JP5199759B2 - Sensor system - Google Patents

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Description

本発明は、センサシステムに関する。 The present invention relates to a sensor system .

従来、複数のセンサ部が2次元マトリックス状に配置されたマトリックスセンサが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
具体的には、特許文献1及び2に記載のマトリックスセンサが有するセンサ部は、検出素子(電極)と、検出素子上又は検出素子上に配置された多孔性フィルムの上面に固定された反応物質(生体物質)と、を備えており、反応物質と、その反応物質に特異的に反応する物質と、の相互作用を検出素子で検出するようになっている。
特開2004−020238号公報 特開2003−043009号公報
Conventionally, a matrix sensor in which a plurality of sensor units are arranged in a two-dimensional matrix is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Specifically, the sensor unit included in the matrix sensors described in Patent Documents 1 and 2 includes a detection element (electrode) and a reactive substance fixed on the detection element or on the upper surface of a porous film disposed on the detection element. (Biological substance), and the detection element detects an interaction between the reactive substance and a substance that reacts specifically with the reactive substance.
JP 2004-020238 A JP 2003-043009 A

しかしながら、特許文献1及び2において、反応物質は、検出素子上又は検出素子上に配置された多孔性フィルムの上面に固定されているため、マトリックスセンサを小型化するためにセンサ部のサイズを小さくすると、反応物質を固定するための領域(検出素子上面)の面積も小さくなる。したがって、マトリクスセンサを小型化すると、センサ部内の反応物質の量が減少してしまうため、センサ部の感度が低下してしまうという問題がある。
また、酵素や金属触媒など、ナノサイズのタンパク質や有機・無機の物質は互いに凝集しやすいため、そのままでは十分な性能が引き出せない。多孔体に分散して配置しても、そのままでは基質や生成物の拡散性が悪く、センサ感度を向上することができない。
However, in Patent Documents 1 and 2, since the reactive substance is fixed on the detection element or on the upper surface of the porous film disposed on the detection element, the size of the sensor unit is reduced in order to reduce the size of the matrix sensor. Then, the area of the region for fixing the reactant (the upper surface of the detection element) is also reduced. Therefore, when the matrix sensor is reduced in size, the amount of the reactive substance in the sensor unit is reduced, so that the sensitivity of the sensor unit is lowered.
In addition, nano-sized proteins and organic / inorganic substances such as enzymes and metal catalysts tend to aggregate with each other, so that sufficient performance cannot be obtained as they are. Even if dispersed in a porous material, the diffusibility of the substrate or product is poor as it is, and the sensor sensitivity cannot be improved.

本発明の課題は、小型化してもセンサ部の感度の低下を抑制できるマトリックスセンサを備えるセンサシステムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sensor system comprising a matrix sensor which can suppress the decrease in sensitivity of the sensor unit be miniaturized.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
センサシステムにおいて、
基板と、前記基板上に、2次元又は3次元マトリックス状に配置された複数のセンサ部と、前記基板上に配置され、前記センサ部同士を隔てる隔壁部と、を有するマトリックスセンサと、
検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部それぞれによる検出データを用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する算出手段と、
を備え、
前記センサ部は、前記基板上に配置された検出素子と、前記検出素子上に配置され、少なくとも前記基板に対して略垂直方向に貫通する細孔を有する多孔体と、前記多孔体の細孔の内部に担持され、検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を有し、前記検出素子により前記反応に伴う所定の変化を検出し、
前記多孔体は、前記検出素子と独立して形成された膜状のシリカ系メソ多孔体であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
In the sensor system,
A matrix sensor having a substrate, a plurality of sensor units arranged in a two-dimensional or three-dimensional matrix on the substrate, and a partition unit arranged on the substrate and separating the sensor units;
A calculation unit that performs predetermined statistical processing using detection data from each of the plurality of sensor units having the same detection concentration range, and calculates the concentration of the detection target substance based on a result of the predetermined statistical processing;
With
The sensor unit includes a detection element disposed on the substrate, a porous body disposed on the detection element and having at least a pore penetrating in a direction substantially perpendicular to the substrate, and a pore of the porous body And a reactive substance that selectively reacts with a substance to be detected , and detects a predetermined change accompanying the reaction by the detection element ,
The porous body is a membranous silica-based mesoporous body formed independently of the detection element .

請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載のセンサシステムにおいて、
記複数のセンサ部のうちの、所定のセンサ部を指定する指定手段と、
前記指定手段により指定されたセンサ部による検出データを取得する取得手段と、
を備え、
前記検出素子は、電極であり、
前記反応物質は、生体物質であることを特徴とする。
The invention described in claim 2
The sensor system according to claim 1 ,
Of the previous SL plurality of sensor units, and designating means for designating a predetermined sensor portion,
Obtaining means for obtaining detection data by the sensor unit designated by the designation means;
With
The detection element is an electrode;
The reactive substance is a biological substance .

本発明によれば、マトリックスセンサが、基板と、基板上に、2次元又は3次元マトリックス状に配置された複数のセンサ部と、基板上に配置され、センサ部同士を隔てる隔壁部と、を備え、センサ部は、基板上に配置された検出素子と、検出素子上に配置され、少なくとも基板に対して略垂直方向に貫通する細孔を有する多孔体と、多孔体の細孔の内部に担持され、検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を有し、検出素子によりその反応に伴う所定の変化を検出するようになっている。
すなわち、検出対象物質と選択的に反応する反応物質を多孔体に固定しているため、反応物質を検出素子上に固定する場合と比較して、センサ部が備える反応物質の量が多量となり、マトリックスセンサを小型化しても、センサ部の感度の低下を抑制することができる。
したがって、反応物質を検出素子上に固定する場合と比較して、より小型のマトリックスセンサの提供が可能となるため、好適である。
According to the present invention, the matrix sensor includes a substrate, a plurality of sensor units arranged in a two-dimensional or three-dimensional matrix on the substrate, and a partition unit arranged on the substrate and separating the sensor units. The sensor unit includes a detection element disposed on the substrate, a porous body disposed on the detection element and having pores penetrating at least substantially perpendicular to the substrate, and inside the pores of the porous body. And a reaction substance that selectively reacts with the detection target substance, and a predetermined change accompanying the reaction is detected by the detection element.
That is, since the reactive substance that selectively reacts with the detection target substance is fixed to the porous body, the amount of the reactive substance provided in the sensor unit is larger than when the reactive substance is fixed on the detection element, Even if the matrix sensor is downsized, it is possible to suppress a decrease in sensitivity of the sensor unit.
Therefore, it is preferable because a smaller matrix sensor can be provided as compared with the case where the reactive substance is immobilized on the detection element.

以下、図を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。
本実施の形態では、酵素センサとして機能するセンサ部を有するマトリックスセンサを備えたセンサシステムを例示して説明することとする。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the invention is not limited to the illustrated example.
In this embodiment, a sensor system including a matrix sensor having a sensor unit that functions as an enzyme sensor will be described as an example.

[第1の実施の形態]
まず、第1の実施の形態におけるセンサシステム1及びセンサシステム1が備えるマトリックスセンサ10について説明する。
[First Embodiment]
First, the sensor system 1 and the matrix sensor 10 included in the sensor system 1 according to the first embodiment will be described.

<センサシステム>
図1は第1の実施の形態のセンサシステム1の機能的構成を示すブロック図、図2は第1の実施の形態のセンサシステム1を模式的に示す図である。
<Sensor system>
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the sensor system 1 of the first embodiment, and FIG. 2 is a diagram schematically showing the sensor system 1 of the first embodiment.

センサシステム1は、例えば、マトリックスセンサ10を用いて、検出対象物質を検出して、その検出対象物質の濃度を測定するシステムである。
具体的には、センサシステム1は、例えば、マトリックスセンサ10と、封止除去部30と、検出データ取得部40と、制御部50と、メモリ部60と、操作部70と、表示部80と、などを備えて構成される。
なお、センサシステム1において、マトリックスセンサ10と、封止除去部30や検出データ取得部40、制御部50、メモリ部60などとは、別々に構成しても良いし、封止除去部30や検出データ取得部40、制御部50、メモリ部60などをマトリックスセンサ10と同一の基板11上に形成して、集積化して構成(ワンチップ化)しても良い。また、ワンチップ化する場合は、マトリックスセンサ10と、封止除去部30や検出データ取得部40、制御部50、メモリ部60などが配置された基板と、を積み重ねることによって、多層型にしても良い。
The sensor system 1 is a system that detects a detection target substance using, for example, the matrix sensor 10 and measures the concentration of the detection target substance.
Specifically, the sensor system 1 includes, for example, a matrix sensor 10, a seal removal unit 30, a detection data acquisition unit 40, a control unit 50, a memory unit 60, an operation unit 70, and a display unit 80. , And so on.
In the sensor system 1, the matrix sensor 10 and the seal removal unit 30, the detection data acquisition unit 40, the control unit 50, the memory unit 60, and the like may be configured separately, or the seal removal unit 30 or The detection data acquisition unit 40, the control unit 50, the memory unit 60, and the like may be formed on the same substrate 11 as the matrix sensor 10 and integrated (single chip). In the case of a one-chip configuration, the matrix sensor 10 and a substrate on which the seal removal unit 30, the detection data acquisition unit 40, the control unit 50, the memory unit 60, and the like are stacked are stacked to form a multilayer type. Also good.

<マトリックスセンサ>
図3はマトリックスセンサ10の平面斜視図、図4はマトリックスセンサ10の分解図、図5は図3のV−V線における断面図、図6は電極12が形成された基板11の平面図、図7はセンサ部20の特定の仕方を説明するための図である。
<Matrix sensor>
3 is a plan perspective view of the matrix sensor 10, FIG. 4 is an exploded view of the matrix sensor 10, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 3, and FIG. 6 is a plan view of the substrate 11 on which the electrodes 12 are formed. FIG. 7 is a diagram for explaining a specific method of the sensor unit 20.

マトリックスセンサ10は、例えば、図3に示すように、5×5の2次元マトリックス状に配置された25個のセンサ部20を有している。センサ部20は、例えば、酵素Eの特性を利用して気体試料中や液体試料中の検出対象物質を電気化学的計測法によって検出する酵素センサである。   For example, as shown in FIG. 3, the matrix sensor 10 includes 25 sensor units 20 arranged in a 5 × 5 two-dimensional matrix. The sensor unit 20 is, for example, an enzyme sensor that detects a detection target substance in a gas sample or a liquid sample by using an electrochemical measurement method using the characteristics of the enzyme E.

ここで、マトリックスセンサ10の基板11側を下側、カバー部材18側を上側とし、マトリックスセンサ10の行方向を左右方向、列方向を前後方向とする。
また、例えば、図7に示すように、各行(X)に、上から順に「1」〜「5」の番号を割り当てるとともに、各列(Y)に、左から順に「1」〜「5」の番号を割り当てて、センサ部20を特定する際、センサ部(X,Y)と呼ぶこととする。
Here, the substrate 11 side of the matrix sensor 10 is the lower side, the cover member 18 side is the upper side, the row direction of the matrix sensor 10 is the left-right direction, and the column direction is the front-back direction.
Further, for example, as shown in FIG. 7, numbers “1” to “5” are assigned to each row (X) in order from the top, and “1” to “5” are assigned to each column (Y) in order from the left. When the sensor unit 20 is specified by assigning the number, the sensor unit (X, Y) is referred to.

具体的には、センサ部20は、例えば、図5に示すように、基板11上に配置された検出層21と、検出層21上に配置された透過層22と、透過層22上に配置された供給層23と、により構成されている。
検出層21は、電解液で満たされている。検出素子としての電極12は、検出層21に配置されており、検出対象物質と選択的に反応する反応物質(生体物質)としての酵素Eは、多孔体13に担持(固定)された状態で検出層21に含有されている。そして、供給層23の透過層22と対向する側の面(すなわち、センサ部20の基板11と対向する側の面)は、除去可能な封止部材17により封止されている。
すなわち、センサ部20は、検出層21に電解液と酵素Eとを含有した状態で、封止部材17により外部から遮断されている。
Specifically, for example, as illustrated in FIG. 5, the sensor unit 20 includes a detection layer 21 disposed on the substrate 11, a transmission layer 22 disposed on the detection layer 21, and a transmission layer 22. And the supply layer 23 formed.
The detection layer 21 is filled with an electrolytic solution. The electrode 12 as a detection element is disposed on the detection layer 21, and the enzyme E as a reactive substance (biological substance) that selectively reacts with the detection target substance is supported (fixed) on the porous body 13. It is contained in the detection layer 21. The surface of the supply layer 23 that faces the transmission layer 22 (that is, the surface of the sensor unit 20 that faces the substrate 11) is sealed with a removable sealing member 17.
That is, the sensor unit 20 is blocked from the outside by the sealing member 17 in a state where the detection layer 21 contains the electrolytic solution and the enzyme E.

センサ部20において、封止部材17が除去されて供給層23に試料が供給されると、その試料中の検出対象物質は、透過層22を透過して検出層21に移行し、検出層21が備える酵素Eと反応する。そして、センサ部20は、その反応に伴う所定の変化(具体的には、作用電極121と対向電極123との間に流れる電流量の変化)を電極12により検出することによって、検出対象物質を検出するようになっている。
すなわち、例えば、検出対象物質をホルムアルデヒド(HCHO)、酵素Eをホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼとした場合、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼが補酵素(NAD)の存在下でホルムアルデヒドを酸化する反応(HCHO+NAD+3HO ―(酵素E)→ HCOO+NADH+2H)により生成される還元型酵素の量の変化を、作用電極121と対向電極123との間に流れる電流量の変化として電極12で検出することによって、検出対象物質を検出するようになっている。具体的には、酸化型のホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼがホルムアルデヒドを酸化する反応に伴い、酸化型のホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ(酸化型酵素)は還元型のホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ(還元型酵素)となり、その還元型酵素は、直接的に又は電子伝達体を介して間接的に電子(e)を作用電極121に渡して酸化型酵素に戻る。この際、作用電極121と対向電極123との間に流れる還元型酵素又は還元型電子伝達体を再酸化するための電流量を電極12で検出することによって、検出対象物質を検出するようになっている。
また、例えば、検出対象物質(基質)をグルコース、酵素Eをグルコースオキシダーゼとした場合、酵素反応(基質+O ―(酵素E)→ 生成物+H)により生成される過酸化水素や消費される酸素などの電極活性物質の量の変化を、作用電極121と対向電極123との間に流れる電流量の変化として電極12で検出することによって、検出対象物質を検出するようになっている。
In the sensor unit 20, when the sealing member 17 is removed and the sample is supplied to the supply layer 23, the detection target substance in the sample passes through the transmission layer 22 and moves to the detection layer 21. Reacts with enzyme E. Then, the sensor unit 20 detects a predetermined change accompanying the reaction (specifically, a change in the amount of current flowing between the working electrode 121 and the counter electrode 123) by the electrode 12, thereby detecting the detection target substance. It comes to detect.
That is, for example, when the detection target substance is formaldehyde (HCHO) and the enzyme E is formaldehyde dehydrogenase, the reaction in which formaldehyde dehydrogenase oxidizes formaldehyde in the presence of a coenzyme (NAD + ) (HCHO + NAD + + 3H 2 O − (enzyme E) ) → HCOO + NADH + 2H 3 O + ), a change in the amount of the reduced enzyme produced by the electrode 12 is detected as a change in the amount of current flowing between the working electrode 121 and the counter electrode 123. Is supposed to be detected. Specifically, as the oxidized formaldehyde dehydrogenase oxidizes formaldehyde, the oxidized formaldehyde dehydrogenase (oxidized enzyme) becomes a reduced formaldehyde dehydrogenase (reduced enzyme), and the reduced enzyme directly Indirectly or indirectly through an electron carrier, electrons (e ) are transferred to the working electrode 121 to return to the oxidized enzyme. At this time, the detection target substance is detected by detecting the amount of current for reoxidizing the reducing enzyme or the reducing electron carrier flowing between the working electrode 121 and the counter electrode 123 at the electrode 12. ing.
Further, for example, when the detection target substance (substrate) is glucose and the enzyme E is glucose oxidase, hydrogen peroxide and consumption generated by the enzyme reaction (substrate + O 2 − (enzyme E) → product + H 2 O 2 ) The detection target substance is detected by detecting the change in the amount of the electrode active substance such as oxygen that is detected by the electrode 12 as the change in the amount of current flowing between the working electrode 121 and the counter electrode 123. .

マトリックスセンサ10は、例えば、図5に示すように、上面に疎水性絶縁膜112が形成された基板11と、基板11上面の分析部111内に配置された電極12(作用電極121、参照電極122及び対向電極123)と、電極12上に配置された多孔体13と、多孔体13の細孔13aの内部に担持された酵素Eと、基板11上に配置された隔壁部14と、隔壁部14上に配置された透過膜15と、透過膜15上に配置されたスペーサ16と、スペーサ16上に配置された封止部材17と、封止部材17上に配置されたカバー部材18と、などを備えて構成される。   For example, as shown in FIG. 5, the matrix sensor 10 includes a substrate 11 having a hydrophobic insulating film 112 formed on the upper surface, and an electrode 12 (working electrode 121, reference electrode) disposed in the analysis unit 111 on the upper surface of the substrate 11. 122 and the counter electrode 123), the porous body 13 disposed on the electrode 12, the enzyme E carried inside the pores 13 a of the porous body 13, the partition wall portion 14 disposed on the substrate 11, and the partition wall A permeable membrane 15 disposed on the portion 14, a spacer 16 disposed on the permeable membrane 15, a sealing member 17 disposed on the spacer 16, and a cover member 18 disposed on the sealing member 17. , And so on.

(基板)
基板11は、例えば、平面視略矩形状に形成されている。基板11は、例えば、基板11上面に、5×5の2次元マトリックス状に並んだ平面視略円形状の分析部111を有しており、例えば、基板11上面における分析部111に対応する領域以外の領域に、SiO薄膜等の疎水性絶縁膜112が形成されている。
(substrate)
The substrate 11 is formed, for example, in a substantially rectangular shape in plan view. The substrate 11 has, for example, an analysis unit 111 having a substantially circular shape in plan view arranged in a 5 × 5 two-dimensional matrix on the upper surface of the substrate 11. For example, a region corresponding to the analysis unit 111 on the upper surface of the substrate 11. A hydrophobic insulating film 112 such as a SiO thin film is formed in a region other than.

基板11としては、例えば、半導体基板、絶縁基板、高分子基板等を用いることができる。
ここで、半導体基板としては、例えば、シリコン基板等を用いることができる。
また、絶縁基板としては、例えば、ガラス基板、セラミックス基板、紙基板、木材基板等を用いることができる。
また、高分子基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのエステル類、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))などのフッ素ポリマー類、ポリエーテル類、ポリスチレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン類、ポリイミド類等を用いることができる。
As the substrate 11, for example, a semiconductor substrate, an insulating substrate, a polymer substrate, or the like can be used.
Here, for example, a silicon substrate or the like can be used as the semiconductor substrate.
As the insulating substrate, for example, a glass substrate, a ceramic substrate, a paper substrate, a wood substrate, or the like can be used.
Examples of the polymer substrate include esters such as polyethylene terephthalate, polyamides, polycarbonates, fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)), polyethers, polystyrene, polyethylene, and the like. Polyolefins and polyimides can be used.

なお、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)などを基板11上に形成する場合(例えば、マトリックスセンサ10と、検出データ取得部40や制御部50、メモリ部60などと、を一体的に構成(ワンチップ化)する場合等)は、予め層間絶縁層を形成し、そして、フォトグラフィー法などによりスルーホールを形成することによって、電気的接続を確保しておくと良い。   For example, when a thin film transistor (TFT) or the like is formed on the substrate 11 (for example, the matrix sensor 10, the detection data acquisition unit 40, the control unit 50, the memory unit 60, etc. are integrally configured (one-chip configuration). ), Etc.), it is preferable to ensure an electrical connection by forming an interlayer insulating layer in advance and forming a through hole by a photolithography method or the like.

(電極)
電極12(作用電極121、参照電極122及び対向電極123)は、例えば、図6に示すように、基板11上面における分析部111の内部に形成されており、作用電極121、参照電極122及び対向電極123に対応して設けられたパッド124,124,124と配線を介して接続されている。
パッド124は、例えば、図6に示すように、基板11上面における基板11の縁部に形成されている。
(electrode)
The electrode 12 (the working electrode 121, the reference electrode 122, and the counter electrode 123) is formed inside the analysis unit 111 on the upper surface of the substrate 11 as shown in FIG. 6, for example, and the working electrode 121, the reference electrode 122, and the counter electrode are opposed to each other. It is connected to pads 124, 124, 124 provided corresponding to the electrode 123 through wiring.
For example, as shown in FIG. 6, the pad 124 is formed on the edge of the substrate 11 on the upper surface of the substrate 11.

電極12、パッド124及び電極12とパッド124とを接続する配線は、例えば、蒸着法又はスパッタリング法により電極用薄膜を成膜して、フォトリソグラフィー工程でパターニングすることによって作成することができる。なお、電極12、パッド124及び配線の作成は、フォトリソプロセスでの作成に限定されるものではなく、例えば、スクリーン印刷の手法を用いて簡易的に行っても良い。
電極用薄膜の材質としては、例えば、Al、Cr、Mo、Ta、Ti、W、Nb、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Pd、Pt、Ru、RuO、C等及びこれらの合金から選ばれる少なくとも1つを用いることができる。
また、参照電極122は銀/塩化銀電極であるのが好ましい。銀/塩化銀電極である参照電極122は、例えば、参照電極122となる電極用薄膜上に、銀/塩化銀インクを塗布してベーキングすることにより作成しても良いし、スクリーン印刷法や蒸着法、スパッタリング法などによって一旦銀電極を形成させた後に、一定電流を電解したり、塩化第2銀水溶液中に浸漬したりすることにより作成しても良い。
また、コンタクト特性や電気導電性の向上という観点から、異なる種類の金属膜を積層したものを電極用薄膜としても良い。
The electrode 12, the pad 124, and the wiring connecting the electrode 12 and the pad 124 can be formed by, for example, forming a thin film for an electrode by a vapor deposition method or a sputtering method, and patterning in a photolithography process. Note that the creation of the electrode 12, the pad 124, and the wiring is not limited to the creation by the photolithography process, and may be performed simply using, for example, a screen printing technique.
Examples of the material for the electrode thin film include Al, Cr, Mo, Ta, Ti, W, Nb, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Ru, RuO 2 , C, and the like. At least one selected from alloys can be used.
Reference electrode 122 is preferably a silver / silver chloride electrode. The reference electrode 122, which is a silver / silver chloride electrode, may be prepared, for example, by applying a silver / silver chloride ink on the electrode thin film to be the reference electrode 122 and baking it, or by screen printing or vapor deposition. Alternatively, the silver electrode may be formed once by a method, a sputtering method, or the like, and then electrolyzed with a constant current or immersed in a second silver chloride aqueous solution.
In addition, from the viewpoint of improving contact characteristics and electrical conductivity, a laminate of different types of metal films may be used as the electrode thin film.

(多孔体)
多孔体13は、例えば、基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aを有している。
多孔体13は、例えば、平面視略円形状に形成されている。多孔体13の平面視におけるサイズ(径)は、分析部111のサイズ(径)と同一又はそれ以下となるよう設定されており、多孔体13の厚み(上下方向の長さ)は、電極12と透過膜15との間の距離と同一又はそれ以下となるよう設定されている。
(Porous body)
The porous body 13 has, for example, pores 13 a penetrating in a direction substantially perpendicular to the substrate 11.
The porous body 13 is formed, for example, in a substantially circular shape in plan view. The size (diameter) of the porous body 13 in plan view is set to be the same as or smaller than the size (diameter) of the analysis unit 111, and the thickness (length in the vertical direction) of the porous body 13 is set to the electrode 12. Is set to be equal to or less than the distance between the permeable membrane 15 and the permeable membrane 15.

多孔体13としては、例えば、シート状、バルク状、膜状、特に、シート状又は膜状のシリカ系メソ多孔体を好ましく用いることができる。
シリカ系メソ多孔体は、例えば、ケイ酸やアルミナなどの各種金属酸化物、ケイ酸と他種の金属との複合酸化物等によって構成することができる。
例えば、ケイ酸により構成されるシリカ系メソ多孔体の作製においては、例えば、カネマイトのような層状シリケート、アルコキシシラン、シリカゲル、水ガラス、ケイ酸ソーダ等を好ましく用いることができる。
As the porous body 13, for example, a sheet-like, bulk-like, or membrane-like, particularly a sheet-like or membrane-like silica mesoporous material can be preferably used.
The silica-based mesoporous material can be composed of, for example, various metal oxides such as silicic acid and alumina, complex oxides of silicic acid and other types of metals, and the like.
For example, in the production of a silica-based mesoporous material composed of silicic acid, for example, layered silicate such as kanemite, alkoxysilane, silica gel, water glass, sodium silicate and the like can be preferably used.

具体的には、シリカ系メソ多孔体は、例えば、無機材料を界面活性剤と混合反応させて、界面活性剤のミセルの周りに無機の骨格が形成された界面活性剤/無機複合体を形成させた後、例えば、400℃〜600℃で焼成したり有機溶剤で抽出したりする等して界面活性剤を除去することにより作製される。これにより、シリカ系メソ多孔体は、無機骨格中に、界面活性剤のミセルと同じ形状のメソポア細孔(細孔13a)を有するものとなる。   Specifically, the silica-based mesoporous material, for example, forms a surfactant / inorganic composite in which an inorganic material is mixed with a surfactant to form an inorganic skeleton around the micelles of the surfactant. Then, for example, the surface active agent is removed by baking at 400 ° C. to 600 ° C. or extraction with an organic solvent. Thereby, the silica-based mesoporous material has mesopore pores (pores 13a) having the same shape as the micelles of the surfactant in the inorganic skeleton.

シリカ系メソ多孔体の作製において、ケイ酸等のケイ素含有化合物を出発材料とする場合には、例えば、カネマイトのような層状シリケートを形成して、この層間にミセルを挿入し、そして、ミセルが存在しない層間をシリケート分子でつなぎ、その後、ミセルを除去することによって細孔13aを形成することができる。
また、シリカ系メソ多孔体の作製において、水ガラス等のケイ素含有物質を出発材料とする場合には、例えば、ミセルの周囲にシリケート分子を集合させて重合させることによりシリカを形成し、その後、ミセルを除去することによって細孔13aを形成することができる。この場合、通常、ミセルの形状は柱状となり、その結果、シリカ系メソ多孔体に、柱状の細孔13aが形成されることになる。
In the production of a silica-based mesoporous material, when a silicon-containing compound such as silicic acid is used as a starting material, for example, a layered silicate such as kanemite is formed, and micelles are inserted between the layers. The pores 13a can be formed by connecting non-existing layers with silicate molecules and then removing the micelles.
In the production of a silica-based mesoporous material, when a silicon-containing substance such as water glass is used as a starting material, for example, silica is formed by collecting and polymerizing silicate molecules around micelles, and then, By removing the micelle, the pore 13a can be formed. In this case, the shape of the micelle is usually a columnar shape, and as a result, columnar pores 13a are formed in the silica-based mesoporous material.

シリカ系メソ多孔体は、作製段階で、界面活性剤のアルキル鎖の長さを変えてミセルの径を変化させることによって、細孔13aの内径を制御することができる。また、界面活性剤と併せて、トリメチルベンゼン、トリプロピルベンゼン等の比較的疎水性の分子を添加することによって、ミセルを膨潤させ、さらに大きな内径の細孔13aを形成することもできる。
シリカ系メソ多孔体の細孔13aのサイズ(細孔13aの径)は、固定する酵素Eのサイズ(酵素Eの径)に応じて決定される。すなわち、例えば、ミセルのサイズ(ミセルの径)が、酵素Eのサイズの0.5〜2.0倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔13aのサイズが、固定する酵素Eのサイズの0.5〜2.0倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
In the silica-based mesoporous material, the inner diameter of the pores 13a can be controlled by changing the micelle diameter by changing the length of the alkyl chain of the surfactant in the production stage. Further, by adding a relatively hydrophobic molecule such as trimethylbenzene or tripropylbenzene together with the surfactant, the micelle can be swollen to form a pore 13a having a larger inner diameter.
The size of the pores 13a (the diameter of the pores 13a) of the silica-based mesoporous material is determined according to the size of the enzyme E to be immobilized (the diameter of the enzyme E). That is, for example, by producing a silica-based mesoporous material using a surfactant having a micelle size (micelle diameter) of 0.5 to 2.0 times that of enzyme E, the pores 13a A silica-based mesoporous material whose size is 0.5 to 2.0 times the size of the enzyme E to be immobilized can be obtained.

シリカ系メソ多孔体における細孔13aの貫通方向は、少なくとも基板11に対して略垂直方向を含むのであれば任意であり、ランダムであっても良いし、一次元シリカナノチャンネルの集合体のように方向性が制御されたものであっても良い。
また、シリカ系メソ多孔体の作成方法としては、上記のように個別に形成しても良いし、或いは、スピンコートや核成長による析出、光配向、電場、磁場、shear flowなどによる外場を利用して基板11や電極12上へ孔サイズに加えて、方向制御された形で直接作成することもできる。
The penetration direction of the pores 13a in the silica-based mesoporous material is arbitrary as long as it includes at least a direction substantially perpendicular to the substrate 11, and may be random or as an aggregate of one-dimensional silica nanochannels. The directionality may be controlled.
Further, as a method for producing a silica-based mesoporous material, it may be formed individually as described above, or an external field such as precipitation by spin coating or nucleus growth, photo-alignment, electric field, magnetic field, shear flow, etc. In addition to the hole size, the substrate 11 and the electrode 12 can be directly used in a direction-controlled form.

シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔13aのサイズが均一であり、かつ、大きな空隙率を持つという特徴を有する、例えば、KSW、FSM、SBA、MCM、HOM等の公知の種類を採用することができる。
さらに、シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔13aのサイズが均一であり、かつ、細孔13a(チャンネル)の方向が一方向に向いているという特徴を有する、例えば、CTAB−M、P123−M、F127-M等の公知の種類を採用することができる。具体的には、CTAB−M、P123−M、F127-M等は、例えば、円筒形のアルミナ細孔内に界面活性剤を鋳型として作製される、アルミナ細孔の方向と同一のチャンネル方向を有するメソポーラスシリカナノチャンネル集合体(一次元シリカナノチャンネルの集合体)が充填された膜状のシリカ系メソ多孔体である。
As the types of silica-based mesoporous materials, known types such as KSW, FSM, SBA, MCM, HOM, etc., having the characteristics that the pores 13a are uniform in size and have a large porosity are adopted. can do.
Further, as a kind of the silica-based mesoporous material, the size of the pores 13a is uniform and the direction of the pores 13a (channels) is directed in one direction, for example, CTAB-M, Known types such as P123-M and F127-M can be employed. Specifically, CTAB-M, P123-M, F127-M, etc., for example, have the same channel direction as the direction of the alumina pores produced using a surfactant as a template in cylindrical alumina pores. It is a membranous silica-based mesoporous material filled with a mesoporous silica nanochannel aggregate (one-dimensional silica nanochannel aggregate).

シリカ系メソ多孔体の細孔13aのサイズは、固定された酵素Eの立体構造の変化を防止可能な程度に設定されている。
具体的には、シリカ系メソ多孔体の細孔13aのサイズは、例えば、固定される酵素E(酵素分子又は活性部位を含む酵素の断片)のサイズの0.5〜2.0倍程度であることが好ましく、固定される酵素Eのサイズの0.7〜1.4倍程度であることがより好ましく、固定される酵素Eのサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、シリカ系メソ多孔体における細孔13aの直径(中心細孔直径)は、固定される酵素Eの直径の0.5〜2.0倍程度であることが好ましく、固定される酵素Eの直径の0.7〜1.4倍程度であることがより好ましく、固定される酵素Eの直径とほぼ同一であることが最も好ましい。なお、具体的な中心細孔直径の値は、酵素Eの直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、1〜50nm程度とすることができる。
ここで、酵素Eが多量体を形成する場合には、固定される酵素Eのサイズ(直径)は、多量体のサイズ(直径)とすることができる。ここで、多量体とは、2以上の酵素(タンパク質)が、直接に、又は水などの低分子を介して結合してなる化合物をいい、結合には、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合が含まれる。しかし、これらの結合の種類は、特に制限されない。
The size of the pores 13a of the silica-based mesoporous material is set to such an extent that a change in the three-dimensional structure of the immobilized enzyme E can be prevented.
Specifically, the size of the pores 13a of the silica-based mesoporous material is, for example, about 0.5 to 2.0 times the size of the immobilized enzyme E (enzyme molecule or enzyme fragment containing an active site). It is preferable that the size is about 0.7 to 1.4 times the size of the enzyme E to be immobilized, and it is most preferable that the size is substantially the same as the size of the enzyme E to be immobilized. That is, the diameter (center pore diameter) of the pores 13a in the silica-based mesoporous material is preferably about 0.5 to 2.0 times the diameter of the enzyme E to be immobilized. The diameter is more preferably about 0.7 to 1.4 times the diameter, and most preferably the same as the diameter of the enzyme E to be immobilized. In addition, since the specific value of the center pore diameter is determined by the relationship with the diameter of the enzyme E, it cannot be defined uniformly, but can be, for example, about 1 to 50 nm.
Here, when the enzyme E forms a multimer, the size (diameter) of the enzyme E to be immobilized can be the size (diameter) of the multimer. Here, the multimer refers to a compound in which two or more enzymes (proteins) are bonded directly or via a small molecule such as water, and the bond includes a covalent bond, an ionic bond, a hydrogen bond, Coordination bonds are included. However, the type of these bonds is not particularly limited.

シリカ系メソ多孔体の細孔13aのサイズを、固定する酵素Eのサイズの0.5〜2.0倍程度(より好ましくは0.7〜1.4倍程度、最も好ましくはほぼ同一)にすることによって、固定する酵素Eの立体構造の維持が容易となるため、シリカ系メソ多孔体の細孔13aの内部に固定された酵素Eを安定化することができる。
さらに、シリカ系メソ多孔体の比表面積は、例えば、200〜1500m程度であるため、酵素Eをシリカ系メソ多孔体に固定することによって、酵素Eを電極12の表面に直接固定する場合と比較して、検出層21に多量の酵素Eを含有させることができるため、センサ部20による検出対象物質の検出を高感度化することができる。
また、シリカ系メソ多孔体の細孔13aには、基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aが含まれるため、基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aを含まない場合と比較して、酵素Eの活性中心と電極12(作用電極121)との電子移動がスムーズになるため、センサ部20による検出対象物質の検出を高速化することができる。
The size of the pores 13a of the silica-based mesoporous material is about 0.5 to 2.0 times (more preferably about 0.7 to 1.4 times, most preferably almost the same) as the size of the enzyme E to be immobilized. By doing so, it becomes easy to maintain the three-dimensional structure of the enzyme E to be immobilized, so that the enzyme E immobilized inside the pores 13a of the silica-based mesoporous material can be stabilized.
Furthermore, since the specific surface area of the silica-based mesoporous material is, for example, about 200 to 1500 m 2 , the enzyme E is directly fixed to the surface of the electrode 12 by fixing the enzyme E to the silica-based mesoporous material. In comparison, since the detection layer 21 can contain a large amount of enzyme E, the detection of the detection target substance by the sensor unit 20 can be made highly sensitive.
Further, since the pores 13a of the silica-based mesoporous material include the pores 13a penetrating in the direction substantially perpendicular to the substrate 11, the pores 13a penetrating in the direction substantially perpendicular to the substrate 11 are not included. Compared to the case, since the electron transfer between the active center of the enzyme E and the electrode 12 (working electrode 121) becomes smooth, the detection of the detection target substance by the sensor unit 20 can be speeded up.

