JP3855048B2

JP3855048B2 - 微量試料の採取具

Info

Publication number: JP3855048B2
Application number: JP2002062433A
Authority: JP
Inventors: 昌樹山口
Original assignee: Toyama University
Current assignee: Toyama University
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP2003260042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ機構を用いずに使用できる微量試料の採取具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
わが国でも成人の７人に１人が発症の危険にさらされている糖尿病は、合併症として失明の危険があり、また患者は高齢者の割合が非常に多い。糖尿病患者は、自己血糖測定器を日常的に携帯し、血糖の測定をしている。しかし、現在市販されている自己血糖測定器では採血針を用いなければならないので、１）肉体的／精神的な苦痛が大きい、２）針や測定器の取り扱いが煩雑で使いづらい、などの問題を抱えている。そこで、必要検体量の低減が工夫されているが、針直径が小さくなると毛細管現象による吸引力よりも流体摩擦力の方が大きくなり、検体量が１マイクロリットル程度になると吸引ポンプを設ける必要があった。そのため、機器の小型化が阻害されている。
【０００３】
一方、遺伝子工学の分野においては、生体から採取できるＤＮＡなどの検体量はマイクログラムオーダー以下であることが多いため、ＰＣＲなどの方法により増幅して取り出す方法が考案されている。しかしながら、ＤＮＡなどを含む微量検体は蒸発により乾燥しやすいため、微量の試料をより高速で保持・分注できるハンドリング手段が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、動力を必要とするポンプ機構を設けることなく、１マイクロリットル以下の微量試料を採取できる採取具を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の微量試料の採取具は、開口を有する先端面を鋭利に加工して穿刺部を形成した針状の採取具であって、先端面と同じ側の面の先端面から離れた一部に加工された半開口部を有し、ポンプ機構を用いることなく毛細管現象によって前記先端面を通して前記半開口部に液体試料を吸引することを特徴とする。本発明の他の微量試料の採取具は、ナイフの一部を加工してナイフの刃先から斜め方向へ延びる半開口部を設けたことを特徴とする。半開口部は複数設けることもできる。半開口部はＶ形状、半円形状、Ｕ形状、Ｃ形状、凹形状のいずれかであることが好ましく、これらの半開口部は曲げ加工ないしはプレス加工、または切削加工によって形成されることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の採取具は、採取部材の先端を鋭利に加工するとともに、採取部材の一部ないしは全体に渡って加工された半開口部を有するものである。なお、「鋭利に加工」とは、採取部材の形状やその使用用途に応じて、針状や刃状に加工することであるが、これらに限定されるものではない。採取部材の形状は特に限定されないが、例えば、円管状の針、ナイフの刃などを用いることができる。
【０００７】
以下、本発明を図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０００８】
図１は、本発明の第１の態様として、採取部材として円管状の針を使用した採取具（以下、採取針と呼ぶことがある）の側面形状を示す。ここで、本発明の採取針は、微量な液体試料を採取する目的に使用されることが好ましく、特に、末梢毛細血管からの採血に好適である。そこで、その構造は、末梢毛細血管からの採血を目的とした場合に次の２種類に大別される。
【０００９】
まず、図１ａに示す穿刺形採取針は、採取管１の先端を針状に加工して穿刺部２を設けるとともに、先端面３を含む採取管１の一部を加工して半開口部４を設けた構成である。これは、穿刺した後に針を皮膚から引き抜いて採血するのに適した構造である。一方、図１ｂに示す留置形採取針は、採取管１の先端を針状に加工して穿刺部２を設けるとともに、先端面３から離れた採取管１の一部を加工して半開口部４を設けた構成である。これは、半開口部４が表皮角質層に塞がれないよう留置して血液を漏出させるのに適した構造である。
【００１０】
本発明の採取針の全長は１ｍｍ以上であることが好ましく、穿刺部の長さは０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。また、半開口部の内径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、図１ｂに示す留置形採取針においては、採血時に穿刺部位が表皮角質層に覆われないようにするために、穿刺部の末端から半開口部の先端までの長さは１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
