(57)【要約】【課題】使用者による煩雑な作業を回避しつつ、生体成分の収集時には使用されない機構を装着し続けることなく生体成分を分析可能な生体成分分析方法を提供する。【解決手段】  被験者から生体成分を含む組織液を収集して保持する収集部材を前記被験者の皮膚に装着する工程と、前記被験者から組織液を前記収集部材に収集する工程と、前記被験者の皮膚から前記収集部材を取り外す工程と、取り外された前記収集部材に液体を供給し、前記収集部材に収集された組織液に含まれる生体成分を前記収容部内の液体へ拡散させる工程と、液体に拡散した生体成分を分析する工程と、を備える生体成分分析方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者から生体成分を含む組織液を収集して保持する収集部材を前記被験者の皮膚に装着する工程、
前記被験者から前記収集部材に組織液を収集する工程、
前記被験者の皮膚から前記収集部材を取り外す工程、
取り外された前記収集部材に液体を供給し、前記収集部材に収集された組織液に含まれる生体成分を供給された液体へ拡散させる工程、および
液体に拡散した生体成分を分析する工程、を備える生体成分分析方法。
【請求項２】
被験者から収集された組織液を含む収集部材が配置可能に構成された収容部、
前記収容部に連通し、液体を貯留可能に構成された貯留部、
前記収容部に連通し、前記収容部に液体を移送するとともに前記収容部に移送された液体を前記貯留部に移送する送液部、および、
前記送液部によって前記貯留部に移送された液体に含まれる生体成分を分析する分析部、を備える生体成分分析装置。
【請求項３】
前記収容部と前記貯留部とを備えるカートリッジ、およびこのカートリッジを着脱可能に配置するための配置部を備える請求項２に記載の生体成分分析装置。
【請求項４】
被験者の皮膚を介して収集された組織液に含まれる生体成分を分析するための生体成分分析装置に着脱可能なカートリッジであって、
被験者から収集された組織液を含む収集部材が配置可能であり、前記分析装置から供給された液体を前記収集部材と接触するように収容可能な収容部、および
前記収容部に連通して設けられ、前記収容部から移送された液体を貯留可能な貯留部を備える生体成分分析用カートリッジ。
【請求項５】
前記収容部と前記貯留部とは、前記カートリッジの表面に設けられた溝によって連通されている、請求項４に記載の生体成分分析用カートリッジ。
【請求項６】
前記貯留部に保持され、前記生体成分を検出するための試薬を含む反応体をさらに備える、請求項４または５に記載の生体成分分析用カートリッジ。
【請求項７】
前記貯留部が、前記収容部に連通し、前記収容部から移送された液体を貯留可能に構成された第１貯留部と、前記第１貯留部に連通し、前記第１貯留部から移送された液体を貯留可能に構成された第２貯留部とを備える、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の生体成分分析用カートリッジ。
【請求項８】
前記第１貯留部と前記第２貯留部とが、それぞれ前記カートリッジの異なる面に設けられている、請求項７に記載の生体成分分析用カートリッジ。
【請求項９】
被験者から組織液を収集して保持する収集部材、および
請求項４乃至８のいずれか一項に記載の生体成分分析用カートリッジを備える生体成分分析用キット。
【請求項１０】
前記収集部材は、被験者から組織液を収集して保持する収集体と、この収集体を支持する粘着膜とを備え、
前記収集体が前記収容部の開口から挿入された状態で前記粘着膜が前記開口周縁に付着することにより、前記収集部材が前記収容部に固定配置される、請求項９に記載の生体成分分析用キット。
【請求項１１】
前記収集体が、ゲルである、請求項１０に記載の生体成分分析用キット。
【請求項１２】
前記粘着膜は、前記収容部の開口を閉塞可能な大きさを有する、請求項１０または１１に記載の生体成分分析用キット。
【請求項１３】
前記生体成分がグルコースである、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の生体成分分析用キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被験者から生体成分を含む組織液を収集し、収集された組織液中の生体成分を分析するための生体成分分析方法、生体成分分析装置、生体成分分析用カートリッジおよび生体成分分析用キットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体の皮膚から組織液を収集し、収集された組織液中のグルコースを測定する方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の分析方法は、患者の皮膚に接着する両面接着層および穴部が形成された両面接着層に付着するセロハンプラスチック製のカバーよりなるリザーバーと、採取媒体により採取したグルコース濃度を測定する測定ユニットとを用いる。特許文献１に記載の分析方法では、リザーバーを患者の皮膚に貼り付け、シリンジを用いてリザーバーの穴部に水を注入する。所定時間が経過すると、リザーバーに注入された水を周期的にシリンジで採取し、採取された水を測定ユニットに吐出して、水に含まれるグルコースの濃度を測定する。
【０００４】
また、特許文献２には、生体成分を抽出するための生体成分抽出カートリッジと、生体成分抽出カートリッジを着脱可能に保持する分析ユニットとを備えた生体成分分析装置が開示されている。生体成分抽出カートリッジは、その下面に開口した抽出用凹部と、抽出用凹部の一部を覆う封止膜とからなる抽出チャンバと、抽出チャンバと流路を介して連通する反応部とを備える。反応部にはグルコースに対する触媒となる酵素を含むセンサ部材が設けられている。分析ユニットは、カートリッジに設けられた抽出チャンバに生理食塩水を導入するシリンジポンプを備える。
この生体成分分析装置では、次のようにしてグルコースの分析が行われる。まず、カートリッジが分析ユニットに装着され、カートリッジ下面の封止膜が被験者の皮膚に接するように生体成分分析装置が皮膚に固定される。これにより、被験者の皮膚と抽出チャンバとによって閉じられた空間が形成され、ここにシリンジポンプから導入された生理食塩水が満たされ、皮膚からのグルコースが生理食塩水に抽出される。抽出チャンバに満たされた食塩水は流路を介して反応部に移送され、反応部において生理食塩水中のグルコースと酵素とが反応する。分析ユニットは、グルコースと酵素との反応産物の量に基づく信号を出力し、グルコース量を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平９−５０３９２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の分析方法においては、グルコースを測定ユニットによって測定するためには、一旦リザーバーの水をシリンジに収容し、収容された水を測定ユニットに移し替えるという煩雑な作業が求められる。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の分析装置によれば、使用者は水を移し替える煩雑な作業を行うことなく、グルコースの抽出と検出を一連の動作で行うことが可能である。しかしながら、特許文献２に記載の分析装置では、生体からグルコースを抽出している間にも、抽出時には使用されない機構（シリンジポンプ、反応部）を腕に装着し続けることが必要であった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の一つの目的は、使用者による煩雑な作業を回避しつつ、生体成分の収集に使用されない機構を装着し続けることなく生体成分を分析することが可能な生体成分分析方法、並びにこのような方法を実現するための生体成分分析装置、生体成分分析用カートリッジ、および生体成分分析用キットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点による生体成分分析方法は、被験者から収集された生体成分を含む組織液を収集して保持する収集部材を前記被験者の皮膚に装着する工程と、前記被験者から組織液を前記収集部材に収集する工程と、前記被験者の皮膚から前記収集部材を取り外す工程と、取り外された前記収集部材に液体を供給し、前記収集部材に収集された組織液に含まれる生体成分を液体へ拡散させる工程と、液体に拡散した生体成分を分析する工程と、を備える。
【００１０】
