JP2001194334A - 生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品点数が少なく、清潔性及び利便性を向上さ
せる生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学
センサを提供する。また、経時的な反応感度の低下を可
及的に防ぐことができる生化学センサカートリッジ及び
それを備えた生化学センサを提供する。 【解決手段】内部に形成されたセル３０に試料を導入す
る導入流路１０１が下部筐体３２の側壁部３２ｂを貫通
してなり、係る下部筐体３２と上部筐体３１とが導入流
路１０１の一方の端部を含んだ閉空間からなるセル３０
を形成するとともに、多層の有機薄膜よりなる反応部４
１が表面に形成されたセンサ素子基板４０の一部を外部
に露出するようにセンサ素子基板４０を挟持してなり、
上部筐体３１及び下部筐体３２の少なくとも何れか一方
に一以上の吸引孔１０２が設けられたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、試料から生体情報を検
知する生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化
学センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、尿等を採取することによって
生体情報を検知する生化学センサとして酵素センサ等が
多く使用されてきた。この酵素センサは、例えば、イオ
ン選択性電極に酵素を含んだ膜（有機薄膜）を取り付け
た構造を有し、試料に含有される被検出物質の酵素反応
によって有機薄膜周辺で生じた変化（ｐＨ変化等）を、
イオン選択性電極が検出する生化学センサである。すな
わち、試料中の成分を化学選択的に検知し、その検知結
果を電気的な信号に変換するという生化学センサであ
る。酵素センサは、分子識別能が極めて優れている有機
薄膜を採用しているために、試料中の成分の選択性が高
く、グルコース、尿素、ショ糖等を検出する生化学セン
サとして主に医療、食品工業分野で多用されている。

【０００３】以下に、従来の生化学センサの構造につい
て図面を用いて説明する。図７（ａ）は、従来の生化学
センサとして尿糖計用センサの構成を示す平面図であ
る。図７（ａ）に示すように、従来の生化学センサ１は
略箱形状の本体２の端部に円柱形状をなす生化学センサ
カートリッジ３が取り付けられた構造をなしていた。生
化学センサカートリッジ３には、試料を接触させる反応
部４１が内蔵されており、係る反応部４１は生化学セン
サカートリッジ３の表面に設けられた開口部３３を介し
て外部に露出していた。また、前記反応部４１に接触し
た試料の生体情報を表示する表示部２１が本体２の表面
に設けられていた。次に、この生化学センサの内部構造
について図面を用いて説明する。図７（ｂ）は、図７
（ａ）に示した生化学センサに設置される生化学センサ
カートリッジの内部構造を示す断面図であり、図７
（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。図７（ｂ）に示
すように、生化学センサカートリッジ３は、上部筐体３
１及び下部筐体３２よりなり、係る上部筐体３１と下部
筐体３２とがセンサ素子基板４０及びコンタクトピン５
１を挟持してなる。前記反応部４１はセンサ素子基板４
０上に形成されており、上部筐体３１に形成された前記
開口部３３より外部に露出している。また、上部筐体３
１の内部における開口部３３の周縁部分と反応部４１と
の間にはシール材として両面テープ６０が圧着されてい
た。すなわち、前記開口部３３の内面と両面テープ６０
の側面とが、反応部４１への導入流路を形成していた。
さらに、センサ素子基板４０には、係るセンサ素子基板
４０と本体２の内部に設けられた制御回路部（図示せ
ず）とを電気的に接続するコンタクトピン５１の端部が
電気的に接触していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の生化学センサ１
は、反応部４１が生化学センサカートリッジ３の先端部
近傍に設けられていたために、生化学センサカートリッ
ジ３の大きさは、試料が収納された容器の大きさより小
に設定しなければならなかった。しかし、生化学センサ
カートリッジ３の大きさはセンサ素子基板４０の大きさ
に依存するために、生化学センサカートリッジ３の小型
化には限界があった。従って、測定すべき試料の容器の
種類に限定されるばかりでなく、試料の所要量が多く必
要となり、多種多様な容器、すなわち多種多様な試料に
対応できなかった。また、生化学センサカートリッジ３
は尿のような汚染度の高い試料を測定する場合には、反
応部４１が充分使用可能な状態にも関わらず、開口部３
３周辺には単なる水洗では洗浄できない程度の汚れが付
着することが多かった。従って、生化学センサ１として
の清潔感及び高精度測定性を維持させるために、生化学
センサ１自体を廃棄することとなり、実質的にランニン
グコストが高くなっていた。さらに、従来の生化学セン
サカートリッジは、開口部３３の下部に反応部４１が位
置しているため、血液等の数μｌ程度の微量な試料を測
定する場合には簡便であるが、前記開口部３３を、反応
部４１に試料を到達させる導入流路と見なした場合、反
応部４１は、係る導入流路を塞ぐ終端部として設置さ
れ、自ずと空気中に存在する様々な化学成分に反応しや
すくなり、反応感度が経時的に落ちていく恐れがあっ
た。従って、この反応感度の経時的な低下を防ぐために
は、前記開口部３３を上部から覆うようなカバーを用意
しなければならず、その密閉性にも設計上、気を配らな
くてはならなかった。

【０００５】本発明は、以上の従来技術における問題に
鑑みてなされたものであり、部品点数が少なく、清潔性
及び利便性を向上させる生化学センサカートリッジ及び
それを備えた生化学センサを提供することを目的とす
る。また、本発明は、経時的な反応感度の低下を可及的
に防ぐことができる生化学センサカートリッジ及びそれ
を備えた生化学センサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に提供する本願第一の発明に係る生化学センサカートリ
ッジは、少なくとも前記反応部に試料を導入させる導入
流路と、内部に試料を流入させるための吸引孔とが形成
されるとともに、反応部と伝達手段とが隔絶されたこと
を特徴とする。

