生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサ

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【発明の名称】	生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサ
【発明者】	【氏名】齋藤敦【氏名】齋藤総一
【要約】	【課題】部品点数が少なく、清潔性及び利便性を向上させる生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサを提供する。また、経時的な反応感度の低下を可及的に防ぐことができる生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサを提供する。【解決手段】内部に形成されたセル３０に試料を導入する導入流路１０１が下部筐体３２の側壁部３２ｂを貫通してなり、係る下部筐体３２と上部筐体３１とが導入流路１０１の一方の端部を含んだ閉空間からなるセル３０を形成するとともに、多層の有機薄膜よりなる反応部４１が表面に形成されたセンサ素子基板４０の一部を外部に露出するようにセンサ素子基板４０を挟持してなり、上部筐体３１及び下部筐体３２の少なくとも何れか一方に一以上の吸引孔１０２が設けられたことを特徴とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板と係るセンサ素子基板を介して前記反応部が発生させる信号を外部に伝達する伝達手段とを内部に備えた生化学センサカートリッジにおいて、少なくとも前記反応部に試料を導入させる導入流路と、内部に試料を流入させるための吸引孔とが形成されるとともに、反応部と伝達手段とが隔絶されたことを特徴とする生化学センサカートリッジ。
【請求項２】多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板が内部に備えられ、少なくとも前記センサ素子基板に試料を接触させる導入流路と、試料を内部に吸引させるための吸引孔とを備えたことを特徴とする生化学センサカートリッジ。
【請求項３】前記センサ素子基板の一部が外部に露出されたことを特徴とする請求項２に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項４】多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板を内部に有し、その内部に試料を導入する導入流路が内部に貫通して設けられるとともに、内部と外部とを貫通する吸引孔が設けられ、前記センサ素子基板は、その一部が外部に露出するように設置されたことを特徴とする生化学センサカートリッジ。
【請求項５】多層の有機薄膜よりなる反応部が表面に形成されたセンサ素子基板と、前記反応部に試料を到達させる導入流路とを具備した生化学センサカートリッジにおいて、センサ素子基板が設置された底面部と前記導入流路が形成された側壁部とからなる下部筐体と、この下部筐体に適合して略閉空間を形成する上部筐体とよりなり、前記センサ素子基板の一部が外部に露出するように前記上部筐体及び下部筐体に前記センサ素子基板が挟持され、上部筐体及び下部筐体の少なくとも何れか一方に一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする生化学センサカートリッジ【請求項６】内部に形成されたセルに試料を導入する導入流路が下部筐体の側壁部を貫通してなり、係る下部筐体と上部筐体とが前記導入流路の一方の端部を含んだ閉空間からなるセルを形成するとともに、多層の有機薄膜よりなる反応部が表面に形成されたセンサ素子基板の一部を外部に露出するようにセンサ素子基板を挟持してなり、上部筐体及び下部筐体の少なくとも何れか一方に一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする生化学センサカートリッジ。
【請求項７】多層の有機薄膜よりなる反応部が表面に形成されたセンサ素子基板と、前記反応部に試料を到達させる導入流路とを具備した生化学センサカートリッジにおいて、内部に形成されたセルには、一部を外部に露出するようにセンサ素子基板が貫通し、外部とセル内とを連通する一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする生化学センサカートリッジ。
【請求項８】多層の有機薄膜よりなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板が内部に形成されたセルに設置され、試料を導入する導入流路が一方の端部を貫通し、センサ素子基板がその一部を外部に露出するように他方の端部を貫通するとともに一以上の吸引孔が設けられた筐体よりなることを特徴とする生化学センサカートリッジ。
【請求項９】前記反応部を構成するの有機薄膜面が前記導入流路と前記吸引口とを連結する空間の一部をなすことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１０】前記導入流路の形状がテーパ形状をなすことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１１】前記導入流路の形状は先端部の口径よりも基端部の径を小とするテーパ形状であることを特徴とする請求項１０に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１２】試料導入流路を有する試料導入チップが取り付けられる接続部が前記導入流路を延設して設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１３】センサ素子基板は、前記反応部が前記側壁部の内側に密接するように設置されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１４】上部筐体上又は上部筐体の内部に温度センサが備えられたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１５】導入流路内又は試料導入流路内に温度センサが備えられたことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１６】吸引孔を塞ぐ可撓性膜が設置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１７】上部筐体若しくは筐体の上部が可撓性材よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１８】吸引孔を覆う態様で外側に液溜まり部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項１７の何れか一に記載の生化学センサカートリッジ。
【請求項１９】請求項１乃至請求項１８に記載の生化学センサカートリッジを収納し、係る生化学センサカートリッジから突出したセンサ素子基板と電気的に接続される制御回路部と、前記生化学センサカートリッジに設けられた吸引孔と連結される吸引手段とを備えたことを特徴とする生化学センサ。
【請求項２０】前記制御回路部は、電気化学測定回路部及びデータ処理部を備え、データ表示部及び信号処理部及び外部記憶部及び印刷部のうちの少なくとも何れか一を備えたことを特徴とする請求項１９に記載の生化学センサ。
【請求項２１】加圧又は吸引することにより、セル内に試料或いは洗浄液を導入排出する手動ポンプが前記吸引手段として設けられたことを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の生化学センサ。
【請求項２２】吸引孔と吸引手段との連結手段には、シーリング手段が設けられたことを特徴とする請求項１９乃至請求項２１の何れか一に記載の生化学センサ。
【請求項２３】前記シーリング手段にはＯリングが採用されることを特徴とする請求項２２に記載の生化学センサ。
【請求項２４】試料導入チップを生化学センサカートリッジに着脱させる着脱アングルが本体に設けられたことを特徴とする請求項１２及び請求項１９乃至請求項２３の何れか一に記載の生化学センサ。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、試料から生体情報を検知する生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、尿等を採取することによって生体情報を検知する生化学センサとして酵素センサ等が多く使用されてきた。この酵素センサは、例えば、イオン選択性電極に酵素を含んだ膜（有機薄膜）を取り付けた構造を有し、試料に含有される被検出物質の酵素反応によって有機薄膜周辺で生じた変化（ｐＨ変化等）を、イオン選択性電極が検出する生化学センサである。すなわち、試料中の成分を化学選択的に検知し、その検知結果を電気的な信号に変換するという生化学センサである。酵素センサは、分子識別能が極めて優れている有機薄膜を採用しているために、試料中の成分の選択性が高く、グルコース、尿素、ショ糖等を検出する生化学センサとして主に医療、食品工業分野で多用されている。
【０００３】以下に、従来の生化学センサの構造について図面を用いて説明する。図７（ａ）は、従来の生化学センサとして尿糖計用センサの構成を示す平面図である。図７（ａ）に示すように、従来の生化学センサ１は略箱形状の本体２の端部に円柱形状をなす生化学センサカートリッジ３が取り付けられた構造をなしていた。生化学センサカートリッジ３には、試料を接触させる反応部４１が内蔵されており、係る反応部４１は生化学センサカートリッジ３の表面に設けられた開口部３３を介して外部に露出していた。また、前記反応部４１に接触した試料の生体情報を表示する表示部２１が本体２の表面に設けられていた。次に、この生化学センサの内部構造について図面を用いて説明する。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した生化学センサに設置される生化学センサカートリッジの内部構造を示す断面図であり、図７（ａ）のＡ－Ａにおける断面図である。図７（ｂ）に示すように、生化学センサカートリッジ３は、上部筐体３１及び下部筐体３２よりなり、係る上部筐体３１と下部筐体３２とがセンサ素子基板４０及びコンタクトピン５１を挟持してなる。前記反応部４１はセンサ素子基板４０上に形成されており、上部筐体３１に形成された前記開口部３３より外部に露出している。また、上部筐体３１の内部における開口部３３の周縁部分と反応部４１との間にはシール材として両面テープ６０が圧着されていた。すなわち、前記開口部３３の内面と両面テープ６０の側面とが、反応部４１への導入流路を形成していた。さらに、センサ素子基板４０には、係るセンサ素子基板４０と本体２の内部に設けられた制御回路部（図示せず）とを電気的に接続するコンタクトピン５１の端部が電気的に接触していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の生化学センサ１は、反応部４１が生化学センサカートリッジ３の先端部近傍に設けられていたために、生化学センサカートリッジ３の大きさは、試料が収納された容器の大きさより小に設定しなければならなかった。しかし、生化学センサカートリッジ３の大きさはセンサ素子基板４０の大きさに依存するために、生化学センサカートリッジ３の小型化には限界があった。従って、測定すべき試料の容器の種類に限定されるばかりでなく、試料の所要量が多く必要となり、多種多様な容器、すなわち多種多様な試料に対応できなかった。また、生化学センサカートリッジ３は尿のような汚染度の高い試料を測定する場合には、反応部４１が充分使用可能な状態にも関わらず、開口部３３周辺には単なる水洗では洗浄できない程度の汚れが付着することが多かった。従って、生化学センサ１としての清潔感及び高精度測定性を維持させるために、生化学センサ１自体を廃棄することとなり、実質的にランニングコストが高くなっていた。さらに、従来の生化学センサカートリッジは、開口部３３の下部に反応部４１が位置しているため、血液等の数μｌ程度の微量な試料を測定する場合には簡便であるが、前記開口部３３を、反応部４１に試料を到達させる導入流路と見なした場合、反応部４１は、係る導入流路を塞ぐ終端部として設置され、自ずと空気中に存在する様々な化学成分に反応しやすくなり、反応感度が経時的に落ちていく恐れがあった。従って、この反応感度の経時的な低下を防ぐためには、前記開口部３３を上部から覆うようなカバーを用意しなければならず、その密閉性にも設計上、気を配らなくてはならなかった。
