JP2009195560A - 針一体型測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】穿刺具およびバイオセンサチップを同時に駆動して穿刺を行うための駆動機構の構造を簡単かつ小型化し、ワンタッチで穿刺できると共に、正確な測定を行うことができる安価でコンパクトな針一体型測定装置を提供する。
【解決手段】針一体型測定装置1は、穿刺針13とバイオセンサチップ20を一体に備えたバイオセンサカートリッジ11が着脱可能に装着されるコネクタ32と、コネクタ32を測定装置本体40に対して穿刺駆動する駆動機構51と、を備える。駆動機構51は、駆動モータ53により回転駆動されるトラバース軸55と、トラバース軸55の円筒表面に形成された無端螺旋状の溝に係合するトラバースガイドと、コネクタ32に接続され、トラバース軸55の回転速度と溝の傾斜角度に応じた速度で移動するトラバースガイドと共に往復運動させられる可動部材59と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】針一体型測定装置1は、穿刺針13とバイオセンサチップ20を一体に備えたバイオセンサカートリッジ11が着脱可能に装着されるコネクタ32と、コネクタ32を測定装置本体40に対して穿刺駆動する駆動機構51と、を備える。駆動機構51は、駆動モータ53により回転駆動されるトラバース軸55と、トラバース軸55の円筒表面に形成された無端螺旋状の溝に係合するトラバースガイドと、コネクタ32に接続され、トラバース軸55の回転速度と溝の傾斜角度に応じた速度で移動するトラバースガイドと共に往復運動させられる可動部材59と、を備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、針一体型測定装置に関し、例えばバイオセンサチップに収容した試薬を用いて化学物質の測定や分析を行う針一体型測定装置に関するものである。
例えば糖尿病の早期発見・悪化防止のために用いられる血糖測定装置は、1日多数回の血糖値測定に利用されることから、穿刺装置と測定装置とを一体化し、かつ、血液を絞り出すための吸引手段を備えたものであることが好ましい。この種の血糖測定装置としては、例えば特許文献1等に開示される成分測定装置が知られている。
特許文献1等に記載された成分測定装置は、主として本体と、蓋体と、指当て部と、ハウジング内に収納された穿刺手段と、ポンプと、測定手段とを備えている。
そして、使用時にはチップをハウジングに装着し、指先を指当て部に押し当ててチップの先端を封止する。操作ボタンを押圧すると、チップが備える穿刺針が指先を穿刺し、ポンプがハウジング内及び穿刺部位を減圧状態とし、穿刺部位からは血液が吸い出され、採取された血液中の所定成分が測定手段で測定され、制御手段で処理され、その結果が表示部で表示される。
そして、使用時にはチップをハウジングに装着し、指先を指当て部に押し当ててチップの先端を封止する。操作ボタンを押圧すると、チップが備える穿刺針が指先を穿刺し、ポンプがハウジング内及び穿刺部位を減圧状態とし、穿刺部位からは血液が吸い出され、採取された血液中の所定成分が測定手段で測定され、制御手段で処理され、その結果が表示部で表示される。
この様な成分測定装置の穿刺手段(駆動機構)は、先端に穿刺針が着脱自在に嵌合されるプランジャと、プランジャを先端方向へ付勢する穿刺用バネと、プランジャを基端方向へ付勢する押し戻し用バネとを有している。
穿刺用バネは、操作ボタンが押圧されると、伸張してプランジャを先端方向へ移動させ、穿刺針の刃先が指先の表面を穿刺する。
穿刺用バネは、操作ボタンが押圧されると、伸張してプランジャを先端方向へ移動させ、穿刺針の刃先が指先の表面を穿刺する。
このとき、押し戻し用バネは、圧縮され、プランジャを基端方向へ付勢、すなわち、プランジャを基端方向へ押し戻そうとする。その後、プランジャは、減衰運動し、穿刺用バネの弾性力と押し戻し用バネの弾性力とが釣り合う位置で静止する。尚、プランジャが静止した状態では、穿刺針の刃先は、チップ内に収納されている。
一方、ランセットを長手方向に変位させるランセット駆動装置(駆動機構)としては、例えば特許文献2等に記載された切開器具におけるランセット駆動装置のように、ソレノイドを用いたものが知られている。
しかしながら、上述した特許文献1に記載の穿刺手段においては、チップを介して手動で穿刺用バネを圧縮状態とすることによって、穿刺手段による穿刺の準備及び検体採取の準備が完了する。
そこで、穿刺前に穿刺用バネを手動で圧縮状態とする必要があり、穿刺・測定までの操作に時間と手間がかかり、ワンタッチ動作での測定は困難である。
そこで、穿刺前に穿刺用バネを手動で圧縮状態とする必要があり、穿刺・測定までの操作に時間と手間がかかり、ワンタッチ動作での測定は困難である。
更に、穿刺手段にバネ部材を用いることで、穿刺針の穿刺速度は確保し易いが、正確な穿刺動作の制御ができず、プランジャ及び穿刺針が穿刺後に減衰運動してしまう。
そこで、血液を静止させた状態での測定が難しく、測定手段による正確な測定が困難である。
そこで、血液を静止させた状態での測定が難しく、測定手段による正確な測定が困難である。
また、検体から採取した血液中の所定成分を測定手段により測定する為には、穿刺後に穿刺針だけを抜いてチップ位置を保持するなど測定するための戻り動作が必要なので、上述した穿刺手段における穿刺用バネと押し戻し用バネのように、複数のバネ部材が必要となる。また、穿刺用バネに所定以上の加速度をつける為には、ある程度の穿刺距離が必要である。
そこで、これら穿刺用バネ及び押し戻し用バネを収納するハウジングの容積が大きくなると共に、ハウジング内を減圧するポンプも大きくなるので、成分測定装置の本体が大型化する。
そこで、これら穿刺用バネ及び押し戻し用バネを収納するハウジングの容積が大きくなると共に、ハウジング内を減圧するポンプも大きくなるので、成分測定装置の本体が大型化する。
