JPH11337514A

JPH11337514A - バイオセンサ

Info

Publication number: JPH11337514A
Application number: JP10161412A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakajima; 聡中嶋; Seiji Kuki; 清次九鬼
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】微量の試料で容易に測定でき、簡単な構造を
有し低コストで製造し得るバイオセンサを提供する。【解決手段】絶縁性の基板２上にカーボンペーストに
て電極部５，リード部４，接続部５を形成し、リード部
４上に絶縁膜８を接合する。基板２の半円形端部２ａに
略円形の領域が露出し、この領域全体に電極部５を覆う
ように試薬層９を形成することにより外部に開放された
感応部が形成される。基板２の半円形端部２ａの先端側
の端縁部と試薬層９の一部は重なっており、試薬層の上
面側のみならず半円形端部の先端側からも直接液体試料
を供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体試料中の特定成
分を定量するためのバイオセンサの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、尿，血液，体液等の生体試料中の
特定成分の定量を行う場合に、センサの測定濃度範囲が
これらの測定対象物質の濃度より低いと、試料を希釈し
たり、希釈手段を内蔵した装置が必要であった。

【０００３】これに対して、近年センサの改良により、
特開平９−３０４３３０号公報記載のセンサのように無
希釈で測定できるセンサが提案されている。図１３
（ａ）はこのセンサを用いた尿測定器１００であり、図
１３（ｂ）はセンサ１０１の検出部１００ａにおける断
面図である。センサ１０１は、絶縁基板１０２上の電極
１０３表面に高分子膜１０４をコートし、かつ固定化酵
素膜１０５上に高分子膜１０６を形成することで、試料
を希釈することなく直接測定できるものである。このよ
うなセンサは繰り返して利用することを前提とし、測定
後の洗浄の便宜のためオープン構造となっているため、
多くの試料量が必要となっていた。

【０００４】このため、血液や体液のように身体を侵襲
して採取する試料を測定対象とし、より微量で測定でき
るセンサとして、特公平６−５８３３８号記載のセンサ
２００が提案されている。図１４（ａ）はバイオセンサ
２００の外観を示す斜視図であり、図１４（ｂ）は同分
解斜視図である。

【０００５】このセンサは導入口２０１に血液等の試料
を接触させ、導入口２０１の奥に設けられた反応層にお
ける酵素反応を電極系２０２，２０３によって検出する
ことにより、血液中のグルコース等の成分の濃度を測定
するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセンサ２００では、センサの先端部に設けられた微
小な導入口２０１を試料に的確に接触させることは難し
く、取り扱いが不便であり、導入口から反応層に供給さ
れる試料量が不足して測定精度が低下したり、十分な試
料量を供給するためにより多量の試料を準備しなければ
ならなかった。また、構造が複雑であるため、製造コス
トが高くなっていた。

【０００７】また、特開昭６１−２９４３５１号公報に
は、図１５に示すように、電極系３０１が形成された基
板３０２上に絶縁層３０３を介して保持枠３０４を接合
し、保持枠３０４の穴３０５に保持された多孔体３０６
を、多孔体３０６より小さい径の開孔部３０７を有する
カバー３０８で覆うバイオセンサ３００が記載されてい
る。

【０００８】このセンサ３００では、酵素と電子受容体
を担持した多孔体３０６は周囲を保持枠３０４に囲まれ
るとともに、上面をカバー３０８で覆われている。従っ
て、試料をカバー３０８の開口部から滴下しなければな
らず、試料の供給方法が限られており取り扱いが不便で
あった。また、試料量が少ないと多孔体３０６と基板３
０２との間に気泡が残り、測定精度に影響が生じるた
め、微量で正確な測定を行うことができなかった。ま
た、部品点数が多くなるため、製造コストが高くなって
いた。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の課題を解決す
るためになされたものであって、その目的とするところ
は、微量の試料で容易に測定でき、簡単な構造を有し低
コストで製造し得るバイオセンサを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、少なくとも作用極と参照極とを備えた
電極系と、少なくとも酵素を含む反応層とを備え、前記
電極系と前記反応層とを含む感応部に液体試料を供給
し、該液体試料と前記酵素との反応による電気化学現象
を前記電極系で検知して前記液体試料中の特定成分の濃
度を測定するバイオセンサにおいて、前記感応部は、前
記バイオセンサの端部に、少なくともその一部が外部に
開放されて設けられており、前記バイオセンサの端縁部
と重なる部分を有することを特徴とする。

【００１１】このようにすれば、感応部をバイオセンサ
の端部に、少なくともその一部が外部に開放されるよう
に設けた簡単な構造のバイオセンサを形成することがで
きるので、低コストで製造することができる。

【００１２】また、感応部はバイオセンサの端縁部と重
なる部分を有するので、この端縁部と重なる部分に液体
試料を接触させることによって感応部に供給することも
できるし、外部に開放された部分から液体試料を滴下等
することによって感応部に供給することもできる。すな
わち、種々の方向から液体試料が供給できるので、試料
供給の自由度が大きく取り扱いが容易である。加えて、
感応部に直接液体試料を供給できるので、微量の液体試
料で測定できる。

【００１３】また、感応部が端部に設けられているの
で、液体試料を供給する際に、試料量を目視にて容易に
確認することもできる。

【００１４】ここで、端縁部は端辺や端面のみならずこ
れらの近傍を含んで端部の縁部に形成される領域であ
る。感応部が端辺や端面に重なって設けられていれば、
この端辺や端面を液体試料に接触させることによって感
応部に液体試料を直接供給することができるが、液体試
料はある程度の体積を有するので、端辺や端面の近傍に
設けられていても、端辺や端面とともに感応部も液体試
料に接触させることができ、感応部に液体試料を直接供
給することができる。

【００１５】第２の発明は、第１の発明において、前記
感応部を支持する支持部は絶縁性の部材からなり、前記
電極系は、前記支持部に設けられた導電性部材の端部領
域に形成され、前記反応層は、前記導電性部材の電極系
に隣接する領域を含む支持部を絶縁部材で覆うことによ
って端部に露出する領域に形成されることを特徴とす
る。

