JP2013141578A - Method and apparatus for measuring biological component and system for inspecting biological component - Google Patents
Method and apparatus for measuring biological component and system for inspecting biological component Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、生体内の生体成分の測定方法に係り、特に、血液の採取を不要としてユーザ個人が簡易に使用することが可能な生体成分の測定方法及びその装置並びに生体成分の検査システムに関する。 The present invention relates to a method for measuring a biological component in a living body, and more particularly, to a measuring method and device for a biological component that can be easily used by a user without requiring blood sampling, and a biological component inspection system.
臨床化学においては、ブドウ糖、尿素窒素、尿酸、ナトリウム、カリウム、塩素、カルシウムなどが生体の状態を反映するものとして、採取した血液で通常測定されている。
しかしながら、これらの生体成分を測定するに当たってその都度血液を採取しなければならず、生体成分を定期的に測定しなければならない患者にとっては、血液の採取を避けたいという要望もある。
また、ＣＧＭＳ（Continuous Glucose Monitoring Systemの略）と称する機器、つまり、細いセンサを皮下に持続的に刺しておいて、細胞間液の糖分濃度を、センサ間に流れる電流の大きさに置き換えて、それを更に血液中の糖の濃度（血糖値）に置き換えて一定の間隔で連続的に表示するものが既に提供されているが、高価な上使い勝手が悪いという不具合がある。
In clinical chemistry, glucose, urea nitrogen, uric acid, sodium, potassium, chlorine, calcium, and the like are usually measured in collected blood as reflecting the state of the living body.
However, when measuring these biological components, blood must be collected each time, and there is a desire to avoid collecting blood for patients who must measure biological components regularly.
In addition, a device called CGMS (abbreviation of Continuous Glucose Monitoring System), that is, a thin sensor is continuously stabbed under the skin, and the sugar concentration of the intercellular fluid is replaced with the magnitude of the current flowing between the sensors. There has already been provided a display that replaces it with the sugar concentration (blood glucose level) in the blood and continuously displays it at regular intervals, but it has the disadvantage of being expensive and unusable.
そこで、この種の生体成分の測定方法として、血液の採取を伴わずに簡易に実施したいという要望が強くなってきており、例えば生体成分の一例である糖を測定対象とした特許文献１〜４に記載の技術が既に提供されている。
特許文献１には、水のようなグルコース採集媒体を含むリザーバーを備える採集デバイスを、所定時間、患者の皮膚の角質層に対して配置し、所定時間の終わりにグルコース採集媒体の少なくとも一部をリザーバーから取り出し、グルコース濃度について分析する技術が開示されている。
特許文献２には、体内埋め込み用の糖類測定用センサーとして、検出層を含み、検出層には蛍光センサー物質が基材を介して固定されている態様が開示されている。ここで、蛍光センサー物質は、蛍光モノマー化合物とアクリルアミド残基を含む重合性単量体を含む共重合体であり、水溶液中の糖類が蛍光モノマー化合物と相互作用すると蛍光を発する。検出層に光源から所定の波長の光を当て、反射された蛍光量または波長の変化を検出器によって検出すると、蛍光量に依存した糖類の濃度を知ることが可能である。また、この糖類測定用センサーは、ハウジングで囲まれ、窓部から検出層を露出させるようにすると共に体外のシステムと通信するためのアンテナ部を有している。
特許文献３には、身体の皮下組織にセンサ配置用のトンネルを形成し、このトンネル内にセンサを挿通すると共に、このセンサによって生理学的パラメータ値を検出するようにした技術が開示されている。
特許文献４には、スイッチの操作によって測定時刻が設定された場合には、時計部からの割り込みに応じて赤外線発光部に駆動信号を与えて、発光素子から発光された赤外線が対象部位である手首の表面に照射させて、手首内の人体成分である血液のグルコースによって反射された赤外線を、受光素子で受光し、受光素子から発生される受光信号に基づいて、血液のグルコース濃度を検出し、その検出したグルコース濃度とメモリに記憶された基準データとを照合することにより血糖値を測定して表示部に表示する技術が開示されている。
Therefore, as a method for measuring this kind of biological component, there is an increasing demand for simple measurement without blood collection. For example, Patent Documents 1 to 4 that use sugar, which is an example of a biological component, as a measurement target. The technology described in is already provided.
In Patent Document 1, a collection device including a reservoir containing a glucose collection medium such as water is disposed for a predetermined time with respect to the stratum corneum of a patient's skin, and at least a part of the glucose collection medium is placed at the end of the predetermined time. Techniques for removing from a reservoir and analyzing for glucose concentration are disclosed.
Patent Document 2 discloses an embodiment in which a detection layer is included as a saccharide measurement sensor for implantation in the body, and a fluorescent sensor substance is fixed to the detection layer via a base material. Here, the fluorescent sensor substance is a copolymer including a fluorescent monomer compound and a polymerizable monomer containing an acrylamide residue, and emits fluorescence when sugars in the aqueous solution interact with the fluorescent monomer compound. When light of a predetermined wavelength is applied to the detection layer from a light source, and the reflected fluorescence amount or change in wavelength is detected by a detector, it is possible to know the sugar concentration depending on the fluorescence amount. The saccharide measurement sensor is surrounded by a housing and has an antenna portion for exposing the detection layer from the window portion and communicating with a system outside the body.
Patent Document 3 discloses a technique in which a tunnel for sensor placement is formed in a subcutaneous tissue of a body, a sensor is inserted into the tunnel, and a physiological parameter value is detected by the sensor.
In Patent Document 4, when the measurement time is set by operating a switch, a drive signal is given to the infrared light emitting unit in response to an interrupt from the clock unit, and the infrared light emitted from the light emitting element is the target part. Irradiates the wrist surface, the infrared ray reflected by blood glucose, which is a human body component in the wrist, is received by the light receiving element, and the blood glucose concentration is detected based on the light receiving signal generated from the light receiving element. A technique is disclosed in which a blood glucose level is measured by collating the detected glucose concentration with reference data stored in a memory and displayed on a display unit.
しかしながら、特許文献１にあっては、患者の皮膚の角質層に対してグルコース採集媒体を配置しているため、皮膚部分に擦り傷などがあるような場合にはグルコース濃度が不正確になってしまう。
また、特許文献２，３については、体内埋め込み用の糖類測定用センサーが開示されているが、いずれも埋め込みのためにセンサ構成を工夫したり、センサを埋め込むためのトンネルを形成しなければならず、構成が複雑になってしまう。
更に、特許文献４には、時計式の糖類測定用センサーが開示されているが、血管中を流れる血液に対する糖類を測定対象としているため、測定精度が低下せざるを得ないという不具合がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、測定対象である生体成分に感応する官能基を生体内に安定的に保持することができ、長期に亘って簡単且つ正確にリアルタイムで生体成分を測定することが可能な生体成分の測定方法及びその装置並びに生体成分の検査システムを提供することにある。
However, in Patent Document 1, since the glucose collection medium is disposed on the stratum corneum of the patient's skin, the glucose concentration becomes inaccurate when there is a scratch or the like on the skin portion. .
Further, Patent Documents 2 and 3 disclose saccharide measurement sensors for implantation in the body, but both must devise a sensor configuration for implantation or form a tunnel for embedding the sensor. Therefore, the configuration becomes complicated.
Furthermore, Patent Document 4 discloses a clock-type saccharide measurement sensor, but has a problem that measurement accuracy is inevitably lowered because saccharides for blood flowing in blood vessels are measured.
The technical problem to be solved by the present invention is that the functional group sensitive to the biological component to be measured can be stably held in the living body, and the biological component can be measured easily and accurately in real time over a long period of time. Another object of the present invention is to provide a biological component measuring method and apparatus capable of performing the same, and a biological component inspection system.
