JP2004208777A

JP2004208777A - 糖検出電極装置

Info

Publication number: JP2004208777A
Application number: JP2002379228A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takai; 信治高井; Ichiro Sakuma; 一郎佐久間; Minoru Mikami; 稔三上; Yoshiaki Konishi; 義昭小西; Hiromi Yamazaki; 博実山崎
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP3907584B2

Abstract

【課題】長期間使用しても高感度を維持することができ、安定性の高い測定値が得られ、洗浄の容易な糖検出装置を提供すること。
【解決手段】注射針状に形成された穿刺体の少なくとも先端外表面に形成された対極と、前記穿刺体の内部に参照電極と、相互に絶縁状態で配置されたＴｉ-Ｎｉ合金製の作用電極とを備えることを特徴とする糖検出電極装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、糖検出電極装置に関し、更に詳しくは、血液に接する状態で長期間使用しても高感度を維持し、安定性の高い測定値が得られ、滅菌及び洗浄の容易な糖検出電極装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
糖分析は、幅広い分野で実施されており、例えば医療分野においては、血液中の糖濃度、つまり血糖値の測定が実施されている。
【０００３】
血糖値測定においては、従来は指先から血液を採取し、その血液試料溶液ごとに直接血糖値を測定する方法という人体侵襲的方法が採られていたが、この方法では連続的な測定をすることができず、また患者に苦痛と傷とを与えるという欠点がある。
【０００４】
そこで電極を用いた電流測定を利用した糖検出装置が開発されつつあり、その糖検出装置に組み込むことのできる酵素センサーが提案されている（特許文献１）。この糖検出装置においては、唾液等を試料として用い、試料溶液に電極を浸して、唾液中の糖がその電極上で反応することにより発生する電流を測定し、唾液中の糖がその電極上で反応することにより発生する電流を測定し、唾液中の糖濃度と血液中の糖濃度との関係から血糖値を求める。
【０００５】
【特許文献１】
特公平８−１６６６５号公報
従来のこのタイプの糖検出装置に使用される一例としての前記酵素センサーでは、例えば白金電極上にグルコースオキシダーゼ及びペルオキシダーゼからなる酵素膜を形成させ、これらの酵素により糖を酸化させ、そのときに発生する電流を測定する。この糖検出装置によれば、試料溶液に電極を浸しながら連続測定をすることが可能であり、また、採血の必要がないので、患者に苦痛を与えることがない。
【０００６】
しかし、この従来の糖検出装置は、酵素を使用しているので、時間の経過とともに酵素の失活が起こり、又は血中のタンパク質付着等により電極が汚れる等といった事情により感度が低下し、測定値が大きくバラつき、測定値が不安定になり、長期間使用することができないという欠点があった。
【０００７】
この従来の糖検出装置は、更に電極上に形成された酵素膜が機械的な外力によって容易に損傷するので、洗浄が困難であるという欠点がある。
【０００８】
前記酵素膜を使用した前記糖検出装置は、その酵素膜が熱及び圧力に対する耐久性が小さいので、高圧加熱による滅菌法、及びガス滅菌法により、簡単に滅菌することができないという欠点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、従来の糖検出電極装置が有する前記欠点を解消することを目的とする。すなわち、この発明の目的は、酵素膜使用の電極に比べて長期間にわたって高感度を維持することができ、安定性の高い測定値が得られ、洗浄の容易な糖検出電極装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段として、請求項１に記載の手段は、注射針状に形成された穿刺体における対極と、参照電極及び前記穿刺体の内部に相互に絶縁状態で配置されたＴｉ-Ｎｉ合金製の作用電極及とを備えることを特徴とする糖検出電極装置であり、
請求項２に記載の手段は、前記穿刺体が屈曲可能に形成されてなる前記請求項１に記載の糖検出電極装置であり、
請求項３に記載の手段は、前記穿刺体が導電性材料で形成されてなり、穿刺体自体が対極を形成して成る前記請求項１又は２に記載の糖検出電極装置であり、
請求項４に記載の手段は、前記穿刺体が非導電性材料で形成されてなり、前記穿刺体の先端部の外表面に対極が形成されて成る前記請求項１又は２に記載の糖検出電極装置であり、
請求項５に記載の手段は、前記穿刺体は、その内部に充填された絶縁材料で前記参照電極及び前記作用電極を絶縁して成る前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の糖検出電極装置であり、
請求項６に記載の手段は、前記穿刺体は、その内部に配置された第１チューブ及び前記第１チューブの外部であって前記穿刺体の内部に配置された第２チューブを備え、前記第１チューブは作用電極を有し、前記第２チューブは参照電極を有してなることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の糖検出電極装置であり、
