(57)【要約】【課題】  被験者が感じる痛みを軽減しつつ、分析に必要な量の分析物を抽出することが可能な経皮的分析物抽出システム及び経皮的分析物分析システムを提供する。【解決手段】  皮膚１８の表面に載置される第１抽出ユニット２ａ及び２ｂと、通電用ユニット３と、電源部１７とを設ける。抽出ユニット２ａ及び２ｂは陰極用チャンバー１４ａ、１４ｂを備え、陰極用チャンバー１４ａ及び１４ｂ内には抽出物収集物質１３ａ、１３ｂ及び抽出物収集物質１３ａ抽出用電極１５ａ及び１５ｂ（陰極）お設ける。通電用ユニット３にも陽極用チャンバー１１、抽出物収集物質１６、通電用電極１２（陽極）を設ける。電源部１７の第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂとして、５０μＡの定電流を供給し、しかも、それぞれ５０Ｖより高い電圧を有する電流が出力されないように制限する電圧リミット機能を有するものを使用する。【選択図】  図１
2005137416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体組織中の分析物を経皮的に抽出する経皮的分析物抽出システムであって、
生体の皮膚に載置される複数の抽出ユニットを有する抽出手段と、
分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の抽出エネルギーを前記抽出手段の前記複数の抽出ユニットのそれぞれに分配して供給する抽出エネルギー供給部と
を備え、
前記抽出エネルギー供給部は、前記分析物を透過させるための分析物透過パスの形成状態に係わらず、所定の単位時間あたりエネルギーを、前記複数の抽出ユニットのそれぞれに所定時間に亘って供給することにより、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーを前記抽出手段に供給する経皮的分析物抽出システム。
【請求項２】
前記複数の抽出ユニットはそれぞれ抽出用電極を有し、
前記抽出エネルギー供給部は、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーとしての電流を前記抽出手段に供給する電源部を含み、
前記電源部は、前記分析物透過パスの形成状態に係わらず、所定の電流を前記複数の抽出ユニットの前記複数の抽出用電極のそれぞれに所定時間に亘って供給することにより、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーを前記抽出手段に供給する請求項１記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項３】
前記電源部は、前記複数の抽出用電極のそれぞれに電流を供給する複数の電源を備えた請求項２記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項４】
前記複数の電源のそれぞれから前記複数の抽出用電極のそれぞれに供給される電流は、実質的に同じ大きさである請求項３記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項５】
前記複数の電源のそれぞれから前記複数の抽出用電極のそれぞれに供給される電流の電圧は、実質的に同じ大きさである請求項３記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項６】
前記複数の電源のそれぞれは、一定の電流を供給する定電流電源である請求項３又は４記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項７】
前記定電流電源は、前記一定の電流が所定電圧以上にならないように制限する電圧リミット機能を有している請求項６記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項８】
前記複数の電源のそれぞれは、一定の電圧を印加する定電圧電源である請求項３又は５記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項９】
前記定電圧電源は、前記一定電圧の電流が所定電流値以上にならないように制限する電流リミット機能を有している請求項８記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項１０】
前記電源部と前記複数の抽出用電極のうちの少なくとも一部の抽出用電極との間に設けられた電気抵抗を調整するための抵抗変更部と、
前記電源部から前記複数の抽出用電極のそれぞれに供給される電流が所定量以下になるように前記抵抗変更部のそれぞれを制御する制御部と
を更に備えた請求項２に記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項１１】
前記電源部が前記複数の抽出用電極の少なくとも一部に供給する電流量をモニターするモニター手段を更に備え、
前記制御部は、前記モニター手段の出力結果に基づいて前記抵抗変更部のそれぞれを制御する請求項１０記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項１２】
前記電源部から前記複数の電極のそれぞれに供給される電流は、５００μＡ以下である請求項２乃至１１の何れかに記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項１３】
前記電源部は、前記生体に印加される電圧が２０Ｖ以下になるよう電圧を調整する請求項２乃至１２の何れかに記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項１４】
分析物がグルコースを含む請求項１乃至１３の何れかに記載の経皮的分析物抽出システム。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れかに記載の経皮的分析物抽出システムと、
