JP2718408B2

JP2718408B2 - 浸出液吸引装置

Info

Publication number: JP2718408B2
Application number: JP8048496A
Authority: JP
Inventors: 総一齋藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: JPH09140687A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内の浸出液を
吸引して採取する浸出液吸引装置に関し、特に生体表面
から微量の間質液である浸出液を採取するのに用いられ
る浸出液吸引装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体内のグルコース、乳酸、尿素
窒素濃度などの化学物質濃度の測定は、一般的に血液を
採取して行われていた。各成分の濃度は試験紙の色変
化、吸光度、バイオセンサにより変換された電気信号、
などにより測定される。これらの測定方法は日々改良さ
れ、近年では数μｌの微量なサンプルの測定が可能にな
っている。

【０００３】通常、採血は腕などの静脈に採血針を穿刺
して行われるが、測定に必要な血液が数μｌで良い場合
には毛細血管に内径が数十μｍの微細針を差し入れて採
血を行うことも可能である。この方法によれば患者が受
ける、針の穿刺にともなう肉体的苦痛、恐怖感を低減す
ることができる。ところが、毛細血管はきわめて細いた
めそこに正確に位置決めをして針を差し込むことは容易
ではない。そこで、微細な中空針を多数備えた採血装置
を用いる方法が提案されている。この方法によれば位置
決めが不要になる。このような方法は例えば特開平７−
１３２１１９に開示されている。

【０００４】図９はこの採血装置を示す断面模式図であ
る。第１のシリコン基板１０１に直径１０〜５０μｍの
貫通口１０２が多数設けられており、第１のシリコン基
板１０１の裏面には貫通口１０２の内壁を含めて膜厚１
μｍ程度の窒化シリコン膜１０４が成膜されている。貫
通口１０２の内壁面の窒化シリコン膜１０４は第１のシ
リコン基板１０１の表面からさらに外部に延伸され中空
針１０３を形成している。第１のシリコン基板１０１の
裏面には接合層１０５を介して第２のシリコン基板１０
６が接合されている。第２のシリコン基板１０６の中央
部は薄いメンブレン１０７になっており、中空針１０３
裏側には空洞部１０８が形成されている。メンブレン１
０７の外側にはＡｕ膜１０９が設置され、さらにその上
にマイクロヒーター１１０が設置されている。この採血
装置による採血は次のようにして行われる。まず、中空
針１０３を皮膚表面に押し入れる。次いで、マイクロヒ
ーター１１０に熱を発生させる。このときＡｕとシリコ
ンの膨張係数が異なるため、メンブレン１０７は空洞部
１０８が膨張するように変形し、空洞部１０８および中
空針１０３の内部に負圧が発生する。この負圧により血
液が採取される。

【０００５】一方、これとは全く別に血液の代わりに皮
下の組織液を採取して生体内の化学成分を測定する方法
が提案されている。これは、皮膚表面の角質層のみを除
去し、その部位を減圧吸引することによって得られる組
織液（以下、吸引浸出液もしくは浸出液と称する）を用
いて目的とする生体内の化学成分を測定するものであ
る。この方法は例えば、特開平４−３４１２４１号公報
に開示されている。以下、図面を用いながらこの方法を
説明する。

【０００６】図１０は従来の浸出液吸引装置の一例を示
す断面図である。この浸出液吸引装置は一端に吸引口２
０１を有し、他端に開口部２０２をもつ吸引セル体２０
３と、開口部２０２に嵌合され枠２０５で固定されるメ
ッシュ部２０６とで構成されている。この装置による浸
出液の採取は次のようにして行われる。まず、浸出液を
採取しようとする部分の皮膚の角質層のみを除去する。
次に、メッシュ部２０６を、角質層を剥離した皮膚面に
接触させ、さらに吸引セル体２０３の端部を皮膚表面に
密着させる。そして、吸引口２０１からポンプなどによ
り排気し内部の空間部を減圧する。減圧により浸出液が
皮膚面より浸出し、さらに導入口２０４を経由して吸引
セル体２０３の外部に取り出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した従来の採
血装置では中空針１０３が窒化シリコン膜で形成されて
いるが、肉厚１μｍの窒化シリコンは非常にもろいため
皮膚の角質層を突き破り、針先を毛細血管に到達させる
ことが困難であった。また、毛細血管に到達しても途中
で折れ曲がって穴が塞がれてしまったり、破損した中空
針の破片が体内に留置されたりする危険性が極めて高か
った。さらに悪いことには、血液中には直径１０〜２０
μｍ程度の赤血球が存在するが、血液を数十μｍの細管
に通した場合、この赤血球が破壊されるいわゆる溶血と
呼ばれる現象が起こり、血液成分を変化させてしまうと
いう問題点があった。

【０００８】一方、図１０に示した従来の吸引浸出液を
測定する方法では上述の採血装置の問題点は完全に解決
されたものの下記のような問題点があった。この方法で
は吸引する前に予め角質層が除去されていなければなら
ない。通常、角質層の除去はテープストリッピングによ
って行われるが、角質層を完全に除去するには３０分程
度の時間がかかる。しかも角質層の厚みとその取れ方
は、性別、部位、年齢等によって異なり、施術者は常に
注意深く、また丹念に作業を行わなければならなかっ
た。角質層除去が不充分であると浸出液の採取効率が格
段に悪くなり測定不能になるし、逆に、生き過ぎて角質
層だけでなく真皮まで取り除いてしまうと、出血した
り、痛みを伴い悪くは皮膚感染の原因にもなる。除去の
善し悪しはひとえに術者の熟練にかかっており、このこ
とがこの方法が世に広く用いられることの妨げになって
いた。また、患者は角質層の除去作業を行っている間中
じっとしていなければならずそのための肉体的、精神的
負担は大きかった。

【０００９】本発明の目的は、これらの反省に鑑みてな
されたものであり、簡単でかつ本来の生化学物質濃度を
変化させることなく浸出液を採取できる浸出液吸引装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、生体表
面から浸出液を浸出させるために吸引減圧する吸引口を
一端に有し、他端に前記生体表面に面する開口部を持つ
吸引セルと、この吸引セルの該開口部に嵌合または接着
され、前記生体表面に直接接触し、前記浸出液を抽出さ
せる抽出板部材とから少なくとも構成される浸出液吸引
装置において、前記抽出板部材の前記開口部側に、前記
抽出板部材の板面の鉛直方向に対して斜めに、複数の突
起針が形成されると共に、該突起針内または該突起針に
隣接して複数の貫通穴が形成されていることである。

【００１１】また、望ましくは前記突起針の傾きと反対
方向に皮膚を伸長する手段を備えていることである。さ
らに前記突起針の長さは１０μｍから３００μｍの範囲
にあることおよび針の傾きが前記抽出板部材板面の鉛直
方向に対して１５°から４５°であることが望ましい。

【００１２】また、複数の前記流路溝が放射状に形成さ
れるか、あるいは放射状および同心円状に形成されるこ
とが望ましい。さらに、前記流路板の上面全面を覆うと
ともに、前記吸引口に対応して送液孔を持つ補助板を載
置することが望ましい。一方、前記流路板の材質は前記
浸出液に対して溶出物のない金属材あるいは樹脂材ある
いは半導体であることが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１４】（実施形態例１）図１は本発明の浸出液吸
引装置の第１の実施形態例を示す断面図であり、図２は
その浸出液採取装置に設置される流路板の斜視図であ
る。

【００１５】図１に示すように、皮膚表面から浸出液を
浸出させるために吸引減圧する吸引口１と、その皮膚表
面に直接接触する面側に開口部２とを持つ吸引セル体３
と、その開口部２内に嵌合固定され直接皮膚に接触する
流路板４が設置されている。この流路板４は、板面の鉛
直方向に対して斜めに整列された中空針５と、これを保
持・固定する樹脂６により構成される。中空針５の材料
は浸出液中に妨害物質が溶出しないように化学的に安定
な物質でなければならない。金属であればステンレスや
ニッケル、高分子材料であればポリプロピレンやテフロ
ンなどが望ましい。また、樹脂６としてはエポキシ系の
樹脂や紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。流
路板４の大きさは皮膚の曲面によく密着し、かつ測定に
必要な浸出液量が得られるように選ぶ必要があり、外径
１０〜３０ｍｍ程度とするのが好適である。

【００１６】図２は本実施形態例の流路板４の斜視図で
ある。板状の樹脂６の中に中空針５が斜めに整列されて
いる。中空針５の板面からの高さは角質層を貫通し、か
つ真皮には到達しないように選ばなければならない。短
いと浸出液が採取できないし、長すぎると出血して血球
などの成分が混入し、さらに悪いことに凝血によって中
空針５が目詰まりしてしまうからである。人の角質層の
厚さは部位によっても異なるが、通常の採取を行う前腕
部内側では２０〜３０μｍである。また、真皮最外層の
深さは６０〜７０μｍである。したがって、中空針５先
端の流路板４からの高さは５０μｍ程度とすれば好適で
ある。また、中空針５の太さは患者に苦痛や恐怖感を与
えないように選ぶ必要があり、外径を０．２〜１．０ｍ
ｍにすることが望ましい。次に針の本数であるが、外径
１ｍｍ以下の細針を用いた場合は１００本以上とするこ
とが望ましい。これは採取される浸出液の量が、中空針
５の１本あたり０．０１μｌ／ｍｉｎ程度と極めて微量
なためである。次に中空針５の傾きであるが、中空針５
を円滑に穿刺するためには、流路板４の鉛直線に対して
１５〜７５°としておくと良い。また、中空針５の先端
角は通常の注射器と同様１５〜４５°としておくと良
い。また、流路板４の厚さには流路板４内に残留する液
量を少なくするため薄いほど良いが、強度を持たせるた
めに１〜５ｍｍ程度にするのが適当である。

【００１７】次に、吸引セル体３が皮膚面に装着されて
から浸出液が採取されるまでの機構を説明する。まず、
吸引装置を皮膚面に密着させるための押圧力及び吸引口
１からの排気による減圧により、角質層に中空針５が侵
入する。本発明による浸出液吸引装置においては中空針
５が皮膚面の鉛直線に対して斜めに向いている。このた
め、中空針５が押し込まれるとき、皮膚を水平方向に伸
長させる力が発生する。この力で皮膚が張られるため皮
膚の弾力が低下する。さらに角質の穿刺抵抗が低下する
ため、中空針５は角質を容易に貫通することができる。
また、中空針５は、針の先端が皮膚を左右に押し分けな
がら進入するため、針穴が目詰まりすることもない。そ
して、皮膚内の間質液は中空針５の中を通り浸出液とな
って浸出される。吸引セル体３と流路板４の間の空隙部
である流路７に入り込んだ浸出液は吸引圧により吸引口
１を経由して吸引セル体３の外部に取り出される。

【００１８】図３（ａ）〜（ｅ）はこの流路板４の製造
方法の一例を示す断面模式図である。まず、厚さ０．０
５ｍｍのシート８を平らで硬い面の上に置く。次いでシ
ート８の上に、上面に複数の貫通口１０を持つ枠体９を
固定する。そして、この貫通口１０より所定の角度で中
空針５を順次挿入する。（図３（ａ））次に、注入口１１からディスペンサーなどの注入装置１
２を用いて液状の樹脂６を注入し、枠体９内部を充填す
る。（図３（ｂ））次に、樹脂６を硬化させる。エポキシ樹脂であれば常温
で３０分程放置すれば良い。（図３（ｃ））樹脂６が硬化したらシート８と枠体９を取り出す。（図
３（ｄ））次に、樹脂６が所望の厚さになるように、上面をカット
し流路板４が完成する。（図３（ｅ））図４（ａ）、（ｂ）はここで用いる枠体９の構造例を示
す模式図である。（ａ）の枠体９は貫通口１０に１本ず
つ中空針５を挿入するタイプで中空針５の位置決め精度
が良く、（ｂ）の枠体９は貫通口１０に複数の中空針５
を挿入するタイプで高密度で中空針５を並べられること
がそれぞれ利点である。これらの枠体９には樹脂６と接
着性のないテフロンなどを用いると良い。

【００１９】なお、本実施形態例では中空針５と樹脂６
を用いて流路板４を構成したが、製造方法はこれに限ら
れるものではなく、樹脂等を用いて一体成形しても良い
し、シリコンなどの半導体基板を加工して一体成形して
もよい。

【００２０】（実施形態例２）図５は本発明第２の実施
形態例を示す断面模式図である。本実施形態例の流路板
４は中空針５と中空管１３が交互に並んた構造となって
いる。中空管１３の先端は流路板４の皮膚接触面と面一
になっており、中空針５の先端はこれより僅かに突出し
ている。その突出量は実施形態例１と同様であり、例え
ば、５０μｍとすればよい。この流路板４が角質を穿刺
する機構を説明する。本装置を皮膚に装着し吸引口１よ
り吸引すると、押圧力および吸引によって流路板４が皮
膚表面に密着する。このとき中空管１３が中空針５の近
傍の皮膚を上方に引っ張るため、中空針５が極めて容易
に角質を穿刺することができる。本実施形態例の流路板
４は実施形態例１と同様な方法によって作製することが
できる。

【００２１】（実施形態例３）図６は本発明第３の実施
形態例を示す断面模式図である。本実施形態例の流路板
４では一部の中空針５がある方向に傾いており、他の一
部の中空針５が逆側に傾いている。この浸出液吸引装置
が皮膚に密着されると、互いに逆方向を向いた中空針５
により皮膚の表面は両側に伸張される。このため中空針
５は一方向に傾いて整列している場合よりも容易に角質
を穿刺することができる。

【００２２】（実施形態例４）図７は本発明第４の実施
形態例を示す断面模式図である。本実施形態例の流路板
４は一方向に傾いた複数の中空針５と皮膚装着面に垂直
に突起針１４からなる。突起針１４の先端の突出量は中
空針５と同じか少し長くなっている。突起針１４の先端
角は３０〜４５°としておくと良い。この流路板４が皮
膚に装着されると突起針１４が角質内に侵入し周囲の角
質が固定される。このため中空針５が角質に侵入すると
きに働く皮膚を伸張する力が大きくなり、中空針５は角
質を容易に貫通することができる。また、本実施形態例
の流路板４は作製が容易であるという利点を有する。

【００２３】（実施形態例５）図８（ａ）〜（ｃ）は本
発明第５の実施形態例を示す断面模式図である。本実施
形態例の浸出液吸引装置はセル体外部から皮膚を中空針
５の傾きと反対側に伸張する機構を備えている。（ａ）
〜（ｃ）はそれぞれその具体例である。

【００２４】図８（ａ）の吸引装置は吸引セル体３に接
続されたバネ材１５とこのバネ材１５の先端に接続され
た弾性体１６と流路板４により構成される。弾性体１６
は皮膚との摩擦係数が大きなゴムなどでできており、そ
の下面は中空針５よりも下に位置するようになってい
る。吸引セル体３が皮膚に密着されると弾性体１６はバ
ネ材１５の作用によって接触した皮膚を吸引セル体３か
ら遠ざける方向、すなわち中空針５の傾きと反対方向に
皮膚を伸張する。このため中空針５は容易に角質を貫通
することができる。このような皮膚を伸張する手段は弾
性体１６でなくても良い。その一例が（ｂ）であり、こ
れは弾性体１６の代わりにヤスリ様の金属板１７が取り
付けられている。また（ｃ）に示す装置では吸引セル体
３の外側にゴムなどでできた回転可能なローラ１８が備
えられている。この装置による浸出液の採取方法を説明
する。まず吸引セル体３を皮膚に密着させローラ１８を
皮膚と接触させる。次にローラ１８を図面の反時計回り
に数十度回転させて皮膚を伸張させる。次いで吸引セル
体３に設けられたフック１９とローラ１８に備えられた
フック２０の間を紐体２１で固定する。この状態で吸引
口１から減圧すると中空針５は容易に角質層を貫通し、
中空針５の先端は表皮層に達する。表皮層から浸出した
浸出液は吸引圧によって中空針５の内部を通して吸引セ
ル体３の外部に取り出される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば血管
を傷つけたり、従来必要であった角質層の除去したりす
ることなく、容易に浸出液が採取できる。このため、血
糖値その他の体液成分測定に際して、被験者は全く苦痛
を感じなくて済む。その結果、検査を受けることに消極
的であった健常者あるいは病気の疑いのある人々が抵抗
なく検査を受けられるようになり、疾病の予防・早期発
見が可能になって国民全体の健康を増進するという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸出液吸引装置の第１の実施形態例を
示す概略断面図である。

【図２】本発明第１の実施形態例に用いられる流路板を
示す斜視図である。

【図３】図１の流路板の製法を示す断面図である。

【図４】図１の流路板の製造に用いる枠体の概略斜視図
である。

【図５】本発明の浸出液吸引装置の第２の実施形態例を
示す概略断面図である。

【図６】本発明の浸出液吸引装置の第３の実施形態例を
示す概略断面図である。

【図７】本発明の浸出液吸引装置の第４の実施形態例を
示す概略断面図である。

【図８】本発明の浸出液吸引装置の第５の実施形態例を
示す概略断面図である。

【図９】従来の微細針を用いた採血装置の概略断面図で
ある。

【図１０】従来の浸出液採取装置を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１吸引口２開口部３吸引セル体４流路板５中空針６樹脂７流路８シート９枠体１０貫通口１１注入口１２注入装置１３中空管１４突起針１５バネ材１６弾性体１７金属板１８ローラ１９フック２０フック２１紐体１０１第１のシリコン基板１０２貫通口１０３中空針１０４窒化シリコン膜１０５接合層１０６第２のシリコン基板１０７メンブレン１０８空洞部１０９Ａｕ１１０マイクロヒーター２０１吸引口２０２開口部２０３吸引セル体２０４導入口２０５枠２０６メッシュ部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】生体表面から浸出液を浸出させるために
吸引減圧する吸引口を一端に有し、他端に前記生体表面
に面する開口部を持つ吸引セル体と、この吸引セル体の
該開口部に接着または嵌合され、前記生体表面に直接接
触し、前記浸出液を抽出させる抽出板部材とを有する浸
出液吸引装置において、前記抽出板部材の前記開口部側
に、前記抽出板部材の板面の鉛直方向に対して斜めに、
複数の突起針が形成されると共に、該突起針内または該
突起針に隣接して複数の貫通穴が形成されていることを
特徴とする浸出液吸引装置。
【請求項２】複数の前記突起針が同じ方向に傾いてい
ることを特徴とする請求項１記載の浸出液吸引装置。
【請求項３】複数の前記突起針のうち一部がある方向
に傾いていて、他の一部が違う方向に傾いていることを
特徴とする請求項１記載の浸出液吸引装置。
【請求項４】前記突起針の傾きが前記抽出板部材板面
の鉛直方向に対して、１５°から４５°であることを特
徴とする請求項１記載の浸出液吸引装置。
【請求項５】前記突起針の長さが１０μｍから３００
μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の浸出
液吸引装置。
【請求項６】前記突起針の傾きと反対方向に皮膚を伸
長する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の浸
出液吸引装置。
【請求項７】前記皮膚を伸長する手段が弾性体である
ことを特徴とする請求項６記載の浸出液吸引装置。
【請求項８】前記皮膚を伸長する手段が摩擦係数の大
きな部材と皮膚面に水平方向の力を発生させるを機構か
らなることを特徴とする請求項６記載の浸出液吸引装
置。
【請求項９】前記突起針が金属あるいは樹脂あるいは
半導体製の中空針であることを特徴とする請求項１記載
の浸出液吸引装置。
【請求項１０】前記突起針と前記抽出板部材が樹脂に
より一体に形成されていることを特徴とする請求項１記
載の浸出液吸引装置。
【請求項１１】前記突起針と前記抽出板部材が半導体
材料により一体に形成されていることを特徴とする請求
項１記載の浸出液吸引装置。