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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024129857
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】センサおよびセンサデバイス
(51)【国際特許分類】
G01N 27/28 20060101AFI20240920BHJP
G01N 27/327 20060101ALI20240920BHJP
G01N 27/416 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
G01N27/28 301Z
G01N27/327 353Z
G01N27/416 338
G01N27/416 336Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023039218
(22)【出願日】2023-03-14
(71)【出願人】
【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001036
【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】喜田 真史
(57)【要約】
【課題】測定中に試料が外部に漏れたり、誤って試料に触れたりすることを防ぐ。
【解決手段】本開示のセンサ１０は、上方に開口し、液体試料ＬＳを収容する収容部２３を有するセンサ本体２２と、収容部２３を構成する底面２３Ａに設けられ、液体試料ＬＳ中の測定対象物を測定する複数の電極と、複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、センサ本体２２における収容部２３とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子と、複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間ＩＳが対応する電極の上に位置する複数の筒４１と、収容部２３を覆うようにして閉止する蓋４０と、を備え、複数の筒４１は、収容部２３の底面２３Ａとの間に形成される隙間４２をそれぞれ有する。
【選択図】図５
【解決手段】本開示のセンサ１０は、上方に開口し、液体試料ＬＳを収容する収容部２３を有するセンサ本体２２と、収容部２３を構成する底面２３Ａに設けられ、液体試料ＬＳ中の測定対象物を測定する複数の電極と、複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、センサ本体２２における収容部２３とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子と、複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間ＩＳが対応する電極の上に位置する複数の筒４１と、収容部２３を覆うようにして閉止する蓋４０と、を備え、複数の筒４１は、収容部２３の底面２３Ａとの間に形成される隙間４２をそれぞれ有する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上方に開口し、液体試料を収容する収容部を有するセンサ本体と、
前記収容部を構成する底面に設けられ、前記液体試料中の測定対象物を測定する複数の電極と、
前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、前記センサ本体における前記収容部とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子と、
前記複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間が対応する前記電極の上に位置する複数の筒と、
前記収容部を覆うようにして閉止する蓋と、を備え、
前記複数の筒は、前記収容部の前記底面との間に形成される隙間をそれぞれ有する、センサ。
前記収容部を構成する底面に設けられ、前記液体試料中の測定対象物を測定する複数の電極と、
前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、前記センサ本体における前記収容部とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子と、
前記複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間が対応する前記電極の上に位置する複数の筒と、
前記収容部を覆うようにして閉止する蓋と、を備え、
前記複数の筒は、前記収容部の前記底面との間に形成される隙間をそれぞれ有する、センサ。
【請求項2】
前記筒の内径は、前記電極の外径よりも大きい、請求項１に記載のセンサ。
【請求項3】
隣り合う一対の前記筒の間において、一方の前記筒に形成された前記隙間と他方の前記筒に形成された前記隙間とは、互いに向かい合うように配されている、請求項１に記載のセンサ。
【請求項4】
前記蓋は、前記収容部を閉止した状態で前記筒が前記底面に沿って移動することを抑制する抑制部を有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項5】
前記筒は、前記蓋が前記収容部を閉止することで前記収容部の底面または前記電極と前記蓋との間に挟まって固定される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項6】
