WO2003062812A1 - Analyzer having temperature sensor - Google Patents

Description

明 細 書 検出部を備えた分析装置 技術分野

本発明は、 ノィォセンサなどの分析用具を装着して使用し、 この分析用具から 出力される演算用の情報に基づレヽて、試料の分析を行うための分析装置に関する。 背景技術

試料中の特定成分、 たとえば血液中のグルコースの濃度を測定する一般的な方 法としては、 酸化還元酵素を触媒とする酸化還元反応を利用したものがある。 そ の一方で、 自宅や出先などで簡易に血糖値の測定が行えるように、 手のひらに収 まるようなサイズの簡易血糖値測定装置が汎用されている。 この簡易血糖値測定 装置では、 たとえば 素反応場を樹共するとともに使い捨てとして構成されたバ ィォセンサを装着した上で、 このバイォセンサに血液を供給することにより血糖 値の測定が行われる （たとえば日本国特公平 8 - 10208号公報） 。

バイォセンサでは、 酵素反応場にぉレ、て血液中のグルコース濃度に応じた量の 還元体 （あるいは酸化体） が生成される。 このとき、 酵素反応場に対して電極を 介して を印加すれば、 還元体 （あるいは酸化体） と電極との間で電子授受が 行われる。 その電子授受量は、 酸化電流 (あるいは還元電流）として簡易血糖値測 定装置において測定され、 そのときの電流値に基づいて血糖値が演算される。 酵素反応における反応速度は、 依存性が比較的に大きいため、 還元体 （酸 化体） の生成量は、 血液中のグルコース濃度のみならず、 反応？ による影響を 受け易い。 そのため、 簡易血糖値測定装置としては、 に対する補正を行った 上で、 最終的な測定結果を算出するように構成されたものもある。 この：^の温 度測定は、 たとえば血糖値測定装置内に組み込んだ センサにおいて、 血糖値 濃度測定装置の内部 を測定することにより行われる。 一方、 補正は、 パ ィォセンサに対して センサを組み込んでおき、 ノ ィォセンサからの 情報 を血糖値測定装置に取り込むことにより行うこともできる。 しかしながら、 血糖値測定装置内の を測定する方法は、 バイオセンサの温 度 （反応温度） を測定しているわけではないので、 必ずしも反応温度を反映して いるとはいえない。 一方、 ノィォセンサに センサを設ける方法では、 バイオ センサの温度を適切に把握できる反面、 個々のバイオセンサ毎に温度センサを設 ける必要があり、 バイオセンサが高価なものとなってしまう。 したがって、 バイ ォセンサを使い捨てとして構成する：^には、 ノィォセンサに SJtセンサを設け ることは実用的でない。 そればかり力、 ノィォセンサばかりでなく、 簡易血糖値 測定装置の構成を変更する必要が生じる。 たとえば、 簡易血糖ィ直測定装置には、 バイオセンサからの温度情報を取り込むための入力部を設ける必要が生じる。 発明の開示

本発明は、 ノィォセンサなどの分析用具の を、 分析用具の構成を変更する ことなく適切に測定し、 反応 の影響を適切に考慮した濃度演算を行えるよう にすることを目的としている。

本発明により提供される分析装置は、 演算用の情報を出力可能な分析用具を装 着するための装着部と、 上記演算用の情報に基づいて、 試料を分析するための演 算を行う演算部と、 情報を出力する 検出部と、 を備えた分析装置であつ て、 上記 ¾検出部が上記装着部に配置されたものである。

本発明の分析装置は、 情報に基づいて、 演算部での演算結果を補正する温 度補正部をさらに備えたものとして構成するのが好ましレ、。

検出部は、 たとえば翻虫型の センサを有している。 この:！^、 たとえ ば 検出部は、 センサに接触し、 カゝっ分析用具に翻虫させるための翻虫面 を有する 云導部を備えたものとして構成するのが好ましい。

云導部は、たとえば f i云導率が 0· lOcalバ。 C'cm' sec)よりも大きな材料により 形成される。好ましくは、 云導部は、謝云導率が 0. 15cal/ (°C-cm-sec)よりも大 きな材料により形成される。 謝云導部は、 たとえば鉄、 銅、 アルミニウム、 これ らのうちの少なくとも 1種を主成分とする合金、 あるいはセラミックにより形成 するのが好ましい。