このような構成によれば、組織液は生体から収集部材に収集して収集部材に保持することができるから、収集した組織液をシリンジなどの別の容器に移し替えるという煩雑な作業が不要となる。また、本発明では、組織液を収集している間は収集部材のみを皮膚に装着しておけばよく、組織液に含まれる生体成分の分析は、収集部材を皮膚から取り出してから行うことができる。このため、組織液の収集時には使用されない機構を皮膚に装着し続ける必要がない。
【００１１】
さらに、本発明の第２の観点による生体成分分析装置は、被験者から収集された組織液を含む収集部材が配置可能に構成された収容部、前記収容部に連通し、液体を貯留可能に構成された貯留部、前記収容部に連通し、前記収容部に液体を移送するとともに前記収容部に移送された液体を前記貯留部に移送する送液部、および、前記送液部によって前記貯留部に移送された液体に含まれる生体成分を分析する分析部、を備える。
【００１２】
このような構成により、上記の生体成分分析方法を実現可能な生体成分分析装置を提供することができる。
【００１３】
上記生体成分分析装置は、前記収容部と前記貯留部とを備えるカートリッジ、およびこのカートリッジを着脱可能に配置するための配置部を備えることが好ましい。
【００１４】
このように構成することにより、生体成分を含む液体が接触する収容部および貯留部を含むカートリッジを分析ごとに廃棄することができ、生体成分分析装置により連続して分析を行う場合にコンタミネーションやキャリーオーバーが発生することを抑制することができる。
【００１５】
さらに、本発明の第３の観点によるカートリッジは、被験者の皮膚を介して収集された組織液に含まれる生体成分を分析するための生体成分分析装置に着脱可能なカートリッジであって、被験者から収集された組織液を含む収集部材が配置可能であり、前記分析装置から供給された液体を前記収集部材と接触するように収容可能な収容部、および、前記収容部に連通して設けられ、前記収容部から移送された液体を貯留可能な貯留部を備える。
【００１６】
このような構成により、上記生体成分分析装置を実現可能なカートリッジを提供することができる。
【００１７】
上記カートリッジにおいて、好ましくは、前記収容部と前記貯留部とは、前記カートリッジの表面に設けられた溝によって連通されている。
【００１８】
このような構成により、収容部と貯留部とを連通するためにカートリッジの表面を加工するのみでよいため、カートリッジの作製が容易となる。
【００１９】
上記カートリッジは、前記貯留部に保持され、前記生体成分を分析するための試薬を含む反応体をさらに備えることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、使用者は生体成分を分析するための試薬を分析の都度カートリッジに取り付ける必要がなく、取り扱いが容易である。
【００２１】
上記カートリッジにおいて、好ましくは、前記貯留部が、前記収容部に連通し、前記収容部から移送された液体を貯留可能に構成された第１貯留部と、前記第１貯留部に連通し、前記第１貯留部から移送された液体を貯留可能に構成された第２貯留部とを備える。
【００２２】
このような構成により、第１貯留部と第２貯留部とにおいて生体成分を含む液体を貯留し、それぞれの貯留部において異なる２種類の生体成分を分析するように構成でき、一方の生体成分の分析が他方の生体成分の分析に影響を及ぼすことなく、２種類の生体成分を分析することが可能となる。
【００２３】
上記カートリッジにおいて、前記第１貯留部と前記第２貯留部とが、それぞれ前記カートリッジの異なる面に設けられていることが好ましい。
【００２４】
このような構成とすることにより、第１貯留部と第２貯留部とを同一平面上に設ける場合に比べて、カートリッジの表面積を小さくすることができ、カートリッジの小型化が可能となる。
【００２５】
さらに、本発明の第４の観点による生体成分分析用キットは、上記カートリッジと、被験者から組織液を収集して保持する収集部材とを備える。
【００２６】
上記生体成分分析用キットにおいて、前記収集部材は、被験者から組織液を収集して保持する収集体と、この収集体を支持する粘着膜とを備え、前記収集体が前記収容部の開口から挿入された状態で前記粘着膜が前記開口周縁に付着することにより、前記収集部材が前記収容部に固定配置されるように構成されることが好ましい。
【００２７】
このように構成することにより、粘着膜によって収集部材を生体に貼り付けることができ、収集部材の生体への装着が容易になる。また、このように構成することにより、収集体を収容部に固定することができ、分析時に収集体が収容部から脱落してしまうことによる分析ミスを防止できる。
【００２８】
上記生体成分分析用キットにおいて、収集体はゲルであることが好ましい。
【００２９】
このように構成することにより、ゲルは保水性を有するため、組織液を皮膚からの受動拡散によって効率よく収集できるとともに、収集され保持された組織液中の生体成分の液体への拡散を、ゲルに含まれる水分と液体との液液交換によって効率よく行うことができる。
【００３０】
上記生体成分分析用キットにおいて、前記粘着膜が、前記収容部の開口を閉塞可能な大きさを有することが好ましい。
【００３１】
このような構成により、収集体が収容部に収容されるとともに収容部の開口が閉塞される。ゆえに、収集体が収容された収容部に移送された液体が収容部の開口から漏れ出ることを防止することができる。
【００３２】
上記生体成分分析用カートリッジにおいて、好ましくは、前記生体成分がグルコースである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、使用者による煩雑な作業を回避しつつ、生体成分の収集には使用されない機構を装着し続けることなく生体成分を分析可能な生体成分分析方法、並びにこのような方法を実現するための生体成分分析装置、カートリッジ、および生体成分分析用キットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の生体成分分析装置の外観を示す斜視図である。
【図２】送液部の構成を示す模式図である。
【図３】廃液部の構成を示す模式図である。
【図４】分析用カートリッジの外観を示す斜視図である。
【図５】収集部材の構造を示す平面図である。図５（ａ）は、収集部材５０の構造を示す平面図である。図５（ｂ）は、収集部材５０の使用前の状態を示す断面図である。
【図６】分析用カートリッジ本体の上面の構造を示した平面図である。
【図７】分析用カートリッジ本体の下面の構造を示した平面図である。
【図８】本実施形態の生体成分分析装置を用いた生体成分分析方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ７の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本実施形態の生体成分分析装置の動作を説明するための模式図である。
【図１１】本実施形態の生体成分分析装置の動作を説明するための模式図である。
【図１２】本実施形態の生体成分分析装置の動作を説明するための模式図である。
【図１３】本実施形態の生体成分分析装置の動作を説明するための模式図である。
【図１４】血糖ＡＵＣの測定原理を説明するための模式図である。
【図１５】血糖ＡＵＣの測定原理を説明するための模式図である。
【図１６】分析用カートリッジの変形例を示した平面図である。
【図１７】装置本体の変形例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１は本実施形態の生体成分分析装置の外観を示す斜視図である。本実施形態による生体成分分析装置１は、図１に示すように、装置本体１０と、分析キット２０とを備えて構成されている。分析キット２０は、分析用カートリッジ３０と、収集部材５０とを備えて構成されている。この生体成分分析装置１は、被験者から組織液を収集部材に収集し、収集部材に含まれるグルコースの濃度を取得することにより、血糖ＡＵＣ（Ａｒｅａ  Ｕｎｄｅｒ  ｔｈｅ  Ｃｕｒｖｅ）に相当する値を得るためのものである。より具体的には、この生体成分分析装置１は、次のようにして使用される。まず、被験者の皮膚に微細孔が形成され、微細孔が形成された皮膚に収集部材５０が貼り付けられる。ついで、図１において一点鎖線で示したように、収集部材５０が被験者の皮膚から取り外されたのち分析用カートリッジ３０に貼り付けられ、分析用カートリッジ３０が装置本体１０のカートリッジ配置部１２に配置される。装置本体１０は、カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０およびこれに貼り付けられた収集部材５０に対する所定の分析処理を実行し、収集部材５０に収集された組織液中のグルコース濃度を取得し、血糖ＡＵＣに相当する値を取得する。
