WO2022034782A1 - 電気化学センサユニット - Google Patents
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- G01N27/27—Association of two or more measuring systems or cells, each measuring a different parameter, where the measurement results may be either used independently, the systems or cells being physically associated, or combined to produce a value for a further parameter
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- G01N27/28—Electrolytic cell components
Definitions
- the present disclosure relates to an electrochemical sensor unit that measures the concentration of a specific component contained in a test solution such as a body fluid.
- An object of the present disclosure is to provide an electrochemical sensor unit capable of stably and accurately measuring the concentration of a specific component contained in a test solution.
- Sensor electrodes configured to react with specific components contained in the test solution
- a liquid-retaining structure configured to bring the test liquid into contact with the sensor electrode while keeping it stationary.
- An electrochemical sensor unit is provided.
- Sensor electrodes configured to react with specific components contained in the test solution
- a liquid retention structure configured to bring the test liquid into contact with the sensor electrode while maintaining a steady flow.
- An electrochemical sensor unit is provided.
- an electrochemical sensor unit capable of stably and accurately measuring the concentration of a specific component contained in a test solution.
- FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the structure of the measurement system 1 in one aspect of this disclosure. It is sectional drawing which shows the schematic structure of the liquid holding structure 20s in one aspect of this disclosure. It is sectional drawing which shows the schematic structure of the liquid-retaining structure 20f in another aspect of this disclosure. It is a perspective view of the sensor unit 100 in the Example of this disclosure. (A) is a plan sectional view of the sensor unit 100 in the embodiment of the present disclosure, and (b) is a side sectional view of the sensor unit 100 in the embodiment of the present disclosure.
- ⁇ Findings obtained by the inventor> When measuring the concentration of a specific substance contained in a test solution (liquid test sample) using an electrochemical reaction, it is better to keep the test solution in a stationary state and bring it into contact with the sensor electrode for measurement. There are two cases where it is better to measure the test liquid in contact with the sensor electrode while keeping the test liquid in a state with a steady flow (stable flow state).
- the former case includes, for example, the case of measuring the concentration of urea, uric acid, and ascorbic acid in the test solution. These substances tend to be able to measure the concentration with sufficient sensitivity only by diffusion in the test solution.
- the amount of the substance supplied to the sensor electrode changes due to the movement of this liquid, and as a result, the measurement result of the concentration becomes unstable. (Accuracy is not stable). Therefore, when measuring the concentration of these substances, it is preferable to keep the test solution in a stationary state and bring it into contact with the sensor electrode for measurement. This makes it possible to improve the stability and accuracy of measurement.
- the same tendency can be obtained when a surface decorative film such as an enzyme-containing film or an ion exchange membrane is provided on the surface of the sensor electrode. That is, there is a tendency that the stability and accuracy of the measurement can be improved by keeping the test liquid in a stationary state and in contact with the sensor electrode to maintain the state.
- a surface decorative film such as an enzyme-containing film or an ion exchange membrane
- the latter case includes, for example, the case of measuring the concentration of a substance such as creatinine in the test solution.
- a substance such as creatinine
- Substances such as creatinine tend to lack measurement sensitivity only by diffusion in the test solution. Therefore, the measurement sensitivity is measured by contacting the sensor electrode with the test liquid in a flow state (flow state) and increasing the amount of the specific substance supplied to the surface of the sensor electrode according to the flow of this liquid.
- the flow of the test liquid at that time should be a state in which the flow of the test liquid continues to flow stably with a substantially constant flow path and flow velocity with respect to the sensor electrode, that is, a state with a steady flow (stable flow state). Is preferable.
- Creatinine acts to etch the oxide layer (CuO layer) formed on the surface of the sensor electrode to expose the underlying copper layer (Cu layer). The exposure of the Cu layer enables density detection and improves sensitivity.
- the test solution containing creatinine is brought into contact with the sensor electrode while in a flow state, the amount of creatinine supplied to the sensor electrode increases, so that the etching of the oxide layer proceeds efficiently, and as a result, the concentration of creatinine.
- the secondary effect that the measurement can be started more quickly and can be performed more sensitively can be obtained.
- the present disclosure has been made in view of the above findings, and when measuring the concentration of a specific substance contained in the test solution, the test solution to be brought into contact with the sensor electrode is promptly put into a stationary state or promptly. Disclosed is a technique capable of improving the stability and accuracy of concentration measurement by setting a stable flow state and at least one of these.
- the measurement system (system) 1 shown in FIG. 1 includes an electrochemical sensor unit (sensor unit) 100, a measuring instrument 200, and a determination support device 300.
- the measurement system 1 measures the concentrations of various components (specific substances, test substances) contained in the test solution, and outputs judgment result data or the like suggesting the health condition of the subject based on the results. Is configured to be possible.
- test fluid examples include various body fluids such as urine, saliva, sputum, runny nose, tears, sweat, and blood.
- test solution is urine
- specific substances include urea, ammonia, creatinine, uric acid, amino acids, ascorbic acid, phosphorus, oxalic acid, nitrite, sodium, potassium, calcium, protein, urinary sugar, ketone bodies, and bilirubin.
- Urobilinogen cytokines, cortisol, erythrocytes, leukocytes, platelets and the like.
- the sensor unit 100 includes one or more sensor electrodes 10 for causing an electrochemical reaction.
- the sensor electrode 10 may include a plurality of electrodes such as a reference electrode, a working electrode and a counter electrode. The shape, material, and the like of these electrodes constituting the sensor electrode 10 are appropriately determined according to the specific component to be measured.
- a predetermined surface decorative film such as an enzyme-containing film or an ion exchange membrane is provided on the surface of a specific electrode such as a working electrode as a functional film that allows only a specific component to permeate or reacts only with a specific component. There is.
- the sensor unit 100 includes a liquid retention structure 20 that holds a test liquid that comes into contact with the sensor electrode 10.
- the liquid-retaining structure 20 includes a structure in which the test liquid is in a stationary state and is in contact with the sensor electrode 10 (liquid-retaining structure 20s), and a structure in which the test liquid is in a flow state and is in contact with the sensor electrode 10 (liquid-retaining structure 20f). ). These specific aspects will be described later.
- the measuring instrument 200 is configured so that the sensor unit 100 can be mounted, and is electrically connected to the sensor electrode 10 via a conductor wiring (not shown).
- the test liquid is held in contact with the sensor electrode 10 while being held by the liquid retention structure 20, and a predetermined voltage sweep scan or the like is performed on the sensor electrode 10 from the measuring instrument 200 to obtain a specific component contained in the test liquid. It is configured so that the concentration of a specific component can be measured from the magnitude of the reaction that occurs at that time by electrolysis or the like.
- the measuring instrument 200 is configured so that data indicating the concentration of the specific component obtained by the above measurement can be transmitted to the determination support device 300 through a wireless communication means, a wired communication means, or the like. ..
- the determination support device 300 is configured as a computer (smartphone, tablet, PC, etc.) having a CPU, RAM, storage, an output function, a communication function, and the like.
- the determination support device 300 is configured to be able to output determination result data and the like suggesting the health condition of the subject to the subject and other information processing devices based on the concentration data received at a predetermined timing. Has been done.
- the sensor unit 100 shown in FIG. 1 is configured to be detachable from the measuring instrument 200 as described above, and does not have complicated functions such as a voltage sweep operation, and has a very simple configuration. It has become.
- the sensor unit 100 is realized at low cost and can be used disposable. As a result, the subject can acquire determination result data and the like suggesting the health condition of the subject at a high frequency such as every day or several times a day.
- liquid retention structure 20s configured to bring the test liquid into contact with the sensor electrode while keeping the test liquid in a stationary state will be described with reference to FIG.
- the liquid-retaining structure 20s has a double structure (double cell structure, two) of an inner cell (inner tank) 25s containing the sensor electrode 10s and an outer cell (outer tank) 21s surrounding at least a part of the inner cell 25s. It has a heavy tank structure).
- the external cell surrounds at least a part of the inner cell means that the outer cell surrounds the entire inner cell (when the entire inner cell is included) and the outer cell is one of the inner cells. It means at least one of the cases surrounding the part.
- the outer cell surrounds a part of the inner cell here means that the outer cell contains a part of the inner cell, and the outer cell does not include the inner cell but includes the outer cell. It means at least one of the cases where the internal cell and the internal cell are adjacent to each other with one partition wall in between. In this aspect, the case where the outer cell 21s contains (accommodates) the entire inner cell 25s is shown.
- the outer cell 21s is configured as a hollow container containing at least a part (here, the whole) of the inner cell 25s.
- a liquid retention space 24s capable of taking in and holding the test liquid from the outside is configured.
- a liquid sampling port 22s capable of taking in the test liquid from the outside is provided on one end side of the external cell 21s. Further, on the other end side of the outer cell 21s, for example, on the side facing the liquid collection port 22s with the inner cell 25s included therein sandwiched, a drainage port capable of discharging the test liquid from the liquid retention space 24s. 23s is provided.
- the conductance of the liquid collection port 22s that is, the conductance of the test liquid at the time of liquid collection can be adjusted by the shape, size, etc. of the liquid collection port 22s.
- the conductance of the drainage port 23s that is, the conductance of the test liquid at the time of drainage can be adjusted by the shape and size of the drainage port 23s. In this embodiment, by adjusting each of these, the conductance of the test solution at the time of drainage is configured to be smaller than the conductance of the test solution at the time of sample collection.
- conductance means the ease of fluid flow (for example, the ease of collecting liquid and the ease of draining liquid).
- the high conductance of the test liquid means that the flow resistance (inflow resistance, discharge resistance) of the test liquid is small, that is, the test liquid is easy to flow (easy to collect liquid, easy to drain).
- the low conductance of the test liquid means that the flow resistance (inflow resistance, discharge resistance) of the test liquid is large, that is, it is difficult for the test liquid to flow (difficult to collect liquid, difficult to drain). ) Means.
- the sensor unit 100 provided with the liquid retention structure 20s is held in a predetermined posture (posture during use) as schematically shown in FIG.
- the "posture during use” is a desirable posture that the sensor unit 100 should take when collecting the test liquid and measuring the concentration.
- the liquid sampling port 22s faces vertically upward
- the drainage port 23s faces vertically downward
- the angle R formed by the plumb bob is, for example, within the range of 60 °, preferably within the range of 45 °.
- the conductance of the test liquid at the time of sample collection is maintained when the test liquid is poured from above the liquid retention structure 20s toward the liquid collection port 22s while holding the sensor unit 100 in the above-mentioned use posture.
- the size is set so that the test liquid can be taken into the liquid space 24s.
- the shape of the liquid collection port 22s as viewed from the direction of flowing water is preferably a shape that does not easily reduce the conductance of the test liquid at the time of liquid collection, for example, a non-flat shape such as a square or a circle.
- the conductance of the test liquid at the time of drainage is determined through the drain port 23s when the sensor unit 100 is held in the above-mentioned use posture and the test liquid continues to flow toward the liquid retention structure 20s.
- the test liquid can be discharged, and the flow rate of the test liquid discharged through the drain port 23s (drainage flow rate) is the flow rate of the test liquid taken in through the collection port 22s (collection).
- the size is set so that it is smaller than the liquid flow rate).
- the shape of the drainage port 23s when viewed from the drainage direction may be a square or a circle, but a shape that tends to reduce the conductance of the test liquid at the time of drainage, for example, a flat shape (slit) such as a rectangle or an oval. Shape) can also be used.
- the test liquid while holding the sensor unit 100 in the posture during use, the test liquid is temporarily poured into the liquid retention space 24s by continuing to flow the test liquid toward the liquid retention structure 20s. It is possible to make it stay. Then, with the lapse of the flowing time, the liquid level of the test liquid retained in the liquid retention space 24s is gradually raised (the amount of the retained test liquid is gradually increased), and at least of the internal cell 25s. A part of it can be immersed in the test solution. That is, it is possible to develop a liquid bath of the test solution that surrounds at least a part, preferably the whole (here, the whole) of the inner cell 25s in the outer cell 21s.
- This liquid bath develops when a predetermined time elapses from the start of the above-mentioned flushing. Then, the liquid bath is maintained for a predetermined period even after the flushing is completed. Then, if the liquid-retaining structure 20s is held in the posture during use for a longer period of time after the pouring is completed, almost all the test liquid is discharged from the liquid-retaining space 24s, and the liquid bath disappears completely. It will be.
- the period during which the liquid bath develops is also referred to as period S1.
- the start timing (timing when the liquid bath appears) and end timing (timing when the liquid bath disappears) of the period S1 adjust the volume of the liquid retention space 24s, the conductance of the test liquid at the time of collecting liquid and the time of draining liquid, and the like. By doing so, it is possible to control a wide range.
