JP2003207445A - Portable inspecting apparatus and system - Google Patents
Portable inspecting apparatus and systemInfo
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- JP2003207445A JP2003207445A JP2002007808A JP2002007808A JP2003207445A JP 2003207445 A JP2003207445 A JP 2003207445A JP 2002007808 A JP2002007808 A JP 2002007808A JP 2002007808 A JP2002007808 A JP 2002007808A JP 2003207445 A JP2003207445 A JP 2003207445A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型検査装置お
よび携帯型検査システムに関し、詳しくは血液中や水溶
液中のグルコース濃度を測定するための携帯型検査装置
および携帯型検査システムに係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a portable inspection device and a portable inspection system, and more particularly to a portable inspection device and a portable inspection system for measuring glucose concentration in blood or aqueous solution.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば特開平９−６１３４６号公報には
平面光導波路型グルコースセンサが開示されている。こ
のグルコースセンサは、基板表面に光が入射、放出され
る一対のグレーティングを形成し、これらグレーティン
グ間に位置する前記基板表面に単一の光導波路層を形成
し、さらにこの光導波路層上に分子認識機能および情報
変換機能を有する膜を形成した構造を有する。2. Description of the Related Art For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-61346 discloses a planar optical waveguide type glucose sensor. In this glucose sensor, a pair of gratings through which light is incident and emitted is formed on the surface of a substrate, a single optical waveguide layer is formed on the surface of the substrate located between these gratings, and a molecule is further formed on this optical waveguide layer. It has a structure in which a film having a recognition function and an information conversion function is formed.
【０００３】このような構造のグルコースセンサにおい
て、検体中の血液等の生体分子を前記分子認識機能およ
び情報変換機能を有する膜に接触した状態でレーザ光の
ような光を前記グレーティングを通して前記光導波路層
に入射させ、エバネッセント波を発生させ、前記光導波
路層上の膜による前記検体中の生体分子との反応に起因
する前記エバネッセント波の変化量を前記グレーティン
グから放出される光を受光する受光素子により検出して
前記検体中の生体分子を分析する。In the glucose sensor having such a structure, light such as laser light is passed through the grating while the biomolecule such as blood in a specimen is in contact with the film having the molecular recognition function and the information conversion function. A light-receiving element that receives the light emitted from the grating by causing a change amount of the evanescent wave caused by the reaction of the film on the optical waveguide layer with the biomolecule in the specimen by causing the evanescent wave to enter the layer. And the biomolecule in the sample is analyzed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
グルコースセンサは光導波路層が単層で、ここで発生す
るエバネッセント波の変化量の検出には感度的に限界が
あり、また前記光導波路層上の膜構造から検体中の極微
量の生体分子分析に不向きであるという問題があった。However, in the conventional glucose sensor, the optical waveguide layer is a single layer, and there is a limit to the sensitivity in detecting the amount of change of the evanescent wave generated here, and the above-mentioned optical waveguide layer is not provided. There is a problem that it is not suitable for the analysis of a very small amount of biomolecules in a sample due to the membrane structure of the above.
【０００５】本発明は、検体、例えば体液中の極微量の
グルコースを高感度かつ高精度で検出することが可能
で、かつ持ち運びが容易な携帯型検査装置を提供しよう
とするものである。An object of the present invention is to provide a portable inspection device capable of detecting an extremely small amount of glucose in a sample, for example, a body fluid with high sensitivity and high accuracy and being easy to carry.
【０００６】本発明は、検体、例えば体液中の極微量の
グルコースを高感度かつ高精度で検出することが可能
で、かつ持ち運びが容易な携帯型検査装置を備え、さら
にこの検査装置の蓄電池の充電が可能で、得られたグル
コースの検出データの処理が可能な携帯型検査システム
を提供しようとするものである。The present invention is equipped with a portable inspection device capable of detecting a very small amount of glucose in a sample, for example, a body fluid with high sensitivity and high accuracy, and being easy to carry, and further, a storage battery of this inspection device. An object of the present invention is to provide a portable inspection system which can be charged and which can process the obtained glucose detection data.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る携帯型検査
装置は、基板と、この基板表面に形成された第１光導波
路層と、この第１光導波路層の両端部付近表面にそれぞ
れ形成されたグレーティングと、このグレーティングの
間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、この第
１光導波路層より高屈折率を有する第２光導波路層と、
この第２光導波路層上に形成された酵素および発色試薬
を含む機能層と、この機能層に対して所望の間隔をあけ
て対向配置されたメッシュ状導電性薄膜とを有するチッ
プ；および前記チップが装着され、前記チップの第１光
導波路層に光を入射するための光源と、前記第１光導波
路層から放射される光を受光する受光素子と、前記チッ
プのメッシュ状導電性薄膜に電界を印加するための電極
と、前記光源の駆動制御、前記受光素子からの信号の処
理および前記電極への電圧制御を行うための中央演算制
御器と、この中央演算制御器からのデータを記憶するた
めの記憶部材と、前記光源、受光素子、電極、中央演算
制御器および記憶部材を駆動するための二次電池とを有
する前記チップの検知部の変化を検出する携帯可能な検
出ユニット；を具備したことを特徴とするものである。A portable inspection apparatus according to the present invention includes a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, and a surface near both ends of the first optical waveguide layer. And a second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer located between the gratings and having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer,
A chip having a functional layer containing an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer, and a mesh-shaped conductive thin film arranged opposite to the functional layer with a desired spacing; and the chip. Mounted on the chip, a light source for injecting light into the first optical waveguide layer of the chip, a light receiving element for receiving light emitted from the first optical waveguide layer, and an electric field on the mesh-shaped conductive thin film of the chip. For controlling the drive of the light source, the processing of the signal from the light receiving element, and the voltage control to the electrode, and the data for storing the data from the central processing controller. A portable detection unit for detecting a change in the detection unit of the chip, which has a memory member for storing the light, a light receiving element, an electrode, a central processing controller, and a secondary battery for driving the memory member. It is characterized in that the.
【０００８】本発明に係る別の携帯型検査装置は、基板
と、この基板表面に形成された第１光導波路層と、この
第１光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された
グレーティングと、このグレーティングの間に位置する
前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層
より高屈折率で導電性材料から作られる第２光導波路層
と、この第２光導波路層上に形成された酵素および発色
試薬を含む機能層とを有するチップ；および前記チップ
が装着され、前記チップの第１光導波路層に光を入射す
るための光源と、前記第１光導波路層から放射される光
を受光する受光素子と、前記チップの第２光導波路層に
電界を印加するための電極と、前記光源の駆動制御、前
記受光素子からの信号の処理および前記電極への電圧制
御を行うための中央演算制御器と、この中央演算制御器
からのデータを記憶するための記憶部材と、前記光源、
受光素子、電極、中央演算制御器および記憶部材を駆動
するための二次電池とを有する前記チップの検知部の変
化を検出する携帯可能な検出ユニット；を具備したこと
を特徴とするものである。Another portable inspection apparatus according to the present invention comprises a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, and gratings formed on the surfaces near both ends of the first optical waveguide layer. A second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer located between the gratings and having a higher refractive index than the first optical waveguide layer and made of a conductive material; and on the second optical waveguide layer. A chip having a functional layer containing an enzyme and a color reagent formed on the substrate; and a light source for mounting the chip on the first optical waveguide layer of the chip and emitting light from the first optical waveguide layer. A light receiving element for receiving the generated light, an electrode for applying an electric field to the second optical waveguide layer of the chip, drive control of the light source, signal processing from the light receiving element, and voltage control for the electrode. Inside to do An arithmetic controller, a storage member for storing data from the central processing controller, said light source,
A portable detection unit for detecting a change in the detection unit of the chip having a light receiving element, an electrode, a central processing controller, and a secondary battery for driving a storage member. .
