JP2005147862A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 分析用具に対して何らの変更も加えることなく、外部光の影響を抑制しつつ、測定精度を向上させる。
【解決手段】 光学的手法を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置１であって、分析用具２を保持するためのホルダ部３１と、ホルダ部３１に分析用具２を保持させるときに利用される開口部３７を有する筐体３と、を備え、かつ、ホルダ部３１は、Ｄ１、Ｄ２方向に往復移動可能なように構成され、分析用具２における試料導入口２１が筐体３の外部において露出する状態と、分析用具２の全体が筐体３の内部に収容される状態と、を選択できるように構成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光学的手法を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置に関する。

自宅や出先などにおいて簡易に血糖値を測定できるように、携帯型の血糖値測定装置が使用されている。この種の血糖値測定装置では、使い捨てとして構成されたバイオセンサを装着し、このバイオセンサに血液を供給することにより血糖値の測定を行うことができる。バイオセンサとしては、電極法あるいは光学的手法により血糖値を測定するように適したものが使用される。

光学的手法を利用して血糖値を測定するためのバイオセンサとしては、毛細管現象を利用して血液を測光部位まで移動させるものがある。この種のバイオセンサでは、簡易型の血糖値測定装置と組み合わせて使用する場合には、血糖値の測定時において、次の２つの条件を満たすように血糖値測定装置に対してバイオセンサを装着する必要がある。第１に、バイオセンサに対して血液を供給できるように供給口が露出した状態とする。第２に、バイオセンサの測光部位を利用して分析を行えるように測光部位が血糖値測定装置の内部に収容された状態とする。

しかしながら、測光部位を血糖値測定装置の内部に収容したとしても、バイオセンサの一部である供給口が血糖値測定装置から突出している限りは、血糖値測定装置の内部に光が入り込みやすく、その光によって測定精度が低下してしまいかねない。このような不具合を抑制するためには、供給口と測光部位との間の距離を大きく確保し、あるいは測光部位を除いて、バイオセンサの全体を遮光性の高い材料により形成する必要が生じる。

しかしながら、供給口と測光部位との間の距離を大きく確保すれば、バイオセンサが大型化するために材料コスト的に不利である。とくに、バイオセンサを使い捨てとして構成する場合に、製造コストが高くなることは好ましくない。

一方、バイオセンサの遮光性を高めることも製造コスト的に不利である。そればかりか、バイオセンサの遮光性を高めてしまえば、供給口から測光部位に血液が移動する過程を確認することができないため、バイオセンサに対する血液供給量が不十分であるにも拘らず、血糖値測定が行われる虞がある。このような事態が生じた場合には、正確な測定を行うことができないばかりか、その不正確さを確認することができないために、結果として、測定結果に対する信頼性が低くなってしまう。

特開平１１−５６８２１号公報(第２頁)

本発明は、分析用具に対して何らの変更も加えることなく、外部光の影響を抑制しつつ、測定精度を向上させることを課題としている。

本発明においては、光学的手法を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置であって、分析用具を保持するためのホルダ部と、上記ホルダ部に上記分析用具を保持させるときに利用される開口部を有する筐体と、を備え、かつ、上記ホルダ部は、上記開口部に接近する方向および上記開口部から離間する方向に往復移動可能なように構成されており、上記分析用具における試料導入口が上記筐体の外部において露出する状態と、上記分析用具の全体が上記筐体の内部に収容される状態と、を選択できるように構成されていることを特徴とする、分析装置が提供される。

本発明の分析装置は、たとえばホルダ部を往復移動させるための駆動力を供給するモータをさらに備えたものとして構成されている。この場合、モータとホルダ部との間は、ギア機構により連結するのが好ましい。ギア機構は、たとえばホルダ部に設けられたラック部と、ラック部とモータの回転軸との間を連結する１以上のギアと、を備えたものとして構成される。

