JP4650314B2 - Biosensor electrode section - Google Patents
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Description
本発明は、バイオセンサー電極部に関する。さらに詳しくは、表面張力を利用して試料液の電極上への導入がなされるバイオセンサー電極部に関する。 The present invention relates to a biosensor electrode part. More specifically, the present invention relates to a biosensor electrode portion in which a sample solution is introduced onto an electrode using surface tension.
バイオセンサー電極部が、作用極以外に対極あるいは対極と参照極とが平面状基板の同一面上に配置されてなる場合、(1)直接測定サンプルを電極上に滴下するか、あるいは電極基板上に溝を有するスペーサを配置し、その上に更に空気孔を設けたカバーを配置した構造のものを用いて測定が行われていた。(1)の方法では、サンプリングから滴下迄手間と時間を要するという問題があり、一方(2)の方法では、測定サンプルが直接電極上に導かれるため手間や時間がとられないという利点がある反面、空気孔の設置を必要とするなど、バイオセンサー電極部製作において煩雑な工程を必要とするという欠点を有していた。また、電極が一つの平面に設けられていたために、正確な測定のためには、これらの電極表面上を覆う量の試料液が必要とされていた。
これに対して、さらなる試料の少量化を図るべく電極と電極が対面構造を採ったバイオセンサー電極部が提案されている。かかるバイオセンサー電極部は、2枚の平面基板の表面にそれぞれに電極が設けられ、これらの電極が対面するようにレジスト層や接着剤層などからなるスペーサーを挟んだ構造を採っている。対面電極構造を採ることで電極間距離、つまり、基板間の距離を限りなく小さくできるため、試料体積はさらに微少化することが可能となった以外に、電極を対面配置することで電極反応が極めて効率的に行えるようになった。
しかるに、上記文献2で提案されている平面電極対面構造における高効率な電極反応は、対面の特徴が活かせる作用極と対極の組み合わせで構成される2電極法に限られる点にある。従って、2電極法よりも電極の種類が多い、例えば作用極と対極、参照極の組み合わせで構成される3電極法などの場合、一方の基板に1個の電極を設け、もう一方の基板に2個の電極を設け、これらが対面するようにスペーサーを挟んで貼りあわせることになるが、このような構造は特許文献1で示した同一平面状に設けた2個の電極間の反応と同様に、効率が著しく低下してしまう欠点があった。
However, the high-efficiency electrode reaction in the planar electrode facing structure proposed in
また、これらのバイオセンサー電極部ではスペーサーとなるレジスト層や接着剤層などが印刷などによって形成されるため、そのときの溶剤の濃度や湿度、温度などのわずかな条件の違いによって、それらの厚さが変化し、結果として試料体積の変化を導き、再現性の低下を招くという問題点があった。すなわち、これらの問題を克服するための製造上における歩留まりの向上が大きな課題となっていた。 Also, in these biosensor electrode parts, a resist layer or an adhesive layer, which serves as a spacer, is formed by printing, etc., so that the thickness of those layers varies depending on slight differences in solvent concentration, humidity, temperature, etc. As a result, there was a problem that the sample volume was changed and the reproducibility was lowered. That is, the improvement of the production yield in order to overcome these problems has been a major issue.
本発明の目的は、2電極のみならずこれ以上の電極数からなるバイオセンサー電極部においても、その測定感度を低下させることなく測定試料量を必要最低限に抑えることを可能とし、さらには製造上の歩留まりをも向上せしめたものを提供することにある。 The object of the present invention is to enable the amount of measurement sample to be kept to the minimum necessary without reducing the measurement sensitivity even in the biosensor electrode portion having not only two electrodes but also more electrodes, and further manufacturing. The aim is to provide a product with improved yields.
かかる本発明は、2以上の凸曲面板部材からなるバイオセンサー電極部であって、このうち少なくとも2部材が電極を構成する導電体よりなり、凸状曲面が互いに対向するように規定された間隔をおいて配置され、これらの間で働く表面張力により試料液を電極上に導入することを特徴としたバイオセンサー電極部によって達成される。 The present invention is a biosensor electrode portion composed of two or more convex curved plate members, of which at least two members are made of a conductor constituting the electrode, and are defined such that the convex curved surfaces face each other. This is achieved by a biosensor electrode section that is arranged with a sample liquid introduced onto the electrode by surface tension acting between them.
少なくとも2以上の凸状部材を使用しているため2極法であっても従来のバイオセンサー電極部に比べてさらなる試料の少量化、具体的には検出に必要な試料体積を1μL以下に規定することを可能とし、また3極以上の電極あるいは2組以上の電極系であっても、その測定感度を低下させることなく試料の少量化を図ることができる。また、スペーサーにより電極間距離が正確に規定されるため、製造上の歩留まりも向上できるといったすぐれた効果を奏する。 Since at least two convex members are used, even in the case of the bipolar method, the amount of the sample is further reduced compared to the conventional biosensor electrode part. Specifically, the sample volume required for detection is regulated to 1 μL or less. In addition, even with three or more electrodes or two or more electrode systems, it is possible to reduce the amount of the sample without reducing the measurement sensitivity. In addition, since the distance between the electrodes is accurately defined by the spacer, the manufacturing yield can be improved.
バイオセンサー電極部は、2以上の凸状曲面板部材から構成される。このうち少なくとも2部材については電極を構成する導電体よりなり、導電体としては、例えばカーボン、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、白金黒などが用いられる。ここで、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。またこれ以外の部材については、前記した導電体であっても電気絶縁性材料、例えばアクリル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートなどのプラスチック、生分解性材料、紙などであってもよい。 The biosensor electrode part is composed of two or more convex curved plate members. Of these, at least two members are made of a conductor constituting an electrode , and examples of the conductor include carbon, silver, silver / silver chloride, platinum, gold, nickel, copper, palladium, titanium, iridium, lead, tin oxide, Platinum black or the like is used. Here, as the carbon, carbon nanotubes, carbon microcoils, carbon nanohorns, fullerenes, dendrimers, or derivatives thereof can be used. In addition, the other members may be the above-described conductors or may be electrically insulating materials, for example, plastics such as acrylic, polyimide, polystyrene, and polyethylene terephthalate, biodegradable materials, and paper.
ここで、凸状曲面板部材の凸状曲面は、曲面板状のもののほか、円筒、円柱、三日月柱、半円柱、楕円柱、扇柱または少なくとも1つ以上の曲面を有する角柱の側面凸状部であってもよい。柱状物が用いられる場合には、好ましくは試料導入を容易にする観点から柱状体の一端が球状のものが用いられる。 Here, the convex curved surface of the convex curved plate member is not only a curved plate plate, but also a cylindrical, cylindrical, crescent column, semi-column, elliptical column, fan column, or side column convex shape of at least one curved column. Part . When a columnar object is used, a columnar body having a spherical end is preferably used from the viewpoint of facilitating sample introduction.
2以上の凸状曲面板部材は、各凸状曲面板部材の凸状曲面が、対向するように規定された間隔をおいて配置される。かかる配置により、両者の間で働く表面張力によって測定試料液をバイオセンサー電極部に導入することができることとなる。ここで、3枚以上の平面板状部材を、一定間隔をあけて配置させて3電極以上を含む電極系の構築も考えられる。しかるに、板状部材同士の組み合わせの場合、表面張力による試料液の導入を円滑にするには板の幅を狭くして、電極間距離を限りなく小さくする必要があり、また板両端部については隣接する板との間に強い表面張力が働く一方で、板の中心部では2枚の板を用いた場合とは異なり、両端ほど表面張力は強くは働かないために、試料導入の円滑さがやや損なわれてしまう傾向がある。一方、本発明においては凸状部材を使用しているため、このような表面張力の低下を回避できるといったすぐれた効果を奏する。 2 or more convex curved plate member is a convex curved surface of each convex curved plate member is arranged at a prescribed interval so as to face. With this arrangement, the measurement sample solution can be introduced into the biosensor electrode part by the surface tension acting between the two. Here, it is also conceivable to construct an electrode system including three or more electrodes by arranging three or more planar plate-like members at regular intervals. However, in the case of a combination of plate-like members, it is necessary to narrow the width of the plate and make the distance between the electrodes as small as possible in order to smoothly introduce the sample liquid due to surface tension. Unlike the case where two plates are used at the center of the plate, the surface tension does not work strongly at both ends, while a strong surface tension works between adjacent plates. There is a tendency to be slightly damaged. On the other hand, since the convex member is used in the present invention, it is possible to avoid such a decrease in surface tension.
