JP2010035618A

JP2010035618A - 検体採取装置

Info

Publication number: JP2010035618A
Application number: JP2008198666A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kadokura; 雅彦門倉; Tetsuya Inaguchi; 哲也稲口; Satoru Hamada; 了濱田; Akinari Yada; 明也矢田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: JP5274143B2

Abstract

【課題】略定荷重で検体を採取することで検体の採取量のばらつきを抑えることができる検体採取装置を提供する。
【解決手段】検体採取装置は、検体を採取する検体採取部１を一端に有する検体採取部材２と、検体採取部材２を支持するとともに、検体の採取時に保持の対象となる保持部４と、検体の採取時に、検体の表面に対する押圧に起因して検体採取部１に発生する押圧荷重が略一定の荷重になるように、押圧荷重を制御する荷重制御部３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、検査対象の表面上に付着している検体を採取する検体採取装置に関するもので、特に口腔内の粘膜に付着した微生物などを採取する検体採取装置に関するものである。

従来、微生物などの検体を採取する方法としては、綿棒を使用して検査対象から採取する方法や、採取面を回転や振動させることにより定量的に微生物の採取を行う検体採取装置が提案されている。（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−３３４０５９号公報

しかしながら、従来の方法では、検体採取装置を保持するための保持部に、検体を採取するための検体採取部が直接固定されているため、採取者によって押し付け力が異なる場合には、採取面の押圧力に応じて検体の採取量が多くなったり少なくなったりするようなばらつきがあった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、検体の採取量のばらつきを抑えることができる検体採取装置を提供することを目的とする。

本発明の検体採取装置は、検体を採取する検体採取部を一端に有する検体採取部材と、当該検体採取部材を支持するとともに、前記検体の採取時に保持の対象となる保持部と、前記検体の採取時に、前記検体の表面に対する押圧に起因して前記検体採取部に発生する押圧荷重が略一定の荷重になるように、当該押圧荷重を制御する荷重制御部と、を備える。

この構成により、検体を押圧する際の押圧荷重を略定荷重となるよう制御し、検体を採取することで、検体の採取量のばらつきを抑えることができる。

また、本発明の検体採取装置は、前記検体採取部材が、着脱可能である。

この構成により、検体採取部材を取り替えることで、検体採取部を洗浄することなく、繰り返し検体採取を行うことができる。

また、本発明の検体採取装置は、前記荷重制御部が、二つのプーリおよび当該二つのプーリ間を接続する定荷重ばねを有する。

この構成により、検体を押圧する際の押圧荷重を定荷重となるよう制御できる。

また、本発明の検体採取装置は、前記荷重制御部が、弾性板を備え、前記弾性板のばね定数および前記弾性板の変位に基づくばね荷重に基づいて、前記押圧荷重を制御する。

この構成により、簡易的な構成で、かつ、安価に、検体を押圧する際の押圧荷重を略定荷重となるよう制御できる。

また、本発明の検体採取装置は、前記荷重制御部が、前記押圧荷重を制御するモータと、前記押圧荷重を検出する押圧荷重検出部と、前記押圧荷重検出部による検出結果に基づいて、前記モータを制御するモータ制御部とを備える。

この構成により、押圧荷重を略定荷重となるように調整するための略定荷重に対応する設定値を容易に変更ことができる。

また、本発明の検体採取装置は、前記検体採取部材が、前記押圧荷重が作用する方向により定義される面内で、回動する。

この構成により、検体を含む検査対象の表面に凹凸があっても、検体を押圧する際の押圧荷重が略定荷重となる。

また、本発明の検体採取装置は、前記検体採取部材が、前記押圧荷重が作用する方向により定義される面における前記押圧荷重が作用する方向と垂直な方向を軸として、回転する。

この構成により、検体採取部に発生する押圧荷重として略定荷重をかけた状態で圧接する動作のみで容易に採取することができる。

また、本発明の検体採取装置は、前記検体採取部材が、前記押圧荷重が作用する方向により定義される面内で、前記保持部に対して所定の角度をもって配置されている。

この構成により、検査者であるユーザの手を自然な角度を維持できるため、容易に検体を採取することができる。

本発明によれば、略定荷重で検体を採取することで検体の採取量のばらつきを抑えることができる。

以下、本発明の実施形態における検体採取装置について、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における検体採取装置を図１、２に示す。図１は検体採取装置を側面から見た概略図、図２は検体採取装置を側面から見た断面図である。

