JP6940846B2 - バイオセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に電気化学分析等を利用して生体試料中の特定成分を測定するバイオセンサの構造に関する。

従来から、血液、尿、唾液等の生体試料中の特定成分（バイオマーカ等）を抗原抗体反応や電気化学分析により測定することが行われている。
例えば、特許文献１では、絶縁性基板に対極、測定極、参照極の電極系が形成されると共に、この電極系の先端側に吸水性高分子を含ませた反応層が配置され、この反応層に血液を滴下することで、血液中のグルコースが測定される。
特許文献２では、絶縁性基板上にリード部、作用極、参照極が形成されると共に、この基板の半円形端部の作用極、参照極を試薬層で覆うようにして感応部が形成されており、この感応部を筒状体の試料採取部材に配置することにより、血液中のグルコースが測定される。

特公平７−１１４７０５号公報 特開平１１−３２６２６２号公報

ところで、バイオセンサでは、同一の生体試料において、同じ成分の複数の測定を行うこと、異なる成分の測定を行うこと、異なる分析手法による測定を行うことが提案されており、この場合には、測定に必要な１組の電極が配置された電極部を取り替えながら同一の生体試料の測定を繰り返したり、或いは複数の測定のための複数の電極部を同一のバイオセンサに形成したものを使用したりすることになる。

しかしながら、電極部を取り替えながら測定をする場合は、試料を電極部に繰り返し供給する手間が増えることになり、また複数の電極部を同一のバイオセンサに形成する場合は、バイオセンサ自体のサイズが大きくなったり、或いは電極部のサイズが小さくなって感度が低下したりするという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、同一の生体試料に対する複数の測定が、容易にかつ感度の低下を招くことなくコンパクトなサイズにより実現可能となるバイオセンサ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のバイオセンサは、内部を流動する生体試料を外周に導く導出口を複数備えた筒状体の外周に、生体試料の導入部と測定のための電極部とを備えた測定用基板が、上記生体試料の導入部を上記筒状体の導出口に合わせた状態で複数配置されていることを特徴とする。
請求項２の発明は、上記筒状体は、２重の筒状体からなり、外側の筒状体と内側の筒状体との間に生体試料が流動し、上記導出口は上記外側の筒状体に配置されていることを特徴とする。
請求項３に係る発明のバイオセンサの製造方法は、生体試料の導入部と、測定のための電極部とが配置された測定用基板を形成する工程と、筒状体に、その内部を流動する生体試料を外周に導く導出口を複数形成する工程と、上記測定用基板を所定の間隔に複数並べて配置する工程と、この測定用基板のそれぞれの生体試料の導入部を上記筒状体の導出口に合わせる状態で、上記筒状体の外周に取り付ける工程と、を含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば筒状体又は２重の筒状体を回転させながら、その外周に電極部が配置された面を向けて複数の測定用基板を接着・配置することにより、複数の測定用基板を保持したバイオセンサが製作される。
このバイオセンサでは、筒状体の内部又は２重の筒状体の隙間に生体試料が供給されると、この生体試料は筒状体の導出口から測定用基板の導入部に流動し、これにより測定用基板では、抗原抗体反応や電気化学分析を利用した所定の反応等により生じた電流を電極部で捉えることで、特定成分が測定される。

本発明によれば、同一の生体試料に対する複数の測定を容易に実行することができ、同じ成分の複数の測定、異なる成分の測定、異なる分析手法による測定等を同時に行うことが可能となる。
また、筒状体の外周に複数の測定用基板を効率よく配置することができるので、測定用基板等を小さくして感度が低下するということもなく、コンパクトなサイズで、複数の測定が実現可能なバイオセンサを提供できるという利点がある。

本発明の第１実施例に係るバイオセンサの構成を示し、図（ａ）は断面図、図（ｂ）は測定用基板の表面図、図（ｃ）は図（ａ）のｃ−ｃ切断図である。 第１実施例のバイオセンサで２重の筒状体を用いた場合の構成を示す断面図である。 第２実施例のバイオセンサの構成を示し、図（ａ）は１つの筒状体の場合の断面図、図（ｂ）は２重の筒状体の場合の断面図である。 実施例のバイオセンサの製造の状態を示し、図（ａ）は測定用基板をテープに載置するときの説明図、図（ｂ）は測定用基板を筒状体の外周に接着するときの説明図である。

図１に、第１実施例のバイオセンサが示されており、図１において、符号の１は内部に試料（生体試料）を流動させる円形チューブ（筒状体）、２は円形チューブ１の下端側に形成された導出口（実施例は貫通孔）で、チューブ外周に沿って等間隔に６個設けられる［図（ｃ）］。３は、円形チューブ１の外周に取り付けられた測定用基板であり、図１（ｂ）のように、この測定用基板３の表面の試料の導入部には、分子認識材料等を修飾した電極部４が設けられる。この電極部４は、例えば測定のための正電極、負電極、参照電極を１組としており、これらの電極は測定用基板３の電極端子５に接続される。この電極端子５は、測定用基板３を貫通し、図面裏側に別の電極端子を形成してもよい。
この測定用基板３は、電極部４を配置した表面側を円形チューブ１へ向け、かつ電極部（導入部）４を円形チューブ１の６個の導出口２の位置に合わせる状態で、円形チューブ１の外周に６つが等間隔に並べて接着される。

このようなバイオセンサによれば、試料を円形チューブ１の上部から入れると、試料は各導出口２からそれぞれの電極部４へ流動し、電極端子５を介して電気的変化が捉えられることにより、６つの測定用基板３のそれぞれで目的の成分を検出することができる。

