(57)【要約】【課題】消費電力が少ないとともに、短い通電時間で皮膚のコンダクタンスの算出が可能で、かつ、装置構成を簡素化することが可能な皮膚コンダクタンス測定装置を提供する。【解決手段】この皮膚コンダクタンス測定装置（グルコース濃度分析装置１００）は、グルコースを含む組織液が抽出される皮膚透過促進処理が施された抽出部位５０１に対応する位置に配置される作用電極１と、抽出部位５０１以外の部位５０２に対応する位置に配置される乾燥電極２と、作用電極１および乾燥電極２を介して被験者の皮膚に交流電流を印加する電源部３と、電源部３からの交流電流が皮膚に印加されることにより得られるインピーダンスを取得する電圧計１０と、インピーダンスに基づいて被験者の皮膚のコンダクタンスを算出する制御・解析部８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の皮膚のうち、所定の成分を含む組織液が抽出される皮膚透過促進処理が施された抽出部位に対応する位置に配置される第１作用電極と、
被験者の皮膚のうち、前記抽出部位以外の部位に対応する位置に配置される第２作用電極と、
前記第１作用電極および前記第２作用電極を介して前記被験者の皮膚に交流電流を印加する電源部と、
前記電源部からの交流電流が前記皮膚に印加されることにより得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、
前記電気的情報に基づいて前記被験者の皮膚のコンダクタンスを算出する算出部とを備える、皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項２】
前記組織液を保持するための組織液保持部をさらに備え、
前記電源部は、前記第１作用電極および前記第２作用電極を介して前記抽出部位に直流電流を印加することが可能に構成されている、請求項１に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項３】
前記電源部は、交流電流と直流電流とを重畳させた電流を印加することが可能に構成されている、請求項２に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項４】
前記組織液保持部は、組織液を保持するための保持物質を含む、請求項２または３に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項５】
前記皮膚透過促進処理が施された抽出部位は、微細孔が形成された抽出部位を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項６】
前記交流電流の周波数は、１００Ｈｚ以上６０００Ｈｚ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項７】
前記皮膚のコンダクタンスは、前記抽出部位のコンダクタンスを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項８】
前記電気的情報は、前記抽出部位のインピーダンスを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項９】
前記所定の成分は、グルコースを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項１０】
前記第２作用電極と前記抽出部位との間に印加される電圧を測定するための参照電極をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の皮膚コンダクタンス測定装置。
【請求項１１】
被験者の皮膚のうち、所定の成分を含む組織液が抽出される皮膚透過促進処理が施された抽出部位に対応する位置に配置される第１作用電極と、
被験者の皮膚のうち、前記抽出部位以外の部位に対応する位置に配置される第２作用電極と、
前記第１作用電極および前記第２作用電極を介して前記被験者の皮膚に交流電流を印加する電源部と、
前記電源部からの交流電流が、前記皮膚に交流電流を印加することにより得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、
前記電気的情報に基づいて前記被験者の皮膚のコンダクタンスを算出する算出部と、
被験者の皮膚のうち、前記抽出部位を介して抽出された所定の成分を含む組織液が保持された組織液保持部から、前記組織液の所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得部と、
前記所定の成分の量に関する値、および、前記算出部により算出された前記抽出部位のコンダクタンスに基づいて、前記組織液における前記所定の成分の濃度を算出する成分濃度取得部とを備える、成分濃度分析装置。
【請求項１２】
被験者の皮膚の抽出部位に皮膚透過促進処理を施すステップと、
前記被験者の皮膚のうち、前記抽出部位および前記抽出部位以外の部位に交流電流を印加することにより得られる電気的情報に基づいて、前記皮膚のコンダクタンスを算出するステップとを備える、皮膚コンダクタンス測定方法。
【請求項１３】
前記皮膚透過促進処理を施すステップは、前記被験者の皮膚に微細孔を形成するステップを含む、請求項１２に記載の皮膚コンダクタンス測定方法。
【請求項１４】
被験者の皮膚の抽出部位に皮膚透過促進処理を施すステップと、
前記被験者の皮膚の抽出部位を介して所定の成分を含む組織液を抽出するステップと、
前記組織液の所定の成分の量に関する値を取得するステップと、
被験者の皮膚のうち、前記抽出部位および前記抽出部位以外の部位に交流電流を印加することにより得られる電気的情報に基づいて、前記皮膚のコンダクタンスを算出するステップと、
前記所定の成分に関する量、および、前記皮膚のコンダクタンスに基づいて、前記被験者の組織液に含まれる所定の成分の濃度を算出するステップとを備える、成分濃度分析方法。
【請求項１５】
前記組織液を抽出するステップおよび前記コンダクタンスを算出するステップは、交流電流と直流電流を重畳した電流を前記被験者の皮膚に印加することにより、直流電流により前記被験者の皮膚の抽出部位を介して所定の成分を含む組織液を抽出しながら、交流電流により得られる電気的情報に基づいて、前記皮膚のコンダクタンスを算出するステップを含む、請求項１４に記載の成分濃度分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、皮膚コンダクタンス測定装置、成分濃度分析装置、皮膚コンダクタンス測定方法および成分濃度分析方法に関し、特に、被験者の皮膚のコンダクタンスを測定する皮膚コンダクタンス測定装置、そのコンダクタンスを用いて被験者の組織液に含まれる所定の成分の成分濃度を分析する成分濃度分析装置、皮膚コンダクタンス測定方法および成分濃度分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被験者の皮膚のコンダクタンスを測定し、そのコンダクタンスを用いて被験者の組織液に含まれる所定の成分の成分濃度を分析する成分濃度分析装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の成分濃度分析装置は、被験者の皮膚に配置される第１電極と第２電極と第３電極との３つの電極およびスイッチ回路を備えている。