JP2000185034A - 採血針及びその製造方法並びに採血分析装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被採血者に痛みを極力与えないようにし、ま
た、医療廃棄物の量を削減する。 【解決手段】 本発明の採血針３は、生体に刺すための
ものであってシリコンで形成されると共に微小な針形状
に形成された針本体３ａと、この針本体３ａの内部に設
けられた空洞部３ｂとを備えて構成されている。このよ
うに構成された採血針３の太さは、蚊の吸血用の口器の
太さと同じ程度または小さくなる。従って、このような
採血針３を使用して採血すれば、被採血者に痛みを与え
ることがほとんどなくなる。また、上記採血針３とポン
プ部と分析部を同一基板に配設するように構成すると、
採血から分析までの血液に接触する部分を１つの小形部
品とすることができる。このため、医療廃棄物の量を少
なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体から血液を採
るために使用する採血針及びその製造方法並びに採血分
析装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体等の生体から血液を採る場合、注射
器及び注射針を使用して人体から採血した後、採血した
血液を試験管の中に入れている。そして、試験管の中に
入れた血液の例えば血糖値を分析するときには、血糖値
分析装置を用いて分析していた。また、試験管の中に入
れた血液の例えばＤＮＡ分析を行うときには、ＰＣＲ等
の装置を用いてＤＮＡを抽出してから分析していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成の場合、
採血するときには、かなり太い注射針を生体に刺すの
で、被採血者に対してかなり痛みを与えるという問題点
があった。また、注射器、注射針、試験管、ピペット等
を使い回すことができないので、これら医療機器を被採
血者一人に対して１回使用しただけで廃棄しなければな
らず、医療廃棄物の量がかなり多くなるという欠点もあ
った。

【０００４】更に、ＰＣＲ等の装置を用いてＤＮＡを抽
出するときには、抽出に要する時間が長くなり、更に、
分析に使用する試薬が高価であるため、分析費用が高く
なるという欠点もあった。この場合、シリコン基板上に
ＰＣＲを形成し、ＤＮＡの抽出を高速で行うようにした
構成（いわゆるＤＮＡ分析チップ）が考えられている
が、この構成であっても、注射器または試験管からＰＣ
Ｒへ血液を投入する作業が必要となる。このため、医療
廃棄物の量が多くなるという欠点が生ずる。

【０００５】そこで、本発明の目的は、被採血者に痛み
を極力与えないようにし、また、医療廃棄物の量を削減
し、また、分析に要する時間を短縮し、また、分析に要
する費用を安くすることができる採血針及びその製造方
法並びに採血分析装置及びその製造方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、採血針を、シリコンで形成されると共に微小な針形
状に形成された針本体と、この針本体の内部に設けられ
た空洞部とを備えて成るように構成したので、採血針の
太さを、蚊の吸血用の口器の太さと同じ程度または小さ
くすることが可能となる。このような採血針を使用して
採血すれば、被採血者に痛みを与えることはほとんどな
い。

【０００７】請求項２の発明によれば、針本体の外周部
にのこぎり形状の刃部を突設したので、針本体を生体に
刺すとき、より一層スムーズに刺すことができる。この
ため、被採血者に痛みを与えることをより一層防止でき
る。

【０００８】請求項３の発明によれば、針本体の外径寸
法を１００μｍ以下に設定したので、採血針の太さが、
蚊の吸血用の口器の太さと同じ程度または小さくなり、
請求項１の発明と同じ作用効果を得ることができる。

【０００９】請求項４の発明によれば、針本体の空洞部
の内面に、ＳｉＯ_２の膜を設けたので、採血した血液が
針本体の空洞部を通るときに、悪影響を受けることをな
くすことができる。

【００１０】請求項５の発明によれば、請求項１記載の
採血針に、採血用のポンプ部を一体に設けたので、採血
針とポンプ部を合わせた構成を小形化することができ
る。この構成の場合、請求項６の発明のように、ポンプ
部をディフューザー型マイクロポンプにより構成するこ
とが好ましい。そして、請求項７の発明のように、ポン
プ部のアクチュエータを、ユニモルフアクチュエータに
より構成することが良い構成である。また、請求項８の
発明のように、ポンプ部のアクチュエータを、圧電ユニ
モルフアクチュエータにより構成することも好ましい構
成である。

【００１１】請求項９の発明によれば、ポンプ部のアク
チュエータが針本体を振動させるように構成されている
ので、針本体を生体に刺すとき、よりスムーズに刺すこ
とができる。

【００１２】請求項１０の発明によれば、針本体の空洞
部の内面部に抗凝血剤を固定処理したので、針本体の空
洞部を通る血液が凝固することを防止でき、採血針が詰
まることを防止できる。この場合、請求項１１の発明の
ように、抗凝血剤として、heparin sodium（局方）を用
いることが好ましい。

【００１３】請求項１２の発明によれば、請求項５記載
の採血針及び採血用のポンプ部から成る採血部と、血液
を分析する分析部とを同一基板に設けたので、採血部と
分析部を合わせた構成を非常に小形化することができ
る。そして、この構成の場合、注射針、注射器、試験管
等の機器が不要になると共に、医療廃棄物の量を大幅に
少なくすることができる。また、採血する血液の量も大
幅に少なくすることができる。

【００１４】請求項１３の発明によれば、採血部の流路
と、分析部のうちの血液成分を分離するための流路と、
分析部のうちの分離した血液成分を分析するための流路
とを同一基板に設けた。これにより、請求項１２の発明
を実現することができる。

【００１５】請求項１４の発明によれば、請求項１記載
の採血針を製造する採血針の製造方法において、半導体
プロセスを用いた。これにより、請求項１の採血針を実
際に製造することができる。この場合、請求項１５の発
明のように、基板として、ＳＯＩ基板を用いることが好
ましい。また、請求項１６の発明のように、針本体の空
洞部の内面にＳｉＯ_２の膜を設ける工程を備えることが
より一層好ましい構成である。

