專利名稱：分析裝置、分析方法以及血糖值測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及測(cè)定成分濃度的裝置及方法以及血糖值測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，根據(jù)受檢者身上提取的血液及組織液測(cè)定其中所含成分濃度的裝置及方法早已眾所周知。例如根據(jù)從受檢者身上提取的血液及組織液測(cè)定其中所含的葡萄糖濃度的血糖值測(cè)定裝置及血糖值測(cè)定方法即屬此類。
作為血糖值測(cè)定方法，有用葡萄糖試紙測(cè)定使用刺血針(參照美國(guó)特許第6607543號(hào)公報(bào))從指尖采集血液的方法。用來(lái)實(shí)施該方法的裝置也早已在市場(chǎng)上銷售。
然而，由于上述裝置需要用針刺受檢者的指尖來(lái)采集血液，因而會(huì)使受檢者感到疼痛。尤其是重癥糖尿病患者每頓飯后都得進(jìn)行上述采血，因而其痛苦尤甚。
作為減輕此類受檢者痛苦的方法，有通過(guò)給皮膚施加電能，經(jīng)皮膚提取葡萄糖的反向電離子透入法的葡萄糖提取法(參照美國(guó)特許第5279534號(hào)公報(bào)，國(guó)際公開(kāi)第96/000110號(hào)手冊(cè))。
此外，利用反向電離子透入法提取葡萄糖，測(cè)定血糖值的裝置市場(chǎng)上也已有銷售。
但是在利用反向電離子透入法進(jìn)行的現(xiàn)有的血糖值測(cè)定裝置之中，為了根據(jù)從體內(nèi)提取的組織液中含有的葡萄糖量計(jì)算血糖值，仍然需要每天1次左右使用上述刺血針采血，用上述的血中的葡萄糖試紙從上述血液中取得血糖值，并用所得到的血糖值進(jìn)行校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不需要用通過(guò)采血獲得的血糖值進(jìn)行校準(zhǔn)的分析裝置、分析方法及血糖值測(cè)定裝置。
本發(fā)明的第1個(gè)觀點(diǎn)與分析裝置有關(guān)，包括以下內(nèi)容獲取通過(guò)給受檢者的皮膚提供電力而取得電信息的電信息取得部、根據(jù)上述電信息取得部取得的電信息，將經(jīng)由上述受檢者的皮膚提取到的組織液中所含的，與規(guī)定成分量有關(guān)的成分值換算為受檢者體液中所含的規(guī)定成分濃度的控制器。
本發(fā)明的第2個(gè)觀點(diǎn)與分析方法有關(guān)，包括以下內(nèi)容經(jīng)皮膚從受檢者的體內(nèi)提取組織液的提取步驟、取得與用上述提取步驟提取出的組織液中所含的規(guī)定成分量有關(guān)的成分值的成分量取得步驟、獲取通過(guò)給上述皮膚提供電力而取得的電信息的電信息取得步驟、以及根據(jù)上述電信息取得步驟中取得的電信息，將上述成分值換算為受檢者體內(nèi)的組織液中所含的規(guī)定成分濃度的成分濃度取得步驟。
本發(fā)明的第3個(gè)觀點(diǎn)與血糖測(cè)定裝置有關(guān)，包括以下內(nèi)容獲得通過(guò)給受檢者的皮膚提供電力而取得的電信息的電信息取得部、以及取得與經(jīng)上述受檢者的皮膚提取的組織液中所含的葡萄糖量有關(guān)的葡萄糖值，根據(jù)用上述電信息取得部取得的電信息，將上述葡萄糖值換算為受檢者的血糖值的控制器。


圖1是表示將本發(fā)明的一種實(shí)施方式的血糖值測(cè)定裝置佩帶在受檢者手腕上的狀態(tài)的示意圖。
圖2是圖1所示的血糖值測(cè)定裝置的外觀示意圖。
圖3是用來(lái)說(shuō)明圖1所示的血糖值測(cè)定裝置構(gòu)成的框圖。
圖4至圖6是用來(lái)說(shuō)明由圖1所示的血糖值測(cè)定裝置進(jìn)行的電阻值測(cè)定法的等效電路圖。
圖7是表示電流密度與透過(guò)率關(guān)系的分布圖。
圖8是表示導(dǎo)電率與透過(guò)率關(guān)系的分布圖。
圖9是表示根據(jù)用其它血糖值測(cè)定裝置測(cè)定出的血糖值計(jì)算出的透過(guò)率以及用本實(shí)施方式計(jì)算出的透過(guò)率的關(guān)系的分布圖。
圖10是表示采用圖1所示的血糖值測(cè)定裝置測(cè)定血糖值的順序的流程圖。
圖11是在將圖1所示的血糖值測(cè)定裝置佩帶到手腕上之前使用的微針陣列的示意圖。
圖12是表示圖1所示的血糖值測(cè)定裝置輸出的電流及電壓大小的時(shí)間過(guò)程圖。
圖13至圖16是表示通過(guò)圖11所示的微細(xì)針陣列形成提取孔的皮膚剖面的模式圖。
圖17是表示將本發(fā)明的其它實(shí)施方式的血糖值測(cè)定裝置佩帶到受檢者腕部狀態(tài)下的示意圖。
圖18是圖17所示的血糖值測(cè)定裝置的外觀示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，結(jié)合

本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例。
正如圖1所示，血糖值測(cè)定裝置1是通過(guò)佩帶到在受檢者的手腕上，經(jīng)皮膚提取體內(nèi)的組織液，通過(guò)分析提取出的組織液中含有的葡萄糖量，計(jì)算出受檢者的血糖值的裝置。受檢者主要是人，但也可以是貓、狗等動(dòng)物。
