バイオセンサ、及び当該バイオセンサを有する測定装置
【課題】バイオセンサにおいて試料の温度を正確且つ迅速に測定することが可能な手段を提供することを目的とする。
【解決手段】バイオセンサ１１は、一対の第１電極２４及び第２電極２６と、第２電極２６の領域３８に固定されて試料中の被検出物質と反応する酵素と、第２電極２６の領域３８の近傍に接点４５を有する熱電対４２と、を具備する。第１電極２４又は第２電極２６の試料が接触される領域の近傍に接点４５を有する熱電対４２が設けられたので、試料の温度を正確且つ迅速に測定することができる。
【解決手段】バイオセンサ１１は、一対の第１電極２４及び第２電極２６と、第２電極２６の領域３８に固定されて試料中の被検出物質と反応する酵素と、第２電極２６の領域３８の近傍に接点４５を有する熱電対４２と、を具備する。第１電極２４又は第２電極２６の試料が接触される領域の近傍に接点４５を有する熱電対４２が設けられたので、試料の温度を正確且つ迅速に測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の第１電極及び第２電極の少なくともいずれか一方に、試料中の被検出物質と反応する酵素が固定されたバイオセンサ、及び当該バイオセンサを有する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、糖尿病の患者が各国において増加している。糖尿病の治療としては、例えば、インスリン療法がある。インスリンは血糖値をコントロールする薬物として知られており、糖尿病の治療薬として糖尿病患者に投与されている。インスリンを投与する必要性は、糖尿病患者の血糖値に基づいて判断される。このため、糖尿病患者にとって、血糖値の把握が重要である。血糖値とは、血液中のグルコース濃度である。糖尿病患者自らが自分の血糖値を簡易に測定できることを目的として、簡易な血糖測定装置が開発されている。
【０００３】
前述された血糖測定装置として、バイオセンサが用いられるものが知られている（特許文献１〜４）。バイオセンサは、血糖と反応する酵素が固定された電極を有する。血糖値の測定に用いられる酵素として、グルコースオキシターゼ（以下、「ＧＯＤ」と略されることがある。）やグルコースデヒドロゲナーゼ（以下、「ＧＤＨ」と略されることがある。）が知られている。バイオセンサにおいて、酵素が固定された電極が作用極と称され、試料中に電子を供給する電極が対極と称される。
【０００４】
試料である血液がバイオセンサに導入され、その血液中のグルコースに作用極のＧＯＤが反応すると、グルコースがグルコン酸及び過酸化水素に分解され、その過酸化水素が水及び電子に分解される。このようにして発生した電子が作用極に伝達される。一方、対極からは血液中に電子が供給される。このようにして、ＧＯＤとグルコースとの反応によって、作用極と対極との間に電流が流れる。そして、流れた電流値に基づいて、血液中のグルコース濃度、つまり血糖値が算出される。また、作用極には、電子を伝達する物質が固定されることがある。この物質は、電子メディエータと称される。電子メディエータとして、例えば、フェリシアン化カリウム、ヘキサアンミンルテニウムやキノン誘導体類等の有機化合物、又は有機−金属錯体などが挙げられる。
【０００５】
前述されたバイオセンサによるグルコースの測定において、温度が測定値に影響を及ぼすことが知られている。温度の影響の原因として、バイオセンサに流れる電流を電圧に変換するための抵抗の温度特性や、酵素の反応速度の温度依存性、メディエータの拡散速度の温度依存性などが指摘されている。
【０００６】
グルコース測定値への温度の影響を回避することを目的として、バイオセンサが装着される測定装置に温度センサを設け、その温度センサの測定値に基づいてグルコース測定値を補正する構成が公知である（特許文献５〜７）。また、バイオセンサにおいて血液が導入される箇所を測定装置の一部に接触させて、その接触する一部に温度センサを用いた構成が公知である（特許文献８）。また、バイオセンサに熱伝導層を設けて、その熱伝導層を通じて、バイオセンサに導入された血液の温度を測定する構成が公知である（特許文献９，１０）。また、バイオセンサに、グルコース以外の物質に対して酸化還元反応を生ずる電極対を別途に設けて、その酸化還元反応により得られた電流値に基づいて、グルコース測定値を補正する構成が公知である（特許文献１１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９７８７７号公報
【特許文献２】特開２００５−４３２８０号公報
【特許文献３】特開２００５−３７３３５号公報
【特許文献４】特開２００２−１０７３２５号公報
【特許文献５】特許第３４９４５６４号公報
【特許文献６】特許第４１２４５１３号公報
【特許文献７】特開２００７−１０３１７号公報
【特許文献８】国際公開２００３−０６２８１２号パンフレット
【特許文献９】特開２００１−２３５４４４号公報
【特許文献１０】特開２００３−１５６４６９号公報
【特許文献１１】特開２００９−２５０８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献５〜７に開示されるように、測定装置に温度センサを設けたとしても、測定される温度は測定装置内あるいは測定装置周辺のものなので、バイオセンサに導入される血液の温度が正確に測定されるわけではない。そのため、例えば、血液が比較的体温に近い状態で導入された場合や、バイオセンサが測定装置に装着されるまでに手の温もりなどで暖められた場合では、測定装置の温度センサにより測定された温度と、バイオセンサに導入された血液の温度とが大きく解離し、適切な温度補正が実現されずに不正確な測定結果となるおそれがある。
【０００９】
また、特許文献８に開示されるように、測定装置の温度センサを、バイオセンサにおける血液導入箇所に合致させるには、バイオセンサの血液導入箇所が測定装置の一部と重なるように配置される必要がある。そうすると、指などから直接にバイオセンサへ血液を導入する作業がしづらくなったり、測定装置に血液が付着したりするおそれがある。
【００１０】
また、特許文献９，１０に開示されるように、バイオセンサに設けられた熱伝導層を通じて血液の温度を測定する構成では、熱伝導層が比較的短ければ、血液から温度センサまで熱伝導層を通じて迅速に温度が伝わるが、熱伝導層が長ければ、血液の温度が温度センサまで伝わるに要する時間を待って、温度補正がなされた測定結果が表示されるので、全体として測定時間が長くなるおそれがある。また、熱伝導層の途中の環境温度が測定結果に影響するおそれもある。
【００１１】
また、特許文献１１に開示されるように、バイオセンサにおいて、被検出物質と反応する電極対の他に、別途に電極対を設ける構成では、バイオセンサが大型化し、かつコストアップも避けられない。また、２つの酸化還元反応があらゆる温度範囲において再現性よく相関するとは限らないので、別途の電極対における酸化還元反応の種類を最適とするために多くの労力を要する。
【００１２】
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイオセンサにおいて試料の温度を正確且つ迅速に測定することが可能な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るバイオセンサは、一対の第１電極及び第２電極と、上記第１電極又は上記第２電極の少なくともいずれか一方であって、試料が接触される領域に固定されて当該試料中の被検出物質と反応する酵素と、上記第１電極又は上記第２電極の上記領域の近傍に接点を有する熱電対と、を具備する。
【００１４】
バイオセンサは、生体試料中の被検出物質を電気化学的に検出するためのものである。生体試料としては、血液や唾液、尿などの主として液体が挙げられる。例えば、生体試料が血液であれば、被検出物質として、血糖やコルチゾール、コレステロール、中性脂肪、ヘモグロビン、ビリルビン並びに銅、亜鉛及び鉄等の微量金属などが挙げられる。生体試料がバイオセンサの電極と接触されることにより、生体試料と酵素とが混合されて、被検出物質が酵素反応を起こす。その酵素反応の過程において生成される電荷が電極に流れることによって、被検出物質が電気的に検出可能となる。
【００１５】