請求項１に係る発明は、生体細胞の新陳代謝に無感応な不溶性の保持体に対し測定対象である生体成分に感応する官能基を保持させ、生体の真皮又は皮下組織に前記官能基が保持された保持体を埋め込んだ後、生体内に保持された官能基の感応度合を検出することで生体成分量を測定することを特徴とする生体成分の測定方法である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る生体成分の測定方法において、前記保持体は生体内に安定して保持される顔料或は粒子であることを特徴とする生体成分の測定方法である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る生体成分の測定方法において、前記生体成分が血液成分としての糖に依存する成分であることを特徴とする生体成分の測定方法である。
請求項４に係る発明は、請求項３に係る生体成分の測定方法において、前記官能基は糖のジオールと可逆的に反応するフェニルボロン酸化合物或はアミノ化合物であることを特徴とする生体成分の測定方法である。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る生体成分の測定方法において、前記官能基が生体成分に感応して構造変化し、当該構造変化による物理的又は化学的な特性変化を官能基の感応度合として検出することを特徴とする生体成分の測定方法である。
According to the first aspect of the present invention, a functional group sensitive to a biological component to be measured is held in an insoluble holder that is insensitive to metabolism of biological cells, and the functional group is held in the dermis or subcutaneous tissue of a living body. In another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a biological component, wherein the amount of the biological component is measured by detecting the degree of sensitivity of the functional group held in the living body after the holding body is embedded.
The invention according to claim 2 is the biological component measuring method according to claim 1, wherein the holding body is a pigment or particles stably held in the living body. is there.
The invention according to claim 3 is the biological component measuring method according to claim 1 or 2, wherein the biological component is a component that depends on sugar as a blood component.
According to a fourth aspect of the present invention, in the biological component measuring method according to the third aspect, the functional group is a phenylboronic acid compound or an amino compound that reacts reversibly with a diol of a sugar. This is a measurement method.
The invention according to claim 5 is the biological component measuring method according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional group undergoes a structural change in response to the biological component, and a physical or chemical characteristic change due to the structural change. Is detected as the sensitivity of the functional group.
請求項６に係る発明は、生体の真皮又は皮下組織に埋め込まれ、生体細胞の新陳代謝に無感応な不溶性の保持体と、測定対象である生体成分に感応し、前記保持体に保持されて前記保持体と共に生体の真皮又は皮下組織に埋め込まれる官能基と、生体内に保持された官能基の感応度合を検出する検出器と、この検出器の検出結果に基づいて測定対象である生体成分量を演算する演算器と、を備えたことを特徴とする生体成分の測定装置である。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る生体成分の測定装置において、前記検出器は前記官能基が埋め込まれた生体部位に対応して設けられていることを特徴とする生体成分の測定装置である。
請求項８に係る発明は、請求項６又は７に係る生体成分の測定装置において、前記検出器は前記官能基が保持されている生体部位に対し予め決められた限定波長光を照射し、生体内に保持されている官能基に対する反射光又は透過光を検出することを特徴とする生体成分の測定装置である。
請求項９に係る発明は、請求項６ないし８いずれかに係る生体成分の測定装置において、前記演算器は前記検出器の検出値と生体成分の測定値との相互関係が予め関連付けられたテーブルを有し、このテーブルを参照することで生体成分量を演算することを特徴とする生体成分の測定装置である。
請求項１０に係る発明は、請求項６ないし９いずれかに係る生体成分の測定装置において、更に、前記演算器の演算結果及び当該演算結果の評価のうち少なくとも一方が表示可能な表示器を備えていることを特徴とする生体成分の測定装置である。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る生体成分の測定装置において、前記検出器、前記演算器及び前記表示器はユーザが携帯可能な計測具として構成されていることを特徴とする生体成分の測定装置である。
請求項１２に係る発明は、請求項６ないし１１いずれかに係る生体成分の測定装置と、この測定装置で測定された生体成分の測定情報に基づいて当該生体成分の測定結果を検査する検査装置と、を備えたことを特徴とする生体成分の検査システムである。
The invention according to claim 6 is embedded in the dermis or subcutaneous tissue of a living body, insoluble holding body insensitive to metabolism of living cells, and sensitive to a biological component to be measured, held in the holding body and A functional group that is embedded in the dermis or subcutaneous tissue of the living body together with the holding body, a detector that detects the sensitivity of the functional group held in the living body, and the amount of the biological component that is the measurement target based on the detection result of the detector And a biological component measuring device.
The invention according to claim 7 is the biological component measurement apparatus according to claim 6, wherein the detector is provided corresponding to a biological site in which the functional group is embedded. Device.
According to an eighth aspect of the present invention, in the biological component measuring apparatus according to the sixth or seventh aspect, the detector irradiates a living body part in which the functional group is held with a predetermined limited wavelength light. A biological component measuring apparatus that detects reflected light or transmitted light with respect to a functional group held in the body.
The invention according to claim 9 is the biological component measuring apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the computing unit is a table in which the correlation between the detection value of the detector and the measured value of the biological component is associated in advance. And the biological component amount is calculated by referring to this table.
The invention according to claim 10 is the biological component measuring apparatus according to any one of claims 6 to 9, further comprising a display capable of displaying at least one of the calculation result of the calculator and the evaluation of the calculation result. It is the measuring device of the biological component characterized by having.
The invention according to claim 11 is the biological component measuring apparatus according to claim 10, wherein the detector, the arithmetic unit, and the display are configured as a measuring instrument that can be carried by a user. It is a component measuring device.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a biological component measuring apparatus according to any one of the sixth to eleventh aspects, and an inspection apparatus that inspects a measurement result of the biological component based on measurement information of the biological component measured by the measuring apparatus. And a biological component inspection system.
請求項１に係る発明によれば、測定対象である生体成分に感応する官能基を生体内に安定的に保持することができ、長期に亘って簡単且つ正確にリアルタイムで生体成分を測定することができる。その結果、採血すること無く測定が可能となり、瞬時的な健康把握と経年的健康管理が可能となる。
請求項２に係る発明によれば、生体内に安定して保持される顔料或は粒子にて生体の一部に刺青を彫るという簡単な方法で、測定対象である生体成分に感応する官能基を生体内に安定的に保持することができる。
請求項３に係る発明によれば、生体成分の一例である血液成分に関し、長期に亘って簡単且つ正確にリアルタイムで血液成分としての糖に依存する成分を測定することができる。
請求項４に係る発明によれば、生体成分の一例である血液成分としての糖に依存する成分を測定するに当たり、感応性の良好な官能基を容易に選定することができる。
請求項５に係る発明によれば、官能基の物理的又は化学的変化を検出することで、測定対象である生体成分量を容易に測定することができる。
請求項６に係る発明によれば、測定対象である生体成分に感応する官能基を生体内に安定的に保持することができ、長期に亘って簡単且つ正確にリアルタイムで生体成分を測定することが可能な生体成分の測定装置を提供することができる。
請求項７に係る発明によれば、官能基の感応度合を正確に検出することができ、その分、感応に供される生体成分量の測定精度を向上させることができる。
請求項８に係る発明によれば、生体内に保持されている官能基の感応度合を正確に検出することができ、感応に供される生体成分量の測定精度をより向上させることができる。
請求項９に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、検出器の検出情報に基づいて感応に供される生体成分量を容易に演算することができる。
請求項１０に係る発明によれば、生体成分を測定するに当たり、測定した生体成分量やその評価結果を目視することができ、ユーザの生体成分の測定及び管理を容易にすることができる。
請求項１１に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、ユーザの生活環境の中で任意のタイミングにて生体成分の測定及び管理をすることができる。
請求項１２に係る発明によれば、生体成分に関する測定結果について簡単に検査に供することができる。
According to the first aspect of the present invention, a functional group sensitive to a biological component to be measured can be stably held in the living body, and the biological component can be measured easily and accurately in real time over a long period of time. Can do. As a result, measurement is possible without blood collection, and instantaneous health grasp and aging health management are possible.
According to the invention of claim 2, a functional group sensitive to a biological component to be measured by a simple method of engraving a part of the living body with pigments or particles stably held in the living body. Can be stably held in the living body.
According to the invention concerning Claim 3, regarding the blood component which is an example of a biological component, the component which depends on the saccharide | sugar as a blood component can be measured in real time simply and correctly over a long period of time.
According to the invention which concerns on Claim 4, in measuring the component which depends on the saccharide | sugar as a blood component which is an example of a biological component, a functional group with sufficient sensitivity can be selected easily.
According to the invention which concerns on Claim 5, the amount of biological components which are measurement objects can be easily measured by detecting the physical or chemical change of a functional group.