上記のような構成とすることにより、本採取針の直径を従来よりも小さくしても、流体摩擦力が大幅に緩和され、ポンプ機構を設けなくても毛細管現象によって液体試料が自動的に吸引される。
【００１２】
図２は、本発明の第２の態様として、採取部材としてナイフの刃を使用した採取具の構成図である。図２においては、ナイフ２１の刃先２２（先端面）から半開口部２３を設けてあるが、刃先２２から離れた位置から設けても良い。また、半開口部２３は刃先２２から採取部材の内部に向かって、任意の方向に形成することができる。なお、半開口部の直径は、上述した採取針の場合と同様に１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
なお、本発明の採取具においては、その使用用途に応じて半開口部を複数設けることも可能である。その場合、複数の半開口部は全て同じ方向に形成される必要は無く、例えば図２のように、採取部材の向かい合う両端から内部に向かって形成することができる。また、採取部材が多角形であれば、それぞれの辺から内部に向かって形成することも可能である。
【００１４】
図３は、本発明の採取具の半開口部の断面形状を示す。ここに示されるように、本発明の採取具に設けられる半開口部の断面形状は、Ｖ形状、半円形状、Ｕ形状、Ｃ形状、凹形状などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１５】
本発明の採取具の半開口部は、一般に用いられている採取具の一部に、曲げ加工ないしはプレス加工、および切削加工などの、現有の機械加工技術を用いた加工を施すことにより作製することができる。
【００１６】
また、本採取具が採取試料に接する面の所望の部分に、界面活性処理を施すことにより、吸引力をさらに高めることができる。界面活性処理には、ショ糖脂肪酸エステルなどを使用することが好ましいが、これに限定されない。さらに、本採取具が採取試料に接する面の所望の位置に、シリコーンなどの疎水材を塗布することにより、定量的に試料を採取することができる。
【００１７】
なお、本採取具を使用して採取できる試料は、使用する採取具の寸法により異なるが、１μＬ以下であることが好ましく、０．１μＬ以下がより好ましい。
【００１８】
次に、本発明の採取具の使用方法を説明する。
本発明の採取具の使用方法の１例として、図１ａに示される穿刺形採取針を用いた、抹消毛細血管からの採血方法について図４を参照して説明する。本発明の採取針を、現在普及している採血用の穿刺器具（ランセット）に適用することを考えると、その使用方法は次のようになる。採取針をまず皮膚に対して垂直に穿刺し（図４ｂ）、針を皮膚から引き抜き（図４ｃ）、穿刺により生じた裂開から漏出した１〜２μＬ程度の血液に接触させ（図４ｅ）、毛細管現象によって０．１μＬの採血を行う（図４ｆ）。一方、本発明の留置形採取針（図１ｂ）を使用する場合には、まず採取針を皮膚に穿刺し、半開口部が表皮角質層に覆われないように留置し、血液を漏出させることにより採血する。
【００１９】
このようにして、ポンプを用いることなく毛細管現象のみにより採血すると、検体量は従来の１／１０まで低減することができ、検体採取の痛みがほとんどなくなる。さらに、ポンプなどの器具を必要としないので、使用方法は煩雑でなく、かつ小型化が可能である。
【００２０】
また、遺伝子工学の分野においては、採取できるＤＮＡなどの検体量はマイクログラムオーダー以下であることが多く、ＰＣＲなどの方法により増幅して取り出す方法が考案されているが、蒸発により乾燥しやすい微量検体（ＤＮＡ）を、より高速で保持・分注できるハンドリング手段が求められている。本発明の採取具を用いてＤＮＡなどの微量試料の搬送に利用する場合には、本発明の採取具を試料に接触させると、１マイクロリットル以下の試料が自動的に吸引され、かつ採取具を高速で移動させても検体が保持される。よって、本発明の採取具を用いれば、ナノリットルオーダーの検体を保持・分注できるハンドリング手段を実現できる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２２】
まず、本実験に用いた採取具について説明する。本実験には、２５ゲージ（外径０．５１ｍｍ）の採取針を使用し、種々の加工を施して所望の形状の半開口部を有する採取針を作製した。始めに、作製が比較的容易なＶ形状の半開口部を曲げ加工で、半円形状とＵ形状の半開口部を切削加工で作製した。曲げ加工の方が切削加工よりもコストが低廉で加工時間も短いが、樹脂フィルムに穿刺して裂開形状を観察したところ、Ｖ形状は半円形状やＵ形状よりも裂開が長かった。したがって、以下の非生体評価、生体評価は、断面積をほぼ一定に保ち形状のみを換えた形状（半円・Ｕ）の半開口部を有する３種類の穿刺形採取針（ＭＩ−１〜ＭＩ−３）を用いて行うことにした。これらの採取針の半開口部の断面形状および寸法等を、表１に示した。また、図５には、作製した半円形状の半開口部を有する採取針（ＭＩ−１）の斜視図を示す。なお、ＭＩ−２およびＭＩ−３も、図５に記載の採取針と同じ寸法の採取針を使用した。
【００２３】
【表１】

