JP3687297B2 - Biosensor - Google Patents
Biosensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP3687297B2 JP3687297B2 JP23551397A JP23551397A JP3687297B2 JP 3687297 B2 JP3687297 B2 JP 3687297B2 JP 23551397 A JP23551397 A JP 23551397A JP 23551397 A JP23551397 A JP 23551397A JP 3687297 B2 JP3687297 B2 JP 3687297B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- sample
- measurement
- reaction layer
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バイオセンサに関し、さらに詳しくは、試料液中の基質の濃度を検出するバイオセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、比色法によりグルコース濃度を簡便に測定するのに、以下に説明するような方法がある。まず、グルコースオキシダーゼとペルオキシダーゼと呈色試薬とを含浸させた試験紙に、体液を滴下すると、体液中のグルコースはグルコースオキシダーゼの作用により酸化され、同時に過酸化水素が発生する。この過酸化水素にペルオキシダーゼが作用して活性酸素を発生させ、この活性酸素が色原体を酸化して呈色させる。この色を目視でカラーチャートと比較し、グルコース濃度を定性的に測定し、高血糖か否かの判定を行う。
また、グルコース濃度を定量的に測定するには、図9に示すように、呈色結果が得られた基板1a及び基板1a上の試料反応層1bからなる被測定部材1の試料反応層1bの表面に、例えばLEDや半導体レーザなどを備えてなる光源2から所定波長の光4を照射し、この反射光を受光素子3で受光し、反射光の強度をグルコース濃度に換算して、グルコースを定量的に測定する手法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したようなカラーチャートを利用して目視でグルコース濃度を判定する方法は、定性的な測定しか行えないため、例えば1次スクリーニング用途にしか使えず、応用範囲が限られたものであった。
【0004】
また、上記した反射強度を測定する方法では、定量的な測定はできるが、被測定部材1が露出しており、試料液が多すぎると、光源2や受光素子3に直接試料液が触れてしまい、これらの光学機器を汚損する虞れがある。このため、光学機器の光照射量や受光感度に悪影響を与えてしまうという問題がある。また、反射型にするため、素子を斜めに配置する必要があり、光路長が長くなり、被測定部材1からの拡散光5が効率よく受光できないなどの問題があった。そして被測定部材1は試料反応層1bの反射強度を上げるために試料反応層1bの厚さを厚くすると、厚くするに従い測定に必要な試料液の量が必要になってしまう。逆に少ない試料液の量で測定できるように試料反応層1bの厚さを薄くすると、構造上光源2から進行する光は被測定部材1に対し斜めに傾斜しているので、試料反応層1bを透過した後、互いに異なる屈折率を持つ基板1aと試料反応層1bとの界面で反射を起こしやすく被測定部材11内で乱反射をしてしまい、受光素子3が受光する量が小さくなってしまっていた。
【0005】
この発明が解決しようとする課題は、出射光に対する受光効率が高く、精度の高い検出が行えるバイオセンサを得るにはどのような手段を講じればよいかという点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1記載の発明は、バイオセンサであって、
発光部と受光部とを測定空間を介して互いに対向するように配置してなる測定装置と、
光透過性を有する基板上に試料反応層を配設してなり且つ前記測定空間へ挿入可能な試料液導入部が形成されている測定セルと、
を備え、
前記試料液導入部は、前記測定セルの挿入方向と垂直である幅方向に試料液導入口が設けられ、前記試料液導入部の幅は前記測定装置の前記測定空間の幅よりも広いことを特徴としている。
【0007】
請求項1記載の発明では、発光部と受光部との間の測定空間に測定セルを挿入可能にしたので、発光部から照射された光が試料液の接触により呈色した試料反応層により着色され、この着色光が試料反応層表面で反射することなくそのまま透過して受光部に届くことができる。このような構造にしたことにより、透過型バイオセンサとすることができるので、試料反応層を、発光部の複数の進行方向に輻射的に出射される出射光のうちの試料反応層の面方向に対し実質的に垂直に進行する光の量が最大になるように配置することができ、試料反応層や基板での光の乱反射を最小限に抑制し、受光効率を向上することができる。また透過型のバイオセンサとしたことにより試料反応層の厚さを薄くすることができ、少量の試料液で精度の高い測定を行うことができる。また、発光部と受光部とが測定空間を介して互いに対向して配置し、試料反応層からの透過光を受光部で受光する構成であるため、発光部と受光部を試料反応層に対して最大限に近接させることができる。このため、光路長を短くすることができ、試料反応層からの拡散光も効率よく受光できる。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のバイオセンサであって、前記測定セルは、前記試料反応層上方に基板を有し、前記基板間にスペーサが介在され、前記スペーサが形成する前記試料液導入口に沿って試料液が導入されることを特徴としている。