なお、多孔体13は、シリカ系メソ多孔体に限ることはなく、酵素Eを固定することができ、かつ、少なくとも基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aを有するのであれば任意であり、例えば、親水性テフロン膜、ナイロン膜やその他の材質(例えば、セルロース混合エステル、ポリビニリデンジフロライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタートなど)からなる親水性膜、多孔質アルミナ等の多孔体、ナイロンメッシュ等のメッシュ体などであっても良い。また、酵素Eを固定するための担体は、多孔体13に限ることはなく、多孔体13と同等の機能を有するもの(電極12よりも比表面積が大きく、かつ、基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13a(流路)を持つもの)であれば任意であり、例えば、カーボンナノチューブ等の繊維状集合体などであっても良い。
或いは、公知の方法により、基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aを有する構造体を、電極12上に直接形成しても良い。具体的には、例えば、陽極酸化により基板11に略垂直方向に貫通する陽極酸化アルミナを形成することもできるし、その中にさらに小さな細孔径を有するシリカチャンネルの束を形成することもできる。
The porous body 13 is not limited to a silica-based mesoporous body, and may be any as long as it can fix the enzyme E and has at least pores 13a penetrating in a direction substantially perpendicular to the substrate 11. For example, hydrophilic membranes made of hydrophilic Teflon membrane, nylon membrane and other materials (eg cellulose mixed ester, polyvinylidene difluoride, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, polypropylene, polyethylene terephthalate, etc.), porous It may be a porous body such as porous alumina or a mesh body such as nylon mesh. Further, the carrier for immobilizing the enzyme E is not limited to the porous body 13 and has a function equivalent to that of the porous body 13 (having a specific surface area larger than that of the electrode 12 and substantially perpendicular to the substrate 11. As long as it has pores 13a (flow paths) penetrating in the direction), and may be, for example, a fibrous aggregate such as a carbon nanotube.
Alternatively, a structure having pores 13a penetrating in a direction substantially perpendicular to the substrate 11 may be directly formed on the electrode 12 by a known method. Specifically, for example, anodized alumina that penetrates the substrate 11 in a substantially vertical direction can be formed by anodization, or a bundle of silica channels having a smaller pore diameter can be formed therein.

(酵素)
酵素Eは、検出対象物質と選択的に反応する酵素であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜変更可能である。
具体的には、酵素Eは、例えば、酸化還元酵素、加水分解酵素、転移酵素、異性化酵素などの酵素(酵素タンパク質)である。
また、酵素Eは、例えば、生来の酵素分子であっても、活性部位を含む酵素の断片であっても良い。当該酵素分子又は当該活性部位を含む酵素の断片は、例えば、動植物や微生物から抽出したものであっても良いし、所望によりそれを切断したものであっても良いし、遺伝子工学的に又は化学的に合成したものであっても良い。
(enzyme)
The enzyme E is arbitrary as long as it is an enzyme that selectively reacts with the detection target substance, and can be appropriately changed depending on the type of the detection target substance.
Specifically, the enzyme E is an enzyme (enzyme protein) such as an oxidoreductase, a hydrolase, a transferase, and an isomerase.
The enzyme E may be a natural enzyme molecule or an enzyme fragment containing an active site, for example. The enzyme molecule or the enzyme fragment containing the active site may be, for example, extracted from animals or plants or microorganisms, may be cleaved if desired, or may be genetically engineered or chemically It may also be synthesized.

酸化還元酵素としては、例えば、グルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、ホルムアルデヒドオキシダーゼ、ソルビトールオキシダーゼ、フルクトースオキシダーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、サルコシンオキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、アミンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ、ソルビトールデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ、グリセロールデヒドロゲナーゼ、グルタメートデヒドロゲナーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、ウリカーゼ等を用いることができる。この他に、コレステロールエステラーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、ブチリルコリンエステラーゼ、クレアチニナーゼ、クレアチナーゼ、DNAポリメラーゼ、さらにこれら酵素のミュータント等を用いることができる。   Examples of the oxidoreductase include glucose oxidase, lactate oxidase, cholesterol oxidase, alcohol oxidase, formaldehyde oxidase, sorbitol oxidase, fructose oxidase, sarcosine oxidase, fructosylamine oxidase, pyruvate oxidase, xanthine oxidase, ascorbate oxidase, sarcosine. Oxidase, choline oxidase, amine oxidase, glucose dehydrogenase, lactate dehydrogenase, cholesterol dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, formaldehyde dehydrogenase, sorbitol dehydrogenase, fructose dehydrogenase, hydroxybutyrate dehydrogenase, glycerol dehydrogenase Glutamate dehydrogenase, pyruvate dehydrogenase, malate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, can be used catalase, peroxidase, uricase, and the like. In addition, cholesterol esterase, acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, creatininase, creatinase, DNA polymerase, mutants of these enzymes, and the like can be used.

加水分解酵素としては、例えば、プロテアーゼ、リパーゼ、アミラーゼ、インベルターゼ、マルターゼ、β−ガラクトシダーゼ、リゾチーム、ウレアーゼ、エステラーゼ、ヌクレアーゼ群、ホスファターゼ群等を用いることができる。   As the hydrolase, for example, protease, lipase, amylase, invertase, maltase, β-galactosidase, lysozyme, urease, esterase, nuclease group, phosphatase group and the like can be used.

転移酵素としては、例えば、各種アシル転移酵素、キナーゼ群、アミノトランスフェラーゼ群等を用いることができる。   As the transferase, for example, various acyltransferases, kinase groups, aminotransferase groups and the like can be used.

異性化酵素としては、例えば、ラセマーゼ群、ホスホグリセリン酸ホスホムターゼ、グルコース6−リン酸イソメラーゼ等を用いることができる。   As the isomerase, for example, racemase group, phosphoglycerate phosphomutase, glucose 6-phosphate isomerase and the like can be used.

多孔体13に固定する酵素Eは、1種類の酵素であっても、2種類以上の酵素であっても良い。
具体的には、多孔体13に固定する酵素Eは、例えば、1種類の酵素であっても、分子量及び/又はサイズ(径)が略同一の2種類以上の酵素であっても、分子量及び/又はサイズが異なる2種類以上の酵素であっても良い。また、多孔体13に固定する酵素Eが2種類以上である場合、酵素Eは、例えば、同種の検出対象物質(基質)に作用する2種類以上の酵素であっても、異種の検出対象物質に作用する2種類以上の酵素であっても、同種及び/又は異種の検出対象物質に作用する2種類以上の酵素であっても良い。
The enzyme E fixed to the porous body 13 may be one type of enzyme or two or more types of enzymes.
Specifically, the enzyme E immobilized on the porous body 13 may be, for example, one type of enzyme or two or more types of enzymes having substantially the same molecular weight and / or size (diameter). Two or more kinds of enzymes having different sizes may be used. Further, when there are two or more types of enzymes E immobilized on the porous body 13, even if the enzyme E is, for example, two or more types of enzymes that act on the same type of detection target substance (substrate), different types of detection target substances It may be two or more types of enzymes that act on two or more types of enzymes that act on the same type and / or different types of detection target substances.

また、多孔体13に固定する酵素Eが2種類以上である場合、その2種類以上の酵素は、多孔体13における別々の細孔13aの内部に固定されていても、同一の細孔13aの内部に固定されていても良い。
ここで、特に、多孔体13に固定する酵素Eが2種類以上であって、その2種類以上の酵素が異種の検出対象物質に作用する場合、センサ部20は、その異種の検出対象物質(2種類以上の検出対象物質)を同時に検出することができる。
In addition, when there are two or more types of enzymes E immobilized on the porous body 13, even if the two or more types of enzymes are immobilized inside separate pores 13a in the porous body 13, the same pore 13a It may be fixed inside.
Here, in particular, when there are two or more types of enzymes E immobilized on the porous body 13 and the two or more types of enzymes act on different types of detection target substances, the sensor unit 20 detects the different types of detection target substances ( Two or more kinds of detection target substances) can be detected simultaneously.

酵素Eを多孔体13に固定する方法としては、例えば、多孔体13に酵素Eを含む溶液を滴下するディップ法、酵素Eを含む溶液に多孔体13を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して酵素Eを多孔体13に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これにより、高次構造と活性を保持したまま、酵素Eを多孔体13に固定化することができる。
さらに、必要に応じて、公知の酵素固定化法(例えば、導電性高分子、グルタルアルデヒド、光架橋性樹脂等を用いる固定化法等)と併用することもできる。
また、酵素Eを多孔体13に固定した後、その多孔体13を電極12上に配置しても良いし、電極12上に多孔体13を配置した後、その多孔体13に酵素Eを固定するようにしても良い。
Examples of the method for fixing the enzyme E to the porous body 13 include a dip method in which a solution containing the enzyme E is dropped into the porous body 13, a soaking method in which the porous body 13 is immersed in a solution containing the enzyme E, and an electric field. Although the method etc. which introduce | transduce the enzyme E into the porous body 13 using an external field are mentioned, it does not specifically limit. As a result, the enzyme E can be immobilized on the porous body 13 while maintaining the higher-order structure and activity.
Furthermore, if necessary, it can be used in combination with a known enzyme immobilization method (for example, an immobilization method using a conductive polymer, glutaraldehyde, a photocrosslinkable resin or the like).
Further, after the enzyme E is fixed to the porous body 13, the porous body 13 may be disposed on the electrode 12, or after the porous body 13 is disposed on the electrode 12, the enzyme E is fixed to the porous body 13. You may make it do.

ここで、酵素Eと電極12(作用電極121)との間の電子の受け渡しを促進するための電子伝達体を、検出層21に含有させるのが好ましい。
なお、電子伝達体は、検出層21に含有されていれば任意であり、例えば、検出層21を満たす電解液に溶解した状態で検出層21に含有されていても良いし、例えば、多孔体13の細孔13aの内部に導入(固定)された状態で検出層21に含有されていても良いし、例えば、電極12(作用電極121)に直接固定された状態で検出層21に含有されていても良い。
具体的には、電子伝達体としては、例えば、ポリアニリンなどの導電性高分子、キノンやキノン誘導体(ナフトキノンやベンゾキノンなど)などのキノン系化合物、フェロセンやフェロセン誘導体などのフェロセン系化合物、フェリシアン化カリウム、オスミウム錯体、各種ビタミン、ビオロゲン等が挙げられる。
Here, it is preferable that the detection layer 21 contains an electron carrier for facilitating the delivery of electrons between the enzyme E and the electrode 12 (working electrode 121).
The electron carrier is optional as long as it is contained in the detection layer 21. For example, the electron carrier may be contained in the detection layer 21 in a state of being dissolved in an electrolyte solution that fills the detection layer 21, or for example, a porous body. 13 may be contained in the detection layer 21 in a state of being introduced (fixed) inside the 13 pores 13a, for example, contained in the detection layer 21 in a state of being directly fixed to the electrode 12 (working electrode 121). May be.
Specifically, examples of the electron carrier include conductive polymers such as polyaniline, quinone compounds such as quinone and quinone derivatives (naphthoquinone and benzoquinone), ferrocene compounds such as ferrocene and ferrocene derivatives, potassium ferricyanide, Examples include osmium complexes, various vitamins, and viologen.

また、酵素Eの活性の発現を触媒するための補酵素を、検出層21に含有させるのも好ましい。
なお、補酵素は、検出層21に含有されていれば任意であり、例えば、検出層21を満たす電解液に溶解した状態で検出層21に含有されていても良いし、例えば、多孔体13の細孔13aの内部に導入(固定)された状態で検出層21に含有されていても良いし、例えば、電極12(作用電極121)に直接固定された状態で検出層21に含有されていても良い。
また、補酵素300は、例えば、補因子としての各種金属原子や金属イオン、金属錯体、各種色素など(例えば、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、Co3+等)とともに検出部10に含有されていても良い。
In addition, it is preferable that the detection layer 21 contains a coenzyme for catalyzing the expression of the activity of the enzyme E.
The coenzyme is optional as long as it is contained in the detection layer 21. For example, the coenzyme may be contained in the detection layer 21 in a state of being dissolved in an electrolyte solution that fills the detection layer 21. May be contained in the detection layer 21 in a state of being introduced (fixed) into the pores 13a, or may be contained in the detection layer 21 in a state of being directly fixed to the electrode 12 (working electrode 121), for example. May be.
In addition, the coenzyme 300 is included in the detection unit 10 together with, for example, various metal atoms, metal ions, metal complexes, various dyes and the like (eg, Fe 2+ , Mn 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Co 3+, etc.) as cofactors. It may be contained.

例えば、不安的中間体を経由する反応等、酵素Eのアミノ酸側鎖の触媒作用では容易に進まない反応の場合、適当な構造を有し、酵素反応の発現に関与する低分子量の有機小分子や金属イオン、金属錯体などを補因子(cofactor)として使用することが多い。補因子の中でも有機小分子や金属錯体を補酵素と呼ぶ。特に、酵素Eとして、補酵素依存型酵素を用いた場合、検出層21に補酵素を導入することによって、酵素反応を効率よく行わせることができる。   For example, in the case of a reaction that does not proceed easily by the catalysis of the amino acid side chain of enzyme E, such as a reaction via an anxious intermediate, a low molecular weight organic small molecule that has an appropriate structure and is involved in the expression of the enzyme reaction And metal ions and metal complexes are often used as cofactors. Among the cofactors, small organic molecules and metal complexes are called coenzymes. In particular, when a coenzyme-dependent enzyme is used as the enzyme E, the enzyme reaction can be performed efficiently by introducing the coenzyme into the detection layer 21.

補酵素は、酵素E(補酵素依存型酵素)の種類に応じて、適宜選択することができる。具体的には、補酵素としては、例えば、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP)、補酵素I、補酵素II、フラビンモノヌクレオチド(FMN)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、リポ酸、アデノシン三リン酸(ATP)、チアミンピロリン酸(TPP)、ピリドキサルリン酸(PALP)、テトラヒドロ葉酸(THF,Coenzyme F)、UDPグルコース(UDPG)、補酵素A、補酵素Q、ビオチン、補酵素B12(コバラミン)、S−アデノシルメチオニン等の1種又は2種以上の組み合わせが挙げられる。 The coenzyme can be appropriately selected according to the type of enzyme E (coenzyme dependent enzyme). Specifically, examples of the coenzyme include nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP + ), coenzyme I, coenzyme II, flavin mononucleotide (FMN), and flavin. Adenine dinucleotide (FAD), lipoic acid, adenosine triphosphate (ATP), thiamine pyrophosphate (TPP), pyridoxal phosphate (PALP), tetrahydrofolate (THF, Coenzyme F), UDP glucose (UDPG), coenzyme A, Examples thereof include one or a combination of two or more of coenzyme Q, biotin, coenzyme B 12 (cobalamin), S-adenosylmethionine and the like.

(隔壁部)
隔壁部14は、例えば、平面視略矩形状に形成されており、分析部111に対応する領域に、上下方向に貫通する開口部を有している。隔壁部14は、例えば、基板11(疎水性絶縁膜112)の上面に熱圧着されたり接着されたりして、基板11上に固定されている。
分析部111内及び隔壁部14の開口部内が、センサ部20の検出層21となる。すなわち、センサ部20,20同士は、隔壁部14と、基板11上面の疎水性絶縁膜112と、によって隔てられている。
(Partition wall)
The partition wall 14 is formed, for example, in a substantially rectangular shape in plan view, and has an opening that penetrates in the vertical direction in a region corresponding to the analysis unit 111. The partition wall 14 is fixed on the substrate 11 by being thermocompression bonded or bonded to the upper surface of the substrate 11 (hydrophobic insulating film 112), for example.
The inside of the analysis part 111 and the inside of the opening part of the partition part 14 become the detection layer 21 of the sensor part 20. That is, the sensor units 20 are separated from each other by the partition wall 14 and the hydrophobic insulating film 112 on the upper surface of the substrate 11.

隔壁部14としては、例えば、半導体製の板状部材、絶縁体製の板状部材、高分子材料製の板状部材等に、エッチング等によって開口部を形成することにより作成することができる。
また、隔壁部14は、例えば、陽極酸化アルミナ等の、基板11に対して略垂直方向に貫通する貫通孔を有する構造体であっても良い。
For example, the partition wall 14 can be formed by forming an opening in a semiconductor plate member, an insulator plate member, a polymer plate member, or the like by etching or the like.
Further, the partition wall 14 may be a structure having a through-hole penetrating in a direction substantially perpendicular to the substrate 11 such as anodized alumina.

また、隔壁部14は、基板11と一体的に形成されていても良い。
すなわち、例えば、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いてフォトリソグラフィー法等により基板11上に隔壁部14を形成しても良いし、例えば、基板11上に電極12を形成する前に、基板11上面にエッチング等により凹部を形成してそれを検出層21(隔壁部14の開口部)としても良いし、例えば、スクリーン印刷等により基板11上に隔壁部14としてガラス隔壁等を形成しても良い。
The partition wall 14 may be formed integrally with the substrate 11.
That is, for example, the partition wall portion 14 may be formed on the substrate 11 by photolithography using a photo-curing resin or a thermosetting resin. For example, before the electrode 12 is formed on the substrate 11. Further, a recess may be formed on the upper surface of the substrate 11 by etching or the like, and this may be used as the detection layer 21 (opening portion of the partition wall portion 14). You may do it.

(透過膜)
透過膜15は、例えば、平面視略矩形状に形成されており、例えば、基板11(疎水性絶縁膜112)の上面に熱圧着されたり接着されたりして、基板11上に固定されている。
(Permeable membrane)
The permeable film 15 is formed in, for example, a substantially rectangular shape in plan view, and is fixed on the substrate 11 by being thermocompression bonded or bonded to the upper surface of the substrate 11 (hydrophobic insulating film 112), for example. .

透過膜15における分析部111に対応する領域は、センサ部20の透過層22となっており、検出層21と供給層23とを隔てている。検出層21と供給層23とを透過層22で隔てることによって、試料が気体試料である場合には、例えば、センサ部20の使用中に検出層21を満たす電解液が漏れてしまうのを防止したり、センサ部20の使用中に検出層21を満たす電解液が蒸発してしまうのを抑制したりすることができる。また、試料が液体試料である場合には、例えば、センサ部20の使用の際に、検出層21を満たす電解液と、供給層22に供給される液体試料と、が混合してしまうのを防止することができる。   A region of the permeable membrane 15 corresponding to the analysis unit 111 is the transmissive layer 22 of the sensor unit 20, and separates the detection layer 21 and the supply layer 23. By separating the detection layer 21 and the supply layer 23 by the transmission layer 22, when the sample is a gas sample, for example, the electrolyte solution that fills the detection layer 21 is prevented from leaking during use of the sensor unit 20. It is possible to suppress evaporation of the electrolyte filling the detection layer 21 during use of the sensor unit 20. Further, when the sample is a liquid sample, for example, when the sensor unit 20 is used, the electrolytic solution that fills the detection layer 21 and the liquid sample supplied to the supply layer 22 are mixed. Can be prevented.

供給層23に供給された試料中の検出対象物質は、透過層22(透過膜15)を透過して検出層21に移行し、検出層21が備える酵素Eと反応するようになっている。したがって、透過膜15は、少なくとも検出対象物質が透過する膜であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜変更可能である。
特に、試料が気体試料である場合、透過膜15としては、検出対象物質(検出対象ガス)は透過するが、電解液等の液体は透過しないガス透過膜が好ましい。
ここで、ガス透過膜としては、例えば、通気性を有するポリエチレン膜やテフロン膜などを用いることができる。
The detection target substance in the sample supplied to the supply layer 23 passes through the permeable layer 22 (the permeable membrane 15), moves to the detection layer 21, and reacts with the enzyme E included in the detection layer 21. Therefore, the permeable membrane 15 is arbitrary as long as it is a film through which at least the detection target substance permeates, and can be appropriately changed depending on the type of the detection target substance.
In particular, when the sample is a gas sample, the permeable membrane 15 is preferably a gas permeable membrane that transmits a detection target substance (detection target gas) but does not transmit a liquid such as an electrolytic solution.
Here, as the gas permeable film, for example, a polyethylene film or a Teflon film having air permeability can be used.

(スペーサ)
スペーサ16は、例えば、平面視略矩形状に形成されており、分析部111に対応する領域に、上下方向に貫通する開口部を有している。スペーサ16は、例えば、透過膜15の上面に熱圧着や熱融着されたり接着されたりして、透過膜15上に固定、或いは、絶縁性の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いてフォトリソグラフィー、スクリーン印刷等により形成されている。
スペーサ16の開口部内が、センサ部20の供給層23となる。
(Spacer)
The spacer 16 is formed in, for example, a substantially rectangular shape in plan view, and has an opening that penetrates in the vertical direction in a region corresponding to the analysis unit 111. The spacer 16 is fixed on the transmissive film 15 by being thermocompression-bonded or thermally fused or bonded to the upper surface of the permeable film 15, or an insulating photo-curing resin or thermosetting resin is used. Formed by photolithography, screen printing or the like.
The inside of the opening of the spacer 16 becomes the supply layer 23 of the sensor unit 20.

スペーサ16は、透過膜15と封止部材17とを隔てて配置するために設けられている。これにより、封止部材17を除去する際に、透過膜15が傷付いたり透過膜15も除去されたりするのを防止することができる。
なお、封止部材17を除去する際に、透過膜15が傷付いたり透過膜15も除去されたりすることがないのであれば、スペーサ16を省略して、透過膜15上に直接、封止部材17を配置しても良い。ここで、封止部材17を除去する際に、透過膜15が傷付いたり透過膜15も除去されたりすることがない場合とは、例えば、透過膜15として耐熱性の高い膜を用いるとともに、封止部材17として耐熱性の低い部材を用いて、電圧印加等の熱で加熱することにより封止部材17を除去する場合等である。
The spacer 16 is provided to dispose the permeable membrane 15 and the sealing member 17 apart from each other. Thereby, when the sealing member 17 is removed, it is possible to prevent the permeable membrane 15 from being damaged or the permeable membrane 15 from being removed.
If the permeable membrane 15 is not damaged or the permeable membrane 15 is not removed when the sealing member 17 is removed, the spacer 16 is omitted and the permeable membrane 15 is directly sealed on the permeable membrane 15. The member 17 may be disposed. Here, when the permeable membrane 15 is not damaged or the permeable membrane 15 is not removed when the sealing member 17 is removed, for example, a highly heat-resistant membrane is used as the permeable membrane 15. For example, a member having low heat resistance is used as the sealing member 17 and the sealing member 17 is removed by heating with heat such as voltage application.

スペーサ16としては、例えば、半導体製の板状部材、絶縁体製の板状部材、高分子材料製の板状部材等に、エッチング等によって開口部を形成することにより作成することができる。   The spacer 16 can be formed, for example, by forming an opening in a semiconductor plate member, an insulator plate member, a polymer material plate member, or the like by etching or the like.

(封止部材)
封止部材17は、例えば、平面視略矩形状に形成されており、例えば、スペーサ16の上面に熱圧着されたり接着されたりして、スペーサ16上に固定されている。
(Sealing member)
The sealing member 17 is formed in, for example, a substantially rectangular shape in plan view, and is fixed on the spacer 16 by being thermocompression bonded or bonded to the upper surface of the spacer 16, for example.

封止部材17は、複数のセンサ部20それぞれを外部から遮断するために設けられている。したがって、センサ部20を封止する封止部材17が除去されるまでは、外部からそのセンサ部20へ気体や液体が浸入することがなく、かつ、そのセンサ部20から外部へ気体や液体が放出されることがない。これにより、検出層21を満たす電解液が蒸発したり、検出層21が備える酵素Eや電極12が劣化(酸化等)したりするのを防止することができる。   The sealing member 17 is provided to block each of the plurality of sensor units 20 from the outside. Therefore, until the sealing member 17 that seals the sensor unit 20 is removed, no gas or liquid enters the sensor unit 20 from the outside, and no gas or liquid flows from the sensor unit 20 to the outside. It will not be released. Thereby, it can prevent that the electrolyte solution which satisfy | fills the detection layer 21 evaporates, or the enzyme E with which the detection layer 21 and the electrode 12 are deteriorated (oxidation etc.).

封止部材17としては、センサ部20を外部から遮断できるものであれば、すなわち、気体及び液体を透過しないものであれば任意であり、例えば、ガス不透過性の膜状部材などを用いることができる。
ここで、ガス不透過性の膜状部材としては、例えば、塩化ビニル膜などの高分子材料製の膜状部材、アルミ薄膜、これらに高分子材料をラミネートしたもの、特性の異なる高分子材料同士をラミネートしたもの、等を用いることができる。
The sealing member 17 is arbitrary as long as it can block the sensor unit 20 from the outside, that is, any member that does not transmit gas and liquid. For example, a gas-impermeable film member or the like is used. Can do.
Here, examples of the gas-impermeable film-like member include a film-like member made of a polymer material such as a vinyl chloride film, an aluminum thin film, a laminate of the polymer material, and polymer materials having different characteristics. A laminate of these can be used.

(カバー部材)
カバー部材18は、各センサ部20に気体試料や液体試料を供給するための上下方向に貫通する供給口を有しており、当該供給口が分析部111に対応するように、封止部材17の上面に配置又は形成されている。カバー部材18は、例えば、封止部材17の上面に熱圧着や熱融着されたり接着されたりして、封止部材17上に固定、或いは、絶縁性の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いてフォトリソグラフィー、スクリーン印刷等により形成されている。
(Cover member)
The cover member 18 has a supply port penetrating in the vertical direction for supplying a gas sample or a liquid sample to each sensor unit 20, and the sealing member 17 so that the supply port corresponds to the analysis unit 111. It is arranged or formed on the upper surface of. For example, the cover member 18 is fixed on the sealing member 17 by being thermocompression-bonded or heat-sealed or bonded to the upper surface of the sealing member 17, or an insulating photo-curing resin or thermosetting resin. Or the like using photolithography, screen printing or the like.

カバー部材18は、例えば、封止部材17が意図しないときに除去されたり傷付いたりするのを防止するために設けられているとともに、マトリックスセンサ10の外観から各センサ部20の位置を認識可能とするために設けられている。   The cover member 18 is provided, for example, to prevent the sealing member 17 from being removed or damaged when not intended, and the position of each sensor unit 20 can be recognized from the appearance of the matrix sensor 10. It is provided to

カバー部材18としては、例えば、半導体製の板状部材、絶縁体製の板状部材、高分子材料製の板状部材等に、エッチング等によって開口部を形成することにより作成することができるし、或いは、絶縁性の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いてフォトリソグラフィー、スクリーン印刷等により直接形成することもできる。   For example, the cover member 18 can be formed by forming an opening in a semiconductor plate member, an insulator plate member, a polymer plate member, or the like by etching or the like. Alternatively, it can be directly formed by photolithography, screen printing, or the like using an insulating photo-curing resin or a thermosetting resin.

<封止除去部>
封止除去部30は、例えば、制御部50から入力される制御信号に従って、除去手段として、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去する。
具体的には、封止除去部30は、例えば、図2に示すように、封止部材17を機械的に除去する針31と、針31を移動させる移動部32と、移動部32を移動させる駆動部33と、などを備えて構成される。
<Seal removal part>
For example, the seal removing unit 30 removes the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 as a removing unit in accordance with a control signal input from the control unit 50.
Specifically, for example, as illustrated in FIG. 2, the seal removing unit 30 moves the moving unit 32 and the needle 31 that mechanically removes the sealing member 17, the moving unit 32 that moves the needle 31, and the moving unit 32. And a drive unit 33 to be configured.

針31は、例えば、針31の軸が上下方向に対して略平行となるように、かつ、針31の先端が下方(マトリックスセンサ10側)を向くように、移動部32に取り付けられている。   For example, the needle 31 is attached to the moving unit 32 so that the axis of the needle 31 is substantially parallel to the vertical direction and the tip of the needle 31 faces downward (on the matrix sensor 10 side). .

移動部32は、例えば、その先端に針31が取り付けられており、例えば、マトリックスセンサ10の上方に配置されている。そして、移動部32は、例えば、上下方向、左右方向及び前後方向に移動できるようになっている。   The moving part 32 has, for example, a needle 31 attached to the tip thereof, and is disposed above the matrix sensor 10, for example. And the moving part 32 can move now in the up-down direction, the left-right direction, and the front-back direction, for example.

駆動部33は、例えば、この駆動部33の駆動源から発生する力を用いて、針31が取り付けられた移動部32を上下方向、左右方向及び前後方向に移動させることによって、針31の先端部を、制御部50により指定されたセンサ部20に対応する封止部材17に刺し込んだり、封止部材17から引き上げたりするためのものである。   The drive unit 33 uses, for example, a force generated from the drive source of the drive unit 33 to move the moving unit 32 to which the needle 31 is attached in the up-down direction, the left-right direction, and the front-rear direction. The unit is inserted into the sealing member 17 corresponding to the sensor unit 20 designated by the control unit 50 or pulled up from the sealing member 17.

ここで、移動部32の上下方向の下限は、移動部32の下方に配置されたマトリックスセンサ10が備える封止部材17を針31で破って封止部材17に穴を開けることができるように、かつ、マトリックスセンサ10が備える透過膜15に針31が接触しないように、設定されている。   Here, the lower limit in the vertical direction of the moving unit 32 is such that the sealing member 17 provided in the matrix sensor 10 disposed below the moving unit 32 can be broken with the needle 31 to make a hole in the sealing member 17. In addition, the needle 31 is set so as not to contact the permeable membrane 15 provided in the matrix sensor 10.

<検出データ取得部>
図8は検出データ取得部40の駆動回路を示す図、図9は作用電極121に接続されたアドレシング可能な能動素子(AC)を示す回路図であり、図10〜図12は図9に示す能動素子(AC)の一例を示す回路図である。
<Detection data acquisition unit>
8 is a diagram illustrating a drive circuit of the detection data acquisition unit 40, FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an addressable active element (AC) connected to the working electrode 121, and FIGS. 10 to 12 are illustrated in FIG. It is a circuit diagram which shows an example of an active element (AC).

ここで、図8〜図12において、“WXY”はセンサ部(X,Y)の作用電極121を示し、“RXY”はセンサ部(X,Y)の参照電極122を示し、“CXY”はセンサ部(X,Y)の対向電極123を示す。 8 to 12, “W XY ” indicates the working electrode 121 of the sensor unit (X, Y), “R XY ” indicates the reference electrode 122 of the sensor unit (X, Y), and “C XY ″ represents the counter electrode 123 of the sensor unit (X, Y).

検出データ取得部40は、例えば、制御部50から入力される制御信号に従って、取得手段として、指定されたセンサ部20による検出データ(指定されたセンサ部20が備える作用電極121と対向電極123との間に流れる電流量に基づく検出データ)を取得し、制御部50に出力する。
すなわち、検出データ取得部40は、例えば、指定されたセンサ部20について、参照電極122に対して作用電極121に所定の電圧値の電圧を印加し、その際に作用電極121から出力される電流の電流値(応答電流値)を取得して、制御部50に出力する。
The detection data acquisition unit 40, for example, in accordance with a control signal input from the control unit 50, as detection means, detection data from the specified sensor unit 20 (the working electrode 121 and the counter electrode 123 provided in the specified sensor unit 20) (Detection data based on the amount of current flowing in between) is output to the control unit 50.
That is, for example, the detection data acquisition unit 40 applies a voltage having a predetermined voltage value to the working electrode 121 with respect to the reference electrode 122 for the designated sensor unit 20, and the current output from the working electrode 121 at that time Current value (response current value) is acquired and output to the control unit 50.

具体的には、検出データ取得部40は、例えば、図8に示すように、セレクト回路41と、ポテンショスタット回路42と、などを備えて構成される。   Specifically, the detection data acquisition unit 40 includes, for example, a selection circuit 41, a potentiostat circuit 42, and the like as shown in FIG.

セレクタ回路41は、例えば、制御部50から入力される制御信号に従って、制御部50により指定されたセンサ部20が備える作用電極121をONする。
具体的には、セレクト回路41は、例えば、図8に示すように、作用電極121とポテンショスタット回路42との接続をON/OFFするセレクタスイッチ411と、制御部50から入力される制御信号に従ってセレクタスイッチ411を制御する回路412(ドライブ回路(能動素子)及びシフトレジスタ回路)と、などを備えて構成される。
For example, the selector circuit 41 turns on the working electrode 121 included in the sensor unit 20 specified by the control unit 50 in accordance with a control signal input from the control unit 50.
Specifically, the select circuit 41, for example, as shown in FIG. 8, according to a selector switch 411 for turning on / off the connection between the working electrode 121 and the potentiostat circuit 42, and a control signal input from the control unit 50 A circuit 412 (a drive circuit (active element) and a shift register circuit) for controlling the selector switch 411, and the like are configured.

セレクタスイッチ411は、例えば、作用電極121と接続する能動素子(AC)などにより構成されている。
能動素子(AC)は、例えば、図9に示すように、マトリックスセンサ10が有する作用電極121それぞれに対応して設けられており、信号線Aと信号線Bとに接続されてアドレシング可能となっている。
能動素子(AC)としては、例えば、図10に示すような、2つのダイオードで構成された能動素子、図11に示すような、コンデンサと接続した抵抗を持つダイオードで構成された能動素子、図12に示すような、MOSトランジスタで構成された能動素子などを用いることができる。
The selector switch 411 is configured by an active element (AC) connected to the working electrode 121, for example.
Active elements (AC), for example, as shown in FIG. 9, can is provided corresponding to the working electrode 121 each having a matrix sensor 10, it is connected to the signal line A X and the signal lines B Y addressing It has become.
As the active element (AC), for example, an active element composed of two diodes as shown in FIG. 10, an active element composed of a diode having a resistance connected to a capacitor as shown in FIG. An active element composed of MOS transistors as shown in FIG. 12 can be used.

