JP4856009B2 - Biosensor - Google Patents
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本発明は、検体中の基質成分量を測定することによって定量分析できるバイオセンサに関する。 The present invention relates to a biosensor capable of quantitative analysis by measuring the amount of a substrate component in a specimen.
従来から、検体の血糖値等を測定するバイオセンサが案出されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。このバイオセンサによれば、供給口から導入された血液等に反応部が反応した時の測定用作用電極及び測定用対向電極間の電流値を測定することにより、血糖値等を測定できる。 Conventionally, biosensors have been devised for measuring blood sugar levels and the like of specimens (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). According to this biosensor, a blood glucose level or the like can be measured by measuring a current value between the measurement working electrode and the measurement counter electrode when the reaction part reacts with blood or the like introduced from the supply port.
しかし、従来のバイオセンサによれば、採取した血液等の量が不十分であること等により、反応部まで導入された血液等の量が少ないために、正確な測定を行うことができないことがあった。すなわち、反応部まで導入された血液の量が正確な測定に必要な量でないにもかかわらずに、血糖値等を測定出力することにより、不正確な測定値を正確な測定値と認識してしまうことがあった。 However, according to the conventional biosensor, due to the insufficient amount of collected blood and the like, the amount of blood and the like introduced to the reaction part is small, so that accurate measurement cannot be performed. there were. In other words, even though the amount of blood introduced to the reaction part is not necessary for accurate measurement, the blood glucose level is measured and output, thereby recognizing an inaccurate measurement value as an accurate measurement value. There was a case.
そこで、本発明者は、このような課題の原因を究明してこのような課題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったのである。 Therefore, the inventor of the present invention has come to the present invention as a result of intensive studies to investigate the cause of such a problem and solve such a problem.
すなわち、本発明は、反応部まで導入された血液等の量が正確な測定に必要な量であるか否かを検出して正確な測定を行うことのできるバイオセンサを提供することを目的とする。 That is, an object of the present invention is to provide a biosensor capable of performing accurate measurement by detecting whether the amount of blood or the like introduced to the reaction part is an amount necessary for accurate measurement. To do.
本発明のバイオセンサは、絶縁体から成る基板と、該基板上に設けられた測定用作用電極と、該基板上に該測定用作用電極と一定間隔を空けて設けられた測定用対向電極と、該測定用作用電極及び測定用対向電極上に設けられた反応部と、検体を該反応部まで導入する供給口と、を備え、計測表示器に取り付けられた状態で、前記反応部が前記供給口から導入された検体に反応することにより、該検体中の基質成分量を測定するバイオセンサにおいて、前記測定用作用電極及び測定用対向電極に対して前記供給口と反対側において、前記基板上に設けられた検出用作用電極と、該基板上に該検出用作用電極と一定間隔を空けて設けられた検出用対向電極と、を備え、前記検出用作用電極及び検出用対向電極は、前記反応部が前記供給口から導入された検体に反応した時の前記検出用作用電極及び検出用対向電極間に生じた電流値を検知することにより、該検出用作用電極及び検出用対向電極間に生じた電流値に基づいて、前記導入された検体の量が該測定に必要な所定量である一定の閾値以上であるかを前記計測表示器の制御手段によって判別し得るように備えられたことを特徴とする。 The biosensor of the present invention includes a substrate made of an insulator, a measurement working electrode provided on the substrate, and a measurement counter electrode provided on the substrate at a predetermined interval from the measurement working electrode. A reaction portion provided on the working electrode for measurement and the counter electrode for measurement, and a supply port for introducing a sample to the reaction portion, and the reaction portion is attached to a measurement display, In the biosensor that measures the amount of the substrate component in the sample by reacting with the sample introduced from the supply port, the substrate is disposed on the opposite side of the supply port with respect to the measurement working electrode and the measurement counter electrode. A detection working electrode provided on the substrate, and a detection counter electrode provided on the substrate at a predetermined interval from the detection working electrode , wherein the detection working electrode and the detection counter electrode are: The reaction section is introduced from the supply port. By sensing a current value in which the generated between the detecting working electrodes and the detection counter electrode when in response to analyte, based on the current value generated between the working electrode and the detection counter-electrode said detectable, wherein the amount of the introduced sample is provided so as to determine the control means of the measuring indicator whether it is above a certain threshold value is a predetermined amount necessary for the measurement.
