法においても次のような問題があり、十分に満
足されず、さらに改良検討の必要が望まれている。

【０００９】方法Ａでは、絶縁性基体とマスク板との密
着が完全な密着でないために、微少な隙間ができて、そ
の隙間に蒸発導電性物質が浸入して蒸着される。密着不
良による回り込みの結果、当初の設計仕様とは異なり、
電極幅が広がり、かつシャープさ（エッジに乱れがな
く、直線性が良い）に欠ける状態で形成されやすい。こ
のような電極では短絡の危険性とか、抵抗のバラツキに
もなり、結局バイオセンサとして十分満足できる電極を
形成することができない。また、絶縁性基体と導電性物
質との密着力が必ずしも十分ではなく、使用耐久性に十
分満足されないとか、形成がバッチ的で、その都度マス
ク板を密着させねばならず、生産性の点でも満足できる
ものではない。

【００１０】方法Ｂでは、まず導電性物質をエッチング
する際に、サイドエッチングが起こりやすく、その結
果、当初の設計仕様よりも細かい電極が形成されること
になる。電極がより細かいと、特に密着力が弱くなる場
合が多い。また導電性物質として極めて優れる金、白金
等の貴金属が使用された導電性基板では、エッチングの
為の腐食液として、通常の硝酸とか、塩化鉄溶液は使用
できないので、結局導電性物質として銅、亜鉛等のもの
に限られる。銅、亜鉛は表面が酸化されやすく、その結
果、長期間の使用に対する抵抗の安定性が確保できなく
なる。更に金、白金に比較して酸素過電圧が小さいこと
も欠点である。形成手段そのものが、フォトレジストの
コーティング→露光・現像→エッチング→レジストの剥
離と洗浄という工程を要するので、極めて複雑で迅速に
電極形成できない。

【００１１】方法Ｃでは、方法Ａの欠点である密着不良
による回り込みとバッチ的でないという点では、有効で
はあるが、絶縁性基体との密着力とについては、方法Ａ
と差はなく、また方法Ｂで行うフォトレジストのコーテ
ィング→露光・現像を予め基体上で行っておく必要があ
るので、蒸着後のマスキングされたレジストの剥離除去
も含め、形成方法そのものも好ましいものではない。

【００１２】方法Ｄでは、前記方法Ａ〜Ｃとは異なり、
電極層をより厚盛りで、しかも絶縁基板上に直接かつ連
続的に形成できるという点では有効である。しかし、ま
ず電極形成導電性物質が導電ペーストであることで、こ
れ自身の抵抗が蒸着手段による導電性物質よりも極めて
大きいので、電流の流れが悪い。つまり電気的感度が悪
いので、微少の電位変化をキャッチするのに限界があ
る。従って、この欠点を補うために検体サンプル量を多
くしたり、基体上に形成される電極の面積を大きくした
りする等の対策をとることとなる。しかしながら、これ
らの対策はより少量の検体サンプルで、より迅速に特定
成分を測定できること、そしてよりコンパクトなバイオ
センサの製作という点で不利であり、望ましいものでは
ない。

【００１３】一般に硬化性樹脂をマトリックスとするカ
ーボンブラックは、混合分散性そのものが十分でなく、
また十分混合分散されていたとしても、その分散状態に
経時的変化があるという欠点がある。これは抵抗のバラ
ツキと、その経時変化につながる。つまり均一で安定し
た抵抗値が得られない結果になる。

【００１４】更に、形成される電極の表面が不均一で必
要以上の粗面になりやすい。極めて微細で均一な粗面は
むしろ好ましい方向に作用するが、必要以上の粗面でか
つ不均一であると、検体サンプル中の特定成分以外の成
分が電極表面に吸着されやすいという欠点がある。スク
リーン印刷という印刷手段で、かつ高粘度導電ペースト
をインキとする場合には、どうしても電極表面は必要以
上の粗面でかつ不均一になり易いということは避けられ
ない問題である。

