JPH11326262A

JPH11326262A - バイオセンサ

Info

Publication number: JPH11326262A
Application number: JP10150631A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakajima; 聡中嶋; Toshihiko Ogura; 俊彦小椋
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】より微量な試料で簡便かつ確実に正確な測定
を行うことができるバイオセンサを提供する。【解決手段】バイオセンサ本体１と試料採取部材１１
とは別体構成である。試料採取部材１１は略直方体形状
で開口部１２，１３によって外部に連通する中空内部１
４を有する筒状体である。絶縁性の基板２上に接続部
３，リード部４，作用極６，参照極７が形成されてい
る。リード部４は絶縁膜８によって覆われている。基板
２の半円形端部の作用極６，参照極７は試薬層に覆わ
れ、感応部１０が形成されている。開口部１２又は１３
から血液等の液体試料を毛管現象を利用して吸引し、中
空内部１４に充填された試料量を確認し、開口部１２を
指等で塞ぎ、開口部１３から感応部１０を矢印Ｂに従っ
て挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体試料中の特定成
分を定量するためのバイオセンサの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、尿，血液，体液等の生体試料中の
特定成分の定量を行う場合に、センサの測定濃度範囲が
これらの測定対象物質の濃度より低いと、試料を希釈し
たり、希釈手段を内蔵した装置が必要であった。

【０００３】これに対して、近年センサの改良により、
特開平９−３０４３３０号公報記載のセンサのように無
希釈で測定できるセンサが提案されている。図１１
（ａ）はこのセンサを用いた尿測定器１００であり、図
１１（ｂ）はセンサ１０１の検出部１００ａにおける断
面図である。センサ１０１は、絶縁基板１０２上の電極
１０３表面に高分子膜１０４をコートし、かつ固定化酵
素膜１０５上に高分子膜１０６を形成することで、試料
を希釈することなく直接測定できるものである。このよ
うなセンサは繰り返して利用することを前提とし、測定
後の洗浄の便宜のためオープン構造となっているため、
多くの試料量が必要となっていた。

【０００４】このため、血液や体液のように身体を侵襲
して採取する試料を測定対象とし、より微量で測定でき
るセンサとして、特公平６−５８３３８号記載のセンサ
２００が提案されている。図１２（ａ）はバイオセンサ
２００の外観を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は同分
解斜視図である。

【０００５】このセンサは導入口２０１に血液等の試料
を接触させ、反応層における酵素反応を電極系２０２，
２０３によって検出することにより、血液中のグルコー
ス等の成分の濃度を測定するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセンサ２００では、導入口２０１を試料に接触させ
ると反応層における反応が開始し、直ちに測定が行われ
る。従って、測定に必要な試料量が反応層に供給されな
い場合でも測定が開始されてしまうので、測定精度が低
下するとともに、センサや試料が無駄になっていた。こ
のため、正確な測定を行うには結果的に多くの試料量が
必要となり、取り扱いも不便であった。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の課題を解決す
るためになされたものであって、その目的とするところ
は、より微量な試料で簡便かつ確実に正確な測定を行う
ことができるバイオセンサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、少なくとも作用極と参照極とを備え
た電極系と、少なくとも酵素を含む反応層とを備え、前
記電極系と前記反応層とを含む感応部に液体試料を供給
し、該液体試料と前記酵素との反応による電気化学現象
を前記電極系で検知して前記液体試料中の特定成分の濃
度を測定するバイオセンサにおいて、前記感応部を有す
るバイオセンサ本体と、前記液体試料を採取して前記感
応部に供給する試料採取部材とを別体としたことを特徴
とする。

【０００９】このようにすれば、試料採取部材による液
体試料の採取動作と感応部への液体試料の供給動作とを
分離することができるので、測定に必要な試料量を採取
したことを確認した上で、液体試料と酵素との反応を開
始させることができる。従って、液体試料，センサや時
間を無駄にすることがなく、より微量の試料でも確実に
正確な測定を行うことができる。

【００１０】また、液体試料の採取には、試料採取部材
のみを移動させれば足りる。試料採取部材とバイオセン
サ本体とを別体構成としているので、試料採取部材を小
型化でき、身体を侵襲してその部位から直接液体試料を
採取する場合でも、より多様な部位から簡便に採取を行
うことができる。

【００１１】また、試料採取部材とバイオセンサ本体と
を別体構成としているので、感応部等と試料採取部材と
を異なる工程で形成することができるので、製造時間の
短縮化が可能となる。さらに、バイオセンサ本体側には
試料採取機能を設ける必要がないので、バイオセンサ本
体の構造を簡略化でき、製造コストの低減を図ることが
できる。例えば、感応部支持部材上に電極系を形成し、
反応層を担持するような簡単な開放構造のバイオセンサ
本体も可能となる。

【００１２】第２の発明は、第１の発明において、前記
試料採取部材は、２つの開口部と中空内部を備え、少な
くともいずれか一方の開口部を液体試料に接触させて毛
管現象によって前記液体試料を中空内部に吸引する筒状
体であり、前記感応部を前記試料採取部材の前記中空内
部に挿入することによって、前記液体試料を前記感応部
に供給することを特徴とする。