このスイッチ回路は、第１電極および第２電極を介して皮膚に直流電流を所定の時間分通電する第１通電パターンと、第２電極および第３電極に直流電流を所定の時間分通電する第２通電パターンと、第３電極および第１電極に直流電流を所定の時間分通電する第３通電パターンとに通電パターンを切り換えるように構成されている。上記特許文献１では、第１通電パターン、第２通電パターンおよび第３通電パターンのそれぞれの通電パターンにより得られた第１電気的情報、第２電気的情報および第３電気的情報に基づいて、皮膚のコンダクタンスを算出し、そのコンダクタンスに基づいて、被験者の組織液に含まれる所定の成分の成分濃度を算出するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の成分濃度分析装置では、第１通電パターン、第２通電パターンおよび第３通電パターンの３つの通電パターンにおいてそれぞれ所定の時間分通電することにより、それぞれ、皮膚のコンダクタンスの算出に必要な第１電気的情報、第２電気的情報および第３電気的情報を得ているため、皮膚のコンダクタンスの算出のための通電時間が長くなるという問題点がある。また、直流電流を長時間印加するので、消費電力が多くなるという問題点もある。また、３つの電極および通電パターンを切り換えるためのスイッチ回路が必須であるため、装置の構成が複雑化するという問題点もある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、消費電力が少ないとともに、短い通電時間で皮膚のコンダクタンスの算出が可能で、かつ、装置構成を簡素化することが可能な皮膚コンダクタンス測定装置、成分濃度分析装置、皮膚コンダクタンス測定方法および成分濃度分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置は、被験者の皮膚のうち、所定の成分を含む組織液が抽出される皮膚透過促進処理が施された抽出部位に対応する位置に配置される第１作用電極と、被験者の皮膚のうち、抽出部位以外の部位に対応する位置に配置される第２作用電極と、第１作用電極および第２作用電極を介して被験者の皮膚に交流電流を印加する電源部と、電源部からの交流電流が皮膚に印加されることにより得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、電気的情報に基づいて被験者の皮膚のコンダクタンスを算出する算出部とを備える。
【０００８】
この第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置では、上記のように、第１作用電極および第２作用電極を介して被験者の皮膚に交流電流を印加する電源部と、電源部からの交流電流が皮膚に印加されることにより得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部とを設けることによって、皮膚（抽出部位および抽出部位以外の部位）の電気的情報を電気的情報取得部により２つの電極（第１作用電極および第２作用電極）を用いて取得することができる。また、算出部により、この電気的情報取得部が取得した電気的情報に基づいて被験者の皮膚のコンダクタンスを算出することができる。このように２つの電極に交流電流を印加することにより皮膚のコンダクタンスを算出することができるので、３つの電極を用いて３つの通電パターンでそれぞれ所定の時間分ずつ直流電流を印加する場合と比べて、より短時間で皮膚のコンダクタンスを算出することができる。また、短時間の間交流電流を印加することによりコンダクタンスを算出することができるので、直流電流を長時間印加する場合と比較して、消費電力を削減することができる。また、２つの電極のみを用いてコンダクタンスを算出することができ、かつ、通電パターンを切り換えるためのスイッチ回路を設ける必要もないので、装置の構成を簡素化することができる。
【０００９】
上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、好ましくは、組織液を保持するための組織液保持部をさらに備え、電源部は、第１作用電極および第２作用電極を介して抽出部位に直流電流を印加することが可能に構成されている。このように構成すれば、直流電流（電圧）を印加することにより、組織液を移動させることができるので、所定の成分を含む組織液を抽出部位から組織液保持部に移動させることができる。これにより、所定の成分を含む組織液を組織液保持部に保持させることができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、電源部は、交流電流と直流電流とを重畳させた電流を印加することが可能に構成されている。このように構成すれば、交流電流により皮膚のコンダクタンスを算出するための電気的情報を得ることができると同時に、直流電流により組織液を抽出することができる。これにより、組織液の抽出作業およびコンダクタンスの測定作業の合計時間を短縮することができる。
【００１１】
上記電源部が交流電流と直流電流とを重畳させた電流を印加することが可能な構成において、組織液保持部は、組織液を保持するための保持物質を含んでいてもよい。
【００１２】
上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、好ましくは、皮膚透過促進処理が施された抽出部位は、微細孔が形成された抽出部位を含む。このように構成すれば、抽出部位に微細孔を形成することにより、抽出部位から所定の成分を含む組織液を容易に抽出することができる。
【００１３】
上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、好ましくは、交流電流の周波数は、１００Ｈｚ以上６０００Ｈｚ以下である。この周波数の範囲内において、周波数を適宜選択することにより、１０％以内の誤差で皮膚のコンダクタンスを測定することができる。すなわち、電源部が印加する交流の周波数を１００Ｈｚ以上にすると、周波数が１００Ｈｚより小さい場合と比較して、測定結果における抽出部位以外の部位が与える影響を少なくすることができる。その一方、周波数を６０００Ｈｚよりも大きくすると、抽出部位自体が測定結果に与える誤差が増大する。なお、これらの点については後述する実験により検証済みである。
【００１４】
上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、好ましくは、皮膚のコンダクタンスは、抽出部位のコンダクタンスを含む。このように構成すれば、所定の成分が含まれる組織液が抽出される抽出部位の状態をモニタリングすることができる。これにより、組織液保持部に保持された組織液の濃度を得たい場合に、抽出部位から抽出される組織液の濃度を抽出部位のコンダクタンスにより補正することができる。これにより、より正確な組織液の濃度を算出することができる。
【００１５】
上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、好ましくは、電気的情報は、抽出部位のインピーダンスを含む。このように構成すれば、電気的情報取得部により得られた抽出部位のインピーダンスの逆数を算出することにより抽出部位のコンダクタンスを得ることができる。
【００１６】
上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、所定の成分は、グルコースを含んでいてもよい。
【００１７】
