JP4987527B2 - Skin permeability measurement method, component concentration analysis method, skin permeability measurement device, and component concentration analysis device - Google Patents

Skin permeability measurement method, component concentration analysis method, skin permeability measurement device, and component concentration analysis device Download PDF

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Description

この発明は、皮膚透過率測定方法、成分濃度分析方法、皮膚透過率測定装置および成分濃度分析装置に関し、特に、媒体収容部に被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための媒体を供給する工程を備えた皮膚透過率測定方法および成分濃度分析方法と、被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための媒体収容部を備えた皮膚透過率測定装置および成分濃度分析装置とに関する。   The present invention relates to a skin permeability measurement method, a component concentration analysis method, a skin permeability measurement device, and a component concentration analysis device, and in particular, supplies a medium for holding tissue fluid containing a predetermined component of a subject to a medium container. The present invention relates to a skin permeability measuring method and a component concentration analyzing method including steps, and a skin permeability measuring apparatus and a component concentration analyzing apparatus including a medium container for holding a tissue fluid containing a predetermined component of a subject.

従来、媒体収容部に被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための媒体を供給する工程を備えた血糖値分析方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a blood sugar level analysis method including a step of supplying a medium for holding tissue fluid containing a predetermined component of a subject to a medium container (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1では、血液を採取することなく血糖値を分析するために、いわゆるリバースイオントフォレシス法により被験者の皮膚からグルコースを抽出している。すなわち、被験者の皮膚に配置されたチャンバー内にグルコースを保持する媒体として生理食塩水を供給するとともに、被験者の皮膚に配置された電極を介して皮膚に所定の時間通電する。これにより、通電により形成された電位勾配に起因して、被験者の組織液中に存在するイオンの移動が生じる。このイオン性の物質の移動に伴って、組織液に含まれるグルコースも移動するので、チャンバー内の生理食塩水中に、皮膚から抽出されたグルコースを含む組織液が保持される。このチャンバー内のグルコース量をセンサにより測定するとともに、得られたグルコース量を通電時間で割ることにより、グルコース抽出速度が算出される。また、上記特許文献1では、経皮的に抽出されたグルコースの抽出量を補正するために、被験者の皮膚のコンダクタンスを測定しており、このコンダクタンスにより被験者の皮膚の状態をモニタリングしている。そして、コンダクタンスからコンダクタンスと相関関係にあるグルコースの皮膚に対する透過率(グルコース透過率)を推定するとともに、グルコース抽出速度およびグルコース透過率に基づいて、被験者の血糖値を算出している。   In Patent Document 1, glucose is extracted from the skin of a subject by a so-called reverse iontophoresis method in order to analyze a blood glucose level without collecting blood. That is, physiological saline is supplied as a medium for holding glucose in a chamber placed on the subject's skin, and the skin is energized for a predetermined time via an electrode placed on the subject's skin. Thereby, the movement of ions existing in the tissue fluid of the subject occurs due to the potential gradient formed by energization. As the ionic substance moves, glucose contained in the tissue fluid also moves, so that the tissue fluid containing glucose extracted from the skin is retained in the physiological saline in the chamber. The glucose extraction rate is calculated by measuring the glucose amount in the chamber with a sensor and dividing the obtained glucose amount by the energization time. Moreover, in the said patent document 1, in order to correct | amend the extraction amount of glucose extracted percutaneously, the conductance of a test subject's skin is measured and the test subject's skin state is monitored by this conductance. Then, the permeability of glucose that correlates with the conductance (glucose permeability) is estimated from the conductance, and the blood glucose level of the subject is calculated based on the glucose extraction rate and the glucose permeability.

特開2006−68492号公報JP 2006-68492 A

しかしながら、上記特許文献1では、グルコースを含む組織液を保持する媒体として生理食塩水を使用しているため、生理食塩水内に含まれるNaおよびClなどの塩に起因して、コンダクタンスとグルコース透過率との相関が悪くなるという不都合がある。そのため、グルコース透過率を精度良く推定することが困難であるという問題点がある。また、グルコース透過率を精度良く推定することが困難であるため、グルコース透過率に基づいて算出される血糖値を精度良く算出することも困難であるという問題点がある。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, since physiological saline is used as a medium for holding glucose-containing tissue fluid, conductance and glucose are caused by salts such as Na + and Cl contained in the physiological saline. There is an inconvenience that the correlation with the transmittance deteriorates. Therefore, there is a problem that it is difficult to accurately estimate the glucose permeability. Moreover, since it is difficult to accurately estimate the glucose permeability, there is a problem that it is difficult to accurately calculate the blood sugar level calculated based on the glucose permeability.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、所定の成分の皮膚に対する透過率をより精度良く推定することが可能な皮膚透過率測定方法および組織液中の所定の成分の濃度をより精度良く算出することが可能な成分濃度分析方法を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to measure the skin permeability that can more accurately estimate the transmittance of a predetermined component to the skin. A method and a component concentration analysis method capable of calculating the concentration of a predetermined component in a tissue fluid with higher accuracy.

また、この発明の他の目的は、所定の成分の皮膚に対する透過率をより精度良く推定することが可能な皮膚透過率測定装置および組織液中の所定の成分の濃度をより精度良く算出することが可能な成分濃度分析装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a skin permeability measuring apparatus capable of estimating the transmittance of a predetermined component to the skin with higher accuracy and to calculate the concentration of the predetermined component in tissue fluid with higher accuracy. It is to provide a possible component concentration analyzer.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

この発明の第の局面による成分濃度分析方法は、媒体収容部に被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための媒体として低導電性媒体を供給する工程と、媒体収容部を被験者の皮膚の抽出部位に配置する工程と、抽出部位を介して媒体収容部内の低導電性媒体中に組織液を抽出する工程と、抽出部位に電力を供給するための第1電極および抽出部位以外の皮膚に電力を供給するための第2電極の間に電力を供給する工程と、低導電性媒体中に抽出部位を介して抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に対応する値を測定する工程と、第1電極および第2電極間に供給された電力の通電結果および所定の成分の量に対応する値の測定結果に基づいて、組織液中の所定の成分の濃度を算出する工程とを備え、組織液中の所定の成分の濃度を算出する工程は、第1電極および第2電極間に供給された電力の通電結果に基づいて抽出部位のコンダクタンスを測定する工程を含み、コンダクタンスを測定する工程は、低導電性媒体中に組織液を抽出する工程の後、低導電性媒体中のイオンが低導電性媒体中において実質的に均質な状態で、コンダクタンスを測定する工程を含むA component concentration analysis method according to a first aspect of the present invention includes a step of supplying a low-conductivity medium as a medium for holding a tissue fluid containing a predetermined component of a subject to the medium container, and the medium container is disposed on the subject's skin. A step of placing the extraction fluid into the extraction site, a step of extracting the tissue fluid into the low-conductivity medium in the medium container through the extraction site, and the first electrode for supplying power to the extraction site and the skin other than the extraction site. A step of supplying power between the second electrodes for supplying power, and a step of measuring a value corresponding to the amount of a predetermined component contained in the tissue fluid extracted through the extraction site in the low-conductivity medium And calculating the concentration of the predetermined component in the tissue fluid based on the energization result of the power supplied between the first electrode and the second electrode and the measurement result of the value corresponding to the amount of the predetermined component. , The concentration of certain components in tissue fluid Calculating the conductance of the extraction site based on the energization result of the electric power supplied between the first electrode and the second electrode, and the measuring the conductance includes the tissue fluid in the low conductivity medium. After the step of extracting, conductance is measured with ions in the low-conductivity medium being substantially homogeneous in the low-conductivity medium .

この第の局面による成分濃度分析方法では、上記のように、媒体収容部に被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための媒体として低導電性媒体を供給することによって、上記媒体として生理食塩水を用いる場合に比べて、低導電性媒体に保持された所定の成分の皮膚(抽出部位)に対する透過率を第1電極および第2電極間に供給された電力の通電結果に基づいてより精度良く推定することができる。また、第1電極および第2電極間に供給された電力の通電結果および所定の成分の量に対応する値の測定結果に基づいて、組織液中の所定の成分の濃度を算出することによって、低導電性媒体を用いることによってより精度良く求められた所定の成分の皮膚(抽出部位)に対する透過率に基づいて組織液中の所定の成分の濃度を算出することができる。したがって、組織液中の所定の成分の濃度をより精度良く算出することができる。
また、組織液を抽出した直後の、低導電性媒体にNa などのイオンが局在した状態でコンダクタンスを測定する場合と比較して、より精度良くコンダクタンスを測定することができる。これにより、組織液中の所定の成分の濃度をより精度良く算出することができる。
In the component concentration analysis method according to the first aspect, as described above, a low-conductivity medium is supplied as a medium for holding a tissue fluid containing a predetermined component of a subject in the medium container, and thus the medium is physiological. Compared to the case where saline is used, the transmittance of the predetermined component held in the low-conductivity medium to the skin (extraction site) is based on the result of energization of the power supplied between the first electrode and the second electrode. It can be estimated with high accuracy. Further, by calculating the concentration of the predetermined component in the tissue fluid based on the energization result of the power supplied between the first electrode and the second electrode and the measurement result of the value corresponding to the amount of the predetermined component, The concentration of the predetermined component in the tissue fluid can be calculated based on the transmittance of the predetermined component with respect to the skin (extraction site) obtained more accurately by using the conductive medium. Therefore, the concentration of the predetermined component in the tissue fluid can be calculated with higher accuracy.
In addition, the conductance can be measured with higher accuracy than when the conductance is measured in a state where ions such as Na + are localized in the low-conductivity medium immediately after extracting the tissue fluid . Thereby, the density | concentration of the predetermined component in a tissue fluid can be calculated more accurately.

上記第の局面による成分濃度分析方法において、所定の成分は、グルコースを含んでいてもよい。 In the component concentration analysis method according to the first aspect, the predetermined component may contain glucose.

この発明の第の局面による皮膚透過率測定装置は、被験者の皮膚の抽出部位に配置されるとともに、被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための低導電性媒体を収容する媒体収容部と、抽出部位に電力を供給するための第1電極と、被験者の皮膚の抽出部位以外の第1部位に電力を供給するための第2電極と、第1電極および第2電極に電力を供給する電源と、電源から第1電極および第2電極に電力を供給することによって抽出部位のコンダクタンスを測定するコンダクタンス測定部と、媒体収容部において、低導電性媒体中のイオンを低導電性媒体中に均質化させる均質化手段とを備えている。 A skin permeability measuring device according to a second aspect of the present invention is a medium container that is disposed at an extraction site of a subject's skin and contains a low-conductivity medium for holding tissue fluid containing a predetermined component of the subject. A first electrode for supplying power to the extraction site, a second electrode for supplying power to a first site other than the extraction site of the subject's skin, and supplying power to the first electrode and the second electrode A conductance measuring unit that measures the conductance of the extraction site by supplying power from the power source to the first electrode and the second electrode, and in the medium containing unit, ions in the low conductive medium are contained in the low conductive medium. And homogenizing means for homogenizing .

この第の局面による皮膚透過率測定装置では、上記のように、被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための低導電性媒体を収容する媒体収容部を設けることによって、媒体収容部に生理食塩水を収容する場合に比べて、低導電性媒体に保持された所定の成分の皮膚(抽出部位)に対する透過率と抽出部位のコンダクタンスとの相関を良くすることができる。これにより、抽出部位のコンダクタンスを測定することによって、所定の成分の皮膚(抽出部位)に対する透過率をより精度良く推定することができる。
また、均質化手段により、組織液の抽出直後において低導電性媒体中にイオンが局在した状態から、コンダクタンスを測定する際の状態として好ましい低導電性媒体中のイオンが低導電性媒体中に均質化した状態に短時間で変化させることができる。これにより、コンダクタンスの測定を速やかに開始することができる。
In the skin permeability measuring apparatus according to the second aspect, as described above, by providing the medium container that stores the low-conductivity medium for holding the tissue fluid containing the predetermined component of the subject, the medium container is provided with the medium container. Compared with the case where physiological saline is stored, the correlation between the transmittance of the predetermined component held in the low conductive medium with respect to the skin (extraction site) and the conductance of the extraction site can be improved. Thereby, the transmittance | permeability with respect to the skin (extraction site | part) of a predetermined component can be estimated more accurately by measuring the conductance of an extraction site | part.
In addition, the ion in the low-conductivity medium, which is preferable as a state for measuring the conductance, from the state where the ions are localized in the low-conductivity medium immediately after the extraction of the tissue fluid by the homogenization means is homogeneous in the low-conductivity medium. It is possible to change to a converted state in a short time. Thereby, the measurement of conductance can be started promptly.

上記第の局面による皮膚透過率測定装置において、好ましくは、電源は、第1電極および第2電極間に交流を印加することが可能に構成されており、コンダクタンス測定部は、電源により第1電極および第2電極間に印加された交流の通電結果に基づいて抽出部位のコンダクタンスを測定するように構成されている。このように構成すれば、第1電極および第2電極間のみに交流を印加することにより、比較的簡易な構成で、かつ、比較的短い測定時間で抽出部位のコンダクタンスを測定することができる。 In the skin permeability measuring apparatus according to the second aspect, preferably, the power source is configured to be able to apply an alternating current between the first electrode and the second electrode, and the conductance measuring unit is configured to be the first by the power source. The conductance of the extraction part is measured based on the result of the alternating current applied between the electrode and the second electrode. If comprised in this way, the conductance of an extraction part can be measured by a comparatively simple structure and a comparatively short measurement time by applying alternating current only between the 1st electrode and the 2nd electrode.

上記第の局面による皮膚透過率測定装置において、好ましくは、被験者の皮膚の抽出部位以外の第2部位に電力を供給するための第3電極をさらに備え、電源は、第1電極および第2電極間と、第1電極および第3電極間と、第2電極および第3電極間とに直流を印加することが可能に構成されており、コンダクタンス測定部は、電源により第1電極および第2電極間と、第1電極および第3電極間と、第2電極および第3電極間とに印加された直流の通電結果に基づいて抽出部位のコンダクタンスを測定するように構成されている。このように構成すれば、交流によりコンダクタンスを測定する場合と比較して、抽出部位のコンダクタンスを比較的安定して測定することができる。 The skin permeability measuring apparatus according to the second aspect preferably further includes a third electrode for supplying power to a second part other than the extracted part of the subject's skin, and the power source includes the first electrode and the second electrode. A direct current can be applied between the electrodes, between the first electrode and the third electrode, and between the second electrode and the third electrode, and the conductance measurement unit is configured to supply the first electrode and the second electrode by a power source. The conductance of the extraction part is measured based on the result of direct current applied between the electrodes, between the first electrode and the third electrode, and between the second electrode and the third electrode. If comprised in this way, compared with the case where conductance is measured by alternating current, the conductance of an extraction part can be measured comparatively stably.

