JPH09166571A - バイオセンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小量の液体試料で正確且つ容易に定量でき、
しかも液濡れにも耐えて使い易すくて安価なものにす
る。 【解決手段】 バイオセンサの一つは、２枚の絶縁性基
板をスペーサで空間部を設けて積層して内面側に電極系
と反応層を有し、基板に開けられていた貫通孔で表裏を
導通させて、電極とその接続端子が基板の両面に分離さ
せる。さらに、片面を背面フィルムを仮貼りして貫通孔
に蓋をして反対側から内部にカーボンペースト等の電極
形成物質を詰めた後、フィルムを剥がせば、孔の開口部
から基板面と同一面で孔形状に等しい電極が得られ、こ
れを作用極とし、その接続端子は反対面側にする。対極
とその接続端子は作用極側に設け、作用極用と対極用の
接続端子を基板の表裏両面に分離させる。スペーサは基
板に印刷又は塗布で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば血液中のグ
ルコース等と、液体試料中の特定成分を迅速、容易に、
且つ正確に定量できるバイオセンサに関し、さらに詳し
くは少量の試料で容易に測定できる使い易くて安価なバ
イオセンサの電極構造と、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、試料液中の特定成分の定量におい
て、酵素など生体関連物質の高い分子識別能力を利用し
て種々の被測定物質の存在量を測定するバイオセンサが
知られている。例えば、その中で生体関連物質として酵
素を利用した酵素センサとして、グルコースを定量する
グルコースセンサが実用化されている。酵素センサは、
被測定物質に対して高い基質特異性を有する酵素を高分
子膜等の基材に固定化し、酵素に試料中の被測定物質を
接触させ、酵素反応によって生じる物質を電気化学的に
検知し、定量することができる。

【０００３】バイオセンサの用途は各方面にわたり、例
えば前記のグルコースセンサの場合、糖尿病患者の血糖
値管理や食品加工の工程管理などで商業化されている。
また、微生物を利用したバイオセンサ（微生物センサ）
も各種実用化されており、河川の水質分析や、工場排水
の安全性管理などに利用されている。このようにバイオ
センサは、試料液中の特定成分の定量において、医療、
食品分析、醗酵管理、環境計測などに、幅広く実用化さ
れている。そして、実用化当初の測定は、装置が大型で
時間や費用がかかるという問題もあったが、病院、工場
などの施設で利用されることが多く、その優れた分子識
別能力により許容できない程ではなかった。しかし、特
に個人が健康のチェック、病気の状態、治療の効果を調
べるために血液や尿中の特定成分を測定する場合には、
そのランニングコストや難解な操作方法のため、利用者
には大きな負担となり、より簡易的にその場で測定でき
る安価なセンサが望まれていた。

【０００４】例えば、特公平６−７６９８４号公報で提
案されたグルコースセンサ等として使えるバイオセンサ
は、微量の試料液を上から滴下するだけで短時間に測定
できるようにしたものである。同号公報では、樹脂製の
円柱基材に埋め込んだ白金電極をその上底面から露出さ
せた電極部に、環状の枠体中にレーヨン紙の保液層、多
孔質膜のろ過層、及び酵素を含ませた不織布の反応層を
挟み込んだ測定チップを設置した構造のバイオセンサが
提案されている。しかし、構造が複雑で、製造工程や構
成部品が多く、如何に工夫してもコストが高くなってし
まうことは避けられない。また、特公平６−５８３３８
号公報はグルコースセンサ等として使えるバイオセンサ
をディスポーザブルタイプとしたものを提案している。
このバイオセンサの構造は、図６〜図８に示す如く、樹
脂製のシート９１ａに、導電ペーストで印刷形成したリ
ードの一端を利用して接続端子９２３とし、また、電極
となるリードの他端上に電極物質を印刷形成した上で、
接続端子９２３と電極９２２及び９２２ａとを露出させ
る様に絶縁層９４を印刷して残りのリードを覆い、さら
に電極９２２及び９２２ａ上に酵素を固定した反応層９
５を形成して下側基板とし、これに反応層９５の周囲に
空間部９６ができる様なスペーサシート９７を介してカ
バーとなるシート９１ｂを積層し、試料液は先端の導入
口９８から毛細管現象によって空間部に入り、また空間
部内の気体は試料液の導入によって排出口９９から押し
出される様にした構造であり、微量の試料液と空間部内
の気体との交換が円滑に行われるようにしたものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平６−５８３３８号公報で提案された様なバイオセン
サは、ディスポーザブル化され個人利用を容易とするも
のとなってはいるが、熟練した専属の分析者が使用する
場合とは異なり、一般の個人が利用の場合、必ずしも使
い易いものではなかった。それは、複数の接続端子が、
基板となるシートの同一面に隣接して設けられており、
操作を誤って測定する試料液等をセンサの別の場所に付
着させてしまい、それが接続端子部分を濡らすと、隣接
した接続端子同士が電気的に導通するおそれがあったか
らである。また、２枚のシートの他に、空間部を形成す
る様な所定形状に切断等したスペーサシートを構成部品
として必要し、構造に改善の余地があり、コストが高く
なってしまうことは避けられなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明のバイオセ
ンサは、少なくとも絶縁性基板と、該基板に設けられた
電極系と、２枚の絶縁性基板間に形成された空間部に面
する反応層とを有するバイオセンサにおいて、絶縁性基
板の一方の面に形成された電極と、他方の面に形成され
たその接続端子とが、該絶縁性基板に設けられていた１
以上の貫通孔を介して表裏で導通している構造として、
電極とその接続端子とを絶縁性基板の表裏両面に分離し
た。また、本発明の第２の形態では上記貫通孔の導通手
段として、貫通孔がその内部に、電極系を形成する電極
形成物質又はリード形成物質の何方か一方又は両方を有
する構造として表裏導通を行った。

