JP2016214774A - 濃度測定装置、及び、液体注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インスリン等の液体を注入する液体注入装置において、生体にかかる負荷を小さくしつつ、グルコース濃度を正確に測定する。【解決手段】液体を注入する注入針と、前記注入針に配置され、グルコースの濃度に応じて所定の反応を示す反応部と、前記反応部に光を照射する照射部と、前記反応部から向ってくる光を受光する受光部と、受光した前記光の情報に基づいてグルコースの濃度を検出する検出部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、濃度測定装置、及び、液体注入装置に関する。

従来、測定対象物と電気化学的に反応して、当該測定対象物の濃度等（例えば血糖値）を表す信号を生成するセンサーが知られている。例えば、特許文献１には、電極を設けた液体注入針（皮下挿入素子）をセンサーとして用いることで血糖値等を測定可能とした液体注入装置が開示されている。

特表２０１１−５０７５５６号公報

特許文献１の発明では、液体注入針の先端部に固定されたセンサーにより、生体（人体）内の分析対象物の濃度を電気化学的に検出し、その検出に基づいて生体に治療液を計量分配することができる。

しかし、特許文献１の電気化学センサーでは、生体（人体）に埋め込む部分である液体注入針の先端部に電極を構成する必要があるため、生体に埋め込む部分が複雑で大きなものとなり、挿入時の生体への負荷が大きくなったり、コストが高くなったりするという問題があった。また、ノイズ等の影響によって測定対象物の濃度を正確に測定することができないおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インスリン等の液体を注入する液体注入装置において、生体にかかる負荷を小さくしつつ、グルコース濃度を正確に測定することにある。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、
液体を注入する注入針と、前記注入針に配置され、グルコースの濃度に応じて所定の反応を示す反応部と、前記反応部に光を照射する照射部と、前記反応部から向ってくる光を受光する受光部と、受光した前記光の情報に基づいてグルコースの濃度を検出する検出部と、を備える、ことを特徴とする濃度測定装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

第１実施形態の液体注入装置１の全体構成を示す概略斜視図である。 液体供給部２０の構成の一例について説明する図である。 液体注入部３０を側面から見た場合の概略断面図である。 濃度測定動作の動作フロー図である。 グルコース濃度を測定する際の光の検出の概念図である。 比較例における液体注入装置５の全体構成を示す概略斜視図である。 第２実施形態の液体注入装置２の全体構成を示す概略斜視図である。 濃度測定動作の動作フロー図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
液体を注入する注入針と、前記注入針に配置され、グルコースの濃度に応じて所定の反応を示す反応部と、前記反応部に光を照射する照射部と、前記反応部から向ってくる光を受光する受光部と、受光した前記光の情報に基づいてグルコースの濃度を検出する検出部と、を備える、ことを特徴とする濃度測定装置。

このような濃度測定装置によれば、グルコース濃度を測定するためのセンサーとなる反応部が注入針に設けられているため、注入針を１回穿刺するだけで濃度測定動作と液体注入動作を行うことができる。これにより、低侵襲で生体に大きな負荷をかけること無く、グルコース濃度の測定が可能となる。

かかる濃度測定装置であって、前記反応部は、前記グルコースの濃度に応じて色が変化する、ことが望ましい。

このような濃度測定装置によれば、照射部から照射され、反応部で反射した後、該反応部から受光部に向かう光の色についての情報がグルコース濃度に応じた絶対値として定量化されるため、ノイズの影響が現れにくく、正確に濃度測定を行いやすくなる。また、反応部に電力等を供給する必要が無いため装置構成が単純であり、製造コストを安くすることが可能である。

かかる濃度測定装置であって、前記反応部は、前記照射部から照射され、前記反応部に到達した前記光の強度を前記グルコースの濃度に応じて変化させる、ことが望ましい。

このような濃度測定装置によれば、照射部から光を照射されることによって反応部で蛍光が生じ、該反応部から受光部に向かう光（蛍光）の強さについての情報がグルコース濃度に応じた値として定量化されるため、正確に濃度測定を行いやすくなる。また、反応部に電力等を供給する必要が無いため装置構成が単純であり、製造コストを安くすることが可能である。

かかる濃度測定装置であって、光の強度を補正する補正値に基づいて、前記受光部によって受光された前記光の強度を補正する補正部と、前記補正値を記憶する記憶部と、を備える、ことが望ましい。

このような濃度測定装置によれば、測定対象者の皮膚の色等個別の要因によって生じ得る誤差の影響を補正して、光の強さをより正確に検出できるようになる。これにより、より正確な濃度測定を行うことができる。