【０００７】係る構成とすることにより、吸引孔で試料
を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設
定することができる。また、試料の入った容器の種類に
関わらず試料の測定をすることができる。さらに、試料
が伝達手段、すなわち反応結果を伝達する端子部等に接
触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより
確実にすることができる。ここで、前記内部とは、セン
サ素子基板を搭載するために生化学センサカートリッジ
内に形成された空間である。すなわち、生化学センサカ
ートリッジの内部には予めセンサ素子基板を搭載するた
めの空間が形成されており、センサ素子基板の表面に形
成された反応部も生化学センサカートリッジの内部に設
置されることとなる。従って、本発明に係る生化学セン
サカートリッジには、その外部から生化学センサカート
リッジの内部に試料を導入させるために、外部と内部と
を連通させてなる導入流路が形成されている。また、前
記隔絶とは、反応部と伝達手段とが生化学センサカート
リッジによって分離されたことを意味する。すなわち、
新たに隔壁等を設けることなく、生化学センサカートリ
ッジの一部が隔壁をなして、反応部と伝達手段とが分離
される。

【０００８】前記課題を解決するために提供する本願第
二の発明に係る生化学センサカートリッジは、多層の有
機薄膜からなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板
が内部に備えられ、少なくとも前記センサ素子基板に試
料を接触させる導入流路と、試料を内部に吸引させるた
めの吸引孔とを備えたことを特徴とする。

【０００９】係る構成とすることにより、吸引孔で試料
を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設
定することができる。従って、試料の入った容器の種類
に関わらず試料の測定をすることができる。

【００１０】前記課題を解決するために提供する本願第
三の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項２
に記載の生化学センサカートリッジにおいて、前記セン
サ素子基板の一部が外部に露出されたことを特徴とす
る。

【００１１】係る構成とすることにより、試料が伝達手
段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性
をより確実にすることができる。ここで、前記外部と
は、前述の生化学センサカートリッジの内部と生化学セ
ンサカートリッジによって隔絶された生化学センサカー
トリッジの外部、すなわち生化学センサカートリッジの
外側の空間を意味するものである。従って、本願第三の
発明に係る生化学センサカートリッジは、係る生化学セ
ンサカートリッジの筐体がセンサ素子基板の表面を分割
する隔壁をなす構造となっている。

【００１２】前記課題を解決するために提供する本願第
四の発明に係る生化学センサカートリッジは、多層の有
機薄膜からなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板
を内部に有し、その内部に試料を導入する導入流路が内
部に貫通して設けられるとともに、内部と外部とを貫通
する吸引孔が設けられ、前記センサ素子基板は、その一
部が外部に露出するように設置されたことを特徴とす
る。

【００１３】係る構成とすることにより、吸引孔で試料
を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設
定することができる。従って、試料の入った容器の種類
に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料
が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部
の密閉性をより確実にすることができる。

【００１４】前記課題を解決するために提供する本願第
五の発明に係る生化学センサカートリッジは、センサ素
子基板が設置された底面部と前記導入流路が形成された
側壁部とからなる下部筐体と、この下部筐体に適合して
略閉空間を形成する上部筐体とよりなり、前記センサ素
子基板の一部が外部に露出するように前記上部筐体及び
下部筐体に前記センサ素子基板が挟持され、上部筐体及
び下部筐体の少なくとも何れか一方に一以上の吸引孔が
設けられたことを特徴とする。

【００１５】係る構成とすることにより、吸引孔で試料
を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設
定することができる。従って、試料の入った容器の種類
に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料
が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部
の密閉性をより確実にすることができる。

【００１６】前記課題を解決するために提供する本願第
六の発明に係る生化学センサカートリッジは、内部に形
成されたセルに試料を導入する導入流路が下部筐体の側
壁部を貫通してなり、係る下部筐体と上部筐体とが前記
導入流路の一方の端部を含んだ閉空間からなるセルを形
成するとともに、多層の有機薄膜よりなる反応部が表面
に形成されたセンサ素子基板の一部を外部に露出するよ
うにセンサ素子基板を挟持してなり、上部筐体及び下部
筐体の少なくとも何れか一方に一以上の吸引孔が設けら
れたことを特徴とする。

【００１７】係る構成とすることにより、吸引孔で試料
を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設
定することができる。ここで、前記内部に形成されたセ
ルとは、生化学センサカートリッジの上部筐体の内面及
び下部筐体の内面によって構成される空間を指し、この
空間と両筐体外、すなわち外部とを連結する貫通孔が導
入流路である。従って、試料の入った容器の種類に関わ
らず試料の測定をすることができる。また、試料が伝達
手段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉
性をより確実にすることができる。

【００１８】前記課題を解決するために提供する本願第
七の発明に係る生化学センサカートリッジは、内部に形
成されたセルには、一部を外部に露出するようにセンサ
素子基板が貫通し、外部とセル内とを連通する一以上の
吸引孔が設けられたことを特徴とする。

【００１９】係る構成とすることにより、吸引孔で試料
を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設
定することができる。ここで、前記内部に形成されたセ
ルとは、生化学センサカートリッジ内に形成された所定
の容積を有する空間であり、係る空間と筐体外、すなわ
ち外部とを連結する貫通孔が導入流路である。従って、
試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をするこ
とができる。また、試料が伝達手段に接触することな
く、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にするこ
とができる。

