特許 7032768 尿試験片及び尿試験システム

(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】

(24)【登録日】2022-03-01

(45)【発行日】2022-03-09

(54)【発明の名称】尿試験片及び尿試験システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20220302BHJP

   G01N 27/333 20060101ALI20220302BHJP

   G01N 27/26 20060101ALI20220302BHJP

   G01N 33/483 20060101ALI20220302BHJP

   G01N 33/493 20060101ALI20220302BHJP

   G01N 33/52 20060101ALI20220302BHJP

【ＦＩ】

G01N27/416 336G

G01N27/333 331C

G01N27/26 371G

G01N33/483 F

G01N33/493 A

G01N33/52 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020133296

(22)【出願日】2020-08-05

(65)【公開番号】P2021032889

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2020-10-14

(31)【優先権主張番号】108130495

(32)【優先日】2019-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】518305565

【氏名又は名称】臺灣塑膠工業股▲ふん▼有限公司

(73)【特許権者】

【識別番号】502326864

【氏名又は名称】長庚大學

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＡＮＧ ＧＵＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２５９， Ｗｅｎｈｕａ １ｓｔ Ｒｄ．， Ｇｕｉｓｈａｎ Ｄｉｓｔ．， Ｔａｏｙｕａｎ， ３３３ Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】特許業務法人服部国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】郭 ▲育▼嘉

(72)【発明者】

【氏名】陳 敬遠

(72)【発明者】

【氏名】楊 ▲博▼名

(72)【発明者】

【氏名】施 順▲イ▼

(72)【発明者】

【氏名】▲黄▼ 卓文

(72)【発明者】

【氏名】簡 仁傑

(72)【発明者】

【氏名】張 維珊

(72)【発明者】

【氏名】▲華▼ 沐怡

(72)【発明者】

【氏名】陳 清富

(72)【発明者】

【氏名】陳 玉振

(72)【発明者】

【氏名】洪 萬▲トン▼

(72)【発明者】

【氏名】▲黄▼ 慶連

【審査官】大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２３３２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－００８１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２６３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３０４３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１０８８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０９０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３３２３７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００３－５１３２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／２６ － ２７／４９

Ｇ０１Ｎ ３３／４８３

Ｇ０１Ｎ ３３／４９３

Ｇ０１Ｎ ３３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材の表面に設けられる作用電極であって導体と、前記導体に設けられ、芳香族複素環基を有するポリイミド誘導体を含む感知膜と、を含む作用電極と、
前記基材の前記表面に設けられ、尿試料に電気化学反応を発生させるように、前記作用電極と共に電圧差を提供するための対向電極と、
前記基材の前記表面に設けられ、固定基準電圧を提供するための基準電極と、
前記基材に設けられるトリガ回路と、
前記作用電極、前記対向電極及び前記基準電極を被覆し、前記作用電極の一部、前記対向電極の一部及び前記基準電極の一部を露出するための開口を有する保護層と、を含む尿試験片。

【請求項2】

前記トリガ回路は、Ｕ字状のリードを含む請求項１に記載の尿試験片。

【請求項3】

前記Ｕ状のリードは、前記保護層により被覆されない２つの端部と、前記保護層により被覆される１つの湾曲部と、を含む請求項２に記載の尿試験片。

【請求項4】

前記芳香族複素環基は、ベンズイミダゾール又はベンゾオキサゾールを含む請求項１に記載の尿試験片。

【請求項5】

基材と、前記基材の表面に設けられる作用電極であって導体と、前記導体に設けられ、芳香族複素環基を有するポリイミド誘導体を含む感知膜と、を含む作用電極と、前記基材の前記表面に設けられ、尿試料に電気化学反応を発生させるように、前記作用電極と共に電圧差を提供するための対向電極と、前記基材の前記表面に設けられ、固定基準電圧を提供するための基準電極と、前記基材に設けられるトリガ回路と、前記作用電極、前記対向電極及び前記基準電極を被覆し、前記作用電極の一部、前記対向電極の一部及び前記基準電極の一部を露出するための開口を有する保護層と、を含み、尿試料を受けるための尿試験片と、
前記尿試験片が取り付けられ、前記尿試験片に給電するように前記トリガ回路によって試験装置を起動して、試験結果を取得するための試験片受入モジュールと、前記試験結果を受けて、前記試験結果を携帯用コンピュータ装置に伝送するための無線伝送モジュールと、を含み、前記尿試験片が取り付けられ、前記尿試験片によって前記尿試料を試験するための前記試験装置と、を備える尿試験システム。

【請求項6】

前記試験片受入モジュールは、２つの端部を有する開回路を有し、前記トリガ回路の２つの端部が前記開回路の２つの端部に接触すると、前記開回路はオンにされて、前記尿試験片に給電するように前記試験装置を起動する請求項５に記載の尿試験システム。

