JP3541231B2 - 液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具に関し、更に詳細には液体試料中の被測定成分を測定、分析するために使用される液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体試料、特に血液および尿のような生物学的な液体の化学分析は、疾病の診断と治療のために必要不可欠なものであり、このような分析操作を容易にするための多くの種類の試験具が開発されてきた。
【０００３】
一般に、これらの試験具は、液体供給（採取）部と測定部とを有し、その間を液体試料が導通する構造になっている。この液体供給部から測定部への液体試料の導通に関しては、種々の移送方法が考えられてきた。しかし、これらの多くは、毛細管力のみを利用したものであった。
【０００４】
例えば、特開昭５５−５９３２６号公報には、毛細管室内の向かい合う面に溝を設けることにより、液体の毛細流を予め決められた流路に沿うようにした器具が記載されている。
【０００５】
また、特公平１−２８３３１号公報には、第１毛細区域の壁面中に、流れに沿った迂回用の開口を有し、この壁面から伸びた第２毛細区域の毛細管流を有する液体移送装置が記載されている。
【０００６】
また、特開平４−１８８０６５号公報には、液体供給部と測定部を有する液体試料測定用試験具が開示されており、毛細管（すなわち空間領域）の隙間を小さくすることにより、毛細管現象を促している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの多くのタイプの試験具は、例えば、糖尿病患者が用いる。糖尿病患者は、毎日、食前、食後、就寝前などに、自分で採血し、血糖を測定し、インシュリン注射を行っている。この作業は苦痛を伴うため、血液を無駄にはできない。そのため、試験具内での血液の移送は、確実に行うことが必要とされるが、従来の毛細管力のみに依存した移送方法には不安がある。つまり、毛細管力だけでは液体を所望の位置まで移送できないという問題がある。
【０００８】
この問題は、例えば、移送領域における材質の種類によって左右されることが多い。領域を構成する材料としては、木、紙、プラスティックなどがあるが、寸法的精度、安定性の面から一般的にはプラスティックが選択されている。プラスティックには、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂などがあるが、疎水的なので水をはじきやすく、液が先へ進まないのである。
【０００９】
また、これらのプラスティックに界面活性剤を塗布、噴霧、または浸漬後乾燥などを施して親水性を高めることにより、より移動能力を増加させる方法では、塗布、噴霧、または浸漬後乾燥などにより、界面活性剤の厚さなどに均一さが得られず、吸引ムラ、移送ムラが発生し、十分な効果は見られない。
【００１０】
また、諸般の事情で、毛細管現象を利用する空間領域を増加させて移動距離を長くすると、移動時間が加速度的に増大して、分析時間の延長を招き、測定に不利な要因となる。
【００１１】
一般に、液体の性状、液体中の求める成分の安定性などから、短時間にて液体を移送する必要性がある。例えば、液体試料が血液の場合、粘性があるので移動がしにくい。更に、ヘマトクリット値が高くなるほど、つまり赤血球が多くなるほど、粘性が高くなり移動しにくくなる。
【００１２】
その粘性の問題を回避するために、場合によっては、毛細管現象が起こらないような空間領域の隙間の大きな試験具を使用することも考えられる。
本発明の目的は、かかる従来の毛細管現象を利用した液体試料移送方法による問題点を解決するためになされたもので、液体試料供給部に供給された液体試料を測定部まで確実且つ迅速に液体移送路を移送させる液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は液体試料移送方法であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明は、液体試料供給部からこれと間隔をあけた位置にある測定部まで液体移送路を通って液体試料を移送する方法において、前記液体試料供給部に液体試料を供給すること、その後、前記液体試料供給部の近傍で且つ前記液体移送路から外れた位置に待機されている磁性体を外部からの磁力により前記液体移送路に出し、前記液体試料の後方から前記液体移送路を前記測定部に向かって移動させること、前記液体供給部から前記液体移送路に供給された液体試料を前記磁性体の磁力による移動により押し出すようにして前記測定部まで前記液体移送路を移動させることを特徴とする（請求項１に対応）。
＜液体試料移送方法の発明における具体的構成＞
