WO2008075651A1 - バイオセンサカートリッジ、バイオセンサカートリッジの使用方法、バイオセンサ装置及び針一体型センサ - Google Patents

Abstract

　測定に必要な試料の採取量を少量にして使用者の負担を軽減するとともに、試料採取口を穿刺口に近づける動作を必要とすることなく容易に穿刺口の試料を採取して測定することができるバイオセンサカートリッジを提供する。 　バイオセンサチップ１１の片端部を被検体Ｍに押し付けると、弾性体２０が圧縮されて穿刺用器具１２が突出して、穿刺することができる。また、押圧力を弱めると、弾性体２０の復元力によって穿刺用器具１２が被検体Ｍから抜き出されて、穿刺口から血液（試料）Ｄが流出する。この際、穿刺口とバイオセンサチップ１１に設けられた試料採取口１３とが弾性体２０によって形成される密閉半開放空間２３に内包されているので、少量の血液（試料）Ｄでも容易に採取することができる。また、弾性体２０には、通気路を形成する溝２８が形成されており、密閉半開放空間２３を大気開放できる。

Description

明 細 書

バイオセンサカートリッジ、バイオセンサカートリッジの使用方法、バイオセ ンサ装置及び針一体型センサ

技術分野

[0001] 本発明はバイオセンサカートリッジに関し、例えばチップの中空反応部に収容した 試薬を用いて化学物質の測定や分析を行うバイオセンサカートリッジに関する。また 、その特性を簡易に分析する簡易型体液測定装置等に用いられるバイオセンサに 関し、具体的には試料採取のための穿刺用針とセンサとを一体型にして、被検者自 身が簡易に測定できるようにした針一体型センサに関する。

背景技術

[0002] 従来より、例えば血液中のグルコースの濃度を検出するバイオセンサチップが知ら れてレ、る（例えば特許文献 1参照）。

図 18は特許文献 1に記載されているグルコースセンサを示す分解斜視図である。 図 18に示すように、バイオセンサであるグルコースセンサ 100は、対極 101と作用極 102を有している。対極 101は、長さ方向に半裁された中空針状をしており、その先 端部 103は穿刺しやすいように注射針状に斜切されている。そして、半裁された切断 面には、一般に接着剤層を兼ねた絶縁層 104、 104'、例えばエポキシ樹脂接着剤、 シリコーン系接着剤あるいはガラスなどが塗布されており、この絶縁層 104、 104'を 介して作用極 102が取り付けられている。作用極 102は、グルコースォキシダーゼ（ GOD)を固定化した平板状の部材であり、 GODが固定化された所謂、固定化 GOD 105面側を内側に向けて対極 101に接着されて!/、る。

従って、針状対極 101の先端部 103を対象者に穿刺して血液を採取し、採取した 血液と固定化 GOD105との反応を作用極 102により検出して、グルコースの定量を 行う。

[0003] また、バイオセンサチップとランセットを一体化したバイオセンサが開示されている（ 例えば特許文献 2参照）。

図 19の (A)は特許文献 2に記載されて!/、るセンサの斜視図、図 19の（B)はセンサ の分解斜視図である。図 19に示すように、ランセット一体型のセンサ 110は、チップ 本体 11 1、ランセット 113、保護カバー 115を有している。チップ本体 111は、カバー 11 1aと基板 111bとを開閉可能に有しており、カバー 111aの内面には内部空間 11 2が形成されている。内部空間 112は、ランセット 113を移動可能に収納できる形状 をしている。

[0004] ランセット 113の先端に設けられている針 114は、ランセット 113の移動に伴ってチ ップ本体 111の内部空間 112の前端部に形成されて!/、る開口部 112aから出没可能 となっている。内部空間 11 laの形状は、突起 113aが位置する端部において、その 幅がランセット 113より若干狭くなるよう湾曲しており、互いの押圧力や摩擦力によつ てランセット 113がチップ本体 111に係止されるようになって!/、る。保護カバー 115は 針 114を揷嵌する管部 115aを有しており、針 114の移動に伴って管部 115aもチッ プ本体 111の内部に収納可能となっている。従って、使用前の状態では、保護カバ 一 115を針 114に被せて、針 114を保護するとともに誤って使用者を傷付けな!/、よう にしている。なお、基板 11 lbには、一対の電極端子 116が設けられており、バイオセ ンサ装置（図示省略）に電気的に接続できるようになって!/、る。

[0005] 使用時には、保護カバー 115を外して、ランセット 113を押して針 114をチップ本体

11 1から突出させる。この状態で被検体を穿刺した後、針 114をチップ本体 111内部 に収納し、チップ本体 111の前端に設けられて!/、る開口部 112aを穿刺口に近づけ て、流出した血液を採取する。

[0006] また、文献 3に開示されたバイオセンサは、図示は省略するが、検査用のチップが 試験紙からなる検知部と針を備えた針一体型の構造を有しており、被検体を穿刺し た後に血液を検知部まで採取するために減圧ポンプを用いる構造である。

特許文献 1：特開平 2— 120655号公報

特許文献 2：国際公開第 02/056769号パンフレット

特許文献 3 :特開 2002— 085384号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しかしながら、特許文献 1に記載のグルコースセンサ 100では、針状対極 101と作 用極 102とを貼り合わせて形成されるため、穿刺針の径がグルコースセンサ 100の幅 と同程度となり大きくなる。このため、採血量が多くなるとともに穿刺時の痛みが大きく なり、使用者の負担が大きくなるという問題がある。

また、特許文献 2に記載のランセット一体型センサ 110では、穿刺口から流出した 血液を開口部 112aから吸収する構造となっている力 S、構造が複雑である。

更にまた、特許文献 3に記載されたバイオサンサにおいても、減圧ポンプを用いる などバイオセンサ装置として構造が複雑化する問題を抱えている。

[0008] また、ランセット一体型センサは、試料を収容する内部空間 112内で針 114を駆動 していることから、内部空間 112のサイズは針 114の駆動に必要なサイズとなり、測定 に必要な血液量が、センサと穿刺用針とが別体となって!/、る測定キットよりも多くなる 。このことは、針を太くする、あるいは針を深く突き刺すことになり、被検者の採取時の 痛みを増大させることになる。また、センサ本体と針の駆動機構を一体型に備えたラ ンセット一体型センサは、小型化が困難である。

[0009] 一方、特許文献 2は、血液を収容するキヤビティを、センサ本体内のランセット収納 空間とは別に備えることも提案している。この場合、キヤビティサイズは、ランセットとは 無関係に設定することができるので、採取血液量の低減を図ることが可能になると考 えられ得る。しかしながら、ランセットによる突き刺し位置とキヤビティ入り口とが異なる 位置に配設されているにもかかわらず、皮膚表面に排出された血液及び針に付着し た血液を有効にキヤビティ内に収容するための機構は、何等開示されていない。

[0010] 本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定に必要 な試料の採取量を少量にして使用者の負担を軽減するとともに、試料採取口を穿刺 口に近づける動作を必要とすることなく容易に穿刺口の試料を採取して測定すること ができるだけでなぐさらに正確な測定が可能なバイオセンサカートリッジを提供する ことにある。

また、その目的は、穿刺用針をセンサに固定した針一体型センサとし、試料の反応 空間（キヤビティ）サイズ及び測定に必要な採取血液量の低減を図るとともに、針の突 き刺し位置とキヤビティ入り口とが離れた位置にあっても、皮膚表面に排出された血 液を有効にキヤビティ内に導入することができる針一体型センサを提供することにあ 課題を解決するための手段

[0011] 前述した目的を達成するために、本発明にかかるバイオセンサカートリッジの第 1の 特徴は、バイオセンサチップと、前記バイオセンサチップの一部に固定され先端が突 出した穿刺用器具とを有するバイオセンサカートリッジであって、

前記バイオセンサチップの先端に設けられた試料採取口と前記穿刺用器具によつ て被検体に形成される穿刺口を内包する貫通穴を有する弾性体が、前記バイオセン サチップの先端に設けられており、前記弾性体は、前記貫通穴を形成する内壁面と 前記弾性体の外壁面との間を貫通する通気路を備えていることにある。

