專利名稱：用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針和用該探針檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針，該探針可用作檢測齒齦溝液中體內(nèi)物 質(zhì)的器具。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針，并且還涉及一種利用檢 測體內(nèi)物質(zhì)的探針來檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)，該探針允許對齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢 測。
背景技術(shù)：
為了檢測體內(nèi)物質(zhì)，通常，采集血液，然后對血液中的體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)或電子分 析是一般慣例。然而，血液的采集是一種侵入性的方法，需要抽血醫(yī)師的醫(yī)療資格等，而且 費用較高。此外，在實際的檢測或測定中需要血液凈化，從而涉及需要人力和時間來獲取 檢測或測定結(jié)果的問題。另外，連續(xù)的測定需要增加采樣次數(shù)，使得對被驗者施加了很大的 負(fù)擔(dān)。因此，存在的另一個問題是不可能實時測定。
因此，近年來，已經(jīng)開發(fā)了多種方法來減小對生物體的侵入性。以血糖水平的測定 作為實例，下文中，將描述非侵入性和低侵入性的測定方法。
非侵入性測定方法包括應(yīng)用于真皮、手臂、指尖等并通過用紅外光測定散射透射 光譜來確定血液中的葡萄糖水平的方法；應(yīng)用于唇粘膜并通過用紅外光測定散射光譜來確 定血液中的葡萄糖水平的方法；應(yīng)用于指尖并通過測定拉曼散射光譜來確定血液中的葡萄 糖水平的方法；以及應(yīng)用于皮膚并通過執(zhí)行光聲測定來確定血液中的葡萄糖水平的方法。
然而，這些非侵入性測定方法伴隨的問題在于，盡管這些方法能實時測定血糖水 平，但是它們與依賴于血液采集的測定方法相比精度較差。
另一方面，低侵入性測定方法包括通過根據(jù)電離子透入療法的相同原理從手臂 采集體液來測定體液(細(xì)胞間液)中的葡萄糖水平的方法；通過在超聲波下從皮膚采集體 液來測定體液中葡萄糖水平的方法；通過用補片或套管從手臂采集體液來測定體液中葡萄 糖水平的方法；通過從眼睛采集淚液并進行熒光測定來測定淚液中葡萄糖水平的方法；通 過從眼睛采集淚液并進行全息衍射來測定淚液中葡萄糖水平的方法；通過從口中采集唾液 來測定唾液中葡萄糖水平的方法；以及通過采集尿液來測定尿液中葡萄糖水平的方法。
然而，這些低侵入性測定方法伴隨著很多問題，即，因為體液中的葡萄糖水平與血 液中相應(yīng)的葡萄糖水平相比被延遲大約30分鐘，所以這些方法不能執(zhí)行實時測定；因為 體液、淚液、唾液或尿液中葡萄糖的濃度低至血液中葡萄糖濃度的1/10以下，所以這些方4法難以精確地執(zhí)行葡萄糖濃度的測定；而且因為對于從口中采集唾液來說難以進行穩(wěn)定采 樣，所以這些方法幾乎不能對葡萄糖水平執(zhí)行精確的測定。
同時，作為非侵入性測定方法，正在開發(fā)一種檢測齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)的方法。眾 所周知，例如齒齦溝液中的葡萄糖水平與血液中葡萄糖水平基本一致，隨著時間而改變。因 此，能夠通過測定齒齦溝液中的葡萄糖水平來執(zhí)行糖尿病的診斷、治療及控制。
另一方面，關(guān)于作為肝功能參數(shù)的天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)的活性及丙氨酸轉(zhuǎn)氨 酶(ALT)的活性，眾所周知，它們在齒齦溝液中的值與血液中的相應(yīng)值相關(guān)。因此，能夠通 過測定齒齦溝液中的AST活性和ALT活性來確定肝功能低下的程度。
就如上所述用于測定齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)的技術(shù)而言，日本專利公開第 2001-201437號披露了一種基于從齒齦溝液中所包含的化學(xué)物質(zhì)的濃度來非侵入性地推定 諸如葡萄糖水平的生物信息的概念的、與可在毛細(xì)作用下吸入齒齦溝液的毛細(xì)管裝置有關(guān) 的技術(shù)。
此外，日本專利公開第2005-283366號披露了一種采集器具，從橫截面來看，其由 外殼部和從外殼部在向心方向上延伸的多個肋部構(gòu)成。在這些肋部之間，從其一端至其相 對端貫通采集器具形成多個毛細(xì)通道，以吸入液體。因此，采集器具能夠以極微量方式從采 集部位定量采集如幾微升以下小的微量體液。
然而，因為這些技術(shù)依賴于使用上述毛細(xì)裝置或采集器具采集諸如齒齦溝液的體 液并隨后測定所采集體液中體內(nèi)物質(zhì)水平的方法，所以它們需要繁瑣的樣品處理，耗時耗 力，并且要求熟練操作。另外，對于連續(xù)的測定，頻繁地執(zhí)行采樣是必要的。事實上，上述技 術(shù)不能實時測定體內(nèi)物質(zhì)的水平。發(fā)明內(nèi)容