【０００５】本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、部品点数が少なく、清潔性及び利便性を向上させる生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサを提供することを目的とする。また、本発明は、経時的な反応感度の低下を可及的に防ぐことができる生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために提供する本願第一の発明に係る生化学センサカートリッジは、少なくとも前記反応部に試料を導入させる導入流路と、内部に試料を流入させるための吸引孔とが形成されるとともに、反応部と伝達手段とが隔絶されたことを特徴とする。
【０００７】係る構成とすることにより、吸引孔で試料を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設定することができる。また、試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をすることができる。さらに、試料が伝達手段、すなわち反応結果を伝達する端子部等に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にすることができる。ここで、前記内部とは、センサ素子基板を搭載するために生化学センサカートリッジ内に形成された空間である。すなわち、生化学センサカートリッジの内部には予めセンサ素子基板を搭載するための空間が形成されており、センサ素子基板の表面に形成された反応部も生化学センサカートリッジの内部に設置されることとなる。従って、本発明に係る生化学センサカートリッジには、その外部から生化学センサカートリッジの内部に試料を導入させるために、外部と内部とを連通させてなる導入流路が形成されている。また、前記隔絶とは、反応部と伝達手段とが生化学センサカートリッジによって分離されたことを意味する。すなわち、新たに隔壁等を設けることなく、生化学センサカートリッジの一部が隔壁をなして、反応部と伝達手段とが分離される。
【０００８】前記課題を解決するために提供する本願第二の発明に係る生化学センサカートリッジは、多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板が内部に備えられ、少なくとも前記センサ素子基板に試料を接触させる導入流路と、試料を内部に吸引させるための吸引孔とを備えたことを特徴とする。
【０００９】係る構成とすることにより、吸引孔で試料を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設定することができる。従って、試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をすることができる。
【００１０】前記課題を解決するために提供する本願第三の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項２に記載の生化学センサカートリッジにおいて、前記センサ素子基板の一部が外部に露出されたことを特徴とする。
【００１１】係る構成とすることにより、試料が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にすることができる。ここで、前記外部とは、前述の生化学センサカートリッジの内部と生化学センサカートリッジによって隔絶された生化学センサカートリッジの外部、すなわち生化学センサカートリッジの外側の空間を意味するものである。従って、本願第三の発明に係る生化学センサカートリッジは、係る生化学センサカートリッジの筐体がセンサ素子基板の表面を分割する隔壁をなす構造となっている。
【００１２】前記課題を解決するために提供する本願第四の発明に係る生化学センサカートリッジは、多層の有機薄膜からなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板を内部に有し、その内部に試料を導入する導入流路が内部に貫通して設けられるとともに、内部と外部とを貫通する吸引孔が設けられ、前記センサ素子基板は、その一部が外部に露出するように設置されたことを特徴とする。
【００１３】係る構成とすることにより、吸引孔で試料を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設定することができる。従って、試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にすることができる。
【００１４】前記課題を解決するために提供する本願第五の発明に係る生化学センサカートリッジは、センサ素子基板が設置された底面部と前記導入流路が形成された側壁部とからなる下部筐体と、この下部筐体に適合して略閉空間を形成する上部筐体とよりなり、前記センサ素子基板の一部が外部に露出するように前記上部筐体及び下部筐体に前記センサ素子基板が挟持され、上部筐体及び下部筐体の少なくとも何れか一方に一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする。
