JP4873536B2 - Non-conductive needle - Google Patents

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Description

本発明は、針一体型バイオセンサーに関する。さらに詳しくは、皮膚を突き刺して血液を得るための穿刺針と、皮膚の表面に取り出された体液を採取し、分析するためのバイオセンサーとを一体化した構成を有する針一体型バイオセンサーに関する。   The present invention relates to a needle-integrated biosensor. More particularly, the present invention relates to a needle-integrated biosensor having a configuration in which a puncture needle for piercing the skin to obtain blood and a biosensor for collecting and analyzing body fluid taken on the surface of the skin are integrated.

従来より、糖尿病患者自らが採血して血中のグルコース値である血糖値を測定する場合がある。この場合、患者は採血針を着脱するランセットと称される採血器具を用い、自分の指先や腕などに採血針を刺して採血し、採血した血液を血糖値分析計に移して血糖値を測定している。このような測定方式では、患者は血糖値分析器、ランセット、採血針および分析素子といった数点からなる測定器具の一式を携帯所持し、必要時にそれらを組み合わせて測定しなければならず、操作法も長い訓練を要し、確実な測定を患者自身で行うことができるようになるまでかなりの時間を要する。実際に、指先、前腕以外の部位(腹壁、耳たぶ等)での測定は、熟練者ですら困難である。また、近年においては、より痛みの少ない低侵襲検体供給のニーズから、検体量が1μl以下で測定可能なバイオセンサーが開発されており、このような極微量な場合、またバイオセンサーへの検体を正確に供給する作業は非常に困難になる。その結果、測定の失敗を招き、被測定者である患者は再度穿刺して、またバイオセンサーも交換し、測定をやり直さなければならないという不都合がある。
特許第3,621,502号公報 特公平8−20412号公報
Conventionally, a diabetic patient himself collects blood and measures a blood glucose level which is a glucose level in blood. In this case, the patient uses a blood collection device called a lancet that attaches and detaches a blood collection needle. is doing. In such a measurement method, the patient must carry a set of measuring instruments consisting of several points such as a blood glucose analyzer, a lancet, a blood collection needle and an analytical element, and combine them when necessary to perform the measurement. However, it takes a lot of training and it takes a considerable amount of time before the patient can make reliable measurements. Actually, measurements at sites other than the fingertips and forearms (abdominal wall, earlobe, etc.) are difficult even for an expert. In recent years, biosensors that can be measured with a sample volume of 1 μl or less have been developed due to the need for less invasive specimen supply with less pain. The work of supplying accurately becomes very difficult. As a result, the measurement fails, and the patient who is the subject has the inconvenience of having to puncture again and replacing the biosensor and restart the measurement.
Japanese Patent No. 3,621,502 Japanese Patent Publication No. 8-20412

そこで、いくつかの針一体型バイオセンサーが考え出された。まず、特許文献3に示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針の駆動部を備えたペン型(2色ボールペン様)の測定装置の内部に、穿刺針とバイオセンサーがそれぞれ別の位置にセットされており、ペン様の測定装置の先端部を被検体の皮膚に当て、穿刺した後、バイオセンサーを先端部に露出させ、採血を行なうことで血糖測定が行なわれる。しかし、この方法では、針およびバイオセンサーを測定装置にそれぞれセットするという煩わしさは解消されていない。
特開2000−217804号公報
Thus, several needle-integrated biosensors have been devised. First, in the needle-integrated biosensor disclosed in Patent Document 3, the puncture needle and the biosensor are placed in different positions in a pen-type (two-color ballpoint pen-like) measuring device equipped with a puncture needle drive unit. The blood glucose is measured by placing the tip of the pen-like measuring device against the skin of the subject and puncturing it, exposing the biosensor to the tip, and collecting blood. However, in this method, the troublesomeness of setting the needle and the biosensor in the measuring device has not been solved.
JP 2000-217804 A

また、特許文献4で示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針を外部の駆動に委ねるものであり、穿刺針が細長い小片状のバイオセンサーの長手方向に沿って平行に移動する一体構造をとっている。しかし、このタイプでは、試料搬送路と穿刺針の通路を共有する空間全体に採血が送り込まれるために、必要以上の採血を要する。また、針一体型バイオセンサー全体の形状が左右対称であるため、穿刺駆動を備えた測定装置への挿入を使用者が誤る恐れもある。
再公表2002−056769号公報
Further, in the needle integrated biosensor disclosed in Patent Document 4, the puncture needle is entrusted to external drive, and the puncture needle moves in parallel along the longitudinal direction of the elongated piece-like biosensor. Have taken. However, in this type, since blood collection is sent to the entire space sharing the sample conveyance path and the puncture needle passage, more blood collection than necessary is required. In addition, since the shape of the entire needle-integrated biosensor is bilaterally symmetric, there is a possibility that the user may make a mistake in insertion into a measuring apparatus equipped with a puncture drive.
Republished 2002-056769

このように、従来の針一体型バイオセンサーでは、平面基板上へ電極系の形成がなされるために、構造が平面的であり、この平面を試料液で満たす必要から、結果として試料体積が多くなるといった問題点があった。   Thus, in the conventional needle-integrated biosensor, since the electrode system is formed on the flat substrate, the structure is flat, and it is necessary to fill the flat surface with the sample liquid, resulting in a large sample volume. There was a problem of becoming.