[0012] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、バイオセンサチップの 片端部を被検体に押し付けると、バイオセンサチップの一部に設けられている弾性体 が圧縮されて穿刺用器具が突出するので、被検体を穿刺することができる。また、押 圧力を弱めると、弾性体の復元力によって穿刺用器具が被検体から抜き出されて、 穿刺口から試料が流出し、試料採取することができる。

また、このバイオセンサカートリッジによれば、使用前には穿刺用器具が弾性体の 先端面から突出しないようにすることができ、これにより、穿刺用器具の保護および使 用者の保護を図ることができる。さらにまた、使用後の廃棄の際にも穿刺用器具が弾 性体の先端面から突出しないようにすることができ、これによつて、安全且つ適正に 処分すること力 Sでさる。

[0013] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 2の特徴は、上記本発明の第 1 の特徴にぉレ、て、前記バイオセンサチップの先端に設けられた試料採取口と前記穿 刺用器具によつて被検体に形成される前記穿刺口とが前記貫通穴により接続されて いることにある。

このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、穿刺時に、穿刺口とバ ィォセンサチップの先端に設けられた試料採取口とが弾性体によって形成される空 間によつて接続されているので、少量の試料でも容易に試料を採取することができる

[0014] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 3の特徴は、上記本発明の第 1 又は第 2の特徴において、前記弾性体は前記被検体に接する側の穴の内径が、前 記バイオセンサチップと接する側の穴の内径より大きく構成されていることにある。

[0015] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、試料採取用の貫通穴の 間口が大きく構成されているので、穿刺時に、穿刺口と弾性体の空間とが試料採取 に必要な位置関係が確実維持でき、かつ試料と弾性体との不測の接触が回避され て、採取された試料が被検体と弾性体との接触部位に滲み出すことなくバイオセンサ チップに導かれる。

[0016] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 4の特徴は、上記本発明の第 3 の特徴において、前記弾性体は前記被検体と接する側では、前記貫通穴を形成す る内壁面が、該弾性体の先端に向かって隆起した構成である。これにより、貫通穴に ある試料は、最初に内壁面が隆起した面に接触して貫通穴の上方に導かれる。 また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 5の特徴は、上記本発明の第 1

〜第 4の特徴において、前記通気路は、前記弾性体の前記被検体側の端面に設け た溝にて構成されたことにある。

[0017] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、溝により、通気路を被検 体と弾性体との接触部位に形成することができる。また、この溝は極めて形成し易く 弾性体の製造を複雑化しなレ、。

[0018] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 6の特徴は、上記本発明の第 1

〜第 4の特徴において、前記通気路は、前記弾性体の径方向にほぼ沿って形成さ れた開放貫通孔にて構成されたことにある。

[0019] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、この開放貫通孔は被検 体を構成要素とはせず弾性体のみによって構成されるので、断面形状等の設定が容 易にでき、被検体の状態に左右されることがない。

[0020] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 7の特徴は、上記本発明の第 1

〜第 6の特徴において、前記通気路は、前記弾性体に複数個形成されており、その 配置が該弾性体の中心軸線を中心にして弾性体径方向に対称に構成されたことに ある。

[0021] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、通気路の配置が弾性体 の中心軸線を中心にして弾性体径方向に対称に構成されたことにより、弾性体の弹 性力を中心軸線を中心にして弾性体径方向に対称にでき、例えば弾性体が圧縮さ れたとき弾力のバランスを偏り無く維持できる。

[0022] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 8の特徴は、本発明の第 1〜第 7の!/、ずれかの特徴にお!/、て、前記穿刺用器具を被検体に穿刺する駆動機構を有 することにある。

[0023] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、駆動機構により、穿刺 用器具を被検体に穿刺することにより、穿刺の時間を短くすることができ、試料を採 取する際の痛みを軽減することが可能である。

[0024] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 9の特徴は、上記本発明の第 1 〜第 8のいずれかの特徴において、前記弾性体が粘着性を有することにある。特に、 被検体に接する面が粘着性を有することが好ましぐ弾性体自体の素材が粘着性を 有する場合や、粘着剤を弾性体に練りこんだ場合、粘着剤でコートする方法などが 挙げられる。

[0025] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、弾性体が粘着性を有す ることにより、弾性体は被検体に密着することができ、穿刺位置のずれを防止し試料 の採取を確実することができる。

[0026] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの第 10の特徴は、上記本発明の第 1〜第 9のいずれかの特徴において、前記弾性体が、前記バイオセンサチップの先 端に弾性体自身の粘着性で固定されるか、接着剤で固定されるか、または両面テー プで固定されていることにある。

[0027] このように構成されたバイオセンサカートリッジにおいては、弾性体をバイオセンサ チップの先端に確実に取り付けることができる。粘着剤を用いる場合には、弾性体と ノ ィォセンサチップとの間に隙間ができる場合にはこの隙間を潰すように接着剤を塗 布することにより、確実な接着をすることができるとともに、採取した試料の漏れを防 止すること力 Sでさる。

[0028] また、本発明に力、かるバイオセンサカートリッジの使用方法の特徴は、上記本発明 の第 1から第 10のいずれかの構成において、弾性体を前記披検体に押し付けて圧 縮することにより穿刺し、前記弾性体の復元力によって穿刺用器具を被検体から抜き 取るとともに前記貫通穴を大気開放させながら試料採取を行うことにある。

[0029] このようなバイオセンサカートリッジの使用方法においては、バイオセンサチップの 片端部を被検体に押し付けると、バイオセンサチップの片端部に設けられている弾性 体が圧縮されて穿刺用器具が突出するので、被検体を穿刺することができる。その 後、弾性体の復元力によって穿刺用器具を抜き、弾性体によって形成される空間内 において穿刺口から流出した試料を試料採取口から採取するので、穿刺後、試料採 取口を穿刺口に位置決めすることなぐ確実に試料を採取することができる。

[0030] また、本発明に力、かるバイオセンサ装置の特徴は、上記本発明の第 1〜第 10のい ずれかの構成のバイオセンサカートリッジと、このバイオセンサカートリッジの検知用 電極に接続して採取された試料の情報を得る測定器とを有することにある。

[0031] このように構成されたバイオセンサ装置においては、前述したバイオセンサカートリ ッジによって試料を採取するので、穿刺および試料採取を一連の動作で行うことがで き、従来のようにバイオセンサチップの試料採取口を穿刺口に位置合わせする必要 がなぐ容易且つ確実に試料の採取を行うことができる。また、試料の情報を検知電 極を介して測定器に伝達することにより、短時間且つ容易に測定することができるの で、被検体の負担を軽減することができる。

[0032] また、穿刺用針をセンサに固定した針一体型センサにおいては、被検者から血液 等の液体試料を皮膚表面に排出するのに必要な突き刺しを行なうため、穿刺用針が 突出した状態で固定されることになる。このため、穿刺用針の先端と試料反応空間の 入り口とが離間した位置関係にならざるを得ないが、穿刺用針の先端から試料反応 空間の入り口まで、液体試料が流動できる流路を設けることで解決が可能である。そ こで、本発明者らは、穿刺用針の先端力 試料反応空間の入り口まで、液体試料が 流動できる流路を形成する流路形成体を取付けるとともに、当該流路を通って液体 試料が有効に試料反応空間に導入される構成を種々検討し、本発明の完成に至つ た。

[0033] すなわち、本発明の針一体型センサは、被検体から液体試料を排出させる穿刺用 針、前記液体試料が収容される反応部、及び該反応部の結果を検知する検知部を 一体的に備えた針一体型センサ本体と、前記被検体の当接部分から前記反応部へ の流路となる貫通孔が設けられ、該貫通孔に前記穿刺用針が内挿されている流路形 成体とを備えた針一体型センサであって、前記貫通孔と前記流路形成体外とを連通 する通気路が、前記流路形成体に設けられて!/、る。

[0034] 本発明の針一体型センサは、穿刺用針単独ではなぐ針一体型センサ本体として 駆動して、被検者の皮膚に突き刺し、液体試料を排出させるようにして用いられる。 前記流路形成体の材質は特に限定せず、剛体であってもよいし、弾性体であっても よいし、粘弾性体であってもよいが、好ましくは、変形により前記貫通孔から前記穿刺 用針を出没可能にする弾性体又は粘弾性体で構成されて!/、る。流路形成体自体の 弾性復元力で、皮膚に突き刺した穿刺用針を引き抜くことで、測定器には穿刺用針 を突き刺すための駆動機構を備えるだけで済むからである。