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。また、2組以上の電極系で構成されていても良い。例えば、3部材を各々対向して配置することもできるし、導電体よりなる円筒または円柱の周囲に、複数の導電体よりなる凸状曲面板部材の側面の一部が対向するように配置することもできる。このように本発明に係るバイオセンサー電極部では、2以上の凸状部材を使用しているため2極法であっても従来のバイオセンサー電極部に比べてさらなる試料の少量化、具体的には検出に必要な試料体積を1μL以下に規定することを可能とし、また3極以上の電極あるいは2組以上の電極系であっても、その測定感度を低下させることなく試料の少量化を図ることができる。 The electrode may be a two-pole method formed with a working electrode and a counter electrode or a three-pole method formed with a working electrode and a counter electrode, a reference electrode, or an electrode method with more poles. Moreover, you may be comprised by 2 or more sets of electrode systems. For example, the three members can be arranged to face each other, or arranged so that a part of the side surface of the convex curved plate member made of a plurality of conductors is opposed to the periphery of the cylinder or column made of the conductors. You can also As described above, in the biosensor electrode part according to the present invention, since two or more convex members are used, even in the case of the bipolar method, the sample amount can be further reduced compared to the conventional biosensor electrode part. Makes it possible to regulate the sample volume required for detection to 1 μL or less, and to reduce the amount of the sample without degrading the measurement sensitivity even in the case of three or more electrodes or two or more electrode systems. be able to.
このように、電極同士は相対して立体的に配置される対面構造をとるが、このような構造を形成するために、各凸状曲面部材が支持体に接合され、該支持体はスペーサーに固定される。支持体には、凸状曲面部材を1部材のみ接合する場合のほか、複数部材を接合することもでき、後者の場合には後述するバイオセンサー電極部を多数配置したバイオセンサーアレイの形成時において、そのバイオセンサー電極部の密度を高めることができるといった特徴を有する。またスペーサーにより、電極間距離が正確に規定されるため、ひいては試料体積の厳密な規定が可能となり、また製造上の歩留まりも大きく向上することができる。 In this way, the electrodes have a facing structure in which the electrodes are three-dimensionally arranged relative to each other. In order to form such a structure, each convex curved member is joined to a support, and the support is used as a spacer. Fixed. In addition to the case where only one convex curved member is joined to the support, it is also possible to join a plurality of members. In the latter case, when forming a biosensor array in which a large number of biosensor electrode portions described later are arranged. , The density of the biosensor electrode part can be increased. In addition, since the distance between the electrodes is accurately defined by the spacer, the sample volume can be precisely defined, and the manufacturing yield can be greatly improved.
支持体としては、非導電性部材と接合されるものについては特に限定されないが、導電性部材と接合されるものについては同様に導電性材料からなることが好ましい。導電性部材と導電性支持体とは、一体として形成されていても良く、支持体を固定するスペーサーとしては、アクリル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートなどのプラスチック、生分解性材料、紙など、電気絶縁性のものが用いられる。このとき、支持体は測定装置へ接続される端子を構成する。スペーサーは、試料体積を規定するためのストッパーとしても作用する。ストッパーとしては、スペーサーに代えて電極を形成する柱状体を縊れさせることによっても形成することができる。 Although it does not specifically limit about what is joined to a nonelectroconductive member as a support body, About the thing joined to a conductive member, it is preferable that it consists of a conductive material similarly. The conductive member and the conductive support may be formed integrally. As a spacer for fixing the support, plastic such as acrylic, polyimide, polystyrene, polyethylene terephthalate, biodegradable material, paper, etc. An insulating material is used. At this time, the support constitutes a terminal connected to the measuring device. The spacer also acts as a stopper for defining the sample volume. The stopper can also be formed by rolling a columnar body that forms an electrode instead of a spacer.
電極上には、試薬層(電極反応部)を形成することができる。試薬層はディップ(浸漬)法、デスペンサー法またはスクリーン印刷法により形成され、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。 A reagent layer (electrode reaction part) can be formed on the electrode. The reagent layer is formed by a dip (immersion) method, a dispenser method, or a screen printing method, and the immobilization of the reagent layer on the electrode surface or the substrate surface can be performed by an adsorption method with drying or a covalent bond method.
該電極反応部に配置する試薬としては、例えば血糖値測定用に構成する場合、酸化酵素であるグルコースオキシターゼ(GOD)およびメディエータとしてのフェリシアン化カリウムを含むものが挙げられる。試薬が血液によって溶解されると、酵素反応が開始される結果、反応層に共存させているフェリシアン化カリウムが還元され、還元型の電子伝達体であるフェロシアン化カリウムが蓄積される。その量は、基質濃度、すなわち血液中のグルコース濃度に比例する。一定時間蓄積された還元型の電子伝達体は、電気化学反応により酸化される。後述する測定装置本体内の電子回路は、このとき測定される陽極電流から、グルコース濃度(血糖値)を演算・決定し、本体表面に配置された表示部に表示する。 Examples of the reagent disposed in the electrode reaction part include those containing glucose oxidase (GOD) which is an oxidase and potassium ferricyanide as a mediator when configured for blood glucose measurement. When the reagent is dissolved by the blood, the enzyme reaction is started. As a result, potassium ferricyanide coexisting in the reaction layer is reduced and potassium ferrocyanide, which is a reduced electron carrier, is accumulated. The amount is proportional to the substrate concentration, ie the glucose concentration in the blood. The reduced electron carrier accumulated for a certain time is oxidized by an electrochemical reaction. An electronic circuit in the measurement apparatus main body, which will be described later, calculates and determines a glucose concentration (blood glucose level) from the anode current measured at this time, and displays it on a display unit arranged on the surface of the main body.
また、試料導入口または採血口の周辺および電極部あるいは試薬層(電極反応部)表面に界面活性剤、脂質を塗布することができる。または、前項で説明した試薬中にこれらの界面活性剤、脂質を含ませてもよい。界面活性剤や脂質の塗布により、試料の移動を円滑にさせることが可能となる。 In addition, a surfactant and lipid can be applied to the periphery of the sample introduction port or blood collection port and to the surface of the electrode part or reagent layer (electrode reaction part). Alternatively, these surfactants and lipids may be included in the reagent described in the previous section. By applying a surfactant or lipid, the sample can be moved smoothly.
上述したバイオセンサー電極部の態様では、試料液の移動は各板間に働く表面張力によるところが大きいが、これに加えて試料液の移動を電極間に電位差を生じさせることにより試料液の移動を円滑に進めることを可能とするエレクトロウェッティングによる送液システム(特開2005−199231号公報)を用いることもできる。エレクトロウェッティングによる送液システムは、負の電位に変化させると陽イオンの吸着が、正の電位に変化させると陰イオンの吸着が支配的になるといった原理を利用しているものである。エレクトロウェッティングを応用した送液システムは、上記した界面活性剤などの塗布を不要として円滑な試料液の送液を実現するといったすぐれた効果を奏する。 In the biosensor electrode section described above, the movement of the sample liquid is largely due to the surface tension acting between the plates, but in addition to this, the movement of the sample liquid is caused by causing a potential difference between the electrodes. It is also possible to use a liquid feeding system (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-199231) using electrowetting that enables smooth progress. The liquid feeding system by electrowetting uses the principle that adsorption of positive ions becomes dominant when the potential is changed to a negative potential, and adsorption of negative ions becomes dominant when the potential is changed to a positive potential. The liquid feeding system to which electrowetting is applied has an excellent effect of realizing smooth liquid feeding of the sample liquid without requiring the application of the above-described surfactant or the like.
