特許 6963600 センサ、計測装置、及びセンサの製造方法

(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】6963600

(24)【登録日】2021年10月19日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】センサ、計測装置、及びセンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/1473 20060101AFI20211028BHJP

   A61B 5/1459 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/1473

   A61B5/1459

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-507391(P2019-507391)

(86)(22)【出願日】2018年1月24日

(86)【国際出願番号】JP2018002118

(87)【国際公開番号】WO2018173467

(87)【国際公開日】20180927

【審査請求日】2020年9月2日

(31)【優先権主張番号】特願2017-54991(P2017-54991)

(32)【優先日】2017年3月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000109543

【氏名又は名称】テルモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186015

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 靖之

(72)【発明者】

【氏名】桃木 秀幸

【審査官】 大熊 靖夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０８７６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５０９９４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／１４５−５／１５７

Ａ６１Ｍ ２５／００−２９／０４

Ｇ０１Ｎ ２１／７８，２７／００−２７／９２

Ｃ１２Ｍ １／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空部を区画し、貫通孔を有する針部材と、
前記中空部に位置し、前記針部材の延在方向に沿って延在する長尺状の検出部材と、を備え、
前記針部材の周壁には、前記針部材の径方向の内側に突出し、前記検出部材の前記径方向への移動を規制する突起部が設けられており、
前記針部材は、周壁に前記貫通孔を備え、
前記突起部は、前記延在方向に沿って前記貫通孔と隣接しており、
前記突起部は、前記延在方向に沿う一端以外を自由端とする切出し片であり、
前記切出し片は、前記一端側から他端側に向かうにつれて、前記径方向の内側に向かって延在する傾斜壁部を備える、センサ。

【請求項2】

前記傾斜壁部を第１傾斜壁部とした場合に、前記切出し片は、前記第１傾斜壁部よりも前記他端側で、前記一端側から前記他端側に向かうにつれて前記針部材の前記径方向の外側に向かって延在する第２傾斜壁部を更に備える、請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

前記切出し片は、前記他端が前記周壁の外周面よりも前記径方向の内側に位置する、請求項２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記切出し片は、前記第１傾斜壁部と前記第２傾斜壁部との間に、前記径方向の内側に凸状に湾曲した頂部を備える、請求項２又は３に記載のセンサ。

【請求項5】

前記突起部を複数備え、当該複数の突起部は、前記延在方向に直交する所定の面に沿って位置し、
前記所定の面において、前記検出部材の半径は前記針部材の周方向に隣り合う前記突起部同士の最小間隔よりも大きい、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ。

【請求項6】

前記突起部を複数備え、前記延在方向の異なる位置に設けられている突起部は、前記針部材の周方向の異なる位置に配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ。

【請求項7】

前記検出部材は、検出部を備え、
前記突起部は、前記延在方向において前記検出部とは異なる位置に位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサ。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサを備える計測装置。

【請求項9】

中空部を区画し周壁に貫通孔が形成された針部材と、前記中空部に位置し前記針部材の延在方向に沿って延在する長尺状の検出部材と、を備えるセンサの製造方法であって、
前記針部材の周壁に、前記針部材の径方向の内側に突出した突起部を形成する突起部形成工程と、
前記検出部材を、前記基端側から前記中空部に挿入する挿入工程と、
を含み、
前記突起部は、前記延在方向に沿って前記貫通孔と隣接するように形成された、前記延在方向に沿う一端以外を自由端とする切出し片であり、
前記切出し片は、前記一端側から他端側に向かうにつれて、前記径方向の内側に向かって延在する傾斜壁部を備える、センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、センサ、計測装置、及びセンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

患者などの被験者の体内にセンサを挿入又は埋め込み、被験者の間質液中のグルコース等の成分を被計測物質として、該センサによって検出することが行われている。

【0003】

特許文献１には、側部に複数個の貫通孔が設けられた針部材としての針状の中空容器と、この中空容器内に挿入された担体筒と、この担体筒内に端部が挿入された検出部材としての光ファイバと、を備え、被検体内に留置されるバイオ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】国際公開第２００６／０９０５９６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、針部材内に挿入された検出部材は、針部材の周壁等に衝突すると測定精度の低下や破損等を生じ得るため、針部材内での検出部材の移動を規制することが求められている。検出部材は、被計測物質の検出を確保するために、針部材内に導入された液体とよく接触することが求められている。特許文献１に開示のセンサでは、貫通孔が担体筒で覆われているため、検出部材への液体の接触が妨げられるという問題があった。

