JP3488501B2 - 複数測定ゾーンを有するセンサを設けた電子化学的測定システム - Google Patents
複数測定ゾーンを有するセンサを設けた電子化学的測定システムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業行の利用分野】本発明は、複数の活動ゾーン(測
定ゾーンとも言う)を備えた小型センサを収容できる測
定装置からなり、測定装置内に導入された単一のセンサ
によって媒体の特性を連続して測定できるようにした電
子化学測定システムに関する。 【0002】 【従来の技術】媒体の物理的化学的特性を検出するた
め、または自然、生化学的または生物学的に発生した溶
液、流出液または流体内に存在する物質の濃度を決定す
るために電極及び適切な電気または電子回路を用いた多
くの電子化学的技術が開発されている。これらの技術は
一般的に、電気伝導度測定、電圧測定、電流測定または
電量分析またはポーラログラフ測定方法を利用してい
る。必要な測定に応じて、これらの電子化学的技術は、
試薬を溶液に添加したり、それを1つまたは幾つかの電
極付近に閉じ込めることもある。 【0003】例えば、血液中に存在するグルコースの定
量分析の場合、試薬がグルコースに特有の少なくとも1
つの酵素を有するようにする。実験室でこの種類の測定
を実施するためのシステムは以前から知られているが、
それらは一般的に煩雑で、搬送が難しく、高コストであ
り、さらに実際に使用するために専門的な技術を必要と
すると共に、入念な維持管理及び各測定後の洗浄を必要
とする。 【0004】過去20〜30年では、システムの小型化
を、すなわち持ち運び易く、低価格で、専門的な技術を
備えていない者でも容易に使用できるシステムを求める
傾向がある。このため、システムのデータ収集を行う部
分、すなわち電極を支持している装置をこれらのデータ
の処理及び表示を行う部分から分離可能にすることが有
益であると以前から考えられていた。データ収集を行う
電極を測定装置の他の部分から分離させることが提案さ
れた場合、当然の結果として前記電極を同一絶縁支持体
上で物理的に結び付けることによって、それらの空間的
配置を維持できるようにする。測定装置に連結可能な電
極を備えた支持体からなるこの形式の装置が、一般的用
語で「センサ」、本発明では「電子化学的センサ」と呼
ばれる。素材の選択及びそれを製造するために採用され
る大量生産技術によって、センサの単価を大幅に低減さ
せて、各測定後にそれを交換できるまでにすることも可
能であった。 【0005】測定装置自体の体積の減少は、当然ながら
電子工学の進歩によって可能になった小型化によるもの
であり、本発明の測定装置は好都合なことに持ち運び可
能な大きさにすることができるであろう。電子化学式セ
ンサ自体に関して言えば、例えばドイツ特許第2,12
7,142号には、薄膜蒸着技術によって小型絶縁プレ
ート上に2つの電極を水平方向に配置した装置が開示さ
れている。米国特許第4,076,596号も、厚膜ま
たは薄膜技術によってプラスチック材の絶縁基板上に陽
極及び陰極を蒸着させた酸素センサを記載している。1
つの実施例によれば、このセンサには基準として機能す
る第3電極も設けられている。 【0006】3つの電極を設けた装置は、日本特許公報
第61−294351号にも記載されており、これに記
載された装置は、電極に付着させた試薬によって、電子
化学的測定技術を用いて酸化還元酵素と媒体との混合物
がグルコースレベルを測定できるようにしている。4つ
以上の電極を設けた他のセンサも記載されている。欧州
特許第0,471,986号は特に、分析するサンプル
の存在を検出するための2つの電極と、電流測定法で実
際に測定を行うための2つの電極の4つの電極を備えた
センサを記載している。 【0007】他の変更例のセンサで「マルチセンサ」と
呼ばれているものがある。この「マルチセンサ」は、例
えば同一の絶縁プレート上に幾つかの個別センサを付着
させて、一連の測定を同時または別々に実施する時に使
用され、各々の個別センサには測定装置への専用接続部
が設けられている。この形式の装置は、例えば欧州特許
第0,170,375号に記載されている。 【0008】上記形式のセンサは、一般的に小型であ
り、単価を低減させることができる素材及び技術を用い
て形成されているため、それらは使い捨て試薬を組み込
んだ時に2〜3回使用した後、または1回使用しただけ
で廃棄することができる。それらを「マルチセンサ」と
呼ぶ時、これらのセンサは、1つのサンプルの単一の定
量分析を行うための様々な機能を行う電極群を設けてい
る(欧州特許第0,471,986号)か、個々に接続
可能な一連の個別センサを構成している(欧州特許第
0,170,375号)。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、単一のセン
サを用いて媒体の物理化学的特性を連続して測定できる
測定システムを提供することを課題とするものである。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明のセンサは、導電
性素材からなる少なくとも2つの互いに絶縁された集電
器を設けたストリップ状の絶縁基板上に配置された複数
の、一般的にすべて同一の測定ゾーン(活動ゾーンとも
言う)によって構成されており、次の測定を実施するた
めに、使用した後に各使用済み活動ゾーンを順次切り離
すようになっている。本発明によるこの形式のセンサ
は、従来から公知の「マルチセンサ」とは異なり、「順
次廃棄可能な複数活動ゾーンセンサ」と呼ぶことができ
る。これにより、所定長さのストリップを測定装置内に
