JP2000254112A5 - - Google Patents

Description

【書類名】明細書
【発明の名称】穿刺針兼用バイオセンサ及びこれを用いた測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 使い捨て穿刺針の先端にバイオセンサを設けたことを特徴とする穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項２】 前記使い捨て穿刺針が、導電性の中空穿刺部材であることを特徴とする請求項１に記載の穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項３】 前記中空穿刺部材が対極であることを特徴とする請求項２に記載の穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項４】 前記中空穿刺部材が挿通され、かつ前記中空穿刺部材に導通する導電性部材をさらに備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項５】 前記導電性部材は、キャップ状に形成されている、請求項４に記載の穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項６】 前記中空穿刺部材の中空内部に、これと同軸上に配置され、相互に電気的絶縁がなされた線状電極を有してなる請求項２ないし５のいずれかに記載の穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項７】 前記線状電極が測定極であることを特徴とする請求項６に記載の穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項８】 前記線状電極の端部は、突起状に形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項９】 体液採取および体液中の特定成分を測定することができる体液測定装置に取り付けて使用する使い捨ての穿刺針兼用バイオセンサであって、
導電性の中空穿刺部材により形成された対極と、前記穿刺針の先端に設けられたバイオセンサと、前記中空穿刺部材が挿通されているとともに前記中空穿刺部材に導通し、かつ前記体液測定装置に接続される導電性部材と、前記中空穿刺部材の中空内部に、これと同軸上に配置されるとともに相互に電気的絶縁がなされ、かつ前記体液測定装置に接続される突起状の端部を有する線状の作用極と、を備えていることを特徴する穿刺針兼用バイオセンサ。
【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の穿刺針兼用バイオセンサを取り付け、体液採取および体液中の特定成分を測定することができる体液測定装置。
【請求項１１】 前記穿刺針を駆動させるための機構もしくは減圧吸引機構を備えた請求項１０に記載の体液測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、皮膚からの検体採取と前記検体中に含まれる特定成分の測定を一連の操作によって行うことができるように構成された穿刺針兼用バイオセンサ及びこれを用いた測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体から得られる検体中の特定成分を測定する一例として、血液中のグルコース濃度（以下、「血糖値」という）の測定が挙げられる。血糖値の測定は主に糖尿病の検査、治療において行われる。糖尿病の治療には患者の血糖値を正常範囲に保つことが必要であり、血糖値の自己管理が重要な治療法である。特に、患者自身によるインスリン注射によって血糖値を正常範囲に維持する場合には、患者自身による血糖値測定が欠かせない。
【０００３】
患者は検体である血液を採取するため、ランセットに使い捨ての穿刺針を取り付け、更に使い捨てのバイオセンサを測定装置に予めセットしておく。続いてランセットで指先等を穿刺し、血液を出し、前記バイオセンサに導入させて測定結果を待つ。測定後はランセットから穿刺針を取り外し、前記測定装置からバイオセンサを取り外して廃棄する。この様な一連の煩雑な操作を測定する度毎に行わなければならない。また、測定に必要な血液を確保するための採血は、一般的に毛細血管が集中した指先で行われるが、痛覚神経も数多く存在しており、採血にはかなりの痛みを伴う。このため患者には、煩雑な操作と採血時の痛みが大きな負担となっていた。
【０００４】
このように穿刺による採血では操作性の改善や痛みの少ない低侵襲性が求められており、一つの態様として特開平９−８９８８５号報には穿刺部材、電極、採血機構、血液測定機構を備えた分析装置が記載されている。前記分析装置では電極と穿刺部材がカートリッジとして一体化されており、採血機構と測定機構が内蔵された本体にセットするだけで測定準備が行える。操作はボタン一つで、固定された指先を穿刺し、血液を穿刺部材の近傍に位置する電極に導入させて測定を行う。測定後はカートリッジを取り外して廃棄する。電極と穿刺部材をカートリッジ方式にしているため、測定機構と穿刺機構を一体化することにより、操作性が向上している。
