JP4208879B2 - センサ - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、試料液中の特定成分の定量又は検知をするためのセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
体液をはじめとする試料液中の特定成分を検出するセンサとして、バイオセンサが知られている。
バイオセンサとは、微生物、酵素、抗体、DNA、RNA等の生物材料を、分子識別素子として応用したセンサである。すなわち、バイオセンサは、生物材料が特定成分を認識したときに起こる反応、例えば微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、発光等を利用することにより、試料液中に含まれる特定成分を定量したり、その存在を検知したりする。
【0003】
そして、各種バイオセンサのなかでも、酵素センサの実用化が進んでいる。例えば、グルコース、乳酸、コレステロール、アミノ酸等のセンサである酵素センサは、医療計測や食品工業等に利用されている。
こうした酵素センサは、例えば、試料液に含まれる特定の物質と酵素などとの反応により生成する電子によって電子伝達体を還元し、この電子伝達体の還元量を、測定器で電気化学的に計測することにより、試料液中に含まれる基質を定量する。
【0004】
このような試料液中の特定成分を測定するセンサを用いる際に、反応に本質的には不要な物質や反応に悪影響を与え得る物質等を試料液から取り除くことが必要となることがある。例えば、コレステロールセンサにおいて反応系に界面活性剤が含まれる場合は、試料液である血液から血球を取り除くことが必要となることがある。界面活性剤により血球が破壊され、血球内にあるグルタチオン等の還元性物質が反応に悪影響を及ぼすことがあるからである。
【0005】
具体的には、試料液が供給される開口部付近に、血球を除去するための濾過部を設ける構成をとることが多い。この濾過部の構成としては、例えば図6〜8に示すような3つの方式が提案されている。このとき濾過は、濾過部に設けたフィルタにより行われる。
【0006】
図6は、水平分離方式を示す模式図である。この図に示される方式では、フィルタの試料液が供給される側の端部(一次側端部)の近傍に試料液である血液を滴下して水平方向に濾過し、フィルタの濾過された試料液が漏出する側の端部(二次側端部)から血漿を滲み出させる(例えば、特許文献1参照)。
また、図7は、垂直分離方式を示す模式図である。この図に示される方式では、フィルタの一次側端部に血液を直接滴下して垂直方向に濾過し、血漿をフィルタの二次側端部の底面又はその近傍の端部から漏出させる。
【0007】
図8は、複合分離方式を示す模式図である。この図に示される方式では、フィルタの一次側端部に血液を直接滴下して垂直方向に濾過するとともに、水平方向においても濾過し、フィルタの二次側端部から血漿を漏出させる(例えば、特許文献2参照)。いずれの方式においても、好適なフィルタを用いることにより血球を反応系に到達する前に取り除くことができる。
【0008】
しかし、図6〜8いずれの方式を用いたセンサも、フィルタの一次側端部又はその付近に直接試料液を滴下しなければならず、この構成に起因して以下のような問題を有する。
第1に、測定に適切な量の試料液を規定して濾過部に供給することが困難である。そのため濾過部へ供給される試料液の量に過不足が生じやすい。第2に、フィルタに適切なスピードで順次試料液を供給することが困難である。そのため、濾過部の濾過性能に応じたスピードで試料液が供給されないことが起こり得る。これらの第1及び第2の問題を有する結果、濾過部の機能が十分に発揮されず、測定精度の低下、同時再現性の低下、測定時間の増加を招いている。
【0009】
第3に、試料液の滴下時にユーザはセンサを略水平に保つ必要がある。また、ユーザが指先から血液を滴下する際は、滴下すべき位置に血液を正確に滴下しなければならない。すなわち、ユーザの操作性の観点からもさらなる改善が必要とされている。
例えば、特許文献3には、逆円錐台形の試料液供給口を備えたバイオセンサが提案されているが、この場合も上記第3の問題は解消できない。また、滴下した試料液が少量である場合には、この試料液が逆円錐台形の部分に付着して、適切に濾過部にまで達しないという問題もある。
【特許文献1】
国際公開第02/054054A1号パンフレット
