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JP2024068505A - 電気化学センサユニット - Google Patents

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JP2024068505A
JP2024068505A JP2022179018A JP2022179018A JP2024068505A JP 2024068505 A JP2024068505 A JP 2024068505A JP 2022179018 A JP2022179018 A JP 2022179018A JP 2022179018 A JP2022179018 A JP 2022179018A JP 2024068505 A JP2024068505 A JP 2024068505A
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JP2022179018A
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開 浅井
Kai Asai
淳 益子
Jun MASHIKO
洋平 金澤
Yohei Kanazawa
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First Screening Corp
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Abstract

【課題】被検液中の特定成分を電気化学的に検出する場合に、その検出を効率的かつ精度良く行うことを可能にする技術を提供する。
【解決手段】複数の電気化学センサ10を組み合わせて構成された電気化学センサユニット1であって、前記複数の電気化学センサ10の少なくとも一つは、表裏関係にある第一面と第二面を有し、前記第一面の側に被検液の供給流路11aが形成される板状部材11と、前記板状部材11の前記第二面の側に配され、前記供給流路11aが形成された前記板状部材11の下流側端部11cを越えた被検液の一部が流れ込む液貯留路15と、を備え、前記板状部材11の平面視において、前記液貯留路15の入口となる採液口15aが前記下流側端部11cから前記供給流路11aの上流側に離れて位置している。
【選択図】図4

Description

本開示は、電気化学センサユニットに関する。
近年、被験者の疾病の診断や予防等のために、尿等の被検液中の特定成分を電気化学センサで検出して濃度値を測定する、といったことが行われる(例えば、特許文献1参照)。
特開2011-007717号公報
電気化学センサを用いた成分検出は、どのような場合であっても、効率的に行えることが望ましい。例えば、被検液に含まれる複数種類の特定成分について検出する必要がある場合に、成分種類毎に個別の検出を繰り返し行うのでは、必ずしも効率的であるとは言えない。また、電気化学センサを用いた成分検出は、その電気化学センサにおけるセンサ電極に被検液を接触させて行うが、効率化を図る場合であっても、そのためにセンサ電極への被検液の接触量が保証されず検出精度に悪影響が及ぶことは避けるべきである。
本開示は、被検液中の特定成分を電気化学的に検出する場合に、その検出を効率的かつ精度良く行うことを可能にする技術を提供する。
本開示の一態様によれば、
複数の電気化学センサを組み合わせて構成された電気化学センサユニットであって、
前記複数の電気化学センサの少なくとも一つは、
表裏関係にある第一面と第二面を有し、前記第一面の側に被検液の供給流路が形成される板状部材と、
前記板状部材の前記第二面の側に配され、前記供給流路が形成された前記板状部材の下流側端部を越えた被検液の一部が流れ込む液貯留路と、を備え、
前記板状部材の平面視において、前記液貯留路の入口となる採液口が前記下流側端部から前記供給流路の上流側に離れて位置している
電気化学センサユニットが提供される。
本開示によれば、被検液中の特定成分を電気化学的に検出する場合に、その検出を効率的かつ精度良く行うことが可能になる。
本開示の第一実施形態に係る電気化学センサの構成例を模式的に示す分解斜視図である。 本開示の第一実施形態に係る電気化学センサの要部における処理動作例を模式的に示す側断面図である。 本開示の第一実施形態に係る電気化学センサの要部構成例を示す部分拡大図である。 本開示の第一実施形態に係る電気化学センサユニットの概略構成例を模式的に示す説明図である。 本開示の第一実施形態に係る電気化学センサユニットにおける被検液下流側端の要部構成の他の例を模式的に示す説明図である。 本開示の第一実施形態に係る電気化学センサユニットにおける被検液上流側端の要部構成の一例を模式的に示す説明図(その1)である。 本開示の第一実施形態に係る電気化学センサユニットにおける被検液上流側端の要部構成の一例を模式的に示す説明図(その2)である。 本開示の第二実施形態に係る電気化学センサユニットの概略構成例を模式的に示す説明図である。 本開示の第二実施形態に係る電気化学センサユニットにおける被検液上流側端の要部構成の一例を模式的に示す説明図である。 本開示に係る電気化学センサの変形例について示す説明図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(1)電気化学センサユニットと電気化学センサとの関係
まず、電気化学センサユニットと電気化学センサとの関係について簡単に説明する。
電気センサユニットは、複数の電気化学センサ(以下「センサモジュール」と称することもある。)を組み合わせて構成されたものである。つまり、複数のセンサモジュールの組み合わせによって、一つのセンサユニットが構成されている。
電気センサユニットを構成する複数の電気化学センサは、それぞれが、被検液中の特定成分を電気化学的に検出するものである。なお、各電気化学センサは、それぞれが同様に構成されたものを用いることができる。
以下に、電気センサユニットおよび当該電気センサユニットを構成する電気化学センサについて、第一実施形態および第二実施形態を例に挙げて、具体的に説明する。
(2)第一実施形態
ここでは、電気センサユニットの説明に先立ち、当該電気センサユニットを構成する電気化学センサについて説明する。
(電気化学センサの概要)
既述のように、電気化学センサは、被検液中の特定成分を電気化学的に検出するものである。本実施形態では、被検液として、被験者から採取する尿を例示する。また、検出対象となる特定成分として、尿中に含まれるクレアチニン、ケトン体、尿酸、グルコース、アルブミン等を例示する。
電気化学センサによる電気化学的な検出とは、被検液である尿中に含まれる物質を特定の条件下で電気分解させ、その際に生じる電気化学反応(例えば酸化還元反応)を利用して、検出を行うことを意味する。本実施形態では、尿中の特定成分の濃度を、三電極法によって検出する場合を例に挙げる。三電極法とは、作用電極、対(カウンタ)電極、参照電極の三つの電極を組み合わせて電気化学測定を行う手法である。
尿中の特定成分の検出にあたり、電気化学センサは、その一端側が測定器の挿入口(スロット)に挿入されて用いられる。測定器は、例えばポテンショスタットと呼ばれる装置で、挿入口に挿入された電気化学センサの各電極と電気的に接続した状態で、所定の電圧掃引操作を行うことが可能なように構成されている。そのために、測定器は、例えば、電圧印加部、電流測定部、電位差測定部、電位調整部を有している。電圧印加部は、電気化学センサとの接続により所定の回路が形成されたら、その電気化学センサにおける作用電極と対電極との間に電圧を印加するように構成されている。電流測定部は、尿中の特定成分の酸化還元反応により生じた電流を測定するように構成されている。電位差測定部は、作用電極と参照電極との間の電位差を測定するように構成されている。電位調整部は、電位差測定部により測定した電位差に基づき、参照電極の電位を基準として作用電極の電位を一定に維持するように構成されている。
