(57)【要約】  体液収集用補助シート９と一体で、半導体レーザ４ｂから照射されたレーザ光を集光するレンズ１１を設けるとともに、該補助シート９の表面がその焦点位置となるように、それらの間に透明部材１２を設ける。したがって、レーザ光を該補助シート９の特定部分（前記焦点部分）に集めることができ、比較的小さいレーザパワーで、前記微小開口を確実に形成することができる。
2009011213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面にレーザ光を照射することで形成された微小開口から体液を採取する際に用いられ、前記生体表面に貼付けられて、前記微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートにおいて、
前記生体表面に貼付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材を有することを特徴とする体液収集用補助シート。
【請求項２】
前記レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換機能を備え、変換した熱によって前記微少開口を形成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の体液収集用補助シート。
【請求項３】
前記集光部材はレンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように、前記レンズと前記体液収集用補助シートとの間に、透明部材がさらに介在されていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の体液収集用補助シート。
【請求項４】
前記レンズがアレイ状に配置されており、複数の前記微小開口を同時に形成可能であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の体液収集用補助シート。
【請求項５】
前記レンズは屈折率分布型レンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように厚みが調整されていることを特徴とする請求の範囲第３項または第４項に記載の体液収集用補助シート。
【請求項６】
前記レンズおよび前記透明部材は、前記レンズの空気中での焦点距離［ｍｍ］をｆ、前記透明部材の厚み［ｍｍ］をｔ、前記透明部材の屈折率をｎ、レンズの開放Ｆ値をＦｎとするとき、
｜（ｆ−ｎ・ｔ）／Ｆｎ｜≦０．２
の条件式を満たすことを特徴とする請求の範囲第３項または第４項に記載の体液収集用補助シート。
【請求項７】
前記生体表面に押付ける際の支点間隔を２・Ｌ［ｍｍ］、レンズの開放Ｆ値をＦｎ、厚さをｔ［ｍｍ］、ヤング率をＥ［ｋｇ／ｍｍ２］とするとき、
０．０１＜Ｌ２／（Ｆｎ・Ｅ・ｔ３）＜０．１
の条件式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載の体液収集用補助シート。
【請求項８】
底面が開放され、請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載の体液収集用補助シートが貼付けられた前記生体表面に密着設置され、天面には前記レーザ光の入射口が形成され、前記体液の採取空間を形成するチャンバと、
前記チャンバ上に搭載され、半導体レーザと、前記半導体レーザから放射された前記レーザ光を所定のビーム径を有する平行光に変換して、前記入射口から前記集光部材に入射させるコリメータレンズを備えるレーザ発生装置とを含むことを特徴とする体液収集装置。
【請求項９】
前記チャンバ内を減圧するとともに、滲出した体液を吸引する吸引手段をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の体液収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体表面にレーザ光を照射して微小開口を形成して、細胞間質液や血液などの体液を収集する際に用いられる体液収集用補助シートおよびそれを用いる体液収集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体からの体液採取には、最も一般的なものとして注射針による血液採取があるが、患者の不安や苦痛、さらに注射針に付着した細菌等による感染という問題があった。また、たとえば術後の経過を見るために、グルコース濃度（血糖値）を３０分や１時間毎にモニタリングする場合のように、連続採取となると、そのたび毎に体に注射針を刺す必要があり、皮膚が硬くなったりして、患者への負担は過大であった。【０００３】
そこで、そのような負担を軽減するために、血液ではなく、細胞間質液を採取するという方法が近年注目を集めている。これは、血管が通っている真皮層に届かない深さの微小開口を穿設して、そこから滲み出してくる細胞間質液は、血球等がないことを除けば、血液とほぼ同じ成分を有するので、血液検査の代替になり、しかも穿設時の痛みがない（少ない）ためである。そしてその微小開口の作成には、注射針による感染やとがったものを体に刺すということ自体から生じる患者の不安を低減するために、レーザ光を用いる低侵襲な方法がある。【０００４】
たとえば、特許文献１では、レーザ光を生体表面に集光させる手法が開示されている。特許文献２にも、同様にレーザを使った孔開け手法の開示があり、センサで計量するための装置で、微小開口作成のためのレーザ光を入射させる部分を有している。【０００５】
