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KR100822687B1 - 체액성분 측정장치 - Google Patents

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KR100822687B1
KR100822687B1 KR1020037001120A KR20037001120A KR100822687B1 KR 100822687 B1 KR100822687 B1 KR 100822687B1 KR 1020037001120 A KR1020037001120 A KR 1020037001120A KR 20037001120 A KR20037001120 A KR 20037001120A KR 100822687 B1 KR100822687 B1 KR 100822687B1
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다끼나미마사오
야구찌요시아끼
소노다고이찌
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데루모 가부시끼 가이샤
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Abstract

단시간에 정확하게 채액중의 소정 성분을 측정할 수 있는 체액성분 측정장치에 관한 것이다. 이 측정장치는 본 체내에, 체액의 채취를 검출함과 동시에 채취된 체액성분을 측정하는 측정수단 (7), 감압기구를 형성하는 펌프와 전자밸브를 구비하고, 혈액의 채취가 검출되면 펌프가 정지되어 감압상태가 해제된다. 또 압력검출수단과 통지수단을 갖고, 센서에 의해 검출된 하우징내의 압력이 감압상태인 경우만 천자수단 (4) 이 작동하고, 채취가 검출되면, 감압이 해제되고 또한 정보가 통지된다. 또한 압력을 변동하는 압력조절수단을 갖는다.
천자, 감압, 체액

Description

체액성분 측정장치 {BODY FLUID COMPOSITION MEASURING APPARATUS}
본 발명은 체액성분 측정장치 특히 혈액검사시에 표피 표면을 천자침 (puncture needle) 으로 천자하여 혈액을 채취함과 동시에, 그 혈액중의 예컨대 포도당과 같은 특정성분의 양을 측정하는 체액성분 측정장치에 관한 것이다.
최근 당뇨병 환자의 증가에 따라 평소의 혈당치의 변동을 환자 자신이 모니터하는 자기혈당측정이 권장되어 오고 있다.
이 혈당치의 측정은 혈중의 포도당량에 따라 정색 (呈色) 하는 시험지를 장착하여, 이 시험지에 혈액을 공급, 전개하여 정색시키고, 그 정색의 정도를 광학적으로 측정 (측색) 하여 혈당치를 정량화하는 혈당측정장치를 사용하여 실시된다.
이 측정에 앞서 환자가 자신의 혈액을 채취하는 방법으로는 천자침이나 작은 칼을 구비한 천자장치를 사용하여 표피 피부를 천자한 후, 그 천자부 주변을 손가락 등으로 압박하여 혈액을 짜내는 것이 실시된다.
그러나 손가락 끝은 모세혈관이 집중되어 있어 혈액의 채취에 적합한 반면, 신경도 집중되어 있어 통증이 수반되기 때문에, 환자에게 주는 고통, 부담이 크고, 또 천자하는 것에 따른 공포감을 수반하는 점에서, 자기혈당측정을 계속 할 수 없게 되는 환자도 많다.
또 종래의 혈당측정에서는 천자조작과, 혈액채취조작과, 측정조작을 따로따로 실시하기 때문에 조작성도 떨어진다.
이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 장치로서, 천자장치와 측정장치를 일체화하고, 또한 혈액을 짜내기 위한 흡인수단을 구비한 혈당측정장치가 알려져 있다 (일본 특허출원 평10-183794호, 일본 특허출원 평10-330057호).
이들 혈당측정장치에서는 먼저 칩 선단(先端) 을 손가락 끝으로 꽉 눌러, 이 선단 개구를 기밀성을 유지하도록 밀봉한다.
다음에 선단 개구로부터 돌출되는 천자침으로 손가락 끝을 천자한 후, 이 상태에서 흡인수단을 작동시키고 (감압상태로 하고), 천자부위로부터 혈액을 뽑아내, 그 혈액을 채취한다. 그리고 측정장치에 의해 채취된 혈액의 혈당치를 측정한다.
그러나 상기 혈당측정장치에서는 일정한 압력으로 혈액을 흡인하기 때문에, 혈당치의 측정에 필요한 혈당량을 얻기에는 비교적 긴 시간을 필요로 한다.
또 꽉 눌려진 손가락의 위치 등에 따라서는 그 손가락과 칩 선단 사이에 간극이 생겨, 흡인수단을 작동시켜도 충분히 감압할 수 없고, 이에 의해 혈당치의 측정에 필요한 혈액량을 얻을 수 없거나, 또는 충분한 혈액량을 얻는 데에 비교적 긴 시간을 필요로 한다.
또 혈당치를 측정할 때의, 혈액중의 포도당 (D-Glucose) 과 시약의 화학반응식의 일례를 나타내는데 하기 화학반응식으로부터 알 수 있는 바와 같이 혈당치의 측정에는 충분한 양의 산소를 필요로 하고, 그 산소의 양이 불충분하면, 정확한 혈당치를 얻을 수 없다.
Figure 112003002693568-pct00001
그러나 종래의 혈당측정장치에서는 감압상태인 채로 혈당치를 측정하는 경우가 있고, 이 경우는 산소가 부족하여 정확한 혈당치를 얻을 수 없을 우려가 있다.
따라서 본 발명자는 이와 같은 결점을 해소하기 위해 측정에 앞서 감압상태를 해소 또는 완화시킴으로써, 산소 (측정에 필요한 대기중의 성분) 를 충분히 공급할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 단시간에 정확하고 확실하게 혈액중의 소정 성분을 측정할 수 있는 체액성분 측정장치를 제공하는 것에 있다.
발명의 개시
전술한 바와 같은 목적은 하기와 같은 본 발명의 제 1 태양 (1)∼(10) 에 의해 달성된다.
(1) 천자침 및 시험지를 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부 (touch portion) 와,
상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단 과,
상기 천자침 및 상기 시험지의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단과,
상기 천자부위에서 채취되어, 상기 시험지에 전개된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단과,
상기 체액의 채취를 검출하는 체액채취 검출수단과,
적어도 상기 시험지의 수납공간의 감압상태를 해제 또는 완화시키는 감압해제수단을 갖고,
상기 체액채취 검출수단에 의해 상기 체액의 채취가 검출되면, 상기 감압해제수단에 의해 적어도 상기 시험지의 수납공간의 감압상태를 해제 또는 완화시키고, 그 후 상기 측정수단에 의해 상기 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(2) 상기 측정에는 대기중의 소정 성분을 필요로 하는 상기 (1) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(3) 상기 감압해제수단은 상기 수납공간과 외부를 연통하는 유로 (flow passage) 와, 이 유로를 개폐하는 밸브를 갖는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(4) 상기 감압해제수단은 상기 수납공간과 외부를 연통하는 유로를 갖고, 이 유로는 그 적어도 일부에 공기의 통과저항이 비교적 큰 부분을 갖는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(5) 상기 측정수단의 적어도 일부와, 상기 체액채취 검출수단의 적어도 일부 가 서로 겸용인 것인 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(6) 상기 체액성분 측정장치는 상기 칩을 지지하고, 상기 천자수단을 내장하는 하우징을 갖고,
상기 감압수단은 상기 하우징내의 상기 수납공간을 감압상태로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(7) 상기 감압해제수단은 상기 하우징내의 상기 수납공간의 감압상태를 해제 또는 완화시키는 상기 (6) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(8) 상기 천자수단의 작동과 상기 감압수단의 작동을 거의 동시에 개시할 수 있는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
본 출원에서는 상기 제 1 태양의 발명이, 추가로 후술하는 제 2 태양의 (12) 로 규정되는 압력검출수단 및 통지수단을 포함하는 태양의 발명 (9), 또는 제 3 태양의 (25) 로 규정되는 압력조절수단을 포함하거나 이들 양자를 포함하는 태양의 발명 (10) 도 제공된다.
(9) 또한 상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과, 소정의 정보를 통지하는 통지수단을 갖고, 상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(10) 또한 상기 천자침의 수납공간의 압력을 조절하는 압력조절수단을 갖는 상기 (1)∼(9) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
또는 상기 목적은 하기와 같은 본 발명의 제 2 태양 (11)∼(21) 에 의해서도 달성된다.
(11) 표피를 통해 체액을 채취하여 이 체액의 성분을 측정하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부와,
상기 댐부에 표피를 꼭 댐으로써 기밀하게 밀폐되는 공간과,
상기 공간을 감압상태로 하는 감압수단과,
상기 공간내에 채취된 체액중의 소정 성분의 양 및/또는 성질을 측정하는 측정수단과,
상기 공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과,
소정의 정보를 통지하는 통지수단을 갖고,
상기 감압수단에 의해 상기 공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(12) 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부와,
상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단과,
상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단과,
상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과,
상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단과,
소정의 정보를 통지하는 통지수단을 갖고,
상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(13) 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부와,
상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단과,
상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단과,
상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과,
상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단과,
소정의 정보를 통지하는 통지수단을 갖고,
상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출되지 않은 경우에는 상기 통지수단에 의해 에러인 것을 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(14) 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부와,
상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단과,
상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단과,
상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과,
상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단과,
소정의 정보를 통지하는 통지수단을 갖고,
상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출되지 않은 경우에는 상기 통지수단에 의해 상기 댐부에 대어진 표피의 위치를 수정해야 되는 것을 통지함과 동시에, 소정 시간 경과해도 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출되지 않을 때는 상기 통지수단에 의해 에러인 것을 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(15) 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 천자수단에 의해 상기 천자침을 작동시키도록 구성되어 있는 상기 (12) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(16) 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부와,
상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단과,
상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단과,
상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과,
상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단을 갖고,
상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 천자수단에 의해 상기 천자침을 작동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(17) 전기적으로 구동하는 구동원을 구비하고, 이 구동원의 구동에 의해 상기 천자수단의 작동을 개시시키는 작동개시수단을 갖고,
상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 작동개시수단에 의해 상기 천자수단의 작동이 개시되고, 이 천자수단에 의해 상기 천자침이 작동하도록 구성되어 있는 상기 (15) 또는 (16) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(18) 상기 천자수단은 플런저 (plunger) 와, 상기 플런저를 선단방향으로 힘을 가하는 탄성부재를 갖는 청구항 (12) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(19) 상기 플런저는 그 선단방향으로의 이동을 규제하는 걸림부를 갖고, 상기 탄성부재에 의해 힘이 가해진 상태에서 상기 걸림부의 걸림을 해제함으로써 선단방향으로 이동하여, 상기 천자침에 의한 천자를 실시하는 상기 (18) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(20) 전기적으로 구동하는 구동원을 구비하고, 이 구동원의 구동에 의해 상기 걸림부의 걸림을 해제하는 작동개시수단을 갖고,
상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 작동개시수단에 의해 상기 걸림부의 걸림이 해제되는 상기 (19) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(21) 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 일단 상기 감압상태를 해제하고, 그 후 상기 천자를 실시함과 동시에, 상기 감압수단에 의해 상기 천자침의 수납공간과 함께 상기 천자침에 의한 손가락의 천자부위를 감압상태로 하는 상기 (12) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(22) 상기 체액성분 측정장치는 상기 칩을 지지하고, 상기 천자수단을 내장하는 하우징을 갖고,
상기 감압수단은 상기 하우징내의 상기 수납공간을 감압상태로 하는 상기 (12) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(23) 상기 압력검출수단은 상기 하우징내의 상기 수납공간의 압력을 검출하는 상기 (22) 에 기재된 체액성분 측정장치.
상기 목적은 또한 하기와 같은 본 발명의 제 3 태양 (24)∼(32) 에 의해 달성된다.
(24) 표피를 통해 체액을 채취하여 이 체액의 성분을 측정하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부와,
상기 댐부에 표피를 꼭 댐으로써 기밀하게 밀폐되는 공간과,
상기 공간의 압력을 조절하는 압력조절수단과,
상기 공간내에 채취된 채액의 소정 성분의 양 및/또는 성질을 측정하는 측정수단을 갖고,
상기 공간내에 표피를 통해 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 공간내를 감압하고, 또한 그 압력을 시간 경과에 따라 변동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(25) 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로,
천자하는 표피를 갖다 대는 댐부와,
상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단과,
상기 천자침의 수납공간의 압력을 조절하는 압력조절수단과,
상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단을 갖고,
상기 천자부위로부터 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 수 납공간을 감압하고, 또한 그 압력을 시간 경과에 따라 변동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
(26) 상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단을 갖고, 이 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간의 압력을 조절하도록 구성되어 있는 상기 (25) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(27) 상기 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간의 압력을 대기압보다 낮은 제 1 압력과, 이 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 교대로 전환하도록 구성되어 있는 상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(28) 상기 제 2 압력은 대기압 또는 대기압보다 낮은 상기 (27) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(29) 상기 제 2 압력과 상기 제 1 압력의 차는 100∼600mmHg 인 상기 (27) 또는 (28) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(30) 상기 압력변동의 주기는 1∼30sec 인 상기 (27) 내지 (29) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(31) 상기 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간의 압력을 일단 대기압보다 낮은 제 1 압력으로 하고, 그 후 상기 압력을 서서히 증가시키는 사이클을 적어도 1회 갖는 상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 체액성분 측정장치.
(32) 상기 제 1 압력은 100∼600mmHg 인 상기 (27) 내지 (31) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
또한 상기 제 1 내지 제 3 태양에 있어서,
(33) 상기 칩에 상기 천자하는 표피를 갖다 대는 댐부를 갖는 상기 (1)∼(8), (14)∼(23) 또는 (25)∼(32) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(34) 상기 칩은 시험지와, 이 시험지에 혈액을 공급하는 혈액통로를 갖는 상기 (1)∼(8), (14)∼(23) 또는 (25)∼(33) 중 어느 하나에 기재된 체액성분 측정장치.
(35) 상기 시험지는 혈당측정용 시험지인 상기 (34) 에 기재된 체액성분 측정장치.
도 1 은 본 발명의 체액성분 측정장치의 제 1 실시형태를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2 는 본 발명에서 사용하는 칩의 구성예를 나타낸 종단면도이다.
도 3 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도 (칩을 하우징에 장착하기 전의 상태) 이다.
도 4 는 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도 (칩을 하우징에 장착한 상태) 이다.
도 5 는 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (천자수단의 작동전의 상태) 이다.
도 6 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타 낸 종단면도 (천자수단의 작동시의 상태) 이다.
도 7 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (감압수단의 작동시의 상태) 이다.
도 8 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (칩 퇴피기구의 작동시의 상태) 이다.
도 9 는 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (감압해제수단의 작동시의 상태) 이다.
도 10 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (최종 상태) 이다.
도 11 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 회로구성을 나타낸 블록도이다.
도 12 는 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 제어수단의 제어동작 (일부, 조작자의 동작 등을 포함) 을 나타낸 플로우차트이다.
도 13 은 본 발명의 체액성분 측정장치의 제 2 실시형태에서의 주요부를 나타낸 종단면도이다.
도 14 는 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치의 회로구성을 나타낸 블록도이다.
도 15 는 본 발명의 제 2 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도 (칩을 하우징에 장착하기 전의 상태) 이다.
도 16 은 본 발명의 제 2 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도 (칩을 하우징에 장착한 상태) 이다.
도 17 은 본 발명의 제 2 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (감압수단의 작동시의 상태) 이다.
도 18 은 본 발명의 제 2 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (천자수단의 작동시의 상태) 이다.
도 19 는 본 발명의 제 2 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 회로구성을 나타낸 블록도이다.
도 20 은 본 발명의 제 2 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 제어수단의 제어동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 21 은 본 발명의 제 2 태양의 제 2 실시형태에서의 제어수단의 제어동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 22 는 본 발명의 제 2 태양의 제 3 실시형태에서의 제어수단의 제어동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 23 은 본 발명의 제 2 태양에서의 혈액을 채취할 때의 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 24 는 본 발명의 제 2 태양에서의 본 발명에서의 혈액을 채취할 때의 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 25 는 본 발명의 제 3 태양의 체액성분 측정장치의 제 1 실시형태를 모식 적으로 나타낸 사시도이다.
도 26 은 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도 (칩을 하우징에 장착하기 전의 상태) 이다.
도 27 은 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도 (칩을 하우징에 장착한 상태) 이다.
도 28 은 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (압력조절수단 및 천자수단의 작동전의 상태) 이다.
도 29 는 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (천자수단의 작동시의 상태) 이다.
도 30 은 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (천자후이고, 또한 압력조절수단의 작동시의 상태) 이다.
도 31 은 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도 (최종상태) 이다.
도 32 는 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 제어수단의 제어동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 33 은 본 발명의 제 3 태양의 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 혈액을 채취할 때의 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 34 는 본 발명의 제 3 태양의 체액성분 측정장치의 제 2 실시형태에서의 주요부를 나타낸 종단면도이다.
도 35 는 본 발명의 제 3 태양의 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치의 혈액을 채취할 때의 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력 패턴을 나타낸 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 체액성분 측정장치는 표피 (피부) 를 통해 체액을 채취하고, 그 체액의 소정 성분을 측정하는 장치이다.
표피의 상기 체액의 채취에 관여하는 부위 (본 실시형태에서는 천자부위) 는 바람직하게는 손가락이지만, 이 외에 예컨대 손바닥, 손등, 손의 측부, 팔, 대퇴 등을 들 수 있다.
이하에는 체액이 혈액인 경우로, 손가락 끝 (손가락) 의 표피를 천자하는 형태의 체액성분 측정장치 (혈당측정장치) 를 대표로 하여 설명한다.
이하 본 발명의 체액성분 측정장치를 첨부도면에 나타낸 적합한 실시형태에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 태양에 관련되는 체액성분 측정장치의 제 1 실시형태를 모식적으로 나타낸 사시도, 도 2 는 본 발명에서 사용하는 칩의 구성예를 나타낸 종단면도, 도 3 및 도 4 는 각각 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도, 도 5∼도 10 은 각각 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도, 도 11 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 회로구성을 나타낸 블록도, 도 12 는 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 제어수단의 제어동작 (일부, 조작자의 동작 등을 포함) 을 나타낸 플로우차트이다. 또한 도 1∼도 10 중, 지면에 대하여 우측을 「기단 (基端)」, 좌측을 「선단 (先端)」으로 하여 설명한다.
도 1, 도 5 및 도 11 에 나타낸 바와 같이 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (혈당성분측정장치 ; 1) 는 본체 (2) 와, 본체 (2) 에 설치된 댐부 (3) 와, 하우징 (5) 내에 수납된 천자수단 (4) 과, 하우징 (5) 의 기단측에 설치된 칩 퇴피기구 (6) 와, 혈액의 채취를 검출함과 동시에 채취된 혈액중의 소정 성분을 측정하는 측정수단 (7) 과, 하우징 (5) 내를 감압상태로 하는 펌프 (8) 와, 하우징 (5) 내의 감압상태를 해제, 완화 또는 유지하는 전자밸브 (26) 와, 전지 (전원 ; 9) 와, 회로기판 (10) 상에 설치된 제어수단 (11) 과, 표시부 (12) 를 구비하고 있다.
이 체액성분 측정장치 (1) 는 칩 (13) 을 장착하여 사용되고, 혈액중의 소정 성분 측정시의 화학반응에서 대기중의 소정 성분 (예컨대 산소, 이산화탄소, 수증기 등) 을 필요로 한다. 이하 각 구성요소에 대해 설명한다.
본체 (2) 는 대향하는 케이스체 (21) 와 커버체 (22) 로 구성되어 있다. 이 본체 (2) 는 그 내부에 수납공간 (23) 이 형성되어 있고, 이 수납공간 (23) 내에는 상기 천자수단 (4), 하우징 (5), 칩 퇴피기구 (6), 측정수단 (7), 펌프 (8), 전자밸브 (26), 전지 (9), 회로기판 (10), 제어수단 (11) 및 표시부 (12) 가 각각 수납되어 있다.
케이스체 (21) 의 선단측의 벽부 (211) 에는 케이스체 (21) 의 내외를 관통하고, 횡단면에서의 형상이 원형인 개구 (212) 가 형성되어 있다. 이 개구 (212) 를 통해 후술하는 하우징 (5) 에 칩 (13) 이 장착 (지지) 된다.
또 벽부 (211) 의 선단측의 면에는 개구 (212) 의 외주를 둘러싸고, 손가락 끝 (손가락) 의 형상에 대응하여 댐부 (3) 가 설치되어 있다. 이 댐부 (3) 의 선단측에는 댐면 (31) 이 형성되어 있다. 댐부 (3) (손가락 댐면 ; 31) 에 손가락을 맞대면서 체액성분 측정장치 (1) 를 작동시킨다.
이에 의해 손가락의 표피가 천자되고, 채취된 혈액중의 소정 성분 (이하 본 실시형태에서는 포도당을 대표로 설명함) 의 양이 측정된다.
이들 혈당측정장치에서는 먼저 칩 선단을 손가락 끝으로 꼭 누르고, 이 선단 개구 (212) 를 기밀성을 유지하도록 밀봉한다.
다음에, 선단 개구 (212) 로부터 돌출되는 천자침으로 손가락 끝을 천자한 후, 이 상태에서 흡인수단를 작동시키고 (감압상태로 하고), 천자부위로부터 혈액을 뽑아내 그 혈액을 채취한다. 그리고 측정장치에 의해 채취된 혈액의 혈당치를 측정한다.
커버체 (22) 의 상면에는 커버체 (22) 의 내외를 관통하는 표시창 (개구 ; 221) 이 형성되어 있고, 그 표시창 (221) 은 투명한 재료로 구성되는 판형상 부재로 가려져 있다.
이 표시창 (221) 에 대응하는 수납공간 (23) 내의 위치에는 표시부 (12) 가 설치되어 있다. 따라서 표시창 (221) 을 통해, 표시부 (12) 에서 표시되는 각종 정보를 확인할 수 있다.
표시부 (12) 는 예컨대 액정표시소자 (LCD) 등으로 구성되어 있다. 이 표시부 (12) 에는 예컨대 전원의 ON/OFF, 전원전압 (전지잔량), 측정치, 측정일시, 에러표시, 조작 가이던스 등을 표시할 수 있다.
또 커버체 (22) 의 상면에는 조작버튼 (222) 이 설치되어 있다. 체액성분 측정장치 (1) 에서는 이 조작버튼 (222) 을 누름으로써, 후술하는 천자수단 (4) 에 이어, 펌프 (감압수단 ; 8) 가 순차적으로 또는 거의 동시에 작동되도록 구성되어 있다.
또한 이 조작버튼 (222) 을 누름으로써, 체액성분 측정장치 (1) 의 전원이 ON 으로 되는 구성으로 해도 된다.
표시부 (12) 의 도 1 중의 하측에는 회로기판 (10) 이 설치되고, 이 회로기판 (10) 상에는 마이크로컴퓨터로 구성되는 제어수단 (11) 이 탑재되어 있다. 이 제어수단 (11) 은 예컨대 혈액이 채취되었는지 여부의 판별 등, 체액성분 측정장치 (1) 의 모든 조작을 제어한다. 또 이 제어수단 (11) 은 측정수단 (7) 으로부터의 신호에 의거하여 혈액중의 포도당량 (혈당치) 을 산출하는 연산부를 내장하고 있다.
회로기판 (10) 의 도 1 중의 왼쪽 하측에는 감압수단 (흡인수단) 으로서 펌프 (8) 가 설치되어 있다. 이 펌프 (8) 는 전력에 의해 작동하는 것으로, 후술 하는 하우징 (5) 에 형성된 통기로 (54) 와 튜브 (81) 를 통해 연결되어 있다. 이 튜브 (81) 는 가요성을 갖고 있고, 예컨대 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산비닐공중합체 (EVA) 등의 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 실리콘고무, 폴리우레탄 등의 고분자재료로 구성되어 있다.
