JP2003052672A - マイクロニードルモジュールおよびマイクロ分析モジュール - Google Patents

マイクロニードルモジュールおよびマイクロ分析モジュール

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １００ミクロン以下の痛みを感じにくい注射
針を表皮に挿入した際に折れてしまうことを防ぐことを
目的とする。 【解決手段】 検体表皮の外側から試料を採取したり液
体を注入したりする中空のマイクロニードルと、マイク
ロニードルの外径より太く一体で形成されたマイクロシ
リンダーと、マイクロニードルおよびマイクロシリンダ
ーの外径よりわずかに大きくマイクロニードルの先端ま
でを収容できるガイド孔を備えたモジュールベースとか
ら構成したマイクロニードルモジュールベースを考案
し、検体表皮の外面にモジュールベースが接触した状態
からマイクロニードルが表皮に挿入される構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、検体表皮の外側
から試料を採取したり液体を注入したりするサンプリン
グおよび注入を行うための中空の針を含むモジュールお
よび採取した試料の分析を行う分析モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、表皮の外側から、血液などの体液
を採取したり、注射液を注入する場合には、直径が、
０．２から１ミリ程度の注射針が使用されている。しか
し、注射針を挿入する際には、痛みが伴うことから、近
年、１００ミクロン以下の痛みを感じにくい注射針を開
発することが提案されている。このような注射針を実現
するため、主に半導体プロセスを利用することによって
ＷＯ００７４７６３に記載されているようなマイクロニ
ードルを作成する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなマイクロニ
ードルにおいて問題となる点は、マイクロニードルがき
わめて細いため、機械的な強度の問題が生じ、表皮に挿
入した状態で折れてしまうことである。また、血液など
の体液を効率よく採取しようとした場合、ニードル先端
をちょうど血管のある位置まで挿入する必要があるが、
単にマイクロニードルを挿入するだけでは、マイクロニ
ードル先端を確実に血管部分に導き、効率的にサンプリ
ングを行うことができないことも考えられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
検体表皮の外側から試料を採取したり液体を注入したり
する中空のマイクロニードルと、マイクロニードルの外
径より太く一体で形成されたマイクロシリンダーと、マ
イクロニードルおよびマイクロシリンダーの外径よりわ
ずかに大きくマイクロニードルの先端までを収容できる
ガイド孔を備えたモジュールベースとからなり、マイク
ロニードルが、モジュールベースに収容されており、検
体表皮の外面にモジュールベースが接触した状態から、
マイクロニードルが表皮に挿入される構造のマイクロニ
ードルモジュールを考案した。さらに、マイクロシリン
ダーが、初期状態において前記モジュールベースに微小
な支持体によって支持されており、表皮に挿入される際
に支持体部分で分離することによって、マイクロニード
ルが挿入可能な状態となるようなマイクロニードルモジ
ュールの構成を考案した。このような構成とすることに
よって、マイクロニードルを挿入する際に、マイクロニ
ードルに横方向の応力がかかることを防ぐことができ、
マイクロニードルを折れにくくすることができる。
【０００５】一方、マイクロニードルに入射側光導波路
および検出側光導波路の２つの光導波路を形成し、マイ
クロニードル先端の光吸収の変化を検知することによっ
て、血管部分を検知することで、より効率的な採血を行
えるようにすることができる。
【０００６】また、検出器をモジュールベースと組み合
わせることによって、マイクロ分析モジュールとするこ
とができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を参照して説明する。
【０００８】図１は、本発明のマイクロニードルモジュ
ールの一つの構成図を示したものである。図１におい
て、マイクロニードルモジュールは、検体表皮の外側か
ら試料を採取したり液体を注入したりする中空のマイク
ロニードル１と、マイクロニードル１の外径より太く一
体で形成されたマイクロシリンダー２と、マイクロニー
ドルおよびマイクロシリンダーの外径よりわずかに大き
くマイクロニードルの先端までを収容できるガイド孔３
を備えたモジュールベース４からなり、マイクロニード
ル１が、モジュールベース４に収容されている。検体表
皮の外面にモジュールベースの底面５が接触した状態か
ら、マイクロニードルが表皮に挿入されるような構造に
なっている。さらに、マイクロシリンダー２とモジュー
ルベース４は、初期状態において微小な支持体６によっ
て支持されている。この支持体６は、マイクロシリンダ
ーを動かそうとする外力によって容易にはずれて、マイ
クロニードル１が挿入可能な状態となるようになってい
る。このようなピストンとシリンダーのような構成とす
ることによって、マイクロニードルに横方向の応力がか
かることを防ぐことができ、マイクロニードル１を挿入
