JP2017074218A - 生体センサ、および持続血糖測定(cgm)システム - Google Patents
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Abstract
【課題】侵襲性の低いグルコースセンサを提供する。【解決手段】グルコースセンサ2は、棒状の形状の軸芯部10と、線状の導電体で形成され、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設された第1作用極12と、線状の導電体で形成され、前記第1作用極12に沿って、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設された第2作用極14と、第1作用極12と第2作用極14に対して、非作用部分を電気的にシールドする絶縁体15と、第1作用極12と第2作用極14とを取り巻くように周設され、被験物質を透過吸収する試薬部8と、を備えている。【選択図】図3
Description
本発明は、例えば、生体内の体液中に含まれる糖やアミノ酸等の濃度を測定する生体センサに関する。
従来の生体センサの構成は、被験物質を透過吸収し、この被験物質を所定の酵素と反応させて測定物質を生成する試薬部と、この試薬部で生成した測定物質の量を電気的に測定する電極を有する電極部と、を備えた構成となっていた。試薬部での酵素を複数組み合わせて、様々な被験物質を測定可能生体センサもある。この場合には、それぞれの酵素に対して電極を設ける必要があるが、この電極は、軸材の半径方向に積層された導電層で構成され、この導電層に絶縁層を積層し、さらに導電層を積層して複数の電極を構成していた(例えば、特許文献1参照)。
上記従来の生体センサの課題は、侵襲性が大きいことであった。
従来の複数の電極を構成する生体センサでは、それら複数の電極を、センサの径方向に積層して構成していたので、電極の数が増えると、径方向に大きくなるので、センサ自体が太くなってしまう。
そこで本発明は、センサを細く構成可能とすることで、侵襲性を低下することが目的である。
従来の複数の電極を構成する生体センサでは、それら複数の電極を、センサの径方向に積層して構成していたので、電極の数が増えると、径方向に大きくなるので、センサ自体が太くなってしまう。
そこで本発明は、センサを細く構成可能とすることで、侵襲性を低下することが目的である。
そしてこの目的を達成するために本発明は、棒状の形状の軸芯部と、線状の導電体で形成され、軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第1作用極と、線状の導電体で形成され、前記第1作用極に沿って、軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第2作用極と、前記第1作用極と第2作用極に対して、非作用部分を電気的にシールドする絶縁体と、前記第1作用極と第2作用極とを取り巻くように周設され、被験物質を透過吸収する試薬部と、を備え、これにより所期の目的を達成するものである。
以上のように本発明は、棒状の形状の軸芯部と、線状の導電体で形成され、軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第1作用極と、線状の導電体で形成され、前記第1作用極に沿って、軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第2作用極と、前記第1作用極と第2作用極に対して、非作用部分を電気的にシールドする絶縁体と、前記第1作用極と第2作用極とを取り巻くように周設され、被験物質を透過吸収する試薬部と、を備えた構成としたので、侵襲性を低下することができる。
すなわち、本発明においては、軸芯部を複数の作用極が、重ならないで、らせん状に取り巻く構成としたので、センサ自体を細く構成でき、それによって侵襲性を低下することができるのである。
<持続血糖測定(CGM)システムの構成>
以下、本発明の一実施形態を、この持続血糖測定(CGM)システムの一例として、グルコースを測定するグルコースセンサに適用したものを、添付図面を用いて説明する。
持続血糖測定(CGM)システムは、糖尿病の患者を対象として、持続的に血糖値を測定し、その血糖値に応じたインスリンを患者に投与する装置である。
以下、本発明の一実施形態を、この持続血糖測定(CGM)システムの一例として、グルコースを測定するグルコースセンサに適用したものを、添付図面を用いて説明する。
持続血糖測定(CGM)システムは、糖尿病の患者を対象として、持続的に血糖値を測定し、その血糖値に応じたインスリンを患者に投与する装置である。
図1に、本実施形態における持続血糖測定(CGM)システム1を示す。
持続血糖測定(CGM)システム1のグルコースセンサ(生体センサ)2は、糖尿病患者3の腹部皮下にグルコースセンサ2を留置し、腹部皮下の組織間質液中のグルコース濃度を連続的に測定する。