According to the invention which concerns on Claim 6, the functional group which is sensitive to the biological component which is a measuring object can be stably hold | maintained in a biological body, and a biological component is measured easily and correctly in real time over a long period of time. It is possible to provide a biological component measuring apparatus capable of performing the above.
According to the invention which concerns on Claim 7, the sensitivity of a functional group can be detected correctly, and the measurement precision of the amount of biological components provided for sensitivity can be improved accordingly.
According to the invention which concerns on Claim 8, the sensitivity of the functional group currently hold | maintained in the biological body can be detected correctly, and the measurement precision of the amount of biological components provided to a sensitivity can be improved more.
According to the invention which concerns on Claim 9, compared with the aspect which does not have this structure, based on the detection information of a detector, the amount of biological components provided for a sensitivity can be calculated easily.
According to the invention concerning Claim 10, when measuring a biological component, the measured biological component amount and its evaluation result can be visually observed, and measurement and management of a user's biological component can be made easy.
According to the invention which concerns on Claim 11, compared with the aspect which does not have this structure, a biological component can be measured and managed in arbitrary timings in a user's living environment.
According to the invention which concerns on Claim 12, it can use for a test | inspection easily about the measurement result regarding a biological component.
◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明に係る生体成分の測定方法を採用した実施の形態の概要を示す説明図である。
同図において、本実施の形態で採用される生体成分の測定方法は、生体細胞の新陳代謝に無感応な不溶性の保持体１に対し測定対象である生体成分１０に感応する官能基２を保持させ、生体Ｍの真皮又は皮下組織１１ｂに前記官能基２が保持された保持体１を埋め込んだ後、生体Ｍ内に保持された官能基２の感応度合を検出することで生体成分量を測定するものである。
このような技術的手段において、保持体１は、生体Ｍ内に埋め込んだときに生体細胞の新陳代謝に無感応で、かつ、不溶性であるものであれば、例えば刺青に供される刺青材料やナノチューブなどが用いられる。但し、生体Ｍ内に埋め込まれるものであることから毒性がないものを選定することが必要である。
また、保持体１の埋設箇所を真皮又は皮下組織１１ｂとしたのは、表皮１１ａの細胞は外乱により容易に置換されてしまうのに対し、真皮や皮下組織１１ｂの細胞は表皮１１ａで覆われていることから外乱による置換はないことに基づく。
Outline of Embodiment FIG. 1A is an explanatory diagram showing an outline of an embodiment in which the biological component measuring method according to the present invention is employed.
In this figure, the method for measuring a biological component employed in the present embodiment is to hold a functional group 2 sensitive to a biological component 10 to be measured with respect to an insoluble holding body 1 insensitive to metabolism of biological cells. Then, after embedding the holding body 1 holding the functional group 2 in the dermis or subcutaneous tissue 11b of the living body M, the amount of the living body component is measured by detecting the sensitivity of the functional group 2 held in the living body M. Is.
In such technical means, the holding body 1 may be, for example, a tattoo material or a nanotube used for tattooing if it is insensitive to the metabolism of living cells and is insoluble when implanted in the living body M. Etc. are used. However, since it is embedded in the living body M, it is necessary to select a non-toxic one.
In addition, the dermis or the subcutaneous tissue 11b is used as the embedment site of the holding body 1, while the cells of the epidermis 11a are easily replaced by disturbance, whereas the cells of the dermis and the subcutaneous tissue 11b are covered with the epidermis 11a. Based on the fact that there is no replacement by disturbance.
更に、官能基２は測定対象である生体成分１０に感応するものを選定すればよい。
ここで、生体成分１０としては、血液成分のうち血漿成分としての糖（グルコース）や果糖のほか、アセト酢酸、β−ヒドロキシ酪酸、アセトン、尿素窒素、尿酸、ナトリウム、カリウム、塩素、カルシウムなどが挙げられる。
例えば血液中の糖は血管１２（毛細血管１２ａを含む）を介して真皮や皮下組織１１ｂの隅々に血漿成分として浸透することから、真皮や皮下組織１１ｂに官能基２を保持体１を介して保持しておけば、官能基２で感応される糖は生体成分１０の一例である血液成分としての糖に相当する。
更にまた、官能基２は保持体１に対して保持されていればよく、その保持構造については化学結合や固定用酵素を介在させて結合する等適宜選定して差し支えない。
また、官能基２の感応度合を検出するとは、官能基２が測定対象である生体成分１０に感応したときに官能基２の化学的特性又は物理的特性が変化することから、この変化度合を検出することを意味する。このとき、官能基２の変化度合は、生体成分量に依存していることから、官能基２の変化度合を検出すれば、これに対応する生体成分量を求めることが可能である。
Furthermore, what is necessary is just to select the functional group 2 which responds to the biological component 10 which is a measuring object.
Here, as the biological component 10, in addition to sugar (glucose) and fructose as plasma components among blood components, acetoacetic acid, β-hydroxybutyric acid, acetone, urea nitrogen, uric acid, sodium, potassium, chlorine, calcium and the like are included. Can be mentioned.
For example, sugar in blood permeates as a plasma component through blood vessels 12 (including capillaries 12a) into the dermis and subcutaneous tissue 11b as a plasma component. The sugar that is sensitive to the functional group 2 corresponds to a sugar as a blood component, which is an example of the biological component 10.
Furthermore, the functional group 2 only needs to be held on the holding body 1, and the holding structure may be appropriately selected, for example, by chemical bonding or binding via an immobilizing enzyme.
The detection of the degree of sensitivity of the functional group 2 means that the chemical or physical characteristics of the functional group 2 change when the functional group 2 is sensitive to the biological component 10 to be measured. It means to detect. At this time, since the degree of change of the functional group 2 depends on the amount of biological component, if the degree of change of the functional group 2 is detected, the amount of biological component corresponding to this can be obtained.
次に、本実施の形態に係る生体成分の測定方法の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、保持体１の代表的態様としては刺青材料である態様が挙げられる。
刺青材料としては、生体内に安定して保持される顔料或いは粒子を用い、有機化合物、無機化合物のいずれをも問わないが、代表的には以下のものが挙げられる。色毎に代表例を挙げると、黄：硫化カドミウム、赤：硫化水銀、セレンカドミウム、オーカー、緑：硫化クロム、水化セスキ酸化クロム、マラカイトグリーン、クロム鉛、シアン化第二鉄、黒：炭素、酸化鉄、青：コバルト化アルミニウム（アズールブルー）、茶：オーカー（肉色）、白：二酸化チタン、酸化亜鉛、紫：マンガン紫などが挙げられ、フラーレン・シリコンなどのポリマーも挙げられる。
また、生体成分１０の代表的態様としては、血液成分としての糖に依存する成分が挙げられる。ここで、血液成分としての糖（グルコース）に依存する成分とは、糖そのものは勿論であるが、糖以外で糖に依存する成分（例えば前述したアセト酢酸、β−ヒドロキシ酪酸、アセトン、尿素窒素、尿酸、ナトリウム、カリウム、塩素、カルシウム）をも含む趣旨である。
この場合において、官能基２の代表的態様としては、糖のジオールと可逆的に反応するフェニルボロン酸化合物或はアミノ化合物が挙げられる。
次に、官能基２の感応の代表的態様について説明する。
官能基２の感応態様としては、生体成分１０に感応して構造変化し、当該構造変化による物理的又は化学的な特性変化を官能基２の感応度合として検出するものがある。官能基２が例えばフェニルボロン酸であれば、塩基性でホウ素原子にＯＨ−イオンが配位してアニオン型になるため、生体成分１０の一例である血液成分としての糖と結合し易く、結合すると配位子の変化に依る構造変化が起こる。また、官能基２がアミノ化合物である場合にも、糖はアミノ基と可逆的に反応しシッフ塩基を生成することから、糖が結合し易く、構造変化が起こる。
ここでいう物理的又は化学的な特性変化とは、吸光、蛍光、磁気、電気抵抗、電位などの物理量又は化学量の変化を指す。
官能基２の感応態様の一例としては、標識物質として結合された蛍光物質を有し、生体成分１０に感応して蛍光物質の特性が変化するものがある。本例では、蛍光物質は生体成分１０に感応して特性が変化（蛍光強度や蛍光波長など）するため、この変化度合を検出することで、感応に供された生体成分量を割り出すことが可能である。
更に、官能基２の感応態様の他の例としては、標識物質として結合された色素物質を有し、生体成分１０に感応して色素物質の特性が変化するものがある。本例では、色素物質は生体成分１０と感応して特性が変化（色など）するため、この変化度合を検出することで、感応に供された生体成分量を割り出すことが可能である。
Next, a typical aspect or a preferable aspect of the biological component measurement method according to the present embodiment will be described.