さらに、本発明のバイオセンサは、前記バイオセンサにおいて、前記反応部が、前記検出用作用電極及び検出用対向電極に接触することを特徴とする。 Furthermore, the biosensor of the present invention is characterized in that, in the biosensor, the reaction part contacts the detection working electrode and the detection counter electrode.
さらに、本発明のバイオセンサは、前記バイオセンサにおいて、前記検出用作用電極及び検出用対向電極の間に、前記測定用作用電極及び測定用対向電極が配置され、該検出用作用電極及び検出用対向電極が、該測定用作用電極及び測定用対向電極に接触しない形態で設けられたことを特徴とする。 Furthermore, in the biosensor of the present invention, in the biosensor , the measurement working electrode and the measurement counter electrode are disposed between the detection working electrode and the detection counter electrode, and the detection working electrode and the detection working electrode are arranged. The counter electrode is provided so as not to contact the measurement working electrode and the measurement counter electrode .
また、本発明のバイオセンサは、前記バイオセンサにおいて、前記検出用作用電極の先端は、前記測定用作用電極において前記供給口と反対側に設けられた略半円形状の切り欠き内に配置され、前記検出用対向電極の先端は、前記測定用対向電極において供給口と反対側に設けられた略半円形状の切り欠き内に配置されたことを特徴とする。 In the biosensor of the present invention, the tip of the detection working electrode is disposed in a substantially semicircular cutout provided on the opposite side of the supply port in the measurement working electrode. The tip of the counter electrode for detection is arranged in a substantially semicircular cutout provided on the opposite side of the supply port in the counter electrode for measurement .
本発明のバイオセンサによれば、検出用作用電極及び検出用対向電極により、供給口から導入された検体の量を検出できる。このため、検体の量が正確な測定に必要な量であるか否かを認識できる。しかも、検出専用の検出用作用電極及び検出用対向電極が設けられているため、検出用作用電極及び検出用対向電極を正確に検出できる形態とすることにより、又は検出専用の回路若しくはプログラムを形成することにより、正確且つ安定した検出を行うことができる。また、検出専用の検出用作用電極及び検出用対向電極が設けられているため、検出用作用電極及び検出用対向電極の間に、測定用作用電極及び測定用対向電極が配置される形態とすることにより、検体の量が測定用作用電極及び測定用対向電極によって測定するのに必要な量であるか否かを検出できる。 According to the biosensor of the present invention, the amount of the sample introduced from the supply port can be detected by the detection working electrode and the detection counter electrode. For this reason, it can be recognized whether the amount of the sample is an amount necessary for accurate measurement. Moreover, since the detection working electrode and the detection counter electrode are provided exclusively for detection, the detection working electrode and the detection counter electrode can be accurately detected, or a circuit or program dedicated to detection is formed. By doing so, accurate and stable detection can be performed. Further, since the detection working electrode and the detection counter electrode dedicated to detection are provided , the measurement working electrode and the measurement counter electrode are arranged between the detection working electrode and the detection counter electrode. Thus, it is possible to detect whether or not the amount of the specimen is an amount necessary for measurement by the measurement working electrode and the measurement counter electrode.
