WO2007001003A1 - バイオセンサー - Google Patents

Abstract

　組み立てが容易であり、かつ作製された（針一体型）バイオセンサーの再現性にすぐれた、高精度な（針一体型）バイオセンサーを提供する。 　接続部によって繋がれた２枚の絶縁性基板上の一方または両方に、電極およびスペーサーが形成され、該接続部に沿って２枚の絶縁性基板を折り畳み、絶縁性基板間に電極、スペーサー（および被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針）を位置させたバイオセンサー。この（針一体型）バイオセンサーは、接続部によって繋がれた２枚の絶縁性基板を折り畳むことによって容易に（針一体型）バイオセンサーが作製されるため、個々のバイオセンサー部材を正確に重ね合わせるといった煩雑な行程がなく容易に製造することができるとともに、作製された（針一体型）バイオセンサーは再現性にすぐれ、高精度であるといった優れた効果を達成する。

Description

明 細 書

バイオセンサー

技術分野

[0001] 本発明は、（針一体型)バイオセンサーに関する。さらに詳しくは、各種液体の成分 濃度を、酵素などを利用して電気化学的に測定する (針一体型)バイオセンサーに関 する。また、 本発明は、皮膚を突き刺して血液を得るための穿刺針と、皮膚の表面 に取り出された体液を採取し、分析するためのバイオセンサーとを一体化した構成を 有する針一体型バイオセンサーに関する。

背景技術

[0002] 従来、使い捨て型のセンサー（特許文献 1および特許文献 3)としては定量性を確 保するために立体構造をとり、さらに毛細管現象 (特許文献 5および特許文献 6)など を利用して試料液が自動的にセンサーの内部に導入する仕組みが知られている（特 許文献 7)。このような構成のセンサーは、電気絶縁性の基板上に、スぺーサ一、さら にカバーを積層して組み立てられる。基板上には電極パターン、カバー上には毛細 管現象に必要な空気が抜けるために必要な空気孔が開けられている。これらの構成 部品は各々所定の形状に予め打ち抜いておく必要があり、また立体加工における各 部品の正確な重ね合わせのための位置決めも必要となるため、構成部品の数が増 えるに従って立体力卩ェの工程が複雑になる。さらに、これらのセンサーに分子識別素 子ゃメディエーターなどの試薬の塗布（特許文献 2および特許文献 4)や妨害物質の 影響力 回避するための膜 (特許文献 8)の形成などを必要とする場合は、さらに複 雑な工程となるとレ、つた問題がある。

特許文献 1 :日本:特開昭 47— 500号公報

特許文献 2 :日本：特開昭 48— 37187号公報

特許文献 3 :日本：特開昭 52— 142584号公報

特許文献 4 :日本：特開昭 54— 50396号公報

特許文献 5 :日本：特開昭 56— 79242号公報

特許文献 6 :日本：特表昭 61— 502419号公報 特許文献 7 :日本：特開平 1— 291153号公報

特許文献 8 :日本：特開平 3— 202764号公報

特許文献 9 :日本：特開平 5— 199898号公報

特許文献 10 :日本：特開平 9— 222414号公報

特許文献 11 :日本：特開 2001— 204494号公報

特許文献 12 : WO 01/33216号公報

特許文献 13 : US 4225410

特許文献 14 : US 5653864

特許文献 15 : US 6071391

非特許文献 l : A.Ahmadian et al., Biotechniques, 32, 748 (2002)

[0003] 上述した従来のセンサーは製造に多くの工程、材料を要し、複雑な構造をとらざる を得なかった。その結果として、製造ラインに多大な設備投資を必要とし、また製品 の歩留まりも充分ではなぐコスト的に負担が大きかった。当然、材料調達時、製造時 の環境負荷も大きいものであった。さらに特性上では複雑な工程、特に基板積層時 の位置合わせなどのため、製造されたセンサー特性のばらつきの指標である変動係 数 (CV)も充分ではなかった。また、バイオセンサーの形状変化は測定の精度や再 現性の低下を招くため、該バイオセンサーにおいて、製造後、カバー等の反り返りな どが発生しない、長期形状安定性を確保することが求められていた。

[0004] 上記課題を解決するために、発明者らは先に一枚の電気絶縁性平面基板を折り加 ェまたは曲げカ卩ェまたは折り曲げカ卩ェすることにより製造されるバイオセンサーを提 案している。このバイオセンサーは一枚の電気絶縁性基板上に電極を形成させ、電 極が基板の内側に配置されるように一枚の平面基板を立体的に加工することで電極 配置を平面または立体的として、狭小な部位での定量的な測定を可能にするもので あり、一枚の平面基板からセンサーの主要構造を構成することに特徴がある。しかる にかかる方法では、折畳み部分の反り返りを防ぐため、該折畳み部分への固定具の 装着や、熱圧着、切断などが必要であり、また基板とカバーとの間に形成されるスぺ ーサ一の空きスペースを利用して試料導入口が形成されるため、試料導入口付近の 基板とスぺーサ一、カバーの各構成材料との境界部分に形成される溝に試料液が 染み渡り、試料体積が変動する問題があった。

特許文献 16 :日本：特開 2005— 233917号公報

[0005] 図 8を用いて、上記バイオセンサーの問題点について詳しく説明する。 a)および b) は基板 1 Aの形状が異なるのみであり、従来のバイオセンサーの一組立例を示してい る。 i)には、表面に導電体 7A、 7Aが形成され、折畳み部分となるミシン目 16Aが設 けられた一枚の基板 1およびこれに被覆されるレジスト層 6Aが示されている。レジスト 層 6Aは、スぺーサー 2Aとしても働く。 ii)には、表面上にレジスト層が形成された基 板 1 Aおよび次の組立工程で被覆される接着剤層 5Aが示されている。ここで、接着 剤層 5Aはレジスト層 6Aと同様にスぺーサー 2Aとしても働く。 iii)では、表面に接着 剤層 5Aが形成された基板力 Sミシン目 16Aに沿って折畳まれ、重なる前の状態を示し ている。 iv)では、基板 1Aによって形成された折畳み成形体 14Aであるバイオセンサ 一 3Aを示している。この場合、ミシン目 16Aに沿って形成された折畳み部分がレジ スト層 6Aや接着剤層 5Aなどのスぺーサ一の厚みによって反り返ることがあるため、こ の部分に固定具を装着したり、熱圧着により反り返りストレスを除くなどの何らかの処 置が必要であった。

[0006] 以上述べた如ぐかかる折畳み式センサーでは製造工程の大幅な簡略化、材料の 削減、極めて単純な構造などにより、従来のセンサー製造法を大いに改善することに 成功しているものの、該製造法により形成されたセンサーは、折畳み部分の反り返り を防ぐため、該折畳み部分への固定具の装着や、熱圧着、切断などが必要であり、 改善が望まれている。

[0007] 従来より、糖尿病患者自らが採血して血中のグルコース値である血糖値を測定する 場合がある。この場合、患者は採血針を着脱するランセットと称される採血器具を用 レ、、自分の指先や腕などに採血針を刺して採血し、採血した血液を血糖値分析計に 移して血糖値を測定している。このような測定方式では、患者は血糖値分析器、ラン セット、採血針および分析素子といった数点からなる測定器具の一式を携帯所持し、 必要時にそれらを組み合わせて測定しなければならず、操作法も長い訓練を要し、 確実な測定を患者自身で行うことができるようになるまでかなりの時間を要する。実際 に、指先、前腕以外の部位 (腹壁、耳たぶ等)での測定は、熟練者ですら困難である 。また、近年においては、より痛みの少ない低侵襲検体供給のニーズから、検体量が

1 β 1以下で測定可能なバイオセンサーが開発されており、このような極微量な場合、 またバイオセンサーへの検体を正確に供給する作業は非常に困難になる。その結果 、測定の失敗を招き、被測定者である患者は再度穿刺して、またバイオセンサーも交 換し、測定をやり直さなければならないという不都合がある。

特許文献 17 :日本：特許第 3， 621 , 502号公報

特許文献 18 :日本：特公平 8— 20412号公報

[0008] そこで、いくつかの針一体型バイオセンサーが考え出された。まず、特許文献 19に 示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針の駆動部を備えたペン型（2色ボー ルペン様）の測定装置の内部に、穿刺針とバイオセンサーがそれぞれ別の位置にセ ットされており、ペン様の測定装置の先端部を被検体の皮膚に当て、穿刺した後、バ ィォセンサーを先端部に露出させ、採血を行なうことで血糖測定が行なわれる。しか し、この方法では、針およびバイオセンサーを測定装置にそれぞれセットするという煩 わしさは解消されていない。

