JP2007014382A - Biosensor integrated with puncturing instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、穿刺器具一体型バイオセンサーに関する。さらに詳しくは、皮膚を突き刺して体液(血液等)を得るための穿刺器具と、皮膚の表面に取り出された体液を採取し、分析するためのバイオセンサーとを一体化した構成を有する穿刺器具一体型バイオセンサーに関する。 The present invention relates to a puncture device integrated biosensor. More specifically, a puncture device having a configuration in which a puncture device for piercing the skin to obtain a body fluid (blood, etc.) and a biosensor for collecting and analyzing the body fluid taken out on the surface of the skin are integrated. The present invention relates to a body type biosensor.
従来より、糖尿病患者自らが採血して血中のグルコース値である血糖値を測定する場合がある。この場合、患者は採血針を着脱するランセットと称される採血器具を用い、自分の指先や腕などに採血針を刺して採血し、採血した血液を血糖値分析計に移して血糖値を測定している。このような測定方式では、患者は血糖値分析器、ランセット、採血針および分析素子といった数点からなる測定器具の一式を携帯所持し、必要時にそれらを組み合わせて測定しなければならず、操作法も長い訓練を要し、確実な測定を患者自身で行うことができるようになるまでかなりの時間を要する。実際に、指先、前腕以外の部位(腹壁、耳たぶ等)での測定は、熟練者ですら困難である。また、近年においては、より痛みの少ない低侵襲検体供給のニーズから、検体量が1μl以下で測定可能なバイオセンサーが開発されており、このような極微量な場合、またバイオセンサーへの検体を正確に供給する作業は非常に困難になる。その結果、測定の失敗を招き、被測定者である患者は再度穿刺して、またバイオセンサーも交換し、測定をやり直さなければならないという不都合がある。
そこで、いくつかの穿刺器具一体型バイオセンサーが考え出された。まず、特許文献3に示された穿刺器具一体型バイオセンサーでは、穿刺針の駆動部を備えたペン型(2色ボールペン様)の測定装置の内部に穿刺針とバイオセンサーがそれぞれ別の位置にセットされており、ペン様の測定装置の先端部を被検体の皮膚に当て、穿刺した後、バイオセンサーを先端部に露出させ、採血を行なうことで血糖測定が行なわれる。しかし、この方法では針およびバイオセンサーを測定装置にそれぞれセットするという煩わしさは解消されていない。
また、特許文献4で示された穿刺器具一体型バイオセンサーでは、穿刺針を外部の駆動に委ねるものであり、穿刺針が細長い小片状のバイオセンサーの長手方向に沿って平行に移動する一体構造をとっている。しかし、このタイプでは穿刺針がバイオセンサーの採血搬送路および試薬層を移動するため、穿刺針が被検体の皮膚を突き刺す前に、穿刺針の表面が試薬で汚染される危険性がある。
さらに、使用後の廃棄には感染症などへの配慮が不十分であったり、穿刺器具一体型バイオセンサーユニットが穿刺時の駆動による衝撃に耐えられない構造であったりなど、多くの問題を残している。 In addition, there are many problems such as inadequate consideration for infectious diseases and the like after disposal, and the biosensor unit with integrated puncture device cannot withstand the impact of driving during puncture. ing.
本発明の目的は、使用者自らが行なう穿刺による衝撃にも充分に耐えうる強度を保持しつつ、極めて単純な構造により形成することで、組立が簡単であり、また全体として微小化することで少量の試料液でも確実に測定を行うことを可能とする穿刺器具一体型バイオセンサーを提供することにある。 The object of the present invention is to form an extremely simple structure while maintaining sufficient strength to withstand impacts caused by puncture performed by the user himself / herself. It is an object to provide a biosensor with a puncture device that can reliably measure even a small amount of sample liquid.
かかる本発明の目的は、長軸方向に少なくとも2電極がストライプ状に形成されており、好ましくは電極以外の部分が電気絶縁性の部材により形成されている、孔部を有する中空針が穿刺針として用いられた穿刺器具一体型バイオセンサーによって達成される。 The object of the present invention is to provide a hollow needle having a hole, in which at least two electrodes are formed in a stripe shape in the major axis direction, and preferably a portion other than the electrodes is formed of an electrically insulating member. This is achieved by the biosensor integrated with the puncture device used as the above.
本発明に係る穿刺器具一体型バイオセンサーは、試料体液の採取に、針および電極が一体となって形成されていることから、構成が極めて簡単であり、そのため組立が容易であり、また毛細管現象または真空採血法のいずれかの方法による採血手段を備えることで、試料体液の採取が少量で無駄なく確実に行なえるという特徴を有している。 The biosensor integrated with a puncture device according to the present invention has a very simple structure because a needle and an electrode are integrally formed for collecting a sample body fluid, so that assembly is easy, and capillary action Alternatively, by providing a blood collection means by any one of the vacuum blood collection methods, a sample body fluid can be reliably collected in a small amount without waste.
また、中空針製造に際して、同時に電極の形成を可能とする押出し成形法を用いることにより、連続して成形したストライプ状電極を有するチューブが得られ、これを輪切りおよび斜め切りとすることで、容易かつ低コストで穿刺器具一体型バイオセンサーの作製が可能となるといったすぐれた効果を奏する。 In addition, when a hollow needle is manufactured, a tube having continuously formed striped electrodes can be obtained by using an extrusion method that enables the formation of electrodes at the same time. It has an excellent effect that a biosensor integrated with a puncture device can be produced at low cost.
このようなバイオセンサーは、カートリッジとして使用することができるため、簡易な包装により持ち運びも容易で、使用後も衛生的であるといった効果を奏する。 Since such a biosensor can be used as a cartridge, it can be easily carried by simple packaging and has an effect of being hygienic after use.
