JPH07132119A

JPH07132119A - 採血装置

Info

Publication number: JPH07132119A
Application number: JP5281452A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Suzuki; 美彦鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1995-05-23
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP3590805B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型、低価格でありかつ微量な採血を無痛で
行う。【構成】微小計の中空針を複数備えた多針構造体と中
空新内の圧力を変化させる圧力可変手段とから構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人間、動物等の生体か
ら血液を採取する際に用いる採血装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】血液内の物質の検出技術の進展にともな
って、血液検査時に要する採血量は微量でその目的を達
成する事が出来るという事例が多くなっている。数マイ
クロリットル程度の微量採血については、先端の開口径
及び外形が微小（直径が約２０μｍ）なガラス製のマイ
クロピペットを用いて行う。採血は、毛細血管にこのマ
イクロピペットを差し込んで行う。毛細血管はまばらに
存在するため、皮膚表面を顕微鏡で観察し、動脈と静脈
の間を結ぶ毛細血管を画面上で観察しながら、前述のマ
イクロピペットを位置決めをして、差し込んでいた。人
間の痛点は、まばらに存在するため、マイクロピペット
のように微小な径のものが差し込まれても痛さを感じな
い。このようにして、無痛で、微量の採血を行ってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、皮膚表面の観察装置、マイクロピペットの位置
決め装置等が必要であるため、価格が高価であると同時
に装置が大型になるという問題点があった。本発明は、
上記問題点を鑑みてなされたものであり、小型、低価格
でありかつ微量な採血を無痛ですることが可能な採血装
置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、採血するた
めの微小径の中空針（例えば、マイクロピペット）を複
数設けることによって、いずれかの中空針が毛細血管に
あたり、採血を行うことができることを見出し本発明を
成すに至った。従って、本発明の採血装置は、第１に
『微小径の中空針を複数備えた多針構造体と、前記中空
針内の圧力を変化させる圧力可変手段と（請求項１）』
から構成する。

【０００５】また、好ましくは第２に『前記多針構造体
は空洞構造を有すること（請求項２）』から構成する。
また、好ましくは第３に『前記圧力可変手段は可撓性を
有するメンブレンであること（請求項３）』から構成す
る。また、好ましくは第４に『前記メンブレンを変形さ
せる変形誘発機構を設けたこと（請求項４）』から構成
する。

【０００６】また、メンブレンを熱膨張係数の異なる複
数の材料で作製して、このメンブレンに熱を加えること
によってメンブレンを変形することができる。従って、
好ましくは第５に、『前記メンブレンは熱膨張係数の異
なる複数の材料からなり、前記変形誘発機構は熱を発生
させる熱発生機構であること（請求項４）』から構成す
る。

【０００７】

【作用】本発明の採血装置は、微小径の中空針を複数設
けた多針構造体を用いることによって、この複数の微小
径の中空針のいずれかが毛細血管にあたり、毛細血管に
差し込まれた任意の中空針から血液を吸い上げることが
可能になるため、皮膚表面の観察装置やマイクロピペッ
ト等を位置決めする位置決め装置等の高価で大型な装置
を用いずに無痛で微量の採血を行うことができる。

【０００８】また、中空針は微小径なため、ほとんど痛
さを感じずに採血を行うことができる。また、微小径の
中空針内の圧力を変化させる弾性部材をメンブレンにす
ることによって、メンブレンと微小径の中空針を半導体
製造技術を用いて一体形成することが可能になる。

【０００９】また、メンブレンを熱膨張係数の異なる複
数の材料を用いて、加熱時に複数の微小径の中空針内の
圧力を減圧するように構成することによって、熱の変化
を用いて血液の採取を行うことができる。メンブレンを
変形させる変形誘発機構としては、上記のように熱変形
させるものはマイクロヒータ等を用い、機械的に変形さ
せるものはピエゾ素子、油圧シリンダー、空気圧シリン
ダー、電磁モータ等のアクチュエータを用いる。また、
人間の指の押圧力を用いることでも達成できる。このよ
うな変形誘発機構で変形を加えたメンブレンは、ヒータ
による加熱の解除や外力（すなわち変形力）の解除によ
り、変形前の状態に戻ろうとするため、複数の微小径の
中空針内の圧力を減圧することができ、毛細血管に差し
込まれた任意の中空針から血液を採取することができ
る。

【００１０】以下、実施例により本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれに限るものではない。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例による採血装
置を示す概略断面図である。この採血装置は、空洞構造
と複数の微小径の中空針１１を有する多針構造体１とメ
ンブレン１２と保持機構２とマイクロヒータ３とから構
成されており、採血装置を人間が把持しやすいように支
持体４を設けている。

【００１２】多針構造体１とメンブレン１２は一体形成
されており、保持機構２は多針構造体１を保持してい
る。また、メンブレン１２は２層構造となっており、中
空針側の層がＳｉで形成され、逆側の層がＡｕで形成さ
れている。ＳｉはＡｕよりも熱膨張係数の小さい材料で
ある（Ｓｉ：２．６ＰＰｍ／℃、Ａｕ：１４．２ＰＰｍ
／℃）。

【００１３】このような装置において、中空針１１を皮
膚表面に押入する。その後、マイクロヒータ３から熱を
発生させると、メンブレン１２は空洞構造の容積を増加
する方向に変形し、空洞構造及び中空針内の負圧力によ
って血液を採取することができる。次にこの採血装置の
製造方法を図２を用いて説明する。図２は本発明の実施
例による多針構造体及びメンブレンの製造方法を示す図
である。

