JP2000121591A

JP2000121591A - バイオセンサ

Info

Publication number: JP2000121591A
Application number: JP10306324A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakajima; 聡中嶋; Kota Fukumura; 耕太福村; Yusaku Sakota; 勇策迫田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】従来に比べて適正に試料を試薬層へ供給するこ
とができるバイオセンサを提供すること。【解決手段】本発明のバイオセンサ１０は、絶縁性基板
１と、この絶縁性基板１の上面に形成された作用極４と
参照極５とを含む電極系と、この電極系の上面に形成さ
れる試薬層７と、この試薬層７が露出する内部空間１２
を形成するように試薬層７を覆う内部空間形成部８とを
備え、内部空間１２へ試料を供給するための試料導入口
１３が設けられ、内部空間１２が試料導入口１１のみを
介して外部と通じており、試料導入口１１から内部空間
１２へ向かう負圧を生じさせる負圧発生手段９を有す
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、被測定試料中の特
定成分を分析・定量するためのバイオセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】血液等の生体試料中の特性成分の定量に
おいては、尿のように大量の被測定試料が得られるもの
とは異なり、微量で測定できることが要求される。これ
を実現するものとして、例えば、特公平６−５８３３８
号公報に開示されているバイオセンサが挙げられる。こ
のバイオセンサは、電極部と試薬層を有する基板上に、
試薬層が内部空間(空隙)において露出する状態で試薬層
を覆う部材を設け、この内部空間に導通する測定導入口
と気体排出口とが設けられている。測定導入口は、液体
の被測定試料(試料)が接触した場合に、その試料を毛細
管現象によって内部空間中の試薬層へ導入する。気体排
出口は、試料が測定導入口から内部空間に流入した場合
に、内部空間に存する気体を排出する。このようにし
て、試料中の特定成分を、微量な量で定量することを可
能としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来におけるバイオセンサには以下の問題があった。
即ち、上記したように、試料を内部空間へ導入するため
に毛細管現象を利用しているので、試料が内部空間中の
試薬層に適正な量だけ供給される前に試料の導入が止ま
ってしまうことがあった。この場合には、試薬層への試
料の供給が不十分であるので、適正な定量結果が得られ
ないこととなっていた。

【０００４】また、場合によっては、試料が内部空間に
過剰に導入されてしまい、試料が気体排出口から流出す
る可能性があった。これは、衛生上好ましいことではな
く、また、バイオセンサが接続される測定装置に試料が
流入し測定装置が故障する可能性があった。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、従来に比べて試料を適性に試薬層へ供給すること
ができ、且つ衛生的で測定装置の故障の可能性をなくす
ことができるバイオセンサを提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために以下の構成を採用する。すなわち、請
求項１の発明は、絶縁性基板と、この絶縁性基板の上面
に形成された作用極と参照極とを含む電極系と、この電
極系の上面に形成される試薬層と、この試薬層が露出す
る内部空間を形成するように前記試薬層を覆う内部空間
形成部とを備えたバイオセンサにおいて、前記内部空間
へ試料を供給するための試料導入口が設けられ、前記内
部空間が前記試料導入口のみを介して外部と通じてお
り、前記試料導入口から前記内部空間へ向かう負圧を生
じさせる負圧発生手段を有することを特徴とする。

【０００７】請求項１の発明によると、負圧発生手段に
よって試料導入口から内部空間へ向かう負圧が発生す
る。このとき、試料導入口に試料を近づければ、内部空
間に生じる負圧によって、試料が内部空間へ強制的に導
入される。従って、従来の毛細管現象を用いる試料導入
方法よりも適正に試料を試薬層に供給することが可能と
なる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の負圧発
生手段が、前記内部空間の体積又は容積を変化させるこ
とによって前記負圧を生じさせることで特定したもので
ある。