血糖值測(cè)定裝置1包括圖1及圖2所示的裝置主體18、用來(lái)將裝置主體18象佩帶手表那樣佩帶到受檢者手腕上的帶19、以及用來(lái)將帶19適度固定在手腕上的固定件20。裝置主體18通過(guò)帶19及固定件20固定在受檢者的手腕上。裝置主體18包括用來(lái)輸入測(cè)定開(kāi)始等指令的輸入部14、顯示血糖值及誤差信息等信息的顯示部15、設(shè)置在裝置主體18與皮膚接觸一側(cè)的面上的腔室2。輸入部14由三個(gè)按鍵構(gòu)成。顯示部15由液晶顯示屏構(gòu)成。帶19與皮膚接觸一側(cè)設(shè)有后述的凝膠體8與9。
下面參照?qǐng)D2及圖3進(jìn)一步加以說(shuō)明。血糖測(cè)定裝置1包括腔室2、用來(lái)給腔室2提供生理鹽水3的注射管2a、與腔室2相鄰設(shè)置的葡萄糖傳感器4、電極5、電極6、電極7、附著在電極6表面的凝膠體8、附著在電極7表面的凝膠體9、恒流電源11、恒壓電源12、開(kāi)關(guān)電路13、電壓測(cè)定部16、電流測(cè)定部17、控制器10、輸入部14以及顯示部15。電極6經(jīng)電纜6b與開(kāi)關(guān)電路13電氣連接，電極7經(jīng)電纜7b與開(kāi)關(guān)電路13電氣連接。此外，電極6夾在凝膠體8與帶19之間，電極7夾在凝膠體9與帶19之間。
腔室2采用可將液休收容在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，設(shè)定為可將經(jīng)皮膚提取出的組織液保持在收容的液體之中。
此外，腔室2在皮膚一側(cè)以及與皮膚相對(duì)的葡萄糖傳感器4一側(cè)分別設(shè)有開(kāi)口。而腔室2的葡萄糖傳感器4一側(cè)的開(kāi)口被葡萄糖傳感器4以及電極5密封。皮膚一側(cè)的開(kāi)口(圖2中用2a標(biāo)注)設(shè)定為使生理鹽水與皮膚接觸。
腔室2在使用血糖值測(cè)定裝置1之前處于干燥狀態(tài)，在使用血糖值測(cè)定裝置1期間，從注射管2a提供生理鹽水3。
葡萄糖傳感器4包括配置為可與收容在腔室2中的生理鹽水接觸的傳感器部件4a、用來(lái)給傳感器部件4a照明的光源4b、經(jīng)傳感器部件4a檢測(cè)光源4b照射出的光的光檢測(cè)器4c。
傳感器4a的腔室2一側(cè)的表面上涂布了與因葡萄糖存在而生成的活性氧發(fā)生反應(yīng)的發(fā)色色素。
因此，光檢測(cè)器4c檢測(cè)出的光的強(qiáng)度因保持在生理鹽水中的葡萄糖的數(shù)量不同而發(fā)生變化。光檢測(cè)器4c一檢測(cè)到光，即將與檢測(cè)到的光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出給控制器10。
作為葡萄糖傳感器4，可使用美國(guó)特許公開(kāi)2003-225322號(hào)公報(bào)中所述的芯片和半導(dǎo)體激光與光電二極管。
作為電極5、6、7的材料，可使用碳或銀氯化銀。
作為凝膠體8、9可使用將聚丙烯酸附著在無(wú)紡布上后形成的。
恒流電源11是輸出的電流大小固定的電源，恒壓電源12是輸出電壓大小固定的電源。恒流電源11采用將晶體管額定電流電路組合在內(nèi)部的電池上形成，恒壓電源12采用將晶體管恒壓電路組合在內(nèi)部的電池上形成。
開(kāi)關(guān)電路13由組合了開(kāi)關(guān)元件的電路構(gòu)成，用來(lái)切換電源11、12的輸出對(duì)象。具體而言，開(kāi)關(guān)電路13切換下述三種循環(huán)電路恒流電源11輸出的電流經(jīng)電極7、凝膠體9、受檢者皮膚、凝膠體8、電極6回到恒流電源11的循環(huán)電路，恒流電源11輸出的電流經(jīng)電極7、凝膠體9、受檢者皮膚、提供給腔室2的生理鹽水、電極5、回到恒流電源11的循環(huán)電路，以及恒流電源11輸出的電流經(jīng)電極6、凝膠體8、受檢者皮膚、提供給腔室2的生理鹽水、電極5、回到恒流電源11的電路。
此外，開(kāi)關(guān)電路13切換下述三種循環(huán)電路從恒壓電源12輸出的電流經(jīng)電極7、凝膠體9、受檢者皮膚、凝膠體8、電極6、回到恒流電源11的循環(huán)電路，從恒壓電源12輸出的電流經(jīng)電極7、凝膠體9、受檢者皮膚、提供給腔室2的生理鹽水、電極5、回到恒流電源11的循環(huán)電路，以及從恒壓電源12輸出的電流經(jīng)電極6、凝膠體8、受檢者皮膚、提供給腔室2的生理鹽水、電極5、回到恒流電源11的循環(huán)電路。
電壓測(cè)定部16測(cè)定恒流電源11輸出的電壓大小。電流測(cè)定部17測(cè)定恒壓電源12輸出的電流大小。恒流電源11輸出的電壓大小等于施加于皮膚的電壓的大小，恒壓電源12輸出的電流大小等于流經(jīng)皮膚的電流的大小。
控制器10由包括CPU、ROM、RAM等在內(nèi)的微電腦構(gòu)成?？刂破?0控制葡萄糖傳感器4、恒流電源11、恒壓電源12、以及開(kāi)關(guān)電路13的動(dòng)作。此外，控制器10根據(jù)光檢測(cè)器4c的輸出，計(jì)算出腔室2的葡萄糖提取速度的同時(shí)，根據(jù)電壓測(cè)定部16以及電流測(cè)定部17的輸出將計(jì)算出的葡萄糖提取速度換算為血糖值。
使用血糖值測(cè)定裝置1時(shí)，受檢者把裝置主體18佩帶到手腕上，并用帶19環(huán)繞手腕后，用固定件20固定。這樣一來(lái)，凝膠體8、9和腔室2與表皮100(圖3)貼緊，腔室2的開(kāi)口2a配置于部位A，凝膠體8、9分別配置于部位B、C。部位A是指與提供給腔室2內(nèi)的生理鹽水接觸的表皮100的部位。部位B是指與凝膠體8接觸的表皮100部位，部位C是與凝膠體9接觸的表皮100的部位。
