JP4873174B2

JP4873174B2 - バイオセンサ

Info

Publication number: JP4873174B2
Application number: JP2007174165A
Authority: JP
Inventors: 秀樹佐藤
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2027-07-02
Also published as: JP2009014394A

Description

本発明は、検体中の基質成分量を測定することによって定量分析できるバイオセンサに関する。

従来から、検体の血糖値等を測定するバイオセンサが案出されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。このバイオセンサによれば、供給口から導入された血液等に反応部が反応した時の作用電極及び対向電極間の電流値を測定することによって、血糖値等を測定できる。

特公平０８−０１２０８号公報国際公開第２００４／０１７０５７号パンフレット

バイオセンサによる血糖値等の測定時には、バイオセンサが計測表示器のセンサ取り付け開口部に挿入されることとなるが、バイオセンサは消耗品であるため、測定後には、計測表示器から取り外されて、廃棄処分される。

ここで、測定後にバイオセンサを計測表示器から取り外す作業は、人の手によってバイオセンサを把持しながら行われていたため、バイオセンサに付着した血液からＣ型肝炎やヒト免疫不全症候群等に感染する恐れがあり、バイオセンサの取り外し作業は、手袋をして行う等、細心の注意を払って行われていた。

また、近年の技術開発によって小型化が進んだバイオセンサでは、バイオセンサに付着した血液等が手に付着する危険性が一段と高まったのに加え、バイオセンサの計測表示器への取り付けや取り外しといった作業性、取扱性も悪化している。特に、高齢者や指先での細かい作業を苦手とする人にとっては、小型のバイオセンサを計測表示器に取り付ける作業や、手に血液等が付着することなくバイオセンサを取り外す作業は、非常に困難を極める。

そこで本願発明者は、上記の問題点に鑑み、計測表示器への取り付け及び取り外し作業を容易に行うことができ、また、取り外し作業の際には、バイオセンサに付着した血液等が手に付着し難いバイオセンサを提供するべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に至ったのである。

即ち、本発明は、検体中の基質成分量を測定するバイオセンサであって、絶縁体から成る基板、該基板上に設けられた作用電極、該作用電極と一定間隔を空けて設けられた対向電極、該作用電極及び該対向電極上に設けられた反応部、及び検体を該反応部まで導入する供給口、を備えるセンサ部と、絶縁体から成る支持基板、絶縁体から成り、該支持基板に延設された延設基板、該支持基板上に、該支持基板と該延設基板との境界部から該支持基板縁部まで延びる支持部側作用電極、及び該支持部側作用電極と一定間隔を空けて、該境界部から該支持基板縁部まで延びる支持部側対向電極、を備える支持部と、を含んで構成され、前記作用電極及び前記対向電極が、前記支持部側作用電極及び前記支持部側対向電極に各々接続され、且つ少なくとも前記供給口が前記支持基板から突出した状態で、前記センサ部が前記支持部に装着されたことを特徴とする。

さらに、かかるバイオセンサにおいて、前記センサ部を横断する位置に前記境界部が設けられ、前記延設基板を該境界部で折り曲げた際に、前記供給口が前記支持基板から突出することを特徴とする。

本発明のバイオセンサによると、検体中の基質成分量の測定時には、支持部が備える延設基板を支持基板側へ折り曲げることによって、センサ部が備える供給口が、支持基板から突出した状態となるため、支持基板及び延設基板が測定作業の妨げとなることはなく、供給口への血液等の点着を容易に行い得る。一方、測定後は、供給口を含むセンサ部が延設基板で覆われるため、バイオセンサを計測表示器から取り外す際、センサ部に付着した血液等の手への付着を防止し得る。従って、バイオセンサに付着した血液からウイルス性肝炎やヒト免疫不全症候群等に感染することを予防できる。更には、使用済みのバイオセンサを廃棄する際、センサ部に付着した血液等が延設基板で覆われて視認できなくなるため、廃棄時の不快感を解消することができる。