導入して接続した後、同一の物理化学的特徴、及びセン
サの新しい測定ゾーンに連続的に入れられたサンプル溶
液内の同一成分の濃度を幾度も連続して測定することが
できるようになる。 【0011】本発明の順次廃棄可能な活動複数ゾーンセ
ンサでは、集電器がストリップの同一面上に、またはそ
の両面上に配置されており、各集電器には、測定装置と
接続される接続手段を構成する少なくとも1つの部分
と、1つまたは複数のカバーストリップ内に設けられた
窓によって形成された少なくとも2つの活動ゾーンを連
続的に横切る少なくとも1つの他の部分とが設けられて
おり、窓内の集電器の可視部分が電極を構成している。
ストリップにはさらに、使用後に位置決め及び/または
切り離しを行う手段を設けることができる。 【0012】導電材からなる集電器の接続手段は、スト
リップの一端部に、またはストリップの一方または両縁
部に沿って設けられているか、またはストリップの一端
部とその縁部とに分散されている。ある測定装置におい
て測定装置に導入されたある1つのストリップ上の測定
ゾーンの数は、一方では測定ゾーンの物理的寸法によっ
て、また他方ではその間の距離によって決まる。この距
離は特に、サンプルの収集を行うために装置の外側に位
置している測定ゾーンへのアクセスしやすさ、および測
定しようとする特性によって決まる。 【0013】所定時間内での所望測定頻度に応じて、ス
トリップは小型バー形または円筒形にする。ストリップ
の最大長さは、開放空気中での試薬の安定期間及び定量
分析の頻度の関数である。測定装置自体が小型であるこ
とから、センサは厚みが0.05〜0.5mm、幅が6
〜12mmである。小型バー形である時、センサは10
〜20cm長さであることが好ましい。センサを測定装
置内に導入して電子測定装置に接続すると、活動ゾーン
が順次アクセス可能になり、各活動ゾーンは測定自体の
ための適当な組み込まれた手段によって識別及び位置決
めが行われる。他のやはり組み込まれた手段によって、
測定が完了した時に使用済みの活動ゾーンを取り除き、
続いて新しい活動ゾーンを位置決めすることができる。
本発明のセンサはいずれの形式の電子化学的測定にも使
用できるが、使い捨て試薬によって行われる測定に特に
適している。 【0014】測定装置は電子回路及び機械装置を内部に
収容したハウジングを有している。前記ハウジング内に
配置されたエネルギ源によって、センサを受け取る接点
間に可変または不変電流を、または可変または不変電圧
を適当な電子回路によって加えることができる。この回
路はまた接続手段に接触する接点の端子でそれぞれ電圧
または電流を測定する一方で、この電気信号を処理し
て、測定された物理的化学的特徴を表す値を表示するこ
とができる。電子回路にはさらに、測定時の温度変化の
影響を補正できるようにする温度計を設けることができ
る。また、クロックと、測定を実施しなければならない
時をユーザに知らせるアラームとを設けることもでき
る。測定装置にはさらに、一連の測定全体を通してハウ
ジングに導入されたセンサを電子回路に電気的に接続で
きるようにする装置が設けられている。 【0015】ハウジングには、センサを導入できるよう
する開口が設けられている。2つの開口を設けて、一方
をセンサの装填用に、他方は測定ゾーンを順次アクセス
可能にするためのものにしてもよい。ハウジングにはま
た、機械式または電子機械式手段を用いてセンサをハウ
ジング内部で移動及び位置決めできるようにする駆動装
置も設けられている。この装置は、例えばセンサ支持ス
トリップの少なくとも1つの縁部の厚さ方向に設けられ
たノッチ、またはセンサの中心軸線に直交する線に沿っ
てセンサの一方の表面に形成された溝でセンサと協働す
る。最後になるが、使用済み測定ゾーンを取り除くこと
ができるようにする装置がハウジングに組み込まれてい
る。 【0016】非制限的な例として、溶液中のある成分の
特定の酸化還元酵素が酸化還元反応の触媒として作用
し、媒体が前記酵素と作動電極との間の電子の遷移を容
易にする時に、その成分の濃度を測定するためにセンサ
を収容できる電流測定装置からなる電子化学測定システ
ムに関して以下に説明する。特に、本発明は、例えば血
液中のグルコースの定量分析を行うための上記形式のセ
ンサで、使い捨て試薬が主に特定酵素としてのグルコー
スオキシダーゼ(GOD)と、少なくとも1つの電子供
与体群で置換された少なくとも1つのビピリジン、テル
ピリジンまたはフェナントロリン配位子と遷移金属との
複合体から選択された媒体とを有しているセンサに関す
るものである。同様な仮定に従って、ストリップ装置に
は1日または1週間毎に定められたグルコースの定量分
析と同じ数の測定ゾーンを設けることが好ましい。 【0017】本発明はまた、すべての測定ゾーンに入れ
られる試薬が必然的に同一の製造バッチから得られ、そ
のために、第1測定ゾーンを基準溶液に使用した場合、
ある単位時間内に非常に高い相対正確度または非常に高
い絶対正確度の一連の測定を行って、測定装置の較正を
行うことができるようにしたセンサを提供している。 【0018】 【実施例】主にグルコースオキシダーゼ(GOD)及び
媒体を含有する試薬の存在下で血液中のグルコースを電
流測定法で定量分析するためのセンサを備えた測定シス
テムを参照しながら、本発明をさらに説明する。この形
式のシステムの実施例が添付の図面に示されている。図
1〜3に示されている第1実施例によれば、センサは、
6〜12mm程度の細さで0.05〜0.5mm程度の
薄さの絶縁材からなる支持ストリップ1で構成されてい
る。絶縁材は、例えばHostaphanまたはMyl
erの登録商標で市販されているポリエチレンテレフタ
