(57)【要約】【課題】埃のような異物を排除して被験者から汗成分のような液体を次工程の分析装置で使用可能であり、確実に簡単に収集することができる液体収集装置を提供する。【解決手段】液体収集装置３０００のカセット容器としてのセンサーチップ１００は、試薬が含まれており被検体の指の皮膚を当てることで汗成分を吸収する吸収部８０と、この吸収部９８０に連通して汗成分を電気信号に変換する試薬と電気信号を出力するための電極７１，７２を有する変換部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の皮膚からの汗成分を収集するための液体収集装置であって、
前記被検体の前記皮膚を当てることで前記汗成分を吸収する吸収部と、前記吸収部に連通し前記汗成分を電気信号に変換する試薬と前記電気信号を出力するための電極を有する変換部からなる着脱可能なカセット容器を有していることを特徴とする液体収集装置。
【請求項２】
前記液体収集装置は、前記吸収部を加熱する加熱部を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体収集装置。
【請求項３】
前記加熱部は、超音波振動素子であることを特徴とする請求項１に記載の液体収集装置。
【請求項４】
前記加熱部は、通電により発熱するヒータであることを特徴とする請求項１に記載の液体収集装置。
【請求項５】
前記カセット容器は、前記吸収部に前記汗成分を吸収させるための開口部と、前記開口部を閉じるための蓋部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体収集装置。
【請求項６】
前記カセット容器の前記変換部は、遠心分離作用により前記汗成分の濃度を濃縮した濃縮汗成分を生成することを特徴とする請求項１に記載の液体収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収集装置に関し、特に汗成分などの液体を収集するための液体収集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば血液中のグルコース値（血糖値）は、糖尿病疾患において非常に重要な指標であり、医療現場では、針を用いて採血を行っている。この採血をする際に、被験者の指には針を刺す必要があるので被験者には苦痛を伴う。
このため、被験者に対して針を刺さないで、いわゆる非侵襲でグルコース値が得られる方法が検討されている。例えば、指に対して霧吹きにより水分を与えることで、指の皮膚表面の汗成分を容器内に落下させて、その汗成分中に含まれるグルコース値を測定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１５３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、特許文献１に開示されているグルコースの測定では、被験者に対する負荷を軽減できるが、指を外気に露出させた状態で指に小型の噴霧器から水溶液を噴霧して、指に付着した水滴を、外気に露出した状態で筒状の容器内に落下させる必要がある。このため、指に水溶液を噴霧して指に付着した水滴を落下させる際に埃などの異物が混入するおそれがある。しかもこの筒状の容器は、必ず指の下方に配置させる必要がある。このため、指からたれてくる水滴が容器の外にこぼれてしまうおそれがある。
【０００４】
このように、指は露出されており、指に噴霧器から水溶液を噴霧した状態で指から水滴が容器内に落下するのを待たなければならないので、指や水滴に埃など異物が付着してしまうおそれがある。従って、従来のグルコース測定方法では、異物を排除して指の汗成分を確実に容器内に収集することが難しい。さらに、少量の汗成分を用いてグルコース量を測定するためには、例えば遠心分離装置を用いて前記汗成分中のグルコース濃度を高めなくてはいけない。従って、収集された汗を効率良く収容するカセット容器が必要である。
そこで、本発明は上記課題を解消するために、埃のような異物を排除して被験者から汗成分のような液体を次工程の分析装置で使用可能であり、確実に簡単に収集することができる液体収集装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解消するために、本発明の液体収集装置は、被検体の皮膚からの汗成分を収集するための液体収集装置であって、
