JP2012217667A - 生体成分測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被験者の皮膚から抽出された組織液に含まれる成分を抽出し、測定する方法。被験者の皮膚に水分非浸透性の皮膜を設ける工程と、前記皮膜で被覆された皮膚に当該皮膜を貫通して微細孔を形成する工程と、微細孔が形成された皮膚を介して被験者の皮膚から組織液を抽出し、抽出された組織液中の測定対象成分及び無機イオンを蓄積する工程と、蓄積された前記無機イオンの量に関するイオン情報を取得する工程と、蓄積された前記測定対象成分の量に関する成分情報を取得する工程とを含んでいる。前記イオン情報及び成分情報に基づいて、前記測定対象成分の量に関する解析値を取得する。
【選択図】図12
Description
被験者の皮膚に水分非浸透性の皮膜を設ける工程と、
前記皮膜で被覆された皮膚に当該皮膜を貫通して微細孔を形成する工程と、
微細孔が形成された皮膚を介して被験者から組織液を抽出し、抽出された組織液中の測定対象成分及び無機イオンを蓄積する工程と、
蓄積された前記無機イオンの量に関するイオン情報を取得する工程と、
蓄積された前記測定対象成分の量に関する成分情報を取得する工程と
を含んでおり、前記イオン情報及び成分情報に基づいて、前記測定対象成分の量に関する解析値を取得することを特徴としている。
被験者の皮膚に貼付された枠状シールの開口内に皮膜形成性樹脂を塗布することが好ましい。
(11)前記(1)〜(10)の生体成分測定方法において、前記微細孔を形成する工程を、微細針を有する微細針チップが先端に装着された穿刺具の当該微細針を、前記皮膜を貫通して被験者の皮膚に接触させる工程を含むものとすることができる。
(12)前記(11)の生体成分測定方法において、前記微細針の長さが、皮膜の膜厚の1〜100倍に設定されていることが好ましい。
(13)前記(11)又は(12)の生体成分測定方法において、前記微細針の先端の径を1〜50μmとすることができる。
図1は、本発明の生体成分測定方法に用いる生体成分測定装置の一例の外観を示す斜視説明図であり、図2は、図1に示される生体成分測定装置20のブロック図である。まず図1を参照して、生体成分測定方法の概略を説明する。
生体成分測定装置20は、後述する収集部材10の抽出媒体12に収集された組織液に含まれるグルコース及びナトリウムイオンを測定して、グルコース濃度(CGlu)及びナトリウムイオン濃度(CNa)を取得し、取得したCGlu及びCNaに基づいて被験者の血糖AUCを算出し、当該血糖AUCを含む解析結果を生成して表示する装置である。生体成分分析装置20は、検出部30と、解析部を含む制御部35と、解析結果などを表示する表示部33と、測定開始の指示などを行うための操作部としての操作ボタン34とを備えている。
カートリッジ40は、主な構成として、ゲル収容部42と、グルコース反応体41と、光導波部材44とを備えている。ゲル収容部42は、カートリッジ40の表面に形成された凹部からなる。ゲル収容部42の底部には、カートリッジ配置部22に設けられたニップル24aと連通する注入孔42aが設けられている。カートリッジ40の下面にはゲル収容部42と連通する溝が形成されている。この溝とカートリッジ配置部22の底部に設けられたナトリウムイオン検出部32とによって流路43aが形成される。この流路43aの一部は、ナトリウムイオン検出部32によりナトリウムイオン濃度が検出される第1貯留部43とされている。流路43aの下流は、第2貯留部45に連通している。第2貯留部45はカートリッジ40の表面に設けられた凹部からなり、その開口が光導波路を有する光導波部材44によって閉塞されている。この光導波部材44の下面に、グルコースと反応して変色するグルコース反応体41が設けられている。第2貯留部45の底部には、カートリッジ配置部22に設けられたニップル25aと連通する排出孔45aが設けられている。
つぎに被験者の皮膚に微細孔を形成する微細孔形成装置(穿刺具)の一例について説明する。微細孔形成装置は、被験者の皮膚の一部に多数の微細な孔を形成して当該被験者の皮膚からの組織液の抽出を促進する装置である。本実施の形態では、組織液抽出促進のための微細孔が形成された被験者の皮膚S(図1参照)からグルコース及びナトリウムイオンが収集される。
また、微細針201はミクロ的に見ると截頭円錐体形状を呈しているが、その長さや先端の径は、被験者の皮膚に設けられる皮膜の厚さなども考慮して適宜選定することができ、本発明において特に限定されるものではないが、通常、長さは100〜1000μm程度であり、また、先端の径は1〜50μm程度である。