【００１６】請求項１７の発明によれば、請求項１２記
載の採血分析装置を製造する採血分析装置の製造方法に
おいて、半導体プロセスを用いた。これにより、請求項
１２の採血分析装置を容易に製造することができる。こ
の場合、請求項１８の発明のように、基板としてＳＯＩ
基板を用いることが好ましい。また、請求項１９の発明
のように、針本体の空洞部の内面にＳｉＯ_２の膜を設け
る工程を備えることがより一層好ましい構成である。

【００１７】更に、請求項２０〜２３の発明によれば、
請求項１７の発明とほぼ同様な作用効果を得ることがで
きる。

【００１８】請求項２４の発明によれば、針本体に抗凝
血剤を保持する方法として、抗凝血剤の溶液にディッピ
ングする方法を用いたので、抗凝血剤を針本体の外周部
に容易に保持することができる。

【００１９】請求項２５の発明によれば、針本体の空洞
部の内面部に抗凝血剤を保持する方法として、抗凝血剤
の溶液をポンプにより針本体内に吸引する方法を用いた
ので、抗凝血剤を簡単な構成にて容易に保持することが
できる。

【００２０】請求項２６の発明によれば、針本体の空洞
部の内面部に抗凝血剤を保持する方法として、抗凝血剤
の溶液を電気泳導により針本体内に吸引する方法を用い
たので、抗凝血剤を簡単な構成にて容易に保持すること
ができる。

【００２１】請求項２７の発明によれば、同一基板上
に、ポンプ用電極、電気泳導用電極及び分析用電極を設
けたので、請求項１２記載の採血分析装置を非常に小形
化することができる。この場合、請求項２８の発明のよ
うに、採血から分析までの血液に接触する部分を１つの
部品として構成したので、医療廃棄物の量を大幅に少な
くすることができる。また、請求項２９の発明のよう
に、個人情報等を書き込むためのメモリを一体化したの
で、採血分析装置を個人に１対１に対応させて使用する
ことが容易に実現できる。

【００２２】請求項３０の発明によれば、分析部の内面
にgulcose oxydase （ＧＯＤ）固定化膜を形成し、導電
率の変化を検出することにより血糖値を測定するように
構成したので、血糖値を測定する構成を具体的に実現す
ることができる。この場合、請求項３１の発明のよう
に、分析部の内面にgulcose oxydase （ＧＯＤ）固定化
膜を形成する方法として、gulcose oxydase （ＧＯＤ）
の溶液を電気泳導により分析部内に吸引する方法を用い
ることが好ましい。また、請求項３２の発明のように、
分析部の内面にgulcose oxydase （ＧＯＤ）固定化膜を
形成する方法として、gulcose oxydase （ＧＯＤ）の溶
液をポンプにより分析部内に吸引する方法を用いること
もより一層好ましい構成である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照しながら説明する。まず、図１ないし図５は
本実施例の採血分析装置１を示す図である。この採血分
析装置１は、矩形板状の装置本体２と、この装置本体２
の図１中左端面部の中央部に突設された採血針３とから
構成されている。装置本体２の大きさは、例えば２０ｍ
ｍ×１０ｍｍ程度であると共に、その厚み寸法は０．５
ｍｍ程度である。採血針３は生体に刺すためのものであ
って、その針本体３ａは微小な針形状に形成されてい
る。具体的には、針本体３ａの外径寸法は５０μｍ程度
であり、その長さ寸法は最大でも２ｍｍ程度である。

【００２４】そして、針本体３ａは、後述するようにし
てシリコンで形成されている。上記針本体３ａの内部に
は、図４に示すように、空洞部３ｂが設けられている。
更に、針本体３ａの外周部には、図１に示すように、の
こぎり形状の刃部３ｃが突設されている。この刃部３ｃ
は、生体に採血針３を突き刺し易くするためのものであ
る。

【００２５】また、装置本体２の内部には、図３に示す
ように、採血した血液を分析する分析部４と、血液を吸
引するポンプ部５とが設けられている。上記装置本体２
の上面部の右半部には、図１に示すように、ポンプ部５
のアクチュエータとして例えば圧電ユニモルフアクチュ
エータ６が配設されている。装置本体２の上面部の右端
部には、圧電駆動電極７が配設されている。装置本体２
の下面部の右端部には、段部８が形成されていると共
に、この段部８の下面に、図２に示すように、分析電極
９が配設されている。

【００２６】また、採血分析装置１は、後述するように
して、２枚のシリコン基板である例えばＳＯＩ基板１０
ａ、１０ｂを貼り合わせて構成されている。この構成の
場合、図４及び図５に示すように、２枚のＳＯＩ基板１
０ａ、１０ｂを貼り合わせた接合部分に、採血針３の空
洞部３ｂ、分析部４の流路１２及びポンプ部５のダイヤ
フラム室１３等が設けられている。

【００２７】次に、上記採血分析装置１を製造する製造
工程について、図６ないし図１２も参照して説明する。
本実施例の場合、半導体プロセスを用いて採血分析装置
１を製造している。まず、上記した２枚のＳＯＩ基板を
作成する工程について、図１１に従って説明する。

【００２８】図１１（ａ）に示すように、基板として、
例えば単結晶Ｓｉ基板１４を用意する。この単結晶Ｓｉ
基板１４は、表面の面方位が（１００）に設定されたも
のであって、厚み寸法が少なくとも３００μｍ程度ある
ものであり、更に、低不純物濃度のものである。そし
て、図１１（ｂ）に示すように、単結晶Ｓｉ基板１４の
表面、即ち、鏡面加工面の全面に酸化シリコン膜１５を
例えばプラズマＣＶＤ法によって堆積する。この場合、
酸化シリコン膜１５の膜厚が０．５μｍ程度となるよう
に堆積する。

