JP4047506B2 - 化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、尿等を採取することによって生体情報を検知する化学センサとして酵素センサ等が多く使用されてきた。
この酵素センサは、例えば、イオン選択性電極に酵素を含んだ膜（有機薄膜）を取り付けた構造を有し、試料に含有される被検出物質の酵素反応によって有機薄膜周辺で生じた変化（ｐＨ変化等）を、イオン選択性電極が検出する化学センサである。
すなわち、試料中の成分を化学選択的に検知し、その検知結果を電気的な信号に変換するという化学センサである。
酵素センサは、分子識別能が極めて優れている有機薄膜を採用しているために、試料中の成分の選択性が高く、グルコース、尿素、ショ糖等を検出する化学センサとして主に医療、食品工業分野で多用されている。
【０００３】
以下に、従来の化学センサの構造について図面を用いて説明する。
図５（ａ）は、従来の化学センサとして尿糖計用センサの構成を示す平面図である。
図５（ａ）に示すように、従来の化学センサ１は略箱形状の本体２の端部に円柱形状をなす化学センサカートリッジ３が取り付けられた構造をなしていた。
化学センサカートリッジ３には、試料を接触させる反応部４１が内蔵されており、係る反応部４１は化学センサカートリッジ３の表面に設けられた開口部３３を介して外部に露出していた。
また、前記反応部４１に接触した試料の生体情報を表示する表示部２１が本体２の表面に設けられていた。
次に、この化学センサの内部構造について図面を用いて説明する。
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した化学センサに設置される化学センサカートリッジの内部構造を示す断面図であり、図５（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。
図５（ｂ）に示すように、化学センサカートリッジ３は、上部筐体３１及び下部筐体３２よりなり、係る上部筐体３１と下部筐体３２とがセンサ素子基板４０及びコンタクトピン５１を挟持してなる。
前記反応部４１はセンサ素子基板４０上に形成されており、上部筐体３１に形成された前記開口部３３より外部に露出している。
また、上部筐体３１の内部における開口部３３の周縁部分と反応部４１との間にはシール材として両面テープ６０が圧着されていた。
すなわち、前記開口部３３の内面と両面テープ６０の側面とが、反応部４１への導入流路を形成していた。
さらに、センサ素子基板４０上に設けられた電極４２には、係る電極４２と本体２の内部に設けられた制御回路部（図示せず）とを電気的に接続するコンタクトピン５１の端部が接触していた。
【０００４】
ここで、前記センサ素子基板４０の構成について図５（ｃ）に示す化学センサカートリッジの断面図を参照して以下に説明する。
図５（ｃ）に示すように、センサ素子基板４０上に設けられた反応部４１は、絶縁性の基板と、その上に形成された複数の電極４２を介して選択透過膜及び酵素固定化膜及び制限透過膜が多層に積層された機能性膜４６とよりなる。
試料がグルコースであった場合、前記酵素固定化膜の構成物質であるグルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）によりグルコースが酸化される際、過酸化水素が生成される。
この過酸化水素が作用極４３上で酸化され、そのとき生じる酸化電流を検出する。酸化電流は作用極４３から対極４４に流れる。
ここで、生成される過酸化水素を作用極４３上で酸化させるために一定の電位を溶液と作用極４３との間に印加する必要がある。
その際、溶液の電位は溶液の成分によって異なるので、溶液の電位を正確に検出するために参照極４５が設置される。
これらの電極４２のそれぞれの端部は反応部４１から延設されて、係る電極４２のそれぞれの端部とコンタクトピン５１のそれぞれとが１対１で電気的に接続されていた。
すなわち、前記電極４２を構成する作用極４３及び対極４４及び参照極４５とコンタクトピン５１のそれぞれとが１対１で電気的に接続されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、センサ素子基板上のそれぞれの電極とコンタクトピンとは１対１に接続されているため、化学センサの感度性能は、センサ素子基板の感度性能に依存していた。
すなわち、前記コンタクトピンはセンサ素子基板と化学センサ本体とを電気的に接続する手段に過ぎなかった。
その結果として、化学センサにはセンサ素子基板の感度性能がそのまま出力されることとなり、感度の補正に複雑な手段を要するといった構造上の煩わしさが生じていた。
また、前記制限透過膜は、厚さを２０ｎｍ程度と非常に薄く形成しなければならず、その形成に要する制御が非常に困難なため、化学センサとしての感度特性がかなりばらついてしまうといった問題があった。
具体的には、同様に形成したセンサ素子（反応部）で同じ試料を測定した結果を表す図６が示すように、４０ｎＡ〜２２０ｎＡといった広い範囲にわたって出力されており、感度特性がかなりばらついてしまっていた。
これは、従来の化学センサがセンサ素子基板上の電極の一つ一つに作用極と対極と参照極とをそれぞれ割り当てた構成を有していたからである。
従って、化学センサとしての良品範囲をかなり広くしても歩留まりが悪く、製品の実効的なコスト上昇を招いていた。
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、部品点数を少なくすると共に、化学センサとしての出力精度を更に向上させる化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法を提供することを目的とする。
すなわち、センサ素子の感度性能の良品範囲を狭くすることができる化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法を提供することを目的とする。
また、センサ素子の出力のばらつきを抑え、検出回路及び制御回路等の外部周辺回路の設計性を高めることができる化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサカートリッジは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、一の配線導体に接続される作用極の表面積が可変とされたことを特徴とする。
【０００８】
係る構成とすることにより、一の配線導体に割り当てられる作用極の表面積を制御し、試料の検出結果を高精度に得ることができる。
一般に、反応部の出力レベルは作用極の表面積に比例し、対極の表面積には依存しないことから、センサ素子基板の出力レベルをより高精度とすることが可能となる。
【０００９】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサカートリッジは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、少なくとも一の配線導体と一以上の所定の作用極とが接続されてなるとともに、前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなることを特徴とする。
