JP6311234B2 - Biosensor electrode fabric, biosensor electrode and biosensor - Google Patents
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Description
本発明は、血液等の液体試料中の特定成分を測定するバイオセンサに関する。 The present invention relates to a biosensor for measuring a specific component in a liquid sample such as blood.
血液等の生体試料中の特定成分について迅速かつ簡便に濃度等を測定する方法として、電気化学的検出手段によるバイオセンサが実用化されている。バイオセンサは、一般に、作用極および対極を含む電極部、酵素および電子受容体を基本構成として備えている。このようなバイオセンサの一例として、電気化学的に血液中のグルコースを定量化するグルコースセンサがある。 Biosensors using electrochemical detection means have been put into practical use as a method for quickly and easily measuring the concentration and the like of a specific component in a biological sample such as blood. A biosensor generally includes an electrode part including a working electrode and a counter electrode, an enzyme, and an electron acceptor as basic components. An example of such a biosensor is a glucose sensor that electrochemically quantifies glucose in blood.
グルコースセンサにおいては、酵素は血液中のグルコースを選択的に酸化してグルコン酸を生成し、また同時に電子受容体を還元して還元体を生じる。この還元体に電極部で一定の電圧を印加することで還元体が再び酸化され、その際に電流が発生する。この電流が血液中のグルコース濃度に依存することから、血液中のグルコースを定量化することができる。 In the glucose sensor, the enzyme selectively oxidizes glucose in blood to produce gluconic acid, and simultaneously reduces the electron acceptor to produce a reduced form. By applying a constant voltage to the reductant at the electrode portion, the reductant is oxidized again, and current is generated at that time. Since this current depends on the glucose concentration in the blood, glucose in the blood can be quantified.
また、一般にエンドトキシンという細菌壁毒素が知られており、近年では、電気化学法を用いてエンドトキシンの濃度を測定する方法が研究されている。エンドトキシンは、大腸菌やサルモネラ菌をはじめとするグラム陰性菌の外膜を構成している毒性物質である。このエンドトキシンが極微量(例えば、ng/mLオーダー)でも血液中等に混入した場合、ショック症状等を引き起こし、最悪死に至る可能性もある。ただし、空気中にはエンドトキシンが広く存在している。このため、透析液等の医薬品にエンドトキシンが存在していないか等の検査が実施されている。
例えば、被検体および試薬の混合物に電極を入れ、ディファレンシャルパルスボルタンメトリー(DPV)に基づく測定を行う技術が知られている(特許文献1参照)。
In addition, a bacterial wall toxin called endotoxin is generally known. In recent years, methods for measuring the concentration of endotoxin using an electrochemical method have been studied. Endotoxin is a toxic substance that constitutes the outer membrane of Gram-negative bacteria such as Escherichia coli and Salmonella. If this endotoxin is mixed in blood or the like even in a very small amount (for example, in the order of ng / mL), it may cause a shock symptom or the like, resulting in the worst death. However, endotoxins are widely present in the air. For this reason, inspections such as the presence of endotoxins in pharmaceuticals such as dialysate are being carried out.
For example, a technique is known in which an electrode is placed in a mixture of an analyte and a reagent, and measurement based on differential pulse voltammetry (DPV) is performed (see Patent Document 1).
バイオセンサにおいては、電極材料として、耐腐食性の観点から、金、パラジウム、白金等の貴金属が一般に用いられている。これらの電極材料は、試料中の水分や電子受容体(メディエータ)と接触した場合も酸化還元されにくいといった性質を有する。しかしながら、貴金属は高価でありコストの増加を招くという問題がある。 In biosensors, noble metals such as gold, palladium and platinum are generally used as electrode materials from the viewpoint of corrosion resistance. These electrode materials have a property that they are not easily oxidized and reduced even when they come into contact with moisture in the sample or an electron acceptor (mediator). However, there is a problem that noble metals are expensive and cause an increase in cost.
また、バイオセンサにおける電極の形成方法としては、例えば、基材の全面に真空蒸着やスパッタリング、メッキ、金属箔接着等により金属膜を形成し、その後パターニングする方法が提案されている(例えば、特許文献2〜特許文献5参照)。しかしながら、このような方法では使用する金属量が多く、金属膜の不要部分は除去されてしまうことから、コストの増加を招くという問題がある。
In addition, as a method for forming an electrode in a biosensor, for example, a method is proposed in which a metal film is formed on the entire surface of a base material by vacuum deposition, sputtering, plating, metal foil adhesion, and the like, and then patterned (for example, a patent).
そこで、カーボンおよびバインダー樹脂を含有するインクや、金属微粒子およびバインダー樹脂を含有するインクを用いて印刷法等により電極を形成することも試みられているが、この場合、所望の導電性を示す電極を安定して形成することが難しく、電極部の感度が安定しない場合があり、個々のバイオセンサの性能にばらつきが生じやすいという問題がある。 Therefore, it has been attempted to form an electrode by a printing method or the like using an ink containing carbon and a binder resin, or an ink containing metal fine particles and a binder resin. In this case, an electrode exhibiting desired conductivity is used. Is difficult to form stably, the sensitivity of the electrode portion may not be stable, and there is a problem that the performance of individual biosensors tends to vary.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電極部の耐腐食性および導電性が良好で安価なバイオセンサ用電極を製造可能なバイオセンサ用電極原反、電極部の耐腐食性および導電性が良好で安価なバイオセンサ用電極、およびこれを用いたバイオセンサを提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the biosensor electrode raw material capable of producing an inexpensive biosensor electrode with good corrosion resistance and conductivity of the electrode section, and corrosion resistance of the electrode section. The main object of the present invention is to provide a biosensor electrode having good conductivity and low cost, and a biosensor using the same.
本発明は、上記目的を達成するために、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部とを有するバイオセンサ用電極を製造するために用いられるバイオセンサ用電極原反であって、長尺の樹脂基材と、上記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層と、少なくとも上記電極部を形成するために用いられ、上記導電層上に形成され貴金属を含む貴金属層とを有し、上記導電層が上記樹脂基材の長手方向に連続的に形成されており、上記貴金属層が上記導電層の幅方向に所定の幅で形成され、長手方向に連続的に形成されていることを特徴とするバイオセンサ用電極原反を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a biosensor used for producing a biosensor electrode having a support base and an electrode portion, a wiring portion and a terminal portion formed on the support base. An electrode material used for forming a long resin base material, a conductive layer formed on the resin base material and containing a conductive material, and at least the electrode part, on the conductive layer A noble metal layer including a noble metal formed, the conductive layer is continuously formed in the longitudinal direction of the resin base material, the noble metal layer is formed with a predetermined width in the width direction of the conductive layer, Provided is an electrode raw material for a biosensor characterized by being formed continuously in a longitudinal direction.
本発明によれば、導電層上に貴金属層を有し、上記貴金属層が、上記導電層の幅方向に所定の幅で形成され、上記長手方向に連続して形成されていることにより、電極部の耐腐食性および導電性が良好で安価なバイオセンサ用電極を製造可能なバイオセンサ用電極原反とすることができる。 According to the present invention, the electrode has a noble metal layer on the conductive layer, and the noble metal layer is formed with a predetermined width in the width direction of the conductive layer and continuously formed in the longitudinal direction. The biosensor electrode raw material can produce an inexpensive biosensor electrode with good corrosion resistance and electrical conductivity of the part.
上記発明においては、上記貴金属層の幅方向の両方の端部に上記導電層が平面視上隣接して形成されていることが好ましい。樹脂基材上に複数のバイオセンサ用電極を多面付けして製造しやすいからである。 In the above invention, it is preferable that the conductive layer is formed adjacent to each other in the width direction of the noble metal layer in plan view. This is because it is easy to produce a plurality of biosensor electrodes on a resin substrate.
本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部とを有するバイオセンサ用電極であって、上記支持基材が、樹脂基材を有し、上記電極部が、上記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層および上記導電層上に形成され貴金属を含む貴金属層を有し、上記配線部および上記端子部が、上記樹脂基材上に形成された上記導電層を有することを特徴とするバイオセンサ用電極を提供する。 The present invention is a biosensor electrode having a support substrate, and an electrode portion, a wiring portion and a terminal portion formed on the support substrate, the support substrate having a resin substrate, The electrode part has a conductive layer formed on the resin substrate and containing a conductive material, and a noble metal layer formed on the conductive layer and containing a noble metal. The wiring part and the terminal part are the resin base material. There is provided an electrode for a biosensor having the conductive layer formed thereon.
本発明によれば、電極部が導電層および導電層上に形成された貴金属層を有することにより、電極部の耐腐食性および導電性が良好なバイオセンサ用電極とすることができる。また、配線部および端子部が導電層を有することにより、配線部および端子部については安価な導電性材料を用いることができるため、安価なバイオセンサ用電極とすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as the electrode for biosensors with favorable corrosion resistance and electroconductivity of an electrode part because an electrode part has a noble metal layer formed on the conductive layer and the conductive layer. In addition, since the wiring portion and the terminal portion have conductive layers, an inexpensive conductive material can be used for the wiring portion and the terminal portion, so that an inexpensive biosensor electrode can be obtained.
本発明は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記電極部上に配置された反応部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部および上記反応部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、上記スペーサ上に配置されたカバーとを有するバイオセンサであって、上記支持基材が、樹脂基材を有し、上記電極部が、上記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層および上記導電層上に形成され貴金属を含む貴金属層を有し、上記配線部および上記端子部が、上記樹脂基材上に形成された上記導電層を有することを特徴とするバイオセンサを提供する。 The present invention is formed on a support substrate, an electrode portion formed on the support substrate, a wiring portion and a terminal portion, a reaction portion disposed on the electrode portion, and the support substrate, A biosensor having a spacer for forming a sample supply path for supplying a sample to the electrode part and the reaction part, and a cover disposed on the spacer, wherein the supporting base material has a resin base material, The electrode part has a conductive layer formed on the resin substrate and containing a conductive material, and a noble metal layer formed on the conductive layer and containing a noble metal. The wiring part and the terminal part are the resin base material. A biosensor comprising the conductive layer formed thereon is provided.
本発明によれば、電極部が導電層および導電層上に形成された貴金属層を有することにより、電極部の耐腐食性および導電性が良好なバイオセンサとすることができる。また、配線部および端子部が導電層を有することにより、配線部および端子部については安価な導電性材料を用いることができるため、安価なバイオセンサとすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as the biosensor with the favorable corrosion resistance of an electrode part, and electroconductivity because an electrode part has a noble metal layer formed on the conductive layer and the conductive layer. In addition, since the wiring portion and the terminal portion have conductive layers, an inexpensive conductive material can be used for the wiring portion and the terminal portion, so that an inexpensive biosensor can be obtained.
本発明のバイオセンサ用電極原反は、電極部の耐腐食性および導電性が良好で安価なバイオセンサ用電極を製造可能であるといった作用効果を奏する。 The raw material for electrode for biosensor of the present invention has an effect that an electrode for biosensor with good corrosion resistance and conductivity of the electrode part can be manufactured at low cost.
以下、本発明のバイオセンサ用電極原反、バイオセンサ用電極およびバイオセンサについて説明する。 Hereinafter, the raw electrode for biosensor, the electrode for biosensor, and the biosensor of the present invention will be described.
A.バイオセンサ用電極原反
本発明のバイオセンサ用電極原反は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部とを有するバイオセンサ用電極を製造するために用いられるものであって、長尺の樹脂基材と、上記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層と、少なくとも上記電極部を形成するために用いられ、上記導電層上に形成され貴金属を含む貴金属層とを有し、上記導電層が上記樹脂基材の長手方向に連続的に形成されており、上記貴金属層が上記導電層の幅方向に所定の幅で形成され、長手方向に連続的に形成されていることを特徴とするものである。
A. Biosensor Electrode Fabric The biosensor electrode fabric of the present invention is for producing an electrode for a biosensor having a support substrate and an electrode portion, a wiring portion, and a terminal portion formed on the support substrate. Used to form a long resin base material, a conductive layer formed on the resin base material and containing a conductive material, and at least the electrode part, on the conductive layer A noble metal layer including a noble metal formed, the conductive layer is continuously formed in the longitudinal direction of the resin base material, the noble metal layer is formed with a predetermined width in the width direction of the conductive layer, It is characterized by being formed continuously in the longitudinal direction.
本発明のバイオセンサ用電極原反は、支持基材と、電極部、配線部、および端子部とを有するバイオセンサ用電極を製造するために用いられるものであり、より具体的には、長尺の樹脂基材の長手方向に複数のバイオセンサ用電極を連続的に配列させて多面付けで製造するために用いられるものである。以下の説明において、樹脂基材の幅方向に1個分、長手方向に連続的に形成された複数個のバイオセンサ用電極を、「1列のバイオセンサ用電極」という単位で表わす場合がある。 The biosensor electrode fabric of the present invention is used to produce a biosensor electrode having a support base material, an electrode portion, a wiring portion, and a terminal portion. A plurality of biosensor electrodes are continuously arranged in the longitudinal direction of a long scale resin base material and used for multi-face manufacturing. In the following description, a plurality of biosensor electrodes formed continuously in the longitudinal direction by one in the width direction of the resin base material may be expressed in units of “one row of biosensor electrodes”. .