【００１３】このようにすれば、簡単な構成で液体試料
を採取できる試料採取部材を提供することができる。ま
た、少なくともいずれか一方の開口部を液体試料に接触
させるだけで液体試料を採取することができるので、簡
便に試料採取を行うことができる。

【００１４】また、２つの開口部と中空内部を備えた筒
状体の試料採取部材の中空内部に液体試料を吸入するよ
うになっているので、感応部を前記試料採取部材の前記
中空内部に挿入することによって、感応部全体に液体試
料を供給することができ、高速かつ均一な反応が可能と
なる。従って、測定時間が短縮できるとともに、簡便に
正確な測定を行うことができる。

【００１５】第３の発明は、第２の発明において、前記
試料採取部材の中空内部は予備空間部を有し、該予備空
間部は液体試料吸引時には液体試料に満たされないが、
前記感応部挿入時には該感応部によって排除された液体
試料が導入されることを特徴とする。

【００１６】このようにすれば、試料採取部材の中空内
部に吸入された液体試料をバイオセンサ本体の感応部に
供給するために、感応部を中空内部に挿入した時に、感
応部を含むバイオセンサ本体によって排除された液体試
料が予備空間部に導入されるので、試料採取部材からあ
ふれて周囲を汚したりすることがない。

【００１７】第４の発明は、第２又は第３の発明におい
て、前記感応部を前記試料採取部材に挿入する際に前記
感応部と試料採取部材との位置決めを行うための位置決
め手段を前記バイオセンサ本体及び試料採取部材の少な
くともいずれか一方に設けたことを特徴とする。

【００１８】このように位置決め手段を設ければ、液体
試料を的確に感応部に供給することができるので、正確
な測定を行うことができる。

【００１９】第５の発明は、第４の発明において、前記
バイオセンサ本体に前記試料採取部材の開口部の縁部に
当接して位置決めを行う前記位置決め手段を設け、前記
感応部を前記開口部から挿入する際に該開口部からあふ
れる液体試料を吸収する試料吸収部を前記位置決め手段
に備えたことを特徴とする。

【００２０】このようにすれば、位置決め手段が試料採
取部材の開口部の縁部に当接するまでバイオセンサ本体
を挿入すれば位置決めができるので、簡便に正確な測定
を行うことができる。

【００２１】また、位置決め手段に試料吸収部を備えれ
ば、バイオセンサ本体を挿入した側の開口部から液体試
料があふれる場合でも、これを吸収することができるの
で、周囲を汚すこともない。位置決め部材自体を試料を
吸収する部材で形成すれば、さらに部品点数の削減を図
ることができる。

【００２２】第６の発明は、第２乃至５の発明におい
て、前記試料採取部材は前記バイオセンサ本体に装着さ
れており、前記試料採取部材で前記液体試料を採取した
後に、該試料採取部材から前記感応部に該液体試料を供
給することを特徴とする。

【００２３】このようにバイオセンサ本体の一部をあら
かじめ試料採取部材の中空内部に挿入する等して装着し
ておけば、液体試料を採取した後の試料の供給動作をよ
り容易かつ確実に行うことができる。

【００２４】第７の発明は、第２乃至第６の発明におい
て、前記試料採取部材は微小間隙を隔てて対向する内壁
を有し、前記開口部のうち少なくともいずれか一方は該
内壁の端部に形成されていることを特徴とする。

【００２５】このようにすれば、簡易な構成で毛管現象
によって開口部から液体試料を吸引する試料採取部材を
形成することができる。

【００２６】第８の発明は、第１乃至第７の発明におい
て、前記試料採取部材を透光性部材にて形成したことを
特徴とする。

【００２７】このように試料採取部材を、透明又は半透
明の透光性部材によって形成すれば、採取された液体試
料量と目視によって簡単に確認することができる。従っ
て、試料不足の状態で測定を行うことがなく、高精度の
測定を簡単に行うことができる。また、測定の失敗によ
り、液体試料，センサや時間を無駄にすることもない。

【００２８】第９の発明は、第１の発明において、前記
試料採取部材は滴下された液体試料を保持するための試
料保持部と、前記感応部を該試料保持部へ案内する案内
手段とを有し、前記案内手段に従って案内された前記感
応部に前記試料保持部から前記液体試料を供給すること
を特徴とする。

【００２９】このようにすれば、試料採取部材を身体の
侵襲部位等に直接接触させて吸引等の方法により採取す
ることができない場合でも、液体試料を滴下し、試料保
持部に保持された液体試料量を確認した上で、感応部に
供給することができるので、液体試料，センサや時間を
無駄にすることがなく、より微量の試料でも正確に測定
を行うことができる。また、試料保持部を外部に開放さ
れた構成とすれば、滴下による採取及び目視による試料
量の確認がより簡単かつ確実となる。

【００３０】また、案内部材を設けているので、液体試
料を容易かつ確実に感応部に供給することができる。

【００３１】第１０の発明は、第１乃至第９の発明にお
いて、前記バイオセンサ本体は絶縁性の基板を有し、該
基板上の端部近傍に前記電極系を形成するとともに前記
反応層を担持して前記感応部を設けたことを特徴とす
る。

【００３２】これによれば、簡単な構造のバイオセンサ
を形成することができ、製造工程の簡略化及び低コスト
化が可能となる。また、基板上に電極系を形成した後に
反応層を形成することができるので、反応層に熱的又は
機械的作用を及ぼすおそれがなく、安定的に形成するこ
とができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。