이 펌프 (8) 는 하우징 (5) 의 내강부 (52) 내의 공기를 흡인, 배출함으로써 하우징 (5) 의 내강부 (52) 를 감압상태로 한다.
또 펌프 (8) 는 손가락의 천자부위로부터 혈액을 뽑아낼 수 있는 정도 (예컨대 100∼400mmHg 정도) 로 하우징 (5) 의 내강부 (52) 및 손가락의 천자부위를 감압상태로 할 수 있는 것이면 된다.
회로기판 (10) 의 도 1 중의 오른쪽 하측에는 전원으로서 전지 (9) 가 설치되어 있다. 이 전지 (9) 는 펌프 (8), 전자밸브 (26), 제어수단 (11), 표시부 (12) 등과 전기적으로 접속되어 이들 작동에 필요한 전력을 공급한다.
펌프 (8) 의 도 1 중에서 바로 앞측에는 측정수단 (7) 이 설치되어 있다. 이 측정수단 (7) 은 후술하는 칩 (13) 이 구비하는 시험지 (18) 에 혈액이 공급 (채취) 되는 것을 광학적으로 검출함과 동시에, 시험지 (18) 에 전개된 혈액중의 포도당량을 광학적으로 측정하는 것으로, 그 설치위치는 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착, 지지한 상태에서, 시험지 (18) 가 위치하는 측위근방 (側位近傍) 이 된다.
이와 같이 측정수단 (7) 은 혈액의 채취를 검출하는 기능과, 시험지 (18) 에 전개된 혈액중의 포도당 (소정 성분) 의 양을 측정하는 기능을 겸비하고 있으므로, 이들 수단을 각각 별개로 설치하는 경우에 비하여 부품점수를 삭감할 수 있고, 구 성을 간소화할 수 있으며, 또 장치의 조립공정수를 감소시킬 수 있다.
이 측정수단 (7) 은 발광소자 (발광 다이오드 ; 71) 와 수광소자 (포토다이오드 ; 72) 를 갖고 있다.
발광소자 (71) 는 제어수단 (11) 과 전기적으로 접속되고, 수광소자 (72) 는 증폭기 (24) 및 A/D 변환기 (25) 를 통해 제어수단 (11) 과 전기적으로 접속되어 있다.
발광소자 (71) 는 제어수단 (11) 으로부터의 신호에 의해 작동하고, 광을 발한다. 이 광은 소정의 시간간격으로 간헐적으로 발광하는 펄스광인 것이 바람직하다.
칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착한 상태에서, 발광소자 (71) 를 점등시키면, 발광소자 (71) 로부터 발해진 광은 시험지 (18) 에 조사되고, 그 반사광은 수광소자 (72) 에 수광되어 광전변환된다. 수광소자 (72) 로부터는 그 수광 광량에 따른 아날로그 신호가 출력되고, 그 신호는 증폭기 (24) 로 원하는대로 증폭된 후, A/D 변환기 (25) 에 의해 디지털 신호로 변환되고, 제어수단 (11) 에 입력된다.
제어수단 (11) 에서는 입력된 신호에 의거하여 혈액이 채취되었는지 여부, 즉 혈액이 칩 (13) 의 시험지 (18) 에 전개되었는지 여부를 판별한다.
또 제어수단 (11) 에서는 입력된 신호에 의거하여 소정의 연산처리를 실시하고, 또 필요에 따라 보정계산을 실시하여, 혈액중의 포도당의 양 (혈당치) 을 구한다. 구해진 혈당치는 표시부 (12) 에 표시된다.
측정수단 (7) 의 도 1 중에서 바로 앞측에는 천자수단 (4) 을 내장하는 하우 징 (5) 과 하우징 (5) 의 기단측에 연결하여 설치된 칩 퇴피기구 (6) 가 설치되어 있다.
칩 퇴피기구 (6) 는 케이스체 (21) 에 고착되고, 한편 하우징 (5) 은 케이스체 (21) 에는 고착되지 않고, 칩 퇴피기구 (6) 에 의해 그 축방향 (도 1 중에서 좌우방향) 으로 이동할 수 있도록 설치되어 있다.
전술한 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 는 하우징 (5) 에 칩 (13) 을 장착하여 사용된다. 이 칩 (13) 은 도 2 에 나타낸 바와 같이 천자침 (14) 과, 천자침 (14) 을 슬라이딩 가능하게 수납하는 제 1 하우징 (15) 과, 제 1 하우징 (15) 의 외주부에 설치된 제 2 하우징 (16) 과, 제 2 하우징 (16) 의 외주부에 설치된 시험지 고정부 (17) 와, 시험지 고정부 (17) 에 고정된 시험지 (18) 로 구성되어 있다.
천자침 (14) 은 바늘체 (141) 와, 바늘체 (141) 의 기단측에 고착된 허브 (142) 로 구성되고, 제 1 하우징 (15) 의 내강부 (152) 내에 수납되어 있다.
바늘체 (141) 는 예컨대 스테인리스강, 알루미늄, 알루미늄합금, 티탄, 티탄합금 등의 금속재료로 이루어지는 중공 (中空) 부재 또는 중실 (中實) 부재로 구성되고, 그 선단에는 예리한 칼끝 (바늘끝) 이 형성되어 있다. 이 칼끝에 의해 손가락 끝의 표면 (피부) 이 천자된다.
또 허브 (142) 는 대략 원주형상의 부재로 구성되고, 그 외주부가 제 1 하우징 (15) 의 내주면 (151) 에 맞닿으면서 슬라이딩한다.
이 허브 (142) 의 기단부에는 축경 (縮徑) 된 축경부 (143) 가 형성되어 있다. 이 축경부 (143) 는 후술하는 천자수단 (4) 을 구성하는 플런저 (41) 의 바늘 홀더 (411) 와 끼워맞춰진다.
제 1 하우징 (15) 은 벽부 (153) 를 저부로 하는 바닥이 있는 통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (152) 가 형성되어 있다.
벽부 (153) 의 대략 중앙부에는 횡단면에서의 형상이 원형인 구멍 (154) 이 형성되어 있다. 이 구멍 (154) 에는 손가락 끝 (손가락) 표피의 천자시에 바늘체 (141) 가 통과한다. 또 구멍 (154) 의 구멍직경은 허브 (142) 의 선단 외경보다 작게 설정되어 있다. 이 때문에 천자침 (14) 이 내강부 (152) 의 선단방향으로 이동하여 허브 (142) 의 선단과 벽부 (153) 의 기단이 맞닿으면, 그 이상 천자침 (14) 이 선단방향으로 이동하는 것이 방지된다. 따라서 바늘체 (141) 는 손가락 끝의 천자시에, 칩 (13) 의 선단으로부터의 돌출길이가 일정하게 유지된다. 이 때문에 바늘체 (141) 의 칼끝이 손가락 끝을 필요 이상으로 깊게 천자하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또 후술하는 플런저 (41) 의 이동거리를 조절하는 기구를 설치함으로써, 바늘체 (141) 의 칼끝에 의한 손가락 끝의 천자깊이를 조절하도록 해도 된다.
제 1 하우징 (15) 의 외주부에는 제 2 하우징 (16) 이 고착되어 있다.
제 2 하우징 (16) 은 거의 원통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (161) 가 형성되어 있다.
또 제 2 하우징 (16) 의 선단에는 링형상으로 돌출된 맞닿음부 (163) 가 형성되어 있다. 이 맞닿음부 (163) 는 손가락 끝을 누르는 부위 (즉 댐부) 이고, 그 내측에는 내강부 (161) 가 개방되는 선단 개구 (개구 ; 162) 가 형성되어 있다. 맞닿음부 (163) 의 선단 외주 가장자리는 손가락 끝으로 눌렀을 때에 천자 주변부를 자극하여 천자시의 통증을 완화시키는 효과를 발휘하는데에 적합한 형상을 하고 있다. 또 펌프 (8) 에 의해 감압상태로 되었을 때, 맞닿음부 (163) 의 선단과 손가락 끝 표면 사이로부터 공기가 유입되는 것을 최대한 억제할 수 있는 형상으로 되어 있다. 또한 제 2 하우징 (16) 의 선단에는 맞닿음부 (163) 가 설치되지 않고, 제 2 하우징 (16) 의 선단면이 평탄한 면을 구성해도 된다.
제 2 하우징 (16) 에는 맞닿음부 (163) 의 기단 부근의 외주부에, 외측을 향하여 돌출되는 링형상의 플랜지 (164) 가 형성되어 있다. 이 플랜지 (164) 는 후술하는 하우징 (5) 에 장착한 상태에서, 그 기단이 하우징 (5) 의 선단에 맞닿고, 하우징 (5) 에 대한 위치를 규정한다.
제 2 하우징 (16) 의 외주부에는 오목부 (165) 가 형성되고, 이 오목부 (165) 에는 원반형상의 시험지 (18) 가 설치된 시험지 고정부 (17) 가 장착되어 있다.
또 제 2 하우징 (16) 의 내주면에는 내강부 (161) 를 향하여 돌출되는 혈액 도입 가이드 (166) 가 형성되어 있다. 이 혈액 도입 가이드 (166) 는 손가락 끝을 천자한 후, 선단 개구 (162) 로부터 내강부 (161) 에 유입된 혈액 (검체) 을 받아들이는 기능을 갖는 것이다.
이와 같은 칩 (13) 에서는 제 2 하우징 (16), 시험지 고정부 (17) 를 거쳐, 제 2 하우징 (16) 의 내강부 (161) 와 외부를 연통하는 혈액통로 (19) 가 형성되어 있다. 이 혈액통로 (19) 는 천자에 의해 얻어진 혈액을 시험지 (18) 로 도입하기 위한 유로로, 내강부 (161) 로 개방되는 통로개구 (191) 와 칩 (13) 의 외부로 개방되는 통로개구 (192) 를 갖고 있다. 또한 통로개구 (192) 는 시험지 (18) 의 중심부에 위치하고 있다.
또 혈액 도입 가이드 (166) 는 통로개구 (191) 부근에 형성되어 있다. 이 때문에, 혈액 도입 가이드 (166) 에서 받아들인 혈액은 효율적으로 통로개구 (191) 로부터 혈액통로 (19) 로 도입된다. 이 혈액은 모세관현상에 의해 통로개구 (192) 까지 도달해, 통로개구 (192) 를 막도록 설치된 시험지 (18) 의 중심부에 공급되어 방사상으로 전개된다.
이 시험지 (18) 는 혈액을 흡수ㆍ전개 가능한 담체에 시약을 담지 (擔持) 시킨 것이다.
담체로는 예컨대 부직포, 직포, 연신처리한 시트 등의 시트형상 다공질체를 들 수 있다. 이 다공질체는 친수성을 갖는 것이 바람직하다.
담체에 담지되는 시약은 혈액 (검체) 중의 측정하기 위한 성분에 의해 적절히 결정된다. 예컨대 혈당치 측정용의 경우, 글루코오스옥시다아제 (GOD) 와, 퍼옥시다아제 (POD) 와, 예컨대 4-아미노안티피린, N-에틸-N-(2-히드록시-3-술포프로필)-m-톨루이딘과 같은 발색제 (발색시약) 을 들 수 있고, 그 외에 측정성분에 따라 예컨대 아스코르빈산옥시다아제, 알코올옥시다아제, 콜레스테롤옥시다아제 등의 혈액성분과 반응하는 것과, 상기와 동일한 발색제 (발색시약) 를 들 수 있다. 또, 추가로 인산완충액과 같은 완충제가 함유되어 있어도 된다. 또한 시약의 종류, 성분에 대해서는 이들에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
이와 같은 칩 (13) 은 전술한 케이스체 (21) 의 개구 (212) 를 통해 하우징 (5) (끼워맞춤부 ;53) 에 착탈 자유롭게 장착 (끼워맞춤) 된다.
하우징 (5) 은 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이 벽부 (51) 를 저부로 하는 바닥이 있는 통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (수납공간 ; 52) 가 형성되어 있다. 또 하우징 (5) 의 선단측은 그 내경이 칩 (13) 외주의 형상에 대응하여 축경된 끼워맞춤부 (53) 가 형성되어 있다. 이 끼워맞춤부 (53) 에 칩 (13) 이 삽입되어 끼워맞춰진다 (고정). 또한 도 3 및 도 4 에서는 설명의 이해를 용이하게 하기 위해 칩 (13) 의 구조를 간략화하여 나타냈다.
하우징 (5) 의 측부에는 내강부 (52) 와 외부를 연통하는 통기로 (54) 가 형성되고, 이 통기로 (54) 는 튜브 (81) 를 통해 펌프 (8) 에 접속되어 있다. 내강부 (52) 내의 공기는 통기로 (54) 및 튜브 (81) 를 통해 펌프 (8) 에 의해 흡인되고, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 감압상태로 된다.
또 도 5 에 나타낸 바와 같이 튜브 (81) 의 중간에는 튜브 (82) 의 일단이 접속되고, 그 튜브 (82) 의 타단은 본체 (2) 의 외부로 개방되어 있다. 이 튜브 (82) 는 가요성을 갖고 있고, 예컨대 상기 튜브 (81) 와 동일한 재료로 구성할 수 있다.
튜브 (82) 의 중간에는 그 유로를 개폐 (개방/폐쇄) 하는 전자밸브 (26) 가 설치되어 있다.
전자밸브 (26) 가 닫혀 있을 때 (닫힘상태일 때) 는 상기 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 감압상태가 유지되고, 전자밸브 (26) 가 열리면 (열림상태로 되면), 상기 감압상태의 내강부 (52) 내에, 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해, 외부로부터 공기 (대기) 가 도입되어, 그 감압상태가 해제 또는 완화된다.
따라서 상기 튜브 (유로 ; 81, 82) 및 전자밸브 (26) 에 의해 감압해제수단이 구성된다.
도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이 하우징 (5) 의 벽부 (51) 에는 그 대략 중앙부에 구멍 (511) 이 형성되어 있다. 이 구멍 (511) 에는 내부에 오리피스 (통로 ; 651) 가 형성된 세관 (65) 이 설치되어 있다. 이 오리피스 (651) 를 통해, 세관 (65) 의 양측에 설치된 내강부 (52) 와 후술하는 용적가변실 (631) 사이에 공기가 유통된다.
하우징 (5) 의 선단에는 링형상의 시일링 (밀봉부재 ; 55) 이 끼워맞춰져 있다. 이에 의해 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착하면, 칩 (13) 의 플랜지 (164) 의 기단과 시일링 (55) 이 맞닿아 내강부 (52) 의 기밀성이 유지된다.
이 시일링 (55) 은 탄성체로 구성되어 있다. 이와 같은 탄성체로는 예컨대 천연고무, 이소프렌고무, 부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무, 니트릴고무, 클로로프렌고무, 부틸고무, 아크릴고무, 에틸렌-프로필렌고무, 히드린고무, 우레탄고무, 실리콘고무, 불소고무와 같은 각종 고무재료나, 스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리부타디엔계, 불소고무계 등의 각종 열가소성 엘라스토머를 들 수 있다.
하우징 (5) 은 그 기단부 외주에 외측을 향하여 돌출되는 링형상의 플랜지 (56) 가 형성되고, 또 그 기단에는 원통형상의 볼록부 (59) 가 형성되어 있다.
이와 같은 하우징 (5) 의 끼워맞춤부 (53) 부터 기단측의 내강부 (52) 내에는 천자수단 (4) 이 수납되어 있다. 이 천자수단 (4) 은 그것에 장착되는 천자침 (14) 을 선단방향으로 이동시키고, 바늘체 (141) 의 칼끝에 의해 손가락 끝의 표면을 천자한다.
천자수단 (4) 은 플런저 (41) 와, 플런저 (41) 를 선단방향으로 힘을 가하는 코일스프링 (탄성부재 ; 42) 과, 플런저 (41) 를 기단방향으로 힘을 가하는 코일스프링 (탄성부재 ; 43) 을 갖고 있다.
플런저 (41) 의 선단부에는 컵형상의 바늘 홀더 (411) 가 설치되어 있다. 이 바늘 홀더 (411) 에는 천자침 (14) 의 축경부 (143) 가 착탈 자유롭게 끼워맞춰진다.
또 플런저 (41) 의 기단부에는 선단에 돌기형상의 걸림부 (413) 를 갖는 탄성변형가능한 탄성편 (412) 이 설치되어 있다.
칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착하기 전의 상태, 즉 천자침 (14) 을 플런저 (41) 에 장착하기 전의 상태 (도 3 참조) 에서는 걸림부 (413) 는 탄성편 (412) 의 탄성력에 의해 도 3 중의 상방향으로 힘이 가해져 하우징 (5) 의 내주면에 맞닿아 있다. 한편, 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착한 상태, 즉 천자침 (14) 을 플런저 (41) 에 장착한 상태 (도 4 참조) 에서는, 걸림부 (413) 는 하우징 (5) 의 내외를 관통하도록 형성된 개구 (57) 내에 삽입되고, 그 가장자리부에 걸린다. 이에 의해 플런저 (41) 의 선단방향으로의 이동이 규제된다. 또한 개구 (57) 는 평판형상의 시일부재 (밀봉부재 ; 58) 로 가려져, 내강부 (52) 의 기밀성이 유지되고 있다. 이 시일부재 (58) 는 상기 시일링 (55) 과 동일한 재료로 구성할 수 있다.
코일스프링 (천자용 스프링 ; 42) 은 플런저 (41) 의 기단측에 설치되고, 그 양단은 각각 플런저 (41) 및 벽부 (51) 에 맞닿고 있다. 한편 코일스프링 (복귀용 스프링 ; 43) 은 플런저 (41) 의 선단측에 설치되고, 그 양단은 각각 플런저 (41) 및 끼워맞춤부 (53) 에 맞닿고 있다.
또 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이 하우징 (5) 의 외부에는 걸림부 (413) 를 내강부 (52) 내를 향하여 (도면중 화살표방향으로) 이동시킬 수 있는 걸림해제부재 (223) 가 설치되어 있다. 이 걸림해제부재 (223) 는 전술한 조작버튼 (222) 의 누름에 연동되어 이동한다.
걸림부 (413) 가 개구 (57) 에 걸려 있는 상태에서는 코일스프링 (42) 은 압축상태로 되어 플런저 (41) 에 선단방향으로 힘을 가한다. 조작버튼 (222) 을 눌러 걸림해제부재 (223) 를 도면중에서 화살표방향으로 이동시켜 걸림부 (413) 의 걸림상태를 해제하면, 코일스프링 (42) 은 신장되어 플런저 (41) 를 선단방향으로 이동시켜 바늘체 (141) 의 칼끝이 손가락 끝의 표면 (피부) 을 천자한다.
한편, 이 때 코일스프링 (43) 은 압축되어 플런저 (41) 를 기단방향으로 힘을 가해, 즉, 플런저 (41) 를 기단방향으로 밀어되돌리려고 한다. 그 후 플런저 (41) 는 감쇠운동하여, 코일스프링 (42) 의 탄성력과 코일스프링 (43) 의 탄성력이 균형 잡힌 위치에서 정지한다.
또한 플런저 (41) 가 정지한 상태에서는 바늘체 (141) 의 칼끝은 칩 (13) 내에 수납되어 있다.
하우징 (5) 의 기단측에는 칩 퇴피기구 (6) 가 설치되어 있다.
칩 퇴피기구 (6) 는 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 을 손가락 끝 (200) 에서 이간하는 방향 (기단방향) 으로 이동시키는 것이다.
이 칩 퇴피기구 (6) 는 도 5∼도 10 에 나타낸 바와 같이 본체부 (61) 와, 시일링 (64) 과, 세관 (65) 을 갖고 있다.
본체부 (61) 는 벽부 (62) 를 저부로 하는 바닥이 있는 통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (63) 가 형성되어 있다. 이 내강부 (63) 에는 하우징 (5) 의 기단측이 삽입되어 있다.
본체부 (61) 의 선단에는 그 중심방향을 향하여 돌출되는 링형상의 볼록부 (611) 가 형성되어 있다. 칩 퇴피기구 (6) 의 작동전의 상태에서는 볼록부 (611) 의 기단과 플랜지 (56) 의 선단이 맞닿고 있다. 이에 의해 하우징 (5) 은 선단방향으로의 이동이 규제된다. 즉, 하우징 (5) 이 본체부 (61) 로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다.
또 이 때 맞닿음부 (163) 의 선단은 손가락 댐면 (31) 과 대략 동일한 위치이거나, 또는 손가락 댐면 (31) 으로부터 약간 돌출되어 있다 (도 5 참조). 이에 의해 댐부 (3) 에 손가락 끝 (200) 이 맞닿으면, 손가락 끝 (200) 의 표면은 확실하게 맞닿음부 (163) 에 맞닿아 선단 개구 (162) 를 가릴 수 있다.
벽부 (62) 에는 그 대략 중앙부에 횡단면에서의 형상이 원형인 오목부 (621) 가 형성되어 있다. 이 오목부 (621) 의 직경은 볼록부 (59) 의 외경과 거의 동일하게 설정되고, 이 오목부 (621) 에 볼록부 (59) 가 삽입되어 있다. 또 플랜지 (56) 의 외경은 본체부 (61) 의 내경과 거의 동일하게 설정되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 하우징 (5) 의 축방향의 위치에 관계없이, 예컨대 도면중의 상하방향의 어긋남 (하우징 (5) 과 본체부 (61) 의 중심 어긋남) 을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
볼록부 (59) 의 외주, 즉 하우징 (5) 의 기단과 벽부 (62) 의 선단측의 면 (622) 사이에는 링형상의 시일링 (64) 이 설치되어 있다. 이 시일링 (64) 은 하우징 (5) 의 기단과 면 (622) 의 각각에 기밀하게 밀착되어 있다. 이에 의해 시일링 (64) 과 하우징 (5) 의 기단과 면 (622) 과 오목부 (621) 의 내면으로 둘러싸인 영역에는 기밀성을 갖는 용적가변실 (감압실 ; 631) 이 구획되어 있다.
또 시일링 (64) 은 탄성체로 구성되고, 칩 퇴피기구 (6) 의 작동상태 (도 8 에 나타낸 상태) 에서는 그 탄성력에 의해 하우징 (5) 을 선단방향으로 부세 (付勢) 하고 있다. 즉 이 시일링 (64) 은 부세수단으로서도 기능하는 것이다. 이와 같은 탄성체로는 상기 시일링 (55) 등과 동일한 재료를 사용할 수 있다.
세관 (65) 은 원통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 오리피스 (통로 ; 651) 가 형성되어 있다. 이 오리피스 (651) 는 하우징 (5) 의 내강부 (52) 와 용적가변실 (631) 을 연통하는 통로로, 세경 (細徑) 이기 때문에 공기의 통과저항이 크다. 이와 같은 오리피스 (651) 의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.01∼0.3㎜ 정도인 것이 바람직하다. 오리피스 (651) 의 직경을 상기 범위 내로 함으로써, 필요충분한 공기의 통과 (유통) 저항이 얻어진다.
또 오리피스 (651) 의 직경을 조절함으로써, 펌프 (8) 작동과 칩 퇴피기구 (6) 작동의 개시 타이밍을 조절할 수 있다.