First, a typical embodiment of the holding body 1 includes an embodiment that is a tattoo material.
As the tattoo material, pigments or particles that are stably held in the living body are used, and any of organic compounds and inorganic compounds can be used. Typical examples include the following. Typical examples for each color are yellow: cadmium sulfide, red: mercury sulfide, selenium cadmium, ocher, green: chromium sulfide, hydrated sesquichromate, malachite green, lead chromium, ferric cyanide, black: carbon , Iron oxide, blue: aluminum cobaltate (azur blue), tea: ocher (meat color), white: titanium dioxide, zinc oxide, purple: manganese purple, and polymers such as fullerene and silicon.
Moreover, as a typical aspect of the biological component 10, the component depending on the saccharide | sugar as a blood component is mentioned. Here, the component that depends on sugar (glucose) as a blood component is not only sugar itself, but also a component that depends on sugar other than sugar (for example, acetoacetic acid, β-hydroxybutyric acid, acetone, urea nitrogen described above) Uric acid, sodium, potassium, chlorine, calcium).
In this case, a typical embodiment of the functional group 2 includes a phenylboronic acid compound or an amino compound that reacts reversibly with a sugar diol.
Next, typical aspects of the sensitivity of the functional group 2 will be described.
As a sensitive mode of the functional group 2, there is one in which a structural change is detected in response to the biological component 10, and a physical or chemical property change due to the structural change is detected as a sensitivity level of the functional group 2. If the functional group 2 is, for example, phenylboronic acid, it is basic, and an OH - ion is coordinated to the boron atom to become an anionic form. Therefore, it easily binds to a sugar as a blood component which is an example of the biological component 10 Then, a structural change due to the change of the ligand occurs. In addition, even when the functional group 2 is an amino compound, the sugar reacts reversibly with the amino group to generate a Schiff base, so that the sugar is easily bound to cause a structural change.
The physical or chemical property change referred to here refers to a change in physical quantity or chemical quantity such as absorption, fluorescence, magnetism, electrical resistance, and potential.
As an example of the sensitive mode of the functional group 2, there is one having a fluorescent substance bonded as a labeling substance and changing the characteristics of the fluorescent substance in response to the biological component 10. In this example, the fluorescent substance is sensitive to the biological component 10 and changes its characteristics (fluorescence intensity, fluorescent wavelength, etc.). By detecting this degree of change, it is possible to determine the amount of biological component used for the sensitivity. It is.
Furthermore, as another example of the sensitive mode of the functional group 2, there is one having a dye substance bonded as a labeling substance and changing the characteristics of the dye substance in response to the biological component 10. In this example, since the pigment substance changes its characteristic (color or the like) in response to the biological component 10, it is possible to determine the amount of the biological component used for the sensitivity by detecting this degree of change.
図１（ｂ）は本発明が適用された生体成分の測定装置の実施の形態の概要を示す。
同図において、本実施の形態で採用される生体成分１０の測定装置は、生体Ｍの真皮又は皮下組織１１ｂに埋め込まれ、生体細胞の新陳代謝に無感応な不溶性の保持体１と、測定対象である生体成分１０に感応し、前記保持体１に保持されて前記保持体１と共に生体Ｍの真皮又は皮下組織１１ｂに埋め込まれる官能基２と、生体Ｍ内に保持された官能基２の感応度合を検出する検出器３と、この検出器３の検出結果に基づいて測定対象である生体成分量を演算する演算器４と、を備えたものである。
このような技術的手段において、保持体１及び官能基２については前述した生体成分１０の測定方法の説明中で述べた通りである。
また、検出器３は官能基２の感応度合（化学的変化や物理的変化）を検出するものであれば、光（光吸収、発光）、音、磁気、電圧、電気抵抗などを検出信号として検出するようにすればよいが、例えば保持体１として刺青材料を用いたとすると当該刺青材料が磁気によって磁場が変化し、測定に影響を与えるような場合には磁気以外の検出信号を用いることが好ましい。
更に、演算器４は検出器３の検出情報に基づいて感応に供された生体成分量を演算するものであればよく、演算アルゴリズムについては適宜選定して差し支えない。
FIG. 1B shows an outline of an embodiment of a biological component measuring apparatus to which the present invention is applied.
In the figure, a measurement apparatus for a biological component 10 employed in the present embodiment includes an insoluble holding body 1 embedded in the dermis or subcutaneous tissue 11b of a living body M and insensitive to metabolism of living cells, and a measurement target. The degree of sensitivity of the functional group 2 which is sensitive to a certain biological component 10 and is held in the holding body 1 and embedded together with the holding body 1 in the dermis or subcutaneous tissue 11b of the living body M and the functional group 2 held in the living body M And a computing unit 4 that calculates the amount of the biological component that is the measurement target based on the detection result of the detector 3.
In such technical means, the holder 1 and the functional group 2 are as described in the description of the method for measuring the biological component 10 described above.
If the detector 3 detects the sensitivity of the functional group 2 (chemical change or physical change), light (light absorption, light emission), sound, magnetism, voltage, electrical resistance, etc. are used as detection signals. For example, if a tattoo material is used as the holder 1, the magnetic field of the tattoo material changes due to magnetism, and the measurement signal may be affected by using a detection signal other than magnetism. preferable.
Furthermore, the arithmetic unit 4 may be any unit that calculates the amount of biological component provided for sensitivity based on the detection information of the detector 3, and an arithmetic algorithm may be appropriately selected.
このような生体成分１０の測定装置の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、検出器３の好ましいレイアウトとしては、官能基２が埋め込まれた生体Ｍ部位に対応して設けられている態様が挙げられる。これは、官能基２の感応度合を検出する上で官能基２に近い生体Ｍ部位が好ましいことによる。
また、検出器３の好ましい態様としては、官能基２が保持されている生体Ｍ部位に対し予め決められた限定波長光を照射し、生体Ｍ内に保持されている官能基２に対する反射光又は透過光を検出するものである。その代表的な態様としては、複数の限定波長光の照射角度を調製し、生体Ｍ内に埋め込まれている官能基２の反射光と透過光をキャッチし解析するようにすればよい。本例では、光学式検出器３として複数の限定波長光を使用するので、生体Ｍ内に保持されている官能基２に対し生体Ｍ外から光が照射され、その反射光と透過光をキャッチし解析することが可能である。
更に、演算器４の代表的態様としては、検出器３の検出値と生体成分１０の測定値との相互関係が予め関連付けられたテーブルを有し、このテーブルを参照することで生体成分量を演算する態様が挙げられる。本例では、演算器４は、検出器３の検出結果に基づく官能基２の感応度合と、感応に供される生体成分量とを予め関連付けておき、この関連付けに基づいて生体成分量を演算するものである。
更にまた、好ましい態様としては、演算器４の演算結果及び当該演算結果の評価のうち少なくとも一方が表示可能な表示器５を備えている態様が挙げられる。表示器５に生体成分量やその評価結果を表示することでユーザは自分の生体成分量を目視することが可能である。
また、表示器５に関し、例えば演算器４による演算結果が許容範囲外の評価であるときに警報を発する警報機能を付加したり、演算結果や評価データを読み出し可能に保存する保存機能を付加する態様がより好ましい。
このような態様において、検出器３、演算器４及び表示器５は必ずしも一つの計測具として構成する必要はなく、例えば検出器３と演算器４及び表示器５とを分け、検出器３を一つの計測具として構成し、演算器４及び表示器５についてはマイクロコンピュータの機能を利用するように構成し、検出器３の検出結果を通信機能を介してマイクロコンピュータと通信するように構成してもよいが、利便性を考慮すると、検出器３、演算器４及び表示器５はユーザが携帯可能な計測具として構成されている態様が好ましい。
本例において、計測具としては、官能基２が保持された保持体１の埋設位置に対応した部位に携帯すればよい。例えば生体Ｍとしての手首付近に官能基２が保持された保持体１を埋設したとすると、計測具としては例えば腕時計形式で手首に装着する態様を採用することが可能である。
更に、生体成分１０の検査システムとしては、図１（ｂ）に示すように、前述した生体成分１０の測定装置６と、この測定装置６で測定された生体成分１０の測定情報に基づいて当該生体成分１０の測定結果を検査する検査装置７と、を備えたものが挙げられる。
本検査システムは、例えば各ユーザが生体成分の測定装置を用いて個々の生体成分量を測定した場合、測定結果に関して病院施設や健康管理施設で検査するものである。このとき、インターネット回線を使用するようにすれば、個人で生体成分に関する測定を行い、これの測定結果について検査を簡単に依頼することが可能である。
A typical aspect or a preferable aspect of such a measurement apparatus for the biological component 10 will be described.