かかる濃度測定装置であって、前記反応部は、前記所定の反応を生じさせる反応材料が前記注入針の外周表面に塗布されることによって形成されている、若しくは、前記注入針の外周表面に前記反応材料が含浸することによって形成されている、ことが望ましい。

このような濃度測定装置によれば、複雑な電極を用いた従来の電気化学式濃度測定装置等と比較して、単純な構成のセンサー（反応部）でグルコース濃度を測定することができる。また、反応部を低コスト、かつ、容易に製造することができる。

かかる濃度測定装置であって、前記注入針の液体注入口を生体に挿入して前記生体に薬液を注入する際に、前記反応部が前記生体の所定の位置に配置される、ことが望ましい。

このような濃度測定装置によれば、注入針を穿刺することにより、反応部を生体の最適な位置に配置することができる。例えば、人体の表皮直下の真皮相に反応部を配置することで、間質組織液中のグルコースと反応部とが所定の反応を生じやすくなる。これにより、グルコース濃度を効率的に測定することができる。

また、（Ａ）液体を注入する注入針と、前記注入針に配置され、グルコースの濃度に応じて所定の反応を示す反応部と、前記反応部に光を照射する照射部と、前記反応部から向ってくる光を受光する受光部と、受光した前記光の情報に基づいてグルコースの濃度を検出する検出部と、を備える、濃度測定装装置と、（Ｂ）前記注入針に前記液体を供給するポンプと、を有する液体注入装置が明らかとなる。

このような液体注入装置によれば、共通の装置を用いて液体注入動作及びグルコース濃度測定動作を行うことができる。測定されたグルコース濃度に基づいて、液体注入量を調整することが可能となるため、注入対象の状態（例えば、患者の体調）に応じて最適な液体注入制御を行うことができる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜液体注入装置の基本構成＞
第１実施形態に係る液体注入装置の一例として、インスリン注入治療等に用いられる液体注入装置１について説明する。

図１は、第１実施形態の液体注入装置１の全体構成を示す概略斜視図である。液体注入装置１は、液体貯留部１０と液体供給部２０と、液体注入部３０と、センサー部４０とを有する。この液体注入装置１は、生体（例えば人体）に装着された液体注入部３０に対して、液体貯留部１０に貯留されたインスリン等の液体を液体供給部２０によって供給し、供給された液体を液体注入部３０から生体（人体）に注入することができる。すなわち、本実施形態の液体注入装置１は、インスリン注入装置として使用することが可能である。もちろんインスリン以外の液体を人体以外の注入対象に注入することも可能である。

一般に、生体（人体）へのインスリン注入は、血糖値の管理・調整を目的としており、液体注入装置を用いてインスリン注入を行う場合には、人体の血糖値の変化に応じてインスリンの注入量を正確に制御できることが望ましい。本実施形態の液体注入装置１は、センサー部４０を備えることにより、生体の表皮直下の間質組織液中のグルコース濃度（糖濃度）を測定して血糖値の変化を監視する濃度測定装置としての機能を有している。これにより、測定されたグルコース濃度に応じて単位時間当たりの液体（インスリン）の注入量を最適な値に調整することが可能である。以下では、液体注入装置１を用いた濃度測定方法及び液体注入方法について説明を行う。

（液体貯留部１０）
液体貯留部１０は、インスリン等の液体を貯留する液体貯留タンクである。液体注入動作を行う際には液体供給部２０及び液体注入部３０と接続して使用される。液体貯留部１０には所定量（例えば３日分のインスリン注入量に相当する量）の液体が貯留されており、内部に貯留された液体が無くなった場合には、該液体貯留部１０のみを交換できることが望ましい。例えば、液体供給部２０に対して取り付けや取り外しが容易なカートリッジ方式にすると良い。

（液体供給部２０）
液体供給部２０は、液体貯留部１０に貯留された液体を液体注入部３０に供給するユニットである。図２は、液体供給部２０の構成の一例について説明する図である。同図２は、液体供給部２０の内部構成を上側から見た場合の例について示している。液体供給部２０は、導入管２１と、ポンプユニット２５とを有する。

導入管２１は、液体供給部２０内で液体を輸送して液体注入部３０に導入するための流路であり、例えば樹脂製のチューブ等、弾性力を有する管部材によって構成される。導入管２１は、ポンプユニット２５に設けられた複数のフィンガー２５２を取り囲むように円弧状に配置され（図２参照）、一端が液体貯留部１０の供給口に、他端が液体注入部３０の受給口に接続されている。そして、フィンガー２５２の動作に応じて、液体貯留部１０の側（すなわち液体輸送方向の上流側）から液体注入部３０の側（すなわち液体輸送方向の下流側）に液体を移動させる。