かかる問題点に対して、発明者らは2枚の電気絶縁性基板に挟まれた空間に、電極およびスペーサーが設けられたバイオセンサーと、該バイオセンサー内に配置された被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針とが穿刺針支持体を介して一体となって構成されたバイオセンサーにおいて、穿刺針が、一方の基板に形成された電極の長軸方向に直交する態様で配置された針一体型バイオセンサーを提案している(特願2005-185989)。   In response to such a problem, the inventors pierce the biosensor provided with electrodes and spacers in the space between the two electrically insulating substrates, and the skin of the subject placed in the biosensor. In a biosensor in which a puncture needle for collecting body fluid is integrated with a puncture needle support, the puncture needle is perpendicular to the major axis direction of the electrode formed on one substrate. A biosensor with an integrated needle has been proposed (Japanese Patent Application 2005-185989).

このバイオセンサーによれば、穿刺後の採血量を抑えるといったすぐれた効果を有してはいるものの、穿刺針として金属製のものが用いられているため、電極と直交している穿刺針が電極表面と接触することは絶対に避けなければならないといった制約があった。   According to this biosensor, although it has an excellent effect of reducing the amount of blood collected after puncturing, since a metallic puncture needle is used, the puncture needle orthogonal to the electrode is used as the electrode. There was a restriction that contact with the surface must be avoided.

また、さらなる小型化・軽量化が求められている針一体型バイオセンサーに用いられる穿刺針として、より直径の小さい、すなわち細い穿刺針を用いることが考えられるが、かかる穿刺針は強度の点で問題があった。   Further, as a puncture needle used in a needle-integrated biosensor that is required to be further reduced in size and weight, it is conceivable to use a puncture needle having a smaller diameter, that is, a thin puncture needle. There was a problem.

本発明の目的は、被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針と、体液の分析を行うためのバイオセンサーとが一体となって構成される針一体型バイオセンサーの軽量化を可能にするとともに、そのバイオセンサー内での穿刺針の配置に特に制約のないものを提供することにある。   An object of the present invention is to reduce the weight of a needle-integrated biosensor comprising a puncture needle for piercing the skin of a subject and collecting a body fluid and a biosensor for analyzing the body fluid. In addition, it is possible to provide a puncture needle that is not particularly limited in the biosensor.

かかる本発明の目的は、被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針と、体液の分析を行うためのバイオセンサーとが一体となって構成される針一体型バイオセンサーにおいて、中実棒状の非導電性針を穿刺針として用いた針一体型バイオセンサーによって達成される。 The purpose of such invention is a puncture needle for collecting body fluid pierce the skin of a subject, and biosensors for the analysis of body fluids in the needle-integrated biosensor constructed together, medium This is achieved by a needle-integrated biosensor using a real rod-shaped non-conductive needle as a puncture needle .

穿刺針として樹脂製などの非導電性のものが用いられた針一体型バイオセンサーは、例えば金属製の穿刺針が用いられていた従来のものと比べて、軽量化のみを目的として針の直径を小さくする必要がないため、針の強度を維持したまま針一体型バイオセンサー本体の軽量化を達成せしめるといったすぐれた効果を奏する。また、各電極に直交する態様で穿刺針を配置したような針一体型バイオセンサーにおいても、穿刺針のバイオセンサー内での配置に特段の制約を必要としない、すなわち電極表面に穿刺針が接触するような態様での配置をも可能とし、穿刺後に必要以上の採血を行うことなく、効率的な測定を可能とするといったすぐれた効果を奏する。   The needle-integrated biosensor using a non-conductive material such as a resin as a puncture needle has a diameter of the needle only for the purpose of reducing the weight, for example, compared to a conventional one that uses a metal puncture needle. Since it is not necessary to reduce the size of the biosensor body, it is possible to reduce the weight of the biosensor body with the needle integrated while maintaining the strength of the needle. In addition, even in a needle-integrated biosensor in which puncture needles are arranged in a manner orthogonal to each electrode, no special restriction is required for the placement of the puncture needle in the biosensor, that is, the puncture needle contacts the electrode surface. In this manner, it is possible to arrange in such a manner, and there is an excellent effect of enabling efficient measurement without collecting blood more than necessary after puncturing.

被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針としては、非導電性、例えば樹脂製のものが用いられる。穿刺針として非導電性のものが用いられた針一体型バイオセンサーは、例えば金属製の穿刺針が用いられていた従来のものと比べて、軽量化のみを目的として針の直径を小さくする必要がないため、針の強度を維持したまま針一体型バイオセンサー本体の軽量化することが可能となる。また、穿刺針としては測定試料液の低減といった観点から、針中心部に空洞を有さない中実棒状のものが用いられる。 As the puncture needle for puncturing the subject's skin and collecting the body fluid, non-conductive, for example, a resin-made one is used. Needle-integrated biosensors that use non-conductive puncture needles need to have a smaller needle diameter for the purpose of reducing weight only compared to conventional ones that use metal puncture needles, for example. Therefore, it is possible to reduce the weight of the needle-integrated biosensor body while maintaining the strength of the needle. In addition, as the puncture needle , a solid bar-shaped one that does not have a cavity at the center of the needle is used from the viewpoint of reducing the measurement sample solution.