本実施形態の検体採取装置は、検体採取部１と、検体採取部材２と、荷重制御部３と、保持部４と、シャフト部５と、連結部６と、を有して構成される。

検体採取部１は、採取対象の表面に押し当てられ（押圧され）、検体を採取する。検体採取部材２は、検体採取部１を一端に有する。検体採取部材２は、例えば、綿棒やスワブなどであり、図１に示すように、棒状の検体採取部材２の先端部に綿材などの検体採取部１が取り付けられている。

荷重制御部３は、検体の採取時に、検体の表面に対する押圧に起因して検体採取部１に発生する押圧荷重が略一定の荷重になるように、押圧荷重を制御する。

保持部４は、検体採取部材２を支持するとともに検体の採取時に保持の対象となる部分である。

シャフト部５は、荷重制御部３が押圧荷重を制御する際に、荷重制御部３からの荷重を伝える。

連結部６は、シャフト部５と検体採取部材２を連結する。また、検体採取部材２は、連結部６に着脱可能としてもよい。なお、図示はしないが、連結部６は、検体採取部材２を取り付けて外れないようにロックできる機構を設けていることが望ましい。

図１に示す検体採取装置の各部は、衛生面から滅菌処理のできる材質であってもよい。なお、本実施形態では、荷重制御部３は保持部４の内部に備えているが、保持部４の外部に取り付る構成でも良く、保持部４の形状は直方体の箱形状に限らず、棒状の形状や円弧などの曲線で構成される形状やグリップ形状であってもかまわない。なお、検体とは、例えば人体の口腔内の粘膜に付着した微生物などである。

図２は、検体採取装置を側面から見た断面図の一例である。図２（ａ）は採取対象の表面に対して押圧されていない状態、図２（ｂ）は採取対象の表面に対して押圧された状態を示す。また、ここでは、荷重制御部３は、保持部４の内部に設定されている。

本実施形態では、荷重制御部３は、回転軸１００に取り付けられた第１プーリ１０１と第２プーリ１０２間に巻かれた定荷重ばね１０３と、第２プーリ１０２に取り付けられたシャフト部５とを有して構成される。また、第１プーリ１０１、第２プーリ１０２の回転軸１００は、保持部４の側面の所定位置に固定されており、回転軸１００を中心にプーリ第１プーリ１０１、第２プーリ１０２は回転可能となっている。また、検体採取部材２は、荷重制御部３に対して荷重が作用する方向を含む面内（図２で示される平面内）、つまり、押圧荷重が作用する方向により定義される面内で、回動できる。図２に示すように、保持部４の側面は、シャフト部５、連結部６を介して検体採取部材２が回動可能となるように、所定の形状（例えば略矩形状）をした開口部４ａを有している。また、開口部４ａの一部にストッパ７を有している。なお、定荷重ばね１０３とは、板ばねが一定の曲率を有しており、定トルクばねとも呼ばれ、一定の荷重（トルク）を発生させるものである。また、２つのプーリ間での取り付け方は、２つのプーリーとも順巻きに取り付けたＯ形と、２つのプーリのうち一方のプーリに逆巻きに取り付けたＮ形がある。

図２の定荷重ばね１０３は、Ｎ形で取り付けられており、一端が第１プーリ１０１に順巻きに巻かれ、他端が第２プーリ１０２に逆巻きに巻かれて固定されている。この構成により、第２プーリ１０２には図中の矢印の向きに一定のモーメントＭが常に働くことになる。また、第２プーリが回転しても、第２プーリ１０２には図中の矢印の向きに一定のモーメントＭが常に働く。なお、図２において、シャフト部５はストッパ７で図中の水平位置になるように規定されている。

次に、検体採取装置を採取対象の表面に対して押圧する場合について説明する。
図２（ｂ）に示すように、検体の採取時には、ユーザが保持部４を保持し、検体採取部１を採取対象の表面１０に圧接させる。これにより、図中に示された矢印Ｂの向きにシャフト部５が動き、シャフト部５がストッパー７から離間して、第２プーリ１０２にかかっている一定モーメントＭがシャフト部５の検体採取部１に働き、検体採取部１には一定の荷重がかかることになる。このとき、第１プーリ１０１と第２プーリ１０２と定荷重ばね１０３は、図中に示された破線の矢印の向きに動くことになる。なお、回転軸１００から検体採取部１までの長さをＬとすると、第２プーリ１０２にかかっているモーメントＭにより、検体採取部１にかかる荷重は、Ｆ（＝Ｍ／Ｌ）となる。

