專利名稱：傳感器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠簡(jiǎn)單檢測(cè)和定量分析樣品中所含化學(xué)物質(zhì)的傳感齋心。
背景技術(shù)：
生物傳感器芯片對(duì)應(yīng)于這樣的傳感器芯片，即，樣品被導(dǎo)入在這些傳感
器芯片中形成的中空反應(yīng)部；在該中空反應(yīng)部?jī)?nèi)，對(duì)于導(dǎo)入的樣品可發(fā)生生 物化學(xué)反應(yīng)，例如酶反應(yīng)、抗原-抗體反應(yīng)等；接著，從生物化學(xué)反應(yīng)得到 的信息從傳感器芯片輸出。這些生物傳感器芯片用作例如血糖水平傳感器和 尿糖水平傳感器，以進(jìn)行能夠自我管理和防止糖尿病的家庭健康診斷(自我 醫(yī)療保健)。血糖水平傳感器測(cè)量血液中所含葡萄糖量(血糖水平)。
例如，JP-A-2001-159618 (專利公報(bào)1)公開了 一種在兩片基板之間配 備空腔(中空反應(yīng)部)的生物傳感器芯片(權(quán)利要求1 )，例如血液的流體樣 品被導(dǎo)入該空腔中。在此生物傳感器中，該流體樣品與試劑在此中空反應(yīng)部 中反應(yīng)，接著，基于該反應(yīng)來(lái)分析液體樣品中所含成分。除了其中樣品與試 劑反應(yīng)的中空反應(yīng)部，例如上述生物傳感器芯片的傳感器芯片還配備有電極 系統(tǒng)(工作電極和對(duì)向電極)構(gòu)成的傳感部件、輸出感測(cè)信號(hào)至外部單元的 引線(輸出端子)和樣品入口。
這種情況下，作為電極系統(tǒng)，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法等制作的電極被廣泛采用， 和公開在例如JP-A-9-5288 (專利公報(bào)2 )中。然而，存在著在絲網(wǎng)印刷法制 作的電極中可產(chǎn)生不均勻印刷操作造成的針孔的一些可能。由于電極面積因 這些針孔變動(dòng)，測(cè)量的數(shù)據(jù)可波動(dòng)。而且，在電極由碳電極制成且在下層部 分存在銀引線的情況下，可出現(xiàn)酶反應(yīng)被阻礙的影響。更具體地，在釆用非 常少量樣品測(cè)量數(shù)據(jù)的傳感器芯片中，由于電極的絕對(duì)面積小，針孔引起的 波動(dòng)可容易造成非常嚴(yán)重的問(wèn)題。而且，即使當(dāng)不存在這種針孔時(shí)，如果因 不均勻印刷操作存在極薄的電極部分，則電阻值變化，從而數(shù)據(jù)可同似地波 動(dòng)。
在這種情況下，需要檢查電極針孔的檢查。
一般地，作為檢查方法，采 用了一種方法。即，檢查光垂直照射在電極面上，接著測(cè)量透射光。如果這 種檢查即使在完成的傳感器芯片中也能夠進(jìn)行，則可在最終階段集中檢查。 結(jié)果，不僅可提高生產(chǎn)率，而且即使發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品時(shí)，由于能夠容易地檢 查電極，則能夠快速查明不合格產(chǎn)品的原因。
而且，這種傳感器芯片可通過(guò)進(jìn)行下述方法來(lái)制作。即，此方法中，在
形成基板的基板座上形成傳感部件和輸出端子；而且，形成具有用于形成中 空反應(yīng)部的溝的座層(間隔)，以形成疊層部件；將具有用于形成中空反應(yīng) 部的溝的另 一座層和用于形成蓋層的一基板座按照一種方式粘接到疊層部 件，使相應(yīng)的溝互相重疊。通常，試劑(酶、介質(zhì)等)涂布到一個(gè)溝，接著， 通過(guò)^吏這兩個(gè)溝互相重疊來(lái)形成中空反應(yīng)部。
尤其是，下述中空反應(yīng)部形成方法可批量制作座層，從而生產(chǎn)率可變高 和粘接的位置精度可提高。此方法中，在一片基板座上疊置具有一對(duì)溝的座 層(間隔)，且一對(duì)溝按照對(duì)稱關(guān)系定位，而且采用將此基板座分成約相等 的兩部分的折疊線作為軸；在試劑涂布到成對(duì)的溝中至少一個(gè)后，疊層部件 按照一種方式折疊為二，使這些座層彼此相對(duì)布置而且將折疊線設(shè)定為中 心；于是，溝相互重疊以形成中空反應(yīng)部。
然而，即使在此二折方法中，由于實(shí)際制作操作的波動(dòng)，存在著成對(duì)的 溝都形成在從對(duì)稱關(guān)系偏移的位置處或者在折疊基板時(shí)成對(duì)的溝都從對(duì)稱 關(guān)系偏移的一些可能性。而且，偏移程度隨每一傳感器芯片波動(dòng)。如果成對(duì) 的溝都從對(duì)稱關(guān)系偏移，當(dāng)基板折疊成二時(shí)，溝的重疊可偏移。于是，如圖 4(a)所示， 一個(gè)溝的試劑涂布部被形成另一溝的座層的表面覆蓋，和樣品導(dǎo) 入時(shí)與樣品的反應(yīng)面積減小，即，每一傳感器芯片可出現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的波動(dòng)。
