特許 5953301 センサおよびこれを備えたセンサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5953301

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】センサおよびこれを備えたセンサシステム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/28 20060101AFI20160707BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20160707BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/28 M

   G01N27/416 338

   G01N27/28 P

【請求項の数】4

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-520429(P2013-520429)

(86)(22)【出願日】2012年6月11日

(86)【国際出願番号】JP2012003787

(87)【国際公開番号】WO2012172772

(87)【国際公開日】20121220

【審査請求日】2014年7月16日

(31)【優先権主張番号】特願2011-134144(P2011-134144)

(32)【優先日】2011年6月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314005768

【氏名又は名称】パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】江崎 博文

(72)【発明者】

【氏名】東原 啓久

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１３４７７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２４３５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５２６７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８０９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７９１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０２６６８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００６−５０９１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２１４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４６１１２０８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／２６−２７／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体試料に含有される標的物質の検出及び／又は定量に用いられるセンサであって、
基板と、
前記基板上に配置されたスペーサと、
前記スペーサ上に配置されたカバーと、
前記基板で構成された底と、前記スペーサによって構成された側壁と奥壁と、前記カバーによって構成された天井と、を有するキャビティと、
前記センサの外部から前記キャビティの内部に通じる吸引口と、
前記基板上に設けられた作用電極、対電極、検知電極と、
前記検知電極は、前記キャビティの側壁から離間した形で前記奥壁から前記吸引口に向かって形成されており、
前記吸引口から前記奥壁までの前記生体試料が進行する経路長を延長するために、前記キャビティの側壁には前記奥壁から連続して設けられた凹部及び／又は凸部を有する迂回路と、
を備えるセンサ。

【請求項2】

生体試料に含有される標的物質の検出及び／又は定量に用いられるセンサであって、
第１端及び前記第１端とは反対側の第２端を有するキャビティと、
前記キャビティの第１端に設けられ、前記センサの外部に通じる吸引口と、
前記キャビティの第２端に設けられた奥壁と、
前記キャビティ内に設けられた作用電極、対電極、検知電極と、
を備え、
前記検知電極は、前記キャビティの側壁から離間した形で前記奥壁から前記吸引口に向かって形成されており、
前記キャビティの側壁には前記奥壁から連続して、凹部および／または凸部を有し、
前記第１端から前記キャビティの側壁に沿って前記第２端に到るまでの距離Ｄ１、前記第１端から前記第２端までの直線距離Ｄ２とすると、以下の関係を満たすセンサ。
Ｄ１≧１．０５×Ｄ２

【請求項3】

前記Ｄ１および前記Ｄ２は、以下の関係を満たす、
請求項２に記載のセンサ。
Ｄ１≧１．６５×Ｄ２

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサと、
前記センサから得られる電流値に基づいて、生体試料中の標的物質の濃度を測定する測定装置と、
を備えるセンサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体試料に含まれる標的物質（血糖等）の検出及び／又は定量に用いられるセンサおよびこれを備えたセンサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、血糖値等の生体データを測定する生体試料の測定装置が用いられている。このような測定装置には、センサ（以下、単に「センサ」と称する）が装着される。センサにはキャビティと吸引口とが設けられる。生体試料が吸引口に点着されると、毛細管現象によって生体試料がキャビティ内に導入される。測定装置では、センサの電極に対して所定の電圧を印加して出力電極からの出力値を測定することで、血糖値等の情報を取得する。

【0003】

このようなセンサにおいて、センサ内に配置された電極に試料が達していないと、正確な測定を行うことができない。
そこで、特許文献１には、分析対象物を含む試料の量が不十分な場合にエラー信号を出して、使用者に測定のやり直しを促す電気化学的センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−００４６９１号公報

【発明の概要】

【0005】

ここで、ユーザの利便性に鑑みると、ユーザが一旦供給した生体試料量が不足していても、そこで測定を終了するのではなく、ユーザがさらに生体試料を追加すれば、測定を実施できることが好ましい。
しかし、生体試料を追加する時間を確保するために、測定装置にセンサが装着されてからエラー表示するまでの時間を延ばした場合、生体試料量が実際には不足しているのにも関わらず、生体試料量が充分であるかのように判断されることがある。

【0006】

このような現象が起きる原因として、ウィッキング（wicking）、つまり生体試料がキャビティの内壁を伝うことにより、センサ内の検知電極に達すること、また試薬層に生体試料が染み込むことで、生体試料量が充分ではないのに生体試料が検知電極に達すること、が挙げられる。
本発明は、ウィッキングに起因する誤検知を防止しつつ、供給された生体試料の量が不足している場合でも生体試料を追加することによって測定を可能にするセンサおよびこれを備えた測定装置を提供することを目的とする。