【００１５】本発明は前記する従来技術の問題点を解決
し、より改良されたバイオセンサを効率的に製造するた
めに特に電極の形成方法について鋭意検討し、見いだし
たものである。それは次のような解決手段によるもので
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜電極
は、基材上に薄膜形成手段により形成された薄膜導電性
物質からなる転写箔の表面に接着剤層を設け、絶縁性基
体面上に、転写形成されたことを特徴とし、薄膜導電性
物質が金、白金、銀、又はパラジウムの何れかであるこ
とを特徴とし、転写箔の膜厚が２００〜２０００オング
ストロームであることを特徴とする。

【００１７】薄膜電極形成方法は、離型剤をコーティン
グした基材上に薄膜形成手段により形成された薄膜導電
性物質からなる転写箔の表面に設けた接着剤層を、絶縁
性基体面と対面させ、所定の電極形状が製版された加熱
可能な凸版金型にてホットスタッピングするすることに
より、絶縁性基体面上に薄膜導電性物質からなる電極を
転写形成することを特徴とし、凸版金型が金属凸版であ
ることを特徴とする。

【００１８】更に本発明の薄膜電極は、電極が少なくと
も検知部とリード部の組み合わせからなり、特定物質に
特異的に反応する酵素定着層で電極の外周全体を包み込
んだ状態に形成され、バイオセンサとして用いられるこ
とを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明において形成される薄膜電
極は、特にバイオセンサ用のものとして用いられるので
あるが、この電極によるバイオセンサは、前記するよう
に主として４種類がある。勿論これに特定されるもので
はなく、電極を使うバイオセンサのすべてを対象とする
ものである。また電極についても前記するように、多く
の場合２極によるが、バイオセンサでは参照電極を添設
した３極の場合もあるので、その極数には制限はない。
薄膜電極は、バイオセンサに限らず、各種装置のセン
サ、電極等として用いられることに何ら制限はない。

【００２０】尚、バイオセンサにおける電極の作用は次
の通りである。例えば２極酵素センサによる場合、特定
成分として血液中のグルコースを測定するには、作用電
極と対電極の組み合わせからなるセンサの薄膜電極先端
部分をグルコースオキシターゼ担持体（生体触媒として
作用）で外周全体を包み込んだ状態に被覆する。グルコ
ースオキシターゼ担持体に血液が接すると、グルコース
のみが選択的にすばやく酸化されてグルコン酸と共に過
酸化水素が生成する。この過酸化水素は濃度拡散して電
極表面に到達する。一方、対電極には、一定のバイアス
電圧を印可して作用電極に電流がスムースに流れる状態
にしておかれる。このような電位状態にある電極表面に
過酸化水素が接すると、作用電極では酸化が起こり、対
電極では還元され水を生成して、反応電流を生じる。反
応電流は過酸化水素濃度、つまりグルコース濃度に比例
するので、これを電気信号検知デバイスを介して、出力
電圧に変えて計測するものである。ここで前記対電極に
一定のバイアス電圧を印可する場合は、電極が同材質に
よる場合で、イオン化傾向の異なる２種の導電性物質
（例えば白金と銀）によって形成される電極の場合に
は、あえてバイアス電圧を印可する必要はない。

【００２１】次に転写箔について説明する。転写箔は、
合成樹脂（ＰＥＴ）フィルム（厚さは２５μｍ程度）等
の上にシリコーン等の離型剤がコーティングされた基材
を用いて、この表面に導電性物質を所定厚さで蒸着法に
よって、全面に均一に蒸着し、その蒸着面上に後述する
電気絶縁性基体と加熱・加圧で強固に接着する接着剤を
コーティングしたものである。ここで導電性物質は、蒸
着法、つまり真空蒸着、スパッタリング、イオンプレー
ティング等の一般に知られている物理的方法による薄膜
形成手段が利用できて、その薄膜は電気抵抗が小さく
（例えば表面抵抗値が１Ω／□以下）、すばやく電流を
通すものであれば使用可能であり特に特定はされない。
例えばアルミニウム、亜鉛、銅、ニッケル、クロム、ル
ビジウム、パラジウム、白金、金等の金属単体、インジ
ウム錫酸化物（ＩＴＯ）、二酸化錫、酸化亜鉛、酸化イ
ンジウム等の金属化合物が例示できる。中でも前記転写
箔の製造が容易で、かつ表面酸化を受けずにより安定し
た電極が容易に形成できるものとして白金、金、銀又は
パラジウムのいずれかによる導電性物質が好ましい。