つぎに被験者の皮膚から組織液を収集する収集部材10について説明する。収集部材10は被験者の皮膚から組織液を収集するために当該被験者の皮膚に貼付され、所定時間経過後に皮膚から剥がされるものである。
抽出媒体12は、被験者の皮膚から抽出した組織液を保持可能な保水性を有するゲルからなっており、ナトリウムイオンを含まない浸透圧調整剤を含有している。このゲルは、組織液を収集することが可能であれば特に限定されないが、ポリビニルアルコールやポリビニルピロリドンからなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性ポリマーから形成されたゲルが好ましい。ゲルを形成する親水性ポリマーは、ポリビニルアルコール単独又はポリビニルピロリドン単独であってもよく、また両者の混合物であってもよいが、ポリビニルアルコール単独又はポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとの混合物であることがより好ましい。
つぎに本実施の形態に係る生体成分測定方法について詳細に説明する。
図9は、本実施の形態に係る生体成分測定方法のフローチャートである。
ここで、本実施の形態における水分非浸透性皮膜について詳細に説明する。
本実施の形態における水分非浸透性皮膜は、液状の皮膜形成性樹脂を被験者の皮膚に塗布し乾燥させることで得ることができる。液状の皮膜形成性樹脂は、皮膜形成性樹脂を溶媒に溶かすことで得ることができる。
(1)形成される皮膜が被験者の皮膚のしわの中まで入り込んで当該皮膚との密着性を高め、抽出される組織液中への汗の混入を確実に防止するために、皮膚表面への塗布時には液状であり、塗布後は速乾性があること。
(2)皮膜の伸縮性が高いと、穿刺具による穿刺時に、皮膜が微細針形状に合わせて変形し、貫通されないため、乾燥後にはある程度の剛性を有し、微細孔が皮膜を貫通して形成可能であること。
(3)人体の皮膚表面を被覆するものであることから、生体に対して十分な安全性を有すること。
皮膜の厚さは、材質、強度、微細孔形成性などを考慮して選定することができ、本発明において特に限定されるものではないが、例えば5〜1000μmとすることができ、このうち微細針形状の点より10〜300μmとすることが好ましく、20〜100μmとすることが更に好ましい。微細針の長さと皮膜の厚さとの関係は、微細針及び皮膜の材質などにより異なるが、通常、微細針の長さが、皮膜の膜厚の1〜100倍程度に設定されていることが好ましい。
ついで、ステップS6において、収集部材10がカートリッジ40の所定箇所に貼付され、当該カートリッジ40が生体成分測定装置20のカートリッジ配置部22にセットされる。
AUC=CGlu×V/{α×(CNa×V/t)+β} ・・・(1)
ついで、ステップS8において、算出された結果が制御部35によって表示部33に出力される。
次に本発明の生体成分測定方法による測定精度の向上例について説明する。
[参考例]
発汗の影響がないか又は少ないと考えられる条件(環境負荷:25℃、測定時間:2時間)で、本発明における皮膜を形成していない被験者の皮膚から組織液を抽出する実験を以下の条件で行い、グルコース透過率(PGlu)とナトリウムイオン抽出速度(JNa)との相関性を調べた。結果を図11に示す。なお、本参考例では、微細孔を形成した部位にゲルパッチを貼付し、2時間に亘って当該ゲルパッチ内に組織液を蓄積させた。グルコース透過率(PGlu)は、抽出グルコース量/血糖AUCにより求めることができ、ナトリウムイオン抽出速度(JNa)は、抽出ナトリウムイオン濃度×純水量(L)/抽出時間(h)により求めることができる。
検体(被験者)数: 264検体(20人)
組織液抽出媒体: ゲルパッチ(図7〜8に示される収集部材参照)
抽出面積: 5mm×10mm
抽出時間: 2時間
グルコース濃度測定方法: GOD蛍光吸光度法
ナトリウムイオン濃度測定方法:イオンクロマトグラフ
微細針アレイ形状: 微細針長さ=300μm、微細針数=305本
穿刺速度: 6m/s
血糖測定方法: 血糖変動時には血糖自己測定(SMBG)により前腕毛細血管を15分間隔で測定、血糖安定時には前腕SMBG値を30分以上の間隔で測定
血糖AUC参照値測定方法: 前腕SMBG値より台形近似法で算出
測定手順
手順1(皮膚前処理、組織液抽出及び血糖値測定)
被験者の前腕腹部をエタノール含浸綿で消毒し、専用の穿刺具に装着した微細針アレイを、皮膜表面上に適用した。その後、微細孔を形成した部位にゲルパッチを貼付し、2時間に亘って当該ゲルパッチ内に組織液を蓄積させた。また、食後などの血糖変動時には自己血糖測定(SMBG)により前腕毛細血管を15分間隔で測定し、食後3時間以上経過時の血糖安定時には前腕SMBG値を30分以上の間隔で測定した。
手順2(試料の測定)