【００１６】このようにすれば、簡単な構造の感応部を
形成することができるので、さらにバイオセンサの構造
を簡単化するとともに低コストでの製造が可能となる。

【００１７】また、電極系の形成後に反応層を形成する
ことができるので、反応層に機械的・熱的作用が働か
ず、安定形成が可能である。

【００１８】第３の発明は、第２の発明において、前記
導電性部材のうち少なくとも電極系を形成する領域は、
他の領域とは異なる材料からなることを特徴とする。

【００１９】導電性部材を電極系を形成する領域を含め
て同一材料で形成することにより製造工程の簡略化及び
低コスト化を図ることもできるが、少なくとも電極系を
形成する領域の材質を他の領域と異ならしめれば、各領
域の機能に応じた材料を選択することにより、より高精
度の測定が可能となる。

【００２０】第４の発明は、第２又は第３の発明におい
て、前記感応部が設けられたバイオセンサの端部は略半
円形状に形成されており、前記端部に露出する領域は略
円形状をなし、該領域全体にわたって前記反応層を形成
したことを特徴とする。

【００２１】このようにバイオセンサの端部に露出する
領域を略円形状とすれば、反応層が均一に形成されやす
く、センサの均一性が高められるので、より高精度の測
定が可能となる。

【００２２】第５の発明は、第２又は第３の発明におい
て、前記感応部が設けられたバイオセンサの端部は略半
円形状に形成されており、前記端部に露出する領域は略
半円形状をなし、該領域全体にわたって前記反応層を形
成したことを特徴とする。

【００２３】このようにバイオセンサの端部に露出する
領域を略半円形状とすれば、感応部がバイオセンサの端
縁部と重なる部分を大きくすることができるので、端縁
部からの液体試料の供給がより容易となる。

【００２４】第６の発明は、第２乃至第５の発明におい
て、前記絶縁部材は絶縁性フィルムであり、該フィルム
を接着剤によって接着することによって前記支持部に接
合していることを特徴とする。

【００２５】このようにすれば、絶縁部材の厚さや材質
の選択の自由度が大きくなるので、支持部の補強の機能
を持たせたり、支持部に直接接着できない材料を用いた
りすることができる。

【００２６】第７の発明は、第２乃至第６の発明におい
て、前記絶縁部材は、感応部側の近傍のみを覆うことを
特徴とする。

【００２７】絶縁部材は、感応部を限定し、供給された
液体試料や試料に溶解した反応層の成分等が導電性部材
の電極系以外の領域に接触するのを防止するものである
から、感応部側の近傍のみを覆うようにしてもよい。ま
た、このように感応部側のみを覆うようにすれば、製造
コストを低減することができる。

【００２８】第８の発明は、第２乃至第７の発明におい
て、前記支持部は基板であることを特徴とする。

【００２９】このようにすれば、支持部を絶縁性フィル
ム等の膜状部材やこのフィルムを積層した板状部材等か
らなる基板によって形成することにより、バイオセンサ
の小僧を一層簡単化するとともに低コスト化することが
できる。

【００３０】第９の発明は、少なくとも作用極と参照極
とを備えた電極系と、少なくとも酵素を含む反応層とを
備え、前記電極系と前記反応層とを含む感応部に液体試
料を供給し、該液体試料と前記酵素との反応による電気
化学現象を前記電極系で検知して前記液体試料中の特定
成分の濃度を測定するバイオセンサにおいて、前記感応
部は、前記バイオセンサの端部に、少なくともその一部
が外部に開放されて設けられており、該感応部の所定の
部位に前記液体試料を導く導液部材を設けたことを特徴
とする。

【００３１】このようにすれば、感応部をバイオセンサ
の端部に、少なくともその一部が外部に開放されるよう
に設けた簡単な構造のバイオセンサを形成することがで
きるので、低コストで製造することができる。

【００３２】また、感応部が端部に設けられているの
で、液体試料を供給する際に、試料量を目視にて容易に
確認することもできる。

【００３３】液体試料を感応部のいずれかの部位に供給
すれば、液体試料に接触した反応層の部分から順次酵素
反応が進行する。しかし、反応層は所定の体積を有する
ので、反応層の全体で酵素反応が発生するまでには時間
差が生じ、この時間差は反応層の形状や液体試料が供給
された部位によって異なる。同様に、酵素反応の広がり
方も反応層の形状や液体試料が供給された部位によって
異なる。

【００３４】従って、反応層の所定の部位に液体試料を
導く導液部材を設けて、反応層の形状に応じて液体試料
の供給部位を適宜選択するようにすれば、より測定時間
を短縮したり、酵素反応を均一に進行させて測定精度を
向上させたりすることができる。

【００３５】また、感応部に液体試料を直接供給するこ
ともできるし、導液部材を介して供給することもできる
ので、試料供給の自由度が大きく取り扱いが容易であ
る。

【００３６】第１０の発明は、第９の発明において、前
記導液部材はメッシュ状体であり、該メッシュ状体と反
応層との接合部を通じて液体試料を反応層に導くことを
特徴とする。

【００３７】このように導液部材としてメッシュ状体を
用いると、広範囲にほぼ均一に液体試料を展開して供給
することができる。

【００３８】ここで、メッシュ状体は、糸状部材又は線
状部材を格子状又は網状に交差させて形成した部材であ
り、２次元的に形成されたものでもよいし、２次元的に
形成されたメッシュ状体を積層したものや、３次元的に
格子状又は網状に形成されているものでもよい。

【００３９】メッシュ状体が反応層表面のほぼ全体に接
合するようにすれば、液体試料を反応層表面のほぼ全体
に均一に展開して供給することができるので、測定に要
する時間を短縮できるともに、高精度の測定が可能とな
る。

