JP4345885B2 - バイオセンサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体試料中の特定成分を測定する測定装置に取り付けられるバイオセンサに関する。
【0002】
従来より、生体から採取した尿、血液、体液等の液体試料中の特定成分を希釈せずそのまま簡易に測定することができる使い捨て式のバイオセンサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。図8に示すように、このバイオセンサ100は、測定装置に着脱可能に取り付けられ、導入口101に接触させた血液等の液体試料を、毛細管現象を利用して保留空間部102に導入し、この液体試料の酵素反応による電気化学変化を電極部103、104で検出するものである。
【0003】
しかしながら、このバイオセンサ100は、導入口101に接触させた液体試料をスムーズに保留空間部102内へ流入させるために、導入口101とは別個に保留空間部102内の気体を外部へ抜くための排気口105を設けなければならず、その分バイオセンサの構成が複雑になる難点があった。
【0004】
【特許文献1】
特公平6−58338号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のバイオセンサに上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、保留空間部内の気体を抜く排気口を設けずとも、保留空間部に気泡を残さず、スムーズに液体試料を導入することができる構成簡素なバイオセンサを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先端部において基板とカバーとがスペーサにより間隔を隔てて対向配置され、該基板と該カバーと該スペーサの先端縁とにより形成された保留空間部に、酵素を含む反応部を備え、液体試料をセンサ先端側から該保留空間部内へ毛細管現象を利用して導入し、該液体試料と該反応部との酵素反応による電気化学変化を、測定極と対極とを含む電極部で検出するバイオセンサであって、
前記保留空間部において、前記スペーサの先端縁の片側にのみセンサ先端側へ突出する突出部を形成したことを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、前記スペーサの先端縁に入隅部が形成されていることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3を参照しながら、本発明の実施形態に係るバイオセンサ10について説明する。
【0009】
図1及び図2において、符号1で指示するものは、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂から成る電気絶縁性基板である。本実施形態の基板1は、長さ22mm、幅7mm、厚さ250μmの長板形状に形成され、その先端部は略半円形状に形成されている。
【0010】
符号2で指示するものは、上記基板1上に配設された電極部である。この電極部2は、基板1の長手方向に沿って略平行に配設された測定極21と対極22とから構成されている。本実施形態では、長さ21.7mm、幅1mm、厚さ25μmのポリイミドフィルムに白金膜をスパッタリング蒸着した2本の電極フィルムを0.5mm間隔で基板1上に接着剤で貼着して電極部2を構成している。
【0011】
符号3で指示するものは、上記電極部2を部分的に被覆するために基板1上に積層された電気絶縁性の被覆層である。この被覆層3は、略半円形状を成す先端部側に略長円形状の開口部31を備え、この開口部31により電極部2の先端側を露出させている。また、被覆層3は、基板1の後端側には積層されておらず、電極部2の後端側を露出させている。こうして、電極部2の先端側の露出部分が次述する反応部4と液体試料との酵素反応による電気化学変化を検出するための検出部とされ、また、電極部2の後端側の露出部分が測定装置に接続するための接続端子とされている。本実施形態では、先端部が略半円形状を成す長さ17mm、幅7mm、厚さ65μmのホットメルトフィルムを、被覆層3として基板1上に熱圧着して積層している。
【0012】
符号4で指示するものは、上記被覆層3の開口部31において電極部2の検出部上に配設された反応部である。この反応部4は、測定すべき液体試料の特定成分と反応する酵素と、酵素反応時の電子を授与する電子授与体とから構成されている。本実施形態では、酵素と電子授与体とを溶媒(例えば水)に溶解し、この溶液を開口部31に塗布し乾燥させることにより反応部4を構成している。
【0013】
符号5で指示するものは、上記被覆層3の先端の略半円形状部分を除いて被覆層3上に配設された電気絶縁性スペーサである。このスペーサ5の先端縁には、その幅方向の片側にのみセンサ先端15側へ突出する突出部51が形成されており、突出部51の根本部分に入隅部52が形成されている。本実施形態では、突出部51を除いた長さ13.5mm、幅7mm、厚さ150μmの両面に粘着層を備えたPET系フィルムを、スペーサ5として被覆層3上に積層している。
【0014】