【００１５】係る構成とすることにより、吸引孔で試料を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設定することができる。従って、試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にすることができる。
【００１６】前記課題を解決するために提供する本願第六の発明に係る生化学センサカートリッジは、内部に形成されたセルに試料を導入する導入流路が下部筐体の側壁部を貫通してなり、係る下部筐体と上部筐体とが前記導入流路の一方の端部を含んだ閉空間からなるセルを形成するとともに、多層の有機薄膜よりなる反応部が表面に形成されたセンサ素子基板の一部を外部に露出するようにセンサ素子基板を挟持してなり、上部筐体及び下部筐体の少なくとも何れか一方に一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする。
【００１７】係る構成とすることにより、吸引孔で試料を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設定することができる。ここで、前記内部に形成されたセルとは、生化学センサカートリッジの上部筐体の内面及び下部筐体の内面によって構成される空間を指し、この空間と両筐体外、すなわち外部とを連結する貫通孔が導入流路である。従って、試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にすることができる。
【００１８】前記課題を解決するために提供する本願第七の発明に係る生化学センサカートリッジは、内部に形成されたセルには、一部を外部に露出するようにセンサ素子基板が貫通し、外部とセル内とを連通する一以上の吸引孔が設けられたことを特徴とする。
【００１９】係る構成とすることにより、吸引孔で試料を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設定することができる。ここで、前記内部に形成されたセルとは、生化学センサカートリッジ内に形成された所定の容積を有する空間であり、係る空間と筐体外、すなわち外部とを連結する貫通孔が導入流路である。従って、試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にすることができる。
【００２０】前記課題を解決するために提供する本願第八の発明に係る生化学センサカートリッジは、多層の有機薄膜よりなる反応部を表面に形成したセンサ素子基板が内部に形成されたセルに設置され、試料を導入する導入流路が一方の端部を貫通し、センサ素子基板がその一部を外部に露出するように他方の端部を貫通するとともに一以上の吸引孔が設けられた筐体よりなることを特徴とする。
【００２１】係る構成とすることにより、吸引孔で試料を内部に吸引することができ、導入流路の長さを長く設定することができる。従って、試料の入った容器の種類に関わらず試料の測定をすることができる。また、試料が伝達手段に接触することなく、試料を取り入れる内部の密閉性をより確実にすることができる。
【００２２】前記課題を解決するために提供する本願第九の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１乃至請求項８の何れか一に記載の生化学センサカートリッジにおいて、前記反応部を構成するの有機薄膜面が前記導入流路と前記吸引口とを連結する空間の一部をなすことを特徴とする。
【００２３】係る構成とすることにより、空気中に存在する様々な化学成分と反応しにくい場所に反応部を設置し、反応感度の経時的な低下を防ぐことができる。すなわち、本発明の構成は、従来のように、試料を反応部に到達させる導入流路の基端部に反応部を設置することによって導入流路の一方を塞ぐような構造を採用せず、経時的な反応感度の低下を可及的に防ぐことができる生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサを提供することができる。
【００２４】前記課題を解決するために提供する本願第十の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１乃至請求項９の何れか一に記載の生化学センサカートリッジにおいて、前記導入流路の形状がテーパ形状をなすことを特徴とする。
【００２５】係る構成とすることにより、試料をスムーズに生化学センサカートリッジ内、すなわちセンサ素子基板上に形成された反応部に到達させることができる。
【００２６】前記課題を解決するために提供する本願第十一の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１０に記載の生化学センサカートリッジにおいて、前記導入流路の形状は先端部の口径よりも基端部の径を小とするテーパ形状であることを特徴とする。
【００２７】係る構成とすることにより、試料を可及的速やかに反応部に到達させることができ、デッドボリュームを低減することができるため、血液のように試料が数μlの場合でも測定が可能となる。
【００２８】前記課題を解決するために提供する本願第十二の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１乃至請求項１０の何れか一に記載の生化学センサカートリッジにおいて、試料導入流路を有する試料導入チップが取り付けられる接続部が前記導入流路を延設して設けられたことを特徴とする。
【００２９】係る構成とすることにより、生化学センサカートリッジに試料導入チップを取り付けることが可能となり、尿等の試料を用いた測定の場合には測定の都度に試料導入チップの交換を行うことによって清潔感が向上する。ここで、前記試料導入流路とは、試料導入チップを生化学センサカートリッジに取り付けた際に導入流路と連結される貫通孔である。