前記複数の抽出ユニットに抽出された分析物に基づく信号を検出する測定部と、
該測定部によって検出された信号を分析して分析結果を得る分析部と、
該分析部で得られた分析結果を出力する出力部と
を備えた経皮的分析物分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、経皮的分析物抽出システム及び経皮的分析物分析システムに関し、更に詳細には、被験者が感じる痛みを軽減しつつ分析に必要な量の分析物を抽出することが可能な経皮的分析物抽出システム及び経皮的分析物分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査においては、採血によって得られた血液中の特定の物質の存在を検出し、その量の測定を行うのが一般的である。例えば、糖尿病の患者は自分で血糖値を測定し、この血糖値に基づいてインスリンの投与量を決定したり、食事制限や運動量等を決定する自己血糖管理を行っている。このように、糖尿病患者は１日に数回の血糖値の測定を行う必要がある。通常、血糖値は穿刺具等を用いて採取した血液試料を用いて測定されており、患者への肉体的苦痛や負担は決して少なくはない。このような観点から、採血を伴わず患者への負担の少ない簡易検査が強く望まれている。
【０００３】
このような要望に応えるため、血液を採取することなく非侵襲的に生体組織内の分析物を抽出する方法や、抽出した分析物の量や濃度を測定する方法が開発されてきている。このような抽出方法の一例として、リバースイオントフォレシス法とよばれる方法がある。リバースイオントフォレシス法は、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分析物を抽出する方法である（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】米国特許第５２７９５４３号明細書
【特許文献２】国際公開第９６／０００１１０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７はリバースイオントフォレシス法を採用した従来の経皮的分析物抽出システムの内部構成を説明する模式図である。この経皮的分析物抽出システム７１は、被験者の皮膚１８の表面に載置される抽出ユニット７２と、同様に皮膚１８の表面に載置される通電用ユニット７３と、電源８７とを有している。抽出ユニット７２は、陰極用チャンバー８４、抽出用電極８５、及び抽出物収集物質８３を備えている。２０は生体内部である。通電用ユニット７３は、陽極用チャンバー８１と、通電用電極８２と、抽出物収集物質８６とを備えている。通電用電極８２及び抽出用電極８５は電源８７に接続されている。
【０００５】
経皮的分析物抽出システム７１に於いては、電源８７から電流を供給することにより、抽出ユニット７２が載置されている皮膚１８の領域２５に分析物透過パス２４が形成され、更に通電を継続することにより、分析物透過パス２４を介して分析物が抽出物収集物質８３に収集される。ここで、分析物透過パスとは、所定のエネルギーを皮膚に付与することによって、汗腺や毛穴等のマクロポアや細胞間のミクロポアが広げられて形成される微細孔である。分析物透過パスは付与するエネルギーが大きい方が形成されやすく、抽出ユニット７２が載置されている皮膚１８の領域２５に分析物透過パス２４が形成されると、その領域２５の電気抵抗は、分析物透過パスが形成されていない領域の電気抵抗よりも小さくなる。
【０００６】
通常、皮膚への電流供給の開始時点では皮膚１８の抵抗値は大きいため、電源８７から抽出ユニット７２を介して皮膚１８に印加される電圧は高くする必要がある。しかし、皮膚に印加される電圧が所定値を超えると、被験者の多くは痛みを感じるようになり、極端な場合には皮膚１８に火傷を生ずることとなる。また、分析物透過パス２４が形成された後も、このパス２４に流される電流の大きさによっては被験者は痛みを感じ、極端な場合には皮膚１８に火傷を生ずることとなる。
【０００７】
このように、上述したリバースイオントフォレシス法を採用した従来の測定方法や装置には、皮膚への電気エネルギーの付与によって被験者が痛みを感じてしまい、極端な場合には被験者に恐怖感を与えてしまうという問題点を抱えていた。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、被験者が感じる痛みを軽減しつつ、分析に必要な量の分析物を抽出することが可能な経皮的分析物抽出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の経皮的分析物抽出システムは、皮膚に抽出エネルギーを付与することによって分析物を抽出するものである。本発明においては、非侵襲的に生体組織内の分析物を皮膚を介して（経皮的に）抽出する。具体的には、角質層、表皮及び真皮からなる皮膚に抽出エネルギーを付与することによって、汗腺や毛穴等のマクロポアや細胞間のミクロポアを広げて分析物が透過する分析物透過パスを形成し、このパスを通じて分析物を抽出する方法を採用している。
【００１０】
具体的には、本発明の経皮的分析物抽出システムは、被験者の生体組織中の分析物を経皮的に抽出する経皮的分析物抽出システムであって、生体の皮膚に載置される複数の抽出ユニットを有する抽出手段と、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の抽出エネルギーを前記抽出手段の前記複数の抽出ユニットのそれぞれに分配して供給する抽出エネルギー供給部とを備え、前記抽出エネルギー供給部は、前記分析物を透過させるための分析物透過パスの形成状態に係わらず、所定の単位時間あたりエネルギーを、前記複数の抽出ユニットのそれぞれに所定時間に亘って供給することにより、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーを前記抽出手段に供給することを特徴とする。