【特許文献2】
国際公開第02/095385A1号パンフレット
【特許文献3】
国際公開第03/074999A1号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
そこで、本発明は、略水平に保たなくても試料液を迅速かつ簡便にフィルタに供給することができ、さらに少量の試料液であっても、迅速かつ簡便にフィルタの中心部に供給することができるセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決する本発明は、濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記反応部は基板上に設けられており、前記供給手段は前記試料液を前記基板に対して略水平方向に吸引し、
前記濾過部は、前記供給手段から供給された前記試料液を前記基板に対して略垂直方向に濾過する。
【0012】
上記課題を解決する本発明は、濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記供給手段は、前記試料液が供給される第1の開口部、前記試料液を前記濾過部に供給する第2の開口部、及び前記第1の開口部と前記第2の開口部とを連通する空間部を有し、
前記第1の開口部に供給された試料液が前記第2の開口部に吸引されるように、前記供給手段に空気孔が配置されており、
前記空気孔は、前記供給手段の前記第2の開口部から見て、前記第1の開口部と反対側に配置されており、
前記供給手段は、第1のカバーと、スペーサーと、第2のカバーを含み、
前記第2の開口部は前記第2のカバーに設けられ、
前記スペーサーによって前記第1の開口部及び前記空気孔が形成されている。
前記第2の開口部の最大幅が、前記空間部の最小幅以上であるのが好ましい。
【0013】
上記課題を解決する本発明は、濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記供給手段は、前記試料液が供給される第1の開口部、前記試料液を前記濾過部に供給する第2の開口部、及び前記第1の開口部と前記第2の開口部とを連通する空間部を有し、
前記第1の開口部に供給された試料液が前記第2の開口部に吸引されるように、前記供給手段に空気孔が配置されており、
前記空気孔は、前記供給手段の前記第2の開口部から見て、前記第1の開口部と反対側に配置されており、
前記空間部が、前記第1の開口部から前記第2の開口部に向かって狭くなっている。
また、前記空間部が、前記空気孔から前記第2の開口部に向かって狭くなっているのが好ましい。
【0014】
上記課題を解決する本発明は、濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記供給手段は、前記試料液が供給される第1の開口部、前記試料液を前記濾過部に供給する第2の開口部、及び前記第1の開口部と前記第2の開口部とを連通する空間部を有し、
前記第1の開口部に供給された試料液が前記第2の開口部に吸引されるように、前記供給手段に空気孔が配置されており、
前記空気孔は、前記供給手段の前記第2の開口部から見て、前記第1の開口部と反対側に配置されており、
前記濾過部は、フィルタにより前記試料液を濾過し、前記第2の開口部の断面積が、前記フィルタの断面積より小さい。
【0015】
前記第2の開口部の断面が、前記フィルタの断面と相似であるのが好ましい。
前記空間部の前記第1の開口部から前記第2の開口部までの体積が、前記フィルタの空隙部の体積と前記反応部の空間体積とを合わせた体積以上であるのが好ましい。
前記反応部に第2の空気孔を有するのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
上記の問題を解決するために、本発明のセンサにおいては、所定の構造及び機能を有する供給手段によって試料液を濾過部に供給して濾過し、前記濾過部で濾過された試料液を、当該試料液と反応する試薬を有する反応部へ供給する。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の以下に示す実施の形態及び各図面は本発明を特に限定するものではない。
【0017】
発明の概要:
