(57)【要約】【課題】操作性に優れ、外部の穿刺駆動を要することなく穿刺の機構および穿刺後の穿刺針が定位置に戻る機構を備え、試料体液の採取が無駄なく確実に行なえ、穿刺針が試薬層に汚染されず、自動的に測定が行なわれ、簡易な包装により持ち運びも容易で、使用後も衛生的である完全独立型の針一体型バイオセンサーに好適に用いられるセンサー検出部を提供する。【解決手段】少くとも２個の頂部を欠く中空錐体または該中空錐体を形成し得る成形体をスペーサを用いて重ねた状態で多重配置し、多重配置された中空錐体相互間に形成される空間部分を毛細管現象による試料導入部とすると共に、少くとも一方の中空錐体面を導電体で形成せしめて電極反応部を構成させ、毛細管現象により導入された試料と接触可能としたバイオセンサー検出部。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少くとも２個の頂部を欠く中空錐体または該中空錐体を形成し得る成形体をスペーサを用いて重ねた状態で多重配置し、多重配置された中空錐体相互間に形成される空間部分を毛細管現象による試料導入部とすると共に、少くとも一方の中空錐体面を導電体で形成せしめて電極反応部を構成させ、毛細管現象により導入された試料と接触可能としたバイオセンサー検出部。
【請求項２】
中空錐体が中空円錐体、中空角錐体またはこれらの胴部湾曲状体である請求項１記載のバイオセンサー検出部。
【請求項３】
スペーサが縁径の異なる多段縁部を有し、頂部を欠く中空錐体状支持部材である請求項１記載のバイオセンサー検出部。
【請求項４】
中空錐体の部材が電気絶縁性であり、その外側または内側のいずれかの表面が導電性材料で被覆され、２個の中空錐体の内、内側に導電性材料が被覆されている中空錐体の内部に、外側に導電性材料が被覆されている中空錐体が一定の間隔を置いて配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載のバイオセンサー検出部。
【請求項５】
２個の同形状の中空錐体の部材から電極反応部が構成されている請求項１乃至４のいずれかに記載のバイオセンサー検出部。
【請求項６】
電極間が可動式であり、試料液の形状に合わせて最適な試料導入が可能な請求項４または５記載のバイオセンサー検出部。
【請求項７】
２本の中空錐体の部材のうち、外側の部材が内側の部材よりも低い位置で配置して試料導入口を形成されている請求項４乃至６のいずれかに記載のバイオセンサー検出部。
【請求項８】
試料導入口の外側先端に試料液導入ガイドを設けた請求項７記載のバイオセンサー検出部。
【請求項９】
試料液導入ガイドをなす材質がゲル、弾性材料または発泡性材料である請求項８記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１０】
電極反応部が２電極系以上の多電極系である請求項１、４、５または６記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１１】
電極反応部が複数個存在し、多項目同時測定を可能とした請求項１０記載の多項目同時測定用バイオセンサー検出部。
【請求項１２】
電極反応部が少なくとも３電極系ありまたは電極反応部が少なくとも３個の部分からなり、試料液の移動速度を計測できる請求項１０または１１記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１３】
２本の中空錐体電極間の空間が、試料導入口では広く、空気排出口では狭い、テーパー構造である請求項１記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１４】
中空錐体電極からの電気信号の取り出しにクリップ状の端子を使用した請求項１記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１５】
試料導入口付近の形状をシャープペンシルまたはボールペン様のペン先状構造とし、ペン先状のバイオセンサーハウジングの一部または全部が導電性材料で構成され、電極とした請求項１記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１６】
ペン先状のバイオセンサーハウジングの内側の一部または全部が導電性材料で被覆され、電極を構成している請求項１５記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１７】
照明機能を備えた請求項１記載のバイオセンサー検出部。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかに記載のバイオセンサー検出部の複数個の中空錐体の部材の中心から穿刺針が突出する構造を有する針一体型バイオセンサー。
【請求項１９】
外部駆動により穿刺が開始される穿刺部と、外部駆動による穿刺後に針が元の位置に戻るための反力が働く反力部、バイオセンサー部から構成される請求項１８記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２０】
外部からの引き金の作動により、穿刺が開始される穿刺駆動部および穿刺部、バイオセンサー部から構成され、穿刺駆動部には穿刺後に針が元の位置に戻るための反力部が備わっている請求項１８記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２１】
バイオセンサー検出部の先端部を押すことで、内部に備えた引き金が作動し、穿刺が開始される穿刺駆動部および穿刺部、バイオセンサー部から構成され、穿刺駆動部には穿刺後に針が元の位置に戻るための反力部が備わっている請求項１８記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２２】
穿刺針駆動部が１本の巻きバネのみにより構成され、穿刺機構および穿刺後の穿刺針が定位置に戻る機構の両方を備えている請求項２０または２１記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２３】
引き金が巻きバネを引っ張ることによりセットされるようにした請求項１９乃至２２のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２４】
引き金が外部からの作用によりセットされるようにした請求項１９乃至２３のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２５】
穿刺針が光触媒作用を有する請求項１８記載の針一体型バイオセンサー。  
【請求項２６】
穿刺針による穿刺の深さ調整機構を備えた請求項１８記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２７】
穿刺深さ調整が針一体型バイオセンサー部と穿刺深さ調整部との間のねじの回転により行われ、調整がダイヤル式で行なわれる請求項２６のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２８】
調整ダイヤルには操作性の向上を図るため、視認性の高い表示を設けた請求項２７記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項２９】
表示が文字、記号、目印、目盛、凹凸の内の少なくとも１項目を含む請求項２８記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３０】
調整ダイヤルには操作性の向上を図るための滑り止めが設けられている請求項２７記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３１】
穿刺深さ調整用に調整窓を備えた請求項２６記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３２】
吸引機構を備えた請求項１８乃至３１のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３３】
吸引機構が穿刺駆動ガイドと穿刺ガイドとの間に設けたパッキンにより、気密性が保たれることで働くようにした請求項３２記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３４】
内部に気圧調整機構を備えた請求項３３記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３５】
気圧調整機構が逆流防止弁の使用によって働く請求項３４記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３６】
逆流防止弁が内部気圧の上昇を抑えるようにした請求項３５記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３７】
バイオセンサーへの採血導入に必要な空気排出口に通気性フィルムを備えた請求項１８乃至３６のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３８】
通気性フィルムが疎水性材料からなる請求項３７記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項３９】
先端部を押すだけで、穿刺、採血、測定の一連の操作が自動的に行われる請求項１８乃至３８のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項４０】
穿刺駆動の引き金を引くのと連動して照明機能が作動し、採血導入部または採血導入部付近から照射された光が被検体の穿刺部分を照らす請求項１８記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項４１】
測定装置の機能を有する請求項１乃至１７のいずれかに記載のバイオセンサー測定部を有する針一体型バイオセンサー。
【請求項４２】
一次電池を備えた請求項４１に記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項４３】
測定装置の機能が温度補正、ヘマトクリット値に関連した血糖値自動補正、バイオセンサー校正、暗所における表示部および穿刺部および／または穿刺部付近の手動照明または自動照明、音声ガイド、音声認識、表示向き自動切換え、無線通信、太陽光発電、補助電池、充電、充電状態表示の少なくとも一つの機能を備えた請求項４１記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項４４】
ICタグ、アンプ、ディスプレイ、バッテリー、メモリ、電気化学測定用回路、スピーカー、音声認識機能、電波時計または電波発信機能を有する超小型装置の機能を備えた請求項４３記載のバイオセンサーおよび針一体型バイオセンサー。
【請求項４５】
バイオセンサー校正機能がICタグによるロット管理によりなされる自動校正機能を搭載した請求項４３または４４記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項４６】
カートリッジ式である請求項１８記載の針一体型バイオセンサー。
【請求項４７】
使い捨てタイプである請求項４６記載の針一体型バイオセンサーカートリッジ。
【請求項４８】
キャップによる簡易包装タイプである請求項４６記載の針一体型バイオセンサーカートリッジ。
【請求項４９】
廃棄するときに再包装が可能な簡易包装タイプである請求項４６記載の針一体型バイオセンサーカートリッジ。