以上の採血が満たされる試薬層が設けられたバイオセンサー電極部は、採血口から送り込まれる採血が電極部内の試薬層と接触することにより、採血と試薬とが反応する。この反応は、例えば電極における電気的な変化としてモニタリングされる。 In the biosensor electrode part provided with the reagent layer filled with the above blood collection, the blood collection and the reagent react when the blood collected from the blood collection port comes into contact with the reagent layer in the electrode part. This reaction is monitored, for example, as an electrical change in the electrode.
また、本発明のバイオセンサー電極部を複数個配列して、アレイ状として使用することもできる。このような態様によっても、多項目の試料液を同時に測定することができる。 In addition, a plurality of biosensor electrode portions of the present invention can be arranged and used as an array. Also according to such an embodiment, it is possible to simultaneously measure multiple items of sample solutions.
以上の構成よりなるバイオセンサー電極部は、被検体の皮膚から体液を採取するための穿刺針とともに用いることもできる。穿刺針については、被検体を穿刺する必要があるため、これに耐え得る強度を持ち、鋭利であることが望ましく、また穿刺時の痛みを抑えるために、細い穿刺針であることが好ましい。具体的には、テルモ社製で、21〜33ゲージのものが用いられる。穿刺針は被検体の皮膚を突き破ることができれば中空針であっても棒状針でも良い。 The biosensor electrode portion having the above-described configuration can also be used with a puncture needle for collecting body fluid from the skin of the subject. Since it is necessary to puncture the subject, the puncture needle is preferably sharp and strong enough to withstand this, and is preferably a thin puncture needle in order to suppress pain during puncture. Specifically, a 21-33 gauge thing by Terumo company is used. The puncture needle may be a hollow needle or a rod-like needle as long as it can penetrate the subject's skin.
穿刺針とともに用いられるバイオセンサー電極部は穿刺駆動を備えた測定装置により穿刺・採血・測定の一連の操作が成されることが望ましい。その場合、例えば穿刺駆動については針がバイオセンサーの電極部を通過して被検体の皮膚を突き破る機構と、穿刺直後、速やかに元の位置に戻る機構を備えていることが望ましい。 The biosensor electrode unit used together with the puncture needle is preferably subjected to a series of operations of puncture, blood collection, and measurement by a measurement device having a puncture drive. In this case, for example, with respect to puncture driving, it is desirable to have a mechanism in which the needle passes through the electrode part of the biosensor and breaks through the skin of the subject, and a mechanism that quickly returns to the original position immediately after puncturing.
針一体型バイオセンサー用測定装置としては、バイオセンサー電極部を使用した測定が繰り返し確実に行なえるための操作性および耐久性が確保され、かつ持ち運びが容易であるものが用いられ、穿刺器具を備えた測定装置は、下部にあるバイオセンサー電極部の試料液導入部に穿刺針が垂直に通過できるようにバイオセンサー電極部を垂直に挿入させ、バイオセンサー電極部の端子が測定装置のコネクターと接続することで測定が可能な状態となり、次に、穿刺駆動を与えるために引き金を引くことで測定の準備が完了し、あとは穿刺開始ボタンのスイッチを押すことで穿刺・採血・測定の順序で自動的に作動し、最終的に測定結果が導かれる仕組みのものが用いられる。 As a measurement device for a needle-integrated biosensor, an instrument that ensures operability and durability for repeated and reliable measurement using a biosensor electrode section and is easy to carry is used. The measuring device provided has a biosensor electrode part inserted vertically so that the puncture needle can pass vertically into the sample liquid introduction part of the biosensor electrode part at the bottom, and the terminal of the biosensor electrode part is connected to the connector of the measuring apparatus. The connection is ready for measurement, and then the preparation for measurement is completed by pulling the trigger to give the puncture drive, and then the puncture / blood sampling / measurement sequence is performed by pressing the puncture start button switch. A system that automatically operates and finally obtains the measurement result is used.
測定装置の構造上の特徴の一例を、さらに詳しく述べる。本測定装置は穿刺針駆動部と測定装置部が一体化しており、穿刺針駆動部は引き金部、穿刺開始ボタン部、バネなどの弾性体による駆動部から構成される。穿刺針は測定ごとに穿刺器具内に取り付ける。一方、測定装置部については、センサー導入部、コネクター、電気化学測定用回路、メモリ部、操作パネル、バイオセンサーの電極における電気的な値を計測する計測部および計測部における計測値を表示する表示部を基本構成としており、さらに、無線手段として電波、例えばブルートゥース(登録商標)を搭載することもできる。かかるスライド構造により、バイオセンサー電極部を確実にホールドした状態を保ったまま穿刺駆動を受けるので、測定装置全体としての強度を高めることができる。さらにバイオセンサー電極部が3本の柱状のもので構成される場合、左右対称構造を採ることも可能で、その場合、バイオセンサー電極部検出器の3本の端子が各端子の位置を確定することなく測定装置に接続できる機構を備えることができる。 An example of the structural features of the measuring device will be described in more detail. In this measurement apparatus, the puncture needle drive unit and the measurement apparatus unit are integrated, and the puncture needle drive unit includes a trigger unit, a puncture start button unit, and a drive unit using an elastic body such as a spring. The puncture needle is installed in the puncture device for each measurement. On the other hand, for the measuring device section, the sensor introduction section, the connector, the electrochemical measurement circuit, the memory section, the operation panel, the measurement section that measures the electrical values at the electrodes of the biosensor, and the display that displays the measurement values at the measurement section Further, a radio wave, for example, Bluetooth (registered trademark) can be mounted as a wireless means. With such a slide structure, the puncture drive is received while the biosensor electrode portion is securely held, so that the strength of the entire measuring apparatus can be increased. Further, when the biosensor electrode unit is composed of three columns, it is possible to adopt a bilaterally symmetric structure, in which case the three terminals of the biosensor electrode unit detector determine the position of each terminal. It is possible to provide a mechanism that can be connected to the measuring device without any problem.
測定装置の穿刺駆動は、針一体型バイオセンサー上部を鉛直方向にたたいた後、速やかに戻る機構がよく、さらに被検体の皮膚を穿刺する深度が調整可能な機構を有することが好ましい。 The puncture drive of the measuring device is preferably a mechanism that returns quickly after tapping the upper part of the needle-integrated biosensor in the vertical direction, and preferably has a mechanism that can adjust the depth at which the skin of the subject is punctured.
測定装置には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などへの通信機能、充電機能などを併せ持たせることができる。 The measuring device must have voice guidance and voice recognition functions for visual impairment caused by diabetes, measurement data management functions using the built-in radio clock, communication functions for medical data such as measurement data, and charging functions. Can do.
測定装置の計測部における電気化学的な計測方法としては、特に限定はしない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などを用いることができる。 The electrochemical measurement method in the measurement unit of the measurement apparatus is not particularly limited, and potential step chronoamperometry, coulometry, cyclic voltammetry, or the like can be used.
以上より、本発明の針一体型バイオセンサー電極部は、使用者を限定することのない、すなわち、ユニバーサルな企画に対応し得るものとなっている。 As described above, the needle-integrated biosensor electrode section of the present invention does not limit the user, that is, can handle universal projects.
