JP4944803B2 - 血液検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、血液検査装置に関する。
糖尿病患者は、定期的に血糖値を測定し、その血糖値に基づいてインスリンを投与し、血糖値を正常に保つ必要がある。血糖値を正常に保つため、血糖値を定期的に測定する必要がある。そのために血液検査装置を用いて患者の指先等から、少量の血液を採取し、この採取した血液から血糖値を測定しなければならない。
血液検査装置は血液の成分を検出するための血液センサを有し、前記血液センサに当接された被穿刺部位を穿刺する。被穿刺部位から流出した血液は、血液センサに導入されて、その成分(血糖値など)を測定される。
前記血液センサの周囲に配置され、被穿刺部位を盛り上げて前記センサに適切に当接させるための突起部を有する血液検査装置が知られている(特許文献1を参照)。図25は、従来の血液検査装置のセンサ付近を示す断面図である。図25に示される血液検査装置のハウジング200の内部に、針210などが装着されたランセット220が配置され、かつハウジング200の末端にセンサ230が配置される。センサ230の周囲に皮膚接触リング240が設けられ、被穿刺部位である皮膚250が盛り上げられて、センサ230に接触している。
一方、穿刺部位からの体液をセンサに確実に提供するために、穿刺部位周辺を負圧する手段を設けた体液検査装置も知られている(特許文献2を参照)。
特表2003−524496号公報 特許第3382853号公報
前述のように従来の血液検査装置において、被穿刺部位の皮膚をセンサ230に接触させるために、皮膚接触リング240を被穿刺部位250に押し当てて、その押圧力により被穿刺部位250を盛り上げている。しかしながら、被穿刺部位への押圧力を一定にすることは難しいので、被穿刺部位250の盛り上がりの程度に差が生ずることになる。
そこで、血液センサの周囲の領域を負圧する手段を設けて、その負圧を制御することによって押圧力を一定にして、皮膚の盛り上がりの程度を一定にすることが考えられる。
たとえば図26には、負圧手段を設けた血液検査装置が示される。図26に示された血液検査装置1は、筺体を形成するハウジング2;ハウジング2の一方に形成された筒体2a;筒体2a内を往復するプランジャ3;プランジャ3の一方が連結されたハンドル2b;ハンドル2bが係止する係止部2c;ハンドル2bを筒体2aの先端2d側に付勢するバネ2e;プランジャ3に一方の端が把持されるとともに他方の端には採血針4が装着されたランセット5;その内部をランセット5が滑動するとともに筒体2a内に挿入固定される筒状のホルダ6;ホルダ6に設けられた位置決め凸部6a;位置決め凸部6aに嵌合するとともに筒体2a内に形成された位置決め凹部2f;前記ホルダ6の一方の端に装着された血液センサ8;センサ8の信号が供給される測定回路9;測定回路9に接続された負圧手段11;および負圧手段11の出力が血液センサ8へ供給される負圧路11aを有する。
しかしながら負圧の程度を一定にしても、被穿刺部位の皮膚の硬さなどによって、盛り
上がりの程度を一定にすることは困難である。つまり図27および図28に示されたように、皮膚が硬いと実線7aのように皮膚7の盛り上がりが少なくなり、皮膚が柔らかいと点線7bのように皮膚7の盛り上がりが大きくなる。
皮膚7の盛り上がりが大きいと(図28;点線7b)、血液センサ8の貯留部8aの容積が減少する。したがって、皮膚7の盛り上がりの程度によって貯留部8aの有効容積に差が生じる。そのため、適正な血液の量が確保できないことがある。さらに、盛り上がりの程度によって、針4の穿刺深さにも差が生じる。これらの理由により、正確な血液成分の測定ができない場合がある。
本発明は、血液検査をするための穿刺時および採血時における、被穿刺部位の皮膚の盛り上がりの程度を一定にすることができ、皮膚穿刺位置・穿刺深さも最適化でき、血液の採取が確実となり、血液成分を正確に測定できる血液検査装置を提供することを目的とする。
本発明は、ハウジング;前記ハウジングの一方に形成された内側筒体;前記内側筒体内を往復する往復手段;前記往復手段に連結された採血針;前記採血針に対向するとともに前記内側筒体の先端部に設けられた血液センサ;前記血液センサの信号が供給される測定回路;前記測定回路によって駆動されうる負圧手段を備える血液検査装置を提供する。
前記血液検査装置は、前記内側筒体を覆い、前記内側筒体の先端側に開口部を有する筒体であって、前記内側筒体に対して相対移動が可能であり、かつ所定の相対位置に戻るように配置される外側筒体をさらに有し、前記負圧手段が、前記外側筒体の内部を負圧することができる。
本発明の血液検査装置を用いて血液検査を行う場合は、被穿刺部位を外側筒体に当接させて外側筒体を相対移動させるので、外側筒体の相対移動量を一定にすることにより、被穿刺部位への押圧力を一定にすることができる。
さらに、外側筒体内を負圧することにより被穿刺部位を盛り上げて外側筒体を相対移動させるので、外側筒体の相対移動量を一定にすることにより、被穿刺部位の盛り上がりの程度を一定にすることができる。
本発明の血液検査装置によれば、検査(穿刺および採血)における被穿刺部位の皮膚の盛り上がりの程度を一定にすることができるので、採血針の穿刺深さを一定にして、かつ採血量を一定にすることができるので、血液成分の正確な測定が可能となる。
本発明の血液検査装置は、内側筒体を有するハウジングと、前記ハウジングの内側筒体を覆う外側筒体を有することを特徴とする。
前記ハウジングは、その一方に内側筒体を有し、かつ血液検査装置の主要部材を収容するか、または装着する筐体である。主要部材の例には、前記内側筒体内を往復する往復手段;往復手段に連結された採血針;内側筒体の先端部に装着された血液センサ;血液センサからの信号が供給される測定回路;および外側筒体内を負圧する負圧手段などが含まれる。
前記外側筒体は、ハウジングの内側筒体を覆う部材であり、内側筒体の先端側(血液センサが装着される側)に開口部を有する。血液検査をするときに、外側筒体の開口部は被穿刺部位に押し当てられ、被穿刺部位を盛り上げる。よって外側筒体の開口部の形状は、被穿刺部位を適切に盛り上あげることができるように適宜設定されればよく、例えば外側筒体の開口部の直径を約10〜30mmとすればよい。
前記の通り血液検査をするときに、外側筒体の開口部は被穿刺部位に押し当てられる。したがって、外側筒体の開口部の材質は、皮膚に刺激の少ない材質であることが好ましく、例えば熱伝導率の小さい部材で形成することが好ましい。樹脂等は、鉄やアルミニウムなどと比べて熱伝導率が小さいので好ましい。
外側筒体は、内側筒体を部分的に覆っていてもよく(図1参照)、内側筒体を含むハウジング全体を覆っていてもよい(図2,3,5参照)。外側筒体は、ハウジングに対して相対的に移動することができる。つまり外側筒体の開口部が、内側筒体の先端部(血液センサが装着される部分)よりも前方に突出したり、後方に移動したりすることができる。
さらに外側筒体は、相対移動した後、所定の相対位置に戻るように配置されている。そ
のため、外側筒体はハウジングとバネなどの弾性体を介して接続されていることが好ましい。
初期位置(相対移動するための位置)における前記外側筒体の開口部の先端は、内側筒体の先端部(血液センサが装着される部分)よりも、さらに先端方向に突出して配置されてもよく(図1参照)、逆に手前に配置されてもよい(図2参照)。
また、外側筒体を内側筒体に対してスムーズに相対移動させるため、内側筒体(または外側筒体)にレールを設けて、外側筒体(または内側筒体)に該レールを滑動する歯を設けてもよい。
血液検査装置は、外側筒体が内側筒体に対して相対的に移動したことを検知する移動検知センサ(図1など参照);または外側筒体の開口部への被穿刺部位の接触を検知する皮膚接触検知センサ(図3などを参照)を有することが好ましい。負圧手段の起動や停止を適切に行うためである。
血液検査装置を用いて血液検査をするときに、前記外側筒体は被穿刺部位によって塞がれる。被穿刺部位によって塞がれた外側筒体の内部は負圧手段によって負圧され、被穿刺部位が盛り上げられる。盛り上げられた被穿刺部位は、往復手段に連結された採血針によって穿刺される。
前記の通り、前記外側筒体を被穿刺部位で塞いで、その内部を負圧する。負圧を容易にするため、外側筒体の開口部を被穿刺部位に密着させることが好ましい。したがって、外側筒体の開口部の材質は、柔らかい弾性体部材(ゴムなど)であることが好ましい
血液検査において穿刺するときには、前記外側筒体と前記ハウジングとは、互いの相対位置を固定されることが好ましい。従って、本発明の血液検査装置は、前記外側筒体と前記ハウジングとの相対位置を固定するための第一の固定手段を有することが好ましい。前記固定は、例えば、ハウジング(内側筒体を含む)の外壁に配置した摩擦部材を、外側筒体の内壁に押し当てるか(図3参照)、カムを外側筒体の内壁に押し当ててもよい(図5参照)。