[0035] 前記通気路は、前記貫通孔と前記流路形成体外とを連通するように設けられる限り 、流路形成体のいかなる位置に設けてもよい。従って、前記通気路は、前記貫通孔 を構成する当該貫通孔の周壁面の適宜位置に貫設された連通孔であってもよいし、 前記センサ本体の取付け部分に凹設された凹部であってもよレ、し、また前記針一体 型センサ本体をとりつけた状態で当該センサ本体と流路形成体との取付け部分に形 成される隙間であってもよいし、被検体に当接した状態で、前記貫通孔と前記流路 形成体外とが連通するように、流路形成体の被検体当接面に設けられた切り欠きで あってもよいし、これらの組合わせであってもよい。

[0036] 好ましくは、前記通気路は、前記流路形成体におけるセンサ本体の取付け部分に 設けられる。ここで、センサ本体の取付け部分とは、貫通孔に穿刺用針を内挿したと きに、通気路が形成されていなければ、センサ本体先端部分と流路形成体とが接触 していたであろう部分をいい、例えば、流路形成体がセンサ本体に接着、溶着などに より接合されるときはその接合部分をいい、嵌揷により取付けられる場合には嵌揷部 分をいう。従って、前記取付け部分に前記通気路を設ける場合としては、例えば、前 記流路形成体にぉレ、て針一体型センサ本体が取付けられる面（以下、「センサ本体 取付け面」という）の一部を流路形成体外に連通するように切り欠く場合、前記センサ 本体取付け面に流路形成体の外周面に至るまでの溝を設ける場合、センサ本体取 付け面自体を空気の流出入ができるような粗面とする場合などが挙げられる。また、 流路形成体とセンサ本体が嵌揷により取付けられる場合には、センサ本体先端の外 嵌部分となる、当該流路形成体の壁面を貫通する連通孔によって、あるいは遊嵌の 場合の流路形成体とセンサ本体との間のクリアランスによって、通気路を形成してもよ い。

[0037] 前記通気路が前記センサ本体の取付け部分に設けられる場合、前記通気路は、前 記反応部入り口が前記通気路の途中又は前記通気路入り口の近傍に位置するよう に設けられることが好ましい。具体的には、前記反応部入り口が前記流路形成体に 形成された貫通孔内に配置されている場合には、前記貫通孔に連通している前記通 気路の入り口が前記穿刺用針よりも前記反応部入り口に近い位置となるように配設 すること力 S好ましい。また、前記反応部入り口が前記貫通孔内に配置されていない場 合には、前記貫通孔から流路形成体外へ至る通気路の途中に前記反応部入り口が 配設されるように、前記通気路を設けることが好ましい。

[0038] 前記通気路には、液体流出防止機構が設けられて!/、ること力 S好まし!/、。液体試料 の流路となる貫通孔と前記通気路とは連通しているので、当該通気路を通って液体 試料が流路形成体外部へ漏出することを防止するためである。通気路に設けられる 液体流出防止機構としては、例えば、前記通気路の途中に屈曲部を設けるだけでも よいし、液体流出防止のための防護壁を流路形成体に設けてもょレ、。

[0039] また、貫通孔を通る液体試料が、前記通気路を流れるよりも前記反応部に優先的 に流入されること力 S好ましく、このことは、前記貫通孔がセンサ本体取付け部分、さら には前記反応部入り口近傍に設けられている場合に特に求められる。液体試料を前 記通気路よりも前記反応部に優先的に流入させることは、通気路入り口と反応部入り 口のサイズ、通気路と反応部の入り口の位置関係などを適宜設定することによって達 成することもできる力 好ましくは、前記反応部の入り口近傍に、界面活性剤が塗布さ れていることである。界面活性剤の塗布は、反応部入り口に限らず、液体試料を優先 的に流入した!/、部分に施してもょレ、。

発明の効果

[0040] 本発明によれば、バイオセンサチップの片端に弾性体を設けたので、穿刺後、弾性 体の復元力によって穿刺用器具を抜き取り、弾性体によって形成されている適宜空 間から試料を採取することができるので、少量の試料でも容易に試料採取口によつて 採取すること力 Sできる。また、試料採取する空間を大気開放可能な通気路を有してい るので、試料を試料採取口に安定して導入することができ、確実な検査を実施できる バイオセンサカートリッジおよびその使用方法ならびにバイオセンサ装置を提供する こと力 Sでさる。

[0041] また、本発明の針一体型センサは、穿刺用針先端と離間して配設された反応部入 り口に、穿刺により排出した液体試料を導くことが可能な流路形成体を備え、しかも 前記流路形成体には、流路となる貫通孔と流路形成体外とを連通する通気路が設け られることにより、穿刺により排出された液体試料を有効に反応部に導入することが 可能となるので、測定に必要な液体試料の採取量を低減できる。

図面の簡単な説明

[0042] [図 1] (A)は本発明に係るバイオセンサカートリッジの実施形態における概略縦断面 の説明図である。 （B)は本発明に係るバイオセンサカートリッジの実施形態にける概 略水平断面の説明図である。

[図 2]本発明に係るバイオセンサカートリッジの実施形態における弾性体とバイオセン サチップとの接合部を示す分解斜視図である。

[図 3]本発明に係るバイオセンサカートリッジの実施形態における弾性体とバイオセン サチップとの接合部を示す断面図である。

[図 4]本発明に係るバイオセンサ装置の実施形態を示す概略平面図である。

[図 5] (A)〜（C)は本発明に力、かるバイオセンサ装置を用いて血糖値を測定する動 作を示す説明図である。

[図 6] (A)は本発明に係るバイオセンサカートリッジの別の実施形態を示す説明図で ある。 (B)は本発明に係るバイオセンサカートリッジの別の実施形態を示す説明図で ある。

[図 7]本発明に係るバイオセンサカートリッジの別の実施形態における弾性体とバイ ォセンサチップとの接合部を示す断面図である。

[図 8]本発明一実施形態の針一体型センサの構成を示す断面図である。 [図 9]図 8に示す針一体型センサに用いられている検知部の一例を示す平面図（a) 及び断面図（b)である。

園 10]本発明一実施形態の針一体型センサに用いられている流路形成体の構成を 示す斜視図である。

園 11]本実施形態の針一体型センサを装着した測定装置の一実施例の構成を示す 概略図である。

園 12]本実施形態の針一体型センサの使用方法を説明するための図である。

園 13]本発明の針一体型センサの他の実施形態を示す断面図である。

園 14]本発明の針一体型センサの他の実施形態を示す断面図である。

[図 15]本発明の針一体型センサに用いられる流路形成体の他の実施形態を示す図 である。

[図 16]図 15に示す流路形成体を取付けた針一体型センサの構成を示す断面図であ 園 17]本発明の針一体型センサの他の実施形態を示す断面図である。

園 18]従来のバイオセンサチップを示す分解斜視図である。

[図 19] (A)は従来のバイオセンサチップを示す斜視図である。 (B)は従来のバイオセ ンサチップを示す分解斜視図である。

符号の説明

10 バイオセンサカートリッジ

11 バイオセンサチップ

11a 片端部

12 穿刺用器具

12a 先端

13 試料採取口

18a, 18b 検知用電極

20 弾性体

22 貫通穴

21 先端面 (被検体に接する面） 23 密閉半開放空間（空間）

24 粘着剤

25 バイオセンサチップに接する面

26 隆起部

28 溝（通気路）

29 開放貫通孔（通気路）

30 バイオセンサ装置

31 測定器

D 血液 (試料）

M 被検体

201 検知部

202 穿刺用針

203, 203' 反応部

203a 反応部入り口

210 センサ本体

220, 220' , 220", 225, 230 流路形成体

221 , 221 ' 嵌揷部

222 貫通孔

223, 223' , 226 通気路

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図 1の (A)は本発明のバイオセンサカートリッジに係る実施形態の要部を側面から 見た縦断面図（図 1の（B)における A— A位置の断面図）であり、図 1の（B)は本発明 のバイオセンサカートリッジにかかる実施形態の要部を示す水平断面図（図 1の (A) における B— B位置の断面図）である。図 2はバイオセンサチップと弾性体との接合部 の例を示す分解斜視図である。図 3は弾性体とバイオセンサチップとの接合部の断 面図である。図 4は本発明のバイオセンサ装置に力、かる実施形態を示す構成図であ る。図 5の (A)〜（C)は本発明に力、かるバイオセンサ装置を用いた試料の採取動作 を示す一連の説明図である。