特許文献 19 :日本：特開 2000— 217804号公報

[0009] また、特許文献 20で示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針を外部の駆動 に委ねるものであり、穿刺針が細長い小片状のバイオセンサーの長手方向に沿って 平行に移動する一体構造をとつている。しかし、このタイプでは、基板やカバーなどを 積層して針一体型バイオセンサーを作らなくてはならないため、重ねる位置を正確に 合わせる行程など製造工程が多かった。また、個々のバイオセンサー部材を正確に 重ね合わせることが困難であるため、異なるロット間の再現性に差違が見られ、高精 度なバイオセンサーの作成が難しいといった問題があった。

特許文献 20 :日本：再公表 2002— 056769号公報

[0010] また、従来より、糖尿病患者自らが採血して血中のグノレコース値である血糖値を測 定する場合がある。この場合、患者は採血針を着脱するランセットと称される採血器 具を用い、自分の指先や腕などに採血針を刺して採血し、採血した血液を血糖値分 析計に移して血糖値を測定している。このような測定方式では、患者は血糖値分析 器、ランセット、採血針および分析素子といった数点からなる測定器具の一式を携帯 所持し、必要時にそれらを組み合わせて測定しなければならず、操作法も長い訓練 を要し、確実な測定を患者自身で行うことができるようになるまでかなりの時間を要す る。実際に、指先、前腕以外の部位 (腹壁、耳たぶ等)での測定は、熟練者ですら困 難である。また、近年においては、より痛みの少ない低侵襲検体供給のニーズから、 検体量が 1 μ 1以下で測定可能なバイオセンサーが開発されており、このような極微 量な場合、またバイオセンサーへの検体を正確に供給する作業は非常に困難になる 。その結果、測定の失敗を招き、被測定者である患者は再度穿刺して、またバイオセ ンサーも交換し、測定をやり直さなければならないという不都合がある。

特許文献 21 :日本：特開平 9 266898号公報

特許文献 22 :日本：特公平 8 20412号公報

[0011] そこで、いくつかの針一体型バイオセンサーが考え出された。まず、特許文献 23に 示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針の駆動部を備えたペン型（2色ボー ルペン様）の測定装置の内部に、穿刺針とバイオセンサーがそれぞれ別の位置にセ ットされており、ペン様の測定装置の先端部を被検体の皮膚に当て、穿刺した後、バ ィォセンサーを先端部に露出させ、採血を行なうことで血糖測定が行なわれる。しか し、この方法では、針およびバイオセンサーを測定装置にそれぞれセットするという煩 わしさは解消されていない。

特許文献 23 :日本：特開 2000— 217804号公報

[0012] また、特許文献 24で示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針を外部の駆動 に委ねるものであり、穿刺針が細長い小片状のバイオセンサーの長手方向に沿って 平行に移動する一体構造をとつている。しかし、このタイプでは、試料搬送路と穿刺 針の通路を共有する空間全体に採血が送り込まれるために、必要以上の採血を要 する。また、針一体型バイオセンサー全体の形状が左右対称であるため、穿刺駆動 を備えた測定装置への挿入を使用者が誤る恐れもある。

特許文献 24 :再公表 2002— 056769号公報

[0013] このように、従来の針一体型バイオセンサーでは、平面基板上へ電極系の形成が なされるために、構造が平面的であり、この平面を試料液で満たす必要から、結果と して試料体積が多くなるとレ、つた問題点があつた。 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] 本発明の目的は、組み立てが容易であり、かつ作製された (針一体型）バイオセン サ一の再現性に優れた、高精度な (針一体型)バイオセンサーを提供することにある 。また、本発明の目的は、穿刺後の採血量を抑えることを可能とし、さらには測定装 置への挿入を使用者が誤る恐れのない針一体型バイオセンサーを提供することにあ る。また、本発明の目的は、穿刺後の採血量を必要最低限に抑えることを可能とする 針一体型バイオセンサーを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0015] かかる本発明の目的は、接続部によって繋がれた 2枚の絶縁性基板上の一方また は両方に、電極およびスぺーサ一が形成され、該接続部に沿って 2枚の絶縁性基板 を折畳み、絶縁性基板間に電極、スぺーサー（および被検体の皮膚を突き刺して体 液を採取するための穿刺針）を位置させたバイオセンサーによって達成される。

[0016] また、かかる本発明の目的は、 2枚の電気絶縁性基板に挟まれた空間に、電極およ びスぺーサ一が設けられたバイオセンサーと、該バイオセンサー内に配置された被 検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針とが穿刺針支持体を介して一 体となって構成されたバイオセンサーにおいて、穿刺針が、一方の基板に形成され た電極の長軸方向に直交する態様で配置され、好ましくはバイオセンサーが穿刺針 を中心線とした左右非対称な形状である針一体型バイオセンサーによって達成され る。

[0017] また、かかる本発明の目的は、 2枚の電気絶縁性基板に挟まれた空間に、電極およ びスぺーサ一が設けられたバイオセンサーと、該バイオセンサー内に配置された被 検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針とが穿刺針支持体を介して一 体となって構成されたバイオセンサーにおいて、電極が相対して配置されて対面電 極を成している針一体型バイオセンサーによって達成される。

発明の効果

[0018] 本発明に係る（針一体型)バイオセンサーは、接続部によって繋がれた 2枚の絶縁 性基板を折畳むことによって容易に (針一体型)バイオセンサーが作製されるため、 個々のバイオセンサー部材を正確に重ね合わせるといった煩雑な工程がなく容易に 製造することができるとともに、作製された (針一体型)バイオセンサーは再現性に優 れ、高精度であるといった優れた効果を達成することができる。さらに、 2枚の絶縁性 基板に、バイオセンサー形成時の位置合わせに用いられるポールが貫通するポール 揷入穴を設けた場合には、折畳み成形をより精密に行うことができる。このように組み 立てが容易な (針一体型)バイオセンサーは、大量生産が可能であるといった効果を も奏する。

[0019] また、本発明に係る針一体型バイオセンサーは、穿刺針が、電極の長軸方向に直 交する態様で配置されているため、穿刺後に必要以上の採血を行うことなぐ効率的 な測定を可能とするといつたすぐれた効果を奏する。また、穿刺針を中心線とした左 右非対称な形状とした場合には、使用時における測定装置への誤った挿入を防ぐこ とちできる。

[0020] また、本発明に係る針一体型バイオセンサーは、電極が相対して配置される対面 構造を有しているため、穿刺後に必要以上の採血を行うことなぐ効率的な測定を可 能とするといつたすぐれた効果を奏する。また、穿刺針を中心線とした左右非対称な 形状とした場合には、使用時における測定装置への誤った挿入を防ぐこともできる。 図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明に係る折畳みバイオセンサーの一組立例を示す図である。

[図 2]本発明に係る折畳みバイオセンサーの成形方法の一例を示す図である。

[図 3]本発明に係る折畳みバイオセンサーの成形方法の一例を示す図である。

[図 4]本発明に係る折畳み針一体型バイオセンサーの一製造例を示す図である。

[図 5]本発明に係る折畳み針一体型バイオセンサーの一構成例を示す図である。

[図 6]本発明に係る折畳み針一体型バイオセンサーの一使用例を示す図である。

[図 ₇]本発明に係る他の折畳み針一体型バイオセンサーの製造例を示す図である。

[図 8]従来のバイオセンサーの一 ¾a立例を示す図である。

[図 9]本発明に係る針一体型バイオセンサーの一組立例を示す図である。

[図 10]本発明に係る針一体型バイオセンサーの一構成例を示す図である。 園 11]本発明に係る針一体型バイオセンサーの一使用例を示す図である。

[図 12]本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の組立例を示す図である。 園 13]本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の構成例を示す図である。 圏 14]本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の使用例を示す図である。

[図 15]本発明に係る針一体型バイオセンサーの一組立例を示す図である。 園 16]本発明に係る針一体型バイオセンサーの一構成例を示す図である。 園 17]本発明に係る針一体型バイオセンサーの一使用例を示す図である。 園 18]本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の組立例を示す図である。 園 19]本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の構成例を示す図である。 園 20]本発明に係る針一体型バイオセンサーの他の使用例を示す図である。 符号の説明

