(57)【要約】【課題】被験者の血糖値を採血することなく測定すること。【解決手段】被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、前記組織液保持部に抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得部と、前記皮膚の抽出部位に電力を供給して得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、前記成分量取得部によって取得される値を、前記電気的情報取得部によって取得される電気的情報に基づいて、被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する成分濃度取得部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、
前記組織液保持部に抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得部と、
前記皮膚の抽出部位に電力を供給して得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、
前記成分量取得部によって取得される値を、前記電気的情報取得部によって取得される電気的情報に基づいて、被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する成分濃度取得部とを備える分析装置。
【請求項２】
前記成分濃度取得部は、前記電気的情報から前記抽出部位の電気抵抗を算出し、前記成分量取得部によって取得される値を、前記電気抵抗に基づいて、被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
前記電気的情報取得部は、第１電極と、第２電極と、第３電極と、前記第１、第２および第３電極に接続される電源とを備え、
前記成分濃度取得部は、前記第1電極と前記第2電極とを流れる電流を供給して得られる第1電気的情報と、前記第1電極と前記第３電極とを流れる電流を供給して得られる第２電気的情報と、前記第２電極と前記第３電極とを流れる電流を供給して得られる第３電気的情報と、から前記抽出部位の電気抵抗を算出する請求項２記載の分析装置。
【請求項４】
前記第１電極は、前記組織液保持部に配置され、
前記電源が、前記第１電極と、前記皮膚と、前記第２電極とを流れる電流を供給することによって、前記組織液が前記組織液保持部に抽出される請求項３記載の分析装置。
【請求項５】
前記第１電極は、前記組織液保持部に配置され、
前記第２電極と第３電極とを電気的に分離して備え、被験者の手によって保持される保持ユニットをさらに備える請求項３または４記載の分析装置。
【請求項６】
前記成分量取得部によって取得される値は、前記組織液保持部に前記所定の成分が抽出される速度である請求項１〜５のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項７】
前記組織液保持部は、抽出された組織液を保持するための保持物質を備え、
前記皮膚の抽出部位は、表皮であり、かつ、前記保持物質と接触している部位である請求項１〜６のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項８】
前記所定の成分がグルコースである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項９】
被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、
組織液保持部に抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値と、前記抽出部位の電気抵抗値とを取得し、前記量に関する値を、前記電気抵抗値に基づいて被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する制御部と、を含む分析装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記抽出部位に電流を供給することによって得られる電流値をさらに取得し、前記量に関する値を、前記電気抵抗値と前記電流値とに基づいて被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する請求項９記載の分析装置。
【請求項１１】
前記皮膚に所定の大きさの電圧を印加する定電圧電源をさらに備え、
前記制御部は、前記電源が前記皮膚に電圧を印加することによって得られる電流の大きさに基づいて前記電気抵抗値を取得する請求項９または１０記載の分析装置。
【請求項１２】
前記皮膚に所定の大きさの電流を供給する定電流電源をさらに備え、
前記制御部は、前記電源が前記皮膚に電流を供給することによって得られる電圧の大きさに基づいて前記電気抵抗値を取得する請求項９または１０記載の分析装置。
【請求項１３】
前記所定の成分がグルコースである、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項１４】
被験者の体内から皮膚の抽出部位を介して組織液を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得ステップと、