第１電極又は第２電極に固定される酵素は、前述された被検出物質の電気的な検出のために被検出物質又は反応生成物と反応するものであれば特に限定されないが、例えば、被検出物質が血液中のグルコースであれば、グルコースオキシダーゼ又はグルコースデヒドロゲナーゼが挙げられる。
【００１６】
第１電極又は第２電極には、更にメディエータが固定されていてもよい。メディエータとは、前述された酵素反応の過程において生成される電子を伝達する物質をいう。ＧＯＤやＧＤＨに用いられるメディエータとしては、フェリシアン化カリウム、ヘキサアンミンルテニウムやキノン誘導体類等の有機化合物、又は有機−金属錯体などが挙げられる。
【００１７】
熱電対とは、異なる材料の２本の金属線が電気的に接続されて１つの回路が形成されたものである。２本の金属線の接点と当該接点の反対側において開放された２本の金属線の端との温度差により、熱電対には熱起電力が生じる。この熱起電力が、開放された２本の金属線の端の間の電位差として検出される。熱電対に採用される２本の金属線の材料の組み合わせは、例えば、ニッケル及びクロムを主とした合金（クロメル）とニッケルを主とした合金（アルメル）との組み合わせ、鉄と銅及びニッケルを主とした合金（コンスタンタン）との組み合わせ、銅と銅及びニッケルを主とした合金（コンスタンタン）との組み合わせ、ニッケル及びクロムを主とした合金（クロメル）と銅及びニッケルを主とした合金（コンスタンタン）の組み合わせ、ニッケル、クロム及びシリコンを主とした合金（ナイクロシル）とニッケル及びシリコンを主とした合金（ナイシル）との組み合わせなどのＪＩＳ規格に規定されている組み合わせが一例として挙げられる。
【００１８】
本発明に係るバイオセンサは、装置本体に対して装着可能である。この装置本体は、バイオセンサの酵素が被検出物質と反応することにより第１電極と第２電極との間に流れた電流に基づいて、試料中の被検出物質を定量する定量手段と、熱電対に生じた熱起電力に基づいて熱電対の接点の温度を演算する温度演算手段と、温度演算手段により演算された温度に基づいて、定量手段が定量した被検出物質の定量値を補正する補正手段と、温度補正手段により補正された被検出物質の定量値を表示する表示手段と、を具備する。これにより、酵素が固定された第１電極又は第２電極の領域における試料の温度を直接測定して、当該温度に基づく定量値の補正を行うことができる。
【００１９】
本発明に係るバイオセンサは、第１電極及び第２電極が、試料が導入される空間を介して対向配置されており、当該バイオセンサが、全体として細長なシート形状のものであってもよい。熱電対によって、第１電極又は第２電極において酵素が固定されている領域の温度を熱起電力として検出するので、バイオセンサが細長なシート形状であっても、熱伝導による損失や外部環境温度の影響を受けることがない。
【００２０】
また、バイオセンサにおいて試料が導入される空間が、細長な方向における第１端側に配置されており、当該第１端と反対側の第２端に、第１電極、第２電極及び熱電対の接続端子がそれぞれ配置されていてもよい。バイオセンサは、第２端側を装置本体に挿入するようにして装着される。この装着状態において、バイオセンサの第１端は装置本体から突出される。この第１端側に試料が導入される空間が配置されているので、当該空間の周囲に装置本体が存在せず、当該空間への試料の導入や容易である。また、試料が装置本体に付着する可能性が低減される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、バイオセンサにおいて、第１電極又は第２電極の試料が接触される領域の近傍に接点を有する熱電対が設けられたので、試料の温度を正確且つ迅速に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る血糖測定装置１０の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、バイオセンサ１１の分解斜視図である。
【図３】図３は、血糖測定装置１０の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、適宜図面が参照されて、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、以下に説明される各実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態が適宜変更できることは言うまでもない。
【００２４】
［血糖測定装置１０］
図１に示されるように、血糖測定装置１０は、バイオセンサ１１と装置本体１２とを有する。バイオセンサ１１が装置本体１２の接続部１３に差し込まれることによって、バイオセンサ１１と装置本体１２とが電気的に接続される。バイオセンサ１１は、１回の血糖測定毎に取り替えられるものである。このバイオセンサ１１が、本発明におけるバイオセンサに相当する。血糖測定装置１０が、本発明に係る測定装置に相当する。
【００２５】
［装置本体１２］
図１に示されるように、装置本体１２は、筐体５０に電子部品が収容された電子装置である。筐体５０の表側には、液晶ディスプレイ５１及び操作キー５２，５３，５４が配置されている。操作キー５２，５３，５４は、ユーザの操作に基づいて対応するコマンドを発生させるためのものである。液晶ディスプレイ５１は、装置本体１２の状態や測定結果、エラー表示などを行う。液晶ディスプレイ５１が、本発明における表示手段に相当する。装置本体１２の内部構造については後述される。
【００２６】
［バイオセンサ１１］
図１に示されるように、バイオセンサ１１は、細長なシート形状である。バイオセンサ１１の長手方向１０１の一端が、装置本体１２の接続部１３に差し込まれることによって、バイオセンサ１１が装置本体１２に装着される。装着されたバイオセンサ１１は、装置本体１２から長手方向１０１へ突出される。また、バイオセンサ１１が長手方向１０１に引き抜かれることによって、バイオセンサ１１が装置本体１０から取り外される。バイオセンサ１１において、接続部１３に差し込まれる側が本発明における第２端に相当し、その反対側が本発明における第１端に相当する。
【００２７】
バイオセンサ１１の表裏は相対的な関係なので、いずれが表であっても裏であってもよい。本実施形態においては、図１に現れる側が表と称され、図１に現れない側が裏と称される。つまり、バイオセンサ１１は、第１面２１及び第２面２２が表裏面をなすシート形状である。
【００２８】
図２に示されるように、バイオセンサ１１は、主として、第１基板２３、第１電極２４、熱電対４２、スペーサ２５、第２電極２６、第３電極２７及び第２基板２８を有する。図２における上側、つまり表側から順に、第１基板２３、第１電極２４及び熱電対４２、スペーサ２５、第２電極２６及び第３電極２７、第２基板２８の順に積層されて、長手方向１０１に細長なシート形状のバイオセンサ１１が構成されている。
【００２９】
［第１基板２３］
図２に示されるように、第１基板２３は、平面視がバイオセンサ１１と概ね同じ形状のシートである。第１基板２３は、電気絶縁性の材料からなる。この電気絶縁性の材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のポリエステルや、フッ素樹脂及びポリカーボネイト、ガラスなどが挙げられる。
【００３０】
第１基板２３の一方の面は、第１面２１を構成する。後述されるように、第１面２１と反対側の面３２には第１電極２４及び熱電対４２が設けられている。第１基板２３において、装置本体１２の接続部１３に差し込まれる長手方向１０１の一端側は、長手方向１０１と直交する方向１０２に沿った幅が狭い幅狭部２９とされている。
【００３１】
第１基板２３の第１面２１には、方向１０２の両端に一対の着色部３０，３１が形成されている。着色部３０，３１は、第１面２１と色分けされたものである。着色部３０，３１は、後述される試料導入口４１の位置の視認を容易にするためのものである。したがって、着色部３０，３１は、試料導入口４１の直上に配置されている。
【００３２】
［第１電極２４］