【0009】
請求項2記載の発明では、試料反応層が基板間に存在するため、発光部と受光部に直接触れることがなく、発光部と受光部を試料液で汚損することがない。このため、より精度の高い基質濃度の測定を行うことができる。そしてスペーサで形成された溝内を試料液が導入されるため、例えば溝を細くすることにより、毛管現象により試料液を確実に試料反応層へ導くことが可能になる。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のバイオセンサであって、前記測定セルの前記試料液導入口は、測定セルを測定装置に挿入した状態で前記測定装置から露出することを特徴としている。
【0011】
請求項3記載の発明では、試料液導入口を発光部および受光部から離れた位置に設けることができる。このため、発光部と受光部が試料液で汚損されるのを抑制することができる。また、測定セルを測定装置に挿入してから試料液を試料液導入口から導入して測定することができる。
【0012】
請求項4記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれかのバイオセンサであって、前記測定装置には、前記測定空間を介して互いに対向する前記発光部と前記受光部との対が、複数対配置され、前記測定セルには、前記発光部と前記受光部との対に対応する位置に複数の試料反応層が配置されていることを特徴としている。
【0013】
請求項4記載の発明では、複数の試料反応層での基質濃度を独立に測定することができる。このため、一度の測定により、複数種の基質濃度の測定が可能となり、効率のよい測定が行えるバイオセンサを得ることができる。
請求項5記載の発明では、前記測定装置の前記測定空間を囲む周囲は、発光部の光、及びこの光が試料液の前記試料反応層への接触による呈色反応により着色された光、を反射する性質を有することを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバイオセンサの詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明に係るバイオセンサの実施形態1を示す断面図、図2は同平面図である。また、図3(a)は本実施形態のバイオセンサに用いられる測定セルを示す平面図、図3(b)は図3(a)のX−X断面図である。
【0015】
図1に示すように本実施形態のバイオセンサ11は、測定装置12と測定セル13とから構成されている。
【0016】
測定装置12は、先端部12Aに測定セル13を挿入する挿入空隙14が形成され、この挿入空隙14を上下に挟んで対向するように、発光部としての発光素子15と受光部としての受光素子16とが配置されている。発光素子15は、光源となる例えばLEDでなり、受光素子16としては、光電変換を行う各種のフォトセンサを用いることができる。なお、測定装置12の先端部12Aの幅寸法W1は、後記する測定セル13の試料液導入部13Aの幅寸法W2より狭い寸法に設定され、少なくとも先端部12Aは発光素子15の光及びこの光が呈色反応により着色された光を反射する性質を有している。また、発光素子15と受光素子16とは、図示しない検出用コントロールユニットに接続され、検出用コントロールユニットでの検出値が表示装置(図示省略する)に表示されるようになっている。
【0017】
測定セル13は、下基板17と試料反応層18とスペーサ19(19A、19B)と上基板20とから構成されている。下基板17は、例えば樹脂フィルム又はガラスでなる透明な基板であり、基板中間部の上に、グルコースオキシダーゼとペルオキシダーゼと呈色試薬を含んだ試料反応層18が配置、形成されている。スペーサ19は、図3(a)および(b)に示すように、試料反応層18を挟む位置に分離して配置されたスペーサ19A、19Bでなり、この試料反応層18の幅寸法はスペーサ19A、19B相互の間隔と同一に設定されている。このスペーサ19の上には、下基板17と同様に透明な上基板20が貼り合わされている。このような測定セル13では、下基板17と上基板20とは、同一の形状をもち、上記した測定装置12の先端部12Aの挿入空隙14への挿入される試料液導入部13Aと、試料液導入部13Aの中間部から、挿入方向と反対の方向に向けて突出する把持部13Bとが形成されている。試料液導入部13A内には、上記したスペーサ19を構成するスペーサ19Aとスペーサ19Bとの間の空隙である試料液導入空隙21が幅方向に渡って貫通するように形成されており、この空隙21の中間部に上記した試料反応層18が配置された状態となっている。なお、後記するように、吸光度を測定するため、試料反応層18としては、透明なゲル状のものが望ましいが、不透明であっても、試料液を吸収して透明になるようなものであればよい。また、完全に透明でなくても、所定のグルコース濃度を有する試料液との反応で、光透過量が有意に変化するものであればよい。
【0018】
次に、このような構成のバイオセンサ11を用いて試料液中の基質濃度の測定を行う場合の測定手順について説明する。
【0019】
