JP2002272710A

JP2002272710A - 液体採取装置

Info

Publication number: JP2002272710A
Application number: JP2001076333A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Honda; 宣昭本田; Tetsuya Miyagishi; 哲也宮岸; Hiroaki Suzuki; 博章鈴木
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】微小量の液体を簡単且つ迅速に採取すること
ができ、極めて小型且つ安価な液体採取装置を提供す
る。【解決手段】ハウジング１１と、ハウジング１１を第
１、第２のチャンバ１７、１８に画成する隔膜１２と、
第２のチャンバ１８に収容され隔膜１２を変形させて第
１のチャンバ１７の容積を縮小させ、特定の刺激が加え
られたときに体積変形を生じて隔膜１２の変形を戻し第
１のチャンバ１７の容積を拡大させて負圧を発生させる
高分子ゲル１３とから成る吸入ポンプ５と、第１のチャ
ンバ１７に連通接続され負圧により液体を採取する中空
針３とを備えた構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体採取装置に関
し、特に微少量の液体の採取に好適な液体採取装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロマシンの研究が盛んに行
われてきており、これに伴いＤＮＡ分析や血液成分の分
析等種々の生化学的な分析や測定を目的とした微小化学
分析システム(μＴＡＳ：Micro Total Analysis Syste
m)の研究も行われてきている。血液成分の分析として
は、酸素分圧（ｐＯ₂）、二酸化炭素分圧（ｐＣＯ₂）、
ｐＨ等があり、これらの所謂血液ガスは、人体に異常が
発生した場合の変化が急激であるためにこれらの血液ガ
スを測定することで異常を検知することが可能である。
また、血糖値測定においては針を突き刺して滴状の血液
を採血している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、サンプル量が
微量で済み、その場で迅速に分析や測定が可能な微小化
学分析システムが要望されている。特に、糖尿病患者の
血糖値測定においては針を突き刺して滴状の血液を採取
するためにかなりの痛みを伴い苦痛であり、しかも、日
々血糖値を測定することが要求されるために患者にとっ
て大きな心理的な障壁となっていることは否めない。血
糖値の測定は、針を刺して採血する作業、採取した血を
測定器（センサ）に吸引させる作業があり、これら一連
の作業は、特に合併症等で視力の弱っている人にとって
は非常に煩わしく、難しい作業となっている。このた
め、採血と測定とを一体化して簡単に取り扱うことので
きる測定装置が望まれている。しかしながら、採血（サ
ンプリング）と測定とを一体化しようとすると、吸引ポ
ンプは、極めて小型、且つ安価で、ディスポーザブルに
する必要がある。

【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、微小量の液体を簡単且つ迅速に採取することがで
き、極めて小型且つ安価な液体採取装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の液体採取装置は、ハウジングと、前記ハウ
ジングを第１、第２のチャンバに画成する隔膜と、前記
第２のチャンバに収容され前記隔膜を変形させて前記第
１のチャンバの容積を縮小させ、特定の刺激が加えられ
たときに体積変形を生じて前記隔膜の変形を戻し前記第
１のチャンバの容積を拡大させて負圧を発生させる高分
子ゲルとから成る吸入ポンプと、前記第１のチャンバに
連通接続され前記負圧により液体を採取する中空針とを
備えたことを特徴とする。

【０００６】請求項２の液体採取装置は、請求項１にお
いて、前記高分子ゲルは、初期状態において液体を吸収
して膨潤しており、特定の刺激が加えられたときに収縮
して前記吸収している液体を押し出すことを特徴とす
る。請求項３の液体採取装置は、ハウジングと、前記ハ
ウジングを第１、第２のチャンバに画成する隔膜と、前
記第２のチャンバに少なくとも１つの連通孔を有する隔
壁を介して設けられた第３のチャンバと、前記第２のチ
ャンバに充填され、前記隔膜を変形させて前記第１のチ
ャンバの容積を縮小させる液体と、前記第３のチャンバ
に収容され、特定の刺激が加えられたときに体積変形を
生じて前記隔膜の変形を戻し前記第１のチャンバの容積
を拡大させて負圧を発生させる高分子ゲルとから成る吸
入ポンプと、前記第１チャンバに連通接続され前記負圧
により液体を採取する中空針とを備えたことを特徴とす
る。