【００１１】
上記経皮的分析物抽出システムでは、皮膚の状態に係わらず、即ち、分析物透過パスの形成状態に係わらず、所定の単位時間あたりエネルギーを所定時間に亘って各抽出ユニットに供給し、最終的には分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の抽出エネルギーを複数の抽出ユニットに分配して供給するものである。これにより、抽出エネルギーが皮膚の一部に集中することがなくなり、被験者が痛みを感じることなくなる。
【００１２】
本発明に於いては、分析物を抽出するための抽出エネルギーとして、電気エネルギー、超音波エネルギー、陰圧による吸引エネルギー等を使用することができる。抽出エネルギーとして電気エネルギーを使用すれば、簡単な装置及び構造で分析に必要な量の分析物を抽出することができるので好ましい。
【００１３】
抽出エネルギーとして電気エネルギーを使用する場合には、前記複数の抽出ユニットはそれぞれ抽出用電極を有し、前記抽出エネルギー供給部は、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーとしての電流を前記抽出手段に供給する電源部を含み、前記電源部は、前記分析物透過パスの形成状態に係わらず、所定の電流を前記複数の抽出ユニットの前記複数の抽出用電極のそれぞれに所定時間に亘って供給することにより、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーを供給する経皮的分析物抽出システムを採用することができる。このように抽出エネルギーとして電気エネルギーを使用して場合、本発明に於ける経皮的分析物抽出システムは、リバースイオントフォレシス法を採用したものとなる。
【００１４】
ここで、前記電源部は、前記複数の抽出用電極のそれぞれに電流を供給する複数の電源を備えた構成とすることができ、前記複数の電源のそれぞれから前記複数の抽出用電極のそれぞれに供給される電流又は電圧は、実質的に同じ大きさである構成とすることができる。
【００１５】
また、前記複数の電源のそれぞれは、一定の電流を供給する定電流電源である構成とすることができ、前記定電流電源は、前記一定の電流が所定電圧以上にならないように制限する電圧リミット機能を有している構成も採用することが可能である。
【００１６】
更に、前記複数の電源のそれぞれは、一定の電圧を印加する定電圧電源である構成とすることができ、前記定電圧電源は、前記一定電圧の電流が所定電流値以上にならないように制限する電流リミット機能を有している構成も採用することが可能である。
【００１７】
また、本発明の経皮的分析物抽出システムは、前記電源部と前記複数の抽出用電極のうちの少なくとも一部の抽出用電極との間に設けられた電気抵抗を調整するための抵抗変更部と、前記電源部から前記複数の抽出用電極のそれぞれに供給される電流が所定量以下になるように前記抵抗変更部のそれぞれを制御する制御部とを更に備えていてもよい。
【００１８】
このように抵抗変更部を設けた構成により、各抽出用電極を介して形成される回路の抵抗値をほぼ等しくすることができ、一部の抽出用電極を介して流れる電流が被験者に痛みを感じさせるような大きな電流値になることを防止することが可能となる。
【００１９】
上記においては、前記電源部が前記複数の抽出用電極の少なくとも一部に供給する電流量をモニターするモニター手段を更に備え、前記制御部は、前記モニター手段の出力結果に基づいて前記抵抗変更部のそれぞれを制御するように構成することもできる。
【００２０】
このように抵抗変更部を設けた構成により、各抽出用電極を介して形成される回路の抵抗値をほぼ等しくすることができ、一部の抽出用電極を介して流れる電流が被験者に痛みを感じさせるような大きな電流値になることを防止することが可能となる。
【００２１】
前記電源部から前記複数の電極のそれぞれに供給される電流は、５００μＡ以下であることが好ましく、１００μＡ以下であることがより好ましい。５００μＡ以下の電流値では、殆どの被験者は実質的に痛みを感じることはない。また、上記電流は、分析に必要な量の抽出物を抽出するために、１０μＡ以上であることが好ましい。
【００２２】
同様に、前記電源部は、前記生体に印加される電圧が２０Ｖ以下になるよう電圧を調整することが好ましく、１０Ｖ以下になるよう電圧を調整することがより好ましい。２０Ｖ以下の電圧では、殆どの被験者は実質的に痛みを感じることはない。また、上記電圧は、分析に必要な量の抽出物を抽出するために、０．１Ｖ以上であることが好ましい
上記の経皮的分析物抽出システムは、分析物がグルコースを含む場合に好適に使用することができる。
【００２３】
加えて、本発明の経皮的分析物抽出システムは、前記複数の抽出ユニットがそれぞれ抽出物収集物質を更に有し、前記生体組織中の分析物が該抽出物収集物質中に抽出されるように構成することもできる。
【００２４】
また、本発明の経皮的分析物抽出システムは、前記抽出手段は前記複数の抽出ユニットに共通の抽出物収集物質を更に有し、前記生体組織中の分析物が該共通の抽出物収集物質中に抽出されるように構成することもできる。
【００２５】
本発明の経皮的分析物分析システムは、上記の何れかの経皮的分析物抽出システムと、前記複数の抽出ユニットに抽出された分析物に基づく信号を検出する測定部と、該測定部によって検出された信号を分析して分析結果を得る分析部と、該分析部で得られた分析結果を出力する出力部とを備えたことを特徴としている。
【００２６】
