(57)【要約】  本発明の多項目成分分析センサは、酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーと、前記液体試料注入口と前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、前記第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路とを有し、前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有する。第１の流路または第１チャンバーには酵素と電子伝達物質を含む第１の試薬層が配置され、第２の流路または第２のチャンバーには、酵素を含む試薬層が配置されている。
2008044530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物質を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
第１の測定チャンバーと、
第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路とを有し、
前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、少なくとも作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
【請求項２】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物質を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物質を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
第１の測定チャンバーと、
第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路とを有し、
前記第１の測定チャンバーと、前記第２の流路と、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、少なくとも作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
【請求項３】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物質を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物質を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
第１の測定チャンバーと、
中間チャンバーと、
第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと前記中間チャンバーとを連結する第２の流路と、
前記中間チャンバーと前記第２の測定チャンバーとを連結する第３の流路とを有し、
前記第１の測定チャンバーと、前記中間チャンバーと、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、少なくとも作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
【請求項４】
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置された、第１の酵素および電子伝達物質、ならびに
前記第２の流路または前記第２の測定チャンバーに配置された第２の酵素、をさらに有する、請求項１に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項５】
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置された、第１の酵素および電子伝達物質、ならびに
前記第２の測定チャンバーに配置された第２の酵素、をさらに有する、請求項２に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項６】
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置された、第１の酵素および電子伝達物質、ならびに
前記第３の流路または前記第２の測定チャンバーに配置された第２の酵素、をさらに有する、請求項３に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項７】
前記第１の測定チャンバーに備えられた作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項１に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項８】
前記第２の流路に備えられた作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項２に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項９】
前記中間チャンバーに備えられた作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項３に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１０】
前記第１の測定チャンバーに備えられた作用極および対極のうちの少なくとも一方は、多孔質体である、請求項１に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１１】
前記第２の流路に備えられた作用極および対極のうちの少なくとも一方は、多孔質体である、請求項２に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１２】
前記中間チャンバーに備えられた作用極および対極のうちの少なくとも一方は、多孔質体である、請求項３に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１３】
請求項４に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内の測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を前記第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に前記印加部より電位を印加することで、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｇ）前記第１の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質が、前記第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化したことを確認する工程と、
Ｈ）工程Ｇ）での前記確認後、前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｉ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｊ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｋ）前記第２の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物質を測定する方法。
【請求項１４】
前記工程Ｋ）において、前記計測部で計測された電流値を、前記工程Ｇ）で計測された電流値で補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、
１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項５に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内の測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を前記第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第２の流路が有する測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部より電位を印加する工程と、
Ｇ）前記第１の測定対象物質の測定後、前記移送部によって、前記液体試料を、電位が印加された前記作用極および対極を有する前記第２の流路を通じて、前記第２の測定チャンバーに移送し、前記第２の流路内で、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｈ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｉ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｊ）前記第２の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物質を測定する方法。
【請求項１６】
前記工程Ｇ）において、前記計測部で前記第２の流路が有する作用極と対極との間を流れる電流を計測し、計測された電流値で、前記工程Ｊ）において、前記計測部で計測された電流値を、補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、
１つの液体試料から２以上の測定対象物質を測定する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項６に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内の測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を前記第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第１の測定対象物質の測定後、前記移送部によって、前記液体試料を前記中間チャンバーに移送する工程と、
Ｇ）前記液体試料が移送された前記中間チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加することで、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｈ）前記中間チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質が、前記第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化したことを確認する工程と、
Ｉ）工程Ｈ）での確認後、前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｊ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｋ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｌ）前記第２の測定チャンバーが有す作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する方法。
【請求項１８】
前記工程Ｌ）において、前記計測部で計測された電流値を、前記工程Ｈ）で計測された電流値で補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、
１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料に含まれる多項目成分を分析するセンサ、および液体試料に含まれる多項目成分の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来臨床検査分野で使用される計測機器には、主として、大型自動分析装置およびＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ  Ｏｆ  Ｃａｒｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ）機器が含まれる。【０００３】
大型自動分析装置は、病院の中央臨床検査部門や臨床検査受託業務を中心とする会社に設置されており、これを用いれば多数の患者の検体の多項目の成分を検査することができる（特許文献１参照）。【０００４】
例えば、株式会社日立製作所製の７１７０型の大型自動分析装置は、最大３６項目について毎時８００テストの検査を完了することができる。したがって、このような大型自動分析装置は、検査の効率化に大きく貢献しており、多くの被験者を抱える病院向きの装置である。【０００５】
しかしながら、大型自動分析装置は装置の構成が複雑であるため、専門知識を有しない者は操作をすることが困難である。さらに、大型自動分析装置では、検査結果が得られるまでの時間が長く、被験者に結果をフィードバックするための時間が長いという問題がある。【０００６】
一方、ＰＯＣＴ機器は、病院の検査室や医療現場などで行われる臨床検査において用いられている。ＰＯＣＴ機器には、血糖センサに代表される酵素反応を利用した酵素センサや、妊娠診断センサに代表される抗原抗体反応を利用した定性免疫センサなどが含まれる。【０００７】
これらのＰＯＣＴ機器は、大型自動分析装置と比較して汎用性に乏しいが、ある病態に特異的にフォーカスして、簡易かつ迅速に測定結果を得ることができる。そのため、被験者のスクリーニングおよびモニタリングに効果的である。また、ＰＯＣＴ機器は、小型であるため携帯性に優れ、低コストで導入することができ、さらに、操作においても特に専門性を必要とせず、誰でも使用することができる。また、多項目成分分析を目的とするＰＯＣＴ機器も開発され、治療医学の分野のみならず、予防医学の分野でも広く利用されるようになった。【０００８】
従来の技術として、各測定項目に応じた試薬を有する反応物質が配置された測定チャンバーを複数有する、多項目成分分析センサが知られている（特許文献２参照）。このような多項目成分分析センサについて以下図面を用いて説明する。【０００９】
図１は、各測定項目に応じた試薬を有する反応物質が配置された測定チャンバーを複数有する多項目成分分析センサ１の平面図である。図１では、多項目成分分析センサ１は、液体試料注入口１１と、流路１２と、測定対象物を測定するために必要な試薬を有する反応物質１３と、前記反応物質と測定対象物質とを反応させ、化学変化を検出する測定チャンバー１４から構成される。【００１０】
測定対象物質を含む液体試料が液体試料注入口１１から注入されると、液体試料は、流路１２を流れて、それぞれの測定チャンバー１４まで輸送される。そして、それぞれの測定チャンバーに配置された反応物質１３と液体試料中の測定対象物質とが反応することにより、液体試料内で物質が変化する。この変化を光学的に検出することで、１つのセンサから多項目成分を測定することができる。【００１１】
また、液体試料を測定チャンバーごとに分岐して輸送することなく、２項目の成分を分析する分析センサがある（特許文献３参照）。特許文献３に示された多項目成分分析センサは、ビーカー内の液体試料に浸漬され、ビーカー内の液体試料を攪拌しながら液体試料内の測定対象物質を測定する。このような多項目成分分析センサを以下図面を用いて説明する。【００１２】
図２は、多項目成分分析センサ２の断面図である。図２では、多項目成分分析センサ２は、内管２１と、外管２２と、内管の底部に配置された第１の電極２３と、内部液２４と、内部液内に配置された第２の電極２５と、第１の電極２３に接近して配置された第１の固定化酵素２６と、第２の固定化酵素２７と、第１の固定化酵素２６および第２の固定化酵素２７の間に配置された中間膜２８と、酸素ガス透過膜２９と、透析膜３０とを備える。【００１３】
まず、センサ２をビーカー内の溶液に浸漬し、センサ２の第１の電極２３と第２の電極２５との間に一定の電位を印加し、電流値を測定する。電流値がプラトーになったときに液体試料をビーカーに注入する。その後、第１の固定化酵素２６と第１の測定対象物が反応し、電流値が減少し、プラトーになる。その後、液体試料が中間膜２８を拡散する。そして、第２の測定対象物と第２の固定化酵素２７が反応し、電流値が減少する。これらの反応により変化した電流値から測定対象物の量を測定することができる。【００１４】
特許文献３のセンサでは電子受容体として酸素を用いるが、金属錯体や有機化合物を電子受容体として用いるセンサもある。このタイプのセンサは、溶存酸素濃度の影響を受けにくく、酸素のない条件下でも測定が可能という利点を有する。【００１５】
例えば、電子受容体にフェリシアン化カリウムを用いたコレステロールセンサがある（特許文献４参照）。特許文献４のコレステロールセンサは、絶縁性の基板上にスクリーン印刷等の方式で測定極、対極を含む電極対が形成されている。さらに前記電極対上に、コレステロールオキシダーゼおよびフェリシアン化カリウムなどの電子受容体を含む反応試薬層が形成されている。特許文献４のコレステロールセンサでは、フェリシアン化カリウムを電子受容体とし、液体試料中のコレステロールを酸化させる。それによりフェリシアン化物イオンを還元させる。フェリシアン化物イオンは、還元されるとフェロシアン化物イオンに変化する。このフェロシアン化イオンの量を電極を用いて計測することでコレステロールの量を測定することができる。
【特許文献１】特開平９−１２７１２６号公報
【特許文献２】特開２００６−５２９５０号公報
【特許文献３】特開昭６０−１４７６４４号公報
【特許文献４】特開平１０−２３２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献２の多項目成分分析センサでは、液体試料を各測定チャンバーに分岐させなければならないため、多量の液体試料が必要であり微量の液体試料から多項目成分を測定することは困難である。
また、特許文献３の多項目成分分析センサでは、３項目以上の測定を行う場合、センサの構造が複雑になる。さらに固定化酵素が溶液中に拡散した場合、測定に誤差が生じるという問題がある。また、拡散速度に違いを出すために溶液を攪拌しなければならない。
また、電子受容体を用いて多項目成分を測定するには、測定成分ごとに別個の電子受容体が必要である。【００１７】
本発明の目的は、微量の液体試料で、液体試料内の多項目成分の測定を正確に行うことができる多項目成分分析センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第一は、以下に示す多項目成分分析センサに関する。
［１］酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物質を測定する多項目成分分析センサであって、２種以上の測定対象物質を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーと、前記液体試料注入口と、前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、前記第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路とを有し、前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
［２］酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーと前記液体試料注入口と前記第１測定チャンバーとを連結する第１の流路と、前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路とを有し、前記第１の測定チャンバーと、前記第２の流路と、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
［３］酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物質を測定する多項目成分分析センサであって、２種以上の測定対象物質を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、第１の測定チャンバーと、中間チャンバーと、第２の測定チャンバーと、前記液体試料注入口と前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、前記第１の測定チャンバーと前記中間チャンバーとを連結する第２の流路と、前記中間チャンバーと前記第２の測定チャンバーとを連結する第３の流路とを有し、前記第１の測定チャンバーと、前記中間チャンバーと、前記第２の測定チャンバーのそれぞれが、作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
［４］第１の流路または第１の測定チャンバーに配置された、第１の酵素および電子伝達物質、ならびに第２の流路、第３の流路または第２の測定チャンバーに配置された第２の酵素、をさらに有する、［１］〜［３］のいずれかに記載の多項目成分分析センサ。