【請求項５０】
感染症患者およびペットへの応用が可能な請求項４６記載の針一体型バイオセンサーカートリッジ。
【請求項５１】
請求項１８記載の針一体型バイオセンサーカートリッジを複数個収納した包装体。
【請求項５２】
計測部における計測方法が、ポテンシャルステップクロノアンペロメトリー法、クーロメトリー法またはサイクリックボルタンメトリー法である請求項４１記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【請求項５３】
電波時計により刻まれた正確な時刻に基づいて、採血中の成分測定結果が記録される請求項５２に記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【請求項５４】
温度補正、ヘマトクリット値に関連した血糖値自動補正、バイオセンサー校正、暗所における表示部および穿刺部の手動照明または自動照明、音声ガイド、音声認識、表示向き自動切換え、無線通信、太陽光発電、二次電池、充電および充電状態表示の少なくとも一つの機能を備えた請求項５２記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【請求項５５】
針一体型バイオセンサーカートリッジの測定装置へのセットと連動して一定時間照明機能が作動し、測定装置から照射された光が被検体の穿刺部分を照らす請求項５２乃至５４のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【請求項５６】
ヘマトクリット値の測定がバイオセンサー内における移動速度を測定して行なわれる請求項５２乃至５５のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【請求項５７】
針一体型バイオセンサーに製造時の条件を記憶させたICタグを組み込み、それを測定装置が読み取ることで自動校正を行なう請求項５２乃至５６のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【請求項５８】
請求項５２乃至５７のいずれかに記載の測定装置の少なくとも一つの機能を備えた完全独立型針一体型バイオセンサー。
【請求項５９】
針一体型バイオセンサーカートリッジの引き金を引いた後、測定装置にセットして、測定が可能な状態となり、被検体に測定装置の先端を当て、バイオセンサーの先端を押し込むことで穿刺が開始され、採血、測定の一連の操作が自動的になされ、その結果が測定装置の表示部に表示されることを特徴とする請求項５２乃至５７のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー用測定装置による測定方法。
【請求項６０】
バイオセンサーにおいて測定が可能な状態となり、音声ガイドによる指示に従って測定が自動的に開始され、音声ガイドが測定完了および廃棄の指示を出し、その間測定結果が無線手段によりメモリ機能を備えた通信機に自動的に送信される請求項５９記載のバイオセンサー用測定装置による測定方法。
【請求項６１】
針一体型バイオセンサーの引き金を引いた後、測定が可能な状態となり、音声ガイドによる指示に従って、被検体に針一体型バイオセンサーの先端を当て、押し込むことで穿刺が開始され、採血、測定の一連の操作が自動的になされ、音声ガイドが測定完了および廃棄の指示を出し、その間測定結果が無線手段によりメモリ機能を備えた通信機に自動的に送信され、最終的に掛かり付けの医療機関または臨床機関に送られる請求項６０記載の針一体型バイオセンサー用測定装置による測定方法。
【請求項６２】
メモリ機能を備えた通信機が携帯電話、パーソナルコンピュータ、健康管理システムまたは警備・監視システムである５２乃至５７のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【請求項６３】
ユニバーサル企画に対応した５２乃至５７のいずれかに記載の針一体型バイオセンサー用測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンサー検出部に関する。さらに詳しくは、皮膚を突き刺して体液(血液等)を得るための穿刺針と、皮膚の表面に取り出された体液を採取し、分析するためのバイオセンサーとを一体化した構成を有する針一体型バイオセンサーに好適に用いられるセンサー検出部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、糖尿病患者自らが採血して血中のグルコース値である血糖値を測定する場合がある。この場合、患者は採血針を着脱するランセットと称される採血器具を用い、自身の指先や腕などに採血針を刺して採血し、採血した血液を血糖値分析計に移して血糖値を測定している。このような測定方式では、患者は血糖値分析器、ランセット、採血針および分析素子といった数点からなる測定器具の一式を携帯所持し、必要時にそれらを組み合わせて測定しなければならず、操作法も長い訓練を要し、確実な測定を患者自身で行うことができるようになるまでかなりの時間を要する。実際に、指先、前腕以外の部位（腹壁、耳たぶ等）での測定は、熟練者ですら困難である。また、近年においては、より痛みの少ない低侵襲検体供給のニーズから、検体量が１μl以下で測定可能なバイオセンサーが開発されており、このような極微量な場合にはバイオセンサーへの検体を正確に供給する作業は非常に困難になる。その結果、測定の失敗を招き、被測定者である患者は再度穿刺して、またバイオセンサーも交換し、測定をやり直さなければならないという不都合があった。
【特許文献１】特開平９−２６６８９８号公報
【特許文献２】特公平８−２０４１２号公報
【０００３】
そこで、いくつかの針一体型バイオセンサーが考え出された。まず、特許文献３に示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針の駆動部を備えたペン型（２色ボールペン様）の測定装置の内部に穿刺針とバイオセンサーがそれぞれ別の位置にセットされており、ペン様の測定装置の先端部を被検体の皮膚に当て、穿刺した後、次にバイオセンサーを先端部に露出させ、採血を行なうことで血糖測定が行なわれる。しかし、この方法では針およびバイオセンサーを測定装置にそれぞれセットするという煩わしさは解消されていない。
【特許文献３】特開２０００−２１７８０４号公報
【０００４】
また、特許文献４で示された針一体型バイオセンサーでは、穿刺針を外部の駆動に委ねるものであり、穿刺針が細長い小片状のバイオセンサーの長手方向に沿って平行に移動する一体構造をとっている。しかし、このタイプでは穿刺針がバイオセンサーから露出しているため使用に際し注意が必要であり、さらに穿刺針がバイオセンサーの試薬層を移動するため、穿刺針が被検体の皮膚を突き刺す前に、穿刺針の表面が試薬で汚染される危険性がある。
【特許文献４】再公表２００２−０５６７６９号公報
【０００５】
さらに、従来の針一体型バイオセンサーでは、試料液として必要な採血量が多く、かつ無駄なスペースへの入り込みなどの影響があった。これには、穿刺採血口と被検体の皮膚との密着性などの問題もある。また、感染や試薬の劣化などを防ぐための包装にコストが多くかかる上、使用後の廃棄には感染症などへの配慮が不十分であったり、穿刺用の駆動が測定装置側に備えられ、針一体型バイオセンサーユニットが穿刺時の駆動による衝撃に耐えられない構造であったりなど、多くの問題を残している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、操作性に優れ、外部の穿刺駆動を要することなく穿刺の機構および穿刺後の穿刺針が定位置に戻る機構を備え、試料体液の採取が無駄なく確実に行なえ、穿刺針が試薬層に汚染されず、自動的に測定が行なわれ、簡易な包装により持ち運びも容易で、使用後も衛生的である完全独立型の針一体型バイオセンサーに好適に用いられるセンサー検出部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる本発明の目的は、少くとも２個の頂部を欠く中空錐体または該中空錐体を形成し得る成形体をスペーサを用いて重ねた状態で多重配置し、多重配置された中空錐体相互間に形成される空間部分を毛細管現象による試料導入部とすると共に、少くとも一方の中空錐体面を導電体で形成せしめて電極反応部を構成させ、毛細管現象により導入された試料と接触可能としたバイオセンサー検出部によって達成される。中空錐体は中空円錐体、中空角錐体またはこれらの胴部湾曲部であることができ、スペーサとしては縁径が異なる多段縁部を有し、頂部を欠く中空錐体状支持部材が用いられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るセンサー検出部を用いた針一体型バイオセンサーは、大量生産が可能なシャープペンシル様の機能性に富む構造を応用することで安価での提供が可能で、小型で操作が容易となり、単一項目の複数測定または多項目の同時測定が行なえ、照明機能を備えることで暗所および弱視者でも操作が可能で、ペン先様の微小な形状をバイオセンサーの検出部に応用することで、採血量の少量化が図れ、外部の穿刺駆動を要することなく穿刺の機構および穿刺後の穿刺針が定位置に戻る機構を備え、試料体液の採取が無駄なく確実に行なえ、穿刺針が試薬層に汚染されず、穿刺、採血、測定の一連の操作が自動的に行なわれ、簡易な包装により持ち運びも容易で、使用後も衛生的であるカートリッジまたは無線手段や音声ガイド、測定装置の機能などを備えた完全独立型の針一体型バイオセンサーを提供することができる。
【０００９】
また、測定環境の温度や血液のヘマトクリット値などのデータを正確な血糖値算出に反映させる機能（温度補正およびヘマトクリット値補正）、ロット差を補う校正機能、暗所における表示部および穿刺部の自動照明機能を始め、糖尿病疾患による視覚障害に対応した音声ガイド機能及び音声認識機能、電波時計の内臓による測定データ管理機能、測定データなどの医療機関および／または臨床機関などへの通信機能、充電機能などを併せ持った、携帯が容易でユニバーサル企画に対応した針一体型バイオセンサー用測定装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に関わるセンサー検出部を有する針一体型バイオセンサーは、シャープペンシル様構造の小型で、低コスト且つ、機能性に富む構造を応用でき、穿刺、採血、測定の一連の操作が自動的に行なわれ、測定装置の種々の機能を備えている。このバイオセンサー検出部についてさらに詳しく述べる。
【００１１】
バイオセンサー検出部
本発明のバイオセンサー検出部は、少くとも２個の頂部を欠く中空錐体または該中空錐体を形成し得る成形体をスペーサを用いて重ねた状態で多重配置し、多重配置された中空錐体相互間に形成される空間部分を毛細管現象による試料導入部とすると共に、少くとも一方の中空錐体面を導電体で形成せしめて電極反応部を構成させ、毛細管現象により導入された試料と接触可能とした構造を有しており、導電体で形成された各電極部材は端子によって接続されて測定装置へ電気信号が伝えられる。
【００１２】
上記中空錐体を２個以上、一定の間隔を置き、これらの部材を中空錐体先端が下方を向くように配置させることで、下方にある試料液を両者の間に毛細管現象で効率的に導入できる。他方、内側に配置した中空錐体先端には試料液は毛細管現象が作用しないために、試料液の液面よりも高い位置へは移動できない。従って、試料液が浸透している２個の中空錐体の間に、試料液中の測定対象成分と反応する試薬を配置させておけば、試料液と試薬との混合により反応が開始される。このときに得られた化学的および／または生化学的な変化を電気化学的な手法により計測することで、試料液中の対象成分を測定できる。なお本明細書において「Ａおよび／またはＢ」とは、ＡおよびＢの少なくとも１つを意味する。
