(57)【要約】【課題】            医療機関における生体物質の簡便な測定、個人的な健康状態の管理健康補助食品の摂取効果の確認などに有用な、小型で持ち運びの簡単な、多機能で誤操作の少ない生体物質測定装置の提供。【解決手段】          試料測定手段と、試料採取測定に試料を供給する試料採取手段と、試料測定手段で発信した測定信号の測定信号送信手段と、チップを特定するチップ特定手段と、チップを測定装置本体へ接続する接続手段とを備えたチップと、測定信号信号を受信する測定信号受信手段と、測定信号を演算処理して測定結果とする演算手段と、測定結果の表示手段と、チップ特定手段の信号によりチップおよび試料測定手段を認識するチップ認識手段と、チップの試料採取手段を補助する試料採取補助手段と、チップおよび測定装置本体の作動を制御する制御手段と、チップ接続手段とを備えた測定装置本体とを有する生体物質測定装置。【選択図】          図１
2006112881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体物質由来の試料を測定し測定信号を発信する試料測定手段と、前記試料測定手段に試料を供給する試料採取手段と、前記試料測定手段で発信した測定信号を送信する測定信号送信手段と、チップおよび／または前記試料測定手段を特定する信号を発信するチップ特定手段と、チップを測定装置本体へ接続する接続手段とを備えたチップと、
前記測定信号送信手段からの信号を受信する測定信号受信手段と、受信した測定信号を演算処理して測定結果とする演算手段と、測定結果の表示手段と、前記チップ特定手段の発信する信号によりチップおよび／または試料測定手段を認識するチップ認識手段と、前記チップの試料採取手段を補助する試料採取補助手段と、前記チップおよび／または測定装置本体の作動を制御する制御手段と、前記チップの接続手段に対応してチップを着脱可能に接続するチップ接続手段とを備えた測定装置本体とを有する生体物質測定装置。
【請求項２】
チップには、試料測定手段と試料採取手段と測定信号送信手段とに代えて、生体物質由来の試料を測定するための試料測定用セルと前記試料測定用セルに試料を供給する試料採取手段とを備え、
測定装置本体には、前記試料測定用セル内の試料を測定し測定信号を測定信号受信手段に送信する試料測定手段を備えた、請求項１に記載の生体物質測定装置。
【請求項３】
チップに、試料測定手段中または試料測定用セル中へ試料測定補助試薬を導入する試薬導入手段を備えた請求項１または２に記載の生体物質測定装置。
【請求項４】
チップに、チップを接続した測定装置本体の試料採取補助手段への液体試料の流入を防止する液体試料遮断手段を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の生体物質測定装置。
【請求項５】
生体物質由来の試料を測定し測定信号を発信する試料測定手段と、前記試料測定取手段に試料を供給する試料採取手段と、前記試料測定手段で発信した測定信号を送信する測定信号送信手段と、チップおよび／または前記試料測定手段を特定する信号を発信するチップ特定手段と、チップを測定装置本体へ接続する接続手段とを備えた生体物質測定装置用のチップ。
【請求項６】
生体物質由来の試料を測定するための試料測定用セルと、前記試料測定用セルに試料を供給する試料採取手段と、チップおよび／または試料測定用セルを特定する信号を発信するチップ特定手段と、チップを測定装置本体へ接続する接続手段とを備えた生体物質測定装置用のチップ。
【請求項７】
試料測定手段中または試料測定用セル中へ試料測定補助試薬を導入する試薬導入手段を備えた請求項５または６に記載のチップ。
【請求項８】