可一定程度防止這個(gè)問(wèn)題。即，如圖4(b)所示，如果試劑涂布部側(cè)的 溝高度設(shè)定為高于涂布的試劑，則試劑涂布部未被覆蓋。雖然如此，在形成 另一溝的座層的表面靠近試劑表面布置的情況下，由于樣品的注入流狀態(tài)改 變，存在著芯片特性改變的一些可能性。如果此溝的高度更高，則可減小此 波動(dòng)。然而，測(cè)量所需的樣品量增加，使得此方案不適用于具有能夠測(cè)量非 常少量的目的的生物傳感器。
專利公報(bào)1: JP-A-2001-159618 (權(quán)利要求1 )
專利公報(bào)2: JP-A-9-5288

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題
本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)傳感器芯片包含的上述問(wèn)題。也就是說(shuō)，本發(fā)
明的第一目的是提供一種傳感器芯片，包括試劑已涂布到其至少一個(gè)壁面 的中空反應(yīng)部；由暴露至中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感部件；和樣品入口， 通過(guò)其可在完成傳感器芯片后進(jìn)行針對(duì)電極針孔等的檢查。
而且，本發(fā)明的第二目的是提供一種傳感器芯片，包括試劑已涂布到 其至少一個(gè)壁面的中空反應(yīng)部；由暴露至中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感部 件；和樣品入口，通過(guò)其按照一種方式形成中空反應(yīng)部，使具有已涂布有試 劑的溝的板被疊置在具有對(duì)應(yīng)上述溝的另 一溝的另 一板上，使得這些溝相互 重疊。本發(fā)明提供這樣的傳感器芯片，使得即使這些傳感器芯片中重疊的溝 的偏移波動(dòng)，傳感器芯片的特性不波動(dòng)，而且，即使導(dǎo)入少量樣品時(shí)，此樣 品能夠被這些傳感器芯片測(cè)量。
解決問(wèn)題的手段
上述第一目的通過(guò)一種傳感器芯片實(shí)現(xiàn)，該芯片包括基板；蓋層；設(shè) 置在基板與蓋層之間的中空反應(yīng)部，其中在樣品與涂布于中空反應(yīng)部中的試 劑之間進(jìn)行反應(yīng)；由暴露給中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感部件；以及將樣品 導(dǎo)入中空反應(yīng)部的樣品入口 ，其中與設(shè)置在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)的傳感部件相對(duì)布 置的基板和蓋層的整個(gè)部分被制作成透明的(權(quán)利要求1，下文稱為"第一 實(shí)施例")。
構(gòu)成傳感器芯片的傳感部件且暴露給中空反應(yīng)部的電極被設(shè)置在基板 和蓋層的至少一個(gè)上。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，與設(shè)置在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)的 傳感部件相對(duì)布置的基板和蓋層的整個(gè)部分的特征在于被制作成透明的。與 中空反應(yīng)部?jī)?nèi)的傳感部相對(duì)布置的部分是與暴露給中空反應(yīng)部的電極部分 相對(duì)布置的部分，或者設(shè)置了暴露給中空反應(yīng)部的電極的另一部分。
換句話說(shuō)，基板和蓋層的至少彼此相對(duì)布置的那些部分的整個(gè)部分被制 作成透明的，或者形成了暴露給中空反應(yīng)部的電極的整個(gè)部分被制作成透明 的。結(jié)果，暴露給中空反應(yīng)部的傳感部件的整個(gè)部分被從基板和蓋層的至少 一側(cè)進(jìn)入的檢查光照射。按照此特征，關(guān)于暴露給中空反應(yīng)部的整個(gè)電極， 通過(guò)從基板和蓋層的至少一側(cè)照射檢查光到電極面上，和接著測(cè)量透射光的
強(qiáng)度分布，能夠檢查針孔和較薄部。
本發(fā)明提供下述結(jié)構(gòu)作為進(jìn) 一 步優(yōu)選的實(shí)施例。
在第一實(shí)施例的傳感器芯片中，基板和蓋層的透明部具有彼此相同的透 光率(權(quán)利要求2 )。
如上所述，可通過(guò)檢查透射光的強(qiáng)度分布和對(duì)比度來(lái)進(jìn)行檢測(cè)操作。此 強(qiáng)度分布可被有關(guān)基板和蓋層的透明部的透光率所影響。結(jié)果，如果有關(guān)基 板的透明部的透光率不同于有關(guān)蓋層的透明部的透光率，則存在著在檢查光 從基板側(cè)照射和檢查光從蓋層側(cè)照射的這兩種情況下測(cè)量結(jié)果彼此不同的 一些可能性。尤其是，當(dāng)采用圖像處理操作等進(jìn)行精確檢查時(shí)，該問(wèn)題可變 得嚴(yán)重。