下面就血糖測(cè)定裝置1(控制器10)根據(jù)電壓測(cè)定部16以及電流測(cè)定部17的輸出將葡萄糖的提取速度換算為血糖值的原理加以說(shuō)明。
眾所周知，根據(jù)擴(kuò)散原理，經(jīng)皮膚從體內(nèi)提取葡萄糖的速度J、葡萄糖對(duì)表皮的透過(guò)率P、葡萄糖通過(guò)的表皮部位的表面積S、受檢者體內(nèi)的組織液中所含的葡萄糖濃度C之間通常存在下述(式)1的關(guān)系。
J＝S×C×P…………………………………………………(1)若變更此處的(式)1，葡萄糖濃度C可表示為C＝J/(S×P)…………………………………………………(2)而組織液是指從毛細(xì)血管滲透到動(dòng)物體的組織液中的體液，葡萄糖提取速度J可通過(guò)用規(guī)定時(shí)間(T)除以從開(kāi)始提供用來(lái)將葡萄糖收集到腔室2內(nèi)的電流起到經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)后的腔室2內(nèi)的葡萄糖量計(jì)算出。腔室2內(nèi)的葡萄糖量可用葡萄糖傳感器4取得。
此外，受檢者體內(nèi)的組織液中所含的葡萄糖濃度C可看作是受檢者體內(nèi)的血液中含有的葡萄糖濃度，也就是說(shuō)等于血糖值。
而血糖值等于受檢者體內(nèi)的組織液中含有的葡萄糖濃度一事可參照《臨床檢查》39(8)894-897，1995連續(xù)血糖測(cè)定裝置，菊地真中所述的內(nèi)容。
從以上可知如果能取得(式)2中的透過(guò)率P的值，即可計(jì)算出血糖值(如上所述，由于葡萄糖濃度C等于血糖值，因而下面將血糖值用血糖值C標(biāo)示)。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)研究不采血即可求出透過(guò)率P的方法，發(fā)現(xiàn)透過(guò)率P可用皮膚的提取部位上的電導(dǎo)率(電導(dǎo))k(即電阻值的倒數(shù))以及葡萄糖提取時(shí)使用的電流大小的函數(shù)來(lái)表示。
圖4至圖6是用來(lái)說(shuō)明取得部位A的電導(dǎo)率k的方法的等效電路圖。在這些圖中，A、B、C分別表示圖3所示的部位A、B、C。此外，在這些圖中，100表示表皮，200表示與表皮相比，位于更加靠近體內(nèi)一側(cè)的組織。
正如圖4所示，通過(guò)使具有一定大小的直流電流通過(guò)部位A、B之間，測(cè)定A、B間的電壓值。接著通過(guò)用流經(jīng)A、B間的恒流的大小除以AB間的電壓值，計(jì)算出電阻值Rab。此處的電阻Rab是表皮部位A的電阻值Ra、表皮部位B的電阻值Rb以及組織200上的部位A到部位B的電阻值Rd之和。而AB間的電壓值的電壓值，既可以是給部位A、B通電流期間的電壓值的平均值，也可以是通電流期間的規(guī)定時(shí)間點(diǎn)上的電壓值。
此外，正如圖5所示，通過(guò)使具有一定大小的直流電流(恒流)流經(jīng)部位A、C之間，測(cè)定AC間的電壓值。接著通過(guò)用流經(jīng)AC間的恒流的大小除以AC間的電壓計(jì)算出電阻值Rab。此處的Rab是表皮的部位A的電阻值Ra、以及表皮部位B的電阻值Rb、以及組織200上的部位A到部位C的電阻值2Rd之和。而AC間的電壓值的電壓值，既可以是給部位A、C間通電流期間的電壓值的平均值，也可以是通電流期間的規(guī)定的時(shí)間點(diǎn)上的電壓值。
此外正如圖6所示，通過(guò)使具有一定大小的直流電流(恒流)流經(jīng)部位B、C之間，測(cè)定BC間的電壓值。接著通過(guò)用流經(jīng)BC間的恒流的大小除以BC間的電壓值計(jì)算出電阻值Rab。此處的Rab是表皮部位A的電阻值Ra、表皮部位B的電阻值Rb、以及組織200的部位B到部位C的電阻值Rd之和。而B(niǎo)C間的電壓值的電壓值既可以是給部位BC間通電流期間的電壓值的平均值，也可以是通電流期間的規(guī)定時(shí)間點(diǎn)上的電壓值。
由于這里的組織200的電阻比表皮100的電阻還要小許多，Rd＜＜Ra+Rb，2Rd＜＜Ra+Rb，因而若用算式表示上述關(guān)系，則為Rab＝Ra+Rb+Rd＝Ra+Rb……………………………………… (3)Rac＝Ra+Rc+2Rd＝Ra+Rc………………………………………(4)Rbc＝Rb+Rc+Rd＝Rb+Rc……………………………………… (5)
表皮部位A的電阻值Ra可根據(jù)式(3)、(4)、(5)，作為Ra＝(Rab+Rac-Rbc)/2………………………………………(6)求出。
因此，表皮的部位A的電導(dǎo)率k可作為k＝1/Ra……(7)計(jì)算出。
而電阻值Rab也可通過(guò)恒壓電源給部位A、B之間施加一定大小的電壓，在施加電壓期間測(cè)定恒壓電源輸出的電流大小，通過(guò)用獲得的電流值除以恒壓電源輸出的電壓值計(jì)算出。而在電壓施加期間從恒壓電源輸出的電流的大小既可以是給部位A、B間施加電壓期間的電流大小的平均值，也可以是施加電壓期間的規(guī)定時(shí)間點(diǎn)上的電流的大小。
與此相同，電阻值Rac既可以通過(guò)恒壓電源給部位A、C之間施加一定大小的電壓，測(cè)定施加電壓期間從恒壓電源輸出的電流大小，用獲得的電流值除以恒壓電源輸出的電壓值計(jì)算出，而電阻值Rbc也可通過(guò)恒壓電源給部位B、C之間施加一定大小的電壓，測(cè)定施加電壓期間恒壓電源輸出的電流大小，通過(guò)用獲得的電流值除以恒壓電源輸出的電壓值計(jì)算出。而施加電壓期間從恒壓電源輸出的電流大小既可以是給部位AC(BC間)間施加電壓期間的電流大小的平均值，也可以是施加電壓期間的規(guī)定的時(shí)間點(diǎn)上的電流的大小。
