JPH10340758A

JPH10340758A - コネクタおよびセンサ装置

Info

Publication number: JPH10340758A
Application number: JP9147625A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shirakawa; 洋白川; Toshiaki Endo; 利明遠藤
Original assignee: S II R KK; Nok Corp
Current assignee: S II R KK; Nok Corp
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】信頼性の高い測定結果を安定して得られるセ
ンサ装置を提供する。【解決手段】センサモジュール１００を本体モジュー
ルのコネクタ部２００に装着するときに、例えば、ユー
ザが、挿入ボタン２０３を押圧した後に、開口部２００
ｂを介して、コネクタ挿入部を中空部内に挿入する。こ
のとき、コネクタ挿入部の挿入経路には測定電流供給電
極２０１，２０２は位置せず、センサモジュールの端子
と測定電流供給電極２０１，２０２とは接触しない。そ
のため、センサモジュール装着時に、測定電流供給電極
２０１，２０２が磨耗することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コネクタおよびバ
イオセンサなどのセンサ装置に関し、特に、センサモジ
ュールと本体モジュールとの接続構造に特徴を有するセ
ンサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、血液などの生体試料中の特定成
分を、試料液の希釈などの操作を行うことなく、高精度
に定量するバイオセンサが知られている。このバイオセ
ンサは、センサモージュルのコネクタ挿入部を、本体モ
ジュールのコネクタ内に着脱可能に装着する構成をして
いる。

【０００３】センサモジュールは、電極および反応層を
備え、この反応層に試料液を滴下すると、試料液に反応
層中の酵素および電子受容体が溶解して試料液中の基質
との間で酵素反応が進行し、電子受容体が還元される。
ここで、反応層とは、酸化還元酵素と電子受容体の混合
物層をいう。そして、還元された電子受容体が電極上で
電気化学的に酸化され、このとき得られた酸化電流が電
極を介して本体モジュールに出力される。本体モジュー
ルでは、この酸化電流値から、試料液中の基質濃度を求
める。

【０００４】図７は、従来のバイオセンサにおいてセン
サモジュールのコネクタ挿入部を、本体モジュールのコ
ネクタ内に装着したときの断面構成図である。図７に示
すように、このバイオセンサでは、センサモジュール１
０の基板３のコネクタ挿入部８を、開口部２１から本体
モジュール３０のコネクタ部２０内に挿入する。このと
き、コネクタ挿入部８は、コネクタ部２０内に設けられ
たコネクタピン５を弾性力に抗して押し上げ、装着状態
で、コネクタ挿入部８に設けられたカーボン電極とコネ
クタピン５とを当接させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のバイオセンサでは、コネクタ挿入部８をコネク
タ部２０内に装着する過程で、コネクタ挿入部８のカー
ボン電極とコネクタピン５とが擦れることから、摩擦に
よってカーボン電極が剥がれることがある。また、カー
ボン電極の屑がコネクタピン５に付着したり、コネクタ
部２０内に堆積したりすることがある。このようなカー
ボン電極の屑や堆積は、カーボン電極とコネクタピン５
との接触不良を引き起こす。さらには、コネクタ部２０
へのコネクタ挿入部８の装着を繰り返した結果、コネク
タピン５の接触部分が磨耗し、電気的な接触状態が不安
定になる。

【０００６】このように、コネクタ挿入部８のカーボン
電極とコネクタピン５との接触状態が悪化すると、所望
の接触抵抗を安定して得られなくなり、バイオセンサの
測定値の信頼性が低下するという問題もある。図８は、
コネクタ挿入部８のコネクタ部２０への着脱回数と、カ
ーボン電極からの一定の出力電流を本体モジュール３０
において検出したときの検出電流との関係を示す図であ
る。図８に示すように、従来のセンサ装置では、コネク
タ挿入部８のコネクタ部２０への着脱回数が増えると、
カーボン電極からの出力電流が一定であるにも係わら
ず、本体モジュール３０における検出電流は低下してし
まう。