【００２９】続いて、図１１（ｃ）に示すように、酸化
シリコン膜１５の上に、採血針３をエッチングにより形
成する際に使用するマスク１６を形成する。このマスク
１６は、白金の膜を例えば電子ビーム蒸着法によって形
成した後、その白金膜をフォトリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術を利用してパターニングすることにより形
成されている。

【００３０】そして、図１１（ｄ）及び（ｅ）に示すよ
うに、上記した構成の単結晶Ｓｉ基板１４の上に、別の
単結晶Ｓｉ基板１７を貼り合わせ、熱処理する。これに
より、白金のマスク１６を埋め込んだＳＯＩ基板１８が
作成される。この後、ＳＯＩ基板１８の単結晶Ｓｉ基板
１４側を研磨することにより、単結晶Ｓｉ基板１４の厚
さ寸法、即ち、単結晶Ｓｉ薄膜部１４ａの厚さ寸法が例
えば１２μｍ程度となるようにする。これにて、ベース
ＳＯＩ基板１０が完成する。尚、本実施例では、埋込み
マスク１６として、白金膜を用いたが、これに限られる
ものではなく、例えばＣＶＤ等により形成したシリコン
窒化膜を用いても良い。

【００３１】次に、図１２（ａ）に示すように、１枚の
ベースＳＯＩ基板１０ａを用意する。そして、図１２
（ｂ）に示すように、上記ＳＯＩ基板１０ａの単結晶Ｓ
ｉ薄膜部１４ａに、採血針３の空洞部３ａ、分析部４の
流路１２及びポンプ部５のダイヤフラム室１３用の溝部
１９を形成する。この場合、ＳＯＩ基板１８ａの単結晶
Ｓｉ薄膜部１４ａを、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術を利用してパターニングすることにより、深
さ寸法が例えば１０μｍ程度の溝部１９を形成する。こ
こで、図１２（ｂ）に示す溝部１９は、採血針３の空洞
部３ａ用の溝部である。上記溝部１９を形成した状態の
ＳＯＩ基板１０ａ（の単結晶Ｓｉ薄膜部１４ａ）の上面
を示す図が、図６である。

【００３２】この図６において、採血針３の空洞部３ａ
用の溝部の幅寸法は、例えば２０μｍ程度に設定されて
いる。そして、分析部４の流路１２用の溝部の幅寸法
は、例えば１００μｍ程度に設定されている。この流路
１２用の溝部は、ミアンダ形状（蛇行した形状）となる
ように形成されており、その長さ寸法（即ち、流路１２
の距離）が長くなるように構成されている。また、ポン
プ部５のダイヤフラム室１３用の溝部は、ほぼ円形の凹
部となっており、この凹部の直径は例えば９ｍｍ程度に
設定されている。

【００３３】ここで、ダイヤフラム室１３と分析部４の
流路１２とが接続する部分には、図７に示すように、デ
ィフューザー部２０が形成されている。このディフュー
ザー部２０においては、ダイヤフラム室１３の入口１３
ａが、流路１２のはばに比べて小さく形成されており、
両者の間に、角度θが例えば２０度程度のテーパ部２１
が形成されている。この構成の場合、圧電ユニモルフア
クチュエータ６が駆動されてダイヤフラム室１３の上壁
部、即ち、ダイヤフラム２２（図５参照、後述する）が
図５中上方向へ膨らむように変形したときに、ディフュ
ーザー部２０によって流路１２内の流体がダイヤフラム
室１３内へ吸引されるように構成されている。この場
合、ポンプ部５はディフューザー型マイクロポンプによ
り構成されている。

【００３４】また、ＳＯＩ基板１０ａの上面における図
６中上辺部には、メタノール液供給用の流路２３用の溝
部が形成されている。この流路２３の右端部は、メタノ
ール液供給口２４となっている。流路２３の左端部は、
採血針３の空洞部３ａと分析部４の流路１２とが接続す
る部分に連通するように接続されている。

【００３５】次に、図１２（ｃ）に示すように、ＳＯＩ
基板１０ａの上面の全面に、シリコン酸化膜２５を例え
ばプラズマＣＶＤ法によって膜厚が例えば２μｍ程度に
なるように堆積する。この場合、ＳＯＩ基板１０ａをプ
ラズマＣＶＤ装置内にセットし、真空度８．２Ｔｏｒ
ｒ、ＲＦパワー７２５Ｗ、酸素１０００ｓｃｃｍ、ヘリ
ウム１２００ｓｃｃｍ、ＴＥＯＳ１０００ｍｇｍ、基板
温度３８９℃の条件で１７６秒間、堆積を実行した。こ
の後、酸化シリコン層の緻密化のために、加熱処理を行
うことも好ましい。

【００３６】一方、図１２（ｄ）に示すように、別の１
枚のベースＳＯＩ基板１０ｂを用意する。そして、図１
２（ｅ）に示すように、上記ＳＯＩ基板１０ｂの単結晶
Ｓｉ薄膜部１４ａの表面（鏡面加工面）に、シリコン酸
化膜２６を例えばプラズマＣＶＤ法によって膜厚が例え
ば２μｍ程度になるように堆積する。このシリコン酸化
膜２６を形成する工程は、上記したシリコン酸化膜２５
を形成する工程の条件とほぼ同じ条件である。

【００３７】そして、上記ＳＯＩ基板１８ｂのシリコン
酸化膜２６の上面に、分析電極９を形成する。具体的に
は、上記シリコン酸化膜２６の上面に白金膜（図示しな
い）を例えば蒸着により形成した後、その白金膜をフォ
トリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して所定
のパターン形状の分析電極９を形成する。ここで、分析
電極９を形成した状態のＳＯＩ基板１０ｂの上面図を、
図９に示す。