本発明による実施態様のバイオセンサー電極部について、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。 The biosensor electrode portion of the embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
実施例1
図1は、本発明に係るバイオセンサー電極部の一構成例および一使用例を示す図である。a)i)は、バイオセンサー電極部9の側面図を示す。凸面を成す3枚の曲面板状の電極1がそれぞれ円柱状の支持体3と上方で部分的に接合しており、各支持体3はスペーサー2に固定されることで、凸面を成す各曲面板状の電極1が等間隔をおいて対向してバイオセンサー電極部を構成している。このスペーサー2は、試料液5の上昇を止めるストッパー4としても作用している。このようにして構成されているバイオセンサー電極部9が試料液5の上方に示されている。a)ii)は、試料液5に浸漬する前のA-A’断面図を示している。3枚の曲面板状の電極1がそれぞれ円柱状の支持体3と接合している様子が示され、3枚の曲面板状の電極1はスペーサーの存在により等間隔で配置されている。この電極間に形成された空間が、試料搬送路(電極反応部)13となる。b)は、バイオセンサー電極部9が試料液5の液面に入った直後、3枚の曲面板状の電極間に働く表面張力により、試料液5が試料搬送路13内に導入される前の様子を示している。c)i)は、試料液5がバイオセンサー電極部9の試料搬送路13内を満たした後、試料液5の液面から外れた状態を示している。ここで、試料搬送路13内に導入された試料液5は表面張力が働く3枚の曲面板状の電極1間にのみ安定して留まることができることに本発明の特徴がある。c)ii)は、バイオセンサー電極部9の平面図を示しており、各支持体3はスペーサー2に固定されている。c)iii)は、c)i)に示したB-B’断面図を示している。ここでは3枚の曲面板状の電極1間に働く表面張力により、試料液5が試料搬送路13内に安定して保持された様子を示している。c)iv)は、c)ii)に示したC-C’断面図を示している。ここでも試料液5がバイオセンサー電極部9の試料搬送路13内を満たした状態が示されている。この図では、3枚の凸面を成す曲面板状の電極1を用いたバイオセンサー電極部を一例として示しているが、これ以上の枚数の凸面を成す曲面板状の電極を用いたバイオセンサー電極部あるいは2枚の凸面を成す曲面板状の電極1に電極を構成しない1枚の凸面を成す曲面板といった組み合わせのバイオセンサー電極部とすることもできる。曲面板の少なくとも2枚が電極をなす場合、それらを支える支持体(支柱)が端子となるため、スペーサー2は絶縁体であることが望ましい。この形態であれば、3枚の凸面を成す曲面板をそれぞれ単独の電極とすることで、3電極法を用いることができ、立体的に効率よく電極反応を得ることができる。また、凸面を成す曲面板がそれぞれ複数の作用極を構成することで、多項目測定を行ってもよい。
Example 1
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example and a usage example of a biosensor electrode unit according to the present invention. a) i) shows a side view of the
比較例1
図2は、凸状曲面板部材および凹状曲面板部材からなるバイオセンサー電極部の構成例を示す図である。3枚の曲面板状の電極1の凸面がバイオセンサー電極部中心に対してそれぞれ外側を向くように配置され、それらの曲面板状の電極1の凸面部と対向するように3枚の曲面板状の電極1の凹面が中心に対してそれぞれ内側を向くように配置されている。a)i)には、各電極間距離を規定するスペーサー2に3枚の凸面を成す曲面板状の電極1と3枚の凹面を成す曲面板状の電極1のそれぞれを固定たバイオセンサー電極部9の側面図が示されている。スペーサー2は、試料液5の上昇を止めるストッパー4としても作用している。このようにして構成されているバイオセンサー電極部9が試料液5の上方に示されている。a)ii)は、試料液5に浸漬する前のバイオセンサー電極部部分のA-A’断面図を示している。ここに示されるように、3枚の凸面を成す曲面板状の電極1が規定された距離を置いて凹面を成す曲面板状の電極と各々対向して配置されバイオセンサー電極部を構成している。3組の曲面板状の電極1の各対はスペーサーの存在により等間隔で配置されている。b)は、バイオセンサー電極部9が試料液5の液面に入った直後、3組の曲面板状の電極1間に働く表面張力により、試料液5がそれぞれ3組の曲面板状の電極間に設けられた試料搬送路13内に導入される前の様子を示している。c)i)は、試料液5がバイオセンサー電極部9の試料搬送路13内を満たした後、試料液5の液面から外れた状態を示している。c)ii)は、バイオセンサー電極部9の平面図を示しており、各支持体3は、スペーサー2に固定されている。c)iii)は、c)i)に示したB-B’断面図を示している。ここでは3組の曲面板状の電極1間に働く表面張力により、試料液5が試料搬送路13内に安定して保持された様子を示している。c)iv)は、c)i)に示したC-C’断面図を示している。ここでも試料液5がバイオセンサー電極部9の試料搬送路13内を満たした状態が示されている。この構造であれば、3枚の凸面を成す曲面板状の電極1の内側には表面張力が働かないために、試料液が導入されることはない。
Comparative Example 1
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a biosensor electrode unit including a convex curved plate member and a concave curved plate member . The three curved plates are arranged so that the convex surfaces of the three curved plate-
実施例2Example 2
図3は、本発明に係るバイオセンサー電極部のさらに他の構成例およびその一使用例を示す図である。この図で示されるバイオセンサー電極部は、図1で示した3枚の凸面を成す曲面板状の電極1の替わりに2本の円柱状の電極1が規定された距離を置いて配置され、2本の円柱の側面である凸面を成す曲面間に働く表面張力を用いて試料液の電極間への導入が行われる。a)は、該バイオセンサー電極部9の側面図を示している。ここでは、下方にある太い円柱が電極1を構成し、それと接続している上方は下方よりも細い円柱状の支持体3となっており、電極信号を測定器へと送るための端子としての役割を果たしている。この場合、上方と下方の円柱の材質は同じであっても、異なる材質のいずれでもよい。また、図1と同様にこれら2本の円柱の空間的な配置、すなわち、電極間距離を厳密に規定するためのスペーサー2が設けられている。このスペーサー2には2本の円柱状の端子が配置されるための貫通穴が設けられている。b)i)は斜視図であり、バイオセンサー電極部9の下方には試料液5があり、そこで示されているA-A’の破線に沿った断面図がb)ii)に示されている。ここでは、2本の円柱状電極1同士が接触しない距離を置いて近接して配置されている様子がわかる。この電極間が試料搬送路13となる。c)はバイオセンサー電極部9が試料液5と接触した状態を示す。d)はバイオセンサー電極部9の試料導入口12から試料搬送路13まで試料液5が2本の円柱状電極1間に働く表面張力によって導入された状態を、i)では斜視図、ii)ではi)の正面縦断面図、iii)ではi)のB-B’断面図でそれぞれ示している。これらの図で分かるように、下方の2本の円柱状電極間には試料液5が導入されるが、それよりも上方の端子を成す細い円柱には表面張力が及ばないため、必要量以上の試料液が導入されずに済む。すなわち、この円柱の縊れ構造は試料液の体積を規定するためのストッパー4となっている。試料液5の更なる一定体積の規定には、最初に試料液5と接触する各円柱の下方表面を、例えば試料液5が水溶液であればそれを弾く様な疎水性にしておくと効果的である。その例としてテトラフルオロエチレンなどが材質として挙げられる。ここで、2本の円柱間で試料液の表面張力が及ぶ範囲のみに電極部分1を形成させても、円柱の表面全体が電極を構成してもどちらでもよい。そして、この場合には2電極法の他に、例えば一方の円柱に2つの電極を設けて3電極法にすることも可能である。後者の場合、一方の円柱には作用極と参照極、また一方の円柱には、他の電極に比べて広い面積を要する対極とすることで、最も効率的な電極応答を得ることができる。FIG. 3 is a diagram showing still another configuration example and one usage example of the biosensor electrode unit according to the present invention. The biosensor electrode portion shown in this figure is arranged with a prescribed distance between two
比較例2Comparative Example 2