【０００９】請求項２の発明によれば、負圧発生手段が
内部空間の体積又は容積を増加させる際に負圧が発生す
る。このとき、試料を試料導入口に近づければ、試料が
内部空間に導入され、試薬層に供給される。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載の負圧発
生手段が、前記内部空間の内部圧を変化させることによ
って前記負圧を生じさせることで特定したものである。

【００１１】請求項３の発明によれば、前記負圧発生手
段が内部空間の内部圧を減圧した際に負圧が発生する。
このとき、試料を試料導入口に近づければ、試料が内部
空間に導入され、試薬層に供給される。

【００１２】請求項４の発明は、請求項２記載の負圧発
生手段が、前記内部空間形成部の少なくとも一部を伸縮
自在の部材で形成することによって構成されていること
で特定したものである。

【００１３】請求項４の発明によると、負圧発生手段を
押圧することによって内部空間の体積又は容積が減少す
る。その後、押圧力を解放すると、負圧発生手段が元の
状態に戻る。このとき、内部空間に負圧が発生し、試料
導入口に近づけられた試料が内部空間へ導入され、試薬
層に供給される。

【００１４】請求項４の発明において、伸縮自在の部材
は、例えば可撓性を有する部材で構成することができ
る。伸縮自在の部材は、収縮された場合に自己復元力に
よって収縮前の状態に自動的に戻るものが好ましい。ま
た、内部空間形成部の全体が、伸縮自在の部材で構成さ
れていても良い。

【００１５】請求項５の発明は、請求項２記載の負圧発
生手段が、前記内部空間に挿入されこの内部空間の壁面
に沿って摺動可能なピストン部材からなることで特定し
たものである。

【００１６】請求項５の発明によると、ピストン部材の
往復運動に応じて内部空間の体積又は容積が変化する。
このため、ピストン部材が後退する場合に、試料導入口
に試料を近づければ、内部空間に生じる負圧によって試
料が内部空間に導入され、試薬層に供給される。

【００１７】請求項６の発明は、請求項２記載の負圧発
生手段が、内部が中空でこの内部が前記内部空間と連通
するように設けられた伸縮自在な部材からなることで特
定したものである。

【００１８】請求項６の発明によると、伸縮部を収縮さ
せた後に伸張させることで内部空間の内部圧が減圧す
る。このとき、試料を試料導入口に試料を近づければ、
試料が内部空間に導入され、試薬層に供給される。

【００１９】請求項７の発明は、請求項３記載の負圧発
生手段が、内部空間中に配置された可燃性物質と、この
可燃性物質を加熱する加熱手段とからなることで特定し
たものである。

【００２０】請求項７の発明によると、加熱手段が可燃
性物質を加熱することによって可燃性物質が酸化し、こ
の際に内部空間の酸素が消費される。これによって、内
部空間の内部圧が減圧する。このとき、試料を試料導入
口に近づければ、試料が内部空間に導入され、試薬層に
供給される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態によるバイオセンサを説明する。

【００２２】〔実施形態１〕図１〜３は、本発明の実施
形態１によるバイオセンサ１０の構成図であり、図１
は、バイオセンサ１０の分解斜視図であり、図２は、バ
イオセンサ１０の外観構成図であり、図３は、図２に示
した仮想平面Ｘでの側断面図である。図１〜３に示すバ
イオセンサ１０は、血糖値を定量するためのグルコース
センサである。

【００２３】図１〜図３において、バイオセンサ１０
は、以下のように構成されている。即ち、ポリエチレン
テレフタレートやガラスエポキシ系樹脂等の絶縁性基板
(２０ｍｍ×６ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ)１が用意され、こ
の絶縁性基板１の上面に、リード部２及び作用極４と、
リード部３及び参照極５とが、カーボンペーストをスク
リーン印刷法で印刷し硬化させることによって、夫々一
体に形成されている。これらの作用極４と参照極５とで
電極系が構成されている。

【００２４】絶縁性基板１のほぼ中心付近には、熱硬化
型絶縁ペーストを印刷することによって絶縁膜６が形成
されており、各リード部２,３の一部が被覆されてい
る。これによって、各リード部２,３の露出している部
分が、血糖値を定量するための測定装置(図示せず)と電
気的に接続される接続端子部をなしている。