這種情況下，由于有關(guān)基板和蓋層的透明部的透光率被制作成彼此相 等，即使檢查光從基板和蓋層的任一側(cè)照射，可得到具有實(shí)質(zhì)上相同強(qiáng)度分 布的數(shù)據(jù)。結(jié)果，檢查期間芯片的前面和后面不再相互匹配，從而可出現(xiàn)簡(jiǎn) 化檢查工序的效果。
在第一實(shí)施例的傳感器芯片中，與設(shè)置在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)的傳感部件相對(duì) 布置的基板和蓋層的整個(gè)部分由具有相同厚度和相同品質(zhì)的材料形成(權(quán)利
由于與設(shè)置在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)的傳感部件相對(duì)布置的基板和蓋層的整個(gè) 部分由具有相同厚度和相同品質(zhì)的材料形成，則透明部的透光率可容易制作
成彼此相等。權(quán)利要求3對(duì)應(yīng)此實(shí)施例。
在第 一實(shí)施例的傳感器芯片中，樣品入口和如果需要被設(shè)置的另一 口設(shè) 置在傳感器芯片的側(cè)面部分中(權(quán)利要求4)。
本發(fā)明的傳感器芯片具有用于導(dǎo)入樣品至中空反應(yīng)部的樣品入口 。而 且，如果需要，可在傳感器芯片中設(shè)置例如空氣口的另一口。然而，如果這 些口布置在芯片的上表面，即檢查光進(jìn)入的面，或者布置在其下表面，即透 射光出射的面，則第一實(shí)施例的傳感器芯片中由口部分的凹/凸造成的光的不 規(guī)則反射可變成噪聲，當(dāng)進(jìn)行檢查時(shí)造成誤差。結(jié)果，在樣品入口和如果需 要設(shè)置的另一口布置在傳感器芯片的側(cè)表面上時(shí)，優(yōu)選使傳感器芯片的上表 面或下表面平滑以減小光的不規(guī)則反射造成的噪聲。
在第一實(shí)施例的傳感器芯片中，夾住中空反應(yīng)部的蓋層的整個(gè)部分是透 明的(權(quán)利要求5 )。
夾住中空反應(yīng)部的部分是面對(duì)中空反應(yīng)部的部分。在蓋層不透明的傳統(tǒng) 傳感器芯片中，使用傳感器芯片時(shí)，難于精確確認(rèn)例如通過(guò)檢查是否足夠量 的血液樣品填充在中空反應(yīng)部中。在這種情況下，由于蓋層的夾住中空反應(yīng) 部的所有部分被制作成透明的，則使用傳感器芯片時(shí)有能視覺(jué)確認(rèn)樣品導(dǎo)入
狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)。
這種情況下，為了改善視覺(jué)確認(rèn)特性，不透明材料或半透明材料可選擇 性粘接或涂布在蓋層的不與中空反應(yīng)部相對(duì)布置部分的外側(cè)。當(dāng)蓋層的與中 空反應(yīng)部相對(duì)布置的所有部分是透明的而且它的其余部分被不透明材料或 者半透明材料覆蓋時(shí)，可容易識(shí)別中空反應(yīng)部的位置。
在其特征在于夾住中空反應(yīng)部的蓋層部分制作成透明的傳感器芯片中，
夾住中空反應(yīng)部的基板的整個(gè)部分是透明的；且不透明或半透明材料層設(shè)置 在基板的外側(cè)(權(quán)利要求6)。
當(dāng)夾住中空反應(yīng)部的蓋層和基板的部分被制作成透明，而且不透明材料 層或半透明材料層設(shè)置在基板的外側(cè)時(shí)，更具體地，在夾住中空反應(yīng)部的部 分的外側(cè)，使用傳感器芯片時(shí)能進(jìn)一步容易實(shí)現(xiàn)例如血液的樣品的導(dǎo)入的視 覺(jué)確認(rèn)。存在另一優(yōu)點(diǎn)是傳感器芯片的前面和后面可容易區(qū)別。作為在基板 的外側(cè)設(shè)置不透明材料層或半透明材料層的方法，可想到粘接或者涂布不透 明材料或半透明材料的方法。
如前所述，在基板和蓋層的與電極相對(duì)布置的部分都被制作成透明的情 況下，更優(yōu)選的是可更容易檢測(cè)針孔和/或較薄部。因此，優(yōu)選在進(jìn)行檢查之 后粘接或涂布不透明材料或半透明材料。
本發(fā)明的上述第二目的可通過(guò)一種傳感器芯片實(shí)現(xiàn)，該芯片包括基板； 蓋層；設(shè)置在基板與蓋層之間的中空反應(yīng)部，其中在樣品與涂布于中空反應(yīng) 部中的試劑之間進(jìn)行反應(yīng)；由暴露給中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感部件；以 及將樣品導(dǎo)入中空反應(yīng)部的樣品入口，其中具有涂布有試劑的溝A的板A 和具有溝B的板B按照一種方式相互疊置，使溝A與溝B結(jié)合，從而形成 中空反應(yīng)部，以及在溝B的與涂布有試劑的溝A部分相對(duì)布置的部分，溝B 的開口寬度大于溝A的開口寬度(權(quán)利要求7，下文稱為"第二實(shí)施例")。