【００１０】
係る構成とすることにより、反応部に複数の作用極が設けられた場合、その本数に応じて反応部の出力レベルを制御することができる。
例えばこれは、反応部に３本の作用極と１本の対極が設けられ、配線基板に２本の配線導体が設けられた場合に、１本の配線導体と２本の作用極とを接続すると共に、１本の接続導体と１本又は２本の対極とを接続する構成である。
従って、異なる試料や同じ試料でもばらつきが生じやすい場合などにこの構成を適用して、試料の検出精度のばらつきを抑制することができる。
【００１１】
前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなる様にすることができる。
【００１２】
係る構成とし、接続部をセンサ素子基板及び配線基板に圧着することにより、センサ素子基板上の電極と配線基板相互を確実に接続することができる。
【００１３】
前記接続導体は一の配線導体と所定の数の作用極とを導通せしめる形状を有してなる様にすることができる。
【００１４】
係る構成とすることにより、作用極及び対極と配線導体とを選択的に接続することができる。
特に、作用極の表面積を適宜設定し、検出するべき試料に基づいた接続ができる。
【００１５】
前記接続導体の形状は反応部の感度性能に基づいて選択される様にしてもよい。
【００１６】
係る構成とすることにより、接続導体の形状を接続板毎に幾通りものパターンを形成し、反応部の感度性能に基づいて適したパターンの接続導体を有する接続板を選択することによって、感度性能の管理が容易となる。
【００１７】
前記センサ素子基板と配線基板とが一体に成形される様にすることができる。
【００１８】
一の配線導体に接続される電極は、作用極及び対極ともそれぞれ必ず一ずつあるため、センサ素子基板と配線基板とが一体に成形されたことにより、部品点数を減少させることができる。
また、この構成は、反応部に参照極が設けられても同様である。
【００１９】
前記センサ素子基板上の対極と配線基板上の一の配線導体とが一体に形成される様にしてもよい。
【００２０】
一の配線導体に接続される電極は、作用極及び対極ともそれぞれ必ず一ずつあるため、センサ素子基板上の対極と配線基板上の一の配線導体とが一体に形成されたことにより、より確実な接続が可能となり、接触不良等を未然に防ぐことができる。
【００２１】
前記接続板が可撓性である様にすることができる。
【００２２】
係る構成とすることにより、容易に接続板を設置することができ、化学センサカートリッジの組立性が向上する。
【００２３】
さらに前記課題を解決するために提供する本願に係る化学センサは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、一の配線導体に接続される作用極の表面積が可変とされたことを特徴とする。
【００２４】
係る構成とすることにより、一の配線導体に割り当てられる作用極の表面積を制御し、試料の検出結果を高精度に得ることができる。
【００２５】
さらに前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されると共に端部が外部に露出されてなるセンサ素子基板を内蔵した化学センサカートリッジと少なくとも二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵した化学センサ本体とからなり、少なくとも一の配線導体と二以上の所定の作用極とが接続されたことを特徴とする。
【００２６】
係る構成とすることにより、作用極の表面積を所定の範囲で設定することができることからその出力が増し、化学センサとしての感度を向上すると共に、感度を安定化させることができる。
【００２７】
前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなる様にしてもよい。
【００２８】
係る構成とすることにより、反応部に複数の作用極が設けられた場合、その本数に応じて反応部の出力レベルを制御することができる。
例えばこれは、反応部に３本の作用極と１本の対極が設けられ、配線基板に２本の配線導体が設けられた場合に、１本の配線導体と２本の作用極とを接続すると共に、１本の接続導体と１本又は２本の対極とを接続する構成である。
従って、異なる試料や同じ試料でもばらつきが生じやすい場合などにこの構成を適用して、試料の検出精度のばらつきを抑制することができる。
【００２９】
前記接続板上に形成された接続導体は一の配線導体と所定の数の作用極とを導通せしめる形状を有してなる様にすることができる。
【００３０】
係る構成とし、接続部をセンサ素子基板及び配線基板に圧着することにより、センサ素子基板上の電極と配線基板相互を確実に接続することができる。
【００３１】
前記接続導体は反応部の感度性能に基づいて選択される様にしてもよい。
【００３２】
接続導体は反応部の感度性能に基づいて選択されることにより、接続導体の形状を接続板毎に幾通りものパターンを形成し、反応部の感度性能に基づいて適したパターンの接続導体を有する接続板を選択することによって、感度性能の管理が容易となる。
【００３３】
前記接続板が可撓性である様にしてもよい。
【００３４】
接続板が可撓性であることにより、圧接するだけで接続板とセンサ素子基板若しくは配線基板との良好な電気的接続が実現する。
このため、化学センサカートリッジの組立性が向上する。
【００３５】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサを用いた試料の測定方法は、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を試料に含浸し、二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板に前記反応部の情報を導通することによって前記試料の情報を検知する化学センサを用いた試料の測定方法において、センサ素子の感度性能の初期評価を行い、その結果に基づいて一の配線導体に接続される作用極の数を設定することを特徴とする。
【００３６】
係る方法を採用することにより、センサ素子基板に応じて出力レベルをより高精度とすることが可能となる。
【００３７】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサを用いた試料の測定方法は、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を試料に含浸し、二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板に前記反応部の情報を導通することによって前記試料の情報を検知する化学センサを用いた試料の測定方法において、一の接続導体が形成された接続板でセンサ素子の感度性能の初期評価を行い、その結果に基づいて前記一の接続導体が形成された接続板又は他の接続導体が形成された接続板を採用することを特徴とする。
【００３８】
係る方法を採用することにより、センサ素子基板に応じて出力レベルをより高精度とすることが可能となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る化学センサカートリッジの一実施の形態における内部の構成を示す上面図及び側面図である。