ポンプユニット２５は、カム２５１と、複数のフィンガー２５２とを備え、各フィンガー２５２を動作させることにより、導入管２１内の液体を上流側から下流側へ輸送する。カム２５１は、一部が外周方向に突出した突出部２５１Ａを有する略円盤状の回転体であり、不図示の駆動機構によって導入管２１の液体輸送方向の上流側から下流側に向かう方向に回転する。フィンガー２５２は、導入管２１を閉塞させる棒状の部材であり、カム２５１から力を受けて、従動的に動作する。各フィンガー２５２は、カム２５１の回転中心から放射状に配置されており、一端（基部）がカム２５１と接触し、他端（先端部）が導入管２１と接触している。

カム２５１の突出部２５１Ａによってフィンガー２５２が軸方向の先端部側に押圧されると、当該フィンガー２５２の先端部によって導入管２１が圧搾される。そして、フィンガー２５２が突出部２５１Ａから外れると、圧搾されていた導入管２１はその弾性力によって元の形状に戻る。カム２５１が回転すると、複数のフィンガー２５２が上流側から下流側へ順次押圧され、上流側から順に導入管２１が閉塞する。これにより、導入管２１が蠕動運動し、内部に充填されている液体が上流側から下流側へ輸送される。

（液体注入部３０）
液体注入部３０は、液体供給部２０によって液体貯留部１０から供給された液体を被注入対象に注入するユニットである。図３は、液体注入部３０を側面から見た場合の概略断面図である。液体注入部３０は、液体保持部３１と、注入針３２とを有する。

液体保持部３１は、液体供給部２０によって供給された液体を受給して、液体注入部３０内に一時的に液体を保持する容器である。また、液体保持部３１は、注入針３２を支持する支持部でもある。

注入針３２は、液体を注入する対象（例えば生体）に穿刺され、穿刺された部位に液体を注入する針である。注入針３２は、液体流入口３２１と、液体流路３２２と、液体流出口３２３とを備える。以下では、注入針３２の長手方向の穿刺される側の部分を「先端部」と呼び、先端部とは反対の部分を「後端部」と呼ぶ。本実施形態の注入針３２は、先端部と後端部との間の位置を液体保持部３１によって支持されている。

液体流入口３２１は注入針３２の後端部に設けられ、液体保持部３１の内部に配置されている。液体保持部３１の内部に満たされた液体は、この液体流入口３２１から注入針３２の内部に流入する。液体流路３２２は、注入針３２を構成する部材の内部に、後端部側から先端部側に伸延するように形成された中空の領域であり、液体流入口３２１及び液体流出口３２３と連通して注入針３２の内部に液体の流路を形成する。液体流出口３２３は、注入針３２の先端部に設けられた開口であり、液体保持部３１から外側に突出した位置に設けられている。注入針３２の先端部を生体内の所定の領域（例えば人体で皮下脂肪が存在する領域である皮下組織）に留置することにより、液体流出口３２３から流出した流体を生体内に注入することができる。

なお、図３の例では、注入針３２において、液体流入口３２１と液体流路３２２と液体流出口３２３とが同軸上に形成されているが、液体流入口３２１及び液体流出口３２３が液体流路３２２の軸方向に対して横向きに形成されていても良い。例えば、注入針３２の先端部と液体保持部３１による支持位置との間の領域において、注入針３２の外周表面から液体流路３２２まで横方向に連通する貫通穴として液体流入口３２１が形成されていても良い。同様に、液体保持部３１による注入針３２の支持位置と後端部との間の領域において、注入針３２の表面から液体流路３２２まで横方向に連通する貫通穴として液体流出口３２３が形成されていても良い。また、このような場合には、液体流入口３２１及び液体流出口３２３がそれぞれ複数設けられていても良い。

注入針３２の外周表面には、反応部３２５が形成されている。第１実施形態において、反応部３２５はグルコース濃度に応じて色が変化するという反応を示す部位である。反応部３２５は、注入針３２の外周表面の所定の領域にグルコース酸化酵素等を含む反応材を塗布することによって形成される。反応材が塗布される領域は、図３の黒塗り部で示されるように、少なくとも注入針３２の長手方向において液体保持部３１よりも外側に突出した領域である。さらに言うと、注入針３２を生体に穿刺したときに表皮から深さ０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度となる領域に反応材が塗布されていることが望ましい。この領域は表皮直下の真皮層と言われる領域であり、当該領域においては反応材の色変化が顕著に表れやすくなるため、グルコース濃度を高精度に測定することができる。なお、注入針３２の外周表面に反応材を塗布するのではなく、注入針３２の材料となる物質に反応材を含浸させる方法によって反応部３２５が形成されるのであっても良い。