前記皮膚の抽出部位に電力を供給して得られる電気的情報を取得する電気的情報取得ステップと、
前記成分量取得ステップにおいて取得された値を、前記電気的情報取得部によって取得された電気的情報に基づいて、被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する成分濃度取得ステップとを含む分析方法。
【請求項１５】
被験者の体内から皮膚の抽出部位を介して組織液を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値と、前記抽出部位の電気抵抗値とを取得する取得ステップと、
前記量に関する値を、前記電気抵抗値に基づいて被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する成分濃度取得ステップとを含む分析方法。
【請求項１６】
被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、
前記組織液保持部に抽出された組織液に含まれるグルコース量に関する値を取得するグルコース量取得部と、
前記皮膚の抽出部位に電力を供給して得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、
前記グルコース量に関する値を、前記電気的情報取得部によって取得される電気的情報に基づいて、血糖値に換算する血糖値取得部とを備える血糖値測定装置。
【請求項１７】
被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、
組織液保持部に抽出された組織液に含まれるグルコース量に関する値と、前記抽出部位の電気抵抗値とを取得し、前記グルコース量に関する値を、前記電気抵抗値に基づいて血糖値に換算する制御部と、を含む血糖値測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被験者の組織液に含まれる成分の濃度を測定する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被験者から抽出した血液や組織液に含まれる成分の濃度を測定する装置や方法が知られている。このような装置や方法として、例えば、被験者から抽出した血液や組織液に含まれるグルコースの濃度を測定する装置（血糖値測定装置）や方法（血糖値測定方法）が知られている。
【０００３】
血糖値を測定する方法として、ランセット機構（例えば、特許文献１参照）により指先から採取した血液を血中グルコース試験紙を用いて測定する方法がある。また、このような方法を実行するための装置も市販されている。
しかし、上記装置は、被験者の指先に針を刺して血液を採取するため、被験者に苦痛を与える。特に、糖尿病患者は、毎食前３０分ぐらいに上述のような血糖測定を行わなければならず、その苦痛は非常に大きい。
このような被験者の苦痛を軽減するための方法として、電気エネルギーを皮膚に付与することによって経皮的にグルコースを抽出するリバースイオントフォレシス法によるグルコース抽出方法が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
また、リバースイオントフォレシス法を利用してグルコースを抽出し、血糖値を測定する装置もまた、一般に販売されている。
しかし、リバースイオントフォレシス法を利用する場合、グルコースは体内から皮膚を介して抽出されるため、皮膚の状態によってグルコースの抽出量が変動するという問題がある。これを解消するため、１日１回程度、採血して測定した血糖値を用いて装置のキャリブレーションを行う必要がある。従って、採血により被験者は苦痛を感じることになる。
また、指先に光を照射して得られる光学的情報を利用して血糖値を測定する装置（例えば、特許文献４参照）も知られているが、これにもキャリブレーションのための採血が必要で、しかも、測定精度が十分でないという問題があった。
【特許文献１】米国特許第６，６０７，５４３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２７９，５４３号明細書
【特許文献３】国際公開第９６／０００１１０号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６，１４９，５８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、被験者に与える苦痛を軽減した、被験者の体内の組織液に含まれる成分の濃度の分析方法および分析装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、前記組織液保持部に抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得部と、前記皮膚の抽出部位に電力を供給して得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、前記成分量取得部によって取得される値を、前記電気的情報取得部によって取得される電気的情報に基づいて、被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する成分濃度取得部とを備える分析装置を提供するものである。
【０００７】
