JP2969064B2 - 血液試料採取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は血液試料採取装置、
特に採血管から採取容器へ血液試料の定量抜取りを行う
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉式採血管（真空採血管）から封止栓
を取らずに内部の血液試料を抜取るために、従来から各
種の装置が提案されている。例えば、特開平７−７７５
２７号公報には、遠心分離後の採血管から血清のみを採
取する装置が開示されている。この装置で血液試料の採
取を行う場合には、まず、倒立させた採血管の封止栓
（中央部がゴム部材）に対して単管型の採取針が穿刺さ
れ、これとともに採取容器の下方配置に採取容器が配置
され、これにより採取針の下方側に気密空間が形成され
る。つまり、採取針を介して採血管内部と下方気密空間
とが連通される。その状態において、ポンプを利用して
下方気密空間の減圧及び加圧を周期的に行うと、減圧時
に血清が採取針を介して下方へ流出し、加圧時に採取針
を介してエアが採血管内部へ送給され、このような減圧
及び加圧の繰り返しにより、すべての血清が採取され
る。

【０００３】この従来装置では、採血管内の加圧が間欠
的に行われるため、仮に採血管から採取針が外れた場合
などにおいて、内部の血液試料が噴出することが危惧さ
れる。そこで、本願出願人は特願平７−１２８０３６号
で、減圧と大気開放を繰り返し行う装置を提案してい
る。すなわち、採血管内部の圧力を最高でも大気圧止ま
りとし、噴出の可能性をゼロにするものである。本願は
この先行出願の内容に関連するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各種の血液試料採取装置においては、採血管内の血液試
料の全量抜取りが前提とされており、定量抜取りのため
の制御は行われていなかった。

【０００５】上記のように単管型の採取針を使用する装
置は、単一の流路によって採血管内部の空間と下方気密
空間とを連通させて両空間の圧力差を利用して血液試料
の抜取りを行うものであり、採取針の加工が容易かつ穿
刺が容易などの利点を有しているためその実用化が望ま
れているが、かかる装置固有の抜取り方式を前提として
更に定量採取を実現できれば、より装置の実用性を高め
られる。

【０００６】なお、従来では、採血管から採取容器へ全
量の血液試料を抜取った後に、例えばピペットを利用し
て人為的な大分け分注が行われ、その後に自動分注装置
を利用して高精度分注が実行され、その上で、各種の試
薬を使用して血液分析が行われる。

【０００７】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、単管型の採取針を利用した血
液試料採取装置において、定量抜取りを実現することに
ある。

【０００８】また、本発明の目的は、単管型の採取針を
利用した血液試料採取方式それ自体の特徴（特性）を利
用して、簡単で比較的精度の良い定量抜取りを実現する
ことにある。

【０００９】また、本発明の目的は、抜取り開始時の採
血管内の圧力状態に変動されない信頼性の高い定量抜取
りを行うことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、倒立した採血管の封止栓に穿刺される単
管型の採取針と、前記採取針の出口側に形成される下方
気密空間に連通し、その下方気密空間に対する減圧及び
大気開放を周期的に行う減圧・大気開放手段と、前記減
圧・大気開放手段を制御し、一回の減圧及び大気開放を
併せて基本ステップとして、それを繰り返し実行させる
ことにより、所望量の血液試料の抜取りを行わせる抜取
り制御手段と、を含み、吸引開始から、経過時間と抜取
り量が比例関係にあるとみなすことができる時点までの
線形期間内において減圧時間が設定され、かつ、その後
の大気開放開始から大気圧復帰までの期間に相当する時
間が大気開放時間として設定され、前記減圧及び大気開
放の組みの実行回数の制御によって所定量の血液試料の
抜取りを行うことを特徴とする。

【００１１】上記構成によれば、単管型の採取針を利用
して血液試料の採取を行う場合に、採取針の出口側（下
方側）に採取容器を配置することにより形成される下方
気密空間に対して減圧及び大気開放がなされ、そのペア
を基本ステップとして、その基本ステップが繰り返し実
行される。この場合、基本ステップにおける減圧時間
は、吸引開始から、経過時間と抜取り量が比例関係にあ
るとみなすことができる時点までの線形期間内の一定時
間として定義される。また、大気開放時間は、減圧終了
後の大気開放開始から大気圧復帰までの期間に相当する
一定時間として定義される。