まず、測定セル13の把持部13Bを手で摘まみ、試料液導入空隙21に試料液が存在しない測定セル13を測定装置12の先端部の挿入空隙14へ差し込む。このとき測定セル13は、発光素子15の複数の進行方向に輻射的に出射される出射光のうち、試料反応層18の面方向に対し実質的に垂直に進行する光の量が最大になるように配置される。つまり、発光素子15と受光素子16との間を結ぶ線分に対し試料反応層18の面が垂直に交わるようにように配置される。このため、測定セル13での光の乱反射を最小限に抑制することができる。
そして、発光素子15から所定波長域の光を照射して、測定セル13を透過してきた光量を受光素子16で測定する。
【0020】
次に、試料液導入部13Aの試料液導入空隙21の一方の開口部から、尿などの試料液を滴下するか、または、この開口部に試料液を付着させることにより、毛細管現象により試料液を試料反応層18の方へ吸い込ませる。試料液が試料反応層18に付着した状態で所定時間経過させ、試料反応層18の呈色試薬をグルコース濃度に応じた濃さの所定の色に呈色させる。再度、発光素子15から所定波長域の光を照射し、受光素子16で呈色された試料反応層18を介して測定セル13を透過してきた光の光量を測定する。このようにして、試料液の注入の前後の光量比から吸光度を求め、試料液内のグルコース濃度に換算することができる。なお、このような吸光度の算出やグルコース濃度の表示は、図示しない検出用コントロールユニットや表示装置で行うようになっている。
【0021】
本実施形態では、出射側と入射側との光学系が直線的に対向・配置されているため、光学素子を測定セルに近接するように配置することが可能となる。このため、吸光度測定時に、図4に示すように、光路長Lを短くでき、その結果、試料反応層18からの拡散光の発生による光のロスを最小限に抑えることができる。同時に、発光素子15試料反応層18に向かう光の進行方向は概ね試料反応層18の面方向に対し垂直もしくはそれに準じた方向なので、上基板20、試料液導入空隙21に充填されている気体及び/又は試料液、試料液により呈色している試料反応層18、及び下基板17の、互いに隣接する部材同士が互いに異なる屈折率であっても、呈色により着色された光は受光素子16までほぼ直進するので光の損失が少ない。そして測定セル13の測定部全域を上下から覆う先端部12Aは発光素子15の光を反射する性質を有しているので受光素子16が受光できる光の量が多い。このため、発光素子15からの光を受光素子16で効率よく受光することができ、測定精度の向上、および発光素子15の光源の低消費電力化を図ることができる。また、測定セル13の試料反応層18が試料導入空隙21の内奥に配置され、且つ試料液導入方向と測定セル13を測定装置12に差し込む方向が垂直をなすため、発光素子15と受光素子16などの光学素子に、試料液が直接触れることがないため、素子が汚れず、測定装置12のメンテナンスが容易であるという利点がある。そして、試料反応層18での反射を要しないので試料反応層18を薄くすることができ、少ない量の試料液で充分測定できる。
【0022】
上記した実施形態1では、呈色試料として、ヨウ化カリウム、4−アミノアンチピリン、O−トリジン、テトラメチルベンチジンなどを用いることができる。また、それぞれの試料に応じて、ダイナミックレンジが大きく取れる最適な波長域の光源を用いることが望ましい。
【0023】
また、グルコースオキシダーゼの代わりに、別の酸化酵素、例えば乳酸オキシダーゼを用いれば、試料液中の乳酸濃度を測定することが可能になる。このように、基質を反応して過酸化水素を発生する酵素であれば、それぞれの酵素に対応する基質濃度の測定が可能となる。このような酸化酵素として、アルコールオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼなどを用いることが可能である。
【0024】
さらに、酵素を用いない呈色反応、例えばテトラブロムフェノールブルーが蛋白と結合して起こる呈色反応を検出すれば、蛋白測定装置として用いることも可能である。また、尿試験紙法で用いられている試薬を使用すれば、潜血、ビリルビン、ウロビリノーゲン、ケトン体、亜硝酸塩、白血球、比重、PHなどの測定が可能である。このように呈色反応を起こす試薬であれば、本実施形態に適用することができる。
【0025】
またさらに、本実施形態では、試薬液として、血液、尿、汗、涙液などの体液の他、河川水、飲料品などの溶液中の基質濃度の測定を行うことも可能である。
【0026】
(実施形態2)
次に、図5を用いて本発明に係るバイオセンサの実施形態2を説明する。なお、本実施形態において上記実施形態1と同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
【0027】
本実施形態では、バイオセンサ11を構成する、測定セル13の構成が上記実施形態1と略同様であるが、特に、本実施形態ではスペーサ19(19A、19B)が透明材料で形成されている。また、測定装置12は、挿入空隙14の挿入方向に沿って、この挿入空隙14を挟んで互いに対向する発光素子15Aと受光素子16Aの対と、発光素子15Bと受光素子16Bの対との、2対のフォトカプラが配置されている。なお、発光素子15Aと発光素子15Bとは、発光出力が同一のものを用いている。そして、図5に示すように、この測定装置12の挿入空隙14へ測定セル13が差し込まれた状態で、試料反応層18が、挿入空隙14の内奥に位置する発光素子15Bと受光素子16Bとの間に位置するように設定されている。また、この状態で、発光素子15Aと受光素子16Aとの間には、測定セル13の把持部13B側の部分(下基板17、スペーサ19A、上基板20)が挿入されるようになっている。