【００１３】
実際に上記条件で電気化学反応を測定するには、試料液が浸透しうる中空錐体の表面の少なくとも２箇所の部位が導電性材料で独立して形成されている必要がある。この場合、試料液と接触しうる各中空錐体の表面の一部または全部に導電性材料が被覆されていても、一方の中空錐体に少なくとも２箇所の部位が導電性材料で被覆されていても、または各中空錐体全体が導電性材料で形成されていてもどちらでも良い。ただし、測定対象成分に基づく化学的および／または生化学的な変化を正確に捉えるためには、試料液の単位体積あたりの電極面積が大きいことが望ましい。
【００１４】
２つ以上の中空錐体の間隔を一定に保つ方法としては、まず、２つの中空錐体の間にスペーサーを挟む方法や、中空錐体の外側を固定できるような枠にはめ込む方法などが挙げられる。さらに、試料液の状態によって内外２つの中空錐体の位置関係が変更できるような構造をとる方法もある。一般には、縁径の異なる多段縁部を有する中空錐体状支持部材が用いられる。
【００１５】
中空錐体の形状は、中空円錐体、中空角錐体またはこれらの胴部湾曲状体であって、これらを重ね合せたとき、毛細管現象により試料液の導入が可能であれば同じもの同士であっても、異なっていても良い。ただし、少量の試料体積で効率的に測定を行なうには、通常同じ形状の中空錐体を使用することが好ましい。
【００１６】
また、内側の中空錐体の底部と外側の中空錐体の底部を同じ高さにすることで、接触角をもった試料液と、水平な液面をもった試料液の両方に適した構造となる。
【００１７】
さらに、内側の中空錐体の底部の高さより、外側の中空錐体の底部を上げることで、水平な液面をもった試料液に適した構造となる。
【００１８】
さらに、検出部の形状としては、汎用のシャープペンシルやボールペン様のペン先構造のような形状をとることが好ましい。これにより、中空錐体を２つはめ込んだバイオセンサー検出部が製作できる。また、このペン先のような形状の先端の内部またはペン先全体を導電性材料とし、外側が電極の中空錐体を１つはめ込むことでもバイオセンサーの製作が可能である。この場合、中空錐体が１つで済むので、大量生産を考慮する場合、経済的である。
【００１９】
電極に使用する導電性材料としては、中空錐体の表面に被覆する場合、カーボン、銀、銀／塩化銀、白金、金、ニッケル、銅、パラジウム、チタン、イリジウム、鉛、酸化錫、白金黒などから構成することができる。また、カーボンとしては、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、カーボンナノホーン、フラーレン、デンドリマーもしくはそれらの誘導体を用いることができる。こうした電極は、スクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング法、箔貼り付け法、メッキ法などにより中空錐体面上に形成することができる。
【００２０】
この場合の中空錐体材料としては、電気絶縁性であれば金属、ガラス、セラミックスなどの無機材料、プラスチック、生分解性材料、紙などを選択することができる。プラスチックの好適な例としては、ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。さらに、立体的な構造が形成しやすく、変形やひび割れなどの形状変化を起こしにくい部材が好ましい。また、これらの部材の立体的な構造の形成は、射出形成法やプレス法により行なっても良い。
【００２１】
プラスチックとしては、硬質ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエステル、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ABS樹脂などが挙げられる。生分解性材料としては、好ましくはポリ乳酸が挙げられる。
【００２２】
一方、中空錐体そのものを電極として使用する場合の導電性材料としては、同様に上記のいずれかの金属またはこれらの金属類からなる合金や上記カーボン類を使用することができる。その場合、立体的な構造が形成し易く、変形やひび割れなどの形状変化を起こし難い部材が好ましい。また、これらの部材の立体的な構造の形成は、射出形成法やプレス法により行なっても良い。
【００２３】
本発明に係るバイオセンサー検出部では、試料導入口から送り込まれる試料液が、反応検出部となる電極系上の試薬層と接触することにより、試薬と試料とが反応する。この反応は電極における電気的な変化としてモニタされる。このような試薬層は、2枚の中空錐体の空間内に存在する電極系上に１個存在することができる。試薬層は、＋電極上および−電極上のいずれか一方または両方の表面上に存在することが好ましい。
【００２４】
本発明では、試薬層の表面に、界面活性剤、脂質などの試料液の移動を円滑にする化合物を被覆させることもできる。試薬層の表面に界面活性剤などが被覆されていれば、空気酸化による劣化をさらに抑制することができる。試料液が血液などの場合には、抗血液凝固剤としてヘパリンやプロリキシン−Ｓ、エチレンジアミン四酢酸、クエン酸の金属塩などを被覆してもよい。
【００２５】
試薬層は、酵素、抗体、リボソーム、核酸、プライマー、ペプチド核酸、核酸プローブ、微生物、オルガネラ、レセプタ、細胞組織、クラウンエーテルなどの分子識別素子、メデイエーター、挿入剤、補酵素、抗体標識物質、基質、無機塩類、界面活性剤、脂質、トレハロースなどの糖、グリセリンなどの保湿剤、システインなどの安定化剤のいずれかまたはその組み合わせを、バイオセンサーによる検査対象に応じて、適宜含有させることができる。また、試薬層は塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機塩類とキンヒドロンとの組合せを含有させてもよい。
【００２６】
試薬層にはプライマー、ＤＮＡポリメラーゼ、デオキシリボヌクレオチド三リン酸の組合せを含有させることもできる。さらに、試薬層にはプライマー、ＤＮＡポリメラーゼ、デオキシリボヌクレオチド三リン酸に、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機塩類とキンヒドロンを組合せて含有させることもできる。
【００２７】
試料液が血液などの場合には、抗血液凝固剤を含有させてもよい。抗血液凝固剤としては、例えばヘパリン、プロリキシン−Ｓ、エチレンジアミン四酢酸、クエン酸の金属塩などが挙げられる。
【００２８】
酵素としては、オキシダーゼ又はデヒドロゲナーゼなどの酵素、例えば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、ピルビン酸オキナーゼ、アセテートキナーゼ、ペルオキシダーゼ、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、その他に、コレステロールエステラーゼ、無機ピロホスファターゼ、酸性ホスファターゼ、アルカリホスファターゼ、ヌクレオチド・トリホスファターゼ、ヌクレオチド・ジホスファターゼ、ヌクレオチド・モノホスファターゼ、イノシトール・ホスファターゼ、プロテイン・ホスファターゼ、アデノシン・トリホスファターゼ、グアノシン・トリホスファターゼ、アデノシン-5'-ジホスファターゼ、カゼイン・ホスファターゼ、チロシン・ホスファターゼ、セリン・ホスファターゼ、トレオニン・ホスファターゼ、マルトースホスホリラーゼ、スクロースホスホリラーゼ、プリンヌクレオチドホスホリラーゼ、アデニル・シクラーゼ、グアニレート・シクラーゼ、グルコースイソメラーゼ、ムタロターゼ、カタラーゼ、プロテアーゼ、NADHオキシダーゼ、ジアホラーゼ、オスミウム・ペルオキシダーゼ複合体、又は、DNAポリメラーゼ、RNAポリメラーゼ、DNAリガーゼ、DNアーゼなどの核酸連結酵素、制限酵素などが挙げられる。これらは１種単独でまたは複数を組み合わせて用いることができる。
【００２９】
また、試薬層は、酵素単独ではなく、メデイエーターの組合せとして含有させてもよい。このメディエーターとしてはフェリシアン化カリウム、フェロセン、ベンゾキノン、オスミウム・ペルオキシダーゼ複合体、１−メトキシ−５−メチルフェナジニウムメチルスルフォネート（１−Ｍ−ＰＭＳ）、２，６−ジクロロインドフェノール（ＤＣＩＰ）、９−ジメチルアミノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライド、メチレンブルー、インジゴトリスルホン酸、フェノサフラニン、チオニン、ニューメチレンブルー、２，６−ジクロロフェノール、インドフェノール、アズレＢ、Ｎ，Ｎ，Ｎ'、Ｎ'−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミンジヒドロクロリド、レゾルフィン、サフラニン、ソディウムアントラキノンβ−スルフォネート、インジゴカーミン等の色素、リボフラビン、Ｌ−アスコルビン酸、フラビンアデニンジヌクレオチド、フラビンモノヌクレオチド、ニコチンアデニンジヌクレオチド、ルミクロム、ユビキノン、ハイドロキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２−メチルベンゾキノン、２，５−ジヒドロキシベンゾキノン、２−ヒドロキシ−１，４−ナフトキノン、グルタチオン、パーオキシダーゼ、チトクロムＣ、フェレドキシン等の生体酸化還元物質又はその誘導体、その他Ｆｅ−ＥＤＴＡ、Ｍｎ−ＥＤＴＡ、Ｚｎ−ＥＤＴＡ、メソスルフェート、２，３，５，６−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン等などから選択される。
【００３０】
上記の化合物の中では、フェリシアン化カリウム、フェロセン、ベンゾキノン、オスミウム・ペルオキシダーゼ複合体、ＤＣＩＰ、１−Ｍ−ＰＭＳ及び９−ジメチルアミノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライドが好ましい。
【００３１】
これらのメディエーターの濃度は、４０ｎＭ以上程度が好ましい。
【００３２】
バイオセンサーをDNAチップとして用いる場合には試薬層として核酸プローブを固定化することができる。この場合には電極をアレイ状に配置させることが好適である。
【００３３】
試薬層は、前記各１組の電極の近傍、あるいは電極表面の一部または全部に形成し、電極とともに反応検出部を構成することとなる。
【００３４】
このような試薬層は、デスペンサなどにより滴下して乾燥するデスペンサ法、粘度を調節したスクリーン印刷法などにより形成することができ、これらの内では、デスペンサ法が好ましい。この試薬層の電極表面または基板表面への固定化は乾燥を伴う吸着法または共有結合法により行うことができる。
【００３５】
電極からの信号を測定装置へと導くには、中空錐体の上部の電極または端子の部分を挟み込んで、接点との摩擦により信号を取り出せる、例えばクリップを使用した方法の他、半田や溶接による接合などによっても達成できる。
【００３６】