- the start timing of the period S1 may be set to a timing earlier than the start timing of the period S2 (a period in which the test liquid is brought into contact with the sensor electrode 10s to measure the concentration), which will be described later. can. That is, the liquid bath can be expressed in advance at the start of the concentration measurement.
- the end timing of the period S1 may be set to a timing after the end timing of the period S2, which will be described later. That is, the liquid bath can be maintained without disappearing at least from the start to the end of the concentration measurement.
- the internal cell 25s is configured as a hollow cell containing the sensor electrode 10s. Inside the inner cell 25s, a liquid-retaining space 28s capable of taking in and holding the test liquid staying in the liquid-retaining space 24s is configured.
- an inflow port 26s capable of taking in the test liquid staying in the liquid retention space 24s is provided.
- the inflow port 26s is preferably provided at a position not facing the liquid collection port 22s, for example, on the lower side of the side wall of the inner cell 25s.
- an exhaust port 27s is provided so as to bypass the liquid holding space 24s and communicate the liquid holding space 28s with the space outside the outer cell 21s.
- the exhaust port 27s acts as a vent line that allows the atmosphere remaining in the liquid retention space 28s to escape to the outside of the external cell 21s when the test liquid is taken into the liquid retention space 28s via the inflow port 26s. ..
- the exhaust port 27s is preferably provided at a position where the exhaust port 27s is located on the vertically upper side when the sensor unit 100 is held in the above-mentioned posture during use.
- the conductance of the exhaust port 27s is smaller than the conductance of the inflow port 26s. Further, it is preferable that the exhaust port 27s is configured so as to allow the circulation of the residual atmosphere in the liquid retention space 28s but not the circulation of the test liquid. With this configuration, after the inside of the liquid retention space 28s is filled with the test liquid, the test liquid in the liquid retention space 28s tends to flow out to the outside of the external cell 21s through the exhaust port 27s. It becomes possible to suppress it. Further, after the inside of the liquid retention space 28s is filled with the test liquid, it is possible to suppress the movement of the test liquid to flow into the liquid retention space 28s via the inflow port 26s.
- the size and shape of the exhaust port 27s shall be such that the surface tension of the test liquid acts on the inside thereof (the flow path is narrowed, curved, or lengthened). This makes it possible to selectively suppress only the flow of the test liquid in the exhaust port 27s while allowing the flow of gas.
- the exhaust port 27s may be provided with a functional membrane (gas-liquid separation membrane, bubble separation membrane) that allows only gas to pass through and obstructs the passage of liquid.
- the test liquid is poured into the liquid retention space 28s while the sensor unit 100 is held in the posture during use, and the test liquid is made stationary. It is possible to make contact with the sensor electrode 10s while keeping the state (substantially no flow state). Then, in a state where the test liquid in a stationary state is in contact with the sensor electrode 10s, a voltage sweep operation or the like is performed on the sensor electrode 10s, that is, the concentration of a specific component contained in the test liquid is measured in a stationary state. It is possible to do it with.
- the internal cell 25s configured in this way is also referred to as a stationary cell in the present specification.
- the internal shape of the inner cell 25s is promoted to be taken into the inner cell 25s by the capillarity phenomenon, and the surface tension of the test liquid taken into the inner cell 25s acts.
- the shape may be such that the test liquid can easily stand still in the internal cell 25s.
- the action of taking in the test solution using the capillary phenomenon into the inner cell 25s can be effectively obtained, and also into the inner cell 25s.
- the stopping action using the surface tension of the taken-in test solution can be effectively obtained.
- this stationary state is manifested when a predetermined time elapses from the start of the above-mentioned flushing. Then, even after the flushing is completed, the stationary state is maintained for a predetermined period. Then, when the liquid-retaining structure 20s is held in the posture during use for a longer period of time after the pouring is completed, the test liquid in the liquid-retaining space 28s flows back into the liquid-retaining space 24s (in a stationary state). It will be discharged through the drainage port 23s). However, when the internal shape in the internal cell 25s is flattened as described above, a small part of the test solution may remain in the internal cell 25s.
- the period during which the test solution is kept in a stationary state and is brought into contact with the sensor electrode 10s to measure the concentration is also referred to as period S2.
- the start and end timings of the period S1 can be widely adjusted. Therefore, the liquid bath can be expressed in advance at the start timing of the period S2 (the start timing of the concentration measurement). Further, at the end timing of the period S2 (the end timing of the concentration measurement), the liquid bath can be maintained without being extinguished.
- liquid retention structure 20f configured to bring the test liquid into contact with the sensor electrode while keeping the test liquid in a steady moving state
- the liquid retention structure 20f has a double structure (double cell structure, two) of an inner cell (inner tank) 25f containing the sensor electrode 10f and an outer cell (outer tank) 21f surrounding at least a part of the inner cell 25f. It has a heavy tank structure).
- the outer cell surrounds at least a part of the inner cell means that the outer cell surrounds the entire inner cell (when the whole is included) and the outer cell. Means at least one of the cases where indicates encloses a part of the inner cell.
- the outer cell surrounds a part of the inner cell here means that the outer cell contains a part of the inner cell, and the outer cell does not include the inner cell but the outer cell. It means at least one of the cases where the internal cell and the internal cell are adjacent to each other with one partition wall in between. In this aspect, the case where the outer cell 21f contains (accommodates) a part of the inner cell 25f is shown.
- the outer cell 21f is configured as a hollow container containing at least a part (here, a part) of the inner cell 25f.
- a liquid retention space 24f capable of taking in and holding the test liquid from the outside is configured.
- a liquid sampling port 22f capable of taking in the test liquid from the outside is provided on one end side of the external cell 21f. Further, on the other end side of the outer cell 21f, for example, on the side facing the liquid collection port 22f with the inner cell 25f included therein sandwiched, a drainage port capable of discharging the test liquid from the liquid retention space 24f. 23f is provided.
- an inflow port 26f is provided at one end of the internal cell 25f, and the drainage port 23f discharges the test liquid from the liquid retention space 24f to the inflow port 26f and the inflow port 26f. It is configured to be sequentially performed through the liquid retention space 28f in the inner cell 25f.
- the drainage port 23f functions not only as a drainage port for discharging the test liquid from the liquid retention space 24f but also as a drainage port for discharging the test liquid from the liquid retention space 28f. It should be noted that these may be provided individually.
- the conductance of the liquid collection port 22f that is, the conductance of the test liquid at the time of liquid collection can be adjusted by the shape, size, etc. of the liquid collection port 22f.
- the conductance of the drainage port 23f that is, the conductance of the test liquid at the time of drainage, is the shape and size of the drainage port 23f, the shape and size of the inflow port 26f, and the shape and size of the liquid retention space 28f. It can be adjusted by such as. In this embodiment, by adjusting each of these, the conductance of the test solution at the time of drainage is configured to be smaller than the conductance of the test solution at the time of sample collection.
- conductance means the ease of fluid flow (for example, the ease of collecting liquid and the ease of draining liquid).
- the high conductance of the test liquid means that the flow resistance (inflow resistance, discharge resistance) of the test liquid is small, that is, the test liquid is easy to flow (easy to collect liquid, easy to drain).
- the low conductance of the test liquid means that the flow resistance (inflow resistance, discharge resistance) of the test liquid is large, that is, it is difficult for the test liquid to flow (difficult to collect liquid, difficult to drain). ) Means.
- the sensor unit 100 provided with the liquid retention structure 20f is held in a predetermined posture (posture during use) as schematically shown in FIG.
- the "posture during use” is a desirable posture that the sensor unit 100 should take when collecting the test liquid and measuring the concentration.
- the liquid sampling port 22f faces vertically upward
- the drainage port 23f faces vertically downward
- the angle R formed by the plumb bob is, for example, within the range of 60 °, preferably within the range of 45 °.
- the conductance of the test liquid at the time of sample collection is maintained when the test liquid is poured from above the liquid retention structure 20f toward the liquid collection port 22f while holding the sensor unit 100 in the above-mentioned use posture.
- the size is set so that the test liquid can be taken into the liquid space 24f.
- the shape of the liquid collection port 22f when viewed from the direction of flowing water is preferably a shape that does not easily reduce the conductance of the test liquid at the time of liquid collection, for example, a non-flat shape such as a square or a circle.
- the conductance of the test liquid at the time of drainage is such that when the sensor unit 100 is held in the above-mentioned use posture and the test liquid continues to flow toward the liquid retention structure 20f, the inflow port 26f and the liquid retention are maintained.
- the test liquid can be discharged through the space 28f and the drainage port 23f, and the flow rate of the test liquid discharged through the drainage port 23f (drainage flow rate) is via the liquid collection port 22f.
- the size is set so that it is smaller than the flow rate (collection flow rate) of the test liquid to be taken in.
- the conductance of the drainage port 23f is smaller than the conductance of the inflow port 26f and the liquid retention space 28f.
- the shape of the drainage port 23f when viewed from the drainage direction may be a square or a circle, but a shape that tends to reduce the conductance of the test liquid at the time of drainage, for example, a flat shape (slit shape) such as a rectangle or an oval. ).
- the test liquid is kept in the liquid retention spaces 24f and 28f by continuing to flow the test liquid toward the liquid retention structure 20f while holding the sensor unit 100 in the posture during use. Can be temporarily retained. Then, as the flowing time elapses, the inside of the liquid retention space 28f is filled with the test liquid, and the liquid level of the test liquid retained in the liquid retention space 24f is gradually raised (retained test liquid). It is possible to immerse at least a part of the internal cell 25f in the test solution. That is, it is possible to develop a liquid bath of the test solution in the outer cell 21f, which surrounds at least a part, preferably the whole (here, a part) of the inner cell 25f.
- This liquid bath develops when a predetermined time elapses from the start of the above-mentioned flushing. Then, the liquid bath is maintained for a predetermined period even after the flushing is completed. Then, if the sensor unit 100 is held in the posture during use for a longer period of time after the flushing is completed, almost all the test liquid is discharged from the liquid retention space 24f, and the liquid bath disappears completely. It becomes.
- the period during which the liquid bath develops is also referred to as period F1.
- the start timing (timing when the liquid bath appears) and end timing (timing when the liquid bath disappears) of the period F1 adjust the volume of the liquid retention space 24f, the conductance of the test liquid at the time of collecting liquid and the time of draining liquid, and the like. By doing so, it is possible to control a wide range. Then, for example, the start timing of the period F1 is set to be earlier than the start timing of the period F2 (a period in which the test liquid is brought into contact with the sensor electrode 10f and the concentration is measured while keeping the test liquid in a stable flow state), which will be described later. be able to.
- the liquid bath can be expressed in advance at the start of the concentration measurement. Further, the end timing of the period F1 may be set to a timing after the end timing of the period F2, which will be described later. That is, the liquid bath can be maintained without disappearing at least from the start to the end of the concentration measurement.
- the internal cell 25f is configured as a hollow cell containing the sensor electrode 10f. Inside the inner cell 25f, a liquid holding space 28f capable of taking in and holding the test liquid staying in the liquid holding space 24f is configured.
- An inflow port 26f capable of taking in the test liquid staying in the liquid retention space 24f is provided on one end side of the internal cell 25f.
- the inflow port 26f is preferably provided at a position not facing the liquid collection port 22f, for example, on the lower side of the side wall of the inner cell 25f.
- the above-mentioned drainage port 23f is provided on the other end side of the internal cell 25f.
- the conductance of the drainage port 23f at the time of drainage is configured to be smaller than the conductance of the inflow port 26f at the time of inflow. According to this configuration, the test liquid is temporarily flown into the liquid retention space 28f by continuing to flow the test liquid toward the liquid retention structure 20f while holding the sensor unit 100 in the posture during use. It becomes possible to stay in. Then, with the passage of the flowing time, the inside of the liquid retention space 28f can be filled with the test liquid.
- test liquid can be stably flowed from the inflow port 26f toward the drainage port 23f at a substantially constant flow rate, that is, in a stable flow state. This flow state will be maintained until the discharge of the test liquid from the liquid retention space 24f is completed and the flow of the test liquid into the liquid retention space 28f via the inflow port 26f is completed. ..
- the test liquid flows into the liquid retention space 28f and the test liquid is stabilized. It is possible to make contact with the sensor electrode 10f while maintaining a smooth flow state (a state having a constant flow path and flow velocity). Then, in a state where the test liquid in a stable flow state is in contact with the sensor electrode 10f, a voltage sweep operation or the like is performed on the sensor electrode 10f, that is, the concentration of a specific component contained in the test liquid is measured. Can be performed in a stable flow state.