前記被検体の前記皮膚を当てることで前記汗成分を吸収する吸収部と、前記吸収部に連通し前記汗成分を電気信号に変換する試薬と前記電気信号を出力するための電極を有する変換部からなる着脱可能なカセット容器を有していることを特徴とする。
【０００６】
本発明の液体収集装置は、好ましくは前記液体収集装置は、前記吸収部を加熱する加熱部を有していることを特徴とする。
本発明の液体収集装置は、好ましくは前記加熱部は、超音波振動素子であることを特徴とする。
本発明の液体収集装置は、好ましくは前記加熱部は、通電により発熱するヒータであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液体収集装置は、好ましくは前記カセット容器は、前記吸収部に前記汗成分を吸収させるための開口部と、前記開口部を閉じるための蓋部材を備えることを特徴とする。
本発明の液体収集装置は、好ましくは前記カセット容器の前記変換部は、遠心分離作用により前記汗成分の濃度を濃縮した濃縮汗成分を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、埃のような異物を排除して被験者から汗成分のような液体を次工程の分析装置で使用可能であり、確実に簡単に収集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。  
次に、図１を参照して、本発明の液体収集装置３０００を説明する。
図１は、センサーチップ１００と、遠心分離装置９００のディスク４０の開口部７０の付近を示している。液体収集装置３０００は、遠心分離装置９００に設けられて、例えば被験者の手の指１０００の皮膚１００１からの汗成分を試料として収集する。遠心分離装置９００は、開口部７０を有する本体９０１と、本体９０１内に配置されたディスク４０と、可動フタ９０３を有している。可動フタ９０３はＴ方向にスライドすることで、本体９０１の開口部７０を表出させることができるようになっている。
【００１０】
汗成分は、塩化ナトリウム、窒化酸化物、乳酸、カルシウム、尿素、アンモニア、糖類などを含んだ水で構成されている。この汗の成分は、血液から作り出され、血液中の血漿と呼ばれる液体成分が汗として使われている。汗は汗腺から分泌されるが、この汗腺は全身に約２００万個〜５００万個ある。一番密に汗腺が存在しているのは、手掌であり、その次に密なのは足の裏、額である。
そこで、本発明の実施形態の液体収集装置３０００は、被験者の手の指または足の指に着目して、指からの汗成分を確実に簡単に効率良く収集する。
【００１１】
図１の液体収集装置３０００は、カセット容器としての上述したセンサーチップ１００と、回転体としてのディスク４０と、加熱部としての超音波振動素子１７００を有している。カセット容器としてのセンサーチップ１００は、試薬が含まれており被検体の指の皮膚を当てることで汗成分を吸収する吸収室（吸収部ともいう）８０と、この吸収室８０に連通して汗成分を電気信号に変換する試薬と電気信号を出力するための電極７１，７２を有する変換部と、を有する。
【００１２】
センサーチップ１００は、ケース６０と、直方体形状の薄型の容器部９９０と、吸収部としての吸収室８０と、電極７１，７２を有している。この容器部９９０は、例えばプラスチックにより作られている。吸収室８０は、第１吸収部材６１と第２吸収部材６２で構成されている。
【００１３】
図１と図２に示す第１吸収部６１は、汗成分を毛細管現象を用いて吸収して採取することができる材質、多孔質材料例えば板状のスポンジである。容器部９９０のケース６０は、第１吸収部材６１に対応する部分に、開口部６３を有している。しかし、第１吸収部材６１は、多孔質材料以外に不織布などであっても良い。
一方、第２吸収部材６２は、第１吸収部材６１で採取された汗成分を遠心分離作用により、電極７１，７２側にグルコース濃度を高めて分離吸着させるための管路構造を有する。
【００１４】
ディスク４０は、センサーチップ１００を高速回転することで遠心力を与えることができる。超音波振動素子１７００は、センサーチップ１００を加熱するために２０ｋＨｚ以上の超音波振動をセンサーチップ１００に対して介在部材１７１０を介して付加することができる。介在部材１７１０は、熱や振動伝搬効率の良い材料例えば鉄板である。
【００１５】