この発明の第の局面による成分濃度分析装置は、被験者の皮膚の抽出部位に配置されるとともに、被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための低導電性媒体を収容する媒体収容部と、抽出部位に電力を供給するための第1電極と、抽出部位以外の皮膚に電力を供給するための第2電極と、第1電極および第2電極に電力を供給する電源と、電源から第1電極および第2電極に電力を供給することによって通電結果を測定する通電結果測定部と、媒体収容部に媒体として供給された低導電性媒体中に抽出部位を介して抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に対応する値を測定する成分量測定部と、通電結果および所定の成分の量に対応する値に基づいて、組織液中の所定の成分の濃度を算出する分析部と、媒体収容部および第1電極が含まれる抽出用カートリッジと、抽出用カートリッジを装着するための第1カートリッジ装着部、第2電極、電源および通電結果測定部が含まれる本体装置と、抽出用カートリッジを装着するための第2カートリッジ装着部、成分量測定部および分析部が含まれる測定装置とを備えている。 A component concentration analyzer according to a third aspect of the present invention is disposed at an extraction site of a subject's skin, and a medium container that contains a low-conductivity medium for holding tissue fluid containing a predetermined component of the subject. A first electrode for supplying power to the extraction site; a second electrode for supplying power to the skin other than the extraction site; a power source for supplying power to the first electrode and the second electrode; Included in the energization result measurement unit that measures the energization result by supplying power to the first electrode and the second electrode, and the tissue fluid extracted through the extraction site in the low-conductivity medium supplied as a medium to the medium storage unit A component amount measuring unit that measures a value corresponding to the amount of the predetermined component to be determined, an analysis unit that calculates the concentration of the predetermined component in the tissue fluid based on the energization result and the value corresponding to the amount of the predetermined component , Medium container and first A main body device including an extraction cartridge including a pole, a first cartridge mounting portion for mounting the extraction cartridge, a second electrode, a power source, and an energization result measuring portion; and a second for mounting the extraction cartridge And a measuring device including a cartridge mounting unit, a component amount measuring unit, and an analyzing unit .

この第の局面による成分濃度分析装置では、上記のように、被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための低導電性媒体を収容する媒体収容部を設けることによって、媒体収容部に生理食塩水を収容する場合に比べて、低導電性媒体に保持された所定の成分の皮膚(抽出部位)に対する透過率と通電結果との相関を良くすることができる。これにより、通電結果によって、所定の成分の皮膚(抽出部位)に対する透過率をより精度良く推定することができる。また、通電結果および所定の成分の量に対応する値に基づいて、組織液中の所定の成分の濃度を算出する分析部を設けることによって、低導電性媒体を用いることによってより精度良く求められた所定の成分の皮膚(抽出部位)に対する透過率に基づいて、組織液中の所定の成分の濃度を算出することができる。したがって、組織液中の所定の成分の濃度をより精度良く算出することができる。 In the component concentration analyzer according to the third aspect, as described above, the medium container is provided with the medium container that stores the low-conductivity medium for holding the tissue fluid containing the predetermined component of the subject. Compared with the case of containing saline, the correlation between the transmittance of the predetermined component held in the low-conductivity medium with respect to the skin (extraction site) and the energization result can be improved. Thereby, the transmittance | permeability with respect to the skin (extraction site | part) of a predetermined | prescribed component can be estimated more accurately by an energization result. In addition, by providing an analysis unit that calculates the concentration of the predetermined component in the tissue fluid based on the energization result and the value corresponding to the amount of the predetermined component, it was obtained more accurately by using a low-conductivity medium. Based on the transmittance of the predetermined component to the skin (extraction site), the concentration of the predetermined component in the tissue fluid can be calculated. Therefore, the concentration of the predetermined component in the tissue fluid can be calculated with higher accuracy.

上記第の局面による成分濃度分析装置において、通電結果測定部は、電源から第1電極および第2電極に電力を供給した通電結果に基づいて、抽出部位のコンダクタンスを測定するように構成されていてもよい。 In the component concentration analyzer according to the third aspect, the energization result measurement unit is configured to measure the conductance of the extraction site based on the energization result of supplying power from the power source to the first electrode and the second electrode. May be.

上記第の局面による成分濃度分析装置において、好ましくは、媒体収容部は、シート状に形成されているとともに、抽出部位と対向するように配置されており、シート状の媒体収容部は、500μm以下の厚みを有する。このように構成すれば、媒体収容部の容積を小さくすることができるので、容積が大きい場合と比較して、比較的短時間待機することにより、イオンが第1電極近傍に局在した組織液の抽出直後の状態から、イオンが拡散により媒体収容部に均一化した状態にすることができる。これにより、速やかに第1電極および第2電極に通電を開始して、通電結果を得ることができる。 In the component concentration analyzer according to the third aspect, preferably, the medium storage portion is formed in a sheet shape and is disposed so as to face the extraction site, and the sheet-shaped medium storage portion is 500 μm. It has the following thickness. With this configuration, the volume of the medium container can be reduced, so that the tissue fluid in which ions are localized in the vicinity of the first electrode can be obtained by waiting for a relatively short time compared to the case where the volume is large. From the state immediately after the extraction, the ion can be made uniform in the medium accommodating portion by diffusion. Accordingly, it is possible to quickly start energization of the first electrode and the second electrode and obtain an energization result.

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態によるグルコース濃度分析装置100の構造を説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the glucose concentration analyzer according to the first embodiment of the present invention. First, the structure of the glucose concentration analyzer 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示すように、このグルコース濃度分析装置100は、生体から生化学成分の一つであるグルコースを含む組織液を抽出するとともに、抽出された組織液に含まれるグルコースを分析することにより血糖値を算出する装置である。このグルコース濃度分析装置100では、微細孔が形成された被験者の皮膚(抽出部位)に直流電流を印加することにより抽出部位から組織液を抽出し、その組織液からグルコースセンサによりグルコースの量(グルコース抽出量)を得る。このグルコース抽出量は、微細孔の深さなどにより変化するため、被験者の皮膚(抽出部位)に交流電流を印加することにより得られる電気的情報から抽出部位のコンダクタンスを算出して、抽出部位のコンダクタンスにより抽出部位の状態(微細孔の深さなど)をモニタリングする。このように、グルコース抽出量をコンダクタンスの値により補正することにより、グルコースの濃度を精度良く求めることが可能である。組織液に含まれるグルコースの濃度は、血糖値と実質的に等しいので、被験者の血液を採取することなく、被験者の血糖値を測定することが可能である。以下にグルコース濃度分析装置100の構造を詳細に説明する。   As shown in FIG. 1, the glucose concentration analyzer 100 extracts a tissue fluid containing glucose, which is one of the biochemical components, from a living body, and analyzes the glucose contained in the extracted tissue fluid to obtain a blood glucose level. It is a device to calculate. In this glucose concentration analyzer 100, a tissue fluid is extracted from an extraction site by applying a direct current to the skin (extraction site) of a subject in which micropores are formed, and the amount of glucose (glucose extraction amount) is extracted from the tissue fluid by a glucose sensor. ) Since this glucose extraction amount changes depending on the depth of the micropores, etc., the conductance of the extraction site is calculated from the electrical information obtained by applying an alternating current to the subject's skin (extraction site). The state of the extraction site (depth of micropores, etc.) is monitored by conductance. In this way, by correcting the amount of glucose extracted by the conductance value, it is possible to accurately determine the glucose concentration. Since the glucose concentration contained in the tissue fluid is substantially equal to the blood glucose level, the blood glucose level of the subject can be measured without collecting the blood of the subject. Hereinafter, the structure of the glucose concentration analyzer 100 will be described in detail.

このグルコース濃度分析装置100は、被験者の皮膚500のうち、抽出部位501以外の部位502に配置されるTiからなる乾燥電極1と、交流電流および直流電流を電流制御により印加するための電源部2と、半導体レーザとフォトダイオードとから構成されるグルコースセンサ3と、電源部2およびグルコースセンサ3を制御するための制御・解析部4と、電圧計5と、被験者がグルコース濃度分析装置100に測定の開始を指示するためのボタンなどからなる入力部6と、測定結果などを表示するための表示部7とを備えている。また、グルコース濃度分析装置100には、分析が行われる際に、測定毎に交換可能なディスポチップ200が取り付けられる。   The glucose concentration analyzer 100 includes a dry electrode 1 made of Ti arranged in a part 502 other than the extraction part 501 in the skin 500 of a subject, and a power supply unit 2 for applying alternating current and direct current by current control. A glucose sensor 3 composed of a semiconductor laser and a photodiode, a control / analysis unit 4 for controlling the power supply unit 2 and the glucose sensor 3, a voltmeter 5, and a subject measured by the glucose concentration analyzer 100 An input unit 6 including a button for instructing the start of the display and a display unit 7 for displaying a measurement result and the like. The glucose concentration analyzer 100 is also equipped with a disposable chip 200 that can be replaced for each measurement when analysis is performed.

ディスポチップ200は、純水が染み込まされたメッシュシート201と、メッシュシート201の上面に配置され、メッシュシート201に含まれるグルコースと反応する物質が塗布されたセンサ部材202と、Ag/AgClからなる作用電極203と、Ag/AgClからなる参照電極204と、マスキングテープ205とを含んでいる。このディスポチップ200が配置された状態で、センサ部材202がグルコースセンサ3の下部に配置されるとともに、作用電極203および参照電極204が、それぞれ、電源部2および電圧計5と接続されている。   The disposable chip 200 includes a mesh sheet 201 soaked with pure water, a sensor member 202 disposed on the upper surface of the mesh sheet 201 and coated with a substance that reacts with glucose contained in the mesh sheet 201, and Ag / AgCl. A working electrode 203, a reference electrode 204 made of Ag / AgCl, and a masking tape 205 are included. With the disposable chip 200 disposed, the sensor member 202 is disposed below the glucose sensor 3, and the working electrode 203 and the reference electrode 204 are connected to the power supply unit 2 and the voltmeter 5, respectively.

メッシュシート201は、約3.5μlの純水を保持することが可能に構成されている。また、メッシュシート201は、ナイロン製で、実質的に伸縮性を有さず、厚みが変化しないように構成されている。具体的には、約30μmの太さを有するナイロン繊維を編み込んで形成されており、縦横それぞれ約33μmの正方形状の網目構造を有する。また、メッシュシート201は、約10mmの長さ、約4mmの幅および約50μmの厚みを有している。   The mesh sheet 201 is configured to be able to hold about 3.5 μl of pure water. The mesh sheet 201 is made of nylon, has substantially no elasticity, and is configured so that the thickness does not change. Specifically, it is formed by weaving nylon fibers having a thickness of about 30 μm, and has a square network structure of about 33 μm in length and width. The mesh sheet 201 has a length of about 10 mm, a width of about 4 mm, and a thickness of about 50 μm.

このメッシュシート201は、被験者の皮膚500の抽出部位501と対向するように面状に接触される。また、メッシュシート201の抽出部位501と反対側の面上には、センサ部材202および作用電極203が配置されている。   The mesh sheet 201 is contacted in a planar shape so as to face the extraction site 501 of the skin 500 of the subject. A sensor member 202 and a working electrode 203 are arranged on the surface of the mesh sheet 201 opposite to the extraction site 501.

また、センサ部材202のメッシュシート201側の面には、グルコースに対する触媒となる酵素(グルコースオキシターゼ)と、過酸化水素(H)に対する触媒となる酵素(ペルオキシターゼ)と、活性酸素と反応して発色する発色色素とが塗布されている。なお、発色色素としては、たとえば、N,N−ビス(2−ヒドロキシ−3−サルフォプロピル)トリジンジカリウム塩、および、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジリデンなどを用いることができる。 Further, the surface of the sensor member 202 on the mesh sheet 201 side reacts with an enzyme (glucose oxidase) serving as a catalyst for glucose, an enzyme (peroxidase) serving as a catalyst for hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and active oxygen. Then, a coloring pigment that develops color is applied. As the coloring dye, for example, N, N-bis (2-hydroxy-3-sulfopropyl) tolidine dipotassium salt, 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzylidene and the like can be used. .

また、マスキングテープ205は、被験者の皮膚500と参照電極204とが直接接触することを防止することにより、電流が皮膚500に流れることによる被験者の痛みを軽減するために設けられている。マスキングテープ205は、メッシュシート201および参照電極204の下面に配置されている。また、マスキングテープ205には、約7mmの開口205aが設けられている。この開口205aを介してメッシュシート201と抽出部位501とが接触するように構成されている。 The masking tape 205 is provided to reduce the pain of the subject due to the current flowing through the skin 500 by preventing the subject's skin 500 and the reference electrode 204 from directly contacting each other. The masking tape 205 is disposed on the lower surfaces of the mesh sheet 201 and the reference electrode 204. In addition, the masking tape 205, the opening 205a is provided approximately 7 mm 2. The mesh sheet 201 and the extraction part 501 are configured to contact with each other through the opening 205a.

また、グルコース濃度分析装置100にディスポチップ200が取り付けられた状態で、電源部2は、作用電極203および乾燥電極1を介して被験者の皮膚500に電流(直流電流および交流電流)を印加するように構成されている。また、電源部2は、作用電極203および乾燥電極1をそれぞれ陰極および陽極として直流電流を皮膚500に印加する機能を有する。   In addition, with the disposable chip 200 attached to the glucose concentration analyzer 100, the power supply unit 2 applies current (DC current and AC current) to the skin 500 of the subject via the working electrode 203 and the dry electrode 1. It is configured. The power supply unit 2 has a function of applying a direct current to the skin 500 using the working electrode 203 and the dry electrode 1 as a cathode and an anode, respectively.

また、グルコースセンサ3は、センサ部材202の発色強度等を測定することにより、メッシュシート201に含まれるグルコースの量を検知している。また、電圧計5は、電源部2により作用電極203および乾燥電極1を介して被験者の皮膚500に電流(交流電流)が印加される際に、乾燥電極1と参照電極204との間の電圧を測定するように構成されている。また、電圧計5により測定された値およびグルコースセンサ3により測定されたグルコースの量は、制御・解析部4に入力されるように構成されている。   The glucose sensor 3 detects the amount of glucose contained in the mesh sheet 201 by measuring the color intensity of the sensor member 202 and the like. The voltmeter 5 is a voltage between the dry electrode 1 and the reference electrode 204 when an electric current (alternating current) is applied to the skin 500 of the subject via the working electrode 203 and the dry electrode 1 by the power supply unit 2. Is configured to measure. In addition, the value measured by the voltmeter 5 and the amount of glucose measured by the glucose sensor 3 are configured to be input to the control / analysis unit 4.