【0007】

第１の発明に係るセンサは、
生体試料に含有される標的物質の検出及び／又は定量に用いられるセンサであって、
キャビティと、
前記センサの外部から前記キャビティの内部に通じる吸引口と、
前記キャビティ内に設けられた作用電極、対電極、検知電極と、
前記キャビティの側壁に設けられており、前記吸引口から前記検知電極までの前記生体試料が進行する経路長を延長するために設けられた凹部及び／又は凸部を有する迂回部と、
を備える。

【0008】

このセンサによると、吸引口に点着された生体試料は、毛細管現象でキャビティ内に引き込まれるが、生体試料の量が少ない場合に、凸部及び／又は凹部によって生体試料の進行が止められるか、生体試料が点着されてから誤検知が起きるまでの時間が引き延ばされる。
これにより、迂回部によって吸引口から電極までの経路長が長くなるため、ウィッキングに起因する生体試料の量の誤検知を防止することができる。さらに、誤検知が起きるまでにユーザが試料を追加で供給する時間を確保することができる。

【0009】

第２の発明に係るセンサは、
生体試料に含有される標的物質の検出及び／又は定量に用いられるセンサであって、
第１端及び前記第１端とは反対側の第２端を有するキャビティと、
前記キャビティの第１端に設けられ、前記センサの外部に通じる吸引口と、
前記キャビティ内に設けられた作用電極、対電極、検知電極と、を備え、
前記検知電極は、前記キャビティ内における前記第１端よりも前記第２端の近くに配置されており、
前記キャビティの側壁には、凹部および／または凸部を有し、
前記第１端から前記キャビティの側壁に沿って前記第２端に到るまでの距離Ｄ１と、前記第１端から前記第２端までの直線距離Ｄ２とが、Ｄ１≧１．０５×Ｄ２を満たせばよく、より好ましくは、Ｄ１≧１．６５×Ｄ２であればよい。

【0010】

このセンサによると、迂回部によって吸引口から電極までの経路長が長くなるため、内壁に沿って移動した生体試料が電極に達するまでにかかる時間が引き延ばされる。
これにより、ウィッキングに起因する生体試料の量の誤検知を防止することができる。さらに、誤検知が起きるまでに、ユーザが試料を追加で供給する時間を確保することができる。

【0011】

本発明によれば、点着された生体試料の量が少ない場合に、生体試料の進行が止められるか、生体試料が点着されてから誤検知が起きるまでの時間が引き延ばされる。よって、誤検知が起きるまでに、ユーザが試料を追加で供給する時間を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】センサの概略構成を示す分解斜視図。

【図2】センサの概略構成を示す断面図。

【図3】センサの概略構成を示す平面図。ただし、カバーの図示は省略されている。

【図4】センサのキャビティ内部の一形態を示す平面図。

【図5】センサのキャビティ内部の他の形態を示す平面図。

【図6】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図7】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図8】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図9】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図10】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図11】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図12】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図13】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図14】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図15】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図16】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す平面図。

【図17】センサのキャビティ内部のさらに他の形態を示す側面図。

【図18】サイドフィルセンサのキャビティ内部の一形態を示す平面図。

【図19】サイドフィルセンサのキャビティ内部の他の形態を示す平面図。

【図20】センサシステムの概略構成を示す斜視図。

【図21】センサシステムの概略構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜１．センサ＞
（１−１）センサの概略構成
センサ１は、生体試料中の標的物質を検出する及び／又は定量するセンサの一例である。
センサ１は、図１〜図３に示すように、基板２、導電層３、試薬層４、スペーサ５、カバー６を備えている。

【0014】

（１−２）基板
基板２は、図１及び図２に示すように、板状の部材である。基板２は絶縁性を有する。基板２を構成する材料としては、例えば、
ポリエチレンテレフタレート、ビニルポリマ、ポリイミド、ポリエステル、及びスチレニクス等の樹脂；
ガラス；並びに
セラミックス；
等が挙げられる。

【0015】

基板２の寸法は、具体的な数値に限定されない。例えば、基板２の幅は、好ましくは３〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍである。また、基板２の長さは、好ましくは１０〜４０ｍｍである。また、基板２の厚みは、好ましくは０．０５〜２ｍｍ、より好ましくは、０．１〜１ｍｍである。基板２の幅、長さ及び厚みの全てが、上記範囲内にあることが好ましい。

【0016】

（１−３）導電層
導電層３は、図１及び図２に示すように、基板２上に形成されており、略均一な厚みを有する。導電層３は、３つの電極３１〜３３を含む。図１に示すように、電極３１〜３３のそれぞれの一部分は、キャビティ５１に面するように配置される。
電極３２、電極３１、電極３３は、図３に示すように、キャビティ５１内において、キャビティ５１の第１端５３から第２端５４に向けて、この順に配置されている。電極３１は作用電極、電極３２は対電極、電極３３は検知電極と称されることがある。