【００２０】前記課題を解決するために提供する本願第
八の発明に係る生化学センサカートリッジは、多層の有
機薄膜よりなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板
が内部に形成されたセルに設置され、試料を導入する導
入流路が一方の端部を貫通し、センサ素子基板がその一
部を外部に露出するように他方の端部を貫通するととも
に一以上の吸引孔が設けられた筐体よりなることを特徴
とする。

【００２１】係る構成とすることにより、吸引孔で試料
を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設
定することができる。従って、試料の入った容器の種類
に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料
が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部
の密閉性をより確実にすることができる。

【００２２】前記課題を解決するために提供する本願第
九の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１
乃至請求項８の何れか一に記載の生化学センサカートリ
ッジにおいて、前記反応部を構成するの有機薄膜面が前
記導入流路と前記吸引口とを連結する空間の一部をなす
ことを特徴とする。

【００２３】係る構成とすることにより、空気中に存在
する様々な化学成分と反応しにくい場所に反応部を設置
し、反応感度の経時的な低下を防ぐことができる。すな
わち、本発明の構成は、従来のように、試料を反応部に
到達させる導入流路の基端部に反応部を設置することに
よって導入流路の一方を塞ぐような構造を採用せず、経
時的な反応感度の低下を可及的に防ぐことができる生化
学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサを
提供することができる。

【００２４】前記課題を解決するために提供する本願第
十の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１
乃至請求項９の何れか一に記載の生化学センサカートリ
ッジにおいて、前記導入流路の形状がテーパ形状をなす
ことを特徴とする。

【００２５】係る構成とすることにより、試料をスムー
ズに生化学センサカートリッジ内、すなわちセンサ素子
基板上に形成された反応部に到達させることができる。

【００２６】前記課題を解決するために提供する本願第
十一の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
１０に記載の生化学センサカートリッジにおいて、前記
導入流路の形状は先端部の口径よりも基端部の径を小と
するテーパ形状であることを特徴とする。

【００２７】係る構成とすることにより、試料を可及的
速やかに反応部に到達させることができ、デッドボリュ
ームを低減することができるため、血液のように試料が
数μlの場合でも測定が可能となる。

【００２８】前記課題を解決するために提供する本願第
十二の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
１乃至請求項１０の何れか一に記載の生化学センサカー
トリッジにおいて、試料導入流路を有する試料導入チッ
プが取り付けられる接続部が前記導入流路を延設して設
けられたことを特徴とする。

【００２９】係る構成とすることにより、生化学センサ
カートリッジに試料導入チップを取り付けることが可能
となり、尿等の試料を用いた測定の場合には測定の都度
に試料導入チップの交換を行うことによって清潔感が向
上する。ここで、前記試料導入流路とは、試料導入チッ
プを生化学センサカートリッジに取り付けた際に導入流
路と連結される貫通孔である。

【００３０】前記課題を解決するために提供する本願第
十三の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
５又は請求項６に記載の生化学センサカートリッジにお
いて、センサ素子基板は、側壁部の内側に密接するよう
に設置されることを特徴とする。

【００３１】係る構成とすることにより、内部に流入し
た試料の情報を精度良く測定することができる。

【００３２】前記課題を解決するために提供する本願第
十四の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
５又は請求項６に記載の生化学センサカートリッジにお
いて、上部筐体上又は上部筐体の内部に温度センサが備
えられたことを特徴とする。

【００３３】上部筐体上又は上部筐体の内部に温度セン
サが備えられたことにより、試料の情報を試料の温度に
より補正することが可能となり、より信頼性の高い試料
の情報を得ることができる。また、このとき用いられる
温度センサは、生化学センサカートリッジの内部容量を
確保するために、薄膜温度計であることが望ましい。

【００３４】前記課題を解決するために提供する本願第
十五の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
１乃至請求項１４の何れか一に記載の生化学センサカー
トリッジにおいて、導入流路内又は試料導入流路内に温
度センサが備えられたことを特徴とする。

【００３５】導入流路内又は試料導入流路内に温度セン
サが備えられたことによって、試料の温度をより正確に
検知することができる。従って、反応部による試料の情
報を試料の温度によって補正することによって、より精
度の高い試料の情報を得ることができる。

【００３６】前記課題を解決するために提供する本願第
十六の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
１乃至請求項１６の何れか一に記載の生化学センサカー
トリッジにおいて、少なくとも一の吸引孔を塞ぐ可撓性
の膜が設置されたことを特徴とする。

【００３７】少なくとも一の吸引孔を塞ぐ可撓性の膜が
設置されたことにより、外部から生化学センサカートリ
ッジの内部に流入される試料の流入及び排出の効率を向
上させることができる。

【００３８】前記課題を解決するために提供する本願第
十七の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
１乃至請求項１６の何れか一に記載の生化学センサカー
トリッジにおいて、上部筐体若しくは筐体の上部が可撓
性材よりなることを特徴とする。

【００３９】係る構成とすることにより、筐体内部の容
量を人為的に変化させて、試料を導入排出することによ
り、本体に手動ポンプのような構造を設けることなく、
試料の測定を行うことができる。

【００４０】前記課題を解決するために提供する本願第
十八の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項
１乃至請求項１７の何れか一に記載の生化学センサカー
トリッジにおいて、吸引孔を覆う態様で外側に液溜まり
部が設けられたことを特徴とする。

