JP2804968B2 - 試料採取用具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば生体から分析試料を採取するに好適
な試料採取用具に関する。

［従来の技術］ 化学，生化学，生物学等の多くの分野においては種々
の試料分析装置が使用されている。例えば生体試料等を
分析する際、その前処理においては生体物質を粉砕し、
これに抽出液等を加えて目的成分を浸出させ、さらに遠
心分離操作又は限外濾過により清澄液を得てこれをシリ
ンジ等を用いて分析装置へ注入している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の試料採取，調製技術にあっては
次の問題点がある。

試料採取から分析装置への導入までの間に、高価な
遠心分離機等の機器が介在し、長時間にわたる各種の試
料前処理が必要であり、また外気接触等による採取試料
の変質等のおそれもある。

分析装置自体が自動化されていても、試料作成は入
手に頼るため、煩雑な操作を余儀なくされ、作業能率，
操作性に問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するものであり、その課
題は、迅速簡易な試料採取，調製を実現でき分析装置へ
の試料導入をたやすく行ない得る試料採取用具を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を達成するため、本発明に係る試料採取用具
は、生体に直接刺し込み試料を濾過採取するため、微小
濾過孔領域を有する尖端管状の刺し込み針体とこれを保
持する針体保持体とを備え、試料濾液の吸引力を付与し
つつこれを分析装置へ移送するため、刺し込み針体の内
部に連通する吸液路と刺し込み針体の内部に延在し尖端
背面に対し開口が臨む送液管とを備えるものである。

かかる構成に加えて、この刺し込み針体の外気接触に
よる気泡の浸入を防止するため、刺し込み針体を針体保
持体に対して引き込み繰り出し移動させる針体移動機構
を備える。更に気泡浸入を極力防止するため、針体保持
体の内壁で引き込み時の刺し込み針体の微小濾孔領域外
面に臨む部分に開口を具える吸気防止用送液路を有す
る。また、例えばタンパク質等の変成を促進し化学成分
の浸透を容易にするため、上記針体保持体はその内壁に
加熱用ヒータを有する。

上記刺し込み針体は金属，セラミック又は合成樹脂製
の多孔質材で形成されている場合や線状材又はリボン状
材の捲回固着体である場合が包含される。

［作用］ 上記構成によれば、生体内等の採取対象物体に刺し込
み針体を突き刺し、液体ポンプ等で緩衝液等を送液管に
送り込むと共に、吸液路を介して緩衝液等を吸排する
と、刺し込み針体内がその外部周辺に対して減圧状態と
なるため、試料対象物体内の試料が限外濾過として機能
する微小濾過孔を通して刺し込み針体の内部に吸引浸透
し緩衝液等に随伴してそのまま吸液路を介して分析装置
等に速やかに供給されることとなる。

針体移動機構を備える場合には、刺し込み針体を針体
保持体内に引き込み収納することにより微小濾過孔領域
がその内壁で閉塞されるので、刺し込み針体が外気にそ
のまま露出することがなく、非刺し込み時の気泡混入が
軽減される。

更に、吸気防止用送液路を備える場合には、刺し込み
針体の針体保持体内への引き込み収納時において、刺し
込み針体と針体保持体の内壁との間隙に緩衝液等が外面
から積極的に供給され、これが刺し込み針体の微小濾過
孔領域を覆い気密状態を作るので、その緩衝液等は刺し
込み針体内に浸透するものの、外気混入がほぼ完全に阻
止される。

［実施例］ 次に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１実施例 第１図は、本発明に係る試料採取用具の第１実施例を
示す縦断面図である。

