JP2687947B2

JP2687947B2 - 浸出液吸引装置

Info

Publication number: JP2687947B2
Application number: JP7241823A
Authority: JP
Inventors: 勇次梶原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-12-08
Anticipated expiration: 2015-09-20
Also published as: JPH0984782A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内の浸出液を
吸引して採取する浸出液吸引装置に関し、特に微量な体
液を採取，送液するのに用いられる浸出液吸引装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば生体内のグルコース濃度あ
るいは血糖値濃度などの生体内化学物質濃度の連続測定
は、一般には採血して専用のセンサで測定していた。こ
の測定方法は、固定化酵素膜電極を備えたバイオセンサ
を用いて、その濃度を測定するものであり、バイオセン
サが微小の寸法であるので微量なサンプルでも高感度に
測定できることを特徴としていた。

【０００３】したがって、これらの測定方法は、医療，
診断や生化学の分野、例えば血漿，尿等に含まれる有機
成分の濃度の特定による病気の診断に利用できる。しか
しながら採血に伴う患者の苦痛や医療側の労力の提供は
もちろん感染や出血などの危険に対する十分な注意を払
わなければならなかった。

【０００４】最近、この患者の苦痛や医療側の労力をや
わらげる検体の採取方法として局部的に皮膚の角質層を
除去し、その部分から血液の代りに体液を抽出し、この
浸出液を用いてセンサにより体内の成分濃度を測定する
方法が開発された。この方法の一つとして例えば、特開
平４−３４１２４１号公報および実開平２−１４１４１
７号公報に開示されている。

【０００５】この方法は、角質層を剥離した皮膚から吸
引間質液を希釈液で定量に希釈し、固定化酵素膜と接触
させ、その反応度合でグルコース濃度を測定するもので
ある。この測定に必要な間質液である浸出液を採取する
のに吸引浸出液取得装置が用いられていた。実開平２−
１４１４１７号公報に開示されている吸引浸出液取得装
置は、浸出液を吸引する吸引セルの皮膚と接触する開口
部内にスペーサを嵌合させ、減圧吸引口側には減圧吸引
を開始，継続と停止させるための摺動可能な開閉弁が設
置されている。

【０００６】図５は従来の吸引浸出液取得装置（特開平
４−３４１２４１号公報）を示す断面図である。図５に
示すように吸引セル本体１に秤量バルブ２が搭載され、
バルブ２には空孔２ａが設けられており、バルブでは空
孔２ａの向きを切替えるように回転可能となっている。
測定時には、まず空孔２ａが上下を向くようにバルブ２
を回転させ、空孔２ａ内に体液を受け入れて貯瑠する。
次に空孔２ａが横向きになるようにバルブを回転させ、
空孔２ａ内の体液をセンサ部３に送液し、その後、希釈
液を秤量バルブ２で秤量しながら同様にセンサ部３に送
る。

【０００７】センサ部３では、浸出液と希釈液とを撹拌
して混合した後、その混合液の成分を測定していた。

【０００８】図５に示す構造のものでは、生体皮膚面に
は、吸引セル本体１，秤量バルブ２，秤量バルブ２を駆
動する図示しないモータ，センサ部３と、センサ部３内
で混合液を撹拌する図示しないモータ，各種配管，電気
系配線系が一体化されて載置固定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の実開平
２−１４１４１７号公報に開示された浸出液吸引装置で
は、吸引セル本体１に設置した開閉弁を摺動させて開閉
することにより、吸引を停止させたり、継続したりす
る。連続して計測するにはその都度開閉弁を操作し、例
えばピペットなどを利用して浸出液を開閉弁内の液溜部
から採取し専用センサの方へ送液していた。

【００１０】開閉弁の専用の操作と、ピペットを使って
一定量例えば５μｌのような微量な浸出液を採取計量す
ることは困難である。また開閉弁を操作する際には、減
圧状態を保持したまま実施する。開閉弁が摺動し易くす
るように大気圧に戻してしまうと折角吸引浸出させた浸
出液が逆流し、皮膚面開口面側に戻ってしまう。このた
め、減圧状態で開閉弁を摺動するには、開閉弁が非常に
固く固定されることになり、かなりの押圧力が必要にな
る。この際、吸引セル本体の開口部が皮膚面から離れ易
くなり、リークを発生させたりする。

