バイオセンサおよびバイオセンサ測定装置、並びに測定方法
一般のユーザーが簡単に性能を判断することができるバイオセンサおよびバイオセンサ測定装置を提供する。バイオセンサ１００は、品質判定部１３を有する基板１と、基板１上に設けられ、試料が供給される試料受け入れ部１５とを備える。品質判定部１３は、水分を吸収することによって変色する吸湿材料を含む。試料受け入れ部１５は、被測定物質を基質とする酵素を含む試薬部７を有する。品質判定部１３は、基板１が備える凹部１７と、凹部１７内に配置された吸湿材料１６と、凹部１７の開口をほぼ塞ぎ吸湿材料１６と密着するように設けられた通気性を有しないフィルム１８とから構成されている。なお、ここでは吸湿材料１６としてコバルト塩を用いている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中に含まれる被測定物質をより正確に定量するためのバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スクロース、グルコースなどの糖類の定量分析法として、酵素の有する特異的触媒作用を利用した種々のタイプのバイオセンサが開発されている。
【０００３】
以下に、試料中の糖類の定量分析法の一例として、グルコースの定量分析法を説明する。グルコースの電気化学的なグルコースの定量分析法としては、酵素であるグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．１．３．４：以下ＧＯＤと略す）と酸素電極あるいは過酸化水素電極とを使用して行なう方法が一般に知られている。
【０００４】
ＧＯＤは、酸素を電子伝達体として、基質であるβ−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトンに選択的に酸化する。酸素の存在下でのＧＯＤによる酸化反応過程において、酸素が過酸化水素に還元される。酸素電極によって、この酸素の減少量を計測するか、あるいは過酸化水素電極によって過酸化水素の増加量を計測する。酸素の減少量および過酸化水素の増加量は、試料中のグルコースの含有量に比例するので、酸素の減少量または過酸化水素の増加量からグルコースの定量が行なわれる。
【０００５】
前記方法では、酵素反応の特異性を利用することにより、精度良く試料中のグルコースを定量することができる。しかし、反応過程からも推測できるように、測定結果は試料に含まれる酸素濃度の影響を大きく受ける欠点があり、試料に酸素が存在しない場合は測定が不可能となる。
【０００６】
そこで、酸素を電子伝達体として用いず、フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘導体などの有機化合物や金属錯体を電子伝達体として用いるグルコース測定用バイオセンサが開発されている。このグルコース測定用バイオセンサでは、酵素反応の結果生じた電子伝達体の還元体を作用極上で酸化することにより、その酸化電流量から試料中に含まれるグルコースの濃度が求められる。この際、対極上では、電子伝達体の酸化体が還元され電子伝達体の還元体の生成する反応が進行する。このような有機化合物や金属錯体を酸素の代わりに電子伝達体として用いることにより、既知量のＧＯＤとそれらの電子伝達体を安定な状態で正確に電極上に担持させて試薬部を形成することが可能となり、試料中の酸素濃度の影響を受けることなく、精度良くグルコースを定量することができる。またこの場合、酵素および電子伝達体を含有する試薬部を乾燥状態に近い状態で電極系と一体化させることもできるので、この技術に基づいた使い捨て型のグルコース測定用バイオセンサが近年多くの注目を集めている。その代表的な例が、特許文献１である特開平３−２０２７６４号公報に示されるバイオセンサである。使い捨て型のグルコース測定用バイオセンサでは、測定装置に着脱可能に接続されたセンサに試料を導入するだけで容易にグルコース濃度を測定装置で測定することができる。
【０００７】
上述の様な使い捨て型のグルコース測定用バイオセンサを用いた血糖値（血液中のグルコース濃度）の測定手順の一例を説明する。
【０００８】
まず、測定者は乾燥剤入りの包装体からグルコース測定用バイオセンサを取り出し、測定装置に装着する。その後、針を用いて指先などを穿刺することにより得られた血液をグルコース測定用バイオセンサに点着すると、一定時間経過後に測定装置の表示部に測定者の血糖値が表示される。
【特許文献１】特開平３−２０２７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、上述のグルコース測定用バイオセンサでは、酵素および電子伝達体を含有する試薬が試薬部に乾燥状態で担持されている。しかし、試薬部が空気中の水分を吸収すると、試薬部に含まれる酵素の一部が失活したり、電子伝達体である有機化合物や金属錯体が変成するおそれがある。また、空気中の水分は、酵素の失活、電子伝達体の変成以外にも、酵素や電子伝達体の反応に影響を及ぼす可能性も考えられる。このため、上述のグルコース測定用バイオセンサでは、正確な測定を行なうために測定直前に包装体から取り出すことが強く推奨されており、その判断は測定者に委ねられている。
【００１０】
しかしながら、上述のグルコース測定用バイオセンサを含む従来のバイオセンサでは、包装体などから取り出した後のバイオセンサの性能を、一般のユーザーが判断することは難しい。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、一般のユーザーが簡単に性能を判断することができるバイオセンサおよびバイオセンサ測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のバイオセンサは、試料に含まれる被測定物質を測定するためのバイオセンサであって、基板と、前記基板上に設けられ、前記試料が供給される試料受け入れ部と、前記試料受け入れ部に設けられ、前記被測定物質と反応する試薬を含む試薬部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料と、を備え、前記吸湿材料のうち変色した部分の割合に基づき前記試薬の劣化度合いを表示する。
【００１３】
本発明のバイオセンサでは、例えば、流通形態として任意の包装体に包装される場合、包装体から取り出した後、空気中に曝される時間が長くなるにつれて吸湿材料が空気中の水分を吸収し、吸収した水分と反応することにより、空気にさらされている部分から吸湿材料の色が変化していく。従って、ユーザーは、バイオセンサに備えられた吸湿材料のうち変色した部分の割合が所定の割合に達しない間に測定を行なうこととし、吸湿材料の変色部分が所定の割合以上であるバイオセンサは、試薬部が劣化したものと見なして使用せずに新たなバイオセンサに交換する、といった判断が可能となる。このため、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。
【００１４】
前記吸湿材料を覆うカバーをさらに備え、前記吸湿材料の一部は露出している構成としてもよい。
【００１５】
前記試薬の前記劣化度合いは、前記吸湿材料のうち、露出している部分から所定距離の位置に存するとともに前記カバーに覆われている部分の変色の度合いによって表示される構成としてもよい。
【００１６】
前記試薬は酵素を含んでいる構成としてもよい。
【００１７】
前記試薬部は電子伝達体をさらに含む構成としてもよい。
【００１８】
前記基板上に設けられた１対の端子と、前記試料受け入れ部内にそれぞれが互いに離間して設けられ、前記１対の端子にそれぞれが接続された１対の電極とをさらに備える構成としてもよい。
【００１９】
前記試薬は抗体および抗原のうち少なくともいずれかを含んでいる構成としてもよい。
【００２０】
前記吸湿材料は、シート状に形成されている構成としてもよい。
【００２１】
前記基板上に、遮光性材料から形成され、前記試料受け入れ部を覆うように形成されている被覆部材をさらに備える構成としてもよい。
【００２２】
前記基板上であって、前記基板の前記試料受け入れ部が設けられた面とは反対側の面上に前記シート状に形成された吸湿材料が設けられ、前記吸湿材料上に、前記吸湿材料を覆うシートが設けられている構成としてもよい。
【００２３】
本発明のバイオセンサ測定装置は、基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定するためのバイオセンサ測定装置であって、前記吸湿材料に光を出射する光源と、前記光源から前記吸湿材料を経て入射する入射光を受光する受光素子とを備える検出部と、前記検出部に接続され、前記入射光の光学特性を測定し、前記入射光の光学特性に基づいてバイオセンサの試薬部の試薬の劣化度合いを判定する測定部と、を備える。
【００２４】
本発明のバイオセンサ測定装置を用いれば、バイオセンサの吸湿材料の色変化を検出して試薬の劣化度合いを判定するため、バイオセンサが使用に適しているか否かを判定することが可能となる。従って、バイオセンサとバイオセンサ測定装置とを用いれば、測定者が特別な知識を必要とせずに、正確な測定を自動的に行なうことが可能となる。
【００２５】
本発明の測定方法は、基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定する測定方法であって、前記バイオセンサをバイオセンサ測定装置に装着する工程と、前記吸湿材料の変色度合いから試薬の劣化度合い判定する工程と、前記判定工程において、試薬の劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を実施し、試薬の劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を中止する工程とを含む。
【００２６】
本発明の測定方法を用いれば、バイオセンサの吸湿材料の色変化を検出して試薬の劣化度合いを判定するため、バイオセンサが使用に適しているか否かをバイオセンサ測定装置が判定して試薬の劣化度合いが大きい場合は被測定物質の測定を中止することが可能となる。従って、本測定方法を用いれば、測定者が特別な知識を必要とせずに、正確な測定を自動的に行なうことが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、使用に適した性能を有するか否かをユーザーが容易に判断することが可能なバイオセンサおよびバイオセンサ測定装置並びに測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
［図１］図１（ａ）は、実施形態１のバイオセンサの分解斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示したＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
［図２］図２（ａ）は、実施形態２のバイオセンサの分解斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示したＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
［図３］図３（ａ）は、実施形態３のバイオセンサの分解斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示したＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
［図４］図４（ａ）および（ｂ）は、実施形態３のバイオセンサの製造方法を表す工程断面図である。
［図５］図５は、実施形態４のバイオセンサ測定装置の構成を示す透視概略図であり、バイオセンサが装着される様子を模式的に表す。
［図６］図６（ａ）および（ｂ）は、バイオセンサを測定する際の、実施形態４のバイオセンサ測定装置の動作を模式的に表す断面図である。
［図７］図７（ａ）は、実施形態５のバイオセンサの斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中に示したＷ−Ｗ線に沿った断面図である。
［図８］図８（ａ）および（ｂ）は、実施形態６のバイオセンサの平面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）および（ｂ）の要部断面図である。
［図９］図９は、図８（ｂ）のバイオセンサの測定装置の構成を示す透視概略図である。
［図１０］図１０は、実施形態７のバイオセンサの斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 基板
２、３ 端子
４、５ 電極
４ａ、５ａ 導電性カーボンペースト
６ 絶縁膜
７ 試薬部
８ スペーサ部材
９ 保護板
１０ スリット
１０ａ 試料供給口
１１ 空気孔
１２ 界面活性剤層
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 品質判定部
１５、１５’ 試料受け入れ部
１６、１６ａ 吸湿材料
１６ｂ、１６ｃ 吸湿材シート
１７ 凹部
１７ｂ 貫通孔
１８ フィルム
１９ 不透水カバーシート
２０ 品質判定位置
２１、２２ コネクタ
２３ 検出部
２４ 測定部
２５ データ処理部
２６ データ表示部
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ バイオセンサ
２００ 測定装置
２００ａ 筐体
３００，３００’ 分析ディスク
３０１ 基板
３０２ ディスク接着層
３０３ ディスクカバー
３０４ 注入口
３０５ 流路
３０６ 試薬
３０７ 空気抜き口
３１３ 品質判定部
３１６ 吸湿材料
３１８ フィルム
３２０ 品質判定位置
４１１ スピンドルモータ
４１２ 光ピックアップ
４１３ 送りモータ
５００ 免疫クロマトセンサ
５０２ 支持基板
５０３ 採水部
５０４ 標識抗体部
５０５ 抗体固定部
５０６ ニトロセルロース膜
５０７ 吸水部
５１３ 品質判定部
５１６ 吸湿材料
５１８ フィルム
５２０ 品質判定位置
８００ 液体注入器具
９００ 試料
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書中で「接続」との用語は、特に記載のない限り「電気的接続」を意味するものとする。また、簡単のために、各実施形態に共通する構成要素は共通の参照符号で表すものとする。
【００３１】
（実施形態１）
本実施形態においては、一例としてグルコースの定量に用いるバイオセンサについて説明する。なお、後にも述べるが、本実施形態は、被測定物質をグルコースとするバイオセンサに本発明を限定するものではない。