図１（ａ）に示すように、本発明に係る化学センサカートリッジの内部にはセンサ素子基板４０と、配線基板１１１と、接続板１０１とが設けられてなる。
センサ素子基板４０の表面には並列に四つの電極４２が設けられており、そのうち両端の電極４２ａ，４２ｄがそれぞれ作用極４３及び対極４４として用いられる。
その他の電極４２ｂ、４２ｃは、反応部の感度に応じて作用極４３又は対極４４として用いられる。
一方、配線基板１１１は、前記センサ素子基板４０と同様に絶縁性の基板よりなり、その表面には２本の配線導体１１２が互いに平行に形成されている。
接続板１０１は、可撓性の材質、例えばＦＰＣやＦＦＣ等に用いられるポリイミドやポリエステルからなり、その裏面には主に金属よりなる接続導体１０２が形成されている。
また、図１（ｂ）に示すように、接続板１０１は、その接続導体が形成された面とセンサ素子基板４０及び配線基板１１１上に設けられた電極及び配線導体とを対向させる態様でセンサ素子基板４０及び配線基板１１１に担持されている。
さらに、接続板１０１は、その接続導体１０２が形成された面とセンサ素子基板４０及び配線基板１１１上に設けられた電極４２及び配線導体１１２とを対向させる態様で圧接されていてもよい。
この接続導体１０２の形状としては、少なくとも一の配線導体１１２と作用極４３として設定された一以上の電極４２とが電気的に接続されると共に他の配線導体１１２と対極４４として設定された電極４２とが電気的に接続される形状であればよい。
具体的には、図１に示す電極４２のうち、作用極４３として電極４２ａが選択された場合、電極４２ａと配線導体１１２ａとが電気的に接続され、対極４４である電極４２ｄと配線導体１１２ｂとが電気的に接続されるように、接続板１０１上の接続導体１１２の形状が決定される。
このとき、前述したように、対極４４の表面積の変化は反応部の感度に依存しないことから、センサ素子基板４０上の任意の数の電極４２を対極４４として設定することができる。
従って、前述したように電極４２ａを作用極４３として設定した場合には、図２（ｃ）の様に接続導体１０２が形成された接続板１０１ｃが選択される。
また、センサ素子基板４０上の電極４２を露出することは反応部の感度を低下させる恐れもあることから、前記接続導体１０２の形状はセンサ素子基板４０上の各電極４２に接続されるように形成されることが望ましい。
例えば、図２（ｃ）は作用極４３として電極４２ａが選択された場合の接続導体１０２の形状を示し、図２（ａ）は作用極４３として電極４２ａ及び電極４２ｂが選択された場合の接続導体１０２の形状を示す。
また、前述の図２（ｂ）は作用極４３として電極４２ａ及び電極４２ｂ及び電極４２ｃが選択された場合の接続導体１０２の形状を示す。
図２（ａ）〜図２（ｃ）からも分かるように、対極４４と配線導体１１２ｂとを電気的に接続する接続導体１０２は作用極４３として選択された電極４２以外の電極４２が採用される。
さらに、センサ素子基板４０上に参照極４５を設置する場合においても、対極４４及び参照極４５に選択されるのはそれぞれ一の電極４２である。
【００４０】
次に、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における試料の測定方法について図面を参照して以下に説明する。
図３は、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における試料の測定結果を示すグラフである。
まず、濃度が既知である試料を用いて化学センサの初期値を測定する。
この初期値の測定は、例えば作用極４３として二の電極４２を選択して行われ、その場合の反応部のセンサ出力が初期値である。
例えば、電極４２ａ及び電極４２ｂを作用極とした場合の形態であり、接続板の選択としては図２（ａ）に示す様に接続導体１０２が表面に形成された接続板１０１ａが採用される。
その初期値が前記既知の濃度に基づいて所望の感度以下であれば、図２（ｂ）に示す三の電極、すなわち電極４２ａ、４２ｂ、４２ｃを作用極４３として選択する接続板１０１ｂが採用される。
また、前記初期値が所望の感度以上であった場合には、図２（ｃ）に示す一の電極、すなわち電極４２ａを作用極４３として選択する接続板１０１ｃが用いられる。
すなわち、作用極４３として選択される電極４２が決定されることで接続板１０１の選択がなされる。
【００４１】
この様にして例えば作用極４３の数を一つの電極４２から三つの電極に変化させることによって、出力された反応部のセンサ感度を示したグラフが図３である。
すなわち、少なくとも作用極４３を予め形成された電極４２として割り当てることなく、作用極４３の表面積を可変とすることによって反応部のセンサ感度を所定の範囲内に調整できる。
図３に示すように、反応部の感度は４０ｎＡ〜８０ｎＡの範囲内に収まることとなり、結果として反応部の感度のばらつきが解消されたこととなる。
ここで、図３は図６の測定値が作用極として三の電極を並列にしたものを初期値とした場合に、測定値が大きい場合には二の電極を並列にするか若しくは一の電極のみを採用して、感度の低い方（出力レベルの小さい方）に揃えた例である。
すなわち、出力レベルが８０ｎＡ〜１２０ｎＡのものは二の電極を作用極とし、１４０ｎＡ以上のものは一の電極を作用極とした例である。
また、各電極はそれぞれ同じ感度（同じ出力レベル）であるとする。
すなわち、並列にした電極のうち、特定の一つの出力レベルが大きかったりすると、並列にした他の電極を減らしても、出力レベルは大きいままであったりすることがあるので、初期値として並列にするそれぞれの電極毎の出力レベルを測定し、それらを組み合わせることで、センサ出力を所定の範囲内に収めることができる。
【００４２】
本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサにおいては、センサ素子基板４０と配線基板１１１とを一体に形成することも可能である。
係る構成をなすことによって、センサ素子基板４０及び配線基板１１１に対する接続板１０１の密着性、すなわち導電性を高めると共に、部品点数の削減によるコスト低下を実現できる。
また、センサ素子基板４０上に形成される対極４４及び参照極４５は、配線導体１１２と電気的に接続されてもその表面積が感度に影響を及ぼすことがないことから、予め接続されていてもよい。
【００４３】
また、本願発明者は特願平１１−３０７８３９号において、図４に示すような化学センサカートリッジを提案している。
この化学センサカートリッジ３は、センサ素子基板４０の少なくとも一部を化学センサカートリッジ３から露出させた構成をなしており、それによって、センサ素子基板４０が設置される空間の密閉性を高めた構造としている。
具体的には、図４の生化学センサカートリッジ３は、下部筐体３２と上部筐体３１とからなる。
下部筐体３２は、センサ素子基板４０が設置された底面部３２ａと側壁部３２ｂとからなり、上部筐体３１には厚さ方向に貫通した吸引孔１０２が形成され、下部筐体３２と上部筐体３１とが前記センサ素子基板４０を挟持してなる。
センサ素子基板４０の表面上には反応部４１が形成され、係る反応部４１は多層の有機薄膜で構成され、係る有機薄膜には試料の情報を外部に出力するための配線が設けられている。