【0006】

本開示の目的は、上記問題に鑑み、検出部材への液体の接触を妨げることなく、検出部材の移動を規制することが可能なセンサ、計測装置、及びセンサの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様としてのセンサは、中空部を区画し、貫通孔を有する針部材と、前記中空部に位置し、前記針部材の延在方向に沿って延在する長尺状の検出部材と、を備え、前記針部材の周壁には、前記針部材の径方向の内側に突出し、前記検出部材の前記径方向への移動を規制する突起部が設けられている。

【0008】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記針部材が周壁に貫通孔を備え、前記突起部が前記延在方向に沿って前記貫通孔と隣接している。

【0009】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記突起部が、前記延在方向に沿う一端以外を自由端とする切出し片であり、前記切出し片は、前記一端側から他端側に向かうにつれて、前記径方向の内側に向かって延在する傾斜壁部を備える。

【0010】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記傾斜壁部を第１傾斜壁部とした場合に、前記切出し片が、前記第１傾斜壁部よりも前記他端側で、前記一端側から前記他端側に向かうにつれて前記針部材の前記径方向の外側に向かって延在する第２傾斜壁部を更に備える。

【0011】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記切出し片が、前記他端が前記周壁の外周面よりも前記径方向の内側に位置する。

【0012】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記切出し片が、前記第１傾斜壁部と前記第２傾斜壁部との間に、前記径方向の内側に凸状に湾曲した頂部を備える。

【0013】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記突起部を複数備え、当該複数の突起部が、前記延在方向に直交する所定の面に沿って位置し、前記所定の面において、前記検出部材の半径は前記針部材の周方向に隣り合う前記突起部同士の最小間隔よりも大きい。

【0014】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記突起部を複数備え、前記延在方向の異なる位置に設けられている突起部が、前記針部材の周方向の異なる位置に配置されている。

【0015】

本発明の一実施形態としてのセンサは、前記検出部材が、検出部を備え、前記突起部が、前記延在方向において前記検出部とは異なる位置に位置する。

【0016】

本発明の一態様としての計測装置は、上記センサを備える。

【0017】

本発明の一態様としてのセンサの製造方法は、中空部を区画し貫通孔が形成された針部材と、前記中空部に位置し前記針部材の延在方向に沿って延在する長尺状の検出部材と、を備えるセンサの製造方法であって、前記針部材の周壁に、前記針部材の径方向の内側に突出した突起部を形成する突起部形成工程と、前記検出部材を、前記基端側から前記中空部に挿入する挿入工程と、を含む。

【発明の効果】

【0018】

本開示のセンサ、計測装置、及びセンサの製造方法によると、検出部材への液体の接触を妨げることなく、検出部材の移動を規制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態としての計測装置を示す概略図である。

【図2】図１に示すセンサの縦断面図である。

【図3】図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。

【図4】図１に示すセンサの製造方法を模式的に示す図（その１）である。

【図5】図１に示すセンサの製造方法を模式的に示す図（その２）である。

【図6】図１に示すセンサの製造方法を模式的に示す図（その３）である。

【図7】図１に示すセンサの製造方法を模式的に示す図（その４）である。

【図8】第２実施形態としてのセンサの縦断面図である。

【図9】第３実施形態としてのセンサの側面図である。

【図10】図９のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図11】第４実施形態としてのセンサに含まれる針部材の形成工程の一部を模式的に示す図である。

【図12】第５実施形態としてのセンサに含まれる針部材の形成工程の一部を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、各実施形態について、図面を参照して説明する。各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