【００３７】
まず、図１を参照しながら装置本体１０の機構を説明する。図１に示すように、装置本体１０は厚みのある長方形の筺体を備えており、筺体上面の天板には凹部１１が形成されている。凹部１１には、凹部１１よりさらに深く形成された凹部からなるカートリッジ配置部１２が設けられている。さらに凹部１１には、凹部１１の側壁の高さとほぼ同じ厚みを有する可動天板１３が連結されている。可動天板１３は、その側壁から水平に延びる支軸１３１が凹部１１の側壁に嵌め込まれることにより凹部１１の側壁と連結されている。可動天板１３は、支軸１３１を中心に折り畳むことによって、図１に示す状態から凹部１１内に収納し、または凹部１１に収納された状態から図１に示すように起立させることができる。カートリッジ配置部１２は、後述する分析用カートリッジ３０を収納することが可能な大きさを有している。
【００３８】
可動天板１３は、凹部１１に収納される方向に付勢されるように、支軸に支持されている。したがって、カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０は、可動天板１３によって上方から押さえつけられる。カートリッジ配置部１２の底面から突出するように設けられた注入用ニップル１４１および排出用ニップル１５１は、後述するように可撓性のある部材によって作製されているため、これらニップルは、可動天板１３によって押さえつけられたときに緩衝材としても機能する。また、可動天板１３が上方から分析用カートリッジ３０を押さえつけることにより、ニップルと分析用カートリッジ３０に形成された導入孔および排出孔との密着がより強固となり、液漏れの危険が低減する。
【００３９】
装置本体１０は、その内部に送液部１４および廃液部１５を備えている。送液部１４は、カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０に液体を送液するための機構である。廃液部１５は、送液部１４によって分析用カートリッジ３０に送液された廃液が排出される機構である。
【００４０】
図２は、送液部１４の構成を示す模式図である。図２に示すように、送液部１４は、注入用ニップル１４１と、ポンプ１４２と、回収液タンク１４４とを備える。
【００４１】
ポンプ１４２と回収液タンク１４４とは、上流側流路１４３によって接続されている。回収液タンク１４４と注入用ニップル１４１とは、下流側流路１２６によって接続されている。ポンプ１４２と注入用ニップル１４１とは、回収液タンク１４４を迂回する迂回流路１４６によって接続されている。上流側流路１４３と迂回流路１４６との接続点には、電磁弁Ｖ１が設けられている。下流側流路１４５と迂回流路１４６との接続点には、電磁弁Ｖ２が設けられている。下流側流路１４５の、迂回流路１４６との接続点より下流側には、電磁弁Ｖ３が設けられている。電磁弁Ｖ２と電磁弁Ｖ３との間の流路は、後述する廃液部１５の廃液タンク１５３に通じる廃液流路１４７が設けられている。
【００４２】
注入用ニップル１４１は、カートリッジ配置部１２に上方に向かって突出して設けられており、カートリッジ配置部１２に分析用カートリッジ３０が配置されたとき、後述の排出用ニップル１５１とともに分析用カートリッジ３０を下方から支持する。カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０は、この注入用ニップル１４１を介して内部に液体が注入される。
注入用ニップル１４１は、ゴムなどの可撓性のある部材によって作製されている。後述の排出用ニップル１５１も同様である。これにより、カートリッジ配置部１２に分析用カートリッジ３０が配置されたときに、分析用カートリッジ３０に形成された導入孔および排出孔と隙間なく接触することが可能となり、液漏れが生じにくくなる。
【００４３】
ポンプ１４２は、図示しないモータの駆動により、流路内に空気を送り込む。
【００４４】
回収液タンク１４４は、分析用カートリッジ３０に注入される回収液を貯留している。なお、回収液に不純物が含まれていると、不純物がグルコースおよびナトリウムイオンの検出に影響を及ぼすことが考えられることから、回収液は実質的に不純物を含まない液体であることが好ましい。このような観点から、本実施形態においては、回収液タンク１２３に回収液として純水を貯留している。
なお、図示していないが、回収液タンク１４４は装置本体１０の外部から取り出し可能に構成されており、回収液の補充は回収液タンク１４４を交換することにより行われる。
【００４５】
電磁弁Ｖ１は、弁を開閉することにより、上流側流路１４３と回収液タンク１４４との接続、および上流側流路１４３と迂回流路１４６との接続を切り替える。電磁弁Ｖ２は、弁を開閉することにより、回収液タンク１４４と下流側流路１４５との接続、および迂回流路１４６と下流側流路１４７との接続を切り替える。電磁弁Ｖ３は、弁を開閉することにより、下流側流路１４５の開閉を切り替える。
送液部１４は、このような構成を備えることにより、ポンプ１４１から空気を送り込むことによって、回収液タンク１４４に貯留された回収液を所定量だけ分析用カートリッジ３０に送液することができる。送液部１４の具体的な動作については、後述する。
【００４６】
図３は、廃液部１５の構成を示す模式図である。図３に示すように、廃液部１５は、排出用ニップル１５１と、流路１５２と、廃液タンク１５３とを備える。
排出用ニップル１５１は、カートリッジ配置部１２に上方に向かって突出して設けられており、カートリッジ配置部１２に分析用カートリッジ３０が配置されたとき、既述の注入用ニップル１４１とともに分析用カートリッジ３０を下方から支持する。送液部１４によって分析用カートリッジ３０に送られた回収液は、この排出用ニップル１５１を介して取り込まれる。
【００４７】
廃液タンク１５３は、排出用ニップル１５１と流路１５２を介して接続されており、排出用ニップル１５１から取り込まれた回収液（廃液）が貯留される。なお、図示していないが、廃液タンク１５３は装置本体１０の外部と接続可能に構成されており、装置本体１０の外部に廃液を排出できるようになっている。
【００４８】
さらに装置本体１０は、グルコース検出部２１と、ナトリウム検出部２２と、表示部２３と、操作部２４と、制御部２５とを備えて構成されている。
【００４９】
グルコース検出部２１は、可動天板１３の裏面、すなわち可動天板１３が凹部１１に収納されたときにカートリッジ配置部１２と対向する側の面に設けられている。グルコース検出部１２は、光を照射するための光源２１１と、光源２１１によって照射された光の反射光を受光するための受光部２１２とを備えている。これにより、グルコース検出部２１は、カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０に対して光を照射するとともに、照射された分析用カートリッジ３０からの反射光を受光できるように構成される。後述するように、分析用カートリッジ３０は、生体から収集された組織液中のグルコースと化学反応して変色しうるグルコース反応体３３０を含んでいる。グルコース検出部２１は、このようなグルコースによる吸光度の変化を反射光に基づいて検出し、得られた反射光からグルコースを定量することが可能である。
【００５０】
ナトリウム検出部２２は、カートリッジ配置部１２の底面に設けられている。ナトリウム検出部２２は、カートリッジ配置部１２の底面に設けられた長方形状を有する板状の部材を備え、この板状部材の略中央には一対のナトリウムイオン濃度測定用電極が設けられている。ナトリウムイオン濃度測定用電極は、ナトリウムイオン選択膜を備えた銀／塩化銀からなるナトリウムイオン選択性電極と、対電極である銀／塩化銀電極を含む。板状部材は、その表面が可撓性のある素材によって被覆されており、カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０が可動天板１３によって押さえつけられたときに緩衝材としても機能する。また、後述するように、板状部材は分析用カートリッジ３０の下面に形成された凹部（第１連絡流路、ナトリウム検出用貯留部、第２連絡流路（図６および図７参照））と閉じられた空間を形成し、このようにして形成された空間は、液体が通過する流路として機能する。そのため、液漏れを防止する観点から、分析用カートリッジ３０と板状部材とは隙間なく接触することが好ましい。本実施形態では、板状部材の表面を可撓性のある素材によって被覆し、さらに、分析用カートリッジ３０を可動天板１３によって上方から押さえつけるように構成することにより、板状部材と分析用カートリッジ３０との密着性を向上させている。