【００３２】
本実施形態のバイオセンサを図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態のバイオセンサ１００の分解斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示したＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００３３】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ１００は、品質判定部１３を有する基板１と、基板１上に設けられ、試料が供給される試料受け入れ部１５とを備える。品質判定部１３は、水分を吸収することによって変色する吸湿材料１６を含む。試料受け入れ部１５は、被測定物質を基質とする酵素を含む試薬部７を有する。
【００３４】
本実施形態では、品質判定部１３は、基板１が備える凹部１７と、凹部１７内に配置された吸湿材料１６と、凹部１７の開口をほぼ塞ぎ吸湿材料１６と密着するように設けられた通気性を有しないフィルム（カバー）１８とから構成されている。フィルム１８は凹部１７の開口を一部露出させているが、開口の大部分を塞いでいるので、外気は開口の露出されている部分からのみ凹部１７内に入っていくことができる。また、フィルム１８は通気性を有していないので、水分も通過させない。なお、ここでは吸湿材料１６としてコバルト塩を用いている。また、後述するように試薬の劣化度合いを判定するための品質判定位置２０が矢印として基板１上に形成されている。この品質判定位置２０では吸湿材料１６はフィルム１８に覆われている。
【００３５】
また、本実施形態のバイオセンサ１００では、基板１は電気絶縁性の材料から形成されており、基板１上に形成された端子２および３と、試料受け入れ部１５内にそれぞれが互いに離間して設けられ、端子２および３にそれぞれが接続された電極４および５とをさらに備える。具体的には、電極４は矩形状にパターニングされており、電極５は電極４から離間しつつ囲むようにパターニングされている。なお、本実施形態では電極４および電極５は、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペースト４ａおよび５ａによりそれぞれ被覆されている。さらに、基板１上の後述するスペーサ部材８が配置される領域と電極４の外周部とを覆う絶縁膜６が形成されており、電極４の外周部を覆う絶縁膜６は、電極４の露出部分の面積を規定している。
【００３６】
試薬部７は、電極４および５を覆うように設けられており、試薬として酸化還元酵素であるＧＯＤを含み、さらに電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含む。本実施形態の場合、具体的には、試薬部７は、酸化還元酵素であるＧＯＤと電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含有する水溶液を電極４および５上に滴下した後、水溶液を乾燥させることによって形成されている。さらにここでは、試薬部７を覆うように界面活性剤層１２が形成されている。
【００３７】
さらに本実施形態では、基板１上に設けられ、スリット１０を有するスペーサ部材８と、基板１と共にスペーサ部材８を挟むように設けられ、空気孔１１を有する保護板９とを備えている。スリット１０は、基板１と保護板９との間に試料受け入れ部１５を形成している。保護板９の空気孔１１は、試料受け入れ部１５に連通しており、スリット１０の解放端に形成される試料供給口１０ａに液体の試料を接触させれば、毛管現象により試料は容易に試料受け入れ部１５内にある試薬部７に達する。
【００３８】
本実施形態のバイオセンサ１００では、試料供給口１０ａに試料を接触させると、試料は試料受け入れ部１５内にある試薬部７に達し、試薬部７において界面活性剤層１２が溶解して、酵素反応が生じる。一定時間を経過させた後、電極４が作用極、電極５が対極となるように端子２および３の間に一定の電位差を印加すると、上述の酵素反応の結果生じた電子伝達体の還元体が電極４上で酸化される。このことによって、その酸化電流量から試料中に含まれるグルコースの濃度が求められる。この際、電極５上では、電子伝達体の酸化体が還元され電子伝達体の還元体の生成する反応が進行する。
【００３９】
実際に本実施形態のバイオセンサ１００を用いて、一定量のグルコースを含む溶液を試料としてグルコース濃度の測定を行った。具体的には、試料を試料供給口１０ａから試料受け入れ部１５に供給した時点から一定時間経過後、電極５を基準にして電極４に５００ｍＶの電圧を印加した。この電圧印加後、電極４と電極５との間に流れた電流値を測定したところ、試料中のグルコース濃度に比例した電流応答が観察された。
【００４０】
本実施形態のバイオセンサ１００は、例えば、流通形態として任意の包装体に包装されるが、包装体から取り出した直後は、品質判定部１３は、吸湿材料１６によって青色を呈している。しかし、空気中に曝される時間が長くなるにつれて吸湿材料１６が空気中の水分を吸収し、吸収した水分と反応することによって品質判定部１３の色が外気と接触している部分（フィルム１８が覆っていない露出部分）から徐々にピンク色へと変化する。従って、ユーザーは、バイオセンサ１００に設けられた品質判定部１３のうち青色の部分が一定面積以上であるときに測定を行ない、品質判定部１３のうち青色の部分が一定面積未満になってしまったバイオセンサ１００は、試薬部７が劣化したものと見なして使用せずに新たなバイオセンサに交換する、といった判断が可能となる。本実施形態ではこの判断をより簡単にするために、品質判定部１３の青色部分の面積が所定の一定面積以上か否かを表示する品質判定位置２０を設けている。つまり、ピンクの部分が品質判定位置２０に存している場合は試薬が劣化していると判断するのである。このため、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。なお、ここで述べた品質判定部１３の色の変化は、吸湿材料１６であるコバルト塩が乾燥時に青色を、吸湿時にはピンク色を呈するという性質によるものである。従って、吸湿材料１６として、他の材料を用いた場合には、その乾燥時および吸湿時の色の変化の性質に応じてバイオセンサの品質の判定を行なえばよい。また、品質判定位置２０の位置、形状も特に限定されない。品質判定位置２０は、吸湿材料１６のうちピンクに変色した部分の割合に基づいて試薬の劣化度合いを表示するものであるが、品質判定位置２０を形成する位置は、本実施形態のバイオセンサ１００を外気に晒して、試薬が劣化して使用不可になったときの吸湿材料１６の変色の進み位置を実験的に割り出して決定することが好ましい。つまり、品質判定位置２０を形成する位置は、試薬が外気と接触することにより劣化する速度と品質判定部１３の外気と接触しているところから徐々に色変化する速度との関連により決定される。
【００４１】
品質判定部１３の色変化は、測定者が目視により確認してもよいが、これに限定されない。例えば、品質判定部１３の色変化を検出する装置を用いてもよい。このような装置の例は、後述する実施形態２に詳しく記載する。品質判定部１３が配置される位置は、本実施形態に示した位置に限定されるものではない。
【００４２】
また、本実施形態に用いた吸湿材料１６としては、水分を吸収して色が変化するような物質であればよい。例えば、塩化コバルトや臭化コバルトのようなコバルト塩を用いることができる。また吸湿材料１６は、水分の吸収により色が変化する反応が不可逆反応であるような物質であればさらに好ましい。このような物質であると、バイオセンサ１００と空気中の水分との接触状況をより確実に判定することが可能になる。例えば青色シリカゲルの場合、一度水分を吸収し青色からピンク色に変色すると、吸収した水を放出するためには加熱する必要があることから、常温での逆反応（水分を放出する反応）が遅いため、本発明のように色変化による判定を行うには好適である。
【００４３】
また、本実施形態において、電極４への印加電圧を電極５を基準に５００ｍＶとしたが、これに限定されず、電子伝達体が電極４上で反応可能な電圧であればよい。
【００４４】
なお、上述したように本実施形態では、一例として、試料にβ−Ｄ−グルコース水溶液を使用し、グルコースの定量に用いるバイオセンサについて説明したが、これに限定されない。例えば、全血、血漿、血清、間質液、唾液、尿などの生体試料を用いることも可能である。
【００４５】
また、本実施形態のバイオセンサ１００は、被測定物質をグルコースに限定するものでもない。例えば、全血、血漿、血清、間質液、唾液、尿などの生体試料中に含まれる物質を被測定物質とするバイオセンサとすることもできる。なお、ここで全血とは、例えば、指先や腕の皮膚を穿刺し採取した毛細血、あるいは静脈血、動脈血などの、特別な処理が施されていない血液を指す。
【００４６】
グルコース以外の物質を被測定物質とする場合であって酵素反応を利用するバイオセンサでは、被測定物質を基質とする酵素を選択する必要がある。本実施形態では、試薬部７に含まれる酵素として、酸化還元酵素であるＧＯＤを用いたが、ＧＯＤ以外の酸化還元酵素（例えば、フルクトースデヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等）を用いてもよい。
【００４７】
電子伝達体としては、フェリシアン化カリウム、ｐ−ベンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン誘導体等の物質があげられる。また、酸素を電子伝達体とした場合にも電流応答が得られる。なお、電子伝達体として、前記物質のうちの１種類を用いる代わりに、２種類以上の物質を組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
次に、本実施形態のバイオセンサ１００の製造方法を簡単に説明する。
【００４９】
まず、予め凹部１７が形成されている、ポリエチレンテレフタレート等からなる電気絶縁性である基板１上に、スクリーン印刷により銀ペースト等を印刷し、端子２および端子３を形成する。続いて、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子２と接続された電極４を形成する。この後、基板１上に絶縁性ペーストを印刷して、電極４の外周部を覆って電極４の露出部分の面積を規定する絶縁膜６を形成する。
【００５０】
次に、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子３と接続された電極５を形成する。
【００５１】
次に、酸化還元酵素であるＧＯＤおよび電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含有する水溶液を電極４および電極５上に滴下した後、乾燥させて試薬部７を形成する。この後さらに、試薬部７上に、界面活性剤であるレシチンを含有する界面活性剤層１２を形成する。
【００５２】
次に、スペーサ部材８を絶縁膜６の上に接着し、さらにスペーサ部材８の上に、空気孔１１を備えた保護板９を接着する。
【００５３】
最後に、基板１の凹部１７にコバルト塩からなる吸湿材料１６を入れ、フィルム１８を基板１に貼り付けることによって、品質判定部１３を形成する。この後、バイオセンサ１００を直ちに乾燥剤入りの包装体に包装し、保管する。
【００５４】
なお、本実施形態では、試薬部７に酵素としてＧＯＤと、電子伝達体としてフェリシアン化カリウムとを含む構成としているが、これに限定されない。酵素および電子伝達体の他の具体例は、上述したものを用いることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、酸化還元酵素を含む溶液を塗布および乾燥することにより試薬部７を形成したが、これに限定されず、例えばインクジェット方式により、酸化還元酵素を含む溶液を塗布してもよい。この場合、塗布する溶液量が微量であっても試薬部７が設けられる位置を正確に制御することが可能となる。また、酸化還元酵素を含む溶液をガラスろ紙に担持し、乾燥したガラスろ紙を試料受け入れ部１５内に配置してもよく、試料受け入れ部１５内に凍結乾燥法を用いて酸化還元酵素を担持してもよい。さらにまた、導電材料と試薬を混合することにより電極を形成してもよい。
【００５６】
試薬部７が配置される位置は、電極４または電極５上にあることが好ましいが、それに限らず、試料と接することが可能な位置であれば、試料供給部１５内の電極４及び電極５上以外の場所でもよい。
【００５７】
本実施形態において、基板１およびスペーサ部材８としては、電気絶縁性を有し、バイオセンサ１００の保存およびバイオセンサを用いた測定時に充分な剛性を有する材料であれば用いることができる。基板１の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂があげられる。特に、基板１としては、電極との密着性の点から、ポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。
【００５８】
また、スペーサ部材８および保護板９は、遮光性材料から形成されていることが好ましい。このことによって、試薬部７の酵素および電子伝達体を紫外線などの影響を及ぼす可能性のある光から保護することができる。
【００５９】
また本実施形態では、端子２および３、ならびに電極４および５の形成方法として、スクリーン印刷で形成する方法を使用したがこれに限定されない。例えば、パラジウムなどの貴金属を基板上にスパッタリングした後、レーザートリミングにより電極パターンを形成する方法や、フォトリソグラフィを用いることにより電極パターンを形成する等の製造方法を用いてもよい。
【００６０】
電極４および５としては、電子伝達体を酸化する際にそれ自身が酸化されない導電性材料であれば用いることができる。例えば、カーボン、パラジウム、金、白金等が挙げられる。また、電気絶縁性の材料の表面をこれらの導電性材料で被覆して、電極として用いてもよい。
【００６１】
また、空気孔１１の位置は、図に示した位置に限定されず、試料受け入れ部１５と通じており、試料供給口１０ａから試料受け入れ部１５に試料を導くように毛管現象が生じる位置に配置されていればよい。具体的には、スリット１０の両端のうち、試料供給口１０ａが位置する端部の反対側に位置していればよい。
【００６２】
（実施形態２）