１は金属多孔質材料，セラミック多孔質材料又は合成
樹脂多孔質材料（例えば四弗化エチレン樹脂多孔質材
料：商品名ポアフロン）等で形成された孔径0.1〜10μ
ｍ程度の微小濾過孔を多数具える中空管状の刺し込み針
体で、尖端1aを有し内部に中空部1bが画成されている。
２は刺し込み針体12を一端に挿抜自在に取り付けた中空
部2aを有する針体保持筒体で、その挿入領域には２連の
０リング2bが介装され、これは中空部1a,2aと外部とを
気密状態に保持する。針体保持筒体２のＯリング2b寄り
の筒壁2c内にはそれを周回する加熱用ヒータ2d（電熱ヒ
ータ）が内蔵されている。３は送液ポンプ（図示せず）
に接続される緩衝液送液管で、針体保持筒体２の筒壁2c
を貫通して中空部2a内中心で屈曲させて刺し込み針体１
の中空部1bの中心線に沿って延在し、その開口3aが尖端
1aの背面側に対し接近して臨ませてある。この緩衝液送
液管３は細管で、その太さは刺し込み針対１のそれに比
して小さい。外部に延出する緩衝液送液管３の途中には
差圧制御用コック４が設けられている。針対保持筒体２
の後部端2eは連結管５を介して液体ポンプ６に接続され
ており、この液体ポンプ６は通常図示しない試料分析装
置の試料室に接続されている。

次に上記実施例の作用効果の説明する。生体試料を採
取する場合、第２図（Ａ）に示すように、まず生体10内
へ刺し込み針体１を突き刺し、コック４を開いて液体ポ
ンプ６で針体保持筒体２内を吸引すると、緩衝液が実線
矢印で示す如く送液管３を介してその開口3aから尖端背
面に向け吐出し、そこから逆流して刺し込み針体１の中
空部1b,針体保持筒体２の中空部2aを介して試料分析装
置の試料室へ導入されるが、液体ポンプの吸排量や差圧
制御用コック４の開閉度の調節により刺し込み針体１内
から流出する緩衝液の流出量をその流入量に比して多く
なるように設定すると、刺し込み針体１の内部がその差
圧により外側に比べて減圧状態になるので、刺し込み針
体１の外側近傍部の生体試料が微小濾過孔側に吸引さ
れ、多孔質の微小濾過孔を介して濾液の試料が破線矢印
で示す如く刺し込み針体１の中空部1aに浸透導入され、
緩衝液の吸液流化下に追従して分析装置の試料室へ導入
される。

本実施例に係る試料採取用具は多孔質体の刺し込み針
体１にて試料の選択採取と自動移送を同時に行なうもの
であるが、必要に応じて加熱用ヒータ2dを作動させるこ
とにより生体物質中のタンパク質を熱変性させると生体
間隙液等の化学成分の中空1b内への浸透を容易にするこ
とができる。なお、刺し込み針体１の多孔質体の孔径を
変えることにより特定の大きさの分子ないし化学成分を
捕捉することが可能である。

この試料採取用具の別の使用態様としては、第２図
（Ｂ）に示すように、コック４を閉成し液体ポンプ６か
ら中空部2a内へ溶媒等の送液を送り、これを刺し込み針
体１の多孔質体を介して生体10内へ注入した後、この溶
媒等より溶解した成分を第２図（Ａ）に示す態様で中空
1b内へ案内浸透させ目的物質たる試料を捕捉採取するこ
とも可能である。また刺し込み針体１の多孔質体の目づ
まり除去や洗浄を容易に行なうことができる。

なお、上記実施例における刺し込み針体１は金属多孔
質材料，セラミック多孔質材料又は合成樹脂多孔質材料
等で形成され、それ自体に無数の微小濾過孔を有する
が、例えば、金網製の濾過材を用いた刺し込み針体や、
ムクの刺し込み針体に機械穿孔，放電穿孔，レーザー穿
孔等の穿孔技術を施し微小濾過孔をも設けたものでも良
く、更に、金属（合金）製の線状材はリボン状材（平た
い線状材）を円筒状又は円錐状の芯体に捲回して得た単
層又は複層の編み上げ体を焼結固着した金属ワイルドフ
ィルター（例えば商品名フジロイフィルター）等でも良
く。因みに公称濾過精度35μｍの金属ワインドフィルタ
ーを刺し込み針体として用いた場合、充分な刺し込み剛
性を得ることができ、目づまりが比較的少なく、生体試
料の採取に好適であることが認められた。また、合成樹
脂多孔質材料のみを使用した刺し込み針体はそれ自体で
は剛性に欠けるが、金網製の針体を芯としてこれにその
合成樹脂多孔質材料の針体を被覆又はモールドした場
合、充分使用に耐え得るものと判明した。