前記筒は、前記蓋に固定されている、請求項１に記載のセンサ。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のセンサと、前記センサが取り付けられたデバイス本体と、を備えたセンサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、センサおよびセンサデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
血液試料中のグルコースを定量することができるバイオセンサとして、特開２０００－９６７９号公報（下記特許文献１）に記載のグルコースセンサが知られている。このグルコースセンサは、絶縁性の基板と、基板上に積層されたスペーサーと、スペーサー上に積層されたカバーと、を備える。スペーサーにはスリットが形成されており、スリットの一端部はスペーサーの内部に位置するとともに、スリットの他端部はスペーサーの外縁にて外部に開口する開口部とされている。カバーにおいてスリットの一端部に対応する位置には空気孔が形成されている。基板においてスリットの他端部に対応する位置には作用極および対極が形成されている。スリットのうち空気孔を除く空間はカバーによって閉じられており、このカバーによって閉じられた空間が試料供給路とされている。試料液供給路口となる開口部に試料液を接触させるだけの簡易操作で、試料液は容易にセンサ内部へ導入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０００－９６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のセンサでは試料液供給路が外部に開放されているため、測定中に試料が外部に漏れたり、誤って試料に触れたりする可能性があった。
【0005】
本開示は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、測定中に試料が外部に漏れたり、誤って試料に触れたりすることを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のセンサは、上方に開口し、液体試料を収容する収容部を有するセンサ本体と、前記収容部を構成する底面に設けられ、前記液体試料中の測定対象物を測定する複数の電極と、前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、前記センサ本体における前記収容部とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子と、前記複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間が対応する前記電極の上に位置する複数の筒と、前記収容部を覆うようにして閉止する蓋と、を備え、前記複数の筒は、前記収容部の前記底面との間に形成される隙間をそれぞれ有する、センサである。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、測定中に試料が外部に漏れたり、誤って試料に触れたりすることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示のセンサは、上方に開口し、液体試料を収容する収容部を有するセンサ本体と、前記収容部を構成する底面に設けられ、前記液体試料中の測定対象物を測定する複数の電極と、前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、前記センサ本体における前記収容部とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子と、前記複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間が対応する前記電極の上に位置する複数の筒と、前記収容部を覆うようにして閉止する蓋と、を備え、前記複数の筒は、前記収容部の前記底面との間に形成される隙間をそれぞれ有する、センサである。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示のセンサは、上方に開口し、液体試料を収容する収容部を有するセンサ本体と、前記収容部を構成する底面に設けられ、前記液体試料中の測定対象物を測定する複数の電極と、前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、前記センサ本体における前記収容部とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子と、前記複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間が対応する前記電極の上に位置する複数の筒と、前記収容部を覆うようにして閉止する蓋と、を備え、前記複数の筒は、前記収容部の前記底面との間に形成される隙間をそれぞれ有する、センサである。
【0010】
液体試料中の測定対象物を測定するには、複数の筒の中に液体試料をそれぞれ注入し、蓋で収容部を覆うようにして閉止する。筒の中の液体試料は隙間を通って収容部の底面に流れ出すから、隣り合う一対の筒の内部に収容された液体試料同士は一対の隙間を介して互いに流通可能となる。このようにすれば、例えば隣り合う一対の電極間を流れる電流の電流値や電位差などを計測することで液体試料中の測定対象物の濃度などを測定できる。
【0011】
筒の内部に液体試料が収容されているから、センサ本体を傾けた際に、液体試料が筒の内部から隙間を通って収容部の底面に流出して電極が露出してしまうまでの時間を隙間の大きさによって適宜に設定できる。したがって、隙間の大きさを調整することで、センサ本体を傾けた場合に、すぐに電極が露出してしまい測定対象物を測定できなくなることを防ぐことができる。
【0012】
収容部が蓋によって閉止されているから、測定中に液体試料が外部に漏れたり、誤って液体試料に触れたりすることを防ぐことができる。
【0013】
（２）前記筒の内径は、前記電極の外径よりも大きいことが好ましい。