上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、好ましくは、第２作用電極と抽出部位との間に印加される電圧を測定するための参照電極をさらに備える。このように構成すれば、組織液保持部の抵抗および第１作用電極の抵抗などの誤差要因となる値を含ませずに第２作用電極と抽出部位との間に印加される電圧（電気的情報）を計測することができる。これにより、より正確に皮膚（抽出部位および抽出部位以外の部位）のコンダクタンスを得ることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面による成分濃度分析装置は、被験者の皮膚のうち、所定の成分を含む組織液が抽出される皮膚透過促進処理が施された抽出部位に対応する位置に配置される第１作用電極と、被験者の皮膚のうち、抽出部位以外の部位に対応する位置に配置される第２作用電極と、第１作用電極および第２作用電極を介して被験者の皮膚に交流電流を印加する電源部と、電源部からの交流電流が、皮膚に交流電流を印加することにより得られる電気的情報を取得する電気的情報取得部と、電気的情報に基づいて被験者の皮膚のコンダクタンスを算出する算出部と、被験者の皮膚のうち、抽出部位を介して抽出された所定の成分を含む組織液が保持された組織液保持部から、組織液の所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得部と、所定の成分の量に関する値、および、算出部により算出された抽出部位のコンダクタンスに基づいて、組織液における所定の成分の濃度を算出する成分濃度取得部とを備える。
【００１９】
この第２の局面による成分濃度分析装置では、上記のように、上記第１の局面による皮膚コンダクタンス測定装置の構成に加えて、抽出部位を介して抽出された所定の成分を含む組織液が保持された組織液保持部と、組織液の所定の成分の量に関する値を取得する成分量取得部と、所定の成分の量に関する値、および、算出部により算出された抽出部位のコンダクタンスに基づいて、組織液における所定の成分の濃度を算出する成分濃度取得部とを設けることによって、上記第１の局面によるコンダクタンス測定装置により得られた抽出部位のコンダクタンスと、成分量取得部により取得された所定の成分の量に関する値とに基づいて、組織液における所定の成分の濃度を算出することができる。
【００２０】
この発明の第３の局面による皮膚コンダクタンス測定方法は、被験者の皮膚の抽出部位に皮膚透過促進処理を施すステップと、被験者の皮膚のうち、抽出部位および抽出部位以外の部位に交流電流を印加することにより得られる電気的情報に基づいて、皮膚のコンダクタンスを算出するステップとを備える。
【００２１】
この第３の局面による皮膚コンダクタンス測定方法では、上記のように、被験者の皮膚のうち、抽出部位および抽出部位以外の部位に交流電流を印加することにより得られる電気的情報に基づいて、皮膚のコンダクタンスを算出するステップを設けることによって、皮膚のコンダクタンスを抽出部位に配置する電極と抽出部位以外の部位に配置する電極との２つの電極を用いて取得することができる。このように２つの電極に交流電流を印加することにより皮膚のコンダクタンスを算出することができるので、３つの電極を用いて３つの通電パターンでそれぞれ所定の時間分ずつ直流電流を印加する場合に比べて、より短時間で皮膚のコンダクタンスを算出することができる。また、短時間の間交流電流を印加することによりコンダクタンスを算出することができるので、直流電流を長時間印加する場合と比較して、消費電力を削減することができる。
【００２２】
上記第３の局面による皮膚コンダクタンス測定装置において、好ましくは、皮膚透過促進処理を施すステップは、被験者の皮膚に微細孔を形成するステップを含む。このように構成すれば、被験者の皮膚に微細孔を形成することにより、微細孔が形成された抽出部位から所定の成分を含む組織液を容易に抽出することができる。
【００２３】
この発明の第４の局面による成分濃度分析方法は、被験者の皮膚の抽出部位に皮膚透過促進処理を施すステップと、被験者の皮膚の抽出部位を介して所定の成分を含む組織液を抽出するステップと、組織液の所定の成分の量に関する値を取得するステップと、被験者の皮膚のうち、抽出部位および抽出部位以外の部位に交流電流を印加することにより得られる電気的情報に基づいて、皮膚のコンダクタンスを算出するステップと、所定の成分に関する量、および、皮膚のコンダクタンスに基づいて、被験者の組織液に含まれる所定の成分の濃度を算出するステップとを備える。
【００２４】
この第４の局面による成分濃度分析方法では、上記のように、上記第３の局面による皮膚コンダクタンス測定方法の構成に加えて、被験者の皮膚の抽出部位を介して所定の成分を含む組織液を抽出するステップと、組織液の所定の成分の量に関する値を取得するステップと、所定の成分に関する量、および、皮膚のコンダクタンスに基づいて、被験者の組織液に含まれる所定の成分の濃度を算出するステップとを設けることによって、上記第３の局面によるコンダクタンス測定方法により得られた皮膚のコンダクタンスと、所定の成分の量に関する値とに基づいて、組織液における所定の成分の濃度を算出することができる。
【００２５】
上記第４の局面による成分濃度分析方法において、好ましくは、組織液を抽出するステップおよびコンダクタンスを算出するステップは、交流電流と直流電流を重畳した電流を被験者の皮膚に印加することにより、直流電流により被験者の皮膚の抽出部位を介して所定の成分を含む組織液を抽出しながら、交流電流により得られる電気的情報に基づいて、皮膚のコンダクタンスを算出するステップを含む。このように構成すれば、組織液の抽出のための皮膚への直流電流の印加と、皮膚のコンダクタンスの算出のための皮膚への交流電流の印加とを同時に行うことができる。これにより、組織液の抽出作業およびコンダクタンスの測定作業の合計時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態によるグルコース濃度分析装置１００の構造を説明する。
【００２８】
図１に示すように、このグルコース濃度分析装置１００は、生体から生化学成分の一つであるグルコースを含む組織液を抽出するとともに、抽出された組織液に含まれるグルコースを分析することにより血糖値を算出する装置である。このグルコース濃度分析装置１００では、微細孔が形成された被験者の皮膚（抽出部位）に直流電流を印加することにより抽出部位から組織液を抽出し、その組織液からグルコースセンサによりグルコースの量（グルコース抽出量）を得る。このグルコース抽出量は、微細孔の深さなどにより変化するため、被験者の皮膚（抽出部位）に交流電流を印加することにより得られる電気的情報から抽出部位のコンダクタンスを算出して、抽出部位のコンダクタンスにより抽出部位の状態（微細孔の深さなど）をモニタリングする。このように、グルコース抽出量をコンダクタンスの値により補正することにより、グルコースの濃度を正確に求めることが可能である。組織液に含まれるグルコースの濃度は、血糖値と実質的に等しいので、被験者の血液を採取することなく、被験者の血糖値を測定することが可能である。以下に詳細に説明する。
【００２９】