1A 基板

2A スぺーサー

3A 針一体型バイオセンサー

4A 負通/、

5A 接着剤層

6A レジスト層

7A 導電体

8A 試料搬送路 (穿刺針通路)

9A バイオセンサー

10A 電極

11A 端子

12 A 穿刺採血口

13 A 電極反応部（試薬層）

14 A 穿刺針部

16 A ミシン目

17 A 外部駆動接続部

18 A 折畳み成形体 19A 穿刺針支持体

20A 穿刺針

21A 接続部

24A 採血

25A 折り畳みガイド

26A ポール

27A 蝶番

28A ポール受入部

29A ポール挿入穴

30A

31A 弾性体

32A 支持板

IB 基板

2B スぺーサー

3B ^"一体型バイオセンサー B 貫通穴

5B 接着剤層

6B レジスト層

7B 導電体

B 試料搬送路*穿刺針通路

10B 電極

11B 端子

12B 穿刺採血口

13B 電極反応部（試薬層）

14B 穿刺針部

15B 軟質材

16B 伸縮材

17B 外部駆動接続部 8B 折畳み成形体

9B 穿刺針支持体

0B 穿刺針

1B 部

2B フック

3B 接着部

4B 採血

C 基板

C スぺーサー

C ^"一体型バイオセンサーC 負通穴

C 接着剤層

C レジスト層

C 導電体

C 試料搬送路*穿刺針通路OC 電極

1C 端子

2C 穿刺採血口

3C 電極反応部（試薬層）4C 穿刺針部

5C 軟質材

6C 伸縮材

7C 外部駆動接続部

8C 折畳み成形体

9C 穿刺針支持体

0C 穿刺針

1C 接続部

2C フック 23C 接着部

24C 採血

発明を実施するための最良の形態

[0023] 基板としては、電気絶縁性のものであれば足り、例えばプラスチック、生分解性材 料、紙などが用いられ、好ましくはポリエチレンテレフタレートが用いられ、 2枚の基板 が接続部によって繋がれたものが用いられる。接続部としては、その長さが後述する スぺーサ一の厚さ以上、すなわち 0. 5〜5mmで幅 0. 2〜2· 5mm、好ましくは長さ 1 . 0〜4mm、幅 0. 5〜： 1. 5mmのものが、バイオセンサーのなかでも穿刺針が一体 ィ匕された針一体型バイオセンサーにおいては長さ l〜6mm、幅 0. 2〜3mm、好まし くは長さ 1. 5〜5mm、幅 0. 5〜2mmのもの力 \好ましくは 2枚の基板間に少なくとも 2箇所以上設けられる。このような接続部は、絶縁性基板に、 0. 5〜0. 9mm程度の 長さであれば、例えば歯車状の薄い円盤であって、その凸部が刃となっているものを 用いて、破線として形成され、また l〜6mm程度の長さの接続部については、絶縁 性基板を型で打ち抜くことによりヒンジ成形される。従って、本発明においての 2枚の 絶縁性基板とは、 1枚の絶縁性基板に接続部を形成し、その結果接続部を境に形成 された基板各々を指している。ここで、接続部の長さを 0. 5mm以上とすることによつ て、折畳み部分を熱圧着したり固定具を使って固定する必要性が低くなり、特に長さ ：!〜 4mm、幅 0. 5〜： 1. 5mm程度、針一体型バイオセンサーにおいては長さ 1. 5〜 5mm,幅 0. 5〜2mm程度の長さの接続部とした場合には、折畳み部分を熱圧着し たり固定具を使って固定して反り返しを防ぐといった必要がない。なお、接続部の長 さを長くするにしたがって折畳み時の精度が若干悪くなる場合があるが、このような場 合には次に述べるような 2枚の絶縁性基板の位置合わせを行うことにより、かかる不 具合を回避することができる。

[0024] また、 2枚の絶縁性基板には、好ましくは 2枚の基板の位置合わせに用いられるポ ールが貫通するポール貫通穴が、バイオセンサー形成時に相対する部位に設けら れる。力かる貫通穴を設けることにより、バイオセンサー形成時にポール挿入穴にポ ールを貫通させることで 2枚の基板の位置合わせが容易に行うことが可能となるととも に、作製されたバイオセンサーの再現性に優れた、高精度な (針一体型)バイオセン サ一の提供が可能となるといつた優れた効果を奏する。

[0025] 電極は、基板上にスクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング法、箔貼り付け法、メッ キ法などにより形成され、その材料としては、カーボン、銀、銀 Z塩化銀、白金、金、 ニッケル、銅、パラジウム、チタン、イリジウム、鉛、酸化錫、白金黒などが挙げられる。 ここで、カーボンとしては、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、カーボン ナノホーン、フラーレン、デンドリマーもしくはそれらの誘導体を用いることができる。

[0026] 電極は、作用極と対極で形成される 2極法または作用極と対極、参照極で形成され る 3極法、あるいはそれ以上の極数の電極法であってもよレ、。ここで、 3極法を採用す ると、測定対象物質の電気化学測定の他に、搬送路内に導入される採血の移動速 度の計測ができ、これによりへマトクリット値が測定できる。また、 2組以上の電極系で 構成されていても良い。

[0027] 電極同士は相対して配置される対面構造、具体的には 2枚の基板表面上に形成し た電極をレジスト層や接着剤層などからなるスぺーサーを挟んでなる対面構造を採る 。これにより、電気化学反応が効率よく進み、電極間距離および電極面積の縮小など により反応層の容積を効果的に少量ィ匕できるため、結果としては少試料ィ匕を測ること が出来る。

[0028] これらの電極は、 1枚の基板上にまとめて、あるいは 2枚の基板上に分かれて形成 される力 試料体積を少なくする観点からは、電極は 2枚の基板上に相対して配置さ れる対面構造、具体的には 2枚の基板表面上に形成した電極をレジスト層や接着剤 層などからなるスぺーサーを挟んでなる対面構造が好ましい。これにより、電気化学 反応が効率よく進み、電極間距離および電極面積の縮小などにより反応層の容積を 効果的に少量化できるため、結果として少試料ィ匕を測ることが出来る。

[0029] 電極が形成された基板上には、試薬層 (電極反応部)が形成される。試薬層はスクリ ーン印刷法またはデスペンサ一法により形成され、この試薬層の電極表面または基 板表面への固定化は、乾燥を伴う吸着法または共有結合法により行うことができる。 ノィォセンサーの電極反応部に配置する試薬としては、例えば血糖値測定用に構 成する場合、酸化酵素であるグノレコースォキシターゼおよびメディエータとしてのフエ リシアンィ匕カリウムを含むものが挙げられる。試薬が血液によって溶解されると、酵素 反応が開始される結果、反応層に共存させているフェリシアンィ匕カリウムが還元され、 還元型の電子伝達体であるフヱロシアン化カリウムが蓄積される。その量は、基質濃 度、すなわち血液中のグノレコース濃度に比例する。一定時間蓄積された還元型の電 子伝達体は、電気化学反応により酸化される。後述する測定装置本体内の電子回路 は、このとき測定される陽極電流から、グルコース濃度（血糖値）を演算'決定し、本 体表面に配置された表示部に表示する。

[0030] また、採血口の周辺および電極あるいは試薬層 (電極反応部)表面に界面活性剤、 脂質を塗布することができる。界面活性剤や脂質の塗布により、試料の移動を円滑 にさせることが可能となる。

[0031] ここで、針一体型バイオセンサーにおいては、試料搬送路内への試薬層、界面活 性剤あるいは脂質の塗布により、その内部に収まる穿刺針が汚染される可能性があ る。このような汚染を防ぐためには、穿刺針先端の周囲にこれらの試薬を塗布しない ようにすることが好ましい。

[0032] 以上の採血が満たされる電極上に試薬層が設けられたバイオセンサーは、採血口 力 送り込まれる採血が電極上の試薬層と接触することにより、採血と試薬とが反応 する。この反応は、電極における電気的な変化としてモニタリングされる。