シフトレジスタを含む回路412は、例えば、制御部50から入力されるシリアル形式のデータをパラレル形式のデータに変換して、制御部50により指定されたセンサ部20が備える作用電極121がポテンショスタット回路42と接続するように、セレクタスイッチ411を制御する。すなわち、制御部50から送付されたセレクタ信号に対応する信号線A及び信号線Bを選択する。
具体的には、シフトレジスタを含む回路412は、例えば、制御部50から行(X)と列(Y)が指定されると、対応する信号線A及び信号線Bに信号を供給して、センサ部(X,Y)が備える作用電極121(WXY)と、ポテンショスタット回路42と、の接続をONする。
より具体的には、シフトレジスタを含む回路412は、例えば、制御部50から「行(X)=2、列(Y)=5」を選択する旨のデータが送付されると、信号線A及び信号線Bに信号を供給して、センサ部(2,5)が備える作用電極121(W25)と、ポテンショスタット回路42と、の接続をONする。
The circuit 412 including the shift register converts, for example, serial format data input from the control unit 50 into parallel format data, and the working electrode 121 included in the sensor unit 20 designated by the control unit 50 is a potentiostat circuit. The selector switch 411 is controlled so as to be connected to the terminal 42. That is, it selects the signal line A X and signal line B Y corresponds to the selector signal sent from the control unit 50.
Specifically, circuit 412 includes a shift register, for example, when the control unit 50 rows (X) and column (Y) is specified, the signal is supplied to the corresponding signal line A X and signal line B Y Then, the connection between the working electrode 121 (W XY ) included in the sensor unit (X, Y) and the potentiostat circuit 42 is turned ON.
More specifically, the circuit 412 including the shift register, for example, receives data indicating that “row (X) = 2, column (Y) = 5” is selected from the control unit 50, and then transmits the signal line A. 2 and the signal line B 5 are supplied to turn on the connection between the working electrode 121 (W 25 ) provided in the sensor unit (2, 5) and the potentiostat circuit 42.

ポテンショスタット回路42は、例えば、シングルチャンネルのポテンショスタット回路である。ポテンショスタット回路42は、例えば、制御部50から入力される制御信号に従って、参照電極122に対して作用電極121に所定の電圧値の電圧を印加し、その際に作用電極121から出力される電流の電流値(応答電流値)を取得して、制御部50に出力する。
ポテンショスタット回路42は、制御部50からの信号及びデータにより、順次、D/A変換器412、制御アンプ422、電位計測回路423へ電圧を設定・出力、及びそれに同期させてセレクタスイッチ411を切り替えて対応する作用電極121を選択して順次連続的に電流値を取り込むことにより、シングルチャンネルで複数のセンサの出力を取り込むことができ、マルチチャンネル回路の役割を果たすことができる。したがって、コスト及び面積を大幅に削減することができる。
具体的には、ポテンショスタット回路42は、例えば、図8に示すように、D/A変換器421と、制御アンプ422と、電位計測回路423と、電流電圧変換回路424と、A/D変換器425と、などを備えて構成される。
The potentiostat circuit 42 is, for example, a single channel potentiostat circuit. For example, the potentiostat circuit 42 applies a voltage having a predetermined voltage value to the working electrode 121 with respect to the reference electrode 122 in accordance with a control signal input from the control unit 50, and the current output from the working electrode 121 at that time Current value (response current value) is acquired and output to the control unit 50.
The potentiostat circuit 42 sequentially sets and outputs a voltage to the D / A converter 412, the control amplifier 422, and the potential measurement circuit 423 according to the signal and data from the control unit 50, and switches the selector switch 411 in synchronization therewith. By selecting the corresponding working electrode 121 and sequentially capturing current values sequentially, it is possible to capture the outputs of a plurality of sensors in a single channel and to serve as a multi-channel circuit. Therefore, cost and area can be significantly reduced.
Specifically, the potentiostat circuit 42 includes, for example, a D / A converter 421, a control amplifier 422, a potential measurement circuit 423, a current-voltage conversion circuit 424, and an A / D conversion, as shown in FIG. 425 and the like.

D/A変換器421は、例えば、制御部50から所定の電圧値に関するデジタル信号が入力されると、そのデジタル信号をアナログ信号に変換して、対向電極123の制御アンプ422にその所定の電圧値の電圧信号を出力する。
対向電極123の制御アンプ422は、例えば、参照電極122の電位を計測する電位計測回路423と接続されており、参照電極122の電位を基準にして、D/A変換器421から入力された電圧データに相当する電圧値を、対向電極123に印加する。
そして、その際に作用電極121から出力される応答電流は、例えば、電流電圧変換回路424で電圧信号(アナログ信号)に変換され、A/D変換器425でデジタル信号に変換されて、制御部50に出力されるようになっている。
For example, when a digital signal related to a predetermined voltage value is input from the control unit 50, the D / A converter 421 converts the digital signal into an analog signal and supplies the predetermined voltage to the control amplifier 422 of the counter electrode 123. Output voltage signal of value.
The control amplifier 422 of the counter electrode 123 is connected to, for example, a potential measurement circuit 423 that measures the potential of the reference electrode 122, and the voltage input from the D / A converter 421 based on the potential of the reference electrode 122. A voltage value corresponding to the data is applied to the counter electrode 123.
Then, the response current output from the working electrode 121 at that time is converted into a voltage signal (analog signal) by the current-voltage conversion circuit 424, and converted into a digital signal by the A / D converter 425, for example. 50 is output.

<制御部>
制御部50は、例えば、図1に示すように、CPU(Central Processing Unit)51と、RAM(Random Access Memory)52と、記憶部53と、などを備えている。
<Control unit>
For example, as shown in FIG. 1, the control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 51, a RAM (Random Access Memory) 52, a storage unit 53, and the like.

CPU51は、例えば、記憶部53に記憶されたセンサシステム1用の各種処理プログラムに従って各種の制御動作を行う。   For example, the CPU 51 performs various control operations according to various processing programs for the sensor system 1 stored in the storage unit 53.

RAM52は、例えば、CPU51によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備える。   The RAM 52 includes, for example, a program storage area for expanding a processing program executed by the CPU 51, a data storage area for storing input data, a processing result generated when the processing program is executed, and the like.

記憶部53は、例えば、センサシステム1で実行可能なシステムプログラム、当該システムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、CPU51によって演算処理された処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部53に記憶されている。   The storage unit 53 includes, for example, a system program that can be executed by the sensor system 1, various processing programs that can be executed by the system program, data that is used when these various processing programs are executed, and processing results that are arithmetically processed by the CPU 51. The data etc. are memorized. The program is stored in the storage unit 53 in the form of a computer readable program code.

具体的には、記憶部53は、例えば、図1に示すように、劣化判断プログラム531と、センサ部指定プログラム532と、封止除去制御プログラム533と、検出データ取得制御プログラム534と、濃度算出プログラム535と、などを記憶している。   Specifically, for example, as illustrated in FIG. 1, the storage unit 53 includes a deterioration determination program 531, a sensor unit designation program 532, a seal removal control program 533, a detection data acquisition control program 534, and a concentration calculation. A program 535 and the like are stored.

劣化判断プログラム531は、例えば、封止除去部30により封止部材17が除去されたセンサ部20が劣化しているか否か判断する機能を、CPU51に実現させる。   For example, the deterioration determination program 531 causes the CPU 51 to realize a function of determining whether or not the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed by the sealing removal unit 30 has deteriorated.

具体的には、CPU51は、例えば、センサ部20に対応する封止部材17が除去されてからの期間が、予め設定された“センサ部20の有効使用期間”を超えたか否か判断する。そして、センサ部20の有効使用期間を超えたと判断した場合に、そのセンサ部20が劣化していると判断する。   Specifically, for example, the CPU 51 determines whether or not the period after the sealing member 17 corresponding to the sensor unit 20 is removed exceeds a preset “effective use period of the sensor unit 20”. When it is determined that the effective usage period of the sensor unit 20 has been exceeded, it is determined that the sensor unit 20 has deteriorated.

ここで、センサ部20は、センサ部20を封止する封止部材17が除去されると、検出層21を満たす電解液が蒸発したり検出層21が備える酵素Eや電極12が劣化(酸化等)したりして、感度が低下していく。したがって、センサ部20の有効使用期間としては、例えば、封止部材17を除去してからセンサ部20の感度の低下の度合いが予め設定された“許容感度範囲”を超えるまでに要する一般的な期間等を予め計測して、メモリ部60に記憶しておき、それを用いるのが好ましい。
CPU51は、かかる劣化判断プログラム531を実行することによって、判断手段として機能する。
Here, when the sealing member 17 that seals the sensor unit 20 is removed, the sensor unit 20 evaporates an electrolyte solution that fills the detection layer 21 or deteriorates (oxidizes) the enzyme E and the electrode 12 included in the detection layer 21. Etc.) and the sensitivity decreases. Therefore, the effective use period of the sensor unit 20 is, for example, a general requirement required after the sealing member 17 is removed until the degree of decrease in sensitivity of the sensor unit 20 exceeds a preset “allowable sensitivity range”. It is preferable to measure the period or the like in advance and store it in the memory unit 60 and use it.
The CPU 51 functions as a determination unit by executing the deterioration determination program 531.

センサ部指定プログラム532は、例えば、複数のセンサ部20のうちの、所定のセンサ部20(例えば、所定の一のセンサ部20)を指定する機能を、CPU51に実現させる。   The sensor unit designation program 532 causes the CPU 51 to realize a function of designating a predetermined sensor unit 20 (for example, one predetermined sensor unit 20) among the plurality of sensor units 20, for example.

具体的には、CPU51は、例えば、劣化判断プログラム531を実行したCPU51によりセンサ部20が劣化していると判断された場合に、予め設定された“使用するセンサ部20の順番”に従ってセンサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20)を指定する。   Specifically, for example, when the CPU 51 that has executed the deterioration determination program 531 determines that the sensor unit 20 has deteriorated, the CPU 51 detects the sensor unit according to the preset “order of the sensor units 20 to be used”. 20 (sensor part 20 from which sealing member 17 is not removed) is designated.

ここで、使用するセンサ部20の順番は任意であり、具体的には、例えば、“センサ部(1,1)→センサ部(1,2)→・・・→センサ部(1,5)→センサ部(2,1)→センサ部(2,2)→・・・→センサ部(2,5)→センサ部(3,1)→センサ部(3,2)→・・・→センサ部(3,5)→センサ部(4,1)→センサ部(4,2)→・・・→センサ部(4,5)→センサ部(5,1)→センサ部(5,2)→・・・→センサ部(5,5)”等である。使用するセンサ部20の順番は、例えば、メモリ部60に記憶されている。
CPU51は、かかるセンサ部指定プログラム532を実行することによって、指定手段として機能する。
Here, the order of the sensor units 20 to be used is arbitrary. Specifically, for example, “sensor unit (1, 1) → sensor unit (1,2) →... → sensor unit (1,5) → Sensor part (2, 1) → Sensor part (2, 2) → ... → Sensor part (2, 5) → Sensor part (3, 1) → Sensor part (3, 2) → ... → Sensor Part (3, 5) → sensor part (4,1) → sensor part (4,2) → ・ ・ ・ → sensor part (4,5) → sensor part (5,1) → sensor part (5,2) → ... → Sensor part (5, 5) ". The order of the sensor units 20 to be used is stored in the memory unit 60, for example.
The CPU 51 functions as a designation unit by executing the sensor unit designation program 532.

封止除去制御プログラム533は、例えば、封止除去部30に制御信号を入力して、センサ部指定プログラム532を実行したCPU51により指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去させる機能を、CPU51に実現させる。   The seal removal control program 533 is, for example, a function of inputting a control signal to the seal removal unit 30 and removing the sealing member 17 corresponding to the sensor unit 20 designated by the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532. Is realized by the CPU 51.

ここで、封止除去部30が備える移動部32の左右方向及び前後方向の初期位置は、例えば、針31がセンサ部(1,1)の直上に位置するように設定されているとともに、移動部32の上下方向の初期位置は、針31の先端がマトリックスセンサ10のカバー部材18よりも上側に位置するように設定されている。CPU71が封止除去部30を制御することによって、移動部32は、例えば、左右方向及び前後方向の初期位置から指定されたセンサ部20の直上まで移動し、次いで、上下方向の初期位置から下方向に移動して針31で封止部材17を除去し、次いで、上下方向の初期位置に戻って、左右方向及び前後方向の初期位置に戻るように移動するようになっている。   Here, the initial positions in the left-right direction and the front-rear direction of the moving unit 32 included in the seal removing unit 30 are set so that, for example, the needle 31 is positioned immediately above the sensor unit (1, 1) and moved. The initial position in the vertical direction of the portion 32 is set so that the tip of the needle 31 is located above the cover member 18 of the matrix sensor 10. When the CPU 71 controls the seal removing unit 30, the moving unit 32 moves, for example, from the initial position in the left-right direction and the front-rear direction to a position directly above the specified sensor unit 20, and then moves downward from the initial position in the vertical direction. The sealing member 17 is removed with the needle 31 by moving in the direction, and then moved back to the initial position in the up-down direction and back to the initial position in the left-right direction and the front-rear direction.

検出データ取得制御プログラム534は、例えば、検出データ取得部40に制御信号を入力して、センサ部指定プログラム532を実行したCPU51により指定されたセンサ部20(封止部材17が除去されたセンサ部20)による検出データを取得させ、制御部50に出力させる機能を、CPU51に実現させる。
なお、CPU51は、検出データ取得部40から入力された検出データを、例えば、メモリ部60に記憶させたり、表示部80に表示させたりするようになっている。
The detection data acquisition control program 534 inputs, for example, a control signal to the detection data acquisition unit 40 and the sensor unit 20 (the sensor unit from which the sealing member 17 has been removed) designated by the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532. The CPU 51 is made to realize the function of acquiring the detection data according to 20) and outputting the detection data to the control unit 50.
Note that the CPU 51 stores the detection data input from the detection data acquisition unit 40 in, for example, the memory unit 60 or displays the detection data on the display unit 80.

ここで、マトリックスセンサ10に対する試料の供給方法は、センサ部20の供給層23に試料が供給されるのであれば任意であり、具体的には、例えば、マトリックスセンサ10を試料中に放置して、供給層23に対して自然に試料を供給するようにしても良いし、チューブやキャピラリなどを用いて、マトリックスセンサ10の上面全体に試料を吹き付けたり、使用するセンサ部20の上面に試料を吹き付けたりして、供給層23に対して強制的に試料を供給するようにしても良い。なお、強制的に試料を供給する場合は、試料の供給速度は一定であるのが好ましい。
供給層23に対して強制的に試料を供給する場合、試料を吹き付ける試料供給装置は、センサシステム1に備えられていても良いし、センサシステム1の外部装置であっても良い。なお、試料供給装置がセンサシステム1に備えられている場合は、例えば、検出データ取得制御プログラム534を実行したCPU51が、検出データ取得部40を制御して、指定されたセンサ部20による検出データを取得させるとともに、試料供給装置を制御して、指定されたセンサ部20の供給層23に試料を供給させることとする。また、試料供給装置がセンサシステム1に備えられている場合は、試料供給装置をマトリックスセンサ10に公知のMEMS等の微細加工技術を用いて一体型として直接形成して構成することもできる。
Here, the method of supplying the sample to the matrix sensor 10 is arbitrary as long as the sample is supplied to the supply layer 23 of the sensor unit 20. Specifically, for example, the matrix sensor 10 is left in the sample. The sample may be naturally supplied to the supply layer 23, or the sample may be sprayed on the entire upper surface of the matrix sensor 10 using a tube or a capillary, or the sample may be applied to the upper surface of the sensor unit 20 to be used. The sample may be forcibly supplied to the supply layer 23 by spraying. In addition, when supplying a sample compulsorily, it is preferable that the supply rate of a sample is constant.
When the sample is forcibly supplied to the supply layer 23, the sample supply device for spraying the sample may be provided in the sensor system 1 or an external device of the sensor system 1. When the sample supply device is provided in the sensor system 1, for example, the CPU 51 that executes the detection data acquisition control program 534 controls the detection data acquisition unit 40 to detect the detection data from the designated sensor unit 20. And the sample supply device is controlled to supply the sample to the supply layer 23 of the designated sensor unit 20. When the sample supply device is provided in the sensor system 1, the sample supply device can be directly formed on the matrix sensor 10 as an integrated type using a known microfabrication technique such as MEMS.

濃度算出プログラム535は、例えば、検出データ取得部40により取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出する機能を、CPU51に実現させる。   For example, the concentration calculation program 535 causes the CPU 51 to realize a function of calculating the concentration of the detection target substance based on the detection data acquired by the detection data acquisition unit 40.

具体的には、CPU51は、例えば、予め取得された“検量線”と、検出データ取得部40により取得された検出データ(応答電流値)と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する。   Specifically, for example, the CPU 51 calculates the concentration of the detection target substance based on the “calibration curve” acquired in advance and the detection data (response current value) acquired by the detection data acquisition unit 40. .

ここで、検量線は、例えば、横軸を検出対象物質(基質)の濃度、縦軸を応答電流として、センサ部20を使用して予め作成された検量線であり、例えば、メモリ部60に記憶されている。
なお、CPU51は、算出された検出対象物質の濃度を、例えば、メモリ部60に記憶させたり、表示部80に表示させたりするようになっている。
また、CPU51は、検量線と、検出データと、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出できない場合、例えば、所定のエラー表示を表示部80に表示させるようになっている。
CPU51は、かかる濃度算出プログラム535を実行することによって、算出手段として機能する。
Here, the calibration curve is a calibration curve created in advance using the sensor unit 20 with the horizontal axis as the concentration of the detection target substance (substrate) and the vertical axis as the response current. It is remembered.
Note that the CPU 51 stores the calculated concentration of the detection target substance in, for example, the memory unit 60 or displays it on the display unit 80.
Further, when the concentration of the detection target substance cannot be calculated based on the calibration curve and the detection data, the CPU 51 displays a predetermined error display on the display unit 80, for example.
The CPU 51 functions as a calculation unit by executing the density calculation program 535.

<メモリ部>
メモリ部60は、例えば、磁気的記録媒体、光学的記録媒体、或いは、半導体メモリで構成され、例えば、制御部50から入力される制御信号に従って、所定のデータを記憶する。
<Memory part>
The memory unit 60 is configured by, for example, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or a semiconductor memory, and stores predetermined data according to a control signal input from the control unit 50, for example.

<操作部>
操作部70は、例えば、操作キーなどから構成され、ユーザにより操作されると、当該操作信号を制御部50に出力する。なお、操作部70は、必要に応じてマウスやタッチパネルなどのポインティングデバイス、リモートコントローラ等、その他の操作装置を備えるものとしても良い。
<Operation unit>
The operation unit 70 includes, for example, operation keys and outputs an operation signal to the control unit 50 when operated by a user. Note that the operation unit 70 may include other operation devices such as a pointing device such as a mouse or a touch panel, a remote controller, or the like as necessary.

<表示部>
表示部80は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)パネルなどから構成され、例えば、制御部50から入力される制御信号に従って、所与の表示処理を行う。
<Display section>
The display unit 80 includes, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) panel, and performs a given display process according to a control signal input from the control unit 50, for example.

なお、センサシステム1は公知の半導体技術を用いてチップ上に一体型として構成しても良い。こうすることにより、小型化することができ、携帯用製機器等に組み込む、或いは、大量のセンサシステム1からのデータを無線により取得して常時モニタリングすることなどもでき、環境計測や健康モニタリング等の用途への応用が可能となる。   The sensor system 1 may be configured as an integrated type on a chip using a known semiconductor technology. By doing so, it can be miniaturized and incorporated in portable equipment or the like, or data from a large amount of sensor system 1 can be acquired wirelessly and constantly monitored, environmental measurement, health monitoring, etc. Can be applied to other applications.

<検出対象物質濃度測定処理>
センサシステム1による検出対象物質の濃度の測定に関する処理の一例について、図13のフローチャートを参照して説明する。
<Detection target substance concentration measurement process>
An example of processing related to the measurement of the concentration of the detection target substance by the sensor system 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、例えば、ユーザによる操作部70の操作によって、試料中の検出対象物質の濃度を測定するよう指示されると、CPU51は、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が未使用のマトリックスセンサであるか否か(すなわち、センサシステム1中のマトリックスセンサ10が備える全てのセンサ部20が封止部材17で封止されているか否か)を判断する(ステップS11)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が未使用のマトリックスセンサであるか否か判断する。
ここで、使用履歴とは、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を識別するためのマトリックスセンサ識別情報と、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報と、その封止部材17が除去された日時と、などが対応付けられた情報であり、例えば、メモリ部60に記憶されている。
First, for example, when the user instructs to measure the concentration of the detection target substance in the sample by operating the operation unit 70, the CPU 51 uses the matrix sensor 10 in which the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 is not used. (That is, whether or not all the sensor units 20 included in the matrix sensor 10 in the sensor system 1 are sealed with the sealing member 17) (step S11).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. Based on the above, it is determined whether or not the matrix sensor 10 is an unused matrix sensor.
Here, the usage history is, for example, matrix sensor identification information for identifying the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 and a sensor unit for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed. The identification information is information associated with the date and time when the sealing member 17 is removed, and is stored in the memory unit 60, for example.

ステップS11で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10は未使用のマトリックスセンサであると判断すると(ステップS11;Yes)、CPU51は、ステップS15の処理に移行する。   If it is determined in step S11 that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 is an unused matrix sensor (step S11; Yes), the CPU 51 proceeds to the process of step S15.

一方、ステップS11で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10は未使用のマトリックスセンサでないと判断すると(ステップS11;No)、CPU51は、劣化判断プログラム531を実行して、前回の検出に使用したセンサ部20(封止部材17が除去されたセンサ部20)が劣化しているか否か判断する(ステップS12)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去された日時)”に基づいて、前回の検出に使用したセンサ部20が劣化しているか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S11 that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 is not an unused matrix sensor (step S11; No), the CPU 51 executes the deterioration determination program 531 to perform the previous detection. It is determined whether the used sensor unit 20 (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed) is deteriorated (step S12).
Specifically, the CPU 51 uses, for example, the sensor used for the previous detection based on “usage history (for example, date and time when the sealing member 17 was removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. It is determined whether the unit 20 has deteriorated.

ステップS12で、前回の検出に使用したセンサ部20は劣化していないと判断すると(ステップS12;No)、CPU51は、センサ部指定プログラム532を実行して、その前回の検出に使用したセンサ部20を指定し(ステップS13)、ステップS17の処理に移行する。   If it is determined in step S12 that the sensor unit 20 used for the previous detection has not deteriorated (step S12; No), the CPU 51 executes the sensor unit designation program 532 and uses the sensor unit used for the previous detection. 20 is designated (step S13), and the process proceeds to step S17.

一方、ステップS12で、前回の検出に使用したセンサ部20は劣化していると判断すると(ステップS12;Yes)、CPU51は、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する(ステップS14)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S12 that the sensor unit 20 used for the previous detection has deteriorated (step S12; Yes), the CPU 51 determines the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. It is determined whether or not there is a sensor unit 20 from which the sealing member 17 has not been removed (step S14).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. Based on the above, it is determined whether or not there is a sensor unit 20 from which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10.

ステップS14で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20がないと判断すると(ステップS14;No)、CPU51は、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を交換する旨の所定の表示を表示部80に表示させる等して、ユーザに、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を交換するよう促す。
If it is determined in step S14 that there is no sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 (step S14; No), the CPU 51 This process ends.
Then, for example, the CPU 51 causes the display unit 80 to display a predetermined display indicating that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 is to be replaced. Prompt to replace 10.

一方、ステップS14で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があると判断すると(ステップS14;Yes)、CPU51は、センサ部指定プログラム532を実行して、予め設定された使用するセンサ部20の順番に従って、センサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20)を指定する(ステップS15)。   On the other hand, if it is determined in step S14 that there is a sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed among the sensor units 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 (step S14; Yes), the CPU 51. Executes the sensor part designation program 532 and designates the sensor part 20 (the sensor part 20 from which the sealing member 17 is not removed) according to the preset order of the sensor parts 20 to be used (step S15).

次いで、CPU51は、封止除去制御プログラム533を実行して、封止除去部30に、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去させる(ステップS16)。   Next, the CPU 51 executes the sealing removal control program 533 to cause the sealing removal unit 30 to remove the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 (step S16).

次いで、CPU51は、検出データ取得制御プログラム534を実行して、検出データ取得部40に、指定されたセンサ部20による検出データを取得させる(ステップS17)。
具体的には、例えば、作用電極121への電圧印加を開始し、供給層23に対して強制的に試料を供給する場合は供給層23への試料供給を開始する。そして、その作用電極121からの応答電流が平衡に達すると、電圧印加を終了し、供給層23に対して強制的に試料を供給していた場合はその供給を終了する。この一連の処理を指定されたセンサ部20に対して行う。
Next, the CPU 51 executes the detection data acquisition control program 534, and causes the detection data acquisition unit 40 to acquire detection data from the designated sensor unit 20 (step S17).
Specifically, for example, when voltage application to the working electrode 121 is started and a sample is forcibly supplied to the supply layer 23, sample supply to the supply layer 23 is started. When the response current from the working electrode 121 reaches equilibrium, the voltage application is terminated, and when the sample is forcibly supplied to the supply layer 23, the supply is terminated. This series of processing is performed on the designated sensor unit 20.

次いで、CPU51は、濃度算出プログラム535を実行して、取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出し(ステップS18)、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、ステップS17で取得された検出データやステップS18で算出した検出対象物質の濃度をメモリ部60に記憶させたり表示部80に表示させたりする。
無論、ステップS11〜ステップS18の間に、ユーザによる操作部70の操作等によって、検出対象物質の濃度の測定を中止するよう指示されると、CPU51は、その時点で、本処理を終了する。
Next, the CPU 51 executes the concentration calculation program 535, calculates the concentration of the detection target substance based on the acquired detection data (step S18), and ends this process.
Then, for example, the CPU 51 stores the detection data acquired in step S <b> 17 or the concentration of the detection target substance calculated in step S <b> 18 in the memory unit 60 or displays it on the display unit 80.
Of course, if it is instructed to stop the measurement of the concentration of the detection target substance by the operation of the operation unit 70 by the user during step S11 to step S18, the CPU 51 ends this processing at that time.

以上説明した第1の実施の形態におけるセンサシステム1によれば、2次元マトリックス状に配置された複数のセンサ部20と、複数のセンサ部20それぞれを外部から遮断する封止部材17と、を有するマトリックスセンサ10と、複数のセンサ部20のうちの、所定のセンサ部20を指定するセンサ部指定プログラム532を実行したCPU51と、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去する封止除去部30と、指定されたセンサ部20による検出データを取得する検出データ取得部40と、を備えている。   According to the sensor system 1 in the first embodiment described above, the plurality of sensor units 20 arranged in a two-dimensional matrix and the sealing member 17 that shuts off each of the plurality of sensor units 20 from the outside. The matrix sensor 10 having, the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532 for designating the predetermined sensor unit 20 among the plurality of sensor units 20, and the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 are removed. A sealing removal unit 30 and a detection data acquisition unit 40 that acquires detection data from the designated sensor unit 20 are provided.

具体的には、第1の実施の形態におけるセンサシステム1は、基板11と、基板11上に、2次元マトリックス状に配置された複数のセンサ部20と、基板11上に配置され、センサ部20,20同士を隔てる隔壁部14と、センサ部20の基板11と対向する側の面を封止することによって、複数のセンサ部20それぞれを外部から遮断する封止部材17と、を有するマトリックスセンサ10と、複数のセンサ部20のうちの、所定のセンサ部20を指定するセンサ部指定プログラム532を実行したCPU51と、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去する封止除去部30と、指定されたセンサ部20による検出データを取得する検出データ取得部40と、を備え、センサ部20は、電解液と、検出対象物質と選択的に反応する反応物質(生体物質)としての酵素Eと、を含有した状態で、封止部材17により外部から遮断されている。
すなわち、封止部材17によりセンサ部20が外部から遮断されているため、指定されて封止部材17が除去されるまでは大気等への曝露に伴うセンサ部20の劣化を防止することができるとともに、複数のセンサ部20のうちの指定されたセンサ部20のみを使用するため、指定されて使用されるまでは使用に伴うセンサ部20の劣化を防止することができる。さらに、マトリックスセンサ10が備える複数のセンサ部20全てを同時に使用するのではなく、複数のセンサ部20のうちの指定されたセンサ部20のみを使用(封止部材17を除去して使用)するため、複数のセンサ部20全てを使い切るまでは、マトリックスセンサ10は使用可能である。したがって、個々のセンサ部の寿命が短いものであっても、マトリックスセンサ10のセンサとしての寿命を大幅に増加することができる。
また、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17の除去が自動的に行われるため、検出時にユーザが封止部材17を除去する等の手間がなくなって、検出時の煩わしさを低減することができる。
Specifically, the sensor system 1 in the first embodiment includes a substrate 11, a plurality of sensor units 20 arranged in a two-dimensional matrix on the substrate 11, and a sensor unit arranged on the substrate 11. 20. A matrix having a partition wall 14 that separates 20 and 20 and a sealing member 17 that blocks each of the plurality of sensor units 20 from the outside by sealing the surface of the sensor unit 20 facing the substrate 11. The CPU 51 that has executed the sensor 10 and the sensor unit designation program 532 that designates the predetermined sensor unit 20 among the plurality of sensor units 20 and the sealing member 17 that removes the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 A removal unit 30; and a detection data acquisition unit 40 that acquires detection data from the designated sensor unit 20. The sensor unit 20 selectively selects an electrolyte and a detection target substance. An enzyme E as response to reactant (biological materials), while containing, are cut off from the outside by the sealing member 17.
That is, since the sensor unit 20 is blocked from the outside by the sealing member 17, it is possible to prevent the sensor unit 20 from being deteriorated due to exposure to the atmosphere or the like until it is designated and the sealing member 17 is removed. In addition, since only the designated sensor unit 20 among the plurality of sensor units 20 is used, it is possible to prevent deterioration of the sensor unit 20 due to use until designated and used. Further, not all of the plurality of sensor units 20 included in the matrix sensor 10 are used at the same time, but only the designated sensor unit 20 among the plurality of sensor units 20 is used (used by removing the sealing member 17). Therefore, the matrix sensor 10 can be used until all of the plurality of sensor units 20 are used up. Therefore, even if the lifetime of each sensor unit is short, the lifetime of the matrix sensor 10 as a sensor can be significantly increased.
Further, since the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 is automatically removed, there is no need for the user to remove the sealing member 17 at the time of detection, thereby reducing troublesomeness at the time of detection. can do.

また、以上説明した第1の実施の形態におけるセンサシステム1によれば、封止部材17が除去されたセンサ部20が劣化しているか否か判断する劣化判断プログラム531を実行したCPU51を備え、センサ部指定プログラム532を実行したCPU51は、センサ部20が劣化していると判断された場合に、封止部材17が除去されていないセンサ部20を指定するようになっている。
すなわち、複数のセンサ部20のうちの指定されたセンサ部20のみを使用(封止部材17を除去して使用)し、そのセンサ部20が劣化すると、次に使用するセンサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20)を指定するようになっているため、マトリックスセンサ10のセンサとしての寿命を大幅に増加することができるとともに、マトリックスセンサ10のセンサとしての信頼性を高めることができる。
Moreover, according to the sensor system 1 in the first embodiment described above, the CPU 51 that executes the deterioration determination program 531 that determines whether or not the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed is deteriorated is provided. When it is determined that the sensor unit 20 has deteriorated, the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532 designates the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has not been removed.
That is, only the designated sensor part 20 among the plurality of sensor parts 20 is used (used by removing the sealing member 17), and when the sensor part 20 deteriorates, the sensor part 20 to be used next (sealing) Since the sensor portion 20) from which the member 17 is not removed is designated, the lifetime of the matrix sensor 10 as a sensor can be significantly increased, and the reliability of the matrix sensor 10 as a sensor is enhanced. be able to.

また、以上説明した第1の実施の形態におけるマトリックスセンサ10によれば、基板11と、基板11上に、2次元マトリックス状に配置された複数のセンサ部20と、基板11上に配置され、センサ部20,20同士を隔てる隔壁部14と、を備え、センサ部20は、基板11上に配置された検出素子としての電極12と、電極12上に配置され、少なくとも基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aを有する多孔体13と、多孔体13の細孔13aの内部に担持され、検出対象物質と選択的に反応する反応物質(生体物質)としての酵素Eと、を有し、その反応に伴う所定の変化を電極12により検出するようになっている。
すなわち、検出対象物質と選択的に反応する酵素Eを多孔体13に固定しているため、酵素Eを電極12上に直接固定する場合と比較して、センサ部20が備える酵素Eの量が増加し、マトリックスセンサ10を小型化しても、センサ部20が高感度となる。
したがって、酵素Eを電極12上に直接固定する場合と比較して、より小型の高感度マトリックスセンサ10の提供が可能となるため、好適である。
さらに、多孔体13は、基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aを有する多孔体であるため、反応物質(酵素E)を適度に分散でき、しかも、基質や生成物の拡散性が良いので、センサ感度の向上が期待できる。
Further, according to the matrix sensor 10 in the first embodiment described above, the substrate 11, the plurality of sensor units 20 arranged in a two-dimensional matrix on the substrate 11, and the substrate 11 are arranged. The sensor unit 20 and the partition wall part 14 that separates the sensor units 20 from each other. The sensor unit 20 is disposed on the electrode 12 as a detection element disposed on the substrate 11, and is substantially at least with respect to the substrate 11. A porous body 13 having pores 13a penetrating in the vertical direction, and an enzyme E as a reactive substance (biological substance) carried inside the pores 13a of the porous body 13 and selectively reacting with a detection target substance. And a predetermined change associated with the reaction is detected by the electrode 12.
That is, since the enzyme E that selectively reacts with the detection target substance is fixed to the porous body 13, the amount of the enzyme E included in the sensor unit 20 is smaller than when the enzyme E is directly fixed on the electrode 12. Even if the matrix sensor 10 is reduced in size, the sensor unit 20 becomes highly sensitive.
Therefore, as compared with the case where the enzyme E is directly fixed on the electrode 12, it is possible to provide a smaller highly sensitive matrix sensor 10, which is preferable.
Furthermore, since the porous body 13 is a porous body having pores 13a penetrating in a substantially vertical direction with respect to the substrate 11, the reactant (enzyme E) can be appropriately dispersed, and the diffusibility of the substrate and the product can be reduced. Therefore, improvement in sensor sensitivity can be expected.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態におけるセンサシステム1A及びセンサシステム1Aが備えるマトリックスセンサ10Aについて説明する。
なお、第2の実施の形態のセンサシステム1Aは、マトリックスセンサ10Aが、複数のセンサ部20として、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えている点が、第1の実施の形態のセンサシステム1と異なる。したがって、異なる箇所のみについて説明し、その他の共通する部分は同一符号を付して説明する。
[Second Embodiment]
Next, the sensor system 1A and the matrix sensor 10A included in the sensor system 1A according to the second embodiment will be described.
In the sensor system 1A of the second embodiment, the matrix sensor 10A includes a plurality of types of sensor units 20 having different detection density ranges as the plurality of sensor units 20 in the first embodiment. Different from the sensor system 1 of FIG. Therefore, only different parts will be described, and other common parts will be described with the same reference numerals.

<センサシステム>
図14は第2の実施の形態のセンサシステム1Aの機能的構成を示すブロック図である。
<Sensor system>
FIG. 14 is a block diagram illustrating a functional configuration of the sensor system 1A according to the second embodiment.

センサシステム1Aは、例えば、マトリックスセンサ10Aと、封止除去部30と、検出データ取得部40と、制御部50Aと、メモリ部60と、操作部70と、表示部80と、などを備えて構成される。   The sensor system 1A includes, for example, a matrix sensor 10A, a seal removal unit 30, a detection data acquisition unit 40, a control unit 50A, a memory unit 60, an operation unit 70, a display unit 80, and the like. Composed.