繳虫型の センサおよび謝云導部は、 樹脂パッケージにより封止された状態 で装着部に配置してもよい。 一方、 機虫型の センサは、 装着部に対して分析 用具を装着したときに、 分析用具に直接翻虫するように配置してもよい。

検出部は、 非接触型の センサを備えたものとして構成することもでき る。

本発明の分析装置に対しては、 分析用具として試薬部を備えたもの、 使い捨て として構成されたものを使用することができる。 試薬部は、 たとえば ¾1素を含ん でいる。 酵素としては、 たとえばグルコースの酸化反応に対する触媒作用を有す るものが使用される。 このような分析用具を用いる 、 検出部は、 装着部 に対して分析用具を装着したときに、 試薬部の直下領域、 直上領域、 またはそれ らの近傍領域に位置するように配置するのが好ましレ、。

装着部は、 分析用具の端部が挿入される挿入部と、 分析用具を載置するための テーブル部と、 を備えたものとして構成するのが好ましい。 この場合、 検出 都は、 テーブル部に配置するのが好ましい。 テーブル部は、 たとえば分析装置の 側方に突出するようにして形成される。

装着部には、 テーブル部に対して分析用具を押し付けるための押圧部を配置す るのが好ましレヽ。 分析用具として、 上記演算用の情報を出力するための出力部を 備えたものを使用する ^には、押圧部は、分析用具の装着時に出力部に纖虫し、 力 Q演算用の情報を分析装置に入力させるための機能を有するものとして構成す るのが好ましい。 この 、 押圧部は、 たとえば導体により形成された板パネと して構成される。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の第 1の実施の形態に係る分析装置にバイオセンサを装着した 状態を示す全体平面図である。

図 2は、 図 1に示した分析装置の概略構成を示すプロック図である。

図 3は、 バイォセンサの一例を示す全体斜視図である。

図 4は、 図 3に示したバイオセンサの分解斜視図である。

図 5は、 図 1の V— V線に沿う断面図である。

図 6は、 補正係数の一覧表の一例を示した表である。 図 7は、 本発明の第 2の実施の形態に係る分析装置にバイォセンサを装着した 状態を示す要部断面図であって、 図 1の V— V線に沿う断面に相当するものであ る。 '

図 8は、 本発明の第 3の実施の形態に係る分析装置にバイォセンサを装着した 状態を示す要部断面図であって、 図 1の V— V線に沿う断面に相当するものであ る。

図 9は、 本発明の第 4の実施の形態に係る分析装置にバイオセンサを装着した 状態を示す要部断面図であって、 図 1め V— V線に沿う断面に相当するものであ る。 発明を実施するための最良の形態

本発明を実施するための最良の形態について、 図面を参照して具体的に説明す る。

まず、 図 1ないし図 6を参照し、 本発明の第 1の実施の形態を説明する。 図 1およぴ図 2に示したように、 分析装置 XIは、 装着部 10に対してバイオセン サ 2を装着し、 試料における特定成分の濃度を測定するものである。

バイオセンサ 2は、 図 3ないし図 5に示したように、 カバー 20、 スぺーサ 21お よび基板 22を有している。

カバー 20には穴部 23が設けられている。 スぺーサ 21にはスリット 24が設けられ ている。 スリット 24は、 バイオセンサ 2の流路 25を規定するためのものであり、 先端開放部 24 aを有し、 力つ穴部 23に連通している。 そのため、 流路 25は、 先端 開放部 24 aおよび穴部 23を介して外部と連通している。 カバー 20の先端開放部 24 aは試料導入口として機能し、穴部 23は空気排出口として機能する。したがって、 先端開放部 （試料導入口） 24 aから試料が供給された¾ ^には、 穴部 23を介して 流路 25の空気が外部に排出される一方、 毛細管現象により、 試料が穴部 23に向け て流路 25を進行する。

