(57)【要約】【課題】本発明は、高精度かつ簡便に被験体における特定の物質の代謝状態を推定する方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、皮膚ガス測定に基づく被験体の特定の物質の代謝状態の推定方法、推定された代謝状態に基づく薬剤の投与量の決定方法、及びこれらの方法に用い得る装置等により、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、及び
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体の血糖値を推定する工程
を含む、被験体における血糖値の推定方法。
【請求項２】
前記一以上の皮膚ガスの濃度の測定前に、皮膚ガスを濃縮する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
血糖値の推定が、参照体由来の前記一以上の皮膚ガスの濃度と参照体の血糖値との回帰分析又は主成分分析によって事前に得た式に基づく、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記皮膚ガスが、一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択される一以上を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記皮膚ガスが、前記群にさらにアセトンを加えた群から選択される二以上を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
濃度の測定を経時的に行う、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、及び
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内のインスリン濃度を推定する工程
を含む、被験体内のインスリン濃度の推定方法。
【請求項８】
インスリン濃度の推定が、参照体由来の前記一以上の皮膚ガスの濃度と参照体内のインスリン濃度との回帰分析又は主成分分析によって事前に得た式に基づく、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記皮膚ガスが、アセトン及び／又はヘキサナールを含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
濃度の測定を経時的に行う、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する工程、及び
推定された特定の物質の代謝状態に応じて薬剤の投与量を決定する工程、
を含む、薬剤の投与量を決定する方法。
【請求項１２】
前記特定の物質が、被験体の内在性物質、又は被験体に投与される物質である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体の内在性物質の代謝状態を推定する工程、
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体に投与される物質の代謝状態を推定する工程、並びに
推定された被験体の内在性物質の代謝状態及び被験体に投与される物質の代謝状態に応じて薬剤の投与量を決定する工程、
を含む、薬剤の投与量を決定する方法。
【請求項１４】
濃度の測定を経時的に行う、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択されるいずれか一つのガスからなる、血糖値を推定するためのバイオマーカー。
【請求項１６】
アセトン、一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択される二以上のガスからなる、血糖値を推定するためのバイオマーカー。
【請求項１７】
アセトン及び／又はヘキサナールからなるガスである、インスリン濃度を推定するためのバイオマーカー。
【請求項１８】
被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する採取手段、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する測定手段、及び
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する計算手段
を含む、被験体内における特定の物質の代謝状態の推定ユニット。
【請求項１９】
前記特定の物質が、被験体の内在性物質である、請求項１８に記載のユニット。
【請求項２０】
前記特定の物質が、被験体に投与される物質である、請求項１８に記載のユニット。
【請求項２１】
請求項１８に記載のユニット、及び
推定された被験体内における特定の物質の代謝状態の情報に基づいて、薬剤の投与量を決定する判断手段
を含む、薬剤の投与量の決定機構。
【請求項２２】
請求項１９に記載のユニット、
請求項２０に記載のユニット、並びに
推定された前記被験体の内在性物質の代謝状態、及び被験体に投与される物質の代謝状態の情報に基づいて、薬剤の投与量を決定する判断手段
を含む、薬剤の投与量の決定機構。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の薬剤の投与量の決定機構、
薬剤を保存する薬剤貯蔵手段、及び
前記判断手段によって決定された薬剤の投与量に基づいて、薬剤貯蔵手段に保存された薬剤を被験体に投与する投与手段
を含む、自動薬剤投与装置。
【請求項２４】
濃度の測定を経時的に行う、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載のユニット、請求項２１又は２２に記載の薬剤の投与量の決定機構、又は請求項２３に記載の自動薬剤投与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚ガス測定に基づく代謝状態の推定方法、推定された代謝状態に基づく薬剤の投与量の決定方法、皮膚ガスからなる代謝状態を推定するためのバイオマーカー、並びにこれらの方法及びバイオマーカーの使用に適した装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病とは、血糖値が一定の基準値を超えていることを診断基準とする疾患である。糖尿病は、インスリン分泌細胞であるβ細胞が死滅することを主な原因とする1型糖尿病と、インスリンの抵抗性の増加及びインスリンの分泌能の低下を主な原因とする2型糖尿病とに大別される。国際糖尿病連合の調査では、2013年における糖尿病人口は全世界で3億8200万人であり、その患者数は増加の一途を辿っている。糖尿病及び糖尿病合併症を治療及び／又は予防するためには、この疾患の程度の指標となる血糖値等の代謝状態を精度高く測定し、それに応じて薬剤を投与することが重要である。
【０００３】
血糖値を測定する機器には、血液から血糖値を測定する自己血糖測定（SMBG：Self Monitoring of Blood Glucose）と呼ばれる採血タイプと、間質液から血糖値を測定する持続血糖測定（CGMS：Continuous Glucose Monitoring）と呼ばれる間質液タイプが存在する。採血タイプによる測定では、測定毎に採血を行い、かつ採血部位を変更することが必要であるのみならず、1日当たりの測定回数が多くても7回（毎食前後と就寝前）に限定され、連続測定が難しいという問題がある。一方、間質液タイプによる測定では連続測定が可能であるが、体内に装着する際に、強い痛みを伴う穿刺が必要であり、穿刺に伴ってかぶれや違和感が生じ、また定期的に穿刺部位を変更する必要がある等、患者負担が大きい。さらに、間質液タイプには、最長で連続6日間しか測定できないという問題点も存在する。