［５］前記第１測定チャンバーに備えられた作用極もしくは対極、記第２の流路に備えられた作用極もしくは対極、または中間チャンバーに備えられた作用極もしくは対極は、高分子で覆われている、［４］に記載の多項目成分分析センサ。
［６］前記第１測定チャンバーに備えられた作用極もしくは対極、前記第２の流路に備えられた作用極もしくは対極、または前記中間チャンバーに備えられた作用極もしくは対極は、多孔質体である、［１］〜［５］のいずれかに記載の多項目成分分析センサ。【００１９】
本発明の第二は、以下に示す多項目成分の測定方法に関する。
［７］［４］〜［６］のいずれかに記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、Ｆ）前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、Ｇ）前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、Ｈ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｉ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、Ｊ）前記第２の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物質を測定する方法。
［８］前記工程Ｆ）において、前記計測部で電流を計測し、計測された電流値で、前記工程Ｊ）において、前記計測部で計測された電流値を、補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、１つの液体試料から２以上の測定対象物質を測定する［７］に記載の方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の多項目成分分析センサおよび多項目成分の測定方法によれば、１つの測定対象物質の測定に用いた液体試料を新たな別の測定対象物質の測定に利用できるため、微量な液体試料で、複数の測定対象物質を測定することができる。
また、１の測定対象物質との反応により変化した電子伝達物質は、効率よく別の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化されて再び用いられることから、正確に多項目の測定対象物質を測定することができる。
また、１つの測定対象物質との反応により変化した電子伝達物質を別の測定対象物質との反応に利用することから、少量の試薬で多項目成分を測定することができる。したがって試薬コストを抑えることができ、低価格な多項目成分分析センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の多項目成分分析センサの平面図
【図２】他の従来の多項目成分分析センサの断面図
【図３】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの分解斜視図
【図４Ａ】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの平面図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの断面図
【図５】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における多項目成分分析センサの平面図
【図７】本発明の実施の形態２における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図８】本発明の実施の形態３における多項目成分分析センサの平面図
【図９】本発明の実施の形態３における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態４における多項目成分分析センサの平面図
【図１１】本発明の実施の形態５における多項目成分分析センサの平面図
【図１２】本発明の実施の形態６における多項目成分分析センサの平面図
【図１３】本発明の実施の形態６における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図１４】本発明の分析装置の斜視図
【図１５】本発明の分析装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
１．本発明の多項目成分分析センサについて
本発明の多項目成分分析センサは、液体試料注入口、第１の測定チャンバー、第１の試薬層、第２の測定チャンバー、第２の試薬層、および第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路を有する。【００２３】
液体試料注入口は、液体試料が導入される開口部である。液体試料注入口の形状および大きさは、液体試料がスムーズに導入されれば特に限定されない。【００２４】
液体試料は、２種以上の測定対象物質を含む液体であれば特に限定されない。液体試料の例には、血液、血清、血漿などの体液や尿、培地の上清液などが含まれる。【００２５】
測定対象物質とは、本発明の多項目成分分析センサを用いて測定することを目的とする物質を意味する。このような測定対象物質の例には、グルコース、フルクトシルアミン、乳酸、尿酸、酢酸、コレステロール、アルコール、グルタミン酸、ピルビン酸、サルコシンなどが含まれる。ここで「測定」とは、後述する測定対象物質との酸化還元反応で酸化または還元された電子伝達物質による電流値を計測することで、液体試料内の測定対象物質を検出すること、または液体試料内の測定対象物質の量を測定することを意味する。【００２６】
第１の測定チャンバーは、液体試料に含まれる第１の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。第１の測定チャンバーは、測定対象物質を測定するために作用極および対極からなる電極対を有し、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。液体試料注入口は、第１の測定チャンバーと連通していればよく、第１の測定チャンバーに直接連通するように形成されていてもよいし、第１の測定チャンバーと流路を介して連通していてもよい。【００２７】
第１の試薬層は、第１の酵素と、電子伝達物質を含む。第１の酵素は、第１の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。すなわち第１の測定対象物質は、第１の酵素の基質である。電子伝達物質とは測定対象物質が酸化または還元される際に電子を供与または受容する物質である。第１の試薬層は、第１の測定チャンバー内に、例えば、乾燥した状態で配置される。また、センサが、液体試料注入口と第１の測定チャンバーとを連結する流路を有する場合、第１の試薬層は、この流路内に配置されてもよい。【００２８】
第２の試薬層は、第２の酵素を含むが、電子伝達物質を含む必要はない。後述の通り、第２の酵素が触媒する酸化還元反応では、第１の試薬層に含まれる電子伝達物質の再利用体を用いることができるからである。第２の酵素は、第２の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。すなわち第２の測定対象物質は、第２の酵素の基質である。第２の試薬層は、第２の測定チャンバー内または液体試料注入口と第２の測定チャンバーとを連結する流路内に、乾燥した状態で配置される。【００２９】
第１の酵素および第２の酵素は、基質である測定対象物質によって適宜選択される。このような酵素の例には、グルコースオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、尿酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、グルタミン酸オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、ＮＡＤＨオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、サルコシンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、コレステロールデヒドロゲナーゼ、ジアホラーゼ、ピルビン酸キナーゼ、アセテートキナーゼなどが含まれる。好ましい第１の酵素および第２の酵素は、オキシダーゼやデヒドロゲナーゼである。このような測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素を用いることにより、多種類の物質が混在する液体試料から、特定の測定対象物質を測定することができる。【００３０】
第１の酵素および第２の酵素は、基質とする物質が異なることが好ましい。本発明では、複数種類の測定対象物質を測定することを目的とするからである。また、第１の酵素が触媒する反応および第２の酵素が触媒する反応には、同一の電子伝達物質が関与することが好ましい。第１の酵素が触媒する反応および第２の酵素が触媒する反応に関与する電子伝達物質が共通することで、第１の試薬層に含まれる電子伝達物質を、第２の測定対象物質の測定に用いることが可能となる。そのため第２の試薬層は、電子伝達物質を含む必要が無くなる。すなわち本発明は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を、第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（以下「再利用体」という）に変化させることを特徴とする。【００３１】
例えば、第１の測定対象物質がグルコースであり、第２の測定対象物質がコレステロールである場合、第１の酵素はグルコースオキシダーゼであり、第２の酵素は、コレステロールオキシダーゼであり、そして電子伝達物質はフェリシアン化カリウムである。【００３２】
電子伝達物質は測定対象物質が酵素によって酸化または還元される際に、電子を供与または受容する。また、電子伝達物質は、作用極または対極と電子の受け渡しを行う物質である。このような物質の例には、フェリシアン化カリウムやｐ−ベンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、フェロセン誘導体、オスミウム錯体などが含まれる。また電子伝達物質は、第１の酵素が触媒する反応だけでなく、後述する第２の酵素が触媒する反応に関与することが好ましい。【００３３】
第２の測定チャンバーは、液体試料に含まれる第２の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。第２の測定チャンバー内は、測定対象物質を測定するために作用極および対極からなる電極対を有し、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。第２の測定チャンバーと第１の測定チャンバーとは、流路によって連結されている。【００３４】
第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路は、作用極および対極からなる電極対を有してもよく、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路が、作用極および対極からなる電極を有する場合は、第２の試薬層は、第２の測定チャンバー内に配置されることが好ましい。前記流路内の電極対は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を液体試料内の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させるための電極対である。【００３５】
第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路には、中間チャンバーが設けられていてもよい。中間チャンバーは、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を再利用体に変化させるためのチャンバーである。中間チャンバーは、作用極および対極からなる電極対を有してもよく、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。【００３６】
センサ内の作用極および対極は外部の電圧印加装置に接続するための端子に連結されていることが好ましい。また作用極および対極の表面積の大きさは同一でなくてもよい。例えば、一方の電極の表面積は他方の電極の表面積よりも１００倍以上大きくてもよい。例えば、一方の電極の材質を多孔質にすることで、一方の電極の表面積を他方の電極の表面積より１００倍以上大きくすることができる。多孔質の材料の例には、カーボンフェルトなどが含まれる。作用極または対極の一方の表面積を大きくすることで、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質をほとんど全て還元または酸化することができるため、測定対象物質を迅速かつ正確に測定したり、電子伝達物質を迅速に再利用体に変化させたりすることができる。多孔質からなる電極は、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化する電極であることが好ましい。すなわち電子伝達物質を酸化する場合は陽極の電極を多孔質とすることが好ましく、電子伝達物質を還元する場合は陰極の電極を多孔質とすることが好ましい。【００３７】
また、センサ内の作用極または対極は、高分子で覆われていてもよい。作用極または対極を覆う高分子の例には、電解質を含むアガロースおよびカルボキシメチルセルロースやポリビニルアルコール、発泡性ウレタンなどが含まれる。対極または作用極を高分子で覆うことで、作用極または対極で還元又は酸化された電子伝達物質が他の電極近傍に近づきにくくなるので、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質をより高い割合で還元または酸化することができる。そのため、測定対象物質を迅速かつ正確に測定したり、電子伝達物質を迅速に再利用体に変化させたりすることができる。高分子で覆う電極は、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化する電極であることが好ましい。すなわち電子伝達物質を酸化する場合は陽極の電極を高分子で覆うのが好ましく、電子伝達物質を還元する場合は陰極の電極を高分子で覆うことが好ましい。【００３８】
本発明の多項目成分分析センサは、測定対象物質の項目数に応じて、３以上の測定チャンバーを有していてもよい。【００３９】
２．本発明の多項目成分の測定方法について
以下、上記のように構成された多項目成分分析センサを用いた多項目成分の測定方法について詳細に説明する。【００４０】
上記のように構成された多項目成分分析センサを用いた多項目成分の測定方法は、Ａ）液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、Ｂ）前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、Ｃ）液体試料の第１の測定対象物質と、第１の酵素および電子伝達物質とを反応させ電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｄ）液体試料が移送された第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に、電位を印加する工程と、Ｅ）第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、Ｆ）工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、液体試料内の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる工程と、Ｇ）液体試料を第２の測定チャンバーに移送する工程と、Ｈ）第２の測定対象物質と、第２の酵素および再利用体の電子伝達物質を反応させ、電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｉ）液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に電位を印加する工程と、Ｊ）前記第２の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を計測して、第２の測定対象物質を測定する工程とを含む。【００４１】
工程Ａ）では、液体試料注入口に液体試料を供給する。【００４２】
工程Ｂ）では、供給された液体試料を、第１の測定チャンバーに移送する。液体試料の移送方法は、液体試料を第１の測定チャンバーに移送できることができる方法であれば特に限定されない。液体試料注入口と第１の測定チャンバーが流路によって連通している場合、遠心力を用いて移送する方法や毛細現象を利用して移送する方法、ポンプなどの圧力を用いて移送する方法、液体試料注入口と第１の測定チャンバーとを連結する流路内に液体試料の移送を制御できるバルブを配置する方法などを用いて、液体試料を移送することができる。液体試料が流路を通して第１の測定チャンバーに移送されると、第１の測定チャンバーまたは流路に配置された第１の試薬層が溶解する。その結果、第１の試薬層に含まれる第１の酵素および電子伝達物質が液体試料中に分散する。【００４３】
工程Ｃ）では、液体試料中の第１の測定対象物質と電子伝達物質とを、第１の酵素を触媒として反応させる。反応は酸化還元反応である。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。【００４４】
その後、工程Ｄ）で、液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーに配置された作用極および対極に、電位を印加する。印加する電位は工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって電極間に生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。【００４５】
工程Ｅ）では、工程Ｃ）で、酸化または還元された電子伝達物質が、電位が印加された作用極または対極で、還元または酸化されることで発生する電流を計測する。この電流値により、第１の測定対象物質の量を測定することができる。【００４６】
工程Ｆ）では、工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる。この工程により、電子伝達物質が、第２の測定対象物質を測定する際に再利用可能となる。例えば第２の測定対象物質との反応で必要な電子伝達物質が酸化体である場合は、本工程で電子伝達物質を酸化体に変化させる。一方、第２の測定対象物質との反応で必要な電子伝達物質が還元体である場合は、本工程で電子伝達物質を還元体に変化させる。工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、再利用体に変化させるには、電位が印加された電極で、工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を逆に還元または酸化すればよい。電子伝達物質を還元または酸化する電極は、第１の測定チャンバーの電極対、第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路の電極対、中間チャンバーの電極対のいずれであってよい。
工程Ｆ）では、電子伝達物質を再利用体に変化させる電極対間に流れる電流を計測してもよい。これにより、電子伝達物質が再利用体に変化したか否かを確認できる。電子伝達物質が再利用体に変化したか否かを確認するには、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極または対極での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認すればよい。
また、本工程で、電子伝達物質の全てが再利用体に変化されなくとも、本工程で計測された電流値を用いて、第２の測定対象物質の測定結果を補正することができる。【００４７】
工程Ｇ）では、液体試料を流路を通して第２の測定チャンバーに移送する。液体試料を移送する方法は、工程Ｂ）に記載された方法と同じであってよい。液体試料が流路を通して第２の測定チャンバーに移送されると、第２の測定チャンバーまたは第２の測定チャンバーに連結した流路に配置された第２の試薬層を溶解させる。その結果、第２の試薬層に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。【００４８】
工程Ｈ）では、液体試料中の第２の測定対象物質と再利用体の電子伝達物質とを、第２の酵素を触媒として反応させる。反応は酸化還元反応である。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。【００４９】
