JPH02220375A

JPH02220375A - 生化学測定装置

Info

Publication number: JPH02220375A
Application number: JP3986889A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakajima; 聡中嶋; Koichi Takizawa; 滝澤　耕一; Masato Arai; 真人荒井; Hideki Endo; 英樹遠藤
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-09-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、アンペロメトリックセンサ又はポテンショ
メトリックセンサを用いた小型の生化学測定装置に関す
る。

（ロ）従来の技術試料溶液中のイオン濃度や物質濃度を電気的に測定する
には、ポテンショメトリックセンサやアンペロメトリッ
クセンサが使用される。ポテンショメトリックセンサは
、電極間の電圧変化を信号とするセンサであり、高イン
ピーダンスアンプを用いて電極間電位の変化をとらえる
タイプが知られている。例えば、イオン選択膜の内外の
電位差を測定することによりそのイオン濃度を測定する
ことができ、イオン選択１漠としてガラスを用いたもの
が現に市販されている。

一方、アンペロメトリックセンサは、電極間に直流又は
交流電位を印加し、その時に得られる反応電流をとらえ
て信号とするセンサである。例えば、酸素（０，）や過
酸化水素（Ｈ！　Ｏ！　）に対応する一定の直流電圧を
電極間に印加することにより、濃度に比例した電流を得
ることができる。あるいは電子伝達物質を介して間接的
に被測定物質濃度に比例した反応電流を得るものも知ら
れている。

さらにアンペロメトリックセンサと酵素反応を組合わせ
た酵素電極も知られている。例えば酵素としてグルコー
スオキシダーゼ（ＣＯＤ）を用いて、このＣＯＤ固定化
膜をアンペロメトリックセンサ表面に装着して、酵素反
応に伴う電極近傍の酸素（０２）の減少又は過酸化水素
（ＨｚＯｚ）の増加による反応電流の変化から、間接的
に試料中のグルコース濃度を知ることができる。

さて、近年センサの小型化、ローコスト化が図られてい
る。ポテンショメトリックセンサにおいては、フラット
なガラス選択膜やＦＥＴ利用のイオン及びガラスセンサ
が市販されるに至っている。

また、アンペロメトリックセンサにおいては、第７図及
び第８図に示す小型化されたものが提案されている。第
７図は、小型化、ローコスト化を図ったアンペロメトリ
ックセンサの一例を示す図である。このアンペロメトリ
ックセンサ６０は、電極支持基材６１上に、金属膜より
なる電極材６２．６３を形成したものである。電極支持
基材６１としては、防水性、絶縁性に優れ、かつ電極材
６２．６３の形成時の熱に耐え、電極材６２．６３との
密着性に優れたもの、例えばアルミナセラミックスやポ
リイミド系フィルムが使用される。

電極材６２．６３としては白金、根、金などが使用され
、真空蒸着、スパッタリングその他の成ＩＰｉ技術によ
り形成される。

電極支持基材６１上には、感光性樹脂よりなる絶縁保護
膜６４が形成され、電極材６２．６３を被覆する。絶縁
保護膜６４の形成にはホトリソグラフィーを適用し、電
極材６２．６３の露出部分、すなわち作用電極６２ａ、
対照電極６３ａ、接続部６２ｂ、６３ｂをそれぞれ設け
る。接続部６２ｂ、６２ｂには、リード線がはんだ付は
等の手段により接続されている。

第８図は、小型化された酵素電極を示している。

この酵素電極７０は、電極支持基材７１の両面７１ａ、
７１ｂにそれぞれ電極材７２．７３を形成し、電極支持
基材７１の面７１ａに絶縁保護膜７４を形成したアンペ
ロメトリックセンサ７０°を含んでいる。このアンペロ
メトリックセンサ７０”では、電極材７２のみが絶縁保
護膜７４で被覆され、電極材７２の２つの部分が露出し
て作用電極７２ａ及び接点部７２ｂとされるが、電極材
７３は全体が露出し、そのまま対照電極７３ａ、接点部
７３ｂとなる。

このアンペロメトリックセンサ７０°には、アセチルセ
ルロースよりなる過酸化水素選択透過膜７５がデイツプ
コートで形成され、作用電極７２ａ、参照電橋７３ａが
ｖｌ、覆される。過酸化水素選択透過膜７５の作用電極
７２ａ上には、固定化酵素層７６が滴下で形成される。