【０００９】本発明に係る携帯型検査システムは、基板
と、この基板表面に形成された第１光導波路層と、この
第１光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された
グレーティングと、このグレーティングの間に位置する
前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層
より高屈折率を有する第２光導波路層と、この第２光導
波路層上に形成された酵素および発色試薬を含む機能層
と、この機能層に対して所望の間隔をあけて対向配置さ
れるメッシュ状導電性薄膜とを有するチップ；前記チッ
プが装着され、前記チップの第１光導波路層に光を入射
するための光源と、前記第１光導波路層から放射される
光を受光する受光素子と、前記チップのメッシュ状導電
性薄膜に電界を印加するための電極と、前記光源の駆動
制御、前記受光素子からの信号の処理および前記電極へ
の電圧制御を行うための中央演算制御器と、この中央演
算制御器からのデータを記憶するための記憶部材と、前
記光源、受光素子、電極、中央演算制御器および記憶部
材を駆動するための二次電池とを有する前記チップの検
知部の変化を検出する携帯可能な検出ユニット；前記検
出ユニットの中央演算制御器から出力される測定データ
の演算処理およびシステムの制御を行うための演算制御
装置；および前記検出ユニットの二次電池の充電、前記
検出ユニットから出力される測定データの前記演算制御
装置への伝送および前記演算制御装置からの信号の検出
ユニットへの伝送を行う機能を併せ持つ充電装置；を具
備したことを特徴とするものである。A portable inspection system according to the present invention includes a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, gratings formed on the surfaces near both ends of the first optical waveguide layer, respectively. A second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer positioned between the gratings and having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer, and an enzyme and a color formed on the second optical waveguide layer. A chip having a functional layer containing a reagent and a mesh-shaped conductive thin film that is arranged to face the functional layer with a desired distance; the chip is mounted and light is applied to the first optical waveguide layer of the chip. A light source for incidence, a light receiving element for receiving light emitted from the first optical waveguide layer, an electrode for applying an electric field to the mesh-shaped conductive thin film of the chip, drive control of the light source, Photo detector Central processing controller for processing a signal from the central processing unit and controlling the voltage to the electrode, a storage member for storing data from the central processing controller, the light source, the light receiving element, the electrode, the central processing control And a secondary battery for driving a storage member, a portable detection unit for detecting a change in the detection unit of the chip; an arithmetic processing and system of measurement data output from a central arithmetic controller of the detection unit. And a control unit for controlling the secondary battery of the detection unit, transmitting measurement data output from the detection unit to the calculation control unit, and detecting a signal from the calculation control unit. It is characterized in that it is equipped with a charging device having a function of transmitting the same.
【００１０】本発明に係る別の携帯型検査システムは、
基板と、この基板表面に形成された第１光導波路層と、
この第１光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成さ
れたグレーティングと、このグレーティングの間に位置
する前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波
路層より高屈折率で導電性材料から作られる第２光導波
路層と、この第２光導波路層上に形成された酵素および
発色試薬を含む機能層とを有するチップ；前記チップが
装着され、前記チップの第１光導波路層に光を入射する
ための光源と、前記第１光導波路層から放射される光を
受光する受光素子と、前記チップの第２光導波路層に電
界を印加するための電極と、前記光源の駆動制御、前記
受光素子からの信号の処理および前記電極への電圧制御
を行うための中央演算制御器と、この中央演算制御器か
らのデータを記憶するための記憶部材と、前記光源、受
光素子、電極、中央演算制御器および記憶部材を駆動す
るための二次電池とを有する前記チップの検知部の変化
を検出する携帯可能な検出ユニット；前記検出ユニット
の中央演算制御器から出力される測定データの演算処理
およびシステムの制御を行うための演算制御装置；およ
び前記検出ユニットの二次電池の充電、前記検出ユニッ
トから出力される測定データの前記演算制御装置への伝
送および前記演算制御装置からの信号の検出ユニットへ
の伝送を行う機能を併せ持つ充電装置；を具備したこと
を特徴とするものである。Another portable inspection system according to the present invention is
A substrate and a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate,
Gratings formed on the surfaces of both ends of the first optical waveguide layer, respectively, and formed on the first optical waveguide layer located between the gratings, and having a higher refractive index than the first optical waveguide layer and conductivity. A chip having a second optical waveguide layer made of a material and a functional layer containing an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer; the chip is mounted on the first optical waveguide layer of the chip. A light source for injecting light, a light receiving element for receiving light emitted from the first optical waveguide layer, an electrode for applying an electric field to the second optical waveguide layer of the chip, and drive control of the light source A central processing controller for processing a signal from the light receiving element and controlling a voltage to the electrode; a storage member for storing data from the central processing controller; the light source, the light receiving element, and the electrode ,During A portable detection unit for detecting a change in the detection unit of the chip having an arithmetic controller and a secondary battery for driving a storage member; arithmetic processing of measurement data output from the central arithmetic controller of the detection unit And an arithmetic control device for controlling the system; and charging of a secondary battery of the detection unit, transmission of measurement data output from the detection unit to the arithmetic control device, and detection of a signal from the arithmetic control device. It is characterized by comprising a charging device having a function of transmitting data to the unit.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００１２】図１に本発明の携帯型検査装置が組み込ま
れた携帯型検査システムの構成を示す概略斜視図、図２
は図１の携帯型検査装置を示す概略図、図３は図２のチ
ップを詳述する概略断面図、図４は図１の検出ユニット
と充電装置との結合方式を示す回路図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of a portable inspection system in which the portable inspection apparatus of the present invention is incorporated in FIG.
1 is a schematic view showing the portable inspection device of FIG. 1, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view detailing the chip of FIG. 2, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a coupling system of the detection unit of FIG. 1 and a charging device.
【００１３】グルコースを検出するための例えば使い捨
て可能なチップ１０は、図１および図２に示すように検
出ユニット３０に対して着脱が可能である。この検出ユ
ニット３０は、前記チップ１０が挿入された状態で携帯
可能である。前記検出ユニット３０は、充電装置６０に
例えば電磁結合されている。この充電装置６０は、パー
ソナルコンピュータ７０に接続されている。A disposable chip 10 for detecting glucose, for example, is attachable to and detachable from a detection unit 30 as shown in FIGS. The detection unit 30 can be carried with the chip 10 inserted. The detection unit 30 is electromagnetically coupled to the charging device 60, for example. The charging device 60 is connected to a personal computer 70.
【００１４】次に、前記チップ１０、検出ユニット３０
および充電装置６０を詳細に説明する。Next, the chip 10 and the detection unit 30
The charging device 60 will be described in detail.
【００１５】１）チップ１０
このチップ１０は、使い捨て可能で、グルコースの検出
毎に交換される。1) Chip 10 This chip 10 is disposable and is replaced every time glucose is detected.
【００１６】前記チップ１０は、図３に示すように例え
ばガラスからなる基板１１を有する。この基板１１は、
表面にこの基板１１より高屈折率の第１光導波路層１２
が形成されている。この第１光導波路層１２は、例えば
カリウム、ナトリウム、銀等の高屈折率元素を前記ガラ
ス成分とイオン交換することにより形成される。２つの
グレーティング１３は、前記第１光導波路層１２より高
い屈折率を有し、前記第１光導波路層１２の両端部付近
表面にそれぞれ形成されている。これらのグレーティン
グ１３は、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、ニオブ酸リチ
ウム、ＧａＡｓにより作られ、前記第１光導波路層２よ
り高い屈折率を有する。外周が傾斜した形状の第２光導
波路層１４は、前記２つのグレーティング１３の間に位
置する前記第１光導波路層１２上に形成されている。こ
の第２光導波路層１４は、例えば酸化チタン、酸化亜
鉛、ニオブ酸リチウム、ＧａＡｓにより作られ、前記第
１光導波路層より高い屈折率を有する。The chip 10 has a substrate 11 made of glass, for example, as shown in FIG. This substrate 11 is
The first optical waveguide layer 12 having a higher refractive index than the substrate 11 on the surface
Are formed. The first optical waveguide layer 12 is formed by ion-exchanging a high refractive index element such as potassium, sodium or silver with the glass component. The two gratings 13 have a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer 12, and are formed on the surfaces near both ends of the first optical waveguide layer 12, respectively. These gratings 13 are made of, for example, titanium oxide, zinc oxide, lithium niobate, or GaAs, and have a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2. The second optical waveguide layer 14 having a slanted outer periphery is formed on the first optical waveguide layer 12 located between the two gratings 13. The second optical waveguide layer 14 is made of, for example, titanium oxide, zinc oxide, lithium niobate, or GaAs, and has a higher refractive index than the first optical waveguide layer.
【００１７】保護膜１５は、前記グレーティング１３を
含む前記第１光導波路層１２上に形成され、かつ前記第
２光導波路層１４上面に対応する部分に矩形状の開口部
１６が形成されている。この保護膜１５は、例えばフッ
素樹脂のような前記グレーティング１３に比べて低屈折
率を有する材料から作られている。例えば黒色顔料から
作られた迷光トラッピング層１７は、保護膜１５の表面
（前記開口部１６の内面を除く）に形成されている。The protective film 15 is formed on the first optical waveguide layer 12 including the grating 13, and a rectangular opening 16 is formed in a portion corresponding to the upper surface of the second optical waveguide layer 14. . The protective film 15 is made of a material having a lower refractive index than the grating 13 such as fluororesin. The stray light trapping layer 17 made of, for example, a black pigment is formed on the surface of the protective film 15 (excluding the inner surface of the opening 16).