如上所述，近年來，已經(jīng)開發(fā)了通過測定齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)來執(zhí)行各種疾病的 診斷、治療及控制的技術(shù)。然而，目前的現(xiàn)狀是如日本專利公開第2001-201437號中所披露 的技術(shù)，還沒有一種技術(shù)達(dá)到允許對齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)的進行實時測定的程度。另一個 問題在于，因為從齒齦溝(即，非常狹窄的部位)中采集樣本，所以僅能采集少量的齒齦溝 液，并且不能維持測定精度的穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明期望提供一種能夠?qū)崟r、高精度、非侵入性地測定齒齦溝液中體內(nèi)物 質(zhì)的技術(shù)。
為了實現(xiàn)上述期望，本發(fā)明者已經(jīng)銳意地進行了研究。結(jié)果，本發(fā)明者根本地改變 了齒齦溝液的采集理念，提出了測定齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)的理念，從而完成了本發(fā)明。
因此，在本發(fā)明的一個方式中，提供一種用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針，以檢測齒齦溝 液中的體內(nèi)物質(zhì)，該探針包括齒齦溝插入部，可插入齒齦溝中；以及感應(yīng)部，設(shè)置在齒齦 溝插入部上，并包含允許對體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢測的檢測物質(zhì)。優(yōu)選地，探針可以進一步包 括光波導(dǎo)管，用于至少執(zhí)行對感應(yīng)部的光照射和感應(yīng)部中的光檢測中的一種。光波導(dǎo)管可 以由例如光纖形成。
齒齦溝插入部優(yōu)選具有不大于0. 2mm的短邊或短軸。
優(yōu)選地，齒齦溝插入部可配置有在毛細(xì)作用下采集齒齦溝液的毛細(xì)管部，并且可 以通過毛細(xì)管部將齒齦溝液引入至感應(yīng)部。感應(yīng)部優(yōu)選設(shè)置在毛細(xì)管部的內(nèi)壁上，并且檢測物質(zhì)被固定在感應(yīng)部中。光波導(dǎo)管優(yōu)選連接至毛細(xì)管部的圓柱形側(cè)壁。固定可以通過例 如光反應(yīng)來實現(xiàn)。
優(yōu)選地，當(dāng)檢測物質(zhì)特異性結(jié)合體內(nèi)物質(zhì)時，檢測物質(zhì)會引起熒光強度的改變。檢 測物質(zhì)可以是例如硼酸化合物。作為優(yōu)選的替代物，檢測物質(zhì)可以包括(1)至少一種酶; 以及( 能夠變?yōu)楣鈱W(xué)測定對象的物質(zhì)。
優(yōu)選地，能夠變?yōu)楣鈱W(xué)測定對象的物質(zhì)可以是通過與作為酶反應(yīng)產(chǎn)物的過氧化氫 反應(yīng)而轉(zhuǎn)換成熒光源的物質(zhì)。熒光源物質(zhì)可以是例如試鹵靈。作為優(yōu)選的替代物，能夠變 為光學(xué)測定對象的主體的物質(zhì)可以是通過與作為酶反應(yīng)產(chǎn)物的過氧化氫反應(yīng)其吸光度改 變的物質(zhì)。吸光度改變的物質(zhì)可以是例如鄰聯(lián)茴香胺。
檢測物質(zhì)可以包括(1)用于催化齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)參與的第一反應(yīng)的第一酶 和用于催化由第一反應(yīng)形成的產(chǎn)物參與的第二反應(yīng)的第二酶；以及( 能夠變?yōu)楣鈱W(xué)測定 對象的物質(zhì)。第一酶可以選自于例如包括葡萄糖氧化酶、醇氧化酶、尿酸酶(尿酸氧化酶)、 乳酸氧化酶、果糖基(fructosyl)氨基酸氧化酶、肌氨酸氧化酶及膽固醇氧化酶的組。第二 酶可以為例如過氧化物酶。
在本發(fā)明的另一個方式中，還提供了一種用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)，以檢測齒齦 溝液中體內(nèi)物質(zhì)，該系統(tǒng)包括用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針，其配置有可插入齒齦溝中的齒 齦溝插入部，以及設(shè)置在齒齦溝插入部上并包含允許對體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢測的檢測物 質(zhì)的感應(yīng)部；光照射器，用于將光照射在用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針中的感應(yīng)部上；以及光 檢測器，用于在通過光照射器進行光照射時，檢測來自感應(yīng)部內(nèi)部的光學(xué)信息。優(yōu)選地，系 統(tǒng)可以進一步包括二色元件，用于在通過光照射器進行光照射時從感應(yīng)部內(nèi)部提取光學(xué)信 肩、ο
根據(jù)本發(fā)明，能夠測定齒齦溝中的齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)，使得能夠?qū)崟r、高精度 地、非侵入性地測定齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第一實施方式的示意性概念圖2A至圖2F是以實例的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的齒 齦溝插入部的截面形狀的示意性截面圖3是示出了將根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第二實施方式連接至 用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的測量儀的方式的示意性概念圖4是從側(cè)面觀察根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第三實施方式中的 