樹脂製の穿刺針としては、環状オレフィン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエステル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素系樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルラクトン、液晶ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルニトリル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂の熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、環状オレフィン系樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリ乳酸などの生分解性樹脂などからなる穿刺針が用いられる。   As the puncture needle made of resin, cyclic olefin resin, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyamide, polyacetal, modified polyphenylene ether, polyester resin, polytetrafluoroethylene, fluorine resin, polysulfone, Polyetherimide, polyethersulfone, polyetherketone, polyetherlactone, liquid crystal polyester, polyamideimide, polyimide, polyethernitrile, polypropylene, polyethylene and other thermoplastic resins, epoxy resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, urea resin , Melamine resin, polyurethane resin thermosetting resin, polycarbonate, cyclic olefin resin, polybutylene terephthalate, poly Chromatography ether ether ketone, polyetherimide, polyphenylene sulfide, wholly aromatic polyester resin, a puncture needle made of a biodegradable resin such as polylactic acid is used.

かかる穿刺針は、バイオセンサーと一体となって針一体型バイオセンサーを構成する。穿刺針は、バイオセンサー内外を問わず任意の位置に配置することができ、電極表面に接触するような態様で配置することもできる。また、穿刺針の配置態様も採血時にバイオセンサー内を移動する可動状態あるいはバイオセンサー内に接着剤等を用いて接着した固定状態など任意の態様で配置することができる。電極表面に接触するような態様で固定配置した場合には、測定試料をセンサー内へ導入する試料搬送路に沿って、穿刺針を配置した場合であっても、穿刺針と電極表面との接触を避けるための空間を必要としないため、測定に最低限必要な測定試料の採取により、測定が可能となるといった効果を奏する。この場合、穿刺針と各電極とが直交する状態で配置されることで、穿刺針を電極の長軸方向と平行に配置した場合と比べて採血量をさらに抑えることが可能となる。   Such a puncture needle is integrated with a biosensor to constitute a needle-integrated biosensor. The puncture needle can be arranged at any position regardless of inside or outside of the biosensor, and can also be arranged in such a manner as to contact the electrode surface. In addition, the puncture needle can be arranged in any manner such as a movable state where the puncture needle moves in the biosensor during blood collection or a fixed state where the biosensor is adhered using an adhesive or the like. When the electrode is fixed and arranged in contact with the electrode surface, contact between the puncture needle and the electrode surface is possible even when the puncture needle is arranged along the sample transport path for introducing the measurement sample into the sensor. Therefore, there is an effect that the measurement can be performed by collecting the minimum necessary measurement sample for the measurement. In this case, by arranging the puncture needle and each electrode in a state of being orthogonal to each other, it is possible to further reduce the amount of blood collected compared to the case where the puncture needle is arranged in parallel with the major axis direction of the electrode.

バイオセンサーとしては、測定試料液中の測定物質を検出、定量可能なものであれば特に限定されないが、例えば2枚の電気絶縁性基板に挟まれた空間に、電極およびスペーサーが設けられたバイオセンサーなどが挙げられる。   The biosensor is not particularly limited as long as it can detect and quantify a measurement substance in a measurement sample solution. For example, a biosensor in which an electrode and a spacer are provided in a space between two electrically insulating substrates. Examples include sensors.

基板としては、電気絶縁性のものであれば足り、例えばプラスチック、生分解性材料、紙などが用いられ、好ましくはポリエチレンテレフタレートが用いられる。   As the substrate, it is sufficient if it is electrically insulating, for example, plastic, biodegradable material, paper or the like is used, and preferably polyethylene terephthalate is used.

電極は、基板上にスクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング法、箔貼り付け法、メッキ法などにより形成され、その材料としては、カーボン、銀、銀/塩化銀、白金、金、ニッケル、銅、パラジウム、チタン、イリジウム、鉛、酸化錫、白金黒などが挙げられる。ここで、カーボンとしては、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、カーボンナノホーン、フラーレン、デンドリマーもしくはそれらの誘導体を用いることができる。   The electrode is formed on the substrate by a screen printing method, a vapor deposition method, a sputtering method, a foil pasting method, a plating method, etc., and the materials include carbon, silver, silver / silver chloride, platinum, gold, nickel, copper, Examples include palladium, titanium, iridium, lead, tin oxide, and platinum black. Here, as the carbon, carbon nanotubes, carbon microcoils, carbon nanohorns, fullerenes, dendrimers, or derivatives thereof can be used.