First, a preferable layout of the detector 3 includes an aspect in which the detector 3 is provided corresponding to the living body M site in which the functional group 2 is embedded. This is because the biological M site close to the functional group 2 is preferable in detecting the degree of sensitivity of the functional group 2.
Moreover, as a preferable aspect of the detector 3, a predetermined limited wavelength light is irradiated to a living body M site where the functional group 2 is held, and reflected light with respect to the functional group 2 held in the living body M or The transmitted light is detected. As a typical mode, the irradiation angles of a plurality of limited wavelength lights may be adjusted, and the reflected light and transmitted light of the functional group 2 embedded in the living body M may be caught and analyzed. In this example, since a plurality of limited wavelength lights are used as the optical detector 3, the functional group 2 held in the living body M is irradiated with light from outside the living body M, and the reflected light and transmitted light are caught. And can be analyzed.
Furthermore, as a typical aspect of the computing unit 4, there is a table in which the correlation between the detection value of the detector 3 and the measurement value of the biological component 10 is associated in advance, and the biological component amount can be determined by referring to this table. A mode to calculate is mentioned. In this example, the computing unit 4 associates in advance the degree of sensitivity of the functional group 2 based on the detection result of the detector 3 and the amount of biological component used for sensitivity, and calculates the amount of biological component based on this association. To do.
Furthermore, as a preferable mode, a mode in which at least one of the calculation result of the calculation unit 4 and the evaluation of the calculation result is displayed is provided. By displaying the amount of the biological component and the evaluation result on the display 5, the user can visually check the amount of the biological component.
For the display unit 5, for example, an alarm function for issuing an alarm when the calculation result by the calculator 4 is an evaluation outside the allowable range is added, or a storage function for saving the calculation result and evaluation data so as to be readable is added. Embodiments are more preferred.
In such an embodiment, the detector 3, the arithmetic unit 4 and the display unit 5 are not necessarily configured as one measuring tool. For example, the detector 3, the arithmetic unit 4 and the display unit 5 are separated, and the detector 3 is It is configured as one measuring instrument, and the computing unit 4 and the display unit 5 are configured to use the microcomputer function, and the detection result of the detector 3 is configured to communicate with the microcomputer via the communication function. However, in consideration of convenience, it is preferable that the detector 3, the calculator 4, and the display 5 are configured as measuring instruments that can be carried by the user.
In this example, as a measuring tool, what is necessary is just to carry at the site | part corresponding to the embedding position of the holding body 1 with which the functional group 2 was hold | maintained. For example, when the holding body 1 holding the functional group 2 is embedded in the vicinity of the wrist as the living body M, it is possible to adopt a mode in which the measuring tool is attached to the wrist in a wristwatch format, for example.
Further, as shown in FIG. 1B, the biological component 10 inspection system is based on the measurement device 6 of the biological component 10 described above and the measurement information of the biological component 10 measured by the measurement device 6. What is provided with the test | inspection apparatus 7 which test | inspects the measurement result of the biological component 10 is mentioned.
In this inspection system, for example, when each user measures the amount of each individual biological component using a biological component measurement device, the measurement result is inspected at a hospital facility or a health care facility. At this time, if an internet line is used, it is possible to perform an individual measurement on a biological component and easily request a test on the measurement result.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を更に詳細に説明する。
◎実施の形態１
−生体成分の測定装置−
図２は実施の形態１に係る生体成分の測定装置の概要を示す。
同図において、生体成分の測定装置２０は、生体Ｍ（本例では腕部の手首近傍）内に保持可能な保持体の一例である刺青Ｚとして形成された刺青顔料２１と、この刺青顔料２１に保持されて生体成分に感応する官能基３０（図３参照）と、この官能基３０の感応度合を計測する計測具５０と、を備えている。
＜刺青顔料・官能基＞
本例において、測定対象とする生体成分は血液中の糖（グルコース）である。
また、刺青Ｚは前述した任意の刺青顔料２１を用いて形成されるものであり、また、官能基３０は図４（ａ）に示す構造式からなるフェニルボロン酸が採用されており、このフェニルボロン酸は、塩基性でホウ素原子にＯＨ−イオンが配位してアニオン型になることが知られている。
本例において、官能基３０と刺青顔料２１との保持構造としては以下のような手法が採用されている。
その一つの手法としては、配位子変動を応用した手法で、図３（ａ）に示すように、刺青顔料２１に官能基３０を混入し、刺青顔料２１に対して官能基３０を化学結合３１により保持するようにしたものが挙げられる。また、別の手法としては、酵素反応を応用した手法で、図３（ｂ）に示すように、刺青顔料２１に固定用酵素３２を介して官能基３０を保持するようにしたものが挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
Embodiment 1
-Measuring device for biological components-
FIG. 2 shows an outline of the biological component measuring apparatus according to the first embodiment.
In the figure, a biological component measuring apparatus 20 includes a tattoo pigment 21 formed as a tattoo Z, which is an example of a holding body that can be held in a living body M (in the vicinity of the wrist of the arm in this example), and the tattoo pigment 21. And a functional group 30 (see FIG. 3) that is sensitive to a biological component and a measurement tool 50 that measures the degree of sensitivity of the functional group 30.
<Tattoo pigments and functional groups>
In this example, the biological component to be measured is sugar (glucose) in blood.
Further, the tattoo Z is formed using the above-described arbitrary tattoo pigment 21, and the functional group 30 employs phenylboronic acid having the structural formula shown in FIG. It is known that boronic acid is basic and becomes an anionic form by coordination of an OH − ion to a boron atom.
In this example, the following method is adopted as the holding structure of the functional group 30 and the tattoo pigment 21.
As one of the techniques, a technique using ligand fluctuation is applied. As shown in FIG. 3A, the functional group 30 is mixed into the tattoo pigment 21, and the functional group 30 is chemically bonded to the tattoo pigment 21. What is held by 31 is mentioned. Further, as another method, a method in which an enzyme reaction is applied and the functional group 30 is held on the tattoo pigment 21 via the fixing enzyme 32 as shown in FIG. .
また、本例において、生体Ｍは、図３（ｃ）に示すように、表皮４１と、この表皮４１の下層として真皮４２とを有しており、真皮４２よりも下層に皮下組織４３を有している。ここで、表皮４１と真皮４２との間には基底膜４４が設けられ、真皮４２の多くは基質４５ａ、膠原線維４５ｂ及び弾性線維４５ｃからなる間質成分４５を有しているが、基底膜４４の近傍には形質細胞、組織球、マイスネル小体、線維芽細胞、肥満細胞などの細胞成分４６が存在している。更に、真皮４２内には多数の血管４７が設けられ、毛細血管４７ａを通じて細部にまで血液が供給されるようになっている。尚、符号４８はリンパ管、４９は神経である。
本例では、刺青顔料２１及び官能基３０は、図３（ｃ）に示すように、真皮４２の基底膜４４直下（表皮４１の基底層直下に相当）に刺青Ｚとして形成され、生体Ｍ内に埋め込まれる。尚、皮下組織４３に刺青Ｚを形成してもよいことは勿論である。
また、本例の刺青Ｚは生体Ｍ内の一部（例えば手首）に形成されていればよく、例えば腕時計や腕輪などで容易に隠せる程度に形成することが好ましい。
In this example, as shown in FIG. 3C, the living body M has an epidermis 41 and a dermis 42 as a lower layer of the epidermis 41, and has a subcutaneous tissue 43 below the dermis 42. doing. Here, a basement membrane 44 is provided between the epidermis 41 and the dermis 42, and most of the dermis 42 has an interstitial component 45 composed of a matrix 45a, collagen fibers 45b, and elastic fibers 45c. In the vicinity of 44, there are cell components 46 such as plasma cells, histiocytes, Meissner bodies, fibroblasts, and mast cells. Furthermore, a large number of blood vessels 47 are provided in the dermis 42, and blood is supplied to the details through the capillary blood vessels 47a. Reference numeral 48 is a lymphatic vessel, and 49 is a nerve.