レート(PET)等の柔軟性のあるプラスチック材にす
ることができる。2つの集電器16、17がこのストリ
ップの全長に沿って設けられており、わかりやすくする
ために支持体1の縁部4及び5に平行に配置されて、非
常に狭い空間38で分離させた微細なストリップ状に示
されている。これらの集電器は、それぞれ作動電極及び
基準電極を構成する。それらは、薄膜または厚膜蒸着と
呼ばれる公知の技術を用いて耐腐食性導電材で形成され
るか、その導電材からなる被膜を積層することによって
形成される。 【0019】例えば、作動電極に使用される耐腐食性導
電材は、金、プラチナ、銀、ニッケル、パラジウムまた
はチタン等の金属及び炭素である。最も一般的に使用さ
れる基準電極は、塩化銀の層で被覆した銀で構成されて
いる。プレートによって支持された電極は、次に支持ス
トリップ1と同じか、またはそれよりも薄い厚さの絶縁
フィルム29で覆われる。フィルム29を形成する素材
は、支持ストリップ1と同じ素材にしたり、異なった素
材、さらには合成素材、例えばPETをポリエチレン等
の熱可塑性材または接着剤の層で被覆したストリップに
することもできる。 【0020】 支持ストリップ1の全表面を覆う保護フ
ィルム29には窓32、34が形成される。ストリップ
の端部3付近に設けられた窓(接触窓)32は矩形であ
って、測定装置に接続するために(前記集電器からな
る)導電体23、24の一部分を露出させている。等間
隔の複数の窓34が、測定すべきサンプルを入れる円形
の順次廃棄可能な活動ゾーンを形成している。窓34
は、楕円形または矩形等の適当な形状にすることができ
る。各ゾーンは、電極間に空間38を設けた素材からな
る細いストリップによって分割でき、これによって2つ
の半月形のセクター35、36が形成され、その各々で
それぞれ(集電器からなる)電極20、21の一部分が
露出している。ここで、主にグルコースオキシダーゼ
(GOD)及び1つの媒体を含有する試薬26が、各半
月形ゾーン内に位置している電極部分上に公知のピペッ
ト法、セリグラフまたはパッディング技法によって入れ
られる。センサを測定装置内に一体化された前進装置に
固定するため、ストリップ1の縁部4、5にノッチ11
が設けられている。 【0021】図4及び5に示されている変更例のセンサ
は、同様にして雲母、ガラスまたはセラミック等の脆弱
な絶縁材からなる支持ストリップ1を設けている。電極
20、21がストリップ1の表面の全体または一部分を
覆っており、それらを電気的に絶縁状態に保持できるよ
うにする狭い中央空間38によって互いに分離されてい
る。絶縁カバーフィルム29には、各測定ゾーン34用
の窓35、36だけが第1実施例の場合のように等間隔
に設けられている。しかし、このカバーフィルム29の
幅は支持ストリップ1よりも狭いため、各縁部4、5付
近に導電性トラック14、15が設けられて、測定装置
の接続手段と滑り接触させることができるようにしてい
る。この場合も同様に、測定電極の露出ゾーンに試薬2
6が載置される。最後になるが、支持ストリップ1の下
表面にはストリップの中心軸線に直交する溝12が設け
られており、それによって各測定ゾーンを位置決めでき
る共に、その活動ゾーンの使用後に破断できる。 【0022】以上の実施例とは異なって、図6〜9に示
されている実施例では、電極20、21が絶縁支持スト
リップ1の両側に配置されている。このため、この形式
のセンサは上表面及び下表面がほぼ同じ形状になってい
る。電極20、21が、各測定ゾーンの形状に沿うよう
にしてストリップ1の上表面及び下表面の全体または一
部分を覆っている。ストリップの各表面は、各測定ゾー
ンの位置の窓34と、2つの連続した窓の間においてス
トリップの一方の縁部付近の両側に設けられた接触窓3
2とを有している積層、接着またはセリグラフ形被覆フ
ィルム29、30で被覆されている。試薬26は、作動
電極を備えている側のストリップ1の表面の窓に入れら
れ、図8に示されているようにカバーフィルム29をカ
バーフィルム30より厚くすることが好都合である。ス
トリップの中心軸線に直交する軸線で定められた半円内
に設けられて各測定ゾーンの中心を貫通している横断孔
27によって、図7に示されているように測定ゾーンの
使用準備ができた時に分析すべきサンプルによって両電
極間をイオン接触させることができる。また、位置決め
ノッチ11をストリップの縁部の厚さ方向に設けること
ができる。これらのノッチを測定装置内に設けられた駆
動手段と協働させることによって、先行の測定の完了後
に新しい活動ゾーンをユーザに差し出すことができる。 【0023】図9の断面図に示されている変更例によれ
ば、絶縁支持ストリップ1が各測定ゾーンの位置でプレ
ス加工または加熱ひずみによって小型カップ状に成形さ
れている。そして、カバーフィルム29、30は等しい
厚さまたは薄くすることができる。図示されていない別
の実施例によれば、本発明によるセンサは上記センサ
(図6〜9)の特徴をすべて備えているが、支持ストリ
ップ1の一方の端部2または3の両側に接点を設けてい
る。 【0024】図10に示されている別の実施例による本
発明のセンサは、3つ以上の電極を、例えば測定電極2
0、カウンタ電極21及び基準電極22を備えている。
これらの3つの電極は絶縁支持ストリップ上に、電気的
絶縁が確保されるように十分な間隔をおいて水平方向に
配置されている。絶縁カバーストリップ29には等間隔
に窓34が設けられている。このストリップは支持スト
リップ1よりも長さ及び幅が小さいため、端部3に2つ
の電極20、21の露出分があり、縁部4にはストリッ
プ29と同じ長さのトラック14が設けられており、こ