しかしながら、皮膚の光吸収係数は人種、個人差が大きく、また波長によっては光吸収効率も良くない。そこで特許文献３には、光を吸収して熱に変換する体液収集用補助シートを生体表面に配置して、そこに光を集中することで、効率良く光エネルギを生体表面に伝達して微小開口を形成することが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１９５２４５号公報
【特許文献２】特表２００２−５０３１１８号公報
【特許文献３】米国特許第６５３０９１５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術からは、生体表面に密着された体液収集用補助シートに精度良くレーザ光を集めることが困難であり、微小開口の形成に必要な光エネルギの増大を招き、微小開口を確実に形成することが困難であった。【０００７】
本発明の目的は、レーザ光を正確に集光して、比較的小さいレーザパワーで微小開口を確実に形成することができる体液収集用補助シートおよびそれを用いる体液収集装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、以下の構成により達成することができる。【０００９】
１．生体表面にレーザ光を照射することで形成された微小開口から体液を採取する際に用いられ、前記生体表面に貼付けられて、前記微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートにおいて、
前記生体表面に貼付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材を有することを特徴とする体液収集用補助シート。【００１０】
２．前記レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換機能を備え、変換した熱によって前記微少開口を形成することを特徴とする前記１に記載の体液収集用補助シート。【００１１】
３．前記集光部材はレンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように、前記レンズと前記体液収集用補助シートとの間に、透明部材がさらに介在されていることを特徴とする前記１または２に記載の体液収集用補助シート。【００１２】
４．前記レンズがアレイ状に配置されており、複数の前記微小開口を同時に形成可能であることを特徴とする前記３に記載の体液収集用補助シート。【００１３】
５．前記レンズは屈折率分布型レンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように厚みが調整されていることを特徴とする前記３または４に記載の体液収集用補助シート。【００１４】
６．前記レンズおよび前記透明部材は、前記レンズの空気中での焦点距離［ｍｍ］をｆ、前記透明部材の厚み［ｍｍ］をｔ、前記透明部材の屈折率をｎ、レンズの開放Ｆ値をＦｎとするとき、
｜（ｆ−ｎ・ｔ）／Ｆｎ｜≦０．２
の条件式を満たすことを特徴とする前記３または４に記載の体液収集用補助シート。【００１５】
７．前記生体表面に押付ける際の支点間隔を２・Ｌ［ｍｍ］、レンズの開放Ｆ値をＦｎ、厚さをｔ［ｍｍ］、ヤング率をＥ［ｋｇ／ｍｍ２］とするとき、
０．０１＜Ｌ２／（Ｆｎ・Ｅ・ｔ３）＜０．１
の条件式を満たすことを特徴とする前記２または３に記載の体液収集用補助シート。【００１６】
８．底面が開放され、前記１乃至７の何れか１項に記載の体液収集用補助シートが貼付けられた前記生体表面に密着設置され、天面には前記レーザ光の入射口が形成され、前記体液の採取空間を形成するチャンバと、
前記チャンバ上に搭載され、半導体レーザと、前記半導体レーザから放射された前記レーザ光を所定のビーム径を有する平行光に変換して、前記入射口から前記集光部材に入射させるコリメータレンズを備えるレーザ発生装置とを含むことを特徴とする体液収集装置。【００１７】
９．前記チャンバ内を減圧するとともに、滲出した体液を吸引する吸引手段をさらに備えることを特徴とする前記８に記載の体液収集装置。
【発明の効果】
【００１８】
１．生体表面にレーザ光を照射することで形成された微小開口から体液を採取する際に用いられ、前記生体表面に貼付けられて、前記微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートにおいて、
前記生体表面に貼付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材を有することを特徴とする体液収集用補助シート。【００１９】
本発明によれば、生体表面にレーザ光を照射して微小開口を形成し、微小開口から滲出した細胞間質液や血液などの体液を採取する際に用いられ、微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートにおいて、体液収集用補助シートの生体表面に貼付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材を設ける。【００２０】
これによって、レーザ光を体液収集用補助シートの特定部分（集光部材の焦点部分）に集めることができ、レーザ光を正確に集光して、比較的小さいレーザパワーで微小開口を確実に形成することができる体液収集用補助シートおよびそれを用いる体液収集装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の一形態に係る体液収集装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態の体液収集用補助シートの積層構造を拡大して示す断面図である。
【図３】体液収集用補助シートに積層されたレンズの集光面をフレネル形状とした場合の形状例を示す図である。
【図４】体液収集用補助シートに積層されたレンズの集光面を非球面とした場合の形状例を示す図である。