【００１８】なお、前記基板１１の屈折率をｎ１、第１
光導波路層１２の屈折率をｎ２、第２光導波路層１４の
屈折率をｎ３および保護膜１５の屈折率をｎ４、とする
と、それらの屈折率の大小関係は、ｎ３＞ｎ２＞ｎ１＞
ｎ４となる。The refractive index of the substrate 11 is n1, the first
Assuming that the refractive index of the optical waveguide layer 12 is n2, the refractive index of the second optical waveguide layer 14 is n3, and the refractive index of the protective film 15 is n4, the magnitude relationship between these refractive indices is n3>n2>n1>.
It becomes n4.
【００１９】酵素および発色試薬を含む機能層１８は、
前記開口部１６から露出した第２光導波路層１４表面部
分に形成されている。例えばポリカーボネートから作ら
れる多孔質膜１９は、前記開口部１６から露出した前記
機能層１８上に形成されている。The functional layer 18 containing the enzyme and the coloring reagent is
It is formed on the surface portion of the second optical waveguide layer 14 exposed from the opening 16. A porous film 19 made of polycarbonate, for example, is formed on the functional layer 18 exposed from the opening 16.
【００２０】電界が印加されるメッシュ状導電性薄膜２
０は、前記多孔質膜１９に直接接触するか、または所望
の間隔をあけて対向配置されている。このメッシュ状導
電性薄膜２０は、例えばチタンのスパッタ膜、チタン薄
板（エッチングプレート）等から作られる。Mesh-shaped conductive thin film 2 to which an electric field is applied
0 is in direct contact with the porous membrane 19 or is arranged opposite to the porous membrane 19 at a desired interval. The mesh-shaped conductive thin film 20 is made of, for example, a titanium sputtered film, a titanium thin plate (etching plate), or the like.
【００２１】前記機能層１８に含有される酵素として
は、例えばアルブミン、グルコースオキシダーゼ、ペル
オキシダーゼまたはムタロターゼ等を用いることができ
る。As the enzyme contained in the functional layer 18, for example, albumin, glucose oxidase, peroxidase or mutarotase can be used.
【００２２】前記機能層１８に含有される発色試薬とし
ては、例えばＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシ−３−サル
フォプロピル）トリジンジカリウム塩、３，３’，５，
５’−テトラメチルベンジリデン等を用いることができ
る。Examples of the coloring reagent contained in the functional layer 18 include N, N-bis (2-hydroxy-3-sulfopropyl) trizindipotassium salt, 3,3 ', 5.
5'-tetramethylbenzylidene or the like can be used.
【００２３】前記機能層１８は、例えばａ）前記酵素お
よび発色色素を架橋高分子で固定化した構造のもの、
ｂ）酵素を色素の発色機能を発現する分子構造を持つ脂
質分子で固定化した構造のもの等を挙げることができ
る。The functional layer 18 has, for example, a) a structure in which the enzyme and the coloring dye are immobilized by a cross-linking polymer,
b) Examples include those having a structure in which an enzyme is immobilized with a lipid molecule having a molecular structure that expresses the coloring function of a dye.
【００２４】前記ａ）の機能層で用いられる架橋高分子
としては、例えば光架橋性ポリビニルアルコールのよう
な水素結合性の官能基を含む高分子を挙げることができ
る。Examples of the crosslinked polymer used in the functional layer a) include polymers having a hydrogen-bonding functional group such as photocrosslinkable polyvinyl alcohol.
【００２５】前記２）の機能層で用いられる色素の発色
機能を発現する分子構造を持つ脂質分子としては、例え
ば下記化１に示す構造式を有する化合物を挙げることが
できる。Examples of the lipid molecule having a molecular structure which exhibits the coloring function of the dye used in the functional layer of 2) above include compounds having the structural formula shown in the following chemical formula 1.
【００２６】[0026]
【化１】 [Chemical 1]
【００２７】２）検出ユニット３０
この検出ユニット３０は、中央演算制御器（ＣＰＵ）３
１を備えている。このＣＰＵ３１は、変調回路３２およ
びＡＰＣ回路３３を通して発光素子、例えば半導体レー
ザ３４に接続され、そのＣＰＵ３１からの制御信号が前
記半導体レーザ３４に出力される。前記半導体レーザ３
４で発光されたレーザ光は、偏光フィルタ３５を通して
前記チップ１０の基板１１に入射される。前記ＡＰＣ回
路３３は、前記ＣＰＵ３１に接続されている。2) Detection Unit 30 This detection unit 30 includes a central processing unit (CPU) 3
1 is provided. The CPU 31 is connected to a light emitting element such as a semiconductor laser 34 through a modulation circuit 32 and an APC circuit 33, and a control signal from the CPU 31 is output to the semiconductor laser 34. The semiconductor laser 3
The laser light emitted in 4 is incident on the substrate 11 of the chip 10 through the polarization filter 35. The APC circuit 33 is connected to the CPU 31.
【００２８】受光素子、例えばフォトダイオード３６
は、前記チップ１０の第１、第２の光導波路層１２、１
４を伝播した光が偏光フィルタ３７を通して入射され
る。このフォトダイオード３６は、復調回路３８に接続
されている。この復調回路３８は、Ａ／Ｄコンバータ３
９を通して前記ＣＰＵ３１に接続されている。また、前
記復調回路３８はゲイン調整回路４０およびＤ／Ａコン
バータ４１を通して前記ＣＰＵ３１に接続されている。A light receiving element, for example, a photodiode 36
Are the first and second optical waveguide layers 12 and 1 of the chip 10.
The light propagating through 4 enters through the polarization filter 37. The photodiode 36 is connected to the demodulation circuit 38. This demodulation circuit 38 is used for the A / D converter 3
It is connected to the CPU 31 through 9. Further, the demodulation circuit 38 is connected to the CPU 31 through a gain adjustment circuit 40 and a D / A converter 41.
【００２９】前記ＣＰＵ３１は、Ｄ／Ａコンバータ４２
およびアンプ回路４３を通して前記チップ１０のメッシ
ュ状導電性薄膜２０に電界を印加するための電極４４に
接続されている。The CPU 31 has a D / A converter 42.
Also, it is connected to an electrode 44 for applying an electric field to the mesh-shaped conductive thin film 20 of the chip 10 through an amplifier circuit 43.
【００３０】前記ＣＰＵ３１は、ここに蓄えられたデー
タを保存するためのバックアップメモリとしてのシリア
ルＥ2ＰＲＯＭ４５に接続されている。前記ＣＰＵ３１
は、ここに蓄えられたデータを表示するための液晶ディ
スプレイ４６に接続されている。The CPU 31 is connected to a serial E 2 PROM 45 as a backup memory for storing the data stored therein. The CPU 31
Is connected to a liquid crystal display 46 for displaying the data stored here.
【００３１】二次電池、例えばニッケル水素蓄電池４７
は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８を通して前記ＣＰＵ３
１、半導体レーザ３４、フォトダイオード３６、電極４
４、シリアルＥ2ＰＲＯＭ４５および液晶ディスプレイ
４６等にそれら部材に電圧を供給するために接続されて
いる。Secondary battery, for example, nickel hydrogen storage battery 47
Through the DC-DC converter 48
1, semiconductor laser 34, photodiode 36, electrode 4
4. Connected to the serial E 2 PROM 45, the liquid crystal display 46, etc. to supply voltage to those members.
【００３２】前記蓄電池４７は、図４に示すようにブリ
ッジ回路４９に接続され、このブリッジ回路４９には電
源用誘導コイル５０が接続されている。前記ＣＰＵ３１
は、シリアルポート５１に接続され、このシリアルポー
ト５１は図４に示すようにデータ転送用誘導コイル５２
が接続されている。The storage battery 47 is connected to a bridge circuit 49 as shown in FIG. 4, and a power source induction coil 50 is connected to the bridge circuit 49. The CPU 31
Is connected to a serial port 51, which is connected to a data transfer induction coil 52 as shown in FIG.
Are connected.
【００３３】前述したチップ１０が挿入された検出ユニ
ット３０は、携帯可能で検体（例えば人体の皮膚）に常
時、装着される。The detection unit 30 in which the above-mentioned chip 10 is inserted is portable and is always attached to a sample (for example, human skin).