【００４０】また、反応層表面より広いメッシュ状体を
接合させれば、より確実に液体試料を反応層表面のほぼ
全体に均一に展開して供給することができる。

【００４１】また、メッシュ状体をバイオセンサの感応
部以外の部位に保持するようにすれば、液体試料の展開
速度がより安定し、精度の向上を図ることができる。

【００４２】また、メッシュ状体を反応層表面の一部の
みに接合するようにすれば、酵素反応に利用されない余
分な液体試料までメッシュ状体に保持されるおそれがな
くなるので、より微量での測定が可能となる。

【００４３】第１１の発明は、第９の発明において、前
記導液部材は反応層表面に直交する方向の延長を有する
柱状体であり、該柱状体と反応層との接合部を通じて液
体試料を反応層に導くことを特徴とする。

【００４４】このようにすれば、柱状体を介して液体試
料を反応層の所望の部位に供給することができる。特
に、反応層の限定された部位に的確に液体試料を供給す
ることができる。また、反応層表面に直交する方向から
の液体試料の供給も可能となり試料供給の自由度が増
す。

【００４５】第１２の発明は、第９の発明において、前
記導液部材は反応層表面に平行な方向の延長を有する糸
状体であり、該糸状体と反応層との接合部を通じて液体
試料を反応層に導くことを特徴とする。

【００４６】このようにすれば、反応層表面の形状に応
じて糸状体を配置することにより、液体試料を反応層の
他の部分に触れることなく直接展開することができる。

【００４７】第１３の発明は、第９乃至第１２の発明に
おいて、前記感応部は絶縁性の基板上に形成されている
ことを特徴とする。

【００４８】このようにすれば、感応部を絶縁性フィル
ム等の膜状部材やこのフィルムを積層した板状部材等か
らなる基板上に形成することにより、バイオセンサの小
僧を一層簡単化するとともに低コスト化することができ
る。

【００４９】第１４の発明は、第１乃至第１３の発明に
おいて、作用極，参照極及び対極からなることを特徴と
する。

【００５０】このようにすれば、血液等の高粘度の液体
試料を用いる場合でも、高精度の測定が可能となる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００５２】（第１の実施形態）図１（ａ）は本発明の
第１の実施形態に係るバイオセンサ１の上面図であり、
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【００５３】まず、バイオセンサ１の構成及び製造方法
について説明する。

【００５４】このバイオセンサ１では、ポリエチレンテ
レフタレートからなる絶縁性のフィルムの基板２（支持
部）上にスクリーン印刷法によりカーボンペーストを印
刷して熱乾燥又はＵＶ照射により硬化させて接続部３，
リード部４，電極部５に分割される導電性部材を形成し
ている。接続部３は測定装置本体に接続されて検知信号
の出力等を行う部分であり、作用極６及び参照極７から
なる電極部（電極系）５は試薬と液体試料との反応によ
る電気化学現象を検知する部分であり、リード部４は電
極部５に隣接し接続部３と電極部５とを接続する部分で
ある。このように、電極部，リード部４及び接続部３を
同一材料で形成すれば、製造が簡便で要素数も少なく、
廉価なバイオセンサを提供することができる。

【００５５】基板２は一端が半円形状に形成された略矩
形をなす。電極部５は半円形状の端部２ａに形成され
る。

【００５６】次に、電極部５及び接続部３を除くリード
部４を絶縁膜８（絶縁部材）で覆い、各領域を明確化し
た。この絶縁膜８は、絶縁性ペーストを印刷し、熱乾燥
又はＵＶ照射により硬化させて形成する。絶縁膜８によ
って基板２の半円形端部２ａには、電極部５を含む略円
形状の露出した領域が現れる。

【００５７】次に、試薬液を露出した略円形状の領域全
体に電極部５表面を覆うように展開させ、乾燥させて試
薬層（反応層）９を形成する。試薬液はグルコース酸化
酵素（グルコースオキシダーゼ，ＧＯＤ）０．１％と電
子伝達物質のフェリシアン化カリウム４％と親水性低分
子のフルクトース１．０％の混合溶液であり、これを１
０μｌ滴下し、温度２３°Ｃ，湿度５０％の環境下で乾
燥させた。本実施形態では、基板２の半円形状端部２ａ
に設けられた電極部５及び試薬層９によって感応部１０
が形成されている。絶縁膜８の端部によって基板２の半
円形状端部２ａに露出する領域は略円形状をなすので、
滴下された試薬液によって試薬層を均一に形成すること
ができ、バイオセンサ１の均一性が高められ、精度向上
を図ることができる。略円形状に形成された試薬層９の
一部は基板２の半円形端部２ａ先端部において端縁部と
重なっている。

【００５８】以下に、バイオセンサ１を用いて測定を行
う測定装置の構成について説明する。

【００５９】図２は、バイオセンサ１を用いた測定装置
の主要部の概略構成を示すブロック図である。

【００６０】作用極６は、出力を抵抗２１を介して反転
入力端子に帰還させ、非反転入力端子を接地したオペア
ンプ２２からなるＩ−Ｖ変換部２３の反転入力端子に接
続されている。作用極によって検出された電流はＩ−Ｖ
変換部２３によって電圧に変換される。この電圧はＡ−
Ｄ変換回路２４によってディジタル信号に変換されて、
ＣＰＵ，メモリ等からなる制御回路２５に入力される。

【００６１】参照極７は、出力を反転入力端子に帰還さ
せたオペアンプ２６からなるバッファ回路２７の出力に
接続されており、非反転入力端子に入力される電圧はス
イッチ２８によりＶ₁ ，Ｖ₂ に切り替えられるようにな
っている。このスイッチ２８は制御回路２５からの信号
により電圧の切替を行う。