또한 세관 (65) 은 도시한 것에 한정하지 않고, 또 그 설치수도 필요에 따라 복수로 해도 된다.
이와 같은 칩 퇴피기구 (6) 에서는 맞닿음부 (163) 에 손가락 끝 (200) 을 맞닿게 하고, 선단 개구 (162) 를 밀봉한 상태에서 펌프 (8) 를 작동시키면, 먼저 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 가 감압상태로 되고, 오리피스 (651) 를 통해, 용적가변실 (631) 내의 공기가 내강부 (52) 내로 유입되어, 용적가변실 (631) 의 감압이 개시된다. 오리피스 (651) 의 공기의 통과저항이 크기 때문에, 용적가변실 (631) 의 용적은 서서히 감소되어, 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 이 손가락 끝 (200) 에서 이간되는 방향으로 서서히 이동한다.
결국, 볼록부 (59) 의 기단 (591) 과 오목부 (621) 의 저면이 맞닿으면, 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 의 기단방향으로의 이동이 정지한다 (도 8 참조). 따라서 이 볼록부 (59) 의 축방향의 길이를 조절함으로써, 칩 (13) 이 손가락 끝 (200) 에서 필요 이상으로 이간되는 것을 방지할 수 있다. 즉 볼록부 (59) 와 이것에 맞닿는 오목부 (621) 의 저면에서, 칩 (13) 의 손가락 끝 (200) 으로부터의 이동거리 (최대퇴피거리) 를 규정하는 수단 (이동거리 규정수단) 이 구성된다.
이와 같은 칩 (13) 과 손가락 끝 (200) 의 이간거리 (칩 (13) 의 최대퇴피거 리) 는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.2∼2.5㎜ 정도로 하는 것이 바람직하고, 0.5∼1.5㎜ 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 이간거리를 상기 범위내로 함으로써, 보다 확실하고 단시간에 충분한 혈액량을 확보할 수 있다. 또 손가락 끝 (200) 이 선단 개구 (162) 로부터 어긋나 버리는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또 칩 퇴피기구 (6) 는 펌프 (8) 의 작동에 이어서 작동한다. 즉 이 칩 퇴피기구 (6) 는 펌프 (8) 에 의해 내강부 (52) 를 감압하여, 선단 개구 (162) 로 손가락 끝 (200) 을 흡착한 후, 칩 (13) 을 서서히 기단방향으로 퇴피 (이동) 시키도록 구성되어 있다. 이 때문에, 칩 퇴피기구 (6) 는 손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 를 감압상태로 유지하면서, 칩 (13) 을 손가락 끝 (200) 에서 이간할 수 있다.
이와 같은 칩 퇴피기구 (6) 는 펌프 (8) 에 의해 발생하는 감압력을 이용하여 작동하는 것이다. 즉 펌프 (감압수단 ; 8) 는 칩 퇴피기구 (6) 의 구성요소의 하나라고도 할 수 있다.
또 이와 같은 칩 퇴피기구 (6) 는 다른 구동원의 추가를 필요로 하지 않기 때문에, 체액성분 측정장치 (1) 의 소형화, 경량화나 제조비용의 삭감에 유리하다.
또 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 도 6 에 나타낸 바와 같이 댐부 (3) 를 손가락 끝 (200) 으로 누르면, 손가락 끝 (200) 의 표면은 맞닿음부 (163) 의 선단에 맞닿고, 이 맞닿음부 (163) 의 선단에 의해 천자부위 (210) 의 주변 부위에 있는 모세혈관은 압박되지만, 손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 를 감압상태로 유 지하면서, 칩 (13) 을 손가락 끝 (200) 에서 이간시킬 수 있으므로, 맞닿음부 (163) 의 선단에 의해 압박되었던 천자부위 (210) 의 주변 부위에 있는 모세혈관이 개방되어, 혈액 (220) 이 보다 확실하게 또한 단시간에 천자부위 (210) 로부터 빨려나와, 포도당량의 측정에 필요충분한 혈액량을 확보할 수 있다.
또 칩 퇴피기구 (6) 의 작동상태 (도 8 에 나타낸 상태) 에서는 하우징 (5) 이 기단방향으로 이동하여 시일링 (64) 이 압축상태로 된다. 전술한 바와 같이 시일링 (64) 은 탄성체로 구성되어 있기 때문에, 도 8 에 나타낸 상태에서는 하우징 (5) 을 선단방향으로 힘을 가하고 있다. 따라서 전자밸브 (26) 를 열어 이 감압상태를 해제하면, 시일링 (64) 은 자체의 탄성력에 의해 거의 원래의 형상으로 되돌아가고, 하우징 (5) 을 선단방향으로 이동한다 (도 9, 도 10 참조). 이 때, 하우징 (5) 의 플랜지 (56) 의 선단은 본체부 (61) 의 볼록부 (611) 의 기단과 맞닿고, 그 이상 선단방향으로 이동하는 것이 규제된다 (도 10 참조). 즉 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 은 칩 퇴피기구 (6) 가 작동하기 전의 위치로 되돌아간다.
다음으로 체액성분 측정장치 (1) 를 사용하여 천자, 혈액의 채취, 전개 및 혈당치를 측정하는 경우의 각 부의 동작 및 제어수단의 제어동작에 대해, 도 2∼도 10 및 도 12 에 나타낸 플로우차트를 참조하면서 설명한다.
[1] 먼저, 칩 (13) 을 케이스체 (21) 의 개구 (212) 를 통해 하우징 (5) 의 끼워맞춤부 (53) 에 삽입하고, 천자침 (14) 의 축경부 (143) 를 바늘 홀더 (411) 에 끼워맞춘다 (도 4 참조).
또한 칩 (13) 을 기단방향으로 밀어넣으면, 코일스프링 (42) 의 탄성력에 저항하여 플런저 (41) 가 기단방향으로 이동한다. 걸림부 (413) 는 탄성편 (412) 의 탄성력에 의해 힘이 가해져 내강부 (52) 의 내주면에 맞닿고 있지만, 걸림부 (413) 가 개구 (57) 의 위치에 오면, 개구 (57) 내에 삽입된다 (도 4 참조). 이에 의해 칩 (13) 에 의한 기단방향의 누름력을 해제해도, 걸림부 (413) 가 개구 (57) 에 걸리고, 플런저 (41) 는 선단방향으로의 이동이 규제된다. 이 때 코일스프링 (42) 은 압축상태로 되어 있다. 이 상태에서 천자수단 (4) 에 의한 천자의 준비 및 혈액 (검체) 채취의 준비가 완료된다.
[2] 다음에 도시하지 않은 전원 스위치를 ON 으로 한다. 이에 의해 체액성분 측정장치 (1) 의 각 부가 기동되어 측정가능한 상태로 된다. 또한 전자밸브 (26) 는 닫혀 있다.
[3] 다음에 댐부 (3) 를 손가락 끝 (손가락 ; 200) 으로 꽉 누른다. 이에 의해 칩 (13) 의 맞닿음부 (163) 에 손가락 끝 (200) 이 압착된다. 이 때 공기의 누설이 가능한 한 적어지도록, 선단 개구 (162) 를 손가락 끝 (200) 으로 가리도록 한다 (도 5 참조).
[4] 다음에 조작버튼 (222) 을 눌러 조작하고, 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 12 의 스텝 S1).
조작버튼 (222) 을 누르면, 조작버튼 (222) 과 연결되어 있는 걸림해제부재 (223) 가 도 4 중에서 하측으로 이동한다. 이에 의해 걸림해제부재 (223) 가 걸림부 (413) 에 맞닿고, 이것을 내강부 (52) 측으로 밀어되돌린다. 이에 의해 걸림부 (413) 의 걸림이 해제되어, 압축되어 있던 코일스프링 (42) 의 탄성력에 의해 플런저 (41) 가 선단방향으로 이동하고, 바늘체 (141) 가 선단 개구 (162) 로부터 돌출되어, 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 6 참조). 바늘체 (141) 에 의한 천자부위 (210) 로부터는 출혈이 발생한다.
또 상기 조작버튼 (222) 을 누름으로써 펌프 (8) 의 작동 스위치 (도시생략) 도 거의 동시에 ON 으로 된다.
[5] 바늘체 (141) 가 손가락 끝 (200) 을 천자한 후에는 코일스프링 (43) 이 플런저 (41) 를 기단방향으로 밀어되돌린다. 플런저 (41) 는 감쇠운동을 거쳐, 코일스프링 (42) 의 탄성력과 코일스프링 (43) 의 탄성력이 균형 잡힌 위치에서 정지한다 (도 7 참조). 이 때, 바늘체 (141) 의 칼끝은 칩 (13) 내에 수납되어 있다. 이와 같이 바늘체 (141) 의 칼끝은, 천자시 이외에는 선단 개구 (162) 로부터 돌출되지 않도록 되어 있어, 실수로 피부 등을 손상시키는 일이 없고, 또 감염도 방지할 수 있어 안전성이 높다.
[6] 상기 펌프 (8) 의 작동 스위치가 ON 되면, 제어수단은 펌프 (8) 를 작동시킨다 (도 12 의 스텝 S2).
즉 상기 [4] 의 조작과 거의 동시에 펌프 (8) 가 작동하고, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 내의 공기의 흡인이 개시된다. 이에 의해 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 그 압력이 저하되어 감압상태로 된다.
이 때 손가락 끝 (200) 의 바늘체 (141) 에 의한 천자부위 (210) 도 감압상태로 되어 있다. 단, 이 상태에서는 맞닿음부 (163) 의 내측 (선단 개구 (162)) 에 위치하는 손가락 끝 (200) 은 구릉형상으로 칩 (13) 의 내부를 향하여 부풀어오르고, 맞닿음부 (163) 의 선단이 맞닿고 있는 천자부위 (210) 의 주변 부위에서는 모세혈관이 압박되어 있다.
[7] 또한 펌프 (8) 에 의한 내강부 (52) 의 흡인을 계속하면, 용적가변실 (631) 내의 공기는 오리피스 (651) 를 통하여 서서히 내강부 (52) 내로 유출되고, 용적가변실 (631) 은 서서히 그 용적이 감소된다. 이에 의해 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 은 기단방향으로 향하여, 즉 손가락 끝 (200) 에서 이간되는 방향을 향하여 서서히 이동을 개시한다.
이 때, 내강부 (52) 및 손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 의 감압상태는 유지되고 있기 때문에, 선단 개구 (162) 로부터 손가락 끝 (200) 이 떼어지는 일은 없다. 또 칩 (13) 이 손가락 끝 (200) 에서 이간되는 방향으로 이동해도, 손가락 끝 (200) 은 댐부 (3) 에 맞닿고 있으므로 칩 (13) 을 따라서 이동하는 일이 없다. 따라서 칩 (13) 은 손가락 끝 (200) 에서 확실하게 이간된다.
칩 (13) 이 손가락 끝 (200) 에서 이간됨으로써, 맞닿음부 (163) 의 선단에 의해 압박되었던 천자부위 (210) 의 주변 부위에 있는 모세혈관은 서서히 개방되어, 천자부위 (210) 로부터 혈액 (220) 이 빨려나온다 (도 8 참조). 즉 손가락 끝 (200) 과 칩 (13) 을 이간시키지 않은 경우에 비하여 출혈이 촉진되어, 필요한 혈액량을 단시간에 확보할 수 있다.
또한 이와 같은 펌프 (8) 에 의해 발생하는 최저압력은 예컨대 100∼400mmHg 정도인 것이 바람직하다.
결국, 볼록부 (59) 의 기단 (591) 과 오목부 (621) 의 저면이 맞닿는다. 이에 의해 하우징 (5) 및 여기에 장착된 칩 (13) 의 기단방향으로의 이동이 정지한다. 이와 같이 칩 (13) 은 손가락 끝 (200) 에서 적절한 거리를 이간시킨 상태에서 정지하므로, 손가락 끝 (200) 이 선단 개구 (162) 로부터 어긋나는 일이 없다. 이 때문에, 천자부위 (210) 로부터 빨려나온 혈액 (220) 이 비산되어, 주위를 오염시키는 것을 확실하게 방지할 수 있어 안전성이 높다.
이상과 같이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 조작버튼 (222) 을 1회 누름으로써, 천자동작과 감압동작이 거의 동시에 실시되고, 또 칩 (13) 의 퇴피동작은 펌프 (8) 에 의한 감압력을 이용하여 실시되며, 또 후술하는 감압해제동작도 자동적으로 개시되기 때문에, 그 조작성이 매우 좋다.
[8] 상기 [7] 의 조작으로, 천자부위 (210) 상에 입자형상으로 융기된 혈액 (220) 은 칩 (13) 내에 흡인되고, 그 내부에 형성된 혈액 도입 가이드 (166) 에 접촉하여, 혈액통로 (19) 를 통해 시험지 (18) 로 도입되고, 시험지 (18) 의 중심부에 공급되어, 방사상으로 전개된다 (도 2 참조).
시험지 (18) 상으로의 혈액 (220) 의 공급, 전개에 따라, 혈액 (220) 중의 포도당 (측정하기 위한 성분) 과 시험지 (18) 에 담지된 시약이 반응하여, 시험지 (18) 는 포도당량에 따라 정색한다.
한편, 제어수단 (11) 은 도 12 에 나타낸 스텝 S2 를 실행한 후, 측정수단 (7) 을 구동하고, 그 측정수단 (7) 을 통해 시험지 (18) 의 정색을 감시 (모니터) 하여, 혈액이 채취되었는지 여부를 판단한다 (도 12 의 스텝 S3).
이 스텝 S3 에서는 측정수단 (7) 의 수광소자 (72) 로부터 입력되는 신호의 전압레벨이 미리 설정되어 있는 임계값을 초과한 경우에는 혈액이 채취된 것으로 판단하고, 상기 신호의 전압 레벨이 그 임계값 이하인 경우에는 혈액이 채취되어 있지 않은 것으로 판단한다.
또한 상기 임계값은 시험지 (18) 가 정색하기 전의 상기 신호의 전압 레벨 보다 충분히 크고, 또한 정색했을 때의 상기 신호의 전압 레벨보다 충분히 작은 값으로 설정된다.
상기 스텝 S3 에서 혈액이 채취되지 않은 것으로 판단한 경우에는 타임업인지의 여부를 판단한다 (도 12 의 스텝 S4).
상기 스텝 S4 에서 타입업이 아닌 것으로 판단한 경우에는 스텝 S2 로 되돌아가 다시 스텝 S2 이후를 실행하고, 타입업으로 판단한 경우에는 에러 처리한다 (도 12 의 스텝 S5).
이 스텝 S5 에서는 펌프 (8) 를 정지하고, 전자밸브 (26) 를 열어, 상기 감압상태를 해제함과 동시에, 에러인 것을 나타내는 표시 (에러 표시) 를 표시부 (12) 에 표시한다.
조작자 (사용자) 는 이 에러 표시에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었는 것) 을 파악할 수 있다.
또한 상기 전자밸브 (26) 를 열었을 때의 작용은 나중에 상세하게 서술한다.
또 상기 스텝 S3 에서 혈액이 채취된 것으로 판단한 경우에는 펌프 (8) 를 정지한다 (도 12 의 스텝 S6).
이어서 전자밸브 (26) 를 열어, 상기 감압상태를 해제한다 (도 12 의 스텝 S7).
전자밸브 (26) 가 열리면, 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 에 외기 (대기) 가 유입되고, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 는 대기압으로 복귀한다 (도 9 참조).
또 시일링 (64) 은 자체의 탄성력에 의해 거의 원래의 형상으로 되돌아가고, 하우징 (5) 을 선단방향으로 이동한다 (도 9, 도 10 참조). 이 때, 하우징 (5) 의 플랜지 (56) 의 선단은 본체부 (61) 의 볼록부 (611) 기단과 맞닿아, 그 이상 선단방향으로 이동하는 것이 규제된다 (도 10 참조).
손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 의 주변 부위에서의 흡인감이 없어지고, 대기압으로 되돌아간 것이 확인되면, 칩 (13) 의 맞닿음부 (163) 를 손가락 끝 (200) 에서 떼어낸다.
[9] 제어수단 (11) 은 도 12 에 나타낸 스텝 S7 을 실행한 후, 상기 시험지 (18) 의 정색의 정도를 측정수단 (7) 에 의해 측정하고, 얻어진 데이터에 의거하여 연산처리하여, 온도 보정계산, 헤마트클릿트치 보정계산 등을 보정하여 혈당치를 정량화한다 (도 12 의 스텝 S8).
이 경우, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 감압상태, 즉 시험지 (18) 의 수납공간의 감압상태가 해제되어 있으므로, 상기 혈액 (220) 중의 포도당 (측정하기 위한 성분) 과 시험지 (18) 에 담지된 시약의 반응에 필요한 대기중의 성분이 충분히 공급되므로 혈당치를 정확하게 측정할 수 있다.
이어서 상기 산출된 혈당치를 표시부 (12) 에 표시한다 (도 12 의 스텝 S9).
이에 의해 혈당치를 파악할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면, 단시간에 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있음과 동시에, 혈당치 (혈액중의 소정 성분의 양) 를 정확하고 확실하게 측정할 수 있다.
또 칩 (13) 에 시험지 (18) 가 설치되어 있으므로, 천자, 혈액의 채취 및 시험지 (18) 로의 전개, 측정 (성분의 정량화) 을 연속적으로 실시할 수 있고, 혈당치측정 (성분측정) 을 용이하고 단시간에 실시할 수 있다.
또 사용시의 준비조작이 용이하고, 이 때문에 정기적으로 사용하는 경우나 반복 사용하는 경우에도 유리하다.
또 일단 천자한 후, 실수로 다시 생체 표면을 천자하는 등의 사고가 방지되어 안전성이 높다. 또한 천자침 (14) 이 직접 보이지 않으므로, 천자시의 공포감도 경감된다.
이상의 점으로부터, 이 체액성분 측정장치 (1) 는 환자 자신이 자기의 혈당치 등을 측정할 때에 사용하기에 적합하다.
또 이 체액성분 측정장치 (1) 는 구성이 간단, 소형, 경량이고, 저가이므로 양산에도 적합하다.
다음에 본 발명의 제 1 태양의 체액성분 측정장치의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 이 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치와, 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 는 감압해제수단의 구성이 다르다.
도 13 은 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도, 도 14 는 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치의 회로구성을 나타낸 블록도이다.
이하 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와의 상이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 또 이하의 설명에서는 도 13 중의 우측을 「기단」, 좌측을 「선단」이라고 한다.
도 13 및 도 14 에 나타낸 바와 같이 이 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 에서는 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 의 전자밸브 (26) 대신에, 세관 (83) 이 설치되어 있다.
세관 (83) 은 원통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 오리피스 (유로 ; 831) 가 형성되어 있다. 이 세관 (83) 은 튜브 (82) 의 단부에 접합 (접속) 되어 있고, 세관 (83) (오리피스 ; 831) 의 선단은 본체 (2) 의 외부로 개방되어 있다.
이 세관 (83) 의 오리피스 (831) 는 세경이므로 공기의 통과저항이 크다. 이와 같은 오리피스 (831) 의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.01∼0.3㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또 오리피스 (831) 의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 5∼15㎜ 정도인 것이 바람직하다. 오리피스 (831) 의 직경을 상기 범위내로 함으로써, 필요충분한 공기의 통과 (유통) 저항이 얻어진다.
상기 튜브 (유로 ; 81, 82) 및 세관 (83) 에 의해 감압해제수단이 구성된다.
또한 세관 (83) 은 도시한 것에 한정되지 않고, 또 그 설치수나 오리피스의 수는 필요에 따라 복수로 해도 된다.
다음으로 체액성분 측정장치 (1) 의 동작에 대해, 도 12 에 나타낸 플로우차트를 참조하면서, 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와의 상이점을 중심으로 설명한다.
먼저 도 12 에 나타낸 스텝 S1∼스텝 S6 은 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 거의 동일하다.
이 경우, 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 세관 (83) 의 오리피스 (831) 로부터 유입되는 외기 (대기) 의 유량보다, 펌프 (8) 의 작동에 의해 흡인되는 공기의 유량이 크기 (많기) 때문에, 스텝 S2 에서 펌프 (8) 가 작동하면, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 내의 공기의 흡인이 개시되고, 이에 의해 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 그 압력이 저하되어 감압상태로 된다.
그리고 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 스텝 S6 에서 펌프 (8) 를 정지하면, 세관 (83) 의 오리피스 (831), 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 에 외기 (대기) 가 유입되어, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 의 감압상태가 해제된다 (도 12 의 스텝 S7). 즉 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 는 대기압으로 복귀한다.
이하 도 12 에 나타낸 스텝 S8 및 스텝 S9 는 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일하다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면, 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일한 효과가 얻어진다.
이상 본 발명의 제 1 태양의 체액성분 측정장치를 도시한 각 실시형태에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 이들에 한정하지 않고, 예컨대 각 부의 구성은 동일한 기능을 발휘할 수 있는 임의의 구성의 것으로 변경할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는 측정목적으로 하는 성분으로서, 포도당 (혈당치) 을 대표로 하여 설명하였으나, 본 발명에서는 측정목적의 성분은 이것에 한정하지 않고, 예컨대 단백, 콜레스테롤, 요산, 크레아티닌, 알코올, 나트륨 등의 무기이온 등이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 혈액의 채취를 검출하는 혈액채취 검출수단과, 혈액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단을 겸용하는 수단 (실시형태에서는 이 수단을 「측정수단」이라고 함) 을 설치하고 있으나, 본 발명에서는 혈액채취 검출수단과 측정수단을 각각 별개로 설치해도 된다.
또 상기 실시형태에서는 혈액채취 검출수단으로서, 혈액의 채취를 광학적으로 검출하는 수단을 사용하고 있으나, 본 발명에서는 이것에 한정하지 않고, 이 외에 예컨대 전기적으로 검출하는 수단을 사용해도 된다.
또 본 발명에서는 혈액의 채취를 광학적으로 검출하는 혈액채취 검출수단을 사용하는 경우, 전술한 바와 같은 혈액중의 성분과 시약의 반응에 의한 시험지의 정색 (발색) 을 검출하는 것에 한정하지 않고, 이 외에 예컨대 칩의 시험지에 혈액을 공급하는 혈액통로 (혈액유로) 로의 혈액의 도입을 검출하는 것이어도 된다.
이 혈액통로로의 혈액 도입을 검출하는 경우에는 예컨대 칩 중의 적어도 혈액통로의 근방을 광투과성을 갖는 (투명한) 부재로 형성하고, 혈액채취 검출수단에 의해 그 혈액통로를 향하여 광을 조사하고, 그 반사광 또는 투과광을 수광하고, 광전변환하여 제어수단에 의해 상기 혈액채취 검출수단으로부터의 출력전압을 모니터하도록 구성한다. 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 부위의 색이 거의 적흑색으로 변화되고, 이에 의해 그 부위로부터의 반사광 또는 투과광의 광량이 변화되어, 상기 혈액채취 검출수단으로부터의 출력전압이 변화되므로, 이 출력전압 (광량) 의 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 상기 혈액의 채취를 전기적으로 검출하는 혈액채취 검출수단으로는 예컨대 칩의 혈액통로 등의 임피던스를 검출 (측정) 하는 센서 (전극), 바이오센서 등을 들 수 있다.