このような測定器の挿入口に挿入された状態で、電気化学センサには、被験者の排尿によって流れる尿が直接供給される。これにより、電気化学センサは、少なくとも測定器への挿入端とは反対側の端部近傍領域が、被検液である尿の流れに触れることになる。
尿の流れに触れると、電気化学センサは、毛細管現象を利用して、流れる尿の一部を採取する。そして、電気化学センサは、採取した尿を各電極(すなわち、作用電極、対電極、参照電極の三つの電極)に接触させる。これにより、採取した尿中の特定成分の濃度を、三電極法によって検出することが可能となる。
(電気化学センサの構成例)
ここで、本実施形態に係る電気化学センサの構成例について、具体的に説明する。なお、ここでは、電気センサユニットを構成する複数の電気化学センサのうちの一つに着目し、当該一つの電気化学センサの構成例について説明するが、他の電気化学センサについても同様の構成を有しているものとする。
図1は、本実施形態に係る電気化学センサ10の構成例を模式的に示す分解斜視図である。なお、図例では、便宜上、各構成要素を分離させた状態で示している。
本実施形態に係る電気化学センサ10は、保護カバー部材11と、流路カバー部材12と、スペーサ部材13と、基材14とを備え、これらが積層されて構成されている。
保護カバー部材11は、後述する基材14上の各電極14a,14b,14cを覆って保護するためのもので、表裏関係にある第一面(例えば表面)と第二面(例えば裏面)を有する板状部材によって形成されている。そして、保護カバー部材11は、電気化学センサ10に対して被検液である尿が供給されると(図中矢印B参照)、供給された尿が第一面に沿って流れ、これにより第一面の側に尿の供給流路11aが形成されるように構成されている。
保護カバー部材11は、耐水性を有する材料、具体的には樹脂材料、セラミック、ガラス、紙等のいずれか、好ましくはポリエチレン(PE)やポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂材料によって形成されている。PEやPET等の樹脂材料である場合、保護カバー部材11の板厚は、0.1~0.6mm程度であればよい。
保護カバー部材11には、電気化学センサ10を測定器の挿入口に挿入する際の挿入端とは反対側の端部(すなわち、供給流路11aの下流側端部)11cの近傍に、保護カバー部材11の板厚方向に貫通する貫通孔11bが設けられている。貫通孔11bの平面形状は、特に限定されるものではない。
流路カバー部材12は、保護カバー部材11の第二面に接するように配されており、後述する液貯留路15の壁面の一部を構成するものである。また、流路カバー部材12には、液貯留路15に繋がる通気路を構成するためのスリット溝12aが設けられている。スリット溝12aが構成する通気路は、液貯留路15とは反対側の端部が大気に開放されている。
流路カバー部材12は、保護カバー部材11と同様の材料によって形成されている。
なお、流路カバー部材12は、供給流路11aにおける流れの下流側の端部12bが、保護カバー部材11における下流側端部11cの位置よりも、平面視において供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印C参照)だけ離れて位置した状態で、保護カバー部材11に対して積層されている。所定距離については、詳細を後述する。
スペーサ部材13は、流路カバー部材12と基材14との間に介在するように配されており、後述する液貯留路15を構成するためのものである。そのために、スペーサ部材13には、液貯留路15を構成するための切欠き部13aが設けられている。
スペーサ部材13は、保護カバー部材11および流路カバー部材12と同様の材料によって形成されている。
なお、スペーサ部材13についても、流路カバー部材12と同様に、供給流路11aにおける流れの下流側の端部13bが、保護カバー部材11における下流側端部11cの位置よりも、平面視において供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印C参照)だけ離れて位置した状態で、流路カバー部材12に対して積層されている。
基材14は、三電極法による検出を行うための作用電極14a、対電極14bおよび参照電極14cを支持するもので、供給流路11aの下流側の端部14eの近傍領域上に各電極14a,14b,14cを搭載するとともに、当該端部14eとは反対側が測定器の挿入口への挿入端となるように構成されている。また、基材14には、各電極14a,14b,14cを測定器と個別に導通させるための配線14dが設けられている。作用電極14aとしては、例えば、尿が付着した状態で印加電圧に応じた酸化還元反応を生じさせるダイヤモンド膜を有するチップ状の電極(ダイヤモンドチップ電極)を用いることができる。対電極14bとしては、例えば、白金(Pt)、金(Au)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)等の金属で形成された電極、ダイヤモンド電極、ボロンドープダイヤモンド(BDD)電極、カーボン電極等を用いることができる。参照電極14cとしては、例えば、銀/塩化銀(Ag/AgCl)電極、標準水素電極、可逆水素電極、パラジウム・水素電極、飽和カロメル電極、カーボン電極、ダイヤモンド電極、Pt、Au、Cu、Pd、Ni、Ag等の金属で形成された電極等を用いることができる。これらの各電極14a,14b,14cおよび配線14dについては、公知技術を利用して構成されたものであればよく、ここではその詳細な説明を省略する。
基材14は、保護カバー部材11、流路カバー部材12およびスペーサ部材13と同様の材料によって形成されている。
なお、基材14についても、流路カバー部材12およびスペーサ部材13と同様に、供給流路11aにおける流れの下流側の端部14eが、保護カバー部材11における下流側端部11cの位置よりも、平面視において供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印C参照)だけ離れて位置した状態で、スペーサ部材13に対して積層されている。
以上のような保護カバー部材11、流路カバー部材12、スペーサ部材13および基材14を積層させると、保護カバー部材11の第二面の側には、スペーサ部材13の切欠き部13aが流路カバー部材12と基材14とに挟まれることで、これらによって四方が囲われた空間が形成される。この空間が、液貯留路15を構成することになる。
液貯留路15は、その液貯留路15としての空間内に一定量の尿を貯留するように構成されたものである。保護カバー部材11の供給流路11aに供給された尿は(図中矢印B参照)、そのうちの一部が保護カバー部材11の下流側端部11cを越えて、液貯留路15の側に流れ込む(図中矢印D参照)。具体的には、流速や流形状等が揺らぐ尿において、数秒間の尿かけにより、数μL以上の尿が下流側端部11cを越える。このような尿が流れ込むことで、液貯留路15としての空間内に尿が充填され、これにより液貯留路15が一定量の尿を貯留することになる。液貯留路15に流れ込む尿には、保護カバー部材11の貫通孔11bを通過した尿が含まれていてもよい。
液貯留路15には、その液貯留路15となる空間に面するように、基材14上の各電極14a,14b,14cが配置されている。これにより、液貯留路15では、流れ込んだ尿を貯留すると、その尿に各電極14a,14b,14cが接触することになる。