本実施の形態に係るセンサの各部の詳細な説明に先立ち、図1に示すセンサ1の分解斜視図を用いてこのセンサ1の概要を説明する。図1に示すように、センサ1は、供給手段2、濾過部3、反応部4を備えている。このセンサ1は、濾過部3に試料液を供給する供給手段2を有している点で従来のセンサと大きく異なる。試料液は直接濾過部に供給されるのではなく、供給手段2を介して濾過部3に供給される。
【0018】
この供給手段2は、キャピラリ構造をとり、毛細管現象によって試料液を濾過部3に供給するようになっている。ここで、「毛細管現象」とは、細い管を液体中に立てたとき、管内表面に対する液体の付着力と表面張力との作用で、管内の液体面が他の水平面より高くなる又は低くなる現象をいう。
この毛細管現象によって、試料液は迅速に濾過部3へ供給される。この試料液の量は、供給手段2によって規定されるので、過剰の試料液が濾過部3に供給されることを防止できる。また、濾過部3のうち、試料液が供給される部分は、供給手段2と濾過部3との位置関係によって規定することができるので、濾過部3の不適切な場所に試料液が供給されることを防止できる。
【0019】
以上により、濾過部3の濾過機能の低下を防止することができる。また、反応部4に到達する試料液が適切に濾過されることで、反応部4における試薬との反応が適切に進み、センサ1の測定精度や同時再現性が向上する。
ここで、本実施の形態におけるセンサ1においては、試料液として、例えば血液(全血液の場合と、血漿や血清等の無細胞成分の場合とのいずれの場合をも含む)、間質液、皮膚液、汗、涙、尿等の生体液等を用いることができ、また、試料液中の被検物質として、例えばグルコース、コレステロール、乳酸等を用いることができる。
とりわけ、センサ1は、人体の血液中のコレステロール、グルコース、乳酸の定量に適している。ここでは、人体の血液中に含まれるコレステロールの定量を例にとって、センサ1の構成をより具体的に説明する。
【0020】
センサの構成:
図1に示すように、センサ1においては、供給手段2、濾過部3及び反応部4が、センサ1の厚み方向にこの順番で積層されている。ここで、図に示すZ方向をセンサ1の厚み方向とする。また、X方向をセンサ1の長さ方向とし、Y方向をセンサ1の幅方向とする。なお、濾過方式としては、垂直分離方式を採用している。
【0021】
供給手段2は、第1のカバー(キャピラリーカバー)20と、フィルタに繋がる第2の開口部231が形成された第2のカバー(フィルターカバー)21と、2つのスペーサー(キャピラリースペーサー)22とで構成されている。2つのスペーサー(キャピラリースペーサー)22によって、第1のカバー20と第2のカバー21との間に、試料供給部となる第1の開口部230と、空気孔232と、第1の開口部230及び空気孔232を有する空間部23とが形成される。
【0022】
供給手段2は、後述するように第1の開口部230に供給された試料液が、毛細管現象で第2の開口部231に吸引されるのに適した形状となっている。
第1のカバー20、第2のカバー21及びスペーサー22を構成する材料としては、保存時及び測定時に充分な剛性を有する材料を用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、及び飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、ならびに尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
【0023】
また、これらの構成部材には、それぞれ異なる部材を用いてもよいし、同一の部材で形成してもよい。例えば、第1のカバー20、第2のカバー21及びスペーサー22を同一部材で構成し、かつこれらを一体に形成してもよい。
濾過部3は、第2のカバー21と、フィルタ用の連結孔400及び第2の空気孔401が形成された反応部カバー40との間に、フィルタスペーサー30及び円柱状のフィルタ31を配置することで構成されている。フィルタスペーサー30は、フィルタ31を直接保持するための突起状のフィルタ保持部300を有している。このフィルタ保持部300と、第2のカバー21、反応部カバー40とにより、フィルタ31が保持される。フィルタ31が保持された状態では、第2の開口部231と連結孔400との間の空間に、フィルタ31の周囲を一回りする空間である空隙部32が形成される。
【0024】
