JP2019132733A - 生体内成分測定装置及び生体内成分測定方法 - Google Patents

生体内成分測定装置及び生体内成分測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】組織液を収集したゲル等の収集体に含まれる成分を安定して精度良く測定する。【解決手段】被検者から採取された組織液に含まれる成分を測定する生体内成分測定装置1であって、組織液を収集した組織液収集体110が設置される設置部20と、設置部20に設置された組織液収集体110に接触した状態で組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得するグルコースセンサ21と、設置部20とグルコースセンサ21との相対位置を所定の位置関係へ変動させることにより設置部20に設置された組織液収集体110とグルコースセンサ21とを接触させる移動部60と、を備える。【選択図】図7

Description

本発明は、被検者から採取された組織液に含まれる生体内成分を測定する生体内成分測定装置及び生体内成分測定方法に関する。
被検者から採取された組織液に含まれる生体内成分を測定する方法及び装置として、特許文献1に記載の測定方法及び測定装置が知られている。特許文献1では、被検者の皮膚に穿刺具を用いて微細孔を形成して被検者の皮膚から組織液の浸出を促進する処理を施した後、微細孔が形成された皮膚にゲルを所定時間貼り付けることにより、当該皮膚から浸出した組織液をゲルに収集する。そして、図40に示すように、組織液が収集されたゲル1000を、測定装置1001のセンサチップ1002の電極1003,1004にそれぞれ接触させた状態で設置部1005に設置して、組織液に含まれるグルコース及びナトリウムイオンの濃度を測定し、測定されたグルコース及びナトリウムイオンの濃度に基づいて、被検者の血糖−時間曲線下面積(血糖AUC)を算出している。
国際公開第2010/013808号パンフレット
特許文献1では、ゲル1000を手動でセンサチップ1002上に設置して、組織液に含まれるグルコース及びナトリウムイオンの濃度を測定している。そのため、ゲル1000をセンサチップ1002に押し付ける力や角度が使用者によって異なること等に起因して、ゲル1000と電極1003,1004との位置関係が測定ごとにばらつき、ゲル100に含まれる成分を安定して精度良く測定することができないおそれがあるという点で改良の余地がある。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、組織液を収集したゲル等の収集体に含まれる成分を安定して精度良く測定することができる生体内成分測定装置及び生体内成分測定方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、生体内成分測定装置1に関する。本態様に係る生体内成分測定装置1は、被検者から採取された組織液に含まれる成分を測定する装置であって、組織液を収集した収集体110が設置される設置部20と、設置部20に設置された収集体110に接触した状態で組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得する取得部21と、設置部20と取得部21との相対位置を所定の位置関係へ変動させることにより設置部20に設置された収集体110と取得部21とを接触させる移動部60と、を備える。「所定の位置関係」とは、設置部20に対する取得部21の相対的な距離、配置方向等が予め決められた範囲内にある位置関係を指し、設置部20と取得部21との相対位置がこの位置関係にあれば設置部20に設置された収集体110に取得部21が接触するように設定される。
本発明の第1の態様によれば、設置部20と取得部21との相対位置が自動的に所定の位置関係へ変動されることによって、収集体110に取得部21が接触される。そのため、人手で行う場合と比べて、測定時における収集体110と取得部21との位置関係が測定ごとにばらつくことを抑制することができる。よって、組織液を収集した収集体を安定して精度良く測定することができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、前記取得部によって取得された前記測定対象成分の量を反映した信号に基づいて前記測定対象成分の量に関する値を生成する解析部をさらに備える。これにより、測定対象成分の量に関する値を同じ装置で生成することができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、設置部20に対して取得部21を所定位置まで移動させることにより、設置部20と取得部21との相対位置を所定の位置関係へ変動させる。これにより、簡易な動作で設置部20と取得部21との相対位置を自動的に所定の位置関係へ変動させることができる。「所定位置」とは、設置部20に対する取得部21の相対的な距離が予め決められた範囲内にある位置を指す。この場合、移動部60は、設置部20に対して取得部21を垂直方向に移動させてもよい。
また、好ましくは、取得部21の位置を検出する位置検出センサ9,19をさらに備え、移動部60は、位置検出センサ9,19からの検出信号に基づいて取得部21を所定位置まで移動させる。これにより、取得部21を所定位置に正確に位置決めすることができる。また、より好ましくは、位置置検出センサ19は、取得部21の基準位置を検出し、移動部60は、取得部21を基準位置から一定の距離だけ移動させることで、取得部21を所定位置に移動させる。これにより、簡易な構成で取得部21を所定位置に正確に位置決めすることができる。「一定の距離」とは予め設定された距離を指し、距離の数値に幅があってもよい。
本発明の第1の態様において、好ましくは、移動部60は、取得部21が測定対象成分の量を反映した信号を取得する間、設置部20に設置された収集体110に取得部21が押し付けられた状態に維持する。これにより、取得部21は収集体110内の組織液に含まれる測定対象成分の量に関する信号を確実に取得することができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、移動部60は、取得部21が収集体110に接触する際の接触圧を一定に調節する圧力調節部61を含む。これにより、取得部21を収集体110に一定の接触圧で接触させることができるので、取得部21と収集体110の接触状態のばらつきをさらに抑制することができる。そのため、より安定的に精度良く収集体110内の組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得することができる。「一定の接触圧」とは予め設定された接触圧を指し、圧力の数値に幅があってもよい。
この場合、圧力調節部61は、取得部21に設けられた圧力吸収部材217を含む。また、圧力調節部61は、設置部20に設けられた圧力吸収部材2014を含む。これにより、収集体110の形状にばらつきがあっても、取得部21を収集体110に一定の接触圧で接触させることができる。
また、好ましくは、移動部60は、取得部21が収集体110と接触する角度を調節する角度調節部216を含む。これにより、収集体110の形状にばらつきがあっても、取得部21を収集体110に良好に接触させることができるので、取得部21は収集体110内の組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を精度良く取得することができる。
また、好ましくは、移動部60は、設置部20の移動方向と取得部21の移動方向とが交差するよう設置部20及び取得部21を移動させ、より好ましくは、設置部20を水平方向に移動させ、取得部21を垂直方向に移動させる。これにより、設置部20及び取得部21を移動させる構成を簡易にすることができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、設置部20に収集体110が設置されているか否かを検知する収集体検知センサ8をさらに備える。これにより、収集体110の測定前に設置部20に収集体110が設置されているか確認することができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、設置部20は、収集体110の位置決めを行う位置決め部2001を備える。これにより、収集体110を設置部20に対して適正位置に位置決めすることができるので、取得部21を収集体110に良好に接触させることができ、取得部21は収集体110内の組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を精度良く取得することができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、設置部20には、収集体110が複数設置され、移動部60は、設置部20に設置された複数の収集体110に対して収集体110ごとに取得部21を接触させる。これにより、複数の収集体110を連続して測定する際のユーザの作業負担を減らすことができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、収集体110に接触した状態で組織液に含まれる電解質の量を反映した信号を取得する第2取得部22をさらに備え、移動部60は、設置部20と第2取得部22との相対位置を所定の位置関係へ変動させることにより設置部20に設置された収集体110と第2取得部22とを接触させる。測定時における収集体110と第2取得部22との位置関係が測定ごとにばらつくことを抑制することができるため、組織液に含まれる電解質の量を反映した信号を安定的に精度良く取得できる。これにより、電解質の量を反映した信号を用いて測定対象成分の量に関する値をより正確に生成することで、解析結果を信頼性の高いものとすることができる。
また、好ましくは、移動部60は、収集体110が設置される設置位置と、収集体110及び取得部21が接触する測定位置と、収集体110及び第2取得部22が接触する第2測定位置との間を設置部20が移動するよう駆動部23を制御する。これにより、異なる取得部21,22の間を設置部20が移動することで、測定作業の効率化・簡略化を図ることができる。
また、好ましくは、設置部20には、組織液を収集した収集体110と、被検者からの汗を収集した第2収集体111と、が設置され、移動部60は、設置部20と第2取得部22との相対位置を所定の位置関係に変動させることにより設置部20に設置された第2収集体111と第2取得部22とを接触させ、第2取得部22は、第2収集体111中の汗に含まれる電解質の量を反映した信号をさらに取得する。これにより、汗を収集した第2収集体111を安定的に精度良く測定し、組織液に混入した汗の影響を考慮することで、解析結果を信頼性の高いものとすることができる。
本発明の第1の態様において、好ましくは、洗浄液を貯留するタンク31と、タンク31から洗浄液を送出するためのポンプ40と、をさらに備え、移動部60は、取得部21による収集体110の測定後に設置部20を測定位置から移動させ、ポンプ40は、取得部21に対し洗浄液を送出して洗浄を行う。これにより、収集体110の測定後に取得部21を次の測定に備えて自動で洗浄することができる。
また、好ましくは、洗浄液を貯留するタンク31と、タンク31から洗浄液を送出するためのポンプ40と、をさらに備え、移動部60は、取得部21及び第2取得部22のうちの一方の取得部による収集体110の測定後に収集体110が他方の取得部による測定に供される位置まで設置部20を移動させ、ポンプ40は、一方の取得部に対し洗浄液を送出して洗浄を行う。これにより、一方の取得部の洗浄を他方の測定部の測定の合間に行うので、各取得部の洗浄を効率よく行うことができ、測定作業の効率化を図ることができる。
本発明の第2の態様は、生体内成分測定方法に関する。本態様に係る生体内成分測定方法は、被検者から採取された組織液に含まれる成分を測定する方法であって、組織液を収集した収集体110が設置された設置部20を測定位置まで水平方向に移動させる工程と、測定位置にある設置部20に対して成分検出センサ21を所定位置まで下降させることにより、設置部20に設置された収集体110と成分検出センサ21とを接触させる工程と、成分検出センサ21が収集体110に接触した状態で成分検出センサ21により組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得する工程と、取得した測定対象成分の量を反映した信号に基づいて測定対象成分の量に関する値を生成する工程と、を含む。
本発明の第2の態様によれば、設置部20を水平方向に移動させ、成分検出センサ21を所定位置まで下降させるといった簡易な動作で、収集体110と成分検出センサ21とを接触させることができるので、収集体110と成分検出センサ21との接触の自動化を図ることが容易となる。また、成分検出センサ21を所定位置まで下降させることで、成分検出センサ21と収集体110とを接触させるため、収集体110と成分検出センサ21との接触を人手で行う場合と比べて、収集体110と成分検出センサ21との位置関係が測定ごとにばらつくことを抑制することができる。よって、組織液を収集した収集体を安定して精度良く測定することができる。
本発明の第3の態様は、生体内成分測定方法に関する。本態様に係る生体内成分測定方法は、被検者から採取された組織液に含まれる成分を測定する生体内成分測定方法であって、組織液を収集した収集体110が設置された設置部20と成分検出センサ21との相対位置を所定の位置関係へ変動させる工程と、所定の位置関係において成分検出センサ21を設置部20に設置された収集体110に一定の圧力で接触させる工程と、成分検出センサ21が収集体110に接触した状態で成分検出センサ21により組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得する工程と、取得した測定対象成分の量を反映した信号に基づいて測定対象成分の量に関する値を生成する工程と、を含む。これにより、収集体110と成分検出センサ21との位置関係が測定ごとにばらつくことを抑制することができるとともに、取得部21を収集体110に一定の接触圧で接触させることができるので、安定的に精度良く収集体110内の組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得することができる。
本発明の第2および第3の態様において、好ましくは、成分検出センサ21が、一対の作用電極及び対電極を備えており、作用電極に対して、収集体110の測定時の測定電位よりも高い電位と、測定電位よりも低い電位との印加を交互に繰り返す前処理工程をさらに含む。これにより、成分検出センサ21の測定対象成分の検出感度を長期にわたり高感度に維持することができる。
本発明の第2および第3の態様において、好ましくは、組織液は、組織液の浸出を促進する処理が行われた被検者の皮膚から採取されたものであり、測定対象成分の量に関する値は、組織液の採取時間における測定対象成分濃度の積算値である。この積算値は、組織液の採取時間内における生体内の測定対象成分の濃度を積分したものであるので、この積算値に基づいて、生体内において測定対象成分が高濃度状態をどの程度持続したかを把握することができる。