【０００７】また、第３の形態では、第２の形態にて、
貫通孔内部に有する電極形成物質が少なくとも電極形成
面側の貫通孔の孔径内側の全領域から露出し、貫通孔を
利用した該開口部形状の電極とし、さらに、第４の形態
は該開口部形状の電極を、その電極上に反応層が形成さ
れた作用極として、作用極とその接続端子とを表裏で接
続した。そして、第５の形態では、第４の形態にて、接
続端子と表裏で接続する作用極とともに、一枚の絶縁性
基板の片面に該作用極及び対極が形成され、対極が、作
用極を両側から挟む様に２対の電極からなり、これら電
極と同一面側に対極用の接続端子が形成され、接続端子
を作用極用と対極用とで一枚の絶縁性基板の表裏に分離
させた。

【０００８】また、本発明のバイオセンサの第６の形態
は、貫通孔により接続端子と表裏で接続する電極を、対
極とした構造とし、また、第７の形態は、第６の形態に
て、貫通孔での表裏の導通を、その内部に有するリード
形成物質によって行った。そして、第８の形態では、前
記第４の形態による作用極と、上記第６又は第７の形態
による対極とを有し、この対極が前記作用極を両側から
挟む様に形成した２対の電極からなり、作用極及び対極
の電極と、これら接続端子とを、一枚の絶縁性基板の表
裏に分離した。また、第９の形態では、上記各種形態に
おいて、用いる２枚の絶縁性基板同士を、少なくとも片
方の絶縁性基板に印刷又は塗布により形成されたスペー
サにより接着、積層して反応層が面する空間部を確保し
た。

【０００９】また、本発明のバイオセンサの製造方法
は、少なくとも絶縁性基板と、該基板上に設けられた電
極系と、２枚の絶縁性基板間に形成された空間部に面す
る反応層とを有するバイオセンサで、一枚の絶縁性基板
の一方の面に形成された電極と、他方の面に形成された
接続端子とが、該絶縁性基板に設けられていた１以上の
貫通孔を介して表裏で導通しているバイオセンサを製造
するために、１以上の貫通孔を有する絶縁性基板を用意
し、その一方の面に背面フィルムを貼り合わせて前記貫
通孔を覆った後、他方の面から前記貫通孔を充填する様
にして電極形成用の導電性ペーストで所定の導体パター
ンを印刷した後、背面フィルムを剥離して、貫通孔内部
の電極形成物質が少なくとも電極形成面側の貫通孔の孔
径内側の全領域から露出し、該開口部形状をした電極と
するとともに、絶縁性基板の一方の面の電極と他方の面
の接続端子とを、表裏で導通させる製造方法とした。ま
た、前記第１の形態の本製造方法に対して、第２の形態
では、貫通孔の開口部形状をした電極上に反応層を形成
して作用極とし、作用極を、絶縁性基板の他方の面の接
続端子と表裏で導通する電極として形成した。

【００１０】また、本製造方法の第３の形態は、少なく
とも絶縁性基板と、該基板上に設けられた電極系と、反
応層とを有するバイオセンサで、絶縁性基板の一方の面
に形成された電極と、他方の面に形成された接続端子と
が、該絶縁性基板に設けられていた１以上の貫通孔を介
して表裏で導通しているバイオセンサを製造するため
に、１以上の貫通孔を有する絶縁性基板を用意し、その
一方の面に背面フィルムを貼り合わせて前記貫通孔を覆
った後、他方の面から前記貫通孔の内部に入る様にして
リード形成用の導電性ペーストで所定のリードパターン
を印刷した後、背面フィルムを剥離して、次いで、露出
した絶縁性基板の面側から再度、前記貫通孔の内部に既
に入った導電性ペーストと接続する様にリード形成用の
導電性ペーストで所定のリードパターンを印刷して、貫
通孔をリード形成物質により表裏で導通させて、表裏で
導通するリードを形成する製造方法とした。