フィルタ31の材質としては、ガラス、紙又はポリエステルの不織繊維等を用いることができる。また、フィルタ31の有する孔のサイズは、血球が通過しない程度に設計される。より具体的には、後述する試料液供給路440全体が血漿で満たされるだけの量の血液がフィルタ31を通過し、それでもなお血球がフィルタ31の二次側端部に達しない程度に、血漿と血球との流通抵抗の差が形成されるように前記孔のサイズを設計する。フィルタスペーサー30及びフィルタ保持部300には、上述のスペーサー22等と同様に、保存及び測定時に十分な剛性を有する材料を用いることができる。
【0025】
反応部4は反応部カバー40と、基板43と、反応部スペーサー44とで構成される。反応部カバー40と、作用電極41及び対電極42を含む一対の電極(電極系)が配置された基板43との間に、空隙部を有する反応部スペーサー44を介在させることで、試料液供給路440を形成する。すなわち、試料液供給路440は、反応部スペーサー44の空隙部と反応部カバー40の連結孔400とで構成される空間である。
【0026】
この試料液供給路440には、試薬が配置される。試薬は、電極系上又はその近傍の位置に、試薬層として配置してもよい。又は、作用電極41、対電極42を構成する導電性材料と混合して、電極内部に保持しても良い。電極系上に試薬層を配置する場合は、この試薬層の剥離を抑制するために、試薬層に接する形で親水性高分子層を形成することが好ましい。本実施の形態においては、後述するように電極系上に試薬層を配置する構成とする。
【0027】
基板43、反応部スペーサー44及び反応部カバー40は、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性材料で形成されている。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、及び飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、並びに尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
【0028】
作用電極41及び対電極42は、基板43の表面にパラジウム等の導電性材料をスパッタリングした後、レーザでトリミングすることにより形成される。このパターン形状と、反応部スペーサー44に設けた空隙部により、電極面積が規定される。作用電極41及び対電極42としては、パラジウム、金、白金、カーボン等の一般的に用いられる導電性材料を用いることができる。
以上の各構成部材は、図1で示した一点鎖線の位置関係でもって重ね合わせられる。このように重ね合わせて得られるセンサ1の斜視図を図2に示す。また、図3に、図2におけるセンサ1のA−A断面図を示す。なお、図1においては試薬層46は省略した。
【0029】
図3に示すように、試料液供給路440内に試薬層46が配置されている。試薬層46は、第1の試薬層460、第2の試薬層461及び親水性高分子を含む親水性高分子層462を備えている。また、第1の試薬層460は、酸化還元酵素を含み、反応部カバー40の下面側に形成されている。第2の試薬層461は、電子伝達体を含み、基板43の電極系上に形成されている。そして、この第2の試薬層461を覆うように、親水性高分子層462が形成されている。
【0030】
第1の試薬層460に含まれる酸化還元酵素としては、コレステロールの酸化反応を触媒する酵素であるコレステロールオキシダーゼまたはコレステロールデヒドロゲナーゼと、コレステロールエステルをコレステロールに変化させる過程を触媒する酵素であるコレステロールエステラーゼとを用いることができる。これにより、血漿中の総コレステロール値を測定することができる。
【0031】
ここで、コレステロールエステラーゼの酵素反応の進行は非常に遅いため、適切な界面活性剤を添加することが好ましい。この界面活性剤としては、n−オクチル−β−D−チオグルコシド、ポリエチレングリコールモノドデシルエーテル、コール酸ナトリウム、ドデシル−β−マルトシド、ジュークロースモノラウレート、デオキシコール酸ナトリウム、タウロデオキシコール酸ナトリウム、N,N−ビス(3−D−グルコンアミドプロピル)デオキシコールアミド、およびポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテルなどから選択することができる。