本発明によれば、人手で行う場合と比べて、測定時における収集体と取得部との位置関係が測定ごとにばらつくことを抑制することができるので、組織液を収集した収集体を安定して精度良く測定することができる。
生体内成分測定方法により血糖AUCを測定する手順を示すフローチャートである。 穿刺具の斜視図である。 微細針チップの斜視図である。 穿刺具によって微細孔が形成された皮膚断面の説明図である。 (a)は収集体及び第2収集体を保持した保持シートの平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 収集体で組織液を収集する手順を示す説明図である。 (a)は生体内成分測定装置の第1カバーが閉状態のときの斜視図であり、(b)は開状態のときの斜視図である。 (a)は生体内成分測定装置の内部の概略構成を側面視で示す説明図であり、(b)は正面視で示す説明図である。 検出部の斜視図である。 (a)はサンプルプレートの平面図であり、(b)は側面図であり、(c)は(a)のB−B断面図である。 (a)は収集体及び第2収集体をサンプルプレートに載置した状態の平面図であり、(b)は(a)のC−C断面図である。 (a)はサンプルステージの平面図であり、(b)は(a)のD−D断面図であり、(c)は(a)のE−E断面図である。 (a)はグルコースセンサ及びナトリウムイオンセンサの斜視図であり、(b)は側面図である。 (a)は取付具の平面図であり、(b)は背面図である。 水平移動駆動部の概略構成を正面視で示す説明図である。 水平移動駆動部の概略構成を平面視で示す説明図である。 設置部が移動する位置を説明する説明図である。 (a)は垂直移動駆動部の概略構成を平面視で示す説明図であり、(b)は背面視で示す説明図である。 グルコースセンサ及びナトリウムイオンセンサの移動範囲を説明する説明図である。 グルコースセンサ及びナトリウムイオンセンサが移動する位置を説明する説明図である。 試料貯留部及び送液部の概略構成を示す説明図である。 生体内成分測定装置のブロック図である。 制御手段の処理の手順を示すフローチャートである。 キャリブレーション処理の詳細を示すフローチャートである。 測定処理の詳細を示すフローチャートである。 図25Aに続き、測定処理の詳細を示すフローチャートである。 図25Aに続き、測定処理の詳細を示すフローチャートである。 解析処理の詳細を示すフローチャートである。 収集体の測定態様の変形例を説明する説明図である。 収集体の測定態様の変形例を説明する説明図である。 変形例における測定処理の詳細を示すフローチャートである。 変形例における解析処理の詳細を示すフローチャートである。 収集体の測定態様の変形例を説明する説明図である。 収集体の測定態様の変形例を説明する説明図である。 変形例における測定処理の詳細を示すフローチャートである。 変形例における解析処理の詳細を示すフローチャートである。 収集体の測定態様の変形例を説明する説明図である。 収集体の測定態様の変形例を説明する説明図である。 変形例における測定処理の詳細を示すフローチャートである。 グルコースセンサの検出感度を示すグラフである。 グルコースセンサの相対検出感度の経時変化を示すグラフである。 従来例の生体内成分測定装置の斜視図である。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の生体内成分測定装置及び生体内成分測定方法の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態では、本発明を血糖−時間曲線下面積(以下、「血糖AUC」という。)を測定する場合に適用した例を説明する。血糖AUCとは、血糖値の時間経過を表したグラフで描かれる曲線と横軸とによって囲まれた部分の面積(単位:mg・h/dl)である。血糖AUCは、糖尿病治療において、インスリンや経口剤の効果判定を行う上で用いられる指標である。例えば、糖負荷後(食後)所定期間内に血中を循環したグルコース(血糖)の総量を反映した値を血糖AUCによって測定することにより、糖負荷後に被検者の体内を循環したグルコースの総量を推定することができる。糖負荷後に被検者の体内を循環したグルコースの総量は、糖負荷による高血糖状態がどの程度持続したかを知るための極めて有用な情報である。例えば、糖負荷後のインスリンの分泌応答速度を知る手掛かりとなり、あるいは、糖尿病経口薬やインスリンが投与された場合には、それらの効果を知る手掛かりとなる。
このように血糖AUCを測定することの意義としては、血糖AUCを測定することにより、1時点での血糖値測定による耐糖能評価における糖代謝の個人差の影響を抑制できる点が挙げられる。すなわち、糖負荷によって血糖値に反応が現れるまでの時間には個人差があるため、糖負荷後のある時点における血糖値を測定しただけでは、その血糖値が立ち上がり時のものであるのか、ピーク時のものであるのかを把握することができない。また、仮にピーク時における血糖値を測定できたとしても、その高血糖状態がどの程度持続したのかを把握することも不可能である。また、近年「隠れ糖尿病」なる疾患が注目されているが、この疾患の特徴は、空腹時における血糖値は正常若しくはやや高いレベルであるものの、食後の血糖値の上昇が急峻であったり、上昇後の血糖値の下降速度が緩慢で、高血糖状態が健常者に比べて長時間になる点にある。ゆえに1時点での血糖値測定では、高血糖状態がどの程度持続したかを知ることはできず、当然ながら隠れ糖尿病のスクリーニングに有用な情報を提供することができない。この点、血糖AUCを測定すれば、所定期間内に血中を循環した血糖の総量を反映した値を得ることができるから、糖負荷によって血糖値に反応が現れるまでの時間によって測定値が影響を受けることはなく、また、高血糖状態がどの程度持続したのかを測定値に基づいて推定することができる。このように、血糖AUCを測定することにより、糖代謝の個人差に影響されることなく、糖負荷による対糖能の推定に役立つ値を得ることができる。
血糖AUCの測定には、通常、所定の時間毎(たとえば、30分毎)に採血を行い、採取した血液の血糖値をそれぞれ取得することにより行われている。そして、血糖値の時間経過を表したグラフを取得するとともに、グラフで描かれる曲線と横軸とによって囲まれた部分の面積を求めることにより、血糖AUCが求められる。以下の実施形態による測定装置及び測定方法を用いて得た血糖AUCの値は、このような採血による血糖AUCの測定値に代えて糖尿病の判定に用いることが可能なものである。
本実施形態の生体内成分測定方法により血糖AUCを測定するには、詳細は後述するが、図1に示すように、まず、ステップS1において、被検者から組織液を採取するために、被検者の皮膚に、組織液の浸出を促進する処理として穿刺具100(図2に示す。)を用いて複数の微細孔を形成し、複数の微細孔を介して組織液を浸出させる。次に、ステップS2において、収集体110(図5に示す。以下、「組織液収集体110」という。)を用いて浸出された組織液を収集して、組織液に含まれる測定対象成分としてグルコースを組織液収集体110に蓄積するとともに補助成分として電解質(ナトリウムイオン)を蓄積する。次に、ステップS3において、組織液収集体110を生体内成分測定装置1の設置部20(図7に示す。)にセットする。次に、ステップS4において、生体内成分測定装置1を用いて組織液収集体110に蓄積された測定対象成分の量を反映した信号及び電解質の量を反映した信号として、グルコースの濃度に関する信号及びナトリウムイオンの濃度に関する信号を取得して、グルコース濃度及びナトリウムイオン濃度を測定する。そして、測定対象成分の量に関する値として、グルコース濃度及びナトリウムイオン濃度に基づき血糖AUCを算出する。
また、被検者が発汗すると、組織液に由来のナトリウムイオンに重畳するようにして、被検者の皮膚から汗由来のナトリウムイオンが収集体に蓄積され、ナトリウムイオン濃度が高くなる。本実施形態の生体内成分測定方法では、グルコースとともに蓄積されたナトリウムイオンに基づいて被検者の血糖AUCを測定するため、汗由来のナトリウムイオンが過剰に蓄積されると、測定される血糖AUCの信頼性が低下することがある。そのため、本実施形態の生体内成分測定方法では、ステップS2において、被検者の皮膚の微細孔が形成された領域に本測定用の組織液収集体110を固定するとともに、微細孔が形成されていない領域に発汗チェック用の第2収集体111(図5に示す。以下、「汗収集体111」という。)を固定し、組織液収集体110を用いて皮膚から浸出した組織液を収集すると同時に、汗収集体111を用いて皮膚からの汗を収集して、汗収集体111に汗に含まれるナトリウムイオンを蓄積する。そして、S4において、汗収集体111に蓄積された汗由来のナトリウムイオン濃度を測定して、血糖AUCの算出時に汗由来のナトリウムイオン濃度を考慮することで、信頼性の高い血糖AUCを算出している。
以下、本実施形態の生体内成分測定方法に用いられる生体内成分測定装置1、穿刺具100、組織液収集体110及び汗収集体111の構成について説明する。
[穿刺具]
図2は、穿刺具100の一例を示す。穿刺具100は、被検者の皮膚、例えば腕の皮膚に多数の微細孔を形成して、当該被検者の皮膚からの組織液の浸出を促進する装置である。穿刺具100は、筐体101と、筐体101の表面に設けられたリリースボタン102と、筐体100の内部に設けられたアレイチャック103と、アレイチャック103を下方に付勢するバネ部材104とを備えている。筐体100の下部には、図示しない開口が形成されている。アレイチャック103の下部には、減菌処理された微細針チップ105が装着可能である。
微細針チップ105は、図3に示すように、下面に複数の微細針106が設けられている。穿刺具100は、複数の微細針106を生体の表皮(被検者の皮膚)に穿刺することによって、図4に示すように、被検者の皮膚Sに組織液を浸出させるための微細孔Hを複数形成する。複数の微細針106は、形成される複数の微細孔Hが皮膚Sの表皮内にとどまり真皮までは到達しないような深さを有する。
穿刺具100は、アレイチャック103をバネ部材104の付勢力に逆らって上方に押し上げた状態で固定する図示しない固定機構をさらに備えており、被検者などの使用者がリリースボタン102を押下することにより、前記固定機構によるアレイチャック103の固定が解除される。これにより、バネ部材104の付勢力によってアレイチャック103が皮膚に向かって移動し、微細針チップ105の複数の微細針106が筐体100の下部開口から突き出て皮膚を穿刺する。
[組織液収集体及び汗収集体]
図5は、組織液収集体110及び汗収集体111の一例を示す。組織液収集体110は、被検者の皮膚から組織液を収集するために被検者の皮膚に固定され、所定時間経過後に皮膚から取り外されるものである。汗収集体111は、被検者の皮膚から汗を収集するために被検者の皮膚に固定され、所定時間経過後、好ましくは組織液収集体110と同じ時間経過後に皮膚から取り外されるものである。なお、汗収集体111は、被検者の皮膚の組織液収集体110が固定される領域と近い領域に固定されることが好ましい。
組織液収集体110及び汗収集体111は、例えば組織液や汗を保持可能な保水性を有するゲルからなる。ゲルは、組織液や汗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及び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。
ゲルは、親水性ポリマーを水溶液中で架橋する方法により形成することができる。ゲルは、親水性ポリマーの水溶液を基材上に塗工して塗膜を形成し、該塗膜中に含まれる親水性ポリマーを架橋する方法により形成することができる。親水性ポリマーの架橋法としては、化学架橋法や放射線架橋法などがあるが、ゲル中に各種化学物質が不純物として混入し難い点より、放射線架橋法を採用することが望ましい。
組織液収集体110は、本実施形態では平面視円形状を呈しており、汗収集体111は、本実施形態では平面視長方形状を呈しているが、組織液収集体110及び汗収集体111の形状はこれに限定されるものではない。また、組織液収集体110及び汗収集体111のサイズ(体積)は、組織液や汗の収集時間に応じて決定される。
組織液収集体110及び汗収集体111は、本実施形態では、1枚の平面視長方形状の保持シート112に保持されている。保持シート112は、可撓性を有しかつ透明であり、例えばポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料からなる。保持シート112の一方面には、透明の粘着剤層113が形成されており、粘着剤層113に組織液収集体110及び汗収集体111が長手方向に間隔をあけて貼り付けられている。組織液収集体110及び汗収集体111は、図6(a)に示すように、組織液収集体110が被検者の皮膚Sの複数の微細孔が形成された領域を覆うように配置され、保持シート112の粘着剤層113が被検者の皮膚Sに貼り付けられることにより皮膚Sに固定される。このとき、汗収集体111は、被検者の皮膚Sの複数の微細孔が形成されていない領域に配置される。なお、組織液収集体110及び汗収集体111は、使用前の状態では、図示しない剥離フィルムが保持シート112の一方面に粘着剤層113を介して貼り付けられることで、保持シート112及び剥離フィルムにより密封されている。
組織液収集体110及び汗収集体111を被検者の皮膚Sから取り外す際には、図6(a)に示す支持シート114を用いることができる。支持シート114は、平面視長方形状であり、保持シート112よりも一回り大きい輪郭を有する。支持シート114は、可撓性を有しかつ透明であり、例えばポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料からなる。
支持シート114の一方面には、透明の粘着剤層115が形成されており、粘着剤層115により支持シート114は保持シート112の他方面(組織液収集体110及び汗収集体111が貼り付いていない側の面)に貼り付けられる。支持シート114の粘着剤層115の粘着力は、保持シート112の粘着剤層113の粘着力よりも強く、これにより、支持シート114の粘着剤層115を保持シート112に粘着させた状態で支持シート114を皮膚Sから引き離すことにより、皮膚Sから保持シート112を組織液収集体110及び汗収集体111とともに円滑に取り外すことができる。
本実施形態では、組織液収集体110及び汗収集体111は、支持シート114で支持された状態で測定に供される。支持シート114には、組織液収集体110及び汗収集体111の測定を精度よく行うために、長手方向の一方端側の2つの角部にそれぞれ小径の貫通孔116が形成されている。また、支持シート114の長手方向の他方端側の1つの角部には、平面視矩形状の切り欠き117が形成されている。