【００１１】また図５に示す従来の装置は、吸引セル本
体１上に秤量バルブ２，センサ部３，駆動用モータなど
が一体化されており、その体液成分測定装置は、体積お
よび重量が大きくなり、皮膚装着体としては適さない。
例えば、各構成部品を可能な限り小型軽量に作製したと
しても、総重量は１５０ｇ以上にもなり、またその大き
さは例えば、高さ約５０ｍｍ，横５０ｍｍ，幅５０ｍｍ
のようになってしまう。腕にこのような大きさで且つ重
量の部材を装着することは肉体的にも、精神的にも苦痛
を伴い、連続して長時間計測するには問題が多い。計測
時間内での生活行動も制限され、携帯用として適さなく
なる。

【００１２】また吸引セル本体１，定量バルブ２，セン
サ部３を微量の浸出液を送液する際、例えば所要浸出液
を５μｌとすれば各部を接続する送液管の容積は１０μ
ｌ以上にもなり、この部分を充填させねばならず、必要
以上の浸出液を浸出させねばならない欠点があった。

【００１３】本発明の目的は、生体内から抽出される浸
出液を効率良く採取するとともに、小型軽量で、精度良
く秤量が可能で、正確に送液することによって高精度計
測ができる浸出液吸引装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る浸出液吸引装置は、吸引セル本体と、
抽出板部材と、逆止弁と、浸出液吸入チップとを有する
浸出液吸引装置であって、吸引セル本体は、吸引口と開
口部を有し、開口部は、生体表面に対面して開口された
凹みであり、吸引口は、生体表面から浸出液を浸出させ
るため前記開口部を吸引減圧するものであり、抽出板部
材は、前記開口部内に充填され、浸出液を吸引する複数
の抽出口を形成するものであり、逆止弁は、前記抽出板
部材を通して吸引した浸出液が前記開口部側に逆流する
のを阻止するものであり、浸出液吸入チップは、前記逆
止弁と前記吸引口との間に設けられ、液溜部と、排出口
と吸入口とを有し、吸入口は、前記吸引口に連通し、排
出口は前記逆止弁を介して前記開口部に連通し、液溜部
は、前記吸入口と排出口とに接続され、吸引された浸出
液を一時貯瑠するものである。

【００１５】また前記浸出液吸入チップは、前記吸引セ
ル本体に対して着脱可能である。

【００１６】また前記液溜部，排出口，吸入口は、吸引
減圧するための排気系浸出液を送液するための流路系を
兼ね備えているものである。

【００１７】また前記液溜部は、浸出液を定量に制限し
て貯瑠するものである。

【００１８】また前記浸出液吸入チップは、前記排出口
が形成された第１のチップ基板と、前記吸入口が形成さ
れた第２のチップ基板とが、前記液溜部を構成する液溜
口が形成された第３のチップ基板を挟持したものであ
る。

【００１９】また前記浸出液吸入チップの前記第１のチ
ップ基板あるいは第２のチップ基板には、生化学物質濃
度を電気信号に変換するセンサ部を形成設置したもので
ある。

【００２０】吸引セル本体の吸引口から開口部を吸引減
圧して生体表面からの浸出液を吸引セル本体内に吸引
し、その浸出液の逆流を逆止弁で阻止して浸出液を浸出
液吸入チップ内に一時的に貯瑠させ、浸出液吸入チップ
内に浸出液を採取する。

【００２１】この採取した浸出液に対する各種の検査
は、別工程にて行う。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００２３】（実施形態１）図１は本発明に係る浸出液
吸引装置の実施形態１を示す断面図である。本発明の実
施形態１に係る浸出液吸引装置は図１に示すように、吸
引セル本体１は、上部に吸引口４を有し、生体の皮膚面
側の下部には、下方に開口した開口部５を有しており、
下部開口部５には、生体の皮膚面と直接接触するナイロ
ンメッシュ６を充填している。ナイロンメッシュ６が充
填された開口部５には、吸引口４に通じる流路口７が形
成されてあり、皮膚面の浸出液は、ナイロンメッシュ６
に吸引浸出され、その吸引浸出された浸出液は、ナイロ
ンメッシュ６を通して流路口７に集められ吸引口４側に
送液される。

【００２４】吸引セル本体１の流路口７上には逆止弁８
が設置され、さらに吸引口４側には浸出液吸入チップ１
０が設置されている。浸出液吸入チップ１０に一旦貯瑠
された浸出液は、逆止弁８により開口部５側への逆流が
阻止される。