【００６２】制御回路２５には、バイオセンサ１の装置
本体への装着の有無を検出するセンサ検出部２９及び測
定結果等の情報を表示する表示部３０が接続されてい
る。

【００６３】以下に、バイオセンサ１及び測定装置を用
いた測定手順について、血液を液体試料とする場合を例
として説明する。

【００６４】バイオセンサ１が測定装置本体に装着され
ていると、センサ検出部２９がこれを検出し、制御回路
２５からの信号によってスイッチ２８を２８ａ側に接続
し、参照極７・作用極６間に電圧Ｖ₁ （０．１５Ｖ）を
印加する。電圧Ｖ₁ が印加された状態で、試薬層９のい
ずれか部分に血液を接触させると、血液に接触した試薬
層９は直ちに溶解して、酵素反応を開始する。この酵素
反応の開始によって、電極反応電流が検出されるととも
にフェリシアン化カリウムが還元されてフェロシアン化
カリウムへの変化を開始する。

【００６５】制御部回路２５は電極反応電流を検出する
とスイッチ２８を切り替えて非反転入力端子に電圧を印
加しない状態とする。

【００６６】酵素反応の開始から１０秒後に、スイッチ
２８を２８ｂ側に切り替えて参照極７・作用極６間にフ
ェロシアン化カリウム酸化電位である電圧Ｖ₂ （０．６
５Ｖ）を印加する。電圧をＶ₂ に変更してから５秒後か
ら１０秒後の酸化電流量を測定する。酸化電流量はフェ
ロシアン化カリウム量に、フェロシアン化カリウム量は
酵素反応量に、酵素反応量は基質量（試料中のグルコー
ス量）にそれぞれ比例するので、酸化電流量の測定によ
って試料中のグルコース濃度を測定することができる。
酵素反応開始からＶ₂ 印加までの時間は、フェロシアン
化カリウムの蓄積を待つためのものなので、試料，酵素
の種類等に応じて適宜設定すればよい。また、電圧のＶ
₂ への変更後の電流測定期間も反応に応じて適宜設定す
ればよい。

【００６７】バイオセンサ１の半円形端部２ａの先端部
において端縁部と重なって形成されている試薬層９の端
縁部９ａに血液に接触させてもよいし、試薬層９の上面
９ｂ側から血液を滴下してもよい、また、試薬層９の上
面９ｂで血液をこそぎ取るようにして血液を供給しても
よい。このように、種々の方向から血液を供給すること
ができ、供給方法の自由度が大きく、取り扱いが容易で
ある。

【００６８】また、感応部１０が端部に設けられている
ので、血液を供給する際に試料量を目視にて容易に確認
することができる。

【００６９】また、電極部５の製作後に試薬層９を形成
することができるので、試薬層９に機械的，熱的作用が
働くことがなく、安定した形成が可能となる。

【００７０】本実施形態では、基板２をポリエチレンテ
レフタレートによって形成しているが、これに限られる
ものではなく、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレ
ンサルファイド、ポリカーボネート、ポリアリルレー
ト、ポリエーテルサルファイド、ポリイミド等からなる
樹脂シートやプラスチック、セラミックス、ガラス薄
板、紙等から適宜選択することができる。

【００７１】また、カーボンペーストのスクリーン印刷
によって電極６，７を形成しているが、電極材料及び形
成方法はこれに限られるものではなく、試薬の反応原理
に適した材料及び形成方法を選択することができる。例
えば、白金、金、銀、塩化銀、鉄、亜鉛、ニッケル、パ
ラジウム等の材料からなる電極を蒸着法、スパッタリン
グ法、メッキ法、イオンプレーティング等の薄膜形成法
によって製造することもできる。

【００７２】試薬液中の酵素も被定量物質に応じて適宜
選択することができ、例えば、乳酸オキシダーゼ、アル
コールオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ウ
リカーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ等が挙げられる。

【００７３】電子伝達物質についても、電極反応に応じ
て、フェリシアン化カリウムの他にフェロセン化合物や
ｐ−ベンゾキシノン等を用いることができる。

【００７４】試薬層９も本実施形態のように滴下した試
薬液の乾燥によって形成する場合に限られず、スクリー
ン印刷法等の方法を適宜選択することができ、酵素と電
子伝達物質だけでは薄膜化が困難な場合には容易に薄膜
状にするための支持材や架橋剤を加えてもよい。

【００７５】本実施形態では、感応部１０は基板２の半
円形の端部２ａに形成されているが、端部の形状をこの
ようなものに限られず、台形や他の多角形でもよい。

【００７６】本実施形態は、作用極６と参照極７の２電
極で構成しているが、さらに対極を設けて３電極で構成
してもよい。このようにすれば、血液等の高抵抗の液体
試料を分析・定量する場合でも高精度の測定が可能とな
る。対極を設ける場合には、図２でオペアンプ２６の非
反転入力端子側に接続すればよい。

【００７７】（第２の実施形態）図３（ａ）は本発明の
第２の実施形態に係るバイオセンサ２１の上面図であ
り、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【００７８】第１の実施形態に係るバイオセンサ１と同
様の構成を有するので、同様の構成については同様の符
号を用いて説明を省略する。

【００７９】バイオセンサ２１では、絶縁膜８が略矩形
に形成されているので、基板２の略半円形端部２ａに露
出する領域は略半円形状となり、この領域に試薬層９が
形成されている。従って、試薬層９は基板２の半円形端
部２ａの全周にわたって端縁部と重なている。

【００８０】このようにバイオセンサ２１の基板２の半
円形端部２ａの端縁部に重なるように感応部１０を形成
することにより、試薬層９のうちバイオセンサ２１の半
円形状端面に露出する部分がより大きくなる。従って、
バイオセンサの半円形状端面側において、血液等の試料
を供給できる部位が広がり、試料供給の自由度がさらに
増し、取り扱いが容易になる。

【００８１】図４は第２の実施形態の変形例に係るバイ
オセンサ２１の構成を説明するための図３（ａ）のＣ−
Ｃ断面図である。

【００８２】この変形例では、作用極６とリード部４と
接続部３とを異なる材料で形成している（参照極７側も
同様である。）。電極部５，リード部４，接続部３を形
成する材料としては、カーボン以外に白金、金、銀、塩
化銀、鉄、亜鉛、ニッケル、パラジウム等を用いること
ができ、スクリーン印刷法以外に、蒸着法、スパッタリ
ング法、メッキ法、イオンプレーティング等の薄膜形成
法によって形成することができる。