図4は、凸状曲面板部材および凹状曲面板部材からなるバイオセンサー電極部のさらに他の構成例およびその一使用例を示す図である。3枚の凹面を成す曲面板状の電極1が、先端が球面を成す円柱状の電極1の周囲に規定された距離を置いて等間隔に配置され、バイオセンサー電極部を構成している。a)i)には、該バイオセンサー電極部9が試料液5の上方に配置している様子を側面図で示し、また、a)ii)にa)i)で示したA-A’断面図を示している。a)i)では、中央に配置した円柱1がスペーサー2と嵌合する下部分において細くなっていることが示されている。この細く縊れた部分は3枚の凹面を成す曲面板状の電極1と円柱状の電極1の表面間で働く表面張力により試料液5を一定体積採取した後、それ以上試料液を上昇させないためのストッパー4の役割を果たしている。b)は、バイオセンサー電極部9が試料液5の液面に浸漬した状態を示し、c)i)は、試料液5がバイオセンサー電極部9の試料搬送路13内を満たした後、試料液5の液面から外れた状態を示している。c)ii)にはc)i)に示した中心線縦断面図が示されている。この図に示されるように、曲面板状の電極1と円柱のストッパーまでの間にのみ試料液が満たされていることがわかる。c)iii)には、c)i)に示したB-B’断面図が示されている。3枚それぞれの曲面板状の電極1とその部分と向かい合っている円柱の表面部分のみに試料液が定量的に導入されている様子が示されている。FIG. 4 is a diagram showing still another configuration example and one example of use of the biosensor electrode unit including the convex curved plate member and the concave curved plate member. The curved plate-
実施例3
図5は、本発明に係るバイオセンサー電極部のさらに他の構成例およびその一使用例を示す図である。図3と異なり、先端が丸い3本の円柱が規定された距離を置いて等間隔に配置され、該円柱の太さはスペーサー2まで同じであり、このスペーサー2を貫通する部分から上方の端子に至る部分は下方の電極部分1よりも細いことで電極1がスペーサー2に固定されている。a)i)に示される如く、このスペーサー2が試料液のストッパー4の役割を果たす。a)ii)は、該バイオセンサー電極部9の組立図であり、上下で太さの異なる円柱1をスペーサー2に通すことによりバイオセンサー電極部が簡単かつ確実に組み立てられる。この端子3は、先端を丸めることでスペーサー2に通し易くしてある。b)は該バイオセンサー電極部9のi)斜視図およびii)A-A’断面図を示しており、b)i)の下方には試料液5が置かれている。c)はバイオセンサー電極部9が試料液5と接触した状態を示し、d)はバイオセンサー電極部9を引き上げた後、該試料液5がバイオセンサー電極部9のストッパー4を兼ねたスペーサー2まで至る試料搬送路13に達する様子を示している。このバイオセンサー電極部の場合、スペーサー2と端子3との間に試料液5が入り込む可能性があるため、試料液5の溶媒の性質、例えば水溶性の場合には少なくとも端子3とスペーサー2が接触する界面を疎水性の材料にするなどの方法をとることが好ましい。ここで、d)iii)にはd)i)で示したC-C’断面が示されている。この図が示すように、本発明のバイオセンサー電極部9では3本の円柱状電極1がスペーサー2により一定の距離を置いて隣接させることで、試料液5と3本の円柱状電極1の表面との間で働く表面張力が生じ、一定体積の試料液5を保持できるといったすぐれた効果を奏する。
Example 3
FIG. 5 is a diagram showing still another configuration example and one usage example of the biosensor electrode unit according to the present invention. Unlike FIG. 3 , three cylinders with rounded tips are arranged at equal intervals with a specified distance, and the thickness of the cylinder is the same up to the
実施例4
図6は、図5に示したバイオセンサー電極部を用いたバイオセンサーアレイの一例を示す。図5に示したバイオセンサー電極部9が等間隔に12行8列で配列され、これらが平面基板11に設けられた貫通穴に嵌合され、96個のバイオセンサー電極部を設けたバイオセンサーアレイを示している。a)では各バイオセンサー電極部9が平面基板11によって規則的に配列されている状態、b)ではその側面図が示されている。このような態様であると、多項目の試料液を同時に測定することができる。
Example 4
FIG. 6 shows an example of a biosensor array using the biosensor electrode section shown in FIG. A biosensor in which the
実施例5
図7は、本発明に係るバイオセンサー電極部のさらに他の構成例およびその一使用例を示す図である。図5で示したバイオセンサー電極部9とは、電極1を成す円柱の先端が平面である点およびスペーサー2に端子3の細く縊れた部分をはめ込むことによりバイオセンサー電極部が構成される点で異なっている。スペーサー2に端子3の細く縊れた部分をはめ込む構成は、端子3を簡易にスペーサー2にホールドすることを可能とするため、組み立てが容易であり、歩留まりの向上を図ることができるといった特徴がある。a)ii)に、組み立ての過程の詳細がa)i)のA-A'断面図で示され、組立後の斜視図をb)i)に、そのB-B'断面図をb)ii)に、C-C'断面図をb)iii)に示している。また、試料液5を導入したバイオセンサー電極部9の斜視図をd)i)に、そのD-D'断面図をd)ii)に、E-E'断面図をiii)に示す。
Example 5
FIG. 7 is a diagram showing still another configuration example and one usage example of the biosensor electrode unit according to the present invention. The
実施例6
図8は、バイオセンサーアレイの他の一例を示す。a)では、バイオセンサー電極部9が等間隔に12行8列で配列され、これらが平面基板11に設けられた貫通穴に嵌合され、96個のバイオセンサー電極部を設けたバイオセンサーアレイを示している。ここで用いられるバイオセンサー電極部9は、図7に示したバイオセンサー電極部と電極1の構造は同じであるが、b)に示す如く端子3部分が平面基板11に設けられた貫通穴に通して配置され、規定以上に奥へ入らないために先端が細くなっている形状となっている。また、端子3の平面基板11への差込を容易にするため、先端が丸みを帯びている。
Example 6
FIG. 8 shows another example of a biosensor array. In a), the
実施例7
図9は、多項目同時測定用バイオセンサー電極部の一構成例および一使用例を示す図である。一本の円柱状の電極1の側面に規定された距離を置いて図3に示したバイオセンサー電極部が等間隔に4組配置されている。a)は該バイオセンサー電極部9の側面図、b)i)は同斜視図およびii)A-A’断面図を示しており、b)i)の下方には試料液5が置かれている。c)はバイオセンサー電極部9が試料液5と接触した状態を示し、d)i)はバイオセンサー電極部9を引き上げた後、該試料液5がバイオセンサー電極部9のストッパー4まで至る試料搬送路13に達する様子を示している。d)ii)は、d)i)で示したB-B’断面図で示す。この図に示されるように試料液5が接触する面積は、各組の細い円柱状電極1よりも中心に配置された太い円柱状電極1のほうが大きいため、これを共通の対極とすることで三電極系を合わせて4組機能させることができるといった特徴がある。また、図4と同様に試料液5の体積を正確に規定するために、これらの円柱状電極1の下面は試料液との親和性に乏しい材質であることで、試料液の付着を効果的に抑えることができる。
Example 7
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example and a usage example of the biosensor electrode unit for multi-item simultaneous measurement. Three sets of biosensor electrode portions shown in FIG. 3 are arranged at equal intervals with a prescribed distance on the side surface of one
実施例8
図10は、本発明に係るバイオセンサー電極部のさらに他の構成例およびその一使用例を示す図である。図7で示したバイオセンサー電極部9とは、電極1の形状およびスペーサー2に円柱状の端子3を貫通させてバイオセンサー電極部が構成される点が異なっている。a)i)は各部材を組み立てる過程を示す図であり、ii)はスペーサー2を除いたバイオセンサー電極部の平面図、iii)は同底面図、iv)は完成したバイオセンサー電極部の平面図、v)は同底面図を示している。各部材の凸面を成す曲面部分が3つ向かい合った状態であるため、試料液5の搬送は図7と同様に行われる。b)はバイオセンサー電極部9が試料液5と接触した状態を示し、c)はバイオセンサー電極部9を引き上げた後、該試料液5がバイオセンサー電極部9のストッパー4まで至る試料搬送路13に達する様子を示している。d)は試料液を導入したスペーサー2を除いたバイオセンサー電極部の底面図を示している。