【００５１】
表示部２３は、装置本体１０の筺体の上面に設けられており、液晶パネルを含んで構成されている。この表示部２３は、操作時には使用者に対して操作画面を表示するとともに、測定が終了したときには測定結果を表示するように機能する。
【００５２】
操作部２４は、装置本体１０の筺体の上面に設けられており、複数のボタンを含んで構成されている。使用者は、これらを操作することにより、制御部２５へ測定開始やシャットダウンなどを指示することができる。
【００５３】
制御部２５は、装置本体１０の内部に設けられており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の動作を制御する。ＲＡＭは、ＲＯＭに記憶されたプログラムが実行される際のプログラムの展開領域として利用される。
【００５４】
次に、分析キット２０の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態における分析キット２０は、分析用カートリッジ３０と、分析用カートリッジ３０に貼り付けられる収集部材５０とを備えて構成されている。分析キット２０は、分析に使用される前は分析用カートリッジ３０と収集部材５０とが別体として設けられており、分析に使用される際に収集部材５０が分析用カートリッジ３０に貼り付けられる。
【００５５】
図４は、収集部材５０が分析用カートリッジ３０に貼り付けられた状態を示す斜視図である。図４に示すように、分析用カートリッジ３０は、主にカートリッジ本体３１０と、グルコース反応体３３０とを備える。なお、図４においては、カートリッジ本体３１０の詳細な構造を省略して図示している。
以下、図５を参照しながら収集部材５０について説明し、図４、図６および図７を参照しながら分析用カートリッジ３０について説明する。
【００５６】
図５（ａ）は、収集部材５０の構造を示す平面図である。図５（ａ）においては、収集部材５０の下面（図１において皮膚に接している面）が露出した状態を示している。以下の説明においては、収集部材５０の皮膚と接する面を下面、その背面を上面と称する。
【００５７】
収集部材５０は、ゲル５０１と、粘着膜５０２とを備え、ゲル５０１が粘着膜５０２の略中央に保持された構造を有する。
【００５８】
ゲル５０１は、被験者の皮膚から収集した組織液を、形態を維持したまま保持することが可能な保水性を有するゲルからなる。ゲル５０１は、生体から生体成分（グルコースおよびナトリウムイオン）を含む組織液を収集するためのものである。このため、ゲル５０１は、成分中に実質的にグルコースおよびナトリウムイオンを含んでいない。本実施形態においては、ゲル５０１はポリビニルアルコールからなる。また、本実施形態においては、ゲル５０１は平面視で略長方形状に形成されており、１２ｍｍ（長辺）×７ｍｍ（短辺）×０．７ｍｍ（厚さ）の大きさからなる。
【００５９】
粘着膜５０２は、粘着性を有する下面と粘着性を有さない上面とを有し、水分を透過させない素材からなる。粘着膜５０２は、２８ｍｍ×２８ｍｍの大きさからなる略正方形の形状を有している。粘着性を有する下面は、被験者の皮膚およびカートリッジ本体３１０に対して粘着性を有する。ゲル５０１は、粘着膜５０２の略中央に、粘着膜５０２の下面に粘着することにより保持されている。
【００６０】
粘着膜５０２は、粘着性を有する面を有することにより、ゲル５０１を保持することができ、かつ、ゲル５０１を保持した状態で皮膚に接着されることができる。また、粘着膜５０２が水分を透過させない素材からなることにより、ゲル５０１に収集された水分の蒸発を防ぐことができる。ゆえに、ゲル５０１による組織液の収集の間にゲル５０１が蒸発して皮膚と接触する表面積が変化することを防止でき、組織液の収集効率のバラつきを防止できる。また、粘着膜５０２は、上記の大きさを有することにより、カートリッジ本体３１０のゲル３１１に配置されたとき、ゲル収容部３１１（図６参照）の開口から液が漏れないよう、開口を閉塞することができる。
【００６１】
図５（ｂ）は、収集部材５０の使用前の状態を示す断面図である。粘着膜５０２は、使用される前の状態においては剥離紙５０３に粘着されており、使用される際に剥離紙が取り除かれることにより粘着面およびゲル５０１が露出するように構成されている。
【００６２】
次に、分析用カートリッジ３０について説明する。図４に示したように、分析用カートリッジ３０は、主にグルコース反応体３３０と、カートリッジ本体３１０とを備えて構成されている。
【００６３】
グルコース反応体３３０は、グルコースに対する触媒となる酵素（グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ））、ＧＯＤが存在することによってグルコースから生成される過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）に対する触媒となる酵素（ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ））、およびＰＯＤが存在することによってＨ２Ｏ２から生成される活性酵素（Ｏ＊）と反応する発色色素トリメチルベンジジン（3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine）を含む試薬を含んでいる。グルコース反応体３３０は、後述するカートリッジ本体３１０に設けられた試薬保持部３１４に嵌め込み可能な大きさおよび形状を有している。
【００６４】
カートリッジ本体３１０は、アクリルによって作製された、２４ｍｍ（短辺）×５６ｍｍ（長辺）×３ｍｍ（厚さ）の長方形状の板からなり、その表面に形成された凹部（試薬保持部３１４、図６参照）にグルコース反応体３３０が嵌めこまれる。また、後述するように、カートリッジ本体３１０には収集部材５０が表面に接着され、カートリッジ本体３１０の表面に形成された凹部（ゲル収容部３１１、図６参照）に収集部材５０のゲル５０１が収容される。以下の説明においては、収集部材５０が接着されるカートリッジ本体３１０の面（図４において露出している面）を上面、その背面を下面と称する。以下、カートリッジ本体３１０の構造を図６および図７を参照して詳細に説明する。
【００６５】
図６および図７は、カートリッジ本体３１０の平面図である。図６では、カートリッジ本体３１０の上面の構造を実線で、下面の構造を破線で示している。図７では、カートリッジ本体３１０の下面の構造を実線で、上面の構造を破線で示している。
【００６６】
図６および図７に図示したように、カートリッジ本体３１０には、上面から視認できる構造として、ゲル収容部３１１と、導入孔３１２と、上流側連絡孔３１３と、試薬保持部３１４と、グルコース検出用貯留部３１７と、下流側連絡孔３１５と、排出孔３１６が設けられている。また、カートリッジ本体３１０には、下面から視認できる構造として、第１連絡流路３２１と、ナトリウム検出用貯留部３２２と、第２連絡流路３２３とが設けられている。これらの構造はすべて、カートリッジ本体３１０の表面の陥没あるいは貫通によって得ることができる。ゆえに、本実施形態におけるカートリッジ本体３１０は一体成型によって作製することができ、射出成型のように作製の容易な公知の手法を用いて作製することが可能である。
【００６７】
カートリッジ本体３１０は、このような構造に形成されることにより、装置本体１０のカートリッジ配置部１２に配置されたとき、導入孔３１２から排出孔３１６に至る一つの流路を形成する。
以下、カートリッジ本体３１０の構造について、液体の流れに沿って説明する。
【００６８】
導入孔３１２は、カートリッジ本体の上面から下面を貫通する直径０．７ｍｍの円形の孔からなる。導入孔３１２は、装置本体１０のカートリッジ配置部１２にカートリッジ本体３１０が配置されたときに、カートリッジ配置部１２に設けられた注入用ニップル１４１が鉛直方向直下に位置するように設けられている。これにより、カートリッジ本体３１０がカートリッジ配置部１２に配置されたときに、注入用ニップル１４１から導入孔３１２を介して回収液がゲル収容部３１１に注入される。
【００６９】
ゲル収容部３１１は、カートリッジ本体３１０の上面に形成された、１４ｍｍ（長辺）×９ｍｍ（短辺）×の大きさからなる長方形状の凹部からなる。上述の導入孔３１２は、このゲル収容部３１１の底面に設けられている。