【0017】

後述するように、生体試料が作用電極３１及び検知電極３３に到達すると、作用電極３１と検知電極３３との間の電流値が変化する。この変化から、後述の測定装置１０１は生体試料が点着されたことを検知し、測定を開始する。また、作用電極３１と対電極３２との間の電流値の変化によって、後述の測定装置１０１は、生体試料内の標的物質の濃度を測定することができる。

【0018】

各電極は、
導電性材料を用いた印刷等；又は
基板２を導電性材料で覆った後、レーザアブレーション等で非導電トラックを形成すること；
で形成されてもよい。例えば、基板２にパラジウムをスパッタリングすることによって導電層３を形成し、レーザアブレーションにより、非導電トラックを形成することができる。非導電トラックは、好ましくは０．０１〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの幅を有する。

【0019】

なお、導電層３の構成材料は、導電性材料（導電性物質）であればよく、特に限定されるものではない。導電性材料の例としては、
金属、金属混合物、合金、金属酸化物、及び金属化合物に代表される無機導電性物質等；
炭化水素系導電性ポリマー及びヘテロ原子含有系導電性ポリマー等の有機導電性物質；又は
これらの物質の組み合わせ；
が挙げられる。導電層３の構成材料としては、パラジウム、金、白金、炭素などが好ましい。

【0020】

導電層３の厚さは、その形成方法及び構成材料により変更可能である。例えば、スパッタリングによって導電層３が形成された場合、導電層３の厚さは、好ましくは０．１〜２０ｎｍであり、より好ましくは１〜１０ｎｍである。印刷により導電層３が形成された場合、導電層３の厚さは、好ましくは０．１〜５０μｍであり、より好ましくは１〜３０μｍである。

【0021】

（１−４）試薬層
試薬層４は、図１及び図２に示すように、電極３１〜３３に接するように配されている。
試薬層４は、電極３１及び３２と共に、センサ１の活性部として機能する。活性部とは、電気化学的に活性な領域であって、生体試料中の特定の物質に反応し、電気信号を生じる部分である。具体的には、試薬層４は、酵素及び電子受容体を含む。

【0022】

試薬層４は、少なくとも電極３１及び３２（第１の電極及び第２の電極）の一部に接触するように配置されていればよい。また、試薬層４は、さらに電極３３に接触するように配置されていてもよい。
試薬層４は、電子受容体及び酵素を含有する。
試薬層４における電子受容体の含有量は、センサが機能できる程度の量に設定可能であり、１回の測定当たり又はセンサ１個当たりにつき、好ましくは１〜５００ｎｍｏｌ、より好ましくは１０〜２００ｎｍｏｌ程度に設定される。

【0023】

試薬層４における酵素の含有量は、標的物質の検出が可能な程度に設定され、１回の測定当たり又はセンサ１個当たりにつき、好ましくは０．２〜２０Ｕ（ユニット）、より好ましくは０．５〜１０Ｕ程度に設定される。
酵素としては、酸化還元酵素が好適に用いられる。酸化還元酵素は、酸化酵素及び脱水素酵素を包含する。酸化還元酵素の例として、
グルコースを基質とする酵素としては、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼが好ましく；
乳酸を基質とする酵素としては、乳酸オキシダーゼ、又は乳酸デヒドロゲナーゼが好ましく、；
コレステロールを基質とする酵素としては、コレステロールエステラーゼ、又はコレステロールオキシダーゼが好ましく；
アルコールを基質とする酵素としては、アルコールオキシダーゼが好ましく；
ビリルビンを基質とする酵素としては、ビリルビンオキシダーゼが好ましく；
挙げられる。
試薬組成物は、酵素に合う補酵素を含んでもよい。

【0024】

試薬層４が基質を酸化する酵素を含む場合における、電子受容体の働きについて説明する。酵素は、基質を酸化することで、基質からの電子を受け取り、補酵素に電子を与える。その結果、補酵素は、酸化体から還元体になる。
酸化体である電子受容体は、還元体になった補酵素から電子を受け取って、補酵素を酸化体に戻す。その結果、電子受容体自身は還元体となる。還元体となった電子受容体は、電極３１又は３２に電子を与えて、自身は酸化体となる。このようにして、電子受容体は、酵素と電極間の電子移動を媒介する。

【0025】

上記補酵素は、酵素タンパク質（酵素分子）に結合することで、酵素タンパク質に保持されてもよい。また、補酵素は、酵素タンパク質から分離した状態で存在していてもよい。
試薬層４は、種々の方法によって形成可能である。形成方法としては、例えば印刷法、塗布法等が挙げられる。