電極は、作用極と対極で形成される2極法または作用極と対極、参照極で形成される3極法、あるいはそれ以上の極数の電極法であってもよい。ここで、3極法を採用すると、測定対象物質の電気化学測定の他に、搬送路内に導入される採血の移動速度の計測ができ、これによりヘマトクリット値が測定できる。また、2組以上の電極系で構成されていても良い。これらの電極の配置は、それぞれの電極が接触しない態様であれば特に制限されず、例えば1枚の基板上にまとめて、あるいは2枚の基板に個々に形成される。   The electrode may be a two-pole method formed with a working electrode and a counter electrode or a three-pole method formed with a working electrode and a counter electrode, a reference electrode, or an electrode method with more poles. Here, when the tripolar method is adopted, in addition to the electrochemical measurement of the measurement target substance, it is possible to measure the moving speed of the blood sample introduced into the transport path, thereby measuring the hematocrit value. Moreover, you may be comprised by 2 or more sets of electrode systems. The arrangement of these electrodes is not particularly limited as long as the electrodes do not contact each other. For example, the electrodes are collectively formed on one substrate or individually formed on two substrates.

電極が形成された基板上には、試薬層(電極反応部)を形成することができる。試薬層はスクリーン印刷法またはデスペンサー法により形成され、この試薬層の電極表面または基板表面への固定化は、乾燥を伴う吸着法または共有結合法により行うことができる。バイオセンサーの電極反応部に配置する試薬としては、例えば血糖値測定用に構成する場合、酸化酵素であるグルコースオキシターゼおよびメディエータとしてのフェリシアン化カリウムを含むものが挙げられる。試薬が血液によって溶解されると、酵素反応が開始される結果、反応層に共存させているフェリシアン化カリウムが還元され、還元型の電子伝達体であるフェロシアン化カリウムが蓄積される。その量は、基質濃度、すなわち血液中のグルコース濃度に比例する。一定時間蓄積された還元型の電子伝達体は、電気化学反応により酸化される。後述する測定装置本体内の電子回路は、このとき測定される陽極電流から、グルコース濃度(血糖値)を演算・決定し、本体表面に配置された表示部に表示する。   A reagent layer (electrode reaction part) can be formed on the substrate on which the electrode is formed. The reagent layer is formed by a screen printing method or a dispenser method, and the reagent layer can be immobilized on the electrode surface or the substrate surface by an adsorption method involving drying or a covalent bonding method. Examples of the reagent disposed in the electrode reaction part of the biosensor include those containing glucose oxidase as an oxidase and potassium ferricyanide as a mediator when configured for blood glucose measurement. When the reagent is dissolved by the blood, the enzyme reaction is started. As a result, potassium ferricyanide coexisting in the reaction layer is reduced and potassium ferrocyanide, which is a reduced electron carrier, is accumulated. The amount is proportional to the substrate concentration, ie the glucose concentration in the blood. The reduced electron carrier accumulated for a certain time is oxidized by an electrochemical reaction. An electronic circuit in the measurement apparatus main body, which will be described later, calculates and determines a glucose concentration (blood glucose level) from the anode current measured at this time, and displays it on a display unit arranged on the surface of the main body.

また、採血口の周辺および電極あるいは試薬層(電極反応部)表面に界面活性剤、脂質を塗布することができる。界面活性剤や脂質の塗布により、試料の移動を円滑にさせることが可能となる。   In addition, a surfactant and lipid can be applied around the blood collection port and on the surface of the electrode or reagent layer (electrode reaction part). By applying a surfactant or lipid, the sample can be moved smoothly.

ここで、試料搬送路内への試薬層、界面活性剤あるいは脂質の塗布により、そのバイオセンサー内部に穿刺針先端部が収まる場合にあっては、該穿刺針先端部が汚染される可能性がある。このような汚染を防ぐためには、穿刺針先端の周囲にこれらの試薬を塗布しないようにすることが好ましい。   Here, if the tip of the puncture needle fits inside the biosensor due to the application of the reagent layer, surfactant or lipid into the sample transport path, the tip of the puncture needle may be contaminated. is there. In order to prevent such contamination, it is preferable not to apply these reagents around the tip of the puncture needle.

以上の採血が満たされる電極上に試薬層が設けられたバイオセンサーは、採血口から送り込まれる採血が電極上の試薬層と接触することにより、採血と試薬とが反応する。この反応は、電極における電気的な変化としてモニタリングされる。   In the biosensor in which the reagent layer is provided on the electrode filled with the above blood collection, the blood collection and the reagent react when the blood collected from the blood collection port contacts the reagent layer on the electrode. This reaction is monitored as an electrical change at the electrode.