【０００４】
採血タイプ及び間質液タイプに代わる別の血糖値の測定法として、これまでに、1型及び2型糖尿病患者並びに健常者の呼気ガスに基づいて、血中グルコース濃度を推定することが可能であることが報告されている（非特許文献１〜３）。しかし、呼気は食物等の影響で精度に問題が出やすく、また連続モニタリングのために鼻や口等の顔面に常時センサーをつけることは患者への抵抗感が大きい。さらに、意識的に一定時間毎に呼気ガスを測定することは患者の大きな負担になる。
【０００５】
糖尿病及び糖尿病合併症の治療及び／又は予防するには、血糖値に加えて、被験体内の薬剤濃度を最適な範囲に調整することも重要であるが、被験体内の薬剤濃度を高精度かつ簡便に測定する方法はこれまで知られていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Turner C. et al., J. Breath Res., 2009, 3(4), 046004
【非特許文献２】Novak B.J. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007, 104(40), pp. 15613-15618
【非特許文献３】Righettoni M. et al., J. Breath Res., 2013, 7(3), 037110
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、非侵襲的で高精度かつ簡便に被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する方法、及び推定した代謝状態に応じて薬剤等の投与量を決定する方法を提供すること等を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、被験体由来の特定の皮膚ガスがその被験体の血糖値又は投与後の血中インスリン濃度と相関すること、並びに皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体の血中グルコース及びインスリン等の代謝状態を推定できることを見出した。また、本発明者は推定した代謝状態に応じて、薬剤の投与量を決定する方法を開発し、これらの知見に基づいて本願発明を完成させた。
【０００９】
したがって、本発明は、以下の態様を包含する。
（１）被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、及び
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体の血糖値を推定する工程
を含む、被験体における血糖値の推定方法。
（２）前記一以上の皮膚ガスの濃度の測定前に、皮膚ガスを濃縮する工程をさらに含む、（１）に記載の方法。
（３）血糖値の推定が、参照体由来の前記一以上の皮膚ガスの濃度と参照体の血糖値との回帰分析又は主成分分析によって事前に得た式に基づく、（１）又は（２）に記載の方法。
（４）前記皮膚ガスが、一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択される一以上を含む、（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
（５）前記皮膚ガスが、前記群にさらにアセトンを加えた群から選択される二以上を含む、（４）に記載の方法。
（６）濃度の測定を経時的に行う、（１）〜（５）のいずれかに記載の方法。
（７）被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、及び
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内のインスリン濃度を推定する工程
を含む、被験体内のインスリン濃度の推定方法。
（８）インスリン濃度の推定が、参照体由来の前記一以上の皮膚ガスの濃度と参照体内のインスリン濃度との回帰分析又は主成分分析によって事前に得た式に基づく、（７）に記載の方法。
（９）前記皮膚ガスが、アセトン及び／又はヘキサナールを含む、（７）又は（８）に記載の方法。
（１０）濃度の測定を経時的に行う、（７）〜（９）のいずれかに記載の方法。
（１１）被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する工程、及び
推定された特定の物質の代謝状態に応じて薬剤の投与量を決定する工程、
を含む、薬剤の投与量を決定する方法。
（１２）前記特定の物質が、被験体の内在性物質、又は被験体に投与される物質である、（１１）に記載の方法。
（１３）被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程、
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体の内在性物質の代謝状態を推定する工程、
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体に投与される物質の代謝状態を推定する工程、並びに
推定された被験体の内在性物質の代謝状態及び被験体に投与される物質の代謝状態に応じて薬剤の投与量を決定する工程、
を含む、薬剤の投与量を決定する方法。
（１４）濃度の測定を経時的に行う、（１１）〜（１３）のいずれかに記載の方法。
（１５）一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択されるいずれか一つのガスからなる、血糖値を推定するためのバイオマーカー。
（１６）アセトン、一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択される二以上のガスからなる、血糖値を推定するためのバイオマーカー。
（１７）アセトン及び／又はヘキサナールからなるガスである、インスリン濃度を推定するためのバイオマーカー。
（１８）被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する採取手段、
採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する測定手段、及び
測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する計算手段
を含む、被験体内における特定の物質の代謝状態の推定ユニット。
（１９）前記特定の物質が、被験体の内在性物質である、（１８）に記載のユニット。
（２０）前記特定の物質が、被験体に投与される物質である、（１８）に記載のユニット。
（２１）（１８）に記載のユニット、及び
推定された被験体内における特定の物質の代謝状態の情報に基づいて、薬剤の投与量を決定する判断手段
を含む、薬剤の投与量の決定機構。
（２２）（１９）に記載のユニット、
（２０）に記載のユニット、並びに
推定された前記被験体の内在性物質の代謝状態、及び被験体に投与される物質の代謝状態の情報に基づいて、薬剤の投与量を決定する判断手段
を含む、薬剤の投与量の決定機構。
（２３）（２１）又は（２２）に記載の薬剤の投与量の決定機構、
薬剤を保存する薬剤貯蔵手段、及び
前記判断手段によって決定された薬剤の投与量に基づいて、薬剤貯蔵手段に保存された薬剤を被験体に投与する投与手段
を含む、自動薬剤投与装置。