[0033] さらに、バイオセンサーは電極がレジスト層により規定されていてもよぐこのレジスト 層もスクリーン印刷などで容易に形成できる。この場合のレジストは、基板、カバーと 反応あるいは溶解しないものであればよ 特に限定されないが、例えば、紫外線硬 化型のビュル.アクリル系樹脂、ウレタンアタリレート系樹脂、ポリエステルアタリレート 系樹脂などが挙げられる。レジストの使用の目的は主に電極パターンを明確にし、上 記の電極面積の規定をはっきりさせる以外にも、試薬層が存在しない試料搬送路を 絶縁するなどの目的がある。そのため、レジスト層は後述する接着剤層と同様のパタ ーンを形成しても、形成しなくてもどちらでもよレ、。後者の場合、レジスト層は絶縁の ために電極基板上に形成させるのが好ましい。さらに、このレジスト層は本発明の金十 一体型バイオセンサーの穿刺針が収まっている試料搬送路内における電極よりも厚 く設けることで、穿刺針と電極との接触を抑えることができる。力かるレジスト層は、スク リーン印刷法により形成することが可能であり、例えば上記のいずれかの材料により 約 5〜500 μ m、好ましくは約 10〜 100 μ mの厚さで形成されるレジスト層はスぺーサー としても作用する。

[0034] 接続部によって繋がれた 2枚の基板は、接着剤によって接着されるため、 2枚の絶 縁性基板上の一方または両方には接着剤層が形成される。接着剤としては、レジスト 層と同様に基板、カバーと反応あるいは溶解しなレ、ものであればよぐ特に限定され ないが、例えばアクリル樹脂系接着剤などが挙げられる。力かる接着剤層も、スクリー ン印刷法により形成することが可能であり、約 5〜500 μ m、好ましくは約 10〜： 100 μ mの厚さで形成される接着剤層はスぺーサ一としても作用する。なお、接着剤層中に 上記試薬を含有させることもできる。

[0035] また、穿刺針を配置した以上の構成よりなる基板は、接続部に沿って折畳むことに より、折畳み成形体としてのバイオセンサーを製造することもできる。接続部としては、 その長さがスぺーサ一の厚さ以上、すなわち 0.5〜4mm、好ましくは 1.0〜3.0mmのも のが、好ましくは 2枚の基板間に少なくとも 2箇所以上設けられる。このような接続部 は、絶縁性基板に、 0.5〜0.9mm程度の長さであれば、例えば歯車状の薄い円盤で あって、その凸部が刃となっているものを用いて、破線状のミシン目として形成され、 また l〜4mm程度の長さの接続部については、絶縁性基板を型で打ち抜くことにより ヒンジ成形される。ここで、 l〜4mm程度の長さの接続部とした場合には、折畳み部分 を熱圧着したり固定具を使って固定して反り返しを防ぐといった必要がなレ、。このよう な折り畳み成形体であるバイオセンサーであれば、長大な基板の長軸方向に水平と なるように折畳み線としての接続部を設け、さらに電極等を形成したうえで接続部に 沿って折りたたんだ後、センサー形状に打ち抜くことにより、一度に大量のバイオセン サーを製造できる。このような製造方法により作製される針一体型バイオセンサーは 、再現性も大変に良くなり、従来の積層法によっては成しえなかった特長を有してい る。

[0036] 電極およびスぺーサ一が形成された 2枚の絶縁性基板は、接続部に沿って折畳む ことにより、好ましくは絶縁性基板に設けられたポール揷入穴に位置合わせのための ポールを貫通させながら接続部に沿って折畳むことにより、折畳み成形体としてのバ ィォセンサーが製造される。このような折畳み成形体であるバイオセンサーであれば 、長大な基板の長軸方向に水平となるように折畳み線としての接続部を設け、さらに 電極等を形成したうえで接続部に沿って折畳んだ後、センサー形状に打ち抜くことに より、一度の大量のバイオセンサーを製造できる。このような製造方法により作製され るバイオセンサーは、再現性も大変に良くなり、従来の積層法によっては成しえなか つた特長を有している。

[0037] また、以上の構成よりなるバイオセンサーには、絶縁性基板を折畳む際に、電極お よびスぺーサ一とともにさらに被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺 針を内包させ、絶縁性基板間に電極、スぺーサ一および穿刺針を位置させた針一体 型バイオセンサーとすることもできる。

[0038] バイオセンサー内には、被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針 が配置される。穿刺針は、電極と平行、直交などいかなる配置とすることも可能である 力 好ましくは電極と直交する状態で配置される。穿刺針は、電極と直交する状態で 配置されることで、穿刺針を電極の長軸方向と平行に配置した場合と比べて採血量 を抑えることができる。穿刺針を電極と直交に配置した場合には、測定用端子が穿刺 針の軌道から外れた位置に配置されることで針一体型バイオセンサーの形状を穿刺 針を中心線とした左右非対称とすることが可能なため、使用者にとってはそれが目印 となって測定装置への挿入を左右誤らずにすみ、測定装置も本発明の針一体型バ ィォセンサーの端子の位置を特定するための機構を備えることができる。

[0039] 以上の構成よりなるバイオセンサーは、製造時において、外気よりも陰圧の条件下 、好ましくは真空条件下において、その穿刺採血口をシリコーンゴム、軟質ポリウレタ ン、ポリ塩化ビュル、発泡スチロールなどの軟質材料で覆レ、、また穿刺駆動側につい てはバイオセンサーを構成する 2枚の基板と穿刺針の支持体との間を、天然ゴムなど の伸縮性材料などで密栓状態となるように構成することで、センサー内部が陰圧状態 で密閉され、穿刺後の試料搬送路内への採血の移動について毛細管現象に加えて 、吸引手段を併用することができる。このとき、穿刺直後に穿刺針を穿刺方向とは反 対にさらに引っ張ることで伸縮性材料が伸び、内部の陰圧がさらに強くなるようにして 採血を吸引することもできる。このような構成を採用することにより、採血を円滑に行な うことが可能となる。ここで、本発明に係る針一体型バイオセンサーでは上述した如く 、端子を穿刺針の軌道から外すことができるので、穿刺針を含む試料搬送路内部を 陰圧に保っための気密性を保っための構造を容易に得ることができる。また、穿刺 採血口を覆う軟質材料は、陰圧を維持するとともに、被検体の皮膚と穿刺採血口との 密着性を向上させるといった効果も併せて奏する。

[0040] 被検体の皮膚から体液を採取するための穿刺針にっレ、ては、被検体を穿刺する必 要があるため、これに耐え得る強度を持ち、鋭利であることが望まし また穿刺時の 痛みを抑えるために、細い穿刺針であることが好ましい。具体的には、テルモ社製で 、 21〜33ゲージのものが用いられる。穿刺針は被検体の皮膚を突き破ることができ れば中空針であっても棒状針でも良い。さらに、穿刺針は使用されるまでバイオセン サー内に衛生的に収納されてレ、る必要があることから、抗菌 ·抗ウィルスに効果があ る光触媒機能を針の先端表面に付与させても良い。その場合、酸化チタンまたは二 酸化チタンの膜が望ましい。

[0041] 力かる針一体型バイオセンサーは穿刺駆動を備えた測定装置により穿刺 ·採血 '測 定の一連の操作が成されることが望ましい。その場合、例えば穿刺駆動については 針が被検体の皮膚を突き破る機構と、穿刺直後、速やかに元の位置に戻る機構を備 えてあることが望ましい。

[0042] 本発明の針一体型バイオセンサーが吸引機構を備えている場合、採血時の吸引 力を高めるために、測定装置内の穿刺駆動系をさらに改良しても良レ、。すなわち、穿 刺直後に穿刺針の配置を元に戻す方向の機構を使って、穿刺針を穿刺方向とは反 対にさらに引っ張ることで伸縮性材料が伸び、内部の陰圧がさらに強くなるようにして も良い。

[0043] 針一体型バイオセンサー用測定装置としては、針一体型バイオセンサーを使用し た測定が繰り返し確実に行なえるための操作性および耐久性が確保され、かつ持ち 運びが容易であるものが用いられ、測定装置は、下部にある導入部に針一体型バイ ォセンサーを穿刺針支持体が上を向くように揷入させ、バイオセンサーの端子が測 定装置のコネクターと接続することで測定が可能な状態となり、次に、穿刺駆動を針 一体型バイオセンサー内部に与えるために引き金を弓 Iくことで測定の準備が完了し、 あとは穿刺開始ボタンのスィッチを押すことで穿刺 ·採血 ·測定の順序で自動的に作 動し、最終的に測定結果が導かれる仕組みのものが用いられる。