【0021】

（第１実施形態）
［計測装置１］
図１は、第１実施形態としての計測装置１を示す概略図である。図１に示すように、計測装置１は、センサ１０と、制御部２と、支持部材３と、ハウジング４と、を備えている。センサ１０は、被計測物質を検出し、検出結果の情報を制御部２に送信する。制御部２は、プロセッサやメモリ等により構成され、センサ１０から受信した検出結果を解析し、解析結果を必要に応じて外部の表示装置等に送信する。支持部材３は、センサ１０を基端側で支持している。ハウジング４は、制御部２を格納し、支持部材３と係合する。計測装置１は、支持部材３とハウジング４が係合した状態で、センサ１０の先端側を外部に排出可能に構成されている。

【0022】

［センサ１０］
図２は、センサ１０の縦断面図である。図３は、図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図２に示すように、センサ１０は、針部材２０と、検出部材４０と、固定部材５０と、を備えている。

【0023】

針部材２０は、内部に中空部２１を区画する筒状の中空針であり、太さは、２５〜３３ゲージ（直径０．５ｍｍ〜０．２ｍｍ）であり、長さは、１ｍｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは３〜６ｍｍである。針部材２０の先端部には、刃面２６が形成されている。刃面２６は、先端開口２２を区画している。針部材２０の周壁２３には、被験者の間質液等の体液を中空部２１に導入するための複数の貫通孔２５が形成されている。中空部２１は、貫通孔２５及び先端開口２２を通じて、針部材２０の外部と連通している。針部材２０の周壁２３には、針部材２０の径方向Ｃの内側に突出した突起部が設けられている。本実施形態の突起部は、周壁２３に形成された切出し片３０である。切出し片３０の寸法は貫通孔２５のサイズよりも小さくてもよい。

【0024】

検出部材４０としては、被計測物質の量または濃度に応じた電気的信号を検出する部材を用いることができる。検出部材４０は、長尺状の部材である。検出部材４０は、中空部２１に位置し、針部材２０の延在方向Ａに沿って延在している。検出部材４０は、導電性の芯材をベースに構成され、芯材の外壁上に被計測物質を検出するよう構成された検出部４１と、芯材の外壁上が絶縁性の素材でコーティングされた保護部４２とを備える。検出部４１は、被計測物質に対する電気的特性の変化を検出する作用電極である。検出部４１は、芯材表面にディッピング、スプレーコート、電解重合、スパッタリング等の薄膜形成手段を用いて形成される。検出部４１としての作用電極に対する参照電極または対極として、針部材２０を利用することができる。検出部材４０は、図７を参照して後述するように、基端部に、支持部材３を貫通して制御部２に接続する接続部４３を備える。検出部４１によって検出された被計測物質の情報は、接続部４３を経由して、制御部２に送信される。

【0025】

あるいは、検出部材４０として、被計測物質の量または濃度に応じた光学的信号を検出する部材を用いることもできる。検出部材４０は、長尺状の部材である。検出部材４０は、中空部２１に位置し、針部材２０の延在方向Ａ（長軸方向）に沿って針部材２０の基端側から針部材２０の先端側に向かって延在している。検出部材４０は、フッ素樹脂、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＣＯＰなどの光透過性に優れた芯材をベースに構成される。検出部材４０は、芯材の一部に被計測物質を検出するよう構成された検出部４１と、芯材の外壁上が芯材よりも屈折率の低い素材でコーティングされた保護部４２とを備える。検出部４１は、検出部４１に含まれる被計測物質特異的試薬との反応による蛍光特性の変化を検出する蛍光物質と、被計測物質を透過しかつ蛍光物質を保護する物質により構成され、芯材を貫通する孔内に形成される。検出部材４０は、図７を参照して後述するように、基端部に、支持部材３を貫通して制御部２に接続する接続部４３を備える。検出部４１によって検出された被計測物質の情報は、接続部４３を経由して、制御部２に送信される。検出部４１に対する励起信号は制御部２から接続部４３を経由して、送信することができる。