【００２５】浸出液吸入チップ１０は図２（ａ），
（ｂ）に示すように、排出口９が形成された第１のチッ
プ基板１３と、吸入口１１が形成された第２のチップ基
板１４とが、液溜部１２が形成された第３のチップ基板
１５を挟持接着されている。図１に示しているように排
出口９と吸入口１１は同軸上に存在せず、液溜口１２の
両端部に配置されるように設置され、排出口９は吸引セ
ル本体吸引口４に、吸入口１１は逆止弁８あるいは流路
口７に対応するように位置している。

【００２６】吸引セル本体１は、浸出液吸入チップ１０
が着脱可能なようにするため、挿入口１ａが吸引口４と
流路口７との間に設けられており、挿入口１ａに浸出液
吸入チップ１０を差し込み、この先端を突き当てること
によって排出口９と吸引口４，吸入口１１と流路口７と
が位置決めされるようにしている。

【００２７】また浸出液吸入チップ１０を装着時リーク
しないようにするため、上下の排出口９および吸入口１
１にはそれぞれＯリング１６によってシールしている。

【００２８】このような構造の浸出液吸引装置は、まず
吸引口４からの排気、例えば０．５気圧程に減圧し、皮
膚面から吸引された浸出液はメッシュ６，流路口７，逆
止弁８を通り、浸出液吸入チップ１０に到達する。そし
て、その吸入口１１から侵入した浸出液は液溜部１２を
経由し排出口９に至る。

【００２９】浸出液吸入チップ１０の材料は、例えばガ
ラスエポキシ樹脂，塩化ビニール樹脂，アクリル樹脂な
どの高分子有機材料やガラス，金属製など容易に加工で
きる安定な材料であればなんでも使用できる。

【００３０】ここで、たとえば、浸出液吸入チップ１０
の幅を５ｍｍ，長さを１０ｍｍとし、各チップ基板の厚
みを０．２ｍｍとしている。排出口９および吸入口１１
の直径は０．５ｍｍ，液溜部１２の長さ５ｍｍ，幅５ｍ
ｍとした場合、液溜部１２の容積は５μｌになる。

【００３１】所要浸出液量を増減したい場合は、この液
溜部の寸法を適当な値に選べば良い。このような構造の
浸出液吸引装置は、液溜部１２に浸出液が充填された時
点で吸引を解除し大気圧に戻す。この時、吸引セル本体
１の開口部５側は逆止弁８が設置されているために減圧
が保持されているとともに、吸引した浸出液が開口部５
側に逆流することがない。さらに挿入した浸出液吸入チ
ップ１０は、減圧を解除して大気圧に保持した時点で
は、吸入口１１および排出口９ともに大気圧であり押圧
力は加わっていない。したがって、自由摺動によって着
脱できるような状態下に置かれることになり、操作性が
良くなる。着脱する際は特にシール部のリークはあって
も良く、減圧吸引した時にのみシールが確保されてあれ
ば良いからである。

【００３２】液溜部１２を浸出液がオーバーフローして
もこの浸出液吸入チップ１０を離脱すれば、常に一定
量、例えば５μｌの浸出液が確保される。これを別に用
意した吸引機能を有するセンサ部へ移設して必要な生体
成分濃度、例えばグルコース濃度を計測することが正確
に実現することができる。一定量の浸出液であるため、
希釈液で希釈して計測する場合に好適で、特に秤量する
必要がない。混合比あるいは希釈比を例えば１０倍にす
るには、５０μｌの希釈液をセンサ部へ送液すれば、自
動的に一定な混合比が確保される。

【００３３】浸出液は、通常粘性が水に近いため、浸出
液吸入チップの液溜部の寸法は毛細管現象で保持される
範囲の寸法にしないといけないが、特に大きな制約はな
く、任意の寸法を選べる。ただここでは、厚さ０．２ｍ
ｍ，幅５ｍｍ，長さ５ｍｍとしたが、特に厚さは１ｍｍ
以下が望ましい。内容積を決めるのに精度を制御しやす
くするからである。また排出口，吸入口の直径も必要以
上に大きくすると滞留させる浸出液の体積がバラツキ水
の表面張力が小さく水漏洩を抑制するのに０．５ｍｍ程
度が適当であった。

【００３４】センサ部へ送液する際には、排出口から吸
引すれば、他方の吸入口が開口しているために、容易に
センサ部へ送液することができる。微量な体積のため吸
引圧の小さなポンプ、例えばマニュアルポンプのような
ものでも充分であり、センサ部の構成も非常に簡単にな
る効果も発生する。

