活体内成分的测定方法, 用于活体内成分测定的数据处理 方法, 活体内成分测定装置及收集部件 【技术领域】
本发明涉及活体内成分的测定方法, 用于活体内成分测定的数据处理方法, 活体 内成分测定装置及收集部件。 【背景技术】
特开 2004-195218 号公报中公开了具备适用于口腔粘膜侧和皮肤侧的一对电极 结构体, 以及设置于口腔粘膜适用侧的电极结构体的提取用盘的离子渗入装置。此离子渗 入装置通过在被一对电极结构体所夹的部位负荷电能指定时间 (30 秒~ 20 分钟 ), 通过所 谓的离子渗入作用, 以可从口腔粘膜向提取用盘提取葡萄糖的方式构成。提取用盘中提取 的葡萄糖可由检测器定量。由此离子渗入装置, 通过将电能负荷于活体, 可以比如 30 秒~ 20 分钟的短时间测定体内的葡萄糖量。 通过空腹时或餐后 ( 糖负荷后 ) 测定血中葡萄糖 ( 血糖 ), 可给糖尿病的诊断提供 有效的信息。例如空腹时的血糖值在受试者的糖尿病的诊断中用到。糖负荷后的血糖值成 为用于知高血糖状态在糖负荷后以何程度持续的指标, 在筛选糖负荷后的血糖值的降低缓 慢的, 所谓的隐性糖尿病中有用。
但是, 特开 2004-195218 号公报中对于掌握高血糖状态的持续的程度无任何记 载。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献 1 : 特开 2004-195218 号公报
【发明概述】
本发明旨在解决如上所述的课题, 本发明的 1 个目的是提供 : 使掌握活体内测定 对象成分的高浓度状态的持续的程度成为可能的活体内成分的测定方法及活体内成分测 定装置, 活体内成分测定装置中用到的收集部件, 用于活体内成分测定的数据处理方法。
为了达成上述目的, 本发明的第 1 方面的活体内成分的测定方法取得从进行了促 进组织液提取处理的活体提取 60 分钟以上的组织液中的关于测定对象成分的量的值。
此第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 如上所述, 通过促进从活体的组织液的 提取, 可使从活体提取组织液容易。另外, 通过从活体经比如 60 分钟以上的充分的时间而 提取组织液, 取得提取的组织液中的测定对象成分的量, 可在提取时间内取得与循环活体 内的测定对象成分的总量相关的量。 由于在提取时间内循环活体内的测定对象成分的总量 与将该时间内活体内的测定对象成分的浓度积分者相关, 可基于取得的量, 掌握活体内测 定对象成分以何程度持续高浓度状态。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 促进从活体的组织液提取处 理通过在活体的皮肤形成微细孔来进行, 组织液的提取经形成微细孔的皮肤而进行。如此 构成则经皮肤中微细孔形成的部位而组织液变得容易提取。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 从活体的组织液的提取通过 在包括渗透压比纯水高的高渗透压水溶液的提取介质中提取组织液来进行。如此构成, 则 由于由渗透压比纯水高的高渗透压水溶液的渗透压而组织液的向提取介质的移动被促进, 与用包括纯水的提取介质的情况相比, 可促进组织液的向提取介质的移动。 由此, 由于可使 单位时间内提取的测定对象成分的量增加, 与测定对象成分的量少的情况相比, 可减少测 定误差。
此情况中, 优选为, 高渗透压水溶液在组织液中包括连同测定对象成分含有的测 定对象成分以外的辅助成分。如此构成则可不改变测定对象成分的量地, 使用辅助成分而 得到有比纯水高的渗透压的高渗透压水溶液。通过使用这样的高渗透压水溶液, 可不改变 测定对象成分的测定结果地促进组织液的向提取介质的移动。
上述高渗透压水溶液包括辅助成分的构成中, 优选为, 辅助成分是选自氯化钾, 甘 氨酸, 及尿素的至少 1 种。如此构成则使用组织液中微量含有的氯化钾, 甘氨酸, 及尿素的 至少任何一种而可得到渗透压比纯水高的高渗透压水溶液。由此, 可容易得到有比组织液 中的辅助成分的浓度高的浓度 ( 渗透压 ) 的高渗透压水溶液。
此情况中, 优选为, 高渗透压水溶液中的辅助成分的浓度是 0.2mmol/L 以上。如此 构成则组织液中微量含有的同时, 相比组织液中的含有量的个体差异小的氯化钾, 甘氨酸 及尿素的浓度, 可使包括氯化钾, 甘氨酸及尿素的至少任何的高渗透压水溶液的浓度 ( 渗 透压 ) 成为高浓度。由此, 对于组织液中的辅助成分的浓度 ( 渗透压 ) 的高渗透压水溶液 的辅助成分的浓度 ( 渗透压 ) 升高导致, 可进一步促进组织液的向提取介质的移动。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 提取组织液的时间是 120 分钟 以上。如此构成则相比将组织液以 60 分钟以上、 不足 120 分钟的时间提取的情况, 将活体 内生成的测定对象成分的循环的样式经更充分的时间而反映的量的测定对象成分蓄积。 因 此, 基于得到的关于测定对象成分的量的值, 可推定更长时间内活体内生成的测定对象成 分的循环的样式。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 提取组织液的时间是 180 分钟 以上。如此构成则与将组织液以 60 分钟以上、 且不足 180 分钟的时间提取的情况相比, 将 活体内生成的测定对象成分的循环的样式经更充分的时间而反映的量的测定对象成分蓄 积。 因此, 基于得到的关于测定对象成分的量的值, 可推定更长时间内活体内生成的测定对 象成分的循环的样式。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 测定对象成分是葡萄糖。如此 构成则可测定反映在提取时间内循环活体内的葡萄糖的总量的值, 可掌握受试者的高血糖 状态以何程度持续。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 再基于关于测定对象成分的 量的值, 取得与活体内测定对象成分浓度的组织液的提取时间对应的累加值。 如此构成则, 由于此累加值是将提取时间内活体内的测定对象成分的浓度积分者, 基于此累加值, 可掌 握活体内测定对象成分以何程度持续高浓度状态。
取得上述累加值的构成中, 优选为, 累加值基于关于测定对象成分的量的值和提 取的组织液中含的电解质的量取得。如此构成则基于活体富含的电解质的检测值, 可推定 组织液的提取容易度。即, 提取的组织液中的测定对象成分和电解质由于根据皮肤的状态等 ( 提取容易度 ) 一同变动, 提取的组织液中含的电解质的量多, 则皮肤的状态被认为是提 取组织液容易的状态, 提取的电解质的量少, 则皮肤的状态被认为是难以提取组织液的状 态。因此, 通过基于测定对象成分的检测值和电解质的检测值取得关于测定对象成分的量 的值, 组织液的提取容易度加大, 可取得在提取时间内循环活体内的测定对象成分的总量 更正确反映的值。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 累加值是与测定对象成分的 血中浓度 - 时间曲线下面积 (AUC) 相当的值。AUC 由于是活体内测定对象成分的浓度曲线 的面积, 提取时间内测定对象成分的高浓度状态长时间持续则值增大, 高浓度状态仅持续 短时间则值减小。所以, 通过求 AUC, 可直接定量活体内测定对象成分的高浓度状态持续的 程度。
取得上述与测定对象成分的血中浓度 - 时间曲线下面积相当的值的构成中, 优选 为, 再取得将与测定对象成分的 AUC 相当的值除以从活体提取组织液的时间的值。如此构 成则由于可得到与每单位时间的血中浓度 - 时间曲线下面积相当的值, 提取时间不同时, 也可容易比较它们的值。
上述第 1 方面的活体内成分的测定方法中, 优选为, 从组织液的提取开始经过 60 分钟以上的指定时间时, 通知提取的结束。如此构成则受试者由于可根据通知知提取的结 束, 可抑制提取时间与预定的时间错离。 本发明的第 2 方面的活体内成分测定装置具备 : 用于设置可蓄积从进行了促进组 织液提取处理的活体提取 60 分钟以上的组织液中的测定对象成分的收集部件的设置部, 及用于取得由设置于设置部的收集部件蓄积的关于测定对象成分的量的值的检测部。
此第 2 方面的活体内成分测定装置中, 如上所述, 通过促进从活体的组织液的提 取, 可使从活体提取组织液容易。另外, 通过将从活体经比如 60 分钟以上的充分的时间 而提取的组织液蓄积的收集部件设置于设置部, 可取得提取的组织液中的测定对象成分的 量。由此, 可取得与在提取时间内循环活体内的测定对象成分的总量相关的量。由于在提 取时间内循环活体内的测定对象成分的总量与将该时间内活体内的测定对象成分的浓度 积分者相关, 基于取得的量, 可掌握活体内测定对象成分以何程度持续高浓度状态。
上述第 2 方面的活体内成分测定装置中, 优选为, 测定对象成分是葡萄糖。如此构 成则可取得反映在提取时间内循环活体内的葡萄糖的总量的值, 此测定值可在糖尿病的病 态掌握等中利用。
上述第 2 方面的活体内成分测定装置中, 优选为, 再具备基于关于测定对象成分 的量的值, 取得与活体内测定对象成分浓度的组织液的提取时间对应的累加值解析部。如 此构成则通过由解析部取得累加值, 由于此累加值是将提取时间内活体内的测定对象成分 的浓度积分者, 基于此累加值, 可掌握活体内测定对象成分以何程度持续高浓度状态。
这时, 优选为, 累加值是与测定对象成分的血中浓度 - 时间曲线下面积 (AUC) 相当 的值。如此构成则 AUC 由于是活体内测定对象成分的浓度曲线的面积, 提取时间内测定对 象成分的高浓度状态长时间持续则值增大, 高浓度状态仅持续短时间则值减小。 所以, 通过 求 AUC, 可直接定量活体内测定对象成分的高浓度状态持续的程度。
本发明的第 3 方面的收集部件是用于从组织液的提取被促进的活体提取组织液, 并取得提取的组织液中的关于测定对象成分的量的值的活体内成分测定装置中用到的收
集部件, 包括可蓄积从活体提取 60 分钟以上的组织液中的测定对象成分的提取介质。
此第 3 方面的收集部件中, 如上所述, 通过促进从活体的组织液的提取, 可使从活 体提取组织液容易。另外, 由于可由收集部件, 将从活体经比如 60 分钟以上的充分的时间 而提取的组织液在提取介质中蓄积, 通过对于在提取介质中蓄积的组织液进行测定, 可取 得提取的组织液中的测定对象成分的量。由此, 可取得与在提取时间内循环活体内的测定 对象成分的总量相关的量。 由于在提取时间内循环活体内的测定对象成分的总量与将该时 间内活体内的测定对象成分的浓度积分者相关, 基于取得的量, 可掌握活体内测定对象成 分以何程度持续高浓度状态。
上述第 3 方面的收集部件中, 优选为, 提取介质是凝胶。如此构成则通过将凝胶贴 附到皮肤, 自然提取组织液, 测定对象成分在凝胶在中蓄积。由此, 由于可容易蓄积测定对 象成分, 可简易化测定作业。
