JPH0472541B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は口腔粘膜（頬粘膜、以下、口腔粘膜と
いう）表面に存在するグルコースを使用して血液
グルコース（血糖）濃度の測定装置に関する。さ
らに詳しくは本発明は過酸化的グルコースオキシ
ターゼ酵素による血液グルコース濃度の測定装置
に関する。

〔先行技術および発明が解決すべき問題点〕

一般に、血液中の物質の濃度を測定するために
酵素電極がしばしば使用される。代表的酵素電極
は酵素技法とポーラログラフ技法とを組合わせて
なる。酵素は通常物理的または化学的に不活性支
持体に結合される。

多くの酵素電極が、基質を過酸化的に酸化する
反応に触媒作用を呈して生成物として過酸化水素
を生成する酵素を使用する。酵素電極の特異性は
酵素の基質に対する特異性により定められる。ポ
ーラログラフ技法を使用して、２種のタイプの分
析測定が可能である。さらに詳しくは、遊離酸素
の消費量の測定または生成する過酸化水素量の測
定を行うことができる。両者共に基質酸化の化学
量論的支持手段として役立つ。基質の既知の濃度
を使用して酵素電極の検量値を作成した後で酵素
電極を使用すると、酵素電極は前記基質の未知の
濃度を定量的に分析するための道具となる。

酸素による過酸化反応には２種の基質を必要と
する。すなわち通常過剰に存在する酸素と、酵素
が特異的に作用し且つ通常ある限定量で存在する
未知物質とが必要である。操作に際して、酵素を
基質と反応させる前に酸化状態とする。その後
で、酵素と基質とを反応させた後、酵素を還元す
る。この還元された酵素を再酸化すれば過酸化水
素が生成する。もし酸素が存在しないと酵素の触
媒サイクルは起こらない。

上述のことから、グルコースオキシターゼ酵素
を使用して動物またはヒトのグルコースの分析用
酵素電極装置を提供することが望ましい。このよ
うな装置は糖尿病の治療プログラム、すなわち糖
尿病患者からグルコース（血糖）分析のために血
液サンプルを取ることを不要とするのに極めて有
用である。

診断および他の目的用に血液グルコース濃度を
決定するために、業界の現状は血液サンプルを患
者から採取することを必要とする。患者から血液
サンプルは通常、指から注射針を刺して採取する
か、または静脈から注射針で取出すことにより得
られる。しかし、これらの刺針方法は組織を傷め
るか、患者が往々にして不快感をもよおすので満
足すべきものではない。

グルコースオキシターゼ含有酵素電極装置がこ
れまでも造られたが、これは静脈内植に適したも
のであつた。しかし、このような電極装置は線維
組織の成長および免疫系統の拒否により装置が長
期間にわたつて適正に機能するのが防げられるか
ら、充分に満足なものではない。

非刺針サンプル採取法の別法として、カラダの
表面における血液グルコース濃度測定法が使用で
き、これは血液サンプル採取なしに達成される。
適当なカラダの表面としては皮フおよび粘膜があ
る。

グルコースは皮下の毛管から含水皮フの表面に
拡散することが一般に知られている。このこと
は、グルコースの酵素分析で使用する酵素および
補酵素をも含む緩衝溶液の液滴を皮フの上に置
き、NADPがNADPHに還元された時の蛍光の
増大を測定することからなる実験により示され
た。重要なことに、乾燥した皮フはグルコースの
ような親水性分子の拡散に対する有効なバリアー
であるが、このバリアーは角質層を除去して真皮
だけを残すことにより減少される。しかし、口腔
粘膜および真皮はグルコースをも含めた多くの親
水性分子種に対してほとんど同一の拡散特性をも
つ。

従つて、本発明の目的は生きものの口腔粘膜
（頬粘膜）表面に存在するグルコースを使用する
血液グルコース濃度の測定装置を提供するにあ
る。

本発明の他の目的は過酸化的グルコースオキシ
ターゼ酵素による血液グルコース濃度の測定装置
を提供するにある。

本発明のさらに別の目的は非刺針方法に基づく
血液グルコース濃度測定装置を提供するにある。

本発明の他の目的は過剰量の酸素を供給して血
液グルコース濃度を測定する装置を提供するにあ
る。

本発明のさらに他の目的は電極装置により血液
グルコース濃度を測定する装置を提供するにあ
る。

本発明のその他の目的は一部明らかであろう
し、また以下の記載から明らかとなろう。

〔発明の概要〕

一般的に云つて、本発明によれば生きものの粘
膜表面に存在するグルコースを使用する血液グル
コース濃度の測定装置が提供される。本発明の装
置は生きものの口腔粘膜（頬粘膜）に存在するグ
ルコースを使用して生きものの血液グルコース濃
度測定装置であつて、グルコースの過酸化的酸化
用のグルコースオキシターゼ酵素を含有する膜装
置；前記膜装置の外側表面を生きものの口腔粘膜
表面に接触して設置する膜設置装置；酸素を大気
空気から該膜装置の内側に連通して配置された通
路を介して膜装置に供給する酸素供給装置；前記
酸素供給装置から供給された酸素と前記膜装置中
のグルコースオキシダーゼ酵素との共存下にグル
コースの過酸化的酸化により生成する過酸化水素
および前記酸素供給装置から供給された酸素の両
者を含む群から選ばれた少なくとも１種の化合物
の前記膜装置中における濃度変化を測定する測定
装置； を備えてなる、血液グルコース濃度測定装置から
なる。