ただし、本発明の分析装置は、手動によりホルダ部を移動させるように構成することもできる。この場合、分析装置は、たとえば筐体から操作用のノブを移動可能に突出させておき、このノブを移動させることによりホルダ部を移動させるように構成される。操作用のノブは、ホルダ部に一体的に形成されたものであってもよいし、ホルダ部とは別体として形成されたものであってよい。ノブをホルダ部とは別体として形成する場合には、ノブとホルダ部との間に、ホルダ部がノブを動きに連動できるようにリンク機構を設けてもよい。また、ノブを移動可能なように筐体から突出させる場合には、筐体にノブの移動を許容するための開口部を設ける必要がある。そのため、開口部からの光の侵入を防ぐために、開口部に対してカーテンなどの遮光手段を設け、あるいは開口部とホルダ部との間に遮光手段を設けるのが好ましく、また開口部をホルダ部（分析用具）から比較的に離れた部位に設けるのが好ましい。

本発明の分析装置は、開口部を閉鎖するための閉鎖部をさらに備えていてもよく、ホルダ部から分析用具を取り出すための廃棄機構をさらに備えていてもよい。ホルダ部は、たとえば当該ホルダ部が開口部に向けて移動したときに開口部の周辺部に干渉する干渉部を有し、かつ分析用具に挟持力を作用させるための一対の係合片を備えたものとして構成することができる。その場合、廃棄機構は、たとえば干渉部と、ホルダ部に設けられ、かつ分析用具に対して弾発力を作用させるための弾性部と、を含み、干渉部が開口部の周辺部に干渉したときに分析用具が係合片から開放され、分析用具に対して弾性部からの弾発力が作用するように構成される。

上記分析装置はさらに、目的部位にまで試料が移動したことを検知するための検知手段を備えているのが好ましい。検知手段は、たとえば分析用具に光を照射するための光源部および分析用具から進行してくる光を受光するための受光部を含んでいる。光源部および受光部は、分析用具を分析する際に使用する測光ユニットのものを使用することができる。この場合には、光源部および受光部は、たとえばホルダ部が往復移動する方向に、往復移動するように構成するのが好ましい。検知手段は、測光ユニットとは別に設けてもよい。

本発明は、携帯型として構成された光学的分析装置に対して適用することができる。ここで、携帯型とは、たとえばカバンなどに収容して不便なく持ち歩けるサイズおよび重量のものをさし、典型的にはポケットや手のひらに収まるサイズであり、片手で容易に持ち運べる程度の重量のものをさす。

図１に示した血糖値測定装置１は、バイオセンサ２を用いて、光学的手法によって血糖値を測定するためのものであり、携帯型として構成されている。

図２に示したように、バイオセンサ２は、全体が透明に形成されており、毛細管力を生じさせるための流路２０を備えている。この流路２０の内部は、導入口２１および排気口２２において外部と連通している。流路２０の途中には、測光部位２３が設けられている。この測光部位２３には、試薬部２４が形成されている。

試薬部２４は、たとえば酸化還元酵素、電子伝達物質および発色剤を含んだものとして構成されている。酸化還元酵素は、血液中のグルコースから電子を取り出して、その電子を電子伝達物質に供給するためのものである。酸化還元酵素としては、たとえばＧＤＨを使用することができる。電子伝達物質は、酸化還元酵素から供与された電子を発色剤に供給するためのものである。電子伝達物質としては、たとえばＲｕ錯体が使用される。発色剤は、電子伝達物質から供与された電子によって発色するものであり、血液中におけるグルコースの量に応じた呈色を示すものである。発色剤としては、たとえばＭＴＴ(3-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide)を使用することができる。

図１に示したように、筐体３には、複数の操作ボタン３０ａ、表示部３０ｂおよび報知部３０ｃが設けられている。複数の操作ボタン３０ａは、分析装置１に対して各種の情報を入力するときに操作される部分であり、たとえば測定を開始する際に操作され、あるいは分析装置１の設定を行う際に操作される。表示部３０ｂは、測定結果の他、操作手順やエラーである旨などを表示するためのものであり、たとえばＬＣＤによって構成される。報知部３０ｃは、バイオセンサ２に対して十分な量の血液が供給されたことを使用者に知らしめるためのものである。この報知部３０ｃにおいては、測定が終了したことを使用者に知らしめるようにしてもよい。報知部３０ｃは、たとえば光あるいは音によって報知がなされるように構成され、たとえばＬＥＤやスピーカによって構成される。なお、表示部３０ｂに対して、報知部３０ｃの機能を持たせることもできる。