【００３４】（第１の実施形態）図１（ａ）は本発明の
第１の実施形態に係るバイオセンサ本体１の上面図であ
り、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【００３５】まず、バイオセンサ本体１の構成及び製造
方法について説明する。

【００３６】このバイオセンサ本体１では、ポリエチレ
ンテレフタレートからなる絶縁性のフィルムの基板２上
にスクリーン印刷法によりカーボンペーストを印刷して
熱乾燥又はＵＶ照射により硬化させて接続部３，リード
部４，電極部５を形成している。接続部３は測定装置本
体に接続されて検知信号の出力等を行う部分であり、作
用極６及び参照極７からなる電極部（電極系）５は試薬
と液体試料との反応による電気化学現象を検知する部分
であり、リード部４は接続部３と電極部５とを接続する
部分である。

【００３７】基板２は一端が半円形状に形成された略矩
形をなす。電極部５は半円形状の端部２ａ近傍に形成さ
れる。

【００３８】次に、電極部５及び接続部３を除くリード
部４を絶縁膜８で覆い、各領域を明確化した。この絶縁
膜８は、絶縁性ペーストを印刷し、熱乾燥又はＵＶ照射
により硬化させて形成する。絶縁膜８によって電極部側
は半円板状に基板面が露出している。

【００３９】次に、試薬液を露出した電極部５表面を覆
うように展開させ、乾燥させて試薬層（反応層）９を形
成する。試薬液はグルコース酸化酵素（グルコースオキ
シダーゼ，ＧＯＤ）０．２％と電子伝達物質のフェリシ
アン化カリウム１％と親水性低分子のフルクトース２．
０％の混合溶液であり、これを５μｌ滴下し、温度２３
°Ｃ，湿度５０％の環境下で乾燥させた。本実施形態で
は、基板２の半円形状端部２ａに設けられた電極部５及
び試薬層９によって感応部１０が形成されている。

【００４０】図２（ａ）は試料採取部材１１の上面図で
あり、図２（ｂ）は図２（ａ）の左側からみた正面図で
ある。

【００４１】試料採取部材１１は、扁平な略直方体形状
で、２つの開口部１２，１３を有する中空の筒状体であ
り、中空内部１４も略直方体形状をなす。試料採取部材
１１は合成樹脂等により形成することができる。

【００４２】試料採取部材１１の中空内部１４の内壁１
４ａ，１４ｂは微小間隙を介して対向しており、開口部
１２の縁部１２ａ，１２ｂはこの内壁１４ａ，１４ｂの
端部に形成されて同様に微小間隙を介して対向している
（開口部１３側も同様である。）。内壁１４ｃ，１４ｄ
はバイオセンサ本体１を挿入する際の幅方向の移動を規
制するとともに案内する案内部をなす。

【００４３】開口部１２又は開口部１３に血液等の液体
試料を接触させると、毛管現象により液体試料が中空内
部１４に吸引される。中空内部１４の容積は測定に必要
な試料量を保持できる程度に形成する。試料採取部材１
１を透明又は半透明に形成することにより、適量の液体
が採取できているか否かの確認を容易かつ確実に行うこ
とができる。

【００４４】以下に、バイオセンサ本体１を用いて測定
を行う測定装置の構成について説明する。

【００４５】図３は、バイオセンサ本体１を用いた測定
装置の主要部の概略構成を示すブロック図である。

【００４６】作用極６は、出力を抵抗２１を介して反転
入力端子に帰還させ、非反転入力端子を接地したオペア
ンプ２２からなるＩ−Ｖ変換部２３の反転入力端子に接
続されている。作用極によって検出された電流はＩ−Ｖ
変換部２３によって電圧に変換される。この電圧はＡ−
Ｄ変換回路２４によってディジタル信号に変換されて、
ＣＰＵ，メモリ等からなる制御回路２５に入力される。

【００４７】参照極７は、出力を反転入力端子に帰還さ
せたオペアンプ２６からなるバッファ回路２７の出力に
接続されており、非反転入力端子に入力される電圧はス
イッチ２８によりＶ₁ ，Ｖ₂ に切り替えられるようにな
っている。このスイッチ２８は制御回路２５からの信号
により電圧の切替を行う。

【００４８】制御回路２５には、バイオセンサ本体１の
装置本体への装着の有無を検出するセンサ検出部２９及
び測定結果等の情報を表示する表示部３０が接続されて
いる。

【００４９】以下に、試料採取部材１１，バイオセンサ
本体１及び測定装置を用いた測定手順について、血液を
液体試料とする場合を例として説明する。

【００５０】まず、血液を採取するために、試料採取部
材１１のみを指等の侵襲部位へ移動させ、いずれかの開
口部１３又は１４を血液に接触させる。血液が毛管現象
によって吸引され、中空内部１４内に充填される。