【０００７】本発明は、上述した従来技術に鑑みてなさ
れ、信頼性の高い測定結果を安定して得られるコネクタ
およびセンサ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の
コネクタは、第１の端子（１０７ａ，１０７ｂ）を備え
た第１のモジュール（１００）と、第２の端子（２０
１，２０２）を備えた第２のモジュール（１９９）とを
着脱自在に電気的に接続するコネクタであって、前記第
２のモジュールは、中空部（２００ａ）に通じる開口部
（２００ｂ）と、前記中空部内に設けられた前記第２の
端子（２０１，２０２）と、前記開口部を介して挿入さ
れた前記第１のモジュールを、前記第１の端子が前記２
の端子に接触するように、押圧する押圧手段（３０４）
と、前記押圧手段の押圧力を発生する弾性部材（２０
５）とを有する。

【０００９】また、本発明のセンサ装置は、本体モジュ
ール（１９９）と前記本体モジュールに着脱自在なセン
サモジュール（１００）とを備えたセンサ装置であっ
て、前記センサモジュールは、第１の測定電流供給電極
（１０１）と、第２の測定電流供給電極（１０４）と、
前記第１の測定電流供給電極および前記第２の測定電流
供給電極の双方と接触する反応層（１０６）と、前記第
１の測定電流供給電極と電気的に接続された第１の端子
（１０７ａ）と、前記第２の測定電流供給電極と電気的
に接続された第２の端子（１０７ｂ）とを備えたコネク
タ挿入部（１０８）とを有し、前記本体モジュールは、
中空部（２００ａ）に通じる開口部（２００ｂ）と、前
記中空部内に設けられた第１の端子（２０１）および第
２の端子（２０２）と、前記開口部を介して挿入された
前記コネクタ挿入部を、前記第１の端子および前記第２
の端子が、それぞれ前記第１の測定電流供給電極および
前記第２の測定電流供給電極に接触するように、押圧す
る押圧手段（３０４）と、前記押圧手段の押圧力を発生
する弾性部材（２０５）と、前記第１の端子からの前記
測定電流に応じた測定結果を生成する測定結果生成手段
（２０６）とを有する。

【００１０】本発明のセンサ装置では、センサモジュー
ルを本体モジュールに装着するときに、例えば、ユーザ
が、押圧手段を押圧力に抗して移動した後に、開口部を
介して、センサモジュールのコネクタ挿入部を中空部内
に挿入する。このとき、コネクタ挿入部の挿入経路には
第１の端子および第２の端子は位置せず、第１の端子お
よび第２の端子と、第１の測定電流供給電極および第２
の測定電流供給電極とは接触しない。そのため、センサ
モジュール装着時に、第１の測定電流供給電極および第
２の測定電流供給電極が磨耗することはない。次に、ユ
ーザは、押圧手段を解除し、押圧手段によって、コネク
タ挿入部が押圧され、第１の端子および第２の端子と第
１の測定電流供給電極および第２の測定電流供給電極と
がそれぞれ接触する。そして、第１の端子を介して、第
１の測定電流供給電極から測定電流が測定結果生成手段
に出力され、測定結果が生成される。

【００１１】また、本発明のセンサ装置は、好ましく
は、前記中空部内には、前記開口部と対向する位置に、
前記コネクタ挿入部を位置決する位置決め手段（２００
ｃ）が設けられている。

【００１２】さらに、本発明のセンサ装置は、好ましく
は、前記押圧手段における前記コネクタ挿入部を押圧す
る押圧面は、粘着性部材を用いて構成されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
バイオセンサについて説明する。図１は、本実施形態の
バイオセンサ１のシステム構成図である。先ず、バイオ
センサ１の全体構成について説明する。図１に示すよう
に、バイオセンサ１は、センサモジュール１００と本体
モジュール１９９とで構成される。

