JP2017211203A - 生体試料採取器及び生体試料の採取方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】短時間かつ簡単に、そして衛生的に生体試料の採取が可能となり、また適切な量の特定の物質を分析・評価部に供給できるようにする。【解決手段】スティック状の本体１に、生体試料を採取する吸収体２、この吸収体２の後方部分を被覆する可撓性の被覆部３、吸収体２で採取された生体試料の中の所定粒子径よりも小さい物質を分岐流路により分離し、溜り部へ溜めるフィルトレーション部１０、上記溜り部に配置された反応電極１２を設ける。上記フィルトレーション部１０は、試料中の小さい粒子径の物質を分離・濃縮して溜り部に溜め、この溜り部の反応電流を検知することにより、物質を評価する。また、本体１の外周には、吸収体２を試料採取時に露出し、採取後に覆う状態に移動する可撓性の可動チューブ６を設ける。【選択図】図１
Description
本発明は、特に唾液、血液等の生体試料を採取するための生体試料採取器及び生体試料の採取方法に関する。
従来から、唾液や血液等の各種の生体試料中の成分を分析・測定することが行われており、例えば血糖値センサでは、図５のセンサに示されるように、反応の妨げになる物質を除去するフィルタとして親水性高分子を用いた技術が採用される（下記特許文献１等）。
図５のセンサでは、樹脂基板２３に設けられた電極２４の上に、反応層２５が設けられており、この反応層２５として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の親水性高分子２５ａに、酵素と電子伝達体（フェリシアン化カリウム等）２５ｂを溶解したものが配置されている。これによれば、親水性高分子２５ａにより一定量の大きさまでの粒子（例えば赤血球や蛋白質）が除去され、電極２４から応答電流を測定することができる。
図５のセンサでは、樹脂基板２３に設けられた電極２４の上に、反応層２５が設けられており、この反応層２５として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の親水性高分子２５ａに、酵素と電子伝達体（フェリシアン化カリウム等）２５ｂを溶解したものが配置されている。これによれば、親水性高分子２５ａにより一定量の大きさまでの粒子（例えば赤血球や蛋白質）が除去され、電極２４から応答電流を測定することができる。
また、産総研ＴＯＤＡＹのvol.06(2006),04,p24-25に記載されるように、電気泳動を利用して試料分析することも行われており、これは、ガラスやプラスチック基板にマイクロ流路（溝）を加工し、このマイクロ流路に２００〜３００Ｖ／ｃｍの高電圧を印加することにより、対象物質を夾雑物から電気泳動分離するものである。
しかし、この電気泳動を利用するものは、抗原抗体反応での実績があるが、上述のように２００〜３００Ｖ／ｃｍの高電圧をかけるため、ハンディタイプの装置としては不向きである。
しかし、この電気泳動を利用するものは、抗原抗体反応での実績があるが、上述のように２００〜３００Ｖ／ｃｍの高電圧をかけるため、ハンディタイプの装置としては不向きである。
更に、下記非特許文献２のように水力学的フィルトレーションを利用した血球細胞の分離方法も提案されており、その分離状態を図６に示している。この図６において、点線部分２７は、分岐流路を持つ流路内に粒子懸濁液を導入したとき分離流路に流入する流体部分を表しているが、粒子Ａのように粒子の中心位置が点線部分２７に含まれるものは分岐流路へ導入されるが、それ以外の粒子ＢとＣは、たとえ粒子径が分岐流路の幅より小さい場合でも、粒子の中心位置が点線部分２７に含まれないため分岐流路に導入されない。
この原理を利用すれば、複数の分岐流路を組合せることで、微粒子を大きさによって段階的に分離回収し、濃縮することができ、生体試料の計測を、家庭用電源や電池を用いて手軽に行うことが可能である。