【００３８】この図９に示すように、分析電極９のうち
の適当な一対の電極９、９は、ミアンダ形状の流路１２
（図９中２点鎖線参照）に沿って所定距離ｄだけ離間す
るように配設されている（図１０も参照）。この一対の
電極９、９は、電極９、９間の導電率を測定するための
電極である。上記導電率の測定により、採血した血液の
血糖値を検出できるように構成されている。そして、こ
のような対をなす電極９、９は複数対設けられており、
これら複数対の電極９により分析電極９が構成されてい
る。分析電極９の図９中右端部は、ＳＯＩ基板１０ｂの
右端部まで延びており、この部分が図１及び図２に示す
段部８となる。

【００３９】尚、上記実施例では、ディフューザー型マ
イクロポンプ５により液体を吸引（ポンピング）するよ
うに構成したが、これに代えて、電気泳動により液体を
吸引（ポンピング）するように構成しても良い。その構
成の場合、電気泳動用の電極を、ＳＯＩ基板１０ｂのシ
リコン酸化膜２６の上面に形成するように構成すること
が好ましい。

【００４０】この後、図１２（ｆ）及び（ｇ）に示すよ
うに、２枚のＳＯＩ基板１０ａ、１０ｂを貼り合わせる
工程を実行する。この工程では、２枚のＳＯＩ基板１０
ａ、１０ｂのシリコン酸化膜２５、２６を対向させるよ
うにして、例えば陽極接合により貼り合わせた。この貼
り合わせにより、溝１９に対応する部分が、採血針３の
空洞部３ａ、分析部４の流路１２、ポンプ部５のダイヤ
フラム室１３、メタノール液供給用の流路２３となる。

【００４１】次に、採血針３と、圧電ユニモルフアクチ
ュエータ６を埋め込むための凹部２７（図５及び図８参
照）とを形成するために、上記貼り合わせた基板２８
に、エッチングマスクを形成し、エッチングしない領域
を保護する。続いて、例えばＫＯＨを用いてエッチング
を行う。この場合、酸化シリコン層（即ち、シリコン酸
化膜２５、２６）がエッチストップとなり、図１２
（ｈ）に示すように、エッチングされる。この図１２
（ｈ）は、採血針３に対応する部分だけの縦断面を示し
ている。

【００４２】この後、採血針３を作成するために、上記
した採血針３に対応する部分に対して、次に述べるよう
な処理を実行する。即ち、図１２（ｉ）に示すように、
弗酸溶液でエッチングすることにより、酸化シリコン層
（シリコン酸化膜２５、２６）を除去する。この状態で
は、採血針３に対応する部分の酸化シリコン層（シリコ
ン酸化膜２５、２６）は、白金のマスク１６により保護
されているので、エッチングされない。

【００４３】続いて、再びＫＯＨでエッチングすること
により、図１２（ｊ）に示すように、マスク１６で保護
されていないシリコン層（単結晶Ｓｉ薄膜部１４ａ、１
４ａ）を除去する。更に、弗酸溶液にディッピングする
ことにより、図１２（ｋ）に示すように、マスク１６で
保護されていない薄い酸化シリコン層（酸化シリコン膜
１５）をエッチングして除去する。これにより、採血針
３が作成される。

【００４４】一方、前記図１２（ｈ）に示すエッチング
工程を行うときには、圧電ユニモルフアクチュエータ６
を埋め込むための凹部２７（図５及び図８参照）が同時
に形成される。この場合、凹部２７のエッチングは、酸
化シリコン層（シリコン酸化膜２６）まで行われるが、
圧電ユニモルフアクチュエータ６の構造によっては、エ
ッチングを途中でストップするように構成しても良い。
即ち、凹部２７の深さを所望の深さに設定し、シリコン
層を残すように構成しても良い。尚、このように構成す
る場合、凹部２７側のエッチングを途中でストップした
後は、採血針３に対応する部分側だけをエッチング液に
浸漬して、エッチングを続けるようにすれば良い。

【００４５】そして、図５及び図８に示すように、上記
した凹部２７の底壁部、即ち、ダイヤフラム室１３の上
壁部がダイヤフラム２２となる。次に、凹部２７に圧電
ユニモルフアクチュエータ６に電圧を供給するための電
極（圧電駆動電極７）を形成する工程について説明す
る。本実施例では、例えばＪＰＳ（Jet Printing Syste
m （真空冶金製））によって、図８に示すように、圧電
駆動電極７を形成した。このＪＰＳは、金微粒子を描画
するように基板に吹き付けて電極を形成する方法であ
る。この方法によれば、上記凹部２７の深さ、即ち、段
差が例えば５０μｍ程度ある場合でも、断線等のない良
好な電極７（配線パターン）を形成することができた。

【００４６】尚、２つの圧電駆動電極７のうちの、凹部
２７の内底部まで延びている電極７ａ（の２本の導体パ
ターン）は圧電ユニモルフアクチュエータ６の下面の電
極に接続するためのものであり、もう一方の電極７ｂ
（の２本の導体パターン）は圧電ユニモルフアクチュエ
ータ６の上面の電極に接続するためのものである。ま
た、圧電ユニモルフアクチュエータ６の上面及び下面に
は、例えば銀製の電極が形成されている。

【００４７】次に、上記圧電ユニモルフアクチュエータ
６を凹部２７に嵌合して取り付けるに当たっては、例え
ば導電性接着剤を用いて接着した（図５参照）。これに
より、凹部２７の内底部まで延びている電極７ａと圧電
ユニモルフアクチュエータ６の下面の電極とが接続され
る。そして、他方の電極７ｂと圧電ユニモルフアクチュ
エータ６の上面の電極との接続は、例えばワイヤボンデ
ィング（図示しない）により行った。尚、本実施例で用
いた圧電ユニモルフアクチュエータ６の厚さ寸法は、例
えば５０μｍ程度である。圧電ユニモルフアクチュエー
タ６としては、必要に応じて１００μｍ程度のものを用
いても良いし、それ以外の厚さのものを用いても良い。