チップを接続した測定装置本体の試料採取補助手段への液体試料の流入を防止する液体試料遮断手段を設けた請求項５〜７のいずれかに記載のチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体物質測定装置および生体物質測定装置用チップに関し、詳しくは多機能型で簡便に各種の生体物質を測定できる生体物質測定装置および生体物質測定装置用チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ポイント・オブ・ケア検査（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｃａｒｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ，ＰＯＣＴともいう）に関心が持たれている。これは広い意味では医療分野で病院等の本格的な検査室で検査する以外の、診察室やベッドでの簡単な検査や自宅でのポータブルな機器での検査を言う。例えば、糖尿病患者の血糖値検査などが代表的な例である。患者にとっても医療機関にとっても信頼の置ける検査結果が検査室でなくとも得られれば好都合なので、医療分野では多くの検査項目が提案されており、検査機器、検査試薬、検査方法などが研究されている。さらに、家庭でも簡便に測定できる機器により、個人の健康状態やビタミン、アミノ酸、グルコース、イオン濃度の自己管理の提案もなされている。また、機能性食品の機能評価システムの研究やアミノ酸等のタンパク質測定の研究もされている。（非特許文献１、非特許文献２参照）
例えば、特許文献１および特許文献２には小型の血液分析装置の発明が記載されている。また、特許文献３には唾液中の糖測定用のバイオセンサーの発明が開示されている。特許文献４には核酸等の分析用のサンプリングした試料の残液の影響消去方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５８８６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１０９０９９号公報
【特許文献３】特開２００４−１８４１５５号公報
【特許文献４】特開２００４−２１２０５０号公報
【非特許文献１】週間ナノテク第１１６１号、１４〜１６頁、２００４年５月１７日、産業タイムズ社発行
【非特許文献２】週間ナノテク第１１７１号、１０頁、２００４年８月２日、産業タイムズ社発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように生体物質の簡便な測定方法の必要性は叫ばれているが、現実には特定の生体物質の測定方法や測定装置の開発、改良が研究されているだけで、種々の測定対象を簡便に誤作動なく測定する装置については考えられていなかった。しかし、医療機関においても、個人的な必要性においても各種の生体物質が簡便に測定でき、医療や日々の生活あるいは健康状態の管理、食品、医薬品等の摂取効果の確認等に役立てば生体測定装置は非常に有用な道具となる。本発明においては、上記のような測定を可能とする小型で持ち運びの簡単で、多機能で誤動作が少なく、試料採取をするチップをディスポーザルタイプとした生体物質測定装置および生体物質測定装置用のチップの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明においては上記の課題を解決するため以下の手段によっている。  
（１）  生体物質由来の試料を測定し測定信号を発信する試料測定手段と、前記試料測定手段に試料を供給する試料採取手段と、前記試料測定手段で発信した測定信号を送信する測定信号送信手段と、チップおよび／または前記試料測定手段を特定する信号を発信するチップ特定手段と、チップを測定装置本体へ接続する接続手段とを備えたチップと、
前記測定信号送信手段からの信号を受信する測定信号受信手段と、受信した測定信号を演算処理して測定結果とする演算手段と、測定結果の表示手段と、前記チップ特定手段の発信する信号によりチップおよび／または試料測定手段を認識するチップ認識手段と、前記チップの試料採取手段を補助する試料採取補助手段と、前記チップおよび／または測定装置本体の作動を制御する制御手段と、前記チップの接続手段に対応してチップを着脱可能に接続するチップ接続手段とを備えた測定装置本体とを有する生体物質測定装置である。
【０００６】
（２）チップには、試料測定手段と測定信号送信手段と試料採取手段とに代えて、生体物質由来の試料を測定するための試料測定用セルと前記試料測定用セルに試料を供給する試料採取手段とを備え、
測定装置本体には、前記試料測定用セル内の試料を測定し測定信号を測定信号受信手段に送信する試料測定手段を備えた、（１）に記載の生体物質測定装置である。
【０００７】