【００３５】以上のような構成の浸出液吸引装置は、皮
膚面に装着される部分は非常に小型になる。従来の秤量
バルブや駆動モータ，センサ部など皮膚装着部には不要
であり、基本的に吸引セル本体に設置されているものだ
けでよい。装置本体とは、減圧吸引する吸引排気系だけ
となりその重量および体積は１／１０以下にすることが
できる。被検者の精神的，肉体的苦痛が軽減され、操作
性良く、しかも計測精度の高い測定が連続して実行する
ことが可能になる。吸入口側に開閉弁を設置して、生活
行動を広げたいときには、減圧吸引中に一時的に開閉弁
を閉じ、本体装置との分離によって自由に行動すること
が可能になった。その結果として、減圧吸引中のリーク
が減少され、気泡混入が少なくなるので、秤量精度が向
上することになる。

【００３６】（実施形態２）図３（ａ），（ｂ）は、本
発明に係る浸出液吸引装置の実施形態２を示す断面図と
浸出液吸入チップの概略図である。この浸出液吸引装置
は、図２に示すように、吸引セル本体１の逆止弁８と吸
引口４との間に設置される浸出液吸入チップ１０は、排
出口，吸入口が形成された第１のチップ基板１３と第２
のチップ基板１４とが第３のチップ基板１５を挟持した
構造体の先端および側面に設置している。したがって、
浸出液が吸引されて導入口１７に到達した際に毛細管現
象で浸出液吸入チップ１０に注入し始める。液溜部１２
には浸出液が充満すればそれ以上充填されない。第１の
チップ基板１３および第２のチップ基板１４には、第１
の実施例に示したような吸入口１１，排出口９は設置さ
れていない。また吸引セル本体１の挿入口に浸出液吸入
チップ１０を挿入した時の位置決めと吸引時のシールの
ために浸出液吸入チップ１０には、突起鍔１８を設けて
いる。例えばシリコーンゴムのような柔かい材料のリン
グを嵌合しておけば良い。

【００３７】このような構造の浸出液吸引装置は、第１
の実施例に示した効果が得られる他、浸出液吸入チップ
１０の第１のチップ基板１３および第２のチップ基板１
４に孔加工が不要になる。浸出液吸入チップ１０の着脱
がさらに容易になり、操作性が格段に向上した。例えば
第３のチップ基板１５の厚みが０．２ｍｍ，液溜部の幅
が５ｍｍ，全長５ｍｍであれば容積が５μｌとなり、そ
の微量な浸出液の採取精度が、吸入口１１，排出口９の
寸法の影響を受けず良好になる効果がある。

【００３８】なおこの実施例において吸引セル本体の開
口部に嵌合させた抽出板部にナイロンメッシュを使用し
たが、これに限定されることなく、吸入口側に流路溝，
皮膚面側に貫通口を設置した多孔板，多針板を使用して
も同様の効果が得られる。

【００３９】（実施形態３）図４（ａ），（ｂ）は、本
発明に係る浸出液吸引装置の実施形態３を示す断面図と
平面図である。吸引セル本体は第１の実施例と同等であ
るので浸出液吸入チップだけを示している。

【００４０】図４に示すように、吸入口１１，排出口９
が形成された第１および第２のチップ基板１３，１４
で、液溜部１２が形成された第３のチップ基板１５を挟
持固着されている。第２のチップ基板１４上にはイオン
感受性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）２０とその
取出電極２１とが形成され、ＩＳＦＥＴ２０及び取出電
極２１は絶縁膜２３によって液溜部１２から絶縁されて
いる。またこの絶縁膜２３は第１のチップ基板１３に設
けられた信号取出電極口２２に対応した位置に取出電極
２１が露出するように開口が設けられている。またＩＳ
ＦＥＴ２０に対応した位置の液溜部１２には酵素１９が
形成されている。

【００４１】このような構造の浸出液吸入チップ１０
は、まず吸入口１１から浸出液が侵入し、液溜部１２を
経由し排出口９に至る。浸出液は、酵素１９と反応し、
ＩＳＦＥＴ２０上の水素イオン濃度が変化する。液溜部
１２に浸出液が充填された時に浸出液吸入チップ１０を
離脱させ別異の測定器にセットして浸出液の成分、すな
わち生体内の生化学成分を計測する。例えばグルコース
乳酸尿素ｐＨ，コレステロールなどである。