また、上述した特許文献2に記載の切開器具のように、ランセット駆動装置としてソレノイドを用いた場合にも、検体から採取した血液中の所定成分を測定手段により測定する為には、穿刺後にランセットを所定量だけ後退させる必要があるので、複数のソレノイドが必要となる。また、ランセットに所定以上の加速度をつける為には、ある程度のソレノイドの大きさが必要である。
そこで、ソレノイドを収容する静止ハウジングが大きくなり、この様なランセット駆動装置を備えた測定装置も大型化する。
そこで、ソレノイドを収容する静止ハウジングが大きくなり、この様なランセット駆動装置を備えた測定装置も大型化する。
従って、本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、穿刺具およびバイオセンサチップを同時に駆動して穿刺を行うための駆動機構の構造を簡単かつ小型化し、ワンタッチで穿刺できると共に、正確な測定を行うことができる安価でコンパクトな針一体型測定装置を提供することにある。
本発明に係る上記目的は、穿刺具とバイオセンサチップを一体に備えたバイオセンサカートリッジが着脱可能に装着されるコネクタと、前記コネクタを測定装置本体に対して穿刺駆動する駆動機構と、を備えた針一体型測定装置であって、
前記駆動機構が、
駆動モータにより回転駆動されるトラバース軸と、
前記トラバース軸の円筒表面に形成された無端螺旋状の溝に係合するトラバースガイドと、
前記コネクタに接続され、前記トラバース軸の回転速度と前記溝の傾斜角度に応じた速度で移動する前記トラバースガイドと共に往復運動させられる可動部材と、
を備えることを特徴とする針一体型測定装置により達成される。
前記駆動機構が、
駆動モータにより回転駆動されるトラバース軸と、
前記トラバース軸の円筒表面に形成された無端螺旋状の溝に係合するトラバースガイドと、
前記コネクタに接続され、前記トラバース軸の回転速度と前記溝の傾斜角度に応じた速度で移動する前記トラバースガイドと共に往復運動させられる可動部材と、
を備えることを特徴とする針一体型測定装置により達成される。
上記構成の針一体型測定装置によれば、駆動機構は、駆動モータにより一方向に回転駆動されるトラバース軸の回転速度と溝の傾斜角度に応じた速度で往復運動させられるトラバースガイド及び可動部材を介して、バイオセンサカートリッジが装着されたコネクタを穿刺駆動することができる。
そこで、駆動機構の構造が簡単になり、測定装置本体の小型化及び低コスト化が可能となる。また、駆動機構は駆動モータを逆回転させることなくバイオセンサカートリッジを往復運動させることができ、穿刺動作の正確な制御が可能となる。
そこで、駆動機構の構造が簡単になり、測定装置本体の小型化及び低コスト化が可能となる。また、駆動機構は駆動モータを逆回転させることなくバイオセンサカートリッジを往復運動させることができ、穿刺動作の正確な制御が可能となる。
また、上記構成の針一体型測定装置において、前記バイオセンサカートリッジを収容する収容空間と伴に前記穿刺具による穿刺部位を減圧状態にする減圧機構を備えた針一体型測定装置であって、
前記減圧機構が、前記可動部材に接続された減圧ポンプのピストンを移動させることにより、前記収容空間内に負圧を付与することが望ましい。
前記減圧機構が、前記可動部材に接続された減圧ポンプのピストンを移動させることにより、前記収容空間内に負圧を付与することが望ましい。
このような構成の針一体型測定装置によれば、収容空間及び穿刺部位に対する減圧とバイオセンサカートリッジの穿刺が、同一の駆動動作で可能となる。そこで、ワンタッチ動作での測定が可能となる。
また、上記構成の針一体型測定装置において、前記可動部材の移動開始位置を変更することにより、前記ピストンの減圧ストロークを変更して前記収容空間内の減圧量を調整することが望ましい。
このような構成の針一体型測定装置によれば、穿刺速度を変えずに可動部材の移動開始位置を変更するだけで、減圧量を調整することができる。
このような構成の針一体型測定装置によれば、穿刺速度を変えずに可動部材の移動開始位置を変更するだけで、減圧量を調整することができる。
また、上記構成の針一体型測定装置において、前記駆動モータが、前記トラバース軸の回転位置・速度制御モータ(例えば、ステッピングモータ、サーボモータ、超音波モータ、シンクロナスモータ)からなることが望ましい。
このような構成の針一体型穿刺装置によれば、穿刺駆動の数値制御が可能となり、穿刺速度及びストローク等の設定・変更が容易となる。
このような構成の針一体型穿刺装置によれば、穿刺駆動の数値制御が可能となり、穿刺速度及びストローク等の設定・変更が容易となる。
また、上記構成の針一体型測定装置において、先端当接部を前記穿刺部位に押し当てることにより、前記収容空間を気密に密閉可能な筒状ケースが、前記測定装置本体に対して着脱自在とされると共に、
前記測定装置本体には、前記筒状ケースの装着状態を検知するための検知機構が設けられることが望ましい。
前記測定装置本体には、前記筒状ケースの装着状態を検知するための検知機構が設けられることが望ましい。
このような構成の針一体型穿刺装置によれば、被検体と接触する当接部の交換が容易となる。
そこで、例えば血液等が筒状ケースに付着しても、容易に清掃又は交換ができ、針一体型穿刺装置を常に良好な衛生状態に保つことができる。また、筒状ケースの装着状態を検知するための検知機構を測定装置本体に設けることで、筒状ケースの不完全な装着状態による穿刺深さのバラツキ発生や、筒状ケースの未装着での使用等を防止することができる。
そこで、例えば血液等が筒状ケースに付着しても、容易に清掃又は交換ができ、針一体型穿刺装置を常に良好な衛生状態に保つことができる。また、筒状ケースの装着状態を検知するための検知機構を測定装置本体に設けることで、筒状ケースの不完全な装着状態による穿刺深さのバラツキ発生や、筒状ケースの未装着での使用等を防止することができる。
本発明に係る針一体型測定装置によれば、駆動機構の構造が簡単になり、測定装置本体の小型化及び低コスト化が可能となる。また、駆動機構は駆動モータを逆回転させることなくバイオセンサカートリッジを往復運動させることができ、穿刺動作の正確な制御が可能となる。