此情况中, 优选为, 凝胶包括渗透压比纯水高的高渗透压水溶液。 如此构成则由于 由渗透压比纯水高的高渗透压水溶液的渗透压促进组织液的向提取介质的移动, 相比用包 括纯水的凝胶的情况, 可促进组织液的向凝胶的移动。 由此, 由于可使单位时间内提取的测 定对象成分的量增加, 与测定对象成分的量少的情况相比, 可减少测定误差。 上述凝胶包括渗透压比纯水高的高渗透压水溶液的构成中, 优选为, 高渗透压水 溶液在组织液中包括连同测定对象成分含有的测定对象成分以外的辅助成分。 如此构成则 可不改变测定对象成分的量地, 使用辅助成分而得到有比纯水高的渗透压的高渗透压水溶 液。通过使用这样的高渗透压水溶液, 可不改变测定对象成分的测定结果地促进组织液的 向提取介质的移动。
此情况中, 优选为, 辅助成分是选自氯化钾, 甘氨酸, 及尿素的至少 1 种。如此构成 则使用组织液中微量含有的氯化钾, 甘氨酸, 及尿素的至少任何一种而可得到渗透压比纯 水高的高渗透压水溶液。由此, 可容易得到有比组织液中的辅助成分的浓度高的浓度 ( 渗 透压 ) 的高渗透压水溶液。
上述辅助成分是选自氯化钾, 甘氨酸, 及尿素的至少 1 种的情况中, 优选为, 高渗 透压水溶液中的辅助成分的浓度是 0.2mmol/L 以上。如此构成则组织液中微量含有的同 时, 相比组织液中的含有量的个体差异小的氯化钾, 甘氨酸及尿素的浓度, 可使包括氯化 钾, 甘氨酸及尿素的至少任何的高渗透压水溶液的浓度 ( 渗透压 ) 成为高浓度。由此, 对于 组织液中的辅助成分的浓度 ( 渗透压 ) 的高渗透压水溶液的辅助成分的浓度 ( 渗透压 ) 升 高导致, 可进一步促进组织液的向提取介质的移动。
本发明的第 4 方面的活体内成分的测定方法将从进行了促进组织液提取处理的 活体提取 60 分钟以上的组织液中的测定对象成分变换为与测定对象成分不同的蓄积用成 分而蓄积, 及基于蓄积的蓄积用成分的量, 取得关于测定对象成分的量的值。
此第 4 方面的活体内成分的测定方法中, 如上所述, 通过促进从活体的组织液的 提取, 可使从活体提取组织液容易。另外, 通过从活体经比如 60 分钟以上的充分的时间而 将组织液中的测定对象成分变换为与测定对象成分不同的蓄积用成分而蓄积, 及基于蓄积 的蓄积用成分的量, 取得提取的组织液中的测定对象成分的量, 可取得与在提取时间内循 环活体内的测定对象成分的总量相关的量。 由于在提取时间内循环活体内的测定对象成分 的总量与将该时间内活体内的测定对象成分的浓度积分者相关, 基于取得的量, 可掌握活
体内测定对象成分以何程度持续高浓度状态。
本发明的第 5 方面的用于活体内成分测定的数据处理方法取得从进行了促进组 织液提取处理的活体提取 60 分钟以上的组织液中的关于测定对象成分的量的值, 及基于 取得的值, 取得与活体内测定对象成分浓度的组织液的提取时间对应的累加值。
此第 5 方面的用于活体内成分测定的数据处理方法中, 如上所述, 通过促进从活 体的组织液的提取, 可使从活体提取组织液容易。另外, 可通过从活体经比如 60 分钟以上 的充分的时间而提取组织液, 取得提取的组织液中的测定对象成分的量, 基于该取得的值, 取得与活体内测定对象成分浓度的组织液的提取时间对应的累加值。 由于此累加值是将提 取时间内活体内的测定对象成分的浓度积分者, 基于此累加值, 可掌握活体内测定对象成 分以何程度持续高浓度状态。
上述第 5 方面的用于活体内成分测定的数据处理方法中, 优选为, 累加值是测定 对象成分的血中浓度 - 时间曲线下面积 (AUC)。AUC 由于是活体内测定对象成分的浓度曲 线的面积, 提取时间内测定对象成分的高浓度状态长时间持续则值增大, 高浓度状态仅持 续短时间则值减小。所以, 通过求 AUC, 可直接定量活体内测定对象成分的高浓度状态持续 的程度。 【附图说明】 【图 1】 是示本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的测定装置, 传感 器芯片及收集部件的斜视图。
【图 2】 是示图 1 中所示的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的测定装置的 模式的平面图。
【图 3】 是示图 1 中所示的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的测定装置的 模式的侧面图。
【图 4】 是示图 1 中所示的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的传感器芯片 的模式的平面图。
【图 5】 是示图 1 中所示的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的传感器芯片 的模式的侧面图。
【图 6】 是示本发明的第 1 及第 3 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的收集部件 的模式的截面图。
【图 7】 是示本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的穿刺工具的斜视 图。
【图 8】 是示图 7 中所示的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的安装于穿刺 工具的微细针基片的斜视图。
【图 9】 是示微细孔形成的皮肤的模式的截面图。
【图 10】 是用于说明本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法的测定顺序的流 程图。
【图 11】 是用于说明本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法的测定顺序的图。
【图 12】 是用于说明本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法的测定顺序的图。
【图 13】 是用于说明本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法的测定顺序的图。
【图 14】 是示本发明的第 2 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的收集部件的断 面说明图。
【图 15】 是用于说明本发明的第 2 及第 4 实施方式的血糖 AUC 测定方法的测定顺 序的图。
【图 16】 是说明从本发明的第 5 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的凝胶回收 分析物的方法的一例的图。
【图 17】 是说明从本发明的第 5 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的凝胶回收 分析物的方法的一例的图。
【图 18】 是说明从本发明的第 5 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的凝胶回收 分析物的方法的其他例的图。
【图 19】 是说明从本发明的第 5 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的凝胶回收 分析物的方法的其他例的图。
【图 20】 是说明从本发明的第 5 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的凝胶回收 分析物的方法的其他例的图。
【图 21】 是用于说明本发明的第 1 实施方式及第 2 实施方式的血糖 AUC 测定方法 的测定原理的模式图。
【图 22】 是用于说明本发明的第 1 实施方式及第 2 实施方式的血糖 AUC 测定方法 的测定原理的模式图。
【图 23】 是用于说明通过采血的血糖 AUC 测定方法的测定原理的模式图。
【图 24】 是示纯水中提取组织液时的电解质浓度与导电率的相关的坐标图。
【图 25】 是示测定时间作为 60 分钟时的电解质提取速度与葡萄糖透过率的相关的 坐标图。
【图 26】 是示测定时间作为 120 分钟时的电解质提取速度与葡萄糖透过率的相关 的坐标图。
【图 27】 是示测定时间作为 180 分钟时的电解质提取速度与葡萄糖透过率的相关 的坐标图。
【图 28】 是示对于实际葡萄糖透过率的推定葡萄糖透过率的比的频度的直方图。
【图 29】 是示测定时间作为 60 分钟时的采血血糖 AUC 与推定血糖 AUC 的相关的坐 标图。
【图 30】 是示测定时间作为 120 分钟时的采血血糖 AUC 与推定血糖 AUC 的相关的 坐标图。
【图 31】 是示测定时间作为 180 分钟时的采血血糖 AUC 与推定血糖 AUC 的相关的 坐标图。
【图 32】 是示采血血糖 AUC(180) 与, 采血血糖 AUC(30), 采血血糖 AUC(60), 采血血 糖 AUC(90) 及采血血糖 AUC(120) 与的相关的坐标图。
【图 33】 是示葡萄糖透过率与电解质提取速度的关系的图。
【图 34】 是示采血血糖 AUC(60) 与提取葡萄糖量的相关的坐标图。
【图 35】 是示采血血糖 AUC(120) 与提取葡萄糖量的相关的坐标图。
【图 36】 是示葡萄糖透过率与钠离子提取速度的相关 (60 分钟 ) 的坐标图。【图 37】 是示葡萄糖透过率与钠离子提取速度的相关 (120 分钟 ) 的坐标图。 【图 38】 是示采血血糖 AUC(60) 与推定血糖 AUC(60) 的相关的坐标图。 【图 39】 是示采血血糖 AUC(120) 与推定血糖 AUC(120) 的相关的坐标图。 【图 40】 是示采血血糖 AUC 与推定血糖 AUC 的关系的图。 【图 41】 是示作为提取介质使用氯化钾水溶液时的血糖 AUC 的测定误差的分布的图。 【图 42】 是示作为提取介质使用纯水时的血糖 AUC 的测定误差的分布的图。
【图 43】 是示对于氯化钾水溶液的浓度的葡萄糖透过率的依赖性的图。
【图 44】 是示对于尿素水溶液的浓度的葡萄糖透过率的依赖性的图。
【图 45】 是示对于氯化钾水溶液的浓度的葡萄糖透过率的依赖性的图。
【图 46】 是示对于甘氨酸水溶液的浓度的葡萄糖透过率的依赖性的图。
【图 47】 是示本发明的第 1 ~第 4 实施方式的变形例的储液池的模式图。
【实施方式】
以下, 基于附图说明本发明的具体化的实施方式。
以下的实施方式中, 说明本发明的适用于测定血糖 AUC 的情况的例。 血糖 AUC 是由 在表示血糖值的时间经过的坐标图上描绘的曲线和横轴包围的部分的面积 ( 单位 : mg·h/ dl)。 血糖 AUC 是糖尿病治疗中, 进行胰岛素或经口剂的效果判断中所用的指标。 例如, 通过 由血糖 AUC 测定反映糖负荷后 ( 餐后 ) 指定期间内在血中循环的葡萄糖 ( 血糖 ) 的总量的 值, 可推定糖负荷后在受试者的体内循环的葡萄糖的总量。糖负荷后在受试者的体内循环 的葡萄糖的总量是用于知由糖负荷的高血糖状态以何程度持续的极其有用的信息。例如, 成为知糖负荷后的胰岛素的分泌应答速度的线索, 或成为施用糖尿病经口药或胰岛素时,
知它们的效果的线索。