また、センサ素子基板４０の一方の端部は外部に露出しており、その露出した部分には金属薄膜等が成膜されて電極４２を形成している。
下部筐体３２の側壁部３２ｂには外方に突出した接続部３４が形成されており、係る接続部３４及び側壁部３２ｂを貫通する導入流路１０１が形成されている。
すなわち、導入流路１０１の一方の端部は外方に突出してなる接続部３４に形成され、他方の端部とセンサ素子基板４０とが内部に形成されるように上部筐体３１と下部筐体３２とがセンサ素子基板４０を挟持している。
このとき、上部筐体３１と下部筐体３２とが挟持するのはセンサ素子基板４０のみであり、上部筐体３１及び下部筐体３２はセンサ素子基板４０上における反応部４１の未形成領域を挟持する態様をなす。
上部筐体３１には、その厚さ方向に貫通する吸引孔１０２が設けられており、係る吸引孔１０２は上部筐体３１の内面と下部筐体３２の内面とで形成された内部空間内（以下、セル３０とする）を加圧若しくは減圧するために吸引手段が接続される。
さらに、前記下部筐体３２に設けられた接続部３４には中空構造を有して円錐台形状の試料導入チップ１０３が取り付けられている。
この試料導入チップ１０３には、前記導入流路１０１と連結可能な試料導入流路１０８が形成され、係る試料導入流路１０８は、試料導入チップ１０３の先端から導入流路１０１を介してセル３０内に試料を流入させる態様をなす。
ここで、導入流路１０１はテーパ処理されていることが望ましく、係る形状をなすことによって、よりスムーズに試料をセル３０内に導入することができる。
また、生化学センサカートリッジ３は、上部筐体及び下部筐体がセンサ素子基板を挟持する構成に限られず、一体に形成された筐体にセンサ素子基板を嵌入させることによって、シール性を高めることが可能である。
さらに、試料の情報をより確実とするために、セル３０内部、特に上部筐体３１上及び試料導入チップ１０３内、すなわち接続部３４の先端部近傍に温度センサ（図示せず）が設置されてもよい。
【００４４】
この様な構成をなす化学センサカートリッジ３に本発明を適用することができる。
すなわち、化学センサカートリッジ３を装着する化学センサ本体（図示せず）の内部に配線基板１１１が設置された場合に、化学センサカートリッジ３と化学センサ本体との電気的な接続に前記接続板１０１を採用することができる。
詳しくは、化学センサカートリッジ３の外部に露出した電極４２と化学センサ本体の内部に設置された配線基板１１１とに前記接続板１０１を圧接した構成とすることができる。
従って、前記化学センサ本体に装着される化学センサカートリッジ３に対しても接続板１０１を適宜選択することができ、前述のように化学センサの感度を容易に調整することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法によれば、反応部の感度の補正に複雑な手段を要するといった構造上の煩わしさを解消することができる。
また、試料の種類に応じて作用極の表面積を変化させることができるので、化学センサとしての感度特性のばらつきを未然に防ぐことができる。
従って、化学センサとしての良品範囲を広くすることなく歩留まりを向上させることができる。
また、高価なコンタクトピンを用いることがないため、部品点数を少なくし、実効的なコスト上昇を防ぐことができる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における構成を示す上面図である。
【図２】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における接続板の構造を示す平面図である。
【図３】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態において行った試料の測定方法の結果を示すグラフである。
【図４】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの他の実施の形態における構造を示す即断面図である。
【図５】化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの従来の構成を示す図である。
【図６】従来の化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサを用いて行った試料の測定方法の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１．化学センサ
３．化学センサカートリッジ
２０．基部
２１．表示部
２２．制御回路部
２３．コネクタ部
３１．上部筐体
３２．下部筐体
３３．開口部
３４．接続部
４０．センサ素子基板
４１．反応部
４２．電極
４３．作用極
４４．対極
４５．参照極
４６．機能性膜
５１．コンタクトピン
６０．両面テープ
１０１．接続板
１０２．接続導体
１１１．配線基板
１１２．配線導体
【発明の属する分野】
本発明は、化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、尿等を採取することによって生体情報を検知する化学センサとして酵素センサ等が多く使用されてきた。
この酵素センサは、例えば、イオン選択性電極に酵素を含んだ膜（有機薄膜）を取り付けた構造を有し、試料に含有される被検出物質の酵素反応によって有機薄膜周辺で生じた変化（ｐＨ変化等）を、イオン選択性電極が検出する化学センサである。
すなわち、試料中の成分を化学選択的に検知し、その検知結果を電気的な信号に変換するという化学センサである。
酵素センサは、分子識別能が極めて優れている有機薄膜を採用しているために、試料中の成分の選択性が高く、グルコース、尿素、ショ糖等を検出する化学センサとして主に医療、食品工業分野で多用されている。
【０００３】
以下に、従来の化学センサの構造について図面を用いて説明する。
図５（ａ）は、従来の化学センサとして尿糖計用センサの構成を示す平面図である。
図５（ａ）に示すように、従来の化学センサ１は略箱形状の本体２の端部に円柱形状をなす化学センサカートリッジ３が取り付けられた構造をなしていた。
化学センサカートリッジ３には、試料を接触させる反応部４１が内蔵されており、係る反応部４１は化学センサカートリッジ３の表面に設けられた開口部３３を介して外部に露出していた。
また、前記反応部４１に接触した試料の生体情報を表示する表示部２１が本体２の表面に設けられていた。
次に、この化学センサの内部構造について図面を用いて説明する。
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した化学センサに設置される化学センサカートリッジの内部構造を示す断面図であり、図５（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。
図５（ｂ）に示すように、化学センサカートリッジ３は、上部筐体３１及び下部筐体３２よりなり、係る上部筐体３１と下部筐体３２とがセンサ素子基板４０及びコンタクトピン５１を挟持してなる。
前記反応部４１はセンサ素子基板４０上に形成されており、上部筐体３１に形成された前記開口部３３より外部に露出している。
また、上部筐体３１の内部における開口部３３の周縁部分と反応部４１との間にはシール材として両面テープ６０が圧着されていた。