本発明のバイオセンサ用電極原反について図を用いて説明する。
図1(a)は本発明のバイオセンサ用電極原反の一例を示す概略平面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線断面図である。また、図2は図1(a)、(b)に示すバイオセンサ用電極原反を用いて製造される多面付けのバイオセンサ用電極の一例を示す概略平面図である。図3は図2におけるバイオセンサ用電極の一例を示す概略平面図である。
図1(a)、(b)に示すように、本発明のバイオセンサ用電極原反1は、長尺の樹脂基材2と、樹脂基材2上に形成され導電性材料を含む導電層3と、導電層3上に形成され貴金属を含む貴金属層4とを有する。また、導電層3が、樹脂基材2の長手方向に連続して形成され、貴金属層4が、導電層3の幅方向に所定の幅で形成され、長手方向に連続して形成されている。
また、図1(a)、(b)に示すバイオセンサ用電極原反1は、図2および図3に示すバイオセンサ用電極10を製造するために用いられる。ここで、図2および図3に示すバイオセンサ用電極10は、支持基材12と、支持基材12上に形成され、少なくとも作用極13および対極14を有する電極部16(図2および図3では、さらに参照極15を有する例について示している。)、配線部17および端子部18を有するものである。また、図2においては、1列のバイオセンサ用電極10n1が形成されている例について示している。1列のバイオセンサ用電極10n1を断裁することにより、図3に示す1個のバイオセンサ用電極10を製造することができる。また、図1(a)、(b)における貴金属層4は、図2および図3における少なくとも電極部16を形成するために用いられる。また、図1(a)、(b)における導電層3は、電極部16、配線部17および端子部18を形成するために用いられる。
また、図1(a)、(b)に示すように本発明のバイオセンサ用電極原反1は、1列のバイオセンサ用電極において少なくとも電極部に対応する貴金属層と配線部および端子部とに対応する導電層3とが平面視上隣接するパターン(以下、1列パターンN1と称して説明する場合がある。)を有するものである。
The raw electrode for biosensor of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic plan view illustrating an example of an electrode raw material for a biosensor of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of a multi-sided biosensor electrode manufactured using the biosensor electrode raw material shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the biosensor electrode in FIG.
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a
1A and 1B is used to manufacture the
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
図4(a)は本発明のバイオセンサ用電極原反の他の例を示す概略平面図であり、図4(b)は図4(a)のA−A線断面図である。図5は図4(a)、(b)に示すバイオセンサ用電極原反を用いて製造される多面付けのバイオセンサ用電極の他の例を示す概略平面図である。
本発明のバイオセンサ用電極原反1においては、上記貴金属層4の幅方向の両方の端部に上記導電層3が平面視上隣接して形成されていることが好ましい。例えば、図5に示すように、支持基材12上に2列のバイオセンサ用電極10n1、10n2の電極部16同士を対向させて多面付けで製造することができ、複数のバイオセンサ用電極10を多面付けで製造しやすいからである。この場合、図4(a)、(b)に示すように、貴金属層4および導電層3は、貴金属層4が2列のバイオセンサ用電極の電極部に対応する幅を有し、導電層3がそれぞれ少なくとも1列のバイオセンサ用電極の配線部および端子部に対応する幅を有する平面視上のパターン(以下、2列対向パターンN2と称して説明する場合がある。)で形成される。
なお、図5に示すように、支持基材12上に2列のバイオセンサ用電極10を電極部16同士を対向させて多面付けで製造する場合は、図6に示すように、本発明のバイオセンサ用電極原反1においては、樹脂基材2上に、1列パターンN1の貴金属層4および導電層3が、2列分、貴金属層4同士を対向させ、両者の間に間隔を設けて形成されていてもよい。
FIG. 4A is a schematic plan view showing another example of the biosensor electrode fabric of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 5 is a schematic plan view showing another example of a multi-sensor biosensor electrode manufactured using the biosensor electrode raw fabric shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
In the
In addition, as shown in FIG. 5, when manufacturing the
図7(a)、(b)は本発明のバイオセンサ用電極原反の他の例を示す概略平面図であり、図8は図7(a)、(b)に示すバイオセンサ用電極原反を用いて製造される多面付けのバイオセンサ用電極の例を示す概略平面図である。
図7(a)、(b)に示すように、本発明のバイオセンサ用電極原反1においては、1列パターンN1の貴金属層4および導電層3を樹脂基材2の幅方向に繰り返して連続して形成することにより、図8に示すように、複数列のバイオセンサ用電極(図8では3列のバイオセンサ用電極10n1、10n2、10n3)を多面付けで製造するために用いることができる。この場合、図7(a)に示すように、1列パターンN1の貴金属層4および導電層3は、列ごとに間隔を設けて形成してもよく、図7(b)に示すように間隔を設けずに形成してもよい。
7 (a) and 7 (b) are schematic plan views showing other examples of the biosensor electrode raw material of the present invention, and FIG. 8 is a biosensor electrode original shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). It is a schematic plan view which shows the example of the electrode for multi-faced biosensors manufactured using anti.
As shown in FIGS. 7A and 7B, in the
図9(a)、(b)は本発明のバイオセンサ用電極原反の他の例を示す概略平面図であり、図10は図9(a)、(b)に示すバイオセンサ用電極原反を用いて製造される多面付けのバイオセンサ用電極の例を示す概略平面図である。
図9(a)、(b)に示すように、本発明のバイオセンサ用電極原反1においては、2列対向パターンN2の貴金属層4および導電層3を樹脂基材2の幅方向に繰り返して連続して形成することにより、図10に示すように、複数列のバイオセンサ用電極(図10では4列のバイオセンサ用電極10n1、10n2、10n3、10n4)を多面付けで製造するために用いることができる。この場合、図9(a)に示すように、2列対向パターンN2の貴金属層4および導電層3は、列ごとに間隔を設けて形成してもよく、図9(b)に示すように、間隔を設けずに形成してもよい。
また、図示はしないが、本発明のバイオセンサ用電極原反においては、1列パターンおよび2列対向パターンの貴金属層および導電層を樹脂基材の幅方向に繰り返して連続して形成することもできる。
9 (a) and 9 (b) are schematic plan views showing other examples of the biosensor electrode raw material of the present invention, and FIG. 10 is a biosensor electrode original shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). It is a schematic plan view which shows the example of the electrode for multi-faced biosensors manufactured using anti.
As shown in FIGS. 9A and 9B, in the
In addition, although not shown in the drawings, in the electrode raw material for a biosensor of the present invention, the noble metal layer and the conductive layer of the one-row pattern and the two-row opposed pattern may be repeatedly formed continuously in the width direction of the resin base material. it can.
本発明によれば、導電層上に貴金属層を有し、上記貴金属層が、上記導電層の幅方向に所定の幅で形成され、上記長手方向に連続して形成されていることにより、電極部の耐腐食性および導電性が良好で安価なバイオセンサ用電極を製造可能なバイオセンサ用電極原反とすることができる。
より具体的には、バイオセンサにおいて反応部が配置される電極部を導電層上に貴金属層が形成された積層体とすることができる。そのため、電極部の表面に貴金属層を有することができることから、反応部における酵素および試料の酸化還元反応により生じる過酸化水素等や空気中の酸素、水分等に対する耐腐食性を有することができ、化学的安定性についても良好なものとすることができる。よって、電極部の耐腐食性および導電性を良好なものとすることができる。また、配線部および端子部については、安価な導電性材料を用いて形成された導電層を有することができる。
According to the present invention, the electrode has a noble metal layer on the conductive layer, and the noble metal layer is formed with a predetermined width in the width direction of the conductive layer and continuously formed in the longitudinal direction. The biosensor electrode raw material can produce an inexpensive biosensor electrode with good corrosion resistance and electrical conductivity of the part.
More specifically, the electrode part in which the reaction part is disposed in the biosensor can be a laminate in which a noble metal layer is formed on the conductive layer. Therefore, since it can have a noble metal layer on the surface of the electrode part, it can have corrosion resistance to hydrogen peroxide etc. generated by the oxidation-reduction reaction of the enzyme and sample in the reaction part, oxygen in the air, moisture, etc. The chemical stability can also be good. Therefore, the corrosion resistance and conductivity of the electrode part can be improved. In addition, the wiring portion and the terminal portion can have a conductive layer formed using an inexpensive conductive material.
また、本発明によれば、導電層上に貴金属層を形成することができるため、バイオセンサ用電極原反を製造する際に、導電層をパターニングしなくてもよいことから、簡便な製造方法でバイオセンサ用電極原反を製造することができる。
また、製造コストを削減するため、貴金属層を薄く形成した場合は、電気抵抗が高くなることが懸念される。これに対して、本発明においては、導電層上に貴金属層を形成することができるため、貴金属層を薄く形成した場合も、電極部を形成する部分の電気抵抗を低減することができる。よって、貴金属の使用量をより少なくすることができ、低コストなバイオセンサ用電極原反とすることができる。
In addition, according to the present invention, since a noble metal layer can be formed on the conductive layer, it is not necessary to pattern the conductive layer when manufacturing the biosensor electrode raw fabric. The electrode raw material for biosensors can be manufactured.
Further, when the noble metal layer is formed thin in order to reduce the manufacturing cost, there is a concern that the electrical resistance becomes high. On the other hand, in the present invention, since the noble metal layer can be formed on the conductive layer, even when the noble metal layer is thinly formed, the electrical resistance of the portion where the electrode portion is formed can be reduced. Therefore, the amount of noble metal used can be further reduced, and a low-cost biosensor electrode raw material can be obtained.
また、本発明においては、貴金属層が導電層上に形成されていることにより、電極部、配線部および端子部が一体に形成された導電層を有することができるため、バイオセンサ用電極における断線を好適に抑制することができる。
また、本発明のバイオセンサ用電極原反を用いて製造されたバイオセンサ用電極における電極部の感度を安定で良好なものとすることができる。
In the present invention, since the noble metal layer is formed on the conductive layer, the electrode portion, the wiring portion, and the terminal portion can have a conductive layer integrally formed. Can be suitably suppressed.
Moreover, the sensitivity of the electrode part in the biosensor electrode manufactured using the biosensor electrode raw material of the present invention can be made stable and favorable.
以下、本発明のバイオセンサ用電極原反の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the raw electrode for biosensor of the present invention will be described.
1.バイオセンサ用電極原反の構造
本発明のバイオセンサ用電極原反は、長尺の樹脂基材と、上記樹脂基材上に形成された導電層と、上記導電層上に形成された貴金属層とを有し、上記導電層が上記樹脂基材の長手方向に連続的に形成されており、上記貴金属層が上記導電層の幅方向に所定の幅で形成され、長手方向に連続的に形成されているものである。
1. Structure of electrode raw material for biosensor The electrode raw material for biosensor of the present invention comprises a long resin base material, a conductive layer formed on the resin base material, and a noble metal layer formed on the conductive layer. The conductive layer is continuously formed in the longitudinal direction of the resin base material, the noble metal layer is formed with a predetermined width in the width direction of the conductive layer, and is continuously formed in the longitudinal direction. It is what has been.
本発明においては、図1(a)、(b)に示すように貴金属層4の幅方向の一方の端部と導電層3の幅方向の一方の端部とが平面視上重なるように形成されていてもよく、図4(a)、(b)に示すように貴金属層4の幅方向の両方の端部に導電層3が平面視上隣接して形成されていてもよい。本発明においては、なかでも図4(a)、(b)に示すように貴金属層4の幅方向の両方の端部に導電層3が平面視上隣接して形成されていることが好ましい。貴金属層および導電層を2列対向パターンで形成することができるため、樹脂基材上に複数のバイオセンサ用電極を多面付けして製造しやすいからである。
In the present invention, as shown in FIGS. 1A and 1B, one end portion in the width direction of the noble metal layer 4 and one end portion in the width direction of the
導電層の幅に対する貴金属層の幅の比率としては、本発明のバイオセンサ用電極の形態に応じて適宜選択され、特に限定されない。
上記導電層の幅に対する貴金属層の幅の比率としては、例えば、10%〜50%の範囲内、なかでも10%〜30%の範囲内、特に10%〜20%の範囲内であることが好ましい。
上記全体の幅に対する貴金属層の幅の比率が上述した範囲内であることにより、好適にバイオセンサ用電極の製造コストを下げることができる。
上述した導電層の幅とは、バイオセンサ用電極原反に形成される導電層の幅方向の両端の距離をいい、例えば、図1(a)、(b)においてc1で示される距離をいい、図4(a)、(b)においてc2で示される距離をいう。
また、貴金属層の幅は、導電層上の幅方向に形成された貴金属層の幅方向の両端の間の距離をいい、1列パターンの貴金属層の幅は、図1(a)、(b)におけるa1で示される距離をいい、2列対向パターンの貴金属層の幅は、図4(a)、(b)におけるa2で示される距離をいう。
The ratio of the width of the noble metal layer to the width of the conductive layer is appropriately selected according to the form of the biosensor electrode of the present invention and is not particularly limited.
The ratio of the width of the noble metal layer to the width of the conductive layer is, for example, in the range of 10% to 50%, in particular in the range of 10% to 30%, particularly in the range of 10% to 20%. preferable.
When the ratio of the width of the noble metal layer to the entire width is within the above-described range, the manufacturing cost of the biosensor electrode can be suitably reduced.
The width of the conductive layer mentioned above refers to the distance between both ends in the width direction of the conductive layer formed on the raw electrode for biosensor, for example, the distance indicated by c1 in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The distance indicated by c2 in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
Further, the width of the noble metal layer is a distance between both ends in the width direction of the noble metal layer formed in the width direction on the conductive layer, and the width of the noble metal layer in one row pattern is shown in FIGS. The width of the noble metal layer of the two-row opposed pattern is the distance indicated by a2 in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
具体的な導電層の幅および貴金属層の幅については、後述する。
また、1列パターンおよび2列対向パターンの少なくともいずれかを樹脂基材の幅方向に複数列連続して配列させる場合において、各パターン間に間隔を設ける場合、間隔の幅については、特に限定されないが、1mm〜20mm程度、なかでも3mm〜10mmの範囲内、特に3mm〜5mmの範囲内であることが好ましい。
上記間隔の幅が大きいと、バイオセンサ用電極に用いられない不要部分が多くなる可能性があるからである。
上記間隔の幅とは、各パターン間の幅方向に設けられた間隔の距離をいい、例えば、図6、図7(a)、図9(a)中、mで示される距離をいう。
Specific widths of the conductive layer and the noble metal layer will be described later.
Further, in the case where at least one of the one-row pattern and the two-row opposed pattern is continuously arranged in a plurality of rows in the width direction of the resin base material, when the interval is provided between the patterns, the width of the interval is not particularly limited. However, it is preferable that it is in the range of about 1 mm to 20 mm, especially 3 mm to 10 mm, particularly 3 mm to 5 mm.