本実施形態でのグルコースセンサ(生体センサ)2は、グルコース濃度を電流値に変換して検知することができるよう構成されている。グルコースセンサ2は、測定部本体4と信号線5で接続されており、測定部本体4では、信号線5を解して電流値を読み取り、グルコース濃度を算出する。測定部本体4は、コンピュータ等の制御モニタ6と無線接続されており、制御モニタ6では、例えば5分ごとの一定時間間隔に、測定部本体4に対してグルコース濃度を読み取り、モニタに表示するとともに血糖値の変化を記録していく。
持続血糖測定(CGM)システム1のグルコースセンサ(生体センサ)2は、糖尿病患者3の腹部皮下にグルコースセンサ2を留置し、腹部皮下の組織間質液中のグルコース濃度を連続的に測定する。
本実施形態でのグルコースセンサ(生体センサ)2は、グルコース濃度を電流値に変換して検知することができるよう構成されている。グルコースセンサ2は、測定部本体4と信号線5で接続されており、測定部本体4では、信号線5を解して電流値を読み取り、グルコース濃度を算出する。測定部本体4は、コンピュータ等の制御モニタ6と無線接続されており、制御モニタ6では、例えば5分ごとの一定時間間隔に、測定部本体4に対してグルコース濃度を読み取り、モニタに表示するとともに血糖値の変化を記録していく。
このような血糖値の測定を3〜5日間継続することで、糖尿病患者の24時間を通した血糖値の変動を把握することが可能となるので、それぞれの糖尿病患者の症状に応じた、より適切な治療が可能となるのである。
更には、この血糖値の変動情報を用いて、患者に投与するインスリンの量とタイミングを算出することも可能であり、インスリンポンプ7は、測定部本体4に無線接続し、患者の血糖値をリアルタイムにモニタしながら適切なインスリン量を投与することで人工膵臓の機能を実現できるので、理想的な血糖値のコントロールが可能となってくる。
更には、この血糖値の変動情報を用いて、患者に投与するインスリンの量とタイミングを算出することも可能であり、インスリンポンプ7は、測定部本体4に無線接続し、患者の血糖値をリアルタイムにモニタしながら適切なインスリン量を投与することで人工膵臓の機能を実現できるので、理想的な血糖値のコントロールが可能となってくる。
図2に糖尿病患者3の腹部皮下に留置した状態のグルコースセンサ2を示す。
グルコースセンサ2は、糖尿病患者3の腹部皮下に刺すため、先端形状は針状であり、長さはほぼ1cmである。先端部分は、被験物質であるグルコースを透過吸収し、このグルコースを酵素と反応させて測定物質を生成する膜に覆われている。そして、膜の中には、グルコースを電気化学的に測定する電極で構成されている。この先端部分を腹部皮下に刺して、留置することで、皮下組織の間質液のブドウ糖の濃度を観察することが可能となる。
グルコースセンサ2は、糖尿病患者3の腹部皮下に刺すため、先端形状は針状であり、長さはほぼ1cmである。先端部分は、被験物質であるグルコースを透過吸収し、このグルコースを酵素と反応させて測定物質を生成する膜に覆われている。そして、膜の中には、グルコースを電気化学的に測定する電極で構成されている。この先端部分を腹部皮下に刺して、留置することで、皮下組織の間質液のブドウ糖の濃度を観察することが可能となる。
このような皮下組織のブドウ糖を測定する皮下留置型グルコースセンサでは、血中の血糖値とのタイムラグが生じることがあるので、血糖自己測定(SMBG)のグルコースセンサの測定値を用いて補正を行う。
本実施形態のグルコースセンサ2は、グルコースの検出と同時に乳酸値の検出を行うことも可能である。これは、グルコースセンサ2が、乳酸を検出する機能も備えているからである。以下、実施の形態において説明をする。
本実施形態のグルコースセンサ2は、グルコースの検出と同時に乳酸値の検出を行うことも可能である。これは、グルコースセンサ2が、乳酸を検出する機能も備えているからである。以下、実施の形態において説明をする。
(実施の形態1)
<グルコースセンサの構成>
本発明において、実施の形態1の電極構成について説明する。
図3に本実施形態のグルコースセンサ(生体センサ)2の側面透視図を示す。
グルコースセンサ2の外側は、被験物質であるグルコースを透過吸収し、このグルコースを酵素であるグルコースオキシダーゼと反応させて測定物質を生成するとともに、もう一つの被験物質である乳酸を透過吸収し、この乳酸を、酵素であるラクテートオキシダーゼと反応させて測定物質を生成する試薬部8で構成されている。
<グルコースセンサの構成>
本発明において、実施の形態1の電極構成について説明する。
図3に本実施形態のグルコースセンサ(生体センサ)2の側面透視図を示す。
グルコースセンサ2の外側は、被験物質であるグルコースを透過吸収し、このグルコースを酵素であるグルコースオキシダーゼと反応させて測定物質を生成するとともに、もう一つの被験物質である乳酸を透過吸収し、この乳酸を、酵素であるラクテートオキシダーゼと反応させて測定物質を生成する試薬部8で構成されている。