的板B按照一種方式相互疊置，使溝A與溝B結(jié)合，從而形成中空反應(yīng)部。 而且，在溝B的與涂布有試劑的溝A內(nèi)部分相對(duì)布置的部分，溝B的開口
寬度大于溝A的開口寬度。這種情況下，開口寬度指座層表面的溝寬度。
由于溝B的開口寬度寬于溝A的開口寬度的特征，所以即使如果溝A 與溝B之間的重疊位置略微偏移，中空反應(yīng)部的試劑涂布部也不被板B的 表面覆蓋。結(jié)果，在不改變芯片特征時(shí)，可在穩(wěn)定條件下制作具有相同特性 的傳感器芯片。結(jié)果，這種方法中制作的傳感器芯片可具有穩(wěn)定的芯片特性。 而且，即使在重疊位置略微移動(dòng)時(shí)，試劑涂布部不被板B的表面覆蓋。結(jié)果， 即使溝A的高度不制作成顯著高于試劑涂布部的高度，也可得到穩(wěn)定的芯片 特性。結(jié)果，由于不要求中空反應(yīng)部的體積變得特別大，該傳感器芯片可充 分適用于采用少量樣品的測(cè)量操作。
也應(yīng)理解在試劑涂布部已經(jīng)形成在溝A的沿其長(zhǎng)度方法的部分上時(shí)，即 使僅僅溝B中與已形成有此試劑涂布部的部分對(duì)應(yīng)的部分的寬度寬時(shí)，也可 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的芯片特性。
作為板A和板B，可例舉下述部件
1) 板由僅含有具有底的溝(即，開口部?jī)H形成在前表面和后表面中任 意一個(gè)的溝)的樹脂板制成，其通過(guò)蝕刻方法形成；
2) 其中具有溝(在前表面和后表面中都具有開口部的通孔溝)的座層
形成在樹脂板上的疊層體；以及
3) 通過(guò)部件1)和2)相互組合制成的板，即，得到這樣一種疊層體， 在包含具有底的溝的樹脂板上形成座層，該座層具有在對(duì)應(yīng)上述溝的位置處 的通孔溝，和通過(guò)相互結(jié)合兩個(gè)溝來(lái)形成另一溝?？紤]生產(chǎn)率，部件2)是 優(yōu)選的。
權(quán)利要求8和9對(duì)應(yīng)采用此優(yōu)選方法制作的傳感器芯片。換句話說(shuō)，按 照權(quán)利要求8,在上述傳感器芯片中，具有涂布有試劑的溝A的板A是由基 板和疊置在基板上且具有溝A的座層A形成的疊層部件。而且，按照權(quán)利 要求9,在上述傳感器芯片中，具有與涂布有試劑的上述溝結(jié)合形成中空反 應(yīng)部的溝B的板B是由蓋層和形成在蓋層上且具有溝B的座層B形成的疊 層部件。也應(yīng)理解基板和蓋層關(guān)于其結(jié)構(gòu)、材料和功能方面是彼此類似的。 因此，盡管通常條件下任何部件可任意確定為基板或蓋層，但在此例中，與 具有溝A的座層A疊置的部件確定為基板，而與具有溝B的座層B疊置的 部件確定為蓋層。
更具體地，優(yōu)選構(gòu)造板A和板B均對(duì)應(yīng)通過(guò)堆疊基板或蓋層和具有溝
且形成在基板或蓋層上的座層來(lái)制成的疊層部件。圖3是示出此特別優(yōu)選例 中傳感器芯片的特征的概念截面圖。而且，此圖中示出的傳感器芯片具有座
層B內(nèi)溝B的開口寬度制作成寬于涂布有試劑的溝A的開口寬度的本發(fā)明特征。
基板、蓋層、座層A和座層B中每一個(gè)可由單層座制成，或者可選褲: 地由堆疊多層座形成的疊層制成。例如，座層A和座層B均可通過(guò)一種方 式形成，使在相應(yīng)位置處具有通孔溝的兩片或多片座相互堆疊。
在座相互堆疊時(shí)可同時(shí)進(jìn)行疊置板A在板B上的疊置工藝，以分別形 成基板、蓋層、座層A和座層B。換句話說(shuō)，用于形成基板、蓋層、座層A 和座層B的各座分別可按照一種方式相互重疊，使本發(fā)明的傳感器芯片被形 成且然后可在一個(gè)時(shí)間內(nèi)相互疊置。然而，就生產(chǎn)率而言，在形成基板、蓋 層、座層A和/或座層B之后，優(yōu)選在板B上疊置板A。
而且，在板A和板B由基板和座層構(gòu)成的情況下，板A與板B之間的 疊置工藝以及疊置座層在基板或蓋層上的疊置工藝可同時(shí)進(jìn)行。然而，就生 產(chǎn)率而言，優(yōu)選采用下述粘接方法。即，座層疊置在基板或蓋層上，然后在 其上形成板A和板B。此后，按照一種方式將板A和板B相互粘接，使溝 A結(jié)合溝B,從而形成中空反應(yīng)部。權(quán)利要求10提供了通過(guò)此優(yōu)選方法制 作的傳感器芯片。按照權(quán)利要求10，在上述傳感器芯片中，在形成板A和 板B之后將板A粘4妻到板B。