- the internal cell 25f configured in this way is also referred to as a flow cell or a flow path cell in the present specification.
- the internal shape of the internal cell 25f is promoted to be taken into the inner cell 25f by the capillarity phenomenon, and the surface tension of the test liquid taken into the inner cell 25f acts.
- the shape may be such that the test liquid can easily transition to a stable flow state in the internal cell 25f.
- the action of taking in the test solution by utilizing the capillary phenomenon into the inner cell 25f can be effectively obtained, and also into the inner cell 25f.
- the state transition to a stable flow state can be effectively performed by utilizing the surface tension of the taken-in test liquid.
- this stable flow state is manifested when a predetermined time has elapsed from the start of the above-mentioned flowing flow. Then, even after the flow is completed, a stable flow state is maintained for a predetermined period. Then, if the liquid-retaining structure 20f is held in the posture during use for a longer period of time after the pouring is completed, the test liquid in the liquid-retaining space 24f is discharged, and the stable flow state disappears. After that, almost all of the test liquid in the liquid retention space 28f is discharged through the drainage port 23f. However, when the internal shape in the internal cell 25f is flattened as described above, a small part of the test solution may remain in the internal cell 25f.
- the period during which the test liquid is brought into contact with the sensor electrode 10f and the concentration is measured while keeping the test liquid in a stable flow state is also referred to as period F2.
- the start and end timings of the period F1 can be widely adjusted. Therefore, the liquid bath can be expressed in advance at the start timing of the period F2 (the start timing of the concentration measurement). Further, at the end timing of the period F1 (the end timing of the concentration measurement), the liquid bath can be maintained without being extinguished.
- FIG. 4 is a perspective view of the sensor unit in the embodiment.
- FIG. 5A is a cross-sectional perspective view of the sensor unit 100, and is a perspective view of the sensor unit 100 when the plane A shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4 is viewed from the front side in the thickness direction.
- FIG. 5B is a cross-sectional view of the sensor unit 100, and is a side view of the sensor unit 100 when the plane B shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4 is viewed from the left side surface.
- the specific configurations (various dimensions, shapes, materials, etc.) described later are not limited to the embodiments exemplified below, and the present embodiment can be variously changed without departing from the gist thereof.
- the sensor unit 100 is provided on a long substrate 110 made of a water-resistant and insulating material such as FRP and one main surface on one end side (tip side) of the substrate (airtightly bonded, It includes (bonded) sensor electrodes 10s and 10f, and a liquid retention container 120 arranged on one main surface side of the substrate 110 so as to cover the sensor electrodes 10s and 10f.
- the substrate 110 and the liquid-retaining container 120 constitute the liquid-retaining structures 20s and 20f described in the above-mentioned various aspects.
- the subject holds (grasps) the measuring instrument side (hand side) of the long substrate 110, and the test liquid (test solution) is directed from the hand side (measuring instrument side) of the substrate 110 toward the liquid retention container 120 on the tip side.
- test solution By pouring (such as urine), the test solution is held in a stationary state or a stable flow state in the liquid retention structures 20s and 20f, and the test solution is in a stationary state on the sensor electrodes 10s and 10f. Alternatively, it is configured so that it can be contacted in a stable flow state.
- the liquid-retaining container 120 is made of a water-resistant and insulating material such as plastic, has a hollow cylindrical shape with a rectangular cross-sectional view, and is configured to have a long shape along the longitudinal direction of the substrate 110. ..
- the internal space of the liquid-retaining container 120 becomes the liquid-retaining space corresponding to the inside of the outer cell 21.
- a liquid collection port 22 which is an opening capable of taking in the test liquid is opened. ..
- a liquid collection port 22 which is an opening capable of taking in the test liquid is opened.
- Each of the liquid sampling port 22 and the liquid draining port 23 has a structure (inner diameter, intake length, etc.) that does not hinder the inflow and outflow of the test liquid due to the surface tension of the test liquid.
- the conductance of the drainage port 23 is set so that a predetermined amount of the test liquid can be held in the external cell 21 when the test liquid is poured toward the liquid retention container 120. It is smaller than the conductance of 22.
- the drainage port 23 is configured to function not only as a drainage port of the external cell 21 but also as a drainage port of the internal cell 25f described later.
- the inner diameter of the liquid collection port 22 in the width direction of FIG. 4 and the inner diameter of the liquid collection port 22 in the thickness direction can be, for example, about 5 to 15 mm, respectively.
- the inner diameter of the drainage port 23 in the width direction of FIG. 4 is, for example, about 2 to 4 mm
- the inner diameter of the drainage port 23 in the thickness direction is about 0.3 to 1 mm
- the depth of the drainage port 23 in the longitudinal direction is 2. It can be about 6 mm.
- the length of the liquid-retaining space corresponding to the inside of the outer cell 21 in the longitudinal direction of FIG. 4 can be, for example, about 20 to 50 mm.
- the surface (joining surface, adhesive surface) on the side that comes into contact with the substrate 110 has two recesses (recesses 120s and recesses 120f in order from the measuring instrument side) along the longitudinal direction thereof. ) Is formed.
- the space surrounded by the recess 120s and the substrate 110 is the liquid-retaining space corresponding to the inside of the above-mentioned internal cell 25s (stationary cell).
- the space surrounded by the recess 120f and the substrate 110 becomes the liquid-retaining space corresponding to the inside of the above-mentioned internal cell 25f (flow cell).
- the surfaces covering the recesses 120s and 120f are provided with sensor electrodes (sensor electrodes 10s and 10f in order from the measuring instrument side), respectively.
- the sensor electrodes 10s and 10f are contained in the internal cells 25s and 25f, respectively.
- a conductor wiring (not shown) extending from the measuring instrument side onto the main surface of the substrate 110 is connected to the sensor electrodes 10s and 10f, respectively, and is connected to the sensor electrodes 10s and 10f from the measuring instrument (not shown) via the conductor wiring. , It is configured to be able to perform a predetermined voltage sweep operation and the like.
- the outer cell 21 and the inner cell 25s are adjacent to each other with one partition wall (the side wall of the container 120) interposed therebetween, and the outer cell 21 is the inner cell 25s. It is in a state of surrounding at least a part. Further, the outer cell 21 and the inner cell 25f are adjacent to each other with a single partition wall (side wall of the container 120) interposed therebetween, and the outer cell 21 surrounds at least a part of the inner cell 25f. There is.
- An inflow port 26s for taking the test liquid from the inside of the outer cell 21 into the inner cell 25s is opened in a part of the side wall of the liquid retention container 120 constituting the inner cell 25s (the side wall in which the recess 120s is formed). Has been done.
- the inflow port 26s has a structure (inner diameter, intake length, etc.) that does not hinder the inflow of the test liquid into the inner cell 25s.
- the shape of the inflow port 26s is a slit shape opened along the width direction of the substrate 110. The inner diameter of the inlet 26s in the width direction of FIG.
- the inflow port 26s is provided at a position (the position on the tip side in this embodiment) as far as possible from the liquid collection port 22 in the recess 120s. Has been done.
- a part of the substrate 110 (peripheral portion of the sensor electrode 10s) constituting the inner cell 25s functions to discharge (vent) the atmosphere in the inner cell 25s when the test liquid is taken into the inner cell 25s.
- the exhaust port 27s is open.
- the exhaust port 27s has a structure (inner diameter, intake length, etc.) that suppresses the flow of the test liquid, although it allows the flow of the atmosphere. Specifically, in the exhaust port 27s, the surface tension of the test liquid acts significantly, so that the discharge of the test liquid from the inner cell 25s is suppressed.
- the exhaust port 27s is provided at a position (position on the measuring instrument side) vertically upward when the test liquid flows into the inner cell 25s. There is.
- the internal shape of the inner cell 25s effectively obtains the action of taking in the test solution into the inner cell 25s by utilizing the capillary phenomenon, and also utilizes the surface tension of the test solution taken into the inner cell 25s. It has a so-called flat shape so that the stopping action can be effectively obtained.
- the size of the inner cell 25s in the thickness direction of FIG. 4 is, for example, about 0.5 to 2.0 mm
- the size of the inner cell 25s in the width direction is, for example, about 4 to 8 mm
- the size of the inner cell 25s in the longitudinal direction can be, for example, about 8 to 20 mm.
- An inflow port 26f for taking the test liquid from the inside of the outer cell 21 into the inner cell 25f is opened in a part of the side wall of the liquid retention container 120 constituting the inner cell 25f (the side wall in which the recess 120f is formed).
- the inflow port 26f has a structure (inner diameter, intake length, etc.) that does not prevent the test liquid from flowing into the internal cell 25f due to the surface tension of the test liquid.
- the shape of the inflow port 26f is, for example, a slit shape opened along the width direction of the substrate 110.
- the inflow port 26f is provided at a position closer to the above-mentioned liquid collection port 22 (a position on the hand side in this embodiment) in the recess 120f.
- the internal cell 25f is located on the tip side, that is, on the side away from the liquid sampling port 22 as compared with the internal cell 25s, the case where the inflow port 26f is provided at such a position. Even so, it is possible to softly flow the test solution into the internal cell 25f.
- a drainage port 23 for discharging the test liquid from the inner cell 25f is provided on a part (lower end portion) of the side wall (side wall on which the recess 120f is formed) of the liquid retention container 120 constituting the inner cell 25f. .. As described above, the drainage port 23 also functions as a drainage port that flows into the liquid retention container 120, that is, into the external cell 21 and discharges the test liquid.
- the drainage port 23 has a structure (inner diameter, intake length, etc.) that does not hinder the discharge of the test liquid due to the surface tension of the test liquid.
- the conductance of the liquid sampling port 22> the conductance of the drainage port 23 is set so that a predetermined amount of the test liquid can be held in the external cell 21, but in this embodiment, the conductance is set.
- the inner diameter of the inlet 26f in the width direction of FIG. 4 is, for example, about 3 to 5 mm
- the inner diameter of the inlet 26f in the longitudinal direction is, for example, about 1 to 3 mm
- the depth of the inlet 26f in the thickness direction is, for example, 0.5 to. It can be about 4 mm.
- the internal shape of the inner cell 25f effectively obtains the action of taking in the test solution into the inner cell 25f by utilizing the capillary phenomenon, and also utilizes the surface tension of the test solution taken into the inner cell 25f. It has a so-called flat shape that can effectively obtain a state transition action to a stable flow state.
- the size of the inner cell 25f in the thickness direction of FIG. 4 is, for example, about 0.5 to 2.0 mm
- the size of the inner cell 25f in the width direction is, for example, about 4 to 8 mm
- the size of the inner cell 25f in the longitudinal direction can be, for example, about 8 to 20 mm.
- the liquid retention structures 20s and 20f in the plurality of embodiments described above can be realized in the sensor unit 100. This makes it possible to obtain the various effects described above.
- one internal cell 25s that brings the test liquid into contact with the sensor electrode 10s while keeping the test liquid stationary and one internal cell 25f that brings the test liquid into contact with the sensor electrode 10f while keeping the test liquid in a stable flow state.
- the present disclosure is not limited to such an embodiment. That is, even if only one of these is provided, or if three or more of these are provided in any combination, the above-mentioned various effects can be obtained in the same manner.
- the internal cells 25s and 25f are provided in series along the longitudinal direction of the substrate 110, and at this time, the internal cells 25s are provided on the liquid sampling port 22 side and the internal cell 25f is provided on the liquid draining port 23 side.
- the present disclosure is not limited to such an embodiment. That is, even if the internal cells 25s and 25f are provided in series along the longitudinal direction of the substrate 110, the internal cells 25f are provided on the liquid sampling port 22 side and the internal cells 25s are provided on the liquid draining port 23 side. good.
- the internal cells 25s and 25f may be provided in parallel along the width direction of the substrate 110. Further, the internal cells 25s and 25f may be provided on the front and back surfaces of the substrate 110, respectively.
- the sensor unit 100 is detachably configured with respect to the measuring instrument 200
- these may be configured as one.
- the determination support device 300 is provided separately from the measuring instrument 200
- these may be configured as one.
- the liquid retention structure is An internal cell containing the sensor electrode and An external cell configured to enclose at least a part of the internal cell and to take in a test solution from the outside and supply it into the internal cell is provided.
- the front internal cell is configured to bring the taken-in test liquid into contact with the sensor electrode while keeping it in a stationary state.
- the internal cell has an inlet that can take in the test liquid staying in the external cell, and an exhaust that bypasses the inside of the external cell and communicates the inside of the internal cell with the outside of the external cell.
