JP5114284B2 - 電気化学センサ及び携帯用電気化学センサセット - Google Patents

Description

本発明は、化学物質を電気化学的に検出するセンサ部を有し、測定時以外ではこのセンサ部を湿潤状態にして保持することが要求される電気化学センサに関する。また、この電気化学センサとこれを収容するカバーとからなる携帯用電気化学センサセットに関する。

例えば酵素センサ等の電気化学センサは、センサ部を測定液に浸漬すると、測定液中の対象物がセンサ部の酵素電極と反応することによって発生した化学物質を電気変換し、対象物質の濃度を検出する。ここで、このセンサ部の性能を維持するためには、センサ部は常に湿潤状態で保持することが必要であり、この測定を行わない状態ではセンサ部は常に保存液中に浸漬された状態とされる。その後、測定直前にはセンサ部を保存液中から取り出し、基準液中に浸漬して校正が行われてからこれを測定液に浸漬し、測定を行う。

しかしながら、例えば尿糖センサは、利用者が自分の尿中の尿糖値を自分で測定するために用いられる場合が多く、利用者は尿糖センサを携帯して、トイレでこの測定を自分で行う。この際に、利用者が上記の操作を全て行うことは実際には困難が大きい。特に、尿糖値の測定は必ずしも利用者の都合の良い時間に行えるわけではなく、例えば食後の所定時間等に行うことが必要であるため、特に外出先でも簡易にその測定を行えることが要求される。

このため、利用者が上記の機能を容易に行うことができる携帯用電気化学センサが開発されている。例えば、特許文献１には、センサ部に着脱可能なキャップが取り付けられ、このキャップ内に保存液を収容した構成の酵素センサが記載されている。この場合、利用者は使用時にこのキャップを外して、測定を行う。これにより、携帯が容易で、センサ部の湿潤状態が保たれ、良好な状態で測定を行うことのできる酵素センサが得られた。

また、特許文献２には、このキャップ内の保存液の漏れや脱着時の飛散を抑制した構造のキャップを用いた電気化学センサが記載されている。この技術においては、キャップ取付時には電気化学センサ本体とキャップとの嵌合部に設置された嵌合部材とキャップにおける弾性部材とを密着させることによって液漏れを防止する。また、嵌合部材の外周面に空気逃げとなる溝部を設けることにより、脱着時の圧力変動を抑制し、脱着時の保存液の飛散を抑制する。

こうした技術によって、利用者が使用しやすい携帯用電気化学センサが得られた。
特開平７−１５９３６６号公報 特開２００２−７１６１８号公報

しかしながら、実際に利用者が上記の電気化学センサを携帯して使用する場合には、様々な問題が発生する。例えば、利用者がこの電気化学センサを何度も使用する場合、キャップの脱着を多数回行うことになる。この場合、保存液の漏れや飛散が無くとも、センサ部付着した保存液は測定時等に外部に流出するため、この脱着を繰り返すうちに保存液の量は少なくなる。また、この電気化学センサを携帯する場合には、その上下方向の向きは様々となる。こうした場合に、センサ部が保存液の液面よりも高くなり、その湿潤状態が保たれないことがあり、その後の測定の精度が大きく低下することがあった。

従って、利用者が携帯した場合でもセンサ部を保存液によって常に湿潤状態に維持し、安定した特性を維持することのできる電気化学センサを得ることは困難であった。

本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の電気化学センサは、本体と、電気化学的に化学物質を検知するセンサ部を先端に有するセンサカートリッジとを備え、使用されない場合には、保存液が収容された状態で前記センサ部を封止するキャップが前記センサカートリッジに装着される電気化学センサであって、前記センサカートリッジは前記本体にヒンジ部を介して固定され、前記センサカートリッジが前記ヒンジ部を中心にして回動することによって、前記センサカートリッジが前記本体の一側面に沿った形態とされる構成とされ、前記キャップは、螺合によって前記センサカートリッジに装着されることによって前記センサ部を封止し、前記キャップは透明又は半透明の材質で構成され、前記封止時においては前記センサ部と前記本体との位置関係に関わらず前記センサ部が前記保存液の液面よりも下側となるべき前記保存液の収容量に対応する液面を表示するラインが前記キャップの表面に表示されていることを特徴とする。
本発明の電気化学センサは、前記キャップにおいて、前記ラインは、前記キャップを前記センサカートリッジに装着しない状態で前記センサカートリッジに装着される側を上側にした場合の前記収容量の最低量に対応した液面を表示することを特徴とする。
本発明の電気化学センサにおいて、前記検知される化学物質は尿糖であることを特徴とする。
本発明の携帯用電気化学センサセットは、前記電気化学センサと、前記センサカートリッジに装着される側を上側にして前記キャップを挿入することにより前記キャップを保持するキャップ挿入口が設けられ、かつ前記キャップが装着された前記センサカートリッジが前記本体の一側面に沿った形態とされた状態の前記電気化学センサを内部に収容できるカバーと、からなることを特徴とする。
本発明の携帯用電気化学センサセットにおいて、前記ラインは、前記キャップが前記キャップ挿入口に保持された際の前記保存液の前記収容量の適正範囲に対応する液面を表示することを特徴とする。