次に、本発明に係るバイオセンサについて、図面に基づいて詳しく説明する。図1及び図2において、符号10は本発明のバイオセンサを示す。
Next, the biosensor according to the present invention will be described in detail based on the drawings. 1 and 2,
本発明のバイオセンサ10は、絶縁体から成る基板12と、基板12上に設けられた測定用作用電極14と、基板12上に測定用作用電極14と一定間隔を空けて設けられた測定用対向電極16と、測定用作用電極14及び測定用対向電極16上に設けられた反応部18と、血液(検体)を反応部18まで導入する供給口20と、を備え、反応部18が供給口20から導入された血液に反応することにより、血液中の血糖値(基質成分量)を測定するバイオセンサである。このバイオセンサ10において、測定用作用電極14及び測定用対向電極16に対して供給口20と反対側において、基板12上に設けられた検出用作用電極22と、基板12上に検出用作用電極22と一定間隔を空けて設けられた検出用対向電極24と、を備え、検出用作用電極22及び検出用対向電極24によって導入された血液の量が測定に必要な所定量であるかを判別するように構成されている。
The
基板12を構成する絶縁体は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、脂肪族ユニット及び芳香族ユニットからなる生分解性ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂シート、より耐熱性、耐薬品性、強度等に優れるポリアミドイミドシート、ポリイミドフィルムシート等のプラスチックシート、セラミック等の無機系基板等である。
The insulator constituting the
測定用作用電極14及び測定用対向電極16は、夫々略半円形状に構成され、両者によって一つの略円形状を構成する。測定用作用電極14及び測定用対向電極16は、電気絶縁基板12上に、例えば白金、金、パラジウム、インジウム−スズ酸化物等の良電導体によって形成される。形成方法としては、ホットスタンピングが考えられる。真空蒸着又はスパッタリングによる方が微細な電極パターンを精度良く形成できるので好ましい。スパッタリングの場合は、両電極形成外をマスキングすることで一挙に形成できる。
The measuring working
反応部18は、酸化還元酵素及び電子受容体を含んで構成される。例えば、酸化還元酵素及び電子受容体を含む液体状の材料を塗布して乾燥させることにより構成される。酸化還元酵素は、例えば、グルコースを測定する場合には、グルコースオキシダーゼが挙げられる。グルコースオキシダーゼは、グルコースと反応して、グルコン酸及び過酸化水素が生成する。また、アルコール値を測定する場合には、アルコールオキシダーゼ又はアルコールデヒドロゲナーゼを使用する。また、乳酸を測定する場合には、乳酸オキシダーゼ又は乳酸デヒドロゲナーゼを使用する。また、尿酸を測定する場合には、ウリカーゼを使用する。一般には酵素の酸化還元を促進させる無機又は有機の微細粉末状化合物である。例えば、フェリシアン化アルカリ金属塩(特にフェリシアン化カリウム金属塩が好ましい。)、フェロセン又はそのアルキル置換体、p−ベンゾキノン、メチレンブルー、β−ナフトキノン−4−スルホン酸カリウム、フェナジンメトサルフェート、2、6−ジクロロフェノール−インドフェノール等が挙げられる。フェリシアン化アルカリ金属塩、フェロセン系が、電子移動媒体としての働きが安定しており、水、アルコール類、又はこれら混合溶媒等の水性溶媒に良く溶けるため、電子受容体として有効に作用する。
The
供給口20は、図2に示すように、基板12上にスペーサ26を介して設けられたカバー28の先端縁31と、基板12の先端縁33とによって構成される。すなわち、スペーサ26によって先端縁31と先端縁33との間に生じた隙間によって供給口20が構成される。供給口20から導入された血液は、十分な量であれば、毛細管現象によってスペーサ26の先端縁35まで到達することが可能である。
As shown in FIG. 2, the
検出用作用電極22及び検出用対向電極24は、図2に示すように、測定用作用電極14及び測定用対向電極16を挟みながら測定用作用電極14及び測定用対向電極16に接触しない形態で設けられている。検出用作用電極22の先端は、測定用作用電極14において供給口20と反対側に設けられた略半円形状の切り欠き23内に入り込み、検出用対向電極24の先端は、測定用対向電極16において供給口20と反対側に設けられた略半円形状の切り欠き25内に入り込んでいる。これにより、供給口20から導入された血液が測定用作用電極14及び測定用対向電極16上を通過した後に検出用作用電極22及び検出用対向電極24上に到達するように構成できるとともに、検出用作用電極22及び検出用対向電極24の先端を極力長くして確実な検出を行うことができる。
Detecting working
このような検出用作用電極22及び検出用対向電極24には、反応部18が接触しており、血液が検出用作用電極22及び検出用対向電極24に直接接触した時ではなく、反応部18が供給口20から導入された血液に反応した時の検出用作用電極22及び検出用対向電極24間の電流値を検知して、導入された血液の量を検出するように構成されている。なお、検出用作用電極22及び検出用対向電極24の材質は、上述の測定用作用電極14及び測定用対向電極16の材質と同様である。
The