【0026】

試薬層４の形状は、矩形状や円形状など様々に変更可能である。試薬層４の面積（基板２の平面方向における面積）は、デバイスの特性及びサイズに応じて決定される。この面積は、好ましくは１〜２５ｍｍ²、より好ましくは２〜１０ｍｍ²である。
塗布される水溶液が含む、酵素及び電子受容体並びにその他の成分の含有量は、必要とされるデバイスの特性やサイズに応じて選択される。

【0027】

（１−５）スペーサ５及びキャビティ５１
スペーサ５は、図１及び図２に示すように、カバー６と基板２上に形成された導電層３との間に空隙を設けるための部材である。
具体的には、スペーサ５は、板状の部材であって、電極３１〜３３のリード部分及び後述のキャビティ５１部分を除いて、導電層３の全体を覆うようになっている。スペーサ５は、電極３１〜３３のリード部分とは逆側の端部を露出させる切り欠きを備える。図１及び図３において、切り欠きは矩形である。

【0028】

スペーサ５がこの切り欠きを備えることで、スペーサ５、導電層３、及びカバー６とで囲まれたキャビティ５１が形成される。このように、スペーサ５は、キャビティ５１の側壁を提供し、さらにキャビティ５１の長さ、幅、高さ等を規定することができる。
キャビティ５１の容量は、０．０５〜５．０μＬ(マイクロリットル)程度で、好ましくは０．１〜１．０μＬ（マイクロリットル）程度に設定される。スペーサ５の厚みは０．０２〜０．５ｍｍ程度であり、好ましくは０．１〜０．２ｍｍ程度である。スペーサ５が備える切り欠きの長さは、好ましくは１〜５ｍｍである。スペーサ５が備える幅は、０．２５〜４ｍｍ程度であり、好ましくは０．５〜２ｍｍ程度である。

【0029】

なお、これらの寸法は、キャビティ５１が所望の容量になるように適宜選択されればよい。例えば、長さが３．４ｍｍ、幅が１．２ｍｍの切り欠きを備える厚さ０．１４５ｍｍのスペーサ５を用いた場合、長さが３．４ｍｍ、幅が１．２ｍｍ、高さが０．１４５ｍｍ、容量が約０．６μＬのキャビティ５１が提供される。
キャビティ５１は、センサ１の長手方向に長い形状である。キャビティ５１の長手方向における２つの端を、それぞれ第1端５３及び第２端５４と称する。吸引口５２は、第1端５３に設けられる開口部であり、センサ１の外部からキャビティ５１の内部に通じる。吸引口５２から毛細管現象によって生体試料を吸引し、電極３１〜３３上に保持する。キャビティ５１の形状の詳細については、後述する。

【0030】

（１−６）カバー
カバー６は、図１及び図２に示すように、スペーサ５全体を覆う板状の部材である。
カバー６は、表面から裏面まで貫通する孔を備える。この孔は、キャビティ５１から外部に通じる通気口６１として機能する。通気口６１は、生体試料がキャビティ５１に吸引されるとき、キャビティ５１内の空気をキャビティ外へ排出するための排気孔である。

【0031】

このように空気が排出されることで、生体試料がキャビティ５１内に容易に吸引されやすい。通気口６１は、吸引口５２から離れた位置に、つまり、吸引口５２から見てキャビティ５１の奥に設けられることが好ましい。吸引口５２がこのように配置されることで、生体試料が、吸引口５２からキャビティ５１の奥まで、速やかに移動することができる。
また、通気口６１は、センサ１の前記導電層に載置された試薬層４よりも奥側でかつ第２端５４よりも手前側に配置されていることが好ましい。

【0032】

＜２．キャビティの形状＞
キャビティ５１は、迂回部を有している。迂回部は、キャビティ５１の内壁に設けられた凹部又は凸部を有する。
ここで、内壁とは、第１端５３と第２端５４との間に設けられた側壁；キャビティ５１の突き当たり、つまり第２端５４に設けられた奥壁；底；及び底と対向する天井；を含む。

【0033】

側壁及び奥壁はスペーサ５の厚み形状によって形成され、底は基板２の上面によって形成され、天井はカバー６の下面によって形成される。つまり、スペーサ５の切り欠きがスペーサ５の平面方向において凹部又は凸部を有するか、基板２の上面に凹部又は凸部が設けられているか、カバー６の下面に凹部又は凸部が設けられていればよい。
吸引口５２に点着された生体試料は、毛細管現象によってキャビティ５１内に吸引される。このとき、特にキャビティ５１の内部の角部分、つまりスペーサ５とカバー６との接合部分及びスペーサ５と基板２との接合部分で、生体試料が進行しやすい。