液貯留路15への尿の流れ込みは、毛細管現象を利用して生じさせる。したがって、液貯留路15は、そのサイズ(切欠き部13aの形成幅やスペーサ部材13の板厚等)が、毛細管現象を生じさせる大きさに形成されている。さらに、毛細管現象を生じさせるべく、液貯留路15には、流路カバー部材12のスリット溝12aが連通しており、これにより液貯留路15に繋がる通気路(すなわち、空気の通り道)が構成されるようになっている。具体的には、液貯留路15のサイズについては、例えば、切欠き部13aの形成幅が1~7mm程度、スペーサ部材13の板厚が0.1~0.6mm程度であれば、毛細管現象を生じさせることが可能である。
また、液貯留路15への尿の流れ込みは、その液貯留路15の入口となる採液口15aを介して行われる。採液口15aは、液貯留路15となる空間の内外の境界に位置するもので、流路カバー部材12の端部12b、スペーサ部材13の端部13bおよび基材14の端部14eによって形成される。つまり、採液口15aは、流路カバー部材12、スペーサ部材13および基材14の端縁部分に、これらによって四方が囲われるように形成される。なお、ここでは、各端部12b,13b,14eの位置が揃っており、これにより採液口15aが四方を囲まれた方形状に形成されている場合を例に挙げるが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、採液口15aは、空間内外の境界に位置していれば、必ずしも方形状である必要はなく、例えば円形状に形成されていてもよい。また、必ずしも各端部12b,13b,14eの全ての位置が揃っていなくてもよく、その場合は少なくとも三方が囲まれることで液貯留路15となる空間が形成されるので、その三方を囲う端部の位置によって空間内外の境界が画定され、その境界に採液口15aが位置することになる。
採液口15aを形成する流路カバー部材12の端部12b、スペーサ部材13の端部13bおよび基材14の端部14eは、いずれも、保護カバー部材11における下流側端部11cの位置よりも、平面視において供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印C参照)だけ離れて位置している。したがって、採液口15aについても、保護カバー部材11の平面視において、下流側端部11cから供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印C参照)だけ離れて位置していることになる。所定距離については、詳細を後述する。
なお、液貯留路15を構成する壁面、すなわち液貯留路15となる空間を囲う流路カバー部材12、スペーサ部材13および基材14のそれぞれの面は、液貯留路15への尿の流れ込みを生じ易くすべく、親水処理面であることが好ましい。親水処理面とは、液体(例えば水)との親和性(すなわち、親水性または濡れ性)を向上させる処理が施された面のことをいう。親水性を向上させる処理は、プラズマ処理等の公知技術を利用して行えばよく、ここではその詳細な説明を省略する。
液貯留路15を構成する壁面については、全ての面が親水処理面であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されることはなく、液貯留路15を構成する壁面の少なくとも一つの面が親水処理面であればよい。その場合であっても、親水処理面が全く存在しない場合に比べると、液貯留路15への尿の流れ込みが生じ易くなる。
親水処理面は、液貯留路15を構成する壁面に加えて、当該壁面以外に配されていてもよい。具体的には、保護カバー部材11の第二面の露出部分(流路カバー部材12等によって覆われていない部分)、保護カバー部材11の下流側端部11cを構成する端面、流路カバー部材12の下流側の端部12bを構成する端面、スペーサ部材13の下流側の端部13bを構成する端面、および、基材14の下流側の端部14eを構成する端面が、親水処理面であってもよい。これらの面が親水処理面であれば、供給流路11aから液貯留路15の採液口15aに尿が到達し易くなる。
(電気化学センサにおける処理動作例)
次に、以上のように構成された本実施形態に係る電気化学センサ10の処理動作例を説明する。なお、ここでも、上述した構成例の説明と同様に、一つの電気化学センサ10に着目し、その電気化学センサ10における基本的な処理動作例について説明する。
図2は、本実施形態に係る電気化学センサ10の要部における処理動作例を模式的に示す側断面図である。
本実施形態に係る電気化学センサ10を用いて被験者の尿中における特定成分の濃度を検出する場合には、まず、電気化学センサ10を測定器に接続する。そして、被験者が測定器を把持しつつ、その被験者からの排尿によって流れる尿に、測定器に接続された状態の電気化学センサ10を触れさせる。これにより、電気化学センサ10には、保護カバー部材11の第一面の側に、尿の供給流路11aが形成されることになる。
尿の供給流路11aが形成されると、保護カバー部材11の下流側端部11cを越えた尿の一部は、保護カバー部材11の第二面の側に回り込み、液貯留路15の採液口15aに到達する。そして、採液口15aに到達した尿は、毛細管現象により液貯留路15としての空間内に流れ込み、その空間内に充填される。これにより、液貯留路15には、スリット溝12aによる通気路からの大気圧とのバランスにより、一定量の尿が貯留されて、その状態が維持される。
このとき、保護カバー部材11に貫通孔11bが設けられていると、その貫通孔11bを通過した尿についても、採液口15aに到達して、液貯留路15に流れ込む。したがって、供給流路11aを流れる尿が、液貯留路15に流れ込みやすくなる。
また、液貯留路15を構成する壁面が親水処理面であると、液貯留路15に尿が流れ込む際の抵抗を削減でき、液貯留路15への尿の流れ込みを生じさせ易くなる。
また、尿が流れ込む液貯留路15にはスリット溝12aによる通気路が連通しているが、その通気路は保護カバー部材11によって覆われているので、通気路の側から液貯留路15内に尿が流れ込むことはない。つまり、通気路が保護カバー部材11によって保護されており、これにより液貯留路15内での一定量の尿の貯留状態を維持することができる。
液貯留路15が一定量の尿を貯留すると、その液貯留路15内では、その尿に基材14上の作用電極14a、対電極14bおよび参照電極14cが接触した状態となる。その状態で、作用電極14aと対電極14bとの間には、測定器から所定の電圧が印加される。これにより、作用電極14aで尿中の特定成分(例えば尿酸)の酸化還元反応が生じ、作用電極14a内を電流(反応電流)が流れる。この反応電流の値を、測定器の電流測定部を用いて、例えばサイクリックボルタンメトリーにより測定する。反応電流の値は、スクエアウェーブボルタンメトリー(矩形波ボルタンメトリー)、微分パルスボルタンメトリー、ノーマルパルスボルタンメトリー、交流ボルタンメトリー等の手法を用いて測定してもよい。また、尿が接触した状態において、測定器の電位差測定部により、作用電極14aと参照電極14cとの間の電位差(電圧の差)を測定する。
その後は、測定器の電流測定部で測定した反応電流の値から、例えばサイクリックボルタモグラムを作成し、酸化ピークの電流値を取得する。そして、取得した酸化ピーク電流値および測定器の電位差測定部で測定した電位差の値に基づいて、尿中の特定成分の濃度を算出する(定量する)。反応電流の値が尿中の特定成分(例えば尿酸)の濃度と相関関係にあることは、公知文献(例えば、Anal.Methods,2018.10,991-996,図3,4参照)に開示されている。したがって、反応電流の値と特定成分濃度との関係を予め求めておけば、測定した反応電流の値に基づいて尿中の特定成分濃度を定量することができる。