前記成分濃度取得部は、前記電気的情報から前記抽出部位の電気抵抗を算出し、前記成分量取得部によって取得される値を、前記電気抵抗に基づいて、被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算するようにしてもよい。
前記電気的情報取得部は、第１電極と、第２電極と、第３電極と、前記第１、第２および第３電極に接続される電源とを備え、前記成分濃度取得部は、前記第1電極と前記第2電極とを流れる電流を供給して得られる第1電気的情報と、前記第1電極と前記第３電極とを流れる電流を供給して得られる第２電気的情報と、前記第２電極と前記第３電極とを流れる電流を供給して得られる第３電気的情報と、から前記抽出部位の電気抵抗を算出するようにしてもよい。
【０００８】
前記第１電極は、前記組織液保持部に配置され、前記電源が、前記第１電極と、前記皮膚と、前記第２電極とを流れる電流を供給することによって、前記組織液が前記組織液保持部に抽出されるようにしてもよい。
前記第１電極は、前記組織液保持部に配置され、前記第２電極と第３電極とを電気的に分離して備え、被験者の手によって保持される保持ユニットをさらに備えてもよい。
【０００９】
前記成分量取得部によって取得される値は、前記組織液保持部に前記所定の成分が抽出される速度であってもよい。
前記組織液保持部は、抽出された組織液を保持するための保持物質を備え、前記皮膚の抽出部位は、表皮であり、かつ、前記保持物質と接触している部位であってもよい。
前記所定の成分がグルコースであってもよい。
【００１０】
この発明は別の観点から、被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、組織液保持部に抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値と、前記抽出部位の電気抵抗値とを取得し、前記量に関する値を、前記電気抵抗値に基づいて被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する制御部と、を含む分析装置を提供するものである。
前記制御部は、前記抽出部位に電流を供給することによって得られる電流値をさらに取得し、前記量に関する値を、前記電気抵抗値と前記電流値とに基づいて被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算するようにしてもよい。
前記皮膚に所定の大きさの電圧を印加する定電圧電源をさらに備え、前記制御部は、前記電源が前記皮膚に電圧を印加することによって得られる電流の大きさに基づいて前記電気抵抗値を取得するようにしてもよい。
【００１１】
前記皮膚に所定の大きさの電流を供給する定電流電源をさらに備え、前記制御部は、前記電源が前記皮膚に電流を供給することによって得られる電圧の大きさに基づいて前記電気抵抗値を取得するようにしてもよい。
前記所定の成分がグルコースであってもよい。
【００１２】
この発明は、さらに別の観点から、被験者の体内から皮膚の抽出部位を介して組織液を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップで抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得ステップと、前記皮膚の抽出部位に電力を供給して得られる電気的情報を取得する電気的情報取得ステップと、前記成分量取得ステップにおいて取得された値を、前記電気的情報取得部によって取得された電気的情報に基づいて、被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する成分濃度取得ステップとを含む分析方法を提供するものである。
【００１３】
この発明は、さらに別の観点から、被験者の体内から皮膚の抽出部位を介して組織液を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップで抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に関する値と、前記抽出部位の電気抵抗値とを取得する取得ステップと、前記量に関する値を、前記電気抵抗値に基づいて被験者の体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度に換算する成分濃度取得ステップとを含む分析方法を提供するものである。
【００１４】
この発明は、さらに別の観点から、被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、前記組織液保持部に抽出された組織液に含まれるグルコース量に関する値を取得するグルコース量取得部と、前記皮膚の抽出部位に電力を供給して得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、前記グルコース量に関する値を、前記電気的情報取得部によって取得される電気的情報に基づいて、血糖値に換算する血糖値取得部とを備える血糖値測定装置を提供するものである。
【００１５】
