JP2007185478A - 血液成分計測器 - Google Patents

Abstract

【課題】血液の採取が容易であり、事故の危険性も少ない、使い捨てタイプのランセット一体型センサよりなる血液成分計測器を提供する。
【解決手段】被検体の皮膚に穿刺針を突き刺すことによりその血液を採取するためのランセットを備えた計測器本体のランセット側に着脱可能なセンサ部を装着してなり、該センサ部はその内部にセンサ用電極を配し、血液を採取するための穿刺針を通すための孔を底部に設けた椀状体である血液成分計測器。この血液成分計測器は、好ましくはセンサ部が穿刺針付属センサ部であり、該穿刺針付属センサ部はその内部にセンサ用電極、穿刺針、穿刺針支持具および弾性体を配している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、血液成分計測器に関する。更に詳しくは、血液の採取と血液成分の分析を容易に行うことを可能とするランセット一体型センサよりなる血液成分計測器に関する。

従来の血液成分測定器としては、例えば穿刺針、穿刺針を挿入するランセット、使い捨て血糖測定用チップおよび計測器本体から構成されている簡易型の血糖計が挙げられる。この血液成分測定器を用いる場合には、電極を用いた電気化学測定法または試験紙を用いた比色法のいずれかの測定法が用いられる。この測定法の違いによって、計測器本体は電気化学計測回路と比色計測回路がはいったものの2種類あり、また使い捨て血糖測定用チップについても同様に、血液吸引孔、試薬固定化電極付のものと、血液吸引孔、試薬固定化試験紙付のものの2種類がある。

以上述べた如く、従来の血液成分測定器は、穿刺針、穿刺針を挿入するランセット、使い捨て血糖測定用チップおよび計測器本体といった4者から構成されるものであり、その操作が煩雑であった。例えば、穿刺針をランセットにいったん挿入し、皮膚から出血させた後、またランセットから外し、廃棄し、更に計測器本体に使い捨て血糖測定用チップを取り付け、血液を吸引し、測定後、血糖測定用チップを計測器本体から取り外し、廃棄するという操作が必要となる。このような煩雑な操作の工程では出血した部分を誤って衣服などに接触し、もう1回穿刺しなければならなくなったり、また穿刺針を誤って皮膚に刺したりする事故も起きやすい。特に糖尿病の進んだ網膜疾患、神経疾患などの患者には起きやすい事故であり、その解決が望まれている。

本発明の目的は、血液の採取が容易であり、事故の危険性も少ない、使い捨てタイプのランセット一体型センサよりなる血液成分計測器を提供することにある。

かかる本発明の目的は、被検体の皮膚に穿刺針を突き刺すことによりその血液を採取するためのランセットを備えた計測器本体のランセット側に着脱可能なセンサ部を装着してなり、該センサ部はその内部にセンサ用電極を配し、血液を採取するための穿刺針を通すための孔を底部に設けた椀状体である血液成分計測器によって達成される。この血液成分計測器は、好ましくはセンサ部が穿刺針付属センサ部であり、該穿刺針付属センサ部はその内部にセンサ用電極、穿刺針、穿刺針支持具および弾性体を配している。

本発明に係るランセット一体型センサよりなる血液成分計測器は、ランセットを備えた計測器本体と椀状体センサ部とを着脱可能に装着してなるので、センサ部のみを交換する使い捨てタイプとすることができ、センサ部はその底部に穿刺針を通すための孔を設けた椀状体であるので、この孔部を所定の血液採取位置に押し付け、孔から飛び出した穿刺針が他に接触することなく皮膚を刺して血液を採取することができるため、血液の採取が容易であり、また使用された穿刺針は椀状体内に格納され、操作時に取り外す必要もないので、誤って皮膚に刺したりする事故の危険性も少ないという効果を奏する。また、センサ部が継ぎ目のない椀状体で構成されているため、平面基板に電極を形成してなる従来のセンサに比べて、強度の点ですぐれており、また基板同士を接着させるセンサの製造工程などが必要ないため、センサ部の製造が容易となるといった効果も奏する。