このゲル収容部３１１は、上記の大きさを有することにより、上述の収集部材５０に保持された１２ｍｍ（長辺）×７ｍｍ（短辺）×０．７ｍｍ（厚さ）の大きさからなるゲル５０１を収容可能である。
【００７０】
このゲル収容部３１１には、収集部材５０に保持されたゲル５０１が収容される。具体的には、収集部材５０をゲル収容部３１１に配置することにより、収集部材５０の粘着膜５０２がゲル収容部３１１の周縁に粘着し、保持されたゲル５０１が、ゲル収容部３１１に宙吊りの状態で収容される。
【００７１】
ゲル収容部３１１の底面であって、導入孔３１２の対角線上の位置には、ゲル収容部３１１の底面より深く陥没してなる段部３１８と、上流側連絡孔３１３が設けられている。この上流側連絡孔３１３は、カートリッジ本体３１０の上面から下面を貫通する直径１．５ｍｍの円径の孔からなる。
【００７２】
図７に示すように、上流側連絡孔３１３は、下面に形成された深さ約０．５ｍｍの溝からなる第１連絡流路３２１の底面に開口している。この第１連絡流路３２１は、カートリッジ本体３１０の長辺方向に水平に伸びており、カートリッジ本体３１０の下面の略中央に形成されたナトリウム検出用貯留部３２２に繋がっている。
【００７３】
ナトリウム検出用貯留部３２２は、深さ約１．５ｍｍの円形の溝からなる。ナトリウム検出用貯留部３２２は、分析用カートリッジ３２２が装置本体１０のカートリッジ配置部１２に配置されたとき、カートリッジ配置部１２の底面に設けられたナトリウム検出部２２の鉛直方向直上に位置するように設けられている。より詳しくは、ナトリウム検出用貯留部３２２は、板状部材とナトリウム検出用貯留部３２２とによって囲まれる空間にナトリウム検出部２２のナトリウムイオン選択性電極が位置するように設けられている。
【００７４】
ナトリウム検出用貯留部３２２は、深さ約０．５ｍｍの溝からなる第２連絡流路３２３に繋がっている。第２連絡流路３２３は、ナトリウム検出用貯留部３２２を始点として、段部を介してカートリッジ本体３１０の短辺方向に水平に延びたのち、９０度方向を変えて長辺方向に水平に延び、さらに内側に約４５度方向を変えて水平に延びている。
【００７５】
第２連絡流路３２３の末端の底部には、下流側連絡孔３１５が形成されている。下流側連絡孔３１５は、カートリッジ本体３１０の上面から下面を貫通する直径０．７ｍｍの円形の孔からなる。
【００７６】
図６に戻って、カートリッジ本体３１０の上面には、試薬保持部３１４が設けられている。試薬保持部３１４は、カートリッジ本体３１０の上面に形成された深さ約１ｍｍの凹部からなる。試薬保持部３１４は、カートリッジ本体３１０の長辺方向に長い略長方形状に形成されている。
【００７７】
試薬保持部３１４には、試薬保持部３１４より深く形成された溝からなる排出用流路３１７が設けられている。この排出用流路３１７の底面に、下流側連絡孔３１５が開口している。排出用流路３１７は、試薬保持部３１４の底面から深さ約１．５ｍｍを有する溝からなる。排出用流路３１７は、下流側連絡孔３１５が開口している位置を始点として、カートリッジ本体３１０の短辺方向に水平に延びたのち９０度角度を変えて長辺方向に水平に延び、さらに９０度角度を変えて短辺方向に水平に延びたのち９０度角度を変えて長辺方向に水平に延びている。排出用流路３１７の末端には、排出孔３１６が形成されている。
【００７８】
排出孔３１６は、カートリッジ本体３１０の上面から下面を貫通する直径０．７ｍｍの円形の孔からなる。排出孔３１６は、装置本体１０のカートリッジ配置部１２にカートリッジ本体３１０が配置されたときに、カートリッジ配置部１２に設けられた排出用ニップル１５１が鉛直方向直下に位置するように設けられている。これにより、カートリッジ本体３１０がカートリッジ配置部１２に配置されたときに、排出孔３１６を介して排出用ニップル１５１から回収液が排出される。
【００７９】
上記の説明からも明らかなように、導入孔３１２と、上流側連絡孔３１３とは、ゲル収容部３１１内を通って繋がっている。上流側連絡孔３１３と、下流側連絡孔３１５とは、第１連絡流路３２１、ナトリウム検出用貯留部３２２、および第２連絡流路３２３を通じて繋がっている。より詳しくは、上流側連絡孔３１３と下流側連絡孔３１５とは、下面において、上流側連絡孔３１３と下流側連絡孔３１５とは、カートリッジ本体３１０が水平面上に置かれたときに、水平面とカートリッジ本体３１０の下面との間に液体が通過するのを許容する深さおよび幅からなる一連の溝によって繋がれている。下流側連絡孔３１５と、排出孔３１６とは、排出用流路３１７を通じて繋がっている。
ゆえに、カートリッジ本体３１０は、水平面上に置かれることにより、導入孔３１２から排出孔３１６に至る一本の流路を構成する。
【００８０】
以下、本実施形態の分析用カートリッジ３０の機能を、装置本体１０の動作とあわせて説明する。
【００８１】
図８は、本実施形態にかかる生体成分分析装置を用いた生体成分分析方法を説明するフローチャートである。
被験者は、ステップＳ１において、組織液を収集する部位（収集部位）の前処理、より詳しくは、アルコール洗浄を行う。これにより、皮膚に付着した分析の撹乱要因となる物質（汗、塵など）が取り除かれる。
【００８２】
次に、ステップＳ２において、アルコール洗浄された収集部位に微細孔を形成する。微細孔とは、皮膚の角質層を貫通するとともに表皮内部と真皮との境界まで到達するが、真皮の深部までは到達しないような深さの孔である。このような微細孔を形成する処理は、例えば特開２００７−２３６８４４号公報に記載の微細孔形成装置を用いて行うことができる。これにより、出血を伴うことなく、皮下組織からの組織液の収集を促進することができる。
【００８３】
次に、ステップＳ３において、微細孔が形成された収集部位に収集部材５０を貼り付ける。より詳しくは、収集部材５０に含まれるゲル５０１が微細孔が形成された部位を覆うようにゲル５０１を皮膚にあてがい、ゲル５０１を保持する粘着膜５０２を微細孔が形成された部位の周辺に粘着させる。このようにして収集部材５０を皮膚に貼り付けた状態で１２０分以上の所定時間放置し、微細孔が形成された皮膚から滲み出る組織液をゲル５０１に収集する。
【００８４】
収集部材５０を皮膚に貼り付けたのち所定時間が経過したら、ステップＳ４に進み、収集部材５０を皮膚から取り外す。
【００８５】
次に、ステップＳ５において、皮膚から取り外された収集部材５０を分析用カートリッジ３０に貼り付ける。収集部材５０の分析用カートリッジ３０への貼り付けの詳細は、既述のとおりである。
【００８６】
次に、ステップＳ６において、収集部材５０が貼り付けられた分析用カートリッジ３０を、装置本体１０のカートリッジ配置部１２に配置する。このとき、分析用カートリッジ３０は、ナトリウム検出用貯留部３２２がカートリッジ配置部１２の底面と対向するように配置される。
【００８７】
分析用カートリッジ３０が装置本体１０に配置されたのち、装置本体１０の可動天板１３が閉じられる。可動天板１３は閉じられる方向に付勢されていることから、カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０は、注入用ニップル１４１、排出用ニップル１５１およびナトリウム検出部２２と、可動天板１３とによって挟まれた状態で、可動天板１３によって上方から押さえつけられる。
【００８８】
次に、ステップＳ７において、収集された組織液に基づいて生体成分の分析が行われる。具体的には、カートリッジ配置部１２に分析用カートリッジ３０を配置した状態で、使用者が装置本体１０の操作部２４を操作して、生体成分の分析開始を制御部２５に指示する。分析開始が指示された制御部２５は、所定のプログラムを実行することにより、生体成分の分析を行う。生体成分の分析は、具体的にはグルコース検出部２１と制御部２５との協働によるグルコース濃度の取得、およびナトリウム検出部２２と制御部２５との協働によるナトリウムイオン濃度の取得を含む。この処理については後述する。
【００８９】
装置本体１０によって生体成分の分析が完了すると、分析結果が表示部２３に表示される。被験者は、ステップＳ８において表示された分析結果を確認し、一連の工程が終了する。
【００９０】
図９は、図８のステップＳ７の処理を説明するためのフローチャートである。制御部２５に含まれるＲＯＭには、ここに示される工程を実現するためのプログラムが記憶されており、制御部２５のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、このフローチャートに示される工程を実行する。