この発明は、さらに別の観点から、被験者の皮膚の抽出部位を介して抽出される組織液を保持する組織液保持部と、組織液保持部に抽出された組織液に含まれるグルコース量に関する値と、前記抽出部位の電気抵抗値とを取得し、前記グルコース量に関する値を、前記電気抵抗値に基づいて血糖値に換算する制御部と、を含む血糖値測定装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、採血をすることなく体内の組織液に含まれる所定の成分の濃度を取得する分析装置および分析方法が提供されるので、被験者に与える苦痛を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、図面に基づいてこの発明の装置と方法の一実施例を詳述する。これによって、この発明が限定されるものではない。図１は被験者の手首に装着された血糖値測定装置の斜視図、図２は手首から取りはずした状態の血糖値測定装置の斜視図、図３は血糖値測定装置の構成を示す構成説明図である。
血糖値測定装置１は、図１、図２に示すようにハウジング１８、ハウジング１８を被験者の手首に腕時計のように装着するためのバンド１９と、バンド１９を手首に適度に締め付けるための固定具２０とを備え、入力部１４と表示部１５はハウジング１８の上面に設けられている。
ここで、被験者とは、主としてヒトである。
図３に示すように、血糖測定装置１は、チャンバー２、チャンバー２に生理食塩水３を供給するためのシリンジ２ａ、チャンバー２に設けられたグルコースセンサ４、電極５、電極６、電極７、電極６、７の表面にそれぞれ付着するゲル状部材８、９、定電流電源１１、定電圧電源１２、電源１１、１２の出力を切換えて電極５、６、７に印加するスイッチ回路１３、電源１１と１２の出力を測定する電圧測定部１６と電流測定部１７、電源１１と１２の出力およびスイッチ回路１３の動作を制御すると共に、グルコースセンサ４の出力と電圧測定部１６と電流測定部１７の出力を受けて血糖値を解析する制御・解析部１０、制御・解析部１０に測定の開始指令や必要な測定条件を入力する入力部（キースイッチ）１４、および、制御・解析部１０の解析結果（例えば血糖値）を表示する表示部（ＬＣＤ）１５を備える。チャンバー２は、血糖測定装置１の使用前は乾燥状態であり、血糖測定装置１の使用時にシリンジ２ａから生理食塩水３が供給される。
【００１８】
電極６、７用のゲル状部材８、９は図２に示すようにバンド１９の裏面に設けられ、チャンバー２はハウジング１８の裏面に設けられ、バンド１９を手首に締付けた時に、ゲル状部材８、９とチャンバー２とが、表皮１００（図３）に密着し、チャンバー２が抽出部位Ａに、電極６、７が部位Ｂ、Ｃにそれぞれ配置される。抽出部位Ａは表皮１００であり、かつ、チャンバー２内に供給される生理食塩水３と接触している部位である。抽出部位ＢおよびＣは表皮１００であり、かつ、それぞれゲル状部材８および９と接触している部位である。
【００１９】
シリンジ２ａと、グルコースセンサ４と、電極５と、電源１１、１２と、スイッチ回路１３と、電圧測定部１６と、電流測定部１７と、制御・解析部１０とは、ハウジング１８の内部に収容されている。
ここで、グルコースセンサ４は、チャンバー２に供給された生理食塩水３中のグルコース濃度を検出するためのセンサであり、これには、例えば、米国特許公開第２００３−２２５３２２に記載されているチップと半導体レーザとフォトダイオードとを用いることができる。また、電極５、６、７にはカーボン電極又は銀塩化銀電極が用いられる。
【００２０】
ゲル状部材８、９には、ここではポリアクリル酸を不織布に付着させたものが用いられる。制御・解析部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータを用いて構成され、定電流電源１１と定電圧電源１２は、それぞれ内蔵するバッテリにトランジスタ定電流回路およびトランジスタ定電圧回路を組合せて構成される。スイッチ回路１３はスイッチング素子を組合せた回路で構成される。
【００２１】
ここで、血糖値測定装置１に採用されている測定原理について説明する。
血液中のグルコース濃度（血糖値）Ｃを経皮的に、つまり表皮の外から測定するためには、まず、皮膚の外面に抽出用の物質（例えば生理食塩水）を接触させ、抽出用物質へ表皮を介して抽出される組織液に含まれるグルコースの抽出速度Ｊと、グルコースの表皮に対する透過率Ｐとを求める。グルコース抽出速度Ｊは、拡散の原理により、
Ｊ＝Ｓ×Ｃ×Ｐ・・・（１）
（但し、Ｓはグルコースが抽出される部位の面積）で表されるから、
血糖値Ｃは式（１）から
Ｃ＝Ｊ／（Ｓ×Ｐ）・・・（２）
として算出されることになる。
なお、皮膚を介して抽出される組織液とは、動物体の組織液中に毛細血管から浸出した体液である。ここで、グルコース抽出速度Ｊとは、チャンバー２に抽出されたグルコース量に関する値であり、グルコースをチャンバー２内に抽出するための電流の供給開始から所定時間（Ｔ）経過後のチャンバー２内のグルコース量を、所定時間（Ｔ）で割ることによって得られる。
【００２２】
また、本実施例において血糖値Ｃは、被験者の体内の組織液に含まれるグルコースの濃度に等しい。
なお、血糖値Ｃが被験者の体内の組織液に含まれるグルコースの濃度とほぼ等しいことが知られており、例えば、臨床検査３９（８）：８９４−８９７，１９９５  連続血糖測定装置  菊地  眞に記載されている。
【００２３】
式（２）において、抽出速度Ｊは公知のグルコースセンサを用いて抽出グルコース量を計測すれば、容易に算出可能である。