筐体３の内部には、図３ないし図６に示したように、ホルダ部３１、ギア機構３２、測光ユニット３３および閉鎖手段３４が設けられている。

ホルダ部３１は、バイオセンサ２を保持し、かつバイオセンサ２を移動させるためのものであり、待機位置、分析位置および廃棄位置の間で、図中の矢印Ｄ１，Ｄ２方向に往復移動可能とされている。なお、待機位置はホルダ部３１にバイオセンサ２が装着されたときに、バイオセンサ２の導入口２１および測光部位２３が筐体３から露出し、かつ流路２０の測光部位２３が筐体３の内部に収容された状態となる位置であり(図３および図４参照)、分析位置はバイオセンサ２の導入口２１が筐体３の内部に収容される位置であり(図５および図６参照)、廃棄位置はホルダ部３１における後述するフランジ部３５Ａｂが筐体３の開口部３７の周辺に干渉する位置である(図９参照)。このホルダ部３１は、係合部３５およびラック部３６を有している。

図７および図８によく表れているように、係合部３５は、バイオセンサ２の端部を保持するためのものであり、一対の係合片３５Ａ、および廃棄用爪３５Ｂを有している。係合片３５Ａは、バイオセンサ２に挟持力を作用させてバイオセンサ２を挟持するためのものであり、板バネとして機能する。係合片３５Ａには、作用部３５Ａａおよびフランジ部３５Ａｂが設けられている。作用部３５Ａａは、バイオセンサ２に接触させ、バイオセンサ２に対して押圧力を作用させるための部分である。フランジ部３５Ａａは、ホルダ部３１がＤ１方向に移動したときに、筐体３における開口部３７の周辺部に干渉させるためのものである(図９参照)。

このような係合部３５においては、図８に示したように、係合片３５Ａのバネ力を作用部３５Ａａを介してバイオセンサ２に作用させることによりバイオセンサ２が挟持される。図９に示したように、係合部３５では、ホルダ部３１をＤ１方向に移動させてフランジ部３５Ａｂにおいて筐体３に干渉させた場合には、一対の係合片３５Ａひいては作用部３５Ａａが外方側に変位させられ、バイオセンサ２に作用させていた挟持力が解除されるように構成されている。

廃棄用爪３５Ｂは、分析の終了後において、係合部３５からバイオセンサ２を廃棄するためのものであり、板バネとして構成されている。より具体的には、廃棄用爪３５Ｂは、図５に示したように係合片３５Ａによってバイオセンサ２に挟持力が作用させられているときには、付勢された状態とされている一方、図９に示したようにバイオセンサ２に作用する挟持力が解除されたときに、弾発力によってバイオセンサ２にＤ１方向に向けた押圧力を作用させる。

図３ないし図６に示したように、ラック部３６は、モータ３８の動力を入力させるための部分であり、ギア機構３２を構成している。このラック部３６は、後述するギア３９Ｂを噛み合わせるための複数の歯を有している。

ギア機構３２は、モータ３８における回転軸３８ａの回転方向に応じて、その回転力を、ホルダ部３１をＤ１方向あるいはＤ２方向に移動させるための駆動力として伝達するためのものである。このギア機構３２は、上述したホルダ部３１のラック部３６の他に、ギア３９Ａ，３９Ｂを有している。ギア３９Ａは、傘歯車として構成されており、モータ３８の回転軸３８ａに固定されている。ギア３９Ｂは、ギア３９Ａ(モータ３８の回転軸３８ａ)の回転力をラック部３６に伝達するためのものであり、傘歯車部３９Ｂａおよび平歯車部３９Ｂｂを有している。より具体的には、ギア３９Ｂは、傘歯車部３９Ｂａにおいてギア３９Ａに連結されている一方、平歯車部３９Ｂｂにおいてラック部３６に連結されている。