れらによって3つの接点ゾーン及び適当な測定装置に接
続する接続ゾーン14、23、24が構成されている。 【0025】上記の本発明のセンサの例は図1〜11に
おいてバー状に示されているが、絶縁支持ストリップに
柔軟性素材を選択した場合、これらの同じセンサ構造を
ロール形で得ることができる。図12〜14は、本発明
の測定装置の実施例を示している。前部(図12)及び
後部(図13)を部分的に破断した図面において、ハウ
ジング50がセンサ40自体よりわずかに長い細長いケ
ースとして図示されている。本実施例に示されているセ
ンサは、図1〜3に示されている形式のものである。ハ
ウジング50の1つの前面にディスプレイ装置52、例
えば数値を表示できるように7本の線分を備えた液晶の
ものが設けられている。ハウジングの側部の1つにカー
ソル56が滑りチャネル57に沿って移動可能に設けら
れて、センサ上の活動ゾーンの間隔に一致した間隔でマ
ークを付けた位置決めスラッグ58と向き合っている。
ハウジングの他方の側部には、切刃53をハウジング内
へ延出させているボタン59が設けられ、これを押圧す
ることによってセンサの使用済みのゾーンを取り除くこ
とができる。ハウジング50の上部に設けられているス
リット54にセンサ40を挿入して、接続装置64に接
続する。接続装置64は、カーソル56に連結され、ま
たハウジング内を移動させることができるようにするラ
ンプ66によって案内されることによって、ハウジング
50内の所定位置に保持される。この接続装置64はさ
らに、電子回路60に可撓性コード62で電気的に接続
されている。図14は、接続装置64の一部破断された
拡大図である。この装置は、センサ40を導入、案内で
きるようにするスリット69を設けている、ノッチ11
及びローラ67の協働によって所定位置に保持される小
型のブロックとして構成されている。電子回路60とセ
ンサ40との接続が、コード62に固定されてセンサの
ゾーン23、24に滑り接触で接触する弾性フォイル6
3によって行われている。最後になるが、装置64に
は、ランプ66と協働してハウジング内でセンサを案内
する滑りチャネル65が設けられている。 【0026】実施例に関係なく、本発明のセンサは、一
旦測定装置内に導入されれば、交換の必要が生じるまで
に単一のセンサで幾つかの測定を実施することができ
る。センサは、端部2に位置している第1測定ゾーンを
除いて装置内にその全長に沿って導入される。 【0027】図1、4及び10に対応した実施例の場
合、第1測定は、第1測定ゾーンに1滴のサンプル(例
えばグルコースレベルを測定するために1滴の血液)を
入れることによって実施される。 【0028】図6〜9及びその変更例に対応した実施例
の場合、センサの端部の小部分を最初に取り除き(図
7)、これによって露出した端部に分析すべきサンプル
を1滴染み込ませる。孔27を通る毛管現象によって、
2つの電極間にイオン導通路が確実に形成される。 【0029】測定が完了すれば、測定装置は適当な装置
によって使用済みゾーンを、絶縁支持ストリップ1の性
質に応じて切断または破断することによって取り除くこ
とができる。図1〜9に示されている実施例は、使用済
みゾーンを切断によって取り除くことが好ましい例であ
り、図4に示されている実施例では、溝12からなるリ
ーダに沿った破断によってこの除去が実施される。従っ
て、これらの分離手段は実施例間で入れ換えることがで
きる。次の測定を実施するためには、前進及び切り離し
装置を操作して新しい測定ゾーンを位置決めし、センサ
の最後の測定ゾーンが現れるまでこの操作を繰り返すだ
けでよい。
定ゾーンとも言う)を備えた小型センサを収容できる測
定装置からなり、測定装置内に導入された単一のセンサ
によって媒体の特性を連続して測定できるようにした電
子化学測定システムに関する。 【0002】 【従来の技術】媒体の物理的化学的特性を検出するた
め、または自然、生化学的または生物学的に発生した溶
液、流出液または流体内に存在する物質の濃度を決定す
るために電極及び適切な電気または電子回路を用いた多
くの電子化学的技術が開発されている。これらの技術は
一般的に、電気伝導度測定、電圧測定、電流測定または
電量分析またはポーラログラフ測定方法を利用してい
る。必要な測定に応じて、これらの電子化学的技術は、
試薬を溶液に添加したり、それを1つまたは幾つかの電
極付近に閉じ込めることもある。 【0003】例えば、血液中に存在するグルコースの定
量分析の場合、試薬がグルコースに特有の少なくとも1
つの酵素を有するようにする。実験室でこの種類の測定
を実施するためのシステムは以前から知られているが、
それらは一般的に煩雑で、搬送が難しく、高コストであ
り、さらに実際に使用するために専門的な技術を必要と
すると共に、入念な維持管理及び各測定後の洗浄を必要
とする。 【0004】過去20〜30年では、システムの小型化
を、すなわち持ち運び易く、低価格で、専門的な技術を
備えていない者でも容易に使用できるシステムを求める
傾向がある。このため、システムのデータ収集を行う部
分、すなわち電極を支持している装置をこれらのデータ
の処理及び表示を行う部分から分離可能にすることが有
益であると以前から考えられていた。データ収集を行う
電極を測定装置の他の部分から分離させることが提案さ
れた場合、当然の結果として前記電極を同一絶縁支持体
上で物理的に結び付けることによって、それらの空間的
配置を維持できるようにする。測定装置に連結可能な電
極を備えた支持体からなるこの形式の装置が、一般的用
語で「センサ」、本発明では「電子化学的センサ」と呼
ばれる。素材の選択及びそれを製造するために採用され
る大量生産技術によって、センサの単価を大幅に低減さ