筒の内径が電極の外径よりも大きいから、電極の上に筒が配置されることで電極の有効面積が低下することを回避できる。したがって、電極全体を測定に使用することができ、電極からの出力が低下することを回避できる。
筒の内径が電極の外径よりも大きいから、電極の上に筒が配置されることで電極の有効面積が低下することを回避できる。したがって、電極全体を測定に使用することができ、電極からの出力が低下することを回避できる。
【0014】
（３）隣り合う一対の前記筒の間において、一方の前記筒に形成された前記隙間と他方の前記筒に形成された前記隙間とは、互いに向かい合うように配されていることが好ましい。
一対の電極が一対の隙間を介して直線的に並んで配置され、一対の電極間の距離が最短になるから、測定対象物の測定精度を高めることができる。
一対の電極が一対の隙間を介して直線的に並んで配置され、一対の電極間の距離が最短になるから、測定対象物の測定精度を高めることができる。
【0015】
（４）前記蓋は、前記収容部を閉止した状態で前記筒が前記底面に沿って移動することを抑制する抑制部を有することが好ましい。
抑制部によって筒が底面に沿って移動することを抑制できる。このような抑制部の例として、蓋の内面に突起を設けて筒が移動しないように突起が筒に係止するようにしたり、蓋の内面をシボ加工するなどして筒と蓋の内面との間で摩擦抵抗が大きくなるようにしたりすることが考えられる。
抑制部によって筒が底面に沿って移動することを抑制できる。このような抑制部の例として、蓋の内面に突起を設けて筒が移動しないように突起が筒に係止するようにしたり、蓋の内面をシボ加工するなどして筒と蓋の内面との間で摩擦抵抗が大きくなるようにしたりすることが考えられる。
【0016】
（５）前記筒は、前記蓋が前記収容部を閉止することで前記収容部の底面または前記電極と前記蓋との間に挟まって固定されることが好ましい。
蓋が収容部を閉止するだけで筒が固定されるようになっているから、筒を固定するための構造を別途設けなくてもよい。
蓋が収容部を閉止するだけで筒が固定されるようになっているから、筒を固定するための構造を別途設けなくてもよい。
【0017】
（６）前記筒は、前記蓋に固定されていることが好ましい。
筒が蓋に固定されているから、筒を固定するための構造を収容部に設けなくてもよい。
筒が蓋に固定されているから、筒を固定するための構造を収容部に設けなくてもよい。
【0018】
（７）本開示のセンサデバイスは、（１）から（６）のいずれかに記載のセンサと、前記センサが取り付けられたデバイス本体と、を備えたセンサデバイスとしてもよい。
【0019】
［本開示の実施形態の詳細］
＜実施形態１＞
［センサ］
本開示の実施形態１に係るセンサ１０およびセンサデバイス１００の具体例を、図１から図７の図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
＜実施形態１＞
［センサ］
本開示の実施形態１に係るセンサ１０およびセンサデバイス１００の具体例を、図１から図７の図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0020】
センサ１０は、図１に示すように、横長のセンサチップ２０と、センサチップ２０が上面に載置される横長のトレイ３０と、蓋４０と、を備える。センサチップ２０は、全体的には、図１および図２の左右方向にのびた板状をなしている。なお、本明細書において、図１および図２の左側を、センサチップ２０の先端側と称し、図１および図２の右側をセンサチップ２０の後端側と称する。
【0021】
［センサチップ］
センサチップ２０は、主として、センサ本体２２、作用極２４、対極２５、参照極２６などを備えている。センサ本体２２は、上方に開口した収容部２３を有している。収容部２３は、平面視で方形とされている。
センサチップ２０は、主として、センサ本体２２、作用極２４、対極２５、参照極２６などを備えている。センサ本体２２は、上方に開口した収容部２３を有している。収容部２３は、平面視で方形とされている。
【0022】
センサ本体２２は、図２に示すように、３枚のセラミックグリーンシートが積層された状態で焼結したもの（セラミック基板）からなり、全体的には、板状をなしている。説明の便宜上、センサ本体２２のうち、最も下側に配置されたセラミックグリーンシートが焼結した部分を、「第１層２２Ａ」と称し、その上に積層されたセラミックグリーンシートが焼結した部分を、「第２層２２Ｂ」と称し、さらにその上に積層されたセラミックグリーンシート（つまり、最も上側に配置されたセラミックグリーンシート）が焼結した部分を、「第３層２２Ｃ」と称する。
【0023】
センサ本体２２に利用されるセラミックグリーンシートとしては、収容部２３の表面（特に、底面２３Ａ）が親水性を示すものであれば、特に制限されず、公知のセラミックグリーンシートを利用できる。
【0024】
例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等のセラミックス粉末に焼結助剤、バインダ（有機バインダ等）、可塑剤等を添加したものを溶剤を用いて混合し、得られたスラリー状の混合物を、ドクターブレード法等の公知の手法を用いて薄板状に形成したものを、セラミックグリーンシートとして利用してもよい。
【0025】
セラミックグリーンシートの厚みは、特に限定されず、例えば、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下に設定されてもよい。センサ本体２２に使用される各セラミックグリーンシートの厚みは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。図２に示すセンサチップ２０のセンサ本体２２には、全て同じ厚みのセラミックグリーンシートが利用されている。
【0026】
［収容部］