【００９１】
図１０乃至図１３は、本実施形態の生体成分分析装置の動作を説明するための模式断面図であり、各図に付された（ａ）〜（ｇ）の記号順に回収液の流れを経時的に図示している。なお、これらの図においては、カートリッジ配置部１２に分析用カートリッジ３０が配置された状態を示し、回収液を斜線で示すとともに、ポンプ１４２により送られる空気の流れを矢印で示している。以下の説明においては、適宜、図１０乃至図１３を参照しながら生体成分分析装置１の動作を説明する。
【００９２】
まず、ステップＳ７１において、制御部２５は、使用者による分析開始指示を受け付けたか否かを判断する。制御部２５が分析開始指示を受け付けたと判断した場合（ステップＳ７１においてＹＥＳ）には、処理をステップＳ７２に進める。制御部２５が分析開始指示を受け付けていない判断した場合（ステップＳ７２においてＮＯ）には、処理をステップＳ７１に戻す。
【００９３】
ついでステップＳ７２において、制御部２５は、ゲル５０１に収集された組織液中の生体成分を回収するための回収液を注入する処理を実行する。具体的には、制御部２５は、電磁弁Ｖ１を制御して上流側流路１４３とポンプ１４４とを接続し、電磁弁Ｖ２を制御してポンプ１４４と下流側流路１４５とを接続し、電磁弁Ｖ３を制御して下流側流路１４５と注入用ニップル１４１との接続を閉じる処理を実行する。ついで、制御部２５はポンプ１４２を図示しないモータによって駆動することにより、流路に空気を送り込む処理を実行する。これにより、回収液タンク１４４に貯留されていた回収液が下流側流路１４５および廃液流路１４７に押し出され、押し出された回収液によって電磁弁Ｖ２から電磁弁Ｖ３までに至る流路内に回収液が満たされる（図１０（ｂ）参照）。
【００９４】
ついで、制御部２５は、ポンプ１４２の駆動を停止したのち、電磁弁Ｖ１を制御して上流側流路１４３と迂回流路１４６とを接続し、電磁弁Ｖ２を制御して迂回流路１４６と下流側流路１４５とを接続し、電磁弁Ｖ３を制御して下流側流路１４５と注入用ニップル１４１との接続を開く処理を実行する。これにより、ポンプ１４２から迂回流路１４６を介して注入用ニップル１４１に至る一連の流路が構成される。ついで、制御部２５は、ポンプ１４２を再び駆動し、流路に空気を送り込む処理を実行する。これにより、ポンプ１４２から送り込まれた空気は、上流側流路１４３、迂回流路１４６、下流側流路１４５を通り、注入用ニップル１４１に向かって送られる。ここで、電磁弁Ｖ２および電磁弁Ｖ３の開閉が切り替えられる時点では、電磁弁Ｖ２から電磁弁Ｖ３に至る流路は所定量の回収液によって満たされている。ポンプ１４２から空気が送り込まれることにより、電磁弁Ｖ２と電磁弁Ｖ３との間に貯留された所定量の回収液が注入用ニップル１４１に向けて押し出され、廃液流路１４７に流入した回収液は廃液タンク１５３に向かって押し出される（図１１（ｃ）参照）。
【００９５】
注入用ニップル１４１は、カートリッジ配置部１２に配置された分析用カートリッジ３０の導入孔３１２と通じるように配置されており、注入用ニップル１４１に向けて送られた回収液は、注入用ニップル１４１および導入孔３１２を通じてゲル収容部３１１に注入される。
【００９６】
ゲル収容部３１１に回収液が注入されると、ゲル収容部３１１は注入された回収液によって満たされていく。なお、ゲル収容部３１１に注入された回収液が、仮に導入孔３１１から上流側連絡孔３１３に向かって最短距離で移動したとしても、上流側連絡孔３１３の周辺は上流側連絡孔３１３の開口面より一段高い段部３１８によって囲まれているため、回収液は上流側連絡孔３１３から漏れ出る前にまず段部３１８に表面張力によって保持される。ゆえに、段部３１８に作用している表面張力以上の圧力が加えられない限り、回収液は上流側連絡孔３１３から漏れ出るより方向より、ゲル収容部３１１に広がる方向に圧力がかかるため、注入された回収液は上流側連絡孔３１３から漏れ出ることなくゲル収容部３１１全体に広がる。（図１１（ｃ）参照）。これにより、ゲル収容部３１１が回収液によって不均一な状態で満たされることによる分析精度の低下を防止することができる。
【００９７】
所定量の回収液がすべてゲル収容部３１１に注入されると、ゲル５０１が回収液内に埋没する（図１１（ｄ）参照）。制御部２５は、所定量の回収液の注入が終了した時点でポンプ１４２の駆動を一時的に停止する。ここで、ポンプ１４２の駆動が停止しても、導入孔３１２に面した液体には下側から空気圧が働くため、導入孔３１２から回収液が逆流することはない。また、ポンプ１４２の駆動が停止することで流路が一定の空気圧に維持されるため、ゲル収容部３１１に満たされた回収液は、上流側連絡孔３１３から漏れ出ることなく、ゲル収容部３１１内に貯留された状態で保たれる。
【００９８】
ついで、ステップＳ７３において、制御部２５は、回収液の注入が終了してから所定時間（例えば、１０分間）が経過したか否かを判断する。制御部２５は、所定時間が経過したと判断した場合（ステップＳ７３においてＹＥＳ）にはステップＳ７４に処理を進め、所定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ７３においてＮＯ）には処理を戻し、所定時間が経過するまでステップＳ７４の処理を繰り返す。
【００９９】
このようにゲル５０１が回収液に埋没した状態で所定時間放置することにより、ゲル５０１に収集された組織液が回収液中に十分に移動（拡散）する。
【０１００】
ついでステップＳ７４において、制御部２５は、ゲル収容部３１１に貯留されている回収液を、ナトリウム検出用貯留部３２２およびグルコース検出用貯留部３１４に移送する処理を実行する。具体的には、制御部２５は、ゲル収容部３１１と同じ体積の空気がゲル収容部３１１に送り込まれるようにポンプ１２４を制御する。ゲル収容部３１１に空気が送り込まれると、上流側連絡孔３１３に面した液体に表面張力以上の圧力がかかり、ゲル収容部３１１内に貯留されていた回収液が上流側連絡孔３１３を通じて第１連絡流路３２１に流出する。
【０１０１】
さらにゲル収容部３１１に空気が送り込まれると、第１連絡流路３２１に流出した回収液は、ナトリウム検出用貯留部３２２に到達し、ナトリウム検出用貯留部３２２が回収液で満たされる。さらにゲル収容部３１１に空気が送り込まれると、回収液が下流側連絡孔３１５を通じてグルコース検出用貯留部３１７に到達する。グルコース検出用貯留部３１７に送り込まれた回収液は、試薬保持部３１４に保持されたグルコース反応体３３０に接触する（図１２（ｅ）参照）。
【０１０２】
このように、ゲル収容部３１１に貯留されている回収液をゲル収容部３１１と異なる位置に送り出す構成とすることにより、回収液が撹拌される。ゆえに、ゲル収容部３１１に移動した生体成分が不均一に回収液中に拡散したとしても、回収液を撹拌することにより回収液中の生体成分の濃度を均一にすることができる。
【０１０３】
ついでステップＳ７５において、制御部２５は、ポンプ１４１の駆動を停止するとともに、ナトリウム濃度を測定する処理を実行する。
図１２（ｅ）に示すように、カートリッジ配置部１２の底面に設けられたナトリウム検出部２２は、分析用カートリッジ３０の下面に設けられたナトリウム検出用貯留部３２２と閉じられた空間を構成する。ナトリウム検出用貯留部３２２は、表面に露出するように設けられたナトリウムイオン濃度測定用電極を備えている。このナトリウムイオン濃度測定用電極は、回収液がナトリウム検出用貯留部３２２に貯留されたとき、貯留された回収液中に完全に浸漬された状態となる。この状態で、制御部２５は、ナトリウムイオン濃度測定用電極に一定電流を印加して電圧値を取得し、得られた電圧値と予め制御部２５に記憶された検量線とに基づいてナトリウムイオン濃度ＣＮａを取得する。
【０１０４】
ついでステップＳ７６において、制御部２５は、グルコース濃度を測定する処理を実行する。
可動天板１３の分析用カートリッジ３０と対向する面には、光源１２１と受光部１２２とが設けられている。図１２（ｅ）に示すように、カートリッジ本体３１０の試薬保持部３１４にはグルコース反応体３３０が保持されており、このグルコース反応体３３０は回収液に浸漬されている。回収液に移動したグルコースは、グルコース反応体３３０に含まれるＧＯＤ、Ｈ２Ｏ２、ＰＯＤおよび発色色素により下記の化学反応を生じ、その結果、グルコース反応体３３０が変色する。
グルコース＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ→（ＧＯＤによる触媒）→グルコン酸＋Ｈ２Ｏ２