請求項７に記載の手段は、前記穿刺体は、その内部に配置された外側チューブ及び前記外側チューブの内部に配置された内側チューブを備え、前記内側チューブはその内部に作用電極及び参照電極のいずれか一方を有し、前記外側チューブはその外側チューブの内壁と前記内側チューブの外壁との間に作用電極及び参照電極のいずれか他方を有して成る前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の糖検出電極装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明に係る糖検出電極装置特にブドウ糖検出電極装置は、電極部と電極部で測定された電気的測定値を入力して試料中の糖濃度特にブドウ糖を算出してこれを表示する測定演算部とを備える。
【００１２】
図１に示されるように、前記電極部１０は、穿刺体１１と、参照電極１２と、作用電極１３と、充填材１４とを有する。
【００１３】
前記穿刺体１１は、導電性材料で、注射針状に形成されてなる。すなわち、前記穿刺体１１は、その先端部が鋭利な斜に形成されて成り、容易に例えば血管等に穿刺することができるようになっている。したがって、この発明における好適な穿刺体１１は、血管等に穿刺可能な大きさ及び寸法を有する。例えば前記穿刺体１１は１〜０．１ｍｍ程度の直径を有して形成することができる。勿論用途に応じてこの穿刺体１１の直径を前記範囲よりも大きくすることもできる。この穿刺体１１を形成する導電材料としては、金属例えばステンレススチール等を挙げることができる。
【００１４】
この穿刺体１１は更に、筒状となっていて、その内部に参照電極１２及び作用電極１３及び充填材１４とを内蔵することができる。導電性材料で形成された穿刺体１１は、また、この発明における対極を形成する。したがって、図１における穿刺体１１は、穿刺体１１と後述する測定演算部に導電線等の導電路を介して電気的に結合される。
【００１５】
この穿刺体１１の内部には、充填材１４が充填され、しかもその充填材１４中には二つの挿通孔１５，１６が開設されている。
【００１６】
前記充填材１４としては、絶縁材料であって加工の容易な材料であればよく、例えば硬化型エポキシ樹脂、硬化型ウレタン樹脂などの合成樹脂及び、シリコンゴム及びスチレン−ブタジエンゴムなどの合成ゴムを挙げることができる。この発明においては樹脂を穿刺体内部に充填しやすくするため及び安全性の面から、液状の硬化型エポキシ樹脂が特に好ましい。
【００１７】
充填材１４に開設されている二つの挿通孔のうち、一方の挿通孔１５には、作用電極１３としての心線が、その作用電極１３の先端部が前記挿通孔１５の開口部から僅かに突出乃至露出するように、配設されている。このように、作用電極１３の先端部が前記挿通孔１５の開口部から突出乃至露出していると、この作用電極１３である心線を、その軸線に沿って僅かに移動させることにより、作用電極１３の先端部を前記挿通孔１５の開口部の縁に摺接させて、作用電極１３の先端部に付着する汚れを容易に除去することができる。換言すると、作用電極１３である心線が挿通孔１５内で軸線方向に沿う方向で前後に移動可能となるように、作用電極１３となる心線の外径が挿通孔１５の内径よりも僅かに小さく設計されているのが好ましい。
【００１８】
この作用電極１３は、好適にはＴｉ-Ｎｉ合金製で形成することができる。Ｔｉ-Ｎｉ合金は、血液中に存在する糖例えばブドウ糖に結合するＯＨ基を定量的に酸化する機能を有する。したがって作用電極１３は、その材料がＴｉ-Ｎｉ合金であることにより、血液中の糖と接触して、その糖を酸化させ、その糖濃度に応じた電流を発生させることができる。
【００１９】
前記Ｔｉ-Ｎｉ合金におけるＴｉ及びＮｉの組成は、前記機能が確保されれば特に制限がなく、例えば合金全体に対するＴｉの含有率が４０〜６０質量％であり、Ｎｉの含有率が６０〜４０質量％であると、前記機能が効果的に発揮されるので、好ましい。
【００２０】
二つの挿通孔のうち、他方の挿通孔１６には、参照電極１２としての心線が、その参照電極１２の先端部が前記挿通孔１６の開口部から僅かに突出乃至露出するように、配設されている。このように、参照電極１２の先端部が前記挿通孔１６の開口部から突出乃至露出していると、この参照電極１２である心線を、その軸線に沿って僅かに移動させることにより、参照電極１２の先端部を前記挿通孔１６の開口部の縁に摺接させて、参照電極１２の先端部に付着する汚れを容易に除去することができる。
【００２１】
この参照電極１２は、前記作用電極１３の電位を適切に設定することができれば特に制限がなく、公知の参照電極例えばＰｄ電極、白金黒電極、銀・塩化銀電極等を使用することができる。
【００２２】
この発明における電極部は図１に示す電極部１０に限定されることはなく、この発明の範囲内において様々に設計変更をすることができる。
【００２３】
図１に示される電極部１０における穿刺体１１の代わりに、図２に示されるような穿刺体２１を採用することができる。
【００２４】
図２に示される穿刺体２１は、非導電性材料例えば硬質プラスチック特に硬質エポキシ樹脂等で形成される。このように穿刺体２１を非導電性材料で形成するときには、その穿刺体２１の先端部外周面に、導電性材料例えば金属箔、金属メッキ、及び、カーボン粉末、炭素繊維又はカーボンナノファイバー等の炭素材料を含有する複合材料等で対極２２を形成することができる。この対極２２は、作用電極（図２に現れず）とは逆向きの電流が円滑に流れれば良く、電極自身の抵抗が小さくてなるべくそれ自身が分極しない材質で形成することができ、公知の対極形成材料を採用することができる。
【００２５】
また、穿刺体は、導電性材料又は非導電性材料によって屈曲可能に形成されていてもよい。屈曲可能に形成されてなる穿刺体としては、例えば屈曲可能な材料である熱可塑性樹脂で形成されてなる穿刺体、屈曲可能な機械的構造例えば蛇腹構造をしてなる穿刺体本体とその穿刺体本体の先端に結合された穿刺体先端部とから形成される穿刺体等を、挙げることができる。前記いずれの穿刺体においても、図２に示されるように、対極２２を穿刺体の外周面に形成することが望ましい。