【００２４】
次に、本実験に用いた検体試料について説明する。本発明の採取針の吸引特性を評価するために、生理食塩水を用いて非生体評価を行い、さらにウサギ全血を用いて生体評価を行った。全血はそのままでは数分で凝固してしまうので、ウサギ全血は耳介動脈から抗凝固剤（ＥＤＴＡ−２Ｋ）封入真空採血管（テルモ（株））へ採血した。そのため、本血液の粘度は全血よりも高くなっていると推定され、吸引特性の評価においては全血を用いた場合よりも厳しい試験条件になっていると考えられる。また、抗凝固剤を用いた場合でも、採血した血液の物理的性状は時間とともに変化するので、吸引特性の評価は採血から１時間以内に終了した。
【００２５】
ここで、比較のために、非生体評価と生体評価で用いた各検体の接触角を測定した。これは、ポリエステルフィルム上に、（ａ）生理食塩水、（ｂ）ヒト全血、（ｃ）ウサギ全血をそれぞれ２μＬずつ滴下して接触角を測定し、結果を図６に示した。この結果により、ヒト全血はちょうど生理食塩水とウサギ全血（抗凝固剤入り）の中間の粘性を持っていると推定された。
【００２６】
生理食塩水、およびウサギ全血による吸引検体量と採取時間の吸引特性を評価するために、図７に模式的に示すｘｙｚステージ７１を使用した。ｚ軸に本発明の採取針７２を固定し、検体７３を滴下したポリエステルフィルム７４をｘｙ軸上に設置して３軸方向に精密に位置合わせできるようにした。吸引特性の評価は、固定した採取針７２を検体７３に対して垂直に接触させ、採取時間および採取量を測定することにより行った。測定結果を、表２に示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
この結果より、検体採取量は、生理食塩水・ウサギ全血ともに０．１μＬ以上を採取できることが確認された。なお、採取針の断面積をほぼ一定に保ち、形状のみを半円形状とＵ形状に変化させた場合では、採取量に大きな差異は観察されなかった。また、何れの検体においても、内径が小さい方が大きいものに比べて採取時間が短いという特性が観察された。ヒト全血は、上述したように、生理食塩水とウサギ全血の中間の粘性であるとすると、採取時間もヒト全血において５秒程度であると考えられた。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、動力を必要とするポンプ機構を設けることなく、１マイクロリットル以下の微量試料を採取できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様における採取針の側面形状を示す図。
【図２】本発明の第２の態様における採取具の構成図。
【図３】図１および２に示す採取具の半開口部の断面形状を示す図。
【図４】本発明の採取具による採血方法の例を示す図。
【図５】本実施例において作製した半円形状の半開口部を有する穿刺形採取針の斜視図。
【図６】本実施例において使用した検体の接触角を表す図。
【図７】本実施例において使用したｘｙｚステージの模式図。
【符号の説明】
１…採取管
２…穿刺部
３…先端面
４…半開口部
２１…ナイフ
２２…刃先
２３…半開口部
４１…採取針
４２…表皮角質層
４３…真皮
４４…末梢毛細血管
７１…ｘｙｚステージ
７２…採取針
７３…検体
７４…ポリエステルフィルム

Claims

開口を有する先端面を鋭利に加工して穿刺部を形成した針状の採取具であって、先端面と同じ側の面の先端面から離れた一部に加工された半開口部を有し、ポンプ機構を用いることなく毛細管現象によって前記先端面を通して前記半開口部に液体試料を吸引することを特徴とする微量試料の採取具。
ナイフの一部を加工してナイフの刃先から斜め方向へ延びる半開口部を設けたことを特徴とする微量試料の採取具。
前記半開口部は複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の微量試料の採取具。
前記半開口部はＶ形状、半円形状、Ｕ形状、Ｃ形状、凹形状のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の微量試料の採取具。