JP4282477B2 - 分析用具 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、試料液中の特定成分の濃度を測定する際に濃度測定装置に装着して使用する分析用具に関する。
【０００２】
【背景技術】
体液中の特定成分、たとえば血液中のグルコースの濃度を測定する一般的な方法としては、酸化還元反応を利用したものがある。その一方で、自宅や出先などで簡易に血糖値の測定が行えるように、手のひらに収まるようなサイズの簡易型の血糖値測定装置が汎用されている。この簡易型の血糖値測定装置では、酵素反応場を提供するとともに使い捨てとして構成されたバイオセンサを装着した上で、このバイオセンサに血液を供給することにより血糖値の測定が行われる。一方、近年では、使用者負担を軽減することを目的として、ランセットによる皮膚の穿刺と、皮膚からの血液のバイオセンサへの導入とを連続化するために、ランセットを一体的に配した血糖値測定装置も提案されている。
【０００３】
バイオセンサとしては、種々の形態のものが実用化されているが、たとえば図２３および図２４Ａに示したようなものがある。図示したバイオセンサ９は、対極９０、作用極９１および参照極９２を帯状に形成した基板９３上に、一対のスペーサ９４を介してカバー体９５を積層したものである。基板９３、スペーサ９４およびカバー体９５は、キャピラリ９６を構成している。このキャピラリ９６では、両端部に開口部９６ａ，９６ｂが設けられ、その内部に対極９０、作用極９１および参照極９２を一連に繋ぐようにして固体状の試薬層９７が設けられている。この試薬層９７は、酸化還元酵素および電子伝達物質を含むものである。そして、カバー体９５の内面にレシチンなどの界面活性剤が塗布されて親水性層９９が形成されている。この親水性層９９は、粘性の高い血液（Ｈｃｔ値の大きな血液）についても適切にキャピラリ９６内を移動できるようにすることを目的として設けられている。
【０００４】
バイオセンサ９では、図２４Ａに示したように一方の開口部９６ａから血液９８が導入される。この血液９８は、毛細管現象および親水性層９９の作用によりキャピラリ９６内を他方の開口部９６ｂに向けて進行していき、その過程において、試薬層９７を溶解させる。試薬層９７においては、酸化還元酵素が血液９８中のグルコースを酸化するとともに、電子伝達物質を還元する。電子伝達物質は、作用極９１および対極９０により電位が与えられると酸化され（電子を放出し）、これが血糖値測定装置において酸化電流として測定される。そして、この酸化電流値に基づいてグルコース濃度が演算される。
【０００５】
しかしながら、キャピラリ９６の両端部に開口部９６ａ，９６ｂが形成されているため、バイオセンサ９の保存時にこのバイオセンサ９の周りに水分が存在すれば、これらの開口部９６ａ，９６ｂからキャピラリ９６内に水分が侵入し、試薬層９７が曝露されてしまう。より詳細には、キャピラリ９６内に血液９８を導入しなくとも、水分が電子伝達物質を還元してしまう。そのため、酸化電流としては、グルコースとの反応に起因する電子の他に、水分に起因する電子をも測定する結果となって、水分に起因する電子がバックグランド電流（ノイズ）となって測定誤差が生じてしまう。さらには、吸湿の程度の差に起因して、試薬層９７の溶解性にバラツキが生じることにより、キャピラリ内に血液を行き渡らせるのに必要な時間（吸引時間）にバラツキが生じ、適切な測定が困難ともなりかねない。
【０００６】
親水性層９９は、界面活性剤を有機溶剤に溶かした状態でカバー体９５に塗布・乾燥することにより設けられているため、界面活性剤は、カバー体９５から容易に拭い取ることができる。そのため、カバー体９５から界面活性剤が分離することがあり、界面活性剤が分離した領域についてはぬれ性が低下して移動速度が低下し、また分離した界面活性剤は、キャピラリ９６内での血液９８（とくに血球）の移動に伴って血液とともに移動することがある。親水性の界面活性剤は、疎水性の部分を好んで移動する傾向があるが、スペーサ９４は、疎水性の高い両面テープにより構成され、あるいは疎水性の高い両面テープにより基板９３およびカバー体９５に対して固定されているのが通常である。したがって、図２４Ａに示したように、カバー体９５内面に沿う流れよりも、スペーサ９４に沿った流れの方が血液の移動が速くなってしまい、キャピラリ９６を移動する血液流れの速度分布にバラツキが生じてしまう。
【０００７】
このような現象が生じたならば、試薬層９７の全体に血液を行き渡らせるのに時間がかかってしまい、血液の導入から予め定められた時間経過後に酸化電流を測定する場合には、その段階において試薬層９７が完全に溶解していないこともある。また、場合によっては、図２４Ｂに示したようにスペーサ９４に沿って流れた血液が他方の開口部９６ｂに先に到達して第２開口部９６ｂを塞いで血液９８の移動を停止させ、キャピラリ９６内に空気溜まり９６Ａのようなものが発生してしまう。空気溜まり９６Ａが発生したならば、この空気溜まり９６Ａに位置する試薬層９７の部分は溶解することができなくなってしまう。このようにして血液流れの速度分布にバラツキが生じたならば、所定時間内に試薬層９７を十分に溶解させることができず、測定誤差を大きくし、あるいは再現性を悪化させる原因ともなりかねない。
【０００８】
ランセット別体型の血糖値測定装置を用いる場合には、バイオセンサ９に血液を導入する際に、たとえば特開平９−２６６８９８号公報に開示されているようなランセットが用いられる。ランセットを用いる場合、ランセットによって皮膚を穿刺し、皮膚から出液した血液をバイオセンサ９の開口部９６ａに対して接触させる必要がある。