This is because if the width of the interval is large, unnecessary portions that are not used for the biosensor electrode may increase.
The interval width means an interval distance provided in the width direction between the patterns, for example, a distance indicated by m in FIGS. 6, 7A, and 9A.
本発明のバイオセンサ用電極原反における貴金属層および導電層の具体的なパターンは、本発明のバイオセンサ用電極原反を用いて製造される多面付けのバイオセンサ用電極の配列パターンに応じて適宜選択することができる。例えば、図1(a)、(b)、図4(a)、(b)、図6、図7(a)、(b)、および図9(a)、(b)に示すパターンを挙げることができる。本発明のバイオセンサ用電極原反を複数列のバイオセンサ用電極を製造するために用いる場合、導電層が樹脂基材の幅方向に連続的に形成されているパターンであることが好ましく、図1(a)、(b)、図4(a)、(b)、図7(b)および図9(b)に示すように、導電層3が樹脂基材2上の全面に形成されているパターンであることがより好ましい。バイオセンサ用電極原反を製造する際に、導電層をパターニングする工程が不要となり、簡便な製造方法でバイオセンサ用電極原反を製造することができるからである。
The specific pattern of the noble metal layer and the conductive layer in the biosensor electrode raw material of the present invention depends on the arrangement pattern of the multi-faceted biosensor electrodes manufactured using the biosensor electrode raw material of the present invention. It can be selected appropriately. For example, the patterns shown in FIGS. 1A, 1B, 4A, 4B, 6, 7A, 7B, and 9A, 9B are given. be able to. When the biosensor electrode raw material of the present invention is used for producing a plurality of rows of biosensor electrodes, the conductive layer is preferably a pattern formed continuously in the width direction of the resin substrate. 1 (a), (b), FIG. 4 (a), (b), FIG. 7 (b) and FIG. 9 (b), the
2.バイオセンサ用電極原反の各構成
本発明のバイオセンサ用電極原反は、長尺の樹脂基材と、貴金属層と、導電層とを有するものである。
2. Each structure of the electrode raw material for biosensors The electrode raw material for biosensors of this invention has a long resin base material, a noble metal layer, and a conductive layer.
(1)貴金属層
本発明に用いられる貴金属層は、少なくとも電極部を形成するために用いられるものである。例えば、電極部の形態が図3、後述する図12(a)、(c)の場合は、電極部と配線部の一部を形成するために用いられる。
また、貴金属層は、導電層上に形成され、貴金属を含むものである。
(1) Noble metal layer The noble metal layer used in the present invention is used to form at least an electrode portion. For example, when the shape of the electrode part is FIG. 3 and FIGS. 12A and 12C described later, it is used to form part of the electrode part and the wiring part.
The noble metal layer is formed on the conductive layer and contains a noble metal.
貴金属層に用いられる貴金属としては、例えば、金、パラジウム、金パラジウム合金を挙げることができる。金、パラジウムは、電子受容体と試料との酸化還元反応により生じる過酸化水素、大気中の酸素、水分等に対する耐腐食性が良好であり、化学的安定性も良好である。また、バイオセンサの反応部に用いられる酵素との相性がよいからである。 Examples of the noble metal used for the noble metal layer include gold, palladium, and gold-palladium alloy. Gold and palladium have good corrosion resistance against hydrogen peroxide, oxygen in the atmosphere, moisture, and the like generated by the oxidation-reduction reaction between the electron acceptor and the sample, and also have good chemical stability. Moreover, it is because compatibility with the enzyme used for the reaction part of a biosensor is good.
貴金属層の形成方法としては、導電層上に所定の幅で貴金属層を形成することができれば特に限定されない。例えば、貴金属層を、真空蒸着法、スパッタ法等の物理的蒸着法により形成する方法が挙げられる。また、この場合、貴金属層のパターニング法としては、一般的な金属層のパターニング方法と同様とすることができ、特に限定されない。例えば、導電層上に水溶性レジスト層をパターン状に形成し、水溶性レジスト層が形成された導電層上の全面に物理蒸着法等により貴金属層を形成し、水洗により水溶性レジスト層を溶解して水溶性レジスト層上の貴金属層を除去し、貴金属層をパターニングする方法(リフトオフ法)を用いることができる。また、除去された貴金属層についてはフィルタを用いることで回収することができるため、製造コストを削減することができる。 The method for forming the noble metal layer is not particularly limited as long as the noble metal layer can be formed with a predetermined width on the conductive layer. For example, a method in which the noble metal layer is formed by a physical vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method. In this case, the patterning method of the noble metal layer can be the same as the patterning method of a general metal layer, and is not particularly limited. For example, a water-soluble resist layer is formed in a pattern on the conductive layer, a noble metal layer is formed on the entire surface of the conductive layer on which the water-soluble resist layer is formed by physical vapor deposition, etc., and the water-soluble resist layer is dissolved by washing with water. Then, a method of removing the noble metal layer on the water-soluble resist layer and patterning the noble metal layer (lift-off method) can be used. Moreover, since the removed noble metal layer can be recovered by using a filter, the manufacturing cost can be reduced.
また、貴金属層の形成方法としては、例えば、電解メッキ法を挙げることができる。この場合、導電層上にメッキレジスト層をパターン状に形成し、電解メッキ法により、メッキレジスト層が形成されていない導電層上に貴金属層を形成した後、メッキレジスト層を剥離することで、貴金属層を所定のパターン状に形成することができる。電解メッキ法を用いた場合は、導電層上の一部に貴金属層を形成することができ、物理的蒸着法のように貴金属層を導電層上の全面に形成しなくてもよく、回収工程を必要としないことから、より低コストでバイオセンサ用電極を得ることができる。また、使用する貴金属の量についても少ないものとすることができる。 Moreover, as a formation method of a noble metal layer, the electroplating method can be mentioned, for example. In this case, a plating resist layer is formed in a pattern on the conductive layer, and after forming a noble metal layer on the conductive layer on which the plating resist layer is not formed by electrolytic plating, the plating resist layer is peeled off, The noble metal layer can be formed in a predetermined pattern. When the electrolytic plating method is used, the noble metal layer can be formed on a part of the conductive layer, and it is not necessary to form the noble metal layer on the entire surface of the conductive layer as in the physical vapor deposition method. Therefore, the biosensor electrode can be obtained at a lower cost. Also, the amount of noble metal used can be reduced.
貴金属層の厚さとしては、電極として機能することができれば特に限定されないが、例えば、10nm〜200nmの範囲内、なかでも30nm〜100nmの範囲内、特に30nm〜50nmの範囲内であることが好ましい。
貴金属層の厚さが厚すぎる場合は、十分に製造コストを削減することが困難となる可能性があるからである。また、本発明のバイオセンサ用電極原反はレーザーアブレーション法を用いたバイオセンサ用電極の製造方法に好適に用いられるものであるため、貴金属層の厚さが厚すぎる場合は、レーザー加工を施しにくくなる可能性があるからである。また、貴金属層の厚さが薄すぎる場合は、良好な貴金属層を形成することが困難となる可能性があるからである。
The thickness of the noble metal layer is not particularly limited as long as it can function as an electrode. For example, the thickness is preferably in the range of 10 nm to 200 nm, more preferably in the range of 30 nm to 100 nm, and particularly preferably in the range of 30 nm to 50 nm. .
This is because if the thickness of the noble metal layer is too thick, it may be difficult to sufficiently reduce the manufacturing cost. In addition, since the raw material for electrode for biosensor of the present invention is suitably used in the method for producing electrode for biosensor using the laser ablation method, when the noble metal layer is too thick, laser processing is performed. This is because it may become difficult. Moreover, it is because it may become difficult to form a favorable noble metal layer when the thickness of the noble metal layer is too thin.
貴金属層の幅としては、本発明のバイオセンサ用電極原反を用いて製造される複数のバイオセンサ用電極の配列に応じて適宜選択される。例えば、上述した1列パターンの貴金属層および導電層を形成する場合は、貴金属層の幅としては、1つ分のバイオセンサ用電極の電極部の形態に応じて適宜選択され、特に限定されないが、3mm〜20mmの範囲内、なかでも5mm〜10mmの範囲内、特に5mm〜7mmの範囲内であることが好ましい。
また、例えば、上述した2列対向パターンの貴金属層および導電層を形成する場合は、貴金属層の幅としては、2つ分のバイオセンサ用電極の形態に応じて適宜選択され、特に限定されないが、7mm〜50mmの範囲内、なかでも13mm〜30mmの範囲内、特に13mm〜19mmの範囲内であることが好ましい。
上記貴金属層の幅が大きすぎる場合は、レーザーアブレーション法による加工により除去される貴金属層が多くなり、製造コストを十分に削減することが困難となる可能性があるからである。上記貴金属層の幅が小さすぎる場合は、電極部を形成することが困難となる可能性があるからである。
The width of the noble metal layer is appropriately selected according to the arrangement of a plurality of biosensor electrodes manufactured using the biosensor electrode raw material of the present invention. For example, when forming the above-mentioned noble metal layer and conductive layer in a single-row pattern, the width of the noble metal layer is appropriately selected according to the form of the electrode portion of one biosensor electrode, but is not particularly limited. It is preferable to be within the range of 3 mm to 20 mm, especially within the range of 5 mm to 10 mm, and particularly within the range of 5 mm to 7 mm.
In addition, for example, when forming the above-mentioned two-row opposed pattern noble metal layer and conductive layer, the width of the noble metal layer is appropriately selected according to the form of two biosensor electrodes, and is not particularly limited. In the range of 7 mm to 50 mm, in particular in the range of 13 mm to 30 mm, particularly in the range of 13 mm to 19 mm.
This is because if the width of the noble metal layer is too large, the number of noble metal layers removed by processing by the laser ablation method increases, and it may be difficult to sufficiently reduce the manufacturing cost. This is because if the width of the noble metal layer is too small, it may be difficult to form the electrode portion.
貴金属層の長さとしては、樹脂基材の長手方向の長さに応じて適宜選択することができ、特に限定されない。貴金属層の長さとしては、例えば、10m〜500m程度である。
上述した貴金属層の長さは、導電層上の長手方向に形成された貴金属層の長手方向の両端の間の距離をいう。
The length of the noble metal layer can be appropriately selected according to the length in the longitudinal direction of the resin substrate, and is not particularly limited. The length of the noble metal layer is, for example, about 10 m to 500 m.
The length of the noble metal layer mentioned above refers to the distance between the longitudinal ends of the noble metal layer formed in the longitudinal direction on the conductive layer.
(2)導電層
本発明における導電層は、樹脂基材上に形成され、導電性材料を含むものである。また、上記導電層は、上記樹脂基材の長手方向に連続的に形成されるものである。また、上記導電層は、バイオセンサ用電極において、電極部、配線部および端子部を形成するために用いられる。
(2) Conductive layer The conductive layer in the present invention is formed on a resin substrate and contains a conductive material. Moreover, the said conductive layer is continuously formed in the longitudinal direction of the said resin base material. The conductive layer is used to form an electrode part, a wiring part, and a terminal part in a biosensor electrode.
導電層は、樹脂基材上に形成されるものである。このような導電層としては、樹脂基材上の全面に形成されていてもよく、樹脂基材の幅方向に所定の幅で形成されていてもよいが、樹脂基材上の全面に形成されていることが好ましい。バイオセンサ用電極原反を製造する際に、導電層をパターニングする工程が不要となり、簡便な製造方法でバイオセンサ用電極原反を製造することができるからである。 The conductive layer is formed on the resin base material. Such a conductive layer may be formed on the entire surface of the resin substrate, or may be formed with a predetermined width in the width direction of the resin substrate, but is formed on the entire surface of the resin substrate. It is preferable. This is because a process for patterning the conductive layer is not required when manufacturing the biosensor electrode original fabric, and the biosensor electrode original fabric can be manufactured by a simple manufacturing method.
導電層に用いられる導電性材料としては、上述した貴金属以外の金属が用いられる。具体的な金属としては、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、クロムまたはこれらの合金を挙げることができる。また、上記導電性材料としては、上述した金属微粒子およびバインダー樹脂を含有する金属ペースト、カーボン材料およびバインダー樹脂とを含有するカーボンインク、金属微粒子、カーボン材料およびバインダー樹脂を含有する金属−カーボンインク(以下、金属ペースト、カーボンインク、およびで金属−カーボンインクを導電性インク等と称する場合がある。)あってもよい。また、導電層は、上述した金属の単層であってもよく、複数層であってもよい。導電層を複数層形成する例としては、例えば、ニッケル層上にニッケル-クロム層を形成する例を挙げることができる。 As the conductive material used for the conductive layer, a metal other than the noble metals described above is used. Specific examples of the metal include silver, copper, nickel, aluminum, titanium, chromium, and alloys thereof. In addition, as the conductive material, a metal paste containing the above-described metal fine particles and a binder resin, a carbon ink containing a carbon material and a binder resin, a metal-carbon ink containing a metal fine particle, a carbon material and a binder resin ( Hereinafter, metal paste, carbon ink, and metal-carbon ink may be referred to as conductive ink or the like. Further, the conductive layer may be a single layer of the metal described above or a plurality of layers. As an example of forming a plurality of conductive layers, an example in which a nickel-chromium layer is formed on a nickel layer can be given.
導電層は、蒸着層であってもよく、上述した導電性インク等を用いた印刷層であってもよいが、蒸着層であることが好ましい。導電層が蒸着層である場合は、導電層の厚さを薄くすることができるため、レーザーアブレーション法によるパターニングを好適に行うことができるからである。また、導電層は、金属箔を用いてもよい。また、導電層は金属メッキ層を用いてもよい。
導電層の形成方法としては、所定のパターン状に導電層を形成することができれば特に限定されない。例えば、蒸着層である場合は、上述した貴金属層の形成に用いられる方法と同様とすることができる。
また、導電層が印刷層である場合は、導電性インク等を用いてグラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法等により印刷する方法を挙げることができる。また、印刷層は、必要に応じてプラズマ処理、フラッシュランプアニール処理を行ってもよい。
また、導電層の形成方法としては、樹脂基材上に金属箔接着をする方法を挙げることができる。また、導電層の形成方法としては、金属メッキ法を用いることもできる。
The conductive layer may be a vapor deposition layer or may be a printing layer using the above-described conductive ink or the like, but is preferably a vapor deposition layer. This is because when the conductive layer is a vapor deposition layer, the thickness of the conductive layer can be reduced, so that patterning by a laser ablation method can be suitably performed. The conductive layer may be a metal foil. The conductive layer may be a metal plating layer.