電極は、作用極と対極で形成される２極法または作用極と対極、参照極で形成される３極法、あるいはそれ以上の極数の電極法であってもよい。ここで、３極法を採用すると、測定対象物質の電気化学測定の他に、電極反応部に導入される採血の移動速度の計測ができ、これによりヘマトクリット値が測定できる場合がある。その形態の一例としては、例えば２つの中空錐体のうち１つが上下方向に３本の電極パターンを形成させておくことで、試料液が下方にある２本を通過した時刻と、３本目を通過した時刻を求め、その時間間隔と電極間距離から採血の移動速度を算出することができる。
【００３７】
また、２組以上の複数の電極系で構成されていても良い。その場合には、中空錐体に複数の電極が形成されていても、または全体の形状が中空錐体をしていれば、２枚以上の複数の部材から形成されていても、どちらでも良い。この場合、２つの中空錐体の成形物間に挟まれた空間に満たされた試料液が電極系ごとに独立して存在する場合と、１つの試料液が複数の電極系と連続的につながっている場合とがある。これらの場合、前者では各試料液がそれぞれの電極系で独立しているために、他の電極系の影響を受けないという利点がある。後者では、単一項目の測定を同時に複数回行なえるので、正確性の高い測定ができる。
【００３８】
２つの中空錐体の間隔を変えることで、即ち、内側の中空錐体の底部と外側の中空錐体の底部との位置関係を変えることで、試料液の状態にあったサンプル導入が可能となる。
【００３９】
例えば、試料液が接触角を持っている場合には、内側の中空錐体の底部の高さより外側の中空錐体の底部を下げることで、接触角に対応した試料液の導入が可能となる。この場合には、内側に配置した中空錐体の内側はすり鉢の底のような形状のため、試料液は入り込めない。一方、外側の中空錐体の底部も、被検体としっかり密着させることで、試料液は中空錐体から漏れずに済む。上記の構造は、後述する針一体型バイオセンサーに好適である。
【００４０】
さらに、バイオセンサー内への採血の効率的な導入のため、外側中空錐体の試料導入口と被検体液が置かれた平面との密着性を高める目的で、外側中空錐体先端に試料液導入ガイドを設けても良い。試料液導入ガイドの材質としては軟質材料が好適であり、軟質材料としては、ゲル、弾性材料、発泡性材料などを使用することが好ましい。以上に示した試料導入口への修飾は、使用者が穿刺位置を感覚的に把握するための穿刺採血口ガイドとしても役立ち、また滑り止めとしての効果も示すことができるので、試料液導入ガイドの使用は有用性が極めて高い。
【００４１】
また、穿刺位置を視覚的に把握するために、試料導入口および／またはその付近からの照明手段が挙げられる。照明は可視光領域の光の照射であり、好ましくは半導体レーザーまたは発光ダイオード、有機ＥＬなどの発光体であることが望ましい。発光体が半導体レーザーまたは発光ダイオードである場合、バイオセンサーの内部にそれらを組み込むことで、上下２枚の中空錐体の開口部から穿刺部位をスポットライト式に照明できる。あるいは、有機ＥＬをバイオセンサーの内壁に取り付けることでも、上記と同様のスポットライト式の照明効果が得られる。また、有機ＥＬ発光体の特性を活かし、試料導入口付近、即ちバイオセンサー底部の少なくとも一部または全部に有機ＥＬを接着または表面加工により形成させることもできる。これにより、穿刺部位を中心とした周囲への照明が可能となる。さらに、これらを併用することで、暗所における操作や弱視者によるバイオセンサーの操作を容易にすることができる。
【００４２】
以上に示した照射手段を採る場合の電力の供給源としては、測定装置またはバイオセンサー本体などに備え付けたバッテリーを用いることができる。測定装置の場合、バイオセンサーの端子または専用の配線を通してバイオセンサーへ電力を供給することができる。
【００４３】
製造時におけるロットなどの条件をバイオセンサーに記憶させておき、使用時にその情報を反映させた測定を行なうことで、より正確性の高い結果を得ることができる。この場合に最も適した手段として、ＩＣタグの使用がある。ＩＣタグは製造時におけるロットや製品番号、酵素などの試薬の情報などが記録でき、それらの情報を反映させた校正が可能となる。さらに、超小型であるので、使い捨ての小型バイオセンサーへの応用にも十分対応できる。
【００４４】
本発明の検出部を用いたバイオセンサーは、測定装置にセットして使用される形態の場合、取替えを容易にするカートリッジ式を採用することで操作性の向上を図ることができる。その場合、バイオセンサーがカートリッジとなり得る測定装置との接続部を備えればよい。
【００４５】
本発明の検出部を用いたバイオセンサーはさらに、測定装置の機能を有することで、完全独立型のセンシングシステムとなりうる。この場合、超小型装置としてICタグをはじめアンプやディスプレイ、バッテリー、メモリ、電気化学測定用回路、スピーカー、音声認識機能、電波時計、電波発信機能などをバイオセンサーに組み込むことで、測定装置が不要な針一体型バイオセンサーが実現できる。
【００４６】
針一体型バイオセンサー
バイオセンサーの２本の中空錐体の部材の中心から穿刺針が突出する構造を有することで、本発明の針一体型バイオセンサーの構築が達成される。ここで述べる針一体型バイオセンサーの特徴としては、既にバイオセンサー検出部の項で述べた特徴がそのまま活用できる。従って、針を一体化するための最良の形態について以下に説明する。
【００４７】
本発明の針一体型バイオセンサーは、例えば外部駆動により穿刺が開始される穿刺部と、外部駆動による穿刺後に針が元の位置に戻るための反力が働く反力部およびバイオセンサー部から構成することができる。この場合、穿刺に外部駆動を要するため、バイオセンサー用の測定装置などに穿刺駆動を備える必要がある。
【００４８】
一方、穿刺駆動を針一体型バイオセンサーに加えることも可能である。その場合、例えば外部からの引き金の作動により穿刺が開始される穿刺駆動部を備え、さらに穿刺部とバイオセンサー部とから針一体型バイオセンサーを構成すればよい。この構成においても、穿刺駆動部には穿刺後に針が元の位置に戻るための反力部が備わっていることが望ましい。
【００４９】
この穿刺駆動を備えた針一体型バイオセンサーにおいては、例えばバイオセンサーの先端部を押すことで内部に備えた引き金が作動し、穿刺が開始される穿刺駆動部を備えても良い。
【００５０】
穿刺駆動を備えた針一体型バイオセンサーは、具体的には穿刺針駆動部が１本の巻きバネのみにより構成されることで、穿刺機構および穿刺後の穿刺針が定位置に戻る機構の両方を備えることができる。この場合、引き金は、巻きバネを引っ張った状態でセットすることができる。そして、引き金の解除は外部からの何らかの作用が必要であるので、例えば前記に示したようにバイオセンサーの先端を押すことで引き金が解除される機構を備えてもよい。
【００５１】
本発明の針一体型バイオセンサーは、２つの中空錐体の間隔を変えることで、採血に顕著な効果が現れる。例えば、試料液が採血のように接触角を持っている場合には、内側の中空錐体の底部の高さより、外側の中空錐体の底部を下げることで、接触角に対応した試料液の導入が可能となる。この場合には、内側に配置した中空錐体の内側はすり鉢の底のような形状のため、試料液は入り込めない。そのため、穿刺針が内側に配置した中空錐体の中心を貫いて被検体の皮膚を穿刺できる構造であれば、皮膚に外側の中空錐体の底部が均一に密着するようにして穿刺することで、穿刺部分から接触角をもった血液が出血し始め、やがて外側の中空錐体の底部全体と接触し、続いて内側の中空錐体の底部にまで血液が達すると、中空錐体の間で試料液が毛細管現象によって電極内部へと導入される。このとき、内側の中空錐体の底部、即ち２つの中空錐体の中心部には血液は導入されることがなく、外側の中空錐体の底部も、皮膚としっかり密着させることで、血液は外部に漏れずに済む。すなわち、この構造は出血した血液を無駄なく効率的に導入するのに非常に適している。
【００５２】
このとき、外側の中空錐体の底部に試料液導入ガイドを設けることで、皮膚との密着性が高まり、さらに効率的な採血が可能となる。試料液導入ガイドの材質としては軟質材料が好適であり、軟質材料としてはゲル、弾性材料、発泡性材料などを使用することが好ましい。さらに、以上に示した試料導入口への修飾は、使用者が穿刺位置を感覚的に把握するための穿刺採血口ガイドとしても役立ち、また滑り止めとしての効果も示すことができるので、試料液導入ガイドの使用は有用性が極めて高い。
【００５３】
針一体型バイオセンサーに使用する穿刺針については、被検体を穿刺する必要があるため、ある程度の強度を持ち、鋭利であることが望ましい。また、穿刺時の痛みを抑えるためには、細い穿刺針が好ましい。さらに、穿刺針は使用されるまでハウジング内に衛生的に収納されている必要があることから、抗菌・抗ウィルスに効果がある光触媒機能を針の表面に付与させても良い。その場合、二酸化チタンの膜が望ましい。
【００５４】
また、穿刺針による穿刺の深さを調整する機構を針一体型バイオセンサーに備えてもよい。この場合、穿刺の深さの調整が針一体型バイオセンサー部と穿刺深さ調整部との間のねじの回転によりなされ、調整がダイヤル式で行なえる機構が挙げられる。また、穿刺深さの調整用に操作性を考慮した調整窓を備えてもよい。
【００５５】
調整ダイヤルには操作性の向上を図るため、視認性の高い表示を設けてもよい。この場合の表示としては、文字、記号、目印、目盛、凹凸などの項目が挙げられる。さらに操作性の向上を図るため、調整ダイヤルには操作性の向上を図るための滑り止めが設けられていることが望ましい。
【００５６】
本発明の針一体型バイオセンサーにおいて、穿刺後のバイオセンサー内部への採血の導入を速やかに行なわせるために、針一体型バイオセンサーの内部に吸引機構を備えても良い。この場合、例えば穿刺駆動部である巻きバネの動きがシリンダー状の穿刺駆動ガイドにより保護されていれば、穿刺駆動ガイドの内壁にパッキンなどで穿刺駆動部を接触させることで、内部の気密性が保たれる。この状態で穿刺後の針が元に戻る際のバネの復元力によって、穿刺駆動ガイド内が陰圧になり、穿刺後の採血を吸引できる。
【００５７】
上記の吸引機構は、内部に逆流防止弁などの気圧調整機構を備えてもよい。この場合、逆流防止弁は内部気圧の上昇を抑えるように機能させることが望ましい。さらに、必要以上の吸引が生じた場合、試料液の過剰な採取を防ぐために、２つの中空錐体の間に設けた空気排出口部分に、試料液は通過できない通気性フィルムを備えてもよい。この場合、通気性フィルムは疎水性材料から構成されることが望ましい。
【００５８】
このようにして形成される本発明の針一体型バイオセンサーは先端部を押すだけで、穿刺、採血、測定の一連の操作が自動的になされる機構が望ましい。これにより、血糖測定において、従来からの課題であった操作性を大きく向上させることができる。
【００５９】
さらに、上記に述べた照明機構を応用して、穿刺駆動の引き金を引くのと連動して照明機能が作動し、採血導入部または採血導入部付近から照射された光が被検体の穿刺部分を照らす機構を備えることで、暗所における操作や弱視者によるバイオセンサーの操作を容易にすることができる。
【００６０】
カートリッジ
本発明の針一体型バイオセンサーは、測定装置にセットして使用される形態の場合、取替えを容易にするカートリッジ式を採用することで操作性の向上を図ることができる。その場合、本発明の針一体型バイオセンサーがカートリッジとなり得る測定装置との接続部を備えればよい。
【００６１】
本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジは一回使用のみの使い捨てタイプにもできる。さらに、操作性および衛生面での向上を図るため、センサー先端部を簡易なキャップなどで簡易包装することもできる。また、キャップは再包装も可能であり、廃棄後の感染を防ぐのに役立つ。したがって、感染症患者やペットなどへの使用も可能である。