【０００９】
しかしながら、使用者は、開口部９６ａに対する血液の接触を目視により慎重に確認しつつ行わなければならない。また、バイオセンサ９では、皮膚からの出血量が測定必要量に達したことを確認してから血液を導入する必要があった。そうしなければ、バイオセンサ９に対する血液の導入量が不十分であったり、血液導入開始からキャピラリ内が血液によって満たされるまでの時間が一定化しないからである。
【００１０】
このように、バイオセンサ９をランセット別体型の血糖値測定装置に適用する場合には、使用者に対して大きな負担が課せられる。特に視覚的な負担が大きいため、たとえば糖尿病が進行して視力が低下した使用者にとっては、非常に使いづらく、また、測定精度が低下し易い傾向にある。
【００１１】
一方、バイオセンサ９をランセット一体型の血糖値測定装置に適用する場合には、皮膚から出液する血液を小さな開口部９６ａに対して自動的に接触させる構成を達成するうえで、バイオセンサ９の位置決めや接触タイミングなどについて、種々の技術的困難性を伴ってしまう。
【００１２】
【発明の開示】
本発明は、キャピラリに対して適切に試料液を供給し、試料液中の測定対象物の濃度を、精度良く測定することができる分析用具を提供することを目的としている。
【００１３】
本発明の第１の側面に係る分析用具は、基板に対してカバー体を積層することによって形成され、試料液を移動させるためのキャピラリを備える分析用具であって、上記キャピラリに連通し、上記キャピラリよりも幅広な部位を有する液溜部をさらに備えており、上記液溜部は、上記基板に厚み方向に貫通する切欠部を形成することにより、上記カバー体の内面が露出するようにして開口していることを特徴としている。
【００１６】
キャピラリの内面の少なくとも一部は、試料液の移動方向に沿って延びるとともに、ぬれ指数が５７ｍＮ／ｍ以上である非水溶性の高ぬれ性領域とするのが好ましい。
【００１７】
本明細書においては、吸湿性はＡＳＴＭ Ｄ５７０に準じた方法により測定した値を示し、ぬれ指数はＪＩＳ Ｋ６７６８に準じた方法により測定した値を示している。
【００１８】
キャピラリは、基板に対してカバー体を積層することにより形成されており、かつ、カバー体の少なくとも一部は、ビニロンにより形成するのが好ましい。
【００１９】
ビニロンとしては、けん化度が９５％以上（好ましくは９９％以上）のもの、アセタール化度が３０〜４０％のもの、もしくはけん化度が９５％以上（好ましくは９９％以上）であってアセタール化度が３０〜４０％のものを使用するのが好ましい。ビニロンは、非水溶性であるが、物理的および化学的特性としては、ぬれ指数が約６２Ｎ／ｍであるとともに吸湿性が２％以上であるものを使用するのが好ましい。そのようなビニロンによりカバー体の少なくとも一部を形成すれば、このビニロンにより除湿機能領域や高ぬれ性領域の双方を構成することが可能となる。たとえば、カバー体におけるキャピラリの内面となる面をビニロンにより構成することにより、キャピラリの内面（カバー体の内面）を、キャピラリの全長にわたって高ぬれ性領域および除湿機能領域とすることができる。この構成では、カバー体の内面に沿った試料液の移動速度を確実に大きくして速度分布のバラツキを確実に小さくし、しかも水分の影響をより確実に低減することができるようになる。
【００２０】
このような機能を確保するためには、カバー体としては、たとえば全体がビニロンで材料形成されたもの、あるいは、基材の少なくとも一面にビニロン層を形成したものを使用するのが好ましい。これらの構成のカバー体では、カバー体の端部がビニロンにより構成されるため、第１および第２開口部の近傍を除湿機能領域とすることができる。また、カバー体の全体をビニロンにより形成し、あるいは基材の両面にビニロン層を形成してカバー体とする場合には、第１および第２開口部からキャピラリ内に侵入しようとする水分ばかりでなく、キャピラリの周りに存在する水分を積極的に除去することができるようになる。
【００２１】
ビニロンは、８０〜１４０℃で１秒間加熱した後のぬれ指数が５７ｍＮ／ｍ以上である。このため、１４０℃以下で溶融するホットメルト接着剤を使用して、基板に対してカバー体を固定したとしても、キャピラリの内面の高ぬれ性を維持することができるようになり、疎水性の両面テープを使用する必要がなくなる。そのため、スペーサに沿った試料液の流れが速くなる原因を除去することができ、キャピラリ内における速度分布のバラツキを小さくし、測定精度および再現性を改善することができるようになる。
【００２２】
キャピラリは、たとえば一様な矩形断面を有するものとして構成される。この場合、矩形断面は、高さ寸法Ｈが３０〜１００μｍ、幅寸法Ｗが０．５〜１．５ｍｍであり、かつＷ／Ｈ＜１８である矩形断面とされる。
【００２４】
上記基板または上記カバー体における少なくとも液溜部を規定する表面のぬれ指数は、５７ｍＮ／ｍ以上とするのが好ましい。この構成を達成するためには、基板またはカバー体の少なくとも一部は、たとえばビニロンにより形成される。
【００２５】
本発明の分析用具は、基板とカバー体との間に配置されたスペーサを備えたものとして構成される。この場合、スペーサは、キャピラリおよび液溜部の幅を規定する離隔部を有するものとされる。
【００２６】
本発明の第２の側面においては、基板と、基板に積層されたカバー体と、試料液を移動させるためのキャピラリと、上記キャピラリに連通し、上記キャピラリよりも幅広な部位を有する液溜部と、を備えており、上記液溜部は、上記基板と上記カバー体の一方に厚み方向に貫通する切欠部を形成することにより、上記基板と上記カバー体の他方の内面が露出するようにして開口していることを特徴とする、分析用具が提供される。