- the conductance of the exhaust port is configured to be smaller than the conductance of the inflow port.
- the exhaust port is configured to allow the flow of residual atmosphere in the internal cell and not to allow the flow of the test liquid.
- the internal shape of the internal cell is such that a capillary phenomenon appears when the test solution is taken into the internal cell.
- the internal shape of the internal cell is such that the test solution taken into the internal cell is stationary due to surface tension.
- the external cell has a liquid collection port capable of taking in the test liquid, and has a liquid collection port. During the period in which the test liquid is poured toward the liquid collection port and the test liquid is taken into the inside of the external cell (a stirring state or a turbulent state of the test liquid occurs in the external cell). In the state), the test solution taken into the internal cell can be made stationary.
- the external cell has a drainage port capable of draining the test liquid, and has a drainage port.
- the test liquid taken into the internal cell during the period during which the test liquid is being drained from the drain port (a state in which the test liquid flows due to the drainage operation in the external cell). Is configured to be stationary.
- the external cell has a collection port capable of taking in the test liquid and a drainage port capable of discharging the test liquid.
- the conductance of the drainage port is configured to be smaller than the conductance of the liquid collection port.
- the liquid bath of the test solution surrounding at least a part of the inner cell is configured to be able to be expressed inside the outer cell.
- An electrochemical sensor unit having a liquid-retaining structure configured to bring a test liquid taken in from the outside into contact with a sensor electrode while maintaining a steady flow.
- the liquid retention structure is An internal cell containing the sensor electrode and An external cell configured to enclose at least a part of the internal cell and to take in a test solution from the outside and supply it into the internal cell is provided.
- the anterior internal cell is configured to bring the taken test sample into contact with the sensor electrode while maintaining a steady flow.
- the internal cell has an inflow port capable of taking in the test liquid staying in the external cell and a drainage port capable of discharging the test liquid from the inside cell.
- the conductance of the drainage port of the internal cell is configured to be smaller than the conductance of the inlet.
- the internal shape of the internal cell is such that a capillary phenomenon appears when the test solution is taken into the internal cell.
- the internal shape of the internal cell is such that the test solution taken into the internal cell has a steady flow from the surface tension.
- the external cell has a liquid collection port capable of taking in the test liquid from the outside, and has a liquid collection port. During the period in which the test liquid is poured toward the liquid collection port and the test liquid is taken into the inside of the external cell, the test liquid taken into the internal cell is in a state of having a steady flow. It is configured to be possible.
- the external cell has a drainage port capable of draining the test liquid, and has a drainage port.
- the external cell has a collection port capable of taking in the test liquid and a drainage port capable of discharging the test liquid.
- the conductance of the drainage port is configured to be smaller than the conductance of the liquid collection port.
- the liquid bath of the test solution surrounding at least a part of the inner cell is configured to be able to be expressed inside the outer cell.
- the liquid bath is configured to be able to be expressed inside the external cell at the timing when the concentration measurement is started with the test liquid in a steady flow state.
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Abstract
被検液中に含まれる特定成分と反応する第1センサ電極を内包する第1内部セルと、第1内部セルの少なくとも一部を囲い、外部から被検液を取り入れて第1内部セル内へ供給するよう構成された第1外部セルと、を備える第1保液構造を有し、第1内部セルは、取り入れた被検液を、静止状態としつつ、第1センサ電極へ接触させるように構成されている電気化学センサユニット。
Description
本開示は、体液などの被検液中に含まれる特定成分の濃度を測定する電気化学センサユニットに関する。
近年、体液などの被検液を接触させたセンサ電極に対して電圧掃引操作等を行って所定の反応を進行させ、液中に含まれる特定成分の濃度を測定する電気化学センサユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。
本開示は、被検液中に含まれる特定成分の濃度を安定して正確に測定することができる電気化学センサユニットを提供することを目的とする。
本開示の一態様によれば、
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、
を備える電気化学センサユニットが提供される。
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、
を備える電気化学センサユニットが提供される。
本開示の他の態様によれば、
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
被検液を、定常的な流れのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、
を備える電気化学センサユニットが提供される。
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
被検液を、定常的な流れのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、
を備える電気化学センサユニットが提供される。
本開示によれば、被検液中に含まれる特定成分の濃度を安定して正確に測定することができる電気化学センサユニットを提供することが可能となる。
<発明者が得た知見>
電気化学反応を用いて被検液(液状の被験試料)中に含まれる特定物質の濃度を測定する際、被検液を静止状態としつつセンサ電極に接触させて測定する方がよい場合と、被検液を定常的な流れのある状態(安定なフロー状態)としつつセンサ電極に接触させて測定する方がよい場合と、の2通りがある。
電気化学反応を用いて被検液(液状の被験試料)中に含まれる特定物質の濃度を測定する際、被検液を静止状態としつつセンサ電極に接触させて測定する方がよい場合と、被検液を定常的な流れのある状態(安定なフロー状態)としつつセンサ電極に接触させて測定する方がよい場合と、の2通りがある。
前者の場合とは、例えば、被検液中における尿素、尿酸、アスコルビン酸の濃度を測定する場合が挙げられる。これらの物質は、被検液中における拡散のみによって、充分な感度をもって濃度測定を行うことができる傾向がある。ここで、センサ電極に接触させる被検液に動き(流れ)があると、センサ電極に供給される物質の量がこの液の動きによって変化し、その結果、濃度の測定結果が不安定となる(精度が安定しない)場合がある。そのため、これらの物質の濃度測定を行う際には、被検液を静止状態としつつセンサ電極に接触させて測定することが好ましい。これにより、測定の安定性や精度を高めることが可能となる。また、センサ電極の表面に、酵素含有膜やイオン交換膜などの表面装飾膜が設けられている場合にも、同様の傾向が得られる。すなわち、被検液を静止状態としつつセンサ電極に対して接触させてその状態を維持することにより、測定の安定性、精度を高めることが可能となる傾向がある。
後者の場合とは、例えば、被検液中におけるクレアチニンなどの物質の濃度を測定する場合が挙げられる。クレアチニンなどの物質は、被検液中における拡散のみによっては、測定の感度が不足する傾向がある。そこで、センサ電極に対して、被検液を流れのある状態(フロー状態)で接触させ、センサ電極の表面へ供給する特定物質の量をこの液の流れに応じて増やすことで、測定の感度を増幅させることが可能となる。ただし、その際における被検液の流れは、センサ電極に対して略一定の流路、流速をもって安定して流れ続ける状態、いわゆる、定常的な流れのある状態(安定したフロー状態)とすることが好ましい。フロー状態が不安定であると、センサ電極に供給される特定成分の量が、フロー状態の変動によって変化してしまい、その結果、濃度測定の結果が不安定となる(精度が安定しなくなる)ためである。なお、クレアチニンは、センサ電極の表面に形成されている酸化層(CuO層)をエッチングし、下地である銅層(Cu層)を露出させるよう作用する。そして、このCu層の露出によって、濃度検出が可能となり、また、感度が向上することになる。クレアチニンを含む被検液をフロー状態としつつセンサ電極に対して接触させると、センサ電極へのクレアチニンの供給量が増えることで、酸化層のエッチングが効率的に進行し、結果として、クレアチニンの濃度測定を、より速やかに開始し、また、より感度よく行うことが可能となるという副次的な効果が得られるようになる。
本開示は、上述の知見に鑑みなされたものであり、被検液中に含まれる特定物質の濃度を測定する際、センサ電極に接触させる被検液を速やかに静止状態とし、或いは、速やかに安定的なフロー状態とし、これらのうち少なくともいずれかにより、濃度測定の安定性、正確性を高めることが可能な技術を開示するものである。
<システム構成>
図1に示す測定系(システム)1は、一例として、電気化学センサユニット(センサユニット)100と、測定器200と、判定支援装置300と、を備えている。測定系1は、被検液中に含まれる種々の成分(特定物質、被験物質)の濃度等を測定し、その結果に基づいて、被験者の健康状態を示唆する判定結果データ等を出力することが可能なように構成されている。
図1に示す測定系(システム)1は、一例として、電気化学センサユニット(センサユニット)100と、測定器200と、判定支援装置300と、を備えている。測定系1は、被検液中に含まれる種々の成分(特定物質、被験物質)の濃度等を測定し、その結果に基づいて、被験者の健康状態を示唆する判定結果データ等を出力することが可能なように構成されている。
被検液としては、尿、唾液、痰、鼻水、涙、汗、血液などの各種体液が挙げられる。被検液が尿である場合、特定物質としては、尿素、アンモニア、クレアチニン、尿酸、アミノ酸、アスコルビン酸、リン、シュウ酸、亜硝酸塩、ナトリウム、カリウム、カルシウム、タンパク質、尿糖、ケトン体、ビリルビン、ウロビリノーゲン、サイトカイン、コルチゾール、赤血球、白血球、血小板などが挙げられる。
センサユニット100は、電気化学反応を生じさせるためのセンサ電極10を1つ以上備えている。センサ電極10は、例えば、参照電極、作用電極、対向電極といった複数の電極を含みうる。センサ電極10を構成するこれらの電極は、測定対象とする特定成分に応じて、形状、材料などが適宜決定される。作用電極等の特定の電極の表面には、特定成分のみを透過させる機能膜や、特定成分のみと反応する機能膜として、酵素含有膜、イオン交換膜などの所定の表面装飾膜が設けられる場合がある。