すなわち、前記開口部３３の内面と両面テープ６０の側面とが、反応部４１への導入流路を形成していた。
さらに、センサ素子基板４０上に設けられた電極４２には、係る電極４２と本体２の内部に設けられた制御回路部（図示せず）とを電気的に接続するコンタクトピン５１の端部が接触していた。
【０００４】
ここで、前記センサ素子基板４０の構成について図５（ｃ）に示す化学センサカートリッジの断面図を参照して以下に説明する。
図５（ｃ）に示すように、センサ素子基板４０上に設けられた反応部４１は、絶縁性の基板と、その上に形成された複数の電極４２を介して選択透過膜及び酵素固定化膜及び制限透過膜が多層に積層された機能性膜４６とよりなる。
試料がグルコースであった場合、前記酵素固定化膜の構成物質であるグルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）によりグルコースが酸化される際、過酸化水素が生成される。
この過酸化水素が作用極４３上で酸化され、そのとき生じる酸化電流を検出する。酸化電流は作用極４３から対極４４に流れる。
ここで、生成される過酸化水素を作用極４３上で酸化させるために一定の電位を溶液と作用極４３との間に印加する必要がある。
その際、溶液の電位は溶液の成分によって異なるので、溶液の電位を正確に検出するために参照極４５が設置される。
これらの電極４２のそれぞれの端部は反応部４１から延設されて、係る電極４２のそれぞれの端部とコンタクトピン５１のそれぞれとが１対１で電気的に接続されていた。
すなわち、前記電極４２を構成する作用極４３及び対極４４及び参照極４５とコンタクトピン５１のそれぞれとが１対１で電気的に接続されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、センサ素子基板上のそれぞれの電極とコンタクトピンとは１対１に接続されているため、化学センサの感度性能は、センサ素子基板の感度性能に依存していた。
すなわち、前記コンタクトピンはセンサ素子基板と化学センサ本体とを電気的に接続する手段に過ぎなかった。
その結果として、化学センサにはセンサ素子基板の感度性能がそのまま出力されることとなり、感度の補正に複雑な手段を要するといった構造上の煩わしさが生じていた。
また、前記制限透過膜は、厚さを２０ｎｍ程度と非常に薄く形成しなければならず、その形成に要する制御が非常に困難なため、化学センサとしての感度特性がかなりばらついてしまうといった問題があった。
具体的には、同様に形成したセンサ素子（反応部）で同じ試料を測定した結果を表す図６が示すように、４０ｎＡ〜２２０ｎＡといった広い範囲にわたって出力されており、感度特性がかなりばらついてしまっていた。
これは、従来の化学センサがセンサ素子基板上の電極の一つ一つに作用極と対極と参照極とをそれぞれ割り当てた構成を有していたからである。
従って、化学センサとしての良品範囲をかなり広くしても歩留まりが悪く、製品の実効的なコスト上昇を招いていた。
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、部品点数を少なくすると共に、化学センサとしての出力精度を更に向上させる化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法を提供することを目的とする。
すなわち、センサ素子の感度性能の良品範囲を狭くすることができる化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法を提供することを目的とする。
また、センサ素子の出力のばらつきを抑え、検出回路及び制御回路等の外部周辺回路の設計性を高めることができる化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサカートリッジは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、一の配線導体に接続される作用極の表面積が可変とされたことを特徴とする。
【０００８】
係る構成とすることにより、一の配線導体に割り当てられる作用極の表面積を制御し、試料の検出結果を高精度に得ることができる。
一般に、反応部の出力レベルは作用極の表面積に比例し、対極の表面積には依存しないことから、センサ素子基板の出力レベルをより高精度とすることが可能となる。
【０００９】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサカートリッジは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、少なくとも一の配線導体と一以上の所定の作用極とが接続されてなるとともに、前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなることを特徴とする。
【００１０】
係る構成とすることにより、反応部に複数の作用極が設けられた場合、その本数に応じて反応部の出力レベルを制御することができる。
例えばこれは、反応部に３本の作用極と１本の対極が設けられ、配線基板に２本の配線導体が設けられた場合に、１本の配線導体と２本の作用極とを接続すると共に、１本の接続導体と１本又は２本の対極とを接続する構成である。
従って、異なる試料や同じ試料でもばらつきが生じやすい場合などにこの構成を適用して、試料の検出精度のばらつきを抑制することができる。
【００１１】
前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなる様にすることができる。
【００１２】
係る構成とし、接続部をセンサ素子基板及び配線基板に圧着することにより、センサ素子基板上の電極と配線基板相互を確実に接続することができる。
【００１３】
前記接続導体は一の配線導体と所定の数の作用極とを導通せしめる形状を有してなる様にすることができる。
【００１４】
係る構成とすることにより、作用極及び対極と配線導体とを選択的に接続することができる。
特に、作用極の表面積を適宜設定し、検出するべき試料に基づいた接続ができる。
【００１５】
前記接続導体の形状は反応部の感度性能に基づいて選択される様にしてもよい。
【００１６】
係る構成とすることにより、接続導体の形状を接続板毎に幾通りものパターンを形成し、反応部の感度性能に基づいて適したパターンの接続導体を有する接続板を選択することによって、感度性能の管理が容易となる。
【００１７】
前記センサ素子基板と配線基板とが一体に成形される様にすることができる。
【００１８】
一の配線導体に接続される電極は、作用極及び対極ともそれぞれ必ず一ずつあるため、センサ素子基板と配線基板とが一体に成形されたことにより、部品点数を減少させることができる。
また、この構成は、反応部に参照極が設けられても同様である。
【００１９】
前記センサ素子基板上の対極と配線基板上の一の配線導体とが一体に形成される様にしてもよい。
【００２０】
一の配線導体に接続される電極は、作用極及び対極ともそれぞれ必ず一ずつあるため、センサ素子基板上の対極と配線基板上の一の配線導体とが一体に形成されたことにより、より確実な接続が可能となり、接触不良等を未然に防ぐことができる。
【００２１】
前記接続板が可撓性である様にすることができる。