穿刺器具一体型バイオセンサー
穿刺器具としては、採血口となる先端部分に穿刺をなしうる針状の構造および電極が一体化されていれば足り、具体的には注射針として使用されているような中空針であって、長軸方向に少なくとも2電極がストライプ状に形成されているものが用いられる。
As a biosensor puncture device integrated with a puncture device, it is sufficient that a needle-like structure and an electrode capable of performing puncture are integrated with the tip portion serving as a blood collection port, and specifically, it is used as an injection needle. A hollow needle having at least two electrodes formed in a stripe shape in the major axis direction is used.
電極材料としては、導電性高分子、例えばグラファイト(25kScm-1)、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリp-フェニレン、ポリフェニレンビニレン、ヨウ素ポリアセチレンなど、好ましくはNaarmann法により調製されポリアセチレン(170kScm-1)が用いられ、中空針の電極以外の部分は、電気絶縁性部材、例えば導電性を有しないプラスチック、セラミックスなどの無機材料、生分解性材料など、好ましくはポリアミド、テトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、アクリル、硬質ポリ塩化ビニル、ABS、ポリ乳酸、ポリエーテルエーテルケトンなどが用いられる。 As the electrode material, a conductive polymer such as graphite (25 kScm -1 ), polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, poly p-phenylene, polyphenylene vinylene, iodine polyacetylene, etc., preferably polyacetylene (170 kScm -1 ) prepared by Naarmann method is used. The parts other than the electrodes of the hollow needle used are electrically insulating members, for example, non-conductive plastics, inorganic materials such as ceramics, biodegradable materials, etc., preferably polyamide, tetrafluoroethylene, polycarbonate, polyethylene, polyethylene Examples include terephthalate, polystyrene, acrylic, rigid polyvinyl chloride, ABS, polylactic acid, and polyetheretherketone.
かかる中空針は、押出し成形法により成形される。具体的には、加熱とスクリューによるせん断発熱で溶融した導電性高分子および電気絶縁性材料を、これらが隣接するように設計された金型から押出し、連続的に成形することにより得られるチューブを、所望の形状、例えば一方を輪切りとし、他方を斜め切りとすることで電極が一体化された中空針を作製することができる。 Such a hollow needle is formed by an extrusion method. Specifically, a tube obtained by continuously extruding a conductive polymer and an electrically insulating material melted by heating and shearing heat generated by a screw from a mold designed so that they are adjacent to each other is formed. A hollow needle in which the electrodes are integrated can be produced by forming a desired shape, for example, by cutting one side into a ring and the other with a diagonal cut.
電極は、作用極と対極で形成される2極法または作用極と対極、参照極で形成される3極法、あるいはそれ以上の極数の電極法であってもよいが、少なくとも中空針内部に作用極および対極の2極は形成され、中空針の先端とは反対部分は、測定装置にバイオセンサーからの電気信号を送る端子を形成する。 The electrode may be a two-pole method formed with a working electrode and a counter electrode, a three-pole method formed with a working electrode and a counter electrode, a reference electrode, or an electrode method with more poles, but at least inside the hollow needle Two electrodes, the working electrode and the counter electrode, are formed, and the portion opposite to the tip of the hollow needle forms a terminal for sending an electrical signal from the biosensor to the measuring device.
電極上には、測定対象物質に応じて試薬層を形成することができる。試薬は、電極表面へ固定化するのが好ましく、試薬層は、電極上などにスクリーン印刷法またはデスペンサー法により形成され、乾燥を伴う吸着法または共有結合法により固定化が行われる。 A reagent layer can be formed on the electrode according to the substance to be measured. The reagent is preferably immobilized on the electrode surface, and the reagent layer is formed on the electrode or the like by a screen printing method or a dispenser method, and is immobilized by an adsorption method involving drying or a covalent bond method.
ここで、穿刺器具一体型バイオセンサーを血糖値測定用に構成する場合、用いられる試薬としては、例えば酸化酵素であるグルコースオキシターゼおよびメディエータとしてのフェリシアン化カリウムを含むものが採用される。 Here, when the puncture device-integrated biosensor is configured for blood glucose measurement, for example, a reagent containing glucose oxidase as an oxidase and potassium ferricyanide as a mediator is employed.
試薬が血液によって溶解されると、酵素反応が開始される結果、試薬層に共存させているフェリシアン化カリウムが還元され、還元型の電子伝達体であるフェロシアン化カリウムが蓄積される。その量は、基質濃度、すなわち血液中のグルコース濃度に比例する。一定時間蓄積された還元型の電子伝達体は、電気化学反応により、酸化される。後述する測定装置本体内の電子回路は、このとき測定される陽極電流から、グルコース濃度(血糖値)を演算・決定し、本体表面に配置された表示部に表示する。 When the reagent is dissolved by the blood, the enzyme reaction is started. As a result, potassium ferricyanide coexisting in the reagent layer is reduced, and potassium ferrocyanide, which is a reduced electron carrier, is accumulated. The amount is proportional to the substrate concentration, ie the glucose concentration in the blood. The reduced electron carrier accumulated for a certain time is oxidized by an electrochemical reaction. An electronic circuit in the measurement apparatus main body, which will be described later, calculates and determines a glucose concentration (blood glucose level) from the anode current measured at this time, and displays it on a display unit arranged on the surface of the main body.
血液は、毛細管現象によってバイオセンサー電極まで移送されるが、このとき血液によっては、ヘマトクリット値が高い場合など、電極が十分に血液で覆われない可能性があるため、好ましくは採血導入部から離れた電極部分はレジストで覆われる。レジストは、スクリーン印刷法などの手法により形成される。これにより、ヘマトクリット値が高い場合でも最低限、電極を満たすことができるので、試料液の移送がその状態に左右されることなく行なえる。 The blood is transferred to the biosensor electrode by capillary action. At this time, the electrode may not be sufficiently covered with blood, such as when the hematocrit value is high. The electrode part covered with resist. The resist is formed by a technique such as a screen printing method. Thereby, even when the hematocrit value is high, the electrode can be filled at a minimum, so that the sample liquid can be transferred without being influenced by the state.