第2の試薬層461に含まれる電子伝達体としては、例えば、フェリシアン化カリウム、p−ベンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、及びフェロセン誘導体等並びにこれらの2種以上の組み合わせを用いることができる。
【0032】
親水性高分子層462を形成する親水性高分子としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸、ゼラチン及びその誘導体、ポリアクリル酸及びその塩、ポリメタアクリル酸及びその塩、スターチ及びその誘導体、並びに無水マレイン酸またはその塩の重合体等が挙げられる。なかでも、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びヒドロキシプロピルセルロースが好ましい。
【0033】
供給手段の詳細な形状:
図4を用いて供給手段2の構造を詳細に説明する。図4は、図1〜3に示すセンサ1の供給手段2の部分を、第1のカバー20を除いて上から矢印Zの方向に見た場合の図である。すなわち、図4においては、第2のカバー21、2つのスペーサー22、第2の開口部231、第2の開口部231から見えるフィルタ31が認められる。
【0034】
供給手段2は、第1の開口部230と第2の開口部231とを有する空間部23からなるトンネル構造を持つ。第1の開口部230と空気孔232とは、互いに供給手段2の反対側に位置する。そして、2つのスペーサ22と、第1のカバー20および第2のカバー21とによって、図4のAで示される領域に毛細管現象を発現するキャピラリースペースが形成され、その下部にフィルタに繋がる第2の開口部231が位置する。この構造により、第1の開口部230から空間部23に供給された試料液は、空気孔232へ向かう方向に吸引され、第2の開口部231の上面へと達する。ここで、第2の開口部231の上面は、後述するように第2の開口部231とスペーサー22とにより規定される。
【0035】
第2の開口部231に達した試料液は、第2の開口部231を通ってフィルタ31の一次側端面へと供給される。第1の開口部230に供給された試料液が第2の開口部231へと吸引されフィルタ31に供給される動きは、主として毛細管現象により支配される。そして、試料液の吸引を迅速かつ的確に行うために、供給手段2の構造は領域Aで毛細管現象を発現し得る構造であればよいが、以下の条件(a)〜(c)を満たすことが好ましい。
【0036】
(a)図4に示すように、供給手段2の空間部23は、第1の開口部230から領域Aに向かって狭くする。また、供給手段2の空間部23は、空気孔232から領域Aに向かって狭くする。すなわち、第1の開口部230および空気孔232から第2の開口部231に向かって空間部23が狭くなるように、スペーサ22の形状をくびれ形状に設計するのが好ましい。第1の開口部230の幅W1及び空気孔232の幅W2は、空間部23の領域Aにおける壁の最小幅W3より大きいことが好ましい。また、この壁の幅が最小となる位置に、第2の開口部231の中心が位置することが好ましい。以上により、第1の開口部230から空間部23に供給された試料液が迅速に第2の開口部231に吸引される。
【0037】
(b)第1の開口部230から第2の開口部231の上面中央部までの距離L1は、空気孔232から第2の開口部231の上面中央部までの距離L2以上であることが好ましい。これにより第1の開口部230から空間部23に供給された試料液が迅速に第2の開口部231に吸引される。
【0038】
(c)第2の開口部231の最大径φ1は、空間部23の領域Aにおける壁の最小幅W3以上であることが好ましい。第2の開口部231の上面には、第2の開口部231とスペーサー22とにより規定される領域Aが位置する。このような構造により、試料液が領域Aの壁の側面を伝って迅速に第2の開口部231に供給され、第2の開口部231の外周部のみに試料液が供給されることを防止することができる。
【0039】
また、第2の開口部231の最大幅φ1が、第2の開口部231の中心から空気孔232までの距離L2以下であるのが好ましい。この条件が満たされない場合には、毛細管現象によって第2の開口部231に入っていく試料液が、空気孔232側から外部に出てしまうおそれがあるからである。
また、第2の開口部231と、フィルタ31に関しては、以下の(d)および(e)の条件を満たすことが好ましい。
【0040】