従って、穿刺具およびバイオセンサチップを同時に駆動して穿刺を行うための駆動機構の構造を簡単かつ小型化し、正確な測定を行うことができる安価でコンパクトな針一体型測定装置を提供することができる。
従って、穿刺具およびバイオセンサチップを同時に駆動して穿刺を行うための駆動機構の構造を簡単かつ小型化し、正確な測定を行うことができる安価でコンパクトな針一体型測定装置を提供することができる。
以下、添付図面に基づいて本発明に係る針一体型測定装置の好適な実施形態を詳細に説明する。
なお、今回開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、下記する意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
なお、今回開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、下記する意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1は本発明の一実施形態に係る針一体型測定装置の構成図であり、図2は図1に示した針一体型測定装置の穿刺待機中の状態を示す水平断面図であり、図3及び図4は図2におけるIII−III断面矢視図及びIV-IV断面矢視図であり、図5は図1に示した針一体型測定装置の穿刺中の状態を示す水平断面図であり、図6(a)はバイオセンサチップの一例を示す断面図であり、図6(b)は図6(a)中A方向から見たバイオセンサチップの端面図であり、図7はトラバース軸における無端螺旋状の溝の展開図である。
本実施形態に係る針一体型測定装置1は、図1,2及び図5に示すように、被検体を穿刺する穿刺具としての穿刺針13とバイオセンサチップ20を一体に備えたバイオセンサカートリッジ11が着脱可能に装着されるコネクタ32と、コネクタ32を測定装置本体40に対して穿刺駆動する駆動機構51と、バイオセンサカートリッジ11を収容する収容空間85と伴に穿刺針13による被検体の穿刺部位を減圧状態にする減圧機構41と、これら駆動機構51及び減圧機構41の駆動制御やバイオセンサチップ20による計測を行う計測制御装置30と、を備える。
本実施形態において、穿刺具としては、中空の注射針や、ランセット(lancet;槍状刀)針や、カニューレ(cannula;套管)等が挙げられる。これらの針は、樹脂に固着されていても良いし、樹脂で一体化(針自体も樹脂で成形)されていても良い。本実施形態では、穿刺具の一例として樹脂にランセット針が固着されたものが例示されている。
図6(a)および(b)には、穿刺針13が一体的に設けられているバイオセンサチップ20の一例が示されている。
このバイオセンサチップ20は、チップ本体21が、互いに対向する2枚の基板22a,22bと、この2枚の基板22a,22b間に挟装されるスペーサ層23とを有しており、穿刺針13が2枚の基板22a,22b間に固定されている。
このバイオセンサチップ20は、チップ本体21が、互いに対向する2枚の基板22a,22bと、この2枚の基板22a,22b間に挟装されるスペーサ層23とを有しており、穿刺針13が2枚の基板22a,22b間に固定されている。
2枚の基板22a,22bの少なくとも1枚の基板22aにおけるスペーサ層23側の表面には、検知用電極24a,24bが設けられており、先端部(図6(a)において下端部)は互いに対向する方向へL字状に曲げられて、所定間隔を保持している。
チップ本体21の後端部21bにおいては、基板22aが基板22bおよびスペーサ層23よりも延設されており、検知用電極24a,24bは基板22a上に露出している。
チップ本体21の後端部21bにおいては、基板22aが基板22bおよびスペーサ層23よりも延設されており、検知用電極24a,24bは基板22a上に露出している。
チップ本体21の先端部21aから、2つの検知用電極24a,24bが対向している部分にかけて、2枚の基板22a,22b及びスペーサ層23により中空反応部25が形成されている。
この中空反応部25の先端には、検体に穿刺針13を穿刺して採取した試料としての血液を中空反応部25に導入する試料採取口25aが開口して設けられている。この試料採取口25aは穿刺針13に近接して設けられており、少量の試料でも確実に採取することができ、使用者の負担を軽減することができるようになっている。
この中空反応部25の先端には、検体に穿刺針13を穿刺して採取した試料としての血液を中空反応部25に導入する試料採取口25aが開口して設けられている。この試料採取口25aは穿刺針13に近接して設けられており、少量の試料でも確実に採取することができ、使用者の負担を軽減することができるようになっている。
中空反応部25においては、検知用電極24a,24bは露出しており、中空反応部25における検知用電極24a,24bの直上或いは近傍に、例えば酵素とメディエータを固定化し血液中のグルコースと反応して電流を発生する試薬26が設けられている。
従って、中空反応部25は、試料採取口25aから採取された例えば血液等の血液が、試薬26と生化学反応する部分となる。
従って、中空反応部25は、試料採取口25aから採取された例えば血液等の血液が、試薬26と生化学反応する部分となる。
基板22aおよび22b、スペーサ層23の材質としては、絶縁性材料のフィルムが選ばれ、絶縁性材料としては、セラミックス、ガラス、紙、生分解性材料(例えば、ポリ乳酸微生物生産ポリエステル等)、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂、UV硬化樹脂等のプラスチック材料を例示することができる。機械的強度、柔軟性、及びチップの作製や加工の容易さ等から、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料が好ましい。代表的なPET樹脂としては、メリネックスやテトロン(以上、商品名、帝人デュポンフィルム株式会社製)、ルミラー(商品名、東レ株式会社製)等が挙げられる。