【0028】
このような構成のバイオセンサ11を用いて試料液中の基質濃度を測定する手順を以下に説明する。まず、測定セル13を測定装置12の先端部の挿入空隙14へ差し込む。次に、試料液を測定セル13の一方の試料液導入部13Aに滴下するか、または試料液導入部13Aを試料液に接触させて、毛管現象により試料液を試料反応層18へ導かせる。そして、所定時間経過後、発光素子15A、15Bから同一波長域の光を照射し、それぞれの発光素子15A、15Bに対応する受光素子16A、16Bで光量の測定を行う。なお、受光素子16Aでは、上下基板17、20とスペーサ19Aを透過した光の光量を測定し、受光素子16Bでは、上下基板17、20と試料反応層18を透過した光の光量を測定する。これらの受光素子16A、16Bでの測定データは、図示しない検出用コントロールユニットで比較されて吸光度が求められ、その結果、グルコース濃度に換算され、さらに、グルコース濃度の表示が表示装置で行われるようになっている。
【0029】
なお、上記したスペーサ19Aの材料としては、試料液と同じ光透過率を有する材料が望ましいが、光透過率が異なる材料でも試料液とスペーサ19Aの光透過率比が判明していればよく、この場合は、試料液とスペーサ19Aとの透過率比を、受光素子16A、16Bによる光量測定結果に加味して吸光度を求めるようにすればよい。
【0030】
本実施形態では、スペーサ19Aを透明材料で形成したため、試料反応層18とスペーサ部分とを透過する光の光量を同時に測定できる構造であり、基準透過光を試料液透過光と別に測定する時間が省けるため、測定時間の短縮化を図ることができる。
【0031】
(実施形態3)
図6は、本発明に係るバイオセンサの実施形態3を示している。本実施形態の構成の説明に当たり、上記した実施形態1と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0032】
本実施形態は、測定セル13の下基板17の試料反応層18を配置する部分に凹部17Aを形成し、この凹部17A内に試料反応層18を形成したものであり、他の構成は上記実施形態1と同様である。
【0033】
本実施形態では、上記実施形態1と同様の測定手順を行うことにより、試料液中の基質濃度を測定することができる。特に、本実施形態では、下基板17に試料反応層18を収容する凹部17Aを形成したことにより、試料液が試料液導入空隙21に沿って流入した場合に、凹部17A内の試薬が試料液に浸透流に流されず、発光素子15と受光素子16との間に確実な状態で試料反応層18を局在させることができる。このため、本実施形態のバイオセンサでは、効率および精度の高い測定が行えるという利点がある。
【0034】
なお、本実施形態においては、下基板17に凹部17Aを形成する構成であるが、図7(a)、(b)に示すように、測定セル13の下基板17と上基板20との間に第1スペーサ22と第2スペーサ23とを介在させ、第1スペーサ22に試料反応層18を収容する開口部22Aを形成した構成とすることもできる。第2スペーサ23は、第1スペーサ22の開口部22Aを挟むように、挿入方向の前後に2分されたものであり、第1スペーサ22と第2スペーサ23との厚さの和は、上記実施形態1のスペーサ19の厚さと同様に設定されている。
【0035】
(実施形態4)
図8(a)〜(c)は、本発明に係るバイオセンサの実施形態4を示している。図8(a)は本実施形態のバイオセンサ11の測定セル13の平面図、図8(b)は図8(a)のY−Y断面図、図8(c)は測定装置12に測定セル13を差し込んだ状態を示す、測定セル13の挿入方向に対して垂直方向に切った状態を示す断面図である。なお、本実施形態において上記した実施形態1と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0036】
本実施形態では、図8(b)、(c)に示すように、測定セル13の下基板17に、2つの凹部17B、17Cが形成され、この凹部17B、17C内にそれぞれ試料反応層18A、18Bが収容・配置されている。ここで、試料反応層18Aは、上記実施形態1と同様にグルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、および呈色試料を含んでなる。また、試料反応層18Bは、コレステロールオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、および呈色試料を含んでなる。なお、測定セル13における他の構成は、上記実施形態1と同様である。このように、グルコースとコレステロールとの測定が同時に行えるようになっている。
【0037】
また、上記した構成の測定セル13に対応して測定装置12側には、測定セル13が挿入空隙14に差し込まれた状態で、それぞれの試料反応層18A、18Bを挟んで対向するように、発光素子15Cと受光素子16Cの対と、発光素子15Dと受光素子16Dの対と、が並ぶように配置・形成されている。なお、測定装置12の他の構成は、上記した実施形態1の測定装置12と同様である。
【0038】