また、制御・解析部4は、電圧計5から入力された電圧値を用いて抽出部位501のインピーダンスを算出し、そのインピーダンスに基づいて抽出部位501のコンダクタンスkを算出する機能を有する。また、制御・解析部4は、グルコースセンサ3から入力されたメッシュシート201におけるグルコースの量と、抽出部位501のコンダクタンスkに基づいて、最終的な組織液のグルコース濃度、即ち実質的な血糖値を算出するように構成されている。   The control / analysis unit 4 has a function of calculating the impedance of the extraction region 501 using the voltage value input from the voltmeter 5 and calculating the conductance k of the extraction region 501 based on the impedance. Further, the control / analysis unit 4 determines the final glucose concentration of the tissue fluid, that is, the substantial blood sugar level, based on the amount of glucose in the mesh sheet 201 input from the glucose sensor 3 and the conductance k of the extraction site 501. It is configured to calculate.

図2は、皮膚透過促進処理として被験者の皮膚に微細な抽出孔を形成する際に用いるマイクロニードルを示した斜視図である。図3は、図2に示したマイクロニードルによる抽出孔が形成された皮膚(抽出部位)の状態を示した断面図である。次に、図2および図3を参照して、第1実施形態によるグルコース濃度分析装置100により血糖値を測定する際の前処理としての皮膚透過促進処理について説明する。   FIG. 2 is a perspective view showing a microneedle used when forming a fine extraction hole in the skin of a subject as a skin permeation promoting process. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the state of the skin (extraction site) where the extraction holes by the microneedles shown in FIG. 2 are formed. Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the skin permeation promotion process as a pre-process at the time of measuring a blood glucose level with the glucose concentration analyzer 100 by 1st Embodiment is demonstrated.

ニードルローラ600は、図2に示すように、アーム601と、アーム601に回転可能に支持される複数のローラ602とにより構成されている。このローラ602の外周面には、所定の間隔を隔てて複数の微小な針603が形成されている。この針603は、皮膚に押し当てられたときに、皮下組織まで達することはないが、皮膚の角質層を含む表皮を貫通可能な程度の突出量(約0.3mm)を有している。このニードルローラ600を用いて前処理、すなわち、針603を抽出部位501に押し当てる処理を行うことによって、図3に示すように、皮膚の表皮を貫通して真皮に達するとともに、皮下組織にまでは達しない微細な抽出孔501aが形成される。第1実施形態では、抽出孔501aを形成することによって、容易に、複数の抽出孔501aを介して生体からグルコースを含む組織液を抽出することができる。したがって、グルコース濃度分析装置100を用いて生体からグルコースを抽出する際に、被験者が感じる痛みを軽減することが可能となる。なお、第1実施形態では、ニードルローラ600として、Top−Rol社製のダーマローラを使用している。   As illustrated in FIG. 2, the needle roller 600 includes an arm 601 and a plurality of rollers 602 that are rotatably supported by the arm 601. A plurality of minute needles 603 are formed on the outer peripheral surface of the roller 602 at a predetermined interval. The needle 603 does not reach the subcutaneous tissue when pressed against the skin, but has a protruding amount (about 0.3 mm) that can penetrate the epidermis including the stratum corneum of the skin. By performing the pretreatment using this needle roller 600, that is, the treatment of pressing the needle 603 against the extraction site 501, the skin penetrates the epidermis to reach the dermis and reaches the subcutaneous tissue as shown in FIG. A fine extraction hole 501a that does not reach is formed. In the first embodiment, tissue fluid containing glucose can be easily extracted from a living body through the plurality of extraction holes 501a by forming the extraction holes 501a. Therefore, when extracting glucose from a living body using the glucose concentration analyzer 100, it is possible to reduce the pain felt by the subject. In the first embodiment, a derma roller manufactured by Top-Rol is used as the needle roller 600.

図4は、図1に示した第1実施形態によるグルコース濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。次に、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態によるグルコース濃度分析装置100を用いた血糖値測定の動作手順を説明する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the analysis operation of the glucose concentration analyzer according to the first embodiment shown in FIG. Next, with reference to FIGS. 1-4, the operation | movement procedure of the blood glucose level measurement using the glucose concentration analyzer 100 by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

第1実施形態によるグルコース濃度分析装置100を用いて血糖値を測定する際には、まず、ニードルローラ600(図2参照)を用いて被験者の皮膚500に微細な抽出孔501aを形成する。具体的には、針603を皮膚の抽出部位501に押し当てることによって、図3に示したような複数の微細な抽出孔501aを形成する。この抽出部位501の面積Sは、マスキングテープ205の開口205aの面積(約7mm)である。このニードルローラ600を用いた前処理(皮膚透過促進処理)により形成された皮膚の抽出孔501aには、皮膚の真皮中にもともと溜まっていたグルコースを含む組織液が徐々に滲み出してくる。 When measuring a blood glucose level using the glucose concentration analyzer 100 according to the first embodiment, first, a fine extraction hole 501a is formed in the skin 500 of the subject using the needle roller 600 (see FIG. 2). Specifically, a plurality of fine extraction holes 501a as shown in FIG. 3 are formed by pressing the needle 603 against the extraction site 501 of the skin. The area S of the extraction site 501 is the area (about 7 mm 2 ) of the opening 205a of the masking tape 205. The tissue fluid containing glucose that has originally accumulated in the dermis of the skin gradually oozes into the skin extraction hole 501a formed by the pretreatment (skin permeation promoting treatment) using the needle roller 600.

また、被験者は、ディスポチップ200のメッシュシート201に純水を染み込ませた後、グルコース濃度分析装置100にディスポチップ200(図1参照)を装着する。この時、グルコース濃度分析装置100においては、図4のステップS1において、ディスポチップ200が装置に装着されたか否かがセンサ(図示せず)により判断される。ディスポチップ200が装置に装着されていない場合には、この判断が繰り返される。また、ディスポチップ200が装置に装着された場合には、ステップS2に進む。   Further, the test subject soaks pure water into the mesh sheet 201 of the disposable chip 200, and then attaches the disposable chip 200 (see FIG. 1) to the glucose concentration analyzer 100. At this time, in the glucose concentration analyzer 100, in step S1 of FIG. 4, it is determined by a sensor (not shown) whether or not the disposable chip 200 is attached to the apparatus. This determination is repeated when the disposable chip 200 is not attached to the apparatus. If the disposable chip 200 is attached to the apparatus, the process proceeds to step S2.

その後、被験者は、抽出孔501aが形成された抽出部位501と陰極(メッシュシート201)とが面状に接触するようにグルコース濃度分析装置100を被験者の皮膚500に装着する。このとき、メッシュシート201に含まれる純水が皮膚500に形成された抽出孔501aの内部に侵入する。そして、皮膚500の抽出孔501aに滲み出た組織液とメッシュシート201からの純水とが混ざり合うことにより、抽出孔501a内部の組織液がメッシュシート201に保持された純水中に拡散する。これにより、抽出孔501aの内部の浸透圧が皮膚の真皮の浸透圧に比べて低くなるので、再び、真皮から組織液が抽出孔501aに滲み出す。その結果、電源部2から電流が印加される前に、皮膚500に形成された抽出孔501aを介して滲み出た組織液がメッシュシート201に保持された純水中にある程度拡散された状態になる。その後、被験者は、グルコース濃度分析装置100のボタン(入力部6)を押すことによって、測定開始の指示を行う。   Thereafter, the subject wears the glucose concentration analyzer 100 on the skin 500 of the subject so that the extraction site 501 in which the extraction holes 501a are formed and the cathode (mesh sheet 201) are in planar contact. At this time, pure water contained in the mesh sheet 201 enters the inside of the extraction hole 501 a formed in the skin 500. Then, the tissue fluid that has oozed into the extraction hole 501a of the skin 500 and the pure water from the mesh sheet 201 are mixed, so that the tissue fluid inside the extraction hole 501a is diffused into the pure water held in the mesh sheet 201. Thereby, since the osmotic pressure inside the extraction hole 501a becomes lower than the osmotic pressure of the dermis of the skin, the tissue fluid oozes out from the dermis into the extraction hole 501a again. As a result, before the current is applied from the power supply unit 2, the tissue fluid that has oozed out through the extraction hole 501a formed in the skin 500 is diffused to some extent in the pure water held in the mesh sheet 201. . Thereafter, the subject gives an instruction to start measurement by pressing a button (input unit 6) of the glucose concentration analyzer 100.

また、グルコース濃度分析装置100においては、ステップS2において、測定開始の指示があったか否かが判断される。測定開始の指示がない場合には、この判断が繰り返される。また、測定開始の指示があった場合には、ステップS3において、電源部2は皮膚500に約80μAの直流電流を約180秒間印加する。これにより、抽出孔501aに存在する電荷を帯びたイオン成分(Naなど)が積極的に移動する。このイオン成分の移動に伴って、グルコースセンサ3(図1参照)により検知可能な量のグルコースが、生体からメッシュシート201に保持された純水中に収集される。また、純水中に収集されたグルコースは、メッシュシート201の上面に配置されたセンサ部材202に到達する。 In the glucose concentration analyzer 100, it is determined in step S2 whether or not there has been an instruction to start measurement. This determination is repeated when there is no instruction to start measurement. If there is an instruction to start measurement, in step S3, the power supply unit 2 applies a direct current of about 80 μA to the skin 500 for about 180 seconds. As a result, charged ion components (such as Na + ) present in the extraction hole 501a are positively moved. Along with the movement of the ion component, an amount of glucose that can be detected by the glucose sensor 3 (see FIG. 1) is collected from the living body in the pure water held in the mesh sheet 201. Further, the glucose collected in the pure water reaches the sensor member 202 arranged on the upper surface of the mesh sheet 201.

次に、グルコース濃度分析装置100においては、ステップS4において、メッシュシート201に吸収された純水に抽出されたグルコースの抽出速度(単位時間当たりの抽出量)が測定される。   Next, in the glucose concentration analyzer 100, in step S4, the extraction rate (extraction amount per unit time) of glucose extracted into the pure water absorbed by the mesh sheet 201 is measured.

具体的には、センサ部材202に到達したグルコースは、グルコースオキシターゼを触媒として反応し、その結果生成される過酸化水素(H)がさらにペルオキシターゼを触媒として反応する。その結果、活性酸素が生成される。センサ部材202に塗布されている発色色素は、活性酸素と反応して発色する。したがって、発色色素は、生体から抽出されたグルコースの量に応じた強度で発色することになる。 Specifically, glucose that has reached the sensor member 202 reacts with glucose oxidase as a catalyst, and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) generated as a result further reacts with peroxidase as a catalyst. As a result, active oxygen is generated. The coloring pigment applied to the sensor member 202 reacts with active oxygen and develops color. Therefore, the coloring pigment develops color with an intensity corresponding to the amount of glucose extracted from the living body.

一方、グルコースセンサ3の半導体レーザから照射されたレーザ光のうち、純水を含んだメッシュシート201に接触しているセンサ部材202を通過する光の強度は、生体から抽出されたグルコースの量に応じて発色する発色色素の光の強度によって変化する。   On the other hand, of the laser light emitted from the semiconductor laser of the glucose sensor 3, the intensity of the light passing through the sensor member 202 that is in contact with the mesh sheet 201 containing pure water is the amount of glucose extracted from the living body. It changes depending on the light intensity of the coloring dye that develops color accordingly.

この結果、グルコースセンサ3のフォトダイオードには、センサ部材202に到達したグルコースの量に応じた強度の光が入射し、入射した光の強度に応じた信号が出力される。そして、グルコースセンサ3のフォトダイオードから出力される信号に基づいて、制御・解析部4によりグルコース抽出量が算出される。制御・解析部4は、得られたグルコース抽出量を、電源部2が直流電流を印加した時間(すなわち、約180秒間)で割ることによって、グルコース抽出速度Jを算出する。   As a result, light having an intensity corresponding to the amount of glucose reaching the sensor member 202 is incident on the photodiode of the glucose sensor 3, and a signal corresponding to the intensity of the incident light is output. Based on the signal output from the photodiode of the glucose sensor 3, the control / analysis unit 4 calculates the glucose extraction amount. The control / analysis unit 4 calculates the glucose extraction rate J by dividing the obtained glucose extraction amount by the time during which the power supply unit 2 applied the direct current (that is, about 180 seconds).

また、グルコース濃度分析装置100においては、ステップS5において、グルコースの抽出のための直流電流の印加を停止した後、約10秒間待機する。すなわち、直流電流を印加した直後ではメッシュシート201の作用電極203近傍にNaなどのイオンが局在しているため、約10秒間待機することにより、Naなどのイオンが拡散してメッシュシート201内に均一化した状態にする。 The glucose concentration analyzer 100 waits for about 10 seconds after stopping application of the direct current for glucose extraction in step S5. That is, immediately after the direct current is applied, ions such as Na + are localized in the vicinity of the working electrode 203 of the mesh sheet 201. Therefore, by waiting for about 10 seconds, ions such as Na + diffuse and the mesh sheet diffuses. The state is made uniform in 201.

次に、グルコース濃度分析装置100においては、ステップS6において、電源部2は皮膚500に約0±30μAの交流電流(約500Hz)を印加する。この時、電圧計5による測定値(抽出部位501のインピーダンス)が制御・解析部4に入力される。   Next, in the glucose concentration analyzer 100, in step S <b> 6, the power supply unit 2 applies an alternating current (about 500 Hz) of about 0 ± 30 μA to the skin 500. At this time, the measurement value (impedance of the extraction part 501) by the voltmeter 5 is input to the control / analysis unit 4.

そして、グルコース濃度分析装置100においては、ステップS7において、ステップS6において得た電圧計5による測定値(抽出部位501のインピーダンス)に基づいて抽出部位501のコンダクタンスが算出される。すなわち、電圧計5による測定値は、抽出部位501の降下電圧と部位502の降下電圧の和に近似することができる。また、交流電流の周波数が高い(約100Hz以上)場合には、抽出部位501のインピーダンスと比較して、部位502のインピーダンスが小さくなるため、電圧計5による測定値を抽出部位501の降下電圧に近似することができる。制御・解析部4は、この抽出部位501のインピーダンスの逆数を抽出部位501のコンダクタンスkとして算出する。   And in glucose concentration analyzer 100, in Step S7, conductance of extraction part 501 is computed based on a measurement value (impedance of extraction part 501) by voltmeter 5 obtained in Step S6. That is, the measured value by the voltmeter 5 can be approximated to the sum of the voltage drop at the extraction part 501 and the voltage drop at the part 502. Further, when the frequency of the alternating current is high (about 100 Hz or more), the impedance of the part 502 is smaller than the impedance of the extraction part 501, so that the measured value by the voltmeter 5 is used as the voltage drop of the extraction part 501. Can be approximated. The control / analysis unit 4 calculates the reciprocal of the impedance of the extraction part 501 as the conductance k of the extraction part 501.