齒齦溝插入部的示意性截面圖5是從側(cè)面觀察根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第四實施方式中的 齒齦溝插入部的示意性截面圖6是從側(cè)面觀察根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第五實施方式中的 齒齦溝插入部的示意性截面圖7是從側(cè)面觀察根據(jù)本發(fā)明用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第六實施方式中的齒 齦溝插入部的示意性截面圖8是從側(cè)面觀察根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第七實施方式中的齒齦溝插入部的示意性截面圖9是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第八實施方式的示意性概念圖10是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測生物內(nèi)物質(zhì)的探針的第九實施方式中的毛細(xì)管部 的放大的局部示意性概念圖11是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第十實施方式的示意性概念 圖12是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的第十一實施方式的示意性概念 圖13是示出了光波導(dǎo)管連接至構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的毛 細(xì)管部的圓柱形側(cè)壁的實施方式的基本結(jié)構(gòu)的示意性概念圖14是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)的第一實施方式的示意性概念 圖15是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)的第二實施方式的示意性概念 圖16是實施例1中在載玻片上所制作的感應(yīng)部的8倍放大圖片；
圖17是通過將實施例3中的10 μ L的100mg/dL的D-葡萄糖/PBS溶液滴在感應(yīng) 部上所測定的熒光強度的曲線；
圖18是示出了當(dāng)實施例3中的10 μ L的磷酸鹽緩沖液(PBS)被單獨地滴在感應(yīng) 部上時與當(dāng)實施例3中的10 μ L的100mg/dL的D-葡萄糖/PBS溶液被滴在感應(yīng)部上時二 者之間的熒光強度的差異的曲線；
圖19是示出了在實施例5中使用不具有感應(yīng)部的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針檢測 試鹵靈水溶液中所發(fā)射的熒光的測定結(jié)果的曲線；
圖20是示出了在實施例5中使用不具有感應(yīng)部的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針檢測 載玻片上的感應(yīng)部中所發(fā)射的熒光的測定結(jié)果的曲線；
圖21是示出了在實施例6中使用根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針檢測 D-葡萄糖的檢測結(jié)果的曲線；
圖22是示出了在實施例8中當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的每個探針被浸 入單獨的磷酸鹽緩沖液(PBS)的等分試樣(ImL)中時與當(dāng)它們被浸入D-葡萄糖溶液的等 分試樣(ImL)中時二者之間的熒光強度的差異的曲線；
圖23是示出了實施例9中通過使用根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針測定 的D-葡萄糖的定量結(jié)果的曲線；
圖M是示出了實施例10中利用感應(yīng)部的結(jié)構(gòu)形成在光纖的一個端面上的用于檢 測體內(nèi)物質(zhì)的探針的熒光測定的結(jié)果的曲線，該感應(yīng)部通過使用其中包含有光反應(yīng)二疊 氮化合物的光固定水溶液而形成在光纖的一個端面上；
圖25A和圖25B是實施例11中的熒光觀察圖像。具體地，圖25A和圖25B是分別 從側(cè)面及截面觀察的感應(yīng)部的熒光觀察圖像，該感應(yīng)部通過使用與實施例10相同的光固 定水溶液而形成在毛細(xì)管的內(nèi)壁上；
圖沈是示出了實施例12中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖沈是示出了利用 具有形成在毛細(xì)管內(nèi)壁上的感應(yīng)部的探針和連接至探針的螢光光度計的不同D-葡萄糖濃度下的熒光測定結(jié)果的曲線。
圖27是示出了實施例13中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖27是示出了利用 具有形成在毛細(xì)管內(nèi)壁上的感應(yīng)部的探針和連接至探針的螢光光度計的乙醇的熒光檢測 和測定結(jié)果的曲線；
圖觀是示出了實施例14中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖觀示出了通過使 用與實施例13中所采用的檢測探針相同的探針對D-葡萄糖進行檢測的熒光測定結(jié)果的曲 線。
