JPH10246717A - 小型バイオセンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な材料を用いて一括大量生産でき、しか
も応答性に優れた小型のバイオセンサを提供する。 【解決手段】親水性の多孔性シートの片面の一部に撥水
性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シート
上に延在するようにカソードパターンが形成され、また
該多孔性シートの反対側の面の一部に撥水性の絶縁膜が
形成され、この絶縁膜上から多孔性シート上に延在する
ようにアノードパターンが形成され、バイオセンサのチ
ップ側面およびカソードの形成された面がパッド部分を
残して酸素透過性材料で被覆され、アノードの形成され
た面がパッド部分を残して酸素透過性材料またはプラス
チックシートで被覆され、感応部に生体関連物質が固定
され、該親水性の多孔性シート中に電解液がしみこまさ
れているバイオセンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、常温で安定に動作
が可能であるクラーク型酸素電極をトランスデューサと
したバイオセンサおよびその製造方法に関する。詳しく
は、安価な材料を用いて一括大量生産できるバイオセン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】酸素電極は、その感応部に酵素や微生物
などの生体関連物質を固定することにより、さまざまな
バイオセンサを作製するのに用いることが可能である。
例えば、感応部にグルコースオキシダーゼを固定すれ
ば、グルコースを測定するセンサができ、糖尿病診断用
測定器などに使用することができる。また、感応部に酵
母の一種のTrichosporon cutaneumを固定すれば、河川
等の汚染の重要な指標の一つであるＢＯＤ値を測定する
センサを作ることができる。クラーク型酸素電極は感応
部が撥水性のガス透過性膜で覆われているため、バイオ
センサを構成した場合、他種のセンサに比べて、妨害物
質の影響が少ないという利点がある。

【０００３】バイオセンサのトランスデューサとして用
いられる酸素電極は、このように多くの用途に使用が可
能である。しかし、現在市販されているものは、基本的
には個別に作られるものであるため、典型的にはボール
ペン程度の大きさであり、価格も数万円もするものであ
る。従って、これを用いてバイオセンサを作製した場
合、１回ないし数回の使用の後に使い捨てにすることは
費用的に難しい。また、バイオセンサでは、感応部に固
定される生体関連物質の寿命がしばしば問題となる。現
在の酸素電極、従来型のトランスデューサを使用する場
合には、この問題は生体関連物質固定膜を交換すること
により解決されている。しかし、ユーザーにとってはこ
のような操作は面倒であり、センサごと使い捨てにでき
る方が望ましい。また、センサの大きさは小さい方が望
ましい。

【０００４】このような問題を解決するために、フォト
リソグラフィーなどの半導体微細加工技術を利用して、
トランスデューサとなる酸素電極を一括してシリコンや
ガラスの基板上に形成し、微小化する試みがなされてい
る。しかし、この技術により酸素電極のある程度の低価
格化、一括大量生産は実現されるが、通常の半導体微細
加工技術を利用している限り、例えば１チップ１００円
以下のものを作製するのは難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、安価な
材料を用いて一括大量生産でき、しかも応答性に優れた
小型のバイオセンサおよびその製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定の構
造を採用することにより、前記課題が解決されることを
見い出し、本発明を完成した。

【０００７】すなわち、本発明の第１の態様のバイオセ
ンサは、親水性の多孔性シートの片面の一部に撥水性の
絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シート上に
延在するようにカソードおよびカソードが外部との電気
コンタクトをとるためのパッドを有するカソードパター
ンが形成され、また該多孔性シートの反対側の面の一部
に撥水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性
シート上に延在するようにアノードおよびアノードが外
部との電気コンタクトをとるためのパッドを有するアノ
ードパターンが形成され、バイオセンサのチップ側面お
よびカソードの形成された面がパッド部分を残して酸素
透過性材料で被覆され、アノードの形成された面がパッ
ド部分を残して酸素透過性材料またはプラスチックシー
トで被覆され、感応部に生体関連物質が固定され、該親
水性の多孔性シート中に電解液がしみこまされているこ
とを特徴とする小型バイオセンサである。

【０００８】また、本発明の第２の態様のバイオセンサ
は、親水性の多孔性シートの片面の一部に撥水性の絶縁
膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シート上に延在
するようにカソードおよびカソードが外部との電気コン
タクトをとるためのパッドを有するカソードパターンな
らびにアノードおよびアノードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するアノードパターンが形成
され、また該多孔性シートの反対側の面は全面に撥水性
の絶縁膜が形成されるかプラスチックシートで被覆され
ており、バイオセンサのチップ側面ならびにカソードお
よびアノードの形成された面がそれぞれのパッド部分を
残して酸素透過性材料で被覆され、感応部に生体関連物
質が固定され、該親水性の多孔性シート中に電解液がし
みこまされていることを特徴とする小型バイオセンサで
ある。

【０００９】本発明のバイオセンサはその作製に必要な
材料を最小限にしたものである。本発明のバイオセンサ
では、紙のような安価な材料を基板として使用でき、ま
た、絶縁膜等のパターン形成においても、スクリーン印
刷やスプレーなどを適用でき、安価に作製できる。第１
の態様のバイオセンサは、カソードとアノードをそれぞ
れ別の面に形成したものであり、第２の態様のバイオセ
ンサは、カソードとアノードが同じ面に形成したもので
ある。

【００１０】また、本発明は上記のバイオセンサの基本
構造を二つ有する差動型バイオセンサを提供する。すな
わち、本発明の第３の態様のバイオセンサは、親水性の
多孔性シートの片面の一部に撥水性の絶縁膜が形成さ
れ、この絶縁膜上から多孔性シート上に延在するように
カソードおよびカソードが外部との電気コンタクトをと
るためのパッドを有するカソードパターンが形成され、
また該多孔性シートの反対側の面の一部に撥水性の絶縁
膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シート上に延在
するようにアノードおよびアノードが外部との電気コン
タクトをとるためのパッドを有するアノードパターンが
形成され、バイオセンサのチップ側面およびカソードの
形成された面がパッド部分を残して酸素透過性材料で被
覆され、アノードの形成された面がパッド部分を残して
酸素透過性材料またはプラスチックシートで被覆され、
該親水性の多孔性シート中に電解液がしみこまされた構
造体が２個並列的に配置されており、片方の感応部には
生体関連物質固定層を形成し、他方の感応部はそのまま
露出させておくかまたは前記生体関連物質固定層を形成
したのと同じ担体材料のみを固定したことを特徴とする
差動型小型バイオセンサである。