センサユニット100は、センサ電極10に接触させる被検液を保持する保液構造20を備えている。保液構造20には、被検液を静止状態としつつセンサ電極10に接触させる構造(保液構造20s)や、被検液をフロー状態としつつセンサ電極10に接触させる構造(保液構造20f)がある。これらの具体的態様については後述する。
測定器200は、センサユニット100を装着可能に構成され、図示しない導体配線を介してセンサ電極10に電気的に接続されている。被検液を保液構造20により保持しつつセンサ電極10に接触させ、測定器200からセンサ電極10に対して所定の電圧掃引走査等を行うことにより、被検液中に含まれる特定成分を電気分解等させ、その際に生じる反応の大きさから、特定成分の濃度等を測定することが可能なように構成されている。測定器200は、上述の測定によって得られた特定成分の濃度を示すデータを、無線通信手段や有線通信手段等を通じて、判定支援装置300に対して送信することが可能なように構成されている。
判定支援装置300は、CPU、RAM、ストレージ、出力機能、および、通信機能などを備えたコンピュータ(スマートフォン、タブレット、PC等)として構成されている。判定支援装置300は、所定のタイミングで受信した濃度データに基づいて、被験者の健康状態を示唆する判定結果データ等を、被験者や、他の情報処理装置へと出力することが可能なように構成されている。
なお、図1に示すセンサユニット100は、上述したように測定器200とは着脱可能に構成されており、また、電圧掃引操作等の複雑な機能を有しておらず、非常に簡素な構成となっている。センサユニット100は、低コストで実現され、使い捨てでの使用が可能である。これにより、被験者は、被験者の健康状態を示唆する判定結果データ等を、例えば、毎日、或いは、一日に数回といった高い頻度で、取得することが可能となっている。
<保液構造の一態様:静止セル>
以下に、被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造20sの構成例について、図2を用いて説明する。
以下に、被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造20sの構成例について、図2を用いて説明する。
保液構造20sは、センサ電極10sを内包する内部セル(内槽)25sと、内部セル25sの少なくとも一部を囲む外部セル(外槽)21sと、の二重構造(二重セル構造、二重槽構造)を有している。なお、本明細書において、「外部セルが内部セルの少なくとも一部を囲む」とは、外部セルが内部セルの全体を囲む場合(全体を内包する場合)、および、外部セルが内部セルの一部を囲む場合のうち、少なくともいずれかの場合を意味している。また、ここでいう「外部セルが内部セルの一部を囲む」とは、外部セルが内部セルの一部を内包する場合、および、外部セルが内部セルを内包していないものの、外部セルと内部セルとが隔壁1枚を隔てて隣接している場合のうち、少なくともいずれかの場合を意味している。本態様では、外部セル21sが内部セル25sの全体を内包(収容)している場合を示している。
(外部セル21s)
外部セル21sは、内部セル25sの少なくとも一部(ここでは全体)を内包する中空容器として構成されている。外部セル21sの内部空間、すなわち、内部セル25sと外部セル21sとの間隙には、外部から被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間24sが構成されている。
外部セル21sは、内部セル25sの少なくとも一部(ここでは全体)を内包する中空容器として構成されている。外部セル21sの内部空間、すなわち、内部セル25sと外部セル21sとの間隙には、外部から被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間24sが構成されている。
外部セル21sの一端側には、外部から被検液を取り入れることが可能な採液口22sが設けられている。また、外部セル21sの他端側、例えば、内包する内部セル25sを挟んで採液口22sと対向する側には、保液空間24s内から被検液を排出することが可能な排液口23sが設けられている。
採液口22sのコンダクタンス、すなわち、採液時の被検液のコンダクタンスは、採液口22sの形状、大きさなどによって調整することができる。また、排液口23sのコンダクタンス、すなわち、排液時の被検液のコンダクタンスは、排液口23sの形状、大きさなどによって調整することができる。本態様においては、これらがそれぞれ調整されることで、排液時の被検液のコンダクタンスが、採液時の被検液のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
なお、本明細書において、コンダクタンスとは、流体の流れやすさ(例えば、採液のしやすさ、排液のしやすさ)を意味している。そして、被検液のコンダクタンスが大きいとは、被検液の流動抵抗(流入抵抗、排出抵抗)が小さいこと、すなわち、被検液を流しやすいこと(採液しやすいこと、排液しやすいこと)を意味している。また、被検液のコンダクタンスが小さいとは、被検液の流動抵抗(流入抵抗、排出抵抗)が大きいこと、すなわち、被検液を流しにくいこと(採液しにくいこと、排液しにくいこと)を意味している。
以下、この点について詳しく説明する。なお、以下の説明では、保液構造20sを備えるセンサユニット100が、図1に模式的に示すように、所定の姿勢(使用時姿勢)で保持されていることを前提としている。ここで「使用時姿勢」とは、被検液の採液や濃度測定を行う際における、センサユニット100がとるべき望ましい姿勢のことである。センサユニット100が使用時姿勢で保持されている間は、採液口22sが鉛直上方寄りを向き、排液口23sが鉛直下方寄りを向き、かつ、これらの中心を結ぶ線Lと鉛直方向とのなす角Rが、例えば、60°の範囲内、好ましくは45°の範囲内となっているものとする。
採液時における被検液のコンダクタンスは、センサユニット100を上述の使用時姿勢で保持しつつ、保液構造20sの上方から採液口22sに向けて被検液をかけ流した際に、保液空間24s内へ被検液を取り込むことができるような大きさに設定されている。かけ流しの方向から見た採液口22sの形状は、採液時の被検液のコンダクタンスを低下させにくい形状、例えば、正方形や円形などの非扁平な形状とすることが好ましい。
排液時における被検液のコンダクタンスは、センサユニット100を上述の使用時姿勢で保持しつつ、保液構造20sへ向けた被検液のかけ流しを継続した際に、排液口23sを介した被検液の排出が可能であるとともに、排液口23sを介して排出される被検液の流量(排液流量)が、採液口22sを介して取り込まれる被検液の流量(採液流量)よりも小さくなるような大きさに設定されている。排出方向から見た排液口23sの形状は、正方形や円形などとしてもよいが、排液時の被検液のコンダクタンスを低下させやすい形状、例えば、長方形や長円などの扁平な形状(スリット形状)とすることもできる。
上述の構成によれば、センサユニット100を使用時姿勢で保持しつつ、保液構造20sへ向けた被検液のかけ流しを継続することにより、保液空間24s内に、被検液を一時的に滞留させることが可能となる。そして、かけ流し時間の経過とともに、保液空間24s内に滞留させた被検液の液面を徐々に上昇させ(滞留させた被検液の量を徐々に増加させ)、内部セル25sの少なくとも一部を、被検液中に浸漬させることが可能となる。すなわち、外部セル21s内に、内部セル25sの少なくとも一部、好ましくは全体(ここでは全体)を囲む被検液の液浴を発現させることが可能となる。
この液浴は、上述のかけ流しを開始してから所定時間が経過することで発現する。そして、かけ流しが終了した後も、所定の期間中は液浴が維持される。そして、かけ流しを終了した状態で、保液構造20sを使用時姿勢でさらに長い間保持し続けると、保液空間24s内からほぼすべての被検液が排出され、液浴は完全に消滅することとなる。
本明細書では、液浴が発現する期間を期間S1とも称する。期間S1の開始タイミング(液浴が発現するタイミング)や終了タイミング(液浴が消滅するタイミング)は、保液空間24sの容積や、採液時および排液時の被検液のコンダクタンス等を調整することによって、幅広く制御することが可能である。そして例えば、期間S1の開始タイミングを、後述する期間S2(被検液を静止状態としつつ、センサ電極10sへ接触させ、濃度測定を行う期間)の開始タイミングよりも、先のタイミングとすることができる。すなわち、濃度測定の開始時点において、液浴を予め発現させておくことができる。また、期間S1の終了タイミングを、後述する期間S2の終了タイミングよりも後のタイミングとすることもできる。すなわち、少なくとも濃度測定の開始から終了の時点にかけて、液浴を消滅させずに維持することができる。
(内部セル25s)
内部セル25sは、センサ電極10sを内包する中空セルとして構成されている。内部セル25sの内部には、保液空間24s内に滞留した被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間28sが構成されている。
内部セル25sは、センサ電極10sを内包する中空セルとして構成されている。内部セル25sの内部には、保液空間24s内に滞留した被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間28sが構成されている。
内部セル25sの一端側には、保液空間24s内に滞留している被検液を取り入れることが可能な流入口26sが設けられている。
流入口26sは、採液口22sと対向しない位置であって、例えば、内部セル25sの側壁のうち下方側等に設けるのが好ましい。このように構成することで、採液口22sに向けてかけ流しされた被検液が、流入口26sを介して保液空間28s内へ直接流入することを抑制することが可能となる。すなわち、採液口22sに向けてかけ流された被検液を、保液空間24s内にいったん滞留させてその流速を低下させ、その後、この減速された被検液を、流入口26sを介して保液空間28s内へ取り入れることにより、保液空間28s内への被検液の流入をソフトに行うことが可能となる。その結果、被検液のかけ流しの実行期間中において、内部セル25s内における被検液の撹拌状態や乱流状態の発生を抑制することができ、内部セル25s内において、被検液を、速やかに、実質的に流れのない状態、すなわち、静止状態とすることが可能となる。
内部セル25sの他端側には、保液空間24sをバイパスして保液空間28sと外部セル21s外の空間とを連通させる排気口27sが設けられている。排気口27sは、流入口26sを介して保液空間28s内へ被検液を取り入れる際に、保液空間28s内に残留している雰囲気を、外部セル21sの外部へ逃がすベントラインとして作用する。このように構成することで、被検液を保液空間28s内へ取り込む際、保液空間28s内の残留雰囲気を外部へ逃がし、保液空間28s内への被検液の取り込みを促し、保液空間28s内の全体を、被検液によって充填することが、容易かつ確実に行えるようになる。なお、排気口27sは、センサユニット100を上述した使用時姿勢で保持した際に、排気口27sが鉛直上方側に位置するような場所に設けるのが好ましい。これにより、保液空間28s内からの雰囲気の排出を促し、保液空間28s内の全体を被検液によって充填させるという上述の作用が、より確実に得られるようになる。
なお、排気口27sのコンダクタンスは、流入口26sのコンダクタンスよりも小さくなるように構成することが好ましい。さらには、排気口27sは、保液空間28s内の残留雰囲気の流通は許容するものの、被検液の流通は許容しないような構成とすることが好ましい。このように構成することで、保液空間28s内を被検液によって充填した後、保液空間28s内の被検液が排気口27sを介して外部セル21sの外部へ流出しようとする動きを抑制することが可能となる。また、保液空間28s内を被検液によって充填した後、流入口26sを介して保液空間28s内に被検液が流入しようとする動きを抑制することも可能となる。これらの結果、保液空間28s内において、被検液を、実質的に流れのない状態、すなわち、静止状態とすることが、速やか、かつ、確実に行えるようになる。なお、排気口27sの大きさ、形状を、その内部において被検液の表面張力が大きく作用するような大きさ、形状とする(流路を狭くしたり、湾曲させたり、長くしたりする)ことにより、排気口27s内において、気体の流通を許容しつつ、被検液の流通のみを選択的に抑制することが可能となる。なお、排気口27sに、気体のみを通過させ、液体の通過を阻害するような機能膜(気液分離膜、気泡分離膜)を設けるようにしてもよい。
上述の構成によれば、センサユニット100を使用時姿勢で保持しつつ、被検液のかけ流しを行うことで、保液空間28s内へ被検液を流入させ、かつ、被検液を静止状態(実質的に流れのない状態)としつつ、センサ電極10sへ接触させることが可能となる。そして、静止状態の被検液をセンサ電極10sへ接触させた状態で、センサ電極10sに対して電圧掃引操作等を行うこと、すなわち、被検液中に含まれる特定成分の濃度測定を静止状態で行うことが可能となる。このように構成された内部セル25sを、本明細書では、静止セルとも称する。
ここで、内部セル25sの内部形状を、毛細管現象が発現することで内部セル25s内への被検液の取り入れが促されるとともに、内部セル25s内へ取り入れた被検液の表面張力が作用することで内部セル25s内において被検液が静止しやすくなる形状としてもよい。例えば、内部セル25s内の内部形状を、扁平な形状とすることによって、内部セル25s内への毛細管現象を利用した被検液の取り入れ作用が効果的に得られ、また、内部セル25s内へ取り入れた被検液の表面張力を利用した停止作用が効果的に得られるようになる。
なお、この静止状態は、上述のかけ流しを開始してから所定時間が経過することで発現する。そして、かけ流しが終了した後も、所定の期間中は静止状態が維持される。そして、かけ流しを終了した状態で、保液構造20sを使用時姿勢でさらに長い間保持し続けると、保液空間28s内の被検液は保液空間24s内へと逆流し(静止状態が解除され)、排液口23sを介して排出されることになる。ただし、内部セル25s内の内部形状を上述のように扁平とした場合等には、内部セル25s内に、被検液の一部がわずかに残留する場合もある。
本明細書では、被検液を静止状態としつつ、センサ電極10sへ接触させ、濃度測定を行う期間を、期間S2とも称する。上述したように、期間S1の開始、終了タイミングは、それぞれ、幅広く調整することが可能である。そのため、期間S2の開始タイミング(濃度測定の開始タイミング)において、液浴を予め発現させておくことができる。また、期間S2の終了タイミング(濃度測定の終了タイミング)において、液浴を消滅させずに維持することができる。
(本態様により得られる効果)
本態様によれば、以下に示す1つ、または、複数の効果が得られる。
本態様によれば、以下に示す1つ、または、複数の効果が得られる。
(a)保液空間28s内に取り入れた被検液を静止状態としつつ、センサ電極10sへ接触させることが可能となる。そして、この静止状態で、被検液中に含まれる特定成分の濃度測定を行うことが可能となる。その結果、尿素、尿酸、アスコルビン酸などの物質、すなわち、被検液中における拡散のみによって、充分な感度をもって濃度測定を行うことができる物質の濃度を測定する際に、濃度測定の安定性、精度等を高めることが可能となる。また、センサ電極10sの表面に酵素含有膜やイオン交換膜などの表面装飾膜が設けられている場合において、濃度測定の安定性、精度等を高めることが可能となる。
(b)採液口22sへ向けた被検液のかけ流しの実行中であっても、すなわち、保液空間24s内において被検液の撹拌状態や乱流状態が発生している状態であっても、保液空間28s内に取り入れた被検液を速やかに静止させることが可能となる。これにより、被検液を静止状態とすることが望ましい上述の濃度測定を、速やかに開始することが可能となる。