【0034】

生体試料が側壁の縁を伝って奥壁まで先に回り込み（wicking現象）、キャビティ５１の奥に配置された検知電極３３に達すると、生体試料の量が充分でないにもかかわらず、生体試料が導入されたと誤検知されるおそれがある。
これに対して、本実施形態のセンサでは、迂回部が設けられていることで、生体試料の進行が迂回部によって止められるか、又は検知電極３３に達するまでに係る時間が長くなる。その結果、ウィッキングに起因する誤検知が抑制されるか、生体試料が点着されてから誤検知が起きるまでの時間が引きのばされる。具体的には、誤検知が起きるまでの時間が３０秒程度になればよい。これによって、ユーザが生体試料を追加で点着することができる。

【0035】

迂回部の形状は、直線的な形状であってもよく、曲線的な形状であってもよく、具体的な形状に限定されるものではない。
また、迂回部における凹部及び凸部のキャビティ５１の内壁からの凹み量及び突出量は、キャビティ５１の容量、吸引口５２から検知電極３３までの直線距離等によって異なっていてもよい。凹み量及び突出量は、キャビティ５１の幅の約１０％以上あることが好ましく、より好ましくは、１７％以上あることが好ましい。つまり、キャビティ５１の幅が１．２ｍｍの場合には、その凹み量および突出量は、１２０〜５００μｍ程度であればよい。

【0036】

以下、センサ１に適用可能な種々のキャビティの形状を例示する。なお、以下において、検知電極３３以外の電極の図示は省略される。また、同様の機能を有する部材及び部分には、同符号が付され、その説明が省略される。
また、図６〜図１６において、側壁の形状は左右対称であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、左右の側壁が異なる形状を有していてもよい。

【0037】

（１）第１形態
本実施形態のセンサでは、図４に示すように、本形態では、スペーサ２０１が矩形の切り欠きを備える。左右の側壁４０１はいずれも平面形状であり、奥壁５５も平面形状である。
この場合、底又は天井に凹部及び／又は凸部が設けられることで、キャビティ３００は迂回部を備えることができる。

【0038】

（２）第２形態
本実施形態のセンサでは、図５に示すように、本形態では、スペーサ２０２における切り欠きの幅が、吸引口５２に近い部分では平行であり、奥壁５５に近い部分では奥壁５５に近づくほど広くなるように形成されている。
つまり、キャビティ３０２の左右の側壁４０２には、それぞれ、奥壁５５を一辺として含む三角形状の凹部５０２が設けられる。吸引口５２からキャビティ３０２の奥に向かって所定の範囲では、キャビティ３０２の左右の側壁４０２は平行であり、さらに奥に向かうほど、キャビティ３０２の左右の側壁４０２間の距離が大きくなるように形成される。

【0039】

この構成によって、吸引口５２から側壁４０２に沿って奥壁５５に到るまでの距離D１は、吸引口５２から奥壁５５まで（第1端５３から第２端５４まで）の直線距離Ｄ２よりも大きくなる。特に、Ｄ１≧１．０５×Ｄ２の関係が満たされることが好ましい。
なお、Ｄ１がＤ２より大きいこと、及びＤ１≧１．０５×Ｄ２の関係が満たされることが好ましいことは、図６〜図１６においても同様である。特に、Ｄ１≧１．０７×Ｄ２の関係が満たされることが好ましい。より好ましくは、Ｄ１≧１．６５×Ｄ２を満たすことが好ましい。

【0040】

（３）第３形態
本実施形態のセンサでは、図６に示すように、スペーサ２０３は、三角形の凹部を備える。
具体的には、キャビティ３０３の側壁４０３には、吸引口５２からキャビティ３０２の奥に向かって、キャビティ３０２の左右の側壁４０２が平行である部分、直角に凹んだ部分、及び、奥に向かうほどキャビティ３０２の左右の側壁４０２間の距離が小さくなる部分を備えるように、左右対称に凹部５０３が形成される。

【0041】

図６に示すように、キャビティの内壁の直線状の部分に対する凹部の角度Ａ１は、２７０度以上であることが好ましい。
これにより、ウィッキング抑制の効果を高めることができる。凹部の形状に関わらず、同様のことがいえる。
なお、凹部が楕円弧形状である場合には、キャビティの内壁の直線状の部分に対する、この直線状の部分に最も近い凹部の位置における楕円弧の接線の角度が、２７０度以上であることが好ましい。
ただし、図１１に示すように、凹部と凸部とを組み合わせた場合には、この角度がより小さくても、ウィッキング抑制の効果を容易に得ることができる。

【0042】

（４）第４形態
本実施形態のセンサでは、図７に示すように、スペーサ２０４は、矩形の凹部を備える。
具体的には、キャビティ３０４の側壁４０４は、奥壁５５を含むコの字状の凹部５０４を備える。