一方、ヘマトクリット値が低く、採血の移送が円滑に行なわれる場合にあっては、必要以上の血液の採取を防ぐために、毛細管現象を停止させる必要がある。これにより、レジストを使用しないで電極面積を規定することも可能となる。この手段としては、中空針に貫通穴を設ける方法、中空針の先端とは反対部分を細く縊るあるいは拡げる方法などが挙げられる。 On the other hand, when the hematocrit value is low and blood transfer is performed smoothly, it is necessary to stop capillary action in order to prevent excessive blood collection. This also makes it possible to define the electrode area without using a resist. Examples of this means include a method of providing a through hole in the hollow needle, and a method of narrowing or expanding a portion opposite to the tip of the hollow needle.
穿刺器具一体型バイオセンサーを衛生的に保管及び使用するために、穿刺器具の少なくとも一部に光触媒機能を付与させても良い。その方法の一例として、穿刺器具の表面に酸化チタンまたは二酸化チタンの薄膜を蒸着法またはスパッタリング法などにより形成しても良い。 In order to store and use the biosensor integrated with the puncture device in a sanitary manner, at least a part of the puncture device may be provided with a photocatalytic function. As an example of the method, a thin film of titanium oxide or titanium dioxide may be formed on the surface of the puncture device by vapor deposition or sputtering.
本発明の穿刺器具一体型バイオセンサーには、電極反応部への採血の速やかな移動を実現するために、真空採血法を用いても良い。その場合、真空採血法の場合は、市販の真空採血管を使用して、それを穿刺器具一体型バイオセンサーに組み込む、または外付けの取り付けタイプとして使用時に組み立てても良い。または、バイオセンサー内部が機密性の保てる構造であれば、穿刺採血口に隔膜を設けることで内部を真空に保つことができる。隔膜は、採血の際の導入ガイドとしての役割も有している。 The puncture device integrated biosensor of the present invention may use a vacuum blood sampling method in order to realize rapid movement of blood sampling to the electrode reaction part. In that case, in the case of the vacuum blood collection method, a commercially available vacuum blood collection tube may be used, and it may be assembled into the puncture device-integrated biosensor, or may be assembled at the time of use as an external attachment type. Alternatively, if the inside of the biosensor can be kept confidential, the inside can be kept in a vacuum by providing a diaphragm at the puncture blood collection port. The diaphragm also serves as an introduction guide during blood collection.
また、本発明の穿刺器具一体型バイオセンサーを測定装置の取り付けが可能なカートリッジ式にすることで、使用時における操作性の向上が図れる。カートリッジの形態としては、バイオセンサーの外周に管状体、例えばゴムなどの弾性体を嵌合させたものなどが挙げられる。さらに、これが使い捨てタイプであれば、現在市販されている使い捨てタイプの血糖センサーと同様の使いやすさを実現できる。また、このような形態の穿刺器具一体型バイオセンサーの場合、包装形態は簡易であることが、生産上および使用上において好ましい。また、使用後の感染症の防止などを考慮して、廃棄するときに再包装が可能な簡易包装形態が取れることが望ましい。 In addition, the puncture device integrated biosensor of the present invention is made into a cartridge type to which a measuring device can be attached, so that operability during use can be improved. As a form of the cartridge, a tubular body, for example, an elastic body such as rubber is fitted on the outer periphery of the biosensor. Furthermore, if this is a disposable type, it is possible to realize the same ease of use as that of a disposable blood glucose sensor currently on the market. In addition, in the case of such a puncture device integrated biosensor, it is preferable in production and use that the packaging form is simple. In consideration of prevention of infectious diseases after use, it is desirable that a simple packaging form that can be repackaged when discarded is taken.
以上に述べたカートリッジは、使用者自身による穿刺のほか、外部の穿刺駆動を使用した穿刺による採血も可能である。そのような形態の場合、カートリッジからの電気信号を読み取る測定装置に、穿刺駆動を設けることが望ましい。 The cartridge described above can be used for blood collection not only by the user himself but also by puncture using an external puncture drive. In such a form, it is desirable to provide a puncture drive in the measuring device that reads the electrical signal from the cartridge.
包装形態
穿刺器具一体型バイオセンサーの包装形態としては、第一に個々の穿刺器具一体型バイオセンサーの包装、特に穿刺器具一体型バイオセンサーの先端の穿刺採血部を保護するものが挙げられる。特に、本発明の穿刺器具一体型バイオセンサーは、採血量の少量化を図るために非常に微小な構造のため、指で摘んで測定装置に取り付けるような操作は不可能である。そこで、このような形態の場合、穿刺器具一体型バイオセンサーは測定装置への脱着が容易なカートリッジとし、一個ずつパッケージが成されているか、または、複数個が一つのカートリッジ内に収まっていて、セット時に使用者が直接穿刺器具一体型バイオセンサーに触れることのないような形態にしても良い。これにより、使用時まで穿刺採血部を衛生的かつ安全に保護できる。さらに、このような形態を有することで、使用後の再包装が可能となり、廃棄後に懸念される感染症を未然に防ぐこともでき、また別の使用方法として、穿刺採取後の体液を保存することも可能となる。
Packaging Form As a packaging form of the puncture device integrated biosensor, first, packaging of individual puncture device integrated biosensors, particularly one that protects the puncture blood collection part at the tip of the puncture device integrated biosensor. In particular, the biosensor integrated with a puncture device according to the present invention has a very small structure in order to reduce the amount of collected blood, and therefore cannot be operated by picking it with a finger and attaching it to a measuring device. Therefore, in the case of such a form, the biosensor integrated with the puncture device is a cartridge that can be easily attached to and detached from the measuring device, packaged one by one, or a plurality are contained in one cartridge, You may make it a form which a user does not touch a puncture device integrated biosensor directly at the time of a setting. Thereby, the puncture blood collection part can be protected hygienically and safely until use. Furthermore, by having such a form, repackaging after use is possible, and it is possible to prevent infectious diseases that are a concern after disposal, and as another method of use, body fluid after puncture collection is stored. It is also possible.