また、本発明のバイオセンサは、その構造上、容易に血液等の手への付着、感染症の予防等が図られるため、医療現場等における測定作業の効率化、バイオセンサの取扱性向上等も図られる。

更に、本発明のバイオセンサは、小型のセンサ部が支持部に装着されて構成されているため、バイオセンサの計測表示器への取り付け及び取り外し作業を容易に行うことができ、特に高齢者や指先での細かい作業を苦手とする人等にとって、取扱性や測定作業の作業性等を向上することができる。

また更に、本発明のバイオセンサにおいて、センサ部を横断する位置に境界部を設け、この境界部で延設基板を折り曲げることによって、延設基板を所定の位置で容易、且つ確実に折り曲げることができるため、基質成分量の測定時、供給口を支持基板の外周縁部から容易、且つ確実に突出させることができる。

以下、本発明のバイオセンサの実施形態について、図面に基づき説明する。図１（ａ）及び（ｂ）に示した本実施の形態に係るバイオセンサ１０は、検体中の基質成分量を測定するバイオセンサであって、センサ部１２と支持部１４とを含んで構成されている。

センサ部１２は、絶縁体から成る基板１６、基板１６上に設けられた作用電極１８、同じく基板１６上に、作用電極１８と一定間隔を空けて設けられた対向電極２０、作用電極１８及び対向電極２０上に設けられた反応部２２、及び血液等の検体を反応部２２まで導入する供給口２４、を備えており、反応部２２が供給口２４から導入された検体に反応することによって、検体中の基質成分量（例えば、血糖値等。）を測定することができる。

支持部１４は、絶縁体から成る支持基板２６、同じく絶縁体から成り、支持基板２６に延設された延設基板２８、支持基板２６上に、支持基板２６と延設基板２８との境界部２７から支持基板２６の縁部（＝支持基板縁部２６ａ）まで延びる支持部側作用電極３０、及び同じく支持基板２６上に、支持部側作用電極３０と一定間隔を空けて、境界部２７から支持基板縁部２６ａまで延びる支持部側対向電極３２、を備えている。なお、境界部２７は、延設基板２８を支持基板２６側へ折り曲げるための折り曲げ部であって、本実施形態では、図４に示したように、境界部２７において、支持部１４における延設基板２８を支持基板２６側へ折り曲げることができる。境界部２７の作用効果については後述する。

基板１６、支持基板２６及び延設基板２８を構成する絶縁体は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、脂肪族ユニット及び芳香族ユニットから成る生分解性ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂シート、より耐熱性、耐薬品性、強度等に優れるポリアミドイミドシート、ポリイミドフィルムシート等のプラスチックシート、セラミック等の無機系基板等である。

作用電極１８、対向電極２０、支持部側作用電極３０、及び支持部側対向電極３２は、各々帯状をなし、作用電極１８及び対向電極２０は基板１６上において、また支持部側作用電極３０及び支持部側対向電極３２は支持基板２６上において、各々一定間隔を空けて並行に配置されている。作用電極１８等は、基板１６又は支持基板２６上に、例えば白金、金、パラジウム、インジウム−スズ酸化物等の良電導体によって形成される。形成方法としては、ホットスタンピングが考えられる。真空蒸着又はスパッタリングによる方が微細な電極パターンを精度良く形成できるので好ましい。スパッタリングの場合は、電極形成外をマスキングすることで一挙に形成できる。