【0043】

（５）第５形態
本実施形態のセンサでは、図８に示すように、スペーサ２０５は、台形状の凹部を備える。具体的には、キャビティ３０５の側壁４０５には、奥壁５５を底辺に対して垂直な脚として備える凹部５０５が形成されている。

【0044】

（６）第６形態
本実施形態のセンサでは、図９に示すように、スペーサ２０６は、楕円弧状の凹部を備える。具体的には、キャビティ３０６の側壁４０６には、奥壁５５と連続して楕円弧を構成する凹部５０６が形成されている。

【0045】

（７）第７形態
本実施形態のセンサでは、図１０に示すように、スペーサ２０７は、円弧上の凹部を備える。具体的には、キャビティ３０７の側壁４０７には、平面状の奥壁５５と、円弧上の側壁４０７と、で囲まれた凹部５０７が形成されている。

【0046】

（８）第８形態
本実施形態のセンサでは、図１１に示すように、スペーサ２０８は、三角形状の凸部を有する。具体的には、キャビティ３０８の側壁４０８には、奥壁５５に近い位置に丸みを帯びた三角形状の凸部６０８が形成されている。凸部６０８が形成されることで、凸部６０８と奥壁５５との間に、凹部５０８が形成されている、ともいえる。
なお、本形態に限らず、本明細書で説明される他の全てのキャビティ内壁の形状は、図上では直線的な角を有していても、実際には、角が丸みを帯びた形状に変更可能である。

【0047】

（９）第９形態
本実施形態のセンサでは、凸部の形状は、矩形や扇形であってもよいし、また、凸部の位置は、奥壁５５から離れていてもよい。
図１２に示すように、スペーサ２０９は、矩形状の凸部を有する。つまり、キャビティ３０９の側壁４０９は、矩形の凸部６０９を有する。凸部６０９は、キャビティ５２の奥行き検知電極３３と吸引口５２との間に配置されている。凸部６０９が設けられることで、凸部６０９と奥壁５５との間に凹部が形成されているともいえる。

【0048】

（１０）第１０形態
本実施形態のセンサでは、図１３に示すように、スペーサ２１０の凸部は円弧形状を有する。
具体的には、キャビティ３１０の側壁４１０は、図１２の矩形の凸部６０９に変えて、円弧形状を有する凸部６１０を有する。

【0049】

（１１）第１１形態
本実施形態のセンサでは、キャビティの内壁が階段状の構造を有する場合も、キャビティの内壁が凹部及び凸部を有することに含まれる。
図１４に示すように、スペーサ２１１は、切り欠きにおいてＺ字形状部分を有する。これによって、キャビティ３１１の側壁４１１は、凹部５１１及び凸部６１１を有する階段状の構造を備える。凸部６１１は、キャビティ３１１内側及び吸引口５２に向かって突出し、凹部５１１はキャビティ３１１の外側及び奥壁５５に向かって凹んでいる。

【0050】

（１２）第１２形態
本実施形態のセンサでは、凹部及び凸部の数は、２個以上であってもよい。
図１５に示すように、スペーサ２１２の切り欠きが複数のＺ字状の構造を有することで、キャビティ３１２は、左右の側壁４１２にそれぞれ３個の凸部６１２及び凹部５１２を備える。

【0051】

（１３）第１３形態
本実施形態のセンサでは、凹部も、図１３の凸部６１０と同様に、凹部も奥壁５５付近に形成される必要はない。
例えば、図１６に示すように、スペーサ２１３は、キャビティ３１３の側壁４１３に相当する箇所で、吸引口５２と検知電極３３との間に、凹部５１３を備える。

【0052】

（１４）第１４形態
本実施形態のセンサでは、図１７において、センサの基板２０は凸部６１４を備え、カバー６３は凸部６２４を備える。
基板２０とカバー６３とは、凸部６１４と凸部６２４とが対向するように配置される。すなわち、キャビティ３１４は、天井６４と底２１とに上下対象に凸部６２４及び凸部６１４を有する。凸部６２４及び凸部６１４は、検知電極３３と吸引口５２との間に配置される。なお、凸部６２４と凸部６１４とは、上下対称な位置に配置される必要はなく、これらの位置は変更可能である。

【0053】

凸部に代えて、又は凸部と共に、天井６４および底２１の少なくとも一方に、凹部が形成されていてもよい。
スペーサ２１４は、上述した種々の凹部又は凸部を備えてもよいし、平坦な切り欠きを備えていてもよい。すなわち、凹部及び／又は凸部が形成された天井および底と、凹部及び／又は凸部が形成された側壁とは、組み合わせ可能である。