【００１２】本発明の好適な態様では、前記抜取り制御
手段は、最初のステップにおける減圧及び大気開放に先
立って、前記下方密閉空間に対する初期大気開放を行わ
せる。つまり、最初の状態において、仮に採血管内が負
圧となっていると、最初のステップで前記の比例関係を
得られない可能性があるので、最初に大気開放を行って
誤差要因を排除するものである。

【００１３】また、本発明の好適な態様では、前記抜取
り制御手段は、減圧時間及び大気開放時間を個別管理す
るための第１のタイマーを有する。

【００１４】また、本発明の好適な態様では、前記抜取
り制御手段は、基本ステップの繰り返し実行を時間管理
するための第２のタイマーを有し、あるいは、減圧・大
気開放の基本ステップの繰り返し実行の回数を管理する
ためのカウンタを有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１６】まず、本発明の原理について説明する。図
１には、減圧開始からの経過時間を横軸にとって、縦軸
に吸引量をとったグラフが示されている。破線Ｙは、理
論値であり、採血管から採取容器へ吐出される血液試料
の流速が一定であると仮定した場合のグラフである。こ
の場合、 抜取り量（ｍｌ）＝吸引時間（ｓｅｃ）×流速（ｍｌ／
ｓｅｃ） の関係となるため、吸引時間（減圧時間）のみを制御す
れば、抜取り量を制御可能である。

【００１７】しかし、単管型採取針を使用した血液試料
採取装置の場合、採血管内の圧力と採取容器（下方気密
空間）内の圧力差を利用して血液試料の抜取りを行うも
のであるため、血液試料の抜取りが進行すると、それに
したがって圧力差が減少し、このため流速も減少してし
まう。さらに、血液試料の粘性及び流路内壁との接触抵
抗と相俟って、圧力差がゼロに近付くと流速もゼロに近
付くことになる。

【００１８】その様子が図１の３つの実線Ａ，Ｂ，Ｃで
示されている。各実線は、互いに容積などが相違する異
種の採血管に対して実験したものである。ここで留意す
べきことは、いずれの採血管についても、吸引開始から
ほぼ同じ時点までの一定の短期間では、経過時間と抜取
り量との関係が比例関係になるということであり、換言
すれば、そのような一定期間では実質的に直線とみなせ
る線形部分が存在するということである。ここで、その
線形部分の減圧時間では、流速が一定と仮定でき、また
常に一定の量だけ血液試料の抜取りが行われるものと仮
定できる。

【００１９】一般的な範囲において血液試料の量を変化
させつつ各種の採血管に対して図１に示すようなグラフ
を実験により作成したところ、いずれの場合にも、ほぼ
同様の線形部分が生じることが確認されている。

【００２０】そこで、本発明は、図２に示すように、吸
引と大気開放を１ステップとして、そのステップの繰り
返しに当たって、各ステップにおける減圧時間ｔ１を線
形条件が維持される範囲内で設定し、そのような線形部
分を繰り返し生じさせて定量抜取りを実現するものであ
る。具体的には、線形部分の全期間をＴとすると、その
Ｔ以内において減圧時間ｔ１を設定し、同時に、その時
間ｔ１だけ吸引を行った後に大気開放を行って大気圧に
復帰（初期状態に復帰）するまでに要する時間を大気開
放時間ｔ２として設定する。ここで、減圧時間ｔ１での
抜取り量ｖ１は予め知ることができるので、そのｖ１に
ステップの回数を乗算することなどにより、トータルの
抜取り量を演算制御できる。すなわち、設定したｔ１内
の線形部分では、常に一定量ｖ１の血液試料が採取され
るとの前提を利用して定量抜取りを実現するものであ
る。図２では、ステップ１からの各ステップが階段状に
示されており、各ステップを経ると抜取り量が段階的に
増加することが理解される。