[0045] 図 1の (A)、（B)及び図 2に示すように、本発明の実施形態であるバイオセンサカー トリッジ 10は、バイオセンサチップ 11と、バイオセンサチップ 11の片端部 11aに固定 され先端 12aが突出した穿刺用器具 12と、弾性体 20とを有している。すなわち、被 検体 Mに押し付けることにより、バイオセンサチップ 11の先端 11aに設けられた試料 採取口 13と、穿刺用器具 12によって被検体 Mに形成される穿刺口とを内包する密 閉半開放空間 23を形成する弾性体 20が、バイオセンサチップ 11の先端 11aに設け られている。

[0046] このバイオセンサカートリッジ 10は、図 2および図 3に示すように、弾性体 20のバイ ォセンサチップ 11に接する面 25とバイオセンサチップ 11の弾性体 20に接する面 11 aとが適宜接合されている。

[0047] 弾性体 20は、穿刺用器具 12が貫通する貫通穴 22からなる密閉半開放空間 23を 画成する内壁面とこの弾性体 20の外壁面との間を貫通する通気路を形成する溝 28 を備えている。

[0048] なお、本発明において、穿刺用器具 12とは、針、ランセット針および力ニューレ等を 総称し、生分解性の素材で構成されて!/、ることが望まし!/、。

[0049] バイオセンサチップ 11は、互いに対向する 2枚の基板 16a、 16bと、この 2枚の基板 16a, 16b間に挟装されるスぺーサ層 17を有している。 2枚の基板 16a、 16bの少な くとも 1枚の基板 16aのスぺーサ層 17側の表面には、検知用電極 18a、 18bが設けら れており、片端部にぉレ、て（図 1の（A)にお!/、て下端部）は互いに対向する方向へ L 字状に曲げられて、所定間隔を保持している。

[0050] 図 3に示すように、バイオセンサチップ 11は、その先端 11aから、 2つの検知用電極 18a, 18bカ対向しているき分に力、けて、 2枚の基板 16a、 16b及びスぺーサ層 17に より中空反応部 15が形成されて!/、る。この中空反応部 15の先端（図 3にお!/、て下端 )に、被検体 M (図 5を参照）に穿刺用器具 12を穿刺して採取した試料としての血液 D (図 5の（C)参照）を中空反応部 15に導入する試料採取口 13が設けられて!/、る。

[0051] すなわち、中空反応部 15は、上下両面を基板 16a、 16bおよび検知用電極 18a、 1 8bにより形成され、所定の形状に切りかかれたスぺーサ層 17を側壁として矩形状の 空間が形成されている。このため、中空反応部 15においては、検知用電極 18a、 18 bは露出しており、中空反応部 15における検知用電極 18a、 18bの直上或いは近傍 に、例えば酵素とメディエータを固定化し血液 D中のグルコースと反応して電流を発 生する試薬 14が設けられている。従って、中空反応部 15は、試料採取口 13から採 取入された例えば血液等の血液 Dが、試薬 14と生化学反応する部分となる。

[0052] 基板 16aおよび 16b、スぺーサ層 17の材質としては、絶縁性材料のフィルムが選ば れ、絶縁性材料としては、セラミックス、ガラス、紙、生分解性材料 (例えば、ポリ乳酸 微生物生産ポリエステル等）、ポリ塩化ビュル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカー ボネート、アクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート（PE T)等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂、 UV硬化樹脂等のプラスチッ ク材料を例示すること力 Sできる。機械的強度、柔軟性、及びチップの作製や加工の容 易さ等から、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料が好ましい。代表的な P ET樹脂としては、メリネックスゃテトロン (以上、商品名、帝人デュポンフィルム株式会 社製）、ノレミラー（商品名、東レ株式会社製)等が挙げられる。

[0053] 試薬 14としては、グルコースォキシダーゼ（GOD)やグルコースデヒドロゲナーゼ（ GDH)、コレステロールォキシダーゼ、ゥリカーゼ等の酵素と電子受容体が例示され 例えば、血液中のダルコ一ス量を測定するダルコースバイオセンサチップの場合は 、この部分に、グルコースォキシダーゼ層やグルコースォキシダーゼ 電子受容体（ メディエータ）混合物層、グルコースォキシダーゼ アルブミン混合物層、又はダルコ ースォキシダーゼ 電子受容体 アルブミン混合物層等が形成される。ダルコース ォキシダーゼ以外の酵素、例えばグルコースデヒドロゲナーゼ等を用い、これらの層 が形成される場合もある。又、添加剤として緩衝剤や親水性高分子等を薬剤中に含 めても良い。

[0054] 図 2および図 3に示すように、バイオセンサチップ 11の先端 11aに取り付けられてい る弾性体 20は、例えば中央部に密閉半開放空間 23を形成するための貫通穴 22を 有する円筒形状のものが例示できる。貫通穴 22は、穿刺用器具 12が揷通されるた め、穿刺用器具 12の外径よりは大きいものである。 弾性体 20は被検体 Mに接する側の密閉半開放空間 23である貫通穴 22の内径 W 2が、バイオセンサチップ 11と接する側の穴の内径 W1より大きく構成されている。

[0055] この貫通穴 22の間口が大き 内径 W2に）構成されていること、併せて、貫通穴 22 の周囲の壁面が隆起した隆起部 26を有した、所謂貫通穴 22が迎え口のような構成 になっていることで、密閉半開放空間 23に流出した血液 Dを、最初に貫通穴 22の周 辺の隆起部 26に積極的に接触させて貫通穴 22に導くことができる。このように、血液 Dが密閉半開放空間 23において、その内壁面に接する部分を貫通穴 22寄りの領域 になるように構成されていることで、血液 Dが弾性体 20の先端面 21と被検体 Mとの 接触部位への滲み出しを防止できる。

[0056] また、弾性体 20の厚さ tは、穿刺用器具 12の先端まで確実に覆うことができる厚さ に構成されている。

[0057] なお、弾性体 20の材質としては、弾性を有するものであれば特に限定されないが、 シリコーン、ウレタン、アクリルゴム等のゴム、エチレン、スチレン等のポリマー単体若 しくは共重合したポリマーからなるゴム若しくはスポンジ、ポリエチレン及びポリプロピ レン等のポリオレフイン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート等 のポリエステル、ポリテトラフルォロエチレン及びパーフルォロアルコキシエチレンとポ リフルォロエチレンの共重合体である PFA等のフッ素樹脂などを利用できる。

弾性体 20については、通気路が形成される構成であれば中実であっても良いし、 中空であっても良い。

[0058] 弾性体 20の被検体 Mに接する面である先端面 21は、粘着性を有するシリコーンゴ ム、アクリルゴム等の材料で構成される力、、弾性体が粘着剤 24を有する若しくは粘着 剤 24でコーティングされていることが望ましい。粘着剤 24は、弾性を損なわない限り 、特に限定されない。これにより、弾性体 20と被検体 Mとの密着性を向上させ、穿刺 位置からずれるのを防止するとともに、密閉半開放空間 23を確実に形成することが できる。また、貫通穴 22の内周面は、親水性の材料を用いる力、、若しくは、少なくとも 内周面を親水処理することが望ましい。これにより、採取する血液 Dを通りやすくして 、少量の血液 Dでも確実に採取することができる。

[0059] 図 2に示すように、バイオセンサチップ 11の先端 11aと弾性体 20の上面 25 (図 2に おいては下側）とが適宜接合され、弾性体 20の先端面 21 (図 2においては上側）に 2 つの溝 28が弾性体 20の軸心 Cを挟んで対称となる向きに形成されている。この溝 2 8は、被検体 Mによって先端面 21が閉じられたときでも、通気路を形成して密閉半開 放空間 23を大気開放することができる。