さらに、アセデルセルロースよりなる表面膜７７がデイ
ツプコートにより形成される。この場合、アンペロメト
リンクセンサ７０゛は過酸化水素検出電極となり、使用
される酵素は、反応の結果過酸化水素を生成するもの（
例えばＣ０Ｄ）でなければならない。接点部７２ａ、７
３ｂには、それぞれリード線（図示せず）がはんだ付は
等の手段により接続されるか、あるいはコネクタが直づ
けされる。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来のポテンショメトリックセンサ及びアンペロメ
トリックセンサを用いた生化学分析装置は、装置本体側
とセンサ側との双方にコネクタ部が設けられている。第
９図（ａ）では、センサＳよりのリード線２１、装置本
体Ｍよりのリード線１１．ｌにそれぞれセンザ側コネク
タＣ５、装置本体側コネクＣＭとが設けられ、両コネク
タＣｓ、ＣＨを試料溶液Ａより離れた所で結合させ、セ
ンサＳと装置本体Ｍとが導通する例を示している。また
、第９図（ｂ）では、センサＳに直付けされたコネクタ
Ｃ”、に、装置本体側コネクタＣ″８を結合させ、セン
サＳと装置本体Ｍとを導通ずる例を示している。いずれ
の場合でも、わずかの電流、電圧の変化を検出するため
には、漏れ電流やインピーダンスの低下を防ぐ必要があ
り、コネクタ部分の絶縁維持には注意を図る必要がある
。

しかるに、上記従来の生化学測定装置では、センサがコ
ネクタを備えていなければならないから、センサ自体が
小型化しても、その実効性は上がらない。また、センサ
を交換する時は、コネクタも交換しなければならず、セ
ンサの価格にはコネクタの価格も含まれることとなり、
ランニングコストが上昇してしまう。さらに、センサの
交換毎にコネクタの脱着が行われるから、コネクタの寿
命が短く、コネクタの防水にも気を使わなければならな
い。

この発明は上記に鑑みなされたもので、センサの小型化
・低価格化を実効あらしめ、コネクタの寿命が長く、セ
ンサ着脱の容易な生化学測定装置の提供を目的としてい
る。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用上記課題を解
決するため、この発明の生化学測定装置は、ケースに第
１のコネクタを挿入する挿入部を設け、この挿入部内に
は前記第１のコネクタと結合する第２のコネクタを設け
、前記第１のコネクタは、センサの挿入されるセンサ挿
入部を有し、このセンサ挿入部にはセンサの接点部に接
触する接点端子を備え、前記第１のコネクタと第２のコ
ネクタとの結合部及びセンサ接点部と接点端子との接触
部の少なくとも一方を防水絶縁する防水絶縁手段を備え
てなるものである。したがって、センサ自体にコネクタ
を設ける必要がなくなり、センサの小型化・低価格化を
実効あらしめると共に、センサの使い捨てが可能となり
、装置のランニングコストを低減することが容易となる
。

また、センサ着脱の際に、第１のコネクタと第２のコネ
クタの着脱を行う必要がないと共に、もし第１のコネク
タの接点端子が破損したとしても、第１のコネクタのみ
を交換すればよいから、コネクタ部分の寿命を長くする
ことができる。

（ホ）実施例〈実施例１〉この発明の第１の実施例を第１図乃至第３図に基づいて
以下に説明する。

第２図は、実施例生化学測定装置１の外観平面図である
。この実施例生化学測定装置ｌは、前述の第７図に示す
アンペロメトリックセンサ６０を用いるものである。２
はケースであり、このケース上面２ａには、表示器３、
電源スィッチ４、較正スイッチ５、測定スイッチ６が配
置されている。

一方、ケース側面２ｂには、挿入部７が設けられている
〔第１図（ａ）（ｂ）（Ｃ）参照〕。挿入部７内には、
第２のコネクタ８が設けられており、この第２のコネク
タ８は、ケース２内の図示しない回路基板にリード線９
により接続されている。

挿入部７内には、第１のコネクタケース１０が挿入され
る。この第１のコネクタケース１０には、センサ挿入口
１０ａ、前室部１０ｂ、後室部ＩＯＣが設けられており
、センサ挿入口１０ａは、前室ｔｏｂと連通しており、
前室部１０ｂと後室部１０ｃとはやはり連通している。