【００３４】３）充電装置６０
この充電装置６０は、前記検出ユニット３０の電源用誘
導コイル５０と電磁結合される電源用誘導コイル６１お
よび前記検出ユニット３０のデータ転送用誘導コイル５
２と電磁結合されるデータ転送用誘導コイル６２を有す
る。前記電源用誘導コイル６１は、交流電源６３に接続
されている。データ転送用誘導コイル６２は、マイコン
６４に接続されている。このマイコン６４は、シリアル
ポート６５を通してネット結合、情報記憶、データ解析
等を実行するための前記パーソナルコンピュータ７０に
接続されている。3) Charging device 60 This charging device 60 includes a power source induction coil 61 electromagnetically coupled to the power source induction coil 50 of the detection unit 30 and a data transfer induction coil 5 of the detection unit 30.
2 has an induction coil 62 for electromagnetic transfer that is electromagnetically coupled to the data transfer device 2. The power source induction coil 61 is connected to an AC power source 63. The data transfer induction coil 62 is connected to the microcomputer 64. The microcomputer 64 is connected through a serial port 65 to the personal computer 70 for executing net connection, information storage, data analysis and the like.
【００３５】前述した携帯型検査システムの作用を説明
する。The operation of the above-mentioned portable inspection system will be described.
【００３６】チップ１０を検出ユニット３０に挿入し、
このチップ１０の多孔質膜１９側のメッシュ状導電性薄
膜２０を検体、例えば人体の皮膚に接触させて固定す
る。検出ユニット３０の蓄電池４７をオンしてＣＰＵ３
１から電極作動信号をＤ／Ａコンバータ４２およびアン
プ回路４３を通して電極４４に出力すると、この電極４
４から前記チップ１０のメッシュ状導電性薄膜２０に所
望の電界（例えばパルス状電界）が印加される。このと
き、前記人体の皮膚下のグルコースを含む体液が前記多
孔質膜１９を通して前記機能層１８に効率よく抽出され
る、いわゆる低浸襲作用がなされる。この体液中のグル
コースは、前記機能層１８の酵素との間で酵素反応がな
され、この酵素反応により前記機能層１８中の発色試薬
を発色させる。Insert the chip 10 into the detection unit 30,
The mesh-shaped conductive thin film 20 on the side of the porous film 19 of the chip 10 is brought into contact with and fixed to a sample, for example, human skin. The storage battery 47 of the detection unit 30 is turned on to turn on the CPU3.
When the electrode actuation signal from 1 is output to the electrode 44 through the D / A converter 42 and the amplifier circuit 43, this electrode 4
A desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied to the mesh-shaped conductive thin film 20 of the chip 10 from 4. At this time, a so-called low invasive effect is achieved in which the body fluid containing glucose under the skin of the human body is efficiently extracted into the functional layer 18 through the porous membrane 19. Glucose in the body fluid undergoes an enzymatic reaction with the enzyme in the functional layer 18, and the enzymatic reaction causes the color-forming reagent in the functional layer 18 to develop color.
【００３７】このような状態で、図２および図３に示す
ＣＰＵ３１から半導体レーザの作動信号を変調回路３２
およびＡＰＣ回路３３を通して半導体レーザ３４に出力
すると、その半導体レーザ３４が発光し、そのレーザ光
は偏光フィルタ３５を通して前記チップ１０の基板１１
裏面側に入射される。このレーザ光は、前記基板１１を
通してグレーティング１３と第１光導波路層１２の界面
で屈折されてその第１光導波路層１２を伝播される。第
１光導波路層１２を伝播される光は、この第１光導波路
層１２より高屈折率の第２光導波路層１４との界面で２
つのモード（Ｔｍモード、Ｔｅモード）に分割され、各
光導波路層１２，１４を伝播する。このとき、前記機能
層１８における前記発色試薬の発色に基づく変化（例え
ば吸光度変化）によりこの機能層１８直下の第２光導波
路層１４を伝播する光の位相が変化する。このように第
１、第２の光導波路層１２，１４を伝播した光は、反対
側の端部付近においてそれら光導波路層１２，１４の界
面で再び結合、干渉するため、前記第２光導波路層１４
を伝播する光の位相変化を増幅できる。その結果、前記
機能膜１８における人体の皮膚下のグルコースと酵素の
反応、発色試薬の発色に基づく第２光導波路層１４を伝
播する光の極微な変化を検出ユニット３０の偏光フィル
タ３７を通してフォトダイオード３６で検出される。こ
のフォトダイオード３６での検出信号は、復調回路３
８、ゲイン調整回路４０およびＤ／Ａコンバータ４１を
通して前記ＣＰＵ３１に出力される。このＣＰＵ３１に
入力された検出信号は、検体のグルコース値として信号
処理され、そのデータはバックアップメモリとしてのシ
リアルＥ2ＰＲＯＭ４５に蓄積、保存され、かつそのデ
ータは液晶ディスプレイ４６に表示される。In this state, the CPU 31 shown in FIGS. 2 and 3 outputs the operation signal of the semiconductor laser to the modulation circuit 32.
When output to the semiconductor laser 34 through the APC circuit 33 and the semiconductor laser 34, the semiconductor laser 34 emits light, and the laser light passes through the polarization filter 35 to the substrate 11 of the chip 10.
It is incident on the back side. This laser light is refracted at the interface between the grating 13 and the first optical waveguide layer 12 through the substrate 11 and propagates through the first optical waveguide layer 12. The light propagating through the first optical waveguide layer 12 is reflected at the interface with the second optical waveguide layer 14 having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer 12.
It is divided into two modes (Tm mode and Te mode) and propagates through the respective optical waveguide layers 12 and 14. At this time, the phase of the light propagating through the second optical waveguide layer 14 immediately below the functional layer 18 changes due to a change (for example, a change in absorbance) based on the color development of the color forming reagent in the functional layer 18. The light thus propagated through the first and second optical waveguide layers 12 and 14 is recombined and interferes at the interface between the optical waveguide layers 12 and 14 in the vicinity of the ends on the opposite side. Layer 14
The phase change of the light propagating through can be amplified. As a result, a reaction between glucose and an enzyme under the skin of the human body in the functional film 18 and a minute change in the light propagating through the second optical waveguide layer 14 based on the color development of the color reagent are passed through the polarization filter 37 of the detection unit 30 to the photodiode. Detected at 36. The detection signal from the photodiode 36 is sent to the demodulation circuit 3
8, output to the CPU 31 through the gain adjusting circuit 40 and the D / A converter 41. The detection signal input to the CPU 31 is subjected to signal processing as a glucose value of the sample, the data is accumulated and stored in the serial E 2 PROM 45 as a backup memory, and the data is displayed on the liquid crystal display 46.
【００３８】前記ＣＰＵ３１の指令により前述した検出
操作を継続的に実行することにより、人体の皮膚下のグ
ルコース値データ（例えば１日分のデータ）を前記検出
ユニット３０のシリアルＥ2ＰＲＯＭ４５に逐次、蓄
積、保存する。なお、チップ１０は使い捨てで、前記検
出操作毎に検出ユニット３０から使用済みのチップ１０
を抜き取り、検出ユニット３０に新しいチップ１０を挿
入する。By continuously executing the above-mentioned detection operation in response to a command from the CPU 31, glucose value data under the skin of the human body (for example, one day's worth of data) is sequentially stored in the serial E 2 PROM 45 of the detection unit 30. Accumulate and save. It should be noted that the chip 10 is disposable, and the used chip 10 from the detection unit 30 for each detection operation is used.
And a new chip 10 is inserted into the detection unit 30.
【００３９】データが保存された検出ユニット３０を充
電装置６０にそれらを無線接続することが可能な範囲に
設置し、それら検出ユニット３０および充電装置６０を
作動すると、前記検出ユニット３０のシリアルＥ2ＰＲ
ＯＭ４５に蓄積、保存されたグルコース値データは検出
ユニット３０側でＣＰＵ３１およびシリアルポート５１
を通してデータ転送用誘導コイル５２に出力され、さら
にそのデータは充電装置６０側で前記コイル５０と電磁
結合されるデータ転送用誘導コイル６２を通してマイコ
ン６４に転送、つまり無線転送される。マイコン６４に
無線転送されたデータは、シリアルポート６５を通して
パーソナルコンピュータ７０に出力され、ここでデータ
の記憶、解析等がなされる。When the detection unit 30 in which the data is stored is installed in the charging device 60 within a range where they can be wirelessly connected and the detection unit 30 and the charging device 60 are operated, the serial E 2 of the detection unit 30 is set. PR
The glucose value data accumulated and stored in the OM 45 is sent to the detection unit 30 by the CPU 31 and the serial port 51.
Through the data transfer induction coil 52, and the data is transferred to the microcomputer 64 through the data transfer induction coil 62 electromagnetically coupled to the coil 50 on the charging device 60 side, that is, wirelessly transferred. The data wirelessly transferred to the microcomputer 64 is output to the personal computer 70 through the serial port 65, where the data is stored and analyzed.
