特許 6411439 バイオセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6411439

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月24日

(54)【発明の名称】バイオセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/02 20060101AFI20181015BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/02 501

【請求項の数】15

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-228163(P2016-228163)

(22)【出願日】2016年11月24日

(62)【分割の表示】特願2015-56264(P2015-56264)の分割

【原出願日】2012年7月30日

(65)【公開番号】特開2017-62253(P2017-62253A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2016年12月15日

(31)【優先権主張番号】特願2011-165163(P2011-165163)

(32)【優先日】2011年7月28日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-67617(P2012-67617)

(32)【優先日】2012年3月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】福浦 篤臣

(72)【発明者】

【氏名】深野 徹

(72)【発明者】

【氏名】岸田 裕司

(72)【発明者】

【氏名】田中 浩康

(72)【発明者】

【氏名】栗岡 秀治

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２０９１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９４８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１７２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０６１４４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００６／０２７９４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１５１０１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２、３３／４８−３３／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に凹部を有する第１カバー部材と、
前記凹部に位置する素子基板、および該素子基板の上面に位置した、検体の検出を行う少なくとも１つの検出部を有する検出素子と、
該検出素子を覆うようにして前記第１カバー部材に接合された、前記検体が流入する流入口および該流入口から少なくとも前記検出部上まで延びた溝部を有する第２カバー部材と、を備えたバイオセンサ。

【請求項2】

前記第２カバー部材は、前記溝部内を視認できるように透明な材料で構成されている、請求項１に記載のバイオセンサ。

【請求項3】

前記素子基板の上面の前記凹部の底面からの高さは、前記凹部の深さと同じかまたはそれよりも低い請求項１または２に記載のバイオセンサ。

【請求項4】

前記溝部は、前記第２カバー部材を平面透視したときに、前記流入口から前記検出部に向かって該検出部を超えて延びた部分である延長部を有し、
前記第２カバー部材は、前記延長部に繋がった排気孔をさらに有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバイオセンサ。

【請求項5】

前記検出素子は、
前記素子基板の上面に位置して、前記検出部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ電極と、
前記素子基板の上面に位置して、前記検出部を通過した前記弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極と、
第１凹部を有し、該第１凹部の内面および前記素子基板の上面で囲まれた空間である第１振動空間内に前記第１ＩＤＴ電極を密閉するように前記素子基板の上面に位置している第１保護部材と、
第２凹部を有し、該第２凹部の内面および前記素子基板の上面で囲まれた空間である第２振動空間内に前記第２ＩＤＴ電極を密閉するように前記素子基板の上面に位置している第２保護部材と、をさらに有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバイオセンサ。

【請求項6】

前記検出素子は、
前記第１ＩＤＴ電極から前記検出部とは反対方向に引き出された、端部が前記第１保護部材の外側に位置する第１引出し電極と、
前記第２ＩＤＴ電極から前記検出部とは反対方向に引き出された、端部が前記第２保護部材の外側に位置する第２引出し電極と、をさらに有する、請求項５に記載のバイオセンサ。

【請求項7】

前記検出素子は、前記検出部を複数個有し、
該複数個の検出部は、前記溝部の延びている方向に沿って配列している、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバイオセンサ。

【請求項8】

検体が流入する流入口を端部に有するとともに、前記流入口につながった溝部を上面に有する実装用部材と、
前記検体の検出を行う少なくとも１つの検出部を主面に有し、該主面が前記実装用部材の上面に向き合った状態で前記検出部が前記溝部上に位置するようにして、前記実装用部材に実装された検出素子と、
下面に凹部を有し、前記検出素子を前記凹部に位置するようにして前記実装用部材に接合されたカバー部材と、を備えたバイオセンサ。

【請求項9】

前記実装用部材は、前記溝部内を視認できるように透明な材料で構成されている、請求項８に記載のバイオセンサ。

【請求項10】

検体の流入口、該流入口に繋がった溝状の流路、および該流路に繋がった凹状の空隙を有するカバー部材と、
前記空隙に位置した素子基板、および該素子基板の上面に位置した、前記検体に含まれる成分と反応する検出部を有する検出素子と、を備えたバイオセンサ。

【請求項11】

前記カバー部材は、前記流路内を視認できるように透明な材料で構成されている、請求項１０に記載のバイオセンサ。

【請求項12】

前記流路の内面は親水性を有している、請求項１０または１１に記載のバイオセンサ。

【請求項13】

前記第１カバー部材と前記第２カバー部材との間に介在する補助基板をさらに備え、
前記検出素子は、前記素子基板の上面に位置して、前記検出部を取り囲む枠体を有しており、
前記補助基板は、前記枠体の前記検出部を取り囲む部分および前記検出素子の側面と前記凹部の内壁との間の隙間を塞ぐとともに、前記溝部から前記枠体の前記検出部を取り囲んだ枠内に通じる第１孔部を有する、請求項１に記載のバイオセンサ。

【請求項14】

前記補助基板は、前記溝部から前記枠体の前記検出部を取り囲んだ枠内に通じる第２孔部をさらに有しており、
前記第１孔部は、前記第２孔部よりも前記流入口寄りに位置している、請求項１３に記載のバイオセンサ。

【請求項15】

前記第１カバー部材と前記第２カバー部材との間に介在する補助基板をさらに備え、
該補助基板は、前記素子基板と重なる領域に孔部を有しており、
該孔部の内壁は、平面視したときに前記素子基板の上面の外周よりも内側に位置している、請求項１に記載のバイオセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検体試料である液体の性質あるいは液体に含まれる成分を測定することができるバイオセンサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

弾性表面波素子などの検出素子を用いて、検体である液体の性質もしくは液体の成分を測定するバイオセンサが知られている（例えば、特許文献１乃至３参照。）。

【0003】

例えば、弾性表面波素子を用いたバイオセンサは、圧電基板上に検体試料に含まれる成分と反応する検出部を設け、この検出部を伝搬した弾性表面波の変化を測定することによって検体である液体の性質あるいは成分を検出するものである。弾性表面波素子などを用いた測定方法は、他の測定方法（例えば、酵素法など）に比べ、複数の検出方式に対応することができるという利点がある。

【0004】

しかしながら、弾性表面波素子などの検出素子を用いた従来のバイオセンサは、いずれもそれ自体に液体を吸引するような機構を備えていない。そのため、検体を検出部に流すためには、まずマイクロピペットなどの器具を使用して検体を吸引し、吸引した検体を検出部に流し込むという作業が必要となり、測定のための作業が煩雑となる。また、別途、器具が必要となるため測定装置全体として大掛かりなものとなる。

【0005】

一方、弾性表面波素子などの検出素子を用いた検出方法とは異なる検出方法として、測定用電極に酵素などを含有する試薬を塗布しておき、その部分に検体を反応させることによって測定用電極の電流変化を読み取るようにしたバイオセンサが知られている（特許文献４参照。）。

【0006】

特許文献４には、毛細管現象を利用することによってバイオセンサ自体が検体の吸引を行えるようにした技術が開示されている。この技術は、細長い検体供給路を測定用電極の試薬が塗布されている部分まで導出し、毛細管現象によって試薬が塗布されている部分まで検体を吸引するというものである。

【0007】

なお、特許文献４のような測定用電極に酵素などを含有する試薬を塗布することによって検体の測定を行う方法は、測定可能な検査項目に制限があり、複数項目の検査を行いたい場合には不便である。

【0008】

ところで、特許文献４に記載のバイオセンサは、測定部分の構造が電極に試薬を塗布するものとなっているため、測定部分の厚みは電極の厚み分のみであり非常に薄い。それゆえ、細長い検体供給路が途中で遮られることなく、検体供給路を測定部分まで導出することができる。