接著通過(guò)試驗(yàn)求出電導(dǎo)率k和透過(guò)率P的關(guān)系。
首先如上所述，給受檢者的部位AB之間、部位AC之間、部位BC之間(參照?qǐng)D4～圖6)分別通入一定大小的直流電流(恒流)，測(cè)定各電壓值，使用式(6)、(7)，求出部位A的電導(dǎo)率k。
此外，通過(guò)將腔室2放置到同一受檢者的部位A，并給腔室2提供生理鹽水，在不給皮膚通電流的狀態(tài)下提取葡萄糖(所謂被動(dòng)擴(kuò)散提取)，用葡萄糖傳感器4測(cè)定此時(shí)的葡萄糖提取速度J。葡萄糖提取速度J可通過(guò)用規(guī)定時(shí)間T除以從提供生理鹽水起經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)后的葡萄糖量求出。
進(jìn)而對(duì)同一受檢者用其它血糖值測(cè)定裝置(例如NIPURO FreestyleNIPURO股份公司生產(chǎn))采血后測(cè)定血糖值C′。
由于此處與式(1)相同，透過(guò)率P可用P＝J/(S×C′)表示，因而通過(guò)將葡萄糖提取速度J以及血糖值C′代入式(1)即可求出透過(guò)率P。
此外，單位面積內(nèi)的導(dǎo)電性能即電導(dǎo)率k′可通過(guò)用部位A的表面積S除以電導(dǎo)率k求出。
將用此法獲得的電導(dǎo)率K′以及透過(guò)率P所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分別標(biāo)注于分布圖(參照?qǐng)D8)的橫軸(電導(dǎo)率k′)與縱軸(透過(guò)率P)上。
并通過(guò)圖11所示的微針陣列21(后述)的微針穿刺表皮的部位A，使部位A的狀態(tài)，即透過(guò)率P改變，針對(duì)部位A的多個(gè)種狀態(tài)計(jì)算出上述電導(dǎo)率k′以及透過(guò)率P，并將計(jì)算出的電導(dǎo)率k′標(biāo)注于上述分布圖的橫軸上，以及將透過(guò)率P標(biāo)注于上述分布圖的縱軸上，獲得圖8所示的分布圖。利用該分布圖即可示出電導(dǎo)率k′與透過(guò)率P的比例關(guān)系。
由于電導(dǎo)率k′與透過(guò)率P具有比例關(guān)系以及k′＝k/S，因而通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散提取葡萄糖時(shí)的透過(guò)率P可用下述式(8)表示。
S·P＝ak+b′…………………………………………………(8)(a、b′為常數(shù)，k為電導(dǎo)率)接著通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出流經(jīng)表皮部位A的平均電流Iave和透過(guò)率P的關(guān)系。而在實(shí)施例中，雖然可看作恒壓電源輸出的電流大小與流經(jīng)部位A的電流大小相等，但也可通過(guò)修正恒壓電源輸出的電流大小求出流經(jīng)部位A的電流大小。
在把腔室2放置于受檢者部位A，并給腔室2提供生理鹽水的狀態(tài)下，通過(guò)用恒壓電源給皮膚施加額定的電壓，將含有葡萄糖的組織液提取到腔室2內(nèi)。并計(jì)算出恒壓電源施加恒壓期間恒壓電源輸出的電流大小的平均值，通過(guò)用表皮的部位A的表面積S除以該平均值計(jì)算出電流密度Iave′。
此外，用葡萄糖傳感器4測(cè)定為提取含葡萄糖的組織液而施加恒壓期間內(nèi)的葡萄糖提取速度J。葡萄糖提取速度J可通過(guò)用規(guī)定時(shí)間(T)除以從施加電壓開(kāi)始到經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)后的葡萄糖量求出。
還有，對(duì)同一受檢者使用其它血糖值測(cè)定裝置(例如NIPUROFree styleNIPURO股份公司生產(chǎn))采血后測(cè)定血糖值C′。
由于此處與上述相同，透過(guò)率P可用P＝J/(S×C ′)表示，因而通過(guò)將葡萄糖提取速度J以及血糖值C′，代入該式即可求出透過(guò)率P。
接著，通過(guò)使恒壓電源的輸出電壓呈階段性改變，針對(duì)多個(gè)種輸出電壓，計(jì)算出上述電流密度Iave′以及透過(guò)率P，并將計(jì)算出的電流密度Iave′標(biāo)注于分布圖上的橫軸，將透過(guò)率P標(biāo)注于縱軸，獲得圖7所示的分布圖。從該分布圖可知，電流密度Iave′和透過(guò)率P具有比例關(guān)系。
由于可用Iave′＝Iave′/S表示電流密度Iave′和透過(guò)率P的比例關(guān)系，因而透過(guò)率P可用下式表示。
S·P＝cIave+b″…………………………………………………(9)(式中的a、b″為常數(shù))因此，根據(jù)式(8)及式(9)，通過(guò)給皮膚施加電壓(提供電流)將葡萄糖提取到腔室2中的情況下，透過(guò)率P可用下式表示。