以下において、図面を参照して本発明の血液検査装置を説明する。
[血液検査装置の第一の例]
図1には、血液検査装置の第一の例(血液検査装置50−1)の断面図が示される。血液検査装置50−1は、筺体を形成するハウジング52を有する。ハウジング52の材質は樹脂であることが好ましい。ハウジング52の一方には、円筒形状の内側筒体52aが形成されている。内側筒体52aの端52bに、採血カートリッジ42が挿入されている。採血カートリッジ42が内側筒体52aに挿入されると、内側筒体52a側に設けられた位置決め凹部52hと、採血カートリッジ42のホルダ43に設けられた位置決め凸部43hとがかみ合って、採血カートリッジ42は内側筒体52a内の定められた位置(図1における左右方向の位置)に固定される。
採血カートリッジ42は、円筒形状のホルダ43;ホルダ43の一方の端に装着された血液センサ20;ホルダ43内を滑動自在に設けられたランセット45;ランセット45の他方の端に装着された採血針32を含むことが好ましい。血液センサ20には、血液検査装置50−1に配置された複数のコネクタ47が接触する。
採血カートリッジ42を構成するランセット45の一方の端の近傍に被把持部が形成さ
れ、この被把持部は、内側筒体52a内を滑動するプランジャ67の一方に設けられた把持部に把持される。プランジャ67の他方は、クランク形状をしたハンドル70の一方の端に連結されており、ハンドル70の他方の端には係止凸部70cが形成されている。ハンドル70は、ハウジング52に設けられた孔52cを通って係止凹部52dにかみ合って係止する。つまり、係止凸部70cと係止凹部52dとからなる第二の固定手段が、プランジャ67をハウジング52に固定する。
プランジャ67をハウジング52に予め固定してから、採血針32を有するランセット45(ランセット45を含む採血カートリッジ42でも同様である)をプランジャ67に装着してもよく;また、プランジャ67がハウジング52に固定されていない状態で、採血針32を有するランセット45をプランジャ67に装着するとともに押し込んで、プランジャ67をハウジング52に固定してもよい。
プランジャ67は、バネ68により端52b方向に付勢される。ハウジング52の他方52e側に格納された測定回路54からは、コネクタ47と接触する端子49に接続される。内側筒体52aに形成された端子49は、コネクタ47の数に対応して複数の端子で構成される。測定回路54には、電源を供給する電池62が接続される。
血液検査装置50−1は、内側筒体52aを覆う円筒状の外側筒体51を有する。外側筒体51は、ハウジング52とバネ16を介して接続しており、先端部51a側へ付勢されている。また、外側筒体51の一方(内側筒体の先端部側;血液センサ20の装着側)は開口されており、他方側は閉じられる。外側筒体51は内側筒体52aの外側表面を滑動するように装着される。すなわち、外側筒体51の開放側に設けられたレール73は内側筒体52aの表面上を滑動することができる。このように、外側筒体51はハウジング52の内側筒体52aに対して相対的に移動可能であるが、相対的に移動した後は初期位置に戻る。
外側筒体51の先端部51aの部材は、ゴムなどの柔らかい弾性部材あることが好ましい。被穿刺部位周辺へ均等に負担をかけて密着させ、外側筒体51の内部を負圧しやすくするためである。また、先端部51aの部材は、鉄やアルミニウムなどと比べて熱伝導率の小さい部材(例えば樹脂等)で形成することが好ましい。外側筒体51を被穿刺部位である皮膚に当接させたときの刺激を和らげるためである。
血液検査装置50−1は、外側筒体51の移動を検知する移動検知センサ60を有する。移動検知センサ60は、例えばマイクロスイッチなどである。移動検知センサ60は、外側筒体51がハウジング52の他方52e側に移動したことを検知する。マイクロスイッチは電源供給を必要としないので、電池62の長寿命化を図ることができる。移動検知センサ60はマイクロスイッチに限定されず、フォトセンサなどであってもよい。フォトセンサを用いれば、外側筒体51の滑動抵抗を少なくすることができる。
また、外側筒体51の先端部51aの先端に二つの導体を設けて、各導体間の抵抗を測定することにより、外側筒体51の先端に被穿刺部位の皮膚7が当接したことを検知してもよい(皮膚接触検知センサ)。誤って外側筒体51を動かした場合でも検知センサは反応せず、確実に皮膚が外側筒体51の先端部51aに当接したことを検知することができる。
測定回路54に接続された負圧手段55は、負圧路58aを介して外側筒体51の内部および血液センサ20の内部を負圧する。
[血液検査装置の第二の例]
図2には、血液検査装置の第二の例(血液検査装置50−2)の断面図が示される。
図2に示される血液検査装置50−2は、ハウジング52の全体を覆う外側筒体51を有する。外側筒体51は筺体とされており、一方端51aには開口部51bが形成され、他方側51eは閉ざされている。外側筒体51の材質は樹脂であることが好ましいが、特に限定されない。
外側筒体51は、その内部に設けられたハウジング52と付勢手段53を介して接続されている。付勢手段の例にはバネ(コイルバネや板バネなど)やゴムなどの弾性体などが含まれる。付勢手段として、磁石の反発力などを用いてもよい。
外側筒体51は、ハウジング52に対して、付勢手段の付勢に反して相対的に移動することができる。別の言い方をすれば、外側筒体51の内部で、ハウジング52は滑動自在である。また、外側筒体51は、ハウジング52に対して相対的に移動すると、付勢手段により再び初期の相対位置に戻されることが好ましい。
ハウジング52の一方端52cは、外側筒体51の開口部51b側に配置され、一方端52cに血液センサ20が装着される。血液センサ20の装着は、着脱自在であることが好ましい。血液センサ20は、下面中央に設けられた血液貯留部24;貯留部24と連通する供給路25;供給路25内に設けられた検出部27を有する。血液センサ20の詳細は後述する。
ハウジング52の内部には、測定回路54;負圧手段55;往復手段56;採血針32が配置される。測定回路54は、血液センサ20の検出部27と電気的に接続されており、検出部27に導かれた血液の成分(血糖値など)を測定する機能などを有する。往復手段56は、ハウジング52に設けられた穿刺ボタン57を押下げると、往復運動をして血液センサ20の貯留部24の方向に移動したり、ハウジング52の内部に再び戻されたりする。貯留部24に対向して、往復手段56に装着された採血針32も、同様の往復運動をする。
負圧手段55は、ダイヤフラムポンプで構成され、測定回路54からの指令で起動と停止を行う。負圧手段55は、負圧路58aを介して負圧室58に連結されている。負圧室58は、開口部51b側の外側筒体51の内部と、血液センサ20の貯留部24と連通する。よって負圧手段55は、開口部51bの内部と貯留部24の内部を負圧することができる。
第一の固定手段59は、外側筒体51とハウジング52との相対位置を固定することができる。
外側筒体51の開口部51bの部材は、ゴムなどの柔らかい弾性部材であることが好ましい。皮膚へ均等に負担をかけて密着させ、外側筒体51内の負圧室58を負圧しやすくするためである。また、開口部51bの部材は、鉄やアルミニウムなどと比べて熱伝導率の小さい部材(例えば樹脂等)であることが好ましい。外側筒体51を皮膚に当接させたときの刺激を和らげるためである。
移動検知センサ60は、反射型のフォトセンサ60a(図7参照)などである。血液センサ20を被穿刺部位の皮膚に当接させ、ハウジング52を外側筒体51の内側へ移動させると、フォトセンサ60aが、その移動を検知する。フォトセンサ60aは、外側筒体51と接触しないので、外側筒体51とハウジング52との滑動抵抗を小さくすることができる。もちろん、移動検知センサ60はフォトセンサ60aに限定されず、マイクロスイッチ60bとしてもよい。マイクロスイッチ60bは電源供給を必要としないので、電池の長寿命化を図ることができる。
また、外側筒体51の開口部51bに、2つの導体60cおよび60d(図3;血液検査装置50−3参照)を導出して設けて、皮膚接触検知センサとしてもよい。2つの導体60cと60dとの間の抵抗を測定することにより、外側筒体51の開口部51bに皮膚が接触したことを検知することができる。外側筒体51の開口部51bに触れることなく、ハウジング52が移動しただけの場合には、皮膚接触検知センサにより検知されないので、皮膚が開口部51b当接したことを確実に検出することができる。
[血液検査装置全体の第三の例]
図3には、血液検査装置50の第三の例(血液検査装置50−3)の断面図が示される。血液検査装置50−2と同じ部材には、同一番号を付して説明を簡略化する。
血液検査装置50−3の往復手段はメカ的な方式である。「メカ的な方式」とは弾性体の弾性力により駆動されるようなメカニカルな駆動メカニズムを意味する。血液検査装置50−3において、外側筒体51内にハウジング52が設けられている。ハウジング52は、外側筒体51とバネ53bで接続されており、矢印65方向に付勢されている。したがって、外側筒体51とハウジング52は相対的に移動可能であり、かつ相対的に移動した後は所定位置に戻される。