このような構成のバイオセンサ11の測定手順を以下に説明する。まず、測定セル13の把持部13Bを持って、測定セル13を測定装置12の挿入空隙14へ差し込む。この状態で、それぞれの対の発光素子15C、15Dから所定の波長域の光を照射して、試料反応層18A、18Bのそれぞれの透過光の光量を、それぞれの受光素子16C、16Dで測定する。次に、試料液を、測定セル13の一方の試料液導入部13Aから滴下または付着させて、毛管現象により、それぞれの試料反応層18A、18Bに到達させ、所定の時間経過後、再度、発光素子15C、15Dから光照射を行い、それぞれの試料反応層18A、18Bを透過した光の光量を、受光素子16C、16Dで測定する。試料反応層18Aでの、試料液導入前後の光量比から吸光度を求めて、グルコース濃度を算出する。また、試料反応層18Bでの、試料液導入前後の光量比から吸光度を求めてコレステロール濃度を算出する。
【0039】
このように、本実施形態では、下基板17に2つの凹部17B、17Cを設け、この凹部内に試料反応層を形成したので、試料液が毛管現象により、測定セル13内に浸透してきても、凹部内の試薬が試料液の試料流に流されるのを防止することができる。このため、異なる凹部17B、17C内に設けられた試料反応層18A、18Bの試薬が互いに混ざり合うことがなく、独立にそれぞれの測定を行うことができる。本実施形態では、複数の基質濃度を同時に測定できるという利点がある。
本実施形態では、呈色により着色した光が互いに干渉しないように試料反応層18A、18Bの間に遮光膜をもうけてもよい。
また上記各実施形態では、測定セル13が下基板17及び上基板18を有したが、下基板のみでもよい。
また上記各実施形態では、測定装置12の挿入空隙14に測定セル13を挿入してから試料液を試料液導入空隙21に導入するが、試料液を試料液導入空隙21に導入した後、測定装置12の挿入空隙14に測定セル13を挿入してもよい。
【0040】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、透過型バイオセンサとすることができるので、試料反応層を、発光部の複数の進行方向に輻射的に出射される出射光のうちの試料反応層の面方向に対し実質的に垂直に進行する光の量が最大になるように配置することができ、試料反応層や基板での光の乱反射を最小限に抑制し、受光効率を向上することができる。そして発光部と受光部が試料液で汚損されることを抑制できるため、精度の高い基質濃度の測定を行えるという効果を奏する。また、発光部と受光部を試料反応層に対して最大限に近接させることができるため、光路長を短くすることができ、試料反応層からの拡散光も効率よく受光でき高性能な濃度測定を確実に行えるという効果がある。さらに、本発明によれば、一度の測定により、複数種の基質濃度の測定が可能となり、効率のよい測定が行えるバイオセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバイオセンサの実施形態1を示す断面説明図。
【図2】実施形態1の平面説明図。
【図3】(a)は、実施形態1の測定センサを示す平面図、(b)は(a)のX−X断面図。
【図4】実施形態1のバイオセンサにおける測定セルを差し込んだ状態を示す断面図。
【図5】本発明に係るバイオセンサの実施形態2を示す断面図。
【図6】本発明に係るバイオセンサの実施形態3を示す断面図。
【図7】(a)は実施形態3の測定セルの一部分解斜視図、(b)は同測定セルの要部断面図。
【図8】(a)は本発明に係るバイオセンサの実施形態4の測定セルの平面図、(b)は(a)のY−Y断面図、(c)は実施形態4のバイオセンサの断面図。
【図9】従来のバイオセンサの側面説明図。
【符号の説明】
11 バイオセンサ
12 測定装置
13 測定セル
13A 試料液導入部
14 挿入空隙
15 発光素子
16 受光素子
17 下基板
18 試料反応層
19 スペーサ
20 上基板
21 試料液導入空隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biosensor, and more particularly to a biosensor that detects the concentration of a substrate in a sample solution.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are methods as described below for easily measuring the glucose concentration by a colorimetric method. First, when a body fluid is dropped onto a test paper impregnated with glucose oxidase, peroxidase, and a color reagent, glucose in the body fluid is oxidized by the action of glucose oxidase, and hydrogen peroxide is generated at the same time. Peroxidase acts on this hydrogen peroxide to generate active oxygen, and this active oxygen oxidizes the chromogen to cause coloration. This color is visually compared with a color chart, and the glucose concentration is qualitatively measured to determine whether or not the blood glucose level is high.