作为如此测定血糖 AUC 的意义, 可举出通过测定血糖 AUC, 可抑制由 1 个时间点的 血糖值测定的糖耐量评价中糖代谢的个体差异的影响的点。即, 由于由糖负荷至血糖值呈 现反应的时间上有个体差异, 仅测定糖负荷后的某时间点的血糖值, 则无法掌握该血糖值 是初始时的, 还是顶峰时的。另外, 即便假设认为可测定顶峰时的血糖值, 也不可能掌握该 高血糖状态以何程度持续。另外, 近年被称为 “隐性糖尿病” 的疾病受到关注, 此疾病的特 征在于, 空腹时的血糖值是正常或略高水平, 但, 餐后的血糖值的升高急剧, 或者升高后的 血糖值的下降速度缓慢, 从而高血糖状态与健常者相比成为长时间。所以 1 个时间点的血 糖值测定中, 无法知高血糖状态以何程度持续, 当然无法提供对于隐性糖尿病的筛选有用 的信息。此时, 如果测定血糖 AUC, 则由于可得到反映指定期间内在血中循环的血糖的总量 的值, 测定值不因由糖负荷至血糖值呈现反应的时间受影响, 另外, 可基于测定值推定高血 糖状态以何程度持续。 如此, 通过测定血糖 AUC, 不受糖代谢的个体差异的影响, 可得到对于 由糖负荷的糖耐量的推定有用的值。
血糖 AUC 的测定中, 通常, 通过每指定的时间 ( 例如, 每 30 分钟 ) 进行采血, 分别取 得采取的血液的血糖值来进行。 然后, 取得表示血糖值的时间经过的坐标图的同时, 通过求 坐标图上由描绘的曲线和横轴包围的部分的面积来求血糖 AUC。使用以下的实施方式的血 糖 AUC 测定方法而得到的值可代替通过这样的采血的血糖 AUC 而在糖尿病的判断中使用。
( 第 1 实施方式 )首先, 参照图 1 ~图 9, 对于本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的 测定装置, 传感器芯片, 收集部件及穿刺工具的构成进行说明。
[ 测定装置的构成 ]
如图 1 ~图 3 中所示, 测定装置 100 具备 : 表示部 1, 记录部 2, 解析部 3, 电源 4, 传 感器芯片 200 及后述的用于设置收集部件 300( 参照图 6) 的凝胶 301 的设置部 5, 与设置于 设置部 5 的传感器芯片 200 连接的电路 6, 使用者 ( 受试者 ) 操作测定装置 100 的操作按钮 7, 计时部 8。
表示部 1 有表示由解析部 3 的测定结果及记录部 2 中记录的数据等的功能。记录 部 2 为了保存以往的数据而设计。解析部 3 有基于电路 6 的输出值, 计算葡萄糖浓度及电 解质 (NaCl) 浓度的功能。设置部 5 有凹形状, 以可收容传感器芯片 200 及收集部件 300 的 凝胶 301 的方式构成。电路 6 包括葡萄糖测定用电路 6a 和电解质测定用电路 6b。葡萄糖 测定用电路 6a 包括向设置部 5 内露出的端 6c 及 6d, 电解质测定用电路 6b 包括向设置部 5 内露出的端 6e 及 6f。另外, 电路 6 包括用于切换葡萄糖测定用电路 6a 和电解质测定用电 路 6b 的开关 6g。使用者通过操作操作按钮 7 操作开关 6g 而可切换葡萄糖测定用电路 6a 和电解质测定用电路 6b。操作按钮 7 为了开关 6g 的切换, 表示部 1 的表示的切换及计时 部 8 的设定等的操作而设置。 计时部 8, 则为了从开始葡萄糖的提取起在指定的时间结束提 取, 有向使用者通知提取的结束时间的功能。 [ 传感器芯片的构成 ]
传感器芯片 200 包括 : 塑料制的基板 201, 设置于基板 201 的上面上的一对葡萄糖 测定用电极 202, 设置于基板 201 的上面上的一对电解质测定用电极 203。葡萄糖测定用电 极 202 由白金电极上形成 GOD 酶膜 (GOD : 葡萄糖氧化酶 ) 的作用电极 202a 和由白金电极 构成的对电极 202b 构成, 电解质测定用电极 203 由银 / 氯化银构成的作用电极 203a 和银 / 氯化银构成的对电极 203b 构成。在传感器芯片 200 设置于测定装置 100 的设置部 5 的 状态下, 葡萄糖测定用电极 202 的作用电极 202a 及对电极 202b 分别以与葡萄糖测定用电 路 6a 的端 6c 及 6d 接触的方式构成。同样, 在传感器芯片 200 设置于测定装置 100 的设置 部 5 的状态下, 电解质测定用电极 203 的作用电极 203a 及对电极 203b 分别以与电解质测 定用电路 6b 的端 6e 及 6f 接触的方式构成。
[ 收集部件的构成 ]
收集部件 300 有可保持通过被动扩散从受试者的体内向皮肤渗出的组织液的有 吸湿性及非导电性 ( 基本上不含电解质的性质 ) 的凝胶 301 由支持部件 302 支持的结构。 凝胶 301 由聚乙烯醇构成。支持部件 302 有凹部 302a 和在凹部 302a 的外周侧形成的锷部 302b, 在凹部 302a 保持凝胶 301。锷部 302b 的表面设置有粘着层 303, 测定前的状态时, 通 过粘着层 303 贴附封闭保持于凹部 302a 的凝胶 301 的剥离纸 304。 进行测定时, 剥离纸 304 剥离而凝胶 301 及粘着层 303 露出的同时, 可在凝胶 301 与受试者的皮肤接触的状态下, 将 凝胶 301 通过粘着层 303 贴附到受试者的皮肤而固定。
凝胶 301 以可蓄积从活体提取 60 分钟以上的组织液中的上述测定对象成分的方 式构成。更具体而言, 凝胶 301 有容许蓄积从活体提取 60 分钟以上的组织液中的上述测定 对象成分的充分的体积。这样的凝胶 301 的体积根据组织液的提取时间确定。具体而言, 如果提取时间是 60 分钟, 则凝胶的体积优选 33μL 以上。另外, 如果提取时间是 120 分钟,
则优选 66μL 以上, 如果提取时间是 180 分钟, 则优选 100μL 以上。可蓄积测定对象成分 的凝胶的体积可根据后述的方法求。
[ 穿刺工具的构成 ]
如图 7 ~图 9 中所示, 穿刺工具 400 是安装了经减菌处理的微细针基片 500, 而通 过将该微细针基片 500 的微细针 501 与活体的表皮, 具体而言受试者的皮肤 600 抵接, 从而 用于在受试者的皮肤 600 上形成提取组织液的微细的孔 ( 微细孔 601) 的装置。微细针基 片 500 的微细针 501 有通过穿刺工具 400 形成微细孔 601 时, 该微细孔 601 贯通皮肤 600 的表皮, 但不到达真皮的深部的深度。如图 7 中所示, 穿刺工具 400 具备 : 筐体 401, 设置于 筐体 401 的表面的释放按钮 402, 设置于筐体 401 的内部的阵列卡盘 403 及弹簧部件 404。 筐体 401 的下部 401a 形成开口 ( 未图示 )。弹簧部件 404 有对阵列卡盘 403 向下施力的功 能。阵列卡盘 403 的下端可安装微细针基片 500。微细针基片 500 的下面形成多个微细针 501。另外, 穿刺工具 400 有将阵列卡盘 403 逆向于弹簧部件 404 的作用力而向上上押状态 下固定的固定结构 ( 未图示 ), 使用者 ( 受试者 ) 通过按下释放按钮 402, 由固定结构的阵 列卡盘 403 的固定被解除, 通过弹簧部件 404 的作用力阵列卡盘向下发射, 从而微细针基片 500 冲击皮肤。
[ 血糖 AUC 测定方法 ] 接着, 参照图 6 ~图 13 而说明本发明的第 1 实施方式的血糖 AUC 测定方法的测定顺序。 首先, 参照图 10 而对于本发明的血糖 AUC 测定方法的测定顺序的概略说明。再 有, 图 10 中所示的步骤中, 步骤 S1 ~ S5 的步骤是由实施测定者进行的步骤, 步骤 S6 的步 骤是, 由第 1 实施方式的测定装置 100 进行的步骤。
首先, 进行受试者的测定部位的洗净和使用穿刺工具 400 的测定部位中微细孔的 形成 ( 步骤 S1)。接着, 使用设置于测定装置 100 的计时部 8 而设定组织液的提取时间 ( 步 骤 S2)。接着, 将收集部件 300 设置于测定部位, 开始组织液的提取及组织液中的成分的蓄 积 ( 步骤 S3)。接着, 判断步骤 S2 中设定的提取时间的结束是否由计时部 8 的警报器通知 ( 步骤 S4), 通知时拆下收集部件 300 而结束组织液的提取 ( 步骤 S5)。接着, 向测定装置 100 的设置部 5 设置提取结束的收集部件 300 的凝胶 301, 进行葡萄糖的测定及血糖 AUC 解 析 ( 步骤 S6), 测定结束。
以下, 对于各步骤详细说明。
( 步骤 S1 : 前处理步骤 )
首先, 受试者将皮肤 600 使用醇等而洗净, 从而除去成为测定结果的搅乱要因的 物质 ( 汗, 尘等 )。 然后, 进行洗净后, 由安装了微细针基片 500 的穿刺工具 400( 图 7 参照 ) 在皮肤 600 形成微细孔 601。具体而言, 在测定部位配置穿刺工具 400 的下部 401a 的开口 ( 未图示 ) 的状态下, 按下释放按钮 402。由此, 解除由固定结构 ( 未图示 ) 的阵列卡盘 403 的固定的同时, 阵列卡盘 403 通过弹簧部件 404 的作用力向皮肤 600 侧移动。然后, 安装于 阵列卡盘 403 的下端的微细针基片 500( 参照图 8) 的微细针 501 以指定的速度与受试者的 皮肤 600 抵接。由此, 如图 9 中所示, 受试者的皮肤 600 上形成微细孔 601。
( 步骤 S2 : 计时器设定步骤 )
接着, 受试者通过操作操作按钮 7 来设定测定装置 100 的计时部 8 的时间。时间
只要是 60 分钟以上, 则可设定任意的时间。其中将举设定于 180 分钟的例来说明。
( 步骤 S3 ~ S5 : 提取 - 蓄积步骤 )
接着, 如图 11 中所示, 受试者拆除收集部件 300 的剥离纸 304( 图 6 参照 ) 的同时, 以在形成微细孔 601 的部位配置凝胶 301 的方式, 将收集部件 300 贴附到皮肤 ( 步骤 S3)。 由此, 形成微细孔 601 的部位与凝胶 301 接触的同时, 经微细孔 601 而包括葡萄糖及电解质 (NaCl) 的组织液开始向凝胶 301 移动, 而提取开始。另外, 受试者在提取开始的同时开启 测定装置 100 的计时部 8。此后, 至经过指定的时间 ( 警报器的设定时间 ), 在将收集部件 300 贴附到皮肤 600 的状态下放置 ( 步骤 S4)。然后, 经过指定的时间而在警报器警鸣的时 间点受试者将收集部件 300 从皮肤 600 拆下 ( 步骤 S5)。其中, 由于计时部 8 的警报器设定 于 180 分钟, 经 180 分钟的时间而继续进行提取。由此, 提取 - 蓄积步骤结束。
( 步骤 S6 : 测定步骤 )
接着, 如图 12 及图 13 中所示, 受试者在测定装置 100 的设置部 5 设置传感器芯 片 200 的同时, 在传感器芯片 200 上设置收集部件 300 的凝胶 301。由此, 由测定装置 100 的葡萄糖测定用电路 6a, 传感器芯片 200 的葡萄糖测定用电极 202 及收集部件 300 的凝胶 301 构成第 1 电路的同时, 由测定装置 100 的电解质测定用电路 6b, 传感器芯片 200 的电解 质测定用电极 203 及收集部件 300 的凝胶 301 构成第 2 电路。
测定提取的葡萄糖浓度时, 受试者通过操作按钮 7 将开关 6g 切换到葡萄糖测定用 电路 6a 的同时, 指示测定开始。由此, 一定电压施加于第 1 电路, 将通过电流计检测的电流 值 I(glc) 输入到解析部 3。其中, 电流值 I(glc) 与凝胶 301 的葡萄糖浓度 C(glc) 之间以 下的式 (1) 成立。