【００１４】センサモジュールセンサモジュール１００は、基板１０３上の所定領域に
絶縁膜１０５が形成してある。基板１０３の上には、端
子部分１０７ａ，１０７ｂがコネクタ挿入部１０８内に
位置するように、所定のパターンでカーボン電極１０
１，１０４が形成してある。また、絶縁膜１０５が形成
された領域において、カーボン電極１０１，１０４のい
ずれか一方あるいは双方に跨がるように反応層１０６が
塗布してある。

【００１５】反応層１０６は、例えば、酸化還元酵素と
してグルコースオキシダーゼ１００ｍｇと、電子受容体
としてフェリシアン化カリウム１５０ｍｇをイオン交換
水１ｍリットルに溶解した液を所定量電極上に滴下し、
乾燥して作製される。測定時に、反応層１０６に試料液
を滴下すると、試料液に酵素および電子受容体が溶解し
て試料液中の基質との間で酵素反応が進行し、電子受容
体が還元される。還元された電子受容体はカーボン電極
で電気化学的に酸化され、このとき得られた酸化電流
が、端子部分１０７ａを介してコネクタピン２０１に出
力される。

【００１６】コネクタ挿入部１０８内には、基板１０３
上に端子部分１０７ａ，１０７ｂが印刷してある。尚、
センサモジュール１００は、例えば、使い捨てであり、
一度の測定でのみ使用される。

【００１７】本体モジュール本体モジュール１９９は、コネクタ部２００、本体回路
部２０６および電源回路（図示せず）を有する。コネク
タ部２００は、コネクタピン２０１および２０２を有す
る。コネクタピン２０１の一端は、センサモジュール１
００のコネクタ挿入部１０８がコネクタ部２００に装着
された状態で、センサモジュール１００の端子部分１０
７ａと電気的に接続される。コネクタピン２０１の他端
は、本体回路部２０６と電気的に接続してある。

【００１８】コネクタピン２０２は、センサモジュール
１００のコネクタ挿入部１０８がコネクタ部２００に装
着された状態で、センサモジュール１００の端子部分１
０７ｂと電気的に接続される。また、コネクタピン２０
２の他端は、接地してある。

【００１９】本体回路部２０６は、電流電圧変換回路２
０８、増幅回路２０９、演算部２１０および表示部２１
１を有し、測定時に、センサモジュール１００のコネク
タ挿入部１０８がコネクタ部２００に装着された状態
で、コネクタピン２０１を介して酸化電流ＣＵＲを入力
する。本体回路部２０６では、酸化電流ＣＵＲを、電流
電圧変換回路２０８において電流／電圧変換し、この電
圧を増幅した後に、演算部２１０に出力する。演算部２
１０では、この電圧を基に所定の演算を行い、測定結果
を生成する。測定結果は、表示部２１１に表示される。

【００２０】図１に示すバイオセンサ１を全体的な動作
について説明する。先ず、ユーザが手などでコネクタ挿
入部１０８をコネクタ部２００に挿入し、センサモジュ
ール１００を本体モジュール１９９に装着する。次に、
センサモジュール１００の反応層１０６に試料液を落と
す。これによって、前述したように、電子受容体がカー
ボン電極上で酸化され、酸化電流が発生する。そして、
カーボン電極において発生した酸化電流ＣＵＲが、端子
部分１０７ａおよびコネクタピン２０１を介して、本体
回路部２０６に供給され、測定処理が行われる。そし
て、測定結果が、表示部２１１に表示される。

【００２１】以下、コネクタ挿入部１０８およびコネク
タ部２００の構造について説明する。図２はコネクタ挿
入部１０８をコネクタ部２００に装着した状態での概略
断面図、図３は図２に示す矢印Ａから見た正面図、図４
は図３に示す断面線Ｂ−Ｂにおける断面図である。図２
および図４に示すように、コネクタ部２００の内部に
は、中空部２００ａが形成され、この中空部２００ａの
図中下方に、一端が中空部２００ａの下面に固定された
バネ２０５が設けられている。コネクタ部２００は、例
えば、ＰＯＭ(Polyoxymethylene)樹脂などを用いて構成
されている。