【0009】

一方、弾性表面波素子などの検出素子を用いたバイオセンサは、検出素子が圧電基板などを用いて形成されることから、検出素子が所定の厚みを有している。そのため、特許文献４の技術を適用したとしても、検体供給路が検出素子によって遮られてしまい、検体溶液を検出部まで流すことが困難となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平５−２４０７６２号公報

【特許文献2】特開２００６−１８４０１１号公報

【特許文献3】特開２０１０−２３９４７７号公報

【特許文献4】特開２００５−２４９４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

そこで、厚みのある弾性表面波素子などの検出素子を用いた場合であっても、吸引機構を備えたバイオセンサの提供が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様に係るバイオセンサは、上面に凹部を有する第１カバー部材と、前記凹部に位置する素子基板、および該素子基板の上面に位置した、検体の検出を行う少なくとも１つの検出部を有する検出素子と、該検出素子を覆うようにして前記第１カバー部材に接合された、前記検体が流入する流入口および該流入口から少なくとも前記検出部上まで延びた溝部を有する第２カバー部材と、を備えたものである。

【0013】

本発明の一態様に係るバイオセンサは、検体が流入する流入口を端部に有するとともに、前記流入口につながった溝部を上面に有する実装用部材と、前記検体の検出を行う少なくとも１つの検出部を主面に有し、該主面が前記実装用部材の上面に向き合った状態で前記検出部が前記溝部上に位置するようにして、前記実装用部材に実装された検出素子と、下面に凹部を有し、前記検出素子を前記凹部に位置するようにして前記実装用部材に接合されたカバー部材と、を備えたものである。

【0014】

また本発明の一態様に係るバイオセンサは、検体の流入口、該流入口に繋がった溝状の流路、および該流路に繋がった凹状の空隙を有するカバー部材と、前記空隙に位置した素子基板、および該素子基板の上面に位置した、前記検体に含まれる成分と反応する検出部を有する検出素子と、を備えたものである。

【発明の効果】

【0015】

上記のバイオセンサによれば、検出素子が第１カバー部材の凹部に位置することによって、厚みのある検出素子を用いた場合でも流入口から検出部に至る検体溶液の流路を確保することができ、毛細管現象などによって流入口から吸引された検体溶液を検出部まで流すことができる。すなわち、厚みを有する検出素子を用いつつ、それ自体に検体溶液の吸引機構を備えた測定作業が簡便なバイオセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るバイオセンサの斜視図である。

【図2】第１カバー部材および第２カバー部材の分解斜視図である。

【図3】図１に示すバイオセンサの第４基板を外した状態にける斜視図である。

【図4】図４（ａ）は図１のIVａ−IVａ’における断面図、図２（ｂ）は図１のIVｂ−IVｂ’における断面図である。

【図5】図１に示すバイオセンサに使用される検出素子の斜視図である。

【図6】図５に示す検出素子の第１保護部材および第２保護部材を外した状態における平面図である。

【図7】本発明の実施形態に係るバイオセンサの変形例を示す断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係るバイオセンサの別の変形例を示す断面図である。

【図9】流路に親水性のフィルムを貼り付けたバイオセンサの例を示す断面図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に係るバイオセンサに使用される実装用部材およびカバー部材の分解斜視図である。

【図11】第２の実施形態に係るバイオセンサの断面図であり、図１１（ａ）は図４（ａ）に対応する断面図、図１１（ｂ）は図４（ｂ）に対応する断面図である。

【図12】本発明の第３の実施形態に係るバイオセンサの分解斜視図である。

【図13】図１３（ａ）は図１２に示すバイオセンサから第２カバー部材および補助基板を省いた状態の斜視図、図１３（ｂ）は図１２に示すバイオセンサから第２カバーを省いた状態の斜視図、図１３（ｃ）は図１２に示すバイオセンサから第４基板を省いた状態の斜視図である。

【図14】図１２に示すバイオセンサの断面図であり、（ａ）は図４（ａ）に対応する部分の断面図、（ｂ）は図４（ｂ）に対応する部分の断面図である。

【図15】図１２に示すバイオセンサに使用される検出素子の斜視図である。

【図16】図１２に示すバイオセンサの変形例を示す断面図である。

【図17】図１６に示すバイオセンサに使用される検出素子の斜視図である。

【図18】本発明の第４の実施形態に係るバイオセンサの分解斜視図である。

【図19】図１９（ａ）は図１８に示すバイオセンサから第２カバーおよび補助基板を省いた状態の斜視図、図１９（ｂ）は図１８に示すバイオセンサから第２カバーを省いた状態の斜視図、図１９（ｃ）は図１８に示すバイオセンサから第３基板を省いた状態の斜視図である。

【図20】図１８に示すバイオセンサの断面図であり、（ａ）は図４（ａ）に対応する部分の断面図、（ｂ）は図４（ｂ）に対応する部分の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明にかかるバイオセンサの実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する各図面において同じ構成部材には同じ符号を付すものとする。また、各部材の大きさや部材同士の間の距離などは模式的に図示しており、現実のものとは異なる場合がある。

【0018】

また、バイオセンサ１００は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともにｚ方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。

【0019】

（第１の実施形態）
バイオセンサ１００は、主に第１カバー部材１、第２カバー部材２および検出素子３からなる。第１カバー部材１は、第１基板１ａおよび第１基板１ａ上に積層される第２基板１ｂを有し、第２カバー部材２は、第２基板１ｂ上に積層される第３基板２ａおよび第３基板２ａ上に積層される第４基板２ｂを有する。検出素子３は弾性表面波素子であり、主に素子基板１０、第１ＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極１１、第２ＩＤＴ電極１２および検出部１３からなる（図５参照）。

【0020】

第１カバー部材１と第２カバー部材２とは互いに貼り合わされており、貼り合わされた第１カバー部材１と第２カバー部材２の内部に検出素子３が収容されている。図４の断面図に示すように、第１カバー部材１は上面に素子収容凹部５を有し、素子収容凹部５の中に検出素子３が配置されている。

【0021】

第２カバー部材２は、図１に示すように、長手方向（ｘ方向）の端部に検体溶液の入口である流入口１４を有するとともに、流入口１４から検出素子３の直上部分に向かって延びた溝部１５を有している。なお、図１では溝部１５の位置を示すために溝部１５を破線で示している。

【0022】

図２に第１カバー部材１および第２カバー部材２の分解斜視図を示す。

【0023】

第１カバー部材１を構成する第１基板１ａは平板状であり、その厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第１基板１ａの平面形状は概ね長方形状であるが、長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第１基板１ａのｘ方向の長さは、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍであり、ｙ方向の長さは、例えば１ｃｍ〜３ｃｍである。

【0024】

第１基板１ａの上面には第２基板１ｂが貼り合わされる。第２基板１ｂは、平板状の板に凹部形成用貫通孔４を設けた平板枠状とされており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視したときの外形は、第１基板１ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さおよびｙ方向の長さも第１基板１ａとほぼ同じである。

【0025】

凹部形成用貫通孔４が設けられた第２基板１ｂを平板状の第１基板１ａと接合することによって、第１カバー部材１に素子収容凹部５が形成されることとなる。すなわち、凹部形成用貫通孔４の内側に位置する第１基板１ａの上面が素子収容凹部５の底面となり、凹部形成用貫通孔４の内壁が素子収容凹部５の内壁となる。