C(glc) = A×I(glc)+B(A 及 B 是常数 )… (1)
解析部 3 基于上述式 (1), 从电流值 I(glc) 计算葡萄糖浓度 C(glc)。
而且, 解析部 3 使用得到的葡萄糖浓度 C(glc) 和提取溶剂的量, 即凝胶的体积 V 而基于下述式 (2), 计算提取葡萄糖量 M(glc)。
M(glc) = C(glc)×V… (2)
另外, 测定提取的电解质浓度时, 受试者通过操作按钮 7 将开关 6g 切换到电解质 测定用电路 6b 的同时, 指示测定开始。由此, 一定电压施加于第 2 电路, 将通过电流计检测 的电流值 I(ele) 输入到解析部 3。 其中, 在电流值 I(ele) 与凝胶 301 的电解质浓度 C(NaCl) 之间, 以下的式 (3) 成立。
C(NaCl) = C×I(ele)+D(C 及 D 是常数 )… (3)
解析部 3 基于上述式 (2), 从电流值 I(ele) 计算电解质浓度 C(NaCl)。
另外, 解析部 3 从电解质浓度 C(NaCl), 凝胶 301 的体积 V, 提取时间 t, 提取部位中 电解质的提取速度 J, 根据以下的式 (4) 计算。
J = C(NaCl)×V×1/t… (4)
然后, 解析部 3, 从计算的电解质提取速度 J, 将示葡萄糖的提取容易度的葡萄糖 透过率 P(glc), 基于以下的式 (5) 计算。
P(glc) = E×J+F(E 及 F 是常数 )… (5)
再有, 式 (5) 如下得到。示葡萄糖的提取容易度的葡萄糖透过率 P(glc) 原本由通 过采血得到的血糖 AUC 与提取的葡萄糖的量的比率 ( 将这些比率暂称为实际葡萄糖透过率P′ (glc)) 给出。如下所述, 实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 由于与电解质提取速度 J 示一定 的相关关系, 通过基于电解质提取速度 J 和实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 求近似式, 可得到 上述式 (5)。
根据上述式 (5), 基于可不经过采血而取得的电解质提取速度 J, 可得到示葡萄糖 的提取容易度的葡萄糖透过率 P(glc)。
解析部 3 由通过式 (2) 得到的提取葡萄糖量 M(glc) 和通过式 (5) 得到的葡萄糖 透过率 P(glc), 基于下述式 (6) 计算推定血糖 AUC( 推定的 AUC)。
推定的 AUC = M(glc)/P(glc)… (6)
此推定血糖 AUC( 推定的 AUC) 是与进行多次采血而计算的采血血糖 AUC 有高相关 的值。再有, 推定血糖 AUC 与采血血糖 AUC 的相关性稍后详细说明。此推定血糖 AUC 的值, 表示在表示部 1 的同时, 在记录部 2 中记录。如此而测定步骤结束。
[ 第 1 实施方式的变形例 ]
第 1 实 施 方 式 中, 为 了 测 定 推 定 的 AUC, 例示了计算解析部 3 中葡萄糖浓度 C(glc), 葡萄糖量 M(glc), 电解质浓度 C(NaCl), 电解质提取速度 J 及葡萄糖透过率 P(glc) 的构成, 但也可不是这样的构成。例如, 用于计算推定的 AUC 的式 (6) 可根据式 (1) ~ (5), 置换到下述式。
推定的 AUC = {(A×I(glc)+B)×t}/[E×(C×I(ele)+D)×F]
(A ~ F 是常数 )
因此, 使用上述式, 则解析部 3 可基于电流值 I(glc) 及电流值 I(ele) 直接地计算 推定的 AUC。
( 第 2 实施方式 )
接着, 参照图 14 及图 15, 而对于本发明的第 2 实施方式的血糖 AUC 测定方法进行 说明。此第 2 实施方式中, 作为提取介质, 代替凝胶而用到纯水。第 2 实施方式中测定顺序 由于与第 1 实施方式的测定顺序和步骤 S1 及步骤 S2 中相同, 将以第 1 实施方式中示的测 定流程作为基础, 省略步骤 S1 及 S2 而说明。
( 步骤 S3 ~ S5 : 提取 - 蓄积步骤 )
如图 14 中所示, 使用上下有开口的筒状的支持部件 700 进行组织液的提取。如图 15 中所示, 受试者以支持部件 700 的中空部位于形成微细孔 601 的部位的方式, 将支持部件 700 通过粘着层 701 贴附到皮肤 600。然后, 经上侧的开口而向支持部件 700 内通过移液器 吸吐注入指定的量的纯水 704 后, 为了防止纯水 704 的蒸发, 将支持部件 700 的上侧的开口 由密封部件 702 密封。由此, 微细孔 601 形成的部位与纯水 704 接触的同时, 经微细孔 601 而包括葡萄糖及电解质 (NaCl) 的组织液开始向纯水 704 中移动, 而提取开始 ( 步骤 S3)。 另外, 受试者在提取开始的同时开启警报器装置。此后, 至经过指定的时间 ( 警报器的设定 时间 ), 在支持部件 700 贴附到皮肤 600 的状态下放置 ( 步骤 S4)。然后, 经过指定的时间 而在警报器警鸣的时间点, 受试者在拆下密封部件 702 的同时, 通过移液器吸吐回收支持 部件 701 内的液体 ( 步骤 S5)。由此, 提取 - 蓄积步骤结束。
( 步骤 S6 : 测定步骤 )
接着, 测定回收的液体的导电率 G。由于提取后的液体电解质大致由氯化钠组成, 通过测定液体的导电率 G, 可得到电解质浓度 C(NaCl)。对于导电率与电解质浓度的相关而言将后述。
然后, 使用计算的电解质浓度 C(NaCl) 和上述式 (4) 及式 (5) 计算葡萄糖透过率 P(glc)。
接着, 将提取后的液体经高效液相色谱而测定葡萄糖浓度 C(glc)。由此葡萄糖浓 度 C(glc) 和使用的纯水 704 的体积 V, 基于上述式 (2) 计算提取葡萄糖量 M(glc)。然后, 从得到的提取葡萄糖量 M 和葡萄糖透过率 P(glc), 基于上述式 (6) 计算推定血糖 AUC。由 此, 测定步骤结束。
( 第 3 实施方式 )
参照图 6, 对于本发明的第 3 实施方式的血糖 AUC 测定方法中用到的收集部件进行 说明。
第 1 实施方式及第 2 实施方式中, 作为提取介质, 说明了含有纯水的凝胶或使用纯 水的实施方式。第 3 实施方式中, 代替此纯水而使用含有渗透压高的高渗透压水溶液的凝 胶来提取组织液。由于第 3 实施方式中测定顺序与第 1 实施方式的测定顺序相同, 省略说 明。
第 3 实施方式的收集部件 800 具有有可保持从受试者的皮肤提取的组织液的吸湿 性 ( 基本上不含 Na+ 的性质 ) 的凝胶 801 由支持部件 302 支持的结构。本实施方式中凝胶 801 由聚乙烯醇构成。此凝胶 801 含有有比纯水高的渗透压的高渗透压水溶液。此高渗透 压水溶液是在组织液中包括连同葡萄糖等的测定对象成分含有的测定对象成分以外的辅 助成分的水溶液。第 3 实施方式中, 组织液中连同葡萄糖等的测定对象成分含有的辅助成 分以用到选自氯化钾, 甘氨酸及尿素的至少 1 种的方式构成。另外, 此辅助成分的浓度以成 为 0.2mM(mmol/L) 以上的方式构成。
再有, 第 3 实施方式的其他构成与上述第 1 实施方式同样。
( 第 4 实施方式 )
接着, 参照图 15 而对于本发明的第 4 实施方式的血糖 AUC 测定方法进行说明。第 4 实施方式中, 使用高渗透压水溶液来提取组织液。由于第 4 实施方式中测定顺序与上述 第 2 实施方式的测定顺序相同, 对于步骤 S3 ~ S5 的提取 - 蓄积步骤以外的步骤, 则省略说 明。
( 步骤 S3 ~ S5 : 提取 - 蓄积步骤 )
第 4 实施方式中, 如图 15 中所示, 受试者将剥离纸 703 剥离而将支持部件 700 通 过粘着层 701 贴附到形成微细孔 601 的部位。然后, 经上侧的开口向支持部件 700 内通过 移液器吸吐 ( 未图示 ) 注入含有氯化钾 (KCl) 作为辅助成分的指定的量的高渗透压水溶液 904(KCl 水溶液 )。其后, 为了防止所述 KCl 水溶液 904 的蒸发, 将支持部件 700 的上侧的 开口由密封部件 702 密封。由此, 形成微细孔 601 的部位与高渗透压水溶液 904(KCl 水溶 液 ) 接触的同时, 经微细孔 601 而包括葡萄糖及电解质 (NaCl) 的组织液开始向 KCl 水溶液 904 中移动而提取开始 ( 步骤 S3)。另外, 受试者在提取开始的同时开启计时部 8 的警报器 装置。此后, 至经过指定的时间 ( 警报器的设定时间 ) 在支持部件 700 贴附到皮肤 600 的 状态下放置 ( 步骤 S4)。然后, 经过指定的时间而在警报器警鸣的时间点, 受试者在拆下密 封部件 702 的同时, 通过移液器吸吐回收支持部件 700 内的液体 ( 提取组织液的高渗透压 水溶液 904)( 步骤 S5)。由此, 提取 - 蓄积步骤结束。( 第 5 实施方式 )
第 1 实施方式涉及的测定方法及第 3 实施方式涉及的测定方法中, 虽然将从体内 提取的组织液蓄积的凝胶 301(801) 分别设置于测定装置 100 的设置部 5, 而测定所述凝胶 301(801) 中的葡萄糖浓度等, 但也可将凝胶 301(801) 中的分析物在专用容器内回收到纯 水中, 并测定此回收溶液中的分析物浓度。
例如, 通过将具备结束从皮肤的分析物的提取的凝胶 301(801) 的凝胶储液池 20( 在基板 21 的片面配设凝胶 301(801) 者 ), 如图 16 所示, 在回收用管 30 内浸渍于纯水 构成的回收液 31, 从而回收凝胶 301(801) 内蓄积的分析物。分析物的回收结束后, 如图 17 所示, 通过注射器 32 使回收用管 30 内的回收液 31 向测定装置 40 的测定部 41 移动。测定 部 41 中设置与前述的测定装置 100 同样的葡萄糖浓度测定用电极 42 及钠离子浓度测定用 电极 43。然后, 由电控制部 44 及解析部 45 使用利用式 (1) ~ (6) 的前述方法测定葡萄糖 浓度及钠离子浓度, 及进行血糖 AUC 的解析的方式构成。得到的结果用表示部 46 输出。
另外, 将凝胶 301(801) 中的分析物通过其他方法回收也可。将具备如图 18 所示, 结束从皮肤的分析物的提取的凝胶 301(801) 的凝胶储液池 20 设置于专用的回收筒 50。 此 回收筒 50 由箱形状的筒本体 51 构成。筒本体 51 的对向的壁面之一侧形成回收液的流入 口 52, 另一侧形成回收液的流出口 53。凝胶储液池 20 以从在筒本体 51 的一面形成的开口 54, 凝胶 301(801) 向所述筒本体 51 的内部突出的方式设置于回收筒 50 的方式构成。 接着, 如图 19 所示, 将回收筒 50 设置于测定装置 60 的指定位置。此测定装置 60 具备箱部 61 及泵部 62, 形成到达箱部 61, 泵部 62, 筒本体 51 及测定部 63 的回收液的流路。 另外, 测定部 63 中设置与前述的测定装置 100 同样的葡萄糖浓度测定用电极 64 及钠离子 浓度测定用电极 65。将回收筒 50 设置于测定装置 60 之后, 通过驱动泵部 62, 将箱部 61 中 收容的分析物回收用的回收液 69 移送到筒本体 51 内 ( 参照图 19)。再有, 虽然省略图示, 但在筒本体 51 的流出口 53 的下游侧配设阀, 以将回收液 69 移送到筒本体 51 内之前, 所述 阀闭合的方式构成。