このグルコース濃度分析装置１００は、被験者の皮膚５００のうち、抽出部位５０１に配置されるＡｇ／ＡｇＣｌからなる作用電極１と、抽出部位５０１以外の部位５０２に配置されるＴｉからなる乾燥電極２と、作用電極１および乾燥電極２を介して被験者の皮膚５００に交流電流および直流電流を電流制御により印加するための電源部３とを備えている。電源部３は、作用電極１および乾燥電極２をそれぞれ陰極および陽極として直流電流を皮膚５００に印加する。また、作用電極１と抽出部位５０１との間には、純水が染み込まされたメッシュシート４と、メッシュシート４の上面に配置され、メッシュシート４に含まれるグルコースと反応する物質が塗布されたセンサ部材５とが一体に構成されたディスポチップ６が配置されている。また、ディスポチップ６の上方には、半導体レーザとフォトダイオードとから構成されるグルコースセンサ７が配置されている。このグルコースセンサ７によりセンサ部材５の発色強度等を測定することで、メッシュシート４に含まれるグルコースの量を検知している。電源部３およびグルコースセンサ７は、制御・解析部８により制御されている。また、抽出部位５０１と実質的に接触するようにＡｇ／ＡｇＣｌからなる参照電極９が配置されており、電圧計１０により乾燥電極２と参照電極９との間の電圧を測定するように構成されている。また、電圧計１０により測定された値およびグルコースセンサ７により測定されたグルコースの量は、制御・解析部８に入力されるように構成されている。また、グルコース濃度分析装置１００は、被験者がグルコース濃度分析装置１００に測定の開始を指示するためのボタンなどからなる入力部１１と、測定結果などを表示するための表示部１２とを備えている。
【００３０】
また、センサ部材５のメッシュシート４側の面には、グルコースに対する触媒となる酵素（グルコースオキシターゼ）と、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）に対する触媒となる酵素（ペルオキシターゼ）と、活性酸素と反応して発色する発色色素とが塗布されている。なお、発色色素としては、たとえば、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシ−３−サルフォプロピル）トリジンジカリウム塩、および、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジリデンなどを用いることができる。
【００３１】
また、制御・解析部８は、電圧計１０から入力された電圧値を用いて抽出部位５０１のインピーダンスを算出し、そのインピーダンスに基づいて抽出部位５０１のコンダクタンスを算出する機能を有する。また、制御・解析部８は、グルコースセンサ７から入力されたメッシュシート４におけるグルコースの量と、抽出部位５０１のコンダクタンスに基づいて、最終的な組織液のグルコース濃度、即ち実質的な血糖値を算出するように構成されている。
【００３２】
図２は、皮膚透過促進処理として被験者の皮膚に微細な抽出孔を形成する際に用いるマイクロニードルを示した斜視図である。図３は、図２に示したマイクロニードルによる抽出孔が形成された皮膚（抽出部位）の状態を示した断面図である。次に、図２および図３を参照して、第１実施形態によるグルコース濃度分析装置１００により血糖値を測定する際の前処理としての皮膚透過促進処理について説明する。
【００３３】
ニードルローラ６００は、図２に示すように、アーム６０１と、アーム６０１に回転可能に支持される複数のローラ６０２とにより構成されている。このローラ６０２の外周面には、所定の間隔を隔てて複数の微小な針６０３が形成されている。この針６０３は、皮膚に押し当てられたときに、皮下組織まで達することはないが、皮膚の角質層を含む表皮を貫通可能な程度の突出量（約０．３ｍｍ）を有している。このニードルローラ６００を用いて前処理、すなわち、針６０３を抽出部位５０１に押し当てる処理を行うことによって、図３に示すように、皮膚の表皮を貫通して真皮に達するとともに、皮下組織にまでは達しない微細な抽出孔５０１ａが形成される。第１実施形態では、抽出孔５０１ａを形成することによって、容易に、複数の抽出孔５０１ａを介して生体からグルコースを含む組織液を抽出することができる。したがって、グルコース濃度分析装置１００を用いて生体からグルコースを抽出する際に、被験者が感じる痛みを軽減することが可能となる。なお、第１実施形態では、ニードルローラ６００として、Ｔｏｐ−Ｒｏｌ社製のダーマローラを使用している。
【００３４】
図４は、図１に示した第１実施形態によるグルコース濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。次に、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるグルコース濃度分析装置１００を用いた血糖値測定の動作手順を説明する。
【００３５】
第１実施形態によるグルコース濃度分析装置１００を用いて血糖値を測定する際には、まず、ニードルローラ６００（図２参照）を用いて被験者の皮膚５００に微細な抽出孔５０１ａを形成する。具体的には、針６０３を皮膚の抽出部位５０１に押し当てることによって、図３に示したような複数の微細な抽出孔５０１ａを形成する。このニードルローラ６００を用いた前処理（皮膚透過促進処理）により形成された皮膚の抽出孔５０１ａには、皮膚の真皮中にもともと溜まっていたグルコースを含む組織液が徐々に滲み出してくる。
【００３６】
また、被験者は、グルコース濃度分析装置１００にメッシュシート４とセンサ部材５が一体に構成されたディスポチップ６（図１参照）を装着する。この時、グルコース濃度分析装置１００においては、図４のステップＳ１において、ディスポチップ６が装置に装着されたか否かがセンサ（図示せず）により判断される。ディスポチップ６が装置に装着されていない場合には、この判断が繰り返される。また、ディスポチップ６が装置に装着された場合には、ステップＳ２に進む。
【００３７】
その後、抽出孔５０１ａが形成された抽出部位５０１と陰極（メッシュシート４）とが接触するようにグルコース濃度分析装置１００を被験者の皮膚５００に装着する。このとき、メッシュシート４に含まれる純水が皮膚５００に形成された抽出孔５０１ａの内部に侵入する。そして、皮膚５００の抽出孔５０１ａに滲み出た組織液とメッシュシート４からの純水とが混ざり合うことにより、抽出孔５０１ａ内部の組織液がメッシュシート４に保持された純水中に拡散する。これにより、抽出孔５０１ａの内部の浸透圧が皮膚の真皮の浸透圧に比べて低くなるので、再び、真皮から組織液が抽出孔５０１ａに滲み出す。その結果、電源部３から電流が印加される前に、皮膚５００に形成された抽出孔５０１ａを介して滲み出た組織液がメッシュシート４に保持された純水中にある程度拡散された状態になる。その後、被験者は、グルコース濃度分析装置１００のボタン（入力部１１）を押すことによって、測定開始の指示を行う。
【００３８】
また、グルコース濃度分析装置１００においては、ステップＳ２において、測定開始の指示があったか否かが判断される。測定開始の指示がない場合には、この判断が繰り返される。また、測定開始の指示があった場合には、ステップＳ３において、電源部３は皮膚５００に約８０μＡの直流電流を約９０秒間印加する。これにより、抽出孔５０１ａに存在する電荷を帯びたイオン成分が積極的に移動する。このイオン成分の移動に伴って、グルコースセンサ７（図１参照）により検知可能な量のグルコースが、生体からメッシュシート４に保持された純水中に収集される。また、純水中に収集されたグルコースは、メッシュシート４の上面に配置されたセンサ部材５に到達する。