【００１１】また、本発明の第４の態様のバイオセンサ
は、親水性の多孔性シートの片面の一部に撥水性の絶縁
膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シート上に延在
するようにカソードおよびカソードが外部との電気コン
タクトをとるためのパッドを有するカソードパターンが
２つ形成され、また該多孔性シートの反対側の面の一部
に撥水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性
シート上に延在するようにアノードおよびアノードが外
部との電気コンタクトをとるためのパッドを有するアノ
ードパターンが形成され、バイオセンサのチップ側面お
よびカソードの形成された面がパッド部分を残して酸素
透過性材料で被覆され、アノードの形成された面がパッ
ド部分を残して酸素透過性材料またはプラスチックシー
トで被覆され、該親水性の多孔性シート中に電解液がし
みこまされ、片方の感応部には生体関連物質固定層を形
成し、他方の感応部はそのまま露出させておくかまたは
前記生体関連物質固定層を形成したのと同じ担体材料の
みを固定したことを特徴とする差動型小型バイオセンサ
である。

【００１２】さらに、本発明の第５の態様のバイオセン
サは、親水性の多孔性シートの片面の一部に撥水性の絶
縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シート上に延
在するようにカソードおよびカソードが外部との電気コ
ンタクトをとるためのパッドを有するカソードパターン
ならびにアノードおよびアノードが外部との電気コンタ
クトをとるためのパッドを有するアノードパターンが形
成され、また該多孔性シートの反対側の面は全面に撥水
性の絶縁膜が形成されるかプラスチックシートで被覆さ
れており、バイオセンサのチップ側面ならびにカソード
およびアノードの形成された面がそれぞれのパッド部分
を残して酸素透過性材料で被覆され、該親水性の多孔性
シート中に電解液がしみこまされた構造体が２個並列的
に配置されており、片方のカソード付近には生体関連物
質固定層を形成し、他方のカソード付近はそのまま露出
させておくか、前記生体関連物質固定層を形成したのと
同じ担体材料のみを固定したことを特徴とする差動型小
型バイオセンサである。

【００１３】さらに、また、本発明の第６の態様のバイ
オセンサは、親水性の多孔性シートの片面の一部に撥水
性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シート
上に延在するようにカソードおよびカソードが外部との
電気コンタクトをとるためのパッドを有するカソードパ
ターンが独立して２つとアノードおよびアノードが外部
との電気コンタクトをとるためのパッドを有するアノー
ドパターンとが形成され、また該多孔性シートの反対側
の面は全面に撥水性の絶縁膜が形成されるかプラスチッ
クシートで被覆されており、バイオセンサのチップ側面
ならびにカソードおよびアノードの形成された面がそれ
ぞれのパッド部分を残して酸素透過性材料で被覆され、
該親水性の多孔性シート中に電解液がしみこまされ、片
方のカソード付近には生体関連物質固定層を形成し、他
方のカソード付近はそのまま露出させておくか、前記生
体関連物質固定層を形成したのと同じ担体材料のみを固
定したことを特徴とする差動型小型バイオセンサであ
る。

【００１４】第３および第５の態様のバイオセンサは、
それぞれ、第１および第２の態様のバイオセンサの基本
構造を２つ有し、一方に生体関連物質が固定されていな
い差動型バイオセンサである。これにより、測定溶液の
溶存酸素濃度の変動の影響を減らすことができる。第４
および第６の態様のバイオセンサは、それぞれ、第３お
よび第５の態様のバイオセンサにおいてアノードを共通
にしたものである。

【００１５】本発明において、多孔性シートは好ましく
は紙である。また、好ましくは、カソードおよびアノー
ドのいずれもが銀である。カソードパターンはカソード
とパッドの間にカソード用リード線を有してもよく、該
カソード用リード線が２層の絶縁膜に挟まれており、さ
らにその上を酸素透過性材料が覆っていることが好まし
い。

【００１６】酸素透過性材料は、好ましくは、シリコー
ンゴムである。また、アノードの一部分が電解液と接触
し、その他の部分が絶縁膜で被覆されていることが好ま
しい。

【００１７】さらに、生体関連物質固定層が、酵母Tric
hosporon cutaneumを固定した層であることが好まし
い。この場合にはＢＯＤセンサとして使用することがで
きる。また、本発明は、上記バイオセンサの好適な製造
方法を提供する。

【００１８】すなわち、本発明の第１の態様の製造方法
は、以下の工程を含む小型バイオセンサの製造方法であ
る。 （１）親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シート
の一部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成す
る。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
の面に形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いて酸
素透過性材料またはプラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出し、前
記チップの側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００１９】また、本発明の第２態様の製造方法は、以
下の工程を含む小型バイオセンサの製造方法である。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
た親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シートの一
部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
の面に形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いてプ
ラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出す。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００２０】さらに、本発明の第３の態様の製造方法
は、以下の工程を含む小型バイオセンサの製造方法であ
る。 （１）親水性の多孔性シートの一部が露出するようにし
て撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出し、前
記チップの側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００２１】さらに、また、本発明の第４の態様の製造
方法は、以下の工程を含む小型バイオセンサの製造方法
である。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
た親水性の多孔性シートの片面に、該多孔性シートの一
部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出す。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００２２】本発明の製造方法によれば、バイオセンサ
のチップを一括して大量に製造することができる。特に
第２および第４の態様の製造方法によれば、予め多孔性
シートのチップの境界部分を切り出し除去しているの
で、多孔性シートからチップを切り出したときに、断面
に多孔性シートがパッド部分を除いて露出せず、チップ
側面が被覆された状態になっているので、チップ側面の
被覆工程を省略できる。

【００２３】生体関連物質が微生物である場合には、該
微生物を光硬化性樹脂と混合し、前記感応部に塗布した
後、紫外線を照射して光硬化性樹脂を硬化させることに
よって生体関連物質固定層を形成することができる。

【００２４】好ましくは、酸素透過性材料はシリコーン
ゴムである。酸素透過性材料としてシリコーンゴム等の
塗布可能な酸素透過性材料を用いた場合には、以下の
（ａ）〜（ｄ）の製造方法のように、酸素透過性材料の
塗布と生体関連物質固定層の形成を同時に行うことがで
き、独立した生体関連物質固定層作製の工程を省略でき
る。