【００２８】
基板またはカバー体における少なくとも液溜部を規定する表面のぬれ指数は、５７ｍＮ／ｍ以上とするのが好ましい。
【００２９】
基板とカバー体のうち、少なくとも、上記切欠部を形成しない方は、たとえばビニロンにより構成される。
【００３０】
本発明の分析用具は、基板とカバー体との間に配置されたスペーサを備えたものとして構成される。この場合、スペーサは、キャピラリおよび液溜部の幅を規定する離隔部を有するものとされる。
【００３１】
基板またはカバー体には、切欠部の近傍に基板またはカバー体よりも粘着性の高い密着層を設けるのが好ましい。
【００３３】
【発明を実施するための最良の形態】
まず、本発明の実施の形態について、図１ないし図１０を参照して説明する。図１および図２は、本実施の形態に係るバイオセンサを説明するための図、図３〜図１０はバイオセンサの使用方法および機能を説明するための図である。
【００３４】
図１および図２に示したバイオセンサＸ１は、血糖値測定装置に装着して使用されるものであり、使い捨てとして構成されている。バイオセンサＸ１は、基板１、カバー体２、および２つのスペーサ３を有している。バイオセンサＸ１には、基板１、カバー体２、および２つのスペーサ３によって、液溜部４およびキャピラリ５が設けられている。
【００３５】
基板１は、エポキシガラスやＰＥＴなどの絶縁材料により構成され、図２によく表れているように、半円状の切欠部１０を有している。切欠部１０は、液溜部４の基板１側における開口形状を規定している。
【００３６】
基板１の上面には、作用極１１、対極１２、および試薬部１３が設けられている。
【００３７】
作用極１１は、キャピラリ５に臨む箇所が幅細に形成されている。対極１２は、作用極１１の当該幅細部位を挟む二股状の部位を有するように形成されている。試薬部１３は、酸化還元酵素および電子伝達物質を含んだ固形状とされている。試薬部１３は、作用極１１および対極１２に接しつつ、キャピラリ５内に設けられている。酸化還元酵素としては、たとえば、血液中のグルコースをグルコン酸に酸化するとともに電子伝達物質を還元するグルコースオキシダーゼを用いることができる。一方、電子伝達物質としては、たとえばフェリシアン化カリウムを用いることができる。
【００３８】
基板１の下面には、密着性シート１４が貼着されている。密着性シート１４は、基板１と略同寸法とされており、切欠部１４ａを有している。密着性シート１４は、水ゲルやアクリル樹脂等を含むゲル状シートあるいは両面テープ等からなり、好適にはシリコーン系のゲル状シートが用いられる。後述のように、バイオセンサＸ１への血液の供給の際には、基板１の下面に密着性シート１４を介して皮膚が接触させられる。そのため、基板１に密着性シート１４を貼着することにより、バイオセンサＸ１に対して血液を供給する際に、皮膚とバイオセンサＸ１との密着性を高めることができる。
【００３９】
一対のスペーサ３は、同一な形状を有しており、互いに離隔した状態で対称に配置されている。各スペーサ３は、その側面において、キャピラリを規定する側面３０ａと、これに続いて液溜部を規定する側面３０ｂとを有している。側面３０ｂは、基板１の切欠ラインに沿った湾曲面とされている。各スペーサ３には、その厚み方向に貫通する貫通孔３０ｃが形成されている。貫通孔３０ｃは、各々、基板１の作用極１１または対極１２に対応する位置に形成されている。スペーサ３は、たとえば両面テープあるいは熱可塑性樹脂のホットメルト接着剤により構成されている。
【００４０】
カバー体２は、スペーサ３を介して基板１に固定されている。カバー体２には、その厚み方向に貫通する一対の貫通孔２０が形成されている。これら貫通孔２０は、各々、基板１の作用極１１および対極１２に対応する位置に形成されており、スペーサ３に形成された一対の貫通孔３０ｃに対して位置合わせされている。後述するように、バイオセンサＸ１が血糖値測定装置に装着された状態では、貫通孔２０および貫通孔３０ｃによって形成される一対の凹部に対して、血糖値測定装置の一対のコネクタが挿入され、バイオセンサＸ１と血糖値測定装置の電気的接続が図られる。
【００４１】
カバー体２は、たとえば全体がビニロンにより形成されている。ビニロンは、吸湿性が２％以上でぬれ性が６２ｍＮ／ｍ程度であるとともに、非水溶性である。したがって、上記構成のカバー体２を用いることにより、キャピラリ５（カバー体２）の内面が、吸湿性が２％以上である除湿機能領域とされ、かつ、ぬれ性が５７ｍＮ／ｍ以上である非水溶性の高ぬれ性領域とされる。
【００４２】
ただし、カバー体２をビニロン以外の材料により形成し、除湿機能領域や高ぬれ性領域を設けてもよい。
【００４３】
液溜部４は、基板１の切欠部１０と、カバー体２の下面と、一対のスペーサ３の側面３０ｂとによって規定されている。カバー体２における液溜部４に臨む領域は、血液を付着させるためのステージ４１とされている。基板１に切欠部１０が設けられ、かつ、スペーサ３の側面３０ｂが切欠部１０に沿って湾曲していることによって、液溜部４は外部に対して広く開口している。液溜部４は、キャピラリ５に連通し、キャピラリ５から離れる程に、幅広となっている。本実施形態では、液溜部４は、最大幅Ｌ１が３〜５ｍｍ、厚みＬ２が０．１〜０．２ｍｍ、容積が１〜６μＬとされている。
【００４４】