【００２５】また、作用極４及び参照極５の上面には、
その一部を覆うように試薬層７が形成されている。試薬
層７は、酵素たるグルコースオキシダ―ゼ０．５Ｕと電
子伝達物質たるへキサシアノ鉄(ＩＩＩ)酸カリウム０．
２ｇ、グルタルアルデヒド０．０１ｇ、及び牛血清アル
プミン(２２％溶液)５ｍＬ(リットル)の混合溶液１０μ
Ｌを作用極４及び参照極５の表面を覆うように滴下し常
温常湿で放置することによって形成されている。

【００２６】そして、絶縁膜６及び試薬層７の上面に、
カバー８が設けられている。図２に示すように、カバー
８は、凹部１３を有しており、カバー８が絶縁膜６及び
試薬層７の上面に取り付けられることによって、凹部１
３の内面と絶縁膜６及び試薬層７の各上面とで囲まれた
内部空間(空隙)１２が形成されている。これによって、
試薬層７が内部空間１２中で露出した状態となってい
る。凹部１３の端面が、内部空間１２と外部とを導通し
被測定試料たる血液試料(試料)を内部空間１２へ導入す
るための試料導入口１１をなしている。このように、内
部空間１２は、試料導入口１１を除いて密閉されてい
る。

【００２７】また、カバー８の上面には、押圧部９が設
けられている。押圧部９は、カバー８の上面の一部(図
１においてハッチングを入れた部分)が自己復元可能な
可撓性を有する部材で形成されることによって構成され
ており、押圧部９が押圧されると、図３(ｂ)に示すよう
に、押圧部９が凹んで内部空間１２の体積(容積)が減少
する。その後、押圧部９の押圧を止めると、押圧部９が
元の状態に戻り(図３(ａ)参照)、このとき試料導入口１
１から内部空間１２へ向かう負圧が生じるようになって
いる。

【００２８】なお、カバー８は、押圧部９がシリコン樹
脂や天然ゴムを用いて構成されており、その他の部分が
ポリプロピレンやスチロ―ル樹脂等で構成されている。
もっとも、カバー８及び押圧部９の材質は、バイオセン
サ１０の使用環境，目的，又はコスト等に応じて適宜選
択可能である。

【００２９】上述したカバー８が本発明の内部空間形成
部に相当し、押圧部９が本発明の負圧発生手段に相当す
る。

【００３０】図４は、図１〜３に示したパイオセンサ１
０を用いて血糖値(グルコース濃度)の定量を行う場合の
フロー図であり、図５は、血糖値の測定アルゴリズムの
時間経過を示す図である。以下、図４及び図５を用いて
測定手順を説明する。

【００３１】最初に、バイオセンサ１０の一端側(リー
ド部２,３側)を、図示せぬ血糖値の測定装置にセットす
ることによって、バイオセンサ１０と測定装置とを電気
的に接続する。この状態で測定装置の電源を投入する。
すると、リード部２,３を通じて作用極４と参照極５と
の間に試料検知電圧Ｖ１(Ｖ１＝０．１Ｖ)が印加される
(ステップＳ０１)。

【００３２】次に、バイオセンサ１０の押圧部９の上面
を指等で押圧し、内部空間１０の体積を減少させる(ス
テップＳ０２：図３(ｂ)参照)。この状態で、指を針で
刺すこと等によって血滴をつくり、試料導入口１１に近
づけた後(ステップＳ０３)、押圧部９への押圧を解放す
る(ステップＳ０４)。すると、押圧部９が元の状態に戻
る(図３(ａ)参照)。この際に、試料導入口１１から内部
空間１２へ向かう負圧が生じ、血滴(血液)が、血液試料
として、試料導入口１１から内部空間１２へ強制的に導
入される。