本発明はさらに、生きものの口腔粘膜（頬粘
膜）に存在するグルコースを使用する生きものの
血液グルコース濃度測定装置であつて、グルコー
スの過酸化的酸化用のグルコースオキシターゼ酵
素を含有する膜装置；前記膜装置の外側表面を生
きものの口腔粘膜表面に接触して設置する膜設置
装置；外部雰囲気空気から前記膜装置を拡散して
膜装置の内側に供給された酸素と、前記膜装置中
のグルコースオキシターゼ酵素及び前記供給され
た酸素の共存下にグルコースの過酸化的酸化によ
り生成する過酸化水素との両者を含む群から選ば
れた少なくとも１種の化合物の前記膜装置中にお
ける濃度変化を測定する測定装置を備えてなる、
血液グルコース濃度測定装置にも関する。

本発明の装置を使用する血液グルコース濃度の
測定は、グルコースオキシターゼ含有膜を一端に
支持し、且つ膜の区域に大気中から、または粘膜
を含む開口部に存在する空気から酸素が供給され
る電極装置を使用することにより達成される。上
記膜を生きものの粘膜表面に接して設置し過酸化
的酸化反応を開始させる。次いで、膜と連通した
電極により過酸化的酸化反応中に生成した過酸化
水素の量を電気的に測定し検量値と照合して血液
グルコース濃度を決定することからなる。

本発明の装置の好適な使用態様においては、グ
ルコース濃度は口腔粘膜表面において測定され
る。

従つて、本発明は数工程およびそれらの数工程
の各工程を他の工程相互関係させてなる工程を実
施するのに適した要素および部材の構造、組合わ
せ、および配列を含む装置からなり、これらはい
ずれも下記の詳細な開示において例証され、本発
明の範囲は特許請求の範囲の項において示され
る。

本発明をよりよく理解するために以下に図を参
照して本発明を説明する。

〔好適な実施態様の詳細な記載〕

口腔粘膜表面における拡散したグルコースを過
酸化的酸化反応により測定するためには充分量の
酸素の供給が必要である。しかし、口腔粘膜中に
見出される酸素濃度は通常過酸化的酸化を維持す
るには不充分である。本発明によれば、この酸素
不足は、膜／電極界面に酸素が輸送されるように
電極装置における部材を配置することによつて解
決される。従つて、本発明のグルコース測定装置
である電極装置を口腔粘膜表面上のような酸素不
足環境に置くと、酸素濃度勾配が形成され、この
勾配が電極の表面を覆う膜に送り込み、膜中を貫
通させる。

まず、第２図および第４図を参照すると、それ
らには本発明による膜設置装置１１が示されてい
る。膜設置装置１１はハンドル１３および測定装
置の電極装置部材である電極保持部材１５とキヤ
ツプ部材１７とを備え、膜装置である膜部材１９
はＯ−リング２１によりキヤツプ部材１７に固定
されることが示されている。

膜設置装置１１のハンドル１３は実質上チユー
ブ状をなし、頂部部材４１、底部部材３３および
４側面35a〜35dを備える。第２図および第３図
に示すように、ハンドル１３はさらに頂部部材４
１の近傍の側面３５ｃから横手方向に延びる突起
部材３７を備える。膜設置装置の使用中、突起部
材３７は使用者の歯の舌側の表面に当接して膜設
置装置１１を堅固に口腔中の所定位置に保持す
る。

ハンドル部１３はまた頂部部材４１近傍の側面
３５ａ上に円筒状ハウジングであるサイドアーム
２３を備え、このサイドアーム２３は第２図に最
もよく示すように膜設置装置１１が組立てられる
と電極保持部材１５を受容する。

再び第２図および第４図を参照するに、ハンド
ル１３は長手方向に配置されれた電極装置の電極
導電線通路２５および空気通路２７（酸素供給装
置）をも内蔵する。電極導電線通路２５は底部材
３３に造られた導電線開口２９により外部と連通
する。導電線通路２５は多数の電極導電線を収納
する。好適な実施態様においては、第４図に示す
ように、２本の（電極）導電線４３が示してある
が、その１本は白金［先端部は陰極として作用］
から造られ、他の１本は銀［先端部は陽極として
作用］で造られている。各導電線４３はそのまわ
りに慣用の絶縁材４５を備えるが、さらに導電線
通路２５内に絶縁材４６（これは好ましくはテフ
ロン収縮チユーブであるが、エポキシ樹脂であつ
てもよい）を備える。

空気通路２７は底部部材３３上に造られた空気
用開口３１により外部と連通する。空気通路２７
の他の端はハンドル１３の頂部部材４１の下に造
られた空気空間３９と連通する。

第２図および第４図に最もよく説明するよう
に、膜設置装置１１の電極保持部材１５はハンド
ル１３のサイドアーム２３中に脱着自在に収容さ
れ、差込部５１、差込部５１と一体に形成された
円板部４９および円板部４９から差込部５１と反
対方向に延びる中央柱状部４７からなる。柱状部
４７は頂部面４８および円筒状壁５０を備え、そ
れら両者はテフロンのような非湿潤性材料で造ら
れるか、もしくは前記材料で被覆されているのが
好ましい。電極保持部材１５のサイドアームへの
収容および保持が容易に行われるためには電極保
持部材１５の差込部５１に周縁突起部５５を造
り、この突起部５５をサイドアーム２３の内面に
沿つて設置された周縁溝５３と嵌合係合させる。

