JPWO2008136473A1 - 分析用具 - Google Patents

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Abstract

本発明は、体液を出液させるために皮膚に照射されるレーザ光が進行する孔部23と、孔部23におけるレーザ光が入射する開口部23Bを塞ぐとともに、レーザ光を透過可能なカバー25と、を備えた分析用具2に関する。分析用具2は、たとえば互いに電気的に絶縁した状態で積層されているとともに、孔部23を規定する貫通孔20A,21Aを有する複数の電極20,21を備えている。好ましくは、孔部23の気体を外部に排出するための排気流路26をさらに備えている。

Description

本発明は、レーザ光の照射により皮膚から出液させた体液中の特定成分(たとえばグルコース、コレステロールあるいは乳酸)を分析するための分析用具に関する。
血液中のグルコースなどの濃度を測定する場合、簡易な手法として、使い捨てとして構成された分析用具を利用する方法が採用されている(たとえば特許文献1参照)。分析用具としては、電気化学的手法あるいは光学的手法により分析を行なうことが可能なように構成されたものがある。
その一方で、血液などの試料は、たとえばランセットなどを用いて皮膚を切開することにより得ることができる。ランセットとしては、穿刺針を皮膚に突き刺すものが一般的であるが、レーザ光を照射することにより、皮膚から血液を出液させるレーザランセットもある(たとえば特許文献2参照)。
レーザランセットは、たとえばレーザ光を出射するレーザダイオードと、レーザ光を集光するための集光レンズを備えたものとして構成されている。
しかしながら、レーザ光を皮膚に照射して血液を出液させる場合、皮膚からの煙や埃などの異物が集光レンズやレーザダイオードの光出射部に付着することがある。このような事態が生じた場合には、皮膚に対して適切にレーザ光を照射することができず、十分な量の血液を皮膚から出液させることができなくなる。
その一方で、集光レンズにおけるレーザ光の出射面を保護するために保護カバーを設けることも提案されている(たとえば特許文献3参照)。保護カバーを設ける構成では、集光レンズやレーザダイオードを保護することができるが、保護カバーをクリーニングする必要があり、メインテナンスが必要となるために使用者は煩わしい作業を強いられる。そればかりか、使用者がメインテナンスを怠った場合には、結局、皮膚に対して適切にレーザ光を出射することができなくなる。保護カバーを使い捨てとすることもできるが、その場合には、保護カバーの取替え作業が必要となって、使用者の負担が大きくなる。
特公平8−10208号公報 特開平4−314428号公報 国際公開WO98/47435号パンフレット
本発明は、レーザランセットを用いて皮膚から血液などの体液を出液させる場合に、使用者に負担を強いることなく、適切に皮膚にレーザ光を照射できるようにすることを課題としている。
本発明では、体液を出液させるために皮膚に照射されるレーザ光が進行する孔部と、上記孔部における上記レーザ光が入射する開口部を塞ぐとともに、上記レーザ光を透過可能なカバーと、を備えた、分析用具が提供される。
本発明の分析用具は、たとえば互いに電気的に絶縁した状態で積層されているとともに、上記孔部を規定する貫通孔を有する複数の電極を備えている。本発明の分析用具は、孔部の気体を外部に排出するための排気流路をさらに備えていてもよい。排気流路は、たとえば電極とカバーとの間に介在する絶縁層に対して、孔部に連通するスリットを形成することにより設けられる。
孔部は、たとえば皮膚からの体液を吸引するための毛細管力を作用させるためのものである。
本発明の分析用具は、たとえば孔部の内面に形成された試薬部をさらに備えている。
本発明の分析用具は、孔部において吸引された体液を移動させるための流路と、流路に形成された試薬部と、をさらに備えたものであってもよい。
本発明の分析用具は、カバーを支持し、かつ複数の電極が設けられた基板をさらに有しているものであってもよい。この場合、上記分析用具は、基板とカバーとの間に介在し、かつ流路を規定するスペーサをさらに備えたものであるのが好ましい。
本発明に係る分析用具を使用する分析装置の一例を示す全体斜視図である。 図1のII−II線に沿う断面図である。 本発明に係るバイオセンサの一例を示す全体斜視図である。 図3に示したバイオセンサの一部を分解して示した斜視図である。 図3のV−V線に沿う断面図である。 図3のVI−VI線に沿う断面図である。 図1に示した分析装置におけるコネクタおよびレーザ発振機構を説明するための要部を示す断面図である。 図8Aないし図8Cは、図1に示した分析装置におけるセンサ供給機構を説明するための要部を示す断面図である。 図9Aおよび図9Bは、図1に示した分析装置におけるセンサ検知機構を説明するための要部を示す断面図である。 バイオセンサの他の例を説明するための断面図である。 バイオセンサのさらに他の例を説明するための全体斜視図である。 図11のXII−XII線に沿う断面図である。 図11に示したバイオセンサの分解斜視図である。 バイオセンサのさらに他の例を説明するための全体斜視図である。 図14のXV−XV線に沿う断面図である。 図14に示したバイオセンサの分解斜視図である。 バイオセンサのさらに他の例を説明するための全体斜視図である。 図17のXVIII−XVIII線に沿う断面図である。 図17に示したバイオセンサの分解斜視図である。
符号の説明
2,8A,8B,8C バイオセンサ(分析用具)
20,81A,82B,82C 作用極(電極)
21,82A,82B,82C 対極(電極)
23 キャピラリ(分析用具の孔部)
23B (キャピラリの)開口部
24,86A,86B,87C 試薬部
25,25′,84A,84B,85C カバー
26 排気流路
28 絶縁層
28A (絶縁層の)スリット
85A,85B,86C 流路
以下、本発明に係る分析用具について、この分析用具を使用する分析装置とともに図面を参照しつつ説明する。
図1および図2に示した分析装置1は、バイオセンサ2を用いて電気化学的手法により試料の分析を行うためのものであり、持ち運びが可能な携帯型として構成されている。この分析装置1は、複数のバイオセンサ2を内部に収容したものであり、筐体3、コネクタ4、センサ供給機構50,51、レーザ発振機構6およびセンサ検知機構7を備えている。
図3ないし図6に示したように、バイオセンサ2は、使い捨てとして構成されたものであり、血液や間質液といった体液における特定成分(たとえばグルコース、コレステロールあるいは乳酸)を分析するために使用されるものである。このバイオセンサ2は、全体として矩形板状に形成されており、その寸法は、たとえば(2〜10mm)×(2〜10mm)×(0.5〜2mm)とされている。バイオセンサ2は、作用極20および対極21を積層したものであり、キャピラリ23、試薬層24、カバー25および排気流路26をさらに備えている。
作用極20および対極21は、キャピラリ23に導入された体液に電圧を印加するとともに、そのときの応答電流を測定するために利用されるものである。作用極20および対極21は、貫通孔20A,21Aを有するとともに、同一または略同一の形状とされている。貫通孔20A,21Aは、キャピラリ23を規定するものであり、作用極20および対極21の中央部において、直径が0.2〜1mmの円形に形成されている。作用極20および対極21は、導電性を有する磁性材料、たとえばニッケルにより、(2〜10mm)×(2〜10mm)×(0.2〜1mm)に形成されている。
作用極20と対極21との間には、絶縁層27が介在しており、この絶縁層27により作用極20と対極21とが接合されている。絶縁層27は、キャピラリ23を規定する貫通孔27Aが中央部に形成されたものであり、たとえば公知のホットメルトシートにより厚みが20〜100μmに形成されている。貫通孔27Aの直径は、作用極20および対極21の貫通孔20A,21Aと同一または略同一とされる。
作用極20および対極21の表面には、絶縁層28,28′,29が形成されている。絶縁層28,29は、体液が作用極20および対極21の表面20B,21Bに付着するのを抑制するためのものである。これらの絶縁層28,29もまた、絶縁層27と同様に、公知のホットメルトシートにより形成されている。絶縁層28,29にはキャピラリ23を規定する貫通孔28A,29Aが形成されている。貫通孔28A,29Aの直径は、作用極20および対極21の貫通孔20A,21Aと同一または略同一とされる。絶縁層28′には排気流路26を規定するスリット28A′が形成されている。絶縁層28,28′,29にはさらに、作用極20または対極21の表面20B,21Bを露出させるための孔部28B,28B′29Bが形成されている。これらの孔部28B,28B′,29Bにより、後述するコネクタ4の測定用端子42,43が作用極20または対極21に接触可能とされている。
キャピラリ23は、開口23Aから導入された体液を、毛細管現象を利用して開口23Bに向けて移動させて保持するためのものであるとともに、後述するレーザ発振機構6からのレーザ光の進行を許容するためのものである。キャピラリ23は、作用極20、対極21および絶縁層27〜29の貫通孔20A,21A,27A〜29Aにより規定されており、その容積は、たとえば0.03〜10μLに設定されている。
試薬層24は、体液中の特定成分の分析に必要な試薬を含んだものであり、キャピラリ23の内面を覆うように形成されている。この試薬層24は、たとえば電子伝達物質および酸化還元酵素を含んでいるとともに、体液に対して容易に溶解する固体状に形成されている。したがって、キャピラリ23に体液を導入した場合には、試薬層24が溶解し、キャピラリ23の内部には、電子伝達物質、酸化還元酵素および体液を含む液相反応系が構築される。
酸化還元酵素としては、分析すべき特定成分の種類により選択され、たとえばグルコースの分析を行なう場合には、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)やグルコースオキシダーゼ(GOD)を用いることができる。電子伝達物質としては、たとえばルテニウム錯体や鉄錯体を使用することができ、典型的には[Ru(NH3)6]Cl3やK3[Fe(CN)6]を使用することができる。
カバー25は、キャピラリ23の開口部23Bを封止するものであり、貫通孔25Aを有している。貫通孔25Aは、絶縁層28,28′の孔部28B,28B′とともに作用極20を露出させるためのものである。カバー25は、レーザ光を透過可能な材料、たとえば透明なガラスやPETにより、作用極20の全体を覆うように形成されている。
排気流路26は、絶縁層28′のスリット28A′により規定されている。スリット28A′は、絶縁層28′の縁にまで形成されているとともに、キャピラリ23に繋がるものである。すなわち、排気流路26は、キャピラリ23の気体を排出することができる。
図1および図2に示した筐体3は、分析装置1の外観形状を規定するものであり、複数の操作ボタン30、表示パネル31、センサ収容部32および廃棄口33が設けられたものである。複数の操作ボタン30は、分析動作などを行わせるための信号を生成させ、あるいは各種の設定(分析条件の設定や被験者のID入力など)を行うためのものである。表示パネル31は、分析結果やエラーである旨を表示するとともに、設定時における操作手順や操作状況などを表示するためのものである。センサ収容部32は、複数のバイオセンサ2を積層状態で収容するためのものであり、載置部34および開閉可能な蓋35を有している。載置部34は、コイルバネ37により上方(蓋35の方向)に向けて付勢されている。廃棄口33は、分析の終了したバイオセンサ2を分析装置1から廃棄するための部分である。
図7に示したように、コネクタ4は、分析対象となるバイオセンサ2を保持するとともに、バイオセンサ2の作用極20と対極21との間に電圧を印加するためのものである。このコネクタ4は、固定体40、可動体41、および測定用端子42,43を備えている。
固定体40は、測定用端子42を支持したものであり、貫通孔40Aを有している。この貫通孔40Aは、レーザ発振機構6からのレーザ光の進行を許容するためのものである。固定体40には、後述するセンサ検知機構7(弾性体70およびスイッチ71)が配置されている。
可動体41は、測定用端子43を支持したものである。この可動体41は、コイルバネ48を介して固定体40に連結されており、上方に向けて付勢されているとともに、上下方向に変位可能とされている。可動体41は、凸部41Aおよび貫通孔41Bを有している。凸部41Aは、体液を採取するときに指先などの皮膚を押し付ける部分であり、筐体3の貫通孔36(図1参照)を介して露出している。すなわち、可動体41は、凸部41Aに指先などの皮膚を押し付けることにより下方に変位するように構成されている。貫通孔41Bは、レーザ発振機構6からのレーザ光の進行を許容するためのものである。この貫通孔41Bは、凸部41Aにまで連続して設けられており、凸部41Aの端面において装置外部と連通している。すなわち、貫通孔41Bの開口部41Baは体液採取口として機能する。
測定用端子42,43は、板バネとして構成されている。測定用端子42,43は、バイオセンサ2の作用極20と対極21との間に電圧を印加するためのものである。測定用端子42は、作用極20に接触させるためのものであり、接点42Aが上方に向けて突出している。測定用端子43は、対極21に接触させるためのものであり、接点43Aが下方に向けて突出している。
コネクタ4では、固定体40から板バネとして構成された測定用端子42の接点42Aが上方に向けて突出している一方で、可動体41から測定用端子43の接点43Aが下方に向けて突出している。そのため、コネクタ4においては、固定体40と可動体41との間には、バイオセンサ2を保持させることができる。
図8Aないし図8Cに示したように、センサ供給機構50,51は、センサ収容部32に積層された複数のバイオセンサ2のうち、最上層に位置するバイオセンサ2を、コネクタ4に供給するためのものである。このセンサ供給機構50,51は、電磁石50,51を備えている。電磁石50は、センサ収容部32に隣接して設けられたものであり、電磁石51はコネクタ4に隣接して設けられたものである。電磁石50は、バイオセンサ2を磁化させるとともに、磁化させたバイオセンサ2との間に反発力を作用させるためのものである。電磁石51は、磁化させたバイオセンサ2との間に引力を作用させるためのものである。
図9Aおよび図9Bに示したように、レーザ発振機構6は、皮膚から血液などの体液を出液させるときに、皮膚に照射すべきレーザ光を出射するものである。このレーザ発振機構6は、レーザダイオードなどのレーザ光発振部60および集光レンズ61を備えている。
図7、図9Aおよび図9Bに示したように、センサ検知機構7は、コネクタ4の目的位置にバイオセンサ2が存在するか否かを検知するためのものであり、弾性体70およびスイッチ71を備えている。弾性体70は、コネクタ4における固定体40に固定されたものであり、スイッチ71と短絡させるためのものである。弾性体70は、可動体41が下方に移動させられたときにスイッチ71をオンするように構成されている。スイッチ71は、分析装置1における所定の動作をオン・オフするためのものであり、スイッチ71がオンのときに、レーザ光発振部60を制御してレーザ光を出射させるように構成されている。
なお、弾性体70は、可動体41に固定してもよく、また板バネ状以外の形状あるいは材料の性状により弾性を付与したものであってもよい。
次に、分析装置1の動作について説明する。
図8Aないし図8Cに示したように、分析装置1では、センサ収容部32に複数のバイオセンサ2がセットされた場合に、あるいは分析が終了した場合には、センサ供給機構50,51によってセンサ収容部32からコネクタ4に対してバイオセンサ2が供給する。
より具体的には、センサ供給機構50,51では、図8Aに示したように、まず電磁石50によりバイオセンサ2を磁化させる。図示した例では、電磁石50はN極がバイオセンサ2と隣接させられており、バイオセンサ2は電磁石50に近い側がS極、遠い側がN極として磁化される。このとき、電磁石51は磁極が発生しない状態とされている。
次に、図8Bおよび図8Cに示したように、電磁石50の極性を反転させてバイオセンサ2と電磁石50との間に反発力を発生させる。その一方で、電磁石51に磁極を発生させて電磁石50と逆極性としてバイオセンサ2との間に引力を発生させる。このようにして、電磁石50による反発力と電磁石51による引力によりバイオセンサ2はコネクタ4に向けて移動させられ、コネクタ4にバイオセンサ2が保持される。このとき、コネクタ4における測定用端子42は作用極20に、測定用端子43は対極21にそれぞれ接触する。
センサ供給機構50,51は、電磁石50,51を利用したものに限らず、たとえば公知のアクチュエータを利用したものであってもよい。この場合、バイオセンサ2は、必ずしも作用極20および対極21を磁性材料により形成する必要はない。
図9Aおよび図9Bに示したように、分析装置1を用いて体液中の特定成分の分析を行う場合には、可動体41の凸部41Aに指先などの皮膚を押し付け、可動体41を下方に移動させる。これにより、センサ検知機構7における弾性体70が可動体41(バイオセンサ2)とともに下方に変位する。弾性体70の下方変位により、弾性体70がスイッチ71をオンさせ、分析装置1の電源がオンされる。このとき、レーザ発振機構6からレーザ光が出射される。
図7に示したように、バイオセンサ2はキャピラリ23を有するものであり、固定体40および可動体41は貫通孔40A,41Bを有するものである。そのため、レーザ発振機構60から出射されたレーザ光は、凸部41Aに載置された皮膚に照射される。皮膚にレーザ光を照射した場合には、皮膚から血液などの体液が出液される。このとき、皮膚が凸部41Aに押し付けられているため、皮膚が鬱血させられ、血液などの体液の出液が促進される。
また、バイオセンサ2は、カバー25により封止されたキャピラリ23の開口部23Aがレーザ光の入射側となるように分析装置1のコネクタ4に装着されている。すなわち、バイオセンサ2では、皮膚にレーザ光を照射したときに生じる煙あるいは血液や皮膚の飛散によりレーザ発振機構6における集光レンズ61やレーザ光発振部60における光出射面が汚れてしまうことを抑制することができる。そのため、皮膚に対して適切にレーザ光を照射することができる。
また、使い捨てのバイオセンサ2によって煙、血液あるいは皮膚などによる汚れの付着が防止されているため、集光レンズ61などの洗浄を行なう必要がなくなる。そのため、使用者の負担が軽減されるとともに、集光レンズ61などの洗浄を行なった場合に生じるレーザ出力の不均一さが生じることを抑制することができる。
皮膚からの体液は、バイオセンサ2のキャピラリ23において生じる毛細管力により、キャピラリ23に導入される。キャピラリ23においては、試薬層24が溶解して液相反応系が構築される。
一方、スイッチ71がオンされた場合には、コネクタ4における測定用端子42、43との間に電圧が印加されることにより、作用極20と対極21との間に電圧が印加され、液相反応系に対しても電圧が印加される。これにより、酸化還元酵素によって、たとえば体液中のグルコースなどの特定成分が還元され(電子が取り出され)、その電子が電子伝達物質を介して作用極20に供給される。作用極20に供給された電子の量は、測定用端子42,43を介して応答電流として測定される。分析装置1においては、先の応答電流に基づいて、グルコースなどの特定成分の濃度が演算される。この演算結果は、図1に示した表示パネル31において表示される。
体液の分析が終了した場合には、使用済みのバイオセンサ2が廃棄口33を介して廃棄される。このようなバイオセンサ2の廃棄は、分析装置1に設けられた廃棄機構において自動的に行うようにしてもよく、また使用者によるレバー操作などにより手動で行うようにしてもよい。また、使用済みのバイオセンサ2を廃棄した場合には、センサ供給機構50,51によってコネクタ4に対して新たなバイオセンサ2が供給される。
なお、バイオセンサ2は、必ずしも分析装置1に予め収容しておいたものを使用する必要はなく、分析時に分析装置1におけるコネクタ4に装着するようにしてもよい。
図10に示したように、カバー25′は、作用極20の全体を覆うように形成する必要はなく、キャピラリ23における開口部23Bを選択的に封止するものであってもよい。
本発明は、上述した実施の形態には限定されず、種々に変更可能である。たとえば、本発明は、図11ないし図19に示したように、絶縁性基板上に作用極および対極を設けたバイオセンサに対しても適用可能である。
図11ないし図13に示したバイオセンサ8Aは、絶縁性基板80Aに作用極81Aおよび対極82Aを設けたものであり、絶縁性基板80Aに対して、一定間隔離れて配置された一対のスペーサ83Aを介してカバー84Aが接合されている。このバイオセンサ8Aでは、一対のスペーサ83Aの間にキャピラリ85Aが設けられており、このキャピラリ85Aの内部に試薬部86Aが形成されている。
絶縁性基板80Aには、貫通孔80Aaが設けられている。この貫通孔80Aaは、一対のスペーサ83Aの隙間とともに、レーザ光の進行を許容する貫通孔87Aが規定されている。貫通孔87Aは、カバー84Aにより塞がれている。カバー84Aは、レーザ光を透過可能なようにガラスやPETにより透明に形成されている。
バイオセンサ8Aにおいても、レーザ光を進行させる貫通孔87Aがカバー84Aにより塞がれているため、レーザ発振機構6における集光レンズ61(図7参照)などが汚れてしまうことを抑制することができる。
図14ないし図16に示したバイオセンサ8Bは、絶縁性基板80Bに作用極81Bおよび対極82Bを設けたものであり、絶縁性基板80Bに対して、一定間隔離れて配置された一対のスペーサ83Bを介して、カバー84Bが接合されている。このバイオセンサ8Bでは、一対のスペーサ83Bの間にキャピラリ85Bが設けられており、このキャピラリ85Bの内部に試薬部86Bが形成されている。
絶縁性基板80Bには、切欠80Baが設けられている。この切欠80Baは、一対のスペーサ83Bの切欠83Baとともに、レーザ光の進行を許容する切欠87Bを規定するものである。切欠87Bは、カバー84Bにより塞がれている。カバー84Bは、レーザ光を透過可能なようにガラスやPETにより透明に形成されている。
バイオセンサ8Bにおいても、レーザ光を進行させる切欠87Bがカバー84Bにより塞がれているため、レーザ発振機構6における集光レンズ61(図7参照)などが汚れてしまうことを抑制することができる。
図17ないし図19に示したバイオセンサ8Cは、絶縁性基板80Cに作用極81Cおよび対極82Cを設けたものであり、絶縁性基板80Cに対して、スリット83Cが設けられたスペーサ84Cを介して、カバー85Cが接合されている。このバイオセンサ8Cでは、スリット83Cによりキャピラリ86Cが設けられており、このキャピラリ86Cの内部に試薬部87Cが形成されている。
絶縁性基板80Cには、貫通孔80Caが設けられている。この貫通孔80Caは、スリット83Cとともに、レーザ光の進行を許容する貫通孔88Cを規定するものである。貫通孔86Cは、カバー85Cにより塞がれている。カバー85Cは、レーザ光を透過可能なようにガラスやPETにより透明に形成されている。
絶縁性基板80Cにはさらに、貫通孔80Cbが設けられている、この貫通孔80Cbは、キャピラリ86Cの気体を排出するためのものである。
バイオセンサ8Cにおいても、レーザ光を進行させる貫通孔88Cがカバー85Cにより塞がれているため、レーザ発振機構6における集光レンズ61(図7参照)などが汚れてしまうことを抑制することができる。
本発明はさらに、作用極および対極を備えたバイオセンサに限らず、比色により体液の分析を行なうように構成されたバイオセンサなどの分析用具に対しても適用することができる。

Claims (9)

  1. 体液を出液させるために皮膚に照射されるレーザ光が進行する孔部と、
    上記孔部における上記レーザ光が入射する開口部を塞ぐとともに、上記レーザ光を透過可能なカバーと、
    を備えた、分析用具。
  2. 互いに電気的に絶縁した状態で積層されているとともに、上記孔部を規定する貫通孔を有する複数の電極を備えている、請求項1に記載の分析用具。
  3. 上記孔部の気体を外部に排出するための排気流路をさらに備えている、請求項2に記載の分析用具。
  4. 上記排気流路は、上記電極と上記カバーとの間に介在する絶縁層に対して、上記孔部に連通するスリットを形成することにより設けられている、請求項3に記載の分析用具。
  5. 上記孔部は、皮膚からの体液を吸引するための毛細管力を作用させるためのものである、請求項1に記載の分析用具。
  6. 上記孔部の内面に形成された試薬部をさらに備えている、請求項5に記載の分析用具。
  7. 上記孔部において吸引された体液を移動させるための流路と、
    上記流路に形成された試薬部と、
    をさらに備えている、請求項5に記載の分析用具。
  8. 上記カバーを支持し、かつ複数の電極が設けられた基板をさらに有している、請求項7に記載の分析用具。
  9. 上記基板と上記カバーとの間に介在し、かつ上記流路を規定するスペーサをさらに備えている、請求項8に記載の分析用具。
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