【００１１】そして、本製造方法の第４の形態は、上記
製造方法の第３の形態にて、対極を、絶縁性基板の他方
の面の接続端子と導通するリードに設けることにした。
また、本製造方法の第５の形態は、一枚の絶縁性基板の
片面に、作用極を前記製造方法の第２の形態により形成
し、２対からなる対極を前記作用極を両側から挟む様に
形成し、且つ該対極用の接続端子は該対極と同一面側に
形成し、接続端子を作用極用と対極用とで一枚の絶縁性
基板の表裏に分離させて形成した。そして、本製造方法
の第６の形態は、一枚の絶縁性基板の片面に、作用極を
前記製造方法の第２の形態により形成し、２対からなる
対極を前記作用極を両側から挟む様に前記製造方法の第
４の形態により形成し、作用極及び対極の電極と、これ
ら接続端子とを、一枚の絶縁性基板の表裏に分離させて
形成した。さらに、本製造方法の第７の形態は、上記製
造方法の各種形態にて、スペーサを、少なくとも片方の
絶縁性基板に印刷又は塗布により形成し、２枚の絶縁性
基板をスペーサにより接着、積層して反応層が面する空
間部を確保した。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
のバイオセンサ及びその製造方法について、実施の形態
を説明する。図１及び図２は、本発明のバイオセンサの
一実施例を示す図であり、図１（ａ）上方から見た平面
図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、図
１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図、図１
（ｄ）は下方から見た平面図、図１（ｅ）は作用極のあ
る下側の基板を上方から見た平面図、図２は、作用極に
貫通孔による導通を利用した下側の基板について、その
導体パターンを立体的に示す斜視図である。

【００１３】図１及び図２に示す、バイオセンサ１０
は、２枚の絶縁性基板１ａ及び１ｂがスペーサ４を介し
て反応層３が面する空間部６を残す様に接着、積層され
た構造であり、積層前の状態で、下側の絶縁性基板１ａ
に、全ての電極系と、反応層及びスペーサが印刷又は塗
工により形成されており、これにカバーシートとしての
上側の絶縁性基板１ｂがスペーサにより接着・積層した
ものである。下側の絶縁性基板１ａに形成される電極系
は、リード、電極、接続端子、及び絶縁層から構成され
ている。なお、絶縁層は図面が煩雑となるので説明上図
１（ｅ）においてのみ図示した。酵素等の生体関連物質
を含む反応層３が設けられた電極２２は作用極２２１と
なり、該電極は貫通孔７の開口部の孔形状に等しい電極
形状をしており、貫通孔を介して絶縁性基板の表裏で導
通しており、該基板の外面側のリード２１を経て作用極
用の接続端子２３１に導通している。一方、反応層と同
一面側に設けられた対極は２対の直線状の電極２２２ａ
及び２２２ｂからなり、前記作用極２２１を（覆う反応
層３から離れて）両側から挟む様に形成してある。これ
ら２対の対極用電極はそれぞれリード２１ａ及び２１ｂ
の一端の上に形成され、これらリードの他端が連結して
対極用の接続端子２３２を成し（兼用し）、露出不要部
は絶縁層５で覆われている。以上の結果、一枚の絶縁性
基板の内面側に作用極及び対極を、そして作用極の接続
端子のみをその基板の外面側として、作用極と対極の接
続端子を各々一枚の絶縁性基板の両面に設けた構造のバ
イオセンサとしている。

【００１４】また、スペーサ４は反応層を試料液に接触
させるための空間部６、導入口６１及び排出口６２を残
す様に、両側に直線状のパターンとして下側の絶縁性基
板に形成されたものが使われている。この結果、接続端
子がない側の側端面部分に試料液を導入する導入口６１
がスペーサに両サイドを挟まれて開口し、接続端子側の
上側絶縁性基板の側端面部分に空間部の気体を排出する
排出口６２が開口した構造となっている。

【００１５】以上の結果、排出口まで達した試料液がオ
ーバーフローして、不意に接続端子を濡らしたとして
も、片側の接続端子のみであり、両接続端子は基板の両
面に分離形成されているので、両接続端子間で導通して
しまうことを回避できる。

【００１６】本発明のバイオセンサは、上述の如く、通
常は２枚の絶縁性基板から構成され、少なくとも一つの
電極について、貫通孔により、その電極形成面と接続端
子形成面とを基板の両面に分離して設けた構造に基本的
な特徴がある。そして、この基本的構造によって、試料
液が接する側の電極形成面側と、測定装置との導通の為
の接続端子側とが、一枚の基板の表裏に分離形成され、
接続端子が不意に試料液等によって濡れても、接続端子
間で導通するのを防止できる様にするものである。従来
のバイオセンサは、２枚構成の絶縁性基板で片方の基板
の内面側に作用極及び対極と、その作用極用及び対極用
の両方の接続端子の全ての電極系を形成するので、接続
端子部分が濡れると、接続端子同士で導通してしまい易
い。しかし、本発明の如く、少なくとも片方の電極の接
続端子を他方の面に形成すれば、両接続端子は両面に分
離し、たとえ濡れたとしても、両接続端子間での導通は
防止できる。その結果、不本意な部分が液濡れしても接
続端子部での導通が防げ、不慣れな個人でも使い易いと
いう利点が得られることとなる。また、一枚の絶縁性基
板に形成される全ての電極と全ての接続端子とを、両面
に分離形成すれば、やはり試料液に接する電極側面と、
接続端子側面とが異なるので、液濡れを防止できる。さ
らに、以上のことは、全ての電極系を一枚の絶縁性基板
に形成する場合に限定されるものではない。対向する２
枚の絶縁性基板の両方に電極系を分けて設ける場合で
も、各々の基板について、接続端子は試料液が接する電
極側に対して裏面側となり、電極と接続端子との関係に
おいて同様のことがいえる。