【００２５】（ａ）以下の工程を含む小型バイオセンサ
の製造方法。 （１）親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シート
の一部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成す
る。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
の面に形成し、その際、微生物の懸濁液をメンブランフ
ィルターにより濾過し、該微生物を該メンブランフィル
ター上に吸着固定した後、これを自然乾燥して得たメン
ブランフィルターの該微生物の吸着固定されている面
を、酸素透過性材料の塗布直後かつ硬化前に酸素透過性
材料上に接着することにより感応部に生体関連物質固定
層を形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いて酸
素透過性材料またはプラスチックシートで被覆する。 （４）多孔性シートからチップを切り出し、必要により
チップの側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００２６】（ｂ）以下の工程を含む小型バイオセンサ
の製造方法。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
た親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シートの一
部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
の面に形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いてプ
ラスチックシートで被覆し、その際、微生物の懸濁液を
メンブランフィルターにより濾過し、該微生物を該メン
ブランフィルター上に吸着固定した後、これを自然乾燥
して得たメンブランフィルターの該微生物の吸着固定さ
れている面を、酸素透過性材料の塗布直後かつ硬化前に
酸素透過性材料上に接着することにより感応部に生体関
連物質固定層を形成する。 （４）多孔性シートからチップを切り出す。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００２７】（ｃ）以下の工程を含む小型バイオセンサ
の製造方法。 （１）親水性の多孔性シートの片面に、該多孔性シート
の一部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成す
る。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆し、そ
の際、微生物の懸濁液をメンブランフィルターにより濾
過し、該微生物を該メンブランフィルター上に吸着固定
した後、これを自然乾燥して得たメンブランフィルター
の該微生物の吸着固定されている面を、酸素透過性材料
の塗布直後かつ硬化前に酸素透過性材料上に接着するこ
とにより感応部に生体関連物質固定層を形成する。 （４）多孔性シートからチップを切り出し、前記チップ
の側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００２８】（ｄ）以下の工程を含む小型バイオセンサ
の製造方法。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
た親水性の多孔性シートの片面に、該多孔性シートの一
部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆し、そ
の際、微生物の懸濁液をメンブランフィルターにより濾
過し、該微生物を該メンブランフィルター上に吸着固定
した後、これを自然乾燥して得たメンブランフィルター
の該微生物の吸着固定されている面を、酸素透過性材料
の塗布直後かつ硬化前に酸素透過性材料上に接着するこ
とにより感応部に生体関連物質固定層を形成する。 （４）多孔性シートからチップを切り出す。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
みこませる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳し
く説明する。 ＜１＞本発明のバイオセンサ 本発明で使用される親水性の多孔性シート１は、電解液
をしみこませて保持するために用いられるものであり、
その上に密着性よく絶縁膜を形成することができ、カソ
ードおよびアノードとなるべき金属パターンの密着性が
良好なものであれば特に制限はない。このような多孔性
シート１としては、濾紙、ニトロセルロース製のメンブ
ランフィルターが挙げられる。好ましくは濾紙であり、
市販のものを使用できる。

【００３０】多孔性シートの厚さは、通常、１００〜３
００μｍであり、大きさは用途によって変わるが、通
常、０．２〜０．５ｃｍ×１〜２ｃｍである。多孔性シ
ート１上に形成される撥水性の絶縁膜２は、通常、撥水
性のポリマーで構成され、使用されるポリマーは以下の
条件を満たす必要がある。 紙などの多孔性シート１にしみこんで、多孔性シート
１を撥水性にしない。 絶縁膜２上に形成される金属の電極パターンとの密着
性が実用上十分である。

【００３１】このようなポリマーの例としては、ポリイ
ミド、シリコーンゴム（酸素透過性材料）等が挙げられ
る。絶縁膜２は、上記ポリマーを塗布して形成されたも
のでもよいし、上記ポリマーから成るシートを接着剤等
で接着して形成されたものでもよい。シートに接着剤を
塗布したものとしては、テープがある。なお、テープを
用いた場合には、上記およびの条件に加えて次の条
件を満たす必要がある。 多孔性シートに電解液がしみこみ、テープが水に濡れ
てもはがれない。この条件は完璧に満たされる必要はな
いが、少なくともユーザー電解液を多孔性シートにしみ
こませ、バイオセンサを使用する間には剥がれないよう
なものでなければならない。

【００３２】絶縁膜２の厚さは、それを構成する材料に
よるが、通常には、５０〜１００μｍである。カソード
３およびカソード３が外部との電気コンタクトをとるた
めのパッド５を有するカソードパターンは絶縁膜２上か
ら多孔性シート１上に延在する。すなわち両方の上にま
たがって存在する。なお、アノード６についても同様で
ある。

【００３３】カソード３およびアノード６を構成する材
料は導電性のものであって、測定溶液等と反応しないも
のであれば特に制限はないが、銀が好ましく用いられ
る。カソードパターンおよびアノードパターンの形状に
特に制限はなく、カソード３とアノード６を別の面に形
成する場合、特にパターニングをせずに全面に形成する
だけですますことができる。本明細書で使用する「パタ
ーン」という用語はこのような全面に形成された形状も
包含するものである。いずれにおいても、多孔性シート
１（多孔性シート中の電解液）に接触する部分がカソー
ド３およびアノード６として機能する。好ましくは、カ
ソード３とパッド５の間にリード線４の部分を設け、カ
ソード３およびリード線４の部分の幅を細く形成する
（図１（ｂ））。この幅は、通常には、０．０５〜０．
２ｍｍである。

【００３４】カソード３およびアノード６をそれぞれ別
の面に形成すると（第１の態様のバイオセンサ）、デッ
ドスペースを減らすことができ、レイアウトの点で有利
な上、絶縁膜とカソードおよびアノードのパターンがよ
り単純になり、作りやすくなる。一方、カソード３およ
びアノード６を同一の面に形成してもよい（第２の態様
のバイオセンサ）（図２）。この場合には、裏面の絶縁
層が、多孔性シートが露出しないように全面に形成され
るか、または、プラスチックシートで全面が被覆され
る。プラスチックシートによる被覆は該シートを接着剤
等で接着することによって行うことができる。必要に応
じ、さらに酸素透過性材料を絶縁膜として形成してもよ
い。