【００４０】また、充電装置６０側の交流電源６３から
の交流電圧は電源用誘導コイル６１、この誘導コイル６
１と電磁結合される電源用誘導コイル５０およびブリッ
ジ回路４９を通して蓄電池４７に供給、つまり無線供給
されて充電がなされる。The AC voltage from the AC power source 63 on the charging device 60 side is supplied to the power source induction coil 61 and the induction coil 6.
1 is supplied to the storage battery 47 through the power supply induction coil 50 and the bridge circuit 49 that are electromagnetically coupled to the storage battery 1, that is, wirelessly supplied to be charged.
【００４１】以上、本実施形態の携帯型検査装置によれ
ば次のような効果を奏する。As described above, the portable inspection apparatus of this embodiment has the following effects.
【００４２】（１）図３に示す構造のチップ１０の酵素
および発色試薬を含む機能層１８の前方にメッシュ状導
電性薄膜２０を配置し、この導電性薄膜２０に検出ユニ
ット３０の電極４４から所望の電界（例えばパルス状電
界）を印加することにより検体中のグルコース（例えば
人体の皮膚下のグルコースを含む体液）を前記機能層１
８に効率よく抽出する、いわゆる低浸襲作用を図ること
ができ、かつ光導波路を第１、第２の光導波路層１２，
１４により構成して前記機能層１８における検体（人体
の皮膚下）のグルコースと酵素の反応、発色試薬の発色
に基づく第２光導波路層１４を伝播する光の極微な変化
を検出できるため、前記検体中の極微量のグルコースを
高感度で分析することができる。(1) A mesh-shaped conductive thin film 20 is arranged in front of the functional layer 18 containing the enzyme and the coloring reagent of the chip 10 having the structure shown in FIG. 3, and the conductive thin film 20 is connected to the electrode 44 of the detection unit 30. By applying a desired electric field (for example, a pulsed electric field), glucose in a sample (for example, a body fluid containing glucose under the skin of the human body) is transferred to the functional layer 1.
8 can be efficiently extracted, that is, a so-called low invasive effect can be achieved, and the optical waveguides can be formed into the first and second optical waveguide layers 12,
Since it is possible to detect a minute change of light propagating through the second optical waveguide layer 14 based on the reaction of glucose and enzyme of the specimen (under the skin of the human body) in the functional layer 18 and the color development of the color reagent, A very small amount of glucose in a sample can be analyzed with high sensitivity.
【００４３】（２）図３に示すようにグレーティング１
３を含む前記第１光導波路層１２上に保護膜１５を形成
することによって、前記第１光導波路層１２およびグレ
ーティング１３を外部圧力が直接加わるのを防止でき
る。このため、前記第１光導波路層１２およびグレーテ
ィング１３に外部圧力が直接加わることに伴うそれら部
材の屈折率変化によって、その第１光導波路層１２を伝
播する光が外部に漏れるのを防止できる。しかも、保護
膜１５を前記第１光導波路層１２に比べて低屈折率材料
で形成することによって、その第１光導波路層１２を伝
播する光を第１光導波路層１２と保護膜１５との界面で
効果的に全反射させて第１光導波路層１２内に封じ込め
ることができるため、前記第１光導波路層１２から光が
外部に漏れるのを防止できる。その結果、検体中の極微
量のグルコースをより高感度で分析することが可能にな
る。(2) Grating 1 as shown in FIG.
By forming the protective film 15 on the first optical waveguide layer 12 including 3, it is possible to prevent external pressure from being directly applied to the first optical waveguide layer 12 and the grating 13. Therefore, it is possible to prevent the light propagating in the first optical waveguide layer 12 from leaking to the outside due to the change in the refractive index of the first optical waveguide layer 12 and the grating 13 caused by the external pressure being directly applied. Moreover, since the protective film 15 is formed of a material having a lower refractive index than that of the first optical waveguide layer 12, the light propagating through the first optical waveguide layer 12 is separated from the first optical waveguide layer 12 and the protective film 15. Since the light can be effectively totally reflected at the interface and confined within the first optical waveguide layer 12, it is possible to prevent light from leaking from the first optical waveguide layer 12 to the outside. As a result, it becomes possible to analyze an extremely small amount of glucose in a sample with higher sensitivity.
【００４４】（３）迷光トラッピング層１７を前記保護
膜１５の表面（開口部６の内面を除く）に形成すること
によって、第１光導波路層１２を伝播する光が前記保護
膜１５との界面から保護膜１５側に漏れた場合、その漏
光を迷光トラッピング層１７でトラップすることができ
る。(3) By forming the stray light trapping layer 17 on the surface of the protective film 15 (excluding the inner surface of the opening 6), the light propagating through the first optical waveguide layer 12 forms an interface with the protective film 15. When the light leaks to the protective film 15 side, the stray light trapping layer 17 can trap the leaked light.
【００４５】すなわち、第１光導波路層１２を伝播する
光が前記保護膜１５との界面から保護膜１５側に漏れる
と、前記保護膜１５表面と外界（空気）との屈折率の差
により前記漏光は保護膜１５表面で全反射して第２光導
波路層１４に迷光として入射されるため、前述した検体
中のグルコースの検出感度を低下させる。これに対し、
前記迷光トラッピング層１７を前記保護膜１５の表面に
形成することによって、前記漏光が保護膜１５表面で全
反射することなくトラッピング層１７でトラップできる
ため、その漏光が第２光導波路層１４に迷光として入射
するのを防止でき、検体中のグルコースをより高感度で
分析することが可能になる。That is, when light propagating through the first optical waveguide layer 12 leaks from the interface with the protective film 15 to the protective film 15 side, the difference in refractive index between the surface of the protective film 15 and the outside (air) causes The leaked light is totally reflected on the surface of the protective film 15 and is incident on the second optical waveguide layer 14 as stray light, so that the above-described detection sensitivity of glucose in the sample is lowered. In contrast,
By forming the stray light trapping layer 17 on the surface of the protective film 15, the leak light can be trapped by the trapping layer 17 without being totally reflected on the surface of the protective film 15, so that the leak light is strayed to the second optical waveguide layer 14. Can be prevented, and glucose in a sample can be analyzed with higher sensitivity.
【００４６】（４）酵素および発色試薬を含む機能層１
８を多孔質膜１９で覆うことによって、前記機能層１８
に対する検体（例えば体液）中のグルコース以外の不純
物、例えば蛋白や血球の影響、つまり機能層１８におけ
る酵素とグルコースの酵素反応、発色試薬の発色反応に
基づく変化によりこの機能層１８直下の第２光導波路層
１４を伝播する光の強度変化および位相差変化（ＴＥモ
ード）に対して作用する外乱、を低減でき、検体中の極
微量のグルコースをより一層高感度で分析することが可
能になる。(4) Functional layer 1 containing enzyme and coloring reagent
8 is covered with a porous film 19 to form the functional layer 18
Due to the influence of impurities other than glucose in the sample (eg, body fluid), such as proteins and blood cells, that is, changes due to the enzymatic reaction of the enzyme and glucose in the functional layer 18 and the color reaction of the color-developing reagent. The disturbance that acts on the intensity change of the light propagating through the waveguide layer 14 and the phase difference change (TE mode) can be reduced, and an extremely small amount of glucose in the sample can be analyzed with higher sensitivity.
【００４７】（５）チップ１０が挿入された検出ユニッ
ト３０は、携帯可能で検体（例えば人体の皮膚）に常
時、装着でき、かつ前記チップ１０は使い捨て可能であ
るため、人体の体液中のグルコース値の経時的変化を検
出することができる。また、前記検出ユニット３０にお
いて、ＣＰＵ３１からの指令、蓄電池４７からの電圧供
給により検体のグルコースを検出するための駆動、制
御、検出データの蓄積、保存を簡便に実行できる。(5) The detection unit 30 in which the chip 10 is inserted is portable and can be attached to a sample (for example, human skin) at all times, and the chip 10 is disposable, so that glucose in the body fluid of the human body is The change in value over time can be detected. In addition, the detection unit 30 can easily perform driving, control, storage and storage of detection data for detecting glucose of a sample by a command from the CPU 31 and voltage supply from the storage battery 47.
【００４８】（６）検出ユニット３０に液晶ディスプレ
イ４６を組み込めば、ＣＰＵ３１の検出データを表示し
てグルコース値を目視確認できる。(6) If the liquid crystal display 46 is incorporated in the detection unit 30, the detection data of the CPU 31 can be displayed to visually confirm the glucose value.