【００４８】この後、上記したように作成した採血分析
装置１に対して、血糖値測定用のバイオ素子及び抗凝血
剤を固定処理する工程について説明する。まず、バイオ
素子である例えば市販品のgulcose oxydase （ＧＯＤ）
溶液を用意し、この溶液内に採血分析装置１の採血針３
部分を浸漬する。そして、ポンプ部５を通電駆動するこ
とにより、gulcose oxydase 溶液を採血針３の空洞部３
ｂ及び分析部４の流路１２内に吸引する。

【００４９】この場合、ポンプ部５の圧電ユニモルフア
クチュエータ６に対しては、例えば１５Ｖ、１ｋＨｚの
正弦波電圧を印加した。また、吸引するgulcose oxydas
e 溶液の量は、分析部４の流路１２のミランダ形状部分
（いわゆるミランダライン）を満たす程度の量であれば
良い。具体的には、上記ミランダラインの長さを約１０
ｃｍ、幅を約１００μｍ、厚さを約８μｍとすると、約
８０ｎｌ程度であれば良い。

【００５０】次に、採血針３を蒸留水で数回洗浄後、ポ
ンプ部５を通電駆動して、採血針３の空洞部３ｂの内部
に蒸留水を吸い上げた。ここで、吸引する蒸留水の量
は、本実施例の場合、上記空洞部３ｂの内部容積である
約０．２ｎｌ程度であれば良い。続いて、抗凝血剤であ
る例えばheparin sodium（局方）液を用意し、このhepa
rin sodium（局方）液内に採血針３を浸漬し、ポンプ部
５を通電駆動して、採血針３の空洞部３ｂの内部にhepa
rin sodium（局方）液が充填されるように吸い上げた。
この場合、吸引するheparin sodium（局方）液の量は、
空洞部３ｂの内部容積である約０．２ｎｌ程度であれば
良い。

【００５１】この後、heparin sodium（局方）及びgulc
ose oxydase を乾燥させる工程を実行する。具体的に
は、６０度で３０分、及び、８０度で１時間乾燥させ
る。そして、１３５度で５分のオートクレーブにより殺
菌処理を行う。これにより、抗凝血剤としてのheparin
sodium（局方）が、針本体３ａの空洞部３ｂの内面部に
固定処理される。これと共に、グルコースセンサとして
のgulcose oxydase （ＧＯＤ）が分析部４の流路１２の
内面に固定処理され、該流路１２の内面にgulcoseoxyda
se （ＧＯＤ）固定化膜が形成される。

【００５２】さて、上記したようにして作成された採血
分析装置１を用いて、採血及び分析を行う場合には、図
１３及び図１４に示すインジェクタ２９を使用する。こ
のインジェクタ２９は、図１３に示すように、外筒３０
と、この外筒３０内に上下方向に移動可能に設けられた
内筒３１とから構成されている。内筒３１と外筒３０と
の間には、ばね（図示しない）が設けられており、この
ばねは外筒３０を内筒３１に対して図１３中下方へ向け
て移動付勢している。

【００５３】また、内筒３１の内部には、図１４に示す
ように、前記採血分析装置１が着脱可能に装着されるよ
うに構成されている。この場合、採血分析装置１は、そ
の採血針３が下方へ向けて突出するように装着されてい
る。内筒３１の上部には、ケーブル３２の一端部に設け
られたコネクタ３３を着脱可能に接続するコネクタ接続
部３４が設けられている。上記内筒３１に採血分析装置
１が装着された状態で、コネクタ接続部３４内の端子
（図示しない）と採血分析装置１の電極７、９が接続さ
れるように構成されている。

【００５４】尚、上記ケーブル３２の他端部は、採血分
析装置１の運転を制御するコントロール装置（図示しな
い）に接続されている。このコントロール装置は、採血
分析装置１のポンプ部５や分析部４を駆動制御する機能
と、分析部４からの分析信号を入力して解析する機能等
を有している。また、採血分析装置１の装置本体２に
は、メモリとして例えばＥＥＰＲＯＭ（図示しない）が
取り付けられており、このＥＥＰＲＯＭに対して、上記
コントロール装置は、データ（例えば個人情報や分析結
果等のデータ）を書き込んだり、データを読出したりす
る機能を有している。尚、上記ＥＥＰＲＯＭを取り付け
る代わりに、半導体プロセスを用いて装置本体２のＳＯ
Ｉ基板にＥＥＰＲＯＭを作り込むように構成しても良
い。

【００５５】また、上記構成のインジェクタ２９におい
ては、採血分析装置１を内筒３１に装着した状態では、
採血分析装置１の採血針３が外筒３０により覆われて保
護されるように構成されている。そして、採血する場合
には、外筒３０の図１３中下端部を人体（被験者）の採
血部位に当接させた状態で、内筒３１を押すと、採血分
析装置１の採血針３が外筒３０の図１３中下端部から下
方へ突出することにより、採血針３が人体の採血部位
（の例えば毛細血管等）に突き刺さるように構成されて
いる。

【００５６】続いて、この状態で、採血分析装置１のポ
ンプ部５の圧電ユニモルフアクチュエータ６を通電駆動
（例えば１ｋＨｚの電圧を印加）すると、ポンプ部５に
より人体内の血液が採血針３により吸引されると共に、
この採血された血液は採血針３の空洞部３ｂ及び分析部
４の流路１２内に入って満たされるように構成されてい
る。ここで、採血針３の空洞部３ｂの内部には、抗凝血
剤（heparin sodium（局方））が固着されているので、
空洞部３ｂ内で血液が凝固することを防止できる。これ
により、空洞部３ｂ及び流路１２内が血液で詰まること
はない。