【0026】

固定部材５０は、接着剤等の固定材料で構成され、センサ１０の基端部で、針部材２０に対する検出部材４０の位置を固定している。検出部材４０は、基端側では固定部材５０により固定されているが、先端側では固定されていない。このため、検出部材４０の先端側の少なくとも一部は、針部材２０内で、径方向Ｃにおける外側（外周面２４側）に移動し得る。固定部材５０としては、接着剤等の固定材料により構成されるもののみならず、例えば、針部材２０により挟持、支持等されることにより、針部材２０によって係止される固定部材５０としてもよい。

【0027】

［切出し片３０］
以下、切出し片３０について詳細に説明する。突起部としての切出し片３０は、上記したように径方向Ｃにおいて、針部材２０の内側方向（外周面２４から延在方向Ａにおける針部材２０の中心軸方向）に向かって突出している。そのため、検出部材４０が、径方向Ｃの外側へ移動することを規制できる。具体的に、検出部材４０が径方向Ｃの外側に移動すると、検出部材４０は突起部としての切出し片３０に当接し、検出部材４０の径方向Ｃの外側へのそれ以上の（更なる）移動が規制される。

【0028】

図２に示すように、突起部としての切出し片３０は、延在方向Ａに沿って貫通孔２５と隣接している。従って、突起部としての切出し片３０により、検出部材４０が貫通孔２５の縁等に接触して損傷することを抑制することができる。なお、本実施形態では、切出し片３０は、貫通孔２５に対して針部材２０の基端側に隣接している。

【0029】

図２に示すように、切出し片３０は、延在方向Ａに沿う一端である基端３１以外を自由端としている。換言すると、切出し片３０は、基端３１で周壁２３と連続しているが、他端である先端３２を含む基端３１以外の箇所では、周壁２３とは不連続となっている。貫通孔２５は、切出し片３０と周壁２３とが互いに不連続となる箇所により区画されている。

【0030】

図２に示すように、切出し片３０は、基端３１側から先端３２側に向かうにつれて、径方向Ｃの内側に向かって延在する第１傾斜壁部３３を備えている。このように、切出し片３０が第１傾斜壁部３３を備え、周壁２３よりも径方向Ｃの内側に突出する部分が形成されることで、検出部材４０の径方向Ｃの外側への移動は、切出し片３０に突き当たることで規制される。そのため、検出部材４０が貫通孔２５の縁等に接触することが抑制される。延在方向Ａにかかる力に対して強度を保持するために、センサ１０の縦断面視で、基端３１における、第１傾斜壁部３３と周壁２３との角度θが、４５度未満であることが好ましい。

【0031】

図２に示すように、切出し片３０は、第１傾斜壁部３３よりも先端３２側で、基端３１側から先端３２側に向かうにつれて径方向Ｃの外側に向かって延在する第２傾斜壁部３４を備えている。このように、切出し片３０が第２傾斜壁部３４を備えることで、検出部材４０が先端３２に接触して先端３２のバリ等で損傷することを抑制することができる。

【0032】

図２に示すように、切出し片３０は、先端３２が針部材２０の周壁２３の外周面２４よりも径方向Ｃの内側に位置している。このため、先端３２が針部材２０の外部には突出せず、穿刺時等に被験者が感じる痛みを軽減することができる。

【0033】

図２に示すように、切出し片３０は、第１傾斜壁部３３と第２傾斜壁部３４との間に、径方向Ｃの内側に凸状に湾曲した頂部３５を備えている。このため、検出部材４０が移動して切出し片３０に接触する場合であっても、凸状に湾曲した頂部３５により検出部材４０の損傷を抑制することができる。図２の断面視において、本実施形態の突起部としての切出し片３０は、頂部３５のみならず、第１傾斜壁部３３及び第２傾斜壁部３４も径方向Ｃの内側に向かって、凸状に湾曲している。より具体的に、図２に示す断面視において、本実施形態の切出し片３０は、第１傾斜壁部３３、頂部３５、及び、第２傾斜壁部３４により、一様な円弧状断面を有している。