【0026】

また第２基板１ｂの上面には、端子６および端子６から凹部形成用貫通孔４まで引き回された配線７が形成されている。端子６は、第２基板１ｂの上面のｘ方向における他方の端部に形成されている。端子６が形成されている部分は、バイオセンサ１００を外部の測定器（図示せず）に挿入したときに実際に挿入される部分であり、端子６を介して外部の測定器と電気的に接続されることとなる。また、端子６と検出素子３とは、配線７などを介して電気的に接続されている。そして、外部の測定器からの信号が端子６を介してバイオセンサ１００に入力されるとともに、バイオセンサ１００からの信号が端子６を介して外部の測定器に出力されることとなる。

【0027】

第１基板１ａおよび第２基板１ｂからなる第１カバー部材１の上面には、第２カバー部材２が接合されている。第２カバー部材２は、第３基板２ａと第４基板２ｂを有する。

【0028】

第３基板２ａは、第２基板１ｂの上面に貼り合わされている。第３基板２ａは平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第３基板２ａの平面形状は概ね長方形状であるが、第１基板１ａおよび第２基板１ｂと同様に長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第３基板２ａのｘ方向の長さは、第２基板１ｂに形成された端子６が露出するように第２基板１ｂのｘ方向の長さよりも若干短くされており、例えば、０．８ｍｍ〜４．８ｃｍである。ｙ方向の長さは、例えば、第１基板１ａおよび第２基板１ｂと同様に１ｃｍ〜３ｃｍである。

【0029】

第３基板２ａには切欠き８が形成されている。切欠き８は、第３基板２ａの円弧状になっている一方端の頂点部分からｘ方向の他方端に向かって第３基板２ａを切り欠いた部分であり、第３基板２ａを厚み方向に貫通している。かかる切欠き８は溝部１５を形成するためのものである。第３基板２ａの切欠き８の両隣には、第３基板２ａを厚み方向に貫通する第１貫通孔１６および第２貫通孔１７が形成されている。第３基板２ａを第２基板１ｂに積層したときに、第１貫通孔１６および第２貫通孔１７の内側には検出素子３と配線７との接続部分が位置するようになっている。第３基板２ａの第１貫通孔１６と切欠き８との間の部分は、後述するように溝部１５と第１貫通孔１６によって形成される空間とを仕切る第１仕切り部２５となる。また、第３基板２ａの第２貫通孔１７と切欠き８との間の部分は、溝部１５と第２貫通孔１７によって形成される空間とを仕切る第２仕切り部２６となる。

【0030】

第３基板２ａの上面には第４基板２ｂが貼り合わされる。第４基板２ｂは、平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視したときの外形は、第３基板２ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さおよびｙ方向の長さも第３基板２ａとほぼ同
じである。この第４基板２ｂが切欠き８が形成された第３基板２ａと接合されることによって、第２カバー部材２の下面に溝部１５が形成されることとなる。すなわち、切欠き８の内側に位置する第４基板２ｂの下面が溝部１５の底面となり、切欠き８の内壁が溝部１５の内壁となる。溝部１５は、流入口１４から少なくとも検出部１３の直上領域まで延びており、断面形状は、例えば矩形状である。

【0031】

第４基板２ｂには、第４基板２ｂを厚み方向に貫く排気孔１８が形成されている。排気孔１８は、第４基板２ｂを第３基板２ａに積層したときに切欠き８の端部上に位置している。よって、溝部１５の端部は排気孔１８と繋がっている。この排気孔１８は、溝部１５内の空気などを外部に放出するためのものである。

【0032】

排気孔１８は円柱状または四角柱状など、流路内の空気を抜くことができればどのような形状であってもよい。ただし、排気孔１８の平面形状が大きすぎると、流路内に満たされた検体溶液が外気に触れる面積が大きくなり、検体溶液の水分が蒸発しやすくなる。そうすると、検体溶液の濃度変化が起こりやすくなり、測定精度の低下を招くこととなる。そのため、排気孔１８の平面形状は必要以上に大きくならないようにしている。具体的には、円柱状からなる排気孔１８の場合にはその直径を１ｍｍ以下となるようにし、四角柱からなる排気孔１８の場合にはその１辺が１ｍｍ以下となるようにしている。

【0033】

また、排気孔１８の内壁は疎水性となっている。これにより、流路内に満たされた検体溶液が排気孔１８から外部に漏れ出ることが抑制される。

【0034】

第１基板１ａ、第２基板１ｂ、第３基板２ａおよび第４基板２ｂは、例えば、紙、プラスチック、セルロイド、セラミックスなどからなる。これらの基板は、すべて同じ材料によって形成することができる。これらの基板をすべて同じ材料で形成することによって、各基板の熱膨張係数をほぼ揃えることができるため、基板ごとの熱膨張係数の差に起因する変形が抑制される。また、検出部１３には生体材料が塗布されることがあるが、その中には紫外線などの外部の光によって変質しやすいものもある。その場合は、第１カバー部材１および第２カバー部材２の材料として、遮光性を有する不透明なものを用いるとよい。一方、検出部１３の外部の光による変質がほとんど起こらない場合は、溝部１５が形成されている第２カバー部材２を透明に近い材料によって形成してもよい。この場合は、流路内を流れる検体溶液の様子を視認することができる。

【0035】

次に、検出素子３について説明する。図５は検出素子３の斜視図、図６は第１保護部材２１および第２保護部材２２を外した状態における検出素子３の平面図である。

【0036】

検出素子３は、素子基板１０と、素子基板１０の上面に配置された検出部１３、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０を有する。

【0037】

素子基板１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶または水晶などの圧電性を有する単結晶の基板からなる。素子基板１０の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、素子基板１０の厚みは、０．３ｍｍ〜１ｍｍである。

【0038】

第１ＩＤＴ電極１１は、図６に示すように１対の櫛歯電極を有する。各櫛歯電極は、互いに対向する２本のバスバーおよび各バスバーから他のバスバー側へ延びる複数の電極指を有している。そして、１対の櫛歯電極は、複数の電極指が互いに噛み合うように配置されている。第２ＩＤＴ電極１２も第１ＩＤＴ電極１１と同様に構成されている。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２は、トランスバーサル型のＩＤＴ電極を構成している。

【0039】

第１ＩＤＴ電極１１は所定の弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を発生さ
せるためのものであり、第２ＩＤＴ電極１２は、第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを受信するためのものである。第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを第２ＩＤＴ電極１２が受信できるように、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極とは同一直線状に配置されている。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、ならびに電極指の交差幅などをパラメータとして周波数特性を設計することができる。ＩＤＴ電極によって励振されるＳＡＷとしては、種々の振動モードのものが存在するが、検出素子３においては、例えば、ＳＨ波とよばれる横波の振動モードを利用している。

【0040】

また、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２のＳＡＷの伝搬方向（ｙ方向）における外側に、ＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けてもよい。ＳＡＷの周波数は、例えば、数メガヘルツ（ＭＨｚ）から数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内において設定可能である。中でも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ検出素子３の小型化ひいてはバイオセンサ１００の小型化を実現することができる。

【0041】

第１ＩＤＴ電極１１は第１引出し電極１９と接続されている。第１引出し電極１９は、第１ＩＤＴ電極１１から検出部１３とは反対側に引き出され、第１引出し電極１９の端部１９ｅは第１カバー部材１に設けた配線７と電気的に接続されている。また、第２ＩＤＴ電極１２は第２引出し電極２０と接続されている。第２引出し電極２０は、第２ＩＤＴ電極１２から検出部１３とは反対側に引き出され、第２引出し電極２０の端部２０ｅは配線７と電気的に接続されている。

【0042】

第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０は、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウムと銅との合金などからなる。またこれらの電極は、多層構造としてもよい。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタンまたはクロムからなり、２層目がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。