（３）チップに、試料測定手段中または試料測定用セル中へ試料測定補助試薬を導入する試薬導入手段を備えた（１）または（２）に記載の生体物質測定装置である。
【０００８】
（４）チップに、チップを接続した測定装置本体の試料採取補助手段への液体試料の流入を防止する液体試料遮断手段を設けた（１）〜（３）のいずれかに記載の生体物質測定装置である。
【０００９】
（５）生体物質由来の試料を測定し測定信号を発信する試料測定手段と、前記試料測定手段に試料を供給する試料採取手段と、前記試料測定手段で発信した測定信号を送信する測定信号送信手段と、チップおよび／または前記試料測定手段を特定する信号を発信するチップ特定手段と、チップを測定装置本体へ接続する接続手段とを備えた生体物質測定装置用のチップである。
【００１０】
（６）生体物質由来の試料を測定するための試料測定用セルと、前記試料測定用セルに試料を供給する試料採取手段と、チップおよび／または試料測定用セルを特定する信号を発信するチップ特定手段と、チップを測定装置本体へ接続する接続手段とを備えた生体物質測定装置用のチップである。
【００１１】
（７）試料測定手段中または試料測定用セル中へ試料測定補助試薬を導入する試薬導入手段を備えた（５）または（６）に記載のチップ。
【００１２】
（８）チップを接続した測定装置本体の試料採取補助手段への液体試料の流入を防止する液体試料遮断手段を設けた（５）〜（７）のいずれかに記載のチップ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の生体物質測定装置は、尿、唾液、汗、呼気など生体からの排出物や採取物を利用し簡便に非侵襲的に測定できる。特に、チップを取り替えることにより多くの検査項目を測定でき、医師による簡便な検査だけでなく、誰でも健康状態の測定や摂取食物の影響などが容易に測定できる。また、使い切りタイプのチップを使用するので測定が簡単で機器洗浄等の手間もかからない。チップを取り替えれば、またはチップに複数の測定用センサーを装着しておけば簡単に多数の測定が出来、記憶装置、外部出力装置を利用すれば病院等で測定データを活用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の生体物質測定装置は、装置全体を作動制御する測定装置本体と、試料採取測定に直接かかわるチップとからなる。最初にチップについて説明する。チップは一回の測定で使い捨てとするディスポーザルタイプであり、測定項目に応じて各種のチップがある。また、チップは１種または２種以上の測定が可能である。チップの外形はどのようなものでもよいが、通常は数ｍｍ〜数１０ｍｍ角の概略平板状または直径０．２ｍｍ〜３ｍｍ、長さ１ｃｍ〜数ｃｍの概略円筒状で、チップの先端に試料吸入用チューブが付いているものが好ましい。
【００１５】
図１、図２、図４にそれぞれ異なったタイプのチップのブロック図を示している。図１および図４に記載のチップは解決手段（１）および（５）すなわち請求項１および請求項５に対応するチップであり、図２のチップは解決手段（２）および（６）すなわち請求項２および請求項６に対応している。まず、解決手段（１）および（５）のチップについて説明する。図１のチップ１は、試料測定手段３ａと、試料測定手段３ａに試料を供給する試料採取手段２と、試料測定手段３ａで測定した測定信号を送信する測定信号送信手段４と、チップ１および／または試料測定手段３ａを特定するチップ特定手段５と、チップ１を測定装置本体１１へ接続する接続手段６とを備えている。必要に応じて試料測定に必要な試料測定補助試薬を試料測定手段３ａに供給する試薬導入手段７を備えることが好ましい。
【００１６】