【0034】

図２に示すように、突起部としての切出し片３０は、延在方向Ａにおいて検出部材４０の検出部４１とは異なる位置に位置している。このため、検出部材４０が移動して切出し片３０に接触したとしても、検出部４１が切出し片３０に直接接触することを抑制することができる。従って、検出部４１の非計測物質への接触面積の変化による測定精度の低下や、検出部４１に塗布されたグルコース検出試薬が切出し片３０との接触によって損傷する（剥がれる）ことを抑制できる。切出し片３０の頂部３５が保護部４２に常に当接するように構成することで、検出部４１の移動を抑制する構成としてもよい。これにより、検出部材４０を針部材２０内の所定の位置に保持することで、センサ１０の感度を維持できる。保護部４２を樹脂等の耐摩耗性の素材でコーティングすることで、センサ１０の感度を更に良好に維持することができる。樹脂の例としては、ポリウレタン、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ，ＦＥＰ、ＰＦＡ）、ＰＥＴ、ポリイミド、シリコーン、セルロース、酢酸セルロース、ＰＡＮ、ＰＭＭＡ、ＰＰ、ＰＶＣ、などが挙げられる。

【0035】

図２及び図３に示すように、センサ１０は、切出し片３０を複数備えている。図３に示すように、センサ１０は、延在方向Ａに直交する面の周面に沿って、複数の切出し片３０を備えている。切出し片３０の周方向Ｂに沿う間隔は略等間隔であることが好ましく、この箇所で、検出部４１を針部材２０内に確実に保持する。図３に示すように、Ｉ−Ｉ線に沿う面において、検出部材４０（保護部４２）の半径Ｒと、針部材２０の周方向Ｂに隣り合う切出し片３０同士の最小間隔Ｗとの関係は、Ｗ≦Ｒ×√２の関係を満たしている。そのため、検出部材４０が径方向Ｃの外側に移動しても、周方向Ｂに隣り合う切出し片３０の頂部３５に同時に当接するので、隣り合う切出し片３０の間に入り込むことはない。従って、検出部材４０が、複数の切出し片３０に当接することなく周壁２３に当接するまで移動することを、確実に規制できる。切出し片３０が周壁２３から打ち抜き加工等により形成されている場合であっても、切出し片３０の打ち抜き断面が検出部材４０に接触し難い。そのため、検出部材４０が切出し片３０の打ち抜き断面と接触して損傷することを抑制できる。図２では、センサ１０が切出し片３０を延在方向Ａにおける異なる位置に２箇所備える例を示したが、センサ１０は切出し片３０を延在方向Ａにおける異なる位置に３箇所以上備えてもよい。後述する図４から図６に示すように、センサ１０は、切出し片３０を延在方向Ａにおいて１箇所のみ備えてもよい。センサ１０は、切出し片３０および貫通孔２５を、針部材２０の延在方向Ａにおいても複数箇所に備える方が好ましい。センサ１０は、検出部４１を、針部材の延在方向Ａにおいて、複数の切出し片３０の間に位置するような構成とするのが好ましい。このような構成とすることで、検出部材４０の検出部４１を、体液に効率良く接触させることができる。

【0036】

［センサ１０の製造方法］
図４から図７は、センサ１０（図２等参照）の製造方法を模式的に示す図である。図４から図６は、切出し片３０（図２等参照）の形成工程を含む針部材２０（図２等参照）の形成工程を示す。図７は、検出部材４０（図２等参照）を中空部２１に挿入する挿入工程を示す。図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【0037】

まず、針部材２０の形成工程を説明する。図４（ａ）に示すように、帯状をなす金属製の板材６０から、針部材展開体６１及び切出し片展開体６２を、プレス成形機を用いて打ち抜く。針部材展開体６１は、完成後の針部材２０を展開させた形状であり、完成後の針部材２０の延在方向Ａに対応する方向Ａ’（以下、単に「延在方向Ａ’」と記載する。）に沿う両端で、板材６０の他の部位と一部が繋がっている。切出し片展開体６２は、延在方向Ａに沿う一端である基端６５で、針部材展開体６１と一部が繋がっている。換言すれば、切出し片展開体６２は、基端６５以外を自由端としている。切出し片展開体６２は、完成後の針部材２０の周方向に対応する方向Ｂ’（以下、単に「周方向Ｂ’」と記載する。）に沿って、複数形成される。切出し片展開体６２の延在方向Ａ’の長さαは針部材２０の延在方向Ａの長さの１／２未満である。切り出し片展開体６２の周方向Ｂ’の長さβは、針部材２０の周方向Ｂの外周長さの１／４未満であり、好ましくは針部材２０の周方向Ｂの外周長さの１／８未満である。各々の切出し片展開体６２の周方向Ｂ’の長さβの和が、針部材２０の周方向Ｂの外周長さの１／２以上になると、強度が不足する。上述の針部材展開体６１を打ち抜く工程を、針部材展開体形成工程とも記載し、切出し片展開体６２を打ち抜く工程を、切出し片展開体形成工程とも記載する。