【００５１】センサ本体１が測定装置本体に装着されて
いると、センサ検出部２９がこれを検出し、制御回路２
５からの信号によってスイッチ２８を２８ａ側に接続
し、参照極７・作用極６間に電圧Ｖ₁ （０．１５Ｖ）を
印加する。電圧Ｖ₁ が印加された状態で、必要量の血液
が充填されているのを確認し、開口部１２を指で塞ぎ、
図４（ａ）に矢印Ｂで示すように開口部１３からバイオ
センサ本体１の感応部１０を挿入する。図４（ｂ）に示
すように、感応部１０が中空内部１４に挿入されると、
液体試料に接触した試薬層９は直ちに溶解して、酵素反
応を開始する。この酵素反応の開始によって、電極反応
電流が検出されるとともにフェリシアン化カリウムが還
元されてフェロシアン化カリウムへの変化を開始する。

【００５２】制御部回路２５は電極反応電流を検出する
とスイッチ２８を切り替えて非反転入力端子に電圧を印
加しない状態とする。

【００５３】酵素反応の開始から１０秒後に、スイッチ
２８を２８ｂ側に切り替えて参照極７・作用極６間にフ
ェロシアン化カリウム酸化電位である電圧Ｖ₂ （０．６
５Ｖ）を印加する。電圧をＶ₂ に変更してから５秒後か
ら１０秒後の酸化電流量を測定する。酸化電流量はフェ
ロシアン化カリウム量に、フェロシアン化カリウム量は
酵素反応量に、酵素反応量は基質量（試料中のグルコー
ス量）にそれぞれ比例するので、酸化電流量の測定によ
って試料中のグルコース濃度を測定することができる。
酵素反応開始からＶ₂ 印加までの時間は、フェロシアン
化カリウムの蓄積を待つためのものなので、試料，酵素
の種類等に応じて適宜設定すればよい。また、電圧のＶ
₂ への変更後の電流測定期間も反応に応じて適宜設定す
ればよい。

【００５４】このように、試料採取部材１１のみを移動
させて液体試料を採取することができるので、侵襲部位
等の採取対象部位の位置や形状を問わず、容易に液体試
料を採取することができる。

【００５５】また、液体試料の充填量を確認した上で、
測定を開始することができるので、試料量不足による精
度の低下を防止することができるとともに、センサや試
料を無駄にすることもない。

【００５６】また、液体試料を充填した試料採取部材１
１に感応部１０を挿入することにより、液体試料は感応
部１０全体に供給されるので、高速で均一な酵素反応が
可能となり、精度の向上と測定時間の短縮が可能とな
る。

【００５７】また、バイオセンサ本体１には、試料採取
機能が不要となるので、センサ本体１の構造が簡単にな
り、簡便かつ廉価で製造することができる。

【００５８】また、電極部５の製作後に試薬層９を形成
することができるので、試薬層９に機械的，熱的作用が
働くことがなく、安定した形成が可能となる。

【００５９】本実施形態では、基板２をポリエチレンテ
レフタレートによって形成しているが、これに限られる
ものではなく、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレ
ンサルファイド、ポリカーボネート、ポリアリルレー
ト、ポリエーテルサルファイド、ポリイミド等からなる
樹脂シートやプラスチック、セラミックス、ガラス薄
板、紙等から適宜選択することができる。

【００６０】また、カーボンペーストのスクリーン印刷
によって電極６，７を形成しているが、電極材料及び形
成方法はこれに限られるものではなく、試薬の反応原理
に適した材料及び形成方法を選択することができる。例
えば、白金、金、銀、塩化銀、鉄、亜鉛、ニッケル、パ
ラジウム等の材料からなる電極を蒸着法、スパッタリン
グ法、メッキ法、イオンプレーティング等の薄膜形成法
によって製造することもできる。

【００６１】絶縁膜８は絶縁膜材を直接コートしてもよ
いし、絶縁性フィルムを接着剤で固定するようにしても
よい。

【００６２】試薬液中の酵素も被定量物質に応じて適宜
選択することができ、例えば、乳酸オキシダーゼ、アル
コールオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ウ
リカーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ等が挙げられる。

【００６３】電子伝達物質についても、電極反応に応じ
て、フェリシアン化カリウムの他にフェロセン化合物や
ｐ−ベンゾキシノン等を用いることができる。

【００６４】試薬層９も本実施形態のように滴下した試
薬液の乾燥によって形成する場合に限られず、スクリー
ン印刷法等の方法を適宜選択することができ、酵素と電
子伝達物質だけでは薄膜化が困難な場合には容易に薄膜
状にするための支持材や架橋剤を加えてもよい。

【００６５】また、本実施形態では、試薬層９は基板２
の半円形の端部２ａ全体に形成されているが、部分的に
覆うようにしてもよい。

【００６６】本実施形態では、感応部１０は基板２の半
円形の端部２ａに形成されているが、端部の形状をこの
ようなものに限られず、台形や他の多角形でもよい。

【００６７】本実施形態は、作用極６と参照極７の２電
極で構成しているが、さらに対極を設けて３電極で構成
してもよい。このようにすれば、血液等の高抵抗の液体
試料を分析・定量する場合でも高精度の測定が可能とな
る。対極を設ける場合には、図２でオペアンプ２６の非
反転入力端子側に接続すればよい。

【００６８】（第２の実施形態）図５（ａ）は第２の実
施形態に係るバイオセンサのセンサ本体３１を示す上面
図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の左側からみた正面
図である。試料採取部材については第１の実施形態と同
様であるので同様の符号を用いて説明を省略する。バイ
オセンサ本体及び測定装置の構成並びに測定方法は第１
の実施形態とほぼ同様であるので同様の構成については
同様の符号を用いて説明を省略する。