本発明の液体試料移送方法は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立する。その具体的構成要素とは、前記磁性体が、前記液体移送路のの周囲壁部と大きな隙間をあけることなくスムースに移動可能な外形形状で形成された移動体であることを特徴とする（請求項２に対応）。
【００１４】
また、本発明の液体試料移送方法において、前記液体試料供給部から一定量の液体試料が前記液体移送路に供給されたことを検知した時、外部から磁力を与えて前記磁性体の移動を開始することを特徴とする（請求項３に対応）。この場合の検知手段としては、光学的検知手段（請求項４に対応）或いは電気伝導度および電気抵抗の電気化学的手段（請求項５に対応）を用いることができる。
【００１５】
更に、本発明は液体試料分析用試験具であり、前述の技術的課題を解決するために以下ように構成されている。すなわち、本発明の液体試料分析用試験具は、液体試料供給部と、これと間隔をあけた位置にある測定部と、前記液体試料供給部と前記測定部との間を連通する液体移送路と、前記液体試料供給部から供給された前記液体試料をその後方から押し出すように強制的に前記液体移送路を移動する磁性体とを含み、前記磁性体を外部からの磁力により前記液体移送路を動かすことで前記液体試料供給部に供給された一定量の液体試料を前記液体移送路を通って前記測定部まで押し出し移送させることを特徴とする（請求項６に対応）。
＜液体試料分析用試験具の発明における具体的構成＞
本発明の液体試料分析用試験具は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立する。その具体的構成要素とは、前記磁性体が、前記液体移送路の周囲壁部と大きな隙間をあけることなくスムースに移動可能な外形形状で形成された移動体であり、この移動体が前記液体試料供給部から供給された液体試料を後方から押し出すのを可能にする位置に配置されていることを特徴とする（請求項７に対応）。
【００１６】
また、本発明の液体試料分析用試験具において、前記液体試料供給部から一定量の液体試料が前記液体移送路に供給されたことを検知する検知用要素を有することを特徴とする（請求項８に対応）。
【００１７】
この場合、前記検知要素を光学的検知部からの光を透過可能な窓とすることができる（請求項９に対応）。更に、この検知要素を電気伝導度及び電気抵抗の電気化学的に検知する手段とすることも好ましい（請求項１０に対応）。
【００１８】
更にまた、本発明の液体試料分析用試験具において、前記移動体を非動作時に待機位置に固定する保持手段を備えていることを特徴とする（請求項１１に対応）。
【００１９】
この場合、前記移動体を非動作時に待機位置に固定する保持手段としてバネを用いることができる（請求項１２に対応）。更に、この移動体を非動作時に待機位置に固定する保持手段としては水溶性高分子を利用することもできる（請求項１３に対応）。
【００２０】
このような構成の液体試料移送方法によると、例えば患者が自ら採血した血液を試料として液体試料供給部に供給する。これだけでは液体試料である血液は毛細管流のみより液体移送路を流れるためその速度は非常に遅い。そこで、この液体移送路に供給された液体試料の後方から磁性材からなる移動体を外部からの磁力により液体移送路内で移動させ、これにより液体移送路に供給された一定量の液体試料を前記液体移送路を通って前記測定部まで押し出し移送させる。
【００２１】
その場合、前記移動体が、前記液体移送路の断面形状にほぼ等しい形状を呈すると、液体試料は特に液体移送路を迅速に測定部に向かって移動する。
また、前記液体試料供給部から一定量の液体試料が前記液体移送路に供給されたことを検知する検知用要素を液体試料分析用試験具に設ければ、液体移送路における液体試料の検知を利用して磁性体即ち移動体の移動開始を行わせることができ、移動体を効果的に動作させることができると共により正確な測定時間を定めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具を図に示される実施形態について更に詳細に説明する。図１ないし図３には、本発明の一実施形態に係る液体試料分析用試験具１０が示されている。この液体試料分析用試験具１０は、基本的にはある厚みのある矩形状の板状部材１１を含む。
【００２３】
この板状部材１１には、その長手方向に伸長する通路１２がその内部に形成され、この通路１２は板状部材１１の一端面に形成された開口部１３により外部に開放している。この通路１２が液体移送路であり、またこの通路１２を外部に開放してる板状部材一端面の開口部１３が液体試料供給部である。そして、この通路１２は、板状部材１１の他端面に形成された開口部１４によっても外部に開放している。この開口部１４は後述する作用の説明から明らかなように空気抜きとして機能するものである。
【００２４】