【図５】フレネルレンズを使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】非球面レンズを使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】レーザ発生装置のチャンバに対する位置ずれの影響を説明するための図である。
【図８】レーザ発生装置のチャンバに対する位置ずれの影響を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の他の形態に係る体液収集用補助シートの積層構造を拡大して示す断面図である。
【図１０】体液収集用補助シートに積層される集光部材をＧＲＩＮレンズとした場合の形状例を示す図である。
【図１１】ＧＲＩＮレンズを使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】板状体に力を加えた場合の変形モデルを示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  体液収集装置
２  生体表面
３  チャンバ
３ａ  入射口
４  レーザ発生装置
４ｂ  半導体レーザ
４ｃ  コリメータレンズ
４ｄ  駆動回路基板
４ｅ  筐体
５  輸液管
６  負圧装置
７  センサ
８  液体採取容器
９  体液収集用補助シート
１１  レンズ
１２  透明部材
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る体液収集装置１の構成を示す図である。この体液収集装置１は、手術後の患者の血中グルコース濃度（血糖値）を、たとえば３０分や１時間という決められた時間間隔で細胞間質液を採取することでモニタリングを行うものである。他にも、アルコール濃度の測定などにも使用することができる。【００２４】
この体液収集装置１は、大略的に、底面が開放されて患者の生体表面２（たとえば、腕や腰）にテープ止めなどで密着設置されるチャンバ３と、チャンバ３の天面に連なるレーザ発生装置４と、チャンバ３に連なる輸液管５と、輸液管５を介してチャンバ３内を減圧する負圧装置６と、負圧装置６によって吸引された細胞間質液中の血中グルコース濃度を測定するセンサ７と、センサ７を通過した細胞間質液を貯留する液体採取容器８と、生体表面２に貼付けられる体液収集用補助シート９とを備えて構成される。【００２５】
チャンバ３は、楕円体の殻が長径方向で半分に分割された形状を有する透明樹脂から成り、たとえば直径２ｃｍ、高さは１ｃｍで、内部は体液の採取空間を形成するために空洞で、底面は前記のように開放されて生体表面２に臨み、天面にはレーザ光の入射口３ａが形成されている。入射口３ａには、レーザ発生装置４とチャンバ３との間を気密に遮蔽するダミーガラスが嵌め込まれ、レーザ発生装置４内が汚れないように構成されていてもよい。【００２６】
レーザ発生装置４は、レーザ光を発生する半導体レーザ４ｂと、その半導体レーザ４ｂからのレーザ光を所定のビーム径を有する平行光に変換するコリメータレンズ４ｃと、半導体レーザ４ｂを駆動する駆動回路基板４ｄと、チャンバ３に結合され、それらを収納して所定の位置で保持する筐体４ｅとを備えて構成される。【００２７】
体液収集用補助シート９は、レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換機能を有するカーボンブラックなどを含み、生体表面２に貼付けられてレーザ光の照射を受けると発熱し、その熱によって生体表面２に微小開口を形成する。【００２８】
半導体レーザ４ｂには、体液収集用補助シート９に含まれるカーボンブラックでの吸収率が高い、たとえば波長７８０ｎｍの赤外半導体レーザを用いることができる。この波長では、ＣＤ−Ｒドライブ等で用いられている安価な半導体レーザを利用することができ、低コスト化することができる。ただし、この近赤外領域は、皮膚に対しての吸収が小さいので、直接皮膚に吸収させて熱によって微小開口を作成するのは難しい。【００２９】
そこで、上述した光熱変換機能を有する体液収集用補助シート９に近赤外領域のレーザ光を吸収させて発熱させ、その熱によって生体表面２に微小開口を形成する。これによって、生体に直接照射しても所望の高熱が得られないレーザ光を用いることができる。【００３０】
駆動回路基板４ｄには、半導体レーザ４ｂの駆動回路や全体の制御回路および操作部や電源などが実装されており、半導体レーザ４ｂに、たとえば５０ｍｓｅｃでｏｎ／ｏｆｆを繰返すパルス状の放射を、２０回行わせる。体液収集用補助シート９の吸収係数等にもよるが、パルスで打つことで、一度に長時間照射する場合に比べて、径を広げずに深さ方向に掘り進むことができる。その半導体レーザ４ｂからのレーザ光は、コリメータレンズ４ｃによって所定のビーム径を有する平行光に拡げられて、入射口３ａからチャンバ３に入射する。【００３１】
体液収集用補助シート９の厚さは、たとえば１００μｍ以下であり、大きさはチャンバ３内に収まる直径１ｃｍ程度である。この体液収集用補助シート９が生体表面２に貼付けられた後、それを囲むようにチャンバ３が装着され、レーザ照射が行われると、該補助シート９が照射された光を熱に変えて生体表面２に穿孔する。従って、比較的小さいレーザパワーで、微小開口を確実に形成することができる。その後、該体液収集用補助シート９を除去することで、細胞間質液を滲み出させることができる。【００３２】