【００６９】本実施形態では、バイオセンサ本体３１の
基板２の側面２ｂに突出するストッパ部（位置決め手
段）３２を設けている。

【００７０】液体試料を充填した試料採取部材１１に感
応部１０を挿入したときに、図６に示すように、試料採
取部材１１の開口部１３の縁部１３ａがストッパ部３２
に当接して移動を規制されるので、試料採取部材１１と
バイオセンサ本体３１との位置決めが容易にでき、液体
試料を試薬層９に確実に供給することができる。

【００７１】また、本実施形態では、試薬層９を基板の
半円形端部２ａの全体ではなく、作用極６及び参照極７
の先端部を含む部分のみに形成している。このように半
円形端部２ａの一部のみに試薬層９を形成すると、試薬
液が少なくて済み製造時間も短縮できる。一方、半円形
端部２ａを試料採取部材１１の中空内部１４に挿入すれ
ば試薬層９は均一に接触するので測定に影響することは
ない。

【００７２】ストッパ部３２の位置は、試料採取部材１
１の大きさに応じて適宜設定すればよい。ストッパ部３
２の形状及び大きさについても、試料採取部材１１の開
口部１２又は１３の縁部に当接するものであればよい。

【００７３】（第３の実施形態）図７（ａ）は第３の実
施形態に係るバイオセンサのバイオセンサ本体４１を示
す上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の左側からみ
た正面図である。試料採取部材については第１の実施形
態と同様であるので同様の符号を用いて説明を省略す
る。バイオセンサ本体及び測定装置の構成並びに測定方
法は第１の実施形態とほぼ同様であるので同様の構成に
ついては同様の符号を用いて説明を省略する。

【００７４】本実施形態では、ストッパ部材（位置決め
部材）４２が、リード部４と絶縁膜８が形成された基板
２の周囲を短手方向（感応部挿入方向に直交する方向）
に取り囲むように形成されている。ストッパ部材４２
は、長手方向（感応部挿入方向）に直交する方向に突出
しており、感応部１０を試料採取部材１１に挿入する
と、開口部１３の縁部が当接して、試料採取部材１１と
バイオセンサ本体４１との相対位置を規制する。このよ
うにすれば、試料採取部材１１とバイオセンサ４１との
位置決めが容易にでき、液体試料を試薬層９に確実に供
給することができる。

【００７５】このストッパ部材４２を多孔体等の液体試
料と吸引する部材にて形成することにより、感応部１０
の挿入によってあふれる液体試料を吸引して漏れを防止
することができる。本実施形態では、位置決め手段を構
成するストッパ部材４２自体が試料吸収部となってい
る。

【００７６】また、本実施形態では、第２の実施形態と
同様に、試薬層９を基板の半円形端部２ａの全体ではな
く、作用極６及び参照極７の先端部を含む部分のみに形
成している。このように半円形端部２ａの一部のみに試
薬層９を形成すると、試薬液が少なくて済み製造時間も
短縮できる。一方、半円形端部２ａを試料採取部材１１
の中空内部１４に挿入すれば試薬層９は均一に接触する
ので測定に影響することはない。

【００７７】ストッパ部材４２の位置は、試料採取部材
１１の大きさに応じて適宜設定すればよい。ストッパ部
材４２の形状及び大きさについても、試料採取部材１１
の開口部の縁部に当接するものであればよく、バイオセ
ンサ本体４１の上面のみに設ける等、周方向の一部のみ
に設けてもよい。

【００７８】（第４の実施形態）図８（ａ）は第４の実
施形態に係るバイオセンサの試料採取部材５１を示す上
面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の右側からみた背
面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の左側からみた正
面図である。バイオセンサ本体及び測定装置の構成は第
１乃至第３の実施形態と同様であるので説明を省略し、
試料採取部材について説明する。

【００７９】試料採取部材１１では、中空内部１４は略
直方体形状をなし、開口部１２，１３は同じ大きさであ
ったが、本実施形態に係る試料採取部材５１は、開口部
５２と開口部５２の大きさが異なっている。

【００８０】内壁５１ａと内壁５１ｂとは微小間隙を隔
てて対向し、開口部５２及び開口部５３の端部に形成さ
れている。

【００８１】試料採取部材５１の中空内部には、内壁５
１ａ・内壁５１ｂ間及び内壁５１ｃ・内壁５１ｄ間の距
離がほぼ一定の筒部５４ａと内壁５１ｃ，内壁５１ｄが
開口部５３に向けて次第に離間するテーパー面をなす予
備空間部５４ｂとが設けられている。

【００８２】開口部５２を液体試料を接触させると、吸
引された液体試料は、筒部５４ａに充填され、予備空間
部５４ｂまでは達しない。次に、開口部５２又は開口部
５３を指等で塞いで、他方の開口部からバイオセンサ本
体１の感応部１０を挿入すると、感応部１０によって排
除される液体試料は、筒部５４から予備空間部５４ｂに
逃げて予備空間部５４ｂを満たすので、液体試料が試料
採取部材５１からあふれて周囲を汚すことがない。

【００８３】（第５の実施形態）図９（ａ）は第５の実
施形態に係るバイオセンサの試料採取部材６１を示す上
面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ断面図で
あり、図９（ｃ）は図９（ａ）の右側からみた背面図で
ある。バイオセンサ本体及び測定装置の構成は第１乃至
第３の実施形態と同様であるので同様の符号を用いて説
明を省略する。