圖四是示出了實施例15中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖四示出了利用具 有形成在毛細(xì)管內(nèi)壁上的感應(yīng)部的探針及連接至探針的螢光光度計的尿酸的熒光檢測和 測定結(jié)果的曲線；
圖30是示出了實施例16中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖30是示出了利用 具有形成在毛細(xì)管內(nèi)壁上的感應(yīng)部的探針及連接至探針的螢光光度計的乳酸的熒光檢測 和測定結(jié)果的曲線；
圖31是示出了實施例17中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖31是示出了利用 具有形成在毛細(xì)管內(nèi)壁上的感應(yīng)部的探針及連接至探針的螢光光度計的糖化白蛋白及白 蛋白的熒光檢測和測定結(jié)果的曲線；
圖32A和圖32B是示出了實施例18中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖32A和 圖32B是示出了利用具有形成在毛細(xì)管內(nèi)壁上的感應(yīng)部的探針及連接至探針的螢光光度 計的肌酸酐及肌酸的熒光檢測和測定結(jié)果的曲線。應(yīng)當(dāng)注意，肌酸酐酶包含在圖32A中所 示的熒光檢測和測定結(jié)果中，而不包含在圖32B中所示的熒光檢測和測定結(jié)果中；
圖33A和圖3 是示出了實施例19中的熒光測定結(jié)果的曲線。具體地，圖33A和 圖3 是示出了利用具有形成在毛細(xì)管內(nèi)壁上的感應(yīng)部的探針及連接至探針的螢光光度 計的膽固醇及混合樣品溶液的熒光檢測和測定結(jié)果的曲線。應(yīng)當(dāng)注意，肌膽固醇酯酶包含 在圖33A中所示的熒光檢測和測定結(jié)果中，而不包含在圖33B中所示的熒光檢測和測定結(jié) 果中；以及
圖34A示出了當(dāng)構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針的毛細(xì)管部未配置 有通氣孔時的明視場圖像和熒光圖像，圖34B示出了當(dāng)構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物 質(zhì)的探針的毛細(xì)管部配置有通氣孔時的明視場圖像和熒光圖像。
具體實施方式
下文中，將參照附圖對用于執(zhí)行本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式進行描述。應(yīng)當(dāng)注意， 下文中所描述的實施方式僅表示本發(fā)明的典型實施方式的一些實例，本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng) 由下面的實施方式狹義地說明。將以下面的順序進行描述。
1.用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1
(1)齒齦溝插入部11
(2)感應(yīng)部 12
(2-1)在體內(nèi)物質(zhì)為糖類的情況下
(2-1-1)體內(nèi)物質(zhì)糖類/檢測物質(zhì)硼酸化合物
(2-1-2)體內(nèi)物質(zhì)葡萄糖/檢測物質(zhì)葡萄糖氧化酶、過氧化物酶及10-乙酰8基-3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-2)在體內(nèi)物質(zhì)為醇的情況下
(2-2-1)體內(nèi)物質(zhì)醇/檢測物質(zhì)醇氧化酶、過氧化物酶及10-乙?；?3，7_ 二 羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-3)在體內(nèi)物質(zhì)為嘌呤衍生物的情況下
(2-3-1)體內(nèi)物質(zhì)尿酸/檢測物質(zhì)尿酸酶、過氧化物酶及10-乙?；?3，7- 二 羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-4)在體內(nèi)物質(zhì)為糖酵解產(chǎn)物的情況下
(2-4-1)體內(nèi)物質(zhì)乳酸/檢測物質(zhì)乳酸氧化酶、過氧化物酶及10-乙?；?3， 7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-5)在體內(nèi)物質(zhì)為糖化蛋白的情況下
(2-5-1)體內(nèi)物質(zhì)糖化白蛋白或白蛋白/檢測物質(zhì)蛋白酶、果糖基-氨基酸氧 化酶、過氧化物酶及10-乙?；?3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-5-2)體內(nèi)物質(zhì)糖化白蛋白或白蛋白/檢測物質(zhì)成分(a)蛋白酶，以及成分 (b)果糖基-氨基酸氧化酶、過氧化物酶及10-乙?；?3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-6)在體內(nèi)物質(zhì)為氨基酸的情況下
(2-6-1)體內(nèi)物質(zhì)肌酸酐或肌酸/檢測物質(zhì)肌酸酐酶、肌酸脫水酶、肌氨酸氧化 酶、過氧化物酶及10-乙酰基-3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-6-2)體內(nèi)物質(zhì)肌酸酐或肌酸/檢測物質(zhì)肌酸脫水酶、肌氨酸氧化酶、過氧化 物酶及10-乙?；?3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-7)在體內(nèi)物質(zhì)為脂類的情況下