<マトリックスセンサ>
図15はマトリックスセンサ10Aの平面斜視図、図16はマトリックスセンサ10Aの分解図、図17は図15のXVII−XVII線における断面図である。
<Matrix sensor>
15 is a plan perspective view of the matrix sensor 10A, FIG. 16 is an exploded view of the matrix sensor 10A, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.

マトリックスセンサ10Aは、例えば、検出対象物質を検出可能な検出濃度範囲が異なる5種類のセンサ部20を備えている。
具体的には、センサシステム1Aにおいて、マトリックスセンサ10Aが備える25個のセンサ部20は、例えば、列が同一のセンサ部20,20同士は検出濃度範囲が同一であり、列が異なるセンサ部20,20同士は検出濃度範囲が異なることとする。すなわち、例えば、センサ部(1,1)、(2,1)、(3,1)、(4,1)、(5,1)(=センサ部(X,1))の検出濃度範囲はそれぞれ同一であり、センサ部(1,2)、(2,2)、(3,2)、(4,2)、(5,2)(=センサ部(X,2))の検出濃度範囲はそれぞれ同一であり、センサ部(1,3)、(2,3)、(3,3)、(4,3)、(5,3)(=センサ部(X,3))の検出濃度範囲はそれぞれ同一であり、センサ部(1,4)、(2,4)、(3,4)、(4,4)、(5,4)(=センサ部(X,4))の検出濃度範囲はそれぞれ同一であり、センサ部(1,5)、(2,5)、(3,5)、(4,5)、(5,5)(=センサ部(X,5))の検出濃度範囲はそれぞれ同一であるとともに、センサ部(X,1)と、センサ部(X,2)と、センサ部(X,3)と、センサ部(X,4)と、センサ部(X,5)と、はそれぞれ検出濃度範囲が異なることとする。
The matrix sensor 10A includes, for example, five types of sensor units 20 having different detection concentration ranges in which a detection target substance can be detected.
Specifically, in the sensor system 1A, the 25 sensor units 20 included in the matrix sensor 10A include, for example, the sensor units 20 and 20 in the same column having the same detection density range and different sensor units 20 in the column. , 20 have different detection density ranges. That is, for example, the detection density range of the sensor unit (1,1), (2,1), (3,1), (4,1), (5,1) (= sensor unit (X, 1)) is Each is the same, and the detection density range of the sensor part (1, 2), (2, 2), (3, 2), (4, 2), (5, 2) (= sensor part (X, 2)) Are the same, and the detected concentrations of the sensor parts (1, 3), (2, 3), (3, 3), (4, 3), (5, 3) (= sensor part (X, 3)) The ranges are the same, and the detection of the sensor parts (1, 4), (2, 4), (3,4), (4, 4), (5, 4) (= sensor part (X, 4)) The concentration ranges are the same, and the sensor portions (1, 5), (2, 5), (3, 5), (4, 5), (5, 5) (= sensor portion (X, 5)) The detected concentration ranges are the same and the sensor unit ( 1), sensor unit (X, 2), sensor unit (X, 3), sensor unit (X, 4), and sensor unit (X, 5) have different detection density ranges. To do.

そして、センサシステム1Aにおいて、マトリックスセンサ10Aが備える25個のセンサ部20は、例えば、行が同一のセンサ部20,20同士はグルーピングされていることとする。すなわち、25個のセンサ部20は、例えば、センサ部(1,Y)のグループと、センサ部(2,Y)のグループと、センサ部(3,Y)のグループと、センサ部(4,Y)のグループと、センサ部(5,Y)のグループと、のグルーピングされていることとする。
したがって、一のグループに所属する5個のセンサ部20は、検出濃度範囲が異なる5種類のセンサ部20を含んでいることになる。
In the sensor system 1A, the 25 sensor units 20 included in the matrix sensor 10A are grouped, for example, with the sensor units 20 and 20 in the same row. That is, the 25 sensor units 20 include, for example, a group of sensor units (1, Y), a group of sensor units (2, Y), a group of sensor units (3, Y), and a sensor unit (4, 4). The group of Y) and the group of sensor units (5, Y) are grouped.
Therefore, the five sensor units 20 belonging to one group include five types of sensor units 20 having different detection density ranges.

具体的には、マトリックスセンサ10Aは、例えば、基板11と、電極12(作用電極121、参照電極122及び対向電極123)と、多孔体13と、酵素Eと、隔壁部14と、透過膜15と、透過膜15上に配置された調整用透過膜19と、スペーサ16と、封止部材17と、カバー部材18と、などを備えて構成される。   Specifically, the matrix sensor 10A includes, for example, the substrate 11, the electrode 12 (the working electrode 121, the reference electrode 122, and the counter electrode 123), the porous body 13, the enzyme E, the partition wall 14, and the permeable membrane 15. And an adjustment permeable membrane 19 disposed on the permeable membrane 15, a spacer 16, a sealing member 17, a cover member 18, and the like.

(調整用透過膜)
調整用透過膜19は、例えば、平面視略矩形状に形成されており、平面視におけるサイズが、分析部111を被覆可能なサイズとなるよう設定されている。調整用透過膜19は、例えば、調整用透過膜19における分析部111に対応する領域以外の領域が、透過膜15の上面に熱圧着されたり接着されたりして、透過膜15上に固定されている。
(Permeation membrane for adjustment)
The adjustment permeable membrane 19 is formed, for example, in a substantially rectangular shape in plan view, and is set so that the size in plan view can cover the analysis unit 111. The adjustment permeable membrane 19 is fixed on the permeable membrane 15 by, for example, a region other than the region corresponding to the analysis unit 111 in the adjustment permeable membrane 19 being thermocompressed or bonded to the upper surface of the permeable membrane 15. ing.

透過膜15における分析部111に対応する領域、或いは、調整用透過膜19及び透過膜15における分析部111に対応する領域は、センサ部20の透過層22となっており、検出層21と供給層23とを隔てている。
調整用透過膜19は、センサ部20の検出濃度範囲を調整するためのものである。センサ部20の検出濃度範囲は、透過層22及び検出層21中での検出対象物質の拡散に依存する。すなわち、検出対象物質が拡散しやすい場合には、センサ部20の検出濃度範囲は低濃度側となり、検出対象物質が拡散しにくい場合には、センサ部20の検出濃度範囲は高濃度側となる。したがって、調整用透過膜19により検出対象物質が透過層22を透過する際の透過率を変えることによって、センサ部20の検出濃度範囲を変えることができる。
The region corresponding to the analysis unit 111 in the permeable film 15 or the region corresponding to the analysis unit 111 in the adjustment permeable film 19 and the permeable film 15 is the transmissive layer 22 of the sensor unit 20 and is supplied to the detection layer 21. The layer 23 is separated.
The adjustment permeable membrane 19 is for adjusting the detection density range of the sensor unit 20. The detection concentration range of the sensor unit 20 depends on the diffusion of the detection target substance in the transmission layer 22 and the detection layer 21. That is, when the detection target substance is easy to diffuse, the detection concentration range of the sensor unit 20 is on the low concentration side, and when the detection target substance is difficult to diffuse, the detection concentration range of the sensor unit 20 is on the high concentration side. . Therefore, the detection concentration range of the sensor unit 20 can be changed by changing the transmittance when the substance to be detected passes through the transmission layer 22 by the adjustment permeable film 19.

マトリックスセンサ10Aが備える調整用透過膜19の種類は、例えば、第1調整用透過膜と、第1調整用透過膜よりも検出対象物質が透過しにくい(第1調整用透過膜よりも透過係数が低い)第2調整用透過膜と、第2調整用透過膜よりも透過係数が低い第3調整用透過膜と、第3調整用透過膜よりも透過係数が低い第4調整用透過膜と、の4種類であり、例えば、第1調整用透過膜はセンサ部(X,2)に対応する位置に備えられ、第2調整用透過膜はセンサ部(X,3)に対応する位置に備えられ、第3調整用透過膜はセンサ部(X,4)に対応する位置に備えられ、第4調整用透過膜はセンサ部(X,5)に対応する位置に備えられている。
したがって、検出対象物質が透過層22を透過する際の透過率は、センサ部(X,1)>センサ部(X,2)>センサ部(X,3)>センサ部(X,4)>センサ部(X,5)となっており、センサ部(X,1)の検出濃度範囲が最も低濃度側であり、センサ部(X,5)の検出濃度範囲が最も高濃度側となっている。
The type of the adjustment permeable membrane 19 provided in the matrix sensor 10A is, for example, a first adjustment permeable membrane and a substance to be detected that is less permeable than the first adjustment permeable membrane (permeability coefficient than that of the first adjustment permeable membrane). A second adjustment permeable membrane, a third adjustment permeable membrane having a permeability coefficient lower than that of the second adjustment permeable membrane, and a fourth adjustment permeable membrane having a permeability coefficient lower than that of the third adjustment permeable membrane. For example, the first adjustment permeable membrane is provided at a position corresponding to the sensor portion (X, 2), and the second adjustment permeable membrane is provided at a position corresponding to the sensor portion (X, 3). The third adjustment permeable membrane is provided at a position corresponding to the sensor portion (X, 4), and the fourth adjustment permeable membrane is provided at a position corresponding to the sensor portion (X, 5).
Therefore, the transmittance when the detection target substance passes through the transmission layer 22 is as follows: sensor part (X, 1)> sensor part (X, 2)> sensor part (X, 3)> sensor part (X, 4)> The sensor part (X, 5) is the lowest density side of the sensor part (X, 1), and the highest density side of the sensor part (X, 5). Yes.

供給層23に供給された試料中の検出対象物質は、透過層22(透過膜15、或いは、調整用透過膜19及び透過膜15)を透過して検出層21に移行し、検出層21が備える酵素Eと反応するようになっている。したがって、調整用透過膜19は、少なくとも検出対象物質が透過する膜であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜変更可能である。
特に、試料が気体試料である場合には、調整用透過膜19としては、検出対象物質(検出対象ガス)は透過するが、電解液等の液体は透過しないガス透過膜が好ましい。
ここで、ガス透過膜としては、例えば、通気性を有するポリエチレン膜やテフロン膜などを用いることができる。
The detection target substance in the sample supplied to the supply layer 23 passes through the transmission layer 22 (the transmission film 15, or the adjustment transmission film 19 and the transmission film 15) and moves to the detection layer 21. It reacts with the enzyme E provided. Therefore, the adjustment permeable membrane 19 is arbitrary as long as it is a film that allows at least the detection target substance to pass therethrough, and can be appropriately changed depending on the type of the detection target substance.
In particular, when the sample is a gas sample, the adjustment permeable membrane 19 is preferably a gas permeable membrane that transmits a detection target substance (detection target gas) but does not transmit a liquid such as an electrolytic solution.
Here, as the gas permeable film, for example, a polyethylene film or a Teflon film having air permeability can be used.

<制御部>
制御部50Aは、例えば、図14に示すように、CPU51と、RAM52と、記憶部53Aと、などを備えている。
<Control unit>
For example, as shown in FIG. 14, the control unit 50A includes a CPU 51, a RAM 52, a storage unit 53A, and the like.

記憶部53Aは、例えば、図14に示すように、劣化判断プログラム531と、センサ部指定プログラム532Aと、封止除去制御プログラム533と、検出データ取得制御プログラム534と、濃度算出プログラム535Aと、などを記憶している。   For example, as shown in FIG. 14, the storage unit 53A includes a deterioration determination program 531, a sensor unit designation program 532A, a seal removal control program 533, a detection data acquisition control program 534, a concentration calculation program 535A, and the like. Is remembered.

センサ部指定プログラム532Aは、例えば、複数のセンサ部20のうちの、所定のグループ(例えば、所定の一のグループ)に所属するセンサ部20を指定する機能を、CPU51に実現させる。   For example, the sensor unit designation program 532A causes the CPU 51 to realize a function of designating the sensor units 20 belonging to a predetermined group (for example, a predetermined group) among the plurality of sensor units 20.

具体的には、CPU51は、例えば、劣化判断プログラム531を実行したCPU51によりセンサ部20が劣化していると判断された場合に、予め設定された“使用するグループの順番”に従ってグループを選択し、その選択されたグループに所属するセンサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20)を指定する。
ここで、使用するグループの順番は任意であり、具体的には、例えば、“センサ部(1,Y)グループ→センサ部(2,Y)グループ→センサ部(3,Y)グループ→センサ部(4,Y)グループ→センサ部(5,Y)”等である。
CPU51は、かかるセンサ部指定プログラム532Aを実行することによって、指定手段として機能する。
Specifically, for example, when the CPU 51 that has executed the deterioration determination program 531 determines that the sensor unit 20 has deteriorated, the CPU 51 selects a group according to a preset “order of groups to be used”. The sensor unit 20 belonging to the selected group (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has not been removed) is designated.
Here, the order of the groups to be used is arbitrary. Specifically, for example, “sensor part (1, Y) group → sensor part (2, Y) group → sensor part (3, Y) group → sensor part” (4, Y) group → sensor part (5, Y) ″ and the like.
The CPU 51 functions as a designation unit by executing the sensor unit designation program 532A.

センサ部指定プログラム532Aを実行したCPU51により、例えば、所定の一のグループに所属するセンサ部20が指定されるため、封止除去部30は、その一のグループに所属する5種類のセンサ部20(検出濃度範囲が異なる5種類のセンサ部20)それぞれに対応する封止部材17を除去し、検出データ取得部40は、その一のグループに所属する5種類のセンサ部20(検出濃度範囲が異なる5種類のセンサ部20)それぞれによる検出データを取得することとなる。   For example, the sensor unit 20 belonging to a predetermined group is designated by the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532A. Therefore, the seal removing unit 30 includes five types of sensor units 20 belonging to the one group. The sealing member 17 corresponding to each (five types of sensor units 20 having different detection density ranges) is removed, and the detection data acquisition unit 40 has five types of sensor units 20 belonging to the one group (the detection density range is Detection data from each of the five different types of sensor units 20) is acquired.

濃度算出プログラム535Aは、例えば、検出データ取得部40により取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出する機能を、CPU51に実現させる。   For example, the concentration calculation program 535A causes the CPU 51 to realize a function of calculating the concentration of the detection target substance based on the detection data acquired by the detection data acquisition unit 40.

具体的には、CPU51は、例えば、予め設定された“許容電流範囲”と、検出データ取得部40により取得された5種類のセンサ部20それぞれによる検出データ(応答電流値)と、に基づいて、この5種類のセンサ部20の中から最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20を決定する。   Specifically, the CPU 51, for example, based on a preset “allowable current range” and detection data (response current value) obtained by each of the five types of sensor units 20 acquired by the detection data acquisition unit 40. The sensor unit 20 having the optimum detection density range is determined from the five types of sensor units 20.

ここで、センサ部20の検量線として、例えば、図18に示すような検量線を取得した場合、CPU51は、例えば、検出濃度範囲をC1〜C4と判断し、検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲をI1〜I4と決定する。
そして、検出濃度範囲が異なる5種類のセンサ部20それぞれの検量線として、例えば、図19に示すような検量線(検出濃度範囲が異なる5種類のセンサ部20(例えば、センサ部A、センサ部B、センサ部C、センサ部D、センサ部E)それぞれの検量線)を取得した場合、CPU51は、例えば、各検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲をそれぞれ決定し、許容電流範囲として、各検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲の全てに収まる範囲(例えば、I2〜I3)を決定する。なお、許容電流範囲は、各検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲の全てに収まる範囲、すなわち、センサ部Aの検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲と、センサ部Bの検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲と、センサ部Cの検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲と、センサ部Dの検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲と、センサ部Eの検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲と、の全てに収まる範囲であれば任意である。
そして、CPU51は、決定した許容電流範囲(I2〜I3)と、検出データ取得部40により取得された5種類のセンサ部20それぞれによる応答電流値と、を比較して、応答電流値が許容電流範囲内にあるセンサ部20を、最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20として決定する。すなわち、例えば、センサ部(1,1)、(1,2)による応答電流値が“応答電流値>I3”であり、センサ部(1,3)による応答電流値が“I2≦応答電流値≦I3”であり、センサ部(1,4)、(1,5)による応答電流値が“応答電流値<I2”である場合、CPU51は、最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20としてセンサ部(1,3)を決定する。
Here, for example, when a calibration curve as shown in FIG. 18 is acquired as the calibration curve of the sensor unit 20, the CPU 51 determines, for example, that the detection concentration range is C1 to C4, and the response current corresponding to the detection concentration range. Is determined as I1 to I4.
And as a calibration curve of each of the five types of sensor units 20 with different detection concentration ranges, for example, a calibration curve as shown in FIG. 19 (five types of sensor units 20 with different detection concentration ranges (for example, sensor unit A, sensor unit) B, sensor unit C, sensor unit D, sensor unit E) each calibration curve), the CPU 51 determines, for example, a response current range corresponding to each detection concentration range, and sets the allowable current range as A range (for example, I2 to I3) that falls within the entire response current range corresponding to each detection concentration range is determined. The allowable current range is a range that falls within all of the response current ranges corresponding to each detection concentration range, that is, a response current range corresponding to the detection concentration range of sensor unit A and a detection concentration range of sensor unit B. Corresponding to the corresponding response current range, the response current range corresponding to the detection concentration range of the sensor unit C, the response current range corresponding to the detection concentration range of the sensor unit D, and the detection concentration range of the sensor unit E Any response current can be used as long as it is within the range of the response current.
Then, the CPU 51 compares the determined allowable current range (I2 to I3) with the response current values obtained by the five types of sensor units 20 acquired by the detection data acquisition unit 40, and the response current value is the allowable current. The sensor unit 20 within the range is determined as the sensor unit 20 having the optimum detection density range. That is, for example, the response current value by the sensor units (1, 1) and (1, 2) is “response current value> I3”, and the response current value by the sensor unit (1, 3) is “I2 ≦ response current value”. When ≦ I3 ”and the response current value by the sensor units (1, 4) and (1, 5) is“ response current value <I2 ”, the CPU 51 detects the sensor unit 20 having the optimum detection density range as the sensor unit 20 Part (1,3) is determined.

次いで、CPU51は、例えば、予め取得された“検量線”のうちの、その決定されたセンサ部20の検出濃度範囲に対応する検量線と、その決定されたセンサ部20による検出データ(平衡状態での応答電流値)と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する。
なお、最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20として複数のセンサ部20が決定された場合、CPU51は、例えば、その決定された複数のセンサ部20のうちの一のセンサ部20を選択し、その選択した一のセンサ部20による検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出しても良いし、その決定された複数のセンサ部20それぞれによる検出データに基づいて、検出対象物質の濃度をそれぞれ求め、その求めた濃度を用いて所定の統計処理(例えば、平均値を求める処理)を行い、その所定の統計処理の結果を、算出された検出対象物質の濃度としても良い。
CPU51は、かかる濃度算出プログラム535Aを実行することによって、算出手段として機能する。
Next, the CPU 51, for example, among the “calibration curve” acquired in advance, the calibration curve corresponding to the determined concentration range of the sensor unit 20 and the detection data (equilibrium state) by the determined sensor unit 20. The concentration of the detection target substance is calculated based on
When a plurality of sensor units 20 are determined as the sensor unit 20 having the optimum detection density range, for example, the CPU 51 selects one sensor unit 20 of the determined plurality of sensor units 20, The concentration of the detection target substance may be calculated based on the detection data by the selected one sensor unit 20, or the concentration of the detection target substance based on the determined detection data of each of the plurality of sensor units 20 May be obtained, a predetermined statistical process (for example, a process for obtaining an average value) is performed using the obtained concentration, and a result of the predetermined statistical process may be used as the calculated concentration of the detection target substance.
The CPU 51 functions as a calculation unit by executing the density calculation program 535A.

なお、所定の統計処理は、平均値を求める処理に限ることはなく、例えば、中間値を求める処理であっても良いし、平均や分散、標準偏差などから値の確からしさを求める処理であっても良いし、各検出データを加算する処理であっても良いし、各検出データの差分を取る処理であっても良い。
ここで、各検出データを加算する処理とは、例えば、検出対象物質が異なるセンサ部20を複数用意して、各センサ部20による検出データの和を取る処理である。具体的には、センサ部Aの検出対象物質がホルムアルデヒドであり、センサ部Bの検出対象物質がベンゼンであり、センサ部Cの検出対象物質がキシレンであり、センサ部Dの検出対象物質がトルエンである場合、各センサ部20による検出データの和をVOC(揮発性有機化合物)と定義して、この和に基づいて、VOCの濃度を算出することができる。
また、各検出データの差分を取る処理とは、例えば、検出対象物質が異なるセンサ部20を複数用意して、各センサ部20による検出データの差を取る処理である。具体的には、センサ部Aの検出対象物質が水素化合物及び硫黄系物質であり、センサ部Bの検出対象物質が硫黄系物質のみである場合、各センサ部20の検出データの差に基づいて、水素化合物の濃度を算出することができる。
The predetermined statistical process is not limited to the process of obtaining an average value, and may be, for example, a process of obtaining an intermediate value, or a process of obtaining a probability of a value from an average, variance, standard deviation, or the like. Alternatively, it may be a process of adding each detection data, or a process of obtaining a difference between each detection data.
Here, the process of adding each detection data is, for example, a process of preparing a plurality of sensor units 20 having different detection target substances and calculating the sum of the detection data by each sensor unit 20. Specifically, the detection target substance of sensor part A is formaldehyde, the detection target substance of sensor part B is benzene, the detection target substance of sensor part C is xylene, and the detection target substance of sensor part D is toluene. In this case, the sum of the detection data by each sensor unit 20 is defined as VOC (volatile organic compound), and the concentration of VOC can be calculated based on this sum.
Moreover, the process which takes the difference of each detection data is a process which prepares the several sensor part 20 from which a detection target substance differs, and takes the difference of the detection data by each sensor part 20, for example. Specifically, when the detection target substance of the sensor unit A is a hydrogen compound and a sulfur-based substance, and the detection target substance of the sensor unit B is only a sulfur-based substance, based on the difference in detection data of each sensor unit 20 The concentration of the hydrogen compound can be calculated.

<検出対象物質濃度測定処理>
センサシステム1Aによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理の一例について、図20のフローチャートを参照して説明する。
<Detection target substance concentration measurement process>
An example of processing related to the measurement of the concentration of the detection target substance by the sensor system 1A will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、例えば、ユーザによる操作部70の操作によって、試料中の検出対象物質の濃度を測定するよう指示されると、CPU51は、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aが未使用のマトリックスセンサであるか否か(すなわち、センサシステム1A中のマトリックスセンサ10Aが備える全てのセンサ部20が封止部材17で封止されているか否か)を判断する(ステップS21)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aの“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10Aが未使用のマトリックスセンサであるか否か判断する。
First, for example, when the user instructs to measure the concentration of the detection target substance in the sample by operating the operation unit 70, the CPU 51 detects that the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A is not used. (That is, whether or not all the sensor units 20 included in the matrix sensor 10A in the sensor system 1A are sealed with the sealing member 17) (step S21).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A. Based on the above, it is determined whether the matrix sensor 10A is an unused matrix sensor.

ステップS21で、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aは未使用のマトリックスセンサであると判断すると(ステップS21;Yes)、CPU51は、ステップS25の処理に移行する。   If it is determined in step S21 that the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A is an unused matrix sensor (step S21; Yes), the CPU 51 proceeds to the process of step S25.

一方、ステップS21で、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aは未使用のマトリックスセンサでないと判断すると(ステップS21;No)、CPU51は、劣化判断プログラム531を実行して、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20(封止部材17が除去されたセンサ部20)が劣化しているか否か判断する(ステップS22)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aの“使用履歴(例えば、封止部材17が除去された日時)”に基づいて、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20が劣化しているか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S21 that the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A is not an unused matrix sensor (step S21; No), the CPU 51 executes the deterioration determination program 531 and performs the previous detection. It is determined whether or not the sensor unit 20 belonging to the used group (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed) is deteriorated (step S22).
Specifically, the CPU 51 uses, for example, the group used for the previous detection based on “use history (for example, date and time when the sealing member 17 was removed)” of the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A. It is determined whether or not the sensor unit 20 belonging to is degraded.

ステップS22で、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20は劣化していないと判断すると(ステップS22;No)、CPU51は、センサ部指定プログラム532Aを実行して、その前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20を指定し(ステップS23)、ステップS27の処理に移行する。   If it is determined in step S22 that the sensor unit 20 belonging to the group used for the previous detection has not deteriorated (step S22; No), the CPU 51 executes the sensor unit designation program 532A to perform the previous detection. The sensor unit 20 belonging to the used group is designated (step S23), and the process proceeds to step S27.

一方、ステップS22で、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20は劣化していると判断すると(ステップS22;Yes)、CPU51は、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aが備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する(ステップS24)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aの“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10Aが備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S22 that the sensor unit 20 belonging to the group used for the previous detection has deteriorated (step S22; Yes), the CPU 51 includes the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A. It is determined whether there is a sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 (step S24).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A. Based on the above, it is determined whether or not there is a sensor unit 20 from which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10A.

ステップS24で、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aが備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20がないと判断すると(ステップS24;No)、CPU51は、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aを交換する旨の所定の表示を表示部80に表示させる等して、ユーザに、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を交換するよう促す。
When it is determined in step S24 that there is no sensor unit 20 from which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A (step S24; No), the CPU 51 This process ends.
Then, for example, the CPU 51 causes the display unit 80 to display a predetermined display indicating that the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A is to be replaced. Prompt to replace 10.

一方、ステップS24で、センサシステム1Aに組み込まれているマトリックスセンサ10Aが備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があると判断すると(ステップS24;Yes)、CPU51は、センサ部指定プログラム532Aを実行して、予め設定された使用するグループの順番に従ってグループを選択し、その選択したグループに所属するセンサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20であって、検出濃度範囲が異なる各種類のセンサ部20)を指定する(ステップS25)。   On the other hand, when it is determined in step S24 that there is a sensor unit 20 from which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10A incorporated in the sensor system 1A (step S24; Yes), the CPU 51. Executes a sensor unit designation program 532A, selects a group according to a preset order of groups to be used, and belongs to the selected group of sensor units 20 (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has not been removed). Then, each type of sensor unit 20) having a different detection density range is designated (step S25).

次いで、CPU51は、封止除去制御プログラム533を実行して、封止除去部30に、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去させる(ステップS26)。   Next, the CPU 51 executes the sealing removal control program 533 to cause the sealing removal unit 30 to remove the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 (step S26).

次いで、CPU51は、検出データ取得制御プログラム534を実行して、検出データ取得部40に、指定されたセンサ部20による検出データを取得させる(ステップS27)。
具体的には、例えば、指定されたセンサ部20が備える作用電極121を選択して、その作用電極121への電圧印加を開始し、供給層23に対して強制的に試料を供給する場合は供給層23への試料供給を開始する。そして、その作用電極121からの応答電流が平衡に達すると、チャンネルを切り替えて順次指定されたセンサ部20が備える作用電極121を選択し、同様の操作を繰り返す。そして、電圧印加を終了し、供給層23に対して強制的に試料を供給していた場合はその供給を終了する。この一連の処理を指定されたセンサ部20全てに対して行う。
なお、パルスボルタンメトリーの手法を使って、連続的に作用電極121を順次切り替えていき、各シーケンスに対応して適切なパルスを順次印加することにより、短時間で全チャンネルからの応答を取得することもできる。
Next, the CPU 51 executes the detection data acquisition control program 534 to cause the detection data acquisition unit 40 to acquire detection data from the designated sensor unit 20 (step S27).
Specifically, for example, when the working electrode 121 included in the designated sensor unit 20 is selected, voltage application to the working electrode 121 is started, and the sample is forcibly supplied to the supply layer 23. Sample supply to the supply layer 23 is started. When the response current from the working electrode 121 reaches equilibrium, the channel is switched to select the working electrode 121 included in the sequentially designated sensor unit 20, and the same operation is repeated. Then, when the voltage application is finished and the sample is forcibly supplied to the supply layer 23, the supply is finished. This series of processing is performed for all the designated sensor units 20.
In addition, the response from all the channels can be acquired in a short time by sequentially switching the working electrode 121 sequentially using a pulse voltammetry method and sequentially applying an appropriate pulse corresponding to each sequence. You can also.

次いで、CPU51は、濃度算出プログラム535Aを実行して、取得された検出データに基づいて、各種類のセンサ部20の中から最適な検出濃度範囲を有するセンサ部を決定し(ステップS28)、その決定された最適な検出濃度範囲を有するセンサ部による検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出し(ステップS29)、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、ステップS27で取得された検出データやステップS29で算出した検出対象物質の濃度をメモリ部60に記憶させたり表示部80に表示させたりする。
無論、ステップS21〜ステップS29の間に、ユーザによる操作部70の操作等によって、検出対象物質の濃度の測定を中止するよう指示されると、CPU51は、その時点で、本処理を終了する。
Next, the CPU 51 executes the density calculation program 535A to determine a sensor unit having an optimum detection density range from each type of sensor unit 20 based on the acquired detection data (step S28). Based on the detection data obtained by the sensor unit having the determined optimum detection concentration range, the concentration of the detection target substance is calculated (step S29), and this process is terminated.
Then, for example, the CPU 51 stores the detection data acquired in step S27 and the concentration of the detection target substance calculated in step S29 in the memory unit 60 or displays on the display unit 80.
Of course, during steps S21 to S29, if the user instructs to stop the measurement of the concentration of the detection target substance by operating the operation unit 70 or the like, the CPU 51 ends this processing at that time.

以上説明した第2の実施の形態におけるセンサシステム1Aによれば、検出対象物質を検出する複数のセンサ部20と、センサ部20による検出データを取得する検出データ取得部40と、検出データ取得部40により取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出する濃度算出プログラム535Aを実行したCPU51と、を備え、複数のセンサ部20は、検出対象物質を検出可能な検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を含むとともに、複数のグループにグルーピングされており、一のグループに所属する複数のセンサ部20は、検出濃度範囲が異なる各種類のセンサ部20を含み、検出データ取得部40は、複数のグループのうちの一のグループに所属する各種類のセンサ部20それぞれによる検出データを取得し、濃度算出プログラム535Aを実行したCPU51は、検出データ取得部40により取得された検出データに基づいて各種類のセンサ部20の中から最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20を決定し、その決定されたセンサ部20による検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出するようになっている。
したがって、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えるという簡易な構成で、センサシステム1A(マトリックスセンサ10A)全体では、広範な検出濃度範囲を有することができるとともに、複数種類のセンサ部20のうちの最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20で検出対象物質を検出することができるため、検出対象物質の濃度が未知であっても、適切な検出濃度範囲で当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を算出することができる。
また、複数のグループのうちの指定されたグループのみを使用し、そのグループが劣化すると、次に使用するグループを指定して新たに使用するようになっているため、マトリックスセンサ10Aのセンサとしての寿命を延ばすことができる。
According to the sensor system 1A in the second embodiment described above, the plurality of sensor units 20 that detect the detection target substance, the detection data acquisition unit 40 that acquires the detection data by the sensor unit 20, and the detection data acquisition unit And a CPU 51 that executes a concentration calculation program 535A for calculating the concentration of the detection target substance based on the detection data acquired by the plurality of sensor units 20, and the plurality of sensor units 20 have a detection concentration range in which the detection target substance can be detected. A plurality of different types of sensor units 20 are grouped into a plurality of groups, and the plurality of sensor units 20 belonging to one group include each type of sensor unit 20 having a different detection density range, and detection data acquisition The unit 40 collects detection data from each type of sensor unit 20 belonging to one of a plurality of groups. Then, the CPU 51 that has executed the concentration calculation program 535A determines the sensor unit 20 having the optimum detection concentration range from the various types of sensor units 20 based on the detection data acquired by the detection data acquisition unit 40, and Based on the determined detection data by the sensor unit 20, the concentration of the detection target substance is calculated.
Therefore, the sensor system 1A (matrix sensor 10A) as a whole can have a wide range of detection concentration with a simple configuration including a plurality of types of sensor units 20 having different detection concentration ranges, and a plurality of types of sensor units 20 can be provided. Since the detection target substance can be detected by the sensor unit 20 having the optimum detection concentration range, the detection target substance is detected within the appropriate detection concentration range even if the concentration of the detection target substance is unknown. Thus, the concentration of the detection target substance can be calculated.
Further, only the designated group of the plurality of groups is used, and when the group deteriorates, the group to be used next is designated and newly used. Life can be extended.

[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態におけるセンサシステム1Bについて説明する。
なお、第3の実施の形態のセンサシステム1Bは、検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20それぞれによる検出データを用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する点が、第1の実施の形態のセンサシステム1と異なる。したがって、異なる箇所のみについて説明し、その他の共通する部分は同一符号を付して説明する。
[Third Embodiment]
Next, a sensor system 1B according to the third embodiment will be described.
The sensor system 1B according to the third embodiment performs predetermined statistical processing using detection data from each of the plurality of sensor units 20 having the same detection concentration range, and based on the result of the predetermined statistical processing. The point which calculates the density | concentration of a detection target substance differs from the sensor system 1 of 1st Embodiment. Therefore, only different parts will be described, and other common parts will be described with the same reference numerals.

<センサシステム>
図21は第3の実施の形態のセンサシステム1Bの機能的構成を示すブロック図である。
<Sensor system>
FIG. 21 is a block diagram illustrating a functional configuration of a sensor system 1B according to the third embodiment.

センサシステム1Bは、例えば、マトリックスセンサ10と、封止除去部30と、検出データ取得部40と、制御部50Bと、メモリ部60と、操作部70と、表示部80と、などを備えて構成される。   The sensor system 1B includes, for example, a matrix sensor 10, a seal removal unit 30, a detection data acquisition unit 40, a control unit 50B, a memory unit 60, an operation unit 70, a display unit 80, and the like. Composed.

ここで、センサシステム1Bにおいて、マトリックスセンサ10が備える25個のセンサ部20は、例えば、検出濃度範囲が全て同一である。そして、一度に使用するセンサ部20の個数は、例えば、予め設定されており、マトリックスセンサ10が備える25個のセンサ部20は、例えば、その一度に使用するセンサ部20の個数毎にグルーピングされていることとする。
具体的には、例えば、一度に使用するセンサ部20の個数が5個と設定されている場合、マトリックスセンサ10が備える25個のセンサ部20は、5個のセンサ部20を一組として、5つのグループにグルーピングされていることとする。
Here, in the sensor system 1B, the 25 sensor units 20 included in the matrix sensor 10 have, for example, the same detection density range. The number of sensor units 20 used at one time is set in advance, for example, and the 25 sensor units 20 included in the matrix sensor 10 are grouped according to the number of sensor units 20 used at one time, for example. Suppose that
Specifically, for example, when the number of sensor units 20 to be used at a time is set to five, the 25 sensor units 20 included in the matrix sensor 10 include the five sensor units 20 as a set, It is assumed that it is grouped into five groups.

<制御部>
制御部50Bは、例えば、図21に示すように、CPU51と、RAM52と、記憶部53Bと、などを備えている。
<Control unit>
For example, as shown in FIG. 21, the control unit 50B includes a CPU 51, a RAM 52, a storage unit 53B, and the like.