【００２２】蒸着の膜厚は、厚すぎても薄すぎても好ま
しくはなく、おおよそ２００〜２０００オングストロー
ム程度、好ましくは５００〜１０００オングストローム
であるのが良い。これは必要以上に厚くなると、金属製
凸版によるホットスタンピングにおいて転写切れが悪く
なる。その結果、絶縁性基体上に形成される電極のエッ
ジ（直線部分）が、乱れた鋸歯のような状態で再現され
る。これは安定した性能で再現するという点から好まし
いものではないことになる。一方逆に薄すぎると、所定
の抵抗値を有する電極が形成されないとか、あるいは基
体から電極が剥離したり、断線する危険性があるという
ことに起因するものである。

【００２３】尚、導電性物質を箔状にする方法はロール
等で圧延して作製することもできる。しかし、これによ
る電極では、前記する電極表面での酸化反応がより迅速
に行われず好ましいものではない。これはあまりにも電
極表面が平滑であるために、被酸化物との接触効率が悪
いためと考えられる。これに対して、本発明における蒸
着法による箔では、より迅速に確実に行われる。これは
該法による箔の表面が適当な微細粗面を有し、しかも全
体に均一であることから、形成される電極表面の面積が
大きく、それだけに被酸化物との接触面積が大きくなっ
ているためと考えられる。ここでも特に蒸着法による導
電転写箔は、他法にない特長的作用をもたらすことがわ
かる。

【００２４】電極を形成せしめる電気絶縁性基体につい
ては、バイオセンサとしての使用に対して、必要な特性
（例えば、耐薬品性、耐熱性、耐屈曲性、寸法安定性
等）を有していれば、特に種類（素材、形状）は問わな
い。例えば、一般にはシート状（約０．１〜１ｍｍの厚
さ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエ
チレンナフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリカー
ボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、
ポリアミドイミド、フェノール樹脂、又はエポキシ樹脂
をマトリックスとするガラス繊維強化のプリント回路用
基板等の合成樹脂系である。そして、板状の各種セラミ
ックスに代表される絶縁性無機物である場合等を挙げる
ことができる。更にこれらの中でいずれを選択するか
は、取り扱い、加工の容易さも考慮して決めるのが良
い。

【００２５】前記凸版金型については、例えば一般に知
られているホットスタンピング用の感光性樹脂凸版材か
又は鉄板、亜鉛板、真鍮板等の金属板を使用することに
よって、製版という手段によって得ることができる。該
樹脂凸版材の場合には、前記絶縁性基体上に形成したい
電極（種類、形状、大きさ）に対応する電極形状が形成
されているネガフィルムを感光面に密着し、露光（紫外
線）ー現像ー後処理（洗浄、乾燥、後露光）という製版
方法によって得る。一方該金属板の場合には、まずフォ
トレジストを薄くコーティングして、乾燥し、その感光
面に、前記ネガフィルムを密着し、同様に露光（紫外
線）ー現像ー後処理（洗浄と硬化レジストの剥離除去）
する事によって得られる。これら凸版の中でも金属板に
よる凸版が好ましい。これは絶縁性基体上に形成される
電極が、より正確に、確実に、シャープに再現されるこ
とによる。

【００２６】尚、現像又はエッチングによって得られる
凸版金型の深さ（レリーフ深度と云う）は、一般には
０．５〜１．５ｍｍ程度である。これはあまりに浅いと
ホットスタンピング時に底付きによる不必要部分の転写
の危険性があり、逆にあまりにも深いと、特に微細な電
極の形成において、凸版レリーフがホットスタンピング
時に倒壊する危険性があることに起因するものである。