【００５７】また、このとき、メタノール液供給口２４
及び流路２３を通して、変性剤として例えば３０％のメ
タノール水溶液を上記採血された血液に混合させるよう
に構成されている。尚、上記メタノール水溶液は、外部
から、前記ケーブル３２内に設けられた供給チューブ
（図示しない）またはケーブル３２とは別体の供給チュ
ーブ（図示しない）を通して上記メタノール液供給口２
４へ適切な圧力で供給されるように構成されている。

【００５８】次に、上記した採血分析装置１及びインジ
ェクタ２９を用いて、採血及び分析（例えば血糖値の分
析）を実行したときの分析結果について説明する。この
場合、空腹時被験患者の前腕部橈側正中皮静脈付近に上
記インジェクタ２９をセットし、その内筒３１を押すと
共に、採血分析装置１のポンプ部５を通電駆動すること
により、例えば約０．１μｌ程度の血液を採血して、そ
の血糖値を分析した。この分析結果を実施例１として、
下記の表１に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】この表１において、比較例１は、注射器及
び注射針を用いて空腹時被験患者の肘正中皮静脈より例
えば約５０ｍｌの血液を採血し、その採血した血液のう
ちの約２ｍｌをコバス製コバスミラーＳによって血糖値
を測定した結果である。また、比較例２は、比較例１で
採血した血液のうちの約３０μｌをマイルス・三共
（株）製タイドによって血糖値を測定した結果である。
上記表１から、実施例１の測定結果が比較例１、２の測
定結果にほとんど一致していることがわかり、従って、
本実施例の採血分析装置１が十分な採血分析性能を備え
ていることが明確にわかる。

【００６１】また、同一被験者に高血糖惹起物質である
トレランジ７５ｇを１単位経口投与した後、３０分、６
０分、９０分、１２０分経過後に、それぞれ本実施例の
採血分析装置１及びインジェクタ２９を用いて約５μｌ
を採血して分析を実行した。その分析結果のうちの最大
血糖値を示した９０分後の測定結果を、実施例２として
下記の表２に示す。

【００６２】

【表２】

【００６３】この表２において、比較例３は、同一被験
者に高血糖惹起物質であるトレランジ７５ｇを１単位経
口投与した後、３０分、６０分、９０分、１２０分経過
後に、注射器及び注射針を用いて約５０ｍｌの血液を採
血し、それら各採血した血液のうちの各約２ｍｌをコバ
ス製コバスミラーＳによって血糖値を測定した結果のう
ちの、最大血糖値を示した９０分後の測定結果である。
また、比較例４は、比較例３で採血した各血液のうちの
約３０μｌをマイルス・三共（株）製タイドによって血
糖値を測定した結果のうちの、最大血糖値を示した９０
分後の測定結果である。上記表２から、実施例２の測定
結果が比較例３、４の測定結果にほとんど一致している
ことがわかり、従って、本実施例の採血分析装置１が十
分な採血分析性能を備えていることがわかる。

【００６４】ここで、本実施例の採血分析装置１の血糖
値分析の仕組みについて説明する。被験者から採血され
た血液は、採血針３の空洞部３ｂ及び分析部４の流路１
２内を通って満たされる。ここで、採血針３の空洞部３
ｂの内部には、抗凝血剤（heparin sodium（局方））が
固定処理されているので、空洞部３ｂ内で血液が凝固す
ることが防止され、空洞部３ｂ及び流路１２内が血液で
詰まることがない。そして、このとき、メタノール液供
給口２４及び流路２３を通して、変性剤として例えば３
０％のメタノール水溶液が上記採血された血液に混合さ
れ、供試溶液とされる。

【００６５】この供試溶液について、バイオ素子である
gulcose oxydase （ＧＯＤ）固定化膜中のＧＯＤ消費量
（速度）を、白金電極９により検出した検出信号（導電
率の変化を検出した信号）に基づいて測定し、この測定
値から血糖値を測定する。ここで、本実施例で用いた酵
素電極法（ＧＯＤ−Ｐｔ電極）では、ＧＯＤ反応により
生じた過酸化水素から血中catalaseにより酸素が発生す
ることを防止する必要がある。そのため、上記供試溶液
中にメタノール（methanol）を添加する。尚、上記供試
溶液中に、ヨードとモリブデン酸を添加するように構成
しても良い。

【００６６】このような構成の本実施例によれば、採血
針３を、微小な針形状に形成された針本体３ａと、この
針本体３ａの内部に設けられた空洞部３ｂとを備えて成
るように構成したので、採血針３の太さを、蚊の吸血用
の口器の太さと同じ程度または小さくすることが可能と
なる。このような微小な採血針３を使用して採血すれ
ば、被験者に痛みを与えることをほとんど防止できると
共に、採血量を大幅に少なくすることができる。即ち、
人体に対する侵襲を極めて少なくすることができるので
ある。

【００６７】また、上記実施例では、針本体３ａの外周
部にのこぎり形状の刃部３ｃを突設したので、針本体３
ａを生体に刺すとき、よりスムーズに刺すことができ
る。このため、被験者に痛みを与えることをより一層防
止できる。更に、針本体３ａを生体に刺すときに、ポン
プ部５のアクチュエータ６により針本体３ａを振動させ
るように構成することも好ましい。このように構成する
と、針本体３ａを生体に刺すとき、よりスムーズに刺す
ことができる。

【００６８】更にまた、上記実施例では、針本体３ａの
空洞部３ｂの内面に、ＳｉＯ_２の膜を設けたので、採血
した血液が針本体３ａの空洞部３ｂを通るときに、その
血液が悪影響を受けることを防止することができる。

【００６９】一方、上記実施例では、針本体３ａの空洞
部３ｂの内面部に抗凝血剤（heparin sodium（局方））
を固定処理したので、針本体３ａの空洞部３ｂを通る血
液が凝固することを防止でき、採血針３の空洞部３ｂや
分析部４の流路１２が詰まることを防止できる。