また、センサ部を穿刺針附属センサ部、すなわちセンサ部にセンサ用電極以外に穿刺針、その支持具および弾性体を配し、センサ部と穿刺針を含めた血液吸引部が一体とした場合には、これまでのように測定毎にセンサ部と穿刺針とを別々に操作する必要がなく、血液成分測定の際、穿刺による出血操作、血液吸引、センサによる測定がワンチップ、ワンプロセスで行えるという効果がみられる。

本発明に係るランセット一体型センサよりなる血液成分計測器は、被検体の皮膚に穿刺針を突き刺すことによりその血液を採取するためのランセットを備えた計測器本体のランセット側に着脱可能なセンサ部を装着してなり、該センサ部はその内部にセンサ用電極を配し、血液を採取するための穿刺針を通すための孔を底部に設けた椀状体であることを特徴とする。なお、ランセットにセットされる穿刺針は、測定終了後にその都度取り外され、交換される。かかる血液成分計測器としては、好ましくはセンサ部が穿刺針付属センサ部であり、該穿刺針付属センサ部はその内部にセンサ用電極、穿刺針、穿刺針支持具および弾性体を配しているものが用いられる。

採取されるのは一般に血液であるが、他に果樹液、樹液などであってもよい。採取液はセンサ用電極と直接に接触させ、あるいは採取液と反応する試薬、例えば酵素、抗体、レセプター、核酸、メディエーターなどの少くとも一種を固定化させたセンサ用電極と接触させる。

センサ用電極は、カーボン、ナノカーボン、白金、金、パラジウム、ニッケルなどから、接着法、嵌め込み法、印刷法、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法などによって形成され、あるいは椀状体の成形時に同時に形成させることもでき、それは作用極、対極の２極構成または作用極、対極、参照極の３極構成であって、アスコルビン酸などの干渉物質の影響を排除するため、作用極２本と共通対極１本とから構成させた差動方式とすることもできる。これらの電極部は、その先端部と孔部との間の距離を約0.5〜2mm程度離し、血液の吸引や吸引された血液の電極接触に支障のないようにすることが好ましい。

ここで、電極のみから構成されるセンサを用いた場合には、過酸化水素、NADH、尿酸、ドーパミンなどの神経伝達物質、モノアミン、アルコール、金属イオン、遺伝子損傷マーカーである8-ヒドロキシデオキシグアノシンなどの核酸(特許文献１参照）、たんぱく質(特許文献２参照）、脂質、炭水化物またはそれらの誘導体などが検出できる。
特開２００１−２５８５９７号公報 ＵＳＰ ５６５３８６４

例えば、過酸化水素は、次式の電極反応に従って酸化または還元された電流を測定することにより、その濃度を電気化学的に測定可能となる。
電極による酸化の場合：H₂O₂ → O₂ + 2H⁺ + 2e^-
電極による還元の場合：H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- → 2H₂O

また、電極と共に酵素などの試薬層から構成されるセンサを用いた場合には、グルコース、エタノール、乳酸、ピルビン酸、コレステロール、クレアチニン、ケトン体(β-ヒドロキシ酪酸)などの検出が可能となる。

ここで試薬としては、測定物質に対応した酵素、酵素のミュータント、抗体、核酸、プライマー、ペプチド核酸、核酸プローブ、アプタマー、微生物、オルガネラ、シャペロン、レセプター、細胞組織、クラウンエーテル、フェリシアン化カリウムなどのメディエーター、挿入剤、補酵素、抗体標識物質、基質、界面活性剤、脂質、アルブミン、ナフィオン、チオールなどの官能基導入試薬および共有結合試薬の少なくとも一種が用いられる。例えば、特許文献３に示されるようにDNAチップを作成する場合、核酸プローブやアクリジンオレンジなどのインターカレーター（挿入剤）、トリス(フェナントロリン)コバルト錯体などのメタロインターカレーターなどを用いることができる。
特開平５−１９９８９８号公報