本発明は以上のように構成されているので、利用者が携帯した場合でもセンサ部を保存液によって常に湿潤状態に維持し、安定した特性を維持することのできる電気化学センサを得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下では、本発明の実施の形態として、電気化学センサである尿糖センサについて説明する。利用者はこの尿糖センサを携帯し、尿糖値を検出するために用いることができる。

この尿糖センサ１０の外観構成を示す図が図１である。この尿糖センサ１０においては、本体１１にセンサカートリッジ１２がカートリッジ支持部１３を介して接続される。カートリッジ支持部１３はヒンジ部１４を介して図中の矢印で示す方向に回動する構成とされる。また、キャップ１５が設けられ、キャップ１５の図中右側内面に設けられたネジ部（図示せず）が、センサカートリッジ１２の右側（根元）に設けられたネジ部１６に螺合されることにより、破線矢印で示されるように、キャップ１５がセンサカートリッジ１２に取り付けられ、封止される。なお、図示していないが、ネジ部１６の右側には、キャップ１５が取り付けられた際のキャップ１５とセンサカートリッジ１２との間の気密性を維持するためのＯリングが設けられている。

キャップ１５の表面には、上限ライン１５１及び下限ライン１５２が表示されている。これらのラインは、後述するように、キャップ１５内部に収容する保存液の適切な量を指示する。

本体１１の内部には、センサカートリッジ１２（センサ部１２１）から出力された電気信号を尿糖値に変換するための電気回路が設けられており、本体１１の表面には、この尿糖値を表示する表示部１１１が設けられている。また、その表面にはキーボタン１１２が設けられており、利用者がキーボタン１１２を押すことにより前回値表示などのモード切替が行われる構成となっている。

センサカートリッジ１２の先端にあるセンサ部１２１は、測定液中の尿糖を検出し、その濃度を電気信号に変換する機能を有する。具体的には、尿糖（グルコース）を酵素が固定化された電極で反応させることによって過酸化水素を発生させ、この過酸化水素が電極表面で電気分解される際の電流を検出する。すなわち、利用者がセンサカートリッジ１２の先端にあるセンサ部１２１を測定液（尿）中に浸漬させる、あるいはこの先端に尿をかけることによって尿糖値の測定が行われる。

以上の構成・機能は、従来より知られる尿糖センサと同様である。

ここで、利用者がこの測定を行うとき以外、例えば携帯される際には、例えば図２にその斜視図を示すように、センサカートリッジ１２にキャップ１５が取り付けられる。また、センサカートリッジ１２及びカートリッジ支持部１３がヒンジ部１４を中心にして回動させて折り畳まれた状態とされる。これにより、利用者が携帯しやすい形態となる。この際、キャップ１５内には保存液が収容され、これによってセンサカートリッジ１２（センサ部１２１）が保存液に浸された状態となる。保存液は例えば生理食塩水に緩衝液及び防腐剤が混合された液であり、センサ部１２１の状態を常に最適に保つ。

なお、センサカートリッジ１２及びカートリッジ支持部１３がヒンジ部１４を中心にして回動して折り畳まれた状態（図２）から、これらを開いて図１の状態とした場合に、本体１１における電気回路等の電源がオンされる設定とすることができる。この場合には、ヒンジ部１４の動作と連動して動作するスイッチを設ければよい。

ここで、キャップ１５は、保存液によって悪影響を受けない透明又は半透明のプラスチックで形成される。従って、図２の状態においても、利用者は保存液の液面を確認することができる。ここで、利用者がキャップ１５に保存液を入れる際には、図３に示されるように、キャップ１５の開口部（センサカートリッジ１２に装着される側）を上側にした状態で、保存液１５３の液面が上限ライン１５１と下限ライン１５２の間に来るべく調整する。

この状態でキャップ１５をセンサカートリッジ１２に装着し、図２の形態にして携帯された場合、その向きは様々となる。特に、本体１１とセンサ部１２１との位置関係に応じて保存液の液面とセンサ部１２１との関係は異なる。この位置関係に応じた保存液の液面とセンサカートリッジ１２におけるセンサ部１２１との関係を示したのが図４である。同図（ａ）においては、センサ部１２１が下側となる場合（本体１１が上側）、（ｂ）においてはセンサカートリッジ１２の長さ方向が水平となる場合（センサカートリッジ１２と本体１１が同じ高さ）、（ｃ）においてはセンサ部１２１が上側となる場合（本体１１が下側）について示されている。すなわち、キャップ１５を装着しない状態でその液面を図３に示された範囲にした場合、装着後（図４）のどの場合においても保存液の液面がセンサ部１２１よりも上側になる量に調整される。この際、キャップ１５が透明又は半透明であるため、利用者はこの液面を確認することができる。