【００２１】各種の試料の量で各種の採血管について実
験したところでは、実質的な線形部分の期間Ｔは、およ
そ０．３秒であることが判明しており（図３参照）、よ
って、減圧時間ｔ１としては、およそ０．０５秒程度か
ら０．３秒程度の範囲に設定することが望ましい。この
範囲は、一般的な分注精度を前提とする定量化精度を勘
案して求めたもので、高精度の定量化が必要であれば、
もちろんｔ１を短かめに設定してもよい。その一方、あ
まり精度が要求されない大分け分注などの場合には、ｔ
１を０．３秒よりもう少し長く設定することも可能であ
る。ｔ１を０．３秒に設定すれば、ある程度の定量抜取
り精度を確保しつつ、大気開放バルブの動作回数をでき
るだけ減少させてその寿命を長くすることができる。

【００２２】もちろん、原理上、線形部分を利用してい
るので、すなわち単位時間当たりの抜取り量は既知とな
るので、最後の減圧時において、その減圧時間を適宜調
整すれば１ステップ内での抜取り量の微調整を行うこと
もできる。この場合には、 抜取り量＝ｖ１×ステップの回数＋Δｖ×最終ステップ
での減圧時間 により、抜取り量を演算できる。ただし、Δｖは単位時
間当たりの抜取り量であり、ｖ１／ｔ１である。ちなみ
に時間管理を行う場合には、以下の式によっても抜取り
量を演算できる。

【００２３】抜取り量＝各減圧時間の合計×Δｖ 以上のように、本発明によれば、一般的な採血管であれ
ばその種別によらずに、ステップの繰り返し実行時間や
繰り返し回数などを管理するだけで、所望量の血液試料
を抜取ることができる。

【００２４】ところで、採血管（真空採血管）から血液
試料の抜取りを行う場合において、その初期状態で採血
管内部が負圧となっている場合も多いが、その場合に上
述したステップを行うと誤差が生じる可能性がある。す
なわち、図１に示した実質的線形部分は、採血管内部の
圧力が初期状態において大気圧となっている場合に成立
するものであり、初期状態において採血管内部が負圧と
なっている場合には、想定する圧力差とならず、これに
よって線形部分が短くなったりあるいは想定する線形部
分が得られない場合もある。

【００２５】そこで、本発明においては、図３に示すよ
うに、第１ステップの実行に先行して穿刺を行った直後
に初期ステップＳ０として大気開放を行わせることによ
って上記の問題を解消している。つまり、採取針を封止
栓に穿刺したときに一定時間ｔ０だけ大気開放を行わ
せ、これによって採血管内を大気圧状態に強制設定する
ものである。ここで、その初期設定にかかる大気開放時
間ｔ０は、各ステップにおける大気開放時間ｔ２と同一
かそれよりもやや短く設定すればよい。

【００２６】このような制御により、図３に示されるよ
うに初期ステップの後に通常の段階的な抜取りを実現で
きる。なお、採血管は、その原理上、真空採血管が正常
に取り扱われればその内部が大気圧より高まっているこ
とはあり得ない。

【００２７】次に、図４及び図５を用いて本発明に係る
血液試料採取装置の実施態様について説明する。

【００２８】図４には、本発明に係る血液試料採取装置
の好適な実施態様が示されており、図４はその外観図で
ある。本体１０内には、後述する減圧・大気開放手段と
しての大気開放バルブや吸引ポンプなどが収納され、更
に後述する制御部が収納されている。本体１０の前面に
は、カプラー台１２が昇降自在に設けられており、この
カプラー台１２は、ばね力によって常時上方へ付勢され
ている。カプラー台１２には採取針を備えたカプラー１
４が着脱自在に装着される。そして、このカプラー１４
には、倒立させた状態の採血管１６が上方から差し入れ
られる。一方、カプラー台１２の下方には、ラック２０
により起立保持された採取容器１８が設けられており、
カプラー１４へ上方から採血管１６を差し込み、更にそ
の下方への押圧を続けると、カプラー台１２が下方に下
降してカプラー台１２と採取容器１８の上縁とが密着接
合する。これにより採取針の下方側に気密空間が形成さ
れる。