The method for forming the conductive layer is not particularly limited as long as the conductive layer can be formed in a predetermined pattern. For example, when it is a vapor deposition layer, it can be the same as the method used for formation of the noble metal layer mentioned above.
Moreover, when a conductive layer is a printing layer, the method of printing by a gravure printing method, a flexographic printing method, a screen printing method, an inkjet method etc. using a conductive ink etc. can be mentioned. The printed layer may be subjected to plasma treatment or flash lamp annealing treatment as necessary.
Moreover, as a formation method of a conductive layer, the method of carrying out metal foil adhesion | attachment on the resin base material can be mentioned. Further, as a method for forming the conductive layer, a metal plating method can be used.
導電層の厚さとしては、電極として機能することができれば特に限定されないが、例えば、10nm〜10μmの範囲内、なかでも30nm〜8μmの範囲内、特に30nm〜200nmの範囲内であることが好ましい。
導電層の厚さが厚すぎる場合は、本発明のバイオセンサ用電極をレーザーアブレーション法で加工する場合に、パターニングを行うことが困難となる可能性があるからであり、導電層の厚さが薄すぎる場合は、良好な導電層を形成することが困難となる可能性があるからである。
The thickness of the conductive layer is not particularly limited as long as it can function as an electrode. For example, the thickness is preferably in the range of 10 nm to 10 μm, more preferably in the range of 30 nm to 8 μm, and particularly preferably in the range of 30 nm to 200 nm. .
If the conductive layer is too thick, it may be difficult to perform patterning when the biosensor electrode of the present invention is processed by the laser ablation method. This is because if it is too thin, it may be difficult to form a good conductive layer.
また、導電層の幅としては、バイオセンサ用電極用原反を用いて製造されるバイオセンサ用電極のパターンに応じて適宜選択され特に限定されない。例えば、1列パターンの全体の幅としては、15mm〜50mmの範囲内、中でも20mm〜40mmの範囲内、特に25mm〜35mmの範囲内であることが好ましい。
また、2列対向パターンの全体の幅としては、31mm〜110mmの範囲内、なかでも43mm〜90mmの範囲内、特に53mm〜80mmの範囲内であることが好ましい。
In addition, the width of the conductive layer is not particularly limited and is appropriately selected according to the pattern of the biosensor electrode manufactured using the biosensor electrode raw fabric. For example, the overall width of the one-row pattern is preferably within a range of 15 mm to 50 mm, more preferably within a range of 20 mm to 40 mm, and particularly preferably within a range of 25 mm to 35 mm.
Further, the overall width of the two-row opposing pattern is preferably within a range of 31 mm to 110 mm, more preferably within a range of 43 mm to 90 mm, and particularly preferably within a range of 53 mm to 80 mm.
また、導電層において貴金属層が形成されていない領域の幅(以下、導電層の平面視上の幅と称して説明する場合がある。)としては、本発明のバイオセンサ用電極原反を用いて製造されるバイオセンサ用電極の配列に応じて適宜選択することができ特に限定されない。例えば、上述した1列パターンおよび2列対向パターンにおける導電層の平面視上の幅としては、バイオセンサ用電極の配線部および端子部の形態に応じて適宜選択することができ特に限定されないが、12mm〜30mmの範囲内、なかでも20mm〜30mmの範囲内、特に20mm〜28mmの範囲内であることが好ましい。導電層の平面視上の幅が大きすぎると、配線部および端子部をパターニングする際に除去される導電層が多くなることから、製造コストを十分に削減することが困難となる可能性があるからであり、導電層の平面視上の幅が小さすぎると配線部および端子部を形成することが困難となる可能性があるからである。
導電層の平面視上の幅とは、導電層において貴金属層が形成されていない領域の幅方向の両端の間の距離をいう。また、上述した1列パターンおよび2列対向パターンにおける導電層の平面視上の幅とは図1(a)、(b)、および図4(a)、(b)においてb1で示される距離をいう。
また、2列対向パターンの金属層および導電層を樹脂基材の幅方向に繰り返し配列して形成する場合において、2つの2列対向パターンの導電層を連続的に形成する場合、導電層の幅については、例えば、24mm〜60mmの範囲内、なかでも40mm〜60mmの範囲内、特に40mm〜56mmの範囲内であることが好ましい。 上記2列対向パターンの導電層を連続的に形成した場合の導電層の平面視上の幅とは、図9(b)においてb2で示される距離をいう。
In addition, as the width of the region where the noble metal layer is not formed in the conductive layer (hereinafter, referred to as the width of the conductive layer in plan view), the biosensor electrode raw material of the present invention is used. It can select suitably according to the arrangement | sequence of the electrode for biosensor manufactured by this, and it does not specifically limit. For example, the width in plan view of the conductive layer in the one-row pattern and the two-row opposed pattern described above can be appropriately selected according to the form of the wiring portion and the terminal portion of the biosensor electrode, but is not particularly limited. It is preferably within a range of 12 mm to 30 mm, more preferably within a range of 20 mm to 30 mm, and particularly preferably within a range of 20 mm to 28 mm. If the width of the conductive layer in plan view is too large, the conductive layer that is removed when patterning the wiring portion and the terminal portion increases, which may make it difficult to sufficiently reduce the manufacturing cost. This is because if the width of the conductive layer in plan view is too small, it may be difficult to form the wiring portion and the terminal portion.
The width of the conductive layer in plan view refers to the distance between both ends in the width direction of the region where the noble metal layer is not formed in the conductive layer. Further, the width of the conductive layer in the above-described one-row pattern and two-row opposed pattern in plan view is the distance indicated by b1 in FIGS. 1 (a) and 1 (b) and FIGS. 4 (a) and 4 (b). Say.
In the case where the metal layer and the conductive layer of the two-row opposed pattern are repeatedly arranged in the width direction of the resin base material, when the two conductive layers of the two-row opposed pattern are continuously formed, the width of the conductive layer Is preferably in the range of 24 mm to 60 mm, more preferably in the range of 40 mm to 60 mm, and particularly preferably in the range of 40 mm to 56 mm. The width of the conductive layer in plan view when the conductive layers having the two-row opposed pattern are continuously formed means a distance indicated by b2 in FIG. 9B.
導電層の長さについては、樹脂基材の長手方向の長さに応じて適宜選択することができ、特に限定されない。通常、貴金属層の長さと同様の長さで形成される。
上述した導電層の長さは、樹脂基材上の長手方向に形成された導電層の長手方向の両端の間の距離をいう。
About the length of a conductive layer, it can select suitably according to the length of the longitudinal direction of a resin base material, and it does not specifically limit. Usually, it is formed with a length similar to the length of the noble metal layer.
The length of the conductive layer described above refers to the distance between both ends in the longitudinal direction of the conductive layer formed in the longitudinal direction on the resin substrate.
(3)長尺の樹脂基材
本発明に用いられる長尺の樹脂基材は、上述した貴金属層および導電層を支持するものである。
樹脂基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂等のフィルムを好適に用いることができる。
樹脂基材は、可撓性を有していてもよく有さなくてもよい。また、支持基材は、剛性を有していてもよく、弾性を有していてもよい。
また、長尺の樹脂基材はロール状であってもよく枚葉であってもよいが、ロール状であることがより好ましい。バイオセンサ用電極における電極部、配線部および端子部の形成をロールツーロール方式により連続して行うことができるからである。
(3) Long resin base material The long resin base material used for this invention supports the noble metal layer and conductive layer which were mentioned above.
As the resin substrate, for example, a film of polyethylene terephthalate (PET) resin, vinyl chloride resin, polystyrene (PS) resin, polypropylene (PP) resin, or the like can be suitably used.
The resin base material may or may not have flexibility. Moreover, the support base material may have rigidity and may have elasticity.
Further, the long resin base material may be in the form of a roll or a single wafer, but is preferably in the form of a roll. This is because the electrode part, the wiring part, and the terminal part in the biosensor electrode can be continuously formed by a roll-to-roll method.
本発明の樹脂基材は、単層であってもよく、2層以上が積層されたものであってもよい。樹脂基材が2層以上積層されたものである場合は、接着剤を用いて貼り合わせることができる。接着剤については、後述する絶縁層等に用いられるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。 The resin substrate of the present invention may be a single layer or may be a laminate of two or more layers. When two or more resin base materials are laminated, they can be bonded together using an adhesive. The adhesive can be the same as that used for an insulating layer and the like which will be described later, and thus description thereof is omitted here.
樹脂基材の厚さとしては、上述した貴金属層および導電層を形成することができれば特に限定されないが、例えば、25μm〜350μmの範囲内、なかでも50μm〜250μmの範囲内であることが好ましい。
樹脂基材の厚さが薄すぎると、本発明のバイオセンサ用電極原反の製造工程や、バイオセンサ用電極の製造工程等において破損する可能性があるからであり、樹脂基材の厚さが厚すぎると、取り扱いづらくなる可能性があるからである。
The thickness of the resin base material is not particularly limited as long as the above-described noble metal layer and conductive layer can be formed. For example, the thickness is preferably in the range of 25 μm to 350 μm, and more preferably in the range of 50 μm to 250 μm.
If the thickness of the resin substrate is too thin, it may be damaged in the manufacturing process of the biosensor electrode raw material of the present invention, the manufacturing process of the biosensor electrode, etc. This is because if the thickness is too thick, it may be difficult to handle.
(4)他の構成
本発明のバイオセンサ用電極原反は、上述した樹脂基材、貴金属層および導電層以外にも、必要に応じて他の構成を適宜選択して追加することができる。
このような構成としては、例えば、樹脂基材と貴金属層および導電層との間に形成されるアンカー層を挙げることができる。アンカー層を有することにより、樹脂基材と貴金属層および導電層の密着性を挙げることができる。
上記アンカー層に用いられる材料としては、例えば、二液性硬化ウレタン樹脂、熱硬化ウレタン樹脂、メラミン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、塩素含有ゴム系樹脂、塩素含有ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系共重合体樹脂を含んだ接着剤を挙げることができる。
(4) Other Configurations In addition to the above-described resin base material, noble metal layer and conductive layer, the biosensor electrode raw material of the present invention can be added by appropriately selecting other configurations as necessary.
As such a configuration, for example, an anchor layer formed between the resin base material, the noble metal layer and the conductive layer can be cited. By having an anchor layer, the adhesiveness of a resin base material, a noble metal layer, and a conductive layer can be mentioned.
Examples of the material used for the anchor layer include two-component cured urethane resin, thermosetting urethane resin, melamine resin, cellulose ester resin, chlorine-containing rubber resin, chlorine-containing vinyl resin, acrylic resin, and epoxy. And an adhesive containing a vinyl resin and a vinyl copolymer resin.
3.バイオセンサ用電極原反の製造方法
本発明のバイオセンサ用電極原反の製造方法としては、上述した構成を有するバイオセンサ用電極原反を製造することができれば特に限定されない。例えば、以下の製造方法を用いることができる。
図11(a)〜(d)は、本発明のバイオセンサ用電極原反の製造方法の一例を示す工程図である。図11(a)に示すように、長尺の樹脂基材2上に導電層3を形成する。次に図11(b)に示すように、導電層3上に水溶性レジスト層6をパターン状に形成する。次に、図11(c)に示すように、水溶性レジスト層6が形成された導電層3の全面に物理蒸着法等により貴金属層4を形成する。次に、図11(d)に示すように、水洗により水溶性レジスト層6を溶解して水溶性レジスト層6上の貴金属層4を除去し、貴金属層4をパターニングする方法(リフトオフ法)を用いることができる。また、除去された貴金属層4についてはフィルタを用いることで回収することができるため、製造コストを削減することができる。
なお、図示はしないが、本発明のバイオセンサ用電極原反においては、例えば、上述した蒸着法の代わりに電解メッキ法を用いて貴金属層を形成することもできる。
3. Method for Producing Biosensor Electrode Fabric The method for producing the biosensor electrode fabric of the present invention is not particularly limited as long as the biosensor electrode fabric having the above-described configuration can be produced. For example, the following manufacturing method can be used.
11A to 11D are process diagrams showing an example of a method for producing an electrode raw material for a biosensor of the present invention. As shown in FIG. 11A, the
In addition, although not shown in figure, in the electrode raw material for biosensors of this invention, a noble metal layer can also be formed using the electrolytic plating method instead of the vapor deposition method mentioned above, for example.
4.用途
本発明のバイオセンサ用電極原反は、バイオセンサ用電極を製造するために用いられるものである。また、レーザーアブレーション法により貴金属層および導電層をパターニングして電極部、配線部および端子部を製造するために好適に用いることができる。
4). Applications The raw electrode for biosensor of the present invention is used for producing an electrode for biosensor. Moreover, it can use suitably in order to pattern a noble metal layer and a conductive layer with a laser ablation method, and to manufacture an electrode part, a wiring part, and a terminal part.
B.バイオセンサ用電極
本発明のバイオセンサ用電極は、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部とを有するものであって、上記支持基材が、樹脂基材を有し、上記電極部が、上記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層および上記導電層上に形成され貴金属を含む貴金属層を有し、上記配線部および上記端子部が、上記樹脂基材上に形成された上記導電層を有することを特徴とするものである。
B. Biosensor electrode The biosensor electrode of the present invention comprises a support base material, and an electrode part, a wiring part and a terminal part formed on the support base material, wherein the support base material is a resin. A conductive layer including a conductive material formed on the resin base material and a noble metal layer including a noble metal formed on the conductive layer, and the wiring portion and the terminal portion. However, it has the said conductive layer formed on the said resin base material, It is characterized by the above-mentioned.