板状部材１１に形成された通路１２には、開口部１３と反対側の端部近傍に試薬層１５が配置されている。この試薬層１５は、多孔性または非多孔性フィルムに、試薬液を塗布又は印刷などによって形成して構成されている。このような試薬層１５は、開口部１３から供給され且つ通路１２を移送された液体試料を試薬液に反応させて、その結果を例えば外部から光学的手段等を使用して測定する。そのため、この部分が測定部１６となる。
【００２５】
また、この液体試料分析用試験具１０では、液体試料供給部である開口部１３の近傍で且つ前記液体移送路から外れた位置に半円形状の凹所１７が形成されている。この凹所１７には、磁性材で形成された球体１８が配置され、この球体１８はこの凹所１７から容易に液体移送路１２に出入り可能であると共に液体移送路１２を移動可能である。
【００２６】
半円形状の凹所１７における出入口の両側壁端には、例えばバネのような保持媒体が設けられている。この保持媒体の設置目的は、通常は、この保持媒体によって通路１２からそれた位置に形成された凹所１７内に球体１８を一時的に固定し、当該球体１８より前方の通路１２へ一定量の試料液体を供給し得るようにするためである。
【００２７】
この実施形態では保持媒体が図４に示されるような爪状のバネ１９で構成され、このバネ１９はその先端部が凹所１７の側壁に沿って奥側へ多少伸長した状態で設けられていると共に当該凹所１７に入り込んだ球体１８を抱き込むようにわずかに湾曲して形成されている。
【００２８】
次に、本発明の液体試料移送方法を含めて、この液体試料分析用試験具１０の使用法について説明する。最初に、この液体試料分析用試験具１０を図５に示されるように専用の測定装置Ａにセットする。この測定装置Ａは、液体試料の供給を検知する検知部（図示せず）、試薬層での反応を測定する測光部（図示せず）、および磁力を発生する磁石Ｃ並びにこの磁石を移動する装置を（図示せず）を備えている。
【００２９】
このような測定装置Ａに液体試料分析用試験具１０がセットされると、次いで、少量の液体試料Ｂが図６に示されるように液体試料分析用試験具１０における板状部材１１の開口部１３から通路１２内に供給される。これにより、液体試料Ｂは毛細管現象により図７に示されるように通路１２内を測定部１６側に移動しはじめる。
【００３０】
液体試料Ｂが開口部１３と測定部１６とのほぼ中間部付近における検知位置２０にくると、測定装置Ａ内に設けらた検知部がこれを検知する。この検知部は、当然のことではあるが検知位置２０の下方位置に存するように測定装置Ａ内に設けられている。
【００３１】
この検知部は、液体試料が通路１２に供給されたことを検知し、測定開始時間を的確に知り、測定精度をより高めることに寄与する。この検知部は、例えば液体試料が血液の場合、ヘモグロビンの吸収波長で光学的に検知することができるし、端子を仕込んで電気伝導度や電気抵抗値を電気化学的に検知することもできる。
【００３２】
このようにして、検知部が、通路１２内への液体試料の一定量供給を検知すると、測定装置Ａ内にセットされた液体試料分析用試験具１０の液体移送路１２直下で且つ開口部１３の近傍に配置されていた磁石Ｃが液体移送路１２に沿って測定部方向へ移動を始める。この磁石Ｃの移動により凹所１７に待機保持されていた球体１８は液体移送路１２に磁力により引き出され、そのまま磁石Ｃの移動に伴って液体移送路１２を測定部１６方向へ向かって移動する。
【００３３】
これにより、液体移送路１２内の液体試料Ｂは、後方から移動してくる球体１８によって押し出され、図７に示されるように測定部１６へと移送される。そして、一定量の液体試料Ｂが所定時間内に測定部１６の試薬層１５に到達すると、試薬層１５と反応し、これを測定装置Ａの測光部が測定してその結果を例えばディスプレーやプリンター等に出力する。従って、測定を行うための測光部は、この液体試料分析用試験具１０が測定装置Ａにセットされた際に試薬層１５が配置された測定部１６の直下に存するように測定装置Ａ内に位置している。
【００３４】
なお、前述した実施形態における液体試料分析用試験具１０において、液体移送路として機能する通路１２は、その断面が四角形、円形又は多角形等でもよく、或いは凹状に形成された溝状部であってもよい。また、液体試料供給部として機能する開口部１３は、板状部材１１の表面に形成されていてもよい。
【００３５】
また、測定部１６における試薬層中の分析素子即ち成分は、測定対象物によって異なるが、長年にわたって知られている種々のものを使用することができる。更に、測定対象物の例としては、血液中のグルコース、ケトン体、コレステロールや尿中のｐＨ、蛋白質、ビリルビンなどがある。
【００３６】
更に、前述した実施形態では球体１８として形成された磁性材からなる移動体について、その形状及び大きさは、液体移送路として機能する通路１２の周囲壁部と大きな隙間をあけることなくスムースに移動し得るものであればなんでもよく、前述の実施形態のような球状、或いは円板状、直方体状などでもよい。