ここで、グルコース濃度測定のメカニズムについて簡単に説明する。第１実施形態では、反応材として、グルコース酸化酵素と機能性色素を担持した粒子とをハイドロゲル薄膜等で覆ったカプセルが用いられる。機能性色素は、酵素反応によるｐＨ変化に応じて色が変化する物質である。このような反応材（反応部３２５）を表面に有する注入針３２が表皮直下の真皮層に留置されると、間質組織液中のグルコースがハイドロゲル薄膜を通過してカプセル内部に拡散する。すると、カプセル内部において、グルコースが酵素反応によって酸化されグルコン酸が発生し、発生したグルコン酸とカプセル内部の機能性色素とが相互作用することで反応材の色が変化する。この色変化は可逆的であり、また、カプセルのハイドロゲル薄膜のグルコン酸に対する透過性を制御して、カプセル内にグルコン酸を濃縮することで極めて鮮明な色が示される。したがって、グルコースによって変化した反応材の色を検出することにより、グルコース濃度を正確に測定することが可能となる。なお、反応材としてフェニルボロン酸及びアリザリン色素等を用いても良い。

反応材として上述のグルコース酸化酵素等を用いる場合、所定時間が経過した後は寿命により酵素が劣化して色変化を検出することができなくなる場合がある。これに対して、本実施形態の注入針３２は、３日程度使用された後に交換される使い捨てタイプの針である。したがって、注入針３２の使用期間（例えば３日間）よりも寿命の長い酵素を反応材として使用すれば、一つの注入針３２の使用期間中は継続して色変化を検出することが可能である。また、反応材（反応部３２５）が劣化した後の注入針３２は交換廃棄され、それ以上は使用されないため、生体への使用に対しても安全である。

（センサー部４０）
センサー部４０は、反応部３２５で生じる所定の反応を検出して、グルコース濃度を測定するユニットである。センサー部４０は、照射部４１と、受光部４２と、検出部４３とを有する。

照射部４１は、反応部３２５に向けて光を照射する。照射部４１は、２波長以上の光を照射可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を備えている。本実施形態では、光源として、例えば、赤色（Ｒｅｄ）ＬＥＤ及び赤外（ＩＲ）ＬＥＤの２種類のＬＥＤを使用することにより、２波長の光を照射可能としている。受光部４２は、照射部４１から照射された光が反応部３２５で反射した後、該反応部３２５から向ってくる光を受光する部位であり、例えば、上述の２波長の光を受光可能なフォトトランジスタを備えている。検出部４３は、受光部４２によって受光された光の色を検出し、検出した光の色に応じたグルコース濃度を算出する。なお、検出部４３は、センサー部４０とは異なるユニットとして設けられていても良い。

＜グルコース濃度の測定について＞
続いて、液体注入装置１（濃度測定装置）を用いて液体注入動作を行いつつグルコース濃度の測定動作を行う際の流れについて説明する。図４は、濃度測定動作の動作フロー図である。図５は、グルコース濃度を測定する際の光の検出の概念図である。なお、図４に示されるフローによれば、液体注入動作を行わずに濃度測定動作のみを実行することも可能である。

液体注入動作及び濃度測定動作を行う際には、液体注入装置１を構成する各ユニットを接続して各動作を開始するための準備を整える。具体的には、液体貯留部１０と液体供給部２０と液体注入部３０とを接続することにより、液体（インスリン等）注入を行うための液体流路を構成するとともに、液体注入部３０とセンサー部４０とを接続することにより、グルコース濃度を測定するための光学系を構成する。図１に示される例では、センサー部４０は液体供給部２０と一体のユニットとして設けられており、センサー部４０（液体供給部２０）を液体注入部３０と接続することにより、図５のような光学系が設定され、使用者は複雑な光路調整等を行う必要が無い。すなわち、インスリン等の液体注入の準備をすることで、グルコース濃度の測定も可能な状態となる。但し、センサー部４０と液体供給部２０とが別個のユニットとして設けられ、各々を液体注入部３０と接続する構成であっても良い。準備が整った後、各動作を開始する。