本発明のバイオセンサ用電極について図を用いて説明する。
図2、図3、図5、図8、および図10は、本発明のバイオセンサ用電極の例を示す概略平面図である。各図面の詳細については、上述した「A.バイオセンサ用電極原反」の項で記載した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
本発明のバイオセンサ用電極10は、図3に示すように、支持基材12上に電極部16、配線部17および端子部18が個別に形成されたものであってもよく、図2、図5、図8、および図10に示すように、支持基材12上に電極部16、配線部17および端子部18が多面付けで形成されたものであってもよい。
The biosensor electrode of the present invention will be described with reference to the drawings.
2, 3, 5, 8, and 10 are schematic plan views showing examples of the biosensor electrode of the present invention. The details of each drawing are the same as the contents described in the above-mentioned section “A. Raw electrode for biosensor”, and thus the description thereof is omitted here.
As shown in FIG. 3, the
本発明によれば、電極部が導電層および導電層上に形成された貴金属層を有することにより、電極部の耐腐食性および導電性が良好なバイオセンサ用電極とすることができる。また、配線部および端子部が導電層を有することにより、配線部および端子部については安価な導電性材料を用いることができるため、安価なバイオセンサ用電極とすることができる。
以下、本発明のバイオセンサ用電極の詳細について説明する。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as the electrode for biosensors with favorable corrosion resistance and electroconductivity of an electrode part because an electrode part has a noble metal layer formed on the conductive layer and the conductive layer. In addition, since the wiring portion and the terminal portion have conductive layers, an inexpensive conductive material can be used for the wiring portion and the terminal portion, so that an inexpensive biosensor electrode can be obtained.
Hereinafter, the details of the biosensor electrode of the present invention will be described.
1.電極部、配線部および端子部
本発明のバイオセンサ用電極は、通常、支持基材上に電極部、配線部および端子部が形成されているものである。本発明においては、上記電極部が、上記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層および上記導電層上に形成され貴金属を含む貴金属層を有し、上記配線部および上記端子部が、上記樹脂基材上に形成された上記導電層を有するものである。電極部、配線部および端子部の導電層は、通常、一体で形成される。
1. Electrode part, wiring part and terminal part The electrode for a biosensor of the present invention is usually one in which an electrode part, a wiring part and a terminal part are formed on a supporting substrate. In the present invention, the electrode part has a conductive layer formed on the resin base material and containing a conductive material, and a noble metal layer formed on the conductive layer and containing a noble metal, and the wiring part and the terminal part are And having the conductive layer formed on the resin substrate. The conductive layers of the electrode part, the wiring part and the terminal part are usually formed integrally.
電極部は、少なくとも作用極および対極を有するものであり、さらに参照極を有していてもよい。作用極は、還元体の電子受容体に電圧を印加するための一方の電極である。対極は、電子受容体から作用極に放出された電子によって流れた電流を計測するための一方の電極である。また、参照極は、作用極の電位を決定する際の基準となる電極である。作用極、対極および参照極には配線部が電気的に接続され、配線部には、通常、後述する端子部が電気的に接続されており、端子部により電極部への電圧印加、電気信号の取り出しを行うことができる。 The electrode part has at least a working electrode and a counter electrode, and may further have a reference electrode. The working electrode is one electrode for applying a voltage to the reductant electron acceptor. The counter electrode is one electrode for measuring a current flowing by electrons emitted from the electron acceptor to the working electrode. The reference electrode is an electrode serving as a reference when determining the potential of the working electrode. A wiring part is electrically connected to the working electrode, the counter electrode, and the reference electrode, and a terminal part, which will be described later, is usually electrically connected to the wiring part. Can be taken out.
電極部、配線部および端子部の形態としては、バイオセンサにおける一般的な電極部の形態であれば特に限定されるものではない。例えば、図12(a)に示すように、支持基材12上に2本の配線部17および端子部18が形成され、一方の配線部17に作用極13が接続され、他方の配線部17に対極14が接続されていてもよく、図3に示すように、支持基材12上に2本の配線部17および端子部18が形成され、一方の配線部17に作用極13が接続され、他方の配線部17に対極14および参照極15が別々に接続されていてもよく、図12(b)、(c)に例示するように、支持基材12上に3本の配線部17および端子部18が形成され、3本の配線部17にそれぞれ作用極13、対極14および参照極15が接続されていてもよい。
As a form of an electrode part, a wiring part, and a terminal part, if it is a form of the general electrode part in a biosensor, it will not specifically limit. For example, as shown in FIG. 12A, two
配線部は導電層を有するものである。また、配線部は、通常、その一部が貴金属層を有する。また、配線部における貴金属層と導電層とは、貴金属層の端部および導電層の端部が接するように形成されているものである。「貴金属層の端部および導電層の端部が接する」ことについては、上述した「A.バイオセンサ用電極原反」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。 The wiring part has a conductive layer. Moreover, the wiring part usually has a noble metal layer. Further, the noble metal layer and the conductive layer in the wiring portion are formed so that the end of the noble metal layer and the end of the conductive layer are in contact with each other. “The end portion of the noble metal layer and the end portion of the conductive layer are in contact with each other” can be the same as the content described in the above-mentioned section “A. Electrode raw material for biosensor”. Is omitted.
また、端子部は、配線部と同様に導電層を有するものである。また、端子部は、通常、配線部と連続して形成される。 Moreover, the terminal part has a conductive layer like the wiring part. Further, the terminal part is usually formed continuously with the wiring part.
電極部に用いられる貴金属層、配線部および端子部に用いられる導電層については上述した「A.バイオセンサ用電極原反」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。 Since the noble metal layer used for the electrode part, the conductive layer used for the wiring part and the terminal part can be the same as those described in the above-mentioned section “A. Electrode raw material for biosensor”, Description is omitted.
本発明の電極部、配線部および端子部の全体の長さに対する貴金属層が形成されている領域(以下、貴金属層形成領域と称して説明する場合がある。)の幅の比率としては、少なくとも電極部が貴金属層を有することができれば特に限定されず、電極部、配線部および端子部の形態により適宜選択される。
上記電極部、配線部および端子部の全体の長さに対する貴金属層形成領域の幅の比率としては、具体的には、8%〜25%の範囲内、なかでも8%〜20%の範囲内であることが好ましい。
上記貴金属層形成領域の幅の比率が上述した範囲内であることにより、好適にバイオセンサ用電極のコストを削減することができるからである。
本発明において、電極部、配線部および端子部の全体の長さとは、電極部の端部から端子部の端部までの距離をいい、例えば、図3においてdで示される距離をいう。また、貴金属層形成領域の幅とは、電極部、配線部および端子部の長さ方向において、貴金属層が形成されている距離をいい、図3においてeで示される距離をいう。
The ratio of the width of the region in which the noble metal layer is formed with respect to the entire length of the electrode portion, wiring portion and terminal portion of the present invention (hereinafter sometimes referred to as a noble metal layer formation region) is at least It will not specifically limit if an electrode part can have a noble metal layer, According to the form of an electrode part, a wiring part, and a terminal part, it selects suitably.
Specifically, the ratio of the width of the noble metal layer forming region to the total length of the electrode part, the wiring part and the terminal part is in the range of 8% to 25%, particularly in the range of 8% to 20%. It is preferable that
This is because when the ratio of the width of the noble metal layer forming region is within the above-described range, the cost of the biosensor electrode can be suitably reduced.
In the present invention, the total length of the electrode part, the wiring part, and the terminal part refers to the distance from the end of the electrode part to the end of the terminal part, for example, the distance indicated by d in FIG. Further, the width of the noble metal layer forming region refers to the distance at which the noble metal layer is formed in the length direction of the electrode portion, the wiring portion, and the terminal portion, and refers to the distance indicated by e in FIG.
電極部、配線部および端子部の導電性としては、所望の測定をすることができれば特に限定されず、バイオセンサ用電極の用途に応じて適宜選択することができる。
具体的には、電極部、配線部および端子部の抵抗値が1000Ω以下、なかでも50Ω〜300Ωの範囲内であることが好ましい。
上記抵抗値は、一般的に市販されている触針式の抵抗値測定装置(テスター)により測定することができる。
The conductivity of the electrode part, the wiring part, and the terminal part is not particularly limited as long as desired measurement can be performed, and can be appropriately selected according to the application of the biosensor electrode.
Specifically, it is preferable that the resistance values of the electrode part, the wiring part, and the terminal part are 1000Ω or less, particularly 50Ω to 300Ω.
The resistance value can be measured by a stylus-type resistance value measuring device (tester) that is generally commercially available.
電極部、配線部および端子部の形成方法としては、所望のパターン状に貴金属層および導電層を形成することが可能な方法であれば特に限定されないが、例えば、上述した「A.バイオセンサ用電極原反」の項で説明したバイオセンサ用電極原反を用いてレーザーアブレーション法で貴金属層および導電層をパターニングする方法を好適に用いることができる。 The method for forming the electrode part, the wiring part, and the terminal part is not particularly limited as long as it can form the noble metal layer and the conductive layer in a desired pattern. For example, the above-described “A. A method of patterning a noble metal layer and a conductive layer by a laser ablation method using the electrode raw material for a biosensor described in the section of “electrode raw material” can be suitably used.
レーザーアブレーション法については公知の方法とすることができる。
レーザーとしては、例えば、固体レーザー(ネオジウムヤグレーザー及びチタンサファイアレーザー等)、銅蒸気レーザー、ダイオードレーザー、炭酸ガスレーザー及びエキシマレーザー等の各種レーザーを用いることができる。また、レーザーの電力出力としては、通常、10W〜100W程度とすることができる。
レーザーアブレーション法に用いられる装置としては、一般的な装置を用いることができ、例えばLPKF Laser Electronic GmbH(ドイツ、ガルプゼン(Garbsen))から入手可能なマイクロレーザーシステム、及びExitech社(英国、オックスフォード)から入手可能なレーザーマイクロ機械加工システム等を挙げることができる。
レーザーアブレーション法の詳細については、例えば、特表2009−505102号公報に記載されているものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
The laser ablation method can be a known method.
As the laser, for example, various lasers such as a solid-state laser (such as a neodymium yag laser and a titanium sapphire laser), a copper vapor laser, a diode laser, a carbon dioxide gas laser, and an excimer laser can be used. The power output of the laser can usually be about 10W to 100W.
As a device used for the laser ablation method, a general device can be used, for example, a microlaser system available from LPKF Laser Electronic GmbH (Garbsen, Germany) and Exitech (Oxford, UK). Examples include available laser micromachining systems.
The details of the laser ablation method can be the same as those described in, for example, Japanese Translation of PCT International Publication No. 2009-505102, and a description thereof is omitted here.
2.支持基材
本発明に用いられる支持基材は、上述の電極部、配線部、および端子部を支持するために用いられるものである。また、支持基材には樹脂基材を有するものである。
2. Support base material The support base material used for this invention is used in order to support the above-mentioned electrode part, wiring part, and terminal part. The supporting base material has a resin base material.
支持基材に用いられる樹脂基材については、上述した「A.バイオセンサ用電極原反」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。 About the resin base material used for a support base material, since it can be made to be the same as that of the content demonstrated in the above-mentioned item of "A. Electrode raw material for biosensors", description here is abbreviate | omitted.
3.その他の構成
本発明のバイオセンサ用電極は、上述した支持基材と、電極部、配線部および端子部とを有していれば特に限定されず、必要に応じて他の構成を適宜選択して追加することができる。
3. Other Configurations The electrode for a biosensor of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-described support base, electrode portion, wiring portion, and terminal portion, and other configurations are appropriately selected as necessary. Can be added.
(1)アンカー層
本発明においては、支持基材と電極部、配線部、および端子部の間にアンカー層が形成されていてもよい。アンカー層については、上述した「A.バイオセンサ用電極原反」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
(1) Anchor layer In this invention, the anchor layer may be formed between the support base material, the electrode part, the wiring part, and the terminal part. The anchor layer can be the same as the content described in the above-mentioned section “A. Biosensor Electrode Material”, and thus the description thereof is omitted here.
(2)絶縁層
本発明においては、電極部、配線部および端子部が形成された支持基材上に、電極部および端子部が露出し、配線部が覆われるように絶縁層が形成されていてもよい。なお、絶縁層の詳細については、後述する「C.バイオセンサ」の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
(2) Insulating layer In the present invention, an insulating layer is formed on the support base on which the electrode part, the wiring part and the terminal part are formed so that the electrode part and the terminal part are exposed and the wiring part is covered. May be. The details of the insulating layer will be described in the section “C. Biosensor” described later, and therefore the description thereof is omitted here.
(3)スペーサ
本発明においては、絶縁層上に試料供給路を形成するスペーサが形成されていてもよい。なお、スペーサについては、後述する「C.バイオセンサ」の項に記載するのでここでの説明は省略する。
(3) Spacer In the present invention, a spacer for forming a sample supply path may be formed on the insulating layer. Since the spacer is described in the section “C. Biosensor” described later, the description thereof is omitted here.
4.用途
本発明のバイオセンサ用電極は、後述する「C.バイオセンサ」の項で記載するバイオセンサに用いることができる。
4). Application The biosensor electrode of the present invention can be used in the biosensor described in the section “C. Biosensor” described later.
5.バイオセンサ用電極の製造方法
本発明のバイオセンサ用電極は、上述した「A.バイオセンサ用電極原反」に記載のバイオセンサ用電極原反を用いてレーザーアブレーション法で貴金属層および導電層をパターニングして製造することが好ましい。
5. Method for Producing Biosensor Electrode The biosensor electrode of the present invention has a noble metal layer and a conductive layer formed by a laser ablation method using the biosensor electrode raw material described in "A. Biosensor electrode raw material" described above. It is preferable to manufacture by patterning.