【００２２】バネ２０５の他端には、ステージ３０４が
固定されている。ステージ３０４の図中上面の基板１０
３の挿入側には、摩擦部材２５２が貼着されている。摩
擦部材２５２は、例えば、粘着性のあるシリコンゴムな
どを用いて構成され、コネクタ挿入部１０８をコネクタ
部２００に装着した状態で、コネクタ挿入部１０８が簡
単に引き抜かれたり、あるいは、基板１０３に外力が加
わって、コネクタ挿入部１０８が動くことを抑制してい
る。その結果、コネクタ挿入部１０８をコネクタ部２０
０に装着した状態で、コネクタピン２０１，２０２が動
いて端子部分１０７ａ，１０７ｂとの間に摩擦が発生す
ることを抑制でき、コネクタピン２０１，２０２の磨耗
を抑えることができる。

【００２３】ステージ３０４の図中上方には、コネクタ
ピン２０１，２０２が固定して配設されている。摩擦部
材２５２の上方に位置するコネクタピン２０１，２０２
の先端部付近は、ステージ３０４側に突き出た突出部を
持つように「く」の字型に曲げられている。コネクタピ
ン２０１，２０２は、リン青銅などで金メッキされてい
る。コネクタピン２０１，２０２の図中上方には、ステ
ージ３０４と一体化された挿入ボタン２０３が設けられ
ている。ここで、ステージ３０４および挿入ボタン２０
３は、慴動抵抗を小さくするために、ＡＢＳ(Acrylonit
rile Butadiene Styrene) 樹脂などを用いて構成されて
いる。

【００２４】コネクタ部２００には、ステージ３０４付
近に、開口部２００ｂが形成されており、ユーザによっ
て挿入ボタン２０３が押下されたときに、開口部２００
ｂの図中下方に摩擦部材２５２が位置し、開口部２００
ｂが中空部２００ａに通じるようになっている。この状
態で、摩擦部材２５２とコネクタピン２０１，２０２と
の間にスペースが生じ、開口部２００ｂを介して、当該
スペースに、センサモジュール１００の基板１０３のコ
ネクタ挿入部１０８が挿入可能になっている。中空部２
００ａ内の開口部２００ｂに対向する位置には、挿入さ
れた基板１０３のコネクタ挿入部１０８を位置決めする
位置決め部材２００ｃが設けられている。ここで、摩擦
部材２５２と位置決め部材２００ｃとは、図中上下方向
に重なり合わないように配置されている。さらに、開口
部２００ｂの外側下方には、ガイド２５０が設けられて
いる。ガイド２５０は、基板１０３が開口部２００ｂに
斜めに挿入されることを防止するためのもので、センサ
モジュール１００と同じ幅を有している。

【００２５】以下、センサモジュール１００のコネクタ
挿入部１０８を、本体モジュール１９９のコネクタ部２
００に装着するときの動作を説明する。先ず、センサモ
ジュール１００を装着前は、図５（Ａ）に示すように、
ステージ３０４は、バネ２０５の弾性力によって上方に
位置し、摩擦部材２５２によって開口部２００ｂが閉ざ
されている。このとき、コネクタピン２０１，２０２の
突出部と摩擦部材２５２との間には所定の隙間がある。
この状態では、ユーザは、基板１０３のコネクタ挿入部
１０８を、コネクタ部２００内に装着することはできな
い。

【００２６】ユーザは、コネクタ挿入部１０８をコネク
タ部２００に装着するとき、指などで挿入ボタン２０３
を押下する。これによって、図５（Ｂ）に示すように、
ステージ３０４が図中下方に移動し、摩擦部材２５２が
開口部２００ｂの図中下方に位置し、開口部２００ｂが
中空部２００ａに通じる。その結果、中空部２００ａ内
の開口部２００ｂに対向する位置で、摩擦部材２５２と
コネクタピン２０１，２０２との間にスペースができ
る。ユーザは、基板１０３を手などで持ち、基板１０３
のコネクタ挿入部１０８を、開口部２００ｂを介して、
上記スペースに、コネクタ挿入部１０８の先端が位置決
め部材２００ｃに当接する位置まで挿入する。このと
き、コネクタピン２０１，２０２と端子部分１０７ａ，
１０７ｂとは、これらは接触しない程度に離れて対向し
て位置する。