一個毎にパッケージングする第一の包装形態としては、簡易包装した穿刺器具一体型バイオセンサーカートリッジを複数個まとめて持ち運びが可能とした容器または複数個のパッケージの連結体が挙げられる。後者の場合、一つを使用した後には、穿刺器具一体型バイオセンサーを元の状態に収めて再包装した後に、切り離して廃棄するような形態であっても良い。本発明の穿刺器具一体型バイオセンサーカートリッジは、簡易包装分の嵩を含めても充分に小型であるので、複数個まとめて容器に収納したとしても、包装容器全体の大きさは小さいものとなる。具体的には、携帯が容易なポケットサイズであることが望ましい。 As a first packaging form for packaging one by one, a container or a connected body of a plurality of packages in which a plurality of puncture device integrated biosensor cartridges that are simply packaged can be carried together. In the latter case, after using one, the puncture device-integrated biosensor may be stored in its original state, repackaged, and then separated and discarded. The biosensor cartridge integrated with the puncture device of the present invention is sufficiently small to include the bulk of the simple packaging, so even if a plurality of puncture device integrated biosensor cartridges are stored together in a container, the overall size of the packaging container is small. . Specifically, it is desirable that the pocket size is easy to carry.
第二の包装形態としては、包装容器そのものが、内部で穿刺器具一体型バイオセンサーカートリッジを個別に包装・収納可能なものが挙げられる。この場合、例えば穿刺器具一体型バイオセンサーカートリッジをウェル状のトレイに個々に別けて収め、気密性を保つために包装フィルムなどで個別に包装する形態などが挙げられる。 As the second packaging form, a packaging container itself is capable of individually packaging and storing a puncture device integrated biosensor cartridge. In this case, for example, the biosensor cartridge integrated with the puncture device is separately stored in a well-shaped tray, and individually wrapped with a packaging film or the like in order to maintain airtightness.
測定装置
穿刺器具一体型バイオセンサー用の測定装置は、カートリッジタイプの穿刺器具一体型バイオセンサーを使用した測定が繰り返し確実に行なえるための操作性および耐久性が確保され、かつ持ち運びが容易であるものが好ましい。
Measuring device for measuring device puncture device integrated biosensor is easy to carry and has operability and durability for repeated and reliable measurement using cartridge type puncture device integrated biosensor. Those are preferred.
具体的には、測定装置下部にある導入部にカートリッジ式の穿刺器具一体型バイオセンサーを横にスライドまたは垂直方向に差し込む形態が好ましい。このとき、バイオセンサーの端子が測定装置のコネクターと接続することで測定が可能な状態となる。あとは使用者が穿刺部分を決めて穿刺を開始することで穿刺・採血・測定が自動で行なわれ、最終的に測定結果が導かれる仕組みになっている。 Specifically, a form in which a cartridge-type puncture device integrated biosensor is slid sideways or inserted in a vertical direction into an introduction portion at the lower part of the measurement apparatus is preferable. At this time, the terminal of the biosensor is connected to the connector of the measuring device so that measurement is possible. After that, when the user decides the puncture portion and starts puncturing, puncturing, blood sampling and measurement are automatically performed, and finally the measurement result is derived.
構造上の特徴の一例を、さらに詳しく述べる。本測定装置は、カートリッジの導入部、コネクター、電気化学測定用回路、メモリ部、操作パネル、バイオセンサーの電極における電気的な値を計測する計測部および計測部における計測値を表示する表示部を基本構成としており、さらに本装置に無線手段として電波、例えばブルートゥース(登録商標)を搭載することもできる。 An example of structural features will be described in more detail. This measuring device includes a cartridge introduction part, a connector, an electrochemical measurement circuit, a memory part, an operation panel, a measurement part for measuring electrical values in the electrodes of the biosensor, and a display part for displaying the measurement values in the measurement part. In addition, the apparatus can be equipped with radio waves such as Bluetooth (registered trademark) as wireless means.
また、暗所または弱視者による使用を考慮して、照明機能を備えることもできる。この場合、使用者が穿刺器具一体型バイオセンサーカートリッジの取り付けおよび穿刺を行なう上で、それらの操作性を向上させることができるような設計が好ましく、例えば測定装置のカートリッジの導入部から照明用の光が照射されることで、使用者が容易にカートリッジを測定装置に導入でき、さらにカートリッジ取り付け後も、導入部からの照明により穿刺部が照らされる形態がよい。そのため、照明機能を備えた穿刺器具一体型バイオセンサーカートリッジの電極板部材を固定しているスペーサーや隔膜などの材料は、透明な材質であることが好ましい。 In addition, an illumination function can be provided in consideration of use by a dark place or a low vision person. In this case, it is preferable that the user can improve the operability when attaching and puncturing the puncture device-integrated biosensor cartridge. By irradiating the light, the user can easily introduce the cartridge into the measuring apparatus, and the puncture part is illuminated by illumination from the introduction part even after the cartridge is attached. Therefore, it is preferable that a material such as a spacer or a diaphragm for fixing the electrode plate member of the biosensor cartridge integrated with a puncture device having an illumination function is a transparent material.