[0044] 測定装置の構造上の特徴の一例を、さらに詳しく述べる。本測定装置は穿刺針駆 動部と測定装置部が一体化しており、穿刺針駆動部は引き金部、穿刺開始ボタン部 、パネなどの弾性体による駆動部から構成される。一方、測定装置部については、セ ンサー導入部、コネクター、電気化学測定用回路、メモリ部、操作パネル、バイオセ ンサ一の電極における電気的な値を計測する計測部および計測部における計測値 を表示する表示部を基本構成としており、さらに、無線手段として電波、例えばブル 一トゥース (登録商標)を搭載することもできる。力かるスライド構造により、針一体型バ ィォセンサーを確実にホールドした状態を保ったまま穿刺駆動を受けるので、測定装 置全体としての強度を高めることができる。測定装置には、さらに針一体型バイオセ ンサ一の穿刺針を中心線とした左右非対称構造を測定用端子の突出部で認識でき る機構を備えること力 Sできる。

[0045] 測定装置の穿刺駆動は、針一体型バイオセンサー上部を鉛直方向にたたいた後、 速やかに戻る機構がよぐさらに被検体の皮膚を穿刺する深度が調整可能な機構を 有することが好ましい。

[0046] 測定装置には糖尿病疾患による視覚障害に対応した音声ガイド機能及び音声認 識機能、電波時計の内臓による測定データ管理機能、測定データなどの医療機関 などへの通信機能、充電機能などを併せ持たせることができる。

[0047] 測定装置の計測部における計測方法としては、特に限定はしなレ、がポテンシャルス テツプクロノアンべロメトリー法、クーロメトリー法またはサイクリックボルタンメトリー法な どを用いることができる。

[0048] 以上より、本発明の針一体型バイオセンサーは、使用者を限定することのない、すな わち、ユニバーサルな企画に対応し得るものとなっている。

[0049] 本発明による実施態様の針一体型バイオセンサーについて、それぞれ図面を参照 しながら詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えなレ、限り以下の実施例に制限 されるものではない。

実施例 1

[0050] 図 1は本発明に係るバイオセンサーの一組立例を示す。 a)には、 2枚の絶縁性基 板間に接続部 30Aが設けられている絶縁性基板 1A、 1Aと、接着剤層 5Aが示され ている。ここで、 2枚の基板には、それぞれ折畳み成形時の位置穴として機能するポ 一ル揷入穴 29Aが設けられている。また、 2枚の基板の長さが同じ場合、スぺーサー などの厚みによって歪が生じ、基板同士の端が合わなくなる場合があるが、一方の基 板を若干長くすることにより、両者を貼り合わせたときの端面を一致させることが可能 となる。また、 2つの接着剤層 5Aの間の空間は基板 1A上に設けた導電体 7Aが電極 となる部分であり、該接着剤層の厚みがスぺーサー 4Aを形成する。従って、ここで示 されている接着剤層 5Aについてはその厚さが試料体積を規定するのに重要な役割 を持つ。 b)には、接着剤層 5Aが絶縁性基板 1 A上に設けたポール挿入穴 29Aを塞 がないように配置される様子が示されている。このバイオセンサー 9Aの場合、センサ 一の角に採血口 17Aを設けることで採血部 17Aを分かり易くしている。また、上記ポ ール挿入穴 29Aは、試料搬送路 8A内の採血ロカ みて電極 10Aよりも奥側に設け られることにより、必要以上の採血の導入を防ぐための空気排出口 14Aとしても作用 するといつた効果を奏する。 b)に示された矢印に従って、 2枚の基板に設けられたポ ール挿入穴 29Aがー致するように絶縁性基板 1A、 1Aを折畳むと、 c)に示すような バイオセンサー 9Aが形成される。 c) i)にバイオセンサー 9Aの正面図、 ii)にその背 面図を示す。一方の基板端部が、凹状となっているため、他の基板上に形成された 導電体が露出する状態となっており、これが測定装置へ接続される端子 11Aを形成 している。形成される電極のパターンによっては凹状ではなぐ凸状の絶縁性基板を 用レ、ることちできる。

図 2は、図 1に示した折畳みバイオセンサーの成形方法の一例を示す。図 2a)は、 図 1に示した折畳み成形前のバイオセンサーおよびバイオセンサー 9Aの折畳み成 形をガイドする折畳みガイド 25Aが示されている。図 2a) i)はそれらの正面図、図 2a) ii)は側面図をそれぞれ示している。折畳みガイド 25Aにはバイオセンサー 9Aのポー ル揷入穴 29Aに揷入するためのポール 26A、ポール 26Aを受け止めるポール受入 部 28A、蝶番 27Aによって開閉可能な支持板 32Aが示されている。図 2b)では、折 畳みガイド 25A上に折畳み成形前の針一体型バイオセンサー 9Aが、基板に設けら れてレ、るポール挿入穴 29Aの一方にポールを挿入し、また他方のポール挿入穴 29 Aが折畳みガイド 25Aに設けられているポール受入部 28Aと一致するようにセットさ れている状態が示されている。この状態で、折畳みガイド 25Aを折り重ねたときの状 態が図 2c)に示されている。ここでは、折畳みガイド 25A上のポール 26Aがポール受 入部 28Aに正確に格納されており、これによりバイオセンサーの折畳み成形をより精 密に行えるといった効果を奏している。

[0052] 図 3は、図 1に示した折畳みバイオセンサーの成形方法の他の例を示す。図 2との 違いはポール 26Aを折畳みガイド 25Aに設けられたポール受入部 28Aに確実に収 めるために、ポール受入部 28Aの上部にもポール 26A'を設けている点にある。この ポール 26Aの先端は凹状になっており、もう一方のポール 26Aの丸い先端との接続 を確実なものとしている。さらに、凹状ポール 26A'下部のポール受入部 28Aには卷 きパネなどの弾性体 31Aが配置されており、 2つの折畳みガイド 25Aが折り重なる際 、凸状ポール 26Aが凹状ポール 26A'と接続した後、凹状ポール 26A'に重量がか 力ることで、パネが縮む構造となっている。これにより、凸状ポール 26Aは、凹状ポー ル 26A'と接続した状態でポール受入部 28Aに収まる構成となっている。この図で示 した製法によればバイオセンサーの上下の基板を折畳みガイド 25Aに配置したポー ル 26A、 26A'により固定した状態で、基板同士を確実な配置で重ね合わせることが できるので、図 2よりも機構はやや複雑ではあるものの、貼り合わせの精度の極めて 優れた方法であるといえる。さらに、この方法では使用する凸状ポール 26Aと凹状ポ ール 26A'の先端に極性の異なる磁石または電極石を設けたり、または電気的な端 子を設け、両者との接続による導通の大きさで両者の接続具合を判断することで折 畳み精度をさらに良くすることができる。

[0053] 図 4は、本発明の針一体型バイオセンサーの一製造例を示している。図 4a)〜c)は 針一体型バイオセンサーの作製例であり、0は針一体型バイオセンサーの製作に要 する構成材料、 ii)及び iii)では、その成形体を示している。図 4a)にはバイオセンサー の表面に破線による接続部 21Aと導電体 7Aが形成されている基板 1A、 1Aの板部 材とレジスト層 6Aが示されている。レジスト層 6Aはスぺーサー 2Aの役割も果たすほ 、電極面積を規定し、また、電極表面と穿刺針との接触を防ぐためにも設けられる 。従ってレジスト 6層には貫通穴 4Aが設けられている。ここで、基板 1A、 1Aは角を丸 めることで安全に使用できるものとなっている。図 4b)はレジスト層の上に接着剤層 5A が形成される様子を示している。ここで、接着剤層 5Aも基板 1 Aとカバーの板部材間 に設けられるので、レジスト層 6Aと同様、スぺーサー 2Aの役割を果たす。また、図 4 b)ii)ではレジスト層 6Aと接着剤層 5Aとで面積が規定された電極 10Aおよびその電 極反応部 13Aが示されている。図 4c)i)には穿刺針部 14Aの構成が示されており、穿 刺針部 14Aは穿刺針 20Aとそれを支える支持体 19Aおよび外部駆動の接続部 17 Aから構成され、外部駆動接続部 17Aが穿刺駆動を備えた測定装置に接続されるこ とで測定装置からの穿刺駆動を得られる仕組みとなっている。また、図 4c)には穿刺 針部 14Aが試料搬送路 8に沿って配置されている様子がわかる。この図が示すよう に、穿刺針部 14Aは電極表面 10Aとの接触をレジスト層 6Aの形成により避けられる 構造を採っている。したがって、試薬層 13Aが電極 10Aの表面に形成されていれば 、試薬層 13Aと穿刺針部 14Aとの接触を防ぐことができるため、結果として穿刺針 20 Aの試薬による汚染を防ぐことができる。図 4c)m)には、接続部 21Aに沿って 2枚の基 板 1A、 1Aを折り畳むことにより形成された折畳み成形体 18Aとしての針一体型バイ ォセンサー 3Aが示されている。本発明の針一体型バイオセンサーの特徴は一枚の 平面基板に破線のような接続部 21Aを設けることでバイオセンサー（折畳み成形体 1 8A)を組み立てられる点である。この様な折畳み方式で組み立てられるバイオセンサ 一は、通常の積層法による製法とは異なり、基板とカバーの重ね合わせが不要なた め、製造工程が簡略化できる特徴がある。したがって、高精度に成形されたセンサー を歩留りよく大量生産するのに適した方法と言える。