Example 8
FIG. 10 is a diagram showing still another configuration example and one usage example of the biosensor electrode unit according to the present invention. The
実施例9
図11は、図10で示したバイオセンサー電極部を穿刺針とともに用いる一例を示す図である。穿刺針は、a)に示す如くバイオセンサー電極部の支持体(端子)間の中心を垂直に移動可能となるように配置されて用いられる。図10で示したバイオセンサー電極部の形状であれば、図1〜9で示したバイオセンサー電極部とは異なり、3本の端子3が電極3よりも距離を置いて配置されているため、その空間の中央に穿刺針15を配置できる特徴がある。さらに、この形状は、端子と電極との段差部分が試料液5のストッパー4としても働く特徴がある。a)i)はバイオセンサー電極部の支持体(端子)間の中心を垂直に移動可能となるように穿刺針を配置したバイオセンサー電極部9の側面図、ii)はi)のスペーサー2を除いた平面図、iii)はi)のスペーサー2を除いた底面図である。これらの図からも明らかなように、穿刺針支持体27を備えた穿刺針15がバイオセンサー電極部9の試料搬送路13を貫通できるように配置されている。b)は、被検体の皮膚7に穿刺針15がバイオセンサー電極部内を貫通して穿刺する前の状態、c)では穿刺中の状態、d)では穿刺後、穿刺針15が試料搬送路13よりも上方へ移動し、試料液5である採血8が穿刺採血口14から電極反応部13へと搬送されている状態、そしてe)では電極反応部13に搬送された採血成分の測定が行われている状態がそれぞれ示されている。
Example 9
Figure 11 is a diagram showing an example of using both the puncture needle biosensor electrode unit shown in FIG. 10. As shown in a), the puncture needle is arranged and used so that it can move vertically between the supports (terminals) of the biosensor electrode part . If the shape of the biosensor electrode part shown in FIG. 10, unlike the biosensor electrode part shown in FIGS. 1 to 9, the three
実施例10
図12は、図11で示したバイオセンサー電極部の一使用例を、測定装置を含めて示す図である。a)には、穿刺駆動を備えたペン型の測定装置16が示されている。この測定装置16は、穿刺に必要な針15の装着部24とバイオセンサー電極部9の装着部21がともに測定装置16の下方に設けられており、その上部には穿刺開始用のボタン20、中央部には操作パネル17、上部には穿刺用の引き金19が備えられている。b)には、穿刺針15およびバイオセンサー電極部9を測定装置16へ装着した状態、c)では、穿刺のための引き金19を引いた状態、d)では、穿刺採血口14であるバイオセンサー電極部9の先端部が被検体の皮膚7上に置かれ、穿刺・採血・測定の一連の操作が成されている状態、e)では、血中成分の測定が完了し、引き金部を押し込むことで穿刺針15およびバイオセンサー電極部9がともに測定装置18からはずされた状態、f)では、使用後の測定装置18をしまうため、付属のキャップ25を取り付けている状態をそれぞれ示している。
Example 10
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of use of the biosensor electrode unit illustrated in FIG. 11 including a measurement device. In a), a pen-
実施例11
図13は、図11で示したバイオセンサー電極部の一包装例および測定装置への装着例を示す図である。a)に示されるように、パッケージ22には穿刺針15とバイオセンサー電極部9が別々の区画でそれぞれ内包され、脱着が可能なフィルム状の蓋(包装フィルム)23で密閉包装されている。その使用例としては、まずb)〜c)に示されるように包装フィルム23を剥がし、測定装置16に穿刺針15を取り付ける。次いで、d)〜f)に示されるようにバイオセンサー電極部9を取り付ける。測定が完了した後、使用後の穿刺針15とバイオセンサー電極部9はg)に示されるように元のパッケージ22に戻して、h)の如く感染予防のため蓋をしてからパッケージごと廃棄することが好ましい。このように、一回の測定で使用する穿刺針15とバイオセンサー電極部9を一セットのパッケージ22とすることで、操作性および使用後の衛生学的な安全性をともに兼ね備えることができる。例えば、このようなパッケージ22は携帯しても邪魔にならないよう、i)に示すように10個程度をひとまとめにしたスティック状にして、使用時には1つのパッケージ22ごとに切り離して使用してもよい。
Example 11
FIG. 13 is a diagram showing an example of packaging of the biosensor electrode unit shown in FIG. As shown in a), the
実施例12
図14は、エレクトロウェッティングを応用した送液システムを用いた本発明に係るバイオセンサー電極部の一例を示す図である。この図では、3本の円柱が近接して配置された状態の送液システムが示されている。各円柱には絶縁部31を挟んで規定された面積の電極を構成する導電体が設けられており、電位の操作によって、駆動用電極としての作用極28または基準電極としての対極29、非電極部30のいずれにもなりうる。下方に示す2本の円柱は電極と絶縁部31とのパターンが同じであり、上方の1本の円柱のパターンとはずれがある。このずれを利用することでエレクトロウェッティングによる送液が可能となる。
Example 12
FIG. 14 is a diagram showing an example of a biosensor electrode unit according to the present invention using a liquid feeding system to which electrowetting is applied. In this figure, a liquid feeding system in a state where three cylinders are arranged close to each other is shown. Each cylinder is provided with a conductor that constitutes an electrode having a prescribed area with the insulating
例えば、a)では一定体積の試料液5が3本の円柱の間に表面張力によって停滞している。この状態でははじめ、試料液5と接触しているいずれの導電体も電位がかけられてはいない。次に、下方の円柱のうちの、試料液が接している一方を作用極28、また上方の円柱の試料液が接している部分を対極29として、作用極28に-0.7V程度の電位を印加することで、試料液5は矢印方向(以下、電位の印加方向を示す)に従ってb)に示す位置に移動する。ここでさらにb)に示すように2箇所の導電体に電位をかけることで、今度はc)に示す位置に試料液5が移動する。試料液5が送液流路の内部へ移動したところで、d)のように新たな試料液を導入させ、電位を印加すると、e)で示すように2つの試料液5は送液流路内で混合される。例えば、ここで混合される前の2つの試料液5の一方がグルコースオキシダーゼ(GOD)水溶液、もう一方が生体試料としての採血であった場合、e)の混合試料液5中では採血中に含まれているグルコースの濃度に応じた過酸化水素が発生する。したがって、この状態で今度は作用極に+0.7Vの電位を印加すると過酸化水素の濃度に応じた電流値を得ることができるので、このシステムが採血中の血糖値測定を可能としている。また、ここでは測定電位の印加によってグルコースと過酸化水素は完全に分解される。
For example, in a), a constant volume of the
次に、f)〜h)では、同様の方法により新しい試薬液を先に導入された試薬液と混合される様子が示されている。これらの操作に用いる新たな試料液に乳酸オキシダーゼが含まれていれば、これらの試料液5が混合された後、先にグルコース濃度を測定した採血中に含まれる乳酸の濃度に応じた過酸化水素が生成されるので、グルコースと同様に乳酸濃度の測定が可能となる。このように、3本の導電性部位を備えた円柱間に試料液5を導入することで、試料液5の移動をはじめ、混合を行うことができる。さらに、例えばh)の状態からi)に示すような電位操作を行うことで、試料液の分注も行うことが可能となる。