本發(fā)明的上述傳感器芯片通過(guò)以下方法制作。即，按照一種方式制作傳 感器芯片，在更優(yōu)選提供用于形成板A和板B的單個(gè)座時(shí)，該單個(gè)座具有 在距將座劃分成約兩個(gè)相等部分的折線實(shí)質(zhì)上等距離的位置處的溝A和溝 B，當(dāng)設(shè)定該折線為中心時(shí)將所述單個(gè)座折疊為二；和接著將該折線的兩側(cè) 相互粘接。在夾住單個(gè)座的折線時(shí)，單個(gè)座的一側(cè)部分對(duì)應(yīng)板A和另一側(cè)部 分對(duì)應(yīng)板B。按照權(quán)利要求ll，通過(guò)進(jìn)行更優(yōu)選的制造方法來(lái)制作上述傳感
"^口7"f 。
圖5是示出有關(guān)上述優(yōu)選制造方法的例子的 一個(gè)步驟的概念平面圖，即， 表示座層A和座層B均形成在一片基板座上的情形。溝"A"和另一溝"B" 設(shè)置在距折線實(shí)質(zhì)上等距離的位置處，同時(shí)溝B的開口寬度(此圖中標(biāo)記 "b")寬于溝A的開口寬度(此圖中標(biāo)記"a")。應(yīng)提及此例中，盡管試劑 已涂布到溝A的整個(gè)表面，存在試劑可僅涂布到溝A的沿其長(zhǎng)度方向的部
分的一些可能性。這種情況下，寬于溝A的開口寬度的溝B的開口寬度可 以4叉是對(duì)應(yīng)試劑涂布部的部分。
也應(yīng)理解本發(fā)明的上述傳感器芯片可不通過(guò)這種二折方法制作，而是通 過(guò)其他方法，例如，已形成有溝的兩片板通過(guò)彼此相對(duì)布置來(lái)相互堆疊。此 外，由于通過(guò)此二折方法相比其他方法可更高位置精度地相互重疊板，因此 可優(yōu)選采用此二折方法。
相對(duì)于第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的任一，本發(fā)明的傳感器芯片可適合用
作尤其是生物傳感器芯片。權(quán)利要求12提供是生物傳感器芯片的上述傳感
器芯片。本發(fā)明的生物傳感器芯片可用作，例如血糖水平傳感器和尿糖水平 傳感器，以進(jìn)行能夠自我管理和防止糖尿病的家庭健康診斷(自我醫(yī)療保 健)。血糖水平傳感器測(cè)量血液中所含葡萄糖量(血糖水平)。
雖然本發(fā)明的傳感器芯片具有至少一個(gè)樣品入口 ，當(dāng)中空反應(yīng)部具有在 其兩邊緣處的樣品入口時(shí)，此中空反應(yīng)部制作成吸管狀，/人而可由于毛細(xì)現(xiàn)
象容易導(dǎo)入樣品。第二實(shí)施例中，溝A或溝B與板A或板B的側(cè)面相交的 部分構(gòu)成制作傳感器芯片后成為樣品入口的開口部分，同時(shí)板A或板B的 此側(cè)面對(duì)應(yīng)圖5的例子中基板片的長(zhǎng)邊緣。結(jié)果，在溝A和溝B均到達(dá)板A 或板B的兩側(cè)的側(cè)面的情況下，樣品入口形成在傳感器芯片的兩側(cè)面中，從 而中空反應(yīng)部成為吸管狀。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的傳感器芯片對(duì)應(yīng)一種傳感器芯片，其包括試劑已涂布到其至 少一個(gè)壁面的中空反應(yīng)部；暴露給中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感部件；和樣
品入口。由于檢查光照射在電極面上，能在完成的傳感器芯片中檢查電極針 孔和其較薄部分。結(jié)果，檢查可集中在最終階段，從而不僅可高生產(chǎn)率制造 傳感器芯片，而且即使發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，由于能容易檢查電極，因此能快速 找出不合格產(chǎn)品的原因。
本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器芯片對(duì)應(yīng)一種傳感器芯片，其包括試劑已 涂布到其至少一個(gè)壁面的中空反應(yīng)部；暴露給中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感
部件；和樣品入口，按照一種方式形成中空反應(yīng)部，使具有涂布有試劑的溝
的板疊置在具有對(duì)應(yīng)在前提到的溝的另 一 溝的另 一板上使這些溝相互重疊。 在此傳感器芯片中，即使當(dāng)這些傳感器芯片中重疊的溝的偏移波動(dòng)時(shí)，傳感 器芯片的特性不波動(dòng)。結(jié)果，得到的傳感器芯片可具有穩(wěn)定的特性。而且，
由于中空反應(yīng)部的體積不必要增加，因此即使在采用少量樣品的測(cè)量操作中 也能充分應(yīng)用該傳感器芯片。


圖1是示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器芯片的例子的平面圖。
圖2是示出本發(fā)明第 一 實(shí)施例的傳感器芯片的例子的邊緣圖。
圖3是示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器芯片的例子的概念截面圖。