【００７０】また、上記実施例では、採血針３に、採血
用のポンプ部５を一体に設けたので、採血針３とポンプ
部５を合わせた構成を小形化することができる。この場
合、採血針３及び採血用のポンプ部５から成る採血部
と、血液を分析する分析部４とを同一基板に設ける構成
としたので、採血部と分析部４を合わせた構成を非常に
小形化することができる。そして、この構成の場合、注
射針、注射器、試験管等の機器を不要にすることができ
ると共に、採血する血液の量も大幅に少なくすることが
できる。

【００７１】更に、上記実施例では、同一基板上に、ポ
ンプ用電極７及び分析用電極９を設けたので、採血分析
装置１を非常に小形化することができる。この場合、採
血から分析までの血液に接触する部分を１つの部品（小
形の部品）として構成したので、医療廃棄物の量を大幅
に少なくすることができる。また、上記実施例では、採
血分析装置１に、個人情報等を書き込むためのメモリを
一体化したので、採血分析装置１を個人に１対１に対応
させて使用するシステムを容易に実現することができ
る。

【００７２】一方、上記実施例では、採血針３及び装置
本体２（即ち、採血分析装置１）を製造するに当たっ
て、半導体プロセスを用いた。これにより、微小な採血
針３を実際に製造することができる。

【００７３】尚、上記実施例では、採血分析装置１の分
析部４により採血した血液の血糖値を測定するように構
成したが、これに代えて、採血した血液のＤＮＡ分析を
行うように構成しても良い。具体的には、メタノール水
溶液に代えて、溶媒として例えばクロロホルムフェノー
ルを採血した血液に混合する。上記溶媒としては、ＤＮ
Ａを分離できる機能を有するものであれば何でも良い。
そして、上記混合された液体は、精製室、ＰＣＲ（ＤＮ
Ａの増殖）部、分析部に導かれ、必要なＤＮＡを精製、
増殖、分析するように構成すれば良い。このような精
製、増殖、分析を行うための構成としては、近年文献等
で公開されているＤＮＡ分析チップの構成と同じ構成を
用いれば良い。

【００７４】即ち、前記採血分析装置１の分析部４の構
成を上記ＤＮＡ分析チップの構成と置き換えれば良い。
そして、この構成によれば、採血針３とＤＮＡ分析チッ
プとポンプ部５とが一つの部品（チップ）となるので、
ＤＮＡ分析チップだけの構成に比べて、医療廃棄物の量
を大幅に少なくすることができる。

【００７５】また、上記実施例では、分析部４の流路１
２の内面にgulcose oxydase （ＧＯＤ）固定化膜を形成
する方法として、gulcose oxydase （ＧＯＤ）の溶液を
ポンプ部５により分析部４内に吸引する方法を用いた
が、これに限られるものではなく、gulcose oxydase
（ＧＯＤ）の溶液を電気泳導により分析部４内に吸引す
る方法を用いても良い。

【００７６】更に、上記実施例では、針本体３ａの空洞
部３ｂの内面部に抗凝血剤を保持する方法として、抗凝
血剤の溶液をポンプ部５により針本体３ａ内に吸引する
方法を用いたが、これに限られるものではなく、抗凝血
剤の溶液を電気泳導により針本体３ａ内に吸引する方法
を用いても良い。また、針本体３ａを抗凝血剤の溶液に
ディッピングする方法を用いても良い。このディッピン
グの場合は、針本体３ａの主として外周部に抗凝血剤が
固着されることになるが、この構成でも、針本体３ａの
空洞部３ｂを通る血液が凝固することを十分防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す採血分析装置の斜視図

【図２】採血分析装置の下面側の部分斜視図

【図３】採血分析装置の上面図

【図４】採血分析装置の採血針周辺部分の拡大縦断面図

【図５】採血分析装置のポンプ部周辺部分の拡大縦断面
図

【図６】図１２（ｂ）の工程のＳＯＩ基板の上面図

【図７】ディフューザー部の拡大上面図

【図８】圧電ユニモルフアクチュエータ収容用の凹部周
辺の斜視図

【図９】図１２（ｅ）の工程のＳＯＩ基板の上面図

【図１０】図９中X-X 線に沿う断面図

【図１１】ベースＳＯＩ基板を製造する工程を示す縦断
面図

【図１２】採血分析装置の採血針部分を製造する工程を
示す縦断面図

【図１３】インジェクタの斜視図

【図１４】内筒に採血分析装置を装着した状態を示す斜
視図

【符号の説明】

１は採血分析装置、２は装置本体、３は採血針、３ａは
針本体、３ｂは空洞部、３ｃは刃部、４は分析部、５は
ポンプ部、６は圧電ユニモルフアクチュエータ、７は圧
電駆動電極、９は分析電極、１０、１１はＳＯＩ基板、
１２は流路、１３はダイヤフラム室、１４は単結晶Ｓｉ
基板、１５は酸化シリコン膜、１６はマスク、１７はＳ
ＯＩ基板、１８はベースＳＯＩ基板、１９は溝部、２０
はディフューザー部、２２はダイヤフラム、２３は流
路、２４はメタノール液供給口、２５、２６はシリコン
酸化膜、２７は凹部、２８は基板、２９はインジェク
タ、３０は外筒、３１は内筒を示す。