【００４１】係る構成とすることにより、手動ポンプの
吸引動作により導入された試料或いは洗浄液が、吸引ポ
ンプ内部に吸入されることを防ぐことができる。

【００４２】前記課題を解決するために提供する本願第
十九の発明に係る生化学センサは、請求項１乃至請求項
１６に記載の生化学センサカートリッジを収納し、係る
生化学センサカートリッジから突出したセンサ素子基板
と電気的に接続される制御回路部と、前記生化学センサ
カートリッジに設けられた吸引孔と連結される吸引手段
とを備えたことを特徴とする。

【００４３】係る構成とすることにより、吸引手段によ
る生化学センサカートリッジ内部への試料の流入を可能
とし、結果として試料の情報を高精度に測定することが
できる。

【００４４】前記課題を解決するために提供する本願第
二十の発明に係る生化学センサは、請求項１９に記載の
生化学センサにおいて、前記制御回路部は、電気化学測
定回路部及びデータ処理部を備え、データ表示部及び信
号処理部及び外部記憶部及び印刷部のうちの少なくとも
何れか一を備えたことを特徴とする。

【００４５】データ表示部を制御回路部内に設けたこと
によって、生化学センサで測定した試料の濃度を表示す
ることができ、その場で直読できるという効果がある。
また、通信処理部を制御回路部内に備えたことにより、
生化学センサで測定した試料の濃度のデータをパソコン
等に送信することが可能であり、容易にそのデータのや
りとりを行うことができる。また、制御回路部内に外部
記憶部を設けたことにより、生化学センサで測定した試
料の濃度のデータを記憶することができ、且つ他のパソ
コン等にデータを移すことができるため、データの保存
及びデータのやりとりができる。さらに、制御回路部内
に印刷部を設けたことによって、生化学センサで測定し
た試料の濃度データをプリンタから出力させることがで
き、容易にデータを紙に記録保存することができる。

【００４６】前記課題を解決するために提供する本願第
二十一の発明に係る生化学センサは、請求項１９又は請
求項２０に記載の生化学センサにおいて、加圧、吸引す
ることによりセル内に試料或いは洗浄液を導入排出する
手動ポンプが前記吸引手段として設けられたことを特徴
とする。

【００４７】係る構成とすることによって、簡易に試料
を採取し、かつその微調整も容易である生化学センサカ
ートリッジを構成するだけでなく、電池等の長寿命化を
可能とする。

【００４８】前記課題を解決するために提供する本願第
二十二の発明に係る生化学センサは、請求項１９乃至請
求項２１の何れか一に記載の生化学センサにおいて、吸
引孔と吸引手段との接続部には、シーリング手段が設け
られたことを特徴とする。

【００４９】係る構成とすることにより、吸引手段によ
る生化学センサカートリッジ内部への試料の流入を確実
に行うことができる。

【００５０】前記課題を解決するために提供する本願第
二十三の発明に係る生化学センサは、請求項２２に記載
の生化学センサにおいて、シーリング手段にはＯリング
が採用されることを特徴とする。

【００５１】係る構成とすることにより、吸引手段によ
る生化学センサカートリッジ内部への試料の流入をさら
に確実に行うことができる。

【００５２】前記課題を解決するために提供する本願第
二十四の発明に係る生化学センサは、請求項１９乃至請
求項２３の何れか一に記載の生化学センサにおいて、試
料導入チップを生化学センサカートリッジに着脱させる
着脱アングルが本体に設けられたことを特徴とする。

【００５３】係る構成とすることにより、交換可能な試
料導入チップに手を触れることなく生化学センサカート
リッジとの着脱が可能となり、清潔感をさらに向上させ
る。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る生化学セン
サカートリッジ及びそれを備えた生化学センサの一実施
の形態における構成について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る生化学センサカートリッジの一実
施の形態における構造を示す断面図である。図１（ａ）
に示すように、本発明に係る生化学センサカートリッジ
３は、下部筐体３２と上部筐体３１とからなる。下部筐
体３２は、センサ素子基板４０が設置された底面部３２
ａと側壁部３２ｂとからなり、上部筐体３１には厚さ方
向に貫通した吸引孔１０２が形成され、下部筐体３２と
上部筐体３１とが前記センサ素子基板４０を挟持してな
る。センサ素子基板４０の表面上には反応部４１が形成
され、係る反応部４１は多層の有機薄膜で構成され、係
る有機薄膜には試料の情報を外部に出力するための配線
が設けられている。また、センサ素子基板４０の一方の
端部は外部に露出しており、その露出した部分には金属
薄膜等が成膜されて端子部５２を形成している。下部筐
体３２の側壁部３２ｂには外方に突出した接続部３４が
形成されており、係る接続部３４及び側壁部３２ｂを貫
通する導入流路１０１が形成されている。すなわち、導
入流路１０１の一方の端部は外方に突出してなる接続部
３４に形成され、他方の端部とセンサ素子基板４０とが
内部に形成されるように上部筐体３１と下部筐体３２と
がセンサ素子基板４０を挟持している。このとき、上部
筐体３１と下部筐体３２とが挟持するのはセンサ素子基
板４０のみであり、上部筐体３１及び下部筐体３２はセ
ンサ素子基板４０上における反応部４１の未形成領域を
挟持する態様をなす。上部筐体３１には、その厚さ方向
に貫通する吸引孔１０２が設けられており、係る吸引孔
１０２は上部筐体３１の内面と下部筐体３２の内面とで
形成された内部空間内（以下、セル３０とする）を加圧
若しくは減圧するために吸引手段が接続される。また、
前記導入流路１０１は、上部筐体３１と下部筐体３２と
が接合されることによって形成されてもよく、図１
（ｂ）に示すように、前記導入流路１０１が上部筐体３
１に設けられていてもよい。導入流路１０１がこのよう
な構成をなすことによって、接着が不要で確実なシーリ
ングがなされ、組立が容易となるだけでなく、繰り返し
使用することができる。さらに、前記下部筐体３２に設
けられた接続部３４には中空構造を有して円錐台形状の
試料導入チップ１０３が取り付けられている。この試料
導入チップ１０３には、前記導入流路１０１と連結可能
な試料導入流路１０８が形成され、係る試料導入流路１
０８は、試料導入チップ１０３の先端から導入流路１０
１を介してセル３０内に試料を流入させる態様をなす。
ここで、導入流路１０１はテーパ処理されていることが
望ましく、係る形状をなすことによって、よりスムーズ
に試料をセル内に導入することができる。また、本発明
に係る生化学センサカートリッジは、上部筐体及び下部
筐体がセンサ素子基板を挟持する構成に限られず、一体
に形成された筐体にセンサ素子基板を嵌入させることに
よって、シール性を高めることが可能である。さらに、
試料の情報をより確実とするために、セル３０内部、特
に上部筐体３１上及び試料導入チップ１０３内、すなわ
ち接続部３４の先端部近傍に温度センサ（図示せず）を
設置してもよい。