本発明の経皮的分析物抽出システムに於ける経皮的分析物の抽出方法は、被験者の生体組織中の分析物を経皮的に抽出するための経皮的分析物の抽出方法であって、複数の抽出ユニットを生体の皮膚に載置するステップと、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の抽出エネルギーを前記複数の抽出ユニットのそれぞれに分配してに供給する抽出エネルギー供給ステップとを包含し、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーは、前記分析物を透過させるための分析物透過パスの形成状態に係わらず、所定の単位時間あたりエネルギーを、前記複数の抽出ユニットのそれぞれに所定時間に亘って供給することにより、前記複数の抽出ユニットに供給されることを特徴とする。
【００２７】
ここで、抽出エネルギーとして電気エネルギーを使用する場合には、上記の経皮的分析物の抽出方法は、前記複数の抽出ユニットはそれぞれ抽出用電極を有し、前記抽出エネルギー供給ステップに於いて、分析に必要な量の分析物を抽出するために必要な量の前記抽出エネルギーは、前記分析物透過パスの形成状態に係わらず、所定の電流を、前記複数の抽出ユニットの前記複数の抽出用電極のそれぞれに所定時間に亘って供給することにより、前記複数の抽出ユニットに供給される構成とすることができる。
【００２８】
ここで、前記複数の抽出ユニットの前記複数の抽出用電極のそれぞれに供給される電流又は電圧は、実質的に同じ大きさである構成とすることができる。
【００２９】
更に、この抽出方法は、前記電源部と前記複数の抽出用電極の少なくとも一部の抽出用電極のそれぞれとの間に抵抗変更部を設け、前記抽出エネルギー供給ステップに於いて、前記複数の抽出用電極のそれぞれに供給される電流が所定値以下になるように、前記抵抗変更部に於ける抵抗が制御される構成とすることが可能である。
【００３０】
このように抵抗変更部を設けた構成により、各抽出用電極を介して形成される回路の抵抗値をほぼ等しくすることができ、一部の抽出用電極を介して流れる電流が被験者に痛みを感じさせるような大きな電流値になることを防止することが可能となる。
【００３１】
加えて、前記抽出エネルギー供給ステップに於いて、前記複数の抽出用電極の少なくとも一部に供給する電流値をモニターし、該モニタした電流値に基づいて前記抵抗変更部に於ける抵抗が制御される構成を付加することもできる。
【００３２】
本発明の経皮的分析物分析システムに於ける経皮的分析物の分析方法は、上記何れかの経皮的分析物の抽出方法を実施する分析物抽出ステップと、前記複数の抽出ユニットに抽出された分析物に基づく信号を検出する測定ステップと、該測定ステップで検出された信号を分析して分析結果を得る分析ステップと、該分析ステップで得られた分析結果を出力する出力ステップとを包含することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の経皮的分析物抽出システムによれば、所定の単位時間あたりエネルギーを複数の抽出ユニットのそれぞれに所定時間に亘って供給することにより、被験者に大きな痛みを感じさせることなく、分析に必要な量の分析物を抽出することが可能となる。
【００３４】
従って、上記経皮的分析物抽出システムを採用した経皮的分析物分析システムを用いると、被験者に大きな痛みを感じさせることなく分析物の抽出と分析を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面に基づき、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００３６】
本実施形態の経皮的分析物抽出システム及び経皮的分析物分析システムは、リバースイオントフォレシス法を採用するものである。
【００３７】
本実施形態においては、非侵襲的に生体組織内の分析物を皮膚を介して（経皮的に）抽出する。具体的には、電気エネルギーを皮膚に付与することによって、汗腺や毛穴等のマクロポアや細胞間のミクロポアを広げて分析物が皮膚を透過するパス（分析物透過パス）を形成し、このパスを通じて分析物を抽出する方法を採用する。
【００３８】
皮膚は、角質層、表皮及び真皮からなり、真皮の下の生体組織を生体内と称する。分析物透過パスとは、所定のエネルギーを皮膚に付与することによって、汗腺や毛穴等のマクロポアや細胞間のミクロポアが拡張されて形成されるパスであって、このパスの内部を分析物が透過することができる。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態に係る経皮的分析物抽出システム１の概略構成図である。本実施形態の経皮的分析物抽出システム１は、被験者の生体内部２０上の皮膚１８の表面に載置される第１抽出ユニット２ａ及び第２抽出ユニット２ｂと、同様に皮膚１８の表面に載置される通電用ユニット３と、電源部１７とを有している。本実施形態の経皮的分析物抽出システム１に於いては、被験者が感じる痛みを軽減させるために、抽出ユニットが２つ設けられている。
【００４０】
第１抽出ユニット２ａは陰極用チャンバー１４ａを備え、陰極用チャンバー１４ａ内には抽出された分析物を収集するための抽出物収集物質１３ａが収納され、抽出物収集物質１３ａ内には皮膚に電気エネルギーを伝達するための抽出用電極１５ａ（陰極）が浸漬されている。同様に、第２抽出ユニット２ｂは陰極用チャンバー１４ｂを備え、陰極用チャンバー１４ｂ内には抽出された分析物を収集するための抽出物収集物質１３ｂが収納され、抽出物収集物質１３ｂ内には抽出用電極１５ｂ（陰極）が浸漬されている。
【００４１】
また、通電用ユニット３は陽極用チャンバー１１を有し、陽極用チャンバー１１内には抽出物収集物質１６が収納され、抽出物収集物質１６内には通電用電極１２（陽極）が浸漬されている。
【００４２】