In this example, the tattoo pigment 21 and the functional group 30 are formed as a tattoo Z just below the basement membrane 44 of the dermis 42 (corresponding to just below the basement layer of the epidermis 41) as shown in FIG. Embedded in. Of course, a tattoo Z may be formed in the subcutaneous tissue 43.
Moreover, the tattoo Z of this example should just be formed in one part (for example, wrist) in the biological body M, for example, it is preferable to form so that it can be easily hidden, for example with a wristwatch or a bracelet.
更に、本例の官能基３０であるフェニルボロン酸は、図４（ｂ）に示すように、ジオール構造（ヒドロキシ基−ＯＨが２つある構造）と強く結合する構造であるため、糖（グルコース）と感応して結合することが可能である。
ここで、図４（ｂ）はフェニルボロン酸誘導体への糖及びＯＨ−イオンの結合を示すものである。
また、本例では、図４（ｂ）に示すように、Ｒに認識物質としての蛍光物質を結合させるようにすれば、この蛍光物質が糖と感応すると蛍光強度や波長が変化することになり、この蛍光物質の変化度合（蛍光強度や波長）を測定することにより、糖（グルコース）濃度の変化を把握することが可能である。
また、図４（ｃ）に示すように、フェニルボロン酸のＲに標識物質として色素物質であるアゾ色素を結合させると、Ａｚｏ−ＰＢＡになるが、これが糖と結合することにより色が変化するため、この色の変化度合を測定することにより、糖（グルコース）濃度の変化を把握することが可能である。
尚、官能基３０の感応態様としては、蛍光物質や色素物質を用いた光学測定方式に限られるものではなく、以下のような電気測定方式も採用可能である。つまり、本例では、官能基３０であるフェニルボロン酸は、塩基性でホウ素原子にＯＨ−イオンが配位してアニオン型になるため、糖との結合度合に伴って官能基３０の荷電レベルが変化することになり、この荷電レベルを測定することで糖（グルコース）濃度の変化を把握することが可能と推測される。
Furthermore, as shown in FIG. 4B, phenylboronic acid, which is the functional group 30 of this example, is a structure that strongly binds to a diol structure (a structure having two hydroxy groups —OH), so ) And can be combined in response.
Here, FIG. 4B shows the binding of sugar and OH − ion to the phenylboronic acid derivative.
Further, in this example, as shown in FIG. 4B, if a fluorescent substance as a recognition substance is bound to R, the fluorescence intensity and wavelength change when this fluorescent substance is sensitive to sugar. By measuring the degree of change (fluorescence intensity or wavelength) of this fluorescent substance, it is possible to grasp the change in sugar (glucose) concentration.
As shown in FIG. 4 (c), when an azo dye, which is a dye substance, is bonded to R of phenylboronic acid as a labeling substance, Azo-PBA is formed, but the color changes due to the bond with sugar. Therefore, it is possible to grasp the change in the sugar (glucose) concentration by measuring the degree of color change.
Note that the sensitive mode of the functional group 30 is not limited to the optical measurement method using a fluorescent substance or a dye substance, and the following electric measurement method can also be adopted. In other words, in this example, the phenylboronic acid that is the functional group 30 is basic and has an anionic form by coordination of an OH − ion to a boron atom, so that the charge level of the functional group 30 increases with the degree of binding with the sugar. It is estimated that the change in sugar (glucose) concentration can be grasped by measuring this charge level.
＜計測具＞
本例において、計測具５０は、図５（ａ）に示すように、腕時計形式に構成されており、生体Ｍ内の刺青Ｚに対応して配置される計測具本体５１と、この計測具本体５１を腕部に保持する保持ベルト５２とを有している。
計測具本体５１は、各要素が収容される筐体５３を有し、この筐体５３内に複数の限定波長光（例えば赤外域の波長光）の照射角度を調製して刺青Ｚに向けて照射する発光素子（例えばＬＥＤ）５４と、生体Ｍ内に保持されている官能基３０の反射光と透過光をキャッチする受光素子（例えばフォトダイオード）５５とを設けたものである。尚、図５（ａ）において、発光素子５４は計測に複数波長を要する態様が使用されており、複数の限定波長光を照射するものが用いられる。
そして、発光素子５４にはソーラパネル５７付きの電源５６が接続され、また、受光素子５５にはプリアンプ５８、Ａ／Ｄコンバータ５９を経てＣＰＵ６０が接続されており、このＣＰＵ６０にはメモリ６１及び表示部６２が接続されている。尚、符号６３は計測具５０の計測動作を開始するためのスタートスイッチである。
特に、本例では、メモリ６１には、受光素子５５の出力値と生体成分である糖（グルコース）濃度の測定値との相互関係が予め関連付けられたテーブルが格納されており、ＣＰＵ６０は受光素子５５からの出力値に基づいてテーブルを参照し、受光素子５５の出力値に対応する糖濃度を演算して表示部６２に例えば「＊＊ｍｇ／ｄｌ」と表示するようになっている。尚、表示部６２に糖濃度の演算結果と共にその評価結果を表示するようにしてもよい。
<Measurement tool>
In this example, as shown in FIG. 5A, the measuring tool 50 is configured in a wristwatch format, and a measuring tool main body 51 arranged corresponding to the tattoo Z in the living body M, and the measuring tool main body. And a holding belt 52 for holding 51 on the arm portion.
The measuring tool main body 51 has a housing 53 in which each element is accommodated, and the irradiation angle of a plurality of limited wavelength lights (for example, infrared wavelength light) is adjusted in the housing 53 toward the tattoo Z. A light emitting element (for example, LED) 54 to be irradiated and a light receiving element (for example, a photodiode) 55 for catching reflected light and transmitted light of the functional group 30 held in the living body M are provided. In FIG. 5A, the light-emitting element 54 uses an aspect that requires a plurality of wavelengths for measurement, and one that emits a plurality of limited wavelength lights is used.
A power source 56 with a solar panel 57 is connected to the light emitting element 54, and a CPU 60 is connected to the light receiving element 55 via a preamplifier 58 and an A / D converter 59. The CPU 60 includes a memory 61 and a display. The unit 62 is connected. Reference numeral 63 denotes a start switch for starting the measuring operation of the measuring tool 50.
In particular, in this example, the memory 61 stores a table in which the correlation between the output value of the light receiving element 55 and the measured value of the sugar (glucose) concentration, which is a biological component, is stored in advance. The table is referred to based on the output value from 55, the sugar concentration corresponding to the output value of the light receiving element 55 is calculated, and displayed on the display unit 62 as, for example, “** mg / dl”. In addition, you may make it display the evaluation result on the display part 62 with the calculation result of sugar concentration.