【００３０】前記課題を解決するために提供する本願第十三の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項５又は請求項６に記載の生化学センサカートリッジにおいて、センサ素子基板は、側壁部の内側に密接するように設置されることを特徴とする。
【００３１】係る構成とすることにより、内部に流入した試料の情報を精度良く測定することができる。
【００３２】前記課題を解決するために提供する本願第十四の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項５又は請求項６に記載の生化学センサカートリッジにおいて、上部筐体上又は上部筐体の内部に温度センサが備えられたことを特徴とする。
【００３３】上部筐体上又は上部筐体の内部に温度センサが備えられたことにより、試料の情報を試料の温度により補正することが可能となり、より信頼性の高い試料の情報を得ることができる。また、このとき用いられる温度センサは、生化学センサカートリッジの内部容量を確保するために、薄膜温度計であることが望ましい。
【００３４】前記課題を解決するために提供する本願第十五の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１乃至請求項１４の何れか一に記載の生化学センサカートリッジにおいて、導入流路内又は試料導入流路内に温度センサが備えられたことを特徴とする。
【００３５】導入流路内又は試料導入流路内に温度センサが備えられたことによって、試料の温度をより正確に検知することができる。従って、反応部による試料の情報を試料の温度によって補正することによって、より精度の高い試料の情報を得ることができる。
【００３６】前記課題を解決するために提供する本願第十六の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１乃至請求項１６の何れか一に記載の生化学センサカートリッジにおいて、少なくとも一の吸引孔を塞ぐ可撓性の膜が設置されたことを特徴とする。
【００３７】少なくとも一の吸引孔を塞ぐ可撓性の膜が設置されたことにより、外部から生化学センサカートリッジの内部に流入される試料の流入及び排出の効率を向上させることができる。
【００３８】前記課題を解決するために提供する本願第十七の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１乃至請求項１６の何れか一に記載の生化学センサカートリッジにおいて、上部筐体若しくは筐体の上部が可撓性材よりなることを特徴とする。
【００３９】係る構成とすることにより、筐体内部の容量を人為的に変化させて、試料を導入排出することにより、本体に手動ポンプのような構造を設けることなく、試料の測定を行うことができる。
【００４０】前記課題を解決するために提供する本願第十八の発明に係る生化学センサカートリッジは、請求項１乃至請求項１７の何れか一に記載の生化学センサカートリッジにおいて、吸引孔を覆う態様で外側に液溜まり部が設けられたことを特徴とする。
【００４１】係る構成とすることにより、手動ポンプの吸引動作により導入された試料或いは洗浄液が、吸引ポンプ内部に吸入されることを防ぐことができる。
【００４２】前記課題を解決するために提供する本願第十九の発明に係る生化学センサは、請求項１乃至請求項１６に記載の生化学センサカートリッジを収納し、係る生化学センサカートリッジから突出したセンサ素子基板と電気的に接続される制御回路部と、前記生化学センサカートリッジに設けられた吸引孔と連結される吸引手段とを備えたことを特徴とする。
【００４３】係る構成とすることにより、吸引手段による生化学センサカートリッジ内部への試料の流入を可能とし、結果として試料の情報を高精度に測定することができる。
【００４４】前記課題を解決するために提供する本願第二十の発明に係る生化学センサは、請求項１９に記載の生化学センサにおいて、前記制御回路部は、電気化学測定回路部及びデータ処理部を備え、データ表示部及び信号処理部及び外部記憶部及び印刷部のうちの少なくとも何れか一を備えたことを特徴とする。
【００４５】データ表示部を制御回路部内に設けたことによって、生化学センサで測定した試料の濃度を表示することができ、その場で直読できるという効果がある。また、通信処理部を制御回路部内に備えたことにより、生化学センサで測定した試料の濃度のデータをパソコン等に送信することが可能であり、容易にそのデータのやりとりを行うことができる。また、制御回路部内に外部記憶部を設けたことにより、生化学センサで測定した試料の濃度のデータを記憶することができ、且つ他のパソコン等にデータを移すことができるため、データの保存及びデータのやりとりができる。さらに、制御回路部内に印刷部を設けたことによって、生化学センサで測定した試料の濃度データをプリンタから出力させることができ、容易にデータを紙に記録保存することができる。
【００４６】前記課題を解決するために提供する本願第二十一の発明に係る生化学センサは、請求項１９又は請求項２０に記載の生化学センサにおいて、加圧、吸引することによりセル内に試料或いは洗浄液を導入排出する手動ポンプが前記吸引手段として設けられたことを特徴とする。
【００４７】係る構成とすることによって、簡易に試料を採取し、かつその微調整も容易である生化学センサカートリッジを構成するだけでなく、電池等の長寿命化を可能とする。
【００４８】前記課題を解決するために提供する本願第二十二の発明に係る生化学センサは、請求項１９乃至請求項２１の何れか一に記載の生化学センサにおいて、吸引孔と吸引手段との接続部には、シーリング手段が設けられたことを特徴とする。