【００１７】本発明のバイオセンサでは、さらに上記貫
通孔を巧みに利用して、貫通孔の孔形状を電極形状とす
るものでもある。従来、電極は例えばカーボンペースト
等で形成しても、その面積を一定とする為にその不要部
を絶縁層で覆い、絶縁層の形成によって電極形状を制御
するという手法が採用されることがある。しかし、貫通
孔を利用すれば、貫通孔を穿設するサイズで電極形状を
制御でき、絶縁層はリード部の絶縁等を目的とすれ良い
ことになる。したがって、反応層で覆われ面積精度が要
求される電極には本構造は適している。

【００１８】なお、絶縁性基板、電極系、反応層、スペ
ーサ等の材料及びそれらの形成は、従来公知の材料、方
法より用途に合ったものを適宜選択すれば良い。例え
ば、絶縁性基板には、ポリエチレンテレフタレート（以
下、ＰＥＴ）等からなる樹脂シート等を用いる。電極系
には、リード及び接続端子は銀や金等の金属含有の導電
性ペーストで、電極はカーボンペーストで、絶縁層は絶
縁性ペーストで、各々スクリーン印刷により形成すれば
良い。反応層は酵素センサでグルコースセンサとするな
らば、グルコースオキシダーゼを固定した層とすれば良
く、酵素含有インキのスクリーン印刷で、或いは塗液の
ディスペンサによる塗布で形成する。また、この他、例
えば検体試料液の滲み込みを制御する等の層があっても
良い。

【００１９】次に、貫通孔による表裏の導通手段である
が、電気的接続が得られれば、その手段は特に限定され
ないが、上記構成材料で、カーボンペーストを利用した
電極形成物質、或いは銀ペーストや金ペースト等のリー
ド形成物質を利用して、それが内部に存在し、表裏で導
通する様にすれば、電極やリードの形成と同時に貫通孔
での導通を達成でき都合がよい。特に、電極形成物質を
内部に充填させて、電極面側から貫通孔を見てその孔径
の内側の全領域で露出させれば、それを貫通孔の孔径に
応じた面積を持つ電極とすることができる。この最も単
純な場合は、貫通孔内部の電極形成物質が、少なくとも
電極形成面側の貫通孔の開口部にて、基板表面に連続し
た平面で孔径内側の全領域から露出している場合であ
る。従って、電極形成物質は貫通孔の内部を完全に充填
していることは必ずしも必要ではない。また、リードを
貫通孔により表裏で導通させても良く、この場合はリー
ド形成物質を貫通手段として使えば、リード形成と同時
に表裏導通が行え都合が良い。また、貫通孔の導通手段
たる導電物質は貫通孔内部を完全に充填していることは
リード部の導通でも必ずしも必要ではない。また、一つ
の表裏導通路を、或いは電極を形成する貫通孔は、一つ
に限定されずに複数でも良く、例えば或る部分にまとま
って形成された一群の貫通孔である。

【００２０】なお、基板表面に連続した平面の電極露出
部とするには、背面フィルムを一時的に貼着した上で裏
面側から電極形成物質を埋め込んだ後、背面フィルムを
剥離すれば良い。背面フィルムとしては、電極やリード
をスクリーン印刷して乾燥、焼成（熱硬化等）する際の
耐熱性を考慮して、用いる絶縁性基板と同質の、例えば
ＰＥＴフィルムに耐熱性のアクリル系粘着剤（例えば紫
外線硬化タイプ）を塗布したものが使用できる。背面フ
ィルムの剥離は、焼成に耐え得れば焼成後でも良いが、
印刷したものが崩れなければ乾燥後の剥離でも良い。ま
た、特にリード部で表裏から印刷して表裏接続する場合
等、貫通孔孔径とペースト粘度との関係で、印刷後の未
乾燥ペーストが貫通孔から流れ出し裏面を濡らしてしま
わなければ、背面フィルムは省略することもできる。

【００２１】次に、本発明ではスペーサとして、ＰＥＴ
シート等を用い、該シートを介して接着剤で絶縁性基板
同士を接着固定しても良いが、空間部を形成すべく予め
所定形状にしたシートを要する点で、少なくとも一方の
絶縁性基板に（空間部を形成する様なパターンに）印刷
又は塗布により形成したものを用いるのが、部品点数削
減、低コスト化の点で利点がある。塗布は望ましくは部
分的塗布である。但し、全面塗布でも、印刷又は部分的
塗布との組み合わせで利用可能である。すなわち、２枚
構成の絶縁性基板として片方は電極系等設けずに単なる
カバーシートとして、該カバーシート側に感熱接着剤等
を全面塗布して、他方基板には空間部の間隙形成に足り
うる凸部を印刷形成して、これらを凸部で接着、積層す
る形態では利用可能となる。