次に、グルコース濃度分析装置100においては、ステップS8において、グルコース濃度(血糖値)を算出する。すなわち、血糖値C、グルコース抽出速度J、抽出部位501の面積Sおよびグルコースの皮膚500(抽出部位501)に対する透過率Pの間には、以下の式(1)が成り立つ。   Next, in the glucose concentration analyzer 100, the glucose concentration (blood glucose level) is calculated in step S8. That is, the following formula (1) holds among the blood glucose level C, the glucose extraction rate J, the area S of the extraction site 501 and the transmittance P of glucose to the skin 500 (extraction site 501).

J=S×C×P ・・・(1)
したがって、血糖値Cは、以下の式(2)のように表される。
J = S × C × P (1)
Therefore, the blood glucose level C is expressed as the following formula (2).

C=J/(S×P) ・・・(2)
ここで、グルコース透過率Pと上記ステップS6において算出された抽出部位501のコンダクタンスkには、所定の関係式が成り立つことが上述した特許文献1において実験的に求められており、この関係式に基づいて、グルコース透過率Pが算出される。また、グルコース抽出速度Jは、上記ステップS4において得られており、抽出部位501の面積Sはマスキングテープ205の開口205aの面積(約7mm)であることから、上記式(2)に基づいて、血糖値Cが算出される。また、算出された血糖値は、表示部7に表示される。以上のようにして、第1実施形態によるグルコース濃度分析装置100による血糖値の分析が行われる。
C = J / (S × P) (2)
Here, it is experimentally obtained in Patent Document 1 described above that a predetermined relational expression holds between the glucose permeability P and the conductance k of the extraction portion 501 calculated in step S6. Based on this, the glucose permeability P is calculated. The glucose extraction rate J is obtained in step S4, and the area S of the extraction site 501 is the area of the opening 205a of the masking tape 205 (about 7 mm 2 ). A blood glucose level C is calculated. The calculated blood glucose level is displayed on the display unit 7. As described above, the blood glucose level is analyzed by the glucose concentration analyzer 100 according to the first embodiment.

次に、グルコースを含む組織液を保持する媒体として純水を用いることによる効果を検証した比較実験について説明する。   Next, a comparative experiment that verifies the effect of using pure water as a medium for holding tissue fluid containing glucose will be described.

この比較実験では、複数の被験者のそれぞれに対してグルコース濃度分析装置100により、上記第1実施形態と同様の測定手順でグルコース抽出速度Jおよびコンダクタンスkを複数回測定した。また、同様の被験者について、第1実施形態によるグルコース濃度分析装置100とは異なる他の血糖値測定装置(ニプロフリースタイル(ニプロ株式会社製))を用いて血糖値Cを測定した。そして、この血糖値C、グルコース抽出速度Jおよび面積Sから上記式(1)を用いて透過率Pを算出した。そして、互いに対応するコンダクタンスkおよびグルコース透過率Pのデータ(k、P)を、コンダクタンスkおよび透過率Pをそれぞれ横軸および縦軸とする座標上にプロットした。   In this comparative experiment, the glucose extraction rate J and the conductance k were measured a plurality of times by the glucose concentration analyzer 100 for each of a plurality of subjects in the same measurement procedure as in the first embodiment. Moreover, about the same test subject, the blood glucose level C was measured using the other blood glucose level measuring apparatus (Nipro Freestyle (made by Nipro Corporation)) different from the glucose concentration analyzer 100 according to the first embodiment. And the transmittance | permeability P was computed using the said Formula (1) from this blood glucose level C, the glucose extraction speed | rate J, and the area S. FIG. And the data (k, P) of the conductance k and glucose permeability P corresponding to each other were plotted on the coordinates with the conductance k and the permeability P as the horizontal axis and the vertical axis, respectively.

また、この比較実験では、上記実験を複数のそれぞれ異なるNaCl濃度を有する媒体(実施例1〜4および比較例1)を染み込ませたメッシュシート201を用いて行った。実施例1〜4および比較例1の媒体のNaCl濃度を以下の表1に示す。なお、実施例1は、上記第1実施形態による媒体である低導電性媒体の一例としての純水を用いており、比較例1は、従来の媒体である生理食塩水を用いた。また、実施例2〜4は、低導電性媒体の他の例を示している。   Moreover, in this comparative experiment, the said experiment was conducted using the mesh sheet | seat 201 infiltrated with the medium (Examples 1-4 and Comparative Example 1) which has a several different NaCl density | concentration. The NaCl concentrations of the media of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below. In addition, Example 1 uses pure water as an example of a low-conductivity medium that is a medium according to the first embodiment, and Comparative Example 1 uses physiological saline that is a conventional medium. Examples 2 to 4 show other examples of low-conductivity media.

Figure 0004987527
表1に示すように、NaCl濃度が0mMである実施例1(純水)は、0(μS(ジーメンス)/cm)の導電率および18300(KΩ・cm)の抵抗率を有する。また、NaCl濃度が0.5mMである実施例2は、59.72(μS/cm)の導電率および16.745(KΩ・cm)の抵抗率を有する。また、NaCl濃度が1mMである実施例3は、119.44(μS/cm)の導電率および8.372(KΩ・cm)の抵抗率を有する。また、NaCl濃度が5mMである実施例4は、597.2(μS/cm)の導電率および1.674(KΩ・cm)の抵抗率を有する。また、NaCl濃度が154mMである比較例1(生理食塩水)は、18393.76(μS/cm)の導電率および0.054(KΩ・cm)の抵抗率を有する。
Figure 0004987527
As shown in Table 1, Example 1 (pure water) having a NaCl concentration of 0 mM has a conductivity of 0 (μS (Siemens) / cm) and a resistivity of 18300 (KΩ · cm). Moreover, Example 2 whose NaCl concentration is 0.5 mM has a conductivity of 59.72 (μS / cm) and a resistivity of 16.745 (KΩ · cm). Further, Example 3 in which the NaCl concentration is 1 mM has a conductivity of 119.44 (μS / cm) and a resistivity of 8.372 (KΩ · cm). Further, Example 4 having a NaCl concentration of 5 mM has a conductivity of 597.2 (μS / cm) and a resistivity of 1.673 (KΩ · cm). Moreover, the comparative example 1 (physiological saline) whose NaCl concentration is 154 mM has a conductivity of 18393.76 (μS / cm) and a resistivity of 0.054 (KΩ · cm).

これらの実施例1〜4および比較例1のそれぞれについて上記実験を行った際の実験結果を図5〜図9に示す。図5〜図9に示すように、コンダクタンスkと透過率Pとは比例関係にある(相関している)ことがわかる。なお、図5〜図9に示される直線は、最小2乗法により求めた各点(k、P)との差が最小となる直線(回帰直線)である。たとえば、図5では、P=112.84k+2.6793で表される。また、図5〜図9のRは、いわゆる相関係数であり、コンダクタンスkとグルコース透過率Pとの相関の強さを表している。相関係数Rは、コンダクタンスkとグルコース透過率Pとが正比例の関係にある場合には、0〜1までの値をとり、1に近い値であるほど相関が高いことを示す。複数の点(k、P)の全てが同一直線上にある場合に、相関係数は1となる。図5に示すように、実施例1では、相関係数がR=0.8554であり、コンダクタンスkとグルコース透過率Pとの相関が高いことがわかる。また、図9に示すように、比較例1では、相関係数がR=0.1705であり、コンダクタンスkとグルコース透過率Pとの相関が低いことがわかる。また、図6〜図8に示すように、実施例2〜4では、相関係数はそれぞれ、R=0.5809、R=0.6939、R=0.3301であり、比較例1よりもコンダクタンスkとグルコース透過率Pとの相関が高いことがわかる。 The experimental results when the above-described experiment is performed for each of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. As shown in FIGS. 5 to 9, it can be seen that the conductance k and the transmittance P are in a proportional relationship (correlation). In addition, the straight line shown in FIGS. 5-9 is a straight line (regression straight line) from which the difference with each point (k, P) calculated | required by the least square method becomes the minimum. For example, in FIG. 5, it is represented by P = 112.84k + 2.6793. Also, R 2 in FIG. 5 to FIG. 9 is a so-called correlation coefficient, which indicates the magnitude of correlation between the conductance k and the glucose permeability P. The correlation coefficient R 2 is, when the conductance k and glucose permeability P is directly proportional to takes a value of up to 0-1, show that the correlation as is a value close to 1 high. The correlation coefficient is 1 when all of the plurality of points (k, P) are on the same straight line. As shown in FIG. 5, in Example 1, the correlation coefficient is R 2 = 0.8554, and it can be seen that the correlation between the conductance k and the glucose permeability P is high. Further, as shown in FIG. 9, in Comparative Example 1, the correlation coefficient is R 2 = 0.1705, and it can be seen that the correlation between the conductance k and the glucose permeability P is low. Also, as shown in FIGS. 6 to 8, in Examples 2 to 4, the correlation coefficients are R 2 = 0.5809, R 2 = 0.6939, and R 2 = 0.3301, respectively. It can be seen that the correlation between conductance k and glucose permeability P is higher than 1.

次に、実施例1〜4および比較例1の実験結果について、測定誤差を求めた。図5を参照して、実施例1の場合について具体的に説明する。まず、各点(k、P)のグルコース透過率P(真の透過率)を回帰直線(図5では、(k、112.84k+2.6793))上のグルコース透過率(推定透過率)で割り、100を掛けることにより、各点のグルコース透過率(真の透過率)の推定透過率に対する乖離率を算出する。すなわち、乖離率は以下の式(3)のように表される。   Next, the measurement error was calculated | required about the experimental result of Examples 1-4 and the comparative example 1. FIG. With reference to FIG. 5, the case of Example 1 will be specifically described. First, the glucose permeability P (true permeability) at each point (k, P) is divided by the glucose permeability (estimated permeability) on the regression line ((k, 112.84k + 2.6793) in FIG. 5). , 100, the divergence rate of the glucose transmittance (true transmittance) at each point with respect to the estimated transmittance is calculated. That is, the divergence rate is expressed as the following formula (3).

乖離率=(真の透過率/推定透過率)×100=(P/(112.84k+2.6793))×100 ・・・(3)
その後、各点の乖離率から標準偏差および平均値を算出し、以下の式(4)により測定誤差を算出する。
Deviation rate = (true transmittance / estimated transmittance) × 100 = (P / (112.84k + 2.6793)) × 100 (3)
Thereafter, a standard deviation and an average value are calculated from the deviation rate of each point, and a measurement error is calculated by the following equation (4).

測定誤差=(標準偏差/平均値)×100 ・・・(4)
実施例1〜4および比較例1について、以上にようにして測定誤差を算出した。その算出結果を以下の表2および図10に示す。
Measurement error = (standard deviation / average value) × 100 (4)
For Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the measurement error was calculated as described above. The calculation results are shown in Table 2 below and FIG.

Figure 0004987527
表2に示すように、実施例1の測定誤差は、9.34057であり、実施例2の測定誤差は、15.2159であった。また、実施例3の測定誤差は、18.143であり、実施例4の測定誤差は、18.8571であった。比較例1の測定誤差は、24.0272であるので、実施例1〜4の測定誤差は、比較例1の測定誤差よりも改善されていることが判明した。また、表2および図10に示すように、NaCl濃度を小さくするにしたがって、測定誤差も小さくなっている。特に、実施例1(純水)では、比較例1(生理食塩水)と比較して、大幅に測定誤差が小さくなっていることがわかる。
Figure 0004987527
As shown in Table 2, the measurement error of Example 1 was 9.34057, and the measurement error of Example 2 was 15.2159. Moreover, the measurement error of Example 3 was 18.143, and the measurement error of Example 4 was 18.8571. Since the measurement error of Comparative Example 1 was 24.0272, it was found that the measurement errors of Examples 1 to 4 were improved over the measurement error of Comparative Example 1. Further, as shown in Table 2 and FIG. 10, the measurement error decreases as the NaCl concentration decreases. In particular, it can be seen that the measurement error in Example 1 (pure water) is significantly smaller than that in Comparative Example 1 (saline).

次に、上記実験結果が得られたメカニズムを考察する。図11および図12は、それぞれ、組織液を保持するための媒体として純水(実施例1)および生理食塩水(比較例1)を用いた場合の媒体におけるイオンの挙動を説明するための概念図である。   Next, the mechanism by which the above experimental results were obtained will be considered. FIG. 11 and FIG. 12 are conceptual diagrams for explaining the behavior of ions in a medium when pure water (Example 1) and physiological saline (Comparative Example 1) are used as a medium for holding tissue fluid, respectively. It is.

被験者の皮膚(抽出部位)から抽出される組織液には、グルコースのみならず、ナトリウムイオン(Na)も含まれている。グルコースを抽出するために直流電流が印加されると、電場が形成されることにより電極(Ag/AgCl)および皮膚(抽出部位)からそれぞれクロライドイオン(Cl)およびナトリウムイオン(Na)が強制的に拡散される。ナトリウムイオンが強制拡散されることに伴い、グルコースも移動するので、媒体中にグルコースを含む組織液が抽出される。このように、グルコースの抽出メカニズムには、ナトリウムイオンの挙動が密接に関わっていると考えられる。 The tissue fluid extracted from the subject's skin (extraction site) contains not only glucose but also sodium ions (Na + ). When a direct current is applied to extract glucose, an electric field is formed to force chloride ions (Cl ) and sodium ions (Na + ) from the electrode (Ag / AgCl) and skin (extraction site), respectively. Is diffused. As sodium ions are forcibly diffused, glucose also moves, so that tissue fluid containing glucose in the medium is extracted. Thus, it is considered that the behavior of sodium ions is closely related to the glucose extraction mechanism.

このクロライドイオンおよびナトリウムイオンが電荷を運ぶことにより電流が流れる。この時、クロライドイオンを媒体として流れる電流の割合をクロライドイオンの輸率tClとし、ナトリウムイオンを媒体として流れる電流の割合をナトリウムイオンの輸率tNa(tCl+tNa=1)とする。 An electric current flows when the chloride ions and sodium ions carry charges. In this case, black percentage of the current flowing in the chloride ion as a medium and transport number t Cl of chloride ions, and transport number t Na sodium the ratio of current flowing through the sodium ions as a medium ions (t Cl + t Na = 1 ).

図11に示すように、媒体が純水の場合(実施例1)には、純水中にクロライドイオン(Cl)およびナトリウムイオン(Na)は含まれていないので、電極からクロライドイオン(Cl)が媒体中に拡散すると、媒体中の電気的な中性を保つために、皮膚からナトリウムイオン(Na)が拡散する。このように、ナトリウムイオンは皮膚から一方的に拡散するので、皮膚(抽出部位)近傍におけるナトリウムイオンの輸率tNaは皮膚の状態(微細孔の深さ、大きさなど)の影響を比較的受けずに高い値(tNa=1)で安定すると考えられる。このようにグルコースの抽出を担うナトリウムイオンの挙動が皮膚の状態の影響を受けずに安定するので、実施例1では、グルコース透過率Pと皮膚の状態を反映するコンダクタンスkとの相関が良くなったと考えられる。 As shown in FIG. 11, when the medium is pure water (Example 1), chloride ions (Cl ) and sodium ions (Na + ) are not contained in the pure water. When Cl ) diffuses into the medium, sodium ions (Na + ) diffuse from the skin in order to maintain electrical neutrality in the medium. In this way, since sodium ions diffuse unilaterally from the skin, the sodium ion transport number t Na in the vicinity of the skin (extraction site) is relatively less influenced by the skin condition (depth, size, etc. of micropores). It is considered that it is stable at a high value (t Na = 1) without receiving. Thus, since the behavior of sodium ions responsible for glucose extraction is stabilized without being affected by the skin condition, in Example 1, the correlation between the glucose permeability P and the conductance k reflecting the skin condition is improved. It is thought.