C.バイオセンサ
本発明のバイオセンサは、支持基材と、上記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、上記電極部上に配置された反応部と、上記支持基材上に形成され、上記電極部および上記反応部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、上記スペーサ上に配置されたカバーとを有するものであって、上記支持基材が、樹脂基材を有し、上記電極部が、上記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層および上記導電層上に形成され貴金属を含む貴金属層を有し、上記配線部および上記端子部が、上記樹脂基材上に形成された上記導電層を有することを特徴とするものである。
C. Biosensor The biosensor of the present invention includes a support substrate, an electrode portion, a wiring portion and a terminal portion formed on the support substrate, a reaction portion disposed on the electrode portion, and the support substrate. And a spacer that forms a sample supply path for supplying a sample to the electrode unit and the reaction unit, and a cover disposed on the spacer, wherein the support substrate is a resin substrate. The electrode part has a conductive layer formed on the resin substrate and containing a conductive material, and a noble metal layer formed on the conductive layer and containing a noble metal, and the wiring part and the terminal part are It has the said conductive layer formed on the said resin base material, It is characterized by the above-mentioned.
本発明のバイオセンサについて図を用いて説明する。
図13は、本発明のバイオセンサの一例を示す分解斜視図である。図13に示すように、バイオセンサ20は、支持基材12と、支持基材12上に形成された電極部16、配線部17および端子部18と、電極部16の作用極13上に配置された反応部21と、電極部16および端子部18が露出し配線部17を覆うように形成された絶縁層22と、絶縁層22上に形成され、電極部16および反応部21に試料を供給する試料供給路23を形成するスペーサ24と、スペーサ24上に試料供給路23を覆うように配置されたカバー25とを有している。電極部16は作用極13、対極14および参照極15を有しており、作用極13上に反応部21が形成されている。また、カバー25はカバー25を貫通する空気孔26を有している。
スペーサ24は、作用極13上の反応部21および対極14が露出するように、例えばカバー25の空気孔26に通じる試料供給路23を形成するように配置されている。
このバイオセンサ20においては、試料供給路23と空気孔26とが形成されていることで試料供給路23から毛細管現象を利用し、測定する試料を作用極13上の反応部21および対極14の上部を通過させ、試料の目的成分を測定することができる。
The biosensor of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 13 is an exploded perspective view showing an example of the biosensor of the present invention. As shown in FIG. 13, the
The
In this
図14は本発明のバイオセンサの他の例を示す分解斜視図である。図14に例示するように、バイオセンサ20においては、支持基材12上に電極部16、配線部17および端子部18が形成され、電極部16および端子部18が露出し、配線部17が覆われるように絶縁層22がさらに形成されており、絶縁層22上に試料供給路23および空気抜き流路27を形成するためのスペーサ24が配置され、スペーサ24上に試料供給路23および空気抜き流路27を覆うようにカバー25が配置されている。電極部16は作用極13、対極14および参照極15を有しており、作用極13上に反応部21が形成されている。
スペーサ24は、作用極13上の反応部21および対極14が露出するように、例えば試料供給路23と試料供給路23に通じる空気抜き流路27とを形成するように配置されている。試料供給路23および空気抜き流路27は合わせてT字状の流路を構成している。
このバイオセンサ20においては、試料供給路23と空気抜き流路27とが形成されていることで、試料供給路23から毛細管現象を利用し、測定する試料を作用極13上の反応部21および対極14の上部を通過させ、試料の目的成分を測定することができる。
FIG. 14 is an exploded perspective view showing another example of the biosensor of the present invention. As illustrated in FIG. 14, in the
The
In the
本発明によれば、電極部が導電層および導電層上に形成された貴金属層を有することにより、電極部の耐腐食性および導電性が良好なバイオセンサとすることができる。また、配線部および端子部が導電層を有することにより、配線部および端子部については安価な導電性材料を用いることができるため、安価なバイオセンサとすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as the biosensor with the favorable corrosion resistance of an electrode part, and electroconductivity because an electrode part has a noble metal layer formed on the conductive layer and the conductive layer. In addition, since the wiring portion and the terminal portion have conductive layers, an inexpensive conductive material can be used for the wiring portion and the terminal portion, so that an inexpensive biosensor can be obtained.
以下、本発明のバイオセンサの詳細について説明する。本発明のバイオセンサにおける支持基材、電極部、配線部および端子部については、上述した「B.バイオセンサ用電極」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。本発明においては、上述した「A.バイオセンサ用電極原反」の項で説明したバイオセンサ用電極原反を用いてレーザーアブレーション法で貴金属層および導電層をパターニングすることにより形成された電極部、配線部、および端子部であることが好ましい。 Hereinafter, details of the biosensor of the present invention will be described. The supporting substrate, electrode part, wiring part, and terminal part in the biosensor of the present invention can be the same as the contents described in the above-mentioned section “B. Electrode for biosensor”. Is omitted. In the present invention, an electrode portion formed by patterning a noble metal layer and a conductive layer by a laser ablation method using the biosensor electrode raw material described in the above-mentioned section “A. Electrode raw material for biosensor”. The wiring part and the terminal part are preferable.
1.反応部
本発明における反応部は、電極部の上部に配置されるものである。
本発明において、反応部は生体由来物質を含み、基質特異的な物質の変化移動に伴う、
化学ポテンシャル、熱あるいは光学的な変化を電気信号へ変換する。
1. Reaction part The reaction part in this invention is arrange | positioned at the upper part of an electrode part.
In the present invention, the reaction part contains a biological substance, and accompanies the change movement of the substrate-specific substance.
Convert chemical potential, thermal or optical changes into electrical signals.
反応部は、生体由来物質として、例えば、酵素と電子受容体とを含む。
グルコース濃度を測定する場合には、酵素として、グルコースオキシダーゼ(GOD)、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)を用いることができる。グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼは、純度の高いものが好ましく、後述の範囲の活性を有するものであれば特に由来となる生物種は限定されず、例えば、グルコースオキシダーゼとしては、東洋紡社製GLO−201を用いることができる。
電子受容体としては、フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘導体、オスミューム誘導体等を用いることができる。
The reaction part includes, for example, an enzyme and an electron acceptor as a biological substance.
When measuring the glucose concentration, glucose oxidase (GOD) or glucose dehydrogenase (GDH) can be used as the enzyme. Glucose oxidase and glucose dehydrogenase preferably have high purity, and the species of origin is not particularly limited as long as it has an activity in the range described below. For example, glucose oxidase includes GLO-201 manufactured by Toyobo Co., Ltd. Can be used.
As the electron acceptor, potassium ferricyanide, a ferrocene derivative, a quinone derivative, an osmuum derivative, or the like can be used.
また、エンドトキシン濃度を測定する場合、反応部には、カブトガニの血球成分(Limulus Amebosyte Lysate;LAL)を用いることができる。例えば、反応部には、C因子、B因子、凝固酵素前駆体および色素が結合したペプチドを含むものを挙げることができる。具体的には、C因子、B因子および凝固酵素前駆体を含む物質としては、カブトガニ・アメボサイト・ライセート(カブトガニ血球抽出液)が挙げられる。また、色素が結合したペプチドとしては、一端に色素が結合し、他端にペプチド保護基が結合したオリゴペプチドを用いることができる。オリゴペプチドは、例えば、X−A−Y(式中、Xは保護基、Yは色素、Aはオリゴペプチドである)で示されるものを挙げることができる。保護基Xは、ペプチドの保護基、例えば、t−ブトキシカルボニル基(BoC)、ベンゾイル基等を挙げることができ、色素Yとしては、例えば、pNA(p−ニトロアニリン)、MCA(7−メトキシクマリン−4−酢酸)、DNA(2、4−ジニトロアニリン)、Dansyl色素等が挙げられる。オリゴペプチドとしては、アミノ酸数が2〜10、好ましくは2〜5、さらには3〜4のものがよく、トリペプチドとしては、Leu−Gly−ArgおよびThr−Gly−Arg等を例示することができる。
この場合、エンドトキシンを含む試料を、C因子、B因子、凝固酵素前駆体、および色素が結合したペプチドを含む反応部に接触させて、C因子から活性型C因子を、B因子から活性型B因子を、凝固酵素前駆体から活性型凝固酵素を次々に発生させるカスケード反応と、活性型凝固酵素によるペプチドからの色素の遊離反応とを生じさせて、遊離反応後の試料および反応部に対して、ディファレンシャルパルスボルタンメトリを適用し、測定される電流値に基づいてエンドトキシンを定量することができる。
カスケード反応により生じた活性型凝固酵素によって、試料および反応部中には、色素が結合したペプチドから色素が遊離する。例えば、色素が結合したペプチドがBoc−Leu−Gly−Arg−pNAである場合、色素はpNAである。
なお、このようなエンドトキシン濃度の測定方法については、例えば特開2012−127695号公報を参照することができる。
Moreover, when measuring an endotoxin density | concentration, the blood cell component (Limulus Ambozyte Lysate; LAL) of a horseshoe crab can be used for a reaction part. For example, the reaction part may include a factor C, a factor B, a coagulase precursor, and a peptide containing a dye bound thereto. Specifically, examples of the substance containing factor C, factor B and a coagulase precursor include horseshoe crab, amebocyte lysate (a horseshoe crab blood cell extract). Moreover, as the peptide to which the dye is bonded, an oligopeptide having a dye bonded to one end and a peptide protecting group bonded to the other end can be used. Examples of the oligopeptide include X-A-Y (wherein X is a protecting group, Y is a dye, and A is an oligopeptide). Examples of the protecting group X include peptide protecting groups such as t-butoxycarbonyl group (BoC) and benzoyl group. Examples of the dye Y include pNA (p-nitroaniline) and MCA (7-methoxy). Coumarin-4-acetic acid), DNA (2,4-dinitroaniline), Dansyl dye and the like. Oligopeptides should have 2 to 10 amino acids, preferably 2 to 5, more preferably 3 to 4, and examples of tripeptides include Leu-Gly-Arg and Thr-Gly-Arg. it can.
In this case, a sample containing endotoxin is brought into contact with a reaction part containing a peptide to which a factor C, a factor B, a coagulase precursor, and a dye are bound, and the active factor C is converted from the factor C and the active factor B is converted from the factor B. The factor causes a cascade reaction in which active clotting enzymes are generated one after another from the clotting enzyme precursor and a release reaction of the dye from the peptide by the active clotting enzyme, and is applied to the sample and reaction part after the release reaction. Applying differential pulse voltammetry, endotoxins can be quantified based on the measured current value.
The active clotting enzyme generated by the cascade reaction releases the dye from the peptide to which the dye is bound in the sample and the reaction part. For example, when the peptide to which the dye is bound is Boc-Leu-Gly-Arg-pNA, the dye is pNA.
In addition, about the measuring method of such an endotoxin density | concentration, Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-127695 can be referred, for example.
また、バイオセンサは、反応部の酵素を変更することで、グルコースセンサ、エンドトキシンセンサのみならず、コレステロールセンサ、アルコールセンサ、スクロールセンサ、乳酸センサ、フルクトースセンサ等の酵素に関与する反応系に広く用いることができる。各バイオセンサに用いる酵素としては、コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等の反応系に合ったものを適宜用いることができる。 Biosensors are widely used in reaction systems involving enzymes such as cholesterol sensors, alcohol sensors, scroll sensors, lactate sensors, and fructose sensors as well as glucose sensors and endotoxin sensors by changing the enzyme in the reaction part. be able to. As the enzyme used for each biosensor, those suitable for the reaction system such as cholesterol esterase, cholesterol oxidase, alcohol oxidase, lactate oxidase, fructose dehydrogenase, xanthine oxidase, amino acid oxidase and the like can be used as appropriate.
酵素と電子受容体は、適宜溶媒で希釈して用いる。溶媒としては、例えば、水、アルコール、水−アルコール混合溶媒が挙げられる。また、酵素と電子受容体は、直鎖、環状の炭化水素貧溶媒に均一分散させてもよい。
酵素および電子受容体はそれぞれ1試験体当り0.3ユニット以上10ユニット以下の範囲内および0.5μg以上200μg以下の範囲内とすることが好ましい。反応部の酵素および電子受容体は、酵素量(力価/ユニット)に準じた反応量が得られるが、反応部の性能を担保する最適質量部の小過剰でよい。
The enzyme and electron acceptor are used after appropriately diluted with a solvent. Examples of the solvent include water, alcohol, and a water-alcohol mixed solvent. In addition, the enzyme and the electron acceptor may be uniformly dispersed in a linear or cyclic hydrocarbon poor solvent.
The enzyme and the electron acceptor are preferably in the range of 0.3 unit to 10 unit and the range of 0.5 μg to 200 μg, respectively, per test specimen. The reaction part enzyme and electron acceptor can obtain a reaction amount in accordance with the amount of enzyme (titer / unit), but it may be a small excess of the optimum mass part that ensures the performance of the reaction part.
また、反応部は、その面積に比例した検出電流が得られるため、可能な範囲で広く設定することが好ましい。 Moreover, since the detection part proportional to the area can be obtained, it is preferable to set the reaction part as wide as possible.
反応部には、親水性高分子や界面活性剤を含有させてもよい。親水性高分子を含有させると、血液はゲル状となり応答電流値は若干低下するが、赤血球や他のタンパク質等のセンサ応答への影響を低減することができる。界面活性剤を含有させると、粘度の高い試料であっても反応部へ試料を容易に導くことができる。
親水性高分子としては、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニル酢酸、ポリビニルブチラール等、またはこれらの混合物を用いることができる。
反応部に用いる界面活性剤としては、例えば、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、若しくはポリエチレングリコール類等が挙げられる。
The reaction part may contain a hydrophilic polymer or a surfactant. When a hydrophilic polymer is contained, the blood becomes a gel and the response current value is slightly reduced, but the influence on the sensor response of red blood cells and other proteins can be reduced. When a surfactant is contained, the sample can be easily guided to the reaction part even if the sample has a high viscosity.
As the hydrophilic polymer, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, ethyl cellulose, methyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetic acid, polyvinyl butyral, or a mixture thereof can be used.