Next, f) to h) show a state in which a new reagent solution is mixed with the previously introduced reagent solution by the same method. If lactate oxidase is contained in the new sample solution used for these operations, after these
実施例13
図15は、エレクトロウェッティングを応用した送液システムを用いた本発明に係るバイオセンサー電極部の他の例を示す図である。ここで示す3本の円柱の導電体のピッチはそれぞれ異なるため、今度は3本の円柱に配置された導電体を細かく制御することで、図14で示した方法よりも正確な送液が可能となる。この図では、3種類の試料液5が独立に一定間隔を置いて送液されている状態を示している。
Example 13
FIG. 15 is a diagram showing another example of the biosensor electrode unit according to the present invention using a liquid feeding system to which electrowetting is applied. Since the pitch of the conductors of the three cylinders shown here are different from each other, it is possible to supply liquid more accurately than the method shown in FIG. 14 by finely controlling the conductors arranged in the three cylinders. It becomes. This figure shows a state where three types of
実施例14
図16は、エレクトロウェッティングを応用した送液システムを用いた本発明に係るバイオセンサー電極部のさらに他の例を示す図である。この図に示される4本の円柱は上と下、それぞれ2本ずつが同じ導電体の間隔で配置されており、上下各2つずつの導電体を同じ極性に設定することで、より高い駆動力を得ることができる特徴がある。図14〜16のいずれのにおいても、図面中の符号3は支持体としてではなく、端子としてのみ用いられている。
Example 14
FIG. 16 is a diagram showing still another example of the biosensor electrode unit according to the present invention using a liquid feeding system to which electrowetting is applied. The four cylinders shown in this figure are arranged at the same distance between the top and bottom, respectively, and by setting the two conductors on the top and bottom to the same polarity, higher driving force can be achieved. There are features that can be obtained. In any of FIGS. 14-16, the code |
実施例15
図17は、バイオセンサーアレイのさらに他の一例を示す。円柱状支持体3に基本的に2枚の凸状曲面板状の電極1を接合させ、他の円柱状支持体3に接合された凸状曲面板の電極1と対向させて配置することにより二電極系のバイオセンサー電極部を有するバイオセンサーアレイを構成している。a)は二電極系バイオセンサー電極部9が縦横等間隔に10行10列で配列され、これらが支持体3を介して平面基板11に固定された状態を底面図で示している。b)はa)に示したA-A’断面、c)はB-B’断面をそれぞれ示す。このような態様であると、試料液は2枚の凸状曲面板部材間各々に働く表面張力によって試料搬送路へと導入され、アレイ状であるため多項目の試料液を同時に測定することができる。また、図6あるいは図8で示したバイオセンサーアレイ10に比べ1本の柱状体に複数の電極を設けることでバイオセンサー電極部9を狭い面積に集積できるといった優れた効果を奏する。
Example 15
FIG. 17 shows still another example of a biosensor array. Basically, two convex curved plate-
ここで、該円柱状支持体3に設けられた2個の電極(導電体)が両者ともに、対面する電極に対して対極として使用される場合には円柱状支持体3を導電体により構成して一本の端子としてから2個の電極に接合したものを使用することができる。反対に、これら2個の電極が異なる極性として使用する場合や、両者共に対極として使用する場合のいずれであっても、個々の電極をそれぞれの端子に配線する形態、即ち、2個の電極がそれぞれ独立していてもよい。かかる場合には、円柱状支持体3は電気絶縁性材料から構成される。かかるバイオセンサーアレイは、2枚の凸状曲面板部材が正確に対向する必要があるため、各円柱状支持体3は正確な向きで平面基板11に固定され、配置される必要がある。そのため、好ましくは平面基板11の貫通穴および/または電極の支持体3に各バイオセンサー電極部9の配向を規定する位置決めのための機構、例えば鍵と鍵穴の関係のような機構などが設けられる。本段落にて述べた内容は、以後述べるバイオセンサーアレイにおいても同様である。
Here, when the two electrodes (conductors) provided on the
実施例16
図18は、バイオセンサーアレイのさらに他の一例を示す。円柱状支持体3に基本的に2枚の凸状曲面板状の電極1を接合させ、他の2つの円柱状支持体3に接合された凸状曲面板の電極1,1と対向させて配置することにより構成されるバイオセンサー電極部を有するバイオセンサーアレイが示されている。a)はバイオセンサー電極部9がハニカム状態で配列され、これらが支持体3を介して平面基板11に固定された状態を底面図で示している。b)はa)に示したA-A’断面、c)はB-B’断面をそれぞれ示す。このような態様であると、試料液は3枚の凸状曲面板状の電極間に働く表面張力によって試料搬送路13へと導入され、各バイオセンサー電極部9は最高で三電極系での測定、または1つの対極を共通に用いることで二電極系における2組の測定が可能となり、アレイ状であるために多項目の試料液を同時に測定することができる。また、図17と同様に該円柱状体に設けられた3個の電極はその端子が共通であっても、各々が独立していてもよく、用途に合わせて適宜使い分けることができ、また各バイオセンサー電極部9の配向を規定する位置決めのための機構を支持体3と平面基板11の貫通穴に設けてもよい。
Example 16
FIG. 18 shows still another example of a biosensor array. Two convex curved plate-
実施例17
図19は、バイオセンサーアレイのさらに他の一例を示す。この図で示されるバイオセンサーアレイは、いずれも図15〜18と比べてバイオセンサー電極部の密度を高めた状態で配列したものである。いずれの図も、円柱状または楕円柱状の支持体3に基本的に2枚または4枚の凸状曲面板状の電極1を接合させ、他の4本の円柱状支持体3に接合された凸状曲面板の電極1と対向させて配置することにより構成されるバイオセンサー電極部を有するバイオセンサーアレイが示されている。a)は、異なる3本の支持体3に接合された電極1が対向するように、基本的に4枚の凸状曲面板状の電極1を接合させた楕円柱状の支持体3および基本的に2枚の凸状曲面板部材を接合させた円柱状の支持体3が、交互に配置されている状態を底面図で示している。
Example 17
FIG. 19 shows still another example of a biosensor array. All of the biosensor arrays shown in this figure are arranged in a state where the density of the biosensor electrode portion is increased as compared with FIGS. In any of the figures, two or four convex curved plate-
図19b)は、基本的に3枚の凸状曲面板状の電極1を接合させた円柱状の支持体3が、異なる3本の円柱状支持体3に接合された電極1と対向するように配置されているバイオセンサー電極部を有するバイオセンサーアレイを底面図で示している。図19c)は、円柱状の支持体3に基本的に3枚の凸状曲面板状の電極1を接合させ、他の2本の円柱状支持体3に接合された凸状曲面板状の電極1と対向させて配置することにより構成されるバイオセンサー電極部を有するバイオセンサーアレイを底面図で示している。
In FIG. 19b), basically, a