In addition, in order to quantitatively measure the glucose concentration, as shown in FIG. 9, the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method for visually determining the glucose concentration using the color chart as described above can only be used for qualitative measurement, and can be used only for primary screening applications, for example, and has a limited application range. It was.
[0004]
Further, in the method of measuring the reflection intensity described above, quantitative measurement can be performed, but if the member to be measured 1 is exposed and there is too much sample liquid, the sample liquid directly touches the
[0005]
The problem to be solved by the present invention lies in what means should be taken to obtain a biosensor with high light receiving efficiency with respect to emitted light and capable of highly accurate detection.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 is a biosensor,
A measuring device in which a light emitting unit and a light receiving unit are arranged to face each other through a measurement space;
A measurement cell in which a sample reaction layer is disposed on a light-transmitting substrate and a sample liquid introduction part that can be inserted into the measurement space is formed;
With
The sample solution introduction part is provided with a sample solution introduction port in a width direction perpendicular to the insertion direction of the measurement cell, and the width of the sample solution introduction part is wider than the width of the measurement space of the measurement device. It is a feature.
[0007]
In the first aspect of the invention, since the measurement cell can be inserted into the measurement space between the light emitting part and the light receiving part, the light irradiated from the light emitting part is colored by the sample reaction layer colored by the contact of the sample liquid. The colored light can be transmitted as it is without being reflected on the surface of the sample reaction layer and reach the light receiving portion. By adopting such a structure, a transmissive biosensor can be obtained, so that the sample reaction layer has a surface direction of the sample reaction layer out of the emitted light radiated in a plurality of traveling directions of the light emitting portion. The light can be arranged so that the amount of light traveling in a substantially vertical direction is maximized, and the irregular reflection of light on the sample reaction layer or the substrate can be suppressed to the minimum, and the light receiving efficiency can be improved. Moreover, the thickness of the sample reaction layer can be reduced by using a transmission type biosensor, and high-precision measurement can be performed with a small amount of sample solution. In addition, since the light-emitting part and the light-receiving part are arranged to face each other through the measurement space and the transmitted light from the sample reaction layer is received by the light-receiving part, the light-emitting part and the light-receiving part are separated from the sample reaction layer. As close as possible. For this reason, the optical path length can be shortened, and diffused light from the sample reaction layer can be received efficiently.
[0008]
According to a second aspect of the invention, a biosensor according to claim 1, wherein the measuring cell has a substrate over the sample reaction layer, a spacer is interposed between the substrate, the spacer forms the A sample liquid is introduced along the sample liquid inlet.
[0009]
In the invention according to
[0010]
The invention according to claim 3 is the biosensor according to
[0011]
In the invention according to claim 3, the sample solution introduction port can be provided at a position away from the light emitting unit and the light receiving unit. For this reason, it can suppress that a light emission part and a light-receiving part are soiled with a sample liquid. Moreover, after inserting a measurement cell into a measuring apparatus, a sample liquid can be introduce | transduced from a sample liquid inlet and can be measured.
[0012]
A fourth aspect of the present invention is the biosensor according to any one of the first to third aspects, wherein the measuring device includes a pair of the light emitting unit and the light receiving unit facing each other through the measurement space. However, a plurality of pairs are arranged, and a plurality of sample reaction layers are arranged at positions corresponding to the pair of the light emitting unit and the light receiving unit in the measurement cell.
[0013]
In the invention according to claim 4, the substrate concentration in a plurality of sample reaction layers can be measured independently. For this reason, it is possible to measure a plurality of kinds of substrate concentrations by one measurement, and it is possible to obtain a biosensor capable of performing an efficient measurement.
According to a fifth aspect of the present invention, the circumference surrounding the measurement space of the measuring device is the light of the light emitting part, and the light colored by the color reaction due to the contact of the sample liquid with the sample reaction layer. It has a characteristic of reflecting.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, details of the biosensor according to the present invention will be described based on each embodiment shown in the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view showing Embodiment 1 of a biosensor according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. Moreover, Fig.3 (a) is a top view which shows the measurement cell used for the biosensor of this embodiment, FIG.3 (b) is XX sectional drawing of Fig.3 (a).