そこで、この実施例では、式（２）の残りの変数、つまり透過率Ｐを採血することなく求める方法を検討し、透過率Ｐが皮膚の電気伝導度（コンダクタンス）ｋ（すなわち、電気抵抗値の逆数）およびグルコースの抽出に用いられる電流の大きさの関数で表されることを見出し、その関数を実験的に求めている。
【００２４】
図４〜図６は、抽出部位Ａにおける電気伝導度ｋを取得する方法を示す等価回路図である。図４〜図６に示すように部位Ａ、Ｂ間と、部位Ａ、Ｃ間と、部位Ｂ、Ｃ間にそれぞれ一定の大きさの直流電流（定電流）を流して各電圧値を測定する。次に、各電圧値をそれぞれ定電流の大きさで割ることによって電気抵抗値Ｒａｂ、Ｒａｃ、およびＲｂｃを算出する。ここで、Ｒａｂは、部位Aの電気抵抗Ｒａ、部位Bの電気抵抗Ｒｂ、および表皮１００よりも体内側の組織２００の部位Aから部位Bまでの電気抵抗Ｒｄの和であり、Ｒａｃは、部位Aの電気抵抗Ｒａ、部位Cの電気抵抗Ｒｃ、および組織２００の部位Aから部位Cまでの電気抵抗２Ｒｄの和であり、Ｒｂｃは、部位Bの電気抵抗Ｒｂ、部位Cの電気抵抗Ｒｃ、および組織２００の部位Bから部位Cまでの電気抵抗Ｒｄの和である。
ここで、表皮１００よりも体内側の組織２００の電気抵抗は、表皮１００の電気抵抗よりも十分に小さいことから、Ｒｄ＜＜Ｒａ＋Ｒｂ、２Ｒｄ＜＜Ｒａ＋Ｒｂであるので、
Ｒａｂ＝Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｄ＝Ｒａ＋Ｒｂ・・・（３）
Ｒａｃ＝Ｒａ＋Ｒｃ＋２Ｒｄ＝Ｒａ＋Ｒｃ・・・（４）
Ｒｂｃ＝Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｄ＝Ｒｂ＋Ｒｃ・・・（５）
となり、式（３）、（４）、（５）から、部位Ａの表皮抵抗Ｒａは、
Ｒａ＝（Ｒａｂ＋Ｒａｃ−Ｒｂｃ）／２・・・（６）
として求められ、抽出部位Ａの表皮の電気伝導度ｋは
ｋ＝１／Ｒａ・・・（７）
として算出される。
なお、抵抗Ｒａｂ，Ｒａｃ，およびＲｂｃは、定電圧電源によって、部位Ａ，Ｂ間と、部位Ａ，Ｃ間と、部位Ｂ，Ｃ間とにそれぞれ一定の大きさの電圧を印加し、電圧の印加中に定電圧電源から出力されるそれぞれの電流の大きさを測定し、電圧値を、得られた電流値でそれぞれ割ることによって算出してもよい。
【００２５】
次に、電気伝導度ｋとグルコース透過率Ｐとの関係を実験によって求める。
まず、図４〜図６に示すように部位Ａ、Ｂ間と、部位Ａ、Ｃ間と、部位Ｂ、Ｃ間にそれぞれ一定の大きさの直流電流（定電流）を流して各電圧値を測定し、式（６）、（７）を使用して部位Ａの電気伝導度ｋを求める。
また、同じ被験者の部位Ａにチャンバー２を載置し、皮膚に電流を流さずにグルコースを抽出（いわゆる、受動拡散抽出）し、そのときのグルコース抽出速度Ｊをグルコースセンサ４を用いて測定する。
さらに、同じ被験者について、他の血糖値測定装置（たとえば、ニプロフリースタイル（ニプロ株式会社製）を用いて、血糖値Ｃを測定する。
ここで、式（１）を利用すると、グルコース透過率Ｐは、Ｐ＝Ｊ／（Ｓ×Ｃ）で求められる。
このようにして得られた電気伝導度ｋおよびグルコース透過率Ｐに対応する点を、電気伝導度ｋを横軸、グルコース透過率Ｐを縦軸とする分布図にプロットする。
そして、部位Ａを図１１に示す微細孔アレイ２１（後述する）の微細孔で穿刺することによって部位Ａの電気伝導度ｋを変化させ、複数の電気伝導度ｋについて、上記のような電気伝導度ｋおよびグルコース透過率Ｐの算出を行い、電気伝導度ｋを横軸、グルコース透過率Ｐを縦軸とする分布図に算出結果をプロットし、図７に示す特性図を得る。この特性図によって、電気伝導度ｋとグルコース透過率Pとは比例関係にあることが示される。
すなわち、この特性図から、受動拡散によってグルコースを抽出する場合、グルコース透過率Ｐは
Ｓ・Ｐ＝ａｋ＋ｂ・・・（８）
（ａ、ｂは定数）
で表されることが実験的に見出された。
次に、部位Ａを流れる電流密度（単位面積当りの電流量）とグルコース透過率Ｐとの関係を実験的に求める。
被験者の部位Ａにチャンバー２を載置し、定電圧電源１２によって皮膚に定電圧を印加することによって、チャンバー２内にグルコースを抽出する。そして、定電圧電源１２が、定電圧を印加している間に電流測定部１７が測定する電流の平均値を算出し、この平均値を部位Aの面積で割ることによって、電流密度Iaveを算出する。
また、同じ被験者について、上記と同様に、グルコース抽出速度Jと血糖値Cとに基づいてグルコース透過率Pを算出する。
次に、定電圧電源１２の出力電圧を段階的に変化させることによって、複数の電流密度Iaveについて、上記のような電流密度Iaveおよびグルコース透過度Pの算出を行い、電流密度Iaveを横軸、グルコース透過率Ｐを縦軸とする分布図に算出結果をプロットし、図８に示す特性図を得る。この特性図から、電流密度Iaveとグルコース透過度Pは、比例関係にあることが示された。
すなわち、図７および図８の特性図から、皮膚に電圧を印加する（または、電流を供給する）ことによってグルコースをチャンバ−２に抽出する場合には、グルコース透過率Ｐはグルコース抽出時の平均電流をIave，ｃを定数とすると、
Ｓ・Ｐ＝ａｋ＋ｂ＋ｃＩave・・・（９）
で表されることが実験的に見出された。
【００２６】
その実験を通じて具体的な数値例として、
ａ＝３．６μＬ／min・ｍＳ  ｂ＝−０．３６μＬ／min，
ｃ＝０．０１１μＬ／min・μＡが得られる。
つまり、式（９）は、Ｓ・Ｐ＝３．６ｋ−０．３６＋０．０１１Ｉave・・・（１０）
となる。