【０００７】請求項４の液体採取装置は、請求項３にお
いて、前記高分子ゲルは、初期状態において収縮してお
り、特定の刺激が加えられたときに膨張して前記第２の
チャンバの液体を吸収して膨潤することを特徴とする。
請求項５の液体採取装置は、請求項１又は３において、
前記特定の刺激は、温度、光、電場、磁場、ｐＨ、有機
溶媒、糖、分子刺激の何れか１つの刺激であることを特
徴とする。

【０００８】請求項６の液体採取装置は、請求項１又は
３の液体採取装置において、第１のチャンバと中空針と
の連通部に設けられ、採取した液体の成分を測定するセ
ンサを更に備えたことを特徴とする。請求項７の液体採
取装置は、請求項１、３又は６の液体採取装置におい
て、第１のチャンバと中空針の中には液体が満たされて
いないことを特徴とする。

【０００９】請求項１の液体採取装置は、初期状態にお
いて吸入ポンプの高分子ゲルが膨潤しており（請求項
２）、隔膜が押し下げられて変形し第１のチャンバの容
積が小さいくなっている。そして、第１のチャンバと中
空針の中には液体が満たされていない（請求項７）。液
体採取装置は、中空針が被対象物に刺された後吸入ポン
プの高分子ゲルに特定の刺激（請求項５）が加えられる
と、当該高分子ゲルが収縮を始め（請求項２）、吸収し
ている液体を押し出す。高分子ゲルの収縮に伴い第１の
チャンバの容積が大きくなり、これに伴い第１のチャン
バが負圧となり、中空針により前記被対象物から液体が
吸入採取され、第１のチャンバ内に吸入される。

【００１０】また、請求項３の液体採取装置は、高分子
ゲルが初期状態において収縮しており（請求項４）、隔
膜が押し下げられて変形し第１のチャンバの容積が小さ
いくなっている。特定の刺激（請求項５）が加えられる
と膨張を始め（請求項４）、第２のチャンバ内の液体を
吸収する。これに伴い隔膜が弾性により元の状態に復帰
し、チャンバの容積が大きくなり、これに伴い第１のチ
ャンバが負圧となり、中空針により前記被対象物から液
体が吸入採取され、第１のチャンバ内に吸入される。

【００１１】中空針と第１のチャンバとの間に設けられ
たセンサは、採取された液体の成分を測定する（請求項
６）。これにより、極めて簡単に、短時間で液体成分を
測定することが可能となる。第１のチャンバと中空針の
中には如何なる液体も満たされていないことから（請求
項７）、採取した液体成分や成分測定に何ら不具合をも
たらすことはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明に係る液体採取
装置の実施形態を示す斜視図、図２は図１の矢線II―II
に沿う断面図、図３は図１の矢線III―IIIに沿う断面図
である。図１乃至図３に示すように液体採取装置１は、
略直方体状をなすハウジング２の下面２ａの略中央に液
体を採取するための中空針３が垂下して設けられてお
り、上面２ｂの一側寄りに電極４、４が設けられてい
る。ハウジング２には吸入ポンプ５、中空針３と吸入ポ
ンプ５とを連通する通路６、及び通路６の途中に設けら
れ、採取した液体の成分を測定するセンサ７等が内蔵さ
れている。

【００１３】この液体採取装置１は、例えば、血糖値を
測定するためのもので、ハウジング２は、合成樹脂によ
り形成されており、例えば、縦、横、高さが数mm（２〜
３mm程度）の大きさで極めて小型とされ、中空針３は、
外径が例えば、0.1〜0.3mm、長さ0.5〜１mm程度の極め
細く短い針とされている。中空針３は、このように極め
て細く且つ短いことで極めて低侵襲とすることが可能で
ある。

【００１４】吸入ポンプ５は、マイクロ・ポンプで高分
子ゲルポンプとされている。高分子ゲルポンプは、衝撃
や屈曲等の外力に強く、成形加工が可能で、薄膜化、小
型軽量化が可能である。通路６は、一端が中空針３の基
端に、他端が吸入ポンプ５の吸入口に接続されている。
センサ７は、例えば、微小酵素電極とされており、通路
６を流れる血液の血糖値を測定可能とされている。この
センサ７は、電極４、４に接続されている。