貼付から2時間経過後、回収したゲルパッチからハイドロゲルのみ剥離し、5mLの精製水に漬け込み、庫内温度4℃に設定した冷蔵庫にて一晩保管することで、ハイドロゲル中に蓄積された生体成分の回収を行った。その後、グルコース濃度測定に関しては、すべてのサンプルについて希釈せずに測定を行い、ナトリウムイオン濃度測定に関しては、5倍希釈して測定を行った。
手順3(結果解析)
組織液抽出サンプルを分析し、その結果から、以下の計算式(2)及び(3)に基づいてグルコース透過率(PGlu)及びナトリウムイオン抽出速度(JNa)を算出した。なお、計算式において、MGlu及びMNaはそれぞれ抽出されたグルコース及びナトリウムイオンの総量であり、AUCは血糖値より計算された血糖AUCの値であり、Tは抽出時間である。グルコース透過率は、微細針の形成度合いを強く反映する量であり、生体組織液中におけるナトリウムイオン濃度は血糖値が異なる複数の被験者間においてほぼ一定であるため、当該グルコース透過率とナトリウムイオン抽出速度とは良い相関関係にあると考えられる。なお、回帰直線は途中JNa=0.24の点で曲がっており、JNa≦0.24の回帰直線はy=24.28x−0.53であり、JNa>の回帰直線はy=33.33x−2.68で表される。
本発明における皮膜による発汗抑止の効果を検証した。実験の詳細は以下のとおりであった。
実験条件
被験者数: 1名
皮膜形成剤: エキバンA(商品名。タイヘイ薬品株式会社製の液
体絆創膏)
スペーサー(枠状シール)の厚さ:約165μm
乾燥時間: 約10分
穿刺部位: 10部位(皮膜形成部6部位を含む)
非穿刺部位: 2部位(皮膜形成部1部位を含む)
微細孔アレイ形状: 先端径=約10μm、微細針長さ=300μm、微
細針数=189、305本
穿刺速度: 6、8.5、10m/s
組織液抽出媒体: ゲルパッチ(図7〜8に示される収集部材参照)
抽出面積: 5mm×10mm
抽出時間: 2時間
温度負荷: 40℃、30分
グルコース濃度測定方法: GOD蛍光吸光度法
ナトリウムイオン濃度測定方法: イオンクロマトグラフ
血糖値測定: 血糖自己測定器を用いて30分以上の間隔で測定(実験は全て血糖安定時に実施した。)
血糖AUC参照値測定方法: 前腕SMBG値より台形近似法で算出
手順1(皮膜形成)
被験者の前腕腹部をエタノール含浸綿で消毒し、厚さ約165μmの長方形状のスペーサーを貼付した。このスペーサーは、その中心部に皮膜形成剤塗布部として8mm×13mmの開口を有する枠状のシール材である。スペーサーの開口内にエキバンAを十分量滴下した後、金属製のコテを用いて、スペーサーの厚さ以上の余分のエキバンAを取り除き、10分間乾燥させることで、水分非浸透性の皮膜を形成した。本手法により、8mm×13mmの領域に対し、ほぼ均一な皮膜を形成することができ、当該手法を用いてスライドガラス上に皮膜形成を行った際の膜厚は20.6±3.4μmであった。
専用の穿刺具に装着した微細針アレイを、皮膜形成部6部位及び皮膜非形成部4部位の合計10部位に適用した。その後、微細孔を形成した部位にゲルパッチを貼付し、2時間に亘って当該ゲルパッチ内に組織液を蓄積させた。同時に、皮膜形成部1部位及び皮膜非形成部1部位の合計2部位に対し、微細針アレイの適用を行わず、2時間に亘ってゲルパッチを貼付した。そして、2時間に亘る組織液抽出の間に、40℃、30分の温度負荷を行うことにより被験者の発汗を促した。また、2時間に亘る組織液抽出の間に、30分間隔で前腕毛細管血を採取し、血糖自己測定器を用いて血糖値を測定した。
貼付から2時間経過後、回収したゲルパッチからハイドロゲルのみ剥離し、5mLの精製水に漬け込み、庫内温度4℃に設定した冷蔵庫にて一晩保管することで、ハイドロゲル中に蓄積された生体成分の回収を行った。その後、グルコース濃度測定に関しては、すべてのサンプルについて希釈せずに測定を行い、ナトリウムイオン濃度測定に関しては、微細針アレイ適用部サンプルについては5倍希釈して、微細針アレイ非適用部サンプルについては希釈せずに測定を行った。
組織液抽出サンプルを分析し、その結果から、上記計算式(2)及び(3)に基づいてグルコース透過率(PGlu)及びナトリウムイオン抽出速度(JNa)を算出した。
図12において×印で示される非穿刺部の結果について、皮膜形成を行わなかった部位はナトリウムイオン抽出速度が0.2μmol/h以上であったのに対し、皮膜形成部ではほぼ0に近い値であった。この結果は、皮膜形成部では、発汗によるハイドロゲル中へのナトリウムイオンの混入が起こらなかったためであると考えられる。