図１では、すでにセンサーチップ１００がディスク４０の開口部７０を通じてディスク４０のガイド溝１０１内の配置位置１９９に配置されている。
センサーチップ１００は、試薬が含まれており汗成分を吸収する吸収部９８０を有する。
【００１６】
図１では、第１吸収部材６１が吸収室８０内に配置される前の状態を示しているが、図２には、第１吸収部材６１が吸収室８０内に配置された状態を示している。図２に示すように、ケース６０の内部空間６４の吸収室８０には、第１吸収部材６１と容器部９９０が収容され、吸収室８０には、第２吸収部材６２と、電極７１，７２が収容されている。
【００１７】
容器部９９０は、第１吸収部材６１の下部に配置されている。第１吸収部材６１が指により押圧され、しかも超音波振動素子１７００による振動の付加により、第１吸収部材６１内に吸収された汗成分は、第１吸収部材６１から容器部９９０内に落下することで回収できるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、超音波振動素子１７００は、制御部１９００による制御によりジュール熱により発熱をして、介在部材１７１０を通じて熱をセンサーチップ１００内の第１吸収部材６１と第２吸収部材６２に与えるようになっている。
【００１９】
ディスク４０の配置位置１９９には、温度センサー１８００が配置されており、温度センサー１８００は、センサーチップ１００の温度を検出して制御部１９００に対して温度測定信号を供給する。この制御部１９００は、温度センサー１８００からのセンサーチップ１００の温度測定信号に基づいて、超音波振動素子１７００の振動エネルギーの制御を行って、温度センサー１００を所定の温度、例えば好ましくは４０℃〜５０℃にコントロールする。
【００２０】
次に、図１〜図４を参照して、液体収集装置３０００を用いて汗成分の収集方法の例を説明する。
図１では、センサーチップ１００は、ディスク４０の配置位置１９９に配置されており、センサーチップ１００はガイド溝１０１内に配置されている。
【００２１】
図２に示すように、第１吸収部材６１は、予めセンサーチップ１００の吸収室８０内に配置されていても良いし、センサーチップ１００が配置位置１９９に配置された後にセンサーチップ１００の吸収室８０内に配置してもよい。
吸収室８０内では、第１吸収部材６１の下部に容器９９０が位置されている。容器部９０の隣の位置には、第２吸収部材６２が配置されている。
【００２２】
図２に示す超音波振動素子１７００は、制御部１９００による制御によりジュール熱により発熱をして、介在部材１７１０を通じて熱をセンサーチップ１００内の第１吸収部材６１と第２吸収部材６２に与える。
【００２３】
温度センサー１８００は、センサーチップ１００の温度を検出して制御部１９００に対して温度測定信号を供給する。この制御部１９００は、温度センサー１８００からのセンサーチップ１００の温度測定信号に基づいて、超音波振動素子１７００の振動エネルギーの制御を行って、温度センサー１００を所定の温度、例えば好ましくは４０℃〜５０℃にコントロールする。
【００２４】
このように第１吸収部材６１と第２吸収部材６２に対して熱を与えることにより、第１吸収部材６１と第２吸収部材６２における汗成分の表面張力が下がり汗成分は移動しやすくなる。
【００２５】
次に、図３に示すように、被検者は指１０００を第１吸収部材６１に対してその指１０００の腹を第１吸収部材６１に対してＢＭ方向に押し付けて弾性変形させると、この振動の付加による発熱により汗成分の表面張力が下がって移動し易くなることと、超音波振動素子１７００の振動の付加と、このＢＭ方向に沿った圧力荷重とにより、第１吸収部材６１から汗成分１２００が容器部９９０内に落下して簡単に確実に貯留される。
【００２６】
その後、第１吸収部材６１から指１０００を取り除く。この際に、第１吸収部材６１は吸収室８０内から取り除いても良いし、そのまま吸収室８０内に残しても良い。
次に、図１と図４に示す蓋部材としての可動フタ９０３により、ディスク４０の開口部７０を閉じる。
【００２７】
カセット容器としてのセンサーチップ１００は、吸収室８０に汗成分を吸収させるための開口部６３を備えているが、開口部６３は、可動フタ９０３を備える。このため、吸収室８０は、図１と図４に示す可動フタ９０３により覆われて外部に露出しないことから、埃などが吸収室８０内に侵入するのを防止できる。そして、センサーチップ１００の変換部は、遠心分離作用により汗成分の濃度を濃縮した濃縮汗成分を生成するこができる。液体収集装置３０００は、埃のような異物を排除して被験者から汗成分のような液体を次工程の分析装置で使用可能であり、確実に簡単に収集することができる。