被検者の皮膚Sから取り外した組織液収集体110及び汗収集体111は、図6(b)に示す保護シート118により保護することができる。保護シート118は、平面視長方形状であり、支持シート114とほぼ同じ大きさの輪郭を有する。保護シート118は、可撓性を有しかつ透明であり、例えばポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料からなる。保持シート118は、使用前の状態では、一方面に剥離フィルム119が貼り付けられている。剥離フィルム119は、保護シート118の一方面を汚染から保護するためのものである。保護シート118から剥離フィルム119を容易に剥がすことができるように、剥離フィルム119の貼付面は、弱粘性の粘着面となっている。なお、保護シート118の一方面に、シリコンコーティングなどの離型処理を施して、剥離フィルム119を容易に剥がすことができるようにしてもよい。
図6(c)に示すように、保護シート118から剥離フィルム119を剥がし、支持シート114の組織液収集体110及び汗収集体111が貼り付いた側の面に保護シート118の一方面を重ね合わせることで、支持シート114の粘着剤層115により保護シート118が貼り付く。これにより、支持シート114に支持された組織液収集体110及び汗収集体111は、保護シート118により密封される。
このように、組織液収集体110及び汗収集体111を支持シート114及び保護シート118により密封することで、組織液収集体110及び汗収集体111で被検者の皮膚から組織液や汗を収集した後、直ちに組織液収集体110及び汗収集体111が測定に供されない場合に、組織液収集体110及び汗収集体111を汚染されることなく保管することができる。また、組織液や汗の収集場所と測定場所とが離れている場合に、組織液収集体110及び汗収集体111を汚染されることなく測定場所まで運搬することができる。
なお、支持シート114及び保護シート118は、必ずしも別個のシートでなくてもよい。支持シート114を保護シート118に折り重ねることが可能に、支持シート114及び保護シート118が一体化されていてもよい。
[生体内成分測定装置]
生体内成分測定装置1は、組織液を収集した組織収集体110が設置される設置部20と、設置部20に設置された組織液収集体110に接触した状態で組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得するグルコースセンサ21と、設置部20とグルコースセンサ21との相対位置を所定の位置関係へ変動させることにより設置部20に設置された組織液収集体110とグルコースセンサ21とを接触させる移動部60と、を備える。生体内成分測定装置1は、グルコースセンサ21により組織液に含まれるグルコースの量を反映した信号を取得し、組織液中のグルコース濃度を測定する。また、本実施形態では、生体内成分測定装置1は、設置部20に設置された組織液収集体110に接触した状態で組織液に含まれる電解質の量を反映した信号を取得するナトリウムイオンセンサ22をさらに備えるとともに、移動部60は、設置部20とナトリウムイオンセンサ22との相対位置を所定の位置関係へ変動させることにより設置部20に設置された組織液収集体110とナトリウムイオンセンサ22とを接触させることで、組織液に含まれるナトリウムイオンの量を反映した信号を取得し、組織液中のナトリウムイオン濃度を測定する。そして、生体内成分測定装置1は、測定したグルコース濃度及びナトリウムイオン濃度に基づいて、被検者の血糖AUCを算出し、血糖AUCを含む解析結果を生成して表示する。
生体内成分測定装置1は、図7及び図8に示すように、検出部2と、試薬貯留部3と、送液部4と、制御手段5と、操作表示部6と、電源7とを少なくとも備えており、これらが筐体10内に設けられている。
筐体10の正面上部には、操作表示部6と隣り合う位置に第1カバー11が設けられている。第1カバー11は、プッシュオープン式のカバーであり、押すことにより第1カバー11が起立して、図7(a)に示す閉状態から図7(b)に示す開状態となり、組織液収集体110を設置するための設置部20が露出する。また、筐体10の上面には、第2カバー12が設けられている。第2カバー12もプッシュオープン式のカバーであり、図示は省略するが、押すことにより第2カバー12が起立して閉状態から開状態となり、後述する検出部2のグルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22が露出する。また、筐体10の正面下部には、第3カバー13が設けられている。第3カバー13を開くと、試薬貯留部3の各種タンク30〜35(図21に示す)が露出する。
検出部2は、組織液収集体110に収集された組織液に含まれる成分(グルコースや電解質)の量に関する信号や汗収集体111に収集された汗に含まれる成分(電解質)の量に関する信号を取得するものである。検出部2は、図9に示すように、設置部20と、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22と、駆動部23とを備えている。
設置部20は、組織液収集体110及び汗収集体111が設置される。設置部20は、組織液収集体110及び汗収集体111を支持した支持シート114が載置されるサンプルプレート200(図10に示す。)と、サンプルプレート200が設置されるサンプルステージ201(図12に示す。)とからなる。
サンプルプレート200は、図10に示すように、平面視長方形状であり、支持シート114よりも一回り大きい輪郭を有する。サンプルプレート200の上面は平坦面であり、サンプルプレート200上に支持シート114を安定して載置することができる。これにより、組織液収集体110及び汗収集体111の測定時に、組織液収集体110及び汗収集体111に各センサ21,22を良好に接触させることができる。
サンプルプレート200の長手方向の一方端側の2つの角部には、小突起2001がそれぞれ設けられている。2つの小突起2001は、組織液収集体110の位置決めを行う位置決め部として機能し、図11に示すように、サンプルプレート200上に支持シート114が載置された際に、支持シート114に形成された2つの貫通孔116に嵌め込まれる。これにより、支持シート114がサンプルプレート200上で位置ずれすることなく載置されるので、サンプルプレート200に対して組織液収集体110などを適正位置に位置決めすることができる。また、図10に示すように、サンプルプレート200の上面の長手方向の他方端側の2つの角部には、支持シート114の厚みと同じ又は僅かに大きい高さを有する立壁2002A,2002Bがそれぞれ設けられている。2つの立壁2002A,2002Bは、図11に示すように、サンプルプレート200上に支持シート114が載置された際に、一方の立壁2002Aが支持シート114の切り欠き117に突き当たり、他方の立壁2002Bが支持シート114の切り欠き117とは反対側の側縁に沿う。これにより、支持シート114をサンプルプレート200上の適正位置により効果的に位置決めできる。このように、サンプルプレート200上に支持シート114を位置ずれすることなく保持することで、組織液収集体110及び汗収集体111の測定時に、組織液収集体110及び汗収集体111に各センサ21,22を良好に接触させることができる。
さらに、サンプルプレート200の長手方向の他方端側には、図10に示すように、水平バー2003が2つの立壁2002A,2002Bに架け渡されており、サンプルプレート200の上面と水平バー2003との間に差込孔2004が形成されている。差込孔2004は、図11に示すように、サンプルプレート200上に支持シート114が載置された際に、支持シート114の長手方向の他方端側の部分が差し込まれる。これにより、支持シート114は、水平バー2003によりサンプルプレート200上で浮き上がることが防止され、サンプルプレート200上に安定して載置することができる。これにより、組織液収集体110及び汗収集体111の測定時に、組織液収集体110及び汗収集体111に各センサ21,22を良好に接触させることができる。
加えて、サンプルプレート200には、図10に示すように、組織液収集体110又は汗収集体111が載置される位置に、第1検出孔2000が形成されている。また、サンプルプレート200の下面の中央には、係合凸部2005が設けられている。
サンプルステージ201は、図12に示すように、平面視長方形状であり、サンプルプレート200よりも一回り大きい輪郭を有する。サンプルステージ201の上面にサンプルプレート200が設置される。また、サンプルステージ201の上面の両側縁には、長手方向に延びる側壁2012が起立しており、各側壁2012の上端部からは突出部2013が水平方向外側に突き出ている。サンプルステージ201は、後述する駆動部23の水平移動駆動部230により、図16に示すように、水平面に沿ったX方向に往復移動される。これにより、組織液収集体110及び汗収集体111が各センサ21,22の下方位置に搬送される。
サンプルステージ201の上面の中央には、係合凹部2011が形成されている。この係合凹部2011は、サンプルステージ201上にサンプルプレート200が設置された際に、サンプルプレート200の係合凸部2005が嵌り込む。係合凹部2011には、圧力吸収部材2014が収容されており、係合凸部2005は係合凹部2011内で圧力吸収部材2014に支持されている。圧力吸収部材2014は、例えばコイルばねなどのバネ部材を用いることができる。この圧力吸収部材2014は、各センサ21,22が組織液収集体110と接触する際の接触圧を一定に調節する圧力調節部61を構成し、上記移動部60に含まれる構成である。各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111と接触する際に、圧力吸収部材2014が伸縮してサンプルプレート200がサンプルステージ201上で上下に変位するので、組織液収集体110や汗収集体111に接触する電極部212,222の接触圧を一定に調節することができる。本実施形態では具体的には1N(許容誤差±2〜3%)の接触圧に調節することができる。よって、組織液収集体110や汗収集体111の形状にばらつきがあっても、電極部212,222を組織液収集体110や汗収集体111に一定の接触圧で接触させることができる。なお、サンプルプレート200及びサンプルステージ201の間に介在する圧力吸収部材2014は、サンプルプレート200及びサンプルステージ201の中央に1つでなく、例えばサンプルプレート200及びサンプルステージ201の四隅のそれぞれ1つずつ(計4つ)設けるなど、設置位置は特に限定されない。
サンプルステージ201には、第2検出孔2010が形成されている。この第2検出孔2010は、サンプルステージ201上にサンプルプレート200が設置された際に、サンプルプレート200の第1検出孔2000と一致する位置に形成されている。第1検出孔2000及び第2検出孔2010は、サンプルステージ201に組織液収集体110などが設置されているか否かを確認するための検知手段を構成するものである。
生体内成分測定装置1は、筐体10内に例えばフォトセンサなどの収集体検出センサ8(図17(a)に示す。)を備えている。収集体検出センサ8は、上記検知手段を構成し、サンプルステージ201に組織液収集体110などがセットされたサンプルプレート200を設置する設置位置において、サンプルステージ201の下方に、上方に光を発射するように配置されている。
サンプルステージ201に組織液収集体110などが設置されていない場合には、収集体検出センサ8の発光素子から発射された光は受光素子には入射しない一方で、サンプルステージ201に組織液収集体110などが設置されている場合には、収集体検出センサ8の発光素子から発射された光が組織液収集体110又は汗収集体111で反射して受光素子に入射する。収集体検出センサ8は、制御手段5に接続されており、受光素子が光を受信すると、電気信号を制御手段5に出力する。制御手段5は、この収集体検出センサ8からの電気信号に基づいてサンプルステージ201に組織液収集体110などが設置されたことを検知する。
なお、収集体検出センサ8は、本実施形態では、反射型のフォトセンサ(フォトリフレクタ)であるが、透過型のフォトセンサ(フォトインタラプタ)であってもよい。また、収集体検出センサ8は、フォトセンサに限定されるものではなく、サンプルステージ201に組織液収集体110などが設置されたことを非接触で検知することができる物体検出センサであればよい。
次に、グルコースセンサ21は、組織液に含まれる測定対象成分であるグルコースの量を反映した信号を取得する成分検出センサであり、取得部として機能する。また、ナトリウムイオンセンサ22は、組織液に含まれる補助成分であるナトリウムイオンの量を反映した信号を取得する成分検出センサであり、第2取得部として機能する。
各センサ21,22は、図13に示すように、例えばプラスチック製の本体部210,220と、本体部210,220にスライド可能に取り付けられた例えばプラスチック製のスライド部211,221と、スライド部211,221に着脱可能に取り付けられた例えばプラスチック製のカートリッジ部216,226と、カートリッジ部216,226の下面に取り付けられた電極部212,222とを備えている。
本体部210,220は、上部及び下部を有しかつ上部及び下部の間に段差を有する形状を呈しており、上部の下面に制御手段5に接続される端子213,223が設けられている。本体部210,220の下部には開口が形成されており、この開口からスライド部211,221が突き出ている。本体部210,220内には、圧力吸収部材217,227が備えられている。圧力吸収部材217,227は、例えばコイルばねなどのバネ部材を用いることができる。この圧力吸収部材217,227は、各センサ21,22が組織液収集体110と接触する際の接触圧を一定に調節する圧力調節部61を構成し、上記移動部60に含まれる構成である。スライド部211,221は圧力吸収部材217,227に接続されており、圧力吸収部材217,227の伸縮により本体部210,220に対して上下にスライドする。各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111と接触する際に、圧力吸収部材217,227が伸縮して電極部212,222が上下に変位することで、組織液収集体110や汗収集体111に接触する電極部212,222の接触圧を一定に調節することができる。よって、組織液収集体110や汗収集体111の形状にばらつきがあっても、電極部212,222を組織液収集体110や汗収集体111に所定の接触圧で接触させることができる。なお、本体部210,220内のスライド部211,221に接続される圧力吸収部材217,227は、1つでなく、複数設けてもよい。
スライド部211,221の下部には開口が形成されており、この開口を介してスライド部211,221の下部にカートリッジ部216,226を装着可能である。スライド部211,221の下部の両側面には、係合孔215,225が形成されている。