反応部２２は、酸化還元酵素及び電子受容体を含んで構成される。例えば、酸化還元酵素及び電子受容体を含む液体状の材料を塗布して乾燥させることにより構成される。酸化還元酵素は、例えば、グルコースを測定する場合には、グルコースオキシダーゼが挙げられる。グルコースオキシダーゼは、グルコースと反応して、グルコン酸及び過酸化水素が生成する。また、アルコール値を測定する場合には、アルコールオキシダーゼ又はアルコールデヒドロゲナーゼを使用する。また、乳酸を測定する場合には、乳酸オキシダーゼ又は乳酸デヒドロゲナーゼを使用する。また、尿酸を測定する場合には、ウリカーゼを使用する。一般には酵素の酸化還元を促進させる無機又は有機の微細粉末状化合物である。例えば、フェリシアン化アルカリ金属塩（特にフェリシアン化カリウム金属塩が好ましい。）、フェロセン又はそのアルキル置換体、ｐ−ベンゾキノン、メチレンブルー、β−ナフトキノン−４−スルホン酸カリウム、フェナジンメトサルフェート、２、６−ジクロロフェノール−インドフェノール等が挙げられる。フェリシアン化アルカリ金属塩、フェロセン系が、電子移動媒体としての働きが安定しており、水、アルコール類、又はこれら混合溶媒等の水性溶媒に良く溶けるため、電子受容体として有効に作用する。

供給口２４は、図１（ｂ）及び図２に示したように、基板１６上にスペーサ３４を介して設けられたカバー３６の先端縁３６ａと、基板１６の先端縁１６ａとによって形成される。即ち、スペーサ３４によって先端縁３６ａと先端縁１６ａとの間に生じた隙間により供給口２４が形成される。供給口２４から導入された血液等の検体は、十分な量であれば、毛細管現象によってスペーサ３４の先端縁３４ａまで到達することが可能である。

本実施形態のバイオセンサ１０において、センサ部１２は、図３（ａ）に示したように、基板１６上に一定間隔を空けて作用電極１８及び対向電極２０を設け、図３（ｂ）に示したように、作用電極１８及び対向電極２０上に反応部２２を塗布して、スペーサ３４を介してカバー３６で覆うことにより形成される。支持部１４は、図１に示したように、支持基板２６と延設基板２８とが一体を成した状態で構成され、境界部２７には延設基板２８を折り曲げ容易とするための切り込みが形成される。そして、支持基板２６上に、境界部２７から支持基板縁部２６ａまで延びる支持部側作用電極３０及び支持部側対向電極３２を、一定間隔を空けて設けることにより形成される。そして、センサ部１２が備える作用電極１８及び対向電極２０を、支持部１４が備える支持部側作用電極３０及び支持部側対向電極３２に各々接続すると共に、供給口２４を支持基板２６から突出させた状態、より具体的には、供給口２４を境界部２７より延設基板２８側へ突出させた状態で、センサ部１２を支持部１４に装着することによって、本実施形態のバイオセンサ１０が形成される。

以上の構成から成る本実施形態のバイオセンサ１０は、血糖値等の基質成分量を測定する際、不図示の計測表示器が備えるセンサ取り付け開口部に挿入される。以下に、このバイオセンサ１０を使用して血糖値を測定する場合の作用について説明する。

血糖値の測定者は、まず、バイオセンサ１０における支持部１４の支持基板縁部２６ａ側を、計測表示器（不図示）のセンサ取り付け開口部に挿入する。次に、支持基板２６と延設基板２８とが一体を成す支持部１４を、境界部２７で折り曲げて、図４に示したように、センサ部１２における供給口２４を支持基板２６から突出させる。具体的には、延設基板２８における境界部２７と反対側の縁部、即ち延設基板２８の先端部２９側を、境界部２７で支持基板縁部２６ａ側に折り曲げる。供給口２４は支持基板２６から突出しているため、境界部２７で延設基板２８を支持基板２６側へ折り曲げることによって、境界部２７より延設基板２８側へ突出していた供給口２４は、支持基板２６の外周縁部から突出した状態となる。