【００３３】血液が内部空間１２へ流入すると、血液が
直ちに試薬層７を溶解し、試薬層７中の酵素による反応
が開始される。本実施形態では、試薬層７中のへキサシ
アノ鉄(ＩＩＩ)酸カリウムが還元され、ヘキサシアノ鉄
(ＩＩ)酸カリウムヘの変化を開始する。

【００３４】その後、図示せぬ測定装置は、酵素反応が
開始してから２５秒後に電極印加電圧をへキサシアノ鉄
(ＩＩ)酸カリウム酸化電位(Ｖ２＝０，５Ｖ)に変更し
(ステップＳ０５)、電圧を変更してから３０秒後の酸化
電流量を測定する(ステップＳ０６)。酸化電流量は、ヘ
キサシアノ鉄(ＩＩ)酸カリウムの量と酵素反応量と基質
量(血液中のグルコース量)に順次比例し、これによっ
て、グルコース濃度を測定することができる。そして、
図示せぬ測定装置が、グルコース濃度の測定結果を図示
せぬ表示装置に表示する(ステップＳ０７)。

【００３５】上述したバイオセンサ１０によると、カバ
ー８に押圧部９が設けられ、この押圧部９の押圧によっ
て内部空間１２の体積が変更可能となっている。このた
め、内部空間１２中の試薬層７に十分な量の血液試料を
強制的に供給することができる。このため、毛細管現象
を利用して試料を導入する従来のバイオセンサに比べて
適正に血糖値の定量を行うことができる。

【００３６】また、簡易な構造のカバー８を絶縁性基板
１に取り付けることでバイオセンサ１０を構成できるの
で、その製造が容易であり、他の実施形態２〜４に比べ
てコストを抑えることができる利点がある。

【００３７】〔実施形態２〕図６は、本発明の実施形態
２によるパイオセンサ２０たるコレステロールセンサの
の三面図であり、図６(Ａ)は正面図であり、図６(Ｂ)は
図６(Ａ)のＡ−Ａ線に沿って切断した場合における側面
図であり、図６(Ｃ)は図６(Ａ)のＢ−Ｂ線に沿って切断
した場合における平面図である。

【００３８】図６において、バイオセンサ２０は、以下
のように構成されている。即ち、ボリエチレンテレフタ
レートやガラスエポキシ系樹脂等の絶縁性基板(４５ｍ
ｍ×１５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ)２１が用意されてい
る。この絶縁性基板２１は、先端部の幅が他端部の幅よ
りも狭く形成されている。この絶縁性基板２１の上面に
は、実施形態１と同様の手法を用いて各リード部２２,
２３及び作用極２４と参照極２５とからなる電極系が形
成され、且つ絶縁膜２６が実施形態１と同様にして形成
されている。

【００３９】また、絶縁性基板２１の先端側に形成され
た作用極２４及び参照極２５の上面には、試薬層２７が
形成されている。試薬層２７は、酵素たるコレステロー
ルオキシダ―ゼ１．０Ｕと電子伝達物質のへキサシアノ
鉄(ＩＩＩ)酸カリウム０．２ｇ、グルタルアルデヒド
０．０２ｇ、およぴ牛血清アルブミン(２２％溶液)７ｍ
Ｌの混合溶液２０μＬを電極系１１の表面を覆うように
滴下し、乾燥させることによって形成されている。

【００４０】絶縁性基板２１の先端側の上面には、略端
面コの字型カバー２８ａが、絶縁性基板２１の側面と面
一となる状態で設けられている。試薬層２７は、カバー
２８ａの内部にて露出した状態となっている。また、カ
バー２８ａが絶縁性基板２１に取り付けられることによ
って、バイオセンサ２０の先端部に試料導入口２９が形
成されている。