電源部１７は第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂを備え、本実施形態では、第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂは何れも５０μＡの定電流を供給する定電流電源である。抽出用電極１５ａ及び抽出用電極１５ｂは、それぞれ第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂのマイナス側に接続され、第１抽出ユニット２ａ及び第２抽出ユニット２ｂは、それぞれコネクタ１９ａ及び１９ｂに於いて切り離しが可能となっている。また、通電用ユニット３の通電用電極１２は、第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂのプラス側に共通に接続されている。また、本実施形態では、第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂは、それぞれ所定電圧以上の電圧を有する電流が出力されないように制限する電圧リミット機能を備えている。本実施形態では、電源１７ａ及び１７ｂは、１０Ｖより高い電圧を有する電流が出力されないように設定されている。なお、第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂとして、それぞれ所定電流以上の電流が流れないように制限する電流リミット機能を備えた定電圧電源を用いてもよい。
【００４３】
第１抽出ユニット２ａの抽出用電極１５ａ、第２抽出ユニット２ｂの抽出用電極１５ｂ、及び通電用ユニット３の通電用電極１２は同じ構成であってよいし、異なる構成であってもよく、その材質としては、Ａｇ、ＡｇＣｌ、カーボン、プラチナ等を使用することができる。本実施形態では、抽出用電極１５ａ及び抽出用電極１５ｂとしてＡｇＣｌ製のワイヤーを用い、通電用電極１２としてリング状のＡｇを用いた。
【００４４】
また、陰極用チャンバー１４ａ及び１４ｂ、並びに陽極用チャンバー１１として、ガラス、アクリル等からなるキャピラリーを使用することができる。本実施形態では、陰極用チャンバー１４ａ及び１４ｂとして内径がφ０．６ｍｍのガラスキャピラリーを用い、陽極用チャンバー１１として内径がφ８ｍｍのアクリル製チャンバーを用いた。
【００４５】
更に、抽出物収集物質１３ａ,１３ｂ及び１６としては、純水、イオン導電性水溶液（例えば生理食塩水）、ヒドロゲル、イオン導電性ヒドロゲル等が挙げられる。イオン導電性ヒドロゲルとしては、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロースなどを用いてゲル化したものが挙げられる。本実施形態では、抽出物収集物質１３ａ,１３ｂ及び１６としてヒドロキシプロピルセルロースゲルを用いた。
【００４６】
また、電源部１７を構成する第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂは、直流電源、交流電源及び直流電源と交流電源の組み合わせが使用でき、分析物の抽出量を安定させるという観点から、本実施形態では上述のように直流電源である定電流電源を用いた。
【００４７】
本実施形態の経皮的分析物抽出システム１では、電源部１７の第１電源１７ａから流れる電流は、通電用ユニット３の通電用電極１２、皮膚１８の通電用ユニット３が載置されている領域２３、生体内部２０、皮膚１８の第１抽出ユニット２ａが載置されている領域２１及び第１抽出ユニット２ａの抽出用電極１５ａを経由し、第１電源１７ａに戻る第１の回路２８を流れる。同様に、第２電源１７ｂから流れる電流は、通電用ユニット３の通電用電極１２、皮膚１８の通電用ユニット３が載置されている領域２３、生体内部２０、皮膚１８の第２抽出ユニット２ｂが載置されている領域２２及び第２抽出ユニット２ｂの抽出用電極１５ｂを経由し、第２電源１７ｂに戻る第２の回路２９を流れる。
【００４８】
上記何れの電流も、５００μＡ以下であることが好ましく、１０μＡ〜５００μＡの範囲であることがより好ましい。１０μＡ以上であれば、分析物透過パスの形成や分析物の抽出が損なわれず、５００μＡ以下であれば、この経皮的分析物抽出システム１を使用する被験者が感じる痛みも少ないからである。
【００４９】
本実施形態の経皮的分析物抽出システム１によって抽出される分析物としては、グルコースが好ましく、これ以外に、乳酸、アスコルビン酸、アミノ酸、酵素基質、薬物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
図２は、上記の経皮的分析物抽出システム１を備えた経皮的分析物分析システム１０を示す模式図である。この経皮的分析物分析システム１０は、上述の経皮的分析物抽出システム１と分析システム４とからなる。分析システム４は、抽出物収集物質１３ａ及び１３ｂ（図１）内に抽出された分析物を測定し、分析物の量に対応する信号を出力する測定部（センサー）２５と、測定部２５から出力される信号を分析して分析結果を出力する分析部２６と、分析部２６から出力される分析結果を出力（表示）する出力部２７とを備えている。
【００５１】
ここで、測定部２５として、高速液体クロマトグラフイー（ＨＰＬＣ）を用いた電気化学検出法を採用するセンサーを使用することができる。分析部２６としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータが用いられ、出力部２７としては、ＣＲＴ，ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等が用いられている。
【００５２】
なお、この実施形態では分析物抽出システム１と分析システム４は別体構成であるが、分析物抽出システム１と分析システム４とを一体化してもよい。
【００５３】
次に、経皮的分析物分析システム１０を用いた分析方法について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、被験者は、第１抽出ユニット２ａ、第２抽出ユニット２ｂ及び通電用ユニット３（図１）を被験者の皮膚１８の表面に載置して固定する（ステップＳ１１）。
【００５４】