상기 바이오센서를 사용하는 경우에는 예컨대 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 바이오센서로부터의 출력전류가 변화되므로, 이 출력전류 (전류값) 의 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 상기 임피던스를 검출하는 센서를 사용하는 경우에는 예컨대 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 센서의 전극간의 임피던스가 변화되므로, 이 임피던스의 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 본 발명의 체액성분 측정장치는 전술한 바와 같은 혈액중의 성분과 시약의 반응에 의해 정색한 시험지의 정색 강도를 광학적으로 측정 (측색) 하고, 측정치로 환산, 표시하는 것에 한정하지 않고, 예컨대 검체중의 성분의 양에 따라 발생 하는 전위변화를 전기적으로 측정하고, 측정치로 환산, 표시하는 것이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 측정에 앞서 감압상태를 해제하도록 구성되어 있으나, 본 발명에서는 측정에 앞서 감압상태를 완화하도록 구성되어 있어도 된다.
또 본 발명에서는 감압수단 및 칩 퇴피기구의 작동은 각각 수동으로 개시하도록 해도 되고, 자동으로 개시하도록 해도 된다. 후자의 경우, 하우징의 끼워맞춤부의 측위근방에, 예컨대 손가락의 천자시에 천자침의 선단방향으로의 이동을 자기적으로 감지하도록 구성된 센서 등을 설치하고, 이 센서의 정보에 의거하여 감압수단 및 칩 퇴피기구가 작동하도록 할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제 2 태양의 체액성분 측정장치를 첨부 도면에 나타낸 바람직한 실시형태에 의거하여 상세하게 설명한다.
또한 이하의 설명에서, 도 1∼2, 도 5, 도 7∼10 및 도 13 은 상기 제 1 태양의 체액성분 측정장치와 동일한 도면으로, 이들을 원용한다.
또 도 15 및 도 16 은 제 1 태양의 도 3 및 도 4 에 상당하고, 각각 제 2 태양의 제 1 실시형태 (이하 「제 2 태양의」란 말을 생략함) 의 체액성분 측정장치가 갖는 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도이다. 도 5, 도 17∼도 18 및 도 7∼도 11 은 각각 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도, 도 19 는 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 회로구성을 나타낸 블록도, 도 20 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 제어수단의 제어동작을 나타낸 플로우차트이다. 이들 도면중, 도 1∼14 중의 부호와 동일한 부호는 동일하거나 상당하는 부분을 나타낸다.
또한 이들 도면중, 지면에 대해 우측을 「기단」, 좌측을 「선단」으로 설명한다.
도 1, 도 5 및 도 19 에 나타낸 바와 같이 제 1 실시형태의 체액성분검출장치 (혈액성분측정장치 ; 1) 는 본체 (2) 와, 본체 (2) 에 설치된 손가락 댐부 (3) 와, 하우징 (5) 내에 수납된 천자수단 (4) 과, 하우징 (5) 의 기단측에 설치된 칩 퇴피기구 (6) 와, 혈액 (체액) 의 채취를 검출함과 동시에 채취된 혈액 (체액) 중의 소정 성분을 측정하는 측정수단 (7) 과, 하우징 (5) 내를 감압상태로 하는 펌프 (8) 와, 하우징 (5) 내의 감압상태를 해제, 완화 또는 유지하는 전자밸브 (26) 와, 하우징 (5) 내의 압력을 검출하는 압력센서 (압력검출수단 ; 27) 와, 솔레노이드 (구동원 ; 28) 와, 스위치 (29) 와, 전지 (전원 ; 9) 와, 회로기판 (10) 상에 설치된 제어수단 (11) 및 메모리 (33) 와, 표시부 (통지수단 ; 12) 와, 음성출력부 (통지수단 ; 32) 와, 외부출력부 (34) 를 구비하고 있다.
이 체액성분 측정장치 (1) 는 전술한 도 2 에 나타낸 칩 (13) 을 장착하여 사용된다. 이하 각 구성요소에 대하여 설명한다.
본체 (2) 는 대향하는 케이스체 (21) 와 커버체 (22) 로 구성되어 있다. 이 본체 (2) 는 그 내부에 수납공간 (23) 이 형성되어 있고, 이 수납공간 (23) 내에는 상기 천자수단 (4), 하우징 (5), 칩 퇴피기구 (6), 측정수단 (7), 펌프 (8), 전자밸브 (26), 솔레노이드 (28), 스위치 (29), 전지 (9), 회로기판 (10), 제어수단 (11), 메모리 (33), 표시부 (12), 음성출력부 (32) 및 외부출력부 (34) 가 각각 수납되어 있다. 또 하우징 (5) 내에는 압력센서 (27) 가 설치되어 있다.
케이스체 (21) 의 선단측의 벽부 (211) 에는 케이스체 (21) 의 내외를 관통하고, 횡단면에서의 형상이 원형인 개구 (212) 가 형성되어 있다. 이 개구 (212) 를 통해 후술하는 하우징 (5) 에 칩 (13) 이 장착 (지지) 된다.
또 벽부 (211) 의 선단측의 면에는 개구 (212) 의 외주를 둘러싸고, 손가락끝 (손가락) 의 형상에 대응하여 형성된 손가락 댐부 (표피를 갖다 대는 댐부 ; 3) 가 설치되어 있다. 이 손가락 댐부 (3) 의 선단측에는 손가락 댐면 (31) 이 형성되어 있다. 손가락 댐부 (3) (손가락 댐면 ; 31) 에 손가락 끝을 맞대면서, 체액성분 측정장치 (1) 를 작동시킨다. 이에 의해 손가락 끝이 천자되어 채취된 혈액중의 소정 성분 (이하 본 실시형태에서는 포도당을 대표로 설명함) 의 양이 측정된다.
커버체 (22) 의 상면에는 커버체 (22) 의 내외를 관통하는 표시창 (개구 ; 221) 이 형성되어 있고, 그 표시창 (221) 은 투명한 재료로 구성되는 판형상 부재로 가려져 있다.
이 표시창 (221) 에 대응하는 수납공간 (23) 내의 위치에는 표시부 (12) 가 설치되어 있다. 따라서 표시창 (221) 을 통해 표시부 (12) 에서 표시되는 각종 정보를 확인할 수 있다.
표시부 (12) 는 예컨대 액정표시소자 (LCD) 등으로 구성되어 있다. 이 표시부 (12) 에는 예컨대 전원의 ON/OFF, 전원전압 (전지잔량), 측정치, 측정일시, 에러 표시, 위치수정표시, 조작 가이던스 등을 표시할 수 있다.
또 음성출력부 (32) 는 예컨대 버저 (일정한 소리나 멜로디 등을 내는 장치), 말을 하는 장치 등으로 구성된다.
또한 통지수단은 상기의 것에 한정하지 않고, 이 이외에 예컨대 발광 다이오드 (LED) 나 EL 소자 등의 발광소자, 램프, EL 표시소자 등을 들 수 있다.
또 외부출력부 (34) 는 구해진 혈당치 등 그 데이터를 예컨대 퍼스널 컴퓨터와 같은 외부장치로 출력하기 위한 것이다.
또 커버체 (22) 의 상면에는 조작버튼 (222) 이 설치되어 있다. 체액성분 측정장치 (1) 에서는 이 조작버튼 (222) 을 누름으로써, 이것에 연동하여 스위치 (29) 가 ON 으로 되고, 그 신호가 스위치 (29) 로부터 제어수단 (11) 에 입력되도록 구성되어 있다.
표시부 (12) 의 도 1 중에서 하측에는 회로기판 (10) 이 설치되고, 이 회로기판 (10) 상에는 마이크로컴퓨터로 구성되는 제어수단 (11) 과, 메모리 (33) 가 탑재되어 있다. 제어수단 (11) 은 예컨대 혈액이 채취되었는지 여부의 판별, 감압상태인지 여부의 판별 등, 체액성분 측정장치 (1) 의 모든 동작을 제어한다. 또 이 제어수단 (11) 은 측정수단 (7) 으로부터의 신호에 의거하여 혈액중의 포도당량 (혈당치) 을 산출하는 연산부를 내장하고 있다.
회로기판 (10) 의 도 1 중 왼쪽 하측에는 감압수단 (흡입수단) 으로서 펌프 (8) 가 설치되어 있다. 이 펌프 (8) 는 전력에 의해 작동하는 것으로, 후술하는 하우징 (5) 에 형성된 통기로 (54) 와 튜브 (81) 를 통해 연결되어 있다. 이 튜브 (81) 는 가요성을 갖고 있고, 예컨대 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 (EVA) 등의 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에 스테르, 실리콘고무, 폴리우레탄 등의 고분자 재료로 구성되어 있다.
이 펌프 (8) 는 하우징 (5) 의 내강부 (52) 내의 공기를 흡인, 배출함으로써, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 를 감압상태로 한다. 특히 이 체액성분 측정장치 (1) 는 후술하는 칩 (13) 의 바늘체 (141) 에 의한 천자에 앞서, 또는 천자와 동시에, 또는 천자한 후에, 이 펌프 (8) 에 의해 하우징 (5) 내강부 (52) 의 감압을 시도하도록 되어 있다.
또 펌프 (8) 는 손가락 끝의 천자부위로부터 혈액을 뽑아낼 수 있는 정도 (예컨대 100∼400mmHg 정도) 로, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 및 손가락 끝의 천자부위를 감압상태로 할 수 있는 것이면 된다.
회로기판 (10) 의 도 1 중에서 오른쪽 하측에는 전원으로서 전지 (9) 가 설치되어 있다. 이 전지 (9) 는 펌프 (8), 전자밸브 (26), 솔레노이드 (28), 제어수단 (11), 표시부 (12), 음성출력부 (32) 등과 전기적으로 접속되고, 이들 작동에 필요한 전력을 공급한다.
펌프 (8) 의 도 1 중에서 바로 앞측에는 측정수단 (7) 이 설치되어 있다. 이 측정수단 (7) 은 후술하는 칩 (13) 이 구비하는 시험지 (18) 에 혈액이 공급 (채취) 되는 것을 광학적으로 검출함과 동시에, 시험지 (18) 에 전개된 혈액중의 포도당량을 광학적으로 측정하는 것으로, 그 설치위치는 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착, 지지한 상태에서 시험지 (18) 가 위치하는 측위근방으로 된다.
이와 같이 측정수단 (7) 은 혈액의 채취를 검출하는 기능과, 시험지 (18) 에 전개된 혈액중의 포도당 (소정 성분) 의 양을 측정하는 기능을 겸비하고 있으므로, 이들 수단을 각각 별개로 설치하는 경우에 비하여, 부품점수를 삭감시킬 수 있고, 구성을 간소화할 수 있으며, 또 장치의 조립공정수를 감소시킬 수 있다.
이 측정수단 (7) 은 발광소자 (발광 다이오드 ; 71) 와 수광소자 (포토다이오드 ; 72) 를 갖고 있다.
발광소자 (71) 는 제어수단 (11) 과 전기적으로 접속되고, 수광소자 (72) 는 증폭기 (24) 및 A/D 변환기 (25) 를 통해 제어수단 (11) 과 전기적으로 접속되어 있다.
발광소자 (71) 는 제어수단 (11) 으로부터의 신호에 의해 작동하고, 광을 발한다. 이 광은 소정의 시간간격으로 간헐적으로 발광하는 펄스광인 것이 바람직하다.
칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착한 상태에서 발광소자 (71) 를 점등시키면, 발광소자 (71) 로부터 발해진 광은 시험지 (18) 에 조사되고, 그 반사광은 수광소자 (72) 에 수광되고 광전변환된다. 수광소자 (72) 로부터는 그 수광광량에 따른 아날로그신호가 출력되고, 그 신호는 증폭기 (24) 로 원하는대로 증폭된 후, A/D 변환기 (25) 에 의해 디지털신호로 변환되고, 제어수단 (11) 에 입력된다.
제어수단 (11) 에서는 입력된 신호에 의거하여 혈액이 채취되었는지 여부, 즉 혈액이 칩 (13) 의 시험지 (18) 에 전개되었는지 여부를 판별한다.
또 제어수단 (11) 에서는 입력된 신호에 의거하여 소정의 연산처리를 실시하고, 또 필요에 따라 보정계산을 실시하여, 혈액중의 포도당량 (혈당치) 을 구한다. 구해진 혈당치는 표시부 (12) 에 표시된다.
측정수단 (7) 의 도 1 중에서 바로 앞측에는 천자수단 (4) 을 내장하는 하우징 (5) 과 하우징 (5) 의 기단측에 연결하여 설치된 칩 퇴피기구 (6) 가 설치되어 있다.
칩 퇴피기구 (6) 는 케이스체 (21) 에 고착되고, 한편 하우징 (5) 은 케이스체 (21) 에는 고착되지 않고, 칩 퇴피기구 (6) 에 의해 그 축방향 (도 1 중에서 좌우 방향) 으로 작동할 수 있도록 설치되어 있다.
전술한 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 는 하우징 (5) 에 칩 (13) 을 장착하여 사용된다. 이 칩 (13) 은 제 1 태양의 발명에서 설명한 것과 동일하면 되므로 여기에서의 설명은 피한다.
이와 같은 칩 (13) 은 전술한 케이스체 (21) 의 개구 (212) 를 통해 하우징 (5) (끼워맞춤부 ; 53) 에 착탈이 자유롭게 장착 (끼워맞춤) 된다.
하우징 (5) 은 도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이 벽부 (51) 를 저부로 하는 바닥이 있는 통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (수납공간 ; 52) 가 형성되어 있다. 또 하우징 (5) 의 선단측은 그 내경이 칩 (13) 의 외주의 형상에 대응하여 축경된 끼워맞춤부 (53) 가 형성되어 있다. 이 끼워맞춤부 (53) 에 칩 (13) 이 삽입되어 끼워맞춰진다 (고정). 또한 도 15 및 도 16 에서는 설명의 이해를 용이하게 하기 위해 칩 (13) 의 구조를 간략화하여 나타냈다.
하우징 (5) 의 측부에는 내강부 (52) 와 외부를 연통하는 통기로 (54) 가 형성되고, 이 통기로 (54) 는 튜브 (81) 를 통해 펌프 (8) 에 접속되어 있다. 내강부 (52) 내의 공기는 통기로 (54) 및 튜브 (81) 를 통해 펌프 (8) 에 의해 흡입 되고, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 감압상태로 된다.
또 도 5 에 나타낸 바와 같이 튜브 (81) 의 중간에는 튜브 (82) 의 일단이 접속되고, 이 튜브 (82) 의 타단은 본체 (2) 의 외부로 개방되어 있다. 이 튜브 (82) 는 가요성을 갖고 있고, 예컨대 상기 튜브 (81) 와 동일한 재료로 구성할 수 있다.
튜브 (82) 의 중간에는 그 유로를 개폐 (개방/폐쇄) 하는 전자밸브 (26) 가 설치되어 있다.
전자밸브 (26) 가 닫혀 있을 때 (닫힘상태일 때) 는 상기 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 감압상태가 유지되고, 전자밸브 (26) 가 열리면 (열림상태가 되면), 상기 감압상태의 내강부 (52) 내에, 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해, 외부로부터의 공기 (대기) 가 도입되어, 그 감압상태가 해제 또는 완화된다.
따라서, 상기 튜브 (유로 ; 81, 82) 및 전자밸브 (26) 에 의해 감압해제수단이 구성된다.
도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이 하우징 (5) 의 벽부 (51) 에는 그 대략 중앙부에 구멍 (511) 이 형성되어 있다. 이 구멍 (511) 에는 내부에 오리피스 (통로 ; 651) 가 형성된 세관 (65) 이 설치되어 있다. 이 오리피스 (651) 를 통해, 세관 (65) 의 양측에 설치된 내강부 (52) 와 후술하는 용적가변실 (631) 사이에 공기가 유통된다.
하우징 (5) 의 선단에는 링형상의 시일링 (밀봉부재 ; 55) 이 끼워맞춰져 있다. 이에 의해 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착하면, 칩 (13) 의 플랜지 (164) 의 기단과 시일링 (55) 이 맞닿아 내강부 (52) 의 기밀성이 유지된다.
이 시일링 (55) 은 탄성체로 구성되어 있다. 이와 같은 탄성체로는 예컨대 천연고무, 이소프렌고무, 부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무, 니트릴고무, 클로로플렌고무, 부틸고무, 아크릴고무, 에틸렌-프로필렌고무, 히드린고무, 우레탄고무, 실리콘고무, 불소고무와 같은 각종 고무재료나, 스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리부타디엔계, 불소고무계 등의 각종 열가소성 엘라스토머를 들 수 있다.
하우징 (5) 은 그 기단부 외주에, 외측을 향하여 돌출되는 링형상의 플랜지 (56) 가 형성되고, 또 그 기단에는 원통형상의 볼록부 (59) 가 형성되어 있다.
이와 같은 하우징 (5) 의 끼워맞춤부 (53) 부터 기단측의 내강부 (52) 내에는 천자수단 (4) 이 수납되어 있다. 이 천자수단 (4) 은 그것에 장착되는 천자침 (14) 을 선단방향으로 이동시키고, 바늘체 (141) 의 칼끝에 의해 손가락 끝의 표면을 천자한다.
천자수단 (4) 은 플런저 (41) 와, 플런저 (41) 를 선단방향으로 힘을 가하는 코일스프링 (탄성부재 ; 42) 과, 플런저 (41) 를 기단방향으로 힘을 가하는 코일스프링 (탄성부재 ; 43) 을 갖고 있다.
플런저 (41) 의 선단부에는 컵형상의 바늘 홀더 (411) 가 설치되어 있다. 이 바늘 홀더 (411) 에는 천자침 (14) 의 축경부 (143) 가 착탈 자유롭게 끼워맞춰진다. 또 플런저 (41) 의 기단부에는 선단에 돌기형상의 걸림부 (413) 를 갖는 탄성변형 가능한 탄성편 (412) 이 설치되어 있다.
칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착하기 전의 상태, 즉 천자침 (14) 을 플런저 (41) 에 장착하기 전의 상태 (도 15 참조) 에서는 걸림부 (413) 는 탄성편 (412) 의 탄성력에 의해 도 15 중에서 상방향으로 힘이 가해져 하우징 (5) 의 내주면에 맞닿고 있다. 한편 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착한 상태, 즉 천자침 (14) 을 플런저 (41) 에 장착한 상태 (도 16 참조) 에서는 걸림부 (413) 는 하우징 (5) 의 내외를 관통하도록 형성된 개구 (57) 내에 삽입되고, 그 가장자리부에 걸린다. 이에 의해 플런저 (41) 의 선단방향으로의 이동이 규제된다. 또한 개구 (57) 는 평판형상의 시일부재 (밀봉부재 ; 58) 로 가려지고, 내강부 (52) 의 기밀성이 유지되고 있다. 이 시일부재 (58) 는 상기 시일링 (55) 과 동일한 재료로 구성할 수 있다.
코일스프링 (천자용 스프링 ; 42) 은 플런저 (41) 의 기단측에 설치되고, 그 양단은 각각 플런저 (41) 및 벽부 (51) 에 맞닿는다. 한편 코일스프링 (복귀용 스프링 ; 43) 은 플런저 (41) 의 선단측에 설치되고, 그 양단은 각각 플런저 (41) 및 끼워맞춤부 (53) 에 맞닿아 있다.
또 도 19 에 나타낸 바와 같이 하우징 (5) 내에는 압력센서 (27) 가 설치되어 있고, 이 압력센서 (27) 에 의해 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력을 검출한다. 압력센서 (27) 로부터의 정보, 즉 압력센서 (27) 에 의해 검출된 압력 (데이터) 은 제어수단 (11) 에 입력된다.
또 도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이 하우징 (5) 의 외부에는 전기적으로 구동하는 구동원으로서 솔레노이드 (28) 가 설치되어 있다. 이 솔레노이드 (28) 는 그 플런저 (281) 에 의해 걸림부 (413) 를 내강부 (52) 내를 향하여 (도면중에서 화살표방향으로) 이동시킬 수 있도록 배치되어 있다.
걸림부 (413) 가 개구 (57) 에 걸려 있는 상태에서는 코일스프링 (42) 은 압축상태로 되어 플런저 (41) 에 선단방향으로 힘을 가한다. 솔레노이드 (28) 의 플런저 (281) 가 도면중에서 화살표방향으로 이동하고, 그 플런저 (281) 에 의해 걸림부 (413) 의 걸림 상태가 해제되면, 코일스필링 (42) 은 신장되어 플런저 (41) 를 선단방향으로 이동시키고, 바늘체 (141) 의 칼끝이 손가락 끝의 표면 (피부) 을 천자한다. 따라서 상기 솔레노이드 (28) 에 의해 천자수단 (4) 의 작동을 개시시키는 작동개시수단이 구성된다.
한편, 이 때 코일스프링 (43) 은 압축되어 플런저 (41) 에 기단방향으로 힘을 가해, 즉 플런저 (41) 를 기단방향으로 복귀시키려고 한다. 그 후 플런저 (41) 는 감쇠운동하여, 코일스프링 (42) 의 탄성력과 코일스프링 (43) 의 탄성력이 균형 잡힌 위치에서 정지한다.
또한 플런저 (41) 가 정지한 상태에서는 바늘체 (141) 의 칼끝은 칩 (13) 내에 수납되어 있다.
하우징 (5) 의 기단측에는 칩 퇴피기구 (6) 가 설치되어 있다. 칩 퇴피기구 (6) 는 제 1 태양의 발명에서 설명한 것과 동일하므로, 여기에서의 중복설명은 피한다.
또 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 도 17 에 나타낸 바와 같이 손가락 댐부 (3) 에 손가락 끝 (200) 을 대면, 손가락 끝 (200) 의 표면은 맞닿음부 (163) 의 선단에 맞닿고, 이 맞닿음부 (163) 의 선단에 의해 천자부위 (210) 의 주변 부위에 있는 모세혈관은 압박되지만, 도 8 에 나타낸 바와 같이 손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 를 감압상태로 유지하면서, 칩 (13) 을 손가락 끝 (200) 에서 이간시킬 수 있으므로, 맞닿음부 (163) 의 선단에 의해 압박되었던 천자부위 (210) 의 주변 부위에 있는 모세혈관이 개방되어, 혈액 (220) 이 보다 확실하게 또한 단시간에 천자부위 (210) 로부터 빨려나와, 포도당량의 측정에 필요충분한 혈액량을 확보할 수 있다.
또 칩 퇴피기구 (6) 의 작동상태 (도 8 에 나타낸 상태) 에서는 하우징 (5) 이 기단방향으로 이동하고, 시일링 (64) 이 압축상태로 된다. 전술한 바와 같이 시일링 (64) 은 탄성체로 구성되어 있기 때문에, 도 8 에 나타낸 상태에서는 하우징 (5) 에 선단방향으로 힘을 가하고 있다. 따라서 전자밸브 (26) 를 열어 이 감압상태를 해제하면, 시일링 (64) 은 자체의 탄성력에 의해 대략 원래의 형상으로 되돌아가 하우징 (5) 을 선단방향으로 이동한다 (도 9, 도 10 참조). 이 때, 하우징 (5) 의 플랜지 (56) 의 선단은 본체부 (61) 의 볼록부 (611) 의 기단과 맞닿아, 그 이상 선단방향으로 이동하는 것이 규제된다 (도 10 참조). 즉 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 은 칩 퇴피기구 (6) 의 작동전의 위치로 되돌아간다.