さらに、バイオセンサーは電極がレジスト層により規定されていてもよく、このレジスト層もスクリーン印刷などで容易に形成できる。レジストは、基板と反応あるいは溶解しないものであればよく、特に限定されないが、例えば、紫外線硬化型のビニル・アクリル系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂などが挙げられる。レジストの使用の目的は主に電極パターンを明確にし、上記の電極面積の規定をはっきりさせる以外にも、試薬層が存在しない試料搬送路を絶縁するなどの目的がある。そのため、レジスト層は後述する接着剤層と同様のパターンを形成しても、形成しなくてもどちらでもよい。後者の場合、レジスト層は絶縁のために電極基板上に形成させるのが好ましい。さらに、このレジスト層は本発明の針一体型バイオセンサーの穿刺針が収まっている試料搬送路内における電極よりも厚く設けることで、バイオセンサー内を可動する穿刺針と試薬層が形成された電極との接触を抑えることができる。かかるレジスト層も、スクリーン印刷法により形成することが可能であり、例えば上記のいずれかの材料により約5〜500μm、好ましくは約10〜100μmの厚さで形成されるレジスト層はスペーサーとしても作用する。   Further, in the biosensor, the electrode may be defined by a resist layer, and this resist layer can be easily formed by screen printing or the like. The resist is not particularly limited as long as it does not react or dissolve with the substrate, and examples thereof include ultraviolet curable vinyl / acrylic resins, urethane acrylate resins, and polyester acrylate resins. The purpose of using the resist is mainly to clarify the electrode pattern and to clarify the above-mentioned definition of the electrode area, and to insulate the sample transport path where no reagent layer is present. Therefore, the resist layer may or may not be formed with the same pattern as the adhesive layer described later. In the latter case, the resist layer is preferably formed on the electrode substrate for insulation. Further, the resist layer is provided thicker than the electrode in the sample transport path in which the puncture needle of the needle-integrated biosensor of the present invention is accommodated, so that the puncture needle movable within the biosensor and the electrode on which the reagent layer is formed Can be suppressed. Such a resist layer can also be formed by a screen printing method. For example, the resist layer formed with a thickness of about 5 to 500 μm, preferably about 10 to 100 μm, using any of the above-mentioned materials also acts as a spacer. To do.

2枚の基板は、アクリル樹脂系接着剤などの接着剤を介して接着されてバイオセンサーを構成する。かかる接着剤層も、スクリーン印刷法により形成することが可能であり、約5〜500μm、好ましくは約10〜100μmの厚さで形成され、かかる接着剤層はレジスト層同様スペーサーとしても作用する。なお、接着剤層中に上記試薬を含有させることもできる。   The two substrates are bonded via an adhesive such as an acrylic resin adhesive to constitute a biosensor. Such an adhesive layer can also be formed by a screen printing method, and is formed with a thickness of about 5 to 500 μm, preferably about 10 to 100 μm, and such an adhesive layer acts as a spacer as well as a resist layer. In addition, the said reagent can also be contained in an adhesive bond layer.

本発明の針一体型バイオセンサーは穿刺駆動を備えた測定装置により穿刺・採血・測定の一連の操作が成されることが望ましい。その場合、例えば穿刺駆動については針が被検体の皮膚を突き破る機構と、穿刺直後、速やかに元の位置に戻る機構を備えていることが望ましい。   In the needle-integrated biosensor of the present invention, it is desirable that a series of operations of puncture, blood collection, and measurement be performed by a measurement device having a puncture drive. In that case, for example, for puncture driving, it is desirable to have a mechanism in which the needle breaks through the skin of the subject and a mechanism to quickly return to the original position immediately after puncturing.

針一体型バイオセンサー用測定装置としては、針一体型バイオセンサーを使用した測定が繰り返し確実に行なえるための操作性および耐久性が確保され、かつ持ち運びが容易であるものが用いられ、測定装置は、下部にある導入部に針一体型バイオセンサーを穿刺針が下を向くように挿入させ、バイオセンサーの端子が測定装置のコネクターと接続することで測定が可能な状態となり、次に、穿刺駆動を針一体型バイオセンサー内部に与えるために引き金を引くことで測定の準備が完了し、あとは穿刺開始ボタンのスイッチを押すことで穿刺・採血・測定の順序で自動的に作動し、最終的に測定結果が導かれる仕組みのものが用いられる。   As a measuring device for a needle-integrated biosensor, a measuring device that uses operability and durability to ensure repeatable and reliable measurement using a needle-integrated biosensor and is easy to carry is used. Inserts a biosensor with a needle into the introduction part at the bottom so that the puncture needle faces downward and the terminal of the biosensor is connected to the connector of the measuring device so that measurement is possible. The preparation for the measurement is completed by pulling the trigger to give the drive to the needle integrated biosensor, and then the puncture, blood collection, and measurement are automatically activated by pressing the puncture start button switch. The system with a mechanism that leads to the measurement results is used.

測定装置の構造上の特徴の一例を、さらに詳しく述べる。本測定装置は穿刺針駆動部と測定装置部が一体化しており、穿刺針駆動部は引き金部、穿刺開始ボタン部、バネなどの弾性体による駆動部から構成される。一方、測定装置部については、センサー導入部、コネクター、電気化学測定用回路、メモリ部、操作パネル、バイオセンサーの電極における電気的な値を計測する計測部および計測部における計測値を表示する表示部を基本構成としており、さらに、無線手段として電波、例えばブルートゥース(登録商標)を搭載することもできる。かかるスライド構造により、針一体型バイオセンサーを確実にホールドした状態を保ったまま穿刺駆動を受けるので、測定装置全体としての強度を高めることができる。測定装置には、さらに針一体型バイオセンサーの穿刺針を中心線とした左右非対称構造を測定用端子の突出部で認識できる機構を備えることができる。   An example of the structural features of the measuring device will be described in more detail. In this measurement apparatus, the puncture needle drive unit and the measurement apparatus unit are integrated, and the puncture needle drive unit includes a trigger unit, a puncture start button unit, and a drive unit using an elastic body such as a spring. On the other hand, for the measuring device section, the sensor introduction section, the connector, the electrochemical measurement circuit, the memory section, the operation panel, the measurement section that measures the electrical values at the electrodes of the biosensor, and the display that displays the measurement values at the measurement section Further, a radio wave, for example, Bluetooth (registered trademark) can be mounted as a wireless means. With such a slide structure, since the puncture drive is received while the needle-integrated biosensor is securely held, the strength of the entire measuring apparatus can be increased. The measurement device can further include a mechanism that can recognize the left-right asymmetric structure with the puncture needle of the needle-integrated biosensor as the center line by the protruding portion of the measurement terminal.