先ず、液体注入部３０の注入針３２を液体の注入対象となる生体の所定の部位（例えば、人体の腹部）に穿刺して留置位置を固定する（Ｓ１０１）。なお、注入針３２の穿刺を行う際には、注入針３２とは異なる針であって穿刺後に液体注入部３０から除去される穿刺用の針（穿刺針）を使用しても良い。注入針３２を穿刺することにより、該注入針３２の外周表面に設けられた反応部３２５が、注入対象である生体の真皮層（表皮直下）に配置される。液体注入部３０の底面部には粘着面が形成されており、当該粘着面によって液体注入部３０（液体注入装置１）が生体の表皮に固定される。これにより、注入針３２の留置位置が固定され、濃度測定動作を行っている最中に反応部３２５の位置がずれてしまうことが抑制される。

続いて、センサー部４０に備えられた照射部４１から、図５に示されるように光が照射される（Ｓ１０２）。上述したように、第１実施形態で照射部４１から照射される光は、異なる波長を有する２種類以上の光である。Ｓ１０１において光学系が調整されているため、照射された光は生体の表皮を透過して、注入針３２の反応部３２５に到達する。

反応部３２５は、照射された光を受けることによって所定の反応を示す（Ｓ１０３）。第１実施形態では、反応部３２５が配置された真皮層の間質組織液中のグルコース濃度に応じて反応材（例えば、上述のグルコース酸化酵素及び機能性色素）の色が変化するという反応を示す。

照射部４１から照射され、反応部３２５において所定の反応を生じさせた２波長の光は、それぞれ反応部３２５（注入針３２）で反射した後、再び生体の表皮を透過してセンサー部４０に備えられた受光部４２に向かい、該受光部４２によって受光される（Ｓ１０４）。

受光部４２によって受光された２波長の光は、それぞれ反応部３２５が配置されている領域におけるグルコースの濃度に応じた色の絶対値を示す情報として、検出部４３によって検出される。このようにして検出された色の情報に基づいて、反応部３２５が配置された領域（すなわち真皮層）における正確なグルコースの濃度が測定される（Ｓ１０５）。本実施形態では、２波長の光の反応性の違いを比較することにより、より正確にグルコース濃度を測定することが可能である。また、光に含まれる情報が「色」を表す絶対値として検出され、当該色の絶対値に基づいてグルコース濃度が測定されるため、ノイズ等の影響を受けにくく、高精度な濃度測定が可能となる。

第１実施形態の液体注入装置１によれば、複雑な電極を用いた従来の電気化学式濃度測定装置等と比較して、単純な装置構成で液体注入動作とグルコース濃度の測定とを実行することが可能となる。その際、グルコース濃度を測定するためのセンサーとなる反応部３２５が注入針３２に設けられているため、液体注入を行う際に注入針３２を穿刺することで反応部３２５を生体の所定の部位に留置することができる。すなわち、反応部３２５を別途生体内に埋め込む等の動作が不要であり、低侵襲で生体に大きな負荷をかけること無く、グルコース濃度の測定が可能となる。また、注入針３２と反応部３２５とが一体で製造が容易であり、製造コストが安くなる。また、反応部３２５に電力等を供給する必要が無いため、長時間にわたって安全に濃度測定を行いやすくなる。

そして、第１実施形態におけるグルコース濃度の測定は、グルコース濃度に応じて色が変化する反応材（グルコース酸化酵素等）を含む反応部に光を照射して、当該反応部から向ってくる光の色の絶対値を検出することによって行われる。光の色についての情報が絶対値として定量化されるため、正確な濃度測定が可能となる。

また、測定されたグルコース濃度に基づいて、液体注入量（例えばインスリン注入量）を調整することにより、注入対象の状態（例えば、患者の体調）に応じて最適な液体注入制御が可能となる。なお、注入針３２は所定時間（例えば、３日間）使用後に廃棄・交換されるため、時間経過による反応部３２５の劣化の影響は無く、生体にとって安全である。

＜比較例＞
次に、比較例として、液体を注入するための注入針と、グルコース濃度を測定するための測定部とが、別個に設けられる例について説明する。

図６は、比較例における液体注入装置５の全体構成を示す概略斜視図である。比較例の液体注入装置５では、液体注入部３０の構成が第１実施形態の液体注入装置１と異なる。他の構成については、液体注入装置１と略同様である。