【００６２】
完全独立型
本発明の針一体型バイオセンサー本体が測定装置の機能を有する場合、超小型装置としてICタグを始めアンプやディスプレイ、バッテリー、メモリ、電気化学測定用回路、スピーカー、音声認識機能、電波時計、電波発信機能などをバイオセンサーに組み込むことで、測定装置が不要なシステムが実現できる。さらに、システムを使い捨てにすることで、さらなる利便性をはかることが出来る。
【００６３】
包装体
針一体型バイオセンサーカートリッジを複数個収納した包装体により、バイオセンサーの携帯性を向上できる。
【００６４】
測定装置
測定装置の機能としては、計測部においてポテンシャルステップクロノアンペロメトリー法やクーロメトリー法またはサイクリックボルタンメトリー法などの計測方法を採用できる。また、正確な時刻に基づいて、採血中の成分測定結果を記録するために電波時計を測定装置に搭載してもよい。
【００６５】
測定装置はさらに、温度補正やヘマトクリット値に関連した血糖値自動補正、バイオセンサー校正、暗所における表示部および穿刺部の手動照明または自動照明、音声ガイド、音声認識、表示向き自動切換え、無線通信、太陽光発電、二次電池、充電、充電状態表示などの機能を備えることで、正確な測定や操作性の向上が図れる。
【００６６】
また、針一体型バイオセンサーカートリッジの測定装置へのセットと連動して一定の時間、照明機能が作動し、測定装置から照射された光が被検体の穿刺部分を照らす機構を測定装置に備えることができる。
【００６７】
測定装置が、バイオセンサー内における試料液の移動速度を測定してヘマトクリット値の測定を求めても良い。これにより、例えば鮮血による血糖測定の値に前記ヘマトクリット値を反映させることで、より正確な測定が可能となる。
【００６８】
測定方法
バイオセンサーの使用時、測定が可能な状態となった状態になると、音声ガイドによる指示がなされ、その指示に従うことで測定が自動的に開始され、音声ガイドが測定完了および廃棄の指示を出し、その間測定結果が無線手段によりメモリ機能を備えた通信機に自動的に送信されるシステムを搭載してもよい。この場合、バイオセンサーは少なくとも2本の電極を備えているので、電極間に試料液が導入され、そのときの電極間の導電率の変化を捉えることで、試料液の種類や形態に関係なく、全自動での測定系が実現できる。
【００６９】
針一体型バイオセンサー場合、針一体型バイオセンサーに付属の引き金を引いた後、測定が可能な状態となり、音声ガイドによる指示に従って、被検体に針一体型バイオセンサーの先端を当て、押し込むことで穿刺が開始され、採血、測定の一連の操作が自動的になされるシステムが望ましい。さらに、音声ガイドが測定完了および廃棄の指示を出し、その間に測定結果が無線手段によりメモリ機能を備えた通信機に自動的に送信され、最終的に掛かり付けの医療機関または臨床機関に送られるのが望ましい。これにより、従来の血糖測定法と比較して、身体が不自由な使用者においても操作性の飛躍的な向上を図ることができる。
【００７０】
前記の通信手段を用いる場合、メモリ機能を備えた通信機として携帯電話やパーソナルコンピュータ、健康管理システムまたは警備・監視システムを使用できるシステムが好ましい。
【００７１】
さらに、針一体型バイオセンサーおよびそれらに使用される測定器装置は、使用者を限定しないユニバーサルな企画に対応し得るものとなっている。
【００７２】
本発明による実施態様のバイオセンサー検出部、針一体型バイオセンサー、カートリッジ及び測定装置について、それぞれ図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に制限されるものではない。
【００７３】
図１は本発明のバイオセンサー検出部８の構成の例を示している。図１aは先端部を下向きにした２つの中空円錐体、すなわち上部電極部材１と下部電極部材２からなる電極系３、および縁径が異なる多段縁部を有する中空錐体状支持部材よりなる電極ガイド７が示されている。図１bは、上部電極部材１および下部電極部材２と、電極ガイド７の３つの部材が順に重なって、バイオセンサー検出部８を形成している様子を示している。この図では、下部電極部材２が電極ガイド７の底部から突出しているのが分る。この形状であれば、バイオセンサー検知部の下方に設けた試料導入口４の真下に試料液が置かれているときに、試料液にバイオセンサーの先端、すなわち試料導入口４を接触させることで試料液を円滑に内部に取り込むことができる。さらに、試料液を円滑に導入するため、図示したバイオセンサーでは２本の中空錐体電極間の空間が、試料導入口では広く、空気排出口では狭い、所謂テーパー構造を採っている。これにより、重力に逆らって試料液が導入されるときの試料容積あたりの電極間の接触面積を上方へ移動するに従って大きくすることができ、毛細管現象を働き易くできる特徴がある。このような特徴から、以降に図示するバイオセンサー検出部では全てこのテーパーの構造を採っているが、本発明は何らこの条件に限定されるものではない。試料液の導入によって排出される空気は、２つの電極部材が重なっている上部の空気排出口６より排出され、３つの部材の隙間から放出される。ここで用いる電極部材は、全体が導電性材料でできていても、部分的であってもよい。後者の場合、電気絶縁性の材料に導電性材料が部分的に組み込まれる形態であっても、電極をなす部分の一部または全部が中空円錐体の表面で導電性材料によってコーティングされていても良い。但し、図１に示されている上部電極部材１および下部電極部材２は、全体が導電性材料で形成されている場合を示す。図１cは、図１bを真横から見たときの透視図である。ここで示されているように、前記電極ガイド７は上下２つの電極部材が個々の配置に置くための形状が取られており、さらに両者の間隔を一定に保ちながら配置させるスペーサとしての機能を併せ持つ形状をなしている。この図では、下部電極部材２が電極ガイド７の底部から突出しているのがより明確に分る。この形状では、試料液が電極ガイド７に接触することなく、バイオセンサー内に導入できる特徴を有していることが分る。
【００７４】
図２は、図１cに示したバイオセンサー検知部の透視図を用いて、試料液がバイオセンサー検出部内部へ取り込まれる様子の例を模式的に示している。図２aは、接触角を有する試料液９をバイオセンサー検知部８から導入する前の状態を示している。図２bは、試料液９がバイオセンサー検知部８の先端と接触している状態を示している。このとき、上下２つの中空円錐体は、内側の円錐体１の先端が外側の先端２に比べて少し高い位置に配置されているため、接触角を持った試料液９に対して、上下２つの円錐体の先端が同時に接触し易い形状を取っていることが分る。この状態を続けると、図２cに示すように、試料液９は２つの円錐体の間にのみ毛細管現象で導入され、内側に配置された円錐体の内側には毛細管現象が働かないために試料液が取り込まれることはない。図２dは、試料液がバイオセンサー検知部８に満遍なく取り込まれた様子を示している。この図が示すように、バイオセンサー先端の検知部８に取り込まれる試料液９は、2つの円錐体が重なる部分、すなわち電極反応部５に限られていることが分る。
【００７５】
図３は、図１cで示したバイオセンサー検知部８の2つの円錐体の先端の高さを揃えた場合の様子の例を示している。
【００７６】
図４は、図３で示したバイオセンサー検知部８の透視図を用いて、試料液９がバイオセンサー内部の電極反応部５まで取り込まれる様子の例を模式的に示している。図４aは接触角を有する試料液９をバイオセンサー検知部８から導入する前の状態を示している。図４bは、試料液９がバイオセンサー検知部８の先端と接触している状態を示している。このとき、上下２つの円錐体の先端は同じ高さにあるため、試料液９はまず内側の円錐体１の先端と接触し、次いで外側の円錐体２の先端に接触する。この状態を続けると、図４cに示すように、図２cと同様に、試料液９は２つの円錐体の間に、すなわち電極反応部５のみに毛細管現象で導入され、内側に配置された円錐体１の内側には毛細管現象は働かないために、試料液が取り込まれることはない。図４dは、試料液９がバイオセンサーの検知部８に満遍なく取り込まれた様子を示している。この図が示すように、バイオセンサー先端の検知部８に取り込まれる試料液９は、2つの円錐体が重なる部分に限られていることがわかる。
【００７７】
図５は、図１cで示したバイオセンサー検知部８の2つの円錐体の先端の高さを内側１が低く、外側２が高く設定した場合の様子の例を示している。
【００７８】
図６は、図５で示したバイオセンサー検知部８の透視図を用いて、試料液９がバイオセンサー内部の電極反応部５へ取り込まれる様子の例を模式的に示している。図６aは水平面を有する試料液９をバイオセンサー検知部８から導入する前の状態を示している。図６bは、試料液９がバイオセンサー検知部８の先端と接触している状態を示している。このとき、上下２つの円錐体の先端は高さが違うため、試料液９はまず内側の円錐体１の先端と接触し、次いで外側の円錐体２の先端に接触する。この状態を続けると、図６cに示すように、図２cおよび図４cと同様に、試料液９は２つの円錐体の間のみに毛細管現象で導入され、内側に配置された円錐体１の内側には毛細管現象は働かないために試料液９が取り込まれることはない。図６dは、試料液９がバイオセンサーの検知部８に満遍なく取り込まれた様子を示している。この図が示すように、バイオセンサー先端の検知部８に取り込まれる試料液９は、2つの円錐体が重なる部分に限られていることが分る。
【００７９】
これまでに示してきたようにバイオセンサー検知部８には、これまで図示してきた３種類の態様がある。図７は、各態様が自在に切り替えられる機構の例を示している。
【００８０】
図８は、下部の電極部材の形状を胴部湾曲状体６３に置き換えた例を示す。さらに、この場合では図1に示したバイオセンサー検出部８と同様に、内側の円錐体の先端１が外側の先端２に比べて少し高い位置に配置されている。この場合、試料液の状態に応じて、２つの中空錐体先端部の高さを変更してもよく、さらに２つの中空錐体先端部の高さが試料液の状態をみて自在に変更できるような機構を備えても良い。
【００８１】
図９は、上部中空錐体６２が２電極、下部中空錐体６２′が１電極を形成している例を示している。図９aは、上部中空錐体６２が電気絶縁性材料からなり、その表面を縦方向に２分するように導電性材料が被覆され、電極パターン６６を形成し、下部中空錐体６２については、導電性材料で電極６５を形成している状態を示している。図９bは、図１bと同様に、上部中空錐体６２および下部中空錐体６２′と、電極ガイド７の３つの部材が順に重なって、バイオセンサーの検出部８を形成している様子を示している。図９cは、図１cと同様に、上部中空錐体６２の先端の高さが下部中空錐体６２′の先端の高さに比べて高い位置に配置されている場合を示しているが、この高さの関係は必要に応じて変更が可能である。図示のとおり、上部中空錐体６２と下部中空錐体６２′の先端が試料導入口４となり、上部中空錐体６２と下部中空錐体６２′の間が電極反応部５となる。このバイオセンサーでは３電極であるため、その内の一つは参照極、つまり３電極系とされるものか、あるいは２個が作用極として、残り１個が対極（２電極系）とされてもよい。なお、３電極系の場合、作用極はバイオセンサーを用いて試料中の測定対象物質を定性的、定量的に測定する際に電圧が印加されて測定試料中の生体触媒反応による変化を電気的に検知する電極、対極は作用極との間に電流を起こさせるために設けられる電極、参照電極は作用極の電位設定の基準となる電極となる。