カートリッジ部216,226は、組織液収集体110などの測定に所定回数供されると使い捨てされる消耗品である。カートリッジ部216,226は、スライド部211,221の各係合孔215,225と対応するように一対の係止爪214,224を備えている。各係合爪214,224がそれぞれ対応する係止孔215,225に係止することで、カートリッジ部216,226はスライド部211,221に保持される。このとき、カートリッジ部216,226は、スライド部211,221に対して定位せずに例えば多少がたつくことで揺動可能に保持されることが好ましい。このカートリッジ部216,226は、各センサ21,22が組織液収集体110と接触する角度を調節する角度調節部62を構成し、上記移動部60に含まれる構成である。これにより、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111と接触する際に、組織液収集体110や汗収集体111の表面に沿うようにカートリッジ部216,226がスライド部211,221に対して揺動する。よって、組織液収集体110や汗収集体111に接触する電極部212,222表面の角度を調節可能となり、組織液収集体110や汗収集体111の形状にばらつきがあっても、電極部212,222を組織液収集体110や汗収集体111に良好に接触させることができる。
電極部212,222は、一対の作用電極及び対電極と、参照電極とを含んでいる。グルコースセンサ21のグルコース測定用の電極部212は、例えば、作用電極が白金電極にグルコースオキシダーゼ酵素膜が形成されてなり、対電極が白金電極からなる。一方で、ナトリウムイオンセンサ22のナトリウムイオン測定用の電極部222は、例えば、作用電極がナトリウムイオン選択膜を備えたイオン選択性電極からなり、対電極が参照電極からなる。
また、グルコースセンサ21は、電極部212に接続される電気回路として図示しないグルコース測定用回路を含み、電極部212が組織液収集体110に接触することによって組織液収集体110に収集された組織液に一定電圧を印加し、そのときの電流を検出値として取得する。この電流値は、組織液中のグルコース濃度に依存する。一方、ナトリウムイオンセンサ22は、電極部222に接続される電気回路として図示しないナトリウムイオン測定用回路を含み、電極部222が組織液収集体110や汗収集体111に接触することによって組織液収集体110に収集された組織液や汗収集体111に収集された汗の電圧を検出値として取得する。この電圧値は、組織液や汗中のナトリウムイオン濃度に依存する。グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22は、制御手段5に接続されており、得られた電流値や電圧値を検出信号として制御手段5に出力する。制御手段5は、検出信号に含まれる電流値や電圧値と、記憶部に記憶されている検量線とに基づいて、グルコース濃度及びナトリウムイオン濃度を測定する。
グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22は、取付具24に取り付けられることで検出部2にセットされる。取付具24は、図14に示すように、各センサ21,22の上部を収容可能な枠部240と、各センサ21,22の下部を下方から支持する左右一対の支持部241と、各センサ21,22の上部を枠部240とで前後に挟持する押え部242とを備えている。各支持部241には、各センサ21,22の端子213,223を露出させる開口244が形成されている。この取付具24は、検出部2のベースプレート14上に設けられた左右一対の側板16(図9に示す。)に上下移動可能に取り付けられる。枠部240の両側面には、突起243が上下方向に複数設けられており、各突起243が各側板16に形成された長孔状のガイド孔17(図9に示す。)を上下方向にスライドすることで、取付具24は真っ直ぐ上下方向に移動する。
枠部240の背面の左右一方側の側部には、上下方向に沿ってラック2310が設けられている。ラック2310は、後述する駆動部23の垂直移動駆動部231を構成するものであり、ラック2310の表面の歯面には後述するピニオンギヤ2311(図18及び図19に示す。)が噛み合う。
次に、駆動部23は、設置部20に設置された組織液収集体110と各センサ21,22とを接触させるために、本実施形態では、設置部20及び各センサ21,22を移動させるものであり、上記移動部60に含まれる構成である。駆動部23は、設置部20を水平方向に移動させる水平移動駆動部230と、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22を垂直方向に移動させる垂直移動駆動部231とを含む。垂直移動駆動部231は、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22のそれぞれに対応して検出部2に設けられている。
水平移動駆動部230は、図15及び図16に示すように、駆動源となるモータ2300と、一対のプーリ2301と、一対のプーリ2301に架け渡された伝達ベルト2302と、モータ2300の回転駆動力を変速して一方のプーリ2301に伝達する動力変速機構2303とを備える。設置部20は、サンプルステージ201の一方の突出部2013が伝達ベルト2302に固定されている。モータ2300は、例えば正逆各方向へ回転可能なステッピングモータであり、水平移動駆動部230は、モータ2300の回転角度(回転数)に応じた距離だけで伝達ベルト2302を走行させて伝達ベルト2302上に固定された設置部20を水平面に沿うX方向に往復移動させる。なお、設置部20のサンプルステージ201の他方の突出部2301は、検出部2の一方の側板16(図9に示す。)に設けられたレール2304上を摺動する。モータ2300は、制御手段5に接続されており、制御手段5によりその動作が制御される。なお、ステッピングモータは、供給される駆動パルスの数に応じた角度だけ回転するものである。
生体内成分測定装置1は、筐体10内に例えばフォトセンサなどの原点検出センサ18(図17(a)に示す。)を備えている。原点検出センサ18は、本実施形態では、反射型のフォトセンサ(フォトリフレクタ)であり、設置位置において、サンプルステージ201の下方に、上方に光を発射するように配置されている。設置部20が設置位置に位置しているときには、原点検出センサ18の発光素子から発射された光がサンプルステージ201で反射して受光素子に入射する。一方で、設置部20が設置位置に位置していないときには、原点検出センサ18の発光素子から発射された光は受光素子には入射しない。原点検出センサ18は、制御手段5に接続されており、受光素子が光を受信すると、電気信号を制御手段5に出力する。制御手段5は、この原点検出センサ18からの電気信号に基づいて設置部20が設置位置に位置したことを検知する。また、制御手段5は、原点検出センサ18により設置部20が検出される設置位置を水平方向の原点とする処理を行う。
なお、原点検出センサ18は、本実施形態では、反射型のフォトセンサ(フォトリフレクタ)であるが、透過型のフォトセンサ(フォトインタラプタ)であってもよい。また、原点検出センサ18は、フォトセンサに限定されるものではなく、設置部20が設置位置に位置したことを非接触で検知することができる物体検出センサであればよい。
制御手段5は、図17に示すように、水平移動駆動部230を制御して設置部20を、組織液収集体110を設置することが可能な設置位置(図17(a)に示す。)から所定の各位置まで移動させる。具体的には、モータ2300にそれぞれ設定されたパルス数の駆動信号を供給することにより、設置位置からそれぞれ設定されたパルス数分の距離が離れた各位置、つまりは、組織液収集体110がナトリウムイオンセンサ22の下方に位置する第1測定位置(図17(b)に示す。)、組織液収集体110がグルコースセンサ21の下方に位置する第2測定位置(図17(c)に示す。)、汗収集体111がナトリウムイオンセンサ22の下方に位置する第3測定位置(図17(d)に示す。)の各測定位置に、設置位置から移動させる。これにより、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111と接触可能となり、組織液収集体110や汗収集体111の測定が行われる。
このように、設置部20は、水平移動駆動部230により、設置位置、第1測定位置、第2測定位置及び第3測定位置の間を搬送される。なお、水平移動駆動部230は、本実施形態ではモータ2312の正逆回転を伝達ベルト2302により往復直線移動に変換して設置部20に伝達することで設置部20を水平方向に移動させているが、サンプルステージ201を後ろから押す構成など、伝達ベルト2302以外の動力伝達機構を用いて構成してもよい。
また、上述した設置部20が設置位置から搬送される各測定位置は、設置位置からの距離に応じた数の駆動パルスを制御手段5がモータ2300に与えることで、位置決めされているが、ロータリエンコーダを使用してさらに位置決めの精度を高めてもよい。
また、設置部20を各測定位置に位置決めする方法としては、各測定位置にフォトセンサなどの物体検出センサを配備し、各測定位置の物体検出センサが設置部20を検出することにより、設置部20が各測定位置に到達したことを検知するように構成してもよい。
垂直移動駆動部231は、図18及び図19に示すように、取付具24に設けられたラック2310と、ラック2310と噛み合うピニオンギヤ2311と、駆動源となるモータ2312と、モータ2312の回転駆動力を変速してピニオンギヤ2311に伝達する動力変速機構2313とを備える。モータ2312は、例えば正逆各方向へ回転可能なステッピングモータであり、垂直移動駆動部231は、モータ2312の回転角度(回転数)に応じた距離だけ取付具24を上下移動させる。モータ2312は、制御手段5に接続されており、制御手段5によりその動作が制御される。なお、ステッピングモータは、供給される駆動パルスの数に応じた角度だけ回転するものである。
生体内成分測定装置1は、検出部2の一方の側板16(図9に示す。)に例えばフォトセンサなどの上死点検出センサ19(図18に示す。)を備えている。上死点検出センサ19は、本実施形態では、透過型のフォトセンサ(フォトインタラプタ)であり、一対の発光部19A及び受光部19Bを備え、発光部19A及び受光部19Bが各センサ21,22を間に挟むようにして配置されている。各センサ21,22が最上位の位置に位置しているときには、上死点検出センサ19の発光部19Aの発光素子から発射された光は受光部19Bの受光素子に入射する。この最上位の位置は、図20(a)に示すように、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111の測定及び電極部212,222の洗浄に関与せずに測定や洗浄の指示があるまで待機する待機位置である。一方で、各センサ21,22が最上位の位置(待機位置)より下方に位置しているときには、上死点検出センサ19の発光部19Aの発光素子から発射された光は各センサ21,22により遮断されて受光部19Bの受光素子には入射しない。上死点検出センサ19は、制御手段5に接続されており、受光部19Bが光を受信すると、電気信号を制御手段5に出力する。制御手段5は、この上死点検出センサ19からの電気信号に基づいて各センサ21,22が最上位の位置(待機位置)に位置したことを検知する。また、制御手段5は、各センサ21,22が上死点検出センサ19により検出される最上位の位置(待機位置)を垂直方向の最上端の死点(上死点)とする処理を行う。
なお、上死点検出センサ19は、本実施形態では、透過型のフォトセンサ(フォトインタラプタ)であるが、反射型のフォトセンサ(フォトリフレクタ)であってもよい。また、上死点検出センサ19は、フォトセンサに限定されるものではなく、各センサ21,22が待機位置に位置したことを非接触で検知することができる物体検出センサであればよい。
制御手段5は、図20に示すように、垂直移動駆動部231を制御して各センサ21,22を、待機位置(図20(a)に示す。)から所定の各位置まで移動させる。具体的には、モータ2312にそれぞれ設定されたパルス数の駆動信号を供給することにより、待機位置からそれぞれ設定されたパルス数分の距離が離れた各位置、つまりは、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111と接触する測定位置(図20(b)に示す。)、各センサ21,22に対して後述する電極部212,222の洗浄が行われる洗浄位置(図20(c)に示す。)の各測定位置に、待機位置から移動させる。
このように、各センサ21,22は、垂直移動駆動部231により、待機位置、測定位置及び洗浄位置の間を搬送される。なお、垂直移動駆動部231は、本実施形態ではモータ2312の正逆回転をラック2310及びピニオンギヤ2311により往復直線移動に変換して各センサ21,22に伝達することで各センサ21,22を垂直方向に移動させているが、ラック2310及びピニオンギヤ2311以外の動力伝達機構を用いて構成してもよい。
また、上述した各センサ21,22が待機位置から搬送される各位置は、待機位置からの距離に応じた数の駆動パルスを制御手段5がモータ2312に与えることで、位置決めされているが、ロータリエンコーダを使用してさらに位置決めの精度を高めてもよい。
また、各センサ21,22を各位置に位置決めする方法としては、図14、図18及び図19において二点鎖線で示す、取付具24の枠具240取り付けられた位置検出センサ9を用いてもよい。位置検出センサ9は、枠部240に固定具90を介して取り付けられたセンサ支持板91に固定されており、取付具24とともに上下方向に移動する。この例では、検出部2の一方の側板16(図9に示す。)には、位置検出センサ9と対向するようにして、検出板92(図18及び図19に示す。)が固定されている。位置検出センサ9は、検出板92の上端及び下端を検出することで、垂直移動駆動部231により上下方向に移動する各センサ21,22の最上位の位置(待機位置)及び最下位の位置(洗浄位置)を検出する。位置検出センサ9は、制御手段5に接続され、検出板92の上端及び下端を検出すると、電気信号を制御手段5に出力する。位置検出センサ9は、検出板92を検出するように磁気などを利用した近接センサを好ましく使用できるが、これに限定されず、光学センサなどの各種センサを使用できる。制御手段5は、位置検出センサ9からの電気信号に基づいて各センサ21,22が最上位の位置(待機位置)及び最下位の位置(洗浄位置)に達したことを検知すると、垂直移動駆動部231を制御して各センサ21,22を各位置に停止させる。なお、測定位置の位置決めは、最上位の待機位置からの距離に応じた数の駆動パルスを制御手段5がモータ2312に与えることで、位置決めされてもよいし、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111に接触したことを検知することで位置決めしてもよい。例えば、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111に接触したことは、各センサ21,22の電極間の導通で検知することができる。