【００３９】
次に、グルコース濃度分析装置１００においては、ステップＳ４において、メッシュシート４に吸収された純水に抽出されたグルコースの抽出速度（単位時間当たりの抽出量）が測定される。
【００４０】
具体的には、センサ部材５に到達したグルコースは、グルコースオキシターゼを触媒として反応し、その結果生成される過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）がさらにペルオキシターゼを触媒として反応する。その結果、活性酸素が生成される。センサ部材５に塗布されている発色色素は、活性酸素と反応して発色する。したがって、発色色素は、生体から抽出されたグルコースの量に応じた強度で発色することになる。
【００４１】
一方、グルコースセンサ７の半導体レーザから照射されたレーザ光のうち、純水を含んだメッシュシート４に接触しているセンサ部材５を通過する光の強度は、生体から抽出されたグルコースの量に応じて発色する発色色素の光の強度によって変化する。
【００４２】
この結果、グルコースセンサ７のフォトダイオードには、センサ部材５に到達したグルコースの量に応じた強度の光が入射し、入射した光の強度に応じた信号が出力される。そして、グルコースセンサ７のフォトダイオードから出力される信号に基づいて、制御・解析部８によりグルコース抽出量が算出される。制御・解析部８は、得られたグルコース抽出量を、電源部３が直流電流を印加した時間（すなわち、約９０秒間）で割ることによって、グルコース抽出速度Ｊを算出する。
【００４３】
次に、グルコース濃度分析装置１００においては、ステップＳ５において、電源部３は皮膚５００に約０±３０μＡの交流電流（約５００Ｈｚ）を印加する。この時、電圧計１０による測定値（インピーダンス）が制御・解析部８に入力される。
【００４４】
そして、グルコース濃度分析装置１００においては、ステップＳ６において、ステップＳ５において得た電圧計１０による測定値に基づいて抽出部位５０１のコンダクタンスが算出される。すなわち、後述するように、電圧計１０による測定値は、抽出部位５０１の降下電圧と部位５０２の降下電圧の和に近似することができる。また、交流電流の周波数が高い（約１００Ｈｚ以上）場合には、抽出部位５０１のインピーダンスと比較して、部位５０２のインピーダンスが小さくなるため、電圧計１０による測定値を抽出部位５０１の降下電圧に近似することができる。制御・解析部８は、この抽出部位５０１のインピーダンスの逆数を抽出部位５０１のコンダクタンスｋとして算出する。
【００４５】
次に、グルコース濃度分析装置１００においては、ステップＳ７において、グルコース濃度（血糖値）を算出する。すなわち、血糖値Ｃ、グルコース抽出速度Ｊ、抽出部位５０１の面積Ｓおよびグルコースの皮膚に対する透過率Ｐの間には、以下の式（１）が成り立つ。
【００４６】
Ｊ＝Ｓ×Ｃ×Ｐ  ・・・（１）
したがって、血糖値Ｃは、以下の式（２）のように表される。
【００４７】
Ｃ＝Ｊ／（Ｓ×Ｐ）  ・・・（２）
ここで、透過率Ｐと上記ステップＳ６において算出された抽出部位５０１のコンダクタンスｋには、所定の関係式が成り立つことが特許文献１において実験的に求められており、この関係式に基づいて、透過率Ｐが算出される。また、グルコース抽出速度Ｊは、上記ステップＳ４において得られており、抽出部位の面積Ｓは既知であることから、上記式（２）に基づいて、血糖値Ｃが算出される。
【００４８】
第１実施形態では、上記のように、作用電極１および乾燥電極２を介して被験者の皮膚５００に約５００Ｈｚの交流電流を印加する電源部３と、電源部３からの交流電流が皮膚５００に印加されることにより得られる抽出部位５０１のインピーダンスを取得する電圧計１０とを設けることによって、抽出部位５０１のインピーダンスを２つの電極を用いて取得することができる。また、この抽出部位５０１のインピーダンスに基づいて被験者の抽出部位５０１のコンダクタンスを算出することができる。このように２つの電極に交流電流を印加することにより抽出部位５０１のコンダクタンスを算出することができるので、３つの電極に３つの通電パターンによる直流電流を印加する必要がなく、その分、短時間で抽出部位のコンダクタンスを算出することができる。また、短時間の間交流電流を印加することによりコンダクタンスを算出することができるので、直流電流を長時間印加する場合と比較して、消費電力を削減することができる。また、２つの電極のみを用いてコンダクタンスを算出することができ、かつ、通電パターンを切り換えるためのスイッチ回路を設ける必要もないので、装置の構成を簡素化することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、抽出部位５０１に微細な抽出孔５０１ａを形成することにより、抽出部位５０１からグルコースを含む組織液を容易に抽出することができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、参照電極を用いて、乾燥電極２と抽出部位５０１との間の電圧を測定することによって、メッシュシート４の抵抗および作用電極１の抵抗などの誤差要因となる値を含ませずに乾燥電極２と抽出部位５０１との間の電圧を計測することができる。この電圧に基づいて、抽出部位５０１のインピーダンスを得ることができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、組織液のグルコース抽出量を取得するグルコースセンサ７と、グルコース抽出量、および、抽出部位５０１のコンダクタンスに基づいて、組織液におけるグルコースの濃度を算出する制御・解析部８とを設けることによって、グルコースセンサ７により取得されたグルコース抽出量と抽出部位５０１のコンダクタンスとに基づいて、組織液におけるグルコースの濃度を算出することができる。組織液におけるグルコースの濃度は血糖値とほぼ等しいので、第１実施形態によるグルコース濃度分析装置１００により、被験者の血糖値を得ることができる。
【００５２】
図５は、図１に示した第１実施形態によるグルコース濃度分析装置と等価である回路図である。次に、図５を参照して、本発明の第１実施形態によるグルコース濃度分析装置１００による抽出部位５０１のコンダクタンスの測定原理について説明する。
【００５３】
図５において、Ｒｅｌｅ、ＲｓｏｌおよびＲｅｌｅ−ｒｅｆは、それぞれ、作用電極１の抵抗、メッシュシート４の抵抗および参照電極９の抵抗である。また、乾燥電極２および被験者の皮膚５００の抽出部位５０１以外の部位５０２は、Ｃｉｎｔａｃｔ（キャパシタンス成分）およびＲｉｎｔａｃｔ（抵抗成分）の並列回路のように置き換えられる。また、同様に被験者の皮膚の抽出部位５０１は、Ｃｐｏｒｅ（キャパシタンス成分）およびＲｐｏｒｅ（抵抗成分）の並列回路のように置き換えられる。また、Ｃｉｎｔａｃｔ（キャパシタンス成分）およびＲｉｎｔａｃｔ（抵抗成分）の総合インピーダンスはＺｉｎｔａｃｔであり、Ｃｐｏｒｅ（キャパシタンス成分）およびＲｐｏｒｅ（抵抗成分）の総合インピーダンスは、Ｚｐｏｒｅとなる。
【００５４】
抽出部位５０１のコンダクタンスの算出に必要なのはＲｐｏｒｅである一方、Ｒｐｏｒｅを直接計測することはできない。しかしながら、Ｒｐｏｒｅと、ＣｐｏｒｅおよびＲｐｏｒｅの総合インピーダンスであるＺｐｏｒｅとの間に相関関係があることから、Ｚｐｏｒｅを計測することにより、抽出部位５０１のコンダクタンスを算出することが可能である。