測定装置の穿刺駆動は、針一体型バイオセンサー上部を鉛直方向にたたいた後、速やかに戻る機構がよく、さらに被検体の皮膚を穿刺する深度が調整可能な機構を有することが好ましい。   The puncture drive of the measuring device is preferably a mechanism that returns quickly after tapping the upper part of the needle-integrated biosensor in the vertical direction, and preferably has a mechanism that can adjust the depth at which the skin of the subject is punctured.

測定装置には糖尿病疾患による視覚障害に対応した音声ガイド機能及び音声認識機能、電波時計の内臓による測定データ管理機能、測定データなどの医療機関などへの通信機能、充電機能などを併せ持たせることができる。   The measuring device must have voice guidance and voice recognition functions for visual impairment caused by diabetes, measurement data management functions using the built-in radio clock, communication functions for medical data such as measurement data, and charging functions. Can do.

測定装置の計測部における計測方法としては、特に限定はしないがポテンシャルステップクロノアンペロメトリー法、クーロメトリー法またはサイクリックボルタンメトリー法などを用いることができる。   A measurement method in the measurement unit of the measurement apparatus is not particularly limited, and potential step chronoamperometry, coulometry, cyclic voltammetry, or the like can be used.

以上より、本発明の針一体型バイオセンサーは、使用者を限定することのない、すなわち、ユニバーサルな企画に対応し得るものとなっている。 As described above, the needle-integrated biosensor of the present invention does not limit the user, that is, can handle a universal project.

本発明による実施態様の針一体型バイオセンサーについて、それぞれ図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に制限されるものではない。   The needle-integrated biosensor according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.

図1は、本発明の針一体型バイオセンサーの一組立例を示している。図1a)〜c)は針一体型バイオセンサーの製作例であり、i)は針一体型バイオセンサーの製作に要する構成材料、ii) 及びiii)では、その成形体を示している。図1a)にはバイオセンサーの基板1、1の一方の表面に導電体7、7が形成されているものとレジスト層6が示されている。該レジスト層6はスペーサー2の役割も果たすほか、電極面積を規定し、また、電極表面に試薬層が設けられている場合には、これと可動式の穿刺針との接触を防ぐためにも設けられる。従って該レジスト6層には貫通穴4が設けられている。ここで、基板1は角を丸めることで安全に使用できるものとなっている。図1b)はレジスト層の上に接着剤層5が形成される様子を示している。ここで、接着剤層5も基板1、1の板部材間に設けられるので、レジスト層6と同様、スペーサー2の役割を果たす。また、図1b)ii)ではレジスト層6と接着剤層5とで面積が規定された電極10およびその電極反応部13が示されている。図1c)i)には穿刺針部14の構成が示されており、穿刺針部14は穿刺針20とそれを支える支持体19および外部駆動の接続部17から構成され、外部駆動接続部17が穿刺駆動を備えた測定装置に接続されることで測定装置からの穿刺駆動を得られる仕組みとなっている。また、図1c)には穿刺針部14が試料搬送路8に沿って、電極と直交して配置されている様子がわかる。この図にも示されるように、可動式の穿刺針部14は電極表面10との接触をレジスト層6の形成により避けられる構造を採っている。したがって、試薬層13が電極10の表面に形成されていても、該試薬層13と穿刺針部14との接触を防ぐことができるため、結果として可動式の穿刺針20の試薬による汚染を防ぐことができる。図1c)iii)にはこのようにして形成された針一体型バイオセンサー3が示されている。   FIG. 1 shows an assembly example of the needle-integrated biosensor of the present invention. FIGS. 1a) to c) are examples of manufacturing a needle-integrated biosensor, i) is a constituent material required for manufacturing the needle-integrated biosensor, and ii) and iii) indicate the molded body. FIG. 1a) shows a resist layer 6 in which conductors 7, 7 are formed on one surface of a substrate 1, 1 of a biosensor. The resist layer 6 serves not only as a spacer 2 but also to define the electrode area, and when a reagent layer is provided on the electrode surface, it is provided to prevent contact between this and the movable puncture needle. It is done. Accordingly, the through-hole 4 is provided in the resist 6 layer. Here, the board | substrate 1 can be safely used by rounding a corner | angular. FIG. 1b) shows how the adhesive layer 5 is formed on the resist layer. Here, since the adhesive layer 5 is also provided between the plate members of the substrates 1 and 1, like the resist layer 6, it plays the role of the spacer 2. Further, FIG. 1b) ii) shows an electrode 10 and its electrode reaction part 13 whose area is defined by the resist layer 6 and the adhesive layer 5. FIG. 1c) i) shows the configuration of the puncture needle section 14. The puncture needle section 14 is composed of a puncture needle 20, a support body 19 that supports the puncture needle 20, and an external drive connection section 17, and an external drive connection section 17 is shown. Is connected to a measuring device equipped with a puncture drive so that the puncture drive from the measurement device can be obtained. Further, FIG. 1c) shows that the puncture needle portion 14 is disposed along the sample transport path 8 and perpendicular to the electrodes. As shown in this figure, the movable puncture needle portion 14 has a structure in which contact with the electrode surface 10 can be avoided by forming the resist layer 6. Therefore, even if the reagent layer 13 is formed on the surface of the electrode 10, contact between the reagent layer 13 and the puncture needle portion 14 can be prevented, and as a result, contamination of the movable puncture needle 20 with the reagent is prevented. be able to. FIG. 1c) iii) shows the needle-integrated biosensor 3 formed in this way.