試薬26の例としては、グルコースオキシダーゼ(GOD)やグリコースデヒドロゲナーゼ(GDH)、コレステロールオキシダーゼ、ウリガーゼ等の酵素と、フェリシアン化カリウム、フェロセン、ベンゾキノン等の電子受容体が挙げられる。また、検体の採血負担を考慮すると、中空反応部25の容積は1μL(マイクロリットル)以下が好ましく、特に300nL(ナノリットル)以下であることが好ましい。このような微小な中空反応部25であると、チップ本体21の直径は小さくても検体の充分な血液量が採取可能となる。また、穿刺針13は、直径が1000μm以下であることが好ましい。
更に、図2に示すように、バイオセンサカートリッジ11の先端部には、穿刺針13を挿通させるとともに、圧縮時に穿刺針13を先端面に突出させる略円柱状の弾性体15が設けられている。弾性体15の先端面には凹部19が形成され、凹部19は中央底部に半球状の膨出部18が形成されている。膨出部18の中心には弾性体15を貫通する貫通穴16が穿設され、貫通穴16はチップ本体21の穿刺針13を挿通させるため、穿刺針13の外径より大きく形成されている。弾性体15の軸線方向の寸法は、穿刺針13の先端までを確実に覆うことができる長さとなっている。即ち、穿刺針13は、膨出部18の内部に配置されている。
弾性体15は、先端面の周壁部17が、軸線方向の圧縮力によって潰れるように変形する。また、同様の圧縮力が作用した際に、膨出部18も凹部19の底面近傍まで潰れるように変形する。即ち、この圧縮力が作用することにより、穿刺針13が弾性体15の先端面から相対的に突出されることとなる。この圧縮力は、駆動機構51によって付与される。
尚、弾性体15の材質としては、弾性を有するものであれば特に限定されないが、シリコーン、ウレタン、アクリル、エチレン、スチレン、ブタジエン、アクリロニトリル、プロピレン、クロロプレン等のポリマー単体若しくは共重合したポリマーからなるゴム若しくはスポンジ、ポリエチレン、及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン及びパーフルオロアルコキシエチレンとポリフルオロエチレンの共重合体であるPFA等のフッ素樹脂などを利用できる。
コネクタ32は、後端部が後述する駆動機構51の連結軸73の一端に接続固定されており、バイオセンサチップ20を取り付けた状態で、駆動機構51によって穿刺方向である前方(図2において下方)に駆動される。尚、コネクタ32は密閉された構造であり、コネクタ配線等から駆動機構51側へ空気漏れが生じることはない。
測定装置本体40に対して穿刺方向に移動自在に配設されたコネクタ32の先端部には、チップ本体21の後端部21bを挿入して固定するとともに、検知用電極24a,24bと導通する端子挿入部32aが設けられている。
測定装置本体40に対して穿刺方向に移動自在に配設されたコネクタ32の先端部には、チップ本体21の後端部21bを挿入して固定するとともに、検知用電極24a,24bと導通する端子挿入部32aが設けられている。
端子挿入部32aの端子は、連結軸73のコネクタ配線用貫通穴73a内に配線された電線77を介して計測制御装置30の制御部に電気的に接続されており、バイオセンサチップ20の検知用電極24a,24bが検知した試料と試薬26との反応が、計測制御装置30の制御部に伝達されるようになっている。
本実施形態の駆動機構51は、図2乃至図5に示すように、駆動モータ53により回転駆動されるトラバース軸55と、トラバース軸55の円筒表面に形成された無端螺旋状の溝60に係合するトラバースガイド56と、連結軸73を介してコネクタ32に接続され、トラバース軸55の回転速度と溝60の傾斜角度に応じた速度で移動するトラバースガイド56と共に往復運動させられる可動部材59と、トラバース軸55に併設され、可動部材59を移動案内するガイド軸70と、を備える。
本実施形態の駆動モータ53は、トラバース軸55の回転位置・速度制御モータであるステッピングモータからなり、計測制御装置30内のモータ制御部により回転速度制御される。尚、トラバース軸の回転位置・速度等を制御可能なモータとしては、サーボモータ、超音波モータ、シンクロナスモータ等を用いることもできる。
トラバース軸55は、一端がカップリング52を介して駆動モータ53のモータ軸に連結されており、他端が軸受54に回転自在に支持されている。
トラバース軸55は、一端がカップリング52を介して駆動モータ53のモータ軸に連結されており、他端が軸受54に回転自在に支持されている。
トラバース軸55の円筒表面には、図4に示すように、無端螺旋状の溝60が形成されている。この溝60は、図7に示す展開図のように、軸方向に沿って互いに交差しながら螺旋状に形成された往路溝60aと復路溝60bの両端をそれぞれ連結することにより、無端螺旋状に形成されている。
トラバースガイド56は、図3及び図4に示すように、後述する可動部材59の保持孔63に回転自在に保持される円筒状の保持部56aと、該保持部56aの底面に垂設されて溝60に係合する係合部56bと、を備える。尚、係合部56bは、往路溝60aと復路溝60bが交差する部分において従動方向が変わることが無いように、トラバース軸55の外周方向に沿った十分な係合長さを有している。
可動部材59は、トラバース軸55が挿通される貫通穴61と、貫通穴61に直交して連通する保持孔63と、摺動部材75を介してガイド軸70が挿通されるガイド穴を有するガイド部67と、連結軸73に接続される連結部69と、を備える。
穿刺方向と平行に配設されたトラバース軸55及びガイド軸70に沿って往復移動自在に支持された可動部材59は、連結部69を介して連結軸73を穿刺方向に往復移動させることができる。
穿刺方向と平行に配設されたトラバース軸55及びガイド軸70に沿って往復移動自在に支持された可動部材59は、連結部69を介して連結軸73を穿刺方向に往復移動させることができる。
トラバースガイド56は、可動部材59の貫通穴61に挿通されたトラバース軸55の溝60に、係合部56bが係合するようにして保持孔63内に装着される。そして、蓋65が保持孔63を覆って取り付けられることで、トラバースガイド56が可動部材59内に収容保持される。