工程Ｉ）では、液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーに配置された作用極および対極に、電位を印加する。印加する電位は、電子伝達物質を還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。【００５０】
工程Ｊ）では、工程Ｈ）で、還元または酸化された電子伝達物質が、電位が印加された作用極または対極で、酸化または還元されることで発生する電流を計測する。この電流値により、第２の測定対象物質の量を測定することができる。また、工程Ｆ）で計測された電流値で、本工程で計測された電流値を補正することで、第２の測定対象物質のより正確な量が求められる。【００５１】
測定チャンバーの数に応じて、さらに新たな測定対象物質を測定する工程が追加されてもよい。【００５２】
このように本発明では、１種類の測定対象物質を測定した液体試料を新たな種類の測定対象物質の測定に利用するため、微量な液体試料で、複数の測定対象物質を測定することができる。また、１種類の測定対象物質の測定に用いた電子伝達物質を新たな種類の測定対象物質の測定にも用いることができることから、より低コストで多項目の成分を測定することができる。【００５３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００５４】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの分解斜視図である。【００５５】
図３において、多項目成分分析センサ１０００（図４Ａ参照）は、基板１００１、スペーサ１００２および上基板１００３から構成される。【００５６】
図４Ａは、本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサ１０００の平面図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサ１０００の断面図である。【００５７】
図４において、多項目成分分析センサ１０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、空気口１００５、液体試料注入口１００４と第１の測定チャンバー１００とを連結する第１の流路５００および第１の測定チャンバー１００と第２の測定チャンバー２００とを連結する第２の流路６００を有する。第１の測定チャンバー１００は、作用極１２０および対極１３０からなる電極対を有する。作用極１２０は、作用極端子１２１に接続されており、対極１３０は対極端子１３１に接続されている。同様に、第２の測定チャンバー２００は、作用極２２０および対極２３０からなる電極対を有している。作用極２２０は作用極端子２２１に接続されており、対極２３０は対極端子２３１に接続されている。第１の測定チャンバー１００には第１の試薬層１１０が配置されている。第２の測定チャンバー２００には第２の試薬層２１０が配置されている。【００５８】
基板１００１は第１の流路５００の底面、第２の流路６００の底面、第１の測定チャンバー１００の底面、第２の測定チャンバー２００の底面を構成する板である。基板１００１上には予め作用極１２０、２２０、対極１３０、２３０、作用極端子１２１、２２１および対極端子１３１、２３１が形成されている。【００５９】
上基板１００３は、第１の流路５００の天井、第２の流路６００の天井、第１の測定チャンバー１００の天井、第２の測定チャンバー２００の天井を構成する板である。上基板１００３は液体試料注入口１００４および空気口１００５を有する。【００６０】
液体試料注入口１００４は、液体試料が注入される開口部である。【００６１】
空気口１００５は液体試料が注入された際、測定チャンバーおよび流路内の空気を排出するための開口部である。【００６２】
第１の測定チャンバー１００は、液体試料中の第１の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。【００６３】
第２の測定チャンバー２００は、液体試料中の第２の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。【００６４】
第１の流路５００は、液体試料を液体試料注入口１００４から第１の測定チャンバー１００に移送するための流路である。【００６５】
第２の流路６００は、液体試料を第１の測定チャンバー１００から第２の測定チャンバー２００に移送するための流路である。【００６６】
作用極１２０、２２０および対極１３０、２３０からなる電極対には、測定チャンバー内で測定対象物質を測定する際に、電位が印加される。作用極端子１２１、２２１および対極端子１３１、２３１が外部の電位印加装置に接続されることで、作用極１２０、２２０および対極１３０、２３０に電位が印加される。【００６７】
第１の試薬層１１０は、第１の酵素および電子伝達物質を含む。第１の酵素は、第１の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。第１の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素を用いることにより、多種類の物質が混在する液体試料から、第１の測定対象物質を測定することができる。例えば、第１の酵素はグルコースオキシダーゼである。第１の試薬層１１０に含まれる電子伝達物質は、測定対象物質が酸化または還元される際に電子を供与または受容する物質である。電子伝達物質は、例えばフェリシアン化カリウムである。【００６８】
第２の試薬層２１０は、第２の酵素を含む。第２の酵素は、第２の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。例えば、第２の酵素は乳酸デヒドロゲナーゼである。【００６９】
多項目成分分析センサ１０００の液体試料注入口１００４に液体試料が供給され、液体試料に含まれる複数種類の測定対象物質を測定することができる。【００７０】
多項目成分分析センサ１０００を用いた、多項目成分の測定方法について説明する。【００７１】
図５は、上記構成を有する多項目成分分析センサを用いて、多項目成分を測定する方法を示すフローチャートである。【００７２】
まず、ステップＳ１００１において、液体試料注入口１００４に液体試料を供給する。【００７３】
ステップＳ１００２において、ステップＳ１００１で供給された液体試料を、第１の流路５００を通して第１の測定チャンバー１００に移送する。液体試料が第１の流路５００を通して第１の測定チャンバー１００に移送されると、第１の測定チャンバー１００に配置された第１の試薬層１１０を溶解させる。その結果、第１の試薬層１１０に含まれる第１の酵素および電子伝達物質が液体試料中に分散する。【００７４】
ステップＳ１００３において、液体試料中の第１の測定対象物質と電子伝達物質とを、第１の酵素を触媒として反応させる。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。【００７５】
反応の終了後、ステップＳ１００４において液体試料が移送された前記第１の測定チャンバー１００が有する作用極１２０および対極１３０に電位を印加する。印加する電位は、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる作用極１２０および対極１３０間の電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。【００７６】
ステップＳ１００５において、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質が、電位が印加された作用極１２０または対極１３０で、還元または酸化されることで生じる電流を計測する。この電流値により、第１の測定対象物質の量を測定する。【００７７】
ステップＳ１００６において、第１の測定チャンバー１００が有する作用極１２０および対極１３０に電位を印加する。これにより、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質を第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる。このステップにより、電子伝達物質が再利用可能となる。ステップＳ１００４とステップＳ１００６とは同時に行われてもよい。【００７８】
ステップＳ１００７において、作用極１２０および対極１３０間に流れる電流を計測する。ステップＳ１００７とステップＳ１００５は同時で行われてもよい。本ステップにより、例えば、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質が、再利用体に変化したことを確認することができる。具体的には、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極１２０または対極１３０での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認する。また、本ステップにより計測された電流値で、後述するステップＳ１０１１で計測された電流値を補正してもよい。【００７９】
ステップＳ１００７で電流を計測した後、ステップＳ１００８において、第１の測定チャンバー１００内にある液体試料を、第２の流路６００を通して、第２の測定チャンバー２００に移送する。液体試料が第２の流路６００を通して第２の測定チャンバー２００に移送されると、第２の測定チャンバー２００に配置された第２の試薬層２１０を溶解させる。その結果、第２の試薬層２１０に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。【００８０】
ステップＳ１００９において、液体試料の第２の測定対象物質と再利用体の電子伝達物質とを、第２の酵素を触媒として反応させる。反応は酸化還元反応である。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。【００８１】
ステップＳ１００９の後、ステップＳ１０１０において、液体試料が移送された前記第２の測定チャンバー２００が有する作用極２２０および対極２３０に、電位を印加する。印加する電位はステップＳ１００９で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。【００８２】
ステップＳ１０１１において、ステップＳ１００９で酸化または還元された電子伝達物質が、電位が印加された作用極２１０または対極３１０で還元または酸化されることで生じる電流を計測する。この電流値により、第２の測定対象物質の量を測定することができる。また、本ステップで計測された電流値を、ステップＳ１００７で計測された電流値で補正してもよい。ここで「補正」とは、本ステップで計測された電流値から、ステップＳ１００７で計測された電流値を引くことをいう。ステップＳ１００７で計測された電流値はいわゆるバックグラウンド電流値であることから、補正した電流値を用いることでより正確に第２の測定対象物質の量を測定することができる。【００８３】
このように、本実施の形態では、第１の測定対象物質を測定した液体試料を第２の測定対象物質の測定に利用するため、微量な液体試料で、複数の測定対象物質を測定することができる。
また、第１の測定対象物質の測定に用いた電子伝達物質を第２の測定対象物質の測定にも用いることができることから、試薬量を少なくすることが可能であり、より低コストで多項目成分を測定することができる。【００８４】
（実施の形態２）
実施の形態２では、第２の流路内に電極対が配置された多項目成分分析センサの例を示す。【００８５】
図６は、実施の形態２における多項目成分分析センサ２０００の平面図である。【００８６】
多項目成分分析センサ２０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００を有する。作用極１２０、６２０、２２０、対極１３０、６３０，２３０、作用極端子１２１、６２１，２２１および対極端子１３１、６３１，２３１を有する。
多項目成分分析センサ２０００の作用極６２０、対極６３０、作用極端子６２１および対極端子６３１以外の構成要素は、多項目成分分析センサ１０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。【００８７】
作用極６２０および対極６３０は、第２の流路６００内に配置される。作用極６２０は作用極端子６２１に接続され、対極６３０は対極端子６３１に接続される。【００８８】
作用極端子６２１および対極端子６３１は、外部の電圧印加装置に接続するための端子である。【００８９】
以下、図７を参照に、多項目成分分析センサ２０００を用いた多項目成分の測定方法について説明する。【００９０】
図７は、多項目成分分析センサ２０００を用いて、多項目成分を測定する方法のフローチャートである。【００９１】
多項目成分分析センサ２０００を用いた多項目成分の測定方法に含まれるステップＳ２００１〜２００５は、それぞれステップＳ１００１〜１００５に対応する。【００９２】
ステップＳ２００６において、作用極６２０および対極６３０に電位が印加される。印加する電位はステップＳ２００３で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。【００９３】
ステップＳ２００７において、第１の測定チャンバー１００内にある液体試料を、第２の流路６００を通して、第２の測定チャンバー２００に移送する。液体試料が第２の流路６００を通して移送される際に、液体試料中の電子伝達物質は、第２の流路６００内の電位が印加された作用極６２０または対極６３０により再利用体に変化する。液体試料が第２の流路６００を通して第２の測定チャンバー２００に移送されると、第２の測定チャンバー２００に配置された第２の試薬層２１０を溶解させる。その結果、第２の試薬層２１０に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。また、本ステップで作用極６２０および対極６３０間に流れる電流を計測し、計測された電流値で、ステップＳ２０１０で計測された電流値を補正してもよい。【００９４】
液体試料が第２の測定チャンバー２００に移送されてからのステップＳ２００８〜２０１０は、それぞれステップＳ１００９〜１０１１に対応する。【００９５】
以上のように本実施の形態の多項目成分分析センサは、電子伝達物質を再利用体に変化させるための電極対を第２の流路内に設けることで、実施の形態１の効果に加え、より正確な測定を各測定チャンバーで行うことができる。そのためより正確に多項目成分を測定できる。
また、流路内に電極対を設けることで、液体試料の輸送と電子伝達物質を再利用体に変化させる反応とを同時に行うことができる。これにより測定時間を短縮することができる。【００９６】
（実施の形態３）
実施の形態３では、中間チャンバーを有する多項目成分分析センサを示す。【００９７】
図８は、実施の形態３における多項目成分分析センサ３０００の平面図である。【００９８】
多項目成分分析センサ３０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、中間チャンバー４００、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００’、第３の流路７００、作用極１２０、４２０、２２０、対極１３０、４３０、２３０作用極端子１２１、４２１、２２１および対極端子１３１、４３１、２３１を有する。
多項目成分分析センサ３０００の中間チャンバー４００、作用極４２０、対極４３０、作用極端子４２１、対極端子４３１、第２の流路６００’および第３の流路７００以外の構成要素は、多項目成分分析センサ１０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。【００９９】
中間チャンバー４００では、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を、再利用体に変化させる反応が進行する。中間チャンバー４００は作用極４２０および対極４３０からなる電極対を有する。作用極４２０は作用極端子４２１に接続され、対極４３０は対極端子４３１に接続される。【０１００】
第２の流路６００’は、第１の測定チャンバー１００と中間チャンバー４００とを連結する。第３の流路７００は、中間チャンバー４００と第２の測定チャンバー２００とを連結する。【０１０１】
以下、図９を参照に、多項目成分分析センサ３０００を用いた多項目成分の測定方法について説明する。【０１０２】
図９は、多項目成分分析センサ３０００を用いて、多項目成分を測定する方法のフローチャートである。【０１０３】
本実施の形態による多項目成分分析センサ３０００を用いた多項目成分の測定方法に含まれるステップＳ３００１〜３００５は、それぞれステップＳ１００１〜１００５に対応する。【０１０４】
ステップＳ３００６において、第１の測定チャンバー１００内にある液体試料を、第２の流路６００’を通して、中間チャンバー４００に移送する。【０１０５】
ステップＳ３００７において、中間チャンバー４００が有する作用極４２０および対極４３０に電位を印加する。これにより、ステップＳ３００３で酸化または還元された電子伝達物質を再利用体に変化させる。このステップにより、電子伝達物質が再利用可能となる。【０１０６】
ステップＳ３００８において、作用極４２０および対極４３０間に流れる電流を測定する。これにより例えば、Ｓ３００３で酸化または還元された電子伝達物質が、再利用体に変化したことを確認することができる。具体的には、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極４２０または対極４３０での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認する。また、本ステップにより計測された電流値で、ステップＳ３０１２で計測された電流値を補正してもよい。【０１０７】
ステップＳ３００９において、中間チャンバー４００内にある液体試料を、第３の流路７００を通して、第２の測定チャンバー２００に移送する。液体試料が第３の流路７００を通して第２の測定チャンバー２００に移送されると、第２の測定チャンバー２００に配置された第２の試薬層２１０を溶解させる。その結果、第２の試薬層２１０に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。【０１０８】
液体試料が第２の測定チャンバー２００に移送されてからのステップＳ３０１０〜３０１２は、それぞれステップＳ１００９〜１０１１に対応する。【０１０９】
以上のように本実施の形態の多項目成分分析センサは、第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとの間に中間チャンバーを設けることで、実施の形態１の効果に加え、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を確実に再利用体に変化させることができる。これにより第２の測定チャンバーでの測定の際バックグラウンド電流を下げることができる。したがって、より正確に第２の測定対象物質を測定することができる。【０１１０】
（実施の形態４）
実施の形態４では、中間チャンバーの対極が高分子で覆われた多項目成分分析センサを示す。【０１１１】
図１０は、実施の形態４における多項目成分分析センサ３１００の平面図である。【０１１２】
多項目成分分析センサ３１００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、中間チャンバー４００、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００’および第３の流路７００、作用極１２０、４２０、２２０、対極１３０、４３０、２３０、作用極端子１２１、４２１、２２１、対極端子１３１、４３１、２３１および高分子８００を有する。【０１１３】
多項目成分分析センサ３１００の高分子８００以外の構成要素は、多項目成分分析センサ３０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。【０１１４】
高分子８００は対極４３０を覆う。高分子８００の例には、電解質を含んだアガロースおよびカルボキシメチルセルロースやポリビニルアルコール、発泡性ウレタンなどが含まれる。【０１１５】
本実施の形態において対極４３０は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を、再利用体に変化させる電極である。【０１１６】
高分子８００により対極４３０で再利用体に変化された電子伝達物質が作用極４２０近傍に近づきにくくなる。このため電子伝達物質をより高い割合で再利用体に変化させることができる。それにより第２の測定チャンバーでの測定の際のバックグラウンド電流を小さくすることができ、より正確に第２の測定対象物質を測定することができる。【０１１７】
また、本実施例では、中間チャンバーの対極が高分子に覆われた例を示したが、作用極で電子伝達物質を再利用体に変化させる電極である場合は、作用極が高分子に覆われていてもよい。【０１１８】