キャピラリ５は、基板１の上面と、カバー体２の下面と、一対のスペーサ３の側面３０ａとによって規定されている。このキャピラリ５は、一方の端部が液溜部４を介して外部に連通し、また他方の端部も外部に連通している。したがって、液溜部４を介して血液が供給されると、血液は、毛細管現象により他方の開口端部に向かって進行することとなる。本実施形態では、キャピラリ５は、長さＬ３が５．５〜６．５ｍｍ、厚みＬ４が５０〜２００μｍ、容積が０．３〜５μＬとされている。
【００４５】
図３は、本発明に係るバイオセンサを用いることのできる血糖値測定装置の斜視図、図４は、図３に示す血糖値測定装置の要部を示す一部破断斜視図、図５〜図９は、バイオセンサへの血液導入動作を説明するための血糖値測定装置の要部断面図である。
【００４６】
図３に示すように、血糖値測定装置Ｙ１は、本体部６と、本体部６から延出する押圧部７とを備えている。本体部６には、たとえば液晶表示器やＬＥＤ表示器からなる表示部６０と、血糖値測定に係る一連の過程を開始するときに操作される操作スイッチ６１と、ランセットを起動するための押圧スイッチ６２とが設けられている。押圧部７は、図４および図５に示すように、筒状部７０と、この筒状部７０内で往復動し得るランセットホルダ７１と、筒状部７０の開口部７０ａの近傍に固定されたセンサホルダ７２とを有している。
【００４７】
筒状部７０には、その内部に連通する接続管７３を介して、ポンプＰが接続されている。このポンプＰは、筒状部７０の内部の気体を外部に排出し、筒状部７０の内部を減圧するためのものである。ポンプＰは、本体部６に内蔵されていてもよいし、携帯可能に外部に別体として設けられていてもよい。ポンプＰは、手動駆動されるものであってもよい。接続管７３には、筒状部７０の内部の圧力を検知するための圧力センサ７４が設けられている。
【００４８】
筒状部７０には、吸気手段としての開放弁７５が設けられている。この開放弁７５は、外部の空気を吸入し、筒状部７０の内部における圧力を大気圧に戻すためのものである。開放弁７５は、たとえば電磁弁により構成されている。開放弁７５は、手動により開放されるように構成されていてもよい。
【００４９】
ランセットホルダ７１は、金属製などの穿刺針７７ａを有するランセット７７を取り外し自在に保持している。ランセットホルダ７１は、図示しない往復駆動機構に連結されており、本体部６の押圧スイッチ６２（図３参照）を押下することにより、たとえば電磁作用またはバネ弾性作用により、押圧部７の軸方向に瞬間的に往復駆動される。これにより、ランセット７７は、筒状部７０の開口部７０ａに向けて瞬時に変位された後、開口部７０ａから遠ざかる方向に退避させられる。
【００５０】
センサホルダ７２は、円筒部７２ａと、円筒部７２ａの内側に形成されたセンサ取付部７２ｂおよびアーチ部７２ｃとからなり、センサ取付部７２ｂとアーチ部７２ｃとによって囲まれた窓部７２ｄが形成されている。センサ取付部７２ｂは、筒状部７０の開口部７０ａの側に傾斜面７２ｅを有している。傾斜面７２ｅには、バイオセンサＸ１が貼着保持される。窓部７２ｄは、ランセット７７が筒状部７０の軸線方向に往復移動する際、ランセット７７の穿刺針７７ａが通過するように、開設されている。
【００５１】
センサホルダ７２には、センサ取付部７２ｂを貫通する一対のコネクタ７８が取付けられている。ただし、図４および図５には、手前側のコネクタ７８のみを示している。各コネクタ７８は、コネクタピン７９を、その端部が弾性的に突出するようにして保持している。各コネクタピン７９は、センサ取付部７２ｂにバイオセンサＸ１が取付けられた状態において、バイオセンサＸ１の作用極１１および対極１２に接触するように、コネクタ７８から突出している。
【００５２】
以上の構成を有する血糖値測定装置Ｙ１を用いて血糖値の測定を行うためには、まず、図５に示すように、バイオセンサＸ１が装着された血糖値測定装置Ｙ１の押圧部７の先端を、使用者の腕や指先などの皮膚Ｓに押し当てる。このとき、押圧部７は、筒状部７０および皮膚Ｓの表面によって一時的に密閉された状態となる。
【００５３】
次に、この状態で、本体部６の操作スイッチ６１（図３参照）を押下してポンプＰを駆動させる。これにより、押圧部７ないし筒状部７０の内部は、徐々に減圧状態となる。すると、押圧部７の先端を塞いでいた皮膚Ｓは、減圧に伴って徐々に隆起し、図６に示すように、センサホルダ７２に取り付けられているバイオセンサＸ１と当接する。ここで、バイオセンサＸ１の基板１の表面には、密着性シート１４が貼着されているため、バイオセンサＸ１は、皮膚Ｓと確実に密着する。このように、バイオセンサＸ１が皮膚Ｓに密着すれば、後述の血液供給時において、たとえばバイオセンサＸ１と皮膚Ｓとの間に血液が浸入することを防止することができる。
【００５４】
圧力センサ７４が、バイオセンサＸ１に密着するまで皮膚Ｓが隆起する圧力として予め設定された圧力を検知した時点で、ポンプＰの駆動は停止され、減圧過程は終了する。このとき、表示部６０（図３参照）において、減圧過程が終了した旨を報知するようにしてもよい。
【００５５】
次に、使用者が、減圧終了を確認した後、押圧スイッチ６２（図３参照）を押下することによって、ランセットホルダ７１を瞬間的に往復移動させる。これにより、ランセット７７の穿刺針７７ａは、まず、図７に示すように、センサホルダ７２の窓部７２ｄを通過して皮膚Ｓを穿刺する。このとき、センサホルダ７２がランセット７７と当接することによって、ランセット７７の移動が規制される。具体的には、穿刺針７７ａが皮膚Ｓを適度な深さで穿刺した状態では、ランセット７７がセンサホルダ７２に当接し、穿刺針７７ａが、それ以上、皮膚Ｓ内に入り込まないようにされている。これによって、穿刺針７７ａによる皮膚Ｓの過剰な穿刺が防止されている。