これによって、生体表面２には、直径１００μｍ、深さ１００μｍ程度の微小開口が形成される。この微小開口の直径および深さは、角質と表皮のみを除去する程度で、たとえば１．４×１０−３ｍｍ３／ｓｅｃ程度の、センサ７での測定に充分な細胞間質液を滲み出させることができる。一方、パルス数を増やし、深さが１５０μｍを超えると真皮に到達し、毛細血管から血液を採取することができる。しかしながらその場合、神経があるので、痛みを感じる可能性がある。逆にパルス数を減らし、深さが５０μｍ未満であると、角質のみの除去となり、細胞間質液が滲み出すのに必要な表皮の除去が行えない。したがって、細胞間質液の採取には、微小開口の深さは、５０〜１５０μｍが好ましく、１００μｍが最も好ましい。直径は深さと同程度であれば、充分な滲み出しが期待でき、あまり大きすぎると目視ではっきりと孔が見えてしまうので、患者にとって低侵襲とはいえない。【００３３】
吸引手段である負圧装置６は、吸引を行うポンプに、電源、その制御回路および操作部等を備えて構成されるが、詳細は省略する。この負圧装置６によってチャンバ３内が減圧されて微小開口からの体液の滲出が促進され、滲出した体液は吸引され、輸液管５からセンサ７を通過して液体採取容器８に収集される。センサ７で測定されたデータは、該センサ７に記憶されるか、不図示の通信手段を用いて記録装置に転送される。この負圧装置６は、採取時に要求される負圧を、操作部からの操作に応答して適宜発生してもよく、或いはレーザ発生装置４の駆動回路基板４ｄと適宜連携して動作してもよい。さらに、チャンバ３内や、輸液管５内に設けた圧力センサの検出結果に応答して、適宜要求される負圧を維持するようにしてもよい。【００３４】
上述のように構成される体液収集装置１において、注目すべきは、本実施の形態では、図２で拡大して示すように、体液収集用補助シート９において、生体表面２に貼り付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材であるレンズ１１を有することである。また、レンズ１１の焦点に体液収集用補助シート９の表面が位置するように、該レンズ１１と体液収集用補助シート９との間に、透明部材１２がさらに介在されていることである。さらにまた、レンズ１１はアレイ状に配置されており、複数の微小開口を同時に形成可能なことである。【００３５】
レンズ１１としては、フレネル、ＤＯＥ（回折格子型レンズ）および通常のプラスチック成型レンズ等が使用可能である。図３はレンズ１１の集光面（半導体レーザ４ｂ側）をフレネル形状とした場合の形状例を示す図であり、図４は集光面を非球面とした場合の形状例を示す図である。フレネル形状とすることで集光面の盛り上がりを低減でき、非球面とすることで集光スポットを小さくできて光の利用効率を向上することができる。【００３６】
好ましくは、これらの図３および図４で示すように、レンズ１１と透明部材１２とを一体成型することで、体液収集用補助シート９の製造工程が簡単になり、コストを低減できる。また、一般的にレーザの発光点の発散特性は方向によって異なるので、レンズ１１またはコリメータレンズ４ｃを、そのレーザの発散特性に合わせて、方向によってレンズの焦点距離が異なるアナモルフィック形状とすることが望ましく、このような構成を採用することで、より小さい面積に半導体レーザ４ｂからの光を集光でき、効率的に穿孔を行うことができる。【００３７】
さらに、上述したように、体液収集用補助シート９上にレンズ１１を有することで、体液収集用補助シート９に集光機能の全部もしくは一部を持たせることにより、レーザ発生装置４で誤照射が発生しても、例えば患者の目へのレーザ光の入射等の危険性を低くすることができる。【００３８】
図５および図６には、図３および図４で示すような焦点距離ｆが１．５［ｍｍ］のフレネルレンズおよび非球面レンズをそれぞれ使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す。シミュレーションに使用したレンズパラメータは、フレネルレンズでは、【００３９】
【数１】
2009011213.tif 000003
【００４０】
のとおりであり、非球面レンズでは、【００４１】
【数２】
2009011213.tif 000004
【００４２】
のとおりである。【００４３】
以上のことから、レンズ１１および透明部材１２は、レンズ１１の空気中での焦点距離［ｍｍ］をｆ、透明部材１２の厚み［ｍｍ］をｔ、透明部材１２の屈折率をｎ、レンズ１１の開放Ｆ値をＦｎとするとき、
｜（ｆ−ｎ・ｔ）／Ｆｎ｜≦０．２                                ・・・（１）の条件式を満たすことが好ましい。そのように構成することで、レンズ１１の空気中での焦点距離ｆと、透明部材１２中での実効的な光路長ｎ・ｔとの差をレンズ１１の開放Ｆ値Ｆｎで除算することで求められる（上式の左辺部分）スポット径が、０．２を超えると、レンズ１１の焦点位置が体液収集用補助シート９の表面位置からずれてスポット径が大きくなってエネルギ密度が小さくなり、穿孔に必要なエネルギが増大したり、微小開口の径が大きくなって痛みが生じたりするので、０．２以下とすることで、そのような不具合の発生を防止することができる。【００４４】
以上のように、体液の採取を生体表面２にレーザ光を照射して微小開口を形成して行うにあたって、その際に用いる体液収集用補助シート９と一体で、照射されたレーザ光を集光するレンズ１１を設けるので、レーザ光を該補助シート９の特定部分（レンズ１１の焦点部分）に集めることができ、比較的小さいレーザパワーで、微小開口を確実に形成することができる。【００４５】
また、レンズ１１の焦点に体液収集用補助シート９の表面が位置するように、レンズ１１と該補助シート９との間に透明部材１２をさらに設け、生体表面２側から、該補助シート９、透明部材１２およびレンズ１１の順で並べることで、レンズ１１と該補助シート９との間の距離を精度良く保持することができ、レンズ１１の機能を最大に発揮させ、さらに効率良く微小開口を形成することができる。また、該補助シート９の剛性を向上し、生体表面２に押付けることで両者を密着させ、発生された熱で確実に微小開口を形成することができる。さらにまた、レンズ１１がアレイ状に配置されていることで、複数の微小開口を同時に形成することができ、採取する体液量を増加することができる。【００４６】