本実施形態のバイオセンサを図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施形態のバイオセンサ１００ａの分解斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示したＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【００６３】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ１００ａは、前記実施形態１のバイオセンサ１００とほぼ同じ構成を有しており、品質判定部１３ａのみがバイオセンサ１００と異なる。
【００６４】
品質判定部１３ａは、吸湿材料１６ａを含むシート材により形成されており、基板１に貼り付けられている。より詳しく説明すると、基材１にシート状の吸湿材料１６ａを貼り合わせ、この吸湿材料１６ａの大部分を覆うようにフィルム１８を貼り合わせている。フィルム１８は通気性を有しない材質からなっており、吸湿材料１６ａに密着して貼り合わされている。また、吸湿材料１６ａの一端はフィルム１８に覆われず露出している。なお、ここでは吸湿材料１６ａとしてコバルト塩を用いている。本実施形態の構成にすると、基板１に凹部などを形成する必要がないため、バイオセンサの製造が容易である。
【００６５】
勿論、本実施形態のバイオセンサ１００ａを用いても、品質判定位置２０が設けられているので、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。
【００６６】
（実施形態３）
本実施形態のバイオセンサを図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、本実施形態のバイオセンサ１００ｂの分解斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示したＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【００６７】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ１００ｂは、前記実施形態１のバイオセンサ１００とほぼ同じ構成を有している。しかし、バイオセンサ１００ｂでは、基板１が貫通孔１７ｂを備え、基板１の下面上に吸湿材料からなる吸湿材シート１６ｂが貼付され、さらに吸湿材シート１６ｂの下面上に透明な不透水カバーシート１９が貼付されており、品質判定部１３ｂは基板の下面側に設けられており、さらに品質判定位置２０も基板１の下面側に設けられていることがバイオセンサ１００と異なる。なお、ここでは吸湿材シート１６ｂとしてコバルト塩を含むシート材を用いている。
【００６８】
本実施形態では、透明な不透水カバーシート１９を通して吸湿材シート１６ｂの変色の進み度合いを判別することができる。即ち、貫通孔１７ｂの部分で吸湿材シート１６ｂは露出しているので、この部分から外気が入り込んで外気中の水分が吸湿材料に吸収されて、吸湿材シート１６ｂの色が貫通孔１７ｂで露出している部分から青色からピンク色に変わっていき、この変色の広がり具合が透明な不透水カバーシート１９を通して観察することができるのである。
【００６９】
勿論、本実施形態のバイオセンサ１００ｂを用いても、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。
【００７０】
特に本実施形態のバイオセンサ１００ｂは、製造が容易である。このことを、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態のバイオセンサ１００ｂの製造方法を表す工程断面図である。
【００７１】
まず、図４（ａ）に示す工程で、予め貫通孔１７ｂが形成されている、ポリエチレンテレフタレート等からなる電気絶縁性である基板１上に、スクリーン印刷により銀ペースト等を印刷し、端子２および端子３を形成する。続いて、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子２と接続された電極４を形成する。この後、基板１上に絶縁性ペーストを印刷して、電極４の外周部を覆って電極４の露出部分の面積を規定する絶縁膜６を形成する。この後、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子３と接続された電極５を形成する。
【００７２】
次いで、酸化還元酵素であるＧＯＤおよび電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含有する水溶液を電極４および電極５上に滴下した後、乾燥させて試薬部７を形成する。この後さらに、試薬部７上に、界面活性剤であるレシチンを含有する界面活性剤層１２を形成する。この後、スペーサ部材８を絶縁膜６の上に接着し、さらにスペーサ部材８の上に、空気孔１１を備えた保護板９を接着する。
【００７３】
次に、図４（ｂ）に示す工程で、基板１の下面上に吸湿材シート１６ｂを貼付し、さらに吸湿材シート１６ｂの下面上の全面に透明な不透水カバーシート１９（ここではプラスチックシート）を貼付する。このことによって、品質判定部１３ｂが形成される。品質判定位置２０の印は予め不透水カバーシート１９に印刷されている。
【００７４】
前記の各工程で、１枚の基板に複数個のバイオセンサ１００ｂを一括して製造した場合は、最後に分割して個々のバイオセンサ１００ｂとする。
【００７５】
この後、バイオセンサ１００ｂを直ちに乾燥剤入りの包装体に包装し、保管する。
【００７６】
上述のように、本実施形態のバイオセンサ１００ｂは、製造の際に、１枚の基板に複数個のバイオセンサ１００ｂを一括して製造し、最後に分割して個々のバイオセンサ１００ｂとすることが可能である。このため、容易に大量のバイオセンサ１００ｂを製造することができる。
【００７７】
また、本実施形態のバイオセンサ１００ｂでは、製造の際に、品質判定部１３ｂを形成するための工程が非常に単純になる（実質的に無くなる）。従って、吸湿材シート１６ｂを空気に曝す時間を大幅に短縮することができるため、製造時における吸湿材シート１６ｂの吸湿を極力抑制することができる。このため、バイオセンサ１００ｂの試薬部７が使用に適した性能を有するか否かの判定をより正確に行なうことができる。
【００７８】
（実施形態４）
本実施形態では、前記実施形態１のバイオセンサ１００に接続して使用するバイオセンサ測定装置を、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、本実施形態のバイオセンサ測定装置の構成を示す透視概略図であり、バイオセンサが装着される様子を模式的に表す。図６（ａ）および（ｂ）は、バイオセンサを測定する際の、本実施形態のバイオセンサ測定装置の動作を模式的に表す断面図である。
【００７９】
図５に示すように、本実施形態のバイオセンサ測定装置２００は、１対のコネクタ２１および２２と、検出部２３と、１対のコネクタ２１および２２と検出部２３とが接続された測定部２４と、測定部２４に接続されたデータ処理部２５と、データ処理部２５に接続されたデータ表示部２６とを備える。本実施形態では、１対のコネクタ２１および２２と、検出部２３と、測定部２４と、データ処理演算部２５と、データ表示部２６とが筐体２００ａに納められている。筐体２００ａは、バイオセンサ１００を内部に挿入可能なスロット（不図示）を備えている。
【００８０】
１対のコネクタ２１および２２は、バイオセンサ１００をバイオセンサ測定装置２００に装着する際に、バイオセンサ１００の端子２と端子３とにそれぞれが接続される。
【００８１】
検出部２３は、バイオセンサ１００がバイオセンサ測定装置２００のスロットに装着されると、品質判定部１３の品質判定位置２０によって示された部分の色の変化を検出し、測定部２４に得られた光学特性を出力する。本実施形態の検出部２３は、光源および受光素子を備えており、図６（ａ）に示すように、光源はバイオセンサ１００の品質判定部１３の品質判定位置２０より示された部分に光を出射し、品質判定位置２０により示された部分から反射された光が受光素子に入射するように設けられている。光源としては、発光ダイオードあるいは半導体レーザなどが用いられ、受光素子としてフォトダイオードあるいはフォトトランジスタなどが用いられる。受光素子は、品質判定部１３の品質判定位置２０により示された部分からの入射光を検出する。
【００８２】
測定部２４は、検出部２３からの出力から、入射光の波長スペクトルパターンあるいは特定波長の光の強度などの光学特性データを測定し、これに基づいてバイオセンサ１００の試薬部７の劣化の程度が測定に適切であるか否かの判別を行ない、試薬部７の性能が測定に適切である場合、１対のコネクタ２１および２２を通じて、電極４と電極５との間に流れた電流値を測定する。例えば、本実施形態のバイオセンサ１００を接続して用いる場合、検出部２３が品質判定部１３の品質判定位置２０により示された部分の色を青色と検出すれば測定待機状態を経て測定を実施し、測定データをデータ処理部２５に出力する。もし検出部２３が品質判定部１３の品質判定位置２０により示された部分の色をピンク色と検出すれば、測定に不適切であるとのデータをデータ処理部２５に出力する。
【００８３】
データ処理部２５は、測定データが入力されると、数値化した測定データをデータ表示部２６に出力し、測定に不適切であるとのデータが入力されると、データ表示部２６に、測定に不適切であることを示す表示を出力するように命令を出力する。
【００８４】
データ表示部２６は、データ処理部２５から出力されたデータあるいは命令に応じた表示を行なう。
【００８５】
特に、本実施形態では、バイオセンサ１００の品質判定部１３が、バイオセンサ１００がバイオセンサ測定装置２００のスロットに装着されたときに、バイオセンサ測定装置２００内に位置するように配置されている。このため、バイオセンサ測定装置２００内の検出部２３において品質判定部１３の色変化を検出し、バイオセンサが使用に適しているか否かを判定することが可能となる。このように、バイオセンサ１００とバイオセンサ測定装置２００とを用いれば、測定者が特別な知識を必要とせずに、正確な測定を自動的に行なうことが可能となる。
【００８６】
ここで、バイオセンサ測定装置２００内に配置された検出部２３とバイオセンサ１００の位置関係の一例を図６（ａ）および（ｂ）に示す。
【００８７】
図６（ａ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ測定装置２００の検出部２３では、バイオセンサ１００の品質判定部１３の上方に検出部の光源が配置されており、光源から出射される光の約４５°の反射光が入射する位置に受光素子が配置されている。このことによって、反射光から品質判定部１３（すなわち吸湿材料１６）の色変化を検出する。
【００８８】
また、図６（ｂ）に示すように、検出部２３の光源と検出部とをバイオセンサ１００ｃを挟むように配置し、品質判定部１３ｃを透過する光を測定する構成としてもよい。この時基板１ｃと不透水カバーシート１９のいずれもが光源から出射される光に関して透明である。なお、図６（ｂ）に示したバイオセンサ１００ｃは、前記実施形態３のバイオセンサ１００ｂとほぼ同じ構成を有するが、バイオセンサ１００ｃの基板１ｃが透明であることが実施形態３のバイオセンサ１００ｂとは異なっている。基板１ｃが透明であるので、光源からの光が基板１ｃを通過して吸湿材シート１６ｃを通り、さらに不透水カバーシート１９を通過して受光素子に入射する。
【００８９】
なお、本実施形態では、バイオセンサ１００の品質判定部１３が、電極４と電極５との間に配置されているが、これに限られず、バイオセンサ１００がバイオセンサ測定装置２００のスロットに装着されたときに、バイオセンサ測定装置２００内に位置するように配置されており、検出部２３が品質判定部１３において品質判定位置２０により示された部分に位置する吸湿材料１６の色変化を検出することができる構成であればよい。
【００９０】
また、本実施形態では、バイオセンサ測定装置２００内にバイオセンサ１００を装着して用いる場合を説明したが、勿論、上述の実施形態２および３のバイオセンサ１００ａおよび１００ｂを装着して用いることも可能である。ただし、実施形態３のバイオセンサ１００ｂを使用する場合は、光源と受光素子とがバイオセンサ１００ｂの下面側に位置する構成のバイオセンサ測定装置を用いる。
【００９１】
（実施形態５）
前記実施形態１〜４で示したバイオセンサ１００、１００ａ、１００ｂおよび１００ｃは、被測定物質を電気化学的に検出する構成（すなわち、電気化学式バイオセンサ）であるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ここで、別の構成のバイオセンサの例を、図７（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図７（ａ）は、被測定物質を光学的に検出するバイオセンサ１００’の斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中に示したＷ−Ｗ線に沿った断面図である。
【００９２】
図７（ａ）および（ｂ）に示すように、バイオセンサ１００’は、品質判定部１３を有する基板１と、基板１上に設けられ、試料が供給される試料受け入れ部１５’とを備える。品質判定部１３は、水分を吸収することによって変色する吸湿材料を含む。
【００９３】
バイオセンサ１００’では、品質判定部１３は、基板１が備える凹部１７と、凹部１７内に配置された吸湿材料１６と、凹部１７の開口をほぼ塞ぎ吸湿材料１６と密着するように設けられた通気性を有しないフィルム（カバー）１８とから構成されており、前記実施形態１のバイオセンサ１００の品質判定部１３と全く同様の構造である。なお、ここでは吸湿材料１６としてコバルト塩を用いている。
【００９４】
試料受け入れ部１５’は、基板１が備える凹部２５と、凹部２５内に配置された、被測定物質を基質とする酵素を含む試薬部２６と、凹部２５の開口を塞ぐように設けられた、水分が浸透可能な透過膜２７とを有する。特に、本実施形態のバイオセンサ１００’では、試料受け入れ部１５’の色の変化を測定することによって被測定物質を検出する。試薬部２６は、例えば、含まれる酵素が酵素反応によって呈色または蛍光を発する構成、酵素反応によるｐＨの変化によって呈色するｐＨ指示薬をさらに含む構成、酵素反応によって基質の減少に伴う色の変化が生じる構成などが採用される。
【００９５】
また、光学的に被測定物質を検出するバイオセンサ１００’でも、前記実施形態１〜３の各バイオセンサと全く同様に、品質測定部１３を設けているので、ユーザーがバイオセンサ１００’の試薬部２６が測定に適切な状態であるか否かを判断できるようになる。