向筒本体 51 内填充回收液 69 的状态下放置一定时间, 将凝胶 301(801) 内的分析 物回收到回收液 69 中。其后, 在开启上述的流出口 53 的下游侧的阀的同时, 如图 20 所示, 通过驱动泵部 62 将回收液 69 移送到测定部 63。接着, 由电控制部 66 及解析部 67, 根据利 用式 (1) ~ (6) 的前述的方法测定葡萄糖浓度及钠离子浓度的同时, 进行血糖 AUC 的解析。 得到的结果以通过表示部 68 输出的方式构成。
[ 血糖 AUC 测定方法的原理 ]
接着, 参照图 21 及图 22 对于血糖 AUC 测定方法的测定原理进行说明。
一般地, 组织液中的葡萄糖浓度 (IG(t)) 随着血液中的葡萄糖浓度 (BG(t)) 变化, 已知组织液中的葡萄糖浓度 (IG(t)) 与血液中的葡萄糖浓度 (BG(t)) 有强相关关系。组织 液中的葡萄糖浓度 (IG(t)) 使用常数 α, 而可如以下的式 (7) 表示。
BG(t) = α×IG(t)… (7)
如图 21 中所示, 将液体或凝胶的提取介质施加于活体, 考虑经皮肤而从活体内 收集组织液的情况。每单位时间从皮肤提取到提取介质的葡萄糖量作为葡萄糖提取速度 J(glc), 某时刻 t 的葡萄糖提取速度作为 J(glc)(t), 时刻 t 的组织液中的葡萄糖浓度作为 IG(t)。 此时, 葡萄糖提取速度 J(glc)(t) 如以下的式 (8), 作为葡萄糖浓度 IG(t) 与葡萄糖
透过率 P(glc) 的积表示。
J(glc)(t) = P(glc)×IG(t)… (8)
再有, 葡萄糖透过率 P(glc) 是表示对于皮肤的葡萄糖的透过性的系数, 葡萄糖透 过率 P(glc) 越大, 每单位时间内从皮肤提取的葡萄糖的量越多。
其中, 考虑进行仅提取指定的时间 T 的情况。对于上述式 (8) 的左边, 将 J(glc) (t) 经过提取时间 T 积分时, 该积分的值成为提取时间 T 内从活体提取到提取介质的葡萄糖 的总量 M(glc)(T)。此关系如以下的式 (9) 中所示。
M(glc)(T) =∫ J(glc)(t)… (9)
例如, 葡萄糖提取速度 J(glc)(t) = 10ng/ 分钟时, 提取时间 T 是 60 分钟时提取 到储液池的葡萄糖的总量 M(glc) 成为 M(glc) = 10ng/ 分钟 ×60 分钟= 600ng。
另一方面, 对于上述式 (8) 的右边, 将组织液中的葡萄糖浓度 IG(t) 经过时刻 T 积 分, 则该值如图 22 中所示, 成为由时刻 T 之间的葡萄糖浓度 IG(t) 的坐标图规定的图形 ( 阴 影部分 ) 的面积 ( 曲线下面积 AUC(IG(t)))。此关系如以下的式 (10) 中所示。
AUC(IG(t)) =∫ IG(t)… (10)
另 外, 上 述 式 (7) 如 所 示, 由 于 IG(t) 与 BG(t) 有 相 关 关 系, 在曲线下面积 AUC(IG(t)) 与曲线下面积 AUC(BG(t)) 之间也有相关关系。因此, 曲线下面积 AUC(BG(t)) 与曲线下面积 AUC(IG(t)) 的关系使用常数 α 而如以下的式 (11) 表示。
AUC(BG(t)) = α×AUC(IG(t))… (11)
其中, 考虑了时间 T 的积分时, 由于上述式 (8) 及 (9), 以下的式 (12) 成立。
M(glc)(T) = P(glc)× ∫ IG(t)… (12)
从此关系式知, 提取的葡萄糖的总量 M(glc) 是时刻 t 的组织液中的葡萄糖浓度 IG(t) 的经过时间 T 的积分值乘以葡萄糖透过率 P(glc) 而得到。由于 IG(t) 的积分可根据 式 (10), 作为 IG(t) 的 AUC 表示, 以下的式 (13) 成立。
M(glc)(T) = P(glc)×AUC(IG(t))… (13)
根据式 (11), 由于 AUC(IG(t)) 可使用常数 α 和 AUC(BG(t)) 而表示, 根据式 (13) 与式 (11), 以下的式 (14) 成立。
M(glc) = (P(glc)/α)×AUC(BG(T))… (14)
即知, 根据上述式 (14), 可取得提取时间 T 内在提取介质中蓄积的葡萄糖的总量 M(glc)(T) 和提取时间 T 的葡萄糖的对于皮肤的透过性 ( 由葡萄糖透过率 P(glc)), 常数 α, AUC(BG(T))。再有, 由于血液中的葡萄糖浓度 BG 与组织液中的葡萄糖浓度 IG 大致相 同, 上述实施方式中均作为 α = 1 计算。
[ 本实施方式的血糖 AUC 测定方法的对于以往方法的益处 ]
接着, 参照图 22 及图 23 对于本发明的血糖 AUC 测定方法的对于通过以往的采血 的血糖 AUC 测定方法的益处进行说明。图 23 是纵轴设血中葡萄糖浓度, 横轴设时间者, 曲 线坐标图示血中葡萄糖浓度的经时变化。通过采血测定血糖 AUC 时, 通过采血测量多个时 间点的血中葡萄糖浓度。图 23 示作为每时间间隔 t 进行采血的结果, 得到血中葡萄糖浓度 A, B, C 及 D 的例。通过采血的血糖 AUC 不是将血中葡萄糖浓度经过测定时间积分者, 而是 将由 A ~ D 的各血中葡萄糖浓度和时间 t 包围的梯形的面积 S1, S2, 及 S3 合计的值作为近 似值计算。图 23 中所示的例中, 采血血糖 AUC 如以下的式 (15) 表示。采血血糖 AUC = {(A+B)×t/2}+{(B+C)×t/2}+{(C+D)×t/2}… (15)
如此, 通过采血测定血糖 AUC 时, 将血中葡萄糖浓度的变化作为阶段性且线性者 总计而计算血糖 AUC。
但是, 实际的血中葡萄糖浓度是如图 22 及图 23 中所示, 连续性且曲线性地变化。 所以, 如通过采血的 AUC 测定, 将血中葡萄糖浓度的变化作为线性者测定时, 例如图 23 中箭 头 X 表示的测定结果中未反映出的部分, 或产生如箭头 Y 表示的剩余部分, 实际的血糖 AUC 和由基于式 (15) 的以往方法的血糖 AUC 的数值偏离。
此时, 第 1 及第 2 实施方式的血糖 AUC 测定方法中, 从测定开始至测定结束连续地 提取组织液, 由于蓄积提取的组织液中含的葡萄糖, 反映连续性且曲线性的血中葡萄糖浓 度的变化的葡萄糖量蓄积。所以, 根据本发明的第 1 及第 2 实施方式的血糖 AUC 测定方法, 相比通过采血的血糖 AUC 测定方法可得到将更实际的血中葡萄糖浓度的变化正确反映的 血糖 AUC。
[ 本实施方式的血糖 AUC 测定方法的益处 ]
第 1 至第 5 实施方式中, 如上所述, 通过在皮肤 600 上形成微细孔 601 而促进组织 液的提取, 经皮肤 600 中微细孔 601 形成的部位而可使提取组织液容易。另外, 从受试者的 皮肤经比如 180 分钟的长时间而提取包括葡萄糖的组织液, 由于蓄积提取的组织液中的葡 萄糖, 通过 1 次测定, 可蓄积与指定期间内在活体内循环的循环血液中的葡萄糖的总量相 关的量的葡萄糖。因此, 促进组织液的提取的同时, 通过进行 180 分钟提取而取得关于蓄积 的葡萄糖的量的值, 可测定反映在提取时间内循环活体内的葡萄糖的总量的值 ( 推定血糖 AUC)。基于此推定血糖 AUC, 可掌握活体内测定对象成分以何程度持续高浓度状态。
另外, 第 1 至第 5 实施方式中, 将提取组织液的时间作为 180 分钟, 但不限于这些, 提取组织液的时间可在 60 分钟以上的时间的范围内任意设定。测定糖负荷后 60 分钟的血 糖曲线下面积来掌握高血糖状态, 可知对于受试者的糖负荷的胰岛素分泌应答速度等, 对 于病态掌握是有用的。将糖负荷 60 分钟后的血糖值作为用于知患者的糖耐量的指标来利 用。另外, 通过将提取时间设为 120 分钟以上, 相比提取时间设为 60 分钟以上、 不足 120 分 钟时, 可掌握更长期的血糖的变动状态, 通过将提取时间设为 180 分钟以上, 相比将提取时 间设为 60 分钟以上、 不足 180 分钟时, 可掌握更长期的血糖变动状态。
另外, 第 1 至第 5 实施方式中, 如上所述, 由于通过得到与采血血糖 AUC 相当的推 定血糖 AUC, 可不进行采血而得到与采血血糖 AUC 相当的值, 在轻减了受试者的负担的同 时, 还可进行糖尿病患者的病态掌握。
另外, 第 1 至第 5 实施方式中, 如上所述, 通过基于提取的组织液中的葡萄糖量的 值和提取的组织液中的电解质的量得到推定血糖 AUC, 微细孔的开启情况散乱时也可得到 与采血血糖 AUC 相关性高的推定血糖 AUC。
另外, 第 1 至第 5 实施方式中, 如上所述, 通过由计时部 8 通知提取的结束, 由于受 试者可根据由计时部 8 的通知知提取的结束, 可抑制提取时间与预定的时间错离。
第 3 及第 4 实施方式中, 如上所述, 凝胶 801 含有有比纯水高的渗透压的高渗透压 水溶液。由于通过渗透压促进组织液的向凝胶 801 的移动, 相比用包括纯水的凝胶 301 的 情况, 可促进组织液的向凝胶 801 的移动。由此, 可使单位时间内提取的测定对象成分 ( 葡 萄糖 ) 的量增加。另外, 第 3 及第 4 实施方式中, 如上所述, 凝胶 801 中含的高渗透压水溶液通过在 组织液中包括与葡萄糖等的测定对象成分一同含有, 并且, 与测定对象成分 ( 葡萄糖 ) 不同 的辅助成分 ( 氯化钾, 甘氨酸及尿素选自的至少 1 种 ), 可不改变测定对象成分的测定结果 地促进组织液的向提取介质的移动。
另外, 第 3 及第 4 实施方式中, 如上所述, 作为辅助成分, 通过选择选自氯化钾, 甘 氨酸, 及尿素的至少 1 种, 使用组织液中微量含有的氯化钾, 甘氨酸, 及尿素的至少任何一 种而可得到渗透压比纯水高的高渗透压水溶液。由此, 可容易得到有比组织液中的辅助成 分的浓度高的浓度 ( 渗透压 ) 的高渗透压水溶液。
第 3 及第 4 实施方式中, 如上所述, 通过将辅助成分的浓度设为 0.2mM(mmol/L) 以 上, 组织液中微量含有的同时, 相比组织液中的含有量的个体差异小的氯化钾, 甘氨酸及尿 素的浓度, 可使包括氯化钾, 甘氨酸及尿素的至少任何的高渗透压水溶液的浓度 ( 渗透压 ) 成为高浓度。
再有, 第 3 实施方式的其他效果与上述第 1 实施方式同样。
【实施例】
【实施例 1】 使用纯水的多个检体的血糖 AUC 测定的例
根据本发明的第 2 实施方式测定了推定血糖 AUC。
1. 前处理~组织液的提取
首先, 对于多个检体 ( 受试者 ), 通过第 2 实施方式 ( 前处理步骤 ) 的说明中记载 的方法进行前处理。具体而言, 对于 7 个检体的合计 51 个部位, 由穿刺工具 400( 参照图 7) 形成了微细孔 601( 参照图 9)。
接着, 通过第 2 实施方式 ( 提取 - 蓄积步骤 ) 的说明中记载的方法, 经形成微细孔 的皮肤而进行组织液的提取。组织液的提取中使用纯水 100μL, 组织液的提取是将提取时 间设为 60 分钟, 120 分钟, 180 分钟及 300 分钟而进行。