さらにまた、半導体レーザ４ｂからのレーザ光が、コリメータレンズ４ｃによって所定のビーム径を有する平行光に拡げられた状態でチャンバ３へ入射するので、図７で示すように、近接／離反移動、すなわち光軸方向にずれが生じても、体液収集用補助シート９上に集光することができる。また、図８で示すように、コリメータレンズ４ｃによるビーム径を、体液収集用補助シート９よりも大きくしておくことで、平行移動、すなわちコリメータレンズ４ｃの径方向に多少のずれが生じても、体液収集用補助シート９上に集光することができる。この場合、直接生体表面２上に照射されたレーザ光は、集光されていないので、そのビームエネルギ小さく、生体表面２に微小開口を形成することはない。このようにして、レーザ発生装置４と体液収集用補助シート９との位置ずれに対する影響が小さくなることで、装着にあたっての許容誤差を大きくできる。【００４７】
このような構成を利用して、筐体４ｅを伸縮可能とすることで、コリメータレンズ４ｃとレンズ１１との間の光学長を可変にでき、光の集光条件を変化させ、より適切な集光状況を選択可能となる。上述の例では、センサ７が組込まれているが、液体採取容器８を取外し、溜った体液を別のセンサで測定するようにしてもよい。その場合は、センサ７の装着の必要がないので、患者への負担をより小さくすることができる。【００４８】
なお、上述の例では、レーザ照射による穿孔後に体液収集用補助シート９を除去しているが、透明部材１２の該補助シート９側に溝を形成しておくなどして、滲み出した細胞間質液の流路を形成できれば、該補助シート９を貼付けたまま細胞間質液の採取を行うことができる。【００４９】
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の他の形態に係る体液収集用補助シートの積層構造を拡大して示す断面図である。注目すべきは、本実施の形態では、体液収集用補助シート９には、集光部材として、屈折率分布型レンズ、すなわちいわゆるＧＲＩＮレンズ２１が積層されることである。そして、該ＧＲＩＮレンズの焦点に体液収集用補助シート９の表面が位置するように、厚みが調整されている。したがって、平板状の集光部材を実現することができる。また、集光部材としての機能と透明部材としての機能とを１枚のレンズで実現することができる。【００５０】
図１０は、前記のように体液収集用補助シート９に積層される集光部材をＧＲＩＮレンズ２１とした場合の形状例を示す図である。また、図１１には、図１０で示すようなＧＲＩＮレンズ２１を使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す。シミュレーションに使用したレンズパラメータは、【００５１】
【数３】
2009011213.tif 000005
【００５２】
のとおりである。【００５３】
一方、体液収集用補助シート９をチャンバ３よりも広く形成して、該チャンバ３の底面全周で体液収集用補助シート９を生体表面２に押付けるようにしてもよい。このように補助シート９を生体表面２に押付けることで、生体表面２の平面度を改善することができる。その場合、ＧＲＩＮレンズ２１はチャンバ３内に確実に入る大きさとされる。【００５４】
ここで、そのように体液収集用補助シート９を生体表面２に押付ける際の支点間隔を２・Ｌ［ｍｍ］、レンズの開放Ｆ値をＦｎ、厚さをｔ［ｍｍ］、ヤング率をＥ［ｋｇ／ｍｍ２］とするとき、
０．０１＜Ｌ２／（Ｆｎ・Ｅ・ｔ３）＜０．１                      ・・・（２）
の条件式を満たすことが好ましい。【００５５】
図１２には、板状体に力を加えた場合の変形モデルを示す。板状体の中央を支点として、両端に加える荷重をＦ［ｋｇ］、ヤング率をＥ［ｋｇ／ｍｍ２］、板状体の長さを２・Ｌ［ｍｍ］、厚さをｔ［ｍｍ］、幅をｂ［ｍｍ］とするとき、両端の変位量δは、
δ＝（４・Ｆ・Ｌ３）／（Ｅ・ｂ・ｔ３）
となり、板状体が正方形であると、２・Ｌ＝ｂ、Ｆ＝０．５［ｋｇ］とすると、
δ＝（２・０．５・Ｌ３）／（Ｅ・２・Ｌ・ｔ３）＝（０．５・Ｌ２）／（Ｅ・ｔ３）
となるからである。【００５６】
したがって、上記式２の条件式の下限を下回ると、透明部材１２の厚みが厚くなりすぎて体液収集用補助シート９のコストが高くなってしまう。一方、上限を超えると、該補助シート９を生体表面２に密着させるために押付けた際に、該補助シート９の変形が大きくなってレンズ１１，２１の焦点位置が該補助シート９の表面からずれてしまい、スポット径が大きくなってエネルギ密度が小さくなり、穿孔に必要なエネルギが増大したり、微小開口の径が大きくなって痛みが生じたりするためである。したがって、上記式２の関係を満足することで、そのような不具合の発生を防止することができる。【００５７】
以上に述べたように、本発明によれば、生体表面にレーザ光を照射して微小開口を形成し、微小開口から滲出した細胞間質液や血液などの体液を採取する際に用いられ、微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートにおいて、体液収集用補助シートの生体表面に貼付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材を設ける。【００５８】
これによって、レーザ光を体液収集用補助シートの特定部分（集光部材の焦点部分）に集めることができ、レーザ光を正確に集光して、比較的小さいレーザパワーで微小開口を確実に形成することができる体液収集用補助シートおよびそれを用いる体液収集装置を提供することができる。【００５９】