【００３５】なお、ここで、カソードリード線４は絶縁
層２と酸素透過性材料８に挟まれる形で絶縁されている
が、酸素透過性材料８だけでは絶縁が不十分な場合に
は、リード線４の上にもう１層絶縁膜を形成することが
好ましい（図３）。

【００３６】酸素透過性材料８としては、特に制限はな
いが、シリコーンゴムが好ましく使用される。酸素透過
性材料８の層の厚さは、その種類によるが、通常、カソ
ード３上の厚さが５０〜２００μｍである。

【００３７】生体関連物質とは、試料中の測定物質に作
用できる微生物、酵素等である。これらは、バイオセン
サの用途によって適宜選択される。生体関連物質の感応
部への固定は公知の方法によって行うことができ、例え
ば、微生物を光硬化性樹脂と混合し、感応部に塗布し、
硬化させることによって固定できる。あるいは、メンブ
ランフィルターで微生物の培養液を濾過し、乾燥させ
て、メンブランフィルター上に微生物を吸着固定したも
のを感応部に接着してもよい。なお、感応部とは、カソ
ード３付近の酸素透過性材料８の膜上を意味し、そこで
生じた生体関連物質の作用の影響が十分に、トランスデ
ューサである酸素電極、一層具体的にはカソード３に及
ぶ部位のことである。この感応部で試料中の測定物質の
反応が生じ、測定物質の定量がなされる。

【００３８】電解液には特に制限はなく適宜のものが使
用される。例えば、塩化カリウム水溶液が使用できる。
本発明のバイオセンサの使用にあたっては、アノード６
に対し、カソード３に、例えば、−１．０Ｖの一定電圧
を印加すればよい。これにより、カソード３表面で酸素
の還元反応が起こるようになり、酸素濃度に比例した電
流値が信号として得られるようになる。アノード側では
主に塩化銀の形成される反応が進行し、安定な基準電位
が得られる。このバイオセンサを緩衝液中に浸漬し、安
定させた状態で、試料液を一定量加えると、生体関連物
質が酵母等の微生物の場合には試料液中の栄養分等の測
定物質を資化し、その際呼吸活性が高まり、酸素の消費
量が増える。この変化は電流値の減少となって現れるの
で、例えば、これを指標としてＢＯＤ値を求めることが
できる。

【００３９】本発明のバイオセンサにおいて、カソード
を形成した部分は、酸素透過膜−カソード−電解質層
（電解液を含む多孔性シート）の配置になっており、酸
素は、まず酸素透過膜を通過した後、電解質層に入り、
電解質層側から回り込んでカソードに達し、カソードで
還元される。このような構造を採用することで、小型で
応答性に優れたバイオセンサを安価な材料を用いて大量
一括生産することが可能になる。

【００４０】なお、典型的にはアノード６はカソード３
の形成される面と反対側の面の全面にパターニングせず
に形成される。しかし、カソード３に対してアノード６
の面積比が大きいと、塩化銀層がなかなか形成されず、
アノード電位が安定しない場合がある。この場合には、
図４のようにアノード６の一部のみを露出させて、大部
分を絶縁膜で覆うようにすればよい。露出する部分の面
積はカソード３と同程度でよいが、アノード側の反応が
律速にならないように図１（ｂ）のＡの幅を十分に取る
ことが好ましい。塩化銀の形成は銀の露出している部分
にとどまらず絶縁膜で覆われた部分にも進行する。この
ため、安定化時間の短縮と長寿命化の利点を両立でき
る。

【００４１】上記バイオセンサの変形例として、作動型
センサを作製することができる。すなわち、トランスデ
ューサとなるべき酸素電極を２個並列的にならべ、一方
の感応部に生体関連物質を固定し、他方には生体関連物
質を固定しない（第３の態様のバイオセンサ）（図
７）。これにより、測定溶液の溶存酸素濃度の変動の影
響を減らすことができる。なお、固定に光硬化性樹脂な
どの担体を使用する場合には、生体関連物質のない方に
も担体の層を形成しておくと、２個の感応部の特性がそ
ろいやすくなり、センサの精度が向上する。また、トラ
ンスデューサとして２個の独立した酸素電極を使用する
のではなく、１個のチップ内にカソード３を２個有し、
１個のアノード６を共有する構造とすることもできる
（第５の態様のバイオセンサ）（図８）。また、これら
のカソードとアノードを同じ面に形成することもできる
（第４および第６のバイオセンサ）。

【００４２】次に、上記に説明した本発明のバイオセン
サの製造方法について説明する。

【００４３】＜２＞本発明の製造方法 先ず、本発明の第１の態様の製造方法を工程毎に説明す
る。なお、説明の便宜のために図には１個のチップを示
すが、実際には複数のチップが一括製造される。また、
図１、図２、図６(a)、図７及び図８においては、図示
の便宜のため、酸素透過膜８を省略している。

【００４４】（１）絶縁膜の形成 親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シートの一部
が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。

【００４５】該多孔性シートの一部が露出するようにし
て絶縁膜を形成する方法としては、(a)多孔性シート上
にマスクをした上で、絶縁膜の材料をスプレーで塗布
し、乾燥する方法や、(b)絶縁膜としてテープを貼り付
ける方法がある。(a)の方法の場合に使用されるマスク
としては、必ずしもスクリーン印刷に用いられるような
高精度なものである必要はなく、プラスチックシートの
一部を切り向いたようなもので十分である。(b)の方法
の場合、テープの端部が次の工程のパターン形成におい
て垂直に切り立った段差となり、パターンが十分に形成
されないことがある。このような場合には、段差の付近
のみに撥水性ポリマー（例えばシリコーンゴム）のパタ
ーンを形成しておけばよい。

【００４６】（２）カソードおよびアノードのパターン
の形成 前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するように、
カソードおよびカソードが外部との電気コンタクトをと
るためのパッドを有するカソードパターンを片面に、ア
ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
のパッドを有するアノードパターンをその反対側の面に
形成する。

【００４７】パターンの形成は、スクリーン印刷、真空
蒸着、スパッタなどの種々の方法で行うことができる
が、費用の面からはスクリーン印刷のような簡便な方法
を用いるのが好ましい。