【００３７】
例えば、液体移送路の断面形状が円形であるならば、この移動体として球体や円柱体を使用することができ、又液体移送路がもし長方形であるならば、直方体や円柱体からなる移動体を使用することができる。また、材質の一例として鉄などを挙げることができるが、好ましくは錆などの発生がないもの、又はそのための処理を施したものが好ましい。
【００３８】
ところで、球体１８を待機位置の凹所１７内に保持する媒体として凹所１７の出入口両側面に爪状のバネ１９を設けたが、このバネ１９は板状部材１１をプラスチックで形成する場合には一体に形成することができ、その形成が容易であることから好ましい。
【００３９】
また、この保持媒体として、水溶性高分子を用いることもできる。ここで使用可能な水溶性高分子は、例えば、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、メチルセルロースなどがある。このような水溶性高分子は、通常、移動体である球体１８を凹所１７内に固定しており、通路１２内に液体試料Ｂが流入すると、その液体試料によって溶解するものである。
【００４０】
その結果、液体試料Ｂが通路１２内に流入して水溶性高分子を溶解し、球体１８を移動可能な状態とした際に、測定装置Ａの検知部による一定量の試料液体の通路１２への供給検知がなされ、これにより外部からこの球体１８に磁力が与えられて移動し、通路１２内の液体試料Ｂを後方から押し出し移送する。要するに、水溶性高分子による球体１８である移動体の保持方法は、あたかもハンダ付けのように凹所１７内に位置する移動体と周囲壁面の接触部分に点着し、乾燥することによるものと言える。
【００４１】
この液体試料分析用試験具１０を構成する板状部材１１の材質については、木、紙、プラスティックなどの使用が考えられるが、寸法的精度、安定性の面から一般的にはプラスティックが好適である。その場合、この試験具１０が移動体によって液体試料の強制的移動を生じさせるようにしたものであることから、疎水性、親水性は最早考えなくてもよい。
【００４２】
また、液体試料の移動を目的とした液体移送路即ち通路１２の一部において、一定量の試料液体が供給されたことを光学的に検知する場合、試験具の少なくとも検知位置２０と測定部１６は光透過性の窓部２１としておく必要がある。
【００４３】
【実施例】
本発明の液体試料分析用試験具１０により液体試料として例えば血液を分析する場合の例について説明する。少量の血液をこの液体試料分析用試験具１０における液体試料供給部である開口部１３に供給する。すると、血液は、そこから毛細管現象によって液体移送路即ち通路１２を測定部１６方向へ移動しはじめ、開口部１３と測定部１６との間のほぼ中間点の検知位置２０を通過した時、測定装置Ａの検知部が一定量供給されたことを検知する。
【００４４】
測定装置Ａの検知部による検知方法としては、例えば液体試料が血液の場合、ヘモグロビンの吸収波長で検知することができる。次いで、測定装置Ａに設けられた磁石Ｃが通路１２の直下を且つ当該通路に１２に沿って測定部１６方向にスライドさせられる。
【００４５】
これによって、液体試料供給部である開口部１３の近傍で通路１２からそれた位置に形成された凹所１７内に保持されていた球体１８が凹所１７から磁力により引き出されて通路１２上に位置し、磁石Ｃの引き続く移動に連れて通路１２内を測定部１６方向に移動する。その結果、通路１２内の血液はその後方から移動してくる球体１８により押し出されるように測定部１６方向に強制的に移送される。
【００４６】
このようにして短時間で、強制的に且つ確実に測定部１６に押し運ばれた血液は、一定量の血液供給検知から一定時間後に測定装置Ａの測光部にて測定される。これは、一般的に、反射率を固定検量線によって、血液中の求める成分の濃度に換算される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具によれば、液体試料の後方から液体移送路に移動体を移動させて、通路内の液体試料を強制的に押し出すように移送させるようにしたことから、液体試料供給部に供給された液体試料はその一定量を所定の時間内に確実に液体移送路を通って測定部に移送される。
【００４８】
しかも、本発明の液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具によれば、この確実な液体試料の移送は、液体の性状、例えば血液の粘性の差などによって影響を受けることがなく、どのような液体試料についても適用可能であるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体試料分析用試験具を示す断面図である。
【図２】図１に示される液体試料分析用試験具を２−２線沿って切断して示す断面図である。
【図３】図２に示される液体試料分析用試験具の端面図である。