【００８３】このようにすれば、電極部５，リード部４
及び接続部３のそれぞれに適した材料を選択して、性能
を十分に引き出すことができ、高性能のバイオセンサを
提供することができる。他の実施形態に係るバイオセン
サにおいても、同様に電極部５，リード部４及び接続部
３を異なる材料で形成することができる。

【００８４】（第３の実施形態）図５は第３の実施形態
に係るバイオセンサ３１の構成を示す断面図である。図
５は図１（ａ）のＡ−Ａ断面あるいは図３（ａ）のＢ−
Ｂ断面と同様の断面を示しており、上面からみた場合に
は図１８（ａ）あるいは図３（ａ）と同様に形成するこ
とができる。このように、絶縁膜部分の構成を除いて第
１実施形態又は第２実施形態と同様であるので、同様の
構成については同様の符号を用いて説明を省略する。

【００８５】本実施形態では、絶縁フィルムからなる絶
縁膜８を接着剤３２によって基板２及び基板２上に形成
されたリード部４上に接着することにより電極部５，リ
ード部４及び接続部３の各領域を明確化している。

【００８６】このように絶縁フィルムを接着剤によって
接着して絶縁膜８を形成することにより、任意の高さや
材質の絶縁膜を選定することができ、厚みや材質により
強度を向上させたり、直接接合できない材質を使用する
こともできる。

【００８７】図６は第３の実施形態に係るバイオセンサ
３１の変形例の構成を示す断面図である。

【００８８】本変形例では、バイオセンサ３１の絶縁膜
８を試薬層９及び電極部５側の近傍にのみ設けており、
接続部３側ではリード部４の一部が露出する構成となっ
ている。

【００８９】このように絶縁膜８を試薬層９及び電極部
５側の近傍にのみ設けても、感応部１０側からの液体試
料の侵入は防止できるので、測定精度に影響を及ぼすこ
とはない。一方、このように接続部３側近傍の絶縁膜を
省略することで、より廉価なバイオセンサを提供するこ
とができる。

【００９０】第１実施形態又は第２実施形態に係るバイ
オセンサ１，２１のように絶縁膜８を接着剤を用いずに
直接接合する場合でも、本変形例のように、感応部側近
傍だけに絶縁膜を設けるようにすることができる。

【００９１】（第４の実施形態）図７（ａ）は本発明の
第４の実施形態に係るバイオセンサ４１の上面図であ
り、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

【００９２】メッシュ材を除いて第１実施形態と同様の
構成を有するので、第１実施形態と同様の構成について
は同様の符号を用いて説明を省略する。

【００９３】本実施形態では、略円形状の試薬層９の上
部に重なるように導液部材として略円板状に形成したメ
ッシュ材（メッシュ状体）４２を接合している。例え
ば、試薬液が完全に乾燥する前にメッシュ材４２を展開
された試薬液上に重ねる等の方法によりメッシュ材４２
と試薬層９とを接合することができるが、接合方法はこ
れに限られない。メッシュ材としては、例えば金属ワイ
ヤをメッシュ状に形成したものを使用することができ
る。

【００９４】このようにすれば、血液等の液体試料を速
く展開させることができるので、試薬層９の全体で酵素
反応が進行するまでに要する時間を短縮することができ
る。すなわち、測定に要する時間を短縮することができ
る。

【００９５】メッシュ材の材料としては、上述の金属ワ
イヤのように均一材料のものに限られず、ライスパウダ
ー等のように溶解性のものや繊維状の材料をメッシュ状
に形成したものを使用しても時間的には展開効果がより
高く、均一な試料展開が可能となる。

【００９６】メッシュ材４２が円形状の試薬層９に重な
るように形成されているので、試薬層９の上面９ｂ側か
ら滴下する場合に液体試料を速く展開させることができ
る。試薬層９の上面９ｂ側で血液をこそぎ取るようにす
る場合も同様に液体試料を速く展開させることができ
る。また、メッシュ材４２の端縁部４２ａは基板２の半
円形端部２ａの先端部分の端縁部に重なるように形成さ
れているので、この部分を液体試料に接触させる場合も
液体試料を速く展開させることができる。すなわち、種
々の方法によって液体試料を供給する場合に、液体試料
の展開を速めて、測定に要する時間を短縮することがで
きる。

【００９７】図８（ａ）は本発明の第４の実施形態の第
１変形例に係るバイオセンサ４１Ａの断面図であり、図
７（ｂ）と同様に図７（ａ）に示すＤ−Ｄ断面をとって
いる。

【００９８】バイオセンサ４１Ａでは、液体試料が試薬
層９とより確実に接触するように、試薬層９の上面９ｂ
を覆うとともに絶縁膜８上に一部重なるようにメッシュ
材４２を形成している。

【００９９】上面図は省略しているが、略円形状の試薬
層９を覆うとともに、絶縁膜８側に突出し、センサ４２
の長手方向に扁平な略楕円形状に形成すればよい。ただ
し、メッシュ材４２の形状はこれに限られるものではな
い。

【０１００】図８（ｂ）は本発明の第４の実施形態の第
２変形例に係るバイオセンサ４１Ｂの断面図であり、図
７（ｂ）と同様に図７（ａ）に示すＤ−Ｄ断面をとって
いる。

【０１０１】バイオセンサ４１Ｂでは、液体試料に無駄
がでないように、試薬層９の上面９ｂの一部のみに重な
るようにメッシュ材４２を形成している。

【０１０２】上面図は省略しているが、略円形状の試薬
層９の上面９ｂの絶縁膜８側を露出させた、センサ４２
の短手方向に扁平な略楕円形状に形成すればよい。ただ
し、メッシュ材４２の形状はこれに限られない。