そこで、トラバース軸55が駆動モータ53により一方向に回転駆動されると、可動部材59に保持されたトラバースガイド56の係合部56bが溝60に沿って従動させられるので、トラバースガイド56は可動部材59と共にトラバース軸55の軸方向に沿って往復移動する。
即ち、可動部材59は、トラバース軸55の回転速度と溝60の傾斜角度に応じた速度で軸方向に沿って往復移動する。尚、トラバースガイド56は、保持部56aが保持孔63に回転自在に保持されているので、無端螺旋状の溝60の両端部(往路溝60aと復路溝60bの両端)において傾斜角度が切り換わる際も、スムーズに方向転換することができる。
従って、駆動機構51は、駆動モータ53により一方向に回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と往路溝60aの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、バイオセンサカートリッジ11が装着されたコネクタ32を穿刺駆動する(図5参照)。
また、駆動機構51は、駆動モータ53により一方向に回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と復路溝60bの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、コネクタ32を穿刺方向と逆に後退駆動することができる。
本実施形態の減圧機構41は、図2に示すように、一端にコネクタ32が接続された連結軸73の他端に接続されたピストン90がシリンダ93内を摺動する減圧ポンプ91と、測定装置本体40のカートリッジ装着部83の開口に着脱自在に装着され、バイオセンサカートリッジ11を収容する収容空間85を区画形成する筒状ケース80と、密閉されたシリンダ93内の減圧空間95と収容空間85とを連通する圧力連通路97と、を備える。
減圧ポンプ91は、ピストン90がシリンダ93に対して穿刺方向へ移動させられることにより、減圧空間95内に負圧を発生させる。
筒状ケース80は、先端当接部80aが被検体の穿刺部位に押し当てられることにより、収容空間85を気密に密閉することができる。尚、測定装置本体40には、筒状ケース80の装着状態を検知するための検知機構81が設けられる。
筒状ケース80は、先端当接部80aが被検体の穿刺部位に押し当てられることにより、収容空間85を気密に密閉することができる。尚、測定装置本体40には、筒状ケース80の装着状態を検知するための検知機構81が設けられる。
圧力連通路97は、チューブ等により減圧空間95と収容空間85とを連通することにより、両空間を同一圧力に保つ。収容空間85内に挿脱される連結軸73とカートリッジ装着部83との間には、収容空間85内を気密に保持するための気密シール87が設けられている。
そこで、可動部材59が連結軸73を介して減圧ポンプ91のピストン90をシリンダ93に対して穿刺方句へ移動させることにより、密閉された収容空間85内に負圧を付与することができる。
そこで、可動部材59が連結軸73を介して減圧ポンプ91のピストン90をシリンダ93に対して穿刺方句へ移動させることにより、密閉された収容空間85内に負圧を付与することができる。
従って、減圧機構41は、図5に示すように、駆動モータ53により一方向に回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と往路溝60aの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、減圧ポンプ91のピストン90がシリンダ93に対して穿刺方句へ移動させられることにより、収容空間85と伴に穿刺針13による穿刺部位を減圧状態にすることができる。
また、減圧機構41は、駆動モータ53により一方向に回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と復路溝60bの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、減圧ポンプ91のピストン90がシリンダ93に対して穿刺方句と逆方向へ移動させられることにより、収容空間85の減圧状態を解除することができる。
更に、本実施形態の減圧機構41は、筒状ケース80の先端当接部80aを被検体の穿刺部位に押し当てて測定を開始する前に、駆動モータ53を駆動して可動部材59を原点位置から適宜移動させることにより、ピストン90の減圧ストロークを変更して収容空間85内の減圧量を適宜調整することができる。
即ち、可動部材59の移動ストロークの変更に対応して駆動モータ53の回転速度を変更することにより、バイオセンサカートリッジ11の穿刺速度を一定にすることができるので、穿刺速度を変えずに可動部材59の移動開始位置を変更することができる。
即ち、可動部材59の移動ストロークの変更に対応して駆動モータ53の回転速度を変更することにより、バイオセンサカートリッジ11の穿刺速度を一定にすることができるので、穿刺速度を変えずに可動部材59の移動開始位置を変更することができる。
そして、測定装置本体40の表面にはスイッチ35が設けられており、スイッチ35の操作により、駆動モータ53が回転駆動されて可動部材59の移動開始位置が変更されると、設定された減圧量が表示部36に表示されるようになっている。
尚、可動部材59は、計測制御装置30の制御部に接続された原点検出用のリミットスイッチ99によって、原点位置に復帰可能とされている。
尚、可動部材59は、計測制御装置30の制御部に接続された原点検出用のリミットスイッチ99によって、原点位置に復帰可能とされている。
次に、上記のように構成された針一体型測定装置1の作用を説明する。
図8(a)は実施形態に係る針一体型測定装置の穿刺中の状態を示す要部概略断面図、図8(b)は実施形態に係る針一体型測定装置の穿刺後の状態を示す要部概略断面図である。
図8(a)は実施形態に係る針一体型測定装置の穿刺中の状態を示す要部概略断面図、図8(b)は実施形態に係る針一体型測定装置の穿刺後の状態を示す要部概略断面図である。