記憶部53Bは、例えば、図21に示すように、劣化判断プログラム531と、センサ部指定プログラム532Bと、封止除去制御プログラム533と、検出データ取得制御プログラム534と、濃度算出プログラム535Bと、などを記憶している。   For example, as shown in FIG. 21, the storage unit 53B includes a deterioration determination program 531, a sensor unit designation program 532B, a seal removal control program 533, a detection data acquisition control program 534, a concentration calculation program 535B, and the like. Is remembered.

センサ部指定プログラム532Bは、例えば、複数のセンサ部20のうちの、所定のグループ(例えば、所定の一のグループ)に所属するセンサ部20を指定する機能を、CPU51に実現させる。   For example, the sensor unit designation program 532B causes the CPU 51 to realize a function of designating the sensor units 20 belonging to a predetermined group (for example, a predetermined one group) among the plurality of sensor units 20.

具体的には、CPU51は、例えば、劣化判断プログラム531を実行したCPU51によりセンサ部20が劣化していると判断された場合に、予め設定された“使用するグループの順番”に従ってグループを選択し、その選択されたグループに所属するセンサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20)を指定する。
CPU51は、かかるセンサ部指定プログラム532Bを実行することによって、指定手段として機能する。
Specifically, for example, when the CPU 51 that has executed the deterioration determination program 531 determines that the sensor unit 20 has deteriorated, the CPU 51 selects a group according to a preset “order of groups to be used”. The sensor unit 20 belonging to the selected group (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has not been removed) is designated.
The CPU 51 functions as a designation unit by executing the sensor unit designation program 532B.

センサ部指定プログラム532Bを実行したCPU51により、例えば、所定の一のグループに所属するセンサ部20が指定されるため、封止除去部30は、その一のグループに所属する複数のセンサ部20(検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20)それぞれに対応する封止部材17を除去し、検出データ取得部40は、その一のグループに所属する複数のセンサ部20(検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20)それぞれによる検出データを取得することとなる。   For example, since the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532B designates the sensor unit 20 belonging to a predetermined group, the seal removal unit 30 includes a plurality of sensor units 20 ( The sealing member 17 corresponding to each of the plurality of sensor units 20) having the same detection density range is removed, and the detection data acquisition unit 40 has a plurality of sensor units 20 belonging to the one group (the same detection density range). The detection data by each of the plurality of sensor units 20) is acquired.

濃度算出プログラム535Bは、例えば、検出データ取得部40により取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出する機能を、CPU51に実現させる。   The concentration calculation program 535B causes the CPU 51 to realize a function of calculating the concentration of the detection target substance based on the detection data acquired by the detection data acquisition unit 40, for example.

具体的には、CPU51は、例えば、検出データ取得部40により取得された検出データを用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する。
ここで、所定の統計処理とは、例えば、平均値を求める処理である。
すなわち、CPU51は、例えば、検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20による検出データ(平衡状態での応答電流値)の平均値を求め、その平均値と、予め取得された検量線と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する。
CPU51は、かかる濃度算出プログラム535Bを実行することによって、算出手段として機能する。
Specifically, for example, the CPU 51 performs predetermined statistical processing using the detection data acquired by the detection data acquisition unit 40, and calculates the concentration of the detection target substance based on the result of the predetermined statistical processing. .
Here, the predetermined statistical processing is, for example, processing for obtaining an average value.
That is, for example, the CPU 51 obtains an average value of detection data (response current values in an equilibrium state) by a plurality of sensor units 20 having the same detection concentration range, and the average value and a calibration curve acquired in advance. Based on the above, the concentration of the detection target substance is calculated.
The CPU 51 functions as a calculation unit by executing the density calculation program 535B.

なお、所定の統計処理は、平均値を求める処理に限ることはなく、例えば、中間値を求める処理であっても良いし、平均や分散、標準偏差などから値の確からしさを求める処理であっても良いし、各検出データを加算する処理であっても良いし、各検出データの差分を取る処理であっても良い。   The predetermined statistical process is not limited to the process of obtaining an average value, and may be, for example, a process of obtaining an intermediate value, or a process of obtaining a probability of a value from an average, variance, standard deviation, or the like. Alternatively, it may be a process of adding each detection data, or a process of obtaining a difference between each detection data.

<検出対象物質濃度測定処理>
センサシステム1Bによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理の一例について、図22のフローチャートを参照して説明する。
<Detection target substance concentration measurement process>
An example of processing related to the measurement of the concentration of the detection target substance by the sensor system 1B will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、例えば、ユーザによる操作部70の操作によって、試料中の検出対象物質の濃度を測定するよう指示されると、CPU51は、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10が未使用のマトリックスセンサであるか否か(すなわち、センサシステム1B中のマトリックスセンサ10が備える全てのセンサ部20が封止部材17で封止されているか否か)を判断する(ステップS31)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が未使用のマトリックスセンサであるか否か判断する。
First, for example, when the user instructs to measure the concentration of the detection target substance in the sample by operating the operation unit 70, the CPU 51 uses the matrix sensor 10 in which the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B is not used. (That is, whether all the sensor units 20 included in the matrix sensor 10 in the sensor system 1B are sealed with the sealing member 17) (step S31).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B. Based on the above, it is determined whether or not the matrix sensor 10 is an unused matrix sensor.

ステップS31で、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10は未使用のマトリックスセンサであると判断すると(ステップS31;Yes)、CPU51は、ステップS35の処理に移行する。   If it is determined in step S31 that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B is an unused matrix sensor (step S31; Yes), the CPU 51 proceeds to the process of step S35.

一方、ステップS31で、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10は未使用のマトリックスセンサでないと判断すると(ステップS31;No)、CPU51は、劣化判断プログラム531を実行して、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20(封止部材17が除去されたセンサ部20)が劣化しているか否か判断する(ステップS32)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去された日時)”に基づいて、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20が劣化しているか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S31 that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B is not an unused matrix sensor (step S31; No), the CPU 51 executes the deterioration determination program 531 and performs the previous detection. It is determined whether or not the sensor unit 20 belonging to the used group (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed) has deteriorated (step S32).
Specifically, the CPU 51 uses, for example, the group used for the previous detection based on “use history (for example, date and time when the sealing member 17 was removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B. It is determined whether or not the sensor unit 20 belonging to is degraded.

ステップS32で、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20は劣化していないと判断すると(ステップS32;No)、CPU51は、センサ部指定プログラム532Bを実行して、その前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20を指定し(ステップS33)、ステップS37の処理に移行する。   If it is determined in step S32 that the sensor unit 20 belonging to the group used for the previous detection has not deteriorated (step S32; No), the CPU 51 executes the sensor unit designation program 532B to perform the previous detection. The sensor unit 20 belonging to the used group is designated (step S33), and the process proceeds to step S37.

一方、ステップS32で、前回の検出に使用したグループに所属するセンサ部20は劣化していると判断すると(ステップS32;Yes)、CPU51は、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する(ステップS34)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S32 that the sensor unit 20 belonging to the group used for the previous detection has deteriorated (step S32; Yes), the CPU 51 includes the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B. It is determined whether or not there is a sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 (step S34).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B. Based on the above, it is determined whether or not there is a sensor unit 20 from which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10.

ステップS34で、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20がないと判断すると(ステップS34;No)、CPU51は、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10を交換する旨の所定の表示を表示部80に表示させる等して、ユーザに、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を交換するよう促す。
If it is determined in step S34 that there is no sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B (step S34; No), the CPU 51 This process ends.
Then, for example, the CPU 51 causes the display unit 80 to display a predetermined display indicating that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B is to be replaced. Prompt to replace 10.

一方、ステップS34で、センサシステム1Bに組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があると判断すると(ステップS34;Yes)、CPU51は、センサ部指定プログラム532Bを実行して、予め設定された使用するグループの順番に従ってグループを選択し、その選択したグループに所属するセンサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20であって、検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20)を指定する(ステップS35)。   On the other hand, if it is determined in step S34 that the sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed is present in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1B (step S34; Yes), the CPU 51. Executes the sensor unit designation program 532B, selects a group according to a preset order of groups to be used, and belongs to the selected group of sensor units 20 (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has not been removed). Then, a plurality of sensor units 20) having the same detection density range are designated (step S35).

次いで、CPU51は、封止除去制御プログラム533を実行して、封止除去部30に、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去させる(ステップS36)。   Next, the CPU 51 executes the sealing removal control program 533 to cause the sealing removal unit 30 to remove the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 (step S36).

次いで、CPU51は、検出データ取得制御プログラム534を実行して、検出データ取得部40に、指定されたセンサ部20による検出データを取得させる(ステップS37)。
具体的には、例えば、指定されたセンサ部20が備える作用電極121を選択して、その作用電極121への電圧印加を開始し、供給層23に対して強制的に試料を供給する場合は供給層23への試料供給を開始する。そして、その作用電極121からの応答電流が平衡に達すると、チャンネルを切り替えて順次指定されたセンサ部20が備える作用電極121を選択し、同様の操作を繰り返す。そして、電圧印加を終了し、供給層23に対して強制的に試料を供給していた場合はその供給を終了する。この一連の処理を指定されたセンサ部20全てに対して行う。
なお、パルスボルタンメトリーの手法を使って、連続的に作用電極121を順次切り替えていき、各シーケンスに対応して適切なパルスを順次印加することにより、短時間で全チャンネルからの応答を取得することもできる。
Next, the CPU 51 executes the detection data acquisition control program 534 to cause the detection data acquisition unit 40 to acquire detection data from the designated sensor unit 20 (step S37).
Specifically, for example, when the working electrode 121 included in the designated sensor unit 20 is selected, voltage application to the working electrode 121 is started, and the sample is forcibly supplied to the supply layer 23. Sample supply to the supply layer 23 is started. When the response current from the working electrode 121 reaches equilibrium, the channel is switched to select the working electrode 121 included in the sequentially designated sensor unit 20, and the same operation is repeated. Then, when the voltage application is finished and the sample is forcibly supplied to the supply layer 23, the supply is finished. This series of processing is performed for all the designated sensor units 20.
In addition, the response from all the channels can be acquired in a short time by sequentially switching the working electrode 121 sequentially using a pulse voltammetry method and sequentially applying an appropriate pulse corresponding to each sequence. You can also.

次いで、CPU51は、濃度算出プログラム535Bを実行して、取得された検出データの平均値を求め(ステップS38)、その平均値に基づいて、検出対象物質の濃度を算出し(ステップS39)、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、ステップS37で取得された検出データやステップS38で求めた平均値、ステップS39で算出した検出対象物質の濃度をメモリ部60に記憶させたり表示部80に表示させたりする。
無論、ステップS31〜ステップS39の間に、ユーザによる操作部70の操作等によって、検出対象物質の濃度の測定を中止するよう指示されると、CPU51は、その時点で、本処理を終了する。
Next, the CPU 51 executes the concentration calculation program 535B to obtain the average value of the acquired detection data (step S38), calculates the concentration of the detection target substance based on the average value (step S39), The process ends.
The CPU 51 stores, for example, the detection data acquired in step S37, the average value obtained in step S38, and the concentration of the detection target substance calculated in step S39 in the memory unit 60 or displayed on the display unit 80. .
Of course, if it is instructed to stop the measurement of the concentration of the detection target substance by the operation of the operation unit 70 by the user during step S31 to step S39, the CPU 51 ends this processing at that time.

以上説明した第3の実施の形態におけるセンサシステム1Bによれば、検出対象物質を検出する複数のセンサ部20と、センサ部20による検出データを取得する検出データ取得部40と、検出データ取得部40により取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出する濃度算出プログラム535Bを実行したCPU51と、を備え、複数のセンサ部20は、検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20を含み、検出データ取得部40は、検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20それぞれによる検出データを取得し、濃度算出プログラム535Bを実行したCPU51は、検出データ取得部40により取得された検出データを用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出するようになっている。
すなわち、複数のセンサ部20それぞれによる検出データを統計処理した結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出するため、センサシステム1Bの濃度測定精度を高めることができる。
According to the sensor system 1B in the third embodiment described above, the plurality of sensor units 20 that detect the detection target substance, the detection data acquisition unit 40 that acquires the detection data by the sensor unit 20, and the detection data acquisition unit And a CPU 51 that executes a concentration calculation program 535B for calculating the concentration of the detection target substance based on the detection data acquired by the plurality of sensor units 20, and the plurality of sensor units 20 have a plurality of sensor concentration ranges having the same detection concentration range. 20, the detection data acquisition unit 40 acquires detection data from each of the plurality of sensor units 20 having the same detection concentration range, and the CPU 51 that has executed the concentration calculation program 535B has been acquired by the detection data acquisition unit 40. Predetermined statistical processing is performed using the detection data, and based on the result of the predetermined statistical processing, the concentration of the detection target substance It is adapted to calculate.
That is, the concentration measurement accuracy of the sensor system 1B can be improved because the concentration of the detection target substance is calculated based on the result of statistical processing of the detection data from each of the plurality of sensor units 20.

[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態におけるセンサシステム1C及びセンサシステム1Cが備えるマトリックスセンサ10Cについて説明する。
なお、第4の実施の形態のセンサシステム1Cは、マトリックスセンサ10Cが、酵素Eを備える複数のセンサ部20と、酵素Eを備えていない複数の差分用センサ部20C(差分用基準センサ部)と、を備えている点が、第1の実施の形態のセンサシステム1と異なる。したがって、異なる箇所のみについて説明し、その他の共通する部分は同一符号を付して説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, the sensor system 1C and the matrix sensor 10C included in the sensor system 1C according to the fourth embodiment will be described.
In the sensor system 1C of the fourth embodiment, the matrix sensor 10C includes a plurality of sensor units 20 including the enzyme E, and a plurality of difference sensor units 20C (difference reference sensor units) that do not include the enzyme E. Are different from the sensor system 1 of the first embodiment. Therefore, only different parts will be described, and other common parts will be described with the same reference numerals.

<センサシステム>
図23は第4の実施の形態のセンサシステム1Cの機能的構成を示すブロック図である。
<Sensor system>
FIG. 23 is a block diagram illustrating a functional configuration of a sensor system 1C according to the fourth embodiment.

センサシステム1Cは、例えば、マトリックスセンサ10Cと、封止除去部30と、検出データ取得部40Cと、制御部50Cと、メモリ部60と、操作部70と、表示部80と、などを備えて構成される。   The sensor system 1C includes, for example, a matrix sensor 10C, a seal removal unit 30, a detection data acquisition unit 40C, a control unit 50C, a memory unit 60, an operation unit 70, a display unit 80, and the like. Composed.

<マトリックスセンサ>
図24はマトリックスセンサ10Cの平面斜視図、図25は図24のXXV−XXV線における断面図である。
<Matrix sensor>
24 is a plan perspective view of the matrix sensor 10C, and FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the line XXV-XXV in FIG.

マトリックスセンサ10Cは、複数のセンサ部20と、複数の差分用センサ部20Cと、を備えている。マトリックスセンサ10Cが備える差分用センサ部20Cの構成は、例えば、図25に示すように、センサ部20(図5参照)から酵素Eのみを除いた構成となっている。また、マトリックスセンサ10Cが備える複数のセンサ部20は、全て検出濃度範囲が同一である。
具体的には、例えば、図24に示すように、センサシステム1Cにおいて、センサ部(1,Y)、(2,Y)、(3,Y)はセンサ部20(検出用センサ部)であり、センサ部(4,Y)、(5,Y)は差分用センサ部20Cである。
なお、差分用センサ部20Cの構成は、例えば、図25に示すように、酵素Eを備えていないという点以外は、センサ部20の構成(図5参照)と同一であるため、詳細な説明は省略する。
The matrix sensor 10C includes a plurality of sensor units 20 and a plurality of difference sensor units 20C. The difference sensor unit 20C included in the matrix sensor 10C has, for example, a configuration in which only the enzyme E is removed from the sensor unit 20 (see FIG. 5), as shown in FIG. The plurality of sensor units 20 included in the matrix sensor 10C all have the same detection density range.
Specifically, for example, as shown in FIG. 24, in the sensor system 1C, the sensor units (1, Y), (2, Y), and (3, Y) are sensor units 20 (detection sensor units). , Sensor portions (4, Y), (5, Y) are difference sensor portions 20C.
The configuration of the difference sensor unit 20C is the same as the configuration of the sensor unit 20 (see FIG. 5) except that the enzyme E is not provided as shown in FIG. Is omitted.

<検出データ取得部>
検出データ取得部40Cは、例えば、制御部50Cから入力される制御信号に従って、取得手段として、指定されたセンサ部20による検出データ(指定されたセンサ部20が備える作用電極121と対向電極123との間に流れる電流量に基づく検出データ)を取得し、制御部50Cに出力するとともに、差分用取得手段として、指定された差分用センサ部20Cによる検出データ(指定された差分用センサ部20Cが備える作用電極121と参照電極122との間に流れる電流量に基づく検出データ)を取得し、制御部50Cに出力する。
すなわち、検出データ取得部40Cは、例えば、指定されたセンサ部20について、参照電極122に対して作用電極121に所定の電圧値の電圧を印加し、その際に作用電極121から出力される電流の電流値(応答電流値)を取得して、制御部50Cに出力するとともに、指定された差分用センサ部20Cにおいて、参照電極122に対して作用電極121に所定の電圧値の電圧を印加し、その際に作用電極121から出力される電流の電流値(応答電流値)を取得して、制御部50Cに出力する。
<Detection data acquisition unit>
The detection data acquisition unit 40C, for example, as detection means according to a control signal input from the control unit 50C, is detection data from the specified sensor unit 20 (the working electrode 121 and the counter electrode 123 included in the specified sensor unit 20). Detection data based on the amount of current flowing during the period of time, and outputs the detection data to the control unit 50C. As the difference acquisition means, the detection data by the specified difference sensor unit 20C (the specified difference sensor unit 20C Detection data based on the amount of current flowing between the working electrode 121 and the reference electrode 122 provided) is obtained and output to the control unit 50C.
That is, the detection data acquisition unit 40C applies, for example, a voltage of a predetermined voltage value to the working electrode 121 with respect to the reference electrode 122 for the designated sensor unit 20, and the current output from the working electrode 121 at that time Current value (response current value) is acquired and output to the control unit 50C, and a voltage having a predetermined voltage value is applied to the working electrode 121 with respect to the reference electrode 122 in the designated difference sensor unit 20C. In this case, the current value (response current value) of the current output from the working electrode 121 is acquired and output to the control unit 50C.

<制御部>
制御部50Cは、例えば、図23に示すように、CPU51と、RAM52と、記憶部53Cと、などを備えている。
<Control unit>
For example, as illustrated in FIG. 23, the control unit 50C includes a CPU 51, a RAM 52, a storage unit 53C, and the like.

記憶部53Cは、例えば、図23に示すように、劣化判断プログラム531Cと、センサ部指定プログラム532Cと、封止除去制御プログラム533Cと、検出データ取得制御プログラム534Cと、濃度算出プログラム535Cと、などを記憶している。   For example, as shown in FIG. 23, the storage unit 53C includes a deterioration determination program 531C, a sensor unit designation program 532C, a seal removal control program 533C, a detection data acquisition control program 534C, a concentration calculation program 535C, and the like. Is remembered.

劣化判断プログラム531Cは、例えば、封止除去部30により封止部材17が除去されたセンサ部20が劣化しているか否か判断するとともに、封止除去部30により封止部材17が除去された差分用センサ部20Cが劣化しているか否か判断する機能を、CPU51に実現させる。
CPU51は、かかる劣化判断プログラム531Cを実行することによって、判断手段として機能する。
For example, the deterioration determination program 531C determines whether or not the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed by the sealing removal unit 30 has deteriorated, and the sealing member 17 has been removed by the sealing removal unit 30. The CPU 51 is caused to realize a function of determining whether or not the difference sensor unit 20C is deteriorated.
The CPU 51 functions as a determination unit by executing the deterioration determination program 531C.

センサ部指定プログラム532Cは、例えば、複数のセンサ部20のうちの、所定のセンサ部20(例えば、所定の一のセンサ部20)を指定するとともに、複数の差分用センサ部20Cのうちの、所定の差分用センサ部20C(例えば、所定の一の差分用センサ部20C)を指定する機能を、CPU51に実現させる。
CPU51は、かかるセンサ部指定プログラム532Cを実行することによって、指定手段として機能する。
The sensor unit designation program 532C specifies, for example, a predetermined sensor unit 20 (for example, one predetermined sensor unit 20) among the plurality of sensor units 20, and among the plurality of difference sensor units 20C. The CPU 51 is caused to realize a function of designating a predetermined difference sensor unit 20C (for example, a predetermined one difference sensor unit 20C).
The CPU 51 functions as a designation unit by executing the sensor unit designation program 532C.

封止除去制御プログラム533Cは、例えば、封止除去部30に制御信号を入力して、センサ部指定プログラム532Cを実行したCPU51により指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去させるとともに、センサ部指定プログラム532Cを実行したCPU51により指定された差分用センサ部20Cに対応する封止部材17を除去させる機能を、CPU51に実現させる。   For example, the sealing removal control program 533C inputs a control signal to the sealing removal unit 30 to remove the sealing member 17 corresponding to the sensor unit 20 designated by the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532C. The CPU 51 is caused to realize a function of removing the sealing member 17 corresponding to the difference sensor unit 20C designated by the CPU 51 that has executed the sensor unit designation program 532C.

検出データ取得制御プログラム534Cは、例えば、検出データ取得部40Cに制御信号を入力して、センサ部指定プログラム532Cを実行したCPU51により指定されたセンサ部20(封止部材17が除去されたセンサ部20)による検出データを取得させ、制御部50Cに出力させるとともに、センサ部指定プログラム532Cを実行したCPU51により指定された差分用センサ部20C(封止部材17が除去された差分用センサ部20C)による検出データを取得させ、制御部50Cに出力させる機能を、CPU51に実現させる。   The detection data acquisition control program 534C inputs, for example, a control signal to the detection data acquisition unit 40C, and the sensor unit 20 (the sensor unit from which the sealing member 17 has been removed) designated by the CPU 51 executing the sensor unit designation program 532C. 20), the control unit 50C is made to acquire the detection data, and the control unit 50C executes the sensor unit designation program 532C, and the difference sensor unit 20C designated by the CPU 51 (the difference sensor unit 20C from which the sealing member 17 has been removed). The CPU 51 is made to realize the function of acquiring the detection data obtained by the above and outputting it to the control unit 50C.

濃度算出プログラム535は、例えば、検出データ取得部40Cにより取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出する機能を、CPU51に実現させる。   For example, the concentration calculation program 535 causes the CPU 51 to realize a function of calculating the concentration of the detection target substance based on the detection data acquired by the detection data acquisition unit 40C.

具体的には、CPU51は、例えば、検出データ取得部40Cにより取得されたセンサ部20による検出データと、検出データ取得部40Cにより取得された差分用センサ部20Cによる検出データと、の差分を取り、その差分に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する。
すなわち、CPU51は、例えば、センサ部20による検出データ(応答電流値)と、差分用センサ部20Cによる検出データ(応答電流値)と、の差分を取り、その差分の経時変化から平衡状態での応答電流値を取得し、その平衡状態での応答電流値と、予め取得された“検量線”と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する。
CPU51は、かかる濃度算出プログラム535Cを実行することによって、算出手段として機能する。
Specifically, for example, the CPU 51 calculates a difference between the detection data obtained by the sensor unit 20 acquired by the detection data acquisition unit 40C and the detection data obtained by the difference sensor unit 20C acquired by the detection data acquisition unit 40C. Based on the difference, the concentration of the detection target substance is calculated.
That is, for example, the CPU 51 takes the difference between the detection data (response current value) from the sensor unit 20 and the detection data (response current value) from the difference sensor unit 20C, and changes the difference over time in an equilibrium state. The response current value is acquired, and the concentration of the detection target substance is calculated based on the response current value in the equilibrium state and the “calibration curve” acquired in advance.
The CPU 51 functions as a calculation unit by executing the density calculation program 535C.

<検出対象物質濃度測定処理>
センサシステム1Cによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理の一例について、図26のフローチャートを参照して説明する。
<Detection target substance concentration measurement process>
An example of processing related to the measurement of the concentration of the detection target substance by the sensor system 1C will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、例えば、ユーザによる操作部70の操作によって、試料中の検出対象物質の濃度を測定するよう指示されると、CPU51は、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cが未使用のマトリックスセンサであるか否か(すなわち、センサシステム1C中のマトリックスセンサ10Cが備える全てのセンサ部20及び差分用センサ部20Cが封止部材17で封止されているか否か)を判断する(ステップS41)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cの“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20及び差分用センサ部20Cを識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が未使用のマトリックスセンサであるか否か判断する。
First, for example, when the user instructs to measure the concentration of the detection target substance in the sample by operating the operation unit 70, the CPU 51 detects that the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C is not used. (That is, whether or not all the sensor units 20 and the differential sensor units 20C included in the matrix sensor 10C in the sensor system 1C are sealed with the sealing member 17) (step S41). .
Specifically, the CPU 51 identifies, for example, “usage history (for example, the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed and the difference sensor unit 20C from the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C. Based on the sensor unit identification information), it is determined whether or not the matrix sensor 10 is an unused matrix sensor.

ステップS41で、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cは未使用のマトリックスセンサであると判断すると(ステップS41;Yes)、CPU51は、ステップS45の処理に移行する。   If it is determined in step S41 that the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C is an unused matrix sensor (step S41; Yes), the CPU 51 proceeds to the process of step S45.

一方、ステップS41で、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cは未使用のマトリックスセンサでないと判断すると(ステップS41;No)、CPU51は、劣化判断プログラム531Cを実行して、前回使用したセンサ部20及び差分用センサ部20C(封止部材17が除去されたセンサ部20及び差分用センサ部20C)が劣化しているか否か判断する(ステップS42)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cの“使用履歴(例えば、封止部材17が除去された日時)”に基づいて、前回使用したセンサ部20及び差分用センサ部20Cが劣化しているか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S41 that the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C is not an unused matrix sensor (step S41; No), the CPU 51 executes the deterioration determination program 531C and uses the previously used sensor. It is determined whether or not the part 20 and the difference sensor part 20C (the sensor part 20 and the difference sensor part 20C from which the sealing member 17 has been removed) are deteriorated (step S42).
Specifically, the CPU 51, for example, based on the “use history (for example, date and time when the sealing member 17 was removed)” of the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C, It is determined whether or not the difference sensor unit 20C is deteriorated.

ステップS42で、前回使用したセンサ部20及び差分用センサ部20Cは劣化していないと判断すると(ステップS42;No)、CPU51は、センサ部指定プログラム532Cを実行して、その前回使用したセンサ部20及び差分用センサ部20Cを指定し(ステップS43)、ステップS47の処理に移行する。   If it is determined in step S42 that the sensor unit 20 and the difference sensor unit 20C used last time have not deteriorated (step S42; No), the CPU 51 executes the sensor unit designation program 532C and uses the sensor unit used last time. 20 and the difference sensor unit 20C are designated (step S43), and the process proceeds to step S47.

一方、ステップS42で、前回使用したセンサ部20及び差分用センサ部20Cは劣化していると判断すると(ステップS42;Yes)、CPU51は、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cが備えるセンサ部20及び差分用センサ部20Cの中に封止部材17が除去されていないセンサ部20及び差分用センサ部20Cがあるか否か判断する(ステップS44)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20及び差分用センサ部20Cを識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20及び差分用センサ部20Cがあるか否か判断する。
On the other hand, when it is determined in step S42 that the sensor unit 20 and the difference sensor unit 20C used last time have deteriorated (step S42; Yes), the CPU 51 includes sensors included in the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C. It is determined whether or not there are the sensor unit 20 and the difference sensor unit 20C from which the sealing member 17 is not removed in the unit 20 and the difference sensor unit 20C (step S44).
Specifically, the CPU 51 identifies, for example, “usage history (for example, the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed and the difference sensor unit 20 </ b> C) of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. Based on the sensor unit identification information), ”it is determined whether or not the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10 includes the sensor unit 20 and the difference sensor unit 20C from which the sealing member 17 has not been removed.

ステップS44で、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cが備えるセンサ部20及び差分用センサ部20Cの中に封止部材17が除去されていないセンサ部20及び差分用センサ部20Cがないと判断すると(ステップS44;No)、CPU51は、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cを交換する旨の所定の表示を表示部80に表示させる等して、ユーザに、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を交換するよう促す。
In step S44, if there is no sensor unit 20 and differential sensor unit 20C from which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 and differential sensor unit 20C included in the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C. If it judges (step S44; No), CPU51 will complete | finish this process.
Then, for example, the CPU 51 causes the display unit 80 to display a predetermined display indicating that the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C is to be replaced. Prompt to replace 10.

一方、ステップS44で、センサシステム1Cに組み込まれているマトリックスセンサ10Cが備えるセンサ部20及び差分用センサ部20Cの中に封止部材17が除去されていないセンサ部20及び差分用センサ部20Cがあると判断すると(ステップS44;Yes)、CPU51は、センサ部指定プログラム532Cを実行して、予め設定された使用するセンサ部20の順番に従って、センサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20)を指定するとともに、予め設定された使用する差分用センサ部20Cの順番に従って、差分用センサ部20C(封止部材17が除去されていない差分用センサ部20C)を指定する(ステップS45)。   On the other hand, in step S44, the sensor unit 20 and the difference sensor unit 20C in which the sealing member 17 is not removed are included in the sensor unit 20 and the difference sensor unit 20C included in the matrix sensor 10C incorporated in the sensor system 1C. When it is determined that there is (step S44; Yes), the CPU 51 executes the sensor unit designation program 532C, and the sensor unit 20 (the sealing member 17 is not removed) in accordance with the order of the sensor units 20 to be used that are set in advance. The sensor unit 20) is designated, and the difference sensor unit 20C (the difference sensor unit 20C from which the sealing member 17 has not been removed) is designated in accordance with a preset order of the difference sensor unit 20C to be used (step S20). S45).

次いで、CPU51は、封止除去制御プログラム533Cを実行して、封止除去部30に、指定されたセンサ部20及び差分用センサ部20Cに対応する封止部材17を除去させる(ステップS46)。   Next, the CPU 51 executes the sealing removal control program 533C to cause the sealing removal unit 30 to remove the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 and differential sensor unit 20C (step S46).

次いで、CPU51は、検出データ取得制御プログラム534Cを実行して、検出データ取得部40Cに、指定されたセンサ部20及び差分用センサ部20Cによる検出データを取得させる(ステップS47)。
具体的には、例えば、指定されたセンサ部20が備える作用電極121を選択して、その作用電極121への電圧印加を開始し、供給層23に対して強制的に試料を供給する場合は供給層23への試料供給を開始する。そして、その作用電極121からの応答電流が平衡に達すると、チャンネルを切り替えて順次指定されたセンサ部20が備える作用電極121を選択し、同様の操作を繰り返す。そして、電圧印加を終了し、供給層23に対して強制的に試料を供給していた場合はその供給を終了する。この一連の処理を指定されたセンサ部20及び差分用センサ部20Cに対して行う。
なお、パルスボルタンメトリーの手法を使って、連続的に作用電極121を順次切り替えていき、各シーケンスに対応して適切なパルスを順次印加することにより、短時間で全チャンネルからの応答を取得することもできる。
Next, the CPU 51 executes the detection data acquisition control program 534C, and causes the detection data acquisition unit 40C to acquire detection data from the designated sensor unit 20 and difference sensor unit 20C (step S47).
Specifically, for example, when the working electrode 121 included in the designated sensor unit 20 is selected, voltage application to the working electrode 121 is started, and the sample is forcibly supplied to the supply layer 23. Sample supply to the supply layer 23 is started. When the response current from the working electrode 121 reaches equilibrium, the channel is switched to select the working electrode 121 included in the sequentially designated sensor unit 20, and the same operation is repeated. Then, when the voltage application is finished and the sample is forcibly supplied to the supply layer 23, the supply is finished. This series of processing is performed on the designated sensor unit 20 and difference sensor unit 20C.
In addition, the response from all the channels can be acquired in a short time by sequentially switching the working electrode 121 sequentially using a pulse voltammetry method and sequentially applying an appropriate pulse corresponding to each sequence. You can also.

次いで、CPU51は、濃度算出プログラム535Cを実行して、取得されたセンサ部20による検出データと、取得された差分用センサ部20Cによる検出データと、の差分を取り(ステップS48)、その差分に基づいて、検出対象物質の濃度を算出し(ステップS49)、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、ステップS47で取得された検出データやステップS48で取った差分、ステップS49で算出した検出対象物質の濃度をメモリ部60に記憶させたり表示部80に表示させたりする。
無論、ステップS41〜ステップS49の間に、ユーザによる操作部70の操作等によって、検出対象物質の濃度の測定を中止するよう指示されると、CPU51は、その時点で、本処理を終了する。
Next, the CPU 51 executes the density calculation program 535C to take the difference between the acquired detection data from the sensor unit 20 and the acquired detection data from the difference sensor unit 20C (step S48), and to the difference Based on this, the concentration of the detection target substance is calculated (step S49), and this process is terminated.
Then, the CPU 51 stores, for example, the detection data acquired in step S47, the difference taken in step S48, and the concentration of the detection target substance calculated in step S49 in the memory unit 60 or displayed on the display unit 80.
Of course, if it is instructed to stop the measurement of the concentration of the detection target substance by the operation of the operation unit 70 by the user during step S41 to step S49, the CPU 51 ends this processing at that time.

以上説明した第4の実施の形態におけるセンサシステム1Cによれば、検出対象物質と選択的に反応する酵素Eとその反応に伴う所定の変化を検出する電極12とを備えるセンサ部20と、センサ部20から酵素Eを除いた差分用センサ部20Cと、センサ部20が備える電極12により検出された所定の変化に基づく検出データを取得するとともに、差分用センサ部20Cが備える電極12により検出された所定の変化に基づく検出データを取得する検出データ取得部40Cと、を備え、濃度算出プログラム535Cを実行したCPU51は、検出データ取得部40Cにより取得されたセンサ部20による検出データと、検出データ取得部40Cにより取得された差分用センサ部20Cによる検出データと、の差分を取り、その差分に基づいて、検出対象物質の濃度を算出するようになっている。
すなわち、差分用センサ部20Cは、検出対象物質と酵素Eとの反応に伴う所定の変化を検出する際に観測されるドリフトのみを検出することができる。したがって、差分を取ることにより、検出対象物質と酵素Eとの反応に伴う所定の変化のみを検出することができるため、センサシステム1Cの濃度測定精度を高めることができるとともに、ドリフトが収束(バックグラウンドが安定)するまで待機する必要がないため、センサシステム1Cによる濃度測定を高速化することができる。
According to the sensor system 1C in the fourth embodiment described above, the sensor unit 20 including the enzyme E that selectively reacts with the detection target substance and the electrode 12 that detects a predetermined change associated with the reaction, and the sensor Detection data based on a predetermined change detected by the difference sensor unit 20C obtained by removing the enzyme E from the unit 20 and the electrode 12 included in the sensor unit 20, and detected by the electrode 12 included in the difference sensor unit 20C. The detection data acquisition unit 40C that acquires detection data based on the predetermined change, and the CPU 51 that has executed the concentration calculation program 535C detects the detection data obtained by the sensor unit 20 acquired by the detection data acquisition unit 40C, and the detection data The difference between the difference detection unit 20C acquired by the acquisition unit 40C and the detection data is taken, and based on the difference. Te, and calculates the concentration of the target substance.
That is, the difference sensor unit 20C can detect only the drift observed when detecting a predetermined change associated with the reaction between the detection target substance and the enzyme E. Therefore, by taking the difference, only a predetermined change associated with the reaction between the detection target substance and the enzyme E can be detected, so that the concentration measurement accuracy of the sensor system 1C can be increased and the drift converges (back) Since there is no need to wait until the ground becomes stable, the concentration measurement by the sensor system 1C can be speeded up.