【００２８】
図５に示すように、センサーチップ１００はディスク４０の回転中心軸ＣＬ近傍からＴ方向に移動してディスク４０の外周部付近に位置決めされ、モータ４００を駆動してディスク４０を高速連続回転することでセンサーチップ１００に対して遠心力を与えると、図４の容器部９９０の第１吸収部材６１と容器９９０から第２吸収部材６２側にグルコースを含む液体が遠心力により移動して、第２吸収部材６２の端部には比重差によりグルコースが電極７１，７２に付着する。これにより、グルコースの量を電気信号の測定値は、この電極から得ることができる。この電極からの電気信号は、遠心分離装置の処理回路により変換処理される。
【００２９】
グルコース（血中糖分）は、酵素層（バイオ層）で過酸化水素層に変換して、白金の電極で電子を取り出し、血液中の糖分濃度を表示する。一例として示すこの測定方法は、ＧＯＤ（glucose oxidase）固定化酵素電極による最大反応加速解析法であり、以下の通りである。
測定原理（ＧＯＤ電極法）
Ｇ０Ｄを固定化した酵素膜と、金陰電極、および銀塩化銀陽電極を組み合わせて、ＧＯＤ反応により消費される酸素量を測定する。
（１）酵素の作用により電極表面で、下記のＧＯＤ反応が起こる。
グルコース＋Ｏ2＋Ｈ2Ｏ→グルコン酸＋Ｈ２Ｏ２
この反応で、反応液中の酸素が消費される。
【００３０】
（２）この酸素消費量を金陰極と銀塩化銀陽極からなる電極により、電流量として測定する。電極内部では、下記の反応が起こり、電流が流れ、この電流量は酸素分圧に比例する。酸素消費量は検体中のグルコース濃度に比例する。
金陰極          ：Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→  ４ＯＨ−
銀−塩化銀陽極  ：４Ａｇ＋４Ｃｌ→  ４ＡｇＣｌ＋４ｅ−
【００３１】
さらに、本測定方法では、酸素消費量の変化を二次微分することによって反応加速度を求め、この加速度の最大値を検知して、グルコースを測定する。反応加速度もまた検体中のグルコース濃度に比例する。
なお、本発明の実施形態において、使用したセンサーチップは、ディスポータブルタイプであり、ディスク４０から排出した後に廃棄される。
【００３２】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
本発明は、図示した実施形態に限らず、上述した各実施形態における特徴的な要素は、相互に組み合わせて構成することができる。
超音波振動素子に代えて通電により発熱をするヒータを用いても良い。このヒータを用いる際には、図４の制御部１９００は、温度センサー１８００からの温度検出信号に基づいて、ヒータに対する通電量を制御することで、センサーチップの温度をコントロールする。
センサーチップ１００内には、容器部９９０に代えて、第１吸収部６１のような平板型の１枚の吸収部材を配置しても良い。ケース６０は、薄い直方体形状の容器であるが、他の形状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】センサーチップと、ディスクの開口部の付近において、第１吸収部材が第１収容室内に配置される前の状態を示す図である。
【図２】第１吸収部材が第１収容室内に配置された状態を示す図である。
【図３】第１吸収部材に指を押し付けた図である。
【図４】ディスクの開口部を蓋部材で閉じた図である。
【図５】センサーチップをディスクの回転中心軸近傍から外周部付近に移動させる様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
８０      吸収室（吸収室）
１００    センサーチップ（カセット容器の一例）
９００    遠心分離装置
９９０    容器部
１２００  汗成分
１７００  超音波振動素子（加熱部の一例）
１７１０  介在部材
１８００  温度センサー
３０００  液体収集装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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