外側筒体51の内部に形成されたレール73aと、ハウジング52に形成された凸部52eとが係合して、外側筒体51が矢印65の方向またはその反対方向に滑動することができる。
ハウジング52の内部には、バネ68で矢印69方向に付勢されたプランジャ67が配置される。プランジャ67の一方には把持部が形成され、ランセット45の被把持部を着脱自在に把持する。
ランセット45には採血針32が装着されている。また、ランセット45はホルダ43に滑動自在に配置される。ホルダ43の一方には、血液センサ20が装着される。ホルダ43、血液センサ20、ランセット45および採血針32は、採血カートリッジ42として一体化されていることが好ましい。カートリッジ42の装着位置は、ホルダ43に形成された位置決め凸部43hと、ハウジング52に形成された位置決め凹部52hとがかみ合うことによって決められる。
プランジャ67のもう一方は、押し出しハンドル70によって矢印65方向に押し出されうる。押し出しハンドル70に形成されたストッパ70aは、ハンドル70を外側筒体51に係止させる。つまり、ストッパ70aと外側筒体51とで第2の固定手段が構成され、往復手段を外側筒体に固定する。ハンドル70を矢印65方向に押し出して、ストッパ70aで外側筒体51に係止させ、互いに固定させた状態でカートリッジ42を交換することが好ましい。
カートリッジ42をハウジング52に挿入して、カートリッジ42のランセット45をプランジャ67に把持させる。さらにカートリッジ42を押し込めば、バネ68を収縮させて、バネ68にエネルギーをチャージすることができる。
一方、プランジャ67の他方に形成された凸部67bとハウジング52に形成された凸部52dとを係止させる。この状態で穿刺ハンドル57bを押下ると、ハウジング52が外側筒体51に固定(図4参照)され、その後凸部52dと凸部67bとの係止が外れる。この第一の固定手段のメカニズムを、図4を参照して説明する。
図4は、血液検査装置50−3の外側筒体51と、ハウジング52とを固定する、第一の固定手段の要部断面図である。図4において、「U」字型の停止部材74は、その一方
がハウジング52に回動自在に固定される。停止部材74の他方は、ピアノ線75の一方に接続される。ピアノ線75の他方は穿刺ハンドル57bに固定される。穿刺ハンドル57bを押下ると、ピアノ線75は矢印76aの方向に引かれる。
ピアノ線75が矢印76aの方向に引かれると、停止部材74は矢印76bの方向に回転し、停止部材74の底面に装着された摩擦部材74aが矢印76c側に移動する。移動した摩擦部材74aは、外側筒体51の内壁に押し当てられる。摩擦部材74aと外側筒体51内壁との摩擦抵抗により、ハウジング52と外側筒体51はその相対位置を固定される。停止部材74aはバネ77により矢印76dの方向に付勢されるので、穿刺ハンドル57bを元に戻すと、停止部材74も元の位置に戻されて、固定が解除される。
血液検査装置50−3におけるプランジャ67は、バネ68に付勢されて矢印69方向に発射される。そして、採血針32が、血液センサ20の貯留部24の天面を突き破って皮膚7を穿刺する。
血液検査装置50−3は、採血針32の穿刺深さを調節する深さ調節ハンドル71を有する。調節ハンドル71を、穿刺深さの調節孔72a、72bおよび72cのいずれかに挿入する。いずれかの調節孔に挿入されたハンドル71の先端71aと、プランジャ67に設けられた凸部67cとが係止することにより、採血針32の皮膚7への進入深さが規定される。
血液検査装置50−3は負圧路58bを介して負圧室58を負圧し、さらにホルダ43の内部(センサ20の上面)も負圧する。
外側筒体51の開口部には、導体で形成された皮膚接触検知センサ60cおよび60dが配置される。つまり、皮膚接触検知センサ60cと60dとの間の電気抵抗を測定することによって、外側筒体51の先端部が被穿刺部位の皮膚7に接触したかどうかを判断する。皮膚接触検知センサ60cと60dにより皮膚7の接触を検知すると、負圧動作が開始される。皮膚7が外側筒体51の先端部51bに触れて、負圧室58が塞がれた後に負圧動作が開始されるので、必要な時に確実に皮膚の表面を吸引する(負圧にする)ことができ、負圧手段駆動用の電源を浪費することはない。
[血液検査装置の第四の例]
図5は、血液検査装置の第四の例(血液検査装置50−4)の断面図である。血液検査装置50−4の往復手段は電磁方式である。「電磁方式」とは電磁力によって駆動されるメカニズムを意味する。外側筒体51内にハウジング52が滑動自在に設けられて、バネ53cで矢印65方向に付勢されている。
ハウジング52の内部には、レール(不図示)に保持された強磁性体の電磁石81が配置される。電磁石81の断面は「C」字形状をしており、コア81aを形成する。コア81aに巻かれたコイル81bに通電する(電流を流す)ことにより、コア81aは磁化される。
コア81aの空隙81cを貫通するように、レール82が固定される。レール82内を滑動するプランジャ83が配置される。プランジャ83の材質は非磁性体である。プランジャ83の一方は、バネ84で矢印69と反対方向に付勢されている。係止部82aは、レール82から飛び出さないようにプランジャ83を係止する。係止部82aは第2の固定手段となる。後述するように、第1の固定手段で、外側筒体51とハウジング52とを固定してから、第2の固定手段でプランジャ83を係止することにより、外側筒体51とプランジャ83の位置関係は固定される。固定されたプランジャに、採血カートリッジ4
2のランセットを挿入して、把持させればよい。
プランジャ83には球85が埋め込まれており、球85の材質は強磁性体である。図6の点線86で示されるパルス電流をコイル81bに印加すると、電磁石81が磁化される。発生した磁力によって球85が吸引されるので、バネ84による付勢に反して、プランジャ83が矢印69方向に発射される。図6において、横軸87は時間(msec)、縦軸88は球85が受ける力の方向である。
プランジャ83とともに、それに把持されたランセット45も矢印69の方向に発射される。したがって、ランセット45に装着された採血針32が、血液センサ20の貯留部24天面を突き破って皮膚7を穿刺する。
空隙81cの中央81dを通過してコア81の外部に突出した球85は、矢印69と反対方向の力を受けるので元に戻され、したがって採血針32も戻される。すなわち、コイル81bにパルス電流を流すと、採血針32が被穿刺部位を穿刺し、その後に元の位置に戻る。
球85に大きな磁力を作用させるには、空隙81cに磁力を集中させることが好ましい。したがって、空隙81cの間隔を狭くすることが好ましく、例えば約10mmにすればよい。また、空隙81cの間隔を狭くすれば、磁力の漏洩が少なくなるので好ましい。
採血針32による穿刺時に、第1の固定手段90によってハウジング52を外側筒体51に固定する。固定手段90は、パルスモータ90aと、パルスモータ90aの軸に装着されたカム90bとで構成される。カム90bを矢印91a方向に動かすと、ハウジング52と外側筒体51は互いの相対位置を固定される。固定された状態で、被穿刺部位を穿刺針32で穿刺する。また、カム90bを矢印91aと反対方向に回転させて点線90cの位置に配置すると、外側筒体51とハウジング52との滑動が自在になる。
パルスモータ90aの代わりに電磁石でカム90bを制御してもよい。
電磁石81に装着された歯車93は、パルスモータ93a(図示せず)の軸に減速機構を介して連結されている。また歯車93は、ハウジング52の内壁に設けられた歯94と歯合する。従って、パルスモータ93aを制御することにより、電磁石81を矢印95またはその反対方向に制御することができる。つまり、パルスモータ93aの制御により採血針32の穿刺深さを調節することができる。カートリッジ42を装着するときは、パルスモータ93aで電磁石81を最も開口部51b側に移動させて、プランジャ83を係止部82aで係止する。
また、血液検査装置50−4の外側筒体51の内壁には、レール73bが形成される。レール73bには、ハウジング52の外壁に形成された凸部52gが係合して、ハウジング52は矢印65方向またはその逆方向に滑動することができる。
血液検査装置50を用いた血液検査について説明する。
先ず、ハウジング52の先端部52aに装着された血液センサ20に、患者の被穿刺部位(指等)の皮膚7を当接させる。外側筒体51よりも血液センサ20が突出している場合は、血液センサ20を押し込んで、外側筒体51の開口部51bに被穿刺部位の皮膚7を接触させる。一方、血液センサ20よりも外側筒体51が突出している場合は、外側筒体51を押し込んで、血液センサ20に被穿刺部位の皮膚7を接触させる。