通常、チップ１には試料吸引用のポンプ等は備えないで、測定試料を試料採取手段２から試料測定手段３ａへと導入するため、測定装置本体１１の試料採取補助手段１９により、試料測定手段３ａと連通している液体試料遮断手段８、試料吸引接続口９を介して吸引される。液体試料遮断手段８は、液体試料を吸入した場合液体試料遮断手段８まで試料が到達すると液体試料はこれ以上は流入しなくなり、測定装置本体１１側には液体は流入しない機能を持っている。例えば、液体試料遮断手段８の構造は液溜めの上流から下流へと液体を通過させず気体のみを通過させる透過膜や非常に小孔のフィルター状の焼結金属などの材料で隔離した構造であればよい。あるいは、液溜めの上部に流体出口があり流体出口部分にフロートタイプの弁を装着して液位が上昇すると弁が閉止する構造でもよい。勿論液面センサーと制御弁の組み合わせで液位が上昇すると弁が閉止する構造でもよい。このようにして液体試料遮断手段８より下流へは液体試料が流入しない構造とすることが好ましい。なお、呼気のような気体試料を対象とする場合は、液体試料遮断手段８は不要である。また、チップ中にピエゾ素子とダイアフラムを利用して小型ポンプを内蔵して試料採取手段２から直接試料測定手段３ａに試料を採取する構造とすることもでき、この場合も液体試料遮断手段８は不要である。あるいは、試料測定手段３ａを真空にしておき、必要に応じて試料測定手段３ａの下流に真空室を設けて試料採取時に試料採取手段２に取り付けた弁を開いて試料を試料測定手段３ａ内に取り込んでもよい。
【００１７】
試料採取手段２は、細い可撓性のチューブや管、注射針状の管でもよい。具体的な長さ、太さ、形状、材質は試料採取対象に合わせて選べばよい。通常は、注射針、プラスチック製チューブ、呼気などの気体の場合はミスト除去用フィルター付きチューブなどを用いればよい。チップが小さい場合等特にチューブなどの部品を付けないでチップに試料採取口を設けるのみでもよい。具体例として例えば、試料が口中の呼気のような場合には１５ｃｍ程度の長さのポリエチレンチューブとし、試料が尿、唾液、汗等の場合は１０ｍｍ長程度の金属製細管とすればよい。
【００１８】
試料測定手段３ａは、通常はセンサーである。測定対象、測定項目により種々のセンサーが用いられる。試料測定手段３ａは図４に示すように複数あってもよい。図４では３種のセンサーを用いた例を示している。センサー３−１とセンサー３−２は直列に配置され、センサー３−３はこれらと並列に配置されている。並列の二つの流路は小型バルブにより流路切り替えを行い順に測定してもよいし、同時に試料を吸入、測定し測定信号の選択によって測定結果を区別してもよい。これらの測定信号はそれぞれ測定信号送信手段４を経て測定装置本体１１の測定信号受信手段１４に伝達される。
【００１９】
チップ特定手段５はチップ１および試料測定手段３ａの種類、数のうち少なくともひとつを特定する信号を発信して生体物質測定装置本体１１のチップ認識手段１５に認識させるものである。チップ１内に試料測定手段３ａが複数ある場合は、測定信号送信手段４と連動してそれぞれの測定信号を特定することが望ましい。例えば各センサーからの送信信号を測定信号送信手段４であらかじめ順序だてて送信する構造としておき、その順序をチップ特定手段５で特定しておきチップ認識手段１５に認識させる。
【００２０】
チップ１を測定装置本体１１に接続するためにチップ１側には接続手段６を、測定装置本体１１側にはチップ接続手段１６を設けて、チップ１を測定装置本体１１から着脱可能としている。
【００２１】
試料測定手段３ａが試料測定補助試薬を必要とする場合は、チップ１に試薬導入手段７を設ける。試薬は試料採取手段２と試料測定手段３ａとの間に添加するのが一般的であるが、試料測定手段３ａ中に直接添加してもよい。試料との混合をよくするためには試料通路や試料測定手段３ａ中に邪魔板等の混合促進装置を設けるとよい。また、反応を安定的に進行させるため温度調節をしてもよい。通常、試薬導入手段７は試薬貯槽７ａと試薬ポンプ７ｂとからなっている。試薬貯槽７ａはチップ１の外部例えば測定装置本体１１中に設けることもできる。また、試薬導入手段７の変形として、事前に試薬を固定化して試料測定手段３ａ中に導入しておくこともできる。また、試料測定手段３ａの上流側に簡易な電気泳動や液体クロマトグラフィー、吸着装置などの分離手段を設けて、測定目的成分を妨害成分から分離して試料測定手段３ａに導入することも可能である。図６〜図８にはこのようなチップの例が示してある。
【００２２】