する際に、マイクロニードルを折れにくくすることがで
きる。マイクロニードルを挿入する際には、マイクロシ
リンダー５と一体に形成されている挿入用ボタン７に挿
入方向の外力を加えることによって、図２に示すよう
に、支持体が分離して、マイクロニードルを検体表面１
５から内部へ挿入することができる。また逆方向の外力
を加えることによって、マイクロニードルを抜き出すこ
とができる。
【０００９】また、マイクロシリンダー５には、送液チ
ューブ８が一体に形成されており、マイクロニードル１
およびマイクロシリンダー５の中心に形成されている中
空部分と接続されている。さらに、送液チューブ８の先
には、圧力調整手段９が接続され、試料採取または注入
が行えるようになっている。図１に示した圧力調整手段
の場合は、じゃばら状の容積可変膜１０、マイクロシリ
ンダー部１１、つまみ部１２で構成されており、マイク
ロシリンダー部を上下させることによって、試料採取ま
たは注入が行えるようになっている。ここで、つまみ部
１２は、マイクロシリンダー部１１から取り外し可能
で、取り外した部分からじゃばら状の容積可変膜１０の
内部の液体の出し入れを行うことができる。
【００１０】図３に本発明のマイクロニードル先端部の
構造を示す。図３（ａ）は、本発明のマイクロニードル
先端の一例を示したもので、マイクロニードル先端２１
は尖鋭な形状をしており、先端近傍の側面にマイクロニ
ードルの中空部分に通じる開口２２が形成されている。
図３（ｂ）の場合は、複数の微小な開口２３が形成され
ている。このような微小な開口を用いることで、血球な
どの大きな成分は採取せずに液体成分のみを採取するこ
ともできる。これらのマイクロニードルの太さは、１０
０μｍとすることによって、人体における採取や注入時
において、痛みを伴わずに操作を行うことができる。一
方、図３（ｃ）には、一般的なニードル形状を示してい
るが、このような従来の形状を用いることも可能であ
る。
【００１１】次に、図４は、送液チューブ８と圧力調整
手段９の間に検出手段３１を接続することによってマイ
クロ分析モジュールを構成した例を示している。例え
ば、採血を行った後、グルコースオキシターゼおよびメ
ディエータを形成した電極間の電解電流を測定すること
で、血液中のグルコース濃度などを検出することができ
る。
【００１２】一方、図５は、マイクロニードルを複数形
成したマイクロニードルモジュールを示している。この
ように複数のマイクロニードルを同時に用いることによ
って、単位時間あたりに操作できる液体の流量を増やす
ことができる。さらに、マイクロニードルを複数形成し
て、検出手段を接続することでマイクロ分析モジュール
を構成することも可能である。
【００１３】図６は、マイクロニードルにマイクロニー
ドルに光導波路が形成した例を示したものである。入射
側光導波路および検出側光導波路の２つの光導波路を形
成し、マイクロニードル先端の光吸収の変化を検出し、
血管部分を検知してマイクロニードルの挿入深さを調整
することで、より効率的に採血を行えるようにすること
ができる。図６（ａ）では、入射側光導波路は、コア部
５１と周囲のクラッド部５２で構成されており、検出側
光導波路もコア部５３と周囲のクラッド部５２で構成さ
れている。コア部は、マイクロニードル先端部５５で近
接または接続しており、マイクロニードル先端の光吸収
の変化を検知可能となっている。
【００１４】図６（ｂ）では、マイクロニードルとその
マイクロシリンダー部、ボタン部について示した図で、
入射側導波路端５６と出射側導波路端５７がボタン部上
面に形成され、それぞれの導波路端の周囲に位置あわせ
のためのガイド穴５８が形成されている例を示してい
る。
【００１５】本発明のマイクロニードルモジュールを形
成する方法としては、個々の部品を組み合わせて形成す
ることも可能であるが、特開平11-170377やProceedings
ofMEMS 98 (1998) p.290-295 に記載されているような
マイクロ光造形法を用いてほとんどの形状を一体に同時
形成することができる。この場合、モジュールを形成す
る材料としては、ウレタンアクリレート系やエポキシ系
などの光硬化性樹脂を用いることができる。
【００１６】また、導波路の形成においては、光造形の
課程において、屈折率の高い材料でコア部を形成した
後、屈折率の低い材料で周囲のクラッド部を形成するこ
とによって、製作することができる。
【００１７】また、光造形法においては、原理的には２
００ｎｍ程度の分解能が達成でき、１００μｍ以下のマ
イクロニードルを形成することが可能である。一方、マ
イクロニードル部の機械的性質を変化させる場合には、
ステンレス材などで、マイクロニードルを別個に作成し
て、モジュールに組み込むことも可能である。
【００１８】
【発明の効果】本願構成によれば、マイクロニードルを
挿入する際に、マイクロニードルに横方向の応力がかか
ることを防ぐことができ、マイクロニードルを折れにく
くすることができる。
【００１９】一方、マイクロニードルに入射側光導波路
および検出側光導波路の２つの光導波路を形成し、マイ
クロニードル先端の光吸収の変化を検知することによっ
て、血管部分を検知することで、より効率的な採血を行
えるようにすることができる。
【００２０】また、検出器をモジュールベースと組み合