【０１０３】図８（ｃ）は本発明の第４の実施形態の第
３変形例に係るバイオセンサ４１Ｃの上面図であり、図
７（ｂ）と同様に図７（ａ）に示すＤ−Ｄ断面をとって
いる。

【０１０４】バイオセンサ４１Ｃでは、絶縁膜８を第３
実施形態のように接着剤３２によって接着している。メ
ッシュ材４２の絶縁膜８側の端部を試薬層９の端部より
も突出して絶縁膜８内に入り込むように形成し、接着剤
３２と絶縁膜８の端部との間で挟持している。

【０１０５】このようにメッシュ材４２の端部を固定し
て保持すれば、液体試料と試薬が反応の進行により試薬
が溶解して試薬層９の形状が変化するような場合でもメ
ッシュ材４２を安定的に保持することができるので、液
体試料の展開速度が安定し、測定精度の向上を図ること
ができる。

【０１０６】（第５の実施形態）図９（ａ）は本発明の
第５の実施形態に係るバイオセンサ５１の上面図であ
り、図９（ｂ）は図９（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。

【０１０７】第１，第３又は第４実施形態と同様の構成
については、同様の符号を用いて説明を省略する。

【０１０８】本実施形態では、略半円形端部に略円形状
の孔８ａを有する絶縁膜８を接着剤３２によって基板２
及びリード部４上に接着している。絶縁膜８は基板２の
半円形端部２ａの端縁部全体に形成されており、感応部
１０と基板２の半円形端部２ａの端縁部とが重なる部分
はない。

【０１０９】絶縁膜８の半円形端部側に設けられた略円
形状の孔８ａ内に露出する電極部５上に略円形状の試薬
層９が形成され、試薬層９上に同じく略円形状のメッシ
ュ材４２が試薬層９の全体を覆うように形成されてい
る。

【０１１０】液体試料の供給は試薬層９の上面９ｂ側か
らに限られるが、このようにしても、液体試料を速く展
開させることができるので、液体試料と試薬層９の全体
で酵素反応が進行するまでの時間を短縮でき、測定に要
する時間を短縮することができる。このメッシュ材は、
液体試料を試薬層９に平行な方向に展開させるものであ
り、上述の従来技術に係るバイオセンサ３００のように
電極系が形成された基板３０２に直交する方向に多数の
細孔を有しランダムに液体試料が浸透する多孔体３０６
とは機能が異なり、気泡が残るようなことはない。

【０１１１】絶縁膜８は、接着剤を用いずに直接基板２
上に接合するようにしてもよい。

【０１１２】（第６の実施形態）図１０（ａ）は本発明
の第６の実施形態に係るバイオセンサ６１の上面図であ
り、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＦ−Ｆ断面図であ
る。

【０１１３】第１実施形態と同様の構成については同様
の符号を用いて説明を省略する。

【０１１４】バイオセンサ６１では、試薬層９の上面９
ｂの中央部分に導液部材として基板２にほぼ直交する延
長を有する柱状部材（柱状体）６２を設けている。

【０１１５】柱状部材６２の上部から液体試料を供給す
れば、液体試料は試薬層９の他の部分に接触することな
く中央部分に直接供給されるので、より確実で均一な液
体試料の展開が可能となり、精度の向上を図ることがで
きる。また、液体試料の供給方法の自由度が増す。

【０１１６】柱状部材には、メッシュ材と同様に金属ワ
イヤ等の材料を柱状に形成したものを使用する。

【０１１７】（第７の実施形態）図１１（ａ）は本発明
の第７の実施形態に係るバイオセンサ７１の上面図であ
り、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＧ−Ｇ断面図であ
る。

【０１１８】第１実施形態と同様の構成については同様
の符号を用いて説明を省略する。

【０１１９】バイオセンサ７１では、試薬層９の上面９
ｂに導液部材として基板２に平行な延長を有する糸状部
材（糸状体）７２を設けている。

【０１２０】糸状部材７２の上部から液体試料を供給す
れば、液体試料は、試薬層９に直接接触することなく、
糸状部材７２を介して試薬層９の上面９ｂ全体に供給さ
れるので、より確実で均一な液体試料の展開が可能とな
り、精度の向上を図ることができる。また、液体試料の
供給方法の自由度が増す。

【０１２１】糸状部材には、メッシュ材と同様に金属ワ
イヤ等の材料を糸状に形成したものを使用する。

【０１２２】（第８の実施形態）図１２（ａ）は本発明
の第８の実施形態に係るバイオセンサ８１の斜視図であ
り、図１２（ｂ）は上面図であり、図１２（ｃ）は図１
２（ｂ）のＨ−Ｈ断面図である。

【０１２３】第１又は第３実施形態と同様の構成につい
ては同様の符号を用いて説明を省略する。

【０１２４】バイオセンサ８１は、基板２上にリード部
４及び接続部３が形成されているが、作用極６及び参照
極７からなる電極部５はリード部４を覆う板状の絶縁部
８２の端面８２ａ上に形成されている。絶縁部８２は接
着剤３２によって基板２及びリード部４上に接着されて
いる。絶縁部８２上には基板２と対向するカバー膜８３
が接着剤８４により接着されている。試薬層９は絶縁部
８２の端面８２ａ全体を覆うように形成されており、試
薬層９の表面全体がセンサ８１の端縁部に重なる構成と
なっている。基板２とカバー膜８３の電極部側の端部２
ｃ，８３ａは、絶縁部８２の端面８２ａより若干突出し
ており、試薬層９は基板２とカバー膜８３の端面２ｄ，
８３ｂとほぼ同一面となるように形成される。

【０１２５】このように基板２の端部２ｃに基板２と直
交する端面８２ａ上に外部に開放された感応部１０を設
けることにより、絶縁部８２の端面８２ａに直交する方
向や端面８２ａに平行な方向からの液体試料の供給が可
能となり、取り扱いが容易である。