【0038】

次に、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、切出し片展開体６２を、板材６０が延在する平面に垂直な方向に押し出した形状に成形する。このとき、図４（ｃ）に示すように、切出し片展開体６２は、基端６５から先端６６に向かうにつれて板材６０が延在する平面となす角が大きくなるように湾曲し、先端６６で最も突出している。切出し片展開体６２の突出に伴い、貫通孔６４が同時に形成される。

【0039】

そして、図５（ａ）に示すように、板材６０を、切出し片展開体６２が突出した面が下面となるように、第１下型９１の凹面と第１上型９２の凸面との間に配置し、針部材展開体６１をプレス加工により湾曲させる。第１下型９１は、板材６０に対して下側に置かれる金型であり、針部材展開体６１の下面をプレスする凹面を備える金型である。第１下型９１の凹面には、突出した切出し片展開体６２に対応する位置に溝等の凹部が形成されている。第１上型９２は、針部材展開体６１の上面をプレスし、針部材２０の中空部２１となる部分を形成する金型で、棒状の金型である。第１下型９１が、突出した切出し片展開体６２に対応する位置に凹部を備えることで、切出し片展開体６２が第１下型９１側に突出した状態を維持したまま、針部材展開体６１を湾曲した形状にプレス加工することができる。

【0040】

第１下型９１及び第１上型９２により針部材展開体６１の一部（図５（ａ）に示す下半分）が湾曲すると、図５（ｂ）に示すように、板材６０を、第２下型９３の凹面と第２上型９４の凹面との間に配置し、針部材展開体６１の残り（図５（ｂ）に示す上半分）をプレス加工により湾曲させる。第２下型９３は、板材６０に対して下側に置かれる金型であり、針部材２０の外面となる部分を形成する凹面を備える金型である。第２下型９３の凹面には、突出した切出し片展開体６２に対応する位置に針部材２０の外面に沿った円筒面もしくは凸部が形成されている。第２上型９４は、針部材展開体６１における針部材２０の外面となる部分を形成する凹面を備える金型である。第２上型９４の凹面には、第１下型９１の凹面と同様に突出した切出し片展開体６２に対応する位置に溝等の凹部が形成されている。このため、針部材展開体６１は、第２下型９３と第２上型９４によって略筒状に整えられるとともに、第２下型９３に接触する切出し片展開体６２（図５（ｂ）に示す下半分）は、第２下型９３の凸部によって、突出方向とは逆方向に押し込まれる。一方、第２上型９４の凹面に対応する切出し片展開体６２は、湾曲面から外側方向へ突出した状態を維持する。

【0041】

図６に、第２下型９３の凹面により切出し片展開体６２が押し込まれる様子を示す。図６（ａ）に示すように突出した切出し片展開体６２は、図６（ｂ）に示すように最も突出した先端６６が押し込まれる。具体的に、図６（ｂ）に示すように、切出し片展開体６２は湾曲形状を保ったまま、基端６５を中心として回転するように先端６６が押し込まれる。このようにして、切出し片展開体６２は、図２に示した切出し片３０と同様に、第１傾斜壁部３３、第２傾斜壁部３４及び頂部３５を備えた形状に形成される。