【００１５】図４は、吸入ポンプ５の第１の実施形態を
示す。吸入ポンプ５は、ハウジング１１、隔膜１２、高
分子ゲル（以下単に「ゲル」という）１３とにより構成
されている。ハウジング１１は、隔壁１１ａにより上下
２つのチャンバ１５、１６に画成されており、隔壁１１
ａにはチャンバ１５と１６とを連通する小孔１１ｂが複
数設けられている。また、底面１１ｃ略中央にはサンプ
ルを吸入する吸入口としての小孔１１ｄが設けられてお
り、通路６の他端が接続されている。

【００１６】チャンバ１６は、隔膜１２により上下２つ
のチャンバ１７と１８とに液密に画成されている。隔膜
１２は、弾性を有する薄膜で、周縁部が全周に亘りチャ
ンバ１７の内壁上部に液密に固定されて底面１１ｃから
離隔して平らに張設されている。隔膜１２は、例えば、
液体を通し難いシリコーン樹脂の薄膜や、弾性を有する
シリコーン樹脂と不透性を有する金属薄膜とを積層した
積層薄膜等が使用される。下側のチャンバ（第１のチャ
ンバ）１７は、サンプル吸入用のチャンバ（吸入室）と
され、隔膜１２と隔壁１１ａとの間のチャンバ（第２の
チャンバ）１８内にゲル１３が収納されている。ゲル１
３は、例えば、ハイドロゲルで、液体成分である水を吸
収して初期状態において膨潤しており、上面が隔壁１１
ａに、下面が隔膜１２に圧接している。ゲル１３の上面
は、隔壁１１ａの各小孔１１ｂを通してチャンバ１５に
臨んでいる。また、チャンバ１５は、密閉空間とされて
いることでチャンバ１８内で膨潤しているゲル１３に吸
収されている水分の蒸発を防止して、ゲル１３が乾燥す
ることを防止している。

【００１７】ゲル１３は、膨潤した状態において隔膜１
２をその弾性に抗して変形させてチャンバ１７の底面１
１ｃの略全面に亘り当接又は僅かな間隙を存して対向さ
せ、当該チャンバ１７の空き容積（デッドスペース）を
極めて小さくしている。これにより、チャンバ１７は、
残存する気体（空気）の内圧が極めて小さくなり、負圧
の発生が高められる。また、チャンバ１８内には膨潤し
たゲル１３と当該ゲル１３を膨潤させている水が収容さ
れて空き容積（デッドスペース）が極めて小さくされて
いる。これにより、ゲル１３による隔膜１２の変形が大
きくなる。従って、チャンバ１７は、負圧を高める上
で、チャンバ１８は、隔膜１２の変形を大きくする上
で、夫々できる限り空き容積（デッドスペース）が存在
しないことが好ましい。これらの空き容積は、隔膜１２
の取付方や、ゲル１３、チャンバ１７、１８等の形状を
工夫することで無くすることが可能である。例えば、チ
ャンバ１６を円筒形とし、内壁面を隔壁１１ａ側（上
部）から底面１１ｃに向けて僅かに内方にテーパ状にす
る（逆円錐台形）と共に底面１１ｃとの連設部を曲面と
して、隔膜１２とチャンバ１６の内壁面及び底面１１ｃ
とを全面に亘り密着可能とし、更に、チャンバ１８をゲ
ル１３で満たすことで、チャンバ１７、１８の空き容積
（デッドスペース）を実質的に無くすることが可能とな
る。

【００１８】ゲル１３は、外部よりの特定の刺激に対し
て収縮を始めるように形成されている。特定の刺激とし
ては、例えば、温度、光、電場、ｐＨ（酸、塩基）、
塩、有機溶媒、糖・その他の分子刺激等がある。上記実
施形態においては、ゲル１３としては、温度により収縮
を始めるポリビニルメチルエーテル系の熱感応性高分子
ゲルが使用されており、相転移温度が例えば、３５〜３
６度付近にあり、体温により昇温して低温領域から高温
領域に相転移する際に脱水和による収縮で体積が大きく
変化し（約１／４程度となる）、吸収している液体成分
としての水を押し出し、高温領域から低温領域に相転移
するときには、水を吸収して膨潤する。また、その応答
速度は、数ミリ角のもので十数秒程度である。