−生体成分の測定装置の作動−
今、生体Ｍ内の刺青Ｚに対応した部位に計測具５０を装着した後、スタートスイッチ６３を操作することで計測具５０の計測動作を開始する。
すると、図５（ａ）に示すように、計測具５０の発光素子５４から複数の限定波長線Ｂｍが図示外の表皮を透過して刺青Ｚに照射され、刺青Ｚからの反射光と透過光が再び受光素子５５に受光される。
このとき、刺青Ｚ部分には真皮４２内の毛細血管４７ａから基質４５ａに浸透した血液が官能基３０に接することから、官能基３０が血液中の糖（グルコース）と感応する。このため、本例では、受光素子５５の出力値が官能基３０の感応度合に対応したものになり、ＣＰＵ６０による演算処理を経て表示部６２に受光素子５５の出力値に対応した糖濃度が表示される。
具体的に述べると、受光素子５５の出力値は、図６（ａ）に示すように、官能基３０の感応度合、例えば官能基３０のＲに標識物質としての蛍光物質を結合させた態様では、予め着目すべき波長λ１での蛍光強度を示すものである。
ここで、注目すべき波長λ１での蛍光強度を測定するに当たり、蛍光物質を励起する波長が複数必要な場合には発光素子５４から複数の波長線を順次照射或は複数の発光素子を照射するようにすればよい。
今、ユーザ毎にキャリブレーションを済ませた当該蛍光強度が、図６（ａ）に示すように、ユーザＡの場合と、ユーザＢの場合とで実線と点線で示すような差異が現れたと仮定すると、図６（ｂ）に示すように、ユーザＡの場合の方がユーザＢの場合に比べて糖濃度（グルコース濃度）が高いことが理解される。
尚、官能基３０の感応度合が他のパラメータ（波長や色など）であっても、これに対応する糖濃度（グルコース濃度）は略同様な傾向を示す。
このように、生体成分の測定装置によれば、ユーザが自身の糖濃度を必要なときにいつでも測定することが可能になり、その測定結果に基づいて良否を判定することが可能である。
-Operation of biological component measuring device-
Now, after attaching the measuring tool 50 to the site corresponding to the tattoo Z in the living body M, the measurement switch 50 starts the measurement operation by operating the start switch 63.
Then, as shown in FIG. 5A, a plurality of limited wavelength lines Bm are transmitted from the light emitting element 54 of the measuring instrument 50 through the epidermis (not shown) and irradiated to the tattoo Z, and reflected light and transmitted light from the tattoo Z are transmitted. Is again received by the light receiving element 55.
At this time, blood penetrating into the substrate 45a from the capillaries 47a in the dermis 42 contacts the functional group 30 in the tattoo Z portion, so that the functional group 30 is sensitive to sugar (glucose) in the blood. For this reason, in this example, the output value of the light receiving element 55 corresponds to the degree of sensitivity of the functional group 30, and the sugar concentration corresponding to the output value of the light receiving element 55 is displayed on the display unit 62 through arithmetic processing by the CPU 60. Is done.
More specifically, as shown in FIG. 6A, the output value of the light receiving element 55 is the sensitivity of the functional group 30, for example, in the aspect in which a fluorescent substance as a labeling substance is bonded to the R of the functional group 30. The fluorescence intensity at the wavelength λ 1 to be noted in advance is shown.
Here, when measuring the fluorescence intensity at the notable wavelength λ 1 , when a plurality of wavelengths for exciting the fluorescent material are necessary, a plurality of wavelength lines are sequentially irradiated from the light emitting element 54 or a plurality of light emitting elements are irradiated. You just have to do it.
Now, assuming that the fluorescence intensity that has been calibrated for each user has a difference as shown by a solid line and a dotted line between user A and user B as shown in FIG. As shown in FIG. 6B, it is understood that the sugar concentration (glucose concentration) is higher in the case of the user A than in the case of the user B.
In addition, even if the sensitivity degree of the functional group 30 is other parameters (wavelength, color, etc.), the corresponding sugar concentration (glucose concentration) shows a substantially similar tendency.
As described above, according to the biological component measuring apparatus, the user can measure his / her sugar concentration whenever necessary, and the quality can be determined based on the measurement result.
−生体成分の測定装置による測定例−
本実施の形態において、生体成分の測定装置を用いた測定例を以下に示す。
例えばユーザが食事前後に計測具５０による計測動作を行ったとすると、図７（ａ）に示すように、食事前の時間ｔｆにおいて、空腹時の糖（グルコース）濃度を測定でき、食事後の時間ｔｒにおいて、食事後の糖濃度を測定することが可能である。
例えば血液を採取して食事前、食事後の糖濃度を測定する場合には、食事前の血液と、食事後の血液を夫々採取して測定する必要があるのに対し、本実施の形態では、リアルタイムで糖濃度を測定することが可能である。
また、糖尿病の患者であるユーザにとっては、糖（グルコース）濃度変化について定期的に測定することが必要である。この場合、ユーザは毎日予め決められた時間帯に計測具５０による計測動作を行い、その糖（グルコース）濃度の測定結果を例えばメモリ６１内に記録しておき、その経過記録を表示部６２に表示するようにしたとする。
例えば表示部６２の表示結果が図７（ｂ）に示すようであると仮定すると、糖濃度の分布は測定開始日１日目からｎ−１日までは許容領域内にあったが、ｎ日目以降許容領域から外れていることが理解される。この結果を見て、ユーザはｎ日目以降糖濃度が高くなってきた異常傾向にいち早く気付くことができ、糖濃度の異常変化につき主治医などに迅速に相談するなどの対処を実施することが可能である。
-Example of measurement using a biological component measurement device-
In the present embodiment, an example of measurement using a biological component measuring apparatus is shown below.
For example, if the user performs a measurement operation with the measuring tool 50 before and after a meal, as shown in FIG. 7A, the fasting sugar (glucose) concentration can be measured at a time t f before the meal. at time t r, it is possible to measure the sugar concentration after a meal.
For example, when collecting blood and measuring sugar concentration before and after meals, it is necessary to collect and measure blood before meals and blood after meals. It is possible to measure the sugar concentration in real time.
For users who are diabetic patients, it is necessary to periodically measure changes in sugar (glucose) concentration. In this case, the user performs a measurement operation with the measuring tool 50 at a predetermined time every day, records the measurement result of the sugar (glucose) concentration in, for example, the memory 61, and records the progress on the display unit 62. Suppose that it is made to display.
For example, assuming that the display result of the display unit 62 is as shown in FIG. 7B, the sugar concentration distribution was within the allowable range from the first day of measurement to the (n-1) th day, but n days. It is understood that it is out of the permissible region after the eye. Looking at this result, the user can quickly notice an abnormal trend in which the sugar concentration has increased since the nth day, and can take measures such as promptly consulting with an attending physician regarding abnormal changes in the sugar concentration. It is.
◎実施の形態２
実施の形態２に係る生体成分の測定装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、生体内に埋め込まれる保持体が実施の形態１の刺青顔料２１とは異なるものを採用している。
本実施の形態では、保持体としては、生体細胞の新陳代謝に無感応な不溶性のものであればよく、例えば図８（ａ）に示すように、粒径１０〜０．１μｍのナノチューブ（例えばカーボンナノチューブ）２５が用いられ、このナノチューブ２５に生体成分と感応する官能基３０（本例では実施の形態１と同様なフェニルボロン酸を使用）が化学結合又は固定用酵素を介して保持され、生体内の例えば真皮の基底膜直下に埋め込まれるようになっている。この埋め込み手法については、例えば刺青顔料２１と同様に刺青Ｚを彫るのと同様な手法を採用すればよい。
ここで、ナノチューブ２５としてカーボンナノチューブを用いる場合には、「カーボンナノチューブ」にはその形状がアスベストに類似するものがあるため、発癌などの毒性が危惧されるが、その毒性は粒子形状が繊維状であることが主因と推測される。このため、物質の表面活性や体内残留性は、材質が炭素であることから、その形状を選択する事で毒性に影響する危険粒子（例えば直径＜０．２５μｍ、長さ＞８μｍ）は除外されるものと推測される。
尚、保持体としては、ナノチューブ２５に限られず、図８（ｂ）に示すように、例えば同程度の径寸法の炭素の同素体である多面体状のフラーレン２６を用い、このフラーレン２６に官能基３０を保持させるようにしてもよい。
本実施の形態によれば、実施の形態１と略同様に、生体成分である糖（グルコース）濃度を測定することが可能である。
Embodiment 2
The basic configuration of the biological component measuring apparatus according to the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but the holding body embedded in the living body is different from the tattoo pigment 21 of the first embodiment. doing.