【００４１】また、絶縁性基板２１の上面には、カバー
２８ａと接続された端面コの字型のカバー２８ｂが、絶
縁性基板２１の側面と面一となる状態で設けられてい
る。これによって、各カバー２８ａ,２８ｂの内壁面と
絶縁性基板２１の上面とで囲まれた内部空間(空隙)３２
が形成されている。また、カバー２８ｂには、バイオセ
ンサ２０の末端側からピストン３１が挿入されており、
内部空間３２は、試料導入口２９を除いてほぼ密閉され
た状態となっている。

【００４２】ピストン３１は、カバー２８ｂの内壁面及
び絶縁膜２６の上面で形成されるシリンダに沿って摺動
するようになっており、ピストン３１が前進すると、内
部空間３２の体積(容積)が減少し、ピストン３１が後退
すると、内部空間３２の体積が増加する。

【００４３】なお、カバー２８ａ,２８ｂの材質として
は、ポリプロピレンやポリエチレン等を適宜選択するこ
とができる。また、本実施形態では、カバー２８ａとカ
バー２８ｂとは、一体に形成されている。

【００４４】上記したカバー２８ａ,２８ｂが、本発明
の内部空間形成部に相当し、ピストン３１が、本発明の
負圧発生手段及びピストン部材に相当する。

【００４５】図７は、図６に示したバイオセンサ２０を
用いてコレステロールの定量を行う場合のフロー図であ
り、図８は、コレステロールの測定アルゴリズムの時間
経過を示す図である。以下、図７及び図８を用いて測定
手順を説明する。

【００４６】最初に、実施形態１と同様の手法を用いて
バイオセンサ２０と図示せぬコレステロールの測定装置
とを電気的に接続する。この状態で測定装置の電源を投
入し、作用極２４と参照極２５との間に試料検知電圧Ｖ
１(Ｖ１＝０．０５Ｖ)を印加する(ステップＳ２１)。

【００４７】次に、ピストン３１を押すことによって、
内部空間３２の体積(容積)を減少させた後(ステップＳ
２２)、実施形態１と同様の手法で血液を試料導入口２
９に近づけ(接触させ)る(ステップＳ２３)。そして、ピ
ストン３１を引く(ステップＳ２４)。すると、試料導入
口２９から内部空間３２へ向かう負圧が発生し、血液が
試料導入口２９から内部空間３２に吸引され、血液が試
料として内部空間３２中の試薬層２７に供給される。

【００４８】試料が試薬層２７に供給されると、試料が
直ちに試薬層２７を溶解し、酵素反応が開始され、電極
反応電流が検出される。本実施形態では、コレステロー
ルオキシダーゼとヘキサシアノ鉄(ＩＩＩ)酸カリウムを
主成分とするので、へキサシアノ鉄(ＩＩＩ)酸カリウム
は還元されてへキサシアノ鉄(ＩＩ)酸カリウムヘの変化
を開始する。

【００４９】図示せぬ測定装置は、酵素反応が始まって
から２５秒後に電極印加電圧を反応電圧Ｖ２(Ｖ２＝
０．５Ｖ)に変更し(ステップＳ２５)、反応電圧Ｖ２を
印加してから３０秒後の酸化電流量を測定する(ステッ
プＳ２６)。酸化電流量は、ヘキサシアノ鉄(ＩＩ)酸カ
リウム量と酵素反応量と基質量(血液中のコレステロー
ル量)に順次比例し、これに基づいて測定装置は、試料
中のコレステロール濃度を測定する。その後、測定装置
は、コレステロール濃度の測定(定量)結果を図示せぬ表
示装置に表示する。

【００５０】実施形態２によるバイオセンサ２０の効果
は、実施形態１によるバイオセンサ１０の効果とほぼ同
様であるが、ピストン３１の調整により、バイオセンサ
１０よりも試薬層２７に供給する試料の量を調整しやす
い利点がある。即ち、バイオセンサ２０の使用者が試料
(血液等)を目視しながら必要量採取することができるた
め、他の実施形態１,３,４に比べて確実性・信頼性に優
れるという利点がある。