収容部２３は、液体試料ＬＳである血液が入れられる箇所であり、センサチップ２０の上面２０Ａ側に、凹状に窪むように形成されている。センサチップ２０の上面２０Ａは、第３層２２Ｃの上面からなる。収容部２３は、平面視で先後方向にのびた矩形状の上面２０Ａのうち、先端側（図２の左側）に片寄るように配置されている。なお、後端側（図２の右側）には、後述する端子部が配置されている。
収容部２３は、液体試料ＬＳである血液が入れられる箇所であり、センサチップ２０の上面２０Ａ側に、凹状に窪むように形成されている。センサチップ２０の上面２０Ａは、第３層２２Ｃの上面からなる。収容部２３は、平面視で先後方向にのびた矩形状の上面２０Ａのうち、先端側（図２の左側）に片寄るように配置されている。なお、後端側（図２の右側）には、後述する端子部が配置されている。
【0027】
収容部２３は、底面２３Ａと、底面２３Ａの周りを取り囲むように配される壁面２３Ｂと、を有する。底面２３Ａは、センサ本体２２の第２層２２Ｂの上面の一部からなり、平坦な平面状をなしている。センサ本体２２の第３層２２Ｃには、厚み方向に貫通する形で設けられた開口部２２Ｃ１が形成されており、その開口部２２Ｃ１から露出した第２層２２Ｂの上面が、収容部２３の底面２３Ａを構成している。開口部２２Ｃ１は、図１に示すように、平面視で正方形状をなしている。
【0028】
壁面２３Ｂは、底面２３Ａの周りを取り囲みつつ、センサ本体２２の厚み方向にのびた形をしている。また、壁面２３Ｂは、第３層２２Ｃに形成された開口部２２Ｃ１の枠状の端面からなる。
【0029】
収容部２３は、底面２３Ａを平面視した際、図２に示すように、正方形状をなしている。つまり、底面２３Ａは、平面視で正方形状をなし、その周りを取り囲む壁面２３Ｂも、正方形状をなすように配置されている。
【0030】
収容部２３の表面（つまり、底面２３Ａおよび壁面２３Ｂ）は、親水性である。本明細書において、「親水性」とは、水に対する接触角が９０°未満の場合である。底面２３Ａおよび壁面２３Ｂの接触角は、好ましくは６０°以下であり、より好ましくは５５°以下であり、さらに好ましくは５０°以下である。底面２３Ａおよび壁面２３Ｂが親水性であると、収容部２３に血液等の液体試料ＬＳを入れた際に、液体試料ＬＳが収容部２３内で平面状に広がりやすく、後述する作用極２４等の電極に対して接触させやすい。
【0031】
収容部２３の底面２３Ａには、作用極２４、対極２５、および参照極２６が充填される円柱状の電極孔部２２Ｂ１が形成されている。各電極孔部２２Ｂ１は、センサ本体２２の第２層２２Ｂを厚み方向に貫通する形で設けられている。
【0032】
なお、本実施形態では、底面２３Ａを平面視した際、正方形状をなす収容部２３を例示しているが、正方形状である必要はなく、正方形以外の多角形状をなす収容部や円形状をなす収容部でもよい。
【0033】
［作用極、対極、参照極］
作用極２４、対極２５、および参照極２６は、いわゆる三極式電気化学セルを構成する。作用極２４は、作用極２４用の電極材料が電極孔部２２Ｂ１に充填されたものからなる。作用極２４は、センサ本体２２の厚み方向（上下方向）にのびた円柱状をなしており、電極孔部２２Ｂ１の上側（底面２３Ａ側）から上面２４Ａが露出している。上面２４Ａは、円形状であり、底面２３Ａと同一平面をなすように配置されている。作用極２４用の電極材料としては、例えば、酵素等の抗体を表面上に添加したグラファイト等の導電性材料が利用される。
作用極２４、対極２５、および参照極２６は、いわゆる三極式電気化学セルを構成する。作用極２４は、作用極２４用の電極材料が電極孔部２２Ｂ１に充填されたものからなる。作用極２４は、センサ本体２２の厚み方向（上下方向）にのびた円柱状をなしており、電極孔部２２Ｂ１の上側（底面２３Ａ側）から上面２４Ａが露出している。上面２４Ａは、円形状であり、底面２３Ａと同一平面をなすように配置されている。作用極２４用の電極材料としては、例えば、酵素等の抗体を表面上に添加したグラファイト等の導電性材料が利用される。
【0034】
対極２５は、上下方向にのびた円柱状をなしており、電極孔部２２Ｂ１の上側（底面２３Ａ側）から上面２５Ａが露出している。上面２５Ａは、円形状であり、底面２３Ａと同一平面をなすように配置されている。対極２５用の電極材料としては、例えば、白金が利用される。
【0035】
参照極２６は、上下方向にのびた円柱状をなしており、電極孔部２２Ｂ１の上側（底面２３Ａ側）から上面２６Ａが露出している。上面２６Ａは、円形状であり、底面２３Ａと同一平面をなすように配置されている。参照極２６用の電極材料としては、例えば、銀（Ａｇ）／塩化銀（ＡｇＣｌ）が利用される。
【0036】
作用極２４、対極２５、および参照極２６は、図１に示すように、収容部２３の底面２３Ａにおいて、互いに間隔を保ちつつ、三角形をなすように配されている。つまり、作用極２４、対極２５、および参照極２６は、仮想的に形成される三角形の各頂点に配されている。本実施形態の場合、最もセンサチップ２０の先端側に、対極２５が配置され、作用極２４および参照極２６が、対極２５よりも後端側に配置されている。
【0037】
［第１導電路、第２導電路、第３導電路］
センサチップ２０は、さらに、第１導電路２７、第２導電路２８、第３導電路２９、第１端子部（作用極端子部）２７Ａ、第２端子部（対極端子部）２８Ａ、および第３端子部（参照極端子部）２９Ａを備えている。
センサチップ２０は、さらに、第１導電路２７、第２導電路２８、第３導電路２９、第１端子部（作用極端子部）２７Ａ、第２端子部（対極端子部）２８Ａ、および第３端子部（参照極端子部）２９Ａを備えている。
【0038】
第１導電路２７、第２導電路２８、および第３導電路２９は、互いに独立した状態で、センサチップ２０のセンサ本体２２の内部に形成されている。第１導電路２７、第２導電路２８、および第３導電路２９は、図１に示すように、概ね先後方向にのびて形成されている。
【0039】