図４および図６に示したように、測光ユニット３３は、バイオセンサ２の測定部位２３に光を照射してそのときに測定部位２３(図２参照)を透過した光を受光するためのものであり、光源部３３ａおよび受光部３３ｂを有している。光源部３３ａは、測定部位２３に向けて光を照射するためのものであり、たとえばＬＥＤにより構成されている。受光部３３ｂは、光源部３３ａから測定部位２３に照射された光のうち、測定部位２３を透過した光を受光するためのものであり、たとえばフォトダイオードにより構成されている。

測光ユニット３３は、図６によく表れているように、図における矢印Ｄ１，Ｄ２方向に往復移動可能なように構成されている。測光ユニット３３は、ホルダ部３１が待機位置に位置する場合には(図３および図４参照)、流路２０の測光部位２３に光を照射したときの透過光に基づいて、測定部位２３に血液が供給されたか否かを判断するために利用される一方、ホルダ部３１が分析位置に位置する場合には(図５および図６参照)、測定部位２３に光を照射したときの透過光に基づいて、測定部位２３における呈色度合いを測定するために利用される。

図３および図５に示したように、閉鎖手段３４は、分析時において、筐体３の開口部３７を介して筐体３の内部の光が侵入しないようにするためのものであり、スライドドア３４Ａおよびガイド３４Ｂを有している。このスライドドア３４Ａは、図中の矢印Ｄ３，Ｄ４方向に往復移動可能であり、開口部３７を閉鎖する状態と、開口部３７を開放する状態とを選択できるように構成されている。スライドドア３４Ａの移動は、たとえばモータ３８の駆動力を、ギア(図示略)を介してスライドドア３４Ａに伝達することにより行われる。もちろん、モータ３８とは別の駆動源からの動力によってスライドドア３４Ａを移動させるように構成してもよく、またスライドドア３４Ａを使用者の手操作によって手動で移動させるように構成することもできる。

血糖測定値装置１は、図１０にブロック図として示したように、上述した要素に加えて、演算部５０、電源５１および制御部５２をさらに備えている。

演算部５０は、バイオセンサ２に対する血液の供給検知および血糖値演算を行うものである。より具体的には、演算部５０は、たとえば受光部３３ｂでの受光量の変化をモニタリングすることにより測定部位２３に血液が供給されたか否かを判断し、あるいは受光部３３ｂでの受光量を、予め作成しておいて検量線に当てはめることにより血糖値の演算を行う。

電源５１は、各部の動作に必要な電力を供給するためのものであり、たとえば乾電池などの直流電源により構成されている。

制御部５２は、各部の動作を制御するためのものである。より具体的には、制御部５２は、測光ユニット３３の位置を制御し、演算部５０に対して血液の供給検知のための演算および血糖値の演算をさせ、表示部３０ｂに目的とする情報を表示させ、あるいは報知部３０ｃによる報知を行わせる。

制御部５２はさらに、ホルダ部３１の位置制御を行う。具体的には、制御部５２は、ホルダ部３１の位置を、待機位置、分析位置および廃棄位置のいずれかに制御する。制御部５２によるホルダ部３１の位置制御は、モータ３８における回転軸３８ａの回転・非回転ならびに回転方向を制御することにより行われる。

次に、血糖値測定装置１を用いた血糖値測定動作について説明する。ただし、ホルダ部３１は、待機位置に位置し、筐体３の開口部３７は開放しているものとする。

血糖値測定装置１において血糖値を測定する場合には、まず図３および図４に示したように、開口部３７を介してバイオセンサ２をホルダ部３１に保持させる。このとき、ホルダ部３１においては、一対の係合片３５Ａによって、作用部３５Ａａを介してバイオセンサ２に挟持力が作用させられ(図８参照)、廃棄用爪３５Ｂが付勢された状態とされる。ホルダ部３１にバイオセンサ２を保持させた場合には、バイオセンサ２における導入口２１が露出しており、この導入口２１から血液を導入することができる。

バイオセンサ２に血液を導入した場合には、バイオセンサ２においては、測定部位２３に向けて血液が流路２０を移動する。一方、血糖値測定装置１においては、測定ユニット３３の光源部３３ａから測定部位２３に対して光が照射され、演算部５０(図１０参照)において受光部３３ｂでの受光量の変化がモニタリングされる。