【００５１】〔実施形態３〕図９は、本発明の実施形態
３によるパイオセンサ３０たる乳酸センサの三面図であ
る。図９(Ａ)は正面図であり、図９(Ｂ)は側面図であ
り、図９(Ｃ)は平面図である。実施形態３によるバイオ
センサ３０は、実施形態２によるバイオセンサ２０と共
通の構成を有するので、同一の構成については同一の符
号を付して説明を省略し、異なる構成について説明す
る。

【００５２】図９において、試薬層２７は、酵素たる乳
酸オキシダーゼ１．０Ｕと電子伝達物質たるへキサシア
ノ鉄(ＩＩＩ)酸カリウム０，２ｇ、グルタルアルデヒド
０．０２ｇ、およぴ牛血清アルブミン(２２％溶液)７ｍ
Ｌの混合溶液２０μＬからなる。

【００５３】また、絶縁性基板２１の上面には、カバー
３５ａがバイオセンサ２０(図６参照)のカバー２８ａと
同様の手法で設けられており、カバー３５ｂがカバー２
８ｂと同様の手法で設けられている。これによって、試
料導入口２９と内部空間３２とが形成されている。カバ
ー３５ｂは、以下の点でカバー２８ｂと異なっている。

【００５４】即ち、カバー３５ｂは、バイオセンサ３０
の末端側の端面が閉じられている。また、その上面に
は、周面が蛇腹状に形成されたスポイト部３６が設けら
れている。スポイト部３６は、内部が中空となってお
り、スポイト部３６の内部は、内部空間３２と連通して
いる。

【００５５】スポイト部３６は、その上面に対する押圧
力の付与・解放に応じて伸縮自在となっており、これに
応じて内部空間３２の内部圧を変更する。即ち、スポイ
ト部３６が押圧してスポイト部３６を収縮させた後に、
スポイト部３６を伸張させる(元の状態に戻す)と、内部
空間３２の内部圧が減圧し、試料導入口２９に負圧が発
生する。

【００５６】従って、乳酸値を測定する場合に、スポイ
ト部３６を収縮させた後に、血液(試料)を試料導入口２
９に近づけ(又は接触させ)、スポイト部３６を伸張させ
れば、内部空間３２に生じる負圧によって試料導入口２
９から試料が吸入され、試薬層２７に供給される。な
お、スポイト部３６は、その上面が押圧されることによ
って収縮し、その押圧力を解放すると自己復元力によっ
て伸張し押圧前の状態に戻るようになっていていても良
い。

【００５７】なお、バイオセンサ３０を用いた乳酸値の
測定手順は、実施形態１及び実施形態２にて説明した測
定手順とほぼ同様であるので説明を省略する。スポイト
部３６は、本実施形態ではポリエチレンで形成されてい
るが、他の合成樹脂等の最適な材料を適宜選択すること
ができる。

【００５８】実施形態３によるバイオセンサ３０の効果
は、実施形態１にて説明した効果とほぼ同様である。ま
た、スポイト部３６に蛇腹状の構造を採用することによ
り、指等で押しやすい構造を容易に実現できるので、実
施形態１,２に比べて使いやすいという利点がある。

【００５９】〔実施形態４〕図１０は、本発明の実施形
態４によるパイオセンサ４０たるグルコースセンサの例
を示す三面図である。図１０(Ａ)は正面図であり、図１
０(Ｂ)はＡ−Ａ線に沿った側断面図であり、図１０(Ｃ)
は平面図である。実施形態４によるバイオセンサ４０
は、実施形態２によるバイオセンサ２０と共通の構成を
有するので、同一の構成については同一の符号を付して
説明を省略し、異なる構成について説明する。

【００６０】図１０において、絶縁性基板２１は、例え
ぱテフロン樹脂やガラスエポキシ樹脂等を用いて実施形
態２,３とほぼ同様の形状に形成されている。また、各
リード部２２,２３及び作用極２４と参照極２５とから
なる電極系は、白金を用いたスパッタリング法によっ
て、絶縁性基板２１の上面に、実施形態２,３と同様の
パターンで形成されている。