（２４）濃度の測定を経時的に行う、（１８）〜（２０）のいずれかに記載のユニット、（２１）又は（２２）に記載の薬剤の投与量の決定機構、又は（２３）に記載の自動薬剤投与装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、高精度かつ簡便に被験体内における特定の物質の代謝状態を推定できる。また、本発明の方法は、非侵襲的であることから被験体に与える負担が少なく、経時的に特定の物質の代謝状態を測定することも容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図1は、ラットにおける経口グルコース耐性試験時のグルコース実測値、並びに皮膚から放出されるアセトン及びエタノールの濃度に基づくグルコース推定値の推移を示す。各グラフは、対照群及び肥満群の各群において最も高い重相関係数を示した個体（No. 1（A）及びNo. 11（C））、及び最も低い重相関係数を示した個体（No. 8（B）及びNo. 14（D））における結果を示す。
【図２】図2は、ラットにおけるアセトン及びヘキサナールの重回帰分析に基づくインスリン濃度の推定値と、インスリン濃度の実測値との関係を示す。横軸はインスリン濃度の実測値(mg/dl)を、縦軸はインスリン濃度の推定値(mg/dl)を示す。
【図３】図3は、ヒトにおける皮膚ガスの濃度に基づく血糖値の推定値と、血液を用いたグルコースの実測値との相関を示す。横軸は皮膚ガスからの推定値を、縦軸は実測値の値を示す。
【図４】図4は、ヒトにおける糖負荷後の、皮膚ガスの濃度に基づく血糖値の推定値と、血液を用いたグルコースの実測値との相関を示す。縦軸は血糖値、横軸は糖負荷後の経過時間を示す。
【図５】図5は、ヒトにおける皮膚ガスの濃度に基づく血糖値の推定値と、血液を用いたグルコースの実測値との相関を示す。3名のデータより相関を求め、その相関に基づいて皮膚ガス濃度から推定値を算出し、血糖値の実測値との関係を調べた。横軸は皮膚ガスからの推定値を、縦軸は実測値の値を示す。
【図６】図6は、ヒトにおける皮膚ガスのGC/MSで得られたm/eごとの強度と血糖値との主成分分析により求められた推定値と、血糖値の実測値との相関を示す図である。横軸は実測値、縦軸は推定値を示す。
【図７】図7は、ヒトにおける皮膚ガスのGC/MSにより得られた各m/eの、血糖値に対する寄与度を示す。横軸は変数（+50により実際のm/eの値に変換できる）、縦軸は回帰係数を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜被験体内における特定の物質の代謝状態の推定方法＞
一態様において、本発明は、被験体内における特定の物質の代謝状態の推定方法に関する。
【００１３】
本明細書において、「被験体」とは、本発明の方法に供される個体をいう。被験体の生物種としては、限定されるものではないが、哺乳動物、例えばヒト及びチンパンジー等の霊長類、ラット及びマウス等の実験動物、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、及びヤギ等の家畜動物、並びにイヌ及びネコ等の愛玩動物が挙げられ、好ましくはヒトである。
【００１４】
本明細書において、「特定の物質」とは、本発明の方法において、被験体内における代謝状態を推定する物質を指し、その種類は特に限定しない。「特定の物質」は、外部からの投与を経ずに被験体内で産生される内在性物質、又は被験体に外部から投与される物質のいずれであってもよい。
【００１５】
本明細書において、内在性物質の例として、糖、脂質、タンパク質、活性酸素種、抗酸化物質、及び腸内細菌叢が挙げられる。
【００１６】
本明細書において、被験体に投与される物質の例として、被験体に投与される薬剤が挙げられ、本発明の方法により、被験体に投与される薬剤の被験体内濃度、例えば血中又は血漿濃度を推定することができる。
【００１７】
薬剤の種類は、対象とする疾患の種類に応じて選択することができる。例えば、糖尿病の薬剤として、インスリン及びインスリン誘導体；スルホニルウレア系薬剤、例えばグリブリド（glyburide）、グリメピリド（glimepiride）、クロルプロパミド（chlorpropamide）、及びトルブタミド（tolbutamide）；α−グルコシダーゼ阻害剤、例えばアカルボース（acarbose）、ミグリトール（miglitol）、及びボグリボース（voglibose）；並びにビグアナイド類、例えばメトホルミン（metformin）及びフェンホルミン（phenformin）等が挙げられる。同様に、脂質異常症の薬剤として、スタチン、例えばアトルバスタチン、セリバスタチン、フルバスタチン、ロバスタチン、メバスタチン、ピタバスタチン、プラバスタチン、ロスバスタチン、シンバスタチン；フィブラート系薬剤、例えばフェノフィブラート、フェノフィブリン酸、ベザフィブラート又はゲムフィブロジル；並びにニコチン酸誘導体、例えばニセリトロール及びコレキサミンが挙げられる。同様に、肝炎の薬剤として、ウルソデオキシコール酸、グリチルリチン、アルダクトン、及びラクツロース等が挙げられる。
【００１８】
本明細書において「代謝状態」とは、被験体における特定の物質の存在の有無、濃度、種類、及び程度等の状態を指す。
【００１９】
内在性物質の代謝状態の例として、例えば血糖値、脂質濃度、LDLコレステロール濃度、タンパク質濃度、酸化ストレスの程度、これらの代謝状態の加齢に伴う変化等、好ましくは血糖値が挙げられる。また、腸内細菌叢も宿主の代謝状態に影響することから、腸内細菌叢の状態も本発明の「内在性物質の代謝状態」の定義に含まれ得る。これらの代謝状態は、糖尿病、脂質異常症、肝炎、及び肝硬変等の疾患の指標となり得ることから、本発明は疾患の程度を推定するためにも用いられ得る。
【００２０】
本発明の方法は、（a1）被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程（以下、「採取工程」とも記載する）、（b）採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程（以下、「測定工程」とも記載する）、及び（c）測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する工程（以下、「推定工程」とも記載する）を含む。また、本発明の方法は、任意の工程として、（a2）採取工程後、測定工程前に、皮膚ガスを濃縮する工程（以下、「濃縮工程」とも記載する）をさらに含んでよい。
本発明の方法を構成する各工程について、以下詳細に説明する。
【００２１】
（a1）採取工程
本工程においては、被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する。
本明細書において、「皮膚ガス」とは、皮膚から放出されるガスを意味する。本明細書における皮膚ガスの例として、一酸化窒素（NO）及び揮発性有機化合物が挙げられる。本明細書において、「揮発性有機化合物」とは、常温及び大気圧下で揮発性を有する物質をいい、その例として、アセトン（CH3COCH3）、アセトアルデヒド（CH3CHO）、ヘキサナール（C6H12O）、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン（C8H14O）、酢酸（CH3COOH）、2-エチルヘキサノール（C8H18O）、ノナナール（C9H18O）、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール（C16H32O）、トルエン（C6H5CH3）、エタノール（C2H5OH）、シアノシクロヘキセン（C7H9N）、及びオクタナール（C8H16O）等が挙げられる。
【００２２】
本明細書において、皮膚ガスを採取する皮膚の部位は特に制限されない。例えば、頭部、頸部、腹部、胸部、背部、腕部、手、例えば手首、手の甲、手の平、手の指、及び脚部、足、例えば足首、足の甲、足の裏、足の指等が挙げられる。皮膚ガスを採取する際の容易さ、及び採取装置の装着に対する被験体の抵抗感の低さの点から、腹部、胸部、手及び足（例えば手足の指）から皮膚ガスを採取することが好ましい。
【００２３】