せて、各測定後にそれを交換できるまでにすることも可
能であった。 【0005】測定装置自体の体積の減少は、当然ながら
電子工学の進歩によって可能になった小型化によるもの
であり、本発明の測定装置は好都合なことに持ち運び可
能な大きさにすることができるであろう。電子化学式セ
ンサ自体に関して言えば、例えばドイツ特許第2,12
7,142号には、薄膜蒸着技術によって小型絶縁プレ
ート上に2つの電極を水平方向に配置した装置が開示さ
れている。米国特許第4,076,596号も、厚膜ま
たは薄膜技術によってプラスチック材の絶縁基板上に陽
極及び陰極を蒸着させた酸素センサを記載している。1
つの実施例によれば、このセンサには基準として機能す
る第3電極も設けられている。 【0006】3つの電極を設けた装置は、日本特許公報
第61−294351号にも記載されており、これに記
載された装置は、電極に付着させた試薬によって、電子
化学的測定技術を用いて酸化還元酵素と媒体との混合物
がグルコースレベルを測定できるようにしている。4つ
以上の電極を設けた他のセンサも記載されている。欧州
特許第0,471,986号は特に、分析するサンプル
の存在を検出するための2つの電極と、電流測定法で実
際に測定を行うための2つの電極の4つの電極を備えた
センサを記載している。 【0007】他の変更例のセンサで「マルチセンサ」と
呼ばれているものがある。この「マルチセンサ」は、例
えば同一の絶縁プレート上に幾つかの個別センサを付着
させて、一連の測定を同時または別々に実施する時に使
用され、各々の個別センサには測定装置への専用接続部
が設けられている。この形式の装置は、例えば欧州特許
第0,170,375号に記載されている。 【0008】上記形式のセンサは、一般的に小型であ
り、単価を低減させることができる素材及び技術を用い
て形成されているため、それらは使い捨て試薬を組み込
んだ時に2〜3回使用した後、または1回使用しただけ
で廃棄することができる。それらを「マルチセンサ」と
呼ぶ時、これらのセンサは、1つのサンプルの単一の定
量分析を行うための様々な機能を行う電極群を設けてい
る(欧州特許第0,471,986号)か、個々に接続
可能な一連の個別センサを構成している(欧州特許第
0,170,375号)。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、単一のセン
サを用いて媒体の物理化学的特性を連続して測定できる
測定システムを提供することを課題とするものである。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明のセンサは、導電
性素材からなる少なくとも2つの互いに絶縁された集電
器を設けたストリップ状の絶縁基板上に配置された複数
の、一般的にすべて同一の測定ゾーン(活動ゾーンとも
言う)によって構成されており、次の測定を実施するた
めに、使用した後に各使用済み活動ゾーンを順次切り離
すようになっている。本発明によるこの形式のセンサ
は、従来から公知の「マルチセンサ」とは異なり、「順
次廃棄可能な複数活動ゾーンセンサ」と呼ぶことができ
る。これにより、所定長さのストリップを測定装置内に
導入して接続した後、同一の物理化学的特徴、及びセン
サの新しい測定ゾーンに連続的に入れられたサンプル溶
液内の同一成分の濃度を幾度も連続して測定することが
できるようになる。 【0011】本発明の順次廃棄可能な活動複数ゾーンセ
ンサでは、集電器がストリップの同一面上に、またはそ
の両面上に配置されており、各集電器には、測定装置と
接続される接続手段を構成する少なくとも1つの部分
と、1つまたは複数のカバーストリップ内に設けられた
窓によって形成された少なくとも2つの活動ゾーンを連
続的に横切る少なくとも1つの他の部分とが設けられて
おり、窓内の集電器の可視部分が電極を構成している。
ストリップにはさらに、使用後に位置決め及び/または
切り離しを行う手段を設けることができる。 【0012】導電材からなる集電器の接続手段は、スト
リップの一端部に、またはストリップの一方または両縁
部に沿って設けられているか、またはストリップの一端
部とその縁部とに分散されている。ある測定装置におい
て測定装置に導入されたある1つのストリップ上の測定
ゾーンの数は、一方では測定ゾーンの物理的寸法によっ
て、また他方ではその間の距離によって決まる。この距
離は特に、サンプルの収集を行うために装置の外側に位
置している測定ゾーンへのアクセスしやすさ、および測
定しようとする特性によって決まる。 【0013】所定時間内での所望測定頻度に応じて、ス
トリップは小型バー形または円筒形にする。ストリップ
の最大長さは、開放空気中での試薬の安定期間及び定量
分析の頻度の関数である。測定装置自体が小型であるこ
とから、センサは厚みが0.05〜0.5mm、幅が6
〜12mmである。小型バー形である時、センサは10
〜20cm長さであることが好ましい。センサを測定装
置内に導入して電子測定装置に接続すると、活動ゾーン
が順次アクセス可能になり、各活動ゾーンは測定自体の
ための適当な組み込まれた手段によって識別及び位置決
めが行われる。他のやはり組み込まれた手段によって、
測定が完了した時に使用済みの活動ゾーンを取り除き、
続いて新しい活動ゾーンを位置決めすることができる。
本発明のセンサはいずれの形式の電子化学的測定にも使
用できるが、使い捨て試薬によって行われる測定に特に
適している。 【0014】測定装置は電子回路及び機械装置を内部に
収容したハウジングを有している。前記ハウジング内に
配置されたエネルギ源によって、センサを受け取る接点