【００８２】
図１０は、８個の電極の組み合わせからなる単一項目同時測定用バイオセンサーの例で、上部中空錐体６２が多電極系３、下部中空錐体６２′が１電極を形成している場合を示している。図１０aは、電気絶縁性材料からなる上部中空錐体６２、電極を形成している下部中空錐体６２′およびスペーサとしても機能する電極ガイド７を示している。上部中空錐体６２については、その先端方向に対し、水平に溝が開けられており、各溝の間の表面部分には導電性材料６４が被覆され、全体が多電極系３を形成している。図１０bは、図９bと同様に、上部中空錐体６２および下部中空錐体６２′と、電極ガイド７の３つの部材が順に重なって、バイオセンサーの検出部８を形成している様子を示している。図１０cは、図９cと同様に、上部中空錐体６２の先端の高さが下部中空錐体６２′の先端の高さに比べて高い位置に配置されている場合を示しているが、この高さの関係は必要に応じて変更が可能である。また、この場合、上部中空錐体６２の溝を介した電極６４部分と下部中空錐体６２′の先端が、それぞれの試料導入口４となり、両者間がそれぞれの電極反応部５となる。この形態のバイオセンサー検出部の場合、各電極反応部５に同じ試薬を配置させておけば、例えば一つの検体から単一項目の複数測定結果を得ることができるので、再現性の高い、即ち信頼性の高い測定結果を得るのに適している。
【００８３】
図１１は、上部中空錐体のみが電極系３（３電極系）を形成している場合を示している。図１１aは、上部中空錐体６２および下部中空錐体６２′が電気絶縁性材料からなり、上部中空錐体６２については、その表面を水平に３分割するように導電性材料が被覆され、電極パターン６６、即ち３電極系３を形成している状態を示している。図１１bは、図９bと同様に、上部中空錐体６２および下部中空錐体６２′と、電極ガイド７の３つの部材が順に重なって、バイオセンサーの検出部８を形成している様子を示している。図１１cは、図９cと同様に、上部中空錐体６２の先端の高さが下部中空錐体６２′の先端の高さに比べて高い位置に配置されている場合を示しているが、この高さの関係は必要に応じて変更が可能である。図示のとおり、上部中空錐体６２と下部中空錐体６２′の先端が試料導入口４となり、上部中空錐体６２と下部中空錐体６２′の間が、電極反応部５となる。この場合、電極パターン６６が水平方向に３本配置されているので、試料液が電極反応部５に取り込まれる際の移動速度を計測することができる。即ち、試料液がバイオセンサーの下部から取り込まれ、例えば下部の２電極間を試料液が通過した時刻と、上部２電極間を試料液が通過した時刻および各電極間距離から試料液の移動速度の計測ができる。従って、この形態のバイオセンサーを血糖センサーに応用することで、ヘマトクリット値の測定が可能となる。
【００８４】
図１２は、上部中空錐体電極部材６４が２分割された場合を示している。図１２aは、上部中空錐体電極部材６４および電気絶縁性材料の下部中空錐体６２′、電極ガイド７を示す。ここで、上部中空錐体電極部材６４については、導電性材料が２分割され、２電極系３を形成している状態を示している。図１２bは、上部中空錐体電極部材６４および下部中空錐体６２′と、電極ガイド７の３つの部材が順に重なって、バイオセンサーの検出部８を形成している様子を示している。図１２cは、上部中空錐体電極部材６４の先端の高さが下部中空錐体６２′の先端の高さに比べて高い位置に配置されている場合を示しているが、この高さの関係は必要に応じて変更が可能である。図示のとおり、上部中空錐体電極部材６４と下部中空錐体６２′の先端が試料導入口４となり、上部中空錐体電極部材６４と下部中空錐体６２′の間が電極反応部５となる。
【００８５】
図１３は、８組の電極系からなる多項目同時測定用バイオセンサーの例で、図１０と同形の複数電極からなる上部中空錐体電極部材６４と、同じく複数電極からなる下部中空錐体６５が個々に２電極系３をなすように重なって、全体として多電極系３を形成している様子を示している。図１０aは３つの部材の構成図で、図１３bは組立図、図１３cは透視図を示す。図１３cでは、各電極系が独立して試料液を導入するため、各電極系の試薬の混合の影響を受けないで済み、単一項目の同時測定に限らず、多項目同時測定にも向いている。
【００８６】
図１４は、図１３に示した８組の電極系からなる多項目同時測定用バイオセンサーのスペーサの役割を果たしていた電極ガイドの形状を代えた場合の例を示す。図１４aは、上部が筒状で下部が中空錐体６２とスペーサとしての電極ガイド７、上部が筒状で下部が中空錐体の下部電極部材２からなるバイオセンサーの部材の各構成を示している。ここでは、下部電極部材２は分解図を示しており、その上部が筒状で下部が８本の独立した電極が全体として中空錐体をなすように配置されている。そして、上部筒状部分は電気絶縁性の部材の表面に電極から延びた配線６８および端子１７が形成されている。この構造は、上部電極部材６２も類似している。図１４bは上記３つの部材を重ねてバイオセンサー検出部を組み立てた場合の様子を示している。この図が示すように、上下中空錐体の上部筒状部分の表面には配線６８および端子１７が形成されている。このバイオセンサー検出部の形態であれば、シャープペンシル様構造のペン先のごとく非常に微細な形状であるので、試料体積が少なくて済み、この状態で接続可能な測定装置により、取替えが可能なカートリッジ式のバイオセンサーにもなり得る特徴を有している。図１４cは、バイオセンサーの透視図を示す。この図より、各電極系が独立しているのがわかる。
【００８７】
図１５は、多項目同時測定用バイオセンサー検出部の１２組の電極系の例を示す。図１５aは、１２個の電極が中空錐体に集まって、全体として上部中空錐体電極部材６４および下部中空錐体電極部材６５を形成し、それらが重なって電極系３をなしている様子を示している。図１５bは、１２組の電極系の手前半分を透視図で示した様子を示す。図１４cと同様に、各電極系が独立しているのがわかる。これは、中空錐体を形成し得る成形体の例である。
【００８８】
図１６は、図１５に示した多電極系３の組み立ての一例を示す。図１６aは、配線６８を含む電極支持体６７によって各電極の内側が支えられた上部中空錐体電極部材６４、配線６８を含む電極支持体６７によって各電極の外側が支えられた下部中空錐体電極部材６５および上部中空錐体電極部材６４と下部中空錐体電極部材６５が一定の間隔を置いて重なり合って形成されるバイオセンサー電極系３を示す。図１６bからcは、この形態において、上下の中空錐体電極部材の配置を変えた場合の例を示している。
【００８９】
図１７は、図１５および図１６に示したバイオセンサー検出部の上下の中空錐体電極部材の配置を変えることで、種々の形の試料液に対応できることを示す図である。図１７aは接触角を持った一滴の試料液を１２組の電極系へ導入する様子を、図１７bは接触角を持った１２滴の試料液をそれぞれ１２組の電極系へ導入する様子を、図１７cは平らな水面を持つ試料液を１２組の電極系へ導入する様子をそれぞれ示している。
【００９０】
図１８は、図１に示したバイオセンサー検知部において、下部電極部材の先端、即ち試料液導入口４の周囲に試料導入口ガイド５５を設けた場合の一例を示す。図１８aは構成図、図１８bは組み立て図、図１８cは透視図を示す。図１８に示す形態であれば、例えば穿刺針が２つの中空錐体の中心から突出して、被検体の皮膚を突き破って出血した血液を採取するタイプの針一体型バイオセンサーに応用することで、試料導入口ガイド５５が皮膚との密着性を高め、試料導入を効率的に行なうことができる。さらには、吸引機構を備えたバイオセンサーにおいても密着性が良いために効果的である。
【００９１】
図１９は、図１に示したバイオセンサー検知部を外部からの穿刺駆動を要する針一体型バイオセンサーに応用した場合の例を透視図で示している。この針一体型バイオセンサーカートリッジ１０は、バイオセンサー検知部８、測定装置固定部１１、穿刺針駆動部１２から構成されている。バイオセンサー検知部８には、上部電極部材１と下部電極部材２の間に電極ガイド７が配置され、さらに両電極には端子１７部が設けられている。バイオセンサー検知部８と穿刺針駆動部１２の境目には、中心部に穿刺針１４が移動するための貫通穴２１を設けた穿刺針駆動部基板１６が配置されている。穿刺針駆動部１２は、穿刺針固定部１３で固定された穿刺針１４と巻きバネ１５とから構成されている。穿刺針駆動部１２の上部には、外部の穿刺駆動１９を受け入れる外部駆動導入部２０があり、それには測定装置への端子１７が設けられている。この針一体型バイオセンサーの場合、外部駆動１９によって穿刺針がバイオセンサーの先端から突出した後に、もとの配置に戻る仕組みになっている。この針一体型バイオセンサーの先端に被検体の皮膚を当てて穿刺することで、血液が接触角を持ちながら皮膚の外を流れ出る。この出血が続くと、やがて電極をなす上部中空錐体１の先端に採血が接触し、その後この採血は電極反応部へと速やかに導入され、測定が開始される。
【００９２】
図２０は、図１９に示した針一体型バイオセンサーカートリッジの内、本体の先端部が下部電極部材（下部中空錐体）２を形成している例を示している。この形態をとることで、下部中空錐体２の分の部材が一つ省略できる。この場合、本体の先端部が電極材料で構成されていても、内壁部分だけが導電性材料で被服されて、それが電極を形成していても良い。
【００９３】
図２１は、中空錐体の電極部材への端子の接続例を示している。この図が示すように、本発明の電極部材への接続は、クリップのような形状を有した端子１７で行なっても良い。
【００９４】
図２２は、本発明の外部穿刺駆動を必要としない針一体型バイオセンサーカートリッジ４６の一例を示している。前記カートリッジ４６は穿刺針駆動部１２およびバイオセンサー検知部８から構成されており、その特徴としては、バイオセンサー検知部を押し込むことで、内部の引き金が外れ、穿刺、採血、測定の一連の操作が自動で完結できること、穿刺深さの調整が可能であることが挙げられる。バイオセンサー検知部を押し込むことで内部の引き金が外れる機構を採るため、カートリッジ４６は針一体型バイオセンサーインナーハウジング３５と針一体型バイオセンサーアウターハウジング３６が独立して動く構造を有している。従って、インナーハウジング３５内には針一体型バイオセンサー本体が収まっている。また、穿刺針駆動部基板１６を含めたバイオセンサー検知部８の部分は、図１９で示した針一体型バイオセンサーカートリッジのものと同等である。
【００９５】
穿刺針駆動部１２は、１本の巻きバネ１５で穿刺が完了できる構造を採っている。穿刺針駆動部１２は、巻きバネ１５を含む駆動系２６および穿刺が開始できる状態にするための引き金部、穿刺深さ調節部から構成される。さらに、巻きバネ１５を含む駆動系２６は、穿刺針支持体２４、穿刺針ガイド２５、それらの穿刺駆動ガイド３４および穿刺駆動停止部３３から構成されている。引き金部は、穿刺針支持体２４の上部の顎が、アウターハウジング３６の上部に設けた可動式フック２９に引っ掛かることで引き金がセットされる機構となっており、この場合には穿刺針支持体２４の上部に設けた摘み３０によって引き金がセットされる。この詳しい動作については後で詳細に述べる。穿刺深さ調節部は、インナーハウジング３５の上下を２分する構造で、両者をつなぐために設けたネジの回し加減により、穿刺深さが調整できる仕組みを取っている。この詳しい動作機構についても後で詳細に述べる。
【００９６】
図２３は、図２２で示した穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６のバイオセンサー検知部８について、その構成例を示している。図２３aは、図２２のカートリッジ４６のバイオセンサー検知部８を示している。図２３bは、バイオセンサー検知部８の各構成部材を斜め前方より眺めた場合を示す。ここで、下部電極部材２は電極ガイド７、上部電極部材１、検知部用スペーサ３８が下部電極部材２上で所定の位置で重なって構成できるように、円盤状の平面部分と円錐体で形成されている。図２３cは、図２３bで示したバイオセンサー検出部８の各構成部材を重ね合せたときの例を示している。図２３dは、図２３bで示したバイオセンサー検出部８の各構成部材の平面図、図２３eはバイオセンサー検出部８を組み立てたときの例の平面図を示している。この図より、上部電極部材１の中央には貫通穴２１が空いているのがわかる。この貫通穴２１は穿刺針１４の通路および試料導入口（採血口）となる。
【００９７】
図２４は、図２２で示した穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６の穿刺針駆動部２６について、その構成例を示している。図２４aは、穿刺針駆動部２６の構成図を示している。穿刺針駆動部２６は、穿刺針１４とその支持体２３を収める穿刺針ガイド２４、穿刺駆動のための巻きバネ１５、穿刺針駆動部基板１６から構成されている。ここで、上部の穿刺針ガイド２４は、可動式フックに引っ掛けるための顎の部分と引き金をセットするために設けた摘みのネジ式導入部（ネジ穴）３９を有している。また、下部の穿刺針ガイド２４は、穿刺針の移動を規制する目的で設けてある。穿刺針駆動部２６は、その下に描いたバイオセンサー検出部８の上に配置される。図２４bは、穿刺針１４、穿刺針ガイド２４の組立図を示す。図２４cは、穿刺針１４、穿刺針ガイド２４、巻きバネ１５の組立図を示す。ここでは、穿刺駆動が働き、巻きバネ１５が最大限縮まり、穿刺針が下方に大きく突出している状態を示している。図２４dは、図２４cの穿刺駆動部２６の状態で、バイオセンサー検知部８と組み合わせたときの状態を示す。このように、巻きバネ１５が最大限縮まっている場合には、穿刺針１４の先端がバイオセンサー検知部８の中央から少し突出することが分る。これにより、被検体の皮膚の穿刺が可能であることが分る。
【００９８】
図２５は、図２２で示した穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６の主な構成部材を示している。ここでは、バイオセンサー検知部８および穿刺駆動部２６の他に、穿刺駆動ガイド３４、針一体型バイオセンサーインナーハウジング３５、穿刺深さ調整部２７、針一体型バイオセンサーアウターハウジング３６が主な構成部材となっていることが分る。ここで、穿刺駆動ガイド３４はバイオセンサー検知部８の上部に配置され、穿刺駆動部２６を囲い、穿刺深さ調整部２７と穿刺深さ調整用ネジ部２５でつながっている。続いて、穿刺駆動ガイド３４は針一体型バイオセンサーインナーハウジング３５内に収まる。針一体型バイオセンサーインナーハウジング３５はさらに、針一体型バイオセンサーアウターハウジング３６内に収まり、蓋３１がされることで、図２２で示したカートリッジ４６が組み立てられる。最後の工程で摘み部分３０が蓋３１を貫通して穿刺針ガイド２４にねじ込まれることで、カートリッジ４６が組み立てられる（組立工程は図２８を参照）。カートリッジ４６がバイオセンサー検知部８を押し込み、穿刺・採血するために、インナーハウジング３５はアウターハウジング３６内で上下方向に鉛直移動ができる構造を採っている。インナーハウジング３５の外側とアウターハウジング３６の内側には位置決め用のガイド３７が設けられている。また、インナーハウジング３５が移動できる間隔をアウターハウジング３６に設けた穿刺深さ調整窓４２を介して調整することで、バイオセンサー検出部８から突出する穿刺針１４の穿刺深さを調整できる仕組みになっている。具体的には、インナーハウジング３５の内部では穿刺駆動ガイド３４と穿刺深さ調整部２７との間が穿刺深さ調整用ネジ部２５で連結してあり、穿刺深さ調整部２７は、穿刺駆動ガイド３４とは異なり、アウターハウジング３６内で水平方向の回転が可能で、それにより、穿刺駆動ガイド３４と穿刺深さ調整部２７とからなる連結体の長さは、穿刺深さ調整用ネジ２５で調整できる。さらに、穿刺深さ調整用ネジに滑り止め３２および穿刺深さ調整目盛４１を設けることで、操作性の向上を図っている。穿刺深さ調整目盛４１の位置を明確にするため、アウターハウジング３６の外側上部にも穿刺深さ調整目盛４１を備えている。
【００９９】
図２６は、図２５で示した穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６におけるアウターハウジング３６の正面図（a）および背面図（b）、図２６aのA-A'断面図（c）、図２６aのB-B' 断面図（d）、インナーハウジング３５の正面図（e）、図２６eのC-C'断面図（f）を示している。図２６aでは、穿刺深さ調整の操作を容易にするための大きな穿刺深さ調整窓４２が設けられている。図２６bでは、アウターハウジング３６の背面において、カートリッジ４６を測定装置に接続するためのフック４４およびインナーハウジング３５表面に設けた端子１７が測定装置に接続するための端子窓４３が設けられている様子を示している。図２６cでは、アウターハウジング３６のA-A'断面において、測定装置接続用フック４４および端子窓４３、インナーハウジング３５の位置決め用ガイド３７の配置が示されている。図２６dでは、アウターハウジング３６のB-B'断面において、測定装置接続用フック４４およびインナーハウジング３５の位置決め用ガイド３７の配置が示されている。図２６eでは、インナーハウジング３５の正面図において、穿刺深さ調整部２７およびアウターハウジング３６との位置決め用ガイド３７の配置が示されている。図２６fでは、インナーハウジング３５のC-C'断面において、アウターハウジング３６との位置決め用ガイド３７の配置が示されている。
【０１００】
図２７は、アウターハウジング３６の蓋３１の例が示されている。図２７aは、蓋３１を斜め上から見た場合を示す。ここでは、穿刺針ガイドの引き金をセットするための可動式フック２９が２箇所に設けられているのが分る。図２７bは、蓋３１の内部を真上から見た平面図を示す。中心の穴２１は、穿刺針ガイドにつなぐ摘みをアウターハウジング３６の外側から取り付けるためのものである。図２７cは、図２７aに図示した蓋をA-A'切断面から見た場合を示す。断面図には中央に貫通穴２１と可動式フック２９が配置されている様子が分る。
【０１０１】
図２８は、本発明の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６の組み立ての順番を示す。図２９は、カートリッジ４６の正面側斜視図（a）および背面側斜視図（b）を示す。
【０１０２】
図３０は、本発明の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６の断面図により、穿刺における動作の流れを示す。図３０aは使用前の状態を示す。この図が示すように、本発明のバイオセンサーは未使用時においては穿刺針１４がカートリッジ４６の内部に収まっており、安全であることが分る。図３０bは摘み３０を引くことで巻きバネ１５が伸び始め、引き金をセットする直前に穿刺針ガイド２４の上端部が可動式フック２９に接触した状態を示す。図３０cは摘み３０を引いて、穿刺針ガイド２４の上端部が蓋３１の内側に当たったときの状態を示す。図３０dは摘み３０を引いて、穿刺針ガイド２４の顎の部分が可動式フック２９に引っ掛り、引き金がセットされたときの状態を示す。図３０eは、バイオセンサー検知部８先端を押すことで、アウターハウジング３６が下方へスライドし、穿刺開始用引き金部２８が可動式フック２９の上部を押すことで引き金が自動で引かれたときの状態を示す。この状態では、今まで伸ばされていた巻きバネ１５が縮むことで、バイオセンサー検知部８先端から穿刺針１４が突出する。図３０fは穿刺が終わり、穿刺駆動部２６が元の位置に戻った状態を示している。
【０１０３】
図３１は、本発明の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６を測定装置に接続した状態で穿刺を行なったときの断面図を示す。図３１aは、引き金をセットした状態で想定装置５１に接続したときを示す。図３１bは、引き金が解除されて、穿刺状態にあるときを示す。この場合、測定装置５１にはカートリッジ４６との電気的な接続を遮らないように端子１７部分が可動式となっており、カートリッジ４６内のインナーハウジング３５の動きに連動が可能な構造を採っている。測定装置５１の端子１７の可動部分には、動きが円滑になるよう回転子５０をスライド内４９に設けている。
【０１０４】
図３２は、本発明の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６および測定装置の例を示す。図３２aは、カートリッジ４６を測定装置５１に接続した時の測定装置の正面図を示す。測定装置５１は、操作パネル５２が設けられ、パネル５２上には表示部５３と操作ボタン５４が設けられ、その下部には操作性の向上を図るために滑り止め３２が設けられ、底部にはカートリッジ４６の接続部分として針一体型バイオセンサーカートリッジ導入部４７を設けてある。図３２bはカートリッジ４６を取り付けた測定装置５１の側面を示している。この側面には、操作パネル５２の反対側に携帯性を向上させるためのフック４４が設けられている。図３２cは、カートリッジ４６および測定装置５１の底部の針一体型バイオセンサーカートリッジ導入部４７の構造を示してある。この図より、カートリッジ４６の中心には下部電極部材２および、そのさらに中心に穿刺針１４の貫通部および試料液導入口を兼ねる貫通穴２１が設けられている。カートリッジ導入部４７にはカートリッジ４６のフック４４が入り込めるフックフォルダー４８およびカートリッジ４６からの電気信号をとるための端子１７が設けられている。さらに、カートリッジ導入部４７のフックフォルダー４８の下部には、穿刺・採血時における操作性の向上を図るため、滑り止め３２が設けられている。図３２dはカートリッジ導入部４７にカートリッジ４６が、はめ込まれた状態の底面図を示している。
【０１０５】
ここで、図３２に示す測定装置５１について説明する。この測定装置には電波時計が搭載され、正確な時刻管理に基づいて、採血中の成分測定結果を記録でき、さらに温度補正、ヘマトクリット値に関連した血糖値自動補正、バイオセンサー校正、暗所における表示部および穿刺部の手動照明または自動照明、音声ガイド、音声認識、表示向き自動切換え、無線通信、二次電池の充電、充電状態表示等の機能を備えている。
【０１０６】
上記の機能を搭載した測定装置５１に針一体型バイオセンサーカートリッジ４６を導入した時の測定例を以下に示す。予めカートリッジ４６の引き金を引いた後、測定が可能な状態となり、カートリッジ４６を測定装置５１に導入する。測定装置５１の音声ガイドによる指示に従って、被検体に該カートリッジ４６の先端を当て、押し込むことで穿刺が開始され、採血、測定の一連の操作が自動的になされる。次に、音声ガイドが測定完了および廃棄の指示を出し、その間、測定結果は測定装置の表示部に表示され、さらにブルートゥース(登録商標)等の無線手段によって、メモリ機能を備えた通信機に自動的に送信され、最終的に掛かり付けの医療機関または臨床機関に送られる。また、この場合のメモリ機能を備えた通信機は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、健康管理システムまたは警備・監視システムのいずれでも良いが、もっとも身近な携帯電話を介した通信が最適である。以上に示した測定装置５１の測定方法は、使用者を制限しないユニバーサルな企画に適合している。