다음으로 체액성분 측정장치 (1) 를 사용하여 천자, 혈액의 채취, 전개 및 혈당치를 측정하는 경우의 각 부의 동작 및 제어수단의 제어동작에 대해, 도 2, 도 5, 도 7∼10, 도 15∼17 및 도 20 에 나타낸 플로우차트를 참조하면서 설명한다.
[1] 먼저 칩 (13) 을 케이스체 (21) 의 개구 (212) 를 통해, 하우징 (5) 의 끼워맞춤부 (53) 에 삽입하고, 천자침 (14) 의 축경부 (143) 를 바늘 홀더 (411) 에 끼워맞춘다 (도 16 참조).
또한 칩 (13) 을 기단방향으로 밀어넣으면, 코일스프링 (42) 의 탄성력에 저항하여, 플런저 (41) 가 기단방향으로 이동한다. 걸림부 (413) 는 탄성편 (412) 의 탄성력에 의해 힘이 가해져 내강부 (52) 의 내주면에 맞닿고 있지만, 걸림부 (413) 가 개구 (57) 의 위치에 오면, 개구 (57) 내에 삽입된다 (도 16 참조). 이에 의해 칩 (13) 에 의한 기단방향의 누름력을 해제해도, 걸림부 (413) 가 개구 (57) 에 걸려 플런저 (41) 는 선단방향으로의 이동이 규제된다. 이 때, 코일스프링 (42) 은 압축상태로 되어 있다. 이 상태에서 천자수단 (4) 에 의한 천자의 준비 및 혈액 (검체) 채취의 준비가 완료된다.
[2] 다음에 도시하지 않은 전원 스위치를 ON 으로 한다. 이에 의해 체액성분 측정장치 (1) 의 각 부가 기동하여 측정가능한 상태로 된다. 또한 전자밸브 (26) 는 닫혀 있다.
[3] 다음에 손가락 댐부 (3) 에 손가락 끝 (200) 을 댄다. 이에 의해 칩 (13) 의 맞닿음부 (163) 에 손가락 끝 (200) 이 압착된다. 이 때, 공기의 누설이 가능한 한 적어지도록 선단 개구 (162) 를 손가락 끝 (200) 으로 막도록 한다 (도 5 참조).
[4] 다음에 조작버튼 (222) 을 눌러 조작하여 체액성분 측정장치 (1) 를 작동시킨다. 이에 의해 도 20 에 나타낸 프로그램이 실행된다.
먼저 제어수단 (11) 은 천자에 앞서 펌프 (8) 를 작동시켜 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 내의 공기 흡인을 개시한다 (도 20 의 스텝 S101).
이에 의해 어떠한 문제가 없는 경우에는 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 그 압력이 저하되어 감압상태로 된다 (도 17 참조). 이 때 손가락 끝 (200) 의 바늘체 (141) 에 의한 천자부위 (210) 도 감압상태로 되어 있다. 단 이 상태에서는 맞닿음부 (163) 의 내측 (선단 개구 (162)) 에 위치하는 손가락 끝 (200) 은 구릉형상으로 칩 (13) 의 내부를 향하여 부풀어오르고, 맞닿음부 (163) 의 선단이 맞닿고 있는 천자부위 (210) 의 주변 부위에서는 모세혈관이 압박된다.
이어서 압력센서 (27) 에 의해 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 내의 압력을 검출한다 (도 20 의 스텝 S102).
이어서 제어수단 (11) 은 압력센서 (27) 로부터의 정보에 의거하여 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 가 감압상태로 되었는지 여부, 즉 미리 설정된 소정의 압력까지 감압되었는지 (압력 OK) 여부를 판단한다 (도 20 의 스텝 S103).
상기 스텝 S103 에서 압력 OK 가 아닌 것으로 판단한 경우에는 타임업인지 여부를 판단한다 (도 20 의 스텝 S104).
상기 스텝 S104 에서 타입업이 아닌 것으로 판단한 경우에는 위치수정통지를 실시한다 (도 20 의 스텝 S105).
이 스텝 S105 에서는 손가락 댐부 (3) 에 대어진 손가락의 위치를 수정해야 하는 것을 예컨대, 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 위치수정통지에 의해 사정을 파악할 수 있고, 공기의 누설이 가능한 한 적어지도록 손가락의 위치를 적정한 위치로 이동시킴과 동시에 손가락의 자세를 적정한 자세로 한다.
상기 스텝 S105 를 실행한 후 스텝 S102 로 되돌아가 다시 스텝 S102 이후를 실행하고, 상기 스텝 S104 에서 타임업으로 판단한 경우에는 에러를 통지하고 (도 20 의 스텝 S106), 또 펌프 (8) 를 정지하여 전자밸브 (26) 를 일단 열고 다시 닫는다.
이 스텝 S106 에서는 에러인 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 에러통지에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었던 것) 을 파악할 수 있다.
[5] 상기 스텝 S103 에서 압력 OK 로 판단한 경우에는 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 20 의 스텝 S107).
즉 제어수단 (11) 은 솔레노이드 (28) 의 코일에 통전 (通電) 한다. 이에 의해 솔레노이드 (28) 의 플런저 (281) 는 도 16 중 화살표방향으로 이동되어 걸림부 (413) 에 맞닿고, 이것을 내강부 (52) 측으로 되돌린다. 이에 의해 걸림부 (413) 의 걸림이 해제되어, 압축되었던 코일스프링 (42) 의 탄성력에 의해 플런저 (41) 가 선단방향으로 이동되고, 바늘체 (141) 가 선단 개구 (162) 로부터 돌출되어, 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 18 참조). 바늘체 (141) 에 의한 천자부위 (210) 로부터는 출혈이 발생한다.
바늘체 (141) 가 손가락 끝 (200) 을 천자한 후에는 코일스프링 (43) 이 플런저 (41) 를 기단방향으로 되돌린다. 플런저 (41) 는 감쇠운동을 거쳐 코일스프링 (42) 의 탄성력과 코일스프링 (43) 의 탄성력이 균형 잡힌 위치에서 정지한다 (도 8 참조). 이 때, 바늘체 (141) 의 칼끝은 칩 (13) 내에 수납되어 있다. 이와 같이 바늘체 (141) 의 칼끝은 천자시 이외에는 선단 개구 (162) 로부터 돌출되지 않도록 되어 있어, 실수로 피부 등을 손상시키는 일이 없고, 또 감염도 방지할 수 있어 안정성이 높다.
[6] 펌프 (8) 에 의한 상기 내강부 (52) 내의 공기의 흡인이 계속되고, 용적가변실 (631) 내의 공기는 오리피스 (651) 를 통해 서서히 내강부 (52) 내로 유출되어 용적가변실 (631) 은 서서히 그 용적이 감소된다. 이에 의해 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 은 기단방향을 향하여, 즉 손가락 끝 (200) 에서 이간되는 방향을 향하여 서서히 이동을 개시한다.
이 때, 내강부 (52) 및 손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 의 감압상태는 유지되고 있기 때문에, 선단 개구 (162) 로부터 손가락 끝 (200) 이 어긋나는 일은 없다. 또 칩 (13) 이 손가락 끝 (200) 에서 이간되는 방향으로 이동해도, 손가락 끝 (200) 은 손가락 댐부 (3) 에 맞닿고 있기 때문에 칩 (13) 을 따라서 이동하는 일이 없다. 따라서 칩 (13) 은 손가락 끝 (200) 에서 확실하게 이간된다.
칩 (13) 이 손가락 끝 (200) 에서 이간됨으로써 맞닿음부 (163) 의 선단에 의해 압박되었던 천자부위 (210) 의 주변 부위에 있는 모세혈관은 서서히 개방되어 천자부위 (210) 로부터 혈액 (220) 이 빨려나온다 (도 9 참조). 즉 손가락 끝 (200) 과 칩 (13) 의 이간을 실시하지 않은 경우에 비하여 출혈이 촉진되어 필요한 혈액량을 단시간에 확보할 수 있다.
또한 이와 같은 펌프 (8) 에 의해 발생하는 최저압력은 예컨대 100∼400mmHg 정도인 것이 바람직하다.
결국 볼록부 (59) 의 기단 (591) 과 오목부 (621) 의 저면이 맞닿는다. 이것에 의해 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 의 기단방향으로의 이동이 정지한다. 이와 같이 칩 (13) 은 손가락 끝 (200) 으로부터 적절한 거리를 이간한 상태에서 정지하므로, 손가락 끝 (200) 이 선단 개구 (162) 로부터 어긋나는 일이 없다. 따라서 천자부위 (210) 로부터 빨려나온 혈액 (220) 이 비산되어 주위를 오염시키는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있어 안전성이 높다.
이상과 같이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 1회의 조작버튼 (222) 의 누름에 의해 천자동작과 감압동작이 실시되고, 또 칩 (13) 의 퇴피동작은 펌프 (8) 에 의한 감압력을 이용하여 실시되고, 또 후술하는 감압해제동작도 자동적으로 개시되기 때문에, 그 조작성이 매우 좋다.
[7] 상기 [6] 의 조작에 의해 천자부위 (210) 상에 입자형상으로 융기된 혈액 (220) 은 칩 (13) 내에 흡입되고, 그 내부에 형성된 혈액 도입 가이드 (166) 에 접촉하여 혈액통로 (19) 를 통해 시험지 (18) 로 도입되고, 시험지 (18) 의 중심부에 공급되어 방사상으로 전개된다 (도 2 참조).
시험지 (18) 상으로의 혈액 (220) 의 공급, 전개에 따라 혈액 (220) 중의 포도당 (측정하기 위한 성분) 과 시험지 (18) 에 담지된 시약이 반응하여, 시험지 (18) 는 포도당량에 따라 정색한다.
한편, 제어수단 (11) 은 도 20 에 나타낸 스텝 S107 을 실행한 후, 측정수단 (7) 을 구동시켜 그 측정수단 (7) 을 통해 시험지 (18) 의 정색을 감시 (모니터) 하여 혈액이 채취되었는지 여부를 판단한다 (도 20 의 스텝 S108).
이 스텝 S108 에서는 측정수단 (7) 의 수광소자 (72) 로부터 입력되는 신호의 전압레벨이 미리 설정되어 있는 임계값을 초과한 경우에는 혈액이 채취된 것으로 판단하고, 상기 신호의 전압 레벨이 그 임계값 이하인 경우에는 혈액이 채취되지 않은 것으로 판단한다.
또한 상기 임계값은 시험지 (18) 가 정색하기 전의 상기 신호의 전압레벨보다 충분히 크고, 또한 정색했을 때의 상기 신호의 전압레벨보다 충분히 작은 값으로 설정된다.
상기 스텝 S108 에서 혈액이 채취되지 않은 것으로 판단한 경우에는 타입업인지의 여부를 판단한다 (도 20 의 스텝 S109).
상기 스텝 S104 에서 타입업이 아닌 것으로 판단한 경우에는 스텝 S108 로 되돌아가 다시 스텝 S108 이후를 실행하고, 타임업으로 판단한 경우에는 에러 통지하고 (도 20 의 스텝 S110), 또 펌프 (8) 를 정지하고, 전자밸브 (26) 를 일단 열어 상기 감압상태를 해제하고, 그 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이 스텝 S106 에서는 에러인 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출 력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 에러통지에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었던 것) 을 파악할 수 있다.
또 상기 스텝 S108 에서 혈액이 채취된 것으로 판단한 경우에는 펌프 (8) 를 정지, 즉 펌프 (8) 에 의한 상기 내강부 (52) 내의 공기 흡인을 정지한다 (도 20 의 스텝 S111).
이어서 전자밸브 (26) 를 열어 상기 감압상태를 해제한다 (도 20 의 스텝 S112).
전자밸브 (26) 가 열리면 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 에 외기 (대기) 가 유입되고, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 는 대기압으로 복귀한다 (도 10 참조).
또 시일링 (64) 은 자체의 탄성력에 의해 거의 원래의 형상으로 되돌아가고, 하우징 (5) 을 선단방향으로 이동한다 (도 10, 도 11 참조). 이 때, 하우징 (5) 의 플랜지 (56) 의 선단은 본체부 (61) 의 볼록부 (611) 의 기단과 맞닿아, 그 이상 선단방향으로 이동하는 것이 규제된다 (도 11 참조).
손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 의 주변 부위의 흡인감이 없어지고, 대기압으로 되돌아간 것이 확인되면, 칩 (13) 의 맞닿음부 (163) 를 손가락 끝 (200) 에서 떼어낸다.
[8] 제어수단 (11) 은 도 20 에 나타낸 스텝 S112 를 실행한 후, 상기 시험 지 (18) 의 정색의 정도를 측정수단 (7) 에 의해 측정하여 얻어진 데이터에 의거하여 연산처리하고, 온도보정계산, 헤마트클릿트치 보정계산 등의 보정을 실시하여, 혈당치를 정량화한다 (도 20 의 스텝 S113).
이 경우, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 감압상태, 즉 시험지 (18) 의 수납공간의 감압상태가 해제되어 있으므로, 상기 혈액 (220) 중의 포도당 (측정하기 위한 성분) 과 시험지 (18) 에 담지된 시약의 반응에 필요한 대기중의 성분 (예컨대 산소, 이산화탄소, 수증기 등) 이 충분히 공급되고, 이에 의해 혈당치를 정확하게 측정할 수 있다.
이어서 상기 산출된 혈당치를 표시부 (12) 에 표시한다 (도 20 의 스텝 S114).
이에 의해 혈당치를 파악할 수 있다.
또한 상기 스텝 S112 에서 감압상태가 해제된 후, 차회의 측정에 대비하여 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이상 설명한 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면 단시간에 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있음과 동시에, 혈당치 (혈액중의 소정 성분의 양) 를 정확하고 확실하게 측정할 수 있다.
그리고 천자에 앞서 감압을 시도하여 감압상태가 확인된 경우에만 천자수단 (4) 을 작동시켜 천자를 실행하므로, 손가락을 쓸데없이 천자해 버리는 것을 방지할 수 있고, 이에 의해 환자의 부담을 경감시킬 수 있다.
또 칩 (13) 에 시험지 (18) 가 장착되어 있으므로, 천자, 혈액의 채취 및 시 험지 (18) 로의 전개, 측정 (성분의 정량비) 을 연속적으로 실시할 수 있고, 혈당치 측정 (성분측정) 을 용이하고 단시간에 실시할 수 있다.
또 사용시의 준비조작이 용이하기 때문에, 정기적으로 사용하는 경우나 반복 사용하는 경우에도 유리하다.
또 일단 천자한 후, 실수로 다시 생체 표면을 천자하는 등의 사고가 방지되어 안전성이 높다. 또한 천자침 (14) 이 직접 보이지 않기 때문에 천자시의 공포감도 경감된다.
이상의 사항으로부터, 이 체액성분 측정장치 (1) 는 환자 자신이 자기의 혈당치 등을 측정할 때에 사용하기에 적합하다.
또 이 체액성분 측정장치 (1) 는 구성이 간단, 소형, 경량이고 저렴하여 양산에도 적합하다.
다음으로 본 발명의 제 2 태양의 체액성분 측정장치의 제 2 실시형태를 설명한다.
도 21 은 본 발명의 체액성분 측정장치의 제 2 실시형태에서의 제어수단의 제어동작을 나타내는 플로우차트이다. 또한 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와의 공통점에 대해서는 설명을 생략하고 주된 상이점을 설명한다.
이 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 의 구조는 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일하므로 설명을 생략하고, 그 동작에 대해 도 21 에 나타낸 플로우차트에 의거하여 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와의 상이점을 중심으로 설명한다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 조작버튼 (222) 을 누름조작하면, 도 21 에 나타낸 프로그램이 실행된다.
먼저 제어수단 (11) 은 천자에 앞서 펌프 (8) 를 작동시켜 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 내의 공기 흡인을 개시한다 (도 21 의 스텝 S201).
이어서 압력센서 (27) 에 의해 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 내의 압력을 검출한다 (도 21 의 스텝 S202).
이어서 제어수단 (11) 은 압력센서 (27) 로부터의 정보에 의거하여 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 가 감압상태로 되었는지 여부, 즉 미리 설정된 소정의 압력까지 감압되었는지 (압력 OK) 여부를 판단한다 (도 21 의 스텝 S203).
상기 스텝 S203 에서 압력 OK 가 아닌 것으로 판단한 경우에는 에러통지를 하고 (도 21 의 스텝 S204), 또 펌프 (8) 를 정지하고, 전자밸브 (26) 를 일단 열어 다시 닫는다.
이 스텝 S204 에서는 에러인 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 에러 통지에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었던 것) 을 파악할 수 있다.
상기 스텝 S103 에서 압력 OK 로 판단한 경우에는 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 21 의 스텝 S205).
이어서 제어수단 (11) 은 측정수단 (7) 을 구동시켜 그 측정수단 (7) 을 통 해 시험지 (18) 의 정색을 감시 (모니터) 하여 혈액이 채취되었는지 여부를 판단한다 (도 21 의 스텝 S206).
상기 스텝 S206 에서 혈액이 채취되지 않은 것으로 판단한 경우에는 타임업인지 여부를 판단한다 (도 21 의 스텝 S207).
상기 스텝 S207 에서 타임업이 아닌 것으로 판단한 경우에는 스텝 S206 으로 되돌아가 다시 스텝 S206 이후를 실행하고, 타임업으로 판단한 경우에는 에러통지를 실시하고 (도 21 의 스텝 S208), 또 펌프 (8) 를 정지하여, 전자밸브 (26) 를 일단 열어 상기 감압상태를 해제하고, 그 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이 스텝 S208 에서는 에러인 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 에러통지에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었던 것) 을 파악할 수 있다.
또 상기 스텝 S206 에서 혈액이 채취된 것으로 판단한 경우에는 펌프 (8) 를 정지, 즉 펌프 (8) 에 의한 상기 내강부 (52) 내의 공기 흡인을 정지한다 (도 21 의 스텝 S209).
이어서 전자밸브 (26) 를 열어 상기 감압상태를 해제한다 (도 21 의 스텝 S210).
이어서 상기 시험지 (18) 의 정색의 정도를 측정수단 (7) 에 의해 측정하여 얻어진 데이터에 의거하여 연산처리하고, 온도보정계산, 헤마트클릿트치 보정계산 등의 보정을 하여 혈당치를 정량화한다 (도 21 의 스텝 S211).
이어서 상기 산출된 혈당치를 표시부 (12) 에 표시한다 (도 21 의 스텝 S212).
이에 의해 혈당치를 파악할 수 있다.
또한 상기 스텝 S210 에서 감압상태가 해제된 후, 차회의 측정에 대비하여 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일한 효과가 얻어진다.
다음으로 본 발명의 제 2 태양의 체액성분 측정장치의 제 3 실시형태를 설명한다.
도 22 는 본 발명의 체액성분 측정장치의 제 3 실시형태에서의 제어수단의 제어동작을 나타내는 플로우차트이다. 또한 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와의 상이점에 대해서는 설명을 생략하고 주된 상이점을 설명한다.
이 제 3 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 의 구조는 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일하므로 설명을 생략하고, 그 동작에 대해 도 22 에 나타낸 플로우차트에 의거하여 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와의 상이점을 중심으로 설명한다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 조작버튼 (222) 을 누름조작하면 도 22 에 나타낸 프로그램이 실행된다.
먼저 제어수단 (11) 은 천자에 앞서 펌프 (8) 를 작동시켜 하우징 (5) 의 내 강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 내의 공기 흡인을 개시한다 (도 22 의 스텝 S301).
이어서 압력센서 (27) 에 의해 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 내의 압력을 검출한다 (도 22 의 스텝 S302).
이어서 제어수단 (11) 은 압력센서 (27) 로부터의 정보에 의거하여 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 가 감압상태로 되었는지 여부, 즉 미리 설정된 소정의 압력까지 감압되었는지 (압력 OK) 여부를 판단한다 (도 22 의 스텝 S303).
상기 스텝 S303 에서 압력 OK 가 아닌 것으로 판단한 경우에는 타임업인지의 여부를 판단한다 (도 22 의 스텝 S304).
상기 스텝 S304 에서 타임업이 아닌 것으로 판단한 경우에는 위치수정통지를 실시한다 (도 22 의 스텝 S305).
이 스텝 S305 에서는 손가락 댐부 (3) 에 대어진 손가락의 위치를 수정해야 되는 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 위치수정통지에 의해 사정을 파악할 수 있고, 공기의 누설이 가능한 한 적어지도록 손가락의 위치를 적정한 위치로 이동시킴과 동시에 손가락의 자세를 적정한 자세로 한다.
상기 스텝 S305 를 실행한 후 스텝 S302 로 되돌아가 다시 스텝 S302 이후를 실행하고, 상기 스텝 S304 에서 타임업으로 판단한 경우에는 에러통지를 실시하고 (도 22 의 스텝 S306), 또 펌프 (8) 를 정지하고, 전자밸브 (26) 를 일단 열어 다 시 닫는다.
이 스텝 S306 에서는 에러인 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 에러통지에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었던 것) 을 파악할 수 있다.
상기 스텝 S303 에서 압력 OK 로 판단한 경우에는 펌프 (8) 를 정지, 즉 펌프 (8) 에 의한 상기 내강부 (52) 내의 공기 흡인을 정지한다 (도 22 의 스텝 S307).
이어서 일단 전자밸브 (26) 를 열어 상기 감압상태를 해제한다 (도 22 의 스텝 S308). 또한 이 스텝 S308 에서 감압상태가 해제된 후, 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이어서 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 22 의 스텝 S309).
이어서 펌프 (8) 를 작동시켜 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 내의 공기 흡인을 개시한다 (도 22 의 스텝 S310).
이어서 제어수단 (11) 은 측정수단 (7) 을 구동시켜 그 측정수단 (7) 을 통해 시험지 (18) 의 정색을 감시 (모니터) 하여 혈액이 채취되었는지 여부를 판단한다 (도 22 의 스텝 S311).
상기 스텝 S311 에서 혈액이 채취되지 않은 것으로 판단한 경우에는 타임업인지 여부를 판단한다 (도 22 의 스텝 S312).
상기 스텝 S312 에서 타임업이 아닌 것으로 판단한 경우에는 스텝 S311 로 되돌아가 다시 스텝 S311 이후를 실행하고, 타임업으로 판단한 경우에는 에러통지를 실시하고 (도 22 의 스텝 S313), 또 펌프 (8) 를 정지하여, 전자밸브 (26) 를 일단 열어 상기 감압상태를 해제하고, 그 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이 스텝 S313 에서는 에러인 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이것을 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 에러통지에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었던 것) 을 파악할 수 있다.
또 상기 스텝 S311 에서 혈액이 채취된 것으로 판단한 경우에는 펌프 (8) 를 정지, 즉 펌프 (8) 에 의한 상기 내강부 (52) 내의 공기 흡인을 정지한다 (도 22 의 스텝 S314).
이어서 전자밸브 (26) 를 열어 상기 감압상태를 해제한다 (도 22 의 스텝 S315).
이어서 상기 시험지 (18) 의 정색의 정도를 측정수단 (7) 에 의해 측정하여 얻어진 데이터에 의거하여 연산처리하고, 온도보정계산, 헤마트클릿트치 보정계산 등의 보정을 하여 혈당치를 정량화한다 (도 22 의 스텝 S316).
이어서 상기 산출된 혈당치를 표시부 (12) 에 표시한다 (도 22 의 스텝 S317).
