JP3345422B2 - 代謝的に有意義な物質の体液中の濃度の生体内測定のための装置 - Google Patents

代謝的に有意義な物質の体液中の濃度の生体内測定のための装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は代謝的に有意義な物質の体液中の濃度の生体
内測定のための測定器具に関する。
体液中の代謝的に有意義な物質の濃度の許容正常値か
らの逸脱の認識は非常に臨床的に重要である。特に血液
グルコース濃度における可変液は適正な食事調整又はイ
ンスリン注射療法を遅れることなく反映せねばならな
い。従って、糖尿病患者がその血液又はその他の体液中
のグルコース濃度を決定するための手段に容易にアクセ
スできるようでなければならない。血液中のグルコース
濃度の生体内測定のための数多くの物品が既知である。
これらの物品は、グルコース光学、化学又は電気化学
的性質を基礎としうるが、しかしそれらは全て少量の血
液サンプル(約25μl)の採取を頼りとする。この血液
サンプルは、例えば指の突刺(finger prick)により又
は耳たぶを切ることにより獲得できる。血液サンプルを
採取することは歓迎されず、そして多くの人々にとって
痛いものであり、なぜなら指及び耳たぶはやや敏感な領
域であるからである。更に、分析のために使用される物
品は、ぬぐい取らねばならない血液で汚染されるもので
あり、又はこの物品のサンプル受容部は使い捨て式であ
ることがあり、この場合、それは感染性因子による汚染
の可能性の理由で慎重に廃棄せねばならない。
従って、本発明の目的は、血液中の代謝的に有意な物
質の濃度の測定を、公知の原理を利用するが血液サンプ
ルを採取する必要なく実施する測定器具を提供すること
にある。
グルコースセンサーを皮下に移植し、そして一定期間
グルコース濃度をモニターすることは公知である。かか
るセンサー物品は血液中又は間隙性流体中のグルコース
濃度を測定することができ、この後者は血液中のそれよ
りもわずかに低い。この技術を利用する場合には血液サ
ンプルを採取しないが、しかしグルコース濃度を表わす
シグナルが十分に安定となるまでの時間にわたりそのセ
ンサーを移植しておかねばならないことで不都合であ
る。ところで、針の長期(何時間もの)挿入時間は個人
用血液分析器具にとっての要件に合わない。しかしなが
ら、非常に短い針の移植時間を伴う技術が本発明に関連
する方法により実施でき、そしてそれは下記の工程を特
徴とする: −センサーを有する針を保存する。
−体液を分析すべく者の組織の中に針が挿入されるよう
に針を一時的に移動させる。
−針を抜き取り、そして −記録したシグナルを基礎に有意義な物質の濃度を計算
する。
この技術により、その測定は患者の皮下組織におい
て、好ましくは間隙性流体において行われ、血液サンプ
ルの採取を不要とする。針の挿入は若干の小血管を切断
しうるが、しかし特に針先が丸くなっているとき、針の
挿入にかかわる出血及び痛みは通常ほとんどない。低い
感度を有する身体領域、即ち腹部又は大腿部が針の挿入
のために選択することができ、これにより痛みを最小限
にする。
センサーを有する針を複数回利用するとき、使用の度
に消毒せねばならない。これは針を、消毒剤、例えばメ
ルチオレートを含む水性溶液の中に保存することによっ
て達せられる。電気化学センサーは通常、その出力シグ
ナルが安定となるまで適当なバッファーの中での一定の
コンディショニング時間を必要とする。消毒溶液をこの
目的を担うようにすることが慣用である。更に、この溶
液は、それが適切、且つ一定量の決定すべき物質を含む
場合、センサーを補正するために使用できうる。
実用的な理由により、患者に針を挿入しておく時間は
可能な限り短く、例えば1〜100秒、好ましくは5秒未
満とする。あるタイプのセンサーに平衡が達せられるま
でに長い時間を必要としうるが、たとえかかるセンサー
を利用したときでも、100秒未満、好ましくは5秒未満
の挿入時間が十分であることがあり、なぜなら課題の物
質の濃度はシグナルが平衡状態に向って収束するときに
記録したデーターから計算できるからである。
もしセンサーを補正用溶液の中に保存するなら、セン
サーからのシグナルはそれを使用する最後で、対比する
ことができ、そしてある設定値を超えるシグナル間差は
エラーを表示し、従ってその測定値は捨てるべきであ
る。
本発明は上記方法を実施するための装置に関する。か
かる装置は、それが、センサーを有する針、水性溶液を
含むバイアル(それは滅菌、コンディショニング又はセ
ンサーの補正にとって適切でありうる)、〔そのバイア
ルは対立する複数の膜により閉じられており、それらの
膜は針により最適された場合も防漏性である〕、センサ
ーからデーターを受容し、且つこれらのデーターを保存
及び一定の基準に基づいて処理するための手段を有する