【００２６】
図１に示される電極部１０の代わりに図３に示される電極部３０を採用することもできる。
【００２７】
図１に示される電極部１０においては充填材１４に二つの挿通孔１５，１６それぞれに作用電極１３，参照電極１２それぞれを、二つの挿通孔１５，１６内で軸線方向に沿って前後進可能に配置されているが、図３に示される電極部３０においては、穿刺体１１内に充填された充填材１４によって二つの電極、作用電極１３及び参照電極１２が固定されている。図３においても作用電極１３及び参照電極１２の先端は充填材表面より僅かに突出して固定されている。
【００２８】
図３の態様とすることにより、電極表面積を増加させることで測定値の安定性を確保することができ、しかも電極付近での液滞留による電気的飽和現象が減少するという利点がある。
【００２９】
図１に示される電極部１０の代わりに図４に示される電極部４０を採用することができる。
【００３０】
図４においては、穿刺体１１の内部に配置された第１チューブ及び第１チューブの外部であって前記穿刺体１１の内部に配置された第２チューブを備えている。前記２本のチューブの内部には、一方には作用電極１３が配置され、他方には参照電極１２が配置されている。
【００３１】
図４においても、作用電極１３及び参照電極１２の先端がチューブより突出して形成される。このような構成とすることにより、この参照電極１２である心線を、その軸線に沿って僅かに移動させることにより、参照電極１２の先端部を前記挿通孔１６の開口部の縁に摺接させて、参照電極１２の先端部に付着する汚れを容易に除去することができるという利点がある。
【００３２】
図５においては、穿刺体１１の内部に配置された外側チューブ５１及び前記外側チューブ５１内部に内側チューブ５２が配置されている。前記内側チューブ５２は内部に作用電極５３及び参照電極５４のいずれか一方を有し、前記チューブはその外側チューブ５１の内壁と前記内側チューブの外壁との間に作用電極５３及び参照電極５４のいずれか他方を有して成る。外側チューブ５１と穿刺体１１との間には絶縁材料で充填されている構造を有する。
【００３３】
図６は、この発明の一例である糖検出電極装置６０特にブドウ糖検出電極装置を示す概念図である。糖検出電極装置６０は、リード線６６、リード線６７、電源６８、電源６９及び電流計６５を有して成る。リード線６６には電源６８が、対電極６３が陰極、参照電極６１側が陽極となるように設けられている。リード線６７は、対電極６３と作用電極６２とを結ぶ。リード線６７には電源６９が、対極６３側が陰極、作用電極６２側が陽極となるように設けられている。またリード線６７には、電流計６５が設けられている。電流計６５は、測定された電流値を糖値に換算された測定演算部と接続されている。
【００３４】
図７においては、この発明の糖検出電極装置７１の穿刺体７２を人の血管に注射している概念図で、血液中の糖分を測定演算部７３にて測定する。穿刺体を穿刺する部位は上腕であっても腹部であっても良く、患者の状態等を考慮仕手的義に決定される。
【００３５】
図８は糖検出電極装置の穿刺体を注射したときに流れる電流の積分値とグルコース濃度８１の相関図である。電流の積分値８２が上昇すると、グルコース濃度８１も上昇することがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明に係わる糖検出電極装置によれば、作用電極にＴｉ-Ｎｉ合金を使用するので長期間高精度の糖検出、特にブドウ糖検出が可能であり、また、洗浄が容易である。
【００３７】
この発明に係る糖検出電極装置では、作用電極にＴｉ-Ｎｉ合金を使用しているので、従来の作用電極に酵素を使用した糖検出電極装置では、経時的な酵素の失活を避けることができないので、その寿命が数ヶ月と短かったが、酵素のような経時的劣化が生じないので、この発明に係わる糖検出電極装置は少なくとも一年間は使用することができる。
【００３８】
またチューブ内に作用電極及び参照電極を配置することにより、穿刺体後部に突出している前記２つの電極を曲げることにより、先端部が前後に可動し、先端部の汚れを落とすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の糖検出電極装置の挿通孔を軸としたときの横断面図である。
【図２】図２は、この発明の糖検出電極装置の平面図である。
【図３】図３は、この発明の糖検出電極装置の挿通孔を軸としたときの鉛直方向の縦断面図である。
【図４】図４は、この発明の糖検出電極装置の挿通孔を軸としたときの横断面図である。
【図５】図５は、この発明の糖検出電極装置の挿通孔を軸としたときの鉛直方向の縦断面図である。
【図６】図６は、この発明の糖検出電極装置の概念図である。
【図７】図７は、この発明の糖検出電極装置を血管に注射して電流を測定する概念図である。
【図８】図８は電流の積分値とグルコース濃度の相関図である。
【符号の説明】
１０電極部
１１穿刺体、１２作用電極、１３参照電極、１４充填材、
１５挿通孔、１６挿通孔、２０電極部、２１穿刺体、
２２対極、３０電極部、４０電極部、５０電極部、
５１外側チューブ、５２内側チューブ、５３作用電極、
５４参照電極、５５充填材、６０糖検出電極装置、
６１参照電極、６２作用電極、６３対極、６４リード線部、
６５電流計、６５ａ測定演算部、６６リード線、６７リード線、
６８電源、６９電源、７１糖検出電極装置、７２穿刺体、
７３測定演算部、８１グルコース濃度、８２電流の積分値、