【００２７】次に、凸版金型によるホットスタンピング
について説明する。まずここで云うホットスタンピング
は無地の転写箔を使って、絶縁性基体上に、凸版金型に
て、加熱・加圧下で一定時間押止めする。すると該凸版
の電極形状に相対する蒸着導電性物質が、転写箔の離形
層から忠実に剥離し、転写し接着固定されるものであ
る。従って既に形状の作られている転写箔を、単にシリ
コンゴム等のロールで加熱圧着して基体上に転写するホ
ットスタンピングとは異なるものである。これは既につ
くられた形状の転写方式では、予め無地の転写箔に形状
を形成せしめる必要があるが、その形成に複雑な工程が
必要であることと、形成過程とホットスタンピング過程
で取り扱いに十分なる注意が必要であること、更には基
体と転写箔との密着が十分な強度で接着されず、剥離の
危険性が高いという理由によるものである。

【００２８】次に実際にホットスタンピングを行うこと
について、図面を参照しながら説明する。一般には、平
板式連続ホットスタンピング機（要部概略を図１に示
す）を使って連続生産する。同機５０は水平に対峙して
配置された下盤３（固定）と加熱手段を埋設した上下動
する上盤１とを中心にして、更に進行方向（→表示）に
対して、下盤３の前後には前記絶縁性基体としての合成
樹脂フィルム９（ロール状）の送り出し用、巻き取り用
の各ロール８、１０を、そして上盤１の前後には、前記
導電性物質の蒸着された転写箔６（ロール状）の送り出
し用、巻き取り用の各ロール５、７を各々に添設せしめ
て構成されている。そして、同機５０の上盤１の中央部
分には、前記金属製凸版１３の固定手段を、同凸版金型
１３を受ける受け台４が下盤３中央部分に設けられる。
凸版金型１３は上盤１に埋設された加熱手段２によっ
て、間接的に所定温度に加熱される。ここでの加熱温度
は、主として、転写箔から切り離される電極形状の導電
性物質面上に設けられている接着剤と該合成樹脂フィル
ムとの接着温度をもって決められるものである。ただ
し、該合成樹脂フィルムと前記転写箔基材自身が使用中
に収縮等を起こす温度であってはならない。かかる温度
は予備実験で容易に知ることができる。

【００２９】かくして整備された前記ホットスタンピン
グ機５０を使って、次のようにホットスタンピングする
と、絶縁性基体としての合成樹脂フィルム９上に、所望
する電極が直ちに再現（形成）される。受け台４に接し
ながら、ロール８から送り出された合成樹脂フィルム９
が、一時的に停止すると同時に、転写箔６が合成樹脂フ
イルム９と対面するように上方から送り出されて一時的
に停止する。この時、転写箔６の蒸着導電性物質の表面
に持つ接着面が、合成樹脂フィルム９と対面する状態に
あり、反対側の基材６ａの裏面は凸版金型１３の凸版面
に接するような状態で送り出され、かつ対面は接せずに
僅少な隙間をもって送り出される。両者が一時停止した
ら、加熱された上盤１が垂直降下する。すると上盤１の
中央に設けられた電極形状を有する凸版金型１３が所定
の圧力で基材６ａの裏面を押すので、合成樹脂フィルム
９面に転写されて終了する。この転写終了に至る時間
（加圧時間）は一般には数秒以内の短時間であるので、
実質的に連続的に生産されることになる。ここで凸版金
型１３は、多数の電極形状が製版されているものであれ
ば、一度に多数の電極を形成することができるので有効
である。より詳細には、後述する実施例によって説明す
る。

【００３０】尚、前記ホットスタンピングの手段は、平
盤式に限らず、他に例えば回転式、つまり加熱手段を埋
設する円筒状凸版と、これの受けロールとによって回転
しながら連続転写し、電極を形成せしめることもできる
ので、該手段については特定されない。

【００３１】どのような条件（極数、形状、大きさ、配
列等）で電極を形成するかについては、バイオセンサ等
の種類、測定手段等によって異なるので、一義的に決め
られない。予備的実験によって決めるのが望ましい。