また、図12に示すように、媒体が生理食塩水の場合(比較例1)には、クロライドイオン(Cl)およびナトリウムイオン(Na)が多量に含まれている。このため、電極からクロライドイオン(Cl)が媒体中に拡散した場合に、媒体中の電気的な中性を保つために、皮膚からナトリウムイオン(Na)が拡散する場合と、媒体中のクロライドイオン(Cl)が皮膚内に入る場合との2つの場合が考えられる。このため、媒体として生理食塩水を用いた場合には、皮膚の状態(微細孔の深さ、大きさなど)によって、皮膚(抽出部位)近傍におけるナトリウムイオンの輸率tNaが低い値(tNa=0.7)でばらつきが生じると考えられる。このようにグルコースの抽出を担うナトリウムイオンの挙動が皮膚の状態の影響によりばらつくので、比較例1では、グルコース透過率Pと皮膚の状態を反映するコンダクタンスkとの相関が悪くなったと考えられる。 As shown in FIG. 12, when the medium is physiological saline (Comparative Example 1), a large amount of chloride ions (Cl ) and sodium ions (Na + ) are contained. Therefore, when chloride ions (Cl ) diffuse from the electrode into the medium, sodium ions (Na + ) diffuse from the skin in order to maintain the electrical neutrality in the medium, There are two possible cases: chloride ion (Cl ) enters the skin. For this reason, when physiological saline is used as a medium, the sodium ion transport rate t Na in the vicinity of the skin (extraction site) is low depending on the state of the skin (depth and size of the micropores) (t It is considered that variation occurs at Na = 0.7. Thus, since the behavior of sodium ions responsible for glucose extraction varies due to the influence of the skin condition, it is considered that in Comparative Example 1, the correlation between the glucose permeability P and the conductance k reflecting the skin condition was deteriorated.

第1実施形態では、上記のように、グルコースを含む組織液を保持するための媒体として純水を用いることによって、抵抗率が約0.054と低い生理食塩水などの導電性の媒体を用いる場合と比較して、グルコースの抽出部位501に対する透過率と抽出部位501のコンダクタンスとの相関を大幅に良くすることができる。これにより、抽出部位501のコンダクタンスを測定することによって、グルコースの抽出部位501に対する透過率をより精度良く推定することができる。   In the first embodiment, as described above, by using pure water as a medium for holding tissue fluid containing glucose, a conductive medium such as physiological saline having a resistivity as low as about 0.054 is used. As compared with the above, the correlation between the transmittance of the glucose extraction site 501 and the conductance of the extraction site 501 can be greatly improved. Thereby, by measuring the conductance of the extraction part 501, the transmittance of glucose to the extraction part 501 can be estimated with higher accuracy.

また、第1実施形態では、上記のように、前処理として、抽出部位501に微細孔(抽出孔501a)を形成することによって、抽出部位501を介して組織液をメッシュシート201内の純水中に容易に抽出することができる。   In the first embodiment, as described above, as a pretreatment, the microfluid (extraction hole 501a) is formed in the extraction part 501 so that the tissue fluid is passed through the pure water in the mesh sheet 201 through the extraction part 501. Can be easily extracted.

また、第1実施形態では、上記のように、作用電極203および乾燥電極1間のみに交流を印加することにより、比較的簡単な構成で、かつ、比較的短い測定時間で抽出部位501のコンダクタンスを測定することができる。   In the first embodiment, as described above, by applying an alternating current only between the working electrode 203 and the dry electrode 1, the conductance of the extraction part 501 can be achieved with a relatively simple configuration and a relatively short measurement time. Can be measured.

また、第1実施形態では、上記のように、純水を保持する媒体として、容積が約3.5μlで、約10mmの長さ、約4mmの幅および約50μmの厚みを有する比較的小さいメッシュシート201を用いることによって、比較的容積が大きい媒体を用いる場合と比較して、比較的短時間待機することにより、イオンが作用電極203近傍に局在した組織液の抽出直後の状態から、イオンが拡散によりメッシュシート201に均一化した状態にすることができる。これにより、速やかに作用電極203および乾燥電極1に通電を開始して、コンダクタンスを得ることができる。   In the first embodiment, as described above, the medium for holding pure water is a relatively small mesh having a volume of about 3.5 μl, a length of about 10 mm, a width of about 4 mm, and a thickness of about 50 μm. By using the sheet 201, the ions are removed from the state immediately after the extraction of the tissue fluid in which the ions are localized in the vicinity of the working electrode 203 by waiting for a relatively short time compared to the case of using a medium having a relatively large volume. The mesh sheet 201 can be made uniform by diffusion. Thereby, it is possible to quickly start energizing the working electrode 203 and the dry electrode 1 to obtain conductance.

(第2実施形態)
図13は、本発明の第2実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、コンダクタンスを算出するコンダクタンス測定装置とグルコースの濃度を算出する濃度分析装置とを分割した例について説明する。まず、図13を参照して、本発明の第2実施形態によるグルコース濃度分析装置300の構造を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a glucose concentration analyzer according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, unlike the first embodiment, an example will be described in which a conductance measuring device that calculates conductance and a concentration analyzer that calculates glucose concentration are divided. First, the structure of the glucose concentration analyzer 300 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2実施形態によるグルコース濃度分析装置300は、被験者の皮膚500に取り付けられ、抽出部位501のコンダクタンスを算出するとともに、メッシュシート201にグルコースを抽出するコンダクタンス測定装置300aと、グルコースを含んだメッシュシート201からグルコース抽出速度を算出するとともに、コンダクタンス測定装置300aで算出されたコンダクタンスとグルコース抽出速度からグルコースの濃度(血糖値)を算出する濃度分析装置300bとからなる。   The glucose concentration analyzer 300 according to the second embodiment is attached to the subject's skin 500, calculates the conductance of the extraction site 501, and extracts the glucose into the mesh sheet 201, and the mesh sheet containing glucose. The concentration analysis device 300b calculates the glucose extraction rate from 201 and calculates the glucose concentration (blood glucose level) from the conductance calculated by the conductance measuring device 300a and the glucose extraction rate.

コンダクタンス測定装置300aの構造は、上記第1実施形態のグルコース濃度分析装置100の構造からグルコースセンサ3を除いている点以外は同様であるので、説明を省略する。なお、コンダクタンス測定装置300aにおいてグルコースの抽出が行われる際には、上記第1実施形態と同様に、ディスポチップ200aが抽出部位501に配置される。なお、第2実施形態のディスポチップ200aは、上記第1実施形態のディスポチップ200からセンサ部材202が除かれた構成を有する。   The structure of the conductance measuring device 300a is the same except that the glucose sensor 3 is omitted from the structure of the glucose concentration analyzer 100 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. When glucose is extracted in the conductance measuring device 300a, the disposable chip 200a is disposed at the extraction site 501 as in the first embodiment. The disposable chip 200a of the second embodiment has a configuration in which the sensor member 202 is removed from the disposable chip 200 of the first embodiment.

また、濃度分析装置300bは、コンダクタンス測定装置300aにおいて得られたグルコースを含んだメッシュシート201を受け入れるための受け部301と、メッシュシート201からグルコース抽出量を測定するためのグルコースセンサ302と、グルコースセンサ302により得られたグルコース抽出量からグルコース抽出速度を算出する制御・解析部303と、濃度分析装置300aに分析の開始を指示するためのボタンなどからなる入力部304と、分析結果などを表示するための表示部305とを備えている。また、濃度分析装置300bにおいてグルコース濃度の分析が行われる際には、上記第1実施形態のセンサ部材202と同様に構成されたセンサ部材306が、受け部301のグルコースセンサ302側に設置される。   In addition, the concentration analyzer 300b includes a receiving unit 301 for receiving the mesh sheet 201 containing glucose obtained in the conductance measuring device 300a, a glucose sensor 302 for measuring the amount of glucose extracted from the mesh sheet 201, glucose A control / analysis unit 303 for calculating the glucose extraction rate from the glucose extraction amount obtained by the sensor 302, an input unit 304 including a button for instructing the concentration analyzer 300a to start the analysis, and the analysis result are displayed. And a display unit 305. In addition, when glucose concentration analysis is performed in the concentration analyzer 300b, a sensor member 306 configured similarly to the sensor member 202 of the first embodiment is installed on the glucose sensor 302 side of the receiving portion 301. .

また、制御・解析部303は、コンダクタンス測定装置300aの制御・解析部4と有線または無線により接続されており、コンダクタンス測定装置300aの制御・解析部4からコンダクタンスの値および組織液の抽出のために印加した直流電流の印加時間などを受信することが可能に構成されている。   The control / analysis unit 303 is connected to the control / analysis unit 4 of the conductance measurement apparatus 300a by wire or wirelessly, and is used to extract conductance values and tissue fluid from the control / analysis unit 4 of the conductance measurement apparatus 300a. It is configured to be able to receive the application time of the applied direct current.

図14および図15は、それぞれ、本発明の第2実施形態によるグルコース濃度分析装置のコンダクタンス測定装置および濃度分析装置の動作を説明するためのフローチャートである。次に、図2〜図4および図13〜図15を参照して、本発明の第2実施形態によるグルコース濃度分析装置300の分析動作を説明する。   14 and 15 are flowcharts for explaining the operations of the conductance measurement device and the concentration analyzer of the glucose concentration analyzer according to the second embodiment of the present invention, respectively. Next, an analysis operation of the glucose concentration analyzer 300 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4 and FIGS. 13 to 15.

第2実施形態によるグルコース濃度分析装置300を用いて血糖値を測定する際には、まず、ニードルローラ600(図2参照)を用いて被験者の皮膚500に抽出孔501a(図3参照)を形成する。   When measuring a blood glucose level using the glucose concentration analyzer 300 according to the second embodiment, first, an extraction hole 501a (see FIG. 3) is formed in the skin 500 of the subject using the needle roller 600 (see FIG. 2). To do.

また、被験者は、グルコース濃度分析装置300のコンダクタンス測定装置300aにディスポチップ200aを装着する。この時、コンダクタンス測定装置300aにおいては、図14のステップS11において、ディスポチップ200aが装置に装着されたか否かがセンサ(図示せず)により判断される。ディスポチップ200aが装置に装着されていない場合には、この判断が繰り返される。また、ディスポチップ200aが装置に装着された場合には、ステップS12に進む。   The subject wears the disposable chip 200a on the conductance measuring device 300a of the glucose concentration analyzer 300. At this time, in the conductance measuring apparatus 300a, in step S11 of FIG. 14, it is determined by a sensor (not shown) whether or not the disposable chip 200a is attached to the apparatus. This determination is repeated when the disposable chip 200a is not attached to the apparatus. If the disposable chip 200a is attached to the apparatus, the process proceeds to step S12.

その後、抽出孔501aが形成された抽出部位501と、陰極(ディスポチップ200aのメッシュシート201)が接触するようにコンダクタンス測定装置300aを被験者の皮膚500に装着する。その後、被験者は、コンダクタンス測定装置300aのボタン(入力部6)を押すことによって、測定開始の指示を行う。   Thereafter, the conductance measuring device 300a is attached to the skin 500 of the subject so that the extraction site 501 in which the extraction holes 501a are formed and the cathode (the mesh sheet 201 of the disposable chip 200a) are in contact with each other. Thereafter, the subject gives an instruction to start measurement by pressing a button (input unit 6) of the conductance measuring device 300a.

また、コンダクタンス測定装置300aにおいては、ステップS12において、測定開始の指示があったか否かが判断される。測定開始の指示がない場合には、この判断が繰り返される。また、測定開始の指示があった場合には、ステップS13において、上記第1実施形態のステップS3(図4参照)と同様に、直流電流が皮膚500に印加される。これにより、メッシュシート201にグルコースが抽出される。   In conductance measuring apparatus 300a, it is determined in step S12 whether or not there has been an instruction to start measurement. This determination is repeated when there is no instruction to start measurement. When an instruction to start measurement is given, a direct current is applied to the skin 500 in step S13 as in step S3 (see FIG. 4) of the first embodiment. Thereby, glucose is extracted to the mesh sheet 201.

また、コンダクタンス測定装置300aにおいては、ステップS14において、グルコースの抽出のための直流電流の印加を停止した後、上記第1実施形態のステップS5(図4参照)と同様に、約10秒間待機する。これにより、Naなどのイオンがメッシュシート201内の純水中に均質化した状態となる。 In addition, in the conductance measuring apparatus 300a, in step S14, the application of the direct current for glucose extraction is stopped, and then the apparatus waits for about 10 seconds as in step S5 (see FIG. 4) of the first embodiment. . As a result, ions such as Na + are homogenized in pure water in the mesh sheet 201.

その後、コンダクタンス測定装置300aにおいては、ステップS15およびS16において、上記第1実施形態のステップS6およびS7(図4参照)と同様に、交流電流が皮膚に印加されるとともに、抽出部位501のコンダクタンスが算出される。   Thereafter, in the conductance measuring apparatus 300a, in steps S15 and S16, an alternating current is applied to the skin and the conductance of the extraction region 501 is increased as in steps S6 and S7 (see FIG. 4) of the first embodiment. Calculated.

この後、コンダクタンス測定装置300aにおいては、ステップS17において、上記ステップS16において算出された抽出部位501のコンダクタンスが、コンダクタンス測定装置300aの制御・解析部4から濃度分析装置300aの制御・解析部303に送信される。これにより、コンダクタンス測定装置300aの動作は終了する。   Thereafter, in the conductance measurement device 300a, in step S17, the conductance of the extraction portion 501 calculated in step S16 is transferred from the control / analysis unit 4 of the conductance measurement device 300a to the control / analysis unit 303 of the concentration analyzer 300a. Sent. Thereby, the operation of the conductance measuring apparatus 300a is completed.

そして、被験者は、コンダクタンス測定装置300aからディスポチップ200aを取り外すとともに、濃度分析装置300bに設置する。   Then, the subject removes the disposable chip 200a from the conductance measuring device 300a and installs it on the concentration analyzer 300b.