【００６１】試薬層２７は、酵素たるグルコースオキシ
ダーゼ０．５Ｕと電子伝達物質たるヘキサシアノ鉄(Ｉ
ＩＩ)酸カリウム０．２ｇ、グルタルアルデヒド０．０
１ｇ、およぴ牛血清アルプミン(２２％溶液)５ｍＬの混
合溶液７μＬからなる。

【００６２】また、絶縁性基板２１の上面には、カバー
４５ａが、バイオセンサ２０(図６参照)のカバー２８ａ
と同様の手法で設けられており、カバー４５ｂがカバー
２８ｂと同様の手法で設けられている。これによって、
試料導入口２９と内部空間３２とが形成されており、内
部空間３２は、試料導入口２９を除いて密閉されてい
る。なお、カバー４５ａ,４５ｂの材質には、テフロン
樹脂やフッ素樹脂等を適宜選択して用いることができ
る。

【００６３】内部空間３２において、カバー４５ａの内
部空間とカバー４５ｂの内部空間との連通部位には、仕
切部材４６が配置されている。仕切部材４６は、ガラス
ウールや濾紙等で構成されており、気体は自由に通過さ
せるが液体は吸収するようになっている。これによっ
て、試料導入口２９から流入した試料がカバー４５ｂの
内部空間へ流入することが防止される。

【００６４】また、カバー４５ｂの内部空間３２には、
マグネシウムリボン４９が配置されている。このマグネ
シウムリボン４９は、カバー４５ｂの両側面を貫通し両
端部が外部に配置されたニクロム線４８によって、内部
空間３２の空中に支持されている。ニクロム線４８の両
端部は、夫々リード線５０,５１と接続されている。各
リード線５０,５１は、図示せぬ測定装置の電源に接続
される。

【００６５】上記したバイオセンサ４０を用いたグルコ
ース濃度の測定手順は、以下の通りである。即ち、最初
に、バイオセンサ４０の各リード部２２,２３を図示せ
ぬ血糖値の測定装置と電気的に接続するとともに、各リ
ード線５０,５１を測定装置と電気的に接続する。

【００６６】その後、測定装置の電源を投入し、作用極
４と参照極５との間に電位Ｖ１(Ｖｌ＝０．１Ｖ)を印加
する。次に、被測定試料として、例えば尿を用意し、試
料導入口２９に近づける。次に、各リード線５０,５１
を通じてニクロム線４８のに所定電圧を印加する。する
と、ニクロム線４８に保持されたマグネシウムリボン４
９が加熱され、酸化(燃焼)する。このマグネシウムリボ
ン４９の酸化によって、内部空間３２内の酸素が消費さ
れるので、内部空間３２内が減圧され、試料導入口２９
から内部空間へ向かう負圧が生じる。これによって、尿
が試料として試料導入口２９から試薬層２７へ強制的に
導かれる。

【００６７】試料が試薬層２７に供給されると、試料が
試薬層２７を溶解して酵素反応が直ちに開始され、電極
反応電流が検出される。その後、測定装置は、酵素反応
が開始してから２５秒後に電極印加電位をヘキサシアノ
鉄(ＩＩ)酸カリウム酸化電位Ｖ２(Ｖ２＝０．５Ｖ)に変
更し、電圧変更後３０秒後の酸化電流量を測定する。酸
化電流量は、へキサシアノ鉄（ＩＩ)酸カリウム量と酵
素反応量と基質量(尿中のグルコース量)に順次比例する
ので、これに基づいて、グルコース濃度が測定される。

【００６８】実施形態４によるバイオセンサ４０の効果
は、実施形態１にて説明した効果に加え、負圧を発生さ
せるプロセスを電気的に行うことができるので、負圧発
生プロセスを自動化することができる。このため、他の
実施形態１〜３に比べてバイオセンサ４０の使用者の手
を煩わせないで済むという利点がある。