【００８４】試料採取部材６１は略矩形板状の底部と底
部の短手方向の両端部に沿って設けられたガイド部６
３，６４とからなる。

【００８５】図９（ｂ）に示すように、底部６２の長手
方向の一方の端部近傍の表面６２ａに凹状に窪む試料保
持部６５が形成されている。試料保持部６５の大きさ
は、反応に必要なだけの液体試料を保持できる程度の大
きさに形成する。試料保持部６５の形状は、試薬層９の
形状に合わせて形成することが望ましい。

【００８６】ガイド部６３，６４は、底部表面６２ａに
直交する方向に突出する幅方向ガイド部６３ａ，６４ａ
と、幅方向ガイド部６３ａ，６４ａから底部表面６２ａ
と所定距離だけ隔てて底部表面６２ａに平行かつ互いに
対向するように延設された高さ方向ガイド部６３ｂ，６
４ｂとを有する。

【００８７】試料採取部材６１を用いて測定する場合に
は、底部表面６２ａが水平かつ上向きとなるように試料
採取部材６１を保持し、試料保持部６５に液体試料を滴
下し、バイオセンサ本体１の感応部１０を試薬層９及び
電極部５が底部表面６２ａに対向するように、背面側
（図９（ａ）右側）から幅方向ガイド部６３ａ，６４ａ
及び高さ方向ガイド部６３ｂ，６４ｂに沿って挿入す
る。このときバイオセンサ本体１の短手方向（幅方向）
の移動は幅方向ガイド部６３ａ，６４ａによって規制さ
れるとともに案内され、厚み方向の移動は高さ方向ガイ
ド部６３ｂ，６４ｂによって規制されるとともに案内さ
れる。従って、試薬層９を試料保持部６５に貯留する液
体試料と正確に接触させることができる。

【００８８】バイオセンサ本体に第２又は第３の実施形
態のようなストッパ部材を設ければ、バイオセンサ本体
の長手方向の位置決めもさらに正確に行うことができ
る。

【００８９】このようにすれば、液体試料の充填量を目
視して確認した上で、測定を開始することができるの
で、試料量不足による精度の低下を防止することができ
るとともに、センサや試料を無駄にすることもない。

【００９０】また、試料保持部６５に感応部１０を接触
させることにより、液体試料は感応部１０全体に供給さ
れるので、高速で均一な酵素反応が可能となり、精度の
向上と測定時間の短縮が可能となる。

【００９１】また、バイオセンサ本体には、試料採取機
能が不要となるので、センサ本体の構造が簡単になり、
簡便かつ廉価で製造することができる。

【００９２】（第６の実施形態）図１０（ａ）は第６の
実施形態に係るバイオセンサ７０の上面図であり、図１
０（ｂ）は図１０（ａ）の下側からみた側面図である。

【００９３】バイオセンサ７０では、バイオセンサ本体
７１と試料採取部材７２とが別体構成であるが、あらか
じめセットされている。

【００９４】試料採取部材７２は第１の実施形態に係る
試料採取部材とほぼ同様の構成を有しているので、同様
の構成については同様の符号を用いて説明を省略する。

【００９５】試料採取部材７２は、扁平な略直方体形状
で２つの開口部１２，１３によって外部に連通する略直
方体形状の中空内部１４を有する筒状体であるが、試料
採取部材の開口部１３側の端部の内壁１４ｃ，１４ｄに
対向する係止部７４，７５が突出形成されている。

【００９６】バイオセンサ本体７１も第２実施形態に係
るバイオセンサ本体３１とほぼ同様の構成を有している
ので、同様の構成については同様の符号を用いて説明を
省略する。

【００９７】バイオセンサ本体７１の基板２の感応部１
０側端部が略矩形状であり、端部近傍の両側面には凹部
７６，７７が形成されている。また、基板２の両側面２
ｂ，２ｃにそれぞれストッパ部（位置決め手段）３２
ａ，３２ｂが形成されている。基板２の凹部７６，７７
と試料採取部材７２の係止部７４，７５とがそれぞれ係
合しており、試料採取部材７２及びバイオセンサ本体７
１の長手方向の相対移動は規制されている。

【００９８】試料採取部材７２をバイオセンサ本体７１
にセットするに際しては、試料採取部材７２を微小間隙
を挟む上半部と下半部との分割構成として、突起と凹部
とを係合させた後に上半部と下半部とを接合するように
してもよいし、バイオセンサ本体７１の基板２を凹部７
６，７７を境として先端部と感応部側端部との分割構成
として、先端部側を一体成形された試料採取部材７２の
開口部１２から挿入した後、先端部側と感応部側端部と
を接合するようにしてもよい。組立方法はこれらに限ら
れない。

【００９９】バイオセンサによる測定方法について説明
する。

【０１００】試料採取部材の中空内部１４は２つの開口
部１２，１３によって外部に連通しているので、開口部
１２を血液等の液体試料に接触させることにより、毛管
現象によって中空内部１４に吸引される。開口部１３と
試薬層９及び電極部５とは離れているので、この段階で
導入された液体試料と試薬層９とが反応することはな
い。試料採取部材７２を透明又は半透明に形成すれば、
適量の液体が採取できているか否かの確認を容易かつ確
実に行うことができる。