電極保持部材１５は電極導電線４３を受容する
ための中央に位置したオリフイス５７を備えるよ
うに作製される。このオリフイス５７は柱状部４
７の頂部面４８を含む柱状部４７を通つて延び
る。組立て中にて電極導電線４３をンドル１３の
底部部材３３の電線用開口２９に挿入し、ンドル
１３の導電線通路２５およびサイドアーム２３を
通つてオリフイス５７に挿入される。

電極保持部材１５は周縁部に設置された多数の
空気オリフイス５９を備える。これらのオリフイ
ス５９は電極保持部材１５の差込部５１および円
板部４９を貫通して延びるが、第２図に最もよく
示すように柱状部材４７は貫通しないで、柱状部
４７の周縁部に存在する。これら空気オリフイス
５９は第２図に示すように好ましくは半円状に配
置される。この構造は本発明の電極装置が生きも
のの口腔粘膜上に動作可能に設置されたときに膜
表面に酸素を均一に拡散させることを可能となす
から、有利である。空気オフイス５９はハンドル
１３の空気空間３９と連通し、その結果空気通路
２７から空気空間３９へ入る空気が空気オリフイ
ス５９を貫流することができる。

第２図および第４図に示すように、膜設置装置
１１のキヤツプ部材１７は中央開口６５、環状面
７０、周縁溝６８および突出する環状リツプ２０
を備える。リツプ２０は周縁リブ２２を備え、こ
れはキヤツプ部材１７が電極保持部材１５と結合
したときに電極保持部材１５の円板部４９のリム
と係合する。開口６５は内壁６６を備え、この内
壁はテフロンのような非湿潤材料で被覆されてい
るか、もしくは造られているのが好ましい。第４
図に示すように電極保持部材１５の中央柱状部４
７がキヤツプ部材の中央開口６５中に挿入されて
キヤツプ部材１７と電極保持部材１５とが嵌合係
合して結合される。

ひとたびキヤツプ部材１７が電極保持部材１５
に結合されると、それら部材間に環状の内部空間
６３が形成され、この内部空間６３は電極保持部
材１５の空気オリフイス５９と連通する。さら
に、（中央）開口６５はその直径が（中央）柱状
部４７の直径より大きいから、（中央）柱状部４
７のまわりに周縁空気室６７が形成され、この空
気室６７は内部空間６３と連通する。この構造に
よつて空気空間３９の空気は電極保持部材１５の
空気オリフイス５９を通り、次いで内部空間６３
に入り、最後に周縁空気室６７に入る。

さて、第７図を参照すると、膜部材１９はキヤ
ツプ部材１７を覆つて緊張装着されている。この
緊張装着はキヤツプ部材１７の周縁溝６８に沿つ
て膜部材１９の周縁部を位置させ、次いで弾性Ｏ
−リング２１を周縁溝６８の周りに装着すること
により行われる。さらに柱状部４７はキヤツプ部
材１７の外まで突出しているから膜部材１９は若
干凸面形となるように強制され、膜部材１９とキ
ヤツプ部材１７との間に環状の水貯槽６９′が形
成される。膜部材１は本発明の電極装置が使用さ
れていないときは、生理的等張溶液中に保持する
か、または保存液中に保持しておかなければなら
ないから、水貯槽６９′は使用者の口腔粘膜表面
に動作可能に電極装置が設置された時には、前記
溶液で満たされるようになり、また満たされたま
まである。従つて、上述した種々の空気通路を通
つて電極装置中に入る空気は最終的には水貯槽６
９′中に入り、膜部材１９と接触する。その結果、
膜部材１９中の過酸化反応に充分な酸素が供給さ
れる。

再び第４図と第７図とを参照すると、膜部材１
９をキヤツプ部材１７へ装着した後で、電極保持
部材１５の柱状部４７の頂部面４８は膜部材１９
の内側表面に当接し、その結果電極導電線４３は
膜部材１９の内側表面と接触する。その上、頂部
面４８は湾曲しているから膜部材１９は頂部面４
８に対してぴつたりと滑らかに保持される。

さて、第５図を参照すると、膜部材１９は好適
には３層、すなわち保護用外層６７′、中央層
（グルコースオキシターゼ層）６９および内層
（膜制限層）７１からなる。外層６７′はキヤツプ
部材１７の全表面に沿つて延び、好適にはセルロ
ースで造られる。外層６７′は３層のうちで最も
厚く、最も丈夫であるから膜部材１９を安定化さ
せるのに役立つ。外層６７′はまた、35000より大
きい分子量をもつすべての物質を排除するが、そ
れよりはるかに小さい分子量をもつ分子に対して
は抵抗は少ない。

中央層６９は外層６７′と同延ではなく、電極
保持部材１５の中央柱状部４７の頂部面４８に沿
つてだけ延びる。中央層６９は共有結合により不
動化したグルコースオキシターゼを含んでなり、
グルコースオキシターゼ分子を結合するのに適し
た遊離反応性基をもつ任意の物質で造ることがで
きる。好適には、（屠殺場または食肉店から得ら
れる）牛の腸間膜のような遊離−NH₂基をもつ
天然産膜材料が使用される。中央層６９を製作す
るには、前記膜材料を最初にグルコースオキシタ
ーゼおよびカツプリング剤のグルタルアルデヒド
（これはグルコースオキシターゼ（酵素）を膜に
結合させ、且つ膜に存在する−NH₂基を架橋す
る）と共に培養する。得られた中央層６９を徹底
的に洗つた後燥する。その後で（中央）層６９を
再水和して本発明に使用する。