この原理を利用すれば、複数の分岐流路を組合せることで、微粒子を大きさによって段階的に分離回収し、濃縮することができ、生体試料の計測を、家庭用電源や電池を用いて手軽に行うことが可能である。
ＳＣＥＪ 38th Autumn Meeting（Fukuoka，2006）「水力学的フィルトレーションを利用した血球細胞の分離」
本願は、上述した水力学的フィルトレーションを利用して生体試料の分析・評価を行う方法を採用するが、この場合、大型で複雑な機器を採用することなく、生体試料の採取が簡単に行われることが好ましい。
また、生体試料の中の特定の物質を正確に分析するためには、分析・評価部（センサ部）に対し特定の物質を適切な量だけ供給することが必要となる。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、短時間かつ簡単に、そして衛生的に生体試料の採取が可能となり、また適切な量の特定の物質を分析・評価部に供給することができる生体試料採取器及び生体試料の採取方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の生体試料採取器は、生体試料を採取する吸収体と、この吸収体の後方部分を被覆する可撓性の被覆部と、上記吸収体で採取された生体試料の中の所定の粒子径の物質を分岐流路により分離し、溜り部へ溜めるフィルトレーション部と、上記溜り部に配置された電極と、を設けてなることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記吸収体を試料採取時に露出し、採取後に覆う状態に移動する可撓性の可動チューブを設け、上記吸収体を覆った上記可動チューブを押し潰すことによりこの吸収体の生体試料を上記被覆部側へ送るようにしたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、上記溜り部に、所定の物質よりも大きい粒子径の物質を通さない吸水性ポリマー又は親水性高分子からなるフィルタを設けたことを特徴とする。
請求項４に係る発明の生体試料の採取方法は、生体試料を採取する吸収体と、この吸収体の後方部分を被覆する可撓性の被覆部と、上記吸収体で採取された生体試料の中の所定の粒子径の物質を分岐流路により分離し、溜り部へ溜めるフィルトレーション部と、上記溜り部に配置された電極と、を設けた生体試料採取器を用い、上記吸収体に生体試料を吸収させた後、上記生体試料採取器を回転部に取り付け、この回転部の回転により生体試料を上記フィルトレーション部の溜り部へ送るようにしたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記吸収体を試料採取時に露出し、採取後に覆う状態に移動する可撓性の可動チューブを設け、上記吸収体を覆った上記可動チューブを押し潰すことによりこの吸収体の生体試料を上記被覆部側へ送るようにしたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、上記溜り部に、所定の物質よりも大きい粒子径の物質を通さない吸水性ポリマー又は親水性高分子からなるフィルタを設けたことを特徴とする。
請求項４に係る発明の生体試料の採取方法は、生体試料を採取する吸収体と、この吸収体の後方部分を被覆する可撓性の被覆部と、上記吸収体で採取された生体試料の中の所定の粒子径の物質を分岐流路により分離し、溜り部へ溜めるフィルトレーション部と、上記溜り部に配置された電極と、を設けた生体試料採取器を用い、上記吸収体に生体試料を吸収させた後、上記生体試料採取器を回転部に取り付け、この回転部の回転により生体試料を上記フィルトレーション部の溜り部へ送るようにしたことを特徴とする。