わせることによって、マイクロ分析モジュールとするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロニードルモジュールの構成を
示す断面図
【図２】本発明のマイクロニードルモジュールの構成を
示す断面図
【図３】本発明のマイクロニードル先端部の構造を示す
図
【図４】本発明のマイクロ分析モジュールの構成を示す
断面図
【図５】本発明のマイクロニードルモジュールの構成を
示す断面図
【図６】本発明の光導波路が形成したマイクロニードル
の構成図
【符号の説明】
１ マイクロニードル ２ マイクロシリンダー ３ ガイド孔 ４ モジュールベース ５ モジュールベースの底面 ６ 支持体 ７ ボタン ８ 送液チューブ ９ 圧力調整手段 １０ じゃばら状の容積可変膜 １１ マイクロシリンダー部 １２ つまみ部 １５ 検体表面 ２１ マイクロニードル先端 ２２ マイクロニードルの開口 ２３ マイクロニードルの開口 ３１ 検出手段 ５１ コア部 ５２ クラッド部 ５３ コア部 ５５ マイクロニードル先端部 ５６ 入射側導波路端 ５７ 出射側導波路端 ５８ ガイド穴
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C038 TA03 UF01 UF05 UF09 UF11 4C066 AA07 BB01 CC01 DD09 EE04 FF05 HH08 JJ10 KK02 LL07 QQ52

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも、検体表皮の外側からの試料
    の採取または液体の注入を行う中空のマイクロニードル
    と、マイクロニードルの外径より太く一体で形成された
    マイクロシリンダーと、マイクロニードルおよびマイク
    ロシリンダーの外径よりわずかに大きく、マイクロニー
    ドルの先端までを収容できるガイド孔を備えたモジュー
    ルベースとからなり、マイクロニードルが、モジュール
    ベースに収容されており、検体表皮の外面にモジュール
    ベースが接触した状態から、マイクロニードルが検体表
    皮に挿入される構造であることを特徴とするマイクロニ
    ードルモジュール。
  2. 【請求項２】 前記マイクロシリンダーが、初期状態に
    おいて前記モジュールベースに微小な支持体によって支
    持されており、表皮に挿入される際に支持体部分で分離
    することによって、マイクロニードルが挿入可能な状態
    となることを特徴とする請求項１記載のマイクロニード
    ルモジュール。
  3. 【請求項３】 前記マイクロニードルの挿入のためのボ
    タン部が前記マイクロシリンダーと一体で形成されてお
    り、挿入用ボタン部を押すことによって、前記支持体が
    分離して、マイクロニードルが挿入状態となることを特
    徴とする請求項２記載のマイクロニードルモジュール。
  4. 【請求項４】 前記マイクロシリンダーが、送液チュー
    ブと一体に形成されていることを特徴とする請求項１記
    載のマイクロニードルモジュール。
  5. 【請求項５】 前記マイクロニードル先端が、尖鋭な形
    状をしており、先端近傍の側面にマイクロニードルの中
    空部分に通じる開口が形成されていることを特徴とする
    請求項１記載のマイクロニードルモジュール。
  6. 【請求項６】 前記開口として、複数の微小な開口が形
    成されていることを特徴とする請求項５記載のマイクロ
    ニードルモジュール。
  7. 【請求項７】 前記送液チューブに圧力調整手段が接続
    されていることを特徴とする請求項４記載のマイクロニ
    ードルモジュール。
  8. 【請求項８】 前記マイクロニードルに光導波路が形成
    されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロニ
    ードルモジュール。
  9. 【請求項９】 前記光導波路が、少なくとも入射側光導
    波路および検出側光導波路の２つの光導波路によって構
    成されており、マイクロニードル先端の光吸収の変化を
    検知可能であることを特徴とする請求項８記載のマイク
    ロニードルモジュール。
  10. 【請求項１０】 請求項７記載のマイクロニードルモジ
    ュールにおいて、前記送液チューブと前記圧力調整手段
    の間に試料分析手段が接続されていることを特徴とする
    マイクロ分析モジュール。
  11. 【請求項１１】 前記マイクロニードルが複数形成され
    ていることを特徴とする請求項１または１０記載のマイ
    クロニードルモジュールまたはマイクロ分析モジュー
    ル。
  12. 【請求項１２】 前記マイクロニードルの外径が、１０
    ０μｍ以下であることを特徴とする請求項１、１０また
    は１１記載のマイクロニードルモジュールまたはマイク
    ロ分析モジュール。
  13. 【請求項１３】 光造形法により，概ね一体に形成され
    ていることを特徴とする請求項１または１０記載のマイ
    クロニードルモジュールまたはマイクロ分析モジュー
    ル。
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