まず、濃度分析装置300bにおいては、ステップS21において、センサ部材306が設置されたか否かが判断される。センサ部材306が設置されない場合には、この判断が繰り返される。また、センサ部材306が設置された場合には、ステップS22に進む。   First, in the concentration analyzer 300b, it is determined in step S21 whether or not the sensor member 306 has been installed. This determination is repeated when the sensor member 306 is not installed. If the sensor member 306 is installed, the process proceeds to step S22.

次に、濃度分析装置300bにおいては、ステップS22において、ディスポチップ200aが設置されたか否かが判断される。ディスポチップ200aが設置されない場合には、この判断が繰り返される。また、ディスポチップ200aが設置された場合には、ステップS23に進む。   Next, in the concentration analyzer 300b, it is determined in step S22 whether or not the disposable chip 200a has been installed. This determination is repeated when the disposable chip 200a is not installed. If the disposable chip 200a is installed, the process proceeds to step S23.

また、被験者は、ディスポチップ200aを濃度分析装置300bに設置した後、ボタンなどからなる入力部304を操作することにより測定開始の指示を行う。この時、濃度分析装置300aにおいては、ステップS23において、測定開始の指示があったか否かが判断される。測定開始の指示がない場合には、この判断が繰り返される。また、測定開始の指示があった場合には、ステップS24において、上記第1実施形態のステップS4(図4参照)と同様に、グルコースセンサ302のフォトダイオードから出力される信号に基づいて、制御・解析部303によりグルコース抽出量が算出される。   In addition, the subject places the disposable chip 200a on the concentration analyzer 300b, and then instructs the start of measurement by operating the input unit 304 including buttons and the like. At this time, the concentration analyzer 300a determines in step S23 whether or not there is an instruction to start measurement. This determination is repeated when there is no instruction to start measurement. When an instruction to start measurement is given, control is performed in step S24 based on the signal output from the photodiode of the glucose sensor 302, as in step S4 (see FIG. 4) of the first embodiment. The glucose extraction amount is calculated by the analysis unit 303.

次に、濃度分析装置300bにおいては、ステップS25において、コンダクタンス測定装置300aから抽出部位501のコンダクタンスなどの情報を受信したか否かが判断される。情報を受信しない場合には、この判断が繰り返される。また、情報を受信した場合には、ステップS26に進む。なお、コンダクタンスなどの情報には、上記ステップS13(図14参照)においてグルコースの抽出の際に印加した直流電流の印加時間が含まれている。   Next, in step S25, the concentration analyzer 300b determines whether information such as the conductance of the extraction site 501 has been received from the conductance measurement device 300a. If no information is received, this determination is repeated. If the information is received, the process proceeds to step S26. The information such as conductance includes the application time of the direct current applied at the time of glucose extraction in step S13 (see FIG. 14).

次に、濃度分析装置300bにおいては、ステップS26において、グルコース濃度(血糖値)の算出が行われる。すなわち、制御・解析部303は、上記ステップS24において得られたグルコース抽出量を、上記ステップS25において受信した直流電流の印加時間で割ることによって、グルコース抽出速度Jを算出する。そして、制御・解析部303は、グルコース抽出速度Jおよび抽出部位501のコンダクタンスkに基づいて、組織液のグルコース濃度(血糖値C)を算出する。   Next, in the concentration analyzer 300b, the glucose concentration (blood glucose level) is calculated in step S26. That is, the control / analysis unit 303 calculates the glucose extraction rate J by dividing the glucose extraction amount obtained in step S24 by the DC current application time received in step S25. Then, the control / analysis unit 303 calculates the glucose concentration (blood glucose level C) of the tissue fluid based on the glucose extraction rate J and the conductance k of the extraction site 501.

第2実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、グルコースを保持する媒体として純水を用いることによって、コンダクタンスとグルコース透過率との相関を良くすることができる。これにより、より精度良く血糖値を算出することができる。   Also in the second embodiment, the correlation between the conductance and the glucose permeability can be improved by using pure water as a medium for holding glucose, as in the first embodiment. Thereby, a blood glucose level can be calculated more accurately.

また、第2実施形態では、上記のように、被験者の皮膚に取り付けられて、コンダクタンスの測定およびグルコースの抽出を行うコンダクタンス測定装置300aと、グルコースの抽出量を取得するためのグルコースセンサ302を備えた濃度分析装置300bとを分離することによって、グルコースの抽出量を測定する際に必要なセンサ部材306に含まれるグルコースオキシダーゼ、ペルオキシターゼおよび発色色素などの物質が被験者の皮膚に触れることを抑制することができる。これにより、被験者の安全性を高めることができる。   In the second embodiment, as described above, the conductance measurement device 300a that is attached to the skin of the subject and performs conductance measurement and glucose extraction, and the glucose sensor 302 for obtaining the glucose extraction amount are provided. By separating the concentration analyzer 300b, it is possible to prevent substances such as glucose oxidase, peroxidase, and coloring dye contained in the sensor member 306 necessary for measuring the amount of glucose extracted from touching the subject's skin. Can do. Thereby, a test subject's safety | security can be improved.

第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   Other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

(第3実施形態)
図16は、本発明の第3実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と異なり、直流電流によりコンダクタンスを測定する例を説明する。まず、図16を参照して、本発明の第3実施形態によるグルコース濃度分析装置400の構造を説明する。
(Third embodiment)
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a glucose concentration analyzer according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, an example in which conductance is measured by a direct current will be described. First, the structure of the glucose concentration analyzer 400 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図16に示すように、第3実施形態によるグルコース濃度分析装置400は、被験者の皮膚500の抽出部位501に配置されるチャンバー401と、チャンバー401に純水を供給するためのシリンジ402と、チャンバー401に設けられたグルコースセンサ403と、チャンバー401に配置される電極404と、皮膚500の抽出部位501以外の部位502および部位503にそれぞれ配置される電極405および406とを備えている。また、グルコース濃度分析装置400は、電極404〜406を介して皮膚500に直流電流を印加するための電源部407と、通電パターンを切り替えるためのスイッチ回路408と、電源部407の出力を測定するための電圧計409と、グルコースセンサ403、電源部407およびスイッチ回路408などを制御するための制御・解析部410と、入力部411と、表示部412とをさらに備えている。   As shown in FIG. 16, the glucose concentration analyzer 400 according to the third embodiment includes a chamber 401 disposed in an extraction site 501 of a subject's skin 500, a syringe 402 for supplying pure water to the chamber 401, and a chamber 401, a glucose sensor 403 provided in 401, an electrode 404 disposed in chamber 401, and electrodes 405 and 406 disposed in regions 502 and 503 other than extraction region 501 of skin 500, respectively. Further, the glucose concentration analyzer 400 measures the output of the power supply unit 407 for applying a direct current to the skin 500 via the electrodes 404 to 406, the switch circuit 408 for switching the energization pattern, and the power supply unit 407. And a control / analysis unit 410 for controlling the glucose sensor 403, the power supply unit 407, the switch circuit 408, and the like, an input unit 411, and a display unit 412.

また、チャンバー401は、約80μlの純水を収容可能に構成されている。チャンバー401に供給された純水は、抽出部位501から抽出されたグルコースを含む組織液を保持する機能を有する。グルコースセンサ403は、上記第1実施形態のグルコースセンサ3とセンサ部材202とから構成されている。このグルコースセンサ403により、チャンバー401の純水中に保持されたグルコース量が測定される。このグルコース量は、制御・解析部410に入力される。   The chamber 401 is configured to be able to store about 80 μl of pure water. The pure water supplied to the chamber 401 has a function of holding tissue fluid containing glucose extracted from the extraction site 501. The glucose sensor 403 includes the glucose sensor 3 and the sensor member 202 of the first embodiment. The glucose sensor 403 measures the amount of glucose retained in the pure water in the chamber 401. This amount of glucose is input to the control / analysis unit 410.

また、スイッチ回路408は、電極404、電極405および皮膚500を介して通電する第1通電パターンと、電極404、電極406および皮膚500を介して通電する第2通電パターンと、電極405、電極406および皮膚500を介して通電する第3通電パターンとに切り替えることが可能である。   In addition, the switch circuit 408 includes a first energization pattern that energizes through the electrode 404, the electrode 405, and the skin 500, a second energization pattern that energizes through the electrode 404, the electrode 406, and the skin 500, and the electrode 405 and the electrode 406. It is also possible to switch to the third energization pattern that energizes through the skin 500.

また、電圧計409は、スイッチ回路408によって切り替えられたそれぞれの通電パターンにおける電圧値を測定するために設けられている。この電圧値は、制御・解析部410に入力される。また、制御・解析部410は、この電圧値に基づいて、抽出部位501の抵抗Raを算出するとともに、算出した抵抗Raに基づいて抽出部位501のコンダクタンスを算出するように構成されている。   The voltmeter 409 is provided for measuring the voltage value in each energization pattern switched by the switch circuit 408. This voltage value is input to the control / analysis unit 410. The control / analysis unit 410 is configured to calculate the resistance Ra of the extraction region 501 based on the voltage value, and to calculate the conductance of the extraction region 501 based on the calculated resistance Ra.

また、入力部411および表示部412は、それぞれ、上記第1実施形態の入力部6および表示部7と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。   Moreover, since the input part 411 and the display part 412 are the structures similar to the input part 6 and the display part 7 of the said 1st Embodiment, respectively, detailed description is abbreviate | omitted.

図17〜図19は、それぞれ、図16に示したグルコース濃度分析装置の第1通電パターン、第2通電パターンおよび第3通電パターンを説明するための等価回路図である。次に、図17〜図19を参照して、第3実施形態によるグルコース濃度分析装置400のコンダクタンスの測定原理について説明する。   17 to 19 are equivalent circuit diagrams for explaining the first energization pattern, the second energization pattern, and the third energization pattern of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 16, respectively. Next, with reference to FIGS. 17 to 19, the principle of measuring conductance of the glucose concentration analyzer 400 according to the third embodiment will be described.

図17に示すように、第1通電パターンにおいて、電圧計409の出力値は、抽出部位501と部位502との間の抵抗値Rabとなる。また、抽出部位501と部位502との間の抵抗値Rabは、抽出部位501の抵抗値Raと、部位502の抵抗値Rbと、皮膚500(抽出部位501、部位502および部位503)よりも体内側の組織の抵抗値Rdとの和で表される。この抵抗値Rabは、以下の式(5)のように表される。   As shown in FIG. 17, in the first energization pattern, the output value of the voltmeter 409 is a resistance value Rab between the extraction part 501 and the part 502. In addition, the resistance value Rab between the extraction part 501 and the part 502 is greater than the resistance value Ra of the extraction part 501, the resistance value Rb of the part 502, and the skin 500 (extraction part 501, part 502, and part 503). It is represented by the sum of the resistance value Rd of the inner tissue. This resistance value Rab is expressed as the following equation (5).

Rab=Ra+Rb+Rd ・・・(5)
ここで、皮膚500よりも体内側の組織の抵抗は、皮膚500の抵抗よりも十分に小さいので、Rd<<Ra+Rb、および、2Rd<<Ra+Rbが成り立つ。したがって、上記式(5)は、以下の式(6)のように近似することができる。
Rab = Ra + Rb + Rd (5)
Here, since the resistance of the tissue inside the body than the skin 500 is sufficiently smaller than the resistance of the skin 500, Rd << Ra + Rb and 2Rd << Ra + Rb are established. Therefore, the above equation (5) can be approximated as the following equation (6).

Rab=Ra+Rb ・・・(6)
また、図18に示すように、第2通電パターンにおいて、電圧計409の出力値は、抽出部位501と部位503との間の抵抗値Racとなる。この抵抗値Racは、上記第1通電パターンの場合と同様に、以下の式(7)のように近似することができる。
Rab = Ra + Rb (6)
As shown in FIG. 18, in the second energization pattern, the output value of the voltmeter 409 becomes a resistance value Rac between the extraction part 501 and the part 503. This resistance value Rac can be approximated by the following equation (7), as in the case of the first energization pattern.

Rac=Ra+Rc+2Rd=Ra+Rc ・・・(7)
また、図19に示すように、第3通電パターンにおいて、電圧計409の出力値は、部位502と部位503との間の抵抗値Rbcとなる。この抵抗値Rbcは、上記第1通電パターンの場合と同様に、以下の式(8)のように近似することができる。
Rac = Ra + Rc + 2Rd = Ra + Rc (7)
As shown in FIG. 19, in the third energization pattern, the output value of the voltmeter 409 is a resistance value Rbc between the part 502 and the part 503. This resistance value Rbc can be approximated by the following equation (8), as in the case of the first energization pattern.

Rbc=Rb+Rc+Rd=Rb+Rc ・・・(8)
上記式(6)、(7)および(8)から、抽出部位501の抵抗Raは、以下の式(9)のように表される。
Rbc = Rb + Rc + Rd = Rb + Rc (8)
From the above formulas (6), (7), and (8), the resistance Ra of the extraction portion 501 is expressed as the following formula (9).

Ra=(Rab+Rac−Rbc)/2 ・・・(9)
このように抽出部位501の抵抗Raは、第1通電パターン、第2通電パターンおよび第3通電パターンのそれぞれにおける電圧計の出力値から算出することが可能である。また、抽出部位501のコンダクタンスkは、抽出部位501の抵抗Raの逆数であり、以下の式(10)のように表される。
Ra = (Rab + Rac−Rbc) / 2 (9)
As described above, the resistance Ra of the extraction portion 501 can be calculated from the output values of the voltmeter in each of the first energization pattern, the second energization pattern, and the third energization pattern. In addition, the conductance k of the extraction part 501 is the reciprocal of the resistance Ra of the extraction part 501 and is represented by the following equation (10).

k=1/Ra ・・・(10)
このようにして、第3実施形態によるグルコース濃度分析装置400におけるコンダクタンスの算出が行われる。
k = 1 / Ra (10)
In this way, the conductance is calculated in the glucose concentration analyzer 400 according to the third embodiment.

図20は、第3実施形態によるグルコース濃度分析装置400の分析動作を説明するためのフローチャートである。次に、図3、図4および図16〜図20を参照して、グルコース濃度分析装置400の分析動作を説明する。   FIG. 20 is a flowchart for explaining the analysis operation of the glucose concentration analyzer 400 according to the third embodiment. Next, the analysis operation of the glucose concentration analyzer 400 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 and FIGS.

第3実施形態によるグルコース濃度分析装置400を用いて血糖値を測定する際には、まず、被験者は、上記第1実施形態と同様に、抽出部位501に前処理として抽出孔501a(図3参照)を形成する。   When measuring a blood glucose level using the glucose concentration analyzer 400 according to the third embodiment, the subject first extracts the extraction hole 501a (see FIG. 3) as a pretreatment on the extraction site 501 as in the first embodiment. ).