測定装置本体１１について説明する。測定装置本体１１は、チップ１の測定信号送信手段４からの信号を受信する測定信号受信手段１４と、受信した測定信号を演算処理して濃度やＰＨのような測定結果とする演算手段１７と、測定結果の表示手段１８と、前記チップ特定手段５の発信する信号によりチップおよび／または試料測定手段３ａを認識するチップ認識手段１５と、チップの試料採取を補助する試料採取補助手段１９と、各種のチップに応じて測定装置本体１１および／または１の作動を制御する制御手段２１と、チップ１の接続手段６に対応してチップを着脱可能に接続するチップ接続手段１６とを備えている。好ましくは演算手段１７は演算処理のためのデータや測定結果データを記憶しておくことができる。最近のパソコンやマイコンを用いれば、測定信号受信手段１４、チップ認識手段１５、演算手段１７、表示手段１８、制御手段２１などの機能を併せ持ったものとすることもできる。
【００２３】
測定装置本体１１には、好ましくは測定結果を外部に出力する出力手段１２を設ける。プリンターや外部記憶装置、医療機関などの他の検査データなどとあわせて評価するための演算装置などに出力するものである。具体的にはパソコンや電話回線、通信回線への出力装置である。また、測定装置本体１１には、外部からの電源入力装置や内臓電池等の電源２２、および電源スイッチ、表示切替スイッチ等の操作手段２３を設けることが望ましい。これらは測定装置本体１１に内蔵する必要はない。ほとんどがパソコンなどの電子計算機を利用すれば測定装置本体１１と電源線および信号線で接続するだけでよい。さらに、電波や赤外線、超音波を用いた無線方式の信号の授受も可能である。このような場合、パソコン等の周辺機器も含めて測定装置本体１１と考えればよい。
【００２４】
チップ１の接続手段６とチップ接続手段１６が組み合わさって各種のチップを測定装置本体１１に着脱可能に接続することができる。接続手段６とチップ接続手段１６の組み合わせはどのような着脱方式でもよいが、例えば電子部品の着脱可能な基板と同様な着脱方式でよい。チップ１が測定装置本体１１に接続されると生体物質の測定が可能となる。このチップ１が測定装置本体１１に接続されるとチップ認識手段１５は、チップや試料測定手段３ａに関する情報などチップ特定手段５から発信された情報を認識して記憶手段１７に伝達する。
【００２５】
測定信号受信手段１４は、チップ１の測定信号送信手段４から通常は電気信号として測定信号を受信し、演算手段１７に伝達する。演算手段１７は、測定信号および前述のチップ認識手段１５からのチップ１および試料測定手段３ａに関する情報をもとに、試料の測定結果を作成し、表示手段１８および出力手段１２に伝達する。演算手段１７は試料の測定結果を作成するためのセンサー特性などの情報の記憶、測定信号や測定結果の記憶などが可能であることが好ましい。
【００２６】
チップ１の試料採取を補助する試料採取補助手段１９は、チップ１側の試料吸引接続口９と密接できる測定装置本体１１側の試料吸引接続口１９を介して試料測定手段３ａと連通している。試料採取補助手段１９は小型ポンプを用いればよい。ピエゾ素子を利用したダイアフラムタイプのポンプが好適に利用できる。このポンプは試料がチップ１の試料測定手段３ａに満たされ、液体試料遮断手段８に達したら停止する構造とすることが好ましい。液体試料の場合には、液体試料遮断手段８に試料が達すると吸引抵抗が大きくなるのでこの変化を感知してポンプを停止すればよい。また、試料測定手段３ａに試料が十分満たされる吸引時間をあらかじめ測定しておき、試料が試料測定手段３ａに満たされた時間にポンプを停止する構造とする方法もある。
【００２７】
次に解決手段（２）および（６）すなわち請求項２および請求項６に記載の発明について説明する。本発明の生体物質測定装置の解決手段（１）および（５）との相違は試料測定手段がチップ１中にはなく、測定装置本体１１側に配置されているものである。そのため、チップ１には、試料測定手段３ａと測定信号送信手段４とがなく、これに代えて試料採取手段から試料を供給される試料測定用セル３ｂを備え、測定装置本体１１には試料測定用セル３ｂ内の試料を測定し測定信号受信手段１４に測定信号を送信する試料測定手段１３を備えている。紫外可視光線吸収測定などのように試料測定手段が小型のセンサーにできない場合や高価な試料測定手段である場合、試料測定手段に有害物質や放射性物質を含む場合等は、使い捨てのチップ上に試料測定手段を配置することは好ましくない。その場合は、上述のようにチップ１には試料測定用セル３ｂを設け、測定装置本体１１側に設けた試料測定手段１３により測定する。チップ１の試料測定用セル３ｂと測定装置本体１１の試料測定手段１３は、試料測定手段１３で試料測定がしやすい構造とする。通常は試料測定用セル３ｂと試料測定手段１３が近接するように配置する。例えば光学測定の場合は、図５に示すように試料測手段の発光部１３ａと受光部１３ｂが試料測定用セル３ｂを挟むように配置する。試料測定手段１３の測定信号は測定信号受信手段１４を介して演算手段１７に伝達される。その他の構成等は上述の解決手段（１）および（５）と同様であればよい。