次に、試薬貯留部3には、図21に示すように、廃液タンク30と、洗浄液を貯留する第1タンク31と、グルコース用の低濃度校正液を貯留する第2タンク32と、グルコース用の高濃度校正液を貯留する第3タンク33と、ナトリウムイオン用の中濃度校正液を貯留する第4タンク34と、ナトリウムイオン用の高濃度校正液を貯留する第5タンク35とが設けられている。第1タンク31の洗浄液は、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22の洗浄に用いられるうえ、ナトリウムイオン用の低濃度校正液としてナトリウムイオンの検量線の作成に用いられる。洗浄液としては、PB−K溶液を例示することができる。第2タンク32及び第3タンク33のグルコース用の校正液は、グルコースの検量線の作成に用いられる。グルコース用の校正液としては、グルコースを添加したPB−K溶液を例示することができる。PB−K溶液のグルコース濃度としては、低濃度では例えば0.5mg/dLであり、高濃度では例えば10mg/dL〜40mg/dLの範囲内で決定される濃度からなる。第4タンク34及び第5タンク35のナトリウムイオン用の校正液は、ナトリウムイオンの検量線の作成に用いられる。ナトリウムイオン用の校正液としては、食塩水を例示することができる。食塩水のナトリウムイオン濃度としては、中濃度では例えば1mM〜2mMの範囲内で決定される濃度からなり、高濃度では例えば20mM〜50mMの範囲内で決定される濃度からなる。ナトリウム用の校正液としては、その他にも、例えばTris溶液やPB−K溶液を例示することができる。各タンク31〜35の各液体のグルコース濃度又はナトリウムイオン濃度は、制御手段5の記憶部に記憶される。
次に、送液部4は、図21に示すように、各タンク31〜35に貯留された液体を、検出部2に配置されたグルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22に供給し、送液された液体を廃液タンク30に回収するものである。送液部4は、ポンプ40と、パイプなどからなる配管41と、複数の電磁弁42A〜42Hと、第1ノズル43A及び第2ノズル43Bとを備えている。各ノズル43A,43Bは、ベースプレート14に形成された供給孔15A,15Bと連通するようにベースプレート14に固定されている。ポンプ40は、配管41の、廃液タンク30から各ノズル43A,42Bに至る流路に配置されている。電磁弁42A〜42Hは、配管41のそれぞれが配置された流路の開閉を切り替える機能を有する。ポンプ40及び各電磁弁42A〜42Hは、制御手段5に接続されており、制御手段5によりその動作が制御される。
第1タンク31は、電磁弁42Aを介して第1ノズル43及び第2ノズル44にそれぞれ接続されており、各ノズル43A,43Bを介してグルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22に洗浄液を供給する。第2タンク32及び第3タンク33は、それぞれ電磁弁42B,42Cを介して第1ノズル43Aに接続されており、第1ノズル43Aを介してグルコースセンサ21に第1取得部用の校正液を供給する。第4タンク34及び第5タンク35は、それぞれ電磁弁42D,42Eを介して第2ノズル43Bに接続されており、第2ノズル43Bを介してナトリウムイオンセンサ22に第2取得部用の校正液を供給する。廃液タンク35は、電磁弁42Fを介して第1ノズル43Aに、電磁弁42Gを介して第2ノズル43Bに、それぞれ接続されており、グルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22に供給され、各ノズル43A,43Bを介して排出される液体をフィルタ44を通した後に回収する。
次に、制御手段5は、設置部20に設置された組織液収集体110と各センサ21,22とを接触させるために、駆動部23を制御するものであり、上記移動部60に含まれる構成である。制御手段5は、図22に示すように、プロセッサ(例えばCPUなど)とメモリ(例えばROM及びRAMなど)とを有するマイクロコンピュータ50や、ユーザインターフェース制御用基板51、I/O基板52及びアナログ基板53などの各種信号を処理する回路などを備える。制御手段5は、CPUがROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、検出部2、送液部4、操作表示部6などの各部の動作を制御する。RAMは、ROMに記憶されたプログラムが実行される際のプログラムの展開領域として利用される。制御手段5は、検出部2の駆動部23を制御する制御部、検出部2の各センサ21,22から受け取った測定対象成分(グルコース)の量を反映した信号及び補助成分としての電解質(ナトリウムイオン)の量を反映した信号に基づいて血糖AUCを算出する解析部、及び記憶部などの機能を有する。
次に、操作表示部6は、測定開始の指示などを行ったり、解析結果などを表示するためのものである。操作表示部6は、タッチパネル式のディスプレイにより構成することができる。なお、操作表示部6は、操作部と表示部とに分かれていてもよく、この場合、操作部はボタンやスイッチ、キーボード、マウスにより構成することができる。
次に、電源7は、電源プラグ(図示せず)より入力される交流電源電圧を直流電圧に変換して制御手段5に供給する。また、電源7は、その他の各部にも接続され、各々に電力を供給する。
[生体内成分測定方法]
次に、本実施形態の生体内成分測定について説明する。図1及び図23〜図26は、本実施形態の生体内成分測定方法のフローチャートである。
まず、図1に示すステップS1において、被検者の皮膚をアルコールなどで清拭した後、穿刺具100を用いて被検者の皮膚に微細孔を形成して、皮膚からの組織液の浸出を促進させる処理を行う。次に、ステップS2において、図6(a)に示すように、微細孔が形成された領域に組織液収集体110が配置されるように保持シート112を被検者の皮膚Sに貼り付けることで、組織液収集体110を用いて皮膚Sから浸出した組織液を収集する。これと同時に、発汗チェック用の汗収集体111を用いて被検者の皮膚Sから出る汗を収集する。組織液の採取時間は、例えば60分〜180分程度である。次に、ステップS3において、図6(b)に示すように、支持シート114を用いて保持シート112を組織液収集体110及び汗収集体111とともに被検者の皮膚Sから取り外し、被検者の皮膚Sから取り外した組織液収集体110及び汗収集体111を支持シート114により支持した状態で生体内成分測定装置1の設置部20にセットする。具体的には、支持シート114をサンプルプレート200に載置し、このサンプルプレート200をサンプルステージ201に設置する。組織液収集体110及び汗収集体111を生体内成分測定装置1の設置部20に設置すると、次に、ステップS4において、操作表示部6を用いて測定開始の指示を行うことで、生体内成分測定装置1による組織液収集体110及び汗収集体111の測定を行う。
生体内成分測定装置1では、図23に示すように、制御手段5は、ステップS10において、装置の電源がONされると、次に、ステップS11において、初期化処理を行う。例えば、原点検出センサ18の検出結果に基づき設置部20が設置位置(図17(a)に示す。)にあるときを水平方向の原点として位置決めするとともに、各位置検出センサ9の検出結果に基づき各センサ21,22が待機位置(図20(a)に示す。)にあるときを垂直方向の上死点として位置決めする。
次に、制御手段は、ステップS12において、各センサ21,22のキャリブレーションを行う。図24は、ステップS12のキャリブレーション処理のフローチャートである。本実施形態において、「キャリブレーション」とは、既知濃度試料に含まれる成分をグルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22によって測定して得られる測定値と、既知濃度試料に含まれる成分の濃度とに基づいて、グルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22で取得される測定値と成分濃度との関係式を作成することをいう。
まず、制御手段5は、ステップS100において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置(図20(c)に示す。)へ移動させる。
次に、制御手段5は、S101において、グルコースセンサ21の洗浄を行う。この処理では、図21に示すように、電磁弁42A、電磁弁42F及び電磁弁42Hを開き、その他の電磁弁を閉じることで、第1タンク31から第1ノズル43Aを経由してポンプ40に至る流路を開放する。この状態で、制御手段5は、ポンプ40を駆動することで、第1タンク31から第1ノズル43Aに洗浄液を供給して、グルコースセンサ21の電極部212を洗浄する。第1ノズル43Aに供給された洗浄液は、廃液タンク30に回収される。
次に、ステップS102において、制御手段5は、電磁弁42Fを閉じることで、第1ノズル43Aに供給された洗浄液を第1ノズル43Aに保持する。そして、制御手段5は、ステップS103において、グルコースセンサ21の電極部212に洗浄液を接触させた状態で、一定電圧(例えば0.45V)を印加し、所定時間、静置した後、グルコースセンサ21で電流値Iを測定する。この時の電流値Iを、グルコース濃度が0mg/dlのときの電流値とする。そして、制御手段5は、電磁弁42Fを開き、電磁弁42Aを閉じることで、第1ノズル43Aに供給された洗浄液を廃液タンク30に送液する。
次に、制御手段5は、ステップS104において、電磁弁42B、電磁弁42F及び電磁弁42Hを開き、その他の電磁弁を閉じることで、第2タンク32から第1ノズル43Aを経由してポンプ40に至る流路を開放する。この状態で、ポンプ40を駆動することで、第2タンク32から第1ノズル43Aにグルコース用の低濃度校正液を供給し、その後、電磁弁42Fを閉じることで、第1ノズル43Aにグルコース用の低濃度校正液を保持する。そして、制御手段5は、ステップS105において、グルコースセンサ21の電極部212にグルコース用の低濃度校正液を接触させた状態で、一定電圧(例えば0.45V)を印加して、グルコースセンサ21で電流値Iを測定する。そして、制御手段5は、電磁弁42Fを開き、電磁弁42Bを閉じることで、第1ノズル43Aに供給されたグルコース用の低濃度校正液を廃液タンク30に送液する。
次に、制御手段5は、ステップS106において、電磁弁42C、電磁弁42F及び電磁弁42Hを開き、その他の電磁弁を閉じることで、第3タンク33から第1ノズル43Aを経由してポンプ40に至る流路を開放する。この状態で、ポンプ40を駆動することで、第3タンク33から第1ノズル43Aにグルコース用の高濃度校正液を供給し、その後、電磁弁42Fを閉じることで、第1ノズル43Aにグルコース用の高濃度校正液を保持する。そして、制御手段5は、ステップS107において、グルコースセンサ21の電極部212にグルコース用の高濃度校正液を接触させた状態で、一定電圧(例えば0.45V)を印加して、グルコースセンサ21で電流値Iを測定する。そして、制御手段5は、電磁弁42Fを開き、電磁弁42Cを閉じることで、第1ノズル43Aに供給されたグルコース用の高濃度校正液を廃液タンク30に送液する。
次に、制御手段5は、ステップS108において、ステップS101と同様にして、グルコースセンサ21の洗浄を行う。
次に、制御手段5は、ステップS109において、記憶部に記憶されているグルコース用の低濃度校正液及び高濃度校正液の濃度、並びに、測定された電流値I及び電流値Iに基づいて、グルコースの検量線を作成して、記憶部に記憶する。
次に、制御手段5は、ステップS110において、ナトリウムイオンセンサ22の洗浄を行う。この処理では、電磁弁42A、電磁弁42G及び電磁弁42Hを開き、その他の電磁弁を閉じることで、第1タンク31から第2ノズル43Bを経由してポンプ40に至る流路を開放する。この状態で、制御手段5は、ポンプ40を駆動することで、第1タンク31から第2ノズル43Bに洗浄液を供給して、ナトリウムイオンセンサ22の電極部222を洗浄する。第2ノズル43Bに供給された洗浄液は、廃液タンク30に回収される。
次に、ステップS111において、制御手段5は、電磁弁42Gを閉じることで、第2ノズル43Bに供給された洗浄液を第2ノズル43Bに保持する。そして、制御手段5は、ステップS112において、ナトリウムイオンセンサ22の電極部222に洗浄液を接触させた状態で、ナトリウムイオンセンサ22で電圧値Vを測定する。そして、制御手段5は、電磁弁42Gを開き、電磁弁42Aを閉じることで、第2ノズル43Bに供給された洗浄液を廃液タンク30に送液する。
次に、制御手段5は、ステップS113において、電磁弁42D、電磁弁42G及び電磁弁42Hを開き、その他の電磁弁を閉じることで、第4タンク34から第2ノズル43Bを経由してポンプ40に至る流路を開放する。この状態で、ポンプ40を駆動することで、第4タンク34から第2ノズル43Bにナトリウムイオン用の中濃度校正液を供給し、その後、電磁弁42Gを閉じることで、第2ノズル43Bにナトリウムイオン用の中濃度校正液を保持する。そして、制御手段5は、ステップS114において、ナトリウムイオンセンサ22の電極部222にナトリウムイオン用の中濃度校正液を接触させた状態で、ナトリウムイオンセンサ22で電圧値Vを測定する。そして、制御手段5は、電磁弁42Gを開き、電磁弁42Dを閉じることで、第2ノズル43Bに供給されたナトリウムイオン用の中濃度校正液を廃液タンク30に送液する。
次に、制御手段5は、ステップS115において、電磁弁42E、電磁弁42G及び電磁弁42Hを開き、その他の電磁弁を閉じることで、第5タンク35から第2ノズル43Bを経由してポンプ40に至る流路を開放する。この状態で、ポンプ40を駆動することで、第5タンク35から第2ノズル43Bにナトリウムイオン用の高濃度校正液を供給し、その後、電磁弁42Gを閉じることで、第2ノズル43Bにナトリウムイオン用の高濃度校正液を保持する。そして、制御手段5は、ステップS116において、ナトリウムイオンセンサ22の電極部222にナトリウムイオン用の高濃度校正液を接触させた状態で、ナトリウムイオンセンサ22で電圧値Vを測定する。そして、制御手段5は、電磁弁42Gを開き、電磁弁42Eを閉じることで、第2ノズル43Bに供給されたナトリウムイオン用の高濃度校正液を廃液タンク30に送液する。
次に、制御手段5は、ステップS117において、ステップS110と同様にして、ナトリウムイオンセンサ22の洗浄を行う。
次に、制御手段5は、ステップS118において、記憶部に記憶されている洗浄液の濃度、ナトリウムイオン用の中濃度校正液及び高濃度校正液の濃度、並びに、測定された電圧値V、電圧値V及び電圧値V基づいて、ナトリウムイオンの検量線を作成して、記憶部に記憶する。