この暗所における表示部および穿刺部の自動照明機能の他にも、測定装置には糖尿病疾患による視覚障害に対応した音声ガイド機能及び音声認識機能、電波時計の内臓による測定データ管理機能、測定データなどの医療機関などへの通信機能、充電機能などを併せ持たせることができる。 In addition to the automatic illumination function of the display unit and puncture unit in the dark place, the measurement device includes a voice guide function and a voice recognition function corresponding to visual impairment due to diabetes, a measurement data management function using a built-in radio clock, measurement data A communication function for a medical institution, a charging function, and the like can be provided.
測定装置の計測部における計測方法としては、特に限定されないがポテンシャルステップクロノアンペロメトリー法、クーロメトリー法またはサイクリックボルタンメトリー法などを用いることができる。 The measuring method in the measuring unit of the measuring device is not particularly limited, and potential step chronoamperometry, coulometry, cyclic voltammetry, or the like can be used.
以上より、本発明の穿刺器具一体型バイオセンサー及び穿刺器具一体型バイオセンサーカートリッジ、それらの包装体は、使用者を限定することのない、すなわちユニバーサルな企画に対応し得るものとなっている。 As described above, the puncture device integrated biosensor, the puncture device integrated biosensor cartridge, and the package thereof according to the present invention do not limit the user, that is, can support universal projects.
次に、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明は本実施例に何ら限定されるものではない。 Next, although this invention is demonstrated using an Example, this invention is not limited to a present Example at all.
図1は、注射針のように孔部を有する中空針で、長軸方向に2電極がストライプ状に形成させた穿刺器具一体型バイオセンサーの一例を示す。図1aは構成図、図1bは図1aにおける中心線横断面図、図1cは正面図、図1dは背面図を示す。図1aに示すように、先端が鋭角を持つ形状の中空針1には長軸方向にストライプ状の電極6、6が形成され、さらに先端とは反対部分が端子6’、6’となっている。被検体を穿刺部7に穿刺することにより、穿刺採血口8から採血が行われ、次いで毛細管現象により電極反応層5が採血で満たされることとなる。該穿刺器具一体型バイオセンサーは最もシンプルな構造であるため、製造が最も容易である。
FIG. 1 shows an example of a biosensor integrated with a puncture device, which is a hollow needle having a hole portion like an injection needle and in which two electrodes are formed in a stripe shape in the long axis direction. 1a is a block diagram, FIG. 1b is a cross-sectional view taken along the center line in FIG. 1a, FIG. 1c is a front view, and FIG. 1d is a rear view. As shown in FIG. 1a, the
図2は、図1で示した穿刺器具一体型バイオセンサーの一使用例を示している。図2aは使用前の状態、図2bは被検体の皮膚14に穿刺器具一体型バイオセンサー13の先端部が穿刺している状態、図2cは穿刺後、被検体14が出血し、穿刺器具一体型バイオセンサー13の穿刺採血口に採血26が接触した状態、図2dは穿刺器具一体型バイオセンサー13の穿刺採血口から採血26が毛細管現象により電極反応部まで移送され、測定の状態に入っている様子を示している。
FIG. 2 shows an example of use of the puncture device integrated biosensor shown in FIG. Fig. 2a shows a state before use, Fig. 2b shows a state where the tip of the
図3は、図1で示した穿刺器具一体型バイオセンサー13の製造方法の一例を示している。図3aは押出式ストライプ状チューブ製造装置40によって成形されるストライプ状チューブ4を示している。このチューブ4は電気絶縁性材料と導電性材料とが交互に2本ずつストライプ状に形成されている。この図では、押出式ストライプ状チューブ製造装置40から出てきたチューブ4の先端はT字管よりなる切替弁45に接続され、その際、押出式ストライプ状チューブ製造装置40手前の回転カッター41によって所定の長さに切断される(図3b)。その際のカッター台42にはカッター溝43およびチューブを固定するための溝44が設けられ、正確な切断を可能としている。図3bは成形された後のストライプ状チューブ4の内壁に切替弁45から送り込まれた試薬液46が通液されている様子を示している。図3cはその後につづく乾燥風47による試薬層の形成方法を示している。図3dはこのようにして形成されたストライプ状チューブ4が一定の間隔を置きながら長軸方向に対し垂直または斜めに切断され、穿刺器具一体型バイオセンサー13が切り出される様子を示している。
FIG. 3 shows an example of a manufacturing method of the puncture device-integrated
図4は、図1に示した形状の針一体型バイオセンサーにおいて、バイオセンサーの長軸方向に対し垂直になるよう、バイオセンサーの外周に管状体であるストッパー2を設けた例である。図1aは構成図、図1bは図1aにおける中心線横断面図、図1cは正面図、図1dは背面図を示す。これにより、穿刺器具の不具合などでの皮膚への過剰な穿刺を防ぐことができる。また、かかる構成によっても、針一体型バイオセンサーをカートリッジ式として使用することができる。
FIG. 4 is an example in which a
図5は、図1に示した穿刺器具一体型バイオセンサーに空気排出口を設けた例を示す。図5aは構成図、図5bは図5aにおける中心線横断面図、図5cは正面図、図5dは背面図を示す。図5aに示すように、鋭角を持つような形状の中空針1にはストライプ状の電極6、6が形成され、さらに先端とは反対部分が端子6’、6’となっている。図5aでは、穿刺して得られた採血の必要以上の取り込みを防ぐため、空気排出口10(毛細管現象停止部)が端子側電極6’寄りに設けられている。結果的には、空気排出口10は電極面積を規定する役目も併せて果たしている。