なお、弾性体 20は、貫通孔を形成する内壁面と被検体と接する外壁面を同一の材 質でなくても良いが、一体で成形されていることが確実に血液を採取する点から好ま しい。

[0060] 図 3に示すように、バイオセンサチップ 11と弾性体 20との間は、接着剤 27で確実に 固定するのが望ましい。このとき、弹 1·生体 20とバイオセンサチップ 11との間に隙間が できる場合にはこの隙間を潰すように接着剤を塗布することにより接着を確実すること 力 Sできる。また、接合部から採取した血液 Dが漏れるのを防止することができる。 なお、バイオセンサチップ 11と、弾性体 20との接触面に接着剤を塗布する場合に は、血液 Dの流路となる部分や、バイオセンサチップ 11の内部等にはみ出さないよう に留意する必要がある。

[0061] 次に、本発明に係るバイオセンサ装置について説明する。

図 4には、上述したバイオセンサカートリッジ 10を用いたバイオセンサ装置 30の構 成が示されている。

図 4に示すように、バイオセンサ装置 30は、前述したバイオセンサカートリッジ 10と 、このバイオセンサカートリッジ 10の検知用電極 18a、 18bに接続して採取された血 液 Dの情報を得る測定器 31、及びバイオセンサカートリッジの保護キャップ 36を有し ている。なお、バイオセンサカートリッジ 10の構成については上述したとおりであり、 前述したバイオセンサカートリッジ 10と共通する部位には同じ符号を付すこととして、 その説明はここでは省略する。

[0062] 測定器 31は電源 32、制御装置 33、端子揷入部 34、表示部 35を備え、これらが互 V、に接続されて!/、る。端子揷入部 34にはバイオセンサ力一トリッジ 10のバイオセンサ チップ 11の後端部 l ibが揷入されて固定されるとともに、バイオセンサチップ 11の後 端部 11cに露出している検知用電極 18a、 18bが電気的に接続されるようになってい る。このバイオセンサシステム 30は、小型であり、例えば、被検体が片手で持つことが 可能なハンディタイプである。

[0063] 次に、図 5の（A)〜（C)を参照して、このバイオセンサ装置 30を用いて血糖値を測 定する場合を例として、使用方法を説明する。

最初に、図 4に示すように、バイオセンサカートリッジ 10のバイオセンサチップ 11の 後端部 l ibを測定器 31の端子揷入部 34に揷入して固定するとともに電気的に接続 する。バイオセンサシステム 30の電源 32を入れ、正常に起動しているか確認する。

[0064] そして、図 5の (A)に示すように、バイオセンサ装置 30を持ち、保護キャップ 36を被 検体に押し付けて、穿刺箇所を鬱血させ、バイオセンサカートリッジ 10の先端 11aに 取り付けられている弾性体 20を被検体 Mの血液採取箇所に接触させる。なお、ここ で、弾性体 20の先端面には粘着剤 24がコーティングされているので、その後の作業 にお!/、て位置ずれを防止することができる。

[0065] 次いで、図 5の（B)に示すように、バイオセンサカートリッジ 10を被検体 Mに押し付 ける。これにより、弾性体 20が押しつぶされて弾性体 20の先端から穿刺用器具 12が 突出して、被検体 Mを穿刺する。

[0066] 図 5の（C)に示すように、バイオセンサカートリッジ 10を押し付ける力を弱くすると、 弾性体 20は復元力により元の状態（図 5の (A)の状態）に戻るので、穿刺用器具 12 は被検体 Mから抜け、被検体 Mから出た血液 D力 貫通穴 22の隆起部 26と穿刺器 具 12の間を伝わり、血液 Dを採取することができる。

このとき、穿刺口が含まれる貫通穴 22内は、溝 28は弾性体 20の変形により、影響 を受けるが、必ずしも潰れて穴が完全にふさがる必要はない。変形により、少しでも 負圧になれば良い。その後、貫通穴 22は、弾性体 20の復元によって溝 28による通 気路が形成されて大気開放される。

[0067] また、貫通穴 22の内周面が親水処理されているので、血液 Dは、その表面張力や 毛細管現象等によって、貫通穴 22の内周面に沿って試料採取口 13から採取される 。採取された血液 Dは中空反応部 15に導入される。このとき、試料採取口 13は穿刺 用器具 12によって形成された穿刺口とともに密閉半開放空間 23内に位置している ので、バイオセンサカートリッジ 10を移動させることなく容易に且つ確実に血液 Dを採 取すること力 Sできる。このため、視力が低下した被検体 Mでも使用できるとともに、少 量の血液で測定できるので、血液採取時における被検体の負担を軽減することがで きる。また、密閉半開放空間 23は外部の空気からある程度遮断されることになるため 、血液 Dの凝固を遅らせて、採取し易くすることになる。

[0068] 所定量の血液を採取したら、被検体 Mからバイオセンサ装置 30を離し、測定結果 が表示部 35に表示されるのを待つ。中空反応部 15に導入された血液 Dは試薬 14と 反応し、検知用電極 18a、 18bにより計測された電流値或いは電荷値 (電荷量）のデ ータが制御装置 33に送られる。制御装置 33内には検量線データテーブルが格納さ れており、測定した電流値 (電荷値)を基に血糖値の計算が実行される。計算が終了 すると、測定結果が表示部 35に表示され、例えば、血糖値が数値としてあらわすこと ができる。最後に、バイオセンサカートリッジ 10を測定器 31から取り外す力 このとき には弹 1·生体 20は略元の高さに戻っているので、穿刺用器具 12がバイオセンサチッ プ 11の先端 11aから突出しない状態となっている。これにより、使用者が穿刺用器具 12によって傷つくことなく、使用済みのバイオセンサカートリッジ 10を適正に処理す ること力 Sでさる。

[0069] 穿刺は、バイオセンサカートリッジ 10を被検体 Mに押し付けて穿刺する他に、駆動 機構を用いる場合がある。穿刺用器具を被検体に穿刺する駆動機構としては、パネ 、モーター等が挙げられる。これらの駆動機構を用いることで、穿刺に要する時間を 短縮すること力 Sでき、穿刺時の痛みを軽減することができる。

[0070] なお、被検体の採血負担を考慮すると、中空反応部 15の容積は 1 L (マイクロリツ トル）以下が好ましぐ特に 300nL (ナノリットル）以下であることが好ましい。このような 微小な中空反応部 15であると、穿刺用器具 12の直径は小さくても被検体の充分な 血液量が採取可能である。好ましくは、直径が 1000 m以下である。

[0071] 以上、前述したバイオセンサカートリッジ 10およびバイオセンサ装置 30によれば、 バイオセンサチップ 11の片端部 11aを被検体 Mに押し付けると、弾性体 20が圧縮さ れて穿刺用の穿刺用器具 12が突出するので、被検体 Mを穿刺することができる。ま た、押圧力を弱めると、弾性体 20の復元力によって穿刺用器具 12が被検体 Mから 抜き出されて、穿刺口から血液 Dが流出する。この際、穿刺口とバイオセンサチップ 1 1の先端 11aに設けられた試料採取口 13とが弾性体 20の密閉半開放空間 23に内 包されており、穿刺後、弾性体 20が元の形状に復帰する。また、少量の血液 Dでも 容易に試料採取口 13によって採取して分析することができるので、被検体 Mの負担 を軽減すること力 Sできる。

[0072] また、使用前には穿刺用器具 12が弾性体 20の先端面 21から突出しないようにす ることにより、穿刺用器具 12の保護および使用者の保護を図ることができる。また、使 用後の廃棄の際にも穿刺用器具 12が弾性体 20の先端面 21から突出しないようにす ることにより、安全且つ適正に処分することができる。

[0073] また、穿刺および試料採取を一連の動作で行うことができ、従来のようにバイオセン サチップの試料採取口 13を穿刺口に位置合わせする必要がなぐ容易且つ確実に 試料の採取を行うことができる。また、血液 Dの情報を検知電極 18a、 18bを介して測 定器 31に伝達することにより、短時間且つ容易に測定することができるので、被検体 Mの負担を軽減することができる。