S·P＝ak+b+cIave………………………………………………(10)(a、b為常數(shù))通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，作為常數(shù)a、b、c的例子，可獲得a＝3.6μL/min.mSb＝-0.36μL/minc＝0.011μL/min.μA將這些代入式(10)即為S·P＝3.6k-0.36+0.011Iave…………………………………(11)因此根據(jù)式(2)和式(11)，血糖值C可表示為C＝J/(3.6k-0.36+0.011Iave)………………………………(12)因此，當(dāng)Rab＝5kΩ、Rbc＝＝6kΩ、Rac＝7kΩ的情況下，根據(jù)式(6)和式(7)，k＝0.33[mS]，當(dāng)Iave＝150μA、J＝30ng/min的情況下，根據(jù)式(12)，血糖值C可作為下式計(jì)算出。
C＝30/(3.6×0.33-0.36+0.011×150)＝12.0(ng/μL)＝120(mg/dL)……(13)圖9示出根據(jù)針對(duì)某受檢者的30個(gè)部位，用上述其它血糖值測(cè)定裝置(NIPURO free styleNIPURO股份公司生產(chǎn))取得的血糖值C′和用葡萄糖傳感器4獲得的葡萄糖提取速度J，從用式(P＝J/(S×C′))計(jì)算出的透過(guò)率P1和從式(11)，用該實(shí)施例的方法求出的透過(guò)率P2的相關(guān)性。
從圖9可知，二者具有極高的相關(guān)性。
接著用圖10的流程圖說(shuō)明使用了該原理的血糖值測(cè)定裝置1的血糖值測(cè)定順序。
在血糖值測(cè)定裝置1的控制器10之中，預(yù)先安裝了使用上述計(jì)算式(6)、(7)以及(12)計(jì)算血糖值的程序。
測(cè)定血糖值時(shí)，在把裝置1佩帶到手腕上之前，可實(shí)施下述前處理(步驟S1)。正如圖11所示，該前處理使用的微針陣列21是將49根高度為0.4mm、根部粗度為0.24mm的微針等間距排列在10mm×10mm的面積之內(nèi)而形成的。受檢者用微針陣列21在包括圖3的表皮100的部位A、B、C在內(nèi)的部位上穿刺多個(gè)次(例如3次)(步驟S1)。這樣即可在表皮的各個(gè)部位上形成多個(gè)微孔(提取孔)從而提高葡萄糖(組織液)的透過(guò)率。
步驟S1中在部位A、B、C上形成的多個(gè)提取孔22a，正如圖13所示，貫穿角質(zhì)層31以及顆粒層等32，到達(dá)真皮層34的中間部位，但并未到達(dá)皮下組織35。而且提取孔22a皮膚表面上的直徑最大，越靠近皮下組織直徑越小。而表皮100則是由角質(zhì)層31以及顆粒層32構(gòu)成的。
在步驟S1中形成提取孔22a如箭頭S所示，真皮34中充滿的組織液即滲透到提取孔22a之中。該組織液中即含有葡萄糖。
將陣列21從皮膚上拿開(kāi)之后，即在步驟S2中如圖1所示，將血糖值測(cè)定裝置1佩帶到受檢者的手腕上，用帶19及固定件20固定血糖值測(cè)定裝置1，即如圖3所示，腔室2、凝膠體8、凝膠體9分別與表皮的部位A、B、C緊貼。受檢者操作注射管2a，從注射管2a中將生理鹽水3提供到腔室2內(nèi)。
這樣即可如圖3所示，形成血糖值測(cè)定裝置1的腔室2置于部位A，生理鹽水3與部位A接觸的狀態(tài)。
與部位A接觸的生理鹽水3，正如圖14所示，流入提取孔22a內(nèi)，生理鹽水3一流入提取孔22a內(nèi)，因形成步驟S1中的提取孔22a而滲透到提取孔22a中的組織液即如圖15所示，朝腔室2的方向(圖15中的T方向)移動(dòng)。于是，由于相對(duì)于提取孔22a中的生理鹽水，組織液的濃度低，因而正如箭頭S所示，組織液被提取孔22a中的生理鹽水從真皮34中提取。
接著，受檢者操作輸入部(按鍵開(kāi)關(guān))14，將測(cè)定開(kāi)始指令一輸入控制器10，即可通過(guò)開(kāi)關(guān)電路13，電極5與恒壓電源12的陰極連接，電極6與恒壓電源12的陽(yáng)極連接(步驟S3)。
并且，恒壓電源12開(kāi)始給皮膚施加0.8V的恒壓(步驟S4)，由電流測(cè)定部17(圖3)進(jìn)行電流值監(jiān)控(步驟S5)。由于滲透到提取孔22a中的生理鹽水中的組織液帶有電荷，靠電源12付與的電場(chǎng)，如圖16所示，促進(jìn)其向腔室2方向(圖16的T方向)移動(dòng)。組織液中含有的葡萄糖本身雖不帶電荷，但會(huì)隨其它帶電荷的成分移動(dòng)。
在步驟S6中，控制器10獲取葡萄糖傳感器4的輸出信號(hào)。
在步驟S7中，控制器10判斷從開(kāi)始施加步驟S4中的恒壓起，是否已經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間(T)，如尚未經(jīng)過(guò)，則退回步驟S5。也就是說(shuō)反復(fù)進(jìn)行從開(kāi)始施加步驟4的恒壓到經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)繼續(xù)給皮膚施加恒壓的同時(shí)，由電流測(cè)定部17監(jiān)控電流值以及取得葡萄糖傳感器4的輸出信號(hào)。而規(guī)定時(shí)間(T)可長(zhǎng)于3分鐘，短于5分鐘。
在步驟S7中一經(jīng)判斷為已經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間(T)，即在步驟S8中由控制器10計(jì)算出從開(kāi)始施加恒壓到經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)期間內(nèi)電流測(cè)定部17監(jiān)控的電流的平均值Iave。
在步驟S9之中，控制器10根據(jù)從開(kāi)始施加恒壓到經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)期間從葡萄糖傳感器4取得的信號(hào)，計(jì)算出葡萄糖的提取速度J。