【００２２】印刷又は部分的塗布なるスペーサ形成手段
は、用いる材料によって適宜選択すれば良い。印刷は厚
く形成できる点でスクリーン印刷が好適だが、該印刷が
不向きな材料は、例えば、ホットメルト等のアプリケー
タや、塗布用の版形状によって、部分的に塗布する。製
造は通常、多面付けで行うが、隣接するセンサに連なる
連続ストライプ状、或いは隣接するセンサ間で不連続な
間欠的ストライプ状等すれば、印刷が不向きな材料の塗
布形成も比較的容易にできる。印刷又は部分的塗布によ
るスペーサ材料としては、例えば、熱活性熱硬化型粘着
剤等のホットメルト型粘着剤、或いは熱活性熱硬化型接
着剤等のホットメルト型接着剤等のホットメルト接着剤
等が使用でき、これら樹脂成分としては例えばアクリル
系樹脂、シリコーンエラストマー等が用いられる。な
お、これらは前記全面塗布にも適用できる。また、印刷
適性、塗工適性等の向上に適宜、充填剤等の添加剤を加
える。そして、２枚の絶縁性基板を積層して、熱、及び
必要に応じて適度な圧力を加えれば、形成されたスペー
サが熱で活性化して、両絶縁性基板を接着、固定する。
また、粘着剤、或いは接着剤の一回の印刷又は部分的塗
布で、絶縁性基板間を所望の間隔（電極系の厚み分を空
間部で収容でき反応層まで試料液を導き接触させ得る間
隔であれば良く、通常は５０〜３００μｍ程度）にでき
る程の厚みに形成できないときは、複数回の印刷又は部
分的塗布を重ねて行っても良い。この場合、同一材料と
せず、厚み機能を受け持つ層を、接着機能を受け持つ層
が挟む様に形成しても良い。厚み機能を受け持つ層に
は、熱で接着力が発現する機能は不要であり、厚盛りが
できるスクリーン印刷インキ等であれば良く、例えば、
厚盛り可能な絶縁性ペースト等でも良い。なお、反応層
形成後に、スペーサを形成する場合、スペーサから測定
妨害物質が仮に出たとしても反応層を保護できる様に保
護層で覆っておいても良い。例えば、グルコースオキシ
ダーゼを含有する反応層の場合、リン脂質を含有するイ
ンキ又は塗液を印刷又は塗布しておく。

【００２３】次に、本発明のバイオセンサの製造方法の
一形態を図３により説明する。同図は、図１及び図２に
示した作用極とその接続端子とを表裏に分離形成したセ
ンサを製造する一例である。先ず、図３（ａ）〔以下、
「図３」は省略〕の如く、一枚の絶縁性基板に貫通孔７
を穿設する。次いで、センサ組立時に内面側となる面に
背面フィルム８を貼着し（図面では紙面向こう側）
（ｂ）、次いで貫通孔７を充填する様に電極形成材料を
外側面から（紙面手前側）印刷して作用極用の電極２２
を形成し、背面フィルムは印刷後、剥離する（ｃ）。さ
らに作用極用の接続端子２３１も兼用するリード２１を
形成する（ｄ）。次いで、絶縁性基板を裏返しにして内
側面に、対極用の接続端子２３２も兼用するリード２１
ａ及び２１ｂを形成する（ｅ）。なお、（ｅ）では作用
極用の電極２２が貫通孔７の形状になって貫通孔があっ
た部分から露出していることが分かる。次いで、対極用
の電極２２２ａ及び２２２ｂを形成し（ｆ）、次に絶縁
層５を形成して、最終的な対極（露出）形状として電極
系を形成する（ｇ）。次に、貫通孔部分に形成され作用
極用の電極２２上に反応層３を形成し（ｈ）、スペーサ
４を形成する（ｉ）。そして、カバーシートとして切欠
き部１１を有する絶縁性基板１ｃを用意し（ｊ）、これ
を重ね合わせて熱圧を加えスペーサにて両基板を接着・
固定し、バイオセンサを得る（ｋ）。なお、切欠き部１
１の形状は意識的に非対称として、センサを測定装置に
セットする際の誤接続（作用極と対極）防止対策の一つ
としても良く。目視判断で、或いは測定装置側で構造的
に異形状を認識することも可能である。