(c)排液口23sから被検液を排出している最中であっても、すなわち、保液空間24s内において被検液の流れが発生している状態であっても、保液空間28s内に取り入れた被検液を静止状態のまま維持することが可能となる。これにより、被検液を静止状態とすることが望ましい上述の濃度測定を、安定して継続することが可能となる。
(d)内部セル25sの少なくとも一部を囲む被検液の液浴を発現させ、内部セル25s内に取り込まれた被検液の温度低下を抑制することが可能となる。結果として、測定結果が温度に大きく影響を受けるような測定を行う場合等においても、測定の安定性や精度を高めることが可能となる。
(e)保液空間24sの容積や、採液時、排液時における被検液の各コンダクタンス等を調整することにより、液浴が発現するタイミングや液浴が消滅するタイミングを、幅広く制御することが可能である。これにより、被検液を静止状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、液浴を確実に発現させておくことが可能となる。また、被検液を静止状態としながら行う濃度測定を終了するタイミングにおいて、液浴を消滅させずに維持することが可能となる。これらの結果、上述した効果が、確実に得られるようになる。
(f)かけ流しを終了した状態で、センサユニット100を使用時姿勢で保持し続けることにより、保液空間24s、28s内から、ほぼすべての被検液を排出することが可能となる。その結果、使用済みのセンサユニット100を、容易に廃棄することが可能となる。
<保液構造の他の態様:フローセル>
以下に、被検液を、定常的な動きのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造20fの構成例について、図3を用いて説明する。
以下に、被検液を、定常的な動きのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造20fの構成例について、図3を用いて説明する。
保液構造20fは、センサ電極10fを内包する内部セル(内槽)25fと、内部セル25fの少なくとも一部を囲む外部セル(外槽)21fと、の二重構造(二重セル構造、二重槽構造)を有している。なお、上述したように、本明細書において、「外部セルが内部セルの少なくとも一部を囲む」とは、外部セルが内部セルの全体を囲む場合(全体を内包する場合)、および、外部セルが内部セルの一部を囲む場合のうち、少なくともいずれかの場合を意味している。また、ここでいう「外部セルが内部セルの一部を囲む」とは、外部セルが内部セルの一部を内包する場合、および、外部セルが内部セルを内包していないものの、外部セルと内部セルとが隔壁1枚を隔てて隣接している場合のうち、少なくともいずれかの場合を意味している。本態様では、外部セル21fが内部セル25fの一部を内包(収容)している場合を示している。
(外部セル21f)
外部セル21fは、内部セル25fの少なくとも一部(ここでは一部)を内包する中空容器として構成されている。外部セル21fの内部空間、すなわち、内部セル25fと外部セル21fとの間隙には、外部から被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間24fが構成されている。
外部セル21fは、内部セル25fの少なくとも一部(ここでは一部)を内包する中空容器として構成されている。外部セル21fの内部空間、すなわち、内部セル25fと外部セル21fとの間隙には、外部から被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間24fが構成されている。
外部セル21fの一端側には、外部から被検液を取り入れることが可能な採液口22fが設けられている。また、外部セル21fの他端側、例えば、内包する内部セル25fを挟んで採液口22fと対向する側には、保液空間24f内から被検液を排出することが可能な排液口23fが設けられている。なお、本態様では、後述するように、内部セル25fの一端に流入口26fが開設されており、排液口23fによる保液空間24fからの被検液の排出は、流入口26f、および、内部セル25f内の保液空間28fを順次介して行われるよう構成されている。排液口23fは、保液空間24fから被検液を排出する排出口としてだけでなく、保液空間28fから被検液を排出する排液口として機能するとも考えることができる。なお、これらをそれぞれ個別に設けるようにしてもよい。
採液口22fのコンダクタンス、すなわち、採液時の被検液のコンダクタンスは、採液口22fの形状、大きさなどによって調整することができる。また、排液口23fのコンダクタンス、すなわち、排液時の被検液のコンダクタンスは、排液口23fの形状、大きさ、流入口26fの形状、大きさ、保液空間28fの形状、大きさなどによって調整することができる。本態様においては、これらがそれぞれ調整されることで、排液時の被検液のコンダクタンスが、採液時の被検液のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
なお、上述したように、本明細書において、コンダクタンスとは、流体の流れやすさ(例えば、採液のしやすさ、排液のしやすさ)を意味している。そして、被検液のコンダクタンスが大きいとは、被検液の流動抵抗(流入抵抗、排出抵抗)が小さいこと、すなわち、被検液を流しやすいこと(採液しやすいこと、排液しやすいこと)を意味している。また、被検液のコンダクタンスが小さいとは、被検液の流動抵抗(流入抵抗、排出抵抗)が大きいこと、すなわち、被検液を流しにくいこと(採液しにくいこと、排液しにくいこと)を意味している。
以下、この点について詳しく説明する。なお、以下の説明では、保液構造20fを備えるセンサユニット100が、図1に模式的に示すように、所定の姿勢(使用時姿勢)で保持されていることを前提としている。ここで「使用時姿勢」とは、被検液の採液や濃度測定を行う際における、センサユニット100がとるべき望ましい姿勢のことである。センサユニット100が使用時姿勢で保持されている間は、採液口22fが鉛直上方寄りを向き、排液口23fが鉛直下方寄りを向き、かつ、これらの中心を結ぶ線Lと鉛直方向とのなす角Rが、例えば、60°の範囲内、好ましくは45°の範囲内となっているものとする。
採液時における被検液のコンダクタンスは、センサユニット100を上述の使用時姿勢で保持しつつ、保液構造20fの上方から採液口22fに向けて被検液をかけ流した際に、保液空間24f内へ被検液を取り込むことができるような大きさに設定されている。かけ流しの方向から見た採液口22fの形状は、採液時の被検液のコンダクタンスを低下させにくい形状、例えば、正方形や円形などの非扁平な形状とすることが好ましい。
排液時における被検液のコンダクタンスは、センサユニット100を上述の使用時姿勢で保持しつつ、保液構造20fへ向けた被検液のかけ流しを継続した際に、流入口26f、保液空間28f、排液口23fを介した被検液の排出が可能であるとともに、排液口23fを介して排出される被検液の流量(排液流量)が、採液口22fを介して取り込まれる被検液の流量(採液流量)よりも小さくなるような大きさに設定されている。なお、排液口23fのコンダクタンスは、流入口26fや保液空間28fの各コンダクタンスよりも小さくなっている。排出方向からみた排液口23fの形状は、正方形や円形などとしてもよいが、排液時の被検液のコンダクタンスを低下させやすい形状、例えば、長方形や長円などの扁平な形状(スリット形状)とすることもできる。
上述の構成によれば、センサユニット100を使用時姿勢で保持しつつ、保液構造20fへ向けた被検液のかけ流しを継続することにより、保液空間24f、28f内に、被検液を一時的に滞留させることが可能となる。そして、かけ流し時間の経過とともに、保液空間28f内を被検液で満たし、また、保液空間24f内に滞留させた被検液の液面を徐々に上昇させ(滞留させた被検液の量を徐々に増加させ)、内部セル25fの少なくとも一部を、被検液中に浸漬させることが可能となる。すなわち、外部セル21f内に、内部セル25fの少なくとも一部、好ましくは全体(ここでは一部)を囲む被検液の液浴を発現させることが可能となる。
この液浴は、上述のかけ流しを開始してから所定時間が経過することで発現する。そして、かけ流しが終了した後も、所定の期間中は液浴が維持される。そして、かけ流しを終了した状態で、センサユニット100を使用時姿勢でさらに長い間保持し続けると、保液空間24f内からほぼすべての被検液が排出され、液浴は完全に消滅することとなる。
本明細書では、液浴が発現する期間を期間F1とも称する。期間F1の開始タイミング(液浴が発現するタイミング)や終了タイミング(液浴が消滅するタイミング)は、保液空間24fの容積や、採液時および排液時の被検液のコンダクタンス等を調整することによって、幅広く制御することが可能である。そして例えば、期間F1の開始タイミングを、後述する期間F2(被検液を安定したフロー状態としつつ、センサ電極10fへ接触させ、濃度測定を行う期間)の開始タイミングよりも、先のタイミングとすることができる。すなわち、濃度測定の開始時点において、液浴を予め発現させておくことができる。また、期間F1の終了タイミングを、後述する期間F2の終了タイミングよりも後のタイミングとすることもできる。すなわち、少なくとも濃度測定の開始から終了の時点にかけて、液浴を消滅させずに維持することができる。
(内部セル25f)
内部セル25fは、センサ電極10fを内包する中空セルとして構成されている。内部セル25fの内部には、保液空間24f内に滞留した被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間28fが構成されている。
内部セル25fは、センサ電極10fを内包する中空セルとして構成されている。内部セル25fの内部には、保液空間24f内に滞留した被検液を取り入れて保持することが可能な保液空間28fが構成されている。
内部セル25fの一端側には、保液空間24f内に滞留している被検液を取り入れることが可能な流入口26fが設けられている。
流入口26fは、採液口22fと対向しない位置であって、例えば、内部セル25fの側壁のうち下方側等に設けるのが好ましい。このように構成することで、採液口22fに向けてかけ流しされた被検液が、流入口26fを介して保液空間28f内へ直接流入することを抑制することが可能となる。すなわち、採液口22fに向けてかけ流された被検液を、保液空間24f内にいったん滞留させてその流速を低下させ、その後、この減速された被検液を、流入口26fを介して保液空間28f内へ取り入れることにより、保液空間28f内への被検液の流入をソフトに行うことが可能となる。その結果、被検液のかけ流しの実行期間中において、内部セル25f内における被検液の撹拌状態や乱流状態の発生を抑制することができ、内部セル25f内において、被検液を、速やかに、略一定の流速で安定して流れ続ける状態、すなわち、安定したフロー状態とすることが可能となる。
内部セル25fの他端側には、上述の排液口23fが設けられている。排液口23fの排液時におけるコンダクタンスは、流入口26fの流入時におけるコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。この構成によれば、センサユニット100を使用時姿勢で保持しつつ、保液構造20fへ向けた被検液のかけ流しを継続することにより、保液空間28f内に、被検液を一時的に滞留させることが可能となる。そして、かけ流し時間の経過とともに、保液空間28f内を被検液で満たすことができる。保液空間28f内が被検液で満たされた後は、流入口26fからの被検液の流入、および、排液口23fからの被検液の排出がそれぞれ継続する限りは、内部セル25f内において、被検液を、流入口26fから排液口23fへと向かって略一定の流速で安定して流れる状態、すなわち、安定したフロー状態とすることが可能となる。このフロー状態は、保液空間24f内からの被検液の排出が完了し、流入口26fを介した保液空間28f内への被検液の流れ込みが終了するまで、維持されることとなる。
上述の構成によれば、センサユニット100を使用時姿勢で保持しつつ、被検液のかけ流しを行うことで、保液空間28f内へ被検液を流入させ、かつ、被検液を安定なフロー状態(一定の流路、流速を有する状態)としつつ、センサ電極10fへ接触させることが可能となる。そして、安定なフロー状態にある被検液をセンサ電極10fへ接触させた状態で、センサ電極10fに対して電圧掃引操作等を行うこと、すなわち、被検液中に含まれる特定成分の濃度測定を安定なフロー状態で行うことが可能となる。このように構成された内部セル25fを、本明細書では、フローセル、或いは、流路セルとも称する。
ここで、内部セル25fの内部形状を、毛細管現象が発現することで内部セル25f内への被検液の取り入れが促されるとともに、内部セル25f内へ取り入れた被検液の表面張力が作用することで内部セル25f内において被検液が安定なフロー状態へと状態遷移しやすくなる形状としてもよい。例えば、内部セル25f内の内部形状を、扁平な形状とすることによって、内部セル25f内への毛細管現象を利用した被検液の取り入れ作用が効果的に得られ、また、内部セル25f内へ取り入れた被検液の表面張力を利用した安定なフロー状態への状態遷移が効果的に行われるようになる。
なお、この安定なフロー状態は、上述のかけ流しを開始してから所定時間が経過することで発現する。そして、かけ流しが終了した後も、所定の期間中は安定なフロー状態が維持される。そして、かけ流しを終了した状態で、保液構造20fを使用時姿勢でさらに長い間保持し続けると、保液空間24f内の被検液が排出されることで安定なフロー状態は消滅する。その後、保液空間28f内の被検液は、ほぼすべてが排液口23fを介して排出されることになる。ただし、内部セル25f内の内部形状を上述のように扁平とした場合等には、内部セル25f内に、被検液の一部がわずかに残留する場合もある。
本明細書では、被検液を安定なフロー状態としつつ、センサ電極10fへ接触させ、濃度測定を行う期間を、期間F2とも称する。上述したように、期間F1の開始、終了タイミングは、それぞれ、幅広く調整することが可能である。そのため、期間F2の開始タイミング(濃度測定の開始タイミング)において、液浴を予め発現させておくことができる。また、期間F1の終了タイミング(濃度測定の終了タイミング)において、液浴を消滅させずに維持することができる。
(本態様により得られる効果)
本態様によれば、以下に示す1つ、または、複数の効果が得られる。
本態様によれば、以下に示す1つ、または、複数の効果が得られる。
(a)保液空間28f内に取り入れた被検液を安定なフロー状態としつつ、センサ電極10fへ接触させることが可能となる。そして、この安定なフロー状態で、被検液中に含まれる特定成分の濃度測定を行うことが可能となる。その結果、クレアチニンなどの物質、すなわち、被検液中における拡散のみによって、充分な感度をもって濃度測定を行うことが難しい物質の濃度を測定する際に、測定の感度を増幅させ、また、測定の安定性、精度等を高めることが可能となる。また、センサ電極10fへのクレアチニンの供給量を増やすことで、センサ電極10fの表面に形成された酸化層のエッチングを効率的に進行させ、クレアチニンの濃度測定を、より速やかに開始し、また、より感度よく行うことが可能となる。
(b)被検液のかけ流しの実行中であっても、すなわち、保液空間24f内において被検液の撹拌状態や乱流状態が発生している状態であっても、保液空間28f内に取り入れた被検液を速やかに安定なフロー状態とすることが可能となる。これにより、被検液を安定なフロー状態とすることが望ましい上述の濃度測定を、速やかに開始することが可能となる。
(c)内部セル25fの少なくとも一部を囲む被検液の液浴を発現させ、内部セル25f内に取り込まれた被検液の温度低下を抑制することが可能となる。結果として、測定結果が温度に大きく影響を受けるような測定を行う場合等においても、測定の安定性や精度を高めることが可能となる。
(d)保液空間24fの容積や、採液時、排液時における被検液の各コンダクタンス等を調整することにより、液浴が発現するタイミングや液浴が消滅するタイミングを、幅広く制御することが可能である。これにより、被検液を安定したフロー状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、液浴を確実に発現させておくことが可能となる。また、被検液を安定したフロー状態としながら行う濃度測定の終了タイミングにおいて、液浴を消滅させずに維持することが可能となる。これらの結果、上述した効果が、確実に得られるようになる。