【００３２】本発明により得られる薄膜電極は、前記バ
イオセンサとして機能するように、組み込んで使用され
るが、それに機能させる方法については、一般に行われ
る方法による。例えばバイオセンサとしてグルコースを
測定する酵素センサの電極として組み込む場合には、次
の通りである。グルコースの酸化還元反応を促進させる
生体触媒としてのグルコースオキシターゼを何らかの方
法で固定化する。この固定化の方法には、一般に単に透
過孔を持つ基体等に付着せしめる物理的方法とか、ゲル
等に吸着せしめる物理化学的方法とか、架橋結合、共有
結合、又はイオン結合させて固定化する化学的方法、又
は該化学的方法と包括法との組み合わせ等があり、この
中から適宜選ばれる。固定化されたグルコースオキシタ
ーゼは電極表面に直接、又はグルコースのみを透過する
膜を介して間接的に担持される。グルコースオキシター
ゼが担持された電極は、バイオセンサの先端部にあっ
て、ここにグルコースを含む検体が注入されるように装
置化される。この時対電極の端子には必要に応じて、バ
イアス電圧印加のための電源回路が、一方作用電極に
は、酸化又は還元によって発生した電流を電圧に変え
て、グルコース量を測定する回路（信号検知デバイス→
出力電気信号）が各々添設され、全体が構成されること
になる。

【００３３】

【実施例】以下に本発明を実施例によって更に詳述す
る。

【００３４】（実施例１）実施例に使用した転写箔、電
気絶縁性基体及び金属凸版は次のようにして得られたも
のである。

【００３５】（１）転写箔脱脂洗浄後、コロナ放電処理した２５μｍのＰＥＴフィ
ルムに離型用シリコーンをコーティングし、その上に白
金を真空蒸着によって５００オングストローム蒸着し、
更に該蒸着面にアクリル系の接着剤をコーティングし、
ロール状にしたもの。尚、脱脂洗浄、コロナ放電は離型
シリコーンとの接着をより強くするためであるが、これ
は必ずしも必要ではない。

【００３６】（２）電気絶縁性基体面を脱脂洗浄後、コロナ放電処理した１００μｍのロー
ル状ＰＥＴフィルム。

【００３７】（３）金属凸版厚さ３ｍｍの真鍮板を使って、２極の場合の対応電極形
状を写真製版法によって、レリーフ深度１ｍｍで製版し
た。これを図２で示す。真鍮製凸版金型１３には作用電
極１６、対電極１４の電極形状がレイアウトされてな
り、該電極形状が等ピッチで４組横設されている。ここ
で作用電極１６は、０．９ｍｍ角の正方形からなる先端
部分で、幅０．３ｍｍのリード線１７に接続している。
一方対電極１４は、幅１ｍｍのコ字型先端部分であり、
幅０．３ｍｍのリード線用１５に接続している。そして
該コ字型先端部分と正方形先端部分との噛み合わせた隙
間は１ｍｍの間隔を持って絶縁されている。

【００３８】次に図１に示す平盤式連続ホットスタンピ
ング機５０を準備した。同機５０は、前記したように垂
直上下動するヒータ２を埋設した上盤１と、受け台４を
持つ固定の下盤３を中心に、上盤１側には前記転写箔６
の送り出しロール５と、転写後の使用済み転写箔を有す
る基材６ａを巻き取る巻き取りロール７とが、ガイドロ
ール５ａ，７ａと共に配設されている。一方、下盤３側
には前記電気絶縁性基体としての合成樹脂フィルム９の
送り出しロール８と電極形成済みの基体９ａを巻取る巻
き取りローラ１０とがガイドロール８ａ、１０ａと共に
配設されている。尚、上盤１の上下速度、温度、加圧
力、加圧停止時間（転写時間）、各ロールの速度はすべ
て自動制御手段により調節制御されている。