採取方法は、限定されるものではないが、例えば皮膚ガスを採取する部位を容器又は袋等により覆って一定時間放置し、容器又は袋等に含まれる皮膚ガスを採取することにより行うことができる。この場合、皮膚を覆う時間は特に限定されず、5秒以上、10秒以上、30秒以上、1分以上、2分以上、3分以上、4分以上、5分以上、10分以上、30分以上、又は1時間以上であってよく、また24時間未満、12時間未満、6時間未満、3時間未満、2時間未満、又は1時間未満であってよい。また、皮膚ガスを回収する器具、装置、又は容器等を使用して皮膚ガスを直接採取してもよい。
【００２４】
本工程においては、全ての皮膚ガスを採取してもよいし、一部の皮膚ガスを採取してもよい。皮膚ガスの一部を採取するには、混合ガスから特定のガスを分取できる手段を用いればよい。例えばガスクロマトグラフィー等を使用することができる。
【００２５】
（a2）濃縮工程
本工程は、採取工程の後、測定工程の前に任意に行われる工程である。特に、測定工程において測定する皮膚ガスの濃度が低い場合、又は測定の感度が十分でない場合に、濃縮工程を行うことが好ましい。
【００２６】
皮膚ガスの濃縮は、当業者に公知のガス濃縮方法を用いればよい。例えば、濃縮は、低温濃縮法（特開2009-069137等を参照されたい）、PSA法等の吸着材を用いた濃縮方法（特開2004-148270等を参照されたい）、水等の溶媒に対する溶解性を利用して気体を濃縮する方法（特開2008-255209等を参照されたい）により行うことができる。
【００２７】
本工程における濃縮の程度は、測定工程において皮膚ガスが測定可能である限り限定されない。例えば、1.5倍以上、2倍以上、3倍以上、4倍以上、5倍以上、10倍以上、20倍以上、50倍以上、100倍以上、また1000倍以下、500倍以下、200倍以下、100倍以下、50倍以下、20倍以下、10倍以下の範囲で濃縮することができる。
【００２８】
（b）測定工程
本工程においては、採取工程において採取した皮膚ガスの全部又は一部、好ましくは一部の濃度を測定する。
【００２９】
測定工程においては、採取工程において採取した皮膚ガス、又は濃縮工程において濃縮した皮膚ガスの濃度を直接測定してもよいし、皮膚ガスを回収する器具又は装置等を使用して皮膚から放出される皮膚ガスを容器又は袋等に回収し、回収した皮膚ガスの濃度を測定してもよい。
【００３０】
濃度を測定する皮膚ガスの種類は、代謝状態を推定する物質に応じて、適宜選択することができる。例えば、対象とする物質が内在性物質、例えば血糖値である場合には、濃度を測定する皮膚ガスとして、一酸化窒素、又は揮発性有機化合物、例えばアセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、オクタナール、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される皮膚ガスが挙げられる。推定の精度の点から二以上の皮膚ガスの濃度を測定することが好ましい。二以上の皮膚ガスの濃度を測定する場合には、上記の群にアセトンを加えた群から選択される二以上の皮膚ガスを用いることができる。血糖値を推定する場合の二つの皮膚ガスの組み合わせとして、後述の実施例に記載の表1に示される組み合わせ、すなわち一酸化窒素及びアセトアルデヒド；一酸化窒素及びアセトン；一酸化窒素及びヘキサナール；一酸化窒素及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン；アセトアルデヒド及びアセトン；アセトアルデヒド及びヘキサナール；アセトアルデヒド及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン；アセトン及びヘキサナール；アセトン及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン；ヘキサナール及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン等が挙げられる。
【００３１】
血糖値を推定する場合には、三つの皮膚ガスの濃度を測定することが最も好ましい。三つの皮膚ガスの組み合わせとして、後述の実施例に記載の表2に示される組み合わせ、すなわち一酸化窒素、アセトアルデヒド、及びアセトン；一酸化窒素、アセトアルデヒド、及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン；一酸化窒素、ヘキサナール、及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン；一酸化窒素、アセトン、及びヘキサナール；アセトン、ヘキサナール、及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン；アセトアルデヒド、アセトン、及びヘキサナール；アセトアルデヒド、アセトン、及び6-メチル-5-ヘプテン-2-オン等が挙げられる。
【００３２】
また、対象とする物質が投与される物質、例えば被験体内のインスリンである場合には、アセトン及び／又はヘキサナール、好ましくはアセトン及びヘキサナールの両方の濃度を測定することが好ましい。
【００３３】
測定工程は、当業者に知られる任意のガス検出又は測定方法により行うことができる。例えば、ガスクロマトグラフィーのTCD検出器及びFID検出器等から得られるピークの強度から、皮膚ガスの濃度を測定してもよい。また、化学発光の強度及び特定波長の吸光度等から皮膚ガスの濃度を測定することができる。また、当業者に知られる半導体センサー又は電気化学センサー等のガスセンサーにより皮膚ガスの濃度を測定してもよい。本工程により測定された濃度を以下の推定工程に用いることが好ましいが、濃度を間接的に示す指標、例えばガスクロマトグラフィーにより得られるピーク強度、化学発光の強度及び特定波長の吸光度等を、以下の推定工程において濃度の代わりに直接用いてもよい。
【００３４】
測定工程は、経時的に行ってもよい。この場合、測定工程に合わせて、他の工程、すなわち採取工程、推定工程、（及び濃縮工程が含まれる場合には濃縮工程）も経時的に行うものとする。測定工程を経時的に行う場合には、測定間隔は適宜設定することができる。測定は、連続的に行ってもよいし、1分〜5分後、5分〜10分毎、10分〜20分毎、20分〜30分毎、30分〜1時間後、1時間〜2時間毎、2時間〜4時間毎、4時間〜8時間毎、8時間〜16時間毎、16時間〜24時間後、1日〜数日毎に、又は毎食及び／又は就寝の前後に行うこともできる。測定工程を経時的に行うことで、被験体内における物質の代謝状態をモニタリングすることができる。
【００３５】
（c）推定工程
本工程では、測定工程で測定された皮膚ガスの濃度と被験体内における特定の物質の代謝状態の相関に基づいて、被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する。
【００３６】
皮膚ガスの濃度と被験体内における特定の物質の代謝状態の相関は、参照体由来の皮膚ガスの濃度と特定の物質の代謝状態との回帰分析又は主成分分析等の統計的手法により事前に決定されていることが好ましい。
【００３７】
推定工程では、特定の物質の代謝状態と正に相関する皮膚ガスの濃度を用いてもよいし、負に相関する皮膚ガスの濃度を用いてもよし、これらの両方を用いてもよい。例えば、血糖値と正に相関する皮膚ガスの例として、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、及びアセトアルデヒドが挙げられ、血糖値と負に相関する皮膚ガスの例として、トルエン、アセトン、及びエタノールが挙げられる。同様に、インスリン濃度と正に相関する皮膚ガスの例として、アセトンが挙げられ、インスリン濃度と負に相関する皮膚ガスの例として、ヘキサナールが挙げられる。
【００３８】