【0043】

第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２は、保護膜（図示せず）によって覆われている。保護膜は、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の酸化防止などに寄与するものである。保護膜は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素またはシリコンによって形成されている。保護膜の厚さは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極の厚さの１／１０程度（１０〜３０ｎｍ）である。保護膜は、第１引出し電極１９の端部１９ｅおよび第２引出し電極２０の端部２０ｅを露出するようにして、素子基板１０の上面全体に亘って形成されてよい。

【0044】

第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間には検出部１３が設けられている。検出部１３は、例えば、金属膜と金属膜の表面に固定化された核酸やペプチドからなるアプタマーとからなる。金属膜は、例えば、クロムおよびクロム上に成膜された金の２層構造となっている。検出部１３は検体溶液中の標的物質と反応を生じさせるためのものであり、具体的には、検体溶液が検出部１３に接触すると、検体溶液中の特定の標的物質がその標的物質に対応するアプタマーと結合する。

【0045】

ｙ方向に沿って配置された第１ＩＤＴ電極、第２ＩＤＴ電極および検出部１３を１セットとすると、バイオセンサ１００にはそのセットが２つ設けられている。これにより、一方の検出部１３で反応する標的物質を他方の検出部１３で反応する標的物質と異ならせることによって、１つのバイオセンサで２種類の検出を行うことが可能となる。

【0046】

第１ＩＤＴ電極１１は、図５に示すように第１保護部材２１によって覆われている。第１保護部材２１は、素子基板１０の上面に位置し、図４（ａ）に示すように、素子基板１０の上面側に開口する第１凹部５１を有している。第１保護部材２１が素子基板１０の上面に載置された状態において、第１凹部５１の内面と素子基板１０の上面とで囲まれた領域が第１振動空間２３である。第１ＩＤＴ電極１１は第１振動空間２３内に密閉されている。これにより、第１ＩＤＴ電極１１が外気および検体溶液と隔離され、第１ＩＤＴ電極１１を保護することができる。また、第１振動空間２３が確保されることによって、第１ＩＤＴ電極１１において励振されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。

【0047】

同様にして、第２ＩＤＴ電極１２は第２保護部材２２によって覆われている。第２保護部材２２も、第１保護部材２１と同じく素子基板１０の上面に位置し、図４（ａ）に示すように、素子基板１０の上面側に開口する第２凹部５２を有している。第２保護部材２２が素子基板１０の上面に載置された状態において、第２凹部５２の内面と素子基板１０の上面とで囲まれた領域が第２振動空間２４である。第２ＩＤＴ電極１２は第２振動空間２４内に密閉されている。これにより、第２ＩＤＴ電極１２が外気および検体溶液と隔離され、第２ＩＤＴ電極１２を保護することができる。また、第２振動空間２４が確保されることによって、第２ＩＤＴ電極１２において受信されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。

【0048】

第１保護部材２１は、ｘ方向に沿って配置された２つの第１ＩＤＴ電極１１を取り囲むようにして素子基板１０の上面に固定された環状の枠体と、枠体の開口を塞ぐように枠体に固定された蓋体とからなる。このような構造は、例えば、感光性の樹脂材料を使用して樹脂膜を形成し、この樹脂膜をフォトリソグラフィー法などによりパターニングすることによって形成することができる。第２保護部材２１も同様にして形成することができる。

【0049】

なお、バイオセンサ１００においては、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１保護部材２３で覆っているが、２つの第１ＩＤＴ電極１１を別個の第１保護部材２３によって覆うようにしてもよい。また、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１保護部材２３で覆い、２つの第１ＩＤＴ電極１１の間に仕切りを設けるようにしてもよい。第２ＩＤＴ電極１２についても同様に、２つの第２ＩＤＴ電極１２を別個の第２保護部材２４で覆ってもよいし、１つの第２保護部材２４を使用して２つの第２ＩＤＴ電極１２の間に仕切りを設けるようにしてもよい。

【0050】

ＳＡＷを利用した検出素子３において検体溶液の検出を行うには、まず、第１ＩＤＴ電極１１に、配線７や第１引出し電極１９などを介して外部の測定器から所定の電圧を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極１１の形成領域において素子基板１０の表面が励振され、所定の周波数を有するＳＡＷが発生する。発生したＳＡＷは、その一部が検出部１３に向かって伝搬し、検出部１３を通過した後、第２ＩＤＴ電極１２に到達する。検出部１３では、検出部１３のアプタマーが検体溶液中の特定の標的物質と結合し、結合した分だけ検出部１３の重さが変化するため、検出部１３の下を通過するＳＡＷの位相などの特性が変化する。このように特性が変化したＳＡＷが第２ＩＤＴ電極に到達すると、それに応じた電圧が第２ＩＤＴ電極に生じる。この電圧が第２引出し電極２０、配線７などを介して外部に出力され、それを外部の測定器で読み取ることによって、検体溶液の性質や成分を調べることができる。

【0051】

検体溶液を検出部１３に誘導させるために、バイオセンサ１００では毛細管現象を利用する。具体的には、第２カバー部材２が第１カバー部材１と接合されることによって、第２カバー部材の下面に形成された溝部１５の部分が細長い管となるため、検体溶液の種類、第１カバー部材１および第２カバー部材２の材質などを考慮して溝部１５の幅あるいは径などを所定の値に設定することによって、溝部１５によって形成される細長い管に毛細管現象を生じさせることができる。溝部１５の幅（ｙ方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ〜３ｍｍであり、深さ（ｚ方向の寸法）は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。なお、溝部１５は検出部１３を超えて延びた部分である延長部１５ｅを有し、第２カバー部材２には延長部１５ｅにつながった排気孔１８が形成されている。検体溶液が流路内に入ってくると、流路内に存在していた空気は排気孔１８から外部へ放出される。

【0052】

このような毛細管現象を生じる管を第１カバー部材１および第２カバー部材２からなるカバー部材に形成しておくことによって、流入口１４に検体溶液を接触させれば、検体溶液が溝部１５を流路としてカバー部材の内部に吸い込まれていく。よって、バイオセンサ１００によれば、それ自体が検体溶液の吸引機構を備えているため、ピペットなどの器具を使用することなく検体溶液の吸引を行うことができる。また、流入口１４がある部分は丸みを帯びており、その頂点に流入口１４を形成しているため、流入口１４を判別しやすくなっている。

【0053】

バイオセンサ１００においては、流路の内面全体、もしくは内面の一部、例えば、溝部１５の底面、溝部１５の壁面などが親水性を有している。流路の内面が親水性を有することによって毛細管現象が起きやすくなり、検体溶液が流入口１４から吸引されやすくなる。流路の内面のうち親水性を有する部分は、水との接触角が６０°以下になるようにしている。接触角が６０°以下であれば、より毛細管現象が起こりやすくなり、検体溶液を流入口に接触させたときの検体溶液の流路内への吸引が、より確実なものとなる。

【0054】

溝部１５の内面が親水性を有するようにするには、溝部１５の内面に親水化処理を施す方法、溝部１５の内面に親水性のフィルムを貼り付ける方法、溝部１５を構成するカバー部材２を親水性の材料で形成する方法などが考えられる。

【0055】

中でも、溝部１５の内面に親水化処理を施す方法および溝部１５の内面に親水性のフィルムを貼り付ける方法によれば、検体溶液が親水性の部分に沿って流路内を流れていくため、検体溶液のほとんどが流路に流れ、意図しない場所へ検体溶液が流れるのを抑制して、精度の高い測定をすることができる。また、これらの方法によれば、疎水性の材料からなるカバー部材であっても毛細管現象を起こすことができるため、カバー部材に使用することができる材料の選択肢が増えるという利点もある。