以上のような手順を経ることで、被検液である尿が流れを有した状態で供給される場合であっても、その尿中の特定成分(クレアチニン、ケトン体、尿酸、グルコース、アルブミン等)の濃度を電気化学測定によって検出することが可能となる。
ところで、被験者からの排尿は、一定時間続くことが一般的である。そのため、液貯留路15が一定量の尿を貯留した後においても、保護カバー部材11上の供給流路11aでは、尿の流れが生じたままとなることがある。
その場合、供給流路11aを流れる尿と、液貯留路15に貯留された尿とは、それぞれが同一の液体なので、液体分子同士が分子間力により引き付けあって、同一液体同士の親和性に起因する吸引力が生じ得る。つまり、供給流路11aで尿の流れが生じたままであると、その尿の流れによって、液貯留路15に貯留された尿に対して吸引力が作用し得る。
そのため、例えば図2(b)に示す参考例のように、保護カバー部材11の平面視において、保護カバー部材11の下流側端部11cの位置と液貯留路15の採液口15aの位置とが一致していると、供給流路11aにおける尿の流れが作用させる吸引力によって(図中矢印E参照)、液貯留路15内の尿が吸い出されるおそれがある。液貯留路15内の尿が吸い出されると、基材14上の各電極14a,14b,14cへの尿の接触量が保証できず、各電極14a,14b,14cを用いたセンシング結果に悪影響が及ぶことが懸念される。
これに対して、本実施形態に係る電気化学センサ10は、図2(a)に示すように、液貯留路15の採液口15aが保護カバー部材11の下流側端部11cから供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印C参照)だけ離れて位置している。つまり、液貯留路15の採液口15aからみると、保護カバー部材11の下流側端部11cが供給流路11aの下流側に向けて突出している分だけ、その供給流路11aにおける尿の流れが遮蔽されている。そのため、液貯留路15内に尿が流れ込み、その液貯留路15が尿を貯留している状態で、供給流路11aにて尿の流れが生じていても(図中矢印B参照)、採液口15aが下流側端部11cから離れている分だけ、その尿の流れによって生じる液貯留路15内の尿に対する吸引力を弱めることができる(図中の破線矢印E参照)。したがって、本実施形態に係る電気化学センサ10は、供給流路11aにおける尿の流れによって、液貯留路15内の尿が吸い出されてしまうことを抑制できる。
下流側端部11cと採液口15aとの間の所定距離(すなわち、採液口15aからみた下流側端部11cの突出量)は、以下に述べるように設定される。
下流側端部11cと採液口15aとの間は、下流側端部11cを越えた尿が回り込んで採液口15aに到達できる距離に設定される。具体的には、尿の表面張力や保護カバー部材11の第二面の濡れ性等を考慮して、尿が採液口15aに到達できる距離を設定すればよい。
また、下流側端部11cと採液口15aとの間は、供給流路11aにおける尿の流れによる液貯留路15内の尿に対する吸引力を弱めることができる距離に設定される。具体的には、供給流路11aにおける尿の流速や尿の表面張力等を考慮して、吸引力を弱めることができる距離を設定すればよい。さらに具体的には、かかる距離は、液貯留路15内の尿の保持力>液貯留路15内の尿に対する吸引力、という関係が成立する距離となる。
つまり、下流側端部11cと採液口15aとの間は、液貯留路15内に尿がない状態では採液口15aへの尿の回り込みが生じ、かつ、液貯留路15内に尿がある状態では供給流路11aを流れる尿による吸引力を弱められる距離に設定される。
このような距離(突出量)の具体例は、被検液が人体から排出される尿である場合であれば、例えば0.3~1.5mm程度、好ましくは0.5~1.0mm程度、より好ましくは0.6~0.8mm程度となる。
なお、保護カバー部材11に貫通孔11bが設けられている場合には、その貫通孔11bの径を考慮しつつ、下流側端部11cと採液口15aとの間の距離を設定するようにしてもよい。
ただし、貫通孔11bが設けられている場合でも、供給流路11aにおける尿の流れを遮蔽するための保護カバー部材11の領域部分は確保されるものとする。
図3は、本実施形態に係る電気化学センサの要部構成例を示す部分拡大図である。
具体的には、図3(a)に示すように、貫通孔11bが設けられている場合でも、保護カバー部材11は、スペーサ部材13の端部13b等と貫通孔11bの上流側孔端との間の領域部分、貫通孔11bの下流側孔端と保護カバー部材11の下流側端部11cとの間の領域部分、液貯留路15における尿の流れ方向から見て貫通孔11bの両側部に位置する領域部分の少なくともいずれかが、供給流路11aにおける尿の流れを遮蔽するための領域部分として機能する。したがって、貫通孔11bが設けられていても、保護カバー部材11の当該領域部分によって、液貯留路15内の尿に対する吸引力を弱めることができる。
なお、保護カバー部材11には、図3(b)に示すように、貫通孔11bに代わって、切欠部11dが設けられていてもよい。切欠部11dが設けられている場合も、貫通孔11bの場合と同様に、供給流路11aを流れる尿が液貯留路15に流れ込みやすくなり、しかも、供給流路11aにおける尿の流れを遮蔽するための領域部分によって、液貯留路15内の尿に対する吸引力を弱めることができる。
以上のように、本実施形態に係る電気化学センサ10は、保護カバー部材11の下流側端部11cと液貯留路15の採液口15aとの位置関係によって、液貯留路15内の尿が供給流路11aの尿の流れによって吸い出されてしまうことを抑制できる。これにより、尿が流れを有した状態で供給される場合であっても、液貯留路15が一定量の尿を貯留している状態を維持することができ、これにより基材14上の各電極14a,14b,14cへの尿の接触量が保証されることになる。
以上に説明した電気化学センサ10によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
(a)電気化学センサ10において、保護カバー部材11の第一面の側に被検液である尿が供給されると、その第一面の側に供給流路11aが形成され、供給された尿が供給流路11aを流れる。そして、供給流路11aを流れる尿の一部が保護カバー部材11の第二面の側に回り込み、採液口15aから毛細管現象を利用して液貯留路15内に流れ込んで、その液貯留路15内に貯留される。したがって、液貯留路15内に貯留される尿に基材14上の各電極14a,14b,14cが接触することで、被検液である尿が流れを有した状態で供給される場合であっても、尿中の特定成分の濃度を検出することが可能となる。
しかも、電気化学センサ10においては、液貯留路15の採液口15aが保護カバー部材11の下流側端部11cから供給流路11aの上流側に離れて位置している。そのため、液貯留路15が尿を貯留している状態で、供給流路11aにおいて尿の流れが生じていても、下流側端部11cと採液口15aとが離れている分だけ、その尿の流れによって生じる液貯留路15内の尿に対する吸引力を弱めることができ、これにより液貯留路15内の尿が供給流路11aの尿の流れによって吸い出されてしまうことを抑制できる。したがって、尿が流れを有した状態で供給される場合であっても、液貯留路15が一定量の尿を貯留している状態を維持することができるので、基材14上の各電極14a,14b,14cへの尿の接触量が保証され、各電極14a,14b,14cを用いて尿中の特定成分の濃度を精度よく検出することが可能となる。
(b)電気化学センサ10においては、保護カバー部材11に貫通孔11bまたは切欠部11dを設けることで、供給流路11aを流れる尿が液貯留路15に流れ込みやすくなる。つまり、保護カバー部材11の下流側端部11cを液貯留路15の採液口15aからみて突出させた場合であっても、貫通孔11bを利用して尿が液貯留路15に流れ込みやすくすることで、液貯留路15が一定量の尿を貯留している状態を容易かつ確実に実現可能になる。