【００９６】
（実施形態６）
また、上記実施の形態１〜３に示したバイオセンサは、試料供給口に液体の試料を接触させると毛細管現象により試料が吸引され、試薬と接触し、測定が可能となる構成のバイオセンサに品質判定部を設けたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ここで、液体を収容するキャビティを回転可能なディスクに形成し、キャビティに液体を収容したままディスクを回転させることにより液体の分析を行うような分析ディスクの例を図８を参照しながら説明する。
【００９７】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態のバイオセンサはディスク形状であり、品質判定部３１３は、分析ディスク３００、３００’上に存在している。品質判定部３１３は、実施の形態２に示したようなシート状の吸湿材料３１６、フィルム３１８、品質判定位置３２０から構成される。また、品質判定部３１３はディスク３００上に貼り付けられている。なお、図８（ａ）の分析ディスク３００と図８（ｂ）の分析ディスク３００’との違いは、品質判定部３１３の位置である。図８（ａ）の分析ディスク３００では、ディスク中心から品質判定位置３２０までの距離が、ディスク中心から後述の試薬３０６までの距離と同じに構成されている。一方、図８（ｂ）の分析ディスク３００’では、品質判定部３１３は試薬３０６の上方以外であればどの位置に設けられてもよい。
【００９８】
図８（ｃ）に示すように本実施形態のディスク３００、３００’は、ディスク基板３０１、ディスク接着層３０２、ディスクカバー３０３から構成されている。ディスクカバー３０３は透明な材質からなっている。ディスクには注入口３０４、キャビティである流路３０５が設けられ、流路３０５中には試料と反応して光学特性（透過率、色など）が変化する試薬３０６を塗布してある。分析は、注入口３０４からピペットやシリンジなどの液体注入器具８００を用いてディスク３００、３００’内に試料９００を注入して分析装置に装着して行なう。試料９００が容易に注入されるように、流路３０５は空気抜き口３０７を備えている。
【００９９】
図９は図８（ｂ）に示す分析ディスク３００’を分析するための分析装置の内部構造が分かるように示した斜視図である。図９においては分析ディスク３００’は装置内の構造がわかるように透明にしている。装置の構成はいわゆる光ディスク装置に類似しており、ディスク３００’を回転させるためのスピンドルモーター４１１、ディスク３００’内に展開された試料９００または試料９００と反応した試薬３０６に光ビームを照射するための光ピックアップ４１２、この光ピックアップ４１２をディスク３００’の半径方向に移動させるための送りモーター４１３等から構成されている。また、光ピックアップ４１２は品質判定位置３２０が指し示す位置における吸湿材料３１６にも光を照射する。
【０１００】
装置に装着されたディスク３００’はスピンドルモーター４１１に駆動されて回転するが、その前に光ピックアップ４１２が送りモータ４１３により移動し、さらに光ピックアップ４１２上に品質判定位置３２０がくるように、ディスク３００’を回転させ、まず品質判定位置３２０が指し示す位置における吸湿材料３１６の吸光度を測定し、品質判定を行う。そこで、試薬３０６が劣化していると判定された場合は、エラーとなり以後の測定を行わないようにする。この動作は、実施の形態４に示した分析装置での動作と同様である。
【０１０１】
次に、ディスク３００’はスピンドルモーター４１１に駆動されて回転し、ディスク３００’の内径側にある注入口３０４より注入された試料９００は、遠心力によりディスク３００’の流路３０５内に展開され、ディスク３００’の外周側にある空気抜き口３０７へと向かう。このとき試料９００は、流路３０５内に塗布された試薬３０６と反応し、酵素反応や免疫反応などを生じる。反応の終了後、ディスク３００’を回転させながら光ピックアップ４１２を用いて流路３０５内の試料９００もしくは試薬３０６に光ビームを照射し、その反射光もしくは透過光を検出することで試薬３０６の反応状態を検出して定量、定性の分析を行なう。
【０１０２】
本実施の形態の分析ディスク３００’は、品質判定部３１３を備えているため、図９に記載の分析装置に分析ディスク３００’を装着した後、ディスクを回転させる前に、光ピックアップ４１２によりまず品質判定を行う。そこで、試薬３０６が劣化していると判定された場合は、エラーとなりこれ以降の測定を行わないようにするのである。
【０１０３】
このようにすると、回転させることにより液体の分析を行うような分析ディスクについても試薬の劣化程度を判定できるようになり、より正確な測定が可能となる。
【０１０４】
また、図８（ａ）に示す分析ディスク３００を分析にするための分析装置は、品質判定位置３２０が試薬３０６の設置位置とディスクの径方向において同じ位置にあるため、光ピックアップ４１２を径方向に移動させる必要がない。従って、この分析装置は送りモータ４１３が不要であり、小型且つ安価に製作することができる。また、測定時間も短縮できる。
【０１０５】
さらに、本実施形態においても試料の分析は、光学的な測定によるものに限定されず、電気的な測定によるものなどを用いて行われてもよい。
（実施形態７）
上記実施の形態１〜３に示したバイオセンサは、試薬として酵素反応を利用したバイオセンサに品質判定部を設けたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。ここで、免疫反応を利用したバイオセンサについて図１０を用いて説明する。
【０１０６】
図１０に示すように、本実施形態のバイオセンサは免疫クロマトセンサ５００であり、品質判定部５１３は、プラスチック製の支持基板５０２上に存在している。品質判定部５１３は、実施の形態２に示したようなシート状の吸湿材料５１６、フィルム５１８、品質判定位置５２０から構成されている。また、品質判定部５１３はプラスチック製の支持基板５０２上に貼り付けられている。
【０１０７】
図１０は免疫クロマトセンサ５００の構成の概略を示したものである。この免疫クロマトセンサ５００はプラスチック製の支持基板５０２上にニトロセルロース膜５０６が配置されている。このニトロセルロース膜５０６は、採水部５０３，標識抗体部５０４および抗体固定化部５０５を備えている。採水部５０３は短冊状のニトロセルロース膜５０６の一方の端に形成されている。標識抗体部５０４は、ニトロセルロース膜５０６に色素標識抗体を塗布して形成されている。この色素標識抗体は、標識抗体部５０４から流出可能に塗布されている。色素標識抗体は、所定波長（例えば５５０ｎｍ）の光を選択的に吸収する。また、抗体固定部５０５には、色素標識抗体が反応する抗原と反応する別の抗体が、ニトロセルロース膜５０６に流出不可能な状態で固定化されている。さらに、採水部５０３とは反対側の端に試料液を吸い上げるためのガラス繊維ろ紙がニトロセルロース膜５０６上に配置されて吸水部５０７となっている。
【０１０８】
この免疫クロマトセンサ５００を用いての吸光度の測定は例えば以下のように行われる。採水部５０３に例えば尿などの試料を供給するとクロマトグラフィーの原理により試料が吸水部５０７に向かって移動する。そしてこの試料が移動する際に、まず標識抗体部５０４において試料中の抗原に色素標識抗体が結合する。色素標識抗体は標識抗体部５０４から流出可能であるので、この色素標識抗体が結合した抗原は試料とともに抗体固定化部５０５に移動し、ここで固定化された抗体と結合し、ここに留まる。そして、抗体固定化部５０５に所定波長の光Ｌ１を照射し、その反射光Ｌ２を測定することにより、吸光度が測定できる。試料中の抗原の量（濃度）によって抗体固定部５０５における色素標識抗体の量が決まるので、このように測定した吸光度から、試料中に含まれる抗原の濃度を決定することができる。
【０１０９】
本実施の形態の免疫クロマトセンサ５００は、品質判定部５１３を備えている。したがって、分析装置によって試料の測定を実施する前に品質判定位置５２０が指し示す位置の吸湿材料５１６に光を照射し、まず品質判定位置５２０での吸湿材料５１６の吸光度を測定し、この吸光度により試薬（色素標識抗体および固定化された別の抗体）の品質判定を行うことが可能となる。そこで、試薬が劣化していると判定された場合は、エラーとなり測定を行わないようにする。この動作は、実施の形態４に示した分析装置での動作と同様である。なお、本実施形態では抗体固定部５０５に隣接する位置に品質判定位置５２０を設けているので、試料の測定を行う光学系をそのまま品質判定に使用することができる。
【０１１０】
このように、本実施形態では免疫反応を利用したバイオセンサについても試薬の劣化程度を判定でき、より正確な測定が可能となる。
【０１１１】
本実施形態では抗原を被測定物質としたが、抗体を被測定物質としてもよく、その場合は色素標識抗体を色素標識抗原とし、抗体固定部の代わりに被測定物質の抗体に特異的に反応する抗原を固定した抗原固定部を形成すればよい。
【０１１２】
本実施形態で使用する抗体、抗原は特に限定されない。一般に抗原抗体反応を利用して測定できる物質であればどのようなものでもよい。例えばそのような物質としては、タンパク質、核酸、脂質、細菌、ウイルス、ハプテンなどを挙げることができる。この中でタンパク質は抗原抗体反応を用いた臨床検査上の主たる測定対象であるため、好ましく用いることができる。本実施形態で好ましく用いることができるタンパク質の例としては、ＬＨ（黄体形成ホルモン）、ＦＳＨ（卵胞刺激ホルモン）、ｈＣＧ（絨毛性性腺刺激ホルモン）などのホルモンや、各種免疫グロブリンクラスやサブクラス、補体成分、各種感染症のマーカー、Ｃ反応性タンパク質、アルブミン、リウマチ因子、血液型抗原などを挙げることができる。また抗体としては、抗原と特異的に反応する抗体であればよく、例えばマウス由来のモノクローナル抗体を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
【０１１３】
抗体を標識する色素としては、反応性に富む官能基を有するシアニン系色素などが使用される。
【０１１４】
また、本実施の形態では、抗体をニトロセルロース膜５０６に固定化し、クロマトグラフィーの原理を利用した構成の免疫センサを示したが、センサの形状はこれに限定されるものではない。例えば、免疫比濁度を測定するような構成の免疫センサであってもよく、試薬が乾燥担時されているような構成のバイオセンサとし、それに品質判定部を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本発明にかかるバイオセンサおよびバイオセンサ測定装置は、試料中に含まれる被測定物質をより正確に定量する必要のある、医療診断の際の測定等に有用である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中に含まれる被測定物質をより正確に定量するためのバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スクロース、グルコースなどの糖類の定量分析法として、酵素の有する特異的触媒作用を利用した種々のタイプのバイオセンサが開発されている。
【０００３】
以下に、試料中の糖類の定量分析法の一例として、グルコースの定量分析法を説明する。グルコースの電気化学的なグルコースの定量分析法としては、酵素であるグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．１．３．４：以下ＧＯＤと略す）と酸素電極あるいは過酸化水素電極とを使用して行なう方法が一般に知られている。
【０００４】
ＧＯＤは、酸素を電子伝達体として、基質であるβ−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトンに選択的に酸化する。酸素の存在下でのＧＯＤによる酸化反応過程において、酸素が過酸化水素に還元される。酸素電極によって、この酸素の減少量を計測するか、あるいは過酸化水素電極によって過酸化水素の増加量を計測する。酸素の減少量および過酸化水素の増加量は、試料中のグルコースの含有量に比例するので、酸素の減少量または過酸化水素の増加量からグルコースの定量が行なわれる。
【０００５】
前記方法では、酵素反応の特異性を利用することにより、精度良く試料中のグルコースを定量することができる。しかし、反応過程からも推測できるように、測定結果は試料に含まれる酸素濃度の影響を大きく受ける欠点があり、試料に酸素が存在しない場合は測定が不可能となる。
【０００６】
そこで、酸素を電子伝達体として用いず、フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘導体などの有機化合物や金属錯体を電子伝達体として用いるグルコース測定用バイオセンサが開発されている。このグルコース測定用バイオセンサでは、酵素反応の結果生じた電子伝達体の還元体を作用極上で酸化することにより、その酸化電流量から試料中に含まれるグルコースの濃度が求められる。この際、対極上では、電子伝達体の酸化体が還元され電子伝達体の還元体の生成する反応が進行する。このような有機化合物や金属錯体を酸素の代わりに電子伝達体として用いることにより、既知量のＧＯＤとそれらの電子伝達体を安定な状態で正確に電極上に担持させて試薬部を形成することが可能となり、試料中の酸素濃度の影響を受けることなく、精度良くグルコースを定量することができる。またこの場合、酵素および電子伝達体を含有する試薬部を乾燥状態に近い状態で電極系と一体化させることもできるので、この技術に基づいた使い捨て型のグルコース測定用バイオセンサが近年多くの注目を集めている。その代表的な例が、特許文献１である特開平３−２０２７６４号公報に示されるバイオセンサである。使い捨て型のグルコース測定用バイオセンサでは、測定装置に着脱可能に接続されたセンサに試料を導入するだけで容易にグルコース濃度を測定装置で測定することができる。
【０００７】
上述の様な使い捨て型のグルコース測定用バイオセンサを用いた血糖値（血液中のグルコース濃度）の測定手順の一例を説明する。
【０００８】
まず、測定者は乾燥剤入りの包装体からグルコース測定用バイオセンサを取り出し、測定装置に装着する。その後、針を用いて指先などを穿刺することにより得られた血液をグルコース測定用バイオセンサに点着すると、一定時間経過後に測定装置の表示部に測定者の血糖値が表示される。