（液体注入部３０）
比較例の液体注入部３０は、液体保持部３１と、注入針３２と、センサー針３７とを有する。そして、グルコース濃度に応じて所定の反応を示す反応部が注入針３２の外周表面に設けられておらず、第１実施形態の反応部３２５と同等の機能を有する反応部３７５がセンサー針３７の外周表面に設けられている。つまり、液体注入装置５では、インスリン等の液体を注入する機能を有する針（注入針３２）と、グルコース濃度を測定するためのセンサーとしての機能を有する針（センサー針３７）とが別個に設けられる。但し、センサー針３７がセンサー機能以外の機能を兼ねていても良い。例えば、液体注入装置５を用いて第１の液体及び第２の液体の２種類の液体を注入するような場合には、センサー針３７が第２の液体を注入する注入針としての機能を兼ねていても良い。

比較例の液体注入装置５では、液体注入動作及びグルコース濃度測定動作を行うために注入針３２及びセンサー針３７の２種類の針を生体に対して穿刺する必要がある。そのため、第１実施形態の液体注入装置１と比べて生体への負荷が大きくなる。また、インスリンを注入する位置（注入針３２が穿刺される位置）と、グルコース濃度が測定される位置（センサー針３７が穿刺される位置）とがずれるため、厳密な意味では、グルコース濃度に応じて液体（インスリン）の注入量を最適に制御することが難しい。

これに対して、第１実施形態の液体注入装置１であれば、１本の注入針３２のみで液体注入動作及び濃度測定動作を行うことが可能である。したがって、生体に大きな負荷をかけること無く正確な液体注入動作を実現することができる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図７は、第２実施形態の液体注入装置２の全体構成を示す概略斜視図である。第２実施形態の液体注入装置２では、液体注入部３０の反応部３２５、及び、センサー部４０の構成が第１実施形態の液体注入装置１と異なる。それ以外の構成は、第１実施形態の液体注入装置１と同様である。また、第２実施形態ではグルコース濃度を測定する際の測定原理が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

（液体注入部３０）
第２実施形態では、液体注入部３０の注入針３２の外周表面に形成されている反応部３２５の構成が第１実施形態とは異なる。具体的には、注入針３２の表面に塗布されている若しくは含浸している反応材の種類が異なる。その他の構成は、第１実施形態の液体注入部３０と略同様である。

第２実施形態の反応部３２５は、照射部４１から照射されて反応部３２５に到達した光の強さ（強度）をグルコース濃度に応じて変化させるという反応を示す部位である。反応部３２５に塗布される（若しくは含浸させる）反応材は、例えば、特定波長の光を受けると蛍光を発する蛍光色素（例えばアントラセン等）と、グルコースとの結合力を有する物質（例えばボロン酸等）とによって構成される。注入針３２において反応部３２５が形成される領域は第１実施形態と同様である。

第２実施形態におけるグルコース濃度測定のメカニズムは以下の通りである。上述のような反応材を表面に有する注入針３２が表皮直下の真皮層に留置されると、間質組織液中のグルコースがボロン酸と結合する。すると、反応材における電子密度が変化して、照射部４１から照射された光（励起光）によって蛍光色素が蛍光を発する。間質組織液中のグルコース濃度が変化すると、ボロン酸との結合状態が変化するため、蛍光色素が発する蛍光の強さも変化する。したがって、あらかじめ蛍光の強さとグルコース濃度との関係が分かっていれば、蛍光の強度を測定することによってグルコース濃度を算出することが可能となる。

（センサー部４０）
第２実施形態のセンサー部４０は、照射部４１と、受光部４２と、検出部４３と、記憶部４４とを有する。照射部４１及び受光部４２の構成は、第１実施形態と略同様である。なお、第２実施形態で照射部４１が照射する光は必ずしも２波長以上である必要は無く、照射部４１から照射される光は１波長であっても良い。但し、照射部４１は、上述したように反応部３２５に含まれる蛍光素子を励起することが可能な特定波長の光を照射できることが必要である。

検出部４３は、受光部４２によって受光された光の強さ（蛍光の強度）を検出し、当該光の強さに応じてグルコース濃度を算出する。また、第２実施形態の検出部４３は、検出光からグルコース濃度を算出する際に光の強さを補正する補正部としての機能を有する。グルコース濃度を光の強さ（蛍光の強度）と関連付けて測定する場合、測定対象たる生体の皮膚の色や厚さ等の個別の要因によって、測定対象ごとに蛍光の強度が異なる値として検出される場合がある。言い換えると、蛍光の強度はグルコースの濃度を絶対値として表す情報であるとは限らない。したがって、グルコース濃度を正確に算出するためには、所定の補正値を用いて蛍光の強度を補正する必要がある。