【００１９】熱感応性高分子ゲルとしては、他にアクリ
ルアミド／メタクリル酸共重合体、アクリロイルオキシ
メチルウラシル／アクリルアミド系、長鎖脂肪酸／アク
リル酸共重合体等がある。また、ゲル１３の膨潤に使用
される液体としては、水の他にジメチルスルホキシド、
アセトン、エタノール等がある。また、ゲルの相転移温
度は、仕様に応じて所望の温度に設定することが可能で
ある。

【００２０】以下に作用を説明する。図２に示す液体採
取装置１の吸入ポンプ５は、初期状態において図４に示
すようにゲル１３が膨潤しており、隔膜１２が押し下げ
られて変形しチャンバ１７の底面１１ｃに押し付けられ
ている。これにより、チャンバ１７は、空き容積が極め
て小さいものとなっている。液体採取装置１は、この初
期状態においてチャンバ１７及び中空針３の中に微量の
気体（空気）のみが存在するだけであり、如何なる液体
も全く存在していない。使用者例えば、糖尿病患者がこ
の液体採取装置１の中空針３を所定箇所に当てて僅かに
押し付けると、中空針３が皮膚に刺さり、ハウジング２
の下面２ａが皮膚に接触する。中空針３は、極めて細く
且つ短いことで極めて低侵襲である。

【００２１】液体採取装置１は、ハウジング２の下面２
ａが皮膚に接触することで、体温により内蔵されている
吸入ポンプ５のゲル１３が昇温する。ゲル１３は、相転
移温度（体温）に達すると収縮を始め、吸収している水
を押し出す。図５に示すように押し出された水４０は、
隔壁１１ａの小孔１１ｂを通してチャンバ１５に流入す
る。隔膜１２は、その弾性により元の平らな形状に復帰
しようとしており、ゲル１３の収縮に伴いチャンバ１７
の底面１１ｃから離隔し、これに伴いチャンバ１７が負
圧となり、中空針３から血液５０が吸入採取され、通路
６を経て当該チャンバ１７内に吸入される。このとき採
取される血液は、0.1μＬ程度で極めて微量である。

【００２２】通路６の途中に配置されているセンサ（酵
素電極）７は、通路６を流れる血液の血糖値を測定す
る。これにより、使用者は、採血（サンプリング）と血
糖値測定とを一回の動作（操作）で極めて簡単に、短時
間で、しかも、低侵襲で行うことが可能となる。チャン
バ１７内には空き容積（デッドスペース）分の極めて微
量の気体（空気）が、中空針３の中にも微量の気体（空
気）が存在しているだけで如何なる液体も全く存在して
おらず、従って、採取した血液の成分測定に不具合とな
ることはない。また、液体採取装置１は、極めて小型で
安価、且つディスポーザブルであり、使い捨てとするこ
とができるために使用者にとって取り扱いが容易であ
る。尚、液体採取装置１は、ゲル１３の相転移温度が体
温付近に設定されていることで、冷蔵庫等の冷所に保管
しておき、使用時に手際よく取り扱うことが好ましい。

【００２３】液体採取装置１は、吸入ポンプ５の構造上
製造過程においてチャンバ１５内に初期的に大気圧の空
気が入っている場合、ゲル１３の収縮に伴い当該ゲル１
３から押し出された水４０がチャンバ１５に流入する
と、当該チャンバ１５内の内圧が上昇する。従って、隔
膜１２は、この圧力上昇に対して十分な抗力を有するよ
うに設定されている。また、チャンバ１５は、流入する
水４０による圧力上昇を小さくするために流入してくる
水４０の体積に対して十分大きな体積を有するように設
定されている。