【0054】

（１５）第１５形態
本実施形態のセンサでは、図１８に示すように、サイドフィル型のセンサのキャビティにも、上述した迂回部が適用可能である。
図１８に示すサイドフィル型のセンサでは、キャビティ３１５の長手方向がセンサの短手方向に平行であり、吸引口５２がセンサの短手方向における端部に設けられている。
検知電極３３は、吸引口５２から見てキャビティ３１５の奥に配置される。スペーサ２１５に凹部が形成されていることで、キャビティ３１５の奥には、側壁に左右対称に凹部が設けられる。

【0055】

（１６）第１６形態
本実施形態のセンサでは、図１９に示すように、サイドフィル型のセンサは、２個の吸引口５２を備えてもよい。すなわち、キャビティ３１６は、その両端に吸引口５２を備える。キャビティ３１６の中央には作用電極３１及び対電極３２を備える。２個の吸引口５２の近傍にはそれぞれ検知電極３３が設けられる。どちらの吸引口５２に試料が点着されても、逆側の吸引口５２に試料が達することで、試料の吸引が検知される。
図１９においては、スペーサ２１６が凹部を備えることで、キャビティ３１６の側壁が、長手方向中央付近において、左右対称に設けられた２個の矩形の凹部５１６を有する。

【0056】

（１７）その他
以上の説明から分かるように、キャビティの内壁が凸部を有する構成は、凹部を有する構成と言い換えられる。逆も同様であり、凹部を有する構成は、凸部を有する構成と言い換えられる。ただし、吸引口５２におけるキャビティの内部の幅よりも、向かい合う内壁間の距離が大きいときは凹部、小さいときは凸部が形成されている、と解釈することもできる。

【0057】

ウィッキングはキャビティ内の角（側壁と天井、側壁と底等の間の角）で置き易いので、凹部及び凸部は、キャビティ内の角に達するように設けられていることが好ましい。ただし、試薬層４に生体試料が染み込むことによる誤検知等については、キャビティ内の平坦な部分に設けられた凹部又は凸部によっても抑制することができる。
迂回部である凹部及び凸部は、例えばスペーサをレーザで加工することによって形成可能である。また、カバー及び基板には、例えば樹脂を滴下および硬化させことや、エッチング等の手法によって、迂回部を形成することができる。

【0058】

＜３．センサシステム＞
上述のセンサ１は、図２０に示すセンサシステム１００で用いられる。センサシステム１００は、センサ１及び測定装置１０１を有する。
図２０及び図２１に示すように、測定装置１０１は、表示部１０２、装着部１０３、切替回路１０７、基準電圧源１０８、電流／電圧変換回路１０９、Ａ／Ｄ変換回路１１０、演算部１１１、操作部１１３及び電源部１１２を備える。測定装置１０１は、さらに、センサ１の各電極に対応するコネクタを有する。図２１には、前記装着部１０３内に設けられているコネクタ１０４〜１０６が描かれている。

【0059】

表示部１０２は、測定装置１０１の状態、測定結果、操作内容等を表示する。表示部１０２は、具体的には液晶表示パネルによって実現される。
図２０に示すように、装着部１０３には、センサ１が着脱可能に挿入される。
図２１に示すように、コネクタ１０４〜１０６は、センサ１が装着部１０３に装着されることで、それぞれセンサ１の電極３１〜３３に接続される。

【0060】

切替回路１０７は、コネクタ１０４〜１０６を、基準電圧源１０８に接続することも、電流／電圧変換回路１０９に接続することもできる。
基準電圧源１０８は、コネクタ１０４〜１０６を介して、電極３１〜３３に電圧を印加する。
電流／電圧変換回路１０９は、センサ１からの電流を、コネクタ１０４〜１０６を介して受け取り、電圧に変換して、Ａ／Ｄ変換回路１１０に出力する。

【0061】

Ａ／Ｄ変換回路１１０は、電流／電圧変換回路１０９からの出力である電圧値（アナログ値）をデジタル値に変換する。
演算部１１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）並びにＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の記録媒体を有する。演算部１１１は、標的物質の濃度を算出するとともに、測定装置１０１内の各部の動作を制御する。

【0062】

演算部１１１の濃度算出機能について説明する。演算部１１１の記憶媒体中には、試料中の標的物質の濃度の決定に用いられる換算テーブル、この濃度の補正量の決定に用いられる補正量テーブル等が記憶される。演算部１１１は、Ａ／Ｄ変換回路１１０からのパルスに基づいて、換算テーブルを参照することにより、標的物質の仮の濃度を算出する。演算部１１１は、さらに、補正量テーブル中の補正量を用いて、標的物質の最終的な濃度を決定する。こうして算出された濃度は、表示部１０２に表示される。