【００２７】コネクタ挿入部１０８をコネクタ部２００
内に挿入すると、次に、ユーザは、挿入ボタン２０３の
押下を解除する。これによって、バネ２０５に付勢され
てステージ３０４が上昇し、コネクタ挿入部１０８が摩
擦部材２５２によって図中上方に押圧される。コネクタ
挿入部１０８は摩擦部材２５２によって押圧されると、
図中上方に僅かに移動し、コネクタピン２０１の突出部
２０１ａと端子部分１０７ａ、および、コネクタピン２
０２の突出部と端子部分１０７ｂとがそれぞれ一点で接
触する。当該接触時の接触荷重は、例えば、１００〜２
００ｇ／ピンになるように調整されている。これは、接
触荷重が２００ｇ／ピンを超えるとセンサモジュール１
００が変形する恐れがあり、接触荷重が１００ｇ／ピン
より小さいと電流がばらつくためである。上述した過程
で、コネクタピン２０１，２０２と端子部分１０７ａ，
１０７ｂとの間には摩擦は殆ど発生せず、コネクタピン
２０１，２０２が磨耗して屑が出たり、削れて変形する
ことは殆どない。

【００２８】以上説明したように、バイオセンサ１によ
れば、センサモジュール１００が本体モジュール１９９
に挿着されるときに、コネクタピン２０１，２０２と端
子部分１０７ａ，１０７ｂとの間に摩擦が発生すること
を効果的に回避できる。そのため、コネクタピン２０
１，２０２の磨耗が殆ど無くなり、屑の発生が少なくな
り、コネクタピン２０１，２０２の形状も略一定に保た
れる。その結果、コネクタピン２０１，２０２と端子部
分１０７ａ，１０７ｂとの間の接触抵抗が安定し、コネ
クタピン２０１，２０２からの酸化電流が、本体モジュ
ール１９９において安定して高精度に測定される。従っ
て、バイオセンサ１の信頼性が向上する。

【００２９】図６は、バイオセンサ１における、コネク
タ挿入部のコネクタ部への着脱回数と、カーボン電極か
らの一定の出力電流を本体モジュールにおいて検出した
ときの検出電流との関係を示す図である。図６に示すよ
うに、バイオセンサ１では、コネクタ挿入部１０８のコ
ネクタ部２００への着脱回数が増えても、本体モジュー
ル１９９における、センサモジュール１００からの酸化
電流の測定結果は安定している。具体的には、従来のバ
イオセンサにおいて１０００回の着脱動作によって生じ
ていた測定出力の低下が、バイオセンサ１では、２万回
の着脱動作を行っても現れなかった。

【００３０】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。本発明は、例えば、上述した図２に示すコネクタ部
２００に、コネクタピン２０１，２０２をステージ３０
４に向かって押圧するバネを設けてもよい。このとき、
開口部２００ｂを介してコネクタ部２００を中空部２０
０ａ内に挿入したときに、コネクタ挿入部１０８の端子
部分１０７ａ，１０７ｂとコネクタピン２０１，２０２
とが接触しない位置に、コネクタピン２０１，２０２を
位置させることが好ましい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコネクタ
およびセンサ装置によれば、信頼性の高い測定結果を安
定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態のバイオセンサのシ
ステム構成図である。

【図２】図２は、コネクタ挿入部をコネクタ部に装着し
たときの概略断面図である。

【図３】図３は、図２に示す矢印Ａから見たときのコネ
クタ部の正面図である。

【図４】図４は、図３に示す断面線Ｂ−Ｂにおける断面
図である。

【図５】図５（Ａ）は挿入ボタンを押下していない状態
のコネクタ部の断面図、図５（Ｂ）は挿入ボタンを押下
した状態のコネクタ部の断面図である。

【図６】図６は、本実施形態のバイオセンサにおける、
コネクタ挿入部のコネクタ部への着脱回数と、カーボン
電極からの一定の出力電流を本体モジュールにおいて検
出したときの検出電流との関係を示す図である。

