JPH0431585Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はイオン感応性電界効果トランジスタに
酵素や抗体、微生物などを固定化したイオン感応
膜を形成してなるセンサチツプを用いて特定の有
機物を検出するバイオセンサ、特にその実装構造
に関する。

［従来の技術］ 従来、電界効果トランジスタのゲート金属のか
わりにイオンを検出して電圧を発生するイオン感
応膜を形成したセンサチツプは、チツプの状態で
は取り扱いが困難であるため、例えばガラスエポ
キシからなるフレキシブルプリント基板で作成し
たリード電極基板上に実装して用いている。この
場合、センサチツプを正常に動作させるにはイオ
ン感応膜以外は測定溶液から電気的に絶縁しなけ
ればならない。このためにセンサチツプをリード
電極基板に実装した際に、イオン感応膜以外の電
極の露出部はエポキシ系の常温硬化型接着剤で絶
縁封止していた。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、酵素や抗体、微生物などを固定化し
たイオン感応膜は熱に弱く、熱硬化型接着剤の硬
化に必要とする例えば60℃、30分間の条件の環境
に耐えられないことから上述したように従来のバ
イオセンサは電極露出部の絶縁封止にエポキシ系
の常温硬化型接着剤を用いていた。しかしなが
ら、常温硬化型接着剤を用いた場合、接着力が充
分でなく、測定溶液中で電極間にリークが発生
し、正常な動作が不能になるという欠点があつ
た。さらにこのような接着剤は粘度が高くて流動
性が悪く、封止する際にセンサチツプとリード電
極基板とを接続しているボンデイングワイヤを変
形させたり、断線したりするという欠点もあつ
た。

本考案の目的は充分な接着力を有し、かつ硬化
前の流動性が良好な絶縁樹脂により絶縁封止を施
してなるバイオセンサを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案はイオン感応膜を形成した構造を有する
電界効果トランジスタからなるセンサチツプをリ
ード電極基板に実装したバイオセンサにおいて、
イオン感応膜以外の電極の露出部を低温ワツクス
により絶縁封止したことを特徴とするバイオセン
サである。

［作用］ 従来、温度に対し弱いと見られていたイオン感
応膜は、酵素膜について良く調べてみると、温度
が60〜80℃であつても、その温度により加熱され
る時間が１分間程度であれば特に劣化が生じない
ことが分かつた。もつとも、この条件の下では、
熱硬化型接着剤を用いてもボンデイングワイヤに
損傷を与えず、しかも接着力に優れるものは得ら
れない。一方、ワツクスはそのものに溶剤を含む
ことなく単に熱を加えることによりほぼ瞬時に溶
解し、被着物に熱を奪われて瞬時に硬化する性質
を持つており、イオン感応膜を有するセンサチツ
プの絶縁封止に最適のものである。さらに低温ワ
ツスクは加熱の程度で粘度が制御できるので、ボ
ンデイングワイヤに無理な力を加えることがな
く、バイオセンサで使用される溶液、例えば酸、
アルカリ性の溶液に対しても耐性が強く、バイオ
センサ用の絶縁封止材として最適であり、本考案
はこの低温ワツクスにより樹脂封止を行うことに
より安全性に優れたバイオセンサを提供できる。

［実施例］ 以下本考案によるバイオセンサについて図面と
ともに説明する。第１図は本考案のバイオセンサ
の一実施例を示す斜視図、第２図は第１図のＡ−
A′線断面図である。第１図、第２図において、
１はリード電極基板で、例えばガラスエポキシか
らなるフレキシブルプリント基板から所用のプリ
ント電極７を具備した形状に作成され、プリント
電極７の一部分を露出させた以外は例えばポリイ
ミドフイルムによる絶縁膜１０で被覆されてい
る。センサチツプ２はそのイオン感応性電界効果
トランジスタ４をリード電極基板１の端縁から突
出させた状態でリード電極基板１の先端部に接着
剤３により一体に接着して実装する。この部分の
接着は次のように行われる。すなわち、まず接着
剤３としては常温硬化型エポキシ系接着剤を用
い、リード電極１の先端部に少量塗布しその上に
センサチツプ２を乗せて軽く押し付けて安定させ
たまま約30分間放置して硬化させる。センサチツ
プ２には２個のイオン感応性電界効果トランジス
タ４とそれらの電極リード６および２個のイオン
感応性電界効果トランジスタ４の一方には例えば
酵素固定膜が、また他方には失活した酵素固定膜
がイオン感応膜５として予め形成されている。