多項目成分分析センサ３１００を用いた多項目成分の測定方法は、多項目成分分析センサ３０００を用いた、多項目成分の測定方法と同じである。【０１１９】
（実施の形態５）
実施の形態５では、中間チャンバーの作用極の表面積が対極の表面積よりも大きい多項目成分分析センサを示す。【０１２０】
図１１は、実施の形態５における多項目成分分析センサ３２００の平面図である。【０１２１】
多項目成分分析センサ３２００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、中間チャンバー４００、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００’および第３の流路７００、作用極１２０、４２０’、２２０、対極１３０、４３０’、２３０作用極端子１２１、４２１、２２１、および対極端子１３１、４３１、２３１を有する。
多項目成分分析センサ３２００の作用極４２０’および対極４３０’以外の構成要素については、多項目成分分析センサ３０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。【０１２２】
中間チャンバー４００は、作用極４２０’および対極４３０’を有する。作用極４２０’は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化するための電極である。
作用極４２０’の表面積は、対極４３０’の表面積よりも１００倍以上大きいことが好ましい。例えば、作用極４２０’が中間チャンバー４００内に占める面積を対極４３０’よりも大きくしたり、作用極の材質に多孔質を用いることで、作用極４２０’の表面積を対極４３０’の表面積よりも１００倍以上大きくすることができる。作用極４２０’の表面積を対極４３０’の表面積と比較して大きくすることで、電子伝達物質を迅速に還元または酸化することができる。【０１２３】
また、本実施の形態では、中間チャンバーの作用極の材質が多孔質である例を示したが、測定チャンバーまたは流路内の対極もしくは作用極の材質が多孔質であってもよい。測定チャンバーの対極または作用極の材質が多孔質であることで、測定対象物質を迅速に測定することができる。【０１２４】
（実施の形態６）
実施の形態６では、３つの測定チャンバーと、対極よりも大きい作用極を有する多項目成分分析センサを示す。【０１２５】
図１２は、本発明の実施の形態における、多項目成分分析センサ４０００の平面図である。
多項目成分分析センサ４０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、第３のチャンバー３００、第３の試薬層３１０、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００、および第３の流路７００’、作用極１２０’、２２０’、３２０、対極１３０’、２３０’、３３０、作用極端子１２１、２２１、３２１および対極端子１３１、２３１、３３１を有する。
多項目成分分析センサ４０００の、第３の測定チャンバー３００、第３の試薬層３１０、流路７００’、作用極１２０’、２２０’、３２０、対極１３０’、２３０’、３３０、作用極端子３２１対極端子３３１以外の構成要素については、多項目成分分析センサ１０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。【０１２６】
第３の測定チャンバー３００は、第３の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。第３の測定チャンバー３００には、第３の試薬層３１０が配置されている。第３の試薬層は、第３の酵素を含む。第３の酵素は、第３の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。【０１２７】
第３の流路７００’は、第２の測定チャンバー２００と第３の測定チャンバー３００とを連結する流路である。【０１２８】
作用極１２０’、２２０’、３２０は、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化するための電極である。
作用極１２０’、２２０’、３２０のそれぞれの表面積は、対極１３０’、２３０’、３３０のそれぞれの表面積よりも１００倍以上大きいことが好ましい。作用極１２０’、２２０’、３２０のそれぞれの表面積を、対極１３０’、２３０’、３３０のそれぞれの表面積よりも１００倍以上大きくするには、例えば実施の形態５で示された方法を用いればよい。作用極の表面積を対極の表面積と比較して大きくすることで、電子伝達物質を迅速に還元または酸化することができる。作用極３２０は作用極端子３２１に連結され、対極３３０は、対極端子３３１に連結される。【０１２９】
以下、多項目成分分析センサ４０００を用いた多項目成分の測定方法について、図１３を参照に説明する。図１３は、多項目成分分析センサ４０００を用いて、多項目成分測定する方法のフローチャートである。【０１３０】
本実施の形態による多項目成分分析センサを用いた多項目成分の測定方法に含まれるステップＳ４００１〜４０１１は、それぞれステップＳ１００１〜１０１１に対応する。【０１３１】
ステップＳ４０１２において、第２の測定チャンバー２００が有する作用極２２０’および対極２３０’に電位を印加する。これにより、ステップＳ４００９で酸化または還元された電子伝達物質を第３の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる。このステップにより、電子伝達物質が再利用可能となる。ステップＳ４０１０とステップＳ４０１２とは同時に行われるものであってもよい。【０１３２】
ステップＳ４０１３において、作用極２２０’および対極２３０’間に流れる電流を計測する。ステップＳ４０１１とステップＳ４０１３は同時で行われてもよい。本ステップにより、例えば、ステップＳ４００９で酸化または還元された電子伝達物質が、再利用体に変化したことを確認することができる。具体的には、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極２２０’または対極２３０’での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認する。また、本ステップにより計測された電流値で、ステップＳ４０１６で計測された電流値を補正してもよい。【０１３３】
ステップＳ４０１４〜４０１７は、作用極２２０、対極２３０、第２の試薬層２１０および流路６００の代わりに、作用極３２０、対極３３０、第３の試薬層および流路７００’を用いること以外は、ステップＳ４００８〜４０１１に対応する。【０１３４】
測定対象物質の項目の増加に応じてさらに測定チャンバーを追加した場合は、ステップＳ４０１２〜４０１７をさらに繰り返せばよい。【０１３５】
実施の形態１〜６における多項目成分分析センサを、図１４および図１５で示されるような分析装置に取り付けることで、多項目成分を測定してもよい。【０１３６】
図１４は、分析装置の概略図である。図１４において分析装置９００は、回転可能なトレイ９１０、センサを取り付ける設置部９２０および回転軸９３０を有する。【０１３７】
図１５は、図１４で示された分析装置９００の構成を示すブロック図である。図１５において分析装置９００（図１４参照）は、移送部９４１、印加部９４２、計測部９４３、測定部９４４および制御部９４５を有する。移送部９４１は、回転によりセンサ内の液体試料を移送する。印加部９４２はセンサ内の電極対に電位を印加する。計測部９４３は、センサ内の電極対に流れる電流を計測する。測定部９４４は、計測部９４３で求められた電流値から液体試料内の測定対象物質の量を測定する。制御部９４５は、移送部９４１、印加部９４２、計測部９４３および測定部９４４を制御する。【０１３８】
以下、実施例を参照して本発明をより具体的に説明する。この実施例は、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【０１３９】
本実施例では、グルコース、乳酸、コレステロールを測定する多項目成分分析センサの例について説明する。本実施例の多項目成分分析センサは、本発明の実施の形態６で説明した構造を有する。【０１４０】
［多項目成分分析センサの作製］
まず、本実施例で用いた多項目成分分析センサの作製方法について説明する。本実施例の多項目分析センサは、第１の測定チャンバーでグルコースの量を、第２の測定チャンバーで乳酸の量を、第３の測定チャンバーでコレステロールの量を測定することを目的とする。【０１４１】
（基板の作製）
ポリエチレンテレフタレートからなる基板上（８ｃｍ×４ｃｍ）に、スクリーン印刷により銀ペーストを印刷して電極およびそれに連結する端子のパターンを作製した。基板上にさらに、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを印刷することにより、作用極および対極からなる電極対を形成した。作用極はそれぞれ作用極端子に接続される。対極はそれぞれ対極端子に接続される。
続いて、基板上に絶縁ペーストを印刷して電極を部分的に覆い、電極の露出面の形状および面積を整えた。各チャンバーにおいて作用極の面積は１ｃｍ２とし、対極の面積は１ｍｍ２とした。【０１４２】
（試薬層の作製）
本実施例における第１の酵素はグルコースデヒドロゲナーゼであり、第２の酵素は乳酸デヒドロゲナーゼであり、第３の酵素はコレステロールデヒドロゲナーゼである。【０１４３】
まず、第１、第２および第３のカルボキシメチルセルロースからなる層（以下「ＣＭＣ層」という）を作製した。具体的には、親水性高分子であるカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩の０．５％水溶液を、基板上の第１、第２および第３の測定チャンバーが作製される部位にそれぞれ滴下した。その後、５０℃に加熱された温風乾燥機中で１０分間乾燥させ、基板上に第１、第２、第３のＣＭＣ層を作製した。第１のＣＭＣ層は第１の測定チャンバー内に、第２のＣＭＣは第２の測定チャンバー内に、第３のＣＭＣ層は第３の測定チャンバー内に配置された。ＣＭＣ層が形成されることで、後述する試薬層が安定して基板上に形成されることができる。【０１４４】
続いて、第１、第２および第３の試薬層を作製した。
第１のＣＭＣ層上に、ＮＡＤ１０ｍＭ、ジアホラーゼ１００Ｕ／ｍｌ、電子伝達物質であるフェリシアン化カリウム１００ｍＭおよび第１の酵素であるグルコースデヒドロゲナーゼ３００Ｕ／ｍｌの混合溶液を滴下した。その後、５０℃に加熱された温風乾燥機中で１０分間乾燥させ、第１のＣＭＣ層上に第１の試薬層を形成した。ＮＡＤは、グルコース、乳酸、コレステロールからフェリシアン化カリウムに電子を移行させる中間体である。ジアホラーゼは、ＮＡＤによる電子の移行を触媒する酵素である。電子伝達物質と同様に、ＮＡＤおよびジアホラーゼは、グルコース、乳酸、コレステロールの測定に繰り返し用いられる。【０１４５】
第２のＣＭＣ層上に、第２の酵素である乳酸デヒドロゲナーゼ溶液５００Ｕ／ｍｌを滴下し乾燥させ第２のＣＭＣ層上に第２の試薬層を形成した。【０１４６】
第３のＣＭＣ層上にＴｒｉｔｏｎＸ−１００（１．５ｗｔ％）、コレステロールエステラーゼ５００Ｕ／ｍｌおよび第３の酵素であるコレステロールデヒドロゲナーゼ２００Ｕ／ｍｌの混合溶液を滴下し乾燥させ第３のＣＭＣ層上に第３の試薬層を形成した。
コレステロールエステラーゼはコレステロールエステルをコレステロールと脂肪酸に分解するための酵素である。診断指針として用いられる血清コレステロール値は、血中コレステロールとコレステロールエステルとを合わせた量である。したがって、コレステロールエステルとコレステロールの量を同時に測定するには、まず、液体試料に含まれるコレステロールエステルを、コレステロールエステラーゼでコレステロールと脂肪酸に分解することが必要である。【０１４７】
（基板、スペーサ、上基板の貼り合わせ）
上記のように電極と試薬層が形成された基板、測定チャンバーと流路の形状をかたどったスペーサおよび液体試料注入口と空気口を備えた上基板を貼り合わせて、本実施例で用いた多項目成分分析センサを作製した。本実施例における測定チャンバーの大きさは１２ｍｍ×１０ｍｍであり、流路の大きさは、３ｍｍ×３ｍｍである。【０１４８】
［多項目成分の測定方法］
以下、上記方法で作製された多項目成分分析センサを用いて血清からグルコース、乳酸、コレステロールを測定した方法について説明する。本実施例では、液体試料に市販の血清を用いた。【０１４９】
血清１μｌを液体試料注入口に滴下し、第１の測定チャンバーに到達したことを目視で確認した。そして第１の測定チャンバー内で、グルコースとフェリシアン化カリウムを反応させるため３分間静置した。その後、対極を基準として作用極に＋０．５Ｖのパルス電位を印加した。電位を印加してから５秒後に作用極と対極との間に流れる電流を計測した。電位の印加は、作用極と対極との間に流れる電流値が一定になるまで続けた。作用極と対極との間に流れる電流値が一定になったことは、グルコースとの反応で生成されたフェロシアン化イオンが、再びフェリシアン化イオンに酸化されたことを示す。【０１５０】
作用極と対極との間に流れる電流値が一定となったことを確認した後、液体試料注入口からシリンジで空気を送り、第１の測定チャンバー内に存在していた液体試料を第２の測定チャンバーに移送した。第２の測定チャンバーに到達したことを目視で確認した。そして第２の測定チャンバー内で、乳酸とフェリシアン化カリウムを反応させるため３分間静置した。その後、対極を基準として作用極に＋０．５Ｖのパルス電位を印加した。電位を印加してから５秒後に作用極と対極との間に流れる電流を計測した。電位の印加は、作用極と対極との間に流れる電流値が一定になるまで続けた。【０１５１】
作用極と対極との間に流れる電流値が一定となったことを確認した後、液体試料注入口からシリンジで空気を送り、第２の測定チャンバー内に存在していた液体試料を第３の測定チャンバーに移送した。第３の測定チャンバーに到達したことを目視で確認した。そして第３の測定チャンバー内で、コレステロールとフェリシアン化カリウムを反応させるため３分間静置した。その後、対極を基準として作用極に＋０．５Ｖのパルス電位を印加した。電圧を印加してから５秒後に作用極と対極との間に流れる電流を計測した。【０１５２】
その結果、血清中のグルコース、乳酸、コレステロール量に依存した電流値を得た。        【０１５３】
市販されている血糖センサにおいて、必要な血液量は１μｌ程度である。したがって３つの測定対象物質を測定するには、３μｌの血液が必要となる。一方で本実施例のセンサによれば１μｌで３つの測定対象物質を測定することができた。【０１５４】
さらにＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カリウムを３つの測定対象物質を測定する際に繰り返し利用することが出来たため、市販のセンサと比較して、３つの測定対象物質を１／３の試薬量で測定することができた。【０１５５】
本願は、２００６年１０月５日出願の日本国特許出願番号２００６−２７３８３２に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明の多項目成分分析センサおよび多項目成分の測定方法は、多項目の成分を迅速かつ正確に測定することができる。特に、１つの測定対象物質の測定に用いた液体試料を再び新たな測定対象物質の測定に用いることができるため、微量な液体試料で多項目の成分を測定することができる。このような点から、本発明は、臨床検査分野で有用である。
【図１】
2008044530.tif 000003
【図２】
2008044530.tif 000004
【図３】
2008044530.tif 000005
【図４Ａ】
2008044530.tif 000006
【図４Ｂ】
2008044530.tif 000007
【図５】
2008044530.tif 000008
【図６】
2008044530.tif 000009
【図７】
2008044530.tif 000010
【図８】
2008044530.tif 000011
【図９】
2008044530.tif 000012
【図１０】
2008044530.tif 000013
【図１１】
2008044530.tif 000014
【図１２】
2008044530.tif 000015
【図１３】
2008044530.tif 000016
【図１４】
2008044530.tif 000017
【図１５】
2008044530.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
作用極および対極からなる電極対を有する第１の測定チャンバーと、
作用極および対極からなる電極対を有する第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と、前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路と
を有し、
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに第１の酵素が配置され、
第２の流路または第２の測定チャンバーに第２の酵素が配置され、
前記第１および第２の酵素と反応する少なくとも１種類の電子伝達物質が前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置されていることを特徴とする多項目成分分析センサ。
【請求項２】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
第１の測定チャンバーと、
第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と、前記第１測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと、前記第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路と
を有し、
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに第１の酵素が配置され、
第２の流路または第２の測定チャンバーに第２の酵素が配置され、
前記第１の測定チャンバーと、前記第２の流路と、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有し、
前記第１および第２の酵素と反応する少なくとも１種類の電子伝達物質が前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置されていることを特徴とする多項目成分分析センサ。
【請求項３】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
第１の測定チャンバーと、
中間チャンバーと、
第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と、前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと、前記中間チャンバーとを連結する第２の流路と、
前記中間チャンバーと、前記第２の測定チャンバーとを連結する第３の流路と
を有し、
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーには第１の酵素が配置され、
第２の流路または第２の測定チャンバーには第２の酵素が配置され、
前記第１の測定チャンバーと、前記中間チャンバーと、前記第２の流路と、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有し、
前記第１および第２の酵素と反応する少なくとも１種類の電子伝達物質が前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置されていることを特徴とする多項目成分分析センサ。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記第１測定チャンバーに備えられた電極対の作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項１に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項８】
前記第２の流路に備えられた電極対の作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項２に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項９】
前記中間チャンバーに備えられた電極対の作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項３に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１０】