図２に示されるように、第１電極２４は、第１基板２３における第１面２１と反対側の面３２に設けられている。第１電極２４は、第１基板２３の面３２において方向１０２の片側半分程度を占めている。第１電極２４としては、例えば、銀／塩化銀、金、パラジウム、白金などが挙げられる。第１電極２４は、第１基板２３に対して、スクリーン印刷法、インクジェット法、スパッタリング、真空蒸着、ゾルゲル法、クラスタビーム蒸着又はＰＬＤなどの手法によって面３２に積層されている。第１電極２４において、第１基板２３の幅狭部２９に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子３３である。
【００３３】
［熱電対４２］
図２に示されるように、熱電対４２は、第１基板２３における第１面２１と反対側の面３２に設けられている。熱電対４２は、第１基板２３の面３２において第１電極２４と重複しないように配置されている。熱電対４２は、第１金属線４３及び第２金属線４４を有する。第１金属線４３及び第２金属線４４は、互いに異なる材質であり、その組み合わせとして、クロメルとアルメル、鉄とコンスタンタン、銅とコンスタンタン、クロメルとコンスタンタン、ナイクロシルとナイシルなどが挙げられる。第１金属線４３及び第２金属線４４は、第１基板２３に対して、スクリーン印刷法、インクジェット法、スパッタリング、真空蒸着、ゾルゲル法、クラスタビーム蒸着又はＰＬＤなどの手法によって面３２に積層されている。
【００３４】
第１金属線４３及び第２金属線４４は、長手方向１０１に沿って電気的に独立されて延出されており、空間４０に対応する位置において接点４５が設けられている。第１金属線４３及び第２金属線４４において、第１基板２３の幅狭部２９に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子４６，４７である。
【００３５】
［第２基板２８］
図２に示されるように、第２基板２８は、平面視がバイオセンサ１１と概ね同じ形状のシートである。第２基板２８は、電気絶縁性の材料からなる。この電気絶縁性の材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のポリエステルや、フッ素樹脂及びポリカーボネイト、ガラスなどが挙げられる。
【００３６】
第２基板２８の一方の面は、第２面２２を構成する。後述されるように、第２面２２と反対側の面３４には第２電極２６及び第３電極２７が設けられている。第２基板２８において、装置本体１２の接続部１３に差し込まれる長手方向１０１の一端側は、方向１０２に沿った幅が狭い幅狭部３５とされている。
【００３７】
各図には現れていないが、第２基板２８の第２面２２には、着色部３０，３１と同様の着色部が形成されている。
【００３８】
［第２電極２６］
図２に示されるように、第２電極２６は、第２基板２８における第２面２２と反対側の面３４に設けられている。第２電極２６は、第２基板２８の面３４の周縁以外の大半を占めているが、後述される空間４０に対応する位置において、方向１０２の幅が狭くなるように凹欠部３６が形成されている。第２電極２６の素材としては、例えば、カーボンが挙げられる。第２電極２６にカーボンが用いられることによって、銀／塩化銀、金、パラジウム、白金などが採用される第１電極２３の抵抗値が、カーボン製の第２電極２６の抵抗値より低くなるので、空間４０の血液に電子が供給されやすくなる。
【００３９】
第２電極２６において、第２基板２８の幅狭部３５に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子３７である。接続端子３７には、スペーサ２５や第１電極２４、熱電対４２、第１基板２３のいずれもが対向されておらず、バイオセンサ１１の外部に対して露出されている。第２電極２６は、第２基板２８の面３４側に形成されているので、接続端子３７はバイオセンサ１１の第１面２１側にのみ露出されている。
【００４０】
各図には現れていないが、第２電極２６において、空間４０に対応する領域３８には、ＧＯＤ及びメディエータが固定されている。メディエータとしては、例えば、ルテニウムやオスミニウム、モリブデン、タングステン、鉄、コバルト等の遷移金属を含む化合物が挙げられる。ＧＯＤ及びメディエータは、ＧＯＤ及びメディエータが含まれる液が第２電極２６に塗布されて乾燥させることにより固定されている。
【００４１】
［第３電極２７］
図２に示されるように、第３電極２７は、第２基板２８における第２面２２と反対側の面３４に設けられている。第３電極２７は、第２基板２８の面３４において、長手方向１０１に細長く延出されて、その一端が第２電極２６の凹欠部３６に入り込むように屈曲されている。第３電極２７の素材としては、例えば、銀／塩化銀、金、パラジウム、白金などが挙げられる。第３電極２７は、空間４０へ血液が導入されたか否かを検出するための電極である。
【００４２】
第３電極２７において、第２基板２８の幅狭部３５に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子３９である。接続端子３９には、スペーサ２５や第１電極２４、熱電対４２、第１基板２３のいずれもが対向されておらず、バイオセンサ１１の外部に対して露出されている。第３電極２７は、第２基板２８の面３４側に形成されているので、接続端子３９はバイオセンサ１１の第１面２１側にのみ露出されている。
【００４３】
［スペーサ２５］
図２に示されるように、スペーサ２５は、平面視がバイオセンサ１１と概ね同じ形状のシートである。スペーサ２５としては、電気絶縁性を有する両面テープが好適に用いられる。スペーサ２５が第１基板２３と第２基板２８との間に介在されることによって、第１電極２４と第２電極２６及び第３電極２７とが電気的に絶縁される。スペーサ２５は、着色部３０，３１に対応する位置に、方向１０２へ延びる空間４０を有する。つまり、スペーサ２５は、長手方向１０１に対して空間４０によって分断された２枚のシートから構成されている。空間４０によって、第１電極２４及び熱電対４２と第２電極２６及び第３電極２７との間に、スペーサ２５の厚み分の試料空間が形成される。つまり、空間４０が試料空間となる。空間４０には、第１電極２４の一部、熱電対４２の接点４５、第２電極２６の一部及び第３電極２７の一部がそれぞれ露出されている。
【００４４】
第１電極２４及び熱電対４２と、第２電極２６及び第３電極２７とは、空間４０においてバイオセンサ１１の厚み方向に隔てられて対向される。図１に示されるように、空間４０は、バイオセンサ１１の端に開口されており、この開口が試料導入口４１となる。なお、図１には現れていないが、試料導入口４１と対向する位置においても空間４０が開口されている。試料導入口４１が血液に曝されると、毛細管作用によって血液が空間４０に流れ込む。
【００４５】
［装置本体１２の内部構成］
図３に示されるように、装置本体１２の接続部１３には、５つの接続端子６１〜６５が設けられている。各接続端子６１〜６５は、第１電極２４の接続端子３３、熱電対４２の接続端子４６，４７、第２電極２６の接続端子３７、第３電極２７の接続端子３９に対応しており、接続部１３にバイオセンサ１１が装着されることによって、それぞれが電気的に接続される。なお、図３においては、バイオセンサ１１の第１電極２４、熱電対４２、第２電極２６及び第３電極２７が模式的に同一面に表されている。
【００４６】
装置本体１２には、制御部７０が設けられている。制御部７０は、各種演算を行うためのＣＰＵ、各種プログラムが格納されるＲＯＭ、各種演算のためのデータを一時保存するＲＡＭ、データを電送するバスなどによって構成される演算装置である。この制御部７０に対して、血糖定量部７１、試料検知部７２、温度演算部７３、補正部７４、液晶ディスプレイ５１及び操作キー５１，５２，５３が、電気信号を送受信可能に接続されている。制御部７０によって、血糖定量部７１、試料検知部７２、温度演算部７３、補正部７４、液晶ディスプレイ５１の各動作が制御される。
【００４７】
血糖定量部７１は、バイオセンサ１１の第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流値に基づいて血糖値を演算するものであり、第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流を電圧に変換したり、電圧により表される電気信号を整形したり、数値表現されたデジタル信号に変換したりする回路を有する。また、第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流値に基づいて血糖値を演算するプログラムを有する。このプログラムは、制御部７０に格納されていてもよい。演算された血糖値を示す電気信号は、制御部７０のＲＡＭに格納される。血糖定量部７１が、本発明における定量手段に相当する。