この針一体型測定装置1は、小型であり、例えば、使用者が片手で持つことが可能なハンディタイプとなり、使用者が自分で操作できるようになっている。
先ず、測定装置本体40のカートリッジ装着部83から筒状ケース80を外し、コネクタ32の端子挿入部32aに、バイオセンサチップ20を挿入して取り付ける。バイオセンサチップ20がコネクタ32の端子挿入部32aに取り付けられると、バイオセンサチップ20が電線77を介して計測制御装置30の制御部に電気的に接続される。
先ず、測定装置本体40のカートリッジ装着部83から筒状ケース80を外し、コネクタ32の端子挿入部32aに、バイオセンサチップ20を挿入して取り付ける。バイオセンサチップ20がコネクタ32の端子挿入部32aに取り付けられると、バイオセンサチップ20が電線77を介して計測制御装置30の制御部に電気的に接続される。
そして、カートリッジ装着部83に筒状ケース80を装着する。この際、検知機構81が筒状ケース80の検知部80bを検知することで、針一体型測定装置1は筒状ケース80の装着状態を確認することができる。
当初、可動部材59は原点位置に復帰しており、トラバースガイド56の係合部56bは溝60の位置Oに位置しているが、スイッチ35を押圧操作して減圧量を適宜調整することにより、係合部56bが往路溝60aの位置Sに従動させられ、可動部材59は測定開始位置に移動する(図7参照)。この状態では、バイオセンサチップ20が取り付けられたコネクタ32は、図2に示す位置に移動される。
当初、可動部材59は原点位置に復帰しており、トラバースガイド56の係合部56bは溝60の位置Oに位置しているが、スイッチ35を押圧操作して減圧量を適宜調整することにより、係合部56bが往路溝60aの位置Sに従動させられ、可動部材59は測定開始位置に移動する(図7参照)。この状態では、バイオセンサチップ20が取り付けられたコネクタ32は、図2に示す位置に移動される。
そして、筒状ケース80の先端当接部80aを被検体Mの穿刺部位(例えば指先)に押し当てる。
この状態でスイッチ33が押下されると、駆動モータ53によりゆっくり回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と往路溝60aの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、減圧ポンプ91のピストン90がシリンダ93に対して穿刺方向へ移動させられる。
この状態でスイッチ33が押下されると、駆動モータ53によりゆっくり回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と往路溝60aの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、減圧ポンプ91のピストン90がシリンダ93に対して穿刺方向へ移動させられる。
そこで、減圧ポンプ91は、減圧空間95内に負圧を発生させるので、圧力連通路97により連通された収容空間85も減圧状態となり、被検体Mの穿刺部位には吸引力が作用する。
次に、トラバース軸55の回転により係合部56bが往路溝60aの位置Tまで従動させられて減圧動作が完了すると、今度は駆動モータ53により急速に回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と往路溝60aの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、バイオセンサカートリッジ11を装着したコネクタ32が穿刺駆動される。
次に、トラバース軸55の回転により係合部56bが往路溝60aの位置Tまで従動させられて減圧動作が完了すると、今度は駆動モータ53により急速に回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と往路溝60aの傾斜角度に応じた速度で移動させられる可動部材59及び連結軸73を介して、バイオセンサカートリッジ11を装着したコネクタ32が穿刺駆動される。
そして、トラバース軸55が更に回転し、係合部56bが溝60の位置Uまで従動させられ、穿刺駆動されたバイオセンサカートリッジ11の先端が所定の押圧力で被検体Mに押し付けられると、図8(a)に示すように、弾性体15の周壁部17及び膨出部18が潰れ、穿刺針13が突出される。これにより、突出した穿刺針13の先端が被検体Mに穿刺される。
更に、トラバース軸55が回転し、係合部56bが復路溝60bの位置Vまで従動させられ、穿刺駆動されたバイオセンサカートリッジ11の先端が所定量だけ後退させられると、図8(b)に示すように、穿刺針13が被検体Mから抜かれた最終移動測定位置に達して停止する。これと同時に、押し付け力により変形した弾性体15は、復元力によって元の形状に戻る。この際、駆動機構51は、駆動モータ53を逆回転させることなくバイオセンサカートリッジ11を所定量だけ後退させることができる。
被検体Mから穿刺針13が抜かれると、その穿刺穴から流出する血液Bが、バイオセンサチップ20の先端に開口する試料採取口25aへ導かれ、試料採取口25aから中空反応部25への流入する。
この際、収容空間85内には負圧が付与しているので、穿刺穴から流出した血液Bに対しても負圧が作用し、効率よくバイオセンサチップ20の中空反応部25に血液Bを吸引することができる。
この際、収容空間85内には負圧が付与しているので、穿刺穴から流出した血液Bに対しても負圧が作用し、効率よくバイオセンサチップ20の中空反応部25に血液Bを吸引することができる。
そして、中空反応部25に流入した血液Bが試薬26と反応すると、電流が発生し、この電流が基板22aの検知用電極24a,24bに流れ、電線77を介して計測制御装置30に入力される。これにより、血液中の成分が計測され、その計測結果が制御部によって表示部36へ表示される。
このように、駆動機構51は、駆動モータ53により一方向に回転駆動されるトラバース軸55の回転速度と溝60の傾斜角度に応じた速度で往復運動させられるトラバースガイド56及び可動部材59を介して、バイオセンサカートリッジ11が装着されたコネクタ32を穿刺駆動することができる。