2. 采血血糖 AUC 的测定
与组织液的提取并行而每 15 分钟进行采血, 测定通过采血的血糖 AUC。
3. 提取葡萄糖量的计算
回收组织液提取的液体, 从回收的液体使用葡萄糖氧化酶测定法而测定了葡萄糖 浓度 C(glc)。从其中得到的葡萄糖浓度 C(glc) 与纯水的体积 (100μL), 基于上述式 (2) 计算了提取葡萄糖量 M(glc)。
4. 钠离子浓度的测定
接着, 测定了回收的液体的导电率 G。 导电率 G 的测定中, 使用了导电率计 (DS-51 : 堀场制作所社制 )。图 24 是示导电率 G 与电解质浓度 C(NaCl) 的相关的坐标图。从图 24 的坐标图, 知可使用导电率 G 而计算电解质浓度 C(NaCl)。从而, 从图 24 中所示的导电率 G 与电解质浓度 C(NaCl) 的关系将下述式 (16) 作为近似式求出, 使用此式, 从导电率 G 计算 了电解质浓度 C(NaCl)。
C(NaCl) = 0.0086×G… (16)
5. 葡萄糖透过率的计算
5-1. 实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 的计算
由 2. 中测定的采血血糖 AUC 和 3. 中计算的提取葡萄糖量 M(glc), 基于下述式求了实际葡萄糖透过率 P′ (glc)。
P′ (glc) = M(glc)/AUC(BG)
5-2. 电解质提取速度 J 的计算
接着, 使用 4. 中得到的电解质浓度 C(NaCl), 基于式 (4) 计算了电解质提取速度 J。
5-3. 常数 E 及 F 的确定
为了基于 5-2. 中求出的电解质提取速度 J 和式 (5) 计算推定葡萄糖透过率 P(glc), 如下确定了常数 E 及 F。
图 25 ~图 27 是示将提取时间设为 60 分钟, 120 分钟及 180 分钟时的分别的电解 质提取速度 J 与实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 的相关的坐标图。图 25 ~图 27 的坐标图中, 纵轴及横轴分别是实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 及电解质提取速度 J。图 25 ~图 27 的坐 标图中, 实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 和电解质提取速度 J 的相关系数是 0.8973, 0.9252 及 0.8555, 示高相关。这被认为是以下的理由所致。即, 电解质在体内稳定存在, 在组织液中 也基本上以一定浓度存在。因此, 由于微细孔 601 大的情况中电解质的提取速度也增大, 微 细孔 601 小的情况中电解质的提取速度也减小, 电解质提取速度 J(ion) 被认为反映微细孔 601 的状态。另一方面, 微细孔 601 的状态也被认为反映在葡萄糖的提取容易度, 即葡萄糖 透过率 P′ (glc) 中。因此, 电解质提取速度 J(ion) 与葡萄糖透过率 P′ (glc) 被认为示 高相关。
由此结果, 如果将电解质提取速度 J 近似而求出推定葡萄糖透过率 P(glc), 则知 得到可代替实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 的值。
本实施例中, 分别对于提取时间 60 分钟, 120 分钟及 180 分钟的情况, 求用于近似 电解质提取速度 J 的常数 E 及 F 而得到了下述的值。
提取时间 ( 分 ) 常数 E 常数 F
60 57684 -0.8746
120 39259 -1.7126
180 65571 -0.7547
5-4. 推定葡萄糖透过率 P(glc) 的计算
使用得到的常数 E 及 F 的值与 5-2. 中得到的提取速度 J, 基于式 (5), 计算了推定 葡萄糖透过率 P(glc)。
5-5. 推定葡萄糖透过率的正确度的验证
为了验证根据本实施例求出推定葡萄糖透过率 P(glc) 的正确度, 比较了 5-4. 中 得到的推定葡萄糖透过率 P(glc) 与 5-1. 中得到的实际葡萄糖透过率 P′ (glc)。比较结 果示于图 28。
图 28 是将使用实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 和上述式 (5) 计算的葡萄糖透过率的 比的值设于横轴, 纵轴设了该比的值的频度的直方图。如图 28 中所示, 实际葡萄糖透过率 与推定葡萄糖透过率的比的值取接近于 1 的值的频度高, 知实际葡萄糖透过率与推定葡萄 糖透过率近似。
6. 推定血糖 AUC 的计算
接 着, 使 用 3. 中 得 到 的 葡 萄 糖 量 M(glc) 和 5. 中 得 到 的 推 定 葡 萄 糖 透 过 率P(glc), 基于上述式 (6) 计算了推定血糖 AUC( 推定的 AUC)。
7. 推定血糖 AUC 与采血血糖 AUC 的相关性的验证
接着, 参照图 7, 图 9 及图 24 ~图 28, 说明了使用上述第 2 实施方式的测定方法实 际测定的推定血糖 AUC 与通过采血的采血血糖 AUC 的相关关系。再有, 以下的说明中相关 系数 R 是表示纵轴的参数与横轴的参数的相关的强度的 -1 从 1 至的值, 该绝对值越是接近 于 1 的值, 示相关高。各点的全部在相同直线上时, 相关系数成为 1 或 -1。
将通过实施例 1 得到的推定血糖 AUC 与采血血糖 AUC 的关系分别对于提取时间为 60 分钟, 120 分钟及 180 分钟的情况标绘于坐标图, 检查了这些的相关性。该坐标图示于图 29 ~图 31。在图 29 ~图 31 的坐标图中, 横轴及纵轴分别示采血血糖 AUC 及推定血糖 AUC。
图 29 ~图 31 如中所示, 推定血糖 AUC 与采血血糖 AUC 的相关系数分别对于提取 时间为 60 分钟, 120 分钟及 180 分钟的情况, 成为如下所述。
提取时间 ( 分 ) 相关系数
60 0.6311
120 0.872
180 0.5574
由此结果知, 推定血糖 AUC 与采血血糖 AUC 在提取时间 60 分钟以上的情况中有非 常高的相关。由此结果提示了, 可将根据第 1 及第 2 实施方式不进行采血而得到的推定血 糖 AUC 的值, 代替通过进行采血计算的采血血糖 AUC 而采用。
通过上述的实验证实了, 根据第 1 及第 2 实施方式的测定方法, 可测定有可代用通 过采血得到的血糖 AUC 的正确性的血糖 AUC。
8. 由推定血糖 AUC 的提取时间的测定值的变动的验证
接着, 参照图 32, 根据第 1 及第 2 实施方式测定的血糖 AUC 的, 对于对由提取时间 的测定值的变动的检查结果进行说明。再有, 以下的说明中, 将由 X 分钟的测定的采血血糖 AUC 及由 X 分钟的提取的推定血糖 AUC 分别称为采血血糖 AUC(X) 及推定血糖 AUC(X)。
采血血糖 AUC(180) 是最常用的用于推定糖尿病患者的病态掌握或药物被活体摄 取的量的指标。从而, 假设采血血糖 AUC(180) 是最理想的值的前提的下, 检查了采血血糖 AUC(180) 和采血血糖 AUC(X(X = 30, 60, 90, 120)) 的相关。如图 32 中所示, 知 60 分钟以上 的采血血糖 AUC 与采血血糖 AUC(180) 相关高。另一方面, 知不足 60 分钟的采血血糖 AUC 与采血血糖 AUC(180) 的相关低。
因此提示了, 通过测定 60 分钟以上的血糖 AUC, 可测定与理想值的血糖 AUC(180) 示高相关的值。 基于这样的见解, 认为在第 1 及第 2 实施方式的测定方法中, 也通过经过 60 分钟以上的提取步骤, 可得到反映理想值的血糖 AUC(180) 的推定血糖 AUC。
如上, 第 1 及第 2 实施方式的测定方法通过将该提取时间设定为 60 分钟以上, 可 取得与理想值的采血血糖 AUC(180) 有高相关的推定血糖 AUC, 证实了推定血糖 AUC(60) ~ 推定血糖 AUC(180) 可代替采血血糖 AUC(180) 使用而作为糖尿病患者的病态掌握的指标。
另外, 如图 29 ~图 31 所示, 由于不受限于提取时间 (60 分钟, 120 分钟及 180 分 钟 ), 推定血糖 AUC 与采血血糖 AUC 的相关高, 认为推定血糖 AUC(60), 推定血糖 AUC(120) 及推定血糖 AUC(180) 均可作为在糖尿病患者的病态掌握之时信赖性高的指标使用。另外, 对于理想值的采血血糖 AUC(180) 的相关, 由于以采血血糖 AUC(60), 采血血糖 AUC(120) 的顺序升高, 认为作为实际中使用的指标, 相比推定血糖 AUC(60), 优选推定血糖 AUC(120) 的 值, 用更优选推定血糖 AUC(180) 的值。
【实施例 2】 使用纯水的单独检体的血糖 AUC 测定的例
根据实施例 1, 在第 2 实施方式的测定方法中提示了, 通过将提取时间设定于 180 分钟以上, 可取得与采血血糖 AUC(180) 相关高的推定血糖 AUC(180)。从而, 在与实施例 1 中所示的测定条件相同测定条件下, 对于提取时间设为 180 分钟而测定推定血糖 AUC 的实 施例 2 进行说明。
与实施例 1 同样, 使用纯水 100μL 而从检体提取组织液 180 分钟以上。另外, 与 组织液的提取并行而每 15 分钟进行了采血。
由提取的组织液, 以与实施例 1 同样的要领测定了葡萄糖浓度 C(glc) 及电解质浓 度 C(NaCl)。测定结果如下。
葡萄糖浓度 C(glc) 5686ng/mL
电解质浓度 C(NaCl) 3.6mM(mmol/L)
再 有, 由 从 此 检 体 采 血 而 得 到 的 血 液 计 算 采 血 血 糖 AUC(180) 时, 采血血糖 AUC(180) 是 358mg·h/dL。 由测定提取的组织液而得到的葡萄糖浓度 C(glc), 基于式 (2), 计算了提取葡萄 糖量 M(glc)。即, 提取葡萄糖量 M(glc) 根据下述式 (17) 求出。
M(glc) = 5686(ng)×100/1000(mL)… (17)
从而得到比如 M(glc) = 568.6ng 的结果。
接着, 由得到的电解质浓度 C(NaCl), 基于式 (4), 计算了电解质提取速度 J。 即, 电 解质提取速度 J 根据下述式 (18) 求出。
J = 3.6(mM)×100×10-6(L)×1/3( 时间 : h)… (18) -4
从而得到比如 J = 1.2×10 (mmol/h) 的结果。
接着, 由得到的电解质提取速度 J, 基于式 (5), 计算了葡萄糖透过率 P(glc)。再 有, 本实施例中, 作为式 (5) 中用到的常数 E, 用到成为 13474 的值, 作为常数 F 用到成 为 -0.0327 的值。即, 葡萄糖透过率 P(glc) 根据下述式 (19) 求出。
P(glc) = 13474×1.2×10-4(mmol/h)-0.0327… (19)