【０１０１】次に、試料採取部材７２の開口部１２を指
等で塞ぎ、バイオセンサ本体７１を試料採取部材７２側
（矢印Ｄ側）に押圧する。このとき係止部７４，７５は
所定の押圧力に対しては変形して、長手方向の移動に対
する規制が解除される。従って、バイオセンサ本体７１
は中空内部１４に挿入される。ストッパ部３２ａ，３２
ｂが開口部１３の縁部に当接するまでバイオセンサ本体
７１を挿入すると、試薬層９が液体試料に覆われ反応が
進行する。

【０１０２】従って、液体試料の充填量を確認した上
で、測定を開始することができるので、試料量不足によ
る精度の低下を防止することができるとともに、センサ
や試料を無駄にすることもない。

【０１０３】また、液体試料を充填した試料採取部材７
２に感応部１０を挿入することにより、液体試料は感応
部１０全体に供給されるので、高速で均一な酵素反応が
可能となり、精度の向上と測定時間の短縮が可能とな
る。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、試料採取部材による液体試料の採取動作と感応部へ
の液体試料の供給動作とを分離することができるので、
測定に必要な試料量を採取したことを確認した上で、液
体試料と酵素との反応を開始させることができる。従っ
て、液体試料，センサや時間を無駄にすることがなく、
より微量の試料でも正確に測定を行うことができる。

【０１０５】また、液体試料の採取には、試料採取部材
のみを移動させれば足りる。試料採取部材とバイオセン
サ本体とを別体構成としているので、試料採取部材を小
型化でき、身体を侵襲してその部位から直接液体試料を
採取する場合でも、より多様な部位から簡便に採取を行
うことができる。

【０１０６】また、試料採取部材とバイオセンサ本体と
を別体構成としているので、感応部等と試料採取部材と
を異なる工程で形成することができるので、製造時間の
短縮化が可能となる。さらに、バイオセンサ本体側には
試料採取機能を設ける必要がないので、バイオセンサ本
体の構造を簡略化でき、製造コストの低減を図ることが
できる。

【０１０７】第２の発明によれば、簡単な構成で液体試
料を採取できる試料採取部材を提供することができる。
また、少なくともいずれか一方の開口部を液体試料に接
触させるだけで液体試料を採取することができるので、
簡便に試料採取を行うことができる。

【０１０８】また、２つの開口部と中空内部を備えた筒
状体の試料採取部材の中空内部に液体試料を吸入するよ
うになっているので、感応部を前記試料採取部材の前記
中空内部に挿入することによって、感応部全体に液体試
料を供給することができ、高速かつ均一な反応が可能と
なる。従って、測定時間が短縮できるとともに、簡便に
正確な測定を行うことができる。

【０１０９】第３の発明によれば、試料採取部材の中空
内部に吸入された液体試料をバイオセンサ本体の感応部
に供給するために、感応部を中空内部に挿入した時に、
感応部を含むバイオセンサ本体によって排除された液体
試料が予備空間部に導入されるので、試料採取部材から
あふれて周囲を汚したりすることがない。

【０１１０】第４の発明のように位置決め手段を設けれ
ば、液体試料を的確に感応部に供給することができるの
で、正確な測定を行うことができる。

【０１１１】第５の発明によれば、位置決め手段が試料
採取部材の開口部の縁部に当接するまでバイオセンサ本
体を挿入することにより位置決めができるので、簡便に
正確な測定を行うことができる。

【０１１２】また、位置決め手段に試料吸収部を備えれ
ば、バイオセンサ本体を挿入した側の開口部から液体試
料があふれる場合でも、これを吸収することができるの
で、周囲を汚すこともない。位置決め部材自体を試料を
吸収する部材で形成すれば、さらに部品点数の削減を図
ることができる。

【０１１３】第６の発明によれば、バイオセンサ本体の
一部をあらかじめ試料採取部材の中空内部に挿入する等
して装着しておくことにより、液体試料を採取した後の
試料の供給動作をより容易かつ確実に行うことができ
る。

【０１１４】第７の発明によれば、簡易な構成で毛管現
象によって開口部から液体試料を吸引する試料採取部材
を形成することができる。

【０１１５】第８の発明によれば、試料採取部材を、透
明又は半透明の透光性部材によって形成しているので、
採取された液体試料量と目視によって簡単に確認するこ
とができる。従って、試料不足の状態で測定を行うこと
がなく、高精度の測定を簡単に行うことができる。ま
た、測定の失敗により、液体試料，センサや時間を無駄
にすることもない。

【０１１６】第９の発明によれば、試料採取部材を身体
の侵襲部位等に直接接触させて吸引等の方法により採取
することができない場合でも、液体試料を滴下し、試料
保持部に保持された液体試料量を確認した上で、感応部
に供給することができるので、液体試料，センサや時間
を無駄にすることがなく、より微量の試料でも正確に測
定を行うことができる。また、試料保持部を外部に開放
された構成とすれば、滴下による採取及び目視による試
料量の確認がより簡単かつ確実となる。