間に可変または不変電流を、または可変または不変電圧
を適当な電子回路によって加えることができる。この回
路はまた接続手段に接触する接点の端子でそれぞれ電圧
または電流を測定する一方で、この電気信号を処理し
て、測定された物理的化学的特徴を表す値を表示するこ
とができる。電子回路にはさらに、測定時の温度変化の
影響を補正できるようにする温度計を設けることができ
る。また、クロックと、測定を実施しなければならない
時をユーザに知らせるアラームとを設けることもでき
る。測定装置にはさらに、一連の測定全体を通してハウ
ジングに導入されたセンサを電子回路に電気的に接続で
きるようにする装置が設けられている。 【0015】ハウジングには、センサを導入できるよう
する開口が設けられている。2つの開口を設けて、一方
をセンサの装填用に、他方は測定ゾーンを順次アクセス
可能にするためのものにしてもよい。ハウジングにはま
た、機械式または電子機械式手段を用いてセンサをハウ
ジング内部で移動及び位置決めできるようにする駆動装
置も設けられている。この装置は、例えばセンサ支持ス
トリップの少なくとも1つの縁部の厚さ方向に設けられ
たノッチ、またはセンサの中心軸線に直交する線に沿っ
てセンサの一方の表面に形成された溝でセンサと協働す
る。最後になるが、使用済み測定ゾーンを取り除くこと
ができるようにする装置がハウジングに組み込まれてい
る。 【0016】非制限的な例として、溶液中のある成分の
特定の酸化還元酵素が酸化還元反応の触媒として作用
し、媒体が前記酵素と作動電極との間の電子の遷移を容
易にする時に、その成分の濃度を測定するためにセンサ
を収容できる電流測定装置からなる電子化学測定システ
ムに関して以下に説明する。特に、本発明は、例えば血
液中のグルコースの定量分析を行うための上記形式のセ
ンサで、使い捨て試薬が主に特定酵素としてのグルコー
スオキシダーゼ(GOD)と、少なくとも1つの電子供
与体群で置換された少なくとも1つのビピリジン、テル
ピリジンまたはフェナントロリン配位子と遷移金属との
複合体から選択された媒体とを有しているセンサに関す
るものである。同様な仮定に従って、ストリップ装置に
は1日または1週間毎に定められたグルコースの定量分
析と同じ数の測定ゾーンを設けることが好ましい。 【0017】本発明はまた、すべての測定ゾーンに入れ
られる試薬が必然的に同一の製造バッチから得られ、そ
のために、第1測定ゾーンを基準溶液に使用した場合、
ある単位時間内に非常に高い相対正確度または非常に高
い絶対正確度の一連の測定を行って、測定装置の較正を
行うことができるようにしたセンサを提供している。 【0018】 【実施例】主にグルコースオキシダーゼ(GOD)及び
媒体を含有する試薬の存在下で血液中のグルコースを電
流測定法で定量分析するためのセンサを備えた測定シス
テムを参照しながら、本発明をさらに説明する。この形
式のシステムの実施例が添付の図面に示されている。図
1〜3に示されている第1実施例によれば、センサは、
6〜12mm程度の細さで0.05〜0.5mm程度の
薄さの絶縁材からなる支持ストリップ1で構成されてい
る。絶縁材は、例えばHostaphanまたはMyl
erの登録商標で市販されているポリエチレンテレフタ
レート(PET)等の柔軟性のあるプラスチック材にす
ることができる。2つの集電器16、17がこのストリ
ップの全長に沿って設けられており、わかりやすくする
ために支持体1の縁部4及び5に平行に配置されて、非
常に狭い空間38で分離させた微細なストリップ状に示
されている。これらの集電器は、それぞれ作動電極及び
基準電極を構成する。それらは、薄膜または厚膜蒸着と
呼ばれる公知の技術を用いて耐腐食性導電材で形成され
るか、その導電材からなる被膜を積層することによって
形成される。 【0019】例えば、作動電極に使用される耐腐食性導
電材は、金、プラチナ、銀、ニッケル、パラジウムまた
はチタン等の金属及び炭素である。最も一般的に使用さ
れる基準電極は、塩化銀の層で被覆した銀で構成されて
いる。プレートによって支持された電極は、次に支持ス
トリップ1と同じか、またはそれよりも薄い厚さの絶縁
フィルム29で覆われる。フィルム29を形成する素材
は、支持ストリップ1と同じ素材にしたり、異なった素
材、さらには合成素材、例えばPETをポリエチレン等
の熱可塑性材または接着剤の層で被覆したストリップに
することもできる。 【0020】 支持ストリップ1の全表面を覆う保護フ
ィルム29には窓32、34が形成される。ストリップ
の端部3付近に設けられた窓(接触窓)32は矩形であ
って、測定装置に接続するために(前記集電器からな
る)導電体23、24の一部分を露出させている。等間
隔の複数の窓34が、測定すべきサンプルを入れる円形
の順次廃棄可能な活動ゾーンを形成している。窓34
は、楕円形または矩形等の適当な形状にすることができ
る。各ゾーンは、電極間に空間38を設けた素材からな
る細いストリップによって分割でき、これによって2つ
の半月形のセクター35、36が形成され、その各々で
それぞれ(集電器からなる)電極20、21の一部分が
露出している。ここで、主にグルコースオキシダーゼ
(GOD)及び1つの媒体を含有する試薬26が、各半
月形ゾーン内に位置している電極部分上に公知のピペッ
ト法、セリグラフまたはパッディング技法によって入れ
られる。センサを測定装置内に一体化された前進装置に
固定するため、ストリップ1の縁部4、5にノッチ11
が設けられている。 【0021】図4及び5に示されている変更例のセンサ
は、同様にして雲母、ガラスまたはセラミック等の脆弱
な絶縁材からなる支持ストリップ1を設けている。電極
20、21がストリップ1の表面の全体または一部分を