(e)かけ流しを終了した状態で、センサユニット100を使用時姿勢で保持し続けることにより、保液空間24f、28f内からほぼすべての被検液を排出することが可能となる。その結果、使用済みのセンサユニット100を、容易に廃棄することが可能となる。
以下、本開示の実施例について、図4、図5(a)、図5(b)を用いて説明する。図4は、実施例におけるセンサユニットの斜視図である。図5(a)は、センサユニット100の横断面透視図であり、図4において一点鎖線で示される平面Aを厚み方向表側から見たセンサユニット100の透視図である。図5(b)は、センサユニット100の横断面図であり、図4において二点鎖線で示される平面Bを側面左側から見たセンサユニット100の側面図である。なお、後述する具体的構成(各種寸法、形状、材料等)については、以下に例示する態様に限定されるものではなく、本実施例は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
センサユニット100は、FRPなどの耐水性、絶縁性を有する材料からなる長尺状の基板110と、この基板の一端部側(先端側)の一主面上に設けられた(気密に接合、接着された)センサ電極10s、10fと、センサ電極10s、10fを覆うように基板110の一主面側に配置される保液容器120と、を備えている。基板110と保液容器120とにより、上述の各種態様に記載した保液構造20s、20fが構成されている。被験者が、長尺状の基板110の測定器側(手元側)をつまみ持ち(把持し)、基板110の手元側(測定器側)から先端側の保液容器120に向けて被検液(尿など)を流しかけることで、保液構造20s、20fに被検液が静止状態、或いは、安定なフロー状態で保持されることとなり、センサ電極10s、10fに、被検液が、静止状態、或いは、安定なフロー状態にて接触することが可能なように構成されている。
保液容器120は、プラスティック等の耐水性、絶縁性を有する材料からなり、横断面視が矩形の中空筒状であって、基板110の長手方向に沿うような長尺形状に構成されている。保液容器120の内部空間が、外部セル21の内部に相当する保液空間となる。
保液容器120の端部のうち、被検液が流しかけられる側(測定器側、手元側)には、被検液を取り入れることが可能な開口である採液口22が開設されている。保液容器120の端部のうち、被検液が流しかけられる側とは反対側(先端側)には、内部に流し込まれた被検液を所定の流速で排出することが可能な開口である排液口23が開設されている。
採液口22および排液口23は、それぞれ、被検液の表面張力によって被検液の流入や排出を妨げることないような構造(内径や取り入れ長等)となっている。ただし、保液容器120に向かって被検液を流しかけた際に、外部セル21内に所定の量の被検液を保持することができるよう、排液口23のコンダクタンスは、採液口22のコンダクタンスよりも小さくなっている。なお、本実施例では、この排液口23は、外部セル21の排液口としてだけでなく、後述する内部セル25fの排液口としても機能するように構成されている。
図4の幅方向における採液口22の内径、および、厚み方向における採液口22の内径は、それぞれ、例えば5~15mm程度とすることができる。また、図4の幅方向における排液口23の内径は、例えば2~4mm程度、厚み方向における排液口23の内径は0.3~1mm程度、長手方向における排液口23の奥行きは2~6mm程度とすることができる。なお、外部セル21の内部に相当する保液空間の、図4の長手方向における長さは、例えば、20~50mm程度とすることができる。
保液容器120の外側面のうち、基板110と当接する側の面(接合面、接着面)には、その長手方向に沿って、2つの凹部(測定器側から順番に凹部120s、凹部120f)が形成されている。これらのうち、凹部120sと基板110とにより囲われる空間が、上述の内部セル25s(静止セル)の内部に相当する保液空間となる。また、これらのうち、凹部120fと基板110とにより囲われる空間が、上述の内部セル25f(フローセル)の内部に相当する保液空間となる。なお、基板110の主面のうち、凹部120s、120fを覆う面には、それぞれ、センサ電極(測定器側から順番にセンサ電極10s、10f)が設けられている。このようにして、センサ電極10s、10fは、それぞれ、内部セル25s、25fに内包された状態となっている。なお、センサ電極10s、10fには、測定器側から基板110の主面上に延在された導体配線(図示せず)がそれぞれ接続されており、図示しない測定器から、導体配線を介して、所定の電圧掃引操作等を行うことが可能なように構成されている。
以上述べたように、本実施例では、外部セル21と内部セル25sとが一枚の隔壁(容器120の側壁)を隔てて隣接した態様となっており、外部セル21が、内部セル25sの少なくとも一部を取り囲んだ状態となっている。また、外部セル21と内部セル25fとが一枚の隔壁(容器120の側壁)を隔てて隣接した態様となっており、外部セル21が内部セル25fの少なくとも一部を取り囲んだ状態となっている。
内部セル25sを構成する保液容器120の側壁(凹部120sが形成された側壁)の一部には、被検液を外部セル21内から内部セル25s内へと取り込むための流入口26sが開設されている。流入口26sは、内部セル25s内への被検液の流入を妨げることないような構造(内径や取り入れ長等)となっている。流入口26sの形状は、基板110の幅方向に沿って開設されたスリット形状となっている。図4の幅方向における流入口26sの内径は、例えば3~5mm程度、長手方向における流入口26sの内径は、例えば1~3mm程度、厚み方向における流入口26sの奥行きは、例えば0.5~4mm程度とすることができる。なお、内部セル25s内への被検液の流入をソフトに行うため、流入口26sは、凹部120sのうち、採液口22からできるだけ離れた位置(本実施例では先端側の位置)に設けられている。
内部セル25sを構成する基板110の一部(センサ電極10sの周辺部)には、内部セル25s内に被検液を取り入れる際に内部セル25s内の雰囲気を排出する(ベントする)よう機能する排気口27sが開設されている。排気口27sは、雰囲気の流通は許容するものの、被検液の流通を抑制するような構造(内径や取り入れ長等)となっている。具体的には、排気口27s内では、被検液の表面張力が大きく作用することにより、内部セル25s内からの被検液の排出が抑制されるように構成されている。内部セル25s内からの雰囲気の排出をスムーズに行うため、排気口27sは、内部セル25s内に被検液を流入させる際に鉛直上方寄りとなる位置(測定器側の位置)に設けられている。
内部セル25sの内部形状は、内部セル25s内への毛細管現象を利用した被検液の取り入れ作用が効果的に得られ、また、内部セル25s内へ取り入れた被検液の表面張力を利用した停止作用が効果的に得られるような、いわゆる扁平な形状となっている。図4の厚み方向における内部セル25sの大きさは、例えば0.5~2.0mm程度、幅方向における内部セル25sの大きさは、例えば4~8mm程度、長手方向における内部セル25sの大きさは、例えば8~20mm程度とすることができる。
内部セル25fを構成する保液容器120の側壁(凹部120fが形成された側壁)の一部には、被検液を外部セル21内から内部セル25f内へと取り込むための流入口26fが開設されている。流入口26fは、被検液の表面張力によって内部セル25f内への被検液の流入を妨げることないような構造(内径や取り入れ長等)となっている。流入口26fの形状は、例えば、基板110の幅方向に沿って開設されたスリット形状となっている。なお、流入口26fは、凹部120fのうち、上述の採液口22寄りの位置(本実施例では手元側の位置)に設けられている。本実施例では、内部セル25fを、内部セル25sに比べて、先端側、すなわち、採液口22から離れた側に位置させていることから、流入口26fをこのような位置に設けた場合であっても、内部セル25f内への被検液の流入をソフトに行うことが可能となる。
内部セル25fを構成する保液容器120の側壁(凹部120fが形成された側壁)の一部(下端部)には、被検液を内部セル25fから排出する排液口23が設けられている。この排液口23は、上述したように、保液容器120内、すなわち、外部セル21内に流入し被検液を排出する排液口としても機能する。排液口23は、被検液の表面張力によって被検液の排出を妨げることないような構造(内径や取り入れ長等)となっている。なお、外部セル21内に所定の量の被検液を保持することができるよう、採液口22のコンダクタンス>排液口23のコンダクタンスとしている点は上述したとおりであるが、本実施例では、内部セル25f内を被検液で満たすことができるよう、流入口26fのコンダクタンス>排液口23のコンダクタンスとしている。図4の幅方向における流入口26fの内径は、例えば3~5mm程度、長手方向における流入口26fの内径は、例えば1~3mm程度、厚み方向における流入口26fの奥行きは、例えば0.5~4mm程度とすることができる。
内部セル25fの内部形状は、内部セル25f内への毛細管現象を利用した被検液の取り入れ作用が効果的に得られ、また、内部セル25f内へ取り入れた被検液の表面張力を利用した安定なフロー状態への状態遷移作用が効果的に得られるような、いわゆる扁平な形状となっている。図4の厚み方向における内部セル25fの大きさは、例えば0.5~2.0mm程度、幅方向における内部セル25fの大きさは、例えば4~8mm程度、長手方向における内部セル25fの大きさは、例えば8~20mm程度とすることができる。
センサユニット100を以上のように構成することにより、センサユニット100に、上述した複数の態様における保液構造20s、20fを実現することができる。これにより、上述した種々の効果が得られるようになる。
<他の態様>
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
例えば、実施例として、被検液を静止状態としつつセンサ電極10sへ接触させる内部セル25s、および、被検液を安定なフロー状態としつつセンサ電極10fへ接触させる内部セル25fを、それぞれ1つずつ備える場合について説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。すなわち、これらのうちいずれかを1つのみ備える場合であっても、また、これらを任意の組み合わせで3つ以上備える場合であっても、上述の各種効果が同様に得られる。
また例えば、実施例として、内部セル25s、25fを基板110の長手方向に沿って直列に設け、またこの際、内部セル25sを採液口22側に設け、内部セル25fを排液口23側に設ける場合について説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。すなわち、内部セル25s、25fを基板110の長手方向に沿って直列に設け、この際、内部セル25fを採液口22側に設け、内部セル25sを排液口23側に設けるようにしてもよい。また、内部セル25s、25fを基板110の幅方向に沿って並列に設けるようにしてもよい。また、内部セル25s、25fを基板110の表裏面にそれぞれ設けるようにしてもよい。
測定系1として、センサユニット100が測定器200に対して着脱可能に構成されている例について説明したが、これらを一体のものとして構成するようにしてもよい。また、判定支援装置300を測定器200とは別体に設ける例について説明したが、これらを一体のものとして構成するようにしてもよい。
<本開示の好ましい態様:静止セル関連>
以下、静止セルに関し、本開示の好ましい態様について付記する。
以下、静止セルに関し、本開示の好ましい態様について付記する。
(付記1)
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、
を備える電気化学センサユニット。
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、
を備える電気化学センサユニット。
(付記2)
好ましくは、
前記保液構造は、
前記センサ電極を内包する内部セルと、
前記内部セルの少なくとも一部を囲い、外部から被検液を取り入れて前記内部セル内へ供給するよう構成された外部セルと、を備え、
前内部セルは、取り入れた被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成されている。
好ましくは、
前記保液構造は、
前記センサ電極を内包する内部セルと、
前記内部セルの少なくとも一部を囲い、外部から被検液を取り入れて前記内部セル内へ供給するよう構成された外部セルと、を備え、
前内部セルは、取り入れた被検液を、静止状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成されている。
(付記3)
また好ましくは、
前記内部セルは、前記外部セル内に滞留している被検液を取り入れることが可能な流入口と、前記外部セル内をバイパスして前記内部セル内と前記外部セルの外側とを連通させる排気口と、を有し、
前記排気口のコンダクタンスが、前記流入口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
また好ましくは、
前記内部セルは、前記外部セル内に滞留している被検液を取り入れることが可能な流入口と、前記外部セル内をバイパスして前記内部セル内と前記外部セルの外側とを連通させる排気口と、を有し、
前記排気口のコンダクタンスが、前記流入口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
(付記4)
また好ましくは、
前記排気口は、前記内部セル内の残留雰囲気の流通を許容し、被検液の流通は許容しないように構成されている。
また好ましくは、
前記排気口は、前記内部セル内の残留雰囲気の流通を許容し、被検液の流通は許容しないように構成されている。
(付記5)
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ被検液を取り入れる際に毛細管現象が発現するような形状となっている。
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ被検液を取り入れる際に毛細管現象が発現するような形状となっている。
(付記6)
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ取り入れた被検液が表面張力より静止するような形状となっている。
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ取り入れた被検液が表面張力より静止するような形状となっている。
(付記7)
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を取り入れることが可能な採液口を有し、
前記採液口に向けて被検液をかけ流し、前記外部セルの内部へ被検液を取り入れている期間中(前記外部セル内において被検液の撹拌状態や乱流状態が発生している状態)において、前記内部セル内に取り入れた被検液を静止状態とすることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を取り入れることが可能な採液口を有し、
前記採液口に向けて被検液をかけ流し、前記外部セルの内部へ被検液を取り入れている期間中(前記外部セル内において被検液の撹拌状態や乱流状態が発生している状態)において、前記内部セル内に取り入れた被検液を静止状態とすることが可能なように構成されている。
(付記8)
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を排出することが可能な排液口を有し、
前記排液口から被検液を排出している期間中(前記外部セル内において排液動作に伴う被検液の流れが発生している状態)において、前記内部セル内に取り入れた被検液を静止状態とすることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を排出することが可能な排液口を有し、
