JP2009171988A - バイオセンサチップ - Google Patents

Abstract

【課題】 測定に必要な試料の採取量を少量にして使用者の負担を軽減するとともに、容易に穿刺口の試料を採取して測定することができるバイオセンサチップを提供する。
【解決手段】 先端１１ａに試料Ｂを採取する試料採取口１２ａを有するチップ本体１１と、先端２０ａに穿刺用器具２１が設けられ前記チップ本体１１に沿って該チップ本体１１の先端に向かってスライド可能なスライダ２０を有している。すなわち、先端２０ａに穿刺用器具２１を有するスライダ２０が、バイオセンサチップ１０のチップ本体１１に沿って試料採取口１２ａが設けられている先端に向かってスライドするので、容易に対象者を穿刺することができるとともに、穿刺口から流出した血液Ｂ等の試料を試料採取口１２ａから確実に採取することができる。また、穿刺前及び穿刺後の状態では、穿刺用器具２１はチップ本体１１から突出していないので、取扱い時に誤って使用者等を傷付けることを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、化学物質の測定や分析を行うバイオセンサチップに関するものである。

従来より、例えば血液中のグルコースの濃度を検出するバイオセンサチップが知られている（例えば特許文献１参照）。
図６は特許文献１に記載されているグルコースセンサを示す分解斜視図である。図６に示すように、バイオセンサであるグルコースセンサ１００は、対極１０１と作用極１０２を有している。対極１０１は、長さ方向に半裁された中空針状をしており、その先端部１０３は穿刺しやすいように注射針状に斜切されている。そして、半裁された切断面には、一般に接着剤層を兼ねた絶縁層１０４、１０４'、例えばエポキシ樹脂接着剤、シリコーン系接着剤あるいはガラスなどが塗布されており、この絶縁層１０４、１０４'を介して作用極１０２が取り付けられている。作用極１０２は、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）を固定化した平板状の部材であり、ＧＯＤが固定化された面を内側に向けて対極１０１に接着されている。
従って、針状対極１０１の先端部１０３を対象者に穿刺して血液を採取し、採取した血液と固定化ＧＯＤ１０５との反応を作用極１０２により検出して、グルコースの定量を行う。

また、バイオセンサチップとランセットを一体化したバイオセンサが開示されている（例えば特許文献２参照）。
図７（Ａ）は特許文献２に記載されているセンサの斜視図、図７（Ｂ）はセンサの分解斜視図である。図７に示すように、ランセット一体型のセンサ１１０は、チップ本体１１１、ランセット１１３、保護カバー１１５を有している。チップ本体１１１は、カバー１１１ａと基板１１１ｂとを開閉可能に有しており、カバー１１１ａの内面には内部空間１１２が形成されている。内部空間１１２は、ランセット１１３を移動可能に収納できる形状をしている。

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

使用時には、保護カバー１１５を外して、ランセット１１３を押して針１１４をチップ本体１１１から突出させる。この状態で被検体を穿刺した後、針１１４をチップ本体１１１内部に収納し、チップ本体１１１の前端に設けられている開口部１１２ａを穿刺口に近づけて、流出した血液を採取する。
特開平２−１２０６５５号公報 国際公開０２−０５６７６９号パンフレット

しかしながら、特許文献１に記載のグルコースセンサ１００では、針状対極１０１と作用極１０２とを貼り合わせて形成されるため、穿刺針の径がグルコースセンサ１００の幅と同程度となり大きくなる。このため、採血量が多くなるとともに穿刺時の痛みが大きくなり、使用者の負担が大きくなるという問題がある。
また、特許文献２に記載のランセット一体型センサ１１０では、穿刺口から流出した血液を開口部１１２ａから吸収する構造となっているが、構造が複雑である。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定に必要な試料の採取量を少量にして使用者の負担を軽減するとともに、容易に穿刺口の試料を採取して測定することができるバイオセンサチップを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかるバイオセンサチップの第１の特徴は、一端に試料を採取する試料採取口を有するチップ本体と、一端に穿刺用器具が設けられ前記チップ本体に沿って該チップ本体の先端に向かってスライド可能なスライダを有することにある。
本発明においては、針、ランセット針、カニューレ等を穿刺用器具と呼ぶ。