而葡萄糖的提取速度J可通過(guò)將經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)時(shí)的腔室2內(nèi)的葡萄糖量設(shè)定為Q，用式(14)的J＝Q/T………………(14)的計(jì)算式計(jì)算出。
圖12(a)、(b)是分別表示步驟S4到步驟S12中的電源11、12的輸出電流與輸出電壓的時(shí)間圖。
正如圖12(a)所示，在從開(kāi)始施加恒壓到經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間(T)期間，恒壓電源12輸出的電流大小發(fā)生變化，而從恒壓電源輸出的電壓卻如圖12b所示一直固定未變。由于從開(kāi)始施加電壓起，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)表皮的透過(guò)率增大，因而從恒壓電源12輸出的電流也逐漸加大。
接著在步驟S10中測(cè)定部位A、B間的電阻值Rab。具體而言，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路13將恒流電源11的陰極與電極5連接，將恒流電源11的陽(yáng)極與電極6連接，由恒流電源11輸出10秒鐘與步驟S8中計(jì)算出的部位A、B間的平均電流Iave同樣大小的恒流。在該10秒期間，電壓測(cè)定部16測(cè)定部位A、B間的電壓值。控制器10計(jì)算出電壓測(cè)定部16測(cè)定的電壓值的平均值Vave1，進(jìn)而通過(guò)用Iave除以Vave1計(jì)算出電阻值Rab。
正如圖12的S10所示，在上述10秒期間，恒流電源11輸出的電流大小Iave固定，而恒流電源11輸出的電壓值卻有變化。
接著在步驟S11中測(cè)定部位A、C間的電阻值Rac。具體而言，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路13將恒流電源11的陰極與電極7相連，將恒流電源11的陽(yáng)極與電極5相連，由恒流電源輸出10秒鐘與步驟S8中計(jì)算出的部位A、C間的平均電流Iave同樣大小的恒流。在該10秒鐘期間電壓測(cè)定部16測(cè)定部位A、C間的電壓值?？刂破?0計(jì)算出電壓測(cè)定部16測(cè)定出的電壓值的平均值Vave2，進(jìn)而通過(guò)用Iave除以Vave2，計(jì)算出電阻值Rac。
正如圖12的S11所示，在上述10秒鐘期間恒流電源11輸出的電流大小Iavc固定，而額電流電源11輸出的電壓值卻有變化。
接著在步驟S12之中，測(cè)定部位B、C間的電阻值Rbc。具體而言，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路13將恒流電源11的陰極與電極7相連，將恒流電源11的陽(yáng)極與電極6相連，恒流電源輸出10秒鐘與步驟S8中計(jì)算出的部位B、C之間的平均電流Iave同樣大小的恒流。在該10秒期間，電壓測(cè)定部16測(cè)定部位B、C間的電壓值。控制器10計(jì)算出電壓測(cè)定部16測(cè)定出的電壓值的平均值Vave3，進(jìn)而通過(guò)用Iave除以Vave3計(jì)算出電阻值Rbc。
正如圖12的S12所示，在上述10秒鐘期間，恒流電源11輸出的電流大小Iave固定，而從恒流電源11輸出的電壓值卻有變動(dòng)。
在步驟S13中，控制器10用式(6)和式(7)計(jì)算出表皮的部位A的電導(dǎo)率k。具體而言，控制裝置10通過(guò)將步驟S10至S12中計(jì)算出的電阻值Rab、Rac、Rbc代入式(6)，計(jì)算出電阻值Ra，通過(guò)把電阻值Ra代入式(7)計(jì)算出電導(dǎo)率k。
在步驟S14之中，控制器10用式(12)計(jì)算出血糖值C。具體而言，控制裝置10通過(guò)將步驟S8及步驟S13中計(jì)算出的平均電流Iave以及電導(dǎo)率k代入式(12)計(jì)算出血糖值C。
在步驟S15之中，顯示器15顯示步驟S14中計(jì)算出的血糖值C。
這樣一來(lái)，受檢者的血糖值可通過(guò)控制器10獲得并顯示在顯示屏15上，而不必進(jìn)行為了校準(zhǔn)的采血。
因此，多年來(lái)糖尿病患者每天都得采血，但若使用本實(shí)施方式的血糖值測(cè)定裝置1，由于不必進(jìn)行校準(zhǔn)性采血，因而可減輕受檢者的痛苦。
上述實(shí)施方式的血糖值測(cè)定裝置1，是在步驟S1中實(shí)施前處理之后提取組織液的，但本發(fā)明并不局限于此，也可以不實(shí)施前處理，而是通過(guò)對(duì)未形成微孔的皮膚施加電壓提取葡萄糖(采用所謂反向電離子透入法進(jìn)行提取)。此外，也可將前處理僅對(duì)A部位實(shí)施而對(duì)BC部位不實(shí)施。
此外，上述實(shí)施方式的血糖值測(cè)定裝置1是采用給皮膚通電流的方法提取組織液的，但本發(fā)明并不局限于此，也可以通過(guò)去除圖10的步驟S3～S5，不給皮膚通電流，而是利用被動(dòng)擴(kuò)散提取，構(gòu)成提取組織液的血糖值測(cè)定裝置1。
在此情況下，作為存儲(chǔ)在控制分析器10中的程序可將式(12)的Iave的值存儲(chǔ)為0。此外，作為步驟S10～S12中提供的電流大小也可提供規(guī)定的電流值例如30μA的電流。