【００２４】図６は、吸入ポンプ５の第２の実施形態を
示し、吸入ポンプ５は、第１実施形態におけるハウジン
グ１１の上壁１１ｅに空気孔１１ｆを設け、チャンバ１
５から外部方向にのみ空気の流れを許容する薄膜の一方
向弁（リード弁）２５を設けた構成としたものである。
図７に示すようにゲル１３が収縮して水４０がチャンバ
１５に流れ込み、内圧が上昇したときにのみ一方向弁２
５が開弁してチャンバ１５内の空気を矢印のように外部
に排出させる。吸入ポンプ５の吸入動作は、第１の実施
形態と同様である。このような構成とすることで、チャ
ンバ１５内の圧力上昇とゲル１３の乾燥との問題を解決
することができ、チャンバ１５の体積を小さくすること
が可能となり、小型化が図られる。

【００２５】図８は、吸入ポンプ５の第３の実施形態を
示し、吸入ポンプ５は、第１実施形態におけるハウジン
グ１１のチャンバ１５を無くしたもので、隔壁１１ａの
上面に薄膜２６を液密に貼り付けて小孔１１ｂを塞ぎ、
ゲル１３の乾燥を防止するように構成したものである。
使用時に図９に示すように薄膜２６を剥がすと、ゲル１
３から押し出された水４０が小孔１１ｂからハウジング
１１の外部に排出される。吸入ポンプ５の吸入動作は、
第１の実施形態と同様である。ゲル１３から押し出され
る水は微量であり、人体や外部環境に悪影響を及ぼすこ
とはない。このような構成とすることで、吸入ポンプ５
の更なる小型化、及び構造の簡素化が図られる。

【００２６】吸入ポンプ５の第４の実施形態として、図
８に示す第３の実施形態におけるハウジング１１の隔壁
１１ａのみを透光性とし、薄膜２６を不透光部材とし、
ゲル１３として光による刺激に対して収縮を始める光感
応成功分子ゲルを使用するようにしても良い。使用時に
は、図９に示すように薄膜２６を剥がすと、光Ｌが透光
性の隔壁１１ａを通してゲル１３に照射され、当該ゲル
１３が収縮を始めて液体を押し出す。ゲル１３から押し
出された水が小孔１１ｂからハウジング１１の外部に排
出される。

【００２７】光感応性高分子ゲルとしては、例えば、ア
ゾベンゼン架橋アクリル酸ポリマ、Ｎ―イソプロピルア
クリルアミド／銅クロロフィリン三ナトリウム塩／アク
リル酸ナトリウム共重合体、トリフェニルメタンロイコ
化合物／アクリルアミド共重合体等がある。図１０は、
吸入ポンプ５の第５の実施形態を示し、吸入ポンプ５
は、第１実施形態におけるハウジング１１のチャンバ１
５の上面をダイヤフラム２７により形成し、更に隔膜２
８により上下に２つのチャンバ１５Ａ、１５Ｂに画成
し、ダイヤフラム２７に、隔膜２８に孔を明けるための
針２９を多数有するハンドル３０を液密に貫通固定して
設け、上側のチャンバ１５Ａにゲル１３の収縮を始めさ
せるための刺激溶液４１を封入した構成としたものであ
る。

【００２８】使用時に図１１（ａ）に示すようにハンド
ル３０を押すと、針２９が隔膜２８に小孔２８ａを多数
穿設する。ハンドル３０は、押圧力が解除されるとダイ
ヤフラム２７の弾性により元の位置に復帰する。そし
て、隔膜２８に穿設された多数の小孔２８ａからチャン
バ１５Ａ内の刺激溶液４１が下側のチャンバ１５Ｂに流
れ込み、隔壁１１ａの小孔１１ｂからゲル１３に刺激を
与える。これにより、図１１（ｂ）に示すようにゲル１
３が収縮を始め、吸収している水を押し出す。押し出さ
れた水４０は、刺激溶液４１と共に小孔１１ｂからチャ
ンバ１５Ｂに流れ込む。吸入ポンプ５の吸入動作は、第
１の実施形態と同様である。