(d)第2の開口部231の面積は、フィルタ31の一次側端面の横断面積以下であることが好ましい。そして、第2の開口部231をフィルタ31に投影した場合に、その投影部分(開口部分)がフィルタ31に含まれるように配置することが好ましい。本実施の形態においては、第2の開口部231の直径φ1が、フィルタ31の直径φ2以下とする。また、第2の開口部231の中心とフィルタ31の中心とが、図1〜3において示すZ軸方向において、一致するように第2の開口部231およびフィルタ31を配置する。このように配置することで、試料液は、フィルタ31の一次側端面に確実に供給される。そのため、試料液がフィルタ31を通らず、濾過されることなしに反応部4に到達することを防止することができる。
【0041】
(e)第2の開口部231の形状とフィルタ31の一次側端面の断面形状とは、相似であることが好ましい。本実施の形態においては、いずれも円形である。このようにすることで、フィルタ31の一次側端面に、満遍なく試料液が供給され、フィルタ31の濾過機能を十二分に利用することができる。
【0042】
以上の条件(a)〜(e)を組み合わせることで、供給手段2の毛細管現象による試料液の吸引及びフィルタ31への供給が、迅速かつ的確に行われる。上記の条件(a)〜(e)を全て満たすように供給手段2を設計するのが好ましいが、これらのうちのいずれか一つの条件を満たすように供給手段2を設計しても構わない。
例えば、図5に示すように、供給手段2のスペーサー22を直方体形状とし、第1の開口部230から空気孔232までの空間部を直方体の形状としてもよい。この場合は、上記条件(b)〜(e)が満たされることになる。
【0043】
このように供給手段2の空間部の形状を変化させることにより、フィルタ31へ供給する試料液の量を規定することができる。また、このとき、第1の開口部230から第2の開口部231が設けられている部分までの空間部の体積は、フィルタ31の空隙部の体積と反応部(試料液供給路440)の空間の体積の合計体積以上であることが好ましい。
以上のように供給手段2を構成することで、フィルタ31へ供給する試料液の供給スピード及び供給量、フィルタ31の一次側端面への滴下位置を規定することができる。これにより、フィルタ31の濾過機能を十二分に利用することができ、血球を迅速かつ的確に濾過することができる。
【0044】
測定動作:
本発明に係るセンサ1を用いた血液中のコレステロールを測定する例を、図3を用いて説明する。ユーザは、第1の開口部230へ血液を点着する。第1の開口部230は、センサ1の側面に位置する。したがって、例えば、指先から血液採取する場合は、センサ1の側面に位置する第1の開口部230へ指先を接触させればよい。また、本発明によれば、毛細管現象によって試料液である血液がフィルタ31に供給されるため、必ずしもセンサ1を略水平に保持している必要もない。したがって、血液を濾過部に直接滴下する従来の場合と比べて操作性が向上する。
【0045】
第1の開口部230へ点着した血液は、供給手段2の内部に毛細管現象により吸引される。第1の開口部230から空気孔232の方向(基板43に対して略水平方向)へ吸引された血液は、第2の開口部231を通り、フィルタ31の一次側端面からフィルタ31の内側に浸透し、基板43に対して略垂直方向に濾過される。
フィルタ31内では、血球の浸透速度は、液体成分である血漿の浸透速度より遅く、血球はフィルタ31内にとめ置かれ、血漿はフィルタの二次側端面から染み出す。染み出した血漿は、試料液供給路440に供給される。この血漿は、毛細管現象により、連結孔400から第2の空気孔401の方向に吸引され、試薬層46を溶解しながら試料液供給路440を満たす。この状態で血液の流動が停止する。
【0046】
血漿及び試薬は次のような化学反応をする。すなわち、血漿中のコレステロールエステルは、第1の試薬層460に含まれるコレステロールエステラーゼを触媒として、コレステロールへと変化する。第1の試薬層460に含まれる界面活性剤により、この反応は迅速に進む。そして、このコレステロールと血漿中に最初から含まれるコレステロールは、第1の試薬層460に含まれるコレステロールオキシターゼまたはコレステロールデヒドロゲナーゼを触媒としてコレステノンに変化する。このとき、第2の試薬層461に含まれる電子伝達体が還元される。例えば、電子伝達体としてフェリシアン化カリウムを用いたときは、このフェリシアン化カリウムは、フェロシアン化カリウムに還元される。