第１導電路２７の一方の端部には、作用極２４が接続され、他方の端部には、第１端子部２７Ａが接続される。第２導電路２８の一方の端部には、対極２５が接続され、他方の端部には、第２端子部２８Ａが接続される。第３導電路２９の一方の端部には、参照極２６が接続され、他方の端部には、第３端子部２９Ａが接続される。
【0040】
第１導電路２７、第２導電路２８、および第３導電路２９は、それぞれ複数のビアと複数の層状（薄膜状）の配線部とが互いに電気的に接続されたものからなり、基本的な構成が共通している。そこで、ここでは第２導電路２８を例に挙げて、第２導電路２８を構成するビアや配線パターンについて説明する。
【0041】
第２導電路２８は、第１配線部２８Ｂ、第１ビア２８Ｃ、第２配線部２８Ｄ、および第２ビア２８Ｅを備えている。
【0042】
第１配線部２８Ｂは、センサ本体２２の第１層２２Ａと第２層２２Ｂとの間で挟まれるように形成され、先後方向にのびた層状の導電部材からなる。第１配線部２８Ｂの一方の端部の上面に、電極孔部２２Ｂ１の下側から露出した対極２５の部分が接続される。また、第１配線部２８Ｂの他方の端部の上面に、第１ビア２８Ｃの下端が接続される。
【0043】
第１ビア２８Ｃは、第２層２２Ｂを厚み方向に貫通する形で設けられた円柱状の導電部材からなる。第１ビア２８Ｃの下端は、上記のように、第１配線部２８Ｂに接続され、第１ビア２８Ｃの上端は、第２配線部２８Ｄに接続される。
【0044】
第２配線部２８Ｄは、センサ本体２２の第２層２２Ｂと第３層２２Ｃとの間で挟まれるように形成され、先後方向にのびた層状の導電部材からなる。第２配線部２８Ｄの一方の端部の下面に、第１ビア２８Ｃの上端が接続され、第２配線部２８Ｄの他方の端部の上面に、第２ビア２８Ｅの下端が接続される。
【0045】
第２ビア２８Ｅは、第３層２２Ｃを厚み方向に貫通する形で設けられた円柱状の導電部材からなる。第２ビア２８Ｅの下端は、第２配線部２８Ｄに接続され、第２ビア２８Ｅの上端は、第２端子部２８Ａに接続される。
【0046】
第２端子部２８Ａは、図１に示すように、平面視で矩形状をなした層状の導電部材からなり、第３層２２Ｃの上面（つまり、センサチップ２０の上面２０Ａ）に形成されている。第２端子部２８Ａは、図１に示すように、上面２０Ａのうち、後端側の部分に形成されている。なお、第２端子部２８Ａは、その長手方向がセンサチップ２０の先後方向と一致し、かつ先後方向に直交する方向（つまり、図２の紙面直交方向）において、略中央に配されるように、センサチップ２０の上面２０Ａに形成される。
【0047】
第１端子部２７Ａおよび第３端子部２９Ａは、それぞれ平面視で矩形状をなした層状の導電部材からなり、センサチップ２０の上面２０Ａにおいて、先後方向に第２端子部２８Ａと同じ位置で、かつ第２端子部２８Ａの両側に並んで形成されている。第１端子部２７Ａおよび第３端子部２９Ａは、それぞれ長手方向がセンサチップ２０の先後方向と一致し、かつ先後方向に直交する方向において、第２端子部２８Ａとともに並列に配置されるようにして、センサチップ２０の上面２０Ａに形成される。
【0048】
［センサデバイス］
液体試料ＬＳ中の測定対象物を測定するには、図３に示すセンサデバイス１００が用いられる。センサデバイス１００は、センサ１０と、デバイス本体５０と、センサ１０とデバイス本体５０を電気的に接続する配線６０と、を備えている。なお、図示しないものの、センサ１０のセンサチップ２０は、デバイス本体５０に対してトレイ３０を介して取り付けられている。
液体試料ＬＳ中の測定対象物を測定するには、図３に示すセンサデバイス１００が用いられる。センサデバイス１００は、センサ１０と、デバイス本体５０と、センサ１０とデバイス本体５０を電気的に接続する配線６０と、を備えている。なお、図示しないものの、センサ１０のセンサチップ２０は、デバイス本体５０に対してトレイ３０を介して取り付けられている。
【0049】
デバイス本体５０は、例えば作用極２４の電位が参照極２６に対して一定となるように電圧を印加し、作用極２４と対極２５との間を流れる電流の電流値（第１端子部２７Ａと第２端子部２８Ａとの間を流れる電流の電流値）を検出する。デバイス本体としては、例えばポテンシオスタットが用いられる。
【0050】
［蓋］
蓋４０は、図４に示すように、複数の筒４１を備えている。蓋４０は、図１に示すように、収容部２３よりも一回り大きい平面視方形状の板状部材からなる。複数の筒４１は、蓋４０の外面のうち、収容部２３と対向する対向面４０Ａに固定され、対向面４０Ａから下方に突出して形成されている。蓋４０がセンサチップ２０に装着されると、図５に示すように、収容部２３が蓋４０に覆われた状態となり、第３層２２Ｃの開口部２２Ｃ１が蓋４０によって閉止される。このように収容部２３が蓋４０によって閉止されているから、測定中に液体試料ＬＳが外部に漏れたり、誤って液体試料ＬＳに触れたりすることを防ぐことができる。
蓋４０は、図４に示すように、複数の筒４１を備えている。蓋４０は、図１に示すように、収容部２３よりも一回り大きい平面視方形状の板状部材からなる。複数の筒４１は、蓋４０の外面のうち、収容部２３と対向する対向面４０Ａに固定され、対向面４０Ａから下方に突出して形成されている。蓋４０がセンサチップ２０に装着されると、図５に示すように、収容部２３が蓋４０に覆われた状態となり、第３層２２Ｃの開口部２２Ｃ１が蓋４０によって閉止される。このように収容部２３が蓋４０によって閉止されているから、測定中に液体試料ＬＳが外部に漏れたり、誤って液体試料ＬＳに触れたりすることを防ぐことができる。
【0051】
複数の筒４１は、作用極２４、対極２５、および参照極２６にそれぞれ対応して配置されている。作用極２４に対応する筒４１の内部空間ＩＳは作用極２４の上に位置し、対極２５に対応する筒４１の内部空間ＩＳは対極２５の上に位置し、参照極２６に対応する筒４１の内部空間ＩＳは参照極２６の上に位置している。
【0052】