【００２９】図４に示されるように、本体１０の前面に
は、抜取り量を設定するためのダイヤル２２と、電源ス
イッチ２４と、が設けられている。図４に示した実施形
態では、採血管１６のカプラー１４への差し込み及び採
取容器１８のラック２０への挿入は人為的に行われてい
るが、もちろんそれらを自動化してもよい。

【００３０】図５には、カプラー１４の断面図が示され
ている。カプラー１４はカプラー台１２上に配置されて
おり、具体的にはカプラー台１２に設けられたパッキン
グ３２上に再置されている。カプラー１４の中央部に
は、単管型の採取針２８が起立形成されている。すなわ
ち、この採取針２８はその内部に一本の流路２８Ａを有
し、その流路２８Ａの上部はＴ字型に分岐しており、採
取針２８の先端部側面には２つの開口が形成されてい
る。また、採取針２８の下方側は採取容器１８内に向い
ている。

【００３１】遠心分離後の採血管１６においては、血球
成分と血清成分が分離剤によって分離され、その採血管
１６を倒立させた状態では上方に血球が分離剤によって
止められ、その内部の下方には血清２６が集まることに
なる。採血管１６の封止栓３０は、少なくともその中央
部がゴム材などで構成され、その中央部に採取針２８が
突き通される。

【００３２】カプラー１４へ採血管１６を上方から突き
通すと、採取針２８がゴム栓３０に突き通されると共
に、その下方側への押圧力がカプラー台１２に伝達され
てそれを押し下げ、固定配置された採取容器１８の上縁
がパッキング３２に密着接合する。図５に示す状態で
は、パッキング３２の作用により採取容器１８内に気密
空間が形成され、その気密空間は採取針２８の流路２８
Ａを介して、採血管１６内部と連通する。カプラー台１
２には前記の気密空間に連通する吸引路３４が形成され
ており、その吸引路３４は更に大気開放バルブを介して
吸引ポンプに接続されている。

【００３３】なお、図４及び図５に示した構成は、基本
的には、上述した特願平７−１２８０３６号で本出願人
が先に提案したものである。

【００３４】次に、図６及び図７を用いて本発明の原理
が適用される制御部の作用について説明する。

【００３５】図６において、カプラー台１２の吸引路３
４には、エアチューブ４０を介して大気開放弁４２が接
続され、更にその大気開放弁にはエアチューブ４４を介
して吸引ポンプ４６が接続されている。すなわち、この
吸引ポンプ４６によって採取容器１８内の気密空間に対
し吸引すなわち減圧を行うことができ、また電磁バルブ
等で構成される大気開放弁４２を動作させることによっ
て採取容器１８内の気密空間を大気開放させることがで
きる。採取容器１８内に対して吸引を行った場合、採血
管１６内部の圧力と採取容器１８内部の圧力との圧力差
に応じて、採取容器１６内部から血清２６が採取容器１
８内に取り込まれる。その後において大気開放弁４２を
動作させれば、採取容器１８内を大気圧に復帰させるこ
とができ、このときに採取針２８内を通ってエアが採血
管に送り込まれ、その採血管１６内も大気圧に復帰す
る。

【００３６】制御部５０は、そのような吸引及び大気開
放を制御するものであり、具体的には大気開放弁４２及
び吸引ポンプ４６の動作を制御するものである。

【００３７】制御部５０は、図２に示した減圧時間ｔ１
及び大気開放時間ｔ２を個別管理するためにタイマーＡ
を有している。すなわち、各ステップにおいて吸引ポン
プ４６を動作させて吸引を行う場合、その吸引時間をタ
イマーＡによって計測し、タイマーＡがｔ１に至ったと
きにその吸引ポンプ４６を停止させる。これに引き続い
て、制御部５０は、大気開放弁４２を動作させて大気開
放を行わせるが、その際にもタイマーＡによってその大
気開放時間ｔ２を計測し、そのｔ２が終了したときに大
気開放弁４２を閉じて再び吸引ポンプ４６の動作を開始
させる。