その結果、図7に示されるように、外側筒体51の開口部51bに患者の被穿刺部位(指等)の皮膚7が接触して、外側筒体51は皮膚7で塞がれる。移動検知センサ60(例えばフォトセンサ60a)は、外側筒体51とハウジング52の相対移動を検知することができ、つまり皮膚7が開口部51bに接触したことを検知する。検知後に、負圧手段5
5が起動して、負圧室58と貯留部24の内部を負圧する。
負圧の程度や、外側筒体51の皮膚7への圧力の程度が同じであっても、皮膚7の硬さによって、皮膚7の盛り上がりの程度は異なる。つまり、被穿刺部位の皮膚が柔らかいと、図7に示された皮膚7cのように大きく盛り上がる。一方、被穿刺部位の皮膚が硬いと、図8に示された皮膚7dのようにあまり盛り上がらない。
このように、皮膚7の硬さによって、同様の負圧によっても皮膚の盛り上がりの程度が異なる。したがって、皮膚の盛り上がりの程度に応じて、負圧の程度を適宜調整する必要がある。血液検査装置50の移動検知センサ60は、皮膚の盛り上がりを検知することができるので、負圧を適宜調整することができる。したがって、皮膚7の硬さなどに応じて負圧の程度を調整し、適切に皮膚を盛り上げることができる。
被穿刺部位の皮膚7の盛り上がりを一定にすれば、血液センサ20の貯留部24の容積が一定となり、また採血針32の穿刺深さも一定となる。したがって、皮膚7の状態や性質によらず、略同一条件で採血することができ、正確な血液の測定が可能となる。
図9に示されるように、負圧手段55(図2参照)の出力は負圧室58とハウジングの内部領域52i(血液センサ20の上部領域)に連結されている。したがって、負圧手段55で負圧室58とセンサ20の上部領域を負圧することができる。
負圧手段55が動作すると、負圧室58の内部は矢印61aのように吸引されて、皮膚7が血液センサ20に密着し、被穿刺部位が緊張状態になる。同時に、血液センサ20の上部領域52iも吸引される。この吸引により、空気孔26から矢印61bのように吸引されて貯留部24の内部を負圧して、皮膚7を緊張状態にして穿刺を容易にする。
さらに、採血針32による穿刺後には、空気孔26に加えて穿刺孔36からも、矢印61cのように吸引される。よって、貯留部24内はさらに負圧され、貯留部24への血液13の採取が助長される。
血液検査装置50は、空気孔26と供給路25を、血液を毛細管現象により検出部に導くという本来の役割とは別に、負圧路として共用している。よって、別個の負圧路を設けることなく、貯留部24の内部を負圧することができる。また、穿刺後は穿刺孔36も負圧路として共用する。
図10に示されるように、採血針32は貯留部24の中心に向けて発射され、被穿刺部位の皮膚7の緊張状態が最も高い部位7eを穿刺することが好ましい。また、皮膚7の最頂部を穿刺すれば、血液13が貯留部24に容易に取り込まれる。皮膚7と貯留部24との接点7fは、押圧力が最も大きいので、血液13が貯留部24に取り込まれるとき、貯留部24から流出しにくい。
穿刺する前に、第一の固定手段により、ハウジング52と外側筒体51との相対位置を固定する。相対位置が固定された状態で、採血針32を装着された往復手段56を発射する。発射された往復手段56の先端に装着された採血針32は、血液センサ20の貯留部24の天面を突き破って(図9の穿刺孔36を形成し)患者の皮膚7を穿刺する。
血液検査装置50は、皮膚の盛り上がりの程度を所望に調整することができるので、皮膚の硬さなどによらずに測定条件を一定にすることができ、さらに血液センサ20の近傍を負圧して皮膚7を緊張状態にするので、穿刺や血液の血液センサへの取り込みが容易になる。
穿刺された皮膚7から流出した血液13は、血液センサ20の貯留部24に取り込まれるが、このとき穿刺孔36からも矢印61cのように吸引されるので、血液13の吸引が助長される。貯留部24に取り込まれた血液13は、供給路25の検出部27に導かれて、検出部27に配置された試薬により化学変化を生ずる。生じた化学変化を検出部の各電極(後述)が電気信号に変換し、測定回路54に伝達され、この測定回路54で血液13の血糖値が測定される。なお、この血液13の測定についての詳細は後述する。
[血液センサについて]
図11は、血液検査装置50の一部材である血液センサ20の断面図である。血液センサ20を構成する基体35は、基板21;基板21の上面に貼り合わされたスペーサ22;スペーサ22の上面に貼り合わされたカバー23を含む。
基体35の略中央に設けられた血液の貯留部24は、基板21に設けられた孔21aと、スペーサ22に設けられた孔22aとが連通して形成されている。貯留部24は、穿刺された部位から流出した血液を採取するため、下方に向かって開口している。貯留部の容積は、特に限定されないが、例えば0.904μLである。
貯留部24に一方の端が連結された供給路25に検出部27が配置される。供給路25には、貯留部24に溜められた血液が毛細管現象で流入して検出部27に導かれる。供給路25の容積は、特に限定されないが、例えば0.144μLである。また、供給路25の他端は空気孔26に連結しており、空気孔26の直径26aは、特に限定されないが、約50〜500μm(例えば50μm)とすればよい。空気孔26の直径を小さくすると、空気孔26からの過剰な血液の流出が抑制される。
検出部27上に載置された試薬10は、0.01〜2.0wt%CMC水溶液に、PQQ−GDH(0.1〜5.0U/センサ)、フェリシアン化カリウム(10〜200mM)、マルチトール(1〜50mM)、タウリン(20〜200mM)などを添加して溶解し、基板21に形成された検出部27(図11参照)上に滴下して、乾燥させて得られる。
[血液センサの第一の例]
図12は、血液センサ20の第一の例(血液センサ20−1)の透視平面図である。血液センサ20−1は八角形であるが、その形状が限定されるわけではなく、略円形状であればよい。血液センサ20−1には、貯留部24から空気孔26に向かって順に、「Hct測定極」である検出電極31、「対極」である検出電極30、「作用極」である検出電極28、「対極」である検出電極30、「検知極」である検出電極29が配置される。作用極である検出電極28、および対極である検出電極30が、検出部27を構成する。
「作用極」とは血液成分を測定するための電極、「検知極」とは検出部に血液が供給されたかどうかを検知するための電極、「対極」とは前記作用極の対となる電極、「Hct極」とは血液中のヘマトクリット値を測定するための電極を意味する。
検出電極28〜31には、それぞれ接続電極28a〜31aが接続され、基板21の外周方向に導出される。接続電極28aに設けられた接触部位28cおよび28dは、それぞれコネクタ47aおよび47bと;接続電極29aに設けられた接触部位29cおよび29dは、それぞれコネクタ47cおよび47dと;接続電極30aに設けられた接触部位30cおよび30dは、それぞれコネクタ47eおよび47fと;接続電極31aに設けられた接触部位31cおよび31dは、それぞれコネクタ47gおよび47hと接触する。つまり、図12に示される血液センサ20−1には、8個のコネクタ47a〜47h(不図示)が接触する。
また、接触部位28cと28d;接触部位29cと29d;接触部位30cと30d;接触部位31cと31dは、センサ20の外周近傍に等間隔に配置されることが好ましい。
各接触部位のうち、接触部位29cと29dは互いに電気絶縁されているが、他の対になった接触部位同士は導通している。接触部位29cは、絶縁部材34上に形成されるか、または接触部位29cの周囲にスリットを設けられることにより、接触部位29dと電気的に絶縁される。接触部位29cを基準接触部位すなわち、基準電極29fとすることができる。「基準電極」とは、各接続電極を特定するための基準となる電極を意味する。基準電極は、接続電極29a以外の他の接続電極(28a、30aまたは31a)に設けてもよい。
対となった接触部位同士の互いの絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗が無限大となる接触部位が、基準電極29fを含む接続電極29aであると特定される。接続電極29aから、時計周りに接続電極30a、接続電極31a、接続電極28aを特定する。したがって、血液センサ20−1を血液検査装置に装着するとき、装着方向を軸としたときの軸周りの角度を考慮しないで装置本体に装着されても、各接続電極を特定することができる。したがって、血液センサの装着が容易になる。
[血液センサの第二の例]
図13は、血液センサ20の第2の例(血液センサ20−2)の透視平面図である。血液センサ20−2は、基準電極を特定する方法が血液センサ20−1と異なるので、この相違点を中心に説明する。
血液センサ20−2の各接続電極28a〜31aのそれぞれには、接触部位28g〜31gが設けられる。さらに接続電極29aにのみ、接触部位29gに加えて、基準電極として作用する基準接触部位29hが設けられる。基準接触部位を設ける接続電極は、接続電極29aに限定されず、接続電極28a〜31aの何れでもよい。接触部位28g〜31g、および基準接触部位29hは、それぞれ血液センサ20−2の外周近傍に、等間隔に配置されることが好ましい。