(c)電気化学センサ10においては、液貯留路15を構成する壁面を親水処理面とすることで、当該親水処理面でない場合に比べて、液貯留路15に尿が流れ込む際の抵抗を削減することができる。したがって、液貯留路15への尿の流れ込みを生じさせ易くなり、これにより液貯留路15が一定量の尿を貯留している状態を容易かつ確実に実現可能になる。
(d)電気化学センサ10においては、流路カバー部材12に設けられたスリット溝12aが液貯留路15に繋がる通気路を構成し、これにより採液口15aから液貯留路15内に尿が流れ込み、その液貯留路15に一定量の尿が貯留されることになるが、その通気路が保護カバー部材11によって覆われて保護されている。そのため、通気路の側から液貯留路15内に尿が流れ込むことはなく、液貯留路15内での一定量の尿の貯留状態を確実に維持することができる。
(電気化学センサユニットの構成例)
次に、以上に説明した電気化学センサ10を含んで構成される電気センサユニットについて説明する。
上述したように、電気化学センサ10を用いれば、被験者の尿中の特定成分の濃度を精度よく検出することが可能となる。
ただし、尿中に含まれる特定成分には、クレアチニン、ケトン体、尿酸、グルコース、アルブミン等といった複数種類のものが存在する。これら複数種類の特定成分について検出する必要がある場合に、成分種類毎に電気化学センサ10を用意して、それぞれの電気化学センサ10によって個別の検出を繰り返し行うのでは、必ずしも効率的であるとは言えない。
そこで、本実施形態では、複数の電気化学センサ10を組み合わせて、電気センサユニットを構成しているのである。
図4は、本実施形態に係る電気化学センサユニット1の概略構成例を模式的に示す説明図である。
本実施形態に係る電気化学センサユニット1は、複数(例えば三つ)の電気化学センサ10を組み合わせて構成されている。組み合わせる電気化学センサ10の数については、特に限定されるものではなく、適宜設定されたものであればよい。例えば、検出対象となる特定成分の種類数に応じて、電気化学センサ10の数を設定することが考えられる。
各電気化学センサ10は、それぞれが同様に構成されている。つまり、各電気化学センサ10は、これらの全てが、板状部材としての保護カバー部材11と、液貯留路15を構成する流路カバー部材12、スペーサ部材13および基材14と、を備えている。そして、各電気化学センサ10のそれぞれにおいて、液貯留路15の採液口15aが、保護カバー部材11の下流側端部11cから供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印C参照)だけ離れて位置している。
なお、ここでは各電気化学センサ10の全てが同様の構成を有する場合を例に挙げるが、必ずしもこれに限定されることはなく、各電気化学センサ10のうちの少なくとも一つについて、液貯留路15の採液口15aが保護カバー部材11の下流側端部11cから離れて位置するように構成されていればよい。
本実施形態では、これらの各電気化学センサ10が積層構造によって組み合わされている。ここでいう積層構造とは、電気化学センサ10の構成部材11~14が積層される方向に沿って、複数の電気化学センサ10が積み重なるように配置されている構造のことをいう。このような積層構造において、各電気化学センサ10が積層によって重なり合う範囲(図中Fの範囲)については、それぞれの間に余分な尿が入り込まないように、各電気化学センサ10同士の当接面が接着によって封止されていることが好ましい。
また、同様の構成を有する各電気化学センサ10が積層構造によって組み合わされる場合に、各電気化学センサ10は、それぞれにおける保護カバー部材11の下流側端部11cが、当該保護カバー部材11の平面視において揃うように配置すればよい。その場合、各電気化学センサ10における下流側端部11cは、供給流路11aの流れ方向(図中矢印B参照)において、それぞれが同じ位置に揃うことになる。
このように、各電気化学センサ10における下流側端部11cが揃うように積層構造を構成すれば、下流側端部11cと液貯留路15の採液口15aとの位置関係が各電気化学センサ10で同一となる。したがって、各電気化学センサ10が積層構造によって組み合わされる場合であっても、それぞれの電気化学センサ10に対して、同様の条件で液貯留路15内に尿を貯留させ得るとともに、同様の条件で液貯留路15内の尿に対する吸引力を抑制することができる。つまり、積層構造であっても、各電気化学センサ10の先端構造の機能が損なわれてしまうことがない。
ただし、積層構造を構成する各電気化学センサ10の配置は、このような例に限定されることはない。
図5は、本実施形態に係る電気化学センサユニット1における被検液下流側端の要部構成の他の例を模式的に示す説明図である。
図例のように、同様の構成を有する各電気化学センサ10が積層構造によって組み合わされる場合に、各電気化学センサ10は、それぞれにおける保護カバー部材11の下流側端部11cが、当該積層構造の下層側ほど(すなわち供給流路11aから離れるほど)供給流路11aの流れ方向(図中矢印B参照)の上流側に位置するように配置してもよい。その場合、各電気化学センサ10における下流側端部11cは、直上の電気化学センサ10に対して供給流路11aの上流側に所定距離(図中矢印G参照)だけ離れて位置することになる。
このように、各電気化学センサ10における下流側端部11cが下層側ほど供給流路11aの上流側に位置するように積層構造を構成すれば、液貯留路15内に尿を貯留させる条件や液貯留路15内の尿に対する吸引力を抑制する条件等について、積層構造の上層側と下層側とで相違させることが実現可能となる。具体的には、例えば、積層構造の下層側ほど、供給流路11aにおける尿の流れに対する遮蔽効果(液貯留路15内の尿に対する吸引力を弱める効果)を大きくする、といったことが実現可能となる。したがって、各電気化学センサ10が積層構造によって組み合わされる場合に、その積層構造における構成位置に応じて、各電気化学センサ10の先端構造の機能を効果的に発揮させ得るようになる。
以上のように、積層構造において、各電気化学センサ10は、保護カバー部材11の下流側端部11cの位置が揃う構成(図4参照)と当該下流側端部11cが下層側ほど供給流路11aの上流側に位置する構成(図5参照)とのいずれの場合も、測定器の挿入口への挿入端の側が、以下のように構成されていることが好ましい。
図6および図7は、いずれも、本実施形態に係る電気化学センサユニット1における被検液上流側端の要部構成の一例を模式的に示す説明図である。
図6に示すように、積層構造を構成する各電気化学センサ10は、それぞれが基材14を備えている。それぞれの基材14には、一端側にセンサ電極14a,14b,14cが配されるとともに、他端側に各センサ電極14a,14b,14cと配線14dを介して個別に導通するコンタクト端子14fが配されている。つまり、各電気化学センサ10における測定器の挿入口への挿入端の側において、基材14上には、コンタクト端子14fが配されている。
そして、各電気化学センサ10のそれぞれにおける基材14は、コンタクト端子14fが配された側の端縁が段違い構造を構成するように配置されている。ここでいう段違い構造とは、基材14上におけるコンタクト端子14fの配置箇所が保護カバー部材11、流路カバー部材12およびスペーサ部材13によって覆われずに当該コンタクト端子14fが露出しており、さらには積層構造の下層側ほど基材14の端縁が供給流路11aの流れ方向の上流側に位置するように、複数の電気化学センサ10が積み重って配置されている構造のことをいう。