上記の構成によれば、脱脂綿等の吸収体に生体試料（例えば唾液）を吸収させると、この生体試料は被覆部を介してフィルトレーション部へ送られる。このフィルトレーション部では、流路となる溝を形成した樹脂基板に蓋をすることで、主流路、複数段の分岐流路、溜り部等が形成されており、生体試料が主流路から分岐流路を通ることで、検査対象の粒子径（分子量）の物質が分離・濃縮され、溜り部（例えば反応部）へ貯留される。
そして、採取した試料の分析では、上記溜り部の電極に分析装置のプローブを接触させることにより、検査対象の物質に関する濃度等の評価が行われる。
そして、採取した試料の分析では、上記溜り部の電極に分析装置のプローブを接触させることにより、検査対象の物質に関する濃度等の評価が行われる。
また、本体外周に配置されている可撓性チューブを先端側へ移動させ、吸収体を包むように覆い、この可撓性チューブに先端側からローラー等で荷重を掛けて変形させることにより、吸収体に吸着した生体試料が絞られて被覆部へ集められ、かつこの被覆部も変形することにより、生体試料はフィルトレーション部へスムーズに送られる。
更に、回転部に生体試料採取器を取り付けて回転することにより、遠心力によりフィルトレーション部での生体試料の流れがスムーズになる。
更に、回転部に生体試料採取器を取り付けて回転することにより、遠心力によりフィルトレーション部での生体試料の流れがスムーズになる。
なお、本体の電極配置部の外周には、分析装置のプローブを挿入するための開口が設けられるが、上記可撓性チューブは、この電極部の開口を塞ぐ可動部材としても機能する。即ち、試料採取時に、可撓性チューブを後端側へ移動させることで、電極部の開口を塞ぎながら試料採取部吸収体を露出させ、検出・分析時には、可撓性チューブを先端側へ移動させることで、電極部の開口を開けながら試料採取部吸収体を覆う状態にすることができる。
本発明の生体試料採取器によれば、短時間かつ簡単に、そして衛生的に生体試料の採取が可能となり、またフィルトレーション部により特定の物質を適切な量だけ分析・評価部に供給することが可能となる。
また、吸収体を覆う可撓性の可動チューブを設けることで、生体試料の採取が容易になると共に、生体試料が周囲に付着したり、他の検体と混ざったりすることもなく、安全かつ衛生的な採取が可能となるという利点がある。
更に、本発明の採取方法によれば、生体試料採取器を回転部に取り付けて回転するので、特にフィルトレーション部での生体試料の流動が加速され、溜り部への送りが効率よく行われるという利点がある。
また、吸収体を覆う可撓性の可動チューブを設けることで、生体試料の採取が容易になると共に、生体試料が周囲に付着したり、他の検体と混ざったりすることもなく、安全かつ衛生的な採取が可能となるという利点がある。
更に、本発明の採取方法によれば、生体試料採取器を回転部に取り付けて回転するので、特にフィルトレーション部での生体試料の流動が加速され、溜り部への送りが効率よく行われるという利点がある。
図１に、実施例の生体試料採取器が示されており、図１において、１は円形又は角形のスティック状（柱状又は筒状）の採取器本体、２は先端に設けられた脱脂綿等からなる吸収体、３は吸収体２の後側を包むように被覆する可撓性の被覆部、４はフィルトレーション部と電極を含む評価チップ（検査・測定部）、５は検査プローブを電極へ導入するための開口、６は前側へ移動して吸収体２を覆う可撓性の可動チューブである。上記被覆部３は、吸収体２の少なくとも１／３を被覆し、後端部へ向けて細くなる（管径が小さくなるラッパ状）通路とされ、吸収体２から絞り出される試料を集める役目と、それ自体が潰されることで、後端側へ試料を送る役目をする。
この採取器は、例えば本体１の後側（把持部）を持ちながら先端の吸収体２に試料を吸わせることができ、上記被覆部３は、吸収体２の試料を集めて評価チップ４のフィルトレーション部へ送る役目をし、上記可動チューブ６は、本体１の外周上を前後にスライドし、後側にあるときは、上記開口５を覆って塞ぎ、前側にあるときは、図１のように、吸収体２を包む状態とし、そしてこの可動チューブ６に外圧を掛けながら、吸収体２から被覆部３へと押し潰すことにより、吸収体２に吸収されている試料を絞るようにして評価チップ４へ送ることができる。