【請求項7】

前記試験装置は、前記尿試験片に給電するように起動されると、前記作用電極、前記対向電極及び前記基準電極に電圧を印加する請求項６に記載の尿試験システム。

【請求項8】

前記芳香族複素環基は、ベンズイミダゾール又はベンゾオキサゾールを含む請求項５に記載の尿試験システム。

【請求項9】

前記携帯用コンピュータ装置は、スマートフォンである請求項５に記載の尿試験システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、尿試験片及び尿試験システムに関する。

【背景技術】

【0002】

現代生活においては、人々が身体疾患を早期に発見し、更に、疾患治療の成功率を向上させるように、ヘルスチェックを定期的に行うことが一般的である。しかしながら、時間、交通又は工作時間等の条件により制限されて、殆どの人がヘルスチェックを定期的に行うことが難しいので、業者により安くて携帯しやすい測定器が数多く開発され、市販されている。例えば、血圧計、血糖計、体脂肪測定計、尿測定計等によって、今でも人々が自分でヘルスチェックを行うことはできるが、より迅速なスクリーニングを可能にする測定器の開発が待ち望まれている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、人々自身による尿の迅速なスクリーニングを可能にする尿試験片及び尿試験システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の尿試験片は、基材と、作用電極と、対向電極と、基準電極と、トリガ回路と、保護層と、を含む。
作用電極は、基材の表面に設けられる。
対向電極は、基材の表面に設けられ、尿試料に電気化学反応を発生させるように、作用電極と共に電圧差を提供する。
基準電極は、基材の表面に設けられ、固定基準電圧を提供する。
トリガ回路は、基材に設けられる。
保護層は、作用電極、対向電極及び基準電極を被覆し、作用電極の一部、対向電極の一部及び基準電極の一部を露出するための開口を有する。

【0005】

いくつかの実施例において、前記トリガ回路は、Ｕ字状のリードを含む。

【0006】

いくつかの実施例において、前記Ｕ字状のリードは、保護層により被覆されない２つの端部と、保護層により被覆される１つの湾曲部と、を含む。

【0007】

前記作用電極は、導体と、導体に設けられ、芳香族複素環基を有するポリイミド誘導体を含む感知膜と、を含む。

【0008】

いくつかの実施例において、前記芳香族複素環基は、ベンズイミダゾール又はベンゾオキサゾールを含む。

【0009】

本発明の尿試験システムは、基材と、作用電極と、対向電極と、基準電極と、トリガ回路と、保護層と、試験装置とを、備える。
作用電極は、基材の表面に設けられる。
対向電極は、基材の表面に設けられ、尿試料に電気化学反応を発生させるように、作用電極と共に電圧差を提供する。
基準電極は、基材の表面に設けられ、且つ固定基準電圧を提供する。
トリガ回路は、基材に設けられる。
保護層は、作用電極、対向電極及び基準電極を被覆し、作用電極の一部、対向電極の一部及び基準電極の一部を露出するための開口を有する。
試験装置は、尿試料を受けるための尿試験片と、尿試験片が取り付けられ、尿試験片に給電するようにトリガ回路によって試験装置を起動して、試験結果を取得するための試験片受入モジュールと、試験結果を受けて、試験結果を携帯用コンピュータ装置に伝送するための無線伝送モジュールと、を含み、尿試験片が取り付けられ、尿試験片によって尿試料を試験する。

【0010】

いくつかの実施例において、前記試験片受入モジュールは、２つの端部を有する開回路を有する。トリガ回路の２つの端部が開回路の２つの端部に接触すると、この開回路はオンにされて、尿試験片に給電するように試験装置を起動する。

【0011】

いくつかの実施例において、前記試験装置は、尿試験片に給電するように起動されると、作用電極、対向電極及び基準電極に電圧を印加する。

【0012】

前記作用電極は、導体と、導体に設けられ、芳香族複素環基を有するポリイミド誘導体を含む感知膜と、を含む。

【0013】

いくつかの実施例において、前記芳香族複素環基は、ベンズイミダゾール又はベンゾオキサゾールを含む。

【0014】

いくつかの実施例において、前記携帯用コンピュータ装置は、スマートフォンである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1a】本発明の第一実施例による尿試験片を示す。