検体採取装置は、検査対象の表面１０の検体を採取する場合、検体採取部１を検査対象の表面１０で図中の矢印Ａの方向に掻き取る動作をとる。また、検査対象の表面１０に凹凸がある場合（図は省略）においても、検体採取部材２が荷重が作用する方向を含む面内で回動するため、検体採取部１は検体を圧接して定荷重をかけることできる。

なお、検体採取装置の使用時には、保持部４を検査者が手に持って操作するか、または、治具などに固定してもかまわない。なお、検体採取部材２は、採取前に連結部６に取り付け、採取後に取り外すことができるため、検体採取部材２を除く構成部品は繰り返し使用することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における検体採取装置を図３に示す。本実施形態の検体採取装置は、検体採取部１、検体採取部材２、荷重制御部３、保持部４、シャフト部５、連結部６とを有して構成される。なお、第１の実施形態における検体採取装置と同一部分については、説明を省略または簡略化する。

図３は、検体採取装置を側面から見た断面図の一例である。図３（ａ）は採取対象の表面に対して押圧されていない状態、図３（ｂ）は採取対象の表面に対して押圧された状態を示す。また、ここでは、荷重制御部３は、保持部４の内部に設定されている。

第１の実施形態における検体採取装置と比較すると、荷重制御部３の構成が異なる。図３に示す荷重制御部３は、一端が保持部４に取り付けられた弾性板２００と、弾性板２００の他端に取り付けられたシャフト５とを有して構成される。なお、弾性板２００は、たとえばステンレスなどのばね材が望ましいが、ゴム材などでもかまわない。また、弾性板２００は、板形状や円柱形状など形に限定されるものではない。

また、第１の実施形態と同様に、検体採取部材２は、荷重制御部３に対して荷重が作用する方向を含む面内（図３で示される平面内）、つまり、押圧荷重が作用する方向により定義される面内で、回動できる。また、保持部４の側面は、シャフト部５、連結部６を介して検体採取部材２が回動可能となるように、所定の形状（例えば略矩形状）をした開口部４ａを有している。また、開口部４ａの一部にストッパ７を有している。

次に、検体採取装置を採取対象の表面に対して押圧する場合について説明する。
図３（ｂ）に示すように、検体の採取時には、ユーザが保持部４を保持し、検体採取部１を検査対象の表面１０に圧接させる。この圧接により、矢印の方向に、ばね定数Ｋの弾性板２００が変位ｕだけ変位したとする。この場合、弾性板２００の他端で発生する荷重（ばね荷重）Ｆ０は、Ｋｕと表され、検体採取部１で発生する荷重Ｆ（押圧荷重）は、Ｆ０とモーメントの釣り合いから求まる値となる。このとき、弾性板２００のばね定数Ｋを十分小さくしておけば、荷重Ｆの変化は十分小さくすることができ、略定荷重とみなすことができる。なお、略定荷重とは、設定した荷重の±３０％程度の範囲の値をしめす。なお、弾性板２００にストッパ７で初期変位を与えて初期荷重をかけておくことで、設定した荷重からの変化をより小さくすることができる。

荷重Ｆが略定荷重とみなせる範囲から外れる場合には、荷重制御部３が、弾性板２００に歪みゲージを備えることで、発生する変位ｕを検出して荷重Ｆを求めて、図示しない報知部が、検査者に表示や音で警告してもよい。また、変位ｕを検出する手段は、歪みゲージに限るものではなく、接点スイッチや距離センサなどでもかまわない。

このように、押圧荷重を制御する際に弾性体を使うことで、簡易的な構成で、かつ、安価に略定荷重を発生することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における検体採取装置を図４に示す。本実施形態の検体採取装置は、検体採取部１、検体採取部材２、荷重制御部３、保持部４、シャフト部５、連結部６とを有して構成される。なお、第１の実施形態における検体採取装置と同一部分については、説明を省略または簡略化する。

第１の実施形態における検体採取装置と比較すると、荷重制御部３の構成が異なる。図４に示す荷重制御部３は、保持部４に設置されたモータ３０１と、力検出器３０２と、回転軸３００と、制御部３０３とを有して構成される。シャフト５は回転軸３００に取り付けられている。

モータ３０１は、押圧荷重を制御するものであり、例えばサーボモータやステッピングモータなどである。

力検出器３０２は、押圧荷重検出部の一例であり、検体を押圧する際にシャフト５に伝わった荷重を検出し、検出信号を制御部３０３へ送る。なお、力検出器３０２は、例えば歪みゲージを用いてトルクを測るものである。