Ｈ２Ｏ２＋発色色素→（ＰＯＤによる触媒）→２Ｈ２Ｏ＋発色色素（酸化・発色）
【０１０５】
上記反応式からも明らかなように、発色色素の発色度合いはグルコースの量に比例する。そこで、発色色素の変色度合いを光学的に検出することにより、グルコース濃度を取得することができる。
【０１０６】
本実施形態においては、発色色素の変色後の色による吸収効率の高い波長を光源１２１からグルコース反応体３３０に照射するように構成されている。また、受光部１２２は、光源１２１によって照射された光の反射光を受光するように構成されている。制御部２５は、発色色素の発色前における受光部１２２の受光量と、発色色素の発色後における受光部１２２の受光量との変化量に基づいてグルコース濃度ＣＧｌｃを取得する。
【０１０７】
ついでステップＳ７７において、制御部２５は、分析用カートリッジ３０に貯留されている回収液を廃液部１５に送液する処理を実行する。具体的には、制御部２５は、再びポンプ１４２を駆動することにより、ナトリウム検出用貯留部３２２、およびグルコース検出用貯留部３１７に空気を送り込む処理を実行する。送り込まれた空気は、回収液を排出用ニップル１５１を介して流路１５２に向けて押し出し（図１２（ｆ）参照）、押し出された回収液は、流路１５２を介して廃液タンク１５３に貯留される（図１３（ｇ）参照）。
【０１０８】
ついでステップＳ７８において、制御部２５は、得られたナトリウムイオン濃度ＣＮａおよびグルコース濃度ＣＧｌｃを下記式（１）に適用し、血糖ＡＵＣを取得し、得られた血糖ＡＵＣをＲＯＭに記憶する。
ＡＵＣ＝（ＣＧｌｃ×Ｅ＋Ｆ）×ｔ／（ＣＮａ×Ｇ＋Ｈ）・・・（１）
式中、ｔは組織液の収集時間であり、本実施形態においてはｔ＝６０分である。Ｅは定数である。
血糖ＡＵＣの算出原理については後述する。
【０１０９】
ついでステップＳ７９において、制御部２５は、ステップＳ７８において得られた血糖ＡＵＣを表示部２３に表示し、処理をステップＳ８へリターンする。
【０１１０】
次に、図１４および図１５を参照して、血糖ＡＵＣ測定方法の測定原理について説明する。
【０１１１】
一般的に、組織液中のグルコース濃度（ＩＧ（ｔ））は、血液中のグルコース濃度（ＢＧ（ｔ））に対して良い追従性を示し、組織液中のグルコース濃度（ＩＧ（ｔ））と血液中のグルコース濃度（ＢＧ（ｔ））とは強い相関関係を有することが知られている。組織液中のグルコース濃度（ＩＧ（ｔ））は、定数αを用いて、下記式（２）のように表すことができる。
ＢＧ（ｔ）＝α×ＩＧ（ｔ）・・・（２）
【０１１２】
図１４に示すように、ゲル５０１を生体に取り付け、皮膚を介して生体から組織液を収集する場合において、単位時間当たりに収集されるグルコース量をグルコース収集速度Ｊｇｌｃとし、ある時刻ｔにおけるグルコース収集速度をＪｇｌｃ（ｔ）とする。この時、Ｊｇｌｃ（ｔ）は、下記式（３）のように、時刻ｔにおける組織液中のグルコース濃度ＩＧ（ｔ）とグルコース透過率Ｐｇｌｃとの積として表される。
Ｊｇｌｃ（ｔ）＝Ｐｇｌｃ×ＩＧ（ｔ）・・・（３）
【０１１３】
なお、グルコース透過率Ｐｇｌｃは、皮膚に対するグルコースの透過性を表す係数であり、グルコース透過率Ｐｇｌｃが大きいほど、単位時間当たりに皮膚から収集されるグルコースの量が多くなる。
【０１１４】
ここで、所定の時間Ｔだけ収集を行う場合について考える。上記式（３）の左辺について、Ｊｇｌｃ（ｔ）を時間Ｔに渡って積分した場合、その積分した値は、時間Ｔ内に生体からゲル５０１に収集されたグルコースの総量Ｍｇｌｃ（ｔ）となる。この関係を以下の式（４）に示す。
【０１１５】
Ｍｇｌｃ（Ｔ）＝∫Ｊｇｌｃ（ｔ）・・・（４）
たとえば、グルコース収集速度Ｊｇｌｃ（ｔ）＝１０ｎｇ／ｍｉｎであった場合において、時間Ｔが６０ｍｉｎにおいてゲル５０１に収集されるグルコースの総量Ｍｇｌｃは、Ｍｇｌｃ＝１０ｎｇ／ｍｉｎ×６０ｍｉｎ＝６００ｎｇとなる。
【０１１６】
一方、上記式（３）の右辺について、組織液中のグルコース濃度ＩＧ（ｔ）を時刻Ｔに渡って積分すると、その値は、図１５に示すように、時刻Ｔの間のグルコース濃度ＩＧ（ｔ）のグラフによって規定される図形（ハッチング部分）の面積（曲線下面積ＡＵＣ（ＩＧ（ｔ）））になる。この関係を以下の式（５）に示す。
ＡＵＣ（ＩＧ（ｔ））＝∫ＩＧ（ｔ）・・・（５）
【０１１７】
また、上記式（５）に示したように、ＩＧ（ｔ）とＢＧ（ｔ）とは相関関係があるので、曲線下面積ＡＵＣ（ＩＧ（ｔ））と曲線下面積ＡＵＣ（ＢＧ（ｔ））との間にも相関関係がある。したがって、曲線下面積ＡＵＣ（ＢＧ（ｔ））と曲線下面積ＡＵＣ（ＩＧ（ｔ））との関係は、定数αを用いて以下の式（６）のように表される。
ＡＵＣ（ＢＧ（ｔ））＝α×ＡＵＣ（ＩＧ（ｔ））・・・（６）
【０１１８】
ここで、時間Ｔにおける積分を考えた場合に、上記式（３）および（４）から、以下の式（７）が成り立つ。
Ｍｇｌｃ（Ｔ）＝∫Ｐｇｌｃ×ＩＧ（ｔ）・・・（７）
【０１１９】
そして、上記式（５）と式（７）とによって、以下の式（８）が成り立つ。
Ｍｇｌｃ（Ｔ）＝Ｐｇｌｃ×ＡＵＣ（ＩＧ（Ｔ））・・・（８）
【０１２０】
また、上記式（６）と式（８）とによって、Ｍｇｌｃ（Ｔ）はＡＵＣ（ＢＧ（Ｔ））を用いて以下の式（９）のように表される。
Ｍｇｌｃ＝（Ｐｇｌｃ／α）×ＡＵＣ（ＢＧ（Ｔ））・・・（９）
【０１２１】
すなわち、上記式（９）により、時間Ｔ内にゲル５０１（図１４参照）内に蓄積されたグルコースの総量Ｍｇｌｃ（Ｔ）と、時間Ｔにおけるグルコースの皮膚に対する透過性（グルコース透過率Ｐｇｌｃ）と、定数αとから、ＡＵＣ（ＢＧ（Ｔ））を取得することができる。なお、血液中のグルコース濃度と組織液中のグルコース濃度とはほぼ同じであるので、α＝１としてもよい。
【０１２２】
つぎに、式（１）に基づいて血糖ＡＵＣを算出する原理について説明する。
上記式１０から、組織液中のグルコースから求められる血糖濃度の時間曲線下面積ＡＵＣ（ＩＧ（Ｔ））は、下記式（１０）により求めることができる。
ＡＵＣ（ＩＧ（Ｔ））＝Ｍｇｌｃ（Ｔ）／Ｐｇｌｃ・・・（１０）
【０１２３】
Ｍｇｌｃ（Ｔ）は、時間Ｔ内にゲル５０１に蓄積したグルコースの量（蓄積グルコース量）である。蓄積グルコース量は、回収液の体積が一定であれば、ゲル５０１からグルコースを回収液に移動させたときの回収液中のグルコースの濃度Ｃｇｌｃに比例する。よって、Ｍｇｌｃ（Ｔ）は、定数ＥとＦとを用いて、下記式（１１）で表すことができる。
Ｍｇｌｃ（Ｔ）＝Ｃｇｌｃ×Ｅ＋Ｆ・・・（１１）
【０１２４】
Ｐｇｌｃは、組織液の収集され易さを示す。収集される組織液の量は、皮膚の状態（収集され易さ）によって変動する。また、組織液に含まれるグルコースの量は血糖値によって依存して変動する。したがって、組織液がどの程度収集されたかを把握しなければならない。ここで、ナトリウムイオンの体内の濃度は、グルコースと異なり一定であると考えられる。つまり、収集された組織液に含まれるナトリウムイオンの量が多ければ、皮膚の状態が組織液を収集し易い状態であると考えられる。一方、収集されたナトリウムイオンの量が少なければ、皮膚の状態が組織液を収集しにくい状態であると考えられる。
【０１２５】
このことから、組織液の収集され易さＰｇｌｃは、組織液に含まれるナトリウムイオンの収集速度Ｊを用いて、下記式（１２）で表すことができる。
Ｐｇｌｃ＝Ｊ×Ｇ＋Ｈ・・・（１２）
【０１２６】
収集速度Ｊは、単位時間あたりに生体から収集されたナトリウムイオンの濃度であるから、ゲル５０１から移動したナトリウムイオンの濃度ＣＮａに対して１／ｔを乗じた値で表される。ゆえに下記式（１３）が成り立つ。
Ｊ＝ＣＮａ×１／ｔ・・・（１３）
【０１２７】
式（１０）〜（１３）から、下記式（１４）が成り立つ。
ＡＵＣ（ＩＧ（Ｔ））＝（Ｃｇｌｃ×Ｅ＋Ｆ）／（ＣＮａ×１／ｔ）×Ｇ＋Ｈ・・・（１４）
【０１２８】
式（１４）の右辺を整理すると、
ＡＵＣ＝（ＣＧｌｃ×Ｅ＋Ｆ）×ｔ／（ＣＮａ×Ｇ＋Ｈ）・・・（１）
となり、式（１）が導かれる。
【０１２９】
なお、今回開示された実施形態および実験例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実験例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１３０】
例えば、本実施形態では、組織液を収集する収集体としてゲルを用いた例を示したが、これに限らず、皮膚に密着することにより組織液を収集でき、それ自体が組織液を保持しうる性質を持つものであれば、ゲル以外のものを用いることもできる。このような収集体としては、例えば吸水性のある紙、スポンジ、脱脂綿、あるいはメッシュシートなどを用いることもできる。