血液センサ20−2は、接触部位を5つ有するので(接触部位28g〜31g、基準接触部位29h)、各接触部位と接触するコネクタ47も、コネクタ47a〜47eの5個となる。また、このコネクタ47a〜47eに接触する血液検査装置50(50−1、50−2,50−3,50−4も含む)の端子103も端子103a〜103eの5個となる(図24参照)。
接触部位28g〜31g、および基準接触部位29hのそれぞれの間の電気抵抗を測定することにより、基準接触部位29hを特定することができる。すなわち、各接触部位28g〜31gのいずれかと、基準接触部位29hの間の電気抵抗は零になるので、基準接触部位29hを特定することができる。特定された基準接触部位(29h)を基準として、各接続電極を、時計回りに接続電極29a、接続電極30a、接続電極31a、接続電極28aと特定することができる。
このように基準接触部位29hを設けることにより、血液センサ20−2を、装着方向を軸とする血液センサの軸周りの角度を任意にして血液検査装置に装着しても、各接続電極28a〜31aの位置を自動的に特定することができる。すなわち、血液センサ(または血液センサを有するカートリッジ)の装着において、装着方向を目視等で合わせる必要がなくなるので、装着が容易になる。
[血液センサの第三の例]
図14は、血液センサ20の第三の例(血液センサ20−3)の透視平面図である。血液センサ20−3は、接続電極29jから所定のパターンを介して基準電極37を配置した点で、血液センサ20−2と相違しているので、その相違点を中心に説明する。接続電極29jは検出電極29(図12参照)から導出されており、血液センサ20−2に記載した接続電極29a(図13参照)と同様に作用する。
基準電極37には基準接触部位29kが設けられており、基準接触部位29kと、接触部位28g〜31gは、それぞれ外周近傍に等間隔で配置されていることが好ましく、各接触部位(28g、29g、29k、30gおよび31g)で正五角形を形成していることがより好ましい。血液センサ20−2と同様に、コネクタ47及び端子103はそれぞれ5個となる。
接続電極29jと基準電極37は、レーザ光で加工されたパターン38で接続される。パターン38の幅を変えることにより、接触部位29gと基準接触部位29kとの間の抵抗値を所望値に調整する。基準電極37は、各接続電極28a〜31a(この場合は、29aは29gに該当)の位置を特定する基準となる以外に、血液センサ20−3の製品仕様の識別にも使用されうる。例えば、パターン38の抵抗値が200オーム〜1000オームの場合は検量線1を;抵抗値が1000オーム〜2000オームの場合は検量線2を;抵抗値が2000オーム〜3000オームの場合は検量線3を用いると設定して、血液検査装置が用いるべき検量線を自動で認識して、血液成分の測定をすることができる。
この抵抗値を用いると、検量線の自動認識以外にも、製品仕様の識別ができる。例えば、A社仕様、B社仕様のようにいずれのユーザに出荷した製品かを識別することもできる。
また、パターン38で種々の値を有するインダクタンスを形成し、このインダクタンス値の相違により発振周波数を変化させて、種々の情報を持たせることができる。
基準接触部位29kを有する基準電極37を設けることにより、血液センサまたは血液センサを含むカートリッジ(後述)を血液検査装置に装着するときに、装着方向を軸としたときの軸周りの角度を任意にしても、各接続電極28a〜31aの特定をすることができる。つまり血液センサまたは採血カートリッジの装着において、装着方向を目視等で合わせる必要がなく容易に装着することができる。
[血液センサの分解平面図]
図15は、血液センサ20の分解平面図である。図15Aは、血液センサ20のカバー23を示し、図15Bは血液センサ20のスペーサ22を示し、図15Cは血液センサ20の基板21を示す。
図15Cは、血液センサ20を構成する基板21の平面図である。基板21は、8角形であるが、その形状は特に限定されるわけではない。基板21の大きさも特に制限されないが、例えば、一方の寸法21bを9mm、他方の寸法21cを8mmとすればよい。基板21の材質はポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂が好ましい。基板21の厚さは、0.075〜0.25mm、好ましくは0.188mmである。
基板21の上面には、検出電極28〜31、および検出電極28〜31のそれぞれから導出された接続電極28a〜31aが、一体的に形成される。これらの検出電極および接続電極は、金、白金、パラジウム等を材料としてスパッタリング法または蒸着法などにより形成された導電層を、レーザ加工して形成されうる。
基板21の略中央には、孔21aが設けられる。孔21aの直径は、約2mmとすればよい。孔21aの内壁面は、供給路25より弱い親水性化処理をするか、またはカバー23の上面23eより弱い撥水性化処理をすることが好ましい。
孔21aは凸金型を用いて、検出電極28〜31が形成された側から打ち抜いて形成することが好ましい。形成された電極を傷つけないためである。このような打ち抜きにより、採血針による穿刺により孔21aにバリが生じても、そのバリは貯留部24の内部に向かって(図16における下向き)形成される。よって貯留部24から孔21aを通って、血液は流出しにくくなる。この血液流出抑制の効果は、基板21が撥水性化処理されていると、より高められる。
図15Bはスペーサ22の平面図である。スペーサ22は、略十文字形状をしているが、特にその形状は限定されない。スペーサ22の大きさも特に限定されないが、例えば、一方の寸法22bを9mm、他方の寸法22cを8mmとすればよい。スペーサ22の略中央には孔22aが設けられる。さらに孔22aは、基板21に設けられた孔21aに対応する位置に設けられる。孔22aの直径は、孔21aと同じ大きさ(直径が約2mm)とすることが好ましい。孔21aと、孔22aとで貯留部24を構成する。
孔22aの内壁面は、供給路25より弱い親水性化処理をするか、またはカバー23の上面23eより弱い撥水性化処理をすることが好ましい。
孔22aから十文字形状の第1の凸部22d方向へスリット22eが形成されており、スリット22eは血液の供給路25を形成する。スリット22eの内壁面と、それに対応する前記基板21の上面も親水性化処理を行なう。また、このスリット22eの幅は0.600mmとし、その長さは2.400mmとして、0.144μLのキャビテイを有する供給路25を形成している。このように少量の血液で検査をすることができるので、患者に負担をかけることはなく、また恐怖心を与えることもない。
スペーサ22の材質はポリエチレンテレフタレートであり、その厚さを0.05〜0.15mm(例えば0.1mm)とすればよい。
図15Aは、カバー23の平面図である。カバー23は略十文字形状であるが、その形状は特に限定されない。カバー23の大きさも特に制限されないが、例えば一方の寸法23bを9mm、他方の寸法23cを8mmとすればよい。
十文字形状の第1の凸部23dに設けられた空気孔26は、供給路25の先端部に対応して設けられている。空気孔26の直径は、約50μmであることが好ましい。
カバー23の材質はポリエチレンテレフタレートなどの樹脂であることが好ましい。カバー23の厚さは、0.05〜0.25mmの範囲、好ましくは0.075mmである。
基体35の上面を形成するカバー23の上面23eは、撥水性化処理されていることが好ましい。一方、供給路25の天面部に相当する下面は、親水性化処理されていることが好ましい(図11参照)。
さらに、貯留部24の天面24aは、供給路25よりも弱い親水性化処理をされるか、またはカバー23の上面23eよりも弱い撥水性化処理をされることが好ましい。もちろん、貯留部24の天面24aは、供給路25より弱い親水性化処理であって、カバー23の上面23eより弱い撥水性化処理をされていればより好ましい(図11参照)。
撥水性または親水性を高めるには、撥水性材料または親水性材料を、血液センサを構成する部材の材料に混入するか、または部材の材料表面に塗布すればよい。混入または塗布する撥水性材料または親水性材料の量を調節すれば、撥水性または親水性の程度も調整さ
れる。
また表面に親水性材料を塗布された疎水性材料(プラスチック、例えばポリエチレンテレフタレート)の親水性材料を分解または除去することによって、親水性を弱めることができる。また、親水性材料にUVを照射して、その性能を調整してもよい。
血液センサ20は、例えば以下の方法により製造される。あらかじめ、カバー23の上面23eを撥水性化処理する。また、供給路25の天面となるカバー23の下面の全面に親水性化処理をほどこす。次に、基板21、スペーサ22およびカバー23を貼り合わせる。貼り合わせた後に、貯留部24の開口から短波長のUVを照射して、天面24aの親水性材料を分解除去してもよい。