そして、試薬部8の内側には、グルコースと乳酸を電気化学的に測定する電極部9が構成されている。
電極部9の構成について説明する。
軸芯部10は、棒状の形状であり、導電体である銀/塩化銀で形成している。この軸芯部10は、後方の端部で導線11と接続されている。
電極部9の構成について説明する。
軸芯部10は、棒状の形状であり、導電体である銀/塩化銀で形成している。この軸芯部10は、後方の端部で導線11と接続されている。
第1の電極としての第1作用極12は、線状の導電体で形成され、軸芯部10の前方より後方までを、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設している。
第1作用極12の裏面側、すなわち、軸芯部10と接触する側は、絶縁体となっており、軸芯部10と第1作用極12は、電気的に分離された構成となっている。
第1作用極12は、軸芯部10の後方で導線13と接続されている。
第1作用極12の裏面側、すなわち、軸芯部10と接触する側は、絶縁体となっており、軸芯部10と第1作用極12は、電気的に分離された構成となっている。
第1作用極12は、軸芯部10の後方で導線13と接続されている。
次に、第2の電極としての第2作用極14は、線状の導電体で形成され、軸芯部10の中央より後方まで、前記第1の電極である第1作用極12に沿って並行して、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設されている。第2作用極14の裏面側、すなわち、軸芯部10と接触する側は、絶縁体となっており、軸芯部10と第2作用極14は、電気的に分離された構成となっている。
第2作用極14は、軸芯部10の後方で導線16と接続されている。
第1作用極12と第2作用極14は、白金で形成されている。
上述したように、第1作用極12と第2作用極14は、軸芯部10の中央より後方までを並行して、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設されているが、第1作用極12の第2作用極14と並行した部分については、第1作用極12の表面を絶縁体15でシールドしている。これは、第2作用極14を試薬部8からの測定物質を計測するための電極とするために、第2作用極14に隣接した領域での第1作用極12を電気的にシールドする必要があるためである。
第1作用極12と第2作用極14は、白金で形成されている。
上述したように、第1作用極12と第2作用極14は、軸芯部10の中央より後方までを並行して、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設されているが、第1作用極12の第2作用極14と並行した部分については、第1作用極12の表面を絶縁体15でシールドしている。これは、第2作用極14を試薬部8からの測定物質を計測するための電極とするために、第2作用極14に隣接した領域での第1作用極12を電気的にシールドする必要があるためである。
このように第1作用極12の作用極部分と、後方の導線接続部分のみ残して、そのほかの部分(非作用部分)は絶縁体15でシールドする。
また、第2作用極14についても、作用極部分と、後方の導線接続部分のみ残して、そのほかの部分(非作用部分)は絶縁体15でシールドする。
軸芯部10は、第1作用極12と、第2作用極14との対極17となっており、第1作用極12と第2作用極14と対極17は、グルコースセンサ2内では、絶縁体を介して電気的に分離されている。
また、第2作用極14についても、作用極部分と、後方の導線接続部分のみ残して、そのほかの部分(非作用部分)は絶縁体15でシールドする。
軸芯部10は、第1作用極12と、第2作用極14との対極17となっており、第1作用極12と第2作用極14と対極17は、グルコースセンサ2内では、絶縁体を介して電気的に分離されている。
それぞれの電極は導線11、13、16を介して測定部本体4と接続され、測定部本体4内で第1作用極12−対極17間、第2作用極14−対極17間の電流を計測することで、グルコース濃度、および、乳酸濃度を算出している。
<グルコースセンサの電極構成>
図4にグルコースセンサ2の縦断面図を示す。
グルコースセンサ2の構成は、軸芯部10は、棒状の形状であり、導電体である銀/塩化銀で形成している。この軸芯部10は、対極17としての電極でもあり、後方の端部で導線11と接続されている。
この対極17を取り巻くように絶縁フィルム18がらせん状に巻かれており、第1作用極12は、この絶縁フィルム18上を取り巻くように、らせん状に巻かれている。
図4にグルコースセンサ2の縦断面図を示す。
グルコースセンサ2の構成は、軸芯部10は、棒状の形状であり、導電体である銀/塩化銀で形成している。この軸芯部10は、対極17としての電極でもあり、後方の端部で導線11と接続されている。