圖4是表示傳統(tǒng)傳感器芯片的例子的概念截面圖。
圖5是描繪用于本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器芯片的制造部件的例子的概
念平面圖。
圖6是示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器芯片的另 一例子的概念截面圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
1基板 2蓋層4 中空反應(yīng)部 5傳感部件 7樣品入口 9、 10透
明部
具體實(shí)施例方式
接著，說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。本發(fā)明不僅局限于本實(shí)施例，而是 可改變成其他實(shí)施例，除非改變本發(fā)明的宗旨。
作為形成本發(fā)明的傳感器芯片的基板和蓋層兩者的材料，選擇絕緣材料 制成的膜。作為絕緣材料，下述絕緣材料可作為例子陶瓷，玻璃，纟氏，生 物降解性材料(例如聚乳酸微生物產(chǎn)物聚酯等)，例如聚氯乙烯、聚丙烯、 聚笨乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚丁烯對(duì)苯二酸鹽和聚對(duì)苯二甲酸乙二 酯(PET)的熱塑性樹脂，例如環(huán)氧樹脂的熱固性樹脂，和例如UV硬化材 料的塑性材料。就機(jī)械強(qiáng)度、柔性、制作芯片的容易加工(尤其是二折材料 的容易加工)而言，例如聚對(duì)苯二曱酸乙二酯的塑性材料可優(yōu)選采用。
基板和蓋層的厚度的優(yōu)選范圍對(duì)應(yīng)傳感器芯片的用途而變化，且不被特 別限制。在生物傳感器芯片例如血糖水平傳感器的情況下，約在100和300 )im之間的厚度范圍是優(yōu)選的。
第一實(shí)施例中，作為有關(guān)基板和蓋層的透明部的材料，使用以上例舉材
料制成的透明材料。作為透明部，基板和蓋層的預(yù)定部分可被透明材料取代。 然而，如果基板和蓋層的全部由這種透明材料制成，則可高產(chǎn)率地制造傳感 哭芯片
按照本發(fā)明的傳感器芯片的中空反應(yīng)部是使用傳感器芯片時(shí)導(dǎo)入樣品 和導(dǎo)入的樣品化學(xué)反應(yīng)的部分。當(dāng)傳感器芯片是生物傳感器芯片等時(shí)，引起 催化劑、酶等的生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的試劑已固定在此生物傳感器芯片中，從 而樣品的化學(xué)反應(yīng)被這些部件促進(jìn)。
例如，在傳感器芯片對(duì)應(yīng)測(cè)量血液內(nèi)葡萄糖量的葡萄糖生物傳感器芯片 的情況下，在此部分中形成下述層葡萄糖氧化酶層、葡萄糖氧化酶-電子 受體(介質(zhì))混合物層、葡萄糖氧化酶-清蛋白混合物層、葡萄糖氧化酶-電 子受體-清蛋白混合物層等。
應(yīng)被測(cè)量的樣品，例如血液、尿和生產(chǎn)線上提取的水溶液樣品，從樣品 入口導(dǎo)入上述中空反應(yīng)部。盡管樣品入口可設(shè)置在基板上，如前所述，在第 一實(shí)施例中，優(yōu)選形成樣品入口開口在傳感器芯片的長(zhǎng)邊緣側(cè)面。另外，例 如，在樣品入口形成在傳感器芯片的兩個(gè)側(cè)面中、且中空反應(yīng)部具有在樣品 入口與中空反應(yīng)部之間結(jié)合的吸管狀結(jié)構(gòu)的情況下，可容易獲取樣品，從而 得到優(yōu)選的傳感器結(jié)構(gòu)。
傳感部件由至少兩個(gè)或更多件電極構(gòu)成，并暴露在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)。通常， 這些電極稱為工作電極和對(duì)向電極。進(jìn)一步，傳感部件可采用例如參照電極 的另一電極和其他裝置。電極可實(shí)現(xiàn)將預(yù)定電壓施加到中空反應(yīng)部、測(cè)量反 應(yīng)產(chǎn)生的電流值等操作，同時(shí)基于從這些電極得到的信號(hào)檢測(cè)和定量分析樣 品中所含化學(xué)物質(zhì)。作為電極，可采用碳電極等，和可通過(guò)執(zhí)行一種印刷方
上。盡管碳廣泛用作此導(dǎo)電材料，也可采用金屬粒子，例如銀、柏、鈀和銅。 或者，可采用這些金屬粒子的混合物。
上述電極暴露在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)。而且，這些電極的輸出端(引線端)部 分形成在基板、間隔層(第二實(shí)施例中通過(guò)相互粘接座層A和B來(lái)形成此 間隔層)上或者蓋層內(nèi)，否則形成在這些層之間。電極可電連接到傳感器芯 片的外部單元。于是，經(jīng)由輸出端子部分可施加預(yù)定電壓和可測(cè)量電流值。