【0056】

溝部１５の内面に親水性処理を施すには、例えば、溝部１５の内面を酸素プラズマによってアッシングした後、シランカップリング剤を塗布し、最後にポリエチレングリコールを塗布すればよい。その他にも、溝部１５の内面を、ホスホリルコリンを有する処理剤を用いて表面処理するという方法もある。

【0057】

また、親水性のフィルムとしては、親水化処理が施された市販のポリエステル系のフィルムあるいはポリエチレン系のフィルムなどを使用することができる。流路に親水性のフィルム３４を貼り付けた例を図９に示す。図９（ａ）および図９（ｂ）は、図４（ａ）に対応する断面図であり、図９（ｃ）は図４（ｂ）に対応する断面図である。フィルム３４は、図９（ａ）に示すように、流路の上面、すなわち溝部１５の底面のみに形成するようにしてもよいし、図９（ｂ）に示すように、流路の側面、すなわち溝部１５の内壁のみに形成するようにしてもよい。また、図９（ｃ）に示すように、流路の下面にフィルム３４を形成するようにしてもよく、これら図９（ａ）〜図９（ｃ）の態様を組み合わせてもよい。

【0058】

ところで、溝部１５によって形成される検体溶液の流路は深さが０．３ｍｍ程度であるのに対し、検出素子３は厚みが０．３ｍｍ程度であり、流路の深さと検出素子３の厚さとがほぼ等しい。そのため、流路上に検出素子３をそのまま置くと流路が塞がれてしまう。
そこで、バイオセンサ１００においては、図４に示すように、検出素子３が実装される第１カバー部材１に素子収容凹部５を設け、この素子収容凹部５の中に検出素子３を収容することによって、検体溶液の流路が塞がれないようにしている。すなわち、素子収容凹部５の深さを検出素子３の厚みと同程度にし、その素子収容凹部５の中に検出素子３を実装することによって、溝部１５によって形成される流路を確保することができる。

【0059】

図３は、第２カバー部材２の第４基板２ｂを外した状態における斜視図であるが、検体溶液の流路が確保されているため、毛細管現象によって流路内に流入した検体溶液を検出部１３までスムーズに誘導することができる。

【0060】

検体溶液の流路を十分に確保する観点から、図４に示すように、素子基板１０の上面の素子収容凹部５の底面からの高さは、素子収容凹部５の深さと同じかまたはそれよりも小さく（低く）しておくとよい。例えば、素子基板１０の上面の素子収容凹部５の底面からの高さを素子収容凹部５の深さと同じにしておけば、流入口１４から溝部１５の内部を見たときに、流路の底面と検出部１３とをほぼ同一高さとすることができる。バイオセンサ１００においては、素子基板１０の厚みを素子収容凹部５の深さよりも小さく（薄く）し、第１保護部材２１および第２保護部材２２の上面の素子収容凹部５の底面からの高さが素子収容凹部５の深さとほぼ同じになるようにしている。第１保護部材２１および第２保護部材２２の素子収容凹部５の底面からの高さを素子収容凹部５の深さよりも大きく（高く）すると、第３基板２ａの第１仕切り部２５および第２仕切り部２６を他の部分より薄く加工する必要があるが、第１保護部材２１および第２保護部材２２の素子収容凹部５の底面からの高さを素子収容凹部５の深さとほぼ同じにしておくことによって、そのような加工の必要がなくなり、生産効率がよい。

【0061】

素子収容凹部５の平面形状は、例えば、素子基板１０の平面形状と相似の形状とされており、素子収容凹部５は素子基板１０よりも若干大きい。より具体的には、素子収容凹部５は素子基板１０を素子収容凹部５に実装したときに、素子基板１０の側面と素子収容凹部５の内壁との間に１００μｍ程度の隙間が形成されるような大きさである。

【0062】

検出素子３は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはシリコーン樹脂などを主成分とするダイボンド材によって、素子収容凹部５の底面に固定されている。第１引出し電極１９の端部１９ｅと配線７とは、例えば、Ａｕなどからなる金属細線２７によって電気的に接続されている。第２引出し電極２０の端部２０ｅと配線７との接続も同様である。なお、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０と配線７との接続は、金属細線２７によるものに限らず、例えば、Ａｇペーストなどの導電性接着材によるものでもよい。

【0063】

第１引出し電極１９および第２引出し電極２０と配線７との接続部分には空隙が設けられているため、第２カバー部材２を第１カバー部材１に貼り合わせた際に、金属細線２７の破損が抑制される。この空隙は、第３基板２ａに第１貫通孔１６および第２貫通孔１７を設けておくことによって簡単に形成することができる。また、第１貫通孔１６と溝部１５との間に第１仕切り部２５が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第１貫通孔１６によって形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第１引出し電極１９の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。同様に、第２貫通孔１７と溝部１５との間に第２仕切り部２６が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第２貫通孔１７によって形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第２引出し電極２０の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。

【0064】

第１仕切り部２５は第１保護部材２１上に位置し、第２仕切り部２６は第２保護部材２２上に位置している。よって、検体溶液の流路は、より厳密にいえば、溝部１５だけでなく第１保護部材２１の溝部側の側壁と第２保護部材２２の溝部側の側壁によっても規定される。第１貫通孔１６および第２貫通孔１７によって形成される空隙への検体溶液の漏れを防止する観点からは、第１仕切り部２５は第１保護部材２１の上面に、第２仕切り部２６は第１保護部材２２の上面にそれぞれ接触させておいた方がよいが、バイオセンサ１００では、第１仕切り部２５の下面と第１保護部材２１の上面との間および第２仕切り部２６の下面と第２保護部材２２の上面との間に隙間を有するようにしている。この隙間は、例えば、１０μｍ〜６０μｍである。このような隙間を設けておくことによって、例えば、バイオセンサ１００を指でつまんだ際などにこの部分に圧力がかかっても、隙間によって圧力を吸収し、第１保護部材２１および第２保護部材２２に直接圧力がかかるのを抑制することができる。その結果、第１振動空間２３および第２振動空間２４が大きく歪むのを抑制することができる。また、検体溶液は通常ある程度の粘弾性を有するため、隙間を１０μｍ〜６０μｍにしておくことによって検体溶液がこの隙間に入り込みにくくなり、検体溶液が第１貫通孔１６および第２貫通孔１７によって形成される空隙に漏れるのを抑制することもできる。

【0065】

第１仕切り部２５の幅は、第１振動空間２３の幅よりも広くされている。換言すれば、第１保護部材２１の枠体上に第１仕切り部２５の側壁が位置するようにされている。これにより、外部からの圧力によって第１仕切り部２５が第１中空部２１に接触した場合でも、第１仕切り部２５が枠部によって支えられるため、第１保護部材２１の変形を抑制することができる。同様の理由により、第２仕切り部２６の幅も、第１振動空間２５の幅よりも広くしておくとよい。

【0066】

第１貫通孔１６および第２貫通孔１７によって形成される空隙内に位置する第１引出し電極１９、第２引出し電極２０、金属細線２７および配線７は、絶縁性部材２８によって覆われている。第１引出し電極１９、第２引出し電極２０、金属細線２７および配線７が絶縁性部材２８で覆われていることによって、これらの電極などが腐食するのを抑制することができる。また、この絶縁性部材２７を設けておくことによって、検体溶液が第１仕切り部２５と第１保護部材２１との隙間に、あるいは第２仕切り部２６と第２保護部材２２との隙間に入り込んだ場合でも、絶縁性部材２７によって検体溶液が堰き止められる。よって、検体溶液の漏れによる引き出し電極間の短絡などを抑制することができる。