【0063】

また、演算部１１１は、濃度算出機能以外に、切替回路１０７の切替制御、基準電圧源１０８の電圧制御、濃度測定や補正量選択時の時間の測定（タイマ機能）、表示部１０２への表示データ出力、及び外部機器との通信機能等を有する。
演算部１１１の各種機能は、ＣＰＵが、図示しないＲＯＭ等に格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。

【0064】

操作部１１３は、測定装置１０１の表面部に設けられる。操作部１１３は、使用者が測定データや設定データを参照する時などに使用する操作ボタンなどから構成される。
電源部１１２は、上記の各電気回路、表示部、演算部などへ電源を供給する電池等から構成される。

【0065】

＜４．センサシステムの使用＞
以下、センサシステム１００による濃度測定について説明する。
センサ１が装着部１０３に差し込まれると、コネクタ１０４〜１０６が、電極３１〜３３にそれぞれ接続される。また、センサ１が装着部１０３へ装着されることによって、装着部１０３内のスイッチ（図示せず）が押下される。押下されることでスイッチがＯＮとなり、演算部１１１はセンサ１が装着されたと判断し、測定装置１０１を試料待機状態とする。試料待機状態とは、演算部１１１の制御の下、基準電圧源１０８がコネクタ１０４及び１０６を介して、作用電極３１及び検知電極３３間への電圧印加を開始し、かつ電流／電圧変換回路１０９が電流測定を開始した後であって、生体試料がまだ測定に供されていない状態である。

【0066】

使用者が、センサ１の吸引口５２に生体試料を点着させると、毛細管現象によって、吸引口５２からキャビティ５１に生体試料が引き込まれる。
試料としては、例えば、血液、汗、尿等の生体由来の生体試料等が用いられる。例えば、センサ１を血糖値センサとして用いる場合、使用者は、自身の指、掌、又は腕等を穿刺して、少量の血液を搾り出し、この血液を生体試料として、センサ１での測定に供する。

【0067】

生体試料が作用電極３１及び検知電極３３に到達すると、演算部１１１が、電流／電圧変換回路１０９を介して受け取る電流値が変化する。この変化から、演算部１１１は、生体試料がセンサ１に正しく吸引されたと判断する。こうして生体試料の吸引が検知されることにより、測定が開始される。
検知電極３３での検知ができない場合、演算部１１１の制御により、表示部１０２に生体試料をさらに点着するように促すエラーメッセージが表示される。上述したように、センサ１のキャビティが迂回部を有することで、検知電極３３による誤検知が起きる前に、ユーザが生体試料を追加する時間（３０秒程度）が確保される。

【0068】

センサ１内では、生体試料中に試薬層４中の酵素及び電子受容体等の成分が溶解する。こうして、センサ１の電極３１及び３２上で、生体試料、酵素、及び電子受容体が互いに接触する。
演算部１１１の制御により、切替回路１０７は、コネクタ１０４とコネクタ１０５とを基準電圧源１０８及び電流／電圧変換回路１０９に接続する。こうして、作用電極３１と対電極３２との間に電圧が印加され、作用電極３１と対電極３２との間に生じた電流が、電流／電圧変換回路１０９に伝達される。

【0069】

電流／電圧変換回路１０９へ流れた電流は電圧へ変換される。そして、この電圧はＡ／Ｄ変換回路１１０によりさらにデジタル値へと変換される。演算部１１１は、このデジタル値から、特定成分の濃度を算出する。演算部１１１により算出された値は、表示部１０２に表示される。その際、使用者へのその他の情報が共に表示することができる。
測定終了後は、使用者はセンサ１を装着部１０３から取り外すことができる。

【0070】

なお、基準電圧源１０８は、２つの電極３１及び３２間に、目的の電気化学反応を起こすのに十分な電圧を与えられるようになっている。この電圧は主に、利用する化学反応および電極に応じて設定される。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明は、血糖センサ等、生体試料における標的物質の検出及び／又は定量に用いられるセンサに広く適用可能である。

【符号の説明】

【0072】

１ センサ
２ 基板
３ 導電層
３１ 作用電極
３２ 対電極
３３ 検知電極
４ 試薬層
５ スペーサ
５１ キャビティ
５２ 吸引口
５３ 第１端
５４ 第２端
５５ 奥壁
６、６３ カバー
６１ 通気口
６４ 天井
Ａ１ 凹み角度
Ｄ１ 内壁に沿った距離
Ｄ２ 直線距離
１００ センサシステム
１０３ 装着部
１０４ コネクタ
１０５ コネクタ
２０１〜２１６ スペーサ
３０１〜３１６ キャビティ
４０１〜４１３ 側壁
５０２〜５１６ 凹部
６０８〜６１２、６１４、６２４ 凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】