中央層６９は（電極）導電線４３の先端部でそ
れら導電線４３の先端電極部を覆う区域を占め
る。好適な実施態様においては、グルコースは口
腔粘膜表面から膜外層６７′を通つて拡散し、一
方酸素は内層７１（これは中央層６９と保持部材
１５の中央柱状部４７との間に位置する）を通つ
て拡散する。グルコースオキシターゼは下記の反
応を触媒する： グルコース＋O₂…H₂O₂＋グルコネート 内層７１は酢酸セルロースの注形フイルムによ
り造るのが好ましい。内層７１は100以上の分子
量の分子の通過を阻止する。グルコースオキシタ
ーゼにより触媒された反応の生成物である過酸化
水素は膜部材の内層７１を拡散して電極導電線４
３へ到達し、ここでポーラログラフにより検出さ
れ、下記の反応の結果としての過酸化水素濃度に
比例する電流を生ずる： H₂O₂…O₂＋2H⁺＋2e^- さて、第１図、第３図および第５図に説明を転
ずると、電極装置１１は第１図の説明図に示すよ
うにヒト使用者の口腔中に動作可能に設置され
る。膜部材１９を上にかぶせたキヤツプ部材１７
をすすぎ洗いした口腔粘膜表面上に置く。第５図
に概略式に示すようにグルコース分子Ｇは皮下毛
管７３から間質組織７５および粘膜組織７６を通
つて濃度勾配に沿つて膜部材１９に到達する。膜
部材１９の区域に存在する過剰の酸素は、制限因
子としてのグルコースにより過酸化的酸化反応が
生起するのを可能とする。従つて生成した過酸化
水素の濃度は最初に存在したグルコースの濃度に
直接化学量論的関係をもつ。

電極導電線４３は電極装置を通つて膜部材１９
に接触し、電極装置１１が口腔粘膜表面に動作可
能に置かれると電気信号を輸送する。さらに詳し
くは、過酸化反応生成物である過酸化水素の存在
は電極導電線４３を介してポーラログラフにより
検出される。これは反応により生成した負電位
（電子移動）を検出する白金電極導電線により達
成される。発生した信号の強さは生成した過酸化
水素の濃度に比例し、電極導電線は電気信号を外
部装置（読取り手段）に輸送し、外部装置は信号
を増巾し、時間の関数としての濃度の変化を表示
し、記録する。重要なことは、膜部材１９は柔軟
であるから膜部材１９は柱状部４７の頂部面４８
に緊密に接着するから頂部面４８と膜部材１９の
間に〓間は存在しない。そうでなければ電極導電
線４３の方への過酸化水素の拡散が阻止される。

さて、次に第６図について述べる。この第６図
は本発明による一般に８１で示す電極保持部材の
第２の実施態様である。電極保持部材８１は円板
部７９、円板部７９と一体に形成された差込部８
３を備え、さらに柱状部８７を備え、この柱状部
８７は差込部８３とは反対側に突出する。この実
施態様においては電極保持部材８１は円周のまわ
りに等しい間隔で配置された多数（例えば４個）
のオリフイス８５を備える。この構造は酸素が均
一に膜表面へ拡散するのを可能とするから有利で
ある。

一般に、本発明の電極装置のハンドルは下記の
機能をもつ： １ 電極保持部材の内部へ空気を輸送するための
導管として役立つ。

２ 電極導電線を内蔵し、この導電線を通つて電
極分極作用が伝達され、電極から粘膜表面にお
けるグルコース濃度に比較する電流量の電流が
増巾器へ、さらに表示装置へ送られる。電子機
能をハンドル内に内蔵させてもよく、またはハ
ンドルに導電線により接続した別の装置中に設
置してもよい。

３ ハンドルは電極装置を口腔粘膜表面に接して
設置したときに電極装置を安定化する。この安
定化はハンドルの頂部部材と底部部材とに長手
方向に延びた突起部材により維持され、この突
起部材は歯の舌側の縁に緊密に接して置かれ
る。この安定化は、電極装置と口腔粘膜とを接
触させた後で電極装置が物理的に動くことによ
つて、あるいはダ液の侵入によつて生ずること
があるグルコースに関係ない信号の発生を除去
する。

電極保持部材は下記の機能を行う： １ 酸素を電極ハウジングから電極保持部材とキ
ヤツプ部材との間の空間に流れさせる。

２ 酵素反応の生成物である過酸化水素を検出す
るのにそれぞれ使用する作動電極と導電線とを
接続するための水密性の絶縁されたハウジング
を提供する。

本発明による酸素輸送グルコース電極装置は口
腔粘膜表面で測定したグルコースの量が毛管中の
グルコースの量と、毛管から口腔粘膜表面へ輸送
中に細胞によつて吸収されたグルコース量との差
に等しいグルコース量となる定常状態の信号を生
ずる。定常状態では口腔粘膜表面におけるグルコ
ース濃度は細胞を浸す間質液のグルコース濃度に
等しい。従つて、これらの信号は順次食前ブドウ
糖耐毒性試験条件および食後ブドウ糖耐毒性試験
条件下での血液グルコースと相関させることがで
きる。

操作中、定常状態の濃度のグルコースに関連す
る信号を得るためには５〜10分が必要である。こ
の定常状態の濃度では膜と口腔粘膜表面との間に
グルコース濃度平衡が達成される。しかし、電極
面と粘膜表面との間に恒常的な接触を上記期間維
持することは困難であり、訓練を必要とする。従
つて、所定の温度での酵素により触媒される反応
の初期速度と基質の濃度との間の関係は周知であ
るから、その関係を定常状態の分析に代入でき
る。こうして、電極信号の初期の変化率を口腔グ
ルコース濃度を示すのに使用するこが好ましい。