【特許文献１】特開平３−２０２７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、上述のグルコース測定用バイオセンサでは、酵素および電子伝達体を含有する試薬が試薬部に乾燥状態で担持されている。しかし、試薬部が空気中の水分を吸収すると、試薬部に含まれる酵素の一部が失活したり、電子伝達体である有機化合物や金属錯体が変成するおそれがある。また、空気中の水分は、酵素の失活、電子伝達体の変成以外にも、酵素や電子伝達体の反応に影響を及ぼす可能性も考えられる。このため、上述のグルコース測定用バイオセンサでは、正確な測定を行なうために測定直前に包装体から取り出すことが強く推奨されており、その判断は測定者に委ねられている。
【００１０】
しかしながら、上述のグルコース測定用バイオセンサを含む従来のバイオセンサでは、包装体などから取り出した後のバイオセンサの性能を、一般のユーザーが判断することは難しい。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、一般のユーザーが簡単に性能を判断することができるバイオセンサおよびバイオセンサ測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のバイオセンサは、試料に含まれる被測定物質を測定するためのバイオセンサであって、基板と、前記基板上に設けられ、前記試料が供給される試料受け入れ部と、前記試料受け入れ部に設けられ、前記被測定物質と反応する試薬を含む試薬部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料と、を備え、前記吸湿材料のうち変色した部分の割合に基づき前記試薬の劣化度合いを表示する。
【００１３】
本発明のバイオセンサでは、例えば、流通形態として任意の包装体に包装される場合、包装体から取り出した後、空気中に曝される時間が長くなるにつれて吸湿材料が空気中の水分を吸収し、吸収した水分と反応することにより、空気にさらされている部分から吸湿材料の色が変化していく。従って、ユーザーは、バイオセンサに備えられた吸湿材料のうち変色した部分の割合が所定の割合に達しない間に測定を行なうこととし、吸湿材料の変色部分が所定の割合以上であるバイオセンサは、試薬部が劣化したものと見なして使用せずに新たなバイオセンサに交換する、といった判断が可能となる。このため、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。
【００１４】
前記吸湿材料を覆うカバーをさらに備え、前記吸湿材料の一部は露出している構成としてもよい。
【００１５】
前記試薬の前記劣化度合いは、前記吸湿材料のうち、露出している部分から所定距離の位置に存するとともに前記カバーに覆われている部分の変色の度合いによって表示される構成としてもよい。
【００１６】
前記試薬は酵素を含んでいる構成としてもよい。
【００１７】
前記試薬部は電子伝達体をさらに含む構成としてもよい。
【００１８】
前記基板上に設けられた１対の端子と、前記試料受け入れ部内にそれぞれが互いに離間して設けられ、前記１対の端子にそれぞれが接続された１対の電極とをさらに備える構成としてもよい。
【００１９】
前記試薬は抗体および抗原のうち少なくともいずれかを含んでいる構成としてもよい。
【００２０】
前記吸湿材料は、シート状に形成されている構成としてもよい。
【００２１】
前記基板上に、遮光性材料から形成され、前記試料受け入れ部を覆うように形成されている被覆部材をさらに備える構成としてもよい。
【００２２】
前記基板上であって、前記基板の前記試料受け入れ部が設けられた面とは反対側の面上に前記シート状に形成された吸湿材料が設けられ、前記吸湿材料上に、前記吸湿材料を覆うシートが設けられている構成としてもよい。
【００２３】
本発明のバイオセンサ測定装置は、基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定するためのバイオセンサ測定装置であって、前記吸湿材料に光を出射する光源と、前記光源から前記吸湿材料を経て入射する入射光を受光する受光素子とを備える検出部と、前記検出部に接続され、前記入射光の光学特性を測定し、前記入射光の光学特性に基づいてバイオセンサの試薬部の試薬の劣化度合いを判定する測定部と、を備える。
【００２４】
本発明のバイオセンサ測定装置を用いれば、バイオセンサの吸湿材料の色変化を検出して試薬の劣化度合いを判定するため、バイオセンサが使用に適しているか否かを判定することが可能となる。従って、バイオセンサとバイオセンサ測定装置とを用いれば、測定者が特別な知識を必要とせずに、正確な測定を自動的に行なうことが可能となる。
【００２５】
本発明の測定方法は、基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定する測定方法であって、前記バイオセンサをバイオセンサ測定装置に装着する工程と、前記吸湿材料の変色度合いから試薬の劣化度合い判定する工程と、前記判定工程において、試薬の劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を実施し、試薬の劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を中止する工程とを含む。
【００２６】
本発明の測定方法を用いれば、バイオセンサの吸湿材料の色変化を検出して試薬の劣化度合いを判定するため、バイオセンサが使用に適しているか否かをバイオセンサ測定装置が判定して試薬の劣化度合いが大きい場合は被測定物質の測定を中止することが可能となる。従って、本測定方法を用いれば、測定者が特別な知識を必要とせずに、正確な測定を自動的に行なうことが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、使用に適した性能を有するか否かをユーザーが容易に判断することが可能なバイオセンサおよびバイオセンサ測定装置並びに測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
［図１］図１（ａ）は、実施形態１のバイオセンサの分解斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示したＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
［図２］図２（ａ）は、実施形態２のバイオセンサの分解斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示したＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
［図３］図３（ａ）は、実施形態３のバイオセンサの分解斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示したＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
［図４］図４（ａ）および（ｂ）は、実施形態３のバイオセンサの製造方法を表す工程断面図である。
［図５］図５は、実施形態４のバイオセンサ測定装置の構成を示す透視概略図であり、バイオセンサが装着される様子を模式的に表す。
［図６］図６（ａ）および（ｂ）は、バイオセンサを測定する際の、実施形態４のバイオセンサ測定装置の動作を模式的に表す断面図である。
［図７］図７（ａ）は、実施形態５のバイオセンサの斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中に示したＷ−Ｗ線に沿った断面図である。
［図８］図８（ａ）および（ｂ）は、実施形態６のバイオセンサの平面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）および（ｂ）の要部断面図である。
［図９］図９は、図８（ｂ）のバイオセンサの測定装置の構成を示す透視概略図である。
［図１０］図１０は、実施形態７のバイオセンサの斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 基板
２、３ 端子
４、５ 電極
４ａ、５ａ 導電性カーボンペースト
６ 絶縁膜
７ 試薬部
８ スペーサ部材
９ 保護板
１０ スリット
１０ａ 試料供給口
１１ 空気孔
１２ 界面活性剤層
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 品質判定部
１５、１５’ 試料受け入れ部
１６、１６ａ 吸湿材料
１６ｂ、１６ｃ 吸湿材シート
１７ 凹部
１７ｂ 貫通孔
１８ フィルム
１９ 不透水カバーシート
２０ 品質判定位置
２１、２２ コネクタ
２３ 検出部
２４ 測定部
２５ データ処理部
２６ データ表示部
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ バイオセンサ
２００ 測定装置
２００ａ 筐体
３００，３００’ 分析ディスク
３０１ 基板
３０２ ディスク接着層
３０３ ディスクカバー
３０４ 注入口
３０５ 流路
３０６ 試薬
３０７ 空気抜き口
３１３ 品質判定部
３１６ 吸湿材料
３１８ フィルム
３２０ 品質判定位置
４１１ スピンドルモータ
４１２ 光ピックアップ
４１３ 送りモータ
５００ 免疫クロマトセンサ
５０２ 支持基板
５０３ 採水部
５０４ 標識抗体部
５０５ 抗体固定部
５０６ ニトロセルロース膜
５０７ 吸水部
５１３ 品質判定部
５１６ 吸湿材料
５１８ フィルム
５２０ 品質判定位置
８００ 液体注入器具
９００ 試料
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書中で「接続」との用語は、特に記載のない限り「電気的接続」を意味するものとする。また、簡単のために、各実施形態に共通する構成要素は共通の参照符号で表すものとする。
【００３１】
（実施形態１）
本実施形態においては、一例としてグルコースの定量に用いるバイオセンサについて説明する。なお、後にも述べるが、本実施形態は、被測定物質をグルコースとするバイオセンサに本発明を限定するものではない。
【００３２】
本実施形態のバイオセンサを図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態のバイオセンサ１００の分解斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示したＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００３３】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ１００は、品質判定部１３を有する基板１と、基板１上に設けられ、試料が供給される試料受け入れ部１５とを備える。品質判定部１３は、水分を吸収することによって変色する吸湿材料１６を含む。試料受け入れ部１５は、被測定物質を基質とする酵素を含む試薬部７を有する。
【００３４】
本実施形態では、品質判定部１３は、基板１が備える凹部１７と、凹部１７内に配置された吸湿材料１６と、凹部１７の開口をほぼ塞ぎ吸湿材料１６と密着するように設けられた通気性を有しないフィルム（カバー）１８とから構成されている。フィルム１８は凹部１７の開口を一部露出させているが、開口の大部分を塞いでいるので、外気は開口の露出されている部分からのみ凹部１７内に入っていくことができる。また、フィルム１８は通気性を有していないので、水分も通過させない。なお、ここでは吸湿材料１６としてコバルト塩を用いている。また、後述するように試薬の劣化度合いを判定するための品質判定位置２０が矢印として基板１上に形成されている。この品質判定位置２０では吸湿材料１６はフィルム１８に覆われている。
【００３５】
また、本実施形態のバイオセンサ１００では、基板１は電気絶縁性の材料から形成されており、基板１上に形成された端子２および３と、試料受け入れ部１５内にそれぞれが互いに離間して設けられ、端子２および３にそれぞれが接続された電極４および５とをさらに備える。具体的には、電極４は矩形状にパターニングされており、電極５は電極４から離間しつつ囲むようにパターニングされている。なお、本実施形態では電極４および電極５は、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペースト４ａおよび５ａによりそれぞれ被覆されている。さらに、基板１上の後述するスペーサ部材８が配置される領域と電極４の外周部とを覆う絶縁膜６が形成されており、電極４の外周部を覆う絶縁膜６は、電極４の露出部分の面積を規定している。
【００３６】
試薬部７は、電極４および５を覆うように設けられており、試薬として酸化還元酵素であるＧＯＤを含み、さらに電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含む。本実施形態の場合、具体的には、試薬部７は、酸化還元酵素であるＧＯＤと電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含有する水溶液を電極４および５上に滴下した後、水溶液を乾燥させることによって形成されている。さらにここでは、試薬部７を覆うように界面活性剤層１２が形成されている。
【００３７】
さらに本実施形態では、基板１上に設けられ、スリット１０を有するスペーサ部材８と、基板１と共にスペーサ部材８を挟むように設けられ、空気孔１１を有する保護板９とを備えている。スリット１０は、基板１と保護板９との間に試料受け入れ部１５を形成している。保護板９の空気孔１１は、試料受け入れ部１５に連通しており、スリット１０の解放端に形成される試料供給口１０ａに液体の試料を接触させれば、毛管現象により試料は容易に試料受け入れ部１５内にある試薬部７に達する。
【００３８】
本実施形態のバイオセンサ１００では、試料供給口１０ａに試料を接触させると、試料は試料受け入れ部１５内にある試薬部７に達し、試薬部７において界面活性剤層１２が溶解して、酵素反応が生じる。一定時間を経過させた後、電極４が作用極、電極５が対極となるように端子２および３の間に一定の電位差を印加すると、上述の酵素反応の結果生じた電子伝達体の還元体が電極４上で酸化される。このことによって、その酸化電流量から試料中に含まれるグルコースの濃度が求められる。この際、電極５上では、電子伝達体の酸化体が還元され電子伝達体の還元体の生成する反応が進行する。
【００３９】