【０１１７】また、案内部材を設けているので、液体試
料を容易かつ確実に感応部に供給することができる。

【０１１８】第１０の発明によれば、簡単な構造のバイ
オセンサを形成することができ、製造工程の簡略化及び
低コスト化が可能となる。また、基板上に電極系を形成
した後に反応層を形成することができるので、反応層に
熱的又は機械的作用を及ぼすおそれがなく、安定的に形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るバ
イオセンサ本体の上面図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図２】図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る試
料採取部材の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の
左側からみた正面図である。

【図３】図３は本発明の第１の実施形態に係るバイオセ
ンサを用いた測定装置の主要部の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図４（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施形態
に係るバイオセンサの使用方法を説明する図である。

【図５】図５（ａ）は第２の実施形態に係るバイオセン
サ本体を示す上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の
左側からみた正面図である。

【図６】図６は本発明の第２の実施形態に係るバイオセ
ンサの使用状態を示す図である。

【図７】図７（ａ）は第３の実施形態に係るバイオセン
サ本体を示す上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の
左側からみた正面図である。

【図８】図８（ａ）は第４の実施形態に係る試料採取部
材を示す上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の右側
からみた背面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の左側
からみた正面図である。

【図９】図９（ａ）は第５の実施形態に係る試料採取部
材を示す上面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−
Ｃ断面図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）の右側からみ
た背面図である。

【図１０】図１０（ａ）は第６の実施形態に係るバイオ
センサの上面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の
下側からみた側面図である。

【図１１】図１１（ａ）は従来例に係るセンサを用いた
尿測定器を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１
（ａ）の検出部における断面図である。

【図１２】図１２（ａ）は従来例に係るバイオセンサの
外観を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は同分解斜視図
である。

【符号の説明】

１，３１，４１バイオセンサ本体２基板３接続部４リード部５電極部６作用極７参照極８絶縁膜９試薬層１０感応部１１試料採取部材１２，１３開口部１４中空内部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ内壁３２ストッパ部４２ストッパ部材５１試料採取部材５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ内壁５２，５３開口部５４ａ筒部５４ｂ予備空間部６１試料採取部材６３，６４ガイド部６３ａ，６４ａ幅方向ガイド部６３ｂ，６４ｂ高さ方向ガイド部６５試料保持部７０バイオセンサ７１バイオセンサ本体７２試料採取部材７４，７５係止部７６，７７凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも作用極と参照極とを備えた電
極系と、少なくとも酵素を含む反応層とを備え、前記電極系と前記反応層とを含む感応部に液体試料を供
給し、該液体試料と前記酵素との反応による電気化学現
象を前記電極系で検知して前記液体試料中の特定成分の
濃度を測定するバイオセンサにおいて、前記感応部を有するバイオセンサ本体と、前記液体試料を採取して前記感応部に供給する試料採取
部材とを別体としたことを特徴とするバイオセンサ。
【請求項２】前記試料採取部材は、２つの開口部と中
空内部を備え、少なくともいずれか一方の開口部を液体
試料に接触させて毛管現象によって前記液体試料を中空
内部に吸引する筒状体であり、前記感応部を前記試料採取部材の前記中空内部に挿入す
ることによって、前記液体試料を前記感応部に供給する
ことを特徴とする請求項１記載のバイオセンサ。
【請求項３】前記試料採取部材の中空内部は予備空間
部を有し、該予備空間部は液体試料吸引時には液体試料
に満たされないが、前記感応部挿入時には該感応部によ
って排除された液体試料が導入されることを特徴とする
請求項２記載のバイオセンサ。
【請求項４】前記感応部を前記試料採取部材に挿入す
る際に前記感応部と試料採取部材との位置決めを行うた
めの位置決め手段を前記バイオセンサ本体及び試料採取
部材の少なくともいずれか一方に設けたことを特徴とす
る請求項２又は３記載のバイオセンサ。
【請求項５】前記バイオセンサ本体に前記試料採取部
材の開口部の縁部に当接して位置決めを行う前記位置決
め手段を設け、前記感応部を前記開口部から挿入する際に該開口部から
あふれる液体試料を吸収する試料吸収部を前記位置決め
手段に備えたことを特徴とする請求項４記載のバイオセ
ンサ。
【請求項６】前記試料採取部材は前記バイオセンサ本
体に装着されており、前記試料採取部材で前記液体試料を採取した後に、該試
料採取部材から前記感応部に該液体試料を供給すること
を特徴とする請求項２乃至５記載のバイオセンサ。
【請求項７】前記試料採取部材は微小間隙を隔てて対
向する内壁を有し、前記開口部のうち少なくともいずれ
か一方は該内壁の端部に形成されていることを特徴とす
る請求項２乃至６記載のバイオセンサ。
【請求項８】前記試料採取部材を透光性部材にて形成
したことを特徴とする請求項１乃至７記載のバイオセン
サ。
【請求項９】前記試料採取部材は滴下された液体試料
を保持するための試料保持部と、前記感応部を該試料保
持部へ案内する案内手段とを有し、前記案内手段に従って案内された前記感応部に前記試料
保持部から前記液体試料を供給することを特徴とする請
求項１記載のバイオセンサ。
【請求項１０】前記バイオセンサ本体は絶縁性の基板
を有し、該基板上の端部近傍に前記電極系を形成すると
ともに前記反応層を担持して前記感応部を設けたことを
特徴とする請求項１乃至９記載のバイオセンサ。