次に、通電用ユニット３の通電用電極１２を第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂのプラス側に接続し、第１抽出ユニット２ａの抽出用電極１５ａを第１電源１７ａのマイナス側に、第２抽出ユニット２ｂの抽出用電極１５ｂを第２電源１７ｂのマイナス側にそれぞれ接続する。これにより、第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂからそれぞれ５０μＡの定電流Ｉ１及びＩ２が供給される（ステップＳ１２）。定電流Ｉ１の供給により、第１電源１７ａから通電用ユニット３の通電用電極１２、皮膚１８の領域２３、生体内部２０、皮膚１８の領域２１及び第１抽出ユニット２ａの抽出用電極１５ａを順に通って第１電源１７ａに戻る第１の回路２８（図１）が形成される。同様に、定電流Ｉ２の供給により、第２電源１７ｂから通電用ユニット３の通電用電極１２、皮膚１８の領域２３、生体内部２０、皮膚１８の領域２２及び第２抽出ユニット２ｂの抽出用電極１５ｂを順に通って第２電源１７ｂに戻る第２の回路２９（図１）が形成される。
【００５５】
定電流Ｉ１及びＩ２の供給を開始した直後に於いては、前述の図７に示したような分析物透過パス２４はまだ形成されていないため、皮膚１８の領域２１及び領域２２に於ける抵抗値は大きく、第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂから供給される電圧は高くなる。しかしながら、本実施形態に於いては、第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂは、それぞれ定電流Ｉ１及びＩ２が１０Ｖより高い電圧にならないように制限する電圧リミット機能を備えているため、皮膚１８の領域２１及び領域２２には最大でも１０Ｖまでの電圧しか印加されない。従って、被験者は第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂから電圧が印加されても痛みを感ずることはない。しかし、１０Ｖ以下の電圧であっても、電流を流し続けることにより、皮膚１８の領域２１及び領域２２には最終的に図７に示した分析物透過パス２４がそれぞれ形成されることとなる。
【００５６】
ここで、領域２１及び領域２２の状態は全く同じではないため、領域２１及び領域２２の何れか一方に先に分析物透過パスが形成されることがある。その場合、分析物透過パスが形成された方の皮膚の領域の抵抗値が下がり、電流が流れやすくなるが、本実施形態では第１電源１７ａ及び第２電源１７ｂは定電流電源であるため、５０μＡより多くの電流が流れることはなく、従って被験者は痛みを感ずることはない。
【００５７】
皮膚１８の領域２１及び領域２２に分析物透過パスが形成された後、さらに電流Ｉ１、Ｉ２の供給を継続して行うと、領域２１及び領域２２にそれぞれ形成された分析物透過パスを通じて生体内部２０のイオンが抽出物収集物質１３ａ及び１３ｂ内に移動し、このイオンの移動に伴って分析物が抽出物収集物質１３ａ及び１３ｂ内に抽出される（ステップＳ１４）。
【００５８】
次に、電流Ｉ１、Ｉ２の供給を終了することによって、分析物の抽出は終了する（ステップＳ１５）。
【００５９】
続いて被験者は、コネクタ１９ａ及び１９ｂを外し、第１抽出ユニット２ａ及び第２抽出ユニット２ｂを皮膚１８から除去して分析システム４（図２）の測定部２５にセットする（ステップＳ１６）。
【００６０】
測定部２５では、第１抽出ユニット２ａの抽出物収集物質１３ａ及び第２抽出ユニット２ｂの抽出物収集物質１３ｂに抽出された分析物（グルコース）の量に対応する信号が分析部２６に出力される（ステップＳ１７）。
【００６１】
次に、分析部２６では測定部２５からの信号が分析され、その分析結果が出力部２７に出力される（ステップＳ１８）。
【００６２】
出力部２７は分析部２６からの分析結果を表示して（ステップＳ１９）、経皮的分析物分析システム１０による分析を終了する。
【００６３】
なお、上記のステップＳ１２及びＳ１４では定電流Ｉ１の供給と定電流Ｉ２の供給は実質的に同時に行なわれているが、タイミングをずらして行ってもよい。但し、同時に行った方が、分析物透過パスの形成や分析物の抽出に要する時間が短縮されるので好ましい。
【００６４】
図４は本発明の他の実施形態に係る経皮的分析物抽出システム５を模式的に示している。本実施形態の経皮的分析物抽出システム５は、被験者の生体内部２０上の皮膚１８の表面に載置される第１抽出ユニット２ａ及び第２抽出ユニット２ｂと、同様に皮膚１８の表面に載置される通電用ユニット３と、電源４７とを有している。本実施形態では、図１の実施形態とは異なり、一つの電源４７のみを備えている。本実施形態の経皮的分析物抽出システム１に於いても、被験者が感じる痛みを軽減させるために、抽出ユニットが２つ設けられている。
【００６５】
図１の実施形態と同様に、第１抽出ユニット２ａは陰極用チャンバー１４ａを備え、陰極用チャンバー１４ａ内には抽出された分析物を収集するための抽出物収集物質１３ａが収納され、抽出物収集物質１３ａ内には抽出用電極１５ａが浸漬されている。同様に、第２抽出ユニット２ｂは陰極用チャンバー１４ｂを備え、陰極用チャンバー１４ｂ内には抽出された分析物を収集するための抽出物収集物質１３ｂが収納され、抽出物収集物質１３ｂ内には抽出用電極１５ｂが浸漬されている。
【００６６】
図１の実施形態と同様に、通電用ユニット３は陽極用チャンバー１１を有し、陽極用チャンバー１１内には抽出物収集物質１６が収納され、抽出物収集物質１６内には通電用電極１２が浸漬されている。本実施形態に於いても、抽出物収集物質１３ａ,１３ｂ及び１６として、ヒドロキシプロピルセルロースゲルを用いている。
【００６７】