図２には、上記評価チップ４の詳細な構成が示されており、この評価チップ４では、ＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂、ガラス等の基板８に、所定幅の溝を微細加工し、主流路９ａ、分岐部Ｂ1 ，Ｂ2 を構成する分岐流路９ｂ，９ｃ、溜り部９ｄ、廃液部９ｅからなるフィルトレーション部１０が形成される。上記主流路９ａと分岐流路９ｂ，９ｃの幅は、分離する物質の粒子径で決定され、例えば、生体試料が血液の場合は、主流路９ａの幅を８０〜６０μｍ程度、分岐流路９ｂ，９ｃを３０μｍ程度とし、図２のように、２つ（又はそれ以上の）の分岐を設けることで、血球と血漿を分けることも可能となる。生体試料が唾液の場合は、吸収体２で夾雑物やムチン等の高分子を取り除いて流路に流せる粘度とし、後述するが分岐流路９ｂ，９ｃを介してその他のたんぱく質をその大きさによって分離、分類する。
上記溜り部９ｄには、酵素等を配置した反応電極１２が設けられており、この反応電極１２に接続して、検査プローブ接触用の電極（例えば正電極、負電極、参照電極）１３をメッキ又は印刷等により配線する。また、上記フィルトレーション部１０に、基板８と同様の材質からなる平板の蓋１５を被せており、この蓋１５には、空気孔１６が例えば溜り部９ｄ、廃液部９ｅの位置に設けられ、この空気孔１６によって、試料の流れがスムーズになるようにしている。
図３に、分析（検査）装置の一部が示されており、実施例では、フィルトレーション部１０での生体試料の流れ及び溜り部９ｄへの送りを良好にするため、採取器を遠心分離器のように回転させている。図３において、検査台１８上の回転板１９の円周上に１つ（又は複数）の取付け部２０が設けられており、この取付け部２０に採取器（１０）が取り付けられた状態で、回転できるように構成される。また、採取器は取付け部２０に取り付けられた状態で、その開口５から検査プローブ２１を挿入できるようになっている。
実施例は以上の構成からなり、次に生体試料を唾液としてその採取及び検査について説明する。
まず、採取時は、図１の可動チューブ６を後側位置へスライドし、吸収体２を露出させると共に開口５を塞ぎ、この状態で吸収体２を舌下に入れ唾液を採取する。この後、可動チューブ６を前側位置へスライドさせ、可動チューブ６で吸収体２が包まれる状態とし、この可動チューブ６に例えばローラー（又は挟む器具）を用いて荷重を掛けることにより、吸収体２、被覆部３を順に押し潰すようにすれば、吸収体２に採取された唾液は、被覆部３の後側通路からフィルトレーション部１０へ送られる。
まず、採取時は、図１の可動チューブ６を後側位置へスライドし、吸収体２を露出させると共に開口５を塞ぎ、この状態で吸収体２を舌下に入れ唾液を採取する。この後、可動チューブ６を前側位置へスライドさせ、可動チューブ６で吸収体２が包まれる状態とし、この可動チューブ６に例えばローラー（又は挟む器具）を用いて荷重を掛けることにより、吸収体２、被覆部３を順に押し潰すようにすれば、吸収体２に採取された唾液は、被覆部３の後側通路からフィルトレーション部１０へ送られる。
次に、図３のように、採取器（本体１０）を回転板１９の取付け部２０に配置し、回転板１９を回転させると、遠心力の作用によってフィルトレーション部１０への唾液の流れが加速・促進され、この唾液は、図２の主流路９ａから分岐流路９ｂ（分岐部Ｂ1 ）と分岐流路９ｃ（分岐部Ｂ2 ）を通り、これら分岐部Ｂ1 ，Ｂ2 で分離・濃縮された物質、即ち所定の粒子径（分子量）より小さい物質が溜り部９ｄへ送られ、その他の物質は廃液部９ｅに送られる。このとき、蓋１５に設けられた空気孔１６によって、唾液の流動はスムーズに行われる。