実際に本実施形態のバイオセンサ１００を用いて、一定量のグルコースを含む溶液を試料としてグルコース濃度の測定を行った。具体的には、試料を試料供給口１０ａから試料受け入れ部１５に供給した時点から一定時間経過後、電極５を基準にして電極４に５００ｍＶの電圧を印加した。この電圧印加後、電極４と電極５との間に流れた電流値を測定したところ、試料中のグルコース濃度に比例した電流応答が観察された。
【００４０】
本実施形態のバイオセンサ１００は、例えば、流通形態として任意の包装体に包装されるが、包装体から取り出した直後は、品質判定部１３は、吸湿材料１６によって青色を呈している。しかし、空気中に曝される時間が長くなるにつれて吸湿材料１６が空気中の水分を吸収し、吸収した水分と反応することによって品質判定部１３の色が外気と接触している部分（フィルム１８が覆っていない露出部分）から徐々にピンク色へと変化する。従って、ユーザーは、バイオセンサ１００に設けられた品質判定部１３のうち青色の部分が一定面積以上であるときに測定を行ない、品質判定部１３のうち青色の部分が一定面積未満になってしまったバイオセンサ１００は、試薬部７が劣化したものと見なして使用せずに新たなバイオセンサに交換する、といった判断が可能となる。本実施形態ではこの判断をより簡単にするために、品質判定部１３の青色部分の面積が所定の一定面積以上か否かを表示する品質判定位置２０を設けている。つまり、ピンクの部分が品質判定位置２０に存している場合は試薬が劣化していると判断するのである。このため、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。なお、ここで述べた品質判定部１３の色の変化は、吸湿材料１６であるコバルト塩が乾燥時に青色を、吸湿時にはピンク色を呈するという性質によるものである。従って、吸湿材料１６として、他の材料を用いた場合には、その乾燥時および吸湿時の色の変化の性質に応じてバイオセンサの品質の判定を行なえばよい。また、品質判定位置２０の位置、形状も特に限定されない。品質判定位置２０は、吸湿材料１６のうちピンクに変色した部分の割合に基づいて試薬の劣化度合いを表示するものであるが、品質判定位置２０を形成する位置は、本実施形態のバイオセンサ１００を外気に晒して、試薬が劣化して使用不可になったときの吸湿材料１６の変色の進み位置を実験的に割り出して決定することが好ましい。つまり、品質判定位置２０を形成する位置は、試薬が外気と接触することにより劣化する速度と品質判定部１３の外気と接触しているところから徐々に色変化する速度との関連により決定される。
【００４１】
品質判定部１３の色変化は、測定者が目視により確認してもよいが、これに限定されない。例えば、品質判定部１３の色変化を検出する装置を用いてもよい。このような装置の例は、後述する実施形態２に詳しく記載する。品質判定部１３が配置される位置は、本実施形態に示した位置に限定されるものではない。
【００４２】
また、本実施形態に用いた吸湿材料１６としては、水分を吸収して色が変化するような物質であればよい。例えば、塩化コバルトや臭化コバルトのようなコバルト塩を用いることができる。また吸湿材料１６は、水分の吸収により色が変化する反応が不可逆反応であるような物質であればさらに好ましい。このような物質であると、バイオセンサ１００と空気中の水分との接触状況をより確実に判定することが可能になる。例えば青色シリカゲルの場合、一度水分を吸収し青色からピンク色に変色すると、吸収した水を放出するためには加熱する必要があることから、常温での逆反応（水分を放出する反応）が遅いため、本発明のように色変化による判定を行うには好適である。
【００４３】
また、本実施形態において、電極４への印加電圧を電極５を基準に５００ｍＶとしたが、これに限定されず、電子伝達体が電極４上で反応可能な電圧であればよい。
【００４４】
なお、上述したように本実施形態では、一例として、試料にβ−Ｄ−グルコース水溶液を使用し、グルコースの定量に用いるバイオセンサについて説明したが、これに限定されない。例えば、全血、血漿、血清、間質液、唾液、尿などの生体試料を用いることも可能である。
【００４５】
また、本実施形態のバイオセンサ１００は、被測定物質をグルコースに限定するものでもない。例えば、全血、血漿、血清、間質液、唾液、尿などの生体試料中に含まれる物質を被測定物質とするバイオセンサとすることもできる。なお、ここで全血とは、例えば、指先や腕の皮膚を穿刺し採取した毛細血、あるいは静脈血、動脈血などの、特別な処理が施されていない血液を指す。
【００４６】
グルコース以外の物質を被測定物質とする場合であって酵素反応を利用するバイオセンサでは、被測定物質を基質とする酵素を選択する必要がある。本実施形態では、試薬部７に含まれる酵素として、酸化還元酵素であるＧＯＤを用いたが、ＧＯＤ以外の酸化還元酵素（例えば、フルクトースデヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等）を用いてもよい。
【００４７】
電子伝達体としては、フェリシアン化カリウム、ｐ−ベンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン誘導体等の物質があげられる。また、酸素を電子伝達体とした場合にも電流応答が得られる。なお、電子伝達体として、前記物質のうちの１種類を用いる代わりに、２種類以上の物質を組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
次に、本実施形態のバイオセンサ１００の製造方法を簡単に説明する。
【００４９】
まず、予め凹部１７が形成されている、ポリエチレンテレフタレート等からなる電気絶縁性である基板１上に、スクリーン印刷により銀ペースト等を印刷し、端子２および端子３を形成する。続いて、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子２と接続された電極４を形成する。この後、基板１上に絶縁性ペーストを印刷して、電極４の外周部を覆って電極４の露出部分の面積を規定する絶縁膜６を形成する。
【００５０】
次に、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子３と接続された電極５を形成する。
【００５１】
次に、酸化還元酵素であるＧＯＤおよび電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含有する水溶液を電極４および電極５上に滴下した後、乾燥させて試薬部７を形成する。この後さらに、試薬部７上に、界面活性剤であるレシチンを含有する界面活性剤層１２を形成する。
【００５２】
次に、スペーサ部材８を絶縁膜６の上に接着し、さらにスペーサ部材８の上に、空気孔１１を備えた保護板９を接着する。
【００５３】
最後に、基板１の凹部１７にコバルト塩からなる吸湿材料１６を入れ、フィルム１８を基板１に貼り付けることによって、品質判定部１３を形成する。この後、バイオセンサ１００を直ちに乾燥剤入りの包装体に包装し、保管する。
【００５４】
なお、本実施形態では、試薬部７に酵素としてＧＯＤと、電子伝達体としてフェリシアン化カリウムとを含む構成としているが、これに限定されない。酵素および電子伝達体の他の具体例は、上述したものを用いることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、酸化還元酵素を含む溶液を塗布および乾燥することにより試薬部７を形成したが、これに限定されず、例えばインクジェット方式により、酸化還元酵素を含む溶液を塗布してもよい。この場合、塗布する溶液量が微量であっても試薬部７が設けられる位置を正確に制御することが可能となる。また、酸化還元酵素を含む溶液をガラスろ紙に担持し、乾燥したガラスろ紙を試料受け入れ部１５内に配置してもよく、試料受け入れ部１５内に凍結乾燥法を用いて酸化還元酵素を担持してもよい。さらにまた、導電材料と試薬を混合することにより電極を形成してもよい。
【００５６】
試薬部７が配置される位置は、電極４または電極５上にあることが好ましいが、それに限らず、試料と接することが可能な位置であれば、試料供給部１５内の電極４及び電極５上以外の場所でもよい。
【００５７】
本実施形態において、基板１およびスペーサ部材８としては、電気絶縁性を有し、バイオセンサ１００の保存およびバイオセンサを用いた測定時に充分な剛性を有する材料であれば用いることができる。基板１の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂があげられる。特に、基板１としては、電極との密着性の点から、ポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。
【００５８】
また、スペーサ部材８および保護板９は、遮光性材料から形成されていることが好ましい。このことによって、試薬部７の酵素および電子伝達体を紫外線などの影響を及ぼす可能性のある光から保護することができる。
【００５９】
また本実施形態では、端子２および３、ならびに電極４および５の形成方法として、スクリーン印刷で形成する方法を使用したがこれに限定されない。例えば、パラジウムなどの貴金属を基板上にスパッタリングした後、レーザートリミングにより電極パターンを形成する方法や、フォトリソグラフィを用いることにより電極パターンを形成する等の製造方法を用いてもよい。
【００６０】
電極４および５としては、電子伝達体を酸化する際にそれ自身が酸化されない導電性材料であれば用いることができる。例えば、カーボン、パラジウム、金、白金等が挙げられる。また、電気絶縁性の材料の表面をこれらの導電性材料で被覆して、電極として用いてもよい。
【００６１】
また、空気孔１１の位置は、図に示した位置に限定されず、試料受け入れ部１５と通じており、試料供給口１０ａから試料受け入れ部１５に試料を導くように毛管現象が生じる位置に配置されていればよい。具体的には、スリット１０の両端のうち、試料供給口１０ａが位置する端部の反対側に位置していればよい。
【００６２】
（実施形態２）
本実施形態のバイオセンサを図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施形態のバイオセンサ１００ａの分解斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示したＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【００６３】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ１００ａは、前記実施形態１のバイオセンサ１００とほぼ同じ構成を有しており、品質判定部１３ａのみがバイオセンサ１００と異なる。
【００６４】
品質判定部１３ａは、吸湿材料１６ａを含むシート材により形成されており、基板１に貼り付けられている。より詳しく説明すると、基材１にシート状の吸湿材料１６ａを貼り合わせ、この吸湿材料１６ａの大部分を覆うようにフィルム１８を貼り合わせている。フィルム１８は通気性を有しない材質からなっており、吸湿材料１６ａに密着して貼り合わされている。また、吸湿材料１６ａの一端はフィルム１８に覆われず露出している。なお、ここでは吸湿材料１６ａとしてコバルト塩を用いている。本実施形態の構成にすると、基板１に凹部などを形成する必要がないため、バイオセンサの製造が容易である。
【００６５】
勿論、本実施形態のバイオセンサ１００ａを用いても、品質判定位置２０が設けられているので、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。
【００６６】
（実施形態３）
本実施形態のバイオセンサを図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、本実施形態のバイオセンサ１００ｂの分解斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示したＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【００６７】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ１００ｂは、前記実施形態１のバイオセンサ１００とほぼ同じ構成を有している。しかし、バイオセンサ１００ｂでは、基板１が貫通孔１７ｂを備え、基板１の下面上に吸湿材料からなる吸湿材シート１６ｂが貼付され、さらに吸湿材シート１６ｂの下面上に透明な不透水カバーシート１９が貼付されており、品質判定部１３ｂは基板の下面側に設けられており、さらに品質判定位置２０も基板１の下面側に設けられていることがバイオセンサ１００と異なる。なお、ここでは吸湿材シート１６ｂとしてコバルト塩を含むシート材を用いている。
【００６８】
本実施形態では、透明な不透水カバーシート１９を通して吸湿材シート１６ｂの変色の進み度合いを判別することができる。即ち、貫通孔１７ｂの部分で吸湿材シート１６ｂは露出しているので、この部分から外気が入り込んで外気中の水分が吸湿材料に吸収されて、吸湿材シート１６ｂの色が貫通孔１７ｂで露出している部分から青色からピンク色に変わっていき、この変色の広がり具合が透明な不透水カバーシート１９を通して観察することができるのである。
【００６９】
勿論、本実施形態のバイオセンサ１００ｂを用いても、一般のユーザーが、特別な知識や技能を必要とせずに、常に使用に適した性能を有するバイオセンサを用いることが容易になり、常に正確な測定を行なうことができる。
【００７０】
特に本実施形態のバイオセンサ１００ｂは、製造が容易である。このことを、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態のバイオセンサ１００ｂの製造方法を表す工程断面図である。
【００７１】
まず、図４（ａ）に示す工程で、予め貫通孔１７ｂが形成されている、ポリエチレンテレフタレート等からなる電気絶縁性である基板１上に、スクリーン印刷により銀ペースト等を印刷し、端子２および端子３を形成する。続いて、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子２と接続された電極４を形成する。この後、基板１上に絶縁性ペーストを印刷して、電極４の外周部を覆って電極４の露出部分の面積を規定する絶縁膜６を形成する。この後、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを基板１上に印刷して、端子３と接続された電極５を形成する。
【００７２】