【００４８】
試料検知部７２は、第１電極２４と第３電極２７との間に流れた電流値に基づいて、空間４０へ試料が導入されたか否かを判定するものであり、第１電極２４と第３電極２７との間に流れた電流を電圧に変換したり、電圧により表される電気信号を整形したり、数値表現されたデジタル信号に変換したりする回路を有する。また、第１電極２４と第３電極２７との間に流れた電流値に基づいて試料の有無を判定する閾値を有する。この閾値は、制御部７０に格納されていてもよい。制御部７０は、試料検知部７２が試料有りと判定したことを条件として、血糖定量部７１に血糖値の演算を要求し、温度演算部７３に温度の演算を要求する。
【００４９】
温度演算部７３は、熱電対４２の第１金属線４３と第２金属線４４との間に生じた電位差に基づいて接点４５（測温接点）の温度を演算するものである。接続端子６２，６３と温度演算部７３とは補償導線で接続されている。温度演算部７３は、基準接点の温度を測定する温度センサを有し、基準接点の温度による熱起電力と基準接点における熱起電力とから、接点４５の温度を演算する。演算された温度を示す電気信号は、制御部７０のＲＡＭに格納される。温度演算部７３が、本発明における温度演算手段に相当する。
【００５０】
補正部７４は、制御部７０のＲＡＭに格納されている血糖値及び温度を示す各電気信号に基づいて、血糖値の温度補正を行う。補正部７４は、温度と補正係数との関係を示すテーブルを有する。補正部７４は、制御部７０のＲＡＭに格納されている温度に対応する補正係数を選択し、ＲＡＭに格納されている血糖値に補正係数を乗じて補正後の血糖値を演算する。補正後の血糖値を示す電気信号は、制御部７０のＲＡＭに格納される。補正部７４が、本発明における補正手段に相当する。
【００５１】
［血糖測定装置１０の動作］
以下に、血糖測定装置１０の動作が説明される。
【００５２】
被測定者は、バイオセンサ１１を装置本体１２の接続部１３に装着する。これにより、各接続端子６１〜６５と、第１電極２４の接続端子３３、熱電対４２の接続端子４６，４７、第２電極２６の接続端子３７、第３電極２７の接続端子３９とがそれぞれ電気的に接続される。
【００５３】
被測定者は、自らの血液を採取する。血液の採取は、例えばランセットを用いて、被測定者自らが行うことができる。この血液が、本発明における試料に相当する。採取された血液は試料としてバイオセンサ１１の試料導入口４１から空間４０へ導入される。試料導入口４１に血液が付着されると、毛細管現象によって空間４０へ血液が導かれる。空間４０に血液が満たされると、第１電極２４と第３電極２７との間に電流が生じ、この電流に基づいて試料検知部７２が試料有りと判定する。
【００５４】
空間４０に導入された血液は、第１電極２４と第２電極２６との間に保持されて電気化学的反応を起こす。この電気化学的反応により第１電極２４と第２電極２６との間に血糖値に相関する電流が発生する。制御部７０は、試料検知部７２が試料有りと判定したことを条件として、血糖定量部７１に、第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流に基づいて血糖値を演算させる。
【００５５】
空間４０に導入された血液は、熱電対４２の接点４５と接触する。これにより、接点４５は、血液と同じ温度となる。接点４５と温度演算部７３の基準接点との温度差によって熱電対４２に熱起電力が生じる。制御部７０は、試料検知部７２が試料有りと判定したことを条件として、温度演算部７２に、熱電対４２に生じた熱起電力に基づいて接点４５の温度を演算させる。
【００５６】
制御部７０は、血糖値及び温度が取得されたことを条件として、補正部７４に血糖値の温度補正を行わせる。そして、制御部７０は、得られた補正後の血糖値を液晶ディスプレイ５１に表示する。
【００５７】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、バイオセンサ１１に、空間４０において接点４５を有する熱電対４２が設けられたので、空間４０に導入される血液の温度を正確且つ迅速に測定することができる。また、装置本体１２においては、空間４０に導入された血液の温度を直接測定して、当該温度に基づく血糖値の補正を行うことができる。
【００５８】
また、バイオセンサ１１として、第１電極２４と第２電極２６とが空間４０を介して対向配置されており、全体として細長なシート形状のものが用いられていても、熱電対４２によって、熱伝導による損失や外部環境温度の影響を受けることなく、空間４０に導入された血液の温度が測定される。
【００５９】
また、装置本体１２の接続部１３に接続される側と反対側に、空間４０及び試料導入口４１が配置されているので、装置本体１２から突出したバイオセンサ１１の先端側において血液を導入することができ、空間４０への血液の導入や容易となり、また、血液が装置本体１２に付着する可能性が低減される。
【００６０】
［変形例］
なお、本実施形態では、試薬に含まれる酵素がＧＯＤであるが、本発明における酵素がＧＯＤに限定されないことは言うまでもない。例えば、血糖測定に用いられるバイオセンサであれば、ＧＯＤに代えてＧＤＨが酵素として試薬に含まれてもよい。
【００６１】
また、本実施形態で示されたバイオセンサ１１の構成は、本発明に係るバイオセンサのの構成の一態様に過ぎない。したがって、バイオセンサ１１のようにスペーサ２５を介して第１電極２４と第２電極２６とが対向された立体型のものに代えて、同一の基板上に作用極と対極とが配置された平面型としてバイオセンサが実現されてもよい。
【００６２】
また、本発明に係るバイオセンサは、血糖測定装置１０のように携帯型の血糖測定装置に限定されるものではない。したがって、血液中の他の成分の測定にバイオセンサが用いられる場合に、その測定に必要な酵素が含まれる試薬が電極に固定される態様においても利用可能である。また、試料も血液に限定されず、尿や唾液などの生体試料であってもよいし、被検出物質が含まれる水溶液であってもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、バイオセンサ１１の空間４０に血液が導入された後に、熱電対４２及び温度演算部７３によって血液の温度が測定されることとしたが、バイオセンサ１１が装置本体１２に装着されたときに、熱電対４２及び温度演算部７３によって空間４０の温度が測定されてもよい。この場合、血液の温度が直接に測定されるわけではないが、空間４０の温度が測定されるので、装置本体１２に温度センサが設けられた構成よりも、より血液に近い温度が測定されることとなる。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・血糖測定装置（測定装置）
１１・・・バイオセンサ
１２・・・装置本体
２４・・・第１電極
２６・・・第２電極
３３，３７，３９，４６，４７・・・接続端子
３８・・・領域
４０・・・空間
４２・・・熱電対
４５・・・接点
５１・・・液晶ディスプレイ（表示手段）
７１・・・血糖定量部（定量手段）
７３・・・温度演算部（温度演算手段）
７４・・・補正部（補正手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の第１電極及び第２電極の少なくともいずれか一方に、試料中の被検出物質と反応する酵素が固定されたバイオセンサ、及び当該バイオセンサを有する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、糖尿病の患者が各国において増加している。糖尿病の治療としては、例えば、インスリン療法がある。インスリンは血糖値をコントロールする薬物として知られており、糖尿病の治療薬として糖尿病患者に投与されている。インスリンを投与する必要性は、糖尿病患者の血糖値に基づいて判断される。このため、糖尿病患者にとって、血糖値の把握が重要である。血糖値とは、血液中のグルコース濃度である。糖尿病患者自らが自分の血糖値を簡易に測定できることを目的として、簡易な血糖測定装置が開発されている。
【０００３】