【００２２】
係る構成とすることにより、容易に接続板を設置することができ、化学センサカートリッジの組立性が向上する。
【００２３】
さらに前記課題を解決するために提供する本願に係る化学センサは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、一の配線導体に接続される作用極の表面積が可変とされたことを特徴とする。
【００２４】
係る構成とすることにより、一の配線導体に割り当てられる作用極の表面積を制御し、試料の検出結果を高精度に得ることができる。
【００２５】
さらに前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサは、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されると共に端部が外部に露出されてなるセンサ素子基板を内蔵した化学センサカートリッジと少なくとも二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵した化学センサ本体とからなり、少なくとも一の配線導体と二以上の所定の作用極とが接続されたことを特徴とする。
【００２６】
係る構成とすることにより、作用極の表面積を所定の範囲で設定することができることからその出力が増し、化学センサとしての感度を向上すると共に、感度を安定化させることができる。
【００２７】
前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなる様にしてもよい。
【００２８】
係る構成とすることにより、反応部に複数の作用極が設けられた場合、その本数に応じて反応部の出力レベルを制御することができる。
例えばこれは、反応部に３本の作用極と１本の対極が設けられ、配線基板に２本の配線導体が設けられた場合に、１本の配線導体と２本の作用極とを接続すると共に、１本の接続導体と１本又は２本の対極とを接続する構成である。
従って、異なる試料や同じ試料でもばらつきが生じやすい場合などにこの構成を適用して、試料の検出精度のばらつきを抑制することができる。
【００２９】
前記接続板上に形成された接続導体は一の配線導体と所定の数の作用極とを導通せしめる形状を有してなる様にすることができる。
【００３０】
係る構成とし、接続部をセンサ素子基板及び配線基板に圧着することにより、センサ素子基板上の電極と配線基板相互を確実に接続することができる。
【００３１】
前記接続導体は反応部の感度性能に基づいて選択される様にしてもよい。
【００３２】
接続導体は反応部の感度性能に基づいて選択されることにより、接続導体の形状を接続板毎に幾通りものパターンを形成し、反応部の感度性能に基づいて適したパターンの接続導体を有する接続板を選択することによって、感度性能の管理が容易となる。
【００３３】
前記接続板が可撓性である様にしてもよい。
【００３４】
接続板が可撓性であることにより、圧接するだけで接続板とセンサ素子基板若しくは配線基板との良好な電気的接続が実現する。
このため、化学センサカートリッジの組立性が向上する。
【００３５】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサを用いた試料の測定方法は、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を試料に含浸し、二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板に前記反応部の情報を導通することによって前記試料の情報を検知する化学センサを用いた試料の測定方法において、センサ素子の感度性能の初期評価を行い、その結果に基づいて一の配線導体に接続される作用極の数を設定することを特徴とする。
【００３６】
係る方法を採用することにより、センサ素子基板に応じて出力レベルをより高精度とすることが可能となる。
【００３７】
前記課題を解決するために提供する本願発明に係る化学センサを用いた試料の測定方法は、作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を試料に含浸し、二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板に前記反応部の情報を導通することによって前記試料の情報を検知する化学センサを用いた試料の測定方法において、一の接続導体が形成された接続板でセンサ素子の感度性能の初期評価を行い、その結果に基づいて前記一の接続導体が形成された接続板又は他の接続導体が形成された接続板を採用することを特徴とする。
【００３８】
係る方法を採用することにより、センサ素子基板に応じて出力レベルをより高精度とすることが可能となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る化学センサカートリッジの一実施の形態における内部の構成を示す上面図及び側面図である。
図１（ａ）に示すように、本発明に係る化学センサカートリッジの内部にはセンサ素子基板４０と、配線基板１１１と、接続板１０１とが設けられてなる。
センサ素子基板４０の表面には並列に四つの電極４２が設けられており、そのうち両端の電極４２ａ，４２ｄがそれぞれ作用極４３及び対極４４として用いられる。
その他の電極４２ｂ、４２ｃは、反応部の感度に応じて作用極４３又は対極４４として用いられる。
一方、配線基板１１１は、前記センサ素子基板４０と同様に絶縁性の基板よりなり、その表面には２本の配線導体１１２が互いに平行に形成されている。
接続板１０１は、可撓性の材質、例えばＦＰＣやＦＦＣ等に用いられるポリイミドやポリエステルからなり、その裏面には主に金属よりなる接続導体１０２が形成されている。
また、図１（ｂ）に示すように、接続板１０１は、その接続導体が形成された面とセンサ素子基板４０及び配線基板１１１上に設けられた電極及び配線導体とを対向させる態様でセンサ素子基板４０及び配線基板１１１に担持されている。
さらに、接続板１０１は、その接続導体１０２が形成された面とセンサ素子基板４０及び配線基板１１１上に設けられた電極４２及び配線導体１１２とを対向させる態様で圧接されていてもよい。
この接続導体１０２の形状としては、少なくとも一の配線導体１１２と作用極４３として設定された一以上の電極４２とが電気的に接続されると共に他の配線導体１１２と対極４４として設定された電極４２とが電気的に接続される形状であればよい。
具体的には、図１に示す電極４２のうち、作用極４３として電極４２ａが選択された場合、電極４２ａと配線導体１１２ａとが電気的に接続され、対極４４である電極４２ｄと配線導体１１２ｂとが電気的に接続されるように、接続板１０１上の接続導体１１２の形状が決定される。
このとき、前述したように、対極４４の表面積の変化は反応部の感度に依存しないことから、センサ素子基板４０上の任意の数の電極４２を対極４４として設定することができる。
従って、前述したように電極４２ａを作用極４３として設定した場合には、図２（ｃ）の様に接続導体１０２が形成された接続板１０１ｃが選択される。
また、センサ素子基板４０上の電極４２を露出することは反応部の感度を低下させる恐れもあることから、前記接続導体１０２の形状はセンサ素子基板４０上の各電極４２に接続されるように形成されることが望ましい。