図 5は図 4で示した針一体型バイオセンサー 3の断面図を示している。図 5b)は図 5a )で示した A-A'断面図を示している。この図が示すように、バイオセンサーの基板 1 上に設けられたパターン表面に穿刺針 14Aが配置されている。図 5c)は図 5a)で示し た B-B'断面図を示している。 2枚の基板 1A、 1Aの中心部に穿刺針 14Aが配置され ている。これらの図が示すように、本発明の針一体型バイオセンサー 3Aの構造は 2 枚の基板 1A、 1Aの内側に形成された電極 10Aが向かい合うように貼りあわされるこ とで、対面電極の構造をなしている。さらに、電極 10Aが穿刺針 14Aと直交して配置 されることで端子 11Aを穿刺針 14Aの軌道から外すことができる。また、端子 11Aが 穿刺針 14Aの軌道から外れた位置に配置されるため、針一体型バイオセンサー 3A の形状が穿刺針を中心線として左右非対称となり、使用者にとってはそれが目印とな つて測定装置への揷入を左右誤らずにすみ、測定装置も本発明の針一体型バイオ センサー 3Aの端子 11Aの位置を特定するための機構を備えることができる。また、 電極の幅及び電極間距離を小さくすることで、その部分の基板の幅も小さくなるので 、試料液量の少量化を図ることができる。

[0055] 図 6は図 4および図 5で示した針一体型バイオセンサー 3Aの使用例を示している。

図 6では a)〜d)で各工程を示し、 i)と ii)ではそのときの針一体型バイオセンサー 3Aの 状態を Dでは構成図、 ii)では図 5a)で示した A-A'断面図で示している。図 6a)は穿刺 駆動つきの測定装置に接続された針一体型バイオセンサー 3Aの使用前の状態を示 す。このとき、被検体としての皮膚力 針一体型バイオセンサー 3Aの穿刺採血口 12 Aに密着している。図 6b)は穿刺の状態が示されており、図示されてはいないが、穿 刺針 20Aはセンサーから突出して皮膚を突き刺している。図 6c)は穿刺後に穿刺針 部 14Aが元の位置に戻った状態を示している。図 6d)はその後で、穿刺した皮膚から の採血 24Aを毛細管現象によって吸引してレ、る状態を示してレ、る。

[0056] 図 7は本発明の他の針一体型バイオセンサーの製造例を示している。図 7a)〜d)は 針一体型バイオセンサーの作製例であり、 i)は針一体型折畳みバイオセンサーの製 作に要する構成材料、 ii)及び iii)では、その成形体を示している。図 7a)にはバイオセ ンサ一の基板 1A表面に導電体 7Aが形成されている板部材とレジスト層 6Aが示され ている。図 7b)はレジスト層の上に接着剤層が形成される様子を示している。図 7b)ii) ではレジスト層 6Aと接着剤層 5とで面積が規定された電極 10Aおよびその電極反応 部 13Aが示されている。図 7c)には、穿刺針部 14Aが試料搬送路 8Aに沿って配置さ れている様子がわかる。さらに、図 7d)では、接続部 21Aに沿って 2枚の基板 1A、 1A が折り畳むことにより形成された折畳み成形体 18Aとしての針一体型バイオセンサー 3Aが示されている。

実施例 2

[0057] 図 9は、本発明の針一体型バイオセンサーの一組立例を示している。図 9a)〜c)は 針一体型バイオセンサーの製作例であり、 i)は針一体型バイオセンサーの製作に要 する構成材料、 ii)及び iii)では、その成形体を示している。図 9a)にはバイオセンサー の基板 1B、 IBの一方の表面に導電体 7B、 7Bが形成されているものとレジスト層 6B が示されている。該レジスト層 6Bはスぺーサー 2Bの役割も果たすほ力、電極面積を 規定し、また、電極表面と穿刺針との接触を防ぐためにも設けられる。従って該レジス ト 6層には貫通穴 4Bが設けられている。ここで、基板 1Bは角を丸めることで安全に使 用できるものとなっている。図 9b)はレジスト層の上に接着剤層 5Bが形成される様子 を示している。ここで、接着剤層 5Bも基板 1B、 IBの板部材間に設けられるので、レ ジスト層 6Bと同様、スぺーサー 2Bの役割を果たす。また、図 9b)ii)ではレジスト層 6B と接着剤層 5Bとで面積が規定された電極 10Bおよびその電極反応部 13Bが示され ている。図 9c)i)には穿刺針部 14Bの構成が示されており、穿刺針部 14Bは穿刺針 2 0Bとそれを支える支持体 19Bおよび外部駆動の接続部 17Bから構成され、外部駆 動接続部 17Bが穿刺駆動を備えた測定装置に接続されることで測定装置力もの穿 刺駆動を得られる仕組みとなっている。また、図 9c)には穿刺針部 14Bが試料搬送路 8Bに沿って、電極と直交して配置されている様子がわかる。この図が示すように、穿 刺針部 14Bは電極表面 10Bとの接触をレジスト層 6Bの形成により避けられる構造を 採っている。したがって、試薬層 13Bが電極 10Bの表面に形成されていても、該試薬 層 13Bと穿刺針部 14Bとの接触を防ぐことができるため、結果として穿刺針 20Bの試 薬による汚染を防ぐことができる。図 9c)iii)にはこのようにして形成された針一体型バ ィォセンサー 3Bが示されてレ、る。

図 10は図 9で示した針一体型バイオセンサー 3Bの断面図を示している。図 10b)は 図 10a)で示した A-A'断面図を示している。この図が示すように、バイオセンサーの 基板 1B上に設けられたパターン表面に穿刺針 14Bが配置されている。図 10c)は図 10a)で示した B-B'断面図を示している。 2枚の基板 1B、 IBの中心部に穿刺針 14B が配置されている。これらの図が示すように、本発明の針一体型バイオセンサー 3B は 1枚の基板 1Bの内側に形成された電極 10B、 10Bの長軸方向に対して、穿刺針 1 4Bが直交して配置されることで端子 11Bを穿刺針 14Bの軌道から外すことができる。 また、端子 11Bが穿刺針 14Bの軌道から外れた位置に配置されるため、針一体型バ ィォセンサー 3Bの形状が穿刺針を中心線とした左右非対称となり、使用者にとって はそれが目印となって測定装置への挿入を左右誤らずにすみ、測定装置も本発明 の針一体型バイオセンサー 3Bの端子 11Bの位置を特定するための機構を備えるこ とができる。また、電極の幅及び電極間距離を小さくすることで、その部分の基板の 幅も小さくなるので、試料液量の少量化を図ることができる。

[0059] 図 11は図 9および図 10で示した針一体型バイオセンサー 3Bの使用例を示してい る。図 11では a)〜d)で各工程を示し、 i)と ii)ではそのときの針一体型バイオセンサー 3 Bの状態を i)では構成図、 Π)では図 10a)で示した A-A'断面図で示している。図 11a) は穿刺駆動つきの測定装置に接続された針一体型バイオセンサー 3Bの使用前の 状態をしめす。このとき、被検体としての皮膚力 針一体型バイオセンサー 3Bの穿刺 採血口 12Bに密着している。図 l ib)は穿刺の状態が示されており、図示されてはい ないが、穿刺針 20Bはセンサーから突出して皮膚を突き刺している。図 11c)は穿刺 後に穿刺針部 14Bが元の位置に戻った状態を示している。図 l id)はその後で、穿 刺した皮膚からの採血 24Bを毛細管現象によって吸引している状態を示している。