本明細書において、「参照体」とは、本発明の方法以外の方法によって測定した代謝状態と、皮膚ガスの濃度との相関を求めるために用いられる基準となる個体を意味する。参照体は、被験体と同一種であればよい。例えば、被験体がヒトの場合、人種（民族を含む）、性別、年齢、体重、身長、及び疾患の有無等は問わない。ただし、被験体とこれらの条件が同様であることが好ましい。
【００３９】
被験体の特定の物質の代謝状態は、例えば、一つの皮膚ガスの濃度と被験体の特定の物質の代謝状態の情報に基づく単回帰分析、又は二つ以上の皮膚ガスの濃度と被験体の特定の物質の代謝状態の情報に基づく重回帰分析又は主成分分析等の統計的手法により推定することができる。単回帰分析の場合、被験体における特定の物質の代謝状態は、以下の式により求めることができる。
【００４０】
【数１】
2017151063.tif 000003
（式中、Yは特定の物質の代謝状態、aは係数、Xは皮膚ガスの濃度、bは定数である）
【００４１】
ここで、特定の物質の代謝状態と正に相関する皮膚ガスの濃度を用いた場合、aの値は正の値とし、逆に特定の物質の代謝状態と負に相関する皮膚ガスの濃度を用いた場合、aの値は負の値とすることができる。
【００４２】
同様に、重回帰分析の場合、被験体における特定の物質の代謝状態は、以下の式により求めることができる。
【００４３】
【数２】
2017151063.tif 000004
（式中、Yは特定の物質の代謝状態、a1〜anは係数、x1〜xnは皮膚ガスの濃度、nは2以上の整数、bは定数である）
【００４４】
ここで、特定の物質の代謝状態と正に相関する皮膚ガスの濃度を用いた場合、a1〜anの値は正の値とし、逆に特定の物質の代謝状態と負に相関する皮膚ガスの濃度を用いた場合、a1〜anの値は負の値とすることができる。
【００４５】
本発明の方法は、数時間〜数日のような短期で行ってもよいし、数日〜数週間、数週間〜数か月、数か月〜数年、数年〜数十年、又は生涯にわたる中長期で行ってもよい。
【００４６】
また、本発明の方法は、精度を高めるために、他のマーカー、例えば被験体における遺伝子の発現量、タンパク質の発現量、及び血中成分濃度等を用いる代謝状態の推定方法と組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
＜薬剤の投与量の決定方法、及び決定された投与量の薬剤を投与することを含む疾患の治療方法＞
一態様において、本発明は、薬剤の投与量を決定する方法に関する。本方法は、（a1）被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する工程（採取工程）、（b）採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する工程（測定工程）、（c）測定された皮膚ガスの濃度に基づいて、被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する工程（推定工程）、及び（d）推定された代謝状態に応じて薬剤の投与量を決定する工程（決定工程）を含む。また、本方法は、任意の工程として、（a2）皮膚ガスの濃度の測定前に、ガスを濃縮する工程（「濃縮工程」）をさらに含んでよい。採取工程、測定工程、推定工程、及び濃縮工程については、上記の通りであるからここでは記載を省略する。
【００４８】
（d）決定工程
本工程では、被験体の特定の物質の代謝状態に応じて薬剤の濃度を決定する。例えば、被験体の特定の物質の代謝状態として、血糖値、脂質濃度、LDLコレステロール濃度、及び酸化ストレス等の疾患の程度の指標となる値を推定した場合、疾患の程度が高い程薬剤の投与量を多く、逆に疾患の程度が低い程薬剤の投与量を少なくすることができる。
【００４９】
また、被験体の特定の物質の代謝状態として被験体内の薬剤濃度を推定する場合、被験体内の薬剤濃度が高い程薬剤の投与量を少なく、逆に被験体内の薬剤濃度が高い程薬剤の投与量を多くすることができる。
【００５０】
本工程において投与量を決定する薬剤の種類は、上記推定工程において記載した薬剤と同一のものであることが好ましいが、異なるものであってもよい。
【００５１】
本発明の薬剤の投与量の決定方法では、疾患の程度及び被験体内の薬剤濃度を推定し、これらの両方を考慮して薬剤の投与量を決定することが好ましい。この場合の薬剤の投与量の決定方法の例として、（i）疾患の程度が高く、かつ被験体内の薬剤濃度が高い場合、薬剤の投与量を多いまま維持し、（ii）疾患の程度が高く、かつ被験体内の薬剤濃度が低い場合、薬剤の投与量を多くし、（iii）疾患の程度が低く、かつ被験体内の薬剤濃度が高い場合、薬剤の投与量を少なくし、（iv）疾患の程度が低く、かつ被験体内の薬剤濃度が低い場合、薬剤の投与量を少ないまま維持することが挙げられる。
【００５２】
好ましい実施形態において、疾患は糖尿病であり、疾患の程度は血糖値であり、薬剤はインスリンである。
【００５３】
被験体に投与する薬剤の規準となる量、及び実際の投与量は、被験体の性別、年齢、体重、身長、及び食事後の時間等に応じて、当業者であれば選択することができる。例えば、被験体の血糖値は、空腹時で90mg/dl以下、100mg/dl以下、110mg/dl以下、120mg/dl以下、130mg/dl以下、又は140mg/dl以下であってよく、血糖値がこれらのいずれかの範囲以上である場合にはインスリン等の薬剤の投与量を多くし、これらのいずれかの範囲内である場合には、インスリン等の薬剤の投与量を少なくすることができる。同様に、血中インスリンの濃度は、0.5μIU/ml〜20.0μIU/ml、1.0μIU/ml〜15.0μIU/ml、又は2.0μIU/ml〜10.0μIU/mlであってよく、血中インスリン濃度がこの濃度より低い場合はインスリン投与量を多くし、この濃度より高い場合はインスリン投与量を少なくすることができる。
【００５４】
本発明の方法により、被験体にとって最適な投与量を、非侵襲的かつ経時的に測定されたパラメーターに基づいて決定することができる。本発明の方法により決定された最適な投与量の薬剤を経時的に投与することによって、疾患を効果的に治療、予防、及び／又は緩和することができる。
【００５５】
一態様において、本発明は、本発明の薬剤の投与量を決定する方法によって決定された投与量の薬剤を被験体に投与することを含む、疾患の治療方法に関する。本発明の治療方法は、本発明の方法によって投与量を決定した薬剤以外の薬剤を被験体に投与することを含んでもよい。
【００５６】
＜バイオマーカー＞
一態様において、本発明は、被験体の特定の物質の代謝状態を推定するためのバイオマーカーに関する。本発明のバイオマーカーは、一以上の皮膚ガスからなる。皮膚ガスの種類、被験体、皮膚の部位、及び代謝状態については上記＜被験体内における特定の物質の代謝状態の推定方法＞において記載した通りであるから、ここでは記載を省略する。
【００５７】
一実施形態において、本発明は、皮膚ガスからなる血糖値を推定するためのバイオマーカーに関し、ここで皮膚ガスは、一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択される。また、別の実施形態において、発明は、皮膚ガスからなる血糖値を推定するためのバイオマーカーに関し、ここで皮膚ガスは、アセトン、一酸化窒素、アセトアルデヒド、ヘキサナール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、酢酸、2-エチルヘキサノール、ノナナール、4-シアノへキセン、ヘキサデカナール、トルエン、エタノール、シアノシクロヘキセン、及びオクタナールからなる群から選択される二以上のガスからなる。血糖値を推定する場合の好ましい二つ又は三つの皮膚ガスの組み合わせは、上記＜被験体内における特定の物質の代謝状態の推定方法＞において記載した通りである。