【００２８】
本発明の生体物質測定装置の使用方法について説明する。図３および図５に例示した測定装置本体１１の大きさは、長さ１００〜３００ｍｍ、幅１０〜７０ｍｍ、厚さ５〜５０ｍｍ程度が適当である。チップ１は長さ１０〜３０ｍｍ、幅５〜２０ｍｍ、厚さ０．３〜１０ｍｍ程度が適当である。それぞれの大きさや形状は、持ち運びや設置場所等の使用環境等によって決定すればよい。この生体物質測定装置の特長の一つは持ち運びが簡単で、容易に多数の生体物質の測定ができることであるのであまり大きくしない方がよい。図３に示した例は解決手段（１）に対応し、図５に示した例は解決手段（２）に対応する。例えば、図３に示したような装置を用いて、まず図７に示すようなグルコースセンサーチップ付き生体物質測定装置で血液中のグルコース量を測定して、次にチップを図６に示すようなイオンセンサーチップに交換して尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンを測定する。パソコンが使用できる環境ならパソコンで機器制御、データ表示、結果の記録等を行う。パソコンがなければ測定装置本体１１に測定データを表示、記憶して測定後測定結果をまとめて例えばＣＤやＭＤに記録して出力すればよい。
【００２９】
本発明の生体物質測定装置は生体物質なら何でも測定対象とできる。人、動物、植物、微生物、およびこれらからの排出物、場合よっては生体物質に類似した化合物を測定対象とできる。例えば、血液、リンパ液、体液、汗、唾液、呼気、涙、鼻汁、尿などが上げられる。また、血液や皮膚などの生体物質を化学的、物理的に処理した液体や気体も測定対象とできる。測定項目としても測定用のセンサーや機器があれば何でもよいが、例えば、ＰＨ、ナトリウム、カリウムなどのイオン濃度、ビタミンＣ、ビタミンＢ２、ビタミンＢ６などのビタミン類、グルコースなどの糖類、トリプトファン、メチオニン、リジン、バリン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、スレオニンのような必須アミノ酸などのアミノ酸類、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸のような必須脂肪酸をはじめＥＰＡ、ＤＨＡなどの脂肪酸類、アミラーゼなどの酵素類などが挙げられる。センサー等の簡単な試料測定手段が入手できれば核酸やＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク、呼気中の微量成分の測定等も可能である。測定方法としては、電池の原理を利用したＰＨセンサー、バイオセンサー、濃度センサーなど、電気伝導度測定、光学測定法を利用した赤外線吸収、紫外可視光線吸収、光散乱、発光測定などを利用した方法がある。
【００３０】
具体的な試料測定用チップを例示する。図６はイオンセンサーの例である。図示していないがチップと接続している測定装置本体１１の試料採取補助手段１９を作動させることにより、試料採取手段２から液体試料遮断手段８までが例えば尿試料で満たされる。試料測定手段であるカリウムイオン用電極３−１１、ナトリウムイオン用電極３−１２、ＫＣｌ参照電極３−１３により測定信号が測定信号送信手段４−１１，４−１２，４−１３を介して測定装置本体１１に送信される。測定装置本体１１はチップ特定手段５の情報と測定信号を受信して上述のように演算処理、表示、データ出力等を行う。図７は酵素センサーのチップの例である。測定手段としてＰｔ製指示電極３−２１、ＡｇＣｌ参照電極３−２２、Ｐｔ製対極３−２３を有していて、血液中のビタミンＣや体液中のアミラーゼ測定などに用いることができる。図８は分離機能付きのセンサーを持ったチップである。前処理手段として試料測定用セル３−３１の上流に電気泳動装置３−３２、加熱装置３−３３、攪拌装置３−３４およびこれらの電源として電気泳動装置用電源３−３５、加熱装置および攪拌装置用の電源３−３６を備えている。また、試薬導入手段として試薬貯槽７ａおよび試薬ポンプ７ｂ、試薬ポンプ用電源７ｃを備えている。このセンサーはアスパラギン酸、バリン、ロイシン、イソロイシン、アラニンなどの第一級アミン、ヒスチジン、プロリン、トリプトファン、アルギニン、ヒドロキシプロリンなどの第二級アミンのようなアミノ酸の分離測定ができる。なお、測定は補助試薬としてニンヒドリンを用い、測定装置本体に備えた紫外可視光吸光度測定装置により測定する。