例えば、図２（ｃ）は作用極４３として電極４２ａが選択された場合の接続導体１０２の形状を示し、図２（ａ）は作用極４３として電極４２ａ及び電極４２ｂが選択された場合の接続導体１０２の形状を示す。
また、前述の図２（ｂ）は作用極４３として電極４２ａ及び電極４２ｂ及び電極４２ｃが選択された場合の接続導体１０２の形状を示す。
図２（ａ）〜図２（ｃ）からも分かるように、対極４４と配線導体１１２ｂとを電気的に接続する接続導体１０２は作用極４３として選択された電極４２以外の電極４２が採用される。
さらに、センサ素子基板４０上に参照極４５を設置する場合においても、対極４４及び参照極４５に選択されるのはそれぞれ一の電極４２である。
【００４０】
次に、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における試料の測定方法について図面を参照して以下に説明する。
図３は、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における試料の測定結果を示すグラフである。
まず、濃度が既知である試料を用いて化学センサの初期値を測定する。
この初期値の測定は、例えば作用極４３として二の電極４２を選択して行われ、その場合の反応部のセンサ出力が初期値である。
例えば、電極４２ａ及び電極４２ｂを作用極とした場合の形態であり、接続板の選択としては図２（ａ）に示す様に接続導体１０２が表面に形成された接続板１０１ａが採用される。
その初期値が前記既知の濃度に基づいて所望の感度以下であれば、図２（ｂ）に示す三の電極、すなわち電極４２ａ、４２ｂ、４２ｃを作用極４３として選択する接続板１０１ｂが採用される。
また、前記初期値が所望の感度以上であった場合には、図２（ｃ）に示す一の電極、すなわち電極４２ａを作用極４３として選択する接続板１０１ｃが用いられる。
すなわち、作用極４３として選択される電極４２が決定されることで接続板１０１の選択がなされる。
【００４１】
この様にして例えば作用極４３の数を一つの電極４２から三つの電極に変化させることによって、出力された反応部のセンサ感度を示したグラフが図３である。
すなわち、少なくとも作用極４３を予め形成された電極４２として割り当てることなく、作用極４３の表面積を可変とすることによって反応部のセンサ感度を所定の範囲内に調整できる。
図３に示すように、反応部の感度は４０ｎＡ〜８０ｎＡの範囲内に収まることとなり、結果として反応部の感度のばらつきが解消されたこととなる。
ここで、図３は図６の測定値が作用極として三の電極を並列にしたものを初期値とした場合に、測定値が大きい場合には二の電極を並列にするか若しくは一の電極のみを採用して、感度の低い方（出力レベルの小さい方）に揃えた例である。
すなわち、出力レベルが８０ｎＡ〜１２０ｎＡのものは二の電極を作用極とし、１４０ｎＡ以上のものは一の電極を作用極とした例である。
また、各電極はそれぞれ同じ感度（同じ出力レベル）であるとする。
すなわち、並列にした電極のうち、特定の一つの出力レベルが大きかったりすると、並列にした他の電極を減らしても、出力レベルは大きいままであったりすることがあるので、初期値として並列にするそれぞれの電極毎の出力レベルを測定し、それらを組み合わせることで、センサ出力を所定の範囲内に収めることができる。
【００４２】
本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサにおいては、センサ素子基板４０と配線基板１１１とを一体に形成することも可能である。
係る構成をなすことによって、センサ素子基板４０及び配線基板１１１に対する接続板１０１の密着性、すなわち導電性を高めると共に、部品点数の削減によるコスト低下を実現できる。
また、センサ素子基板４０上に形成される対極４４及び参照極４５は、配線導体１１２と電気的に接続されてもその表面積が感度に影響を及ぼすことがないことから、予め接続されていてもよい。
【００４３】
また、本願発明者は特願平１１−３０７８３９号において、図４に示すような化学センサカートリッジを提案している。
この化学センサカートリッジ３は、センサ素子基板４０の少なくとも一部を化学センサカートリッジ３から露出させた構成をなしており、それによって、センサ素子基板４０が設置される空間の密閉性を高めた構造としている。
具体的には、図４の生化学センサカートリッジ３は、下部筐体３２と上部筐体３１とからなる。
下部筐体３２は、センサ素子基板４０が設置された底面部３２ａと側壁部３２ｂとからなり、上部筐体３１には厚さ方向に貫通した吸引孔１０２が形成され、下部筐体３２と上部筐体３１とが前記センサ素子基板４０を挟持してなる。
センサ素子基板４０の表面上には反応部４１が形成され、係る反応部４１は多層の有機薄膜で構成され、係る有機薄膜には試料の情報を外部に出力するための配線が設けられている。
また、センサ素子基板４０の一方の端部は外部に露出しており、その露出した部分には金属薄膜等が成膜されて電極４２を形成している。
下部筐体３２の側壁部３２ｂには外方に突出した接続部３４が形成されており、係る接続部３４及び側壁部３２ｂを貫通する導入流路１０１が形成されている。
すなわち、導入流路１０１の一方の端部は外方に突出してなる接続部３４に形成され、他方の端部とセンサ素子基板４０とが内部に形成されるように上部筐体３１と下部筐体３２とがセンサ素子基板４０を挟持している。
このとき、上部筐体３１と下部筐体３２とが挟持するのはセンサ素子基板４０のみであり、上部筐体３１及び下部筐体３２はセンサ素子基板４０上における反応部４１の未形成領域を挟持する態様をなす。
上部筐体３１には、その厚さ方向に貫通する吸引孔１０２が設けられており、係る吸引孔１０２は上部筐体３１の内面と下部筐体３２の内面とで形成された内部空間内（以下、セル３０とする）を加圧若しくは減圧するために吸引手段が接続される。
さらに、前記下部筐体３２に設けられた接続部３４には中空構造を有して円錐台形状の試料導入チップ１０３が取り付けられている。
この試料導入チップ１０３には、前記導入流路１０１と連結可能な試料導入流路１０８が形成され、係る試料導入流路１０８は、試料導入チップ１０３の先端から導入流路１０１を介してセル３０内に試料を流入させる態様をなす。
ここで、導入流路１０１はテーパ処理されていることが望ましく、係る形状をなすことによって、よりスムーズに試料をセル３０内に導入することができる。
また、生化学センサカートリッジ３は、上部筐体及び下部筐体がセンサ素子基板を挟持する構成に限られず、一体に形成された筐体にセンサ素子基板を嵌入させることによって、シール性を高めることが可能である。
さらに、試料の情報をより確実とするために、セル３０内部、特に上部筐体３１上及び試料導入チップ１０３内、すなわち接続部３４の先端部近傍に温度センサ（図示せず）が設置されてもよい。
【００４４】
この様な構成をなす化学センサカートリッジ３に本発明を適用することができる。
すなわち、化学センサカートリッジ３を装着する化学センサ本体（図示せず）の内部に配線基板１１１が設置された場合に、化学センサカートリッジ３と化学センサ本体との電気的な接続に前記接続板１０１を採用することができる。