【００３８】また、制御部５０は、抜取り開始からの経
過時間を計測するためのタイマーＢを有する。すなわち
タイマーＢは各ステップの合計時間を計測しており、そ
の合計時間が設定時間に至ったときに制御部５０は抜取
りを終了させる。すなわち、この図６の構成では、タイ
マーＢによりトータルの制御時間を管理することによっ
て所望量の抜取りを実現するものである。図６に示した
構成では、タイマーＢが各ステップの合計時間を計測し
ていたが、もちろん各ステップにおける減圧時間ｔ１の
合計時間などを計測してもよい。その場合には、その合
計値に相当する時間をダイヤル２２により設定する。

【００３９】図７に示す構成では、図６に示したタイマ
ーＢに代えてカウンタ５２が設けられている。このカウ
ンタ５２はステップの回数をカウントするものであり、
このような構成の場合にはダイヤル２２によってこのカ
ウンタ５２によりカウントする設定値を定める。もちろ
ん、ステップ単位ではなく、最後のステップにおいて途
中で減圧を停止させることによって微調整を行うことも
できる。

【００４０】以上の図６及び図７に示した構成によれ
ば、きわめて簡易な構成によって定量抜取りを実現で
き、しかも採血管の種別によらずに所望量の血液試料を
抜取ることができる。なお、減圧時間ｔ１を調整するた
めのつまみを本体に設けてもよい。また、これと同様に
大気開放時間ｔ２を調整するためのつまみを設けてもよ
い。

【００４１】図４に示した装置において、ある採取容器
１８に対して所望量の血液試料の抜取りが行われた後、
次の採取容器１８がラック２０にセットされ、再び同様
の制御が行われて所望量の血液試料の抜取りが行われ
る。もちろん、図４に示した構成において採取容器１８
の交換や、採血管１６の装着等を自動化してもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば単管
型の採取針を利用した血液試料採取装置において所望量
の血液試料の抜取りを実現することができ、またその場
合に簡単で比較的精度のよい定量抜取りを実現すること
が可能である。また、本発明によれば、抜取り開始時の
採血管内の圧力状態に変動されない信頼性の高い定量抜
取りを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 吸引経過時間と抜取り量との関係を示すグラ
フであって、本発明の原理を示す図である。

【図２】 減圧と大気開放を繰り返し行う本発明の原理
を示す図である。

【図３】 減圧と大気開放の繰り返しに先立って初期化
としての大気開放を行う場合を示す図である。

【図４】 本発明に係る血液試料採取装置の外観図であ
る。

【図５】 本発明に係る血液試料の採取装置の要部断面
図である。

【図６】 制御部の実施例を示す図である。

【図７】 制御部の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１２ カプラー台、１４ カプラー、１６ 採血管、１
８ 採取容器、２８採取針、３２ パッキング、４２
大気開放弁、４６ 吸引ポンプ、５０ 制御部。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 倒立した採血管の封止栓に穿刺される単
   管型の採取針と、 前記採取針の出口側に形成される下方気密空間に連通
   し、その下方気密空間に対する減圧及び大気開放を周期
   的に行う減圧・大気開放手段と、 前記減圧・大気開放手段を制御し、一回の減圧及び大気
   開放の組みを基本ステップとして、それを繰り返し実行
   させることにより、所望量の血液試料の抜取りを行わせ
   る抜取り制御手段と、 を含み、 吸引開始から、経過時間と抜取り量が比例関係にあると
   みなすことができる時点までの線形期間内において減圧
   時間が設定され、かつ、 その後の大気開放開始から大気圧復帰までの期間に相当
   する時間が大気開放時間として設定され、 前記減圧及び大気開放の組みの実行回数の制御によって
   所定量の血液試料の抜取りを行う ことを特徴とする血液
   試料採取装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記抜取り制御手段は、最初の減圧及び大気開放に先立
   って、前記下方気密空間に対する初期大気開放を行わせ
   ることを特徴とする血液試料採取装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記抜取り制御手段は、減圧時間及び大気開放時間を個
   別管理するための第１のタイマーを有することを特徴と
   する血液試料採取装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記抜取り制御手段は、前記基本ステップの繰り返し実
   行を時間管理するための第２のタイマーを有することを
   特徴とする血液試料採取装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の装置において、 前記抜取り制御手段は、前記基本ステップの繰り返し実
   行の回数を管理するためのカウンタを有することを特徴
   とする血液試料採取装置。