図６は、図５の作用極２４とこれに対応する筒４１を拡大して示す断面図であり、対極２５と参照極２６についても作用極２４と同様であるため、作用極２４を代表として説明する。筒４１は、収容部２３の底面２３Ａとの間に形成される隙間４２を有している。液体試料ＬＳは筒４１の内部空間ＩＳに注入してもよいし、筒４１の外部空間ＯＳに注入してもよい。内部空間ＩＳに注入された液体試料ＬＳは隙間４２を通って外部空間ＯＳに流出し、外部空間ＯＳに注入された液体試料ＬＳは隙間４２を通って内部空間ＩＳに流出する。内部空間ＩＳの液体試料ＬＳと外部空間ＯＳの液体試料ＬＳとは、隙間４２を介して流通しているから、内部空間ＩＳと外部空間ＯＳとで液体試料ＬＳの液面の高さは最終的に等しくなる。
【0053】
筒４１の内径Ｄ１は、作用極２４の外径Ｄ２よりも大きい。筒４１と作用極２４は、平面視で同軸に配置されている。このため、作用極２４は、平面視で筒４１の内周面の内側に収容されている。したがって、作用極２４の一部が筒４１によって隠れてしまうことを回避でき、作用極２４の全体を有効に利用できる。
【0054】
蓋４０の対向面４０Ａには、移動抑制突部４３が設けられている。移動抑制突部４３は、収容部２３の壁面２３Ｂに沿って形成されている。移動抑制突部４３は、壁面２３Ｂの上端部に側方から当接可能とされている。移動抑制突部４３が壁面２３Ｂの上端部に当接することで蓋４０が側方に移動することが抑制され、筒４１が底面２３Ａに沿って移動することが抑制される。
【0055】
隣り合う一対の筒４１の内部空間ＩＳに収容された液体試料ＬＳ同士は一対の隙間４２を介して互いに流通可能である。したがって、作用極２４と対極２５との間を流れる電流の電流値を電流検出部５２で計測することで液体試料ＬＳ中の測定対象物の濃度を測定できる。
【0056】
［センサの製造方法］
以上のような構成のセンサ１０は、例えば、以下の方法で製造される。先ず、３枚のセラミックグリーンシートを用意し、それぞれ、第１層２２Ａ、第２層２２Ｂ、および第３層２２Ｃを形成するための加工が施される。例えば、第１層２２Ａ用のセラミックグリーンシートには、第２導電路２８の第１配線部２８Ｂ等を形成するためのメタライズペーストの印刷等が施される。また、第２層２２Ｂ用のセラミックグリーンシートには、電極孔部２２Ｂ１等の形成（孔空け）、第２導電路２８の第１ビア２８Ｃ等を形成するための孔空け及びメタライズペーストの充填、第２導電路２８の第２配線部２８Ｄ等を形成するためのメタライズペーストの印刷等が施される。また、第３層２２Ｃ用のセラミックグリーンシートには、開口部２２Ｃ１を形成するための孔空け、第２導電路２８の第２ビア２８Ｅ等を形成するための孔空け及びメタライズペーストの充填、第１端子部２７Ａ、第２端子部２８Ａ等を形成するためのメタライズペーストの印刷等が施される。
以上のような構成のセンサ１０は、例えば、以下の方法で製造される。先ず、３枚のセラミックグリーンシートを用意し、それぞれ、第１層２２Ａ、第２層２２Ｂ、および第３層２２Ｃを形成するための加工が施される。例えば、第１層２２Ａ用のセラミックグリーンシートには、第２導電路２８の第１配線部２８Ｂ等を形成するためのメタライズペーストの印刷等が施される。また、第２層２２Ｂ用のセラミックグリーンシートには、電極孔部２２Ｂ１等の形成（孔空け）、第２導電路２８の第１ビア２８Ｃ等を形成するための孔空け及びメタライズペーストの充填、第２導電路２８の第２配線部２８Ｄ等を形成するためのメタライズペーストの印刷等が施される。また、第３層２２Ｃ用のセラミックグリーンシートには、開口部２２Ｃ１を形成するための孔空け、第２導電路２８の第２ビア２８Ｅ等を形成するための孔空け及びメタライズペーストの充填、第１端子部２７Ａ、第２端子部２８Ａ等を形成するためのメタライズペーストの印刷等が施される。
【0057】
そしてこれらのセラミックグリーンシートを積層して熱圧着し、切断等の加工を行うことにより、セラミックグリーンシートの積層体が得られる。得られた積層体を焼成し、各セラミックグリーンシート等を焼結させることによって、センサチップ２０から作用極２４、対極２５、および参照極２６を除いた、セラミックの積層体が得られる。最後に各電極孔部２２Ｂ１にそれぞれ作用極２４用、対極２５用、および参照極２６用の電極材料を充填し、１５０℃の温度条件で乾燥させることでセンサチップ２０が得られる。センサチップ２０をトレイ３０の上に固定することでセンサ１０が完成する。
【0058】
［センサによる薬物測定方法］
センサ１０は、測定対象物である薬物の濃度を測定する際、収容部２３内に所定量の血液（液体試料ＬＳ）が入れられた後、蓋４０によって収容部２３が覆われて閉止される。センサ１０は、収容部２３の底面２３Ａが略水平となるように配置される。収容部２３内に入れられる血液（液体試料ＬＳ）の分量は、例えば、底面２３Ａに配置された作用極２４の上面２４Ａ、対極２５の上面２５Ａ、および参照極２６の上面２６Ａの全てが血液（液体試料ＬＳ）によって十分に覆われ、かつ収容部２３から血液（液体試料ＬＳ）が溢れないように設定される。
センサ１０は、測定対象物である薬物の濃度を測定する際、収容部２３内に所定量の血液（液体試料ＬＳ）が入れられた後、蓋４０によって収容部２３が覆われて閉止される。センサ１０は、収容部２３の底面２３Ａが略水平となるように配置される。収容部２３内に入れられる血液（液体試料ＬＳ）の分量は、例えば、底面２３Ａに配置された作用極２４の上面２４Ａ、対極２５の上面２５Ａ、および参照極２６の上面２６Ａの全てが血液（液体試料ＬＳ）によって十分に覆われ、かつ収容部２３から血液（液体試料ＬＳ）が溢れないように設定される。
【0059】
センサ１０の収容部２３内に所定量の血液（液体試料ＬＳ）が入れられた状態において、参照極２６と作用極２４との間に、例えば作用極２４の電位が参照極２６に対して一定となるように電圧を印加し（つまり、第３端子部２９Ａと第１端子部２７Ａとの間に所定の電圧を印加し）、その電圧を印加した状態における作用極２４と対極２５との間を流れる電流の電流値（つまり、第１端子部２７Ａと第２端子部２８Ａとの間を流れる電流の電流値）を検出することにより、血液（液体試料ＬＳ）中の薬物（測定対象物）の濃度を測定することができる。