以下、具体的な実施例によって本発明を説明するが、発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited thereto.

<1>マトリックスセンサの作成
まず、マトリックスセンサMを作成した。本実施例では、マトリックスセンサMとして、ホルムアルデヒドガスを検出するためのマトリックスセンサを作成した。酵素としては、補酵素(NAD)依存型酵素であるホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ(ホルムアルデヒド脱水素酵素)を用いた。
<1> Creation of Matrix Sensor First, the matrix sensor M was created. In this example, a matrix sensor for detecting formaldehyde gas was prepared as the matrix sensor M. As the enzyme, formaldehyde dehydrogenase (formaldehyde dehydrogenase), which is a coenzyme (NAD + ) -dependent enzyme, was used.

<1―1>電極基板の作成
まず、基板11上に、作用電極121、参照電極122及び対向電極123の三極構造のパターンを25個作成した。
具体的には、基板11として、平面視略矩形状に形成されたガラス基板を用意した。そして、この基板11を、ホットプレートを用いて95℃にて90秒間プレベークした。次いで、スピンコーターを用いてネガ型レジストを100μL塗布し、紫外露光装置を用いて作用電極121、参照電極122及び対向電極123の三極構造のフォトマスクパターンを転写した。次いで、120℃で60秒間ポストベークして、その後、現像液にて70秒間現像し、蒸留水で洗浄した。次いで、スパッタ法によって、膜厚が800nmの電極用薄膜(白金薄膜)を成膜した。次いで、リフトオフ法によって、アセトンに浸して超音波で30分間洗浄し、レジストを剥がして白金電極を形成した。白金層の成膜条件は、真空度を10−5Pa、基板温度を60℃、アルゴンガスの流量を40sccmとした。
<1-1> Creation of Electrode Substrate First, 25 patterns of a three-electrode structure including a working electrode 121, a reference electrode 122, and a counter electrode 123 were created on the substrate 11.
Specifically, a glass substrate formed in a substantially rectangular shape in plan view was prepared as the substrate 11. And this board | substrate 11 was prebaked for 90 second at 95 degreeC using the hotplate. Next, 100 μL of a negative resist was applied using a spin coater, and a tripolar photomask pattern of the working electrode 121, the reference electrode 122 and the counter electrode 123 was transferred using an ultraviolet exposure apparatus. Subsequently, it was post-baked at 120 ° C. for 60 seconds, then developed with a developer for 70 seconds, and washed with distilled water. Next, an electrode thin film (platinum thin film) having a film thickness of 800 nm was formed by sputtering. Then, by a lift-off method, it was immersed in acetone and washed with ultrasonic waves for 30 minutes, and the resist was peeled off to form a platinum electrode. The deposition conditions for the platinum layer were a vacuum of 10 −5 Pa, a substrate temperature of 60 ° C., and an argon gas flow rate of 40 sccm.

次に、分析部111の周囲に疎水性絶縁膜112を作成し、銀/塩化銀電極である参照電極122を作成した。
具体的には、スパッタ法によって、平面視略円形状の分析部111に対応する領域以外の領域に、膜厚が500nmのSiO薄膜を形成することによって、分析部111の周囲に疎水性絶縁膜112を作成した。次いで、参照電極122のパターンに、銀/塩化銀インク(BAS社製)を塗布して120度で焼結し、銀/塩化銀電極である参照電極122を作成して、電極基板を作成した。
Next, a hydrophobic insulating film 112 was formed around the analysis unit 111, and a reference electrode 122 that was a silver / silver chloride electrode was formed.
Specifically, a hydrophobic insulating film is formed around the analysis unit 111 by forming a SiO thin film having a thickness of 500 nm in a region other than the region corresponding to the analysis unit 111 having a substantially circular shape in plan view by sputtering. 112 was created. Next, a silver / silver chloride ink (manufactured by BAS) was applied to the pattern of the reference electrode 122 and sintered at 120 degrees to create a reference electrode 122 which is a silver / silver chloride electrode, thereby creating an electrode substrate. .

<1−2>酵素固定化膜用の多孔体の作成
まず、多孔体13として、一次元シリカナノチャンネルの集合体が充填された膜状のシリカ系メソ多孔体を作成した。
具体的には、PEG−PPG共重合体1.0gをエタノール20mL、水2mL、濃塩酸100μLと混合した後、攪拌しながら60℃で1時間還流した。次いで、オルトけい酸テトラエチル(TEOS)を2.1g添加し、60℃で2時間還流した。次いで、この溶液を4mL採取して、多孔性の陽極酸化アルミナ膜(直径47mm、厚み60μm、細孔径0.1μm)に滴下し、吸引濾過を行った後、20分間デシケータ中で常温乾燥させた。これを500℃の電気炉で5時間焼成することによって、膜状のシリカ系メソ多孔体を得た。
この膜状のシリカ系メソ多孔体を、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定した結果、陽極酸化アルミナ膜の細孔内に、アルミナ細孔壁に沿って平均細孔直径約8nmのシリカナノチャンネルが充填されていることを確認した。
<1-2> Creation of porous body for enzyme-immobilized membrane First, as the porous body 13, a membranous silica mesoporous body filled with an assembly of one-dimensional silica nanochannels was prepared.
Specifically, 1.0 g of PEG-PPG copolymer was mixed with 20 mL of ethanol, 2 mL of water, and 100 μL of concentrated hydrochloric acid, and then refluxed at 60 ° C. for 1 hour with stirring. Next, 2.1 g of tetraethyl orthosilicate (TEOS) was added and refluxed at 60 ° C. for 2 hours. Next, 4 mL of this solution was sampled, dropped onto a porous anodized alumina membrane (diameter 47 mm, thickness 60 μm, pore diameter 0.1 μm), suction filtered, and dried at room temperature in a desiccator for 20 minutes. . This was fired in an electric furnace at 500 ° C. for 5 hours to obtain a membranous silica mesoporous material.
As a result of measuring this membranous silica-based mesoporous material using a transmission electron microscope (TEM), silica nano-particles having an average pore diameter of about 8 nm along the alumina pore wall were placed in the pores of the anodized alumina membrane. It was confirmed that the channel was filled.

次に、作成した膜状のシリカ系メソ多孔体を切り出して、酵素固定化膜用の多孔体13を作成した。
具体的には、作成した膜状のシリカ系メソ多孔体を、分析部111と略同一サイズの平面視略円形状にレーザ加工することによって、酵素固定化膜用の多孔体13を作成した。
Next, the produced membranous silica mesoporous material was cut out to produce a porous material 13 for an enzyme-immobilized membrane.
Specifically, a porous body 13 for an enzyme-immobilized film was created by laser processing the created membranous silica-based mesoporous material into a substantially circular shape in plan view having substantially the same size as the analysis unit 111.

<1−3>マトリックスセンサの作成
まず、酵素溶液を作成した。
具体的には、0.5Uのホルムアルデヒド脱水素酵素、0.25μmolのNAD、10μmolのナフサキノンを、50%のグリセリンを含む1000μLのリン酸緩衝液(pH7.4)へ溶解して、酵素溶液を作成した。
また、0.25μmolのNAD、10μmolのナフサキノンを、50%のグリセリンを含む1000μLのリン酸緩衝液(pH7.4)へ溶解して、酵素が含有されていないブランク溶液を作成した。
<1-3> Preparation of matrix sensor First, an enzyme solution was prepared.
Specifically, 0.5 U formaldehyde dehydrogenase, 0.25 μmol NAD + , 10 μmol naphthaquinone was dissolved in 1000 μL phosphate buffer (pH 7.4) containing 50% glycerin to obtain an enzyme solution. It was created.
Further, 0.25 μmol of NAD + , 10 μmol of naphthaquinone was dissolved in 1000 μL of phosphate buffer (pH 7.4) containing 50% glycerin to prepare a blank solution containing no enzyme.

次に、例えば、図27に示すようにして、マトリックスセンサMを作成した。
具体的には、まず、隔壁部14として、分析部111に対応する領域に開口部を有する、基板11と略同一サイズの平面視略矩形状に形成された板状部材(厚み:200μm、ポリエステル製)を用意した。そして、この隔壁部14を、上記作成した電極基板上に接着し、一晩、常温にて乾燥させた。
次いで、上記作成した酵素固定化膜用の多孔体13それぞれを、隔壁部14が有する各開口部内に設置した。
Next, for example, a matrix sensor M was created as shown in FIG.
Specifically, first, a plate-like member (thickness: 200 μm, polyester) having an opening in a region corresponding to the analysis unit 111 and having a substantially rectangular shape in plan view having the same size as the substrate 11 is formed as the partition wall 14. Prepared). And this partition part 14 was adhere | attached on the said produced electrode substrate, and it dried at normal temperature overnight.
Next, each of the prepared porous bodies 13 for enzyme-immobilized membranes was installed in each opening of the partition wall 14.

次いで、上記作成した酵素溶液を各々20μLずつマイクロピペットで採取して、センサ部(1,Y)(=センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5))と、センサ部(2,Y)(=センサ部(2,1)、(2,2)、(2,3)、(2,4)、(2,5))と、センサ部(3,Y)(=センサ部(3,1)、(3,2)、(3,3)、(3,4)、(3,5))と、センサ部(4,Y)(=センサ部(4,1)、(4,2)、(4,3)、(4,4)、(4,5))と、に対応する位置に設置された酵素固定化膜用の多孔体13に滴下した。すなわち、本実施例で作成するマトリックスセンサMにおいて、センサ部(1,Y)、(2,Y)、(3,Y)、(4,Y)は、センサ部20(検出用センサ部)である。
また、上記作成したブランク溶液を各々20μLずつマイクロピペットで採取して、センサ部(5,Y)(=センサ部(5,1)、(5,2)、(5,3)、(5,4)、(5,5))に対応する位置に設置された酵素固定化膜用の多孔体13に滴下した。すなわち、本実施例で作成するマトリックスセンサMにおいて、センサ部(5,Y)は、差分用センサ部20Cである。
Next, 20 μL of each of the prepared enzyme solutions was collected with a micropipette, and the sensor part (1, Y) (= sensor part (1,1), (1,2), (1,3), (1, 4), (1, 5)) and sensor part (2, Y) (= sensor part (2, 1), (2, 2), (2, 3), (2, 4), (2, 5) )), Sensor part (3, Y) (= sensor part (3,1), (3,2), (3,3), (3,4), (3,5))) and sensor part ( 4, Y) (= sensor portion (4,1), (4,2), (4,3), (4,4), (4,5)) It was dripped at the porous body 13 for forming a film. That is, in the matrix sensor M created in the present embodiment, the sensor units (1, Y), (2, Y), (3, Y), (4, Y) are the sensor unit 20 (detection sensor unit). is there.
Further, 20 μL each of the prepared blank solution was collected with a micropipette, and the sensor part (5, Y) (= sensor part (5, 1), (5, 2), (5, 3), (5, 5) 4) and (5, 5)) were dropped on the porous body 13 for the enzyme-immobilized membrane installed at the position corresponding to the above. That is, in the matrix sensor M created in the present embodiment, the sensor unit (5, Y) is the difference sensor unit 20C.

次いで、透過膜15として、基板11と略同一サイズの平面視略矩形状に形成されたガス透過膜(透過係数:1.44cc・cm/(cm・min・kPa)、厚み:100μm、ゴアテックス製)を用意した。そして、この透過膜15を、隔壁部14上に接着した。 Next, as the permeable membrane 15, a gas permeable membrane (permeability coefficient: 1.44 cc · cm / (cm 2 · min · kPa) formed in a substantially rectangular shape in plan view having substantially the same size as the substrate 11, thickness: 100 μm, Gore-Tech Prepared). The permeable membrane 15 was bonded onto the partition wall portion 14.

次いで、センサ部20の検出濃度範囲を調整するための調整用透過膜19として、透過係数がそれぞれ異なる4種類のガス透過膜(透過係数:2.40cc・cm/(cm・min・kPa)、1.11cc・cm/(cm・min・kPa)、0.72cc・cm/(cm・min・kPa)、0.13cc・cm/(cm・min・kPa)、厚み:100μm、ゴアテックス製)を用意した。そして、これらの調整用透過膜19それぞれを、分析部111を被覆可能なサイズに加工した。次いで、透過膜15上におけるセンサ部(1,2)に対応する位置に透過係数が2.40cc・cm/(cm・min・kPa)の調整用透過膜19を設置し、センサ部(1,3)に対応する位置に透過係数が1.11cc・cm/(cm・min・kPa)の調整用透過膜19を設置し、センサ部(1,4)に対応する位置に透過係数が0.72cc・cm/(cm・min・kPa)の調整用透過膜19を設置し、センサ部(1,5)に対応する位置に透過係数が0.13cc・cm/(cm・min・kPa)の調整用透過膜19を設置して、透過膜15上に接着した。 Next, as the adjustment permeable membrane 19 for adjusting the detection concentration range of the sensor unit 20, four types of gas permeable membranes having different permeability coefficients (permeability coefficient: 2.40 cc · cm / (cm 2 · min · kPa) 1.11 cc · cm / (cm 2 · min · kPa), 0.72 cc · cm / (cm 2 · min · kPa), 0.13 cc · cm / (cm 2 · min · kPa), thickness: 100 μm, Prepared by Gore-Tex). Then, each of these adjustment permeable membranes 19 was processed into a size capable of covering the analysis unit 111. Next, an adjustment permeable membrane 19 having a transmission coefficient of 2.40 cc · cm / (cm 2 · min · kPa) is installed on the permeable membrane 15 at a position corresponding to the sensor portion (1, 2). , 3) is provided with an adjustment permeable membrane 19 having a transmission coefficient of 1.11 cc · cm / (cm 2 · min · kPa) at a position corresponding to the sensor portion (1, 4). An adjustment permeable membrane 19 of 0.72 cc · cm / (cm 2 · min · kPa) is installed, and the transmission coefficient is 0.13 cc · cm / (cm 2 · min at a position corresponding to the sensor portion (1, 5). A permeable membrane 19 for adjustment of kPa) was installed and adhered on the permeable membrane 15.

次いで、スペーサ16として、分析部111に対応する領域に開口部を有する、基板11と略同一サイズの平面視略矩形状に形成された板状部材(厚み:200μm、ポリエステル製)を用意した。そして、このスペーサ16を、調整用透過膜19が接着された透過膜15上に接着した。   Next, as the spacer 16, a plate-like member (thickness: 200 μm, made of polyester) having an opening in a region corresponding to the analysis unit 111 and formed in a substantially rectangular shape in plan view having substantially the same size as the substrate 11 was prepared. And this spacer 16 was adhere | attached on the permeable membrane 15 to which the adjustment permeable membrane 19 was adhere | attached.

次いで、封止部材17として、基板11と略同一サイズの平面視略矩形状に形成されたガス不透過性の膜状部材(厚み:200μm、テフロン製)を用意した。そして、この封止部材17をスペーサ16上に接着した。   Next, a gas-impermeable film-like member (thickness: 200 μm, made of Teflon) formed in a substantially rectangular shape in plan view having substantially the same size as the substrate 11 was prepared as the sealing member 17. Then, the sealing member 17 was bonded onto the spacer 16.

次いで、カバー部材18として、分析部111に対応する領域に分析部111と略同一サイズの平面視略矩形状の開口部を有する、基板11と略同一サイズの平面視略矩形状に形成された板状部材(厚み:200μm、ポリエステル製)を用意した。そして、このカバー部材18を、封止部材17上に接着することによって、マトリックスセンサMを作成した。   Next, the cover member 18 is formed in a substantially rectangular shape in plan view having substantially the same size as that of the substrate 11 and having an opening having a substantially rectangular shape in plan view having substantially the same size as the analysis unit 111 in a region corresponding to the analysis unit 111. A plate-like member (thickness: 200 μm, made of polyester) was prepared. And the matrix sensor M was created by adhere | attaching this cover member 18 on the sealing member 17. FIG.

<2>マトリックスセンサ及びセンサシステムの評価
次に、上記作成したマトリックスセンサMを用いて、本発明のセンサシステム及び本発明のセンサシステムが備えるマトリックスセンサを評価した。
<2> Evaluation of Matrix Sensor and Sensor System Next, the matrix sensor M created above was used to evaluate the sensor system of the present invention and the matrix sensor included in the sensor system of the present invention.

まず、本発明のセンサシステム及び本発明のセンサシステムが備えるマトリックスセンサを評価するための測定装置Nについて説明する。
測定装置Nは、例えば、図28に示すように、封止除去部30と、検出データ取得部40Cと、規定濃度のホルムアルデヒドガスを生成するホルムアルデヒドガス生成器N1と、ホルムアルデヒドガス生成器N1により生成されたホルムアルデヒドガスをマトリックスセンサMが備えるセンサ部20や差分用センサ部20Cの供給層23に供給するためのテフロン製のチューブN2と、などを備えて構成される。
First, the sensor system of the present invention and the measuring device N for evaluating the matrix sensor provided in the sensor system of the present invention will be described.
For example, as shown in FIG. 28, the measuring device N is generated by a seal removal unit 30, a detection data acquisition unit 40C, a formaldehyde gas generator N1 that generates formaldehyde gas of a specified concentration, and a formaldehyde gas generator N1. Teflon tube N2 for supplying the formed formaldehyde gas to the sensor unit 20 provided in the matrix sensor M and the supply layer 23 of the differential sensor unit 20C, and the like.

チューブN2は、例えば、図28に示すように、チューブN2の先端が針31の先端よりも上側で針31の側面に固定されるようにして、測定装置Nに備えられている。
これにより、使用する一のセンサ部20又は一の差分用センサ部20Cに対応する封止部材17を針31で除去した後、その使用する一のセンサ部20又は一の差分用センサ部20Cの上面に試料(ホルムアルデヒドガス生成器M1により生成されたホルムアルデヒドガス)を吹き付けることができるようになっている。
For example, as shown in FIG. 28, the tube N2 is provided in the measuring device N such that the tip of the tube N2 is fixed to the side surface of the needle 31 above the tip of the needle 31.
Thereby, after removing the sealing member 17 corresponding to one sensor unit 20 or one difference sensor unit 20C to be used with the needle 31, the one sensor unit 20 or one difference sensor unit 20C to be used is removed. A sample (formaldehyde gas generated by the formaldehyde gas generator M1) can be sprayed on the upper surface.

そして、上記説明した測定装置Nを用いて、本発明のセンサシステム及び本発明のセンサシステムが備えるマトリックスセンサを評価した。
具体的には、上記作成したマトリックスセンサM(作成直後のマトリックスセンサM)を、封止除去部30の針31の下方に配置して、検出データ取得部40Cに接続した。次いで、マトリックスセンサMが備える20個のセンサ部20のうちの使用する一のセンサ部20について、或いは、マトリックスセンサMが備える5個の差分用センサ部20Cのうちの使用する一の差分用センサ部20Cについて、封止部材17を除去し、そして、室温(25℃)にて、参照電極122に対して作用電極121に+650mVの電圧を印加するとともに、供給層23に規定濃度のホルムアルデヒドガスを供給して、アンペロメトリー法による電流計測により測定を行った。
And the matrix sensor with which the sensor system of this invention and the sensor system of this invention were equipped was evaluated using the measuring apparatus N demonstrated above.
Specifically, the created matrix sensor M (matrix sensor M immediately after creation) was arranged below the needle 31 of the seal removal unit 30 and connected to the detection data acquisition unit 40C. Next, one of the 20 sensor units 20 included in the matrix sensor M is used, or one of the 5 difference sensor units 20C included in the matrix sensor M is used. For the part 20C, the sealing member 17 is removed, and a voltage of +650 mV is applied to the working electrode 121 with respect to the reference electrode 122 at room temperature (25 ° C.), and formaldehyde gas with a specified concentration is supplied to the supply layer 23. Measurement was carried out by measuring the current by amperometry.

<2−1>センサ部の応答
センサ部(1,1)を使用して、ホルムアルデヒドガスを供給したときのセンサ部20の応答を観察するための実験を行った。
具体的には、作用電極121に電圧を印加して、ホルムアルデヒド濃度が20ppbのホルムアルデヒドガスを生成して供給し、応答電流を測定した。ホルムアルデヒドガスの供給は、作用電極121に電圧を印加してから応答電流(充電電流)が十分に安定した後に(具体的には、作用電極121に電圧を印加してから7分後に)行った。その結果を図29に示す。
<2-1> Response of sensor unit Using the sensor unit (1, 1), an experiment was performed to observe the response of the sensor unit 20 when formaldehyde gas was supplied.
Specifically, a voltage was applied to the working electrode 121 to generate and supply formaldehyde gas having a formaldehyde concentration of 20 ppb, and the response current was measured. The formaldehyde gas was supplied after the response current (charging current) was sufficiently stabilized after the voltage was applied to the working electrode 121 (specifically, 7 minutes after the voltage was applied to the working electrode 121). . The result is shown in FIG.

図29においては、横軸に電圧を印加してからの時間(min)、縦軸に応答電流(nA)を示す。   In FIG. 29, the horizontal axis represents time (min) after voltage application, and the vertical axis represents response current (nA).

図29の結果から、センサ部(1,1)の作用電極121に電圧を印加した直後から充電電流が流れ、電圧を印加してから5分程度で充電電流が落ち着くことが分かった。
そして、センサ部(1,1)の検出層23にホルムアルデヒドガスを供給した直後から応答電流が増加し、ホルムアルデヒドガスを導入してから2分程度で平衡状態に落ち着くことが分かった。これにより、本発明のセンサシステム(第1〜第4の実施の形態のセンサシステム)が備えるマトリックスセンサが有する一のセンサ部20を用いることによって、検出対象物質を検出できることが分かった。
From the result of FIG. 29, it was found that the charging current flows immediately after the voltage is applied to the working electrode 121 of the sensor unit (1, 1), and the charging current settles in about 5 minutes after the voltage is applied.
And it turned out that a response electric current increases immediately after supplying formaldehyde gas to the detection layer 23 of a sensor part (1,1), and settles in an equilibrium state in about 2 minutes after introducing formaldehyde gas. Thereby, it turned out that a detection target substance can be detected by using the one sensor part 20 which the matrix sensor with which the sensor system (sensor system of the 1st-4th embodiment) of the present invention is provided.

<2−2>検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部を備えることによる効果の実証
検出濃度範囲がそれぞれ異なる5種類のセンサ部20(センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5))を使用して、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えることによる効果を実証するための実験を行った。
具体的には、作用電極121に電圧を印加して、ホルムアルデヒド濃度が異なるホルムアルデヒドガスを順次生成して供給し、応答電流を測定することによって、検量線を作成した。供給するホルムアルデヒドガスの濃度は、1ppb、10ppb、20ppb、100ppb、200ppb、1000ppb、2000ppb、10000ppb、100000ppbとした。その結果を図30に示す。
<2-2> Demonstration of the effect of providing a plurality of types of sensor units with different detection density ranges Five types of sensor units 20 (sensor units (1, 1), (1, 2), ( 1, 3), (1, 4), and (1, 5)) were used to conduct experiments to demonstrate the effects of providing a plurality of types of sensor units 20 having different detection density ranges.
Specifically, a calibration curve was created by applying a voltage to the working electrode 121, sequentially generating and supplying formaldehyde gases having different formaldehyde concentrations, and measuring the response current. The concentration of the formaldehyde gas supplied was 1 ppb, 10 ppb, 20 ppb, 100 ppb, 200 ppb, 1000 ppb, 2000 ppb, 10,000 ppb, and 100000 ppb. The result is shown in FIG.

図30においては、横軸にホルムアルデヒド濃度(ppb)、縦軸に応答電流(nA)を示し、菱形プロット(◇)でセンサ部(1,1)の平衡状態での応答電流値、四角プロット(□)でセンサ部(1,2)の平衡状態での応答電流値、三角プロット(△)でセンサ部(1,3)の平衡状態での応答電流値、丸プロット(○)でセンサ部(1,4)の平衡状態での応答電流値、逆三角プロット(▽)でセンサ部(1,5)の平衡状態での応答電流値を示す。   In FIG. 30, the horizontal axis indicates formaldehyde concentration (ppb), the vertical axis indicates response current (nA), and the rhombus plot (◇) indicates the response current value in the equilibrium state of the sensor unit (1, 1), a square plot ( The response current value in the equilibrium state of the sensor unit (1, 2) in □), the response current value in the equilibrium state of the sensor unit (1, 3) in the triangle plot (△), the sensor unit ( The response current value in the equilibrium state of (1, 4) and the response current value in the equilibrium state of the sensor unit (1, 5) are shown by an inverted triangular plot (▽).

図30によれば、センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)の中で最も透過層22の透過率(検出対象物質が透過層22を透過する際の透過率)が高いセンサ部(1,1)の検出濃度範囲は、1ppb〜100ppbであることが分かった。
また、センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)の中でセンサ部(1,1)の次に透過層22の透過率が高いセンサ部(1,2)の検出濃度範囲は、10ppb〜200ppbであることが分かった。
また、センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)の中でセンサ部(1,2)の次に透過層22の透過率が高いセンサ部(1,3)の検出濃度範囲は、20ppb〜1000ppbであることが分かった。
また、センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)の中でセンサ部(1,3)の次に透過層22の透過率が高いセンサ部(1,4)の検出濃度範囲は、100ppb〜2000ppbであることが分かった。
また、センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)の中で最も透過層22の透過率が低いセンサ部(1,5)の検出濃度範囲は、200ppb〜10000ppbであることが分かった。
According to FIG. 30, the transmittance (detection target) of the transmissive layer 22 is the most among the sensor units (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5). It was found that the detection concentration range of the sensor unit (1, 1) having a high transmittance when a substance passes through the transmission layer 22 is 1 ppb to 100 ppb.
In addition, the sensor layer (1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5) is followed by the transmissive layer 22 after the sensor unit (1,1). It was found that the detection density range of the sensor part (1, 2) having a high transmittance is 10 ppb to 200 ppb.
In addition, the sensor layer (1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5) is followed by the transmissive layer 22 after the sensor unit (1,2). It was found that the detection density range of the sensor part (1, 3) having a high transmittance is 20 ppb to 1000 ppb.
In addition, the sensor layer (1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5) is followed by the transmissive layer 22 after the sensor portion (1,3). It was found that the detection density range of the sensor part (1, 4) having a high transmittance was 100 ppb to 2000 ppb.
Further, among the sensor parts (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), the sensor part (1, The detected concentration range of 5) was found to be 200 ppb to 10000 ppb.

図30の結果から、センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)は、それぞれ検出濃度範囲が狭いが、それぞれで検出濃度範囲が異なることが分かった。これにより、本発明のセンサシステム(第2の実施の形態にセンサシステム)が備えるマトリックスセンサは、5種類のセンサ部20(例えば、センサ部(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5))、或いは、5種類のセンサ部20のうちの何れか複数種類のセンサ部20(例えば、センサ部(1,1)、(1,3)、(1,5))を同時に使用することによって、広範な検出濃度範囲を有するセンサとして使用できることが分かった。また、使用した複数種類のセンサ部20のうちの適切な種類のセンサ部20(最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20)で検出対象物質を検出して、その検出対象物質の濃度を算出できることが分かった。   From the results of FIG. 30, the sensor portions (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5) have a narrow detection density range, but are detected by each. It was found that the concentration range was different. Accordingly, the matrix sensor included in the sensor system of the present invention (the sensor system according to the second embodiment) includes five types of sensor units 20 (for example, sensor units (1, 1), (1, 2), (1 , 3), (1, 4), (1, 5)) or a plurality of types of sensor units 20 (for example, sensor units (1, 1), (1, It was found that by using (3) and (1,5)) at the same time, it can be used as a sensor having a wide detection concentration range. In addition, the detection target substance can be detected by an appropriate type of sensor unit 20 (sensor unit 20 having an optimal detection concentration range) among the plurality of types of sensor units 20 used, and the concentration of the detection target substance can be calculated. I understood.

ここで、試料中における検出濃度範囲の濃度は未知である場合が多いため、広範な検出濃度範囲を有するセンサが望まれているが、従来のセンサでは、検出濃度範囲が広範になるほど、その広範な検出濃度範囲を部分的に見た場合には精度が悪く、検出誤差が大きくなる傾向がある。
これに対し、本発明のセンサシステム(第2の実施の形態のセンサシステム)では、マトリックスセンサが、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えているため、この複数種類のセンサ部20を同時に使用することによって、マトリックスセンサを広範な検出濃度範囲を有するセンサとして使用できるとともに、各センサ部20の検出濃度範囲が狭いため、検出濃度範囲が広範な従来のセンサと比較して検出誤差が小さく、最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20による検出データに基づいて検出対象物質の濃度を算出することによって、より正確な濃度を算出することができ、好適である。
Here, since the concentration of the detection concentration range in the sample is often unknown, a sensor having a wide detection concentration range is desired. However, in the conventional sensor, the wider the detection concentration range, the wider the detection concentration range. When the detection density range is partially viewed, the accuracy is poor and the detection error tends to increase.
On the other hand, in the sensor system of the present invention (the sensor system of the second embodiment), the matrix sensor includes a plurality of types of sensor units 20 having different detection density ranges. By simultaneously using the matrix sensor, the matrix sensor can be used as a sensor having a wide detection density range, and the detection density range of each sensor unit 20 is narrow, so that a detection error compared with a conventional sensor having a wide detection density range. It is preferable that the concentration of the detection target substance is calculated based on the detection data obtained by the sensor unit 20 having a small and optimal detection concentration range, whereby a more accurate concentration can be calculated.

<2−3>検出データの平均値を求めることによる効果の実証
検出濃度範囲が同一である15個のセンサ部20(センサ部(2,Y)、(3,Y)、(4,Y))を使用して、検出データ(応答電流値)の平均値を求めることによる効果を実証するための実験を行った。
具体的には、作用電極121に電圧を印加して、ホルムアルデヒド濃度が20ppbのホルムアルデヒドガスを生成して供給し、応答電流を測定した。そして、この一連の処理を15回繰り返して行った。その結果を図31に示す。
<2-3> Demonstration of effect by calculating average value of detection data 15 sensor units 20 (sensor units (2, Y), (3, Y), (4, Y)) having the same detection concentration range ) Was used to demonstrate the effect of determining the average value of the detection data (response current value).
Specifically, a voltage was applied to the working electrode 121 to generate and supply formaldehyde gas having a formaldehyde concentration of 20 ppb, and the response current was measured. This series of processing was repeated 15 times. The result is shown in FIG.

図31においては、横軸に測定回数(N)、縦軸に応答電流(nA)を示し、三角プロット(△)で1個のセンサ部20(センサ部(2,1))の平衡状態での応答電流値、丸プロット(○)で15個のセンサ部20(センサ部(2,Y)、(3,Y)、(4,Y))の平衡状態での応答電流値の平均値を示す。   In FIG. 31, the horizontal axis indicates the number of measurements (N), the vertical axis indicates the response current (nA), and the triangular plot (Δ) indicates that one sensor unit 20 (sensor unit (2, 1)) is in an equilibrium state. Of the response current values of the 15 sensor parts 20 (sensor parts (2, Y), (3, Y), (4, Y)) in an equilibrium state in a circle plot (◯). Show.

図31の結果から、応答電流の測定を15回繰り返し行っても、応答電流値の低下等が生じることがなかった。これにより、本発明のセンサシステム(第1〜第4の実施の形態のセンサシステム)が備えるマトリックスセンサは、再現性の良い検出が可能であることが分かった。   From the results of FIG. 31, even when the response current measurement was repeated 15 times, the response current value did not decrease. Thereby, it was found that the matrix sensor included in the sensor system of the present invention (the sensor systems of the first to fourth embodiments) can be detected with good reproducibility.

また、図31の結果から、1個のセンサ部20(センサ部(2,1))のみの応答電流値のばらつきと比較して、15個のセンサ部20(センサ部(2,Y)、(3,Y)、(4,Y))の応答電流値の平均値のばらつきの方が小さいことが分かった。さらに、図31の結果から標準偏差を算出すると、1個のセンサ部20の標準偏差は2.80、15個のセンサ部20の平均の標準偏差は0.73であり、0.73/2.80≒1/√15であるから、15個のセンサ部20の平均の標準偏差は、1個のセンサ部20の標準偏差の“1/√n(n:センサ部20の個数)”程度になることが分かった。これにより、本発明のセンサシステム(第3の実施の形態のセンサシステム)では、複数のセンサ部20による検出データを用いて平均値を求める処理を行い、その平均値に基づいて検出対象物質の濃度を算出することによって、より正確な濃度を算出できることが分かった。   In addition, from the result of FIG. 31, compared with the variation in the response current value of only one sensor unit 20 (sensor unit (2, 1)), 15 sensor units 20 (sensor unit (2, Y), It was found that the variation in the average value of the response current values of (3, Y) and (4, Y) was smaller. Further, when the standard deviation is calculated from the result of FIG. 31, the standard deviation of one sensor unit 20 is 2.80, and the average standard deviation of 15 sensor units 20 is 0.73, and 0.73 / 2 Since .80≈1 / √15, the average standard deviation of the 15 sensor units 20 is about “1 / √n (n: the number of sensor units 20)” of the standard deviation of one sensor unit 20. I found out that Thereby, in the sensor system of the present invention (the sensor system of the third embodiment), a process for obtaining an average value is performed using detection data from the plurality of sensor units 20, and based on the average value, the detection target substance is detected. It was found that a more accurate concentration can be calculated by calculating the concentration.

<2−4>検出データの差分を取ることによる効果の実証
センサ部20(センサ部(1,1))と、差分用センサ部20C(センサ部(5,1))と、を使用して、検出データの差分を取ることによる効果を実証するための実験を行った。
具体的には、作用電極121に電圧を印加して、ホルムアルデヒド濃度が10ppbのホルムアルデヒドガスを生成して供給し、応答電流を測定した。ホルムアルデヒドガスの供給は、作用電極121に電圧を印加してから応答電流(充電電流)が安定する前に(具体的には、作用電極121に電圧を印加してから90秒後に)行った。その結果を図32に示す。
<2-4> Demonstration of effect by taking difference of detection data Using sensor unit 20 (sensor unit (1, 1)) and difference sensor unit 20C (sensor unit (5, 1)) An experiment was conducted to verify the effect of taking the difference of the detection data.
Specifically, a voltage was applied to the working electrode 121 to generate and supply formaldehyde gas having a formaldehyde concentration of 10 ppb, and the response current was measured. The formaldehyde gas was supplied before the response current (charging current) was stabilized after the voltage was applied to the working electrode 121 (specifically, 90 seconds after the voltage was applied to the working electrode 121). The result is shown in FIG.