なお、本発明に係る体液収集用補助シートおよびそれを用いる体液収集装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図１】
2009011213.tif 000006
【図２】
2009011213.tif 000007
【図３】
2009011213.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009011213.tif 000013
【図９】
2009011213.tif 000014
【図１０】
2009011213.tif 000015
【図１１】
2009011213.tif 000016
【図１２】
2009011213.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月14日(2009.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面にレーザ光を照射することで形成された微小開口から体液を採取する際に用いられる体液収集用補助部材において、
前記生体表面に貼付けられて、前記微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートと、
前記体液収集用補助シートの前記生体表面に貼付けられる側とは反対側に設けられ、照射されたレーザ光を集光する集光部材とを有することを特徴とする体液収集用補助部材。
【請求項２】
前記体液収集用補助シートは、前記レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換機能を備え、変換した熱によって前記微少開口を形成することを特徴とする請求項１に記載の体液収集用補助部材。
【請求項３】
前記集光部材はレンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように、前記レンズと前記体液収集用補助シートとの間に、透明部材がさらに介在されていることを特徴とする請求項１または２に記載の体液収集用補助部材。
【請求項４】
前記レンズがアレイ状に配置されており、複数の前記微小開口を同時に形成可能であることを特徴とする請求項３に記載の体液収集用補助部材。
【請求項５】
前記レンズは屈折率分布型レンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように厚みが調整されていることを特徴とする請求項３または４に記載の体液収集用補助部材。
【請求項６】
前記レンズおよび前記透明部材は、前記レンズの空気中での焦点距離［ｍｍ］をｆ、前記透明部材の厚み［ｍｍ］をｔ、前記透明部材の屈折率をｎ、レンズの開放Ｆ値をＦｎとするとき、
｜（ｆ−ｎ・ｔ）／Ｆｎ｜≦０．２
の条件式を満たすことを特徴とする請求項３または４に記載の体液収集用補助部材。
【請求項７】
前記体液収集用補助部材を前記生体表面に押付ける際の支点間隔を２・Ｌ［ｍｍ］、レンズの開放Ｆ値をＦｎ、前記透明部材の厚さをｔ［ｍｍ］、ヤング率をＥ［ｋｇ／ｍｍ２］とするとき、
０．０１＜Ｌ２／（Ｆｎ・Ｅ・ｔ３）＜０．１
の条件式を満たすことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の体液収集用補助部材。
【請求項８】
前記透明部材は、前記体液収集補助シート側に溝が形成されていることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の体液収集用補助部材。
【請求項９】
底面が開放され、請求項１から８のいずれか１項に記載の体液収集用補助部材が貼付けられた前記生体表面に密着設置され、天面には前記レーザ光の入射口が形成され、前記体液の採取空間を形成するチャンバと、
前記チャンバ上に搭載され、半導体レーザと、前記半導体レーザから放射された前記レーザ光を所定のビーム径を有する平行光に変換して、前記入射口から前記集光部材に入射させるコリメータレンズとを備えるレーザ発生装置とを含むことを特徴とする体液収集装置。
【請求項１０】
前記チャンバ内を減圧するとともに、滲出した体液を吸引する吸引手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の体液収集装置。
【請求項１１】
前記体液収集用補助シートは、前記チャンバの底面によって環状の部分で生体表面に押し付けられることを特徴とする請求項９または１０に記載の体液収集装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、生体表面にレーザ光を照射して微小開口を形成して、細胞間質液や血液などの体液を収集する際に用いられる体液収集用補助部材および体液収集装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の目的は、レーザ光を正確に集光して、比較的小さいレーザパワーで微小開口を確実に形成することができる体液収集用補助部材および体液収集装置を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
１．生体表面にレーザ光を照射することで形成された微小開口から体液を採取する際に用いられる体液収集用補助部材において、
前記生体表面に貼付けられて、前記微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートと、