図19に示される態様は、図18と同様に試料液は3枚の凸状曲面板状の電極間に働く表面張力によって試料搬送路13へと導入され、各バイオセンサー電極部9は最高で三電極系での測定、または1つの対極を共通に用いることで二電極系における2組の測定が可能となり、アレイ状であるために多項目の試料液を同時に測定することができることはもちろん、密度を高めた状態で配列されているため、バイオセンサー電極部アレイをよりコンパクトなものにすることができる。また、図17と同様に該円柱状体に設けられた3個の電極はその端子が共通であっても、各々が独立していてもよく、用途に合わせて適宜使い分けることができ、また各バイオセンサー電極部9の配向を規定する位置決めのための機構を支持体3と平面基板11の貫通穴に設けてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 19, the sample liquid is introduced into the
実施例18
図20は、バイオセンサーアレイのさらに他の一例を示す。この図で示されるバイオセンサーアレイは、いずれも一本の長方体の各端面に凸状曲面板状の電極1を設け、他の長方体の短面に設けた凸状曲面板状の電極1と対向させて多数のバイオセンサー電極部構成させたものである。a)は、二電極系バイオセンサー電極部9が縦横等間隔に5行4列で配列され、これらが支持体を介して平面基板11に固定された状態を底面図で示している。b)はa)に示したA-A’断面図を、c)はB-B’断面図をそれぞれ示す。このような態様であると、試料液は2枚の凸状曲面板状の電極間に働く表面張力によって試料搬送路へと導入され、アレイ状であるため、多項目の試料液を同時に測定することができる。
Example 18
FIG. 20 shows still another example of a biosensor array. Each of the biosensor arrays shown in this figure is provided with a convex curved plate-
図20d)は、3本の長方体の凸状曲面板状の電極1を対向するように配置することでバイオセンサー電極部9を形成し、最高で三電極系での測定、または1つの対極を共通に用いることで二電極系における2組の測定を可能としたバイオセンサーアレイを底面図で示している。このバイオセンサー電極部9はハニカム状に配列され、これらが支持体を介して平面基板11に設けられた貫通穴に固定されている。このような態様であると、試料液は3枚の凸状曲面板状の電極間に働く表面張力によって試料搬送路へと導入され、アレイ状であるため、多項目の試料液を同時に測定することができる。
FIG. 20d) shows that the
図20e)は、4本の長方体の凸状曲面板状の電極1を対向するように配置することでバイオセンサー電極部9を形成し、これは最高で四電極系での測定、または1つの対極と1つの参照極を共通に用いることで三電極系における2組の測定、または1つの対極を共通に用いることで二電極系における3組の測定を可能としたバイオセンサーアレイを底面図で示している。各バイオセンサー電極部9は碁盤の目状に配列され、これらが支持体を介して平面基板11に設けられた貫通穴に固定されている。このような態様であると、試料液は4枚の凸状曲面板状の電極間に働く表面張力によって試料搬送路へと導入され、アレイ状であるため、多項目の試料液を同時に測定することができる。
FIG. 20e) forms a
図20f)は、6本の長方体の凸状曲面板状の電極1を対向するように配置することでバイオセンサー電極部9を形成し、これは最高で六電極系での測定、または1つの対極と1つの参照極を共通に用いることで三電極系における4組の測定、または1つの対極を共通に用いることで二電極系における5組の測定が可能としたバイオセンサーアレイを底面図で示している。各バイオセンサー電極部9は網目状に配列され、これらが支持体を介して平面基板11に設けられた貫通穴に固定されている。このような態様であると、試料液は6枚の凸状曲面板状の電極間に働く表面張力によって試料搬送路へと導入され、アレイ状であるため、多項目の試料液を同時に測定することができる。また、図20で示した各バイオセンサーアレイも、図17と同様に該円柱状体に設けられた3個の電極はその端子が共通であっても、各々が独立していてもよく、用途に合わせて適宜使い分けることができる。
FIG. 20f) forms a
実施例19
図21は、バイオセンサー電極部アレイのさらに他の一例を示す。Y字状の柱状体の端面に設けられた凸状曲面板状の電極1が、他の2本のY字状の柱状体端面に設けられた凸状曲面板状の電極1または長方体端面に設けられた凸状曲面板状の電極1と対向するように配置されることでバイオセンサー電極部9を形成している。a)は凸状曲面板状の電極1が端面に設けられたY字状の柱状体を側面図で示したものである。凸面を成す3枚の曲面状の電極1がそれぞれY字状の柱状体の端面と接合している。b)はa)のA-A’断面図、は同B-B’断面図をそれぞれ示している。
Example 19
FIG. 21 shows still another example of the biosensor electrode array. The convex curved plate-
d)はa)で示したY字状の柱状体の端面に設けられた凸状曲面板状の電極1が、他の2本のY字状の柱状体端面に設けられた凸状曲面板状の電極1または長方体端面に設けられた凸状曲面板状の電極1およびY字状の柱状体端面に設けられた凸状曲面板状の電極1と対向するように配置されたバイオセンサー電極部が、支持体を介して平面基板11に設けられた貫通穴に固定されたバイオセンサーアレイの底面図を示し、e)はa)で示したY字状の柱状体の端面に設けられた凸状曲面板状の電極1が、他の2本のY字状の柱状体端面に設けられた凸状曲面板状の電極1と対向するように配置されたバイオセンサー電極部が、支持体を介して平面基板11に設けられた貫通穴に固定されたバイオセンサーアレイの底面図を示している。これらのバイオセンサー電極部アレイ10では各バイオセンサー電極部9が、凸状曲面部材が120°の間隔を置いて3面配列することで形成されている。このバイオセンサー電極部9では、最高で三電極系での測定、または1つの対極を共通に用いることで二電極系における2組の測定が可能である。このような態様であれば、試料液は3枚の凸状曲面部材間に働く表面張力によって試料搬送路へと導入され、アレイ状であるため、多項目の試料液を同時に測定することができる。また、図17と同様に該円柱状体に設けられた3個の電極はその端子が共通であっても、各々が独立していてもよく、用途に合わせて適宜使い分けることができる。
d) is a convex curved plate in which the convex curved plate-
実施例20
図22は、バイオセンサーアレイのさらに他の一例を示す。十字状の柱状体の端面に設けられた凸状曲面板状の電極1が、他の3本の十字状の柱状体端面に設けられた凸状曲面板状の電極1と対向するように配置されることでバイオセンサー電極部9を形成している。a)は凸状曲面板状の電極1が端面に設けられた十字状の柱状体を側面図で示したものである。凸面を成す4枚の曲面状の電極1がそれぞれY字状の柱状体の端面と接合している。b)はa)のA-A’断面図、は同B-B’断面図をそれぞれ示している。
Example 20
FIG. 22 shows still another example of a biosensor array. The convex curved plate-
d)はa)で示した各端面に凸状曲面板状の電極1を設けた十字柱体4本を、電極1が対向するように配置することにより構成されるバイオセンサー電極部を、碁盤目状に支持体を介して平面基板11に設けられた貫通穴に固定されたバイオセンサーアレイの底面図を示している。このバイオセンサー電極部は、最高で四電極系での測定、または1つの対極と1つの参照極を共通に用いることで三電極系における2組の測定、または1つの対極を共通に用いることで二電極系における3組の測定が可能である。このような態様であると、試料液は4枚の凸状曲面部材間に働く表面張力によって試料搬送路へと導入され、アレイ状であるため、多項目の試料液を同時に測定することができる。e)はd)で示したC-C’断面図を示している。このようなバイオセンサーアレイ10は、図17と同様に該円柱状体に設けられた3個の電極はその端子が共通であっても、各々が独立していてもよく、用途に合わせて適宜使い分けることができる。
d) shows a biosensor electrode unit configured by arranging four cross-shaped pillars each provided with a convex curved plate-
1 電極(導電体)
2 スペーサー
3 支持体(端子)
4 ストッパー
5 試料液
6 穿刺針
7 指
8 採血
9 バイオセンサー電極部
10 バイオセンサーアレイ
11 平面基板
12 試料導入口
13 試料搬送路(電極反応部)
14 穿刺採血口
15 穿刺針
16 測定装置
17 操作パネル
19 引き金
20 穿刺ボタン
21 センサー装着部
22 パッケージ
23 蓋
24 穿刺針装着部
25 キャップ
27 穿刺針支持体
28 作用極(駆動用電極)
29 対極(基準電極)
30 非電極部
31 絶縁部
1 Electrode (conductor)
2
4
14 Puncture
29 Counter electrode (reference electrode)
30
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