【０００５】
しかし、上記発明では低侵襲性については何も改善されていない。低侵襲性の一つの手段として採取血液量の低減が考えられる。すなわち、採取血液量が少なければ少ない程、穿刺深さは浅く面積は小さくてすむため、より侵襲性が低くなる。前記分析装置において出液された血液は、電極の毛管に導入されて測定が行われるが、採血量については述べられていない。分析装置に利用される電極は、例えば特開平９−３０４３２９号報に記載されており、必要な血液量が３μｌと記載されているが、確実に測定するためには数μｌ余分に血液が必要となる。
【０００６】
より微量な検体量で測定するためのバイオセンサも提案されている。例えば特許第２６１６３３１号報には、酵素が固定化された測定極と、近傍に設けた対極とからなるバイオセンサが提案されている。一例として注射針等の金属円筒を対極として、内部に酵素固定化作用極を存在させた中空針状バイオセンサが記載されている。中空針には、各種の形状や大きさのものがあり１μｌ以下の検体量で測定が可能となっている。また、別の態様では特開平９−９４２３１号報に記載されているような微小針内部にミクロ酵素電極、対電極、参照電極を保持させた皮膚挿入型針状バイオセンサが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、皮下挿入型針状バイオセンサの場合、センサを皮下に挿入したまま測定機を常に携行しなければならない不便さがある。また中空針状バイオセンサでは、センサとしての測定操作性については述べられておらず、実際の使用を考えた場合、改善の余地がある。本願発明は、この様な事情のもとに考え出されたものであって、測定操作の煩雑さを解消するとともに、必要検体量が極微量であることによる低侵襲性を追求し、血糖測定の様な医療測定に用いることができる穿刺針兼用バイオセンサおよびそれを用いて測定を行うための測定装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願発明では次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本願発明によって提供される穿刺針兼用バイオセンサは、使い捨て穿刺針の先端にバイオセンサを設けている。前記使い捨て穿刺針は、導電性の中空穿刺部材であっても良いし、又前記穿刺針が対極であっても良い。穿刺針兼用バイオセンサは、中空穿刺部材が挿通され、かつ中空穿刺部材に導通する導電性部材をさらに備えていてもよい。導電性部材はキャップ状に形成するのが好ましい。
【００１０】
また、前記穿刺針兼用バイオセンサは中空穿刺部材の中空内部に、これと同軸上に配置され、相互に電気的絶縁がなされた線状電極を有してなり、前記線状電極が測定極となる。前記線状電極の端部は、突起状に形成されていてもよい。
【００１１】
本願発明により提供される測定装置は、穿刺針兼用バイオセンサを取り付け、検体採取および検体中の特定成分を測定することができ、穿刺針兼用バイオセンサと接続されて検体中の特定成分を電気化学的に測定するための電気回路と表示部を備えており、また穿刺針を駆動させるための機構もしくは減圧吸引機構を備えていても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に用いられる穿刺針兼用バイオセンサの一例を示した垂直断面図である。
【００１２】
図１の穿刺針兼用バイオセンサは、尖鋭な先端を有し導電性の中空穿刺部材として注射針のような形状の中空穿刺針２を備え、絶縁性被覆膜３で覆われた測定極４が前記中空穿刺針２内に配置されており、尖鋭な先端部側の測定極４の断面を覆うように酵素反応層１が設置されている。測定極４は、測定装置に接続可能な突起状の形態となっている。また、穿刺針兼用バイオセンサには、持ちやすくするとともに体液測定装置に接続しやすくするための導電性部材５が取り付けられている。前記導電性部材５は測定装置と対極としても用いる中空針と電気的導通をとるためのもので、導電性部材５の大きさは３〜１０ｍｍ程度が望ましい。図１は、特に中空穿刺針２を誇張して描かれたものである。
【００１３】
中空穿刺針２としては、ステンレスや白金などが用いられる。外径約０．３ｍｍ、内径約０．１８ｍｍ（ゲージ番号３０）、外径０．２６ｍｍ、内径０．１３ｍｍ（ゲージ番号３１）などのステンレス中空管が一例として示される。尖鋭な先端形状としては特に限定されないが、穿刺した際の痛みを軽減するためにはより鋭いほうが好ましいため、中空穿刺針の穿刺時において先端の形状が維持できる程度に鋭角であることが望ましい。また、中空穿刺針２の先端は穿刺衝撃力を緩和するために、シリコンなどの潤滑剤が塗られていても良い。
【００１４】