【0047】
一定時間経過後、測定器を用いて作用極41と対極42との間に電圧を印加し、この電子伝達体を電気化学的に酸化する。このとき得られる電流値を測定することで、血液中のコレステロールを定量することができる。
上述したように供給手段2を設けることで、フィルタ31の濾過機能を十二分に発揮させることができ、血液は迅速かつ的確に濾過され、血球はフィルタ31内にとめ置かれ、血漿のみが試料液供給路440に供給される。すなわち、血球が試料液供給路440に進入することが防止できる。そのため、第1の試薬層460に含まれる界面活性剤により、血球破壊が生じ血球内にあるグルタチオン等の還元性物質が反応に悪影響を及ぼすことが防止できる。これにより、測定精度及び同時再現性が向上する。
【0048】
その他:
本発明に係るセンサは、上記実施の形態に示したセンサ1に限定されるものではなく、試料液を供給手段により濾過部に供給して濾過し、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部へ供給する構成であればよい。以下、その他の構成要件について例示する。
【0049】
供給手段、濾過部、反応部の位置関係は適宜変更することができる。例えば、濾過方式については、垂直分離方式は、濾過に重力を用いるため濾過距離が短く迅速に濾過が可能であること、試料液供給路にフィルタが進入しないためフィルタが反応系に及ぼす影響が小さいこと等の利点があり好ましい。しかし、供給手段、濾過部、反応部の位置関係を変化させることで、水平分離方式又は複合分離方式等の濾過方式を採用しても構わない。
【0050】
供給手段の構造は、毛細管現象により試料液を濾過部に吸引することが可能な構造であればよい。例えば、空気孔は供給手段に設けずに濾過部に設けてもよい。
濾過部は、試料液を濾過する機能を有していればよい。フィルタを用いる場合は、1つのフィルタを用いてもよく、2つ以上のフィルタを用いてもよい。フィルタの形状や材質も濾過機能を低下させない程度に適宜設定可能である。
【0051】
反応部における試薬については、測定対象物質に応じて、適当な酸化還元酵素を選択することで、コレステロール以外にも、血糖値、乳酸値等を測定することができる。たとえば、酸化還元酵素としては、グルコースオキシダーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレステロールエステラーゼ、キサンチンオキシダーゼ、及びアミノ酸オキシダーゼ等を用いることができる。
【0052】
反応部における電極系は、上記実施の形態では2電極方式を示しているが、さらに参照電極を加えた3電極方式としてもよい。3電極方式のほうが、2電極方式よりも正確な測定が一般に可能である。さらには、反応部において、電気化学的な方法ではなく、光学的な方法で、測定物質を定量または存在を検知してもよい。例えば、試薬として、酵素反応により変色する色素を用いることができる。そして、この色素の色の変化を光学的に測定して、測定物質の含有量を定量してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0053】
上記実施の形態の説明では、試料液が血液であり、測定対象物質が血漿中の成分である例について述べたが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。測定対象も血液などの体液成分に限定されるものではなく、本発明に係るセンサは、例えば、微生物やその死骸、汚泥などで濁った湖沼の水質をその場で測定する測定装置への適用などが可能である。
【0054】
例えば、図1の供給手段2及び濾過部3のみを有するセンサを作製し、濾過部のスペーサ30の底部に粘着剤を設ければ、既存のポータブル測定器(例えば(株)堀場製作所製のB-211型等のpHメータ)の測定部に貼り付けて用いることができる。この場合、濁った湖沼の水に前記供給手段および濾過部を接触させることで、前記水を試料液として吸引、濾過し、濾過された試料液を測定器の測定部分(電極など)に供給することができる。
本発明に係るセンサによれば、適切な量の試料液を迅速かつ簡便にフィルタに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の一実施の形態に係るセンサの分解斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係るセンサの斜視図である。