【００５５】
ここで、図５に示した回路において、電源部３から交流電流（Ｉ）を印加する。この時、電圧計１０の抵抗はＺｐｏｒｅとＺｉｎｔａｃｔの総合インピーダンスと比較して充分大きいと考えられるので、参照電極２（Ｒｅｌｅ−ｒｅｆ）および電圧計１０を流れる電流ｉは小さくなり、Ｉ＞＞ｉとなる。この時、電圧計１０により測定される測定値Ｖは、以下の式（３）のように表される。
【００５６】
Ｖ＝Ｒｅｌｅ−ｒｅｆ・ｉ  ＋  Ｚｉｎｔａｃｔ・Ｉ  ＋  Ｚｐｏｒｅ・Ｉ  ・・・（３）
（式中の各要素であるＶ、Ｒｅｌｅ−ｒｅｆ、Ｚｉｎｔａｃｔ、Ｚｐｏｒｅ、及びＩは複素平面状のベクトルである。）
ここで、第１項の値（Ｒｅｌｅ−ｒｅｆ×ｉ）は、ｉが小さいことから第２項の値（Ｚｉｎｔａｃｔ×Ｉ）および第３項の値（Ｚｐｏｒｅ×Ｉ）と比較して小さくなるため、電圧計１０の測定値Ｖにおける第１項の値の影響は、第２項および第３項と比較して小さく無視することができるため、式（３）は実質的に以下の式（４）のように表される。
【００５７】
Ｖ＝Ｚｉｎｔａｃｔ・Ｉ  ＋  Ｚｐｏｒｅ・Ｉ  ・・・（４）
ここで、電源部３の交流電流の周波数を上げていくと、Ｚｉｎｔａｃｔの値が小さくなることが実験的に確認された。この実験では、４人の被験者の皮膚に２つの乾燥電極を配置し、２つの乾燥電極を介して交流電流を印加した。そして、交流電流の周波数を変化させて、２つの乾燥電極間のインピーダンスを測定した。図６に、上記実験から得られた乾燥電極および部位５０２の周波数特性を示すグラフを示す。
【００５８】
図６に示すように、周波数が２Ｈｚでは４人の被験者の測定値（インピーダンス）に大きなばらつきがあるが、周波数を上げるにつれて測定値が減少するとともに、ばらつきも小さくなり、周波数が３００Ｈｚを超えると、４人の被験者の測定値が約１ｋΩ程度になることが判明した。また、さらに周波数を上げると測定値は０に集束することが判明した。すなわち、周波数を上げることにより、電圧計１０による測定値Ｖにおける乾燥電極２および部位５０２のインピーダンス（Ｚｉｎｔａｃｔ）の影響を小さくすることが可能であることが判明した。即ち、式（４）から測定値Ｖを以下の式（５）のように表すことができることになる。
【００５９】
Ｖ＝Ｚｐｏｒｅ・Ｉ  ・・・（５）
また、電源部３の交流電流の周波数を上げていくと、Ｚｐｏｒｅの値が小さくなることが実験的に確認された。この実験では、陽極（乾燥電極２および部位５０２）のインピーダンス（Ｚｉｎｔａｃｔ）が十分に小さく（約０.５ｋΩ以下）なるように設定した測定系で、交流電流の周波数を変化させて、陽極（乾燥電極２および部位５０２）および抽出部位５０１間のインピーダンスを測定した。図７に、上記実験から得られた抽出部位５０１の周波数特性を示すグラフを示す。
【００６０】
図７に示すように、陽極抵抗が３５ｋΩである場合に、周波数が０（直流）の場合のインピーダンス（Ｚｐｏｒｅ＝Ｒｐｏｒｅ）が３５ｋΩであるのに対して、周波数が８０００Ｈｚの場合のインピーダンス（Ｚｐｏｒｅ）は、１０ｋΩまで低下することが判明した。また、陽極抵抗が２４ｋΩおよび１７ｋΩである場合に、周波数が０の場合のインピーダンスがそれぞれ２４ｋΩおよび１７ｋΩであるのに対して、周波数が８０００Ｈｚの場合のインピーダンス（Ｚｐｏｒｅ）は、それぞれ、８ｋΩおよび７ｋΩまで低下することが判明した。すなわち、周波数を上げると、抽出部位５０１のインピーダンス（Ｚｐｏｒｅ）におけるキャパシタンス成分（Ｃｐｏｒｅ）の影響が大きくなり、ＺｐｏｒｅとＲｐｏｒｅとの相関が悪くなることが判明した。
【００６１】
次に、周波数の変化が測定精度に与える影響をシミュレーションにより求めた。このシミュレーションでは、陽極のキャパシタンス成分（Ｃｉｎｔａｃｔ）、抵抗成分（Ｒｉｎｔａｃｔ）および陰極のキャパシタンス成分（Ｃｐｏｒｅ）が変化した場合に、電圧計１０により測定されるインピーダンスのばらつき（変動量／平均値）を、陰極抵抗（Ｒｐｏｒｅ）が５ｋΩ、１０ｋΩおよび２５ｋΩの場合に対してそれぞれ求めた。このシミュレーション結果をそれぞれ図８〜図１０に示す。
【００６２】
図８に示すように、陰極抵抗（Ｒｐｏｒｅ）が５ｋΩの場合には、約６０００Ｈｚ以下の周波数で測定誤差が１０％以内となっている。また、図９に示すように、陰極抵抗が１０ｋΩの場合には、約２００Ｈｚ以上の周波数で測定誤差が１０％以内となっている。また、図１０に示すように、陰極抵抗が２５ｋΩの場合には、約１００Ｈｚ以上の周波数で測定誤差が１０％以内となっている。実際にインピーダンス（Ｚｐｏｒｅ）を測定する際の陰極抵抗（Ｒｐｏｒｅ）は約５ｋΩ以上２５ｋΩ以下と見込まれることから、１００Ｈｚ以上６０００Ｈｚ以下の範囲内で周波数を選択することにより、測定誤差が１０％以内の測定精度を得ることが可能である。
【００６３】
また、陰極抵抗（Ｒｐｏｒｅ）が１０ｋΩの場合には、約４００Ｈｚ以上約２０００Ｈｚ以下の周波数で測定誤差が５％以内であり、陰極抵抗が２５ｋΩの場合には、約２００Ｈｚ以上約８００Ｈｚ以下の周波数で測定誤差が５％以内となる。したがって、４００Ｈｚ以上８００Ｈｚ以下の周波数であれば、陰極抵抗が１０ｋΩ以上２５ｋΩ以下の場合に、測定誤差を５％以内にすることが可能である。
【００６４】
つまり、乾燥電極２および部位５０２のインピーダンス（Ｚｉｎｔａｃｔ）の影響を小さくし、且つ抽出部位５０１のインピーダンス（Ｚｐｏｒｅ）におけるキャパシタンス成分（Ｃｐｏｒｅ）の影響が少ない周波数である、１００Ｈｚ以上６０００Ｈｚ以下の範囲内で周波数を選択することで、抽出部位のインピーダンス（Ｚｐｏｒｅ）は、陰極抵抗（Ｒｐｏｒｅ）と有意に相関する。
【００６５】
このように、交流電流、特に１００Ｈｚ以上６０００Ｈｚ以下の範囲内で周波数の交流電流を皮膚に印加することにより、以下の式（６）に示すように、抽出部位５０１のインピーダンスの逆数を抽出部位５０１のコンダクタンスｋとして算出することが可能となる。
【００６６】
ｋ＝１／Ｒｐｏｒｅ∝１／Ｚｐｏｒｅ・・・（６）
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態によるグルコース濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。図４および図１１を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、グルコースの抽出とインピーダンスの測定とを同時に行うように構成した例を説明する。なお、第２実施形態によるグルコース濃度分析装置の構造は、上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
第２実施形態では、図１１のステップＳ１１およびステップＳ１２において、上記第１実施形態のステップＳ１およびステップＳ２（図４参照）と同様の動作が行われる。なお、前処理（皮膚透過促進処理）などは、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
次に、第２実施形態では、ステップＳ１３において、８０μＡ±３０μＡ（５００Ｈｚ）の直流電流に交流電流を重畳した電流を皮膚に印加する。これにより、皮膚５００に印加された電流のうち、直流成分によりグルコースが抽出部位５０１から抽出される。また、皮膚５００に印加された電流によって電圧計１０により測定される測定値に基づいて抽出部位５０１のインピーダンスが得られる。