【０１２６】また、バイオセンサ８１の端部に感応部１
０が設けられているので、目視による試料量の確認も容
易に行うことができる。

【０１２７】電極部５，リード部４及び接続部３を形成
するには、絶縁部８２の端面８２ａ上の電極部５と基板
２上のリード部４及び接続部３とをそれぞれカーボンペ
ーストのスクリーン印刷にて形成し、絶縁部８２を基板
２と接合する際にリード部４と電極部５とを接続するよ
うにしてもよいし、基板２上には接続部３のみを形成
し、絶縁部８２側に電極部５及びリード部４を形成し、
基板２と絶縁部８２との接合時に接続するようにしても
よい。電極部５，リード部４及び接続部３をそれぞれ別
部材にて形成することもできる。

【０１２８】試薬層９上にメッシュ材等の導液部材を設
けることもできる。

【０１２９】

【発明の効果】以上、説明したように、第１の発明によ
れば、感応部をバイオセンサの端部に、少なくともその
一部が外部に開放されるように設けた簡単な構造のバイ
オセンサを形成することができるので、低コストで製造
することができる。

【０１３０】また、感応部はバイオセンサの端縁部と重
なる部分を有するので、この端縁部と重なる部分に液体
試料を接触させることによって感応部に供給することも
できるし、外部に開放された部分から液体試料を滴下等
することによって感応部に供給することもできる。すな
わち、種々の方向から液体試料が供給できるので、試料
供給の自由度が大きく取り扱いが容易である。加えて、
感応部に直接液体試料を供給できるので、微量の液体試
料で測定できる。

【０１３１】また、感応部が端部に設けられているの
で、液体試料を供給する際に、試料量を目視にて容易に
確認することもできる。

【０１３２】第２の発明によれば、簡単な構造の感応部
を形成することができるので、さらにバイオセンサの構
造を簡単化するとともに低コストでの製造が可能とな
る。

【０１３３】また、電極系の形成後に反応層を形成する
ことができるので、反応層に機械的・熱的作用が働か
ず、安定形成が可能である。

【０１３４】第３の発明のように、少なくとも電極系を
形成する領域の材質を他の領域と異ならしめれば、各領
域の機能に応じた材料を選択することにより、より高精
度の測定が可能となる。

【０１３５】第４の発明のように、バイオセンサの端部
に露出する領域を略円形状とすれば、反応層が均一に形
成されやすく、センサの均一性が高められるので、より
高精度の測定が可能となる。

【０１３６】第５の発明のように、バイオセンサの端部
に露出する領域を略半円形状とすれば、感応部がバイオ
センサの端縁部と重なる部分を大きくすることができる
ので、端縁部からの液体試料の供給がより容易となる。

【０１３７】第６の発明によれば、絶縁部材の厚さや材
質の選択の自由度が大きくなるので、支持部の補強の機
能を持たせたり、支持部に直接接着できない材料を用い
たりすることができる。

【０１３８】第７の発明によれば、製造コストを低減す
ることができる。

【０１３９】第８の発明によれば、支持部を絶縁性フィ
ルム等の膜状部材やこのフィルムを積層した板状部材等
からなる基板によって形成することにより、バイオセン
サの小僧を一層簡単化するとともに低コスト化すること
ができる。

【０１４０】第９の発明によれば、感応部をバイオセン
サの端部に、少なくともその一部が外部に開放されるよ
うに設けた簡単な構造のバイオセンサを形成することが
できるので、低コストで製造することができる。

【０１４１】また、感応部が端部に設けられているの
で、液体試料を供給する際に、試料量を目視にて容易に
確認することもできる。

【０１４２】また、反応層の所定の部位に液体試料を導
く導液部材を設けて、反応層の形状に応じて液体試料の
供給部位を適宜選択するようにすれば、より測定時間を
短縮したり、酵素反応を均一に進行させて測定精度を向
上させたりすることができる。

【０１４３】また、感応部に液体試料を直接供給するこ
ともできるし、導液部材を介して供給することもできる
ので、試料供給の自由度が大きく取り扱いが容易であ
る。

【０１４４】第１０の発明のように導液部材としてメッ
シュ状体を用いると、広範囲にほぼ均一に液体試料を展
開して供給することができる。

【０１４５】メッシュ状体が反応層表面のほぼ全体に接
合するようにすれば、液体試料を反応層表面のほぼ全体
に均一に展開して供給することができるので、測定に要
する時間を短縮できるともに、高精度の測定が可能とな
る。

【０１４６】また、反応層表面より広いメッシュ状体を
接合させれば、より確実に液体試料を反応層表面のほぼ
全体に均一に展開して供給することができる。

【０１４７】また、メッシュ状体をバイオセンサの感応
部以外の部位に保持するようにすれば、液体試料の展開
速度がより安定し、精度の向上を図ることができる。

【０１４８】また、メッシュ状体を反応層表面の一部の
みに接合するようにすれば、酵素反応に利用されない余
分な液体試料までメッシュ状体に保持されるおそれがな
くなるので、より微量での測定が可能となる。

【０１４９】第１１の発明によれば、柱状体を介して液
体試料を反応層の所望の部位に供給することができる。
特に、反応層の限定された部位に的確に液体試料を供給
することができる。また、反応層表面に直交する方向か
らの液体試料の供給も可能となり試料供給の自由度が増
す。

【０１５０】第１２の発明によれば、反応層表面の形状
に応じて糸状体を配置することにより、液体試料を反応
層の他の部分に触れることなく直接展開することができ
る。

【０１５１】第１３の発明によれば、感応部を絶縁性フ
ィルム等の膜状部材やこのフィルムを積層した板状部材
等からなる基板上に形成することにより、バイオセンサ
の小僧を一層簡単化するとともに低コスト化することが
できる。

【０１５２】第１４の発明によれば、血液等の高粘度の
液体試料を用いる場合でも、高精度の測定が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るバ
イオセンサの上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の
Ａ−Ａ断面図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施形態に係るバイオセ
ンサを用いた測定装置の主要部の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図３（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るバ
イオセンサの上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の
Ｂ−Ｂ断面図である。