【００４９】前述した検査装置に充電装置６０およびパ
ーソナルコンピュータ７０を組み込むことによって、前
記検査装置で得られたグルコース値の検出データの処理
が可能で、かつ電池交換などの操作が不要な簡便な検査
システムを実現することができる。By incorporating the charging device 60 and the personal computer 70 in the above-described inspection device, it is possible to process the glucose level detection data obtained by the inspection device, and a simple inspection that does not require operation such as battery replacement. The system can be realized.
【００５０】また、検出ユニット３０と充電装置６０と
を無線接続すれば、グルコース値の検出データの転送、
処理が容易な検査システムを実現することができる。Further, if the detection unit 30 and the charging device 60 are wirelessly connected, glucose level detection data transfer,
An inspection system that is easy to process can be realized.
【００５１】なお、前述した実施形態ではチップとして
図３に示す構造のものを用いたが、これに限定されず、
以下に説明する図５〜図７に示す構造のチップを用いて
もよい。ただし、図５〜図７に示すチップにおいて図３
と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。Although the chip having the structure shown in FIG. 3 is used in the above-mentioned embodiment, the chip is not limited to this.
You may use the chip of the structure shown in FIGS. 5-7 demonstrated below. However, in the chip shown in FIGS.
The same members as those described above are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
【００５２】図５に示すチップ１０は、第２光導波路層
１４上に発色試薬固定化層２１を形成し、この発色試薬
固定化層２１上に酵素固定化層２２を形成した構造を有
する。つまり、図５に示すチップ１０は前述した図３の
機能層１８を発色試薬固定化層２１と酵素固定化層２２
の２つの層の分離した構造を有する。The chip 10 shown in FIG. 5 has a structure in which the coloring reagent immobilization layer 21 is formed on the second optical waveguide layer 14, and the enzyme immobilization layer 22 is formed on the coloring reagent immobilization layer 21. That is, in the chip 10 shown in FIG. 5, the functional layer 18 shown in FIG.
Has a separate structure of two layers.
【００５３】前記発色試薬固定化層は、前記第２光導波
路層表面に例えばＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシ−３−
サルフォプロピル）トリジンジカリウム塩、３，３’，
５，５’−テトラメチルベンジリデンのような発色試薬
を例えばアミノアルキルトリメトキシシランのようなシ
ランカップリング剤または光架橋ポリビニルアルコール
のような架橋高分子を介して固定化することにより形成
される。The color-developing reagent immobilizing layer is formed on the surface of the second optical waveguide layer, for example, N, N-bis (2-hydroxy-3-).
Sulfopropyl) trizindipotassium salt, 3,3 ′,
It is formed by immobilizing a coloring reagent such as 5,5′-tetramethylbenzylidene through a silane coupling agent such as aminoalkyltrimethoxysilane or a crosslinking polymer such as photocrosslinking polyvinyl alcohol.
【００５４】前記酵素固定化層は、例えばアルブミン、
グルコースオキシタダーゼ、ペルオキシダーゼまたはム
タロダーゼの酵素を例えば前記化１に示す構造式を有す
る化合物のような脂質の膜で固定化することにより形成
される。The enzyme-immobilized layer is, for example, albumin,
It is formed by immobilizing a glucose oxidase, peroxidase or mutarodase enzyme with a membrane of a lipid such as a compound having the structural formula shown in the above chemical formula 1.
【００５５】このような図５に示す構成のチップ１０を
図１に示すように検出ユニット３０に挿入し、その多孔
質膜１９側のメッシュ状導電性薄膜２０を検体、例えば
人体の皮膚に接触させ、このメッシュ状導電性薄膜２０
に検出ユニット３０の電極から所望の電界（例えばパル
ス状電界）を印加すると、前記人体の皮膚下のグルコー
スを含む体液が前記多孔質膜１９を通して前記酵素固定
化層２４に効率よく抽出される、いわゆる低浸襲作用が
なされる。この体液中のグルコースは、前記酵素固定化
層２２との間で酵素反応がなされ、この酵素反応により
前記酵素固定化層２２直下の発色試薬固定化層２１を発
色させる。このような状態で、前述した実施形態と同様
に検出ユニット３０からレーザ光をチップ１０の基板１
１に入射し、第１、第２の光導波路層１２、１４を伝播
した光を受光することによって、前述した実施形態と同
様に前記検体中の極微量のグルコースを高感度で分析す
ることができる。The chip 10 having the structure shown in FIG. 5 is inserted into the detection unit 30 as shown in FIG. 1, and the mesh-like conductive thin film 20 on the side of the porous film 19 is brought into contact with the specimen, for example, human skin. The mesh-shaped conductive thin film 20
When a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the electrodes of the detection unit 30 to the body fluid containing glucose under the skin of the human body is efficiently extracted to the enzyme immobilization layer 24 through the porous membrane 19. A so-called low invasive action is performed. The glucose in the body fluid undergoes an enzymatic reaction with the enzyme immobilization layer 22, and the enzyme reaction causes the color-imaging reagent immobilization layer 21 immediately below the enzyme immobilization layer 22 to develop color. In this state, laser light is emitted from the detection unit 30 to the substrate 1 of the chip 10 as in the above-described embodiment.
By receiving the light that is incident on No. 1 and propagated through the first and second optical waveguide layers 12 and 14, it is possible to analyze a very small amount of glucose in the sample with high sensitivity as in the above-described embodiment. it can.
【００５６】図６に示すチップ１０は、２つのグレーテ
ィング１３の間に位置する第１光導波路層１２上にこの
第１光導波路層１２より高屈折率の導電性材料、例えば
酸化錫（ＳｎＯ2）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）か
ら作られる第２光導波路層２３を形成した構造を有す
る。The chip 10 shown in FIG. 6 has a conductive material having a higher refractive index than that of the first optical waveguide layer 12, such as tin oxide (SnO 2), on the first optical waveguide layer 12 located between the two gratings 13. ), The second optical waveguide layer 23 made of indium tin oxide (ITO) is formed.
【００５７】このような図６に示す構成のチップ１０に
おいて、酵素および発色試薬を含む機能層１８に設けら
れた多孔質膜１９を検体、例えば人体の皮膚に接触さ
せ、この多孔質膜１９の後方に配置された導電性材料か
ら作られる第２光導波路層２３に検出ユニット３０の電
極から所望の電界（例えばパルス状電界）を印加する
と、前記人体の皮膚下のグルコースを含む体液が前記多
孔質膜１９を通して前記機能層１８に効率よく抽出され
る、いわゆる低浸襲作用がなされる。この体液中のグル
コースは、前記機能層１８の酵素との間で酵素反応がな
され、この酵素反応により前記機能層１８中の発色試薬
を発色させる。このような状態で、前述した実施形態と
同様に検出ユニット３０からレーザ光をチップ１０の基
板１１に入射し、第１、第２の光導波路層１２、１４を
伝播した光を受光することによって、前述した実施形態
と同様に前記検体中の極微量のグルコースを高感度で分
析することができる。In the chip 10 having the structure shown in FIG. 6, the porous film 19 provided on the functional layer 18 containing the enzyme and the coloring reagent is brought into contact with a sample, for example, human skin, and the porous film 19 is removed. When a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the electrodes of the detection unit 30 to the second optical waveguide layer 23 made of a conductive material arranged in the rear, the body fluid containing glucose under the skin of the human body becomes porous. A so-called low invasive effect is obtained in which the functional layer 18 is efficiently extracted through the membrane 19. Glucose in the body fluid undergoes an enzymatic reaction with the enzyme in the functional layer 18, and the enzymatic reaction causes the color-forming reagent in the functional layer 18 to develop color. In this state, the laser light is incident on the substrate 11 of the chip 10 from the detection unit 30 and the light propagated through the first and second optical waveguide layers 12 and 14 is received as in the above-described embodiment. As in the above-described embodiment, the trace amount of glucose in the sample can be analyzed with high sensitivity.
【００５８】図７に示すチップ１０は、２つのグレーテ
ィング１３の間に位置する第１光導波路層１２上にこの
第１光導波路層１２より高屈折率の導電性材料、例えば
酸化錫（ＳｎＯ2）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）か
ら作られる第２光導波路層２３を形成し、この第２光導
波路層２３上に図５と同様な発色試薬固定化層２１を形
成し、この発色試薬固定化層１３上に第２実施形態で説
明したのと同様な酵素固定化層２２を形成した構造を有
する。The chip 10 shown in FIG. 7 has a conductive material having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer 12 on the first optical waveguide layer 12 located between the two gratings 13, such as tin oxide (SnO 2). ), A second optical waveguide layer 23 made of indium tin oxide (ITO) is formed, and a coloring reagent immobilizing layer 21 similar to that shown in FIG. 5 is formed on the second optical waveguide layer 23, and the coloring reagent is fixed. It has a structure in which an enzyme immobilization layer 22 similar to that described in the second embodiment is formed on the activation layer 13.