【００２９】刺激溶液としては例えば、ｐＨが酸性若し
くはアルカリ性の溶液であったり、ある特定のイオンを
含む溶液、有機溶剤等がある。ｐＨ感応性高分子ゲルと
しては、例えば、アクリル酸／ＰＥＧジメチルアクリレ
ート共重合体、アクリルアミド／アクリル酸共重合体、
アクリロイルオキシドデカン酸／アクリル酸共重合体等
がある。

【００３０】塩感応性高分子ゲルとしては、例えば、ポ
リエチレンイミン、α―ヒドロキシアクリル酸ポリマ、
Ｎ―イソプロピルアクリルアミドポリマ等がある。ま
た、有機溶媒感応性高分子ゲルとしては、例えば、長鎖
脂肪酸／アクリル酸ポリマ系、エチレン／ビニルアルコ
ール共重合体、イオン基導入ポリスチレン、カラギーナ
ン／グルコマンナン系共重合体等がある。

【００３１】図１２は、吸入ポンプ５の第６の実施形態
を示し、吸入ポンプ５は、第５の実施形態におけるハウ
ジング１１の隔壁１１ａ、及びチャンバ１５の上側のチ
ャンバ１５Ａを無くし、チャンバ１５Ｂにゲル１３の収
縮を始めさせるための刺激溶液４１を封入したた構成と
したものである。使用時にハンドル３０を押すと、針２
９が隔膜２８に小孔２８ａを多数穿設する。ハンドル３
０は、押圧力が解除されるとダイヤフラム２７の弾性に
より元の位置に復帰する。そして、隔膜２８に穿設され
た多数の小孔２８ａからチャンバ１５Ｂ内の刺激溶剤４
１がゲル１３に接触して刺激を与える。これにより、図
１３に示すようにゲル１３が収縮を始め、吸収している
水を押し出す。押し出された水４０は、刺激溶液４１と
共にチャンバ１５Ｂに流れ込む。吸入ポンプ５の吸入動
作は、第１の実施形態と同様である。

【００３２】この構成においては、刺激溶液４１のゲル
１３への速やかな接触が始まるようにチャンバ１８、チ
ャンバ１５Ｂ内には気体が存在していないことが好まし
い。また、刺激溶液４１によりゲル１３が収縮した際、
当該ゲル１３の内部から押し出された水がチャンバ１５
Ｂに逃げられるようにゲル１３を閉じこめているチャン
バ１８の隔膜１２よりも十分弱い弾性部材により隔膜２
８を構成することが好ましい。

【００３３】図１４は、吸入ポンプ５の第７の実施形態
を示し、吸入ポンプ５は、第６の実施形態におけるハウ
ジング１１のチャンバ１５Ｂの上部を薄膜３２により密
閉すると共に、チャンバ１５Ｂとゲル１３との間を僅か
な圧力で破れやすい形状例えば、格子状に多数の小孔が
明き易い隔膜３３で液密に画成し、チャンバ１５Ｂにゲ
ル１３の収縮を始めさせるための刺激溶液４１を封入し
た構成としたものである。

【００３４】使用時に図１５に示すように薄膜３２を押
し込むと、その圧力により隔膜３３が破れて多数の小孔
３３ａが明き、これらの小孔３３ａからチャンバ１５Ｂ
内の刺激溶剤４１がゲル１３に接触して刺激を与える。
これにより、ゲル１３が収縮を始め、吸収している水を
押し出す。押し出された水４０は、刺激溶液４１と共に
チャンバ１５Ｂに流れ込む。吸入ポンプ５の吸入動作
は、第１の実施形態と同様である。

【００３５】図１６は、吸入ポンプ５の第８の実施形態
を示し、吸入ポンプ５は、第１の実施形態におけるハウ
ジング１１のチャンバ１５の上部を開口してチャンバ
（第３のチャンバ）１５Ｃとし、内壁面下部に弾性を有
する薄膜３５の周縁部を全周に亘り液密に固定し、隔壁
１１ａと薄膜３５との間にゲル３６を封入すると共に、
チャンバ１８内に液体例えば、水４０を封入し、隔膜１
２を変形させてチャンバ１７の底面１１ｃに密着させた
構成としたものである。