覆っており、それらを電気的に絶縁状態に保持できるよ
うにする狭い中央空間38によって互いに分離されてい
る。絶縁カバーフィルム29には、各測定ゾーン34用
の窓35、36だけが第1実施例の場合のように等間隔
に設けられている。しかし、このカバーフィルム29の
幅は支持ストリップ1よりも狭いため、各縁部4、5付
近に導電性トラック14、15が設けられて、測定装置
の接続手段と滑り接触させることができるようにしてい
る。この場合も同様に、測定電極の露出ゾーンに試薬2
6が載置される。最後になるが、支持ストリップ1の下
表面にはストリップの中心軸線に直交する溝12が設け
られており、それによって各測定ゾーンを位置決めでき
る共に、その活動ゾーンの使用後に破断できる。 【0022】以上の実施例とは異なって、図6〜9に示
されている実施例では、電極20、21が絶縁支持スト
リップ1の両側に配置されている。このため、この形式
のセンサは上表面及び下表面がほぼ同じ形状になってい
る。電極20、21が、各測定ゾーンの形状に沿うよう
にしてストリップ1の上表面及び下表面の全体または一
部分を覆っている。ストリップの各表面は、各測定ゾー
ンの位置の窓34と、2つの連続した窓の間においてス
トリップの一方の縁部付近の両側に設けられた接触窓3
2とを有している積層、接着またはセリグラフ形被覆フ
ィルム29、30で被覆されている。試薬26は、作動
電極を備えている側のストリップ1の表面の窓に入れら
れ、図8に示されているようにカバーフィルム29をカ
バーフィルム30より厚くすることが好都合である。ス
トリップの中心軸線に直交する軸線で定められた半円内
に設けられて各測定ゾーンの中心を貫通している横断孔
27によって、図7に示されているように測定ゾーンの
使用準備ができた時に分析すべきサンプルによって両電
極間をイオン接触させることができる。また、位置決め
ノッチ11をストリップの縁部の厚さ方向に設けること
ができる。これらのノッチを測定装置内に設けられた駆
動手段と協働させることによって、先行の測定の完了後
に新しい活動ゾーンをユーザに差し出すことができる。 【0023】図9の断面図に示されている変更例によれ
ば、絶縁支持ストリップ1が各測定ゾーンの位置でプレ
ス加工または加熱ひずみによって小型カップ状に成形さ
れている。そして、カバーフィルム29、30は等しい
厚さまたは薄くすることができる。図示されていない別
の実施例によれば、本発明によるセンサは上記センサ
(図6〜9)の特徴をすべて備えているが、支持ストリ
ップ1の一方の端部2または3の両側に接点を設けてい
る。 【0024】図10に示されている別の実施例による本
発明のセンサは、3つ以上の電極を、例えば測定電極2
0、カウンタ電極21及び基準電極22を備えている。
これらの3つの電極は絶縁支持ストリップ上に、電気的
絶縁が確保されるように十分な間隔をおいて水平方向に
配置されている。絶縁カバーストリップ29には等間隔
に窓34が設けられている。このストリップは支持スト
リップ1よりも長さ及び幅が小さいため、端部3に2つ
の電極20、21の露出分があり、縁部4にはストリッ
プ29と同じ長さのトラック14が設けられており、こ
れらによって3つの接点ゾーン及び適当な測定装置に接
続する接続ゾーン14、23、24が構成されている。 【0025】上記の本発明のセンサの例は図1〜11に
おいてバー状に示されているが、絶縁支持ストリップに
柔軟性素材を選択した場合、これらの同じセンサ構造を
ロール形で得ることができる。図12〜14は、本発明
の測定装置の実施例を示している。前部(図12)及び
後部(図13)を部分的に破断した図面において、ハウ
ジング50がセンサ40自体よりわずかに長い細長いケ
ースとして図示されている。本実施例に示されているセ
ンサは、図1〜3に示されている形式のものである。ハ
ウジング50の1つの前面にディスプレイ装置52、例
えば数値を表示できるように7本の線分を備えた液晶の
ものが設けられている。ハウジングの側部の1つにカー
ソル56が滑りチャネル57に沿って移動可能に設けら
れて、センサ上の活動ゾーンの間隔に一致した間隔でマ
ークを付けた位置決めスラッグ58と向き合っている。
ハウジングの他方の側部には、切刃53をハウジング内
へ延出させているボタン59が設けられ、これを押圧す
ることによってセンサの使用済みのゾーンを取り除くこ
とができる。ハウジング50の上部に設けられているス
リット54にセンサ40を挿入して、接続装置64に接
続する。接続装置64は、カーソル56に連結され、ま
たハウジング内を移動させることができるようにするラ
ンプ66によって案内されることによって、ハウジング
50内の所定位置に保持される。この接続装置64はさ
らに、電子回路60に可撓性コード62で電気的に接続
されている。図14は、接続装置64の一部破断された
拡大図である。この装置は、センサ40を導入、案内で
きるようにするスリット69を設けている、ノッチ11
及びローラ67の協働によって所定位置に保持される小
型のブロックとして構成されている。電子回路60とセ
ンサ40との接続が、コード62に固定されてセンサの
ゾーン23、24に滑り接触で接触する弾性フォイル6
3によって行われている。最後になるが、装置64に
は、ランプ66と協働してハウジング内でセンサを案内
する滑りチャネル65が設けられている。 【0026】実施例に関係なく、本発明のセンサは、一
旦測定装置内に導入されれば、交換の必要が生じるまで
に単一のセンサで幾つかの測定を実施することができ
る。センサは、端部2に位置している第1測定ゾーンを
除いて装置内にその全長に沿って導入される。 【0027】図1、4及び10に対応した実施例の場