【0067】

かくしてバイオセンサ１００によれば、検出素子３を第１カバー部材１の素子収容凹部５に収容したことによって、流入口１４から検出部１３に至る検体溶液の流路を確保することができ、毛細管現象などによって流入口から吸引された検体溶液を検出部１３まで流すことができる。すなわち、厚みのある検出素子３を用いつつ、それ自体に吸引機構を備えたバイオセンサ１００を提供することができる。

【0068】

図７は、バイオセンサ１００の変形例を示す断面図である。この断面図は、図４（ａ）に示す断面と対応している。

【0069】

この変形例は、端子６の形成位置を変えたものである。上述した実施形態では、端子６を第２基板１ｂの長手方向の他方端部に形成していたが、この変形例では第４基板２ｂの上面に形成している。端子６と配線７とは、第２カバー部材２を貫通する貫通導体２９によって電気的に接続されている。貫通導体２９は、例えば、Ａｇペーストあるいはめっきなどからなる。また端子６は、第１カバー部材１の下面側に形成することも可能である。よって、端子６は、第１カバー部材１および第２カバー部材２の表面における任意の位置に形成可能であり、使用される測定器に合わせてその位置を決めることができる。

【0070】

図８は、バイオセンサ１００の別の変形例を示す断面図である。この断面図は、図４（ｂ）に示す断面と対応している。

【0071】

この変形例では、溝部１５によって形成された流路の突き当たりに、検体溶液を所定の速度で吸収する吸収材３０が設けられている。このような吸収材３０を設けておくことによって、余分な検体溶液を吸収し、検出部１３上を流れる検体溶液の量を一定化して、安定した測定を行うことができる。吸収材３０は、例えば、スポンジなど液体を吸収することができる多孔質状の材料からなる。

【0072】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るバイオセンサ２００について、図１０および図１１を用いて説明する。図１０はバイオセンサ２００に使用される実装用部材３１およびカバー部材３２の分解斜視図であり、図１１は断面図であり、図１１（ａ）、図１１（ｂ）はそれぞれ図４（ａ）、図４（ｂ）に対応する断面である。

【0073】

バイオセンサ２００は、上述した第１の実施形態のバイオセンサ１００とは、カバー部材の形状および検出素子３の実装方法が主に異なっている。

【0074】

具体的には、第１の実施形態のバイオセンサ１００では、検出素子３は検出部１３および第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２が形成された面を上側（ｚ方向）にして、素子基板３の下面を第１カバー部材１に実装していたのに対し、バイオセンサ２００では、検出素子３は、検出部１３および第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２が形成された面を下側（−ｚ方向）にして実装用部材３１に実装されている。すなわち、バイオセンサ２００においては、検出素子３がフェイスダウン実装されている。

【0075】

検出素子３をフェイスダウン実装するには、例えば、素子基板３に形成された第１引出し電極１９の端部１９ｅと実装用部材３１に形成された配線７の端部７ｅとを半田などの導電性接合材３３によって接合し、同じく素子基板３に形成された第２引出し電極２０の端部２０ｅと実装用部材３１に形成された配線７の端部７ｅとを半田などの導電性接合材３３によって接合すればよい。このような半田を用いた接合方法以外にも、例えば、Ａｕなどの導電性バンプによる接合も可能である。

【0076】

第１の実施形態におけるバイオセンサ１００のように検出素子３をフェイスアップ実装すると、検出素子３と第１カバー部材１との機械的な接続は素子基板３の下面と第１カバー部材１の素子収容凹部底面との間に介在するダイボンド材によって行われ、素子基板３と第１カバー部材１との電気的な接続は金属細線２７によって行われる。すなわち、機械的な接続と電気的な接続とは別個に行われることとなる。

【0077】

一方、バイオセンサ２００のように検出素子３をフェイスダウン実装すると、検出素子３と実装用部材３１との機械的な接合および電気的な接合を同時に行うことができるため、生産効率がよい。

【0078】

またバイオセンサ２００は、第１の実施形態のバイオセンサ１００とはカバー部材の形状も異なっている。第１の実施形態のバイオセンサ１００では、第１カバー部材１と第２カバー部材２のうち下側に配置される第１カバー部材１に素子収容凹部５を設け、この素子収容凹部５に検出素子３を収容することによって、流路が検出素子３によって塞がれることなく検出部１３まで導出されるようにしていた。これに対し、バイオセンサ２００では、図１１に示すように、実装用部材３１とカバー部材３２のうち上側に配置されるカバー部材１の下面に素子収容凹部５を設け、この素子収容凹部５に検出素子３が収容されるようになっている。これによって、厚みのある検出素子３をカバー部材の中に収容しつつ、検出部１３の下の領域まで導出された流路を確保することができる。

【0079】

図１０に示すように、実装用部材３１は第５基板３１ａおよび第６基板３１ｂからなり、カバー部材３２は第７基板３２ａおよび第８基板３２ｂからなる。

【0080】

第５基板３１ａは、平板状であり、基本的には第１の実施形態における第１基板１ａと同じものである。一方、第５基板３１ｂに貼り合わされる第６基板３１ｂは、第１の実施形態における第２基板１ｂとは異なっており、切欠き８が形成されている。このように切欠き８が形成された第６基板３１ｂを平板状の第５基板３１ａに積層することによって、一方端に流入口を有し、その流入口から延びる溝部１５を有する第５カバー部材３１が形成される。

【0081】

カバー部材３２を構成する第７基板３２ａおよび第８基板３２ｂのうち、下側に配置される第７基板３２ａには凹部形成用貫通孔４が形成されている。このような凹部形成用貫通孔４が形成されている第７基板３２の上面に平板状の第８基板３２ｂを積層することによって、下面に素子収容凹部５を有するカバー部材３２が形成されている。なお、第８基板３２ｂは、基本的には第１の実施形態における第４基板２ｂと同じものである。

【0082】

また、バイオセンサ２００では、図１１に示すように、親水性のフィルム３４が溝部５の底面に形成されている。一方、第６基板３１は疎水性の材料によって形成されている。これによって、検体溶液は基本的には溝部５によって形成された流路内に流れ、第１保護部材２１と第６基板３１の上面との隙間および第２保護部材２２と第６基板３１の上面との隙間には検体溶液が入り込みにくくなる。これによって、検体溶液によって第１引出し電極１９の端部１９ｅ同士などが短絡することが抑制される。

【0083】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るバイオセンサ３００について、図１２乃至図１５を用いて説明する。

【0084】

バイオセンサ３００は、上述した第１の実施形態のバイオセンサ１００と比較すると、補助基板３５を備える点および検出素子３の第１振動空間２３および第２振動空間２４を形成する部分の構造が主に異なっている。

【0085】

補助基板３５は、図１２に示すように、第１カバー部材１と第２カバー部材２との間に介在する基板であり、外形および大きさは、例えば、第２基板１ｂと同じである。また補助基板３５の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。補助基板３５は、接着剤または両面テープなどを介して、下側の第２基板１ｂおよび上側の第３基板２ａに貼り付けられている。

【0086】

第１の実施形態でも述べたように、検出素子４０を収容する素子収容凹部５は、検出素子４０の平面形状よりも若干大きくなっている。そのため、検出素子４０の側面と素子収容凹部５の内壁との間には隙間が形成される。補助基板３５はこの隙間を塞ぐ役割を果たすものである。同時に、補助基板３５は検出素子４０上の流路の一部を形成している。