そこで、駆動機構51の構造が簡単になり、測定装置本体40の小型化及び低コスト化が可能となる。また、駆動機構51は駆動モータ53を逆回転させることなくバイオセンサカートリッジ11を往復運動させることができ、穿刺動作の正確な制御が可能となる。更に、駆動モータ53がステッピングモータからなるので、穿刺駆動の数値制御が可能となり、穿刺速度及びストローク等の設定・変更が容易である。
そこで、駆動機構51の構造が簡単になり、測定装置本体40の小型化及び低コスト化が可能となる。また、駆動機構51は駆動モータ53を逆回転させることなくバイオセンサカートリッジ11を往復運動させることができ、穿刺動作の正確な制御が可能となる。更に、駆動モータ53がステッピングモータからなるので、穿刺駆動の数値制御が可能となり、穿刺速度及びストローク等の設定・変更が容易である。
また、減圧機構41は、可動部材59に接続された減圧ポンプ91のピストン90を穿刺方向に移動させることにより、バイオセンサカートリッジ11の収容空間85内に負圧を付与することができる。
そこで、本実施形態の針一体型測定装置1によれば、収容空間85及び穿刺部位に対する減圧とバイオセンサカートリッジ11による穿刺とが、同一の駆動動作となるので、ワンタッチ動作での測定が可能となる。その結果、短時間且つ容易な測定を可能にして、使用者の負担を軽減することができる。
従って、穿刺針13およびバイオセンサチップ11を同時に駆動して穿刺を行うための駆動機構51の構造を簡単かつ小型化し、正確な測定を行うことができる安価でコンパクトな針一体型測定装置1を提供することができる。
そこで、本実施形態の針一体型測定装置1によれば、収容空間85及び穿刺部位に対する減圧とバイオセンサカートリッジ11による穿刺とが、同一の駆動動作となるので、ワンタッチ動作での測定が可能となる。その結果、短時間且つ容易な測定を可能にして、使用者の負担を軽減することができる。
従って、穿刺針13およびバイオセンサチップ11を同時に駆動して穿刺を行うための駆動機構51の構造を簡単かつ小型化し、正確な測定を行うことができる安価でコンパクトな針一体型測定装置1を提供することができる。
次に、本発明の参考例に係る針一体型測定装置100を説明する。
図9は本発明の参考例に係る針一体型測定装置の穿刺待機中の状態を示す水平断面図である。なお、針一体型測定装置100は、上記実施形態に係る針一体型測定装置1の駆動機構51に代えて駆動機構151を用いた以外は略同様の構成であるので、同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略するものとする。
図9は本発明の参考例に係る針一体型測定装置の穿刺待機中の状態を示す水平断面図である。なお、針一体型測定装置100は、上記実施形態に係る針一体型測定装置1の駆動機構51に代えて駆動機構151を用いた以外は略同様の構成であるので、同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略するものとする。
図9に示した針一体型測定装置100における駆動機構151は、駆動モータ53により回転駆動される送りネジ軸155と、送りネジ軸155に螺合するボールねじナットである可動部材159と、送りネジ軸155に併設され、可動部材159のガイド部167を移動案内するガイド軸70と、を備える。尚、駆動機構151は、送りネジ軸155とボールねじナットである可動部材159に代えて、台形ネジ軸とこれに螺合するナットである可動部材を用いることもできる。
可動部材159は、送りネジ軸155が駆動モータ53により回転駆動されると、軸方向に沿って往復移動する。そして、可動部材159は、連結部169aを介して連結軸173aを穿刺方向に往復移動させることができる。
そこで、駆動機構151は、駆動モータ53により正回転駆動される送りネジ軸155により送り駆動される可動部材159及び連結軸173aを介して、バイオセンサカートリッジ11が装着されたコネクタ32を穿刺駆動することができる。
更に、駆動機構151は、駆動モータ53により逆回転駆動される送りネジ軸155により戻り駆動させられる可動部材159及び連結軸173aを介して、コネクタ32を穿刺方向と逆に後退駆動することができる。
更に、駆動機構151は、駆動モータ53により逆回転駆動される送りネジ軸155により戻り駆動させられる可動部材159及び連結軸173aを介して、コネクタ32を穿刺方向と逆に後退駆動することができる。
尚、送りネジ軸155を回転自在に支持している軸受54の近傍には、クッション160が配設されており、可動部材159の衝突を防止している。
また、可動部材159は、計測制御装置30の制御部に接続されたオーバーラン検出用のリミットスイッチ199によって、測定使用時の安全の為にバイオセンサカートリッジ11の先端が穿刺方向へ所定以上突出しないように駆動制御される。
また、可動部材159は、計測制御装置30の制御部に接続されたオーバーラン検出用のリミットスイッチ199によって、測定使用時の安全の為にバイオセンサカートリッジ11の先端が穿刺方向へ所定以上突出しないように駆動制御される。
一方、可動部材159は、一端に減圧ポンプ91のピストン90が接続された連結軸173bの他端に接続された連結部169bを介して、ピストン90をシリンダ93に対して穿刺方向へ移動させることにより、減圧空間95内に負圧を発生させることができる。
即ち、可動部材159が連結軸173bを介して減圧ポンプ91のピストン90をシリンダ93に対して穿刺方句へ移動させることにより、密閉された収容空間85内に負圧を付与することができる。
即ち、可動部材159が連結軸173bを介して減圧ポンプ91のピストン90をシリンダ93に対して穿刺方句へ移動させることにより、密閉された収容空間85内に負圧を付与することができる。
従って、減圧機構41は、駆動モータ53により正回転駆動される送りネジ軸155により送り駆動される可動部材159によって、減圧ポンプ91のピストン90がシリンダ93に対して穿刺方句へ移動させられることにより、カートリッジ装着部183の収容空間185と伴に穿刺針13による穿刺部位を減圧状態にすることができる。