【００５９】このような図７に示す構成のチップ１０に
おいて、酵素固定化層２２に設けられた多孔質膜１９を
検体、例えば人体の皮膚に接触させ、この多孔質膜１９
の後方に配置された導電性材料から作られる第２光導波
路層２３に検出ユニット３０の電極から所望の電界（例
えばパルス状電界）を印加すると、前記人体の皮膚下の
グルコースを含む体液が前記多孔質膜１９を通して前記
機能層１８に効率よく抽出される、いわゆる低浸襲作用
がなされる。この体液中のグルコースは、前記酵素固定
化層２２との間で酵素反応がなされ、この酵素反応によ
り前記酵素固定化層２２直下の発色試薬固定化層２１を
発色させる。このような状態で、前述した実施形態と同
様に検出ユニット３０からレーザ光をチップ１０の基板
１１に入射し、第１、第２の光導波路層１２、１４を伝
播した光を受光することによって、前述した実施形態と
同様に前記検体中の極微量のグルコースを高感度で分析
することができる。In the chip 10 having the structure shown in FIG. 7, the porous film 19 provided on the enzyme immobilization layer 22 is brought into contact with a sample, for example, human skin, and the porous film 19 is formed.
When a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the electrodes of the detection unit 30 to the second optical waveguide layer 23 made of a conductive material disposed behind the body fluid, the body fluid containing glucose under the skin of the human body is A so-called low invasive effect is obtained in which the functional layer 18 is efficiently extracted through the porous film 19. The glucose in the body fluid undergoes an enzymatic reaction with the enzyme immobilization layer 22, and the enzyme reaction causes the color-imaging reagent immobilization layer 21 immediately below the enzyme immobilization layer 22 to develop color. In this state, the laser light is incident on the substrate 11 of the chip 10 from the detection unit 30 and the light propagated through the first and second optical waveguide layers 12 and 14 is received as in the above-described embodiment. As in the above-described embodiment, the trace amount of glucose in the sample can be analyzed with high sensitivity.
【００６０】また、前述した実施形態では検出ユニット
３０と充電装置６０とを無線接続したが、有線接続して
もよい。Further, although the detection unit 30 and the charging device 60 are wirelessly connected in the above-described embodiment, they may be connected by wire.
【００６１】[0061]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、検
体、例えば体液中の極微量のグルコースを高感度かつ高
精度で検出することが可能で、かつ持ち運びが容易な携
帯型検査装置を提供できる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to detect a very small amount of glucose in a sample, for example, a body fluid with high sensitivity and accuracy, and to carry it easily. Can be provided.
【００６２】本発明によれば、検体、例えば体液中の極
微量のグルコースを高感度かつ高精度で検出することが
可能で、かつ持ち運びが容易な携帯型検査装置を備え、
さらにこの検査装置の蓄電池の充電が可能で、得られた
グルコースの検出データの処理が可能な携帯型検査シス
テムを提供できる。According to the present invention, it is possible to detect a very small amount of glucose in a sample, for example, a body fluid with high sensitivity and high accuracy, and to provide a portable inspection device which is easy to carry,
Further, it is possible to provide a portable inspection system capable of charging the storage battery of the inspection device and processing the obtained glucose detection data.
【図１】本発明の携帯型検査装置が組み込まれた携帯型
検査システムの構成を示す概略斜視図。FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a portable inspection system incorporating a portable inspection device of the present invention.
【図２】図１の携帯型検査装置を示す概略図。FIG. 2 is a schematic diagram showing the portable inspection device of FIG.
【図３】図２のチップを詳述する概略断面図。3 is a schematic cross-sectional view detailing the chip of FIG.
【図４】図１の検出ユニットと充電装置との結合方式を
示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a method of coupling the detection unit of FIG. 1 and a charging device.
【図５】本発明の携帯型検査装置に用いられるチップの
別の形態を示す概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another form of the chip used in the portable inspection device of the present invention.
【図６】本発明の携帯型検査装置に用いられるチップの
別の形態を示す概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another form of the chip used in the portable inspection device of the present invention.
【図７】本発明の携帯型検査装置に用いられるチップの
別の形態を示す概略断面図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another form of the chip used in the portable inspection device of the present invention.
１０…チップ、 １１…基板、 １３…グレーディング、 １２…第１光導波路層、 １４…第２光導波路層、 １８…機能層、 １９…多孔質膜、 ２０…メッシュ状導電性薄膜、 ２１…発色試薬固定化層、 ２２…酵素固定化層、 ２３…導電性材料から作られる第２光導波路層、 ３０…検出ユニット、 ３１…中央演算制御器（ＣＰＵ）、 ３４…半導体レーザ、 ３６…フォトダイオード、 ４４…電極、 ４５…シリアルＥ2ＰＲＯＭ、 ４７…ニッケル水素蓄電池、 ６０…充電装置、 ６３…交流電源、 ６４…マイコン、 ７０…パーソナルコンピュータ。10 ... Chip, 11 ... Substrate, 13 ... Grading, 12 ... First optical waveguide layer, 14 ... Second optical waveguide layer, 18 ... Functional layer, 19 ... Porous film, 20 ... Mesh-like conductive thin film, 21 ... Coloring Reagent immobilization layer, 22 ... Enzyme immobilization layer, 23 ... Second optical waveguide layer made of conductive material, 30 ... Detection unit, 31 ... Central processing controller (CPU), 34 ... Semiconductor laser, 36 ... Photodiode , 44 ... Electrode, 45 ... Serial E 2 PROM, 47 ... Nickel hydrogen storage battery, 60 ... Charging device, 63 ... AC power supply, 64 ... Microcomputer, 70 ... Personal computer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東野 一郎 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Ｆターム(参考） 2G045 AA13 CA25 CB30 DA31 FA11 FB01 FB11 HA09 HA14 2G059 AA01 BB04 BB13 CC12 DD03 DD04 EE02 FF06 FF12 GG01 GG02 JJ05 JJ17 JJ19 KK01 LL02 MM01 MM09 MM10 NN06 PP04 PP10 2H047 KA03 MA01 MA03 NA01 PA05 PA06 QA04 RA01 TA01 TA11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Ichiro Higashino 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Production Technology Center F-term (reference) 2G045 AA13 CA25 CB30 DA31 FA11 FB01 FB11 HA09 HA14 2G059 AA01 BB04 BB13 CC12 DD03 DD04 EE02 FF06 FF12 GG01 GG02 JJ05 JJ17 JJ19 KK01 LL02 MM01 MM09 MM10 NN06 PP04 PP10 2H047 KA03 MA01 MA03 NA01 PA05 PA06 QA04 RA01 TA01 TA11
Claims (9)
光導波路層と、この第１光導波路層の両端部付近表面に
それぞれ形成されたグレーティングと、このグレーティ
ングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、
この第１光導波路層より高屈折率を有する第２光導波路
層と、この第２光導波路層上に形成された酵素および発
色試薬を含む機能層と、この機能層に対して所望の間隔
をあけて対向配置されたメッシュ状導電性薄膜とを有す
るチップ；および前記チップが装着され、前記チップの
第１光導波路層に光を入射するための光源と、前記第１
光導波路層から放射される光を受光する受光素子と、前
記チップのメッシュ状導電性薄膜に電界を印加するため
の電極と、前記光源の駆動制御、前記受光素子からの信
号の処理および前記電極への電圧制御を行うための中央
演算制御器と、この中央演算制御器からのデータを記憶
するための記憶部材と、前記光源、受光素子、電極、中
央演算制御器および記憶部材を駆動するための二次電池
とを有する携帯可能な検出ユニット；を具備したことを
特徴とする携帯型検査装置。1. A substrate and a first substrate formed on the surface of the substrate.
An optical waveguide layer, a grating formed on each surface of both ends of the first optical waveguide layer, and the first optical waveguide layer located between the gratings,
A second optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer, a functional layer containing an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer, and a desired distance from the functional layer. A chip having a mesh-shaped conductive thin film disposed opposite to each other; and a light source to which the chip is mounted and which makes light incident on a first optical waveguide layer of the chip;
A light receiving element for receiving light emitted from the optical waveguide layer, an electrode for applying an electric field to the mesh-shaped conductive thin film of the chip, drive control of the light source, processing of a signal from the light receiving element, and the electrode Central processing controller for controlling the voltage to the central processing controller, a storage member for storing data from the central processing controller, and for driving the light source, the light receiving element, the electrode, the central processing controller and the storage member. A portable inspection device comprising: a portable detection unit having the secondary battery of.