次いで、酸化還元酵素であるＧＯＤおよび電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含有する水溶液を電極４および電極５上に滴下した後、乾燥させて試薬部７を形成する。この後さらに、試薬部７上に、界面活性剤であるレシチンを含有する界面活性剤層１２を形成する。この後、スペーサ部材８を絶縁膜６の上に接着し、さらにスペーサ部材８の上に、空気孔１１を備えた保護板９を接着する。
【００７３】
次に、図４（ｂ）に示す工程で、基板１の下面上に吸湿材シート１６ｂを貼付し、さらに吸湿材シート１６ｂの下面上の全面に透明な不透水カバーシート１９（ここではプラスチックシート）を貼付する。このことによって、品質判定部１３ｂが形成される。品質判定位置２０の印は予め不透水カバーシート１９に印刷されている。
【００７４】
前記の各工程で、１枚の基板に複数個のバイオセンサ１００ｂを一括して製造した場合は、最後に分割して個々のバイオセンサ１００ｂとする。
【００７５】
この後、バイオセンサ１００ｂを直ちに乾燥剤入りの包装体に包装し、保管する。
【００７６】
上述のように、本実施形態のバイオセンサ１００ｂは、製造の際に、１枚の基板に複数個のバイオセンサ１００ｂを一括して製造し、最後に分割して個々のバイオセンサ１００ｂとすることが可能である。このため、容易に大量のバイオセンサ１００ｂを製造することができる。
【００７７】
また、本実施形態のバイオセンサ１００ｂでは、製造の際に、品質判定部１３ｂを形成するための工程が非常に単純になる（実質的に無くなる）。従って、吸湿材シート１６ｂを空気に曝す時間を大幅に短縮することができるため、製造時における吸湿材シート１６ｂの吸湿を極力抑制することができる。このため、バイオセンサ１００ｂの試薬部７が使用に適した性能を有するか否かの判定をより正確に行なうことができる。
【００７８】
（実施形態４）
本実施形態では、前記実施形態１のバイオセンサ１００に接続して使用するバイオセンサ測定装置を、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、本実施形態のバイオセンサ測定装置の構成を示す透視概略図であり、バイオセンサが装着される様子を模式的に表す。図６（ａ）および（ｂ）は、バイオセンサを測定する際の、本実施形態のバイオセンサ測定装置の動作を模式的に表す断面図である。
【００７９】
図５に示すように、本実施形態のバイオセンサ測定装置２００は、１対のコネクタ２１および２２と、検出部２３と、１対のコネクタ２１および２２と検出部２３とが接続された測定部２４と、測定部２４に接続されたデータ処理部２５と、データ処理部２５に接続されたデータ表示部２６とを備える。本実施形態では、１対のコネクタ２１および２２と、検出部２３と、測定部２４と、データ処理演算部２５と、データ表示部２６とが筐体２００ａに納められている。筐体２００ａは、バイオセンサ１００を内部に挿入可能なスロット（不図示）を備えている。
【００８０】
１対のコネクタ２１および２２は、バイオセンサ１００をバイオセンサ測定装置２００に装着する際に、バイオセンサ１００の端子２と端子３とにそれぞれが接続される。
【００８１】
検出部２３は、バイオセンサ１００がバイオセンサ測定装置２００のスロットに装着されると、品質判定部１３の品質判定位置２０によって示された部分の色の変化を検出し、測定部２４に得られた光学特性を出力する。本実施形態の検出部２３は、光源および受光素子を備えており、図６（ａ）に示すように、光源はバイオセンサ１００の品質判定部１３の品質判定位置２０より示された部分に光を出射し、品質判定位置２０により示された部分から反射された光が受光素子に入射するように設けられている。光源としては、発光ダイオードあるいは半導体レーザなどが用いられ、受光素子としてフォトダイオードあるいはフォトトランジスタなどが用いられる。受光素子は、品質判定部１３の品質判定位置２０により示された部分からの入射光を検出する。
【００８２】
測定部２４は、検出部２３からの出力から、入射光の波長スペクトルパターンあるいは特定波長の光の強度などの光学特性データを測定し、これに基づいてバイオセンサ１００の試薬部７の劣化の程度が測定に適切であるか否かの判別を行ない、試薬部７の性能が測定に適切である場合、１対のコネクタ２１および２２を通じて、電極４と電極５との間に流れた電流値を測定する。例えば、本実施形態のバイオセンサ１００を接続して用いる場合、検出部２３が品質判定部１３の品質判定位置２０により示された部分の色を青色と検出すれば測定待機状態を経て測定を実施し、測定データをデータ処理部２５に出力する。もし検出部２３が品質判定部１３の品質判定位置２０により示された部分の色をピンク色と検出すれば、測定に不適切であるとのデータをデータ処理部２５に出力する。
【００８３】
データ処理部２５は、測定データが入力されると、数値化した測定データをデータ表示部２６に出力し、測定に不適切であるとのデータが入力されると、データ表示部２６に、測定に不適切であることを示す表示を出力するように命令を出力する。
【００８４】
データ表示部２６は、データ処理部２５から出力されたデータあるいは命令に応じた表示を行なう。
【００８５】
特に、本実施形態では、バイオセンサ１００の品質判定部１３が、バイオセンサ１００がバイオセンサ測定装置２００のスロットに装着されたときに、バイオセンサ測定装置２００内に位置するように配置されている。このため、バイオセンサ測定装置２００内の検出部２３において品質判定部１３の色変化を検出し、バイオセンサが使用に適しているか否かを判定することが可能となる。このように、バイオセンサ１００とバイオセンサ測定装置２００とを用いれば、測定者が特別な知識を必要とせずに、正確な測定を自動的に行なうことが可能となる。
【００８６】
ここで、バイオセンサ測定装置２００内に配置された検出部２３とバイオセンサ１００の位置関係の一例を図６（ａ）および（ｂ）に示す。
【００８７】
図６（ａ）に示すように、本実施形態のバイオセンサ測定装置２００の検出部２３では、バイオセンサ１００の品質判定部１３の上方に検出部の光源が配置されており、光源から出射される光の約４５°の反射光が入射する位置に受光素子が配置されている。このことによって、反射光から品質判定部１３（すなわち吸湿材料１６）の色変化を検出する。
【００８８】
また、図６（ｂ）に示すように、検出部２３の光源と検出部とをバイオセンサ１００ｃを挟むように配置し、品質判定部１３ｃを透過する光を測定する構成としてもよい。この時基板１ｃと不透水カバーシート１９のいずれもが光源から出射される光に関して透明である。なお、図６（ｂ）に示したバイオセンサ１００ｃは、前記実施形態３のバイオセンサ１００ｂとほぼ同じ構成を有するが、バイオセンサ１００ｃの基板１ｃが透明であることが実施形態３のバイオセンサ１００ｂとは異なっている。基板１ｃが透明であるので、光源からの光が基板１ｃを通過して吸湿材シート１６ｃを通り、さらに不透水カバーシート１９を通過して受光素子に入射する。
【００８９】
なお、本実施形態では、バイオセンサ１００の品質判定部１３が、電極４と電極５との間に配置されているが、これに限られず、バイオセンサ１００がバイオセンサ測定装置２００のスロットに装着されたときに、バイオセンサ測定装置２００内に位置するように配置されており、検出部２３が品質判定部１３において品質判定位置２０により示された部分に位置する吸湿材料１６の色変化を検出することができる構成であればよい。
【００９０】
また、本実施形態では、バイオセンサ測定装置２００内にバイオセンサ１００を装着して用いる場合を説明したが、勿論、上述の実施形態２および３のバイオセンサ１００ａおよび１００ｂを装着して用いることも可能である。ただし、実施形態３のバイオセンサ１００ｂを使用する場合は、光源と受光素子とがバイオセンサ１００ｂの下面側に位置する構成のバイオセンサ測定装置を用いる。
【００９１】
（実施形態５）
前記実施形態１〜４で示したバイオセンサ１００、１００ａ、１００ｂおよび１００ｃは、被測定物質を電気化学的に検出する構成（すなわち、電気化学式バイオセンサ）であるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ここで、別の構成のバイオセンサの例を、図７（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図７（ａ）は、被測定物質を光学的に検出するバイオセンサ１００’の斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中に示したＷ−Ｗ線に沿った断面図である。
【００９２】
図７（ａ）および（ｂ）に示すように、バイオセンサ１００’は、品質判定部１３を有する基板１と、基板１上に設けられ、試料が供給される試料受け入れ部１５’とを備える。品質判定部１３は、水分を吸収することによって変色する吸湿材料を含む。
【００９３】
バイオセンサ１００’では、品質判定部１３は、基板１が備える凹部１７と、凹部１７内に配置された吸湿材料１６と、凹部１７の開口をほぼ塞ぎ吸湿材料１６と密着するように設けられた通気性を有しないフィルム（カバー）１８とから構成されており、前記実施形態１のバイオセンサ１００の品質判定部１３と全く同様の構造である。なお、ここでは吸湿材料１６としてコバルト塩を用いている。
【００９４】
試料受け入れ部１５’は、基板１が備える凹部２５と、凹部２５内に配置された、被測定物質を基質とする酵素を含む試薬部２６と、凹部２５の開口を塞ぐように設けられた、水分が浸透可能な透過膜２７とを有する。特に、本実施形態のバイオセンサ１００’では、試料受け入れ部１５’の色の変化を測定することによって被測定物質を検出する。試薬部２６は、例えば、含まれる酵素が酵素反応によって呈色または蛍光を発する構成、酵素反応によるｐＨの変化によって呈色するｐＨ指示薬をさらに含む構成、酵素反応によって基質の減少に伴う色の変化が生じる構成などが採用される。
【００９５】
また、光学的に被測定物質を検出するバイオセンサ１００’でも、前記実施形態１〜３の各バイオセンサと全く同様に、品質測定部１３を設けているので、ユーザーがバイオセンサ１００’の試薬部２６が測定に適切な状態であるか否かを判断できるようになる。
【００９６】
（実施形態６）
また、上記実施の形態１〜３に示したバイオセンサは、試料供給口に液体の試料を接触させると毛細管現象により試料が吸引され、試薬と接触し、測定が可能となる構成のバイオセンサに品質判定部を設けたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ここで、液体を収容するキャビティを回転可能なディスクに形成し、キャビティに液体を収容したままディスクを回転させることにより液体の分析を行うような分析ディスクの例を図８を参照しながら説明する。
【００９７】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態のバイオセンサはディスク形状であり、品質判定部３１３は、分析ディスク３００、３００’上に存在している。品質判定部３１３は、実施の形態２に示したようなシート状の吸湿材料３１６、フィルム３１８、品質判定位置３２０から構成される。また、品質判定部３１３はディスク３００上に貼り付けられている。なお、図８（ａ）の分析ディスク３００と図８（ｂ）の分析ディスク３００’との違いは、品質判定部３１３の位置である。図８（ａ）の分析ディスク３００では、ディスク中心から品質判定位置３２０までの距離が、ディスク中心から後述の試薬３０６までの距離と同じに構成されている。一方、図８（ｂ）の分析ディスク３００’では、品質判定部３１３は試薬３０６の上方以外であればどの位置に設けられてもよい。
【００９８】
図８（ｃ）に示すように本実施形態のディスク３００、３００’は、ディスク基板３０１、ディスク接着層３０２、ディスクカバー３０３から構成されている。ディスクカバー３０３は透明な材質からなっている。ディスクには注入口３０４、キャビティである流路３０５が設けられ、流路３０５中には試料と反応して光学特性（透過率、色など）が変化する試薬３０６を塗布してある。分析は、注入口３０４からピペットやシリンジなどの液体注入器具８００を用いてディスク３００、３００’内に試料９００を注入して分析装置に装着して行なう。試料９００が容易に注入されるように、流路３０５は空気抜き口３０７を備えている。
【００９９】
図９は図８（ｂ）に示す分析ディスク３００’を分析するための分析装置の内部構造が分かるように示した斜視図である。図９においては分析ディスク３００’は装置内の構造がわかるように透明にしている。装置の構成はいわゆる光ディスク装置に類似しており、ディスク３００’を回転させるためのスピンドルモーター４１１、ディスク３００’内に展開された試料９００または試料９００と反応した試薬３０６に光ビームを照射するための光ピックアップ４１２、この光ピックアップ４１２をディスク３００’の半径方向に移動させるための送りモーター４１３等から構成されている。また、光ピックアップ４１２は品質判定位置３２０が指し示す位置における吸湿材料３１６にも光を照射する。
【０１００】
装置に装着されたディスク３００’はスピンドルモーター４１１に駆動されて回転するが、その前に光ピックアップ４１２が送りモータ４１３により移動し、さらに光ピックアップ４１２上に品質判定位置３２０がくるように、ディスク３００’を回転させ、まず品質判定位置３２０が指し示す位置における吸湿材料３１６の吸光度を測定し、品質判定を行う。そこで、試薬３０６が劣化していると判定された場合は、エラーとなり以後の測定を行わないようにする。この動作は、実施の形態４に示した分析装置での動作と同様である。
【０１０１】
次に、ディスク３００’はスピンドルモーター４１１に駆動されて回転し、ディスク３００’の内径側にある注入口３０４より注入された試料９００は、遠心力によりディスク３００’の流路３０５内に展開され、ディスク３００’の外周側にある空気抜き口３０７へと向かう。このとき試料９００は、流路３０５内に塗布された試薬３０６と反応し、酵素反応や免疫反応などを生じる。反応の終了後、ディスク３００’を回転させながら光ピックアップ４１２を用いて流路３０５内の試料９００もしくは試薬３０６に光ビームを照射し、その反射光もしくは透過光を検出することで試薬３０６の反応状態を検出して定量、定性の分析を行なう。
【０１０２】
本実施の形態の分析ディスク３００’は、品質判定部３１３を備えているため、図９に記載の分析装置に分析ディスク３００’を装着した後、ディスクを回転させる前に、光ピックアップ４１２によりまず品質判定を行う。そこで、試薬３０６が劣化していると判定された場合は、エラーとなりこれ以降の測定を行わないようにするのである。