【図1b】本発明の第一実施例による尿試験片を示す。

【図2a】本発明の第二実施例による尿試験片を示す。

【図2b】本発明の第二実施例による尿試験片を示す。

【図3】本発明の第三実施例による尿試験システムの試験装置の構成及び機能を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第一実施例）
本発明の第一実施例による尿試験片１００を示す図１ａ及び１ｂを参照されたい。図１ｂにおいては保護層１６０が省略される（図示せず）。
尿試験片１００は、尿試料を受けて、試験を行うために用いられる。尿試験片１００は、基材１１０と、リード１２１～１２５と、対向電極１３０と、作用電極１４０と、基準電極１５０と、保護層１６０と、を含む。対向電極１３０及び作用電極１４０は、尿試料に、例えば酸化還元反応のような電気化学反応を発生させる電位差を提供するために用いられる。第一実施例において、作用電極１４０は、導体と、この導体に設けられる感知膜と、を含む。また、前記導体は素材が金、白金、銅又は導電性炭素であり、感知膜はこの導体を被覆する。しかしながら、本発明の実施例はこれに限定されない。

【0017】

感知膜は、芳香族複素環基を有するポリイミド誘導体を含み、その繰り返し単位の構造は、化学式１に示した通りである。

【化1】

ここで、化学式１のＡｒは、ピロメリット酸二無水物（Pyromellitic dianhydride; PMDA）、３,３',４,４'－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（3,3',4,4'-Biphenyltetracarboxylic dianhydride; BPDA）、４,４'－オキシジフタル酸無水物（4,4'-Oxydiphthalicanhydride; ODPA）と１,４,５,８－ナフタレンテトラカルボン酸無水物（Naphthalenetetracarboxylic dianhydride; NTDA）等の二無水物化合物の誘導体である。

【0018】

このように、第一実施例は、作用電極の目的測定物（すなわち過酸化水素）に対する感度を利用し、作用電極と目的測定物との酸化還元反応によって反応による電流を測量することができ、更に、得られた目的測定物の濃度を対比することができる。本発明の他の実施例において、芳香族複素環基は、ベンズイミダゾール又はベンゾオキサゾールを含んでよい。好適な測量効果を取得するため、感知膜の厚さは、１５～５μｍにされている。第一実施例において、感知膜の厚さは、１０μｍである。

【0019】

対向電極１３０は、作用電極１４０に周設され、且つ作用電極１４０との間に隙間Ｄを有する。第一実施例において、電極ピッチＤは１０ミリメートル～４０ミリメートルであり、対向電極は素材が金であるが、本発明の実施例はこれに限定されない。
基準電極１５０は、固定基準電圧を提供するように、作用電極１４０に隣接して設けられ、作用電極１４０との間に隙間を有する。第一実施例において、基準電極１５０の素材としは、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極、銀電極、水銀電極、或いは他の適当な素材を含むが、それらに限定されない。
また、作用電極１４０が面積Ａ１を有し、対向電極１３０が面積Ａ２を有し、基準電極１５０が面積Ａ３を有し、面積比例Ａ１：Ａ２：Ａ３は、３:３:０.５～１:１:１である。

【0020】

図１ａに示すように、保護層１６０は、基材１１０、リード１２１～１２５、対向電極１３０、作用電極１４０及び基準電極１５０を保護するように、リード１２１～１２５、対向電極１３０、作用電極１４０及び基準電極１５０に被覆される。第一実施例の保護層１６０は、対向電極１３０、作用電極１４０及び基準電極１５０の一部を露出する開口１６２を有する。
このように、尿試験片１００は、開口１６２を介して尿試料を受けて、開口１６２における尿試料を試験することができる。リード１２１～１２５の基材１１０の縁部に接近する端部は、保護層１６０により被覆されていない。また、尿試験片１００が試験装置に挿入された後で、リード１２１～１２５の端部が試験装置における対応する端部に直接接触して、尿試験片１００を試験装置に電気的に接続させる。

【0021】

具体的には、リード１２４と１２５とが互いに電気的に接続して、トリガ回路１２０を構成する。尿試験片１００が試験装置に挿入されると、トリガ回路１２０は、この試験装置が尿試験片１００に給電するようにトリガ（起動）することができる。
この試験装置は、尿試験片１００に給電する場合、リード１２１～１２３を介してそれぞれ対向電極１３０、作用電極１４０及び基準電極１５０に電圧を印加して、尿試験片１００が尿試料を試験するようにする。第一実施例において、リード１２４と１２５とは、互いに電気的に接続して、Ｕ状のリードを形成する。このＵ状のリードは、湾曲部が保護層１６０により被覆されるが、トリガ回路１２０への電気的接続を提供するように、その２つの端部が保護層１６０により被覆されていない。

【0022】

（第二実施例）
本発明の第二実施例による尿試験片２００を示す図２ａ及び２ｂを参照されたい。図２ｂにおいては保護層２６０が省略される（図示せず）。
尿試験片２００は、基材２１０と、リード２２１～２２５と、対向電極２３０と、作用電極２４０と、基準電極２５０と、保護層２６０と、を備え、対向電極２３０及び作用電極２４０は、尿試料に電気化学反応を発生させるように、電位差を提供するために用いられる。