前述された血糖測定装置として、バイオセンサが用いられるものが知られている（特許文献１〜４）。バイオセンサは、血糖と反応する酵素が固定された電極を有する。血糖値の測定に用いられる酵素として、グルコースオキシターゼ（以下、「ＧＯＤ」と略されることがある。）やグルコースデヒドロゲナーゼ（以下、「ＧＤＨ」と略されることがある。）が知られている。バイオセンサにおいて、酵素が固定された電極が作用極と称され、試料中に電子を供給する電極が対極と称される。
【０００４】
試料である血液がバイオセンサに導入され、その血液中のグルコースに作用極のＧＯＤが反応すると、グルコースがグルコン酸及び過酸化水素に分解され、その過酸化水素が水及び電子に分解される。このようにして発生した電子が作用極に伝達される。一方、対極からは血液中に電子が供給される。このようにして、ＧＯＤとグルコースとの反応によって、作用極と対極との間に電流が流れる。そして、流れた電流値に基づいて、血液中のグルコース濃度、つまり血糖値が算出される。また、作用極には、電子を伝達する物質が固定されることがある。この物質は、電子メディエータと称される。電子メディエータとして、例えば、フェリシアン化カリウム、ヘキサアンミンルテニウムやキノン誘導体類等の有機化合物、又は有機−金属錯体などが挙げられる。
【０００５】
前述されたバイオセンサによるグルコースの測定において、温度が測定値に影響を及ぼすことが知られている。温度の影響の原因として、バイオセンサに流れる電流を電圧に変換するための抵抗の温度特性や、酵素の反応速度の温度依存性、メディエータの拡散速度の温度依存性などが指摘されている。
【０００６】
グルコース測定値への温度の影響を回避することを目的として、バイオセンサが装着される測定装置に温度センサを設け、その温度センサの測定値に基づいてグルコース測定値を補正する構成が公知である（特許文献５〜７）。また、バイオセンサにおいて血液が導入される箇所を測定装置の一部に接触させて、その接触する一部に温度センサを用いた構成が公知である（特許文献８）。また、バイオセンサに熱伝導層を設けて、その熱伝導層を通じて、バイオセンサに導入された血液の温度を測定する構成が公知である（特許文献９，１０）。また、バイオセンサに、グルコース以外の物質に対して酸化還元反応を生ずる電極対を別途に設けて、その酸化還元反応により得られた電流値に基づいて、グルコース測定値を補正する構成が公知である（特許文献１１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９７８７７号公報
【特許文献２】特開２００５−４３２８０号公報
【特許文献３】特開２００５−３７３３５号公報
【特許文献４】特開２００２−１０７３２５号公報
【特許文献５】特許第３４９４５６４号公報
【特許文献６】特許第４１２４５１３号公報
【特許文献７】特開２００７−１０３１７号公報
【特許文献８】国際公開２００３−０６２８１２号パンフレット
【特許文献９】特開２００１−２３５４４４号公報
【特許文献１０】特開２００３−１５６４６９号公報
【特許文献１１】特開２００９−２５０８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献５〜７に開示されるように、測定装置に温度センサを設けたとしても、測定される温度は測定装置内あるいは測定装置周辺のものなので、バイオセンサに導入される血液の温度が正確に測定されるわけではない。そのため、例えば、血液が比較的体温に近い状態で導入された場合や、バイオセンサが測定装置に装着されるまでに手の温もりなどで暖められた場合では、測定装置の温度センサにより測定された温度と、バイオセンサに導入された血液の温度とが大きく解離し、適切な温度補正が実現されずに不正確な測定結果となるおそれがある。
【０００９】
また、特許文献８に開示されるように、測定装置の温度センサを、バイオセンサにおける血液導入箇所に合致させるには、バイオセンサの血液導入箇所が測定装置の一部と重なるように配置される必要がある。そうすると、指などから直接にバイオセンサへ血液を導入する作業がしづらくなったり、測定装置に血液が付着したりするおそれがある。
【００１０】
また、特許文献９，１０に開示されるように、バイオセンサに設けられた熱伝導層を通じて血液の温度を測定する構成では、熱伝導層が比較的短ければ、血液から温度センサまで熱伝導層を通じて迅速に温度が伝わるが、熱伝導層が長ければ、血液の温度が温度センサまで伝わるに要する時間を待って、温度補正がなされた測定結果が表示されるので、全体として測定時間が長くなるおそれがある。また、熱伝導層の途中の環境温度が測定結果に影響するおそれもある。
【００１１】
また、特許文献１１に開示されるように、バイオセンサにおいて、被検出物質と反応する電極対の他に、別途に電極対を設ける構成では、バイオセンサが大型化し、かつコストアップも避けられない。また、２つの酸化還元反応があらゆる温度範囲において再現性よく相関するとは限らないので、別途の電極対における酸化還元反応の種類を最適とするために多くの労力を要する。
【００１２】
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイオセンサにおいて試料の温度を正確且つ迅速に測定することが可能な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るバイオセンサは、一対の第１電極及び第２電極と、上記第１電極又は上記第２電極の少なくともいずれか一方であって、試料が接触される領域に固定されて当該試料中の被検出物質と反応する酵素と、上記第１電極又は上記第２電極の上記領域の近傍に接点を有する熱電対と、を具備する。
【００１４】
バイオセンサは、生体試料中の被検出物質を電気化学的に検出するためのものである。生体試料としては、血液や唾液、尿などの主として液体が挙げられる。例えば、生体試料が血液であれば、被検出物質として、血糖やコルチゾール、コレステロール、中性脂肪、ヘモグロビン、ビリルビン並びに銅、亜鉛及び鉄等の微量金属などが挙げられる。生体試料がバイオセンサの電極と接触されることにより、生体試料と酵素とが混合されて、被検出物質が酵素反応を起こす。その酵素反応の過程において生成される電荷が電極に流れることによって、被検出物質が電気的に検出可能となる。
【００１５】
第１電極又は第２電極に固定される酵素は、前述された被検出物質の電気的な検出のために被検出物質又は反応生成物と反応するものであれば特に限定されないが、例えば、被検出物質が血液中のグルコースであれば、グルコースオキシダーゼ又はグルコースデヒドロゲナーゼが挙げられる。
【００１６】
第１電極又は第２電極には、更にメディエータが固定されていてもよい。メディエータとは、前述された酵素反応の過程において生成される電子を伝達する物質をいう。ＧＯＤやＧＤＨに用いられるメディエータとしては、フェリシアン化カリウム、ヘキサアンミンルテニウムやキノン誘導体類等の有機化合物、又は有機−金属錯体などが挙げられる。
【００１７】
熱電対とは、異なる材料の２本の金属線が電気的に接続されて１つの回路が形成されたものである。２本の金属線の接点と当該接点の反対側において開放された２本の金属線の端との温度差により、熱電対には熱起電力が生じる。この熱起電力が、開放された２本の金属線の端の間の電位差として検出される。熱電対に採用される２本の金属線の材料の組み合わせは、例えば、ニッケル及びクロムを主とした合金（クロメル）とニッケルを主とした合金（アルメル）との組み合わせ、鉄と銅及びニッケルを主とした合金（コンスタンタン）との組み合わせ、銅と銅及びニッケルを主とした合金（コンスタンタン）との組み合わせ、ニッケル及びクロムを主とした合金（クロメル）と銅及びニッケルを主とした合金（コンスタンタン）の組み合わせ、ニッケル、クロム及びシリコンを主とした合金（ナイクロシル）とニッケル及びシリコンを主とした合金（ナイシル）との組み合わせなどのＪＩＳ規格に規定されている組み合わせが一例として挙げられる。
【００１８】