FIG. 5 shows an example in which an air outlet is provided in the biosensor integrated with the puncture device shown in FIG. 5a is a structural view, FIG. 5b is a cross-sectional view taken along the center line in FIG. 5a, FIG. 5c is a front view, and FIG. 5d is a rear view. As shown in FIG. 5a, stripe-shaped
図6は、図1に示す中空針状の穿刺器具一体型バイオセンサーを真空採血用に改良した例を示す。図6aは構成図、図6bは図6aにおける中心線縦断面図、図6cはA-A’断面図、図6dは背面図を示す。図6では図5に示す穿刺器具一体型バイオセンサーとは異なり、空気排出口10は設けられてはおらず、内部の真空度を保つために、穿刺採血部8には隔膜11および端子6’側には隔壁28が設けられている。
FIG. 6 shows an example in which the hollow needle-like puncture device integrated biosensor shown in FIG. 1 is improved for vacuum blood collection. 6a is a configuration diagram, FIG. 6b is a longitudinal cross-sectional view of the center line in FIG. 6a, FIG. 6c is a cross-sectional view along A-A ', and FIG. 6d is a rear view. In FIG. 6, unlike the biosensor integrated with the puncture device shown in FIG. 5, the
図7は、図6で示した真空採血式穿刺器具一体型バイオセンサーの一使用例を示している。図7aは使用前の状態、図7bは被検体の皮膚14に中空針状の穿刺器具一体型バイオセンサー13の先端部が穿刺して、隔膜11が破れた状態、図7cは穿刺後、被検体14が出血し、穿刺器具一体型バイオセンサー13の穿刺採血口に採血26が接触した状態、図7dは穿刺器具一体型バイオセンサー13の穿刺採血口から採血26が内部の真空の雰囲気により電極反応部まで速やかに移送された後、測定の状態に入っている様子を示している。
FIG. 7 shows an example of use of the vacuum blood collection type puncture device integrated biosensor shown in FIG. FIG. 7a shows a state before use, FIG. 7b shows a state in which the tip of the hollow needle-like puncture device-integrated
図8は、本発明に係る針一体型バイオセンサーおよび測定装置の一接続例を示している。図8aでは端子側を切り出して、そこを空気排出口10および毛細管現象停止部としてなる針一体型バイオセンサー13が、図8dでは該針一体型バイオセンサーが2つのコネクター29、29を成すセンサーホルダー30を有する測定装置18に接続される様子を示している。この形態は、針一体型バイオセンサー13に設けた空気排出口10および毛細管現象停止部によって測定装置18との接点が試料液と接触しなくてすむため、コネクター29の汚染を防ぐことができる。
FIG. 8 shows a connection example of the needle-integrated biosensor and the measuring device according to the present invention. In FIG. 8a, the terminal side is cut out, and the needle integrated
図9は、本発明に係る針一体型バイオセンサーと測定装置との他の接続例を示す図であり、図8で示したコネクター29とは異なる形状のコネクター29を示している。図9aに示したコネクター29は全体がセンサーホルダー30の形状を取っており、図8で示したコネクター29の場合に比べ、針一体型バイオセンサー13の固定がより確実に行なえる構造となっている。そして、このセンサーホルダー30は図9bに示されるようにセンサーホルダー上蓋31とセンサーホルダー土台32からなり、両者の間には針一体型バイオセンサー13の端子6'部分を挟み込むための隙間と、センサーホルダー30への針一体型バイオセンサー13の端子側電極6'の必要以上の入り込みを防ぐための端子停止部12がセンサーホルダー上蓋31の内側に設けられている。その隙間29に挿入された針一体型バイオセンサー13の端子6'への電気的な接続のためにセンサーホルダー土台32の2箇所に端子6'部分を設けている。図9cは、そのコネクター29の正面図を示し、図9dは、そのコネクター29をA-A'断面で示す。コネクター29に接続してあった針一体型バイオセンサー13を取り外すための端子停止部12が、センサーホルダー上蓋31の内壁面上にセンサーホルダー土台32と接触しないように設けられている。
FIG. 9 is a view showing another example of connection between the needle-integrated biosensor and the measuring device according to the present invention, and shows a
図10は、針一体型バイオセンサー用コネクターの一使用例を示す図である。図10aは、針一体型バイオセンサー13がコネクターに接続される状態、図10bは、接続したときの状態、図10cは、使用後の針一体型バイオセンサー13を取り外すときの様子を示している。図10cに示されるように、針一体型バイオセンサー13の端子とコネクターとの接続を解除するとき、センサーホルダー土台32がセンサーのある向きと反対に移動することで、針一体型バイオセンサー13の端子はコネクターから引き離される。
FIG. 10 is a diagram showing an example of use of a needle-integrated biosensor connector. 10a shows a state in which the needle-integrated
図11に示すのは、図10で示した針一体型バイオセンサーが測定装置に接続され、使用される場合を示している。測定装置33は、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34、操作パネル36、表示部37、ボタン38、フック49、穿刺開始ボタン39および針一体型バイオセンサー導入部35から構成され、センサー13は、測定装置33の下にある針一体型バイオセンサー導入部35のセンサーホルダー30へ装着される。このセンサーホルダー30は図9で示したものである。この測定装置33の形状であれば持ち運びも容易であり、操作性も優れている。
FIG. 11 shows a case where the needle-integrated biosensor shown in FIG. 10 is connected to a measuring device and used. The measuring