此外，上述實(shí)施方式的血糖測(cè)定裝置1作為恒流電源11以及恒壓電源12使用的是直流電源，但本發(fā)明并不局限于此，作為電源也可以使用交流電源。
如果使用交流電源，與使用直流電源時(shí)相比，具有提供的電流大小更為穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，可更準(zhǔn)確地計(jì)算出表皮的電阻值。
此外，上述實(shí)施方式中求取血糖值C的式(2)以及求取透過(guò)率P的式中使用了葡萄糖提取速度J，但本發(fā)明并不受此局限，只要使用與葡萄糖的量有關(guān)的值，也可將這些式中的葡萄糖提取速度J置換為腔室2內(nèi)的葡萄糖濃度及葡萄糖的絕對(duì)量。
此外在上述實(shí)施方式之中，將受檢者體內(nèi)的組織液中的葡萄糖濃度看作血糖值。但本發(fā)明并不受此局限，也可將受檢者體內(nèi)的組織液中的葡萄糖濃度換算為血糖值。
此外，在上述實(shí)施方式之中，由注射器2a給腔室2提供生理鹽水，但本發(fā)明并不受此局限，也可采用預(yù)先在腔室2中放置干燥狀態(tài)的保水材料(例如網(wǎng)狀的尼龍布)等，使用血糖值測(cè)定裝置1時(shí)，通過(guò)使含有生理鹽水的脫脂棉等與保水材料接觸，給腔室2提供生理鹽水的血糖值測(cè)定裝置1。
此外，上述實(shí)施方式是在提取葡萄糖(步驟S4到S7)之后測(cè)定皮膚電阻的(步驟S10到S12)，但本發(fā)明并不受此局限，也可采用測(cè)定皮膚阻值之后，構(gòu)成再提取葡萄糖的血糖值測(cè)定裝置1。
此外，在上述實(shí)施方式之中，作為分析裝置的一種實(shí)施方式，介紹了測(cè)定血糖值的血糖值測(cè)定裝置1，但本發(fā)明并不受此局限，也可用于根據(jù)從受檢者體內(nèi)提取的組織液中所含的成分的分析值取得受檢者體內(nèi)的組織液中的成分濃度的分析裝置。作為本發(fā)明的分析裝置可分析的成分濃度還有生化成分、以及受檢者服用的藥物濃度等等。這些成分與本實(shí)施方式相同，同樣可在腔室2內(nèi)提取。而要想分析在腔室2內(nèi)提取的成分，例如要想分析生化成分之一的蛋白質(zhì)，可使用ELISA法，要想分析蛋白質(zhì)以外的生化成分以及藥劑，可使用IIPLC法。通過(guò)將用這些分析方法取得的腔室2內(nèi)的成分的分析結(jié)果代入式(2)的J即可取得受檢者體內(nèi)的組織液中的成分濃度。此外，在式(2)之中，與上述實(shí)施方式相同，作為表示成分透過(guò)程度的計(jì)算式可代入式(9)。
作為上述蛋白質(zhì)有白蛋白、球蛋白、以及酶等。此外，作為上述生化成分有肌酸酐、肌酸、尿酸、氨基酸、全乳糖、半乳糖、戊糖、肝糖、乳酸、丙酮酸、以及酮體等。此外，作為上述藥劑有洋地黃制劑、茶鹼、抗心律不齊用劑、抗癲癇劑、氨基酸糖體抗生素、糖肽類抗生素、抗血栓劑、以及免疫抑制劑等。
圖17和圖18是表示其它實(shí)施例的與圖1和圖2對(duì)應(yīng)的圖。
該實(shí)施例的血糖值測(cè)定裝置1a包括裝置主體18a、帶19、固定件20、電極棒42。
裝置主體18a采用從血糖值測(cè)定裝置1的裝置主體18中去除了帶凝膠體8的電極6以及帶凝膠體9的電極7的構(gòu)成。
電極棒42包括由鋁制的圓筒件構(gòu)成的電極6a以及7a、使電極6a以及7a彼此同軸且互不接觸地保持的由聚乙縮醛樹(shù)脂構(gòu)成的絕緣體40、由兩根電纜結(jié)束后形成的電纜41。電極棒6a以及7a分別通過(guò)電纜41與開(kāi)關(guān)電路13(參照?qǐng)D3)相連。電極棒42在測(cè)定血糖值時(shí)通過(guò)如圖17所示由受檢者握在手中，與手心接觸，具有與圖3中的帶凝膠體8的電極6以及帶凝膠體9的電極7相同的作用。
血糖值測(cè)定裝置1a由于采用了此種構(gòu)成，因而不必在部位B、C上放置凝膠體。正因如此，也不必用微針陣列21穿刺表皮的部位B、C。
此外，凝膠體8、9因老化或污染時(shí)需進(jìn)行更換，但由于電極6a、7a是金屬制成的，因而更換的次數(shù)極少。
此外，由于電極6a、7a接觸的手心與腕及胳膊的皮膚相比，更容易使電流通過(guò)，因而用很小的電壓(電流)就可提取出葡萄糖。
權(quán)利要求
1.一種分析裝置，其特征在于包括獲取通過(guò)給受檢者的皮膚提供電力而取得電信息的電信息取得部、根據(jù)上述電信息取得部取得的電信息，將經(jīng)由上述受檢者的皮膚提取到的組織液中所含的，與規(guī)定成分量有關(guān)的成分值換算為受檢者體液中所含的規(guī)定成分濃度的控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于上述控制器根據(jù)上述電信息計(jì)算出表皮的組織液所通過(guò)部位的電阻值，并根據(jù)該電阻值將上述成分值換算為受檢者的體內(nèi)的組織液中所含的規(guī)定成分濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于上述電信息取得部具有第1電極、第2電極、第3電極以及與上述第1、第2、第3電極相連的電源，上述電信息包括通過(guò)上述電源給上述第1電極與上述皮膚及上述第2電極提供電流而獲得的第1電信息、通過(guò)上述電源給上述第1電極與上述皮膚及上述第3電極提供電流而獲得的第2電信息、以及通過(guò)上述電源給上述第2電極與上述皮膚及上述第3電極提供電流而獲得的第3電信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析裝置，其特征在于通過(guò)上述電源給上述第1電極、