(2-7-1)體內(nèi)物質(zhì)膽固醇或膽固醇酯/檢測物質(zhì)膽固醇酯酶、膽固醇氧化酶、過 氧化物酶及10-乙?；?3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-7-2)體內(nèi)物質(zhì)膽固醇或膽固醇酯/檢測物質(zhì)膽固醇氧化酶、過氧化物酶及 10-乙?；?3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
(2-8)體內(nèi)物質(zhì)的其它候選實例
(3)光波導(dǎo)管13
(4)毛細(xì)管部14
2.用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)10
(1)光照射器15
(2)光檢測器I6
(3) 二色元件 17
(4)聚光透鏡18
(5)濾光器 19
<1.用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針〉
參照圖1，將描述根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的第一實施方式。根據(jù) 本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1為用于檢測齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)的器具，大致劃分， 至少配置有齒齦溝插入部11和感應(yīng)部12。另外，如需要，探針1還可以配置有光波導(dǎo)管13 和毛細(xì)管部14。下文中，將詳細(xì)描述這些元件的每一個。
本文中所使用的術(shù)語“齒齦溝液”指的是存在于齒齦溝中并包含來自牙齒組織的 體內(nèi)物質(zhì)的液體。具體地，可涉及齒齦溝滲出液(GCF 包含從齒齦滲出的血漿成分和組織 液成分的液體)、從齒齦出血的血液(包含白血球成分、紅血球成分、血漿等)等。應(yīng)當(dāng)注 意，術(shù)語“齒齦溝”通常指的是作為牙齒組織中牙齒與齒齦之間的邊界的溝槽。
(1)齒齦溝插入部11
根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1首先具有可插入齒齦溝內(nèi)的齒齦溝插 入部11。在齒齦溝插入部11可插入齒齦溝內(nèi)的范圍內(nèi)，不對其形狀或尺寸作具體的限定， 從而可自由設(shè)計齒齦溝插入部11以滿足其目的。例如，其截面形狀不局限于關(guān)于第一實施 方式所示的這種圓形形狀，而是如圖2B至圖2F所示，其截面形狀還可以設(shè)計為諸如橢圓 形、正方形、矩形、月牙形等形狀。
盡管沒有在任何圖中具體地示出，但是齒齦溝插入部11可被設(shè)計為其直徑或截 面積從其頂部向其主體逐漸增大的錐形形狀。設(shè)計成這樣的錐形形狀可使其向齒齦溝內(nèi)的 插入工作容易，而且可避免對被驗者的齒齦的損傷。
在齒齦溝插入部11能夠被插入齒齦溝內(nèi)的范圍內(nèi)，可根據(jù)需要設(shè)計齒齦溝插入 部11的尺寸。因為正常人的齒齦溝寬度約為0. 2mm，深度約為2mm，所以優(yōu)選將齒齦溝插入 部11的短邊或短軸(參見圖2A至圖2F中的符號L)設(shè)定為0. 2mm以下。齒齦溝插入部11 的短邊或短軸的0. 2mm以下的設(shè)定使其能夠避免當(dāng)將齒齦溝插入部11插入齒齦溝內(nèi)時引 起對齒齦的刺激或損傷。
只要齒齦溝插入部11能夠插入齒齦溝，對于用于齒齦溝插入部11的材料沒有具 體的限制。然而，優(yōu)選使用具有撓性的材料。用具有撓性的材料形成齒齦溝插入部11能夠 避免對被驗者齒齦的損傷。具有撓性的材料的實例包括樹脂、金屬、陶瓷、紙、諸如毛氈材料 的織物等。
只要根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1可連接至用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的測 量儀，對于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的部分的形狀、尺寸等沒有特別限制，所述部分不是齒齦 溝插入部11，因此，可根據(jù)目的將用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的這樣的部分的形狀、尺寸 等設(shè)計成期望的。當(dāng)如下所述使用光纖時，例如，可如圖3的第二實施方式中所示來實現(xiàn)光 學(xué)檢測，具體地，通過形成具有金屬箍(光學(xué)連接構(gòu)件)Fl和套管S的主體并通過套管S將 金屬箍Fl與測量儀側(cè)的另一個金屬箍F2連接來實現(xiàn)光學(xué)檢測。應(yīng)當(dāng)注意，符號OFl和0F2 分別表示光纖。
在第二實施方式中，套管S設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的一 側(cè)上。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不局限于該實施方式，而可以自由設(shè)計為在測量儀側(cè)的金屬 箍F2配置有套管S，或者可以僅在將金屬箍Fl和F2連接至一起時使用套管S。
(2)感應(yīng)部 12
齒齦溝插入部11配置有感應(yīng)部12。在該感應(yīng)部12中包括了允許根據(jù)與體內(nèi)物質(zhì) 的相互反應(yīng)對體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢測的一種或多種檢測物質(zhì)。