バイオセンサ２においては、測光部位２３に血液が供給された場合には、試薬部２４が溶解し、測定部位２３に液相反応系が構築される。一方、血糖値測定装置１においては、演算部５０(図１０参照)によって測定部位２３に血液が供給されたことが認識された場合には、制御部５２(図１０参照)の制御に基づいて、その事実が報知部３２ｃ(図１参照)によって報知される。これにより、使用者は、測定部位２３に対して適切に血液が供給されたことを知ることができる。

演算部５０(図１０参照)によって測定部位２３に血液が供給されたことが認識された場合には、制御部５２(図１０参照)は、図５および図６に示したように、モータ３８の回転軸３８ａを回転させ、ギア機構３２を介してホルダ部３１を図中のＤ２方向に移動させる。これにより、バイオセンサ２は、筐体３の内部に引き込まれていく。これと同時的に、図５に示したように、閉鎖手段３４のスライドドア３４Ａによって、筐体３の開口部３７が閉鎖される。一方、筐体３の内部においては、図６に示したように制御部５２(図１０参照)の制御にしたがって、測定ユニット３３が図中のＤ２方向に移動させられる。測定ユニット３３では、演算部５０(図１０参照)によって血液の供給が確認された後から一定時間経過後において、バイオセンサ２の測定部位２３に対して光を照射し、そのときの透過光を受光する。これに対して、演算部５０(図１０参照)では、測定ユニット３３の受光部３３ｂにおける受光量に基づいて血糖値を演算する。この演算結果は、表示部３０ｂ(図１参照)において表示される。一方、血糖値の測定が終了した場合には、制御部５２(図１０参照)は、モータ３８の回転軸３８ａを回転させ、ギア機構３２を介してホルダ部３１を図中のＤ１方向に移動させる。これにより、ホルダ部３１は、バイオセンサ２とともに筐体３の開口部３７に向けて移動し、図９に示したようにホルダ部３１のフランジ部３５Ａｂが筐体３における開口部３７の周辺部に干渉する。このとき、ホルダ部３１の一対の係合片３５Ａの間隔が広がり、バイオセンサ２に作用させられていた挟持力が解除され、バイオセンサ２には廃棄用爪３５Ｂの弾発力が作用する。その結果、バイオセンサ２は、ホルダ部３１から自動的に排出される。

血糖値測定装置１では、分析時において、筐体３の開口部３７が閉鎖手段によって閉鎖される。このため、血糖値測定装置１では、装置の外部からバイオセンサ２の測光部位２３に光が侵入することを阻止することができる。これにより、筐体３の内部に外部光が侵入することを抑制し、外部光が受光部３３ｂにおいて受光されてしまうことを抑制することができる。また、血糖値測定装置１では、分析時において、筐体３の内部にバイオセンサ２が取り込まれるので、受光部３３ｂを含めた測定ユニット３３を筐体３における開口部３７から離れた場所に位置させ、その位置において血糖値の演算に必要な光量を測定することができる。すなわち、より外部光の影響を受けにくい状態で受光部３３ｂにおいてバイオセンサ２の測定部位２３からの透過光を受光することができるようになる。したがって、血糖値測定装置１では、外部光が血糖値測定に影響を与えることを抑制することができ、測定精度を向上させることができる。このような効果は、バイオセンサ２に対して何らの変更を加えることなく得ることができる。

血糖値測定装置１ではさらに、分析終了後において、ホルダ部３１をＤ１方向に移動させることによって、ホルダ部３１から使用済みのバイオセンサ２を自動的に排出することができる。これにより、使用者は、使用済みのバイオセンサ２を触れることなく廃棄できるようになり、衛生的である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々に設計変更可能である。たとえば、本実施の形態においては、血糖値を測定するように構成された測定装置を例にとって説明したが、本発明は、血液中のグルコース以外の成分あるいは血液以外の試料の分析を行うように構成された分析装置に対しても適用することができる。