記憶部４４は、上述の補正を行うための補正値を記憶する。記憶部４４は、例えば、ＲＡＭ等の記憶素子によって構成される。なお、センサー部４０の外部に補正値が記憶されていたり、補正の度に使用者が補正値を入力するような方法であったりしても良い。

＜グルコース濃度の測定について＞
第２実施形態の液体注入装置２（濃度測定装置）を用いて液体注入動作を行いつつグルコース濃度の測定動作を行う際の流れについて説明する。図８は、濃度測定動作の動作フロー図である。第２実施形態では、Ｓ２０１〜Ｓ２０５において補正値を取得するための予備動作を行い、補正値が決定された後にＳ２０６〜Ｓ２１０において液体注入動作及び濃度測定動作が行われる。

第１実施形態と同様、はじめに液体注入装置２を構成する各ユニットが接続され、液体注入動作及び濃度測定動作を開始するための準備を整える。準備が整った後、補正値の取得動作が行われる。先ず、液体注入部３０の注入針３２を注入対象である生体の所定の部位に穿刺して、反応部３２５を真皮層（表皮直下）に留置する（Ｓ２０１）。続いて、反応部３２５に蛍光を発生させるための所定波長の光（励起光）が照射部４１から照射される（Ｓ２０２）。補正値取得のための光の照射は、グルコース濃度を測定するための光の照射（Ｓ２０６）と同じ条件で行われる。照射された光は反応部３２５に到達し、反応材に含まれる蛍光色素を励起して、該反応部３２５が留置されている領域のグルコース濃度に応じて、蛍光を発生させる（Ｓ２０３）。反応部３２５から向ってくる光、すなわち、反応部３２５で発せられた蛍光や照射部４１から照射され反応部３２５で反射して受光部４２に向かう光は、受光部４２によって受光される（Ｓ２０４）。受光された光は、反応部３２５で発せられた蛍光により、照射された際の光の強度とは異なる強度となっている。

検出部４３は、当該受光された光の強さに応じて仮のグルコース濃度を算出する。算出された仮のグルコース濃度は、記憶部４４に登録されている測定対象者の標準血糖値データと照合され、標準血糖値データと仮のグルコース濃度とのズレを補正するための補正値が決定され、記憶部４４に記憶される（Ｓ２０５）。標準血糖値データは、測定対象者の真皮層におけるグルコース濃度を複数の条件下であらかじめ測定した結果に基づいて得られたデータであり、測定対象者ごとに異なるデータである。検出部４３は、標準血糖値データ取得時の複数の条件と、Ｓ２０１〜Ｓ２０４の補正値取得動作時の条件とを比較して補完等を行うことにより、標準血糖値データと仮のグルコース濃度とのズレ量を算出する。

補正値が記憶された後に、液体注入動作及びグルコース濃度測定動作が開始され、照射部４１からグルコース濃度測定用の光が照射される（Ｓ２０６）。照射された光が反応部３２５に到達すると、反応材に含まれた蛍光色素が蛍光を発する（Ｓ２０７）。このとき発せられる蛍光の強度は、上述したように、照射部４１から照射されたときの光の強さとは異なる値となる。そして、反応部３２５から向ってくる光（反応部３２５で発せられた蛍光を含む）が受光部４２によって受光される（Ｓ２０８）。

検出部４３は、Ｓ２０５において記憶部４４に記憶された補正値を用いて、受光した光の強度を補正する（Ｓ２０９）。この補正により、測定対象者の身体的特徴に起因する誤差やノイズの影響による誤差が是正される。そして、検出部４３は、補正後の光の強度データに基づいてグルコース濃度を算出する（Ｓ２１０）。

第２実施形態の液体注入装置２によれば、第１実施形態と同様に、単純な装置構成で液体注入動作とグルコース濃度の測定とを実行し、低侵襲で生体に大きな負荷をかけること無く、グルコース濃度を測定することが可能となる。また、第２実施形態では反応部３２５から向ってくる光の強度の変化に基づいてグルコース濃度が測定されるが、その際、受光した光の強度を補正することで、正確な濃度測定を行うことができる。

＝＝＝その他＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱すること無く、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでも無い。