[0060] 図 12は、本発明の針一体型バイオセンサーの他の構成例を示している。図 12a)〜 d)は針一体型バイオセンサーの製作例であり、 i)は針一体型バイオセンサーの製作 に要する構成材料、 ii)及び iii)では、その成形体を示している。図 9で示した針一体 型バイオセンサーとの相違点は一枚の平面基板にミシン目のような接続部を設けるこ とでバイオセンサー (折畳み成形体 18B)を組み立てられ、さらに採血の吸引機構を 備えている点にある。まず、この様な折畳み方式で組み立てられるバイオセンサーは 、図 9の場合の積層法による製法とは異なり、基板同士の重ね合わせが不要なため、 製造工程が簡略化できる特徴がある。したがって、高精度に成形されたセンサーを 歩留りよく大量生産するのに適した方法と言える。また、折畳み構造に必要な基板の 繋目 21Bは、図 12d)ii)で示されるように伸縮材 16Bを基板 1Bに固定するためのフッ ク 22Bにもなつている。一方、この採血吸引機構は、穿刺採血口 12B付近への軟質 材 15Bと基板 1Bと穿刺針支持体 17Bとの間の空間を密閉するための伸縮材 16Bに より、試料搬送路 ·穿刺駆動部 8Bを外気と遮断することで成り立つている。さらに、該 軟質材は被検体の皮膚を穿刺採血口 12Bと密着させるためにも役立っている。

[0061] 図 13は、図 12で示した針一体型バイオセンサー 3Bの断面図を示している。図 13b )は図 13a)で示した A-A'断面図を示している。この図が示すように、バイオセンサー の基板 1B上に設けられたパターン表面に穿刺針 14Bが配置されている。さらに、該 穿刺針部 14Bは伸縮材 16Bによって基板 1B、 IBと接着部 23Bで固定されている。 図 13c)は図 13a)で示した B-B'断面図を示している。基板 1B、 IBの中心部に穿刺針 14Bが配置されている。これらの図が示すように、本発明の針一体型バイオセンサー 3Bの構造は電極 10Bが穿刺針 14Bと直交して配置されることで端子 11Bを穿刺針 1 4Bの軌道から外すことができ、これにより、穿刺針 14Bを含む試料搬送路内部 8Bを 陰圧に保っための気密性を容易に得ることができる。また、電極の幅及び電極間距 離を小さくすることで、その部分の基板の幅も小さくなるので、試料液量の少量化が できる。さらに、端子 11Bが穿刺針 14Bの軌道から外れた位置に配置されることで針 一体型バイオセンサー 3Bの形状が穿刺針を中心線とした左右非対称となるため、使 用者にとってはそれが目印となって測定装置への挿入を左右誤らずにすみ、測定装 置も本発明の針一体型バイオセンサー 3Bの端子 11Bの位置を特定するための機構 を備えることができる。

図 14は図 12および図 13で示した針一体型バイオセンサー 3Bの使用例を示して いる。図 14では a)〜 で各工程を示し、 i)と ii)ではそのときの針一体型バイオセンサ 一 3Bの状態を i)では構成図、 ii)では図 13a)で示した A-A'断面図で示している。図 1 4a)は穿刺駆動つきの測定装置に接続された針一体型バイオセンサー 3Bの使用前 の状態をしめす。このとき、被検体としての皮膚力 針一体型バイオセンサー 3Bの穿 刺採血口 12Bに設けられた軟質材 15Bに密着している。図 14b)は穿刺の状態が示 されており、穿刺針 20Bが軟質材 15Bを貫通している状態を示している。図示されて はいないが、このとき穿刺針 20Bは皮膚も突き刺している。また、伸縮材 16Bは縮ん でいる様子がわかる。図 14c)は穿刺後に穿刺針部 14Bが元の位置に戻った状態を 示している。ここでは、穿刺針 20Bによって貫通された軟質材 15Bが示されている。 この状態では、バイオセンサー内の陰圧が穿刺された皮膚に向かってかけられてい る。図 14d)はその後で、穿刺した皮膚からの出血 24Bを内部の陰圧によって吸引し ている状態を示している。

実施例 3 [0063] 図 15は、本発明の針一体型バイオセンサーの一組立例を示している。図 15a)〜c) は針一体型バイオセンサーの製作例であり、 i)は針一体型バイオセンサーの製作に 要する構成材料、 ii)及び iii)では、その成形体を示している。図 15a)にはバイオセン サ一の基板 1C、 1Cとして 2枚の板部材の表面にそれぞれ導電体 7Cが形成されてい るものとレジスト層 6Cが示されている。該レジスト層 6Cはスぺーサー 2Cの役割も果 たすほか、電極面積を規定し、また、電極表面と穿刺針との接触を防ぐためにも設け られる。従って該レジスト 6層には貫通穴 4Cが設けられている。ここで、基板 1Cは角 を丸めることで安全に使用できるものとなっている。図 15b)はレジスト層の上に接着 剤層 5Cが形成される様子を示している。ここで、接着剤層 5Cも基板 1C、 1Cの板部 材間に設けられるので、レジスト層 6Cと同様、スぺーサー 2Cの役割を果たす。また、 図 15b)ii)ではレジスト層 6Cと接着剤層 5Cとで面積が規定された電極 10Cおよびそ の電極反応部 13Cが示されている。図 15c)i)には穿刺針部 14Cの構成が示されて おり、穿刺針部 14Cは穿刺針 20Cとそれを支える支持体 19Cおよび外部駆動の接 続部 17Cから構成され、外部駆動接続部 17Cが穿刺駆動を備えた測定装置に接続 されることで測定装置からの穿刺駆動を得られる仕組みとなっている。また、図 15c) には穿刺針部 14Cが試料搬送路 8Cに沿って配置されている様子がわかる。この図 が示すように、穿刺針部 14Cは電極表面 10Cとの接触をレジスト層 6Cの形成により 避けられる構造を採っている。したがって、試薬層 13Cが電極 10Cの表面に形成さ れていても、該試薬層 13Cと穿刺針部 14Cとの接触を防ぐことができるため、結果と して穿刺針 20Cの試薬による汚染を防ぐことができる。図 15c)iii)にはこのようにして 形成された針一体型バイオセンサー 3Cが示されている。

[0064] 図 16は図 15で示した針一体型バイオセンサー 3Cの断面図を示している。図 16b) は図 16a)で示した A-A'断面図を示している。この図が示すように、バイオセンサー の基板 1C上に設けられたパターン表面に穿刺針 14Cが配置されている。図 16c)は 図 16a)で示した B-B"断面図を示している。 2枚の基板 1C、 1Cの中心部に穿刺針 1 4Cが配置されている。これらの図が示すように、本発明の針一体型バイオセンサー 3 Cの構造は 2枚の基板 1C、 1Cの内側に形成された電極 10Cが向かい合うように貼り あわされることで、対面電極の構造をなしている。さらに、電極 10Cが穿刺針 14Cと 直交して配置されることで端子 11Cを穿刺針 14Cの軌道から外すことができる。また 、端子 11Cが穿刺針 14Cの軌道から外れた位置に配置されるため、針一体型バイオ センサー 3Cの形状が穿刺針を中心線とした左右非対称となり、使用者にとってはそ れが目印となって測定装置への揷入を左右誤らずにすみ、測定装置も本発明の針 一体型バイオセンサー 3Cの端子 11Cの位置を特定するための機構を備えることが できる。また、電極の幅及び電極間距離を小さくすることで、その部分の基板の幅も 小さくなるので、試料液量の少量化を図ることができる。

[0065] 図 17は図 15および図 16で示した針一体型バイオセンサー 3Cの使用例を示して レ、る。図 17では a)〜 で各工程を示し、 i)と ii)ではそのときの針一体型バイオセンサ 一 3Cの状態を i)では構成図、 ii)では図 16a)で示した A-A'断面図で示している。図 1 7a)は穿刺駆動つきの測定装置に接続された針一体型バイオセンサー 3Cの使用前 の状態をしめす。このとき、被検体としての皮膚力 針一体型バイオセンサー 3Cの穿 刺採血口 12Cに密着している。図 17b)は穿刺の状態が示されており、図示されては いないが、穿刺針 20Cはセンサーから突出して皮膚を突き刺している。図 17c)は穿 刺後に穿刺針部 14Cが元の位置に戻った状態を示している。図 17d)はその後で、 穿刺した皮膚からの採血 24Cを毛細管現象によって吸引してレ、る状態を示してレ、る