【図４】図２に示される液体試料分析用試験具における凹所の出入口壁面に形成された保持手段としてのバネを示す部分的な断面図である。
【図５】図１に示される液体試料分析用試験具を測定装置にセットした状態を概略的に示す斜視図である。
【図６】図１に示される液体試料分析用試験具を用いて液体試料である血液を検査する最初の操作ステップを示す構成説明図である。
【図７】図６に示される状態に続いて液体試料分析用試験具の液体試料供給部に血液を供給した後、血液が通路を検知位置に移動してきた状態を示す構成説明図である。
【図８】図７に示される状態に続いて液体試料分析用試験具の通路を移動する血液が波動曲線的に振動する糸または糸状物にまとわりつくように追従して測定部に移動する状態を示す構成説明図である。
【図９】図８に示される状態に続いて液体試料分析用試験具の通路を移動する血液が測定部に到達して、試薬層に接触して反応する状態を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１０ 液体試料分析用試験具
１１ 板状部材
１２ 通路（液体移送路）
１３ 開口部（液体試料供給部）
１４ 開口部
１５ 試薬層
１６ 測定部
１７ 凹所（待機位置）
１８ 球体（磁性体）
１９ バネ（保持手段）
２０ 検知位置
２１ 光透過性窓部

Claims (13)

1. 液体試料供給部からこれと間隔をあけた位置にある測定部まで液体移送路を通って毛細管流により液体試料を移送する方法において、
   前記液体試料供給部に液体試料を供給すること、
   その後、前記液体試料供給部の近傍で且つ前記液体移送路から外れた位置に待機されている磁性体を外部からの磁力により前記液体移送路に出し、前記液体試料の後方から前記液体移送路を前記測定部に向かって移動させること、
   前記液体供給部から前記液体移送路に供給された液体試料を前記磁性体の磁力による移動により押し出すようにして前記測定部まで前記液体移送路を移動させることを特徴とする液体試料移送方法。
2. 前記磁性体が、前記液体移送路の周囲壁部と大きな隙間をあけることなくスムースに移動可能な外形形状で形成された移動体であることを特徴とする請求項１に記載の液体試料移送方法。
3. 前記液体試料供給部から一定量の液体試料が前記液体移送路に供給されたことを検知した時、外部から磁力を与えて前記磁性体の移動を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体試料移送方法。
4. 前記液体試料供給部から一定量の液体試料が前記液体移送路に供給されたことの検知を光学的手段によって行うことを特徴とする請求項３に記載の液体試料移送方法。
5. 前記液体試料供給部から一定量の液体試料が前記液体移送路に供給されたことの検知を電気伝導度又は電気抵抗の電気化学的手段によって行うことを特徴とする請求項３に記載の液体試料移送方法。
6. 液体試料供給部と、これと間隔をあけた位置にある測定部と、前記液体試料供給部と前記測定部との間を連通し液体試料を毛細管流により移送する液体移送路と、前記液体試料供給部から供給された前記液体試料をその後方から押し出すように強制的に前記液体移送路を移動する磁性体とを含み、前記磁性体を外部からの磁力により前記液体移送路を動かすことで前記液体試料供給部に供給された一定量の液体試料を前記液体移送路を通って前
   記測定部まで押し出し移送させることを特徴とする液体試料分析用試験具。
7. 前記磁性体が、前記液体移送路の周囲壁部と大きな隙間をあけることなくスムースに移動可能な外形形状で形成された移動体であり、この移動体が前記液体試料供給部から供給された液体試料を後方から押し出すのを可能にする位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の液体試料分析用試験具。
8. 前記液体試料供給部から一定量の液体試料が前記液体移送路に供給されたことを検知する検知用要素を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の液体試料分析用試験具。
9. 前記検知要素が光学的検知部からの光を透過可能な窓であることを特徴とする請求項８に記載の液体試料分析用試験具。
10. 前記検知要素が電気伝導度又は電気抵抗の電気化学的に検知する手段であることを特徴とする請求項８に記載の液体試料分析用試験具。
11. 前記移動体を非動作時に待機位置に固定する保持手段を備えていることを特徴とする請求項６から１０の何れかに記載の液体試料分析用試験具。
12. 前記移動体を非動作時に待機位置に固定する保持手段がバネであることを特徴とする請求項１１に記載の液体試料分析用試験具。
13. 前記移動体を非動作時に待機位置に固定する保持手段が水溶性高分子であることを特徴とする請求項１１に記載の液体試料分析用試験具。

Images