【００４８】（３）酸素透過膜の形成 カソードパターンの形成された面を前記パッド部分を除
いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノードパタ
ーンが形成された面を前記パッド部分を除いて酸素透過
性材料またはプラスチックシートで被覆する。

【００４９】酸素透過性材料がシリコーンゴムの場合に
は、シリコーンゴムを塗布し、８０℃の水蒸気を飽和さ
せた雰囲気下で１時間ベーキングするという方法が例示
できる。膜形成にあたり、パッドの部分には、剥離の容
易なテープを貼って保護し、シリコーンゴムが硬化後、
パッド部分のテープを剥がす。あるいは（１）と同様に
マスクを使用してパッド部分を除いた膜形成を行う。

【００５０】この被覆によりカソード上に形成された部
分が酸素透過膜として機能する。アノードを形成した面
では、酸素透過膜の機能は要求されないので、酸素透過
性材料で被覆する代わりに、プラスチックシートを接着
剤等で接着して被覆してもよい。

【００５１】カソード側の面とアノード側の面の被覆は
どちらを先に行っても、また、同時にしてもよい。

【００５２】（４）チップの切り出し 得られた多孔性シートからチップを切り出し、前記チッ
プの側面を酸素透過性材料で被覆する。

【００５３】多孔性シート上に一括して形成された酸素
電極をはさみまたはカッターナイフなどで切り離す。こ
の際、切断面に多孔性シートが露出するので、電解液注
入口として一部を残して（３）と同様の酸素透過性材料
で側面も被覆する。

【００５４】（５）生体関連物質の固定 感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固定層を
形成する。例えば、測定物質に適した微生物を培養し、
菌体を遠心分離により分離し、分離した菌体を光硬化性
樹脂等の担体と混合し、感応部（カソード付近の酸素透
過性膜上）に塗布した後、紫外線を照射して硬化させる
方法が好ましく使用される。ＢＯＤセンサの場合には、
例えば、微生物として酵母Trichosporon cutaneumが使
用できる。

【００５５】なお、この工程は（４）の工程の前に一括
して行ってもよい。

【００５６】（６）電解質の注入 電解液をチップの一部から前記多孔性シートにしみこま
せる。電解質注入口が設けてあるのでチップ全体を電解
液に浸漬することにより電解液を注入できる。

【００５７】以上の工程により、本発明のバイオセンサ
を得ることができる。また、親水性の多孔性シートを撥
水性の絶縁膜をその上に形成する前に、チップの境界と
なる部分の一部を切り出し除去してもよい（第２の態様
の製造方法）（図６）。通常、除去せずに残る部分はパ
ッド部分になるようにし、ここが電解質液の注入工程で
電解質液注入口となる。その他の工程は、基本的に、第
１の態様の製造方法と同様であるが、この場合、チップ
の切り出し工程において、チップを切り出した際に、断
面に多孔性シートが不必要に露出しないので、チップ側
面の被覆工程を省略できるという利点がある。また、プ
ラスチックシートを用いると強度的に優れたセンサが得
られる。

【００５８】また、カソードおよびアノードを同じ面に
形成する場合には、上記の製造方法において、（１）〜
（３）の工程を以下のように行えばよい。 （１）親水性の多孔性シートをそのまままたはチップの
境となる部分の一部を切り出し除去して用い、該多孔性
シートの片面に、該多孔性シートの一部が露出するよう
にして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆する。

【００５９】また、酸素透過性材料がシリコーンゴム等
の塗布可能な酸素透過性材料であって、生体関連物質が
微生物である場合には、微生物の懸濁液をメンブランフ
ィルターにより濾過し、該微生物を該メンブランフィル
ター上に吸着固定した後、これを自然乾燥して得たメン
ブランフィルターの該微生物の吸着固定されている面
を、酸素透過性材料の塗布直後かつ硬化前に酸素透過性
材料上に接着することにより感応部に生体関連物質固定
層を形成することができる。この場合は、シリコーンゴ
ム等の塗布可能な酸素透過性材料の硬化条件として常温
放置などの穏和な条件が採用される。メンブランフィル
ターは使用する微生物の細胞の大きさにあわせて適宜選
択される。このようにした場合、切り出し後の生体関連
物質の固定工程を行う必要がない。

【００６０】なお、複数の工程において酸素透過性材料
の被覆または塗布が行われる場合、各工程で使用される
酸素透過性材料は同一でも異なっていてもよい。差動型
バイオセンサも上記の製造方法を応用して製造すること
ができる。

【００６１】

【実施例】以下、実施例を参照して本発明を説明する。
なお、一枚のシート上に多数の小型バイオセンサが一括
して作製されるが、便宜上、図面には１個（１チップ
分）のバイオセンサを示す。

【００６２】

【実施例１】 （１）絶縁膜の形成 親水性の多孔性シート１として濾紙（ワットマン社製、
厚さ１８０μｍ）を用い、その両面にマスクをして、濾
紙の一部を露出させた状態で、撥水性ポリマー（ユニバ
ーサル製、プラスティディップ）をスプレーで塗布し乾
燥することにより、厚さ約５０μｍの絶縁膜２を濾紙の
両面に形成した（図１（ａ））。

【００６３】（２）カソードおよびアノードの形成 （１）で形成した絶縁膜を有する濾紙に、絶縁膜および
濾紙の上に延在するように、カソード３、カソードリー
ド線４およびカソード用パット５の部分を有するカソー
ドパターンならびにアノード６およびアノード用パット
７の部分を有するアノードパターンを形成した。カソー
ドパターンおよびアノードパターンは銀から成り、それ
ぞれスパッタで１μｍ厚になるように形成した（図１
（ｂ））。

【００６４】（３）酸素透過膜の形成 カソード３を形成した面にシリコーンゴム（信越化学
製、KE4895）を塗布し、８０℃の水蒸気を飽和させた雰
囲気下で１時間ベーキングした。次いで、同様にして、
アノード６を形成した面にも同じシリコーンゴムを塗布
しベーキングを施した。なお、それぞれの膜形成にあた
っては、測定器に接続する際のコンタクトとなるパッド
５、７の部分は剥離の容易なテープを貼って、シリコー
ンゴムがつかないように保護した。両面のシリコーンゴ
ムが硬化した後、上記のパッド部分のテープをはがした
（図１（ｃ））。