試劑涂布到中空反應(yīng)部?jī)?nèi)?；蛘?，可涂布兩種或更多種的試劑。第二實(shí) 施例中，當(dāng)涂布兩種或更多種的試劑時(shí)，由于因試劑與樣品之間的4妻觸面積
變化而對(duì)芯片性能例如信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生影響的該試劑必須涂布到溝"A"，即， 此試劑必須涂布到開口寬度窄的溝。然而，即使在樣品與試劑之間的接觸面
積變化時(shí)也不對(duì)芯片性能產(chǎn)生大的影響的該試劑可涂布到溝"B"。
可在形成中空反應(yīng)部之前，或者在形成中空反應(yīng)部之后進(jìn)行試劑的涂 布。通常，優(yōu)選在形成中空反應(yīng)部之前涂布試劑，因?yàn)榭扇菀走M(jìn)行試劑涂布 工作，并且可容易進(jìn)行試劑涂布的定位。
現(xiàn)參照附圖，說(shuō)明有關(guān)本發(fā)明實(shí)施例的例子。
圖1是第一實(shí)施例的傳感器芯片從蓋層側(cè)見(jiàn)到的平面圖。圖2是此傳感 器芯片從其側(cè)面見(jiàn)到的邊緣圖。此例子的傳感器芯片包括基板1、蓋層2、 中空反應(yīng)部4、傳感部件5、輸出端子6和樣品入口 7。中空反應(yīng)部4設(shè)置在 存在于基板1與蓋層2之間的間隔物3內(nèi)。傳感部件5由設(shè)置在中空反應(yīng)部 4中的碳電極制成。樣品入口 7將樣品導(dǎo)入中空反應(yīng)部4。此例中，傳感部 件5由對(duì)向電極5a和工作電極5b構(gòu)成，而且試劑8已涂布在工作電極5b 上。
如圖1和2所示，透明部9已設(shè)置在蓋層2中，和透明部9包含與中空 反應(yīng)部4內(nèi)的傳感部件5相對(duì)布置的整個(gè)部分。另一透明部10還設(shè)置在基 板1中位于與透明部9相對(duì)的位置處，即，在其面對(duì)暴露于中空反應(yīng)部4內(nèi) 的傳感部件5的位置處。由于^^查光從透明部9側(cè)進(jìn)入以照射傳感部件5和 接著從透明部10側(cè)射出以測(cè)量透過(guò)光的強(qiáng)度分布，因此可檢查傳感部件5 的電極的不合格部分，例如針孔、極薄部等。
應(yīng)理解基板1和蓋層2通過(guò)具有相同厚度和相同品質(zhì)的材料制造。結(jié)果， 即使檢查光從透明部10側(cè)進(jìn)入以照射傳感部件5和接著從透明部9側(cè)射出 以測(cè)量透過(guò)光的強(qiáng)度分布，可類似檢查不合格部分和因此可得到類似效果。
另外，樣品入口 7設(shè)置在傳感器芯片的側(cè)面部分。結(jié)果，檢查光的進(jìn)入 不受樣品入口 7的凹凸的不利影響。也應(yīng)^是及在此例中，透明部9和10不 是夾住中空反應(yīng)部4的整個(gè)部分。即使在這種情況下，檢查電極時(shí)不存在問(wèn) 題。然而，如果夾住中空反應(yīng)部4的整個(gè)部分被制作成透明的，則使用傳感 器芯片時(shí)可容易和視覺(jué)確認(rèn)樣品導(dǎo)入狀態(tài)。
在可采用透明材料來(lái)制造基板1和蓋層2自身時(shí)，基板1和蓋層2的整 個(gè)部分可以制作成透明的。在此選擇情況下，由于不再需要單獨(dú)形成透明部 9和10的步驟，可低成本地制造傳感器芯片。結(jié)果，就容易制造而言，此選
擇情況是期望的。
精確而言，透過(guò)光的強(qiáng)度分布受到試劑8的影響。結(jié)果，優(yōu)選采用透明 材料作為試劑8。然而，由于試劑8的通常使用量非常少，如果利用具有高 強(qiáng)度的光源，則實(shí)質(zhì)上不可能實(shí)際上影響電極不合格部(針孔等)的識(shí)別。
因此，即使試劑8不透明，測(cè)量在通常條件下進(jìn)行是沒(méi)有問(wèn)題的。
如前面所解釋的，圖3是表示與按照本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器芯片有 關(guān)的一個(gè)例子的概念截面圖。在圖3示出的例子中，通過(guò)依次堆疊基板、座 層A、另一座層B和蓋層來(lái)制造傳感器芯片，同時(shí)座層A重疊座層B以形 成間隔層?？蛇x擇地，座層A和座層B的每一個(gè)可由多個(gè)座制成。這種情 況下，間隔層由具有三或以上層的多層制成。
圖5是表示間隔層由具有三或以上層的多層制成的例子的概念截面圖。 在有關(guān)圖6 (a)的傳感器芯片的例子中，座層A由座Al和A2兩層構(gòu)成； 和座層B由座Bl和B2兩層構(gòu)成。結(jié)果，間隔層由座A1、 A2、 B2和Bl 四層制成。試劑已涂布在由座Al和A2形成的溝A內(nèi)。這種情況下，要求 使座B2內(nèi)溝B的寬度大于座A2內(nèi)溝A的寬度。
在有關(guān)圖4(b)的傳感器芯片的例子中，座層A由座Al和A2兩層構(gòu) 成；和一層制成的座層B與座層A重疊。結(jié)果，間隔層由座A1、 A2的層 和座層B制成。試劑已涂布在由座Al和A2形成的溝A內(nèi)。這種情況下， 要求使座層B2內(nèi)溝B的寬度大于座A2內(nèi)溝A的寬度。