基板 22の上面 22 aには、作用極 26、対極 27、およひ ¾薬部 28が設けられている。 作用極 26および対 ¾7は、 大部分が繊 22の長手方向に延びているとともに、 端部 26 a , 27 aが基板 22の短手方向に延びている。 したがって、 作用申 S26および 対極 27は、 全体として L字状の形態とされている。 作用極 26および対極 27の端部 26 b , 27 bは、図 5に良く表れているように分析装置 XIの端子 17と纖虫させるため のものである。 試薬部 28は、 たとえば固形状であり、 図 4および図 5に良く表わ れているように作用極 26および対極 27の端部 26 a， 27 aどうしを繋レ、でいる。この 試薬部 28は、 たとえば相対的に多量の電子伝達物質に対して相対的に少量の酸化 還元酵素を分散させたものである。

電子伝達物質としては、 たとえば鉄や Ruの錯体が使用される。 この：^に使用 可能な鉄錯体としては、 たとえばフエリシアン化力リゥムが挙げられ、 Ru錯体と しては、 たとえば" H₃を配位子とするものが挙げられる。 酸化還元酵素は、 分析対 象となる特定成分の種類によって選択される。 特定成分としては、 たとえばダル コース、 コレステロール、 乳酸が挙げられる。 このような特定成分に対する酸化 還元酵素としては、 グルコースデヒドロゲナーゼ、 グルコースォキシダーゼ、 へ キソキナーゼ、コレステロ一ノレデヒドロゲナーゼ、 コレステローノレオキシダーゼ、 乳酸デヒドロゲナーゼ、 乳酸ォキシダーゼなどが挙げられる。

図 1、 図 2および図 ·5を参照すれば分かるように、 分析装置 Πは、 装着部 10の 他に、 電流値測定部 11、 検出部 12、 演算部 13、 補正部 14、 表示部 15、 電 源 16、 および一対の端子 17 (図 5には 1つの端子 17が描力、れている） を備えてい る。

図 1および図 5に示したように、 装着部 10は、 バイオセンサ 2を保持するため のものであり、 揷入部 18およびテーブル部 19を有している。 揷入部 18は、 バイオ センサ 2の端部を挿入するためのものである。 テーブル部 19は、 バイオセンサ 2 を載置するためのものであり、 分析装置 Πの側方に突出している。 テーブル部 19 には、 温度検出部 12を収容するための凹部 19 aが設けられている。 凹部 19 aは、 装着部 10にバイォセンサ 2を装着したときに、 ノ ィォセンサ 2における試薬部 28 の直下に位置するように設けられている。

電流値測定部 11は、 図面上には明確に表れていないが、 一対の端子 17と接続さ れており、 一対の端子 17の間に電圧を印加したときの応答電流値を測定するため のものである。

½検出部 12は、 バイォセンサ 2の温度を測定するためのものであり、 図 5に よく表れているように、テーブル部 19の凹部 19 aに収容されている。したがって、 装着部 10にバイォセンサ 2を装着したときに、 ノ ィォセンサ 2における試薬部 28 の直下に位置するように配置されている。 この 検出部 12は、 センサ 12A および謝云導部 12 Bを有している。 センサ 12Aは、 撤 ί型として構成されて いる。 i¾f云導部 12Bは、たとえば 云導率が 0. 10cal/ (^oC-cm- sec)よりも大きな材 料、 さらに好ましくは、謝云導率が 0. 15cal/ (°C-cm- sec)よりも大きな材料により 形成されている。 このような材料としては、 たとえば鉄、 銅、 アルミニウム、 こ れらのうちの少なくとも 1種を主成分とする合金、 あるいはセラミックが挙げら れる。 この熱伝導部 12Bは、 温度センサ 12Aに接触した状態で温度センサ 12Aを 覆レ、、 力つその表面 12 bがテーブル部 19の表面と面一となるように配置されてい る。 したがって、謝云導部 12 Bは、装着部 10にバイオセンサ 2を装着したときに、 ノ ィォセンサ 2の基板 22に翻虫することができ、 バイォセンサ 2の が熱伝導 部 12Bを介して温度センサ 12Aにおいて測定される。 また、 云導部 12Bは、 温 度センサ 12Aを覆うようにして配置されているため、 センサ 12Aの表面が損 傷し、 あるいは埃などの異物が付着することが抑制されている。

図 2に示した演算部 13は、 電流値測定部 11における測定結果に基づいて、 試料 中の特定成分の濃度を演算するためのものである。 濃度演算は、 たとえば電流値 と濃度との関係を示す検 線に対して、 測定電流値を当てはめることにより行わ れる。 検儘泉は、 ®I£値と濃度との関係として規定してもよく、 この には、 濃度演算は、 測定電流値を一定の纖 I胜をもって 値に換算した後に、 検 ft線 に対して ¾Ε値を当てはめることにより行われる。