只要上述一種或多種檢測物質(zhì)可結(jié)合在感應(yīng)部12中，對于感應(yīng)部12的形成方式 沒有具體的限制，因此，能夠以期望的方式形成感應(yīng)部12。例如，可以將包含一種或多種上 述檢測物質(zhì)(還可組合一種或多種其它物質(zhì))的溶液涂布在齒齦溝插入部11的期望位置 上并隨后使涂布后的溶液進行一個或多個固定反應(yīng)、干燥等，從而將一種或多種上述檢測物質(zhì)直接固定在齒齦溝插入部11上而形成感應(yīng)部12。
或者，還可以通過將一種或多種上述檢測物質(zhì)固定在用對生物體沒有副作用的材 料形成的膜中來形成感應(yīng)部12。更具體地講，例如，固定有一種或多種上述檢測物質(zhì)的膜狀 感應(yīng)部(下文中稱為“感應(yīng)膜”)可如下形成在齒齦溝插入部11上將包含一種或多種上述 檢測物質(zhì)的溶液與包含能夠形成膜的材料的另一種溶液彼此混合，將所得混合物涂布在齒 齦溝插入部11的期望位置上，隨后進行干燥、光照射等。
在這種情況下，對于形成感應(yīng)膜的材料沒有具體限制，可根據(jù)需要選擇并使用已 知的材料，只要它是能夠固定一種或多種上述檢測物質(zhì)并對生物體沒有副作用的材料即 可?？捎脤嵗║V固化樹脂、熱固性樹脂、瓊脂糖凝膠、聚丙烯酰胺凝膠、戊二醛、其它多 孔固定材料、常用的酶固定劑等。
可根據(jù)要被固定的一種或多種檢測物質(zhì)的種類、性質(zhì)等來選擇這些材料中的所需 要的一種。例如，如本文隨后將描述的，當(dāng)期望將一種或多種酶結(jié)合在感應(yīng)部12中時，優(yōu)選 選擇UV固化樹脂等，使它的或它們的酶活性不被削弱。
根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1能夠通過使用可對體內(nèi)物質(zhì)執(zhí)行光學(xué) 檢測的測量儀等來實時地檢測體內(nèi)物質(zhì)。
理論上，還能夠通過使用電化學(xué)傳感器等并將其電極直接插入齒齦溝內(nèi)來實時地 執(zhí)行體內(nèi)物質(zhì)的電化學(xué)測定。然而，當(dāng)使用這種電化學(xué)傳感器等時，齒齦溝液內(nèi)的鹽成分沉 積在測定時所使用的傳感器的電極上，導(dǎo)致測定值變化。因此，難以獲取用于醫(yī)療診斷的足 夠高精度的檢查值。此外，傳感器由于齒齦溝液中的鹽成分而易于損壞，因此，電化學(xué)測定 費用高，并且很難用于連續(xù)測定。
然而，在根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1中，允許對體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué) 檢測的一種或多種物質(zhì)被結(jié)合在感應(yīng)部12中。因此，生物體內(nèi)的目標(biāo)物質(zhì)的光學(xué)檢測是切 實可行的，從而能夠獲取高精度的測定值。
對于要被結(jié)合在感應(yīng)部12中的一種或多種檢測物質(zhì)沒有具體的限制，只要它或 它們允許通過與體內(nèi)物質(zhì)的相互作用、化學(xué)反應(yīng)、酶反應(yīng)等來對體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢測即 可。根據(jù)作為檢測對象的體內(nèi)物質(zhì)，可根據(jù)需要選擇并使用一種或多種檢測物質(zhì)。
作為檢測對象的體內(nèi)物質(zhì)是能夠用于多個領(lǐng)域中的分析或診斷的物質(zhì)。尤其在醫(yī) 學(xué)領(lǐng)域中，諸如下文中將要描述的那些，糖類、嘌呤衍生物、糖酵解產(chǎn)物、氨基酸、脂類等能 夠用作諸如糖尿病、血脂異常癥及高尿酸血癥的生活習(xí)慣相關(guān)疾病及其它代謝障礙的重要 指標(biāo)。它們還可用作與上述疾病相關(guān)聯(lián)的疾病(例如，諸如動脈硬化、腦梗塞、蛛網(wǎng)膜下出 血、諸如心力衰竭的心臟疾病、以及腦血管疾病的許多疾病)的預(yù)防、緩解及治療的指標(biāo)。 從健康控制或檢查癥狀的任何變化的角度來看，期望以恒定間隔或者在某些情況下每隔預(yù) 定時間對生物體內(nèi)的這種物質(zhì)進行長期監(jiān)控。然而，在諸如血液采集的侵入性測定方法中， 由于被驗者的負(fù)擔(dān)等，很難進行這種長期監(jiān)控。與之相比，本發(fā)明允許非侵入性測定，因此， 使以恒定間隔或必要時每隔預(yù)定時間進行長期監(jiān)控變得容易。此外，本發(fā)明能夠非侵入性 且便利地執(zhí)行測定，因此，不但可以用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，而且可以用在諸如犯罪實驗室工作的廣 泛范圍內(nèi)。
下文中，將給出作為檢測對象的體內(nèi)物質(zhì)的示例并給出適用于體內(nèi)物質(zhì)的檢測物 質(zhì)的實例來進行描述。
(2-1)在體內(nèi)物質(zhì)為糖類的情況下
糖類的實例可以包括諸如核糖、葡萄糖、半乳糖及果糖的單糖以及諸如乳糖和蔗 糖的二糖。
如上所述，例如，眾所周知，齒齦溝液中的葡萄糖水平以基本上與血液中的葡萄糖 一致的方式隨著時間而改變。因此，能夠通過測定齒齦溝液中的葡萄糖水平來執(zhí)行糖尿病 或高血糖癥的診斷、治療或控制。
(2-1-1)硼酸化合物