このように構成されたバイオセンサチップにおいては、一端に穿刺用器具を有するスライダが、バイオセンサチップのチップ本体に沿って試料採取口が設けられている一端に向かってスライドするので、穿刺後、試料採取口を穿刺口に位置決めすることなく、穿刺口から流出した血液等の試料を試料採取口から確実に採取することができる。このため、少量の試料で分析が可能になり、対象者の負担を軽減することができる。また、穿刺前および穿刺後の状態では、穿刺用器具はチップ本体から突出していないので、取扱い時に誤って使用者等を傷付けることを防止することができる。

また、本発明にかかるバイオセンサチップの第２の特徴は、上記本発明の第１の特徴において、前記試料採取口が、前記穿刺用器具による穿刺位置の近傍に位置していることにある。

このように構成されたバイオセンサチップにおいては、チップ本体の先端に設けられている試料採取口が、スライダの穿刺用器具によって穿刺される穿刺口の近傍に位置しているため、ほぼ同位置で穿刺と試料採取を行うことができ、穿刺用器具によって穿刺された後、試料採取口を穿刺口に位置決めすることなく、穿刺口に流出している試料を容易且つ確実に採取することができる。このため、視力の落ちた使用者でも容易に測定することができ、負担を軽減することができる。

また、本発明にかかるバイオセンサチップの第３の特徴は、上記本発明の第１または第２の特徴において、スライダとチップが嵌合することにある。

このように構成されたバイオセンサチップにおいては、スライドとチップが嵌合することにより、針を円滑にスライドさせて所定位置で穿刺することができる。

また、本発明の第４の特徴は、バイオセンサシステムにおいて、上記本発明の第１から第３のいずれかの特徴に記載のバイオセンサチップと、このバイオセンサチップの検知用電極に接続して採取された試料を分析する測定器とを有することにある。

このように構成されたバイオセンサシステムにおいては、先端に穿刺用器具を有するスライダが、バイオセンサチップのチップ本体に沿って試料採取口が設けられている先端に向かってスライドするので、容易に対象者を穿刺することができるとともに、穿刺後、試料採取口を穿刺口に位置決めすることなく、穿刺口から流出した血液等の試料を試料採取口から確実に採取することができ、対象者の負担を軽減することができる。また、穿刺前及び穿刺後の状態では、穿刺用器具はチップ本体から突出していないので、取扱い時に誤って使用者等を傷付けることを防止することができる。

本発明によれば、先端に穿刺用器具を有するスライダが、バイオセンサチップのチップ本体に沿って試料採取口が設けられている先端に向かってスライドするので、容易に対象者を穿刺することができるとともに、穿刺後、試料採取口を穿刺口に位置決めすることなく、穿刺口から流出した血液等の試料を試料採取口から確実に採取することができる。このため、少量の試料で分析が可能になり、対象者の負担を軽減することができる。また、穿刺前の状態では、穿刺用器具はチップ本体から突出していないので、取扱い時に誤って使用者等を傷付けることを防止することができる。

以下、本発明に係る第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るバイオセンサチップの第１実施形態を示す斜視図、図２（Ａ）はバイオセンサチップの平面図、図２（Ｂ）はバイオセンサチップの前面図、図３は本発明に係るバイオセンサシステムの実施形態を示す平面図、図４（Ａ）〜（Ｃ）はバイオセンサシステムを用いて血糖値を測定する動作を示す説明図である。

図１および図２に示すように、本発明の第１実施形態であるバイオセンサチップ１０は、一端１１ａに試料を採取する試料採取口１２ａを有するチップ本体１１と、一端２０ａに穿刺用器具２１が設けられチップ本体１１に沿ってチップ本体１１の一端１１ａに向かってスライド可能なスライダ２０を有している。