【００５５】次に、本発明に係る生化学センサカートリ
ッジの他の実施の形態における構成について、図面を参
照して以下に説明する。但し、以下の説明において、前
述の本発明に係る生化学センサカートリッジと同様の機
能を有する部材等については同一の名称を用い、同様の
構造を有する部材等については説明を省略する。図２及
び図３は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他
の実施の形態における構成を示す断面図である。まず、
図２（ａ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジ
の他の実施の形態における構成として、上部筐体上或い
は上部筐体内部に温度センサを備えた構成としている。
係る構造を採用することによって、試料の温度と反応部
による試料の情報とを相対的に測定でき、より信頼性の
高い試料の情報を得ることができる。このとき用いられ
る温度センサは、生化学センサカートリッジの内部容量
を確保するために、薄膜温度計であることが望ましい。
さらに、導入流路を傾斜させた直線形状として形成して
も良い。このように、導入流路を傾斜させた直線形状に
に形成することにより、液だまりを防ぎ、試料をスムー
ズにセルの内部に導入させることができる。また、図２
（ｂ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他
の実施の形態における構成として、導入流路内又は試料
導入流路内に温度センサを設置した構成としている。係
る構造を採用することによって、試料の温度をより正確
に検知することができる。従って、反応部による試料の
情報を試料の温度により補正することによって、より精
度の高い試料の情報を得ることができる。また、図２
（ｃ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他
の実施の形態における構成として、導入流路が形成され
た接続部を延設し、生化学センサカートリッジと試料導
入チップとが一体に形成された構造としている。係る構
成を採用することによって、試料対象に応じて試料導入
流路先端部の形状を任意に成形することができる。ま
た、図３（ａ）は、本発明に係る生化学センサカートリ
ッジの他の実施の形態における構成として、吸引孔に可
撓性の膜を備えた構造としている。少なくとも一の吸引
孔を塞ぐ可撓性の膜が設置されたことにより、外部から
生化学センサカートリッジの内部に流入される試料の流
入及び排出の効率を向上させることができる。さらに、
図３（ｂ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジ
の他の実施の形態における構成として、上部筐体を可撓
性の材料によって成形された構造としている。係る構成
を採用することによって、筐体内部の容量を人為的に変
化させて、試料を導入排出することにより、本体に手動
ポンプのような構造を設けることなく、試料の測定を行
うことができる。加えて、図３（ｃ）は、本発明に係る
生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構
成として、吸引孔に液溜まり部を備えた構造、詳しくは
吸引孔の外部側を覆うような構造としている。係る構造
を採用することによって、手動ポンプの吸引動作により
導入された試料或いは洗浄液が、吸引ポンプ内部に吸入
されることを防ぐことができる。

【００５６】以上のような構成をなす生化学センサカー
トリッジを本体に装着した形態について図４を参照して
以下に説明する。図４は、本発明に係る生化学センサ、
詳しくは前述の生化学センサカートリッジを取り付けた
生化学センサの構造を示す断面図である。図４に示すよ
うに、本発明に係る生化学センサ１は前述の生化学セン
サカートリッジ３と本体２とからなる。本体２は、一方
の端部が閉じた筒形状をなしており、他方の端部は生化
学センサカートリッジ３の筐体部分を内部に嵌入可能に
開口している。本体２の内部には制御回路部２２が設置
され、係る制御回路部２２は前記端子部５２とコネクタ
部２３を介して電気的に接続されている。ここで、図示
はしないが、制御回路部２２の内部の構成について以下
に説明する。制御回路部２２は、電気化学測定回路部
と、データ処理部と、データ表示部と、信号処理部と、
外部記憶部と、印刷部とから構成される。電気化学測定
回路部は、電位制御回路及び電流検出回路からなり、生
化学センサカートリッジに電位を印加し、内部若しくは
セル内部に流入した試料に対するセンサの信号（電流
値）を検出する機能を有する。また、データ処理部はＣ
ＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコン
バータ及びＰＩＯ（周辺インプットアウトプット）から
構成される。Ｄ／ＡコンバータはＣＰＵの命令により、
電流検出回路からの信号（電圧値）をデータ処理部に取
り込む機能を有する。また、ＲＯＭにはプログラムが格
納されており、このプログラムに従ってＣＰＵが動作す
る。ＲＡＭはＡ／Ｄコンバータから取り込まれた信号を
保存する機能を有し、ＰＩＯはデータ表示部、通信処理
部、外部記憶部、印刷部及びスイッチの信号入出力機能
を有する。また、データ表示部は、例えばＬＣＤ（液晶
ディスプレイ）等の表示装置であり、通信処理部は、例
えばＲＳ２３２Ｃ等に見られるような通信機能を有す
る。さらに、外部記憶部は例えば、ＩＣメモリカードの
ような記憶装置であり、印刷部は、例えばプリンタ等の
印刷装置である。加えて、この制御回路部２２は、生体
液温度計測補正回路、若しくはｐＨ計測補正回路等をも
具備している。