【実施例１】
【００３１】
（実施例１）
図３に示した例は、本発明の一例で尿等の生体物質測定装置である。測定装置本体１１の先端にチップ１が接続されている。この例では、パソコン２０を測定装置本体１１に接続して測定装置本体１１の演算手段、表示手段、操作手段、電源、および操作手段の一部を補助している。測定装置本体１１の外形寸法は２５０ｍｍ×５０ｍｍ×７ｍｍである。また、チップの外形寸法は２０ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍである。チップは当面グルコース濃度測定チップ、水素イオン濃度測定チップを接続できるようになっている。各チップは一回の測定で取り外し、次の測定用のチップと交換する。チップ１を交換すると測定装置本体１１はチップ認識手段によりチップの種類を認識し、記憶手段等に伝達しチップのセンサー信号に対応できるようにする。その他のセンサー付きチップを装着しパソコンにセンサー出力信号解析演算ソフトを導入すれば、さらに各種の生体物質の測定が追加できる。なお、グルコース濃度、水素イオン濃度測定については測定装置本体１１に内蔵している電源スイッチである操作手段２３を操作し、液晶表示の表示手段１８に表示することにより測定することもできる。
【００３２】
水素イオン濃度センサーチップを装着した場合の測定装置の操作方法は、少量の尿試料を細いチューブの試料採取手段２から吸込む。試料採取手段２はチップ１に内蔵している水素イオン濃度センサー３ａ、中央部に焼結金属版を備えた液体試料遮断手段８、試料吸引接続口９と連通している（各部分の番号は図３および図１参照、以下同じ）。さらに、試料吸引接続口９は測定装置本体１１の試料吸引接続口１９ａに密着し、ピエゾ素子を用いた超小型ポンプ１９に連通している。測定装置本体１１にチップ１を接続した状態で電源スイッチ２３をＯＮにすると超小型ポンプ１９が作動して試料採取手段２のチューブから尿試料が採取される。尿試料が水素イオン濃度センサー３ａを満たし、液体試料遮断手段８の焼結金属板に到達すると焼結金属板が非常に細かい孔のため血液はほとんど流れない。超小型ポンプ１９は吸入抵抗の変化を感知して停止する。このため測定装置本体１１には尿試料が流入せず、測定装置本体１１は洗浄せずにチップを取り替えるだけで次の測定ができる。
【００３３】
その間に、水素イオン濃度センサー３ａに満たされた尿試料は水素イオン濃度センサー感知部によりそのＰＨに応じた電気信号を発生する。この信号を測定信号送信手段４から測定信号受信手段１４を通して記憶手段１７に送られ増幅されて、表示手段１８、出力手段１２に送信されそれぞれ表示、出力される。パソコンで電源制御、出力表示、演算処理等をすることもできる。測定が終了したらチップ１を取り外し新しいチップを取り付けて次の測定を行う。なお、各チップにはチップ特定手段５が配置されているので測定装置本体１１はチップすなわち測定項目を認識できる。
【００３４】
（実施例２）
図４は本発明の生体物質測定装置のチップの一例のブロック図である。このチップの特長はチップの中に試料測定手段であるセンサーを３種類内蔵していることである。試料採取手段２から直列にセンサー３−１、センサー３−２、液体試料遮断手段８、試料吸引接続口９へと試料が流通する構造になっている。さらに、センサー３−１、センサー３−２の流路と並列に、試料採取手段２からセンサー３−３、液体試料遮断手段８へと試料が流通する流路がある。
【００３５】