【００５８】
さらに別の実施形態において、本発明は、皮膚ガスからなる被験体内のインスリン濃度を推定するためのバイオマーカーに関し、ここで皮膚ガスは、アセトン及び／又はヘキサナール、好ましくはアセトン及びヘキサナールの組み合わせである。
【００５９】
被験体内における特定の物質の代謝状態を推定するために、本発明のバイオマーカーのみを用いてもよいし、他のマーカー、例えば被験体における遺伝子の発現量、タンパク質の発現量、及び血中成分濃度等と組み合わせて用いてもよい。
【００６０】
＜被験体内における特定の物質の代謝状態の推定ユニット＞
一態様において、本発明は、被験体内における特定の物質の代謝状態の推定ユニットに関する。本発明の推定ユニットは、（a1）採取手段、（b）測定手段、及び（c）計算手段を含む。また、本発明の推定ユニットは、任意に（a2）濃縮手段を含んでよい。被験体、皮膚ガス、皮膚ガスの濃度測定、特定の物質の代謝状態、皮膚ガスの濃度に基づいて被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する方法については、上記＜被験体内における特定の物質の代謝状態の推定方法＞において記載した通りである。
【００６１】
（a1）採取手段
「採取手段」とは、被験体由来の一以上の皮膚ガスを採取する手段である。採取手段の例として、ガスを採取する部位を密閉可能な容器又は袋等が挙げられる。
【００６２】
（a2）濃縮手段
「濃縮手段」とは、皮膚ガスの濃度を測定する前に採取手段によって採取した皮膚ガスを濃縮する濃縮手段である。濃縮手段は、本発明の推定ユニットにおける任意の構成である。濃縮手段の例として、低温濃縮器及びガスの吸着材等が挙げられる。
【００６３】
（b）測定手段
「測定手段」とは、採取手段によって採取した一以上の皮膚ガスの濃度を測定する手段である。測定手段の例として、ガスクロマトグラフィー及び半導体センサー又は電気化学センサー等のガスセンサーが挙げられる。測定手段がハードウェアを含む場合、その構成は以下の計算手段におけるハードウェアの構成と同様であってよい。
【００６４】
（c）計算手段
「計算手段」とは、測定手段で得られた測定値から被験体内における特定の物質の代謝状態を推定する手段である。計算手段の例として、皮膚ガス濃度と被験体内における特定の物質の代謝状態の相関を自動で計算する計算機（コンピューター）が挙げられる。
【００６５】
計算手段は、ハードウェア構成上、取得した測定値を処理するCPU、メインメモリであるRAM、取得した測定値や計算値をバッファするための不揮発性メモリ、外部装置との間での情報の通信や電力の需要を行うためのインターフェースで構成されている。必要に応じて代謝状態を表示するディスプレイを有していてもよい。
【００６６】
ハードウェア構成上の各器の実現は、例えば、以下の通りである。まず、CPUが不揮発性メモリから計算用プログラムをRAM上に呼び出す。計算用プログラムは、皮膚ガスの濃度と被験体の特定の物質の代謝状態の相関式から構成され、不揮発性メモリに予め入力されている。この相関式は、例えば、参照体由来の皮膚ガスの濃度と参照体の特定の物質の代謝状態との回帰分析又は主成分分析等の統計的手法に基づいて得ることができる。次に、CPUは測定手段から測定値情報を取得し、RAMに格納して、アドレスを付した後に不揮発性メモリにバッファする。続いて、CPUはRAM上に展開された前記プログラムを順次実行することで、前記格納された測定値情報の加工、蓄積、出力を行う。以上によって、本実施形態の代謝状態の推定ユニットを実現できる。
【００６７】
一実施形態において、本発明の推定ユニットは、被験体の内在性物質の代謝状態を推定するユニット、例えば血糖値、脂質濃度、LDLコレステロール値等の疾患の程度を推定するユニットであってよい。また、本発明の推定ユニットは、被験体に投与される物質の代謝状態を推定するユニット、例えばインスリン等の薬剤濃度を推定するユニットであってよい。
【００６８】
本発明の推定ユニットの大きさは限定されないが、ポータブル（携帯可能）であることが好ましく、また被験体が自分で試験部位に取り付け可能であることが好ましい。
【００６９】
＜薬剤の投与量の決定機構＞
一態様において、本発明は、薬剤の投与量の決定機構に関する。本発明の薬剤の投与量の決定機構は、上記推定ユニット、及び（d）判断手段を含む。好ましくは、本発明の薬剤の投与量の決定機構は、上記被験体の内在性物質の代謝状態を推定するユニット、及び被験体に投与される物質の代謝状態を推定するユニットの両方を含む。本実施形態において、被験体の内在性物質の代謝状態を推定するユニットと被験体に投与される物質の代謝状態を推定するユニットにおける採取手段及び計算手段は、共通であってもよいし、別々であってもよい。
【００７０】
（d）判断手段
「判断手段」とは、推定された前記被験体内における特定の物質の代謝状態の情報に基づいて、被験体への適切な薬剤の投与量を決定する手段である。本発明の薬剤の投与量の決定機構が被験体の内在性物質の代謝状態を推定するユニット、及び被験体に投与される物質の代謝状態を推定するユニットの両方を含む場合、判断手段は、推定された内在性物質の代謝状態、及び被験体に投与される物質の代謝状態の両方の情報に基づいて、薬剤の投与量を決定する。
【００７１】
本態様において、薬剤の投与量を決定する判断手段は、個々の手段又は機構を制御するプログラムを有する計算機（コンピューター）であってよく、上記計算手段と共通であってもよいし、別々であってもよい。
【００７２】
判断手段は、ハードウェア構成上、取得した推定情報を処理するCPU、メインメモリであるRAM、取得した推定値や計算値をバッファするための不揮発性メモリ、外部装置との間での情報の通信や電力の需要を行うためのインターフェースで構成されている。必要に応じて代謝状態を表示するディスプレイを有していてもよい。
【００７３】
ハードウェア構成上の各部の実現は、まず、CPUが不揮発性メモリから判断用プログラムをRAM上に呼び出す。判断用プログラムは、取得した推定値に基づいて、必要に応じて基準値とを比較し、被験体への適切な薬剤の投与量を決定するプログラムであり、不揮発性メモリに予め入力されている。次に、CPUは前記各ユニットの計算手段から推定情報をインターフェース等を介して取得し、自身のRAMに格納して、アドレスを付した後に不揮発性メモリにバッファする。続いて、CPUはRAM上に展開された前記プログラムを順次実行することで、前記格納された推定値情報の加工、蓄積、出力を行う。以上によって、本実施形態の薬剤の投与量の決定機構を実現できる。
【００７４】
薬剤の投与量を決定する判断手段における判断の方法は、上記＜薬剤の投与量の決定方法、及び決定された投与量の薬剤を投与することを含む疾患の治療方法＞で記載した通りである。すなわち、疾患の程度の推定ユニットのみが存在する場合には、疾患の程度が高い程薬剤の投与量を多く、反対に疾患の程度が低い程薬剤の投与量を少なくすることができる。一方、被験体内の薬剤濃度の推定ユニットのみが存在する場合には、被験体内の薬剤濃度が高い程薬剤の投与量を少なく、反対に被験体内の薬剤濃度が高い程薬剤の投与量を多くすることができる。被験体の疾患の程度の推定ユニット、及び被験体内の薬剤濃度の推定ユニットの両方を有する場合には、これらの両方を考慮して薬剤の投与量を決定することが好ましい。この場合の薬剤の投与量の決定方法の例として、（i）疾患の程度が高く、かつ被験体内の薬剤濃度が高い場合、薬剤の投与量を多いまま維持し、（ii）疾患の程度が高く、かつ被験体内の薬剤濃度が低い場合、薬剤の投与量を多くし、（iii）疾患の程度が低く、かつ被験体内の薬剤濃度が高い場合、薬剤の投与量を少なくし、（iv）疾患の程度が低く、かつ被験体内の薬剤濃度が低い場合、薬剤の投与量を少ないまま維持することが挙げられる。
【００７５】