補正部 14は、 温度検出部 12からの、 情報を考慮して、 演算部 13での演算 結果を補正するものである。 この 補正部 14は、 たとえば補正係数の一覧表に 関するデータを記憶している。 一覧表の一例を図 6に示したが、 一覧表は、 と演算濃度とをパラメータとし、 これらの組み合わせから補正係数を算出できる ように作成されたものである。 図 2に示した温度補正部 14では、 演算部 13での演 算結果に、 選択された補正係数を掛け合わすことにより、 反応 を考慮した温 度補正後の最終濃度が決定される。 一覧表は、 図 6に示したものには限定されな い。 たとえば、 や濃度の区分は変更可能であり、 補正係、数についても、 図 6 に示した値には限定されなレ、。

図 2に示した演算部 13およぴ 補正部 14のそれぞれは、 たとえば CPU、 RAMお よひ!？ 0Mにより構成することができるが、 1つの CPUに対して、 画や ROMなどの複 数のメモリを接続することにより、 演算部 13および 補正部 14の双方を構築す るようにしてもよレ、。

図 1および図 2に示した表示部 15は、 補正部 14での演算結果の他、 エラー などを表示するためのものであり、 たとえは 1CDにより構成されている。

図 2に示した電源 16は、 各部 11〜15に電力を供給し、 あるいは一対の端子 17の 間に電圧を印加するためのものである。 この電源、 16は、 たとえば乾電池あるいは 充電池などの直流葡原により構成される。

図 5に良く表れているように、 各端子 17は、 バイオセンサ 2の作用極 26および 対極 27の間に Eを印カロし、 あるいは作用極 26と電子伝達物質との間の電子授受 量を測定する際に利用されるものである。 このため、 各端子 17は、 装着部 10にバ ィ才センサ 2を装着したときに、 先端部 17 aがバイォセンサ 2の作用極 26および 対極 27の端部 26 b， 27 bに翻虫するように配置されている。各端子 17は、導体片を 折り曲げた板バネとして構成されている。 そのため、 装着部 10に対してバイオセ ンサ 2を装着した場合には、 端子 17の先端部 17 aは、 作用極 26および対極 27の端 部 26 b , 27 bに押圧力を作用させた状態で、 端部 26 b， 27 bに接触する。 これによ り、 バイオセンサ 2は、 テーブル部 19に、 ひいては温度検出部 12に密着した状態 とされる。 次に、 分析装置 XIでの濃度測定動作を説明する。

分析装置 XIでは、 まずバイオセンサ 2が装着されたカゝ否かが判断される。 バイ ォセンサ 2を装着した場合には、 図 5に良く表れているように作用極 26および対 極 27が端子 17と接触し、 電流値測定部 11において電流の測定が可能となる。 した がって、 ノくィォセンサ 2が装着された力、否かの判断は、 たとえば電流値測定部 11 において測定される電流値に基づいて行うことができる。 バイオセンサ 2が装着 されたか否かの判断は、 光センサや圧力センサなどを用いて行ってもよい。

分析装置 XIにバイォセンサ 2が装着されたこと力 S½Mされた: ^には、 試薬部 28に対して試料が供給されたカゝ否かが m される。 このような ¾¾、は、 電流値測 定部 11におレ、て測定される電流値に基づレ、て行うことができる。より具体的には、 電流値測定部 11におレヽて測定される電流値が予め定められた閾値に達した力否か により行うことができる。 試薬部 28は、 試料の供給により溶解し、 流路 25には液 相反応系が構築される。 この液相反応系においては、 試料中の特定成分が酸化 （ あるいは還元） される一方で、 電子伝達物質が還元 （あるいは酸化） される。 こ のため、 作用極 26と対極 27の間に所定値以上の mffiが印加されていれば、 還元体 ィ匕 （酸化体化） されていた電子伝達物質が酸化 （あるいは還元） されて、 これに 起因して酸化電流 （あるいは還元電流） が生じる。 したがって、 電流値測定部 11 において酸化電流 （あるいは還元電流） を測定することにより、 液相反応系にお V、て適切な反応が生じていることが ¾|¾できる結果、 試薬部 28に試料が供給され たことを ¾ することができる。