上記のようにして、センサ部１２の供給口２４を支持基板２６から突出させた状態で、針等を指先に突刺して出た血液を供給口２４に点着する。供給口２４に点着した血液は、基板１６とカバー３６との隙間を毛細管現象によって、作用電極１８及び対向電極２０に沿ってスペーサ３４の先端縁３４ａに向って流動する。そして、反応部２２において酵素反応させ、その際の電気化学変化を作用電極１８及び対向電極２０で検出することによって血糖値が測定され、測定結果が計測表示器に表示される。

血糖値の測定後は、境界部２７で折り曲げていた延設基板２８の先端部２９側を元の状態に戻す。そして、元に戻された延設基板２８の先端部２９側を把持して、バイオセンサ１０を計測表示器のセンサ取り付け開口部から取り外すことによって、一連の血糖値測定作業が終了する。

以上のように、本実施形態のバイオセンサ１０によると、血糖値等の基質成分量の測定時には、供給口２４が支持基板２６から突出した状態となるため、支持基板２６及び延設基板２８が測定作業の妨げとなることはなく、従来のバイオセンサと同様、供給口２４への血液等の点着を容易に行い得る。一方、測定後は、供給口２４を含むセンサ部１２が延設基板２８で覆われるため、バイオセンサ１０を計測表示器から取り外す際、バイオセンサ１０に付着した血液等の手への付着を防止し得る。従って、バイオセンサ１０に付着した血液からウイルス性肝炎やヒト免疫不全症候群等に感染することを予防できる。

また、センサ部１２におけるカバー３６は、供給口２４からスペーサ３４の先端縁３４ａに向って流動する血液等を視認できるように透明なものが採用されるが、使用済みのバイオセンサ１０を廃棄する際、センサ部１２に付着した血液等が延設基板２８で覆われて視認できなくなるため、廃棄時の不快感を解消することができる。

更に、バイオセンサ１０の構造上、従来のバイオセンサに比べて、容易に血液等の手への付着、感染症の予防等が図られるため、医療現場等における測定作業の効率化、バイオセンサ１０の取扱性向上等も図られる。

また、本実施形態のバイオセンサ１０は、小型のセンサ部１２が支持部１４に装着されて構成されているため、バイオセンサ１０の計測表示器への取り付け及び取り外し作業を容易に行うことができ、特に高齢者や指先での細かい作業を苦手とする人等にとって、従来のバイオセンサに比較して、取扱性や測定作業の作業性等を向上することができる。

以上に例示した本発明の実施形態に係るバイオセンサ１０は、本発明の技術的思想を実質的に限定するものと解してはならない。例えば、境界部２７が設けられる位置は、図１及び図４に示した位置に限定されない。上述の通り、本発明における境界部は、延設基板を支持基板側へ折り曲げるための折り曲げ部である。従って、図５（ａ）に示した境界部２７ａのように、センサ部１２を横断する方向に設けられていれば、支持部１４の長手方向に対して斜め方向に形成されてもよい。この境界部２７ａによって支持部１４における延設基板２８を支持基板２６側へ折り曲げた場合も、センサ部１２の供給口２４が支持基板２６の外周縁部から突出した状態となり、基質成分量の測定時、供給口２４への血液等の点着が支持基板２６や延設基板２８によって妨げられることはない。

また、上記の実施形態において、境界部２７、２７ａには、延設基板２８を所定の位置で容易に折り曲げ可能とするための切り込みを予め形成したが、本発明のバイオセンサは、図５（ｂ）（ｃ）に示したバイオセンサ１０ａ、１０ｂのように、敢えて境界部に切り込みを設けずとも、所定の位置で折り曲げ容易とした支持部を備える態様であってもよい。図５（ｂ）に示したバイオセンサ１０ａが備える支持部１４ａにおいて、センサ部１２を横断する方向に設けられた支持基板４０と延設基板４２との境界部４１が位置する支持部１４ａの側縁部４３、４３’に、各々凹み４４、４４’が設けられている。従って、延設基板４２を境界部４１で折り曲げようとした際には、支持部１４ａの側縁部４３、４３’に設けられた凹み４４、４４’を結ぶ折り曲げ部が誘発されることとなり、結果として、支持基板４０から突出したセンサ部１２を横断する位置で延設基板４２が折り曲げられ、供給口２４を支持基板４０の外周縁部から突出させることができる。