この対極17を取り巻くように絶縁フィルム18がらせん状に巻かれており、第1作用極12は、この絶縁フィルム18上を取り巻くように、らせん状に巻かれている。
第1作用極12は、対極17の前方から後方までを、取り巻くように巻かれて、対極17の後方において、導線13に接続されている。
第2作用極14は、線状の導電体で形成され、絶縁フィルム18上を取り巻くように、らせん状に巻かれている。対極17の中央より後方まで、第1作用極12に並行して、対極17をらせん状に取り巻くように周設されている。
第2作用極14は、線状の導電体で形成され、絶縁フィルム18上を取り巻くように、らせん状に巻かれている。対極17の中央より後方まで、第1作用極12に並行して、対極17をらせん状に取り巻くように周設されている。
そして、第1作用極12の第2作用極14と並行した部分については、第1作用極12の表面を絶縁体15でシールドしている。
つまり、第1作用極12と第2作用極14と対極17は、それぞれ電気的には分離された構成となっている。
第1作用極反応部のエリアa−a‘は、グルコースセンサ2の先端付近にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。そして、第2作用極反応部のエリアb−b‘は、グルコースセンサ2の中央付近にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。
つまり、第1作用極12と第2作用極14と対極17は、それぞれ電気的には分離された構成となっている。
第1作用極反応部のエリアa−a‘は、グルコースセンサ2の先端付近にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。そして、第2作用極反応部のエリアb−b‘は、グルコースセンサ2の中央付近にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。
尚、第1作用極反応部のエリアa−a‘と第2作用極反応部のエリアb−b‘は、グルコースセンサ2の軸方向において、重なることはない。つまり、第1作用極反応部のエリアa−a‘は、第2作用極14の非作用部分であり、第2作用極反応部のエリアb−b‘は、第1作用極12の非作用部分となる。
絶縁体15は、第1作用極12と第2作用極14に対して、それぞれの非作用部分を電気的にシールドしている。
絶縁体15は、第1作用極12と第2作用極14に対して、それぞれの非作用部分を電気的にシールドしている。
このように、複数の電極を線状に分離し、軸芯部10に対して、それぞれの電極を並行に、らせん状に巻きつける構成にすることで、電極の数が多くなっても電極部全体の太さを細くできるので、使用者に対して刺すときの痛みを緩和することができることとなり、低侵襲の生体センサが可能となる。
以上のように構成した電極部9を、試薬部8で覆う。この試薬部8の構成について、図4を参照しながら説明する。
以上のように構成した電極部9を、試薬部8で覆う。この試薬部8の構成について、図4を参照しながら説明する。
<グルコースセンサの試薬部の構成>
試薬部8の構成については、外側より順に説明する。
まず、外側のグルコースを吸収する側には、グルコースの吸収を行う外部膜19を設けた。この外部膜19は、4%ポリウレタン(テトラヒドロフラン)によって構成されている。
この外部膜19の機能としては、タンパク質吸着抑制を行うことと、被検物質であるグルコース、および、乳酸の透過制限を行っている。
試薬部8の構成については、外側より順に説明する。
まず、外側のグルコースを吸収する側には、グルコースの吸収を行う外部膜19を設けた。この外部膜19は、4%ポリウレタン(テトラヒドロフラン)によって構成されている。
この外部膜19の機能としては、タンパク質吸着抑制を行うことと、被検物質であるグルコース、および、乳酸の透過制限を行っている。
そして、外部膜19の内側は、酵素を固定する酵素膜20で構成される。本実施形態では、酵素として、グルコースオキシダーゼ、および、ラクテートオキシダーゼを用いている。
そして、酵素膜20の内側は、内部膜21で構成される。内部膜21は、酵素膜20で精製された過酸化水素を優先的に透過し、それ以外を抑制するものである。この内部膜21は、分子ふるいの機能をもつ5%酢酸セルロース(エタノール:アセトン=1:2)、及びカチオン交換膜である5%ナフィオン、を含む構成となっている。
そして、酵素膜20の内側は、内部膜21で構成される。内部膜21は、酵素膜20で精製された過酸化水素を優先的に透過し、それ以外を抑制するものである。この内部膜21は、分子ふるいの機能をもつ5%酢酸セルロース(エタノール:アセトン=1:2)、及びカチオン交換膜である5%ナフィオン、を含む構成となっている。
この内部膜21で、第1作用極12と第2作用極14を覆っている。
そして、酵素であるグルコースオキシダーゼ、および、ラクテートオキシダーゼは、グルタルアルデヒド(GA)を用い、牛血清アルブミンとともに内部膜21を被覆した第1作用極12と第2作用極14の表面に液滴固定されている。