本実施形態に於いても、電源４７は定電流電源であり、２つの抽出ユニット２ａ及び２ｂに電流を供給する必要があるため、前述の図１の実施形態の２倍の１００μＡの定電流を供給する。また、電源４７は、所定電圧以上の電圧を有する電流が出力されないように制限する電圧リミット機能を備えている。本実施形態では、電源４７は、１０Ｖより高い電圧を有する電流が出力されないように設定されている。なお、電源４７として、所定電流以上の電流が流れないように制限する電流リミット機能を備えた定電圧電源を用いてもよい。
【００６８】
本実施形態では、第１抽出ユニット２ａの抽出用電極１５ａは可変抵抗Ｒ１に接続され、可変抵抗Ｒ１は電流計Ａ１に接続され、電流計Ａ１は電源４７のマイナス側に接続されている。同様に、第２抽出ユニット２ｂの抽出用電極１５ｂは可変抵抗Ｒ２に接続され、可変抵抗Ｒ２は電流計Ａ２に接続され、電流計Ａ２は電源４７のマイナス側に接続されている。更に、本実施形態では、電源４７から供給される電流の電圧を計測するための電圧計Ｖａが電源４７のプラス側とマイナス側との間に接続されている。本実施形態に於いても、第１抽出ユニット２ａ及び第２抽出ユニット２ｂは、それぞれコネクタ１９ａ及び１９ｂに於いて切り離しが可能となっている。
【００６９】
図４に示す本実施形態の経皮的分析物抽出システム５は、図２に示す分析システム４と組み合わせることにより、経皮的分析物分析システムを構成することができる。
【００７０】
本実施形態の経皮的分析物抽出システム１では、電源部４７から供給される電流の一部は、通電用ユニット３の通電用電極１２、皮膚１８の通電用ユニット３が載置されている領域２３、生体内部２０、皮膚１８の第１抽出ユニット２ａが載置されている領域２１、第１抽出ユニット２ａの抽出用電極１５ａ、可変抵抗Ｒ１及び電流計Ａ１から電源４７に戻る第１の回路４８を流れる。同様に、電源４７から流れる電流の他の一部は、通電用ユニット３の通電用電極１２、皮膚１８の通電用ユニット３が載置されている領域２３、生体内部２０、皮膚１８の第２抽出ユニット２ｂが載置されている領域２２、第２抽出ユニット２ｂの抽出用電極１５ｂ、可変抵抗Ｒ２及び電流計Ａ２から第２電源１７ｂに戻る第２の回路４９を流れる。
【００７１】
更に、図示していないが、本実施形態では、第１の回路４８に於ける抵抗Ｒ１’と、第２の回路４９に於ける抵抗Ｒ２’とが等しくなるように制御を行う制御部を備えている。この制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成することができる。具体的には、この制御部は、電圧計Ｖａにより測定された電源４７から供給される電流の電圧値と、電流計Ａ１及びＡ２により計測される第１の回路４８及び第２の回路４９に流れる電流値と、可変抵抗Ｒ１又はＲ２の抵抗値とに基づいて、第１の回路４８に於ける全抵抗Ｒ１’と第２の回路４９に於ける全抵抗Ｒ２’とが等しくなるように可変抵抗Ｒ１又はＲ２の抵抗値を変更するように制御を行う。これにより、第１の回路４８及び第２の回路４９に流れる電流値が等しくなり、一方のみの回路に大きな電流が流れることによる被験者の痛みの発生が抑制されることとなる。
【００７２】
図５は、経皮的分析物抽出システム５に於ける上記制御部の機能を説明するためのフローチャートを示している。同図に示すように、ステップＳ２０で処理を開始し、まず、電圧計Ｖａにより測定された電源４７から供給される電流の電圧値Ｖが測定され（ステップＳ２１）、次に、電流計Ａ１及びＡ２により計測された第１の回路４８及び第２の回路４９に流れる電流値Ａ１及びＡ２が測定される。次に、既知の可変抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値と、電圧値Ｖａと、電流値Ａ１及びＡ２とに基づいて、第１の回路４８に於ける抵抗値Ｒ１’と、第２の回路４９に於ける抵抗値Ｒ２’とが計算される（ステップＳ２３）。
【００７３】
次に、第１の回路４８の抵抗値Ｒ１’と第２の回路４９の抵抗値Ｒ２’との大きさが比較され（ステップＳ２４）、Ｒ１’がＲ２’より大きい場合には、抵抗値Ｒ１と（Ｒ１’−Ｒ２’）の値とが比較され（ステップＳ２５）、Ｒ１が大きい場合にはＲ１と（Ｒ１’−Ｒ２’）との差がＲ１に代入される（ステップＳ２６）。これにより、第１の回路４８の抵抗値Ｒ１’と第２の回路４９の抵抗値Ｒ２’とが等しくなる。一方、ステップＳ２５で（Ｒ１’−Ｒ２’）がＲ１より大きいか等しいと判断されると、Ｒ２と（Ｒ１’−Ｒ２’）との差がＲ２に代入される（ステップＳ２７）。これにより、第１の回路４８の抵抗値Ｒ１’と第２の回路４９の抵抗値Ｒ２’とが等しくなる。
【００７４】
また、ステップＳ２４でＲ２’がＲ１’より大きいと判断されると、次に抵抗値Ｒ２と（Ｒ２’−Ｒ１’）の値とが比較され（ステップＳ２８）、Ｒ２が大きい場合にはＲ２と（Ｒ２’−Ｒ１’）との差がＲ２に代入される（ステップＳ２９）。これにより、第１の回路４８の抵抗値Ｒ１’と第２の回路４９の抵抗値Ｒ２’とが等しくなる。一方、ステップＳ２８で（Ｒ２’−Ｒ１’）がＲ２より大きいか等しいと判断されると、Ｒ１と（Ｒ２’−Ｒ１’）との差がＲ１に代入される（ステップＳ３０）。これにより、第１の回路４８の抵抗値Ｒ１’と第２の回路４９の抵抗値Ｒ２’とが等しくなる。以上のステップＳ２１〜３１により、第１の回路４８に於ける全抵抗値Ｒ１’と第２の回路４９に於ける全抵抗Ｒ値２’とが等しくなり、従って、第１の回路４８及び第２の回路４９に流れる電流値が等しくなる。これにより、一方のみの回路に大きな電流が流れることによる被験者の痛みの発生が抑制されることとなる。
【００７５】
最後に、電流供給を終了すべきか否かが判断され（ステップＳ３１）、終了しない場合には、処理はステップＳ２１に戻り、再び上記の処理を繰り返す。一方、ステップＳ３１で電流供給を終了すべきと判断されると、ステップＳ３２で処理を終了する。このように、ステップＳ２１〜３１を繰り返すことにより、第１の回路４８及び第２の回路４９に流れる電流値が常に等しく保たれ、皮膚１８に分析物透過パスを形成している間及び生体組織中の分析物を経皮的に抽出している間、被験者は痛みを感じることはない。