【００５６】
次に、図８に示すように、ランセット７７が退避した後、穿刺針７７ａにより適度に穿刺された皮膚Ｓからは、血液Ｂが出液する。バイオセンサＸ１は、液溜部４が皮膚Ｓの穿刺箇所に近接するように、センサホルダ７２に装着されているので、出液中の血液Ｂは、直ちに、バイオセンサＸ１の液溜部４に受容されることとなる。
【００５７】
図１０Ａないし図１０Ｄは、バイオセンサＸ１に対して血液Ｂが供給される様子を模式的に表した図である。図１０Ａないし図１０Ｄに示すバイオセンサＸ１においては、基板１が省略されている。
【００５８】
図８に示した過程で出液された血液Ｂは、図１０Ａに示すように、液溜部４のステージ４１に接触する。このとき、出液箇所が、たとえ液溜部４の幅方向中央から変位していても、液溜部４が幅広に形成されている結果、適切に血液Ｂを受容することができる。ステージ４１に接触した血液Ｂは、ステージ４１の表面がぬれ性に優れているため、図１０Ｂに示すように、ステージ４１上をぬれ広がり、液溜部４の内面を伝って広がる。そのため、血液Ｂが、液溜部４において局所的な経路をたどってキャピラリ５の入口へ到達するのを適切に防止しつつ、液溜部４に対して、血糖値測定に必要な充分量が供給される。
【００５９】
図１０Ｃに示すように、血液Ｂがキャピラリ５の入口を塞ぐと、直ちに、毛細管現象により、図１０Ｄに示すように、血液Ｂはキャピラリ５へと導入される。
【００６０】
バイオセンサＸ１では、幅広な液溜部４を介して血液Ｂの供給を行うことができるので、目視による確認ができないランセット一体型血糖値測定装置Ｙ１においても、良好に、血液供給の自動化を図ることができる。血液Ｂがキャピラリ５の入口を塞いだ時点でキャピラリ５への血液導入が開始するので、測定必要量に達していない出液途中であっても、液溜部４に対して血液Ｂを供給することができる。
【００６１】
一方、キャピラリ５内へ導入された血液Ｂは、キャピラリ５内において基板１上に設けられている試薬部１３（図２参照）を即座に溶解して液相反応系を構築する。すると、血液に含まれるグルコースが、試薬部１３（図２参照）に含まれていた酸化還元酵素の作用により酸化される。この反応によってグルコースから取り出される電子は、酵素を介して電子伝達物質に渡される。すなわち、酵素によって、電子伝達物質が還元される。この後、一対のコネクタ７８を介して、作用極１１と対極１２との間に電圧を印加すると、液相反応系から作用極１１に対して電子が供給される（図２および図９参照）。血糖値測定装置Ｙ１では、作用極１１を介して供給された電子の量が酸化電流として測定され、この酸化電流に基づいて血糖値が演算される。
【００６２】
バイオセンサＸ１への血液Ｂの供給が終了した後は、図９に示すように押圧部７の内部は、開放弁７５により大気開放される。これによって、筒状部７０の内部が大気圧に復帰され、皮膚Ｓも元の形状に戻る。開放弁７５による大気開放は、使用者の手操作によって行ってもよいし、バイオセンサＸ１に血液が導入されたことを血糖値測定装置Ｙ１が検知した後、装置Ｙ１において自動的に行うようにしてもよい。
【００６３】
本実施の形態においては、血糖値測定装置に装着して使用されるバイオセンサを例にとって説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。たとえば、グルコース濃度に代わり、コレステロール値や乳酸値などを求める場合に上記実施形態の構成を用いてもよい。上述の実施の形態では、液溜部４を開口するための切欠部１０は、基板１の側に設けられているが、本発明では、これに代えて、カバー体２に対して切欠部を形成してもよい。ただし、このような構成を採用する場合には、血糖値測定において、バイオセンサＸ１は、血糖値測定装置Ｙ１のセンサホルダ７２に対して、カバー体２を開口部７０ａに向けて、カバー体２が皮膚Ｓと密着できるように装着される必要がある。
【００６４】
以下においては、本発明の参考実施形態ないし参考実施例について説明する。
【００６５】
図１１に示したように、バイオセンサＸ２は、簡易型として構成され、かつランセットが別体として形成された血糖値測定装置Ｙ２に装着して使用するものである。
【００６６】
図１２ないし図１４に示したように、バイオセンサＸ２は、矩形状の基板１′上に、スペーサ３′を介してカバー体２′を積層した形態を有している。このバイオセンサＸ２には、基板１′、カバー体２′およびスペーサ３′によって、基板１′の短手方向に延びるようにしてキャピラリ５′が形成されている。ただし、バイオセンサＸ２は、図１および図２に示したバイオセンサＸ１のような液溜部４を備えていない。
【００６７】
基板１′の上面には、作用極１１′、対極１２′、および参照極１５′の３つの電極が形成されている。３つの電極１１′，１２′，１５′は、基板１′の長手方向に延びる帯状に形成されており、これらの電極１１′，１２′，１５′の間には、絶縁層１６′が設けられている。
【００６８】
３つの電極１１′，１２′，１５′上には、固体状の試薬層１３′が形成されている。この試薬層１３′は、３つの電極１１′，１２′，１５′を一連に覆うようにして基板１′の短手方向に延びるようにして形成されている。
【００６９】
２つのスペーサ３′は、試薬層１３′の両サイドにおいて、試薬層１３′を挟み込むようにして基板１′の短手方向に延びている。スペーサ３′は、たとえば両面テープあるいは熱可塑性樹脂のホットメルト接着剤により構成されている。