更に、減圧機構41は、駆動モータ53により逆回転駆動される送りネジ軸155により戻り駆動させられる可動部材159及び連結軸173bを介して、減圧ポンプ91のピストン90がシリンダ93に対して穿刺方句と逆方向へ移動させられることにより、収容空間185の減圧状態を解除することができる。
従って、上記実施形態に係る針一体型測定装置1と同様に、針一体型測定装置100の減圧機構41は、カートリッジ装着部183の先端当接部183aを被検体Mの穿刺部位に押し当てて測定を開始する前に、駆動モータ53により送りネジ軸155を回転駆動して可動部材159を原点位置から適宜移動させることにより、ピストン90の減圧ストロークを変更して収容空間185内の減圧量を適宜調整することができる。
なお、本発明の針一体型測定装置に係る穿刺具、バイオセンサチップ、バイオセンサカートリッジ、コネクタ、測定装置本体、駆動機構、減圧機構、駆動モータ及び筒状ケース等の構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものでなく、本発明の趣旨に基づいて適宜な変形、改良等が可能であることは云うまでもない。
1…針一体型測定装置
11…バイオセンサカートリッジ
13…穿刺針(穿刺具)
15…弾性体
20…バイオセンサチップ
30…計測制御装置
32…コネクタ
40…測定装置本体
41…減圧機構
51…駆動機構
53…駆動モータ(トラバース軸の回転位置・速度制御モータ)
55…トラバース軸
56…トラバースガイド
56a…保持部
56b…係合部
59…可動部材
60…溝
70…ガイド軸
73…連結軸
80…筒状ケース
85…収容空間
90…ピストン
91…減圧ポンプ
93…シリンダ
95…減圧空間
97…圧力連通路
M…被検体
11…バイオセンサカートリッジ
13…穿刺針(穿刺具)
15…弾性体
20…バイオセンサチップ
30…計測制御装置
32…コネクタ
40…測定装置本体
41…減圧機構
51…駆動機構
53…駆動モータ(トラバース軸の回転位置・速度制御モータ)
55…トラバース軸
56…トラバースガイド
56a…保持部
56b…係合部
59…可動部材
60…溝
70…ガイド軸
73…連結軸
80…筒状ケース
85…収容空間
90…ピストン
91…減圧ポンプ
93…シリンダ
95…減圧空間
97…圧力連通路
M…被検体
Claims (5)
- 穿刺具とバイオセンサチップを一体に備えたバイオセンサカートリッジが着脱可能に装着されるコネクタと、前記コネクタを測定装置本体に対して穿刺駆動する駆動機構と、を備えた針一体型測定装置であって、
前記駆動機構が、
駆動モータにより回転駆動されるトラバース軸と、
前記トラバース軸の円筒表面に形成された無端螺旋状の溝に係合するトラバースガイドと、
前記コネクタに接続され、前記トラバース軸の回転速度と前記溝の傾斜角度に応じた速度で移動する前記トラバースガイドと共に往復運動させられる可動部材と、
を備えることを特徴とする針一体型測定装置。 - 前記バイオセンサカートリッジを収容する収容空間と伴に前記穿刺具による穿刺部位を減圧状態にする減圧機構を備えた針一体型測定装置であって、
前記減圧機構が、前記可動部材に接続された減圧ポンプのピストンを移動させることにより、前記収容空間内に負圧を付与することを特徴とする請求項1に記載の針一体型測定装置。 - 前記可動部材の移動開始位置を変更することにより、前記ピストンの減圧ストロークを変更して前記収容空間内の減圧量を調整することを特徴とする請求項2に記載の針一体型測定装置。
- 前記駆動モータが、前記トラバース軸の回転位置・速度制御モータからなることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の針一体型測定装置。
- 先端当接部を前記穿刺部位に押し当てることにより、前記収容空間を気密に密閉可能な筒状ケースが、前記測定装置本体に対して着脱自在とされると共に、
前記測定装置本体には、前記筒状ケースの装着状態を検知するための検知機構が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の針一体型測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008041862A JP2009195560A (ja) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | 針一体型測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014501145A (ja) * | 2010-12-30 | 2014-01-20 | エフ ホフマン−ラ ロッシュ アクチェン ゲゼルシャフト | 穿刺速度の制御を備える携帯型の医療診断装置 |
CN113679456A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-23 | 哈尔滨理工大学 | 一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置 |
JP2023517556A (ja) * | 2020-04-02 | 2023-04-26 | エアーズ メディカル カンパニー リミテッド | 自動身体侵襲装置 |
-
2008
- 2008-02-22 JP JP2008041862A patent/JP2009195560A/ja active Pending
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CN113679456B (zh) * | 2021-09-17 | 2024-03-22 | 哈尔滨理工大学 | 一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置 |
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