이에 의해 혈당치를 파악할 수 있다.
또한 상기 스텝 S315 에서 감압상태가 해제된 후, 차회의 측정에 대비하여 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일한 효과가 얻어진다.
그리고 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 감압상태가 검출된 경우에는 일단 상기 감압상태를 해제하고 그 후 천자를 실행하기 때문에, 개인차가 큰 손가락 끝 피부의 딱딱함으로부터 압력에 의해 불룩해지는 피부의 양(量)의 변화를 적게 할 수 있으므로, 천자깊이에 관해 보다 정밀도가 높은 천자를 실시할 수 있다.
또한 본 발명에서는 예컨대 상기 스텝 S304 및 스텝 S305 가 생략되어도 된다.
다음으로 본 발명의 제 2 태양의 제 4 실시형태를 도 13 을 참조하여 설명한다.
이 제 4 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와, 전술한 제 1∼제 3 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 는 감압해제수단의 구성이 상이한 것 이외에는 상기 제 1 내지 제 3 실시형태와 동일하므로, 여기에서의 중복설명을 피한다.
즉 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 도 13 에 나타낸 바와 같이 전술한 제 1 ∼ 제 3 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 의 전자밸브 (26) 대신에 세관 (83) 이 설치되어 있다.
세관 (83) 은 원통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 오리피스 (유로 ; 831) 가 형성되어 있다. 이 세관 (83) 은 튜브 (82) 의 단부에 접합 (접속) 되어 있고, 세관 (83 ; 오리피스 (831)) 의 선단은 본체 (2) 의 외부로 개방되어 있다.
이 세관 (83) 의 오리피스 (831) 는 세경이므로 공기의 통과저항이 크다. 이와 같은 오리피스 (831) 의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.01∼0.3㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또 오리피스 (831) 의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 5∼15㎜ 정도인 것이 바람직하다. 오리피스 (831) 의 직경을 상기 범위내로 함으로써 필요충분한 공기의 통과 (유통) 저항이 얻어진다.
상기 튜브 (유로 ; 81, 82) 및 세관 (83) 에 의해 감압해제수단이 구성된다.
또한 세관 (83) 은 도시한 것에 한정되지 않고, 또 그 설치수나 오리피스의 수는 필요에 따라 복수로 해도 된다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 세관 (83) 의 오리피스 (831) 로부터 유입되는 외기 (대기) 의 유량보다, 펌프 (8) 의 작동에 의해 흡인되는 공기의 유량이 크기 (많기) 때문에, 펌프 (8) 가 작동하면, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 내의 공기의 흡인이 이루어지고, 이에 의해 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 그 압력이 저하되어 감압상태로 된다.
그리고 펌프 (8) 가 정지하면 세관 (83) 의 오리피스 (831), 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 에 외기 (대기) 가 유입되어, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 의 감압상태가 해제된다. 즉 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 는 대기압으로 복귀한다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면 전술한 제 1∼제 3 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일한 효과가 얻어진다.
이상 본 발명의 제 2 태양의 체액성분 측정장치를 도시한 각 실시형태에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 이들에 한정되지 않고, 예컨대 각 부의 구성은 동일한 기능을 발휘할 수 있는 임의의 구성의 것으로 변경할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는 채취하는 체액으로서 혈액을 대표로 하여 설명하였으나, 본 발명에서는 채취하는 체액은 이것에 한정하지 않고, 예컨대 땀, 임파액, 수액 등이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 측정목적으로 하는 성분으로서 포도당 (혈당치) 을 대표로 하여 설명하였으나, 본 발명에서는 측정목적의 성분은 이것에 한정하지 않고, 예컨대 단백, 콜레스테롤, 요산, 크레아티닌, 알코올, 나트륨 등의 무기이온 등이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 측정수단은 소정 성분의 양을 측정하는 것이지만, 본 발명에서는 측정수단은 소정 성분의 성질을 측정하는 것이어도 되고, 또 소정 성분의 양 및 성질을 측정하는 것이어도 된다.
또 본 발명에서는 혈액을 채취할 때의 펌프 (8) 의 흡인력, 즉 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력을 일정하게 해도 되고, 또 변화 (시간의 경과에 따라 변화) 시켜도 된다.
도 23 및 도 24 에 혈액을 채취할 때의 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력 패턴을 나타낸다.
본 발명에서는 도 23 에 나타낸 바와 같이 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력을 저압과 고압으로 번갈아 전환해도 되고, 또 도 24 에 나타낸 바와 같이 천자침의 수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력을 점증시켜도 된다. 이 경우, 천자의 타이밍은 특별히 한정되지 않는다.
수납공간 (내강부 ; 52) 내의 압력을 변화시킴으로써 보다 단시간에, 보다 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는 압력검출수단으로서 압력센서를 사용하고 있지만, 본 발명에서는 이것에 한정하지 않고, 이 이외에 예컨대 위치센서 등을 사용해도 된다.
압력검출수단으로서 위치센서를 사용하는 경우에는 예컨대 하우징 (5) 에 표시를 해 두고, 본체 (2) 의 케이스체 (21) 에 포토인터럽터 등의 위치센서를 설치함으로써, 압력이 변화되어 하우징 (5) 이 칩 퇴피기구 (6) 에 넣어지면 그것을 위치센서로 검출할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는 혈액의 채취를 검출하는 혈액채취 검출수단과, 혈액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단을 겸용하는 수단 (실시형태에서는 이 수단을 「측정수단」이라고 함) 을 설치하고 있으나, 본 발명에서는 혈액채취 검출수단과, 측정수단을 각각 별개로 설치해도 된다.
또 상기 실시형태에서는 혈액채취 검출수단으로서 혈액의 채취를 광학적으로 검출하는 수단을 사용하고 있으나, 본 발명에서는 이것에 한정하지 않고, 이 외에 예컨대 전기적으로 검출하는 수단을 사용해도 된다.
또 본 발명에서는 혈액의 채취를 광학적으로 검출하는 혈액채취 검출수단을 사용하는 경우, 전술한 바와 같은 혈액중의 성분과 시약의 반응에 의한 시험지의 정색 (발색) 을 검출하는 것에 한정하지 않고, 이 외에 예컨대 칩의 시험지에 혈액을 공급하는 혈액통로 (혈액유로) 로의 혈액의 도입을 검출하는 것이어도 된다.
이 혈액통로로의 혈액의 도입을 검출하는 경우에는 예컨대 칩 중의 적어도 혈액통로의 근방을 광투과성을 갖는 (투명한) 부재로 형성하고, 혈액채취 검출수단에 의해 그 혈액통로를 향하여 광을 조사하고, 그 반사광 또는 투과광을 수광하고, 광전변환하여 제어수단에 의해 상기 혈액채취 검출수단으로부터의 출력전압을 모니터하도록 구성한다. 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 부위의 색이 대략 적흑색으로 변화되고, 이에 의해 그 부위로부터의 반사광 또는 투과광의 광량이 변화되어, 상기 혈액채취 검출수단으로부터의 출력전압이 변화되므로, 이 출력전압 (광량) 의 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 상기 혈액의 채취를 전기적으로 검출하는 혈액채취 검출수단으로는 예컨대 칩의 혈액통로 등의 임피던스를 검출 (측정) 하는 센서 (전극), 바이오센서 등을 들 수 있다.
상기 바이오센서를 사용하는 경우에는 예컨대 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면 그 바이오센서로부터의 출력전압이 변화되므로, 이 출력전류 (전류값) 의 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 상기 임피던스를 검출하는 센서를 사용하는 경우에는 예컨대 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 센서의 전극간의 임피던스가 변화되므로, 이 임피던스의 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 본 발명의 체액성분 측정장치는 전술한 바와 같은 혈액중의 성분과 시약의 반응에 의해 정색한 시험지의 정색 강도를 광학적으로 측정 (측색) 하고, 측정치로 환산, 표시하는 것에 한정하지 않고, 예컨대 검체중의 성분의 양에 따라 발생하는 전위변화를 전기적으로 측정하여, 측정치로 환산, 표시하는 것이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 측정에 앞서 감압상태를 해제하도록 구성되어 있으나, 본 발명에서는 측정에 앞서 감압상태를 완화하도록 구성되어 있어도 된다.
또 본 발명에서는 감압수단, 천자수단 및 칩 퇴피기구의 작동은 각각 수동으로 개시하도록 해도 되고, 자동으로 개시하도록 해도 된다.
다음으로 본 발명의 제 3 태양의 체액성분 측정장치를 첨부 도면에 나타낸 바람직한 실시형태에 의거하여 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 도 2 및 도 9 는 상기 제 1 태양과 동일한 도면으로 이들을 원용한다.
도 25 는 제 1 태양의 도 1 에 상당하는 제 3 태양 (이하 「제 3 태양의」란 말을 생략함) 의 체액성분 측정장치의 제 1 실시형태를 모식적으로 나타낸 사시도이다. 도 26∼27 은 천자수단 및 천자수단을 내장하는 하우징의 구성예를 나타낸 종단면도이고, 본체부 (61) 가 지지부 (600) 로 변경된 것 이외에는 도 3 및 도 4 에 상당하는 도면이다. 도 28∼도 31 은 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도이고, 본체부 (61) 가 지지부 (600) 로 변경된 것 이외에는 각각 도 5, 도 6, 도 8 및 도 10 에 상당하는 도면이다.
도 32 는 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치의 제어수단의 제어동작을 나타낸 플로우차트이다. 이들 도면중, 전술한 도면중의 부호와 동일한 부호는 동일하거나 상당하는 부분을 나타낸다.
또한 이들 도면중, 지면에 대해, 우측을 「기단」, 좌측을 「선단」으로 설명한다.
도 25, 도 28 및 도 9 에 나타낸 바와 같이 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (혈액체액성분 측정장치 ; 1) 는 본체 (2) 와, 본체 (2) 에 설치된 손가락 댐부 (3) 와, 하우징 (5) 내에 수납된 천자수단 (4) 과, 혈액 (체액) 의 채취를 검출함과 동시에 채취된 혈액 (체액) 중의 소정 성분을 측정하는 측정수단 (7) 과, 하우징 (5) 내를 감압상태로 하는 펌프 (8) 와, 하우징 (5) 내의 감압상태를 해제, 완화 또는 유지하는 전자밸브 (26) 와, 하우징 (5) 내의 압력을 검출하는 압력센서 (압력검출수단 ; 27) 와, 솔레노이드 (구동원 ; 28) 와, 스위치 (29) 와, 전지 (전원 ; 9) 와, 회로기판 (10) 상에 설치된 제어수단 (11) 및 메모리 (33) 와, 표시부 (통지수단 ; 12) 와, 음성출력부 (통지수단 ; 32) 와, 외부출력부 (34) 를 구비하고 있다.
이 체액성분 측정장치 (1) 는 칩 (13) 을 장착하여 사용된다. 이하 각 구성요소에 대하여 설명한다.
본체 (2) 는 대향하는 케이스체 (21) 와 커버체 (22) 로 구성되어 있다. 이 본체 (2) 는 그 내부에 수납공간 (23) 이 형성되어 있고, 이 수납공간 (23) 내 에는 상기 천자수단 (4), 하우징 (5), 측정수단 (7), 펌프 (8), 전자밸브 (26), 솔레노이드 (28), 스위치 (29), 전지 (9), 회로기판 (10), 제어수단 (11), 메모리 (33), 표시부 (12), 음성출력부 (32) 및 외부출력부 (34) 가 각각 수납되어 있다. 또 하우징 (5) 내에는 압력센서 (27) 가 설치되어 있다.
케이스체 (21) 의 선단측의 벽부 (211) 에는 케이스체 (21) 의 내외를 관통하고, 횡단면에서의 형상이 원형인 개구 (212) 가 형성되어 있다. 이 개구 (212) 를 통해 후술하는 하우징 (5) 에 칩 (13) 이 장착 (지지) 된다.
또 벽부 (211) 의 선단측의 면에는 개구 (212) 의 외주를 둘러싸고, 손가락 끝 (손가락) 의 형상에 대응하여 형성된 손가락 댐부 (표피를 갖다 대는 댐부 ; 3) 가 설치되어 있다. 이 손가락 댐부 (3) 의 선단측에는 손가락 댐면 (31) 이 형성되어 있다. 손가락 댐부 (3) (손가락 댐면 ; 31) 에 손가락을 맞대면서, 체액성분 측정장치 (1) 를 작동시킨다. 이에 의해 손가락이 천자되어 채취된 혈액중의 소정 성분 (이하 본 실시형태에서는 포도당을 대표로 설명함) 의 양이 측정된다.
커버체 (22) 의 상면에는 커버체 (22) 의 내외를 관통하는 표시창 (개구 ; 221) 이 형성되어 있고, 그 표시창 (221) 은 투명한 재료로 구성되는 판형상 부재로 가려져 있다.
이 표시창 (221) 에 대응하는 수납공간 (23) 내의 위치에는 표시부 (12) 가 설치되어 있다. 따라서 표시창 (221) 을 통해 표시부 (12) 에서 표시되는 각종 정보를 확인할 수 있다.
표시부 (12) 는 예컨대 액정표시소자 (LCD) 등으로 구성되어 있다. 이 표시부 (12) 에는 예컨대 전원의 ON/OFF, 전원전압 (전지잔량), 측정치, 측정일시, 에러 표시, 위치수정표시, 조작 가이던스 등을 표시할 수 있다.
또 음성출력부 (32) 는 예컨대 버저 (일정한 소리나 멜로디 등을 내는 장치), 말을 하는 장치 등으로 구성된다.
또한 통지수단은 상기의 것에 한정하지 않고, 이 이외에 예컨대 발광다이오드 (LED) 나 EL 소자 등의 발광소자, 램프, EL 표시소자 등을 들 수 있다.
또 외부출력부 (34) 는 구해진 혈당치 등 그 데이터를 예컨대 퍼스널 컴퓨터와 같은 외부장치로 출력하기 위한 것이다.
또 커버체 (22) 의 상면에는 조작버튼 (222) 이 설치되어 있다. 체액성분 측정장치 (1) 에서는 이 조작버튼 (222) 을 누름으로써, 이것에 연동하여 스위치 (29) 가 ON 으로 되고, 그 신호가 스위치 (29) 로부터 제어수단 (11) 에 입력되도록 구성되어 있다.
표시부 (12) 의 도 25 중 하측에는 회로기판 (10) 이 설치되고, 이 회로기판 (10) 상에는 마이크로컴퓨터로 구성되는 제어수단 (11) 과, 메모리 (33) 가 탑재되어 있다. 제어수단 (11) 은 예컨대 혈액이 채취되었는지 여부의 판별 등, 체액성분 측정장치 (1) 의 모든 동작을 제어한다. 또 이 제어수단 (11) 은 측정수단 (7) 으로부터의 신호에 의거하여 혈액중의 포도당량 (혈당치) 을 산출하는 연산부를 내장하고 있다.
회로기판 (10) 의 도 25 중 왼쪽 하측에는 감압수단 (흡입수단) 으로서 펌프 (8) 가 설치되어 있다. 이 펌프 (8) 는 전력에 의해 작동하는 것으로, 후술하는 하우징 (5) 에 형성된 통기로 (54) 와 튜브 (81) 를 통해 연결되어 있다. 이 튜브 (81) 는 가요성을 갖고 있고, 예컨대 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 (EVA) 등의 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 실리콘고무, 폴리우레탄 등의 고분자 재료로 구성되어 있다.
이 펌프 (8) 는 하우징 (5) 의 내강부 (52) 내의 공기를 흡인, 배출함으로써, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 를 감압상태로 한다.
또 펌프 (8) 는 손가락의 천자부위로부터 혈액을 뽑아낼 수 있는 정도 (예컨대 100∼600mmHg 정도) 로, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 및 손가락의 천자부위를 감압상태로 할 수 있는 것이면 된다.
회로기판 (10) 의 도 25 중 오른쪽 하측에는 전원으로서 전지 (9) 가 설치되어 있다. 이 전지 (9) 는 펌프 (8), 전자밸브 (26), 솔레노이드 (28), 제어수단 (11), 표시부 (12), 음성출력부 (32) 등과 전기적으로 접속되고, 이들 작동에 필요한 전력을 공급한다.
펌프 (8) 의 도 1 중 바로 앞측에는 측정수단 (7) 이 설치되어 있다. 이 측정수단 (7) 은 후술하는 칩 (13) 이 구비하는 시험지 (18) 에 혈액이 공급 (채취) 되는 것을 광학적으로 검출함과 동시에, 시험지 (18) 에 전개된 혈액중의 포도당량을 광학적으로 측정하는 것으로, 그 설치위치는 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착, 지지한 상태에서 시험지 (18) 가 위치하는 측위근방으로 된다.
이와 같이 측정수단 (7) 은 혈액의 채취를 검출하는 기능과, 시험지 (18) 에 전개된 혈액중의 포도당 (소정 성분) 의 양을 측정하는 기능을 겸비하고 있으므로, 이들 수단을 각각 개별로 설치하는 경우에 비하여 부품점수를 삭감시킬 수 있고, 구성을 간소화할 수 있으며, 또 장치의 조립공정수를 감소시킬 수 있다.
이 측정수단 (7) 은 발광소자 (발광다이오드 ; 71) 와 수광소자 (포토다이오드 ; 72) 를 갖고 있다.
발광소자 (71) 는 제어수단 (11) 과 전기적으로 접속되고, 수광소자 (72) 는 증폭기 (24) 및 A/D 변환기 (25) 를 통해 제어수단 (11) 과 전기적으로 접속되어 있다.
발광소자 (71) 는 제어수단 (11) 으로부터의 신호에 의해 작동하고, 광을 발한다. 이 광은 소정의 시간간격으로 간헐적으로 발광하는 펄스광인 것이 바람직하다.
칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착한 상태에서 발광소자 (71) 를 점등시키면, 발광소자 (71) 로부터 발해진 광은 시험지 (18) 에 조사되고, 그 반사광은 수광소자 (72) 에 수광되어 광전변환된다. 수광소자 (72) 로부터는 그 수광광량에 따른 아날로그신호가 출력되고, 그 신호는 증폭기 (24) 로 원하는대로 증폭된 후, A/D 변환기 (25) 에 의해 디지털신호로 변환되고, 제어수단 (11) 에 입력된다.
제어수단 (11) 에서는 입력된 신호에 의거하여 혈액이 채취되었는지 여부, 즉 혈액이 칩 (13) 의 시험지 (18) 에 전개되었는지 여부를 판별한다.
또 제어수단 (11) 에서는 입력된 신호에 의거하여 소정의 연산처리를 실시하고, 또 필요에 따라 보정계산을 실시하여, 혈액중의 포도당량 (혈당치) 을 구한다. 구해진 혈당치는 표시부 (12) 에 표시된다.
측정수단 (7) 의 도 25 중 바로 앞측에는 천자수단 (4) 을 내장하는 하우징이 설치되어 있다.
전술한 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 는 하우징 (5) 에 칩 (13) 을 장착하여 사용된다. 이 칩 (13) 은 도 2 에 나타낸 바와 같이 천자침 (14) 과, 천자침 (14) 을 슬라이딩 가능하게 수납하는 제 1 하우징 (15) 과, 제 1 하우징 (15) 의 외주부에 설치된 제 2 하우징 (16) 과, 제 2 하우징 (16) 의 외주부에 설치된 시험지 고정부 (17) 와, 시험지 고정부 (17) 에 고정된 시험지 (18) 로 구성되어 있다.
천자침 (14) 은 바늘체 (141) 와 바늘체 (141) 의 기단측에 고착된 허브 (142) 로 구성되고, 제 1 하우징 (15) 의 내강부 (152) 내에 수납되어 있다.
바늘체 (141) 는 예컨대 스테인리스제, 알루미늄, 알루미늄합금, 티탄, 티탄합금 등의 금속재료로 이루어지는 중공부재 또는 중실부재로 구성되고, 그 선단에는 예리한 칼끝 (바늘끝) 이 형성되어 있다. 이 칼끝에 의해 손가락의 표면 (피부) 이 천자된다.
또 허브 (142) 는 대략 원주형상의 부재로 구성되고, 그 외주부가 제 1 하우징 (15) 의 내주면 (151) 에 맞닿으면서 슬라이딩한다.
이 허브 (142) 의 기단부에는 축경된 축경부 (143) 가 형성되어 있다. 이 축경부 (143) 는 후술하는 천자수단 (4) 을 구성하는 플런저 (41) 의 바늘 홀더 (411) 와 끼워맞춰진다.
제 1 하우징 (15) 은 벽부 (153) 를 저부로 하는 바닥이 있는 통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (수납공간 ; 152) 가 형성되어 있다.
벽부 (153) 의 대략 중앙부에는 횡단면에서의 형상이 원형인 구멍 (154) 이 형성되어 있다. 이 구멍 (154) 에는 손가락 끝 (손가락) 의 천자시에 바늘체 (141) 가 통과한다. 또 구멍 (154) 의 직경은 허브 (142) 의 선단 외경보다 작게 설정되어 있다. 따라서 천자침 (14) 이 내강부 (152) 의 선단방향으로 이동하고, 허브 (142) 의 선단과 벽부 (153) 의 기단이 맞닿으면, 그 이상 천자침 (14) 이 선단방향으로 이동하는 것이 방지된다. 따라서 바늘체 (141) 는 손가락 끝의 천자시에 칩 (13) 의 선단으로부터의 돌출길이가 일정하게 유지된다. 이 때문에 바늘체 (141) 의 칼끝이 손가락 끝을 필요이상으로 깊게 천자해 버리는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또 후술하는 플런저 (41) 의 이동거리를 조절하는 기구를 설치하고, 이에 의해 바늘체 (141) 의 칼끝에 의한 손가락 끝의 천자깊이를 조절하도록 해도 된다.
제 1 하우징 (15) 의 외주부에는 제 2 하우징 (16) 이 고착되어 있다.
제 2 하우징 (16) 은 대략 원통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (161) 가 형성되어 있다.
또 제 2 하우징 (16) 의 선단에는 링형상으로 돌출된 맞닿음부 (163) 가 형성되어 있다. 이 맞닿음부 (163) 는 손가락 끝을 대는 부위로, 그 내측에는 내강부 (161) 가 개방되는 선단 개구 (개구 ; 162) 가 형성되어 있다. 맞닿음부 (163) 의 선단 외주 가장자리는 손가락 끝이 눌렀을 때에 천자주변부를 자극하여 천자시의 통증을 완화시키는 효과를 발휘하는데에 적합한 형상으로 되어 있다. 또 펌프 (8) 에 의해 감압상태로 되었을 때, 맞닿음부 (163) 의 선단과 손가락 끝의 표면의 사이로부터 공기가 유입되는 것을 최대한 억제할 수 있는 형상으로 되어 있다. 또한 제 2 하우징 (16) 의 선단에는 맞닿음부 (163) 가 설치되어 있지 않고, 제 2 하우징 (16) 의 선단면이 평탄한 면을 구성해도 된다.
제 2 하우징 (16) 에는 맞닿음부 (163) 의 기단 부근의 외주부에, 외측을 향하여 돌출되는 링형상의 플랜지 (164) 가 형성되어 있다. 이 플랜지 (164) 는 후술하는 하우징 (5) 에 장착한 상태에서, 그 기단이 하우징 (5) 의 선단에 맞닿아 하우징 (5) 에 대한 위치를 규정한다.