図2は図1で示した針一体型バイオセンサー3の断面図を示している。図2b)は図2a)で示したA-A' 断面図を示している。この図が示すように、バイオセンサーの基板1上に設けられたパターン表面に穿刺針14が配置されている。図2c)は図2a)で示したB-B'断面図を示している。2枚の基板1、1の中心部に穿刺針14が配置されている。これらの図が示すように、本発明の針一体型バイオセンサー3は1枚の基板1の内側に形成された電極10、10の長軸方向に対して、穿刺針14が直交して配置されることで端子11を穿刺針14の軌道から外すことができる。また、端子11が穿刺針14の軌道から外れた位置に配置されるため、針一体型バイオセンサー3の形状が穿刺針を中心線とした左右非対称となり、使用者にとってはそれが目印となって測定装置への挿入を左右誤らずにすみ、測定装置も本発明の針一体型バイオセンサー3の端子11の位置を特定するための機構を備えることができる。また、電極の幅及び電極間距離を小さくすることで、その部分の基板の幅も小さくなるので、試料液量の少量化を図ることができる。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the needle-integrated biosensor 3 shown in FIG. FIG. 2b) shows a cross-sectional view taken along the line AA 'shown in FIG. 2a). As shown in this figure, a puncture needle 14 is arranged on the pattern surface provided on the substrate 1 of the biosensor. FIG. 2c) shows a cross-sectional view along BB 'shown in FIG. 2a). A puncture needle 14 is disposed at the center of the two substrates 1 and 1. As shown in these figures, the needle-integrated biosensor 3 of the present invention has a puncture needle 14 disposed perpendicular to the major axis direction of electrodes 10 and 10 formed inside one substrate 1. Thus, the terminal 11 can be removed from the trajectory of the puncture needle 14. Further, since the terminal 11 is disposed at a position off the trajectory of the puncture needle 14, the shape of the needle-integrated biosensor 3 is asymmetrical with the puncture needle as the center line, which is a mark for the user. The insertion into the measuring device can be performed without mistake, and the measuring device can also be provided with a mechanism for specifying the position of the terminal 11 of the needle-integrated biosensor 3 of the present invention. Further, by reducing the width of the electrode and the distance between the electrodes, the width of the substrate at that portion is also reduced, so that the amount of the sample solution can be reduced.

図3は図1および図2で示した針一体型バイオセンサー3の使用例を示している。図3ではa)〜d)で各工程を示し、i)とii)ではそのときの針一体型バイオセンサー3の状態をi)では構成図、ii)では図2a)で示したA-A'断面図で示している。図3a)は穿刺駆動つきの測定装置に接続された針一体型バイオセンサー3の使用前の状態をしめす。このとき、被検体としての皮膚が、針一体型バイオセンサー3の穿刺採血口12に密着している。図3b)は穿刺の状態が示されており、図示されてはいないが、穿刺針20はセンサーから突出して皮膚を突き刺している。図3c)は穿刺後に穿刺針部14が元の位置に戻った状態を示している。図3d)はその後で、穿刺した皮膚からの採血24を毛細管現象によって吸引している状態を示している。   FIG. 3 shows an example of use of the needle-integrated biosensor 3 shown in FIGS. In FIG. 3, steps a) to d) are shown. In i) and ii), the state of the needle-integrated biosensor 3 at that time is shown in i) as a configuration diagram, and in ii) as shown in FIG. 'Shown in cross section. FIG. 3a) shows a state before use of the needle-integrated biosensor 3 connected to a measuring device with a puncture drive. At this time, the skin as the subject is in close contact with the puncture blood collection port 12 of the needle-integrated biosensor 3. FIG. 3b) shows the state of puncture, and although not shown, the puncture needle 20 protrudes from the sensor and pierces the skin. FIG. 3c) shows a state where the puncture needle portion 14 has returned to its original position after puncturing. FIG. 3d) shows a state in which the blood collection 24 from the punctured skin is subsequently sucked by capillary action.