前記排液口から被検液を排出している期間中(前記外部セル内において排液動作に伴う被検液の流れが発生している状態)において、前記内部セル内に取り入れた被検液を静止状態とすることが可能なように構成されている。
(付記9)
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を取り入れることが可能な採液口と、被検液を排出することが可能な排液口と、を有し、
前記排液口のコンダクタンスが、前記採液口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を取り入れることが可能な採液口と、被検液を排出することが可能な排液口と、を有し、
前記排液口のコンダクタンスが、前記採液口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
(付記10)
また好ましくは、
前記内部セルの少なくとも一部を囲む被検液の液浴を、前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
前記内部セルの少なくとも一部を囲む被検液の液浴を、前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
(付記11)
また好ましくは、
被検液を静止状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
被検液を静止状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
(付記12)
また好ましくは、
被検液を静止状態としながら行う濃度測定を終了するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に消滅させずに維持することが可能なように構成されている。
また好ましくは、
被検液を静止状態としながら行う濃度測定を終了するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に消滅させずに維持することが可能なように構成されている。
<本開示の好ましい態様:フローセル関連>
以下、フローセルに関し、本開示の好ましい態様について付記する。
以下、フローセルに関し、本開示の好ましい態様について付記する。
(付記1)
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
外部から取り入れた被検液を、定常的な流れのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、を備える電気化学センサユニット。
被検液中に含まれる特定成分と反応するよう構成されたセンサ電極と、
外部から取り入れた被検液を、定常的な流れのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成された保液構造と、を備える電気化学センサユニット。
(付記2)
好ましくは、
前記保液構造は、
前記センサ電極を内包する内部セルと、
前記内部セルの少なくとも一部を囲い、外部から被検液を取り入れて前記内部セル内へ供給するよう構成された外部セルと、を備え、
前内部セルは、取り入れた被験試料を、定常的な流れのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成されている。
好ましくは、
前記保液構造は、
前記センサ電極を内包する内部セルと、
前記内部セルの少なくとも一部を囲い、外部から被検液を取り入れて前記内部セル内へ供給するよう構成された外部セルと、を備え、
前内部セルは、取り入れた被験試料を、定常的な流れのある状態としつつ、センサ電極へ接触させるように構成されている。
(付記3)
また好ましくは、
前記内部セルは、前記外部セル内に滞留している被検液を取り入れることが可能な流入口と、前記内部セル内から被検液を排出することが可能な排液口と、を有し、
前記内部セルの排液口のコンダクタンスが、前記流入口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
また好ましくは、
前記内部セルは、前記外部セル内に滞留している被検液を取り入れることが可能な流入口と、前記内部セル内から被検液を排出することが可能な排液口と、を有し、
前記内部セルの排液口のコンダクタンスが、前記流入口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
(付記4)
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ被検液を取り入れる際に毛細管現象が発現するような形状となっている。
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ被検液を取り入れる際に毛細管現象が発現するような形状となっている。
(付記5)
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ取り入れた被検液が表面張力より定常的な流れのある状態とするような形状となっている。
また好ましくは、
前記内部セルの内部形状が、前記内部セル内へ取り入れた被検液が表面張力より定常的な流れのある状態とするような形状となっている。
(付記6)
また好ましくは、
前記外部セルは、外部から被検液を取り入れることが可能な採液口を有し、
前記採液口に向けて被検液をかけ流し、前記外部セルの内部へ被検液を取り入れている期間中において、前記内部セル内に取り入れた被検液を定常的な流れのある状態とすることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
前記外部セルは、外部から被検液を取り入れることが可能な採液口を有し、
前記採液口に向けて被検液をかけ流し、前記外部セルの内部へ被検液を取り入れている期間中において、前記内部セル内に取り入れた被検液を定常的な流れのある状態とすることが可能なように構成されている。
(付記7)
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を排出することが可能な排液口を有し、
前記排液口から被検液を排出している期間中(前記外部セル内において排液動作に伴う被検液の流れが発生している状態)において、前記内部セル内に取り入れた被検液を定常的な流れのある状態とすることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を排出することが可能な排液口を有し、
前記排液口から被検液を排出している期間中(前記外部セル内において排液動作に伴う被検液の流れが発生している状態)において、前記内部セル内に取り入れた被検液を定常的な流れのある状態とすることが可能なように構成されている。
(付記8)
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を取り入れることが可能な採液口と、被検液を排出することが可能な排液口と、を有し、
前記排液口のコンダクタンスが、前記採液口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
また好ましくは、
前記外部セルは、被検液を取り入れることが可能な採液口と、被検液を排出することが可能な排液口と、を有し、
前記排液口のコンダクタンスが、前記採液口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている。
(付記9)
また好ましくは、
前記内部セルの少なくとも一部を囲む被検液の液浴を、前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
前記内部セルの少なくとも一部を囲む被検液の液浴を、前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
(付記10)
また好ましくは、
被検液を定常的な流れのある状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
また好ましくは、
被検液を定常的な流れのある状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている。
(付記11)
また好ましくは、
被検液を定常的な流れのある状態としながら行う濃度測定を終了するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に消滅させずに維持することが可能なように構成されている。
また好ましくは、
被検液を定常的な流れのある状態としながら行う濃度測定を終了するタイミングにおいて、前記液浴を前記外部セルの内部に消滅させずに維持することが可能なように構成されている。
10、10s、10f センサ電極
20、20s、20f 保液構造
21、21s、21f 外部セル
25s、25f 内部セル
100 電気化学センサユニット
20、20s、20f 保液構造
21、21s、21f 外部セル
25s、25f 内部セル
100 電気化学センサユニット
Claims (21)
- 被検液中に含まれる特定成分と反応する第1センサ電極を内包する第1内部セルと、
前記第1内部セルの少なくとも一部を囲い、外部から被検液を取り入れて前記第1内部セル内へ供給するよう構成された第1外部セルと、を備える第1保液構造を有し、
前記第1内部セルは、取り入れた被検液を、静止状態としつつ、前記第1センサ電極へ接触させるように構成されている電気化学センサユニット。 - 前記第1内部セルは、前記第1外部セル内に滞留している被検液を取り入れることが可能な第1流入口と、前記第1外部セル内をバイパスして前記第1内部セル内と前記第1外部セルの外側とを連通させる第1排気口と、を有し、
前記第1排気口のコンダクタンスが、前記第1流入口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている請求項1に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第1排気口は、前記第1内部セル内の残留雰囲気の流通を許容し、被検液の流通は許容しないように構成されている請求項2に記載の電気化学センサユニット。
- 前記第1内部セルの内部形状が、前記第1内部セル内へ被検液を取り入れる際に毛細管現象が発現するような形状となっている請求項1~3のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。
- 前記第1内部セルの内部形状が、前記第1内部セル内へ取り入れた被検液を表面張力により静止させるような形状となっている請求項1~4のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。
- 前記第1外部セルは、被検液を取り入れることが可能な第1採液口を有し、
前記第1採液口に向けて被検液をかけ流し、前記第1外部セルの内部へ被検液を取り入れている期間中において、前記第1内部セル内に取り入れた被検液を静止状態とすることが可能なように構成されている請求項1~5のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第1外部セルは、被検液を排出することが可能な第1排液口を有し、
前記第1排液口から被検液を排出している期間中において、前記第1内部セル内に取り入れた被検液を静止状態とすることが可能なように構成されている請求項1~6のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第1外部セルは、被検液を取り入れることが可能な第1採液口と、被検液を排出することが可能な第1排液口と、を有し、
前記第1排液口のコンダクタンスが、前記第1採液口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている請求項1~7のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第1内部セルの少なくとも一部を囲む被検液の第1液浴を、前記第1外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている請求項8に記載の電気化学センサユニット。
- 被検液を静止状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、前記第1液浴を前記第1外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている請求項9に記載の電気化学センサユニット。
- 被検液を静止状態としながら行う濃度測定を終了するタイミングにおいて、前記第1液浴を前記第1外部セルの内部に消滅させずに維持することが可能なように構成されている請求項9または10に記載の電気化学センサユニット。
- 被検液中に含まれる特定成分と反応する第2センサ電極を内包する第2内部セルと、
前記第2内部セルの少なくとも一部を囲い、外部から被検液を取り入れて前記第2内部セル内へ供給するよう構成された第2外部セルと、を備える第2保液構造を有し、
前記第2内部セルは、取り入れた被検液を、定常的な流れのある状態としつつ、前記第2センサ電極へ接触させるように構成されている請求項1~11のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第2内部セルは、前記第2外部セル内に滞留している被検液を取り入れることが可能な第2流入口と、前記第2内部セル内から被検液を排出することが可能な第2排液口と、を有し、
前記第2内部セルの前記第2排液口のコンダクタンスが、前記第2流入口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている請求項12に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第2内部セルの内部形状が、前記第2内部セル内へ被検液を取り入れる際に毛細管現象が発現するような形状となっている請求項12または13に記載の電気化学センサユニット。
- 前記第2内部セルの内部形状が、前記第2内部セル内へ取り入れた被検液を表面張力により定常的な流れのある状態とするような形状となっている請求項12~14のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。
- 前記第2外部セルは、外部から被検液を取り入れることが可能な第2採液口を有し、
前記第2採液口に向けて被検液をかけ流し、前記第2外部セルの内部へ被検液を取り入れている期間中において、前記第2内部セル内に取り入れた被検液を定常的な流れのある状態とすることが可能なように構成されている請求項12~15のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第2外部セルは、被検液を排出することが可能な第2排液口を有し、
前記第2排液口から被検液を排出している期間中において、前記第2内部セル内に取り入れた被検液を定常的な流れのある状態とすることが可能なように構成されている請求項12~16のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第2外部セルは、被検液を取り入れることが可能な第2採液口と、被検液を排出することが可能な第2排液口と、を有し、
前記第2排液口のコンダクタンスが、前記第2採液口のコンダクタンスよりも小さくなるように構成されている請求項12~17のいずれか1項に記載の電気化学センサユニット。 - 前記第2内部セルの少なくとも一部を囲む被検液の第2液浴を、前記第2外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている請求項18に記載の電気化学センサユニット。
- 被検液を定常的な流れのある状態として濃度測定を開始するタイミングにおいて、前記第2液浴を前記第2外部セルの内部に発現させることが可能なように構成されている請求項19に記載の電気化学センサユニット。
- 被検液を定常的な流れのある状態としながら行う濃度測定を終了するタイミングにおいて、前記第2液浴を前記第2外部セルの内部に消滅させずに維持することが可能なように構成されている請求項19または20に記載の電気化学センサユニット。
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