[0066] 図 18は、本発明の針一体型バイオセンサーの他の構成例を示している。図 18a)〜 d)は針一体型バイオセンサーの製作例であり、 i)は針一体型バイオセンサーの製作 に要する構成材料、 ii)及び iii)では、その成形体を示している。図 15で示した針一体 型バイオセンサーとの相違点は一枚の平面基板にミシン目のような接続部を設けるこ とでバイオセンサー（折畳み成形体 18C)を組み立てられ、さらに採血の吸引機構を 備えている点にある。まず、この様な折畳み方式で組み立てられるバイオセンサーは 、図 15の場合の積層法による製法とは異なり、基板同士の重ね合わせが不要なため 、製造工程が簡略化できる特徴がある。したがって、高精度に成形されたセンサーを 歩留りよく大量生産するのに適した方法と言える。また、折畳み構造に必要な基板の 繋目 21Cは、図 18d)ii)で示されるように伸縮材 16Cを基板 1Cに固定するためのフッ ク 22Cにもなつている。一方、この採血吸引機構は、穿刺採血口 12C付近への軟質 材 15Cと基板 1Cと穿刺針支持体 17Cとの間の空間を密閉するための伸縮材 16Cに より、試料搬送路 ·穿刺駆動部 8Cを外気と遮断することで成り立つている。さらに、該 軟質材は被検体の皮膚を穿刺採血口 12Cと密着させるためにも役立っている。

[0067] 図 19は、図 18で示した針一体型バイオセンサー 3Cの断面図を示している。図 19b )は図 19a)で示した A-A'断面図を示している。この図が示すように、バイオセンサー の基板 1C上に設けられたパターン表面に穿刺針 14Cが配置されている。さらに、該 穿刺針部 14Cは伸縮材 16Cによって基板 1C、 1Cと接着部 23Cで固定されている。 図 19c)は図 19a)で示した B-B'断面図を示している。基板 1C、 1Cの中心部に穿刺針 14Cが配置されている。これらの図が示すように、本発明の針一体型バイオセンサー 3Cの構造は電極 10Cが穿刺針 14Cと直交して配置されることで端子 11Cを穿刺針 14Cの軌道から外すことができ、これにより、穿刺針 14Cを含む試料搬送路内部 8C を陰圧に保っための気密性を容易に得ることができる。また、電極の幅及び電極間 距離を小さくすることで、その部分の基板の幅も小さくなるので、試料液量の少量ィ匕 力 Sできる。さらに、端子 11Cが穿刺針 14Cの軌道から外れた位置に配置されることで 針一体型バイオセンサー 3Cの形状が穿刺針を中心線とした左右非対称となるため、 使用者にとってはそれが目印となって測定装置への挿入を左右誤らずにすみ、測定 装置も本発明の針一体型バイオセンサー 3Cの端子 11Cの位置を特定するための機 構を備えることができる。

[0068] 図 20は図 18および図 19で示した針一体型バイオセンサー 3Cの使用例を示して レ、る。図 20では a)〜d)で各工程を示し、 i)と Π)ではそのときの針一体型バイオセンサ 一 3Cの状態を i)では構成図、 ii)では図 19a)で示した A-A'断面図で示している。図 2 Oa)は穿刺駆動つきの測定装置に接続された針一体型バイオセンサー 3Cの使用前 の状態をしめす。このとき、被検体としての皮膚力 針一体型バイオセンサー 3Cの穿 刺採血口 12Cに設けられた軟質材 15Cに密着している。図 20b)は穿刺の状態が示 されており、穿刺針 20Cが軟質材 15Cを貫通している状態を示している。図示されて はいないが、このとき穿刺針 20Cは皮膚も突き刺している。また、伸縮材 16Cは縮ん でいる様子がわかる。図 20c)は穿刺後に穿刺針部 14Cが元の位置に戻った状態を 示している。ここでは、穿刺針 20Cによって貫通された軟質材 15Cが示されている。 この状態では、バイオセンサー内の陰圧が穿刺された皮膚に向かってかけられてい る。図 20d)はその後で、穿刺した皮膚からの出血 24Cを内部の陰圧によって吸引し ている状態を示している。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正をカ卩えることができることは当業者にとって明ら かである。

本出願は 2005年 6月 27日出願の 3件の日本特許出願（特願 2005— 185989，特 願 2005— 185990,特願 2005— 185991)及び 2006年 2月 14日出願の曰本特許 出願（特願 2006— 035937)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込 まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 接続部によって繋がれた 2枚の絶縁性基板上の一方または両方に、電極およびス ぺーサ一が形成され、該接続部に沿って 2枚の絶縁性基板を折り畳み、絶縁性基板 間に電極およびスぺーサーを位置させたバイオセンサー。

[2] 接続部が、絶縁性基板への破線の作製またはヒンジ成形によって設けられる請求 項 1記載のバイオセンサー。

[3] 2枚の絶縁性基板のバイオセンサー形成時に相対する部位に、 2枚の絶縁性基板 の位置合わせに用いられるポールが貫通するポール挿入穴が設けられた請求項 1 記載のバイオセンサー。

[4] ポール挿入穴に、ポールを貫通させることにより 2枚の絶縁性基板の位置合わせが 行われた請求項 3記載のバイオセンサー。

[5] 請求項 1乃至 4のいずれかに記載のバイオセンサーに、電極およびスぺーサ一とと もにさらに被検体の皮膚を突き刺して体液を採取するための穿刺針を内包させ、絶 縁性基板間に電極、スぺーサ一および穿刺針を位置させた針一体型バイオセンサ

[6] 穿刺針が、外部からの駆動によりバイオセンサー内を移動可能な穿刺針である請 求項 5記載の針一体型バイオセンサー

[7] 2枚の電気絶縁性基板に挟まれた空間に、電極およびスぺーサ一が設けられたバ ィォセンサーと、該バイオセンサー内に配置された被検体の皮膚を突き刺して体液 を採取するための穿刺針とが穿刺針支持体を介して一体となって構成されたバイオ センサーにおいて、

穿刺針が、一方の基板に形成された電極の長軸方向に直交する態様で配置され たことを特徴とする針一体型バイオセンサー。

[8] 2枚の電気絶縁性基板に挟まれた空間に、電極およびスぺーサ一が設けられたバ ィォセンサーと、該バイオセンサー内に配置された被検体の皮膚を突き刺して体液 を採取するための穿刺針とが穿刺針支持体を介して一体となって構成されたバイオ センサーにおいて、 電極が相対して配置されて対面電極を成していることを特徴と する針一体型バイオセンサー。

[9] 穿刺針が、バイオセンサー内において電極の長軸方向に直交に設置された請求 項 8記載の針一体型バイオセンサー。

[10] ノ ィォセンサーが穿刺針を中心線とした左右非対称な形状である請求項 7または 9 記載の針一体型バイオセンサー。

[11] 請求項 1乃至 10のいずれかに記載の針一体型バイオセンサーと、該針一体型バイ ォセンサーを揷入させてセットする針一体型バイオセンサー導入部、該針一体型バ ィォセンサーの電極における電気的な信号を捉えるコネクタ一部、コネクタ一部を介 して電気的な値を計測する計測部、計測のための操作パネル部、計測部における計 測値を表示する表示部、計測値を保存するメモリ部、穿刺針の駆動部、駆動部引き 金部および穿刺針による穿刺を開始する穿刺開始ボタンを備えた針一体型バイオセ ンサー用測定装置。

[12] さらに、針一体型バイオセンサーの穿刺針を中心線とした左右非対称構造を測定 用端子の突出部で認識できる機構を備えた請求項 11記載の針一体型バイオセンサ 一用測定装置。

[13] 音声ガイド機能及び音声認識機能、電波時計の内臓による測定データ管理機能、 測定データの医療機関への通信機能および充電機能の少なくとも一つの機能を備 えた請求項 11または 12記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。

[14] バイオセンサーのポール揷入穴に折畳みガイドのポールを揷入し、前記折畳み ガイドとともに前記バイオセンサーを折り畳み、前記ポールを前記バイオセンサーの 他方のポール揷入穴にも揷入し、更に、前記ポールを前記折畳みガイドのポール受 入部に格納してバイオセンサーを製造することを特徴とするバイオセンサーの製造方 法。