被験体に投与する薬剤の規準となる量、及び実際の投与量は、被験体の性別、年齢、体重、身長、及び食事後の時間等に応じて、当業者であれば選択することができる。
【００７６】
薬剤の投与量の決定機構の大きさは限定されないが、ポータブル（携帯可能）であることが好ましく、また被験体が自分で試験部位に取り付け可能であることが好ましい。
【００７７】
＜自動薬剤投与装置＞
一態様において、本発明は、自動薬剤投与装置に関する。本発明の自動薬剤投与装置は、上記薬剤の投与量の決定機構、薬剤を保存する薬剤貯蔵手段、及び前記判断手段によって決定された薬剤の投与量に基づいて、薬剤貯蔵手段に保存された薬剤を被験体に投与する投与手段を含む。本発明の自動薬剤投与装置は、糖尿病等の疾患を効果的に治療、予防、及び／又は緩和するために用いることができる。
【００７８】
薬剤貯蔵手段の例として容器、袋、及びタンク等が挙げられ、投与手段の例として、薬剤を投与する注射器、吸入器、及びパッチ剤等の貼付手段等が挙げられる。投与手段は、薬剤の投与量の決定機構中に含まれる判断手段によって判断された投与量の薬剤を投与するように制御されていることが好ましい。
【００７９】
自動薬剤投与装置の大きさは限定されないが、ポータブル（携帯可能）であることが好ましく、また被験体が自分で試験部位に取り付け可能であることが好ましい。
【実施例】
【００８０】
＜実施例1：ラットにおける皮膚ガス濃度に基づく血中グルコース濃度の推定＞
（方法）
1）実験動物
9週齢のZucker fa/fa ラット8匹（肥満、耐糖能低下、高血圧発症ラット）及び同週齢の正常ラット（Zucker +/+ラット）8匹（中部科学資材、名古屋）を購入し、Zucker fa/fa ラットが肥満を発症し、耐糖能が低下した7週間の飼育後（16週齢時）に実験を行った。
【００８１】
22±1℃の温度、12時間毎の明暗サイクルに調整された飼育室にてラットを飼育した。飼料（CE-2飼料）（日本クレア株式会社、東京）及び水は24時間自由摂取とした。食餌量と水分摂取量は毎日測定した。ラットは購入直後から、ラット固定器具（木下理化株式会社、名古屋）に慣れさせるために毎日5分間固定具に入れた。ラット固定具は大、中、小の3種類を用意した。もっとも大きい固定器具は長さ25.5 cm、直径8.5 cm、中型の固定具は長さ23 cm、直径8 cm、小型のものは長さ23 cm、直径7 cmであり、ラットの大きさに適した器具を用いて実験を行った。なお、すべての固定器具は1.5 cm間隔で3段階の長さに調節できる。
【００８２】
2）ラットからの皮膚ガスの採取
（早朝餌箱を外し）ラットを4時間絶食にした後、グルコース（和光純薬工業株式会社、大阪）2g/kg 体重を経口投与した。固定具に入れ尻尾を蒸留水で洗浄し、キムワイプ（kimwiper S-200、日本製紙クレシア、東京）できれいに水分を拭き取った後、ポリエチレン素材で作成した皮膚ガス採取用バッグをラットの尻尾に装着し、パラフィルムで密閉した。密閉後50 mlの窒素ガスを注入しバッグ内を洗浄した。バッグ内の洗浄は2度行った後、50 mlの窒素ガスを注入し、10分間、皮膚ガスを採集した。10分後、採集した皮膚ガス45 mlを別の分析用バッグに移し、分析に用いた。その後皮膚ガス採取直前にバッグ内の洗浄を2回行い同様の方法でグルコース投与後30、60、90、120分に皮膚ガスを採取した。
【００８３】
3）血中グルコース測定
（早朝餌箱を外し）ラットを4時間絶食にした後、グルコース（和光純薬工業株式会社、大阪）2g/kg 体重を経口投与した。ラットの尾静脈から血液を採取し、血糖測定器（グルテストエブリ、三和化学、名古屋）を用いて血中グルコース濃度を測定した。ラットは固定器具に入り、激しく動くようなことはなかった。採血はグルコース投与前、投与後30、60、90、120分の5回行った。
【００８４】
4）皮膚ガス分析
皮膚ガス成分のうち一酸化窒素濃度は一酸化窒素測定装置（ppb-NO、ピコデバイス社製、名古屋）を用いて測定した。皮膚ガス一酸化窒素濃度は5, 10, 15, 20ppbの既知の一酸化窒素標準ガスを用いて校正し濃度を測定した。皮膚ガス中のアセトアルデヒド、アセトン、ヘキサナール、及び6-メチル-5-ヘプテン2-オンはCold-trap gas chromate- graphic system（Yamaneら2006; Naitohら2000）を用いて算出した。このシステムは濃縮器（NIT-3；ピコデバイス社製、名古屋）とガスクロマトグラフ（GC-2010; Shimadzu, Kyoto）からなる。ガスクロマトグラフの検出器にはFID（水素炎イオン検出器）を用い、カラムはDB-WAXETR（長さ30m 、内径0.32 mm；Agilent Technology, J&W, USA）を使用し、注入温度と検出部温度は150℃、カラム温度を初期には40℃で3分間に設定し、その後8分間にわたり1分間に20℃ずつ上昇させ、200℃にまで上昇させ、5分間その温度を維持し、測定を行った。キャリアガス及びメイクアップガスにはヘリウムを使用し、それぞれの流量はキャリアガスが12.0 ml/min、メイクアップガスが20 ml/min、水素ガスは25.0 ml/min、空気が250.0 ml/minであった。アセトアルデヒド（AA）、アセトン（A）、ヘキサナール（H）、6-メチル-5-ヘプテン2-オン（M）の50, 100, 150 ppb濃度の標準ガスを調製し濃度を算出した。
【００８５】
5）統計分析
値は平均値±標準偏差あるいは標準誤差で示した。有意差検定、回帰分析および重回帰分析はExcelを用いて行い、有意水準はp<0.05とした。
【００８６】
（結果）
体重、食餌料、及び水分摂取量を肥満群と対照群で比較したところ、いずれも肥満群において有意に高い結果が得られた（データ示さず）。また、肥満群と対照群の経口グルコース耐性試験（OGTT、Oral Glucose Tolerance Test）時の血中グルコースの変化を調べた。その結果、グルコース投与前は両群間に有意差は認められなかった。グルコース投与後、肥満群の血糖値は、30分と60分に著しい増加が認められたが、対照群では血糖値の大きな変化は見られず、30, 60, 90, 120分のいずれの時間においても両群間に有意差が認められた（p<0.0001）（データ示さず）。
【００８７】
各ラットにおける血中グルコース濃度と、皮膚ガス中に含まれる一酸化窒素、アセトアルデヒド、アセトン、ヘキサナール、及び6-メチル-5-ヘプテン2-オンのうち2種のガスの濃度との重相関係数、重相関係数の平均値、及び標準偏差を調べたところ、表1に示す結果が得られた。
【００８８】
表中、左から第二列の1〜16はラットの各個体を示し、最上行は重回帰分析に用いた皮膚ガスの2種の組み合わせ（Nは一酸化窒素、AAはアセトアルデヒド、Aはアセトン、Hはヘキサナール、Mは6-メチル-5-ヘプテン2-オン）を示す。
【００８９】
表1に示される2種の皮膚ガスを用いた場合には、平均で約0.5〜0.7の重相関係数が得られた。
【００９０】
【表１】
2017151063.tif 000005
【００９１】
同様に、各ラットにおける血中グルコース濃度と、皮膚ガス中に含まれる一酸化窒素、アセトアルデヒド、アセトン、ヘキサナール、及び6-メチル-5-ヘプテン2-オンのうち3種のガスの濃度との重相関係数、重相関係数の平均値、及び標準偏差を調べたところ、表2に示す結果が得られた。
【００９２】
表中、左から第二列の1〜16はラットの各個体を示し、最上行は重回帰分析に用いた皮膚ガスの3種の組み合わせ（Nは一酸化窒素、AAはアセトアルデヒド、Aはアセトン、Hはヘキサナール、Mは6-メチル-5-ヘプテン2-オン）を示す。
【００９３】
表2に示される3種の皮膚ガスを用いた場合には、平均で約0.7〜0.9の重相関係数が得られ、2種の皮膚ガスを用いた場合よりも全体的に高い重相関係数を示した。