図4は、本発明の針一体型バイオセンサーの他の組立例を示している。図1と異なり、電極上にはレジスト層が設けられず、またバイオセンサー内に接着剤層5により穿刺針20が固定されている。従って、接着剤層が、電極面積を規定し、またスペーサー2としての役割を担っている。このように、バイオセンサー内部に穿刺針が先端部分の除いて固定されているバイオセンサーでは、電極上に試薬層を形成しても、該試薬層により穿刺針先端が汚染されることがないため、その配置に特段の配慮を行うことがなく、また穿刺針が非導電性であるため、試薬層が形成された電極上に接触するような態様でバイオセンサー内部に固定することができる。なおこの図では、穿刺針20が穿刺針支持体14を装着したうえで、固定されているが、穿刺針20は穿刺針支持体14を装着せずにそのまま固定することもできる。そして、図5b)およびc)の断面図に示される如く、穿刺針が電極表面上に接触した状態で配置されることにより、電極反応部の体積を、測定に必要な最低限の容積に抑えることが可能となる。   FIG. 4 shows another assembly example of the needle-integrated biosensor of the present invention. Unlike FIG. 1, a resist layer is not provided on the electrode, and the puncture needle 20 is fixed by an adhesive layer 5 in the biosensor. Therefore, the adhesive layer defines the electrode area and plays a role as the spacer 2. Thus, in the biosensor in which the puncture needle is fixed inside the biosensor except for the tip portion, even if a reagent layer is formed on the electrode, the tip of the puncture needle is not contaminated by the reagent layer. Since the puncture needle is non-conductive without special consideration for its arrangement, it can be fixed inside the biosensor in such a manner that it contacts the electrode on which the reagent layer is formed. In this figure, the puncture needle 20 is fixed after the puncture needle support 14 is mounted, but the puncture needle 20 can be fixed as it is without mounting the puncture needle support 14. Then, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 5b) and c), the puncture needle is placed in contact with the electrode surface, so that the volume of the electrode reaction part is suppressed to the minimum volume necessary for measurement. It becomes possible.

本発明に係る針一体型バイオセンサーの一組立例を示す図である。It is a figure which shows one assembly example of the needle-integrated biosensor according to the present invention. 本発明に係る針一体型バイオセンサーの一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the needle-integrated biosensor according to the present invention. 本発明に係る針一体型バイオセンサーの一使用例を示す図である。It is a figure which shows the usage example of the needle | hook integrated biosensor which concerns on this invention. 本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の組立例を示す図である。It is a figure which shows the other assembly example of the needle | hook integrated biosensor which concerns on this invention. 本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the needle | hook integrated biosensor which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 スペーサー
3 針一体型バイオセンサー
4 貫通穴
5 接着剤層
6 レジスト層
7 導電体
8 試料搬送路・穿刺針通路
10 電極
11 端子
12 穿刺採血口
13 電極反応部(試薬層)
14 穿刺針部
17 外部駆動接続部
19 穿刺針支持体
20 穿刺針
24 採血
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Spacer 3 Needle-integrated biosensor 4 Through-hole 5 Adhesive layer 6 Resist layer 7 Conductor 8 Sample transport path / puncture needle path 10 Electrode 11 Terminal 12 Puncture blood sampling port 13 Electrode reaction part (reagent layer)
14 Puncture needle part 17 External drive connection part 19 Puncture needle support body 20 Puncture needle 24 Blood collection

Claims (8)

被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針と、体液の分析を行うためのバイオセンサーとが一体となって構成される針一体型バイオセンサーにおいて、中実棒状の非導電性針を穿刺針として用いることを特徴とする針一体型バイオセンサー。   Solid needle-shaped non-conductive needle in a needle-integrated biosensor in which a puncture needle for puncturing the skin of a subject and collecting a body fluid and a biosensor for analyzing the body fluid are integrated A needle-integrated biosensor characterized by using as a puncture needle. 非導電性針が、樹脂製である請求項1記載の針一体型バイオセンサー。   The needle-integrated biosensor according to claim 1, wherein the non-conductive needle is made of resin. 穿刺針の少なくとも一部が、バイオセンサー内部に形成された電極と接触して配置されている請求項1記載の針一体型バイオセンサー。   The needle-integrated biosensor according to claim 1, wherein at least a part of the puncture needle is disposed in contact with an electrode formed inside the biosensor. 穿刺針の穿刺用先端部以外が、針一体型バイオセンサー内に固定されている請求項1記載の針一体型バイオセンサー。   The needle integrated biosensor according to claim 1, wherein the puncture needle other than the puncture tip is fixed in the needle integrated biosensor. 穿刺針がバイオセンサー内部に形成された各電極と直交して固定されている請求項4記載の針一体型バイオセンサー。   The biosensor according to claim 4, wherein the puncture needle is fixed orthogonally to each electrode formed inside the biosensor. 穿刺針の固定が、接着剤およびレジストの少なくとも一種により行われている請求項4記載の針一体型バイオセンサー。   The needle-integrated biosensor according to claim 4, wherein the puncture needle is fixed by at least one of an adhesive and a resist. 電極上および/またはその周辺に試薬層が設けられている請求項4記載の針一体型バイオセンサー。   The needle-integrated biosensor according to claim 4, wherein a reagent layer is provided on and / or around the electrode. 穿刺針先端部を保護するためのキャップが設けられている請求項4記載の針一体型バイオセンサー。   The needle-integrated biosensor according to claim 4, wherein a cap for protecting the tip of the puncture needle is provided.
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