[0074] なお、本発明のバイオセンサカートリッジは、前述した実施形態に限定されるもので なぐ適宜な変形、改良等が可能である。

例えば、前述した実施形態においては、穿刺用器具 12をバイオセンサチップ 11の 内部、すなわち両基板 16a、 16bに挟まれたスぺーサ層 17に設けた場合を例示した ヽ本発明のバイオセンサカートリッジ 10はこれに限定するものではない。

[0075] 例えば、図 6の (A)および (B)に示すように、穿刺用器具 12を一方の基板 16aの外 側面に沿って設けることもできる。このバイオセンサカートリッジ 10Bの場合には、バイ ォセンサチップ 11の厚みを減少させて、薄いバイオセンサカートリッジ 10を形成する こと力 Sできる。但し、穿刺用器具 12と試料採取口 13とが多少離れることになるので、 貫通穴 22の断面形状を長円形等にして、穿刺用器具 12の外周面と弾性体 20の貫 通穴 22の内周面との間に形成される隙間をできるだけ小さくするのが望ましい。なお 、図 6において、すでに説明したバイオセンサカートリッジ 10と共通する部位には同じ 符号を付して、重複する説明を省略することとする。

[0076] また、前述した実施形態においては、弾性体 20に溝 28を 2個設けた場合について 説明したが、溝の数はこれに限定されるものではなぐ更にまた図 7に示すような構成 を採用することあでさる。 [0077] 図 7に示す構成は、弾性体 20の側面に通気路である開放貫通孔 29を設けた構成 である。また、密閉半開放空間 23は、前掲の実施形態と同様に貫通穴 22の周囲の 壁面が隆起した隆起部 26を有した構成であるが、本実施形態においては、隆起部 2 6の外周壁面 26aが適宜傾斜 (本実施形態では傾斜とともに湾曲もしている）した構 成である。すなわち、隆起部 26の先端面が尖った構成になっている。このような構成 によれば、血液 Dを、貫通穴 22へさらに効果的に導くことができる。

[0078] さらにまた、前述した実施形態においては、血液 Dの表面張力や毛細管現象により 採取を行う場合について説明した力 本発明の適応については、穿刺口に流出した 血液 Dを吸い上げるポンプ等の装置を用いることできる。また、検知用電極 18a、 18 bについては、 L字型ではなぐ図 7に示すように、直泉状であっても良い。

[0079] 次に、本発明の針一体型センサの一実施形態を、図面に基づいて説明する。

図 8は、本実施形態の針一体型センサの断面図である。

本実施形態の針一体型センサは、図 9に示すような平板状検知部 201の片面上に 穿刺用針の先端が突出するように穿刺用針 202を固着した針一体型センサ本体 21 0に、図 10に示すような流路形成体 220が取付けられ、穿刺用針 202は、流路形成 体 220中央の貫通孔 222に揷入されている。

[0080] 平板状検知部 201は、 2枚の電気絶縁性基板 201a、 201bを、接着剤等により貼り 合わせたものである。図 8及び図 9中、 201cは接着剤部である。検知部 201先端に おいて、接着剤が塗布されていない方形状の部分があり、この方形状の接着剤非塗 布部分が、血液等の液体試料を収容する反応部 203を形成している。また、反応部 203から絶縁性基板 201aの側端縁に至るまでの細い筋状の接着剤非塗布部分が あり、この接着剤非塗布部分は、反応部 203と平板状検知部 201外とを連通する空 気孔 203bを形成している。図 9中、 203aは、反応部 203の入り口である。

[0081] 絶縁性基板 20 laの、接着剤が塗布された面には、一対の検知用電極パターン 20 4が印刷等されていて、この一対の各電極 204は、反応部 203と交差するように、パ ターンが描かれている。また、血液等の液体試料と反応する試薬が、反応部 203に 塗布されている。従って、反応部 203に収容された液体試料が試薬と反応し、化学 変化で生じた電位、電流の変化を一対の電極 204により検出することができる。例え ば液体試料としての血液が反応部 203に収容されると、試薬との反応により生じた電 位変化が電極 204で検知され、測定部にて血糖値などの所望の特性を測定できるよ うになつている。

[0082] 穿刺用針 202は、基板 201bの接着剤が塗布されて!/、な!/、面（「絶縁性基板の外側 面」ということがある）に針用支持基板 205を積設することにより固着されている。ここ でいう穿刺用針としては、一般の注射器に用いるような中空の針、中実で先端が鋭 利なもの、ランセット針等を用いることができる。また、平板状検知部 201の 2枚の基 板 201a、 201bのうち、穿刺用針 202が取りつけられていない絶縁性基板 201aの外 側面には、針一体型センサ本体 210を測定装置に装着するための装着部 206が積 設されている。

[0083] 流路形成体 220は、穿刺方向の加圧力により変形し、圧力解除によりほぼ元の形 状に復元することができる弾性体又は粘弾性体で構成されている。具体的には、天 然ゴム；合成イソプレンゴム、スチレンゴム、二トリノレゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴ ム等の合成ゴム；シリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴム状弾性体；エチレン 酢酸ビ ニル共重合体等の熱可塑性エラストマ一；ポリスチレンフォーム等のスポンジなどを 用いること力 Sでさる。

[0084] 流路形成体 220の針一体型センサ本体 210に取付けられる側には、センサ本体 2 10先端部を嵌揷するための嵌揷部 221が凹設されている。センサ本体取付け部分 である嵌揷部 221のほぼ中央に、嵌揷部 221の底面 221aから流路形成体 220の被 検体当接面 220aまで貫通する貫通孔 222が設けられていて、この貫通孔 222には 、穿刺用針 202の先端が収納されている。嵌揷部底面 22 laにおいて、反応部入り 口 203aの近傍となる位置から径方向に溝 223aが凹設され、溝 223aからやや上方 の位置に、流路形成体 220の周壁面を貫通する連通孔 223bが穿孔されている。貫 通孔 222から流路形成体 220外とを連通する通気路 223は、溝 223aと連通孔 223b との組合わせにより形成され、溝 223aと連通孔 223bの連結位置が屈曲部となる屈 曲路となっている。

[0085] 以上のような構成を有する針一体型センサは、図 1 1に示すような、表示部 241、測 定部 242、穿刺用パネ 243及びパネ操作ボタン 244を具備した測定器 240に装着さ れる。装着に際しては、針一体型センサ本体 210の装着部 206を、測定器のセット部 (図示せず）に揷入することで、穿刺用パネ 243が圧縮されたセット状態となる。そし て、パネ操作ボタン 244を押すことによって、パネ 243が圧縮状態から解除され、これ に伴い、針一体型センサ本体 210を穿刺方向に駆動できる。

[0086] 穿刺用パネの圧縮状態 (パネ付勢状態）で、流路形成体 220の底面を被検者の皮 膚^4、例えば指に押し当て（図 12 (a)参照）、穿刺用針 202を保持しているパネが伸 びる方向にボタンを操作すると、針一体型センサ本体 210が皮膚 Mに向けて押出さ れる。これに伴い、針一体型センサ本体 210先端に取り付けられていた流路形成体 220に穿刺方向の加圧力が生じ、流路形成体 220が穿刺方向に圧縮ないし径方向 へ膨張するように変形する。流路形成体 220の変形状態で、針一体型センサ本体 2 10先端に取り付けられた穿刺用針 202が皮膚 Mに向けて押出されるため、流路形 成体 220の被検体当接面 220aから穿刺用針 202が突出して、皮膚 Mを穿刺する（ 図 12 (b)参照)。

[0087] 次にバネによる付勢が解除されると、流路形成体 220自体の復元力で、ほぼ元の 形状に戻ることに伴い、穿刺用針 202が皮膚 Mから抜き出されて貫通孔 222内に収 納される（図 12 (c)参照）。そして、穿刺により皮膚 M表面に排出された液体試料とし ての血液 Dが、金十に沿って、あるいは貫通孔 222内壁面に沿って上昇する（図 12 (c) 中、太線矢印で示す)。