試薬層は、試薬を水溶液または有機溶剤溶液としてデスペンサーなどにより滴下する方法や試薬を有機溶剤溶液としてスクリーン印刷法により印刷する方法により、電極上および／または電極周辺の基板上または電極と基板に接触するように形成される。形成された試薬層は、形成後に乾燥処理を行うことが好ましい。

酵素としては、オキシダーゼ、デヒドロゲナーゼなどの酵素、例えばグルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼが挙げられ、この他にコレステロールエステラーゼ、クレアチニナーゼ、クレアチナーゼ、DNAポリメラーゼ、さらにこれら酵素のミュータントなどが用いられる。

特許文献４〜６に示される如く、酵素センサでは、検体の測定対象によって分子識別素子としての酵素の種類を変えることが必要である。例えば、測定対象がグルコースの場合にはグルコースオキシターゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼが、測定対象がエタノールの場合にはアルコールオキシターゼまたはアルコールデヒドロゲナーゼが、測定対象が乳酸の場合には乳酸オキシターゼが、測定対象が総コレステロールなどの場合にはコレステロールエステラーゼとコレステロールオキシダーゼとの混合物などが用いられる。
ＵＳＰ ６０７１３９１ ＵＳＰ ６１５６１７３ ＵＳＰ ６５０３３８１

例えば、下記式に示す如く、グルコースオキシダーゼ(GOD)が触媒する反応を用いてグルコースを測定する場合には、発生した過酸化水素を、電極のみから構成されるセンサを用いた場合と同様に、酸化または還元された電流を測定することにより、その濃度が電気化学的に測定可能となり、これにより間接的にグルコース濃度を測定することができる。

グルコース ＋ 酸素 → グルコノラクトン ＋ H₂O₂

このようなセンサにおいて、反応が溶存酸素濃度に律速され、低濃度の試料しか測定できない場合、検出範囲の拡大を目的として酵素とともに電子伝達体(メディエーター)が使用される。メディエーターにはフェリシアン化カリウム、フェロセン、フェロセン誘導体、ベンゾキノン、キノン誘導体、オスミウム錯体などが用いられる。例えばグルコースを測定する場合、グルコースオキシダーゼやグルコースデヒドロゲナーゼなどの酵素のいずれかと、フェリシアン化カリウムを用いる。酵素により還元されたフェリシアンイオンは、以下の式のようにさらに電極によりフェロシアンイオンに酸化され、このときの電流値を測定することにより、間接的にグルコースを測定することができる。

2[Fe(CN)₆]^4- → 2[Fe(CN)₆]^3- + 2e^-

本発明のセンサを用いた測定法としては、酸化電流もしくは還元電流を測定するポテンシャルステップクロノアンペロメトリー法、クーロメトリー法、サイクリックボルタンメトリー法などが用いられる。測定方式としては、デスポーザブル(使い捨て)方式が望ましい。

測定に際しては、上記した差動測定用の電極の組合せ以外に、電極材料をカーボンナノチューブとしたうえで、電極間電圧を特定の電圧に設定して、測定妨害物質の影響を避け、目的物質を選択的に測定することができる。例えば、血液中または尿中の糖(グルコース)を測定する場合には、電極に電圧をかけて測定するが、電圧により過酸化水素だけでなく、アスコルビン酸、尿酸、アセトアミノフェンなども電極反応してしまうが、カーボンナノチューブを配合した電極は電圧を選択することにより(ここでは特定電圧という)、過酸化水素に電極反応し、これらの夾雑物質にそれほど電極反応しない状態を設定でき、選択性にすぐれたバイオセンサを形成できる。このような特定電圧は、測定物質によって異なる。

本発明に係るランセット一体型センサよりなる血液成分計測器の一態様について、図面を参照しながら説明する。図１は穿刺針挿入部付きの血液成分計測器本体の正面図であり、図２は計測器本体に装着される椀状体の正面図(a)、その断面図(b)、平面図(c)および底面図(d)である。

