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生体由来物質計測用デバイス

国内特許コード P210017983
整理番号 S2020-0228-N0
掲載日 2021年11月30日
出願番号 特願2020-077990
公開番号 特開2021-173651
出願日 令和2年4月27日(2020.4.27)
公開日 令和3年11月1日(2021.11.1)
発明者
  • 藤枝 俊宣
  • 藤田 創
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 生体由来物質計測用デバイス
発明の概要 【課題】
生体に違和感なく貼付又は移植可能であり、生体由来物質に特異的に反応し、電気化学的に検出可能な、無線通信並びに電源不要化との親和性が高く、リアルタイムでの診断が可能な、デバイスを提供することを課題とする。
【解決手段】
被験物質である生体由来物質の測定用のデバイスであって、被験物質と特異的に反応するゲル薄膜が薄膜キャパシタに積層されているデバイスを提供する。さらに、前記デバイスを製造する方法、及び、生体由来物質の測定方法を提供する。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要

例えば、血中のグルコース濃度の測定は、高血糖症の診断に使用されている。しかし、グルコースを始め、健康に関わる血中の指標化合物群の濃度を検査するための既存の手法は、多くの場合、主に手順の煩雑さに関して大きな課題を抱えている。

一方、最近では、血糖値モニタリング機能が搭載されたウェアラブルデバイスが様々発表され、汗を検体としてグルコース濃度を測定することが可能なデバイスも登場している(非特許文献1)。しかしながら、このデバイスは硬質なプリント基板上に回路を設計するため、柔軟な皮膚に対する持続的な装着や安定な計測環境の維持を鑑みると課題は多い。そうした中、日常的な環境下において、特定の指標化合物の血中濃度を「さりげなく」計測管理できれば、迅速な診断やQOL(生活の質)の向上につながることが期待されている。

また、多くのグルコースセンサにおいてグルコースオキシダーゼ(GOx)を始めとする酵素が用いられているが、酵素分子の安定性の観点から長期的な使用・保存が困難であり、経済性の観点からも特段優位性があるとは言えない。そこで近年、GOxの課題点をクリアしたフェニルボロン酸が新たなグルコース分子認識部位として、電気的な検出方式を問わず、幅広く導入が進められている(非特許文献2、3)。

また、外来性の病原体の検出センサとして、歯に貼り付けることが可能な歯周病菌検出デバイスが報告されている(非特許文献4)。このデバイスは、生分解性のシルク基材の上に蒸着によって櫛形キャパシタとアンテナコイルから構成される金配線を作製し、歯周病菌を吸着するペプチド鎖を修飾した単層グラフェンをキャパシタの上に接合することで作製される。

しかし、生体に違和感なく貼付可能な高分子薄膜上の表面に、例えば、グルコース濃度を電気化学的に検出可能なハイドロゲル薄膜ならびにナノ薄膜状の櫛形キャパシタを作製・搭載することで、無線通信ならびに電源不要化との親和性が高く、リアルタイムでの血糖値診断が可能な、生体貼付型デバイスの開発は知られていない。

産業上の利用分野

本発明は、生体由来物質計測用デバイスに関する。より具体的には、被験物質である生体由来物質に特異的な感受性を有するハイドロゲルと、薄膜状キャパシタとが積層した生体由来物質計測用のデバイスに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被験物質である生体由来物質の測定用のデバイスであって、被験物質と特異的に反応するゲル薄膜が薄膜キャパシタに積層されていることを特徴とする、デバイス。

【請求項2】
前記ゲル薄膜の厚さが、1mm以下であることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。

【請求項3】
前記薄膜キャパシタが、導電性インクを用いて印刷法で、又は導電性ナノ粒子を用いて蒸着法若しくはスパッタ法で作製された薄層櫛型キャパシタ電極であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のデバイス。

【請求項4】
前記デバイスが、電源を有しないことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のデバイス。

【請求項5】
前記デバイスが、前記櫛形キャパシタに電気的に接続されたアンテナを有し、無線通信によって被験物質を測定することを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のデバイス。

【請求項6】
前記ゲル薄膜がフェニルボロン酸基を含む共重合体であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載のデバイス。

【請求項7】
前記被験物質が、グルコースであることを特徴とする、請求項6に記載のデバイス。

【請求項8】
前記デバイスが、動物生体の皮膚又は生体内臓器へ貼付して使用することを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載のデバイス。

【請求項9】
フィルムに導電性インクを用いて印刷法で、又は導電性ナノ粒子を用いて蒸着法若しくはスパッタ法で櫛形キャパシタ電極を作製する工程、及び、
前記櫛形キャパシタ電極に被験物質である生体由来物質に特異的な反応性を有するモノマーを重合させた共重合体を積層させる工程、
を含むことを特徴とする、生体由来物質測定用のデバイスの製造方法。

【請求項10】
前記モノマーが、フェニルボロン酸基を有する化合物であることを特徴とする、請求項9に記載の製造方法。

【請求項11】
請求項1~8に記載のデバイスを使用し、前記ゲル薄膜が、グルコースに特異的に反応して前記薄膜キャパシタのインピーダンス及び/又は静電容量が変化し、該インピーダンス及び/又は静電容量の変化を測定することによって、被験物質を測定することを特徴とする、生体由来物質の測定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2020077990thum.jpg
出願権利状態 公開
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