前記第１測定チャンバーに備えられた電極対のうちの少なくとも１つの作用極または対極は、多孔質体である、請求項１に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１１】
前記第２の流路に備えられた電極対のうちの少なくとも１つの作用極または対極は、多孔質体である、請求項２に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１２】
前記中間チャンバーに備えられた電極対のうちの少なくとも１つの作用極または対極が、多孔質体である、請求項３に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１３】
請求項１に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に前記印加部より電位を印加することで、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｇ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質が、前記第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化したことを確認する工程と、
Ｈ）工程Ｇ）での前記確認後、前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｉ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｊ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｋ）前記第２の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する方法。
【請求項１４】
前記工程Ｋ）において、前記計測部で計測された電流値を、前記工程Ｇ）で計測された電流値で補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、
１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項２に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第２の流路が有する測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部より電位を印加する工程と、
Ｇ）前記第１の測定対象物質の測定後、前記移送部によって、前記液体試料を、電位が印加された前記電極対を有する前記第２の流路を通じて、前記第２の測定チャンバーに移送し、前記第２の流路内で、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｈ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｉ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｊ）前記第２の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する方法。
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
請求項３に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第１の測定対象物質の測定後、前記移送部によって、前記液体試料を前記中間チャンバーに移送する工程と、
Ｇ）前記液体試料が移送された前記中間チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加することで、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｈ）前記中間チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質が、前記第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化したことを確認する工程と、
Ｉ）工程Ｈ）での確認後、前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｊ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｋ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｌ）前記第２の測定チャンバーが有す作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する方法。
【請求項１８】
前記工程Ｌ）において、前記計測部で計測された電流値を、前記工程Ｈ）で計測された電流値で補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、
１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する請求項１７に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月24日(2009.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
作用極および対極からなる電極対を有する第１の測定チャンバーと、
作用極および対極からなる電極対を有する第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と、前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路と
を有し、
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに第１の酵素が配置され、
第２の流路または第２の測定チャンバーに第２の酵素が配置され、
前記第１および第２の酵素と反応する少なくとも１種類の電子伝達物質が前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置されていることを特徴とする多項目成分分析センサ。
【請求項２】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
第１の測定チャンバーと、
第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と、前記第１測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと、前記第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路と
を有し、
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに第１の酵素が配置され、
第２の流路または第２の測定チャンバーに第２の酵素が配置され、
前記第１の測定チャンバーと、前記第２の流路と、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有し、
前記第１および第２の酵素と反応する少なくとも１種類の電子伝達物質が前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置されていることを特徴とする多項目成分分析センサ。
【請求項３】
酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、
２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、
第１の測定チャンバーと、
中間チャンバーと、
第２の測定チャンバーと、
前記液体試料注入口と、前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、
前記第１の測定チャンバーと、前記中間チャンバーとを連結する第２の流路と、
前記中間チャンバーと、前記第２の測定チャンバーとを連結する第３の流路と
を有し、
前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーには第１の酵素が配置され、
第２の流路または第２の測定チャンバーには第２の酵素が配置され、
前記第１の測定チャンバーと、前記中間チャンバーと、前記第２の流路と、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有し、
前記第１および第２の酵素と反応する少なくとも１種類の電子伝達物質が前記第１の流路または前記第１の測定チャンバーに配置されていることを特徴とする多項目成分分析センサ。
【請求項４】
前記第１測定チャンバーに備えられた電極対の作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項１に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項５】
前記第２の流路に備えられた電極対の作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項２に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項６】
前記中間チャンバーに備えられた電極対の作用極または対極が、高分子で覆われている、請求項３に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項７】
前記第１測定チャンバーに備えられた電極対のうちの少なくとも１つの作用極または対極は、多孔質体である、請求項１に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項８】
前記第２の流路に備えられた電極対のうちの少なくとも１つの作用極または対極は、多孔質体である、請求項２に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項９】
前記中間チャンバーに備えられた電極対のうちの少なくとも１つの作用極または対極が、多孔質体である、請求項３に記載の多項目成分分析センサ。
【請求項１０】
請求項１に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に前記印加部より電位を印加することで、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｇ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質が、前記第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化したことを確認する工程と、
Ｈ）工程Ｇ）での前記確認後、前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｉ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｊ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｋ）前記第２の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する方法。
【請求項１１】
前記工程Ｋ）において、前記計測部で計測された電流値を、前記工程Ｇ）で計測された電流値で補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、
１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項２に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第２の流路が有する測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部より電位を印加する工程と、
Ｇ）前記第１の測定対象物質の測定後、前記移送部によって、前記液体試料を、電位が印加された前記電極対を有する前記第２の流路を通じて、前記第２の測定チャンバーに移送し、前記第２の流路内で、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｈ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｉ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｊ）前記第２の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する方法。
【請求項１３】
請求項３に記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、
Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、
Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する電極対に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、
Ｆ）前記第１の測定対象物質の測定後、前記移送部によって、前記液体試料を前記中間チャンバーに移送する工程と、
間チャンバーに移送する工程と、
Ｇ）前記液体試料が移送された前記中間チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加することで、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、
Ｈ）前記中間チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質が、前記第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化したことを確認する工程と、
Ｉ）工程Ｈ）での確認後、前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、
Ｊ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、
Ｋ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、
Ｌ）前記第２の測定チャンバーが有す作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、
を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する方法。
【請求項１４】
前記工程Ｌ）において、前記計測部で計測された電流値を、前記工程Ｈ）で計測された電流値で補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、
１つの液体試料から２以上の測定対象物を測定する請求項１３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料に含まれる多項目成分を分析するセンサ、および液体試料に含まれる多項目成分の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来臨床検査分野で使用される計測機器には、主として、大型自動分析装置およびＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ  Ｏｆ  Ｃａｒｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ）機器が含まれる。
【０００３】
大型自動分析装置は、病院の中央臨床検査部門や臨床検査受託業務を中心とする会社に設置されており、これを用いれば多数の患者の検体の多項目の成分を検査することがでる（特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、株式会社日立製作所製の７１７０型の大型自動分析装置は、最大３６項目について毎時８００テストの検査を完了することができる。したがって、このような大型自動分析装置は、検査の効率化に大きく貢献しており、多くの被験者を抱える病院向きの装置である。
【０００５】
しかしながら、大型自動分析装置は装置の構成が複雑であるため、専門知識を有しない者は操作をすることが困難である。さらに、大型自動分析装置では、検査結果が得られるまでの時間が長く、被験者に結果をフィードバックするための時間が長いという問題がある。
【０００６】
一方、ＰＯＣＴ機器は、病院の検査室や医療現場などで行われる臨床検査において用いられている。ＰＯＣＴ機器には、血糖センサに代表される酵素反応を利用した酵素センサや、妊娠診断センサに代表される抗原抗体反応を利用した定性免疫センサなどが含まれる。
【０００７】
これらのＰＯＣＴ機器は、大型自動分析装置と比較して汎用性に乏しいが、ある病態に特異的にフォーカスして、簡易かつ迅速に測定結果を得ることができる。そのため、被験者のスクリーニングおよびモニタリングに効果的である。また、ＰＯＣＴ機器は、小型であるため携帯性に優れ、低コストで導入することができ、さらに、操作においても特に専門性を必要とせず、誰でも使用することができる。また、多項目成分分析を目的とするＰＯＣＴ機器も開発され、治療医学の分野のみならず、予防医学の分野でも広く利用されるようになった。
【０００８】
従来の技術として、各測定項目に応じた試薬を有する反応物質が配置された測定チャンバーを複数有する、多項目成分分析センサが知られている（特許文献２参照）。このような多項目成分分析センサについて以下図面を用いて説明する。
【０００９】
図１は、各測定項目に応じた試薬を有する反応物質が配置された測定チャンバーを複数有する多項目成分分析センサ１の平面図である。図１では、多項目成分分析センサ１は、液体試料注入口１１と、流路１２と、測定対象物を測定するために必要な試薬を有する反応物質１３と、前記反応物質と測定対象物質とを反応させ、化学変化を検出する測定チャンバー１４から構成される。
【００１０】
測定対象物質を含む液体試料が液体試料注入口１１から注入されると、液体試料は、流路１２を流れて、それぞれの測定チャンバー１４まで輸送される。そして、それぞれの測定チャンバーに配置された反応物質１３と液体試料中の測定対象物質とが反応することにより、液体試料内で物質が変化する。この変化を光学的に検出することで、１つのセンサから多項目成分を測定することができる。
【００１１】
また、液体試料を測定チャンバーごとに分岐して輸送することなく、２項目の成分を分析する分析センサがある（特許文献３参照）。特許文献３に示された多項目成分分析センサは、ビーカー内の液体試料に浸漬され、ビーカー内の液体試料を攪拌しながら液体試料内の測定対象物質を測定する。このような多項目成分分析センサを以下図面を用いて説明する。
【００１２】
図２は、多項目成分分析センサ２の断面図である。図２では、多項目成分分析センサ２は、内管２１と、外管２２と、内管の底部に配置された第１の電極２３と、内部液２４と、内部液内に配置された第２の電極２５と、第１の電極２３に接近して配置された第１の固定化酵素２６と、第２の固定化酵素２７と、第１の固定化酵素２６および第２の固定化酵素２７の間に配置された中間膜２８と、酸素ガス透過膜２９と、透析膜３０とを備える。
【００１３】
まず、センサ２をビーカー内の溶液に浸漬し、センサ２の第１の電極２３と第２の電極２５との間に一定の電位を印加し、電流値を測定する。電流値がプラトーになったときに液体試料をビーカーに注入する。その後、第１の固定化酵素２６と第１の測定対象物が反応し、電流値が減少し、プラトーになる。その後、液体試料が中間膜２８を拡散する。そして、第２の測定対象物と第２の固定化酵素２７が反応し、電流値が減少する。これらの反応により変化した電流値から測定対象物の量を測定することができる。
【００１４】
特許文献３のセンサでは電子受容体として酸素を用いるが、金属錯体や有機化合物を電子受容体として用いるセンサもある。このタイプのセンサは、溶存酸素濃度の影響を受けにくく、酸素のない条件下でも測定が可能という利点を有する。
【００１５】
例えば、電子受容体にフェリシアン化カリウムを用いたコレステロールセンサがある（特許文献４参照）。特許文献４のコレステロールセンサは、絶縁性の基板上にスクリーン印刷等の方式で測定極、対極を含む電極対が形成されている。さらに前記電極対上に、コレステロールオキシダーゼおよびフェリシアン化カリウムなどの電子受容体を含む反応試薬層が形成されている。特許文献４のコレステロールセンサでは、フェリシアン化カリウムを電子受容体とし、液体試料中のコレステロールを酸化させる。それによりフェリシアン化物イオンを還元させる。フェリシアン化物イオンは、還元されるとフェロシアン化物イオンに変化する。このフェロシアン化イオンの量を電極を用いて計測することでコレステロールの量を測定することができる。