【００６９】
次に、ステップＳ１４において、グルコースセンサ７によりグルコース抽出量が計測されるとともに、そのグルコース抽出量に基づいて、制御・解析部８によりグルコース抽出速度Ｊが算出される。また、抽出部位５０１のインピーダンスに基づいて、抽出部位５０１のコンダクタンスｋが算出される。
【００７０】
そして、ステップＳ１５において、上記第１実施形態のステップＳ７と同様に、グルコース抽出速度Ｊおよび抽出部位のコンダクタンスｋに基づいて、グルコースの濃度（血糖値Ｃ）が算出される。
【００７１】
第２実施形態では、交流電流と直流電流とを重畳させた電流を印加することによって、交流電流により皮膚のコンダクタンスを算出するためのインピーダンスを得ることができると同時に、直流電流により組織液を抽出することができる。これにより、組織液の抽出作業およびコンダクタンスの測定作業の合計時間を短縮することができる。
【００７２】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態と異なり、コンダクタンスを算出するコンダクタンス測定装置とグルコースの濃度を算出する濃度分析装置とを分割した例について説明する。まず、図１２を参照して、本発明の第３実施形態によるグルコース濃度分析装置２００の構造を説明する。
【００７４】
第３実施形態によるグルコース濃度分析装置２００は、被験者の皮膚５００に取り付けられ、抽出部位５０１のコンダクタンスを算出するとともに、メッシュシート４にグルコースを抽出するコンダクタンス測定装置２００ａと、グルコースを含んだメッシュシート４からグルコース抽出速度を算出するとともに、コンダクタンス測定装置２００ａで算出されたコンダクタンスとグルコース抽出速度からグルコースの濃度（血糖値）を算出する濃度分析装置２００ｂとからなる。
【００７５】
コンダクタンス測定装置２００ａの構造は、上記第１実施形態のグルコース濃度分析装置１００の構造からセンサ部材５およびグルコースセンサ７を除いている点以外は同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
また、濃度分析装置２００ｂは、コンダクタンス測定装置２００ａにおいて得られたグルコースを含んだメッシュシート４を受け入れるための受け部２０１と、メッシュシート４からグルコース抽出量を測定するためのグルコースセンサ２０２と、グルコースセンサ２０２により得られたグルコース抽出量からグルコース抽出速度を算出する制御・解析部２０３と、濃度分析装置２００ｂに分析の開始を指示するためのボタンなどからなる入力部２０４と、分析結果などを表示するための表示部２０５とを備えている。また、グルコースセンサ２０２によりメッシュシート４からグルコース抽出量を測定する際には、上記第１実施形態のセンサ部材５と同様の機能を有するセンサ部材２０６が設置される。
【００７７】
また、制御・解析部２０３は、コンダクタンス測定装置２００ａの制御・解析部８と有線または無線により接続されており、コンダクタンス測定装置２００ａの制御・解析部８からコンダクタンスの値および組織液の抽出のために印加した直流電流の印加時間などを受信することが可能に構成されている。
【００７８】
図１３および図１４は、それぞれ、本発明の第３実施形態によるグルコース濃度分析装置のコンダクタンス測定装置および濃度分析装置の動作を説明するためのフローチャートである。次に、図２、図３および図１２〜図１４を参照して、本発明の第３実施形態によるグルコース濃度分析装置２００の分析動作を説明する。
【００７９】
第３実施形態によるグルコース濃度分析装置２００を用いて血糖値を測定する際には、まず、ニードルローラ６００（図２参照）を用いて被験者の皮膚５００に抽出孔５０１ａ（図３参照）を形成する。
【００８０】
また、被験者は、グルコース濃度分析装置２００のコンダクタンス測定装置２００ａにメッシュシート４を装着する。この時、コンダクタンス測定装置２００ａにおいては、図１３のステップＳ２１において、メッシュシート４が装置に装着されたか否かがセンサ（図示せず）により判断される。メッシュシート４が装置に装着されていない場合には、この判断が繰り返される。また、メッシュシート４が装置に装着された場合には、ステップＳ２２に進む。
【００８１】
その後、抽出孔５０１ａが形成された抽出部位５０１と、陰極（メッシュシート４）が接触するようにコンダクタンス測定装置２００ａを被験者の皮膚５００に装着する。その後、被験者は、コンダクタンス測定装置２００ａのボタン（入力部１１）を押すことによって、測定開始の指示を行う。
【００８２】
また、コンダクタンス測定装置２００ａにおいては、ステップＳ２２において、測定開始の指示があったか否かが判断される。測定開始の指示がない場合には、この判断が繰り返される。また、測定開始の指示があった場合には、ステップＳ２３において、上記第１実施形態のステップＳ３と同様に、直流電流が皮膚５００に印加される。これにより、メッシュシート４にグルコースが抽出される。
【００８３】
その後、コンダクタンス測定装置２００ａにおいては、ステップＳ２４およびＳ２５において、上記第１実施形態のステップＳ５およびＳ６と同様に、交流電流が皮膚に印加されるとともに、抽出部位５０１のコンダクタンスが算出される。
【００８４】
この後、コンダクタンス測定装置２００ａにおいては、ステップＳ２６において、上記ステップＳ２５において算出された抽出部位５０１のコンダクタンスが、コンダクタンス測定装置２００ａの制御・解析部８から濃度分析装置２００ｂの制御・解析部２０３に送信される。
【００８５】
そして、被験者は、コンダクタンス測定装置２００ａからメッシュシート４を取り外して、濃度分析装置２００ｂに設置する。
【００８６】
この時、濃度分析装置２００ｂにおいては、ステップＳ３１において、メッシュシート４が設置されたか否かが判断される。メッシュシート４が設置されない場合には、この判断が繰り返される。また、メッシュシート４が設置された場合には、ステップＳ３２に進む。
【００８７】
また、被験者は、濃度分析装置２００ｂにメッシュシート４を設置した後、濃度分析装置２００ｂにセンサ部材２０６を設置する。この時、濃度分析装置２００ｂにおいては、ステップＳ３２において、センサ部材２０６が設置されたか否かが判断される。センサ部材２０６が設置されない場合には、この判断が繰り返される。また、センサ部材２０６が設置された場合には、ステップＳ３３に進む。
【００８８】
また、被験者は、メッシュシート４およびセンサ部材２０６を濃度分析装置２００ｂに設置した後、ボタンなどからなる入力部２０４を操作することにより測定開始の指示を行う。この時、濃度分析装置２００ｂにおいては、ステップＳ３３において、測定開始の指示があったか否かが判断される。測定開始の指示がない場合には、この判断が繰り返される。また、測定開始の指示があった場合には、ステップＳ３４において、上記第１実施形態のステップＳ４と同様に、グルコースセンサ２０２のフォトダイオードから出力される信号に基づいて、制御・解析部２０３によりグルコース抽出量が算出される。
【００８９】
次に、濃度分析装置２００ｂにおいては、ステップＳ３５において、コンダクタンス測定装置２００ａから抽出部位５０１のコンダクタンスなどの情報を受信したか否かが判断される。情報を受信しない場合には、この判断が繰り返される。また、情報を受信した場合には、ステップＳ３６に進む。なお、コンダクタンスなどの情報には、上記ステップＳ２３においてグルコースの抽出の際に印加した直流電流の印加時間が含まれている。