その後、被験者は、抽出孔501aが形成された抽出部位501にチャンバー401が配置されるように、グルコース濃度分析装置400を被験者の皮膚500に装着する。そして、シリンジ402により、チャンバー内に純水を約80μl分供給する。その後、被験者は、グルコース濃度分析装置400のボタン(入力部411)を押すことによって、測定開始の指示を行う。   Thereafter, the subject wears the glucose concentration analyzer 400 on the skin 500 of the subject so that the chamber 401 is disposed at the extraction site 501 in which the extraction hole 501a is formed. Then, about 80 μl of pure water is supplied into the chamber by the syringe 402. Thereafter, the subject gives an instruction to start measurement by pressing a button (input unit 411) of the glucose concentration analyzer 400.

また、グルコース濃度分析装置400においては、図20のステップS31において、測定開始の指示があったか否かが判断される。測定開始の指示がない場合には、この判断が繰り返される。また、測定開始の指示があった場合には、ステップS32において、電源部407は、電極404および電極405をそれぞれ陰極および陽極として、皮膚500に約80μAの直流(DC)電流を約180秒間印加する。これにより、抽出部位501を介して、グルコースがチャンバー401に保持された純水中に収集される。また、純水中に収集されたグルコースは、チャンバー401の上面に配置されたグルコースセンサ403のセンサ部材(図示せず)に到達する。   Further, in the glucose concentration analyzer 400, it is determined in step S31 of FIG. 20 whether or not there has been an instruction to start measurement. This determination is repeated when there is no instruction to start measurement. In addition, when an instruction to start measurement is given, in step S32, the power supply unit 407 applies a direct current (DC) current of about 80 μA to the skin 500 for about 180 seconds with the electrode 404 and the electrode 405 as the cathode and the anode, respectively. To do. As a result, glucose is collected in the pure water held in the chamber 401 via the extraction site 501. Further, glucose collected in the pure water reaches a sensor member (not shown) of the glucose sensor 403 disposed on the upper surface of the chamber 401.

次に、グルコース濃度分析装置400においては、ステップS33において、上記第1実施形態のステップS4(図4参照)と同様に、グルコースセンサ403によりチャンバー401に抽出されたグルコースの抽出速度J(単位時間当たりの抽出量)が測定される。   Next, in the glucose concentration analyzer 400, the extraction rate J of glucose extracted into the chamber 401 by the glucose sensor 403 (unit time) in step S33, as in step S4 (see FIG. 4) of the first embodiment. Per extract).

また、グルコース濃度分析装置400においては、ステップS34において、グルコースの抽出のための直流電流の印加を停止した後、約6分間待機する。すなわち、第3実施形態では、チャンバー401内の純水の量が比較的多いため、上記第1実施形態の待機時間(約10秒)よりも長い時間待機する。これにより、チャンバー401内にイオンが均一化した状態となる。   The glucose concentration analyzer 400 waits for about 6 minutes after stopping application of the direct current for glucose extraction in step S34. That is, in the third embodiment, since the amount of pure water in the chamber 401 is relatively large, the process waits for a longer time than the waiting time (about 10 seconds) of the first embodiment. As a result, ions are made uniform in the chamber 401.

次に、グルコース濃度分析装置400においては、ステップS35において、スイッチ回路408により第1通電パターン(図17参照)に切り替えるとともに、電源部2は皮膚500に約80μAの直流電流を印加する。この時、電圧計409による測定値(抵抗値Rab)が制御・解析部410に入力される。   Next, in the glucose concentration analyzer 400, in step S35, the switch circuit 408 switches to the first energization pattern (see FIG. 17), and the power supply unit 2 applies a direct current of about 80 μA to the skin 500. At this time, a measured value (resistance value Rab) by the voltmeter 409 is input to the control / analysis unit 410.

次に、グルコース濃度分析装置400においては、ステップS36において、スイッチ回路408により第2通電パターン(図18参照)に切り替えるとともに、電源部2は皮膚500に約80μAの直流電流を印加する。この時、電圧計409による測定値(抵抗値Rac)が制御・解析部410に入力される。   Next, in the glucose concentration analyzer 400, in step S36, the switch circuit 408 switches to the second energization pattern (see FIG. 18), and the power source unit 2 applies a direct current of about 80 μA to the skin 500. At this time, a measured value (resistance value Rac) by the voltmeter 409 is input to the control / analysis unit 410.

次に、グルコース濃度分析装置400においては、ステップS37において、スイッチ回路408により第3通電パターン(図19参照)に切り替えるとともに、電源部2は皮膚500に約80μAの直流電流を印加する。この時、電圧計409による測定値(抵抗値Rbc)が制御・解析部410に入力される。   Next, in the glucose concentration analyzer 400, in step S37, the switch circuit 408 switches to the third energization pattern (see FIG. 19), and the power source unit 2 applies a direct current of about 80 μA to the skin 500. At this time, the measured value (resistance value Rbc) by the voltmeter 409 is input to the control / analysis unit 410.

次に、グルコース濃度分析装置400においては、ステップS38において、制御・解析部410により、上記式(9)および(10)により抽出部位501の抵抗値Raが算出されるとともに、抵抗値Raの逆数であるコンダクタンスkが算出される。また、コンダクタンスkに基づいて、グルコースの皮膚(抽出部位501)に対する透過率Pが算出される。   Next, in the glucose concentration analyzer 400, in step S38, the control / analysis unit 410 calculates the resistance value Ra of the extraction portion 501 by the above formulas (9) and (10), and the reciprocal of the resistance value Ra. A conductance k is calculated. Further, the transmittance P of glucose to the skin (extraction site 501) is calculated based on the conductance k.

次に、グルコース濃度分析装置400においては、ステップS39において、制御・解析部410により、グルコース濃度(血糖値)が算出される。すなわち、上記ステップS33で得られたグルコース抽出速度J、上記ステップS38で得られたグルコース透過率Pおよび抽出部位501の面積Sと、上記式(2)とに基づいて、グルコース濃度Cが算出される。この後、算出されたグルコース濃度(血糖値)が表示部412に表示される。第3実施形態では、以上のようにしてグルコース濃度が算出される。   Next, in the glucose concentration analyzer 400, the glucose concentration (blood glucose level) is calculated by the control / analysis unit 410 in step S39. That is, the glucose concentration C is calculated based on the glucose extraction rate J obtained in step S33, the glucose permeability P obtained in step S38 and the area S of the extraction site 501, and the above equation (2). The Thereafter, the calculated glucose concentration (blood glucose level) is displayed on the display unit 412. In the third embodiment, the glucose concentration is calculated as described above.

第3実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、グルコースを保持する媒体として純水を用いることによって、コンダクタンスとグルコース透過率との相関を良くすることができる。これにより、より精度良く血糖値を算出することができる。   In the third embodiment, as in the first embodiment, the correlation between conductance and glucose permeability can be improved by using pure water as a medium for holding glucose. Thereby, a blood glucose level can be calculated more accurately.

第3実施形態では、上記のように、3つの電極404、405および406を用いて、3つの通電パターンにおいて直流電流を印加することにより抽出部位501のコンダクタンスを測定することによって、上記第1および第2実施形態のように交流電流によりコンダクタンスを測定する場合と比較して、コンダクタンスを安定して測定することができる。   In the third embodiment, as described above, the first and second electrodes 404, 405, and 406 are used to measure the conductance of the extraction region 501 by applying a direct current in three energization patterns. Compared with the case where the conductance is measured by an alternating current as in the second embodiment, the conductance can be measured stably.

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記第1〜第3実施形態では、NaCl濃度が0mMの純水を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、NaCl濃度が5mM以下の低導電性媒体である食塩水を用いてもよい。   For example, in the first to third embodiments, an example using pure water having a NaCl concentration of 0 mM is shown. However, the present invention is not limited to this, and the saline is a low-conductivity medium having a NaCl concentration of 5 mM or less. May be used.

また、上記第1〜第3実施形態では、電源部の電流を制御して、陰極と陽極との間の電圧を計測することにより陰極のインピーダンスを求めた例を示したが、本発明はこれに限らず、電源部の電圧を制御して、陰極と陽極との電流を計測することにより陰極のインピーダンスを求めてもよい。   In the first to third embodiments, an example in which the impedance of the cathode is obtained by measuring the voltage between the cathode and the anode by controlling the current of the power supply unit is shown. However, the impedance of the cathode may be obtained by controlling the voltage of the power supply unit and measuring the current between the cathode and the anode.

また、上記第1および第2実施形態では、電源部の交流電流の周波数を約500Hzとした例を示したが、本発明はこれに限らず、500Hz以外の周波数であってもよい。この周波数を適宜選択することにより、測定誤差を少なくすることができる。   Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, although the example which made the frequency of the alternating current of a power supply part about 500 Hz was shown, this invention is not restricted to this, Frequency other than 500 Hz may be sufficient. By appropriately selecting this frequency, measurement errors can be reduced.

また、上記第1〜第3実施形態では、グルコースを抽出した後、所定の時間待機することにより、Naなどのイオンの局在した状態を解消する例を示したが、本発明はこれに限らず、ピペッティングを行うか、または、スターラーなどにより積極的に攪拌してもよい。これにより、より早くイオンを均一化することができる。 In the first to third embodiments, the example in which the localized state of ions such as Na + is eliminated by waiting for a predetermined time after extracting glucose is shown. Not limited to this, pipetting may be performed, or the mixture may be actively stirred by a stirrer or the like. Thereby, ion can be equalized more quickly.

また、上記第1〜第3実施形態では、皮膚透過促進処理として、ニードルローラ600により皮膚に微細孔(抽出孔501a)を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、皮膚の抽出部位に超音波を照射して、皮膚のバリア機能を低下させることにより受動拡散を促進させてもよいし、皮膚の抽出部位に組織液の経皮移動を促進するためのエンハンサーであるアルコールや界面活性剤などを付与してもよい。また、レーザーを皮膚に照射して皮膚のバリア機能を低下させてもよい。   Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example which formed the fine hole (extraction hole 501a) in skin with the needle roller 600 was shown as skin permeation promotion processing, this invention is not limited to this, Skin is Passive diffusion may be promoted by irradiating the extraction site with ultrasonic waves to reduce the barrier function of the skin, or alcohol or an interface that is an enhancer for promoting transdermal movement of tissue fluid to the extraction site of the skin An activator or the like may be added. Further, the barrier function of the skin may be lowered by irradiating the skin with a laser.

また、上記第1〜第3実施形態では、ニードルローラ600により微細孔(抽出孔501a)を形成した(皮膚透過促進処理を施した)抽出部位501を介してグルコースを含む組織液を抽出した例を示したが、本発明はこれに限らず、微細孔を形成しない(皮膚透過促進処理を施さない)抽出部位から組織液を抽出してもよい。   In the first to third embodiments, an example in which tissue fluid containing glucose is extracted through the extraction portion 501 in which the microscopic hole (extraction hole 501a) is formed by the needle roller 600 (the skin permeation promoting process is performed). Although shown, this invention is not restricted to this, You may extract a tissue fluid from the extraction site | part which does not form a micropore (it does not give skin permeation promotion processing).

また、上記第1〜第3実施形態では、直流電流を皮膚に印加することにより、グルコースを含む組織液の抽出を促進させる例を示したが、本発明はこれに限らず、直流電流を皮膚に印加することなく、受動拡散によりグルコースを抽出してもよい。この受動拡散による抽出の場合にも、組織液を保持する媒体として純水を用いることにより、コンダクタンスと皮膚透過率との相関を良くすることができる。   Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example which accelerates | stimulates extraction of the tissue fluid containing glucose was shown by applying a direct current to skin, this invention is not limited to this, A direct current is applied to skin. Glucose may be extracted by passive diffusion without application. Also in the case of extraction by this passive diffusion, the correlation between conductance and skin permeability can be improved by using pure water as a medium for holding tissue fluid.

また、上記第1および第2実施形態では、媒体収容部としてメッシュシートを用いる例について説明したが、本発明はこれに限らず、媒体収容部としてシート状の紙片を用いてもよいし、シート状でない紙片やナイロンなどを用いてもよい。また、ポリアクリル酸などからなる非導電性のゲルを板状部材に貼り付けた収集媒体を用いてもよい。また、電極と皮膚とを近づける観点から、媒体収容部はシート状であることが好ましい。電極と皮膚とを近づけることによって、分析物の抽出速度を増加させることができる。   In the first and second embodiments, the example in which the mesh sheet is used as the medium storage unit has been described. However, the present invention is not limited to this, and a sheet-like piece of paper may be used as the medium storage unit. Non-shaped paper pieces or nylon may be used. Moreover, you may use the collection medium which affixed the nonelectroconductive gel which consists of polyacrylic acid etc. on the plate-shaped member. Further, from the viewpoint of bringing the electrode and the skin closer, it is preferable that the medium housing portion is in a sheet form. By bringing the electrode close to the skin, the extraction rate of the analyte can be increased.

また、上記第1および第2実施形態では、約50μmの厚みを有するメッシュシートを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、メッシュシートの厚みは約500μm以下であればよい。   In the first and second embodiments, an example using a mesh sheet having a thickness of about 50 μm is shown. However, the present invention is not limited to this, and the thickness of the mesh sheet may be about 500 μm or less.

また、上記第1〜第3実施形態では、本発明を、生体からグルコースを抽出して血糖値を算出するグルコース濃度分析装置に適用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、生体からグルコース以外の他の分析物の濃度を分析する成分濃度分析装置に本発明を適用してもよい。本発明を適用可能な成分濃度分析装置が抽出する分析物としては、たとえば、生化学成分や被験者に投与された薬剤などが挙げられる。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、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。   Moreover, although the said 1st-3rd embodiment demonstrated the example which applies this invention to the glucose concentration analyzer which extracts glucose from a biological body and calculates a blood glucose level, this invention is not limited to this, A biological body The present invention may also be applied to a component concentration analyzer that analyzes the concentration of analytes other than glucose. Examples of the analyte extracted by the component concentration analyzer to which the present invention is applicable include biochemical components and drugs administered to the subject. Examples of biochemical components include proteins such as albumin, globulin, and enzymes, which are a kind of biochemical components. Examples of biochemical components other than protein include creatinine, creatine, uric acid, amino acids, fructose, galactose, pentose, glycogen, lactic acid, pyruvic acid, and ketone bodies. Examples of the drug include digitalis preparations, theophylline, arrhythmic agents, antiepileptic agents, amino acid saccharide antibiotics, glycopeptide antibiotics, antithrombotic agents, and immunosuppressive agents.

また、上記第1〜第3実施形態のグルコース濃度分析装置、または、生体からグルコース以外の他の分析物を抽出する成分濃度分析装置に本発明を適用した場合において、HPLC(High Performance Liquid Chromatography)法等の他の測定法を用いてたんぱく質またはたんぱく質以外の生化学成分および薬剤を分析するように制御・解析部などを構成してもよい。   In addition, when the present invention is applied to the glucose concentration analyzer of the first to third embodiments or the component concentration analyzer that extracts an analyte other than glucose from a living body, HPLC (High Performance Liquid Chromatography) The control / analysis unit and the like may be configured to analyze proteins or biochemical components other than proteins and drugs using other measurement methods such as the method.