血液センサ20の基板21;スペーサ22;カバー23の厚み、およびそれらの比率は、血液の採取にとって重要である。第一に、供給路25において毛細管現象を生じさせるためにはスペーサ22の厚さを0.05〜0.15mmの範囲(好ましくは0.1mm)とすることが好ましい。
さらに、貯留部24の容積と供給路25の容積を調整するためには、スペーサ22の厚さと基板21の厚さを調整する必要がある。基板21の厚さは、スペーサ22の厚さと同じか、もしくはそれよりも大きいことが好ましく、「基板21の厚さ:スペーサ22の厚さ」=1:1〜5:1の範囲(好ましくは2.5:1)にされていることがより好ましい。また、カバー23の厚さを、基板21の厚さより小さくして、血液センサ20の全体厚さを薄くすることが好ましい。そのため、「基板21の厚さ:スペーサ22の厚さ:カバー23の厚さ」を、目安として、2.5:1.3:1にすればよい。
採血時における血液センサ20と、採血針32の関係について説明する。
図16に示されるように、先ず、血液センサ20を患者の被穿刺部位(指等)の皮膚7に当接させる。そして、採血針32を矢印33方向に発射させる。発射された針32は、貯留部24の天面24aを形成するカバー23を突き破り、このカバー23に穿刺孔36を形成する。さらに採血針32は、穿刺孔36を介して皮膚7に傷をつける。傷から流出した血液13が貯留部24を満たす。
貯留部24を満たした血液13の、撥水性化処理がなされた穿刺孔36からの流出が抑制される。また、供給路25は親水性化処理がなされており、貯留部24の側面や天面24aは、供給路25より弱い親水性化処理か、またはカバー23の上面23eより弱い撥水性化処理がなされているので、血液13は貯留部24を満たした後、供給路25の入り口に達し、毛細管現象で供給路25に流入して、一気に律速状態(一定の速度)で検出部27まで流入する。
次に、空気孔26と穿刺孔36の関係について説明する。
血液センサ20の空気孔26の面積は、採血針32によって形成される穿刺孔36の面積より小さいことが好ましい。空気孔26の面積より、穿刺孔36の面積の方を大きくして、空気孔26からの血液13の流出に対する抵抗よりも、穿刺孔36からの血液13の流出に対する抵抗を小さくするためである。それにより、過剰に採取された血液13のほとんどが、穿刺孔36から流出し、空気孔26から流出する血液13は極めて少なくなる。したがって、試薬10が血液13によって押し流されることなく、検出部27において血液13と試薬10が十分に反応して、正確な検査が実現される。空気孔26の直径は、50〜500μm(例えば50μm)すればよい。また、空気孔26の直径は、採血針32の直径よりも小さいことが好ましく、10〜80%程度であることが好ましく、略1/2であることがさらに好ましい。
血液センサ20のカバー23の上面23eに撥水性化処理が施されているので、空気孔26と穿刺孔36からの血液13の流出は抑制される。従って、無駄な血液13を採取する必要はなく、患者への負担が軽減される。
さらに血液センサ20の貯留部24の内壁は、供給路25の内壁よりも弱い親水性化処理が施されているか、または上面23eより弱い撥水性化処理が施されているので、貯留部24に貯留された血液13は律速状態で供給路25に流入し、検出部27に導かれる。したがって、試薬10の溶融性にばらつきが生ずることなく、血液13の成分が正確に測定される。
血液センサ20は、血液貯留部24と血液供給路25を有するが、血液貯留部24の容積は、血液供給路25の容積の1〜20倍、好ましくは4〜15倍、より好ましくは5〜7倍である。例えば、血液貯留部24の容積を0.904μL、血液供給路25の容積を0.144μLとすればよい。血液貯留部24と血液供給路25の容積比率を適切に制御することによって、供給路を流れる血液の速さを一定に制御することができ;かつ供給路を流れる血液の流量も適切に制御することができるので、血液が試薬10を押し流すこともなく、試薬10と十分に反応して、正確な検査が可能になる。
さらに、血液貯留部24と血液供給路25の容積比率を制御することによって、それらの容積を小さくすることができる。よって、検査のために採取する血液量を抑制することができ、患者への負担も低減される。
[採血カートリッジについて]
本発明の血液検査装置50の血液センサ20はホルダ43などとともに一体化して、採血カートリッジ42を構成することが好ましい。採血カートリッジ42は、ハウジング52の内側筒体52aに挿入される。
図17は、カートリッジ42の組み立て斜視図である。図17において、ホルダ43の一方の端43aには、採取した血液13を検査するセンサ20が装着される。このホルダ43の外皮は十文字形状であり、十文字形状の凸部43c間に導電性の金属で形成されたコネクタ47(血液検査装置50の本体側にある)が導かれる。また、ホルダ43の他方は、凸部43cと一体的に形成された他の凸部43dを有しており、凸部43dには孔43eが設けられている。
ホルダ43の内部にはランセット45が挿入される。互いに180度離れて配置された再使用防止のためのガイド45cが、ランセット45と一体的に設けられる。ガイド45cの間に、直線運動性向上のためのガイド45dが、互いに180度離れて設けられる。ガイド45dは、孔43e内を滑動することができる。ランセット45の一方の端45a近傍に設けられた凸部45eと、一方の端45aとの間に被把持部45fが設けられる。
図18Aは、穿刺時におけるカートリッジ42の断面図である。この状態において、採血針32は、血液センサ20を形成するカバー23を突き破って停止している。ランセット45の凸部45eが、ホルダ43の他方の端43bに設けられた係止部43fに係止するので、採血針32が血液センサ20からさらに突出することはない。
図18Bは、穿刺終了後におけるカートリッジ42の断面図である。この状態において、採血針32はホルダ43内に収納されて停止する。ランセット45は、係止部43fにガイド45cの根元が係止して停止する。したがって、ランセット45がホルダ43から抜けることはない。
図18Bの状態で、カートリッジ42は血液検査装置50のハウジング52から取り外
される。取り外されたカートリッジ42のランセット45を、矢印63の方向に押し出したとしても、ガイド45cがホルダ43の孔43eから凸部43cへ乗り上げる。そして、孔43eの端にガイド45cの根元が係合して停止する。したがって、採血針32がセンサ20から再び突出することはなく安全であり、患者に恐怖感を与えることもない。
図19は、カートリッジ42の斜視図である。図19に示すように、一方の端43a側に形成された凸部43cの高さより、他方の端43b側に形成された凸部43dの高さが低い。つまり、ホルダ43の凸部43d側が、凸部43c側よりも細い。カートリッジ42を、血液検査装置50のハウジング52へ、容易に挿入するためである。また凸部43dには、端43b側に向かって鋭角に突出した先端部43gが形成されている。
カートリッジ42は、カートリッジ42単位でハウジング52に挿抜されるので、採血針32と、血液センサ20を一括してハウジング52へ着脱自在に挿抜される。従って、容易に血液センサ20と採血針32を装着するとともに交換することができる。
図20は、カートリッジ42をハウジング52に挿入するガイド部101の要部展開平面図である。ホルダ43に凸部43dが形成され、ハウジング52の円筒形状内部に凸部52fが形成される。凸部52fの先端部52gと、凸部43dの先端部43gは互いに向かい合い、それぞれ鋭角にされている。凸部52fとその先端部52g、および凸部43dとその先端部43gとで、ガイド部101を構成する。
カートリッジ42をハウジング52に挿入するときに、互いの位置がずれていたとしても、カートリッジ42は矢印102に示すようにガイド部101に沿って、進路を修正しながら挿入される。よって、カートリッジ42に設けられたコネクタ47と、ハウジング52に設けられた端子103とは確実に接触する。
図21は、ハウジング52にカートリッジ42が挿入された状態を示す断面図である。図21に示したように、ガイド部101に沿ってカートリッジ42は挿入され、凸部52fと凸部43dとが噛み合って、カートリッジ42はハウジング52の定められた角度(端子103に当接する角度)に修正されて固定される。その結果、血液センサ20の信号は、確実に測定回路54に伝えられる。
図22は、カートリッジ42と、カートリッジ42が挿入されたハウジング52の断面図である。図22Aは、穿刺前の状態を示す。プランジャ67が後方へ引き込んでおり、採血針32はカートリッジ42の内部に配置される。ハウジング52の内部に位置決め凹部52hが形成され、ホルダ43の外側に位置決め凸部43hが形成される。位置決め凸部43hが、位置決め凹部52hとかみ合って、カートリッジ42がハウジング52に固定される。また、センサ20と端子103は、コネクタ47を介して電気的に接続する。端子103は測定回路54に接続されている。