このように、基材14におけるコンタクト端子14fの側の端縁が段違い構造を構成するように配置されていれば、各電気化学センサ10が積層構造を構成する場合であっても、各電気化学センサ10のそれぞれにおいて基材14上のコンタクト端子14fの露出が確保され、各コンタクト端子14fの上方空間が他の部材によって覆われてしまうことがない。したがって、測定器の挿入口(スロット)への挿入に際して、それぞれのコンタクト端子14fに対する導通確保の確実化が容易に実現可能となる。
また、図6および図7に示すように、各電気化学センサ10のそれぞれの基材14におけるコンタクト端子14fの配置箇所の周囲には、その配置箇所を囲うように配される液浸入防止部材22の配置スペースが確保されている。
さらに詳しくは、図7(a)に示すように、電気化学センサ10の挿入端が測定器の挿入口へ挿入されると、その電気化学センサ10の基材14上のコンタクト端子14fは、測定器が備える接続相手端子21と当接することで、当該測定器の側との導通が確保されることになる。その際に、コンタクト端子14fの配置箇所を囲うように液浸入防止部材22が位置することを可能にすべく、基材14上におけるコンタクト端子14fの配置箇所の周囲は、電極14a,14b,14cとの導通を確保する配線14dを除き、何も設けられていない平面状に形成されている。つまり、図7(a)および(b)に示すように、コンタクト端子14fの配置箇所の周囲は、基材14上に配線14dを除いて他部材が存在しないことで、液浸入防止部材22の配置スペースが確保されているのである。
液浸入防止部材22は、図7(a)および(c)に示すように、測定器が備える接続相手端子21の配置箇所を囲うように、その測定器の側に設置されている。ただし、必ずしもこれに限定されることはなく、液浸入防止部材22は、測定器の側と電気化学センサ10の基材14上との少なくとも一方に設置されていればよい。
液浸入防止部材22としては、例えば、粘着テープ材や絶縁樹脂材等を用いることができる。ただし、必ずしもこれらに限定されることはなく、絶縁性や耐液性等を有する部材であれば、他種の部材を用いて構成されたものであってもよい。
このように、コンタクト端子14fの周囲に液浸入防止部材22の配置スペースが確保されていれば、コンタクト端子14fと接続相手端子21とを当接させた際に、これらが存在する空間内(すなわち液浸入防止部材22によって囲われる空間内)への尿の浸入を防止することができる。したがって、測定器の挿入口への挿入によって当該測定器との導通を確保する場合に、その挿入口内への尿の浸入があっても、コンタクト端子14fと接続相手端子21との接続箇所に尿が侵入してしまうことを有効に防止することができ、尿の浸入に起因する電気的短絡等の発生を未然に回避することができる。
(電気化学センサユニットにおける処理動作例)
次に、以上のように構成された本実施形態に係る電気化学センサユニット1の処理動作例を説明する。
本実施形態に係る電気化学センサユニット1を用いて被験者の尿中における特定成分の濃度を検出する場合には、まず、積層構造によって各電気化学センサ10が一体化されてなる電気化学センサユニット1を測定器に接続する。そして、被験者が測定器を把持しつつ、その被験者からの排尿によって流れる尿に、測定器に接続された状態の電気化学センサユニット1を触れさせる。これにより、電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10のうち、当該積層構造の最上層に位置する電気化学センサ10には、保護カバー部材11の第一面の側に、尿の供給流路11aが形成されることになる。このとき、各電気化学センサ10が積層構造によって一体化されていれば、当該積層構造の最上層に供給流路11aが形成されればよく、当該供給流路11aの形成面積が比較的小さくて済む。したがって、被験者からの排尿による供給流路11aの形成に非常に適したものとなり、被験者にとっては使い勝手の良いものとなる。
尿の供給流路11aが形成されると、その尿の一部は、積層構造の下層側へ回り込む。これにより、積層構造を構成する各電気化学センサ10の液貯留路15には、一定量の尿が貯留される。そして、液貯留路15が尿を貯留している状態で、供給流路11aにおいて尿の流れが生じていても、液貯留路15内の尿に対する吸引力が抑制されるので、液貯留路15における尿の貯留状態が維持される。
各電気化学センサ10において、それぞれの液貯留路15が一定量の尿を貯留すると、その尿に対してそれぞれにおける基材14上の電極14a,14b,14cが接触した状態となる。したがって、測定器の側では、各電気化学センサ10のそれぞれを用いつつ、例えばサイクリックボルタンメトリー、スクエアウェーブボルタンメトリー、微分パルスボルタンメトリー、ノーマルパルスボルタンメトリー、交流ボルタンメトリー等の手法を利用して、それぞれにおける反応電流の値を求め、その反応電流の値に基づいて尿中における特定成分の濃度を定量することができる。
このとき、測定器の側では、各電気化学センサ10による反応電流の値に対して、異なる条件(例えば、特定成分の種類毎に個別に設定された検量線)を適用して、成分濃度の定量化を行うようにしてもよい。このようにすれば、供給流路11aを流れる尿中における複数種類の特定成分について、各電気化学センサ10により並行して電気化学的な検出を行うことが可能となる。具体的には、供給流路11aを流れる尿について、例えば、ある電気化学センサ10により当該尿中に含まれるクレアチニンの濃度を定量し、他の電気化学センサ10により当該尿中に含まれる尿酸の濃度を定量し、さらに他の電気化学センサ10により当該尿中に含まれるアルブミンの濃度を定量する、といったことが実現可能となる。
つまり、電気化学センサユニット1は、複数の電気化学センサ10を組み合わせて構成されているので、それぞれの電気化学センサ10を利用することで、尿中の複数種類の特定成分についての電気化学的な検出を並行して行うことができる。したがって、尿中の複数種類の特定成分について検出する必要がある場合であっても、成分種類毎に個別に検出を繰り返し行うといった必要がなく、その検出を一度の尿供給に応じて非常に効率的に行うことができる。また、複数種類の特定成分について一度の尿供給で検出可能となるので、尿供給を行う被験者にとっては非常に利便性が優れたものとなる。
しかも、電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10は、供給流路11aにおいて尿の流れが生じていても、それぞれの液貯留路15内の尿に対する吸引力が抑制されるように構成されている。したがって、尿が流れを有した状態で供給される場合であっても、それぞれの液貯留路15が一定量の尿を貯留している状態を維持することができるので、基材14上の電極14a,14b,14cへの尿の接触量が保証され、各電極14a,14b,14cを用いた尿中の特定成分の検出を精度よく行うことが可能となる。
以上のように、本実施形態に係る電気化学センサユニット1によれば、尿中に含まれる複数種類の特定成分を電気化学的に検出する場合に、その検出を効率的かつ精度良く行うことが可能になる。