前記体液収集用補助シートの前記生体表面に貼付けられる側とは反対側に設けられ、照射されたレーザ光を集光する集光部材とを有することを特徴とする体液収集用補助部材。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
２．前記体液収集用補助シートは、前記レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換機能を備え、変換した熱によって前記微少開口を形成することを特徴とする前記１に記載の体液収集用補助部材。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
３．前記集光部材はレンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように、前記レンズと前記体液収集用補助シートとの間に、透明部材がさらに介在されていることを特徴とする前記１または２に記載の体液収集用補助部材。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
４．前記レンズがアレイ状に配置されており、複数の前記微小開口を同時に形成可能であることを特徴とする前記３に記載の体液収集用補助部材。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
５．前記レンズは屈折率分布型レンズであり、その焦点に前記体液収集用補助シートの表面が位置するように厚みが調整されていることを特徴とする前記３または４に記載の体液収集用補助部材。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
６．前記レンズおよび前記透明部材は、前記レンズの空気中での焦点距離［ｍｍ］をｆ、前記透明部材の厚み［ｍｍ］をｔ、前記透明部材の屈折率をｎ、前記レンズの開放Ｆ値をＦｎとするとき、
｜（ｆ−ｎ・ｔ）／Ｆｎ｜≦０．２
の条件式を満たすことを特徴とする前記３または４に記載の体液収集用補助部材。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
７．前記体液収集用補助部材を前記生体表面に押付ける際の支点間隔を２・Ｌ［ｍｍ］、レンズの開放Ｆ値をＦｎ、前記透明部材の厚さをｔ［ｍｍ］、ヤング率をＥ［ｋｇ／ｍｍ２］とするとき、
０．０１＜Ｌ２／（Ｆｎ・Ｅ・ｔ３）＜０．１
の条件式を満たすことを特徴とする前記３から６のいずれか１項に記載の体液収集用補助部材。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
８．前記透明部材は、前記体液収集補助シート側に溝が形成されていることを特徴とする前記３から７のいずれか１項に記載の体液収集用補助部材。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
９．底面が開放され、前記１から８のいずれか１項に記載の体液収集用補助部材が貼付けられた前記生体表面に密着設置され、天面には前記レーザ光の入射口が形成され、前記体液の採取空間を形成するチャンバと、
前記チャンバ上に搭載され、半導体レーザと、前記半導体レーザから放射された前記レーザ光を所定のビーム径を有する平行光に変換して、前記入射口から前記集光部材に入射させるコリメータレンズとを備えるレーザ発生装置とを含むことを特徴とする体液収集装置。
１０．前記チャンバ内を減圧するとともに、滲出した体液を吸引する吸引手段をさらに備えることを特徴とする前記９に記載の体液収集装置。
１１．前記体液収集用補助シートは、前記チャンバの底面によって環状の部分で生体表面に押し付けられることを特徴とする前記９または１０に記載の体液収集装置。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明によれば、生体表面にレーザ光を照射して微小開口を形成し、微小開口から滲出した細胞間質液や血液などの体液を採取する際に用いられる体液収集用補助部材において、生体表面に貼付けられ、微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートと、体液収集用補助シートの生体表面に貼付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材を設ける。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
これによって、レーザ光を体液収集用補助シートの特定部分（集光部材の焦点部分）に集めることができ、レーザ光を正確に集光して、比較的小さいレーザパワーで微小開口を確実に形成することができる体液収集用補助部材および体液収集装置を提供することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【図１】本発明の実施の一形態に係る体液収集装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態の体液収集用補助部材の積層構造を拡大して示す断面図である。
【図３】体液収集用補助シートに積層されたレンズの集光面をフレネル形状とした場合の形状例を示す図である。
【図４】体液収集用補助シートに積層されたレンズの集光面を非球面とした場合の形状例を示す図である。
【図５】フレネルレンズを使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】非球面レンズを使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】レーザ発生装置のチャンバに対する位置ずれの影響を説明するための図である。