詳しくは、化学センサカートリッジ３の外部に露出した電極４２と化学センサ本体の内部に設置された配線基板１１１とに前記接続板１０１を圧接した構成とすることができる。
従って、前記化学センサ本体に装着される化学センサカートリッジ３に対しても接続板１０１を適宜選択することができ、前述のように化学センサの感度を容易に調整することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサ並びにそれを用いた試料の測定方法によれば、反応部の感度の補正に複雑な手段を要するといった構造上の煩わしさを解消することができる。
また、試料の種類に応じて作用極の表面積を変化させることができるので、化学センサとしての感度特性のばらつきを未然に防ぐことができる。
従って、化学センサとしての良品範囲を広くすることなく歩留まりを向上させることができる。
また、高価なコンタクトピンを用いることがないため、部品点数を少なくし、実効的なコスト上昇を防ぐことができる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における構成を示す上面図である。
【図２】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態における接続板の構造を示す平面図である。
【図３】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの一実施の形態において行った試料の測定方法の結果を示すグラフである。
【図４】本発明に係る化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの他の実施の形態における構造を示す即断面図である。
【図５】化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサの従来の構成を示す図である。
【図６】従来の化学センサカートリッジ及びそれを備えた化学センサを用いて行った試料の測定方法の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１．化学センサ
３．化学センサカートリッジ
２０．基部
２１．表示部
２２．制御回路部
２３．コネクタ部
３１．上部筐体
３２．下部筐体
３３．開口部
３４．接続部
４０．センサ素子基板
４１．反応部
４２．電極
４３．作用極
４４．対極
４５．参照極
４６．機能性膜
５１．コンタクトピン
６０．両面テープ
１０１．接続板
１０２．接続導体
１１１．配線基板
１１２．配線導体
Claims (16)
- 作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、一の配線導体に接続される作用極の表面積が可変とされたことを特徴とする化学センサカートリッジ。
- 作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、少なくとも一の配線導体と一以上の所定の作用極とが接続されてなるとともに、前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなることを特徴とする化学センサカートリッジ。
- 前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなることを特徴とする請求項１に記載の化学センサカートリッジ。
- 前記接続導体は一の配線導体と所定の数の作用極とを導通せしめる形状を有してなる請求項２又は請求項３に記載の化学センサカートリッジ。
- 前記接続導体の形状は反応部の感度性能に基づいて選択される請求項２乃至請求項４の何れか一に記載の化学センサカートリッジ。
- センサ素子基板と配線基板とが一体に成形されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の化学センサカートリッジ。
- センサ素子基板上の対極と配線基板上の一の配線導体とが一体に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の化学センサカートリッジ。
- 前記接続板が可撓性であることを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか一に記載の化学センサカートリッジ。
- 作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を設けたセンサ素子基板と二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵し、一の配線導体に接続される作用極の表面積が可変とされたことを特徴とする化学センサ。
- 作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されると共に端部が外部に露出されてなるセンサ素子基板を内蔵した化学センサカートリッジと少なくとも二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板とを内蔵した化学センサ本体とからなり、少なくとも一の配線導体と二以上の所定の作用極とが接続されたことを特徴とする化学センサ。
- 前記電極と前記配線基板とを電気的に導通せしめる接続導体が表面に形成された接続板を前記センサ素子基板と前記配線基板とが担持してなることを特徴とする請求項１０に記載の化学センサ。
- 前記接続板上に形成された接続導体は一の配線導体と所定の数の作用極とを導通せしめる形状を有してなることを特徴とする請求項１１に記載の化学センサ。
- 前記接続導体は反応部の感度性能に基づいて選択されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の化学センサ。
- 前記接続板が可撓性であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３の何れか一に記載の化学センサ。
- 作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を試料に含浸し、二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板に前記反応部の情報を導通することによって前記試料の情報を検知する化学センサを用いた試料の測定方法において、センサ素子の感度性能の初期評価を行い、その結果に基づいて一の配線導体に接続される作用極の数を設定することを特徴とする化学センサを用いた試料の測定方法。
- 作用極として用いられる電極及び対極として用いられる電極を含んでなる少なくとも三以上の電極と多層の機能性膜とが絶縁性基板上に形成されてなる反応部を試料に含浸し、二以上の配線導体が表面に設けられた配線基板に前記反応部の情報を導通することによって前記試料の情報を検知する化学センサを用いた試料の測定方法において、一の接続導体が形成された接続板でセンサ素子の感度性能の初期評価を行い、その結果に基づいて前記一の接続導体が形成された接続板又は他の接続導体が形成された接続板を採用することを特徴とする化学センサを用いた試料の測定方法。
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