本発明に係るバイオセンサは、装置本体に対して装着可能である。この装置本体は、バイオセンサの酵素が被検出物質と反応することにより第１電極と第２電極との間に流れた電流に基づいて、試料中の被検出物質を定量する定量手段と、熱電対に生じた熱起電力に基づいて熱電対の接点の温度を演算する温度演算手段と、温度演算手段により演算された温度に基づいて、定量手段が定量した被検出物質の定量値を補正する補正手段と、温度補正手段により補正された被検出物質の定量値を表示する表示手段と、を具備する。これにより、酵素が固定された第１電極又は第２電極の領域における試料の温度を直接測定して、当該温度に基づく定量値の補正を行うことができる。
【００１９】
本発明に係るバイオセンサは、第１電極及び第２電極が、試料が導入される空間を介して対向配置されており、当該バイオセンサが、全体として細長なシート形状のものであってもよい。熱電対によって、第１電極又は第２電極において酵素が固定されている領域の温度を熱起電力として検出するので、バイオセンサが細長なシート形状であっても、熱伝導による損失や外部環境温度の影響を受けることがない。
【００２０】
また、バイオセンサにおいて試料が導入される空間が、細長な方向における第１端側に配置されており、当該第１端と反対側の第２端に、第１電極、第２電極及び熱電対の接続端子がそれぞれ配置されていてもよい。バイオセンサは、第２端側を装置本体に挿入するようにして装着される。この装着状態において、バイオセンサの第１端は装置本体から突出される。この第１端側に試料が導入される空間が配置されているので、当該空間の周囲に装置本体が存在せず、当該空間への試料の導入や容易である。また、試料が装置本体に付着する可能性が低減される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、バイオセンサにおいて、第１電極又は第２電極の試料が接触される領域の近傍に接点を有する熱電対が設けられたので、試料の温度を正確且つ迅速に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る血糖測定装置１０の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、バイオセンサ１１の分解斜視図である。
【図３】図３は、血糖測定装置１０の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、適宜図面が参照されて、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、以下に説明される各実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態が適宜変更できることは言うまでもない。
【００２４】
［血糖測定装置１０］
図１に示されるように、血糖測定装置１０は、バイオセンサ１１と装置本体１２とを有する。バイオセンサ１１が装置本体１２の接続部１３に差し込まれることによって、バイオセンサ１１と装置本体１２とが電気的に接続される。バイオセンサ１１は、１回の血糖測定毎に取り替えられるものである。このバイオセンサ１１が、本発明におけるバイオセンサに相当する。血糖測定装置１０が、本発明に係る測定装置に相当する。
【００２５】
［装置本体１２］
図１に示されるように、装置本体１２は、筐体５０に電子部品が収容された電子装置である。筐体５０の表側には、液晶ディスプレイ５１及び操作キー５２，５３，５４が配置されている。操作キー５２，５３，５４は、ユーザの操作に基づいて対応するコマンドを発生させるためのものである。液晶ディスプレイ５１は、装置本体１２の状態や測定結果、エラー表示などを行う。液晶ディスプレイ５１が、本発明における表示手段に相当する。装置本体１２の内部構造については後述される。
【００２６】
［バイオセンサ１１］
図１に示されるように、バイオセンサ１１は、細長なシート形状である。バイオセンサ１１の長手方向１０１の一端が、装置本体１２の接続部１３に差し込まれることによって、バイオセンサ１１が装置本体１２に装着される。装着されたバイオセンサ１１は、装置本体１２から長手方向１０１へ突出される。また、バイオセンサ１１が長手方向１０１に引き抜かれることによって、バイオセンサ１１が装置本体１０から取り外される。バイオセンサ１１において、接続部１３に差し込まれる側が本発明における第２端に相当し、その反対側が本発明における第１端に相当する。
【００２７】
バイオセンサ１１の表裏は相対的な関係なので、いずれが表であっても裏であってもよい。本実施形態においては、図１に現れる側が表と称され、図１に現れない側が裏と称される。つまり、バイオセンサ１１は、第１面２１及び第２面２２が表裏面をなすシート形状である。
【００２８】
図２に示されるように、バイオセンサ１１は、主として、第１基板２３、第１電極２４、熱電対４２、スペーサ２５、第２電極２６、第３電極２７及び第２基板２８を有する。図２における上側、つまり表側から順に、第１基板２３、第１電極２４及び熱電対４２、スペーサ２５、第２電極２６及び第３電極２７、第２基板２８の順に積層されて、長手方向１０１に細長なシート形状のバイオセンサ１１が構成されている。
【００２９】
［第１基板２３］
図２に示されるように、第１基板２３は、平面視がバイオセンサ１１と概ね同じ形状のシートである。第１基板２３は、電気絶縁性の材料からなる。この電気絶縁性の材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のポリエステルや、フッ素樹脂及びポリカーボネイト、ガラスなどが挙げられる。
【００３０】
第１基板２３の一方の面は、第１面２１を構成する。後述されるように、第１面２１と反対側の面３２には第１電極２４及び熱電対４２が設けられている。第１基板２３において、装置本体１２の接続部１３に差し込まれる長手方向１０１の一端側は、長手方向１０１と直交する方向１０２に沿った幅が狭い幅狭部２９とされている。
【００３１】
第１基板２３の第１面２１には、方向１０２の両端に一対の着色部３０，３１が形成されている。着色部３０，３１は、第１面２１と色分けされたものである。着色部３０，３１は、後述される試料導入口４１の位置の視認を容易にするためのものである。したがって、着色部３０，３１は、試料導入口４１の直上に配置されている。
【００３２】
［第１電極２４］
図２に示されるように、第１電極２４は、第１基板２３における第１面２１と反対側の面３２に設けられている。第１電極２４は、第１基板２３の面３２において方向１０２の片側半分程度を占めている。第１電極２４としては、例えば、銀／塩化銀、金、パラジウム、白金などが挙げられる。第１電極２４は、第１基板２３に対して、スクリーン印刷法、インクジェット法、スパッタリング、真空蒸着、ゾルゲル法、クラスタビーム蒸着又はＰＬＤなどの手法によって面３２に積層されている。第１電極２４において、第１基板２３の幅狭部２９に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子３３である。
【００３３】
［熱電対４２］
図２に示されるように、熱電対４２は、第１基板２３における第１面２１と反対側の面３２に設けられている。熱電対４２は、第１基板２３の面３２において第１電極２４と重複しないように配置されている。熱電対４２は、第１金属線４３及び第２金属線４４を有する。第１金属線４３及び第２金属線４４は、互いに異なる材質であり、その組み合わせとして、クロメルとアルメル、鉄とコンスタンタン、銅とコンスタンタン、クロメルとコンスタンタン、ナイクロシルとナイシルなどが挙げられる。第１金属線４３及び第２金属線４４は、第１基板２３に対して、スクリーン印刷法、インクジェット法、スパッタリング、真空蒸着、ゾルゲル法、クラスタビーム蒸着又はＰＬＤなどの手法によって面３２に積層されている。
【００３４】
第１金属線４３及び第２金属線４４は、長手方向１０１に沿って電気的に独立されて延出されており、空間４０に対応する位置において接点４５が設けられている。第１金属線４３及び第２金属線４４において、第１基板２３の幅狭部２９に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子４６，４７である。
【００３５】
［第２基板２８］
図２に示されるように、第２基板２８は、平面視がバイオセンサ１１と概ね同じ形状のシートである。第２基板２８は、電気絶縁性の材料からなる。この電気絶縁性の材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のポリエステルや、フッ素樹脂及びポリカーボネイト、ガラスなどが挙げられる。