【００６５】（４）チップの切り離し 濾紙上に一括して形成された酸素電極をはさみまたはカ
ッターナイフにより切り離した。この際、切断面に濾紙
が露出するので、電解液注入口９を残して（３）で用い
たのと同じシリコーンゴムを側面にも塗布し、硬化させ
た。

【００６６】（５）酵母の培養 酵母Trichosporon cutaneumをpH 7.0のBacto YM broth
（DIFCO Laboratories製）培地中で３０℃で１８時間培
養した。

【００６７】（６）菌体の分離 培養下した酵母を1500 rpmで１５分間遠心分離した後、
リン酸緩衝液（100 mM、pH 7.0)で２回洗浄し、再度遠
心分離を行った。

【００６８】（７）酵母の固定 （６）で得られた酵母と光硬化性樹脂（関西ペイント
製、ENT-3400）とリン酸緩衝液を１：１：１の重量比で
混ぜ、カソード３を覆うように塗布し、窒素雰囲気下で
紫外線を３分間照射して樹脂を硬化させ、酵母を固定し
た（図１（ｄ））。得られた酵母固定層を常温のリン酸
緩衝液中に一晩浸漬した。

【００６９】（８）電解液の注入 （７）までの工程で得られたチップ全体を電解液（塩化
カリウム水溶液）中に浸漬し、濾紙が露出している部分
すなわち電解液注入口９から電解液をしみこませた。

【００７０】以上の工程により、ＢＯＤセンサが得られ
た。

【００７１】

【実施例２】 （１）絶縁膜の形成 親水性の多孔性シート１として濾紙（ワットマン社製、
厚さ１８０μｍ）を用い、その両面に、絶縁膜２として
ポリイミドテープ（住友スリーエム製、カプトンフィル
ムテープＮｏ．５４１３（商標）、厚さ７０μｍ）を位
置合わせをした上で張り付けた。

【００７２】（２）カソードおよびアノードの形成 実施例１と同様にして、（１）で形成した絶縁膜２上に
銀のカソードパターンおよびアノードパターンを形成し
た。

【００７３】（３）酵母の培養および吸着固定 実施例１と同様にして酵母を培養し、培養液１ｍｌをメ
ンブランフィルター（ミリポア製、VMWP09025、孔径
０．５μｍ）で濾過し、さらに、０．１Ｍリン酸緩衝液
（ｐＨ７．０）で３回洗浄した。次いで、十分に乾燥し
て吸着固定した。

【００７４】（４）酸素透過膜の形成および酵母の固定 カソード３を形成した面にシリコーンゴム（信越化学
製、KE4895）を塗布し、その直後に、（３）で得られた
メンブランフィルターを適当な形に切断し、酵母の吸着
固定された面をシリコーンゴム上に貼り付け、酵母を固
定した。シリコーンゴムの硬化は、水蒸気を飽和させた
雰囲気下で常温で行った。メンブランフィルターを貼り
付けないこと以外は同様にして、アノード６が形成され
た面にもシリコーンゴムを塗布し、硬化させた。なお、
それぞれの膜形成にあたっては、即的に接続する際のコ
ンタクトを取るパッドの部分は、実施例１と同様にして
シリコーンゴムがつかないように保護した。

【００７５】（５）チップの切り離し 濾紙上に一括して形成された酸素電極をはさみまたはカ
ッターナイフにより切り離した。実施例１と同様、電解
液注入口９を残して（４）と同じシリコーンゴムを側面
にも塗布した。

【００７６】（６）電解液の注入 実施例１と同様にして行った。この方法で作成した小型
ＢＯＤセンサの感応部を０．１Ｍリン酸緩衝液中に浸漬
し、標準試料を添加したときの応答を図５に示す。

【００７７】

【実施例３】 （１）絶縁膜、カソードおよびアノードの形成 実施例１と同様にして、濾紙上に絶縁層２を形成し、そ
の上にカソードパターンおよびアノードパターンを形成
した。但し、パッド付近以外のチップ境界付近の部分を
切り抜いた濾紙を使用した（図６（ａ））。

【００７８】（２）プラスチックシートの接着 アノード用パッド７の部分を露出させる形状のポリエス
テルシート（厚さ１００μｍ）１０の全面に接着剤（エ
ポキシ接着剤）１１をスピンコーティングし、直ちに
（１）で得られた濾紙のカソード３の形成されていない
方の面に接着した。

【００７９】（３）酸素透過膜形成および酵母固定 実施例２と同様にして、カソード３の形成された面に酸
素透過膜となるシリコーンゴムをパッド５の部分を除い
て塗布した。酵母の固定は実施例２と同様にして行っ
た。

【００８０】（４）チップの切り離し 濾紙上に一括して形成された酸素電極をはさみまたはカ
ッターナイフにより切り離した。チップのパッドの部分
以外の境界の部分は、ポリエステルシート−接着剤−シ
リコーンゴムの積層構造となっており、外部の水溶液が
しみ込まないようになっているため、シリコーンゴムを
側面に塗布する必要はなかった（図６（ｂ））。

【００８１】（５）電解液の注入 実施例２と同様に行った。パッドの部分の濾紙が露出し
ている部分から電解液は注入された。

【００８２】

【実施例４】トランスデューサとなる酸素電極を２個並
列に並べ、一方に酵母を固定し、他方には光硬化性樹脂
とリン酸緩衝液だけで固定層を作製する他は実施例１と
同様にして差動型センサを作製する。

【００８３】

【実施例５】トランスデューサとなる酸素電極を２個並
列に並べ、一方に酵母を固定し、他方には酵母を吸着固
定しないメンブランフィルターを用いる他は実施例２と
同様にして差動型センサを作製する。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安価な材料を用いて一括大量生産でき、しかも応答性に
優れた小型のバイオセンサおよびその製造方法が提供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１および２による小型バイオセンサの構
造および作製方法を示す。

【図２】カソードとアノードを同一面に形成した場合の
レイアウトの例を示す。

【図３】カソードリード線用絶縁層を追加した態様の断
面図を示す。

【図４】アノードの一部を露出させ、大部分を絶縁膜で
被覆した態様の断面図を示す。

【図５】実施例２による小型バイオセンサの応答の様子
を示す。

【図６】実施例３による小型バイオセンサの構造および
作成方法を示す。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は
（ａ）のａ−ａ’線に沿った断面図である。