電子ユニット、並びに針がバイアルから一定時間突出
し、そしてその後バイアルの中へと引き戻らせるように
針を作動させる手段を含んで成ることを特徴とする。
このセンサーは電気化学針グルコースセンサーであり
うる。かかるセンサーの棚寿命は比較的長く、乾燥状態
で保管したときは1年より長い。しかしながら、実際の
用途においては、このセンサーの寿命は約1ヶ月しかな
い。従って、センサーを有する針及び水性溶液を有する
バイアルは独立に使い捨て式の数回使用できる物品であ
って、それは最初の測定を行う前の一定の時間まで組立
てられていないものであることが好都合である。
バイアルのふたは針を突き刺すゴム膜でありうる。も
し膜を常に同じスポットで突き刺すなら、それは何回突
き刺されても防漏性であり続けるものであろう。このゴ
ム膜は水の蒸発を防ぐシールとしての金属ホイルにより
覆われていてよい。これはバイアルユニットの棚寿命を
長めるのに重要である。特にバイアル中の溶液がセンサ
ーを補正するために用いられるなら、わずかな水の損失
しかバイアルの棚寿命の際に寛容され得ない。このバイ
アルユニットの棚寿命は最初に膜を使用し、そして膜及
びホイルに穴を開けた後は、約1月に限定される。
以下に本発明を、図面を参考に更に説明し、ここで 図1は、本発明にかかわる測定用装置のための針ユニ
ット及び溶液を有するバイアルを模式し、 図2は測定用装置の態様を示し、そして 図3は電流測定シーケンスの際のグルコースセンサー
をベースとするグルコースオキシダーゼを通じる電流を
表示するグラフを示す。
図1においては、溶液2を有するバイアル1の一端を
閉じる膜3を突き刺している針5を有する針ユニットを
模式的に示している。バイアルの他端は膜4により閉じ
られている。これにより、針の先端は溶液の中に配置さ
れている。
電流測定グルコースセンサーのための針は突型的には
注射針のために使用されているステンレススチールチュ
ーブより成る。針のボアの中に挿入され、且つ針から電
気的に絶縁されているプラチナワイヤーは陽極として働
き、一方、ステンレススチールチューブは陰極として使
用されうる。針6の斜めに傾いて切断され、且つ研摩さ
れた先端の楕円面はグルコースオキシダーゼを含むグル
コース感受性膜でコートされている。グルコースが膜の
中に拡散すると、陽極と陰極との間に電圧差(600〜700
mM)が適用され、原則的には膜中のグルコース濃度に比
例する電流が陽極から陰極へと流れるであろう。電極は
リード線7及び8を介して、電圧を供し、電流を測定
し、そして計算を行う電子ユニットに接続されている。
溶液を含み、且つ2個のゴム膜3及び4により閉じら
れているバイアル1が独立ユニットとして作られてい
る。バイアル1の先端には、ゴム膜を覆い、且つバイア
ルの外周縁に取付られ、バイアルを気密にして、水性溶
液で満たしたときにバイアルの棚寿命を長める、図示し
ていない金属ホイルが更に設けられていてよい。バイア
ルを使用するとき、その金属ホイルをバイアルを測定器
の中に装着する前に取外すか、又は針により穴を開けて
もよい。
センサーの付いた針は別の独立ユニットとして製造さ
れる。針ユニット及びバイアルを使用するとき、それら
は針の挿入及び引き抜きをコントロールするメカニズム
を含んで成り、且つ電圧を供給し、電流を測定し、そし
て計算を行う電子ユニットを含んで成る非使い捨て装置
の中に設置する。この針には装置の中のメカニズムとの
結合のための部材9が設けられており、このメカニズム
は針の挿入及び引き抜きを支配する。バイアルユニット
及び針ユニットをこの装置の中に装着するとき、その針
はグルコースセンサーの付いたその先端がバイアルの中
の溶液の中に位置するように膜のうちの一方を突き抜け
る。一部の電気化学グルコースセンサーは比較的長い、
即ち、数時間にわたるコンディショニング時間を測定に
使用する前に必要としうる。このコンディショニングは
電極を溶液と接触させたときに開始でき、そしてコンデ
ィション化状態は電極を溶液の中に保存し、そして電圧
を陽極に適用している限り維持されるであろう。
図2は、図1に示すようなバイアルの中に装着された
針ユニットを含んで成る使い捨て式ユニット10を有する
ハウジング11を有する測定装置の態様を示す。このハウ
ジング11は、ボタン12を作動することにより始動する測
定シーケンスを実施する適当な機械及び電子部品を含
む。この測定結果のディスプレー13に表示される。測定
シーケンスを始動させると、針5は図1に示す位置から
前進して閉じ膜4をも貫通するようにユニット10から突
き出る。この突き出し位置は一定時間保たれ、その後針
はバイアル1の中の水性溶液の中にセンサーが保存され
る位置にまで引き戻される。
ユニット10の付いた装置を、測定を行うべき箇所にお
いて皮膚に押し付け、そして始動ボタン12を押すことに
よって装置を作動させる。図3は測定中の電流の変化を