【００３６】
第２基板２８の一方の面は、第２面２２を構成する。後述されるように、第２面２２と反対側の面３４には第２電極２６及び第３電極２７が設けられている。第２基板２８において、装置本体１２の接続部１３に差し込まれる長手方向１０１の一端側は、方向１０２に沿った幅が狭い幅狭部３５とされている。
【００３７】
各図には現れていないが、第２基板２８の第２面２２には、着色部３０，３１と同様の着色部が形成されている。
【００３８】
［第２電極２６］
図２に示されるように、第２電極２６は、第２基板２８における第２面２２と反対側の面３４に設けられている。第２電極２６は、第２基板２８の面３４の周縁以外の大半を占めているが、後述される空間４０に対応する位置において、方向１０２の幅が狭くなるように凹欠部３６が形成されている。第２電極２６の素材としては、例えば、カーボンが挙げられる。第２電極２６にカーボンが用いられることによって、銀／塩化銀、金、パラジウム、白金などが採用される第１電極２３の抵抗値が、カーボン製の第２電極２６の抵抗値より低くなるので、空間４０の血液に電子が供給されやすくなる。
【００３９】
第２電極２６において、第２基板２８の幅狭部３５に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子３７である。接続端子３７には、スペーサ２５や第１電極２４、熱電対４２、第１基板２３のいずれもが対向されておらず、バイオセンサ１１の外部に対して露出されている。第２電極２６は、第２基板２８の面３４側に形成されているので、接続端子３７はバイオセンサ１１の第１面２１側にのみ露出されている。
【００４０】
各図には現れていないが、第２電極２６において、空間４０に対応する領域３８には、ＧＯＤ及びメディエータが固定されている。メディエータとしては、例えば、ルテニウムやオスミニウム、モリブデン、タングステン、鉄、コバルト等の遷移金属を含む化合物が挙げられる。ＧＯＤ及びメディエータは、ＧＯＤ及びメディエータが含まれる液が第２電極２６に塗布されて乾燥させることにより固定されている。
【００４１】
［第３電極２７］
図２に示されるように、第３電極２７は、第２基板２８における第２面２２と反対側の面３４に設けられている。第３電極２７は、第２基板２８の面３４において、長手方向１０１に細長く延出されて、その一端が第２電極２６の凹欠部３６に入り込むように屈曲されている。第３電極２７の素材としては、例えば、銀／塩化銀、金、パラジウム、白金などが挙げられる。第３電極２７は、空間４０へ血液が導入されたか否かを検出するための電極である。
【００４２】
第３電極２７において、第２基板２８の幅狭部３５に対応する部分は、装置本体１２の接続部１３に挿入される接続端子３９である。接続端子３９には、スペーサ２５や第１電極２４、熱電対４２、第１基板２３のいずれもが対向されておらず、バイオセンサ１１の外部に対して露出されている。第３電極２７は、第２基板２８の面３４側に形成されているので、接続端子３９はバイオセンサ１１の第１面２１側にのみ露出されている。
【００４３】
［スペーサ２５］
図２に示されるように、スペーサ２５は、平面視がバイオセンサ１１と概ね同じ形状のシートである。スペーサ２５としては、電気絶縁性を有する両面テープが好適に用いられる。スペーサ２５が第１基板２３と第２基板２８との間に介在されることによって、第１電極２４と第２電極２６及び第３電極２７とが電気的に絶縁される。スペーサ２５は、着色部３０，３１に対応する位置に、方向１０２へ延びる空間４０を有する。つまり、スペーサ２５は、長手方向１０１に対して空間４０によって分断された２枚のシートから構成されている。空間４０によって、第１電極２４及び熱電対４２と第２電極２６及び第３電極２７との間に、スペーサ２５の厚み分の試料空間が形成される。つまり、空間４０が試料空間となる。空間４０には、第１電極２４の一部、熱電対４２の接点４５、第２電極２６の一部及び第３電極２７の一部がそれぞれ露出されている。
【００４４】
第１電極２４及び熱電対４２と、第２電極２６及び第３電極２７とは、空間４０においてバイオセンサ１１の厚み方向に隔てられて対向される。図１に示されるように、空間４０は、バイオセンサ１１の端に開口されており、この開口が試料導入口４１となる。なお、図１には現れていないが、試料導入口４１と対向する位置においても空間４０が開口されている。試料導入口４１が血液に曝されると、毛細管作用によって血液が空間４０に流れ込む。
【００４５】
［装置本体１２の内部構成］
図３に示されるように、装置本体１２の接続部１３には、５つの接続端子６１〜６５が設けられている。各接続端子６１〜６５は、第１電極２４の接続端子３３、熱電対４２の接続端子４６，４７、第２電極２６の接続端子３７、第３電極２７の接続端子３９に対応しており、接続部１３にバイオセンサ１１が装着されることによって、それぞれが電気的に接続される。なお、図３においては、バイオセンサ１１の第１電極２４、熱電対４２、第２電極２６及び第３電極２７が模式的に同一面に表されている。
【００４６】
装置本体１２には、制御部７０が設けられている。制御部７０は、各種演算を行うためのＣＰＵ、各種プログラムが格納されるＲＯＭ、各種演算のためのデータを一時保存するＲＡＭ、データを電送するバスなどによって構成される演算装置である。この制御部７０に対して、血糖定量部７１、試料検知部７２、温度演算部７３、補正部７４、液晶ディスプレイ５１及び操作キー５１，５２，５３が、電気信号を送受信可能に接続されている。制御部７０によって、血糖定量部７１、試料検知部７２、温度演算部７３、補正部７４、液晶ディスプレイ５１の各動作が制御される。
【００４７】
血糖定量部７１は、バイオセンサ１１の第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流値に基づいて血糖値を演算するものであり、第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流を電圧に変換したり、電圧により表される電気信号を整形したり、数値表現されたデジタル信号に変換したりする回路を有する。また、第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流値に基づいて血糖値を演算するプログラムを有する。このプログラムは、制御部７０に格納されていてもよい。演算された血糖値を示す電気信号は、制御部７０のＲＡＭに格納される。血糖定量部７１が、本発明における定量手段に相当する。
【００４８】
試料検知部７２は、第１電極２４と第３電極２７との間に流れた電流値に基づいて、空間４０へ試料が導入されたか否かを判定するものであり、第１電極２４と第３電極２７との間に流れた電流を電圧に変換したり、電圧により表される電気信号を整形したり、数値表現されたデジタル信号に変換したりする回路を有する。また、第１電極２４と第３電極２７との間に流れた電流値に基づいて試料の有無を判定する閾値を有する。この閾値は、制御部７０に格納されていてもよい。制御部７０は、試料検知部７２が試料有りと判定したことを条件として、血糖定量部７１に血糖値の演算を要求し、温度演算部７３に温度の演算を要求する。
【００４９】
温度演算部７３は、熱電対４２の第１金属線４３と第２金属線４４との間に生じた電位差に基づいて接点４５（測温接点）の温度を演算するものである。接続端子６２，６３と温度演算部７３とは補償導線で接続されている。温度演算部７３は、基準接点の温度を測定する温度センサを有し、基準接点の温度による熱起電力と基準接点における熱起電力とから、接点４５の温度を演算する。演算された温度を示す電気信号は、制御部７０のＲＡＭに格納される。温度演算部７３が、本発明における温度演算手段に相当する。
【００５０】
補正部７４は、制御部７０のＲＡＭに格納されている血糖値及び温度を示す各電気信号に基づいて、血糖値の温度補正を行う。補正部７４は、温度と補正係数との関係を示すテーブルを有する。補正部７４は、制御部７０のＲＡＭに格納されている温度に対応する補正係数を選択し、ＲＡＭに格納されている血糖値に補正係数を乗じて補正後の血糖値を演算する。補正後の血糖値を示す電気信号は、制御部７０のＲＡＭに格納される。補正部７４が、本発明における補正手段に相当する。