中空穿刺針２の内側に存在する絶縁性被覆膜３は、例えばシリコン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁性材料で周囲を被覆して形成できる。
【００１５】
測定極４としてはカーボンファイバー、小径のグラッシーカーボン、グラファイト、白金、パラジウム或いは金などの非腐食金属を用いることができる。
【００１６】
測定極４の先端断面を覆うように酵素反応層１が形成されている。酵素反応層１は、例えば血糖値を測定するためのものであれば、グルコースオキシダーゼと、電子伝達体としてフェリシアン化カリウムやフェロセン等を、親水性高分子や水に不溶性の吸水性高分子などに含有させて形成することができる。また、酵素反応層１を覆う形で妨害物質除去膜や水に不溶性の高分子膜を配置しても良い。また、導電性部材５としての材質は金、銀、銅、チタンなどを用いることができる。
【００１７】
図１に従って穿刺針兼用バイオセンサの製法の一例を説明する。まず、測定極４として１５０μｍ径の金ワイヤに、撥水性の高いポリテトラフルオロエチレン樹脂で外径１８０μｍになる様に絶縁被覆されたものを用いた。ポリテトラフルオロエチレン被覆金ワイヤは、鋭いカミソリ刃で一定の長さに切断した。切断されたポリテトラフルオロエチレン被覆金ワイヤの一端の先端部を、グルコースオキシダーゼとフェリシアン化カリウムとカルボキシメチルセルロースを含んだ酵素溶液に浸漬した。その後、上下を反転し、酵素溶液が付着した面を上側に向け、一定条件下で乾燥させることにより、酵素反応層１を形成した。乾燥を確認した後、酵素の層を形成したポリテトラフルオロエチレン被覆金ワイヤをステンレス製の内径１８０μｍの中空穿刺針２に、酵素反応層１が尖鋭な先端より少し手前で止まるように挿入させた。その後、体液測定装置７のリード線（図４の符号４，１３参照）とリードをとるための突起物を取り付け、穿刺針兼用バイオセンサと導電性部材５とを一体化させた。
【００１８】
図２に穿刺針兼用バイオセンサの別の態様を示す。中空穿刺針２、測定極４や酵素反応層１は図１の穿刺針兼用バイオセンサと同じであるが、中空穿刺針２に取り付けられる導電性部材６の形状がキャップ状をしている。導電性部材６としては図１のものと同様のものが用いることができる。
【００１９】
図３は、穿刺針兼用バイオセンサを用いて穿刺し、検体を採取した後、測定を行うための体液測定装置７の外観図を示している。支持キャップ８は穿刺針兼用バイオセンサの取り付け、取り外しを可能とするために、着脱が可能となっている。また、支持キャップ８は皮膚に押し当てて使用するが、穿刺後に出血して検体がバイオセンサに導入されるまでの間、穿刺針兼用バイオセンサと皮膚の穿刺面とを一定の距離に保つ役割も果たす。表示部９は測定手順や測定結果、装置のエラー等各種情報を表示するための部分である。操作ボタン１０は穿刺針を駆動して穿刺するための駆動操作ボタンであり、もしくは減圧吸引機構、または両方の機構を作動させるための操作ボタンである。例えば、特願平１０−３１４０２９号に紹介されているバイオセンサに適応可能である。
【００２０】
図には示されていないが、バネなどを用いた穿刺針兼用バイオセンサを駆動させるための穿刺駆動機構、もしくは減圧吸引機構（図４の符合１２参照）が内蔵されていても良い。
【００２１】
図４は図２に示すキャップ型穿刺針兼用バイオセンサ１１と測定装置７を用いた測定の状態図である。穿刺針兼用バイオセンサ１１が取り付けられ、皮膚１４に支持キャップ８が押し当てられ、中空穿刺針２により穿刺を行い、検体１５に接触している様子を示している。この際、必要とされる検体量は、穿刺針先端のわずかな体積でよく、１μｌ以下での測定も可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本願発明に係る穿刺針兼用バイオセンサと測定装置を用いることにより、使い捨て用としても提供される穿刺針兼用バイオセンサを用いて測定を行う場合、採血用ランセットを扱う操作と同様、容易に測定までを行うことができ、１μｌ以下という極微量の体液で測定を行うことができ、患者の負担は大きく軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 穿刺針兼用バイオセンサの一例の拡大垂直断面図である。
【図２】 穿刺針兼用バイオセンサの一例の拡大垂直断面図である。
【図３】 体液測定装置の全体外観図である。
【図４】 穿刺針兼用バイオセンサと体液測定装置を用いて体液採取、測定中の状態図である。
【符号の説明】
１ 酵素反応層
２ 中空針
３ 絶縁性被覆膜
４ 測定極
５ 導電性部材
６ キャップ様導電性部材
７ 体液測定装置
８ 支持キャップ
９ 表示部
１０ 操作ボタン
１１ キャップ型穿刺針兼用バイオセンサ
１２ 減圧吸引口
１３ リード線
１４ 皮膚
１５ 血液

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