血液成分計測器本体１は、被検体の皮膚に穿刺針２を突き刺すことにより血液を採取するためのランセット３を備えており、穿刺針は任意の駆動方法により血液の採取を行い、採取された血液に関しては毛細管現象によるセンサ部への移動が行われる。計測器本体には、測定結果を示す表示部４、センサ部装着用ガイド部５および測定器本体の端子部６が設けられている。ここで、ランセットとは、血液を採取するために被検体の皮膚に穿刺針を突き刺し、さらにバネなどの駆動手段によって穿刺針を元の位置に戻す公知の手段を指しており、より具体的には穿刺針の収納機構および動作機構などよりなっている。また、穿刺針としては、プラスチック、ゴム、金属などいずれの材料も用いることができる。

計測器本体１に装着される椀状体１１は、ポリ乳酸などの生分解性材料、ポリエチレンテフタレート、ポリカーボネートなどのプラスチック、ガラス、セラミックス、紙などから形成され、その内部、一般には円周面にセンサ用電極１２が配設され、センサ用電極上には、必要とされる場合には測定対象物の種類に応じて血液などの採取液と反応する試薬１３が固定化されている。なお、符号１４は装着時に測定器本体の端子部６と接触するセンサ用電極の端子部であり、板バネ、コンタクトプローブなどで形成される。さらに、椀状体の底部には、採取液を採取するための穿刺針２を通すための孔１５が、椀状体の内周面にはガイド部５を嵌装するガイド溝１６が設けられている。この孔１５の周辺には、レシチンなどの界面活性剤を塗布しておき、血液などが吸引され易いようにしておくことが望ましい。なお、計測器本体と椀状体との装着は、ネジ込みなどの他の手段によっても行うことができる。

図３〜８は、いずれもセンサ部が穿刺針附属センサ部であり、このセンサ部内部にセンサ用電極、穿刺針、穿刺針支持具および弾性体を配した態様を示している。センサ部に穿刺針を附属することで、測定毎に取り替えが必要なセンサ部および穿刺針を同時に着脱することができるといった効果を奏する。また、穿刺針および穿刺針支持具とともに弾性体を配することにより、被検体への円滑な穿刺が可能となる。

図３の平面図(a)、中心線横断面図(b)、中心線縦横断面図(c)に示される態様にあっては、椀状体１１の内壁面側には有底の枠状穿刺針支持体２２が嵌装され、その上部開放端側には棒状弾性体２３が差し渡されている。そして、支持体２２の底部２１と棒状弾性体２３のそれぞれ中心部を通るように、穿刺針２の穿刺針支持具２４が支持されている。

穿刺針支持具２４の頭部を計測器本体内のランセットの打点器(図示せず)により打点すると、その駆動力により、穿刺針支持体２４を降下させて皮膚に穿刺針２を突き刺し、採血した後、穿刺針を棒状弾性体２３の反発力により上昇せしめる。採取された血液に関しては、血液吸引口となる孔１５より毛細管現象によるセンサ部１４，１４への移動が行われる。

ここで、弾性体は板状、棒状、コイル状等であり得、その材質はプラスチック、ゴム(熱可塑性エラストマー製を含む)、金属等である。

図４の平面図(a)、中心線横断面図(b)、中心線縦横断面図(c)に示される態様にあっては、穿刺針支持体が有底の円形箱状支持体２５よりなり、穿刺針支持具２４は椀状体１１の円周面に嵌装された円形箱状支持体２５の底部２１の中心部を貫通しており、穿刺針支持具２４の非貫通部分にはコイル状弾性体２６(バネ)が取り付けられている。

図５の平面図(a)、中心線横断面図(b)、中心線縦横断面図(c)に示される態様にあっては、図４に示される態様において、円形箱状支持体２５の底部２１を貫通した穿刺針支持体２４の部分にコイル状弾性体２６が取り付けられている。