試料の供給が確認された には、 作用極 26と対極 27の間への MEの印加を中 止する。 これにより、 液相反応系 （流路 25) では、 還元 （もしくは酸化） された 電子伝達物質が蓄積されていく。 ®£の印カ卩を中止してから所定時間経過した場 合には、 作用極 26と対極 27の間に再び MflEを印加する。 これにより、 電子伝達物 質が酸化 （もしくは還元） されるため、 液相反応系と作用極 26との間で電子授受 が行われ電流値測定部 11におレ、て応答電流が測定される。

試料の供給が stmされてから所定時間経過した には、 その時点にぉレヽて電 流値測定部 11で測定された応答電流値を取得し、 それを演算部 13における演算の 基礎とする。 ただし、 試薬部 28に試料が供給されたこと力 S¾pされた後において も作用極 26と対極 27の間への ®£の印力卩を継続し、 試料の供給が ¾|忍されてから 所定時間経過したときに電流値測定部 11で測定された応答電流値を、 演算部 13に おける演算の基礎とする。

—方、 ¾補正部 14では、 検出部 12からの 情報と、 演算部 13からの演 算結果に基づレ、て補正係数を決定し、 この補正係数を演算部 13での演算結果に掛 け合わせ、 最終的な濃度を決定する。

本実施の形態では、 分析装置 Πにおける装着部 10に 検出部 12が設けられ、 バイオセンサ 2の温度を測定できるように構成されている。 このため、 バイオセ ンサ 2の温度を測定するにあたって、 パイォセンサ 2に対して温度センサなどの 検出機能を付与する必要はなく、 バイオセンサ 2の製造コスト的には で ある。 また、 温度検出部 12が分析装置 XIに設けられているものの、 この温度検出 部 12は分析装置 XIの内部の温度ではなく、 バイォセンサ 2の温度を測定するよう に構成されている。 とくに、 バイオセンサ 2に対して近接して 検出部 12を配 置すれば、 この 検出部 12によって測定される 力 Sバイオセンサ 2の に より近づく。 そして、 試薬部 28の直下領域もしくはその近傍領域に位置するよう に 検出部 12を設ければ、 検出部 12におレ、て測定される が反応 に より近づ 、て、 反応 を適切に把握することができるようになる。 その結果、 反応温度を考慮して、 濃度演算を精度良く行えるようになる。 次に、 本発明の第 2ないし第 4の実施の形態について、 図 7ないし図 9を参照 して説明する。 ただし、 図 7ないし図 9においては、 先に説明した本発明の第 1 の実施の形態と同様な要素にっレヽては同一の符号を付してあり、 重複説明は省略 するものとする。

図 Ίに示したように、 第 2の実施の形態に係る分析装置 X2は、 先の実施の形態 に係る分析装置 XI (図 5など参照）とは、 検出部 12 'の構成が異なっている。

検出部 12 'は、 センサ 12 Aと熱伝導部 12 Bと力 S樹脂パッケージ 12Cによ りまォ止されてモジュール化され、 モジュールとしてテーブル部 19に嵌め込まれて いる。

図 8に示したように、 第 3の実施の形態に係る分析装置 X3は、 温度検出部が温 度センサ 12Aのみによって構成されている。 この温度センサ 12Aは、 表面がテー ブル部 19において露出するようにして配置されている。 これにより、 装着部 10に 対してバイォセンサ 2を装着した場合には、 温度センサ 12 Aがバイォセンサ 2に 直接的に 虫する。