[0088] 一方、流路形成体 220の復元による通気路 223の開放乃至復元により、流路形成 体 220外から大気が流入できるだけでなぐ貫通孔 222内の空気を血液 Dの上昇に 伴って排気することもできる（図 12 (c)中、破線矢印で示す)。穿刺用針 202に沿って 上昇した血液、あるいは貫通孔 222壁面をったつて上昇してきた血液は、嵌揷部底 面 221aにまで上昇後、空気の流れに沿って溝 223aの方へ流れる。血液 Dの流れは 反応部入り口 203aを経由することになり、当該入り口 203aから反応部 203内に収容 される。

また、通気路 223が屈曲路となっているので、空気と比べて粘度が高い液体の流 動は屈曲部において阻止されることになる。従って、溝 223a付近の貫通孔 222壁面 をったつて上昇してきた血液についても、通気路 223からの流出が抑制され、反応 部入り口 203aの方へ流動することが期待できる。

[0089] 以上のように、本実施形態の針一体型センサでは、穿刺用針 202と反応部入り口 2 03aとが離間した位置に配置されているにもかかわらず、排出された血液を有効に反 応部 203に導入することができるので、測定に必要な最小限の血液だけを排出させ るだけでよい。従って、穿刺用針で皮膚を突き刺す部分が浅くて済み、センサ本体と は別に穿刺用針が駆動される従来のランセットタイプの測定装置よりも、被検者の痛 みを軽減することが可能になる。

[0090] 尚、上記実施形態においては、通気路 223を、嵌揷部底面 221aに設けられた溝 2 23aと流路形成体 220においてセンサ本体の外嵌部となる周壁部分に穿孔された連 通孔 223bとにより構成したが、センサ本体取付け部分に形成される通気路は、これ に限定されない。例えば、溝 223aに代えて、嵌揷部底面 221aの一部を切り欠いて、 貫通孔 222と連通孔 223bとを連通させるようにしてもよいし、また、嵌揷部底面 221a を空気が通過出来る程度に粗面化するだけであってもよい。また、連通孔 223bに代 えて、嵌揷部分のクリアランスを大きくとることによって、嵌揷部底面 221aに設けられ た通気路と流路形成体外とを連通するようにしてもよい。例えば、図 13に示す針一体 型センサに用いられる流路形成体 220 'では、センサ本体取付け部分となる嵌揷部 2 21 'において、嵌揷部底面 221 ' aに空気が通ることができる程度の細い溝を設け、 センサ本体 210の嵌揷を遊嵌状態に設計することにより、貫通孔 222と流路形成体 2 20 '外とを連通する通気路を形成して!/、る。

[0091] また、図 8に示す実施形態では、通気路 223の屈曲部にあたる部分において装着部 206の先端部分を切り欠くことにより、センサ本体 210と流路形成体 220とが実質的 にクリアランスがない嵌揷により取付けられていても、溝 223aと連通孔 223bとの連通 を確保していたが、屈曲した通気路の形成において、装着部 206の切り欠きは必須 ではない。一方、装着部 206を嵌揷部 221より上方にまで切り欠くことで、嵌揷部底 面 221aに形成された溝 223aと装着部 206の切り欠き部分とにより、流路形成体 220 外へ連通する通気路を形成してもよ!/、。

[0092] さらに、図 8に示す実施形態では、反応部 203の上方に空気穴 203bを設けていた 、本発明の針一体型センサにおいて、貫通孔 222を上昇してきた液体試料が優先 的に反応部入り口 203aの方に導入される構成を有する限りにおいては、前記空気 穴 203bはなくてもよい。貫通孔 222を上昇してきた液体試料が優先的に反応部入り 口 203aの方に導入される構成としては、通気路に屈曲部を設けて空気は流動しても 液体は流動しにくい構成としてもよいし、反応部の入り口近傍に界面活性剤を塗布 するだけでもよい。

[0093] また、上記実施形態では、センサ本体に嵌合することによって取付けられる嵌合タ イブの流路形成体であった力 本発明で用いられる流路形成体はこれに限定されな い。例えば、図 14に示すように、流路となる貫通孔 222が中央に貫設された円筒状 の流路形成体 225を、センサ本体 210の先端に接着剤等で固着することによって取 付けてもよい。流路形成体 225において、通気路は、センサ本体取付け面 225aに径 方向に延設された溝 226である。

[0094] さらに、上記実施形態では、反応部入り口が貫通孔に直接連通していたが、通気 路の途中に反応部入り口を配置することで、流路となる貫通孔に連通していてもよい 。この場合、通気路を流れる液体試料が、さらに通気路内を流動して流路形成体外 へ流出してしまうよりも、優先的に反応部入り口から反応部内へ流入されるように、反 応部入り口から流路形成体外までの通気路部分において、屈曲部等の液体流出防 止機構を設けたり、通気路を流動するよりも反応部内へ液体試料が優先的に流入し やすいように、反応部の入り口近傍に界面活性剤を塗布してもよい。

[0095] 本発明の針一体型センサにおいて、通気路の設けられる位置は、センサ本体取付 け部分に限定されない。流路となる貫通孔と流路形成体外とを連通するように設けら れていればよぐ例えば、貫通孔の途中となる位置で、流路形成体の周壁を穿孔した 連通孔であってもよい。

[0096] また、通気路は、流路形成体の被検体当接面に形成されてもよぐ被検体に当接し た状態で貫通孔と流路形成体外とが連通するように設けられていればよい。被検体 の当接面に通気路が設けられる場合、被検体表面に排出された液体試料が当該通 気路から流路形成体外へ漏れ出ることを防止する液体流出防止機構を備えているこ とが好ましい。上記実施形態では、通気路の途中に屈曲部を設けることによって、液 体が流路形成体外へ流出することを防止していたが、液体流出を防止する防護壁を 、貫通孔を形成する周壁とは別に設けてもよい。このような構成を有する流路形成体 としては、例えば、図 15及び図 16に示すような二重壁構造を有する流路形成体 230 が挙げられる。

流路形成体 230は、流路となる貫通孔 222を構成する内壁 230a、及び液体流出 の防護壁で且つ流路形成体 230の周壁となる外壁 230bの二重壁構造を有している 。内壁 230aの被検体当接側の面は、外壁 230bの被検体当接側の面よりもやや低く なっていて、これにより、流路形成体 230を単に被検体（図 16中、一点鎖線で示す） に当接させた状態では、外壁 230bの被検体当接側の面が被検体当接面となり、内 壁 230aと被検体との間に隙間 Sが生じるようになつている。外壁 230bの被検体当接 面に切り欠き部 231が切り欠きされ、流路形成体 230を被検体に当接した状態にお いて、切り欠き部 231、さらには内壁 230aと被検体当接面との間に形成される隙間 S を介して、貫通孔 222と流路形成体 230外とが連通するようになっている。つまり、切 り欠さ咅 231、内壁 230aと外壁 230bとの間の谷咅 230c、及び内壁 230aと被検体 当接面との間に形成される隙間 Sにより通気路が構成される。このような流路形成体 2 30を備えた針一体型センサでは、穿刺方向の加圧により、流路形成体 230が圧縮さ れ、貫通孔 222から穿刺用針先端が突出して皮膚を突き刺す。かかる状態では、内 壁 230aの被検体側の面が、被検体に当接し、貫通孔 222は略密閉状態となってい る。加圧力の解除により、流路形成体 230が復元し、内壁 230aと被検体との間に隙 間 Sができ、貫通孔 222と通気路が連通した状態となる。かかる状態では、通気路を 介して、流路形成体 230外と貫通孔 222との間で、空気の流出入がおこることができ る。被検体当接面からの空気の流入は、流路形成体 222内を大気圧に戻すことで、 穿刺用針が被検体から引き抜かれたときの血液の排出を促すことが期待できる。皮 膚表面に排出された血液は、穿刺用針 202及び貫通孔 222の周壁である内壁 230a の内周面を通って反応部入り口 203aに導かれることができる。このときも、通気路に よる空気の流出入、特に被検体当接面からの空気の流入により、貫通孔 222内を血 液が上昇していくことを促進することを期待できる。一方、外壁 230bにより、皮膚表 面に排出された血液が流路形成体 230外へ流出することを防止している。尚、被検 体当接面側に通気路が設けられた場合にお!/ヽて、液体流出防止機構を備えるだけ でなぐ貫通孔 222の入り口となる、内壁 230aの被検体側の開口部付近に界面活性 剤を塗布して、液体試料が谷部 230cよりも貫通孔 222へ優先的に流入するようにし てもよい。