【図3】本発明の一実施の形態に係るセンサのA−A断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態に係るセンサの供給手段を示す概略図である
。
【図5】本発明の一実施の形態に係るセンサの供給手段を示す概略図である
。
【図6】水平分離方式により血液を分離するフィルタの概略断面図である。
【図7】垂直分離方式により血液を分離するフィルタの概略断面図である。
【図8】複合分離方式により血液を分離するフィルタの概略断面図である。
【符号の説明】
【0056】
1 センサ
2 供給手段
3 濾過部
4 反応部
20 第1のカバー
21 第2のカバー
22 スペーサー
23 空間部
30 フィルタスペーサー
31 フィルタ
32 空隙部
40 反応部カバー
41 作用電極
42 対電極
43 基板
44 反応部スペーサー
46 試薬層
230 第1の開口部
231 第2の開口部
232 空気孔
300 フィルタ保持部
400 連結孔
401 第2の空気孔
440 試料液供給路
460 第1の試薬層
461 第2の試薬層
462 親水性高分子層
Claims (8)
- 濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記反応部は基板上に設けられており、前記供給手段は前記試料液を前記基板に対して略水平方向に吸引し、
前記濾過部は、前記供給手段から供給された前記試料液を前記基板に対して略垂直方向に濾過する、センサ。 - 濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記供給手段は、前記試料液が供給される第1の開口部、前記試料液を前記濾過部に供給する第2の開口部、及び前記第1の開口部と前記第2の開口部とを連通する空間部を有し、
前記第1の開口部に供給された試料液が前記第2の開口部に吸引されるように、前記供給手段に空気孔が配置されており、
前記空気孔は、前記供給手段の前記第2の開口部から見て、前記第1の開口部と反対側に配置されており、
前記供給手段は、第1のカバーと、スペーサーと、第2のカバーを含み、
前記第2の開口部は前記第2のカバーに設けられ、
前記スペーサーによって前記第1の開口部及び前記空気孔が形成されている、センサ。 - 濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記供給手段は、前記試料液が供給される第1の開口部、前記試料液を前記濾過部に供給する第2の開口部、及び前記第1の開口部と前記第2の開口部とを連通する空間部を有し、
前記第1の開口部に供給された試料液が前記第2の開口部に吸引されるように、前記供給手段に空気孔が配置されており、
前記空気孔は、前記供給手段の前記第2の開口部から見て、前記第1の開口部と反対側に配置されており、
前記空間部が、前記第1の開口部から前記第2の開口部に向かって狭くなっている、センサ。 - 前記空間部が、前記空気孔から前記第2の開口部に向かって狭くなっている請求項3記載のセンサ。
- 前記第2の開口部の最大幅が、前記空間部の最小幅以上である請求項2記載のセンサ。
- 濾過部と、毛細管現象によって試料液を前記濾過部に供給する供給手段と、前記濾過部で濾過された試料液と反応する試薬を有する反応部とを含むセンサであって、
前記供給手段は、前記試料液が供給される第1の開口部、前記試料液を前記濾過部に供給する第2の開口部、及び前記第1の開口部と前記第2の開口部とを連通する空間部を有し、
前記第1の開口部に供給された試料液が前記第2の開口部に吸引されるように、前記供給手段に空気孔が配置されており、
前記空気孔は、前記供給手段の前記第2の開口部から見て、前記第1の開口部と反対側に配置されており、
前記濾過部は、フィルタにより前記試料液を濾過し、前記第2の開口部の断面積が、前記フィルタの断面積より小さい、センサ。 - 前記第2の開口部の断面が、前記フィルタの断面と相似である請求項6記載のセンサ。
- 前記空間部の前記第1の開口部から前記第2の開口部までの体積が、前記フィルタの空隙部の体積と前記反応部の空間体積とを合わせた体積以上である請求項7記載のセンサ。
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