从而, 得到比如 P(glc) = 1.58(10-6dL/h) 的结果。
接着, 由上述中得到的提取葡萄糖量 M(glc) 和葡萄糖透过率 P(glc), 基于式 (6), 计算了推定血糖 AUC( 推定的 AUC)。即, 推定血糖 AUC 根据下述式 (20) 求出。
推定的 AUC = 568.6(ng)/1.58×10-6(dL/h)… (20)
从而, 得到比如推定的 AUC = 360mg·h/dL 的结果。知此值是与上述的采血血糖 AUC 的测定值 (358mg·h/dL) 极其近似的值。因此, 根据实施例 2 证实了, 可测定可代用理 想值的采血血糖 AUC(180) 的, 正确的血糖 AUC。
【实施例 3】 使用高渗透压水溶液的单独检体的血糖 AUC 测定的例
对于根据第 4 实施方式涉及的测定方法计算血糖值的例进行了说明。提取时间设 为 3 小时 (180 分钟 ), 作为时间通知手段使用了附带警报器功能的计时器。实验中使用的 检体 A 的实测值如下。
检体 A 的实测值
提取葡萄糖浓度 : 4615ng/ml
KCl 水溶液量 : 100μl
提取电解质浓度 : 2.415mM
曲线下面积 ( 采血测定法 ) : 358mg·h/dl
根据上述式 (2), 提取葡萄糖量 M(glc) 是,
M(glc) = ( 提取葡萄糖浓度 )×(KCl 水溶液量 )
= 4615×100/1000
= 461.5ng ;
另外, 电解质 ( 钠离子 ) 提取速度 J, 根据上述式 (4) 求出为 :
J = ( 电解质浓度 )×(KCl 水溶液量 )/( 提取时间 )
= 2.415×103×100×10-6/3
= 8.05×10-2(μmol/h) ;
接着, 葡萄糖透过率 P(glc), 根据上述式 (5) 求出为 :
P(glc) = α×( 电解质提取速度 )+β
= 16.987×8.05×10-2-0.0948
= 1.27(10-6·dl/h)。
其中, 比如 α = 16.987, β = -0.0948 的值, 如图 33 中所示, 与上述实施例 2( 参 照图 25 ~图 27) 同样, 是通过实验得到的值。实施例 3 中葡萄糖透过率 P(glc) 和电解质 提取速度 J 的相关系数 R 是 0.8946, 与上述实施例 2 同样示了高相关。
接着, 使用上述式 (6), 计算了推定血糖 AUC( 推定的 AUC)。
推定的 AUC = M(glc)/P(glc)
= 461.5/(1.27×10-6)
= 363.4(mg·h/dl),
如以上而计算的推定血糖 AUC( 推定的 AUC) 成为接近于通过以别的方式采血从曲 线下面积 ( 通过采血的测定法 ) 得到的检查值 358mg·h/dl 的值。
【实施例 4】 使用高渗透压水溶液的多个检体的血糖 AUC 测定的例
1. 血糖 AUC 的测定
此实施例 4 中, 通过以下的实验说明作为提取介质使用高渗透压水溶液 (KCl 水溶 液 ) 的例中, 可推定提取时间 60 分钟的情况的糖负荷后 60 分钟的血糖时间曲线下面积 ( 血 糖 AUC(60)), 及提取时间 120 分钟的情况的糖负荷后 120 分钟的血糖时间曲线下面积 ( 血 糖 AUC(120))。再有, 图 34 ~图 39 中, 点记号的差异示检体的差异。
实验方法如下。
〔实验条件〕
提取溶剂 : KCl 水溶液 70mM, 90μL
提取形态 : 液体室 ( 收集部件 )
提取面积 : 5mm×10mm
提取时间 : 60 分钟及 120 分钟
检体数 : 6人
部位数 : 22 个部位葡萄糖测定方法 : GOD 萤光吸光法
钠离子测定方法 : HPLC 测定
微细针阵列形状 : 微细针长度= 300μm, 微细针数= 305 根
穿刺速度 : 6m/s
血糖测定方法 : 前腕 SMBG 值以 15 分钟的间隔测定
血糖 AUC 测定方法 : 由前腕 SMBG 值以梯形近似法计算
首先, 示血糖 AUC(60) 及血糖 AUC(120) 的计算方法。将采血血糖 AUC(60) 及采血 血糖 AUC(120) 与提取葡萄糖量 M(glc) 的关系显示于图 34 及图 35。
通过上述式 (14), 在提取葡萄糖 M(glc) 和血糖 AUC(X)( 糖负荷后 X 分钟的血糖时 间曲线下面积 ) 之间以下关系式成立。
M(glc) = P(glc)× 血糖 AUC(X)… (21)
从此葡萄糖透过率 P(glc) 和提取溶剂的电解质 ( 钠离子 ) 浓度求出的电解质提 取速度 J 呈现如图 36 及图 37 所示的相关性。
使用此相关性, 由上述式 (5), 根据以下式 (22) 及 (23) 求 60 分钟提取时及 120 分 钟提取时的葡萄糖透过率 P(glc)。
60 分钟提取时 : P(glc) = α×J+β(α = 25.278, β = 0.8079)… (22)
120 分钟提取时 : P(glc) = α×J+β(α = 29.471, β = -1.1869)… (23)
使用由上述式 (22) 及式 (23) 得到的葡萄糖透过率 P(glc), 由上述式 (6) 推定了 60 分钟提取时及 120 分钟提取时的推定血糖 AUC( 推定的 AUC(60) 及推定的 AUC(120))。
将得到的推定的 AUC(60) 及推定的 AUC(120) 与血糖值更得到采血血糖 AUC(60) 及采血血糖 AUC(120) 的相关性示于图 38 及图 39。
根据此结果, 由于可得到相关系数 R = 0.8163 及 0.9308 的高值, 示可使用本方法 测定血糖 AUC(60), 血糖 AUC(120)。
如参考, 如图 40 中所示, 在表示通过采血的 180 分钟的采血血糖 AUC 测定结果与 本发明的 180 分钟的推定血糖 AUC 的相关的坐标图中, 相关系数 R 为 0.5925, 表明两者之间 有高相关性。
2. 使用 KCL 水溶液时的显著性的验证
接着, 将使用第 4 实施方式涉及的测定方法而实际测定的推定血糖 AUC( 推定的 AUC) 与通过采血的采血血糖 AUC 的相关关系使用着实施例说明。图 40 ~ 42 是用于说明本 发明的第 4 实施方式涉及的推定血糖 AUC( 推定的 AUC) 与通过采血的采血血糖 AUC 的相关 关系的图。
验证了作为提取介质使用高渗透压水溶液 (KCl 水溶液 ) 时的, 推定血糖 AUC 的 推定精度。实验条件如下, 实施例 4 中, 将 KCl 溶剂的浓度调到了 70mM, 溶剂渗透压调到了 140mOsm/L。
〔实验条件〕
提取溶剂 : KCl 水溶液 70mM, 90μL
提取形态 : 液体室 ( 收集部件 )
提取面积 : 5mm×10mm
提取时间 : 180 分钟检体 ( 受试者 ) 数 : 7人
部位数 : 80 个部位
葡萄糖浓度测定方法 : GOD 萤光吸光度法
钠离子浓度测定方法 : 离子层析
微细针阵列形状 : 微细针长度= 300μm, 微细针数= 305 根
穿刺速度 : 6m/s
血糖测定方法 : 前腕 SMBG 值以 15 分钟的间隔测定
血糖 AUC 测定方法 : 由前腕 SMBG 值以梯形近似法计算
与上述实施例 3 同样, 使用式 (5) 而从电解质提取速度 J 计算了葡萄糖透过率 P(glc)。 由得到的葡萄糖透过率 P(glc) 及提取葡萄糖量 M(glc), 使用上述式 (6) 计算了推 定血糖 AUC( 推定的 AUC)。
使用上述式 (6) 计算的推定血糖 AUC 与通过采血求出的采血血糖 AUC 的相关性示 于图 40。如图 40 中所示, 采血血糖 AUC 与推定血糖 AUC 有相关系数 R = 0.5925 左右的相 关性。
其中, 为了评价推定血糖 AUC 的精度, 如下求了测定值与实际值的比 r。
r =推定血糖 AUC/ 采血血糖 AUC
通过评价此 r 以 1 为中心具有以何程度的分散, 评价了上述测定系统的精度。图 40 中 r 的分布如图 41 中所示。
其中, 除了代替高渗透压水溶液 (KCl 水溶液 ) 而使用纯水以外, 在与前述的实验 条件相同条件下进行了比较实验。基于此比较实验的结果, 求了与图 41 相当的血糖 AUC 测 定误差的分布。结果如图 42 中所示。
然后, 通过 F 检验评价图 41(KCl 水溶液 ) 和图 42( 纯水 ) 的测定误差的分布的差 异时, P < 0.005 而观察到显著差异。即得知, 使用高渗透压水溶液 (KCl 水溶液 ) 作为提 取介质时, 相比纯水构成的提取介质, 血糖 AUC 的测定精度升高。
3. 由 KCL 水溶液浓度的葡萄糖透过率的变动的验证
接着, 通过将 KCl 水溶液的浓度 ( 高渗透压水溶液中的辅助成分的浓度 ) 进行各 种变更的提取实验验证了作为提取介质使用高渗透压水溶液 (KCl 水溶液 ) 时, 葡萄糖透过 率 P(glc) 以何程度升高。实验条件如下。
〔实验条件〕
提取溶剂 : KCl 水溶液 (5, 10, 20, 40, 70mM)
提取溶剂量 : 90μL
提取形态 : 液体室 ( 收集部件 )
提取面积 : 5mm×10mm
提取时间 : 15 分钟
检体 ( 受试者 ) 数 : 1人
测定部位 : 3 个部位
葡萄糖测定方法 : GOD 萤光吸光度法
钠离子测定方法 : 离子层析
微细针阵列形状 : 微细针长度= 300μm, 微细针数= 305 根穿刺速度 : 6m/s
血糖测定方法 : 将前腕 SMBG 值以 15 分钟的间隔测定
血糖 AUC 测定方法 : 由前腕 SMBG 值以梯形近似法计算
由根据以上的实验得到的, 提取葡萄糖量 M(glc) 和采血血糖 AUC, 基于上述式 (6) 计算了实际葡萄糖透过率 P′ (glc)。而且, 计算将使用各提取溶剂时的实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 用作为提取介质使用纯水而提取时的实际葡萄糖透过率 P′ (glc) 标准化的值的 葡萄糖透过率比 (P′ (glc) 比 ), 评价了高渗透压水溶液中的辅助成分 ( 氯化钾 ) 的浓度 的关系。结果如图 43 中所示。图 43 中, 点记号的差异示部位的差异。
根据图 43, 提取介质中, 使作为辅助成分的 KCl 浓度为 5mM 以上, 则介质的渗透压 升高, 得知葡萄糖透过率相比使用纯水构成的提取介质而提取的情况升高。图 43 中辅助成 分 ( 氯化钾 ) 的浓度与渗透压的关系如下。
氯化钾浓度 渗透压
5mM 10mOsm/l
10mM 20mOsm/l
20mM 40mOsm/l
40mM 80mOsm/l
70mM 140mOsm/l
作为使用渗透压比纯水高的高渗透压水溶液 ( 氯化钾水溶液 ) 作为提取介质时, 葡萄糖透过率升高的理由, 考虑下述者。即, 纯水介质的情况, 由于提取介质 ( 纯水 ) 的盐 浓度相对体内的盐浓度低, 水的渗透压对于体内而收集储液池 ( 收容提取介质的部分 ) 内 的一方低, 水分子向活体内方向扩散, 产生降低葡萄糖的透过率的负方向的溶剂流。 另一方 面, 使用高渗透压水溶液 ( 氯化钾水溶液 ) 作为提取介质, 则收集储液池内的盐浓度升高, 由于所述收集储液池内 KCl 水溶液的渗透压升高, 负方向的溶剂流消失, 认为由此从活体 向提取介质的葡萄糖透过率升高。