Examples of the surfactant used in the reaction part include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and polyethylene glycols.
反応部は、電極部の作用極上に、酵素および電子受容体を含む溶液を塗布した後、乾燥させ溶媒成分を除去して形成することができる。
酵素および電子受容体を含む溶液の塗布方法としては、例えばディスペンサー法を用いることができる。
反応部を形成する場合、酵素は40℃以上で長時間放置すると活性を失うため、溶媒の乾燥は40℃以下で行い、乾燥後は速やかに室温に戻すことが好ましい。
The reaction part can be formed by applying a solution containing an enzyme and an electron acceptor on the working electrode of the electrode part and then drying to remove the solvent component.
As a method for applying a solution containing an enzyme and an electron acceptor, for example, a dispenser method can be used.
When forming the reaction part, the enzyme loses its activity when left at a temperature of 40 ° C. or higher for a long time. Therefore, it is preferable to dry the solvent at 40 ° C. or lower and quickly return to room temperature after drying.
反応部の形成位置は、作用極の上部であればよく、例えば、反応部を作用極上に形成してもよく、反応部をスペーサおよびカバーの間に形成し、空間を介して作用極に対向するように配置してもよい。 The reaction part may be formed at the upper part of the working electrode. For example, the reaction part may be formed on the working electrode, the reaction part is formed between the spacer and the cover, and is opposed to the working electrode through a space. You may arrange so that.
2.絶縁層
本発明においては、支持基材上に、電極部および端子部が露出し、配線部が覆われるように絶縁層が形成されていてもよい。配線部を覆うように絶縁層が形成されていることにより、配線部の腐食を効果的に防止するとともに、短絡を防ぐことができる。
2. Insulating layer In the present invention, an insulating layer may be formed on the supporting base so that the electrode part and the terminal part are exposed and the wiring part is covered. Since the insulating layer is formed so as to cover the wiring portion, corrosion of the wiring portion can be effectively prevented and a short circuit can be prevented.
絶縁層の材料としては、例えば光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤等を用いることができる。光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂を用いる場合には、安価に絶縁層を形成することができる。接着剤を用いる場合には、精度良く絶縁層を形成することができる。
接着剤としては、例えば、合成接着剤としてはアクリル系接着剤、エステル系接着剤、ビニル系接着剤、シリコーン系接着剤等、天然接着剤としてはニカワ、天然ゴム、樹液等の澱粉のり・天然高分子等を用いることができる。また、ホットメルト型接着剤を用いることもできる。また、接着剤として両面テープを用いてもよい。
As a material for the insulating layer, for example, a photocurable resin, a thermosetting resin, an adhesive, or the like can be used. In the case of using a photocurable resin or a thermosetting resin, the insulating layer can be formed at a low cost. When an adhesive is used, the insulating layer can be formed with high accuracy.
Examples of adhesives include, for example, acrylic adhesives, ester adhesives, vinyl adhesives, silicone adhesives, etc. as synthetic adhesives, starch glues such as glue, natural rubber, and sap as natural adhesives. A polymer or the like can be used. A hot melt adhesive can also be used. Moreover, you may use a double-sided tape as an adhesive agent.
絶縁層の厚さは、例えば3μm以上50μm以下の範囲内とすることができる。中でも、絶縁層の厚さは、電極部および反応部を合わせた厚さ、ならびに配線部の厚さよりも厚いことが好ましい。 The thickness of the insulating layer can be in the range of 3 μm to 50 μm, for example. Especially, it is preferable that the thickness of an insulating layer is thicker than the thickness which combined the electrode part and the reaction part, and the thickness of a wiring part.
絶縁層の形成位置としては、配線部を覆い、かつ電極部および端子部を覆わないように絶縁層を形成すればよい。
絶縁層の形成方法としては、所定のパターン状に絶縁層を形成することができる方法であればよく、絶縁層の材料等に応じて適宜選択される。例えば、光硬化性樹脂組成物を用いる場合には、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法が挙げられる。また、接着剤として両面テープを用いる場合には、両面テープを打ち抜き加工等によりパターニングした後、支持基材に両面テープを貼付する方法が挙げられる。
As the formation position of the insulating layer, the insulating layer may be formed so as to cover the wiring portion and not the electrode portion and the terminal portion.
As a method for forming the insulating layer, any method can be used as long as it can form the insulating layer in a predetermined pattern, and the method is appropriately selected according to the material of the insulating layer. For example, when using a photocurable resin composition, printing methods, such as a gravure printing method and a screen printing method, are mentioned, for example. Moreover, when using a double-sided tape as an adhesive agent, after patterning a double-sided tape by stamping etc., the method of sticking a double-sided tape on a support base material is mentioned.
3.スペーサ
本発明におけるスペーサは、支持基材上に形成され、電極部および反応部に試料を供給する試料供給路を形成するものである。支持基材上に絶縁層が形成されている場合には、縁層上にスペーサが形成される。
3. Spacer The spacer in the present invention is formed on a supporting substrate and forms a sample supply path for supplying a sample to the electrode part and the reaction part. When the insulating layer is formed on the support base material, the spacer is formed on the edge layer.
スペーサの材料としては、所定の厚さを有するスペーサを形成可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤等を用いることができる。光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂を用いる場合には、安価にスペーサを形成することができる。接着剤を用いる場合には、精度良くスペーサを形成することができる。また、スペーサとして樹脂基材を用いることもできる。
なお、接着剤については、絶縁層に用いられる接着剤と同様であるので、ここでの説明は省略する。
The material of the spacer is not particularly limited as long as it can form a spacer having a predetermined thickness. For example, a photocurable resin, a thermosetting resin, an adhesive, or the like can be used. In the case of using a photocurable resin or a thermosetting resin, the spacer can be formed at low cost. When an adhesive is used, the spacer can be formed with high accuracy. A resin base material can also be used as the spacer.
Note that the adhesive is the same as the adhesive used for the insulating layer, and a description thereof will be omitted here.
スペーサの厚さは、試料供給路の高さとなるため、15μm以上500μm以下の範囲内であることが好ましい。スペーサの厚さが薄すぎると、毛細管現象による試料供給が安定しなくなるおそれがある。また、スペーサの厚さが厚すぎると、反応部に均一に試料が流れず、反応部の一部に試料が流れない可能性がある。 The thickness of the spacer is preferably in the range of 15 μm or more and 500 μm or less because it is the height of the sample supply path. If the spacer is too thin, sample supply due to capillary action may not be stable. If the spacer is too thick, the sample may not flow uniformly to the reaction part, and the sample may not flow to a part of the reaction part.
スペーサは試料供給路を形成するものである。試料供給路は、スペーサを水平方向に貫通して設けられた流路であり、外部から供給される試料を電極部および反応部に導く。
試料供給路の幅は0.5mm以上5mm以下の範囲内であることが好ましい。試料供給路の幅が狭すぎると、毛細管現象による安定した試料供給が困難になる場合や、また反応部の面積が小さくなり感度が低くなる場合がある。また、試料供給路の幅が広すぎると、バイオセンサを多面付けで製造した場合に個々のバイオセンサに切断する際、スペーサがアーチ状につぶれ、試料供給路内の容積が変化し易くなるおそれがある。試料供給路の幅は、全体にわたって均一の幅であってもよく、試料供給路の奥から入口に向かって幅が広くなっていてもよい。
The spacer forms a sample supply path. The sample supply channel is a channel provided through the spacer in the horizontal direction, and guides a sample supplied from the outside to the electrode unit and the reaction unit.
The width of the sample supply path is preferably in the range of 0.5 mm to 5 mm. If the width of the sample supply path is too narrow, stable sample supply due to capillary action may be difficult, or the area of the reaction part may be reduced and sensitivity may be reduced. Moreover, if the width of the sample supply path is too wide, when the biosensor is manufactured with multiple impositions, when the individual biosensors are cut, the spacer may collapse into an arch shape and the volume in the sample supply path may easily change. There is. The width of the sample supply path may be uniform throughout, or may be wider from the back of the sample supply path toward the inlet.
また、スペーサにより空気抜き流路が形成されていてもよい。毛細管現象による試料供給を促進することができる。
空気抜き流路は、試料供給路に通じるように配置される。通常、試料供給路が配置される領域において、電極部および反応部よりも奥の領域に空気抜き流路が配置される。
空気抜き流路の形状としては、毛細管現象による試料供給を促進することができれば特に限定されるものではなく、例えば、試料供給路と空気抜き流路とを合わせてT字状の流路を構成することができる。このような構成とすることで、外部から試料が供給された場合に、試料供給路内の空気が逃げる空気抜き流路が機能する。
空気抜き流路の幅は、例えば0.3mm以上10mm以下の範囲内とすることができる。
Further, an air vent channel may be formed by the spacer. The sample supply by capillary action can be promoted.
The air vent channel is arranged to communicate with the sample supply channel. Usually, in the region where the sample supply channel is arranged, the air vent channel is arranged in a region deeper than the electrode unit and the reaction unit.
The shape of the air vent channel is not particularly limited as long as sample supply by capillary action can be promoted. For example, the sample feed channel and the air vent channel are combined to form a T-shaped channel. Can do. With such a configuration, when a sample is supplied from the outside, an air vent channel through which air in the sample supply channel escapes functions.
The width of the air vent channel can be set within a range of 0.3 mm to 10 mm, for example.
スペーサの形成方法としては、所定のパターン状にスペーサを形成することができる方法であればよく、スペーサの材料等に応じて適宜選択される。例えば、光硬化性樹脂組成物を用いる場合には、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法を挙げることができる。また、接着剤として両面テープを用いる場合には、両面テープに打ち抜き加工等により試料供給路等を形成した後、支持基材上に両面テープを貼付する方法が挙げられる。また、スペーサとして樹脂基材を用いる場合には、樹脂基材に打ち抜き加工等により試料供給路等を形成した後、接着層を介して支持基材上にスペーサを貼付する方法が挙げられる。
接着層に用いられる接着剤としては、スペーサに用いられる接着剤と同様とすることができる。
As a method for forming the spacer, any method can be used as long as the spacer can be formed in a predetermined pattern, and the method is appropriately selected according to the material of the spacer. For example, when using a photocurable resin composition, printing methods, such as a gravure printing method and a screen printing method, can be mentioned. Moreover, when using a double-sided tape as an adhesive agent, after forming a sample supply path etc. by punching etc. in a double-sided tape, the method of sticking a double-sided tape on a support base material is mentioned. Moreover, when using a resin base material as a spacer, after forming a sample supply path etc. in the resin base material by punching etc., the method of sticking a spacer on a support base material through an contact bonding layer is mentioned.
The adhesive used for the adhesive layer can be the same as the adhesive used for the spacer.
4.カバー
本発明に用いられるカバーは、スペーサ上に試料供給路を覆うように配置されるものである。
4). Cover The cover used in the present invention is disposed on the spacer so as to cover the sample supply path.
カバーとしては、例えば、樹脂基材、セラミック基材、ガラス基材、半導体基材、金属基材等を用いることができる。樹脂基材としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリエステル樹脂等のフィルムを好適に用いることができる。
カバーは、可撓性を有していてもよく有さなくてもよい。また、カバーは、剛性を有していてもよく、弾性を有していてもよい。
また、バイオセンサを多面付けで製造する場合、カバーはロール状であってもよく枚葉であってもよい。
As the cover, for example, a resin substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or the like can be used. As a resin base material, films, such as a polyethylene terephthalate (PET) resin, a vinyl chloride resin, a polystyrene (PS) resin, a polypropylene (PP) resin, a polyester resin, can be used suitably, for example.
The cover may or may not have flexibility. Moreover, the cover may have rigidity and may have elasticity.
In addition, when the biosensor is manufactured with multiple faces, the cover may be a roll or a single sheet.
カバーは透明であってもよく不透明であってもよいが、中でも透明であることが好ましい。カバーが透明基材である場合には、バイオセンサの使用時に試料の導入を目視することができる。
透明基材の場合、可視光領域における透過率は80%以上であることが好ましい。ここで、透過率は、JIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法)により測定することができる。
The cover may be transparent or opaque but is preferably transparent. When the cover is a transparent substrate, the introduction of the sample can be visually observed when the biosensor is used.
In the case of a transparent substrate, the transmittance in the visible light region is preferably 80% or more. Here, the transmittance can be measured by JIS K7361-1 (a test method for the total light transmittance of a plastic-transparent material).
カバーの形状は、バイオセンサにおける電極部、配線部および端子部の配置等に応じて適宜選択されるものであり、例えば、カバーは端子部が露出するように切欠部を有していてもよい。 The shape of the cover is appropriately selected according to the arrangement of the electrode part, the wiring part, and the terminal part in the biosensor. For example, the cover may have a notch so that the terminal part is exposed. .
カバーは、カバーを貫通する空気孔を有していてもよい。バイオセンサにおいて毛細管現象による試料供給を促進することができる。
空気孔は、本発明のバイオセンサにおいて、試料供給路に通じるように配置される。通常、試料供給路が配置される領域において、電極部および反応部よりも奥の領域に空気孔が配置される。
空気孔の直径は、例えば0.3mm以上1mm以下の範囲内とすることができる。
空気孔の形状は、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。
空気孔の形成方法としては、例えばレーザー加工、打ち抜き加工等が挙げられる。
The cover may have an air hole that penetrates the cover. Sample supply by capillary action can be promoted in the biosensor.
In the biosensor of the present invention, the air hole is disposed so as to communicate with the sample supply path. Usually, in the region where the sample supply path is arranged, air holes are arranged in a region deeper than the electrode unit and the reaction unit.
The diameter of the air hole can be set within a range of 0.3 mm to 1 mm, for example.
Examples of the shape of the air hole include a circle, an ellipse, and a polygon.
Examples of the air hole forming method include laser processing, punching processing, and the like.