【0042】

第２下型９３及び第２上型９４により針部材展開体６１が筒状に形成されると、図５（ｃ）に示すように、板材６０を、第２下型９３の凹面と第３上型９５の凹面との間に配置し、プレス加工する。第３上型９５は、針部材展開体６１における針部材２０の外面となる部分を形成する凹面を備える金型である。第３上型９５の凹面には、第２下型９３の凹面と同様に、突出した切出し片展開体６２に対応する位置に針部材２０の外面に沿った円筒面、もしくは、切出し片展開体６２に応じた凸部が形成されている。これにより第２下型９３と第３上型とによるプレス加工時に、切出し片展開体６２は突出方向とは逆方向に押し込まれる。すなわち、図６に示したように、切出し片展開体６２は、針部材２０における中空部２１方向に突出した、第１傾斜壁部３３、第２傾斜壁部３４及び頂部３５を備えた切出し片３０として形成される。上述の切出し片展開体６２から切出し片３０を形成する工程を、切り出し片形成工程とも記載する。その後、筒状に形成された針部材展開体６１を板材６０の他の部分から分離し、端部に刃面２６（図２参照）を形成することで、針部材２０が形成される。このように、プレス加工を用いることで、針部材２０を製造する工程中に、切出し片３０および貫通孔２５の加工を組み込むことが可能となるため、効率的な製造が可能となる。針部材２０における切出し片３０の位置を精度よく設定できる。

【0043】

次に、検出部材４０の挿入工程を説明する。図７（ａ）に示すように、検出部４１と、絶縁部を有する保護部４２と、導電部を有する接続部４３とを備える検出部材４０を用意する。図７（ｂ）に示すように、針部材２０の基端に連結した支持部材３を通じて、検出部材４０を針部材２０の基端側から中空部２１に挿入する。このとき、切出し片３０の頂部３５が径方向Ｃの内側に湾曲しているため、切出し片３０の第１傾斜壁部３３により検出部材４０の挿入が誘導され、円滑に挿入することができる。更に、径方向Ｃの内側に湾曲した切出し片３０が、貫通孔２５に対して針部材２０の基端側に隣接して設けられることで、検出部材４０が貫通孔２５から飛び出たり、貫通孔２５の縁等に接触して損傷したりすることが抑制される。検出部材４０の挿入長さを調整することで、検出部材４０が挿入された状態において、図７（ｃ）に示すように、検出部４１が切出し片３０とは、延在方向Ａにおいて異なる位置に位置させることが可能となる。このため、計測中に検出部４１が切出し片３０に当接することがないので、精度の良いセンサが製造できる。

【0044】

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態としてのセンサ１１の縦断面図である。センサ１１は、第１実施形態のセンサ１０の構成に加えて、参照部材７０を更に備えている。参照部材７０は、参照電極７１と絶縁部７２とを備えている。参照電極７１は、検出部４１としての作用電極に対する参照電極である。センサ１１は、参照電極７１を備えるため、針部材２０を参照電極として利用する必要がない。

【0045】

切出し片３０は、延在方向Ａにおいて、参照部材７０の参照電極７１とは異なる位置に位置している。参照電極７１と検出部材４０の検出部４１とは、延在方向Ａにおいて、互いに異なる位置に位置している。これにより、検出部材４０と参照部材７０とが接触しても、検出部４１と参照電極７１とが接触して測定精度が低下することを抑制することができる。検出部材４０及び参照部材７０は、互いに離間した状態で、基端側で固定部材５０により固定されている。センサ１１を製造する際には、検出部材４０及び参照部材７０を中空部２１に別々に挿入してもよいし、検出部材４０及び参照部材７０を互いに離間した状態で予め基端側で固定してから中空部２１に同時に挿入してもよい。検出部材４０及び参照部材７０の損傷を抑制する点で、予め固定してから中空部２１に同時に挿入する方が好ましい。

【0046】

図８における参照部材７０の代わりに、検出部材４０の検出部４１が計測する物質と異なる被計測物質を計測可能なセンサを用いて、複数の測定を同時に行うことも可能である。図８では、検出部材４０と参照部材７０とを用いる場合を示したが、検出方法に応じて、中空部２１に挿入する部材を任意に設定できる。検出部材４０として、被計測物質の量または濃度に応じた光学的信号を検出する部材を用いる場合は、計測に影響を与える外乱光や干渉物質等の影響を測定する参照部材７０を用いて参照測定を行うことができる。