図５（ｃ）に示したバイオセンサ１０ｂが備える支持部１４ｂは、四角形状の支持基板４６に略円形状の延設基板４８が延設されており、センサ部１２の供給口２４を支持基板４６から突出させ、支持基板４６と延設基板４８との境界部４７より延設基板４８側へ位置させている。従って、延設基板４８を折り曲げようとした際には、境界部４７において折り曲げ部が誘発されることとなり、結果として、支持基板４６から突出したセンサ部１２を横断する位置で延設基板４８が折り曲げられ、供給口２４を支持基板４６の外周縁部から突出させることができる。

以上に例示した本発明の実施形態に係るバイオセンサ１０、１０ａ、１０ｂは、本発明の技術的思想を実質的に限定するものと解してはならない。例えば、支持部の正面視形状は、バイオセンサ１０、１０ａのような四角形状に限定されず、バイオセンサ１０ｂにおける支持基板４６と延設基板４８のように、四角形と円形とを組み合わせた形状、四角形と楕円形、扇形、その他の多角形とを組み合わせた形状等、何れであってもよい。更には、図６に示したバイオセンサ１０ｃにおける支持部１４ｃのように、支持基板５０の長手方向に対して、延設基板５２が垂直方向に延設されてもよく、或いは斜め横方向に延設されてもよい。

また、センサ部１２における作用電極１８及び対向電極２０の形状、電極数等も特に限定されず、支持部１４へのセンサ部１２の装着方法も、溶着、接着、粘着等、特に限定されない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、当業者の創意と工夫により、適宜に改良、変更又は追加をしながら実施できる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係るバイオセンサの正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。図１におけるセンサ部の拡大正面図である。図２に示したセンサ部の組み立て方法の説明図であり、（ａ）は反応部を設ける前の正面図、（ｂ）はスペーサ及びカバーを設ける状態を示す正面図である。図１に示したバイオセンサを折り曲げ部で折り曲げた状態を示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施形態に係るバイオセンサを示す正面図である。本発明の他の実施形態に係るバイオセンサを示す正面図である。

符号の説明

１０、１０ａ〜１０ｃ：バイオセンサ
１２：センサ部
１４、１４ａ〜１４ｃ：支持部
１６：基板
１８：作用電極
２０：対向電極
２２：反応部
２４：供給口
２６、４０、４６、５０：支持基板
２６ａ：支持基板縁部
２７、２７ａ、４１、４７：境界部
２８、４２、４８、５２：延設基板
３０：支持部側作用電極
３２：支持部側対向電極

Claims

検体中の基質成分量を測定するバイオセンサであって、
絶縁体から成る基板、該基板上に設けられた作用電極、該作用電極と一定間隔を空けて設けられた対向電極、該作用電極及び該対向電極上に設けられた反応部、及び検体を該反応部まで導入する供給口、を備えるセンサ部と、
絶縁体から成る支持基板、絶縁体から成り、該支持基板に延設された延設基板、該支持基板上に、該支持基板と該延設基板との境界部から該支持基板縁部まで延びる支持部側作用電極、及び該支持部側作用電極と一定間隔を空けて、該境界部から該支持基板縁部まで延びる支持部側対向電極、を備える支持部と、
を含んで構成され、
前記作用電極及び前記対向電極が、前記支持部側作用電極及び前記支持部側対向電極に各々接続され、且つ少なくとも前記供給口が前記支持基板から突出した状態で、前記センサ部が前記支持部に装着され、
前記センサ部を横断する位置に前記境界部が設けられ、前記延設基板を該境界部で折り曲げた際に、前記供給口が前記支持基板から突出することを特徴とする、バイオセンサ。