【0023】

第二実施例の対向電極２３０、作用電極２４０、基準電極２５０及び保護層２６０は、第一実施例の対向電極１３０、作用電極１４０、基準電極１５０及び保護層１６０に類似であるが、第二実施例の対向電極２３０、作用電極２４０、基準電極２５０及び保護層２６０の形状が第一実施例の対向電極１３０、作用電極１４０、基準電極１５０及び保護層１６０と異なっている。図２ａに示すように、保護層２６０の開口２６２は、作用電極２４０の一部を露出させる部分が円状である。作用電極２４０及び基準電極２５０は、この円状部に合わせて、この円状部に周設される外形を有する。

【0024】

また、第二実施例の尿試験片２００も、尿試験片２００に給電するように試験装置をトリガ（起動）するためのトリガ回路２２０を有する。トリガ回路２２０の構造については、前記トリガ回路１２０に類似しているので、ここで説明しない。

【0025】

（第三実施例）
本発明の第三実施例による尿試験システムの試験装置３００の機能を示すブロック図である図３を参照されたい。
試験装置３００は、電池モジュール３１０と、基準電圧供給モジュール３２０と、試験片受入モジュール３３０と、アナログ－デジタル変換器３４０と、無線伝送モジュール３５０と、を備える。電池モジュール３１０は、基準電圧供給モジュール３２０、試験片受入モジュール３３０、アナログ－デジタル変換器３４０及び無線伝送モジュール３５０に給電するために用いられる。基準電圧供給モジュール３２０は、試験片受入モジュール３３０及びアナログ－デジタル変換器３４０の必要な基準電圧を提供するために用いられる。

【0026】

試験片受入モジュール３３０は、尿試験片１００／２００を取り付けるために用いられ、尿試験片１００／２００に給電して、尿試験片１００／２００によって尿試料を試験して、試験結果（すなわち電流値）を取得する。
第三実施例において、試験片受入モジュール３３０は、２つの端部を有する開回路（図示せず）を有し、トリガ回路１２０／２２０の２つの端部がこの開回路の２つの端部に接触すると、この開回路はオンにされて、尿試験片１００／２００に給電するように試験装置３００をトリガ（起動）する。尿試験片１００／２００は、通電されると、尿試料を試験し、試験片受入モジュール３３０は、作用電極１４０／２４０と過酸化水素との酸化還元反応測量反応による電流を測量することができ、対応する電流値を取得する。第三実施例において、試験片受入モジュール３３０は、アナログフロントエンド（Analog Front End; AFE）であるが、本発明の実施例はこれに限定されない。

【0027】

アナログ－デジタル変換器３４０は、試験片受入モジュール３３０に電気的に接続されて、試験片受入モジュール３３０の伝送する試験結果をアナログ信号からデジタル信号に転換するために用いられる。無線伝送モジュール３５０は、アナログ－デジタル変換器３４０に電気的に接続されて、この試験結果を例えば使用者のスマートフォンのような携帯用コンピュータ装置に伝送する。使用者のスマートフォンが試験結果を受信すると、使用者に現在の健康状况を知らせるように、試験結果をスクリーンに表示させることができる。また、使用者がいつでも調べることができるように、スマートフォンは、この試験結果をバックグラウンド（例えばクラウドデータベース）に伝送して保存することもできる。

【0028】

（本発明の効果）
上記説明から分かるように、本発明は、尿試験片と、試験装置と、を備える尿試験システムを提供する。尿試験片の作用電極と過酸化水素との酸化還元反応によって、この尿試験システムは酸化還元反応による電流を測量し、過酸化水素の濃度（すなわち試験結果）を取得する。次に、無線伝送モジュール３５０によって試験結果を使用者のスマートフォンに伝送し、使用者に試験結果を知らせる。このように、本発明の尿試験システムによれば、尿の迅速なスクリーニングが可能となるという効果を達成することができる。

【0029】

以上、本発明を複数の実施例によって開示したが、本発明の実施形態はこれらに限定されず、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えてもよい。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で特定した内容を基準とするものである。

【符号の説明】

【0030】

１００、２００：尿試験片
１１０、２１０：基材
１２０、２２０：トリガ回路
１２１～１２５、２２１～２２５：リード
１３０、２３０：対向電極
１４０、２４０：作用電極
１５０、２５０：基準電極
１６０、２６０：保護層
１６２、２６２：開口
３００：試験装置
３１０：電池モジュール
３２０：基準電圧供給モジュール
３３０：試験片受入モジュール
３４０：アナログ－デジタル変換器
３５０：無線伝送モジュール
Ｄ：電極ピッチ

【図1a】

【図1b】

【図2a】

【図2b】

【図3】