また、外部膜19は、ポリジメチルシロキサングラフト共重合体を含むものであっても良い。
そして、酵素であるグルコースオキシダーゼ、および、ラクテートオキシダーゼは、グルタルアルデヒド(GA)を用い、牛血清アルブミンとともに内部膜21を被覆した第1作用極12と第2作用極14の表面に液滴固定されている。
また、外部膜19は、ポリジメチルシロキサングラフト共重合体を含むものであっても良い。
<第1作用極の構成>
図5に第1作用極12がグルコース検出電極として作用する部分の断面図(図4のA−A‘断面図)を示す。
グルコースセンサ2の横断面形状は、ほぼ円形となっており、その中央部分より、酸化された銀/塩化銀より形成された対極17、絶縁フィルム18、第1作用極12、内部膜21、酵素膜20、外部膜19として、年輪のごとく、順次内側の構成要素を取り巻くように積層された構成となっている。
図5に第1作用極12がグルコース検出電極として作用する部分の断面図(図4のA−A‘断面図)を示す。
グルコースセンサ2の横断面形状は、ほぼ円形となっており、その中央部分より、酸化された銀/塩化銀より形成された対極17、絶縁フィルム18、第1作用極12、内部膜21、酵素膜20、外部膜19として、年輪のごとく、順次内側の構成要素を取り巻くように積層された構成となっている。
<第2作用極の構成>
図6に第2作用極14が乳酸検出電極として作用する部分の断面図(図4のB−B‘断面図)を示す。
グルコースセンサ2の横断面形状は、ほぼ円形となっており、その中央部分より、酸化された銀/塩化銀より形成された対極17、絶縁フィルム18、第2作用極14、内部膜21、酵素膜20、外部膜19として、年輪のごとく、順次内側の構成要素を取り巻くように積層された構成となっている。
図6に第2作用極14が乳酸検出電極として作用する部分の断面図(図4のB−B‘断面図)を示す。
グルコースセンサ2の横断面形状は、ほぼ円形となっており、その中央部分より、酸化された銀/塩化銀より形成された対極17、絶縁フィルム18、第2作用極14、内部膜21、酵素膜20、外部膜19として、年輪のごとく、順次内側の構成要素を取り巻くように積層された構成となっている。
<センサの測定原理>
図7にグルコースセンサ2の縦断面図の拡大図を示す。
図7のA枠部分は、第1作用極12がグルコース検出電極として作用する部分である。
図8は、このA枠部分での第1作用極12がグルコース検出電極として作用する部分(第1作用極反応部)について、グルコースの濃度を第1作用極12で計測する原理を示す図である。
図8を用いて、この原理を説明する。
図7にグルコースセンサ2の縦断面図の拡大図を示す。
図7のA枠部分は、第1作用極12がグルコース検出電極として作用する部分である。
図8は、このA枠部分での第1作用極12がグルコース検出電極として作用する部分(第1作用極反応部)について、グルコースの濃度を第1作用極12で計測する原理を示す図である。
図8を用いて、この原理を説明する。
第1作用極反応部では、4%ポリウレタン(テトラヒドロフラン)で形成した外部膜19を透過したグルコースは、酵素膜20に固定化されているグルコースオキシダーゼと反応して、過酸化水素を生成する。過酸化水素の生成時には、酸素が必要となるので、内部膜21に残存する酸素を取り込み、透過したグルコースに応じた過酸化水素が生成される。
この過酸化水素は、陽極である第1作用極12において電子を放出することになる。
つまり、被検物質であるグルコースは、外部膜19で透過吸収され、酵素膜20の酵素であるグルコースオキシダーゼと反応して、測定物質である過酸化水素となり、電気的に測定されることになる。
次に、図7のB枠部分は、第2作用極14が乳酸検出電極として作用する部分(第2作用極反応部)である。
つまり、被検物質であるグルコースは、外部膜19で透過吸収され、酵素膜20の酵素であるグルコースオキシダーゼと反応して、測定物質である過酸化水素となり、電気的に測定されることになる。
次に、図7のB枠部分は、第2作用極14が乳酸検出電極として作用する部分(第2作用極反応部)である。
図9は、このB枠部分での第2作用極14が乳酸検出電極として作用する部分(第2作用極反応部)について、乳酸濃度を第2作用極14で計測する原理を示す図である。
第2作用極反応部では、4%ポリウレタン(テトラヒドロフラン)で形成した外部膜19を透過した乳酸は、酵素膜20に固定化されているラクテートオキシダーゼと反応して、過酸化水素を生成する。過酸化水素の生成時には、酸素が必要となるので、内部膜21に残存する酸素を取り込み、透過したグルコースに応じた過酸化水素が生成される。
第2作用極反応部では、4%ポリウレタン(テトラヒドロフラン)で形成した外部膜19を透過した乳酸は、酵素膜20に固定化されているラクテートオキシダーゼと反応して、過酸化水素を生成する。過酸化水素の生成時には、酸素が必要となるので、内部膜21に残存する酸素を取り込み、透過したグルコースに応じた過酸化水素が生成される。