硼酸化合物與糖類特異性結(jié)合而形成糖硼酸絡(luò)合物。通過將這種硼酸化合物結(jié)合 在感應(yīng)部12中并將根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的齒齦溝插入部11插入齒 齦溝內(nèi)，齒齦溝液中的糖類(例如，D-葡萄糖)與結(jié)合在感應(yīng)部12中的硼酸化合物彼此結(jié)I=I O
當(dāng)硼酸化合物(例如，苯硼酸化合物)與糖類特異性結(jié)合而形成糖硼酸絡(luò)合物 (見下述化學(xué)反應(yīng)式(1))時，硼酸化合物中的熒光強度改變。因此，可通過測定根據(jù)本發(fā)明 的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的感應(yīng)部12中的熒光強度的變化來確定齒齦溝液中的葡萄 糖水平。
糖類+硼酸化合物一糖硼酸絡(luò)合物(1)
(2-1-2)體內(nèi)物質(zhì)葡萄糖/檢測物質(zhì)葡萄糖氧化酶、過氧化物酶及10-乙酰 基-3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)
葡萄糖氧化酶催化從D-葡萄糖形成D-葡萄糖酸-1，5-內(nèi)酯和過氧化氫的反應(yīng) (見下述化學(xué)反應(yīng)式O))。
D-葡萄糖+O2葡萄^化酵D-葡萄糖酸-1,5-內(nèi)酯+H2O2 (2)
在存在過氧化物酶時，過氧化氫將10-乙?；?3，7- 二羥基吩噁嗪(ADHP)轉(zhuǎn)換 成試鹵靈。ADHP不發(fā)射熒光，但是通過其向試鹵靈的轉(zhuǎn)換，發(fā)射熒光(見下述化學(xué)反應(yīng)式 (3))。因此，該試鹵靈用作用于光學(xué)檢測的熒光源。
過氧化酵試鹵靈 H2O2+ADHP — 熒光源)+CH3C00H+H20 ( 3 )
當(dāng)使用該反應(yīng)原理時，感應(yīng)部12中葡萄糖氧化酶、過氧化物酶及ADHP的結(jié)合允許 在將根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的齒齦溝插入部11插入齒齦內(nèi)時通過齒齦 溝液中的葡萄糖進行上述系列反應(yīng)。隨后，通過測定根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探 針1的感應(yīng)部12中可得到的熒光強度來確定齒齦溝液中的葡萄糖水平。
通過在感應(yīng)部12中結(jié)合用于催化齒齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)參與的反應(yīng)的一種或多種 第一酶(例如，氧化酶和/或其它酶)，用于催化由體內(nèi)物質(zhì)通過借助于一種或多種第一酶 的催化反應(yīng)所形成的產(chǎn)物(例如，過氧化氫)參與的反應(yīng)的一種或多種第二酶(例如，過氧 化物酶)，并且作為借助于一種或多種第二酶的催化反應(yīng)的結(jié)果而發(fā)射熒光的一種或多種 物質(zhì)(例如，ADHP)，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針1的使用使得能夠?qū)X齦溝液 中的體內(nèi)物質(zhì)執(zhí)行光學(xué)檢測。
氧化酶的實例可以包括葡萄糖氧化酶、醇氧化酶、尿酸酶(尿酸氧化酶)、乳酸氧 化酶、果糖基氨基酸氧化酶、肌氨酸氧化酶、膽固醇氧化酶等?？梢愿鶕?jù)體內(nèi)物質(zhì)來單獨使 用或組合使用這些氧化酶。
在用一種或多種第一酶對體內(nèi)物質(zhì)進行處理之前，可以用預(yù)處理酶對體內(nèi)物質(zhì)進 行處理，以使促進借助于一種或多種第一酶的反應(yīng)。預(yù)處理酶可以為水解酶等。水解酶的 實例可以包括蛋白酶、肌酸脫水酶、肌酸酐酶、膽固醇酯酶等。它們可以被單獨使用或組合 使用。
應(yīng)當(dāng)注意，代替ADHP，可以結(jié)合鄰聯(lián)茴香胺。當(dāng)鄰聯(lián)茴香胺替代ADHP結(jié)合在感應(yīng) 部12中時，該鄰聯(lián)茴香胺被過氧化氫氧化(見下述化學(xué)反應(yīng)G))。作為氧化的結(jié)果，吸光 度改變。根據(jù)通過可見光譜法的吸收光譜變化的測定，使得能夠?qū)X齦溝液中體內(nèi)物質(zhì)進 行檢測。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針，所述探針適于檢測齒齦溝液中的體內(nèi)物質(zhì)，包括 齒齦溝插入部，能夠插入齒齦溝內(nèi)；以及感應(yīng)部，設(shè)置在所述齒齦溝插入部上并且包含可對所述體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢測的檢測 物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，還包括光波導(dǎo)管，用于至少執(zhí)行對所述感應(yīng)部進行光照射和檢測來自所述感應(yīng)部的光中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針，其中，所述光波導(dǎo)管由光纖形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中，所述齒齦溝插入部具有不大于0.2mm的短邊或短軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中，所述齒齦溝插入部設(shè)置有在毛細(xì)作用下采集所 