【００６９】

【発明の効果】本発明によるバイオセンサによれば、必
要な量の試料を確実に内部空間内へ導入することができ
るため、試薬層に対する試料の供給が不十分であるため
に不適正な測定結果が得られてしまう等の問題を解消で
きる。

【００７０】また、内部空間は、試料導入口のみを介し
て外部と通じているので、従来のように、試料が気体排
出口から流出することによる問題を回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１によるバイオセンサの構成
図

【図２】本発明の実施形態１によるバイオセンサの構成
図

【図３】本発明の実施形態１によるバイオセンサの構成
図

【図４】図１〜図３に示したバイオセンサを用いたグル
コース濃度の測定手順を示すフロー図

【図５】図４に示した測定アルゴリズムの時間経過を示
す図

【図６】本発明の実施形態２によるバイオセンサの構成
図

【図７】図６に示したバイオセンサを用いたコレステロ
ール濃度の測定手順を示すフロー図

【図８】図７に示した測定アルゴリズムの時間経過を示
す図

【図９】本発明の実施形態３によるバイオセンサの構成
図

【図１０】本発明の実施形態４によるバイオセンサの構
成図

【符号の説明】

１絶縁性基板２リード部３リード部４作用極５参照極６絶縁膜７試薬層８カバー(内部空間形成部) ９押圧部(負圧発生手段) １０バイオセンサ１１試料導入口１２内部空間１３凹部２０バイオセンサ２１絶縁性基板２２リード部２３リード部２４作用極２５参照極２６絶縁膜２７試薬層２８ａカバー(内部空間形成部) ２８ｂカバー(内部空間形成部) ２９試料導入口３０バイオセンサ３１ピストン(負圧発生手段,ピストン部材) ３２内部空間３５ａカバー(内部空間形成部) ３５ｂカバー(内部空間形成部) ３６スポイト部(負圧発生手段) ４０バイオセンサ４５ａカバー(内部空間形成部) ４５ｂカバー(内部空間形成部) ４６仕切部材４８ニクロム線(加熱手段) ４９マグネシウムリボン(可燃性物質) ５０リード線５１リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 33/66 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３５３Ｑ３５３Ｚ (72)発明者迫田勇策京都府京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地株式会社オムロンライフサイエンス研究所内Ｆターム(参考） 2G045 AA13 AA25 BB50 CA25 DA04 DA31 DA69 FB01 FB05 HA09 HA14 4B063 QA01 QA19 QQ68 QQ70 QR03 QR72 QR82 QS36 QX05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板と、この絶縁性基板の上面に形
成された作用極と参照極とを含む電極系と、この電極系
の上面に形成される試薬層と、この試薬層が露出する内
部空間を形成するように前記試薬層を覆う内部空間形成
部とを備えたバイオセンサにおいて、前記内部空間へ試料を供給するための試料導入口が設け
られ、前記内部空間が前記試料導入口のみを介して外部
と通じており、前記試料導入口から前記内部空間へ向か
う負圧を生じさせる負圧発生手段を有することを特徴と
するバイオセンサ。
【請求項２】前記負圧発生手段が、前記内部空間の体積
又は容積を変化させることによって前記負圧を生じさせ
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】前記負圧発生手段が、前記内部空間の内部
圧を減圧することによって前記負圧を生じさせることを
特徴とする請求項１記載のバイオセンサ。
【請求項４】前記負圧発生手段が、前記内部空間形成部
の少なくとも一部を伸縮自在に形成することによって構
成されてい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５】前記負圧発生手段が、前記内部空間に挿入
されこの内部空間の壁面に沿って摺動可能なピストン部
材からな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６】前記負圧発生手段が、内部が中空でこの内
部が前記内部空間と連通するように設けられた伸縮自在
な部材からなることを特徴とする請求項３記載のバイオ
センサ。
【請求項７】前記負圧発生手段が、内部空間中に配置さ
れた可燃性物質と、この可燃性物質を加熱する加熱手段
とからなることを特徴とする請求項３記載のバイオセン
サ。