従って、式（２）と式（１０）から血糖値Ｃは、
Ｃ＝Ｊ／（３．６ｋ−０．３６＋０．０１１Ｉave）・・・（１１）
で表される。
因に、Ｒａｂ＝５ｋΩ、Ｒｂｃ＝６ｋΩ、Ｒａｃ＝７ｋΩ、とすると、
式（６）と（７）からｋ＝０．３３〔ｍＳ〕となり、
Ｉave＝１５０μＡ、Ｊ＝３０ｎｇ／ｍｉｎとすると、
式（１１）から血糖値Ｃは、
Ｃ＝３０／（３．６×０．３３−０．３６＋０．０１１×１５０）＝１２．０〔ｎｇ／μＬ〕＝１２０（ｍｇ／ｄＬ）・・・（１２）
として算出される。
図９は或る被験者の３０部位について、上記のように、他の血糖値測定装置（たとえば、ニプロフリースタイル（ニプロ株式会社製）を用いて取得された血糖値Ｃとグルコースセンサ４によって得られるグルコース抽出速度Ｊに基づいて算出されたグルコース透過率Ｐと、式（１０）からこの実施例の方法で求めたグルコース透過率Ｙとの相関を示している。
図９から両者はきわめて高い相関を有することが分かる。
【００２７】
次に、このような原理を採用した血糖値測定装置１の測定動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。
なお、制御・解析部１０には、前述の演算式（６）、（７）および（１１）を使用して血糖値を算出するためのプログラムが予め格納されている。
測定時には、血糖値測定装置１は図１に示すように被験者の手首にしっかり装着され、図３に示すように、グルコースセンサ４と電極を有するチャンバー２と、電極６を有するゲル状部材８と、電極７を有するゲル状部材９が、表皮１００の表面の部位Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ密着するようになっている。装置１の手首への装着に先立って、次のような前処理が施される（ステップＳ１）。図１１は、前処理用の微細針アレイ２１を示す斜視図であり、微細針アレイ２１の先端面には１０ｍｍ×１０ｍｍの面積内に高さ０．４ｍｍ、太さ０．２４ｍｍの４９本の針が等間隔で突出している、そして、微細針アレイ２１を用いて図３の表皮１００の表面の部位Ａ、Ｂ、Ｃを複数回穿刺することにより、各部位の表皮に微細孔を形成し皮膚の透過率を向上させるという前処理を行う（ステップＳ１）。
【００２８】
ステップＳ１において部位Ａ，Ｂ，Ｃに形成された複数の抽出孔２２ａは、図１３に示すように、角質層３１および顆粒層３２等を貫通し、真皮３４の中間付近に達しているが、皮下組織３５には達していない。また、抽出孔２２ａは、皮膚表面における径が最も大きく、皮下組織３５に近づくにつれて径が小さくなっている。ステップＳ１において抽出孔２２ａが形成されると、矢印Ｓで示すように、真皮３４に充満している体液が抽出孔２２ａ中に滲み出る。なお、この体液には、グルコースが含まれている。
【００２９】
アレイ２１を皮膚から取り除いた後、ステップＳ２において、図１に示すように、装置１を被検者の手首に装着し、バンド１９によって固定し、シリンジ２ａから生理食塩水３をチャンバー２内に供給する。これによって、装置１は、図３に示すように、チャンバー２が部位Ａに戴置され、生理食塩水３が部位Ａと接触する。
部位Ａと接触した生理食塩水３は、図１４に示すように、抽出孔２２ａの内部に流入する。生理食塩水３が抽出孔２２ａの内部に流入するとステップＳ１における抽出孔２２ａの形成によって抽出孔２２ａ中に滲み出ている体液は、図１５に示すように、チャンバー２の方向（図１５のＴ方向）に移動する。すると、抽出孔２２ａ中の生理食塩水に対する体液の濃度が低くなるので、矢印Ｓで示すように、体液が真皮３４から抽出孔２２ａ中の生理食塩水３に抽出される。
【００３０】
次に、入力部（キースイッチ）１４が操作され測定開始指令が制御・解析部１０へ入力されると、スイッチ回路１３により部位Ａの電極５が定電圧電源１２の陰極に、部位Ｂの電極６が定電圧電源１２の陽極にそれぞれ接続される（ステップＳ３）。  
【００３１】
そして、定電圧電源１２から０．８Ｖの定電圧を供給する、すなわち生体に電場を付与するとともに、電流測定部１７（図３）により電流値のモニタリングを行う（ステップＳ４からＳ７）。抽出孔２２ａ中の生理食塩水に滲み出た体液は電荷を帯びているので、電源１２による電場の付与によって、図１６に示すように、チャンバー２の方向（図１６のＴ方向）へ移動が促進される。なお、体液に含まれるグルコースは、電荷を帯びていないが、電荷を帯びている他の成分の移動に伴って移動する。
なお、ステップ１における前処理を施さずに、微細孔が形成されていない皮膚に電圧を印加することによってグルコースの抽出（いわゆるリバースイオントフォレシス法による抽出）を行うようにしてもよい。
【００３２】
図１２（ａ）、（ｂ）は、ステップＳ４からＳ１２における電源１１、１２の出力電流と出力電圧をそれぞれ示すタイミングチャートである。
定電圧電源１２から電極５、６間に図１２（ｂ）に示すように期間Ｔにおいて０．８Ｖの定電圧が印加され、定電圧電源１２の出力電流Ｉ（図１２（ａ））が監視されると共に、グルコースセンサ４の出力が監視される（ステップＳ５、Ｓ６）。所定時間Ｔ（３分〜５分）が経過すると（ステップＳ７）、時間Ｔにおける平均電流値Ｉaveが算出さ
れる（ステップＳ８）。この時、取得されたグルコースセンサ４の出力からグルコース抽出量Ｑの時間的変化率、つまり、グルコース抽出速度Ｊが
Ｊ＝Ｑ／Ｔ・・・（１３）
として算出される（ステップＳ９）。
【００３３】