制御部３０３は、力検出器３０２からの検出信号に基づいて、押圧荷重が制御部３０３で任意に設定した荷重になるように、モータ３０１を制御する。

また、第１の実施形態と同様に、検体採取部材２は、荷重制御部３に対して荷重が作用する方向を含む面内（図４で示される平面内）、つまり、押圧荷重が作用する方向により定義される面内で、回動できる。また、図示はしないが、保持部４の側面は、シャフト部５、連結部６を介して検体採取部材２が回動可能となるように、所定の形状（例えば略矩形状）をした開口部４ａを有している。

次に、検体採取装置を採取対象の表面に対して押圧する場合について説明する。
図４に示すように、検体の採取時には、ユーザが保持部４を保持し、検体採取部１を検査対象の表面１０に圧接させる。荷重制御部３は、シャフト５に伝わった荷重を力検出器３０２で検出し、その検出信号から制御部３０３で設定した荷重になるように制御部３０３がモータ３０１を制御する。

これにより、押圧荷重として、制御部３０３によって設定された一定の荷重を発生させることができる。また、発生させる定荷重の設定値を容易に変えることができるため、汎用的な検体採取装置とすることができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態の検体採取装置を図５に示す。本実施形態の検体採取装置は、検体採取部１、検体採取部材２、荷重制御部３、保持部４、シャフト部５、シャフト部５と検体採取部材２とをつなぐ回転部４００とを有して構成される。なお、第１の実施形態における検体採取装置と同一部分については、説明を省略または簡略化する。

第１の実施形態における検体採取装置と比較すると、連結部６の代わりに回転部４００を有している点が異なる。回転部４００は、荷重制御部３に対して荷重が作用する方向と垂直な方向（図５における矢印方向またはその反対方向）を軸として、検体採取部１および検体採取部材２を回転させる回転機構を有している。なお、回転機構は、例えば、モータなどから構成されるものである。

次に、検体採取装置を採取対象の表面に対して押圧する場合について説明する。
本実施形態では、検体の採取時には、ユーザが保持部４を保持し、検体採取装置が、回転部４００の回転機構により、検体採取部１を定荷重で圧接させた状態で回転させて検体を採取する。これにより、検体採取装置が検体採取部１を圧接させる動作をとることのみで容易に採取することができる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態における検体採取装置を図６に示す。本実施形態の検体採取装置は、検体採取部１、検体採取部材２、荷重制御部３、保持部４、シャフト部５、連結部６とを有して構成される。なお、第１の実施形態における検体採取装置と同一部分については、説明を省略または簡略化する。

第１の実施形態における検体採取装置と比較すると、図６（ａ）に示すように、検体採取部１および検体採取部材２が、保持部４に対して、荷重が作用する方向を含む面内で所定の角度をもって配置されている。なお、所定の角度とは、例えば、図６（ａ）における保持部４の長手方向に対する検体採取部材２の軸の角度θが、０度より大きく、９０度以内の範囲の角度である。なお、４５度前後が望ましい。

本実施形態では、保持部４を第１〜第３の実施形態の保持部とすることができる。つまり、保持部４内にプーリ１０２、１０２等を設ける構成としてもよいし、保持部４内に弾性板２００を設ける構成としてもよいし、保持部４内にモータ３００等を設ける構成としてもよい。また、第４の実施形態と同様に、回転部４００を設ける構成としてもよい。

次に、検体採取装置を採取対象の表面に対して押圧する場合について説明する。
本実施形態では、検体の採取時には、ユーザが保持部４を保持し、検体採取部１を検査対象の表面１０に圧接させる。検査者（ユーザ）が保持部４を手で保持する場合に、図６（ｂ）に示すように、手首の角度θ１が０度から９０度の範囲にあれば、検体採取装置による採取動作を行う上で自然な角度にあるといえる。

（比較例）
この比較例では、図７を用い、従来の検体採取部を保持部に固定した検体採取部で検体から採取した場合と、第１の実施形態で説明した検体採取装置を使用し、押圧荷重を定荷重として検体から採取した場合とにおいて、採取された検体としての菌の濃度を測定した結果について説明する。

まずは、従来法を用いて測定した結果を図７（ａ）に示す。採取場所は舌正中溝の有郭乳頭から先端にかけての部分であり、ユーザが検体採取装置を３回擦過することで検体採取装置が菌を採取し、例えば外部装置により菌濃度を測定する。この測定を４回行い、測定された菌濃度の最大および最小の比を算出する。この測定および算出を計６名の被験者に対して測定を行った。