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体に刺すためのものであって、シリコ
   ンで形成されると共に、微小な針形状に形成された針本
   体と、 この針本体の内部に設けられた空洞部とを備えて成る採
   血針。
2. 【請求項２】 前記針本体の外周部に突設されたのこぎ
   り形状の刃部を備えたことを特徴とする請求項１記載の
   採血針。
3. 【請求項３】 前記針本体の外径寸法を１００μｍ以下
   に設定したことを特徴とする請求項１または２記載の採
   血針。
4. 【請求項４】 前記針本体の空洞部の内面に、ＳｉＯ_２
   の膜を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載の採血針。
5. 【請求項５】 請求項１記載の採血針に、採血用のポン
   プ部を一体に設けたことを特徴とする採血装置。
6. 【請求項６】 前記ポンプ部を、ディフューザー型マイ
   クロポンプにより構成したことを特徴とする請求項５記
   載の採血装置。
7. 【請求項７】 前記ポンプ部のアクチュエータを、ユニ
   モルフアクチュエータにより構成したことを特徴とする
   請求項５記載の採血装置。
8. 【請求項８】 前記ポンプ部のアクチュエータを、圧電
   ユニモルフアクチュエータにより構成したことを特徴と
   する請求項５記載の採血装置。
9. 【請求項９】 前記ポンプ部のアクチュエータが、前記
   針本体を振動させるように構成されていることを特徴と
   する請求項５記載の採血装置。
10. 【請求項１０】 前記針本体の空洞部の内面部に抗凝血
    剤を固定処理したことを特徴とする請求項１記載の採血
    装置。
11. 【請求項１１】 前記抗凝血剤として、heparin sodium
    （局方）を用いたことを特徴とする請求項１０記載の採
    血装置。
12. 【請求項１２】 請求項５記載の採血針及び採血用のポ
    ンプ部から成る採血部と、血液を分析する分析部とを同
    一基板に設けたことを特徴とする採血分析装置。
13. 【請求項１３】 前記採血部の流路と、前記分析部のう
    ちの血液成分を分離するための流路と、前記分析部のう
    ちの分離した血液成分を分析するための流路とを同一基
    板に設けたことを特徴とする請求項１２記載の採血分析
    装置。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の採血針を製造する採血
    針の製造方法において、 半導体プロセスを用いることを特徴とする採血針の製造
    方法。
15. 【請求項１５】 基板として、ＳＯＩ基板を用いること
    を特徴とする請求項１４記載の採血針の製造方法。
16. 【請求項１６】 針本体の空洞部の内面にＳｉＯ_２の膜
    を設ける工程を備えたことを特徴とする請求項１４記載
    の採血針の製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１２記載の採血分析装置を製造
    する採血分析装置の製造方法において、 半導体プロセスを用いることを特徴とする採血分析装置
    の製造方法。
18. 【請求項１８】 基板として、ＳＯＩ基板を用いること
    を特徴とする請求項１７記載の採血分析装置の製造方
    法。
19. 【請求項１９】 針本体の空洞部の内面にＳｉＯ_２の膜
    を設ける工程を備えたことを特徴とする請求項１７記載
    の採血分析装置の製造方法。
20. 【請求項２０】 半導体プロセスにより、同一基板上
    に、針本体の流路とディフューザー型マイクロポンプの
    ためのダイヤフラムとを接続させて設けたことを特徴と
    する請求項１７記載の採血分析装置の製造方法。
21. 【請求項２１】 半導体プロセスにより、同一基板上
    に、採血部から血液を送り出すためのディフューザー型
    マイクロポンプを設けたことを特徴とする請求項１７記
    載の採血分析装置の製造方法。
22. 【請求項２２】 半導体プロセスにより、採血部と分析
    部を接続させて形成したことを特徴とする請求項２０記
    載の採血分析装置の製造方法。
23. 【請求項２３】 半導体プロセスにより、同一基板上
    に、採血針やポンプ等の採血用機能素子と、流路や電極
    やヒータ等の分析用機能素子とを設けたことを特徴とす
    る請求項１７記載の採血分析装置の製造方法。
24. 【請求項２４】 請求項１記載の採血針を製造する採血
    針の製造方法において、 針本体に抗凝血剤を保持する方法として、抗凝血剤の溶
    液にディッピングする方法を用いることを特徴とする採
    血針の製造方法。
25. 【請求項２５】 請求項５記載の採血装置を製造する採
    血装置の製造方法において、 針本体の空洞部の内面部に抗凝血剤を保持する方法とし
    て、抗凝血剤の溶液をポンプにより前記針本体内に吸引
    する方法を用いることを特徴とする採血装置の製造方
    法。
26. 【請求項２６】 請求項５記載の採血装置を製造する採
    血装置の製造方法において、 針本体の空洞部の内面部に抗凝血剤を保持する方法とし
    て、抗凝血剤の溶液を電気泳導により前記針本体内に吸
    引する方法を用いることを特徴とする採血装置の製造方
    法。
27. 【請求項２７】 同一基板上に、ポンプ用電極、電気泳
    導用電極及び分析用電極を設けたことを特徴とする請求
    項１２記載の採血分析装置。
28. 【請求項２８】 採血から分析までの血液に接触する部
    分を１つの部品として構成したことを特徴とする請求項
    ２７記載の採血分析装置。
29. 【請求項２９】 個人情報等を書き込むためのメモリを
    一体化したことを特徴とする請求項２７記載の採血分析
    装置。
30. 【請求項３０】 分析部の内面にgulcose oxydase （Ｇ
    ＯＤ）固定化膜を形成し、導電率の変化を検出すること
    により血糖値を測定するように構成したことを特徴とす
    る請求項２７記載の採血分析装置。
31. 【請求項３１】 請求項３０記載の採血分析装置を製造
    する採血分析装置の製造方法において、 分析部の内面にgulcose oxydase （ＧＯＤ）固定化膜を
    形成する方法として、gulcose oxydase （ＧＯＤ）の溶
    液を電気泳導により前記分析部内に吸引する方法を用い
    ることを特徴とする採血分析装置の製造方法。
32. 【請求項３２】 請求項３０記載の採血分析装置を製造
    する採血分析装置の製造方法において、 分析部の内面にgulcose oxydase （ＧＯＤ）固定化膜を
    形成する方法として、gulcose oxydase （ＧＯＤ）の溶
    液をポンプにより前記分析部内に吸引する方法を用いる
    ことを特徴とする採血分析装置の製造方法。