前室部１０ｂ内は、防水のための絶縁性ゲル１１で満た
されている。後室部１０ｃ内では、一対の接点端子１２
．１２がシーソ状に支持されており、その先端部は前記
前室部１０ｂ内に突出している。接点端子１２の後端部
は、ボタン１３により外部より押動可能とされている。

１４は、復帰用のコイルバネであり、接点端子１２とピ
ン１５とを導通する機能を果たしている。このピン１５
は、第１のコネクタケースｌＯより後方に突出している
。また第１のコネクタケースｌＯ外周面には、凹溝１０
ｄが形成され、Ｏリング１６が装着される。

挿入部７に第１のコネクタケース１０を挿入した時には
、ピン１５が第２のコネクタ８のピン挿入部８ａに挿入
され、ピン１５にバネ状接点８ｂが圧接し、第１のコネ
クタケース１０と第２のコネクタ８とが電気的に結合す
る。また、前記ボタン１３は、リース上面２ａの孔２ｃ
より、ケース上面２ａに突出する。０リング１６は、挿
入部７内面に密着し、第１のコネクタケース１０と第２
のコネクタ８との結合部が防水される。

センサ６０を装着するには、ボタン１３を押し、接点端
子１２先端部を持ち上げる。この状態でセンサ挿入口１
０ａに、センサ６０を突き当たるまで挿入しボタン１３
を離す。接点端子１２は、コイルバネ１４により元の状
態に復帰し、接点端子１２先端が、それぞれセンサ６０
の接点部６２ｂ、６３ｂに圧接し導通ずる。この時、セ
ンサ６０はセンサ挿入口１０ａ内面により位置決めされ
ており、接点端子１２が確実に接点部６２ｂ、６３ｂに
圧接する。また、絶縁性ゲル１１により、接点端子１２
．１２と接点部６２ｂ、６３ｂがつつみこまれ、防水絶
縁される。

第３図は、この生化学測定袋ｆｆｌの回路構成を説明す
るブロック図である。１８は、センサ６０に所定電圧を
印加するセンサ駆動回路である。センサ６０の出力電流
は、電流／電圧（１／Ｖ）変換器１９で電圧に変換され
た後、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０でデジ
タル信号に変換されて、ＣＰＵ２１に取り込まれる。Ｃ
ＰＵ２１は、メモリ２２に格納されている検量線にした
がって、物質濃度を決定し、これを表示器３に表示させ
る。

次に、この実施例生化学測定装置１の操作について説明
する。まず、生化学測定装置ｌにセンサ６０が装着され
ていない場合には、ボタン１３を押しながら、センサ挿
入口１０ａよりセンサ６０を挿入する。次に、電源スィ
ッチ４を押して電源をオンにし、さらに較正スイッチ５
を押す。この時に、予め定められた濃度の標準液をセン
サ６０の先端、すなわち作用電極６２ａ、対照電極６３
ａ上に滴下する。ＣＰＵ２１は、この時のセンサ６０の
出力に基づいて較正を行う。較正が終了すればその旨が
、表示器３に表示される。この表示を確認したならば、
センサ６０先端の標準液を洗い流すか、あるいは拭き取
る。

次に、測定スイッチ６を押し、試料をセンサ６０先端に
滴下し、表示器３より試料の濃度を読み取る。測定終了
を確認した後、続けて他の試料の測定を行う時は、セン
サ６０先端の測定済みの試料を洗い流すか拭き取った後
、再び測定スイッチ６を押し同様の操作を行う。途中で
較正が必要な時は較正スイッチ５を押し、センサ６０先
端に標準液を滴下する。

測定を終了する場合には、電源スィッチ４を再び押して
、電源をオフにする。センサ６０を交換する場合には、
電源をオフにしてからセンサ６０を引き抜けばよい。

もし、第１のコネクタケース１０が破損した場合には、
ボタン１３を押し込んで破損した第１のコネクタケース
１０を挿入部７より抜き取り、新しい第１のコネクタケ
ース１０を挿入部７に挿入する。

〈実施例２〉この発明の第２の実施例を、第４図及び第５図を参照し
ながら説明する。

第５図は、この実施例に係る生化学測定装置３１の外観
平面図である。この生化学測定装置３１は、本体ケース
３２とプローブケース３８とにより構成され、両者はリ
ード線３７で結ばれている。