【特許文献１】特開平９−１２７１２６号公報
【特許文献２】特開２００６−５２９５０号公報
【特許文献３】特開昭６０−１４７６４４号公報
【特許文献４】特開平１０−２３２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献２の多項目成分分析センサでは、液体試料を各測定チャンバーに分岐させなければならないため、多量の液体試料が必要であり微量の液体試料から多項目成分を測定することは困難である。
また、特許文献３の多項目成分分析センサでは、３項目以上の測定を行う場合、センサの構造が複雑になる。さらに固定化酵素が溶液中に拡散した場合、測定に誤差が生じるという問題がある。また、拡散速度に違いを出すために溶液を攪拌しなければならない。
また、電子受容体を用いて多項目成分を測定するには、測定成分ごとに別個の電子受容体が必要である。
【００１７】
本発明の目的は、微量の液体試料で、液体試料内の多項目成分の測定を正確に行うことができる多項目成分分析センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第一は、以下に示す多項目成分分析センサに関する。
［１］酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物質を測定する多項目成分分析センサであって、２種以上の測定対象物質を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーと、前記液体試料注入口と、前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、前記第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路とを有し、前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
［２］酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物を測定する多項目成分分析センサであって、２種以上の測定対象物を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、第１の測定チャンバーと、第２の測定チャンバーと前記液体試料注入口と前記第１測定チャンバーとを連結する第１の流路と、前記第１の測定チャンバーと前記第２の測定チャンバーとを連結する第２の流路とを有し、前記第１の測定チャンバーと、前記第２の流路と、前記第２の測定チャンバーのそれぞれは、作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
［３］酸化還元反応を用いて２種以上の測定対象物質を測定する多項目成分分析センサであって、２種以上の測定対象物質を含む液体試料が導入される液体試料注入口と、第１の測定チャンバーと、中間チャンバーと、第２の測定チャンバーと、前記液体試料注入口と前記第１の測定チャンバーとを連結する第１の流路と、前記第１の測定チャンバーと前記中間チャンバーとを連結する第２の流路と、前記中間チャンバーと前記第２の測定チャンバーとを連結する第３の流路とを有し、前記第１の測定チャンバーと、前記中間チャンバーと、前記第２の測定チャンバーのそれぞれが、作用極および対極を有する多項目成分分析センサ。
［４］第１の流路または第１の測定チャンバーに配置された、第１の酵素および電子伝達物質、ならびに第２の流路、第３の流路または第２の測定チャンバーに配置された第２の酵素、をさらに有する、［１］〜［３］のいずれかに記載の多項目成分分析センサ。
［５］前記第１測定チャンバーに備えられた作用極もしくは対極、記第２の流路に備えられた作用極もしくは対極、または中間チャンバーに備えられた作用極もしくは対極は、高分子で覆われている、［４］に記載の多項目成分分析センサ。
［６］前記第１測定チャンバーに備えられた作用極もしくは対極、前記第２の流路に備えられた作用極もしくは対極、または前記中間チャンバーに備えられた作用極もしくは対極は、多孔質体である、［１］〜［５］のいずれかに記載の多項目成分分析センサ。
【００１９】
本発明の第二は、以下に示す多項目成分の測定方法に関する。
［７］［４］〜［６］のいずれかに記載の多項目成分分析センサと、前記センサが取り付けられる設置部と、液体試料を前記センサ内に具備された測定チャンバーへ輸送させる移送部と、前記センサの電極系に電位を印加する印加部と、前記センサの電極系に流れる電流を計測する計測部と、前記移送部、前記印加部および前記計測部を制御する制御部とを有する分析装置を用いて、Ａ）前記液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、Ｂ）前記移送部によって、前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、Ｃ）前記液体試料の第１の測定対象物質と、前記第１の酵素および前記電子伝達物質とを反応させ前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｄ）前記液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、Ｅ）前記第１の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、Ｆ）前記工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、前記液体試料の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化させる工程と、Ｇ）前記移送部によって、前記液体試料を前記第２の測定チャンバーに移送する工程と、Ｈ）前記第２の測定対象物質と、前記第２の酵素および前記変化した電子伝達物質を反応させ、前記電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｉ）前記液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に、前記印加部から電位を印加する工程と、Ｊ）前記第２の測定チャンバーが有する作用極と対極との間を流れる電流を、前記計測部で計測して、第２の測定対象物質を測定する工程と、を含む、１つの液体試料から２以上の測定対象物質を測定する方法。
［８］前記工程Ｆ）において、前記計測部で電流を計測し、計測された電流値で、前記工程Ｊ）において、前記計測部で計測された電流値を、補正して、その補正された電流値に基づいて、第２の測定対象物質を測定する、１つの液体試料から２以上の測定対象物質を測定する［７］に記載の方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の多項目成分分析センサおよび多項目成分の測定方法によれば、１つの測定対象物質の測定に用いた液体試料を新たな別の測定対象物質の測定に利用できるため、微量な液体試料で、複数の測定対象物質を測定することができる。
また、１の測定対象物質との反応により変化した電子伝達物質は、効率よく別の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体に変化されて再び用いられることから、正確に多項目の測定対象物質を測定することができる。
また、１つの測定対象物質との反応により変化した電子伝達物質を別の測定対象物質との反応に利用することから、少量の試薬で多項目成分を測定することができる。したがって試薬コストを抑えることができ、低価格な多項目成分分析センサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
１．本発明の多項目成分分析センサについて
本発明の多項目成分分析センサは、液体試料注入口、第１の測定チャンバー、第１の試薬層、第２の測定チャンバー、第２の試薬層、および第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路を有する。
【００２２】
液体試料注入口は、液体試料が導入される開口部である。液体試料注入口の形状および大きさは、液体試料がスムーズに導入されれば特に限定されない。
【００２３】
液体試料は、２種以上の測定対象物質を含む液体であれば特に限定されない。液体試料の例には、血液、血清、血漿などの体液や尿、培地の上清液などが含まれる。
【００２４】
測定対象物質とは、本発明の多項目成分分析センサを用いて測定することを目的とする物質を意味する。このような測定対象物質の例には、グルコース、フルクトシルアミン、乳酸、尿酸、酢酸、コレステロール、アルコール、グルタミン酸、ピルビン酸、サルコシンなどが含まれる。ここで「測定」とは、後述する測定対象物質との酸化還元反応で酸化または還元された電子伝達物質による電流値を計測することで、液体試料内の測定対象物質を検出すること、または液体試料内の測定対象物質の量を測定することを意味する。
【００２５】
第１の測定チャンバーは、液体試料に含まれる第１の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。第１の測定チャンバーは、測定対象物質を測定するために作用極および対極からなる電極対を有し、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。液体試料注入口は、第１の測定チャンバーと連通していればよく、第１の測定チャンバーに直接連通するように形成されていてもよいし、第１の測定チャンバーと流路を介して連通していてもよい。
【００２６】
第１の試薬層は、第１の酵素と、電子伝達物質を含む。第１の酵素は、第１の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。すなわち第１の測定対象物質は、第１の酵素の基質である。電子伝達物質とは測定対象物質が酸化または還元される際に電子を供与または受容する物質である。第１の試薬層は、第１の測定チャンバー内に、例えば、乾燥した状態で配置される。また、センサが、液体試料注入口と第１の測定チャンバーとを連結する流路を有する場合、第１の試薬層は、この流路内に配置されてもよい。
【００２７】
第２の試薬層は、第２の酵素を含むが、電子伝達物質を含む必要はない。後述の通り、第２の酵素が触媒する酸化還元反応では、第１の試薬層に含まれる電子伝達物質の再利用体を用いることができるからである。第２の酵素は、第２の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。すなわち第２の測定対象物質は、第２の酵素の基質である。第２の試薬層は、第２の測定チャンバー内または液体試料注入口と第２の測定チャンバーとを連結する流路内に、乾燥した状態で配置される。
【００２８】
第１の酵素および第２の酵素は、基質である測定対象物質によって適宜選択される。このような酵素の例には、グルコースオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、尿酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、グルタミン酸オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、ＮＡＤＨオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、サルコシンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、コレステロールデヒドロゲナーゼ、ジアホラーゼ、ピルビン酸キナーゼ、アセテートキナーゼなどが含まれる。好ましい第１の酵素および第２の酵素は、オキシダーゼやデヒドロゲナーゼである。このような測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素を用いることにより、多種類の物質が混在する液体試料から、特定の測定対象物質を測定することができる。
【００２９】
第１の酵素および第２の酵素は、基質とする物質が異なることが好ましい。本発明では、複数種類の測定対象物質を測定することを目的とするからである。また、第１の酵素が触媒する反応および第２の酵素が触媒する反応には、同一の電子伝達物質が関与することが好ましい。第１の酵素が触媒する反応および第２の酵素が触媒する反応に関与する電子伝達物質が共通することで、第１の試薬層に含まれる電子伝達物質を、第２の測定対象物質の測定に用いることが可能となる。そのため第２の試薬層は、電子伝達物質を含む必要が無くなる。すなわち本発明は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を、第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（以下「再利用体」という）に変化させることを特徴とする。
【００３０】
例えば、第１の測定対象物質がグルコースであり、第２の測定対象物質がコレステロールである場合、第１の酵素はグルコースオキシダーゼであり、第２の酵素は、コレステロールオキシダーゼであり、そして電子伝達物質はフェリシアン化カリウムである。
【００３１】
電子伝達物質は測定対象物質が酵素によって酸化または還元される際に、電子を供与または受容する。また、電子伝達物質は、作用極または対極と電子の受け渡しを行う物質である。このような物質の例には、フェリシアン化カリウムやｐ−ベンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、フェロセン誘導体、オスミウム錯体などが含まれる。また電子伝達物質は、第１の酵素が触媒する反応だけでなく、後述する第２の酵素が触媒する反応に関与することが好ましい。
【００３２】
第２の測定チャンバーは、液体試料に含まれる第２の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。第２の測定チャンバー内は、測定対象物質を測定するために作用極および対極からなる電極対を有し、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。第２の測定チャンバーと第１の測定チャンバーとは、流路によって連結されている。
【００３３】
第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路は、作用極および対極からなる電極対を有してもよく、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路が、作用極および対極からなる電極を有する場合は、第２の試薬層は、第２の測定チャンバー内に配置されることが好ましい。前記流路内の電極対は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を液体試料内の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させるための電極対である。
【００３４】
第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路には、中間チャンバーが設けられていてもよい。中間チャンバーは、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を再利用体に変化させるためのチャンバーである。中間チャンバーは、作用極および対極からなる電極対を有してもよく、さらに第３の電極、例えば参照電極を有していてもよい。
【００３５】
センサ内の作用極および対極は外部の電圧印加装置に接続するための端子に連結されていることが好ましい。また作用極および対極の表面積の大きさは同一でなくてもよい。例えば、一方の電極の表面積は他方の電極の表面積よりも１００倍以上大きくてもよい。例えば、一方の電極の材質を多孔質にすることで、一方の電極の表面積を他方の電極の表面積より１００倍以上大きくすることができる。多孔質の材料の例には、カーボンフェルトなどが含まれる。作用極または対極の一方の表面積を大きくすることで、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質をほとんど全て還元または酸化することができるため、測定対象物質を迅速かつ正確に測定したり、電子伝達物質を迅速に再利用体に変化させたりすることができる。多孔質からなる電極は、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化する電極であることが好ましい。すなわち電子伝達物質を酸化する場合は陽極の電極を多孔質とすることが好ましく、電子伝達物質を還元する場合は陰極の電極を多孔質とすることが好ましい。
【００３６】
また、センサ内の作用極または対極は、高分子で覆われていてもよい。作用極または対極を覆う高分子の例には、電解質を含むアガロースおよびカルボキシメチルセルロースやポリビニルアルコール、発泡性ウレタンなどが含まれる。対極または作用極を高分子で覆うことで、作用極または対極で還元又は酸化された電子伝達物質が他の電極近傍に近づきにくくなるので、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質をより高い割合で還元または酸化することができる。そのため、測定対象物質を迅速かつ正確に測定したり、電子伝達物質を迅速に再利用体に変化させたりすることができる。高分子で覆う電極は、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化する電極であることが好ましい。すなわち電子伝達物質を酸化する場合は陽極の電極を高分子で覆うのが好ましく、電子伝達物質を還元する場合は陰極の電極を高分子で覆うことが好ましい。
【００３７】
本発明の多項目成分分析センサは、測定対象物質の項目数に応じて、３以上の測定チャンバーを有していてもよい。
【００３８】
２．本発明の多項目成分の測定方法について
以下、上記のように構成された多項目成分分析センサを用いた多項目成分の測定方法について詳細に説明する。
【００３９】
上記のように構成された多項目成分分析センサを用いた多項目成分の測定方法は、Ａ）液体試料注入口に、液体試料を供給する工程と、Ｂ）前記液体試料を第１の測定チャンバーに移送する工程と、Ｃ）液体試料の第１の測定対象物質と、第１の酵素および電子伝達物質とを反応させ電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｄ）液体試料が移送された第１の測定チャンバーが有する作用極および対極に、電位を印加する工程と、Ｅ）第１の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を計測して、第１の測定対象物質を測定する工程と、Ｆ）工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、液体試料内の第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる工程と、Ｇ）液体試料を第２の測定チャンバーに移送する工程と、Ｈ）第２の測定対象物質と、第２の酵素および再利用体の電子伝達物質を反応させ、電子伝達物質を酸化または還元させる工程と、Ｉ）液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーが有する作用極および対極に電位を印加する工程と、Ｊ）前記第２の測定チャンバーが有する電極対に流れる電流を計測して、第２の測定対象物質を測定する工程とを含む。
【００４０】
工程Ａ）では、液体試料注入口に液体試料を供給する。
【００４１】
工程Ｂ）では、供給された液体試料を、第１の測定チャンバーに移送する。液体試料の移送方法は、液体試料を第１の測定チャンバーに移送できることができる方法であれば特に限定されない。液体試料注入口と第１の測定チャンバーが流路によって連通している場合、遠心力を用いて移送する方法や毛細現象を利用して移送する方法、ポンプなどの圧力を用いて移送する方法、液体試料注入口と第１の測定チャンバーとを連結する流路内に液体試料の移送を制御できるバルブを配置する方法などを用いて、液体試料を移送することができる。液体試料が流路を通して第１の測定チャンバーに移送されると、第１の測定チャンバーまたは流路に配置された第１の試薬層が溶解する。その結果、第１の試薬層に含まれる第１の酵素および電子伝達物質が液体試料中に分散する。
【００４２】
工程Ｃ）では、液体試料中の第１の測定対象物質と電子伝達物質とを、第１の酵素を触媒として反応させる。反応は酸化還元反応である。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。
【００４３】
その後、工程Ｄ）で、液体試料が移送された前記第１の測定チャンバーに配置された作用極および対極に、電位を印加する。印加する電位は工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって電極間に生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。