このバイオセンサ10は、図3(a)に示すように、基板12上に測定用作用電極14及び測定用対向電極16並びに検出用作用電極22及び検出用対向電極24を設け、図3(b)に示すように、測定用作用電極14及び測定用対向電極16並びに検出用作用電極22及び検出用対向電極24上に反応部18を塗布して、スペーサ26を介してカバー28で覆うことにより形成される。
As shown in FIG. 3A, the
また、このようなバイオセンサ10は、血糖値を測定する時には、計測表示器30のセンサ取り付け開口部に挿入されることにより、図4に示すように、測定用作用電極14と一体の測定用作用電極端子32がスイッチ34等を介して制御手段36に接続され、測定用対向電極16と一体の測定用対向電極端子38がスイッチ40等を介して制御手段36に接続され、検出用作用電極22と一体の検出用作用電極端子42がスイッチ44等を介して制御手段36に接続され、検出用対向電極24と一体の検出用対向電極端子46がスイッチ48等を介して制御手段36に接続される。
In addition, when measuring the blood glucose level, such a
このような構成のバイオセンサ10を使用して血糖値を測定する場合の作用について以下に説明する。血糖値の測定者は、まず、バイオセンサ10を計測表示器30のセンサ取り付け開口部に挿入し、針等を指先に突刺して出た血液をバイオセンサ10の供給口20に点着する。供給口20に点着した血液は、基板12とカバー28との隙間を毛細管現象によって、測定用作用電極14及び測定用対向電極16に沿ってスペーサ26の先端縁35に向って流動する。
The operation of measuring the blood glucose level using the
この時、スイッチ44及び48がONとなりスイッチ34及び40がOFFとなっており、供給口20に点着した血液の量が血糖値を正確に測定するのに十分な量である場合には、反応部18の中の供給口20と反対側端部付近も血液が到達して反応すること若しくは反応部18全体に渡って十分に反応することにより、又は検出用作用電極22及び検出用対向電極24間で電子の授受が生じることにより、検出用作用電極22及び検出用対向電極24間で電流が生じる。検出用作用電極22及び検出用対向電極24間に生じた電流値は、制御手段36が認識する。制御手段36は、この電流値が一定値(閾値)以上であることを認識した場合には、血液の量が血糖値を正確に測定するのに十分な量であると判断し、スイッチ34及び40がONとなりスイッチ44及び48がOFFとなった状態で、測定用作用電極14及び測定用対向電極16によって血糖値の測定を開始し、測定した血糖値を表示手段に表示する。これにより、測定者は、正確な測定値であるとの認識の下に、血糖値を読み取ることができる。
At this time, when the
一方、供給口20に点着した血液の量が血糖値を正確に測定するには不十分な量である場合には、検出用作用電極22及び検出用対向電極24間に電流が生じないため測定が開始しない。よって、測定者は、不正確な血糖値を誤って読み取る恐れはない。
On the other hand, when the amount of blood spotted on the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はその他の態様でも実施できる。例えば、図5に示すバイオセンサ50であってもよい。このバイオセンサ50は、測定用対向電極16が供給口20側に設けられ、測定用作用電極14が測定用対向電極16に対して供給口20と反対側に設けられている。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can be implemented also in another aspect. For example, the
また、本発明は図示した実施形態には限定されない。例えば、反応部18は、検出用作用電極22及び検出用対向電極24に接触することに限定されず、測定用作用電極14及び測定用対向電極16にのみ接触し、図2よりも狭い範囲で設けられてもよい。この場合、反応部18が血液と反応して周辺に溶け出すことにより、又は検出用作用電極22及び検出用対向電極24が導通することにより、血液の量を検出できる。その他、本発明の技術的範囲には、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様も含まれる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
Further, the present invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, the
本発明のバイオセンサによれば、検体の量が正確な測定に必要な量であるか否かを認識できる。このため、バイオセンサによる正確な測定のために広く利用できる。 According to the biosensor of the present invention, it is possible to recognize whether or not the amount of the specimen is an amount necessary for accurate measurement. For this reason, it can be widely used for accurate measurement by a biosensor.