本体ケース３２には、第１の実施例と同様、表示器３３
、電源スィッチ３４、較正スイッチ３５、測定スイッチ
３６が配備されている。

プローブケース３日先端には挿入部３９が設けられ、こ
の挿入部３９内には第２のコネクタ４０が設けられてい
る（第４図（ａ）［有］）参照〕。このコネクタ４０に
は、前記リード線３７が接続され、コネクタ４０が本体
ケース３２内の回路基板と導通することになる。なお、
生化学測定装置３１の回路構成は第１の実施例の場合と
同様である。

挿入部３９内には、第１のコネクタケース４１が挿入さ
れる。第１のコネクタケース４１には、センサ挿入口４
１ａと、このセンサ挿入口４１ａと連通ずる端子室４１
ｂとが設けられている。端子室４１ｂ内にはバネ状の接
点端子４２．４２が突出すると共に絶縁性ゲル４３で満
たされている。

接点端子４２．４２の基端部はそれぞれ第１のコネクタ
ケース４１に支持され、ピン４４に導通している。これ
らピン４４は、コネクタケース４１より後方に突出し、
コネクタ４０のピン挿入部４０ａにそれぞれ挿入されて
、バネ状接点４０ｂが接触する。第１のコネクタケース
４１外周面に溝４１ｃが凹設され、０リング４５が装着
される。

このＯリング４５は挿入部３９内面に密着し、第２のコ
ネクタ４０を防水する。

第１のコネクタケース４１には、センサ挿入口４１ａよ
り酵素電極７０（又はアンペロメトリックセンサ７０゛
）が挿入される。センサ接点部７２ｂ、７３ｂと接続端
子４２．４２との接触箇所は絶縁性ゲル４３により防水
絶縁される。この時、センサ７０を突き当たるまでセン
サ挿入口４１ａに挿入すれば、センサ７０はセンサ挿入
口４１ａ内面に案内されて、正しく位置決めされ、接点
端子４２．４２が確実に電極接点部７２ｂ、７３ｂに接
触する。

次に、この生化学測定装置３１の操作を説明する。まず
、プローブケース３日に酵素電極７０を装着する。そし
て電源スィッチ３４を押し、電源をオンにする。さらに
、較性スイッチ３５を押して、酵素電極７０先端部を標
準液中に入れて、図示しないＣＰＵに較正処理を行わせ
る。

較正終了を確認したら、酵素電極７０先端部に付着する
標準液を洗い流すか、拭き取った後、測定スイッチ３５
を押して、酵素電極１０先端部を試料中に入れる。測定
結果は、表示器３３に表示される。

続けて他の試料を測定する場合には、酵素電極７０先端
部に付着した試料を洗い流すかあるいは拭き取って、再
び測定スイッチ３６を押し、測定する試料に酵素電極７
０先端部を入れる。以下、この操作を繰り返し、多数の
試料を順次測定して行くことができる。途中で較正が必
要となった時は、較正スイッチ３５を押して、酵素電極
７０先端を標準液中に入れる。なお、試料の量が十分で
あり、同一種類の試料を測定する場合には、酵素電極７
０先端部に付着する液を洗い流したり拭き取ることなく
、次々に試料中へ酵素電極７０先端部を入れていけばよ
い。

測定が終了すれば、電源ボタン３４を押し、電源をオフ
にして、酵素電極７０をプローブケース３８より拭き取
る。なお、電源オフ後、酵素電極７０をプローブケース
３８に装着したままにしておくこともできる。

この実施例生化学測定装置３１は、ハンディな操作で、
例えばタンク内の試料分析を行え、試料をビーカー等の
容器にサンプリングする必要もない。また、試料が危険
な場合でも距離を保って測定を行うことができる。

〈実施例３〉この発明の第３の実施例を第６図に基づいて以下に説明
する。

この実施例生化学測定装置５１は、ケース５２がペンシ
ル状をしており、携帯に便利なものとなっている〔第６
図（ａ）参照］。ケース５２の先端部５２ａには、第２
の実施例と同様に挿入部５５が設けられ、第１のコネク
タケース４１が挿入される。もちろん、この部分は第１
の実施例と同様の構成にしてもよい。

ケース５２の中央部には、液晶等よりなる表示部５３が
設けられている。また、ケース後端部５２ｂには回転式
スイッチ５４が設けられている〔第６図（ｂ）も参照〕
。この生化学測定装置５１の回路構成は、第１の実施例
の場合と同様である。