すなわち、封止時においてはセンサ部１２１と本体１１との位置関係に関わらずセンサ部１２１が保存液の液面よりも下側となるべき保存液の収容量に対応する液面が下限ライン１５２によって表示されている。特に、この場合の下限ライン１５２は、キャップ１５をセンサカートリッジ１２に装着しない状態で、キャップ１５の開口部（センサカートリッジ１２に装着される側）を上側にした場合の保存液の適切な収容量の最低量に対応した液面を表示する。すなわち、図３の状態で液面が下限ライン１５２よりも下側となった場合には、図４（ａ）の状態ではセンサ部１２１が液面よりも下側となるが、図４（ｂ）又は（ｃ）の状態ではセンサ部１２１が液面よりも上側となるため、センサ部１２１の湿潤状態が保たれない。

なお、上限ライン１５１は、図３の状態で保存液の液面がこれよりも上側となった場合には、キャップ１５をセンサカートリッジ１２に装着した際には保存液があふれるレベルに設定される。

尿糖を測定する際には、利用者はキャップ１５をセンサカートリッジ１２から取り外して使用するが、その際に、キャップ１５の開口部を上側にした状態とすれば、保存液の液面が上限ライン１５１と下限ライン１５２の間にあるか否かを確認することができる。

なお、図２に示した形態となった尿糖センサ１０を携帯する際に、図５（ａ）にその斜視図を示すカバー２０と組み合わせて、携帯用尿糖センサセット（携帯用電気化学センサセット）として用いることができる。このカバー２０は例えば耐衝撃性を有するプラスチック等で構成され、図中左側に図２の形態の尿糖センサ１０を収容するための開口部２１を有し、その他にキャップ挿入口２２及び通気口２３を具備する。図５（ｂ）はこのカバー２０に図２の形態の尿糖センサ１０を収容した際の形態である。通気口２３は、カバー２０に尿糖センサ１０を収容しやすくするために開口部２１の反対側に設けられている。

図５（ｂ）の状態から尿糖センサ１０を取り出して使用する際には、前記の通り、保存液が入ったキャップ１５をセンサカートリッジ１２から取り外し、センサカートリッジ１２及びカートリッジ支持部１３をヒンジ部１４を支点にして回動させ、図１の形態とする。その後、センサ部１２１を測定液に浸漬させ、測定を行う。この際、図６に示すように、保存液が入ったキャップ１５をカバー２０におけるキャップ挿入口２２に挿入すれば、キャップ１５を垂直な状態で倒れないように安定して保持することができる。この際に、利用者が保存液の液面を確認することも容易であり、液面が下限ライン１５２を下回っていた場合には、適宜保存液を追加することができる。このため、特にカバー２０の下面は平面形状であることが好ましく、カバー２０内部の下面に、挿入されたキャップ１５を固定する凹凸を設けたり、下面側にもキャップ挿入口２２と同様の開口部を設けてもよい。また、カバー２０の下面にこれを安定させるための複数の脚部を設けてもよい。上記の構成により、測定時のキャップ１５の保持、保存液量の確認、保存液の追加等の作業を利用者が外出先で容易に行うことができる。また、この構成とすれば、この尿糖センサ１０を携帯することも特に容易となる。

また、この場合には、例えば下限ライン１５２を設けず、例えばカバー２０の上面をこの下限ライン１５２と同様の液面を表示するようにすることもできる。

このように、この尿糖センサ１０においては、これを使用せず、携帯している場合に、常にセンサ部１２１を保存液による湿潤状態とすることができる。従って、常に安定した特性を維持することができる。特に、尿糖センサ１０の製造後、出荷のときからこの状態を維持することができる。

一般にセンサ部１２１には寿命があるため、ある積算使用時間（使用回数）後には、センサカートリッジ１２のみを尿糖センサ１０から取り外し、これを新品と交換することがある。この際のセンサカートリッジ１２を、上記と同様の構造・機能をもち、その中に保存液が収容されたキャップと組み合わせることもできる。すなわち、新品のセンサカートリッジ１２をこの形態で出荷することもできる。一般には、新品のセンサカートリッジ１２を使用する場合には、そのセンサ部１２１を所定の液中で例えば４時間程度放置する処理（エージング処理）行うことが必要である。しかしながら、この構成を用いた場合には、出荷時からセンサ部１２１の状態が常に適正に保たれるため、このエージング処理時間を短縮あるいはこの処理を省略することができる。