示す。この装置を作動させる前、針を、水性溶液を有す
るバイアルの内側に針のセンサー膜が位置している状態
で、対照電流を記録する。その後、時間T1において、セ
ンサーを担持する先端で針を膜4を通じて患者の皮膚に
突き刺す。この針を時間T2まで挿入位置に保っておき、
その後バイアル1の内側の位置にまで引き戻す。時間TN
1において、センサーが患者の中に送り込まれていると
き、電流は、センサーが現状置かれている血液/間隙液
体中の実際のグルコース含有量に相当する平衡値にまで
近づき始める。これは点線グラフにより示す。平衡値に
達する前に針をバイアル1の中に引き戻し、そしてその
電流は実線グラフにより示される通り、直ちに対照値に
まで戻り始めるであろう。
グラフからわかる通り、針の挿入は電流の平衡値が達
せられる前に終らせるが、しかし電流グラフの初期部は
平衡値を外挿するための十分な情報を含むであろう。
水性溶液を有するバイアル1及びセンサーを抱える針
5は、測定用装置に容易に電気的、且つ機械的に組立て
ることのできる個別の品目として市販されていてよい。
ゴム膜3及び4は、くずが生ずることなく且つその防漏
性を失うことなく何回も突き刺すことができる材料から
作られるべきである。このシールは、そのユニットを使
用するまで何年も保管することを可能にするほどに非常
にしっかりとしたものでなくてはならない。このユニッ
トの寿命は、バイアルの閉じ膜の少なくとも一方を突き
刺した後、約1ヶ月又は約100回の測定であると見込ま
れる。使い捨て品の寿命は、針センサー又は水性溶液の
性能がその規格から外れるほど劣化することにより制約
される。
この装置はここではグルコースの酵素的酸化を基礎と
するセンサーを用いて説明している。他の可能性はグル
コースのある光学的特性又はグルコースと自己物質との
化学反応により生成される分子の光学的特性の測定を基
礎とするセンサーを用いることによる。この場合、セン
サーは針に装着する必要はなく、装置の非使い捨て部の
中に配置してよく、そして光シグナルは、使い捨て針ユ
ニットを装着するときにその装置の再利用性部に結合し
ている導光ファイバーを通じて針から送り出されうる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プルム,トーマス ムンク デンマーク国,デーコー―2942 スコズ ボルウ,3テー.ベー.,スコズボルウ バイ 414 (56)参考文献 特開 昭61−286738(JP,A) 米国特許4685463(US,A) 米国特許5139023(US,A) 米国特許5025798(US,A) 米国特許4953552(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/145 A61B 5/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】代謝的に有意義な物質の体液中の濃度のin
    vivo測定のための装置であって、センサー(6)を有
    する針(5);水性溶液(2)を含むバイアル(1);
    ここでこのバイアルは対立し合う膜(3,4)により閉じ
    られており、それらの膜は針(5)により貫通された場
    合も防漏性である;センサーからシグナルを受容し、且
    つ一定の基準を基礎にシグナルを保存及び処理するため
    の手段を有する電子ユニット;並びにこのバイアル
    (1)から一定時間針(5)を突出させ、その後バイア
    ルの中に引き戻すように針を駆動させる手段;を含んで
    成ることを特徴とする、装置。
  2. 【請求項2】前記センサー(6)が電気化学又は光学針
    グルコースセンサーである、請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】前記センサー(6)を有する針(5)及び
    水性溶液(2)を有するバイアル(1)が個別の使い捨
    て式の数回使用可能な物品であることを特徴とする、請
    求項1又は2記載の装置。
  4. 【請求項4】前記水性溶液(2)をセンサー(6)の滅
    菌のために使用することを特徴とする、請求項1〜3の
    いずれか1項記載の装置。
  5. 【請求項5】滅菌剤がメルチオレートであることを特徴
    とする、請求項4記載の装置。
  6. 【請求項6】前記水性溶液(2)をセンサー(6)の補
    正のために使用することを特徴とする、請求項1〜5の
    いずれか1項記載の装置。
  7. 【請求項7】前記バイアル(1)の閉じ膜が金属ホイル
    により覆われているゴム膜(3,4)である、請求項1〜
    6のいずれか1項記載の装置。
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