【００７０】
カバー体２′は、基材２１′をビニロンシート２２′によりラミネートした形態とされている。基材２１′の厚みは、たとえば１００〜１５０μｍとされ、ビニロンシート２２′の厚みは、たとえば１５〜２０μｍとされる。
【００７１】
このような構成のカバー体２′を使用することにより、キャピラリ５′（カバー体２′）の内面が、吸湿性が２％以上である除湿機能領域とされ、かつ、ぬれ性が５７ｍＮ／ｍ以上である非水溶性の高ぬれ性領域とされる。また、カバー体２′では、ビニロンシート２２′の端面が露出しているため、キャピラリ５′の端面（開口部５ａ′，５ｂ′の近傍）も、除湿機能領域とされている。
【００７２】
もちろん、カバー体２′は、図１５に示したように全体をビニロンにより形成してもよく、その場合にも、カバー体２′の内面全体が除湿機能領域および高ぬれ性領域とされる。また、カバー体２′の内面の一部、たとえばカバー体２′の少なくとも一方の端部、あるいは中央部のみをビニロンにより構成してもよく、その場合にも、ビニロンにより除湿機能領域を構成することができる。
【００７３】
キャピラリ５′は、その内部が開口部５ａ′，５ｂ′を介して外部と連通している。キャピラリ５′は、一様な矩形断面を有しており、その断面高さ寸法Ｈおよび断面幅寸法Ｗは、スペーサ３′の厚みおよび配置間隔により規定されている。本発明では、後述するように、高さ寸法Ｈを３０〜１００μｍ、幅寸法Ｗを０．５〜１．５ｍｍ、Ｗ／Ｈ＜１８に設定するのが好ましい。
【００７４】
以上に説明したバイオセンサＸ２は、図１１に示したように血糖値測定装置Ｙ２に装着した状態で開口部５ａ′から血液を導入して使用される。開口部５ａ′から血液を導入すれば、毛細管現象によりキャピラリ５′内を血液が移動していく。バイオセンサＸ２では、カバー体２′の内面が非水溶性の高ぬれ性領域とされているため、血液が高粘性なものであっても、カバー体２′に沿って積極的に血液が移動する。この高ぬれ性領域は非水溶性であるため、血液の移動によりカバー体２′の内面のぬれ性が変化することもなく、血液の移動速度に不具合を生じることない。
【００７５】
また、カバー体２′の内面が非水溶性のビニロンにより構成されていれば、親水性を向上させるために、カバー体２′の表面に界面活性剤を塗布する必要もない。その結果、従来のように試料液中に界面活性剤が混入し、試料液とともに界面活性剤が移動することもない。このため、スペーサ３′が疎水性の材料により形成されているか否かにかかわらず、スペーサ３′に沿う試料液の流れが他の部位よりも著しく速くなってしまうこともないため、試料液の速度分布のバラツキを小さくできる。試料液の移動速度を大きくし、しかも速度分布のバラツキが小さくなれば、キャピラリ５′内を早期かつ確実に試料液により満たして試薬層１３′を早期かつ確実に溶解させることができるようになる。その結果、精度良く血糖値を測定できるようになり、また測定再現性も向上する。
【００７６】
図１６に示したように、ビニロンのぬれ指数は、１４０℃において１秒間加熱した後においても殆ど変わらないことが本発明者によって確認されている。このため、１４０℃以下で溶融するホットメルト接着剤を用いて基板１′に対してカバー体２′を固定することもできる。これにより、疎水性の両面テープによりスペーサ３′を構成する必要がなくなるため、スペーサ３′に沿った試料液の流れがカバー体２′の内面に比べて速くなることを抑制し、速度分布のバラツキを小さくして測定精度および再現性の向上を図ることができるようになる。
【００７７】
また、バイオセンサＸ２では、開口部５ａ′，５ｂ′の近傍およびキャピラリ５′（カバー体２′）の内面が除湿機能領域とされているため、気相中の水分がキャピラリ５′内に侵入しようとしたとしても、またキャピラリ５′内に侵入したとしても、それが除湿機能領域において吸湿除去される。その上、カバー体２′の外面もビニロンにより構成されていれば、キャピラリ５′の周囲に存在する水分が吸湿除去される。そのため、水分による試薬層１３′の曝露（電子伝達物質の還元）を抑制して保存安定性を高めるとともに、水分に起因したバックグラウンド電流を低減して精度良く試料液中の測定対象物の濃度を測定できるようになる。さらには、吸湿の程度の差に起因した個々のバイオセンサ毎の吸引速度のバラツキを低減し、これによっても測定精度の向上を図ることができるようになる。
【００７８】
以下に説明するように、本願発明者らは、試薬層における吸湿量が吸引速度に与える影響（実施例１）、測定再現性（実施例２）、および最適なキャピラリサイズについて検討した（実施例３）。
【００７９】
実施例１
本実施例では、試薬層における吸湿量が吸引速度に与える影響について検討した。バイオセンサとしては、図１２ないし図１４に示したバイオセンサＸ２に類似した形態を有する本案バイオセンサ、および図２３に示したバイオセンサに類似した形態を有する比較バイオセンサを使用した。これらのバイオセンサの詳細な構成については、下記表１に示した。下記表１に示したように、本案バイオセンサでは、図１２ないし図１４に示したバイオセンサＸ２とは異なり、ＰＥＴの片面にのみビニロンシートが貼着されている。一方、比較バイオセンサでは、カバー体としてＰＥＴの片面に界面活性剤としてのレシチンが塗布されている。
【００８０】
【表１】

【００８１】
本実施例では、本案バイオセンサおよび比較バイオセンサをそれぞれ４個ずつ準備した。本案バイオセンサおよび比較バイオセンサの４個の組のそれぞれについて、曝露時間を０分、３０分、６０分、および１８０分とした場合の吸引時間を測定した。その結果を図１７に示した。なお、曝露条件は、３０℃、相対湿度８０％とし、吸引時間は、キャピラリ内が完全に満たされるまでの時間として測定した。