[0015]
As shown in FIG. 1, the
[0016]
In the measuring
[0017]
The
[0018]
Next, a measurement procedure in the case of measuring the substrate concentration in the sample solution using the
[0019]
First, the
Then, light in a predetermined wavelength region is irradiated from the
[0020]
Next, sample liquid such as urine is dropped from one opening of the sample
[0021]
In the present embodiment, since the optical systems on the emission side and the incident side are linearly opposed and arranged, the optical element can be arranged close to the measurement cell. For this reason, at the time of absorbance measurement, as shown in FIG. 4, the optical path length L can be shortened, and as a result, light loss due to the generation of diffused light from the
[0022]
In Embodiment 1 described above, potassium iodide, 4-aminoantipyrine, O-tolidine, tetramethylbenzidine, or the like can be used as the color sample. Further, it is desirable to use a light source in an optimum wavelength range that can take a large dynamic range according to each sample.
[0023]
Further, if another oxidase such as lactate oxidase is used instead of glucose oxidase, the concentration of lactic acid in the sample solution can be measured. Thus, if the enzyme reacts with a substrate to generate hydrogen peroxide, the substrate concentration corresponding to each enzyme can be measured. As such an oxidase, alcohol oxidase, cholesterol oxidase or the like can be used.
[0024]
Furthermore, if a color reaction without using an enzyme, for example, a color reaction caused by binding of tetrabromophenol blue to a protein is detected, it can be used as a protein measuring apparatus. In addition, if a reagent used in the urine test paper method is used, occult blood, bilirubin, urobilinogen, ketone bodies, nitrites, leukocytes, specific gravity, PH and the like can be measured. Any reagent that causes a color reaction can be applied to the present embodiment.
[0025]
Furthermore, in this embodiment, it is also possible to measure the substrate concentration in solutions such as river water and beverages as well as body fluids such as blood, urine, sweat and tears as reagent solutions.
[0026]
(Embodiment 2)
Next,
[0027]
In the present embodiment, the configuration of the
[0028]
A procedure for measuring the substrate concentration in the sample solution using the
[0029]
The material of the
[0030]
In this embodiment, since the
[0031]
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows Embodiment 3 of the biosensor according to the present invention. In the description of the configuration of the present embodiment, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0032]
In the present embodiment, a concave portion 17A is formed in a portion where the
[0033]
In the present embodiment, the substrate concentration in the sample solution can be measured by performing the same measurement procedure as in the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the recess 17A that accommodates the
[0034]
In the present embodiment, the recess 17A is formed in the
[0035]
(Embodiment 4)
FIGS. 8A to 8C show Embodiment 4 of the biosensor according to the present invention. 8A is a plan view of the
[0036]
In this embodiment, as shown in FIGS. 8B and 8C, two
[0037]
Further, on the
[0038]
The measurement procedure of the
[0039]
As described above, in this embodiment, since the two
In the present embodiment, a light shielding film may be provided between the sample reaction layers 18A and 18B so that light colored by coloring does not interfere with each other.
In each of the above embodiments, the
In each of the above embodiments, the sample liquid is introduced into the sample
[0040]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, a transmissive biosensor can be obtained, so that the sample reaction layer is made of the emitted light radiated in a plurality of traveling directions of the light emitting portion. It can be arranged so that the amount of light traveling substantially perpendicular to the surface direction of the sample reaction layer is maximized, minimizing irregular reflection of light on the sample reaction layer and the substrate, and improving the light receiving efficiency. Can be improved. And since it can suppress that a light emission part and a light-receiving part are polluted with a sample liquid, there exists an effect that a highly accurate substrate concentration can be measured. In addition, since the light-emitting part and the light-receiving part can be placed as close as possible to the sample reaction layer, the optical path length can be shortened, and diffused light from the sample reaction layer can be received efficiently and high-performance concentration measurement. There is an effect that can be performed reliably. Furthermore, according to the present invention, it is possible to measure a plurality of types of substrate concentrations by a single measurement, and it is possible to realize a biosensor capable of performing an efficient measurement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a biosensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory plan view of the first embodiment.
3A is a plan view showing the measurement sensor of Embodiment 1, and FIG. 3B is a sectional view taken along line XX in FIG. 3A.
4 is a cross-sectional view showing a state where a measurement cell is inserted in the biosensor of Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is a sectional
FIG. 6 is a sectional view showing Embodiment 3 of the biosensor according to the present invention.
7A is a partially exploded perspective view of a measurement cell according to Embodiment 3, and FIG. 7B is a cross-sectional view of main parts of the measurement cell.
8A is a plan view of a measurement cell according to a fourth embodiment of the biosensor according to the present invention, FIG. 8B is a YY sectional view of FIG. 8A, and FIG. 8C is a diagram of the biosensor according to the fourth embodiment. Sectional drawing.