チップ本体１１は矩形断面の平板状部材である基板１５を有し、基板１５の上面１１ｂには例えば矩形断面を有する溝状の中空反応部１２を有している。中空反応部１２はチップ本体１１に対して必ず斜めに設けられており、中空反応部１２の先端は、チップ本体１１の穿刺用器具２１に近い隅部において先端面１１ａに露出して試料採取口１２ａが形成されている。これにより、試料採取口１２ａを穿刺用器具２１による穿刺位置の近傍に設けることができ、穿刺用器具２１による穿刺後、改めて位置決めをすることなく試料の採取を行うことができる。

上面１１ｂには、一対の検知用電極１３ａ、１３ｂが所定間隔で平行に並んでいる。チップ本体１１はカバー層１４を有しており、カバー層１４と電極１３ａ、１３ｂの間には、スペーサ層２５が存在する。スペーサ層２５を切り取って、電極に対して斜めに中空反応部１２が形成されている。なお、中空反応部１２において検知用電極１３ａ、１３ｂは露出しており、検知用電極１３の真上または近傍には、採取した試料が反応する試薬（図示省略）が設けられている。

基板１５およびカバー層１４の材質としては、絶縁性材料のフィルムが選ばれ、絶縁性材料としては、セラミックス、ガラス、紙、生分解性材料（例えば、ポリ乳酸微生物生産ポリエステル等）、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂、ＵＶ硬化樹脂等のプラスチック材料を例示することができる。機械的強度、柔軟性、及びチップの作製や加工の容易さ等から、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料が好ましい。代表的なＰＥＴ樹脂としては、メリネックスやテトロン（以上、商品名、帝人デュポンフィルム株式会社製）、ルミラー（商品名、東レ株式会社製）等が挙げられる。スペーサ層２５の材質としても、同じものが例示できる。

スライダ２０は、部分円筒形状の湾曲部２４を有しており、湾曲部２４の前端部および後端部には、各々上部材２２と下部材２３（図２（Ｂ）参照）とが設けられて断面Ｕ字形状をしている。上部材２２と下部材２３との間にはチップ本体１１が相対的に移動自在に挟まれている。スライダ２０は、脱落することなくチップ本体１１に沿って移動可能となっている。スライダ２０における湾曲部２４の内面には穿刺用器具２１が固定されており、穿刺用器具２１はスライダ２０の先端２０ａから前方（図１において左手前側）に突出している。従って、スライダ２０を前方へ移動させると、穿刺用器具２１の先端部がチップ本体１１の先端１１ａから突出することになる。

スライダ２０の材質としては、上記基板１５およびカバー層１４と同じものが例示される。

なお、片手で操作することを考慮すると、穿刺用器具２１はランセット針であることが望ましい。すなわち、駆動手段によりスライダ２０を移動するようにする。ランセット針とすることにより、すばやく穿刺が可能となり、穿刺時の痛みを和らげることができる。駆動手段としては、特に限定されないが、例えば自動モーター、バネ等が挙げられる。このとき、穿刺用器具２１を樹脂で被覆して、溝部１４に沿ってスライドし易くすることが望ましい。

次に、本発明に係るバイオセンサシステムについて説明する。図３には、上述したバイオセンサチップ１０を用いたバイオセンサシステム３０の構成が示されている。
図３に示すように、バイオセンサシステム３０は、前述したバイオセンサチップ１０と、このバイオセンサチップ１０の検知用電極１３ａ、１３ｂに接続して採取された試料の情報を得る測定器３１とを有している。なお、バイオセンサチップ１０の構成については上述したとおりであり、前述したバイオセンサチップ１０と共通する部位には同じ符号を付すこととして、その説明はここでは省略する。

測定器３１は電源３２、制御装置３３、端子挿入部３４、表示部３５を備え、これらが互いに接続されている。端子挿入部３４にはバイオセンサチップ１０のチップ本体１１の後端部１１ｃが挿入されて固定されるとともに、チップ本体１１の後端部１１ｃに露出している検知用電極１３ａ、１３ｂが電気的に接続されるようになっている。このバイオセンサシステム３０は、小型であり、例えば、検査対象者が片手で持つことが可能なハンディタイプである。