光導波路層と、この第１光導波路層の両端部付近表面に
それぞれ形成されたグレーティングと、このグレーティ
ングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、
この第１光導波路層より高屈折率で導電性材料から作ら
れる第２光導波路層と、この第２光導波路層上に形成さ
れた酵素および発色試薬を含む機能層とを有するチッ
プ；および前記チップが装着され、前記チップの第１光
導波路層に光を入射するための光源と、前記第１光導波
路層から放射される光を受光する受光素子と、前記チッ
プの第２光導波路層に電界を印加するための電極と、前
記光源の駆動制御、前記受光素子からの信号の処理およ
び前記電極への電圧制御を行うための中央演算制御器
と、この中央演算制御器からのデータを記憶するための
記憶部材と、前記光源、受光素子、電極、中央演算制御
器および記憶部材を駆動するための二次電池とを有する
携帯可能な検出ユニット；を具備したことを特徴とする
携帯型検査装置。2. A substrate and a first substrate formed on the surface of the substrate.
An optical waveguide layer, a grating formed on each surface of both ends of the first optical waveguide layer, and the first optical waveguide layer located between the gratings,
A chip having a second optical waveguide layer made of a conductive material having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer, and a functional layer containing an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer; A chip is mounted, a light source for making light incident on the first optical waveguide layer of the chip, a light receiving element for receiving light emitted from the first optical waveguide layer, and a second optical waveguide layer of the chip. An electrode for applying an electric field, a central arithmetic controller for controlling driving of the light source, processing a signal from the light receiving element, and controlling a voltage to the electrode, and stores data from the central arithmetic controller Portable inspection unit having a storage member for operating the light source, a light receiving element, an electrode, a central processing controller, and a secondary battery for driving the storage member; apparatus.
可能で、かつ前記検出ユニットに対して着脱可能な構造
を有することを特徴とする請求項１または２の携帯型検
査装置。3. The portable inspection apparatus according to claim 1, wherein the chip has a structure that can be discarded for each measurement and can be attached to and detached from the detection unit.
導波路層上に形成された発色試薬固定化層およびこの発
色試薬固定化層上に形成された酵素固定化層とから構成
されることを特徴とする請求項１または２記載の携帯型
検査装置。4. The functional layer of the chip comprises a color reagent immobilization layer formed on the second optical waveguide layer and an enzyme immobilization layer formed on the color reagent immobilization layer. The portable inspection device according to claim 1 or 2, characterized in that.
光導波路層と、この第１光導波路層の両端部付近表面に
それぞれ形成されたグレーティングと、このグレーティ
ングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、
この第１光導波路層より高屈折率を有する第２光導波路
層と、この第２光導波路層上に形成された酵素および発
色試薬を含む機能層と、この機能層に対して所望の間隔
をあけて対向配置されるメッシュ状導電性薄膜とを有す
るチップ；前記チップが装着され、前記チップの第１光
導波路層に光を入射するための光源と、前記第１光導波
路層から放射される光を受光する受光素子と、前記チッ
プのメッシュ状導電性薄膜に電界を印加するための電極
と、前記光源の駆動制御、前記受光素子からの信号の処
理および前記電極への電圧制御を行うための中央演算制
御器と、この中央演算制御器からのデータを記憶するた
めの記憶部材と、前記光源、受光素子、電極、中央演算
制御器および記憶部材を駆動するための二次電池とを有
する携帯可能な検出ユニット；前記検出ユニットの中央
演算制御器から出力される測定データの演算処理および
システムの制御を行うための演算制御装置；および前記
検出ユニットの二次電池の充電、前記検出ユニットから
出力される測定データの前記演算制御装置への伝送およ
び前記演算制御装置からの信号の検出ユニットへの伝送
を行う機能を併せ持つ充電装置；を具備したことを特徴
とする携帯型検査システム。5. A substrate and a first substrate formed on the surface of the substrate.
An optical waveguide layer, a grating formed on each surface of both ends of the first optical waveguide layer, and the first optical waveguide layer located between the gratings,
A second optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer, a functional layer containing an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer, and a desired distance from the functional layer. A chip having a mesh-shaped conductive thin film disposed opposite to each other; a light source for mounting the chip and for injecting light into the first optical waveguide layer of the chip, and radiating from the first optical waveguide layer A light receiving element for receiving light, an electrode for applying an electric field to the mesh-shaped conductive thin film of the chip, and drive control of the light source, processing of a signal from the light receiving element, and voltage control of the electrode. Central processing controller, a storage member for storing data from the central processing controller, and a light source, a light receiving element, an electrode, a central processing controller, and a secondary battery for driving the storage member. Portable inspection Unit; arithmetic control device for performing arithmetic processing of measurement data output from the central arithmetic controller of the detection unit and control of the system; and charging of secondary battery of the detection unit, measurement output from the detection unit A portable inspection system comprising: a charging device having a function of transmitting data to the arithmetic and control unit and transmitting a signal from the arithmetic and control unit to a detection unit.
光導波路層と、この第１光導波路層の両端部付近表面に
それぞれ形成されたグレーティングと、このグレーティ
ングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、
この第１光導波路層より高屈折率で導電性材料から作ら
れる第２光導波路層と、この第２光導波路層上に形成さ
れた酵素および発色試薬を含む機能層とを有するチッ
プ；前記チップが装着され、前記チップの第１光導波路
層に光を入射するための光源と、前記第１光導波路層か
ら放射される光を受光する受光素子と、前記チップの第
２光導波路層に電界を印加するための電極と、前記光源
の駆動制御、前記受光素子からの信号の処理および前記
電極への電圧制御を行うための中央演算制御器と、この
中央演算制御器からのデータを記憶するための記憶部材
と、前記光源、受光素子、電極、中央演算制御器および
記憶部材を駆動するための二次電池とを有する携帯可能
な検出ユニット；前記検出ユニットの中央演算制御器か
ら出力される測定データの演算処理およびシステムの制
御を行うための演算制御装置；および前記検出ユニット
の二次電池の充電、前記検出ユニットから出力される測
定データの前記演算制御装置への伝送および前記演算制
御装置からの信号の検出ユニットへの伝送を行う機能を
併せ持つ充電装置；を具備したことを特徴とする携帯型
検査システム。6. A substrate and a first substrate formed on the surface of the substrate.
An optical waveguide layer, a grating formed on each surface of both ends of the first optical waveguide layer, and the first optical waveguide layer located between the gratings,
A chip having a second optical waveguide layer made of a conductive material having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer, and a functional layer containing an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer; A light source for injecting light into the first optical waveguide layer of the chip, a light receiving element for receiving light emitted from the first optical waveguide layer, and an electric field in the second optical waveguide layer of the chip. For controlling the drive of the light source, the processing of the signal from the light receiving element, and the voltage control to the electrode, and the data for storing the data from the central processing controller. A portable detection unit having a storage member for storing the light source, the light receiving element, the electrode, the central processing controller, and a secondary battery for driving the storage member; output from the central processing controller of the detection unit Measurement data An arithmetic and control unit for performing arithmetic processing of the data and controlling the system; and charging of a secondary battery of the detection unit, transmission of measurement data output from the detection unit to the arithmetic and control unit, and from the arithmetic and control unit. A portable inspection system, comprising: a charging device having a function of transmitting the signal of 1. to the detection unit.
可能で、かつ前記検出装置に対して着脱可能な構造を有
することを特徴とする請求項５または６の携帯型検査シ
ステム。7. The portable inspection system according to claim 5, wherein the chip has a structure that can be discarded for each measurement and can be attached to and detached from the detection device.
導波路層上に形成された発色試薬固定化層およびこの発
色試薬固定化層上に形成された酵素固定化層とから構成
されることを特徴とする請求項５または６の携帯型検査
システム。8. The functional layer of the chip comprises a color reagent immobilization layer formed on the second optical waveguide layer and an enzyme immobilization layer formed on the color reagent immobilization layer. The portable inspection system according to claim 5 or 6, characterized in that.
のデータの伝送および前記充電装置から前記検出装置へ
の充電は、電磁結合によりなされることを特徴とする請
求項５または６記載の携帯型検査システム。9. The mobile phone according to claim 5, wherein data transmission between the detection unit and the charging device and charging from the charging device to the detection device are performed by electromagnetic coupling. Mold inspection system.
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|---|---|---|---|
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