Claims

注射針状に形成された穿刺体における対極と、参照電極及び前記穿刺体の内部に相互に絶縁状態で配置されたＴｉ-Ｎｉ合金製の作用電極及とを備えることを特徴とする糖検出電極装置。
前記穿刺体が屈曲可能に形成されてなる前記請求項１に記載の糖検出電極装置。
前記穿刺体が導電性材料で形成されてなり、穿刺体自体が対極を形成して成る前記請求項１又は２に記載の糖検出電極装置。
前記穿刺体が非導電性材料で形成されてなり、前記穿刺体の先端部の外表面に対極が形成されて成る前記請求項１又は２に記載の糖検出電極装置。
前記穿刺体は、その内部に充填された絶縁材料で前記参照電極及び前記作用電極を絶縁して成る前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の糖検出電極装置。
前記穿刺体は、その内部に配置された第１チューブ及び前記第１チューブの外部であって前記穿刺体の内部に配置された第２チューブを備え、前記第１チューブは作用電極を有し、前記第２チューブは参照電極を有してなることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の糖検出電極装置。
前記穿刺体は、その内部に配置された外側チューブ及び前記外側チューブの内部に配置された内側チューブを備え、前記内側チューブはその内部に作用電極及び参照電極のいずれか一方を有し、前記外側チューブはその外側チューブの内壁と前記内側チューブの外壁との間に作用電極及び参照電極のいずれか他方を有して成る前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の糖検出電極装置。