この過酸化水素は、陽極である第2作用極14において電子を放出することになる。
つまり、被検物質である乳酸は、外部膜19で透過吸収され、酵素膜20の酵素であるラクテートオキシダーゼと反応して、測定物質である過酸化水素となり、電気的に測定されることになる。
第1作用極反応部のエリアa−a‘は、グルコースセンサ2の先端にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。そして、第2作用極反応部のエリアb−b‘は、グルコースセンサ2の中央付近にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。
つまり、被検物質である乳酸は、外部膜19で透過吸収され、酵素膜20の酵素であるラクテートオキシダーゼと反応して、測定物質である過酸化水素となり、電気的に測定されることになる。
第1作用極反応部のエリアa−a‘は、グルコースセンサ2の先端にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。そして、第2作用極反応部のエリアb−b‘は、グルコースセンサ2の中央付近にあり、軸方向に約2mmの長さとなる。
尚、第1作用極反応部のエリアa−a‘と第2作用極反応部のエリアb−b‘は、グルコースセンサ2の軸方向において、重なることはない。つまり、第1作用極反応部のエリアa−a‘は、第2作用極の非作用部分であり、第2作用極反応部のエリアb−b‘は、第1作用極の非作用部分となる。
<グルコースセンサの製造方法>
図10、図11に本実施形態のグルコースセンサ2の製造方法を示す。
図10は、グルコースセンサ2の電極部9の製造工程を示す。
図10(a)では、基板となるプラスチック又はシリコンフィルムで形成した絶縁フィルム18にマスキングを行い、白金スパッタリングで第1作用極12、および、第2作用極14を形成する。
図10(b)では、白金スパッタリングで形成された第1作用極12、および、第2作用極14を、作用部分と、後方の導線接続部分のみ残して、そのほかの部分(非作用部分)は絶縁体15でシールドする。
図10、図11に本実施形態のグルコースセンサ2の製造方法を示す。
図10は、グルコースセンサ2の電極部9の製造工程を示す。
図10(a)では、基板となるプラスチック又はシリコンフィルムで形成した絶縁フィルム18にマスキングを行い、白金スパッタリングで第1作用極12、および、第2作用極14を形成する。
図10(b)では、白金スパッタリングで形成された第1作用極12、および、第2作用極14を、作用部分と、後方の導線接続部分のみ残して、そのほかの部分(非作用部分)は絶縁体15でシールドする。
図10(c)、(d)では、対極17である銀線の表面酸化(0.1M Fecl3を含む0.1M Hcl溶液に1時間浸漬)を行った銀/塩化銀線(φ0.1mm)を軸芯部10として使用し、図10(b)で形成した第1作用極12、および、第2作用極14が形成された絶縁フィルム18を、軸芯部10にらせん状に巻き付ける。
図10(e)では、導電性接着剤又は銀ペーストでリードとなる導線11、13、16と、第1作用極12、第2作用極14、対極17をそれぞれ接続し、アラルダイトと熱収縮チューブ22で絶縁処理をする。
図10(e)では、導電性接着剤又は銀ペーストでリードとなる導線11、13、16と、第1作用極12、第2作用極14、対極17をそれぞれ接続し、アラルダイトと熱収縮チューブ22で絶縁処理をする。
図11は、試薬部8の製造工程を示す。
図11(a)は、内部膜21の被覆工程であり、5%酢酸セルロース(体積比、エタノール;アセトン=1:2)を調製し、直径2mmに調製したリングにその溶液を保持し、電極部9をリングに通し被覆する。そして、次に、5%ナフィオン溶液を酢酸セルロース同様に被覆する。5%酢酸セルロースを2回被膜し、次に、ナフィオンを2回し、再度、5%酢酸セルロースを2回被膜し、次に、ナフィオンを2回するので、合計8回の被覆を行うことになる。
図11(a)は、内部膜21の被覆工程であり、5%酢酸セルロース(体積比、エタノール;アセトン=1:2)を調製し、直径2mmに調製したリングにその溶液を保持し、電極部9をリングに通し被覆する。そして、次に、5%ナフィオン溶液を酢酸セルロース同様に被覆する。5%酢酸セルロースを2回被膜し、次に、ナフィオンを2回し、再度、5%酢酸セルロースを2回被膜し、次に、ナフィオンを2回するので、合計8回の被覆を行うことになる。
図11(b)は、酵素膜20の被膜工程であり、10mg/mLグルコースオキシダーゼ、0.25%(v/v)牛血清アルブミン及び0.125%(v/v)グルタルアルデヒドの混合溶液0.5μLを2回マイクロシリンジで、第1作用極12の電極表面に液滴し1時間乾燥させるものである。