【００５７】また、前記本体２の閉じた端部（以下、基
部２０とする）には、吸引手段として手動ポンプ１０５
が設けられている。また、本体２内に生化学センサカー
トリッジ３の筐体部分を嵌入した際、本体２の内部にお
いて吸引孔１０２が当接する位置には、前記本体２の基
部２０に設けられた手動ポンプ１０５と連結された管１
０６が形成されている。この手動ポンプ１０５を本体２
に対して摺動させることによってセル３０内の減圧及び
加圧が可能となり、減圧したセル３０内に試料を流入さ
せることができる。ここで、前述の生化学センサカート
リッジ３の吸引孔１０２に可撓性の膜１１０が設置され
た場合においては、可撓性の膜１１０を介して管１０６
と吸引孔１０２とを連結させることも可能である。この
様な構成をなすことによって、可撓性の膜１１０の挙動
によって間接的にセル３０内への微小な減圧及び加圧を
行うことができ、セル３０内への直接的な減圧及び加圧
と併せて行うことも可能である。さらに、本体２の基部
２０には、本体２の長手方向に摺動可能な着脱アングル
１０７が設けられており、係る着脱アングル１０７の端
部は生化学センサカートリッジ３の接続部３４と試料導
入チップ１０３との間に延設されている。この着脱アン
グル１０７を本体２の長手方向に摺動させることによっ
て試料導入チップ１０３に手を触れることなく、生化学
センサカートリッジ３の接続部３４に試料導入チップ１
０３を着脱することができる。

【００５８】次に、本発明に係る生化学センサの一実施
の形態における動作について図４を参照して以下に説明
する。本発明に係る生化学センサ１を用いて試料を測定
する場合には、試料が入った容器に試料導入チップ１０
３の先端を浸漬させ、手動ポンプ１０５を摺動させるこ
とによって、試料導入流路１０８を通ってセル３０内に
試料が流入される。このとき、セル３０内に流入される
試料の量は、試料が吸引孔に到達しない程度であること
が望ましく、手動ポンプ１０５の摺動深度を調整するこ
とによって、充分に試料を反応部４１に含浸させること
が可能である。例えば、セル３０内の容積とほぼ等しい
容積となるように手動ポンプ１０５が摺動する容積、す
なわち摺動深度を設定しても良い。セル３０内に流入し
た試料は反応部４１と接触し、反応部４１内に設けられ
た電極から試料の情報が信号化され、コネクタ部２３を
介して制御回路部２２に伝達される。制御回路部２２に
伝達された情報は、本体２の表面に設けられた表示部２
１に試料の情報として表示される。

【００５９】ここで、制御回路部２２の動作について説
明する。制御回路部２２内に設けられたＣＰＵの命令に
より、Ｄ／Ａコンバータは一定の電圧を電位制御回路に
与え、係る電位制御回路は、生化学センサカートリッジ
に電位を印加する。その後、試料に対する生化学センサ
の応答信号（電流値）を電流検出回路で検出し、検出さ
れた信号は、ＣＰＵの命令に従い、Ａ／Ｄコンバータよ
りデータ処理部に取り込まれる。この取り込まれた信号
はＲＡＭに保存されるるとともにＣＰＵが前記信号を試
料の濃度に変換する。試料の濃度は、ＰＩＯを介してデ
ータ表示部、通信処理部、外部記憶部及び印刷部に送ら
れ、ＬＣＤへの表示、ＲＳ２３２Ｃよるパソコン等への
送信、ＩＣメモリカードへの記憶、プリンタに出力され
る。温度センサ及びｐＨセンサの場合も同様に、信号は
アンプで増幅され、Ａ／Ｄコンバータからデータ処理部
に入力される。入力された信号は、ＲＯＭに保存され、
ＣＰＵにより温度或いはｐＨ値に変換され、データ表示
部、通信処理部、外部記憶部及び印刷部に送られ、ＬＣ
Ｄ上に表示されたり、ＲＳ２３２Ｃよりパソコン等に送
信される他、ＩＣメモリカードへの記憶又は、プリンタ
出力がされる。

【００６０】試料の測定が終了した後は、本体２の基部
２０に設けられた着脱アングル１０７を摺動させること
によって、試料等で表面が汚染された試料導入チップ１
０３を接続部３４から離脱させることができる。また、
セル３０内部の洗浄は、前述した試料の測定と同様に、
手動ポンプ１０５を用いて、セル３０内への洗浄液の流
入及び排出を繰り返し行うことで達成される。その後、
次回の試料の測定までの間には、保存液をセル３０内に
充填させることにより、反応部４１を乾燥させることな
く、試料の測定を常に安定して行うことが可能である。
ここで、図示はしないが、保存液の蒸発を防止し感染防
止のため導入流路を塞ぐ保護キャップをかぶせることも
できる。保護キャップをかぶせることにより、、保存液
の蒸発を防止しかつ感染を防止することができる。以上
のように、本発明に係る生化学センサカートリッジ及び
それを備えた生化学センサは、反応部３０が外部に露出
せず、また上部筐体３１又は下部筐体３２が反応部４１
に圧接していないために、反応部４１の破壊等を防ぐこ
とができる。また、規格にあったコンタクトピン５１を
形成する必要がないため、コストダウンが図れるととも
に、従来のようにコンタクトピン５１とセンサ素子基板
４０との位置あわせといった導通手段の設置に労力を要
することもない。