第２実施例 第３図は本発明に係る試料採取用具の第２実施例を示
す縦断面図である。

この試料採取用具は刺し込み針体21,針体保持筒体22,
緩衝液送液管23,緩衝液吸液管24及び電磁ソレノイド起
動式針体移動機構25で構成されている。

刺し込み針体21は、尖端21aを具え、中空部21bを有す
る管状で、針部基部にはフランジ21cが一体的に形成さ
れており、針部の尖端側には多数の微小濾過孔21dが形
成されている。

針体保持筒体22は、刺し込み針体21の針部をほぼ密着
的に移動可能に収納する縮径孔の針部案内孔22aと、刺
し込み針体21のフランジ21cを摺動可能に収納する拡径
孔のフランジ案内孔22bを有している。針部案内孔22aの
２条の孔壁周溝にはＯリング22cが介装され、外部と針
部案内孔22a及びフランジ案内孔22bとを気密的に保持す
る。

針体移動機構25は、フランジ案内孔22bの孔壁に周回
設置された電磁ソレノイド25aと、この電磁ソレノイド2
5aを貫通し端部がフランジ21cに当接する作動管体25b
と、フランジ21cとフランジ案内孔22bの底面との間で刺
し込み針体21の針部に捲回されたコイルスプリング25c
とから構成されている。

緩衝液送液管23は刺し込み針体21の移動に追従可能
で、作動管25bの中空，フランジ21c及び刺し込み針体21
の中空部21bを貫通し、その吐出口が尖端21aの背面に対
し近接対向されている。一方、緩衝液吸液管24も刺し込
み針体21の移動に追従可能で、作動管体25bの中空及び
フランジ21cを貫通し、その吸込口が針体21の中空部21b
に臨んでいる。

この実施例において、第３図（Ａ）に示す如くの通常
状態では、刺し込み針体21は針部案内孔22a内に避退収
納されているが、電磁ソレノイド25aに給電すると、そ
の励磁により作動管体25cが図示右方向に起動され、第
３図（Ｂ）に示す如く刺し込み針体21がコイルスプリン
グ25cの不勢力に抗して繰り出され、微小濾過孔21dの領
域が針体保持筒体22の端面から外部に露出する。

上記実施例の使用態様を説明する。第３図（Ａ）の状
態で、緩衝液送液管23を介して緩衝液を中空部21bに送
液すると共に、その緩衝液を緩衝液吸液管24を介して試
料分析装置の試料室へ導入するが、刺し込み針体21が針
部案内孔22a内に避退状態であり、Ｏリング22cの気密性
と針部案内孔22aの孔壁による微小濾過孔21d領域の閉塞
とによって、外気の微小濾過孔21dを介した中空部21dへ
の混入が防止される。

ところで、この外気混入がある場合、送液が定常的で
なく、気泡を含む脈流となり、圧力が変化するため、分
析装置試料室等に設けられた電極等のセンサーに測定上
不都合の振動等を誘起させ、測定出力を擾乱させるが、
上記第２実施例の如く、刺し込み針体21の避退時に積極
的な気密状態を実現することによって、上記不都合を解
消することができる。

この後、針体保持筒体22の端面を生体対象物体の表面
に当接し、電磁ソレノイド25aに給電すると、第３図
（Ｂ）に示す如く刺し込み針体21が突出して生体対象物
体を突き刺し、微小濾過孔21d領域が試料に接触するの
で、第１実施例の作用と同様に、試料が微小濾過孔21d
により濾過吸引されて、中空部21d内の導入され、緩衝
液に随伴して吸液管24を介して分析装置試料室へ移送さ
れる。試料採取後、電磁ソレノイド25aへの給電を断つ
と、電磁ソレノイド25aの非励磁によって作動管体25bの
押動力が解消され、コイルスプリング25cの復元力によ
り刺し込み針体21が図示左方向に復帰して第３図（Ａ）
に示す状態に戻る。かかる復帰状態において中空部21b
に吸引力が存在していても、前述したように、微小濾過
孔21dが針部案内孔22aで閉塞されているのて、外気混入
を防止することができる。