合、第1測定は、第1測定ゾーンに1滴のサンプル(例
えばグルコースレベルを測定するために1滴の血液)を
入れることによって実施される。 【0028】図6〜9及びその変更例に対応した実施例
の場合、センサの端部の小部分を最初に取り除き(図
7)、これによって露出した端部に分析すべきサンプル
を1滴染み込ませる。孔27を通る毛管現象によって、
2つの電極間にイオン導通路が確実に形成される。 【0029】測定が完了すれば、測定装置は適当な装置
によって使用済みゾーンを、絶縁支持ストリップ1の性
質に応じて切断または破断することによって取り除くこ
とができる。図1〜9に示されている実施例は、使用済
みゾーンを切断によって取り除くことが好ましい例であ
り、図4に示されている実施例では、溝12からなるリ
ーダに沿った破断によってこの除去が実施される。従っ
て、これらの分離手段は実施例間で入れ換えることがで
きる。次の測定を実施するためには、前進及び切り離し
装置を操作して新しい測定ゾーンを位置決めし、センサ
の最後の測定ゾーンが現れるまでこの操作を繰り返すだ
けでよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセンサの第1実施例の斜視図である。
【図2】図1の分解図である。
【図3】図1のIII−III線に沿った断面図であ
る。 【図4】本発明のセンサの第2実施例の斜視図である。 【図5】図4のV−V線に沿った断面図である。 【図6】本発明のセンサの第3実施例の斜視図である。 【図7】図6のセンサの端部の拡大斜視図である。 【図8】図6のVIII−VIII線に沿った断面図で
ある。 【図9】図6のセンサの実施例の同じVIII−VII
I線に沿った断面図である。 【図10】本発明のセンサの第4実施例の斜視図であ
る。 【図11】図10のXI−XI線に沿った断面図であ
る。 【図12】測定装置の一部破断した前面斜視図である。 【図13】測定装置の一部破断した後面斜視図である。 【図14】測定装置内のセンサ接続装置の拡大斜視図で
ある。 【符号の説明】 1 絶縁支持ストリップ 16、17 集電器 34 測定ゾーン 40 センサ 50 ハウジング 53 切刃 54 スリット 56 カーソル 57 滑りチャネル 59 ボタン 60 電子回路 64 接続装置
る。 【図4】本発明のセンサの第2実施例の斜視図である。 【図5】図4のV−V線に沿った断面図である。 【図6】本発明のセンサの第3実施例の斜視図である。 【図7】図6のセンサの端部の拡大斜視図である。 【図8】図6のVIII−VIII線に沿った断面図で
ある。 【図9】図6のセンサの実施例の同じVIII−VII
I線に沿った断面図である。 【図10】本発明のセンサの第4実施例の斜視図であ
る。 【図11】図10のXI−XI線に沿った断面図であ
る。 【図12】測定装置の一部破断した前面斜視図である。 【図13】測定装置の一部破断した後面斜視図である。 【図14】測定装置内のセンサ接続装置の拡大斜視図で
ある。 【符号の説明】 1 絶縁支持ストリップ 16、17 集電器 34 測定ゾーン 40 センサ 50 ハウジング 53 切刃 54 スリット 56 カーソル 57 滑りチャネル 59 ボタン 60 電子回路 64 接続装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジャン−ポール・ランディン
スイス国 シイエイチ−2016 コルタイ
ロ・ポタ−ドッソス・13
(72)発明者 エリック・ホフマン
スイス国 シイエイチ−2563 イプサッ
ク・レーマーシュトラーセ・54
(56)参考文献 実開 平3−80353(JP,U)
実開 平3−97660(JP,U)
国際公開92/021961(WO,A1)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G01N 27/26 - 27/49
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】媒体の同一の物理化学的特徴を、または自
然、生物学的または生化学的に発生した溶液、流出液ま
たは流体内に存在する同一成分の濃度を、少なくとも2
回、連続して測定する小型センサを収容できる電子化学
測定装置において使用をするセンサであって、 ストリップの形状の薄い絶縁支持体(1) を備え、 導電材からなり、電気的に相互に絶縁させながら互いに
十分接近させて前記ストリップ上に配置した少なくとも
2つの集電器(16, 17) を備え、前記ストリップおよび前記集電器 (16, 17) に対する部分
的な被覆をなす1または複数の絶縁カバー (29, 30) であ
って、少なくとも1つの接続ゾーン (23, 24) が露出さ
れ、かつ、前記集電器へのアクセス用の少なくとも2つ
窓 (34) が設けられることによって部分的な被覆を構成す
ることとなる1または複数の絶縁カバーを備え、 前記集電器により電極 (20, 21) が構成され 、前記窓により、前記溶液、流出液または流体のサンプル
をそれぞれ受けて保持できる開放された測定ゾーンが形
成されて、センサの表面に複数の順次廃棄可能な複数の
測定ゾーンが与えられ 、前記電子化学測定装置に1つのセンサを導入することに
よって少なくとも2回の測定を実行できる、ことを特徴
とするセンサ 。
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FR9301331 | 1993-02-04 |
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