また、上記第1〜第3実施形態では、ニードルローラ600を用いて被験者の皮膚500に抽出孔501aを形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、図21および図22に示す変形例による穿刺具700を使用することもできる。穿刺具700は、滅菌処理された微細針チップ800(図22参照)を装着して、その微細針チップ800の微細針810を生体の皮膚(たとえば、人体の皮膚)に当接させることによって、生体の皮膚に体液の抽出孔(微細孔)を形成する装置である。より具体的には、穿刺具700は、ピストンを付勢するためのバネと、ピストンをバネによって付勢した状態で固定する固定機構を備えている。穿刺具700を使用する際には、ピストン下部に微細針チップ800を装着した状態で、穿刺具700を被験者の皮膚にセットする。その後、ボタン部710を押すことにより固定機構を外すと、微細針チップ800がバネの弾性力によって皮膚に衝突する。これにより、微細孔が形成される。   Moreover, although the example which forms the extraction hole 501a in the test subject's skin 500 using the needle roller 600 was shown in the said 1st-3rd embodiment, this invention is not limited to this, It shows to FIG. 21 and FIG. A puncture device 700 according to a modification can also be used. The puncture device 700 is equipped with a sterilized microneedle chip 800 (see FIG. 22), and the microneedle 810 of the microneedle chip 800 is brought into contact with the skin of a living body (for example, the skin of a human body), It is an apparatus for forming body fluid extraction holes (micropores) in the skin of a living body. More specifically, the puncture tool 700 includes a spring for biasing the piston and a fixing mechanism for fixing the piston in a state of being biased by the spring. When using the puncture device 700, the puncture device 700 is set on the skin of the subject with the fine needle tip 800 attached to the lower part of the piston. Thereafter, when the fixing mechanism is removed by pressing the button portion 710, the fine needle tip 800 collides with the skin by the elastic force of the spring. Thereby, micropores are formed.

本発明の第1実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the glucose concentration analyzer by 1st Embodiment of this invention. 被験者の皮膚に微細孔を形成する際に用いるマイクロニードルを示した斜視図である。It is the perspective view which showed the microneedle used when forming a micropore in a test subject's skin. 図2に示したマイクロニードルにより微細孔が形成された皮膚の状態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the state of the skin in which the micropore was formed with the microneedle shown in FIG. 図1に示したグルコース濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an analysis operation of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 1. 実施例1の場合のコンダクタンスとグルコース透過率との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the conductance in the case of Example 1, and glucose permeability. 実施例2の場合のコンダクタンスとグルコース透過率との関係を示す特性図である。6 is a characteristic diagram showing the relationship between conductance and glucose permeability in the case of Example 2. FIG. 実施例3の場合のコンダクタンスとグルコース透過率との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the conductance in the case of Example 3, and glucose permeability. 実施例4の場合のコンダクタンスとグルコース透過率との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the conductance in the case of Example 4, and glucose permeability. 比較例1の場合のコンダクタンスとグルコース透過率との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the conductance in the case of the comparative example 1, and glucose permeability. 実施例1〜4および比較例1の場合のグルコース透過率の測定誤差を示す棒グラフである。It is a bar graph which shows the measurement error of the glucose permeability in the case of Examples 1-4 and the comparative example 1. FIG. 本発明の効果が得られたメカニズムを考察した際の仮説を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the hypothesis at the time of considering the mechanism in which the effect of this invention was acquired. 本発明の効果が得られたメカニズムを考察した際の仮説を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the hypothesis at the time of considering the mechanism in which the effect of this invention was acquired. 本発明の第2実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the glucose concentration analyzer by 2nd Embodiment of this invention. 図13に示したグルコース濃度分析装置のコンダクタンス測定装置の測定動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the measurement operation | movement of the conductance measuring apparatus of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 図13に示したグルコース濃度分析装置の濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the analysis operation | movement of the concentration analyzer of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 本発明の第3実施形態によるグルコース濃度分析装置の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a glucose concentration analyzer according to a third embodiment of the present invention. 図16に示したグルコース濃度分析装置の第1通電パターンを説明するための等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for demonstrating the 1st electricity supply pattern of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 図16に示したグルコース濃度分析装置の第2通電パターンを説明するための等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for demonstrating the 2nd electricity supply pattern of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 図16に示したグルコース濃度分析装置の第3通電パターンを説明するための等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for demonstrating the 3rd electricity supply pattern of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 図16に示したグルコース濃度分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the analysis operation | movement of the glucose concentration analyzer shown in FIG. 被験者の皮膚に微細孔を形成する際に用いる変形例による穿刺具を示す外観図である。It is an external view which shows the puncture tool by the modification used when forming a micropore in a test subject's skin. 図21に示した穿刺具に取り付けられる微細針チップを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fine needle chip | tip attached to the puncture device shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 乾燥電極(第2電極)
2、407 電源部(電源)
3、302、403 グルコースセンサ(成分量測定部)
4、410 制御・解析部(分析部)
5、409 電圧計(通電結果測定部)
100、300、400 グルコース濃度分析装置(皮膚透過率測定装置、成分濃度分析装置)
200 ディスポチップ(抽出用カートリッジ)
201 メッシュシート(媒体収容部)
203 作用電極(第1電極)
300a コンダクタンス測定装置(皮膚透過率測定装置)
300b 濃度分析装置(測定装置)
301 受け部(第2カートリッジ装着部)
303 制御・解析部(分析取得部)
401 チャンバー(媒体収容部)
404 電極(第1電極)
405 電極(第2電極)
406 電極(第3電極)
500 皮膚
501 抽出部位
1 Dry electrode (second electrode)
2,407 Power supply unit (power supply)
3, 302, 403 Glucose sensor (component amount measuring unit)
4,410 Control / analysis unit (analysis unit)
5, 409 Voltmeter (Energization result measurement part)
100, 300, 400 Glucose concentration analyzer (skin permeability measuring device, component concentration analyzer)
200 disposable chip (extraction cartridge)
201 Mesh sheet (medium container)
203 Working electrode (first electrode)
300a Conductance measuring device (skin permeability measuring device)
300b Concentration analyzer (measuring device)
301 Receiving part (second cartridge mounting part)
303 Control / analysis unit (analysis acquisition unit)
401 chamber (medium container)
404 electrode (first electrode)
405 electrode (second electrode)
406 Electrode (third electrode)
500 Skin 501 Extraction site

Claims (8)

媒体収容部に被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための媒体として低導電性媒体を供給する工程と、
前記媒体収容部を被験者の皮膚の抽出部位に配置する工程と、
前記抽出部位を介して前記媒体収容部内の低導電性媒体中に前記組織液を抽出する工程と、
前記抽出部位に電力を供給するための第1電極および前記抽出部位以外の皮膚に電力を供給するための第2電極の間に電力を供給する工程と、
前記低導電性媒体中に前記抽出部位を介して抽出された前記組織液に含まれる所定の成分の量に対応する値を測定する工程と、
前記第1電極および前記第2電極間に供給された電力の通電結果および前記所定の成分の量に対応する値の測定結果に基づいて、組織液中の所定の成分の濃度を算出する工程とを備え
前記組織液中の所定の成分の濃度を算出する工程は、前記第1電極および前記第2電極間に供給された電力の通電結果に基づいて前記抽出部位のコンダクタンスを測定する工程を含み、
前記コンダクタンスを測定する工程は、前記低導電性媒体中に組織液を抽出する工程の後、前記低導電性媒体中のイオンが前記低導電性媒体中において実質的に均質な状態で、前記コンダクタンスを測定する工程を含む、成分濃度分析方法。
Supplying a low-conductivity medium as a medium for holding tissue fluid containing a predetermined component of the subject in the medium container;
Disposing the medium container in an extraction site of the subject's skin;
Extracting the tissue fluid into a low conductivity medium in the medium container through the extraction site;
Supplying power between a first electrode for supplying power to the extraction site and a second electrode for supplying power to skin other than the extraction site;
Measuring a value corresponding to an amount of a predetermined component contained in the tissue fluid extracted through the extraction site in the low-conductivity medium;
Calculating the concentration of the predetermined component in the tissue fluid based on the energization result of the power supplied between the first electrode and the second electrode and the measurement result of the value corresponding to the amount of the predetermined component; Prepared ,
The step of calculating the concentration of the predetermined component in the tissue fluid includes the step of measuring the conductance of the extraction site based on the energization result of the power supplied between the first electrode and the second electrode,
The step of measuring the conductance includes the step of extracting the tissue fluid into the low-conductivity medium, and then conducting the conductance in a state where ions in the low-conductivity medium are substantially homogeneous in the low-conductivity medium. A component concentration analysis method including a measuring step .
前記所定の成分は、グルコースを含む、請求項に記載の成分濃度分析方法。 The predetermined component includes glucose, component concentration analyzing method according to claim 1. 被験者の皮膚の抽出部位に配置されるとともに、前記被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための低導電性媒体を収容する媒体収容部と、
前記抽出部位に電力を供給するための第1電極と、
前記被験者の皮膚の前記抽出部位以外の第1部位に電力を供給するための第2電極と、
前記第1電極および前記第2電極に電力を供給する電源と、
前記電源から前記第1電極および前記第2電極に電力を供給することによって前記抽出部位のコンダクタンスを測定するコンダクタンス測定部と
前記媒体収容部において、低導電性媒体中のイオンを前記低導電性媒体中に均質化させる均質化手段とを備えた、皮膚透過率測定装置。
A medium container that is disposed at an extraction site of the subject's skin and contains a low-conductivity medium for holding tissue fluid containing a predetermined component of the subject;
A first electrode for supplying power to the extraction site;
A second electrode for supplying power to a first site other than the extracted site of the subject's skin;
A power supply for supplying power to the first electrode and the second electrode;
A conductance measurement unit that measures conductance of the extraction site by supplying electric power from the power source to the first electrode and the second electrode ;
A skin permeability measuring device, comprising: a homogenizing means for homogenizing ions in a low-conductivity medium in the low-conductivity medium in the medium container .
前記電源は、前記第1電極および前記第2電極間に交流を印加することが可能に構成されており、
前記コンダクタンス測定部は、前記電源により前記第1電極および前記第2電極間に印加された交流の通電結果に基づいて前記抽出部位のコンダクタンスを測定するように構成されている、請求項に記載の皮膚透過率測定装置。
The power source is configured to be able to apply an alternating current between the first electrode and the second electrode,
The conductance measuring unit is configured to measure the conductance of the extraction region based on the current results of the applied alternating current between the first electrode and the second electrode by said power source, according to claim 3 Skin permeability measuring device.
前記被験者の皮膚の前記抽出部位以外の第2部位に電力を供給するための第3電極をさらに備え、
前記電源は、前記第1電極および前記第2電極間と、前記第1電極および前記第3電極間と、前記第2電極および前記第3電極間とに直流を印加することが可能に構成されており、
前記コンダクタンス測定部は、前記電源により前記第1電極および前記第2電極間と、前記第1電極および前記第3電極間と、前記第2電極および前記第3電極間とに印加された直流の通電結果に基づいて前記抽出部位のコンダクタンスを測定するように構成されている、請求項に記載の皮膚透過率測定装置。
A third electrode for supplying power to a second part other than the extracted part of the subject's skin;
The power supply is configured to be able to apply a direct current between the first electrode and the second electrode, between the first electrode and the third electrode, and between the second electrode and the third electrode. And
The conductance measurement unit is configured to apply a direct current applied between the first electrode and the second electrode, between the first electrode and the third electrode, and between the second electrode and the third electrode by the power source. The skin permeability measuring device according to claim 3 , wherein the device is configured to measure conductance of the extraction site based on a result of energization.
被験者の皮膚の抽出部位に配置されるとともに、前記被験者の所定の成分を含む組織液を保持するための低導電性媒体を収容する媒体収容部と、
前記抽出部位に電力を供給するための第1電極と、
前記抽出部位以外の皮膚に電力を供給するための第2電極と、
前記第1電極および前記第2電極に電力を供給する電源と、
前記電源から前記第1電極および前記第2電極に電力を供給することによって通電結果を測定する通電結果測定部と、
前記媒体収容部に媒体として供給された低導電性媒体中に前記抽出部位を介して抽出された組織液に含まれる所定の成分の量に対応する値を測定する成分量測定部と、
前記通電結果および前記所定の成分の量に対応する値に基づいて、組織液中の所定の成分の濃度を算出する分析部と
前記媒体収容部および前記第1電極が含まれる抽出用カートリッジと、
前記抽出用カートリッジを装着するための第1カートリッジ装着部、前記第2電極、前記電源および前記通電結果測定部が含まれる本体装置と、
前記抽出用カートリッジを装着するための第2カートリッジ装着部、前記成分量測定部および前記分析部が含まれる測定装置とを備える、成分濃度分析装置。
A medium container that is disposed at an extraction site of the subject's skin and contains a low-conductivity medium for holding tissue fluid containing a predetermined component of the subject;
A first electrode for supplying power to the extraction site;
A second electrode for supplying power to the skin other than the extraction site;
A power supply for supplying power to the first electrode and the second electrode;
An energization result measuring unit for measuring an energization result by supplying electric power from the power source to the first electrode and the second electrode;
A component amount measuring unit that measures a value corresponding to the amount of a predetermined component contained in the tissue fluid extracted through the extraction site in the low-conductivity medium supplied as a medium to the medium containing unit;
An analysis unit that calculates the concentration of the predetermined component in the tissue fluid based on the energization result and a value corresponding to the amount of the predetermined component ;
An extraction cartridge including the medium accommodating portion and the first electrode;
A main body device including a first cartridge mounting unit for mounting the extraction cartridge, the second electrode, the power source, and the energization result measuring unit;
A component concentration analyzer comprising: a second cartridge mounting unit for mounting the extraction cartridge; a measuring device including the component amount measuring unit and the analyzing unit.
前記通電結果測定部は、前記電源から前記第1電極および前記第2電極に電力を供給した通電結果に基づいて、前記抽出部位のコンダクタンスを測定するように構成されている、請求項に記載の成分濃度分析装置。 The energization results measuring section, based on the current result of supplying power to said first electrode and said second electrode from said power source, and is configured to measure the conductance of the extraction region, according to claim 6 Component concentration analyzer. 前記媒体収容部は、シート状に形成されているとともに、前記抽出部位と対向するように配置されており、
前記シート状の媒体収容部は、500μm以下の厚みを有する、請求項6および7に記載の成分濃度分析装置。
The medium accommodating portion is formed in a sheet shape and is arranged to face the extraction site,
8. The component concentration analyzer according to claim 6 , wherein the sheet-shaped medium accommodating portion has a thickness of 500 μm or less.
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