【0047】

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態としてのセンサ１２の側面図である。図１０は、図９のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【0048】

図９及び図１０に示すように、センサ１２は、切出し片３０を複数備え、延在方向Ａの異なる位置に設けられている切出し片３０は、周方向Ｂの異なる位置に配置されている。具体的に、センサ１２では、延在方向Ａのある位置に向かい合う２つの切出し片３０の組が形成される。また、センサ１２の延在方向Ａの異なる位置には、他の２つの切出し片３０の組が周方向Ｂに約９０°回転した位置に形成されている。切出し片３０をこのように配置することで、検出部材４０の径方向Ｃの外側への移動を規制しつつ、延在方向Ａの同じ位置に形成される切出し片３０の数を第１実施形態のセンサ１０よりも抑えることができるため、針部材２０の強度を向上させることができる。

【0049】

（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態としてのセンサに含まれる針部材の形成工程の一部を模式的に示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、帯状をなす金属製の板材６８から、針部材展開体６９及び貫通孔２９を、プレス成形機を用いて打ち抜く。同時に、プレス成形機を用いて、延在方向Ａ’に沿って貫通孔２９と隣接する位置に、突起部としての凸部３９を形成する。貫通孔２９及び凸部３９は、それぞれ、周方向Ｂ’に沿って複数備えられる。このように、本実施形態のセンサは、第１実施形態のセンサ１０の切出し片３０に代えて凸部３９を備え、凸部３９により検出部材４０の移動を規制することができる。本実施形態のセンサは、完成後の針部材の延在方向に直交する所定の面において、検出部材４０の半径が、針部材の周方向に隣り合う４個の凸部３９同士の間隔（凸部３９表面と凸部３９表面との隙間に相当）よりも大きいことが好ましい。このように構成することで、検出部材４０が複数の凸部３９に当接せずに凸部３９の間を移動することを確実に規制することができる。本実施形態のセンサは、第１実施形態のセンサ１０と同様に、突起部としての凸部３９が、針部材の延在方向において、検出部４１（図２等参照）とは異なる位置に位置することが好ましい。

【0050】

（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態としてのセンサに含まれる針部材の形成工程の一部を模式的に示す図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態の板材６８’は、第４実施形態の板材６８と異なり、貫通孔２９及び凸部３９を、延在方向Ａ’及び周方向Ｂ’の異なる位置に、それぞれ複数備えている。貫通孔２９及び凸部３９をこのように配置することで、検出部材４０の移動を規制しつつ、延在方向Ａ’の同じ位置に形成される貫通孔２９及び凸部３９の数を第４実施形態のセンサよりも抑えることができるため、針部材の強度を向上させることができる。

【0051】

本開示は、上述した各実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本開示は、センサ、計測装置、及びセンサの製造方法に関する。

【符号の説明】

【0053】

１：計測装置
２：制御部
３：支持部材
４：ハウジング
１０：センサ
１１：センサ
１２：センサ
２０：針部材
２１：中空部
２２：先端開口
２３：周壁
２４：外周面
２５：貫通孔
２６：刃面
２９：貫通孔
３０：切出し片
３１：切出し片の基端
３２：切出し片の先端
３３：第１傾斜壁部
３４：第２傾斜壁部
３５：頂部
３９：凸部
４０：検出部材
４１：検出部
４２：保護部
４３：接続部
５０：固定部材
６０：板材
６１：針部材展開体
６２：切出し片展開体
６４：貫通孔
６５：切出し片展開体の基端
６６：切出し片展開体の先端
６８、６８’：板材
６９、６９’：針部材展開体
７０：参照部材
７１：参照電極
７２：絶縁部
９１：第１下型
９２：第１上型
９３：第２下型
９４：第２上型
９５：第３上型
Ａ、Ａ’：針部材の延在方向
Ｂ、Ｂ’：針部材の周方向
Ｃ、Ｃ’：針部材の径方向
Ｒ：検出部の半径
Ｗ：周方向に隣り合う切出し片同士の最小間隔
θ：センサの縦断面視での基端における第１傾斜壁部と周壁との角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】