本発明の電極装置は既知のグルコース濃度を使
用して室温（25℃）で検量することができる。

さらに詳しくは、本発明の電極装置を口腔粘膜
表面に動作可能に置くと、電極面は人体との接触
によつて温められる。酵素により触媒される反応
の反応速度は温度依存性であるから、既知の温度
での検量線の作成および分析をするために試験管
内と生体内との両方で温度の測定を（例えばサー
ミスターにより）行う。これにより使用者が20℃
〜40℃（68〓〜104〓）内の任意の温度で電極を
検量し、次いでこの範囲内の他の温度で、温度効
果を補償するためにある定数を測定アンペア量に
乗じて口腔粘膜グルコース濃度を測定することが
できる。電極装置を口腔粘膜上に置いた後で電極
−膜界面が温度平衡になる速度も測定することが
できる。

本発明によれば、粘膜に存在するグルコースの
量に比例して増大する出力信号を発することがで
きる。信号が増大する速度および最終的に得られ
た定常状態での速度が共に毛管中のグルコースの
濃度に正比例する。

本発明の電極装置を口腔粘膜につけるとすぐに
酸素の濃度勾配が生成する（この勾配は空気中で
の約8.6mMで界面での約0.2mMの間の濃度にわ
たる）。従つて酸素は大気から口腔粘膜表面に接
して保持される膜に電極装置の酸素通路を介して
輸送される。すなわち、電極装置は膜−電極界面
における酸素過酸化反応に必要な酸素を導通する
ための貯槽として大気を利用する。

本発明に具現される原理は単にグルコースの分
析に止まらず、酸素不足環境における酸素を必要
とする酵素−電極系の使用をも含むものである。

膜を電極上に設置した後で、最初に膜を生理緩
衝液に入れ、次にベータ−Ｄ−グルコースを区分
的に添加することによつて電極を検量する。電極
からの電流量はグルコース濃度が増大するに比例
して増大する。

口腔粘膜表面におけるグルコースの存在は各使
用者が最初に自己の口腔を蒸留水で充分に洗つて
口腔表面のダ液のグルコースを含めたグルコース
を洗浄除去した後で分析される。その後で拭材例
えばガーゼ片を使つて膜を接触させる表面を拭つ
て粘液残さおよび他の汚染物を除く。膜を口腔粘
膜上に接触させると約５分の時間間隔後に電流は
プラト−レベルに増大する。

第８図および第９図を参照すると、本発明の第
２実施態様による膜設置装置１０１が示される。
膜設置装置１０１はハンドル１０７およびハンド
ルに結合したステム１０５と、電極装置（測定装
置）部材であるベース部材１０９とベース部材１
０９により支持された１０２で総体的に呼ばれる
電極部材すなわち探針子部材とを備える。膜設置
装置１０１はまたベース部材１０９およびステム
１０５から横手方向に延びる突起部材１０３をも
備える。使用者の口中で膜設置装置１０１を使用
中、第９図に最もよく示すように、突起部材１０
３を使用者の上側臼歯１２１と下側臼歯１２３と
の間にかたく締めつけて膜設置装置１０１を口中
の所定の位置に確実に保持する。

ハンドル１０７およびステム１０５を通つて長
手方向に延びる電極装置の電極導電線通路１２５
が備えられ、この電極導電線通路１２５はハンド
ル１０７の一端に形成された電極導電線開口（図
示せず）により外部と連通する。電極導電線１２
５は多数の導電線１２７を内蔵する電気ケーブル
１１２に収められる。導電線１２７は通路１２５
を通つて延び、膜設置装置１０１が患者の口腔
（頬）粘膜表面上に動作可能に設置された時に電
極装置（測定装置）からの電気信号を輸送でき
る。

第１０図に説明を転ずると、ベース部材１０９
により支持された電極部材（探針子）１０２が患
者の口腔粘膜１２９と接触した状態で示される。
探針子（電極部材）１０２は表面区域１１７およ
び表面区域１１７の中央に位置し、それより僅か
に突出ている陰極１１１（好ましくは、白金から
なる）を備える。探針子はまた表面区域１１７の
周縁区域に実質上沿つて配置された陽極１１５
（好ましくは銀からなる）をも備える。陰極１１
１および陽極１１５は探針子（電極部材）１０２
内の導電線１２７（図示せず）に電気的に接続す
る。

膜部材１１９は電極部材（探針子）１０２の表
面区域１１７を覆つて緊張装着される。これは膜
部材１９の周縁を電極部材１０２の周縁の溝１２
４に沿つて位置させ、次いで弾性Ｏ−リング１１
３を膜部材のまわりに装着することによつて行わ
れる。陰極１１１は膜部材の電極部材の表面区域
１１７より突出ているから膜部材１１９は若干凸
形の形をとるようになり、第１０図および第１２
図に最もよく説明するように膜部材１１９と表面
区域１１７との間に環状間〓１２８が形成され
る。さらに、環状陽極１１５も若干膜部材１１９
の周縁より突出して膜部材１１９と接触する。

適宜電極部材１０２は第１０図に示すようにＯ
−リング１１３の下に設置される基準電極１２０
を備えてもよい。基準電極１２０は好ましくは白
金で造られ、電気的安定性を増大する機能をも
ち、通常ゼロボルトに保たれる。