權(quán)利要求
1.一種傳感器芯片，包括基板；蓋層；設(shè)置在基板與蓋層之間的中空反應(yīng)部，其中在樣品與涂布于中空反應(yīng)部中的試劑之間進(jìn)行反應(yīng)；由暴露給中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感部件；以及將樣品導(dǎo)入中空反應(yīng)部的樣品入口，其中與設(shè)置在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)的傳感部件相對(duì)布置的基板和蓋層的整個(gè)部分被制作成透明的。
2. 如權(quán)利要求1所述的傳感器芯片，其中 基板和蓋層的透明部具有彼此相同的透光率。
3. 如權(quán)利要求2所述的傳感器芯片，其中與設(shè)置在中空反應(yīng)部?jī)?nèi)的傳感部件相對(duì)布置的基板和蓋層的整個(gè)部分 由具有相同厚度和相同品質(zhì)的材料形成。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的傳感器芯片，其中樣品入口和如果需要被設(shè)置的另一 口設(shè)置在傳感器芯片的側(cè)面部分中。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的傳感器芯片，其中 夾住中空反應(yīng)部的蓋層的整個(gè)部分是透明的。
6. 如權(quán)利要求5所述的傳感器芯片，其中 夾住中空反應(yīng)部的基板的整個(gè)部分是透明的；以及 不透明或半透明材料層設(shè)置在基板的外側(cè)。
7. —種傳感器芯片，包括 基板；_^_/€r ，設(shè)置在基板與蓋層之間的中空反應(yīng)部，其中在樣品與涂布于中空反應(yīng)部中的試劑之間進(jìn)^f亍反應(yīng)；由暴露給中空反應(yīng)部的電極構(gòu)成的傳感部件；以及 將樣品導(dǎo)入中空反應(yīng)部的樣品入口 ，其中具有涂布有試劑的溝A的板A和具有溝B的板B相互疊置，使溝A與 溝B結(jié)合，從而形成中空反應(yīng)部，以及在溝B的與涂布有試劑的溝A的部分相對(duì)布置的部分，溝B的開口寬 度大于溝A的開口寬度。
8. 如權(quán)利要求7所述的傳感器芯片，其中板A是由基板和疊置在基板上且具有溝A的座層A形成的疊層部件。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的傳感器芯片，其中板B是由蓋層和形成在蓋層上且具有溝B的座層B形成的疊層部件。
10. 如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的傳感器芯片，其通過(guò)在形成板A 和板B之后將板A粘接到板B來(lái)制作。
11. 如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的傳感器芯片，其通過(guò)一種方式制 作，即在提供用于形成板A和板B的單個(gè)座時(shí)，該單個(gè)座具有在距將座劃 分成約兩個(gè)相等部分的折線實(shí)質(zhì)上等距離的位置處的溝A和溝B，通過(guò)設(shè)定 該折線為中心來(lái)將所述單個(gè)座折疊為二并將該折線的兩側(cè)相互粘接。
12. 如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的傳感器芯片，其是生物傳感器芯片。
全文摘要
傳感器芯片包括基板、蓋層、設(shè)置在基板與蓋層之間用于進(jìn)行樣品與涂布于它之中的試劑之間的反應(yīng)的中空反應(yīng)部、由暴露于中空反應(yīng)部的電極形成的傳感部件和將樣品導(dǎo)入中空反應(yīng)部中的樣品入口。基板和蓋層的與中空反應(yīng)部中的傳感部件相對(duì)布置的部分整個(gè)是透明的?；蛘撸瑐鞲衅餍酒ň哂谢ハ喁B置的試劑涂布于其中的溝(A)的板(A)和具有溝(B)的板(B)。溝(A)與溝(B)結(jié)合并層疊以得到中空反應(yīng)部。在與涂布了試劑的溝(A)部分相對(duì)布置的部分處，溝(B)的開口寬度大于溝(A)的開口寬度。
文檔編號(hào)G01N27/327GK101107514SQ20068000302
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者中村秀明, 后藤正男, 市野守保, 改森信吾, 來(lái)?xiàng)反? 石川智子, 細(xì)谷俊史, 輕部征夫 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社;獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)總合研究所