次に、図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、このバイオセンサシステム３０を用いて血糖値を測定する場合を例として、使用方法を説明する。
最初に、バイオセンサチップ１０の本体１１の後端部１１ｃを測定器３１の端子挿入部３４に挿入して固定するとともに電気的に接続する。バイオセンサシステム３０の電源３２を入れ、正常に起動しているか確認する。バイオセンサシステム３０を持ち、保護キャップ３６を被検体に押し付けて、穿刺箇所を鬱血させ、バイオセンサチップ１０の先端１１ａを対象者Ｍの血液採取箇所に接触させ（図４（Ａ）参照）、スライダ２０を移動させて穿刺用器具２１で穿刺する（図４（Ｂ）参照）。

図４（Ｃ）に示すように、チップ本体１１の先端１１ａが対象者Ｍから離れないようにして穿刺用器具２１が対象者Ｍから引き抜かれると、穿刺口に流出した血液Ｂが、血液Ｂの表面張力と中空反応部１２の毛細管現象によって採取されて、中空反応部１２に導入される。このとき、試料採取口１２ａは穿刺用器具２１によって形成された穿刺口の近傍に位置しているので、バイオセンサチップ１０を移動させることなく容易に且つ確実に血液Ｂを採取することができる。このため、視力が低下した対象者Ｍでも使用できるとともに、少量の血液で測定できるので、血液採取時における対象者の負担を軽減することができる。

所定量の血液を採取したら、対象者Ｍからバイオセンサシステム３０を離し、測定結果が表示部３５に表示されるのを待つ。中空反応部１２に導入された血液Ｂは試薬と反応し、検知用電極１３ａ、１３ｂにより計測された電流値或いは電荷値（電荷量）のデータが制御装置３３に送られる。制御装置３３内には検量線データテーブルが格納されており、測定した電流値（電荷値）を基に血糖値の計算が実行される。計算が終了すると、測定結果が表示部３５に表示され、例えば、血糖値が数値としてあらわすことができる。最後に、バイオセンサチップ１０を測定器３１から取り外すが、このときにはスライダ２０を元の位置に戻して、穿刺用器具２１がチップ本体１１の先端１１ａから突出しないようにしておく。これにより、使用者が穿刺用器具２１によって傷つくことなく、使用済みのバイオセンサチップ１０を適正に廃棄などの処理をすることができる。

なお、検査対象者の採血負担を考慮すると、中空反応部の容積は１μＬ（マイクロリットル）以下が好ましく、特に３００ｎＬ（ナノリットル）以下であることが好ましい。このような微小な中空反応部１４であると、穿刺用器具２１の直径は小さくても検査対象者の充分な血液量が採取可能である。好ましくは、直径が１０００μｍ以下である。
また、針は生分解性であることが好ましい。

以上、前述したバイオセンサチップ１０およびバイオセンサシステム３０によれば、先端２０ａに穿刺用の穿刺用器具２１を有するスライダ２０が、バイオセンサチップ１０のチップ本体１１に沿って、試料採取口１２ａが設けられている先端１１ａに向かってスライドするので、容易に対象者Ｍを穿刺することができるとともに、穿刺口と試料採取口１２ａがほぼ同位置に位置することになるため、穿刺後、試料採取口１２ａを穿刺口に位置決めすることなく、穿刺口から流出した血液Ｂ等の試料を試料採取口１２ａから確実に採取することができる。このため、少量の試料で分析が可能になり、対象者の負担を軽減することができる。また、穿刺前や穿刺後の状態では、穿刺用器具２１はチップ本体１１から突出していないので、取扱い時に誤って使用者等を傷付けることを防止することができる。

次に、本発明にかかるバイオセンサチップの第２実施形態について説明する。
図５（Ａ）は第２実施形態にかかるバイオセンサチップの平面図、図５（Ｂ）は第２実施形態にかかるバイオセンサチップの前面図である。なお、前述した第１実施形態にかかるバイオセンサチップ１０と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