【００３６】ゲル３６は、例えば、前述した熱感応性高
分子ゲルで、昇温すると図１７に示すように膨張を始
め、チャンバ１８内の水４０を吸収するこれに伴い隔膜
１２が弾性により元の状態に復帰し、チャンバ１７が負
圧になる。かかる構成によれば、吸入ポンプ５は、上下
が逆になるような使用状態でも動作可能となる。チャン
バ１８内に水４０を封入している隔膜１２は、特にテン
ションがある必要はなく、できる限り小さいテンション
のものが好ましい。これは、隔膜１２のテンションがチ
ャンバ１５Ｃのゲル３６を封入している薄膜３５のテン
ションにうち勝ってしまうと、チャンバ１５Ｃからチャ
ンバ１８に液体が流入（逆流）する虞があるためであ
る。

【００３７】また、電場に感応する高分子ゲルとして
は、アクリル酸及びそのポリマ／ポリビニルメチルエー
テル、アクリル酸アミド／アクリル酸共重合体、アイオ
ノマー型ポリウレタン等がある。磁場に感応する高分子
ゲルとしては、磁性体固定化ポリビニルアルコールがあ
る。分子刺激としての糖に感応する高分子ゲルとして
は、アクリルアミドフェニル硼酸／Ｎ，Ｎ―ジメチルア
クリルアミド系共重合体、ボロン酸基導入ポリビニルア
ルコール又はＮ−イソプロピルアクリルアミドポリマ等
がある。金属イオンに感応する高分子ゲルとしては、側
鎖クラウンエーテルを持つＮ−イソプロピルアクリルア
ミドポリマがある。ゲスト分子に感応する高分子ゲルと
しては、ゲスト分子存在下で重合したＮ−イソプロピル
アクリルアミド／アクリル酸共重合体がある。

【００３８】上記実施形態においては、液体採取装置と
して、低侵襲で、簡単に血液を採取して血糖値を測定す
る場合に好適な液体採取装置に適用した場合について記
述したが、これに限るものではなく、他の微小化学分析
システム（μＴＡＳ）と繋げることにより、種々の生化
学的な測定を微小量のサンプリングで短時間に行うこと
が可能となる。

【００３９】また、センサとして各種酵素電極やイオン
センサ、更に免疫反応系の集積化を行うことにより、極
めて安価でディスポーザブルな種々の生体情報等を測定
するセンサ装置を実現することが可能となる。このこと
は、医療やヘルスケアの分野で非常に大きな役割を果た
すことが期待される。具体的には、人体の情報を詳細
に、安価に取得することが可能となることで、早期の病
気の検出、病状の回復状況の把握等、種々の局面での利
用ができる。

【００４０】更に、上記実施形態においては、中空針３
と吸入ポンプ５のチャンバ１７との間の通路６にセンサ
７を設けた場合について記述したが、これに限るもので
はなく、センサを設けることなく、単に所望の液体を採
取するようにしてもよいことは勿論である。この場合、
吸入ポンプ５のチャンバ１１即ち、液体吸入室としての
チャンバ１７に直接中空針３を接続する構成とすること
で、中空針３とチャンバ１７との間の空き容積（デッド
スペース）を更に小さくすることができると共に、更な
る小型を図ることが可能となる。

【００４１】更に、上記実施形態においては、本発明を
超小型の液体採取装置に適用した場合について記述した
がこれに限るものではなく、大型の液体採取装置にも適
用し得ることは勿論である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液体採取装
置によれば、特定の刺激に感応する高分子ゲルにより負
圧を発生させる吸入ポンプを用いて被対象物から微小量
の液体を極めて簡単且つ迅速に採取することができる。
しかも、極めて小型、軽量且つ安価な液体採取装置を構
成することが可能となる。

【００４３】また、中空針と吸入ポンプとの間にセンサ
を設けることで、採取した液体の成分を迅速に測定する
ことが可能である。また、第１のチャンバと中空針の中
には如何なる液体も満たされていないことから、採取し
た液体成分や成分測定に何ら不具合をもたらすことはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体採取装置の実施形態を示す斜
視図である。