なお、上述の説明では、電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10を用いて、尿中に含まれる複数種類の特定成分について検出する場合を例に挙げたが、必ずしもこれに限定されることはない。例えば、電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10は、それぞれを尿中の同一種類の特定成分について並行して検出するために用いるようにしてもよい。その場合においても、その検出を一度の尿供給に応じて非常に効率的に行うことができる。しかも、各電気化学センサ10が同一種類の特定成分の検出を並行して行えば、その場合には、例えばそれぞれの検出結果に基づいてノイズ成分を除去する等の処理を経ることで、各電気化学センサ10における電極14a,14b,14cの個体差等の影響を排除して、検出結果の高精度化や信頼性向上等を図ることができる。つまり、本実施形態に係る電気化学センサユニット1によれば、尿中に含まれる同一種類の特定成分を電気化学的に検出する場合においても、その検出を効率的かつ精度良く行うことが可能になる。
(3)第二実施形態
次に、第二実施形態を説明する。
なお、ここでは、主に上述した第一実施形態との相違点について説明し、第一実施形態と同一の内容については説明を省略する。
(電気化学センサユニットの構成例)
図8は、本実施形態に係る電気化学センサユニット1の概略構成例を模式的に示す説明図である。
本実施形態に係る電気化学センサユニット1についても、第一実施形態の場合と同様に、複数(例えば三つ)の電気化学センサ10を組み合わせて構成されている。各電気化学センサ10についても、第一実施形態の場合と同様に構成されているものとする。
ただし、本実施形態においては、第一実施形態の場合とは異なり、各電気化学センサ10が並列配置されて組み合わされている。ここでいう並列配置とは、各電気化学センサ10における電極14a,14b,14cの配置端側が同方向を向き、また各電気化学センサ10における測定器挿入口への挿入端側が同方向を向いた状態で、各電気化学センサ10が略平行に並ぶように配置されていることをいう。
このような並列配置構造の実現のために、本実施形態に係る電気化学センサユニット1は、各電気化学センサ10を支持する板状の支持部材16を備えている。支持部材16は、複数の電気化学センサ10を支持し得る機械的強度を有していれば、その形状や大きさ等が特に限定されるものではないが、電気化学センサユニット1の使い勝手を考慮すると図例のような板状に形成することが好ましい。また、支持部材16の形成材料についても特に限定されるものではないが、他のセンサ構成部材と同様に樹脂材料、セラミック、ガラス、紙等のいずれか、好ましくはPEやPET等の樹脂材料によって形成することができる。
並列配置構造の場合に、各電気化学センサ10は、それぞれにおける保護カバー部材11の下流側端部11cが、供給流路11aの流れ方向(図中矢印B参照)において同じ位置に揃うように配置すればよい。ただし、必ずしもこのような配置に限定されることはなく、それぞれの下流側端部11cの位置が異なるように、各電気化学センサ10をずらして配置してもよい。
また、下流側端部11cとは反対側となるコンタクト端子14fの配置端(すなわち測定器の挿入口への挿入端)の側については、各電気化学センサ10におけるコンタクト端子14fが露出していれば、特定の配置態様に限定されるものではない。つまり、並列配置構造の場合には、必ずしも積層構造の場合のような段違い構造を必要としない。
また、測定器の挿入口への挿入端の側については、以下のように構成されていることが好ましい。
図9は、本実施形態に係る電気化学センサユニット1における被検液上流側端の要部構成の一例を模式的に示す説明図である。
図例のように、並列配置構造の場合においても、各電気化学センサ10のそれぞれの基材14におけるコンタクト端子14fの配置箇所の周囲には、その配置箇所を囲うように配される液浸入防止部材22の配置スペースが確保されている。
液浸入防止部材22は、第一実施形態の場合と同様に構成されたものであればよい。ただし、並列配置構造の場合には、各電気化学センサ10のそれぞれの基材14におけるコンタクト端子14fに対して液浸入防止部材22が個別に配されるのではなく、図9(c)に示すように、液浸入防止部材22が連続体として一体化されて構成されていてもよい。このような構成であれば、構成部品の削減に対応しつつ、並列配置された各電気化学センサ10のコンタクト端子14fの配置箇所に対する尿の侵入を有効に防止することができる。
(電気化学センサユニットにおける処理動作例)
次に、以上のように構成された本実施形態に係る電気化学センサユニット1の処理動作例を説明する。
本実施形態に係る電気化学センサユニット1を用いて被験者の尿中における特定成分の濃度を検出する場合には、まず、並列配置構造によって各電気化学センサ10が一体化されてなる電気化学センサユニット1を測定器に接続する。そして、被験者が測定器を把持しつつ、その被験者からの排尿によって流れる尿に、測定器に接続された状態の電気化学センサユニット1における各電気化学センサ10のそれぞれを触れさせる。これにより、電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10のそれぞれの保護カバー部材11の第一面の側には、尿の供給流路11aが形成されることになる。
尿の供給流路11aが形成されると、並列配置された各電気化学センサ10のそれぞれの液貯留路15には、一定量の尿が貯留される。そして、液貯留路15が尿を貯留している状態で、供給流路11aにおいて尿の流れが生じていても、液貯留路15内の尿に対する吸引力が抑制されるので、液貯留路15における尿の貯留状態が維持される。このとき、各電気化学センサ10が並列配置構造によって一体化されていれば、供給流路11aを流れる尿と液貯留路15との関係(位置関係等)につき、各電気化学センサ10で略同一の条件とすることができる。したがって、各電気化学センサ10の液貯留路15における尿の貯留状況に差(バラツキ)が生じてしまうのを抑制することが可能となる。
各電気化学センサ10において、それぞれの液貯留路15が一定量の尿を貯留すると、その尿に対してそれぞれにおける基材14上の電極14a,14b,14cが接触した状態となる。したがって、その後は、第一実施形態の場合と同様に、尿中における特定成分の濃度を定量することができるようになる。
つまり、本実施形態に係る電気化学センサユニット1においても、尿中に含まれる複数種類の特定成分を電気化学的に検出する場合に、その検出を効率的かつ精度良く行うことが可能になる。また、尿中の同一種類の特定成分について並行して検出することも可能であり、その場合にも、その検出を効率的かつ精度良く行うことが可能になる。
(4)変形例等
以上に、本開示の第一実施形態および第二実施形態を具体的に説明したが、本開示は必ずしも上述した各実施形態の内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
例えば、上述した各実施形態では、いずれも、被検液が尿である例について説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、被検液としては、流れを有した状態で供給されるものであれば、尿の他、血液、唾液、鼻水、汗、涙等の体液であってもよい。また、被検液は人間由来のものに限定されず、例えば、犬や猫等の動物由来のものであってもよい。
また、上述した各実施形態では、被検液中の特定成分の濃度を三電極法により測定する例を説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、被検液中の特定物質の濃度を、二電極法により測定してもよい。この場合、センサ電極は、作用電極と対電極(または参照電極)と、の2つの電極を有していればよい。
また、上述した各実施形態では、かけ流しの実施中に電圧印加して濃度測定する場合を例に挙げて説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、かけ流しの完了後に電圧印加して濃度測定する場合であっても、同様の効果が得られる。