【００６１】（他の実施の形態）次に、本発明に係る生
化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成
について図６を参照して以下に説明する。前述のよう
に、尿のような試料が比較的大量で、試験管のような形
態の容器に入っている場合は、試料導入チップを生化学
センサカートリッジ導入流路に装着して、吸引孔より吸
引することにより、試料を反応部に導入することができ
る。一方、血液のように試料が数μlの場合は、試料導
入チップを使用せず、皮膚上に滲出した試料もしくはそ
れをスティック等に移しとった試料を、直接、導入流路
に接触させることもできるが、図６に示すように、先端
の口径よりも導入口の径を小とされたテーパ形状の導入
流路を採用した生化学センサカートリッジを用いること
が望ましい。導入流路をこのような構造とすることによ
り、血液のように試料が数μlの場合でも、皮膚上に滲
出した試料もしくはそれをステックに移しとった試料を
直接、テーパー形状をなす導入流路に接触させることで
測定ができる。また、導入流路を短縮して設定し、デッ
ドボリュームをさらに低減することができるため、血液
のように数μlの試料の測定が可能となる。次に、吸引
孔より吸引することにより、試料を反応部に導入する。
測定実施後、吸引孔より加圧し、試料を反応部から排出
する。次に、洗浄水を同様に吸引排出することにより、
導入流路、反応部を洗浄する。次に保存液を吸引して、
反応部に導入し、保存液の蒸発及び感染防止のため、保
護キャップをかぶせる。

【００６２】

【発明の効果】本発明に係る生化学センサによれば、生
化学センサカートリッジ内部の構造をフローセル構造と
したために、保存中の反応部の乾燥を防ぐことができ
る。また、先端が極めて細い試料導入チップを採用する
ことができ、試料が入った容器がどのような形状でも検
定することができる。また、試料導入チップを装着して
測定することにより、デッドボリュームを低減すること
ができるため、血液のように試料が数μlの場合でも測
定が可能となる。また、上部筐体に導入流路および吸引
孔が形成され、上部筐体と下部筐体をシール材で結合す
るため、組立が容易でありかつシール性が確実である。
特にシール材が両面テープである場合、接着が不要とな
ると共に、分解して再度実装して繰り返し使用すること
ができる。さらに、試料導入チップの着脱が容易に行
え、試料導入チップのみの廃棄も可能なため、尿の様な
試料から生体情報を計測する場合においても清潔感を向
上させることができる。加えて、センサ素子基板が上部
筐体及び下部筐体によって挟持されているために、生化
学センサカートリッジ側に反応部を保護する部材が不要
となる。従って、上部筐体に薄膜温度センサ又はｐＨセ
ンサ等の設置が可能となり、結果として試料の検出結果
を高精度化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る生化学センサカートリッジの一実
施の形態における構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る生化学センサカートリッジの他の
実施の形態における構成を示す断面図である。

【図３】本発明に係る生化学センサカートリッジの他の
実施の形態における構成を示す断面図である。

【図４】本発明に係る生化学センサの一実施の形態にお
ける構成を示す断面図である。

【図５】本発明に係る生化学センサの一実施の形態にお
ける動作を示すブロック図である。

【図６】本発明に係る生化学センサカートリッジの他の
実施の形態における構成を示す断面図である。

【図７】従来の生化学センサの構成を示す平面図及び断
面図である。

【符号の説明】

１． 生化学センサ ２． 本体 ３． 生化学センサカートリッジ ２０． 基部 ２１． 表示部 ２２． 制御回路部 ２３． コネクタ部 ３０． セル ３１． 上部筐体 ３２． 下部筐体 ３３． 開口部 ３４． 接続部 ４０． センサ素子基板 ４１． 反応部 ５１． コンタクトピン ５２． 端子部 ６０． 両面テープ １０１． 導入流路 １０２． 吸引孔 １０３． 試料導入チップ １０４． Ｏリング １０５． 手動ポンプ １０６． 管 １０７． 着脱アングル １０８． 試料導入流路 １０９． 温度センサ １１０． 可撓性膜 １１１． 液溜まり部

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/483 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３３８