符号6で指示するものは、上記スペーサ5上に配設された電気絶縁性カバーである。カバー6の先端部は、上記基板1の先端部よりも若干小さな略半円形状に形成されている。このカバー6の半円形状部分において、カバー6と基板1とがスペーサ5により所定間隔を隔てて対向配置されている。このことにより、センサ先端15側において、基板1上の被覆層3及び反応部4の上面と、カバー6の下面と、スペーサ5の先端縁とによって囲んだ保留空間部Sが形成されている。本実施形態では、長さ16.8mm、幅7mm、厚さ125μmの透明のPET系フィルムを、カバー6として、スペーサ5の上面に積層している。
【0015】
以上のように構成されたバイオセンサ10を用いて液体試料を測定するときは、まず、バイオセンサ10をその後端部で測定装置に取り付けた後、測定すべき液体試料をバイオセンサ10の先端15に接触させ、液体試料を毛細管現象を利用して保留空間部S内へ導入する。そして、保留空間部S内で液体試料の特定成分と反応部4とを酵素反応させ、その際の電気化学変化を電極部2で検出して液体試料中の特定成分を測定装置で測定するのである。
【0016】
このバイオセンサ10は、スペーサ5の先端縁の片側に突出部51を形成しているので、毛細管現象によりセンサ先端15側から流入した液体試料を、最初に突出部51に接触させることができる。そして、突出部51のぬれ性を利用して突出部51で、毛細管現象による液体試料の導入を促進させることができる。したがって、図3に示すように、センサ先端15側から流入した液体試料の前縁Fが突出部51に接触した後は、この液体試料を突出部51の側面に沿わせて片側から優先的に流入させることができ、保留空間部Sの気体を突出部51の反対側へ排出しながら(図3中の矢印C参照)、液体試料を保留空間部Sの全体にスムーズに導入することができる。
【0017】
しかも、気体が突出部51の反対側へ排出される際には、この排出気流Cによって、液体試料が突出部51以外の部分においてもスペーサ5と接触してしまい気泡を作ってしまうのを防ぐことができ、保留空間部Sに決して気泡を残すことなく液体試料を導入することができるのである。
【0018】
更にまた、バイオセンサ10は、突出部51の導入促進作用により突出部51に沿わせて片側から液体試料を導入できるので、保留空間部Sの奥部のスペーサ5に入隅部52が形成されていても、この入隅部52に気泡を残すことがない。したがって、バイオセンサ10によれば、従来のように、気泡残存のため入隅部の形成が制限されることもなく、入隅部の形成により容易に保留空間部Sの容量拡大を図ることができる。
【0019】
更にまた、バイオセンサ10は、センサ先端15側へ突出する突出部51によってカバー6を支えることができるので、基板1とカバー6との設定間隔を安定的に維持することができる。したがって、例えば、温度変化や外力等によりカバー6等が変形してしまうのを防ぐことができ、液体試料を規定量どおりに保留空間部Sへ導入することができ、測定誤差の少ない正確な測定が可能となる。
【0020】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明に係るバイオセンサはその他の形態でも実施することができる。
【0021】
例えば、図4及び図5に示すバイオセンサ20であっても良い。このバイオセンサ20は、スペーサ7及びカバー8に特徴を有する。その他の構成は上述したバイオセンサ10と同様であり、同符号を用いてその説明を省略する。
【0022】
バイオセンサ20のスペーサ7は、その先端縁の幅方向の両側に、センサ先端25側へ突出する突出部71がそれぞれ形成され、各突出部71の根本部分に入隅部72が形成されている。この変形例では、突出部71を除いた長さ13.5mm、幅7mm、厚さ150μmの両面に粘着層を備えたPET系フィルムを、スペーサ7として被覆層3上に積層している。
【0023】
カバー8は、その先端部が基板1の先端部よりも若干小さな略半円形状に形成されており、この略半円形状の先端縁にスリット状の切込み部81が形成されている。このカバー8がスペーサ7の上面に配設され、カバー8の半円形状部分でカバー8と基板1とがスペーサ7により所定間隔を隔てて対向配置されている。このことにより、センサ先端25側において、基板1上の被覆層3及び反応部4の上面と、カバー8の下面と、スペーサ7の先端縁とにより囲んだ保留空間部Sが形成されている。この変形例では、長さ16.8mm、幅7mm、厚さ125μmの透明のPET系フィルムを、カバー8として、スペーサ7の上面に積層している。そして、図5に示すように、切込み部81は、カバー8の先端縁幅方向の中央からスペーサ7の先端縁の幅方向中央部にまで達するように形成されている。
【0024】
バイオセンサ20は、カバー8の先端縁に切込み部81を形成しているので、突出部71がスペーサ7の先端縁の両側に形成されていても、液体試料を気泡を残さずスムーズに保留空間部Sに導入することができる。
【0025】
即ち、バイオセンサ20は、突出部71のぬれ性を利用して突出部71で毛細管現象による液体試料の導入を促進すると同時に、切込み部81の隙間を利用して切込み部81で毛細管現象による液体試料の導入を抑制することができる。したがって、図5に示すように、センサ先端25側から流入する液体試料は、その中央で切込み部81により流入が抑制されながら、その両側で突出部71により流入が促進されることになり、保留空間部S内の気体を切込み部81から排出しながら(図5中の矢印C)、液体試料を保留空間部S全体に気泡を残すことなくスムーズに導入することができるのである。