10、50:バイオセンサ
12:基板
14:測定用作用電極
16:測定用対向電極
18:反応部
20:供給口
22:検出用作用電極
24:検出用対向電極
26:スペーサ
28:カバー
30:計測表示器
10, 50: Biosensor 12: Substrate 14: Measuring working electrode 16: Measuring counter electrode 18: Reaction unit 20: Supply port 22: Detection working electrode 24: Detection counter electrode 26: Spacer 28: Cover 30: Measurement display
Claims (2)
計測表示器に取り付けられた状態で、前記反応部が前記供給口から導入された検体に反応することにより、該検体中の基質成分量を測定するバイオセンサにおいて、
前記測定用作用電極及び測定用対向電極に対して前記供給口と反対側において、前記基板上に設けられた検出用作用電極と、該基板上に該検出用作用電極と一定間隔を空けて設けられた検出用対向電極と、を備え、
前記検出用作用電極及び検出用対向電極は、前記反応部が前記供給口から導入された検体に反応した時の前記検出用作用電極及び検出用対向電極間に生じた電流値を検知することにより、該検出用作用電極及び検出用対向電極間に生じた電流値に基づいて、前記導入された検体の量が該測定に必要な所定量である一定の閾値以上であるかを前記計測表示器の制御手段によって判別し得るように備えられ、
前記反応部が、前記検出用作用電極及び検出用対向電極に接触し、
前記検出用作用電極及び検出用対向電極の間に、前記測定用作用電極及び測定用対向電極が配置され、該検出用作用電極及び検出用対向電極が、該測定用作用電極及び測定用対向電極に接触しない形態で設けられたバイオセンサ。 A substrate made of an insulator, a measurement working electrode provided on the substrate, a measurement counter electrode provided on the substrate at a predetermined interval from the measurement working electrode, the measurement working electrode, and A reaction section provided on the counter electrode for measurement, and a supply port for introducing the specimen to the reaction section,
In a biosensor that measures the amount of a substrate component in a sample by reacting the sample introduced from the supply port with the reaction unit attached to a measurement display ,
On the opposite side of the supply port to the measurement working electrode and the measurement counter electrode, the detection working electrode is provided on the substrate, and is provided on the substrate at a predetermined interval from the detection working electrode. A counter electrode for detection,
The detection working electrodes and the detection counter electrode, by sensing a current value in which the reaction portion is caused between the detecting working electrodes and the detection counter electrode when the response to the introduced sample from said supply port Based on the current value generated between the detection working electrode and the detection counter electrode, the measurement indicator displays whether the amount of the introduced sample is equal to or greater than a certain threshold which is a predetermined amount necessary for the measurement. So that it can be discriminated by the control means of
The reaction portion is in contact with the detection working electrode and the detection counter electrode;
The measurement working electrode and the measurement counter electrode are arranged between the detection working electrode and the detection counter electrode, and the detection working electrode and the detection counter electrode are connected to the measurement working electrode and the measurement counter electrode. Biosensor provided in a form that does not touch the surface .
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