そして、10mg/mLラクテートオキシダーゼ、0.25%(v/v)牛血清アルブミン及び0.125%(v/v)グルタルアルデヒドの混合溶液0.5μLを2回マイクロシリンジで、第2作用極14の電極表面に液滴し1時間乾燥させるものである。
そして、10mg/mLラクテートオキシダーゼ、0.25%(v/v)牛血清アルブミン及び0.125%(v/v)グルタルアルデヒドの混合溶液0.5μLを2回マイクロシリンジで、第2作用極14の電極表面に液滴し1時間乾燥させるものである。
図11(c)は、第1作用極12と第2作用極14の外部膜19の被膜工程であり、4%ポリウレタン(テトラヒドロフラン)調製し、内部膜21と同様にリングを用いて被覆し乾燥する。
以上の工程により、本実施形態のグルコースセンサ2は製造される。
このように、複数の電極を線状に形成し、それらの電極を絶縁フィルム18上に形成し、軸芯部10に対して、この絶縁フィルム18を、らせん状に巻きつける構成にすることで、電極の数が多くなっても、1枚の絶縁フィルム18を巻きつけるだけで構成できるので、電極部全体の太さを細くできることとなり、使用者に対して刺すときの痛みを緩和することができることとなり、低侵襲の生体センサの構成が可能となるのである。
以上の工程により、本実施形態のグルコースセンサ2は製造される。
このように、複数の電極を線状に形成し、それらの電極を絶縁フィルム18上に形成し、軸芯部10に対して、この絶縁フィルム18を、らせん状に巻きつける構成にすることで、電極の数が多くなっても、1枚の絶縁フィルム18を巻きつけるだけで構成できるので、電極部全体の太さを細くできることとなり、使用者に対して刺すときの痛みを緩和することができることとなり、低侵襲の生体センサの構成が可能となるのである。
尚、本実施形態では、作用極を2つ設け、この作用電極に対応した試薬部の膜構成を2種類設けたことで、種類の異なる2つの物質の検出を実現したが、本実施形態では、対極である軸芯に、複数の線状の電極をらせん状に巻きつけることで、より多くの作用極と膜構成を組み合わせることも可能である。
以上のように本発明は、棒状の形状の軸芯部10と、線状の導電体で形成され、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設された第1作用極12と、線状の導電体で形成され、第1作用極12に沿って、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設された第2作用極14と、第1作用極12と第2作用極14に対して、非作用部分を電気的にシールドする絶縁体と、第1作用極12と第2作用極14とを取り巻くように周設され、被験物質を透過吸収する試薬部8と、を備えた構成としたので、侵襲性を低下することができる。
以上のように本発明は、棒状の形状の軸芯部10と、線状の導電体で形成され、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設された第1作用極12と、線状の導電体で形成され、第1作用極12に沿って、軸芯部10をらせん状に取り巻くように周設された第2作用極14と、第1作用極12と第2作用極14に対して、非作用部分を電気的にシールドする絶縁体と、第1作用極12と第2作用極14とを取り巻くように周設され、被験物質を透過吸収する試薬部8と、を備えた構成としたので、侵襲性を低下することができる。
すなわち、本発明においては、軸芯部10を複数の作用極が、重ならないで、らせん状に取り巻く構成としたので、センサ自体を細く構成でき、それによって侵襲性を低下することができるのである。
以上のように本発明は、棒状の形状の軸芯部と、線状の導電体で形成され、軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第1作用極と、線状の導電体で形成され、前記第1作用極に沿って、軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第2作用極と、前記第1作用極と第2作用極に対して、非作用部分を電気的にシールドする絶縁体と、前記第1作用極と第2作用極とを取り巻くように周設され、被験物質を透過吸収する試薬部と、を備えた構成としたので、侵襲性を低下することができる。
すなわち、本発明においては、軸芯部を複数の作用極が、重ならないで、らせん状に取り巻く構成としたので、センサ自体を細く構成でき、それによって侵襲性を低下することができるのである。
したがって、例えば、複数の生体情報の検出が可能な持続血糖測定システムでの血糖値センサへの適用が大いに期待されるものである。
したがって、例えば、複数の生体情報の検出が可能な持続血糖測定システムでの血糖値センサへの適用が大いに期待されるものである。
1 持続血糖測定(CGM)システム
2 グルコースセンサ(生体センサ)
3 糖尿病患者
4 測定部本体
5 信号線
6 制御モニタ
7 インスリンポンプ
8 試薬部
9 電極部
10 軸芯部
11 導線
12 第1作用極
13 導線
14 第2作用極