図12に示すのは、図11の測定装置の使用例である。図12aではセンサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34が中段の状態でセンサー13が取り付けられている。図12bはカートリッジ脱着・穿刺駆動付き引き金部34を上段に引き上げることで穿刺駆動用の引き金がセットされ、図11に示したセンサー13が測定装置33の内部に入り込んでいる。図12cは穿刺箇所を定めた後、穿刺開始ボタン39を押すことでセンサー13が所定の長さだけ測定装置33から突出した状態を示している。このとき、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34は元の中段位置に戻る。図12dは、穿刺・採血が終了してセンサーが測定装置33の内部へ格納され、電気化学測定が行なわれている状態を示す。図12eは、電気化学測定が終了後、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34を下段まで下げることで、センサー13が図10で示したセンサーホルダー30の機構によって取り外される様子が示されている。
FIG. 12 shows an example of use of the measuring apparatus of FIG. In FIG. 12a, the
図13は、針一体型バイオセンサー用コネクターの他の使用例を示す図である。図13aは、針一体型バイオセンサー13がコネクター29に接続される前の状態、図13bは、図13aにおける中心線横断面図、図13cはこれらを接続したときの状態、図13dは、図13cにおける中心線横断面図をそれぞれ示す。図13aおよび図13bに示すように、コネクター29の先端、即ち、センサー13との接続部分にはセンサー導入ガイド3が設けられている。このセンサー導入ガイド3は、極小のセンサー13をコネクター29に容易に接続できるようにするために丸みを帯びた形状となっている。また、このコネクター29には端子停止部12が内部に設けられており、一定の深さ以上にセンサー13が入り込まないようになっている。この形式のコネクター29であれば、センサー13内に試料液が見たされても、コネクター29と接触する虞はない。また、端子停止部12の厚さをセンサー13の壁厚よりも薄くすることで、試料液のコネクター29内部への染み渡りを防ぐことができる。このコネクター29の場合、使用後のセンサー13の取り外しは2枚の端子6’、6’からなるコネクター29を広げることでできる。
FIG. 13 is a diagram illustrating another example of use of the connector for a needle-integrated biosensor. 13a is a state before the needle-integrated
図14に示すのは、図13で示したコネクター29を備えた測定装置に針一体型バイオセンサー13が接続され、使用される場合を示している。
FIG. 14 shows a case where the needle-integrated
図15に示すのは、図14の測定装置の使用例である。図15aではセンサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34が中段の状態であり、図15bで示すように、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34を下段まで下げることで測定装置33の下からコネクター29が現れる。この状態でセンサー13が取り付けられる(図15c)。図15dはカートリッジ脱着・穿刺駆動付き引き金部34を上段に引き上げることで穿刺駆動用の引き金がセットされ、図14に示したセンサー13が測定装置33の内部に入り込む。この状態で使用者は穿刺箇所を定める。図15eは穿刺開始ボタン39を押すことでセンサー13が所定の長さだけ測定装置33から突出した状態を示している。このとき、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34は元の中段位置に戻る。図15fは、穿刺・採血が終了してセンサーが測定装置33の内部へ格納され、電気化学測定が行なわれている状態を示す。図15gは、電気化学測定が終了後、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34を下段まで下げることで、コネクター29の端子同士の間隔が開き、センサー13が取り外される様子が示されている。
FIG. 15 shows an example of use of the measuring apparatus of FIG. In FIG. 15a, the
図16は、図13で示したストッパー2付針一体型バイオセンサーがすり鉢状の容器(包装体)52内に収まり、使用される場合の例を示している。この図が示すように、外周にストッパー2を設けることで針一体型バイオセンサー13がカートリッジ式に使用できる様子が示されている。図16aはその状態をセンサー13の側面側より、図16bはセンサー13の上部よりそれぞれ示す。図16a-iに示すように、外周に設けたストッパー2により、容器52内に包装されている針一体型バイオセンサー13の先端は該容器52の底部には接触していないため、破損する心配がない。また、ストッパー2によって針一体型バイオセンサー13は容器52内の所定の位置に固定されている。さらに、該容器52の上部には粘着フィルム54が設けられ、簡易包装ができる。図16b-iでは図16a-iで示した場合とは異なり、ストッパー2の周囲に空間が空いている。これは、後述する測定装置のコネクター29が使用後の針一体型バイオセンサー13を開放するためのスペースである。図16iiは粘着フィルム54が剥がされ、測定装置のセンサー導入部35が針一体型バイオセンサー13をはめ込む前の状態を示している。図16iii は図13〜図15で示したセンサーホルダー30の機構によって包装体52の深部に置かれているセンサー13がセットされている様子を示しており、コネクター29が針一体型バイオセンサー13の各端子とそれぞれ接続されている。ここで、包装体52がすり鉢状になっているのは、極小サイズで直接手に触れての操作が困難なセンサー13の測定装置33への取り付けを容易にするためであり、この構造により、測定装置33の先端が確実にセンサー13に取り付けられるようになる。また、測定装置および針一体型バイオセンサー13との各端子の接続におこりうる短絡を防ぐ必要がある。そこで、包装容器52に使用者が挿入する測定装置の向きを誤らないような目印をつけるか、または、包装容器52と測定装置のセンサー導入部35の形状が決められた向きでのみ針一体型バイオセンサー13をはめ込めるような構造、例えば包装容器52と測定装置のセンサー導入部35の一部を鍵と鍵穴の関係となるような構造としても良い。図16iiiが測定装置のセンサー導入部35が包装容器52内に挿入し、針一体型バイオセンサー13を垂直に押してはめ込んでいる様子を示している。ここで、コネクター29が針一体型バイオセンサー13の端子部をはめ込むことで、図16iv に示すように針一体型バイオセンサー13が測定装置のセンサー導入部35に取り込まれ、測定に使用される。図16v は使用後の針一体型バイオセンサー13を取り外す様子を示している。その後、図16vi に示す用に粘着フィルム54を貼り直して再包装体55となる。この様に使用後の針一体型バイオセンサー13を再包装することで、使用後の廃棄における感染症を未然に防ぐことができる。
FIG. 16 shows an example in which the needle-integrated biosensor with