次に、部位Ａ、Ｂ間の抵抗Ｒａｂが測定される。つまり、定電流電源１１の陰極が電極５に、陽極が電極６に接続され、部位Ａ、Ｂ間に図１２（ａ）の期間Ｓ１０に示すようにグルコース抽出時の平均電流Ｉaveと同じ大きさの定電流が１０秒間供給され、図１２（ｂ）に示す期間Ｓ１０の電圧が測定されて、１０秒間の平均電圧Ｖave1が算出される。そして、Ｖave1／Ｉaveから抵抗Ｒａｂが算出される（ステップＳ１０）。
【００３４】
次に、部位Ａ、Ｃ間に抵抗Ｒａｃが測定される。つまり、定電流電源１１の陰極が電極７に、陽極が電極５に接続され、部位Ａ、Ｃ間に図１２（ａ）の期間Ｓ１１に示すようにグルコース抽出時の平均電流Ｉaveと同じ大きさの定電流が１０秒間供給され、図１２（ｂ）に示す期間Ｓ１１の電圧が測定されて、１０秒間の平均電圧Ｖave2が算出される。そして、Ｖave2／Ｉaveから抵抗Ｒａｃが算出される（ステップＳ１１）。
次に、部位Ｂ、Ｃ間の抵抗Ｒｂｃ間が測定される。つまり、定電流電源１１の陰極が電極７に、陽極が電極６に接続され、部位Ｂ、Ｃ間に図１２（ａ）の期間Ｓ１２に示すようにグルコース抽出時の平均電流Ｉaveと同じ大きさの定電流が１０秒間供給され、図１２（ｂ）に示す期間Ｓ１２の電圧が測定されて、１０秒間の平均電圧Ｖave3が算出される。そして、Ｖave3／Ｉaveから抵抗Ｒｂｃが算出される（ステップＳ１２）。
【００３５】
そして、式（６）と式（７）から、抽出部位Ａのコンダクタンスｋが算出される（ステップＳ１３）。
次に、式（１１）より血糖値Ｃが算出され、算出結果が表示部１５に表示される（ステップＳ１４、Ｓ１５）。このようにして、被験者の体内の組織液に含まれるグルコースの濃度が、キャリブレーションのための採血をすることなく、チャンバー２へのグルコースの抽出速度に基づいて取得される。
ここで、被験者の体内の組織液に含まれるグルコースの濃度は、血糖値とほぼ等しいので、この濃度を血糖値とすることで、血糖値が、キャリブレーションのための採血をすることなく取得される。
従来は、糖尿病患者は、毎日採血する必要があったが、血糖値測定装置１によれば、採血が必要なくなり、被験者の苦痛が軽減される。
なお、上記実施形態の血糖値測定装置１は、抽出部位Ａへ電流を流す方法を採用して組織液を抽出しているが、図１０のステップＳ３〜Ｓ５を除去することによって、電流を流さずに受動拡散を利用して組織液を抽出してもよい。
【００３６】
この場合、制御・解析部１０に記憶されるプログラムとしては、式（１１）のIaveを０にしたものが記憶される。また、ステップＳ１０〜１２において供給される電流の大きさとしては、所定の電流値、例えば、３０μＡの電流を供給してもよい。
また、上記実施形態の血糖値測定装置１は、微細針アレイ２１を使用して前処理を行った後に組織液を抽出するようにしているが、この前処理は必ずしも必要ではない。また、この前処理は、部位Ａにのみ行って、部位ＢおよびＣには行わないようにしてもよい。
また、上記実施形態の血糖値測定装置１は、定電流電源１１および定電圧電源１２として直流電源を用いているが、電源として交流電源を用いるように構成されていてもよい。
交流電源を用いると、直流電源を用いる場合と比べて供給される電流の大きさが安定するという利点があり、抽出部位の電気抵抗をより正確に算出することができる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、血糖値Ｃを求めるための式として式（２）を使用しているが、この式（２）のグルコース抽出速度Ｊに代えてチャンバ２内のグルコース濃度を用いてもよい。
また、上記実施形態においては、被験者の体内の組織液中のグルコース濃度を血糖値とみなしているが、被験者の体内の組織液中のグルコース濃度を血糖値に変換するための補正をおこなってもよい。
また、上記実施形態においては、シリンジ２ａからチャンバー２に生理食塩水を供給しているが、チャンバー２に乾燥状態の保水部材（たとえば、メッシュ状のナイロンシート）などを収容しておき、血統測定装置１の使用時に、生理食塩水を含ませた脱脂綿などと保水部材を接触させることによって、チャンバー２に生理食塩水を供給してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態においては、分析装置の一実施形態として、血糖値を測定するための血糖値測定装置１を説明したが、本発明はこれに限らず、被験者の体内から抽出した組織液に含まれる成分の分析値に基づいて、被験者の体内の組織液中の成分の濃度を取得する分析装置に適用できる。本発明の分析装置が分析可能な成分の濃度としては、生化学成分、および被験者に投与された薬剤の濃度などが挙げられる。これらの成分は、本実施形態と同様にしてチャンバ２内に抽出することができる。そして、チャンバ２内に抽出された成分を分析するためには、例えば、生化学成分の一種であるたんぱく質を分析するためには、ＥＬＩＳＡ法が、たんぱく質以外の生化学成分および薬剤を分析するためには、ＩＩＰＬＣ法が用いられる。そして、これらの分析方法によって得られたチャンバ２内の成分の分析結果を、式（２）のＪに当てはめることによって、被験者の体内の組織液中の成分の濃度が取得される。また、式（２）には、上記実施形態と同様に、成分透過度合を示す式として式（９）が代入される。
【００３９】