【００３９】ホットスタンピングは、次の条件によって
行った。上盤１の中心に図２で示す真鍮製凸版金型１３
を機械的に密着セットし、該凸版金型１３が１４０℃に
加熱調整されるようにヒーター２をコントロールした。
そして前記転写箔６を送り出しロール５に装填し、図１
のごとく引き出し、ガイドロール５ａを通って、該凸版
金型１３面に接しつつ、ガイドロール７ａから巻き取り
ロール７に巻き取りつつ、転写するようにした。一方、
ＰＥＴフィルム９は送り出しロール８に装填し、図１の
ごとく送り出し、ガイドロール８ａを経て、受け台４に
接しつつ、ガイドロール１０ａを通って、ロール１０に
巻き取られるようにした。そして加圧力５Kg／cm²、転
写時間０．３秒に設定して、スタンピングを開始し、転
写箔６を２０ｍ送った時点で停止した。

【００４０】ＰＥＴフィルム９上に形成された電極は、
外観上何ら問題はなく転写されており、更にこの中から
抜き取りで５０個切り出して、次のテストを行いバイオ
センサの電極としての性能を確認した。まず、転写され
た電極の大きさを拡大して測定した。対電極におけるコ
字型先端部分の幅は０．９４〜０．９７ｍｍ、そのリー
ド線の幅は０．２６〜０．２９ｍｍであり、一方作用電
極の正方形先端部分は０．８６〜０．８９ｍｍ角、その
リード線幅は、０．２７〜０．２９ｍｍ、そして該コ字
型先端部分と該正方形先端部分との隙間は１．０４〜
１．１ｍｍであった。これは真鍮製凸版金型１３の電極
形状に対して、おおよそ１対１で再現されたことを示
す。

【００４１】次に、セロテープによる剥離テストを３回
繰り返したが、いずれも剥離はしなかった。これによっ
てバイオセンサの電極として十分な接着強度を有してい
ると判断した。

【００４２】導通テストについては、抵抗測定用テスタ
ーを使ってチェックした。各々の電極の両端にテスター
の先端を圧接してメーターに表示される抵抗値を目測す
ると、すべての電極について１９０〜２００Ωの範囲に
あり、これはバラツキもない安定した電気特性を有して
いることが判る。

【００４３】更に、前記電極の中から５枚を抜き取っ
て、これによるグルコースの測定を行い、酵素センサの
性能を確認した。その測定は次のようにして行った。ま
ず、各電極において、その先端部分（四角形状）とリー
ド線端子部分とを残し、他のすべてをアクリル系樹脂に
て被覆した。（被覆層２３）

【００４４】一方、生体触媒としてグルコースオキシタ
ーゼを用い、これを下記のような架橋法と呼ばれる１つ
の処方によって固定化を行い、前記電極先端部分の表面
に厚さ約２０μｍで固着し、酵素定着層２５を設けた。
まず、ＰＨ７．０に調整したリン酸塩緩衝液に１５重量
％となるように牛血漿アルブミンを溶解し、この溶解液
の５ｍｌを採取し、これにグルコースオキシターゼ０．
５ｇ溶解した。（以下Ａ液と呼ぶ。）そしてＡ液に該電
極先端部分の全体を浸漬し、約１．５分間乾燥してか
ら、次に２５重量％のグルタルアルデヒド水溶液に浸漬
し、同様に約１．５分間乾燥した。これを所定の厚さ２
０μｍの酵素膜厚になるまで繰り返した。最後にＰＨ
７．０のリン酸塩緩衝液にて電極先端部分の全体を洗浄
して終了した。

【００４５】前記各処理によって得られた電極の構成の
全体を図面で示すと図３、図４の通りである。図３は、
バイオセンサ５１の電極の構成を平面図で示している。
つまり１８は合成樹脂（ＰＥＴ）フィルムであり、被覆
層２３はバイオセンサの１組の電極の検知電極部２４で
ある作用電極２１と対電極１９、及びリード部のリード
線２０、２２の端子部分とを残して、アクリル系樹脂で
絶縁コーティングするものである。そして作用電極２１
と参照電極１９とは外周全体を包み込むように酵素定着
層２５（グルコースオキシターゼ）により被覆されてい
る。図４にバイオセンサ５１のＡ−Ａ断面を示す。対電
極１９、作用電極２１の外周は全体に酵素定着層２５に
より被覆されている。