図32においては、横軸に電圧を印加してからの時間(min)、縦軸に応答電流(nA)を示し、破線でセンサ部(1,1)の応答電流値の経時変化、一点鎖線でセンサ部(5,1)の応答電流値の経時変化、実線で差分(センサ部(1,1)の応答電流値からセンサ部(5,1)の応答電流値を引いた差)の計時変化を示す。   In FIG. 32, the horizontal axis shows the time (min) after the voltage is applied, the vertical axis shows the response current (nA), the broken line shows the change over time of the response current value of the sensor unit (1, 1), and the alternate long and short dash line Time-dependent change in response current value of sensor unit (5, 1), time difference of solid line (difference obtained by subtracting response current value of sensor unit (5, 1) from response current value of sensor unit (1, 1)) Showing change.

図32の結果から、センサ部20(センサ部(1,1))では、ホルムアルデヒドガスを供給した直後から応答電流が増加するのに対し、差分用センサ部20C(センサ部(5,1))では、ホルムアルデヒドガスを供給しても応答電流が増加しないことが分かった。これは、センサ部20の検出層21にホルムアルデヒドを基質とする酵素Eが含有されているのに対し、差分用センサ部20Cの検出層21にはその酵素Eが含有されていないためである。   From the result of FIG. 32, in the sensor unit 20 (sensor unit (1, 1)), the response current increases immediately after the formaldehyde gas is supplied, whereas the difference sensor unit 20C (sensor unit (5, 1)). Thus, it was found that the response current does not increase even when formaldehyde gas is supplied. This is because the detection layer 21 of the sensor unit 20 contains the enzyme E using formaldehyde as a substrate, whereas the detection layer 21 of the differential sensor unit 20C does not contain the enzyme E.

また、図32のセンサ部20(センサ部(1,1))結果から、充電電流が安定する前にホルムアルデヒドガスを供給したため、ホルムアルデヒドガスを供給した後も充電電流の減少に対応するドリフトが観測され、ホルムアルデヒドガスを供給してから3分以上経過しても平衡状態に達しないことが分かった。これに対し、図32の差分の結果から、差分を取ると、このドリフトが消去され、ホルムアルデヒドガスを供給してから1分程度で平衡状態に落ち着くことが分かった。これにより、本発明のセンサシステム(第4の実施の形態のセンサシステム)では、センサ部20による検出データと、差分用センサ部20Cによる検出データと、の差分を取り、その差分に基づいて検出対象物質の濃度を算出することによって、ゼロ点調整を行わなくても安定した平衡状態が直ちに得られることとなって、検出時間を短縮できることが分かった。   Further, from the result of the sensor unit 20 (sensor unit (1, 1)) in FIG. 32, since the formaldehyde gas was supplied before the charging current was stabilized, a drift corresponding to the decrease in the charging current was observed after the formaldehyde gas was supplied. It was found that the equilibrium state was not reached even after 3 minutes had passed since the formaldehyde gas was supplied. On the other hand, from the result of the difference in FIG. 32, it was found that when the difference was taken, this drift was eliminated and the equilibrium state was settled in about one minute after the formaldehyde gas was supplied. Thereby, in the sensor system of the present invention (the sensor system of the fourth embodiment), the difference between the detection data by the sensor unit 20 and the detection data by the difference sensor unit 20C is taken, and detection is performed based on the difference. It was found that by calculating the concentration of the target substance, a stable equilibrium state can be obtained immediately without adjusting the zero point, and the detection time can be shortened.

ここで、マトリックスセンサMのように検出層21内にナフトキノンなどの電子伝達体を含有すると、電子伝達体の種類によっては、ドリフトが収束(バックグラウンドが安定)するまでにかなりの時間を要する場合がある。そのような場合は、特に、本発明のセンサシステム(第4の実施の形態のセンサシステム)のように差分を取ると、バックグラウンドが安定する前(充電電流が落ち着く前)に試料を供給して測定できるため、検出時間及び全測定時間を短縮でき、好適である。   Here, when an electron carrier such as naphthoquinone is contained in the detection layer 21 as in the matrix sensor M, depending on the type of the electron carrier, a considerable time is required until the drift converges (background becomes stable). There is. In such a case, in particular, when the difference is taken as in the sensor system of the present invention (the sensor system of the fourth embodiment), the sample is supplied before the background stabilizes (before the charging current settles). Therefore, the detection time and the total measurement time can be shortened, which is preferable.

なお、本発明の実施の形態は、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment of the present invention should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

<変形例1>
第1の実施の形態において、電極12の対向電極123は、図6及び図8に示すようなセンサ部20それぞれに対応して個別に形成されたものに限ることはなく、例えば、図33及び図34に示す電極12Dの対向電極123Dのように、一体的に形成されていても良い。ここで、図33においても、図6と同様、ドットパターンで塗りつぶした部分が電極12D(作用電極121D、参照電極122D及び対向電極123D)である。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
<Modification 1>
In the first embodiment, the counter electrode 123 of the electrode 12 is not limited to those formed individually corresponding to the sensor units 20 as shown in FIGS. 6 and 8, for example, FIG. It may be integrally formed like the counter electrode 123D of the electrode 12D shown in FIG. Here, also in FIG. 33, as in FIG. 6, the portion filled with the dot pattern is the electrode 12D (the working electrode 121D, the reference electrode 122D, and the counter electrode 123D).
The same applies to the second to fourth embodiments.

具体的には、例えば、図33及び図34に示すように、各電極12Dの作用電極121Dは、基板11上面における分析部111の内部に形成され、センサ部20それぞれに対応して個別に形成されており、各電極12Dの参照電極122Dは、基板11上面における分析部111の内部に形成され、センサ部20それぞれに対応して個別に形成されており、各電極12Dの対向電極123Dは、基板11上面における分析部111内及び分析部111外に一体的に形成されている。そして、対向電極123Dのうちの分析部の内部に形成された部分が、センサ部20それぞれに対応する対向電極として機能する。
この場合、電極12D(作用電極121D、参照電極122D及び対向電極123D)は、公知の方法により、ビアホールを介して、基板11背面の配線パターンと電気的に接続されている。
Specifically, for example, as shown in FIGS. 33 and 34, the working electrode 121D of each electrode 12D is formed inside the analysis unit 111 on the upper surface of the substrate 11 and formed individually corresponding to each sensor unit 20. The reference electrode 122D of each electrode 12D is formed inside the analysis unit 111 on the upper surface of the substrate 11 and is formed individually corresponding to each sensor unit 20, and the counter electrode 123D of each electrode 12D is It is integrally formed inside the analysis unit 111 and outside the analysis unit 111 on the upper surface of the substrate 11. A portion of the counter electrode 123D formed inside the analysis unit functions as a counter electrode corresponding to each sensor unit 20.
In this case, the electrode 12D (the working electrode 121D, the reference electrode 122D, and the counter electrode 123D) is electrically connected to the wiring pattern on the back surface of the substrate 11 through a via hole by a known method.

変形例1によれば、各センサ部20の対向電極が一体的に構成されているため、例えば、図34に示すように、各センサ部20の対向電極を個別に構成する場合(図8)と比較して、配線を個別に引き出す必要もなく、マトリックセンサ10と検出データ取得部40との間の配線を単純化できため、簡略化することができるとともに、センサチップとして一体化する場合などは、小型化することができる。   According to the modified example 1, since the counter electrode of each sensor unit 20 is integrally configured, for example, as illustrated in FIG. 34, the counter electrode of each sensor unit 20 is configured individually (FIG. 8). Compared to the above, there is no need to draw out the wiring individually, and the wiring between the matrix sensor 10 and the detection data acquisition unit 40 can be simplified, which can be simplified and integrated as a sensor chip. Can be miniaturized.

<変形例2>
第1の実施の形態において、検出対象物質濃度測定処理は、例えば、図13に示すような、ユーザにより試料中の検出対象物質の濃度を測定するよう指示された際に、単発的に検出対象物質の濃度の測定を行うもの(すなわち、ユーザにより検出対象物質を検出するよう指示されてセンサ部20が指定されると、作用電極121への電圧印加を開始し、作用電極121からの応答電流が平衡に達すると、電圧印加を終了するもの)に限ることはなく、例えば、図35に示すように、連続的に検出対象物質の濃度の測定を行うようにしても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
<Modification 2>
In the first embodiment, the detection target substance concentration measurement process is performed as a single detection target when the user instructs to measure the concentration of the detection target substance in the sample as shown in FIG. What measures the concentration of a substance (that is, when the sensor unit 20 is designated by the user instructed to detect the substance to be detected, voltage application to the working electrode 121 is started, and the response current from the working electrode 121 is When the voltage reaches equilibrium, the application of the voltage is not limited to this. For example, as shown in FIG. 35, the concentration of the detection target substance may be continuously measured.
The same applies to the second to fourth embodiments.

<検出対象物質濃度測定処理>
センサシステム1による検出対象物質濃度の測定に関する処理の他の一例について、図35のフローチャートを参照して説明する。
<Detection target substance concentration measurement process>
Another example of the processing related to the measurement of the detection target substance concentration by the sensor system 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、例えば、ユーザによる操作部70の操作によって、試料中の検出対象物質の濃度の測定を開始するよう指示されると、CPU51は、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が未使用のマトリックスセンサであるか否か(すなわち、センサシステム1中のマトリックスセンサ10が備える全てのセンサ部20が封止部材17で封止されているか否か)を判断する(ステップS51)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が未使用のマトリックスセンサであるか否か判断する。
First, for example, when the user instructs to start the measurement of the concentration of the detection target substance in the sample by operating the operation unit 70, the CPU 51 uses the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 unused. It is determined whether or not the sensor is a matrix sensor (that is, whether or not all the sensor units 20 included in the matrix sensor 10 in the sensor system 1 are sealed with the sealing member 17) (step S51).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. Based on the above, it is determined whether or not the matrix sensor 10 is an unused matrix sensor.

ステップS51で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10は未使用のマトリックスセンサであると判断すると(ステップS51;Yes)、CPU51は、ステップS55の処理に移行する。   If it is determined in step S51 that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 is an unused matrix sensor (step S51; Yes), the CPU 51 proceeds to the process of step S55.

一方、ステップS51で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10は未使用のマトリックスセンサでないと判断すると(ステップS51;No)、CPU51は、劣化判断プログラム531を実行して、前回の検出に使用したセンサ部20(封止部材17が除去されたセンサ部20)が劣化しているか否か判断する(ステップS52)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去された日時)”に基づいて、前回の検出に使用したセンサ部20が劣化しているか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S51 that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 is not an unused matrix sensor (step S51; No), the CPU 51 executes the deterioration determination program 531 and performs the previous detection. It is determined whether the used sensor unit 20 (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed) is deteriorated (step S52).
Specifically, the CPU 51 uses, for example, the sensor used for the previous detection based on “usage history (for example, date and time when the sealing member 17 was removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. It is determined whether the unit 20 has deteriorated.

ステップS52で、前回の検出に使用したセンサ部20は劣化していないと判断すると(ステップS52;No)、CPU51は、センサ部指定プログラム532を実行して、その前回の検出に使用したセンサ部20を指定し(ステップS53)、ステップS57の処理に移行する。   If it is determined in step S52 that the sensor unit 20 used for the previous detection has not deteriorated (step S52; No), the CPU 51 executes the sensor unit designation program 532 and uses the sensor unit used for the previous detection. 20 is designated (step S53), and the process proceeds to step S57.

一方、ステップS52で、前回の検出に使用したセンサ部20は劣化していると判断すると(ステップS52;Yes)、CPU51は、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する(ステップS54)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去されたセンサ部20を識別するためのセンサ部識別情報)”に基づいて、そのマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があるか否か判断する。
On the other hand, if it is determined in step S52 that the sensor unit 20 used for the previous detection has deteriorated (step S52; Yes), the CPU 51 determines the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. It is determined whether or not there is a sensor unit 20 from which the sealing member 17 has not been removed (step S54).
Specifically, the CPU 51, for example, “use history (for example, sensor unit identification information for identifying the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. Based on the above, it is determined whether or not there is a sensor unit 20 from which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10.

ステップS54で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20がないと判断すると(ステップS54;No)、CPU51は、本処理を終了する。
そして、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を交換する旨の所定の表示を表示部80に表示させる等して、ユーザに、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10を交換するよう促す。
If it is determined in step S54 that there is no sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed in the sensor unit 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 (step S54; No), the CPU 51 This process ends.
Then, for example, the CPU 51 causes the display unit 80 to display a predetermined display indicating that the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 is to be replaced. Prompt to replace 10.

一方、ステップS54で、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10が備えるセンサ部20の中に封止部材17が除去されていないセンサ部20があると判断すると(ステップS54;Yes)、CPU51は、センサ部指定プログラム532を実行して、予め設定された使用するセンサ部20の順番に従って、センサ部20(封止部材17が除去されていないセンサ部20)を指定する(ステップS55)。   On the other hand, if it is determined in step S54 that there is a sensor unit 20 in which the sealing member 17 is not removed among the sensor units 20 included in the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1 (step S54; Yes), the CPU 51. Executes the sensor part designation program 532 and designates the sensor part 20 (the sensor part 20 from which the sealing member 17 has not been removed) according to the preset order of the sensor parts 20 to be used (step S55).

次いで、CPU51は、封止除去制御プログラム533を実行して、封止除去部30に、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去させる(ステップS56)。   Next, the CPU 51 executes the sealing removal control program 533 to cause the sealing removal unit 30 to remove the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 (step S56).

次いで、CPU51は、検出データ取得制御プログラム534を実行して、検出データ取得部40に、指定されたセンサ部20による検出データを取得させる(ステップS57)。
具体的には、例えば、作用電極121への電圧印加を開始し、供給層23に対して強制的に試料を供給する場合は供給層23への試料供給を開始する。この一連の処理を指定されたセンサ部20に対して行う。
Next, the CPU 51 executes the detection data acquisition control program 534 to cause the detection data acquisition unit 40 to acquire detection data from the designated sensor unit 20 (step S57).
Specifically, for example, when voltage application to the working electrode 121 is started and a sample is forcibly supplied to the supply layer 23, sample supply to the supply layer 23 is started. This series of processing is performed on the designated sensor unit 20.

次いで、CPU51は、濃度算出プログラム535を実行して、取得された検出データに基づいて、検出対象物質の濃度を算出する(ステップS58)。
そして、CPU51は、例えば、ステップS57で取得された検出データやステップS58で算出した検出対象物質の濃度をメモリ部60に順次記憶させたり表示部80に順次表示させたりする。
Next, the CPU 51 executes the concentration calculation program 535 and calculates the concentration of the detection target substance based on the acquired detection data (step S58).
Then, for example, the CPU 51 sequentially stores the detection data acquired in step S57 and the concentration of the detection target substance calculated in step S58 in the memory unit 60 or sequentially displays on the display unit 80.

次いで、CPU51は、劣化判断プログラム531を実行して、使用中のセンサ部20(封止部材17が除去されたセンサ部20)が劣化したか否か判断する(ステップS59)。
具体的には、CPU51は、例えば、センサシステム1に組み込まれているマトリックスセンサ10の“使用履歴(例えば、封止部材17が除去された日時)”に基づいて、使用中のセンサ部20が劣化しているか否か判断する。
Next, the CPU 51 executes the deterioration determination program 531 to determine whether or not the sensor unit 20 in use (the sensor unit 20 from which the sealing member 17 has been removed) has deteriorated (step S59).
Specifically, for example, the CPU 51 determines whether the sensor unit 20 in use is based on the “use history (for example, date and time when the sealing member 17 is removed)” of the matrix sensor 10 incorporated in the sensor system 1. Judge whether it has deteriorated or not.

ステップS59で、使用中のセンサ部20が劣化していないと判断すると(ステップS59;No)、CPU51は、ステップS57以降の処理を繰り返して行う。   If it is determined in step S59 that the sensor unit 20 being used has not deteriorated (step S59; No), the CPU 51 repeats the processes in and after step S57.

一方、ステップS59で、使用中のセンサ部20が劣化したと判断すると(ステップS59;Yes)、CPU51は、ステップS54以降の処理を繰り返して行う。
無論、ステップS51〜ステップS59の間に、ユーザによる操作部70の操作等によって、検出対象物質の濃度の測定を終了するよう指示されると、CPU51は、その時点で、本処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in step S59 that the sensor unit 20 in use has deteriorated (step S59; Yes), the CPU 51 repeats the processes in and after step S54.
Of course, if it is instructed to end the measurement of the concentration of the detection target substance by the operation of the operation unit 70 by the user during step S51 to step S59, the CPU 51 ends this processing at that time.

なお、第1の実施の形態において、センサ部20の配置の仕方は、5×5の2次元マトリックス状に限ることはなく、マトリックスセンサ10が複数のセンサ部20を有していれば任意である。すなわち、例えば、センサ部20は、X×Yの2次元マトリックス状(XとYは自然数であり、X=Yであっても、X≠Yであっても良い。)に配置されていても良いし、X×Y×Zの3次元マトリックス状(XとYとZは自然数であり、X=Yであっても、X≠Yであっても、Y=Zであっても、Y≠Zであっても、Z=Xであっても、Z≠Xであっても良い。)に配置されていても良い。X×Y×Zの3次元マトリックスの場合は、実施の形態のセンサマトリックス10を積み重ねる等して構成することができる。もちろん、MEMS等の微細加工技術やフォトリソ等の半導体技術を利用して作成することが可能である。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, the arrangement of the sensor units 20 is not limited to a 5 × 5 two-dimensional matrix, and may be arbitrary as long as the matrix sensor 10 includes a plurality of sensor units 20. is there. That is, for example, the sensor unit 20 may be arranged in an X × Y two-dimensional matrix (X and Y are natural numbers, and X = Y or X ≠ Y). Good, X × Y × Z three-dimensional matrix (X, Y, and Z are natural numbers, X ≠ Y, X ≠ Y, Y = Z, Y ≠ Z Z, Z = X, or Z ≠ X.). In the case of an X × Y × Z three-dimensional matrix, the sensor matrix 10 according to the embodiment can be stacked. Of course, it is possible to create using a microfabrication technique such as MEMS and a semiconductor technique such as photolithography.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、マトリックスセンサ10が有する複数のセンサ部20は、同一基板上に形成された一体的なものに限ることはなく、マトリックスセンサ10が複数のセンサ部20を有しているのであれば、それぞれ別体であっても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
Further, in the first embodiment, the plurality of sensor units 20 included in the matrix sensor 10 is not limited to an integrated unit formed on the same substrate, and the matrix sensor 10 includes the plurality of sensor units 20. If they are, they may be separate bodies.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、各センサ部20を封止する封止部材17は、一体的に形成されたものに限ることはなく、対応するセンサ部20を外部から遮断することができるのであれば任意であり、例えば、各センサ部20それぞれに対応して個別に形成されていても良い。
透過膜15も、一体的に形成されたものに限ることはなく、例えば、各センサ部20それぞれに対応して個別に形成されていても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
Moreover, in 1st Embodiment, the sealing member 17 which seals each sensor part 20 is not restricted to what was formed integrally, The corresponding sensor part 20 can be interrupted | blocked from the outside. If it is, it is arbitrary, for example, you may form separately corresponding to each sensor part 20, respectively.
The permeable membrane 15 is not limited to one integrally formed, and may be formed individually corresponding to each sensor unit 20, for example.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、封止部材17の除去の仕方は、針31を用いて機械的に除去するものに限ることはなく、指定されたセンサ部20に対応する封止部材17を除去することができるのであれば任意であり、例えば、針31以外のものを封止部材17に刺し込むことによって、機械的に除去するようにしても良いし、所定の封止部材加熱機構を用いて封止部材17を焼いたり溶かしたりすることによって、或いは、予め封止部材17や封止部材17近傍に抵抗体を組み込んで電圧を印加することによって、熱的・電気的に除去するようにしても良いし、所定の封止部材移動機構を用いて封止部材17を移動(スライド等)させることによって、電気的に除去するようにしても良いし、レーザ等を使用して、その圧力で封止部材17を破ったり焼き切ったりして除去するようにしても良い。なお、封止部材17を移動させて除去する場合、封止部材17を各センサ部20それぞれに対応して個別に形成するのが好ましい。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, the method of removing the sealing member 17 is not limited to mechanical removal using the needle 31, and the sealing member 17 corresponding to the designated sensor unit 20 is not used. As long as it can be removed, for example, it may be mechanically removed by inserting something other than the needle 31 into the sealing member 17, or a predetermined sealing member heating mechanism The sealing member 17 is thermally or electrically removed by baking or melting the sealing member 17 by using or by incorporating a resistor in the vicinity of the sealing member 17 or the sealing member 17 and applying a voltage in advance. Alternatively, it may be electrically removed by moving (sliding etc.) the sealing member 17 using a predetermined sealing member moving mechanism, or using a laser or the like, Sealing member with that pressure It may be removed by or burning off or break the 7. In addition, when removing the sealing member 17 by moving, it is preferable to form the sealing member 17 corresponding to each sensor part 20 individually.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、センサ部20の劣化の判断の仕方は、センサ部20の有効使用期間を用いて判断するものに限ることはなく、センサ部20を封止する封止部材17を除去してからの感度の低下の度合いが予め設定された“許容感度範囲”を超えた際に、そのセンサ部20が劣化していると判断できるのであれば任意であり、例えば、定期的に標準試料(検出対象物質の濃度が一定の試料)中の検出対象物質を検出して、その際の感度(検出データ(応答電流値))に基づいて判断するようにしても良い。
また、検出対象物質の濃度を測定する前に、標準試料(検出対象物質の濃度が一定の試料)中の検出対象物質を検出し、その際の感度(検出データ(応答電流値))に基づいて、キャリブレーションを行うようにしても良い。この場合、センサ部20が劣化等して、センサ部20の感度が低下していても、そのセンサ部20が検出対象物質を検出できない状態になるまでは、そのセンサ部20を使用して検出対象物質の濃度を測定できるため、本発明のマトリックスセンサを長寿命化することができるとともに、本発明のマトリックスセンサのセンサとしての信頼性を高めることができ、好適である。ここで、センサ部20が検出対象物質を検出できない状態とは、例えば、検出対象物質を供給しても応答電流が上昇しない状態等である。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, the method of determining the deterioration of the sensor unit 20 is not limited to the method of determining using the effective usage period of the sensor unit 20, and a sealing member that seals the sensor unit 20 It is optional as long as it can be determined that the sensor unit 20 has deteriorated when the degree of reduction in sensitivity after the removal of 17 exceeds a preset “allowable sensitivity range”. Alternatively, a detection target substance in a standard sample (a sample with a constant concentration of the detection target substance) may be detected, and determination may be made based on sensitivity (detection data (response current value)) at that time.
Also, before measuring the concentration of the detection target substance, the detection target substance in the standard sample (sample with a constant concentration of detection target substance) is detected, and based on the sensitivity (detection data (response current value)) at that time Thus, calibration may be performed. In this case, even if the sensor unit 20 is deteriorated or the like and the sensitivity of the sensor unit 20 is lowered, the sensor unit 20 is used for detection until the sensor unit 20 cannot detect the detection target substance. Since the concentration of the target substance can be measured, the lifetime of the matrix sensor of the present invention can be extended, and the reliability of the matrix sensor of the present invention as a sensor can be improved. Here, the state in which the sensor unit 20 cannot detect the detection target substance is, for example, a state in which the response current does not increase even if the detection target substance is supplied.
The same applies to the second to fourth embodiments.

さらには、全ての実施の形態において、センサ部20が、例えば、金属酸化物半導体式センサや固体電解質式センサなどの場合、同時に同一種類のセンサ部20を複数開封して使用し、一方を使用環境に一定濃度で存在する基準ガスを検知するセンサとすれば、この基準ガスセンサの応答出力が一定値以下になると劣化していると判断することができる。基準ガスは、一酸化炭素、硫化水素などを含む各種のガスで良い。ガス種に応じて、作用電極121と参照電極122との間の印加電圧を設定すれば良い。或いは、センサ部20が、高温で使用するセンサの場合、温度センサを同時に装備し、予めメモリ上に記憶してある温度と寿命の関係データから、演算により劣化を判断することもできる。
また、最初の劣化判断をせずに、第3の実施の形態に従って、同時に複数のセンサ部20を動作させ、平均から極端に値がずれたものを“故障したセンサ部”として除外することにより劣化を検出する(そのセンサ部20はそれ以降、使用しない)こともできる。
Furthermore, in all the embodiments, when the sensor unit 20 is, for example, a metal oxide semiconductor sensor or a solid electrolyte sensor, a plurality of sensor units 20 of the same type are simultaneously opened and used. If the sensor detects a reference gas present at a constant concentration in the environment, it can be determined that the reference gas sensor has deteriorated when the response output of the reference gas sensor falls below a certain value. The reference gas may be various gases including carbon monoxide and hydrogen sulfide. The applied voltage between the working electrode 121 and the reference electrode 122 may be set according to the gas type. Alternatively, in the case where the sensor unit 20 is a sensor used at a high temperature, a temperature sensor can be provided at the same time, and deterioration can be determined by calculation from relational data on temperature and life stored in advance in a memory.
Further, by operating the plurality of sensor units 20 at the same time according to the third embodiment without judging the first deterioration, and excluding those whose values are extremely deviated from the average as “failed sensor units” It is also possible to detect deterioration (the sensor unit 20 is not used thereafter).

また、第1の実施の形態において、酵素Eが固定された縦孔構造を有する多孔体13は、少なくとも作用電極121の上面に配置されていれば良い。特に、陽極酸化や界面活性剤を使用した金属のめっきなどの方法、或いは、外場により方向性を制御したメソポーラスシリカなど、電極12上に基板11に対して略垂直方向に貫通する細孔13aを有する有機・無機の構造体を直接形成しても良い。例えば、アルミナの陽極酸化により基板11に略垂直方向に貫通する陽極酸化アルミナを形成することもできるし、さらに、その細孔の中にさらに小さなナノの細孔径を有するシリカチャンネルの束を形成することもできる。
さらに、第1の実施の形態において、酵素Eは、多孔体13に固定された状態で検出層21に含有されていなくても良く、例えば、多孔体13以外の担体(例えば、カーボンナノチューブやシリカナノチューブなど)に固定された状態で検出層21に含有されていても良いし、電極12に直接固定された状態で検出層21に含有されていても良いし、検出層21を満たす電解液に溶解した状態(遊離酵素の状態)で検出層21に含有されても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
Further, in the first embodiment, the porous body 13 having a vertical hole structure to which the enzyme E is fixed may be disposed at least on the upper surface of the working electrode 121. In particular, pores 13a penetrating in a substantially vertical direction with respect to the substrate 11 on the electrode 12, such as a method such as metal plating using anodization or a surfactant, or mesoporous silica whose direction is controlled by an external field. Organic / inorganic structures having the above may be directly formed. For example, anodized alumina that penetrates the substrate 11 in a substantially vertical direction can be formed by anodic oxidation of alumina, and a bundle of silica channels having a smaller nanopore diameter is formed in the pores. You can also.
Furthermore, in the first embodiment, the enzyme E may not be contained in the detection layer 21 in a state of being fixed to the porous body 13. For example, a carrier other than the porous body 13 (for example, a carbon nanotube or silica) In the detection layer 21 in a state of being fixed to a nanotube or the like, or in the detection layer 21 in a state of being directly fixed to the electrode 12, or in an electrolyte solution that fills the detection layer 21. You may contain in the detection layer 21 in the melt | dissolved state (state of a free enzyme).
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、電解液は、予め検出層21に含有されていなくても良く、例えば、封止部材17が除去された後に検出層21に導入されても良い。この場合、酵素E、電子伝達体、補酵素などを乾燥状態のまま検出層21に予め含有させておき、封止部材17が除去された直後に、インクジェットヘッド、ディスペンサ、シリンジ、ピペット等を用いて電解液を供給すると良い。
さらに、第1の実施の形態において、酵素Eは、予め検出層21に含有されていなくても良く、例えば、封止部材17が除去された後に検出層21に導入されても良い。
なお、電解液も酵素Eも予め検出層21に含有されない場合には、センサ部20は、封止部材17で封止されていなくても良い。この場合、電解液や酵素Eなどの検出層21への導入は、公知のMEMS等の微細加工技術やフォトリソ等の半導体技術などを利用して、マイクロ流路やマイクロポンプをチップ上に直接、或いは、個別に形成して、これらを用いて導入することもできる。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, the electrolytic solution may not be contained in the detection layer 21 in advance, and may be introduced into the detection layer 21 after the sealing member 17 is removed, for example. In this case, enzyme E, electron carrier, coenzyme, etc. are previously contained in the detection layer 21 in a dry state, and an ink jet head, a dispenser, a syringe, a pipette, etc. are used immediately after the sealing member 17 is removed. It is better to supply electrolyte.
Furthermore, in the first embodiment, the enzyme E may not be contained in the detection layer 21 in advance, and may be introduced into the detection layer 21 after the sealing member 17 is removed, for example.
In the case where neither the electrolyte solution nor the enzyme E is contained in the detection layer 21 in advance, the sensor unit 20 may not be sealed with the sealing member 17. In this case, the introduction of the electrolyte solution or the enzyme E into the detection layer 21 can be performed by directly using a microfabrication technology such as MEMS or a semiconductor technology such as photolithography to directly place the microchannel or micropump on the chip. Alternatively, they can be formed separately and introduced using these.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、電極12は、三極構造(作用電極121、参照電極122及び対向電極123の三極構造)に限るものではなく、例えば、参照電極122を設けない二極構造(作用電極121及び対向電極123の二極構造)であっても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, the electrode 12 is not limited to a tripolar structure (tripolar structure of the working electrode 121, the reference electrode 122, and the counter electrode 123). For example, the electrode 12 is not provided with the reference electrode 122. The structure (bipolar structure of the working electrode 121 and the counter electrode 123) may be used.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、検出データ取得部40が備えるポテンショスタット回路42は、シングルチャンネルのポテンショスタット回路に限るものではなく、マルチチャンネルのポテンショスタット回路であっても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, the potentiostat circuit 42 included in the detection data acquisition unit 40 is not limited to a single-channel potentiostat circuit, and may be a multi-channel potentiostat circuit.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、基板11上面に疎水性絶縁膜112を備えずに、隔壁部14のみでセンサ部20,20(検出層21,21)同士を隔てるようにしても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
Further, in the first embodiment, the sensor units 20 and 20 (detection layers 21 and 21) may be separated from each other only by the partition wall 14 without providing the hydrophobic insulating film 112 on the upper surface of the substrate 11.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、センサ部20それぞれに温度センサと温度調整素子(例えば、ヒータ膜やペルチェ素子など)とを備え、指定されたセンサ部20の温度制御が行えるよう構成しても良い。この場合、検出時の温度管理ができるため、検出精度を向上させることができる
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, each of the sensor units 20 includes a temperature sensor and a temperature adjustment element (for example, a heater film or a Peltier element), and is configured so that the temperature control of the designated sensor unit 20 can be performed. Also good. In this case, since temperature management at the time of detection can be performed, the detection accuracy can be improved. The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、電極12の一部(例えば、参照電極122及び/又は対向電極123)を、基板11の上面ではなく、透過膜15の下面(透過膜15の基板11と対向する側の面)にスパッタ法等により形成しても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, a part of the electrode 12 (for example, the reference electrode 122 and / or the counter electrode 123) is not the upper surface of the substrate 11 but the lower surface of the transmissive film 15 (the substrate 11 of the transmissive film 15 and It may be formed by sputtering or the like on the opposite surface.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、試料が気体試料である場合には、酵素Eが溶解する電解液を担体(ガラス繊維等)に保持させて、その担体を検出層21(作用電極121上)に配置し、そして、基板11の上面に作用電極121を形成するとともに、その担体に参照電極122及び対向電極123を形成しても良い。この場合、必ずしも多孔体13や透過膜15を備える必要はない。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, when the sample is a gas sample, an electrolyte solution in which the enzyme E is dissolved is held on a carrier (glass fiber or the like), and the carrier is supported on the detection layer 21 (on the working electrode 121). The working electrode 121 may be formed on the upper surface of the substrate 11, and the reference electrode 122 and the counter electrode 123 may be formed on the carrier. In this case, the porous body 13 and the permeable membrane 15 are not necessarily provided.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、センサ部20の構成は、検出対象物質の種類に応じて適宜変更可能である。
具体的には、検出層21に含有される生体物質は、酵素Eに限るものではなく、検出対象物質と選択的に反応する生体物質であれば任意である。具体的には、検出対象物質と選択的に反応する生体物質としては、例えば、酵素E等の生体触媒、抗原、抗体、脂質、細胞、菌、DNA、糖鎖等を用いることができる。
さらに、検出層21に含有される反応物質は、生体物質に限ることはなく、検出対象物質と選択的に反応する物質であれば任意である。具体的には、検出対象物質と選択的に反応する物質としては、例えば、上記生体物質、金属触媒、有機触媒、無機触媒、各種ポリマー、ポリマーコンプレックス、ポリイオンコンプレックス、吸光物質、蛍光物質等を用いることができる。特に、金属触媒としては、白金、パラジウム、ニオブ、イリジウム、タンタル、ニッケル、鉄、コバルト、ベリリウム、タングステン、ロジウム、ジルコニウム、銅、モリブデン、チタン、ルテニウム、タリウムなどの金属又はこれらの合金、さらには、酸化スズSnO、酸化亜鉛ZnO、酸化第二鉄Fe、四三酸化鉄Fe、アルミナAl、酸化マグネシウムMgO、酸化チタンTiO、ニ酸化モリブデンMnO、三酸化モリブデンMnO、酸化ニッケルNi、酸化クロムCrなどのいずれかの酸化物或いは多孔質金属酸化物、又はこれらの複合酸化物を用いることができる。検出層21に含有される反応物質の種類は、1種類であっても良いし、複数種類であっても良い。
なお、検出層21を満たす電解液は、検出層21に含有される反応物質の種類に応じて、適宜変更可能である。具体的には、検出層21に含有される反応物質が金属触媒(金属酸化物等)である場合は、金属酸化物半導体式センサなど、センサの検出方法によっては、電解液を入れてはいけない。また、検出層21及び供給層23(透過膜15と封止部材17との間の部分)を窒素等の気体で満たすと良い場合もある。
Moreover, in 1st Embodiment, the structure of the sensor part 20 can be suitably changed according to the kind of detection target substance.
Specifically, the biological material contained in the detection layer 21 is not limited to the enzyme E, and may be any biological material that selectively reacts with the detection target material. Specifically, as the biological substance that selectively reacts with the detection target substance, for example, a biocatalyst such as enzyme E, an antigen, an antibody, a lipid, a cell, a fungus, DNA, a sugar chain, or the like can be used.
Furthermore, the reactive substance contained in the detection layer 21 is not limited to a biological substance, and any substance can be used as long as it selectively reacts with the detection target substance. Specifically, as the substance that selectively reacts with the detection target substance, for example, the biological substance, metal catalyst, organic catalyst, inorganic catalyst, various polymers, polymer complex, polyion complex, light-absorbing substance, fluorescent substance, and the like are used. be able to. In particular, as the metal catalyst, metals such as platinum, palladium, niobium, iridium, tantalum, nickel, iron, cobalt, beryllium, tungsten, rhodium, zirconium, copper, molybdenum, titanium, ruthenium, thallium, or alloys thereof, , Tin oxide SnO 2 , zinc oxide ZnO, ferric oxide Fe 2 O 3 , triiron tetroxide Fe 3 O 4 , alumina Al 2 O 3 , magnesium oxide MgO, titanium oxide TiO 2 , molybdenum dioxide MnO 2 , three Any oxide such as molybdenum oxide MnO 3 , nickel oxide Ni 2 O 3 , chromium oxide Cr 2 O 3, porous metal oxide, or a composite oxide thereof can be used. The type of reactant contained in the detection layer 21 may be one type or a plurality of types.
Note that the electrolyte solution that fills the detection layer 21 can be changed as appropriate according to the type of reactant contained in the detection layer 21. Specifically, when the reactant contained in the detection layer 21 is a metal catalyst (metal oxide or the like), depending on the detection method of the sensor, such as a metal oxide semiconductor sensor, an electrolytic solution should not be added. . In some cases, the detection layer 21 and the supply layer 23 (a portion between the permeable membrane 15 and the sealing member 17) may be filled with a gas such as nitrogen.