第１０図を参照しながら第１１図および第１２
図について説明すると、膜部材１１９は電極部材
１０２の表面区域１１７上に動作可能に設置さ
れ、陰極１１１および陽極１１５に当接してい
る。膜部材１１９は好適には３層：保護用外層１
３５、中央層（グルコースオキシターゼ含有量）
１３３および内層１３１からなる。外層１３５は
電極部材１０２の全表面に沿つて延び、ポリカー
ボネートでできている。内層１３１（これは陰極
１１１および陽極１１５の上に重なる）は酢酸セ
ルロースからなる。この酢酸セルロースは選択透
過性であり、H₂O₂より大きい分子量をもつ他の
物質よりH₂O₂をより容易に拡散させる。

中央層１３３は共有結合により不動化されたグ
ルコースオキシターゼを含み、先に述べた（第
１）実施態様の中央層６９と同様にグルコースオ
キシターゼ分子を結合するのに適した遊離反応性
基をもつ任意の物質で造ることができる。

患者の口腔に電極装置部材を含む膜設置装置１
０１を置く前に、３層からなる膜部材１１９を電
界質水溶液または緩衝液で飽和させる。そのと
き、緩衝溶液は大気中の酸素で飽和されてくる。
最高の性能を得るためには、膜部材１１９と電極
部材表面区域１１７との間に形成された環状間〓
１２８に緩衝溶液を満たす。

電極装置を患者の口腔中に置くと、第１０図に
示すように膜部材の中央区域は口腔粘膜１２９と
接触する。しかし、膜部材１１９の周縁区域は口
腔粘膜とは接触しないで患者の口腔中の空気と連
通状態を保つ。膜部材が口腔粘膜と接触している
区域でグルコースオキシターゼによる反応が起こ
るために膜部材１１９を飽和していた緩衝溶液中
の酸素濃度は減少する。その結果、第１０図およ
び第１１図において矢印Ａで示すように、酸素は
患者の口腔中の空気から膜部材１１９の周縁部を
通つて膜部材１１９の中央区域に向かう。

その結果、酸素勾配が膜部材１１９中に生成
し、この酸素勾配は周縁部における（酸素）飽和
緩衝溶液における酸素濃度（約0.21mM）と口腔
粘膜における酸素濃度（約0.08mM〜0.13mM）
との差として特徴付けることができる。この酸素
勾配が口腔粘膜に存在するグルコースを全部過酸
化的に酸化するために充分な酸素量を供給し、生
成物として過酸化水素を生成させることを可能と
なす。

操作のときは、電極導電線１２７（これは前記
膜設置装置１０１を通つて延び、陰極１１１およ
び陽極１１５ならびに基準電極１２０に電気的に
接続している）は電極部材１０２が動作可能に口
腔粘膜表面に位置していると電気信号を輸送す
る。さらに詳しく述べると、過酸化的酸化反応の
生成物である過酸化水素の存在は陰極１１５およ
び陽極１１１により検出され、電極導電線１２７
により外部装置（読取り装置）へ送られ、この外
部装置は信号を増巾し、表示し、時間の関数とし
ての濃度変化を記録する。過酸化水素の電気的検
出は電極装置の第１実施態様における検出と同様
である。

しかし、前記膜設置装置１０１は第１実施態様
に比してある利点をもつ。さらに詳しくは、その
感度は少なくとも５倍大きく、ノイズのレベルは
少なくとも１／10に減少し、信号／ノイズ比は少
なくとも50倍となる。これは下記の構造および機
能の変化のためである。

(1) 電極表面が顕著に増大した。

(2) 第３電極表面、すなわち基準電極を内蔵させ
た。

(3) 患者の口内の空気から酸素を粘膜表面へ供給
した。

(4) 中央層にグルコースオキシターゼを含み、
種々の望ましくない物質が陽極表面へ拡散する
のを防止した独持の３層構造部材。

(5) 口腔粘膜に対する膜と電極との位置の安定性
が増大した。

(6) 電極装置の寸法と重量とが減少した。

本発明方法はグルコース濃度を決定するために
好適には過酸化水素の測定を含むものであるが、
グルコース濃度を決定するために代わりに酸素減
少を測定してもよい。これは電極の極性を逆さに
し、分子状酸素が過酸化水素へ還元されるときの
電流の減少を測定することによつて達成できる。

本明細書に記載した方法は口腔粘膜に存在する
グルコースを使用して血糖（血液グルコース）濃
度を測定する方法であるが、この方法は生きもの
の直腸、窒、鼻孔表面のような他の粘膜表面に存
在するグルコースを使用して血糖（グルコース）
を測定する方法にも適する。

本発明による電極装置は読取り手段を備えてい
ないが、導電線によつて運ばれる電気信号を解読
する読取り手段は本電極装置の一部とすることが
できる。

上述の目的はこれまでの記載から明らかにした
もののうちから効率的に達成でき、本発明の精神
および範囲を逸脱することなく上述の方法の実施
に際して、および上述の装置の構造において改変
を行いうることが理解されよう。ここに記載のす
べての事項は説明のためであり、限定する意味の
ものではないことを意図するものである。