【００４９】係る構成とすることにより、吸引手段による生化学センサカートリッジ内部への試料の流入を確実に行うことができる。
【００５０】前記課題を解決するために提供する本願第二十三の発明に係る生化学センサは、請求項２２に記載の生化学センサにおいて、シーリング手段にはＯリングが採用されることを特徴とする。
【００５１】係る構成とすることにより、吸引手段による生化学センサカートリッジ内部への試料の流入をさらに確実に行うことができる。
【００５２】前記課題を解決するために提供する本願第二十四の発明に係る生化学センサは、請求項１９乃至請求項２３の何れか一に記載の生化学センサにおいて、試料導入チップを生化学センサカートリッジに着脱させる着脱アングルが本体に設けられたことを特徴とする。
【００５３】係る構成とすることにより、交換可能な試料導入チップに手を触れることなく生化学センサカートリッジとの着脱が可能となり、清潔感をさらに向上させる。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサの一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る生化学センサカートリッジの一実施の形態における構造を示す断面図である。図１（ａ）に示すように、本発明に係る生化学センサカートリッジ３は、下部筐体３２と上部筐体３１とからなる。下部筐体３２は、センサ素子基板４０が設置された底面部３２ａと側壁部３２ｂとからなり、上部筐体３１には厚さ方向に貫通した吸引孔１０２が形成され、下部筐体３２と上部筐体３１とが前記センサ素子基板４０を挟持してなる。センサ素子基板４０の表面上には反応部４１が形成され、係る反応部４１は多層の有機薄膜で構成され、係る有機薄膜には試料の情報を外部に出力するための配線が設けられている。また、センサ素子基板４０の一方の端部は外部に露出しており、その露出した部分には金属薄膜等が成膜されて端子部５２を形成している。下部筐体３２の側壁部３２ｂには外方に突出した接続部３４が形成されており、係る接続部３４及び側壁部３２ｂを貫通する導入流路１０１が形成されている。すなわち、導入流路１０１の一方の端部は外方に突出してなる接続部３４に形成され、他方の端部とセンサ素子基板４０とが内部に形成されるように上部筐体３１と下部筐体３２とがセンサ素子基板４０を挟持している。このとき、上部筐体３１と下部筐体３２とが挟持するのはセンサ素子基板４０のみであり、上部筐体３１及び下部筐体３２はセンサ素子基板４０上における反応部４１の未形成領域を挟持する態様をなす。上部筐体３１には、その厚さ方向に貫通する吸引孔１０２が設けられており、係る吸引孔１０２は上部筐体３１の内面と下部筐体３２の内面とで形成された内部空間内（以下、セル３０とする）を加圧若しくは減圧するために吸引手段が接続される。また、前記導入流路１０１は、上部筐体３１と下部筐体３２とが接合されることによって形成されてもよく、図１（ｂ）に示すように、前記導入流路１０１が上部筐体３１に設けられていてもよい。導入流路１０１がこのような構成をなすことによって、接着が不要で確実なシーリングがなされ、組立が容易となるだけでなく、繰り返し使用することができる。さらに、前記下部筐体３２に設けられた接続部３４には中空構造を有して円錐台形状の試料導入チップ１０３が取り付けられている。この試料導入チップ１０３には、前記導入流路１０１と連結可能な試料導入流路１０８が形成され、係る試料導入流路１０８は、試料導入チップ１０３の先端から導入流路１０１を介してセル３０内に試料を流入させる態様をなす。ここで、導入流路１０１はテーパ処理されていることが望ましく、係る形状をなすことによって、よりスムーズに試料をセル内に導入することができる。また、本発明に係る生化学センサカートリッジは、上部筐体及び下部筐体がセンサ素子基板を挟持する構成に限られず、一体に形成された筐体にセンサ素子基板を嵌入させることによって、シール性を高めることが可能である。さらに、試料の情報をより確実とするために、セル３０内部、特に上部筐体３１上及び試料導入チップ１０３内、すなわち接続部３４の先端部近傍に温度センサ（図示せず）を設置してもよい。
【００５５】次に、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成について、図面を参照して以下に説明する。但し、以下の説明において、前述の本発明に係る生化学センサカートリッジと同様の機能を有する部材等については同一の名称を用い、同様の構造を有する部材等については説明を省略する。図２及び図３は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成を示す断面図である。まず、図２（ａ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成として、上部筐体上或いは上部筐体内部に温度センサを備えた構成としている。係る構造を採用することによって、試料の温度と反応部による試料の情報とを相対的に測定でき、より信頼性の高い試料の情報を得ることができる。このとき用いられる温度センサは、生化学センサカートリッジの内部容量を確保するために、薄膜温度計であることが望ましい。さらに、導入流路を傾斜させた直線形状として形成しても良い。このように、導入流路を傾斜させた直線形状にに形成することにより、液だまりを防ぎ、試料をスムーズにセルの内部に導入させることができる。また、図２（ｂ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成として、導入流路内又は試料導入流路内に温度センサを設置した構成としている。係る構造を採用することによって、試料の温度をより正確に検知することができる。従って、反応部による試料の情報を試料の温度により補正することによって、より精度の高い試料の情報を得ることができる。