【００４４】
工程Ｅ）では、工程Ｃ）で、酸化または還元された電子伝達物質が、電位が印加された作用極または対極で、還元または酸化されることで発生する電流を計測する。この電流値により、第１の測定対象物質の量を測定することができる。
【００４５】
工程Ｆ）では、工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる。この工程により、電子伝達物質が、第２の測定対象物質を測定する際に再利用可能となる。例えば第２の測定対象物質との反応で必要な電子伝達物質が酸化体である場合は、本工程で電子伝達物質を酸化体に変化させる。一方、第２の測定対象物質との反応で必要な電子伝達物質が還元体である場合は、本工程で電子伝達物質を還元体に変化させる。工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を、再利用体に変化させるには、電位が印加された電極で、工程Ｃ）で酸化または還元された電子伝達物質を逆に還元または酸化すればよい。電子伝達物質を還元または酸化する電極は、第１の測定チャンバーの電極対、第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとを連結する流路の電極対、中間チャンバーの電極対のいずれであってよい。
工程Ｆ）では、電子伝達物質を再利用体に変化させる電極対間に流れる電流を計測してもよい。これにより、電子伝達物質が再利用体に変化したか否かを確認できる。電子伝達物質が再利用体に変化したか否かを確認するには、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極または対極での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認すればよい。
また、本工程で、電子伝達物質の全てが再利用体に変化されなくとも、本工程で計測された電流値を用いて、第２の測定対象物質の測定結果を補正することができる。
【００４６】
工程Ｇ）では、液体試料を流路を通して第２の測定チャンバーに移送する。液体試料を移送する方法は、工程Ｂ）に記載された方法と同じであってよい。液体試料が流路を通して第２の測定チャンバーに移送されると、第２の測定チャンバーまたは第２の測定チャンバーに連結した流路に配置された第２の試薬層を溶解させる。その結果、第２の試薬層に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。
【００４７】
工程Ｈ）では、液体試料中の第２の測定対象物質と再利用体の電子伝達物質とを、第２の酵素を触媒として反応させる。反応は酸化還元反応である。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。
【００４８】
工程Ｉ）では、液体試料が移送された前記第２の測定チャンバーに配置された作用極および対極に、電位を印加する。印加する電位は、電子伝達物質を還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。
【００４９】
工程Ｊ）では、工程Ｈ）で、還元または酸化された電子伝達物質が、電位が印加された作用極または対極で、酸化または還元されることで発生する電流を計測する。この電流値により、第２の測定対象物質の量を測定することができる。また、工程Ｆ）で計測された電流値で、本工程で計測された電流値を補正することで、第２の測定対象物質のより正確な量が求められる。
【００５０】
測定チャンバーの数に応じて、さらに新たな測定対象物質を測定する工程が追加されてもよい。
【００５１】
このように本発明では、１種類の測定対象物質を測定した液体試料を新たな種類の測定対象物質の測定に利用するため、微量な液体試料で、複数の測定対象物質を測定することができる。また、１種類の測定対象物質の測定に用いた電子伝達物質を新たな種類の測定対象物質の測定にも用いることができることから、より低コストで多項目の成分を測定することができる。
【００５２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの分解斜視図である。
【００５４】
図３において、多項目成分分析センサ１０００（図４Ａ参照）は、基板１００１、スペーサ１００２および上基板１００３から構成される。
【００５５】
図４Ａは、本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサ１０００の平面図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサ１０００の断面図である。
【００５６】
図４において、多項目成分分析センサ１０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、空気口１００５、液体試料注入口１００４と第１の測定チャンバー１００とを連結する第１の流路５００および第１の測定チャンバー１００と第２の測定チャンバー２００とを連結する第２の流路６００を有する。第１の測定チャンバー１００は、作用極１２０および対極１３０からなる電極対を有する。作用極１２０は、作用極端子１２１に接続されており、対極１３０は対極端子１３１に接続されている。同様に、第２の測定チャンバー２００は、作用極２２０および対極２３０からなる電極対を有している。作用極２２０は作用極端子２２１に接続されており、対極２３０は対極端子２３１に接続されている。第１の測定チャンバー１００には第１の試薬層１１０が配置されている。第２の測定チャンバー２００には第２の試薬層２１０が配置されている。
【００５７】
基板１００１は第１の流路５００の底面、第２の流路６００の底面、第１の測定チャンバー１００の底面、第２の測定チャンバー２００の底面を構成する板である。基板１００１上には予め作用極１２０、２２０、対極１３０、２３０、作用極端子１２１、２２１および対極端子１３１、２３１が形成されている。
【００５８】
上基板１００３は、第１の流路５００の天井、第２の流路６００の天井、第１の測定チャンバー１００の天井、第２の測定チャンバー２００の天井を構成する板である。上基板１００３は液体試料注入口１００４および空気口１００５を有する。
【００５９】
液体試料注入口１００４は、液体試料が注入される開口部である。
【００６０】
空気口１００５は液体試料が注入された際、測定チャンバーおよび流路内の空気を排出するための開口部である。
【００６１】
第１の測定チャンバー１００は、液体試料中の第１の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。
【００６２】
第２の測定チャンバー２００は、液体試料中の第２の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。
【００６３】
第１の流路５００は、液体試料を液体試料注入口１００４から第１の測定チャンバー１００に移送するための流路である。
【００６４】
第２の流路６００は、液体試料を第１の測定チャンバー１００から第２の測定チャンバー２００に移送するための流路である。
【００６５】
作用極１２０、２２０および対極１３０、２３０からなる電極対には、測定チャンバー内で測定対象物質を測定する際に、電位が印加される。作用極端子１２１、２２１および対極端子１３１、２３１が外部の電位印加装置に接続されることで、作用極１２０、２２０および対極１３０、２３０に電位が印加される。
【００６６】
第１の試薬層１１０は、第１の酵素および電子伝達物質を含む。第１の酵素は、第１の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。第１の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素を用いることにより、多種類の物質が混在する液体試料から、第１の測定対象物質を測定することができる。例えば、第１の酵素はグルコースオキシダーゼである。第１の試薬層１１０に含まれる電子伝達物質は、測定対象物質が酸化または還元される際に電子を供与または受容する物質である。電子伝達物質は、例えばフェリシアン化カリウムである。
【００６７】
第２の試薬層２１０は、第２の酵素を含む。第２の酵素は、第２の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。例えば、第２の酵素は乳酸デヒドロゲナーゼである。
【００６８】
多項目成分分析センサ１０００の液体試料注入口１００４に液体試料が供給され、液体試料に含まれる複数種類の測定対象物質を測定することができる。
【００６９】
多項目成分分析センサ１０００を用いた、多項目成分の測定方法について説明する。
【００７０】
図５は、上記構成を有する多項目成分分析センサを用いて、多項目成分を測定する方法を示すフローチャートである。
【００７１】
まず、ステップＳ１００１において、液体試料注入口１００４に液体試料を供給する。
【００７２】
ステップＳ１００２において、ステップＳ１００１で供給された液体試料を、第１の流路５００を通して第１の測定チャンバー１００に移送する。液体試料が第１の流路５００を通して第１の測定チャンバー１００に移送されると、第１の測定チャンバー１００に配置された第１の試薬層１１０を溶解させる。その結果、第１の試薬層１１０に含まれる第１の酵素および電子伝達物質が液体試料中に分散する。
【００７３】
ステップＳ１００３において、液体試料中の第１の測定対象物質と電子伝達物質とを、第１の酵素を触媒として反応させる。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。
【００７４】
反応の終了後、ステップＳ１００４において液体試料が移送された前記第１の測定チャンバー１００が有する作用極１２０および対極１３０に電位を印加する。印加する電位は、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる作用極１２０および対極１３０間の電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。
【００７５】
ステップＳ１００５において、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質が、電位が印加された作用極１２０または対極１３０で、還元または酸化されることで生じる電流を計測する。この電流値により、第１の測定対象物質の量を測定する。
【００７６】
ステップＳ１００６において、第１の測定チャンバー１００が有する作用極１２０および対極１３０に電位を印加する。これにより、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質を第２の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる。このステップにより、電子伝達物質が再利用可能となる。ステップＳ１００４とステップＳ１００６とは同時に行われてもよい。
【００７７】
ステップＳ１００７において、作用極１２０および対極１３０間に流れる電流を計測する。ステップＳ１００７とステップＳ１００５は同時で行われてもよい。本ステップにより、例えば、ステップＳ１００３で酸化または還元された電子伝達物質が、再利用体に変化したことを確認することができる。具体的には、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極１２０または対極１３０での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認する。また、本ステップにより計測された電流値で、後述するステップＳ１０１１で計測された電流値を補正してもよい。
【００７８】
ステップＳ１００７で電流を計測した後、ステップＳ１００８において、第１の測定チャンバー１００内にある液体試料を、第２の流路６００を通して、第２の測定チャンバー２００に移送する。液体試料が第２の流路６００を通して第２の測定チャンバー２００に移送されると、第２の測定チャンバー２００に配置された第２の試薬層２１０を溶解させる。その結果、第２の試薬層２１０に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。
【００７９】
ステップＳ１００９において、液体試料の第２の測定対象物質と再利用体の電子伝達物質とを、第２の酵素を触媒として反応させる。反応は酸化還元反応である。反応の結果、電子伝達物質は、酸化または還元される。測定対象物質を正確に測定するため、測定対象物質と電子伝達物質とを平衡状態付近に達するまで反応させることが好ましい。
【００８０】
ステップＳ１００９の後、ステップＳ１０１０において、液体試料が移送された前記第２の測定チャンバー２００が有する作用極２２０および対極２３０に、電位を印加する。印加する電位はステップＳ１００９で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。
【００８１】
ステップＳ１０１１において、ステップＳ１００９で酸化または還元された電子伝達物質が、電位が印加された作用極２１０または対極３１０で還元または酸化されることで生じる電流を計測する。この電流値により、第２の測定対象物質の量を測定することができる。また、本ステップで計測された電流値を、ステップＳ１００７で計測された電流値で補正してもよい。ここで「補正」とは、本ステップで計測された電流値から、ステップＳ１００７で計測された電流値を引くことをいう。ステップＳ１００７で計測された電流値はいわゆるバックグラウンド電流値であることから、補正した電流値を用いることでより正確に第２の測定対象物質の量を測定することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態では、第１の測定対象物質を測定した液体試料を第２の測定対象物質の測定に利用するため、微量な液体試料で、複数の測定対象物質を測定することができる。
また、第１の測定対象物質の測定に用いた電子伝達物質を第２の測定対象物質の測定にも用いることができることから、試薬量を少なくすることが可能であり、より低コストで多項目成分を測定することができる。
【００８３】
（実施の形態２）
実施の形態２では、第２の流路内に電極対が配置された多項目成分分析センサの例を示す。
【００８４】
図６は、実施の形態２における多項目成分分析センサ２０００の平面図である。
【００８５】
多項目成分分析センサ２０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００を有する。作用極１２０、６２０、２２０、対極１３０、６３０，２３０、作用極端子１２１、６２１，２２１および対極端子１３１、６３１，２３１を有する。
多項目成分分析センサ２０００の作用極６２０、対極６３０、作用極端子６２１および対極端子６３１以外の構成要素は、多項目成分分析センサ１０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８６】
作用極６２０および対極６３０は、第２の流路６００内に配置される。作用極６２０は作用極端子６２１に接続され、対極６３０は対極端子６３１に接続される。
【００８７】
作用極端子６２１および対極端子６３１は、外部の電圧印加装置に接続するための端子である。
【００８８】
以下、図７を参照に、多項目成分分析センサ２０００を用いた多項目成分の測定方法について説明する。
【００８９】
図７は、多項目成分分析センサ２０００を用いて、多項目成分を測定する方法のフローチャートである。
【００９０】
多項目成分分析センサ２０００を用いた多項目成分の測定方法に含まれるステップＳ２００１〜２００５は、それぞれステップＳ１００１〜１００５に対応する。
【００９１】
ステップＳ２００６において、作用極６２０および対極６３０に電位が印加される。印加する電位はステップＳ２００３で酸化または還元された電子伝達物質を再び還元または酸化できる電位であればよい。例えば、印加する電位によって生じる電圧は、電子伝達物質の標準酸化還元電位より＋０．１Ｖ以上または−０．１Ｖ以下であることが好ましい。
【００９２】
ステップＳ２００７において、第１の測定チャンバー１００内にある液体試料を、第２の流路６００を通して、第２の測定チャンバー２００に移送する。液体試料が第２の流路６００を通して移送される際に、液体試料中の電子伝達物質は、第２の流路６００内の電位が印加された作用極６２０または対極６３０により再利用体に変化する。液体試料が第２の流路６００を通して第２の測定チャンバー２００に移送されると、第２の測定チャンバー２００に配置された第２の試薬層２１０を溶解させる。その結果、第２の試薬層２１０に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。また、本ステップで作用極６２０および対極６３０間に流れる電流を計測し、計測された電流値で、ステップＳ２０１０で計測された電流値を補正してもよい。
【００９３】
液体試料が第２の測定チャンバー２００に移送されてからのステップＳ２００８〜２０１０は、それぞれステップＳ１００９〜１０１１に対応する。
【００９４】
以上のように本実施の形態の多項目成分分析センサは、電子伝達物質を再利用体に変化させるための電極対を第２の流路内に設けることで、実施の形態１の効果に加え、より正確な測定を各測定チャンバーで行うことができる。そのためより正確に多項目成分を測定できる。
また、流路内に電極対を設けることで、液体試料の輸送と電子伝達物質を再利用体に変化させる反応とを同時に行うことができる。これにより測定時間を短縮することができる。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態３では、中間チャンバーを有する多項目成分分析センサを示す。
【００９６】
図８は、実施の形態３における多項目成分分析センサ３０００の平面図である。
【００９７】
多項目成分分析センサ３０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、中間チャンバー４００、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００’、第３の流路７００、作用極１２０、４２０、２２０、対極１３０、４３０、２３０作用極端子１２１、４２１、２２１および対極端子１３１、４３１、２３１を有する。
多項目成分分析センサ３０００の中間チャンバー４００、作用極４２０、対極４３０、作用極端子４２１、対極端子４３１、第２の流路６００’および第３の流路７００以外の構成要素は、多項目成分分析センサ１０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９８】
中間チャンバー４００では、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を、再利用体に変化させる反応が進行する。中間チャンバー４００は作用極４２０および対極４３０からなる電極対を有する。作用極４２０は作用極端子４２１に接続され、対極４３０は対極端子４３１に接続される。
【００９９】
第２の流路６００’は、第１の測定チャンバー１００と中間チャンバー４００とを連結する。第３の流路７００は、中間チャンバー４００と第２の測定チャンバー２００とを連結する。
【０１００】
以下、図９を参照に、多項目成分分析センサ３０００を用いた多項目成分の測定方法について説明する。
【０１０１】
図９は、多項目成分分析センサ３０００を用いて、多項目成分を測定する方法のフローチャートである。
【０１０２】
本実施の形態による多項目成分分析センサ３０００を用いた多項目成分の測定方法に含まれるステップＳ３００１〜３００５は、それぞれステップＳ１００１〜１００５に対応する。
【０１０３】
ステップＳ３００６において、第１の測定チャンバー１００内にある液体試料を、第２の流路６００’を通して、中間チャンバー４００に移送する。
【０１０４】
ステップＳ３００７において、中間チャンバー４００が有する作用極４２０および対極４３０に電位を印加する。これにより、ステップＳ３００３で酸化または還元された電子伝達物質を再利用体に変化させる。このステップにより、電子伝達物質が再利用可能となる。
【０１０５】
ステップＳ３００８において、作用極４２０および対極４３０間に流れる電流を測定する。これにより例えば、Ｓ３００３で酸化または還元された電子伝達物質が、再利用体に変化したことを確認することができる。具体的には、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極４２０または対極４３０での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認する。また、本ステップにより計測された電流値で、ステップＳ３０１２で計測された電流値を補正してもよい。
【０１０６】
ステップＳ３００９において、中間チャンバー４００内にある液体試料を、第３の流路７００を通して、第２の測定チャンバー２００に移送する。液体試料が第３の流路７００を通して第２の測定チャンバー２００に移送されると、第２の測定チャンバー２００に配置された第２の試薬層２１０を溶解させる。その結果、第２の試薬層２１０に含まれる第２の酵素が液体試料中に分散する。