また、センサ部１２１の状態は経時変化や環境によって変動するため、例えば一定のグルコース濃度をもつ基準液を用いて感度の校正を適宜行う必要がある。しかしながら、上記の構成によれば、センサ部１２１の状態を出荷時から常時適正に保つことができるため、この頻度も少なくさせることが可能である。この場合、例えば利用者が外出先でこの校正を行うことも不要となり、携帯して精度の高い測定を行うことが更に容易となる。

従って、利用者が携帯してこの尿糖センサ１０を特に容易に用いることができる。

なお、上記の保存液の適正量を示すライン（上限ライン１５１、下限ライン１５２）の表示方法は任意である。また、前記の例では、これらのラインを、センサカートリッジ１２に装着される側を上側にして垂直にして設置した場合の保存液の適切な収容量に対応した液面を表示するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、キャップ１５をある所定の角度だけ傾けて設置した場合の適切な収容量に対応した液面を表示するものとしてもよい。この場合においても、キャップ１５がキャップ挿入口２２において保持される場合の角度をこの角度と等しくすれば、利用者は、保存液量の確認等の作業を容易に行うことができる。

また、上記の形態ではセンサカートリッジ１２がヒンジ部１４を用いて折り畳める構成とすることによって、カバー２０への収納を容易とし、携帯を容易としていたが、これに限られるものではない。例えば、センサカートリッジを本体内部に収容できる等の構成としてもよい。

なお、上記の形態では、尿糖センサについて記載したが、これに限られるものではなく、センサ部を常に湿潤状態にして保持する必要がある電気化学センサであれば同様である。例えば、酵素センサ、ＰＨセンサ等も同様の構成とすることができ、これらを携帯して容易に用いることができる。

本発明の実施の形態となる尿糖センサの外観の構成図である。 本発明の実施の形態となる尿糖センサが携帯される際の外観図である。 本発明の実施の形態となる尿糖センサにおけるキャップが装着されていない状態での保存液の状態を示す図である。 本発明の実施の形態となる尿糖センサにおいてキャップが装着されている状態での保存液とセンサ部の関係を示す図である。 本発明の実施の形態となる携帯用尿糖センサセットにおいて用いられるカバー（ａ）とこれに尿糖センサが収容された状態（ｂ）を示す外観図である。 本発明の実施の形態となる携帯用尿糖センサセットにおいて、尿糖センサがカバーから取り出されて使用される際の状態を示す外観図である。

符号の説明

１０ 尿糖センサ
１１ 本体
１２ センサカートリッジ
１３ カートリッジ支持部
１４ ヒンジ部
１５ キャップ
１６ ネジ部
２０ カバー
２１ 開口部
２２ キャップ挿入口
２３ 通風口
１１１ 表示部
１１２ キーボタン
１２１ センサ部
１５１ 上限ライン
１５２ 下限ライン
１５３ 保存液

Claims (5)

1. 本体と、電気化学的に化学物質を検知するセンサ部を先端に有するセンサカートリッジとを備え、使用されない場合には、保存液が収容された状態で前記センサ部を封止するキャップが前記センサカートリッジに装着される電気化学センサであって、
   前記センサカートリッジは前記本体にヒンジ部を介して固定され、前記センサカートリッジが前記ヒンジ部を中心にして回動することによって、前記センサカートリッジが前記本体の一側面に沿った形態とされる構成とされ、
   前記キャップは、螺合によって前記センサカートリッジに装着されることによって前記センサ部を封止し、
   前記キャップは透明又は半透明の材質で構成され、前記封止時においては前記センサ部と前記本体との位置関係に関わらず前記センサ部が前記保存液の液面よりも下側となるべき前記保存液の収容量に対応する液面を表示するラインが前記キャップの表面に表示されていることを特徴とする電気化学センサ。
2. 前記キャップにおいて、前記ラインは、前記キャップを前記センサカートリッジに装着しない状態で前記センサカートリッジに装着される側を上側にした場合の前記収容量の最低量に対応した液面を表示することを特徴とする請求項１に記載の電気化学センサ。
3. 前記検知される化学物質は尿糖であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学センサ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電気化学センサと、
   前記センサカートリッジに装着される側を上側にして前記キャップを挿入することにより前記キャップを保持するキャップ挿入口が設けられ、かつ前記キャップが装着された前記センサカートリッジが前記本体の一側面に沿った形態とされた状態の前記電気化学センサを内部に収容できるカバーと、
   からなることを特徴とする携帯用電気化学センサセット。
5. 前記ラインは、前記キャップが前記キャップ挿入口に保持された際の前記保存液の前記収容量の適正範囲に対応する液面を表示することを特徴とする請求項４に記載の携帯用電気化学センサセット。