【0087】

補助基板３５が検出素子４０の側面と素子収容凹部５の内壁との間の隙間を塞ぎつつ、流路を形成している態様を、図１３および図１４を用いて説明する。図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、バイオセンサ３００から所定の部材を省いた状態の斜視図である。具体的には、図１３（ａ）は、第２カバー部材２および補助基板３５を省いた状態の斜視図であり、図１３（ｂ）は第２カバー部材２を省いた状態の斜視図であり、図１３（ｃ）は第２カバー部材２の第４基板２ｂを省いた状態の斜視図である。また、図１４（ａ）は図４（ａ）に対応する断面図であり、図１４（ｂ）は図４（ｂ）に対応する断面図である。

【0088】

図１３（ａ）に示すように、素子収容凹部５に検出素子４０が収容された状態において、検出素子４０の側面と素子収容凹部５の内壁との間には隙間が形成されている。この隙間は、図１３（ｂ）に示すように、第２基板２ｂに積層された補助基板３５によって塞がれる。

【0089】

ここで、バイオセンサ３００に使用されている検出素子４０の構造について説明する。図１５はバイオセンサ３００に使用されている検出素子４０の斜視図である。検出素子４０は、素子基板１０の上面に配置された枠体３７を有する。枠体３７は、２つの検出部１３を露出させるように中央部に貫通孔を有するとともに、各ＩＤＴ電極を露出させる貫通孔も有する。すなわち、枠体３７は検出部１３と各ＩＤＴ電極を個別に取り囲む部分を有する。

【0090】

図１４（ａ）に示すように、枠体３７の枠になっている各部分は補助基板３５によって塞がれている。このように、補助基板３５は、検出素子４０の側面と素子収容凹部５の内壁との間の隙間を塞ぐとともに、枠体３７の枠になっている部分を塞ぐ蓋としての機能も果たしている。第１ＩＤＴ電極１１を取り囲む部分が塞がれることによって第１振動空間２３が形成され、第１ＩＤＴ電極１１は第１振動空間２３内に密閉された状態となる。同様にして、第２ＩＤＴ電極１２を取り囲む部分が塞がれることによって第２振動空間２４が形成され、第２ＩＤＴ電極１２が第２振動空間２４内に密閉された状態となる。また、検出部１３を取り囲む部分も塞がれることにより、この部分に空間３８が形成される。

【0091】

枠体３７の上面は、第２基板１ｂの上面と同じ位置にある。換言すれば、枠体３７の厚みは、第２基板１ｂの厚みと素子基板１０の厚みとの差に等しい。枠体３７をこのような厚みで形成することによって、検出素子４０の側面と素子収容凹部５の内壁との間の隙間を塞ぐと同時に、枠体３７の枠になっている部分を塞ぐことができる。枠体３７の厚みは、例えば、５０μｍである。

【0092】

図１３（ｂ）に戻って、補助基板３５には第１孔部４１と第２孔部４２が形成されている。これら第１孔部４１と第２孔部４２は、いずれも枠体３７の検出部１３を取り囲んだ部分の枠内に通じている。

【0093】

このように、第１孔部４１および第２孔部４２が形成された補助基板３５の上面に、切欠き８を有する第３基板２ａが積層されている。第１孔部４１と第２孔部４２は、第３基板２ａを補助基板３５に積層したときに切欠き８と重なる位置に設けられている。切欠き８は溝部１５となる部分であるから、これらの第１孔部４１および第２孔部４２によって溝部１５と空間３８とが繋がることになる。第１孔部４１は、検体溶液の流入口となる切欠き８の開口側の端部寄りに形成されており、第２孔部４２は、第１孔部４１よりも切欠き８の開口側の端部から離れた位置に形成されている。また、切欠き８の第１孔部４１と第２孔部４２との間の部分には、仕切り壁４３が形成されている。第１孔部４１および第２孔部４２の平面形状は、円形状あるいは矩形状など任意の形状が可能であり、第１孔部４１と第２孔部４２とで形状および大きさを同じにしてもよいし、違うものにしてもよい。

【0094】

このような構造からなるバイオセンサ３００における検体溶液の流路について、図１４の断面図を用いて説明する。第１の実施形態において説明したように、流入口１４に検体溶液が触れると、溝部１５によって形成された流路内に検体溶液が毛細管現象によって流れ込む。流れ込んだ検体溶液が第１孔部４１まで到達すると、そのまま毛細管現象によって第１孔部４１を介して空間３８内に入り込み、空間３８が検体溶液で満たされる。このとき、空間３８内の空気は第２孔部４２から抜けていく。この状態で検体溶液の測定が行われる。このように、バイオセンサ３００では、空間３８が流路の一部となっている。毛
細管現象が起こりやすくなるように、補助基板３５は、少なくともその表面が親水性を有するようにしている。なお、仕切り壁４３を形成しているため、仕切り壁４３まで到達した検体溶液はそこで堰き止められ、第１孔部４１を介して空間３８の中に入っていく。

【0095】

図１４（ａ）に示すように、空間３８と第１振動空間２３および第２振動空間２４とは、枠体３７および補助基板３５によって仕切られた空間となっているため、空間３８に流れ込んだ検体溶液が第１振動空間２３および第２振動空間２４に流れ込むのを抑制することができる。また、検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間の隙間が補助基板３５によって塞がれているため、その隙間に検体溶液が流れ込むことも抑制することができる。

【0096】

したがって、バイオセンサ３００によれば、検体溶液が不要な部分に流れ込むのを抑制することができ、配線７同士の短絡の発生が抑制される。また、流路に流れる検体溶液の量を一定化することができる。

【0097】

また、バイオセンサ３００においては、上述した実施形態と異なり、配線７を一番下の層である第１基板１ａに設けている。そのため、配線７と検出素子３の第１および第２引出し電極の端部１９ｅ、２０ｅとを接続する金属細線２７は検出素子３の上面から下方に打ち下ろされることとなり、金属細線２７の山なりになっている部分はそれ程高くならない。よって、金属細線２７の頂点を枠体３７の高さよりも低い位置にすることが容易となり、金属細線２７が補助基板３５に接触しないようにするための加工を別途する必要がなくなるため、生産効率が向上する。ただし、配線７の位置はこれに限られるわけではなく、例えば、第１の実施形態と同様に第２基板１ｂに設けてもよい。金属細線２７をそのままボンディングすると補助基板３５に接触するような場合には、枠体３７の厚みを大きくしたり、補助基板３５の金属細線２７の直上領域に貫通孔を設けたりすればよい。

【0098】

図１６は、バイオセンサ３００の変形例３０１を示す、図１４（ａ）に対応する断面図である。上述したバイオセンサ３００では、補助基板３５が枠体３７の蓋としての機能も果たしていたが、この変形例は、補助基板３５とは別に第２枠体３７ｂを設けている。

【0099】

図１７に、変形例３０１に使用される検出素子４１の斜視図を示す。検出素子４１は、図１５に示した検出素子４０とは枠体３７の構造が異なっている。変形例３０１における枠体３７は、第１枠体３７ａおよび第１枠体３７ａに積層された第２枠体３７ｂの２層構造からなる。第１枠体３７ａはバイオセンサ３００における枠体３７と同じ構造からなり、２つの検出部１３および各ＩＤＴ電極を取り囲む部分を有している。第２枠体３７ｂは第１枠体３７ａと平面視における外形および大きさが同じであるが、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２に対応する部分に貫通孔は形成されていない。よって、第１ＩＤＴ電極１１を取り囲む部分が第２枠体３７ｂによって塞がれて第１振動空間２３が形成され、同様に第２ＩＤＴ電極１２を取り囲む部分が第２枠体３７ｂによって塞がれて第２振動空間２４が形成されている。一方、第２枠体３７ｂの検出部１３の直上領域には、第１枠体３７ａと同形状で同じ大きさの貫通孔が形成されており、この部分が補助基板３５によって塞がれて、流路の一部になる空間３８が形成される。