図 9に示したように、 第 4の実施の形態に係る分析装置 X4は、 センサ 12A " として非戀虫型のものを用いたものである。 検出部 12"はさらに、 透明要 素 12D" を備えたものとして構成されている。 これにより、 センサ 12A"の 表面が損傷してしまうことが抑制され、 また センサ 12 A"の表面に対する埃 などの異物の付着が抑制されている。 本発明は上述した第 1なレヽし第 4の実施の形態には限定されず、 種々に設計可 能である。 もちろん、 検出部 12, 1 ，12"は、 ノィォセンサ 2の を適切 に測定できる部位 （装着部） に配置すればよく、 必ずしも試薬部 28の直下領域に 設ける必要はない。 分析装置 XIは、 補正部 14を備えていたが、 この ί¾¾補正 部 14は必須の構成ではなく、 省略することができる。 たとえば、 分析装置におい て温度検出部からの情報に基づいて、 表示部においてバイオセンサの温度を表示 する一方で、 分析装置とは別に補正表 （たとえば図 6に示したもの） を予め «| しておき、 表示された と補正表に基づいて、 ユーザ自身が実測値を補正する ようにすることもできる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 演算用の情報を出力可能な分析用具を装着するための装着部と、 上記演算用 の情報に基づいて、 試料を分析するための演算を行う演算部と、 情報を出力 する 検出部と、 を備えた分析装置であって、

上記 検出部が上記装着部に配置されている、 検出部を備えた分析装

2 . 上記温度情報に基づいて、 上記演算部での演算結果を補正する温度補正部を さらに備えている、 請求項 1に記載の温度検出部を備えた分析装置。

3 . 上記? 検出部は、 翻虫型の ¾センサを有している、 請求項 1に記載の温 度検出部を備えた分析装置。

4 . 上記 検出部は、 上記 センサに撤虫し、 力 上記分析用具に翻虫させ るための纖虫面を有する齊 云導部を備えて ヽる、 請求項 3に記載の 検出部を 備えた分析装置。

5 .上記謝云導部は、謝云導率が 0. 10cal/ (^oC- cm- sec)よりも大きな材料により形 成されている、 請求項 4に記載の 検出部を備えた分析装置。

6.上記齊 云導部は、熱伝導率が 0. 15cal/ (°C- cm- sec)よりも大きな材料により形 成されている、 請求項 5に記載の 検出部を備えた分析装置。

7 . 上記謝云導部は、 鉄、銅、 アルミニウム、 これらのうちの少なくとも 1種を 主成分とする合金、 あるいはセラミックにより形成されている、 請求項 5に記載 の 検出部を備えた分析装 go

8 . 上記 センサおよび上記謝云導部は、 樹脂パッケージにより封止された状 態で上記装着部に配置されている、 請求項 4に記載の 検出部を備えた分析装

9 . 上記 &g検出部は、 翻虫型の センサを有しており、 つ、

この センサは、 上記装着部に対して上記分析用具を装着したときに、 上 記分析用具に直接翻するように配置されている、 請求項 3に記載の &g検出部 を備えた分析装置。

10. 上記^ J 検出部は、 非翻虫型の Mi センサを有している、 請求項 1に記載の 検出部を備えた分析装氍

11. 上記分析用具として、 試薬部を備えたものが使用される において、 上記^ 検出部は、 上記装着部に対して上記分析用具を装着したときに、 上 記試薬部の直下領域または直上領域に位置するように配置されている、 請求項 1 に記載の温度検出部を備えた分析装置。

12. 上記試薬部は、 酵素を含んでいる、 請求項 11に記載の 検出部を備えた分

13. 上記酵素は、 グルコースの酸化反応に対する触媒作用を有するものである、 請求項 12に記載の温度検出部を備えた分析装置。

14. 上記分析用具は、 使い捨てとして構成されたものである、 請求項 1に記載の 検出部を備えた分析装置。

15. 上記装着部は、 上記分析用具の端部が挿入される揷入部と、 上記分析用具を 載置するためのテーブル部と、 を備えており、

上記 ί 検出部は、 上記テーブル部に配置されている、 請求項 1に記載の温 度検出部を備えた分析装置。

16. 上記テーブル部は、 当該分析装置の側方に向けて突出している、 請求項 に 記載の 検出部を備えた分析装置。

17. 上記装着部には、 上記テーブル部に対して上記分析用具を押し付けるための 押圧部が配置されている、 請求項 15に記載の ¾! 検出部を備えた分析装置。

18. 上記分析用具として、 上記演算用の情報を出力するための出力部を備えたも のを使用する場合において、

上記押圧部は、 上記出力部に翻虫させ、 力 上記演算用の情報を入力させる ための機能を有するものとして構成されている、 請求項 17に記載の 検出部を 備えた分析装置。

19. 上記押圧部は、 導体により形成された板パネである、 請求項 18に記載の SJ¾ 検出部を備えた分析装置。