センサー３−１は水素イオン濃度センサーである。このセンサーの表面は選択的に水素イオンのみが透過する膜で覆われており、他のイオンの影響はないと同時に他のイオンへの影響も与えない。従って、下流のセンサー３−２の測定を妨害することもない。センサー３−２はカリウムイオンセンサーである。カリウムイオンセンサーはカリウムイオン透過膜が電極の表面を覆って妨害イオンから保護している。従ってこのセンサーでは他のイオンの妨害なしにカリウムイオン濃度の測定ができる。センサー３−３は酵素式センサーである。この場合、例えば試料血液に試薬を混合反応させて測定対象物質を測定可能物質に変化させたり、妨害物質を反応により変化させて除去したりしてからセンサー３−３により電位または電流値を測定する。酵素式センサーの場合、電極の表面は酵素膜で被覆されている。試料中のグルコース濃度測定を例にとれば、試料が酵素膜に到達すると酵素、例えばグルコキシダーゼが試料中のグルコースをグルコン酸と過酸化水素に変化させる。この過酸化水素が電極部で電気化学反応により還元されて電流を発生させる。この電流値信号を検出することにより過酸化水素濃度ひいてはグルコース濃度を測定することができる。試料の前処理が必要な場合は、センサー３−３の上流に試薬導入手段７を設け試薬を導入すればよい。試料は、試薬貯槽７ａから試薬ポンプ７ｂによりセンサー３−３手前の試料流路に導入された試薬と混合され反応した後センサー３−３部に到達する。この反応液がセンサー３−３によって測定される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の生体物質測定装置は、医療分野における生体物質の測定は勿論、健康補助食品の摂取状況測定やスポーツによる生体物質の変化の測定など、さらに動物の生体物質測定など広範囲に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、試料測定手段をチップ内に備えた生体物質測定装置の測定装置本体およびチップのブロック図である。
【図２】図２は、試料測定手段を測定装置本体に備えた生体物質測定装置の測定装置本体およびチップのブロック図である。
【図３】図３は、測定装置本体にチップを装着した生体物質測定装置例の説明図である。
【図４】図４は、３個の試料測定手段をチップ内に備えたチップのブロック図である。
【図５】図５は、試料測定手段を測定装置本体に備えた生体物質測定装置の測定装置本体およびチップのイメージ図である。
【図６】図６は、２種のイオンセンサーをチップ内に備えたチップのブロック図である。
【図７】図７は、バイオセンサーをチップ内に備えたチップのブロック図である。
【図８】図８は、アミノ酸測定用の試料測定用セルおよび前処理手段をチップ内に備えたチップのブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  チップ
２  試料採取手段
３ａ  試料測定手段
３ｂ  試料測定用セル
３−１  試料測定手段の一種であるセンサー
３−２  試料測定手段の一種であるセンサー
３−３  試料測定手段の一種であるセンサー
３−１１  カリウムイオン用電極
３−１２  ナトリウムイオン用電極
３−１３  ＫＣｌ参照電極
３−２１  Ｐｔ製指示電極
３−２２  ＡｇＣｌ参照電極
３−２３  Ｐｔ製対極
３−３１  試料測定用セル
３−３２  電気泳動装置
３−３３  加熱装置
３−３４  攪拌装置
３−３５  電気泳動装置用電源
３−３６  加熱装置および攪拌装置用の電源
４  測定信号送信手段
４−１１  測定信号送信手段
４−１２  測定信号送信手段
４−１３  測定信号送信手段
５  チップ特定手段
６  接続手段
７  試薬導入手段
７ａ  試薬貯槽
７ｂ  試薬ポンプ
７ｃ  試薬ポンプ用電源
８  液体試料遮断手段
９  試料吸引接続口
１１  測定装置本体
１２  出力手段
１３  試料測定手段
１３ａ  試料測定手段の発光部
１３ｂ  試料測定手段の受光部
１４  測定信号受信手段
１５  チップ認識手段
１６  チップ接続手段
１７  演算手段
１８  表示手段
１９  試料採取補助手段
１９ａ試料吸引接続口
２０  パソコン
２１  制御手段
２２  電源
２３  操作手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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