また、図２（ｃ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成として、導入流路が形成された接続部を延設し、生化学センサカートリッジと試料導入チップとが一体に形成された構造としている。係る構成を採用することによって、試料対象に応じて試料導入流路先端部の形状を任意に成形することができる。また、図３（ａ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成として、吸引孔に可撓性の膜を備えた構造としている。少なくとも一の吸引孔を塞ぐ可撓性の膜が設置されたことにより、外部から生化学センサカートリッジの内部に流入される試料の流入及び排出の効率を向上させることができる。さらに、図３（ｂ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成として、上部筐体を可撓性の材料によって成形された構造としている。係る構成を採用することによって、筐体内部の容量を人為的に変化させて、試料を導入排出することにより、本体に手動ポンプのような構造を設けることなく、試料の測定を行うことができる。加えて、図３（ｃ）は、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成として、吸引孔に液溜まり部を備えた構造、詳しくは吸引孔の外部側を覆うような構造としている。係る構造を採用することによって、手動ポンプの吸引動作により導入された試料或いは洗浄液が、吸引ポンプ内部に吸入されることを防ぐことができる。
【００５６】以上のような構成をなす生化学センサカートリッジを本体に装着した形態について図４を参照して以下に説明する。図４は、本発明に係る生化学センサ、詳しくは前述の生化学センサカートリッジを取り付けた生化学センサの構造を示す断面図である。図４に示すように、本発明に係る生化学センサ１は前述の生化学センサカートリッジ３と本体２とからなる。本体２は、一方の端部が閉じた筒形状をなしており、他方の端部は生化学センサカートリッジ３の筐体部分を内部に嵌入可能に開口している。本体２の内部には制御回路部２２が設置され、係る制御回路部２２は前記端子部５２とコネクタ部２３を介して電気的に接続されている。ここで、図示はしないが、制御回路部２２の内部の構成について以下に説明する。制御回路部２２は、電気化学測定回路部と、データ処理部と、データ表示部と、信号処理部と、外部記憶部と、印刷部とから構成される。電気化学測定回路部は、電位制御回路及び電流検出回路からなり、生化学センサカートリッジに電位を印加し、内部若しくはセル内部に流入した試料に対するセンサの信号（電流値）を検出する機能を有する。また、データ処理部はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ及びＰＩＯ（周辺インプットアウトプット）から構成される。Ｄ／ＡコンバータはＣＰＵの命令により、電流検出回路からの信号（電圧値）をデータ処理部に取り込む機能を有する。また、ＲＯＭにはプログラムが格納されており、このプログラムに従ってＣＰＵが動作する。ＲＡＭはＡ／Ｄコンバータから取り込まれた信号を保存する機能を有し、ＰＩＯはデータ表示部、通信処理部、外部記憶部、印刷部及びスイッチの信号入出力機能を有する。また、データ表示部は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示装置であり、通信処理部は、例えばＲＳ２３２Ｃ等に見られるような通信機能を有する。さらに、外部記憶部は例えば、ＩＣメモリカードのような記憶装置であり、印刷部は、例えばプリンタ等の印刷装置である。加えて、この制御回路部２２は、生体液温度計測補正回路、若しくはｐＨ計測補正回路等をも具備している。
【００５７】また、前記本体２の閉じた端部（以下、基部２０とする）には、吸引手段として手動ポンプ１０５が設けられている。また、本体２内に生化学センサカートリッジ３の筐体部分を嵌入した際、本体２の内部において吸引孔１０２が当接する位置には、前記本体２の基部２０に設けられた手動ポンプ１０５と連結された管１０６が形成されている。この手動ポンプ１０５を本体２に対して摺動させることによってセル３０内の減圧及び加圧が可能となり、減圧したセル３０内に試料を流入させることができる。ここで、前述の生化学センサカートリッジ３の吸引孔１０２に可撓性の膜１１０が設置された場合においては、可撓性の膜１１０を介して管１０６と吸引孔１０２とを連結させることも可能である。この様な構成をなすことによって、可撓性の膜１１０の挙動によって間接的にセル３０内への微小な減圧及び加圧を行うことができ、セル３０内への直接的な減圧及び加圧と併せて行うことも可能である。さらに、本体２の基部２０には、本体２の長手方向に摺動可能な着脱アングル１０７が設けられており、係る着脱アングル１０７の端部は生化学センサカートリッジ３の接続部３４と試料導入チップ１０３との間に延設されている。この着脱アングル１０７を本体２の長手方向に摺動させることによって試料導入チップ１０３に手を触れることなく、生化学センサカートリッジ３の接続部３４に試料導入チップ１０３を着脱することができる。
【００５８】次に、本発明に係る生化学センサの一実施の形態における動作について図４を参照して以下に説明する。本発明に係る生化学センサ１を用いて試料を測定する場合には、試料が入った容器に試料導入チップ１０３の先端を浸漬させ、手動ポンプ１０５を摺動させることによって、試料導入流路１０８を通ってセル３０内に試料が流入される。このとき、セル３０内に流入される試料の量は、試料が吸引孔に到達しない程度であることが望ましく、手動ポンプ１０５の摺動深度を調整することによって、充分に試料を反応部４１に含浸させることが可能である。例えば、セル３０内の容積とほぼ等しい容積となるように手動ポンプ１０５が摺動する容積、すなわち摺動深度を設定しても良い。セル３０内に流入した試料は反応部４１と接触し、反応部４１内に設けられた電極から試料の情報が信号化され、コネクタ部２３を介して制御回路部２２に伝達される。制御回路部２２に伝達された情報は、本体２の表面に設けられた表示部２１に試料の情報として表示される。