FIG. 9 is a side view of a conventional biosensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
光透過性を有する基板上に試料反応層を配設してなり且つ前記測定空間へ挿入可能な試料液導入部が形成されている測定セルと、
を備え、
前記試料液導入部は、前記測定セルの挿入方向と垂直である幅方向に試料液導入口が設けられ、前記試料液導入部の幅は前記測定装置の前記測定空間の幅よりも広いことを特徴とするバイオセンサ。A measuring device in which a light emitting unit and a light receiving unit are arranged to face each other through a measurement space;
A measurement cell in which a sample reaction layer is disposed on a light-transmitting substrate and a sample liquid introduction part that can be inserted into the measurement space is formed;
Equipped with a,
The sample solution introduction part is provided with a sample solution introduction port in a width direction perpendicular to the insertion direction of the measurement cell, and the width of the sample solution introduction part is wider than the width of the measurement space of the measurement device. Features biosensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23551397A JP3687297B2 (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Biosensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23551397A JP3687297B2 (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Biosensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164226A JPH1164226A (en) | 1999-03-05 |
| JP3687297B2 true JP3687297B2 (en) | 2005-08-24 |
Family
ID=16987109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23551397A Expired - Fee Related JP3687297B2 (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Biosensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3687297B2 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7651595B2 (en) | 2003-02-14 | 2010-01-26 | Arkray, Inc. | Analyzing tool with knob part |
| JP2008020391A (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Biosensor chip and manufacturing method thereof |
| KR100801448B1 (en) | 2007-05-16 | 2008-02-11 | (주)실리콘화일 | Biochip |
| KR100808114B1 (en) | 2007-07-18 | 2008-02-29 | (주)실리콘화일 | Diagnostic device and its manufacturing method |
| JP5234749B2 (en) * | 2007-12-27 | 2013-07-10 | 株式会社堀場製作所 | Test solution analysis chip |
| US8178313B2 (en) * | 2008-06-24 | 2012-05-15 | Lifescan, Inc. | Method for determining an analyte in a bodily fluid |
| JP5398684B2 (en) * | 2010-11-11 | 2014-01-29 | グンゼ株式会社 | Biosensor |
| JP5355510B2 (en) * | 2010-07-12 | 2013-11-27 | グンゼ株式会社 | Biosensor |
| US20130105313A1 (en) * | 2010-07-12 | 2013-05-02 | Gunze Limited | Biosensor |
| EP3647774B1 (en) * | 2018-10-31 | 2022-05-04 | Roche Diabetes Care GmbH | Devices and method for measuring an analyte concentration in a sample of bodily fluid |
| JP7298244B2 (en) * | 2019-03-28 | 2023-06-27 | 株式会社ジェイ・エム・エス | Sensor clip and liquid component measuring device |
-
1997
- 1997-08-18 JP JP23551397A patent/JP3687297B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1164226A (en) | 1999-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU771677B2 (en) | Test element analysis system | |
| AU686016B2 (en) | Test strip with an asymmetrical end insuring correct insertion for measuring | |
| JP3687297B2 (en) | Biosensor | |
| US6903815B2 (en) | Optical waveguide sensor, device, system and method for glucose measurement | |
| US6312888B1 (en) | Diagnostic assay for a sample of biological fluid | |
| JPWO2005075979A1 (en) | Biosensor, biosensor measuring apparatus, and measuring method | |
| US5563042A (en) | Whole blood glucose test strip | |
| EP0779983A1 (en) | Optically readable strip for analyte detection having on-strip orientation index | |
| JPH11258150A (en) | Medical diagnosis apparatus using fresnel reflecting body | |
| JP5238171B2 (en) | Optical waveguide antibody chip | |
| EP3669178A1 (en) | Devices, systems, and methods for performing optical assays | |
| EP3669179A1 (en) | Devices, systems, and methods for performing optical and electrochemical assays | |
| EP0645007B1 (en) | Sensor for optical assay | |
| PT90386B (en) | A PROCESS AND DEVICE FOR THE COLORIMETRIC DETERMINATION OF CHEMICAL AND BIOCHEMICAL COMPOUNDS (ANALYSIS) IN AQUEOUS FLUIDS | |
| WO2016147527A1 (en) | Component measurement device set and body fluid measurement chip | |
| JP3682270B2 (en) | Optical waveguide type glucose sensor | |
| US20080044842A1 (en) | Biological Test Strip | |
| JP3016640B2 (en) | Optical waveguide type biosensor | |
| CN101031790B (en) | Coaxial diffuse reflectance read head | |
| JP2004085212A (en) | Optical waveguide type glucose sensor and optical waveguide type glucose sensor measuring method | |
| JP2838333B2 (en) | Glucose concentration measuring device and glucose concentration measuring method | |
| JP2015187574A (en) | Measuring chip | |
| Berman | Renewable reagent-based fiber optic chemical sensors | |
| JP2004093528A (en) | Optical waveguide type glucose sensor and method for fixing color reagent | |
| JPH0395459A (en) | Testing tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050118 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050317 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050517 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050530 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |