JP2985816B2

JP2985816B2 - 液体採取装置

Info

Publication number: JP2985816B2
Application number: JP9021610A
Authority: JP
Inventors: 達松本; 成史伊藤
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JPH10221221A; US6045541A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、皮膚等の生体の上
皮面にある液体、例えば皮膚等の表面上に浸出または分
泌された汗、分泌液、組織液、吸引浸出液等を簡便に採
取することを可能とする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、体液の採取器具は中空の注射針で
皮膚を穿刺して血液を採取する構成を有するものが一般
的である。特に、糖尿病患者用の簡易血糖計での測定
は、指頭などの適当な皮膚部にランセットを穿刺するこ
とで得られる測定に必要な量の出血から採取した血液を
用いて行われる。測定に必要な血液量の低減と装置の小
型化、使用方法の簡便化がこの簡易血糖計によって実現
されたため、病院以外での、たとえば在宅などでの測定
も可能になった。

【０００３】しかし、血液の測定に際には微量ながらも
採血が必要なため、患者にとっては感染の危険、痛みに
よる精神的負担がともなう、などの問題が残されてい
る。

【０００４】近年、これらの問題を解決するために非侵
襲的な手法が求められており、マイクロマシーニング等
の技術を利用して１マイクロリットル以下の量を採血す
る方法や血液以外の汗や浸出液などの体液も測定対象と
して注目されるようになってきた。

【０００５】このような体液はマイクロリットルオーダ
ー以下と微量であり、皮膚上に放置すると速やかに蒸発
してしまうために、このような体液を採取するタイプの
装置には、体液を簡便かつ素早く採取できる機能が要求
される。

【０００６】皮膚上に存在する体液を採取する装置は、
例えば実開平１−４９５９７号に示されている。この装
置の構成を図７に示す。この装置は、皮膚３５を減圧吸
引するための皮膚吸引口３６に皮膚表面が密着しないよ
うにするスペーサー２６を介して体液２９を液溜部３２
に採取するもので、体液２９の装置外への取出しは、液
溜部３２と皮膚吸引口３６の間に設置した電磁弁３３を
閉じてから開閉蓋２７を開けることで行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような構成の装置は以下のような問題点を有するも
のである。

【０００８】第１の問題点は、操作工程数が多く、必ず
しも取扱いが簡便とはいえないことにある。すなわち、
この装置では、吸引によって体液を液溜部に採取する操
作と、開閉弁を閉じる操作と、蓋を開けて体液を取り出
す操作が必要である。

【０００９】第２の問題点は、例えば電磁弁を使用した
り、部品点数も多いなど、装置の構造上生産コストが高
く、使い捨てにできない点にある。更に、使い捨てタイ
プとして利用できないため、装置の洗浄という煩雑な作
業が必須となる。

【００１０】第３の問題点は、デッドボリュウムが小さ
くならない点にある。その理由は、皮膚吸引口から液溜
部までの流路間に電磁弁などの開閉弁があり、微量な液
体を対象にした際にはデッドボリュウムが無視できない
ほど大きく、また液溜部の壁面にも体液が付着するた
め、採取した体液の全量を取り出せないからである。

【００１１】本発明の目的は、皮膚などの生体表面に微
量で存在する体液を簡便に採取することを可能とする体
液採取装置を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、採取部の構成が簡単
でしかも生産コストの低減化が可能である体液採取装置
を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、採取した体液を損失
なく効率良く目的の用途に利用可能とする体液採取装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の液体採取装置
は、生体上皮上の液体を採取する装置において、Ａ．開口部の開口端面が前記上皮への当接面を形成する
サポート部材と、Ｂ．該開口部内に設けられた液体導入部とを有してな
り、該サポート部材の開口部は、該液体導入部の設置位
置を介して、該開口端面の側に位置する開口端面側領域
と、該開口端面側領域と隣接し、該開口端面側領域と連
通する内部領域とに分割されており、かつ該開口部は、
その開口端面を閉鎖された状態で、大気と連通するか、
あるいは該開口部内を減圧にし得る構成を有し、前記液
体導入部には、前記開口端面側領域に連通する第１の開
口と、前記内部領域に連通する第２の開口とを有する液
体導入路が設けられており、該液体導入路にはその第１
の開口から毛管現象により液体が侵入可能であり、かつ
該第１の開口が設けられた端面は、前記上皮への当接面
より内側で、かつ該当接面の上皮面への押し当て時に該
上皮面上にある液体のみが接触可能な位置に設けられて
いることを特徴とする。

【００１５】本発明の液体採取装置は、毛管現象によっ
て液体導入路内に自発的に生体上皮面上にある液体を取
り込むものである。例えば、上皮面への当接面を構成す
るサポート部材の開口部の開口端面全体を上皮面に接触
させて押し付けると、開口部へ上皮が適度に盛り上が
り、上皮面上の液体と、開口部内に設けられた液体採取
用の液体導入路の入口となる開口とが接触した時点で、
液体が毛管現象によってそこに取り込まれる。そして、
一度取り込まれた液体は、該装置を上皮面から離しても
表面張力により装置の液体導入路内に保持することがで
き、これを化学分析装置等に導入すれば、これを容易に
分析することが可能となる。従って、本発明の装置は、
操作が簡便で、かつ構成部品数も少なく構造も単純で製
造コストも低く、使い捨てタイプとしての利用にも好適
である。しかも、上皮面上の液体が、液体導入路の入口
の開口端面にしか触れない構成とすれば、微量な液体で
も損失なく採取することができる。更に、液体採取用に
必要最小のサンプリング容量を実現できる細孔構造や細
管構造からなる液体導入路を用いるので、装置内のデッ
ドスペースを最小限に抑えることができ、採取した液体
のほぼ全量を効率良く目的の用途に使用可能となる。ま
た、液体導入路を設けた液体採取部をサポート部材から
着脱自在とし、液体の採取後にこれを外して分析機器用
のサンプルとすれば、採取した液体の全量を確実に利用
できる。また、液体導入路を有する液体採取部に搬送や
保存に適した形状や構成を付与しておけば、これを外し
て搬送したり、保存することができる。

【００１６】本発明の装置においては、サポート部材の
開口部内への上皮の盛り上がりがない場合においても上
皮上の液体の採取は可能であるが、上皮を盛り上がらせ
て湾曲した凸面を形成させ、その凸面に液体を位置させ
ることで液体導入路入口と液体とのより効果的な接触及
び毛管現象による液体の採取が可能となる。このような
観点から、サポート部材の開口部内を減圧可能な構造と
し、該開口部を上皮に押し当てた状態で該開口部内を減
圧とすることで皮膚の盛り上がりを、より効果的に生じ
させることが可能となる。このような構成は、サポート
部材の開口部の開口面積が狭い場合や、押し付けただけ
では十分な皮膚の盛り上がり状態が得られない場合には
特に有効である。更に、皮膚の凹部内にある液体、例え
ば傷内の浸出体液等を採取する場合にも皮膚の盛り上が
りを生じさせることは有効である。

【００１７】減圧可能な構成としては、サポート部材の
皮膚への当接面を構成する開口部端面全体を皮膚に押し
当てた状態で開口部内を気密に密閉でき、かつ適当な減
圧手段で該開口部内を減圧できる構成であれば種々の構
成が利用できる。また、この場合の減圧手段は、サポー
ト部材と一体化して構成されていても、サポート部材と
着脱自在に構成されていても良い。なお、これらを着脱
自在な構成とすれば、減圧手段以外の部分を使い捨てに
することもできるため、減圧手段を共通して用いる場合
の採取した液体による感染の問題が防止され、さらに低
コストでの液体採取が可能になる。

【００１８】一方、液体導入路内にセンサを組む込んで
その検出信号を利用すれば、液体の採取完了を検知した
り、採取した液体の化学組成等の分析が可能となる。

【００１９】本発明の装置においては、液体導入路は必
要に応じてその複数をサポート部材の開口部内に配置す
ることができる。このように複数の液体導入路を配置す
ることで、同一の液体を各液体導入路に別々に採取した
り、異なる皮膚部位での液体をそれぞれ個々に異なる液
体導入路に採取することも可能である。更に、採取した
個々の液体を、目的に応じて複数の用途に利用すること
が可能となる。例えば、同一の液体を複数の液体導入路
にそれぞれ採取することで、多項目にわたる分析に利用
できる。更に、分析項目によって保存の必要がある場合
には、解糖防止剤や防腐剤等を予め液体導入路に乾燥封
入しておくことで液体採取後のサンプルの安定した保存
が可能となる。また、複数の液体導入路のそれぞれに異
なる機能のセンサを設けておき、各液体導入路内に同一
の液体を取り込ませることで、複数の化学成分を同時に
測定することもできる。

【００２０】また、本発明の液体採取装置では、必要に
応じて、例えば、搬送等に際して、液体導入路がサポー
ト部材の開口部の内部に設けられているので、破損等を
生じさせることなくサポート部材の開口部の保護用カバ
ー等を施すことが可能となる。また、液体の採取操作に
おいてサポート部材の開口部を開放した状態でも、液体
導入路の汚染や破損を生じさせることなくこれを適当な
平面上に置くことも可能となる。

【００２１】本発明の液体採取装置は、上皮上にある液
体、例えば、汗、分泌液、組織液、吸引浸出液等の皮膚
上に浸出または分泌された水性体液の簡便な採取に極め
て好適である。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
について皮膚上の液体を採取する場合を代表例とし、更
に図面を参照して説明する。図１は第１の実施の形態を
示す液体採取装置の断面図である。この装置は、両端が
開口する中空部を有する筒状サポート部材１と、その一
方の開口部の端面より内側に液体導入路（流路）２を有
する液体採取部１５が配置された構成を有する。

【００２３】この装置においては、採取対象となる液体
４を保持した皮膚５の面に、皮膚への当接面を構成する
開口部３の開口端面を押し付けると、皮膚５の面が開口
部３の内部へ盛り上がるため、皮膚５の面上にある液体
４が液体導入路２の入口が開口する端面のみに接触し、
毛管現象により自発的に液体導入路２内に採取される。

【００２４】筒状サポート部材１は、液体導入路２を開
口部３内の所定の位置に保持できる程度の機械的強度と
構造を有するものであれば種々の材料から構成でき、耐
水性、耐薬品性、加工性等に優れている材料が好まし
い。そのような材料としては、例えば金型による一体成
形が容易なＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等の合成樹脂
を挙げることができる。

【００２５】液体導入路２は、その入口からの毛管現象
による液体の侵入が可能であり、皮膚上にある液体の所
望量の採取が可能な容量を有するものであればよい。毛
管現象は、毛管を構成する細孔や管の内壁を構成する材
料と液体の濡れ性に主に依存するため、所望量の液体採
取を可能とする親水性を有する材料からなる内壁を有
し、少なくとも２つの開口部によって外部と連通する空
洞部としてこの液体導入路を構成することができる。な
お、液体導入路は１本の通路状として、あるいは多数の
小室が連続して連通する構成のものでも良い。なお、加
工性や採取後の液体の取り出し時の操作性等を考慮した
場合には、図１に示すような直線状の通路として液体導
入路を構成するのが好適である。この液体導入路構成用
の材料としては、親水性を有する内壁面が形成可能で、
一体成形が容易な各種合成樹脂、ガラス、セラミックス
等のケイ素化合物を挙げることができる。また、疎水性
材料であっても、液体導入路形成後にその内壁面の親水
化が可能であればそのような材料でも使用可能である。
このような親水化処理としては、シランカップリング剤
等を用いた処理が好適に利用できる。なお、液体導入路
の断面も円形、三角形、正方形、長方形、不定形等の毛
管現象を生じさせることのできる形状であれば限定され
ない。

【００２６】サポート部材１の開口部３の開口面積は、
採取すべき液体が存在する皮膚面の面積や装置自体の取
扱性等を考慮して選択され、汎用性等を考慮すれば、例
えば、その直径（内径）を１ｍｍ〜８０ｍｍの範囲から
選択することができる。また、サポート部材１の開口部
３やサポート部材１自体の形状は図示したような断面が
円形の筒状に限定されるものではなく、断面が各種形
状、例えば三角形、正方形、長方形、５角形等の多角
形、楕円形等であってもよく、軸方向に部分的に異なる
構造を有するものであってもよい。なお、加工性や取扱
性（例えば上方からの位置合せ）等を考慮した場合、図
１に示す筒状構造は特に好適である。

【００２７】液体導入路２を有する液体採取部の形状や
大きさも所望の機能を有する液体導入路を所定位置に配
置できるものであれば、図１に示す形状に限定されな
い。

【００２８】なお、液体導入路２を有する部分の大きさ
は、少なくとも開口部３の内径より小さければ良く、筒
状サポート部材１の上部及び下部開口部が液体導入路２
以外に連通していれば良い。

【００２９】また、開口部３の開口端面と液体導入路２
の入口との距離は、開口部３の大きさや適用される皮膚
部分の弾力性等を考慮して選択することができ、例えば
０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内から選択することができ
る。

【００３０】更に、液体導入路２を有する液体採取部と
筒状サポート部材１との接続も図１のような１本の棒状
部材の先端に取り付ける方式に限定されず、種々の形態
を採り得る。

【００３１】一方、液体導入路２を有する液体採取部を
筒状サポート部材１から着脱自在な構成として、この部
分を使い捨て可能としておくこともでき、このような着
脱自在な構成は、後述する他の形態にも適用可能であ
る。

【００３２】図１の装置は従来の装置と比較して、構成
要素が極めて単純化されており、製造コストの低減も容
易で、使い捨てタイプとしても好適に利用可能である。
更に、皮膚面に押し付けるだけの単純な操作で液体の採
取が可能であり、操作性にも優れている。また、皮膚上
の液体は液体導入路２の入口の開口面にしか触れないた
め微量な液体でも損失なく採取することが可能となる。

【００３３】また、図１の装置では、筒状サポート部材
１の上部開口は開放状態にあるが、この開口に覆いを設
けてもよく、更に、筒状サポート部材１には取扱性を更
に向上させるために取っ手等の補助的な構造を一体的に
あるいは着脱自在に設けることも可能である。

【００３４】液体導入路２内に導入した液体は、吸水材
料に接触させるか、または液体導入路２内に圧力をかけ
て取り出しても良い。

【００３５】図２は、本発明の装置の第２の実施の形態
を示す断面図である。この図２に示す装置は、図１に示
した装置に対して、筒状サポート部材１内を、上部開口
部を含む領域と、下部開口部を含む領域とに仕切るピス
トン６からなる減圧手段を付加した構造を有する。この
ピストン６は筒状サポート部材内を摺動可能に設けられ
いるもので、開口部３を皮膚５に押し付けた状態でピス
トン６を上方へ引き上げることで、筒状サポート部材１
の内壁、皮膚５の表面及びピストン６の下面からなる閉
空間の体積を大きくしてそこを減圧状態にし、皮膚５の
表面を筒状サポート部材１内へ盛り上げ、液体４を液体
導入路２の入口に接触させる作用を持つ。この場合は、
下部の開口部３が小さい場合や、筒状サポート部材を押
し付けるだけでは皮膚の変形（盛り上がり）が十分に得
られないときに効果を発揮する。このような減圧手段を
設けることで開口部の直径を１ｍｍ程度まで小さくする
ことができ、更に、変形性（弾力性）が異なる皮膚への
適用範囲を拡大することが可能となる。例えば、減圧手
段を用いなくてもすむ場合にはそのまま操作し、必要な
場合には減圧手段を操作するようにすればよい。

【００３６】図３は、本発明の装置の第３の実施の形態
を示す断面図である。この装置は、図１に示す装置に、
筒状サポート部材の上部に減圧吸引口７を付加した構造
を有する。この減圧吸引口７は、そこに配管８を介した
減圧器９の接続を可能とするもので、皮膚５の面に筒状
サポート部材１の下部の開口部３の端面を全体から押し
付けた状態で減圧器９を作動させることで図２に示した
装置と同様の皮膚の盛り上がり効果を得るものである。
この減圧器９としては、電動の吸引ポンプ、ゴムやバネ
等を利用した手動の吸引ポンプ、シリンダとピストンを
利用した吸引器等が利用できる。

【００３７】図３の装置における減圧吸引口７と配管８
との間は一体化して構成してもよいし、着脱自在として
もよい。着脱自在とした場合は、装置本体部分を使い捨
てタイプとして利用することもでき、低コストで安全な
液体採取処理が実現できる。なお、一体化した場合に
は、減圧された筒状サポートの内部を常圧に戻すための
機構を付加する必要がある。

【００３８】図３に示した装置の使用法の一例を、図４
に示す。まず、図４（ａ）に示すように、装置の筒状サ
ポート部材１の下部開口部３をその端面全体から皮膚５
の所定部位に押し付ける。次に、図４（ｂ）に示すよう
に、減圧器（不図示）を作動させて吸引を行い、皮膚５
を盛り上げ、液体４と液体導入路２の入口とを接触させ
て毛管現象を利用して液体４を液体導入路２内に取り込
む。この状態で、図４（ｃ）に示すように、減圧吸入口
７を開放して内部を常圧に戻してから、図４（ｄ）に示
すように皮膚５から装置を離して採取操作を終了する。

【００３９】図５は、本発明の装置の第４の実施の形態
を示す断面図である。この装置は、液体導入路２内に設
置されたセンサ１４と、センサ１４からの信号を取り出
すための手段を有する以外は図３と同様の構造を有す
る。この装置におけるセンサ１４での検出信号の取り出
し、読取り及び解析は、例えば図５に示すような、セン
サ１４と計測回路１１、データ処理装置１２、データ表
示装置１３等を配線１０で接続したシステム等を用いて
行うことができる。なお、センサやこれと接続する各種
の機器は目的に応じて適宜選択することが可能である。
例えば、センサ１４が電気伝導度センサの場合は、液体
導入路２内に液体が採取され、液体がセンサに接触した
時点で電気伝導度が変化するため、採取の完了をより正
確に検知することができる。また、センサ１４が化学セ
ンサの場合は、液体採取の完了を検知できるとともに、
液体中の化学物質の定性や定量分析が可能となる。な
お、化学センサとしては、アンペロメトリック方式やポ
テンシオメトリック方式等のトランスデュサーを用いた
電気化学センサ、色素や蛍光等の変化を検出する光ファ
イバー方式や光導波路などの光センサ等が使用できる。
更に電気化学センサに酵素を固定した酵素センサや各種
イオン感応膜と組み合せたイオンセンサも使用可能であ
る。酵素センサの具体例としては、乳酸、グルコース、
ガラクトース、スクロース、エタノール、メタノール、
スターチ、尿酸、ピルビン酸、クレアチン、クレアチニ
ン、３−ヒドロキシ酪酸、ビリルビン、シュウ酸、アミ
ノ酸、モノアミン、コレステロール、コリン等に作用す
る酵素を固定化し、これらの定性あるいは定量分析を可
能とするセンサを挙げることができる。ポテンシオメト
リック方式のセンサでは、例えばイオン感受性電界効果
型トランジスタを用いて、水素（ｐＨ）、ナトリウム、
カリウム、塩素、カルシウム、炭酸リチウム、サルチル
酸、臭化物、プロカインアミド、ブレチリウム、ジソピ
ラミド等から得られるイオン成分の測定が可能である。

【００４０】図６は、本発明の装置の第５の実施の形態
を示す下部開口部３側からの底面図である。この装置
は、それぞれが液体導入路を有する２つの液体採取部１
６が下部開口部３内に実装されている以外は図３または
図５と同様の構成を有する。なお、この構成は図１及び
７の構造の装置など他の構造の装置にも適用可能である
ことはいうまでもない。また、１つの開口部内に配置す
る液体導入路の数は３以上としてもよく、１つの液体採
取部に複数の液体導入路を設けてもよい。複数の液体導
入路を設けて、同一の液体をこれらに採取することで２
種以上の用途に液体を使用することが可能となる。この
場合、例えば、解糖防止剤、キレート剤、防腐剤等を液
体導入路内に予め乾燥封入しておけば、そこに採取した
液体に対してこれらの薬剤を添加する効果を自動的に得
ることができ、所望の分析目的に応じて採取液体の安定
した保存が可能となる。

【００４１】図７は、本発明の装置の第６の実施の形態
を示す断面図である。この装置は、図１の装置の筒状サ
ポート部材１の上部開口にも液体採取部１５を設けたも
ので、２つの液体採取部１５でそれぞれ異なる皮膚部位
からの液体の採取を可能としたものである。

【００４２】以上説明したとおり、本発明の装置は、皮
膚の柔軟性を積極的に利用して皮膚上の液体を液体導入
路の入口に容易に接触させ、またこの液体導入路が毛管
現象により自発的に液体を取り込むため、微量な液体を
簡便な操作で、液量の損失なく、短い時間内に採取する
ことが可能になる。また、装置構成が簡素化されている
ため、液体に接触する部分を使い捨てにすることもでき
る。更に、液体の採取や、特定成分の測定を低コストに
行うことができる。

【００４３】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。実施例１外径２８ｍｍ、内径２０ｍｍの塩化ビニル製の筒状サポ
ート部材の一方の開口部内の中央部分に、開口端面から
液体導入路入口までの距離を変えて液体採取部を設置し
た図１に示す構造を有する液体採取装置（計５種）を作
製した。液体導入路は、内径１．０ｍｍ（外径１．２ｍ
ｍ）の両端が開口したガラス製の細管（長さ５ｍｍ、容
量約４μｌ）から構成し、ガラス管とサポート部材の支
持部材１７はポリイミド製のフレキシブル基板で接続し
た。なお、サポート部材には溝が形成されており、フレ
キシブル基板は任意の位置にはめ込める構造となってい
る。

【００４４】これら５種の液体採取装置を個々に用い
て、微量の液体（約５０μｌ）を保持する被験者の前腕
部の皮膚に装置を均等な荷重となるように押し付け、装
置内の液体導入路内に液体が採取されたか否かを目視観
察することにより評価した。結果を表１に示す。なお、
液体を採取できた場合を○、できなかった場合を×で示
す。

【００４５】

【表１】表１に示すように、上記の構成で図１に示す筒状サポー
ト部材１の開口部端面と液体導入路入口との距離（Ｘ）
が０の時、すなわちこれらが同一面内に位置する時は液
体導入路入口の開口部が皮膚上の液体に接触するとほぼ
同時に皮膚面が液体導入路入口を塞いでしまうため、採
取できない場合があった。逆に、これらの位置が離れす
ぎた時も採取ができない場合があったが、これら被験者
の皮膚の柔軟性に個人差があるためであり、皮膚面に対
してさらに荷重をかければ採取が可能になった。以上の
結果は、液体導入路の入口開口部がサポート部材の開口
部端面より上方（内側）に配置されていれば液体が良好
に採取されることを示している。

【００４６】実施例２筒状サポートの上部開口に減圧吸引口を有する蓋部を設
けて図２の構造とする以外は、実施例１と同様にして液
体採取装置（計５種）を作製した。

【００４７】これら５種の液体採取装置を個々に用い
て、微量の液体（約５０μｌ）を保持する各被験者（計
４名）の前腕部の皮膚上にサポート部材の開口部端面全
体に均等な荷重がかかるように押し付けてから、減圧吸
引口を介してサポート部材内をゆっくりと０．５気圧ま
で減圧してから大気圧に戻し、液体導入路に液体が採取
されたか否かを目視観察することにより評価した。結果
を表２に示す。なお、液体を採取できた場合を○、でき
なかった場合を×で示す。

【００４８】

【表２】表２の結果は、液体導入路入口の開口部がサポート部材
の開口部端面よりも上方（内側）に設置し、減圧操作を
併用することで、皮膚面の変形効果により、その上の液
体が液体導入路の入口に接触して良好に採取されるとと
もに、減圧を解除しても液体導入路内に液体が留まって
いることを示している。また、被検者個人の皮膚の柔軟
性に起因する採取のバラツキも改善できることを示して
いる。

【００４９】実施例３ガラス基板に所定の幅と深さ（幅＝深さ）の溝をダイシ
ングソーにより切削、研磨して形成した後、その上に平
板状のガラス板を覆いとして接合し、開口部の断面形状
が正方形である長さ１０ｍｍの直線状の液体導入路を有
するチップを形成した。なお、このチップとしては、表
３に示すように開口部の１辺の長さが異なるものを６種
用意した。各チップを液体採取部とし、外径２４ｍｍ、
内径２０ｍｍの透明なアクリル樹脂製の筒状サポート部
材の一方の開口部に実施例１と同様にして設置し、図１
に示す構造を有する液体採取装置（計６種）を作製し
た。なお、液体導入路の入口（下部開口部）とサポート
部材開口部端面との距離は、各装置において５ｍｍで共
通化した。

【００５０】得られた液体採取装置のそれぞれを用いて
同一被験者の同一皮膚部に押し付けて液滴（５重量％の
アルブミンを含有した水溶液）の採取を行った。更に、
採取された場合は、液体導入路の開口部に液体が接触し
た時点から液面の上昇を目視観察することにより採取完
了までの時間を計測した。表３に得られた結果を示す。

【００５１】

【表３】表３に示す結果は液体導入路の断面形状（開口形状を含
む）を正方形とした場合でも毛管現象を利用して液体の
採取が可能であることを示している。また、開口サイズ
を選択することで３秒以内での採取が可能である。

【００５２】実施例４シリコン基板上に、所望とする溝の配置に対応したマス
クパターンを設けた状態で、等方性エッチングを行っ
て、断面がカマボコ型（溝底部は凹面状である）の幅の
異なる直線状の溝（基板面部分の幅：５０、１００、２
００、３００、４００μｍ、深さ４０μｍ）を平行に配
置した溝付き基板を得た。更に平坦な面を有するガラス
基板を溝のあるシリコン基板面に接合して、不定型の断
面を有し、幅の異なる液体導入路を有する基板を作製し
た。

【００５３】疑似体液として５重量％のアルブミンの水
溶液を調製し、これに各液体導入路が開口する端面を接
触させ、液体導入路内に液体が充填されるか否かを水面
の上昇を目視することで観察した。表４に液体導入路の
全長にわたって液体が充填採取されたか否かについて、
また採取された場合にはその採取時間を示す。

【００５４】

【表４】表４に示す結果は、溝幅が４００μｍ以下、容量が４．
１μｌ以下の不定形状の断面を有する液体導入路でも１
０秒以下という短時間で良好な採取が可能であることを
示している。

【００５５】実施例５シリコン基板上に、所望とする溝の配置に対応したマス
クパターンを設けた状態で、異方性エッチングを行っ
て、断面がＶ字形の溝（開口部の幅：５０、１００、２
００、３００、４００μｍ、深さ：４０μｍ）を平行に
配置した溝付き基板を得た。更に、こうして得られた溝
付き基板に平板状のガラス板を各溝の覆いとして接合し
てから所定位置を切断して、長さ８０ｍｍの液体導入路
が平行に配置された基板を作製した。

【００５６】得られた液体導入路を有する基板に対して
実施例４と同様にして液体採取試験を行った。得られた
結果を表５に示す。

【００５７】

【表５】表５に示す結果は、底辺が４００μｍ以下の三角形状の
断面を有する液体導入路でも、１．０秒以内での液体採
取が可能であることを示している。

【００５８】実施例６ＡＢＳ樹脂を用いて内径１．０ｍｍ、長さ１０ｍｍの液
体導入路（容量約８μｌ）を有する液体採取部を複数個
作製した。各液体導入路について、１重量％のγ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン水溶液を用いた親水化処
理前後での液体採取機能を疑似液体としての５重量％ア
ルブミン水溶液を用いて試験した。液体導入路の入口を
液体に接触させてしばらく保持し、液体から離した際の
液体導入路内に採取された液体容量を上昇した液面の距
離を計測することで測定した。得られた結果を表６に示
す。

【００５９】

【表６】表６に示す結果は、ＡＢＳ樹脂のような疎水性の材料で
も、親水化処理をすれば液体採取部の構成部材として利
用でき、安価な材料の大量生産が可能であることを示し
ている。

【００６０】実施例７断面が所定サイズの長方形を有する直線状溝を形成した
ガラス基板と、この基板の溝に対応した位置に２個の白
金電極と銀／塩化銀電極上にグルコースオキシダーゼが
固定化されたグルコースセンサ（幅：０．８ｍｍ、長さ
２．２ｍｍ）を配置した平板状のガラス板を溝の覆いと
して接合し、天井部分にグルコースセンサが配置された
液体導入路を有する液体採取部（縦５ｍｍ、横１．６ｍ
ｍ、幅６ｍｍ）を４種得た。なお、各液体導入路は、深
さ（０．５ｍｍ）及び長さ（５ｍｍ）は共通とし、幅を
１．０、２．０、３．０及び４．０（容量：２．５、
５．０、７．５及び１０．０μｌ）と変化させた。

【００６１】各液体採取部を個々に用いて、実施例１と
同様にして図１に示す構造の液体採取装置（液体採取部
以外の部分のサイズは実施例１と同じ）を作製した。

【００６２】次に、疑似液体として、５重量％のアルブ
ミン水溶液にグルコースを１００ｍｇ／ｄｌの濃度で含
有させ、ｐＨを７．６とした溶液を用意し、これを被験
者の皮膚上に滴下し、その部分に液体採取装置を装着し
て、液体採取試験を行った。同一皮膚部分での試験を１
５回繰り返し行い、各試験において計測されたグルコー
ス濃度を記録した。なお、液体導入路内へ一旦採取され
た液体の除去は液体導入路の開口部を吸水性材料である
セルロースに接触させて吸い取る方法により行った。

【００６３】各装置における１５回の繰り返し試験ごと
の測定値の標準偏差を平均値で割り、１００倍した値を
繰り返し再現性とし、その値を表７に示す。

【００６４】

【表７】表７に示す結果は、液体導入路内へのセンサの設置が可
能であることを示しており、測定精度も臨床試験の簡易
計測に必要とされる再現性５％以内が実現可能であるこ
とを示している。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明の液体採取
装置によれば次にような効果を得ることができる。

【００６６】第１の効果は、任意の皮膚上から簡便に液
体を採取することが可能となることである。その理由
は、本発明の装置の使用時においては、従来の装置のよ
うに液体を採取した後に開閉弁を閉じる操作や蓋を開け
て液体を取り出す操作がなく、液体導入路の入口に皮膚
上の液体が接触すれば自発的に液体が採取され、更に採
取後に皮膚上から装置を取り外しても液体導入路内に液
体が留まり、しかも液体導入路内の液体の利用が容易と
なるからである。

【００６７】第２の効果は、本発明の装置の構成によれ
ば、各部を低コストで製造可能であり、装置全体、ある
いは液体採取部等の所望の部分を使い捨てとすることも
可能であることにある。すなわち、本発明の装置では、
従来の装置のように製造コストの低減化の障害となって
いた電磁弁等の部品は使用せず、また、従来の装置のよ
うにスペーサ、電磁弁、開閉蓋等を省略して部品点数を
削減して構造をより簡易化することができ、大量生産も
可能であり、低コストでの製造が可能となる。

【００６８】第３の効果は、微量な液体を損失なく採取
し、採取された液体をむだなく利用できる点にある。そ
の理由は、採取すべき液体は、液体導入路の入口端面に
しか接触せず、さらに装置内の液体を溜る部分のデッド
ボリュームが極めて小さいためである。

【００６９】第４の効果は、簡単な構成にもかかわら
ず、液体の採取と同時に化学成分等の測定が可能となる
ことである。その理由は、液体が採取される液体導入路
内に化学センサを備えることが可能であるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体採取装置の一例の断面図であ
る。

【図２】本発明に係る液体採取装置の一例の断面図であ
る。

【図３】本発明に係る液体採取装置の一例の断面図であ
る。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は図３に示す装置の操作方法及
びその機能を説明するための図である。

【図５】本発明に係る液体採取装置の一例の断面図であ
る。

【図６】本発明に係る液体採取装置の一例の底面図であ
る。

【図７】本発明に係る液体採取装置の一例の断面図であ
る。

【図８】従来の液体採取装置の一例の断面図である。

【符号の説明】

１サポート部材２液体導入路３皮膚側（下部）開口部４液体５皮膚６ピストン７減圧吸引口８配管９減圧器１０配線１１計測回路１２データ処理装置１３データ表示装置１４センサ１５液体採取部２６スペーサ２７開閉蓋２８減圧吸引口２９液体３０Ｏリング３１セル本体３２液溜部３３電磁弁３４粘着テープ３５皮膚３６皮膚吸引口

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−172713（ＪＰ，Ａ) 特開平６−121796（ＪＰ，Ａ) 特開平６−319725（ＪＰ，Ａ) 特開平５−133854（ＪＰ，Ａ) 特開平８−322807（ＪＰ，Ａ) 特開平８−336511（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61B 5/00 A61B 5/14 A61B 10/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】生体上皮上の液体を採取する装置におい
て、開口部の開口端面が前記上皮への当接面を形成するサポ
ート部材と、該開口部内に設けられた液体導入部とを有
してなり、該サポート部材の開口部は、該液体導入部の設置位置を
介して、該開口端面の側に位置する開口端面側領域と、
該開口端面側領域と隣接し、該開口端面側領域と連通す
る内部領域とに分割されており、かつ該開口部は、その
開口端面を閉鎖された状態で、大気と連通するか、ある
いは該開口部内を減圧にし得る構成を有し、前記液体導入部には、前記開口端面側領域に連通する第
１の開口と、前記内部領域に連通する第２の開口とを有
する液体導入路が設けられており、該液体導入路にはその第１の開口から毛管現象により液
体が侵入可能であり、かつ該第１の開口が設けられた端
面は、前記上皮への当接面より内側で、かつ該当接面の
上皮面への押し当て時に該上皮面上にある液体のみが接
触可能な位置に設けられていることを特徴とする液体採
取装置。
【請求項２】前記液体導入路は、少なくとも２つの開
口を有する通路からなる請求項１に記載の液体採取装
置。
【請求項３】前記開口部が閉鎖された状態で、該開口
部内を減圧できる構成を有する請求項１または２に記載
の液体採取装置。
【請求項４】前記開口部が閉鎖された状態で、該開口
部内を減圧するための手段を具備する請求項３に記載の
液体採取装置。
【請求項５】前記開口部内を減圧するための手段が着
脱自在である請求項４に記載の液体採取装置。
【請求項６】前記減圧手段が、シリンダと、該シリン
ダ内に配置したピストンとを有して構成される請求項４
または５に記載の液体採取装置。
【請求項７】前記サポート部材が両端が開口した筒状
構造を有し、これら開口の一方が前記柔軟性を有する表
面への当接面を構成する請求項１〜６のいずれかに記載
の液体採取装置。
【請求項８】前記液体導入路を複数有する請求項１〜
７のいずれかに記載の液体採取装置。
【請求項９】前記サポート部材が両端が開口した筒状
構造をなし、これら開口のそれぞれに個別の液体導入路
が設けられている請求項１または２に記載の液体採取装
置。
【請求項１０】前記筒状構造の各開口ごとに、前記液
体導入路の複数を有する請求項９に記載の液体採取装
置。
【請求項１１】前記液体導入路内に液体の分析用のセ
ンサーが配置されている請求項１〜１０のいずれかに記
載の液体採取装置。
【請求項１２】前記液体導入路の内壁が親水化処理さ
れている請求項１〜１１のいずれかに記載の液体採取装
置。
【請求項１３】前記液体導入路が設けられた液体採取
部が前記サポート部材に対して着脱自在である請求項１
〜１２のいずれかに記載の液体採取装置。
【請求項１４】前記柔軟性を有する表面が生体表面で
ある請求項１〜１３のいずれかに記載の液体採取装置。
【請求項１５】前記生体上皮面が皮膚表面である請求
項１〜１４のいずれかに記載の液体採取装置。
【請求項１６】前記上皮面上の採取すべき液体が水性
液体である請求項１〜１５のいずれかに記載の液体採取
装置。
【請求項１７】前記水性液体が体液である請求項１〜
１６のいずれかに記載の液体採取装置。