【００８２】
図１７に示したように、本案バイオセンサでは、曝露時間の長短に関係なく、吸引時間は略一定であった。これに対して、比較バイオセンサでは、曝露時間が長くなるほど吸引時間が短くなった。これらの結果からは、比較バイオセンサでは曝露時間が長くなって吸湿量が大きくなるほど、試薬層の溶解性が高まって吸引時間が短くなるのに対して、本案バイオセンサではビニロンにより実現された除湿機能領域により試薬層での吸湿が抑制され、試薬層の溶解性が一定に維持されていることが伺える。したがって、本案バイオセンサは、保存安定性に優れ、またキャピラリ内での移動速度が一定化されて個々のバイオセンサ間での測定値のバラツキが抑制され、測定再現性が向上することが伺える。
【００８３】
実施例２
本実施例では、測定再現性について検討した。測定再現性は、本案バイオセンサおよび比較バイオセンサにおける応答電流値の経時的変化を比較することにより検討した。応答電流値は、試薬層に対して標準液を供給し、そのときに作用極と対極との間に２００ｍＶの定電位を与えたときの酸化電流値を測定することにより行った。標準液は、グルコース濃度が１００ｍｇ／ｄｌとなるように生理食塩水にグルコースを溶解させるとともに、血球濃度（Ｈｃｔ）を所望値になるように調製した。本案バイオセンサでの結果を図１８Ａないし図２０Ａに、比較バイオセンサでの結果を図１８Ｂないし図２０Ｂにそれぞれ示した。なお、図１８はＨｃｔ０％、図１９はＨｃｔ２５％、図２０はＨｃｔ４２％の結果をそれぞれ示しており、各バイオセンサにおいては、各Ｈｃｔにつきそれぞれ１０個のサンプルについて応答電流値を測定した。
【００８４】
図１８Ａおよび図１８Ｂ、図１９Ａおよび図１９Ｂを比較すれば分かるように、Ｈｃｔ値が小さい場合（２５％以下）では、本案バイオセンサと比較バイオセンサとの間での再現性の差異は殆どない。これに対して、図２０Ａおよび図２０Ｂを比較すれば分かるように、Ｈｃｔ値が４２％の場合には、電圧印加開始から５秒以内の時間範囲において、本件バイオセンサのほうが比較バイオセンサよりも再現性が格段によいといえる。この点を明確にすべく、Ｈｃｔ値が４２％の場合については、本案バイオセンサおよび比較バイオセンサのそれぞれについて、電圧印加開始から３秒後、４秒後、および５秒後における１０個のバイオセンサでの応答電流値の再現性を相対標準偏差（Ｃ．Ｖ．[％]）として下記表２に示した。
【００８５】
【表２】

【００８６】
表２から明らかなように、本案バイオセンサは、グルコース濃度の如何にかかわらず、電圧印加開始から３〜５秒の範囲では、比較バイオセンサに比べて測定値のバラツキが小さく、再現性のよいものとなっている。したがって、本案バイオセンサでは、ビニロンにより高ぬれ性領域を設けることにより、電圧印加開始から短い時間範囲内での再現性が改善されており、とくにＨｃｔ値の大きな血液（高粘性の試料液）に対して有効に、測定時間を短くすることができるといえる。
【００８７】
実施例３
本実施例では、キャピラリサイズの最適化を行った。本実施例では、基本的な構成を実施例１の本案バイオセンサまたは比較バイオセンサと同一とするとともに、キャピラリサイズの異なるバイオセンサ１〜１２について吸引時間を測定した。吸引時間については、実施例１と同様にして測定した。ただし、高粘性の試料液に対する吸引速度を評価すべく、標準液としては、Ｈｃｔ値が７０％のものを用いた。その結果を下記表３に示した。実際にバイオセンサを用いて測定する場合には、測定時間の短縮化を図るためには、２．５秒以内にキャピラリ内を満たすことが好ましいことから、表３においては、吸引時間が２秒以下を◎、２〜２．５秒を〇、２．５〜５秒を△、５秒以上を×として評価した結果を示した。
【００８８】
【表３】

【００８９】
表３から明らかなように、ビニロンによりキャピラリ（カバー体）の内面を除湿機能領域および高ぬれ性領域としたバイオセンサ１〜６は、キャピラリサイズを同一とするとともにカバー体としてＰＥＴの内面にレシチンを塗布したものに比べて吸引速度が高いと言える。また、キャピラリサイズは、高粘性の試料液については、高さ寸法Ｈを３０〜１００μｍ、幅寸法Ｗを０．５〜１．５ｍｍ、Ｗ／Ｈ＜１８とするのが好ましいと言える。
【００９０】
図２１および図２２に示した形態のバイオセンサＸ３も、基板１″、スペーサ３″およびカバー体２″を有しているが、キャピラリ５″の形態および電極１１″，１２″の構成が先に説明したバイオセンサＸ２と異なっている。
【００９１】
バイオセンサＸ３ではカバー体２″に貫通孔２９″が設けられ、スペーサ３″には基板１″の長手方向に延びるとともに、先端部１８″が開放したスリット１９″が設けられている。基板１″上にスペーサ３″およびカバー体２″を積層した場合には、スリット１９″と貫通孔２９″が連通し、キャピラリ５″が形成され、スリット１９″の先端部１８″が試料導入口となる。基板１″上には、作用極１１″および対極１２″が設けられている。試薬層１３″は、作用極１１″および対極１２″の先端部を一連に覆うようにして形成されている。
【００９２】
このようなバイオセンサＸ３においても、カバー体２″の全体をビニロンにより形成することにより、あるいはＰＥＴなどの基材の表面にビニロンシートを貼りつけることにより、キャピラリ５″の内面を除湿機能領域および高ぬれ性領域とすることができる。もちろん、バイオセンサＸ３においても、カバー体２″により構成されるキャピラリ５″の内面の一部を、除湿機能領域および高ぬれ性領域としてもよく、あるいは貫通孔２９″や試料導入口１８″の近傍のみを選択的に除湿機能領域としてもよい。