【００５１】
［血糖測定装置１０の動作］
以下に、血糖測定装置１０の動作が説明される。
【００５２】
被測定者は、バイオセンサ１１を装置本体１２の接続部１３に装着する。これにより、各接続端子６１〜６５と、第１電極２４の接続端子３３、熱電対４２の接続端子４６，４７、第２電極２６の接続端子３７、第３電極２７の接続端子３９とがそれぞれ電気的に接続される。
【００５３】
被測定者は、自らの血液を採取する。血液の採取は、例えばランセットを用いて、被測定者自らが行うことができる。この血液が、本発明における試料に相当する。採取された血液は試料としてバイオセンサ１１の試料導入口４１から空間４０へ導入される。試料導入口４１に血液が付着されると、毛細管現象によって空間４０へ血液が導かれる。空間４０に血液が満たされると、第１電極２４と第３電極２７との間に電流が生じ、この電流に基づいて試料検知部７２が試料有りと判定する。
【００５４】
空間４０に導入された血液は、第１電極２４と第２電極２６との間に保持されて電気化学的反応を起こす。この電気化学的反応により第１電極２４と第２電極２６との間に血糖値に相関する電流が発生する。制御部７０は、試料検知部７２が試料有りと判定したことを条件として、血糖定量部７１に、第１電極２４と第２電極２６との間に流れた電流に基づいて血糖値を演算させる。
【００５５】
空間４０に導入された血液は、熱電対４２の接点４５と接触する。これにより、接点４５は、血液と同じ温度となる。接点４５と温度演算部７３の基準接点との温度差によって熱電対４２に熱起電力が生じる。制御部７０は、試料検知部７２が試料有りと判定したことを条件として、温度演算部７２に、熱電対４２に生じた熱起電力に基づいて接点４５の温度を演算させる。
【００５６】
制御部７０は、血糖値及び温度が取得されたことを条件として、補正部７４に血糖値の温度補正を行わせる。そして、制御部７０は、得られた補正後の血糖値を液晶ディスプレイ５１に表示する。
【００５７】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、バイオセンサ１１に、空間４０において接点４５を有する熱電対４２が設けられたので、空間４０に導入される血液の温度を正確且つ迅速に測定することができる。また、装置本体１２においては、空間４０に導入された血液の温度を直接測定して、当該温度に基づく血糖値の補正を行うことができる。
【００５８】
また、バイオセンサ１１として、第１電極２４と第２電極２６とが空間４０を介して対向配置されており、全体として細長なシート形状のものが用いられていても、熱電対４２によって、熱伝導による損失や外部環境温度の影響を受けることなく、空間４０に導入された血液の温度が測定される。
【００５９】
また、装置本体１２の接続部１３に接続される側と反対側に、空間４０及び試料導入口４１が配置されているので、装置本体１２から突出したバイオセンサ１１の先端側において血液を導入することができ、空間４０への血液の導入や容易となり、また、血液が装置本体１２に付着する可能性が低減される。
【００６０】
［変形例］
なお、本実施形態では、試薬に含まれる酵素がＧＯＤであるが、本発明における酵素がＧＯＤに限定されないことは言うまでもない。例えば、血糖測定に用いられるバイオセンサであれば、ＧＯＤに代えてＧＤＨが酵素として試薬に含まれてもよい。
【００６１】
また、本実施形態で示されたバイオセンサ１１の構成は、本発明に係るバイオセンサのの構成の一態様に過ぎない。したがって、バイオセンサ１１のようにスペーサ２５を介して第１電極２４と第２電極２６とが対向された立体型のものに代えて、同一の基板上に作用極と対極とが配置された平面型としてバイオセンサが実現されてもよい。
【００６２】
また、本発明に係るバイオセンサは、血糖測定装置１０のように携帯型の血糖測定装置に限定されるものではない。したがって、血液中の他の成分の測定にバイオセンサが用いられる場合に、その測定に必要な酵素が含まれる試薬が電極に固定される態様においても利用可能である。また、試料も血液に限定されず、尿や唾液などの生体試料であってもよいし、被検出物質が含まれる水溶液であってもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、バイオセンサ１１の空間４０に血液が導入された後に、熱電対４２及び温度演算部７３によって血液の温度が測定されることとしたが、バイオセンサ１１が装置本体１２に装着されたときに、熱電対４２及び温度演算部７３によって空間４０の温度が測定されてもよい。この場合、血液の温度が直接に測定されるわけではないが、空間４０の温度が測定されるので、装置本体１２に温度センサが設けられた構成よりも、より血液に近い温度が測定されることとなる。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・血糖測定装置（測定装置）
１１・・・バイオセンサ
１２・・・装置本体
２４・・・第１電極
２６・・・第２電極
３３，３７，３９，４６，４７・・・接続端子
３８・・・領域
４０・・・空間
４２・・・熱電対
４５・・・接点
５１・・・液晶ディスプレイ（表示手段）
７１・・・血糖定量部（定量手段）
７３・・・温度演算部（温度演算手段）
７４・・・補正部（補正手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の第１電極及び第２電極と、
上記第１電極又は上記第２電極の少なくともいずれか一方であって、試料が接触される領域に固定されて当該試料中の被検出物質と反応する酵素と、
上記第１電極又は上記第２電極の上記領域の近傍に接点を有する熱電対と、を具備するバイオセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオセンサと、
上記バイオセンサが装着可能な装置本体と、
上記装置本体に設けられており、上記酵素が被検出物質と反応することにより上記第１電極と上記第２電極との間に流れた電流に基づいて、上記試料中の当該被検出物質を定量する定量手段と、
上記装置本体に設けられており、上記熱電対に生じた熱起電力に基づいて上記熱電対の接点の温度を演算する温度演算手段と、
上記装置本体に設けられており、上記温度演算手段により演算された温度に基づいて、上記定量手段が定量した被検出物質の定量値を補正する補正手段と、
上記装置本体に設けられており、上記温度補正手段により補正された被検出物質の定量値を表示する表示手段と、を具備する測定装置。
【請求項１】
一対の第１電極及び第２電極と、
上記第１電極又は上記第２電極の少なくともいずれか一方であって、試料が接触される領域に固定されて当該試料中の被検出物質と反応する酵素と、
上記第１電極又は上記第２電極の上記領域の近傍に接点を有する熱電対と、を具備するバイオセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオセンサと、
上記バイオセンサが装着可能な装置本体と、
上記装置本体に設けられており、上記酵素が被検出物質と反応することにより上記第１電極と上記第２電極との間に流れた電流に基づいて、上記試料中の当該被検出物質を定量する定量手段と、
上記装置本体に設けられており、上記熱電対に生じた熱起電力に基づいて上記熱電対の接点の温度を演算する温度演算手段と、
上記装置本体に設けられており、上記温度演算手段により演算された温度に基づいて、上記定量手段が定量した被検出物質の定量値を補正する補正手段と、
上記装置本体に設けられており、上記温度補正手段により補正された被検出物質の定量値を表示する表示手段と、を具備する測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１３７７６７（Ｐ２０１１−１３７７６７Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９９０４２（Ｐ２００９−２９９０４２）
【出願日】平成２１年１２月２９日（２００９．１２．２９）
【出願人】（０００１３５０３６）ニプロ株式会社 (583)
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２９日（２００９．１２．２９）
【出願人】（０００１３５０３６）ニプロ株式会社 (583)
[ Back to top ]