次に、制御手段5は、ステップS119において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて(ステップS120がYES)、洗浄位置から待機位置へ移動させる。
図23に戻って、ステップS12のキャリブレーション処理が終了すると、制御手段5は、ステップS13において、測定開始の指示があるまで待機し、測定開始の指示が行われると、ステップS14において、設置部20に組織液収集体110などが設置されているか否かを確認する。制御手段5は、収集体検出センサ8から電気信号を受信すると、ステップS14において、設置部20に組織液収集体110などが設置されていると判定して、ステップS15に進んで、組織液収集体110及び汗収集体111の測定を行う。一方で、ステップS14において、収集体検出8から電気信号を受信しない場合には、制御手段5は、設置部20に組織液収集体110などが設置されていないと判定して、ステップS16に進んで、エラーメッセージを操作表示部6に表示する。
図25A〜図25Cは、ステップS15の測定処理のフローチャートである。まず、制御手段5は、ステップS200において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を設定されたパルス数分だけ水平移動させて、設置位置(図17(a)に示す。)から組織液収集体110がナトリウムイオンセンサ22の下方に位置する第1測定位置(図17(b)に示す。)へ移動させる。そして、制御手段5は、ステップS201において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置(図20(a)に示す。)から測定位置(図20(b)に示す。)に移動させて、組織液収集体110に接触させる。そして、制御手段5は、ステップ202において、ナトリウムイオンセンサ22により組織液収集体110の電圧値VNa1を測定する。この電圧値VNa1は、組織液収集体110に収集された組織液中のナトリウムイオン濃度CNa1に依存する。測定された電圧値VNa1は記憶部に記憶される。そして、制御手段5は、ステップS203において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて(ステップS204がYES)、測定位置から待機位置へ移動させる。
次に、制御手段5は、ステップS205において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を設定されたパルス数分だけ水平移動させて、第1測定位置から組織液収集体110がグルコースセンサ21の下方に位置する第2測定位置(図17(c)に示す)へ移動させる。そして、制御手段5は、ステップS206において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から測定位置に移動させて組織液収集体110に接触させる。また、制御手段5は、ステップS207において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置(図20(c)に示す)に移動させる。そして、制御手段5は、ステップS208において、グルコースセンサ21により組織液収集体110に一定電圧を印加して電流値IGluを測定する。この電流値IGluは、組織液収集体110に収集された組織液中のグルコース濃度CGluに依存する。測定された電流値は記憶部に記憶される。また、制御手段5は、ステップS209において、ナトリウムイオンセンサ22の洗浄を行う。そして、制御手段5は、ステップS210において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて(ステップS211がYES)、それぞれ測定位置及び洗浄位置から待機位置へ移動させる。
次に、制御手段5は、ステップS213において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20設定されたパルス数分だけ水平移動させて、第2測定位置から第2組織液収集体110がナトリウムイオンセンサ22の下方に位置する第3測定位置(図20(d)に示す)へ移動させる。そして、制御手段5は、ステップS211において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から測定位置へ移動させて汗収集体111に接触させる。また、制御手段5は、ステップS214において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置へ移動させる。そして、制御手段5は、ステップS215において、グルコースセンサ21の洗浄を行う。また、制御手段5は、ステップS216において、ナトリウムイオンセンサ22により汗収集体111の電圧値VNa2を測定する。この電圧値VNa2は、汗収集体111に収集された汗中のナトリウムイオン濃度CNa2に依存する。測定された電圧値VNa2は記憶部に記憶される。そして、制御手段5は、ステップS217において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて(ステップS218がYES)、それぞれ洗浄位置及び測定位置から待機位置に移動させる。
次に、制御手段5は、ステップS219において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を原点まで水平移動させて(ステップS220がYES)、第3測定位置から設置位置へ移動させる。そして、制御手段5は、ステップS221において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置へ移動させる。そして、制御手段5は、ステップS222において、ナトリウムイオンセンサ22の洗浄を行う。そして、制御手段5は、ステップS223において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて(ステップS224がYES)、洗浄位置から待機位置へ移動させる。
図23に戻って、ステップS15の測定処理が終了すると、制御手段5は、ステップS17において、組織液収集体110及び汗収集体111に収集された各成分の解析を行う。図26は、ステップS17の解析処理のフローチャートである。
まず、制御手段5は、ステップS300において、組織液収集体110に収集された組織液に含まれるグルコース濃度CGlu及びナトリウム濃度CNa1、並びに、汗収集体111に収集された汗中のナトリウムイオン濃度CNa2の解析を行う。具体的には、制御手段5は、まず、記憶部からグルコースの検量線(電流値とグルコース濃度との関係式)を読み出し、グルコースセンサ21から出力された検出信号に基づく電流値IGluを検量線に適用して、グルコース濃度CGluを算出する。また、記憶部からナトリウムイオンの検量線(電圧値とナトリウムイオン濃度との関係式)を読み出し、ナトリウムイオンセンサ22から出力された検出信号に基づく電圧値VNa1及び電圧値VNa2をそれぞれ検量線に適用して、ナトリウム濃度CNa1及びナトリウムイオン濃度CNa2を算出する。
次に、制御手段5は、ステップS301において、発汗率Rが閾値以上であるか否かを判定する。発汗率Rは、R=CNa1/CNa2で表される。制御手段5は、発汗率Rが閾値よりも低いと判断すると、血糖AUCを算出せず、ステップS302において、「発汗量が多く、解析結果の信頼性を保証できないため血糖AUCの解析結果を表示できません。再測定を行ってください。」といった内容のメッセージを含む解析結果を生成する。これにより、信頼性の低い血糖AUCの解析を避けることができる。なお、閾値は、後述する血糖AUC算出値、採血による血糖AUC及び発汗量についての実験データなどから求めることができる。
一方で、制御手段5は、S301において、発汗率Rが閾値以上であると判断すると、S303において、血糖AUCを算出する。具体的には、ステップS300で得られたグルコース濃度CGlu、ナトリウム濃度CNa1及びナトリウム濃度CNa2と、下記式(1)に基づいて、血糖AUCを算出する。なお、下記式(1)において、Tは、組織液の採取時間である。また、αはグルコースとナトリウムイオンとの透過率の比であり、実験により求められる定数である。また、C´Naは、血液中のナトリウムイオン濃度であり、実測により求められる定数である。
AUC=C´Na×T×{CGlu/α(CNa1−CNa2)}・・・(1)
そして、制御手段5は、ステップS304において、算出した血糖AUCを含む解析結果を生成する。解析結果には、グルコース濃度、ナトリウム濃度、発汗率などを含めることができる。
図23に戻って、次に、制御手段5は、ステップS18において、ステップS17で生成した解析結果を操作表示部6に表示する。制御手段5は、1つの組織液収集体110の測定が終了すると、装置がシャットダウンされるまで(ステップS19がYES)、ステップS13において、測定開始の指示があるまで待機する。
以上の通り、本実施形態では、組織液収集体110を設置部20に設置すると、設置部20が設置位置から一定の距離だけ離れた測定位置に移動するとともに、各センサ21,22が待機位置から一定の距離だけ下降して上記測定位置まで移動することによって、組織液収集体110に各センサ21,22が接触する。よって、組織液収集体110と各センサ21,22との位置関係が測定ごとにばらつくことを抑制することができるため、安定して精度の高い測定結果を得ることができる。
加えて、本実施形態では、ナトリウムイオンセンサ22による測定が終わると、グルコースセンサ21による測定に移るが、ナトリウムイオンセンサ22はその間に自動で洗浄が行われ、グルコースセンサ21による測定が終わると、ナトリウムイオンセンサ22による次の測定が可能となり、また、ナトリウムイオンセンサ22による測定の間にグルコースセンサ21の洗浄が自動で行われて、次の測定が可能となる。このように、各センサ21,22の洗浄を測定の合間に行うので、各センサ21,22の洗浄を効率よく行うことができ、測定作業の効率化を図ることができる。
[その他の変形例]
以上、生体内成分測定装置及び生体内成分測定方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば以下の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、駆動部23が、設置部20を水平方向に移動させ、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22を垂直方向に移動させることで、設置部20及び各センサ21,22をそれぞれ所定位置まで移動させて、組織液収集体110にグルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22を接触させるよう構成されている。しかし、水平移動及び垂直移動に限らず、設置部20の移動方向と各センサ21,22の移動方向とが交差するよう設置部20及び各センサ21,22を移動させることで、設置部20及び各センサ21,22をそれぞれ所定位置まで移動させて、組織液収集体110にグルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22を接触させるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、駆動部23が、設置部20と、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22との両方を移動させることで、組織液収集体110にグルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22を接触させるよう構成されている。しかし、これに限らず、駆動部23が、設置部20と、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22の少なくとも一方を移動させることにより、組織液収集体110にグルコースセンサ21やナトリウムイオンセンサ22を接触させるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111と接触する際に、各センサ21,22の圧力吸収部材217,227により電極部212,222の接触圧を調節するとともに、設置部20の圧力吸収部材2014により電極部212,222の接触圧を調節するよう構成されている。しかし、これに限らず、各センサ21,22及び設置部20のいずれか一方の圧力吸収部材だけで電極部212,222の接触圧を調節するよう構成してもよい。
また、これらの圧力吸収部材217,227,2014は、例えばスポンジ、ゴムなどのバネ部材以外の弾性部材で構成することができる。
また、上記実施形態では、各センサ21,22は、組織液収集体110や汗収集体111と接触する際に、カートリッジ部216,226が本体部210,220に対して揺動することにより、組織液収集体110や汗収集体111に接触する電極部212,222表面の角度を調節するよう構成されている。しかし、これに限らず、例えば、設置部20において、サンプルステージ201上にサンプルプレート200を揺動可能に支持して、各センサ21,22が組織液収集体110や汗収集体111と接触する際に、サンプルプレート200を揺動させてサンプルプレート200上に支持された組織液収集体110や汗収集体111表面の角度を調節するよう構成して、電極部212,222を組織液収集体110や汗収集体111の表面に沿うように接触させることもできる。
また、上記実施形態では、組織液収集体110及び汗収集体111のセットを1つだけ生体内成分測定装置1の設置部20に設置して測定している。しかし、これに限らず、図27に示すように、設置部20に組織液収集体110及び汗収集体111のセットを複数設置可能とし、設置部20に設置された複数の組織液収集体110及び第2収集体11のセットについて測定を行ってもよい。図27の変形例では、図23のステップS15において、組織液収集体110及び汗収集体111のセットごとに図25A〜図25Cに示す測定処理を繰り返して行い、図23のステップS17において、組織液収集体110及び汗収集体111のセットごとに図26に示す解析処理を行って血糖AUCを算出する。図27の変形例によると、測定すべき対象の組織液収集体110及び汗収集体111のセットが複数ある場合に、組織液収集体110及び汗収集体111のセットの測定ごとに手動で組織液収集体110及び汗収集体111のセットを設置部20に設置する必要がないため、装置の操作者が測定の度に装置の傍で待機する必要がなく、測定作業の効率化を図ることができる。