In the present embodiment, the holder may be an insoluble one that is insensitive to the metabolism of living cells. For example, as shown in FIG. 8A, a nanotube having a particle size of 10 to 0.1 μm (for example, carbon Nanotube) 25 is used, and functional group 30 (in this example, phenylboronic acid similar to that in Embodiment 1) that is sensitive to biological components is held in this nanotube 25 via a chemical bond or an enzyme for immobilization. For example, it is embedded directly under the basement membrane of the dermis in the body. For this embedding method, for example, a method similar to engraving a tattoo Z may be adopted in the same manner as the tattoo pigment 21.
Here, when carbon nanotubes are used as the nanotubes 25, there is a concern about toxicity such as carcinogenesis because “carbon nanotubes” have a shape similar to asbestos, but the toxicity is that the particle shape is fibrous. It is presumed that there is a main cause. For this reason, since the surface activity and persistence in the body of the material is carbon, dangerous particles (for example, diameter <0.25 μm, length> 8 μm) that affect toxicity by selecting the shape are excluded. Presumed to be.
The holding body is not limited to the nanotube 25, and as shown in FIG. 8B, for example, a polyhedral fullerene 26, which is an allotrope of carbon having the same diameter, is used. May be held.
According to the present embodiment, it is possible to measure the sugar (glucose) concentration, which is a biological component, in substantially the same manner as in the first embodiment.
◎実施の形態３
−生体成分の検査システム−
実施の形態３は、生体成分の測定装置を用いて生体成分を検査する検査システムを構築し、生体成分の単発測定による測定結果の判定が難しいような場合に対処するものである。尚、本例における生体成分の測定装置２０は実施の形態１又は２のもののいずれでも差し支えない。
図９に示すように、このシステムは、ネットワーク１５０経由で検査管理センタに検査装置としての集中管理用コンピュータ２００を設置しておき、生体成分の測定装置２０を使用する各ユーザのコンピュータ１００（具体的には１００（１），１００（２），１００（３）……１００（ｎ））から測定装置２０による測定結果を集中管理用コンピュータ２００にネットワーク１５０経由にてアップロードし、集中管理用コンピュータ２００にて測定装置２０による測定結果について検査するようにしてもよい。尚、図９中、２１０は集中管理用コンピュータ２００に付設される記憶装置で、各ユーザの各種データが格納されている。
Embodiment 3
-Inspection system for biological components-
In the third embodiment, an inspection system that inspects a biological component using a biological component measuring device is constructed, and a case where it is difficult to determine a measurement result by single measurement of the biological component is dealt with. Note that the biological component measuring apparatus 20 in this example may be the one in the first or second embodiment.
As shown in FIG. 9, in this system, a central management computer 200 as an inspection apparatus is installed in an inspection management center via a network 150, and each user's computer 100 (specifically) using the biological component measurement apparatus 20. Specifically, the measurement results from the measuring apparatus 20 are uploaded to the central management computer 200 via the network 150 from 100 (1), 100 (2), 100 (3)... 100 (n)), and the central management computer At 200, the measurement result by the measuring device 20 may be inspected. In FIG. 9, reference numeral 210 denotes a storage device attached to the central management computer 200, which stores various data of each user.
１…保持体，２…官能基，３…検出器，４…演算器，５…表示器，６…測定装置，７…検査装置，１０…生体成分，１１ａ…表皮，１１ｂ…真皮又は皮下組織，１２…血管，１２ａ…毛細血管，Ｍ…生体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Holding body, 2 ... Functional group, 3 ... Detector, 4 ... Calculator, 5 ... Display device, 6 ... Measuring device, 7 ... Inspection apparatus, 10 ... Biological component, 11a ... Epidermis, 11b ... Dermis or subcutaneous tissue , 12 ... blood vessels, 12a ... capillaries, M ... living body
Claims (12)
生体の真皮又は皮下組織に前記官能基が保持された保持体を埋め込んだ後、
生体内に保持された官能基の感応度合を検出することで生体成分量を測定することを特徴とする生体成分の測定方法。 A functional group sensitive to a biological component to be measured is retained on an insoluble carrier insensitive to metabolism of biological cells,
After embedding the holding body holding the functional group in the dermis or subcutaneous tissue of a living body,
A method for measuring a biological component, characterized in that the amount of the biological component is measured by detecting the degree of sensitivity of the functional group held in the living body.
前記保持体は生体内に安定して保持される顔料或は粒子であることを特徴とする生体成分の測定方法。 In the measuring method of the biological component of Claim 1,
The method for measuring a biological component, wherein the holding body is a pigment or particles stably held in a living body.
前記生体成分が血液成分としての糖に依存する成分であることを特徴とする生体成分の測定方法。 In the measuring method of the biological component of Claim 1 or 2,
The biological component measurement method, wherein the biological component is a component that depends on sugar as a blood component.
前記官能基は糖のジオールと可逆的に反応するフェニルボロン酸化合物或はアミノ化合物であることを特徴とする生体成分の測定方法。 In the measuring method of the biological component of Claim 3,
The method for measuring a biological component, wherein the functional group is a phenylboronic acid compound or an amino compound that reacts reversibly with a sugar diol.
前記官能基は生体成分に感応して構造変化し、当該構造変化による物理的又は化学的な特性変化を官能基の感応度合として検出することを特徴とする生体成分の測定方法。 In the measuring method of the biological component in any one of Claim 1 thru | or 4,
A method for measuring a biological component, characterized in that the functional group undergoes a structural change in response to a biological component, and a physical or chemical property change due to the structural change is detected as a degree of sensitivity of the functional group.
測定対象である生体成分に感応し、前記保持体に保持されて前記保持体と共に生体の真皮又は皮下組織に埋め込まれる官能基と、
生体内に保持された官能基の感応度合を検出する検出器と、
この検出器の検出結果に基づいて測定対象である生体成分量を演算する演算器と、
を備えたことを特徴とする生体成分の測定装置。 An insoluble carrier that is embedded in the dermis or subcutaneous tissue of a living body and is insensitive to the metabolism of living cells;
A functional group that is sensitive to a biological component to be measured and is held in the holding body and embedded in the dermis or subcutaneous tissue of the living body together with the holding body;
A detector for detecting the sensitivity of the functional group held in the living body;
An arithmetic unit that calculates the amount of biological component to be measured based on the detection result of the detector;
A biological component measuring device comprising:
前記検出器は前記官能基が埋め込まれた生体部位に対応して設けられていることを特徴とする生体成分の測定装置。 The biological component measuring apparatus according to claim 6, wherein
The biological component measuring apparatus, wherein the detector is provided corresponding to a biological part in which the functional group is embedded.
前記検出器は前記官能基が保持されている生体部位に対し予め決められた限定波長光を照射し、生体内に保持されている官能基に対する反射光又は透過光を検出することを特徴とする生体成分の測定装置。 The biological component measuring apparatus according to claim 6 or 7,
The detector irradiates a living body part holding the functional group with a predetermined limited wavelength light, and detects reflected light or transmitted light with respect to the functional group held in the living body. Biological component measuring device.
前記演算器は前記検出器の検出値と生体成分の測定値との相互関係が予め関連付けられたテーブルを有し、このテーブルを参照することで生体成分量を演算することを特徴とする生体成分の測定装置。 The biological component measuring apparatus according to any one of claims 6 to 8,
The computing unit has a table in which the correlation between the detection value of the detector and the measured value of the biological component is associated in advance, and the biological component amount is calculated by referring to this table Measuring device.
更に、前記演算器の演算結果及び当該演算結果の評価のうち少なくとも一方が表示可能な表示器を備えていることを特徴とする生体成分の測定装置。 The biological component measuring apparatus according to any one of claims 6 to 9,
The biological component measuring apparatus further comprises a display capable of displaying at least one of the calculation result of the calculation unit and the evaluation of the calculation result.
前記検出器、前記演算器及び前記表示器はユーザが携帯可能な計測具として構成されていることを特徴とする生体成分の測定装置。 The biological component measuring apparatus according to claim 10, wherein
The detector, the calculator, and the display are configured as a measuring instrument that can be carried by a user.
この測定装置で測定された生体成分の測定情報に基づいて当該生体成分の測定結果を検査する検査装置と、を備えたことを特徴とする生体成分の検査システム。 The biological component measuring apparatus according to any one of claims 6 to 11,
A biological component inspection system comprising: an inspection device that inspects a measurement result of the biological component based on measurement information of the biological component measured by the measuring device.
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