上述皮膚、上述第2電極提供電流提取上述組織液，上述控制器取得通過(guò)上述電源提供電流而提取出的組織液中所含的，與規(guī)定的成分量有關(guān)的上述成分值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析裝置，其特征在于包括使上述第2電極與上述第3電極以電氣上分離狀態(tài)保持的保持件，還包括通過(guò)受檢者的手使上述第2電極和第3電極以與皮膚接觸狀態(tài)保持的保持單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于上述電信息包括流經(jīng)受檢者皮膚的電流大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于上述電信息包括給上述受檢者皮膚施加的電壓大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于還包括用來(lái)檢出經(jīng)上述受檢者的皮膚提取的組織液中所含的規(guī)定成分的檢測(cè)器，上述控制器根據(jù)上述檢測(cè)器的檢出結(jié)果取得上述成分值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分析裝置，其特征在于上述控制器作為上述成分值，根據(jù)上述檢測(cè)器的檢出結(jié)果以及提取上述規(guī)定成分的時(shí)間取得提取上述規(guī)定成分的提取速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于還包括用來(lái)保持提取出的組織液的組織液保持物質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分析裝置，其特征在于還包括用來(lái)保持提取出的組織液的組織液保持物質(zhì)，上述表皮的組織液通過(guò)的部位是與上述組織液保持物質(zhì)接觸的部位。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于上述成分值是與葡萄糖量有關(guān)的值，上述受檢者體內(nèi)的組織液中所含的規(guī)定成分的濃度是葡萄糖濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的分析裝置，其特征在于上述葡萄糖濃度是指上述受檢者的血糖值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于包括上述電信息取得部和上述控制器在內(nèi)的裝置主體，此外還包括用來(lái)將上述主體固定到上述受檢者皮膚表面的固定件。
15.一種分析方法，其特征在于包括下列步驟經(jīng)皮膚從受檢者的體內(nèi)提取組織液的提取步驟、取得與用上述提取步驟提取出的組織液中所含的規(guī)定成分量有關(guān)的成分值的成分量取得步驟、獲取通過(guò)給上述皮膚提供電力而取得的電信息的電信息取得步驟、以及根據(jù)上述電信息取得步驟中取得的電信息，將上述成分值換算為受檢者體內(nèi)的組織液中所含的規(guī)定成分濃度的成分濃度取得步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的分析方法，其特征在于還包括在實(shí)行上述提取步驟之前，形成貫穿上述皮膚的角質(zhì)層但并不抵達(dá)皮下組織的孔的孔形成步驟，在上述提取步驟之中，經(jīng)上述孔提取上述組織液。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的分析方法，其特征在于在上述提取步驟之中，上述組織液通過(guò)給上述孔提供液體進(jìn)行提取。
18.一種血糖值測(cè)定裝置，其特征在于包括獲得通過(guò)給受檢者的皮膚提供電力而取得的電信息的電信息取得部、以及取得與經(jīng)上述受檢者的皮膚提取的組織液中所含的葡萄糖量有關(guān)的葡萄糖值，根據(jù)用上述電信息取得部取得的電信息，將上述葡萄糖值換算為受檢者的血糖值的控制器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的血糖值測(cè)定裝置，其特征在于上述控制器根據(jù)上述電信息取得部取得的電信息，將上述葡萄糖值換算為受檢者體內(nèi)的組織液中含有的葡萄糖濃度，上述受檢者體內(nèi)的組織液中所含的葡萄糖濃度是上述受檢者的血糖值。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的血糖值測(cè)定裝置，其特征在于上述控制器根據(jù)上述電信息取得部取得的電信息，將上述葡萄糖值換算為受檢者體內(nèi)的組織液中含有的葡萄糖濃度，再將上述葡萄糖濃度換算為上述受檢者的血糖值。
全文摘要
本發(fā)明的分析裝置包括獲取通過(guò)給受檢者的皮膚提供電力而取得的電信息的電信息獲取器、根據(jù)上述電信息獲取器獲取的電信息，將經(jīng)由上述受檢者的皮膚提取到的組織液中所含的，與規(guī)定成分量有關(guān)的成分值換算為受檢者體內(nèi)組織液中所含的規(guī)定成分濃度的控制器。此外還公示出分析方法及血糖值測(cè)定裝置。
文檔編號(hào)A61B5/145GK1732841SQ200510091029
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者荻野圭, 前川泰范, 澤賢一, 岡田正規(guī), 佐藤利幸, 朝倉(cāng)義裕 申請(qǐng)人:希森美康株式會(huì)社