【0100】

枠体３７をこのような構造とすることで、補助基板３５と枠体３７との接触面積が増えるため、補助基板３５を蓋体３９に強固に接着することができる。

【0101】

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るバイオセンサ４００について、図１８乃至図２０を用いて説明する。

【0102】

バイオセンサ４００は、上述した第１の実施形態のバイオセンサ１００と比較すると、補助基板４４を備える点が主に異なっている。

【0103】

補助基板４４は、図１８に示すように、第１カバー部材１と第２カバー部材２との間に介在する平板状の基板である。補助基板４４の外形および大きさは、第３基板２ａと同じである。また、補助基板３５の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。補助基板４４は、接着剤または両面テープなどを介して、下側の第２基板１ｂおよび上側の第３基板２ａに貼り付けられている。補助基板４４には、補助基板４４を第１カバー部材１に重ねたときに検出素子３の検出部１３が露出するように、孔部４５が設けられている。また、孔部４５の両隣には、後述するように、第１の実施形態におけるバイオセンサ１００の第３基板２ａに設けた第１貫通孔１６および第２貫通孔１７と同様の機能を果たす第３孔部４５および第４貫通孔４６が設けられている。

【0104】

補助基板４４は、検体溶液の流路を検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間にできる隙間から隔離するための役割を果たすものである。これを図１９および図２０を用いて説明する。図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、バイオセンサ４００から所定の部材を省いた状態の斜視図である。具体的には、図１９（ａ）は、第２カバー部材２および補助基板４４を省いた状態の斜視図であり、図１９（ｂ）は第２カバー部材２を省いた状態の斜視図であり、図１９（ｃ）は第２カバー部材２の第４基板２ｂを省いた状態の斜視図である。また、図２０（ａ）は図４（ａ）に対応する断面図であり、図２０（ｂ）は図４（ｂ）に対応する断面図である。

【0105】

図１９（ａ）に示すように、素子収容凹部５に検出素子３が収容された状態において、検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間には隙間が形成されている。これに補助基板４４を積層すると、図１９（ｂ）に示すように、補助基板４４に設けた孔部４５から検出素子３の一部が露出する。孔部４５は、その外周が検出素子３の外周よりも内側に位置するような大きさに形成されている。これによって、バイオセンサ４００においては、検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間に形成される隙間のうち、ｘ方向の両端に位置する隙間（ｙ方向に沿った隙間）は、補助基板４４の下に位置することとなる。すなわち、検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間に形成される隙間のうち、ｘ方向の両端に位置する隙間は、補助基板４４によって塞がれる。一方、検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間に形成される隙間のうち、ｙ方向の両端に位置する隙間（ｘ方向に沿った隙間）は、第３貫通孔４６および第４貫通孔４７から露出している。

【0106】

第１カバー部材１に積層された補助基板４４の上面には、切欠き８を有する第３基板２ａが積層されている。補助基板４４には検出部３を露出させる孔部４５が形成されているため、図１９（ｃ）に示す状態において、平面視したときに切欠き８から検出部１３が露出する。

【0107】

このような構造からなるバイオセンサ４００における検体溶液の流路は、図２０の断面図に示すように、基本的には第１の実施形態におけるバイオセンサ１００と同じである。すなわち、流入口１４に検体溶液が触れると、溝部１５によって形成された流路内に検体溶液が毛細管現象によって流れ込み、流れ込んだ検体溶液がそのまま検出部１３に到達し、測定が行われる。

【0108】

このとき、検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間にできる隙間のうち、溝部１５と重なる部分は、図２０（ｂ）に示すように、補助基板４４によって塞がれているため、検体溶液が隙間に入り込むことが抑制される。また、検出素子３の側面と素子収容凹部５の内壁との間にできる隙間のうち、溝部１５と直交する方向における隙間（図２０（ａ）において現れる隙間）は、補助基板４４で塞がれていないものの、補助基板４４によって検体溶液がこの隙間に入り込むのを抑制することができる。これは、図２０（ａ）に示すように、補助基板４４の孔部４５と第３貫通孔４６との間の部分である第３仕切り部４８と、補助基板４４の孔部４５と第４貫通孔４７との間の部分である第４仕切り部４９とによって、流路と隙間とが仕切られるからである。

【0109】

したがってバイオセンサ４００によれば、検体溶液が不要な部分に流れ込むのを抑制することができ、配線７同士の短絡の発生が抑制される。また、検体溶液が流路以外の不要な部分に流れることがほとんどなく、測定する検体溶液の量を一定化することができる。

【0110】

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

【0111】

上述した実施形態においては、検出部１３が金属膜と金属膜の表面に固定化されたアプタマーからなるものについて説明したが、例えば、検体溶液中の標的物質が金属膜と反応する場合には、アプタマーを使用せず金属膜だけで検出部１３を構成してもよい。さらに、金属膜を用いずに、圧電基板である素子基板１０の表面における第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間の領域を検出部１３としてもよい。この場合は、素子基板１０の表面に検体溶液を直接付着させることにより、検体溶液の粘性などの物理的性質を検出する。より具体的には、検出部１３上の検体溶液の粘性などが変化することによるＳＡＷの位相変化を読み取ることとなる。

【0112】

また、上述した実施形態においては、検出素子３が弾性表面波素子からなるものについて説明したが、検出素子３はこれに限らず、例えば、表面プラズモン共鳴が起こるように光導波路などを形成した検出素子３を用いてもよい。この場合は、例えば、検出部における光の屈折率の変化などを読み取ることとなる。その他、水晶などの圧電基板に振動子を形成した検出素子３を用いることもできる。この場合は、例えば、振動子の発振周波数の変化を読み取ることとなる。

【0113】

また、検出素子３として、同じ基板上に複数種類のデバイスを混在させても構わない。例えば、ＳＡＷ素子の隣に酵素電極法の酵素電極を設けてもよい。この場合は、抗体やアプタマーを用いた免疫法に加えて酵素法での測定も可能となり、一度に検査できる項目を増やすことができる。

【0114】

また、上述した実施形態においては、第１カバー部材１が第１基板１ａおよび第２基板１ｂにより形成され、第２カバー部材２が第３基板２ａおよび第４基板２ｂにより形成されている例を示したが、これに限らず、いずれかの基板同士が一体化されたもの、例えば、第１基板１ａと第２基板１ｂが一体化された第１カバー部材１を用いてもよい。

【0115】

また、上述した実施形態においては、検出素子３が１個設けられている例について説明したが、検出素子３を複数個設けてもよい。この場合、検出素子３ごとに素子収容凹部５を設けてもよいし、すべての検出素子３を収容できるような長い素子収容凹部５を形成するようにしてもよい。

【0116】

また、第１の実施形態におけるバイオセンサ１００の変形例を第２の実施形態におけるバイオセンサ２００にも適用したものなど、各実施形態に記載したバイオセンサの変形例および各構成部材の態様は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で他の実施形態のバイオセンサに適用することができる。

【符号の説明】

【0117】

１・・・第１カバー部材
２・・・第２カバー部材
３・・・検出素子
４・・・凹部形成用貫通孔
５・・・素子収容凹部
８・・・切欠き
１０・・・素子基板
１１・・・第１ＩＤＴ電極
１２・・・第２ＩＤＴ電極
１３・・・検出部
１４・・・流入口
１５・・・溝部
１６・・・第１貫通孔
１７・・・第２貫通孔
１８・・・排気孔
１９・・・第１引出し電極
２０・・・第２引出し電極
２１・・・第１保護部材
２２・・・第２保護部材
２３・・・第１振動空間
２４・・・第２振動空間
３１・・・実装用部材
３５・・・補助基板ｓ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】