次に、本発明の第１の実施形態における検体採取装置を用いて測定した結果を図７（ｂ）に示す。摂取場所は従来法を用いた場合と同様で、１人の被験者に対し３回の測定を、計８名の被験者に対し測定を行った。

第１の実施形態における検体採取装置を用いる場合、ユーザが検体採取装置を３回擦過することで検体採取部１により菌を採取し、例えば外部装置により菌濃度を測定する。この測定を３回行い、測定された菌濃度の最大および最小の比を算出する。

結果は、従来法を用いた場合には最大／最小の比が１．３１〜３．９７の範囲でばらついているのに対し、第１の実施形態における検体採取装置を用いた場合には１．２３〜１．８２の範囲で収まっている。このことから、検査対象としての菌に略定荷重で検体採取部１を圧接させるように、検体採取装置が菌を押圧する際の押圧荷重を制御することで、菌濃度を略一定に採取出来ることがわかる。

このように、本発明の実施形態における検体採取装置によれば、検査対象の表面に付着している検体を採取する検体採取部を、略定荷重で前記検査対象の表面に圧接させるように、検体採取装置が押圧荷重を制御することで、検体の採取量のばらつきを抑えることができる。

本発明は、略定荷重で検体を採取することで、検体の採取量のばらつきを抑えることができる検査機器全般の検体採取装置等として有用である。

本発明の第１の実施形態における検体採取装置を側面から見た概略図の一例（ａ）本発明の第１の実施形態における検体採取装置を側面から見た断面図の一例、（ｂ）本発明の第１の実施形態における検体採取装置を側面から見た断面図の一例（ａ）本発明の第２の実施形態における検体採取装置を側面から見た断面図の一例、（ｂ）本発明の第２の実施形態における検体採取装置を側面から見た断面図の一例本発明の第３の実施形態における検体採取装置を側面から見た断面図の一例本発明の第４の実施形態における検体採取装置を側面から見た概略図の一例（ａ）本発明の第５の実施形態における検体採取装置を側面から見た概略図の一例、（ｂ）本発明の第５の実施形態における検体採取装置を側面から見た概略図の一例（ａ）比較例における従来法の測定結果説明図、（ｂ）比較例における本発明の第１の実施形態の測定結果説明図

符号の説明

１検体採取部
２検体採取部材
３荷重制御部
４保持部
４ａ開口部
５シャフト部
６連結部
７ストッパ
１０検査対象の表面
２０検査者の手
１００回転軸
１０１第１プーリ
１０２第２プーリ
１０３定荷重ばね
２００弾性板
３００回転軸
３０１モータ
３０２力検出部
３０３制御部
４００回転部

Claims

検体を採取する検体採取部を一端に有する検体採取部材と、
当該検体採取部材を支持するとともに、前記検体の採取時に保持の対象となる保持部と、
前記検体の採取時に、前記検体の表面に対する押圧に起因して前記検体採取部に発生する押圧荷重が略一定の荷重になるように、当該押圧荷重を制御する荷重制御部と、
を備える検体採取装置。
請求項１の検体採取装置であって、
前記検体採取部材は、着脱可能である
検体採取装置。
請求項１または２に記載の検体採取装置であって、
前記荷重制御部は、二つのプーリおよび当該二つのプーリ間を接続する定荷重ばねを有する
検体採取装置。
請求項１または２に記載の検体採取装置であって、
前記荷重制御部は、弾性板を備え、前記弾性板のばね定数および前記弾性板の変位に基づくばね荷重に基づいて、前記押圧荷重を制御する
検体採取装置。
請求項１または２に記載の検体採取装置であって、
前記荷重制御部は、
前記押圧荷重を制御するモータと、
前記押圧荷重を検出する押圧荷重検出部と、
前記押圧荷重検出部による検出結果に基づいて、前記モータを制御するモータ制御部と
を備える検体採取装置。
請求項１または２に記載の検体採取装置であって、
前記検体採取部材は、前記押圧荷重が作用する方向により定義される面内で、回動する
検体採取装置。
請求項１または２に記載の検体採取装置であって、
前記検体採取部材は、前記押圧荷重が作用する方向により定義される面における前記押圧荷重が作用する方向と垂直な方向を軸として、回転する
検体採取装置。
請求項１または２に記載の検体採取装置であって、
前記検体採取部材は、前記押圧荷重が作用する方向により定義される面内で、前記保持部に対して所定の角度をもって配置された
検体採取装置。