図22Bは、穿刺時の状態を示す。プランジャ67が前方へ突出しており、採血針32は血液センサ20のカバー23から突出している。
図22Cは、穿刺後の状態を示す。プランジャ67が後方へ引き込まれており、採血針32はカートリッジ42内に収納されている。このように、プランジャ67が前方へ突出した状態を除いて、採血針32はカートリッジ42内に収納される。
[血液検査フロー]
血液検査装置50を用いた血液検査のフローを、図23を参照しながら説明する。まず、カートリッジ42の血液検査装置50への装着ステップ111を説明する。装着ステッ
プ111では、第2の固定手段により、プランジャ67を外側筒体51またはハウジング52に固定する。その後、カートリッジ42をハウジング52に挿入すると、ホルダ43がハウジング52に圧入されて係止され、位置決め凹部52hと、位置決め凸部43hとがかみ合って位置決めされる。また、ランセット45の被把持部45fは、プランジャ67の把持部67aで把持される。
次に、ステップ112で、血液センサ20の接続電極28a〜31aの特定を行なう。例えば血液センサ20−1(図12参照)の場合は、接触部位28cと28d〜31cと31dの、それぞれの対について抵抗値を測定回路54で測定し、基準電極29fを特定する。基準電極29fを基準にして、時計回りに接続電極29a、30a、31a,28aを特定する。ステップ112で、血液検査装置に任意の装着角度で装着された血液センサ20の接続電極28a〜31aが特定され、各検出電極の機能が特定される。
ステップ113で、採血カートリッジ42の血液センサ20を、患者の被穿刺部位の皮膚7に押し当てて密着させる。すると、ハウジング52が押圧されて、外側筒体51との相対位置が変化する。この変化を移動検知センサ60が検知すると、負圧手段55が起動する。負圧が発生してから所定の時間をタイマ129で計測して、所定時間後に表示部125に穿刺が可能である旨を表示することができる(図24参照)。
ステップ114で、穿刺ボタン57を押下げる。穿刺ボタン57からの信号は、測定回路54で認識されて、第一の固定手段(例えば、図4に示される摩擦部材74a、または図5に示される固定手段90)が動作して、外側筒体51をハウジング52に固定する。
ステップ115で、プランジャと接続したランセット45に装着された採血針32が、被穿刺部位の皮膚7に向けて発射される。具体的には、例えば血液検査装置50−1では、ハウジング52の凹部52dと、ハンドル70の凸部70cの係止を解除する;血液検査装置50−3では、プランジャ67の凸部67bとハウジング52の凸部52dとで形成されたロック機構を解除する;血液検査装置50−4では、電磁石81のコイル81bに点線86に示すパルス電流を出力する。
ステップ116では、採血針32で被穿刺部位を穿刺して、被穿刺部位の皮膚7から血液13を流出させる。流出した血液13を、センサ20内の貯留部24に貯留する。血液13はさらに、毛細管現象で供給路25に流入し、検出部27に導かれる。検出部27に導かれた血液13が検知極としての検出電極29に達すると、測定に必要な量の血液13が得られたと判断される。その時点で負圧手段55の動作を停止し、負圧を解除する。移動検知センサ60が外側筒体とハウジングの相対位置の変化を検知したら、負圧手段55を停止させてもよい。
負圧停止後は、余分な血液が採取されず、患者への負担は極めて軽くなる。所定の時間が経過しても、検出部27が血液13を検出しない場合や、血液13の量が適正でない場合(検出電極28と検出電極29間の抵抗で量を検出できる)は、警報手段により患者に警告したり、処置内容を表示部125に表示したりしてもよい。
測定ステップ117ではグルコース量の測定を行う。血液中のグルコースとグルコース酸化還元酵素とを一定時間反応させる。その後、検出電極28を作用極、検出電極30を対極として、両検出電極間に電圧を印加する。酵素反応により作用極に生じた還元状態のメディエータを酸化し、その酸化電流を検出することにより、グルコース量が測定される。
ステップ118で、Hct値を測定する。検出電極31を作用極、検出電極28を対極
として、両検出電極28,31間に電圧を印加する。Hct値に依存する電流が検出され、この電流に基づいてHct値(ヘマトクリット値)が測定される。
ステップ119で血液成分値(グルコース量)の補正を行なう。すなわち、ステップ118で検出したHct値を用いて、ステップ117で得られたグルコース量を補正する。ステップ120で補正値を表示部125(図24参照)に表示する。
測定終了後の使用済みカートリッジ42は、一回の測定毎に交換される。
図24は、血液検査装置50を構成する測定回路54のブロック図である。図24に示される血液検査装置50は、図13に示される血液センサ20−2を装着する。
図24において、端子103a〜103eはそれぞれ、血液センサ20−2の接続電極28a〜31aと基準電極29hにコネクタ47a〜47e経由で接続される。端子103a〜103eは切換回路121に接続され、切換回路121の出力は電流/電圧変換器122の入力に接続されている。その出力は、アナログ/デジタル変換器(以後、A/D変換器という)123を介して演算部124の入力に接続される。演算部124の出力は、液晶で形成された表示部125、または送信部127の入力に接続される。また切換回路121は、基準電圧源128が接続される。基準電圧源128はグランド電位であってもよい。
血液検査装置50の制御部126の出力は、切換回路121の制御端子、演算部124、送信部127、タイマ129(図24参照)、負圧手段55に接続されている。図示されないが、警報手段や、穿刺ボタン57、固定手段59や90、コイル81b、パルスモータ93aなどにも接続されうる。
また、移動検知センサ60(図1参照)の出力は、制御部126の入力に接続されている。移動検知センサ60の代わりに、皮膚接触検知センサ60cや60d(図3参照)を使用してもよい。負圧手段55の出力は、負圧路58aを介して外側筒体51の内部にある負圧室58とカートリッジ42の内部に導かれている。
血液成分の測定を行う前に、基準電極を有する血液センサ20−2を使用する場合は、接続電極28a〜31aが、端子103a〜103eのいずれに接続されているかを特定する。制御部126の指令により、端子103a〜103eのうち、隣り合う端子間の電気抵抗が所定値(血液センサ20−1の場合は無限大、血液センサ20−2の場合は零、血液センサ20−3の場合は設定値)である端子103を検出する。検出された端子103に接続されている接続電極を接続電極29aと特定する。そして、接続電極29aに接続された端子103を基準として、順に接続電極30a,31a、28aに接続する端子103と特定する。このようにして、接続電極28a〜31aに接続されたそれぞれの端子103を特定した後に、血液成分の測定を行う。
切換回路121を切換えて、血液成分量を測定するための作用極となる検出電極28を、上記で特定された端子103bを介して電流/電圧変換器122に接続する。また、血液13の流入を検知するための検知極となる検出電極29を、上記で特定された端子103dを介して基準電圧源128に接続する。検出電極28と検出電極29との間に一定の電圧を印加する。この状態で血液13が流入すると、検出電極28と検出電極29との間に電流が流れる。この電流は、電流/電圧変換器122によって電圧に変換され、電圧値はA/D変換器123によってデジタル値に変換される。そして、変換されたデジタル値は演算部124に出力される。演算部124は、そのデジタル値に基づいて血液13が十分に流入したことを検出する。所定の時間が経過しても検出部27への血液13の流入が検出されない場合や、血液13の量が適正でない場合は、警報手段を働かせて、患者に警
告したり、処置の内容を表示部125に表示したりしてもよい。
次に、血液成分であるグルコース量の測定が行なわれる。まず、制御部126の指令により、切換回路121を切換えて、グルコース成分量の測定のための作用極となる検出電極28を、上記で特定された端子103bを介して電流・電圧変換器122に接続する。また、グルコース成分量の測定のための対極となる検出電極30を、上記で特定された端子103eを介して基準電圧源128に接続する。
血液中のグルコースとその酸化還元酵素とを一定時間反応させる間は、電流/電圧変換器122、および基準電圧源128をオフにしておく。一定時間(約1〜10秒)の経過後に、制御部126の指令により、検出電極28と検出電極30との間に、一定の電圧(0.2〜0.5V)を印加する。検出電極28と検出電極30との間に流れた電流は、電流/電圧変換器122によって電圧に変換される。電圧値は、A/D変換器123によってデジタル値に変換されて、演算部124に出力される。演算部124は、そのデジタル値に基づいてグルコース成分量を算出する。