【０１３１】
また、本実施形態では、回収液として純水を用いた例を示したが、これに限らず、検出すべき生体成分の検出に影響を及ぼす不純物を実質的に含まない液体であれば、純水以外のものを用いることもできる。本実施形態のようにグルコースおよびナトリウムイオンを検出する場合であれば、ナトリウムイオンと結合して検出に影響を及ぼさない物質、例えばカリウムイオンなどの陽イオンを含む液体を用いることができる。なお、ゲルに含まれる組織液の拡散には浸透圧も作用していると考えられるが、ゲルに含まれる生体成分は微量であるため、組織液に含まれる成分の濃度差による浸透圧も小さく、拡散の効率が不十分となる場合もありえる。そこで、予め回収液に検出に影響を及ぼさない物質を高濃度で含有させておくことにより、回収液とゲルとの濃度差を大きくすることができ、ゲルに含まれる組織液の拡散を促進することができる。
【０１３２】
また、本実施形態では、装置本体１０と分析用カートリッジ３０とを別体とした例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、分析用カートリッジ３０に対応する構成を装置本体１０に組み込んだ形態であってもよい。
【０１３３】
また、本実施形態では、ゲル５０１を収容するためのゲル収容部３１１と、生体成分（グルコースおよびナトリウムイオン）を検出する検出部（グルコース検出部２１およびナトリウム検出部２２）とを別々に配置したが、このような構成に限られない。例えば、ゲル収容部３１１に保持されたゲルから生体成分を回収液に移動させたのち、回収液を移動させることなく、ゲル収容部３１１に貯留された回収液中の生体成分を検出する構成であってもよい。
【０１３４】
また、本実施形態の分析用カートリッジ３０の形態は、図６および図７を参照して説明したものに限られず、種々の変更を伴い得る。例えば、図１６に示すように、ゲル収容部３１１に複数の壁３５０を設けた構成であってもよい。このように構成することで、ゲル収容部３１１に満遍なく回収液を行き渡らせることができるとともに、ゲル収容部３１１内に存在していた空気を効率的にゲル収容部３１１から押し出すことができ、気泡の混入を効果的に防止することができる。
【０１３５】
また、本実施形態の分析用カートリッジでは、グルコース検出用貯留部とナトリウム検出用貯留部とを別々の貯留部として設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、分析用カートリッジに単一の貯留部を設け、この貯留部に貯留された液体に含まれるグルコースとナトリウムイオンとを検出し、分析するように構成してもよい。
【０１３６】
また、本実施形態では、グルコース検出部２１とナトリウム検出部２２とを垂直方向に重なるように配置した例を示したが、このような構成に限られず、例えばグルコース検出部２１とナトリウム検出部２２とを水平に並べて配置した構成であってもよい。
【０１３７】
また、本実施形態では、グルコース検出部２２は光学的にグルコース濃度を測定する例を示したが、このような構成に限られず、例えば電気的にグルコース濃度を測定するように構成してもよい。電気的にグルコース濃度を測定する構成としては、例えば、グルコース検出部２２として白金電極にＧＯＤ酵素膜を形成した作用電極と、白金電極からなる対電極とを設ける。グルコース濃度を測定する際には、これらの電極をグルコース検出用貯留部３１７に貯留された回収液に浸漬させ、電極に一定電圧を印加し、電流値を得る。得られる電流値は、白金電極に形成されたＧＯＤ酵素膜によって酸化された回収液中のグルコースの濃度に依存して大きくなることから、このようにして得られた電流値に基づいてグルコース濃度を測定することができる。
【０１３８】
また、本実施形態では、分析用カートリッジ３０への送液を、送り込まれる空気の体積に基づいて制御する構成を示したが、このような構成に限られない。例えば、回収液が所定の位置まで送液されたか否かを検知するためのセンサを設け、センサによって送液されたことを検知した場合にポンプの駆動を停止するように構成してもよい。このような例を図１７に示す。図１７は、生体成分分析装置の変形例を示す図である。この生体成分分析装置では、下流側流路１４５の電磁弁Ｖ３の下流流路に突出するプラス端子６０１と、ナトリウム検出部２２の台座に突出するマイナス端子６０２と、これらに接続されたセンサ６００とが設けられている。センサ６００はプラス端子６０１に電流を印加するように構成されており、プラス端子６０１とマイナス端子６０２との短絡を検知することが可能である。
【０１３９】
図１７に示すように、回収液が、下流側流路１４５から分析用カートリッジ３０の第１連絡流路３２１に到達すると、プラス端子６０１とマイナス端子６０２とが回収液を介して短絡する。センサ６００は、端子が短絡したことを検知して、図示しない信号線を介して制御部２５に検知信号を出力し、制御部２５は検知信号が入力されたことを受けてポンプ１４２の駆動を停止する。
このように構成することにより、分析用カートリッジ３０への送液が行われたことをセンサ６００によって確実に検知することができる。
上記変形例において、制御部２５は、ポンプ１４２の駆動が開始してから所定時間内にセンサ６００による検知信号が入力されない場合に、エラーを出力するように構成してもよい。ポンプ１４２の駆動開始から所定時間内に検知信号が入力されない場合には、送液部１４の故障や、注入用ニップル１４１と導入孔１４２との接触不良などが考えられるため、このような場合にエラーを出力することにより分析ミスが生じている旨を使用者に知らせることができる。
【０１４０】
また、上記実施形態では、組織液を収集するためにゲルを使用する例を示したが、本発明はこれに限らず、生体から得られた組織液を保持しつつ形態を維持可能なものであればゲル以外のものを用いることができる。また、本実施形態では、ゲル５０１としてポリビニルアルコールからなるゲルを例示したが、ゲル５０１としてセルロースまたはポリアクリル酸からなるゲルを使用してもよい。
【０１４１】
また、上記実施形態では、グルコース濃度およびナトリウムイオン濃度を測定し、これらの測定結果に基づいて血糖ＡＵＣを算出する例を示したが、本発明はこれに限らず、グルコース濃度およびナトリウムイオン濃度の少なくとも一方のみを測定するように構成してもよい。
【０１４２】
また、上記実施形態では、組織液中のグルコースおよびナトリウムイオンを定量した例を示したが、本発明はこれに限らず、組織液中に含まれるグルコースおよびナトリウムイオン以外の物質を定量してもよい。本発明により測定される物質としては、たとえば、生化学成分や被験者に投与された薬剤などが挙げられる。生化学成分としては、生化学成分の一種であるたんぱく質の、アルブミン、グロブリンおよび酵素などが挙げられる。また、たんぱく質以外の生化学成分として、クレアチニン、クレアチン、尿酸、アミノ酸、フルクトース、ガラクトース、ペントース、グリコーゲン、乳酸、ピルビン酸およびケトン体などが挙げられる。また、薬剤としては、ジギタリス製剤、テオフィリン、不整脈用剤、抗てんかん剤、アミノ酸糖体抗生物質、グリコペプチド系抗生物質、抗血栓剤および免疫抑制剤などが挙げられる。
【符号の説明】
【０１４３】
１        生体成分分析装置
１０      装置本体
２０      分析キット
３０      分析用カートリッジ
５０      収集部材
１１      凹部
１２      カートリッジ配置部
１３      可動天板
１４      送液部
１５      廃液部
２１      グルコース検出部
２２      ナトリウム検出部
２３      表示部
２４      操作部
２５      制御部
３１０    カートリッジ本体
３１１    ゲル収容部
３１７    グルコース検出用貯留部
３２２    ナトリウム検出用貯留部
３３０    グルコース反応体
５０１    ゲル
５０２    粘着膜
５０３    剥離紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010271259.tif 000015
【図１４】
2010271259.tif 000016
【図１５】
2010271259.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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