【図７】図７は、従来のバイオセンサにおけるコネクタ
挿入部をコネクタ部に装着したときの概略断面図であ
る。

【図８】図８は、従来のバイオセンサにおける、コネク
タ挿入部のコネクタ部への着脱回数と、カーボン電極か
らの一定の出力電流を本体モジュールにおいて検出した
ときの検出電流との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…バイオセンサ、１００…センサモジュール、１０６
…反応層、１０７ａ，１０７ｂ…端子部分、１９９…本
体モジュール、２００…コネクタ部、２００ａ…中空
部、２００ｂ…開口部、２００ｃ…位置決め部材、２０
１，２０２…コネクタピン、２０１ａ…コネクタピンの
突出部、２０５…バネ、２０６…本体回路部、２０７…
電源、２０８…電流電圧変換回路、２０９…増幅回路、
２１０…演算部、２１１…表示部、２５０…ガイド、２
５２…摩擦部材、３０４…ステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の端子（１０７ａ，１０７ｂ）を備え
た第１のモジュール（１００）と、第２の端子（２０
１，２０２）を備えた第２のモジュール（１９９）とを
着脱自在に電気的に接続するコネクタにおいて、前記第２のモジュールは、中空部（２００ａ）に通じる開口部（２００ｂ）と、前記中空部内に設けられた前記第２の端子（２０１，２
０２）と、前記開口部を介して挿入された前記第１のモジュール
を、前記第１の端子が前記２の端子に接触するように、
押圧する押圧手段（３０４）と、前記押圧手段の押圧力を発生する弾性部材（２０５）と
を有するコネクタ。
【請求項２】前記中空部内には、前記開口部と対向する
位置に、前記第１のモジュールを位置決する位置決め手
段（２００ｃ）が設けられている請求項１に記載のコネ
クタ。
【請求項３】前記押圧手段における前記コネクタ挿入部
を押圧する押圧面は、粘着性部材を用いて構成されてい
る請求項１または請求項２に記載のコネクタ。
【請求項４】本体モジュール（１９９）と前記本体モジ
ュールに着脱自在なセンサモジュール（１００）とを備
えたセンサ装置において、前記センサモジュールは、第１の測定電流供給電極（１０１）と、第２の測定電流供給電極（１０４）と、前記第１の測定電流供給電極および前記第２の測定電流
供給電極の双方と接触する反応層（１０６）と、前記第１の測定電流供給電極と電気的に接続された第１
の端子（１０７ａ）と、前記第２の測定電流供給電極と
電気的に接続された第２の端子（１０７ｂ）とを備えた
コネクタ挿入部（１０８）とを有し、前記本体モジュールは、中空部（２００ａ）に通じる開口部（２００ｂ）と、前記中空部内に設けられた第１の端子（２０１）および
第２の端子（２０２）と、前記開口部を介して挿入された前記コネクタ挿入部を、
前記第１の端子および前記第２の端子が、それぞれ前記
第１の測定電流供給電極および前記第２の測定電流供給
電極に接触するように、押圧する押圧手段（３０４）
と、前記押圧手段の押圧力を発生する弾性部材（２０５）
と、前記第１の端子からの前記測定電流に応じた測定結果を
生成する測定結果生成手段（２０６）とを有するセンサ
装置。
【請求項５】前記中空部内には、前記開口部と対向する
位置に、前記コネクタ挿入部を位置決する位置決め手段
（２００ｃ）が設けられている請求項４に記載のセンサ
装置。
【請求項６】前記押圧手段における前記コネクタ挿入部
を押圧する押圧面は、粘着性部材を用いて構成されてい
る請求項４または請求項５に記載のセンサ装置。