【００５９】ここで、制御回路部２２の動作について説明する。制御回路部２２内に設けられたＣＰＵの命令により、Ｄ／Ａコンバータは一定の電圧を電位制御回路に与え、係る電位制御回路は、生化学センサカートリッジに電位を印加する。その後、試料に対する生化学センサの応答信号（電流値）を電流検出回路で検出し、検出された信号は、ＣＰＵの命令に従い、Ａ／Ｄコンバータよりデータ処理部に取り込まれる。この取り込まれた信号はＲＡＭに保存されるるとともにＣＰＵが前記信号を試料の濃度に変換する。試料の濃度は、ＰＩＯを介してデータ表示部、通信処理部、外部記憶部及び印刷部に送られ、ＬＣＤへの表示、ＲＳ２３２Ｃよるパソコン等への送信、ＩＣメモリカードへの記憶、プリンタに出力される。温度センサ及びｐＨセンサの場合も同様に、信号はアンプで増幅され、Ａ／Ｄコンバータからデータ処理部に入力される。入力された信号は、ＲＯＭに保存され、ＣＰＵにより温度或いはｐＨ値に変換され、データ表示部、通信処理部、外部記憶部及び印刷部に送られ、ＬＣＤ上に表示されたり、ＲＳ２３２Ｃよりパソコン等に送信される他、ＩＣメモリカードへの記憶又は、プリンタ出力がされる。
【００６０】試料の測定が終了した後は、本体２の基部２０に設けられた着脱アングル１０７を摺動させることによって、試料等で表面が汚染された試料導入チップ１０３を接続部３４から離脱させることができる。また、セル３０内部の洗浄は、前述した試料の測定と同様に、手動ポンプ１０５を用いて、セル３０内への洗浄液の流入及び排出を繰り返し行うことで達成される。その後、次回の試料の測定までの間には、保存液をセル３０内に充填させることにより、反応部４１を乾燥させることなく、試料の測定を常に安定して行うことが可能である。ここで、図示はしないが、保存液の蒸発を防止し感染防止のため導入流路を塞ぐ保護キャップをかぶせることもできる。保護キャップをかぶせることにより、、保存液の蒸発を防止しかつ感染を防止することができる。以上のように、本発明に係る生化学センサカートリッジ及びそれを備えた生化学センサは、反応部３０が外部に露出せず、また上部筐体３１又は下部筐体３２が反応部４１に圧接していないために、反応部４１の破壊等を防ぐことができる。また、規格にあったコンタクトピン５１を形成する必要がないため、コストダウンが図れるとともに、従来のようにコンタクトピン５１とセンサ素子基板４０との位置あわせといった導通手段の設置に労力を要することもない。
【００６１】（他の実施の形態）次に、本発明に係る生化学センサカートリッジの他の実施の形態における構成について図６を参照して以下に説明する。前述のように、尿のような試料が比較的大量で、試験管のような形態の容器に入っている場合は、試料導入チップを生化学センサカートリッジ導入流路に装着して、吸引孔より吸引することにより、試料を反応部に導入することができる。一方、血液のように試料が数μlの場合は、試料導入チップを使用せず、皮膚上に滲出した試料もしくはそれをスティック等に移しとった試料を、直接、導入流路に接触させることもできるが、図６に示すように、先端の口径よりも導入口の径を小とされたテーパ形状の導入流路を採用した生化学センサカートリッジを用いることが望ましい。導入流路をこのような構造とすることにより、血液のように試料が数μlの場合でも、皮膚上に滲出した試料もしくはそれをステックに移しとった試料を直接、テーパー形状をなす導入流路に接触させることで測定ができる。また、導入流路を短縮して設定し、デッドボリュームをさらに低減することができるため、血液のように数μlの試料の測定が可能となる。次に、吸引孔より吸引することにより、試料を反応部に導入する。測定実施後、吸引孔より加圧し、試料を反応部から排出する。次に、洗浄水を同様に吸引排出することにより、導入流路、反応部を洗浄する。次に保存液を吸引して、反応部に導入し、保存液の蒸発及び感染防止のため、保護キャップをかぶせる。
【００６２】
【発明の効果】本発明に係る生化学センサによれば、生化学センサカートリッジ内部の構造をフローセル構造としたために、保存中の反応部の乾燥を防ぐことができる。また、先端が極めて細い試料導入チップを採用することができ、試料が入った容器がどのような形状でも検定することができる。また、試料導入チップを装着して測定することにより、デッドボリュームを低減することができるため、血液のように試料が数μlの場合でも測定が可能となる。また、上部筐体に導入流路および吸引孔が形成され、上部筐体と下部筐体をシール材で結合するため、組立が容易でありかつシール性が確実である。特にシール材が両面テープである場合、接着が不要となると共に、分解して再度実装して繰り返し使用することができる。さらに、試料導入チップの着脱が容易に行え、試料導入チップのみの廃棄も可能なため、尿の様な試料から生体情報を計測する場合においても清潔感を向上させることができる。加えて、センサ素子基板が上部筐体及び下部筐体によって挟持されているために、生化学センサカートリッジ側に反応部を保護する部材が不要となる。従って、上部筐体に薄膜温度センサ又はｐＨセンサ等の設置が可能となり、結果として試料の検出結果を高精度化させることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００４２３７【氏名又は名称】日本電気株式会社
【出願日】	平成１２年１０月２４日（２０００．１０．２４）
【代理人】	【識別番号】１０００９５７４０【弁理士】【氏名又は名称】開口宗昭
【公開番号】	特開２００１－１９４３３４（Ｐ２００１－１９４３３４Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】	特願２０００－３２４３６７（Ｐ２０００－３２４３６７）