また、検出素子は、電極12に限るものではなく、検出対象物質と、検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、の反応に伴う所定の変化(例えば、物質変化、色変化、吸熱変化、発熱変化、質量変化、抵抗変化、容量変化等)を検出して電気信号に変換できるのであれば任意である。具体的には、検出素子としては、例えば、電極(過酸化水素電極、溶存酸素電極、電気伝導度電極、イオン電極、酸化還元電位電極、櫛型電極、並行平板電極等)、半導体、受光素子、感熱素子、圧電素子、サーミスタ、カンチレバー、イオン感応性電界効果型トランジスタ(ISFET)、水晶振動子(QCM)、弾性表面波(SAW:surface acoustic wave)デバイス等を用いることができる。
さらに、センサ部20は検出素子を備えていなくても良い。この場合の検出法としては、例えば、センサ部20(マトリックスセンサ10)の外部から、光学的検出法等によって、化学発光、吸光、蛍光、プラズモン現象等を検出することにより、検出対象物質を検出する方法等を用いることができる。
In addition, the detection element is not limited to the electrode 12, and a predetermined change (for example, substance change, color change, endothermic change) associated with the reaction between the detection target substance and the reaction substance that selectively reacts with the detection target substance. Any change is possible as long as it can detect a heat generation change, a mass change, a resistance change, a capacitance change, etc. Specifically, as the detection element, for example, an electrode (hydrogen peroxide electrode, dissolved oxygen electrode, conductivity electrode, ion electrode, redox potential electrode, comb electrode, parallel plate electrode, etc.), semiconductor, light receiving element A thermal element, a piezoelectric element, a thermistor, a cantilever, an ion-sensitive field effect transistor (ISFET), a crystal resonator (QCM), a surface acoustic wave (SAW) device, or the like can be used.
Furthermore, the sensor unit 20 may not include a detection element. As a detection method in this case, for example, the detection target substance is detected by detecting chemiluminescence, absorption, fluorescence, plasmon phenomenon, etc. from the outside of the sensor unit 20 (matrix sensor 10) by an optical detection method or the like. Or the like can be used.

また、センサ部20は、電極式の酵素センサとして機能するものに限ることはなく、検出対象物質を検出できるセンサであれば任意である。検出対象物質を検出できるセンサとしては、例えば、電気化学式センサ、固体電解質式センサ、触媒燃焼式センサ、金属酸化物半導体式センサ、電界効果型トランジスタ式センサ、水晶振動子式センサ、電極式センサ、イオン感応性電界効果型トランジスタ(ISFET)式センサ、光学式センサ等が挙げられる。   The sensor unit 20 is not limited to one that functions as an electrode-type enzyme sensor, and may be any sensor that can detect a detection target substance. Examples of sensors that can detect a detection target substance include an electrochemical sensor, a solid electrolyte sensor, a catalytic combustion sensor, a metal oxide semiconductor sensor, a field effect transistor sensor, a crystal oscillator sensor, an electrode sensor, Examples include an ion sensitive field effect transistor (ISFET) type sensor, an optical sensor, and the like.

ここで、電気化学式センサは、例えば、電解液中に溶け込んだ検出対象物質の反応に伴い発生する電流を検出することで、検出対象物質を検出するセンサである。   Here, the electrochemical sensor is, for example, a sensor that detects a detection target substance by detecting a current generated in response to a reaction of the detection target substance dissolved in the electrolytic solution.

また、固体電解質式センサは、例えば、固定電解質で隔てられた両側の濃度差(検出対象物質の濃度の差)に伴い発生する起電力を検出することで、検出対象物質を検出するセンサである。   The solid electrolyte sensor is a sensor that detects a detection target substance by detecting an electromotive force generated due to a concentration difference (difference in concentration of the detection target substance) on both sides separated by a fixed electrolyte, for example. .

また、触媒燃焼式センサは、例えば、貴金属(白金やパラジウムなど)をコートした白金線を300℃〜400℃に加熱しておくと、白金線にコートされた貴金属に接触した検出対象物質はその貴金属の触媒作用で燃焼するが、この燃焼に起因する温度変化に伴う抵抗変化を検出することで、検出対象物質を検出するセンサである。   In addition, the catalytic combustion type sensor, for example, when a platinum wire coated with a noble metal (such as platinum or palladium) is heated to 300 ° C. to 400 ° C., the detection target substance that contacts the noble metal coated on the platinum wire is Although it burns by the catalytic action of a noble metal, it is a sensor that detects a detection target substance by detecting a resistance change accompanying a temperature change caused by this combustion.

また、金属酸化物半導体式センサは、例えば、n型半導体表面に大気中で吸着していた酸素は、n型半導体と検出対象物質との相互作用によって、n型半導体表面から除去されるが、この除去に伴うn型半導体の抵抗変化を検出することで、検出対象物質を検出するセンサである。   In the metal oxide semiconductor sensor, for example, oxygen adsorbed on the n-type semiconductor surface in the atmosphere is removed from the n-type semiconductor surface by the interaction between the n-type semiconductor and the detection target substance. It is a sensor that detects a substance to be detected by detecting a change in resistance of the n-type semiconductor accompanying this removal.

また、電界効果型トランジスタ式センサは、例えば、電界効果型トランジスタ(FET)のゲート部に感応膜(検出対象物質と選択的に反応する感応膜)をコートしておき、検出対象物質の感応膜中への拡散に伴うドレイン電流の変化を検出することで、検出対象物質を検出するセンサである。   The field effect transistor type sensor has a sensitive film (sensitive film that selectively reacts with the detection target substance) coated on the gate part of the field effect transistor (FET), for example, and the sensitive film of the detection target substance. It is a sensor that detects a detection target substance by detecting a change in drain current accompanying diffusion into the inside.

また、水晶振動子式センサは、例えば、検出対象物質が水晶振動子(QCM)の表面に付着・乖離することに伴う重量変化を、水晶振動子の周波数変化として検出することで、検出対象物質を検出するセンサである。また、水晶振動子式センサとしては、水晶振動子の表面に、検出対象物質と選択的に反応する感応膜(有機感応膜や無機感応膜)や検出対象物質と選択的に反応する生体物質(生体物質が固定された担体であっても良い。)などを固定したものも知られている。
同様に、カンチレバー式センサは、例えば、検出対象物質とカンチレバー表面との相互作用により生じる表面応力の変化を、カンチレバーのたわみ量(変位量)により検出するというものであるが、カンチレバーが検出対象物質に接触させる前後において、カンチレバーの変位量を測定することにより、検出対象物質を検出するセンサである。
In addition, the quartz resonator type sensor detects, for example, a change in weight associated with the detection target material adhering to or detaching from the surface of the crystal resonator (QCM) as a frequency change of the crystal resonator, thereby detecting the detection target material. It is a sensor which detects. In addition, as a quartz crystal sensor, a sensitive film (an organic sensitive film or an inorganic sensitive film) that selectively reacts with a detection target substance or a biological material that selectively reacts with a detection target substance ( A carrier on which a biological substance is immobilized may also be known).
Similarly, the cantilever type sensor detects, for example, a change in surface stress caused by the interaction between the detection target substance and the cantilever surface by the deflection amount (displacement amount) of the cantilever. The cantilever detects the detection target substance. The sensor detects the detection target substance by measuring the amount of displacement of the cantilever before and after contact with.

また、電極式センサは、例えば、金属やカーボンなどの電極に電圧を印加して、検出対象物質を電気化学的に酸化したり還元したりすることで生じる拡散電流を測定することで、検出対象物質を検出するセンサである。電極式センサとしては、例えば、電極(過酸化水素電極、溶存酸素電極、電気伝導度電極、イオン電極、酸化還元電位電極等)と、検出対象物質と選択的に反応する感応膜(有機感応膜や無機感応膜)や検出対象物質と選択的に反応する生体物質(生体物質が固定された担体であっても良い。)などと、を組み合わせたもの等が知られている。具体的には、例えば、溶存酸素電極と微生物固定膜とを組み合わせることにより、微生物固定膜の酸素消費量から微生物の呼吸活性を検出することで、有害物質(検出対象物質)を検出する電極式のバイオセンサが知られている。
ここで、電極式センサのうち、電極と酵素(生体物質)とを組み合わせたものが、実施の形態のセンサ部20(電極式の酵素センサ)に対応する。
In addition, an electrode type sensor is a target to be detected by, for example, applying a voltage to an electrode such as metal or carbon and measuring a diffusion current generated by electrochemically oxidizing or reducing the target substance to be detected. It is a sensor that detects a substance. As an electrode type sensor, for example, an electrode (hydrogen peroxide electrode, dissolved oxygen electrode, electrical conductivity electrode, ion electrode, oxidation-reduction potential electrode, etc.) and a sensitive film (organic sensitive film) that selectively reacts with a detection target substance. And a combination of a biological substance that selectively reacts with a detection target substance (or a carrier on which the biological substance is fixed), and the like are known. Specifically, for example, an electrode type that detects harmful substances (substances to be detected) by detecting the respiratory activity of microorganisms from the oxygen consumption of the microorganism fixed membrane by combining a dissolved oxygen electrode and a microorganism fixed membrane. Biosensors are known.
Here, among electrode type sensors, a combination of an electrode and an enzyme (biological substance) corresponds to the sensor unit 20 (electrode type enzyme sensor) of the embodiment.

また、ISFET式センサは、例えば、半導体又は絶縁性基板上に電界効果型トランジスタや貴金属電極を設置し、この上にイオン感応性膜を配置したセンサであり、液中のpH計測用の独立したセンサとして用いることもできるし、さらにイオン感応性膜の上に検出対象物質と選択的に反応する生体物質(生体物質が固定された担体であっても良い。)を固定化することでバイオセンサとして用いることもできる。具体的には、例えば、全血又は生体表面から浸出させた浸出液のような溶液中に存在する特定の有機物(検出対象物質)が、酵素の触媒作用により化学反応をした時に生じる水素イオン濃度又は電子濃度の変化を検出することで、特定の有機物を検出するISFET式のバイオセンサが知られている。   The ISFET sensor is, for example, a sensor in which a field effect transistor or a noble metal electrode is placed on a semiconductor or an insulating substrate, and an ion sensitive film is placed on the field effect transistor or a noble metal electrode. It can also be used as a sensor, and further a biosensor by immobilizing a biological substance (or a carrier on which the biological substance is immobilized) that selectively reacts with the detection target substance on the ion-sensitive membrane. Can also be used. Specifically, for example, the concentration of hydrogen ions generated when a specific organic substance (substance to be detected) present in a solution such as whole blood or a leachate leached from the surface of a living body undergoes a chemical reaction by the catalytic action of an enzyme or An ISFET type biosensor that detects a specific organic substance by detecting a change in electron concentration is known.

また、光学式センサは、例えば、識別素子(検出対象物質と選択的に反応する生体物質など)により検出対象物質を捕らえ、化学発光、吸光、蛍光、表面プラズモン現象等を利用して光信号の変化を検出することで、検出対象物質を検出するセンサである。   The optical sensor captures the detection target substance by, for example, an identification element (such as a biological substance that selectively reacts with the detection target substance) and uses chemiluminescence, absorption, fluorescence, surface plasmon phenomenon, etc. It is a sensor that detects a detection target substance by detecting a change.

ここで、センサ部20が触媒燃焼式センサや金属酸化物半導体式センサなどとして機能する場合は、必ずしもセンサ部20を封止部材17で封止する必要がないが、常温でも空気中の物質(ガス)が吸着したりすれば感度は落ちるので、封止部材17で封止する方が好ましい。
また、センサ部20が触媒燃焼式センサや金属酸化物半導体式センサなどとして機能する場合は、必ずしも隔壁部14を備える必要はないが、電気的なクロストークの防止や使用部周辺への熱拡散の防止などの観点から、隔壁部14を備えるのが好ましい。
なお、触媒燃焼式センサや金属酸化物半導体式センサなどは素子を高温で使用するため、小型にすると使用による電極劣化或いは触媒の剥離や亀裂などの発生が顕著である。したがって、これらを本発明のマトリックスセンサにすることで、センサとしての寿命を大幅に増加することができる。
Here, when the sensor unit 20 functions as a catalytic combustion type sensor, a metal oxide semiconductor type sensor, or the like, it is not always necessary to seal the sensor unit 20 with the sealing member 17, but substances in the air ( Since the sensitivity decreases if the gas is adsorbed, it is preferable to seal with the sealing member 17.
In addition, when the sensor unit 20 functions as a catalytic combustion type sensor, a metal oxide semiconductor type sensor, or the like, it is not always necessary to include the partition wall part 14, but it is possible to prevent electrical crosstalk and to diffuse heat around the use part. From the standpoint of prevention, it is preferable to provide the partition wall 14.
In addition, since a catalyst combustion type sensor, a metal oxide semiconductor type sensor, etc. use an element at high temperature, generation | occurrence | production of the electrode deterioration by a use or peeling of a catalyst, a crack, etc. will become remarkable if it makes it small. Therefore, by using these as the matrix sensor of the present invention, the lifetime as a sensor can be greatly increased.

そして、上記のようにセンサ部20の構成を適宜変更することによって、マトリックスセンサ10を、所望の検出対象物質を検出するためのセンサとして用いることができる。
また、マトリックスセンサ10は、検出可能な検出対象物質の種類が異なる複数種類のセンサ部20を有するものであっても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
Then, by appropriately changing the configuration of the sensor unit 20 as described above, the matrix sensor 10 can be used as a sensor for detecting a desired detection target substance.
Further, the matrix sensor 10 may include a plurality of types of sensor units 20 having different types of detectable substances to be detected.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第1の実施の形態において、試料が液体試料である場合には、各センサ部20を、リアクタやフローセルと組み合わせたり、マイクロ流路やマイクロリアクタ中の流路内に形成したりしても良い。
第2〜第4の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, when the sample is a liquid sample, each sensor unit 20 may be combined with a reactor or a flow cell, or may be formed in a micro channel or a channel in the micro reactor. good.
The same applies to the second to fourth embodiments.

また、第2の実施の形態において、マトリックスセンサ10Aは、検出濃度範囲が異なる5種類のセンサ部20を備えるものに限ることはなく、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えていれば良い。   Further, in the second embodiment, the matrix sensor 10A is not limited to the five sensor units 20 having different detection density ranges, and may include a plurality of types of sensor units 20 having different detection density ranges. It ’s fine.

また、第2の実施の形態において、センサ部20の検出濃度範囲の調整の仕方は、調整用透過膜19を用いるものに限ることはなく、マトリックスセンサ10Aが、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えることができるのであれば任意であり、例えば、透過膜15と電極12との間の距離を調整することによって、センサ部20の検出濃度範囲を調整するようにしても良い。この場合、透過膜15と電極12との間の距離が小さいほど、検出濃度範囲は低濃度側となり、透過膜15と電極12との間の距離が大きいほど、検出濃度範囲は高濃度側となる。
また、マトリックスセンサ10Aに、機能が異なる複数種類のセンサ部20を備えることによって、マトリックスセンサ10Aを、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えるものとしても良い。すなわち、例えば、マトリックスセンサ10Aに、電極式センサ(電極式の酵素センサ)として機能するセンサ部20と、固体電解質式センサとして機能するセンサ部20と、金属酸化物半導体式センサとして機能するセンサ部20と、水晶振動子式センサとして機能するセンサ部20と、などを備えることによって、マトリックスセンサ10Aを、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部20を備えるものとしても良い。
また、例えば、第1の実施の形態において、センサ部20の供給層23に対する試料の供給速度を変化させることによって、センサ部20の検出濃度範囲を調整することもできる。この場合、供給速度が速いほど、検出濃度範囲は低濃度側となり、供給速度が遅いほど、検出濃度範囲は高濃度側となる。
In the second embodiment, the method of adjusting the detection density range of the sensor unit 20 is not limited to the method using the adjustment permeable film 19, and the matrix sensor 10A has a plurality of types with different detection density ranges. It is optional as long as the sensor unit 20 can be provided. For example, the detection density range of the sensor unit 20 may be adjusted by adjusting the distance between the permeable membrane 15 and the electrode 12. In this case, the smaller the distance between the permeable membrane 15 and the electrode 12, the lower the detected concentration range, and the larger the distance between the permeable membrane 15 and the electrode 12, the higher the detected concentration range. Become.
Further, by providing the matrix sensor 10A with a plurality of types of sensor units 20 having different functions, the matrix sensor 10A may be provided with a plurality of types of sensor units 20 having different detection density ranges. That is, for example, the matrix sensor 10A includes a sensor unit 20 that functions as an electrode sensor (electrode type enzyme sensor), a sensor unit 20 that functions as a solid electrolyte sensor, and a sensor unit that functions as a metal oxide semiconductor sensor. 20 and the sensor unit 20 functioning as a crystal oscillator type sensor, the matrix sensor 10A may include a plurality of types of sensor units 20 having different detection density ranges.
Further, for example, in the first embodiment, the detection concentration range of the sensor unit 20 can be adjusted by changing the sample supply rate to the supply layer 23 of the sensor unit 20. In this case, the higher the supply speed, the lower the detection density range, and the lower the supply speed, the higher the detection density range.

また、第2の実施の形態において、最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20(最適なセンサ部20)の決定の仕方は、許容電流範囲と、検出データ取得部40により取得された複数種類のセンサ部20それぞれによる応答電流値と、を比較して決定するものに限ることはなく、検出対象物質の濃度を含む検出濃度範囲を有するセンサ部20を、最適なセンサ部20として決定することができるのであれば任意である。すなわち、例えば、検出対象物質の濃度が500ppmであり、検出濃度範囲が1ppm〜100ppmのセンサ部20(センサ部A)と、検出濃度範囲が20ppm〜1000ppmのセンサ部20(センサ部C)と、がある場合、最適なセンサ部20としてセンサ部Bを決定することができるのであれば任意である。
具体的には、例えば、センサ部A(検出濃度範囲が1ppm〜100ppm)、センサ部B(検出濃度範囲が10ppm〜200ppm)、センサ部C(検出濃度範囲が20ppm〜1000ppm)があり、センサ部Aの検出濃度範囲が最も低濃度側であり、センサ部Cの検出濃度範囲が最も高濃度側である場合、センサ部C→センサ部B→センサ部Aの順に最適なセンサ部20であるか否か判断して、最適なセンサ部20を決定するようにしても良い。より具体的には、例えば、センサ部Cの検出データに基づいて、センサ部Cが最適なセンサ部20であるか否か判断し、センサ部Cが最適なセンサ部20であると判断した場合に、最適なセンサ部20としてセンサ部Cを決定する。センサ部Cが最適なセンサ部20でないと判断した場合には、センサ部Bの検出データに基づいて、センサ部Bが最適なセンサ部20であるか否か判断し、センサ部Bが最適なセンサ部20であると判断した場合に、最適なセンサ部20としてセンサ部Bを決定する。センサ部Bが最適なセンサ部20でないと判断した場合には、センサ部Aの検出データに基づいて、センサ部Aが最適なセンサ部20であるか否か判断し、センサ部Aが最適なセンサ部20であると判断した場合に、最適なセンサ部20としてセンサ部Aを決定し、センサ部Aが最適なセンサ部20でないと判断した場合には、例えば、検出エラーを表示する等する。このようにして、最適なセンサ部20を決定するようにしても良い。なお、判断の順番は、センサ部C→センサ部B→センサ部Aの順に限ることはなく、例えば、センサ部A→センサ部B→センサ部Cの順であっても良い。
In the second embodiment, the method of determining the sensor unit 20 (optimum sensor unit 20) having the optimum detection density range is determined by the allowable current range and a plurality of types acquired by the detection data acquisition unit 40. The sensor unit 20 is not limited to the response current value determined by each of the sensor units 20, and the sensor unit 20 having the detection concentration range including the concentration of the detection target substance can be determined as the optimum sensor unit 20. It is optional if possible. That is, for example, the concentration of the detection target substance is 500 ppm, the sensor unit 20 (sensor unit A) having a detection concentration range of 1 ppm to 100 ppm, and the sensor unit 20 (sensor unit C) having a detection concentration range of 20 ppm to 1000 ppm, If there is, it is optional as long as the sensor unit B can be determined as the optimum sensor unit 20.
Specifically, for example, there are a sensor unit A (detection concentration range is 1 ppm to 100 ppm), a sensor unit B (detection concentration range is 10 ppm to 200 ppm), and a sensor unit C (detection concentration range is 20 ppm to 1000 ppm). If the detection density range of A is the lowest density side and the detection density range of the sensor part C is the highest density side, is the sensor unit 20 optimal in the order of sensor part C → sensor part B → sensor part A? It may be determined whether or not the optimum sensor unit 20 is determined. More specifically, for example, based on the detection data of the sensor unit C, it is determined whether or not the sensor unit C is the optimal sensor unit 20, and the sensor unit C is determined to be the optimal sensor unit 20 Furthermore, the sensor unit C is determined as the optimum sensor unit 20. When it is determined that the sensor unit C is not the optimal sensor unit 20, it is determined whether the sensor unit B is the optimal sensor unit 20 based on the detection data of the sensor unit B, and the sensor unit B is optimal. When it is determined that it is the sensor unit 20, the sensor unit B is determined as the optimum sensor unit 20. When it is determined that the sensor unit B is not the optimal sensor unit 20, it is determined whether the sensor unit A is the optimal sensor unit 20 based on the detection data of the sensor unit A, and the sensor unit A is the optimal sensor unit A. When it is determined that the sensor unit 20 is the sensor unit A, the sensor unit A is determined as the optimal sensor unit 20, and when it is determined that the sensor unit A is not the optimal sensor unit 20, for example, a detection error is displayed. . In this way, the optimal sensor unit 20 may be determined. The order of determination is not limited to the order of sensor unit C → sensor unit B → sensor unit A. For example, the order may be sensor unit A → sensor unit B → sensor unit C.

また、第2の実施の形態において、検出対象物質の濃度の範囲が予め分かっている場合等には、一のグループに所属する各種類のセンサ部20それぞれによる検出データに基づいて各種類のセンサ部20の中から最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20を決定する必要はない。すなわち、検出対象物質の濃度の範囲が予め分かっている場合等には、例えば、その検出対象物質の濃度の範囲を含む検出濃度範囲を有するセンサ部20を、最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20として決定しても良い。   Further, in the second embodiment, when the concentration range of the detection target substance is known in advance, each type of sensor is based on detection data from each type of sensor unit 20 belonging to one group. It is not necessary to determine the sensor unit 20 having the optimum detection density range from the unit 20. That is, when the concentration range of the detection target substance is known in advance, for example, the sensor unit 20 having the detection concentration range including the concentration range of the detection target substance is replaced with the sensor unit having the optimum detection concentration range. It may be determined as 20.

また、第2の実施の形態は、第3の実施の形態と組み合わせても良い。
具体的には、例えば、第2の実施の形態のマトリックスセンサ10Aを用いて、最適な検出濃度範囲を有する複数のセンサ部20それぞれによる検出データを取得し、その取得された検出データを用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出するようにしても良い。
この場合、検出対象物質の測定精度を高めることができる。
Further, the second embodiment may be combined with the third embodiment.
Specifically, for example, using the matrix sensor 10A of the second embodiment, detection data by each of the plurality of sensor units 20 having the optimum detection density range is acquired, and the acquired detection data is used. A predetermined statistical process may be performed, and the concentration of the detection target substance may be calculated based on the result of the predetermined statistical process.
In this case, the measurement accuracy of the detection target substance can be increased.

また、第2の実施の形態は、第4の実施の形態と組み合わせても良い。
具体的には、例えば、第2の実施の形態のマトリックスセンサ10Aに差分用センサ部20Cを設けて、最適な検出濃度範囲を有するセンサ部20による検出データと、差分用センサ部20Cによる検出データと、の差分を取り、その差分に基づいて、検出対象物質の濃度を算出するようにしても良い。
Further, the second embodiment may be combined with the fourth embodiment.
Specifically, for example, a difference sensor unit 20C is provided in the matrix sensor 10A of the second embodiment, and detection data by the sensor unit 20 having an optimum detection density range and detection data by the difference sensor unit 20C are provided. And the concentration of the detection target substance may be calculated based on the difference.

また、第2の実施の形態は、第3の実施の形態及び第4の実施の形態と組み合わせても良い。
具体的には、例えば、第2の実施の形態のマトリックスセンサ10Aに差分用センサ部20Cを設け、その差分用センサ部20Cが設けられたマトリックスセンサ10Aを用いて、最適な検出濃度範囲を有する複数のセンサ部20それぞれによる検出データを取得し、その取得された複数のセンサ部20それぞれによる検出データと、差分用センサ部20Cによる検出データと、の差分をそれぞれ取り、その差分を用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出するようにしても良い。
Further, the second embodiment may be combined with the third embodiment and the fourth embodiment.
Specifically, for example, a difference sensor unit 20C is provided in the matrix sensor 10A of the second embodiment, and the matrix sensor 10A provided with the difference sensor unit 20C has an optimum detection density range. The detection data by each of the plurality of sensor units 20 is acquired, and the difference between the acquired detection data by each of the plurality of sensor units 20 and the detection data by the difference sensor unit 20C is obtained, and predetermined using the difference The concentration of the detection target substance may be calculated based on the result of the predetermined statistical processing.

また、第3の実施の形態は、第4の実施の形態と組み合わせても良い。
具体的には、例えば、第4の実施の形態のマトリックスセンサ10Cを用いて、検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部20それぞれによる検出データを取得し、その取得された複数のセンサ部20それぞれによる検出データと、差分用センサ部20Cによる検出データと、の差分をそれぞれ取り、その差分を用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出するようにしても良い。
The third embodiment may be combined with the fourth embodiment.
Specifically, for example, using the matrix sensor 10C of the fourth embodiment, detection data from each of the plurality of sensor units 20 having the same detection density range is acquired, and the acquired plurality of sensor units 20 is acquired. The difference between each of the detection data and the detection data by the difference sensor unit 20C is taken, and predetermined statistical processing is performed using the difference, and the concentration of the detection target substance is determined based on the result of the predetermined statistical processing. May be calculated.

第1の実施の形態のセンサシステムの機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the sensor system of 1st Embodiment. 第1の実施の形態のセンサシステムを模式的に示す図である。It is a figure showing typically the sensor system of a 1st embodiment. 第1の実施の形態のマトリックスセンサの平面斜視図である。It is a top perspective view of the matrix sensor of a 1st embodiment. 第1の実施の形態のマトリックスセンサの分解図である。It is an exploded view of the matrix sensor of a 1st embodiment. 図3のV−V線における断面図である。It is sectional drawing in the VV line of FIG. 第1の実施の形態のマトリックスセンサが備える基板であって、電極が形成された基板の平面図である。It is a board | substrate with which the matrix sensor of 1st Embodiment is provided, Comprising: It is a top view of the board | substrate with which the electrode was formed. 第1の実施の形態のマトリックスセンサが有するセンサ部の特定の仕方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific method of the sensor part which the matrix sensor of 1st Embodiment has. 第1の実施の形態のセンサシステムが備える検出データ取得部の駆動回路を示す図である。It is a figure which shows the drive circuit of the detection data acquisition part with which the sensor system of 1st Embodiment is provided. 第1の実施の形態のマトリックスセンサが備える作用電極に接続されたアドレシング可能な能動素子を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the addressable active element connected to the working electrode with which the matrix sensor of 1st Embodiment is provided. 図9に示す能動素子の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the active element shown in FIG. 9. 図9に示す能動素子の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the active element shown in FIG. 9. 図9に示す能動素子の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the active element shown in FIG. 9. 第1の実施の形態のセンサシステムによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process regarding the measurement of the density | concentration of the detection target substance by the sensor system of 1st Embodiment. 第2の実施の形態のセンサシステムの機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the sensor system of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態のマトリックスセンサの平面斜視図である。It is a top perspective view of the matrix sensor of a 2nd embodiment. 第2の実施の形態のマトリックスセンサの分解図である。It is an exploded view of the matrix sensor of 2nd Embodiment. 図15のXVII−XVII線における断面図である。It is sectional drawing in the XVII-XVII line of FIG. 検出濃度範囲と、検出濃度範囲に対応する応答電流の範囲と、を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a detection density range and the range of the response current corresponding to a detection density range. 許容電流範囲の決定の仕方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to determine the allowable current range. 第2の実施の形態のセンサシステムによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process regarding the measurement of the density | concentration of the detection target substance by the sensor system of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態のセンサシステムの機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the sensor system of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態のセンサシステムによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process regarding the measurement of the density | concentration of the detection target substance by the sensor system of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態のセンサシステムの機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the sensor system of 4th Embodiment. 第4の実施の形態のマトリックスセンサの平面斜視図である。It is a top perspective view of the matrix sensor of a 4th embodiment. 図24のXXV−XXV線における断面図である。It is sectional drawing in the XXV-XXV line | wire of FIG. 第4の実施の形態のセンサシステムによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process regarding the measurement of the density | concentration of the detection target substance by the sensor system of 4th Embodiment. 実施例で作成したマトリックスセンサの分解図である。It is an exploded view of the matrix sensor created in the Example. 実施例で使用した測定装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the measuring apparatus used in the Example. 実施例で作成したマトリックスセンサが有するセンサ部を用いて行った、ホルムアルデヒドガスを供給したときのセンサ部の応答を観察するための実験の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result of the experiment for observing the response of the sensor part when the formaldehyde gas was supplied performed using the sensor part which the matrix sensor produced in the Example has. 実施例で作成したマトリックスセンサが有するセンサ部(検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部)を用いて行った、検出濃度範囲が異なる複数種類のセンサ部を備えることによる効果を実証するための実験の実験結果を示す図である。Experiment for demonstrating the effect of having a plurality of types of sensor units with different detection density ranges, using the sensor unit (a plurality of types of sensor units with different detection density ranges) included in the matrix sensor created in the example It is a figure which shows the experimental result of. 実施例で作成したマトリックスセンサが有するセンサ部(検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部)を用いて行った、検出データの平均値を求めることによる効果を実証するための実験の実験結果を示す図である。The experimental result of the experiment for demonstrating the effect by calculating | requiring the average value of detection data performed using the sensor part (several sensor part with the same detection density range) which the matrix sensor created in the Example has is shown. FIG. 実施例で作成したマトリックスセンサが有するセンサ部と差分用センサ部とを用いて行った、検出データの差分を取ることによる効果を実証するための実験の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result of the experiment for demonstrating the effect by taking the difference of detection data performed using the sensor part and the sensor part for difference which the matrix sensor produced in the Example has. マトリックスセンサが備える基板であって、電極が形成された基板の平面図の変形例である。It is a modification of the top view of the board | substrate with which a matrix sensor is provided, Comprising: The electrode was formed. センサシステムが備える検出データ取得部の駆動回路を示す図の変形例である。It is a modification of the figure which shows the drive circuit of the detection data acquisition part with which a sensor system is provided. センサシステムによる検出対象物質の濃度の測定に関する処理の変形例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the modification of the process regarding the measurement of the density | concentration of the detection target substance by a sensor system.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B,1C センサシステム
10,10A,10C マトリックスセンサ
11 基板
12 電極(検出素子)
13 多孔体
13a 細孔
14 隔壁部
17 封止部材
20 センサ部
20C 差分用センサ部
30 封止除去部(除去手段)
40 検出データ取得部(取得手段)
40C 検出データ取得部(取得手段、差分用取得手段)
51 CPU(判断手段、指定手段、算出手段)
531,531C 劣化判断プログラム(判断手段)
532,532A,532B,532C センサ部指定プログラム(指定手段)
535,535A,535B,532C 濃度算出プログラム(算出手段)
E 酵素(反応物質(生体物質))
1, 1A, 1B, 1C Sensor system 10, 10A, 10C Matrix sensor 11 Substrate 12 Electrode (detection element)
13 Porous body 13a Pore 14 Partition part 17 Sealing member 20 Sensor part 20C Difference sensor part 30 Seal removing part (removing means)
40 Detection data acquisition unit (acquisition means)
40C detection data acquisition unit (acquisition means, difference acquisition means)
51 CPU (determination means, designation means, calculation means)
531, 531C Deterioration judgment program (determination means)
532, 532A, 532B, 532C Sensor unit designation program (designation means)
535, 535A, 535B, 532C Concentration calculation program (calculation means)
E Enzyme (reactive substance (biological substance))

Claims (2)

基板と、前記基板上に、2次元又は3次元マトリックス状に配置された複数のセンサ部と、前記基板上に配置され、前記センサ部同士を隔てる隔壁部と、を有するマトリックスセンサと、
検出濃度範囲が同一である複数のセンサ部それぞれによる検出データを用いて所定の統計処理を行い、その所定の統計処理の結果に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する算出手段と、
を備え、
前記センサ部は、前記基板上に配置された検出素子と、前記検出素子上に配置され、少なくとも前記基板に対して略垂直方向に貫通する細孔を有する多孔体と、前記多孔体の細孔の内部に担持され、検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を有し、前記検出素子により前記反応に伴う所定の変化を検出し、
前記多孔体は、前記検出素子と独立して形成された膜状のシリカ系メソ多孔体であることを特徴とするセンサシステム。
A matrix sensor having a substrate, a plurality of sensor units arranged in a two-dimensional or three-dimensional matrix on the substrate, and a partition unit arranged on the substrate and separating the sensor units;
A calculation unit that performs predetermined statistical processing using detection data from each of the plurality of sensor units having the same detection concentration range, and calculates the concentration of the detection target substance based on a result of the predetermined statistical processing;
With
The sensor unit includes a detection element disposed on the substrate, a porous body disposed on the detection element and having at least a pore penetrating in a direction substantially perpendicular to the substrate, and a pore of the porous body And a reactive substance that selectively reacts with a substance to be detected , and detects a predetermined change accompanying the reaction by the detection element ,
The sensor system according to claim 1, wherein the porous body is a membranous silica-based mesoporous body formed independently of the detection element .
前記複数のセンサ部のうちの、所定のセンサ部を指定する指定手段と、
前記指定手段により指定されたセンサ部による検出データを取得する取得手段と、
を備え、
前記検出素子は、電極であり、
前記反応物質は、生体物質であることを特徴とする請求項1に記載のセンサシステム。
A designating unit for designating a predetermined sensor unit among the plurality of sensor units;
Obtaining means for obtaining detection data by the sensor unit designated by the designation means;
With
The detection element is an electrode;
The sensor system according to claim 1, wherein the reactive substance is a biological substance.
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