【図７】差動型バイオセンサの構造の一例を示す。

【図８】差動型バイオセンサにおいてアノードを共通に
した構造の一例を示す。

【符号の説明】

１ 多孔性シート ２ 絶縁膜 ３ カソード ４ カソードリード線 ５ カソード用パッド ６ アノード ７ アノード用パッド ８ 酸素透過膜 ９ 電解液注入口 １０ プラスチックシート １１ 接着剤 １２ 生体関連物質固定層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 軽部 征夫 神奈川県川崎市宮前区東有馬１−３−16 (72)発明者 鈴木 博章 茨城県つくば市竹園３丁目６番地305棟103 号

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親水性の多孔性シートの片面の一部に撥
   水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シー
   ト上に延在するようにカソードおよびカソードが外部と
   の電気コンタクトをとるためのパッドを有するカソード
   パターンが形成され、また該多孔性シートの反対側の面
   の一部に撥水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から
   多孔性シート上に延在するようにアノードおよびアノー
   ドが外部との電気コンタクトをとるためのパッドを有す
   るアノードパターンが形成され、バイオセンサのチップ
   側面およびカソードの形成された面がパッド部分を残し
   て酸素透過性材料で被覆され、アノードの形成された面
   がパッド部分を残して酸素透過性材料またはプラスチッ
   クシートで被覆され、感応部に生体関連物質が固定さ
   れ、該親水性の多孔性シート中に電解液がしみこまされ
   ていることを特徴とする小型バイオセンサ。
2. 【請求項２】 親水性の多孔性シートの片面の一部に撥
   水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シー
   ト上に延在するようにカソードおよびカソードが外部と
   の電気コンタクトをとるためのパッドを有するカソード
   パターンならびにアノードおよびアノードが外部との電
   気コンタクトをとるためのパッドを有するアノードパタ
   ーンが形成され、また該多孔性シートの反対側の面は全
   面に撥水性の絶縁膜が形成されるかプラスチックシート
   で被覆されており、バイオセンサのチップ側面ならびに
   カソードおよびアノードの形成された面がそれぞれのパ
   ッド部分を残して酸素透過性材料で被覆され、感応部に
   生体関連物質が固定され、該親水性の多孔性シート中に
   電解液がしみこまされていることを特徴とする小型バイ
   オセンサ。
3. 【請求項３】 親水性の多孔性シートの片面の一部に撥
   水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シー
   ト上に延在するようにカソードおよびカソードが外部と
   の電気コンタクトをとるためのパッドを有するカソード
   パターンが形成され、また該多孔性シートの反対側の面
   の一部に撥水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から
   多孔性シート上に延在するようにアノードおよびアノー
   ドが外部との電気コンタクトをとるためのパッドを有す
   るアノードパターンが形成され、バイオセンサのチップ
   側面およびカソードの形成された面がパッド部分を残し
   て酸素透過性材料で被覆され、アノードの形成された面
   がパッド部分を残して酸素透過性材料またはプラスチッ
   クシートで被覆され、該親水性の多孔性シート中に電解
   液がしみこまされた構造体が２個並列的に配置されてお
   り、片方の感応部には生体関連物質固定層を形成し、他
   方の感応部はそのまま露出させておくかまたは前記生体
   関連物質固定層を形成したのと同じ担体材料のみを固定
   したことを特徴とする差動型小型バイオセンサ。
4. 【請求項４】 親水性の多孔性シートの片面の一部に撥
   水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シー
   ト上に延在するようにカソードおよびカソードが外部と
   の電気コンタクトをとるためのパッドを有するカソード
   パターンが２つ形成され、また該多孔性シートの反対側
   の面の一部に撥水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上
   から多孔性シート上に延在するようにアノードおよびア
   ノードが外部との電気コンタクトをとるためのパッドを
   有するアノードパターンが形成され、バイオセンサのチ
   ップ側面およびカソードの形成された面がパッド部分を
   残して酸素透過性材料で被覆され、アノードの形成され
   た面がパッド部分を残して酸素透過性材料またはプラス
   チックシートで被覆され、該親水性の多孔性シート中に
   電解液がしみこまされ、片方の感応部には生体関連物質
   固定層を形成し、他方の感応部はそのまま露出させてお
   くかまたは前記生体関連物質固定層を形成したのと同じ
   担体材料のみを固定したことを特徴とする差動型小型バ
   イオセンサ。
5. 【請求項５】 親水性の多孔性シートの片面の一部に撥
   水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シー
   ト上に延在するようにカソードおよびカソードが外部と
   の電気コンタクトをとるためのパッドを有するカソード
   パターンならびにアノードおよびアノードが外部との電
   気コンタクトをとるためのパッドを有するアノードパタ
   ーンが形成され、また該多孔性シートの反対側の面は全
   面に撥水性の絶縁膜が形成されるかプラスチックシート
   で被覆されており、バイオセンサのチップ側面ならびに
   カソードおよびアノードの形成された面がそれぞれのパ
   ッド部分を残して酸素透過性材料で被覆され、該親水性
   の多孔性シート中に電解液がしみこまされた構造体が２
   個並列的に配置されており、片方のカソード付近には生
   体関連物質固定層を形成し、他方のカソード付近はその
   まま露出させておくか、前記生体関連物質固定層を形成
   したのと同じ担体材料のみを固定したことを特徴とする
   差動型小型バイオセンサ。
6. 【請求項６】 親水性の多孔性シートの片面の一部に撥
   水性の絶縁膜が形成され、この絶縁膜上から多孔性シー
   ト上に延在するようにカソードおよびカソードが外部と
   の電気コンタクトをとるためのパッドを有するカソード
   パターンが独立して２つとアノードおよびアノードが外
   部との電気コンタクトをとるためのパッドを有するアノ
   ードパターンとが形成され、また該多孔性シートの反対
   側の面は全面に撥水性の絶縁膜が形成されるかプラスチ
   ックシートで被覆されており、バイオセンサのチップ側
   面ならびにカソードおよびアノードの形成された面がそ
   れぞれのパッド部分を残して酸素透過性材料で被覆さ
   れ、該親水性の多孔性シート中に電解液がしみこまさ
   れ、片方のカソード付近には生体関連物質固定層を形成
   し、他方のカソード付近はそのまま露出させておくか、
   前記生体関連物質固定層を形成したのと同じ担体材料の
   みを固定したことを特徴とする差動型小型バイオセン
   サ。
7. 【請求項７】 前記多孔性シートが紙である請求項１〜
   ６のいずれか１項に記載の小型バイオセンサ。
8. 【請求項８】 前記のカソードおよびアノードのいずれ
   もが銀である請求項１〜７のいずれか１項に記載の小型
   バイオセンサ。
9. 【請求項９】 前記カソードパターンは前記カソードと
   前記パッドの間にカソード用リード線を有し、該カソー
   ド用リード線が２層の絶縁膜に挟まれており、さらにそ
   の上を酸素透過性材料が覆っている請求項１〜８のいず
   れか１項に記載の小型バイオセンサ。
10. 【請求項１０】 前記酸素透過性材料がシリコーンゴム
    である請求項１〜９のいずれか１項に記載の小型バイオ
    センサ。
11. 【請求項１１】 前記アノードの一部分が電解液と接触
    し、その他の部分が絶縁膜で被覆されている請求項１〜
    １０のいずれか１項に記載の小型バイオセンサ。
12. 【請求項１２】 前記生体関連物質固定層が、酵母Tric
    hosporon cutaneumを固定した層である請求項１〜１１
    のいずれか１項に記載の小型バイオセンサ。
13. 【請求項１３】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シート
    の一部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成す
    る。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
    に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
    るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
    の面に形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
    分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
    ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いて酸
    素透過性材料またはプラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出し、前
    記チップの側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
    定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
14. 【請求項１４】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
    た親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シートの一
    部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
    に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
    るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
    の面に形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
    分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
    ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いてプ
    ラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出す。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
    定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
15. 【請求項１５】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）親水性の多孔性シートの片面に、該多孔性シート
    の一部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成す
    る。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
    ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
    のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
    た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
    された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
    覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
    膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出し、前
    記チップの側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
    定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
16. 【請求項１６】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
    た親水性の多孔性シートの片面に、該多孔性シートの一
    部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
    ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
    のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
    た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
    された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
    覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
    膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆する。 （４）得られた多孔性シートからチップを切り出す。 （５）感応部に生体関連物質を固定して生体関連物質固
    定層を形成する。 （６）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
17. 【請求項１７】 前記生体関連物質が微生物であり、該
    微生物を光硬化性樹脂と混合し、前記感応部に塗布した
    後、紫外線を照射して光硬化性樹脂を硬化させることに
    よって前記生体関連物質固定層を形成する請求項１３〜
    １６のいずれか１項に記載の製造方法。
18. 【請求項１８】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シート
    の一部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成す
    る。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
    に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
    るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
    の面に形成し、その際、微生物の懸濁液をメンブランフ
    ィルターにより濾過し、該微生物を該メンブランフィル
    ター上に吸着固定した後、これを自然乾燥して得たメン
    ブランフィルターの該微生物の吸着固定されている面
    を、酸素透過性材料の塗布直後かつ硬化前に酸素透過性
    材料上に接着することにより感応部に生体関連物質固定
    層を形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
    分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
    ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いて酸
    素透過性材料またはプラスチックシートで被覆する。 （４）多孔性シートからチップを切り出し、必要により
    チップの側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
19. 【請求項１９】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
    た親水性の多孔性シートの両面に、該多孔性シートの一
    部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンを片面
    に、アノードとアノードが外部との電気コンタクトをと
    るためのパッドを有するアノードパターンをその反対側
    の面に形成する。 （３）カソードパターンの形成された面を前記パッド部
    分を除いて酸素透過性材料で被覆するとともに、アノー
    ドパターンが形成された面を前記パッド部分を除いてプ
    ラスチックシートで被覆し、その際、微生物の懸濁液を
    メンブランフィルターにより濾過し、該微生物を該メン
    ブランフィルター上に吸着固定した後、これを自然乾燥
    して得たメンブランフィルターの該微生物の吸着固定さ
    れている面を、酸素透過性材料の塗布直後かつ硬化前に
    酸素透過性材料上に接着することにより感応部に生体関
    連物質固定層を形成する。 （４）多孔性シートからチップを切り出す。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
20. 【請求項２０】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）親水性の多孔性シートの片面に、該多孔性シート
    の一部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成す
    る。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
    ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
    のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
    た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
    された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
    覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
    膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆し、そ
    の際、微生物の懸濁液をメンブランフィルターにより濾
    過し、該微生物を該メンブランフィルター上に吸着固定
    した後、これを自然乾燥して得たメンブランフィルター
    の該微生物の吸着固定されている面を、酸素透過性材料
    の塗布直後かつ硬化前に酸素透過性材料上に接着するこ
    とにより感応部に生体関連物質固定層を形成する。 （４）多孔性シートからチップを切り出し、前記チップ
    の側面を酸素透過性材料で被覆する。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
21. 【請求項２１】 以下の工程を含む小型バイオセンサの
    製造方法。 （１）チップの境界となる部分の一部を切り出し除去し
    た親水性の多孔性シートの片面に、該多孔性シートの一
    部が露出するようにして撥水性の絶縁膜を形成する。 （２）前記絶縁膜から前記多孔性シート上に延在するよ
    うに、カソードおよびカソードが外部との電気コンタク
    トをとるためのパッドを有するカソードパターンと、ア
    ノードとアノードが外部との電気コンタクトをとるため
    のパッドを有するアノードパターンとを絶縁膜を形成し
    た面に形成する。 （３）カソードパターンおよびアノードパターンが形成
    された面を前記パッド部分を除いて酸素透過性材料で被
    覆するとともに、その反対側の面の全面に撥水性の絶縁
    膜を形成するかまたはプラスチックシートで被覆し、そ
    の際、微生物の懸濁液をメンブランフィルターにより濾
    過し、該微生物を該メンブランフィルター上に吸着固定
    した後、これを自然乾燥して得たメンブランフィルター
    の該微生物の吸着固定されている面を、酸素透過性材料
    の塗布直後かつ硬化前に酸素透過性材料上に接着するこ
    とにより感応部に生体関連物質固定層を形成する。 （４）多孔性シートからチップを切り出す。 （５）電解液をチップの一部から前記多孔性シートにし
    みこませる。
22. 【請求項２２】前記酸素透過性材料がシリコーンゴムで
    ある請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の製造方
    法。