前述の特許請求の範囲はここに記載の本発明の
包括的および特定の特徴要件をすべて包含するこ
とを理解さたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は使用者の口腔内に挿入された本発明の
装置の、部分陰影部を含む概略図、第２図は本発
明による第１図に使用する装置の分解斜視図、第
３図は第１図の線３−３に沿つて取つた断面図、
第４図は酸素通路および電極導線通路を説明する
第１図の装置の断面図、第５図は第４図に示す装
置の３層膜および電極の詳細を示す部分断面拡大
図、第６図は膜設置装置の電極支持部材の別の態
様を示す透視図、第７図は膜設置装置のキヤツプ
部材に結合した膜を示す透視図、第８図は本発明
による膜設置装置の他の実施態様を示す透視図、
第９図は使用者の口腔内に置かれた使用者の歯牙
により所定の位置に保持された第８図の膜設置装
置の部分断面側面図、第１０図は口腔粘膜と接触
した電極装置の探針子（電極部材）先端を示す第
図の線１０−１０に沿つて取つた断面図、第１１
図は第１０図の線１１−１１に沿つて取つた正面
図、第１２図は第１１図の線１２−１２に沿つて
取つた拡大断面図である。 図中：１１…膜設置装置、１３…ハンドル、１
５…電極保持部材、１７…キヤツプ部材、１９…
膜部材、２０…（キヤツプ部材）リツプ、２１…
Ｏ−リング、２２…（リツプ２０）周縁リブ、２
３…サイドアーム、２５…（電極）導電線通路、
２７…空気通路、２９…導電線用開口、３１…空
気用開口、３３…（ハンドル）底部部材、３５ａ
〜３５ｄ…（ハンドル）側面、３７…突起部材、
３９…空気空間、４１…（ハンドル）頂部部材、
４３…（電極）導電線、４５，４６…絶縁材、４
７…（電極保持部材）（中央）柱状部、４８…
（中央柱状部）面、４９…（電極保持部材）円板
部、５０…（中央柱状部）円筒状壁、５１…（電
極保持部材）差込部、５３…（サイドアーム内
面）周縁溝、５５…（差込部５１）周縁突起部、
５７…（電極保持部材１５）オリフイス、５９…
空気オリフイス、６３…（環状）内部空間、６５
…（キヤツプ部材）（中央）開口、６６…（中央
開口）内壁、６７…周縁空気室、６７′…（膜部
材）外層、６８…周縁溝、６９…（膜部材）中央
層（グルコースオキシターゼ層）、６９′…（環
状）水貯槽、７０…（キヤツプ部材）環状面、７
１…（膜部材）内層（膜限定層）、７３…皮下毛
管、７５…間質組織、７６…粘膜組織、７９…円
板部、８１…電極保持部材、８３…差込部、８５
…オリフイス、８７…柱状部、１０１…膜設置装
置、１０２…探針子（電極部材）、１０３…突起
部材、１０５…ステム、１０７…ハンドル、１０
９…ベース部材、１１１…陽極、１１３…Ｏ−リ
ング、１１５…陰極、１１７…（電極部材）表面
区域、１１９…膜部材、１２０…基準電極、１２
１…上側臼歯、１２３…下側臼歯、１２４…溝、
１２７…電極導電線、１２８…環状間〓、１２９
…口腔粘膜、１３１…（膜部材）内層、１３３…
（膜部材）中央層、１３５…（膜部材）外層、Ａ
…矢印方向、Ｇ…グルコース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生きものの口腔粘膜に存在するグルコースを
   使用して生きものの血液グルコース濃度測定装置
   であつて、 グルコースの過酸化的酸化用のグルコースオキ
   シダーゼ酵素を含有する膜装置； 前記膜装置の外側表面を生きものの口腔粘膜表
   面に接触して設置する膜設置装置； 酸素を大気空気から該膜装置の内側に連通して
   配置された通路を介して膜装置に供給する酸素供
   給装置； 前記酸素供給装置から供給された酸素と前記膜
   装置中のグルコースオキシダーゼ酵素との共存下
   にグルコースの過酸化的酸化により生成する過酸
   化水素および前記酸素供給装置から供給された酸
   素の両者を含む群から選ばれた少なくとも１種の
   化合物の前記膜装置中における濃度変化を測定す
   る測定装置； を備えてなる、血液グルコース濃度測定装置。 ２ 測定装置が、供給した酸素および生成した過
   酸化水素の群から選ばれた少なくとも１種の化合
   物の濃度変化に比例する信号を発生する電極装置
   を備える特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 電極装置が信号を伝達する導電線を備える特
   許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 電極装置が陽極部材および陰極部材を備える
   特許請求の範囲第２項記載の装置。 ５ 電極装置が電気接地部材を備える特許請求の
   範囲第４項記載の装置。 ６ 膜装置が外層、中央層および内層からなり、
   外層は膜装置が口腔粘膜表面に接して設置された
   時に該表面と接触する層である特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ７ 外層がセルロースからなる特許請求の範囲第
   ６項記載の装置。 ８ 中央層がグルコースオキシダーゼ酵素を含む
   特許請求の範囲第６項記載の装置。 ９ 内層が酢酸セルロースからなる特許請求の範
   囲第６項記載の装置。 １０ 膜設置装置がハンドル部材、およびハンド
   ル部材に結合した電極保持部材と電極保持部材に
   結合したキヤツプ部材とを備える電極装置部材を
   備え、膜装置はキヤツプ部材の面を覆つて緊張装
   着される特許請求の範囲第１項記載の装置。 １１ ハンドル部材が横方向に延びる突起部を備