【図８】レーザ発生装置のチャンバに対する位置ずれの影響を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の他の形態に係る体液収集用補助部材の積層構造を拡大して示す断面図である。
【図１０】体液収集用補助シートに積層される集光部材をＧＲＩＮレンズとした場合の形状例を示す図である。
【図１１】ＧＲＩＮレンズを使用した場合における、焦点ずれに対する集光されたレーザ光のビームスポット形状のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】板状体に力を加えた場合の変形モデルを示す図である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上述のように構成される体液収集装置１において、注目すべきは、本実施の形態では、図２で拡大して示すように、体液収集用補助シート９の生体表面２に貼り付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材であるレンズ１１を有することである。また、レンズ１１の焦点に体液収集用補助シート９の表面が位置するように、該レンズ１１と体液収集用補助シート９との間に、透明部材１２がさらに介在されていることである。さらにまた、レンズ１１はアレイ状に配置されており、複数の微小開口を同時に形成可能なことである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
好ましくは、これらの図３および図４で示すように、レンズ１１と透明部材１２とを一体成型することで、体液収集用補助部材の製造工程が簡単になり、コストを低減できる。また、一般的にレーザの発光点の発散特性は方向によって異なるので、レンズ１１またはコリメータレンズ４ｃを、そのレーザの発散特性に合わせて、方向によってレンズの焦点距離が異なるアナモルフィック形状とすることが望ましく、このような構成を採用することで、より小さい面積に半導体レーザ４ｂからの光を集光でき、効率的に穿孔を行うことができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
さらに、上述したように、体液収集用補助シート９上にレンズ１１を有することで、体液収集用補助部材に集光機能の全部もしくは一部を持たせることにより、レーザ発生装置４で誤照射が発生しても、例えば患者の目へのレーザ光の入射等の危険性を低くすることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の他の形態に係る体液収集用補助部材の積層構造を拡大して示す断面図である。注目すべきは、本実施の形態では、体液収集用補助部材には、集光部材として、屈折率分布型レンズ、すなわちいわゆるＧＲＩＮレンズ２１が積層されることである。そして、該ＧＲＩＮレンズの焦点に体液収集用補助シート９の表面が位置するように、厚みが調整されている。したがって、平板状の集光部材を実現することができる。また、集光部材としての機能と透明部材としての機能とを１枚のレンズで実現することができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
ここで、そのように体液収集用補助部材を生体表面２に押付ける際の支点間隔を２・Ｌ［ｍｍ］、レンズの開放Ｆ値をＦｎ、透明部材１２の厚さをｔ［ｍｍ］、ヤング率をＥ［ｋｇ／ｍｍ２］とするとき、
０．０１＜Ｌ２／（Ｆｎ・Ｅ・ｔ３）＜０．１                      ・・・（２）
の条件式を満たすことが好ましい。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
したがって、上記式２の条件式の下限を下回ると、透明部材１２の厚みが厚くなりすぎて体液収集用補助部材のコストが高くなってしまう。一方、上限を超えると、体液収集用補助シート９を生体表面２に密着させるために押付けた際に、該補助シート９の変形が大きくなってレンズ１１，２１の焦点位置が該補助シート９の表面からずれてしまい、スポット径が大きくなってエネルギ密度が小さくなり、穿孔に必要なエネルギが増大したり、微小開口の径が大きくなって痛みが生じたりするためである。したがって、上記式２の関係を満足することで、そのような不具合の発生を防止することができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
以上に述べたように、本発明によれば、生体表面にレーザ光を照射して微小開口を形成し、微小開口から滲出した細胞間質液や血液などの体液を採取する際に用いられる体液収集用補助部材において、生体表面に貼付けられ、微小開口の形成に寄与する体液収集用補助シートと、体液収集用補助シートの生体表面に貼付けられる側とは反対側に、照射されたレーザ光を集光する集光部材を設ける。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
これによって、レーザ光を体液収集用補助シートの特定部分（集光部材の焦点部分）に集めることができ、レーザ光を正確に集光して、比較的小さいレーザパワーで微小開口を確実に形成することができる体液収集用補助部材および体液収集装置を提供することができる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
なお、本発明に係る体液収集用補助部材および体液収集装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【国際調査報告】
2009011213.tif 000018
2009011213.tif 000019
2009011213.tif 000020
2009011213.tif 000021