4. 辅助成分的种类及浓度的检查
通过使高渗透压水溶液 ( 氯化钾水溶液 ) 中含有的辅助成分 ( 氯化钾 ) 的浓度变 更的上述 3. 提示了, 通过使用渗透压比纯水高的高渗透压水溶液 ( 氯化钾水溶液 ) 作为提 取介质, 葡萄糖透过率升高。 从而与 4. 中, 3. 中所示的测定条件相同的测定条件下, 进行使 高渗透压水溶液中含有的辅助成分的种类及浓度变更的提取实验, 用高渗透压水溶液作为 提取介质时, 对于相比用纯水的情况, 可使葡萄糖透过率升高的条件进行了更详细的检查。
具体而言, 作为高渗透压水溶液的辅助成分, 除了上述 1. 及 2. 中使用的氯化钾 (KCl) 之外, 使用了甘氨酸及尿素。 另外, 作为各高渗透压水溶液中的辅助成分的浓度, 以相 比确认了使葡萄糖透过率升高的效果的 5mM, 更低的浓度为中心进行了实验。实验条件如 下。
〔实验条件 1〕
辅助成分 : 尿素
辅助成分浓度 : 0.3, 0.6, 1.3, 2.5, 5(mM)
〔实验条件 2〕
辅助成分 : 氯化钾辅助成分浓度 : 0.4, 0.7, 1.4, 2.9, 5.7(mM)
〔实验条件 3〕
辅助成分 : 甘氨酸
辅助成分浓度 : 0.2, 0.3, 0.7, 1.3, 2.7(mM)
再有, 其他实验条件与上述 3. 同样。
由根据以上的实验得到的, 提取葡萄糖量 M(glc) 与血糖 AUC, 使用上述式 (6) 计算 了实际葡萄糖透过率 P′ (glc)。而且, 与上述 3. 同样计算葡萄糖透过率比 P′ (glc) 比, 评价了葡萄糖透过率比 P′ (glc) 比和提取介质 ( 高渗透压水溶液 ) 中的辅助成分的浓度 的关系。从实验条件 1( 尿素 ), 实验条件 2( 氯化钾 ) 及实验条件 3( 甘氨酸 ) 得到的结果 分别如图 44 ~图 46 中所示。
根据图 44 得知, 使高渗透压水溶液 ( 提取介质 ) 中的尿素浓度达到 0.3mM 以上, 则相比使用纯水构成的提取介质而提取的情况, 葡萄糖透过率升高。另外, 由于 P′ (glc) 比升高至尿素浓度达到 0.3mM ~ 5mM, 提示尿素浓度设为 5mM 以上时 P′ (glc) 比也升高。
根据图 45 得知, 使高渗透压水溶液 ( 提取介质 ) 中的氯化钾浓度达到 0.4mM 以上, 则相比使用纯水构成的提取介质而提取的情况, 葡萄糖透过率升高。另外, P′ (glc) 比升 高至氯化钾浓度达到 0.4mM ~ 5.7mM。因此得知, 使氯化钾浓度升高, 则随着辅助成分 ( 氯 化钾 ) 的浓度升高, 葡萄糖透过率升高。 根据图 46 得知, 使高渗透压水溶液 ( 提取介质 ) 中的甘氨酸浓度达到 0.2mM 以上, 则相比作为提取介质使用纯水而提取的情况, 葡萄糖透过率升高。另外, 由于 P′ (glc) 比 升高至甘氨酸浓度达到 0.2mM ~ 2.7mM, 与上述 3. 同样提示, 使甘氨酸浓度设为 2.5mM 以上 时, 葡萄糖透过率也升高。
由于这些结果确认了, 4. 中, 作为辅助成分, 使用氯化钾以外的尿素及甘氨酸时, 也相比作为提取介质使用纯水而提取的情况, 葡萄糖透过率升高。 另外确认了, 作为辅助成 分的浓度, 由至少 0.2mM 以上的浓度得到使葡萄糖透过率升高的效果。 另外, 考虑上述 3. 的 结果, 由于使氯化钾的浓度升高至 0.4mM ~ 20mM 左右的情况中, 葡萄糖透过率单调升高, 证 实了高渗透压水溶液 (KCl 水溶液 ) 的渗透压 ( 浓度 ) 的升高导致从活体向提取介质的葡 萄糖透过率升高。
根据以上, 在第 3 及第 4 实施方式的测定方法中证实了, 通过使用有比纯水高的渗 透压的高渗透压水溶液作为提取介质, 可促进测定对象成分 ( 葡萄糖 ) 的向高渗透压水溶 液的移动。另外证实了, 通过用选自氯化钾, 甘氨酸, 及尿素的至少 1 种作为辅助成分的同 时, 将此辅助成分的浓度设为 0.2mM 以上, 可促进组织液的向高渗透压水溶液的移动。
再有, 本次公开的实施方式及实施例在全部方面是例示, 而不应被认为是限制。 本 发明的范围不由上述的实施方式及实施例的说明表示, 而是由权利要求表示, 而且包括与 权利要求有均等的含义及范围内的全部变更。
例如, 上述的实施方式示了测定血糖 AUC 的例, 但只要是与测定对象成分的活体 内浓度的组织液的提取时间对应的累加值, 则不限于 AUC, 也可测定别的值。 例如, 也可求组 织液的提取时间内血中葡萄糖浓度的平均值。
另外, 实施例 1 及 2 中, 作为收集部件示了使用纯水的例, 但使用凝胶也得到同样 的效果是不言自明的。纯水或凝胶的容积有可蓄积提取 60 分钟以上的组织液中的葡萄糖
的体积即可, 那样的凝胶或纯水的体积可如下求。
求多个受试者的葡萄糖透过率 P(glc) 时, 葡萄糖透过率 P(glc) 的最大值往高了 -6 估推定为 5×10 dL/h。另外, 由 180 分钟的组织液的提取的血糖 AUC 的最大值往高了估推 定为 800mg· h/dL。根据式 (6), 由于是 M(glc) =推定的 AUC×P(glc), 对应于提取时间 180 分钟的最大葡萄糖提取量 (Mmax) 计算为,
Mmax = 5×10-6(dl/h)×800(mg) = 4.0μg。
由于保持此最大葡萄糖提取量的凝胶中的葡萄糖浓度成为正常空腹时血糖值 (80mg/dL) 的 5% (Cmax) 以下的凝胶的体积 V 是, Mmax/Cmax, 成为 : -4
4.0μg/(80mg/dL×0.05) = 1.0×10 L。
因此, 提取时间 180 分钟的情况的凝胶的体积优选 100μL 以上。另外, 提取时间 120 分钟时, 凝胶的体积优选 100μL×2/3 = 66μL 以上。同样, 提取时间 60 分钟时, 优选 100μL×1/3 = 33μL 以上。
另外, 上述第 3 及第 4 实施方式中, 作为用于升高提取介质 ( 高渗透压水溶液 ) 的 渗透压的辅助成分使用了氯化钾 (KCl), 尿素及甘氨酸, 此外, 通过用其他中性分子溶剂或, 其他电解质溶剂也可使渗透压升高, 从而可得到同样的效果。
另外, 上述第 1 ~第 4 实施方式中示了不施加电而通过被动扩散从皮肤提取组织 液的例, 但无需考虑由长时间的组织液的提取的向受试者的负担时, 使用离子渗入法而通 过电力提取组织液也可。此时, 也经 60 分钟以上的长时间而进行提取时, 无需为了以短时 间进行提取而施加强电压。由此可小型化施加电的装置。
另外, 上述第 1 ~第 4 实施方式中示了, 由穿刺工具 400 形成微细孔 601 而促进组 织液的提取之后进行组织液的提取的例, 但本发明不限于此, 也可通过除去皮肤的角质的 所谓的剥离等而促进组织液的提取。另外, 也可使用促进从皮肤的测定对象物 ( 葡萄糖 ) 的透过的增强剂而促进组织液的提取。作为增强剂, 可使用例如醇或表面活性剂。增强剂 也可直接涂布于皮肤, 使包含在凝胶中也可。 而且, 也优选利用超声波促进测定对象成分的 提取。具体而言通过使 20kHz 左右的低频率超声波作用于皮肤, 将表皮组织的屏障功能削 弱而可促进组织液的提取。
另外, 上述第 1 ~第 4 实施方式中, 为了反映微细孔 601 的开启情况, 示了使用电 解质 (NaCl) 的提取速度校正提取葡萄糖量的值而计算推定血糖 AUC 的例, 但本发明不限于 此, 只要是可使微细孔的开启情况一定, 则无使用电解质的提取速度校正提取葡萄糖量的 值的必要。此时, 可将提取葡萄糖量的值作为推定血糖 AUC 使用。
另外, 上述第 1 ~第 4 实施方式中, 为了反映微细孔 601 的开启情况, 示了测定电 解质 (NaCl) 的提取速度的例, 但本发明不限于此, 只要是组织液中富含的物质, 也可不是 电解质。
另外, 上述第 1 及第 3 实施方式中, 作为凝胶 301 及凝胶 801, 示了分别使用聚乙烯 醇构成的凝胶的例, 但本发明不限于此, 也可使用纤维素或聚丙烯酸构成的凝胶。
另外, 上述第 1 及第 2 实施方式中示了作为与糖尿病患者的病态掌握中用到的指 标之一的采血血糖 AUC 相当的值计算推定血糖 AUC 的例, 但本发明不限于此, 将使用本发明 的测定方法得到值用于其他疾病的病态掌握也可。
另外, 上述第 1 及第 2 实施方式中示了, 测定组织液中的葡萄糖量的例, 但本发明不限于此, 也可测定组织液中含的葡萄糖以外的物质的量。 作为根据本发明测定的物质, 可 举出例如, 生物化学成分或施用于受试者的药剂等。 作为生物化学成分, 可举出生物化学成 分的一种的蛋白 : 白蛋白, 珠蛋白及酶等。另外, 作为蛋白以外的生物化学成分, 可举出 : 肌 酸酐, 肌酸, 尿酸, 氨基酸, 果糖, 半乳糖, 戊糖, 糖原, 乳酸, 丙酮酸及酮体等。另外, 作为药 剂, 可举出 : 洋地黄制剂, 茶碱, 心律失常用剂, 抗癫痫剂, 氨基酸糖体抗生物质, 糖肽系抗生 物质, 抗血栓剂及免疫抑制剂等。
另外, 上述第 1 实施方式中示了, 将计算的推定血糖 AUC 的值直接表示于表示部 1 的例, 但本发明不限于此, 将计算的推定血糖 AUC 的值除以提取时间的值表示于表示部 1 也 可。 由此, 由于可得到每单位时间的推定血糖 AUC, 在提取时间不同时, 也可容易比较它们的 值。
另外, 上述实施方式中示了, 形成微细孔, 在形成微细孔的皮肤上贴附凝胶的例, 但本发明不限于此, 也可使用图 47 中所示的收集储液池 1000。具体而言, 使用将微细针基 片 1001 与凝胶 1002 作为一体, 设置从微细针 1001a 的尖端通入凝胶 1002 的中空部 1003 的 收集储液池 1000。使此收集储液池 1000 与皮肤 600 接触, 如图 47 中所示的微细针 1001a 贯通皮肤 600 的表皮的状态下放置收集储液池 1000, 则通过皮肤 600 内的组织液毛细管现 象, 从微细针 1001a 的尖端通入中空部 1003 而向凝胶 1002 移动, 在凝胶 1002 内蓄积。
另外, 上述实施方式中, 虽然根据 GOD 酶测定法, 根据葡萄糖氧化时的电流值定量 葡萄糖, 但在 GOD 和过氧化物酶共存的反应系统中使葡萄糖作用, 基于染料的呈色的变化 定量葡萄糖的构成也可, 而且, 将由葡萄糖的吸光效率高的特异波长的光照射到凝胶或纯 水而测量吸光度, 基于吸光度定量葡萄糖的构成也可。
另外, 上述实施方式中, 虽然以将提取的组织液中含的葡萄糖在凝胶在中蓄积, 定 量蓄积的葡萄糖的方式构成, 但以将提取的组织液中的葡萄糖变换为其他化学物质而蓄 积, 定量变换的化学物质的方式构成也可。例如, 可举出使凝胶 301 含葡萄糖氧化酶 (GOD) 和过氧化物酶 (POD) 和色原体的方式构成的例。如此构成则凝胶 301 内发生下述的化学反 应, 凝胶 301 变色。
葡萄糖 +O2+H2O → (GOD 由的催化剂 ) →葡萄糖酸 +H2O2
H2O2+ 色原体→ (POD 由的催化剂 ) → 2H2O+ 色原体 ( 氧化·发色 )
由于色原体的发色程度与葡萄糖的量成比例, 通过指定时间的组织液的提取之后 使凝胶经历比色定量, 可定量葡萄糖量。