【０１０７】
図３３は、図３２で示した本発明の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６および測定装置５１の暗所における測定例を示す。図３３aにはカートリッジ４６、および図３３bにはカートリッジ４６の引き金を引くことで照明のスイッチが入り、貫通穴２１からスポットライト５８が照射されている状態を示す。この場合、カートリッジ４６に半導体レーザーまたは有機ＥＬと電池が組み込まれている。この状態で測定装置５１にカートリッジ４６を取り付けることで、図３３cに示すように、暗部においても被検体６０上の穿刺部および表示部の視認性が確保され、操作性が向上されている様子が分る。ここで示してある測定装置５１の底部には、穿刺箇所の周囲も明るくできるための照明およびバックライトによる表示部の点灯機構が設けられている。
【０１０８】
図３４は、本発明の測定機能を備えた完全独立型の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサー７０の測定例を示す。図３４aは、針一体型バイオセンサー７０の使用前の状態を示している。針一体型バイオセンサー７０は、測定装置の機能を内部搭載させることで完全独立型の形態をとっている。測定装置の機能として、採血中の成分測定結果を記録でき、温度補正、ヘマトクリット値に関連した血糖値自動補正、バイオセンサー校正、暗所における穿刺部の照明、音声ガイド、音声認識、無線通信等の機能を備えている。さらに、これらの機能を行なうための電源として電池が搭載されている。ここで搭載される電池は、一次電池であり、針一体型バイオセンサー７０に使用する試薬の使用期限まで電力が維持でき、測定時における電力が補えられる。図３４bは、針一体型バイオセンサー７０の暗所における測定例を示す。この図が示すように、摘みを引いて引き金をセットすることで照明のスイッチが入る。穿刺部の照明は内部に設けた発光体による貫通穴からのスポットライトと針一体型バイオセンサー７０の底部に設けた発光体による穿刺箇所の周囲の照明によってなされる。この照明機能の作動は針一体型バイオセンサー７０の外部に設けたスイッチによりON-OFFの切り替えができる。引き金をセットすると、測定の準備が整ったことを使用者に音声で伝えることができる。この場合にも、針一体型バイオセンサー７０の外部に設けた作動スイッチによりON-OFFの切り替えができる。図３４cは、針一体型バイオセンサー７０による測定が完了した後の状態を示す。この図が示すように、針一体型バイオセンサー７０からは測定が完了したことを音声で使用者に伝え、それと同時に、得られた結果の情報はブルートゥース(登録商標)等による無線手段で携帯電話６０に送られ、最終的には掛かり付けの医療機関６１へと転送される。上記のとおり、この図で示した針一体型バイオセンサー７０の操作性は使用者を限定しないユニバーサルな企画に対応している。
【０１０９】
図３５は、本発明の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサーカートリッジ４６の包装例を示す。図３５aは包装体５７、図３５bは包装体にカートリッジ４６が収納されている状態、図３５cは簡易包装キャップ５６により包装されたカートリッジ４６、図３５dは簡易包装キャップ５６を取り外したカートリッジ４６の例を示す。ここで本包装体は形状が類似していれば、上記に示したバイオセンサー８および針一体型バイオセンサーカートリッジ４６、測定機能を備えた完全独立型の穿刺駆動付き針一体型バイオセンサー７０にも使用ができる。
【０１１０】
図３６は、図１４に示した本発明のバイオセンサー８の包装例および測定例を示す。図３６aは包装体５７、図３６bは包装体にバイオセンサー８が収納されている状態、図３６cは包装体に収納されているバイオセンサー８、図３６dは包装体に収納されているバイオセンサー８を測定装置５１に取り付けた状態の例を示す。ここで、測定装置５１は、先端の導入部７１を包装体５７に収納されているバイオセンサー８の端子に直接差し込んで使用できる。この形態であれば、持ち運びが可能なため、種々の測定への応用ができる。例えば、携帯が容易な形状であるため、現場における水質測定への応用に効果的である。また、この形態においても、測定装置５１に穿刺針および穿刺駆動を加えることで、穿刺による体液成分の単一項目同時測定または多項目同時測定が可能となる。さらに、この図に示したバイオセンサー８を１電極系に変更して使用するなどの応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明のバイオセンサーの一構成例を示す図である。
【図２】本発明のバイオセンサーにおける採血の機構の一例を示す透視図である。
【図３】本発明のバイオセンサーの他の構成例を示す図である。
【図４】本発明のバイオセンサーにおける採血の機構の別の一例を示す透視図である。
【図５】本発明のバイオセンサーの他の構成例を示す図である。
【図６】本発明のバイオセンサーの他の構成例を示す透視図である。
【図７】本発明の電極可動式バイオセンサーの一態様例を示す透視図である。
【図８】本発明のバイオセンサーの他の構成例を示す図である。
【図９】本発明の三電極系バイオセンサーの一構成例を示す図である。
【図１０】本発明の多電極系バイオセンサーの一構成例を示す図である。
【図１１】本発明の三電極系バイオセンサーの他の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の三電極系バイオセンサーのさらに他の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の多電極系バイオセンサーの他の構成例を示す図である。
【図１４】本発明の多電極系バイオセンサーのさらに他の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の多項目同時測定用多電極系バイオセンサーの構成例を示す図である。
【図１６】本発明の多電極系電極可動式バイオセンサーの一構成例を示す図である。
【図１７】本発明の多電極系電極可動式バイオセンサーにおける測定例を示す図である。
【図１８】本発明のバイオセンサーに試料（採血）導入口ガイドを設けた一例を示す図である。
【図１９】本発明の針一体型バイオセンサーの一構成例を示す透視図である。
【図２０】本発明の針一体型バイオセンサーの他の構成例を示す透視図である。
【図２１】本発明の電極部材との端子の接続の一例を示す図である。
【図２２】本発明の針一体型バイオセンサーの他の構成例を示す断面図である。
【図２３】本発明のバイオセンサーの他の構成例を示す図である。
【図２４】本発明の針一体型バイオセンサーのさらに他の構成例を示す図である。
【図２５】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジの一構成例を示す図である。
【図２６】本発明の針一体型バイオセンサーハウジングの一構成例を示す図である。
【図２７】本発明の針一体型バイオセンサーハウジング用の蓋の構成例を示す図である。
【図２８】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジの組立工程の一例を示す図である。
【図２９】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジの組立後の一構成例を示す図である。
【図３０】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジの作動機構の一例を示す図である。
【図３１】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジおよび測定装置の接続の一例を示す図である。
【図３２】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジおよび測定装置の構成および使用の一例を示す図である。
【図３３】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジおよび測定装置による照明の一例を示す図である。
【図３４】本発明の無線付き測定装置の機能を備えた針一体型バイオセンサーの一態様例を示す図である。
【図３５】本発明の針一体型バイオセンサーカートリッジの包装の一態様例を示す図である。
【図３６】本発明のバイオセンサーの包装例および測定例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１      上部電極部材（上部中空錐体）
２      下部電極部材（下部中空錐体）
３      電極系
４      試料（採血）導入口
５      電極反応部（試薬層）
６      空気排出口
７      電極ガイド（スペーサ）
８      バイオセンサー（検知部）
９      採血
１０    針一体型バイオセンサー
１１    測定装置固定部
１２    穿刺針駆動部
１３    穿刺針固定部
１４    穿刺針
１５    巻きバネ
１６    穿刺針駆動部基板
１７    端子
１９    外部駆動部
２０    外部駆動導入部
２１    貫通穴
２２    穿刺針移動部
２３    穿刺針支持体
２４    穿刺針ガイド
２５    穿刺深さ調整用ネジ部
２６    穿刺針駆動部
２７    穿刺深さ調整部
２８    穿刺開始用引き金部
２９    可動式フック
３０    摘み
３１    蓋
３２    滑り止め
３３    穿刺駆動停止部
３４    穿刺駆動ガイド
３５    針一体型バイオセンサーインナーハウジング
３６    針一体型バイオセンサーアウターハウジング
３７    位置決め用ガイド
３８    検知部用スペーサ
３９    ねじ穴
４０    アウターハウジング基板
４１    穿刺深さ調整目盛
４２    穿刺深さ調整窓
４３    端子窓
４４    フック
４５    ねじ
４６    針一体型バイオセンサーカートリッジ
４７    針一体型バイオセンサーカートリッジ導入部（針一体型バイオセンサーカートリッジフォルダー）
４８    フックフォルダー
４９    スライド
５０    回転子
５１    測定装置
５２    操作パネル
５３    表示部
５４    操作ボタン
５５    試料（採血）導入口ガイド
５６    簡易包キャップ
５７    包装体
５８    スポットライト
５９    照明
６０    被検体（指先）
６０    携帯電話
６１    病院
６２    上部中空錐体
６２'   下部中空錐体
６３    胴部湾曲状中空錐体
６４    上部中空錐体電極部材
６５    下部中空錐体電極部材
６６    上部中空錐体電極パターン
６７    電極支持体
６８    配線
６９    回転子ストッパー
７０    完全独立型針一体型バイオセンサー
７１    バイオセンサー導入部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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