また、上記実施形態では、組織液収集体110及び汗収集体111のセットを生体内成分測定装置1の設置部20に設置して測定している。しかし、これに限らず、図28に示すように、組織液収集体110だけを設置部20に設置して測定を行ってもよい。図28の変形例では、図23のステップS15において、図29に示す測定処理が行われ、制御手段5は、ステップS400〜S402において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を設定されたパルス数分だけ水平移動させて設置位置から第1測定位置へ移動させるとともに、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて待機位置から測定位置に移動させて、ナトリウムイオンセンサ22により組織液収集体110の電圧値VNa1を測定する。そして、制御手段5は、ステップS403〜S405において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて測定位置から待機位置へ移動させるとともに、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を設定されたパルス数分だけ水平移動させて第1測定位置から第2測定位置へ移動させる。
次に、制御手段5は、ステップS406〜S409において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から測定位置に移動させて組織液収集体110に接触させるとともに、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、ナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置へ移動させて、グルコースセンサ21により組織液収集体110の電流値IGluを測定するとともに、ナトリウムイオンセンサ22の洗浄を行う。そして、制御手段5は、ステップS410〜S413において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21及びナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させてそれぞれ測定位置及び洗浄位置から待機位置へ移動させるとともに、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を原点まで水平移動させて、第2測定位置から設置位置へ移動させる。
次に、制御手段5は、ステップS414〜S417において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置へ移動させて、グルコースセンサ21の洗浄を行った後、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を上死点まで上昇させて、洗浄位置から待機位置へ移動させる。
そして、図23のステップS17では、図30に示す解析処理が行われ、制御手段5は、ステップS500において、組織液収集体110に収集された組織液に含まれるグルコース濃度CGlu及びナトリウム濃度CNa1の解析を行った後、S501において、ステップS500で得られたグルコース濃度CGlu及びナトリウム濃度CNa1と、下記式(2)とに基づいて、血糖AUCを算出し、ステップS502において、算出した血糖AUCを含む解析結果を生成する。
AUC=C´Na×T×(CGlu/αCNa1)・・・(2)
なお、図28の変形例では、組織液収集体110を1つだけ生体内成分測定装置1の設置部20に設置して測定している。しかし、これに限らず、図31に示すように、設置部20に組織液収集体110を複数設置可能とし、設置部20に設置された複数の組織液収集体110について測定を行ってもよい。図31の変形例では、図23のステップS15において、組織液収集体110ごとに図29に示す測定処理を繰り返して行い、図23のステップS17において、組織液収集体110ごとに図30に示す解析処理を行って血糖AUCを算出する。図31の変形例によると、測定すべき対象の組織液収集体110が複数ある場合に、組織液収集体110の測定ごとに手動で組織液収集体110を設置部20に設置する必要がないため、装置の操作者が測定の度に装置の傍で待機する必要がなく、測定作業の効率化を図ることができる。
また、図28の変形例では、グルコースセンサ及びナトリウムイオンセンサの2つの取得部21,22を用いて組織液収集体110を測定している。しかし、これに限らず、図32に示すように、1つの取得部21だけを用いて組織液収集体110の測定を行ってもよい。図32の変形例では、取得部21がグルコースの量を反映した信号を測定するグルコースセンサであり、図23のステップS15においては、図33に示す測定処理が行われる。具体的に、制御手段5は、まず、ステップS600において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を設定されたパルス数分だけ水平移動させて、設置位置から組織液収集体110がグルコースセンサ21の下方に位置する測定位置へ移動させる。
そして、制御手段5は、ステップS601において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を設定されたパルス数分だけ下降させて待機位置から測定位置に移動させて、組織液収集体110に接触させる。そして、制御手段5は、ステップ602において、グルコースセンサ21により組織液収集体110に一定電圧を印加して、組織液中のグルコース濃度CGluに関する電流値IGluを測定する。そして、制御手段5は、ステップS603〜S604において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を上死点まで上昇させて測定位置から待機位置へ移動させた後、ステップS605〜S606において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を原点まで水平移動させて、測定位置から設置位置に移動させる。そして、制御手段5は、ステップS608〜ステップS611において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置へ移動させて、グルコースセンサ21の洗浄を行った後、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、グルコースセンサ21を上死点まで上昇させて、洗浄位置から待機位置へ移動させる。
そして、図23のステップS17では、図34に示す解析処理が行われ、制御手段5は、ステップS700において、組織液収集体110に収集された組織液に含まれるグルコース濃度CGluの解析を行った後、S701において、ステップS700で得られたグルコース濃度CGluと、下記式(3)とに基づいて、血糖AUCを算出し、ステップS702において、算出した血糖AUCを含む解析結果を生成する。なお、下記式(3)において、βは実験により求められる定数である。
AUC=βCGlu・・・(3)
なお、図32の変形例では、取得部21がグルコースセンサであるが、取得部21を一体型センサとしてもよい。一体型センサは、グルコースの量を反映した信号とともにナトリウムイオンの量を反映した信号を測定が可能なものである。取得部21を一体型センサとする場合には、一体型センサは、組織液収集体110に接触する電極部として、グルコース測定用の第1電極部と、ナトリウムイオン測定用の第2電極部とを備えている。また、一体型センサは、電気回路として、第1電極部に接続されるグルコース測定用回路と、第2電極部に接続されるナトリウムイオン測定用回路とを含んでいる。
この変形例では、図33に示す測定処理において、制御手段5は、ステップ602において、一体型センサ21により組織液収集体110に一定電圧を印加して、組織液中のグルコース濃度CGluに関する電流値IGluを測定した後、一体型センサ21により組織液収集体110の組織液中のナトリウムイオン濃度CNa1に関する電圧値VNa1を測定する。そして、図23のステップS17では、上述した図30に示す解析処理が行われて、上記式(2)を用いて血糖AUCが算出される。この変形例によると、1つの取得部で、測定対象成分であるグルコースの濃度とともに補助成分であるナトリウムイオンの濃度を解析して、血糖AUCを算出することができるので、測定作業の効率化・簡略化を図ることができる。
また、図32の変形例では、組織液収集体110を1つだけ生体内成分測定装置1の設置部20に設置して測定している。しかし、これに限らず、図35に示すように、設置部20に組織液収集体110を複数設置可能とし、設置部20に設置された複数の組織液収集体110について測定を行ってもよい。図35の変形例では、図23のステップS15において、組織液収集体110ごとに図33に示す測定処理を繰り返して行い、図23のステップS17において、組織液収集体110ごとに図34(取得部21がグルコースセンサの場合)又は図30(取得部21が一体型センサの場合)に示す解析処理を行って血糖AUCを算出する。図35の変形例においても、測定すべき対象の組織液収集体110が複数ある場合に、測定作業の効率化を図ることができる。
また、上記実施形態においても、取得部21を、図36に示すように一体型センサとしてもよい。この変形例では、図23のステップS15においては、図37に示す測定処理が行われ、制御手段5は、ステップS800において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を設定されたパルス数分だけ水平移動させて、設置部20を設置位置から、組織液収集体110が取得部21の下方に位置しかつ汗収集体111がナトリウムイオンセンサ22の下方に位置する測定位置に移動させる。そして、制御手段5は、ステップS801において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、一体型センサ21及びナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、それぞれ待機位置から測定位置に移動させ、それぞれ組織液収集体110及び汗収集体111に接触させる。
そして、制御手段5は、ステップ802において、一体型センサ21により組織液収集体110に一定電圧を印加して、組織液中のグルコース濃度CGluに関する電流値IGluを測定した後、一体型センサ21により組織液収集体110の組織液中のナトリウムイオン濃度CNa1に関する電圧値VNa1を測定する。また、同時に、ナトリウムイオンセンサ22により汗収集体111の汗中のナトリウムイオン濃度CNa1に関する電圧値VNa2を測定する。そして、制御手段5は、ステップS803〜S804において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、一体型センサ21及びナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて、測定位置から待機位置に移動させた後、ステップS805〜S806において、水平移動駆動部230のモータ2300を制御して、設置部20を原点まで水平移動させて、測定位置から設置位置へ移動させる。そして、制御手段5は、ステップS807〜S810において、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、一体型センサ21及びナトリウムイオンセンサ22を設定されたパルス数分だけ下降させて、待機位置から洗浄位置へ移動させて、一体型センサ21及びナトリウムイオンセンサ22の洗浄を行った後、垂直移動駆動部231のモータ2312を制御して、一体型センサ21及びナトリウムイオンセンサ22を上死点まで上昇させて、洗浄位置から待機位置へ移動させる。
そして、図23のステップS17では、上述した図26に示す解析処理が行われ、上記式(1)を用いて血糖AUCが算出される。
図36の変形例によれば、組織液収集体110及び汗収集体111を同時に測定することができ、また、取得部21及びナトリウムイオンセンサ22を同時に洗浄することができるので、測定作業の効率化・簡略化を図ることができる。
なお、図36の変形例においても、図示は省略するが、設置部20に組織液収集体110及び汗収集体111のセットを複数設置可能とし、設置部20に設置された複数の組織液収集体110及び汗収集体111のセットについて測定を行ってもよい。この変形例では、図23のステップS15において、組織液収集体110及び汗収集体111のセットごとに図37に示す測定処理を繰り返して行い、図23のステップS17において、組織液収集体110及び第2収集体11のセットごとに図26に示す解析処理を行って血糖AUCを算出する。この変形例においても、測定すべき対象の組織液収集体110及び汗収集体111のセットが複数ある場合に、測定作業の効率化を図ることができる。
また、上記実施形態及び各変形例において、ナトリウムイオンセンサ22は、組織液や汗に含まれるナトリウムイオンの濃度を測定するために、組織液収集体110や汗収集体111の電圧値を取得している。しかし、これに限らず、ナトリウムイオンセンサ22は、組織液収集体110や汗収集体111に一定電圧を印加することで電流値を取得してもよい。
また、上記実施形態及び各変形例において、グルコース濃度やナトリウムイオン濃度を上記式(1)〜(3)に代入して血糖AUCを算出している。しかし、これに限らず、血糖AUCは、種々の公知の算出方法を用いて算出することができる。
また、上記実施形態及び各変形例において、組織液収集体110を被検者の皮膚に直に固定して組織液を収集している。しかし、これに限らず、汗の浸透を防止する皮膜又はシートで被検者の皮膚を覆い、前記皮膜又はシートの上から穿刺具100で前記皮膜又はシートを貫通するように皮膚を穿刺する。そして、前記皮膜又はシートを介して皮膚に形成された複数の微細孔から組織液を組織液収集体110で収集することにより、皮膚からの汗は前記皮膜又はシートにより組織液収集体110への移動が規制される。これにより、組織液収集体110による組織液の収集時に組織液に汗が混入して組織液収集体110に汗由来のナトリウムイオンが蓄積されることを防止できるので、血糖AUCの算出に際して、測定中の皮膚からの発汗による影響を抑制することができる。よって、汗収集体111を用いなくても、信頼性の高い血糖AUCを算出することができるうえ、測定作業の効率化及び簡略化を図ることができる。なお、前記皮膜又はシートとしては、例えば特開2012−217667号公報に記載のものを用いることができる。
また、上記実施形態及び各変形例において、キャリブレーションは、装置の起動時に行っている。しかし、これに限らず、キャリブレーションは必要に応じて行えばよく、例えば、1つの組織液収集体110の測定が終了するたびにキャリブレーションを行ってもよいし、所定数の組織液収集体110の測定が終了するたびにキャリブレーションを行ってもよい。
また、上記実施形態及び各変形例において、グルコースセンサ21の電極部212の感度が低下した場合には、感度の低下を回復するためのリフレッシュ処理を行ってもよい。例えば、電極部212の作用電極に対して、測定時に印加する測定電位とは逆の電位をパルス状に印加することで、電極部212をリフレッシュして電極部212によるグルコースの検出感度を回復することができる。