この生化学測定装置５１の操作は、まず酵素電極１０を
ケース先端部５２ａに装着する。次に、スイッチ５４を
右に一段回して（ＣＡＬ）較正状態とし、酵素電極７０
を標準液中に入れて、較正を行う。較正が終了したのを
確認して、酵素電極７０先端に付着した標準液を洗い流
すか拭き取る。

較正終了を確認したら、スイッチ５４をさらに右に一段
回して（ＭＥＡ）、酵素電極７０先端を試料中に入れる
。測定終了を確認した後、続けて測定を行う場合には、
酵素電極７０先端に付着した試料を洗い流すか拭き取っ
て、酵素電極７０を次の試料溶液中に入れる。途中で較
正が必要な時は、スイッチ５４を左へ一段回して較正状
態として、酵素電極７０先端を標準液中に入れればよい
。

（へ）発明の詳細な説明したように、この発明の生化学測定装置は、ケー
スに第１のコネクタを挿入する挿入部を設け、この挿入
部内に前記第１のコネクタと結合する第２のコネクタ・
を設け、前記第１のコネクタは、センサの挿入されるセ
ンサ挿入部を有し、このセンサ挿入部にはセンサの接点
部に接触する接点端子を備え、前記第１のコネクタと第
２のコネクタとの結合部及びセンサ接点部と接点端子と
の接触部の少なくとも一方を防水絶縁する防水絶縁手段
とを備えてなるものである。従って、センサの小型化、
低価格化を実効あらしめ、生化学測定装置の小型化を可
能とするとともに、ランニングコストが下がりセンサの
使い捨てが可能となり、臨床分析の分野においては、例
えばベットサイドでの迅速な血糖値測定、食品分析の分
野においては、食品中の糖分やアミノ酸測定、環境分野
においては、現場での水質検査等、その用途も大きく広
がる。また、第１のコネクタと第２のコネクタの二段構
成としているから、生化学測定装置のコネクタ部の寿命
を長くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、この発明の第１の実施例に係る生化学
測定装置のコネクタ構造を説明する要部縦断面図、第１
図□□□）は、同コネクタ構造の第１のコネクタケース
を抜き出した状態を説明する要部縦断面図、第１図（Ｃ
）は、同コネクタ構造を説明するための側面図、第２図
は、前記生化学測定装置の外観平面図、第３図は、同生
化学測定装置の回路構成を説明するブロック図、第４図
（ａ）は、この発明の第２の実施例に係る生化学測定装
置のコネクタ構造を説明する要部縦断面図、第４図（ｂ
）は、同コネクタ構造の第１のコネクタケースを抜き出
した状態を説明する要部縦断面図、第５図は、前記生化
学測定装置の外観平面図、第６図（ａ）は、この発明の
第３の実施例に係る生化学測定装置の側面図、第６図（
ｂ）は、同生化学測定装置の回転式スイッチを説明する
図、第７図（ａ）は、アンペロメトリックセンサの外観
平面図、第７図（ｂ）及び第７図（Ｃ）は、それぞれ同
アンペロメトリックセンサの第７図（ａ）中■ｂ−■ｂ
線、■Ｃ−■Ｃ線における断面図、第８図（ａ）は、酵
素電極の外観平面図、第８図（ｂ）及び第８図（Ｃ）は
、それぞれ同酵素電極の第８図（ａ）中■ｂ−■ｂ線、
■Ｃ−■Ｃ線における断面図、第９図（ａ）及び第９図
（ｂ）は、それぞれ従来の生化学測定装置の装置本体と
センサとの接続を説明する図である。２・５２：ケース、７・３９・５５：挿入部、８・４０
：第２のコネクタ、１０・４１：第１のコネクタケース、１１・４３：絶縁性ゲル、１２・４２；接点端子、３８ニブローブケース、６０：アンペロメトリックセンサ、７０；酵素電極、６２ｂ・６３ｂ・７２ｂ・７３ｂ：接点部。７２ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ケースに第１のコネクタを挿入する挿入部を設け
、この挿入部内には前記第１のコネクタと結合する第２
のコネクタを設け、前記第１のコネクタは、センサの挿
入されるセンサ挿入部を有し、このセンサ挿入部にはセ
ンサの接点部に接触する接点端子を備え、前記第１のコ
ネクタと第２のコネクタとの結合部及びセンサ接点部と
接点端子との接触部の少なくとも一方を防水絶縁する防
水絶縁手段を備えてなる生化学測定装置。