【００４２】実施形態１に示した効果はもちろん得られ
る他、測定系に希釈，撹拌に要する複雑な機構がすべて
不要となり、非常に簡単な測定系を構成することができ
る。測定系には信号検出取出電極に対応した専用の端子
を用意し、押し当てることにより容易に電気的な接続が
可能になる。

【００４３】なお、本実施例においては、ＩＳＦＥＴを
用いた電位検出型のセンサ素子としたが、これに限るこ
となく電流検出型のセンサ素子でも同様に計測できる。
またはこれらを組合せたり、複数個設置し差動出力を実
施したりマルチ計測が同時に実現され、高機能の仕様に
対しても対応できるようになる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、生体表面
から浸出液を吸引口と逆止弁との間に設置した浸出液吸
入チップに注入して一時保管することにより、浸出液の
秤量が精度良く自動的に実現され、容易に微量な液体
（浸出液）を測定するセンサ部へ送液することが可能に
なる効果が得られる。また連続して計測するために浸出
液を採取する時は、浸出液吸入チップを交換すれば可能
であり、前の浸出液が混入することが無く、採取し測定
できるので、正確な日内変動特性や糖負荷測定などが容
易に実施できる効果がある。

【００４５】さらに、浸出液吸入チップ内に酵素電極を
内蔵すれば、直接生体内の各種化学成分を計測できるよ
うになり、安価で操作性の良好なバイオセンサシステム
を構成できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浸出液吸引装置の実施形態１を示
す概略断面図である。

【図２】（ａ）は図１の浸出液吸入チップの構造例を示
す平面図、（ｂ）は構成斜視図である。

【図３】（ａ）は本発明に係る浸出液吸引装置の実施形
態２を示す断面図、（ｂ）は浸出液吸入チップの構成外
観図、（ｃ）は同縦断面図、（ｄ）は同横断面図であ
る。

【図４】（ａ）は本発明に係る浸出液吸引装置の実施形
態３を示す平面図、（ｂ）は断面概略図である。

【図５】従来の浸出液吸引装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１吸引セル本体２秤量バルブ３センサ部４吸引口５開口部６ナイロンメッシュ７流路口８逆止弁９排出口１０浸出液吸入チップ１１吸入口１２液溜部１３第１のチップ基板１４第２のチップ基板１５第３のチップ基板１６Ｏリング１７導入口１８突起鍔１９酵素２０ＩＳＦＥＴ２１取出電極２２電極口

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸引セル本体と、抽出板部材と、逆止弁
と、浸出液吸入チップとを有する浸出液吸引装置であっ
て、吸引セル本体は、吸引口と開口部を有し、開口部は、生体表面に対面して開口された凹みであり、吸引口は、生体表面から浸出液を浸出させるため前記開
口部を吸引減圧するものであり、抽出板部材は、前記開口部内に充填され、浸出液を吸引
する複数の抽出口を形成するものであり、逆止弁は、前記抽出板部材を通して吸引した浸出液が前
記開口部側に逆流するのを阻止するものであり、浸出液吸入チップは、前記逆止弁と前記吸引口との間に
設けられ、液溜部と、排出口と吸入口とを有し、吸入口は、前記吸引口に連通し、排出口は前記逆止弁を
介して前記開口部に連通し、液溜部は、前記吸入口と排出口とに接続され、吸引され
た浸出液を一時貯瑠するものであることを特徴とする浸
出液吸引装置。
【請求項２】前記浸出液吸入チップは、前記吸引セル
本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１
に記載の浸出液吸引装置。
【請求項３】前記液溜部，排出口，吸入口は、吸引減
圧するための排気系浸出液を送液するための流路系を兼
ね備えていることを特徴とする請求項１に記載の浸出液
吸引装置。
【請求項４】前記液溜部は、浸出液を定量に制限して
貯瑠するものであることを特徴とする請求項１に記載の
浸出液吸引装置。
【請求項５】前記浸出液吸入チップは、前記排出口が
形成された第１のチップ基板と、前記吸入口が形成され
た第２のチップ基板とが、前記液溜部を構成する液溜口
が形成された第３のチップ基板を挟持したことを特徴と
する請求項１に記載の浸出液吸引装置。
【請求項６】前記浸出液吸入チップの前記第１のチッ
プ基板あるいは第２のチップ基板には、生化学物質濃度
を電気信号に変換するセンサ部を形成設置したことを特
徴とする請求項１に記載の浸出液吸引装置。