【0026】
なお、バイオセンサ20では、切込み部81をスペーサ7の先端縁にまで達するように形成して保留空間部Sの気体の排出を容易にしているが、本発明に係るバイオセンサは、勿論これに限定されるものではなく、例えば、図6に示すバイオセンサ30の切込み部82、又は図7に示すバイオセンサ40の切込み部83のようにスペーサ7の先端縁まで達していなくても良い。
【0027】
切込み部は、上述したように、その隙間で毛細管現象による液体試料の導入を抑制するだけでなく、保留空間部S内の気体を排出する役目も果たす。従って、図7に示すバイオセンサ40のように、センサ先端45側から流入した液体試料の前縁Fが、突出部71に接触してその流入が促進される際に、保留空間部Sが切込み部83で外部と連通しておりさえすれば、切込み部83の連通部分で保留空間部Sの気体を排出することができる。しかも、この排出気流Cによって、液体試料が切込み部83の連通部分を塞いでしまうのを防ぐことができるので、保留空間部Sに気泡を残すことなくスムーズに液体試料を導入することができるのである。これら切込み部82、83のように、切込み部を短く形成すれば、カバー8の変形に対する強度を保つことができ、液体試料のより正確な測定が可能となる。
【0028】
また、切込み部の形状についても種々の変更が可能であり、バイオセンサ40の切込み部83のように、その隙間間隔をその先端程、大きくして略V字形状に形成しても良い。このことで、液体試料の流入初期における流入抑制作用を大きくして気体排出の確実性を高めることができる。このように、本発明に係るバイオセンサは、例えば、液体試料の種類、保留空間部Sの容量、間隔等を考慮して切込み部の隙間の幅、長さ、形状等について種々の設計変更が可能である。
【0029】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内で当業者の知識に基づき種々の改良、変更、修正を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成しても、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。
【0030】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るバイオセンサによれば、保留空間部の奥部の片側に形成した突出部によって、毛細管現象による液体試料の導入を保留空間部の片側で促進させることができるので、従来のように、保留空間部内の奥部に気体を抜くための排気口を設ける必要がなく、頗る簡素な構成で保留空間部に気泡を残さずスムーズに液体試料を導入することができる。
【0031】
また、保留空間部の先端に形成した切込み部によって、毛細管現象による液体試料の導入を抑制するとともに、切込み部で保留空間部内の気体を排出することができるので、このことによっても、従来のように保留空間部内の奥部に気体を抜くための排気口を設ける必要がなく、頗る簡素な構成で保留空間部に気泡を残さずスムーズに液体試料を導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のバイオセンサの実施形態を示す図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)はA−A線断面図である。
【図2】 本発明のバイオセンサの分解斜視図である。
【図3】 本発明のバイオセンサの保留空間部へ液体試料を導入する際の導入過程を説明する部分平面図である。
【図4】 本発明のバイオセンサの実施変形例の分解斜視図である。
【図5】 本発明のバイオセンサの実施変形例の保留空間部へ液体試料を導入する際の導入過程を説明する部分平面図である。
【図6】 本発明のバイオセンサの他の実施変形例の保留空間部へ液体試料を導入する際の導入過程を説明する部分平面図である。
【図7】 本発明のバイオセンサの更に他の実施変形例の保留空間部へ液体試料を導入する際の導入過程を説明する部分平面図である。
【図8】 従来のバイオセンサを示す図であり、同図(a)は斜視図であり、同図(b)は分解斜視図である。
【符号の説明】
1 基板
2 電極部
21 測定電極
22 対極
3 被覆層
4 反応部
5 スペーサ
51 突出部
52 入隅部
6 カバー
7 スペーサ
71 突出部
72 入隅部
8 カバー
81 切込み部
10、20、30、40 酵素センサ
15、25、35、45 センサ先端
S 保留空間部
Claims (2)
- 先端部において基板とカバーとがスペーサにより間隔を隔てて対向配置され、該基板と該カバーと該スペーサの先端縁とにより形成された保留空間部に、酵素を含む反応部を備え、
液体試料をセンサ先端側から該保留空間部内へ毛細管現象を利用して導入し、該液体試料と該反応部との酵素反応による電気化学変化を、測定極と対極とを含む電極部で検出するバイオセンサであって、
前記保留空間部において、前記スペーサの先端縁の片側にのみセンサ先端側へ突出する突出部を形成したことを特徴とするバイオセンサ。 - 前記スペーサの先端縁に入隅部が形成されている請求項1記載のバイオセンサ。
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