【００１４】第１の基板材料である厚みが９００μｍの
１００面方位の単結晶シリコン基板２１を用意し、基板
２１の両面に低圧気相成長法により第１の窒化珪素膜２
２を成膜した、そののちドライエッチング法により部分
的に窒化膜を一辺が約３０μｍの四角形状に多数除去す
る（２ａ図）。次に、シリコン基板２１部にドライエッ
チング法により深さ約５００μｍの穴を形成した。この
穴は、１５０μｍ間隔で縦５０個、横５０個とし、計２
５００個形成した。その後、第２の窒化珪素膜２３を成
膜した（２ｂ図）。

【００１５】その後、裏面部の窒化珪素膜２２を部分的
に除去し、水酸化カリウム等の異方性エッチング液によ
り第１のシリコン基板２１を４０５μｍエッチングし、
穴の底部に成膜された窒化珪素膜２３を露出させた（２
ｃ図）。その後、窒化珪素膜２３の露出部をドライエッ
チング法により除去し、さらに再び異方性エッチングに
より厚みが５０μｍになるまで第１のシリコン基板をエ
ッチングした（２ｄ図）。

【００１６】その後、異方性エッチングにより厚さが１
０μｍ前後のメンブレン１２を有する第２のシリコン基
板２５のメンブレン１２の片側（異方性エッチングされ
てない側）にＡｕを１００〜２００ｎｍ成膜する。そし
て、この第２のシリコン基板２５をガラスからなる接合
層２４により第１のシリコン基板に陽極接合した（２ｅ
図）。

【００１７】その後、ダイシングソーにより、中空針１
１側からはじめに厚めのブレードで第２のシリコン基板
の途中まで切削し、さらに薄いブレードで第２の基板が
分割出来るまで切削し、第２のシリコン基板に段差部２
６を持つ多針構造体を形成した。この様にして作製した
多針構造体１及びメンブレン１２を用い、採血装置を作
製した。

【００１８】ここで中空針１１は直径が３０μｍ前後、
肉厚が１μｍ前後であるため極度な痛みを感じる事はな
い。さらに多針構造体１は半導体製造技術を用いて製作
することが可能であるので安価に製造できる。第１の実
施例ではマイクロヒータ３で熱を発生させていたが、こ
れはメンブレン１２上の金属層（Ａｕ）に電流を流すこ
とによって熱を発生させてもよい。

【００１９】また、Ａｕの層は、第１の実施例のように
メンブレン１２の上に形成することに限らず、メンブレ
ン１２の下に形成してもよい。この場合は、メンブレン
１２に熱が加えられるとメンブレン１２は空洞構造の容
積を減少する方向に変形し、熱を解除することによって
血液の採取ができる。図３は、本発明の第２の実施例に
よる採血装置を示す概略断面図である。

【００２０】多針構造体１及びメンブレン３６は第１の
実施例と同様にして作製した。但し、メンブレン３６は
メンブレン１２と異なり、Ａｕを成膜していない。多針
構造体１は、蝶合部３２を軸に回転可能なクランプ３１
と、ばね３３により支持体３５に固定した。多針構造体
１のメンブレン３６は、圧縮空気を用いた空気圧シリン
ダーのシリンダー３４を動作させ多針構造体１の空洞構
造の容積を減少せしめるように変形を加えた。この変形
量は、採血量に寄って決定されるが、本実施例ではメン
ブレンの中央部の撓み量が５０μｍとなるようにした。

【００２１】この状態の採血装置を、兎の耳の皮膚表面
と人間の左上腕部の皮膚表面に中空針１１が刺さるよう
に、人間の手で押し当て、その後に空気圧シリンダーの
シリンダー３４を後退させてメンブレン部を初期状態に
戻した。変形前の状態にメンブレン部を戻すのには、強
制的に外力で変形させても良いが、メンブレンの持つば
ねの性質を利用して、自然に戻してもよい。このように
して多針構造体１の内部に採取された血液量を測定した
ところ、痛みが殆どなく、２マイクロリットルの血液が
採血されていることが判った。

【００２２】このようにして、半導体技術を用いて多針
構造体とメンブレンを一体形成することが可能なため、
安価に大量に生産することが可能となる。尚、微小な中
空針を複数設けることは、単にガラス性のマイクロピペ
ットを複数設けることでもよい。また、中空針の直径は
１０μｍ〜５０μｍ程度にすることが、好ましい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明は、従来必要であっ
た皮膚表面の観察装置、マイクロピペットの位置決め装
置等の高価な構成要素を用いる必要がないため、小型で
低価格であり、さらに無痛の微量採血をすることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による採血装置を示す概
略断面図である。

【図２】本発明の実施例による採血装置を構成する多針
構造体及びメンブレンの製造方法の一例を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例による採血装置を示す概
略断面図である。

【符号の説明】

１・・・多針構造体２・・・保持機構３・・・マイクロヒータ４・・・支持体１１・・・中空針１２・・・メンブレン２１・・・第一のシリコン基板２２・・・窒化珪素膜２３・・・窒化珪素膜２４・・・ガラス膜２５・・・第二のシリコン基板２６・・・段差部３１・・・クランプ３２・・・蝶合部３３・・・ばね３４・・・シリンダー３５・・・支持体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小径の中空針を複数備えた多針構造体
と、前記中空針内の圧力を変化させる圧力可変手段とからな
る採血装置。
【請求項２】前記多針構造体は空洞構造を有すること
を特徴とする請求項１記載の採血装置。
【請求項３】前記圧力可変手段は可撓性を有するメン
ブレンであることを特徴とする請求項１または２記載の
採血装置。
【請求項４】前記メンブレンを変形させる変形誘発機
構を設けたことを特徴とする請求項３記載の採血装置。
【請求項５】前記メンブレンは熱膨張係数の異なる複
数の材料からなり、前記変形誘発機構は熱を発生させる熱発生機構であるこ
とを特徴とする請求項４記載の採血装置。