図４には、唾液中に含まれるタンパク質の分子量が示されており、例えば分離・濃縮したい物質がコルチゾールである場合、このグラフの全てのタンパク質（ムチン）が除去される。即ち、このコルチゾールの分子量は、０．３ｋＤａであるから、分子量１ｋＤａよりも大きいタンパク質は廃液部９ｅに流れ、コルチゾールが分離されて溜り部９ｄへ送られる。
そして、採取器にはその開口５から検査プローブ２１が挿入され、この検査プローブ２１の電極１３への接触により、上記溜り部９ｄで生じた反応電流が反応電極１２を介して電極１３から検出される。
そして、採取器にはその開口５から検査プローブ２１が挿入され、この検査プローブ２１の電極１３への接触により、上記溜り部９ｄで生じた反応電流が反応電極１２を介して電極１３から検出される。
上記溜り部９ｄには、図５で説明したカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の親水性高分子や吸水性ポリマーを用いたフィルタを配置し、これによって、更に余分な物質を除去するようにしてもよい。
上記実施例のフィルトレーション部１０では、２つの分岐部Ｂ1 ，Ｂ2 を設けたが、２つ以上の分岐部Ｂ3 ，Ｂ4 …を設け、検査対象の物質の分離・濃縮を更に高めるようにすることができる。
また、実施例では、フィルトレーション部１０にて小さい粒子径の物質を検査対象として分離したが、これに限らず、大きい粒子径の物質、又は中間の粒子径の物質を検査対象として分離・濃縮するようにしてもよい。例えば、図２において、廃液部９ｅを検査対象の溜め部、溜め部９ｄを廃液部とし、この溜め部に電極を配置することで、大きい粒子径の物質を検査することができ、更に分岐流路９ｂで分離される物質を溜め部に導入し、主流路９ａと分岐流路９ｃを流動する物質を廃液部に導入する流路を形成することにより、中間の粒子径の物質を検査することもできる。
１…採取器本体、 ２…吸収体、
３…被覆部、 ４…評価チップ、
５…開口、 ６…可動チューブ、
９ａ…主流路、 ９ｂ，９ｃ…分岐流路、
９ｄ…溜り部、 ９ｅ…廃液部、
１０…フィルトレーション部、
１２…反応電極、 １３…電極、
１５…蓋、 １６…空気孔、
１９…回転板、 ２１…検査プローブ。
３…被覆部、 ４…評価チップ、
５…開口、 ６…可動チューブ、
９ａ…主流路、 ９ｂ，９ｃ…分岐流路、
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１０…フィルトレーション部、
１２…反応電極、 １３…電極、
１５…蓋、 １６…空気孔、
１９…回転板、 ２１…検査プローブ。
Claims (4)
- 生体試料を採取する吸収体と、
この吸収体の後方部分を被覆する可撓性の被覆部と、
上記吸収体で採取された生体試料の中の所定の粒子径の物質を分岐流路により分離し、溜り部へ溜めるフィルトレーション部と、
上記溜り部に配置された電極と、を設けてなる生体試料採取器。 - 上記吸収体を試料採取時に露出し、採取後に覆う状態に移動する可撓性の可動チューブを設け、上記吸収体を覆った上記可動チューブを押し潰すことによりこの吸収体の生体試料を上記被覆部側へ送るようにしたことを特徴とする請求項１記載の生体試料採取器。
- 上記溜り部に、所定の物質よりも大きい粒子径の物質を通さない吸水性ポリマー又は親水性高分子からなるフィルタを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の生体試料採取器。
- 生体試料を採取する吸収体と、
この吸収体の後方部分を被覆する可撓性の被覆部と、
上記吸収体で採取された生体試料の中の所定の粒子径の物質を分岐流路により分離し、溜り部へ溜めるフィルトレーション部と、
上記溜り部に配置された電極と、を設けた生体試料採取器を用い、
上記吸収体に生体試料を吸収させた後、
上記生体試料採取器を回転部に取り付け、この回転部の回転により生体試料を上記フィルトレーション部の溜り部へ送るようにした生体試料の採取方法。
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