第３実施例 第４図は本発明に係る試料採取用具の第４実施例を示
す縦断面図である。

この試料採取用具は刺し込み針体31,針体保持筒体32,
緩衝液送液管33,緩衝液吸液管34及びモータ駆動式針体
移動機構35で構成されている。

刺し込み針体31は、尖端31aを具え、中空部31bを有す
る管状針部と、その針部の基部に一体的連結する拡径部
31cとからなり、針部の尖端側には微小濾過孔31dが形成
されている。また、拡径部31cはその周面母線方向に形
成されたラック部35aを有しており、このラック部35aは
後述するモータ駆動式針体移動機構35の構成要素とな
る。

針体保持筒体32は、刺し込み針体31の針部をほぼ密着
的に移動可能に収納する縮径孔の針部案内孔32aと、刺
し込み針体31の拡径部31cを摺動可能に収納する拡径孔
の拡径部案内孔32bを有している。針部案内孔32aの孔壁
周溝には２連のＯリング32cが介装され、外部と針部案
内孔32aとを気密的に保持する。

針体移動機構35は、針体保持筒体32の収納空間32cに
設けられた小型電動モータ35bと、この回転軸に固定さ
れた冠形歯車35cと、その回転方向を90度変換すべき冠
形歯車35cに歯合するピニオン35dと、回転運動を刺し込
み針体31の往復直線運動に変換すべきピニオン35dに歯
合するラック部35aと、拡径部31cと拡径部案内孔32bの
底面との間で刺し込み針体31の針部に巻回されたコイル
スプリング35cとから構成されている。

緩衝液送液管33は刺し込み針体21の移動に追従可能
で、拡径部31c及び中空部31bを貫通し、その吐出口が尖
端31aの背面に対し近接対向されており、また、緩衝液
吸液管34は刺し込み針体31の移動に追従可能で、拡径部
31cを貫通しその吸込口が中空部31bに臨んでいる。

この第３実施例において第２実施例と異なる点は、針
体移動機構を小型電動モータ35bと歯車伝達機構とで構
成したところにあり、刺し込み針体21の安定且つ円滑な
進退移動が実現される。

第４実施例 第５図は本発明に係る試料採取用具の第４実施例を示
す縦断面図である。なお、第５図において第３図に示す
部分と同一部分には同一参照符号を付し、その説明を省
略する。

この実施例においては、第２実施例の構成に加えて、
針体保持筒体42は吸気防止用送液路46を有する。吸気防
止用送液路46は、針部案内孔32aの内壁のうちで刺し込
み針体31の避退時における微小濾過孔21d領域に対向す
る部分に周回形成された送液潤沢溝46aと、これに開口
する送液放射路46bと、送液放射路46bと相互直角に連通
する送液軸方向路46cと、これに連通し他端が卒液槽
（図示せず）に没する送液管46dとから構成されてい
る。

第２実施例の説明から理解できるように、電磁ソレノ
イド25aへ給電すると刺し込み針体21が突出し、その給
電を断つと刺し込み針体21が針部案内孔22a内に引き込
まれるが、第４実施例ではこの給電停止に伴ない吸気防
止用送液路46を介して緩衝液が送液潤沢溝46aへ過剰に
供給される。刺し込み針体21の中空部21dに吸引力が存
在すると、送液潤沢溝46aの緩衝液が微小濾過孔21dを介
して中空部21d内に積極的導入される。この送液の潤沢
層の介在は外気遮断膜を形成するため、気泡混入がほぼ
完全に防止される。また、この吸気防止用送液路46を吸
液路としていわゆる逆洗することにより、微小濾過孔21
d領域の目づまり除去や洗浄を簡単且つ効果的に行なう
ことができる。