【００９０】
次に、濃度分析装置２００ｂにおいては、ステップＳ３６において、グルコース濃度（血糖値）の算出が行われる。すなわち、制御・解析部２０３は、上記ステップＳ３４において得られたグルコース抽出量を、上記ステップＳ３５において受信した直流電流の印加時間で割ることによって、グルコース抽出速度Ｊを算出する。そして、制御・解析部２０３は、グルコース抽出速度Ｊおよび抽出部位５０１のコンダクタンスｋに基づいて、組織液のグルコース濃度（血糖値Ｃ）を算出する。
【００９１】
第３実施形態では、上記のように、被験者の皮膚に取り付けられて、コンダクタンスの測定およびグルコースの抽出を行うコンダクタンス測定装置２００ａと、グルコースの抽出量を取得するためのグルコースセンサ２０２を備えた濃度分析装置２００ｂとを分離することによって、グルコースの抽出量を測定する際に必要なセンサ部材２０６に含まれるグルコースオキシダーゼ、ペルオキシターゼおよび発色色素などの物質が被験者の皮膚に触れることを抑制することができる。これにより、被験者の安全性を高めることができる。
【００９２】
第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９３】
なお、今回開示された実施形態は、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。
【００９４】
たとえば、上記実施形態では、電源部の電流を制御して、陰極と陽極との間の電圧を計測することにより陰極のインピーダンスを求めた例を示したが、本発明はこれに限らず、電源部の電圧を制御して、陰極と陽極との電流を計測することにより陰極のインピーダンスを求めてもよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、電源部の交流電流の周波数を約５００Ｈｚとした例を示したが、本発明はこれに限らず、５００Ｈｚ以外の周波数（１００Ｈｚ以上６０００Ｈｚ以下）であってもよい。この周波数を適宜選択することにより、測定誤差を少なくすることができる。
【００９６】
また、上記実施形態では、皮膚透過促進処理として、ニードルローラにより皮膚に微細孔を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、皮膚の抽出部位に超音波を照射して、皮膚のバリア機能を低下させることにより受動拡散を促進させてもよいし、皮膚の抽出部位に組織液の経皮移動を促進するためのエンハンサーであるアルコールや界面活性剤などを付与してもよい。また、レーザーを皮膚に照射して皮膚のバリア機能を低下させてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、グルコースを保持するための物質として純水をメッシュシートに含ませた例を示したが、本発明はこれに限らず、生理食塩水等の導電性媒体を保持物質として用いてもよい。
【００９８】
また、上記実施形態では、組織液保持部としてメッシュシートを用いる例について説明したが、本発明はこれに限らず、組織液保持部としてシート状の紙片を用いてもよいし、シート状でない紙片やナイロンなどを用いてもよい。また、ポリアクリル酸などからなる非導電性のゲルを板状部材に貼り付けた収集媒体を用いてもよい。また、非導電性の収集媒体に代えて、塩化ナトリウム水溶液などの導電性の収集媒体を用いてもよい。なお、導電性の収集媒体を使用した場合には、グルコースの抽出に寄与しないレシーバチャンバ（保持部）内を流れる電流が増加する。これにより、非導電性の収集媒体を用いた方が、より小さい電流での分析物抽出が可能となるので、好ましい。また、電極と皮膚とを近づける観点から、組織液保持部はシート状であることが好ましい。電極と皮膚とを近づけることによって、分析物の抽出速度を増加させることができる。
【００９９】
また、上記実施形態では、本発明を、生体からグルコースを抽出して血糖値を算出するグルコース濃度分析装置に適用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、生体からグルコース以外の他の分析物の濃度を分析する成分濃度分析装置に本発明を適用してもよい。本発明を適用可能な成分濃度分析装置が抽出する分析物としては、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。
【０１００】
また、上記実施形態のグルコース濃度分析装置、または、生体からグルコース以外の他の分析物を抽出する成分濃度分析装置に本発明を適用した場合において、ＨＰＬＣ（Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）法等の他の測定法を用いてたんぱく質またはたんぱく質以外の生化学成分および薬剤を分析するように制御・解析部などを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】被験者の皮膚に微細孔を形成する際に用いるマイクロニードルを示した斜視図である。
【図３】図２に示したマイクロニードルにより微細孔が形成された皮膚の状態を示した断面図である。
【図４】図１に示したグルコース濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示したグルコース濃度分析装置と等価に構成された回路を示す回路図である。
【図６】陽極の周波数特性を示すグラフである。
【図７】陰極の周波数特性を示すグラフである。
【図８】陰極抵抗が５ｋΩの場合の測定誤差と周波数との関係を示すグラフである。
【図９】陰極抵抗が１０ｋΩの場合の測定誤差と周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】陰極抵抗が２５ｋΩの場合の測定誤差と周波数との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示したグルコース濃度分析装置のコンダクタンス測定装置の測定動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１２に示したグルコース濃度分析装置の濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１  作用電極（第１作用電極）  
２  乾燥電極（第２作用電極）
３  電源部
４  メッシュシート（組織液保持部）
７、２０２  グルコースセンサ（成分量取得部）
８  制御・解析部（算出部、成分濃度取得部）
９  参照電極
１０  電圧計（電気的情報取得部）
１００、２００  グルコース濃度分析装置（皮膚コンダクタンス測定装置、成分濃度分析装置）  
２００ａ  コンダクタンス測定装置（皮膚コンダクタンス測定装置）
２０３  制御・解析部（成分濃度取得部）
５００  皮膚
５０１  抽出部位
５０１ａ  抽出孔（微細孔）
【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】
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【図１４】
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