【0060】
図７は、測定の途中でセンサ１０が傾いた直後の状態を示している。この場合、一番右側の筒４１では、内部空間ＩＳの液体試料ＬＳの液面が外部空間ＯＳの液体試料ＬＳの液面よりも高くなるため、内部空間ＩＳの液体試料ＬＳは、隙間４２を通って外部空間ＯＳに流出することになる。しかしながら、隙間４２が小さければその分だけ液体試料ＬＳの流出速度は遅くなるため、内部空間ＩＳの液体試料ＬＳがすぐに流出して、参照極２６が露出して測定不能になることを回避できる。この後、センサ１０の傾きに気付いたオペレータが水平姿勢に戻すことで、内部空間ＩＳの液体試料ＬＳの流出を停止させることができ、測定が中断することを回避できる。
【0061】
［実施形態１の作用効果］
本開示のセンサ１０は、上方に開口し、液体試料ＬＳを収容する収容部２３を有するセンサ本体２２と、収容部２３を構成する底面２３Ａに設けられ、液体試料ＬＳ中の測定対象物を測定する複数の電極（作用極２４、対極２５、および参照極２６）と、複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、センサ本体２２における収容部２３とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子（第１端子部２７Ａ、第２端子部２８Ａ、および第３端子部２９Ａ）と、複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間ＩＳが対応する電極の上に位置する複数の筒４１と、収容部２３を覆うようにして閉止する蓋４０と、を備え、複数の筒４１は、収容部２３の底面２３Ａとの間に形成される隙間４２をそれぞれ有する、センサ１０である。
本開示のセンサ１０は、上方に開口し、液体試料ＬＳを収容する収容部２３を有するセンサ本体２２と、収容部２３を構成する底面２３Ａに設けられ、液体試料ＬＳ中の測定対象物を測定する複数の電極（作用極２４、対極２５、および参照極２６）と、複数の電極にそれぞれ電気的に接続され、センサ本体２２における収容部２３とは異なる箇所に設けられた複数の電極端子（第１端子部２７Ａ、第２端子部２８Ａ、および第３端子部２９Ａ）と、複数の電極にそれぞれ対応して配置され、自身の内部空間ＩＳが対応する電極の上に位置する複数の筒４１と、収容部２３を覆うようにして閉止する蓋４０と、を備え、複数の筒４１は、収容部２３の底面２３Ａとの間に形成される隙間４２をそれぞれ有する、センサ１０である。
【0062】
液体試料ＬＳ中の測定対象物を測定するには、複数の筒４１の中に液体試料ＬＳをそれぞれ注入し、蓋４０で収容部２３を覆うようにして閉止する。筒４１の中の液体試料ＬＳは隙間４２を通って収容部２３の底面２３Ａに流れ出すから、隣り合う一対の筒４１の内部に収容された液体試料ＬＳ同士は一対の隙間４２を介して互いに流通可能となる。このようにすれば、例えば作用極２４と対極２５との間を流れる電流の電流値や電位差などを計測することで液体試料ＬＳ中の測定対象物の濃度などを測定できる。
【0063】
筒４１の内部に液体試料ＬＳが収容されているから、センサ本体２２を傾けた際に、液体試料ＬＳが筒４１の内部から隙間４２を通って収容部２３の底面２３Ａに流出して電極が露出してしまうまでの時間を隙間４２の大きさによって適宜に設定できる。したがって、隙間４２の大きさを調整することで、センサ本体２２を傾けた場合に、すぐに電極が露出してしまい測定対象物を測定できなくなることを防ぐことができる。
【0064】
収容部２３が蓋４０によって閉止されているから、測定中に液体試料ＬＳが外部に漏れたり、誤って液体試料ＬＳに触れたりすることを防ぐことができる。
【0065】
筒４１の内径は、電極（作用極２４、対極２５、および参照極２６）の外径よりも大きいことが好ましい。
筒４１の内径Ｄ１が電極の外径Ｄ２よりも大きいから、電極の上に筒４１が配置されることで電極の有効面積が低下することを回避できる。したがって、電極全体を測定に使用することができ、電極からの出力が低下することを回避できる。
筒４１の内径Ｄ１が電極の外径Ｄ２よりも大きいから、電極の上に筒４１が配置されることで電極の有効面積が低下することを回避できる。したがって、電極全体を測定に使用することができ、電極からの出力が低下することを回避できる。
【0066】
隣り合う一対の筒４１の間において、一方の筒４１に形成された隙間４２と他方の筒４１に形成された隙間４２とは、互いに向かい合うように配されていることが好ましい。
一対の電極が一対の隙間４２を介して直線的に並んで配置され、一対の電極間の距離が最短になるから、測定対象物の測定精度を高めることができる。
一対の電極が一対の隙間４２を介して直線的に並んで配置され、一対の電極間の距離が最短になるから、測定対象物の測定精度を高めることができる。
【0067】
蓋４０は、収容部２３を閉止した状態で筒４１が底面２３Ａに沿って移動することを抑制する移動抑制突部４３を有することが好ましい。
移動抑制突部４３によって筒４１が底面２３Ａに沿って移動することを抑制できる。
移動抑制突部４３によって筒４１が底面２３Ａに沿って移動することを抑制できる。
【0068】
筒４１は、蓋４０に固定されていることが好ましい。
筒４１が蓋４０に固定されているから、筒４１を固定するための構造を収容部２３に設けなくてもよい。
筒４１が蓋４０に固定されているから、筒４１を固定するための構造を収容部２３に設けなくてもよい。
【0069】
本開示のセンサデバイス１００は、センサ１０と、センサ１０が取り付けられたデバイス本体５０と、を備えたセンサデバイス１００としてもよい。
【0070】
＜実施形態２＞