カバーの配置方法としては、バイオセンサの構成等に応じて適宜選択される。例えば、スペーサまたは絶縁層に両面テープを用いる場合には、スペーサまたは絶縁層を介して電極部、配線部および端子部が形成された支持基材とカバーとを貼合することができる。また、支持基材上に光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いてスペーサを形成する場合には、接着層を介してスペーサが形成された支持基材とカバーとを貼合することができる。 The cover arrangement method is appropriately selected according to the configuration of the biosensor. For example, when a double-sided tape is used for the spacer or the insulating layer, the support base material on which the electrode portion, the wiring portion, and the terminal portion are formed and the cover can be bonded via the spacer or the insulating layer. Moreover, when forming a spacer using a photocurable resin or a thermosetting resin on a support base material, the support base material in which the spacer was formed and a cover can be bonded through an adhesive layer. .
5.測定装置
図15(a)、(b)は、本発明のバイオセンサを測定装置に接続した様子を示す模式図であり、図15(a)は全体図であり、図15(b)は図15(a)の破線部における測定装置の内部を説明する図である。
図15(a)、(b)に例示するように、測定装置60は、公知の測定装置であって、バイオセンサ20を接続して、試料中に含まれる被検出物を検出する装置である。測定装置60は、例えば、バイオセンサ20で生じた電気信号を受信するための接続電極63、演算部(図示せず)、電源(図示せず)、表示部61および操作部62を備える。バイオセンサ20は、測定装置60の装着部に装着されると、バイオセンサ20の2本の端子部18が測定装置60の接続電極63にそれぞれ接続される。この接続により、バイオセンサ20で生じた電気信号は、測定装置60に伝達される。
5. Measurement Device FIGS. 15A and 15B are schematic views showing a state where the biosensor of the present invention is connected to the measurement device, FIG. 15A is an overall view, and FIG. 15B is a diagram. It is a figure explaining the inside of the measuring apparatus in the broken-line part of 15 (a).
As illustrated in FIGS. 15A and 15B, the
測定方法としては、例えば、測定者がバイオセンサ20を測定装置60に装着し、バイオセンサ20の先端からスペーサに設けられた試料供給路に試料を導入し、操作部62を操作して、測定を開始する。試料供給路に導入された試料に被検出物が含まれる場合は、被検出物と、反応部に配設された生体由来物質とが反応し、電気信号がバイオセンサ20の電極部で検出され、電極部および配線部を介して端子部18から、測定装置60の接続電極63を介して、測定装置60に伝達される。測定装置60は、バイオセンサ20から受信した電気信号を演算部で測定値に変換する。得られた測定値は、表示部61に表示され、測定者は測定結果を視覚的に認識することができる。
As a measurement method, for example, a measurer attaches the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same function and effect. Are included in the technical scope.
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
[実施例1]
<バイオセンサ用電極原反の作製>
幅35mm、長さ100m、厚さ250μmのPET樹脂基材上の全面に、50nmの厚さでニッケルを蒸着して導電層を形成した。次に、スクリーン印刷法にて、幅29mm、長さ100m、厚さ10μmのメッキレジスト層を印刷して形成した。
次にメッキレジスト層がない部分(幅6mm、長さ100m)に、厚さ50nmの金メッキを施して貴金属層を形成した。最後にメッキレジスト層を剥離して図1(a)、(b)に示す構成を有するバイオセンサ用電極原反を得た。得られたバイオセンサ用電極の全体の幅(図1(a)中、c1で示される距離)は35mm、貴金属層の幅(図1(a)中、a1で示される距離)は6mmであった。
[Example 1]
<Preparation of electrode stock for biosensor>
A conductive layer was formed by depositing nickel with a thickness of 50 nm on the entire surface of a PET resin substrate having a width of 35 mm, a length of 100 m, and a thickness of 250 μm. Next, a plating resist layer having a width of 29 mm, a length of 100 m, and a thickness of 10 μm was printed and formed by screen printing.
Next, gold plating with a thickness of 50 nm was applied to a portion without a plating resist layer (width 6 mm, length 100 m) to form a noble metal layer. Finally, the plating resist layer was peeled off to obtain a biosensor electrode raw material having the configuration shown in FIGS. The overall width (distance indicated by c1 in FIG. 1A) of the obtained biosensor electrode was 35 mm, and the width of the noble metal layer (distance indicated by a1 in FIG. 1A) was 6 mm. It was.
<バイオセンサ用電極の作製>
得られたバイオセンサ用電極原反の貴金属層および導電層をレーザーアブレーション法を用いてパターニングした。また、バイオセンサ用電極が、図3に示すように、実施例1における作用極13、対極14および参照極15を有する電極部16、ならびに配線部17の一部が、貴金属層を有するように、パターニングした。以上の手順によりバイオセンサ用電極を得た。電極部、配線部および端子部の全体の長さ(図3中、dで示される距離)は25mm、貴金属層形成領域の幅(図3中、eで示される距離)は5mmであった。
<Production of electrodes for biosensors>
The obtained noble metal layer and conductive layer of the biosensor electrode substrate were patterned using a laser ablation method. In addition, as shown in FIG. 3, the biosensor electrode has a working
[実施例2]
メッキレジスト層がない部分に、厚さ50nmのニッケルメッキを施したのち、ニッケルメッキ上に厚さ50nmの金メッキを施して貴金属層を形成したこと以外は実施例1と同様にしてバイオセンサ用電極原反、およびバイオセンサ用電極を得た。
[Example 2]
A biosensor electrode in the same manner as in Example 1, except that a portion having no plating resist layer was plated with nickel having a thickness of 50 nm and then a gold plating with a thickness of 50 nm was formed on the nickel plating to form a noble metal layer. A raw material and an electrode for a biosensor were obtained.
[実施例3]
<バイオセンサ用電極原反の作製>
実施例1と同様のPET樹脂基材上の全面に厚さ50nmでニッケル−クロムを蒸着して導電層を形成した。次に、スクリーン印刷法にて、水溶性レジストを用いて幅29mm、長さ100m、厚さ10μmの水溶性レジスト層を印刷して形成した。次に、水溶性レジスト層が形成された導電層上の全面に厚さ50nmで金を蒸着して貴金属層を形成した。その後、水洗して水溶性レジスト層を除去することにより、導電層上に幅6mm、長さ100mmの貴金属層を形成した。水洗により流れた金はフィルタを用いて回収した。
以上の手順により図1(a)、(b)に示す構成を有するバイオセンサ用電極原反を得た。得られたバイオセンサ用電極の全体の幅(図1(a)中、c1で示される距離)は35mm、貴金属層の幅(図1(a)中、a1で示される距離)は6mmであった。
[Example 3]
<Preparation of electrode stock for biosensor>
A conductive layer was formed by vapor-depositing nickel-chromium with a thickness of 50 nm on the entire surface of the same PET resin substrate as in Example 1. Next, a water-soluble resist layer having a width of 29 mm, a length of 100 m, and a thickness of 10 μm was printed and formed by a screen printing method using a water-soluble resist. Next, gold was deposited with a thickness of 50 nm on the entire surface of the conductive layer on which the water-soluble resist layer was formed to form a noble metal layer. Thereafter, the precious metal layer having a width of 6 mm and a length of 100 mm was formed on the conductive layer by washing with water and removing the water-soluble resist layer. The gold that flowed by washing with water was collected using a filter.
Through the above procedure, an electrode raw material for a biosensor having the configuration shown in FIGS. 1A and 1B was obtained. The overall width (distance indicated by c1 in FIG. 1A) of the obtained biosensor electrode was 35 mm, and the width of the noble metal layer (distance indicated by a1 in FIG. 1A) was 6 mm. It was.
<バイオセンサ用電極の作製>
上述したバイオセンサ用電極原反を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてバイオセンサ用電極を得た。
<Production of electrodes for biosensors>
A biosensor electrode was obtained in the same manner as in Example 1 except that the biosensor electrode raw material described above was used.
[比較例]
実施例1と同様のPET樹脂基材上の全面に厚さ50nmの金メッキを施して貴金属層を形成することにより、バイオセンサ用電極原反を得た。
また、実施例1と同様の方法により、バイオセンサ用電極を得た。
[Comparative example]
By applying gold plating with a thickness of 50 nm on the entire surface of the same PET resin substrate as in Example 1 to form a noble metal layer, an electrode raw material for a biosensor was obtained.
In addition, a biosensor electrode was obtained in the same manner as in Example 1.
[評価]
(貴金属層の幅の比率)
実施例1〜3、および比較例のバイオセンサ用電極原反(原反)の全体の幅に対する貴金属層の幅の比率、ならびに、バイオセンサ用電極(電極)の電極部、配線部および端子部の全体の長さに対する貴金属層形成領域の幅(貴金属層の幅))の比率について表1に示す。
実施例1〜3においては、貴金属層の使用量を削減することができた。
[Evaluation]
(Ratio of precious metal layer width)
The ratio of the width of the noble metal layer to the overall width of the electrode raw material (raw material) for biosensors of Examples 1 to 3 and the comparative example, and the electrode portion, wiring portion, and terminal portion of the electrode for biosensor (electrode) Table 1 shows the ratio of the width of the noble metal layer forming region (the width of the noble metal layer) to the total length of the above.
In Examples 1-3, the usage-amount of the noble metal layer was able to be reduced.
(抵抗値)
得られたバイオセンサ用電極の端子部から作用極まで(片側電極)の抵抗値を測定した。結果を表1に示す。表1における抵抗値は、MAS830L 高精度 デジタルマルチテスター にて抵抗値を用いて測定した値である。
実施例1〜3に示すように、貴金属層および導電層を有するバイオセンサ用電極においても、実際にバイオセンサ用電極として機能することができる導電性を示すことが確認できた。また、実施例2に示すように、ニッケルメッキを施した場合は、より導電性を良好なものとすることが確認できた。これは、ニッケルメッキを施すことにより、蒸着層の表面の平滑性をより良好にすることができること、また、導電層の抵抗のムラを少なくすることができるため、金メッキを安定して施すことができることによるものと考えられる。
(Resistance value)
The resistance value from the terminal part of the obtained biosensor electrode to the working electrode (one side electrode) was measured. The results are shown in Table 1. The resistance values in Table 1 are values measured using resistance values with a MAS830L high-precision digital multi-tester.
As shown in Examples 1 to 3, it was confirmed that the biosensor electrode having the noble metal layer and the conductive layer exhibited conductivity that can actually function as the biosensor electrode. Further, as shown in Example 2, it was confirmed that when nickel plating was performed, the conductivity was made better. This is because it is possible to improve the smoothness of the surface of the vapor deposition layer by applying nickel plating, and also to reduce unevenness of resistance of the conductive layer, so that the gold plating can be stably applied. It is thought that it is possible.
1 … バイオセンサ用電極原反
2 … 長尺の樹脂基材
3 … 導電層
4 … 貴金属層
10 … バイオセンサ用電極
13 … 作用極
14 … 対極
15 … 参照極
16 … 電極部
17 … 配線部
18 … 端子部
21 … 反応部
24 … スペーサ
23 … 試料供給路
25 … カバー
20 … バイオセンサ
60 … 測定装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
長尺の樹脂基材と、
前記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層と、
少なくとも前記電極部を形成するために用いられ、前記導電層上のみに形成され貴金属
を含む貴金属層とを有し、
前記導電層が前記樹脂基材の長手方向に連続的に形成されており、
前記貴金属層が前記導電層の幅方向に所定の幅で形成され、長手方向に連続的に形成されていることを特徴とするバイオセンサ用電極原反。 A biosensor electrode raw material used for producing a biosensor electrode having a support base material and an electrode portion, a wiring portion and a terminal portion formed on the support base material,
A long resin substrate;
A conductive layer formed on the resin substrate and containing a conductive material;
A noble metal layer that is used to form at least the electrode portion and is formed only on the conductive layer and includes a noble metal;
The conductive layer is continuously formed in the longitudinal direction of the resin base material,
An electrode raw material for a biosensor, wherein the noble metal layer is formed with a predetermined width in the width direction of the conductive layer and is continuously formed in the longitudinal direction.
前記支持基材が、樹脂基材を有し、
前記電極部が、前記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層および前記導電層上のみに形成され貴金属を含む貴金属層を有し、
前記配線部および前記端子部が、前記樹脂基材上に形成された前記導電層を有し、
前記配線部の少なくとも一部および前記端子部が、前記貴金属層を有さないことを特徴とするバイオセンサ用電極。 A biosensor electrode having a support substrate and an electrode portion, a wiring portion and a terminal portion formed on the support substrate,
The support substrate has a resin substrate;
The electrode portion has a conductive layer that is formed on the resin base material and includes a conductive material, and a noble metal layer that is formed only on the conductive layer and includes a noble metal,
The wiring portion and the terminal portion, have a the conductive layer formed on the resin substrate,
The biosensor electrode , wherein at least a part of the wiring portion and the terminal portion do not have the noble metal layer .
前記支持基材上に形成された電極部、配線部および端子部と、
前記電極部上に配置された反応部と、
前記支持基材上に形成され、前記電極部および前記反応部に試料を供給する試料供給路を形成するスペーサと、
前記スペーサ上に配置されたカバーと
を有するバイオセンサであって、
前記支持基材が、樹脂基材を有し、
前記電極部が、前記樹脂基材上に形成され導電性材料を含む導電層および前記導電層上のみに形成され貴金属を含む貴金属層を有し、
前記配線部および前記端子部が、前記樹脂基材上に形成された前記導電層を有し、
前記配線部の少なくとも一部および前記端子部が、前記貴金属層を有さないことを特徴とするバイオセンサ。 A support substrate;
An electrode part, a wiring part and a terminal part formed on the support substrate;
A reaction part disposed on the electrode part;
A spacer that is formed on the support substrate and forms a sample supply path for supplying a sample to the electrode part and the reaction part;
A biosensor having a cover disposed on the spacer,
The support substrate has a resin substrate;
The electrode portion has a conductive layer that is formed on the resin base material and includes a conductive material, and a noble metal layer that is formed only on the conductive layer and includes a noble metal,
The wiring portion and the terminal portion, have a the conductive layer formed on the resin substrate,
At least a part of the wiring part and the terminal part do not have the noble metal layer .
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