述齒齦溝液的毛細(xì)管部，并且所述齒齦溝液通過所述毛細(xì)管部被引入至所述感應(yīng)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探針，其中，所述感應(yīng)部設(shè)置在所述毛細(xì)管部的內(nèi)壁上，并且 所述檢測物質(zhì)被固定在所述感應(yīng)部中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針，其中，所述光波導(dǎo)管連接至所述毛細(xì)管部的圓柱形側(cè)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針，其中，所述固定通過光反應(yīng)來實現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中，當(dāng)所述檢測物質(zhì)與所述體內(nèi)物質(zhì)特異性結(jié)合時， 所述檢測物質(zhì)使熒光強度改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探針，其中，所述檢測物質(zhì)為硼酸化合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中，所述檢測物質(zhì)包括(1)至少一種酶；以及(2)能夠變成光學(xué)測定對象的物質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的探針，其中，能夠變成所述光學(xué)檢測對象的所述物質(zhì)是通 過與作為酶反應(yīng)產(chǎn)物的過氧化氫的反應(yīng)轉(zhuǎn)換成熒光源的物質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的探針，其中，所述熒光源為試鹵靈。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的探針，其中，能夠變成所述光學(xué)測定對象的所述物質(zhì)是通 過與作為酶反應(yīng)產(chǎn)物的過氧化氫的反應(yīng)而其吸光度改變的物質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的探針，其中，其吸光度改變的所述物質(zhì)為鄰聯(lián)茴香胺。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的探針，其中，所述酶包括(1)第一酶，用于催化所述齒齦溝液中的所述體內(nèi)物質(zhì)參與的第一反應(yīng)；以及第二酶， 用于催化由所述第一反應(yīng)所形成的產(chǎn)物參與的第二反應(yīng)；以及(2)能夠變成光學(xué)測定對象的物質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的探針，其中，所述第一酶選自于包括葡萄糖氧化酶、醇氧化 酶、尿酸酶(尿酸氧化酶)、乳酸氧化酶、果糖基氨基酸氧化酶、肌氨酸氧化酶及膽固醇氧化 酶的組。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的探針，其中，所述第二酶為過氧化物酶。
19.一種用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于檢測齒齦溝液中的體內(nèi)物質(zhì)，包括 用于檢測所述體內(nèi)物質(zhì)的探針，其設(shè)置有齒齦溝插入部，能夠插入齒齦溝內(nèi)；以及感應(yīng)部，設(shè)置在所述齒齦溝插入部上并且包含可對所述體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢測的檢測 物質(zhì)，光照射器，用于將光照射在用于檢測所述體內(nèi)物質(zhì)的所述探針的所述感應(yīng)部上；以及 光檢測器，用于在通過所述光照射器進行光照射時檢測來自所述感應(yīng)部內(nèi)部的光學(xué)信信息
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括二色元件，用于在通過所述光照射器進行光照射時從所述感應(yīng)部內(nèi)部提取光學(xué)信息。
全文摘要
本申請披露了一種用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的探針和用該探針檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)，所述探針適于檢測齒齦溝液中的體內(nèi)物質(zhì)。該探針包括齒齦溝插入部和感應(yīng)部。齒齦溝插入部能夠插入齒齦溝內(nèi)。感應(yīng)部設(shè)置在所述齒齦溝插入部上，并且包含允許對體內(nèi)物質(zhì)進行光學(xué)檢測的檢測物質(zhì)。本申請還披露了一種用于檢測所述體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)。用于檢測體內(nèi)物質(zhì)的系統(tǒng)包括探針，用于檢測體內(nèi)物質(zhì)；光照射器，用于將光照射在探針的感應(yīng)部上；以及光檢測器，用于當(dāng)通過光照射器進行光照射時檢測來自感應(yīng)部內(nèi)部的光學(xué)信息。
文檔編號A61B5/00GK102028450SQ20101029195
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
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