図17に示すのは、図16で示した包装体52が複数個スティック状に連結された状態を示す(図17a)。個々の包装体52の境にはミシン目53が設けられ、必要に応じて個々の包装体での使用(図17b)や切り離しができる(図17c)。
FIG. 17 shows a state in which a plurality of
図18は、図13に示したストッパー付針一体型バイオセンサー13が8本取り付けられているセンサー集合体カートリッジ48の場合の測定装置内における動作機構を示した図であり、それらを図18aは、上部より、図18bは、側部より示した。図18a iでは、センサー集合体カートリッジ48と押さえ具56がセンサーホルダー30を間に挟んだ状態を示している。このとき、実際には、センサーホルダー30はセンサー集合体カートリッジ48と押さえ具56の両者の間の上部に配置されている(図18b i)。図18iiでは、センサーホルダー30の真下に、センサー集合体カートリッジ48と押さえ具56が移動し、センサー集合体カートリッジ48にはめ込まれているセンサー13の一つを、押さえ具56で押さえている状態を示している。図18iiiでは、押さえ具56で押さえられているセンサー13の端子に向かって真上からセンサーホルダー30が下りてきてつながる様子を示している。その後、センサー13を接続したセンサーホルダー30は元の位置に上がり、同時にセンサー集合体カートリッジ48と押さえ具56の両者も元の位置に戻る(図18iv)。この状態で、穿刺・採血・測定の一連の操作が成される。その後、図18vで示すように使用後のセンサー13はセンサーホルダー30から外される。この動作と平行してセンサー集合体カートリッジ48は45°回転し、次のセンサー13が押さえ具56の正面にセットされる。この様な8連式のセンサー集合体カートリッジ48であれば、測定装置33へのセンサー取り付けも容易で、図14で示した態様とは異なり、毎回のセンサー13交換の手間が省ける。
FIG. 18 is a view showing an operation mechanism in the measuring apparatus in the case of the
図19に示すのは、図18に示したセンサー集合体カートリッジ48の機構を備えた測定装置33の使用例を示している。図19aにはセンサー集合体カートリッジ48が開閉式センサー集合体カートリッジハウジング62に格納される様子を示している。ここでは、該センサー集合体カートリッジハウジング62に格納された状態のものもセンサー集合体カートリッジ48とする。また、開閉式センサー集合体カートリッジハウジング62は測定装置33にセットされると、測定装置の内部で開口し、測定装置がセンサー集合体カートリッジ48に取り付けられたセンサー13を取り出せる構造になっている。図19a iiiおよび ivには、カートリッジ導入部50を側面および正面から見た場合の、センサー集合体カートリッジ48の測定装置33への取り付け例が示されている。図19a iiiで測定装置33の構成が示されている。測定装置33は、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34、操作パネル36、表示部37、ボタン38、フック49、穿刺開始ボタン39および針一体型バイオセンサーカートリッジ導入部50から構成され、センサー集合体カートリッジ48は、測定装置33の下にあるセンサー集合体カートリッジ導入部50へ装着される。センサー集合体カートリッジ導入部50の上部にはセンサー集合体カートリッジ48の挿入を容易にするための溝(センサー集合体カートリッジ挿入溝)64が掘られている。この導入部50の下部にはダイアル51が設けられており、該ダイアル51にもセンサー集合体カートリッジ48の挿入溝64が掘られており、センサー集合体カートリッジ48を上下の溝で押さえられるようになっている。さらに、下部はダイアル51となっているので、図18vで示した回転機構がダイアル51で働くことで、挿入したセンサー集合体カートリッジ48は外れなくなる構造となる。
FIG. 19 shows an example of use of the measuring
図19bは、センサー集合体カートリッジ48を取り付けた状態の測定装置33を示す。図19cはセンサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34を下段まで下ろした状態で、測定装置の内部では図18iiからiiiで示した機構が働き、センサー13がセンサーホルダー30にセットされた状態となっている。図19dはセンサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34を2段階上げた状態で、測定装置の内部では図18ivで示した機構が働き、センサー13をセットしたセンサーホルダー30が穿刺のために測定装置33の上部に移動した状態となっている。図19eは穿刺開始ボタン39を押すことでセンサー13が所定の長さだけ測定装置33から突出した状態を示している。このとき、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34は中段位置で止まる。図19fは、穿刺・採血が終了してセンサーが測定装置33の内部へ格納され、電気化学測定が行なわれている状態を示す。図19gは、電気化学測定が終了後、センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部34を下段まで下げることで、センサー13が図12で示したセンサーホルダー30の機構によって取り外される様子を示している。このときの測定装置33内部の機構は図18vに示す通りである。この測定装置33の形状であれば持ち運びも可能であり、操作性の点においても優れている。
FIG. 19b shows the measuring
1 中空針
2 ストッパー
3 センサー導入ガイド
4 ストライプ状チューブ
5 電極反応層
6 電極
6’ 端子側電極
7 穿刺部
8 穿刺採血口
9 電気絶縁体
10 空気排出口
11 隔膜
12 端子停止部
13 穿刺器具一体型バイオセンサー
14 被検体
18 測定装置
26 採血
28 隔壁
29 コネクター
30 センサーホルダー
31 センサーホルダー上蓋
32 センサーホルダー土台
33 穿刺駆動付き測定装置
34 センサー脱着・穿刺駆動付き引き金部
35 センサー導入部
36 操作パネル
37 表示部
38 操作ボタン
39 穿刺開始ボタン
40 押出式ストライプ状チューブ製造装置
41 回転カッター
42 カッター台
43 カッター溝
44 チューブ固定溝
45 切替弁
46 試薬液
47 乾燥風
48 センサー集合体カートリッジ
49 フック
50 カートリッジ導入部
51 ダイアル
52 包装体
53 ミシン目
54 粘着フィルム
55 再包装体
56 押さえ具
62 開閉式センサー集合体カートリッジハウジング
64 カートリッジ挿入溝
DESCRIPTION OF
Claims (23)
The puncture according to any one of claims 19 to 22, comprising at least one of a voice guide function and a voice recognition function, a measurement data management function using a built-in radio clock, a communication function of measurement data to a medical institution, and a charging function. Instrument-integrated biosensor measurement device.
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