【図４】図４は本発明の第２の実施形態の変形例に係る
バイオセンサの構成を説明するための図３（ａ）のＣ−
Ｃ断面図である。

【図５】図５は本発明の第３の実施形態に係るバイオセ
ンサの構成を示す断面図である。

【図６】図６は本発明の第３の実施形態の変形例に係る
バイオセンサの構成を示す断面図である。

【図７】図７（ａ）は本発明の第４の実施形態に係るバ
イオセンサの上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の
Ｄ−Ｄ断面図である。

【図８】図８（ａ）は本発明の第４の実施形態の第１変
形例に係るバイオセンサの構成を示す断面図である。図
８（ｂ）は本発明の第４の実施形態の第２変形例に係る
バイオセンサの構成を示す断面図である。図８（ｃ）は
本発明の第４の実施形態の第３変形例に係るバイオセン
サの構成を示す断面図である。

【図９】図９（ａ）は本発明の第５の実施形態に係るバ
イオセンサの上面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の
Ｅ−Ｅ断面図である。

【図１０】図１０（ａ）は本発明の第６の実施形態に係
るバイオセンサの上面図であり、図１０（ｂ）は図１０
（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。

【図１１】図１１（ａ）は本発明の第７の実施形態に係
るバイオセンサの上面図であり、図１１（ｂ）は図１１
（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。

【図１２】図１２（ａ）は本発明の第８の実施形態に係
るバイオセンサの斜視図であり、図１２（ｂ）は同上面
図であり、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＨ−Ｈ断面図
である。

【図１３】図１３（ａ）は従来例に係るセンサを用いた
尿測定器を示す斜視図であり，図１３（ｂ）は図１３
（ａ）の検出部における断面図である。

【図１４】図１４（ａ）は従来例に係るバイオセンサの
外観を示す斜視図であり、図１４Ｚ（ｂ）は同分解斜視
図である。

【図１５】図１５は他の従来例に係るバイオセンサを示
す分解斜視図である。

【符号の説明】

１，２１，３１，４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，５
１，６１，７１，８１バイオセンサ２基板２ａ半円形端部３接続部４リード部５電極部６作用極７参照極８絶縁膜９試薬層９ａ端縁部９ｂ上面１０感応部３２接着剤４２メッシュ材６２柱状部材７２糸状部材８２絶縁部８２ａ端面８３カバー膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも作用極と参照極とを備えた電
極系と、少なくとも酵素を含む反応層とを備え、前記電極系と前記反応層とを含む感応部に液体試料を供
給し、該液体試料と前記酵素との反応による電気化学現
象を前記電極系で検知して前記液体試料中の特定成分の
濃度を測定するバイオセンサにおいて、前記感応部は、前記バイオセンサの端部に、少なくとも
その一部が外部に開放されて設けられており、前記バイ
オセンサの端縁部と重なる部分を有することを特徴とす
るバイオセンサ。
【請求項２】前記感応部を支持する支持部は絶縁性の
部材からなり、前記電極系は、前記支持部に設けられた導電性部材の端
部領域に形成され、前記反応層は、前記導電性部材の電極系に隣接する領域
を含む支持部を絶縁部材で覆うことによって端部に露出
する領域に形成されることを特徴とする請求項１記載の
バイオセンサ。
【請求項３】前記導電性部材のうち少なくとも電極系
を形成する領域は、他の領域とは異なる材料からなるこ
とを特徴とする請求項２記載のバイオセンサ。
【請求項４】前記感応部が設けられたバイオセンサの
端部は略半円形状に形成されており、前記端部に露出する領域は略円形状をなし、該領域全体
にわたって前記反応層を形成したことを特徴とする請求
項２又は３記載のバイオセンサ。
【請求項５】前記感応部が設けられたバイオセンサの
端部は略半円形状に形成されており、前記端部に露出する領域は略半円形状をなし、該領域全
体にわたって前記反応層を形成したことを特徴とする請
求項２又は３記載のバイオセンサ。
【請求項６】前記絶縁部材は絶縁性フィルムであり、
該フィルムを接着剤によって接着することによって前記
支持部に接合していることを特徴とする請求項２乃至５
記載のバイオセンサ。
【請求項７】前記絶縁部材は、感応部側の近傍のみを
覆うことを特徴とする請求項２乃至６記載のバイオセン
サ。
【請求項８】前記支持部は基板であることを特徴とす
る請求項２乃至７記載のバイオセンサ。
【請求項９】少なくとも作用極と参照極とを備えた電
極系と、少なくとも酵素を含む反応層とを備え、前記電極系と前記反応層とを含む感応部に液体試料を供
給し、該液体試料と前記酵素との反応による電気化学現
象を前記電極系で検知して前記液体試料中の特定成分の
濃度を測定するバイオセンサにおいて、前記感応部は、前記バイオセンサの端部に、少なくとも
その一部が外部に開放されて設けられており、該感応部の所定の部位に前記液体試料を導く導液部材を
設けたことを特徴とするバイオセンサ。
【請求項１０】前記導液部材はメッシュ状体であり、
該メッシュ状体と反応層との接合部を通じて液体試料を
反応層に導くことを特徴とする請求項９記載のバイオセ
ンサ。
【請求項１１】前記導液部材は反応層表面に直交する
方向の延長を有する柱状体であり、該柱状体と反応層と
の接合部を通じて液体試料を反応層に導くことを特徴と
する請求項９記載のバイオセンサ。
【請求項１２】前記導液部材は反応層表面に平行な方
向の延長を有する糸状体であり、該糸状体と反応層との
接合部を通じて液体試料を反応層に導くことを特徴とす
る請求項９記載のバイオセンサ。
【請求項１３】前記感応部は絶縁性の基板上に形成さ
れていることを特徴とする請求項９乃至１２記載のバイ
オセンサ。
【請求項１４】前記電極系は、作用極，参照極及び対
極からなることを特徴とする請求項１乃至１３記載のバ
イオセンサ。