【００２４】次に、本発明のバイオセンサの他の形態と
して、対極もその接続端子と表裏で分離形成した構造の
センサを図４に示す。図４（ａ）は絶縁性基板の内側面
を、同図（ｂ）は外側面を、同図（ｃ）は同図（ａ）で
のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線での断面図を示す。対極は、そ
のリードの中間で貫通孔により表裏で導通し、リードは
両面に設けられている。対極２２２ａはリード２１ｅ、
貫通孔７ｂ、リード２１ｃを通じて接続端子２３２ａに
導通する。対極２２２ｂはリード２１ｆ、貫通孔７ｃ、
リード２１ｄを通じて接続端子２３２ｂに導通する。こ
の様にすると、作用極及び対極は絶縁性基板の内面側
に、それらの接続端子は全て外面側に設けることができ
る。そして、排出口から試料液がオーバーフローして
も、接続端子は逆の裏面側であるために、接続端子同士
による導通は効果的に防げる。また、図４では、貫通孔
による表裏導通をリード部で行ったものである。なお、
絶縁層は図面が煩雑となるため説明上同図（ｃ）のＢ−
Ｂ線断面図でのみ図示した。

【００２５】図５は、図４の様に、対極もその接続端子
と表裏分離形成し、それをリード部で導通させる構造の
センサの製造方法の一形態を示す製造工程の説明図であ
る。但し図５では、対極形状について、円形の作用極及
び反応層の周囲を一部が欠損した環状に一定の距離を隔
てて囲う様な形状としてある。図５の工程説明図では、
先ず、図５（ａ）〔以下、「図５」は省略〕の如く、一
枚の絶縁性基板に貫通孔７ａ、７ｂ及び７ｃを穿設後、
内側面に背面フィルム８を貼着し（図面では紙面向こう
側）（ｂ）、貫通孔７ａを充填する様に作用極用の電極
２２を形成し（ｃ）、さらに作用極用の接続端子２３１
を兼用するリード２１、対極用の接続端子２３２ａを兼
用するリード２１ｃ、同じく対極用の接続端子２３２ｂ
を兼用するリード２１ｄを形成し、背面フィルムは剥離
する（ｄ）。次いで、絶縁性基板を裏返しにして内側面
に、さらに作用極まで延びるリード２１ｅ及び２１ｆを
各々貫通孔７ｂ及び７ｃに接続して形成する（ｅ）。次
いで、対極用の電極２２２ｃ及び２２２ｄを形成後
（ｆ）、絶縁層５を形成して電極系を形成する（ｇ）。
次に、作用極用の電極２２上に反応層３を形成後
（ｈ）、スペーサ４を形成する（ｉ）。そして、カバー
シートとなる絶縁性基板１ｄを用意し（ｊ）、これを重
ね合わせて熱圧を加えスペーサにて両基板を接着・固定
し、バイオセンサを得る（ｋ）。

【００２６】

【実施例】次に、一実施例により本発明を説明する。本
実施例は、図１及び図２に示す構造のバイオセンサを製
造するものであり、作用極とその接続端子とが絶縁基板
の両面に分離して設けた構造が得られる。先ず、絶縁性
基板として、作用極とする為の直径１ｍｍの貫通孔を一
つ穿設した２５０μｍ厚のＰＥＴシートを用意する。次
いで、電極を内側にしてバイオセンサを組立時の内面側
に、紫外線硬化型アクリル系粘着剤を片面に施した２５
０μｍ厚のＰＥＴシートを背面フィルムとして貼り付け
る。そして、組立時の外面側から貫通孔より少し大きめ
にしてその内部を完全に充填する様に、カーボンペース
トをスクリーン印刷後、乾燥して背面フィルムを剥離し
た後（粘着剤は背面フィルムに付いて剥離する）、焼成
して作用極を形成する。次に、（外面側に）銀ペースト
をスクリーン印刷後、焼成して、作用極用のリード及び
接続端子を形成する。同様にして内面側にも銀ペースト
をスクリーン印刷後、焼成して、対極用のリード及び接
続端子を形成後、カーボンペーストをスクリーン印刷
後、焼成して対極用の電極を形成する。さらに、内面側
に絶縁性ペーストをスクリーン印刷後、焼成して絶縁層
を形成して、一枚の絶縁性基板に作用極及び対極となる
電極系を形成する。そして、貫通孔から露出した電極部
分に、グルコースオキシダーゼとフェロセンカルボン酸
の混合インキをスクリーン印刷後、乾燥し反応層を形成
する。さらに、熱活性熱硬化型粘着剤からなるインキを
スクリーン印刷、乾燥してスペーサを形成する。次い
で、接続端子部に切欠き部を有するカバーシートとなる
他の絶縁性基板を重ね合わせて、熱圧によりスペーサで
接着、積層して固定してバイオセンサとする。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、バイオセンサを少量の
試料で容易に測定でき、且つ使い易くて安価なディスポ
ーザブルタイプのものとできる。貫通孔による表裏導通
で電極とその接続端子とを基板の表裏に分離形成でき、
接続端子が不意に濡れるのを防げ、使い易いセンサとな
る。貫通孔での導通は電極やリードの形成物質とすれ
ば、特別な材料は不要である。また、貫通孔に電極形成
物質を詰めて開口部から露出させれば、貫通孔形状で面
積精度を出した電極となり、絶縁層による面積制御が不
要の作用極に適用できる。そして、一枚の絶縁性基板に
作用極の接続端子はその裏面側に、対極及びその接続端
子は作用極側に形成すれば、両極の接続端子を両面に分
離形成でき、たとえ電極面側の接続端子が排出口からオ
ーバーフローした試料液で濡れたとしても、両接続端子
間で導通することを防げる。また、対極についても、リ
ード部で貫通孔を介して表裏導通させ、対極の接続端子
も裏面側に形成すれば、対極の接続端子も濡れることを
防げる。さらに、スペーサを印刷又は部分的塗布のスペ
ーサとすれば、スペーサシートが不要で構成部品数を減
らせ、安価なセンサにできる。また、本発明の製造方法
によれば、上記バイオセンサを効率的に製造できる上、
特に、貫通孔内部に入れた電極形成物質により、絶縁性
基板の表面に連続した平滑面を持つ電極が形成でき、電
極面積精度が要求される作用極用に適した電極が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバイオセンサの一実施例の構造を示す
説明図（作用極のその接続端子とが貫通孔で表裏接
続）。（ａ）は上方から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断
面図、（ｄ）は下方から見た平面図、（ｅ）は作用極の
ある下側の基板を上方から見た平面図。