また、上記実施形態及び各変形例において、グルコースセンサ21の電極部212の感度低下を抑制するための前処理を行ってもよい。例えば、電極部212の作用電極に対して、測定時に印加する測定電位よりも高い電位と、測定電位よりも低い電位とを、所定時間ずつ各電位の印加を交互に繰り返すことで、グルコースセンサ21を長期間使用しても電極部212によるグルコースの検出を高感度に維持して行うことができる。
[前処理の効果の検証]
グルコースセンサの作製
(1)電極の準備
セラミック基板上に、白金ペーストから成る直径5mmの作用電極及び対極、並びに、銀・塩化銀ペーストからなる参照電極をスクリーン印刷法により形成した。
(2)固定化酵素膜の形成
12.7μLのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)に対して、6.8μLのグルコースオキシダーゼ(GOD)溶液、6.8μLのムタロターゼ(MUT)溶液、7.8μLのBSA溶液を加え、最後に4.9μLのGA溶液を加えて撹拌することにより、BSA(214.92mg/dL)・グルコースオキシダーゼ(0.87U/μL)・GA(2%)・ムタロターゼ(1U/mL)溶液を準備した。作用電極上に0.57μLの上記溶液を塗布した。その状態で、シャーレに電極を入れ、温度25℃、湿度30%に設定した恒温槽(Espec、SH-221、日本)中で24時間静置し、作用電極上の溶液を乾燥させて、酵素膜を作用電極上に形成し、グルコースセンサを作製した。また、グルコースセンサは使用するまで4℃で保管した。
前処理の手順
グルコースセンサの各電極をポテンショスタットに接続し、三極を覆うように268mMの塩化カリウム水溶液を150μL滴下し、作用電極に電位を表1に示す方法により印加、走査した。
電気化学測定
上述した前処理を行った後、グルコースセンサをポテンショスタットに接続し、三極を覆うようにPB−K溶液を150μL滴下し、作用電極に参照電極を基準として0.45Vの電圧を印加した。その後、600秒間静置した。PB−K溶液を除去し、1mg/dLのグルコース・PB−K溶液を150μL滴下し、3分間静置した。その後、上記溶液を除去し、5mg/dLのグルコース・PB−K溶液を150μL滴下し、3分間静置した。再度、上記溶液を除去し、40mg/dLのグルコース・PB−K溶液を150μL滴下し、3分間静置した。最後に、上記溶液を除去し、PB−K溶液150μLの滴下、除去、滴下を繰り返し、グルコースセンサを洗浄した。この一連の操作を、電圧0.45Vを印加している状態で行い、その間の電流値の変動を記録した。また、各濃度の溶液におけるグルコースセンサに対する電流値は、各濃度の溶液を滴下して120秒後から60秒間の平均値とした。
結果
上述した前処理を施したグルコースセンサのグルコースに対する検出感度を図38に示す。比較例1〜3では、検出感度はそれぞれ70.5、103.9及び70.3nA/mg/dLであり、前処理時間はそれぞれ410秒、810秒、1610秒である。実施例1〜3では、検出感度はそれぞれ75.9、122.0、70.9nA/mg/dLであり、前処理時間はそれぞれ40秒、40秒、80秒である。図38より、実施例1〜3では、前処理を施すことにより、グルコースセンサの検出感度を短時間で高感度にできることが分かる。
また、図39は、上述した前処理を施したグルコースセンサについて、初日を1とした相対検出感度を示す。図39により、上述した前処理を行うことでグルコースセンサの検出感度を長期にわたって高く維持させることができ、グルコースセンサを長期的に連続的に測定可能であることが分かる。
また、上記実施形態では、穿刺具100を用いて被検者の皮膚に複数の微細孔を形成して組織液の浸出を促進した例を示したが、これに限らず、皮膚の角質を除去するいわゆるピーリングなどによって組織液の浸出を促進するなど、種々の公知の方法を用いることができる。
また、上記実施形態では、制御手段5は、検出部2の駆動部23を制御する制御部として機能するとともに、検出部2の各センサ21,22により取得した測定対象成分(グルコース)の量を反映した信号及び補助成分としての電解質(ナトリウムイオン)の量を反映した信号に基づいてグルコース濃度及びナトリウムイオン濃度を測定し、血糖AUCを算出する解析部としても機能している。しかし、これに限らず、駆動部23の制御を行う制御手段5とは別に、血糖AUCの算出を行うコンピュータ等の解析装置を設けてもよい。この解析装置は、例えばネットワークを介して制御手段5に接続されたクラウド上のサーバ装置であり、制御手段5は、各センサ21,22によって取得した各信号を解析装置に送信し、解析装置は、受信した各信号に基づき血糖AUCを算出して血糖AUCを含む解析結果を生成し、制御手段5は、解析結果を解析装置から受信することにより、操作表示部6に表示してもよい。
また、上記実施形態では、組織液中の電解質としてナトリウムイオンを測定した例を示したが、これに限らず、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、クロライドイオンなどの無機イオンを測定してもよい。
また、上記実施形態では、血糖AUCを算出する例を示したが、グルコースの生体内における濃度に対応する値であれば、血糖AUCに限らず別の値を算出することができる。
また、上記実施形態では、組織液中のグルコースを測定した例を示したが、本発明はこれに限らず、組織液中に含まれるグルコース以外の成分を測定してもよい。本発明により測定される成分としては、例えば、生化学成分や被検者に投与された薬剤などを例示することができる。生化学成分としては、生化学成分の一種であるたんぱく質の、アルブミン、グロブリンおよび酵素などが挙げられる。また、たんぱく質以外の生化学成分として、クレアチニン、クレアチン、尿酸、アミノ酸、フルクトース、ガラクトース、ペントース、グリコーゲン、乳酸、カフェイン、ピルビン酸およびケトン体などが挙げられる。また、薬剤としては、ジギタリス製剤、テオフィリン、不整脈用剤、抗てんかん剤、アミノ酸糖体抗生物質、グリコペプチド系抗生物質、抗血栓剤および免疫抑制剤などが挙げられる。
1 生体内成分測定装置
5 制御手段
8 収集体検出センサ
9 位置検出センサ
18 原点検出センサ
19 上死点検出センサ
20 設置部
21 取得部(グルコースセンサ又は一体型センサ)
22 第2取得部(ナトリウムイオンセンサ)
23 駆動部
60 移動部
61 圧力調節部
62 角度調節部
110 収集体(組織液収集体)
111 第2収集体(汗収集体)
216 カートリッジ部
217 圧力吸収部材
230 水平移動駆動部
231 垂直移動駆動部
2001 位置決め部
2014 圧力吸収部材

Claims (26)

  1. 被検者から採取された組織液に含まれる成分を測定する生体内成分測定装置であって、
    前記組織液を収集した収集体が設置される設置部と、
    前記設置部に設置された前記収集体に接触した状態で前記組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得する取得部と、
    前記設置部と前記取得部との相対位置を所定の位置関係へ変動させることにより前記設置部に設置された前記収集体と前記取得部とを接触させる移動部と、を備える、生体内成分測定装置。
  2. 前記取得部によって取得された前記測定対象成分の量を反映した信号に基づいて前記測定対象成分の量に関する値を生成する解析部をさらに備える、請求項1に記載の生体内成分測定装置。
  3. 前記移動部は、前記設置部に対して前記取得部を所定位置まで移動させることにより、前記設置部と前記取得部との相対位置を前記所定の位置関係へ変動させる、請求項1又は2に記載の生体内成分測定装置。
  4. 前記移動部は、前記設置部に対して前記取得部を垂直方向に移動させる、請求項3に記載の生体内成分測定装置。
  5. 前記取得部の位置を検出する位置検出センサをさらに備え、
    前記移動部は、前記位置検出センサからの検出信号に基づいて前記取得部を前記所定位置まで移動させる、請求項3又は4に記載の生体内成分測定装置。
  6. 前記位置検出センサは、前記取得部の基準位置を検出し、
    前記移動部は、前記取得部を前記基準位置から一定の距離だけ移動させることで、前記取得部を前記所定位置に移動させる、請求項5に記載の生体内成分測定装置。
  7. 前記移動部は、前記取得部が前記測定対象成分の量を反映した信号を取得する間、前記設置部に設置された前記収集体に前記取得部が押し付けられた状態に維持する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  8. 前記移動部は、前記取得部が前記収集体と接触する際の接触圧を一定に調節する圧力調節部を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  9. 前記圧力調節部は、前記取得部に設けられた圧力吸収部材を含む、請求項8に記載の生体内成分測定装置。
  10. 前記圧力調節部は、前記設置部に設けられた圧力吸収部材を含む、請求項8又は9に記載の生体内成分測定装置。
  11. 前記移動部は、前記取得部が前記収集体と接触する角度を調節する角度調節部を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  12. 前記移動部は、前記設置部を測定位置まで移動させ、前記測定位置にある前記設置部に対して前記取得部を前記所定位置まで移動させることにより、前記設置部と前記取得部との相対位置を前記所定の位置関係へ変動させる、請求項3〜6のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  13. 前記移動部は、前記設置部の移動方向と前記取得部の移動方向とが交差するよう前記設置部及び前記取得部を移動させる、請求項12に記載の生体内成分測定装置。
  14. 前記移動部は、前記設置部を水平方向に移動させ、前記取得部を垂直方向に移動させる、請求項13に記載の生体内成分測定装置。
  15. 前記設置部に前記収集体が設置されているか否かを検知する収集体検知センサをさらに備える、請求項1〜14のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  16. 前記設置部は、前記収集体の位置決めを行う位置決め部を備える、請求項1〜15のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  17. 前記設置部には、前記収集体が複数設置され、
    前記移動部は、前記設置部に設置された前記複数の収集体に対して収集体ごとに前記取得部を接触させる、請求項1〜16のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  18. 前記収集体に接触した状態で前記組織液に含まれる電解質の量を反映した信号を取得する第2取得部をさらに備え、
    前記移動部は、前記設置部と前記第2取得部との相対位置を所定の位置関係へ変動させることにより前記設置部に設置された前記収集体と前記第2取得部とを接触させる、請求項1〜17のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  19. 前記移動部は、前記収集体が設置される設置位置と、前記収集体及び前記取得部が接触する測定位置と、前記第2取得部及び前記収集体が接触する第2測定位置との間を前記設置部に移動させる、請求項18に記載の生体内成分測定装置。
  20. 前記設置部には、前記組織液を収集した前記収集体と、被検者からの汗を収集した第2収集体と、が設置され、
    前記移動部は、前記設置部と前記第2取得部との相対位置を所定の位置関係に変動させることにより前記設置部に設置された前記第2収集体と前記第2取得部とを接触させ、
    前記第2取得部は、前記第2収集体中の前記汗に含まれる電解質の量を反映した信号をさらに取得する、請求項18又は19に記載の生体内成分測定装置。
  21. 洗浄液を貯留するタンクと、前記タンクから洗浄液を送出するためのポンプと、をさらに備え、
    前記移動部は、前記取得部による前記収集体の測定後に前記設置部を測定位置から移動させ、
    前記ポンプは、前記取得部に対し前記洗浄液を送出して洗浄を行う、請求項1〜20のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  22. 洗浄液を貯留するタンクと、前記タンクから洗浄液を送出するためのポンプと、をさらに備え、
    前記移動部は、一方の取得部による前記収集体の測定後に前記収集体が他方の取得部による測定に供される位置まで前記設置部を移動させ、
    前記ポンプは、一方の取得部に対し前記洗浄液を送出して洗浄を行う、請求項18〜20のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
  23. 被検者から採取された組織液に含まれる成分を測定する生体内成分測定方法であって、
    前記組織液を収集した収集体が設置された設置部を測定位置まで水平方向に移動させる工程と、
    前記測定位置にある前記設置部に対して成分検出センサを所定位置まで下降させることにより、前記設置部に設置された前記収集体と前記成分検出センサとを接触させる工程と、
    前記成分検出センサが前記収集体に接触した状態で前記成分検出センサにより前記組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得する工程と、
    取得した前記測定対象成分の量を反映した信号に基づいて前記測定対象成分の量に関する値を生成する工程と、を含む、生体内成分測定方法。
  24. 被検者から採取された組織液に含まれる成分を測定する生体内成分測定方法であって、
    前記組織液を収集した収集体が設置される設置部と成分検出センサとの相対位置を所定の位置関係へ変動させる工程と、
    前記所定の位置関係において前記成分検出センサを前記設置部に設置された前記収集体に一定の圧力で接触させる工程と、
    前記成分検出センサが前記収集体に接触した状態で前記成分検出センサにより前記組織液に含まれる測定対象成分の量を反映した信号を取得する工程と、
    取得した前記測定対象成分の量を反映した信号に基づいて前記測定対象成分の量に関する値を生成する工程と、を含む、生体内成分測定方法。
  25. 前記成分検出センサが、一対の作用電極及び対電極を備えており、
    前記作用電極に対して、前記収集体の測定時の測定電位よりも高い電位と、測定電位よりも低い電位との印加を交互に繰り返す前処理工程をさらに含む、請求項23又は24に記載の生体内成分測定方法。
  26. 前記組織液は、前記組織液の浸出を促進する処理が行われた被検者の皮膚から採取されたものであり、
    前記測定対象成分の量に関する値は、前記組織液の採取時間における測定対象成分濃度の積算値である、請求項23〜25のいずれか一項に記載の生体内成分測定装置。
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