前述した第１実施形態においては、穿刺用器具２１がチップ本体１１の側面１１ｄに沿って移動する場合を例示したが、図５に示すように、第２実施形態にかかるバイオセンサチップ１０Ｂは、穿刺用器具２１がチップ本体１１の上面１１ｂ（または下面）に沿って移動するものである。また、スライダ２０Ｂはチップ本体１１の上面１１ｂに沿って移動するものであり、穿刺用器具２１を固定している湾曲部２４がチップ本体１１の上面中央に位置し、左右両側に上部材２２を有するとともに、左右の側板２６を介して下部材２３が連結されている。また、試料採取口１２ａはチップ本体１１の先端面１１ａの中央部に露出して設けられることになり、中空反応部１２は、溝部１４の下に沿って真っ直ぐに設けることができる。
このように構成しても、前述した第１実施形態にかかるバイオセンサチップ１０と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、本発明のバイオセンサチップは、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、スライダ２０、２０Ｂの形状は、前述した形状に限定するものではない。脱落することなくチップ本体１１に沿って移動可能な形状であればよい。また、バイオセンサチップ１０の形状等も限定するものではない。従来より用いられている矩形状のバイオセンサチップを用いること可能である。

また、チップ本体１１の一面である側面１１ｄに、穿刺用器具２１の一部が嵌合してスライドする溝部を設けることも可能である。溝部は、例えば穿刺用器具２１の外径と略同じ大きさの部分円弧状の断面を有するものがよい。これにより、穿刺用器具２１が、チップ本体１１と嵌合し、チップ本体１１に沿って円滑にスライドすることができる。

以上のように、本発明に係るバイオセンサチップは、先端に穿刺用器具を有するスライダが、バイオセンサチップのチップ本体に沿って試料採取口が設けられている先端に向かってスライドするので、容易に対象者を穿刺することができるとともに、穿刺後、試料採取口を穿刺口に位置決めすることなく、穿刺口から流出した血液等の試料を試料採取口から確実に採取することができるという効果を有し、チップの中空反応部に収容した試薬を用いて化学物質の測定や分析を行うバイオセンサチップ等として有用である。

本発明に係るバイオセンサチップの第１実施形態を示す斜視図である。 （Ａ）はバイオセンサチップの平面図である。 （Ｂ）はバイオセンサチップの前面図である。 本発明に係るバイオセンサシステムの実施形態を示す平面図 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明にかかるバイオセンサシステムを用いて血糖値を測定する動作を示す説明図である。 （Ａ）は本発明に係るバイオセンサチップの第２実施形態を示す平面図である。 （Ｂ）は本発明に係るバイオセンサチップの第２実施形態を示す前面図である。 従来のバイオセンサチップを示す分解斜視図である。 （Ａ）は従来のバイオセンサチップを示す斜視図である。 （Ｂ）は従来のバイオセンサチップを示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ バイオセンサチップ
１１ チップ本体
１１ａ 先端
１１ｄ 側面（一面）
１２ａ 試料採取口
１３ａ、１３ｂ 検知用電極
１４ カバー層
２０ スライダ
２０ａ 先端
２１ 穿刺用器具
２５ スペーサ層
３０ バイオセンサシステム
３１ 測定器
Ｂ 血液（試料）

Claims (4)

1. 一端に試料を採取する試料採取口を有するチップ本体と、一端に穿刺用器具が設けられ前記チップ本体に沿って該チップ本体の先端に向かってスライド可能なスライダとを、有することを特徴とするバイオセンサチップ。
2. 前記試料採取口が、前記穿刺用器具による穿刺位置の近傍に位置していることを特徴とする請求項１に記載のバイオセンサチップ。
3. 前記スライダと前記チップが嵌合することを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオセンサチップ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオセンサチップと、このバイオセンサチップの検知用電極に接続して採取された試料を分析する測定器とを有することを特徴とするバイオセンサシステム。

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