なお、上記たんぱく質としては、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、上記の生化学成分としては、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、およびケントン体などが挙げられる。また、上記の薬剤としては、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。
【００４０】
図１７と図１８は、他の実施例を示す図１と図２の対応図である。
この実施例では、図３に示すゲル状部材８付きの電極６と、ゲル状部材９付きの電極７とに代えて、図１７に示すような２つの電極棒６ａと７ａを用いる。電極棒６ａと７ａはアルミニウム製の円筒部材で、中央の絶縁体４０（ポリアセタール樹脂製）により、同軸に結合されている。電極棒６ａおよび７ａは、それぞれケーブル４１により血糖値測定装置１のスイッチ回路１３（図３）に接続され、使用時には図１７に示すように被検者の手で握られ、手のひらに接触し、図３における電極６および７と同等の働きをする。なお、ケーブル４１は、それぞれ電極棒６aおよび７ａに接続される２本のケーブルから構成されている。
この実施例は、図１に示す実施例に加えて次のような作用効果を奏する。
・部位Ｂ，Ｃを微細針アレイ２１によって穿刺する必要がなくなる。
・図３の電極６，７のゲル状部材８，９は、劣化や汚染などのために交換する必要が生じるが、電極棒６ａ，７ａはそのようなゲル状部材の必要がなく、装置の取り扱いが簡単になる。
・手のひらは、腕や手首の皮膚と比べて電流が流れやすいので、小さい電圧でのグルコースの抽出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明による実施例の装置の装着状況を示す斜視図である。
【図２】この発明による実施例の装置の外観斜視図である。
【図３】この発明による実施例の装置の構成説明図である。
【図４】この発明による皮膚抵抗の測定方法を示す等価回路図である。
【図５】この発明による皮膚抵抗の測定方法を示す等価回路図である。
【図６】この発明による皮膚抵抗の測定方法を示す等価回路図である。
【図７】この発明による電気伝導率に対する透過率の関係を示す特性図である。
【図８】この発明による電流密度に対する透過率の関係を示す特性図である。
【図９】採血法とこの発明による方法で測定した透過率の相関図である。
【図１０】この発明による実施例の装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】この発明による実施例に用いる微細針アレイの斜視図である。
【図１２】この発明による実施例の装置における電流および電圧のタイミングチャートである。
【図１３】この発明において、抽出孔が形成された皮膚の断面を表す模式図である。
【図１４】この発明において、生理食塩水が抽出孔に流入した状態の皮膚の断面を表す模式図である。
【図１５】この発明において、真皮から抽出孔内に滲み出た体液が、生理食塩水内で拡散している状態の皮膚の断面を表す模式図である。
【図１６】この発明において、抽出孔内の生理食塩水に抽出された体液が、電場の付与によって移動している状態の皮膚の断面を表す模式図である。
【図１７】この発明の他の実施例の図１対応図である。
【図１８】この発明の他の実施例の図２対応図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    血糖測定装置
２    チャンバー
３    生理食塩水
４    グルコースセンサ
５    電極
６    電極
６ａ  電極棒
７    電極
７ａ  電極棒
８    ゲル状部材
９    ゲル状部材
１０    制御・解析部
１１    定電流電源
１２    定電圧電源
１３    スイッチ回路
１４    入力部
１５    表示部
１６    電圧測定部
１７    電流測定部
１８    ハウジング
１９    バンド
２０    固定具
２２ａ  抽出孔
３１    角質層
３２    顆粒層等
３４    真皮
３５    皮下組織
４０    絶縁体
４１    ケーブル
１００    表皮
２００    内部組織
【図１】
2006068492.tif 000003
【図２】
2006068492.tif 000004
【図３】
2006068492.tif 000005
【図４】
2006068492.tif 000006
【図５】
2006068492.tif 000007
【図６】
2006068492.tif 000008
【図７】
2006068492.tif 000009
【図８】
2006068492.tif 000010
【図９】
2006068492.tif 000011
【図１０】
2006068492.tif 000012
【図１１】
2006068492.tif 000013
【図１２】
2006068492.tif 000014
【図１３】
2006068492.tif 000015
【図１４】
2006068492.tif 000016
【図１５】
2006068492.tif 000017
【図１６】
2006068492.tif 000018
【図１７】
2006068492.tif 000019
【図１８】
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