このように構成されるランセット一体型センサよりなる血液成分計測器を用いての測定は、採取された血液が試薬を固定化したセンサ用電極に接触し、そこに計測器本体からの電圧を印加し、発生した電流値を測定することにより被測定物質量を計測可能としている。計測器本体には、遠隔診療部署あるいはパソコンなどの外部機器へ測定値を送信する無線通信機能を持たせることもできる。

穿刺針挿入部付き血液成分計測器本体の正面図である。 計測器本体に装着される椀状体の正面図(a)、その断面図(b)、平面図(c)および底面図(d)である。 穿刺針付属椀状体の一態様の平面図(a)、中心線横断面図(b)および中心線縦横断面図(c)である。 穿刺針付属椀状体の他の態様の平面図(a)、中心線横断面図(b)および中心線縦横断面図(c)である。 穿刺針付属椀状体のさらに他の態様の平面図(a)、中心線横断面図(b)および中心線縦横断面図(c)である。

符号の説明

１ 計測器本体
２ 穿刺針
３ ランセット
４ 表示部
５ ガイド部
６ 測定器本体の端子部
１１ 椀状体
１２ センサ用電極
１３ 試薬
１４ センサ用電極の端子部
１５ 孔
１６ ガイド溝
２１ 底部
２２ 支持体
２３ 棒状弾性体
２４ 穿刺針支持具
２５ 円形箱状支持体
２６ コイル状弾性体

Claims (16)

1. 被検体の皮膚に穿刺針を突き刺すことによりその血液を採取するためのランセットを備えた計測器本体のランセット側に着脱可能なセンサ部を装着してなり、該センサ部はその内部にセンサ用電極を配し、血液を採取するための穿刺針を通すための孔を底部に設けた椀状体であることを特徴とする血液成分計測器。
2. センサ部が穿刺針附属センサ部である請求項１記載の血液成分計測器。
3. 穿刺針附属センサ部が、その内部にセンサ用電極、穿刺針、穿刺針支持具および弾性体を配したものである請求項２記載の血液成分計測器。
4. センサ用電極上に血液と反応する試薬を固定化させた請求項１、２または３記載の血液成分計測器。
5. 血液と反応する試薬が酵素、抗体、レセプター、核酸およびメディエーターの少くとも一種である請求項４記載の血液成分計測器。
6. 採取された血液が試薬を固定化したセンサ用電極に接触し、そこに計測器本体からの電圧を印加し、発生した電流値を測定することにより被測定物質量を計測可能とした請求項４または５記載の血液成分計測器。
7. 椀状体内に設けた穿刺針支持体頭部を計測部本体内のランセットの打点器により打点し、穿刺針を降下させて皮膚に穿刺針を突き刺し、採血した穿刺針を弾性体により上昇せしめるように構成した請求項３記載の血液成分計測器。
8. 椀状体内に設けた穿刺針支持体頭部をランセットに装着して、その駆動力により穿刺針を降下せしめる構成とした請求項７記載の血液成分計測器。
9. 弾性体が、プラスチック、ゴムまたは金属である請求項３または７記載の血液成分計測器。
10. 弾性体が、板状、棒状またはコイル状である請求項３、７または９記載の血液成分計測器。
11. 計測器本体に測定結果を示す表示部を設けた請求項１記載の血液成分計測器。
12. 計測部本体にセンサ部装着用ガイド部を設け、椀状体内周面に設けたガイド溝を該ガイド部に嵌挿させることにより、計測部本体と椀状体との装着が行われる請求項１または２記載の血液成分計測器。
13. 計測器本体と椀状体とがネジ込みによって装着される請求項１または２記載の血液成分計測器。
14. センサ部内部へのセンサ用電極の配設が、椀状体内周面に行われた請求項１または２記載の血液成分計測器。
15. センサ用電極が作用極、対極の２極構成または作用極、対極、参照極の３極構成である請求項１または１４記載の血液成分計測器。
16. センサ用電極が作用極２本と共通対極１本とから構成される請求項１５記載の血液成分計測器。
    

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