【０１０３】
このようにすると、回転させることにより液体の分析を行うような分析ディスクについても試薬の劣化程度を判定できるようになり、より正確な測定が可能となる。
【０１０４】
また、図８（ａ）に示す分析ディスク３００を分析にするための分析装置は、品質判定位置３２０が試薬３０６の設置位置とディスクの径方向において同じ位置にあるため、光ピックアップ４１２を径方向に移動させる必要がない。従って、この分析装置は送りモータ４１３が不要であり、小型且つ安価に製作することができる。また、測定時間も短縮できる。
【０１０５】
さらに、本実施形態においても試料の分析は、光学的な測定によるものに限定されず、電気的な測定によるものなどを用いて行われてもよい。
（実施形態７）
上記実施の形態１〜３に示したバイオセンサは、試薬として酵素反応を利用したバイオセンサに品質判定部を設けたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。ここで、免疫反応を利用したバイオセンサについて図１０を用いて説明する。
【０１０６】
図１０に示すように、本実施形態のバイオセンサは免疫クロマトセンサ５００であり、品質判定部５１３は、プラスチック製の支持基板５０２上に存在している。品質判定部５１３は、実施の形態２に示したようなシート状の吸湿材料５１６、フィルム５１８、品質判定位置５２０から構成されている。また、品質判定部５１３はプラスチック製の支持基板５０２上に貼り付けられている。
【０１０７】
図１０は免疫クロマトセンサ５００の構成の概略を示したものである。この免疫クロマトセンサ５００はプラスチック製の支持基板５０２上にニトロセルロース膜５０６が配置されている。このニトロセルロース膜５０６は、採水部５０３，標識抗体部５０４および抗体固定化部５０５を備えている。採水部５０３は短冊状のニトロセルロース膜５０６の一方の端に形成されている。標識抗体部５０４は、ニトロセルロース膜５０６に色素標識抗体を塗布して形成されている。この色素標識抗体は、標識抗体部５０４から流出可能に塗布されている。色素標識抗体は、所定波長（例えば５５０ｎｍ）の光を選択的に吸収する。また、抗体固定部５０５には、色素標識抗体が反応する抗原と反応する別の抗体が、ニトロセルロース膜５０６に流出不可能な状態で固定化されている。さらに、採水部５０３とは反対側の端に試料液を吸い上げるためのガラス繊維ろ紙がニトロセルロース膜５０６上に配置されて吸水部５０７となっている。
【０１０８】
この免疫クロマトセンサ５００を用いての吸光度の測定は例えば以下のように行われる。採水部５０３に例えば尿などの試料を供給するとクロマトグラフィーの原理により試料が吸水部５０７に向かって移動する。そしてこの試料が移動する際に、まず標識抗体部５０４において試料中の抗原に色素標識抗体が結合する。色素標識抗体は標識抗体部５０４から流出可能であるので、この色素標識抗体が結合した抗原は試料とともに抗体固定化部５０５に移動し、ここで固定化された抗体と結合し、ここに留まる。そして、抗体固定化部５０５に所定波長の光Ｌ１を照射し、その反射光Ｌ２を測定することにより、吸光度が測定できる。試料中の抗原の量（濃度）によって抗体固定部５０５における色素標識抗体の量が決まるので、このように測定した吸光度から、試料中に含まれる抗原の濃度を決定することができる。
【０１０９】
本実施の形態の免疫クロマトセンサ５００は、品質判定部５１３を備えている。したがって、分析装置によって試料の測定を実施する前に品質判定位置５２０が指し示す位置の吸湿材料５１６に光を照射し、まず品質判定位置５２０での吸湿材料５１６の吸光度を測定し、この吸光度により試薬（色素標識抗体および固定化された別の抗体）の品質判定を行うことが可能となる。そこで、試薬が劣化していると判定された場合は、エラーとなり測定を行わないようにする。この動作は、実施の形態４に示した分析装置での動作と同様である。なお、本実施形態では抗体固定部５０５に隣接する位置に品質判定位置５２０を設けているので、試料の測定を行う光学系をそのまま品質判定に使用することができる。
【０１１０】
このように、本実施形態では免疫反応を利用したバイオセンサについても試薬の劣化程度を判定でき、より正確な測定が可能となる。
【０１１１】
本実施形態では抗原を被測定物質としたが、抗体を被測定物質としてもよく、その場合は色素標識抗体を色素標識抗原とし、抗体固定部の代わりに被測定物質の抗体に特異的に反応する抗原を固定した抗原固定部を形成すればよい。
【０１１２】
本実施形態で使用する抗体、抗原は特に限定されない。一般に抗原抗体反応を利用して測定できる物質であればどのようなものでもよい。例えばそのような物質としては、タンパク質、核酸、脂質、細菌、ウイルス、ハプテンなどを挙げることができる。この中でタンパク質は抗原抗体反応を用いた臨床検査上の主たる測定対象であるため、好ましく用いることができる。本実施形態で好ましく用いることができるタンパク質の例としては、ＬＨ（黄体形成ホルモン）、ＦＳＨ（卵胞刺激ホルモン）、ｈＣＧ（絨毛性性腺刺激ホルモン）などのホルモンや、各種免疫グロブリンクラスやサブクラス、補体成分、各種感染症のマーカー、Ｃ反応性タンパク質、アルブミン、リウマチ因子、血液型抗原などを挙げることができる。また抗体としては、抗原と特異的に反応する抗体であればよく、例えばマウス由来のモノクローナル抗体を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
【０１１３】
抗体を標識する色素としては、反応性に富む官能基を有するシアニン系色素などが使用される。
【０１１４】
また、本実施の形態では、抗体をニトロセルロース膜５０６に固定化し、クロマトグラフィーの原理を利用した構成の免疫センサを示したが、センサの形状はこれに限定されるものではない。例えば、免疫比濁度を測定するような構成の免疫センサであってもよく、試薬が乾燥担時されているような構成のバイオセンサとし、それに品質判定部を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本発明にかかるバイオセンサおよびバイオセンサ測定装置は、試料中に含まれる被測定物質をより正確に定量する必要のある、医療診断の際の測定等に有用である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に含まれる被測定物質を測定するためのバイオセンサであって、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記試料が供給される試料受け入れ部と、
前記試料受け入れ部に設けられ、前記被測定物質と反応する試薬を含む試薬部と、
水分を吸収することによって変色する吸湿材料と、
を備え、
前記吸湿材料のうち変色した部分の割合に基づき前記試薬の劣化度合いを表示する、バイオセンサ。
【請求項２】
前記吸湿材料を覆うカバーをさらに備え、
前記吸湿材料の一部は露出している、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項３】
前記試薬の前記劣化度合いは、前記吸湿材料のうち、露出している部分から所定距離の位置に存するとともに前記カバーに覆われている部分の変色の度合いによって表示される、請求項２に記載のバイオセンサ。
【請求項４】
前記試薬は酵素を含んでいる、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項５】
前記試薬部は電子伝達体をさらに含む、請求項４に記載のバイオセンサ。
【請求項６】
前記基板上に設けられた１対の端子と、
前記試料受け入れ部内にそれぞれが互いに離間して設けられ、前記１対の端子にそれぞれが接続された１対の電極とをさらに備える、請求項５に記載のバイオセンサ。
【請求項７】
前記試薬は抗体および抗原のうち少なくともいずれかを含んでいる、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項８】
前記吸湿材料は、シート状に形成されている、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項９】
前記基板上に、遮光性材料から形成され、前記試料受け入れ部を覆うように形成されている被覆部材をさらに備える、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項１０】
前記基板上であって、前記基板の前記試料受け入れ部が設けられた面とは反対側の面上に前記シート状に形成された吸湿材料が設けられ、
前記吸湿材料上に、前記吸湿材料を覆うシートが設けられている、請求項８に記載のバイオセンサ。
【請求項１１】
基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定するためのバイオセンサ測定装置であって、
前記吸湿材料に光を出射する光源と、前記光源から前記吸湿材料を経て入射する入射光を受光する受光素子とを備える検出部と、
前記検出部に接続され、前記入射光の光学特性を測定し、前記入射光の光学特性に基づいてバイオセンサの試薬部の試薬の劣化度合いを判定する測定部と、
を備える、バイオセンサ測定装置。
【請求項１２】
基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定する測定方法であって、
前記バイオセンサをバイオセンサ測定装置に装着する工程と、
前記吸湿材料の変色度合いから試薬の劣化度合い判定する工程と、
前記判定工程において、試薬の劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を実施し、試薬の劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を中止する工程と
を含む、測定方法。
【請求項１】
試料に含まれる被測定物質を測定するためのバイオセンサであって、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記試料が供給される試料受け入れ部と、
前記試料受け入れ部に設けられ、前記被測定物質と反応する試薬を含む試薬部と、
水分を吸収することによって変色する吸湿材料と、
を備え、
前記吸湿材料のうち変色した部分の割合に基づき前記試薬の劣化度合いを表示する、バイオセンサ。
【請求項２】
前記吸湿材料を覆うカバーをさらに備え、
前記吸湿材料の一部は露出している、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項３】
前記試薬の前記劣化度合いは、前記吸湿材料のうち、露出している部分から所定距離の位置に存するとともに前記カバーに覆われている部分の変色の度合いによって表示される、請求項２に記載のバイオセンサ。
【請求項４】
前記試薬は酵素を含んでいる、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項５】
前記試薬部は電子伝達体をさらに含む、請求項４に記載のバイオセンサ。
【請求項６】
前記基板上に設けられた１対の端子と、
前記試料受け入れ部内にそれぞれが互いに離間して設けられ、前記１対の端子にそれぞれが接続された１対の電極とをさらに備える、請求項５に記載のバイオセンサ。
【請求項７】
前記試薬は抗体および抗原のうち少なくともいずれかを含んでいる、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項８】
前記吸湿材料は、シート状に形成されている、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項９】
前記基板上に、遮光性材料から形成され、前記試料受け入れ部を覆うように形成されている被覆部材をさらに備える、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項１０】
前記基板上であって、前記基板の前記試料受け入れ部が設けられた面とは反対側の面上に前記シート状に形成された吸湿材料が設けられ、
前記吸湿材料上に、前記吸湿材料を覆うシートが設けられている、請求項８に記載のバイオセンサ。
【請求項１１】
基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定するためのバイオセンサ測定装置であって、
前記吸湿材料に光を出射する光源と、前記光源から前記吸湿材料を経て入射する入射光を受光する受光素子とを備える検出部と、
前記検出部に接続され、前記入射光の光学特性を測定し、前記入射光の光学特性に基づいてバイオセンサの試薬部の試薬の劣化度合いを判定する測定部と、
を備える、バイオセンサ測定装置。
【請求項１２】
基板と、前記基板上に設けられ、試料に含まれる被測定物質と反応する試薬を含む試薬部を有する試料受け入れ部と、水分を吸収することによって変色する吸湿材料とを備えるバイオセンサを用いて、前記被測定物質を測定する測定方法であって、
前記バイオセンサをバイオセンサ測定装置に装着する工程と、
前記吸湿材料の変色度合いから試薬の劣化度合い判定する工程と、
前記判定工程において、試薬の劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を実施し、試薬の劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記被測定物質の測定を中止する工程と
を含む、測定方法。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７５９７９
【国際公開日】平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【発行日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１７６９３（Ｐ２００５−５１７６９３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１４８２
【国際出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【発行日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１４８２
【国際出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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