【図２】作用極に貫通孔による導通を利用した下側の基
板について、その導体パターンを立体的に示す斜視図で
ある。

【図３】本発明のバイオセンサの製造方法の一実施例に
よる工程説明図。（ａ）貫通孔の穿設、（ｂ）背面フィ
ルム貼着、（ｃ）貫通孔を電極物質で穴埋めと背面フィ
ルム剥離、（ｄ）作用極のリード形成、（ｅ）対極のリ
ード形成、（ｆ）対極の電極形成、（ｇ）絶縁層形成、
（ｈ）反応層形成、（ｉ）スペーサ形成、（ｊ）上側の
絶縁性基板を用意、（ｋ）上下基板の積層・接着。

【図４】本発明のバイオセンサの他の実施例の構造を示
す説明図（作用極及び対極と、それらの接続端子とが全
て貫通孔で表裏接続）。

【図５】本発明の製造方法の他の実施例として、図４と
同様な表裏接続のバイオセンサを製造する工程説明図。
（ａ）貫通孔の穿設、（ｂ）背面フィルム貼着、（ｃ）
作用極用貫通孔の電極物質での穴埋め、（ｄ）対極用貫
通孔のリード物質での穴埋めと対極用外面側リードと作
用極用リード形成と背面フィルム剥離、（ｅ）対極の内
面側リード形成、（ｆ）対極の電極形成、（ｇ）絶縁層
形成、（ｈ）反応層形成、（ｉ）スペーサ形成、（ｊ）
上側の絶縁性基板を用意、（ｋ）上下基板の積層・接
着。

【図６】従来のバイオセンサの構造の一例を示す分解斜
視図。

【図７】図６の従来のバイオセンサの外観図。

【図８】図６の従来のバイオセンサのＡ−Ａ線（図７）
での断面図。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｄ 絶縁性基板 １１ 切欠き部 ２１ リード ２１ａ〜２１ｆ 対極用のリード ２２ 電極 ２２１ 作用極 ２２２ａ〜２２２ｄ 対極 ２３ 接続端子 ２３１ 作用極の接続端子 ２３２，２３２ａ，２３２ｂ 対極の接続端子 ３ 反応層 ４ スペーサ ５ 絶縁層 ６ 空間部 ６１ 導入口 ６２ 排出口 ７ 貫通孔 ７ａ 電極形成物質内在による電極兼用の貫通孔（作用
極用） ７ｂ，７ｃ リード形成物質内在によるリード兼用の貫
通孔（対極用） ８ 背面フィルム １０ バイオセンサ ９１ａ シート（基板） ９１ｂ シート（カバーシート） ９２１ リード ９２２，９２２ａ 電極 ９２３ 接続端子 ９４ 絶縁層 ９５ 反応層 ９６ 空間部 ９７ スペーサシート ９８ 導入口 ９９ 排出口