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形
   成したセンサ素子基板と係るセンサ素子基板を介して前
   記反応部が発生させる信号を外部に伝達する伝達手段と
   を内部に備えた生化学センサカートリッジにおいて、少
   なくとも前記反応部に試料を導入させる導入流路と、内
   部に試料を流入させるための吸引孔とが形成されるとと
   もに、反応部と伝達手段とが隔絶されたことを特徴とす
   る生化学センサカートリッジ。
2. 【請求項２】多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形
   成したセンサ素子基板が内部に備えられ、少なくとも前
   記センサ素子基板に試料を接触させる導入流路と、試料
   を内部に吸引させるための吸引孔とを備えたことを特徴
   とする生化学センサカートリッジ。
3. 【請求項３】前記センサ素子基板の一部が外部に露出さ
   れたことを特徴とする請求項２に記載の生化学センサカ
   ートリッジ。
4. 【請求項４】多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形
   成したセンサ素子基板を内部に有し、その内部に試料を
   導入する導入流路が内部に貫通して設けられるととも
   に、内部と外部とを貫通する吸引孔が設けられ、前記セ
   ンサ素子基板は、その一部が外部に露出するように設置
   されたことを特徴とする生化学センサカートリッジ。
5. 【請求項５】多層の有機薄膜よりなる反応部が表面に形
   成されたセンサ素子基板と、前記反応部に試料を到達さ
   せる導入流路とを具備した生化学センサカートリッジに
   おいて、センサ素子基板が設置された底面部と前記導入
   流路が形成された側壁部とからなる下部筐体と、この下
   部筐体に適合して略閉空間を形成する上部筐体とよりな
   り、前記センサ素子基板の一部が外部に露出するように
   前記上部筐体及び下部筐体に前記センサ素子基板が挟持
   され、上部筐体及び下部筐体の少なくとも何れか一方に
   一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする生化学セ
   ンサカートリッジ
6. 【請求項６】内部に形成されたセルに試料を導入する導
   入流路が下部筐体の側壁部を貫通してなり、係る下部筐
   体と上部筐体とが前記導入流路の一方の端部を含んだ閉
   空間からなるセルを形成するとともに、多層の有機薄膜
   よりなる反応部が表面に形成されたセンサ素子基板の一
   部を外部に露出するようにセンサ素子基板を挟持してな
   り、上部筐体及び下部筐体の少なくとも何れか一方に一
   以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする生化学セン
   サカートリッジ。
7. 【請求項７】多層の有機薄膜よりなる反応部が表面に形
   成されたセンサ素子基板と、前記反応部に試料を到達さ
   せる導入流路とを具備した生化学センサカートリッジに
   おいて、内部に形成されたセルには、一部を外部に露出
   するようにセンサ素子基板が貫通し、外部とセル内とを
   連通する一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする
   生化学センサカートリッジ。
8. 【請求項８】多層の有機薄膜よりなる反応部を表面に形
   成したセンサ素子基板が内部に形成されたセルに設置さ
   れ、試料を導入する導入流路が一方の端部を貫通し、セ
   ンサ素子基板がその一部を外部に露出するように他方の
   端部を貫通するとともに一以上の吸引孔が設けられた筐
   体よりなることを特徴とする生化学センサカートリッ
   ジ。
9. 【請求項９】前記反応部を構成するの有機薄膜面が前記
   導入流路と前記吸引口とを連結する空間の一部をなすこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一に記載
   の生化学センサカートリッジ。
10. 【請求項１０】前記導入流路の形状がテーパ形状をなす
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一に記
    載の生化学センサカートリッジ。
11. 【請求項１１】前記導入流路の形状は先端部の口径より
    も基端部の径を小とするテーパ形状であることを特徴と
    する請求項１０に記載の生化学センサカートリッジ。
12. 【請求項１２】試料導入流路を有する試料導入チップが
    取り付けられる接続部が前記導入流路を延設して設けら
    れたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか
    一に記載の生化学センサカートリッジ。
13. 【請求項１３】センサ素子基板は、前記反応部が前記側
    壁部の内側に密接するように設置されることを特徴とす
    る請求項５又は請求項６に記載の生化学センサカートリ
    ッジ。
14. 【請求項１４】上部筐体上又は上部筐体の内部に温度セ
    ンサが備えられたことを特徴とする請求項５又は請求項
    ６に記載の生化学センサカートリッジ。
15. 【請求項１５】導入流路内又は試料導入流路内に温度セ
    ンサが備えられたことを特徴とする請求項１乃至請求項
    １４の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
16. 【請求項１６】吸引孔を塞ぐ可撓性膜が設置されたこと
    を特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか一に記載
    の生化学センサカートリッジ。
17. 【請求項１７】上部筐体若しくは筐体の上部が可撓性材
    よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何
    れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
18. 【請求項１８】吸引孔を覆う態様で外側に液溜まり部が
    設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項１７の
    何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
19. 【請求項１９】請求項１乃至請求項１８に記載の生化学
    センサカートリッジを収納し、係る生化学センサカート
    リッジから突出したセンサ素子基板と電気的に接続され
    る制御回路部と、前記生化学センサカートリッジに設け
    られた吸引孔と連結される吸引手段とを備えたことを特
    徴とする生化学センサ。
20. 【請求項２０】前記制御回路部は、電気化学測定回路部
    及びデータ処理部を備え、データ表示部及び信号処理部
    及び外部記憶部及び印刷部のうちの少なくとも何れか一
    を備えたことを特徴とする請求項１９に記載の生化学セ
    ンサ。
21. 【請求項２１】加圧又は吸引することにより、セル内に
    試料或いは洗浄液を導入排出する手動ポンプが前記吸引
    手段として設けられたことを特徴とする請求項１９又は
    請求項２０に記載の生化学センサ。
22. 【請求項２２】吸引孔と吸引手段との連結手段には、シ
    ーリング手段が設けられたことを特徴とする請求項１９
    乃至請求項２１の何れか一に記載の生化学センサ。
23. 【請求項２３】前記シーリング手段にはＯリングが採用
    されることを特徴とする請求項２２に記載の生化学セン
    サ。
24. 【請求項２４】試料導入チップを生化学センサカートリ
    ッジに着脱させる着脱アングルが本体に設けられたこと
    を特徴とする請求項１２及び請求項１９乃至請求項２３
    の何れか一に記載の生化学センサ。