前記接着が完了した後、前記電極リード６の先
端部とプリント電極７の先端部との間をボンデイ
ングワイヤ８で接続する。次にセンサチツプ２の
イオン感応膜５の部分を除き、リード電極基板１
とセンサチツプ２との接着部及びボンデイングワ
イヤ８を含む電極リード６およびプリント電極７
の露出部分に、例えば軟化温度50℃の密ロウから
なる低温ワツクス（例えば日化精工製の商品名フ
ラツトロー）９を襟巻き状に塗布し、絶縁封止を
行つて本考案によるバイオセンサを完成する。こ
の低温ワツクス９の塗布は例えば次のようにして
行うことができる。定温加熱機構を備えたデスペ
ンサーに前記ワツクス材を充填し、該ワツクス材
の溶融温度を80〜100℃の範囲に制御して十分な
流動性をもたせた上で塗布部分に滴下すると、ワ
ツクス９は被着物に熱を奪われてほぼ瞬時に硬化
する。このときワツクス９の溶融温度を上記の設
定範囲に保てばセンサチツプ２の温度は50℃程度
にしかならず、イオン感応膜５の特性を劣化させ
ることはない。またこの塗布作業にあたつて溶融
したワツクスは水のような流動性をもつているの
で、前記ボンデイングワイヤ８に無理な力を与え
ずに充填することが可能となり、ボンデイングワ
イヤ８に何等損傷を与えることはない。また軟化
温度が80℃のワツクスを用いても同様な効果が得
られた。従つて本考案でいう低温ワツクスとは軟
化温度が80℃以下のワツクスを指す。

上記実施例によるバイオセンサをリーク測定用
緩衝液（1MKCl PH7.5）の水溶液に100時間浸
積した後でも電極間にはリークの発生が認められ
ず、また０℃と40℃の温度サイクルを10回行つた
後でも異常はなかつた。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案は熱を加えることに
より瞬時に溶解し、被着物により熱を奪われて瞬
時に硬化する性質の低温ワツクスによりセンサチ
ツプを絶縁封止するため、イオン感応膜を異常に
加熱することがなく、イオン感応膜を劣化させず
に絶縁性に優れた封止を実現できる。さらに低温
ワツクスは酸、アルカリに対し耐性が強く、低温
ワツクスは酸、アルカリの溶液からセンサチツプ
を保護するため、本考案に係るセンサは酸、アル
カリの溶液中でも安定に動作し、しかも、低温ワ
ツクスは十分な接着力をもつので、リークの発生
を防止して正常な動作を行わせることができる。
さらに、滴下温度を80〜100℃に設定してのワツ
クスの流動性を高く維持したまま充填することが
できるため、センサチツプやリード電極の各部材
に良くなじみ、しかもボンデイングワイヤに何等
損傷を与えることなく、短時間に封止作業を完了
することができ、高性能で安定性に優れ、大量生
産により安価なバイオセンサを実現できる効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるバイオセンサの一実施例
を示す斜視図、第２図は第１図のＡ−A′線断面
図である。 １……リード電極基板、２……センサチツプ、
３……接着剤、４……イオン感応性電界効果トラ
ンジスタ、５……イオン感応膜、６……電極リー
ド、７……プリント電極、８……ボンデイングワ
イヤ、９……低温ワツクス、１０……絶縁膜。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. イオン感応膜を形成した構造を有する電界効果
   トランジスタからなるセンサチツプをリード電極
   基板に実装したバイオセンサにおいて、前記イオ
   ン感応膜以外の電極の露出部を低温ワツクスによ
   り絶縁封止したことを特徴とするバイオセンサ。