また、上述した各実施形態では、電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10について、流路カバー部材12にスリット溝12aが設けられており、これにより液貯留路15に繋がる通気路が構成される場合を例に挙げて説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、スペーサ部材13に形成された図示せぬスリット加工部によって構成されるものであってもよく、その場合には流路カバー部材12を備えていなくても構わない。さらに、液貯留路15に繋がる通気路は、例えば、基材14に形成された図示せぬ溝加工部、または、基材14に形成された図示せぬ貫通孔の少なくとも一方によって構成されるものであってもよい。基材14に形成された貫通孔が通気路として機能する場合であっても、貫通孔は尿の供給流路11aとは反対の面側に位置するので、通気路の側からの尿の流れ込みは抑制されることになる。
通気路の側からの尿の流れ込みを抑制できれば、保護カバー部材11は、その形成長さが制限されていてもよい。具体的には、例えば、流路カバー部材12にスリット溝12aが設けられている場合において、保護カバー部材11は通気路を保護するのに十分な長さであればよく、保護カバー部材11の下流側端部11cに代わって、流路カバー部材12の下流側の端部12bの位置を、スペーサ部材13よりも突き出すように配置してもよい。その場合であっても、流路カバー部材12の端部12bがスペーサ部材13よりも突き出ていることで、尿の一部を液貯留路15内に導きつつ、その尿の流れによって生じる液貯留路15内の尿に対する吸引力を弱めることができる。つまり、保護カバー部材11と流路カバー部材12を有する構成の場合、これらの積層体を「板状部材」として機能させることが可能とになり、それぞれの端部11c,12bの少なくとも一方が液貯留路15の採液口15aから離れて位置していれば、上述の各実施形態で説明した効果を奏することになる。
また、上述した各実施形態では、電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10について、一つの基材14上にセンサ電極14a,14b,14c、配線14dおよびコンタクト端子14fが設けられている場合を例に挙げたが、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、センサ電極14a,14b,14cの部分と、配線14dおよびコンタクト端子14fの部分とを、それぞれ別ピースとして形成し、これらの各ピースを最終的に合体させることで、上述の各実施形態で説明した電気化学センサ10を構成するようにしてもよい。
図10は、電気化学センサ10の変形例について示す説明図である。
電気化学センサユニット1を構成する各電気化学センサ10は、尿をかけ流した状態で用いられるため、尿の供給流路11aの形成箇所と測定器の挿入口へ挿入される箇所との間に、ある程度の長さ(例えば100mm以上)を確保することが好ましい。ただし、センサ電極14a,14b,14cの部分について製造する際には、面積が小さいほうが取数が増えて効率が良い。
そこで、図10に示すように、ある程度の長さを必要とする部分14gにはセンサ電極14a,14b,14cを実装せずに配線14dおよびコンタクト端子14fを設け、これとは別にセンサ電極14a,14b,14cの搭載部分も14hを製造し、これらを最終的に合体させることで、電気化学センサ10を構成するようにしてもよい。
このようにすれば、各電気化学センサ10の製造の効率化が図れるので、特に複数の電気化学センサ10を組み合わせて電気化学センサユニット1を構成する場合に適用して非常に有効である。
また、上述した各実施形態では、電気化学反応(例えば酸化還元反応)を利用した電気化学センサ10について説明したが、被検液が流れを有した状態で供給されるものであれば、例えば、生体分子の分子認識能を利用したセンサであるバイオセンサや、被検液としての尿中のナトリウムイオンやカリウムイオン等のイオン成分の測定を可能とするイオン選択膜を利用したイオンセンサに適用することも考えられる。
つまり、本開示に係る電気化学センサは、医療・創薬分野、食品分野、環境分野等の幅広い分野で利用されるものに適用可能である。具体的には、体液中の特定成分を電気化学反応(例えば酸化還元反応)の利用により検出するセンサ、生体分子の分子認識能を利用したバイオセンサ、イオン選択膜を用いたイオンセンサ等が、本開示に係る電気化学センサに含まれる。このような電気化学センサについて、本開示の特徴的な構成を適用することで、毛細管現象による被検液の貯留後に、センサが触れる被検液の流れが生じたままであっても、貯留した被検液が吸い出されてしまうことを抑制できるようになる。
1…電気化学センサユニット、10…電気化学センサ、11…保護カバー部材、11a…供給流路、12…流路カバー部材、13…スペーサ部材、14…基材、14a…作用電極、14b…対電極、14c…参照電極、14d…配線、14f…コンタクト端子、15…液貯留路、15a…採液口、16…支持部材、22…液浸入防止部材

Claims (6)

  1. 複数の電気化学センサを組み合わせて構成された電気化学センサユニットであって、
    前記複数の電気化学センサの少なくとも一つは、
    表裏関係にある第一面と第二面を有し、前記第一面の側に被検液の供給流路が形成される板状部材と、
    前記板状部材の前記第二面の側に配され、前記供給流路が形成された前記板状部材の下流側端部を越えた被検液の一部が流れ込む液貯留路と、を備え、
    前記板状部材の平面視において、前記液貯留路の入口となる採液口が前記下流側端部から前記供給流路の上流側に離れて位置している
    電気化学センサユニット。
  2. 前記複数の電気化学センサが積層構造によって組み合わされている
    請求項1に記載の電気化学センサユニット。
  3. 前記複数の電気化学センサの全てが前記板状部材および前記液貯留路を備えており、
    前記複数の電気化学センサのそれぞれにおいて前記採液口が前記下流側端部から前記供給流路の上流側に離れて位置しており、
    前記複数の電気化学センサのそれぞれにおける前記板状部材の前記下流側端部が、前記板状部材の平面視において揃うように配置され、または、前記積層構造の下層側ほど前記供給流路の上流側に位置するように配置されている
    請求項2に記載の電気化学センサユニット。
  4. 前記複数の電気化学センサのそれぞれが、前記板状部材および前記液貯留路に加えて、一端側にセンサ電極が配されるとともに他端側に前記センサ電極と配線を介して導通するコンタクト端子が配された基材を備えており、
    前記センサ電極が前記液貯留路に面するように、前記板状部材および前記液貯留路に対して前記基材が配置されており、
    前記複数の電気化学センサのそれぞれにおける前記基材は、前記コンタクト端子が配された側の端縁が段違い構造を構成するように配置されている
    請求項2または3に記載の電気化学センサユニット。
  5. 前記複数の電気化学センサが並列配置されて組み合わされている
    請求項1に記載の電気化学センサユニット。
  6. 前記複数の電気化学センサのそれぞれが、前記板状部材および前記液貯留路に加えて、一端側にセンサ電極が配されるとともに他端側に前記センサ電極と配線を介して導通するコンタクト端子が配された基材を備えており、
    前記基材における前記コンタクト端子の配置箇所の周囲には、前記配置箇所を囲うように配される液浸入防止部材の配置スペースが確保されている
    請求項2または5に記載の電気化学センサユニット。
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