＜注入針について＞
上述の実施形態では、反応部が設けられた注入針に対して照射部から光を照射して、該反応部にて所定の反応を生じさせる例について説明されていたが、注入針の構成はこの限りではない。例えば、細い管状のカテーテルの内部に光ファイバーが収容されるとともに、カテーテルの内部に液体の流路が形成されるような構成としても良い。この場合、反応部が光ファイバーの先端部に設けられ、該光ファイバーの先端部が発光すると、同先端部に設けられた反応部が所定の反応を示す構成となる。このようにすれば、光ファイバーの先端部分におけるグルコースの濃度をスポット的に測定することができるようになる。
また、このような構成に加えて、光ファイバーの先端部がカテーテルの先端部から突出して配置されるようにしても良い。この場合、液体の注入口（すなわちカテーテルの先端部）と反応材が設けられる部分（すなわち光ファイバーの先端部）とが離れて構成されるため、グルコース濃度を測定する際に、液体（インスリン）注入の影響を受けにくくなる。

＜受光部について＞
上述の実施形態では、反応部から受光部に向かう光の例として、照射部から照射されて反応部で反射した光や、照射部から光が照射されることによって反応部で発せられた蛍光について説明されていたが、反応部から受光部に向かう光はこの限りではない。例えば、照射部から照射された後、反応部を透過して、反応部以外の他の部材（例えば比較例における注入針のような部材）で反射した光を受光するのであっても良いし、反応部を透過した光そのものを受光するのであっても良い。また、そのような光を受光する場合には、照射部と受光部とが異なるユニットとして設けられ、受光部は、上述の例のように反応部から向ってくる光を受光できるように光学系を調整可能な構成としておくとよい。

＜検出部について＞
上述の実施形態では、受講した光の色や強度に基づいてグルコース濃度を検出する検出部が、センサーユニットの一部として構成されている例について説明されていたが、検出部の構成はこの限りではない。例えば、液体輸送装置とは異なる外部コンピューター等に検出部が設けられており、液体輸送装置で検出された光についてのデータを当該コンピューターに送信して、コンピューターにてグルコース濃度を算出し、算出後の濃度データを液体輸送装置に返すような方法であっても良い。

１ 液体注入装置（第１実施形態）、２ 液体注入装置（第２実施形態）、
５ 液体注入装置（比較例）、
１０ 液体貯留部、
２０ 液体供給部、
２１ 導入管、
２５ ポンプユニット、２５１ カム、２５１Ａ 突出部、２５２ フィンガー、
３０ 液体注入部、
３１ 液体保持部、
３２ 注入針、３２１ 液体流入口、３２２ 液体流路、３２３ 液体流出口、
３２５ 反応部、
３７ センサー針、３７５ 反応部、
４０ センサー部、
４１ 照射部、４２ 受光部、４３ 検出部、４４ 記憶部

Claims (7)

1. 液体を注入する注入針と、
   前記注入針に配置され、グルコースの濃度に応じて所定の反応を示す反応部と、
   前記反応部に光を照射する照射部と、
   前記反応部から向ってくる光を受光する受光部と、
   受光した前記光の情報に基づいてグルコースの濃度を検出する検出部と、
   を備える、ことを特徴とする濃度測定装置。
2. 請求項１に記載の濃度測定装置であって、
   前記反応部は、前記グルコースの濃度に応じて色が変化する、ことを特徴とする濃度測定装置。
3. 請求項１に記載の濃度測定装置であって、
   前記反応部は、前記照射部から照射され、前記反応部に到達した前記光の強度を前記グルコースの濃度に応じて変化させる、ことを特徴とする濃度測定装置。
4. 請求項３に記載の濃度測定装置であって、
   光の強度を補正する補正値に基づいて、前記受光部によって受光された前記光の強度を補正する補正部と、
   前記補正値を記憶する記憶部と、
   を備える、ことを特徴とする濃度測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の濃度測定装置であって、
   前記反応部は、前記所定の反応を生じさせる反応材料が前記注入針の外周表面に塗布されることによって形成されている、若しくは、前記注入針の外周表面に前記反応材料が含浸することによって形成されている、ことを特徴とする濃度測定装置。
6. 請求項１〜５に記載の濃度測定装置であって、
   前記注入針の液体注入口を生体に挿入して前記生体に薬液を注入する際に、前記反応部が前記生体の所定の位置に配置される、ことを特徴とする濃度測定装置。
7. （Ａ）液体を注入する注入針と、
   前記注入針に配置され、グルコースの濃度に応じて所定の反応を示す反応部と、
   前記反応部に光を照射する照射部と、
   前記反応部から向ってくる光を受光する受光部と、
   受光した前記光の情報に基づいてグルコースの濃度を検出する検出部と、
   を備える、濃度測定装装置と、
   （Ｂ）前記注入針に前記液体を供給するポンプと、
   を有する液体注入装置。

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