[0098] 尚、本発明の^■一体型センサにおいて、流路形成体に設けられる通気路は 1つに 限定されず、穿刺により排出させた液体試料を有効に反応部に収容できる構成であ れば、異なる複数の通気路を設けてもよい。例えば、流路形成体 230において、被 検体当接面側に設けた通気路とは別に、図 8の実施形態で示したように、センサ本 体取付け部分にも通気路を設けてもょレ、。

[0099] また、上記実施形態では、いずれも流路形成体を弾性体又は粘弾性体で構成し、 流路形成体の変形、復元を利用して、針の突き刺し及び引抜きを行なった力 本発 明の針一体型センサがこれに限定しない。流路形成体を剛体で構成してもよい。こ の場合、穿刺用針が流路形成体から出没できるように、針一体型センサが装着され る測定器に、針一体型センサ本体を穿刺方向に駆動する駆動機構とともに、針を引 き戻す駆動機構を具備すればょレ、。

[0100] また、上記実施形態では、 V、ずれも穿刺用針が反応部の外側に取付けられて!/、た

1S 本発明の針一体型センサにおいて、例えば、図 17に示すように、穿刺用針を反 応部 203 '内に取付け固定してもいてもよい。尚、図 17に示す針一体型センサに用 いた流路形成体 220"では、通気路 223 'は、貫通孔 222の途中に設けられている。

[0101] さらにまた、図 8に示す実施形態では、針が取り付けられていない方の絶縁性基板 に電極が設けられていた力 本発明の針一体型センサは、針取付位置と電極基板の 位置関係は限定しない。針取付側の基板に電極が設けられていても良いし、正極、 負極が同じ基板に設けられている必要もない。一方の基板に正極、他方の基板に負 極が設けられていてもよい。また、検知部は、 2枚の基板を貼り合せる構成であつたが 、例えば、国際公開第 05/010519号パンフレットに開示のように、 1枚の基板上に 一対の電極を配置し、電極が内側となるように折り曲げることにより構成してもよい。ま た、検知部の形状も平板状だけでなぐ円筒形であってもよぐ反応部も円筒状であ つてもよい。

[0102] なお、本発明に係るバイオセンサカートリッジと針一体型センサは表現を異にする 力 穿刺用の針とバイオセンサチップとを一体化した点で共通するものである。

また、流路形成体と弾性体は共に穿刺用の針とバイオセンサチップの先端に配設 される点で共通する。

また、センサ本体とバイオセンサチップも同義語として理解すべきである。 産業上の利用可能性

[0103] 以上のように、本発明に係るバイオセンサカートリッジは、バイオセンサチップの先 端に弾性体を設けたので、穿刺後、弾性体の復元力によって穿刺用器具を抜き取り 、弾性体によって形成されている試料採取の空間が負圧状態から大気開放に変化 するときの空気流を試料採取に利用できるので、少量の試料でも容易に試料採取口 によって極めて確実に採取することができ、チップの中空反応部に収容した試薬を 用いて化学物質の測定や分析を行うバイオセンサカートリッジ等として有用である。ま た、本発明によれば、確実な検査を実施できるバイオセンサカートリッジの使用方法 ならびにバイオセンサ装置を提供することができる。

[0104] 本発明を詳細にまた特定の実施形態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加えることができることは当業者にとって明か である。本出願は 2006年 12月 19日出願の日本特許出願（特願 2006 - 341792) 、 2007年 2月 16曰出願の曰本特許出願（特願 2007— 035931)に基づ <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] バイオセンサチップと、前記バイオセンサチップの一部に固定され先端が突出した 穿刺用器具とを有するバイオセンサカートリッジであって、

前記バイオセンサチップの先端に設けられた試料採取口と前記穿刺用器具によつ て被検体に形成される穿刺口を内包する貫通穴を有する弾性体が、前記バイオセン サチップの先端に設けられており、

前記弾性体は、前記貫通穴を形成する内壁面と前記弾性体の外壁面との間を貫 通する通気路を備えていることを特徴とするバイオセンサカートリッジ。

[2] 前記バイオセンサチップの先端に設けられた試料採取口と前記穿刺用器具によつ て被検体に形成される前記穿刺口とが前記貫通穴により接続されていることを特徴と する請求項 1に記載のバイオセンサカートリッジ。

[3] 前記弾性体は前記被検体に接する側の穴の内径が、前記バイオセンサチップと接 する側の穴の内径より大きく構成されていることを特徴とする請求項 1または 2に記載 のバイオセンサ力一トリッジ。

[4] 前記弾性体は前記被検体と接する側では、前記貫通穴を形成する内壁面が、該弹 性体の先端に向かって隆起した構成であることを特徴とする請求項 3に記載のバイオ センサカートリッジ。

[5] 前記通気路は、前記弾性体の前記被検体側の端面に設けた溝にて構成されたこと を特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載のバイオセンサカートリッジ。

[6] 前記通気路は、前記弾性体の径方向にほぼ沿って形成された開放貫通孔にて構 成されたことを特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載のバイオセンサカートリ

[7] 前記通気路は、前記弾性体に複数個形成されており、その配置が該弾性体の中心 軸線を中心にして弾性体径方向に対称に構成されたことを特徴とする請求項 1〜6 の!/、ずれか 1項に記載のバイオセンサ力一トリッジ。

[8] 前記穿刺用器具を被検体に穿刺する駆動機構を有することを特徴とする請求項 1 〜 7の!/、ずれか 1項に記載のバイオセンサ力一トリッジ。

[9] 前記弾性体が粘着性を有することを特徴とする請求項 1〜8のいずれ力、 1項に記載 のバイオセンサ力一トリッジ。

[10] 前記弾性体が、前記バイオセンサチップの先端に弾性体自身の粘着性で固定され る力、、接着剤で固定されるか、または両面テープで固定されていることを特徴とする 請求項 1〜9のいずれ力、 1項に記載のバイオセンサカートリッジ。

[11] 請求項;!〜 10のいずれか 1項に記載のバイオセンサカートリッジの使用方法であつ て、

前記弾性体を前記披検体に押し付けて圧縮することにより穿刺し、前記弾性体の 復元力によって穿刺用器具を被検体から抜き取るとともに前記貫通穴を大気開放さ せながら試料採取を行うことを特徴とするバイオセンサカートリッジの使用方法。

[12] 請求項 1〜； 10のいずれ力、 1項に記載のバイオセンサカートリッジと、前記バイオセン サカートリッジの検知用電極に接続して採取された試料の情報を得る測定器とを有 することを特徴とするバイオセンサ装置。

[13] 被検体から液体試料を排出させる穿刺用針、前記液体試料が収容される反応部、及 び該反応部の結果を検知する検知部を一体的に備えた針一体型センサ本体と、 前記被検体の当接部分から前記反応部への流路となる貫通孔が設けられ、該貫通 孔に前記穿刺用針が内挿されている流路形成体とを備えた針一体型センサであつ て、

前記貫通孔と前記流路形成体外とを連通する通気路が、前記流路形成体に設けら れている針一体型センサ。

[14] 前記流路形成体は、変形により前記貫通孔から前記穿刺用針を出没可能にする弾 性体又は粘弾性体で構成されている請求項 13に記載の針一体型センサ。

[15] 前記通気路は、前記針一体型センサ本体の取付け部分に設けられている請求項 13 又は 14に記載の針一体型センサ。

[16] 前記反応部入り口が前記通気路の途中又は前記通気路入り口の近傍に位置するよ うに、前記通気路が設けられている請求項 15に記載の針一体型センサ。

[17] 前記通気路に、液体流出防止機構を設けた請求項 13〜； 16のいずれかに記載の針 一体型センサ。

[18] 前記液体流出防止機構は、前記通気路の途中に設けられた屈曲部である請求項 17 に記載の針一体型センサ。

[19] 少なくとも前記反応部の入り口近傍に、界面活性剤が塗布されている請求項 13〜1 8の!/、ずれかに記載の針一体型センサ。