【図２】図１に示す液体採取装置の矢線II―IIに沿う断
面図である。

【図３】図２に示す液体採取装置の矢線III―IIIに沿う
断面図である。

【図４】図２に示す吸入ポンプの第１実施形態の断面図
である。

【図５】図４に示す吸入ポンプの動作説明図である。

【図６】図２に示す吸入ポンプの第２実施形態の断面図
である。

【図７】図６に示す吸入ポンプの動作説明図である。

【図８】図２に示す吸入ポンプの第３実施形態の断面図
である。

【図９】図８に示す吸入ポンプの動作説明図である。

【図１０】図２に示す吸入ポンプの第５実施形態の断面
図である。

【図１１】図１０に示す吸入ポンプの動作説明図であ
る。

【図１２】図２に示す吸入ポンプの第６実施形態の断面
図である。

【図１３】図１２に示す吸入ポンプの動作説明図であ
る。

【図１４】図２に示す吸入ポンプの第７実施形態の断面
図である。

【図１５】図１４に示す吸入ポンプの動作説明図であ
る。

【図１６】図２に示す吸入ポンプの第８実施形態の断面
図である。

【図１７】図１６に示す吸入ポンプの動作説明図であ
る。

【符号の説明】

１液体採取装置２ハウジング３中空針４電極５吸入ポンプ６通路７センサ１１ハウジング１１ａ隔壁１１ｂ小孔１２、２８、３２、３３隔膜１３、３６ゲル（高分子ゲル）１５、１６、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１７、１８チ
ャンバ２５一方向弁２６、３５薄膜２７ダイヤフラム３０ハンドル４０水（液体）４１刺激溶剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮岸哲也東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号株式会社山武内 (72)発明者鈴木博章茨城県つくば市竹園３丁目６番地 305棟 103号Ｆターム(参考） 2G045 AA13 CA25 CA26 DA31 HA06 HA09 JA07 4C038 KK10 KL01 KL09 KM00 KY03 KY11 TA04 UG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、前記ハウジングを第１、
第２のチャンバに画成する隔膜と、前記第２のチャンバ
に収容され前記隔膜を変形させて前記第１のチャンバの
容積を縮小させ、特定の刺激が加えられたときに体積変
形を生じて前記隔膜の変形を戻し前記第１のチャンバの
容積を拡大させて負圧を発生させる高分子ゲルとから成
る吸入ポンプと、前記第１のチャンバに連通接続され前記負圧により液体
を採取する中空針とを備えたことを特徴とする液体採取
装置。
【請求項２】前記高分子ゲルは、初期状態において液
体を吸収して膨潤しており、特定の刺激が加えられたと
きに収縮して前記吸収している液体を押し出すことを特
徴とする請求項１に記載の液体採取装置。
【請求項３】ハウジングと、前記ハウジングを第１、
第２のチャンバに画成する隔膜と、前記第２のチャンバ
に少なくとも１つの連通孔を有する隔壁を介して設けら
れた第３のチャンバと、前記第２のチャンバに充填さ
れ、前記隔膜を変形させて前記第１のチャンバの容積を
縮小させる液体と、前記第３のチャンバに収容され、特
定の刺激が加えられたときに体積変形を生じて前記隔膜
の変形を戻し前記第１のチャンバの容積を拡大させて負
圧を発生させる高分子ゲルとから成る吸入ポンプと、前記第１チャンバに連通接続され前記負圧により液体を
採取する中空針とを備えたことを特徴とする液体採取装
置。
【請求項４】前記高分子ゲルは、初期状態において収
縮しており、特定の刺激が加えられたときに膨張して前
記第２のチャンバの液体を吸収して膨潤することを特徴
とする請求項３に記載の液体採取装置。
【請求項５】前記特定の刺激は、温度、光、電場、磁
場、ｐＨ、有機溶媒、糖、分子刺激の何れか１つの刺激
であることを特徴とする請求項１又は３に記載の液体採
取装置。
【請求項６】請求項１又は３の液体採取装置におい
て、第１のチャンバと中空針との連通部に設けられ、採取し
た液体の成分を測定するセンサを更に備えたことを特徴
とする液体採取装置。
【請求項７】前記第１のチャンバと前記中空針の中に
は液体が満たされていないことを特徴とする請求項１、
３又は６に記載の液体採取装置。