【００４６】次に前記図３に示すバイオセンサ５１をグ
ルコース測定用センサとして、対電極１９の端子にバイ
アス電圧を印可するための電源をつなぎ、そして作用電
極２１の端子にはオペレーションアンプを使った増幅回
路とその回路によって増幅変換された電圧を読むＸーＴ
レコーダーを直列につないだ測定回路を作製した。

【００４７】前記測定回路を使って、この電源から０．
４ｖのバイアス電圧を対電極１９に印加しつつ検知電極
部２４に、次の測定用サンプルを滴下しＸーＴレコーダ
ーにより電圧を測定した。その測定用サンプルは１００
ｍｇ／ｄｌの既知濃度のグルコースを含有するＰＨ７．
０のリン酸塩緩衝液である。その結果、電圧は徐々に上
昇し、１分経過した時点で電圧は一定になった。（グル
コースの酸化還元の完全な終了を示す。）この時ＸーＴ
レコーダーの電圧は５枚の電極サンプルについて、９８
〜１０１ｍｖの範囲にあった。これは本実施例によって
得られたすべての電極が安定した品質と性能を有してい
ることを示している。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、前記の通り構成されているの
で、次のような効果を奏するものである。まず設計通り
の電極パターンが電気絶縁性基体上に、十分な接着強度
をもって、忠実に再現されるので、常に安定した品質と
性能を有するバイオセンサを製作することができる。

【００４９】検体中の特定成分のみが、効率よく、迅速
に測定できる。これは、例えば、スクリーン印刷法とは
異なり、適度の均一な粗面を有していることにも原因が
あると考えられる。

【００５０】電極作製手段が簡単、確実、迅速であるこ
とにより、常に安定した品質で効率よく生産することが
できる等が挙げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平盤式連続ホットスタンピング機の要部概略を
示す説明図である。

【図２】電極形状が製版された真鍮製凸版金型の平面図
である。。

【図３】バイソセンサとして構成された電極の全体の平
面図である。

【図４】バイソセンサとして構成された電極の断面図で
ある。

【符号の説明】

１上盤２ヒーター３下盤４受け台５送り出しロール５ａガイドロール６転写箔６ａ基材７巻き取りロール７ａガイドロール８送り出しロール９ＰＥＴフィルム９ａ電極形成済みＰＥＴフィルム１０巻き取りロール１０ａガイドロール１３真鍮製凸版金型１４対電極１５リード線１６作用電極１７リード線１８ＰＥＴフィルム１９対電極２０リード線２１作用電極２２リード線２３被覆層２４検知電極部２５酵素定着層５０ホットスタンピング機５１バイオセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上に薄膜形成手段により形成された薄
膜導電性物質からなる転写箔の表面に接着剤層を設け、
絶縁性基体面上に転写形成したことを特徴とする薄膜電
極。
【請求項２】薄膜電極形成方法において、離型剤をコー
ティングした基材上に薄膜形成手段により形成された薄
膜導電性物質からなる転写箔の表面に設けた接着剤層
を、絶縁性基体面と対面させ、所定の電極形状が製版さ
れた加熱可能な凸版金型にてホットスタッピングするこ
とにより、絶縁性基体面上に薄膜導電性物質からなる電
極を転写形成することを特徴とする薄膜電極形成方法
【請求項３】薄膜導電性物質が金、白金、銀またはパラ
ジウムのいずれかである請求項１に記載の薄膜電極。
【請求項４】転写箔の膜厚が２００〜２０００オングス
トロームの薄膜導電性物質である請求項１及び請求項３
に記載の薄膜電極。
【請求項５】凸版金型が金属凸版である請求項２に記載
の薄膜電極形成方法。
【請求項６】電極が検知部とリード部の組み合わせから
なり、特定物質に特異的に反応する酵素定着層で電極の
外周全体を包み込んだ状態に形成され、バイオセンサと
して用いられる請求項１、請求項３及び請求項４に記載
の薄膜電極。