   える特許請求の範囲第１０項記載の装置。 １２ 酸素供給装置が、ハンドル部材に配置され
   且つ大気と連通する第１通路、電極保持部材に配
   置されて第１通路と連通した第２通路およびキヤ
   ツプ部材中に配置されて第２通路及び膜装置の内
   側と連通した第３通路を備える特許請求の範囲第
   １０項記載の装置。 １３ ハンドル部材が脱着自在に電極保持部材を
   受容するための受容部材を備える特許請求の範囲
   第１２項記載の装置。 １４ 受容部材がサイドアームからなる特許請求
   の範囲第１３項記載の装置。 １５ 電極保持部材がサイドアーム中に受入れら
   れる差込部、円板部および円板部から差込部の反
   対側へ延びる中央柱状部からなる特許請求の範囲
   第１４項記載の装置。 １６ 差込部が突起部を備え、該突起部が嵌合す
   るための溝をサイドアームが備える特許請求の範
   囲第１５項記載の装置。 １７ 電極保持部材に配置された第２通路が多数
   の空気オリフイスを備える特許請求の範囲第１２
   項記載の装置。 １８ キヤツプ部材が中央開口を備え、キツプ部
   材が電極保持部材と組合わされた時に電極保持部
   材の柱状部が前記中央開口を通つて突出してなる
   特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １９ 中央開口の直径が電極保持部材柱状部の直
   径より大きくてそれらの間に一つの室を造り、第
   ３空気通路が前記室からなる特許請求の範囲第１
   ８項記載の装置。 ２０ ハンドル部材が中に設置された第１導電線
   通路を備え、電極保持部材が中に設置された第２
   導電線通路を備え、導電線がそれら第１および第
   ２導電線通路に収納されてなる特許請求の範囲第
   １０項記載の装置。 ２１ 電極保持部材がハンドル部材と結合した時
   に電極保持部材がハンドル部材と反対側に延びる
   柱状部を備え、該柱状部内に第２導電線通路が備
   えられる特許請求の範囲第２０項記載の装置。 ２２ キヤツプ部材が中央開口を備え、キヤツプ
   部材が電極保持部材と結合した時に電極保持部材
   の柱状部が前記中央開口を通つて突出してなる特
   許請求の範囲第２１項記載の装置。 ２３ キヤツプ部材が電極保持部材に結合した時
   に電極保持部材の柱状部がキヤツプ部材から突出
   してなり、前記柱状部が膜に当接する表面区域と
   キヤツプ部材を覆つて膜装置を緊張装着する部材
   とを備え、導電線が前記表面区域において膜装置
   と接触して電気信号を輸送する特許請求の範囲第
   ２１項記載の装置。 ２４ 膜装置が電解質溶液で飽和される特許請求
   の範囲第２３項記載の装置。 ２５ 生きものの口腔粘膜に存在するグルコース
   を使用して生きものの血液グルコース濃度測定装
   置であつて、 グルコースの過酸化的酸化用のグルコースオキ
   シダーゼ酵素を含有する膜装置； 前記膜装置の外側表面を生きものの口腔粘膜表
   面に接触して設置する膜設置装置； 外部雰囲気空気から前記膜装置を拡散して膜装
   置の内側に供給された酸素と、前記膜装置中のグ
   ルコースオキシターゼ酵素及び前記供給された酸
   素の共存下にグルコースの過酸化的酸化により生
   成する過酸化水素との両者を含む群から選ばれた
   少なくとも１種の化合物の前記膜装置中における
   濃度変化を測定する測定装置； を備えてなる、血液グルコース濃度測定装置。 ２６ 測定装置が、供給した酸素および生成した
   過酸化水素の群から選ばれた少なくとも１種の化
   合物の濃度変化に比例する信号を発生する電極装
   置を備える特許請求の範囲第２５項記載の装置。 ２７ 電極装置が信号を伝達する導電線を備える
   特許請求の範囲第２６項記載の装置。 ２８ 電極装置が陽極部材および陰極部材を備え
   る特許請求の範囲第２６項記載の装置。 ２９ 電極装置が電気接地部材を備える特許請求
   の範囲第２５項記載の装置。 ３０ 膜装置が外層、中央層および内層からな
   り、外層が膜装置が口腔粘膜表面に接して設置さ
   れた時に該粘膜表面と接触する層である特許請求
   の範囲第２５項記載の装置。 ３１ 外層がポリカーボネートからなる特許請求
   の範囲第３０項記載の装置。 ３２ 中央層がグルコースオキシターゼ酵素を含
   む特許請求の範囲第３０項記載の装置。 ３３ 内層が酢酸セルロースからなる特許請求の
   範囲第３０項記載の装置。 ３４ 膜設置装置が探針子部材に結合したハンド
   ルを備え、膜装置が探針子部材の表面区域を覆つ
   て緊張装着されてなる特許請求の範囲第２５項記
   載の装置。 ３５ 膜装置が電解質溶液で飽和される特許請求
   の範囲第３４項記載の装置。 ３６ 膜設置装置がハンドル部材およびハンドル
   部材に結合したステム部材と、ステム部材に結合
   したベース部材とベース部材により支持された探
   針子部材とを備えた電極装置部材とを備え、膜装
   置が前記探針子の面を覆つて装置されてなる特許
   請求の範囲第２５項記載の装置。 ３７ 膜設置装置が探針子部材から横方向に延び
   る突起部材を備える特許請求の範囲第３６項記載
   の装置。 ３８ 探針子部材が陽極部材および陰極部材を備
   える特許請求の範囲第３６項記載の装置。 ３９ 陰極部材が探針子部材の表面区域上の中央
   に設置されて探針子部材から突出して膜装置と接
   触してなる特許請求の範囲第３８項記載の装置。 ４０ 陽極部材が探針子部材の周縁区域に沿つて
   設置されてなる特許請求の範囲第３８項記載の装
   置。