【００７６】
なお、図４の実施形態では、Ｒ１及びＲ２として何れも可変抵抗を用いたが、一方の抵抗を固定抵抗とし、もう一方の抵抗のみを可変抵抗とすることもできる。
【００７７】
また、上記の２つの実施形態では、抽出ユニットを２つ設けた場合について説明したが、抽出ユニットを３つ以上設けることもできる。抽出ユニットを３つ以上設けると、抽出される分析物の総量が増加し、分析が容易となるので好ましい。
【００７８】
次に、図６に、本発明の他の実施形態に係る経皮的分析物抽出システム６の斜視図を示す。本実施形態の経皮的分析物抽出システム６は、９個の抽出ユニットを一体化した直方体の形状を成す一つの一体化ユニット３２を有し、一体化ユニット３２の上面には、マトリックス状に並んだ９個の抽出用電極３５ａ,３５ｂ…、３５ｉが設けられている。抽出用電極３５ａ〜３５ｉのそれぞれは、一体化ユニット３２上のそれぞれの配線３６ａ〜３６ｉを介して、図示しない９個の電圧リミット機能付きの定電流電源に切り離し可能に接続されている。これらの９個の電源も、それぞれ５０μＡの定電流を出力すると共に、１０Ｖより高い電圧を有する電流が出力されないように制限する電圧リミット機能をそれぞれ備えている。また、本実施形態では、一体化ユニット３２は抽出物収集物質としてのゲルに９個の抽出用電極３５ａ〜３５ｉが貼り付けられており、一体化ユニット３２の抽出用電極３５ａ〜３５ｉが設けられている面とは反対側の面（紙面裏側）が被験者の皮膚に貼付されて使用される。なお、本実施形態に於いても、電流リミット機能付きの定電圧電源を用いることができる。
【００７９】
本実施形態に於いても、各抽出用電極３５ａ〜３５ｉのそれぞれには１０Ｖ以下の５０μＡの定電流が供給されるので、一部の抽出用電極に大きな電流が流れることによる被験者の痛みの発生が抑制され、しかも９個の抽出用電極３５ａ〜３５ｉが設けられているので、生体内部２０から多くの分析物を抽出することができる。
【００８０】
なお、上記何れの実施形態に於いても、本実施形態では分析物透過パスの形成と分析物の抽出とで電流を流す方向を同じにしたが、異なる方向に電流を流す構成としてもよい。また、本実施例では同じ第１抽出ユニット２ａ及び同じ第２抽出ユニット２ｂを用いて分析物透過パスの形成と分析物の抽出との両方を行っているが、分析物透過パスの形成と分析物の抽出とを別々の抽出ユニットを用いて行うこともできる。
【００８１】
更に、上記の各実施形態では、リバースイオントフォレシス法のみを採用した経皮的分析物抽出システムを示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、皮膚の抽出領域に超音波を照射して皮膚のバリア機能を低下させて受動拡散を促進することにより生体中の分析物を抽出するソノフォレシス法、皮膚の抽出領域を陰圧で吸引して生体中の分析物を抽出する陰圧吸引法、皮膚の抽出領域に分析物の経皮移動を促進するためのエンハンサーを付与するケミカルエンハンサー法などを適当に組み合わせて採用することもできる。
【００８２】
また、上記に示した経皮的分析物抽出システム１,５及び６に、抽出領域に超音波を照射する超音波照射部、抽出領域を陰圧で吸引する吸引部、抽出領域にエンハンサーを付与するエンハンサー付与部等を付加してもよい。これらの付加によって、分析物の抽出量を増加させることができ、より精度の高い分析が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のシステムによれば、皮膚の抽出領域の一部に過大な電圧が印加されたり、過大な電流が流されることはないため、被験者に大きな痛みを感じさせることがなく、非侵襲の経皮的分析物抽出システム及び経皮的分析物分析システムとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態に係る経皮的分析物抽出システムの概略構成図である。
【図２】図１の経皮的分析物抽出システム１を備えた経皮的分析物分析システムを示す模式図である。
【図３】経皮的分析物分析システム１０を用いた分析方法について説明するためのフローチャートを示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る経皮的分析物抽出システムを模式的に示す図である。
【図５】図４の経皮的分析物抽出システムに於ける制御部の機能を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の更なる実施形態に係る経皮的分析物抽出システムの斜視図である。
【図７】リバースイオントフォレシス法を採用した従来の経皮的分析物抽出システムの内部構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００８５】
１、５、６  経皮的分析物抽出システム
２ａ  第１抽出ユニット
２ｂ  第２抽出ユニット
３  通電用ユニット
４  分析システム
１０  経皮的分析物分析システム
１１  陽極用チャンバー
１２  通電用電極
１３ａ、１３ｂ、１６  抽出物収集物質
１４ａ、１４ｂ  陰極用チャンバー
１５ａ、１５ｂ  抽出用電極
１７  電源部
１７ａ  第１電源
１７ｂ  第２電源
１８  皮膚
１９ａ、１９ｂ  コネクタ
２０  生体内部
２４  分析物透過パス
２５  測定部
２６  分析部
２７  出力部
２８  第１の回路
４８  第１の回路
４９  第２の回路
３２  一体化ユニット
３５ａ〜３５ｉ  抽出用電極
３６ａ〜３６ｉ  配線
４７  電源
【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】
2005137416.tif 000007
【図６】
2005137416.tif 000008
【図７】
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