【００９３】
バイオセンサＸ２，Ｘ３は、液溜部を備えていなかったが、これらのバイオセンサＸ２，Ｘ３を、液溜部を備えたものとして構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施の形態に係るバイオセンサの斜視図である。
【図２】 図２は、図１のバイオセンサの分解斜視図である。
【図３】 図３は、本発明に係るバイオセンサを用いることのできる血糖値測定装置の斜視図である。
【図４】 図４は、図３に示す血糖値測定装置の要部を示す一部破断斜視図である。
【図５−９】 図５〜図９は、バイオセンサへの血液導入動作を説明するための血糖値測定装置の要部断面図である。
【図１０】 図１０は、血液が液溜部からキャピラリへと導入される様子を表す模式図である。
【図１１】 図１１は、本発明の参考実施形態を説明するための血糖値測定装置にバイオセンサを装着した状態を示す斜視図である。
【図１２】 図１２は、図１１に示したバイオセンサの全体斜視図である。
【図１３】 図１３は、図１２のＸIII−ＸIIIに沿う断面図およびその要部拡大図である。
【図１４】 図１４は、図１２に示したバイオセンサからカバー体およびスペーサを取り除いた状態を示す平面図である。
【図１５】 図１５は、カバー体の他の例を説明するためのバイオセンサの要部拡大断面図である。
【図１６】 図１６は、ビニロンの加熱時間に対するぬれ指数の変化を示すグラフである。
【図１７】 図１７は、曝露時間と吸引時間との関係を示すグラフである。
【図１８】 図１８Ａは、Ｈｃｔ値が０％のときの本案バイオセンサの再現性を示すグラフであり、図１８ＢはＨｃｔ値が０％のときの比較バイオセンサの再現性を示すグラフである。
【図１９】 図１９Ａは、Ｈｃｔ値が２５％のときの本案バイオセンサの再現性を示すグラフであり、図１９ＢはＨｃｔ値が２５％のときの比較バイオセンサの再現性を示すグラフである。
【図２０】 図２０ＡはＨｃｔ値が４２％のときの本案バイオセンサの再現性を示すグラフであり、図２０ＢはＨｃｔ値が４２％のときの比較バイオセンサの再現性を示すグラフである。
【図２１】 図２１は、本発明の他の参考実施形態に係るバイオセンサを示す全体斜視図である。
【図２２】 図２２は、図２１に示したバイオセンサの分解斜視図である。
【図２３】 図２３は、従来のバイオセンサ断面図およびその要部拡大図である。
【図２４】 図２４は、従来のバイオセンサにおけるキャピラリ内での血液の移動状態を説明するための平面図である。

Claims (13)

1. 基板に対してカバー体を積層することによって形成され、試料液を移動させるためのキャピラリを備える分析用具であって、
   上記キャピラリに連通し、上記キャピラリよりも幅広な部位を有する液溜部をさらに備えており、
   上記液溜部は、上記基板に厚み方向に貫通する切欠部を形成することにより、上記カバー体の内面が露出するようにして開口していることを特徴とする、分析用具。
2. 上記キャピラリの内面の少なくとも一部は、上記試料液の移動方向に沿って延びるとともに、ぬれ指数が５７ｍＮ／ｍ以上である非水溶性の高ぬれ性領域とされている、請求項１に記載の分析用具。
3. 上記カバー体の少なくとも一部は、ビニロンにより形成されている、請求項２に記載の分析用具。
4. 上記カバー体は、全体がビニロンにより形成されている、請求項３に記載の分析用具。
5. 上記カバー体は、板状の基材と、この基材の少なくとも一面に形成されたビニロン層と、を有している、請求項３に記載の分析用具。
6. 上記キャピラリは、一様な矩形断面を有しており、
   上記矩形断面は、高さ寸法Ｈが３０〜１００μｍ、幅寸法Ｗが０．５〜１．５ｍｍであり、かつＷ／Ｈ＜１８とされている、請求項１に記載の分析用具。
7. 上記基板または上記カバー体における少なくとも上記液溜部を規定する表面のぬれ指数は、５７ｍＮ／ｍ以上である、請求項１に記載の分析用具。
8. 上記基板と上記カバー体との間に配置されたスペーサを備え、
   上記スペーサは、上記キャピラリおよび前記液溜部の幅を規定する離隔部を有する、請求項１に記載の分析用具。
9. 基板と、
   基板に積層されたカバー体と、
   試料液を移動させるためのキャピラリと、
   上記キャピラリに連通し、上記キャピラリよりも幅広な部位を有する液溜部と、を備えており、
   上記液溜部は、上記基板と上記カバー体の一方に厚み方向に貫通する切欠部を形成することにより、上記基板と上記カバー体の他方の内面が露出するようにして開口していることを特徴とする、分析用具。
10. 上記基板または上記カバー体における少なくとも上記液溜部を規定する表面のぬれ指数は、５７ｍＮ／ｍ以上である、請求項９に記載の分析用具。
11. 上記基板と上記カバー体のうち、少なくとも、上記切欠部を形成しない方は、ビニロンにより構成されている、請求項９に記載の分析用具。
12. 上記基板と上記カバー体との間に配置されたスペーサを備え、
    上記スペーサは、上記キャピラリおよび上記液溜部の幅を規定する離隔部を有する、請求項９に記載の分析用具。
13. 上記基板または上記カバー体には、上記切欠部の近傍に上記基板または上記カバー体よりも粘着性の高い密着層が設けられている、請求項９に記載の分析用具。

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