図２には、上述した円形チューブを２重にした変形例（導入口の部分での切断図）が示されており、この例では、図２のように、円形チューブ１の内側に試料が流動する小さな隙間を持って同心円状に第２の円形チューブ７を配置している。この２重のチューブ１，７の隙間には、必要に応じて吸水材を充填してもよく、一定の隙間を確保するためのスペーサを入れてもよく、また所定経路の流路を形成してもよい。

このような構成によれば、２重の円形チューブ１，７の隙間へ試料を供給すると、表面張力で流動した試料は各導出口２からそれぞれの電極部４へ導かれ、６つの測定用基板３の電極部４で生じた電気的変化を捉えることにより、それぞれの特定成分（バイオマーカ等）を検出することができる。

図３に、第２実施例のバイオセンサの２つの構成例（断面図）が示されており、第２実施例は六角形（多角形）チューブを用いたものである。図３（ａ）の場合は、六角形チューブ１１に６個の導出口２を形成し、この導出口２に図１で説明した測定用基板３の電極部４の位置が合うようにし、またこの電極部４が六角形チューブ１１側を向く状態として、測定用基板３をチューブ外周に沿って等間隔に６個設けている。
また、図３（ｂ）の場合は、六角形チューブ１１の内側に小さな隙間を持たせて六角形チューブ１７を配置し、この六角形チューブ１１と１７の間に試料の流動路を設けたものである。

このような第２実施例においても、図３（ａ）ではチューブ１１の内側へ試料を供給すると、また図３（ｂ）ではチューブ１１と１７の間に試料を供給すると、試料は導出口２から測定用基板３の分子認識材料を修飾した電極部４（反応部）へ流動し、電極端子５を介して電極部４の電気的変化が検出される。
以上のように構成したバイオセンサでは、電極端子５が円形チューブ１或いは六角形チューブ１１側を向いているため、測定用基板３を貫通して裏面側に別の電極端子を形成すると測定用機器との接続が容易となる。

図４には、第２実施例のバイオセンサの製造工程が示されており、図４（ａ）に示されるように、例えばウェハ１４に形成された複数の測定用基板３を、その電極部４の面が上を向く状態として、送給されるテープ１５上に等間隔で載置する。このとき、テープ１５として半導体装置の製造工程で使用するダイシングテープを用いることができる。つまり、ウェハ１４を半導体装置の個片化の工程に従い形成することができる。

次の工程では、図４（ｂ）に示されるように、送られるテープ１５上に所定の間隔を持って六角形チューブ１１を配置し、この六角形チューブ１１の表面には導出口２［図３（ａ）］を除いて接着剤を塗布し、六角形チューブ１１を回転させながらテープ１５を送ることで、六角形チューブ１１の表面に測定用基板３を接着剤により実装する。このとき、六角形チューブ１１の導出口２に測定用基板３の電極部４（図１）がセットされるように、各部材の位置決めが行われる。このとき、上記の説明のように半導体装置のダイシングテープを使用すると、所望の間隔を保ち、拡げることができ好適である。

上記実施例では、円形チューブ１，７、六角形チューブ１１，１７を例に説明したが、筒状体の形状は、三角形、四角形等のその他の多角形のチューブとしてもよく、例えば四角形の対向する２辺にのみ測定用基板を取り付け、その他の２辺を短くして流動部を小さくする構成等としてもよい。また、完全な筒ではなく、円の一部が欠けた筒、多角形の１部（１辺等）が欠けた筒を用いてもよい。

また、テープ１５は、ダイシング用テープに限定されない。更に、上記実施例では、測定用基板３の電極部４を円形チューブ１等に向けて配置する例を説明したが、これに限定するものでもない。この場合、例えば測定用基板３に貫通孔を設け、この貫通孔を導入部として導出口２と合わせるように配置することもできる。このようにすると、電極端子５が表面に露出する構造とすることができる。

上記の各実施例によれば、複数の測定用基板３を用いて、試料に対し同一の特定成分（バイオマーカ等）を検出するための複数の測定を行うこと、同一試料に対し異なる特定成分の測定を行うこと、同一試料に対し異なる分析手法（例えば電気化学インピーダンスとクロノアンペロメトリー等）による特定成分の測定等を行うことが可能となる。

１，７…円形チューブ、 ２…導出口、
３…測定用基板、 ４…電極部、
５…電極端子、
１１，１７…六角形チューブ、
１５…テープ（送給用）。

Claims (3)

1. 内部を流動する生体試料を外周に導く導出口を複数備えた筒状体の外周に、生体試料の導入部と測定のための電極部とを備えた測定用基板が、上記生体試料の導入部を上記筒状体の導出口に合わせた状態で複数配置されていることを特徴とするバイオセンサ。
2. 上記筒状体は、２重の筒状体からなり、外側の筒状体と内側の筒状体との間に生体試料が流動し、上記導出口は上記外側の筒状体に配置されていることを特徴とする請求項１記載のバイオセンサ。
3. 生体試料の導入部と、測定のための電極部とが配置された測定用基板を形成する工程と、
   筒状体に、その内部を流動する生体試料を外周に導く導出口を複数形成する工程と、
   上記測定用基板を所定の間隔に複数並べて配置する工程と、
   この測定用基板のそれぞれの生体試料の導入部を上記筒状体の導出口に合わせる状態で、上記筒状体の外周に取り付ける工程と、を含むことを特徴とするバイオセンサの製造方法。
   

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