제 2 하우징 (16) 의 외주부에는 오목부 (165) 가 형성되고, 이 오목부 (165) 에는 원반형상의 시험지 (18) 가 설치된 시험지 고정부 (17) 가 장착되어 있다.
또 제 2 하우징 (16) 의 내주면에는 내강부 (161) 를 향하여 돌출되는 혈액 도입 가이드 (166) 가 형성되어 있다. 이 혈액 도입 가이드 (166) 는 손가락 끝을 천자한 후, 선단 개구 (162) 로부터 내강부 (161) 에 유입된 혈액 (검체) 을 받아들이는 기능을 갖는 것이다.
이와 같은 칩 (13) 에서는 제 2 하우징 (16), 시험지 고정부 (17) 를 거쳐, 제 2 하우징 (16) 의 내강부 (161) 와 외부를 연통하는 혈액통로 (19) 가 형성되어 있다. 이 혈액통로 (19) 는 천자에 의해 얻어진 혈액을 시험지 (18) 로 도입하기 위한 유로이고, 내강부 (161) 로 개방하는 통로개구 (191) 와 칩 (13) 의 외부 로 개방하는 통로개구 (192) 를 갖고 있다. 또한 통로개구 (192) 는 시험지 (18) 의 중심부에 위치하고 있다.
또 혈액 도입 가이드 (166) 는 통로개구 (191) 부근에 형성되어 있다. 따라서 혈액 도입 가이드 (166) 에서 받아들여진 혈액은 효율적으로 통로개구 (191) 로부터 혈액통로 (19) 로 도입된다. 이 혈액은 모세관현상에 의해 통로개구 (192) 까지 도달하고, 통로개구 (192) 를 가리도록 설치된 시험지 (18) 의 중심부에 공급되어 방사상으로 전개된다.
이 시험지 (18) 는 혈액을 흡수ㆍ전개 가능한 담체에 시약을 담지시킨 것이다.
담체로는 예컨대 부직포, 직포, 연신처리한 시트 등의 시트형상 다공질체를 들 수 있다. 이 다공질체는 친수성을 갖는 것이 바람직하다.
담체에 담지되는 시약은 혈액 (검체) 중의 측정하기 위한 성분에 의해 적절히 결정된다. 예컨대 혈당치 측정용의 경우, 글루코오스옥시다아제 (GOD) 와, 퍼옥시다아제 (POD) 와, 예컨대 4-아미노안티피린, N-에틸-N-(2-히드록시-3-술포프로필)-m-톨루이딘과 같은 발색제 (발색시약) 을 들 수 있고, 그 외에, 측정성분에 따라 예컨대 아스코르빈산옥시다아제, 알코올옥시다아제, 콜레스테롤옥시다아제 등의 혈액성분과 반응하는 것과, 상기와 동일한 발색제 (발색시약) 을 들 수 있다. 또 추가로 인산완충액과 같은 완충제가 함유되어 있어도 된다. 또한 시약의 종류, 성분에 대해서는 이들에 한정되지 않은 것은 말할 필요도 없다.
이와 같은 칩 (13) 은 전술한 케이스체 (21) 의 개구 (212) 를 통해 하우징 (5) (끼워맞춤부 ;53) 에 착탈 자유롭게 장착 (끼워맞춤) 된다.
도 25, 도 26 및 도 27 에 나타낸 바와 같이 케이스체 (21) 의 기단측에는 바닥이 있는 통형상의 지지부 (600) 가 고정되어 있다. 이 지지부 (600) 에는 하우징 (5) 의 기단부이 끼워맞춰져 있다.
하우징 (5) 은 도 26 및 도 27 에 나타낸 바와 같이 벽부 (51) 를 저부로 하는 바닥이 있는 통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 내강부 (수납공간 ; 52) 이 형성되어 있다. 또 하우징 (5) 의 선단측은 그 내경이 칩 (13) 의 외주의 형상에 대응하여 축경된 끼워맞춤부 (53) 가 형성되어 있다. 이 끼워맞춤부 (53) 에 칩 (13) 이 삽입되고 끼워맞춰진다 (고정). 또한 도 26 및 도 27 에서는 설명의 이해를 용이하게 하기 위해 칩 (13) 의 구조를 간략화하여 나타냈다.
하우징 (5) 의 측부에는 내강부 (52) 와 외부를 연통하는 통기로 (54) 가 형성되고, 이 통기로 (54) 는 튜브 (81) 를 통해 펌프 (8) 에 접속되어 있다. 내강부 (52) 내의 공기는 통기로 (54) 및 튜브 (81) 를 통해 펌프 (8) 이 의해 흡인되고, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 감압상태로 된다.
또 도 28 에 나타낸 바와 같이 튜브 (81) 의 중간에는 튜브 (82) 의 일단이 접속되고, 그 튜브 (82) 의 타단은 본체 (2) 의 외부로 개방되어 있다. 이 튜브 (82) 는 가요성을 갖고 있고, 예컨대 상기 튜브 (81) 와 동일한 재료로 구성할 수 있다.
튜브 (82) 의 중간에는 그 유로를 개폐 (개방/폐쇄) 하는 전자밸브 (26) 가 설치되어 있다.
전자밸브 (26) 가 닫혀 있을 때 (닫힘상태일 때) 는 상기 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 감압상태가 유지되고, 전자밸브 (26) 가 열리면 (열림상태가 되면), 상기 감압상태의 내강부 (52) 내에, 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해, 외부로부터의 공기 (대기) 가 도입되어, 그 감압상태가 해제 또는 완화된다.
따라서 상기 튜브 (유로 ; 81, 82) 및 전자밸브 (26) 에 의해 감압해제수단이 구성된다.
또 상기 감압해제수단과 펌프 (8) 로 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력을 조절하는 압력조절수단이 구성된다.
하우징 (5) 의 선단에는 링형상의 시일링 (밀봉부재 ; 55) 이 끼워맞춰져 있다. 이에 의해 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착하면, 칩 (13) 의 플랜지 (164) 의 기단과 시일링 (55) 이 맞닿아 내강부 (52) 의 기밀성이 유지된다.
이 시일링 (55) 은 탄성체로 구성되어 있다. 이와 같은 탄성체로는 예컨대 천연고무, 이소프렌고무, 부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무, 니트릴고무, 클로로플렌고무, 부틸고무, 아크릴고무, 에틸렌-프로필렌고무, 히드린고무, 우레탄고무, 실리콘고무, 불소고무와 같은 각종 고무재료나, 스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리부타디엔계, 불소고무계 등의 각종 열가소성 엘라스토머를 들 수 있다.
이와 같은 하우징 (5) 의 끼워맞춤부 (53) 부터 기단측의 내강부 (52) 내에는 천자수단 (4) 이 수납되어 있다. 이 천자수단 (4) 은 그것에 장착되는 천자침 (14) 을 선단방향으로 이동시키고, 바늘체 (141) 의 칼끝에 의해 손가락 끝의 표면을 천자한다.
천자수단 (4) 은 플런저 (41) 와, 플런저 (41) 를 선단방향으로 힘을 가하는 코일 스프링 (탄성부재 ; 42) 과, 플런저 (41) 에 기단방향으로 힘을 가하는 코일스프링 (탄성부재 ; 43) 을 갖고 있다.
플런저 (41) 의 선단부에는 컵형상의 바늘 홀더 (411) 가 설치되어 있다. 이 바늘 홀더 (411) 에는 천자침 (14) 의 축경부 (143) 가 착탈 자유롭게 끼워맞춰진다. 또 플런저 (41) 의 기단부에는 선단에 돌기형상의 걸림부 (413) 를 갖는 탄성변형 가능한 탄성편 (412) 이 설치되어 있다.
칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착하기 전의 상태, 즉 천자침 (14) 을 플런저 (41) 에 장착하기 전의 상태 (도 26 참조) 에서는 걸림부 (413) 는 탄성편 (412) 의 탄성력에 의해 도 26 중 상방향으로 힘이 가해져 하우징 (5) 의 내주면에 맞닿고 있다. 한편 칩 (13) 을 하우징 (5) 에 장착한 상태, 즉 천자침 (14) 을 플런저 (41) 에 장착한 상태 (도 27 참조) 에서는 걸림부 (413) 는 하우징 (5) 의 내외를 관통하도록 형성된 개구 (57) 내에 삽입되어 그 가장자리부에 걸린다. 이에 의해 플런저 (41) 의 선단방향으로의 이동이 규제된다. 또한 개구 (57) 는 평판형상의 시일부재 (밀봉부재 ; 58) 로 가려져 내강부 (52) 의 기밀성이 유지되고 있다. 이 시일부재 (58) 는 상기 시일링 (55) 과 동일한 재료로 구성할 수 있다.
코일스프링 (천자용 스프링 ; 42) 은 플런저 (41) 의 기단측에 설치되고, 그 양단은 각각 플런저 (41) 및 벽부 (51) 에 맞닿는다. 한편 코일스프링 (복귀용 스프링 ; 43) 은 플런저 (41) 의 선단측에 설치되고, 그 양단은 각각 플런저 (41) 및 끼워맞춤부 (53) 에 맞닿아 있다.
또 하우징 (5) 내에는 압력센서 (27) 가 설치되어 있고, 이 압력센서 (27) 에 의해 하우징 (5) 의 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력을 검출한다. 압력센서 (27) 로부터의 정보, 즉 압력센서 (27) 에 의해 검출된 압력 (데이터) 은 제어수단 (11) 에 입력된다.
또 도 26 및 도 27 에 나타낸 바와 같이 하우징 (5) 의 외부에는 전기적으로 구동하는 구동원으로서 솔레노이드 (28) 가 설치되어 있다. 이 솔레노이드 (28) 는 그 플런저 (281) 에 의해 걸림부 (413) 를 내강부 (52) 내를 향하여 (도면중 화살표방향으로) 이동시킬 수 있도록 배치되어 있다.
걸림부 (413) 가 개구 (57) 에 걸려 있는 상태에서는 코일스프링 (42) 은 압축상태로 되어 플런저 (41) 에 선단방향으로 힘을 가한다. 솔레노이드 (28) 의 플런저 (281) 가 도면중 화살표방향으로 이동하고, 그 플런저 (281) 에 의해 걸림부 (413) 의 걸림 상태가 해제되면, 코일스프링 (42) 은 신장되어 플런저 (41) 를 선단방향으로 이동시키고, 바늘체 (141) 의 칼끝이 손가락 끝의 표면 (피부) 을 천자한다. 따라서 상기 솔레노이드 (28) 에 의해 천자수단 (4) 의 작동을 개시시키는 작동개시수단이 구성된다.
한편, 이 때 코일스프링 (43) 은 압축되어 플런저 (41) 에 기단방향으로 힘을 가해, 즉 플런저 (41) 를 기단방향으로 되돌리려고 한다. 그 후 플런저 (41) 는 감쇠운동하여, 코일스프링 (42) 의 탄성력과 코일스프링 (43) 의 탄성력이 균형 잡힌 위치에서 정지한다.
플런저 (41) 가 정지한 상태에서는 바늘체 (141) 의 끝은 칩 (13) 내에 수납되어 있다.
또한 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 칩 (13) 이 하우징 (5) 의 끼워맞춤부 (53) 에 삽입되고, 천자침 (14) 의 축경부 (143) 가 바늘 홀더 (411) 에 끼워맞춰졌을 때, 맞닿음부 (163) 의 선단은 손가락 댐면 (31) 과 거의 동일한 위치나 또는 손가락 댐면 (31) 으로부터 약간 돌출되어 있다 (도 27 및 도 28 참조). 이에 의해 손가락 댐부 (3) 에 손가락 끝 (200) 을 맞대면, 손가락 끝 (200) 의 표면은 확실하게 맞닿음부 (163) 에 맞닿아 선단 개구 (162) 를 가릴 수 있다.
이상 설명한 체액성분 측정장치 (1) 는 천자부위로부터 혈액을 채취할 때, 압력센서 (27) 로부터의 정보에 의거하여 펌프 (8) 및 전자밸브 (26) 의 구동을 제어함으로써, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 를 감압하고, 또한 그 압력을 시간 경과에 따라 변동 (변화) 시키도록 구성되어 있다.
또한 상기 혈액을 채취할 때의 내강부 (52) 내의 압력 패턴은 감압시를 포함하고, 또한 압력이 시간 경과에 따라 변동되면 특별히 한정되지 않는다. 이하 그 일례를 설명한다.
도 33 은 혈액을 채취할 때의 내강부 (52) 내의 압력 패턴을 나타낸 그래프이다.
상기 도면에 나타낸 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 혈액을 채취할 때, 펌프 (8) 및 전자밸브 (26) 의 구동을 제어하여, 내강부 (52) 의 압력을 대기압보다 낮은 제 1 압력 (P1) 과, 이 제 1 압력 (P1) 보다 높은 제 2 압력 (P2) 으로 교대로 전환된다.
이에 의해 단시간에 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
상기 제 2 압력 (P2) 은 대기압과 대략 동일하거나, 또는 대기압보다 낮은 것이 바람직하다.
이에 의해 보다 단시간에 보다 확실하게 측정에 필요한 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
또 상기 제 1 압력 (P1) 은 100∼600mmHg 정도인 것이 바람직하고, 400∼600mmHg 정도인 것이 보다 바람직하다.
이에 의해 보다 단시간에 보다 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
또 제 2 압력 (P2) 과 제 1 압력 (P1) 의 차이는 100∼600mmHg 정도인 것이 바람직하고, 300∼600mmHg 정도인 것이 보다 바람직하다.
이에 의해 보다 단시간에 보다 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
또 상기 압력변동의 주기 (T) 는 1∼30sec 정도인 것이 바람직하고, 1∼50sec 정도인 것이 보다 바람직하다.
이에 의해 보다 단시간에 보다 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
또한 본 발명에서는 도 33 에 나타낸 각 파형의 형상이 거의 동일해도 되고, 또 일부 또는 전부가 달라도 된다.
다음으로 체액성분 측정장치 (1) 를 사용하여 천자, 혈액의 채취, 전개 및 혈당치 측정을 실시하는 경우의 각 부의 동작 및 제어수단의 제어동작에 대해, 도 2, 도 9 및 도 26∼도 31 및 도 32 에 나타낸 플로우차트를 참조하면서 설명한다.
[1] 먼저, 칩 (13) 을 케이스체 (21) 의 개구 (212) 를 통해, 하우징 (5) 의 끼워맞춤부 (53) 에 삽입하고, 천자침 (14) 의 축경부 (143) 를 바늘 홀더 (411) 에 끼워맞춘다 (도 27 참조).
또한 칩 (13) 을 기단방향으로 눌러넣으면, 코일스프링 (42) 의 탄성력에 저항하여, 플런저 (41) 가 기단방향으로 이동한다. 걸림부 (413) 는 탄성편 (412) 의 탄성력에 의해 힘이 가해져 내강부 (52) 의 내주면에 맞닿고 있지만, 걸림부 (413) 가 개구 (57) 의 위치에 오면 개구 (57) 내에 삽입된다 (도 27 참조). 이에 의해 칩 (13) 에 의한 기단방향의 누름력을 해제해도, 걸림부 (413) 가 개구 (57) 에 걸려 플런저 (41) 의 선단방향으로의 이동이 규제된다. 이 때 코일스프링 (42) 은 압축상태로 되어 있다. 이 상태에서 천자수단 (4) 에 의한 천자의 준비 및 혈액 (검체) 채취의 준비가 완료된다.
[2] 다음에 도시하지 않은 전원 스위치를 ON 으로 한다. 이에 의해 체액성분 측정장치 (1) 의 각 부가 기동되어 측정가능한 상태로 된다. 또한 전자밸브 (26) 는 닫혀 있다.
[3] 다음에 손가락 댐부 (3) 에 손가락 끝 (손가락 ; 200) 을 꽉 누른다. 이에 의해 칩 (13) 의 맞닿음부 (163) 에 손가락 끝 (200) 이 압착된다. 이 때 공기의 누설이 가능한 한 적어지도록 선단 개구 (162) 를 손가락 끝 (200) 으로 가리도록 한다 (도 28 참조).
[4] 다음에 조작버튼 (222) 을 눌러 조작하여 체액성분 측정장치 (1) 를 작동시킨다. 이에 의해 도 32 에 나타낸 프로그램이 실행된다.
먼저 천자침 (14) 의 바늘체 (141) 에 의해 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 32 의 스텝 S407).
즉 제어수단 (11) 은 솔레노이드 (28) 의 코일에 통전된다. 이에 의해 솔레노이드 (28) 의 플런저 (281) 는 도 27 중 화살표방향으로 이동하여 걸림부 (413) 에 맞닿고, 이것을 내강부 (52) 측으로 되돌린다. 이에 의해 걸림부 (413) 의 걸림이 해제되어 압축되었던 코일스프링 (42) 의 탄성력에 의해 플런저 (41) 가 선단방향으로 이동하고, 바늘체 (141) 가 선단 개구 (162) 로부터 돌출되어, 손가락 끝 (200) 의 표면을 천자한다 (도 29 참조). 바늘체 (141) 에 의한 천자부위 (210) 로부터는 출혈이 발생한다.
바늘체 (141) 가 손가락 끝 (200) 을 천자한 후에는 코일스프링 (43) 이 플런저 (41) 를 기단방향으로 되돌린다. 플런저 (41) 는 감쇠운동을 거쳐, 코일스프링 (42) 의 탄성력과 코일스프링 (43) 의 탄성력이 균형 잡힌 위치에서 정지한다 (도 30 참조). 이 때, 바늘체 (141) 의 칼끝은 칩 (13) 내에 수납되어 있다. 이와 같이 바늘체 (141) 의 칼끝은 천자시 이외에는 선단 개구 (162) 로부터 돌출되지 않도록 되어 있어, 실수로 피부 등을 손상시키는 일이 없고, 또 감염도 방지할 수 있어 안전성이 높다.
이어서 제어수단 (11) 은 펌프 (8) 및 전자밸브 (26) 의 구동제어를 개시한다 (도 32 의 스텝 S402).
즉 제어수단 (11) 은 펌프 (8) 및 전자밸브 (26) 의 구동을 제어하여, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력을 도 33 에 나타낸 바와 같이 제 1 압력 (P1) 과 제 2 압력 (P2) 으로 교대로 전환된다. 또한 손가락 끝 (200) 의 바늘체 (141) 에 의한 천자부위 (210) 근방의 압력도 이것과 동일하게 변동 (변화) 된다.
이 경우 먼저 전자밸브 (26) 를 닫은 상태에서 펌프 (8) 를 작동시켜 내강부 (52) 내의 공기를 흡인하고, 내강부 (52) 의 압력을 제 1 압력 (P1) 으로 감압하여, 소정 시간, 그 제 1 압력 (P1) 으로 유지한다.
이어서 펌프 (8) 를 정지하고, 전자밸브 (26) 를 열어 내강부 (52) 내의 공기를 배출하고, 내강부 (52) 의 압력을 제 2 압력 (P2) 으로 하고, 소정시간, 그 제 2 압력 (P2) 으로 유지한다. 이후 이 동작을 반복하여 실시한다.
이에 의해 천자부위 (210) 로부터 혈액 (220) 이 빨려나온다 (도 30 참조). 특히 내강부 (52) 의 압력을 일정하게 유지하고 있는 경우에 비하여, 필요한 혈액량을 단시간에 확실하게 확보할 수 있다.
이상과 같이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 1회의 조작버튼 (222) 의 누름에 의해 천자동작과 감압동작이 실시되고, 또 후술하는 감압해제동작도 자동적으로 개시되기 때문에 그 조작성이 매우 좋다.
[5] 상기 [4] 의 조작에 의해 천자부위 (210) 상에 입자형상으로 융기된 혈액 (220) 은 칩 (13) 내에 흡인되고, 그 내부에 형성된 혈액 도입 가이드 (166) 에 접촉하여, 혈액통로 (19) 를 통해 시험지 (18) 로 도입되고, 시험지 (18) 의 중심부에 공급되어 방사상으로 전개된다 (도 2 참조).
시험지 (18) 상으로의 혈액 (220) 의 공급, 전개에 따라 혈액 (220) 중의 포도당 (측정하기 위한 성분) 과 시험지 (18) 에 담지된 시약이 반응하여, 시험지 (18) 는 포도당량에 따라 정색된다.
한편, 제어수단 (11) 은 도 32 에 나타낸 스텝 S402 를 실행한 후, 측정수단 (7) 을 구동시켜 그 측정수단 (7) 을 통해 시험지 (18) 의 정색을 감시 (모니터) 하여 혈액이 채취되었는지 여부를 판단한다 (도 32 의 스텝 S403).
이 스텝 S403 에서는 측정수단 (7) 의 수광소자 (72) 로부터 입력되는 신호의 전압레벨이 미리 설정되어 있는 임계값을 초과한 경우에는 혈액이 채취된 것으로 판단하고, 상기 신호의 전압레벨이 그 임계값 이하인 경우에는 혈액이 채취되지 않은 것으로 판단한다.
또한 상기 임계값은 시험지 (18) 가 정색하기 전의 상기 신호의 전압레벨보다 충분히 크고, 또한 정색했을 때의 상기 신호의 전압레벨보다 충분히 작은 값으로 설정된다.
상기 스텝 S403 에서 혈액에 채취되지 않은 것으로 판단한 경우에는 타임업인지의 여부를 판단한다 (도 32 의 스텝 S404).
상기 스텝 S404 에서 타임업이 아닌 것으로 판단한 경우에는 스텝 S403 으로 되돌아가 다시 스텝 S403 이후를 실행하고, 타임업으로 판단한 경우에는 에러 처리한다 (도 32 의 스텝 S405).
이 스텝 S405 에서는 펌프 (8) 를 정지하고, 전자밸브 (26) 를 열어, 상기 감압상태를 해제함과 동시에, 에러인 것을 예컨대 표시부 (12) 에 표시 또는 음성출력부 (32) 에 의해 음성으로 통지한다. 또한 이 에러통지를 표시부 (12) 와 음성출력부 (32) 의 양자가 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
조작자 (사용자) 는 이 에러통지에 의해 에러인 것 (어떠한 문제가 있었는 것) 을 파악할 수 있다.
또한 상기 스텝 S403 에서 혈액이 채취된 것으로 판단한 경우에는 펌프 (8) 를 정지한다 (도 32 의 스텝 S406).
이어서 전자밸브 (26) 를 열어 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 감압상태를 해제한다 (도 32 의 스텝 S407).
전자밸브 (26) 가 열리면 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 에 외기 (대기) 가 유입되고, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 는 대기압으로 복귀한다 (도 31 참조).
손가락 끝 (200) 의 천자부위 (210) 주변 부위의 흡인감이 없어져, 대기압으로 되돌아간 것이 확인되면, 칩 (13) 의 맞닿음부 (163) 를 손가락 끝 (200) 에서 떼어낸다.
[6] 제어수단 (11) 은 도 32 에 나타낸 스텝 S407 을 실행한 후, 상기 시험지 (18) 의 정색 정도를 측정수단 (7) 에 의해 측정하여 얻어진 데이터에 의거하여 연산처리하고, 온도보정계산, 헤마트클릿트치 보정계산 등의 보정을 하여 혈당치를 정량화한다 (도 32 의 스텝 S408).