15 絶縁体
16 導線
17 対極
18 絶縁フィルム
19 外部膜
20 酵素膜
21 内部膜
22 熱収縮チューブ
2 グルコースセンサ(生体センサ)
3 糖尿病患者
4 測定部本体
5 信号線
6 制御モニタ
7 インスリンポンプ
8 試薬部
9 電極部
10 軸芯部
11 導線
12 第1作用極
13 導線
14 第2作用極
15 絶縁体
16 導線
17 対極
18 絶縁フィルム
19 外部膜
20 酵素膜
21 内部膜
22 熱収縮チューブ
Claims (13)
- 棒状の形状の軸芯部と、
線状の導電体で形成され、前記軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第1作用極と、
線状の導電体で形成され、前記第1作用極に沿って、前記軸芯部をらせん状に取り巻くように周設された第2作用極と、
前記第1作用極と前記第2作用極に対して、非作用部分を電気的にシールドする絶縁体と、
前記第1作用極と前記第2作用極とを取り巻くように周設され、被験物質を透過吸収する試薬部と、
を備えた生体センサ。 - 前記試薬部は、前記被験物質を透過吸収し、前記被験物質を所定の酵素と反応させて測定物質を生成する構成とした、
請求項1に記載の生体センサ。 - 前記軸芯部は、導電体で形成された、前記第1作用極と前記第2作用極との対極である、
請求項1または2に記載の生体センサ。 - 前記第1作用極を取り巻く前記試薬部の酵素と、前記第2作用極を取り巻く前記試薬部の酵素は、異なる酵素で構成した、
請求項2または3に記載の生体センサ。 - 前記被験物質はグルコース、または、乳酸である、
請求項1から4のいずれか一つに記載の生体センサ。 - 前記被験物質と反応する酵素はグルコースオキシダーゼ、または、ラクテートオキシダーゼである、
請求項2から5のいずれか一つに記載の生体センサ。 - 前記試薬部は、前記被験物質を吸収する側に、前記被験物質の吸収を行う外部膜を設けた、
請求項1から6のいずれか一つに記載の生体センサ。 - 前記外部膜は、被膜回数が異なる複数の部位で構成された、
請求項7に記載の生体センサ。 - 前記外部膜は、ポリウレタン、あるいは、ポリジメチルシロキサングラフト共重合体、を含む、
請求項7または8に記載の生体センサ。 - 前記試薬部は、前記被験物質を吸収する側から、前記被験物質の吸収を行う外部膜と、酵素を固定する酵素膜と、前記測定物質を優先的に透過しそれ以外を抑制する内部膜と、を順次設けた構成とした、
請求項2に記載の生体センサ。 - 前記内部膜は、ナフィオン、または、酢酸セルロースを含む、
請求項10に記載の生体センサ。 - 請求項1から11に記載の生体センサと、
前記生体センサからの測定値に基づいて前記被験物質の濃度を算出する本体と、
を備えた持続血糖測定(CGM)システム。 - 請求項1から11に記載の生体センサと、
前記生体センサからの測定値に基づいて前記被験物質の濃度を算出する本体と、
前記本体からの前記被験物質の濃度に基づいて、インシュリンを生体内に注入するインシュリンポンプと、
を備えた持続血糖測定(CGM)システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015203364A JP2017074218A (ja) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | 生体センサ、および持続血糖測定(cgm)システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015203364A JP2017074218A (ja) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | 生体センサ、および持続血糖測定(cgm)システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2017074218A true JP2017074218A (ja) | 2017-04-20 |
Family
ID=58550563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015203364A Pending JP2017074218A (ja) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | 生体センサ、および持続血糖測定(cgm)システム |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017074218A (ja) |
-
2015
- 2015-10-15 JP JP2015203364A patent/JP2017074218A/ja active Pending
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