分析終了後において、ホルダ部からバイオセンサを廃棄する構成についても、変更可能であり、たとえばＤ１，Ｄ２方向に移動可能なピンを設け、このピンによってバイオセンサを押し出す構成を採用することもできる。

閉鎖手段は、必ずしもＤ３，Ｄ４方向に移動可能に構成する必要はなく、たとえば樹脂フィルムや布によってカーテンとして構成してもよい。

本発明に係る血糖値測定装置にバイオセンサを装着した状態を示す全体斜視図である。 バイオセンサの全体斜視図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 図１のIV−IV線に沿う断面図である。 図１に示した血糖値測定装置において、ホルダ部が待機位置に位置する状態を示す図３に相当する断面図である。 図１に示した血糖値測定装置において、ホルダ部が分析位置に位置する状態を示す図４に相当する断面図である。 ホルダ部の要部を示す斜視図である。 ホルダ部の要部を示す平面図である。 バイオセンサの排出動作を説明するための要部を示す断面図である。 図１に示した血糖値測定装置のブロック図である。

符号の説明

１ 血糖値測定装置(分析装置)
２ バイオセンサ(分析用具)
２１ (試料)導入口
３ 筐体
３１ ホルダ部
３２ ギア機構
３３ 測光ユニット(検知手段として機能するもの)
３３ａ (測光ユニットの)光源部
３３ｂ (測光ユニットの)受光部
３４ 閉鎖部
３５Ａ (ホルダ部の)係合片
３５Ａｂ (係合片の)干渉部
３５Ｂ 廃棄用爪(弾性部)
３６ (ホルダ部の)ラック部(ギア機構を構成するもの)
３７ (筐体の)開口部
３８ モータ
３９Ａ,３９Ｂ (ギア機構の)ギア

Claims (10)

1. 光学的手法を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置であって、
   分析用具を保持するためのホルダ部と、
   上記ホルダ部に上記分析用具を保持させるときに利用される開口部を有する筐体と、
   を備え、かつ、
   上記ホルダ部は、上記開口部に接近する方向および上記開口部から離間する方向に往復移動可能なように構成されており、
   上記分析用具における試料導入口が上記筐体の外部において露出する状態と、上記分析用具の全体が上記筐体の内部に収容される状態と、を選択できるように構成されていることを特徴とする、分析装置。
2. 上記ホルダ部を往復移動させるための駆動力を供給するモータをさらに備えている、請求項１に記載の分析装置。
3. 上記モータからの駆動力を上記ホルダ部に伝達するためのギア機構をさらに備えている、請求項２に記載の分析装置。
4. 上記ギア機構は、上記ホルダ部に設けられたラック部と、上記ラック部と上記モータの回転軸との間を連結する１以上のギアと、を備えている、請求項３に記載の分析装置。
5. 上記開口部を閉鎖するための閉鎖部をさらに備えている、請求項１ないし４のいずれかに記載の分析装置。
6. 上記ホルダ部から上記分析用具を取り出すための廃棄機構をさらに備えている、請求項１ないし５のいずれかに記載の分析装置。
7. 上記ホルダ部は、上記ホルダ部が上記開口部に向けて移動したときに上記開口部の周辺部に干渉する干渉部を有し、かつ上記分析用具に挟持力を作用させるための一対の係合片を備えており、
   上記廃棄機構は、上記干渉部と、上記ホルダ部に設けられ、かつ上記分析用具に対して弾発力を作用させるための弾性部と、を含み、かつ上記干渉部が上記開口部の周辺部に干渉したときに上記分析用具が上記係合片から開放され、上記分析用具に対して上記弾性部からの弾発力が作用するように構成されている、請求項６に記載の分析装置。
8. 上記分析用具における目的部位にまで試料が移動したことを検知するための検知手段を備えている、請求項１ないし７のいずれかに記載の分析装置。
9. 上記分析用具に光を照射するための光源部と、上記分析用具から進行してくる光を受光するための受光部と、を備えており、かつ、
   上記検知手段は、上記光源部および上記受光部を含んで構成されている、請求項８に記載の分析装置。
10. 携帯型として構成されている、請求項１ないし９のいずれかに記載の分析装置。

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