【００９４】
また、表2は、アセトアルデヒド、アセトン、及びヘキサナールの3種の皮膚ガスを用いた場合に、最も高い精度でグルコース濃度を推定できることを示唆している。
【００９５】
【表２】
2017151063.tif 000006
【００９６】
表3に、アセトアルデヒド、アセトン、及びヘキサナールの3種の皮膚ガスを用いてグルコース値を推定した場合の、対照群及び肥満群の各群において最も高い重相関係数を示した個体（No. 1及びNo. 11）、最も低い重相関係数を示した個体（No. 8及びNo. 14）における、経口グルコース耐性試験時のグルコース実測値、グルコース推定値、及び推定値と実測値との誤差を示す。また、図1A〜Dに、No. 1、8、11、14におけるグルコース濃度の実測値と推定値の、経口グルコース耐性試験時の推移を示す。
【００９７】
No. 8の0分、No. 14の0分、及びNo. 14の60分において比較的大きな誤差が認められたが、その他はすべて誤差±15％以下であった。
【００９８】
【表３】
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【００９９】
＜実施例2：ラットにおける皮膚ガス濃度に基づくインスリン濃度の推定＞
実施例1に記載の健常ラットと耐糖能が減少した肥満ラットに、グルコース（2g/kg体重）を投与する前（0分）と後（60分）に血漿インスリン濃度、及び皮膚ガスであるアセトン及び1−ヘキサナールの濃度を、測定した。血漿インスリン濃度は「Rat Insulin ELISA kit」(AKRIN-010T)(株式会社シバガキ、群馬)の測定キットを使用して測定し、アセトン及び1−ヘキサナールは、実施例1と同様の方法により測定した。
【０１００】
その結果、血漿インスリン濃度と皮膚から放出されるアセトン濃度には正の相関（ｒ＝0.566 （p<0.05, n=16））、血漿インスリン濃度と皮膚から放出されるヘキサナール濃度には負の相関（r=0.523（p<0.05, n=16））が認められた。続いて、インスリン濃度との相関が認められたアセトン及びヘキサナールの値を説明変数に、血漿インスリン濃度を目的変数としてExcelを用いて重回帰分析を行った。その結果、重回帰分析により推定したインスリン濃度と実際のインスリン濃度の相関を求めると、r=0.750 （n=16, p<0.001）の高い相関関係が認められた（図2）。
【０１０１】
＜実施例3：ヒトにおける皮膚ガス濃度に基づく血中グルコース濃度の推定＞
1）皮膚ガスと血糖グルコース濃度の相関
指からの皮膚ガスを用いて、「アセトン・エタノール検知器」（ピコデバイス社製、名古屋）を用い、関係者3名の協力を得て予備試験を行った。本予備試験では、穿刺による指先からの血液を用いて、メディセーフフィット（テルモ株式会社製、東京）によって製造業者の指示に従って測定した血糖値と、上記アセトン・エタノール検知器によって測定された皮膚ガス濃度との相関を調べた。
【０１０２】
具体的には、皮膚ガスの捕集場所としては指を用い、指の表面を乾燥紙で軽く拭いてから、上記アセトン・エタノール検知器を使用した。同一の被検者において測定を3回繰り返した場合、第一回を除いた。また左右の手の両方を用いた際には左手を採用した。測定した25点を採用して、血糖との相関を示す予備ソフト（第一次）を作成した。その結果を図3に示す。図3に示される通り、皮膚ガスと血中グルコース濃度について、ある程度の相関が認められた。
【０１０３】
2）試作器を用いた試験データの取得
計6個のセンサー（半導体センサー、電気化学センサー、及び水分量センサー）を含む血糖測定試作器を作製した。
【０１０４】
上記予備ソフトを組み込んだ試作器を用いて、基礎データの取得を実施した。すなわち、上記と同様に、指への穿刺による血液を用いたグルコースの測定値と、第一次予備ソフトを組み込んだ測定器の表示する血糖値の相関を調べた。
【０１０５】
被験体4名において、食事抜きの空腹条件下、トレーランＧ液75g（経口糖忍容試験用糖質液）（日本標準商品分類番号87729）を用いて、製造業者の指示に従って糖負荷試験を実施した。
【０１０６】
本試験の結果を図4に示した。図4は、第一次血糖ソフトにおいては、全体的に実測値と推測値が近い値を示す。
【０１０７】
また、3名のデータより新たにソフト（第二次血糖ソフト）を作り、そのソフトを用いて同日実施した1名の皮膚ガス血糖測定器による値と実測値との関係を検討した。図5に結果を示す。皮膚ガスと血糖値の相関については、概して血液による測定値と皮膚ガスによる測定値の相関が認められる。
【０１０８】
3）血糖値に関連する皮膚ガス中の成分のGC/MSによる探索
被験体3名の血糖負荷試験の際の血糖値の変化について検討を行った。糖負荷試験はトレーランＧ液（経口糖忍容試験用糖質液）（日本標準商品分類番号87729）（味の素株式会社、東京）75gを用いて、製造業者の指示に従って実施した。その際、被験体の皮膚ガスを捕集すると同時に、血糖値をメディセーフフィット（テルモ株式会社製、京都府）によって製造業者の指示に従って測定した。得られた皮膚ガスをサンプル保存バッグに保ち、低温濃縮装置（NIT-P型、ピコデバイス社製、名古屋）と接続したGC/MS 2010（株式会社島津製作所、京都府）を用いてGC/MSを実施した。GCの条件は実施例1に従った。データとしては被験体3名の血糖負荷2時間半後における血糖値各6点、合計18点の血糖値とGC/MSとの相関について調べた。
【０１０９】
得られたクロマトグラムと血糖値の時間経過に伴う変化を検討した結果、アセトアルデヒド及び酢酸について、血糖値の上昇とともに大きくなり、血糖値の低下に伴って減少することが認められた（データ示さず）。
【０１１０】
次いで得られたクロマトグラムへデータ処理ソフトを適用して、統計分析に使用できるように、m/e（質量/電化数）ごとの強度に変換した。次いで、ピコデバイスで作成した多変数解析ソフト（Partial Least Square Regression Analysis）を用いて統計処理を行った。本ソフトは、多変数解析ソフトとしてPLS統計処理ソフトとリンクしている。
【０１１１】
m/e 50〜250の範囲で、処理を実施した結果を図6に示した。図6に示されたように、測定値と推測値は非常に良好な関係を示した。これにより皮膚ガスのGC/MSの結果を用いて、血糖値を推測できることが判明した。
【０１１２】
4）得られたマスフラグメントの血糖値に対する寄与度情報
多変数解析により血糖値と皮膚ガス成分との関連が見いだされたので、この変数因子であるm/eの寄与度を上記多変数解析ソフトにより調べ、これを図7に示した。図7においては横軸にm/eの値（+50により実際の値に変換できる）、縦軸に回帰係数を表示している。図7は、フラグメントの（m/e）の値が60、70、80、110、230付近においてプラスの寄与の大きな物質の存在を示している。m/e 60のフラグメントは酢酸に相当し、m/e 70のフラグメントは2-エチルヘキサノールに相当し、m/e 110のフラグメントはノナナールに相当する。また、m/e 80のフラグメントは4-シアノへキセンに相当し、m/e 230のフラグメントはヘキサデカナールに相当すると考えられた。また、図7は、73、78、90、130付近においてマイナス寄与の大きな物質の存在を明らかにしている。m/e 90のフラグメントはトルエンに相当する。以上から、血糖値にプラス関与およびマイナス関与する皮膚ガス中の物質が存在することが判明し、これらの皮膚ガスの濃度を用いて血糖値を推定できることが示唆された。
【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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