次に、Hct値の測定が行なわれる。制御部126からの指令により切換回路121を切換える。Hct値の測定のための作用極となる検出電極31を、上記で特定された端子103aを介して電流/電圧変換器122に接続し、Hct値の測定のための対極となる検出電極28を、基準電圧源128に接続する。
制御部126の指令により、電流/電圧変換器122および基準電圧源128から、検出電極31と検出電極28との間に、一定の電圧(2V〜3V)を印加する。検出電極31と検出電極28との間に流れる電流は、電流/電圧変換器122によって電圧に変換される。その電圧値はA/D変換器123によって、デジタル値に変換され、演算部124に出力される。演算部124はそのデジタル値に基づいてHct値を算出する。
得られたHct値とグルコース成分量とを用いて、予め求めておいた検量線または検量線テーブルを参照して、グルコース成分量をHct値に基づいて補正する。補正された結果を表示部125に表示する。
また、補正された結果を送信部127からインスリン(治療薬の一例として用いた)を注射する注射装置に送信してもよい。電波を用いて送信してもよいが、医療器具への妨害のない光通信で送信することが好ましい。補正された測定データを送信部127から送信することにより、インスリンの投与量を注射装置に自動的に設定できれば、患者自身がインスリンの投与量を注射装置に設定する必要がなくなる。また、人為手段を介さずにインスリンの投与量を注射装置に設定することができるので、設定ミスが防止される。
本発明の血液検査装置をグルコース量の測定例を中心に説明したが、本発明の血液検査装置は、グルコース以外の血液成分(乳酸やコレステロールなど)の量の測定にも有用である。
本発明の血液検査装置は、被穿刺部位の皮膚の硬さなどによる皮膚の盛り上がりの程度の差などを排除することにより、血液検査における検査条件を一定にすることができる。よって、血液検査装置等の医療機器に適用できる。
本出願は、2006年2月9日出願の出願番号JP2006−032245およびJP2006−032246に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願に援用される。
血液検査装置の第一の例の断面図である。 血液検査装置の第二の例の断面図である。 血液検査装置の第三の例の断面図である。 第三の例の血液検査装置の固定手段の断面図である。 血液検査装置の第四の例の断面図である。 第四の例の血液検査装置の電磁石の磁力により、球が受ける力を示すグラフである。 穿刺状態における、血液検査装置の穿刺部位付近の要部断面図である。 穿刺状態における、血液検査装置の穿刺部位付近の要部断面図である。 穿刺部位から流出した血液が血液センサに取り込まれる様子を示す、血液検査装置の穿刺部位付近の要部断面図である。 穿刺前の状態における、血液検査装置の穿刺部位付近の要部断面図である。 血液センサの断面図である。 血液センサの第一の例の透視平面図である。 血液センサの第二の例の透視平面図である。 血液センサの第三の例の透視平面図である。 血液センサの分解平面図であり、図15Aはカバーの平面図;図15Bスペーサの平面図;図15Cは基板の平面図である。 血液センサと、採血針の動作を説明するための図である。 採血カートリッジの組み立て斜視図である。 図18Aは穿刺時の状態を示す採血カートリッジの断面図であり、図18Bは穿刺後の状態を示す採血カートリッジの断面図である。 採血カートリッジの斜視図である。 装着部の装着ガイド部の要部断面図である。 装着部に採血カートリッジが装着された状態を示す断面図である。 装着部付近と採血カートリッジの断面図であり、図22Aは穿刺前の状態を示し;図22Bは穿刺時の状態を示し;図22Cは穿刺後の状態を示す。 血液検査装置を用いた検査のフローを示す。 血液検査装置のブロック図である。 従来の血液検査装置のセンサ付近の断面図である。 負圧手段を有する血液検査装置の断面図である。 穿刺時における状態を示す、負圧手段を有する血液検査装置の穿刺部位付近の断面図である。 穿刺時における状態を示す、負圧手段を有する血液検査装置の血液センサの貯留部付近の断面図である。

Claims (24)

  1. 筺体を形成するハウジング;前記ハウジングの一方に形成された内側筒体;前記内側筒体内を往復する往復手段;前記往復手段に連結された採血針;前記採血針に対向するとともに前記内側筒体の先端部に設けられた血液センサ;前記血液センサの信号が供給される測定回路;前記測定回路によって駆動されうる負圧手段を備える血液検査装置であって、
    前記内側筒体を覆い、前記内側筒体の先端側に開口部を有する筒体であって、前記内側筒体に対して相対移動が可能であり、かつ所定の相対位置に戻るように配置される外側筒体をさらに有し、
    前記負圧手段は、前記外側筒体の内部を負圧することができる、血液検査装置。
  2. 前記外側筒体は、前記ハウジングの全体を覆っている、請求項1に記載の血液検査装置。
  3. 前記内側筒体に対する前記外側筒体の相対位置を固定する、第一の固定手段を有する、請求項1に記載の血液検査装置。
  4. 前記所定の相対位置における前記内側筒体の先端部は、前記外側筒体の開口部よりも前方にある、請求項1に記載の血液検査装置。
  5. 前記所定の相対位置における前記内側筒体の先端部は、前記外側筒体の開口部よりも後方にある、請求項1に記載の血液検査装置。
  6. 前記往復手段は、弾性体の弾性力により駆動される、請求項1に記載の血液検査装置。
  7. 前記往復手段は、電磁力により駆動される、請求項1に記載の血液検査装置。
  8. 前記往復手段を外側筒体またはハウジングに固定する第二の固定手段を有する、請求項1に記載の血液検査装置。
  9. 前記外側筒体の相対移動を検知する移動検知センサ、または前記外側筒体の先端部への皮膚の接触を検知する皮膚接触検知センサを有する、請求項1に記載の血液検査装置。
  10. 前記移動検知センサはマイクロスイッチである、請求項9に記載の血液検査装置。
  11. 前記移動検知センサは光学センサである、請求項9に記載の血液検査装置。
  12. 前記皮膚接触検知センサは、前記外側筒体の開口部に装着された二以上の電気導体を含む、請求項9に記載の血液検査装置。
  13. 前記移動検知センサが、内側筒体に対する外側筒体の相対位置が所定の位置に戻ったことを検知するか、または前記皮膚接触検知センサが皮膚の非接触状態を検知すると、
    前記負圧手段は停止する、請求項9に記載の血液検査装置。
  14. 前記測定回路は、前記移動検知センサまたは前記皮膚接触検知センサの出力に基づいて前記負圧手段を制御する、請求項9に記載の血液検査装置。
  15. 前記外側筒体の開口部の一部もしくは全体の材質は、弾性体である、請求項1に記載の血液検査装置。
  16. 前記外側筒体の開口部の一部もしくは全体の材質は、熱伝導率の低い材質である、請求項1に記載の血液検査装置。
  17. 前記測定回路に接続されたタイマと表示部を有する、請求項1に記載の血液検査装置。
  18. 前記タイマは、前記負圧手段の駆動時間を計測し;前記表示部には、所定の前記駆動時間が経過した後、穿刺の許可が表示される、請求項17に記載の血液検査装置。
  19. 前記採血針および前記血液センサは、ホルダ内に一体化されて採血カートリッジを構成し、
    前記採血カートリッジは前記内側筒体へ着脱自在に装着される、請求項1に記載の血液検査装置。
  20. 前記血液センサは、基体;前記基体に設けられ、前記採血針が穿刺した皮膚からの血液を収集する貯留部;前記貯留部に一方の端が連結し、前記貯留部の血液が毛細管現象で流入する供給路;前記供給路の他方の端に設けられた空気孔;前記供給路内に設けられた検出部;前記検出部を構成する複数の検出電極;および前記複数の検出電極のそれぞれから、前記基体の外周に向かって導出された複数の接続電極を有する、請求項1に記載の血液検査装置。
  21. 血液センサの貯留部と、外側筒体の内部に設けられた負圧室が連通することを特徴とする、請求項20に記載の血液検査装置。
  22. 請求項9に記載の検査装置を用いて血液を検査する方法であって、
    前記測定回路が、前記移動検知センサまたは皮膚接触検知センサからの信号に基づいて、前記負圧手段を駆動する、負圧開始ステップを含む方法。
  23. 請求項9に記載の検査装置を用いて血液を検査する方法であって、
    前記測定回路が、前記移動検知センサまたは皮膚接触検知センサからの信号に基づいて、前記負圧手段を停止させる負圧停止ステップを含む方法。
  24. 請求項20に記載の検査装置を用いて血液を検査する方法であって、
    前記測定回路が、前記検出電極からの信号に基づいて、前記負圧手段を停止させる負圧停止ステップを含む方法。
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