次に、本開示の実施形態２に係るセンサ１１０の具体例を、図８を参照しつつ説明する。実施形態１のセンサ１０では筒４１が蓋４０に固定されていたが、実施形態２のセンサ１１０では筒７０が収容部２３の底面２３Ａと蓋８０との間に挟まって固定される点で両者は相違している。実施形態１のセンサ１０では隙間４２が筒４１の全周に亘って形成されていたが、実施形態２のセンサ１１０では隙間７１が筒７０の一部に形成されている点で両者は相違している。
次に、本開示の実施形態２に係るセンサ１１０の具体例を、図８を参照しつつ説明する。実施形態１のセンサ１０では筒４１が蓋４０に固定されていたが、実施形態２のセンサ１１０では筒７０が収容部２３の底面２３Ａと蓋８０との間に挟まって固定される点で両者は相違している。実施形態１のセンサ１０では隙間４２が筒４１の全周に亘って形成されていたが、実施形態２のセンサ１１０では隙間７１が筒７０の一部に形成されている点で両者は相違している。
【0071】
蓋８０における収容部２３の底面２３Ａと対向する対向面８０Ａには、複数の移動抑制突部８１が形成されている。複数の移動抑制突部８１は、複数の電極（作用極２４、対極２５、および参照極２６）にそれぞれ対応して配置されている。移動抑制突部８１は、筒７０の内周面に沿って形成され、全体として円筒状をなしている。
【0072】
隣り合う一対の筒７０の間において、一方の筒７０に形成された隙間７１と他方の筒７０に形成された隙間７１とは、互いに向かい合うように配されている。よって、隣り合う一対の隙間７１が最短距離で配置されることになり、隣り合う一対の筒７０の内部空間ＩＳの液体試料ＬＳ同士が流通しやすくなる。
【0073】
各筒７０を対応する各電極（作用極２４、対極２５、および参照極２６）の位置に載置した状態で蓋８０がセンサチップ２０に装着されると、各移動抑制突部８１が各筒７０の上端開口部内に嵌合する。また、筒７０は、蓋８０が収容部２３を閉止することで収容部２３の底面２３Ａと蓋８０の対向面８０Ａとの間に挟まって固定されている。したがって、蓋８０が収容部２３を閉止するだけで筒７０が固定され、筒７０を固定するための構造を別途設けなくてもよい。
【0074】
また、本実施形態では筒７０は収容部２３の底面２３Ａに予め固定されているか、筒は底面２３Ａに一体に形成されているものでもよい。その場合、蓋８０が側方に移動しようとすると、各移動抑制突部８１が各筒７０の内周面に当接することで蓋８０の移動が抑制されることになる。
【0075】
＜他の実施形態＞
（１）実施形態１と２では筒の内径が電極（作用極、対極、参照極）の外径よりも大きいものを例示したが、筒の内径が電極の外径と同じか、これよりも小さいものでもよい。
（１）実施形態１と２では筒の内径が電極（作用極、対極、参照極）の外径よりも大きいものを例示したが、筒の内径が電極の外径と同じか、これよりも小さいものでもよい。
【0076】
（２）実施形態２では隣り合う一対の筒の間において、一方の筒に形成された隙間と他方の筒に形成された隙間とは、互いに向かい合うように配されているが、各隙間は異なる方向を向くように配されていてもよい。
【0077】
（３）実施形態１と２では抑制部として移動抑制突部を例示したが、筒の上下両端部にシボ加工を施すなどしてセンサ本体の上面との間、もしくは蓋の対向面との間に摩擦抵抗を発生させることで抑制部を構成してもよい。
【0078】
（４）センサの形状は、板状に限られず、例えば、円盤状、直方体状等であってもよい。
【0079】
（５）センサによって検出される測定対象物は、液体試料中の成分を検出するものであればよく、薬物以外に、他の化学物質（例えば、生理活性物質）であってもよい。また、液体は、血液以外に、唾液、水であってもよい。センサは、血液や唾液中に含まれる各種の成分や薬物を検出する他、海水、河川などの水中に含まれる成分を検出してもよい。
【符号の説明】
【0080】
１０、１１０：センサ
２０：センサチップ ２０Ａ：上面
２２：センサ本体 ２２Ａ：第１層 ２２Ｂ：第２層 ２２Ｂ１：電極孔部 ２２Ｃ：第３層 ２２Ｃ１：開口部
２３：収容部 ２３Ａ：底面 ２３Ｂ：壁面
２４：作用極（電極） ２４Ａ：上面
２５：対極（電極） ２５Ａ：上面
２６：参照極（電極） ２６Ａ：上面
２７：第１導電路 ２７Ａ：第１端子部（電極端子）
２８：第２導電路 ２８Ａ：第２端子部（電極端子） ２８Ｂ：第１配線部 ２８Ｃ：第１ビア ２８Ｄ：第２配線部 ２８Ｅ：第２ビア
２９：第３導電路 ２９Ａ：第３端子部（電極端子）
３０：トレイ
４０：蓋 ４０Ａ：対向面
４１：筒
４２：隙間
４３：移動抑制突部（抑制部）
５０：デバイス本体
５１：電圧印加部
５２：電流検出部
６０：配線
７０：筒 ７１：隙間
８０：蓋
８１：移動抑制突部（抑制部）
１００：センサデバイス
Ｄ１：筒の内径 Ｄ２：作用極の外径
ＬＳ：液体試料
ＩＳ：内部空間
ＯＳ：外部空間
２０：センサチップ ２０Ａ：上面
２２：センサ本体 ２２Ａ：第１層 ２２Ｂ：第２層 ２２Ｂ１：電極孔部 ２２Ｃ：第３層 ２２Ｃ１：開口部
２３：収容部 ２３Ａ：底面 ２３Ｂ：壁面
２４：作用極（電極） ２４Ａ：上面
２５：対極（電極） ２５Ａ：上面
２６：参照極（電極） ２６Ａ：上面
２７：第１導電路 ２７Ａ：第１端子部（電極端子）
２８：第２導電路 ２８Ａ：第２端子部（電極端子） ２８Ｂ：第１配線部 ２８Ｃ：第１ビア ２８Ｄ：第２配線部 ２８Ｅ：第２ビア
２９：第３導電路 ２９Ａ：第３端子部（電極端子）
３０：トレイ
４０：蓋 ４０Ａ：対向面
４１：筒
４２：隙間
４３：移動抑制突部（抑制部）
５０：デバイス本体
５１：電圧印加部
５２：電流検出部
６０：配線
７０：筒 ７１：隙間
８０：蓋
８１：移動抑制突部（抑制部）
１００：センサデバイス
Ｄ１：筒の内径 Ｄ２：作用極の外径
ＬＳ：液体試料
ＩＳ：内部空間
ＯＳ：外部空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】