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、前述した実施の形態では、皮膜を形成するために液状の皮膜形成性樹脂を被験者の皮膚に滴下し、ついで滴下した皮膜形成性樹脂をコテで均しているが、粘度調整をした液状の皮膜形成性樹脂を適宜の噴霧器で皮膚の所定箇所に噴霧し、ついで乾燥させることでも皮膜を形成することができる。噴霧により皮膜を形成する場合、皮膚に液状の皮膜形成性樹脂を直接噴霧しても良いし、形成すべき皮膜の形状に対応させた開口を先端に有するアダプターを噴霧器の噴霧口に装着し、当該アダプターの開口を被験者の皮膚に当接させた状態で噴霧しても良い。
11 保持シート
12 抽出媒体(ゲル)
15 枠状シール
16 皮膜形成性樹脂
20 生体成分測定装置
22 カートリッジ配置部
40 カートリッジ
200 微細針チップ
201 微細針
300 皮膚
301 微細孔
Claims (19)
- 被験者の皮膚から抽出された組織液に含まれる成分を測定する生体成分測定方法であって、
被験者の皮膚に水分非浸透性の皮膜を設ける工程と、
前記皮膜で被覆された皮膚に当該皮膜を貫通して微細孔を形成する工程と、
微細孔が形成された皮膚を介して被験者から組織液を抽出し、抽出された組織液中の測定対象成分及び無機イオンを蓄積する工程と、
蓄積された前記無機イオンの量に関するイオン情報を取得する工程と、
蓄積された前記測定対象成分の量に関する成分情報を取得する工程と
を含んでおり、前記イオン情報及び成分情報に基づいて、前記測定対象成分の量に関する解析値を取得することを特徴とする生体成分測定方法。 - 被験者の皮膚に皮膜を設ける工程が、当該皮膚に液状の皮膜形成性樹脂を塗布し、その後、塗布した皮膜形成性樹脂を乾燥させて皮膜を形成する工程である、請求項1に記載の生体成分測定方法。
- 前記皮膜形成性樹脂の塗布領域を画定する開口を有する枠状シールを被験者の皮膚に貼付する工程を更に含んでおり、
被験者の皮膚に貼付された枠状シールの開口内に皮膜形成性樹脂を塗布する、請求項2に記載の生体成分測定方法。 - 前記枠状シールの厚さが、所望の皮膜厚さよりも厚い、請求項3に記載の生体成分測定方法。
- 前記皮膜形成性樹脂が、セルロース系樹脂又はアクリル系樹脂からなる、請求項2〜4のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記セルロース系樹脂がピロキシリンである、請求項5に記載の生体成分測定方法。
- 前記液状の皮膜形成性樹脂が、皮膜形成性樹脂を、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒又は芳香族化合物からなる溶媒に溶かしたものである、請求項2〜6のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記皮膜の膜厚が5〜1000μmである、請求項1〜7のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記皮膜の膜厚が10〜300μmである請求項8に記載の生体成分測定方法。
- 前記皮膜の膜厚が20〜100μmである請求項9に記載の生体成分測定方法。
- 前記微細孔を形成する工程が、微細針を有する微細針チップが先端に装着された穿刺具の当該微細針を、前記皮膜を貫通して被験者の皮膚に接触させる工程を含む請求項1〜10のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記微細針の長さが、皮膜の膜厚の1〜100倍に設定されている請求項11に記載の生体成分測定方法。
- 前記微細針の先端の径が1〜50μmである請求項11又は12に記載の生体成分測定方法。
- 前記測定対象成分がグルコースである、請求項1〜13のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記無機イオンがナトリウムイオンである、請求項1〜14のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記測定対象成分及び無機イオンが、被験者の皮膚に貼付可能な貼付面を有する保持シートの当該貼付面に配置された抽出媒体中に抽出される、請求項1〜15のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記抽出媒体がゲルからなる、請求項16に記載の生体成分測定方法。
- 前記イオン情報が無機イオンの濃度である、請求項1〜17のいずれかに記載の生体成分測定方法。
- 前記測定対象成分の量に関する解析値が、当該測定対象成分の血中濃度―時間曲線下面積に相当する値である、請求項1〜18のいずれかに記載の生体成分測定方法。
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