【０１０７】
液体試料が第２の測定チャンバー２００に移送されてからのステップＳ３０１０〜３０１２は、それぞれステップＳ１００９〜１０１１に対応する。
【０１０８】
以上のように本実施の形態の多項目成分分析センサは、第１の測定チャンバーと第２の測定チャンバーとの間に中間チャンバーを設けることで、実施の形態１の効果に加え、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を確実に再利用体に変化させることができる。これにより第２の測定チャンバーでの測定の際バックグラウンド電流を下げることができる。したがって、より正確に第２の測定対象物質を測定することができる。
【０１０９】
（実施の形態４）
実施の形態４では、中間チャンバーの対極が高分子で覆われた多項目成分分析センサを示す。
【０１１０】
図１０は、実施の形態４における多項目成分分析センサ３１００の平面図である。
【０１１１】
多項目成分分析センサ３１００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、中間チャンバー４００、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００’および第３の流路７００、作用極１２０、４２０、２２０、対極１３０、４３０、２３０、作用極端子１２１、４２１、２２１、対極端子１３１、４３１、２３１および高分子８００を有する。
【０１１２】
多項目成分分析センサ３１００の高分子８００以外の構成要素は、多項目成分分析センサ３０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１３】
高分子８００は対極４３０を覆う。高分子８００の例には、電解質を含んだアガロースおよびカルボキシメチルセルロースやポリビニルアルコール、発泡性ウレタンなどが含まれる。
【０１１４】
本実施の形態において対極４３０は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を、再利用体に変化させる電極である。
【０１１５】
高分子８００により対極４３０で再利用体に変化された電子伝達物質が作用極４２０近傍に近づきにくくなる。このため電子伝達物質をより高い割合で再利用体に変化させることができる。それにより第２の測定チャンバーでの測定の際のバックグラウンド電流を小さくすることができ、より正確に第２の測定対象物質を測定することができる。
【０１１６】
また、本実施例では、中間チャンバーの対極が高分子に覆われた例を示したが、作用極で電子伝達物質を再利用体に変化させる電極である場合は、作用極が高分子に覆われていてもよい。
【０１１７】
多項目成分分析センサ３１００を用いた多項目成分の測定方法は、多項目成分分析センサ３０００を用いた、多項目成分の測定方法と同じである。
【０１１８】
（実施の形態５）
実施の形態５では、中間チャンバーの作用極の表面積が対極の表面積よりも大きい多項目成分分析センサを示す。
【０１１９】
図１１は、実施の形態５における多項目成分分析センサ３２００の平面図である。
【０１２０】
多項目成分分析センサ３２００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、中間チャンバー４００、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００’および第３の流路７００、作用極１２０、４２０’、２２０、対極１３０、４３０’、２３０作用極端子１２１、４２１、２２１、および対極端子１３１、４３１、２３１を有する。
多項目成分分析センサ３２００の作用極４２０’および対極４３０’以外の構成要素については、多項目成分分析センサ３０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２１】
中間チャンバー４００は、作用極４２０’および対極４３０’を有する。作用極４２０’は、第１の測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化するための電極である。
作用極４２０’の表面積は、対極４３０’の表面積よりも１００倍以上大きいことが好ましい。例えば、作用極４２０’が中間チャンバー４００内に占める面積を対極４３０’よりも大きくしたり、作用極の材質に多孔質を用いることで、作用極４２０’の表面積を対極４３０’の表面積よりも１００倍以上大きくすることができる。作用極４２０’の表面積を対極４３０’の表面積と比較して大きくすることで、電子伝達物質を迅速に還元または酸化することができる。
【０１２２】
また、本実施の形態では、中間チャンバーの作用極の材質が多孔質である例を示したが、測定チャンバーまたは流路内の対極もしくは作用極の材質が多孔質であってもよい。測定チャンバーの対極または作用極の材質が多孔質であることで、測定対象物質を迅速に測定することができる。
【０１２３】
（実施の形態６）
実施の形態６では、３つの測定チャンバーと、対極よりも大きい作用極を有する多項目成分分析センサを示す。
【０１２４】
図１２は、本発明の実施の形態における、多項目成分分析センサ４０００の平面図である。
多項目成分分析センサ４０００は、液体試料注入口１００４、第１の測定チャンバー１００、第１の試薬層１１０、第２の測定チャンバー２００、第２の試薬層２１０、第３のチャンバー３００、第３の試薬層３１０、空気口１００５（図３参照）、第１の流路５００、第２の流路６００、および第３の流路７００’、作用極１２０’、２２０’、３２０、対極１３０’、２３０’、３３０、作用極端子１２１、２２１、３２１および対極端子１３１、２３１、３３１を有する。
多項目成分分析センサ４０００の、第３の測定チャンバー３００、第３の試薬層３１０、流路７００’、作用極１２０’、２２０’、３２０、対極１３０’、２３０’、３３０、作用極端子３２１対極端子３３１以外の構成要素については、多項目成分分析センサ１０００の構成要素と同じである。重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２５】
第３の測定チャンバー３００は、第３の測定対象物質を測定するためのチャンバーである。第３の測定チャンバー３００には、第３の試薬層３１０が配置されている。第３の試薬層は、第３の酵素を含む。第３の酵素は、第３の測定対象物質の酸化還元反応を特異的に触媒する酵素である。
【０１２６】
第３の流路７００’は、第２の測定チャンバー２００と第３の測定チャンバー３００とを連結する流路である。
【０１２７】
作用極１２０’、２２０’、３２０は、測定対象物質との反応で酸化または還元された電子伝達物質を還元または酸化するための電極である。
作用極１２０’、２２０’、３２０のそれぞれの表面積は、対極１３０’、２３０’、３３０のそれぞれの表面積よりも１００倍以上大きいことが好ましい。作用極１２０’、２２０’、３２０のそれぞれの表面積を、対極１３０’、２３０’、３３０のそれぞれの表面積よりも１００倍以上大きくするには、例えば実施の形態５で示された方法を用いればよい。作用極の表面積を対極の表面積と比較して大きくすることで、電子伝達物質を迅速に還元または酸化することができる。作用極３２０は作用極端子３２１に連結され、対極３３０は、対極端子３３１に連結される。
【０１２８】
以下、多項目成分分析センサ４０００を用いた多項目成分の測定方法について、図１３を参照に説明する。図１３は、多項目成分分析センサ４０００を用いて、多項目成分測定する方法のフローチャートである。
【０１２９】
本実施の形態による多項目成分分析センサを用いた多項目成分の測定方法に含まれるステップＳ４００１〜４０１１は、それぞれステップＳ１００１〜１０１１に対応する。
【０１３０】
ステップＳ４０１２において、第２の測定チャンバー２００が有する作用極２２０’および対極２３０’に電位を印加する。これにより、ステップＳ４００９で酸化または還元された電子伝達物質を第３の測定対象物質と反応できる還元体または酸化体（再利用体）に変化させる。このステップにより、電子伝達物質が再利用可能となる。ステップＳ４０１０とステップＳ４０１２とは同時に行われるものであってもよい。
【０１３１】
ステップＳ４０１３において、作用極２２０’および対極２３０’間に流れる電流を計測する。ステップＳ４０１１とステップＳ４０１３は同時で行われてもよい。本ステップにより、例えば、ステップＳ４００９で酸化または還元された電子伝達物質が、再利用体に変化したことを確認することができる。具体的には、時間あたりの電流値が変化しないこと、すなわち作用極２２０’または対極２３０’での電子伝達物質の反応が平衡状態に達したことを確認する。また、本ステップにより計測された電流値で、ステップＳ４０１６で計測された電流値を補正してもよい。
【０１３２】
ステップＳ４０１４〜４０１７は、作用極２２０、対極２３０、第２の試薬層２１０および流路６００の代わりに、作用極３２０、対極３３０、第３の試薬層および流路７００’を用いること以外は、ステップＳ４００８〜４０１１に対応する。
【０１３３】
測定対象物質の項目の増加に応じてさらに測定チャンバーを追加した場合は、ステップＳ４０１２〜４０１７をさらに繰り返せばよい。
【０１３４】
実施の形態１〜６における多項目成分分析センサを、図１４および図１５で示されるような分析装置に取り付けることで、多項目成分を測定してもよい。
【０１３５】
図１４は、分析装置の概略図である。図１４において分析装置９００は、回転可能なトレイ９１０、センサを取り付ける設置部９２０および回転軸９３０を有する。
【０１３６】
図１５は、図１４で示された分析装置９００の構成を示すブロック図である。図１５において分析装置９００（図１４参照）は、移送部９４１、印加部９４２、計測部９４３、測定部９４４および制御部９４５を有する。移送部９４１は、回転によりセンサ内の液体試料を移送する。印加部９４２はセンサ内の電極対に電位を印加する。計測部９４３は、センサ内の電極対に流れる電流を計測する。測定部９４４は、計測部９４３で求められた電流値から液体試料内の測定対象物質の量を測定する。制御部９４５は、移送部９４１、印加部９４２、計測部９４３および測定部９４４を制御する。
【０１３７】
以下、実施例を参照して本発明をより具体的に説明する。この実施例は、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【０１３８】
本実施例では、グルコース、乳酸、コレステロールを測定する多項目成分分析センサの例について説明する。本実施例の多項目成分分析センサは、本発明の実施の形態６で説明した構造を有する。
【０１３９】
［多項目成分分析センサの作製］
まず、本実施例で用いた多項目成分分析センサの作製方法について説明する。本実施例の多項目分析センサは、第１の測定チャンバーでグルコースの量を、第２の測定チャンバーで乳酸の量を、第３の測定チャンバーでコレステロールの量を測定することを目的とする。
【０１４０】
（基板の作製）
ポリエチレンテレフタレートからなる基板上（８ｃｍ×４ｃｍ）に、スクリーン印刷により銀ペーストを印刷して電極およびそれに連結する端子のパターンを作製した。基板上にさらに、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを印刷することにより、作用極および対極からなる電極対を形成した。作用極はそれぞれ作用極端子に接続される。対極はそれぞれ対極端子に接続される。
続いて、基板上に絶縁ペーストを印刷して電極を部分的に覆い、電極の露出面の形状および面積を整えた。各チャンバーにおいて作用極の面積は１ｃｍ２とし、対極の面積は１ｍｍ２とした。
【０１４１】
（試薬層の作製）
本実施例における第１の酵素はグルコースデヒドロゲナーゼであり、第２の酵素は乳酸デヒドロゲナーゼであり、第３の酵素はコレステロールデヒドロゲナーゼである。
【０１４２】
まず、第１、第２および第３のカルボキシメチルセルロースからなる層（以下「ＣＭＣ層」という）を作製した。具体的には、親水性高分子であるカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩の０．５％水溶液を、基板上の第１、第２および第３の測定チャンバーが作製される部位にそれぞれ滴下した。その後、５０℃に加熱された温風乾燥機中で１０分間乾燥させ、基板上に第１、第２、第３のＣＭＣ層を作製した。第１のＣＭＣ層は第１の測定チャンバー内に、第２のＣＭＣは第２の測定チャンバー内に、第３のＣＭＣ層は第３の測定チャンバー内に配置された。ＣＭＣ層が形成されることで、後述する試薬層が安定して基板上に形成されることができる。
【０１４３】
続いて、第１、第２および第３の試薬層を作製した。
第１のＣＭＣ層上に、ＮＡＤ１０ｍＭ、ジアホラーゼ１００Ｕ／ｍｌ、電子伝達物質であるフェリシアン化カリウム１００ｍＭおよび第１の酵素であるグルコースデヒドロゲナーゼ３００Ｕ／ｍｌの混合溶液を滴下した。その後、５０℃に加熱された温風乾燥機中で１０分間乾燥させ、第１のＣＭＣ層上に第１の試薬層を形成した。ＮＡＤは、グルコース、乳酸、コレステロールからフェリシアン化カリウムに電子を移行させる中間体である。ジアホラーゼは、ＮＡＤによる電子の移行を触媒する酵素である。電子伝達物質と同様に、ＮＡＤおよびジアホラーゼは、グルコース、乳酸、コレステロールの測定に繰り返し用いられる。
【０１４４】
第２のＣＭＣ層上に、第２の酵素である乳酸デヒドロゲナーゼ溶液５００Ｕ／ｍｌを滴下し乾燥させ第２のＣＭＣ層上に第２の試薬層を形成した。
【０１４５】
第３のＣＭＣ層上にＴｒｉｔｏｎＸ−１００（１．５ｗｔ％）、コレステロールエステラーゼ５００Ｕ／ｍｌおよび第３の酵素であるコレステロールデヒドロゲナーゼ２００Ｕ／ｍｌの混合溶液を滴下し乾燥させ第３のＣＭＣ層上に第３の試薬層を形成した。
コレステロールエステラーゼはコレステロールエステルをコレステロールと脂肪酸に分解するための酵素である。診断指針として用いられる血清コレステロール値は、血中コレステロールとコレステロールエステルとを合わせた量である。したがって、コレステロールエステルとコレステロールの量を同時に測定するには、まず、液体試料に含まれるコレステロールエステルを、コレステロールエステラーゼでコレステロールと脂肪酸に分解することが必要である。
【０１４６】
（基板、スペーサ、上基板の貼り合わせ）
上記のように電極と試薬層が形成された基板、測定チャンバーと流路の形状をかたどったスペーサおよび液体試料注入口と空気口を備えた上基板を貼り合わせて、本実施例で用いた多項目成分分析センサを作製した。本実施例における測定チャンバーの大きさは１２ｍｍ×１０ｍｍであり、流路の大きさは、３ｍｍ×３ｍｍである。
【０１４７】
［多項目成分の測定方法］
以下、上記方法で作製された多項目成分分析センサを用いて血清からグルコース、乳酸、コレステロールを測定した方法について説明する。本実施例では、液体試料に市販の血清を用いた。
【０１４８】
血清１μｌを液体試料注入口に滴下し、第１の測定チャンバーに到達したことを目視で確認した。そして第１の測定チャンバー内で、グルコースとフェリシアン化カリウムを反応させるため３分間静置した。その後、対極を基準として作用極に＋０．５Ｖのパルス電位を印加した。電位を印加してから５秒後に作用極と対極との間に流れる電流を計測した。電位の印加は、作用極と対極との間に流れる電流値が一定になるまで続けた。作用極と対極との間に流れる電流値が一定になったことは、グルコースとの反応で生成されたフェロシアン化イオンが、再びフェリシアン化イオンに酸化されたことを示す。
【０１４９】
作用極と対極との間に流れる電流値が一定となったことを確認した後、液体試料注入口からシリンジで空気を送り、第１の測定チャンバー内に存在していた液体試料を第２の測定チャンバーに移送した。第２の測定チャンバーに到達したことを目視で確認した。そして第２の測定チャンバー内で、乳酸とフェリシアン化カリウムを反応させるため３分間静置した。その後、対極を基準として作用極に＋０．５Ｖのパルス電位を印加した。電位を印加してから５秒後に作用極と対極との間に流れる電流を計測した。電位の印加は、作用極と対極との間に流れる電流値が一定になるまで続けた。
【０１５０】
作用極と対極との間に流れる電流値が一定となったことを確認した後、液体試料注入口からシリンジで空気を送り、第２の測定チャンバー内に存在していた液体試料を第３の測定チャンバーに移送した。第３の測定チャンバーに到達したことを目視で確認した。そして第３の測定チャンバー内で、コレステロールとフェリシアン化カリウムを反応させるため３分間静置した。その後、対極を基準として作用極に＋０．５Ｖのパルス電位を印加した。電圧を印加してから５秒後に作用極と対極との間に流れる電流を計測した。
【０１５１】
その結果、血清中のグルコース、乳酸、コレステロール量に依存した電流値を得た。
【０１５２】
市販されている血糖センサにおいて、必要な血液量は１μｌ程度である。したがって３つの測定対象物質を測定するには、３μｌの血液が必要となる。一方で本実施例のセンサによれば１μｌで３つの測定対象物質を測定することができた。
【０１５３】
さらにＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カリウムを３つの測定対象物質を測定する際に繰り返し利用することが出来たため、市販のセンサと比較して、３つの測定対象物質を１／３の試薬量で測定することができた。
【０１５４】
本願は、２００６年１０月５日出願の日本国特許出願番号２００６−２７３８３２に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明の多項目成分分析センサおよび多項目成分の測定方法は、多項目の成分を迅速かつ正確に測定することができる。特に、１つの測定対象物質の測定に用いた液体試料を再び新たな測定対象物質の測定に用いることができるため、微量な液体試料で多項目の成分を測定することができる。このような点から、本発明は、臨床検査分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】従来の多項目成分分析センサの平面図
【図２】他の従来の多項目成分分析センサの断面図
【図３】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの分解斜視図
【図４Ａ】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの平面図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサの断面図
【図５】本発明の実施の形態１における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における多項目成分分析センサの平面図
【図７】本発明の実施の形態２における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図８】本発明の実施の形態３における多項目成分分析センサの平面図
【図９】本発明の実施の形態３における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態４における多項目成分分析センサの平面図
【図１１】本発明の実施の形態５における多項目成分分析センサの平面図
【図１２】本発明の実施の形態６における多項目成分分析センサの平面図
【図１３】本発明の実施の形態６における多項目成分分析センサを用いた多項目成分測定方法のフローチャート
【図１４】本発明の分析装置の斜視図
【図１５】本発明の分析装置の構成を示すブロック図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008044530.tif 000019
【図２】
2008044530.tif 000020
【図３】
2008044530.tif 000021
【図４Ａ】
2008044530.tif 000022
【図４Ｂ】
2008044530.tif 000023
【図５】
2008044530.tif 000024
【図６】
2008044530.tif 000025
【図７】
2008044530.tif 000026
【図８】
2008044530.tif 000027
【図９】
2008044530.tif 000028
【図１０】
2008044530.tif 000029
【図１１】
2008044530.tif 000030
【図１２】
2008044530.tif 000031
【図１３】
2008044530.tif 000032
【図１４】
2008044530.tif 000033
【図１５】
2008044530.tif 000034
【国際調査報告】
2008044530.tif 000035
2008044530.tif 000036
2008044530.tif 000037
2008044530.tif 000038
2008044530.tif 000039