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも絶縁性基板と、該基板に設け
   られた電極系と、２枚の絶縁性基板間に形成された空間
   部に面する反応層とを有するバイオセンサにおいて、 絶縁性基板の一方の面に形成された電極と、他方の面に
   形成された接続端子とが、該絶縁性基板に設けられてい
   た１以上の貫通孔を介して表裏で導通していることを特
   徴とするバイオセンサ。
2. 【請求項２】 貫通孔がその内部に、電極系を形成す
   る、電極形成物質又は／及びリード形成物質を有するこ
   とで表裏で導通していることを特徴とする請求項１記載
   のバイオセンサ。
3. 【請求項３】 貫通孔内部に有する電極形成物質が少な
   くとも電極形成面側の貫通孔の孔径内側の全領域から露
   出し、該開口部形状をした電極を成すことを特徴とする
   請求項２記載のバイオセンサ。
4. 【請求項４】 接続端子と表裏で接続する電極が、該電
   極上に反応層が形成された作用極であることを特徴とす
   る請求項３記載のバイオセンサ。
5. 【請求項５】 一枚の絶縁性基板の片面に作用極及び対
   極が形成され、対極が、作用極を両側から挟む様に２対
   の電極からなり、これら電極と同一面側に対極用の接続
   端子が形成され、接続端子が作用極用と対極用とで一枚
   の絶縁性基板の表裏に分離されていることを特徴とする
   請求項４記載のバイオセンサ。
6. 【請求項６】 接続端子と表裏で接続する電極が、対極
   であることを特徴とする請求項１，２又は３記載のバイ
   オセンサ。
7. 【請求項７】 貫通孔の表裏の導通が、その内部に有す
   るリード形成物質によって成されていることを特徴とす
   る請求項６記載のバイオセンサ。
8. 【請求項８】 一枚の絶縁性基板の片面に作用極及び対
   極が形成され、請求項４による作用極に対して、請求項
   ６又は７による対極が、前記作用極を両側から挟む様に
   形成された２対の電極からなり、作用極及び対極の電極
   と、これら接続端子とが、一枚の絶縁性基板の表裏に分
   離されていることを特徴とするバイオセンサ。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶
   縁性基板と他の絶縁性基板とが、電極形成面を内側にし
   て、少なくとも片方の絶縁性基板に印刷又は塗布により
   形成されたスペーサにより、反応層が面する空間部を残
   す様に接着、積層されていることを特徴とするバイオセ
   ンサ。
10. 【請求項１０】 少なくとも絶縁性基板と、該基板上に
    設けられた電極系と、２枚の絶縁性基板間に形成された
    空間部に面する反応層とを有するバイオセンサで、一枚
    の絶縁性基板の一方の面に形成された電極と、他方の面
    に形成された接続端子とが、該絶縁性基板に設けられて
    いた１以上の貫通孔を介して表裏で導通しているバイオ
    センサの製造方法であって、 １以上の貫通孔を有する絶縁性基板を用意し、その一方
    の面に背面フィルムを貼り合わせて前記貫通孔を覆った
    後、他方の面から前記貫通孔を充填する様にして電極形
    成用の導電性ペーストで所定の導体パターンを印刷した
    後、背面フィルムを剥離して、貫通孔内部の電極形成物
    質が少なくとも電極形成面側の貫通孔の孔径内側の全領
    域から露出し、該開口部形状をした電極とするととも
    に、絶縁性基板の一方の面の電極と他方の面の接続端子
    とを、表裏で導通させることを特徴とするバイオセンサ
    の製造方法。
11. 【請求項１１】 貫通孔の開口部形状をした電極上に反
    応層を形成して作用極とし、作用極を、絶縁性基板の他
    方の面の接続端子と表裏で導通する電極として形成する
    ことを特徴とする請求項１０記載のバイオセンサの製造
    方法。
12. 【請求項１２】 少なくとも絶縁性基板と、該基板上に
    設けられた電極系と、反応層とを有するバイオセンサ
    で、絶縁性基板の一方の面に形成された電極と、他方の
    面に形成された接続端子とが、該絶縁性基板に設けられ
    ていた１以上の貫通孔を介して表裏で導通しているバイ
    オセンサの製造方法であって、 １以上の貫通孔を有する絶縁性基板を用意し、その一方
    の面に背面フィルムを貼り合わせて前記貫通孔を覆った
    後、他方の面から前記貫通孔の内部に入る様にしてリー
    ド形成用の導電性ペーストで所定のリードパターンを印
    刷した後、背面フィルムを剥離して、次いで、露出した
    絶縁性基板の面側から再度、前記貫通孔の内部に既に入
    った導電性ペーストと接続する様にリード形成用の導電
    性ペーストで所定のリードパターンを印刷して、貫通孔
    をリード形成物質により表裏で導通させて、表裏で導通
    するリードを形成することを特徴とするバイオセンサの
    製造方法。
13. 【請求項１３】 対極を、絶縁性基板の他方の面の接続
    端子と導通するリードに設けたことを特徴とする請求項
    １２記載のバイオセンサの製造方法。
14. 【請求項１４】 一枚の絶縁性基板の片面に、作用極を
    請求項１１の製造方法により形成し、２対からなる対極
    を前記作用極を両側から挟む様に形成し、且つ該対極用
    の接続端子は該対極と同一面側に形成し、接続端子を作
    用極用と対極用とで一枚の絶縁性基板の表裏に分離して
    形成することを特徴とするバイオセンサの製造方法。
15. 【請求項１５】 一枚の絶縁性基板の片面に、作用極を
    請求項１１の製造方法により形成し、２対からなる対極
    を前記作用極を両側から挟む様に請求項１３の製造方法
    により形成し、作用極及び対極の電極と、これら接続端
    子とを、一枚の絶縁性基板の表裏に分離して形成するこ
    とを特徴とするバイオセンサの製造方法。
16. 【請求項１６】 スペーサを、少なくとも片方の絶縁性
    基板に印刷又は塗布により形成し、２枚の絶縁性基板を
    反応層が面する空間部を残す様に、スペーサにより接
    着、積層することを特徴とする請求項１０〜１５のいず
    れか１項に記載のバイオセンサの製造方法。