なお、上記第２乃至第４実施例における刺し込み針体
は、穿孔して得たフィルターに限らず、合成樹脂製等の
多孔質材料や金属ワインドフィルターを生体するもので
も構わない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る試料採取用具は、
刺し込み針体を試料対象物に直接刺し込み微小濾過孔領
域を介して試料を選別濾過導入する点，送液を流して発
生させた減圧下で試料を吸引案内してそのまま吸液して
分析装置等内へ移送させる点とを併有するところに特徴
を有するものであるから、次の効果を奏する。

従来のような高価な遠心分離機等の機器を用いずに
目的とする試料を選別採取でき、試料調製の簡略化が実
現される。また試料が外気に接触せず短時間のうちに分
析装置内へ移送されるので、試料変質等を防止でき、分
析精度等の向上等に寄与する。

試料対象物への刺し込み操作と送液及び吸液制御の
操作との画一的な単純作業で試料作成を行なうことがで
きるので、作業能率の改善，分析作業の迅速化が実現さ
れる。

また、針体移動機構を付加した場合には、非採取時
に刺し込み針体を針体保持体内に避退収納して、微小濾
過孔領域を閉塞できるので、外気混入を抑制して吸液の
脈流を防止できる。

更に、吸気防止用送液路を付加した場合には、微小
濾過孔領域を送液潤沢膜で覆い、外気遮断膜を形成でき
るので、外気混入をほぼ完全に防止でき、微小濾過孔領
域の洗浄路としても利用することができる。

加えて、針体保持体の内壁の周囲に加熱用ヒータを
付加した場合には、試料物質たるタンパク質等を熱変性
させ、試料分析前処理を試料移送中で行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係る試料採取用具の第１実施例を示
す縦断面図である。 第２図（Ａ），（Ｂ）は、夫々同実施例の使用態様を説
明するための縦断面図である。 第３図（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る試料採取用具の
第２実施例を示す縦断面図である。 第４図は、本発明に係る試料採取用具の第３実施例を示
す縦断面図である。 第５図は、本発明に係る試料採取用具の第４実施例を示
す縦断面図である。 ［主要符号の説明］ 1,21,31……刺し込み針体、1a,21a,31a……尖端、1b,21
b,31b……中空部、2d……加熱用ヒータ、21d,31d……微
小濾過孔、2,22,32……針体保持筒体、2b,22c,32c……
Ｏリング、3,23,33……緩衝液送液管、24,34……緩衝液
吸液管、25……電磁ソレノイド起動式針体移動機構、35
……モータ駆動式針体移動機構、46……吸気防止用送液
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−309243（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−200150（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 1/00 G01N 1/10 A61B 5/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微小濾過孔領域を有する尖端管状の刺し込
   み針体と、その刺し込み針体を保持する針体保持体と、
   該刺し込み針体の中空部に連通する吸液路と、該刺し込
   み針体の中空部に延在し尖端背面側に開口が位置する送
   液管と、を備えることを特徴とする試料採取用具。
2. 【請求項２】前記刺し込み針体を前記針体保持体に対し
   て引き込み繰り出し移動させる針体移動機構を有するこ
   とを特徴とする請求項第１項に記載の試料採取用具。
3. 【請求項３】前記針体保持体の内壁で少なくとも引き込
   み時の前記刺し込み針体の微小濾孔領域外面へ送液潤沢
   すべき開口を具える吸気防止用送液路を有することを特
   徴とする請求項第２項に記載の試料採取用具。
4. 【請求項４】前記針体保持体はその内壁の周囲に加熱用
   ヒータを有することを特徴とする請求項第１乃至第３項
   のいずれか一項に記載の試料採取用具。
5. 【請求項５】前記刺し込み針体は金属，セラミック又は
   合成樹脂製の多孔質材料を主体として形成されているこ
   とを特徴とする請求項第１項乃至第４項のいずれか一項
   に記載の試料採取用具。
6. 【請求項６】前記刺し込み針体は金属製線状材又はリボ
   ン状材の捲回固着体を主体とすることを特徴とする請求
   項第１項乃至第４項のいずれか一項に記載の試料採取用
   具。