이 경우, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 감압상태, 즉 시험지 (18) 의 수납공간의 감압상태가 해제되어 있으므로, 상기 혈액 (220) 중의 포도당 (측정하기 위한 성분) 과 시험지 (18) 에 담지된 시약의 반응에 필요한 대기중의 성분 (예컨대 산소, 이산화탄소, 수증기 등) 이 충분히 공급되어, 이에 의해 혈당치를 정확하게 측정할 수 있다.
이어서 상기 산출된 혈당치를 표시부 (12) 에 표시한다 (도 32 의 스텝 S409).
이에 의해 혈당치를 파악할 수 있다.
또한 상기 스텝 S407 에서 감압상태가 해제된 후, 차회의 측정에 대비하여 전자밸브 (26) 를 다시 닫는다.
이상 설명한 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면, 단시간에 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있음과 동시에, 혈당치 (혈액중의 소정 성분의 양) 를 정확하고 확실하게 측정할 수 있다.
또 칩 (13) 에 시험지 (18) 가 설치되어 있으므로, 천자, 혈액의 채취 및 시험지 (18) 로의 전개, 측정 (성분의 정량화) 을 연속적으로 실시할 수 있어 혈당치측정 (성분측정) 을 용이하고 단시간에 실시할 수 있다.
또 사용시의 준비조작이 용이하기 때문에 정기적으로 사용하는 경우나 반복 사용하는 경우에도 유리하다.
또 일단 천자한 후, 실수로 다시 생체 표면을 천자하는 등의 사고가 방지되어 안전성이 높다. 또한 천자침 (14) 이 직접 보이지 않으므로, 천자시의 공포감도 경감된다.
이상의 점으로부터, 이 체액성분 측정장치 (1) 는 환자 자신이 자기의 혈당치 등을 측정할 때에 사용하기에 적합하다.
또 이 체액성분 측정장치 (1) 는 구성이 간단, 소형, 경량이고 저가이므로 양산에도 적합하다.
또한 도 33 에 나타낸 바와 같이 본 실시형태에서는 천자를 펌프 (8) 의 작동개시전 (시간 t1) 에 실시하도록 구성되어 있으나, 본 발명에서는 천자를 예컨대 펌프 (8) 의 작동과 거의 동시 (시간 t2), 또 펌프 (8) 의 작동개시후 (시간 t3) 에 실시하도록 구성되어 있어도 된다. 즉 본 발명에서는 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력이 대기압일 때에 천자를 실시해도 되고, 또 제 1 압력 (P1) 일 때에 천자를 실시해도 된다.
다음으로 본 발명의 체액성분 측정장치의 제 2 실시형태를 설명한다.
도 34 는 본 발명의 체액성분 측정장치의 제 2 실시형태에서의 주요부의 구성예를 나타낸 종단면도이다. 또한 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와의 공통점에 대해서는 설명을 생략하고 주된 상이점을 설명한다. 또 도 34 중에서 우측을 「기단」, 좌측을 「선단」으로 하여 설명한다.
이 제 2 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와, 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 는 압력조절수단의 구성이 다르다.
즉 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 도 34 에 나타낸 바와 같이 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 의 전자밸브 (26) 대신에, 세관 (83) 이 설치되어 있다.
세관 (83) 은 원통형상의 부재로 구성되고, 그 내부에는 오리피스 (유로 ; 831) 가 형성되어 있다. 이 세관 (83) 은 튜브 (82) 의 단부에 접합 (접속) 되어 있고, 세관 (83) (오리피스 ; 831) 의 선단은 본체 (2) 의 외부로 개방되어 있다.
이 세관 (83) 의 오리피스 (831) 는 세경이므로 공기의 통과저항이 크다. 이와 같은 오리피스 (831) 의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.01∼0.3㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또 오리피스 (831) 의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 5∼15㎜ 정도인 것이 바람직하다. 오리피스 (831) 의 직경을 상기 범위내로 함으로써 필요충분한 공기의 통과 (유통) 저항이 얻어진다.
상기 튜브 (유로 ; 81, 82) 및 세관 (83) 에 의해 감압해제수단이 구성되고, 이 감압해제수단과 펌프 (8) 로 압력조절수단이 구성된다.
또한 세관 (83) 은 도시한 것에 한정되지 않고, 또 그 설치수나 오리피스의 수는 필요에 따라 복수로 해도 된다.
이 체액성분 측정장치 (1) 는 천자부위로부터 혈액을 채취할 때, 압력센서 (27) 로부터의 정보에 의거하여 펌프 (8) 의 구동을 제어함으로써, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 를 감압하고, 또한 그 압력을 시간 경과에 따라 변동 (변화) 시키도록 구성되어 있다.
또한 상기 혈액을 채취할 때의 내강부 (52) 내의 압력 패턴은 감압시를 포함하고, 또한 압력이 시간 경과에 따라 변동되면 특별히 한정되지 않는다. 이하 그 일례를 설명한다.
도 35 는 혈액을 채취할 때의 내강부 (52) 의 압력 패턴을 나타낸 그래프이다.
상기 도면에 나타낸 바와 같이 이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 혈액을 채취할 때, 펌프 (8) 의 구동을 제어하여, 내강부 (52) 의 압력을 일단 대기압보다 낮은 제 1 압력 (P1) 으로 감압하고, 그 후 그 압력을 서서히 증가시킨다.
이에 의해 단시간에 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
상기 제 1 압력 (P1) 은 300∼600mmHg 정도인 것이 바람직하고, 400∼600mmHg 정도인 것이 보다 바람직하다.
이에 의해 보다 단시간에 보다 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
또 상기 내강브 (52) 의 압력의 제 1 압력 (P1) 으로부터의 증가속도 (증압속도) 는 100∼300mmHg/sec 정도인 것이 바람직하고, 200∼250mmHg/sec 정도인 것이 보다 바람직하다.
이에 의해 보다 단시간에 보다 확실하게 측정에 필요충분한 양의 혈액을 채취할 수 있다.
또한 상기 증압속도는 예컨대 세관 (83) 의 설치수나 오리피스 (831) 의 수, 오리피스 (831) 의 직경을 조절함으로써 임의로 설정할 수 있다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에서는 세관 (83) 의 오리피스 (831) 로부터 유입되는 외기 (대기) 의 유량보다, 펌프 (8) 의 작동에 의해 흡인되는 공기의 유량이 크기 (많기) 때문에 펌프 (8) 가 작동하면, 하우징 (5) 의 내강부 (52) 내의 공기 흡인이 이루어지고, 이에 의해 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력은 제 1 압력 (P1) 이 된다. 즉 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 는 감압상태로 된다.
그리고 펌프 (8) 가 정지하면, 세관 (83) 의 오리피스 (831), 튜브 (82, 81) 및 통기로 (54) 를 통해, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 에 외기 (대기) 가 유입되어, 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력은 제 1 압력 (P1) 으로부터 서서히 증가된다. 이에 의해 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 의 감압상태가 해제된다. 즉 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 및 천자부위 (210) 는 대기압으로 복귀한다.
또한 천자는 도 35 에 나타낸 바와 같이 펌프 (8) 의 작동개시전 (시간 t1), 펌프 (8) 의 작동과 거의 동시 (시간 t2) 및 펌프 (8) 의 작동개시후 (시간 t3) 중의 어느 하나로 실시되어도 된다. 즉 내강부 (52 ; 칩 (13) 내를 포함) 의 압력이 대기압일 때에 천자를 실시해도 되고, 또 내강부 (52) 가 감압상태일 때에 천자를 실시해도 된다.
또 상기 내강부 (52) 의 압력의 제 1 압력 (P1) 으로부터의 증가속도 (증압속도) 는 일정해도 되고, 또 시간 경과에 따라 변동 (변화) 되고 있어도 된다.
또 체액성분 측정장치 (1) 는 상기 내강부 (52) 의 압력을 일단 대기압보다 낮은 제 1 압력 (P1) 으로 하고, 그 후 그 압력을 서서히 증가시키는 사이클 (도 35 에 나타낸 사이클) 을 1회만 갖고 있어도 되고, 또 복수회 갖고 있어도 된다.
이 체액성분 측정장치 (1) 에 의하면, 전술한 제 1 실시형태의 체액성분 측정장치 (1) 와 동일한 효과가 얻어진다.
이상 본 발명의 제 3 태양의 체액성분 측정장치를 도시한 각 실시형태에 의거하여 설명하였는데, 본 발명은 이들에 한정되지 않고, 예컨대 각 부의 구성은 동일한 기능을 발휘할 수 있는 임의의 구성의 것으로 변경할 수 있다.
또 본 발명에서는 전술한 각 실시형태의 소정의 구성을 적절히 조합해도 된다.
또 전술한 실시형태에서는 채취하는 체액으로서 혈액을 대표로 설명하였으나, 본 발명에서는 채취하는 체액은 이것에 한정하지 않고, 예컨대 땀, 임파액, 수액 등이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 측정목적으로 하는 성분으로서 포도당 (혈당치) 을 대표로 하여 설명하였으나, 본 발명에서는 측정목적의 성분은 이들에 한정하지 않고, 예컨대 단백, 콜레스테롤, 요산, 크레아티닌, 알코올, 나트륨 등의 무기이온 등이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 측정수단은 소정 성분의 양을 측정하는 것이지만, 본 발명에서는 측정수단은 소정 성분의 양을 측정하는 것이어도 되고, 또 소정 성분의 양 및 성질을 측정하는 것이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 혈액의 채취를 검출하는 혈액채취 검출수단과, 혈액 중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단을 겸용하는 수단 (실시형태에서는 이 수단을 「측정수단」이라고 함) 을 설치하고 있으나, 본 발명에서는 혈액채취 검출수단과, 측정수단을 각각 별개로 설치해도 된다.
또 상기 실시형태에서는 혈액채취 검출수단으로서 혈액의 채취를 광학적으로 검출하는 수단을 사용하고 있으나, 본 발명에서는 이것에 한정하지 않고, 이 외에 예컨대 전기적으로 검출하는 수단을 사용해도 된다.
또 본 발명에서는 혈액의 채취를 광학적으로 검출하는 혈액채취 검출수단을 사용하는 경우, 전술한 바와 같은 혈액중의 성분과 시약의 반응에 의한 시험지의 정색 (발색) 을 검출하는 것에 한정하지 않고, 이 외에 예컨대 칩의 시험지에 혈액을 공급하는 혈액통로 (혈액유로) 로의 혈액의 도입을 검출하는 것이어도 된다.
이 혈액통로로의 혈액의 도입을 검출하는 경우에는 예컨대 칩 중의 적어도 혈액통로의 근방을 광투과성을 갖는 (투명한) 부재로 형성하고, 혈액채취 검출수단에 의해 그 혈액통로를 향하여 광을 조사하고, 그 반사광 또는 투과광을 수광하고, 광전변환하여 제어수단에 의해 상기 혈액채취 검출수단으로부터의 출력전압을 모니터하도록 구성한다. 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 부위의 색이 대략 적흑색으로 변화되고, 이에 의해 그 부위로부터의 반사광 또는 투과광의 광량이 변화되어, 상기 혈액채취 검출수단으로부터의 출력전압이 변화되므로, 이 출력전압 (광량) 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 상기 혈액의 채취를 전기적으로 검출하는 혈액채취 검출수단으로는 예컨대 칩의 혈액통로 등의 임피던스를 검출 (측정) 하는 센서 (전극), 바이오센서 등 을 들 수 있다.
상기 바이오센서를 사용하는 경우에는 예컨대 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 바이오센서로부터의 출력전류가 변화되므로, 이 출력전류 (전류값) 의 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 상기 임피던스를 검출하는 센서를 사용하는 경우에는 예컨대 상기 혈액통로로 혈액이 도입되면, 그 센서의 전극간의 임피던스가 변화되므로, 이 임피던스 변화의 검출을 혈액 채취의 검출로 한다.
또 본 발명의 체액성분 측정장치는 전술한 바와 같은 혈액중의 성분과 시약의 반응에 의해 정색한 시험지의 정색 강도를 광학적으로 측정 (측색) 하여 측정치로 환산, 표시하는 것에 한정하지 않고, 예컨대 검체중의 성분의 양에 따라 발생하는 전위변화를 전기적으로 측정하여 측정치로 환산, 표시하는 것이어도 된다.
또 상기 실시형태에서는 측정에 앞서 감압상태를 해제하도록 구성되어 있으나, 본 발명에서는 측정에 앞서 감압상태를 완화하도록 구성되어 있어도 된다.
또 본 발명에서는 천자수단 및 압력조절수단의 작동은 각각 수동으로 개시하도록 해도 되고, 자동으로 개시하도록 해도 된다.
또 본 발명에서는 하우징 (5) 및 그것에 장착된 칩 (13) 을 손가락에서 이간하는 방향 (기단방향) 으로 이동시키는 칩 퇴피기구를 설치해도 된다. 이 칩 퇴피기구는 전술한 제 1 또는 제 2 태양의 본 발명의 각 실시형태에서 부호 61 로 설명한 것과 동일한 것이면 된다.
또한 본 발명에서는 상기 제 1 태양의 체액성분 측정장치가 제 2 태양에서 규정되는 압력검출수단 및 통지수단을 포함하는 태양이어도 되고, 또는 제 3 태양의 (25) 로 규정되는 압력조절수단을 포함하는 태양이어도 되며, 또한 이들 양자를 포함하는 태양이어도 된다.
제 1 태양에 부가하는 이들 각 수단은 제 2 태양 및 제 3 태양의 각 실시형태에서 설명한 것과 동일하고, 여기에서의 중복설명은 생략한다.
간결하게는 제 1 태양에서 추가로 상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과, 소정의 정보를 통지하는 통지수단을 갖고, 상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성된 체액성분 측정장치이다.
또는 제 1 태양에 있어서, 추가로 상기 천자침의 수납공간의 압력을 조절하는 압력조절수단을 갖는 체액성분 측정장치이다.
나아가서는 상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단과, 소정의 정보를 통지하는 통지수단을 갖고, 상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성된 제 1 태양의 체액성분 측정장치가 추가로 상기 천자침의 수납공간의 압력을 조절하는 압력조절수단을 갖는 체액성분 측정장치이다.
이상 서술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 체액을 채취할 때 (예컨대 천자부위로부터 혈액을 채취할 때), 단시간에 체액 (예컨대 혈액) 중의 소정 성분의 측정을 정확하고 확실하게 실시할 수 있는 체액성분 측정장치를 제공할 수 있다.
특히 표피를 실수로 천자해버리는 것을 방지할 수 있기 때문에 환자의 부담을 경감시킬 수 있다.
또 압력조절수단을 갖는 경우에는 공간 (예컨대 천자침의 수납공간) 을 감압하고, 또한 그 압력을 시간 경과에 따라 변동시키므로, 단시간에 확실하게 체액중의 소정 성분을 측정할 수 있다.
또 칩에 시험지를 설치한 경우에는 천자, 혈액의 채취 및 시험지로의 전개, 측정 (성분의 정량화) 을 연속적으로 실시할 수 있어 체액성분측정을 용이하고 단시간에 실시할 수 있다.
또 사용시의 준비조작이 용이하기 때문에, 정기적으로 사용하는 경우나 반복 사용하는 경우에도 유리하다.
또 일단 천자한 후, 실수로 다시 생체 표면을 천자하는 등의 사고가 방지되어 안전성이 높다. 또한 천자침이 직접 보이지 않으므로 천자시의 공포감도 경감된다.
이상의 점으로부터, 본 발명의 체액성분 측정장치는 환자 자신이 자기의 혈당치 등을 측정할 때에 사용하기에 적합하다.
또 본 발명의 체액성분 측정장치는 구성이 간단, 소형, 경량이고 저가이므로 양산에도 적합하다.

Claims (33)

  1. 천자침 (puncture needle) 및 시험지를 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로서,
    천자하는 표피를 갖다 대는 댐부 (touch portion);
    상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단;
    상기 천자침 및 상기 시험지의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단;
    상기 천자부위에서 채취되어, 상기 시험지에 전개된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단;
    상기 체액의 채취를 검출하는 체액채취 검출수단; 및
    적어도 상기 시험지의 수납공간의 감압상태를 해제 또는 완화시키는 감압해제수단을 구비하고,
    상기 체액채취 검출수단에 의해 상기 체액의 채취가 검출되면, 상기 감압해제수단에 의해 적어도 상기 시험지의 수납공간의 감압상태를 해제 또는 완화시키고, 그 후 상기 측정수단에 의해 상기 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정은 대기중의 소정 성분을 필요로 하는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 감압해제수단은 상기 수납공간과 외부를 연통하는 유로 (flow passage) 와, 상기 유로를 개폐하는 밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 감압해제수단은 상기 수납공간과 외부를 연통하는 유로를 갖고, 상기 유로는 그 적어도 일부에 상기 유로의 나머지 부분보다 공기의 통과저항이 큰 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정수단의 적어도 일부와, 상기 체액채취 검출수단의 적어도 일부가 서로 겸용인 것인 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 체액성분 측정장치는 하우징을 갖고, 상기 하우징은 상기 칩을 유지하고, 또한 상기 천자수단을 내장하고,
    상기 감압수단은 상기 하우징내의 상기 수납공간을 감압상태로 하는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 감압해제수단은 상기 하우징내의 상기 수납공간의 감압상태를 해제 또는 완화시키는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 천자수단의 작동과 상기 감압수단의 작동을 동시에 개시할 수 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 칩에 상기 천자하는 표피를 갖다 대는 댐부를 갖는 체액성분 측정장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시험지는 혈당측정용 시험지인 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단; 및
    정보를 통지하는 통지수단을 구비하고,
    상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 천자침의 수납공간의 압력을 조절하는 압력조절수단을 갖고,
    상기 천자부위로부터 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간을 감압하고, 그 압력을 시간 경과에 따라 변동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  13. 표피를 통해 체액을 채취하여 상기 체액의 성분을 측정하는 체액성분 측정장치로서,
    표피를 갖다 대는 댐부;
    상기 댐부에 표피를 밀착하여 댐으로써 기밀하게 밀폐되는 공간;
    상기 공간을 감압상태로 하는 감압수단;
    상기 공간내에 채취된 체액중의 소정 성분의 양 및/또는 성질을 측정하는 측정수단;
    상기 공간의 압력을 검출하는 압력검출수단; 및
    정보를 통지하는 통지수단을 구비하고,
    상기 감압수단에 의해 상기 공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  14. 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로서,
    천자하는 표피를 갖다 대는 댐부;
    상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단;
    상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단;
    상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단;
    상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단; 및
    정보를 통지하는 통지수단을 구비하고,
    상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 통지수단에 의해 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  15. 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로서,
    천자하는 표피를 갖다 대는 댐부;
    상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단;
    상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단;
    상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단;
    상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단; 및
    정보를 통지하는 통지수단을 구비하고,
    상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출되지 않은 경우에는 상기 통지수단에 의해 에러인 것을 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  16. 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로서,
    천자하는 표피를 갖다 대는 댐부;
    상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단;
    상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단;
    상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단;
    상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단; 및
    정보를 통지하는 통지수단을 구비하고,
    상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출되지 않은 경우에는 상기 통지수단에 의해 상기 댐부에 대어진 표피의 위치를 수정해야 되는 것을 통지함과 동시에, 소정 시간이 경과해도 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출되지 않을 때는 상기 통지수단에 의해 에러인 것을 통지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 천자수단에 의해 상기 천자침을 작동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  18. 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로서,
    천자하는 표피를 갖다 대는 댐부;
    상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단;
    상기 천자침의 수납공간과 함께, 상기 천자침에 의한 표피의 천자부위를 감압상태로 하는 감압수단;
    상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단; 및
    상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단을 구비하고,
    상기 감압수단에 의해 상기 수납공간의 감압을 시도하고, 상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 일단 상기 감압상태를 해제하고, 그 후 상기 천자를 실시함과 동시에, 상기 감압수단에 의해 상기 천자침의 수납공간과 함께 상기 천자침에 의한 손가락의 천자부위를 감압상태로 하는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    전기적으로 구동하는 구동원을 구비하고, 상기 구동원의 구동에 의해 상기 천자수단의 작동을 개시시키는 작동개시수단을 갖고,
    상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 작동개시수단에 의해 상기 천자수단의 작동이 개시되어, 상기 천자수단에 의해 상기 천자침이 작동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  20. 제 14 항 내지 제 16 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천자수단은 플런저 (plunger) 와, 상기 플런저를 선단방향으로 힘을 가하는 탄성부재를 갖는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 플런저는 그 선단방향으로의 이동을 규제하는 걸림부를 갖고, 상기 탄성부재에 의해 힘이 가해진 상태에서 상기 걸림부의 걸림을 해제함으로써 선단방향으로 이동하여, 상기 천자침에 의한 천자를 실시하는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    전기적으로 구동하는 구동원을 구비하고, 상기 구동원의 구동에 의해 상기 걸림부의 걸림을 해제하는 작동개시수단을 갖고,
    상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 작동개시수단에 의해 상기 걸림부의 걸림이 해제되는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  23. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 일단 상기 감압상태를 해제하고, 그 후 상기 천자를 실시함과 동시에, 상기 감압수단에 의해 상기 천자침의 수납공간과 함께 상기 천자침에 의한 손가락의 천자부위를 감압상태로 하는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  24. 표피를 통해 체액을 채취하여 상기 체액의 성분을 측정하는 체액성분 측정장치로서,
    표피를 갖다 대는 댐부;
    상기 댐부에 표피를 밀착하여 댐으로써 기밀하게 밀폐되는 공간;
    상기 공간의 압력을 조절하는 압력조절수단; 및
    상기 공간내에 채취된 채액의 소정 성분의 양 및/또는 성질을 측정하는 측정수단을 구비하고,
    상기 공간내에 표피를 통해 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 공간내를 감압하고, 그 압력을 시간 경과에 따라 변동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  25. 천자침을 구비하는 칩을 장착하여 사용하는 체액성분 측정장치로서,
    천자하는 표피를 갖다 대는 댐부;
    상기 댐부에 대어진 표피를 천자하도록 상기 천자침을 작동시키는 천자수단;
    상기 천자침의 수납공간의 압력을 조절하는 압력조절수단; 및
    상기 천자부위로부터 채취된 체액중의 소정 성분의 양을 측정하는 측정수단을 구비하고,
    상기 천자부위로부터 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간을 감압하고, 그 압력을 시간 경과에 따라 변동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 수납공간의 압력을 검출하는 압력검출수단을 갖고, 상기 압력검출수단으로부터의 정보에 의거하여 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간의 압력을 조절하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간의 압력을 대기압보다 낮은 제 1 압력과, 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 교대로 전환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 압력은 대기압 이하인 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 압력과 상기 제 1 압력의 차는 100 내지 600 mmHg 인 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 압력변동의 주기는 1 내지 30 초인 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  31. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 체액을 채취할 때, 상기 압력조절수단에 의해 상기 수납공간의 압력을 일단 대기압보다 낮은 제 1 압력으로 하고, 그 후 상기 압력을 서서히 증가시키는 사이클을 1 회 이상 갖는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 압력은 100 내지 600 mmHg 인 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
  33. 제 18 항에 있어서,
    전기적으로 구동하는 구동원을 구비하고, 상기 구동원의 구동에 의해 상기 천자수단의 작동을 개시시키는 작동개시수단을 갖고,
    상기 압력검출수단에 의해 상기 수납공간의 감압상태가 검출된 경우에는 상기 작동개시수단에 의해 상기 천자수단의 작동이 개시되어, 상기 천자수단에 의해 상기 천자침이 작동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체액성분 측정장치.
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